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論文摘要:提出要重視中學化學基本概念與基礎理論的教學策略,探索、實踐并總結了基本概念和基礎理論教學的不同策略和多種方式。
在初中化學新課程實施及上一輪高中化學新教材實施過程中,化學教育界積累了一定的研究落實新課程、推進新課程的經驗,但也發現了一些問題。其中,對化學基本概念和基礎理論的教學存在著以下問題:部分教師不注重聯系實際創設情境,教學內容缺少時代性、人文性和教育性,教學模式僵化、方法單調,學生學習比較被動,缺少自主學習、合作學習和探究學習過程,思維層次低,學生覺得化學基本概念和基礎理論枯燥無味,缺乏興趣,難以生動、活潑、主動地學習和發展。
《普通高中化學課程標準(實驗)》認為:教師不再是代表權威的指導者,而是學生學習化學的咨詢者、引導者、幫助者和促進者。教師應該引導學生進行自主學習、探究學習和合作學習,幫助學生形成終身學習的意識和能力;引導學生像科學家那樣去探究化學科學的真諦,像科學家那樣去學習化學科學知識;培養學生的科學學習方法和創新意識;讓課堂成為一個師生、生生互動交流、積極探討、共同發展的場所,學生發現問題、分析問題、解決問題的場所,構建“知識與能力、過程與方法、情感態度與價值觀”的場所。因此,我們在化學基本概念和基礎理論教學設計時,要以學生為中心,盡可能地挖掘教材,幫助學生發現概念之美,感受理論之實,增加學生的認知體驗,把學生能力的培養落到實處。
為此,我們設計采用了“化學史引入”等教學策略和方式。WwW.133229.cOM實踐顯示,合理使用多種策略和方式,可以較好地幫助學生發現概念之美,感受理論之實,進而激發學生學習化學基本概念和基礎理論的興趣,提高化學課堂教學的效益。
1化學史引入:原來概念與理論是這樣產生的
知道化學概念和理論的歷史背景、來龍去脈,可以增進對化學知識的理解;化學史既是化學發展演變的歷史,也是化學科學思想的演變和再現,有助于培養學生思想品德;運用化學家的故事、生平、軼事等,可以激發學生的學習興趣,創設新異的情境,提高教學效果;化學家們堅持實踐百折不撓的科學精神和勇于探索大膽創新的科學態度,還可以培養學生的科學精神。
如在介紹元素周期律的發現時,把老高中教材(人民教育出版社,下同)中關于從18世紀中葉到19世紀中葉的100年間,隨著科學技術的發展,新的元素不斷地被發現,有關元素分類的假設——三素組、八音律、門氏周期表的相關內容(詳情略)打印在學案上供學生閱讀與體會。
20世紀以來,隨著科學技術的發展,人們對于原子的結構有了更深刻的認識。人們發現,引起元素性質周期性變化的本質原因不是相對原子質量的遞增,而是核電荷數(原子序數)的遞增,也就是核外電子排布的周期性變化。這樣才把元素周期律修正為現在的形式,同時對于元素周期表也做了許多改進,如增加了0族。
學生通過以上閱讀,明白了科學家也走過彎路,進而減輕了對概念和理論的陌生感和畏懼感。此時,再加上教師的講解與提示提問,學生不僅能夠了解到元素周期律的誕生發展的較完整的過程,更好地理解和把握元素周期律的實質,而且可以體會到前人在科學方法、創新意識方面的努力,進而激發自己的學習興趣與動力。
2實驗“形象化”:原來概念與理論是形象實在的
在對元素周期律的“同周期元素的性質遞變”進行教學時,我們不僅安排學生分組做了na、mg、al及其化合物的常規實驗,還設計了它們對應的最高價氧化物的水化物的ph值的測定實驗。通過直觀的現象的鮮明對比,學生了解了na、mg、al的化學活潑性的差異。而通過定量的ph值的測量,學生感言“仿佛看到了逐漸活潑的al、mg、na在以不同的速率跳動!”
在對氧化還原反應進行教學時,如何讓學生真正理解其電子轉移的實質,一直困惑著我們。在深入研究新教材的基礎上,為了解決“通過實驗來證明電子轉移”的問題,我設計了zn-cu原電池的實驗,電流表指針的偏轉表明了電子轉移的結果——電流的產生。再配上精心選取的flash動畫演示。在此基礎上,還補充了老教材上的“氧化還原指示劑”實驗:“把4g葡萄糖和4gnaoh加入一個透明帶蓋的塑料瓶中,再加入大半瓶水和2~3滴亞甲基藍試液(一種氧化還原指示劑)。加蓋后振蕩,溶液呈藍色,靜置后溶液變為無色,再振蕩溶液又變為藍色,靜置后又變為無色,這個顏色變化過程可以多次重復。”學生很快就能分析出氧氣是氧化劑,葡萄糖顯還原性。
3適時穿插練習:原來概念與理論的應用是有規律可循的
在講授“元素周期表和元素周期律的應用”時,從教學目標的確定開始就注意貼近學生實際,注重知識的應用與做題的反思體會,使每一個教學目標都有對應的達成措施,把對學生的創新能力、創新意識的培養落到實處。
為了講解“位—構—性”的關系,我們設計了如下練習:
[練習1]:2004年,某甲宣布發現了一種比f2氧化性更強的單質,某乙宣布制得了一種比hf更穩定的氣態氫化物。試判斷其可信度并分析應用了什么知識?
[解答]:都不可信
[分析]:1.第一周期元素中非金屬性最強的是f,鹵族元素中非金屬性最強的也是f,因此f是所有元素中非金屬性最強的。2.元素的非金屬性強弱體現在物質的化學性質上:①單質與氫氣反應的難易;②氣態氫化物的穩定性;③最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱。
[練習2]:下列敘述中正確的是
a.原子半徑:o
b.金屬性:na>mg>al
c.穩定性:h2o>h2s>h2se
d.酸性:h3po4>h2so4>hclo4
分析:應用了什么知識?
[解答]:b、c
[分析]:a應用同周期、同主族元素原子半徑的變化規律。b應用同周期元素金屬性的變化規律。c、d應用同主族元素非金屬性的變化規律。
[練習3]:填“>”、“=”、“<”
a.堿性:mg(oh)2__ca(oh)2
b.酸性:h2co3__h3po4
c.酸性:hf__hcl
d.溶解性:ca(oh)2__ba(oh)2
體會:應用了什么知識?
[解答]:a、<,b、<,c、<,d、<
[分析]:a、應用同主族元素金屬性的變化規律。b、應用周期性知識無法解答,可從已知知識h2co3是弱酸、h3po4是中強酸解決。c、比較元素非金屬性強弱應用最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱,而不是無氧酸的酸性強弱;hf與hcl的酸性強弱不知,但可從第六主族氧與硫的氫化物的酸性強弱推出規律。d、在水中的溶解性不是元素金屬性強弱的判斷依據,但也有一定的規律性;已知ca(oh)2微溶,mg(oh)2難溶,即使不太知道ba(oh)2可溶,也可以得出規律進而做出解答。
[點評]:通過新舊知識的整合來解決問題,這也是一種創新。
[練習4]:下列可以說明硫的非金屬性比氧弱的是
體會:應用了什么知識?
[解答]:a、b、c、d
[分析]:判斷元素的性質強弱,不僅可以應用周期律知識,還可以應用氧化還原知識。
[練習5]:按半徑從小到大排列下列微粒
a組:s、cl、k、ca
[解答]:cl
[分析]:影響元素原子半徑的因素
①電子層數。例:o<s
②核電荷數。例:s>cl
應用以上得出的規律解答b組:
s-2、cl-、k+、ca2+
[解答]:ca2+
[分析]:先比較電子層數,電子層數相同再比較核電荷數。
[補充]:③(同一元素不同離子)電荷高半徑小。例:fe2+>fe3+
通過對教師精選練習的解答與分析,再加上同伴和教師的補充,在不知不覺中,學生對相應知識點的掌握達到了預期的程度。
4聯系stse:原來概念與理論是實用的
科學(science)、技術(technology)與社會(society)教育,即“sts教育”是當代科學教育實踐的重要理念,環境(environment)教育則是公民科學素養教育的一個重要組成方面。由科學、技術、社會、環境構成的stse教育強調科學、技術與社會、環境的相互關系,重視科學技術在社會生產、生活環境和社會發展中的應用,是指導和實施學科教育的新理念。stse教育的顯著特征是把當今與科技相關的重大社會問題及具有地方影響的問題納入教育特別是科學課程之中,包括科技的應用問題、科技發展動向問題和科技的社會倫理問題等。當學生看見所學知識在許多方面都有應用時,就會涌現出一股強烈的求知欲望,在化學學習中表現出前所未有的自覺性和主動性。
如在講解氧化還原反應的應用時,我們選取了“石油化工科技網”上的一條信息作為素材:
用于汽車尾氣處理的催化劑
專利申請號:03120993.9
授權公告日:2005.02.16
該催化劑是消除汽車尾氣中nox(如no)的催化劑,在不加任何其他物質的情況下,將污染物質氮氧化合物和一氧化碳轉化為無毒氣體,達到對氮氧化合物、一氧化碳綜合處理的目的。該催化劑對nox的轉化率最高可達55.6%,而且穩定性好,壽命長,有良好的抗中毒特性。
思考:汽車尾氣中含有co和no,它們在轉化成無毒氣體時,從氧化還原反應角度看分別表現了什么性質。
學生在順利解答完之后,得出結論:可以利用物質中元素所處的價態,推測它可能具有的氧化還原性。同時,學生感慨:原來概念與理論真的是實用的!我一定要學它!
5聯系對比:原來概念與理論是相聯相通的
通過小結,學生“發現”了金屬與非金屬的對應規律:同周期從左向右,元素的金屬性越來越弱,而非金屬性則越來越強;同主族元素的性質也有一定的遞變規律。不僅如此,元素對應的單質、化合物的物理化學性質也有各種各樣的對應關系。受此啟發,學生對下表的空格做出合理的解釋。
學生解釋為:na是金屬單質,能與非金屬單質反應,cl2是非金屬單質,能與金屬單質(與非金屬單質相反)反應;na能與酸反應,cl2能與堿(與酸相反)反應;水、鹽無相反概念,故na、cl2都與二者反應。唯一不對應的是非金屬單質能與非金屬單質反應,而金屬單質與金屬單質不反應,對應得似乎不夠工整。實際上,兩種非金屬單質反應時,必有一種較弱的非金屬單質顯金屬性,而兩種金屬單質不能反應的原因是因為金屬單質不能顯非金屬性。
在此基礎上,學生對金屬的知識主線:
單質氧化物對應水化物對應鹽
對應鹽氫化物單質氧化物對應水化物對應鹽
如:naclhclcl2cl2ohclonaclo
也就有了更深刻的理解和更深入的把握:由于cl的正價較多,還可以把cl2右邊的知識主線寫出更多的來。如:cl2??kclo3或cl2clo2??等。從知識主線看,由于金屬沒有負價,金屬知識主線比非金屬知識主線少了左半邊,對應得并不工整。雖然也有的題目中會出現金屬氫化物如nah,但na仍為+1價,h為-1價,并不是通常意義上的氫化物(二元素組成,氫為+1價)。
6嘗試創造:原來概念與理論是可以由我發展的
對于元素周期律的理解,教師不應滿足于學生只掌握書本和教師提供的知識。在做題的實踐與反思中,教師還應引導學生學習推導出“自己的規律”。如通過mg、ca、ba對應的堿和硫酸鹽的溶解性的比較,可以得出同一主族元素對應的堿在水中的溶解性從上往下越來越大,而硫酸鹽的溶解性從
上往下越來越小;通過課本提供的“同主族元素非金屬性從上往下越來越弱”,不僅可以推出課本上提供的“最高價含氧酸的酸性越來越弱”,還可以導出其對應的“無氧酸的酸性越來越強”,如hbr的酸性比hcl強;凡此等等,不一一贅述。通過這些嘗試與創造的體驗,學生感慨:原來概念與理論也可以由我提出由我發展!
化學實驗新奇有趣,學生接觸化學的初始階段,教師要較多地用實驗激發學生的學習興趣,但隨著學習的深入,教師更應及時揭示化學概念與理論的迷人魅力,幫助學生感受化學概念與理論的優美與實在。唯有如此,學生學習化學的興趣才會持久,才能從化學學習中獲得更多的樂趣!學習化學也就成了學生一種持久的樂趣、一種幸福的享受、一種自覺的追求。
參考文獻:
[1]鐘啟泉,崔允漷,張華.《基礎教育課程改革綱要(試行)》解讀.上海:華東師范大學出版社,2001.
關鍵詞:基本概念 基本理論 回歸課本 提煉習題 時間
【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】
基本概念和基本理論是化學的最基本內容與最基礎的知識,是學習的難點,學生的分化點,更是高考的重點。基本概念包括物質組成和分類、性質變化、化學用語、分散系統和化學計量等五條知識線。基本理論包括結構理論和元素周期律、周期表,電解質溶液(含氧化還原理論),化學反應速率和化學平衡理論,電化學理論。
本部分的考點有:⑴緊密聯系生產、生活實際,理解酸、堿、鹽、氧化物的概念及其相互聯系⑵掌握電子式、原子結構示意圖、分子式、結構式和結構簡式的表示方法⑶理解質量守恒定律的含義,能正確書寫化學方程式、熱化學方程式、離子方程式、電極反應式、水解方程式等⑷理解物質的量濃度,阿伏加德羅常數的含義⑸掌握物質的量與微粒數目、氣體體積之間的相互關系⑹能判斷氧化還原反應中電子轉移的方向、數目,并能配應方程式⑺了解原子的組成及同位素概念⑻掌握同一主族、同一周期元素性質的遞變規律與原子結構的關系,了解元素周期表的結構,掌握元素周期律的實質⑼了解化學反應速率的概念和表示方法,理解外界條件對反應速率的影響,并能運用勒夏特列原理對化學平衡、電離平衡、水解平衡進行分析⑽理解離子反應概念及離子共存、離子濃度問題⑾掌握相對原子質量、相對分子質量及確定分子式的計算⑿掌握有關物質的量為核心的計算(含PH計算、溶液濃度、質量分數等)。
隨著高考考試卷整體難度的調整和試卷長度的縮短,高考化學基本概念、基本理念試題也越來越注重考查基礎知識和主干知識,題目涉及的內容和背景資料,基本上為考生所熟知。如高考常考不懈的阿伏加德羅常數、原子的構成、化學鍵的類型、離子反應(含離子共存)、平衡體系中反應物的轉化率、勒夏特列原理的應用等都是基本概念、基本理論的重點、基點,在此基礎上,注重適應的延伸和拓展,注重將課本知識理論知識綜合和應用。
縱觀近年理綜化學試題“依托基礎、考查能力”是現行高考改革的命題原則,主要考查學科內知識的綜合,回歸學科特征,“繁、難、偏、怪”已不存在,這一點體現理綜測試題越來越以人為本,體現人性化,不制造人為障礙去難、考學生。統計結果表明,高考理論試題的比重每年都比考試說明規定的要高一些,基本理論是高考考查的重點內容之一。從近幾年高考化學各理論板塊的題量和分值,不難看出理論部分的考點多,重現率高,但這種連續和重復不是的連續和重復,而是漸變和創新貫穿其中。個人認為,在高三復習過程中,應從以下幾方面加以注意:
1、 回歸課本、夯實基礎
高考試題雖然強調由知識考查轉向能力考查的思想,但在復習教學中要認識到能力盡管高于基礎,但源于基礎,必須依賴于基礎。離開了基礎知識這一載體,能力的培養也將成為空中樓閣。所以復習時我們應抓住學科主干內容中的基礎知識。回歸課本,不是對課本知識的死記硬背,而是通過對課本內容深入的領會和理解來掌握化學知識,從而達到知識的系統化、條理化、網絡化,完善理論知識網絡的目的。復習是對相關知識進行重組和整合,對相關概念理論知識進行串聯,著力找出不同知識點間的相似點、相異點和聯系,因此在復習教學中,我們應想辦法運用各種教學手段,以更有利于學生對知識的理解和掌握。
2、 提煉習題,形成規律
復習離不開習題訓練,這是提高能力的必要手段。在復習訓練中,訓練識題、析題、解題能力,訓練知識遷移運用能力,訓練應變能力與解題速率是訓練的基本內容。在訓練中應避免為做題而做題,做后就忘的情況出現,要培養多思考、多分析、多總結的習慣,努力找到不同知識點的聯系,找到同一知識點在不同題型中的可能出現形式,將考試熱點題題組化,因此作為教師要善于引導學生從不同角度思考問題,同時引導學生對解題方法進行歸納和優化,從中提煉解題規律,鼓勵學生對解題過程進行反思和解剖,讓學生悟出其中的道理,悟出解題規律,悟出思維方法,悟出知識規律。
3、 理論和實驗結合
高考非常重視對化學實驗能力的測試,近年逐漸出現了將理論與實驗結合的實驗題。將理論與實驗相結合,既可使基本理論的復習“化深奧為淺顯,化抽象為具體,化繁雜為簡約”,又可使化學實驗有血有肉,富有生機。
4、 改變教學模式,把時間還給學生
【關鍵詞】 《溫病學 教學法研究 三基
溫病學是中醫學的四大經典之一,既具有臨床課的性質,又具有基礎課的功能,是一門理論和實踐緊密相結合的學科。按現行教材和教學大綱所進行的溫病學教學,采用的是白話經典式教學方式,主要強調對基本知識、基礎理論的掌握,對學生尚不能達到直接、有效地指導臨床實踐,提高臨床基本技能的作用。縱觀教學大綱,課程內容與前期基礎課中基、中診等的重復較多,未突出對原著的學習,理論與實踐結合不夠,學生亦多因此而懷疑溫病學的“經典”性質而忽視對其學習。因此,有必要對溫病學的課程內容和教學方法進行改革,強化其經典課的地位,冀以有效指導臨床。
1 溫病學教學改革的現狀
國內各中醫院校圍繞提高《溫病學》教學質量,進行了多方面的教學改革,主要有以下幾個方面。一是課程內容的設置。在適當增加原著選講的同時,力倡溫病學的教學應與現代最新研究成果相結合,在相關章節適時引入目前研究現狀及結果,如溫病的衛、氣、營、血各證實質的研究等。其次,除講授四時溫病外,還增加與溫病有關的急性傳染病和急性感染性疾病的內容,如流行性出血熱、流腦等。二是教學方法與教學手段的改革。以問題為基礎的教學法(PBL)日漸成為主流,隨著電化教學的深入,眾多院校紛紛借助多媒體,以優化教學效果。三是開展實驗教學和臨床教學。如復制衛氣營血證各動物模型,加強對衛氣營血辨證理論的理解。鑒于溫病學是實踐性很強的一門課程,單純的理論灌輸難以達到理想的效果,一些院校積極提倡進行臨床教學,建立相應病區,針對具體病人,運用溫病學的理法方藥進行診治。以上這些教學改革,在提高教學質量、增強學生的臨床思維能力和提高臨床技能方面都起到了一定的作用,但《溫病學》的“經典”特色體現并不充分,尚未確立有效貫通經典與臨床的教學方法。在現今“中醫學習應回歸經典”這種主流思想的影響下,《溫病學》教學內容的重心必將向原著轉移。而如何有效掌握原著的思想精華并指導臨床實踐,則是教學重心轉移后必須解決的教學方法問題。
2 “三基”教學法的構建與實施
我們借鑒PBL的優點,提出了溫病學的“三基”教學法。所謂“三基”,即基本概念、基本理論、基本技能。
實施溫病學“三基”教學法的前期基礎是調整教學內容,修訂相應的教學大綱。參照《溫病學》教材,選講和簡介溫病的發展史、概念、特點、辨證、特色診法和治法,舍棄教材各論部分,取《溫熱論》、《濕熱病篇》、《溫病條辨》的相關內容進行理法方藥的全方位闡釋。對原著以外內容的介紹旨在構建溫病學的初步印象,教學的核心內容是原著部分,也是提煉基本概念、基本理論的主要依據。PBL教學法的優點是預先鋪設的問題體現了教學重點,學生在尋找問題答案的過程中既掌握了教學重點,又加深了理解。有鑒于此,我們根據《溫熱論》、《濕熱病篇》、《溫病條辨》的重點內容提煉了諸如“兩陽相劫、濁邪害清、陰濕、陽濕”等基本概念,如“‘熱病救陰猶易,通陽最難,救陰不在血,而在津與汗,通陽不在溫,而在利小便’的含義”,“如何理解‘伏暑、暑溫、濕溫證本一源,前后互參,不可偏執’”等基本理論。每一個問題都是一個極佳的切入點,可以引導學生直接接觸溫病學的核心理論和觀點,是掌握溫病原著思想精華的有效途徑。而運用這些理論和溫病大家的論治思想有效指導臨床實踐、提高臨床基本技能是每一位業醫者的現實目的。實現這一目的的最佳方法是學而即用,從事臨床實踐,這一點恰恰是現有教學條件所不能滿足的。這就要求教學組織者——教師尋求其他的替代方案。我們選擇病案教學法作為訓練和提高學生臨床基本技能的最佳途徑。實施案例教學的核心是案例的選擇和分析。選擇案例的首要條件是必須圍繞基本概念、基本原理,使案例成為某個概念或某個原理的再現;同時兼顧當代疾病譜的變化,從經典醫家的醫案中選取相對典型的案例來分析。但切不可為了典型而臆造病案,同時還應適當選取失敗的案例進行分析,以作警示。案例分析的過程并不是學生簡單的形式上的思考,而后等待老師給出“標準”答案,而應該重在分析的過程,爭取每一位學生都參與到討論中,老師起引導作用。期間注意辨別不同案例的用藥特點,如吳鞠通治溫熱每用郁金、豆豉宣發郁熱,并結合經方探討溫病的用藥特色,如加減復脈湯由《傷寒論》之復脈湯去參、桂、姜、棗加生白芍組成,用來治療溫病陰液虧耗之脈虛大或遲緩結代。對每一個案例的治療方案不能簡單地給出治法、方劑,而應具體到藥物、劑量及煎服方法,并且答案不能固定化,充分重視和尊重學生的不同意見,探討能否取得殊途同歸的效果。如此深入的病案討論是現實條件下提高臨床基本技能、檢驗基本概念和基本理論掌握程度的最佳選擇。
3 考核方案
《溫病學》課程設置,對于不同系別、不同班次分為考試和考查兩種。傳統的考試形式為期末一張試卷,分設選擇、填空、名詞、簡答、病例分析幾種題型。進行“三基”教學法實踐的班級,考試形式不變,試卷各題型結構進行調整,增加病例分析的比例,由原來的10 %增加到40 %,并且可以各種題型形式出現。考查課班級采取原文背誦的平時測驗和期末病案分析相結合的考核方式。
關鍵詞:工程力學;高職院校;學習方法
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)24-0214-02
工程力學是一門理論性較強的技術基礎課,同時又與工程實際聯系密切,機械類專業的許多課程都以工程力學為基礎。工程力學課程中的內容,包括理論力學和材料力學兩門課程中除專題部分以外的主要內容。由于此門課程屬于經典力學,它所講的理論比較基本,似乎很容易懂,但一做練習題,卻不知從何下手,雖然苦思冥想,絞盡腦汁,但很多題目還是做不出來。所以,學過工程力學的人都有一個共同的感覺,就是“理論易懂,題難做”。因而得出工程力學難學的結論。那么,怎么樣解決這一難題,才能學好工程力學?我認為應該從以下幾方面來考慮。
一、明確學習工程力學的意義
工程力學是高職院校工科專業一門重要的技術基礎課。是學生學習數學、物理基礎課后接觸到的第一門技術基礎課,它是學生從基礎課到專業課的橋梁,起著承上啟下的作用,這是因為它是許多后續課程的基礎。比如,不同專業以后將要開設的機械設計基礎、鋼結構、結構力學、金屬切削原理、金屬塑形成型原理、擠壓模具技術的理論與實踐、沖壓模具設計與制造技術等專業課程都要用到工程力學中的知識。工程力學中的大量理論與工程實際密切相關,可以直接用于工程解決實際問題,工程力學中的力學模型、練習題,基本上都是由工程實際中的各種構筑物或構件、零部件簡化抽象而得的,例如:房屋的橫梁、車間的吊車梁、道路上的橋梁等都可以抽象成簡支梁,房屋的雨篷、陽臺、電線桿等都抽象成懸臂梁,屋架等都抽象成桁架,等等。工程力學的知識可以直接用于工程實際問題中的強度、剛度、穩定性計算等。由于工程力學是許多專業課程的基礎,因此,它在培養學生的工程技術能力方面起著重要的作用。通過這門課程的學習,可以培養、提高學生的邏輯思維(包括推理、分析、判斷等)能力,抽象化能力(包括將簡單的實際問題抽象成力學模型、進行適當的數學描述、運用力學理論求解),實驗觀察、動手能力,自學能力,表達能力(包括文字和圖像)以及數字計算能力。所以,作為高職院機械類各專業的學生,有必要學好工程力學課程。
二、正確理解并掌握“三基”內容
所謂“三基”,是指工程力學中的基本概念、基本理論、基本方法。眾所周知,建造房屋必須筑好堅固的地基,構筑知識結構,同樣要打好基礎,要學好某門課程,首先也要掌握其最基本的知識,以后才談得上拓寬和靈活使用,學習工程力學也不例外。
首先,工程力學的基本概念比較多,例如力的概念,約束的概念,力矩的概念等,僅“點的合成運動”一章中就涉及到兩個點(動點、牽連點)、兩個系、三種運動、三種速度、四種加速度等概念;如果不正確理解每一章中的概念,則在分析問題和具體計算中必定出錯。所以必須正確理解基本概念。
其次,是基本理論的理解。工程力學的公理、定理很多,如:二力平衡公理,力的平行四邊形公理,作用與反作用公理,三力平衡匯交定理,合力矩定理,胡克定律,等等,這些我們必須熟記,同時對其內涵、要素、適用條件等要反復理解,做到真正掌握,這樣我們在分析力學問題時不至于無從下手。要學好這些基本理論,如果只靠死記硬背是很難掌握的,也難以記住,最好的辦法是理解其實質含義,融會貫通,找出各章基本理論之間的共性與個性。比如:點的均變速運動與剛體的勻變速轉動,這兩章中的公式較多,難以記憶,但只要認真分析一下,便能看出它們之間有著一一對應的關系,即:加速度與角加速度、速度與角速度、路程與轉角一一對應;又如:構件各種基本變形時的強度、剛度計算公式雖然很多,但也有對應的規律:不論四種基本變形中的哪種變化,都有:應力=內力/截面幾何性質量,軸向拉(壓)與扭轉兩章中的:相對變形=內力/抗變形剛度,絕對變形量=內力×長度/抗變形剛度,當然,不同變形時的內力、截面的幾何性質量、抗變形剛度都不同,這就是其個性,只要記住了各章的個性及其之間的共性,則所有理論公式就都記住了,這樣可以解決公式多、難記憶的苦難。
再就是基本方法的掌握。衡量工程力學學得好與否的一個標準,就是看其分析問題、解決問題的能力和破題能力是否較強。如果不熟練掌握工程力學的基本方法,滿足于聽得懂或抱有“抓考題、應付考試”的想法,則必定學不好,見到題目無從下手,決不可能取得好成績。原因在于工程力學中問題都對應于工程實際中的實物,而工程實際中的實物又是千姿百態的,并且對于同一個實物,若側重考慮的因素不同,則又可以抽象成不同的力學問題,所以工程力學中的題目可以變化多樣、舉不勝舉,抓到考題的概率是極微小的。因此,要想學好工程力學除了正確理解基本概念和基本理論以外,一是要適當作預習,為聽課做準備;二是要保證課堂聽課的效果,作好課堂筆記,值得注意的是,同學們在聽課、記筆記時,應該注意老師講課的重點,記住分析問題的思路和求解的方法,而不是抄老師的板書;三是課后復習,歸納總結,找出并掌握其中的一些規律。如:求解靜力學問題的方法,主要是“四步”,即取分離體、畫受力圖、列平衡方程(有摩擦時加列摩擦補充方程)、解方程;又如:求解動力學問題的方法也是“四步”,只是將靜力學中的“列平衡方程”改為“列動力學方程及運動學補充方程”;再如:解決材料力學中主要問題的基本方法是:求內力―內力圖―進行強度(剛度)計算,求內力的方法――截面法(截、去、代、平),不論受力、變形怎樣復雜,都可以用截面法求得內力、找出危險截面、從而方便地進行強度(或剛度)計算。
三、要勤用腦、多動手
工程力學的特點之一是習題多,并且有一定的計算量,在《工程力學課程教學基本要求》中對課后作業的“最少習題數”作了明確規定,只有通過一定數量習題的練習,才能達到最基本的要求。此外,工程力學之所以“理論易懂,題難做”,也是因為其基礎知識看起來簡單,用起來卻變化多端,神通無窮。它能解決多少問題,就看各人掌握的程度和創新能力了。怎樣才能掌握和創新?像工程力學這門課程,不能只讀書本,而必須多做題,通過做題,及時發現并解決自己學習中存在的問題;幫助理解、消化、鞏固基本概念、基本理論;熟練掌握、靈活運用基本方法;訓練、提高自己的思維能力、表達能力及數字計算能力;這樣才能有所創新。
在做習題時應該注意:切莫急于對答案,否則,將事半功倍。一般來說,做題時,首先要認真審題,分析此題是屬于哪種類型、需要用到哪些理論、有幾種解題方法;然后選用比較簡單或者自己掌握得比較好的方法去求解,最后用其他方法進行驗算。例如:平面一般力系的平衡問題,可以列三個獨立的平衡方程,而平衡方程又有三種形式,分別是一矩式、二矩式和三矩式;求作梁的內力圖時,可以用基本方法、簡便法或疊加法三種方法;求解平面運動剛體上任一點的速度時,可以用基本法、瞬心法或速度投影定理法三種不同的方法。
不論用哪種方法,最后結果是唯一的。為了檢驗計算結果正確與否,可以用其他方法核算。
可見,在做題時,一定要認真分析,合理選用方法,才能迅速準確地破解得答案。在學習過程中,除了完成課堂布置的必做題以外,還應該爭取多做題,通過不同類型習題的練習,才能使自己對這門課程做到“見多識廣,熟能生巧,舉一反三”,以致達到“正確理解,熟練掌握,靈活運用”之目的。
四、注意理論聯系實際
工程力學是人類長期認識自然和改造自然的結晶。力學的基本規律,是人們通過長期生產實踐和大量科學實驗,經過綜合、分析和歸納總結出來的。生產的需要促進了力學的發展,同時,力學理論又反過來推動生產不斷發展。所以,學習工程力學必須注意理論聯系實際,在生活和生產實踐中,認真觀察,勤于思考,將感性認識上升為理性認識,并將理論應用到實踐中去加以檢驗。如:我們用板手擰緊螺母時,用大板手省力,而用小板手很費勁,這用力矩理論很容易解釋。又如一直徑不同的鋼桿,兩端受外力作用而拉伸,當力增大到一定值時,由經驗可知,斷裂必發生在直徑較小的一段上,這驗證了衡量構件強度的物理量是應力。
五、注意力學實驗
工程力學中許多理論是建立在實驗基礎上的,如材料拉伸壓縮的力學性能實驗。我們做實驗時要認真觀察,記錄數據,對實驗結果要仔細研究,用實驗來驗證力學理論的正確性,同時增強學習工程力學的信心。
六、結語
工程力學是有關工程技術人員必修的技術基礎課程,作為今后將從事有關專業工作的工科學生有必要把它學好。盡管比較難學,但只要能認識它對后繼課程的影響,明確學習它的目的和意義,從而提高學習的自覺性,保證課堂的聽講效果,在學習中正確理解并熟練掌握基本概念、基本理論、基本方法,認識做習題的重要性,自覺地多做習題,理論聯系實際,主動思考工程力學中的理論在實際中的應用,就一定能學好它。一定要有信心克服學習中遇到的困難,通過努力學好工程力學,并使自己的能力得到提高,為后繼課程的學習,為今后的工作打下良好的基礎。
[關鍵詞]會計準則;相關問題;理順關系
會計準則作為會計規范的一種形式,具有高度的權威性和統一性,是在一定經濟環境下而確定的各種會計處理方法。然而,在豐富的會計業務中,目前企業所運用的會計準則與相關的法律法規難以做到互補互融,協調一致。
一、會計準則與稅務處理問題
國家與企業的經濟利益關系,主要是通過稅收政策來加以調節的。但是,企業會計核算與稅務處理之間很難協調一致。
1.會計與稅收的目的不同。由于對某項收益、費用和損失的確認、計量標準與稅法的規定存在差異,所以處理原則為:不得調整會計賬薄記錄和會計報表相關項目金額。企業在計算當期應交所得稅時,應在按會計制度及準則計算的利潤總額的基礎上,加上(或減去)與稅法規定的差異后,調整為納稅所得額,并據以計算當期應交所得稅。
2.對于經濟活動的確認具有時差性。按會計準則,對企業經濟活動是按權責發生制原則來予以確認的,而稅務部門對于增值稅是按收付實現制加以確認的。由此而導致了會計信息的不可比性,從而形成會計信息相對的虛假性。
3.會計與稅收計征對于不同的經營方式和表現形式的處理問題。會計方面對于資本權益交易不計征任何稅,只對資產經營征稅,如房地產交易應屬于資產經營,應征收土地增值稅、營業稅、房契稅。一些經營者為了逃稅,則利用會計手段變資產為資本后再進行交易。
會計方面對于所得稅認定是以企業法人的經營行為為基礎,不以經營形式或方式的變化為依據。如對于近些年普遍存在的承包經營或租賃經營,會計核算以企業法人為前提,稅務征稅以會計核算期為征稅期,而承包人卻以承包期為計算依據,三者之間存在較大差異。承包人圍繞納稅多少做文章,會計難以據實核算,稅收自然缺少真實基礎,從而導致國家、企業、經營者三者之間的利益矛盾。
目前,對于上述矛盾認識不一。一種觀點是稅法應與會計準則一致,稅收征繳建立在會計準則基礎之上;另一種觀點是建立稅務會計學,將增值稅、營業稅、所得稅、消費稅的處理及納稅申報作以系統完整的規定。筆者認為這是一個很復雜的問題,如何處理應充分考慮我國企業與經濟發展的實際狀況。我國的實際情況是小規模企業多,如果把會計準則、制度與稅法統一起來,有利于這些企業簡化會計核算,也有利于稅收征管,更有利于會計信息成本的降低。對于那些大型企業,為保證會計信息更好地為經營決策服務,會計準則與稅法應適當分離。
二、會計準則與會計制度之間的問題
所謂兩者之間的問題,主要體現在兩種觀點上:一是取消會計制度,統一執行會計準則;二是按照不同的企業狀況進行分類,即一部分企業執行會計準則,一部分企業暫不執行會計準則而執行會計制度。堅持后一種觀點的理由是:
1.我國企業所有制形式不僅多種多樣,而且小型企業較多,尤其是近些年隨著市場經濟的發展和民營經濟的推進,小型企業如雨后春筍,遍地開花。這些企業的組織形式和經營規模及經營方式更加復雜化、多樣化,無法適應統一執行會計準則的要求。
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2.我國實行市場經濟時間短,制度體系還不完善,多數地方計劃經濟觀念仍然較濃,還不適應市場經濟規則的要求。
3.大多數中小型企業財務人員素質偏低,會計核算水平不高,統一執行會計準則有實際困難。應根據企業的實際情況,從提高財會人員素質入手,幫助企業盡快提高會計核算水平,并分別建立行業會計制度。對于經營規模大、人員素質高的公司制企業,則運用統一的符合國際慣例的會計準則進行規范,既便于與國際慣例接軌,又便于人們利用會計信息進行決策。
上述觀點雖符合實際情況,但兩種觀點都有偏頗,尤其后一種觀點不符合競爭規律的要求,也不符合我國現行會計規范體系(會計法、企業財務會計報告條例;企業會計準則;具體會計準則、企業會計制度)三個層次互補互融的要求。為使企業更好地與國際慣例接軌,更好地參與國際競爭,不僅要認真執行會計制度,更要創造條件,推行會計準則的全面執行。
三、會計準則的實踐與理論問題
會計理論包括會計理論研究方法、會計基本理論、會計準則基本概念、會計應用理論等,正是由這些內容構成了我國較為完整的會計理論體系。需要明確指出的是,構成會計理論體系的每一項內容既是相對獨立的,又是相互間緊密相連的,尤其是“會計準則基本概念”,與會計準則理論和會計基本理論更有密切的關系。
1.從會計準則基本概念來看,主要包括會計的基本前提、會計要素及其確認、會計目標、會計信息質量及其特征、計量、記錄、報告等一系列內容。這是制定會計準則的依據和基礎。
2.會計準則基本概念具有中介性質。因為會計基本理論是抽象的、具有濃厚的學術性質,一般不直接用于會計準則的制定,更不能直接用于指導和規范會計實務。會計理論能夠對實踐有用并發揮其理論作用,只有借助于會計準則基本概念的中介性質來實現,也正是有了這個“中介”,才能將會計基本理論與會計應用理論自然的銜接起來,實現會計基本理論向會計應用理論的過渡,從而在會計理論研究方法的統率下,使會計理論體系渾然一體,前后貫通。新晨
四、會計準則與審計準則之間的問題
當前,兩個準則之間主要的問題是如何協調配套。
1.目前采用會計準則的原則是先上市公司后一般企業,但審計準則是面對所有的企業,兩者之間的差異是不言而喻的。
2.會計準則對表外信息披露不足,不能充分反映無形資產及其創造力,缺乏公允性。
【關鍵詞】量子力學;教學方法;物理思想
“量子力學”是20世紀物理學對人類科學研究兩大標志性貢獻之一,已經成為理工科專業最重要的基礎課程之一,學生熟練掌握量子力學的基本概念和基本理論,具備利用量子力學理論分析問題和解決問題的能力。對提高學生科學素,養培養學生的探索精神和創新意識及亦具有十分重要的意義。但是,量子力學理論與學生長期以來接觸到的經典物理體系相去甚遠,尤其是處理問題的思路和手段與經典物理截然不同,但它們之間又不無關聯,許多量子力學中的基本概念和基本理論是類比經典物理中的相關內容得出的。思維上的沖突導致學生在學習這門課程時困惑不堪。此外,這門課程理論性較強,眾多學生陷于煩瑣的數學推導之中,導致學習興趣缺失。針對這些教學中的問題,如何激發學生學習本課程的熱情,充分調動學生的積極性和主動性,已經成為擺在教師面前的重要課題。對“量子力學”課程的教學內容應作一些合理的調整。
1 合理安排教學內容
1.1 理清脈絡,強化知識背景
從經典物理所面臨的困難出發,到半經典半量子理論的形成,最終到量子理論的建立,對量子力學的發展脈絡進行細致的、實事求是的分析,特別是對量子理論早期的概念發展有一個準確清晰的理解,弄清楚到底哪些概念和原理是已經證明為正確并得到公認的,還存在哪些不完善的地方。這樣一方面可使學生對量子力學中基本概念和基本理論的形成和建立的科學歷史背景有一深刻了解,有助于學生理清經典物理與量子理論之間的界限和區別,加深他們對這些基本概念和基本理論的理解;另一方面,可使學生對蘊藏在這一歷程中的智慧火花和科學思維方法有一全面的了解,有助于培養學生的創新意識及科學素養。比如:對于玻爾理論,由于對量子化假設很難用已經成形的經典理論來解釋,學生往往會覺得不可思議,難以理解。為此,在講解這部分內容時,很有必要介紹一下玻爾理論產生的歷史背景,告訴學生在玻爾的量子化假設之前就已經出現了普朗克的量子論和愛因斯坦的光量子概念,且大量關于原子光譜的實驗數據也已經被掌握,之前盧瑟福提出的簡單行星模型卻與經典物理理論及實驗事實存在嚴重背離。為了解決這些問題,玻爾理論才應運而生。在用量子力學求解氫原子定態波函數時,還可以通過定態波函數的概率分布圖,向學生介紹所謂的玻爾軌道并不是真實存在的,只是電子出現幾率比較大的區域。通過這樣講述,學生可以清晰地體會到玻爾理論的承上啟下的作用,而又不至于將其與量子力學中的概念混為一談。
1.2 重在物理思想,壓縮數學推導
在物理學研究中,數學只是用來表述物理思想并在此基礎上進行邏輯演算的工具,教師不能將深刻的物理思想淹沒在復雜的數學形式之中。因此,在教學過程中,教師要著重于加強基本概念和基本理論的講授,把握這些概念和理論中所蘊含的物理實質。對一些涉及繁難數學推導的內容,在教學中刻意忽略具體數學推導過程,著重于使學生掌握其中的思想方法。例如:在一維線性諧振子問題的教學中,對于數學方面的問題,只要求學生能正確寫出薛定諤方程、記住其結論即可,重點放在該類問題所蘊含的物理意義及對現成結論的應用上。這樣,學生就不會感到枯燥無味,而能始終保持較高的學習熱情。
2 改進教學方法
“量子力學”這門課程本身實驗基礎薄弱、理論性較強,物理圖像不夠直觀,一味采取傳統的灌輸式教學,學生勢必感到枯燥,甚至厭煩。學習效果自然大打折扣。為了提高學生學習興趣,激發其學習的積極性,培養其科學探索精神及創新能力,在教學方法上應進行積極的探索。
2.1 發揮學生主體作用
在必要的教學內容講解外,每節課都留出一定的師生互動時間。教師通過創設問題情景,引導學生進行研究討論,或者針對已講授內容,使學生對已學內容進行復習、總結、辨析,以加深理解;或者針對未講授內容,激發學生學習新知識的興趣(比如,在講授完一維無限深方勢阱和一維線性諧振子這
兩個典型的束縛態問題后就可引導學生思考“非束縛態下微觀粒子又將表現出什么樣的行為”),這樣學生就會積極地預習下節內容;或者選擇一些有代表性的習題,讓學生提出不同的解決辦法,培養學生的創新能力。對于在課堂上不能解決的問題,積極鼓勵學生利用圖書館及網絡資源等尋求解決,培養學生的科學探索精神。此外,還可使學生自由組合,挑選他們感興趣的與課程有關的題目進行討論、調研并完成小組論文,這一方面激發學生的自主學習積極性,另一方面使其接受初步的科研訓練,一舉兩得。
2.2 注重構建物理圖像
在實際教學中著重注意物理圖像的構建,使學生對一些難以理解的概念和理論形成較為直觀的印象,從而形成深刻的記憶和理解。例如:借助電子束衍射實驗,通過三個不同的實驗過程(強電子束、弱電子束及弱電子束長時間曝光),即可為實物粒子的波粒二象性構建出一幅清晰的物理圖像;借助電子束衍射實驗圖像,再以光波類比電子波,即可凝練出波函數的統計解釋;借助電子雙縫衍射實驗圖像,可使學生更易接受和理解態疊加原理;借助解析幾何中的坐標系,可很好地為學生建立起表象的物理圖像。盡管這其中光波和電子波、坐標系和表象這些概念之間有本質上的區別,但借助這些學生已經熟知和深刻理解的概念,可使學生非常容易地接受和理解量子力學中難以言明的概念和理論,同時,也可使學生掌握這種物理圖像的構建能力,對培養學生的創新思維具有非常積極地作用。
3 教學手段和考核方式改革
3.1 課程教學采用多種先進的教學方式
如安排小組討論課,對難于理解的概念和規律進行討論。先是各小組內討論,再是小組間辯論,最后老師對各小組討論和辯論的觀點進行評述和指正。例如,在講到微觀粒子的波函數時,有的學生會認為是全部粒子組成波函數,有的學生會認為是經典物理學的波。這些問題的討論激發了學生的求知欲望,從而進一步激發了學生對一些不易理解的概念和量子原理進行深入理解,直至最后充分理解這些內容。另外課程作業布置小論文,邀請國內外專家開展系列量子力學講座等都是不錯的方式。
3.2 堅持研究型教學方式
把課程教學和科研相結合,在教學過程中針對教學內容,吸取科研中的研究成果,通過結合最新的科研動態,向學生講授在相關領域的應用以培養學生學習興趣。在量子力學誕生后,作為現代物理學的兩大支柱之一的現代物理學的每一個分支及相關的邊緣學科都離不開量子力學這個基礎,量子理論與其他學科的交叉越來越多。例如:基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚態物理到中子星、黑洞各個層次的研究以量子力學為基礎;量子力學在通信和納米技術中的應用;量子理論在生物學中的應用;量子力學與正在研究的量子計算機的關系等,在教學中適當地穿插這些知識,擴大學生的知識面,消除學生對量子力學的片面認識,提高學生學習興趣和主動性。
量子力學從誕生到發展的物理學史所包含的創新思維是迄今為止哪一門學科都難以比擬的。在20世紀初,經典物理學晴空萬里,然而黑體輻射、光電效應、原子光譜等物理現象的實驗結果嚴重沖擊經典物理學理論,讓經典物理學陷入危機四伏的境地。量子力學的誕生,開啟了人類科學發展的新思維。開展好量子力學的教學活動,在教學過程中展現量子力學數學形式之美,使學生在科學海洋中得到美的享受,有利于極大的提高學生的科學素養,從精神上熏陶他們的創新精神。
【參考文獻】
[1]周世勛.量子力學教程[m].高教出版社,1979.
針對“控制工程基礎”課程理論性強、概念和基本理論抽象的特點和學生工程數學知識欠缺、不同專業方向學生的差異以及課程內容多學時少等問題,從以下幾方面入手:
1.教學內容及教材改進
總結了多年的教學實踐和教學反饋,調整了內容,編寫了機械工程類適用的《機械控制工程基礎》教材,主要內容有:第1章緒論,明確學習目標,通過工程實例,敘述了控制系統的基本概念及控制工程的發展概況,使學生對該課程有全面的了解。第2章是拉普拉斯變換,這是整個課程的數學工具,是學習“控制工程基礎”課程的基礎。但在原來的教材中,這部分作為附錄,而不進行課堂教學,學生課下自學,結果是學生不重視。又由于工程數學這部分學生沒有學過,基本的變換性質不清楚,影響了對整個課程的學習。因此,教師安排2學時的授課時間,通過實例學習拉普拉斯變換,為學生學習后邊各章節打下良好基礎。
第3章是物理系統的數學模型及傳遞函數,本課程以機電自動控制系統作為主要研究對象。首先要建立系統的數學模型,以便從理論上對控制系統進行定性分析和定量計算,這是控制工程的基本方法。傳遞函數是在拉氏變換基礎上建立的一種常用的數學模型,是極其重要的基本概念,是系統分析、研究與綜合的有利工具,更是經典控制理論的基礎。一個實際的系統,建立了數學模型,就可以用適當的方法對其性能進行全面地分析和計算。對于線性定常系統,常用的工程方法有時域分析法、根軌跡法和頻率分析法。
第4章是控制系統的時域分析。根據系統的微分方程,以拉普拉斯變換為數學工具,直接解出系統的時間響應,然后根據響應的表達式及其描述曲線來分析系統的性能,如穩定性、快速性、穩態精度等。這樣,學生通過對系統進行時域分析,可以直觀簡便地了解系統響應的全過程,掌握系統時間響應的全部信息。但是時域分析法在實際應用時常會遇到一些問題,比如復雜系統中存在難以用數學模型描述的元部件,而頻域分析法能解決這些問題。第5章為控制系統的頻域分析。這種方法以正弦輸入信號的頻率為變量,在頻率域內通過研究系統的頻率特性及其圖形來分析系統性能。它是一種經典工程實用方法,可方便地用于控制工程中的系統分析與設計,頻域分析法是經典控制理論的核心,也是教學的重中之重。
第6章是系統的穩定性。穩定是控制系統正常工作的首條件,也是控制系統的重要性能,因此,必須要分析系統的穩定性,并提出確保系統穩定的條件。這章主要研究線性定常系統的穩定性判據及其應用,以及提高系統穩定性的方法。這一章是前幾章內容的綜合應用,要求學生能夠把前邊的知識點貫穿起來,提高綜合分析問題解決問題的能力。第7章是根軌跡法。這種方法不直接求解特征方程,而是在[S]平面上由開環零極點確定閉環極點,將系統的某一參數與閉環傳遞函數特征根的關系描述在一張圖上。由于可以利用計算機進行作圖,簡單實用,所以廣泛地應用在控制工程中,并成為經典控制理論的基本分析方法之一。掌握了前面控制系統幾種基本方法后,就可以對控制系統進行定性分析和定量計算。第8章是控制系統的校正,通過這一章,學生能學會如何根據系統預先給定的性能指標,去設計一個能滿足性能要求的控制系統。
鑒于這門課程的實際學時數,第7章根軌跡法和第8章控制系統的校正只作簡要介紹,要求學生對這兩章有個初步了解,對“控制工程基礎”這門課程具有系統認識。其他章節都分配相應學時重點深入地教學,借助多媒體現代教學手段來解決內容多學時少的矛盾,利用課堂教學和課下輔導的方式提高教學效果,解決“課程難學”的問題。
2.教學思路的更新
從“控制工程基礎”課程體系和內容的系統性出發,從整體上把握課程的教學脈絡,使學生對這門課程形成整體的構架,對知識融會貫通。(1)突出基本概念和基本理論。在“控制工程基礎”這門課程中,每一章都提出了一些基本概念,這些基本概念之間又相互關聯,串聯起來就形成了本課程的知識要點,進而形成系統理論,必然是學習理解的重點。對基本概念和基本理論的思考和掌握,有助于學生養成科學的思維習慣,提高其分析問題和解決問題能力。在講授過程中除讓學生對課程中概念本身的內涵與外延認真理解外,還要讓其注意體會每個概念在整個課程理論體系中的作用。因此,針對學生在學習基本概念和基本理論過程中出現的問題,分析原因并提出相應的解決辦法,以實現本課程的教學目的。
(2)建立不同分析方法之間的相互聯系。對于一個控制系統,穩定性、準確性、快速性是基本要求。其中穩定性是首要條件,它是系統性能的重要指標,貫穿了時域分析和頻域分析方法的始終,也是系統綜合設計和校正要滿足的性能要求。在課程的教學中,以穩定性、準確性、快速性為主線,建立各種系統分析與設計方法之間的聯系,有助于對課程內容的理解和掌握,理清各章節之間的邏輯關系。先通過具體實例,例如以機床運動控制系統為例,來說明對于一個控制系統的分析和設計。首先,必須掌握自動控制系統的基本概念,建立系統的數學模型,才能進行理論分析。而最基本的數學模型是微分方程,但高次微分方程求解較為復雜,需將微分方程轉化為代數方程,這就需要進行拉普拉斯變換,大大簡化了求解過程,進而得到系統的傳遞函數。然后,在傳遞函數基礎上,對系統進行分析。常用的分析方法有:時域分析法、頻域分析法、根軌跡分析法以及相應的性能指標。這樣,一方面,有了系統的性能指標,就能夠對系統的穩定性和準確性進行分析判斷;另一方面,也可以根據給定要求的性能指標,得到理想的控制系統,從而對原有的控制系統進行綜合和校正。這樣抓住了穩、準、快這條主線,就理清了各章節之間的邏輯關系,該課程的內容就能夠順利地銜接起來。例如對于穩定性的問題,就可以從多個方面、多個角度來分析判斷,可以求解微分方程,可以求閉環特征根,可以用根軌跡法,可以用勞斯判據,可以用奈奎斯特判據等方法,這樣自然對這門課程的系統性有了明確認識。
3.教學手段的改進
“控制工程基礎”課程是機械工程及其自動化大專業各專業方向都必修的專業基礎課,具有較強的理論性和實踐性,涉及的知識面寬,包含的信息量大,內容又比較抽象。由于課程內容多課時少,另外,機械類學生工程數學知識以及相關學科的知識欠缺,必須改革教學手段,充分利用現代化教學工具,利用計算機仿真來輔助教學,才能實現高效的課堂教學,使學生收獲更多知識。針對不同的專業方向,如,制造和設計、機電和物流、輸電工程專業方向,采用分班教學,聯系本專業方向的實際應用,將教學內容進行調整。同時,采用計算機多媒體輔助教學與傳統的教學模式相結合,在有限的課時內增加了信息量,使枯燥、抽象的理論變得形象和具體。教學中還引入了軟件Matlab/simulink,開闊學生的視野。例如時域響應曲線、頻域的幅相曲線及對數幅相曲線的繪制,為了提高課堂效果,達到師生互動,教師首先在黑板上畫出大致曲線,幫助學生理解,然后利用多媒體,用編好的程序或建立的仿真模型,在屏幕上精確地繪出相應的曲線,并改變系統的參數,再次繪圖顯示,讓學生進行分析比較,得出結論。這樣提高了學生的學習興趣,激發了他們的求知欲,大大提高了教學效果。
4.加強實踐環節
注重實踐教學環節,加強控制理論的工程應用。“控制工程基礎”課程的理論性強,在理論講述中,學生未免感覺“空、虛”,因此在教學過程中,要注重實際,結合具體生活和工業生產實例,使學生的學習目標明確,知道控制系統在生產生活中的應用無處不在。這樣學生不僅提高了學習興趣,也更深刻地理解了理論知識。同樣,該課程的應用性也很強,必須利用實踐環節將理論應用到實踐中。課程設置了時域和頻域的相應實驗,一方面,利用自動控制實驗箱,讓學生搭建典型環節和典型系統,輸入不同的典型信號,通過示波器觀察系統的響應曲線。另一方面,將實驗曲線和Matlab/simulink軟件仿真出來的理想波形進行對比,分析實驗結果,得出結論。在課程教學的同時,注重加強對學生綜合實踐能力的培養,利用開放的實驗室,充分發揮學生的主動性,讓學生設計完成自動控制系統的相關課題,還結合Matlab/simulink軟件進行控制系統的仿真,使學生感到課程的“真、實”,提高了他們綜合分析問題解決問題的能力,做到學有所用,為他們的專業學習以及將來工作打下堅實的基礎。
二、結束語
怎樣才能學好初中化學這門學科,是廣大學生和教師共同關心的問題。下面談一些個人建議,供參考。
1. 學習化學知識要做到“三抓”,即抓基礎、抓思路、抓規律
要重視基礎知識的學習,如元素符號、化學式、化學方程式和基本概念及元素、化合物的性質。在做練習題中要善于總結歸納各種題型及解題思路。化學知識之間是有內在規律的,掌握了規律就能駕馭知識,記憶知識,如化合價的一般規律,金屬元素通常顯正價,非金屬元素通常顯負價,單質元素的化合價為零,許多元素有變價,條件不同價態不同;再如,實驗室制取氧氣所需氣體發生裝置為試管,規律為只要是通過加熱一種固體藥品或兩種固體藥品用來制取氣體都要用到如同制取氧氣的裝置,抓住規律可以加以運用如給出信息題告訴實驗室制取甲烷氣用醋酸鈉和堿石灰兩種固體混合加熱,雖然我們沒有學過這部分知識,但根據固體受熱制取氣體的裝置規律可知同制取氧氣的裝置一樣。
2. 化學基本概念和原理的學習方法
初中化學學科的顯著特點之一是概念多,這些概念理解是否準確,是否掌握熟練對學好初中化學課程關系非常重要。是形成正確實驗技能、計算技能的依據,是分析和解決化學問題的基礎。而初三學生對概念學習不重視,認為掌握概念就是死記硬背。學法不當,效果不好,這部分內容也是中考易失分的知識點之一。
(1)通過感性認識來掌握概念
化學基本概念是從大量的化學事實中抽象概括出來的,如通過觀察鐵絲在氧氣中燃燒的實驗,可以形成化合反應的概念;通過觀察酸、堿、鹽溶液的導電性,可形成電離的概念。所以脫離化學事實只單純的背誦概念不可能深刻理解化學基本概念。
(2)找出概念間的聯系和區別
化學概念之間既有本質區別又有相互聯系,學習時不要孤立地機械單一記憶,應將不同的概念進行比較,從中找出它們之間的不同點和內在聯系。如元素與原子、分子與原子,不同點是化學反應中分子可分,原子不可再分,原子可構成分子,分子是由原子構成的;相同點都是構成物質的微粒,元素是描述物質的宏觀組成,原子是描述物質的微觀構成。
3. 元素化合物知識的學習方法
(1)元素及化合物與基本概念、基本理論相互滲透、關系密切。如由碳元素組成的金剛石、石墨物理性質的差異之大;硫酸因濃、稀的不同而引起性質上有本質差異。所以必須把物質的性質與基本概念、基本理論聯系起來學習。
(2)元素及化合物知識的內在聯系緊密、規律性較強,知識系統都是從單質到化合物,都按存在性質用途制備的順序進行的。物質的存在、制備、用途都取決于物質的性質,因此,學習中應緊緊抓住物質的性質。如依據氫氣的化學性質具有可燃性和還原性來推導它的用途、存在。
(3)元素及化合物知識內容多,即有共性,又有個性。因此,在學習中一定要全面分析問題。如硝酸具有酸的通性,又有特性如與金屬反應不生成氫氣而生成水。
(4)元素及化合物知識對實驗的依賴性強,大部分化學知識是通過實驗獲得的。如氧氣的化學性質通過與C、P、S、Mg、蠟燭等的演示實驗,使學生認識到氧氣是一種化學性質比較活潑的氣體。所以一定要認真觀察和分析實驗現象。
4. 化學實驗的學習方法
(1)要重視化學實驗。化學是一門以實驗為基礎的學科,是教師講授化學知識的重要手段,也是學生獲取知識的重要途徑。大多數概念和元素化合物的知識都是通過實驗獲得的,通過實驗有助于形成概念理解和鞏固化學知識。
(2)要認真觀察和思考教師的課堂演示實驗,因為化學實驗都是通過現象反映本質的。對教師的演示實驗要細心觀察,明確實驗目的,對實驗中看到的現象,要多問幾個為什么,不僅要知其然,還要知其所以然。
(3)要自己動手,親自做實驗。實驗中要勤于思考、多問、多分析實驗發生的現象,從而提高自己的分析問題、解決問題的能力及獨立實驗動手能力和創新能力。
關鍵詞: 《信號與系統》課程教學內容教學方法實驗教學
《信號與系統》課程是高校電類專業的一門重要的學科基礎課,主要研究信號與線性系統的基本概念、原理、方法與工程應用,是一門理論性與技術性都較強的課程。該課程是學習《數字信號處理》、《現代通信原理》、《自動控制理論》等諸多后續課程所必備的基礎。這門課程的教學質量直接影響到電類專業的教學質量,以及畢業生的綜合素質。
一、課程特點
本課程把具體系統的物理功能抽象為系統的數學模型,經過數學解析,再回到物理實際,以揭示信號與系統的一般特性。通過學習,學生可牢固掌握信號的描述、分解、變換、運算,以及系統的時域、變換域分析的基本原理和基本方法,理解傅里葉變換、拉普拉斯變換、Z變換的數學概念與工程系統概念,掌握利用信號與系統的基本理論分析和解決實際問題的基本方法。
闡述這些原理、概念和方法的教學過程在很大程度上就是數學解析、變換與反變換的過程,不少學生會感到過于抽象、繁瑣,產生難學、難理解的情緒,有些學生甚至錯誤地把它當作數學課來學。所以,如何引導學生正確地學習這門課程,改變“教師難教,學生難學”的狀況是目前亟待解決的問題。
二、教學內容的整合,教學方法的改進
1.注重基本理論、基本概念和基本方法,淡化計算技巧。
《信號與系統》課程與現代數學關系緊密,理論性很強,實際應用很廣,具有高度概括和較為抽象的特點,教材中數學公式較多,如果照本宣科,勢必成為定義、證明、推論、解析的純數學討論。因此,在數學解析過程和引出結論、定理時,教師一定要強調闡述數學解析的物理含義,注意闡述信號分析與系統分析的物理解釋,以引導學生運用現代數學工具,切實掌握信號與系統的基本概念,從而進入信息科學之門。
教師在教學內容安排上應采取難點分解,由淺入深、循序漸進的原則,突出課程體系的系統性,使學生在掌握基本內容、理清概念的基礎上,學會科學的思維方法和綜合解決問題的能力。
教師在課程結構上應采用連續、離散兩大系統并行的體系,采用先連續后離散、信號分析方法與系統分析方法密切結合的方式,即不同的信號分解方式引出不同的系統分析方法,以適應系統分析的不同需要。同時應用時域分析法和變換域分析法兩條路徑,透過數學的抽象變換,使學生看到信號與系統理論中時頻分析相互交融、時域與變換域相互映射的物理本質。
在計算機廣泛應用的今天,離散系統、各種混合系統的應用更加普及,連續時間信號與系統的離散化處理變得日益重要,所以教師在授課時絕不能將連續與離散兩大信號與系統孤立地進行討論,一定要比對講解。因此,在分析離散時間信號與系統時域之后,教師應專門講解離散時間系統與連續時間系統時域分析的比較,具體介紹微分方程近似為差分方程、卷積積分近似為卷積和的內容。在教學《離散時間系統變換域分析》一章時,教師應專門討論Z變換與拉普拉斯變換之間的關系,以及各種傅里葉變換之間的關系,特別是連續信號的頻譜與其對應的采樣序列的頻譜之間的關系。
在教學過程中,教師要注重基本理論、基本概念和基本方法,淡化計算技巧。將數學概念、電信號概念及工程系統概念有機結合,以現代信息的觀點審視傳統內容,這樣可培養學生綜合應用所學知識進行科學觀察、進行新知識探求的能力。
2.注重教學方法改革,加快教學信息化建設和現代教育技術的應用。
(1)注重調動學生的參與性,加大啟發式教學的力度。
對于學生來講,能從宏觀角度掌握信號與系統理論是有一定困難的。所以教師在講述過程中,一定要加強對數學解析的物理含義的闡述,這樣才有利于激發學生的學習興趣,提高學生的學習熱情,培養學生邏輯性、創造性思維的能力。在課堂上師生之間應有思想交流,教師應加大啟發式教學的力度和調動學生的參與性,在課前教師應認真設計教學中向學生提出的啟發性問題。
教師還應借助先修課程《電路分析基礎》、平行課程《模擬電子技術》和《數字電子技術》的已學知識來闡述《信號與系統》課程的新內容,培養學生綜合應用所學知識進行科學觀察、進行新知識探求的能力。
教師在講授系統的概念,信號與系統的關系,以及系統的特性時,應盡量多運用學生在實際生活中接觸到的例子,如電視、掃描儀、手機通訊等來進行闡述。這樣有助于學生對于一些抽象的概念的理解。
(2)加快教學信息化建設和現代教育技術的應用
在《信號與系統》課程中,有許多的概念比較抽象,教師難以用文字簡單表達,借助集文、圖、動畫于一體的多媒體課件和電子教案則可以有效地表達和展現這些概念。因此,教師應充分利用現代教育技術,引入MATLAB仿真軟件,編寫系列課程電子教案和網絡課件,并在教學實踐中不斷豐富和完善這些教學手段和方法。
現代教育技術的應用還反映在教師和學生的互動上,這門課程應是課堂教學、實驗教學、課程研討相結合進行的。教師把課程研討的一部分內容放在課上,另一部分內容放在互聯網上,以現場答疑、現場討論的形式進行,這樣能給師生提供一個輕松、便捷的交互空間。
三、實踐教學環節的改進
本課程是理論與實際緊密結合的課程,教師在教學方法上應采用理論教學與實驗教學并行的教學方法,即學生需要邊學習、邊實踐、邊研討。
實驗教學是培養學生創新意識和創新能力的重要環節,是培養學生工程素質的重要教學手段。過去教師主要是應用MATLAB軟件研究信號的分解、合成,以及研究信號頻譜特性。但是僅僅在“虛擬”環境下進行實驗是不夠的,這樣很難使學生建立起真正的系統的概念,了解信號與系統的特性。因此教師應改革實驗方針,開設培養學生創新能力的綜合性實驗,例如充分利用學生在《電路分析基礎》、《模擬電子技術》和《數字電子技術》課程中所學的知識,在部分實驗中讓學生自行用硬件設計并實現信號處理系統,用軟件配合進行系統分析。這樣可以激發學生的學習興趣,從而幫助學生理解和掌握課程中的基本概念、基本原理、基本分析方法,提高學生綜合應用所學知識解決實際問題的能力,從而提高教學質量。
四、結語
在《信號與系統》課程的教學過程中,教師應采用課堂教學、實驗教學、課程研討相結合的教學方法,淡化計算技巧,注重基本理論、基本概念和基本方法,以現代信息的觀點審視傳統內容,使學生不僅學到知識,而且受到提升認知能力的訓練。
在當前形勢下,課程體系的優化和教學方法的改革勢在必行,這也是提高教學質量的必由之路。要想達到預期的效果,教師就要在教學過程中不斷思考、不斷探索、不斷實踐、不斷總結,不斷提高教學水平。
參考文獻:
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