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關鍵詞:流體力學 教學改革 互動啟發式教學
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)02(b)-0030-02
近年來,作為在新的歷史時期全面推進我國高校人才培養模式改革的重要舉措,中國礦業大學(北京)大力開展全面建設研究型本科教育教學體系,加強學生創新能力的培養,落實“創新教學環節”的教學改革研究。“創新教學環節”由創新方法類課程、創新實踐活動組成。包括科研導論課、科研技能實踐、以及大學生創新訓練項目等等。然而,大學本科生在校的大多數學習時間還是以課堂為主,如何對課堂教學進行改革,以適應研究型本科教育教學體系的需要,是本文探討的問題。
1 流體力學課程的指導思想及定位
流體力學是工程力學專業的核心基礎課程,為后續課程提供必要的基礎知識和應用工具。因此,牢固掌握流體力學課程的基本內容,熟練運用該課程的基本方法,透徹理解其基本思想,是打開力學專業階段學習的關鍵。對于流體力學這門課的普遍認識是,老師們難教,學生們難學。究其原因,是因為學生在中學沒有接觸過流體方面的知識,是“懵懂無知”的狀態;而到了大學,一開始就要接觸流體的性質、模型、運動學和動力學的概念,是“被動接受”的狀態。這對于大學生來說勢必會感覺很難,從上課聽不懂,習題不會做到上課不想聽,習題抄答案,形成惡性循環,而教師的灌輸式教學更使得這門課預期達到的教學目標難以實現。學生的基礎沒有打好,對于后續課程的學習勢必產生不良影響。如何使學生在學習過程中既能獨立思考,又能積極響應教師的互動提示,進行有效的互動,這是提高教學效果的關鍵所在。
以學生為主體、教師為主導的互動式教學思想[1]在教學工作中逐步得到鞏固和落實,在教學方法的改革上取得了可喜成績。但是,要真正實現“教以學為本”[2],還需要不斷在教學思想、教學方法、課堂結構等諸多方面進行創新性的探索與研究。作者近年來一直從事流體力學課程的教學工作,對如何讓學生學好這門課進行了一定的研究。作者認為,啟發式教學[3]對于流體力學難教、難學這一問題是一有益的解決方案。通過在課堂上與學生互動以及在適當的時候對學生進行啟發,能夠改變流體力學課堂沉悶,學生不想聽講的氛圍,同時對培養學生的力學修養與力學能力大有裨益。教師在教學過程中切實重視、真正確立學生在學習過程中的主體地位,通過學生自悟、質疑、寫練的同時,加強學生主體之間的信息交流,以及教師的適時點撥啟導,構建“互動啟發式”這一課堂教學結構體系,能更好地讓學生學會學習,逐步提高學習修養。
作者針對上述問題,參考了國內外教學資料,結合多年教學經驗,并以工程力學08級的“流體力學”教學為研究對象,成立了“巖爆研究大學生創新小組”。小組成員利用課余時間,參加重點實驗室的科研活動,在北京市學會第17屆學術年會上了表了三篇論文[4~6]。小組成員的學習熱情、學習成績、研究水平得到了很大的提高。由此可見“互動啟發式”教學適應教學改革的需要。“互動啟發式”教學方式改變了過去那種學生被動接受的狀況,它要求教師的教學必須以調動學生的積極性為主,學生是主動的參與教學,而不是被動的去記憶。作者在教學中發現,互動啟發式教學方式是教師學生“雙贏”的教學方式,它促進了師生間的情感交流,調節了課堂氣氛,是符合大學教學大綱的新選擇。
2 流體力學的基礎性、前沿性和時代性
《流體力學》課程是計算流體力學、多相流動、非牛頓流體力學的基礎性理論。同時,本門課程對于許多理論性較強的學科,如工程熱力學、傳熱學、應用數學、應用物理學、流固耦合、滲流力學等,都是必不可少的基礎理論課。《流體力學》課程中的許多專題:如邊界層理論、湍流、渦動力學、水波動力學、氣體動力學等都是發展迅速的前沿學科。當前,隨著環境和資源探測要求的增長與技術進步,出現了許多或以流體力學為基礎、或與流體力學相交叉的新學科,如CCS(碳固存)、煤巖中的瓦斯流動、多場耦合、多相流及非牛頓流體力學;特別是隨著高超音速飛行器和運載工具、超靜音潛艇、以及現代武器系統的發展,為流體力學學科提出了更多的新問題,也為學習《流體力學》的學生提供了廣闊的發展空間。
3 流體力學教學改革的嘗試和成效
在教學中努力踐行“研究型學習”[7]與“創新型人才”[8]的培養。開展“互動啟發式”教學法改革,培養學生積極思考、研究型學習、創新型思維的能力。在平時成績考核中,增加了“研究報告”一項,指導并鼓勵學生針對書中的重點、難點問題進行深入研究,在創新教育理念與研究性教學相融合上做出了有益的實踐。
3.1 教學方式的改革
《流體力學》課程的特點是:理論性很強,對學生的數學基礎要求較高。例如,除了需要了解一般張量變換和指標運算的規則外,還需要了解張量場論、曲線坐標系下的張量微分學、微分幾何中關于點、線、面間的拓撲關系;以及由Gaussian定理、Stokes定理、標量勢、矢量勢、Helmholtz張量分解定理、向量場的梯度來表示流體力學的求解域,需要了解它們的幾何意義以及在流場幾何描述中的應用。另外,在對不同流動現象的偏微分方程定解問題的求解中,需要講解有關的數學物理方法的背景知識,如解波動方程的行波法、求解渦旋場中的格林函數法等。僅采用PPT教學,難以表達在定理推導或偏微方程求解中的思辨、引證與推理過程。
因此,將傳統“板書式”教學與現代教育技術相結合,各種方法互為補充,探索啟發式教學法的創新,采用了以下的教學方法與教學手段:
(1)對于建立流體力學基本方程組或偏微分程求解過程中的數學推導,采用板書講解為主,PPT為輔的教學方法。由于多數學生的張量場論與張量微分學的基礎較薄弱,在從這些定理出發建立流體力學基本方程的教學中,需要進行較長時間的數學推導,很容易造成學生的疲勞。采用傳統的“問-答”為主的“啟發式”教學法,往往得到“啟發”的只是部分基礎較好的同學,多數學生很少能主動響應,容易形成流體力學“難以學懂”的印象。
針對上述問題,創造性地設計了“互動啟發式”教學法。所謂“互動啟發式”教學,就是在設置啟發問題過程中,對被啟發對象的思維過程施加以強烈的影響,激發學生深入思考的方法。具體是,在理論學習、定理推導、或典型例題講解過程中,由老師首先進行提綱式講解,針對教材中的重點且難點問題,要求學生進行一定時間(5~7 min)的課堂練習作業,啟發學生提出問題。最后,再由老師進行板書講解的“講解―學生練習-提問―再講解”的課堂教學過程。
“互動啟發式”教學法實施的關鍵,是由教師對講解的問題進行綱要式分析,給出主要思路并交待相關背景知識,對其中的關鍵問題設置疑問點;在學生進行5~7分鐘的課堂練習過程中進行巡查,發現學生遇到的難點并適時提問,最后,有重點地進行分析與講解。在這一過程中,給學生提供了一個獨立思考的機會、創造了一個平等、自由的提問環境,使學生可以毫無顧慮地與老師交流,也便于老師及時發現問題。老師在學生達到思維臨界點時的講解,學生的印象深刻,可以達到事半功倍的效果。
(2)對于流體力課程中應用型專題和涉及實際物理現象較多的章節,采用PPT或錄像為主的現代化教學方法。這樣,可以在有限的課時內,在使學生充分掌握書中的理論知識的同時,對相關的物理現象有感性認識,加深對理論知識理解,以激發學生的科學探索精神,提高學生的學習興趣。為此,通過課程建設,編制了實驗錄像。實驗錄像介紹流體力學理論的背景知識,如有關流體粘性、壓縮性、靜力學實驗、伯努利方程實驗、雷諾實驗、邊界層流動等,利用PPT等現代化教學方法在課堂教學中加以運用。
(3)耐心、細致的課后輔導。對于在課堂上提出問題的學生,無論問題對錯、難易,在回答問題前,首先用“這是一個很好的問題,……”“你的問題很重要,……”等加以鼓勵,然后再回答問題;對勤于思考的同學加以表揚。
(4)改革考試的形式和內容,促進教學質量的提高。教學實踐中,對期末考試進行改革:平時成績定量化計分制;要求每位同學選擇教科書中的一個專門問題進行研究,提交一份專題研究報告;在期末考試卷面成績出題中與評分中,強調解題的分析過程。通過上述方法,在考試內容上,將知識測試與創新能力測試相結合。
3.2 教學改革效果
自我校工程力學專業開設《流體力學》課程以來,作者一直致力于以創新型人才培養、研究型學習方法建立為目標的教學改革,在不斷提高自身理論水平的同時,提出了“互動啟發式”教學方法并在教學實踐中加以運用。學校教學督導組的資深老師多次聽課,都給予了很高的評價。在授課中注重板書推演、思辨清晰、嚴謹、通俗易懂,在課后熱情輔導同學們的學習與創新研究活動。作者的授課及輔導受到同學們的廣泛歡迎。
4 課程特色
力學專業《流體力學》課程理論性強、對張量分析、場論、數學物理方法與特殊函數等數學基礎知識要求高。作者在不斷提高自身的理論水平、積極開展教學研究與改革的基礎上,形成了以下課程特色:
(1)在建立流體力學基本方程組與求解流場數學模型過程中,板書推演思辨清晰、嚴謹、通俗易懂,對所需的張量、場論、數學物理方法背景知識可進行詳細分析或精講。為使理論分析連續、易于啟發學生的思維,撰寫了近60萬字的背課筆記/授課講義,在板書推導中,多數情況下可以脫稿講解。
(2)采用“互動啟發式”教學方法,在課堂上形成與學生間的良好互動,啟發學生的自主思維、深入思考,以達到深入理解復雜數學、力學理論的目標。“互動啟發式”教學方法不斷充實完善,形成了包括課堂的即時啟發教學、平時的考察輔導與期末考試互相支持的系統方法。為研究型學習與創新型人才培養提供了有力保障。該方法得到了越來越多的認同。工程力學系的同仁,如黎立云教授、祝捷副教授等老師都采用了“互動啟發式”教學法,并形成了自己的特色,取得了很好的教學效果。
(3)強調“研究型”學習方法。在平時的作業中,要求學生將每一道習題當作一個“模型科學問題”,以論證與推演過程是否合理來評價學生作業的優良等級。對學生的作業認真評分并計入平時成績。允許作業成績不理想的同學可以重作,重新評分。另外,要求學生在課程結束前,選擇書中的問題提交一個研究報告,老師給予輔導、評分,并計入平時成績。以上措施在培養學生的研究型學習方法上起到了十分重要的作用。
(4)積極引導、支持學生開展創新科研活動。指導學生針對教學中的重點和難點開展解題方法、教學方法的研究,并將結果撰寫成研究報告或教改論文。在授課期間,對有學生要求給予科研的學術指導,總是熱情響應。
5 流體力學教學工作的展望
(1)繼續充實、完善習題庫、多媒體課件、實驗錄像等教學資源,實現優質教學資源共享。
(2)以創新型人才培養、研究型學習方法為目標,繼續開展教學方法的研究,不斷完善“互動啟發式”教學方法的內涵。
(3)現有的力學專業《流體力學》教材或深度不夠、或難于自學。準備在多年流體力學教學積淀與撰寫的講義的基礎上,出版一部通俗易懂、學術水平高、具有礦業特色的流體力學教材。
(4)目前的張量分析、場論的教材大都比較抽象,受眾較少。準備集自己多年在微分幾何、張量與場論理論的學習心得,在撰寫的講義基礎上,出版一部側重于講解張量、場論主要定理幾何意義及其在流場描述應用的學術論著,作為力學專業《流體力學》課程的參考教材。
(5)跟蹤國際上最新研究成果、發表高水平科研與教改論文,提高自身素質,促進教學水平的提高。
6 結語
用“互動啟發式教學”法進行教學,不但能使學生順利地接受新知識,而且教給學生利用已有的知識通過歸納總結去認識新知識的一種有效的學習方法,這就給了學生一雙點石成金的手。同時,由于采用對比、比喻等方法,引進一些生動活潑、通俗易懂、典型直觀的事例,不僅使教學雙邊活動有聲有色,而且在重溫舊課時輕松愉快的認識和掌握深奧、抽象、復雜的概念和規律,起到事半功倍的效果。“互動啟發式教學”是傳授知識、啟迪思維提高教學質量的重要手段,是一種行之有效的、科學的教學方法。
總而言之,作為大學教師,為了改革傳統的教學模式,必須在了解自己學生的基礎上采取相應的教學策略和教學方式。互動啟發式教學方式克服了傳統教學方式的不足,調動了學生的積極性和主動參與性,它是大學教學改革的必然要求,應該堅持并努力完善這種教學方式,使教學真正做到學以致用。
參考文獻
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論文摘要:以培養熱能動力類高素質創新型人才為目標,以“研究性教學”理念為引導,整合技術基礎課教學資源,加強教學團隊建設,按照“拓寬基礎、注重實踐、注重創新”的思路全面改革課程體系和教學內容、方法、手段,優化培養過程,實現科研與教學結合,技術基礎課程教學與創新研修課程教學和大學生科技創新指導相結合,進一步增多實踐性教學環節加強對學生科研能力的培養,在實踐中取得較好的效果。
高等教育肩負著培養高素質專門人才和拔尖創新人才的重要使命。為適應我國經濟社會的快速、健康和可持續發展,全面貫徹落實科學發展觀,教育部先后實施了“本科教學工作水平評估”和“高等學校本科教學質量與教學改革工程”等重大舉措,以期深化高等學校教學改革,提高人才培養的能力和水平,更好地滿足經濟社會發展對高素質創新性人才的需要。哈爾濱工業大學以此為契機,全校范圍開展教育思想大討論和相關專題研討會,進一步理清了學校精英教育的辦學指導思想和目標定位,通過構建通識教育與專業教育相結合的人才培養模式,面向國家與社會需求,培養“研究型、個性化、精英式”且具有國際競爭力的高素質人才。
哈爾濱工業大學能源學院教學工作具有優良的傳統,主要沿襲了原蘇聯的教學模式,培養了一大批各領域的杰出人才,培養的學生基礎扎實、動手能力強。但學院原有的培養模式的教學效果同學校確立的“研究型、個性化、精英式”培養目標的要求還有差距。傳統教學方式是以知識的傳授為中心的,教師傳授的知識按形式邏輯演繹法的要求構建成簡明的知識體系,[1]沒有體現知識發現、理論形成的過程,人類在科學發現、技術發明和工程應用中許多巧妙的思維被淹沒在繁雜的理論知識中,不利于學生能力培養。開展“研究性教學”、培養學生科研能力和創新能力是教學改革的方向。[2]技術基礎課是基礎課與專業課之間承前啟后的橋梁與紐帶,在學生專業能力培養方面具有重要作用,技術基礎課的學生覆蓋面廣,教學改革能使更多學生受益。
一、確立研究性教學理念,明確基礎課教學目標
研究性教學應成為現代教學理念的構成要素,它是對傳統的傳遞式——被動接受式的教育理念的革新。研究性教學和學習的實踐要求把“答案”變成“問題”,進而在對“問題”的追問中建構教學和學習的方法。研究性教學和學習越來越受到廣大教師和學生的重視。[2]“組織工程流體力學”、“傳熱學”、“燃燒學”、“工程熱力學”等技術基礎課程的任課教師成立教學改革團隊,針對性地開展教育思想和理念的討論,以“研究性教學”理念為引導,按照“拓寬基礎、注重實踐、注重創新”的思路改革課程體系和教學內容、方法、手段,優化培養過程,在普遍提高學生綜合素質、培養學生創新能力的基礎上,為學有余力的學生的個性化發展提供了“創新研修課”、“科技創新”指導等環節,實現精英式培養,取得較好的效果。
圍繞學校“研究型、個性化、精英式”的培養目標,進一步明確熱能動力類本科生專業知識、專業能力和綜合素質的培養目標。在繼承哈爾濱工業大學熱能動力類專業教學優良傳統的基礎上,開展先進教育教學理念學習研究,完成了省級教改項目三項。積極實踐“研究性教學”的理念,培養熱能動力類高素質創新型人才。
二、加強教學團隊建設,注重對青年教師的培養
1.搭建技術基礎課任課教師交流平臺
過去熱能動力類技術基礎課程的任課教師分屬不同的專業方向,承擔各自的技術基礎課程教學工作,交流很少。課題組成立后,建立了教學例會制度,課題組成員定期交流,討論技術基礎課的教育教學理念;分析技術基礎課程之間的聯系,優化教學內容,實現課程間的融會貫通、資源共享,為后續課程體系改革提供了前提條件;通過觀摩名師教學錄像、總結教學經驗、討論教學的難點、疑點,提高了教學團隊整體的教學水平。2009年,熱能動力類技術基礎課程教學團隊被評為國家級教學團隊。
2.落實青年教師導師制
建立、完善了青年教師導師制度,為每位青年教師配備一名教學經驗豐富的指導教師,通過教學示范和課堂點評等環節,青年教師教學水平迅速提高。教學團隊40歲以下青年教師在學院的青年教師教學基本功大賽中都獲得一等獎,在學校的青年教師教學基本功大賽中都獲得二等獎以上獎勵。
三、開展全方位課程建設,改進教學內容、方法和手段
1.改進教學內容
熱能動力類技術基礎課程原有的教學內容相對陳舊,沒有突出對學生的專業能力的培養。按照專業發展需要和學科自身的科學性、系統性、完整性,逐步優化教學內容。借鑒了國際一流大學的相關教學教材,對原有教材進行修訂補充,增加了本領域科學和技術的最新發展和熱門問題。同時,堅持教學與科研的有機結合,在授課過程中穿插授課教師的科研經歷,一方面使授課內容更為生動,另一方面也向學生們展現了專業未來前景,提高了學生學習的動力。
2.改革教學方法
針對技術基礎課傳統教學模式在學生創新能力和工程能力培養方面的局限性,在教學中進行一系列漸進式改革。逐步摒棄“照本宣科”、“灌輸式”教學模式,根據課程和教學內容特點,靈活運用“啟發式”、“案例式”、“探索式”等多種教學方法。將教學內容、教學媒體、教師活動、學生活動等課堂教學要素有機組織起來,發揮整體的最大效能。教學以“培養學生分析問題、解決問題能力,為專業課程打基礎”為原則,將理論學習與實踐訓練有機地結合起來,強調學生通過主動探求問題解決的途徑和方法,激發學生的學習興趣,鼓勵學生大膽提問、積極發言,促進師生互動,努力實現以教師為主導,學生為主體的新型教學模式。
靈活運用啟發式教學方法,通過讓學生從事類似于科學家發現真理的學習活動,調動其學習的主動性和積極性,掌握學習理論與發現問題的方法。例如筆者在流體力學教學的流動阻力及能量損失這一章教學中,不但講解了教科書中要求學生掌握的知識,而且還收集了大量的史實資料,例如把雷諾、普朗特、尼古拉茲等科學家當時研究的思路、考慮問題的方法以及研究方式的特點介紹給學生,并讓學生自己模擬或重現當時的發現過程,讓學生學習和體會一下科學家創造性工作的過程。
嘗試將專利分析引入技術基礎課程的教學,從公開的發明專利細節中,分析其理論基礎和發明人的創新思想及技術創新的一般規律。發明專利具有實用性,具有在工業上應用的可能性,要解決的是工程實際問題。[3]對發明專利的分析是培養學生創新能力和工程能力的有效方法。
教學過程注重基本理論在專業中的應用,學生參與程度高,積極配合,課堂教學氣氛活躍,互動效果好。
3.采用傳統教學手段與現代教育技術相結合
在教學過程中,筆者越來越感到傳統的教學方法和多媒體技術相結合對于提高教學質量的重要性。研制的技術基礎課的CAI課件集文字、圖片、動畫、錄像、聲音于一體,充分應用現代教育技術和多媒體教學的優點,使教學方法多樣化、現代化,改變了傳統的“黑板+粉筆”的單一模式。流體力學CAI使抽象的流體力學概念與理論形象化、具體化。例如:流線的定義——流線是表示某一瞬時流體各點趨勢的曲線,曲線上任一點的切線方向與該點的流速方向相重合。傳統模式無法形象地表現出抽象的概念,用多媒體技術來顯示流線,結果一目了然。這些方法彌補了傳統教學在時間、空間等方面的不足,特別是在調整教學計劃,壓縮教學學時的改革中,它是解決教學內容多與教學時數少這一矛盾的有效途徑之一。變靜為動,激發學生的學習興趣,提高教學效果。省時省力,使教學化難為易,增加工程或實踐實例,施行理論與實踐并重的教學方法,使教學效果明顯提高。
授課采用多媒體形式,幻燈片形象、生動、內容豐富但不繁雜,結合CAI課件講述,思路更加清晰,遇到相對復雜的問題,又以板書體現,板書結構清楚,讓學生能夠深刻理解所講述的內容。學生認真聽課、認真做好筆記,積極配合教師。將多媒體技術的運用與傳統教學手段、教學形式的改革統一起來,取得較好的教學效果。
4.改革課程考核方式,突出能力考察,推行累加式考試
革新傳統的考試模式,借鑒歐美大學的考核目標、考試方法與考試思路,結合熱能動力類技術基礎課程特點,深化考核內容和考試方式改革。全面采用累加式考試方法,以綜合評價與過程評價為主,考試手段多樣,不僅限于筆試,根據課程情況,采用閉卷考試、開卷考試、課堂討論、平時作業、階段測試、課程設計、計算機編程、課程報告、專業外語資料閱讀、長摘要撰寫、實驗等多種形式,全面考察和評價學生對所學知識的綜合運用和解決實際問題的能力,充分挖掘課程的教學深度和廣度,從而培養學生運用所學知識解決問題的能力,考察學生的創新精神和實踐能力。通過考試方法改革,改變過去期末一張考卷定成績的做法。實踐表明,考試方法改革對提高學生出勤率、促進學生聽講和培養專業能力都是有益處的。
四、注重實踐環節,提高學生科研實踐能力和創新能力
1.整合實踐教學資源,建立開放式實驗平臺
實驗教學是書本知識與工程實際相結合的重要紐帶,是培養學生獨立工作能力、解決工程問題的綜合能力、自主創新能力的主要途徑,對提高本科教學質量起著十分關鍵的作用。通過成立學院實驗教學中心,整合學院原有的技術基礎課程實驗教學資源,構建了相互配套、資源共享、類別層次清晰、結構優化、充滿活力的實驗教學管理新體系。強化實驗教學建設,部分知識完全通過實驗來認識和學習,實驗教學突出對學生實驗操作技能和學生動手能力的培養,技術基礎課任課教師參與開發引進了多個新實驗項目和實驗裝置,增加設計性試驗,開闊學生視野,啟迪思維,提高了學生的創新意識和動手能力。與研究所共建科技創新實驗室,為本科生科技創新提供實驗平臺。
2.技術基礎課教學與“創新研修課”、“科技創新”指導等環節結合,實現精英式培養
由于授課學時等因素限制,技術基礎課的研究性教學效果受到制約。所以筆者認為應以學生科研能力培養為主線,統籌規劃研究性教學的教學環節,將技術基礎課教學與“創新研修課”、“科技創新”指導等環節結合,在教師相對穩定的科研方向上,將科研項目內容引入教學,教師將科研成果與所講授內容有機結合,理論聯系實際,能夠激發學生的興趣,活躍學生的思維,提高學生分析問題、解決問題的能力。學生通過參與科研項目,加深對專業基礎課知識和理論的理解,科研能力和創新能力得到顯著提高。
五、教學改革效果
以“研究性教學”理念為引導,開展教學團隊建設和課程建設,效果顯著。熱能動力類技術基礎課程教學團隊被評為國家級教學團隊,教學團隊的青年教師成為教學骨干,40歲以下青年教師在學院的青年教師教學基本功大賽中都獲得一等獎,在學校的青年教師教學基本功大賽中都獲得二等獎以上獎勵。“工程流體力學”、“傳熱學”課程被評為國家精品課程、“燃燒學”課程評為黑龍江省精品課程,“工程熱力學”課程被評為哈爾濱工業大學優秀課程。完成黑龍江省新世紀教學改革項目三項,以上教學成果實現網上共享。
本課題提出的熱能動力類技術基礎課程創新教學模式,經過多年實踐,在對學生科研能力、創新能力培養方面取得了很好的效果,指導本科生多次在國家級和校級科技競賽獲獎。本科生參與申請發明專利,并在核心以上專業期刊。
六、結語
在“研究性教學”理念引導下,整合技術基礎課教學資源,教學團隊成員分布于不同專業方向,相互間的研討和交流促進了教學理念和教學水平的提升,全方位改革課程內容、教學方法、教學手段,將教學和科研、技術基礎課教學與“創新研修課”、“科技創新”指導等環節結合,實現多元化專業教育和精英式培養。
參考文獻
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關鍵詞: 獨立學院; 工程力學; 改革
中圖分類號: TB12-4 文獻標識碼: A 文章編號: 1009-8631(2010)08-0085-02
工程力學是一門理論嚴謹、推理嚴密而又廣泛聯系工程實際的一門學科,是現代工程技術的基礎理論。它是我校光電專業、金屬材料專業、高分子專業和工業設計專業的必修課程,是一門理論性較強的專業基礎課程。該課程培養學生抽象化能力、邏輯思維能力、計算能力以及利用工程力學的基本理論和方法去分析和解決一些簡單的工程實際問題的能力,為學習機械原理、彈性力學、流體力學等一系列后續課程打下堅實的理論基礎【1-3】。我校作為獨立學院為確保本課程的教學質量,在課程建設上對其進行了一些改革,并取得了一定成效。
一、教學方法的改革
工程力學課程的教學相對比較枯燥傳統的板書對于復雜圖形的講解很困難,采用多媒體教學可以通過精美的課件,引入生動的動畫,不僅吸引學生的注意力,還可以提高課堂教學效果,增大課堂容量。多媒體課件的信息量大,授課內容形象直觀,可以節約教學時間,增加對教學內容的講解,在一定程度上解決了課時少內容多的問題。在使用多媒體教學中,教師要注意以下幾點:
(一)學生是教學行為中的主體
教師的目標不是把課講好,而是讓學生學好。為此教師要有意識地引導學生主動地去獲取知識,而不僅僅是將知識通過各種渠道灌輸給學生。在多媒體教學中,常常會出現教師不停播放課件,邊播放邊照本宣科地讀課件,大部分學生聽得則是昏昏欲睡。在工程力學課堂教學中,提倡老師將板書、肢體語言等多種手段與課件播放相結合真正實現“多種媒體”的綜合運用。
(二)教師要制作富有個性化的課件
使用多媒體教學時,教師應制作適合自己的課件。雖然有現成的課件可以使用,但再精美的課件不一定適合自己。通過教師自己制作課件,可以充分調動教師的積極性,同時保留每位教師的風格和特色。教師在授課和制作課件的過程中,要充分考慮學生思考和做筆記的時間,要盡量使課件思路敏捷,文字簡潔。同時,教師平時要注意素材收集,方便靈活應用。作為教師應是上課之前要備好課件,下課之后還要根據上課的情況不斷完善和補充課件精益求精。這樣的反復過程,不但提高了課件的質量,而且對教學質量的提高。
(三)要提倡學生做筆記
在近幾年的教學中,發現記筆記的學生越來越少,這樣做的結果只能是在老師講解的過程中,學生能聽得懂,但在課下無從下手復習。記筆記時應該對講課的重點內容做記錄,對老師強調的難點和不易掌握的內容要記錄。至于基本的概念在教材中直接做標記即可。在利用多媒體上課時,老師不應該只局限于三尺講臺,可以走到學生中間,與學生面對面進行交流。在屏幕顯示中要經常穿插一些其它的教學方式,如板書、課堂討論、習題等,使學生能得到適當休息,輕松愉快地獲取知識。
二、工程力學課程考試的改革
基于工程力學課程通過教學培養邏輯推理能力、分析問題和解決問題的綜合應用能力、自學和創新能力的目的,考試的形式可以使多種多樣的,例如論文、開卷考試、階段測試、試驗和實地考察、答辯、專題討論、口頭演示、同學評價、圖片演示、設計、制圖或模型、個人研究項目、小組研究項目、自評、資料分析、書評、課堂表現、實習和社會實踐筆記或日記、口試以及閉卷口試等。
(一)小組研究項目
用力學知識解決實際問題是每一個老師講課時都會講到的內容,當課程講到一半或快結束時,就可以出個實際問題讓學生以小組為單位進行調研、建模、計算編寫研究報告等,因為學生的時間有限,這類題目不宜過大,給學生的時間大約是1個月左右,老師定期指導,才能夠保證質量。
(二)論文
對于工程力學中比較新的問題,可以采取讓學生編寫小論文的形式結課,以實際工程為背景選擇問題,學生需要使用多種交流手段(如社會調查、上網、去圖書館、走訪、實驗等)收集大量的信息并進行歸納、分析,還可以自行設計并實施解決問題的方案,記錄試驗、調查和資料收集篩選的結果,注重學生自我積累考核證據,甚至是可以采用綜述性質的論文,讓學生通過學習了解某個問題的研究前沿。為保證考核的準確性,要求教師對每次課業和每次課內外活動都要給出明確的等級評判標準。
(三)期末考試采用多種方式結合
在對工科各類專業學生所授《工程力學》課程的教學過程中,我們采取了相對靈活多樣的考試方式和評價方法。首先把該課程分為理論教學、實驗教學和實際案例分析三個環節來進行,每個環節上都有不同的考試方式和評價辦法。理論教學多采用筆試考試方式實驗教學多采用實驗操作演示及實驗報告考試方式;實例分析多采用論文和答辯考試方式等。過程考試與集中考試相結合,增加平時成績在總成績中的比重,學生在學習過程中的每次過程化考核成績累加起來,算作學生的平時成績。學生最后成績的得出,按照平時成績30-50%,期末集中考試成績50-70%算。隨著考試條件和手段的進一步改善,可加大平時成績在總成績中的比重。
三、師資隊伍的建設
(一)規范教學過程
工程力學課程建設要做到目標明確,教學要求規范,課程內容統一,教學大綱符合標準化、現代化要求。按照我校工程力學課程的任務及其在專業教學計劃中的地位,制定出了符合我校特色和適應各專業教學目標要求的完整的、規范的工程力學教學大綱。并結合我校工程力學的教學狀況,制定了工程力學課程建設的長遠規劃、工程力學教學規范,從教學大綱、進程計劃、教案、講授、批改作業、命題、考試等全過程實行全方位把關,保證教學各個環節規范合理,有效保證了教學質量的穩步提高。
(二)采用啟發式、討論式教學方法
工程力學實現由單純傳授知識到重視培養能力的轉變,在教學方法上采用啟發式、討論式,使課堂成為學生智能培養的舞臺,營造生動活潑、師生互動的課堂氛圍,充分發揮教師的主動性,加強互動,調動學生主動思維、積極思考。強化基礎,突出重點,注重基本概念、基本理論的理解和掌握,加強習題訓練,提高學生分析問題和解決問題的能力。這不僅要求教師在課堂上通過互動、啟發和學生溝通交流,還要給學生生留下思考的空間,充分發揮教師的主導作用,才能收到良好的教學效果。
(三)堅持精講精練,提高學習的主動性和積極性
在教學過程中,應該貫徹“少而精”的原則,精心選擇教學內容,改變過去多而不細的方法,將一些最重要和最基本的概念、理論和分析方法教給學生,并通過必要的基本訓練幫助學生理解和掌握,為發揮其創造性留足時間和空間。教學的重點內容是關鍵所在,教師講解的應當是各章節的主干內容,著重講“提出問題、分析問題、解決問題的基本思路、主要途徑和轉化條件”。而對一般內容或者比較簡單的章節則可稍加指點。次要的、煩瑣的內容少講或不講。課程的理論部分精講,例題僅講解題思路,同時在課堂上可以舉一些生產和生活實踐中的定性例子,也可以引入一些工程應用的具體實例等信息,突出工程概念的培養和力學在工程實際中的應用。由于學時減少,不能用大量時間來多練,因此,力爭做到少而精。
四、結語
通過一年的課程建設,我們在課程體系、教學方法等方面進行了大量改革,取得了明顯效果。下一步還需對工程力學課程建設不斷探索、實踐和完善,力爭使工程力學課程建設上一個新的臺階,盡早建設成為我校精品課程。
參考文獻:
[1] 趙芳枝.以大學考試改革促進創新人才培養[J].北京理工大學學報,2007.1.
“卓越工程師教育培養方案”旨在培養造就一批創新能力強、適應社會發展需要,以及具有現代海洋工程基礎知識、海洋裝備設計基本技能和計算機語言應用能力的應用型高級人才。卓越工程師的培養需要高校和企業的聯合指導,是一個復雜的系統工程,存在許多不定因素。盡管很多學者從20世紀初就意識到海洋資源的開發是解決人口、空間和資源壓力的最有效手段,但系統的海洋學科建設到20世紀60年代和70年代初才出現于一些大學內,因此,海洋工程與技術教育相對其他學科來時是一個很新的領域。隨著科學技術的進步和人類對海洋油氣資源認識水平的不斷提高,海洋結構物也從固定的導管架平臺向深海的浮式半潛、張力腿和Spar平臺發展,海洋結構物從單一功能的固定式結構物到多功能為一體的超大型彈性結構物發展。因此,如何培養培養海洋工程與技術專業學生的工程實踐能力和創新創業素質亟待解決。
一、學生工程實踐能力培養
1.學生工程實踐能力培養存在的問題。海洋工程的項目投資一般比較大,涉及范圍和企業廣泛,進一步強化了實踐性、社會性、綜合性、創新性和群體性。然而,目前高校大范圍的工程實踐都是以某課程為核心,沒有在總體的培養方案框架和教學大綱下定為各實踐環節的功能作用,阻止了學科之間的滲透性。另外學生多,實驗設備少,實踐場所容量小,導致多數同學都是看著老師將實驗做完,用筆記下完整的操作過程而不能進行實際的上手操作。最后,絕大多數教師沒有在相關企業工作的實際經驗,導致教師自身能力落后。
2.改進措施。由于我國的海洋工程發展起步較晚,現有國內海工高校、企業和技術研究中心主要參考國外先進海洋工程裝備與系統的建造經驗,具有非常明顯的行業優勢與專業地位。結合海洋工程高校現狀、企業特點和學生老師隊伍現狀,采用有針對性的培養方案,提升學生隊伍的工程實踐能力。①實踐教學環節的改革。積極組織與開展相關教師及知名海洋工程企業編寫以工程為背景、以功能為目標的海洋工程模型試驗教材,將知識結構、能力結構和綜合素質作為實踐教學環節的總體功能,圍繞海洋工程結構物及系統裝備最新的響應原型試驗,更新目前的教學資源和教學內容。具體建設措施包括:a.開展以“海洋工程試驗、海工企業實習和海洋結構物設計”三要素為主的實踐教學模塊。第一子模塊的課程為海洋工程認識實習、海洋工程結構與制圖、海洋平臺生產設計和海洋平臺結構設計,該部分課程將安排到南通中遠船務、上海外高橋和滬東中華造船等海工企業進行學習,主要幫助學生了解、認識、描述海洋工程結構與設備的功能要求、內部結構;第二模塊課程為船舶靜力學、船體結構靜力學及海洋環境載荷,主要要求學生掌握海洋平臺的鋼材料性能、結構建模方式及平臺響應分析方法;第三模塊為海洋工程生產實習和畢業設計,這部分內容已被安排到具有專門的海洋工程培訓機構的南通中遠船務和海門招商局重工,主要幫助學生掌握與實踐海洋工程項目分析設計、施工組織、質量檢測和設計方法。b.建立層次分明、循序漸進的實驗教學模塊。第一子模塊任務為保住學生了解海洋工程試驗試驗教學的意義以及其在專業人才培養計劃中的地位,了解海洋水池試驗和水槽試驗的具體規章制度,掌握一些設備如造波機、浪高儀和數據采集儀等操作方法,熟悉整個海洋工程試驗過程;第二個子模塊幫助學生掌握海洋工程實驗理論和實驗方法,進一步訓練學生對造波機、浪高儀等設備的造作能力,幫助學生驗證一些有價值的波浪理論,并從實驗中觀察一些奇特現象,以補充理論的不足;第三個子模塊幫助學生掌握試驗中數據采集方法和判斷數據是否正確的依據,進一步掌握海洋結構響應測試方法,完成整個海洋工程的實驗方案設計。c.建立包括認識實習和生產實習的實習模塊。其中認識實習的時間大約為10天,由基礎課老師和專業課老師、校內教師和校外聘請指導教師相結合,采用講座、錄像與現場參觀等方式給學生指導;生產實習時間大約為半個月,主要由校外企業老師帶學生進行實地現場觀摩整個海洋平臺托航、布置和安裝等過程,并指導學生完成相關海洋平臺設計任務。②開放式教學模式。開放的海洋工程水槽和水池模型試驗教學模式是針對過去的視頻化或觀摩化教學,主要包括三種開放類型:第一類型為實驗的場地和測試設備開放;第二類為實驗時間開放,允許學生課余時間與老師聯系后進入實驗室操作;第三類為模型試驗類別開放,江蘇科技大學海洋工程與技術專業已將本專業模型試驗分為波浪模擬實驗、結構水動力性能測試實驗以及結構強度測試實驗,學生可根據自己的興趣靈活選取。③教師自身實踐能力的培養。學生的實踐能力和工程素質與老師的專業素養密不可分,教師教學實踐能力是其在教學實踐活動中形成的有關教學活動的一種主管能力,其來自于經驗而付之于實踐。結合海洋工程發展的現狀、海工企業工作內容和教師隊伍的現狀,采用有針對性的請進來、走出去方法,提高教師自身實踐能力。a.聘請校外高校、研究所和海工企?I專家來院給青年教師進行有關的海洋工程知識培訓,及時更新老師自身固有的設計思維,符合海洋工程時代的發展需求。在認識實習,生產實習和畢業設計等教學過程中,江蘇科技大學專門組織4名教師進入到南通中遠船務和海門招商局重工協助完成學生的設計任務,實行校內學科導師和校外工程導師相結合的方式對學生進行指導。b.深入國外海洋名校和海洋工程企業,進行訪問交流和工程實踐。海洋工程實踐能力來源于海洋工程實踐鍛煉,面向各種實際海洋平臺設計和生產等問題的思想、方法和能力,只能在實踐中探索、學習和體會。江蘇科技大學海洋工程與技術專業始終將國內一流師資隊伍建設和杰出人才培育作為專業建設的核心工作來做,抓住我國海洋戰略發展的機遇,定期將校內優秀青年老師送往國外知名海洋工程類高校進行交流與學習,彌補自身的不足,并派送教師去相關企業進行實訓,實時了解海洋工程發展的動態,最后鼓勵教師參加國際海洋工程類會議以及撰寫優秀教學研究論文,為培育具有國際視野的海洋工程領軍人才而努力。
二、創新創業素質的培養
創新創業素質關系著學生以后從事海洋工程事業的思維模式,是海洋工程教學改革的主題之一。主要措施如下。
1.開設海洋結構物概念模型設計,結構分析,材料特性等創新教學實驗,增設海洋浮式結構物的創新型概念模型制作和概念模型在流場中的水動力實驗。
2.開展形式多樣、內容豐富的院級和校級課外競賽活動,并鼓勵創新性好的設計參加全國航行器大賽及創新杯大賽,與校外專家交流,增加學習海燕工程的興趣,提高實踐意識。
3.盡量將實際工程的物理現象用基本的數學語言和模型給學生描述,鼓勵和引導學生利用所學到的基本波浪理論、結構力學和數理方程等理論知識思考和解釋海洋工程中的物理現象,進一步探索其中有意義的規律和解決方法。
關鍵詞:高等教育;前沿科技;充分備課
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)01-0008-02
高等教育的普及,關系著國家民族的整體人口素質,是政府和社會各界共同關注的熱點話題。大學教學不是即席演講,而是一種有目的、有計劃的教學活動科學,合理地組織教學是大學教師進行有效教學的前提條件[1]。高校教材的更新遠遠比不上科技前沿發展的速度,教材的相對滯后給合理組織教學內容和備課提出了更高的挑戰。高校教師應當是在某專業領域學識廣博,學有所成,具有較深厚的理論功底和知識體系的教學科研并重型人才[2]。本文結合哈爾濱工業大學工科機電專業基礎課程《機械設計基礎》教學中的實例,在工科類學生教學過程中引入大量的先進工業技術應用實例和科技發展前沿動態,教學效果和師生互動得到了明顯的加強,極大促進了學生課堂和課外學習的主動性,激發了學生開展積極課外科技拓展實踐活動的自覺性,有利于教學科研的相得益彰。同時,還促進了高校教師追蹤科技發展動態,并將其融入課堂教學的主動性,有效避免了現實生活與教材的“剝離”。將科研動態與課堂教學相結合,是國內科研型高校提高教學質量,創建世界一流大學的初步嘗試。
一、充分備課是合理組織教學的前提
在目前展開的實際教學活動中,工科的教學依然以教材為主,以工科實驗、參觀認識實習和金工電子實習作為輔助。作為教學主要環節的課堂教學采用的教材,普遍存在滯后于社會經濟發展的情況[3]。教材類專著的編寫,大多基于存世數百年的經典理論和實踐經驗,經過領域內多名專家學者的反復論證和修改編寫而成,大部分學生在教材中獲取的書本知識,在走入社會后往往已經過時。這一現象對于學生和高校而言,是一種時間和教育資源的浪費;對于用人單位而言,新入職員工不能勝任崗位工作,需要經過專門培訓才能順利工作,培訓的時間成本、財力和機會成本徒增。針對現有教材相對滯后的缺點,不少教師嘗試在高校教學中引入最新科技發展動態和前沿科技應用的展示。一方面,高校教師大多承擔一定的科研任務,對于行業內新技術的發展脈絡具有很好把握,同時熟悉業內主流科技期刊,可以及時追蹤當前行業內部的科技發展動態。這為將前沿科技引入課堂創造了得天獨厚的條件。國家級省級著名教學名師們的授課效果深受不同知識基礎和學習能力學生群體的廣泛認可,他們的教學風格也有很大差異,大體上有兩種風格。一種是嚴格按照教學大綱,教師課前備課充分,在課堂上完全不看講稿就能用嚴謹的語言出口成章,學生只需要做好筆記,也能很好地掌握課程內容。另一種風格是在教學大綱的框架內,老師憑借自己寬廣的知識面自由發揮,講得生動活潑,趣味橫生,但學生課后復習要花很多時間翻閱教材才能掌握課程的基本內容。這兩種授課方式孰優孰劣頗受爭議,一時間很難評出高下,因為這要看課程性質和授課對象。大多數學者和教師認為對于低年級的基礎理論課,應該采用第一種方式,而給高年級(特別是研究生)講課,可能第二種方式更好。前者備教材,后者需具有寬厚的知識儲備。無論采用何種教學風格,都離不開課前的充分備課。充分的備課不僅要求要求教師對授課內容和知識點爛熟于心,還要求具有較為有效的教學策略,掌握學生的學習心理,對課堂講學的順利有效有良好的把握。
二、引入科技前沿發展動態是充分備課的有效形式
傳統的備課方式要求做到備教材、備學生、備方法[4]。從備課的流程來看,教學設計必須源于對教材的正確理解和把握。教師只有認真細致的研究教材,對教材有一個全面的、正確的理解和把握,才能設計一個比較合理的教學設計。教師在備課過程中,采用好的教學方法,可以充分調動發揮學生學習的主動性,從而創造出高效率的課堂教學。將前沿科技成果引入到課堂中,對教師的備課提出了很高的要求。從上世紀50年代開始,美國的科學教育雜志就不時發表一些相關的研究報告。例如,采用科幻進行公民教育、閱讀教育、物理化學生物天文學教學等[5]。上述實踐不但在大學進行,也在中小學進行。多數研究積累了經驗,獲得了不同程度的第一手信息,也發現了科幻教學中的不足。科幻教學以生動有趣故事作為引子,啟發學生開始自我探索,自我尋找和學習,這使他們學會了探究科學問題的方法。其不足之處就是沒有深厚的科學理論和較為嚴謹的學術證明。相比之下,發表在學術期刊上的科研發展動態則是經過學者審慎嚴格的論證而得出,具有相當強的學術性、邏輯性和理論基礎,更適合作為高校研究生和本科生課堂內容。將科研成果融入到傳統教材進行備課,對高校教學質量的提升尤為重要。在新形勢下,以社會需求為導向,培養具有創新思維和工程實踐能力,能深入一線進行新技術、新產品和新工藝研究的新型工程技術人才,是當前國際上高等工程教育的基本走向[6]。在教材備課的同時,引入科研發展動態,是充分備課的有效形式。這樣可以充分調動學生學習的積極性,加強課堂授課效果,同時也能提高教師的科研和教學水平。國內許多高校和學者對此做出了努力和嘗試,受到廣大學生的認可。以復旦大學楊玉良擔任校長面向全校本科生開設公開選修課為例,作為我國第一代高分子專業博士、中科院院士、多項“863”、“973”重大科研計劃負責人和復旦大學校長,他本身也是一名教師,楊玉良院士在備課過程中幾易其稿,課上播放的PPT多達154頁。來自軟件工程的2012級本科生方家婧就感言聽校長上課“和老師平時上課一樣親近,校長講的許多東西很前沿,給了我一些新的視角,雖然與我的專業關聯性不大,但是依然感覺很有收獲”[7]。值得指出,楊院士將科技前沿發展動態引入到課堂,為青年教師提高自身科研教學相結合的能力提供了參考。
三、引入科技動態在機電專業教學中的應用效果
作為傳統的工科專業,機電一體化專業培養具有必備基礎理論知識、專門知識和較強的從事本專業領域實際工作的能力,適應生產建設、管理、服務第一線需要的,德、智、體、美等方面全面發展的高級應用型、技術型人才。機電專業歷經幾百年的發展,已經形成非常成熟的理論體系和實踐經驗。現代機電設備朝著兩個大方向發展,一是大型化綜合化,二是微型化和智能化。隨著器件微型化的發展,微機電系統已經成為當今科技發展的熱點。本課題組承擔的科研任務之一是針對微機電系統中微流體驅動和微納粒子操控機理及應用的研究,因此,也對校內研究生開展了相關的選修課程《微機電系統設計與制造》。實踐證明,在實際教學中,關注和引進最新的科技發展動態,取得了良好的教學效果。下面以微機電系統中微流控芯片技術的發展動態為例說明。微流控技術被Forbes雜志評為影響人類未來15件最重要的發明之一。直至今日,各國科學家在這一領域做出更加顯著地成績。微流控技術作為當前分析科學的重要發展前沿,在研究與應用方面都取得了飛速的發展。在課堂中引入這一個具有明顯學科交叉特點的新概念,可以開拓學生的視野。微流控芯片實驗室,又稱其為芯片實驗室(Lab-on-a-Chip)或微流控芯片(Microfluidic Chip)。微流控芯片是微流控技術(Microfluidics)實現的主要平臺。其裝置特征主要是其容納流體的有效結構(通道、反應室和其他某些功能部件)至少在一個維度上為微米級尺度,操控微小體積的流體在微小空間中的活動,在微小的芯片上構建化學或生物實驗室,從而將多種化學和生物學的過程集成到快速和自動的微流控系統。由于微米級的結構,流體在其中顯示和產生了與宏觀尺度不同的特殊性能,因此發展出獨特的分析產生的性能。隨著微流控芯片的不斷發展,科學家逐漸認識到微型全分析系統只是微流控芯片的一個類別。微型全分析系統是以樣品分析為最終目的一類微流控芯片的統稱。微型全分析系統的目的是通過分析設備的微型化與集成化,最大限度地將分析實驗室的功能轉移到便攜的分析設備中。微型全分析系統將生化分析的許多過程與步驟,即生化分析實驗室的“功能集成結構縮微”在幾平方厘米左右或更小的芯片上,具有檢測速度快、試樣用量少、通量高等顯著的特點。微流控分析芯片綜合了MEMS技術與微流體力學、化學、生物學、醫學、計算機、材料等多學科領域,可以實現多種分析功能,最大限度地把采樣、稀釋、加試劑、反應、分離、檢測等分析功能集成為一體的微型全分析系統。這一技術具有相當明確的應用背景,可以激發學生的想象力。部分學生在聽取本課程之后,積極的探索開發新型的全自動或者半自動的微流控芯片檢測系統,真正做到了學以致用。另一方面,微流控芯片技術引入機電專業課堂,有利于啟發學生探索機械加工新工藝。微流控分析芯片發源于MEMS技術,因此早期常用的材料是晶體硅和玻璃。高分子聚合物材料近年來己經成為微流控芯片加工的主導材料,它的種類繁多、價格便宜、絕緣性好,可施加高電場實現快速分離,加工成型方便,易于實現批量化生產。但是硅材料也具有本身的缺點,這些影響了硅的應用。玻璃己被廣泛用于制作微流控芯片,使用光刻和蝕刻技術可以將微通道網絡刻在玻璃材料上,它的優點是有一定的強度、散熱性、透光性和絕緣性都比較好,很適合通常的樣品分析。在學習機械加工工藝方法時,必須要充分考慮材料本身的特點。通過微流控芯片基底加工的實例,學生對于機械加工工藝和材料選擇有了深刻的理解。目前,高分子聚合物材料由于成本低、易于加工成型和批量生產等優點,得到了越來越多的關注。例如PDMS芯片經軟刻蝕加工技術,可以實現高精度微結構的生成。并且,由于這種材料的彈性,可以更好地與外界部件進行整合。PDMS芯片應用在某些生物實驗中,可以形成足夠穩定的溫度梯度,便于反應的實現。除此之外,由于其對可見光與紫外光的可穿透性,使其得以與多種光學檢測器實現聯用。在細胞實驗中,由于PDMS的無毒特征以及透氣性,因此顯現與出其他聚合物材料相比不可替代的地位。PDMS微通道的加工不是傳統的去除式切削加工,而是類似軟“鑄造”的一種需要模具和流動性材料的工藝,開闊了學生在機械加工工藝手段領域的眼界。
總之,將科研成果融入到傳統教材開展教學,對高校教學質量的提升尤為重要。可以培養出具有創新思維和工程實踐能力,能深入一線進行新技術、新產品和新工藝研究的新型工程技術人才,同時還有利于教師隊伍知識的更新和科研素質,應當大力提倡。
參考文獻:
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關鍵詞:中職教育;教學改革;課程改革;教學方法;人才培養
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)49-0043-02
2011年以來,在建構主義思潮的影響下,我校由點到面地進行了教學改革的嘗試、深入、全面展開,從教學理念、教學方法、課程設置、教學模式等方面,進行了許多新的探討、新的嘗試,使學校的教育水平呈現了嶄新的面貌,培養出了大批優秀的中等技能人才,現在對教學改革過程作如下探析。
一、統一思想,提高認識,教學改革以培養高素質勞動者為目標
隨著我國經濟的高速發展,高新技能的涌現,產業結構的調整,中職學校的課程模式、課程內容、學生層次的變化,當前的教學方式已不再適應職業教育發展的需求。《國家中長期教育改革和發展綱要》指出,“大力發展職業教育”,“把提高質量作為重點,推進教育教學改革”。《十二五規劃綱要》指出,“改革教學內容、方法和評價制度,促進學生德智體美全面發展”。教學工作是學校的核心工作,是全面貫徹黨的教育方針,實現職業教育培養目標的主要渠道。牢固確立教學工作的核心地位,堅持教育創新、深化教學改革,提高教學質量,是職業教育發展的關鍵。教育教學改革是職業教育改革的核心,是實現職業教育又好又快發展的關鍵環節。深化中等職業教育教學改革,提高教育質量和技能型人才培養水平,是當前和今后一個時期職業教育工作面臨的一項重要而緊迫的任務。我校圍繞提高學生技能、創業素質這一目標,強調頂層建設,上下齊心,積極探索,展開教學改革。
二、優化專業設置,加強專業建設,突出物探、測量主干特色專業
為適應市場需求,根據教育部的《中等職業學校專業目錄》,優化專業設置。現有中專專業25個,其中骨干專業有地球物理勘探、工程測量、計算機信息管理、汽車檢測與維修等4個。面向就業市場,根據產業結構調整的實際,建立符合行業企業人力資源需求、與區域經濟結構相適應的專業結構。經河北省教育廳批準,建成了物探實訓基地,使學生可以在參加工作以前有充分的實踐機會。學校積極承辦職業資格認證、成人教育,網絡教育、研究生教育。完善專業設置管理,推進專業建設規范化,及時更新專業目錄,引導和規范專業建設。
三、以課程改革入手,強調教學設計,促進教學改革
學校首先在計算機硬件組裝與維修等4門課程進行課程改革,更新課程內容,引入最新的硬件發展技術,突破教材,從多種渠道搜集靠近市場前沿的資料講解;改革教學方法,引入項目教學法、討論教學法,加強學生學習的主動性,以教師為主導,學生為主體,充分調動學生的學習興趣,在做中學、學中做;加強課程實踐環節,創建標準化實訓室,教師針對學生情況,編出校本教材《計算機硬件維修實訓指導書》,做到無縫連接;更新學生成績考核制度,打破一考定終身,期末成績為一學期理論實踐、作業、紀律、出勤等綜合成績,注重學生綜合能力培養;引導學生參加社會實踐,義務給院區居民維修電腦。學校強調加強教學設計,以建構主義學習理論為指導的第三代教學設計,以學生學習為中心,通過對教學內容、教學目標、教學資源、教學情境、教學策略以及教學評價的重新設計,來促進人的全面和諧發展的系統設計過程。既實踐了教學理論,又提高了教學有效性,培養了青年教師,教學相長。
四、加強實踐教學,改進教學方法,提高學生職業能力和創業能力
《十二五規劃綱要》指出:“實行工學結合、校企合作、頂崗實習的職業教育培養模式,提高學生就業的技能和本領。”工學結合,計算機信息管理等專業,在最后一年時間,到中油瑞飛軟件公司協助完成檔案信息化項目。任務驅動教學法,我校的多門專業課采用任務驅動教學方法,課上操作時間大于講課時間,學生做任務的過程,學到知識,并能牢固掌握。項目教學法,在計算機硬件維修專業實施項目教學法,把一門課教學內容設計成若干個項目,以項目為線索,在教學過程中不斷地根據“項目”的需求來學習,變被動地接受知識為主動地尋求知識,改變學生傳統的學習觀,由“學會”到“會學”。一體化教學,就是整理融會教學環節,把培養學生的職業能力的理論與實踐相結合的教學作為一個整體考慮,單獨制定教學計劃與大綱,構建職業能力整體培養目標體系,通過各個教學環節的落實來保證整體目標的實現。課外興趣小組,為培養興趣、引導學習,學校決定每個教研組老師要帶領學生成立不同的課外興趣小組,自愿報名,免費學習,學校負責費用開支,深受學生和家長喜愛。每學期,學校成立各種興趣小組40多個,有很多學生從中找到了自己的位置,找回了自信。
五、建設高質量職業教育師資隊伍
學校要求從事專業課教學的教師必須是“雙師型”,既具有教學資格的教師職稱,又具有所教課程相應的職業技能資格、職稱。為打造一支既有豐富專業理論又有實踐技能的職業教師隊伍,我們采取以下措施:教師業務比賽、師帶徒、校本教材及自編教材、教師培訓。“雙師型”教師隊伍建設。學校經過培訓與取證、社會聘用、校企合作、技能競賽、以老帶新等方式,以服務為宗旨,以就業為導向,走產學研結合的道路,打造了一支高素質的雙師隊伍,成為學校教學改革的中堅力量。
六、提高教學信息化建設,推進現代教育技術的應用
學校充分利用已建成使用多年的校園網絡,教師之間充分利用東方公司所屬的OA系統進行文件傳輸。在此基礎上,學校自己開發了學生電子作業系統、學生宿舍管理系統、學員管理系統,可以把學生的作業長期保留,加強學生管理,更好地為學生服務。學校在互聯網上了站點,有效地擴大了學校的宣傳。每一個教室都配備了多媒體設備、光纖接入,教師配備筆記本電腦,提高教師教學信息化程度,提高學生興趣。充分發揮計算中心微機的作用,增加實訓環節,使學生學以致用,和崗位無縫對接。
兩年多來,在教學改革方面,常研究,常總結,常反思,以科研促教改,以比賽促教學。多學習國家有關政策,多向兄弟院校學習。始終不忘以提高教學質量,培養高素質勞動者為教學改革的目標,堅持以人為本,促進學生全面發展。教學改革,發展了學校,成就了教師,促進了人才培養。
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