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关键词:电磁场;理论教学;课程评价
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)07-0222-02
一、教学现状
“电磁场原理”作为电气类专业开设的一门专业选修课,旨在将电路、信号与系统、通信原理等课程的内在联系用数学物理方程的形式进行理论整合。并通过教学活动,培养学生的科学思维能力和理论推导能力[1]。
学生和教师在教学交互过程中最集中的矛盾点在于,学生认为课程抽象难懂、高度依赖课堂的讲授过程、没有课后的相应预习与反馈,导致课堂教学活动以后,学生对电磁理论知识的理解处于一种似懂非懂的状态,不能灵活运用现有知识解释实践中遇到的电磁现象。一般认为,合适的教学方法,以及适当的教学手段是激发学生学习兴趣的最有效方法[2]。为了解决这一矛盾,提高教学的趣味性、直观性,提升学生对教学活动的关注度,在课堂上引入了多媒体教学手段[3-4],并使用各种工程软件[4]将试验结论图表化。事实上,这在很大程度上降低了理论教学的要求,侧重于简单、应用、结论性的内容,而对理论推导过程中的技巧性和逻辑演绎部分却是一带而过,而这些往往是这门课程的精华所在,体现的是前人对已有知识的创造性应用,而这些正是当代大学生所缺乏的。因此,通常采用多媒体技术与板书教学相结合[5]的授课形式。
所以,在激发学生学习兴趣的同时,如何让学生对电磁场理论体系理解得更深刻、掌握得更充分,并能催生出学生的自主学习能力就是一个值得研究的课题。当代大学生对课程分数异常敏感,因此,通过对课程学习评价方式进行改革,在理论教学活动中适度给予学生“自主学习”的灵活度,让学生在课程实施框架内进行理论、实践的自由发挥,不仅可以激发学生的学习热情,同时可以培养学生掌握知识、应用知识的能力,从而达到加深学生对课程内容理解的目的。
二、“自主学习”的评价原则
课程评价方式的改变不仅要适应学校的教学现状,充分考虑到生源质量(学生的基础知识、分析问题的能力[6],特别是微积分和矢量几何知识)等因素,同时也要考虑电磁场原理这门课程在校内的发展沿革,适应电气类专业的当前需求,在学校的要求、专业的需求、教学的成果三者之间取得平衡。通过教学内容的整合、教学方法的改变[7],达到提高学生理论素养和实践能力的教学目的。武汉轻工大学《关于课程学习评价方式改革的指导性意见》明确提出,要改变课程学习评价方式单一、重结果轻过程的现象,采用多次、不同形式的评价方式,综合评定学生成绩及学习效果。
“自主学习”的目的在于促进学生的课外阅读和工程实践;评价的原则是以过程考核和能力考核作为学生知识掌握的评价依据,因此在教学评价的时效性和针对性上与以往的评价方式有很大不同。电磁设备和无线通讯技术的大范围普及,也为“自主学习”评价方式的建立提供了良好的支撑,在学习了位移电流和坡印亭方程的数学模型后,学生可以在课堂的小组讨论和课后的小论文作业中举出相关的应用实例,解释移动设备无线充电、手机工作时会发热的原理,使抽象理论和具体应用无缝对接,培养学生理论联系实际的思考能力,同时也考查学生对某一知识点的掌握情况。通过教学过程中的“自主学习”评价,做到对重要知识点的全覆盖。
“自主学习”评价方式是以培养能力为导向的评价机制,弱化了期末考试的评分比重,加大了对每个知识点的考查力度,强化了对学生的课后阅读及思考、工程实践能力的成绩评价。
三、“自主学习”的评价内容
“自主学习”评价的目的是为了提高学生对知识点理解的深度以及应用理论知识到实际工程问题中的能力。因此,在教学开始的第一堂课,就要清楚地向学生阐明“自主学习”的评价内容,并在发放给学生的“课程教学实施方案”中进行文字说明。在教学过程中,针对知识要点进行的测评前,须告知学生采用的评价方式和时段,需要阅读的参考文献资料和需要准备的其他辅助器材。在评价完成后,及时向学生反馈评价分数和评语,让学生了解自己的知识掌握情况。评价内容一般包括以下6个方面。
评价内容(1):课后作业(占平时成绩30%)。①每一章节课堂学习完成后,要求学生能够自主推导这一章节中具有结论意义的数学物理方程,并解释这一(组)方程的适用条件和物理意义,加强学生对知识点的记忆,作为课后作业的第一部分;②任课教师出一道典型应用题,要求学生能够根据已知条件模拟计算实际工作中可能遇到的问题,并给出具体的数值结果,考查学生应用知识解决实际问题的能力。
评价内容(2):分组讨论(占平时成绩30%)。①对于电磁场(包括静电场、稳恒电场、恒定磁场、时谐场等),要求学生以5―6人为一个小组,在学习完课程内容后,任选其中一项作为题目,以多媒体报告的形式用课堂知识解释一种观测到的物理现象或者提出一种新型应用技术的可能性;②每个报告的r间不超过5分钟,总的耗时不超过两节课。
评价内容(3):小论文(占平时成绩30%)。①每个讨论小组根据分组讨论的结果,结合多媒体报告的内容,在参考近五年外文相关文献的基础上形成小论文;②小论文应该有明确的结论性陈述,对涉及到的电磁理论模型有详细说明,要求字数不少于2000字,内容理论结合实际,引用的外文文献和多媒体报告内容相关。
评价内容(4):加分环节(占总成绩的10%)。如果学生能够根据电磁理论,设计并自主动手制作一种已有(如电刷)或者某种新型传感器,则予以加分鼓励。
评价内容(5):处罚。对于在作业、分组讨论、小论文环节明显应付或者抄袭、舞弊的记零分,不予成绩。
u价内容(6):平时成绩的构成。课后作业30%、分组讨论30%、小论文30%、考勤10%;平时成绩占总成绩的50%;加分环节的10分为总成绩的10%。
“自主学习”的评价内容可以针对某一个知识点、也可以针对一个章节来进行,总体上覆盖课程体系中的所有知识点,鼓励学生在教学大纲的所列部分进行自由发挥,也支持学生依据兴趣,针对诸如高压输电线电磁辐射、室内WIFI电磁辐射屏蔽等现象进行科学分析、构想解决方案,培养学生独立思考和探索的能力。通过这种评价方式,教师掌握学生每一阶段的知识掌握情况,学生则通过评价的反馈分数,了解自己的当前学习状况。评价内容既体现了学生个体的学习成果,也反映了学生团队的分工协作能力。
四、“自主学习”的评价效果
在电气专业的电磁场原理教学中,尝试进行“自主学习”的课程评价,并通过平行班的对比发现,进行“自主学习”的班级不及格学生非常少,高分学生增加;学生总评成绩的分布也更加科学合理,趋于正态分布;而平行班的成绩分布则趋于梯形;学生在教务系统中对教师的评价也较平行班的要高,学生对这种教学方式持积极肯定的态度,认为通过课程学习,掌握了电磁理论的基础性、原理性的知识,并能够对实际问题进行分析和解释。总体而言,“自主学习”评价体系的教学效果是积极的。
五、结语
通过实施“自主学习”评价的方案,缓解了学生对理论教学的畏惧情绪,在不降低理论教学要求的前提下,让学生积极参与到教学互动中,引导学生进行知识的搜集、整理、分析和逻辑推演,将抽象的电磁理论和具体的工业产品、物理现象、实验结论紧密的联系起来,在激发学生自主学习热情的同时,培养学生分析问题的能力,提升学生的创新意识,实现学生综合素质的提高。
六、致谢
本文的研究内容得到了武汉轻工大学“课程评价方式改革试点”项目的资助,编号为2016088。
参考文献
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[7]李雪萍,张瑜.基于CDIO的电磁场与电磁波课程教学改革探讨[J].求知导刊,2016,(02).
关键词: 麦克斯韦方程组 电磁场 散度 旋度 电磁波
麦克斯韦方程组是电磁学中的基本物理公式,是整个电磁学大厦的基石。这在电磁学、电动力学等大学物理基础课程里都有深入的讲解,但还有不少同学对麦克斯韦方程组的理解不够深刻,不能熟练利用其解决电磁学问题。笔者结合多年教学经验和科研工作的体会,从教学内容,教学方法及应用等方面给出了麦克斯韦方程组研究性教学的体会。
一、了解麦克斯韦方程组诞生的背景
麦克斯韦方程组是英国物理学家麦克斯韦总结电磁场基本规律的一组方程,是19世纪物理学领域最瞩目的科学成果之一,虽然历史赋予麦克斯韦完成这一科学历史使命,但从整个科学界的发展环境来看,麦克斯韦方程组的诞生也具有历史发展的必然性。库仑定律、毕奥―萨伐尔定律、安培定律、欧姆定律及法拉第电磁感应定律的相继建立,并表明电磁学各个局部的规律已经发现,同时意味着建立普遍的电磁理论,对各种电磁现象提供统一解释的条件已经成熟。此外,在关于电磁作用的机制和本质解释上,超距说和近距说有过激烈的斗争和交锋,但最终以麦克斯韦和法拉第为代表的近距说,能更好地解释实验事实,并最终导致了近距作用的电磁理论――麦克斯韦电磁场理论的诞生,而麦克斯韦方程组就是麦克斯韦理论中的重要部分。1864年12月8日,麦克斯韦在英国皇家学会宣读了关于电磁场理论的总结性论文《电磁学动力学理论》,并于1865年在英国《皇家学会学报》上发表。在该论文的第三部分“电磁场的普遍方程组”中,第一次提出了麦克斯韦方程组,这是该论文的核心和主要成果。
二、掌握麦克斯韦方程组在不同情况下的形式
麦克斯韦方程组是指下列的一组方程组:
(1)真空情况下
上面第一组方程反映了电荷电流激发电磁场及电磁场内部的运动规律,上面第二组方程表示的是,不存在自由电荷和电流,电磁场的相互激发,通常称作无源麦氏方程组。
(2)介质中的麦克斯韦方程组
很明显可以证明,真空中麦克斯韦方程只是介质中麦克斯韦方程的特殊形式。
(3)麦克斯韦方程的积分形式
以介质中麦克斯韦方程为例:
(4)介质表面的麦克斯韦方程――边值关系:
三、关于麦克斯韦方程组的最初推演过程
麦克斯韦在《电磁学动力学理论》中建立的电磁场普遍方程组,是用直角坐标分量形式给出的,共20个标量方程,其中包括20个变量(标量),它与教科书中的麦克斯韦方程很接近,只是它是以标量形式表示的,并且给出了8组方程,但这个方程显得很繁杂,写成矢量形式更简洁,即下面8个方程:
可以指出,(2)式是磁场高斯定理,(1)和(3)是安培环路定理,(4)是电磁感应定律,(7)式是电场中的高斯定理,(5)、(6)=μ分别描述介质极化、导电、磁化性质,(8)是电荷守恒规律。经过公式的综合和推理,进一步简化即可得麦克斯韦方程现在的形式。
此外,根据能量原理和近距原理,根据库仑定律和洛伦兹变换、根据变分原理也可以从不同角度建立麦克斯韦方程式,大家可以参阅相关参考书。
三、关于麦克斯韦方程组的理解
麦克斯韦方程由四个方程组成,每个方程的物理意义都很明确,其不包括电流连续性方程,是因为该方程可以由方程中的另外两个方程导出。根据亥姆霍兹定理,矢量场的旋度和散度都表示矢量场的源,所以麦克斯韦方程表明了电磁场和它们的源之间的全部关系,即除了真实电流外,变化的电场(位移电流)也是磁场的源;除电荷外,变化的磁场也是电场的源。麦克斯韦方程组是宏观电磁现象的总规律,静电场和恒定磁场的基本方程都是麦克斯韦方程的特例。电磁理论的研究对象通常包括两个物质场,即电磁场和带电电流场,两者之间存在相互作用,麦克斯韦方程组就是电磁场的演化(运动)方程组,通过求解麦克斯韦方程组的微分方程,可以得到许多解都表示以光速传播的波动方程,称为电磁波,这也表明光是一种电磁波,进而把光学和电磁学统一起来,正是麦克斯韦最早最敏锐地发现了这一点。麦克斯韦方程组不仅揭示了电磁场的运动规律,更揭示了电磁场可以独立于电荷之外而存在,这样就加深了我们对电磁场物质性的认识。
四、麦克斯韦方程组教学过程中要注意的一些问题
在麦克斯韦方程和介质方程的教学中,还有一些值得注意的问题,容易引起困惑和误解,需要进一步地分析、说明和解释。
1.建立麦克斯韦方程组,提供了一个很好机会,系统回顾比较静电场、涡旋电场、恒定磁场,变化电场产生的磁场的性质和特质,认清异同,有助于理解方程中各量的含义与适用范围。更重要的是,由于电磁场的内在联系,使各方程整合成麦克斯韦方程组,不仅描绘了电磁场的性质,更成了电磁场运动变化所遵循的规律,实现了质的飞跃。
2.介质方程的建立,提供了全面考察电磁场与实物相互作用的机会,可以详尽讨论电荷的划分、电流的划分,准确阐述感应、极化、磁化及线性介质的含义,使学生得到比较全面的认识。
3.电位移与磁场强度的理解,知道它们的引入是为了消除麦克斯韦方程中未知或无法测量的极化电荷、磁化电流或极化电流。如果自由电荷和传导电流中也包括未知的部分,就涉及场源的分解方式是否唯一,以及不同分解方式下怎样重建麦克斯韦方程的问题。
五、麦克斯韦方程的建立过程带给我们的启迪
以麦克斯韦方程为标志的电磁场理论,形式简洁,内容广泛,影响深远,物理思想极其深刻。作为重要的教学内容,适当地进行物理思想和研究方法的教育是必要的。从麦克斯韦方程的建立过程,我们可以得到以下启示:
1.寻求联系,发现规律,揭示本质,建立统一理论。无论牛顿对天与地的统一,麦克斯韦理论对电、磁、光的统一,以及以后的爱因斯坦狭义相对论将电磁学与力学实现统一,都标志物理学发展的历史,就是在不断地寻求共性,寻求统一的过程。
2.善用类比方法。麦克斯韦通过电磁场与流速场的类比研究,并引入了电力线的概念,引入了流体力学里的通量与环流,从而打开了局面,澄清了思想,取得了有效进展。
3.渊博的学识、深刻的洞察力和严谨精确的表达。渊博的学识、深刻的洞察力和严谨精确的表达是一位优秀伟大的物理学家所要具备的素质,而麦克斯韦正是这些优秀素质的综合体现者。能够发现电磁学局部理论之间的联系,需要知识和洞察力,而麦克斯韦方程式的严谨和精确是物理学趋于成熟的重要标志,也是麦克斯韦对物理规律的深刻理解和数学能力的重要体现。
4.和谐意境。自然界是一个相互关联、相互制约的和谐整体,描述自然界基本规律的物理理论,也应该是和谐的。麦克斯韦方程就体现处一种对称美、和谐美、简洁美,也是自然界和谐意境的重要体现。
六、麦克斯韦电磁场理论的历史意义
麦克斯韦电磁场理论是一个完整的理论体系,不仅对电磁学领域已有的研究成果作了很好的总结,而且为进一步的研究提供了理论基础,从而迎来了电磁学全面蓬勃发展的新时期。麦克斯韦电磁场理论的建立开辟了许多新的研究课题和方向,如通讯、广播、电视事业的发展,材料电磁性质的研究等,对技术进步和文化生活繁荣起了重要作用。
光的电磁理论是麦克斯韦电磁场理论的重大成果,实现了光学与电磁学的统一。麦克斯韦电磁场理论的历史意义还在于引起了物理实在观念的深刻变革,电磁场是一种不同于实物粒子的客观存在,对人类的世界观和物质观加深了认识,同时印证了电磁作用的近距观点,电磁作用变化遵循麦克斯韦方程,非接触的电磁物体之间,以电磁场传递电磁作用,传递是需要时间的,即是近距的。
当然,麦克斯韦的电磁场观念还不够彻底,它没有摆脱以太观点的影响,在一定程度上还有机械论的色彩,同时,麦克斯韦方程、伽利略变换、相对性原理三者不能共存,直接导致了狭义相对论的诞生。
总之,麦克斯韦方程组的教学是大学物理、电磁学、电动力学等学科教学中的重要部分,本文对麦克斯韦方程组的诞生、形式、教学注意事项、理解、物理意义及历史意义分别进行了探讨,希望能给教育一线的同行有所启示。
参考文献:
[1]陈秉乾,舒幼生,胡望雨.电磁学专题研究[M].北京:高等教育出版社,2003.
[2]谢处方,饶克瑾.电磁场与电磁波[M].北京:高等教育出版社,2004.
(呼伦贝尔学院物理与电子信息学院,内蒙古呼伦贝尔021008)
摘要:电磁学是物理学的重要组成部分,是物理学专业的一门重要基础课。在大学阶段的物理相对于中学物理来说深度加大,广度更宽,要求处理问题更一般化,现代大学生已经不再满足和适应传统的教学方式及考核方式,因此,教学改革势在必行。以考试改革为主的教学改革,大大提升了学生的学习主动性,提高了教学效果。
关键词 :考试改革;教学改革;过程学习;电磁学
中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1671—1580(2014)09—0059—02
电磁学是物理学专业的重要基础课,也是很多工科专业的必修课。电磁学是学习其他课程必备的基础,例如,电动力学、原子物理、量子力学等课程都需要电磁学知识。除了物理学相关课程需要电磁学知识以外,其他专业也需要电磁学知识,例如,电子科技专业方面电路分析等课程就需要电磁学知识来分析,电磁学的基本原理在科学技术生产生活中也有着广泛的应用,因此,学习电磁学、学好电磁学非常重要。但是,电磁学知识内容繁多,公式定理抽象,难于理解。因此,在日常教学中不能只讲授理论知识,还要关注学生的学习方法,既要全面提高学生素质,又要让学生掌握专业知识,这是现代教学面临的一大难题。因此,教学改革势在必行。但教学改革要找到切入口,而考试对于教和学具有导向作用,因此,进行考试改革对于提高整体教学水平具有重要的意义。
一、传统考试形式的弊端
考试一直都是教学活动的指挥棒。受应试教育思想的影响,教师为了考试而教,学生为了考试而学。教师的教是为了期末学生考出好成绩,学生的学是为了过关能拿到毕业证,忽视了考试的诊断功能。
现在高校大多采用期末闭卷考试方式,有些学校会加入平时成绩,但平时成绩的评价很模糊,没有量化标准,一般情况下教师就是给一个印象分,这样就有失公平。考试形式的局限导致学生在平时学习过程中松懈,期末复习阶段紧张,采用死记硬背的突击式学习方式,对专业知识并没有很好地掌握,仅仅是为了考试而学。这种为考而学的现象势必造成学生学习功底不扎实,考过便忘,应用能力较差的后果。
在传统教学过程中,考试基本都集中到期末,因此,每到期末,学生便急于应对各门课程的考试,搞突击复习,没有对知识进行深入的理解和探讨。而考试绝大部分采取笔试的方式,考核内容只限于书本知识或者老师在课上讲的习题、例题,尤其对于理工科学生来说仅仅是基本理论的考核。对于基本理论知识的应用和基于基本理论的创新都没有体现,这样的考核方式使得学生只是单纯地背定理、背典型题,只注重书本知识学习,无法达到全面考核学生能力的目的,严重阻碍了学生创新实践等能力的发展。
二、电磁学考试改革实践
电磁学是物理专业学生的必修课。在学习过程中,学生普遍觉得这门课程难,学习效果差。为了提高教学质量和学习效果,就要采取一些改革措施,而改革考试方式无疑是提高学生素质的有效途径。
(一)认真选择考试内容,适应不同的教学对象
电磁学的授课对象是物理学专业和工科相关专业两类学生,因此,应该根据两类不同学生的人才培养方案和教学大纲选择教材,分析教学重点和难点。首先,在内容上要覆盖教学大纲的所有知识点,在试题的细节上对物理专业和工科专业的学生要有所差别,工科专业的学生学习电磁学主要是为本专业服务,因此,出题时要结合相关专业进行。而对于物理学专业的学生来说则要求试题更专业化,适当地加入与物理学相关的不同研究方向的科学前沿研究试题,考查学生的专业能力、科学研究创新等综合能力,还可以将学生特别感兴趣的课题延伸到毕业论文写作当中,例如,2009级学生就把“高斯定理的证明”延展到毕业论文,不但掌握了基本理论,更提高了科学研究能力,加深了对物理学的认识,树立了科学研究的态度,学会了科学研究的方法,为走上工作岗位以后的科研、教研打下基础。
(二)考核次数由一次改为多次、多种形式
只进行期末一次考试容易导致学生突击学习,对学生的考核不够全面。因此,应该把一次考核改为多次考核,以多种方式进行考核,在教学过程中根据教学内容进行相应形式的单元考核,具体分为平时、阶段、期末三个阶段的考核,提高了教学效果,弥补了一次考核的不足。
电磁学的定律定理较多,公式较多,因此,必须通过课下作业来巩固对课程内容的掌握,课后作业能够反映学生解决问题的能力,因此,应该把平时作业计入总评成绩。学生的课后作业应该选择具有代表性的内容,根据学生的学习情况适当地加入一些选做题,增强学生学习的积极性。例如,在讲解带电粒子在磁场中运动的内容时,加入回旋加速器的内容,既锻炼了学生解决问题的能力,也激发了学生的学习兴趣。
把学生平时的课堂学习表现也纳入期末总成绩中,激发学生与教师互动的积极性,杜绝了学生上课睡觉的现象。学生认真学习也督促了教师课下认真备课,加强教学设计的适用性,教师的教学水平也随之提高,教学效果显著。例如,在讲授电磁感应定律时,为了让学生充分理解电与磁的关系,教师收集了大量相关的实验资料,让学生不仅了解了定律,更知道了定律的由来、应用、现电的基本原理及其给人类乃至整个地球带来的影响。教师以发散思维讲授课程,同时也发展了学生的发散思维。
在一个单元知识结束时加入阶段考核,考查学生对单元知识的理解和掌握。另外,除去阶段考核外,还加入小组协作学习考查,学生在课下自学老师指定的题目,老师在课上再给学生们讲解,这个环节在实施时效果很好,可以加大在总评成绩中的比例。这个环节锻炼了学生的语言表达能力、应变能力、逻辑思维能力等,为以后就业打下了良好的基础。
在期末结课考试中采取开卷笔试的方式。在阶段考核中,学生已经掌握了运用基本理论解决问题的能力,因此,在结课试卷中出一些和所学知识相关内容和少数学科前沿的试题,让学生在课下查找相关资料,带着相关资料来考场进行解答。例如,可以结合电磁波的预言和发现对麦克斯韦方程组进行讲解,由于这部分内容较难,在考核时先让学生在课下查找有关电磁波应用方面的内容,然后带着有关资料来考场作答,既杜绝了相互抄袭的现象,锻炼了学生查阅资料、进行科学研究的能力,又激发了学生对原子物理的兴趣,开拓了视野。如果学生对该问题兴趣浓厚,也可以将此问题延展到毕业论文,进行深入探讨。
三、改革中出现的问题及改进措施
考试改革更关注学生的学习过程,增加了学生与教师的互动,改善了师生关系,改变了老师只管讲、学生只管考的局面。老师在教学中通过提问、笔试、作业、小组考核等,及时发现学生的不足,进而对教学方法做出调整,提高教学水平,提高学生素质。
在以后的教学中还要改进考试方法,使工作更加细致化、人性化,既要提高学生的学习效果,同时不要给学生增加更重的负担,把学生的考和老师的教变成有效的互动活动,从而不断地提高教学水平,培养出符合时展需求的高质量人才。
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参考文献]
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和电路、电磁场、电磁波、信号和系统模块不同的是线性、非线性电子电路、数字逻样电路模块除了是子信息工程教育中重要基础课,还是一门应用性很强的技术学科。无论是线性、非线性电子电路课程还是数字逻样电路模块都包含着丰富的基本内容。线性、非线性电子电路、数字逻辑电路课程参考学时较多,在一百五十到一百六十之间,数学逻辑电路课程参考学时在七十到八十之间。
二、计算机科学与工程模块
现在计算机成为大家普遍使用的工具,计算机科学也被广大的人民所接受,并得到了广泛的应用,所以现在计算机系列课程成为电子信息工程技术教育的核心课程。根据中国计算机学会“93大纲”的规定,它包括9个领域、3个进程、12个基本概念,基本内容有计算机网络、编程语言和基本算法、计算机原理与体系结构等。
三、试验教学课程体系的初步构想
1.宏观体系的把握—体系结构图大学生步入社会总要开启自己的工作之路,公司看中能力多过于学历,为了帮助更多的大学生在毕业时找到更理想的工作,在学校开设锻炼学生动手能力等的试验性课程是很有必要的。根据现有课程开设存在的弊端和学生工程设计能力的培养目标,我们可以将电路分析、信号与系统、电子线路、数字电路等课程的基础实验部分合并开设一门新的学科,内容可以包含整个电子技术基础学科的前两个模块。2.微观世界的分析—各试验模块详细说明我们可以将实验模块分成课程设计性质的电路综合实验、综合专题实习、计算机能力训练三个模块。在第一个模块中,电路综合实验要求设计、安装和调试一个电子电路或一个简单装置,检查并排除实验过程中出现的故障。设计题目可以设置包括多级放大器、OTL功放、直流稳压电源等,实验最合适的阶段应该是安排在大学三年级在学生有一定的理论基础的前提下,学时可以控制在六十到七十的范围内;第二个模块—综合专题实习。在这个模块结束时,学生应该在方案论证、工程计算、撰写论文等方面有一定的提高。像学生在实习中遇到的电视机安装与调试、音响系统安装与调试等都可以当作综合专题实习的经典案例,供学生相互之间学习探讨。综合专题实习进行的场所较多,校内、工厂等都可以开展,实习时间可以控制在一个月左右;第三个模块,计算机能力训练。具体可以包括计算机操作训练、编程训练、计算机辅助分析与设计等,整个课程的安排可以由易到难,先将计算机操作训练安排在前面,计算机编程训练在前者的基础上开展。在此基础上可在数学、物理、电路与信号、电子线路等课程中应用计算机进行辅助分析和设计。
四、结语
论文关键词:一道新颖务实的“家电”题
题目 微波炉是一种利用向食物发射微波,进而将以微波形式从在的电磁能转换为内能来对食物加热的厨具。因为微波可以深入食物表面内约5cm,因此与蒸烤类厨具比较,具有加热更加迅速的特点。
小明家最近买了一个微波炉,他听人们讲利用微波炉对食物加热,不仅加热时间短还具备加热效率高的特点。为了验证后一种说法,他决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高挡烧水时的效率。
为此他查看了家中微波炉后面的铭牌,上面注明额定输入功率为1200W,他又查看了他家的单向电子电能表,上面注明3200imp/kw﹒h(它表示每消耗电能1kw﹒h,该电能表上面的发光二极管闪烁3200次)。之后他关闭其他所有家用电器,将体积为1L、温度为20℃的水放入微波炉并用高火开始加热,同时用钟表开始计时并记录电能表面的发光二极管的闪烁次数,历史4min,电能表面的发光二极管闪烁了256次,此时取出并测得水温为72℃,请你帮小明计算微波炉烧水时的效率。
微波炉中发射微波的器件叫微波管,若某微波炉内的微波管只有一只,且该微波管只能在额定电压下以额定功率工作初中物理论文,请回答这个微波炉是如何仅仅利用这只微波管实现在不同挡位工作的呢?
近年来无论是中考还是竞赛考试,“家电”题都层出不穷,如电冰箱、洗衣机、电饭锅等等,但一般题目都是有家电之名,而无家电之实,没有什么新意,而本题却独辟蹊径,让人耳目一新。
一、试题注重考察基础知识,知识点覆盖面广,体现了命题的公平、公正原则。
首先,该题的背景是家庭常用厨具微波炉、家庭用电能表、温度计等一些常见的生活用品。这样的情景在城市中绝大部分学生都见过,而且考生在阅读题目之后不但了解了微波炉的工作原理而且会对所提的疑问产生好奇,所以肯定会积极的主动的去探究。
其次,该题不但考察了学生的阅读理解能力而且考察的知识点比较多,主要包括:电磁波基本知识、用电器的额定功率和实际功率、家用电能表的一些功能、物理量单位的换算、质量的计算、温度的测量、水吸收热量的计算、电能的计算、用电器效率的计算等等。这些知识点都是初中物理教学中学生必须掌握的基本知识点,不偏不难,没有脱离教学双基的要求中国知网论文数据库。
所以从以上两点讲,这道试题的命制是公平、公正的。
二、试题突出体现了探究物理问题的基本过程和方法。
小明对别人的说法并没有盲目的信从而是提出了质疑,这说明小明具备一定的科学素养和辨别是非的能力,并且还能根据自己已经具备的物理知识制定出合理的科学的验证方法:对效率高提出质疑——制定验证计划(查看微波炉和电能表的铭牌,准备温度计、水等实验器材,制定测定微波炉效率的试验计划)——进行试验收集证据——分析实验数据,计算并得出结论。验证过程完整的体现出了科学探究的方法和过程。
三、试题充分体现了物理新课程基本理念:从生活走向物理,从物理走向社会。
该题从生活中使用比较广泛的高科技厨具入手,用简洁明了的语言描述了微波炉的基本工作原理,让学生明白生活处处有物理,高科技产品并不神秘。在经过实验探究之后,亲自验证了他人的说法是否正确,培养了学生严谨的科学态度,充分体现了从生活走向物理,从物理走向社会的新课程理念。
四、试题最后的问题打破了学生的定式思维,开拓了学生的视野。
题目最后的问题是所有家电题都会问到的一个常规问题,所以绝大部分学生都按照已往的定式思维在电路中串联了一个电阻来实现微波炉高低挡位的工作,二殊不知串联电阻后微波炉再不能在额定电压下正常工作了初中物理论文,而题目里说的非常清楚要在额定功率下如何实现高低档工作,所以需要学生打破常规的思维方式,换角度来解答问题,这也是本题的新颖之处。
试题缺憾 如今节能环保依然是我们国家十二五规划及以后的一项长期而艰巨的工程,是一项造福子孙后代的工程,如果本题在设计时能从环保的角度适当的拓宽问题面,如微波炉在使用时会给我们带来哪些危害,我们应该在制造和使用微波炉时注意哪些问题,这样试卷的层次和区分度会更加明显和完整,而且能让学生知道科学技术是一把双刃剑,只有合理的去使用它才能造福于我们人类。
题目解析
4分钟微波炉消耗电能: E=×256=0.08kw·h=2.88×105J
(这一步还有些同学是这样做的:W=P×t=1200×240=2.88×105J,虽然结果与上面是相同的,但做法是错误的,因为现在是测实际消耗的电能,还不知道微波炉的工作是否在额定电压下工作)
水的质量:m=ρV=1.0×103×1×10-3Kg=1Kg
水吸收的热量:Q=cm(t-t0)=4.2×103×1×(72-20)J=2.18×105J
微波炉的效率: η===75.8%
当然微波炉效率的计算还有其他方法,这里就不一一赘述了。
1 物理课外活动学习的体系
物理课外活动的途径有很多,按物理课外活动学习的方式,可将物理课外活动划分为:自主活动学习(如小论文、小制作、应用实验);合作活动学习(如社会调查、一物多用、分组实验);探究活动学习(如操作实验、研究性学习实验),就初中阶段而言,结合学生的年龄特点和知识水平,我们着手开展的物理课外活动主要是小实验,小制作,小论文,小调查简称“四小”,学生通过“四小”活动,加深了对物理知识的理解,体验了物理知识在实际中的应用。
2 初中物理课外活动的实施
2.1课外小实验,加深对物理知识的理解
根据学生的知识基础,教师精心设计物理课外实验让学生来完成,实践表明物理课外实验活动以丰富而又蕴藏着科学素养的教学内容,深得学生的喜爱,按活动的能力层次从低到高可归纳为以下几类:趣味性实验、家庭小实验、探索性实验、应用性实验、研究性学习实验等,实践中,我们注重了以下几个可行性小实验,学生通过实验,增强了对物理的学习兴趣。
①观察烛焰在扬声器前的摇曳;
②观察水的沸腾;
③从不同角度观察鱼缸中的金鱼;
④观察鸡蛋在不同浓度的盐水中的浮沉;
⑤用测电笔判断家庭电路中的火线和零线。
2.2科技小制作,开展物理课外小制作,培养学生的操作技能
教师要善于指导学生把学到的知识付诸实践,勤于动手、动脑,学生每件制作品要能演示一种物理现象,说明一个物理问题,并有一定的实际价值,在制作过程中,同学们边干边思考,互相质疑,展开讨论,使用身边随手可得的物品进行实验,可以拉近物理学与生活的距离,让学生深切感受到科学的真实性,感受到科学与日常生活的关系,通过体验小制作成功完成的喜悦,可促使学生形成良好的意志品质和严谨的科学态度,提高实验操作、实验设计和实验创新能力,实践中,我们把学生按4人一组的形式分组,分工合作,共同完成一个目标,具体有:①自制魔术箱②自制简易天平;③自制测力计;④自制水果电池;⑤自制直流电动机。
附部分学生作品:
2.3指导学生阅读科普知识,撰写小论文,培养学生独立工作能力
根据学生的知识基础,教师安排、指导学生阅读有关的课外科普读物,浏览有关科普网站,使学生更多地了解科技知识和科技发展的新动向,增加学生的科技意识,并定期组织检查和辅导,以调动学生学习、读书的积极性,真正培养学生阅读、自学科技书籍的能力,科技论文是用来表述科学研究和描述科研成果的文章,是探讨、研究问题的一种手段,又是学术交流的一种工具,指导学生写小论文,要引导学会根据课题查阅有关资料,阅读相关书籍,通过观察实验,切实学会运用学过的知识,写出分析和解决某一实际问题的文章,实践中,我们提供给学生撰写的小论文题目有:①假如声音在空气中的传播速度是1m/s;②假如地球最低气温只有1℃;③假如物体不受重力,世界将会怎样;④宇宙从何而来;⑤导体电阻的影响因素,其中有的论文向报社投稿,有的是科普协会的征文,有的刊登在学生自办的班级小报.
2.4组织社会调查、延伸物理知识
在社会调查活动中,学生可以利用教材中学到的理论知识,结合实际去解决生活和生产中的具体问题,如:在学生学习了水循环后,分小组考察学校或社区附近水域的污染情况,完成报告,报告项目包括考察目标、地点、时间、水域情况、周边情况、总体印象,给相关部门的建议等,实践中,我们提供给学生进行社会调查的项目有:
①考察校园受噪声污染的情况;②考察家庭所在社区附近水域的污染情况;③家庭所在社区的光污染的调查;④废干电池的污染调查;⑤调查电磁波在现代社会中广泛应用。
附家庭所在社区附近水域污染情况考察报告:
3 对物理课外活动的思考
应该指出的是,物理课具有操作性强的特点,是一门理论与实践紧密相关的学科,多年的教学实践发现,大多数学生尤其是初中学生,对自然科学有强烈的好奇心,对物理实验都愿意亲自动手操作,一方面物理课外活动能为学生提供丰富的感性认识,特别是通过用脑思考、动手操作,满足了他们的好奇心和求知欲,另一方面学生通过物理课外活动的广阔题材,锻炼了他们各方面的能力和素质,诸如独立思考、文字表达能力、创造能力等,但实际操作上,有一定的难度,主要表现在:
3.1老师的指导作用不能得到充分发挥
由于是课外活动,老师的指导更多的是体现在活动之前,学生活动时,老师不在身边,对学生活动中出现的问题和遇到的困难都不能及时提供帮助,挫伤了学生的积极性,一定程度上,影响了课外活动的效果。
3.2学生的主动参与的热情不一定高
信息时代,学生获取知识的途径很多,特别是计算机和网络的发展,网上冲浪成了学生课余生活的重要部分,而且网络上丰富多彩的内容更吸引人,人的惰性会让部分学生放弃参与物理课外活动,或者以敷衍了事的态度对待物理课外活动。
3.3活动的实际价值和可行性影响着活动效果
论文关键词:高职教育;电磁学;教学改革;实践;探索
最近几年,国家重视发展高职教育,高职院校招生规模扩张很快,许多高考没有选物理的理科考生和文科考生被录取到高职院校的应用电子专业。这些学生在高中阶段物理电磁学内容没有学过,在学习电磁学课程时遇到困难较多。电磁学是高职院校应用电子专业的重要基础课,理论性较强,概念多,原理和定律多,高等数学知识用的多。从教学中发现学生遇到问题不知如何思考,分析问题、解决问题能力较差,还有很多学生在高中学习期间做物理实验很少,缺少基本的实验技能训练和动手能力培养,实验能力较差。 针对学生在学习电磁学课程中出现的问题,我们在电磁学课程教学改革方面的,做了积极的实践与探索,收效显著。
一、教学内容的改革
(一)降低理论要求、精简数学推导
目前大学物理电磁学教材版本较多,各有特点,大都是本科教材,供高职院校选用的教材比较少。我们尽量选用适合高职学生实际的教材,降低理论要求 ,精简高等数学公式和推导。高职学生与理工科本科生相比,高等数学基础较薄弱,我们所教的应用电子专业学生只开了一学期的高等数学课,只具备导数、一元函数微积分的基本知识。学生没有学过多元函数微积分,不具备多元函数的微分法、二重积分、三重积分的基本知识。高职院校的培养目标,决定了高职院校学生不必对电磁学有关定理的数学公式的来龙去脉象理工科本科生那样搞的一清二楚,而是重在应用,会用这些公式解决实际问题。例如:电磁学中静电场和磁场的高斯定理的推导要用到二重积分、三重积分,麦克斯韦方程组给出要用到偏导数。我们在讲授这部分内容时,降低理论要求,简精高等数学公式证明和推导过程,把用于推导公式的时间省下来,让学生多利用公式做练习,精讲多练,如学会用高斯定理求带电体的场强、电势、磁通量等,解决更多的实际问题。这样做,减小了学生的学习困难,培养了学生分析问题、解决实际问题的能力,提高了学生的积极性,收到了事半功倍的效果。
(二)突出高职教育特色、注重理论联系实际
高职教育培养的是掌握一定理论知识,服务于生产一线的高技能应用型人才, 其知识的讲授是以“能用为度、实用为本”。我们的授课对象是应用电子专业的学生,这就需要结合专业实际在现用教材上改革教学内容,突出高职教育特色、注重理论联系实际。在教学中,结合相关理论向学生介绍了静电危害的防治与清除、超导技术、磁约束原理、加速器技术、磁悬浮列车、核磁共振技术、磁记录技术、新能源电池、电磁辐射污染、核能发电与核泄漏等方面的内容。教学内容与工程技术、与现代科技、与现实生活密切联系。例如:在介绍新能源电池时,例举了国家正在大力发展电动汽车,它具有节能低炭环保的优点。但是如何把电能高效而安全的储存是一个瓶颈,它制约着电动汽车的发展。把各种能源如:太阳能,水力,风能,沼气,地热等等发电设备并入电网,建立电网的充电站终端,并在每个终端都有相应的储存设备,类似于加油站。电动汽车使用通用的蓄电池,电动汽车经过充电站时,只要把蓄电池换了就可以。然后换下的蓄电池在充电站充电。这一方案获得成功,保证电动汽车充电的快捷、高效,电动汽车必将进入一个快速发展时期。让同学们知道:物理学是有用的,克服了过去教学中教学内容枯藻无味, 理论脱离实际的现象,有利于提高学生的科学素养,提高电磁学的教学质量。
二、教学方法和手段的改革
(一)变“填鸭式”为“启发式”、“提问式”、 “案例式”等多种教学方法
高职学生跟本科生在接收能力上有差距,大都不喜欢教师上课用满堂灌的“填鸭式”教学方法,这种教学方法让学生感觉是在被动接受知识,心理上容易产生厌学情绪,教师讲得津津有味,学生感觉是枯燥无味,提不起兴趣。教师在课堂改用“启发式”、“提问式”、“ 案例式”等教学方法,让学生参与到教师的教学中来,让学生有发表自己见解的机会。这样可以使学生变被动接受知识为主动思考、吸收新知识,把学生学习的积极性调动起来了,课堂气氛活跃。
在讲核能发电时,例举了今年3月11日日本东北部发生的9级特大地震和大海啸,接着福岛第一核电站多个机组先后爆炸或起火,引发举世震惊的核泄漏危机。引导学生进行思考:从受损的燃料棒中喷出的放射性碘-131和铯-137等这些物质对民众有哪些伤害?同时提出,核能发电具有稳定、燃料体积小、运输与储存都很方便等许多优点,但是,核电站的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害。变枯燥的“填鸭式”教学为案例教学的方法,结合生活中发生的实际问题进行讲授,既能提高学生学习物理的兴趣,又有利于培养和提高他们分析和解决实际问题的能力,使学生看到物理原理的实用性,增强学生学好物理的信心。
(二)开展课堂讨论、营造创造性学习环境
为了使同学们在电磁学学习过程中,培养独立思考的能力,我们定期开展课堂讨论,营造创造性学习环境。对高职学生教学中不应片面追求讲深讲透,而应突出重点,给学生留有思考的余地。具体做法是:根据电磁学各个单元的学习内容,确定相关的讨论题目,讨论的题目可以由老师布置,也可以是学生自己提出的问题。例如:库仑定律与万有引力的对比;点电荷与电流元模型的认识;静电场和稳恒磁场性质的比较;感生电动势与动生电动势的认识;电磁波辐射的危害等等。由同学们自己上网查资料、到图书馆找参考资料,做好充分的准备,然后定期举行课堂讨论会。讨论会由同学们轮流担任主讲,回答问题,同学们互相讨论。通过对一些问题的讨论,澄清一些模糊的概念,加深对物理概念和定律的理解。开展课堂讨论活跃了课堂气氛,有利于学生综合素质的提高,培养了学生提出问题、分析问题、解决问题的能力,给同学创造了更多的语言表述和与他人交流的锻炼机会。
(三)运用现代化教学手段,攻克教学难点
电磁学有些内容比较抽象,微观过程比较复杂,如静电屏蔽、电介质极化、铁磁物质的磁化、涡电流、磁聚焦、磁透镜等,这些概念用语言难以表达清楚,学生普遍反映这部分容难学。运用现代化教学手段,是攻克教学难点的有利武器。我们把这些难点细分出,制作成多媒体课件,通过图形的三维动画或模拟实验,展现出它们的物理现象和规律,一目了然。在教学中,通过多种媒体配合使用,计算机、投影仪、DVD各显其能,声、光、电、图、文并举,充分发挥现代化教学手段的不可替代的作用,吸引学生的注意力。教师在课堂抓住难点耐心讲授,各个击破,注意和学生互动交流,多提问题让学生回答,解答学生提出的难点问题,攻克这些教学难点。
运用现代化教学手段不仅加大了信息量,提高了课堂教学效率,而且将电磁学中的一些无法观察的复杂微观过程通过多媒体模拟、仿真,形象地展示出来,克服了粉笔+黑板的传统教学手段的弊端,有效解决了教学中的难点问题。
三、实践教学的改革
(一)做好实验前的预习
高职院校的学生,很多学生在高中学习期间做物理实验很少,实验能力较查,这种现象在全国高职院校都很普遍。我们加强基本的实验技能训练和能力培养,要求学生首先做好实验前的预习工作,实验前的预习好坏将直接影响实验教学的进程和效果。每次做实验前,在理论课上用5-10分钟上都对该次实验提出具体的预习要求:包括实验目的、实验主要仪器和设备、实验方法、实验内容与注意事项,布置2—3道实验预习思考题,做好实验预习报告书。明确要求学生没有预习,不能进实验室做实验。每次做实验前,参加实验指导的两位老师都检查学生的实验预习情况,发现实验预习做的好的学生及时给于表扬,没有达到要求的及时指出,这样坚持下来,效果显著。学生在实验前,对本次实验有了充分的了解和准备,实验则能顺利进行,按时完成,对实验中可能出现的问题,有思想准备,从容应对,杜绝了到实验室忙于抄实验报告、做实验马虎的现象,也大大减少了做实验发生意外,损害仪器的现象。
(二)加强实验指导、改革实验考核方式
高职院的学生刚开始实验技能较差,有许多学生串、并联等基本的电路不会联接,不会使用电源、万用表和示波器。我们加强教师的指导力量,理论课教师、实验教师共同参加指导,对实验操作能力教差的学生具体多加指导。我们还添置了新实验仪器,将以往的4人一组改为2人一组,创造条件,让学生多实验。通过实验和指导,使学生熟练了电路的联接,学会能排除电路常见的故障,掌握数据处理方法和常用仪器的使用方法,提高了实验技能。
过去的电磁学实验考核主要由实验报告和考勤确定实验成绩,占20%计入理论考试总成绩。一部分学生认为,只要实验报告抄的好,也能取得好成绩,或者认为只占20%无所谓。为了调动学生的做实验积极性,使学生重视实验,我们改革考核方式,将实验单独进行考试。实验考试前,实验室对学生开放,学生可以到实验室进行复习。实验考试项目以本学期的所做实验项目为主,增加一些综合性、设计性实验的的项目。学生抽题进行操作考试,主要考查学生操作的正确及熟练程度,对实验数据的处理,误差分析及写出实验报告的能力。实验考试、成绩单列,对实验教学有积极推动作用,使学生平时重视实验课,认真做好每次实验。
(三)增加实训周、加强实践性教学环节
高职教育强调以就业为导向、以职业能力为本位,高职教育必须重视学生实践能力的培养。为此,我们在电磁学课程教学改革中,在制定教学计划时专门增加了实训周,加强实践性教学环节,使实践教学学时数与理论教学学时数接近1:1。在实训教学计划中,我们安排了焊接基本技能训练、万用表的安装与校准、电表改装与校准、电子射线的电偏转与磁偏转、电子射线的电聚焦与磁聚焦等。我们培养的学生毕业后绝大多数在电子企业一线从事产品的装配、检验、测试、校准等工作,实训内容尽量做到与生产实际接轨,使学生感到对今后工作有用。一周的实训,每天都有不同项目可做,学生感到新鲜,兴趣很高,当学生学会了按装万用表,校准后和实验室使用的也不差,爱不释手,喜悦心情难以言表。通过实训,强化了学生的实践技能训练,加强知识的综合运用,确实学到了许多课堂上学不到的东西,有利于提高职业素质,养成严谨的工作作风,同时培养了团队合作精神。
论文关键词:高职;数学课程;美育价值
高等职业教育是我国教育的重要组成部分。近年来,随着国家对技能性人才需求的日益增加和高等教育的大众化、普及化,高等职业教育的重要性日益突显。我国政府先后了《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高[2006]16号)等指导性文件。我国正在进行的转变经济发展方式,调整经济发展结构的经济改革也对高等职业教育提出了新的要求。如何将这些新要求落实到高等职业教育改革与发展的实践中,各地做了大胆探索,取得了积极成果。但毋庸讳言,也存在一些偏差。其中比较大的偏差是在对高职数学课程的改革上。这些偏差集中体现在删除数学课程,压缩数学课时,解散或弱化数学教师队伍等方面。这些偏差的出现反映了当前高职数学课程被边缘化、高职数学教师被边缘化的现状,反映了相关决策人员对数学课程的认识出现了问题。因此,有必要对高职数学课程的价值重新进行分析和认识。
课程是教育的载体,课程改革是教育改革的核心。课程的价值是课程存在的前提和基础。数学课程在高职教育中有何价值呢?
一、人文价值
克莱因曾说:“在最广泛的意义上说数学是一种精神,一种理性精神。正是这种精神,使得人类的思维得以运用到最完善的程度,亦正是这种精神,试图决定性地影响人类的物质、道德和社会生活;试图回答有关人类自身存在提出的问题;努力理解和控制自然;尽力去探求和确立已经获得知识的最完美的内涵。”数学的研究和发展离不开人的兴趣、需要和动机,离不开人的情感和意志。数学是人类思维最美丽的花朵、表达事物最简洁的语言和不同族群、不同国家的共有文化,学生学习数学绝不仅仅是为了获得相关的知识,更重要的是通过学习,形成对待问题、对待挫折的正确态度和追求真理、追求卓越、追求完美的数学精神并将其内化成意志品质迁移到工作、学习和生活的各个方面。这就是高职数学的人文价值。
高职数学课程的人文价值,体现在数学概念的提出及演变过程中,体现在数学方法的发现和完善过程中,体现在数学家孜孜以求、百折不挠的研究过程中,体现在数学对科学、经济和社会发展的推动和促进过程中。
数学的每一次发展与进步,都为人类呈现出无比美丽的景象,都极大地促进了生产力的发展。微积分催生了牛顿力学,麦克斯韦用数学方程组概括了电磁相互作用的实验事实,推导出了电磁波并发现了光的本质,建构起与当今生活联系最紧密的科技领域——无线电电子技术;欧拉和高斯用数学理论推导出海王星的存在,后来人们通过望远镜,证实了这一数学发现;黎曼几何、张量分析等数学理论催生了爱因斯坦的相对论,从而实现了原子能的释放和核能的利用;哥德尔、图灵对数理逻辑的研究为计算机的诞生创造了条件,计算机的诞生改变了世界,使人类的物质生活和精神生活有了极大的提升。数学成为人类进步的阶梯。
然而,在这一过程中,却充满着困难和挫折。在这些困难和挫折面前,一个又一个数学家选择了坚守和坚强,为人类树起一个又一个楷模。可以说,一部数学发展史充满着人文教育的素材。
二、思维价值
数学是思维的体操。数学在培养学生的辩证思维和逻辑思维方面具有其他学科难以替代的功能。数学的知识、方法以及它们的来源和发展,都充满着辩证的因素,如高职数学中的有限与无穷、近似与精确、分与合、局部与整体、一般与特殊、连续与离散等矛盾运动现象是对学生进行对立统一观、运动变化观教育的极好素材。而高职数学课程中的归纳推理、演绎推理和类比推理方式非常有利于培养学生的逻辑思维。
数学提供了有特色的思想方法,包括化未知为已知,化复杂为简单,化高维为低维的化归思想;从实际生活中提炼数学问题,运用数学符号进行表达,抽象化为数学模型的建模思想;对数据进行整理、分类、推断与分析的统计思想等。运用这些思想方法的经验构成了数学能力,它是当今这个时代的一种重要认知方式,它使人们能批判地阅读,探察偏见、估计风险、提出变通方法,更好地认识世界和改造世界。
数学思想方法是普遍适用的认知方式,可广泛迁移到日常生活、生产实际和科学研究的各个方面,成为人们分析问题和解决问题的重要策略。数学使人成为爱思考的人,会思维的人,能创新的人,而这正是我们这个时代特别需要的人。
三、美育价值
古希腊哲学家亚里士多德说,哪里有数,哪里就有美。数学与史诗、音乐、造型统称为美学四大中心建构。数学将数化为形或将形化为数、使经验升华为规律、寻求各种物质运动的统一的数学表达等,都是美的体现。数学美是美的重要组成部分,对人的精神世界陶冶起着潜移默化的作用。这就是高职数学课程的美育价值。
高职数学课程的美育价值体现在两个方面:一是内容,二是形式。从内容上看,高职数学课程是人们认识世界和改造世界的基础数学知识,它具有逻辑的严密性、应用的广泛性和一定的抽象性。它能够不断地引起学生的认知冲突,打破学生的心理平衡,激发学生的学习动机和兴趣,使学生在学习过程中获得成功的情感体验,感受到克服困难、得到新知的欢乐。从形式上看,数学将研究对象用符号和变元来表示,确定公理体系,使用集合、对应、变换、数形结合等数学思想和等价、存在、唯一、必要、充分等专门概念,以及把哲学、逻辑学和其他科学的思想数学化,都使得数学独具魅力。这种魅力成为培养学生良好个性品质的催化剂,从而对造就人才发挥着一种美育的功能。
高职数学课程中数量关系的和谐美,几何图形的对称美,解题方法的简捷美,数学公式的统一美,创造活动的新颖美等美育因素都是对学生进行美育的良好素材,可以充分运用这些素材满足学生求美爱美的心理需要,培养和提高学生欣赏美、追求美和创造美的能力。
四、发展价值
马克思说:“一门科学只有在成功地运用数学时,才算达到了真正完善的地步。”
数学是百科之母;数学是科学的皇后;数学是学生学习专业课程的基础。没有良好的数学基础,学习西方经济学会遇到困难;学习数据库等计算机方面的课程会很吃力。即便是文科类专业的学生,要在专业研究和发展上有所建树,也需要良好的数学基础。
高职教育只是终身教育体系中的一个阶段。学生完成高职教育后,将就业、创业或者继续升学。如果就业,那么数学课程将增加他(她)选择职业的灵活性,良好的数学能力是从事软件编程、经济分析等职业的核心竞争力。
如果创业,那么数学课程会为他(她)进行成本利润的核算、供应商的管理、组织流程的再造等各种经营管理活动提供便利。如果升学,无论是专升本,还是考研,或者出国留学,数学都是必考的基础课程。另外,数学也是各级各类公务员,各级各类事业单位职员招聘考试的核心内容。
可以说,数学将使学生受教于一时,受益于一生。无论他(她)今后从事什么职业,干什么工作,数学都会与他们如影随行,为他们带来方便。高等职业院校如果不开数学课程,将会严重影响学生的可持续发展。
五、实用价值
由于计算机的出现,数学不仅是一门科学,更是一种普适性技术和重要的研究工具。在工农业生产、国防、科学实验和日常生活中有广泛应用。
在工农业生产中,从农业生产的温控自动化系统到飞机、汽车等高端装备的全数字化开发,从各种加密方式到指纹分析中的小波技术,从大型工程的战略计划到新产品制作、成本核算、施工验收,直至运输储存、销售和维修等活动,无一不用到数学。
在科学实验中,数学更是重要的研究工具。通过数学模型和数学方法并借助计算机的控制来实现实验过程的模拟不仅可以大大节约实验成本,而且可以缩短实验周期,提高实验效率。
在经济活动中,更是处处有数学。例如,高等数学中的优化理论在经济活动中应用极为广泛,在实际工作中,常常遇到求产量最大、利润最高、用料最省、成本最低和效率最高等问题,这类问题在数学上就是求最大值和最小值问题,统称为最值问题,它是数学上一类常见优化问题。我国当前正在着力推进的经济结构调整从本质上说也是一个优化问题,一个数学问题,即要用最小的资源消耗获取最大的综合效益。
[关键词] 湖南涉外经济学院;通信工程专业;实践教学改革;应用型人才;培养模式;课程体系
[中图分类号] G642.45 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2012)05?0048?03
湖南涉外经济学院是一所以培养应用型人才为宗旨的教学应用型民办本科院校。作为学校工科类主要专业之一的通信工程专业,其培养目标是:培养具有通信技术、通信系统和通信网等方面的知识,有创新精神、工程能力强、基本素质好、能在通信领域中从事开发、应用通信技术与设备的高级应用型技术人才。为了更好地实现这一目标,并积极贯彻落实学校制定的“高水平教学应用型本科院校”的办学定位,走“产学研结合”的新型办学之路,对通信工程本科专业应用型人才培养模式进行探讨显得至关重要,其目的是立足于区域经济及社会发展需求,凸现民办高校工科专业特色,谋求科学的可持续发展,并不断完善教学应用型本科人才培养体系。
一、实践教学改革与应用型人才培养
实践教学是教学应用型民办本科院校内涵建设的重要组成部分,它与理论教学不是主从关系而是辩证统一的关系,是两个相互独立、相互依存、相互促进的教学体系,是体现学校办学水平和应用型人才培养质量的重要标志[1]。作为教学过程的重要环节,实践教学是培养和提高学生综合素质、工程实践能力以及实践创新意识及能力的重要手段,是实现人才培养目标的有效途径和重要保证,有着理论教学不可替代的特殊作用。因此,必须转变重理论轻实践、重课堂理论知识传授轻专业技能培养、重验证性实验轻综合性设计性实验的观念,提高对实践教学重要性的认识,深化实践教学改革。通过加强实践教学建设与管理,进一步提升实践教学人员的素质和能力,构建实践教学资源保障体系,建立并完善一套适应实践教学的运行机制[2-3]。
二、实践教学改革总体思路及目标
通信工程专业实践教学改革的总体思路应以市场需求为导向,以培养学生工程素质和实践创新能力为根本,坚持“知识、技能、素质”协调发展,更新实践教学理念,统筹规划理论教学和实践教学工作,加大实践教学投入,提高实践教学质量及水平,培养“高素质、应用型、复合型、创新型”的高级应用型人才。通信工程专业实践教学改革的总体目标则是实践教学理念符合应用型人才培养要求,进一步优化人才培养方案,不断创新人才培养模式,适时整合实践教学资源,优化实践教学队伍,规范实践教学管理,努力构建产学研一体化、以培养学生能力为根本、为区域经济和社会发展培养高级应用型人才的实践教学体系[4-5]。
三、实践教学改革方案及应用型人才培养模式
(一)加强课程体系建设,提高教学效果
湖南涉外经济学院通信工程专业以“专业能力培养”为核心,根据构成学生能力各基本要素之间的相关性及教学内容之间的关联性,对形成学生能力要素相关的课程教学内容进行有机整合,组成面向学生专业能力培养的专业基础课程、专业课程和专业任选课程三大专业课程模块。
1. 专业基础课程模块
通信工程专业基础课程模块主要由电路原理、模拟电子技术、数字逻辑与数字分析、信号与线性系统、数字信号处理、通信原理、电磁场与电磁波、高频电子线路等组成。
专业基础课程模块以信号与线性系统和通信原理为核心,通过加强通信网络基础等理论的学习,培养学生数字信号处理的学习能力;并以训练通信信号、系统的分析设计能力为中心,使学生全面掌握通信系统分析与设计的基本技能。
2. 专业课程模块
通信工程专业课程主要包括光纤通信、移动通信、程控交换技术、通信网等。
通信工程专业课程模块将以现代通信技术为核心,通过加强通信技术理论的学习,使学生掌握现代通信技术的应用技能。
3. 专业任选课程模块
专业任选课程模块则由电子线路EDA、MATLAB、自动控制原理、数字图像处理、DSP原理及应用、嵌入式系统及应用以及通信新技术系列讲座等组成。
专业任选课程模块以开阔学生视野、培养学生综合能力为重点,通过一批反映通信技术发展前沿的课程和系列讲座,让学生逐步了解现代通信技术的现状和发展趋势。
三大课程模块的建立强化了课程之间的理论体系,优化了教学内容,提高了教学效果及教学质量。
(二)加强实践教学体系建设,构建实践教学体系新思路
教学应用型本科教育培养的是“应用性、工程性、创新性”的高级应用型人才,这就必然要求进一步加强实践教学体系的建设。实践环节的设计要体现设计性、综合性、创新性,使学生的实践能力培养达到一个新的高度。根据专业能力培养要求,在实践教学体系的构建上应注重学生能力培养的整体设计,改革现有的实验教学模式,把实验教学的主导思想定位在注重基础、加强应用、追踪前沿、培养学生分析与解决工程实际问题的能力以及提高学生就业竞争力上。不断深化改革和完善实验教学体系,提高实践教学在整个教学活动中的地位,大量开设综合性设计性实验,在教学计划中构建完整合理的实验教学体系,注重实验教学与其它实践教学环节的衔接。加强课程设计、实习(含认识实习、生产实习和毕业实习)和毕业设计(论文)等环节的实施与管理,把工程化教育和学生实践能力、应用能力的培养落到实处。
实验教学内容和体系的改革是实验教学改革的重点和难点,创新实践教学体系要紧紧围绕创新教育对人才培养的要求,既要注重纵向知识体系的系统性,又要注重横向知识体系的相互渗透;既要注意对学生的共性需求,又要注意学生的个性发展;既要注意教师的主导作用,更要注意学生主体作用的发挥。