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一、结合生活现象,加深记忆
生活离不开物理,生活中的力、热、声、光、电等现象都和我们的生活密切联系。所以,在复习这些章节时,我们可以让学生通过解释一些生活现象来帮助学生重新理解教材内容,帮助学生理解的过程中,加深学生的印象,让学生既复习了物理知识,又可以提高应用知识的意识,真正实现物理的价值。所以,在复习的过程中,我们可以让学生用自己所学的知识去解释身边的一些现象,将主导权转换一下,使学生在解决问题的过程中,提高记忆,让学生能够综合运用所学物理知识。
如:复习“光的反射”,本节课的学习目的就是让学生了解光在一些物体表面可以发生反射。理解反射现象中光路的可逆性。了解什么是镜面反射,什么是漫反射。所以,复习的时候,我让学生运用所学的光的反射原理去解释身边的一些现象,如:镜面成像、望远镜、汽车后视镜,牙医用的检查牙齿的镜子,化妆镜,电影屏幕等反射,让学生自己用所学的知识描述成像原理,使学生在解释的过程中加深记忆,提高复习效率。
二、归类总结
归类总结是复习过程中最常用的方法,它有助于提高归纳能力,有助于学生对知识点的复习,可以帮助学生明确学习内容,让学生有一定的针对性,使学生明确复习的重点、难点,不至于盲目复习,既浪费时间,又找不到复习的重点。归类总结一般可以分为教师总结和学生自己总结。
1.教师总结
教师总结是指在教学过程中,教师将每节课复习的知识点总结在一起,随后在课堂上将一些知识点进行串讲,让学生明确该章节哪些需要识记,哪些需要理解,哪些知识点是综合应用的。
例如:复习“动能、势能、机械能”时,本节课首先需要学生了解能量的初步概念,知道动能、势能的概念及其影响因素,知道机械能和机械能之间是可以相互转换的。这些是最基础的知识,每个学生都需要识记。其次,学生能熟练地应用动能和势能,能用其解决一些简单的问题,如:同学们都玩过用橡皮筋弹射纸弹的游戏,拉长的橡皮筋能给纸弹一个力,并推动纸弹移动一段距离,从而对纸弹做了功。同样拉弯的弓、压缩的弹簧也能够做功,它们都具有能量,这种能量叫做弹性势能,它是由于物体发生弹性形变而具有的能量。再次,是让学生能够运用机械能解决一些综合类的问题,如:机械能守恒与圆周运动的综合问题:把一个小球用细线悬挂起来成为一个摆,摆长为L,最大偏角为θ,小球运动到最低位置时的速度是多大?等等,这是初中物理较难的知识点,综合性较强,教师要重点复习,提高复习效率。
2.学生总结
学生自己动手总结有助于明确自己对知识的掌握情况。
学生在复结的过程中,可以采用提问的形式,也可以采用自制试卷的形式,这样学生就可以检测出自己的哪些知识点已经掌握,哪些知识点有待加强。下面以自制试卷为例,进行简单的介绍:
在复习“压强与浮力”时,学生的试卷中包含的内容有:①压强和浮力的概念;②理解压强的大小跟哪些因素有关;③增大和减小压强的主要方法;④解决一些简单的问题:人坐在沙发上比坐在硬凳子上感到舒服,是因为人受到的压力______,受力面积_____,压强____的缘故。(选填“不变”“变大”或“变小”);⑤会做一些综合性试题。这样的自测自练,学生可以明确自己的学习方向,提升复习效率。
三、精选例题,提高效率
复习过程中做一些练习是非常必要的,然而,题海战术会让学生感受厌烦、压力过大,学生的学习积极性较差。所以,在复习的过程中,教师要精心选择例题,让学生有针对性地进行练习,不要眉毛胡子一把抓,要有重点地进行复习,既让学生目的明确,又能提高学生的复习质量。
例如:在复习“欧姆定律”时,学生可以做一些类似:某导体两端的电压为6V时,通过的电流为2A,则导体的电阻为___Ω,发热功率为___W,当导体两端的电压为0时,导体的电阻为___Ω。该题考查了三个知识点:一是R=U/I;二是功率的求法:P=I2R;三是影响电阻大小的因素。本题考查的三个知识点,只要学生能够熟练地掌握,就不需要在每个知识点上进行大量的练习,既可以节约时间,又可提高学生的复习效率。
【关键词】卓越工程师 基础工程教育 整体思维 复式教学模式
【基金项目】本文章受:2013年江苏省高等教育教改研究立项课题(项目编号:2013JSJG139)和工业中心2012年国家级实验教学示范中心实践(工程训练)教学改革研究项目(项目编号:ZXJG201202)项目的支持,在此表示感谢。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)03-0251-02
本文所要解决的主要问题在于,如何紧扣“强化培养卓越学生的工程能力和创新能力”的大目标[1][2][3],针对目前我国高等学校基础工程教育教学模式的弊端创新教学模式,变传统的“个体思维”的线性教学模式为“整体思维”的复式教学模式[4][5]。让学生在整个基础工程教学训练过程中看到每门课程、每个知识点的工程背景、学习目标,变“盲目”为“明目”,变被动为主动,变“等着喂”为主动“觅食”,从根本上解决学生的学习方法、学习动力及学习效率问题,从而主动参与到自身工程能力和创新能力培养的活动中来。
1.基础工程教育课程性质的共性研究
教学模式,是指以课堂教学、实验实践、课程设计等为教学环节,以教学方法与教学手段来保证教学内容和教学目标的贯彻执行的总和。
目前我国的基础工程教育设置有工程图学、工程力学、工程材料、机械原理、机械设计、机械制造基础等课程。为了找到一个能覆盖整个基础工程教育的普适性教学模式,本文首先对这些课程的性质共性和相关度进行了深入细致的研究分析,总结归纳如下:
(1)它们都具有系统的理论性,具有如数学、几何学、物理学、化学等基础理论的支撑。
(2)它们都具有相同的从设计到制造的系统的工程背景,且每门课程及其中每一个知识点都可以找到具体的工程对象;反过来,对于相同的一个工程对象,又可引出每一门课程的相关内容和知识点,如该产品的工程设计方法、构件的强度、刚度及压杆稳定性计算方法,设计表达及工程制图方法,生产加工与材料选择等。由此也就体现了这些课程的另一个共性,即实践性。
(3)这些课程各有本课程知识点的目的,却又互相关联、互为基础。例如:工程图学提供工程产品的建模、成型原理,解决设计思想及制造方法的分析表达及理解问题,要学习并掌握其知识点,就必须同时了解工程设计方法、生产加工与材料选择、结构的力学分析与计算等方面的知识,了解从生产到制造的全过程;机械原理与机械设计课程内容解决有关机器、机构、构件和零部件的设计方法和一般步骤,就必须同时具备工程力学与工程材料的基础知识,并会用现代的工程图方法对设计进行记录、联想、分析、表达及交流,等等。
2.基础工程教育类课程教学模式的建立
本文研究建立的教学模式是一种适用于基础工程教育的普适性教学模式,不受课程设置的限制。它基于工程对象,是一种“整体思维”的复式教学模式。它由两大过程组成一个螺旋式递进的回路。首先是一个从整体到个体的过程,一个“面-线-点”的过程,即由一个具体的工程对象(与实验、课程项目、课程设计相对应),引出整体工程概念及工程基础工程教育的整体目标,再以由此伸展从设计到制造全过程(概念设计、结构设计、力学分析、材料选择、建模成型等)多条支干,所有支干并行、但每条支干都由相应课程的知识点作为分支;第二是一个回归整体,提升掌握的过程。在这一“回归提升”的路径上,所遇到的知识点及期间的联系、工程背景和概念不再陌生,而是通过各种实验实践、项目和课程设计等手段加深、验证和升华。真正达到了“实践-理论-实践”的螺旋式上升的目的。
要执行这样的教学模式,对教师而言,启发式、互动式、项目式等教学方法是必然的手段,不必生硬刻意去求。由此而带来的教学目标及测评方法也必然不同于传统形式,而是重于过程而不苛求唯一答案;对学生而言,由顶而底的方式,使他们面对的是有着具体目标和工程背景的知识点,如果不去顺藤摸瓜,主动寻觅,动手亲验,是无法求解求知的。因此,这样的教学模式是对学生工程能力和创新能力的培养是必要而可行的。
3.案例实验
在基础工程教育系列课程中,工程图学是第一门技术基础课,往往安排在学生进入大学学习阶段的第一学期,与基础理论课程的学习同时起步。这一阶段的学生的学习方法、学习效率正处于一个从高中到大学、基础理论学习到专业学习的关键的转型期。同时,工程图学又是工程师通用的技术语言,在一个工程产品从设计创造到制造使用的全过程中,起着记录设计灵感及不断修改完善、表达沟通设计思想和创造结果的举足轻重的重大作用,因此我们选择了这门课程作为成果的切入点,并以江苏大学卓越计划教改项目为背景。
改革后的工程图学的教学内容由“制图的基本知识与基本规定”、“投影原理与画法几何基础”、“工程制图基础”、“机械图样的绘制与解读”、“计算机绘图”5大模块组成。教学环节由课堂教学-零件测绘-计算机绘图-课程设计4个环节串联。
关键词:中职教育教学;机械制图;教学改革
虽然我国的中职教育起步较晚,然而却具有较快的发展速
度。然而由于不重视文化成绩以及理论基础薄弱的学生是我国中职教育的对象,而且大多数是采用的传统教学方法,所以存在学生难学以及教师难教的现象,使机械制图课程的教学质量受到了严重制约。因此,必须要改革目前中职机械制图课程的教学现状,在具体的教学实践当中,应该以学生的实际情况为根据,有效的结合“CAD”与“机械制图”,将课程的专业性和系统性打破,对创新以及使用的原则予以强调,使学生的学习负担不断地减轻,最终提高教学效果的。
一、机械制图课程在中职教育中的重要性
作为一门图解空间、阅读机械图样和图形绘制的几何技术基础课程,机械制图将图形作为研究的基础,主要是研究平面互换以及图形三维的内容。作为研究阅读和绘制工程图样方法和原理的一门学科,中职机械制图具有比较强的实践性和系统理论性。机械制图课程在中职教育中的开设,是为了培养与社会经济发展需求相符合的技能型人才和高素质劳动者。所以,机械制图课程对中职学生来说是非常重要的。首先,机械制图课程可以为学生学习以后的专业打扎实基础;其次,机械制图还可以将学生的创新意识和工程实践能力培养出来,有利于学生的职业能力发展。
二、目前机械制图课程在中职学校的教学现状
经过了一段时间的发展,我国的基础教育课程取得了一定的经验和成果,尤其是课程体系在中职教育中的改革取得了长足
的进步,在教学的过程中很多时候采用多媒体课件来进行,然而并没有改变整个教学过程,这是由于各职业学校的学生情况、当地经济以及教学水平的不同而引起的,最终导致教学质量很难得到提高。
目前的中职机械制图教学在总体上质量不高,主要是由以下原因造成的:(1)学生学习能力较差,因为中职需要的文化成绩并不是很高,而且这些学生很多都是没有进入普通高中的,他们在初中时期由于不重视学习或者能力不足,造成他们在知识学习的过程中的理解能力较差;(2)学生普遍具有自我约束能力以及自学能力较差的特点。学生在课堂上很难主动地去学习,而且很难将老师教授的知识点消化掉;(3)因为制图课程具有一定的专业性质,需要学生具备一定的空间想象能力和抽象性思维,这对很多学生来说具有较大的难度。
三、机械制图课程在中职教学中的改革研究
由于机械制图在中职教学中涉及机械制图的知识,所以,学生要学习各种各样的图样。学生的整个实践能力和理论水平都能够在学生对制图知识的数量程度和掌握情况中反映出来。所以,要想进行中职机械制图课程改革,必须不断地对学生的实际操作能力和基础知识予以强化,将学生的创新能力培养出来。
1.对学生理论基础知识的强化
基础知识在专业课程中是十分重要的,要想以后能够更好更快的学习,必须要牢牢地掌握基础知识。教师在进行机械制图的课堂教学过程中必须要将基础作为重点,设计的教学方法必须要有利于学生基础知识的学习和掌握。基本概念在制图课程的基础教学阶段必须要牢牢掌握。所以,教师在实际的教学中应该用图形和总结提炼的方式使抽象的概念变得简单化。教师要将各种教学手段运用在实际教学的过程中,让学生多练习,从而使他们对定义以及基础图形的掌握更为牢固,教师还要鼓励学生多思、多想空间图形,从而能够实现想、画以及看的结合,使学生对理论基础知识的掌握不断加强。
2.对学生实际操作能力的训练
中职学校要加强专业课课程的职业性和实践性,对学生实践能力的培养必须要予以突出。机械制图在中职教学中要强调实践训练与理论教学的有机统一,在进行实际能力的培养时要明确目标,也就是把学生培养成工程师。教师在设置教学内容时,重点应该是对学生实践能力的培养,设计知识点时应该以课程结构为根据,将画图和看图作为教学目标,融合CAD以及机械制图的内容,从而促进新的课程体系的形成。教师可以将CAD软件作为绘图平台,让学生们多学多练,从而实现对学生试图能力的培养,同时也可以采用计算机直接进行绘图操作,将课程的专业性和实践性突出。教师对学生专业实习实训教学的强化,是对技能型人才进行培养的必由之路。
3.对学生创新能力的培养
教师必须要转变自己的思想观念,将民主、和谐的教学氛围建立起来,使学生真正变为教学活动的主题,创造出高度自由的创造与想象空间,从而有助于学生创新能力的开发与培养。与此同时,教师还应该将有效的激励机制建立起来,只有这样学生才能够主动地进行学习,而且学生的创新意识也可以慢慢地培养出来,逐渐形成求异思维。所以,教师在具体的教学过程中,必须鼓励学生主动地思考问题并发现问题,学生在不断地思考中可以发现问题,提出问题,最终将新思路、新方法提出来,教师对学生的创造性必须要予以充分的肯定,最终促使他们不断地在学习上勇于创新。
本文针对中职学校机械制图课程改革进行了有益的探索,要想在机械制图课程改革中取得长足的进步,需要依靠广大一线中职教育工作者共同努力,不断地研究与探索。长此以往,我们有理由相信,中职机械制图教学在未来必然会取得更好的效果。
参考文献:
[1]赵云君,李红兵,杜建华.中职学校《机械制图》课程教学改革探讨[J].职业技术教育,2010(12).
[2]易建东,张一凡,周静.中职机械制图课程教学改革探索[J].中南民族大学学报:人文社会科学版,2011(3).
[3]谈华,熊春燕.基于三维CAD平台的机械制图课程改革探索[J].职业教育研究,2010(12).
[4]苏秀婷,马娟.中职机械制图课程改革国家规划新教材建设的实践与探索[J].课程教育研究,2011(4).
【关键词】CDIO;机械故障诊断;卓越工程师
【Abstract】In order to improve the quality of mechanical fault diagnosis teaching, CDIO(Conceive, Design, Implement and Operate) was introduced for curriculum reform. For the teaching process of mechanical fault diagnosis course, CDIO was thoroughly implemented. The results show that the new approach improves the practical ability, innovation ability and team consciousness of the students, and plays a good demonstration effect for the practice of outstanding engineers.
【Key words】CDIO; Mechanical Fault Diagnosis; Outsanding Engineer
0 前言
CDIO工程教育模式是在Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助下由麻省理工学院联合查尔莫斯工业大学、瑞典皇家工学院以及林雪平大学共同开展教育探索研究而创立的一个国际性、全面广泛且系统的工程教育改革模式[1]。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate),以产品的全寿命周期为对象,让学生主动完成整个学习、探索、研究过程,能够极大地提高学生的学习热情,完善学生的课程知识体系,充分挖掘学生的学习潜力。
机械故障诊断课程是面向机械工程专业学生开设的一门专业选修课程,该课程涉及机械、信息、控制、力学等多学科理论,具有典型的学科交叉性;同时,该课程面临理论性强、知识量大以及学生先修课程基础薄弱等不利因素,导致课程教学环节枯燥,学生知识获取热情不高,课程最终教学效果较差。CDIO的提出为机械故障诊断课程教学改革提供了有力保障。在该课程教学实践中通过贯彻CDIO先进理念优化教学过程,以项目为载体,将理论知识传授、学生知识获取、动手编程实践、团队合作以及项目评估进行有机融合,提高学生获取知识的积极性,活跃课堂气氛,提高学生自主学习能力,培养学生的团队协作能力,最终达成CDIO培育卓越工程师的目标。
1 机械故障诊断课程教学改革研究现状
机械故障诊断课程作为一门综合性学科课程,涉及面广,应用性强。针对课程教学面临的难题,国内学者开展了教学改革探索研究。向家伟教授利用NI公司的LabView图形化编程平台,制作了具有较好的人机界面的CAI教学系统,通过该系统对机械故障诊断的基本理论进行虚拟化展示,提高了学生对课程的认知度[2]。河南理工大学冷军发[3]等对机械故障诊断课程存在的问题进行了有效探析,提出了多媒体/网络化教学、启发式教学、综合性教学及案例教学的课程教学模式,以激发学生对该课程的学习热情。安徽工业大学郑近德[4]等针对本科生机械故障诊断课程教学现状进行剖析,提出了教学联系实际、夯实基础知识、加大实验环节、布置随堂练习与课后作业以及多种考核方式相结合的课程教学提升手段,获得了较好的教学效果。
CDIO作为国际广泛认可工程教育模式,尤其针对卓越工程师教育具有较好的效果。课程组根据机械故障诊断课程特点,将CDIO的先进理念与课程教学进行有机融合,并对教学实践过程进行优化,针对教学内容、教学目标进行了系统性的探索,取得了一定的效果。
2 基于CDIO的机械故障诊断课程教学探索
机械工程专业尤其是卓越工程师教育的目标是培养专业基础知识扎实,动手实践能力强,能够在生产一线、科研部门以及其他相关性单位从事机电一体化系统的设计、装配、调试,具有高尚的道德品质、较强的创新能力以及积极的合作意识的优秀人才。CDIO先进理念对推动卓越工程师教育向更高层次发展具有重要意义。在机械故障诊断课程改革中,引入CDIO先进理念,以“项目”为载体,让学生主动参加学习,团结协作,将理论知识与工程实践有机地结合起来。
2.1 课程教学存在问题
传统机械故障诊断课程主要讲授机械故障诊断的基本原理、故障诊断的信号分析与处理技术、振动诊断的理论基础、机械故障的振动诊断技术、油样分析技术、温度监测方法以及无损检测技术等几个方面的内容,主要集中于理论知识的灌输。由于课程内容丰富,知识点多,学生难于有效掌握核心知识。同时,教学内容形式长久不变,不能适应时代的最新发展,难于提升学生的学习积极性。主要表现在:(1)先修课程尚未开课或掌握不足,导致学生在学习故障诊断过程中理解能力欠缺,容易产生“听不懂”的状况;(2)课时量少,机械故障诊断涉及较多的内容,知识点丰富,较少的课时很难支撑广泛知识点的讲授;(3)课程教学内容陈旧,与上世纪90年代内容相比,尚未更新,难于跟上新的发展形式,同时极少涉及最新的理论技术知识。因此,引入CDIO先进理念开展基于项目驱动的机械故障诊断课程教学改革具有十分重要的意义。
2.2 课程教学改革思路
CDIO先进理念注重实践,在机械故障诊断课程改革探索中,将CDIO先进理念通过项目驱动的形式在课程教学中开展起来,项目采取“进阶”式,由易到难,最终将教师传授和自学知识融会贯通于项目实践中,深化对课程知识的理解,提高自学及团队协作能力。
根据CDIO的四个要点,机械故障诊断课程开展了理论教学、项目进阶、项目评价三个环节的“项目”驱动教学探索,具体实施过程:
第一,通过少量的课堂教学时间对学生进行故障诊断基础理论知识的传授,提供自主学习的线索和思路,对相关先修专业知识点进行系统性回顾,对学生基础不牢及欠缺的知识进行弥补。基础理论传授过程为项目的开展奠定基础,是“项目”驱动模式的根基,是学生未来对项目进行构思、设计的理论源泉。
第二,根据学生所具备的知识水平,设置难度进阶式的具有工程性质的2-4个研究型项目,课程选修同学都要进行项目实践,每个项目根据课程教学周的安排确定给定完成时间。给予学生充分的自由构思、设计、实施的时间和空间,培养他们的自主学习能力、动手实践能力、程序编写能力、创新能力以及自主思考能力,并对课程传授的基础理论知识和先修知识进行融会贯通,提高学习积极性,巩固课堂教学的效果。
第三,针对每个项目,要求在规定的时间内完成并进行报告的撰写和PPT的制作,学生进行自由式选择汇报项目,使不同难度的项目汇报人数呈现均分,通过项目报告的撰写和PPT的汇报,培养学生的科技报告撰写能力,提高学生的表达展示水平。“项目”进阶驱动的教学新模式,要求学生在项目完成过程中,充分合作,互相讨论,积极践行团队合作意识,对团队协作精神的培养具有重要作用。
基于CDIO的“项目”驱动型机械故障诊断课程教学新模式是对传统的纯理论教学方式的扩展,也是一种新的改革探索。课程教学内容通过2-4个进阶型“项目”展开,信号频谱分析仪设计将机械故障诊断的基本原理知识、信号分析和处理的常规手段进行融合,通过matlab的GUI界面搭建分析仪平台,通过编写底层代码对实际时域信号进行多域分析和展示。学生能够对Fourier变换、功率谱分析、小波分析等知识进行充分的学习,理解内涵并直观的查看分析效果,也能够使得学生感受到项目完成后的自豪感。机械故障信号诊断仪设计将最新的统计学理论、机器学习、深度学习理论应用到实际信号处理中,学生需要通过不断地学习理论知识,充分回顾先修基础知识,从而完成该项目的工作。每个项目根据CDIO的标准进行评估,在项目的报告中完成文献分析、构思、方案设计、技术难点、实施方法以及运行效果等各个部分,最终做成APP的形式。同时要求PPT演示汇报时间不低于8分钟。
3 基于CDIO的机械故障诊断课程教学效果
为了对机械故障诊断课程教学新模式的实施效果进行有效分析,笔者认真整理学生完成的项目报告并对学生编写的matlab程序进行一一核验,总结经验,分析效果。通过分析可以看出,基于CDIO的“项目”进阶式教学模式不仅使学生掌握了机械故障诊断的基础理论知识,同时提高了学生自主学习能力、自主思考能力、动手实践能力、程序编写能力、创新能力、科技报告撰写能力以及表达能力,初步达到了预期的教学目标。同时,通过课程结束后对学生的问卷调查及结合学生的评教情况可以看出,课程受到学生的大力欢迎。从几位学生的评教留言中,可以看出基于CDIO的教学改革实践受到学生的肯定。
学生1:机械故障诊断真是上的忐忑不安,紧张,但是回味无穷。老师带来了新的方式,每一个项目都充满了挑战性。没想到我竟然把matlab短期学会了,并且自己完成了每一个项目,老师棒棒哒。
学生2:我深深地被自己所具有的自学能力打动了,从未有过像故障诊断课程的认真学习态度,从开始面对项目时的茫然无措,到努力查找资料,复习以前学习的知识,自己学习matlab,动手编写程序,刺激,感谢老师让我重新发现了自己的学习能力。
学生3:老师估计是我大学中印象最深的老师,从开始做项目时恨死他,我觉得他是在摧残我们。现在我知道他对课程的良苦用心,通过做几个项目,我认真学习了基础知识,能够用matlab把常用信号处理算法实践出来,没想到我能够把项目做得这么完美,还受到了老师的表扬,奇迹啊。
4 结束语
CDIO先进工程教育模式遵从教学规律,契合现代卓越工程师教育的发展趋势,注重学生创新能力的培养,极力推动学生的创业热情和个性发展,践行了因材施教理念。机械故障诊断课程通过借鉴CDIO工程教育理念,对传统灌输式教学模式进行了深化改革,开展了“项目”驱动的教学实践新模式,构建了“知识-能力-素质-过程-目标-评价”的卓越工程师培养结构,充分调动了学生对课程知识及相关专业知识的自学和互学积极性,极大提高了学生的创新能力和创新意识,加强了学生之间的团队协作能力,使得团队协作精神深入学生内心,大大增强了学生的动手能力和工程践能力,拓展了学生的知识面,提升了学生的综合能力。
【参考文献】
[1]高雪梅,孙子文,纪志成.CDIO方法与我国高等工程教育改革[J].江苏高教,2008,5:69-71.
[2]向家伟.基于LabView的《机械故障诊断学》课程CAI教学系统设计[J].科技教育创新,2009,30(2):180-182.
关键词:《机械基础》 教学内容 导入方式 教学效果
引言
导入是课堂教学中不可或缺的重要环节,是一门艺术。心理学研究表明[1],人对新事物的感知印象是先入为主的,首先认知对后继学习的顺利进行至关重要。因此,在教学中运用导入艺术引出新课或者新知识点,可以有效地控制学生的非智力因素,把学生的注意力较快地集中到学习任务上来,从而充分调动学生的学习积极性和主动性。导入有多种方式,各种导入方式都有其特点及一定的适用范围,因此有必要基于不同类别知识的特点,对教学内容进行适当的分类,并根据不同类别的教学内容及学生的学习风格,设计与之相协调的导入方式,从而确保取得理想的教学效果。
1.研究的思路、目的
1.1研究思路
总体研究思路如下:以提高学生学习新知识的兴趣为目标,总结任教经验,从学生学习风格、课程内容体系分类组织、课堂教学导入方式等方面着手,研究《机械基础》教学内容的分类组织方法,并针对不同类别的内容设计相应的导入方式。
1.2研究目的
《机械基础》教学内容的分类及教学中的导入方式研究拟达成以下4点目的:
1.2.1有助于培养学生形成良好的学习习惯,完善其学习能力;
1.2.2能通过联系学生的生活和经验背景,适应当代学生的学习风格;
1.2.3能促使学生对新知识及其相关知识建立系统的概念框架和认知深度;
1.2.4能促使学生迁移并发现、提出新问题,产生深入探究的愿望。
2.《机械基础》教学内容的分类组织[2]
《机械基础》是一门包括材料与热处理、静力学、材料力学、机械原理、机械零件等多个学科的综合性课程,实践性强,内容体系复杂,学习难度较高,为在授课中针对不同类别的教学内容采用相应的导入方式,有必要对其教学内容进行适当的分类。
将《机械基础》的教学内容归属为4个类别,4类教学内容的特点和分类依据如下:
2.1基础知识
知识性理论,强调理解和掌握,学习方法侧重于强化记忆,作为课程的基础。
2.2常用零件
常识性内容,强调熟悉和使用,学习方法以实物感知为主,作为课程的主体。
2.3常用原理
应用性内容,强调实际应用能力,学习方法以实作为主,作为课程的主体。
2.4拓展知识
综合性内容,强调知识、实践相结合,学习方法侧重于分析归纳,作为课程的延伸和向相关领域拓展学习的桥梁。
值得说明的是,上述分类并不意味着绝对的区别,4类教学内容实质上相互联系、部分交织。所以进行划分,仅仅是为了合理地安排适合不同类别教学内容特点的导入方式。
3.《机械基础》不同类别教学内容的导入方式
依据研究思路和目的,需要针对不同类别的教学内容设计相应的导入方式。笔者的研究结果在两个班次的《机械基础》教学中进行了试点,下面结合试点教学中的实际情况,阐述所设计的各种导入方式及其教学效果。
3.1基础知识的导入方式
基础知识一般理论性较强,与学生已有知识的联系相对紧密,但内容相对枯燥,学习难度较大,因此设计基础知识的导入方式时,应强调一个“趣”字,把引发学生的学习兴趣作为导入的主要目的,一般可以使用下面两种方式。
3.1.1以问提“趣”导入
以问提“趣”导入属于传统教学方法,教师通过有意创设的问题情境,促使学生积极思考,在逐步解决问题中深入掌握新内容。
采用以问提“趣”导入方法需要注意以下问题:(1)创设的问题要避免平淡,要注重新颖性和奇特性,要以能对学生产生较大的吸引力为目的;(2)要强调问题的启发性,通过适当地变换提问方式和角度,做到“由启而发”;(3)在导入新的基础知识时,问题的设计要紧密结合课程内容和学生的知识经验。以《机械基础》中的“机器”、“机构”等基本概念的讲授为例,如果问“什么是机器”,学生一般只会照本宣读,则教学必然显得枯燥无味。若换个角度,询问学生在日常生活中见过哪些机器,则学生一般会能基于自身的知识提出许多见解和实例,如摩托车、汽车、家用电器等,此时再询问学生之所以认为这些实物属于机器的理由,则可以很好地引出机器、机构的基本概念。
3.1.2故事引“趣”导入
故事引“趣”导入是指通过讲故事的方式,诱发学生的学习兴趣。在《机械基础》教学过程中,引入古今中外一些发明者的故事,常常能克服基础知识相对枯燥的特点,激发学生的学习热情。如在第一堂课可以讲述张衡发明地动仪的故事,并让学生明白他们通过《机械基础》的学习也可以掌握地动仪的原理和制造,以此激发学生的求知欲和成就感。
3.2常用零件的导入方式
常用零件的教学重在展示和感知,为此设计导入方式时应强调“视觉刺激”和“实物感知”的作用,通过充分发挥学生的感性认识,达到强化教学效果的目的,一般可使用形象刺激导入方式。形象刺激导入方式是指通过图画、实物、道具等直观、形象的东西来引导学生的好奇心,激发其求知欲,吸引其注意力,进而提高学生的学习兴趣,促使其达到“心中喜悦,则其进自不能已”的境界。
在《机械基础》教学中,若要引入一个新的机构,可以用该机构的模型实施形象刺激导入,使学生首先通过有动感、有色彩、形象逼真的模型获得新机构的相关信息,形成鲜明的感性认识,克服其对新机构认知的畏难情绪。以“凸轮机构”讲授为例,首先展示凸轮机构的模型供学生触摸体会,同时阐明该机构的特点、用途等基本信息,然后边演示边讲解。课堂实践证明,这一方式可以较快地激发学生的学习兴趣,并使其在机构演示深入中保持兴趣,进而形成主动探索、参与教学的良好课堂氛围。
3.3常用原理的导入方式
常用原理部分强调实践性,因此设计导入方式时应强调实用方法的实际应用情况,依据从实践到理论的思路,把实践中的具体问题带入课堂,一般可使用创设情境的导入方式,在讲授实用方法时,有意地设置一些方法在实际使用中的具体情境,由情景归纳出方法原理。
例如在讲解“制动器”时,可以引入这样一个教学情境:“尤里卡”博士做的一个实验――让一个自行车赛冠军在平地上快速骑车,然后刹车,并请学生自己选择使自行车最快停下来的方法――A.刹前闸;B.刹后闸;C.先刹前闸,后刹后闸;D.先刹后闸,后刹前闸。在这样的情境里,由于学生对自行车的制动方法非常熟悉,也有比较丰富的刹车实际使用经验,因此能踊跃发言,各抒己见。教学实践表明选D的学生最多,而答案却应该是C,与答案的不一致促使学生产生探索心理,此时接入“制动器”理论就能达到理想的教学效果。
3.4拓展知识的导入方式
拓展知识部分属于综合应用性教学内容,因此在设计导入方式,应强调所学知识在实际生活中的体现和应用,既而达成学生在知识上的拓展与发散,一般可采用常识设“趣”导入方式。常识设“趣”导入是把日常生活中随处可见的事物、题材在恰当的时间引入课堂教学,使学生在似曾相识的感觉中应用和拓展所学知识。对于《机械基础》的拓展知识,由于教学内容与学生日常生活环境关联性较大,因此运用常识设“趣”导入有其独特的优势和便利条件。
4.结论
笔者结合教学实践阐述了针对不同类别《机械基础》教学内容所设计的一些导入方式。导入作为调动学生参与课堂教学积极性,激发学生学习欲的一门艺术,在实际运用中,还需要教师针对学生不同的学习风格和特点,灵活采用不同方式。成功的导入能使学生在乐趣中有收获,从而增强对专业的热爱,提高对事物的审美情操。
参考文献:
【关键词】机械原理 学科竞赛
【中图分类号】G652 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)01-0247-01
机械原理是机械类专业的主干专业课程,具有较强的理论性和实践性。因此在本课程的学习过程中,掌握课程学习的理论与方法,不仅要注意其在理论上建立与推演的严密性和逻辑性,也要注意这些理论和方法在工程实际机械中的应用。而传统的教学模式,学生被动的接受课本知识,没有更多独立思考的空间,学习热情较难发挥,并且学生缺乏解决实际问题的能力[1]。
为了调高大学生的创新能力,为大学生提供实践平台,现在已逐步形成了以挑战杯、机械创新设计大赛等竞赛项目的大学生学科竞赛。其目的在于引导高等学校在教学中注重培养大学生的创新设计能力、综合设计能力与协作精神;加强学生动手能力的培养和工程实践的训练,提高学生针对实际需求进行机械创新、设计、制作的实践工作能力。
机械原理在整个高校机械类专业教学过程中起着举足轻重的作用。针对本门课程的教学特点,对本课程采用学科竞赛式的教学方法来引领教学范式改革,运用理论教学与实践竞赛相结合的方式,让学生用理论学习引导竞赛,在竞赛中完成课本知识的实践与运用。这样可以提高学生的积极性,也可以让学生在竞赛过程中更好的理解所学的知识,促进学生自主创新能力的提高[2]。
1.学科竞赛引领式教学方法在机械原理中应用的意义
“学科竞赛”教学方法是以竞赛为载体,为学生搭建一个拓展知识、激发兴趣、培养创新能力的新型教学平台。在整个教学过程中以某一个具体的竞赛课题为基础,让学生们以小组的形式参加竞赛,提倡教师引导下的以学生为中心的教学模式,老师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用。在此过程中让学生学会学习与分析、学会与人合作、学会总结与反思。
目前大学的许多教学方式还是以老师讲授为主,学生在课堂上只是被动的接受知识,学生学习需要更多的积极性,才能更好的掌握所学的知识。课堂上单纯的理论知识的讲解是非常枯燥无味的,而且在传统教学过程中比较缺乏理论知识与实践课题相结合的环节。实践教学是帮助学生理解知识,提高认识问题、分析问题和解决问题能力的有效途径。学科竞赛是实践教学的一个重要方面,以某一个学生的竞赛题目为教学导向,让学生们自己组建团队,然后各自分工合作,最后共同提出解决方案,在此过程中,学生在老师的指导下一一解决竞赛过程中遇到的问题。竞赛结束后,由老师分析总结各个小组竞赛情况。这样在整个教学过程中充分体现了以学生的主体地位,做到理论知识学习与竞赛实践相结合,保证了良好的教学效果。
2.学科竞赛教学方法在机械原理中的实施环节
(1)在进行学科竞赛之前,相关的知识储备是必须的。竞赛前的基础的理论教学能让学生们对机械原理这门课程有所了解,在此过程中还是以传统教学方式为主,结合多媒体教学方式也可以较好的激发学生学习兴趣。引导学生们使用各种技术资料及其设计手册,为以后自主学习铺垫。
(2)在学生们基本有了基础知识储备之后布置竞赛题目,教师要将竞赛课题名称和基本要求为学生进行清晰的讲解,并且引导性的讲解一下课题中所涉及到的相关知识点。学生自由组合分成4~5小组,根据课题要求进行主题性讨论,各小组成员在讨论会中各自拿出参赛方案,最终在小组长的组织协调下确定本小组参赛方案。在完成竞赛课题的过程中,要以学生为中心,教师需做到是 “引而不教”,教师可以从方法论的角度指点如何查阅文献、如何组织结构等,但不要代替学生解决实际内容方面的问题。在此过程中,教师也可以适当的引入一些相关的科技前沿知识,比如有些场合可以用变胞机构来代替凸轮机构以实现机构的间歇等[3]。
(3)学生最终是以论文和报告的形式提交自己小组的竞赛方案设计。在此之后进行公开答辩,由各小组选出代表,将自己小组的参赛方案通过多媒体的形式展现给大家,并指出方案的创新性和实用性。教师和学生们认真听取汇报然后提出问题,由参赛队学生一一解答。最后教师总结并对各小组方案进行点评。
(4)一次学科竞赛的结束不等于学习的结束。在完成课题之后对课题进行拓展细化也是很必要的,在答辩时候发现别的小组的创新点并找到自己方案中的不足之处,继而重新完善竞赛课题方案,使之尽量趋于完美。
3.学科竞赛引领式机械原理中教学应注意的问题
学科竞赛的目的就是在于将机械原理的理论知识融入到竞赛课题中,让学生在动手实践完成竞赛的过程中逐渐熟悉和掌握理论知识,提高实践动手能力。一般的竞赛课题综合性特别强,而刚开始接触新知识的学生并不一定能掌控综合性强的课题,因此,刚开始的接触课题的时候,老师应帮助学生把竞赛课题分解,由易而难一步一步引导学生完成课题。在引导学生的同时,应注意培养学生解决问题多元化,引导学生从各个方向去解决问题,用多种方法来解决同一个问题。
4.结论
学科竞赛引领式机械原理教学范式改革,其实质是将课本枯燥的理论知识融入到实践竞赛课题中,让学生们直接看到生活实际中的例子,这样的学习不仅不会脱离实际,而且很有示范性,让学生们感觉到学以致用的解决身边的问题。实践教学与理论教学融为一体,这样不仅能够完成课程教学,而且能够提升学院的科研能力,激发学生的创造力,形成良好的学习氛围。
参考文献:
[1]李家伟. 机械原理课程设计教学改革探索[J].科技信息.2006(10):142-160
1.《物流机械与设备》课程特点分析
1.1教学难度较大
一方面,本课程涉及的知识范围广、内容十分丰富。物流机械设备涉及运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、配送和信息等现代物流活动的各个环节,在本课程课堂教学中主要对包装设备、集装单元化设备、仓储设备、装卸搬运设备、运输设备、流通加工设备、物流信息采集与传输设备的类型、性能参数、工作原理、适用条件及选用和配置等内容进行讲解,知识点多且跨越度较大,是物流管理专业教学大纲中为数不多的与机械专业知识关联性较强的课程。
另一方面,国内目前高校设置有物流管理专业的院系多为管理类、商学院类(参见表1),且大多数物流管理专业为文理兼收,导致物流管理专业学生缺失力学、制图基础、机械原理等前设课程的基础,兼之欠缺对物流机械设备的感性认识,致使学生在课堂教学过程中普遍反映学习有难度,进而难以提高学习兴趣。
1.2校内实训条件有限
基于前述情况,《物流机械与设备》课程教学中结合直观演示法、参观教学法或者实训法等教学方法更有利于学生接受和掌握。然而物流机械设备种类繁多,随着物流机械设备技术朝着自动化、智能化、信息化、集成化、柔性化和标准化方向发展,新装备、新技术层出不穷,设备更新速度很快,一所高校往往无法同时具备各式各样的设备作实训之用,同时建设校内实验室或实训场地,占地面积大、设备购置成本花费不菲,使在校内开展实训条件受限(参见图1)。
1.3校外实习安排困难
安排学生到企业实习,通过实习验证和掌握课程内容,是一种很好的教学方法。目前国内高校物流管理专业的实习基地呈现多元化,涵盖物流企业、生产制造企业、商贸流通企业,符合物流是复合型生产服务业的特点(参见表2)。但反映出一些问题,如单个企业的实习基地提供的有效岗位不足;单个物流企业拥有的物流设备种类有限,导致实习内容与教学内容不衔接,不利于学生系统学习和掌握课程内容;学生到企业实习,对企业正常生产秩序形成一定干扰,导致有的企业不愿意接收学生实习。以上因素导致安排学生到企业实习面临诸多困难。
2.《物流机械与设备》课程教学改革措施
2.1教学内容改变
在《物流设施与设备》课程开始讲授时,应充分考虑物流管理专业学生的专业背景和知识结构基础,适当为学生补充部分识图和机械基础知识,为后面教学做好铺垫。在教学过程中应充分利用物流机械设备的图片和视频,增强学生感性认识和提高学生学习兴趣。同时,应通过就地取材、网络收集、与设备厂商联系等手段逐步建立丰富的教学资源库并及时更新。
2.2适当引入案例教学
案例教学法是一种以案例为基础的教学法,有利于鼓励学生独立思考、举一反三,引导学生变注重知识为注重能力,加强教与学的双向交流。笔者从与企业的科研合作项目中归纳凝练出若干案例,如邮政快递企业邮件处理流水线设计、制药企业成品仓库设备系统设计等,通过案例教学,学生在对企业实际问题的分析与解决过程中,加深对物流机械设备在物流企业生产实践中的具体功能和作用的实践认知,取得良好的教学效果。
2.3引入研究性学习
学生自愿组合,一般4~5人为一组,由教师设置任务场景,学生通过自主分工,独立完成资料收集与分析、关键信息提炼、解决方案设计及整合工作,最后撰写书面报告并形成PPT,最后由教师在课堂上进行讲评并打分,以此作为本课程平时成绩。研究性学习不局限于对学生进行纯粹书本知识传授,而是让学生参加实践活动,在实践中学会学习和强化各种能力,通过分析和解决问题,加强学生对知识的联系和运用,充分调动学生学习积极性。
2.4校内外实训基地建设
在校内实训实验室建设方面,应充分利用现有实验条件,紧密结合教学内容,制定切实可行的实验实训内容。在场地和资金有限的情况下,可考虑引入物流机械设备模拟操作实训软件和仿真教学,在模拟实训和仿真教学中,提高学生对物流机械设备的操作和管理能力。
在校外实训基地建设方面,应充分发挥高校智力资源优势和企业物质资源优势,探索建设“校企合作”办学合适模式,结合企业需求和教学要求,与校外企业联合建设长期稳定的实训基地。
1.夯实基础 明确考点
从课改这几年的中考上看基础知识的考察占有很大比例大约占70%左右,所以对基础知识复习必须下功夫。这样就必须对考点有明确的的认识,在明确考点基础上进行有效的复习
为此总结了近几年重点考点①光的反射规律和平面镜成像特点;②凸透镜成像规律;③串、并联电路的特点:④欧姆定律;⑤电功率;⑥力的概念;⑦二力平衡;⑧密度;
⑨压强;⑩功、功率和机械效率。同学们要对每个部分中的知识,按结构进行归类、整理,形成各知识点之间的联系,并扩展成知识面,这样才能在考试时做到思维敏捷,得心应手。
2.搞好专项复习,形成知识的网络化
专项复习简单地说就是把教材中一些有关联的内容放在一起的复习方法。让学生很好地把学过的诸多知识点穿成串、连成片、形成网。把学生头脑中散乱的知识条理化。同进将化学知识提炼,升华,形成牢固的知识框架和知识体系。这样才能使学生将所学的知识融会贯通,消除知识上的盲点,将知识内化为良好认知结构。 初中物理专项清晰,如声学、光学、电学、力学及其他紧跟时代知识
3.加强实验探究能力的训练 .
教材和历年的考试题都十分注重对学生实验探究能力的考核,尤其是近几年,更是加大了实验探究所占的比重。大家在平时的训练中尤其要注意题目中提供的信息,明确研究的目的、实验原理、实验器材的选择及其作用、实验操作步骤、对实验现象的观察分析和对实验结果的分析归纳等。
4.关注热点,把握考试动态
4.1 估计、估算题。主要涉及学生实际生活中与所学知识直接相关的实际事例。
4.2 情景信息题。即在考题中提供较多的情景信息。根据题目要求,从中筛选出有用的相关信息。
4.3 开放性试题,包括结果开放、条件开放和过程开放。即在研究中可以多角度、多方面地进行.研究的方法、手段可以多种多样,没有固定的模式和定势.研究的结果并不唯一。表达的形式也可以丰富多彩。
机械原理课既有很强的理论性,又有较强的实践性。对于没有实践经验、基础知识薄弱且空间想象能力相对较差的三本院校学生来说,极易感觉学习内容枯燥乏味且不易理解,从而失去学习兴趣,进而导致学生在课堂上精神不能集中,甚至萎靡不振或“开小差”,教学效果难以保证。纠其原因除了基础差、学习起来有困难以外,更重要的是他们缺乏学习动机。主要体现在以下几个方面:1.对人生定位缺乏认识。2.对专业缺乏认识。因此,在机械原理课程教学中如何激发学生的学习兴趣,使学生既想学,又能学、会学且乐于学,是新时期三本学院机械原理课程教师面临的首要任务。
针对以上特点,本文特在教学内容及教学方法与手段上提出如下改革思路:
一、夯实基础,拓宽知识,进行教学内容的改革
机械原理是一个比较传统、成熟的课程。教学内容的改革上赋予了它更多的现代气息,在加强基础的同时,处理好“少而精”与“广而新”的关系。实际工程中使用较普遍的常规理论、方法仍然作为教学的基本内容,本着“少而精”的原则,加强基础,使学生必须掌握;本学科和相近学科的新知识、新发展作为新的教学内容让学生了解为主,体现“广而新”的原则,达到拓展学生的知识面,开阔思路和眼界的目的。因此,在经典的基本知识以外,我们保留了图解法的精华,同时鉴于计算机技术的广泛应用和学生的兴趣爱好,适当增加解析法的应用,加强了计算机辅助设计的内容,使学生把传统、古老的机械与日新月异的现代化技术联系起来。为了培养学生初步具有确定机械运动方案和合理选用机构的能力,教学内容上又增加了“机械运动方案的拟定”、“分析和设计机构”方面的内容介绍,并安排了对某一机械的改进或新机械的方案设计,使学生对所学知识融会贯通,达到应用知识解决实际问题的初步能力,将理论和实际结合得更紧密。在讲授必要的传统、经典知识、“三基”内容以外,积极吸收国内外有关科学研究成果,注重介绍本学科的研究前沿以及新知识、新材料、新工艺、新理论和新方法,以开阔学生的思路和眼界。
二、遵循“知识传授与创新及实践能力培养并重”的原则,不断地改革教学方法与教学手段
1.启发式教学模式。理论授课时,注重充分与学生进行交流:学生跟着老师的思路走,老师跟着学生的表情走(察言观色,掌握学生接受的程度)。引入项目研究、课内课外相结合等;在课堂教学中,通过教师的讲授来传授知识,采用教师启发、引导的方式,循序渐进地诱导、启发、鼓励学生对问题和现象进行思考、讨论,再由教师总结、答疑。尽可能结合工程实际,激发学生学习兴趣,有效缩小书本知识与生产、科研实际的距离。对于一些容易混淆的概念、知识点在个案中的运用分析、通过分析而进行归纳的基本理论和原则等方面的问题,都可以采用启发式的教学方法,既有利于提高学生学习的积极性、主动性,又有利于培养学生分析、解决问题的能力。通过这种讨论式、互动式的教学方法,可有效提高学生学习的积极性、主动性,也有利于学生分析问题、解决问题能力的培养和表达能力、团队合作能力的提高。
课程实验教学注重实验方法、实验过程,重视实验仪器的使用。在保证基本实验内容完成的基础上,鼓励学生自己拟订实验方案、实验方法,使学生能够独立实验,独立分析实验结果,这样就培养了学生独立工作的能力和创新意识。
2.多媒体教学手段。引入CAI课件、视频、动画等。2001年后,课程的教学手段从传统的挂图讲解、胶片投影教学,转变为课堂利用多媒体教学、实验室采用投影为主,挂图为辅的方式进行教学。由于应用先进的设备和仪器教学,改变了学生上课埋头记笔记、课后背笔记、老师考笔记的现象。课堂中增加了更多的师生互动环节,师生在课堂上共同讨论问题的时间多了,学生的兴趣也增加了。多媒体技术的运用,使许多理论知识变得“可视化”,直观而容易理解,加强了师生教与学的交互性。
3.网络教学。机械原理精品课程网及时更新最新研究进展,并将教学大纲、日历、习题、试卷、电子教案、动画素材、授课视频等上网,通过文字、声音、图片、视频等手段加强了教学感观性、时效性和现代教育技术气氛的感染力。利用教室的网络环境,可以引导学生了解最新研究进展与资讯,注意将最新的学术研究成果转化到教学中,培养学生的创新能力。
4.及时答疑。答疑方式多样,既有课间个别答疑,也有课外集体辅导答疑;既有实时的电话答疑,也有非实时的邮件答疑,还有留言答疑、QQ群答疑等。