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人体工程学是艺术设计专业重要的学习内容,也是专业基础必修课之一。它主要服务于实用艺术,为提高事物的使用功效和舒适度提供科学依据和保障。在现代生活中,随着科技成分在社会生活中所占比重的增大,人体工程学已成为实用艺术不可缺少的组成部分。如环境艺术、城市雕塑、工业设计等学科有着较强的科学性、工程性的特点,需要相关工科知识的有力支持,才能办得更具特色,更符合现代社会发展的需要和人的需求。因此这门课程教学的成效直接关系到后续的设计类专业课程教学是否能顺利展开,帮助学生在具体课题的设计当中将艺术性与科学性结合起来,对相应的设计理论课也起到示范作用。
人体工程学课程的内容对艺术设计的作用主要体现在以下几个方面:
⑴ 为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数;
⑵ 为设计中“物”的功能合理性提供科学依据;
⑶ 为设计中考虑“环境因素”提供设计准则;
⑷ 为进行“人—机—环境”系统设计提供理论依据;
如何使艺术设计专业的学生正确理解人体工程学的内涵,并将该课程的知识更好地应用于实际的设计项目当中,是一个值得我们所有专业教师共同探讨重要的课题。
一、教学中存在的问题分析
1.教学模式陈旧,缺乏针对性
人体工程学是从工程技术类科学延伸到设计领域的,课程内容偏重理论、原理、公式和数据,相对比较枯燥,特别是对艺术类的学生来说是一门非常头疼的课。部分院校的艺术设计由于办学时间不长、师资力量不足等原因,在人体工程学教学时还是采取传统的“课堂理论知识灌输 +课终闭卷考试 ”的模式进行教学。学生普遍有厌学心理,虽然靠在考前死记硬背都能基本过关 ,但考过之后很快就忘记。这种教学模式无法使学生真正在后续的各专业课的学习和课程设计中具体应用本学科的知识,导致理论学习和工程实践严重脱节。
2.人体工程学是实践性很强的专业,但在学校期间的学习往往和社会实际脱节,难以使学生从现实层面了解课程内容
人体工程学的实践课程大都基于课堂练习及在实验室训练等这些表面的“实践”方式,忽略了学生参与和直接动手的生产实践环节,从而使课题的解决方法单一、与社会实际脱节。这样培养出来的学生很难快速适应社会对综合型艺术设计人才的高要求。
二、主要教学方法的探讨
1.多元化的教学方法
①.重视设计实践教学
在信息多元化的社会中,学生自主学习的渠道越来越多样化,教师要根据时代的变化不断更新自己的教育理念。目前的教育方法主要还是以教师单方面授课、学生个人动手实践的模式居多。根据现实需要,教师也可挑选网上设计招标项目,如家具、展厅或环境小品的设计等,让学生自组团队,设计投标,当然教师也可虚拟课题进行。在这种实战或模拟的互动教学中,学生会更加投入,互相协作并且了解哪方面欠缺,为以后自学指明了方向,有利于完善他们的知识结构。
②.合理运用多媒体
在课件的设计上采用多媒体课件形式,将繁杂枯燥的理论知识化为浅显易懂的图表,灵活运用多种直观形式如文字、图形、声音、视频等,将传统教学中的各种信息表现出来,在较短时间里,让学生的各种感官并用,利用多种信息渠道, 提高对信息的吸收率,加深对知识的理解,从而达到优化教学的目的。
③.结合案例进行讲授
为了使学生在具体的设计中能更好地运用人体工程学原理,更好地理解其使用范围和应用方法,在教学中就应注重运用丰富、典型的案例进行阐释,通过对具体案例的评析、讲解和讨论,使学生更好地理解人体工程学和本专业的关系,学会进行相关知识和方法进行设计。例如,在人体测量与数据应用这一章中,为了更好地理解各个人体测量数据的应用范围及应用场景,除了选择书中介绍的案例外,还参考了大量和艺术设计相关的案例,特别是大量的人体测量数据与环境设计和室内设计的关系,像室内展厅设计中的空间设计、展具设计等,就会涉及到身高、立姿双手上举高、眼高的相关尺寸等。
2.灵活进行课程设计
虽然人体工程学是理论课程,但是它的作业最好要求学生以简单的设计形式来完成,或者开设相应的课程设计进行辅助教学。
①.调研报告
调研报告可以很好地引导学生对所学理论知识的重新理解,本课程设计了一次调研报告:“用人体工程学眼光去审视我们的校园环境”,要求同学们认真观察思考,从室外环境景观——寝室、教室、绘图室、阅览室等——坐具、寝具、文具等三个角度,去发现现实生活和校园环境当中不合理的人体工程学问题。此次作业可随着课程章节内容的展开逐步进行调研及资料的搜集,重点在发现问题,深入分析问题和提出完善的解决方案。学生通过调查分析汇总以后,不但加深了对人体工程学概念和基本理论的认识,而且有助于发现问题和解决问题的思维方法的养成。学生将报告制作成幻灯片的形式,在课堂上进行陈述,不同的案例及每个学生的思考都能得到共享,加深了大家对理论知识的理解和掌握。
②.小课题的设计
本课程安排了一次小课题设计“工作椅设计”,根据人体尺寸依据及椅子设计原则,分析目前学生用椅的缺点,设计一种适合学生用的椅子。作业提交内容包括效果图、必要的结构图、基本外观尺寸图及设计说明。课题主要是对人体尺寸测量章节内容所进行的一次设计实践,通过训练使学生重点掌握椅类家具(休闲椅、工作椅)基本尺寸规律,座面、椅背的倾斜角度及其弯曲曲率规律。养成整体匹配意识,亦即尺寸、倾斜度、曲率的整体配合规律。最后通过作业的展示及点评, 使学生们受益匪浅。
③.大课题的设计
大课题设计既是实践性教学的重要环节之一,又是教学的核心内容。以小型空间设计作为设计题目,如居室设计、书房设计、小酒吧设计、小办公环境设计或专卖店设计等,制定完整的任务书,要求根据空间功能恰当地分割空间、布置和营造空间,尺寸处理要满足人的心理和行为需求,其中的家具及用具设计要以人的舒适使用为宜,并将设计意图以效果图的形式体现出来。该课题的设计内容几乎涵盖了人体工程学课程主要知识点的各个方面,所以用作设计实践非常适合。
三、结语
在人体工程学的教学中,尤其针对艺术专业的学科特点,如果仍旧采取传统教学模式,课程教学的效果难以满足人才培养目标的需要。在该课程的教学中,一方面要利用多元化的教学手段系统地给传授学生人体工程学的基本概念、理论、方法和技能,另一方面作为主讲教师还要灵活进行课程设计的安排,注重培养学生综合运用知识和创新实践的能力。
参考文献
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2. 吕天娥·浅议环境艺术设计专业中的人体工程学教学[J]·艺术与设计,2008,(08)
关键词: 计算机软件;反向工程;合法性
反向工程,又称为还原工程,逆向工程。反向工程的概念,最早出现在集成电路和布图设计权保护领域,原指对他人“掩膜作品”的布图设计进行分析评价,并根据这些分析评价的结果,来创作出新的布图设计。近年来随着计算机软件的快速发展,计算机软件领域也出现了反向工程的情况。计算机软件反向工程,也称为计算机软件逆向工程、还原工程,指的是对他人软件的目标程序,通过逆向分析与研究的手段,来推导出他人的软件产品所使用的思路、原理、结构、算法、处理过程、运行方法等设计要素,将之作为参考,以帮助自己开发相似或相同的软件的一种方法。其目的比较一致,主要包括分析研究计算机软件程序的功能特性,诊断和排除计算机软件原程序中存在的错误,开发计算机软件原程序的功能相似产品、附属产品,或兼容产品,还有就是分析计算机软件某一程序是否侵害其他计算机软件程序的著作权,提供研究结果报告,作为法院裁决著作权权属纠纷案件的参考。
1 概述
计算机软件反向工程主要指的是通过对某种计算机软件产品的结构、原理以及功能进行分析研究后,制作出功能相近、但又不完全一样的计算机软件产品的过程。从某种程度上说,计算机软件的反向工程,其技术的主要过程是分析计算机软件的程序,并且在分析计算机软件程序的过程中,使高于源代码级别的、更抽象层次的运行程序,得以逐渐建立起来。在这个过程中,如果使用有利于逆向工程的软件产品,有助于完善这个过程的建立。从广义上讲,通过对某种计算机软件产品的结构、原理以及功能进行分析和研究后,制作出功能相近、但又不完全相同的产品,属于反向工程的一个基本概念。
在计算机硬件领域内,反向工程也得到了应用,微软公司利用反向工程来开发人体力学鼠标器就是一个很典型的例子。微软公司生产的鼠标器,其功能很简单,只需要3个按键,就可以满足用户使用的需要。但是,如何才能让鼠标器的手感最好,且经过长时间使用也不产生疲劳感,却是生产厂商需要认真考虑的问题。对此,微软公司的研究人员进行了研究,首先,他们根据人体工程学的知识,制作了几个鼠标器模型,给使用者使用并评估,然后,根据使用者的评估意见,直接对模型进行修改,不行再次修改,这样经过多次修改,直至修改到所有使用者都满意为止。最后,再将修改后的鼠标器模型数据,利用反向工程软件imageware生成cad数据。这样,当他们生产的外观新颖、曲线流畅的鼠标器推向市场后,由于其符合人体工程学原理,手感舒适,不易疲劳,迅速获得了广大用户的认可,其产品的市场占有率得到了极大的提高。
2 计算机软件反向工程在生产中的应用
1)了解计算机软件产品生产厂家的实力。在购买某款计算机软件产品前,先对该计算机软件产品进行适当的反向分析,以确认厂家的计算机软件产品质量是否符合我们的安全需求。例如,由于网络安全产品的特殊性,在购买一批网络安全主动防御产品前,为了进一步获取该计算机软件产品是否符合我们的安全要求,可以采用反向工程的办法,在适当的层面上,对该计算机软件产品进行逆向分析,以确认该计算机软件的安全性以及技术优势。
2)分析计算机软件产品的功能。计算机软件厂商在很多时候会公开自己的很多组件接口,以方便客户根据自己的需要,开发自己使用的第三方组件。有的时候,由于计算机软件厂商的失误或错误,会导致客户自行开发的第三方组件出现一些未知问题。这个时候,反向工程就再次发挥作用。我们可以对计算机软件厂商的组件进行适当的反向工程分析、研究,以找到组件接口的内部逻辑流程,之后,就可以根据研究出的组件接口的内部逻辑流程,来创建更加和谐的兼容组件。
3)分析计算机软件产品是否存在安全漏洞或设计缺陷。在计算机软件领域内,安全是最为重要的。因此,在选择使用某款计算机软件产品前,需要采用反向工程的手段,对该款软件产品进行逆向分析,来研究该计算机软件产品是否存在安全漏洞,以及是否存在设计方面的缺陷。通过对计算机软件安全性的逆向分析,可以使该款计算机软件产品的安全性得到验证。
4)对计算机软件产品进行相似性对比。对计算机软件产品相似性对比分析,此项应用与著作权法律相关。例如,某家规模计算机软件厂商,通过采用逆向工程的办法,偷偷使用了另外一家计算机软件厂商的功能模块。如果他的行为被这一家计算机软件软件厂商发现,则该计算机软件生产厂家可以使用逆向工程,对这家软件厂商的产品进行对比分析,来确认代码是否存在相似性,从而判定是否侵犯其计算机软件著作权。
3 计算机软件反向工程的合法性问题
关键词:计算机 软件工程 信息作用 研究
0 引言
现今社会已经进入互联网时代,计算机已成为人们生活工作中不可或缺的组成部分,“电脑”、“计算机”这样的名词对于所有人都已经不再陌生,人们对计算机的依赖程度也越来越大,就现在的工作环境讲,几乎没有什么行业不在使用计算机,对于计算机软件的开发研制也是从未停止过,计算机软件工程主要涉及应用数学、现代管理学和计算机科学等学科,在上世纪50年代,软件的开发工作还是依赖手工操作,但随着软件的商品化发展趋势日益加快,对于软件的开发和设计过程也日益规范化起来。
1 计算机软工程的概念及特征
1.1 软件工程学的基本概念。我们所讲的软件工程学主要是指研究如何通过先进的科学技术为计算机的软件开发提供指导服务,以最少的投资来换取高效的回报,以高质量的计算机软件为人们提供更好的科技服务。软件工程学涉及范围非常广,是一门边缘学科,其内容包括:人体工程学、系统工程学、经济学和心理学等多个学科领域。通过对各学科的交叉研究与指导,设计出应用更为方便、设计更加人性化的软件。
1.2 计算机软件的基本功能。我们知道计算机作为一个电子设备,主要是由硬件和软件两个部分组成的,对于计算机的研发和更新既要考虑硬件因素,又必须在软件工程方面投入更多的精力,一般来讲,计算机的软件系统包括系统软件和应用软件两个组成部分,系统软件的功能是监控、维护、管理计算机运行过程中的各个软件,如人们常见的操作系统和病毒查杀系统;应用软件就是指能够满足人们工作和生活的需要,帮助人们解决实际问题的软件,如常见的Office办公系统、人事管理系统、财务管理系统等。软件的作用就是通过自身的逻辑分析和计算功能,指导计算机的正确有效运行,让用户能够更加方便的操作。
1.3 软件工程的研发特点。计算机软件工程的设计、研发是一项系统的、长期的工作,其研发生产过程的每个步骤都是要经过反复论证修改的,以求更加良好的性能,满足用户的实际需要。一般的工程设计在产品完成生产投入使用后就完成了工作。但是计算机软件工程的研发,在产品投入市场后,还需要有一个长期的维护过程,因为一些设计上的漏洞和缺陷只有在实际使用中才能发现,这就需要设计人员不断的更新思维,解决问题,使软件产品符合用户的使用要求。
2 软件工程工作流程管理系统和开发方法
2.1 软件工程工作流程管理。从理论上来说,现代意义上的工作流管理系统是一种综合性系统基本驱动力,是工作流的形式化表现,基本手段是执行软件操作系统,需要完成包括工作流定义、管理以及执行等多种任务。通常情况下,工作流程管理系统的构建分为模型建立阶段、模型实例化阶段和模型执行阶段三个阶段。在模型建立阶段,相关工作人员在分析了整个企业的工作特点及生产步骤之后,依据工作流程建模工具或是人工操作,实现对整个企业生产经营管理过程中模拟,使企业中的各类经营管理行为活动都能实现计算机化;在模型实例化阶段,相关工作人员可以给每个过程(即PDM工作流程管理系统中所称的节点)来设定其运行过程中所需的基本参数,同时给这些过程分配相应的资源,在此基础上限制各个过程的使用权限;在模型执行阶段,相关工作人员要严格执行这一阶段企业各项生产经营管理指标,依据整个工作流程管理系统所提供的强大的人机交互界面与应用功能,更好的实现整个流程管理系统的优化整合。
2.2 软件工程的开发方法。软件工程的开发方法有Parnas方法、SASA方法、面向数据结构的软件开发方法、问题分析法、面向对象的软件开发方法、可视化开发方法、ICASE、软件重用和组件连接等,其中面向对象开发方法是现代常用的开发方法。面向对象是当前计算机界关心的重点,它是90年代软件开发方法的主流。面向对象的概念和应用已超越了程序设计和软件开发,扩展到很宽的范围。如数据库系统、交互式界面、应用结构、应用平台、分布式系统、网络管理结构、CAD技术、人工智能等领域。面向对象的优点有:和现实世界更接近,更符合我们人类的思维逻辑;开发出的系统容易维护和修改;适用于开发复杂、庞大的系统;开发出的程序更稳定合理;由于继承、类的机制,更容易实现重用,减少冗余;由于实现数据和逻辑的分离,维护和扩展变得更加容易。
面向对象的开发包含Booch、Coad、OMT等方法。Booch最先描述了面向对象的软件开发方法的基础问题,指出面向对象开发是一种根本不同于传统的功能分解的设计方法。面向对象的软件分解更接近人对客观事务的理解,而功能分解只通过问题空间的转换来获得。Coad方法是1989年Coad和YourdOn提出的面向对象开发方法。该方法的主要优点是通过多年来大系统开发的经验与面向对象概念的有机结合,在对象、结构、属性和操作的认定方面,提出了一套系统的原则。该方法完成了从需求角度进一步进行类和类层次结构的认定。尽管CoadYY法没有引入类和类层次结构的术语,但事实上已经在分类结构、属性、操作、消息关联等概念中体现了类和类层次结构的特征。OMT方法是一种新兴的面向对象的开发方法,开发工作的基础是对真实世界的对象建模,然后围绕这些对象使用分析模型来进行独立于语言的设计,面向对象的建模和设计促进了对需求的理解,有利于开发更清晰、更容易维护的软件系统。该方法为大多数应用领域的软件开发提供了一种实际的、高效的保证,努力寻求一种问题求解的实际方法。
3 计算机软件工程的实际应用
现在随着信息网络技术的迅速普及,计算机走进了人们工作、生活的每个角落,计算机软件凭借其运行高效率、执行命令的精准性和操作使用方便性得到了人们的广泛认可,并迅速的被应用于人类活动的各个层面,可以说当今社会的人类活动已经离不开计算机软件了。其具有代表性的功能软件包括:电子邮件、Office办公系统、Win7/xp计算机操作系统、数据库和各种网游软件等等。在国家经济发展的各个领域如工业、农业、交通、金融、政府和企事业单位等几乎所有部门都需要应用计算机软件来完成工作。
随着计算机的普及和应用程度加深,以后的计算机软件工程将会发展成为一项广义的工程技术,在软件功能和操作方法上的研发也会越来越注重人性化的因素,同机械制造业的流水化生产方式不同,软件工程的研发与生产是非常具备个性化特征的,它的设计思维和功能设置都是处于不断更新完善中的,在丰富的实践经验和客户调查的基础上,设计人员会根据客户的需要,发散思维、综合考虑各方面的因素,汇集大家的智慧才能设计出一款成功的计算机软件。由于软件系统的广泛应用性,设计人员必须提前考虑到各方面可能出现的问题,不能等到问题发生了,再去想办法补救,因为一旦软件系统的安全或运行出现故障,给客户带来的损失很可能是无法估量的。所以说,要想做好计算机软件工程的研发工作是一项非常困难的事儿。
计算机软件工程设计的人性化、功能化的发展,使得计算机软件在人们的现实生活中得到广泛应用,在现代企业的经营管理中,计算机软件发挥着非常重要的作用,生产、销售、策划、财务之间通过软件系统实现了信息的沟通交流,方便经营策略的时时变动;在商场、金融机构的管理中,需要利用软件系统对消费信息进行确认和统计,消费者使用刷卡消费,通过金融系统的软件就可以支付费用,免去了携带现金的麻烦;保卫人员通过安保系统可以对整个单位的情况进行实时监控,一旦发生火灾险情报警系统会随时提醒安保人员采取防护措施。隐藏于计算机中的软件系统虽然微小,但却具备了强大的管理能力,从小处着手逐渐改变着人们的工作生活方式。
4 结语
综上所述,计算机软件工程在计算机应用技术的发展过程中具有特别重要的意义,它的设计和研发是一项系统性、长期性的工作,随着计算机软件技术的日臻成熟、功能的逐步完善,在人们的生活、工作中得到了迅速的普及,人类的发展离不开计算机软件工程的推动作用。我国拥有巨大的软件应用市场,但是由于在软件开发技术上起步较晚,今后还需要经历一段漫长的发展历程。
参考文献:
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[关键词]PBL教学模式;水质工程;LBL教学模式;教学改革
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)06-0021-03
水质工程学是给排水科学与工程和环境工程专业的一门主干课程, 其主要任务是使学生全面系统地掌握水中常见污染物的特性和水质标准、水体自净及人工强化处理工艺的基本概念、基本理论及其研究进展,以及水处理工程的工艺设计计算,为将来从事本专业的工程设计、科研及运行管理工作奠定必要的理论和应用基础。近年来,给排水科学与工程专业为适应我国水体污染日趋严重和水行业商品化、工业化的要求,越来越重视水质工程学在专业培养中的地位。[1][2][3]
水质工程学课程的主要特点是理论与实践性强,课程信息量大。该课程包括常规给水处理工艺、城市污水典型处理工艺和工业水处理工艺等水处理的基本理论和知识,涉及水处理工艺选择、设计和施工、水质测试与表征、水处理新工艺研究和实验等内容,课程涉及的知识点有几百个。[4][5]本课程的工程应用特点,决定了通过现场实践教学或者通过图片、实验、动画、视频等感官教学和加强实践案例比单纯的理论教学更容易让学生理解和掌握。传统教学模式在规定课时内很难将如此多的知识点保质、保量地教给学生。针对水质工程学课程的教学目标和课程特点, 下面笔者就该课程运用不同教学模式进行教学的效果进行探讨。
一、传统的LBL 教学法
LBL 教学法(Lecture-Based Learning)是现在普遍采用的以教师课堂讲授,学生被动接受为主的教学模式。[6][7]教师在教学过程中完全占据主导地位,控制教学进度、知识点的讲授深度和理解程度;学生必须适应教师的授课方式和进度,否则就会影响教学效果。这是目前我国教学过程中应用最多的教学模式。
(一)LBL 教学法的优点[8][9]
1.学生学习效率高。教师在短时间内可以向学生灌输大量的专业知识。LBL教学模式以教师讲授为主,教师将知识点按照自己的理解通过通俗易懂的方式传授给学生,对于难点或重点问题还会附加工程实践案例或者应用实例分析。这可以使学生站在教师对知识点理解程度的基础上迅速接收新理论,提高学习效率,能够让学生在课堂时间高效地获取专业知识。
2.知识体系完整,系统性强。教师授课内容完全按照教学大纲的要求编制教学计划,分学时依次完成教学任务。在教学过程中,教师能够根据个人的教学经验和实践经验深入理解各个知识点,把握课程体系的知识脉络,帮助学生克服学习过程中遇到的重点和难点问题。
3.督促自学能力不强、自制力不强的学生接受知识。教师在课堂讲授过程中能够主动发现不认真听讲的学生,并通过提问、测验、作业等手段督促检查学生完成教学内容的情况,学生迫于考核压力会在结课前努力掌握教师要求的各个知识点。
(二) LBL 教学法的缺陷
LBL 教学模式在国内应用30多年来存在很多弊端,主要表现在以下几个方面。
1.教学过程沉闷,课堂气氛不活跃。LBL教学模式形式上以教师讲授为主体,学生疲于跟上教师的教学进度,思维被动,缺乏积极主动思考、产生创造性的想法和反馈。即使有提问,一般也是教师抛出问题,学生被动思考,学生缺乏主动获取知识的激情和探索精神。同时,传统的课堂教学将知识的获取与应用分为两个孤立的阶段,学生在学习过程中体会不到知识的r值,学习的热情也大大降低。
2.不能适应每个学生的特点和要求,有些学生逻辑思维能力差但创新能力强,有些学生形象思维能力差但逻辑思维能力强,教师不能根据每个学生的特点因材施教,这不利于培养学生的独立思考能力和创造精神,与现今创新型专业人才培养方向相悖。
3.不同教师对知识点的理解和把握不同。教师按照自己的理解讲授知识,每个教师对知识点的把握深度和擅长领域不同,有些教师在工业废水处理领域有特长,有些在饮用水深度处理方面颇有研究。这样,教师在讲授过程中就不可避免地会对自身熟悉的领域多加讲解,从而造成不同学校、不同教师对课程知识点的偏重不同,学生不能按照自己的知识体系和生活阅历理解知识。
4.不利于学生学习能力的锻炼。教师按照教材和大纲要求授课,大部分学生不需要预习也能跟上教师的教学进度,这会造成学生课前预习不足,课上被动接受、课下忘到脑后的局面。长期这样不利于学生自学能力和创新能力的锻炼。
二、PBL 教学法
PBL 教学法,即Problem?鄄Based Learning(简称PBL,也称问题式学习)[10],是以学生为主体,围绕某一专题项目进行研究学习,在学习过程中不断产生问题、解决问题的过程。此方法与传统的以学科为基础的教学法有很大的不同,它强调以学生的主动学习为主,将学习与更大的任务或问题挂钩,鼓励学生自主探究。这种教学法自20 世纪50年代在美国西余大学医学院提出, 1969 年由美国的神经病学教授Howard Barrows在医学教育领域首次试行以来,在北美、欧洲、亚洲等高校被迅速推广。
自20世纪90年代我国开始推广PBL教学模式以来,经过近20年的实践,PBL教学模式迄今仍是我国高等院校教学改革的热点。目前,其已经被引入到全国各个高校、各个专业的教学实践中,应用领域涉及工学、农学、医学、管理学、理学等各个学科,并取得了良好的教学效果。其中工学、医学由于学科实践性强、应用案例周期短等特点,PBL教学方法可行性更强。水质工程学作为典型的工科专业的核心课程,具有工程实例丰富、专业资料广泛易查、生活和工作过程中各种水体和水污染随处可见、应用性强的特点,适合采用这种教学模式。
(一)PBL 模式在水质工程学教学中的实践探索
根据PBL模式的教学理念和水质工程学的课程特点,本教学团队对将PBL教学模式引入水质工程学教学进行了探索。
首先,根据高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范的要求,将水质工程学核心知识分为我国水源污染特点及水质标准模块,水体自净原理及污水处理模块,人体健康与自来水处理模块,污水深度处理与中水回用模块,将教学知识点以讨论大纲的形式发给学生。
其次,根据4个教学模块将学生分成4个讨论小组,学生分组以自愿报名和统一调配相结合为原则。不同小组成员和同一个小组内部相互协作,以教师提供的各模块核心知识内容为指导,以完成项目课题为目标,达到教学大纲知识点的学习要求,并通过制作文稿、模型等形式展现自己的学习成果。
最后,按照课堂教学要求,各小组在课堂上和同学们分享自己的成果,并和同学、教师一起讨论遇到的问题和想法,教师根据小组成员的表现和工作量评定成绩。
本教学团队通过1年来PBL模式的教学实践,取得了较好的学习效果,也积累了一定的经验。在教学过程中,课堂氛围由沉闷枯燥变得轻松、愉悦,学生们在课堂上畅所欲言,充分表达自己的观点,同时能够专注地听取他人观点,相互讨论和主动获取知识的方式大大激发了学生对水质处理工艺的兴趣和热情。大部分学生通过本门课程的学习,掌握了自主学习的方法,很多学生不再满足于课本对知识点的要求,他们在掌握大纲要求知识点的基础上,进一步涉猎专业发展前沿动态,积极申请参加大学生创新创业项目研究和全国大学生“挑战杯”课外学术科技作品竞赛等活动,学习生活变得丰富多彩。有些学生通过完成项目在掌握工艺原理和设计知识的基础上还自学了项目招投标、CAD制图、施工组织及施工方法、工程监理、工程概预算等其他课程的内容,自身的知识体系更加完整。同时,这种教学模式也使学生学习的目的性更强,学习的主动性增加,自学能力得到锻炼。
(二)PBL 教学法在推广中遇到的问题
经过1个学年的实践,学生对水质工程学的学习热情和主动性大大增加,大部分学生通过PBL教学增强了自学能力,找到了自己的学习兴趣点,学习目标更加明确。但是在教学过程中,笔者也发现了新的问题。
首先,学生对知识点的把握深浅不一。由于每个学生所学习的模块不同,同一个模块又有不同的分工,这就造成学生对没有经历的模块知识点生疏。由于学生是完全按照自己的兴趣点来摄取知识的,这会造成知识体系的不完善。
其次,学生对理论知识的把握不够深入。由于数学、化学等理论功底的限制,学生对教材中的经典理论模型缺乏深入地认识,他们的关注点更多地集中在知识的应用上,专业基础不扎实,这给他们的继续深造带来不利影响。
再次,考核体系容易投机取巧。本教学团队采用统一答辩,集体考核的模式评定学生成绩,每个模块由7~10名学生共同完成,有些学生以私人关系交换学业成果,在完成任务的过程中存在投机取巧的现象,个别学生努力完成的成果小组成员一起分享。这容易使没有自制力的学生更加放松学习。
三、讨论
综上所述,PBL 教学法以问题为导向,具有很多传统教学模式所不具有的优点。它在学习主动性方面具有独特的优势,能顺应时代对创新型人才培养的要求。特别是我国高等教育自1999年扩招以来,目前的在校学生规模已达到2500万左右,高等教育从精英化教育转变为大众化教育,学生的就业去向从精英领导阶层转向一线生产车间,实践能力、自学能力和创新能力显得更为重要,工程型和应用型人才的缺口越来越大。在这种情况下,推广PBL教学模式,提高学生的自主学习能力和工程实践能力成为必然趋势。
水质工程学属于综合性、应用性较强的课程,水处理工艺过程中既需要物理、化学、生物的理论基础,也需要土力学、工程概预算、水文地质、供暖通风等各个领域的专业知识,自学能力是专业人才培养中不可或缺的基本素养。同时,随着水处理技术新工艺的不断出现,知识日新月异,这与PBL强调能力培养的教学目标一致。PBL模式的教学理念与教授方式非常适合水质工程学的课程特点,在水质工程学教学中采用PBL教学方法是合理且可行的。由于各学校的生源素质、学生的学习习惯存在差异,建议对学生素质较高的院校采用PBL模式,普通高校选拔学业优秀者试行PBL模式,普通学生仍以LBL模式为主。
1.在研究生教育阶段以及较好的本科院校中大力推进PBL教学模式。对于研究生A段以及教育质量较好的本科生来说,PBL教学方法有更多的优势。研究生以及教育质量较好的大学本科学生,学生基础知识扎实,自学能力较强,教学培养的目标应该以训练学生的问题意识,增加学生的创新精神为主。对于问题以外的知识,学生可通过自学自行掌握。PBL教学理念有助于培养优等生解决实际问题的能力,提高学生的创造力和适应能力。建议研究生全面实行PBL教学模式,本科院校则以通过专业评估的学校为宜。
2.中等本科院校以及高职高专可根据各校情况选拔成绩优良者试行PBL教学模式,普通学生仍以LBL教学模式为主。
对于中等本科院校以及高职高专的学生来说,学生基础知识不够扎实,自学能力和自制力普遍较差。PBL教学模式强调自学能力和主动学习,自学能力较差的学生在这种教学模式下容易造成基础不扎实、缺乏创新、就业面窄等问题。因此,各高校应根据自身的生源情况和学生在校学习的自觉性,制定适宜采用PBL模式的生源比例,通过一定的方式选拔有潜力的学生试行PBL教学模式;而对于自身条件不合适的学生仍然以LBL灌输式教学模式为主,督促其完成国家教委要求的学业任务。
[ 参 考 文 献 ]
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关键词:高校新教师;教师角色;教学与科研
作者简介:张忠强(1981-),男,山东青岛人,江苏大学机械工程学院,讲师;凌智勇(1957-),男,江苏南京人,江苏大学机械工程学院,教授。(江苏镇江212013)
中图分类号:G645 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)13-0122-01
高校的核心任务是培养人才,而高校教师则是人才培养的主体和执行者。近年来,高校教师中青年教师的数量有了很大程度的增加。这些年轻教师一般都具有博士学位,在学科知识的掌握上已具备了很好的基础条件,又有很好的科研基础,多数具备了独立进行科学研究的能力。但作为刚刚踏足教学岗位的新人,青年教师十分缺乏教学经验,并且在高校教师所需的基本素质方面仍亟待提高和成长。[1]此外,刚刚走上教学岗位,并同时承担一定的科学研究任务,往往会在两者之间的权衡中为难,甚至手忙脚乱。针对高校教学科研岗位新教师如何快速实现从一名学生到一名教师的角色转变,笔者结合自己一年多来的实践,谈几点个人体会与见解。其中,着重讲述如何快速融入教学岗位和如何处理教学与科研两者之间的关系两个方面。
一、快速融入教学岗位
1.教师教学态度
在课堂教学中,教师首先要让学生感受到自身对教学的热情和认真负责的态度,这是对职业的尊重,也是对台下作为听众的学生起码的尊重。惟有如此,教师反过来才能获得学生情感上的认同和内心的尊重,教师在讲台上的表现才是有感染力的。敷衍刻板、照本宣科、应付公事的态度不可能换来学生真心的敬重,学生若感觉被敷衍自然会从情感上表现出抵触或漠视。师生之间的这种隔阂无疑就给不成功的课堂教学定下了基调。
徐芝纶院士当年在清华大学土木工程系读本科时,有感于民族危难、国弱民穷,因而立志教书,希望以教育救国。在他此后的人生道路上,都对教学投入了无与伦比的热情。即使是在浙江大学三年艰苦的岁月里,睡地铺吃糙米饭的境遇也没有磨灭他对教学的热爱,反而是在几年内教授了包括“应用力学”、“材料力学”、“结构学”、“高等结构”、“弹性力学”、“结构设计”、“桥梁设计”、“土壤力学”、“基础工程”、“水力学”、“水利发电工程”、“水工设计”、“坝工设计”等在内的十几门课程。徐老一生醉心教学,学生喜欢听他的课,一生桃李满天下,终成一代宗师泰斗而为后人敬仰。
2.在学生中建立威信
教师威信包含两方面的内容:教师职业威信和教师人格威信。对于前者,通常教师都会有,是社会教师群体共同建立起来的;而对于教师人格威信才是我们需要在学生中建立起来的威信,将会对教师教育、学生学习及师生关系产生很重要的影响。
学生不仅有求知的欲望,而且有归属、自尊的欲望,期望得到教师和同学的认同和尊重。当这些欲望得到满足时,学生才能反过来回馈给教师认同感,学生的主体性也得以顺利发展。[2]作为一个独特的个体被识别是认同感建立的第一步。笔者在每学期开始的几堂课上都会着力下功夫记住班上每位学生的名字。当学生对课程的新鲜感已过有逃课的现象时,笔者会在课上随口点出所有当天缺课学生的名字,学生虽然表现出了惊异,但却意识到自己被识别。每次作业笔者都会做好详细的作业批改记录,课间直接与作业有问题的学生交流。当笔者面对面清楚地说出学生作业里的问题并提出建议和鼓励时,学生内心在被识别的基础上又进一步建立起了被认同和被尊重的感觉。笔者相信学生按时上课的原因并非担心被教师发现旷课,而是内心的认同感已经建立起来,他们愿意到课堂上来,愿意与尊重、关心他们的教师互动交流。
3.课前认真备课,采用学生易接受的、清晰明确的讲授思路
课前备课时,首先要梳理清楚这堂课要讲授内容的逻辑体系。有哪些新的概念、新的理论;哪些是重点和难点;问题的起源在哪里,是如何提出的,问题提出后理论模型是如何建立的,模型的求解过程和策略是怎样的,从求解结果可以得出哪些结论。对这些问题,教师脑海里要有全局的理解和掌控,把它们串连成一个有机的整体而不是支离破碎的章节,并且要适合学生已有的知识基础和认知规律。为此,必须要对不同的授课内容有针对性地设计不同的教学思路。例如,在“控制工程”课程的讲授过程中,要帮助学生们理清各个章节之间的逻辑关系。首先要掌握自动控制原理的基本概念;其次要建立系统的数学模型,为系统性能分析作前提。由于数学模型为微分方程,尤其是高阶微分方程的求解较为复杂,所以要将微分方程转换为代数方程,于是引出了拉普拉斯变换的内容讲解,进一步得到系统的传递函数。有了系统的数学模型,就可以采用不同的方法对系统的稳定性、准确性和快速性进行分析;引出对时域分析方法、根轨迹法和频域分析法及对应的性能指标的内容讲解;另外也可以根据给定的性能指标来设计出理想的控制系统,从而对现有的控制系统进行综合和校正。按照这样的思路来备课和授课,使得学生清楚的认知该课程的主线和各章节之间的逻辑关系,能够把所学知识衔接起来,做到融会贯通。通过与学生们交流“控制工程”课程的讲授方式,他们普遍反应该课程虽然比较抽象,但是这种授课方式能够让大家抓住主线,理清思路,掌握起来更加牢固。
4.教学过程中做到“从学生中来,到学生中去”
教学不是教师的一言堂,而是师生共同的舞台。课堂教学的目的是让学生听的进、学的好。这就要求教师必须要密切关注学生对课堂教学的感受和反馈,以此来改进或调节自己的教学思路和教学手段。每次下课以后,都应当把讲课的内容和方式仔细地回忆一下,检查一下,看看哪些方面是成功的,哪些方面是失败的。对于成功的方面,应当作为经验,肯定下来。对于失败的方面,应当分析原因,定出改进的办法。
学生的作业情况是对课堂讲授质量的最直接的反映。大部分学生做的好不好,普遍性的错误出现的多不多,概念性的错误有多少人犯,这都是教师需要特别注意的反馈信息。如果在某一个知识点上大部分学生都做错了,很可能教师在此处的讲授深度、着力程度和教学方法有很大的欠缺。
课程结束以后,再做一次总的反思回顾,这次回顾应该着眼于课程的整体布局。在一个学期的教学过程中,哪些内容讲的深度不够,而哪些内容讲的过多以致干扰了主题,哪些内容调到前面讲比较好,而哪些内容适于在后面讲授。及时总结调整,并做好记录,以备下次授课时参考。
5.人文教育在教学过程中的贯穿
一个人的人文积累在很大程度上决定了他的思维方式和思想方法,而人文知识往往是理工科教师最欠缺的素养。如果一名理工科的教师具备了很好的人文积累并把人文教育贯穿在教学过程中,运用哲学、经济、历史等多方面的知识辅助自己的教学,则可以完成对学生方法论、认识论等更高层次的塑造。[1]徐芝纶院士早年赴哈佛大学和麻省理工学院求学,抗战伊始,毅然放弃国外优越的工作和生活条件,慷慨赴国难,一辈子“认认真真做事,清清白白做人”,笔者曾以徐老这种高尚的品格告诫学生要“先做人、再做事”,这无疑是对学生精神品格的很好的塑造。师者,授业传道,不仅要让学生掌握科学知识,还要让学生具备完整的人格,引导学生从专业的角度去关心这些问题,在一定程度上建立起职业道德和社会责任感。也有意识地介绍一些中外科学家的学术思想、在控制工程领域的主要贡献和相关的逸闻趣事,调动学生的学习热情和积极性。这些精神层面的塑造是理论知识灌输和说教所无法完成的任务。
二、正确处理教学与科研的关系
随着国家和高校对科学研究成果重视程度的提高,高校青年教师的科研压力也随之增大。高校新教师一方面需要通过教学实践及时补充匮乏的教学经验,另一方面又需要在科研上尽快进入角色,增加科研成果,以期加快经费申请和职称评审的步伐。然而,正如前文所述,高校的核心任务是培养人才,在追求科学研究进展的同时,心中要始终怀揣着对学生的一份责任,把教书育人和为人师表原则摆在首位。科学研究是高校自身发展的必然要求,是提高师资水平的基本途径,是促进学生全面发展的重要手段,是高等学校管理现代化的重要保障,是高等学校为社会服务的重要渠道。[3]所以,一方面新教师要理解高校关于科学研究方面的相关政策,另一方面要秉持把教学任务放到首位,做到教学和科研相互促进,相得益彰。
三、结论
对于刚刚步入高校教学科研岗位的新教师,在教学经验匮乏、科研经历不足的情况下,如何快速地融入教学岗位,如何正确处理好教学和科研的关系,对高校的人才培养质量和科学研究成果跟进方面有着重要的意义。教学之功的修炼,是一项长期而艰巨的任务,每一门学科都在快速发展,而且时展也对学生的知识体系提出了新的要求。另外,教学方法的改进和完善也是没有止境的,应该虚心学习,把各种现代的技术和手段融合到教学过程中,不断提高教学质量。青年教师应谨记前辈们的教导,提高自身素质,迅速融入教学岗位,并在科学研究的道路上不断探索和提高。
参考文献:
[1]叶志明.谈当好一名高校教师的基本素质[J].中国大学教学,2006,
(11):4-6.
关键词:医药物理学课程 问题 改革 教学内容 教学方式 考核检验
一、医药物理学课程教学方法改革的必要性
近年来随着中国经济的迅猛发展,对于医药行业的人才需求与日俱增,但随着社会竞争的日益激烈,对从业人员的要求也越来越高,培养出具有良好专业素质和自主创新能力的毕业生是医学院校人才培养的目标,要做到与经济发展接轨,与产业发展同步,高校教育的相关课程的一定要遵循科学性、系统性、先进性、发展性、平衡性和适用性原则,对课程教学的改革也势在必行。
物理学在现代医药行业的发展中起到了积极的推动作用,医药物理学作为中医院校高等教育中的一门传统基础课程,在培养学生严肃认真的科学作风和逻辑思维能力、分析计算能力、实验技能能力、总结归纳能力等方面应起到重要作用。通过本课程的教学和实验技能的训练,可以使学生掌握本专业所必须具备的物理学的基本概念、基本规律和基本方法,训练基本的实验技能,为学习物理化学、化学分析、药物分析等后续课程以及从事实际工作和科学研究准备必要的物理基础。
物理课程作为医药类专业的基础课程,一直具有理论性强,概念抽象,公式较多,对于高等数学知识有要求等特点,少数学生由于数学基础不牢固,对该课程的认识不足,重视程度不够,造成入门学习困难,难以抓住学习重点,不清楚哪些理论、公式是重要的,哪些需要熟练记忆和灵活运用。在学习过程中难以建立物理概念之间的纵向和横向联系,使得所学知识点成为整个物理知识体系中的“孤岛”。并且由于传统教学手段的限制,教学方式主要以课堂板书讲授为主,对于某些抽象性内容无法形象生动地展现给学生,使得学生无法进行深入理解,学生的学习积极性和主动性没有充分调动,普遍反应学习较为吃力,难以调动学生兴趣,不及格率和其他课程相比偏高。
针对这些在教学中出现的情况,笔者认为必须开展相应的教学改革实践,需要克服枯燥教材给学生带来的压力,调动学生的学习积极性,培养学生的学习兴趣,在学习过程中注重探研过程和科学思想的锻炼,可以采用“降低难度、加强探索、立足课堂、利用课外”的思路创造新的教学支撑条件,用有效的研究实践手段克服教学中的困难,达到掌握知识、培养能力的目的,促进学生问题意识的培养,探索精神和创新能力的形成,合作意识、交际与表达能力的发展,科研程序与科研方法的锻炼,以及个性与心理健康发展,科学态度与社会责任感培养。
二、教学内容的选择
考虑到物理学课程作为医药学专业的一门重要基础课程,根据教学大纲的要求,规定总学时为80学时,其中理论学时56学时,实验学时24学时。理论课教学内容涵盖流体力学、电磁学、波动学、波动光学以及近代物理学等章节的基本原理和典型的分析计算方法,为后续的物理化学,药物分析等课程打好基础。在理论课所开设的章节中可根据需要设计物理学实验,在教学过程中让学生提高动手能力及设计分析能力,体现物理学是一门实验型学科的特点。
在理论教学和实验教学中应采取不同的引导方式,理论课内容应讲授最核心的知识点,例如流体力学中的泊努利方程,连续性方程;稳恒电流中的含源电路欧姆定律和基尔霍夫方程组;波动光学中的干涉、衍射原理等,对最具有迁移价值的学科基本原理进行阐述,对于物理学基本原理和基本定律在教学中可采用尽量浅显生动的直观讲授,辅以视频,建模等多媒体教学手段,力图让学生清楚地理解复杂的物理现象和相关规律,熟悉相关的定义和专用术语,强化基本概念的理解和记忆;在学生掌握基本理论的基础上选用典型的例题,在课堂上进行深入分析讲解和启发式提问与讨论,深化理论内容的理解,使学生更好地理解物理学研究中的理性精神,另外在具体例题的引入上,鼓励学生从枯燥的理论知识出发,探索物理学知识在医药领域的具体应用,使所学知识能够适用于解决相关医药专业问题,激发学生的学习热情,拓宽学生的知识面,提升创新和动手能力。
在教学过程中一定要将物理知识与医药学领域的应用相结合,让学生了解学科之间的互相影响,转变其认为物理学于医药专业无关的想法。例如讲授流体运动学时,由于教材上所涉及的例题多为工程学上的应用,和医药领域的应用结合度不高,因此笔者在备课过程中通过研究多种医药物理学教材以及在互联网上寻找与医药应用有关的流体运动学实例,在授课时首先向学生提问:研究流体在医药领域有什么作用?引导学生进行思考,将学生注意力集中到课堂上来;然后给学生提出流体运动研究的许多医药应用实例,如人体内部的血液流动,制药行业的药液在管道内的传输,厂房的换气与通风,中药制剂药液里的杂质的分离等等诸多问题都牵涉到流体运动的知识。让学生带着问题去学习物理学规律,使他们了解物理学和医药学专业学科之间的渗透和影响,明确医药物理学在其专业学科中的定位以及物理学知识对医药科技发展所起到的重要促进作用,提高对物理学的学习兴趣。
三、教学方式的改进
针对物理学课程基本原理、公式较多的特点,在教学过程中应避免中学填鸭式的教学模式,在教学中重视理解,力图举一反三,在公式原理的推导过程中要求学生建立在理解相关规律的基础上,不提倡机械记忆原理和公式,充分考虑问题的复杂性和条件的多变性,鼓励提示学生采用不同的方法解决同一问题,引导学生把握物理学科的思维方式和研究方法。
教师应树立“学生为主体,教师为主导”的教学心态,讲解原理、规律时多加设问、对比和思考,向学生提出一些灵活性的问题,引导学生进行思考和讨论,将学生的注意力集中于课堂上来,调动学生的探研问题的积极性。
在教学过程中可借助多媒体教学平台和校园网,在课前对学生布置预习任务,在互联网查找与所上章节知识点和医药领域相关的科技新动态,要求以小组的形式先进行讨论和分析,选择有价值的文献在课堂上给予介绍和推广,特别是现代物理技术在医药学发展中的新应用,比如利用光谱分析药物成分,纳米技术在医药学上的最新应用等,让学生接触到物理学前沿技术在医药领域的应用,使他们在更高的层面上了解这门课程的地位,起到辅助提高教学效果,拓宽学生知识面,培养学生探研精神的目的。
一 课堂中介绍物理学史
现有的物理知识是人类在与物理世界的长期对话中,经过无数的曲折和反复,抽象、概括而获得的。物理学的发展中蕴涵着大量的人类的进取精神,物理学的发展历史、物理学家的事迹是对学生进行辩证唯物主义、爱国主义教育和科学精神教育的最好教材,是德育教育的最佳载体。对现有知识进行历史考察,可以把发现的本质放在更真实的背景下,使学生真正懂得它们的本质,并能得到超出定律和公式的许多启示,从而有效得将素质教育渗透到物理教学中。在物理教学中可以抓住机会给学生介绍物理学史,让学生了解基本概念、规律的萌芽及演变过程。
二 培养学生独立思考能力和怀疑精神
科学史上的大量事例表明,不受困于传统理论和观念,不迷信权威和书本是科学创造的思想前提。例如,物理中关于原子结构发展的过程就值得学生借鉴:历史上,最开始人们认为原子是不可再分的,直到汤姆孙对阴极射线的研究提出了原子“枣糕”结构模型;而卢瑟福通过对α粒子散射实验的结果进行严谨的推理后提出了原子核式结构模型。又如牛顿提出牛顿第一定律“运动不需要力来维持”否认了亚里士多德统治了人类几千年的观念“运动需要力来维持”。因此我们在教学过程中要不断培养学生的独立思考能力和怀疑精神,鼓励学生提出与教师相反的想法和问题,让学生敢于质疑,不管是课本上或是教师所教的内容,还是实验中所发现的现象。
三 紧扣教材,有机渗透
物理教师备课时既要吃透教材的重点、难点,又要站在哲学的高度上把握教材的思想体系,努力挖掘、充实教材的素质教育的内容,这样,教师在教学中才能切准突破口,才能深入浅出地做好素质教育渗透工作,使学生真正感到听课是一种艺术享受,既学到了分析、解决问题的方法,又受到了情操、品德方面的熏陶。
例如,学生初学物体的受力分析时,容易漏掉或多出几个力,这时,我们可以告诉他们:力是物体间的相互作用,既有作用力,就必定有反作用力,因此,在分析物体,只有用全面的观点看问题,才能避免因片面分析问题带来的错误,这种分析,既有助于学生灵活的掌握重在有机、适度,有些内容的渗透,可以是点到为止。
再如,在讲原子核的衰变时,指出原子核内部正电荷的量变引起物质种类的质变,一句话就渗透了量变到质变的观点,在讲导体中产生电流的条件时,可以指出外加电压是产生电流的外因,但要产生电流,外因还必须通过内因才起作用。这种渗透,自然,适度,学生容易接受。
四 遵循教育教学规律,循序渐进,让学生主动参与教育教学
素质教育旨在谋求学生整体的智能与人格健康、全面地发展,而学生的主动参与则是他们的智能得以发展的关键所在。在课堂教学中,要充分调动学生的积极性,充分发挥他们的潜能,体现他们的主体地位,让他们去发现问题、解决问题。
例如:在“磁场对电流的作用”一节教学中,我首先用现在较为普遍的“目标教学法”,把“目标”展示给学生,让他们明确本节课的学习目的。学生通过浏览课文,细读重点,精研难点,勾画点圈等自学过程,找出“磁场对电流有什么作用”,这种作用是通过什么而发生的,又是通过什么现象表现出来的。然后组织学生通过实验、分析、讨论,最后得出正确结论。这样,使他们主动参与进教学中来,提高了自己的动手能力,学会了获取知识的方法与途径,真正在参与中发展智能。
五 拓宽实验口径,重视实验外延
中学物理实验除了课堂教师的演示实验和学生的分组实验外,还要求组织开展课外实验。这是物理实验教学的有机组成部分和有益补充。笔者认为,要达到学生无论思想创新意识的逐步形成,促进学生的素质养成的教学目的,就必须重视物理实验教学的外延,以课内学习为基础,努力创造条件向课外渗透延伸,投向社会实践,周而复始,达到对教材内容巩固、深化、提高、创新的目的。
就是说,要拓宽物理实验课堂的口径,让学生把物理知识运用到自然、生产和生活中去,比如:湿衣服应放在什么地方才干得快?保险丝断了能否用铁丝代替?体育课上实心球如何掷得远些?等等。用实验中积累的经验去解决一些生活实际的问题,逐渐培养学生的创造能力,有条件的还可以开展小发明创造。
拓宽实验口径,可以通过成立物理实验科普兴趣小组,有组织的开展课外科普实验活动。可以通过布置课外小实验,让学生独自或联合进行实验。第二课堂以及课外的实验往往只能由学生独自完成,更加以锻炼学生的独立工作能力,促进个性的形成和发展,提高创造能力。
此外,可能通过分工安排学生自制教具来拓宽实验口径。学生在自制教具的过程中,查阅资料,画图,找材料,动手制作,反复实验,可以留下深刻的印象,不仅可以学习到更多的知识和技能,而且可以提高创新能力。
关键词:电气;安全;师资
作者简介:杨勇(1979-),男,回族,河南太康人,河南工业大学电气工程学院,高级工程师。(河南 郑州 450001)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)23-0045-02
在涉及电气专业的实际工程中,人身安全是第一位的,其次是设备安全和环境安全,在保证以上条件的基础上才能论及电气系统的运行问题,可见“电气安全”课程是电气工程专业中一门重要的专业课程。[1-2]该课程涵盖的知识面较广,内容枯燥,知识点琐碎,如何提高学生的学习兴趣,使学生系统地理解和掌握电气安全技术在电力系统各个环节的应用,增强学生的电气安全意识和工程意识,是本课程的主要教学目标。
一、课程的特点和教学目标
“电气安全”课程主要包括人身安全、设备安全和环境安全三部分内容,具有以下特点:[1-4]
1.综合性
“电气安全”课程包括电击防护、雷电防护、过电压保护、静电防护、电磁兼容等多方面的具体内容,涉及“电路”、“电力系统”、“高电压技术”、“电磁场”等多门专业课程的基础知识,对学生上课前的知识掌握有一定的要求。
2.实践性
“电气安全”课程的内容主要来源于工程实际,同时又要用电气安全技术知识指导实际工程应用。
3.系统性
“电气安全”课程涉及到材料选用、设备选型、结构设计等环节,各个电气安全问题不是孤立的,都是电气系统安全的一个方面,整个电气系统安全的保障是各个电气安全技术环节综合应用的结果。
“电气安全”课程的教学目标为:通过“电气安全”课程的学习使学生了解和掌握电气危害的途径和种类,更加重视以后工作和生活中的电气安全,远离电气危害;掌握电气危害的理论分析方法和电气危害防护的工程方法,具有安全意识和工程意识,能够应用电气安全技术知识分析和解决电气安全问题,为以后的工作和生活打下基础。
二、教学方法探讨
该课程涵盖的知识面较广、内容丰富,如果仅靠教师在课堂上讲解书本上的内容和知识点,学生被动地接受,会显得该课程知识点琐碎、枯燥无味,当然教学效果也不会好。所以,该课程应采用多媒体教学和实践教学相结合的方式,结合图片展示、视频播放和案例分析等手段,使课堂教学内容丰富、生动,提高学生的学习兴趣,通过感观刺激提高学生的安全意识,结合实际生活和工程中的电气事故,通过案例分析提高学生的工程意识。[5-8]
利用幻灯片展示和讲解“电气安全”课程中的基本知识点和基本概念,展示电气系统的基本结构和运行方式,分析电气安全问题的产生原因、危害机理、可能造成电气危害的位置,使学生掌握电气危害的规律、特点和防范措施等基础知识。对于“电气安全”课程幻灯片的制作,应避免文字太多,如果文字太多则显得知识点琐碎,应尽可能地采用图形图像来展示教学内容并配合任课教师的讲解,这样才能引起学生的兴趣。
采用图片展示各种变压器、开关、隔离器、熔断器、断路器、剩余电流保护器、接闪器、人工接地体、避雷器、电涌保护器等电气安全保护器件的形状和外观,解释保护器件的型号以及各参数所表示的意义,使学生能认知各种电气安全保护器件,为以后工作中的应用打下基础。利用图片展示电气绝缘老化和损坏的情况、常见的触电情况等,使学生对可能出现电气危害的场所有一定的认识。利用图片展示发生电气危害和电气火灾后的画面,使学生知悉电气安全技术的重要性以及一旦发生电气事故所带来的严重后果。
利用视频播放,向学生展示电气危害发生的过程。例如:雷击过程的视频、带负荷隔离开关动作时的视频、电气火灾视频、不当操作引发电气事故的过程和造成严重后果的视频。在观看视频的过程中,学生大脑的视觉、听觉等神经中枢都比较兴奋,视频中所展示的知识点会在学生大脑中留下深刻的印象。
将案例分析方法融入到教学过程中,可以提高学生学习知识的兴趣,培养学生分析问题和解决问题的能力,提高学生的工程意识,并有助于教师和学生之间展开积极的探讨和良好的互动。对于案例的选择一定要有针对性、典型性并贴近生产生活实际,这样学生才能理论联系实际、才会应用电气安全技术知识进行积极的思考和发言。例如,讨论住宅中的电气安全设计,[9-10]在讨论的过程中可使学生掌握等电位联结电击防护措施的原理、分类、作用和工程实施方法,掌握漏电断路器的选型、作用和工程实施方法,掌握住宅防雷的知识和电涌保护器设置方面的知识;讨论电气设备维护时,涉及到保护接地、漏电保护器的设置、安全电压等方面的电气安全知识,不但可使学生掌握这些知识,还可提高学生解决实际问题的能力,减小电气危害发生的概率;讨论新房装修的电气安全问题时,[11-12]涉及到导线材质和截面、电气布线方式、漏电保护、插座和开关的选择与安装、等电位联结等电气安全技术知识,由于卫生间的湿度较大,还可组织学生讨论卫生间内的局部等电位联结问题、插座的电气隔离问题、电气设备的防水防溅问题、设置单独的供电回路问题等,在以后的生活中,学生们都可能会用到这些知识,可激发起学生学习的兴趣和热情。
在“电气安全”课程的教学过程中,还应重视实践教学,可以组织学生参观小型变电站、电工房、高压试验室等,让学生走进生产实际,真实地了解工作现场的电气安全布置措施。例如,在组织学生参观高压试验室时,可以给他们介绍高压试验室为什么要拥有单独的接地网、接地网的形状和构建方法、接地电阻的大小要求和测量方法、在进行试验时接地的重要性、安全阻隔、安全间距等知识。实践教学作为理论教学的延伸,更加突出应用性和针对性,可以加强学生分析问题、解决问题和工程设计能力的培养,深化电气安全知识、强化工程意识。
另外,作为电气安全知识的扩展,还可以让学生了解一些《电力安全工作规程》,观看一些电力系统专业工作人员违反规程时所造成的电气危害,使电气安全意识深入人心。
三、任课教师的知识结构
电力、通信、自动控制等诸多技术领域都面临着电气安全问题,“电气安全”课程涵盖的知识面广,不但要求任课教师掌握“电路”、“电力系统”、“高电压技术”、“电磁场”等多门课程的基本知识,最好还要有一定的实际工程经验和熟悉电力安全操作规程,这些都将增强“电力安全”课程的讲授质量和效果。
四、教学效果
1.课堂和实践教学效果
通过采用多媒体教学和实践教学相结合的方式,学生在课堂上能积极主动地思考教师提出的问题,能与教师共同探讨一些工程和生活中常见的电气安全技术问题,形成了良好的互动。学生学习电气安全知识的兴趣有所提高,能够在教师的引导下主动提出在某些特殊场合下(例如卫生间和浴室)加强电气安全的技术措施,能够运用所学的电气安全知识来大致评价某些电气系统的安全性,对实际生活中的用电安全问题有了较深的理解,增强了电气安全意识。
在实践课上,学生对工作现场的电气安全布置措施非常感兴趣,积极向教师和相关工作人员请教各种电气安全技术方面的问题,加强了对理论教学内容的理解,基本掌握了防止触电的基本知识,增强了电气危害防范意识,取得了实践教学应有的效果。
2.大作业反馈教学效果
从学生上交的大作业中随机抽取30份,分析教学效果。学生的主观能动性在选题上得到了充分发挥,选题涉及电气安全技术的多个方面,如居民住宅防雷、电气火灾的预防、低压配电系统接地形式的选择、“滚球法”在变电站防雷设计中的应用、日常生活中电气危害的预防、电气设备用电安全、农村用电安全、对人体电击防护安全的探讨、实验室电气安全技术、笔记本电磁辐射、计算机机房电气安全的讨论、家庭装修电气设计中的电气安全问题等,涉及到电气安全技术的多个方面。在完成大作业的过程中,学生通过查阅相关参考文献和个人积极思考,初步掌握了电气安全技术的基础知识和基本应用,巩固了课堂和教材上的内容。
总之,多媒体和实践相结合的教学方式比较适合“电气安全”课程,通过教师和学生的共同努力,一定可以提高该课程的教学质量、学生对该课程的学习兴趣以及学生在实际工作和生活中应用电气安全技术的能力。
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关键词:控制测量,测绘工程技术,控制
Abstract: The control of measurement is the core skills of engineering technology of Surveying and mapping. This paper combined with the production line measurement requirements of application-oriented talents, scientific division of control surveying engineering practice application ability. This paper analyses the control surveying and mapping engineering technology, and in-depth study of the former is an indispensable part in the latter position.
Key words: control survey; engineering survey; control
中图分类号:P2文献标识码A 文章编号
1.控制测量
1.1控制测量的基本概念
控制测量就是在测区范围内建立统一的控制网,以便统一各局部的地形测量工作,使所测的地形图能相互拼接构成整体,而且精度均匀。控制控制测量研究精确测定和描绘地面控制点空间位置及变化,它是在大地测量学的基本理论基础上,以工程的建设测量为主要服务对象而发展形成的,为人类社会活动提供有用的空间信息。控制网具有控制全局,限制测量误差累积等的作用,是各项测量工作的主要依据。对于地形测图,等级控制是扩展图根控制的基础,以保证所测地形图能互相拼接,成为一个整体。对于工程测量,常需布设专用控制网,作为施工放样和变形观测的依据。
1.2 控制测量的基本任务和组成部分
1.2.1控制测量的基本任务
控制测量的服务对象主要是各种工程、城镇建设和土地规划与管理等,这决定了它的测量范围比大地测量小,且在观测手段和数据处理方法上,具有多样化特点。作为控制测量服务的对象,在操作过程中大体分为设计、施工、运营三个阶段,每个阶段对控制测量的要求有所不同。在设计阶段,是建立于测绘大比例尺地形图的测图控制网;在施工阶段,是建立与施工测控网;在运营阶段,是建立以监视建筑物变形为目的的变形观测专用控制网。
1.2.2 控制测量的构成部分
控制测量包括平面控制测量,高程控制测量和三维控制测量。平面控制测量是为测定控制点平面坐标进行的;高程控制测量是为测定控制点高程进行的;三维控制测量是为前两者同时进行的。平面控制网常用三角测量、导线测量、三边测量和边角测量等方法建立,高程控制网则常用水准测量和三角高程测量等。
1.3 控制测量的作用
控制测量在许多方面都发挥着重要积极的作用,可以说地形图是一切经济建设规划和发展必需的基础性资料。为测地形图首先要布设全国范围内及局域性的大地测量控制网,为取得大地点的精确坐标,必须建设合理的大地测量坐标系及确定地球的形状及大小和重力场参数。因此,控制测量在工程建设中发挥着决定性的基础保证作用。再者,控制测量在防灾、减灾、救灾及环境监测评价与保护中起到了特殊必要的作用。此外,控制测量在发展空间技术及国防工作建设中,在丰富当代地球科学有关研究及发展测绘工程事业中,其作用也越发的明显。
2. 测绘工程技术
2.1测绘工程概述
测绘是采集、量测、处理、分析、解释、描述、分发、利用和评价,与地理和空间分布有关的一门科学、技术和经济实体,其具有基础性、前期性和公益性等特点。测绘产品是反应地表上自然人工要素及地理空间的位置属性信息,而这类信息是社会发展和经济建设中各行各业需要利用与依赖的基础。工程测绘是把工程地区各种地面物体的位置和形状及地面起伏状态,用各类图里符号依照规定的比例尺寸绘成地形图,或者以数字表示出来,为工程建设的规划设计提供必要的图纸和资料。测绘工程的主要任务包括控制测量,碎步测绘,线路测绘,施工放样,数据处理等。
2.2 测绘工程技术的实际应用
测绘工程技术在公路工程中有很大的运用,对公路工程进行地质测绘的主要目的就是查明公路范围内的地质、地貌、地形条件,同时将区域性地质资料结合分析,从而准确评价公路范围内结构物、隧道、桥梁、路基等的适宜性与稳定性,为公路工程施工点布置、测试及地质勘探提供有效的依据。为公路工程选定一条合理、经济的路线,就必须先进行测绘工作,将带状地图绘制出来后,测量纵、横断面,并在图纸上进行路线设计,然后标出路基边坡、纵坡、平面位置,以及对施工起到指导作用。如果有公路跨越河流情况时,则还需要将两岸的地形图测绘出来并对河流比降、河床断面、拟建桥轴面进行测定,从而为桥梁设计方案日工真实的数据。由此可见,测绘工程技术在公路工程的设计施工方面必不可少,测绘工程的使用,不仅使工程更为合理、安全,且体现出了社会效益与经济效益。
2.3测绘工程的特点及发展趋势
测绘工程的特点概括起来就是“六化”和“十六字”。“六化”即测量内外作业一体化、数据获取及处理的自动化、测量过程控制和系统行为的智能化、测量成果和产品的数字化、测量信息管理的可视化、信息共享和传播网络化。“十六字”是精确、快速、可靠、实时、遥测、集成、简便和安全。
现代测绘工程的发展趋势有一下几个方面。1.以测量机器人为代表的智能和自动化系统的广发应用;2.基于知识和数据挖掘的工程信息系统;3.从土木工程测量和三维工业到人体医学测量;4.多传感器的集成和混合系统;5.GPS、GIS、RS、TPS和激光扫描系统等多技术集成融合;6.大面积空间数据的快速采集及处理;7.精密数据处理和海量数据处理方面的数学物理建模;8.信息服务的网络化和可视化。
3.控制测量在测绘工程技术中的地位与意义
3.1 测绘工程控制测量技术问题研究
平面控制网测量的控制点点位的选择应当坚固而稳定的高大建筑物的顶面或者是土质坚实的地方,这样的选择有利于造标、埋石,同时能够永久保存。标志中心应明显。GPS点一般为地名、山名、单位名等,同时应当向当地人民群众及政府确定。若在统一各监测区有相同的点名应作出区别。高程的控制网的设置范围与平面控制网相互之间是能够适应的。一般监测区建立的高程系统是统一的,采用国家规定的高程基准或高程系统。首级网通常是布设为闭合环线,加密网是符合线路、结点网及闭合环。水准线路多是采纳起止点的简称作为路线的名称,起止顺序根据“起北止南”或者“起西止东”。环线的名称是在环线内的最大地名后加“换”字。水准路线等级的划分的表示应以IIIIIIIV的形式写在线名之前。水准线点的编号则是从起点路线开始,以1、2、…… 的顺序编号进行定点号的表示
3.2控制测量在测绘工程技术中的地位
控制测量是测绘工程的前提,只有在把控制测量做好的情况下,才能开展后续的测量工作。控制测量在测绘地形图,地图,全站仪中都有很大的作用,特别是日常定位如GPS等。
平面控制测量分数字化实测、数字化修补测两种情况。以上两种情况的测绘工程流程都是一致的,需要完成基础控制网测量、图根测量控制、数字化采集碎部是数据、地籍要素采集等工作。基础控制测量是以国土局提供的已有GPS三四等控制测量成果为基础,加密控制网布设为GPS一级网。控制网布设遵循从整体到局部、从高级到低级的布网原则。由此可见,控制测量在测绘工程中的GPS定位环节有着举足轻重的地位。
4.结论
本文对控制测量和测绘工程技术进行阐述分析,再深入探讨控制测量在测绘工程技术中不可或缺的地位。控制测量是测绘工程的前提,只有在把控制测量做好的情况下,才能开展后续的测量工作。
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