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关键词:流体力学 教学改革 互动启发式教学
中图分类号:G424 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)02(b)-0030-02
近年来,作为在新的历史时期全面推进我国高校人才培养模式改革的重要举措,中国矿业大学(北京)大力开展全面建设研究型本科教育教学体系,加强学生创新能力的培养,落实“创新教学环节”的教学改革研究。“创新教学环节”由创新方法类课程、创新实践活动组成。包括科研导论课、科研技能实践、以及大学生创新训练项目等等。然而,大学本科生在校的大多数学习时间还是以课堂为主,如何对课堂教学进行改革,以适应研究型本科教育教学体系的需要,是本文探讨的问题。
1 流体力学课程的指导思想及定位
流体力学是工程力学专业的核心基础课程,为后续课程提供必要的基础知识和应用工具。因此,牢固掌握流体力学课程的基本内容,熟练运用该课程的基本方法,透彻理解其基本思想,是打开力学专业阶段学习的关键。对于流体力学这门课的普遍认识是,老师们难教,学生们难学。究其原因,是因为学生在中学没有接触过流体方面的知识,是“懵懂无知”的状态;而到了大学,一开始就要接触流体的性质、模型、运动学和动力学的概念,是“被动接受”的状态。这对于大学生来说势必会感觉很难,从上课听不懂,习题不会做到上课不想听,习题抄答案,形成恶性循环,而教师的灌输式教学更使得这门课预期达到的教学目标难以实现。学生的基础没有打好,对于后续课程的学习势必产生不良影响。如何使学生在学习过程中既能独立思考,又能积极响应教师的互动提示,进行有效的互动,这是提高教学效果的关键所在。
以学生为主体、教师为主导的互动式教学思想[1]在教学工作中逐步得到巩固和落实,在教学方法的改革上取得了可喜成绩。但是,要真正实现“教以学为本”[2],还需要不断在教学思想、教学方法、课堂结构等诸多方面进行创新性的探索与研究。作者近年来一直从事流体力学课程的教学工作,对如何让学生学好这门课进行了一定的研究。作者认为,启发式教学[3]对于流体力学难教、难学这一问题是一有益的解决方案。通过在课堂上与学生互动以及在适当的时候对学生进行启发,能够改变流体力学课堂沉闷,学生不想听讲的氛围,同时对培养学生的力学修养与力学能力大有裨益。教师在教学过程中切实重视、真正确立学生在学习过程中的主体地位,通过学生自悟、质疑、写练的同时,加强学生主体之间的信息交流,以及教师的适时点拨启导,构建“互动启发式”这一课堂教学结构体系,能更好地让学生学会学习,逐步提高学习修养。
作者针对上述问题,参考了国内外教学资料,结合多年教学经验,并以工程力学08级的“流体力学”教学为研究对象,成立了“岩爆研究大学生创新小组”。小组成员利用课余时间,参加重点实验室的科研活动,在北京市学会第17届学术年会上了表了三篇论文[4~6]。小组成员的学习热情、学习成绩、研究水平得到了很大的提高。由此可见“互动启发式”教学适应教学改革的需要。“互动启发式”教学方式改变了过去那种学生被动接受的状况,它要求教师的教学必须以调动学生的积极性为主,学生是主动的参与教学,而不是被动的去记忆。作者在教学中发现,互动启发式教学方式是教师学生“双赢”的教学方式,它促进了师生间的情感交流,调节了课堂气氛,是符合大学教学大纲的新选择。
2 流体力学的基础性、前沿性和时代性
《流体力学》课程是计算流体力学、多相流动、非牛顿流体力学的基础性理论。同时,本门课程对于许多理论性较强的学科,如工程热力学、传热学、应用数学、应用物理学、流固耦合、渗流力学等,都是必不可少的基础理论课。《流体力学》课程中的许多专题:如边界层理论、湍流、涡动力学、水波动力学、气体动力学等都是发展迅速的前沿学科。当前,随着环境和资源探测要求的增长与技术进步,出现了许多或以流体力学为基础、或与流体力学相交叉的新学科,如CCS(碳固存)、煤岩中的瓦斯流动、多场耦合、多相流及非牛顿流体力学;特别是随着高超音速飞行器和运载工具、超静音潜艇、以及现代武器系统的发展,为流体力学学科提出了更多的新问题,也为学习《流体力学》的学生提供了广阔的发展空间。
3 流体力学教学改革的尝试和成效
在教学中努力践行“研究型学习”[7]与“创新型人才”[8]的培养。开展“互动启发式”教学法改革,培养学生积极思考、研究型学习、创新型思维的能力。在平时成绩考核中,增加了“研究报告”一项,指导并鼓励学生针对书中的重点、难点问题进行深入研究,在创新教育理念与研究性教学相融合上做出了有益的实践。
3.1 教学方式的改革
《流体力学》课程的特点是:理论性很强,对学生的数学基础要求较高。例如,除了需要了解一般张量变换和指标运算的规则外,还需要了解张量场论、曲线坐标系下的张量微分学、微分几何中关于点、线、面间的拓扑关系;以及由Gaussian定理、Stokes定理、标量势、矢量势、Helmholtz张量分解定理、向量场的梯度来表示流体力学的求解域,需要了解它们的几何意义以及在流场几何描述中的应用。另外,在对不同流动现象的偏微分方程定解问题的求解中,需要讲解有关的数学物理方法的背景知识,如解波动方程的行波法、求解涡旋场中的格林函数法等。仅采用PPT教学,难以表达在定理推导或偏微方程求解中的思辨、引证与推理过程。
因此,将传统“板书式”教学与现代教育技术相结合,各种方法互为补充,探索启发式教学法的创新,采用了以下的教学方法与教学手段:
(1)对于建立流体力学基本方程组或偏微分程求解过程中的数学推导,采用板书讲解为主,PPT为辅的教学方法。由于多数学生的张量场论与张量微分学的基础较薄弱,在从这些定理出发建立流体力学基本方程的教学中,需要进行较长时间的数学推导,很容易造成学生的疲劳。采用传统的“问-答”为主的“启发式”教学法,往往得到“启发”的只是部分基础较好的同学,多数学生很少能主动响应,容易形成流体力学“难以学懂”的印象。
针对上述问题,创造性地设计了“互动启发式”教学法。所谓“互动启发式”教学,就是在设置启发问题过程中,对被启发对象的思维过程施加以强烈的影响,激发学生深入思考的方法。具体是,在理论学习、定理推导、或典型例题讲解过程中,由老师首先进行提纲式讲解,针对教材中的重点且难点问题,要求学生进行一定时间(5~7 min)的课堂练习作业,启发学生提出问题。最后,再由老师进行板书讲解的“讲解―学生练习-提问―再讲解”的课堂教学过程。
“互动启发式”教学法实施的关键,是由教师对讲解的问题进行纲要式分析,给出主要思路并交待相关背景知识,对其中的关键问题设置疑问点;在学生进行5~7分钟的课堂练习过程中进行巡查,发现学生遇到的难点并适时提问,最后,有重点地进行分析与讲解。在这一过程中,给学生提供了一个独立思考的机会、创造了一个平等、自由的提问环境,使学生可以毫无顾虑地与老师交流,也便于老师及时发现问题。老师在学生达到思维临界点时的讲解,学生的印象深刻,可以达到事半功倍的效果。
(2)对于流体力课程中应用型专题和涉及实际物理现象较多的章节,采用PPT或录像为主的现代化教学方法。这样,可以在有限的课时内,在使学生充分掌握书中的理论知识的同时,对相关的物理现象有感性认识,加深对理论知识理解,以激发学生的科学探索精神,提高学生的学习兴趣。为此,通过课程建设,编制了实验录像。实验录像介绍流体力学理论的背景知识,如有关流体粘性、压缩性、静力学实验、伯努利方程实验、雷诺实验、边界层流动等,利用PPT等现代化教学方法在课堂教学中加以运用。
(3)耐心、细致的课后辅导。对于在课堂上提出问题的学生,无论问题对错、难易,在回答问题前,首先用“这是一个很好的问题,……”“你的问题很重要,……”等加以鼓励,然后再回答问题;对勤于思考的同学加以表扬。
(4)改革考试的形式和内容,促进教学质量的提高。教学实践中,对期末考试进行改革:平时成绩定量化计分制;要求每位同学选择教科书中的一个专门问题进行研究,提交一份专题研究报告;在期末考试卷面成绩出题中与评分中,强调解题的分析过程。通过上述方法,在考试内容上,将知识测试与创新能力测试相结合。
3.2 教学改革效果
自我校工程力学专业开设《流体力学》课程以来,作者一直致力于以创新型人才培养、研究型学习方法建立为目标的教学改革,在不断提高自身理论水平的同时,提出了“互动启发式”教学方法并在教学实践中加以运用。学校教学督导组的资深老师多次听课,都给予了很高的评价。在授课中注重板书推演、思辨清晰、严谨、通俗易懂,在课后热情辅导同学们的学习与创新研究活动。作者的授课及辅导受到同学们的广泛欢迎。
4 课程特色
力学专业《流体力学》课程理论性强、对张量分析、场论、数学物理方法与特殊函数等数学基础知识要求高。作者在不断提高自身的理论水平、积极开展教学研究与改革的基础上,形成了以下课程特色:
(1)在建立流体力学基本方程组与求解流场数学模型过程中,板书推演思辨清晰、严谨、通俗易懂,对所需的张量、场论、数学物理方法背景知识可进行详细分析或精讲。为使理论分析连续、易于启发学生的思维,撰写了近60万字的背课笔记/授课讲义,在板书推导中,多数情况下可以脱稿讲解。
(2)采用“互动启发式”教学方法,在课堂上形成与学生间的良好互动,启发学生的自主思维、深入思考,以达到深入理解复杂数学、力学理论的目标。“互动启发式”教学方法不断充实完善,形成了包括课堂的即时启发教学、平时的考察辅导与期末考试互相支持的系统方法。为研究型学习与创新型人才培养提供了有力保障。该方法得到了越来越多的认同。工程力学系的同仁,如黎立云教授、祝捷副教授等老师都采用了“互动启发式”教学法,并形成了自己的特色,取得了很好的教学效果。
(3)强调“研究型”学习方法。在平时的作业中,要求学生将每一道习题当作一个“模型科学问题”,以论证与推演过程是否合理来评价学生作业的优良等级。对学生的作业认真评分并计入平时成绩。允许作业成绩不理想的同学可以重作,重新评分。另外,要求学生在课程结束前,选择书中的问题提交一个研究报告,老师给予辅导、评分,并计入平时成绩。以上措施在培养学生的研究型学习方法上起到了十分重要的作用。
(4)积极引导、支持学生开展创新科研活动。指导学生针对教学中的重点和难点开展解题方法、教学方法的研究,并将结果撰写成研究报告或教改论文。在授课期间,对有学生要求给予科研的学术指导,总是热情响应。
5 流体力学教学工作的展望
(1)继续充实、完善习题库、多媒体课件、实验录像等教学资源,实现优质教学资源共享。
(2)以创新型人才培养、研究型学习方法为目标,继续开展教学方法的研究,不断完善“互动启发式”教学方法的内涵。
(3)现有的力学专业《流体力学》教材或深度不够、或难于自学。准备在多年流体力学教学积淀与撰写的讲义的基础上,出版一部通俗易懂、学术水平高、具有矿业特色的流体力学教材。
(4)目前的张量分析、场论的教材大都比较抽象,受众较少。准备集自己多年在微分几何、张量与场论理论的学习心得,在撰写的讲义基础上,出版一部侧重于讲解张量、场论主要定理几何意义及其在流场描述应用的学术论著,作为力学专业《流体力学》课程的参考教材。
(5)跟踪国际上最新研究成果、发表高水平科研与教改论文,提高自身素质,促进教学水平的提高。
6 结语
用“互动启发式教学”法进行教学,不但能使学生顺利地接受新知识,而且教给学生利用已有的知识通过归纳总结去认识新知识的一种有效的学习方法,这就给了学生一双点石成金的手。同时,由于采用对比、比喻等方法,引进一些生动活泼、通俗易懂、典型直观的事例,不仅使教学双边活动有声有色,而且在重温旧课时轻松愉快的认识和掌握深奥、抽象、复杂的概念和规律,起到事半功倍的效果。“互动启发式教学”是传授知识、启迪思维提高教学质量的重要手段,是一种行之有效的、科学的教学方法。
总而言之,作为大学教师,为了改革传统的教学模式,必须在了解自己学生的基础上采取相应的教学策略和教学方式。互动启发式教学方式克服了传统教学方式的不足,调动了学生的积极性和主动参与性,它是大学教学改革的必然要求,应该坚持并努力完善这种教学方式,使教学真正做到学以致用。
参考文献
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论文摘要:以培养热能动力类高素质创新型人才为目标,以“研究性教学”理念为引导,整合技术基础课教学资源,加强教学团队建设,按照“拓宽基础、注重实践、注重创新”的思路全面改革课程体系和教学内容、方法、手段,优化培养过程,实现科研与教学结合,技术基础课程教学与创新研修课程教学和大学生科技创新指导相结合,进一步增多实践性教学环节加强对学生科研能力的培养,在实践中取得较好的效果。
高等教育肩负着培养高素质专门人才和拔尖创新人才的重要使命。为适应我国经济社会的快速、健康和可持续发展,全面贯彻落实科学发展观,教育部先后实施了“本科教学工作水平评估”和“高等学校本科教学质量与教学改革工程”等重大举措,以期深化高等学校教学改革,提高人才培养的能力和水平,更好地满足经济社会发展对高素质创新性人才的需要。哈尔滨工业大学以此为契机,全校范围开展教育思想大讨论和相关专题研讨会,进一步理清了学校精英教育的办学指导思想和目标定位,通过构建通识教育与专业教育相结合的人才培养模式,面向国家与社会需求,培养“研究型、个性化、精英式”且具有国际竞争力的高素质人才。
哈尔滨工业大学能源学院教学工作具有优良的传统,主要沿袭了原苏联的教学模式,培养了一大批各领域的杰出人才,培养的学生基础扎实、动手能力强。但学院原有的培养模式的教学效果同学校确立的“研究型、个性化、精英式”培养目标的要求还有差距。传统教学方式是以知识的传授为中心的,教师传授的知识按形式逻辑演绎法的要求构建成简明的知识体系,[1]没有体现知识发现、理论形成的过程,人类在科学发现、技术发明和工程应用中许多巧妙的思维被淹没在繁杂的理论知识中,不利于学生能力培养。开展“研究性教学”、培养学生科研能力和创新能力是教学改革的方向。[2]技术基础课是基础课与专业课之间承前启后的桥梁与纽带,在学生专业能力培养方面具有重要作用,技术基础课的学生覆盖面广,教学改革能使更多学生受益。
一、确立研究性教学理念,明确基础课教学目标
研究性教学应成为现代教学理念的构成要素,它是对传统的传递式——被动接受式的教育理念的革新。研究性教学和学习的实践要求把“答案”变成“问题”,进而在对“问题”的追问中建构教学和学习的方法。研究性教学和学习越来越受到广大教师和学生的重视。[2]“组织工程流体力学”、“传热学”、“燃烧学”、“工程热力学”等技术基础课程的任课教师成立教学改革团队,针对性地开展教育思想和理念的讨论,以“研究性教学”理念为引导,按照“拓宽基础、注重实践、注重创新”的思路改革课程体系和教学内容、方法、手段,优化培养过程,在普遍提高学生综合素质、培养学生创新能力的基础上,为学有余力的学生的个性化发展提供了“创新研修课”、“科技创新”指导等环节,实现精英式培养,取得较好的效果。
围绕学校“研究型、个性化、精英式”的培养目标,进一步明确热能动力类本科生专业知识、专业能力和综合素质的培养目标。在继承哈尔滨工业大学热能动力类专业教学优良传统的基础上,开展先进教育教学理念学习研究,完成了省级教改项目三项。积极实践“研究性教学”的理念,培养热能动力类高素质创新型人才。
二、加强教学团队建设,注重对青年教师的培养
1.搭建技术基础课任课教师交流平台
过去热能动力类技术基础课程的任课教师分属不同的专业方向,承担各自的技术基础课程教学工作,交流很少。课题组成立后,建立了教学例会制度,课题组成员定期交流,讨论技术基础课的教育教学理念;分析技术基础课程之间的联系,优化教学内容,实现课程间的融会贯通、资源共享,为后续课程体系改革提供了前提条件;通过观摩名师教学录像、总结教学经验、讨论教学的难点、疑点,提高了教学团队整体的教学水平。2009年,热能动力类技术基础课程教学团队被评为国家级教学团队。
2.落实青年教师导师制
建立、完善了青年教师导师制度,为每位青年教师配备一名教学经验丰富的指导教师,通过教学示范和课堂点评等环节,青年教师教学水平迅速提高。教学团队40岁以下青年教师在学院的青年教师教学基本功大赛中都获得一等奖,在学校的青年教师教学基本功大赛中都获得二等奖以上奖励。
三、开展全方位课程建设,改进教学内容、方法和手段
1.改进教学内容
热能动力类技术基础课程原有的教学内容相对陈旧,没有突出对学生的专业能力的培养。按照专业发展需要和学科自身的科学性、系统性、完整性,逐步优化教学内容。借鉴了国际一流大学的相关教学教材,对原有教材进行修订补充,增加了本领域科学和技术的最新发展和热门问题。同时,坚持教学与科研的有机结合,在授课过程中穿插授课教师的科研经历,一方面使授课内容更为生动,另一方面也向学生们展现了专业未来前景,提高了学生学习的动力。
2.改革教学方法
针对技术基础课传统教学模式在学生创新能力和工程能力培养方面的局限性,在教学中进行一系列渐进式改革。逐步摒弃“照本宣科”、“灌输式”教学模式,根据课程和教学内容特点,灵活运用“启发式”、“案例式”、“探索式”等多种教学方法。将教学内容、教学媒体、教师活动、学生活动等课堂教学要素有机组织起来,发挥整体的最大效能。教学以“培养学生分析问题、解决问题能力,为专业课程打基础”为原则,将理论学习与实践训练有机地结合起来,强调学生通过主动探求问题解决的途径和方法,激发学生的学习兴趣,鼓励学生大胆提问、积极发言,促进师生互动,努力实现以教师为主导,学生为主体的新型教学模式。
灵活运用启发式教学方法,通过让学生从事类似于科学家发现真理的学习活动,调动其学习的主动性和积极性,掌握学习理论与发现问题的方法。例如笔者在流体力学教学的流动阻力及能量损失这一章教学中,不但讲解了教科书中要求学生掌握的知识,而且还收集了大量的史实资料,例如把雷诺、普朗特、尼古拉兹等科学家当时研究的思路、考虑问题的方法以及研究方式的特点介绍给学生,并让学生自己模拟或重现当时的发现过程,让学生学习和体会一下科学家创造性工作的过程。
尝试将专利分析引入技术基础课程的教学,从公开的发明专利细节中,分析其理论基础和发明人的创新思想及技术创新的一般规律。发明专利具有实用性,具有在工业上应用的可能性,要解决的是工程实际问题。[3]对发明专利的分析是培养学生创新能力和工程能力的有效方法。
教学过程注重基本理论在专业中的应用,学生参与程度高,积极配合,课堂教学气氛活跃,互动效果好。
3.采用传统教学手段与现代教育技术相结合
在教学过程中,笔者越来越感到传统的教学方法和多媒体技术相结合对于提高教学质量的重要性。研制的技术基础课的CAI课件集文字、图片、动画、录像、声音于一体,充分应用现代教育技术和多媒体教学的优点,使教学方法多样化、现代化,改变了传统的“黑板+粉笔”的单一模式。流体力学CAI使抽象的流体力学概念与理论形象化、具体化。例如:流线的定义——流线是表示某一瞬时流体各点趋势的曲线,曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向相重合。传统模式无法形象地表现出抽象的概念,用多媒体技术来显示流线,结果一目了然。这些方法弥补了传统教学在时间、空间等方面的不足,特别是在调整教学计划,压缩教学学时的改革中,它是解决教学内容多与教学时数少这一矛盾的有效途径之一。变静为动,激发学生的学习兴趣,提高教学效果。省时省力,使教学化难为易,增加工程或实践实例,施行理论与实践并重的教学方法,使教学效果明显提高。
授课采用多媒体形式,幻灯片形象、生动、内容丰富但不繁杂,结合CAI课件讲述,思路更加清晰,遇到相对复杂的问题,又以板书体现,板书结构清楚,让学生能够深刻理解所讲述的内容。学生认真听课、认真做好笔记,积极配合教师。将多媒体技术的运用与传统教学手段、教学形式的改革统一起来,取得较好的教学效果。
4.改革课程考核方式,突出能力考察,推行累加式考试
革新传统的考试模式,借鉴欧美大学的考核目标、考试方法与考试思路,结合热能动力类技术基础课程特点,深化考核内容和考试方式改革。全面采用累加式考试方法,以综合评价与过程评价为主,考试手段多样,不仅限于笔试,根据课程情况,采用闭卷考试、开卷考试、课堂讨论、平时作业、阶段测试、课程设计、计算机编程、课程报告、专业外语资料阅读、长摘要撰写、实验等多种形式,全面考察和评价学生对所学知识的综合运用和解决实际问题的能力,充分挖掘课程的教学深度和广度,从而培养学生运用所学知识解决问题的能力,考察学生的创新精神和实践能力。通过考试方法改革,改变过去期末一张考卷定成绩的做法。实践表明,考试方法改革对提高学生出勤率、促进学生听讲和培养专业能力都是有益处的。
四、注重实践环节,提高学生科研实践能力和创新能力
1.整合实践教学资源,建立开放式实验平台
实验教学是书本知识与工程实际相结合的重要纽带,是培养学生独立工作能力、解决工程问题的综合能力、自主创新能力的主要途径,对提高本科教学质量起着十分关键的作用。通过成立学院实验教学中心,整合学院原有的技术基础课程实验教学资源,构建了相互配套、资源共享、类别层次清晰、结构优化、充满活力的实验教学管理新体系。强化实验教学建设,部分知识完全通过实验来认识和学习,实验教学突出对学生实验操作技能和学生动手能力的培养,技术基础课任课教师参与开发引进了多个新实验项目和实验装置,增加设计性试验,开阔学生视野,启迪思维,提高了学生的创新意识和动手能力。与研究所共建科技创新实验室,为本科生科技创新提供实验平台。
2.技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合,实现精英式培养
由于授课学时等因素限制,技术基础课的研究性教学效果受到制约。所以笔者认为应以学生科研能力培养为主线,统筹规划研究性教学的教学环节,将技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合,在教师相对稳定的科研方向上,将科研项目内容引入教学,教师将科研成果与所讲授内容有机结合,理论联系实际,能够激发学生的兴趣,活跃学生的思维,提高学生分析问题、解决问题的能力。学生通过参与科研项目,加深对专业基础课知识和理论的理解,科研能力和创新能力得到显著提高。
五、教学改革效果
以“研究性教学”理念为引导,开展教学团队建设和课程建设,效果显著。热能动力类技术基础课程教学团队被评为国家级教学团队,教学团队的青年教师成为教学骨干,40岁以下青年教师在学院的青年教师教学基本功大赛中都获得一等奖,在学校的青年教师教学基本功大赛中都获得二等奖以上奖励。“工程流体力学”、“传热学”课程被评为国家精品课程、“燃烧学”课程评为黑龙江省精品课程,“工程热力学”课程被评为哈尔滨工业大学优秀课程。完成黑龙江省新世纪教学改革项目三项,以上教学成果实现网上共享。
本课题提出的热能动力类技术基础课程创新教学模式,经过多年实践,在对学生科研能力、创新能力培养方面取得了很好的效果,指导本科生多次在国家级和校级科技竞赛获奖。本科生参与申请发明专利,并在核心以上专业期刊。
六、结语
在“研究性教学”理念引导下,整合技术基础课教学资源,教学团队成员分布于不同专业方向,相互间的研讨和交流促进了教学理念和教学水平的提升,全方位改革课程内容、教学方法、教学手段,将教学和科研、技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合,实现多元化专业教育和精英式培养。
参考文献
[1]于歆杰,陆文娟,王树民.专业基础课中的研究型教学——清华大学电路原理课案例研究[J].高等工程教育研究,2006,(1):118-121.
关键词: 独立学院; 工程力学; 改革
中图分类号: TB12-4 文献标识码: A 文章编号: 1009-8631(2010)08-0085-02
工程力学是一门理论严谨、推理严密而又广泛联系工程实际的一门学科,是现代工程技术的基础理论。它是我校光电专业、金属材料专业、高分子专业和工业设计专业的必修课程,是一门理论性较强的专业基础课程。该课程培养学生抽象化能力、逻辑思维能力、计算能力以及利用工程力学的基本理论和方法去分析和解决一些简单的工程实际问题的能力,为学习机械原理、弹性力学、流体力学等一系列后续课程打下坚实的理论基础【1-3】。我校作为独立学院为确保本课程的教学质量,在课程建设上对其进行了一些改革,并取得了一定成效。
一、教学方法的改革
工程力学课程的教学相对比较枯燥传统的板书对于复杂图形的讲解很困难,采用多媒体教学可以通过精美的课件,引入生动的动画,不仅吸引学生的注意力,还可以提高课堂教学效果,增大课堂容量。多媒体课件的信息量大,授课内容形象直观,可以节约教学时间,增加对教学内容的讲解,在一定程度上解决了课时少内容多的问题。在使用多媒体教学中,教师要注意以下几点:
(一)学生是教学行为中的主体
教师的目标不是把课讲好,而是让学生学好。为此教师要有意识地引导学生主动地去获取知识,而不仅仅是将知识通过各种渠道灌输给学生。在多媒体教学中,常常会出现教师不停播放课件,边播放边照本宣科地读课件,大部分学生听得则是昏昏欲睡。在工程力学课堂教学中,提倡老师将板书、肢体语言等多种手段与课件播放相结合真正实现“多种媒体”的综合运用。
(二)教师要制作富有个性化的课件
使用多媒体教学时,教师应制作适合自己的课件。虽然有现成的课件可以使用,但再精美的课件不一定适合自己。通过教师自己制作课件,可以充分调动教师的积极性,同时保留每位教师的风格和特色。教师在授课和制作课件的过程中,要充分考虑学生思考和做笔记的时间,要尽量使课件思路敏捷,文字简洁。同时,教师平时要注意素材收集,方便灵活应用。作为教师应是上课之前要备好课件,下课之后还要根据上课的情况不断完善和补充课件精益求精。这样的反复过程,不但提高了课件的质量,而且对教学质量的提高。
(三)要提倡学生做笔记
在近几年的教学中,发现记笔记的学生越来越少,这样做的结果只能是在老师讲解的过程中,学生能听得懂,但在课下无从下手复习。记笔记时应该对讲课的重点内容做记录,对老师强调的难点和不易掌握的内容要记录。至于基本的概念在教材中直接做标记即可。在利用多媒体上课时,老师不应该只局限于三尺讲台,可以走到学生中间,与学生面对面进行交流。在屏幕显示中要经常穿插一些其它的教学方式,如板书、课堂讨论、习题等,使学生能得到适当休息,轻松愉快地获取知识。
二、工程力学课程考试的改革
基于工程力学课程通过教学培养逻辑推理能力、分析问题和解决问题的综合应用能力、自学和创新能力的目的,考试的形式可以使多种多样的,例如论文、开卷考试、阶段测试、试验和实地考察、答辩、专题讨论、口头演示、同学评价、图片演示、设计、制图或模型、个人研究项目、小组研究项目、自评、资料分析、书评、课堂表现、实习和社会实践笔记或日记、口试以及闭卷口试等。
(一)小组研究项目
用力学知识解决实际问题是每一个老师讲课时都会讲到的内容,当课程讲到一半或快结束时,就可以出个实际问题让学生以小组为单位进行调研、建模、计算编写研究报告等,因为学生的时间有限,这类题目不宜过大,给学生的时间大约是1个月左右,老师定期指导,才能够保证质量。
(二)论文
对于工程力学中比较新的问题,可以采取让学生编写小论文的形式结课,以实际工程为背景选择问题,学生需要使用多种交流手段(如社会调查、上网、去图书馆、走访、实验等)收集大量的信息并进行归纳、分析,还可以自行设计并实施解决问题的方案,记录试验、调查和资料收集筛选的结果,注重学生自我积累考核证据,甚至是可以采用综述性质的论文,让学生通过学习了解某个问题的研究前沿。为保证考核的准确性,要求教师对每次课业和每次课内外活动都要给出明确的等级评判标准。
(三)期末考试采用多种方式结合
在对工科各类专业学生所授《工程力学》课程的教学过程中,我们采取了相对灵活多样的考试方式和评价方法。首先把该课程分为理论教学、实验教学和实际案例分析三个环节来进行,每个环节上都有不同的考试方式和评价办法。理论教学多采用笔试考试方式实验教学多采用实验操作演示及实验报告考试方式;实例分析多采用论文和答辩考试方式等。过程考试与集中考试相结合,增加平时成绩在总成绩中的比重,学生在学习过程中的每次过程化考核成绩累加起来,算作学生的平时成绩。学生最后成绩的得出,按照平时成绩30-50%,期末集中考试成绩50-70%算。随着考试条件和手段的进一步改善,可加大平时成绩在总成绩中的比重。
三、师资队伍的建设
(一)规范教学过程
工程力学课程建设要做到目标明确,教学要求规范,课程内容统一,教学大纲符合标准化、现代化要求。按照我校工程力学课程的任务及其在专业教学计划中的地位,制定出了符合我校特色和适应各专业教学目标要求的完整的、规范的工程力学教学大纲。并结合我校工程力学的教学状况,制定了工程力学课程建设的长远规划、工程力学教学规范,从教学大纲、进程计划、教案、讲授、批改作业、命题、考试等全过程实行全方位把关,保证教学各个环节规范合理,有效保证了教学质量的稳步提高。
(二)采用启发式、讨论式教学方法
工程力学实现由单纯传授知识到重视培养能力的转变,在教学方法上采用启发式、讨论式,使课堂成为学生智能培养的舞台,营造生动活泼、师生互动的课堂氛围,充分发挥教师的主动性,加强互动,调动学生主动思维、积极思考。强化基础,突出重点,注重基本概念、基本理论的理解和掌握,加强习题训练,提高学生分析问题和解决问题的能力。这不仅要求教师在课堂上通过互动、启发和学生沟通交流,还要给学生生留下思考的空间,充分发挥教师的主导作用,才能收到良好的教学效果。
(三)坚持精讲精练,提高学习的主动性和积极性
在教学过程中,应该贯彻“少而精”的原则,精心选择教学内容,改变过去多而不细的方法,将一些最重要和最基本的概念、理论和分析方法教给学生,并通过必要的基本训练帮助学生理解和掌握,为发挥其创造性留足时间和空间。教学的重点内容是关键所在,教师讲解的应当是各章节的主干内容,着重讲“提出问题、分析问题、解决问题的基本思路、主要途径和转化条件”。而对一般内容或者比较简单的章节则可稍加指点。次要的、烦琐的内容少讲或不讲。课程的理论部分精讲,例题仅讲解题思路,同时在课堂上可以举一些生产和生活实践中的定性例子,也可以引入一些工程应用的具体实例等信息,突出工程概念的培养和力学在工程实际中的应用。由于学时减少,不能用大量时间来多练,因此,力争做到少而精。
四、结语
通过一年的课程建设,我们在课程体系、教学方法等方面进行了大量改革,取得了明显效果。下一步还需对工程力学课程建设不断探索、实践和完善,力争使工程力学课程建设上一个新的台阶,尽早建设成为我校精品课程。
参考文献:
[1] 赵芳枝.以大学考试改革促进创新人才培养[J].北京理工大学学报,2007.1.
“卓越工程师教育培养方案”旨在培养造就一批创新能力强、适应社会发展需要,以及具有现代海洋工程基础知识、海洋装备设计基本技能和计算机语言应用能力的应用型高级人才。卓越工程师的培养需要高校和企业的联合指导,是一个复杂的系统工程,存在许多不定因素。尽管很多学者从20世纪初就意识到海洋资源的开发是解决人口、空间和资源压力的最有效手段,但系统的海洋学科建设到20世纪60年代和70年代初才出现于一些大学内,因此,海洋工程与技术教育相对其他学科来时是一个很新的领域。随着科学技术的进步和人类对海洋油气资源认识水平的不断提高,海洋结构物也从固定的导管架平台向深海的浮式半潜、张力腿和Spar平台发展,海洋结构物从单一功能的固定式结构物到多功能为一体的超大型弹性结构物发展。因此,如何培养培养海洋工程与技术专业学生的工程实践能力和创新创业素质亟待解决。
一、学生工程实践能力培养
1.学生工程实践能力培养存在的问题。海洋工程的项目投资一般比较大,涉及范围和企业广泛,进一步强化了实践性、社会性、综合性、创新性和群体性。然而,目前高校大范围的工程实践都是以某课程为核心,没有在总体的培养方案框架和教学大纲下定为各实践环节的功能作用,阻止了学科之间的渗透性。另外学生多,实验设备少,实践场所容量小,导致多数同学都是看着老师将实验做完,用笔记下完整的操作过程而不能进行实际的上手操作。最后,绝大多数教师没有在相关企业工作的实际经验,导致教师自身能力落后。
2.改进措施。由于我国的海洋工程发展起步较晚,现有国内海工高校、企业和技术研究中心主要参考国外先进海洋工程装备与系统的建造经验,具有非常明显的行业优势与专业地位。结合海洋工程高校现状、企业特点和学生老师队伍现状,采用有针对性的培养方案,提升学生队伍的工程实践能力。①实践教学环节的改革。积极组织与开展相关教师及知名海洋工程企业编写以工程为背景、以功能为目标的海洋工程模型试验教材,将知识结构、能力结构和综合素质作为实践教学环节的总体功能,围绕海洋工程结构物及系统装备最新的响应原型试验,更新目前的教学资源和教学内容。具体建设措施包括:a.开展以“海洋工程试验、海工企业实习和海洋结构物设计”三要素为主的实践教学模块。第一子模块的课程为海洋工程认识实习、海洋工程结构与制图、海洋平台生产设计和海洋平台结构设计,该部分课程将安排到南通中远船务、上海外高桥和沪东中华造船等海工企业进行学习,主要帮助学生了解、认识、描述海洋工程结构与设备的功能要求、内部结构;第二模块课程为船舶静力学、船体结构静力学及海洋环境载荷,主要要求学生掌握海洋平台的钢材料性能、结构建模方式及平台响应分析方法;第三模块为海洋工程生产实习和毕业设计,这部分内容已被安排到具有专门的海洋工程培训机构的南通中远船务和海门招商局重工,主要帮助学生掌握与实践海洋工程项目分析设计、施工组织、质量检测和设计方法。b.建立层次分明、循序渐进的实验教学模块。第一子模块任务为保住学生了解海洋工程试验试验教学的意义以及其在专业人才培养计划中的地位,了解海洋水池试验和水槽试验的具体规章制度,掌握一些设备如造波机、浪高仪和数据采集仪等操作方法,熟悉整个海洋工程试验过程;第二个子模块帮助学生掌握海洋工程实验理论和实验方法,进一步训练学生对造波机、浪高仪等设备的造作能力,帮助学生验证一些有价值的波浪理论,并从实验中观察一些奇特现象,以补充理论的不足;第三个子模块帮助学生掌握试验中数据采集方法和判断数据是否正确的依据,进一步掌握海洋结构响应测试方法,完成整个海洋工程的实验方案设计。c.建立包括认识实习和生产实习的实习模块。其中认识实习的时间大约为10天,由基础课老师和专业课老师、校内教师和校外聘请指导教师相结合,采用讲座、录像与现场参观等方式给学生指导;生产实习时间大约为半个月,主要由校外企业老师带学生进行实地现场观摩整个海洋平台托航、布置和安装等过程,并指导学生完成相关海洋平台设计任务。②开放式教学模式。开放的海洋工程水槽和水池模型试验教学模式是针对过去的视频化或观摩化教学,主要包括三种开放类型:第一类型为实验的场地和测试设备开放;第二类为实验时间开放,允许学生课余时间与老师联系后进入实验室操作;第三类为模型试验类别开放,江苏科技大学海洋工程与技术专业已将本专业模型试验分为波浪模拟实验、结构水动力性能测试实验以及结构强度测试实验,学生可根据自己的兴趣灵活选取。③教师自身实践能力的培养。学生的实践能力和工程素质与老师的专业素养密不可分,教师教学实践能力是其在教学实践活动中形成的有关教学活动的一种主管能力,其来自于经验而付之于实践。结合海洋工程发展的现状、海工企业工作内容和教师队伍的现状,采用有针对性的请进来、走出去方法,提高教师自身实践能力。a.聘请校外高校、研究所和海工企?I专家来院给青年教师进行有关的海洋工程知识培训,及时更新老师自身固有的设计思维,符合海洋工程时代的发展需求。在认识实习,生产实习和毕业设计等教学过程中,江苏科技大学专门组织4名教师进入到南通中远船务和海门招商局重工协助完成学生的设计任务,实行校内学科导师和校外工程导师相结合的方式对学生进行指导。b.深入国外海洋名校和海洋工程企业,进行访问交流和工程实践。海洋工程实践能力来源于海洋工程实践锻炼,面向各种实际海洋平台设计和生产等问题的思想、方法和能力,只能在实践中探索、学习和体会。江苏科技大学海洋工程与技术专业始终将国内一流师资队伍建设和杰出人才培育作为专业建设的核心工作来做,抓住我国海洋战略发展的机遇,定期将校内优秀青年老师送往国外知名海洋工程类高校进行交流与学习,弥补自身的不足,并派送教师去相关企业进行实训,实时了解海洋工程发展的动态,最后鼓励教师参加国际海洋工程类会议以及撰写优秀教学研究论文,为培育具有国际视野的海洋工程领军人才而努力。
二、创新创业素质的培养
创新创业素质关系着学生以后从事海洋工程事业的思维模式,是海洋工程教学改革的主题之一。主要措施如下。
1.开设海洋结构物概念模型设计,结构分析,材料特性等创新教学实验,增设海洋浮式结构物的创新型概念模型制作和概念模型在流场中的水动力实验。
2.开展形式多样、内容丰富的院级和校级课外竞赛活动,并鼓励创新性好的设计参加全国航行器大赛及创新杯大赛,与校外专家交流,增加学习海燕工程的兴趣,提高实践意识。
3.尽量将实际工程的物理现象用基本的数学语言和模型给学生描述,鼓励和引导学生利用所学到的基本波浪理论、结构力学和数理方程等理论知识思考和解释海洋工程中的物理现象,进一步探索其中有意义的规律和解决方法。
关键词:高等教育;前沿科技;充分备课
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)01-0008-02
高等教育的普及,关系着国家民族的整体人口素质,是政府和社会各界共同关注的热点话题。大学教学不是即席演讲,而是一种有目的、有计划的教学活动科学,合理地组织教学是大学教师进行有效教学的前提条件[1]。高校教材的更新远远比不上科技前沿发展的速度,教材的相对滞后给合理组织教学内容和备课提出了更高的挑战。高校教师应当是在某专业领域学识广博,学有所成,具有较深厚的理论功底和知识体系的教学科研并重型人才[2]。本文结合哈尔滨工业大学工科机电专业基础课程《机械设计基础》教学中的实例,在工科类学生教学过程中引入大量的先进工业技术应用实例和科技发展前沿动态,教学效果和师生互动得到了明显的加强,极大促进了学生课堂和课外学习的主动性,激发了学生开展积极课外科技拓展实践活动的自觉性,有利于教学科研的相得益彰。同时,还促进了高校教师追踪科技发展动态,并将其融入课堂教学的主动性,有效避免了现实生活与教材的“剥离”。将科研动态与课堂教学相结合,是国内科研型高校提高教学质量,创建世界一流大学的初步尝试。
一、充分备课是合理组织教学的前提
在目前展开的实际教学活动中,工科的教学依然以教材为主,以工科实验、参观认识实习和金工电子实习作为辅助。作为教学主要环节的课堂教学采用的教材,普遍存在滞后于社会经济发展的情况[3]。教材类专著的编写,大多基于存世数百年的经典理论和实践经验,经过领域内多名专家学者的反复论证和修改编写而成,大部分学生在教材中获取的书本知识,在走入社会后往往已经过时。这一现象对于学生和高校而言,是一种时间和教育资源的浪费;对于用人单位而言,新入职员工不能胜任岗位工作,需要经过专门培训才能顺利工作,培训的时间成本、财力和机会成本徒增。针对现有教材相对滞后的缺点,不少教师尝试在高校教学中引入最新科技发展动态和前沿科技应用的展示。一方面,高校教师大多承担一定的科研任务,对于行业内新技术的发展脉络具有很好把握,同时熟悉业内主流科技期刊,可以及时追踪当前行业内部的科技发展动态。这为将前沿科技引入课堂创造了得天独厚的条件。国家级省级著名教学名师们的授课效果深受不同知识基础和学习能力学生群体的广泛认可,他们的教学风格也有很大差异,大体上有两种风格。一种是严格按照教学大纲,教师课前备课充分,在课堂上完全不看讲稿就能用严谨的语言出口成章,学生只需要做好笔记,也能很好地掌握课程内容。另一种风格是在教学大纲的框架内,老师凭借自己宽广的知识面自由发挥,讲得生动活泼,趣味横生,但学生课后复习要花很多时间翻阅教材才能掌握课程的基本内容。这两种授课方式孰优孰劣颇受争议,一时间很难评出高下,因为这要看课程性质和授课对象。大多数学者和教师认为对于低年级的基础理论课,应该采用第一种方式,而给高年级(特别是研究生)讲课,可能第二种方式更好。前者备教材,后者需具有宽厚的知识储备。无论采用何种教学风格,都离不开课前的充分备课。充分的备课不仅要求要求教师对授课内容和知识点烂熟于心,还要求具有较为有效的教学策略,掌握学生的学习心理,对课堂讲学的顺利有效有良好的把握。
二、引入科技前沿发展动态是充分备课的有效形式
传统的备课方式要求做到备教材、备学生、备方法[4]。从备课的流程来看,教学设计必须源于对教材的正确理解和把握。教师只有认真细致的研究教材,对教材有一个全面的、正确的理解和把握,才能设计一个比较合理的教学设计。教师在备课过程中,采用好的教学方法,可以充分调动发挥学生学习的主动性,从而创造出高效率的课堂教学。将前沿科技成果引入到课堂中,对教师的备课提出了很高的要求。从上世纪50年代开始,美国的科学教育杂志就不时发表一些相关的研究报告。例如,采用科幻进行公民教育、阅读教育、物理化学生物天文学教学等[5]。上述实践不但在大学进行,也在中小学进行。多数研究积累了经验,获得了不同程度的第一手信息,也发现了科幻教学中的不足。科幻教学以生动有趣故事作为引子,启发学生开始自我探索,自我寻找和学习,这使他们学会了探究科学问题的方法。其不足之处就是没有深厚的科学理论和较为严谨的学术证明。相比之下,发表在学术期刊上的科研发展动态则是经过学者审慎严格的论证而得出,具有相当强的学术性、逻辑性和理论基础,更适合作为高校研究生和本科生课堂内容。将科研成果融入到传统教材进行备课,对高校教学质量的提升尤为重要。在新形势下,以社会需求为导向,培养具有创新思维和工程实践能力,能深入一线进行新技术、新产品和新工艺研究的新型工程技术人才,是当前国际上高等工程教育的基本走向[6]。在教材备课的同时,引入科研发展动态,是充分备课的有效形式。这样可以充分调动学生学习的积极性,加强课堂授课效果,同时也能提高教师的科研和教学水平。国内许多高校和学者对此做出了努力和尝试,受到广大学生的认可。以复旦大学杨玉良担任校长面向全校本科生开设公开选修课为例,作为我国第一代高分子专业博士、中科院院士、多项“863”、“973”重大科研计划负责人和复旦大学校长,他本身也是一名教师,杨玉良院士在备课过程中几易其稿,课上播放的PPT多达154页。来自软件工程的2012级本科生方家婧就感言听校长上课“和老师平时上课一样亲近,校长讲的许多东西很前沿,给了我一些新的视角,虽然与我的专业关联性不大,但是依然感觉很有收获”[7]。值得指出,杨院士将科技前沿发展动态引入到课堂,为青年教师提高自身科研教学相结合的能力提供了参考。
三、引入科技动态在机电专业教学中的应用效果
作为传统的工科专业,机电一体化专业培养具有必备基础理论知识、专门知识和较强的从事本专业领域实际工作的能力,适应生产建设、管理、服务第一线需要的,德、智、体、美等方面全面发展的高级应用型、技术型人才。机电专业历经几百年的发展,已经形成非常成熟的理论体系和实践经验。现代机电设备朝着两个大方向发展,一是大型化综合化,二是微型化和智能化。随着器件微型化的发展,微机电系统已经成为当今科技发展的热点。本课题组承担的科研任务之一是针对微机电系统中微流体驱动和微纳粒子操控机理及应用的研究,因此,也对校内研究生开展了相关的选修课程《微机电系统设计与制造》。实践证明,在实际教学中,关注和引进最新的科技发展动态,取得了良好的教学效果。下面以微机电系统中微流控芯片技术的发展动态为例说明。微流控技术被Forbes杂志评为影响人类未来15件最重要的发明之一。直至今日,各国科学家在这一领域做出更加显著地成绩。微流控技术作为当前分析科学的重要发展前沿,在研究与应用方面都取得了飞速的发展。在课堂中引入这一个具有明显学科交叉特点的新概念,可以开拓学生的视野。微流控芯片实验室,又称其为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)或微流控芯片(Microfluidic Chip)。微流控芯片是微流控技术(Microfluidics)实现的主要平台。其装置特征主要是其容纳流体的有效结构(通道、反应室和其他某些功能部件)至少在一个维度上为微米级尺度,操控微小体积的流体在微小空间中的活动,在微小的芯片上构建化学或生物实验室,从而将多种化学和生物学的过程集成到快速和自动的微流控系统。由于微米级的结构,流体在其中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能,因此发展出独特的分析产生的性能。随着微流控芯片的不断发展,科学家逐渐认识到微型全分析系统只是微流控芯片的一个类别。微型全分析系统是以样品分析为最终目的一类微流控芯片的统称。微型全分析系统的目的是通过分析设备的微型化与集成化,最大限度地将分析实验室的功能转移到便携的分析设备中。微型全分析系统将生化分析的许多过程与步骤,即生化分析实验室的“功能集成结构缩微”在几平方厘米左右或更小的芯片上,具有检测速度快、试样用量少、通量高等显著的特点。微流控分析芯片综合了MEMS技术与微流体力学、化学、生物学、医学、计算机、材料等多学科领域,可以实现多种分析功能,最大限度地把采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等分析功能集成为一体的微型全分析系统。这一技术具有相当明确的应用背景,可以激发学生的想象力。部分学生在听取本课程之后,积极的探索开发新型的全自动或者半自动的微流控芯片检测系统,真正做到了学以致用。另一方面,微流控芯片技术引入机电专业课堂,有利于启发学生探索机械加工新工艺。微流控分析芯片发源于MEMS技术,因此早期常用的材料是晶体硅和玻璃。高分子聚合物材料近年来己经成为微流控芯片加工的主导材料,它的种类繁多、价格便宜、绝缘性好,可施加高电场实现快速分离,加工成型方便,易于实现批量化生产。但是硅材料也具有本身的缺点,这些影响了硅的应用。玻璃己被广泛用于制作微流控芯片,使用光刻和蚀刻技术可以将微通道网络刻在玻璃材料上,它的优点是有一定的强度、散热性、透光性和绝缘性都比较好,很适合通常的样品分析。在学习机械加工工艺方法时,必须要充分考虑材料本身的特点。通过微流控芯片基底加工的实例,学生对于机械加工工艺和材料选择有了深刻的理解。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产等优点,得到了越来越多的关注。例如PDMS芯片经软刻蚀加工技术,可以实现高精度微结构的生成。并且,由于这种材料的弹性,可以更好地与外界部件进行整合。PDMS芯片应用在某些生物实验中,可以形成足够稳定的温度梯度,便于反应的实现。除此之外,由于其对可见光与紫外光的可穿透性,使其得以与多种光学检测器实现联用。在细胞实验中,由于PDMS的无毒特征以及透气性,因此显现与出其他聚合物材料相比不可替代的地位。PDMS微通道的加工不是传统的去除式切削加工,而是类似软“铸造”的一种需要模具和流动性材料的工艺,开阔了学生在机械加工工艺手段领域的眼界。
总之,将科研成果融入到传统教材开展教学,对高校教学质量的提升尤为重要。可以培养出具有创新思维和工程实践能力,能深入一线进行新技术、新产品和新工艺研究的新型工程技术人才,同时还有利于教师队伍知识的更新和科研素质,应当大力提倡。
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关键词:中职教育;教学改革;课程改革;教学方法;人才培养
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)49-0043-02
2011年以来,在建构主义思潮的影响下,我校由点到面地进行了教学改革的尝试、深入、全面展开,从教学理念、教学方法、课程设置、教学模式等方面,进行了许多新的探讨、新的尝试,使学校的教育水平呈现了崭新的面貌,培养出了大批优秀的中等技能人才,现在对教学改革过程作如下探析。
一、统一思想,提高认识,教学改革以培养高素质劳动者为目标
随着我国经济的高速发展,高新技能的涌现,产业结构的调整,中职学校的课程模式、课程内容、学生层次的变化,当前的教学方式已不再适应职业教育发展的需求。《国家中长期教育改革和发展纲要》指出,“大力发展职业教育”,“把提高质量作为重点,推进教育教学改革”。《十二五规划纲要》指出,“改革教学内容、方法和评价制度,促进学生德智体美全面发展”。教学工作是学校的核心工作,是全面贯彻党的教育方针,实现职业教育培养目标的主要渠道。牢固确立教学工作的核心地位,坚持教育创新、深化教学改革,提高教学质量,是职业教育发展的关键。教育教学改革是职业教育改革的核心,是实现职业教育又好又快发展的关键环节。深化中等职业教育教学改革,提高教育质量和技能型人才培养水平,是当前和今后一个时期职业教育工作面临的一项重要而紧迫的任务。我校围绕提高学生技能、创业素质这一目标,强调顶层建设,上下齐心,积极探索,展开教学改革。
二、优化专业设置,加强专业建设,突出物探、测量主干特色专业
为适应市场需求,根据教育部的《中等职业学校专业目录》,优化专业设置。现有中专专业25个,其中骨干专业有地球物理勘探、工程测量、计算机信息管理、汽车检测与维修等4个。面向就业市场,根据产业结构调整的实际,建立符合行业企业人力资源需求、与区域经济结构相适应的专业结构。经河北省教育厅批准,建成了物探实训基地,使学生可以在参加工作以前有充分的实践机会。学校积极承办职业资格认证、成人教育,网络教育、研究生教育。完善专业设置管理,推进专业建设规范化,及时更新专业目录,引导和规范专业建设。
三、以课程改革入手,强调教学设计,促进教学改革
学校首先在计算机硬件组装与维修等4门课程进行课程改革,更新课程内容,引入最新的硬件发展技术,突破教材,从多种渠道搜集靠近市场前沿的资料讲解;改革教学方法,引入项目教学法、讨论教学法,加强学生学习的主动性,以教师为主导,学生为主体,充分调动学生的学习兴趣,在做中学、学中做;加强课程实践环节,创建标准化实训室,教师针对学生情况,编出校本教材《计算机硬件维修实训指导书》,做到无缝连接;更新学生成绩考核制度,打破一考定终身,期末成绩为一学期理论实践、作业、纪律、出勤等综合成绩,注重学生综合能力培养;引导学生参加社会实践,义务给院区居民维修电脑。学校强调加强教学设计,以建构主义学习理论为指导的第三代教学设计,以学生学习为中心,通过对教学内容、教学目标、教学资源、教学情境、教学策略以及教学评价的重新设计,来促进人的全面和谐发展的系统设计过程。既实践了教学理论,又提高了教学有效性,培养了青年教师,教学相长。
四、加强实践教学,改进教学方法,提高学生职业能力和创业能力
《十二五规划纲要》指出:“实行工学结合、校企合作、顶岗实习的职业教育培养模式,提高学生就业的技能和本领。”工学结合,计算机信息管理等专业,在最后一年时间,到中油瑞飞软件公司协助完成档案信息化项目。任务驱动教学法,我校的多门专业课采用任务驱动教学方法,课上操作时间大于讲课时间,学生做任务的过程,学到知识,并能牢固掌握。项目教学法,在计算机硬件维修专业实施项目教学法,把一门课教学内容设计成若干个项目,以项目为线索,在教学过程中不断地根据“项目”的需求来学习,变被动地接受知识为主动地寻求知识,改变学生传统的学习观,由“学会”到“会学”。一体化教学,就是整理融会教学环节,把培养学生的职业能力的理论与实践相结合的教学作为一个整体考虑,单独制定教学计划与大纲,构建职业能力整体培养目标体系,通过各个教学环节的落实来保证整体目标的实现。课外兴趣小组,为培养兴趣、引导学习,学校决定每个教研组老师要带领学生成立不同的课外兴趣小组,自愿报名,免费学习,学校负责费用开支,深受学生和家长喜爱。每学期,学校成立各种兴趣小组40多个,有很多学生从中找到了自己的位置,找回了自信。
五、建设高质量职业教育师资队伍
学校要求从事专业课教学的教师必须是“双师型”,既具有教学资格的教师职称,又具有所教课程相应的职业技能资格、职称。为打造一支既有丰富专业理论又有实践技能的职业教师队伍,我们采取以下措施:教师业务比赛、师带徒、校本教材及自编教材、教师培训。“双师型”教师队伍建设。学校经过培训与取证、社会聘用、校企合作、技能竞赛、以老带新等方式,以服务为宗旨,以就业为导向,走产学研结合的道路,打造了一支高素质的双师队伍,成为学校教学改革的中坚力量。
六、提高教学信息化建设,推进现代教育技术的应用
学校充分利用已建成使用多年的校园网络,教师之间充分利用东方公司所属的OA系统进行文件传输。在此基础上,学校自己开发了学生电子作业系统、学生宿舍管理系统、学员管理系统,可以把学生的作业长期保留,加强学生管理,更好地为学生服务。学校在互联网上了站点,有效地扩大了学校的宣传。每一个教室都配备了多媒体设备、光纤接入,教师配备笔记本电脑,提高教师教学信息化程度,提高学生兴趣。充分发挥计算中心微机的作用,增加实训环节,使学生学以致用,和岗位无缝对接。
两年多来,在教学改革方面,常研究,常总结,常反思,以科研促教改,以比赛促教学。多学习国家有关政策,多向兄弟院校学习。始终不忘以提高教学质量,培养高素质劳动者为教学改革的目标,坚持以人为本,促进学生全面发展。教学改革,发展了学校,成就了教师,促进了人才培养。
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