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通用技术课程承载着提高全民技术素养、为国家储备创新型人才的使命进入到高中课堂。通用技术课程的实施与发展,不仅给高中教育注入了新的活力,也提出了新的要求,尤其是通用技术教师的专业能力受到了挑战。众所周知,通用技术课程开设时间短,很多通用技术教师是从其他学科经过短期培训转过来的,尚处在学习和探索阶段,因此难免出现一些通用技术教师的教学效果(特别是技术实践的教学)远未达到课程标准要求的情况。
浙江省普通高中开设通用技术课程已有四个年头,经历了四次会考、七次高考;开展了两届(每两年一届)省级通用技术教师优质课评比、一届省级通用技术教师学科教学能力评比,各市、县(区)也开展了相应的评比。每次会考、高考后的分析会都凸显学生设计、动手操作能力的薄弱;各级教师评比也显露出大多数通用技术教师的专业水平与课程标准要求之间的差距。
一、通用技术教师专业能力的构成
专业素养也叫职业素养,通常是指某个特定的专门职业对从事该行业工作人员的基本要求。对通用技术教师而言,专业素养主要由专业意识、专业知识、专业能力、专业情感四要素构成。
通用技术教师的专业能力主要包括教学实施能力、教学研究能力和具备一定的基本技术素养以及技术教学能力。教学实施能力通常指教学媒体选择能力、教学过程设计能力、课堂教学组织能力、教学资源开发与利用能力和教学效果评价能力等。教学研究能力则包括教学反思和合作研究的能力。技术素养包括技术的设计、运用、加工、制作、管理和评价能力。技术教学能力则包括对技术实践过程的指导能力、技术作品的评价能力、技术探究的引导能力和技术创新的启发能力。
二、提升通用技术教师专业能力的意义
提升通用技术教师的专业能力,是学生掌握通用技术学科基本能力的前提和需要。《浙江省普通高中会考标准(通用技术)》明确提出:通用技术会考注重考查学科基本能力,通用技术学科基本能力包括——理解能力、设计能力、制作能力、试验能力、评价能力、应用能力。“水涨船高”,只有通用技术教师的专业能力提升了,才有可能使学生的通用技术学科基本能力得到提高。要实现通用技术教师专业能力的提升,要做到以下几点:
1.提升通用技术教师课堂教学的实施能力
通用技术教师课堂教学实施能力的提升,对学生而言就是课堂教学有效性的提高,关键在于:
(1)课堂教学案例(素材)的选择
课堂教学是学校实现课程目标的主要途径,是课程改革成功的保证。
在技术课程的实施上,《普通高中技术课程标准(实验稿)》中明确指出:“采取‘只提要求、不明确规定载体’的策略,要注重课程资源的有效整合。”苏教版通用技术教材《技术与设计1、2》中有非常丰富的案例资源,这些案例涉及面广、涵盖内容广泛,可以适应全国各地的经济、文化与自然条件的差异。所以教材中的案例,需要教师结合教学内容和学生情况选择性地分析与讲解,不能是脱离学生生活的生搬硬套;选用案例时,教师要深入分析案例中所蕴涵的技术思想和方法,发掘其所蕴涵的技术知识,分析其教育价值。执教者应不拘泥于教材已有的“框框”,适当地对教材中的案例进行合并、修改、补充,主动地调整、改编、充实教学内容,才能满足不同学生发展的需求,完成教学目标。
然而,现实中有许多通用技术教师为了吸引学生的注意力,在课堂教学中选用了大量的案例——一节课中就列举了数十个案例,教材中的照搬不说,还增加了与所讲内容不贴切的案例。整堂课学生看得眼花缭乱、不知教师所言之意,对相关案例有何作用不知所然,更不用说一些牵强附会的案例。相反,课堂教学优秀的教师,他们上的课是在“用教材”,而不是“教教材”。如,曾听过一节优秀的公开课,上的是苏教版《技术与设计1》第三章第一节《设计的一般过程》这节课,教材中以小板凳的制作作为设计的一般过程进行展示。然而这位教师认为风力举重机更能结合学校的实际情况(学校临江,风大),能最大限度地发挥学生的积极性,所以做了大胆创新——以风力举重机的设计、制作为案例进行讲解。的确,该教师选择的风力举重机,选材容易,制作简单,来自生活的灵感也很多。整节课学生兴趣高涨,教师创造性地使用教材也为学生展示创造力提供了最直接的平台。
(2)课堂教学的设计与组织
通用技术课程强调心智技能与动手技能的结合,强调理论与实践的统一。所以通用技术的课堂教学方式有别于其他学科,不能沿袭传统的教学方法,否则会让学生觉得枯燥乏味,失去学习通用技术的兴趣。
为了更好地达成通用技术课程目标,提高通用技术课堂教学的有效性是关键。要提高课堂教学的有效性,重中之重除课堂教学案例(素材)的选择外,就是课堂教学的设计与组织。一堂设计与组织好的通用技术课,会让学生轻松地掌握要学的技术知识,领会其中的技术思想和方法。如前述以风力举重机为例的这节课,该教师的课堂教学设计与组织就很好地实现了教学目标。他先用图片展示该学校地形图,通过分析学校濒临江边的地形,很自然地就由学校风大引到怎样把风利用起来的问题——设计风力举重机。接着教师就借这个风力举重机展开了一系列的对设计的一般过程的教学。整节课中有师生的互动、学生的小组协作、动手操作、展示评价,还有教师简洁明了的课件在学生面前的不断呈现,这样通过师生资源的多次整合,真正实现了课程的师生共建,保证了教材资源以外的教学资源在课堂上的合理利用。从中我们也可以看出,该教师的设计与组织是成功的,教师是“用教科书教,而不是教教科书”。
关键词:教学研究;教学实施
中图分类号:G633.67 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2014)09-0100-02
《通用技术》课程是一门新的学科,课程内容的设置受到广大高中学生的欢迎,高中通用技术课程以提高学生的技术素养、促进学生全面而又富有个性的发展为基本目标,着力发展学生以技术的设计与应用为基础的技术实践能力,努力培养学生的创新精神、创业意识和一定的人生规划能力为宗旨,以宽松、愉快的学习氛围让学生喜欢这一门新的课程。
一、以教研促教学,促进教师自身的专业发展
新课程强调教师要自我反思,通过反思不断更新教学观念,改善教学行为,提升教学水平。教学研究对创造性地实施技术新课程,促进技术教师专业的发展,提高学校的课程开设能力,全面提高教育教学质量,具有重要的意义。要充分发挥技术教师个人、教师集体和技术课教研人员的作用,技术课教师应养成学习与反思的习惯,增强研究意识,以研究者的眼光审视、反思、分析和解决自己在技术教学实践过程中遇到的问题,把日常教学工作与教学研究融为一体。应强调教师之间进行专业切磋、协调与合作,互相学习,彼此支持,共同分享经验。学校应为技术教师间进行信息交流、经验分享和专题讨论提供平台,倡导科学精神和实事求是的态度,营造求真、务实、严谨的教研氛围。学校应成立以教研室和通用技术备课组组成的校本教研体系,紧紧抓住备课组这一教学的基本单位展开校本教学研究,在研究与反思中落实新课程的精神。通过专题讨论、课堂教研讨、争鸣交流、案例分析等多种方法,围绕教学实践中的热点问题进行研讨。例如,教师在精心准备了一节课后,在课堂教学实践中总是感到一节课的教学时间完不成教学任务,对此笔者认为:如果由教师为主体去讲授当然能够完成课本上的教学任务,但这样就又把这门学科开设成了与现有学科一样的形式了,这就违背了本学科的教学目标,所以必须改变了教学方式,宁可删掉一些教学内容也要鼓励学生想象、怀疑和批判,营造民主、活跃、进取的学习氛围,进而达到培养学生创新精神的目标。
二、通过加强集体备课,充分发挥集体的力量
在教材学习研究过程中对教材进行加工重组,如增加补充、删减、替代内容,比如苏教版的教材没有绪言课,为了激发学生学习技术课的兴趣,就采取增加一节《技术课简介》课的方法来补充内容。例如,在《技术价值》这一节中,将“照明技术的发展”的知识树补充进教材没涉及到的最新技术。此外,在讲授技术与社会时,用宝马车生产流水线替代福特T生产流水线,以此激发学生的学习兴趣,丰富教学内容的方法。我们把每一节课均做成电子课件,编辑成《通用技术课件集》,使教师之间形成一种团结协作,相互促进、共同提高的氛围,让资源共享。
三、体现新课标的要求,采用切实可行的教学方法
怎样把《通用技术》这门课上得生动、精彩,激发学生的兴趣,又符合课标的要求?通用技术课程具有较强的综合性,与各门学科有着广泛的联系,其中与科学(物理、化学、生物、地理)课程的联系最为紧密。同时,通用技术与数学、文学及艺术等学科也有着较多的联系。所以在普通高中技术课程实施的过程中,注重各学科已有知识和经验综合运用的同时,更要注重新知识的建构和综合学习。通用技术教师在教学中要注重跨学科知识在高中通用技术学科教学中的综合应用。
1.教师要有技术的眼光,要通过各种渠道搜集有关的资料,包括实物、图片、视频,等等。新课程要求教师对教材进行深刻理解,能根据教材内容的理念选用教具与学具或亲手制作教具,这是一个非常重要的教学手段。因为这是教学中的精髓,能帮助教师保质保量地完成教学任务,提高学生对这门课程的兴趣,通过教师的范例可以更好地帮助学生开拓设计思维的大门,增强学生创新、设计制作的信心,激活学生对技术的情感,使他们投身课程学习中。技术实践源于生活,但有时可能不是所有活动学生都能够在生产、生活实践的真实场景里呈现。这个时候就要求教师精心选择技术实践、技术设计的案例,引导学生体会设计的过程,形成良好的技术情感态度和价值观,更重要的是发展学生掌握技术思想和方法的能力,如整体性、反馈、系统、控制的思想和方法等。
2.“教师在教学过程中应与学生积极互动、共同发展,要处理好传授知识与培养能力的关系,注重培养学生的独立性和自主性,引导学生质疑、调查、探究,在实践中学习,促使学生在教师指导下主动地、富有个性地学习。教师应尊重学生的人格,关注个体差异,满足不同学生的学习需要,创设能引导学生主动参与的教育环境,激发学生的学习积极性,培养学生掌握和运用知识的态度和能力,使每个学生都能得到充分的发展。”
在通用技术课程中,教师要结合自身的特征,落实在教学实施的过程中。设计是技术活动中的核心过程,在教学中,教师要让学生亲历由一系列环节组成的设计活动。
首先,教师要重视学生的全员性参与,应密切结合学生的生活经验,重视改进教学方法,激发学生对技术问题的兴趣和研究愿望,并注意发挥每个学生的积极性,最大限度地开发每个学生的潜能,促使其主动、有效地参与设计过程,获得直接经验。
其次,要强调学生的全程性参与,即每个学生都必须经历设计方案的形成过程、方案转化为产品的过程、交流和评价的过程。引导学生从多个角度提出问题,用多种方法解决问题,运用各种技术交流和评价手段丰富设计过程,使学生获得比较完整的体验。在设计的教学过程中,教师还要以引导者的身份创设一种开放、民主、活跃、进取的学习氛围,鼓励学生展开想象,大胆创新,使设计真正成为生动活泼、师生互动的过程,使全体学生在设计过程中都得到发展。笔者认为,教师应重点关注如下几方面:
(1)学生对设计过程的参与程度。在技术教学活动中,学生要亲历产生需求、构思方案、表达交流、制作、试验、评价以及相应的分析、权衡、选择、优化、综合等组成的一系列技术过程。
(2)学生生成多个设计方案。在设计过程中,要积极引导学生从多角度思考,用多种技术思想和方法去分析问题,生成解决问题的多个方案。在形成多个方案的基础上,进一步引导学生进行参与试验、比较、权衡、选择、优化等过程,使学生真正经历设计方案的形成过程,从而对设计过程获得比较完整的体验。
(3)加强设计中的过程评价。设计过程是学生手脑并用的过程,过程评价可以促进这种互动的发展,鼓励学生注重对技术的探究,从而有利于形成规范的操作行为,实现情感价值观的体现。
(4)重视技术试验的教学。试验是属于技术设计过程中的一种重要技术方法,是把科学知识和技术原理物转化为技术成果的一条基本途径。技术试验是人们根据一定的目的和要求,利用仪器、工具和设备等物质手段,在人为创造的条件下,主动控制或干涉研究对象,进行技术研究和创新活动的基本经验方法。在教学中,要加强对试验过程中目的的确定、任务的安排、方法的使用、仪器的选配和校准、数据的观察和处理等方面进行具体而有效的指导。同时,在实际操作中,要密切注意各种细节和意外情况的发生,引导学生做好观测记录,抓住有价值的资料,力求试验结果的真实、可靠,从中培养学生实事求是、严谨和负责的科学态度;鼓励学生在试验中进行合作性学习,积极培养团队精神和分工协作的意识。没有教具器材就动手制作教具和收集网上一切有用的信息。
四、倡导学习方式的多元化
针对不同的学习内容和学生差异,选择模仿、合作和研究等不同的学习方式,促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习。结合技术自身的特点,将新课程中倡导自主学习、合作学习和探究学习应用于教学过程之中。此外,还把研究性学习的方式应用于技术教学之中,改变以往教学过于偏重接受性学习的倾向,促进课内外的沟通,加强学生学习的自主性,提高学生的技术探究能力。
五、教学评价的做法
模块教学中如何真实而又方便地对学生的学习进行过程性评价,如何有效地实现模块学习的终结性评价?特别是要具有可操作性评价方式。根据通用技术课程的特点,每位教师任5个班的课,面对250名学生,要了解每一位学生的情况,填写学生评价表,给每一位学生一个真实的评价,工作量很大,很难实现。特别是给每个学生的评语,既不能准确地反映学生的真实情况(只能凭大概印象),更是难以实现(写出250份评语)。为了解决这一问题,笔者讨论研究,研制开发出了一种能真实而又方便地对学生的学习过程进行过程性评价,同时又可自动实现模块学习的终结性评价系统。此系统大大减轻了教师的负担,又能真实地反映学生的情况。
关键词:通用技术;有效教学;时效;动态生成
中图分类号:G632.0 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2017)03-0099
有效教学是教师精心准备并实施的合规律、有效果、有效益、有效率、有魄力的,能促使全体学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标上获得整合、协调、可持续的进步和发展的教学活动。有效教学是新一轮课程改革中急需解决的关键问题。而通用技术是一门新兴课程,由于缺乏长期教学经验的积累和总结,没有专门针对通用技术课堂教学的理论研究专著,因此潜心思考有效教学问题成为每一位通用技术教师迫在眉睫的任务。通过查阅有效教学相关理论著作并结合自身教学体会,笔者认为要在通用技术课堂实施有效教学,应注意以下几点:
一、兼顾低层学习目标达成和高层创新思维、创新能力培养
在有效教学研究中,课堂教学时间分配与教学时效优化是很重要的一部分内容。现代教学理论从教学所达到的思维水平角度,将课堂教学的时间结构区分为记忆、理解和发展三个层级。其中记忆、理解性的内容属于较低层次的学习目标,发展性内容属于较高层次的学习目标。一个完整的课既要有低层学习目标用时,也应有完成高层学习目标用时。一堂真正有效的课应该尽量减少低层学习用时,增加高层学习用时。
如何充分利用有限的课堂时间,使学习效果最大化,就成为每位通用技术教师需要考虑的问题。笔者从听评课等教研活动和网络等途径了解到,由于通用技术教材的大部分内容相当浅显易懂,加上没有深入挖掘教材,结果很多教师在课堂上只是照本宣科,或通过观看视频、重复例举相似案例等方法来消磨课堂时间。比如上《技术的未来》一课,一位教师差不多用了半小时播放视频《比尔盖茨的未来之家》,虽然学生看得兴高采烈,教室里惊讶声此起彼伏,但显然,这样的课堂其效率和效益都是相当差的。
如何改善这种状况,笔者认为首先教师要转变观念,深入学习有效教学的理念;其次教师要提高技术素养。其中,转变观念是前提,提高素养是保障。在课堂教学中应始终以提高学生的技术素养为目标,真正将通用技术课上成有知识、有能力、有思想的课。观念可能因人而异,技术素养的提高则是共性的问题。让不少通用技术教师苦恼的是,因为对生活和生产中的技术案例或技术现象拿捏不准,所以不敢轻易拿来补充课堂内容,结果让课堂变得“营养不良”。当教师不具备较好的技术素养时,就不能从生活和生产现象中看到有价值的技术问题,也不能对技术现象进行深入的思考分析,自然不能引领学生去认识丰富多彩的技术世界。这样就导致教师只能照本宣科,将大量课堂时间消耗在低层学习目标上,而留给高层学习目标特别是创新能力培养的时间就少得可怜,甚至为零。因此,要实现有效教学,必须提高教师自身的技术素养。
二、在充分预设的前提下实现有效动态生成
预设即教师在备课阶段设想好的课堂教学活动既定的发展方向,是教师完全掌控的。生成指教师将课堂教学过程中出现的预设之外的状况或者学生的“另类”提问,通过恰当的方式和方法整合到本节课或本章节教学中,使之成为有效教学资源的过程。生成是一种动态的过程,在这个班级出现,而在另一个班级不一定会出现,因此它不是教师可以完全掌控的。在预设与生成的关系上,预设是第一位的,只有充分的预设才有可能实现有效生成;生成又是预设的得力助手,有效的动态生成是一种难得的、可能比预设的教学活动更为有效的教学资源。
笔者在上《结构与功能》一课时,为了说明结构的改变可能会导致功能的改变,在屏幕上展示了一幅拐杖伞的图片,并介绍这种伞的妙用:晴天时老人可以拿它当拐杖用,下雨时又可以当雨伞用。这时有思维敏捷的学生提出了疑惑:“如果老爷爷拄着它散步时突然下起雨来,那他该撑上呢还是撑下?”还没等笔者开口,下面已经是讨论的不可开交了。既然是大势所趋,笔者索性顺水推舟:“刚刚的问题非常犀利,请同学们帮忙解决这个问题。”经过短暂的讨论,很快就有了不少解决方案。这个意外的环节反倒帮助学生更加深刻的体会到结构与功能的关系,更为重要的是它让学生明白结构就在我们身边,结构设计就在我们身边,只要有心,谁都可以成为结构设计大师,从而进一步增强了他们的学习兴趣和信心。
三、正确处理科学世界与生活世界的关系
科学世界有它自身的规律和研究方法,生活世界也有它独特的经验积累方式和认识方法。通用技术在高中所有科目中是与生活联系最普遍和最紧密的一门学科,也是最应该研究这两个世界关系问题的学科,教师应努力在课堂上达成生活世界与科学世界的融通和整合。
比如,苏教版通用技术教材在《结构与设计》单元的开始就提出:“世界上任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物存在的性质。”学生在学了结构的类型后就试图把生活中所有的事物进行归类,这势必会走入学习的误区。事实上,教材中所提出的实体、框架、壳体的分类方法只是结构分类中的一种,“根据需要还可以有其他分类方法”。又如,学习闭环控制方框图,教材上给出的方框图只是一个一般化的模型,甚至可以说是一个简化的理想模型。如果一味地强调生活化,随便拿个生活中的例子就想画出它的控制方框图,那一堂课从头到尾可能就只有一件事可做:争论。因此我们应该让学生明白,高中阶段的通用技术课程毕竟是一门强调基础性和通用性的课程,它不是一门专业性课程,没必要也不可能解释生活中所有的问题。而教师也应该认识这一点,讨论前可以先界定好范围,不让课堂落入科学与生活难解难分的泥沼中,从而提高课堂教学效率。
1 Samba服务器简介
Samba基于SMB ( Server Message Block)协议[1] [2],可实现Unix/Linux系统和Windows系统之间互相通信及共享资源的安全。功能包括:文件和打印机共享、身份验证和权限设置、名称解析、浏览服务。对应这些功能,Samba服务会开启两个服务:smbd和nmbd。
2 Samba服务器设置
RHEL5中默认安装两个软件包:sambacommon、sambaclient。Samba服务器端要安装另两个软件包:samba、sambaswat。其中sambaswat依赖于xinetd包,要先安装。教学中要说明软件之间的依赖关系对安装和卸载顺序的影响。
主配置文件/etc/samba/smb.conf中可以指定共享的目录和打印机等资源。该文件主要由三部分组成:注释和范例部分、Global Settings和Share Definitions。
(1)注释部分以“#” 开头,范例部分以“;”开头,分别提供说明和参考,并不生效。
(2)Global Settings 部分以[global]开始,设置的是全局变量。Samba提供五种安全模式(share、user、server、domain和ads)[3]。在教学中,重点讲解share和user模式。share模式中,共享目录一般只给予较低权限,客户端可实现匿名访问。User模式要求客户端提交合法的帐号和密码,这也是默认的级别[4]。
(3)Share Definitions部分设置共享对象和共享的权限。
在教学过程中,分别以share级别和user级别案例讲解。基本配置比较简单(基本的配置方法这里不再举例),但在客户端测试时,往往会出现一些问题。教师要引导学生对实验过程中遇到的问题进行归纳分析。
3 教学过程中可能遇到的问题分析
对于Samba服务器的教学,建议以项目为导向要求学生完成一个典型的企业文件服务器案例。教学提供的初始实验环境是一样的,但学生在操作时会出现不同的情况。例如虚拟环境下,系统安装时规划的内存和硬盘的大小一样,但伴随着软件的安装,可能会出现提示空间不够的问题。这时就要有选择地卸载不需要的软件包以释放足够的空间。
在讲解服务器内容时,选取“以具体项目为导向”的教学方法,培养学生从设计、安装、测试到验收的基本技能。在配置Samba服务器时,学生搭建的网络环境以及对命令的掌握情况也会影响到共享目录真正提供的权限。下面是实际教学中出现的几个问题。
3.1 对于Samba服务器提供的共享目录,用户权限的依据
某用户对共享目录的权限会受到多方面的影响。首先是Samba中对该目录的权限设置。其次是系统中目录本身赋予该用户的权限。
例如,创建的共享目录/test后,在samba.conf中对/test目录赋予某用户写的权限。方法可以采用多种形式,如:
writable = yes 或readonly = no 或write list = 用户名或write list = @组名
但检测时该普通用户对/test可能仍没有写的权限。要检查目录本身的权限设置。
# ls ld /test
drwxrxrx 2 root root 4096 0327 15:27 /test
这里显示对于普通用户,只有读和执行的权限。因此要通过chmod 命令(如:chmod 777 /test)赋予相应的写权限。此时重新加载smb服务,再验证用户是否能真正进行写的操作。默认情况下,用户此时只能进行“上传”操作,不能进行修改、删除、改名等操作。这是因为RHEL5默认采用selinux,即强制存取控制(在/etc/selinux/config文件中selinux=enfocing)。这时需要通过关闭selinux(修改为selinux=disabled并重启系统)或修改对象的安全来放开“写”权限。胡兰兰:基于RHEL5的Samba服务器教学研究十堰职业技术学院学报 2012年第4期 第25卷第4期
3.2 Samba用户与普通用户的关系
在user模式中,客户端需要提交Samba帐号和密码,通过验证后才能访问Samba服务器中的共享目录。服务器的普通用户不一定是Samba用户,但Samba用户必需是普通用户。即先建立相应名称的普通用户,再把该用户指定为Samba用户。两种用户身份要分别设置密码,建议设置不同的密码。
Samba服务器端删除对应Samba帐号的普通用户后,Samba帐号不再可用。
3.3 Samba的安全问题
Samba用户名保存在/etc/samba/smbpasswd中。3.2中显示,Samba用户名对应Samba服务器中的普通用户名。从安全角度考虑,客户端只要破解密码就可实现登录访问,这对于服务器来说并不安全。通过用户帐号映射(/etc/samba/smbusers文件)的方法创建虚拟帐号,可以对Samba服务器中的用户名进行保护。对客户端只要提供虚拟帐号和密码即可。
关键词:通用技术教学;困惑;对策
中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1671-7503(2013)11-0041-03
美国哲学家威廉·福克纳说:“没有技术知识,你将无依无靠。”在科学技术日新月异的今天,技术教育是现代教育中不可缺少的组成部分。鉴于此,我国新课程改革开始在高中设置通用技术课。虽然国家高度关注普通高中通用技术课程改革的实施,并明确提出了通用技术课程标准、课程目标和教学内容,但囿于师资、课程资源等各种主客观原因,通用技术课程教学仍然存在不少问题。
一、通用技术教学中的困惑
新开设的通用技术课就像一张白纸,为教师提供了自我展示、实现自我价值的舞台,可以让他们充分发挥才华和创造力,但俗话说:万事开头难。作为一门新科目,教学研究少、教学经验不足,又在教学中产生许多困惑。
1.认识偏差,重视程度不够
普通高中通用技术课是一门立足实践的课程,以学生亲手操作、亲历情境、亲身体验为基础,强调学生的全员参与和全程参与,强调各学科、各方面知识的联系与综合运用,以此为基础,通过新技术思想和方法的应用及实际问题的解决,为学生展示创造力提供广阔的平台,也为培养学生的创新精神和实践能力提供重要载体和有效途径。
但是,在以分数、升学率作为评价学生能力、学校教育质量的标准的背景下,只有高考科目才是学生、家长、学校关注的中心。尽管强调素质教育,但现实中技术类课程已被边缘化。对于通用技术课,普遍存在的观点就是“高考不考,学通用技术没用”,“课时紧,没有时间开通用技术课”。教育主管部门对通用技术课也缺乏应有的重视,目前教育科研部门组织的评课听课基本没有,教学工作缺乏监督,取得成就得不到肯定,遇到问题也得不到及时解决,一线教师处于单打独斗的境地,力量非常薄弱。除对通用技术课程重视程度不够之外,对课程产生的认识偏差也影响通用技术课应有价值的发挥。如有的教师将通用技术课当作过去劳动技术课的翻版或者是小发明、小制作课,课堂教学通过简单的手工制作或图片、视频展示来完成,这都是对通用技术课程理念认识不清、本质把握不到位的表现。
2.教师专业知识缺乏
首先,对于通用技术这门新课程,目前国内高校尚未开设培养通用技术教师的相关专业,有的师范院校开设了教育技术学专业,但该专业的培养目标主要是培养能够运用现代教育理论和现代信息技术,对信息技术环境下的教学过程和教学资源进行设计、开发、应用、管理和评价的高级专门人才。
其次,大部分学校的通用技术教师是从物理、化学、生物、数学、信息技术、劳动技术等其他科目的教师经过短期学科培训转型而来,很少从社会聘请有一定技术实践经历的专业人员,许多教师对于通用技术课程性质、理念内涵的理解还不够系统透彻。也习惯于从先前学科经验出发组织教学内容,这样就使得知识的呈现不够系统全面。
第三,虽然教育行政部门和各级学校对通用技术教师进行了培训,但多是一些“专家讲座”式的,教师只是从宏观的教育学角度了解了一些通用技术教学的理念、意义和特点,而和自己从教的教学实践有一定距离,致使很多教师听得热血沸腾,而一回到教学实践中却不知道如何应用,教学过程中依然是形式单一、方法保守,显得力不从心,缺少设计和相应教学情境的课堂,很难调动学生学习的积极性。
3.新课程教学资源不足
作为一门年轻的课程,通用技术课不像其他学科有较为成熟的教育教学理论体系、切实可行的教学模式,新教材配套的参考书、指导用书和网络资源也很少,理论和实践上都缺乏专业的引领,成功的教学大多依赖教师摸索。在教辅资料上,除了教材、教学参考书、课程标准等提纲挈领式资料,其他配套的辅助资料很少,再者通用技术课要求紧跟时展步伐,体现先进技术,这就与教材、教参的滞后性形成矛盾,给教师备课带来很大困难。最后,通用技术课程编制过于空泛,可操作性不强,许多课程内容脱离实际,学生不喜欢,特别是特区学生了解新鲜事物多,对于板凳、石英钟、相框等设计已失去兴趣。在设施设备上,有效开展通用技术课专用教室、仪器设备必不可少,但这需要大量的资金投入,许多学校囿于财力和场地的限制,建设实验场所、配备相关仪器都无法实现,部分学校按要求建了通用技术实验室,但因缺少学生感兴趣的项目实际使用率并不高,甚至有学校对通用技术实验室采取全封闭式管理,无法让学生找材料搞制作。吉林省有调查发现,截止目前大部分普通高中的通用实验室几乎是空白,很多学校由于资金短缺只购置了一些简单的工具,如钳子、改锥、剪刀、美工刀等。学生没有动手实践的机会,既影响学习的积极性,也会使通用技术课变成一门纯理论课。
4.缺乏合理的教学方法和健全的评价体系
在教学方法上,合理、有效的教学模式还在不断的探索、丰富中,由于重视程度不够,学校课时安排有限,理论上切实可行的教学方式都未能付诸实践。在通用技术课堂上,依然是教师中心,按部就班讲授教材,用这种传统的教学模式和教学思想来开展教学活动,很难体现学习通用技术课程的目的和价值。没有灵活有效的教学方法做载体,教师教学累,学生学习也累。
在评价方式上,由于通用技术课不同于语数外等传统科目注重学生基本知识的积累和运用,它更强调学生实践能力、创新素养的养成,而这些很难通过以往的纸笔测验来评价,更不能靠分数来衡量。什么样的课或怎样上课才算符合技术课程标准的精神,教师心中都缺少一把清晰或具体的尺子,没有一个可参照的标准。相反,从学校层面看,还是以分数、课堂表现、作业完成情况为主要依据度量教师的教学效果和学生掌握知识的程度。
二、解决对策
针对通用技术教学中存在的困惑,可以从以下几方面来解决。
1.加强师生及家长对通用技术课程的认识,提高重视程度
思想是行动的先导,首先了解通用技术课程,从观念上重视它,才不会忽视它或在实施中走样。各级教育行政部门要加大对通用技术课程的宣传力度和管理力度,争取社会对课程改革的支持和参与,使广大教育工作者充分认识到该课程在新课程改革中的地位和价值,加强技术教师上好该课的责任感和紧迫感。学校领导者应该明确素质教育、创新教育是我国教育发展的未来,以学生全面发展、终身发展为出发点,保障技术课程的课时、监督技术课程教学工作的开展。另外,提高通用技术教师的待遇、将通用技术课程列入教师考核与评价、职称评定的范围,也能够提高该课程的重视程度。更重要的是,上级教育行政部门要对通用技术课程进行深入的解读,让学校领导者和教师抓住课程的本质,勿盲目开课。
2.改善师资,提高教师专业技能
教师是课程实施的主体,教师专业水平的高低,对课程价值的体现具有决定作用。在当前通用技术课程专业教师缺乏、任课教师专业能力不高的情况下,一方面教师自身要不断加强理论知识的学习,提升操作技能,深入研读通用技术课程的要求和内涵。坚持自我反思,找改进提高措施。地区间还可以搭建网络平台,开展网络教研,开展读书活动加深教师学科底蕴。积极参加通用技术课程网站的互动交流和资源建设。“普通高中通用技术课程网站”是高中新课程实验以来,通用技术课程教师共建共享的资源平台,从模块教学的同步资源到学业评价的方案和试题,从聚焦各路观点争鸣的“每月在线”到汇集多种思想锋芒的“每月话题”,从展示教研活动过程的“评比活动”到及时讨论疑问的“答疑解惑”,都是贴近教学实际,跟踪教学和评价过程的信息。教师们可以便捷地利用课余时间学习、提问和交流,不断提高驾驭课堂的能力。另一方面,各级教育行政部门要加强专业技能培训来提高教师的专业素养。但培训要注重实效性:加强与教学实践的联系,不能仅停留在理念层面;根据教师不同学科背景、个体差异“因材施教”,满足不同层次教师的需要;鼓励教师参与,对实际教学中的问题进行剖析和研究,而不是讲授空而大的理论。
3.丰富课程资源
有了丰富的课程资源,才能让课堂活起来,学生动手能力的培养、创新思维的发展才不至于纸上谈兵。对于硬件设备,学校一方面应该积极争取上级教育行政部门的经费支持,购进设备,建设专用实验室,另一方面,要努力提高现有硬件设备的利用率,充分利用物理、化学、生物、信息技术等学科现有的仪器和工具,鼓励师生利用生活用品自主设计和制作教具。更可以借鉴广州、海南等实验区部分学校的做法,采取联盟的方式与周围优质中学或者与当地职业技术学校、企事业单位合作,共享设施设备。还可以利用校外图书馆、展览馆、科技馆、工厂等为学生参观、见习提供场所。对于教材资源,首先教师要深入研读教材、课程标准、教学参考资料,尽量发掘和利用贴近学生社会与现实生活的素材,把图片、影视资料、社会新闻等补充到教学中来,并对教学内容进行选择、组合、改造与创造性加工,了解学生已有经验,因材施教,及时更新教学素材。注意打破学科之间的界限,强化各学科资源的整合与利用。其次要积累各种专家讲座和教学案例,活学活用。
4.优化课堂教学方式,完善评价体系
理想的通用技术课堂,应该是实践操作背景下活动的课堂、设计的课堂、创造的课堂。教师的教学要灵活富有吸引力,多样化地选择教学方法,如陈述性知识可采用讲解、展现、演示等方法;程序性知识,可以采用任务驱动、问题解决、讨论和自主型教学方法等多种形式。课前认真备课,整体把握教学内容,精心选择案例;教学中通过设计调查、探究、分析与讨论、设计与制作等丰富多彩的活动来调动学生学习积极性。尝试探究式学习、自主合作式学习、兴趣学习等多种学习方式。但切不可照搬照抄已有教学案例,要学会结合自身教学实际有选择性地借鉴他人经验。
(江苏省姜堰中学,225500)
摘要:通过“新型太阳能热水器防冻排空系统”的设计与制作案例教学活动,让学生体验设计的一般过程,能就具体的设计任务进行设计分析,确定问题解决方案,并感受从图纸到实物模型的创作乐趣。
关键词 :创新设计 排空控制 空吸现象
通用技术实践教学是通用技术教学的主要形式之一,在技术实践教学中设计具有原创的便于学生参与探究的教学实践案例,是教师教学研究的主要内容之一。通用技术实践教学中针对不同阶段的学生、不同的教学目标,需要设计不同的教学案例,同一实践活动案例在不同场合也会有不同的设计要求,可以将班级授课与兴趣小组活动相结合。笔者在“技术与设计2”模块教学中引入“新型太阳能热水器防冻排空节水系统”设计与制作案例,穿插在班级授课中,确定设计方案后,由兴趣小组制作完成样品,并参加了第25届江苏省青少年科技创新大赛。
一、制订设计方案
在“技术与设计1”模块第四章“发现与明确问题”教学中,笔者提出问题:“太阳能热水器在我国使用广泛,同学们在使用过程中有没有发现有哪些不合理的设计呢?”经过小组讨论、交流,总结出两个问题:(1)每次使用的时候,开始总要放很多冷水。(2)冬天上下管道容易被冻坏。分析得出造成这些问题的根本原因是从热水器储水箱到用水龙头间的管道内始终存有水,于是启发学生针对问题进行创新设计。
(一)方案分析
为解决问题,学生初步拟出了两种方案:(1)加强管道保温,确保上下水管道中的热水不至很快冷却,同时冬天不被冻坏。(2)设计一种装置,每次使用完或上完水,关闭水箱的出口,并将这段管道内的水排出,等再用的时候打开水箱出水口,流出来的就是热水。
(二)信息收集
教师提出问题:目前市场上有没有解决此类问题的产品?它们又采取了哪些方法?带着这个问题,学生调查了本市热水器经销商,找到一种热水器,其关键部件是一个排空电磁阀门和控制器,排空过程是先将太阳能上水阀关闭,再通过控制器将排空电磁阀门拨到排空档,最后打开热水龙头排出上下管道中的水。整个过程操作繁琐,大都是手动操控,且需要容器将排出的水收集另用,易造成水资源浪费。所以,如何处理太阳能热水器管道排空及综合利用排空排出的水成了创新设计的关键。
(三)明确设计要求
经讨论,设想以带排空装置的热水器为基础进行改进,实现如下目标:(1)完成自动控制排空过程(用单片机继电器电路控制)。(2)排空的水流入特定的容器中,在用热水时这部分冷水能自动回流到管道中当冷水使用。
二、方案可行性探究
(一)存在的问题
管道排空排出的水如何处理成为创新关键,从收集到的信息看,有的通过加压回流到自来水管道中,有的通过特定容器给家庭卫生间使用,学生在综合分析了这些方法的优缺点后,提出将排空排出的水储存于特容器中,在使用热水时,通过“空吸原理”将这部分冷水吸走,调节水温。
随后,教师又提出问题:从太阳能水箱中自然流出的水能利用“空吸原理”将容器中的水吸走吗?这是本项目能否顺利实施的关键。根据流体力学原理在忽略流体粘性损失的流动中,流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。即:
在水平管中,液体流速越大对管壁的压强越小。如图1所示:因为V1<V2,P1>P2,所以,C段中的液体会上升。很显然,要使用水槽中的水经C管倒吸入水平横管,只有当v2足够大时才能发生,而v2不仅与管道直径有关,还与水平管道中的水进出速度v1与V3有关,对自来水管道而言与该点水压有关。
众所周知,一般太阳能热水器距离用户水龙头的垂直高度有几层楼房高,矮的也有一层高,如此高的水压及流速产生的压强差能将容器中的水吸走吗?下面我们来探究一下。
(二)试验探究
我们用水管,将水箱中的水从教学楼6楼引下,出水口接一简易淋浴器(如图2),检验出水口温度。检测结果:当水流落差在3米左右(一层楼房高)时,就能将热水瓶中热水吸走,出水温度明显升高;当落差达9米时,出水温度感觉较烫。
三、设计原理
(一)作品设计原理
如图3所示,本作品由三部分组成:(1)太阳能热水器模拟系统(含上下水管道、电动阀、水箱、支架等)。(2)电动阀门控制系统(以单片机电路为基础,通过继电电路控制电动阀)。(3)以“空吸现象”为基础的排空储水及无动力使用系统。
(二)控制系统设计要求
1.本控制系统的执行器由排空阀1与电动换向阀2构成,其工作电压均为12V,通过给阀门电机提供不同方向的电流(即电机的正负电流对调)使阀门转向不同的方向。
2.太阳能水箱水位点设有三个点,并在电子控制器上用不同颜色的LED灯显示。
3.当控制器检测到水箱中水位较低时,控制器先将排空阀1打开(进水挡),动作完成后控制电动换向阀2连通上下水管道与冷水进口,太阳能处于上水状态。
4.当控制器检测到水箱水满时,控制电动换向阀2,处于上下水管道与热水挡,排空阀1处于排空挡(关闭水箱,指向出气口),太阳能处于排空状态,上下水管道中的水被排人储水瓶。
5.在一般情况下,控制器使系统处于排空状态。淋浴时,电动换向阀2处于热水状态,手动控制打开排空阀1与水箱相连,热水流下,不打开冷水龙头,在热水流的作用下,经过储水瓶特殊装置,将储存的冷水空吸进热水中。当储水瓶中的冷水用完,可打开冷水龙头补充(注意:要先打开热水龙头,再按下手动控制按钮,否则,热水会通过储水瓶溢出)。
6.淋浴完,按下控制器按钮,排空阀关闭水箱,系统处于排空状态。
7.在淋浴过程中,即使水箱水位低于低水位传感器,阀门2也不会转向上水。
8.本控制系统有手动、自动两个上水选择,在用水峰期,水位处于1/3,没有下降到低位,可手动选择上水,上满自动排空,也可以不上水。
(三)模型制作
1.制作框架。我们以PVC绝缘管做支架,用饮水桶做储水箱,用PPR水管做上下水路,控制阀采用电机转动式电磁阀门,实物如图4所示。
[关键词]教育理念 数字电子技术 教学模式 教学研究
一、前 言
《数字电子技术基础》是电类、自控类等诸多专业的一门重要的专业技术基础课程,是一门理论性和实践性都很强的专业技术课程。如何将理论教学与实践教学予以有机结合是教学过程中需要重点解决的问题,它直接关系到学生对本课程的学习效果,同时也关系到诸多后续课程的学习效果。正基于此,本文对该课程理论与实践教学的方法进行了相应的探索与研究。
二、理论教学研究
《数字电子技术基础》 以组合与时序逻辑电路的分析与设计方法为核心,将数字电路的设计、实现方法与可编程逻辑器件相结合,融入现代数字系统设计理念,以培养“电子产品生产与设计”岗位群为课程目标,是电类等相关专业的基础课程,也是培养电子产品设计、分析、调试和制作能力的专业技能课程。因此,掌握好《数字电子技术基础》的教学内容,对本专业及相关专业学生的后续核心专业课程的学习和技能培养具有重要意义。
数字电子技术主要内容有逻辑电路基础、组合逻辑电路、触发器与时序逻辑电路、数模转换器和可编程逻辑器件及应用等主要内容。
如何才能合理有效地进行课堂理论教学?主要考虑以下主要环节
(1)认真研究教学大纲,确定理论教学需要掌握的相关内容及其掌握程度。确定教学的重点、难点及其知识点间的衔接关系。由于电子技术、计算机技术的飞速发展,电了器件正在向低压、低功耗和纳米技术转变。电子技术从分离元件、小规模集成电路、大规模集成电路到超大规模集成电路。电路时展要求不同,需对原来教学内容进行适当调整,主要涉及:①要求能够保证基本概念、基本原理和基本分析方法这三个基础要求;以分析器件、模块的外部特性为主,基本掌握器件的内部方框结构、外部特性和主要参数、掌握各种单元电路的基本概念和基本分析方法。②要求能够反映新理论、新技术。考虑到集成电路的应用前景,学习过程中应以集成电路为主导,以分立元件及门级电路为基础,将二者有机结合在一起。③要求能够结合实际工程应用与理论的衔接。尽量避免复杂的推导过程,着重于功能电路的定性分析及实际应用。④针对选用教材的内容进行分析研究。对已经不符合时展要求的内容进行合理精简;对基本概念等骨干内容进行强化;对集成门电路、集成触发器、集成定时器等MSI功能电路加强理解;针对成熟的典型应用电路进行重点研究。
(2)针对涉及的不同教学内容,确定不同的教学方法。以理论教学与实验教学相结合为原则,运用现代教育理论,从有助于提高教学效果的角度出发,考虑适时、适度、合理地使用多媒体。采用由浅入深、由实践到理论、由定性到定量的方法开展教学。将需要用多媒体辅助教学的知识点挑选出来,针对相应的电子课件进行整理,以期达到良好的教学效果。
除了以上主要环节之外,教师应当关注最新的技术信息动态,结合其相应特点,融于理论教学过程中。对于一些具有代表性的技术产品进行分析与讲解,激发学生的学习兴趣,提高自主学习的积极性,从而达到现代化教学的总体要求。
三、实践教学研究
通过理论教学使得学生能够掌握数字电路的基本原理与分析方法,这只是第一步。更重要的是要针对学生的分析、设计和创新能力进行培养。所以实践教学是不可或缺的重要环节。
实践教学主要包括两大环节,即实验环节与课程设计与实习环节,下面分别予以阐述
(1)实验课程的内容设置必须与理论教学内容紧密结合,能够达到强化理论学习的根本目的,促进学生对相关理论的消化吸收并提高学生的学习热情。在实验手段方面,应当在重视传统实验方式的前提下,引入现代化的实验教学手段, 运用计算机技术,引入虚拟实验内容。EDA技术是电子设计领域的一场革命,它对改革实验内容、形式、方法起到了重要的引导作用。已经成为现代教育体系的重要环节。所谓在实验教学中引入EDA技术就是充分地运用各种
计算机软件,如MULTISIM、PSPICE、PROTEL99SE、PowerPCB、QuartusⅡ等。VHDL与Verilog HDL是通过语言实现硬件电路设计,一般采用自上而下的设计方法,通过分析系统总体所要实现的功能,自上而下地将系统总体功能分解成各模块的功能,通过实现各模块的功能设计来完成整个系统硬件电路的设计。实验课不应局限在单纯的数据测试与记录上,更应侧重于学生能够对电路性能的比较,能够即时仿真,分析电路故障,设计出符合要求的数字系统。在强调现代化实验手段的同时,也不要忽视传统型的实验手段,二者之间的比重必须合理分配,而且针对不同的实验目的与实验内容进行科学安排。同时,针对实验教学中涉及的层次问题必须深入研究,
实验分为基础型、设计型和创新型三个层次。基础型实验侧重于”训练常用电子仪器的使用方法和数字电子基础电路的基本测试方法,它所涉及的内容与课堂教学内容紧密相关,要求能够充分体现课程的实践性;“设计型实验”是具有特定功能的数字系统的综合与实现,是学生将理论与实践相结合的过程,也是学生知识、能力和素质同步提高的阶段;“创新型实验”是数字电路的电子系统的设计和实现,是学生将所学习的知识进行综合运用的过程,也是学生进行交叉学科知识整合的过程,更是提高学生综合实践能力、培养创新能力的过程。
在实验教学中,要鼓励学生自拟实验项目,将课堂教学与实践教学相融合,有效地培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。
(2)课程设计与实习是实践教学的另一核心环节。该环节相对与实验教学而言,涉及内容与环节更多,要求的层次更高,所以更应引起相应的重视。课程设计与实习旨在完成系统的理论教学与实验学习之后,针对具体的设计任务,在教师的指导下,独立地完成设计任务,具体成果往往要求是能够通过调试的具体产品。在此过程中,需要注意以下主要环节
①题目选定必须谨慎。所选定的设计任务必须依托于本课程的理论教学与实验教学内容;必须在功能要求方面给学生留有一定空间;必须在一定程度上体现当今的技术发展趋势要求。
②时间分配必须合理。由于课程设计与实习往往需要经历1-2周的时间,所以指导教师必须对整个期间做出合理的安排,对整个设计过程的各个主要环节了然于胸,涉及:任务分配总体讲解资料查找方案确定虚拟试验板极调试设计完成报告书写答辩完成各个环节,教师必须真正起到富有成效的指导作用。
以上所述就是在实践教学过程中涉及的主要环节。在把握总体原则的基础上,教师应当针对不同的情况,具体问题具体分析以确保实践教学任务的顺利完成。
四、典型教学案例
在《数字电子技术基础》理论教学内容中,组合逻辑电路与时序逻辑电路是两大核心环节。在讲解组合逻辑电路相关内容过程中,针对当今技术发展趋势,结合集成技术发展日新月异的客观现实,重点讲解了中规模集成电路内容,包括:编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、加法器、数值比较器等。针对MSI学习的特点,侧重于如下讲解思路,即:功能说明框图讲解功能表讲析逻辑符号说明芯片引脚说明典型应用电路讲解。总体效果非常理想。另外,结合多年教学研究心得,重点强调了如何更好地分析功能表?如何针对功能表中的信号种类不同进行总表的行、列分割?使得学生理解得特别透彻,学会了一种通用而高效的学习方法。
在讲解时序逻辑电路过程中,在完成利用触发器设计计数器这一传统方法的同时,针对典型的芯片,如:74HC161、74HC163、74HC160、74HC390等进行了细致的讲解并列举了大量的设计实例,从原理分析到注意环节详尽阐述,学生反映良好。
在《数字电子技术基础》实验教学内容中,针对设计型实验,突出对典型计数器集成电路的应用。在“数字时钟”设计型实验中,要求用不同类型的典型芯片、选择不同的设计思路进行设计,通过实际检验,达到了很好的教学效果,提高了学生的实验积极性与分析、设计能力,达到了实践教学的总体要求。
以上内容就是本人在理论教学与实践教学中体会深刻的案例,结果表明确实非常具有代表性而且结合了当今电子技术发展的趋势,在日后的教学中会予以进一步的拓展与深化。
五、结束语
数字电子技术的发展日新月异,先进的技术与崭新的教育理念注定会不断涌现。有关理论与实践教学的研究注定永远不会停止。作为从事高等教育工作的一线教师,必须不断地学习新的知识,融合先进的教育理念,将所积累的知识高效地传输给学生,为整个社会培养人才体系贡献自己的聪明才智,履行教师作为知识传授者应尽的社会责任。
[参考方献]
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[2] 乔庐峰.Verilog HDL数字系统设计与验证.北京:电子工业出版社,2009
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[5]石焕玉.基于网络的创新教学模式研究与应用.琼州学院学报,2008年10月
圆和圆的位置关系学习札记
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【关键词】 德州学院;机械设计;工程实践能力;创新能力;教学改革
一、引言
目前应用型高校培养的学生直接面向企业的生产一线,因此培养学生的工程实践能力极为重要。机械设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要的基础课程,在整个人才培养体系中占有重要的地位。在此之前学生学习的机械制图、理论力学等课程,与工程实际还是有一定的距离,而机械设计课程则是紧密结合工程实际的课程。学生除了学习机械中通用零件和通用装置的设计计算的相关专业理论知识外,更重要的是学会如何用机械设计的理论知识来解决具体的工程实际问题。同时为了尽快适应本科机械类应用型人才培养的需要,教学过程中关注的重点正经历着从理论知识的培养向提高学生的工程素质及工程实践能力培养的转变。如何在教学课程中通过合理设置课程体系、实践教学环节成为了机械设计教学改革中探索的重点。传统的机械设计教学内容、方式过于偏重理论,而弱化了学生的工程实践能力的培养。为适应应用技术型高校转型,在机械设计的教学过程中需要进行基于工程实践能力培养的教学改革。
二、合理设置课程教学体系,强化实践教学
机械设计课程内容是掌握通用机械零件的设计计算、结构设计、简单机械传动系统装置的设计。随着新的机械设计方法的快速发展,仅通过书本内的知识已不能适应实际工程中的要求。因此在设置课程教学体系时,要注意机械零部件的分析计算与结构设计的结合;理论教学与实践教学相结合;理论知识同工程实际相结合。经典教学内容与现代教学内容互为依托,各教学环节有机衔接,实现整体优化。
1、在理论教学内容方面
在理论教学内容的组织方面,注意教学知识的更新,增大课堂教学的信息量,注意将学生的工程实践能力培养和专业素质教育结合起来。特别是在教学内容的组织、课堂内容的讲授等方面将启发式等教学方法结合起来,使它们成为一个有机的整体。在课堂教学中注意学生的学习掌握情况,激发学生的学习积极性。
(1)在课程教授时,以工程实践应用为基础,以掌握通用零部件设计计算能力和创新能力培养为主线,从整体和系统的角度,将课程知识体系整合为机械设计总论、连接、机械传动、轴系零部件四大模块,体现学生设计和实践能力培养的循序渐进性。
(2)在教授机械设计传统设计方法的前提下,结合齿轮传动、蜗杆传动及轴的设计等章节理论内容介绍现代机械设计的方法。如在讲解齿轮的强度校核计算时,传统的设计计算公式多、计算量大。在教授这部分知识时,可介绍计算机辅助设计的方法:如用UG NX软件进行齿轮的三维实体造型,并进行齿轮的强度校核,提高了计算精度,节省了时间。同时开阔了学生的视野,提高学习兴趣。
(3)对通用零件的设计计算部分的公式推导讲解时简化推导过程,注重设计参数的选择和公式的具体工程实际应用。
2、在实践教学方面
(1)实验项目侧重学生工程实践能力培养。在实验课一开始就开设“机械零件认知”实验,增加学生的感性认识,让学生对通用机械零件和通用装置有一定的认识和了解;后开设螺栓联接综合实验、带传动实验、轴系结构组合设计、减速器拆装实验、机械传动性能综合测试实验。其中轴系结构组合设计、机械传动性能综合测试实验为设计型实验,其余三个实验为综合型实验。设置的六个实验项目培养了学生的工程实践意识、创新意识和动手能力。同时增加开放性实验,开放机械设计实验室,鼓励学生自主设计机械传动装置并进行分析,增强学生的实际动手能力和分析能力;培养学生的工程实践能力。
(2)改革机械设计课程设计内容。传统的课程设计题目主要是二级减速器的设计,设计内容单一、雷同,达不到工程实践能力的培养。因此在2013级机械本班课程设计中提倡综合性设计;引导学生自主设计,增加了跑步机的设计、切面机的设计等设计题目。学生先设计出多个机械传动方案,通过对不同方案进行分析确定出最优设计方案,提高学生的学习主动性及工程实践能力。然后要求学生将UG NX软件应用于机械设计课程设计的设计计算和实体建模中。在软件中完成所有零部件建模,进行整体装配,若出现结构问题及时进行修改计算,最后完成整个装置的实体造型,没有问题后最终生成二维工程图。最后安排了课程设计答辩环节,通过设计答辩的方式对课程设计进行评价。这样既能增强学生使用三维软件的能力,同时提高了学生的课程设计的质量。
三、基于工程实践能力培养的教学方法改革
1、启发式的教学法
授课教师讲解理论知识时不能只是枯燥的讲解理论,要提出一些和知识点相关的工程实际问题,引导学生利用自己所学知识进行思考和分析,能够全面的解决老师所提的问题。如讲授链传动的特点时,给学生提出“为什么同步带的自行车不能代替链传动的自行车”让学生进行分析回答,有的学生就会回答“同步带是弹性的,如果冲击力大容易断,有灰尘就会容易卡住”,还有的同学会回答“同步带对工作环境要求高于链传动,对张紧装置的要求高,使用寿命没有链传动长”等。学生通过积极回答问题把链传动的特点和应用全面掌握,同时还复习了同步带传动的知识。通过启发式提问,既能活跃课堂授课气氛,又能提高学生的学习的积极性,锻炼了学生的表达能力。同时培养学生利用所学理论知识解决一些工程实际问题,提高了学生的学习效率。
2、案例教学法贯穿各个章节的授课中
引入与教学内容密切相关的典型生活实例和工程案例。每一章节内容都有工程实例进行分析,增强了理论知识的系统性。理论和工程实际相结合的授课方式,非常能调动学生学习的热情。同时教学中引入工程实例,以及适当地增加了和毕业设计相关的实例讲解,有利于难点知识的讲解,使学生能够及时了解所学理论知识的工程实际应用,激发学生的学习兴趣,缩短教学内容与实际工程应用的距离。如讲解螺纹连接的章节时,首先先给学生展示了《一颗螺丝钉引发的血案》、《华航飞机爆炸事故》,《由“螺栓松脱”造成的扶梯事故》,通过这些案例让学生了解的小小螺纹连接的重要性及设计中注意的放松、受力等问题。在讲解螺栓组的设计时,通过工程案例如起重吊钩的螺栓组、联轴器的螺栓组等依次讲解各种受力情况下的螺栓组的设计,使学生很快能够掌握和理解螺栓组的设计。
四、结束语
在教学过程中,我们课程组老师非常重视教学信息的反馈,努力提高教学质量。鼓励和指导机械专业学生参加各类科技创新大赛,提高学生的实践动手能力。近几年来,机械专业学生在全国大学生节能减排与社会实践科技竞赛等竞赛中获多种奖项,工程实践动手能力有了很大的提高。
【参考文献】
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