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关键词:水利水电工程CAD;任务驱动教学法;教师引导
作者简介:鲍海艳(1982-),女,内蒙古赤峰人,长沙理工大学水利工程学院,讲师;张贵金(1964-),男,湖南张家界人,长沙理工大学水利工程学院,教授。(湖南?长沙?410114)
中图分类号:G642.41?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)22-0062-02
“水利水电工程CAD”是高等学校针对水利水电工程专业开设的一门专业课,是一门实践性较强的课程。该课程是后续课程“水工建筑物课程设计”、“水电站建筑物课程设计”及“毕业设计”的重要基础,其教学目的是培养学生根据水利水电工程CAD制图规范,结合水利水电工程实际绘制图样的能力。通过学习,学生将专业知识和实践技能结合起来,将学与画结合起来,牢固掌握制图知识,提高绘制图样的基本技能。
传统的教学方法一般是按照书本把所有命令逐个讲授,再进行上机实训,并辅以一些基本图形进行练习。[1]这种教学模式强调知识的灌输,学生容易死记硬背,上机实训也是简单模仿教师的操作,不能发挥学生的主动性,难以培养学生的创新能力;同时,传统的教学方法也难以维持学生持久的学习兴趣,面对各种命令的烦琐操作,学生极易混淆,逐渐失去耐心与兴趣,导致课堂教学效率低,因此必须进行教学方法改革。笔者不断探讨“水利水电工程CAD”课程教学,在教学活动中采用了任务驱动教学方法,并取得了良好的教学效果。
一、任务驱动教学法内容
任务驱动教学法是实施探究式教学模式,以任务为主线、教师为主导、学生为主体的教学方法,适用于学习各类实践性和操作性较强的知识。[2]
任务驱动教学使学习目标十分明确,在展开教学活动时引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列任务,培养了学生分析问题、解决问题的能力。学生也不再把学习当作硬性任务,而是根据任务需求来学习知识,改变了以往“教师讲,学生听”的被动教学模式,学生主动参与、探索创新的新型学习模式,激发了学生的兴趣,充分调动了学生学习知识的积极性,使得“教”与“学”有效结合。
二、任务驱动教学法实施的关键问题
任务驱动教学法是围绕任务展开教学,因此任务的设计、编写非常重要,既要注重方法和知识体系,还要融入专业知识;教师如何组织课堂有效引导学生完成任务是该教学方法的另一关键内容,引导方法不当或指导内容过少,学生很难完成任务,从而打消了学生的学习积极性;若指导内容过多又不能充分调动学生的自主创新。[3]因此在实施任务驱动教学法时,为达到预想的教学效果,真正做到以学生为主体,激发学生学习兴趣,需解决好任务设计及教师引导这两个关键问题。
在“水利水电工程CAD”课程中运用任务驱动教学法,笔者认为在任务设计、教师引导两个方面应做到以下几点。
1.任务设计
(1)专业性与趣味性相统一。在“水利水电工程CAD”课程中运行该教学方法时应设计与水利水电工程专业相关的任务,使学生不再绘制一些与专业无关的零件图,以激发学生的学习兴趣,从而引发学生的探究欲望,这样学生才能从“要我学”转变到“我要学”。[4]同时,这些任务使学生对本专业有了初步的认知,有利于后续专业课程的学习。
(2)实践性与开放性相统一。任务的设计要具有较强的实践性,这样才能使得学生积极动手实践,在实践中学习知识;同时任务也应具有开放性,可以引导学生从多方面思考,在任务的实施过程中,培养学生发现问题和解决问题的能力。
(3)知识点与学习阶段相统一。任务包含的知识点应与学习阶段相统一,学习初期任务包含的知识点不宜过多,而且不要有两个以上的重、难点,过多会增加学生学习的难度,以至于不能调动学生的学习积极性。在学习中后期,学生已掌握了基本知识,并已对本课程产生了浓厚的兴趣,此阶段的任务可包含相对数量的知识点及重难点,以进一步激励学生,若任务过于简单,反而使学生失去学习兴趣。比如,溢流坝剖面图的绘制包含的知识点较多,且具有一定的难度,不适宜作为学习初期的教学任务,但在学习后期又是非常好的教学任务。
2.教师引导
教师根据任务合理进行指导是完成任务的关键,教师应从以下几个方面进行引导。
(1)引导学生分析任务,提出问题。在接受新任务后,教师应引导学生对任务进行分析,找出其中的已学知识,以及实施任务过程中可能遇到的问题,这些问题恰好是任务中隐含的新知识点,学生自己提出的问题,才有解决问题的欲望。
(2)提供解决问题的思路,指引完成任务的途径。学生在刚接触到任务时无从下手,对任务的理解也有一个过程,如何在有限的时间内使学生完成任务而少走弯路,应进行必要的引导,但不可固化步骤,禁锢学生的思维。
(3)对重点、难点进行讲解引导。任务设计中已经考虑过学生可能遇到的难点,因此应对重点、难点部分进行必要的分析,及时讲授新的知识,演示作图的方法,指出作图的关键。
(4)引导学生大胆尝试,自主创新。教师应该在任务的实施过程中,鼓励学生大胆猜想,并将其猜想的逻辑推理作为培养学生创新思维能力的一种重要手段。教师应就学生出现的问题加以引导并给予鼓励,增加学生创新能力锻炼的机会。
关键词:专业认证;专业建设;水利水电工程专业
专业建设是高等教育教学工作基础,是提高本科人才培养质量的重要组成部分。①②③专业建设水平又体现了学校的办学理念、办学特色和办学实力。④我国工程教育专业认证始于2006年5月,⑤其目的是保证与提高专业教育质量。工程教育专业认证可以推动专业建设水平的提升,并提升人才培养质量。⑥⑦西安理工大学水利水电工程专业(以下简称水利水电工程专业或本专业)于2013年通过了有效期6年的国家工程教育专业认证。本文根据专业认证前专业建设存在的问题,以此次专业认证为契机,研究提出提升专业建设水平的思路与对策。
1专业认证以前专业建设的现状与问题
水利水电工程专业起源于1937年成立的西北工学院水利系,至今已有78年的办学历史。本专业拥有结构合理、锐意进取的优秀教学团队,以“培养具有水利水电工程勘测、规划、设计、施工、科研和管理等方面的知识,具备良好的综合素质和创新精神,能在水利水电及相近领域从事规划、设计、施工、监理、科研和管理等方面工作的高级工程技术及管理人才”为培养目标;坚持理论联系实际,注重实践教学环节,高度重视教学改革和课程建设。截至2012年底,本专业教学实验室总面积已达6000余平方米,开设课程实验11门,其中设计性实验30余项,核心专业课程均开设有课程设计教学环节。本专业长期坚持以学生为本,顺应国家水利水电建设事业对于人才培养的新要求,为进一步提高本专业的办学水平不断努力奋斗。专业认证以前,我们通过与兄弟院校相同专业建设与发展情况的对比分析,发现本专业主要存在以下两个问题:(1)实验室陈旧老化、实验项目不够完备等。(2)教学文件与认证标准不相适应。
2专业建设的对策与思路
水利水电工程专业于2012年申请国家工程教育专业认证,于2013年参加并顺利通过有效期6年的专业认证。在专业认证前后近3年时间里,我们以此次专业认证为契机,紧密结合本专业的发展实际,以认证标准为准绳,对本专业的实验教学条件和教学文件进行系统、全面的整改和提升,为有力促进本专业的持续改进、有效提高专业的办学水平创造了十分有利的条件,主要思路有:(1)为提升专业实验教学条件,积极实施专业7实验室的更新改造项目。(2)为系统提升专业教学文件的针对性和对认证标准的适应性,扎实推进专业教学文件的全面整改。
3专业建设的实施内容与过程
针对本专业建设过程中存在的主要问题,依据专业建设的对策与思路,我们对本专业的实验教学条件和教学文件进行全面整改和提升,主要内容有:
3.1专业认证前,积极实施专业实验室的更新改造项目2012年9月至2013年9月,经过充分调研和综合分析,我们研究制定了《水利水电工程专业实验室更新改造实施方案》;并制定了《水工实验室改造实施计划》。全部项目于专业认证前按计划圆满实施完成。专业实验室更新改造的主要内容如下:(1)调整地下洞室结构模型实验室的整体布局,并进行恢复重建;(2)扩充土坝渗流实验室的使用面积;(3)将原压力管道非恒定流实验室进行搬迁后异地重建;(4)在原压力管道非恒定流实验室新建水电站厂房拆装实验室;(5)对水工专业教学模型室中原老旧及残损的教学模型进行全面更换;(6)对本专业全部实验室进行内外环境整治。
3.2专业认证后,扎实推进专业教学文件的全面整改专业认证后,针对专业教学文件与认证标准的要求不相适应这一突出问题,从2013年底至2015年4月,我们依据《工程教育认证标准》(2014版),并针对水利类专业认证分委员会在本专业《工程教育认证现场考查报告》中所指出的问题和不足,扎实推进了专业教学文件的全面整改。其中包括:对本专业的培养方案进行全面修订,对专业基础课、专业课及院级选修课的教学大纲进行修订和完善,对部分教学管理文件进行补充和更新。通过上述整改,系统提升了专业教学文件的针对性和对认证标准的适应性。本次教学文件的主要整改情况如下:(1)专业培养方案修订。相对于现行的2012版培养方案,本次培养方案的主要修订内容如下:①根据本专业发展实际,并结合认证标准要求,修订了专业培养目标;②修订完善了专业培养要求(毕业要求),使其能实质覆盖认证通用标准的毕业要求;③按照认证标准要求,在培养方案中补充了关于学生毕业后5年左右在社会与专业领域预期能够取得的成就描述(毕业生发展预期);④按照工程教育认证水利类专业《补充标准》关于经济、环境、法律(规)及管理等四类课程设置的基本要求,并结合本专业人才培养的实际需要,对教学计划中的相关课程设置进行了如下调整:(i)将“工程经济学”由原院级选修课调整为必修专业基础课;(ii)取消原“工程合同”、“工程招投标”和“水政与水法”三门院级选修课,将其相关内容整合以后新开设“工程建设法规”课程,并将其设置为必修专业基础课;(iii)将“环境影响评价”和“建设项目管理”两门课程由原院级选修课调整为必修专业课;(iv)将“水利水能规划”课程由原院级选修课调整为必修专业课;(v)新增“特种坝工技术”院级选修课。(2)专业基础课、专业课及院级选修课教学大纲修订。按照上述新修订的专业培养方案中的专业培养要求(毕业要求),并根据实际教学需要,对专业基础课、专业课及院级选修课的教学大纲进行了修订和完善,使这些课程的教学目的能实质覆盖相应的专业培养要求(毕业要求),并对部分课程教学内容进行了适当更新或调整。(3)专业教学管理文件修订。在全面总结以往教学管理经验的基础上,按照认证标准的有关要求,主要对下列教学管理文件进行了更新和完善:①水利水电工程专业培养目标达成度的定期评价制度(试行);②水利水电工程专业持续改进的社会评价制度(试行);③水利水电工程专业兼职教师聘任管理暂行规定。
4结语
专业建设水平可以反映出一所学校的办学理念、办学特色和办学实力。如何提高专业建设水平,采取什么样的对策与思路,是值得不断探索与研究的课题。我校水利水电工程专业以2013年国家工程教育专业认证为契机,在专业认证前后三年时间里,通过与兄弟院校专业建设情况对比分析,对本专业实验室进行了更新改造,在提升本专业教学条件的同时,还为本专业获得6年有效的优秀认证结果创造了十分有利的客观条件,并为有效提高本专业课程实验的教学质量和教学水平奠定了坚实的基础。通过对本专业教学文件的全面整改,系统提升了专业教学文件的针对性和对认证标准的适应性,进一步提升了本专业的建设水平。本文提出的提升专业建设水平的思路及方法,在工科类专业建设中具有借鉴和推广价值。
注释
①张黎骅,倪福全,甘露萍.农业水利工程创新型人才培养模式研究与实践[J].中国科技信息,2006(4):224-225.
②刘传林,李继中,钱武.适应行业需要创建特色专业[J].中国高等教育,2005(19):39-40.
③周建超.论新世纪高等教育的改革与人才培养[J].高等理科教育,2002.44(4):7-11.
④冯建刚,朱成立,王为木.农业水利工程国家特色专业建设探索[J].高等理科教育,2014.1:72-77.
⑤毕颖,刘桂萍,李文秀,等.以专业认证为导向的化工专业教学改革启示[J].中国电力教育,2014.2:57-58.
⑥高小鹏,吕卫锋,马殿富,等.工程教育认证提升专业建设水平[J].计算机教育,2013.20:18-23.
【Keywords】 water conservancy construction; teaching methods; teaching reform
【中图分类号】G622.0 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)11-0136-03
1 引言
水利工程施工课程是水利水电工程专业的核心课程,该课程具有实践性和综合性强的特点。学习该课程的主要目的是使学生掌握各类水利水电工程的施工技术、施工程序及施工组织等基本知识,毕业后能初步从事水利工程施工组织设计和现场的施工作业。近年来独立院校水利水电工程专业毕业生的就业方向主要是以施工管理单位为主,而以施工管理单位为代表的用人单位,特别希望毕业生具备一定的实践应用能力,毕业之后经过简单的培训就可以上岗。这就需要学校人才培养应向应用型、技能型转型,学生毕业后要能够很快胜任企业的施工管理工作。本文针对?@个问题对水利工程施工及相关课程进行了一些改革和尝试,对课程的教学改革给出了一些可行性建议。
2 水利工程施工课程的特点
水利工程施工课程讲授的主要内容是水利工程的施工程序、施工原理、施工方法及常用的施工机械等,该课程具有实践性强,知识结构更新快,综合性强等特点。[1]
2.1 实践性强
水利工程施工课程内容涉及大量具体的水工建筑物结构、水利工程建筑材料、水利工程施工机械、复杂的施工程序及施工工艺、工程质量控制措施等。如果课程教学不进行实践教学,学生对课本知识不易理解,学生毕业后就不能很快地将课本知识应用于实际的施工管理工作中。
2.2 知识结构更新快
我国水利水电工程事业正处于大力发展的时期,新的工程结构、新的施工技术、新的施工材料及新的施工机械不断涌现,而教材的编写和出版需要一定的时间,这个时间差造成了课本知识相对行业发展的滞后问题。该课程还涉及国家及地方有关水利工程施工的建设法规等,更新也很快。如果教师在教学中只讲授课本知识,学生就不能及时掌握最前沿的学科知识与技术,学生毕业后也不能以最快的速度进入到实际工作当中。
2.3 综合性强
水利工程施工课程是水利水电工程专业的专业课程,学习该课程之前学生应该学习相关的工程测量、水利工程制图、建筑材料、材料力学、结构力学、水力学、水工建筑物、水电站、项目管理、建设法规等基础专业课程,课程内容涉及各种类型水利工程的施工技术及施工组织的基本知识,课程知识面综合性强。
3 水利工程施工课程的教学现状
3.1 教学模式
水利工程施工课程的教学环节包括认识实习,课堂授课,课程设计,毕业实习及毕业设计等[2];通常上一个教学环节是下一个环节的知识铺垫,各个环节之间紧密衔接。经调查,现阶段多数院校该课程各个教学环节之间教学方法和教学方式脱节,而且安排不同的指导教师,每个教师只是完成自己的教学部分,教师之间缺乏沟通交流,这就使得各个教学环节之间严重脱节,学生的专业知识缺乏整体性和系统性[3]。
3.2 教学方法
经调查,现阶段水利工程施工课程教学方法多以教师讲授为主,教师只讲授课本中涉及的施工方法和施工程序,学生被动接受知识,没有思考的余地,不能将课本所学知识应用于工程案例中,更不会创新应用[4]。
3.3 实践教学
由于该课程各个教学环节之间脱节,使得学生在做课程设计和毕业设计时需要重新温习课本知识,而不是将已经学习过的课本知识熟练应用。这种情况下做课程设计和毕业设计时增加了学生的学习任务,也加重了老师的指导工作量,由于时间的局限性,这就降低了课程设计和毕业设计的质量。
4 水利工程施工课程的教学改革建议
基于水利工程施工教学中存在的上述问题,以该课程的各个教学环节为具体研究对象,对该课程的教学提出如下改革建议。
4.1 教学模式改革
目前,我学院水利水电教研室在教学中担任认识实习,理论教学,课程设计,毕业实习及毕业设计等教学任务。如何将这些教学环节作为一个整体进行优化,是我们进行教学模式改革的出发点,模式如下:
第一,由教研室讲授施工课程较多、教学经验丰富的教师相互讨论,总结授课经验和方法;第二,根据总结出的教学经验、方法,设计出每一个授课环节的新教学大纲和下一个教学环节之间的衔接以及应采用的授课方式方法;第三,后续的课程教师根据这个新的教学大纲授课,在授课过程中及时召开教研室会议,总结经验,修改和完善相关的授课大纲以及授课方式方法。这种教学模式的改革有利于学院培养应用型、创新型人才目标的实现,同时节约了教学资源。
4.2 教学方法改革
水利工程施工课程特点是实践性、综合性较强,知识结构更新快,?魍车慕萄Х椒ㄒ丫?不能满足培养应用型、创新型人才的目的需要。经过研究我们可以采取以下措施进行教学改革:第一,在本课程课堂教学的改革实践中采用了多媒体、图片、实物等多种教学方式方法,使得课堂教学更加直观,教学效果明显增强。通过形象直观的教学,学生能更好地理解课本知识,提高学习效率[5]。第二,课后作业不再是教材上的练习题,即对知识点的简答和论述,而是教师在每节课授课之前就设置的一个小的案例题,学生通过一堂课的知识更新,课后完成设置的案例,如果还有需要结合下一个知识点完成的部分,等下个知识点讲授之后再一并完成;学生作业完成之后不是采用传统的上交作业,教师进行简单批改的模式,而是组织学生在课堂上讨论。当然,这必将占用教师较多的课堂授课时间,所以教师在授课之前要设计好授课方式,每一个专项施工授课结束后留一定的时间用于学生的讨论,通过师生之间的讨论使得学生能更好地将课堂知识应用于实践案例。第三,随着施工技术、施工机械的更新,教师也应该进行知识的更新,随时传授给学生一些较前沿的施工技术,以方便学生解决实际问题。这也为课程授课结束之后的课程设计以及毕业设计做好基础工作。
4.3 实践教学环节改革
随着建筑行业的发展,目前出现了一些新的组织理念,比如水利工程空间组织、时间组织;同时也出现了很多新的设计软件,比如BIM软件;这些都对传统的施工组织、施工工艺、设计方法、设计思路有着很大的冲击。如何在水利工程施工课程实践教学环节的课程设计和毕业设计中引进这些丰富实效的手段和方法,如何在教学方法上让学生尽快掌握这些新的设计理念、设计方法,使得学生在掌握传统设计原理的基础上进一步提高学生对于新知识的实践能力,将是本课程改革的一个重要环节。例如现阶段发展较快的BIM软件,学院也有这方面的培训,在做课程设计或毕业设计等实践课程时鼓励学生学习使用这些软件,利用这些软件完成一些课程设计或者毕业设计。
为了进一步提高学生的实践能力,还应加强校外实习基地的建设,让学生有更多实践的机会,更好的实践环境,进一步提高实践能力,同时达到水利工程施工课程各个教学环节之间的紧密衔接,为学院实现培养应用型、创新型人才的目标服务[6]。
5 结语
通过对水利工程施工课程教学进行改革探索取得了以下几个方面的成效:
第一,通过对水利工程施工课程教学方法的改革,使得课本知识和实际工程相接轨,提高了教学质量和学习效果,贯彻了培养应用型、创新型人才的理念。
第二,通过把水利工程施工课程的各个教学环节作为一个整体进行优化教学,将各个教学环节教学内容连贯,不仅为学院节约了教学资源,而且达到了水利工程施工系列课程教学的目的一致性,大力提高了学生解决综合问题的能力。
关键词: 西北农林科技大学 水利水能规划 改革思路
水利水能规划(含课程设计)是我国大部分水利类本科专业设置的一门专业基础课[1],在西北农林科技大学,该课程涉及水资源与环境工程、农田水利工程、水利水电工程、热能与动力工程等多个专业。该课程根据国民经济发展对开发利用水资源提出的实际要求,以及水资源本身的特点和客观情况,依据《中华人民共和国水法》的规定,讲授如何经济合理地综合治理河流,综合开发水资源,确定水利水电工程的合理开发方式,开发规模和可以获得的效益,以及拟定水利水电工程的运用方式,等等。课程内容有兴利调节计算、洪水调节计算、水能计算等三大部分。该课程的讲授需在学生完成《工程水文学》、《水文学原理》、《水力学》等课程的基础上进行[2―4]。
本课程的培养目标为,使学生在掌握工程水文内容的基础上,学习水利水能规划的基本理论、基本知识,初步掌握这方面的分析计算方法,使学生毕业后,经过一段生产实践的锻炼能参加这方面的工作。课堂讲授32学时,课程设计为1周。如何在短学时的情况下使学生掌握水利水能规划的相关内容,这是我们在历年教学中重点探讨的问题。基于以往的教学经验,我特提出以下改革思路。
一、在课堂讲授中,采用传统方法结合多媒体教学提高教学质量。
我校在2008版本科课程设置中,为强化学生实践能力,缩短了专业课程的学习时间,水利水能规划课程的学时由以往的36学时减少为32学时。为了充分反映该课程主要内容,在规定学时内完成主要内容的讲解过程,可运用多媒体教学来缓解目前教学学时较短的不足,多媒体教学较纯板书教学而言,在有限的时间内能讲授更丰富的内容。
多媒体教学能够充分利用网络资源和动态展示的优势,具有画面多、信息量大、直观性强的特点。在水利水能规划课堂讲授过程中,采用多媒体进行教学,对于不易理解的内容,以色彩丰富而且直观的图片、表格和图示进行讲解,能够使学生易于理解和消化吸收相关知识。如水库特征水位的讲授,以图形展示,逐个讲解,使得学生充分理解各特征水位,以及对应的特征库容。又如对于洪灾的讲解,充分利用网络资源和对特定地区洪水视频来展示洪灾的凶猛和危险性,使得学生对于理解洪水灾害有更深刻的印象。此外,当讲授水电站能量转换过程时,以“图解+视频文件+动画”的形式,可将水电站发电过程形象地展示出来。
多媒体教学可以减少信息在大脑中从形象到抽象、再由抽象到形象的加工转换过程,能充分传达教学意图。但相比较而言,多媒体教学由于在相同时间内能使教师传授比传统教学更多的知识,因此对于学生来说,需要投入更多的时间预习,而且在课堂讲授时间内,需要加倍集中精力,以期消化和吸收当次课堂知识。因此学生进行充分预习、精力集中和课后复习成为必要的环节。为了使学生及时消化和巩固知识,一方面,教师需要及时在课后布置一定量的作业,另一方面,可以在每次授新课之前,用5分钟左右的时间快速复习上次讲授的要点,以便起到承上启下的作用。
在运用Powerpoint制作讲义的过程中,通过添加大量的图片、短片、动画等来吸引学生的注意力,同时将多媒体教学与传统教学、启发式教学、视听强化教学等其他教学方式有机结合起来,例如对一些基本公式的推导,采用传统式教学;而对于水力发电、径流调节计算、洪水调节计算、水能计算等的基本原理、基本方法和基本步骤,可以利用多媒体或网络技术清晰地演示给学生,使学生全面、直观地了解这些内容的原理、方法、作业程序,最终形成一个清晰的逻辑概念,这样不仅可以拓宽学生的视野,引导学生学习和思维的过程,同时也可以充分调动学生学习的积极性和主动性,使学生从被“灌输”的状态,进入“互动”的学习状态;使学生参与教学,由被动地位转为主动地位,在创造和想象的空间里,发现知识、理解知识、掌握知识。在此基础上,学生通过课下深入学习,能够加深对问题的理解,并不断和同学、老师讨论交流,从而巩固相关知识[5―6]。
二、增加实践环节,加强学生水利计算和水能规划的基础理论和动手能力。
水利水能规划课程设置了课程设计,历时一周。课程设计的主要内容,应使学生在掌握基本理论的基础上,进一步通过实际工程案例的计算分析,深入理解该课程的应用价值和功能,即在课程设计中,提供相关工程实例的水文、泥沙、地质、水能及工程地点等基本资料,将理论知识融会贯通,灵活体现在实际工程分析中。主要内容是依据经水文分析计算后提供的设计年径流、设计洪水、泥沙特征等成果,按照工程设计标准,通过兴利调节计算、水能计算和调洪计算等,分析确定水资源利用工程的规模,并为水资源利用工程的调度运行提供相应的特征参数。通过课程设计,学生可将课堂上学到的理论知识应用于工程实践,全面掌握水文分析与计算的原理、方法;了解水库电站设计中水文分析及水能计算部分的基本程序,训练学生的知识运用能力与实际动手能力;同时还可以使学生把看似不连贯的知识点融会贯通,从而对本课程在工程实践中的应用有所了解。
课程设计以西北某河流多年径流特征为基本数据,考虑蒸发和渗漏损失,以年调节水电站为例,分析水库的死水位、防洪限制水位、正常蓄水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位及相应的特征库容,进行兴利调节计算、防洪调节计算及水能计算,最终确定水电站的动能参数和水库的特征参数。理论方面的基本要求是理解兴利调节计算、水能计算及调洪计算的主要步骤。在实际操作中,水库工程的设计方案中涉及不同特征水位的选取,课程设计中根据实际工程案例需要考虑不同的情况,如正常蓄水位与防洪限制水位的关系(依据实际条件选取),确定死库容需要考虑的主要因素(泥沙淤积等),兴利调节计算中需考虑库水面蒸发等因素并计入损失进行计算,水能计算过程中是否能在规定条件下计算出保证出力,水电站实际机型的选用需套用定型机组而不是直接选取计算的理论值,调洪计算需考虑不同的设计标准等。课程设计的内容需给学生充分思考的空间,其计算结果可允许有一定变化,这与授课时完成作业有所不同,因此在课程设计的完成过程中,学生既深化了课堂知识,又初步掌握了实际工程设计的基本步骤,学会了动脑灵活解决问题。
本课程的实践环节和水文实习融合在一起,通常在每年暑期进行为时1周的认识实习和3周的综合实习,其中有若干天时间用于了解和调查河流的水文情势,并了解水电站发电基本设备构成及发电程序,使学生对于课程内容在实际中的应用有一定程度的认识。此外,还可通过和教研室经验较丰富的教师交流,改进教学方法,提高学生对课程的学习兴趣。
三、增加本科生及早接触和参与研究项目的机会。
我校多年来组织本科生积极申报“挑战杯大学生科技竞赛”、“大学生科技创新性实验计划项目”,区分为重点项目和一般项目,资助额度几千元不等,国家层面上也有相关科技创新项目方面的资助。善于观察、积极思考、喜欢探索的学生往往在指导老师的帮助和指点下获得项目的资助,从而开展相关的调查、试验和研究,对于培养大学生从事初步的研究工作和独立的创新性思维具有很好的鼓励和推动作用。虽然我院以往对于该项目的获批额度不大,但近年来对于教师指导学生参与科技创新活动,以及大学生发表学术论文等都有积极的鼓励措施,如学院承担大学生发表学术论文的版面费,在学生的学期综合测评中给予加分,等等,为推动大学生参与科研项目和进行科技创新活动营造了良好的学术氛围。
我校目前对个别专业的本科生实行了“2+2”复合培养模式,即在大学期间,前两年集中加强基础知识、基本理论、基本技能、外语能力、综合素质的培养,以强化基础,拓宽知识面;后两年实行导师制,在学生学习相关专业知识和技能的同时,参与指导教师从事的科研或工程设计工作。选择导师后,对于学生参与具体的工程项目或科研工作具有积极的推动作用,有利于学生直接参与相关研究,并对如何具体应用专业知识有良好的正面作用。该模式适宜大力推广到其他专业和高校。
四、结语
针对《水利水能规划》课程课时少、课程设计改革等方面的问题,我们提出在多媒体教学中进行改革和增强教学效果的措施,以及课程设计中应使学生重点掌握的问题,提倡学生在本科阶段参与实际的工程实践和科学研究,为培养高水平本科毕业生打下基础。本文的相关内容可为今后的教学提供一定的参考。
参考文献:
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[2]王维第主编.水电站工程水文[M].南京:河海大学出版社,1995.
[3]陈惠源,万俊主编.水资源开发利用[M].武汉:武汉大学出版社,2001.
[4]余铭正,孟宪生合编.水电规划与管理[M].北京:水利电力出版社,1994.
[5]向友珍.“工程水文与水利计算”课程教学方法改革探索[J].高等教育研究,2005,(3):37-38.
关键词:翻转课堂;工科;专业课程;实证与分析
doi:10.16083/ki.1671-1580.2017.03.018
中图分类号:G642.3
文献标识码:A
文章编号:1671-1580(2017)03-0061-04
水利水电工程是中国重要的基础设施和基础产业。“水工钢结构”课程是水利水电工程专业的主干专业课程之一,既涉及材料力学、结构力学等理论知识,又具有较强的实践性。目前,该课程仍采用老师完全讲授、学生无条件听的灌输型教学模式,虽然在教学手段中引入了多媒体教学,但依然存在内容枯燥,学生注意力不集中、不用心听讲并带有一定的厌学情绪等问题。这就需要授课教师在教学方法和教学模式上进行探索、实践和创新,使这门课的讲授生动起来,激发学生的学习兴趣与热情,使学生真正掌握“水工钢结构”课程内容,以提高教学质量。
“翻D课堂”(F1iDped Classroom或InvertedClassroom)是一种混合使用技术和亲自动手活动的教学模式。在翻转课堂中,典型的课堂讲解时间由实验和课内讨论等活动代替,而课堂讲解则以视频等其他媒介形式由学生在课外活动时间完成。国内学者对该方法进行了相关研究,张跃国等认为“翻转课堂”是“混合了直接讲解与建构主义的学习”的一种混合学习方式,相对于传统教学模式更有利于发挥学生的主观能动性;田爱丽等认为“翻转课堂更加符合学生的学习规律”;张新明等认为“翻转课堂”在课外真正进行了深入学习的同时,高效利用课堂时间进行学习经验的交流与观点的相互碰撞能够深化学生的认知;刘震等人指出,在“翻转课堂”中教师转变成为了学习的指导者和促进者,而学生则转变成为主动研究者。上述研究表明“翻转课堂”与传统教学方法存在根本的不同和明显的优势,但其研究主要集中在对“翻转课堂”的介绍和教学模式的理论探究等方面。从问题一理论一实践角度分析探讨工科专业课程“翻转课堂”教学方法的研究还较少。基于此,本文从“水工钢结构”课程教学过程中客观存在的问题出发,以2015年春季学期开展的“水工钢结构”课程“翻转课堂”教学实践研究为基础,分析“翻转课堂”教学法在水利水电工程专业课程中的实践过程、方法与注意事项,促进课堂教学改革。
一、“水工钢结构”课程教学现状
(一)知识点多,课时量少
“水工钢结构”课程内容多、信息量大,且对理论与实践要求较高。加上该课程涉及到《水利水电工程钢闸门设计规范》和《钢结构焊接规范》等相关设计规范的约束性、公式的经验性和问题的多解性,也给上课教师提出了较高的要求。而与之相对应的是近年来国内很多高校普遍推行的通识教育,使得很多专业课的课时得到不同程度的压缩。“水工钢结构”课程亦不例外,国内高校水利水电工程专业的课时普遍偏低,例如清华大学、武汉大学、河海大学和四川大学等均为32学时。
(二)学生对课程的认识程度不够,力学基础薄弱
从实际应用情况来看,钢筋混凝土结构在日常生活中经常涉及的居住建筑、写字楼、商场和工业厂房中的应用比例均高于钢结构,钢结构现在还仅仅局限于应用在单层工业厂房,大跨度结构、高耸结构、大型水利枢纽工程以及高层及超高层建筑中,使得学生对钢结构的认识不足,甚至有些学生认为将“钢筋混凝土结构”课程掌握好在今后的工作中就完全够用了,至于“水工钢结构”课程影响不大。同时,水工钢结构属于专业基础课,实践性较强,要求学生具有较好的力学基本功,但在教学过程中发现相当一部分学生甚至连最基础的力学基本概念都不清楚,使其在学习过程中对“水工钢结构”课程产生畏惧感。
(三)现有的教学方法滞后
传统的教学方法主要以老师讲、学生听的“满堂灌”教学方式为主,单纯的讲授以及板书会使得学生上课注意力难以集中,虽然在课堂中教师穿插提出一些问题让学生思考,但基本没有师生互动,课堂上学生学习的积极性不高。随着信息技术的发展,多媒体技术在现在的课堂中广泛应用,不仅能直观、形象、生动地展现图例和工程应用,而且增加了课堂信息量,在一定程度上弥补了教师授课时“一支粉笔、一本书、一块黑板、一张嘴”的不足。但在应用过程中存在课程内容信息量大、进度快,导致学生对新的知识点内容来不及思考而被动接受的问题。
二、“水工钢结构”课程的“翻转课堂”实施过程
笔者借鉴Robert Talber和卢强的研究成果,结合“水工钢结构”课程特点和大学生的学习特征,设计了包括“课前自学、课中强化、课后升华创新”三个阶段的“翻转课堂”实施过程,如图1所示:
(一)课前自学阶段
在“翻转课堂”中,知识的传授一般由授课教师提供的教学课件来完成。这一阶段的主要目的是让学生初步完成知识点的接受、理解。在“水工钢结构”课程实践中,首先将事先准备好的课件共享到网络硬盘或直接发送给学生,并在前一节课结束时布置下一次课程讲授的内容。其次,学生通过观看教学课件,对知识点产生一定理解和思考,通过课前自学,带着问题进入课堂。
(二)课中强化阶段
在“水工钢结构”课程“翻转课堂”实践中,我们积极思考和收集学生在自学过程中可能存在的问题以及学生容易忽略的细节。在课堂中对问题、讲授内容的重点和难点进行讲解,并向学生抛出一些具体的实例和问题,让学生通过已经学习和掌握的知识进行自主探究或协作学习,同时引导学生对所学的知识点进行更深层次的思考,教师最后对知识点和讨论的问题进行梳理,加深学生对知识点的理解。
(三)课后升华创新阶段
通过课前自学和课中强化两个阶段,学生对课程章节知识点已基本理解并掌握,但此时的知识依然是孤立的。在“水工钢结构”课程“翻转课堂”实践中,通过设计知识拓展任务,让学生能够将在该课程中学到的知识与所学过的知识点融合成整w,使学生“知其然,知其所以然”,掌握、理解所学的知识点,促使学生课后进行自主探究和思考,促进知识从单一的“点”扩大到“面”并产生新的知识创新点。
三、“翻转课堂”教学效果分析
专业课程教学效果的优劣,直接影响学生对专业的认知,进而影响学生的发展。教学效果评价要求对教学过程中的各个要素进行评价分析,例如教学质量评价、学生学习效果评价和教学媒介手段评价等。们为此,我们从教学课件及视频效果、课堂教学与交流沟通效果以及学习结果方面对“水工钢结构”课程“翻转课堂”教学方法进行了评价分析,并制作了调查问卷。调查对象为2013级水利水电工程专业的69名本科学生,发放问卷69份,收回69份,有效问卷68份,同时采用SPSS16.0进行统计分析。
(一)教学课件及视频效果分析
从对“水工钢结构”课程教学课件和视频的调查中可以发现,大部分学生认为教学课件、视频在一定程度上能激发他们的学习兴趣,对课程的重点难点有明确的提示,能够有效辅助自身对课程知识点的掌握(如表1所示)。然而,学生普遍反映教学课件互动性评价较差,依然存在一定的“灌输”问题。尤其是知识点比较复杂、以纯理论和计算为主体的部分,在课件制作方面还需要多想办法,多与学生沟通,合理制作学生自学型课件,提高学生课前自学的效果。
(二)课堂教学与交流沟通效果分析
从学生对“翻转课堂”教学效果的评价来看,学生认为该种教学方法较好,但调查中也发现学生在课堂上的交流发言较少(如表2所示),造成课堂活跃度评价不是很理想。产生这种现象的原因不能全部归咎于教师,还应考虑传统的应试教育已经固化了学生对于课堂的认识,同时学生对于课堂讨论存在畏惧心理,害怕问的问题过于简单(被同学笑话)、害怕在课堂和集体面前发言等,所以,课堂活跃程度就不是很理想。因此,要想组织好课堂讨论环节,还需要做好引导工作,营造讨论氛围,培养学生表达自己想法的能力。同时,随着社会经济的发展和信息技术水平的提高,电脑和智能手机已经成为当代大学生的标准配置,要利用微信、QQ、飞信等信息交流软件实现学生在学习中的有效沟通、交流。
(三)综合学习效果分析
在教学中,以教师教学为主体的教学目的被称为教学目标,以学生学习知识为主体的教学目的被称为学习结果。无论是教师教为主体还是学生学为主体,在课程的教学评价中,学生学习和掌握的知识和技能是一门课程教学方法成功与否的主要依据。为了确定“翻转课堂”的教学效果,我们对连续三年的考试效果进行分析(考查知识点基本相同,测试难度接近)。结果表明,学生的学习成绩变化并不是很大,但从批阅的学生作业情况来看,质量的完成较往年有明显提高,同时学生的“水工钢结构课程设计”的完成过程和质量也明显好于前两届学生。
四、“翻转课堂”教学法的思考
(一)教师和学生角色的定位
“翻转课堂”的首要任务是师生定位实现“翻转”。“翻转课堂”不是学生毫无组织的、自由的、随意的学习活动引导下的积极主动的学习,而是在精心设计下的课堂探究活动或讨论。与传统的“教师一书本一课堂”的教学方法不同,“翻转课堂”的教学方式以学生为主体,认为学生是具有较强学习能力的学习者,而老师以辅导答疑的方式促进学生的学习,最终达到教学目标。这就需要教师不断地引导学生、鼓励学生,加强教师与学生、学生与学生之间的交流互动,使学生成为学习知识的主体,让教师从“灌输”“控制”的角色中摆脱出来。
(二)“翻转课堂”的课堂强化组织方式
工程教育专业认证是国家对高校人才培养的一种认可,也是我国工程性人才走向国际市场的准入证。这项工作的意义在于借鉴国际工程教育专业认证的成熟经验,结合我国专业建设的具体实践,推进工程教育教学改革,构建并完善具有中国特色的、适合专业办学实际、促进专业改革、反映行业需求的工程教育专业认证制度[1]。
我校的水利水电工程专业的课程体系改革以工程教育认证工作为引领,通过模块化课程体系有效地推进培养目标和毕业要求的实现。
工程水文学是水文水利模块的主要专业课,该课程是《水利水能规划》、《水工建筑物》、《水电站》、《水利工程施工》等后续课程的基础。在以培养目标为导向,以学生为中心的教育理念驱动下,本文从理论教学和实践教学两方面入手,讨论“工程水文学”课程基于工程教育认证标准的教学改革。
一、该课程目前存在的问题
《工程水文学》是工科本科院校水利类专业的一门基础课程,由水文学原理、水文统计及水文分析与计算等教学模块所构成,具有知识面广和实践性强的特点[2]。目前兰州交通大学“工程水文学”课程存在的主要关键问题是:教学课时较少(32学时),教学以课堂授课为主,大都停留在书本理论知识的讲授上,学生参与较少,缺乏诸如课程设计、课程实验以及课程生产实习等课程实践教学环节。因此,造成学生在学习过程中普遍反应的内容繁杂、课堂气氛较为沉闷、对所学知识点及知识体系不能透彻理解等问题。
二、课程建设目标的确定
对应工程教育专业认证通用标准和水利工程专业标准,在分析课程对学生毕业要求支撑强度指标点的基础上,聘请了行业专家参与修订了本课程的教学大纲,从知识、能力、素质等方面确定了本课程的建设目标。
1.知识目标。学习成果的表现十分丰富,“知识领域”是其中重要的一项,具体表现为学生学习完成之后,能够对水文学原理、水文统计方法、设计洪水的推求及流域分析计算的术语及相关问题有一定程度的记忆及了解,并具有对这些问题的应用及分析能力。
2.能力目标。通过本课程的学习,要求学生可以参照现行规范,能进行水文数据的采集;能运用配线法及相关分析方法对水文资料进行统计;能进行流域设计年径流的分析与计算;能够对洪水频率进行分析;对小流域设计洪水能够计算。
3.素质目标。学生能自主学习,善于发现问题,能独立分析和解决问题;能正确分析实际水利水电工程中常见的水文问题并提出处理方案;能够与他人合作并交流;具有勤于思考、严谨求实的工作作风和积极向上的工作态度及良好的职业道德。
三、工程水文学课程的教学改革
改革和优化《工程水文学》的课程内容,推进教学方法、教学手段和教学管理的改革与现代化,构建“教、学”一体的教学模式。充分利用多媒体、校园网、电子图书馆等现代信息技术条件,扩展学生的知识面和自主学习能力。
1.优化教学内容,补充前沿知识。在课程内容上突出工程教育的特点,对教学内容进行加工组织,找出主线,突出重点,删减过时或不常用的内容,使其更符合教学规律,力求做到少而精;着重介绍水利水电工程中的一些共性问题,强调学生举一反三、融会贯通能力的培养,培养学生用理论指导实践的能力。
早在2007年,芮孝芳等提出了水文学的9个前沿科学问题[3],经过几年的发展,2015年,芮孝芳又提出了水文时间序列年际演变问题、降雨空间分布及动态变化问题、水文现象与下垫面的关系问题、优先流与坡面流问题、水文尺度问题等是当今水文学面临的主要前沿科学问题[4]。可见,水文学的发展非常迅速,新方法、新技术不断涌现。这就需要将水文学领域的最新研究动态、新理论、新技术、新方法、新成果等前沿知识及时融入教学内容中,更新充实教学内容,完善教学体系的建设,达到既利于促进教学改革,又利于提高教学质量的目的。
2.改革教学环节与方法。工程水文学理论抽象,采用多媒体教学结合板书的教学形式,可使抽象的内容形象生动,向学生传递更多的信息量,在教学中重视和学生的互动性,开展课堂讨论,提高学生的主动性。通过引入网络教育平台,加强师生的沟通和交流。本课程在2013年建成的网络课程,把日常教学文件已全部上传到网教平台,如教学大纲、授课计划、电子教案、PPT课件、电子版练习题、视频参考资料等,学生可以随时查阅相关内容。每次课后,教师将本次课程的重点内容提纲、前次作业答案、本次作业题上传,为学生的课外学习提供丰富的教学资料。最后,教师利用网络沟通的快速便捷优势,及时报道本专业相关时事要闻,为培养符合国际标准的工程师初步建立实践教学模式。
课程采用讲课、课堂讨论与答疑、作业等环节,在讲课过程中经常给出一些问题,学生回答问题和发言积极,课堂表现计入总评成绩,即答疑成绩。
随着计算机的发展,已有大量成熟的自编软件可供应用,因此,除了要对配线基本原理、配线步骤、配线原则进行讲解,增加对相应计算软件的介绍,利用excel的图表功能,可直接绘出频率格纸,有助于学生对频率格纸的获取以及配线法知识的理解。对于对软件有兴趣的同学,还可学习使用工程水文分析计算的集成应用软件,如PHAC[v2.28],该软件涵盖了工程水文学大部分的计算。在此基础上,鼓励学生利用所学计算软件开发能用于水文计算的新程序。
3.加强实践教学力度。增加教学实践环节,本次改革以大作业的形式布置课程设计,除按书面报告考核外,增加向全班做发言介绍,鼓励自由提问和回答,把?F场答辩表现和课程设计实际完成质量综合作为评估依据,训练学生的表达技巧和交流能力。在学生的实习环节,就近的黄河水利委员会兰州水文站测验项目有水位、流量、含沙量、输沙率等,可满足学生《工程水文学》的实习要求。教学实践环节鼓励学生参加与本课程相关的教改项目和创新实验,增强学生的动手能力。在学校2016年的大学生创新性实验中,与本课程相关的课题“微型土壤蒸发器的制作”获批,并已完成验收。
4.课程成绩评定综合化。为了调动学生平时上课的积极性和督促学生能自主完成作业,加大工程水文学平时成绩的比例。
本次教学改革,总评成绩=平时总成绩(40%)+期末考试成绩×60%,其中:平时成绩=考勤成绩(占总评成绩的5%)+作业成绩(占总评成绩的20%)+答疑成绩(占总评成绩的5%)+课程设计(占总评成绩的10%)。
对每部分的成绩都制定了评定办法,合理地评定学生成绩。改革现有考试试题题型,增加案例分析的试题,使学生能够解决复杂的工程问题。
关键词:能力培养;力学;教学改革;教学实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)32-0057-03
《水力学》课程是高等工科院校水利类专业学生必修的一门专业基础课。由于该课程紧密结合水利工程实际,基础概念和公式繁多,理论推导复杂,不少学生反映《水力学》是一门难学的课程,并且出现学生学习困难和积极性不高的问题。针对以上课程特点和教学中出现的问题,为了提高学生的学习兴趣并培养学生的实践能力和创新能力,对《水力学》课程进行教学改革是十分必要的。
一、水力学课程教学改革的背景
随着社会对应用型人才需求量地增大,培养具有实践能力和创新精神的高级工程技术人员成为地方高校的主要目标。这个培养目标的确立对地方高校学科建设和教学工作提出了新的要求。水力学作为水利类专业的重要专业基础课,在水利类本科专业的培养方案中被列为必修的学科基础主干课程,是学生从基础课学习过渡到专业课学习的重要纽带。《水力学》[1]课程由两大部分组成,即水力学基本原理和工程水力学。学生在这门课程的学习中,不仅要掌握水力学的基本知识,还要了解水力学的相关应用,以便在今后水利工程实际工作中对水力设计的基本理论和计算方法融会贯通。因此,本课程在水利类专业的教学安排中应该在培养学生确立工程概念、解决实际问题方面加大比重。但是随着高等教育的改革与发展,高等教育体制和课程设置及学时分配都发生了重大变化,水力学的教学课时正不断被压缩,在这种背景下,传统的教学体系已暴露出许多不合理的地方。一方面传统的教学大纲中,水力学基本原理和水力学的工程应用两部分内容共需要100多个学时,而现在水力学课程总学时数减少至70学时,但是教学内容仍然按老教学大纲执行,这就要求老师在少的学时数下讲授较多的内容,课堂信息量过大,学生在短时间内很难接受,更谈不上对所学知识的应用了。另一方面,近些年随着高等教育改革地深入和专业划分愈来愈精细,水利类专业除了原来的农田水利专业外,又包含了水利水电工程专业、水利工程管理专业、水土保持专业,不同专业对水力学课程的教学内容特别是水力学工程应用部分的教学内容提出了不同要求。比如,随着节水灌溉技术在农业中的广泛应用,农田水利专业对管道水力学特别是其在微小管道水力计算中的应用提出了要求,而其他专业对此却又无具体要求或者需求。而随着高坝大库的不断建设,水利水电工程专业要求学生熟练掌握和应用泄水建筑物下游消能、堰流的相关知识,而农田水利专业则对这些内容的要求不断弱化。总之,随着信息量骤增的新世纪的到来,这门课程从教学内容、课程体系到教学方法、教学手段都与当前发展形势很不适应,与培养具有实践能力和创新性人才的要求产生了明显冲突。例如,教学内容不能随着学科的发展而及时调整和更新;课程教学方法落后并导致课堂理论教学与实践教学环节严重脱节。这些都严重影响到《水力学》课程教学的开展,进行课程教学改革刻不容缓。
二、水力学课程教学改革的内容与方法
(一)教学改革的内容
《水力学》课程是力学的一个分支,它是介于基础科学和工程技术之间的一门技术科学。它的主要任务是研究液体(主要是水)的平衡和机械运动规律及其实际应用。课程主要概括为两部分内容,即水力学基本原理和工程水力学两部分。因此在教学内容的安排上,既要突出重点内容,使得学生在学习过程中抓住课程的主线和重点,同时还需注意课程内容的连贯,不能出现基本知识点的断链情况。在课程教学改革中应处理好传统内容与现代内容、继承与创新及逻辑性与结构性的关系,必须根据水力学的课程内容明确两条教学主线。一条主线是水力学基本原理和基本理论,主要包括水静力学、液体一元恒定总流的基本原理和液流形态与水头损失,这些内容是课程的基础和骨架。对于不同的专业,技术基础知识的薄厚要求可能不一样,骨架可大可小,但均要坚实、牢固。另一条主线是基本应用,主要包括有压管流、明渠恒定流动、堰流及闸孔出流、泄水建筑物下游水流消能与衔接,这些内容是基础的添加物和骨架上的肉。因此,应充分吸收现代科学技术和学科发展的最新成果,注意体现当代学科发展的水平和特征,将多学科的知识交叉与渗透反映到教学内容中来,两条教学主线相互联系,相互补充,缺一不可。根据以往的教学经验来看,传统的“大合班”教学模式无法充分考虑不同专业对本课程的教学要求,按照两条教学主线进行教学时,课程的部分教学内容可能对于不同专业的关系不十分明显,学生的学习目标不明确,很难引起学生的兴趣,学习效果较差。因此,应该改用模块式教学结构将理论知识进行整合,即将课程内容分为多个模块并根据专业的不同强化其所需模块的内容,进而使学生明确本课程与其专业的关系,以便提高学生的学习热情和效果。在教学方法上,应该避免在授课过程中搞“满堂灌”,每堂课都要安排一定的时间来进行答疑,鼓励学生发表自己的想法和见解,鼓励学生通过互相讨论的方式解决问题。同时,通过在教学内容中增加一些与本学科联系紧密的工程实例来激发学生的学习积极性,提高教学效果。
(二)教学改革的手段与方法
1.改变传统的大合班教学模式。根据《水力学》课程的两条教学主线的内容和要求不同,第一条主线水力学基本原理和基本理论部分是课程的基础和骨架,虽然对于不同专业,技术基础知识的薄厚要求可能不一样,但同样要坚实和牢固。因此,第一条主线所涉及的内容,从教学模式上讲可以将水利水电工程专业、水利工程管理专业、农田水利专业进行合班教学,将理论知识进行整合,突出共性,强化概念,避免因专业分班课引起的课堂教学内容循环重复。但是,《水力学》课程的第二条教学内容是关于基本原理应用,就应该对不同专业在教学内容上侧重点不同,在讲授其在工程实际中的应用时应有所突出,有侧重点地讲授,能够使不同专业的学生了解到该课程在自己行业的应用,拉近与学生的距离,让学生做到有的放矢,带着问题去听课。因此,对于工程水力学应用部分,从教学模式上讲,应将不同专业进行分班级教学,结合各个专业的特点和需求,选择有针对性的教学内容进行授课,进而提高学生的学习积极性和课堂教学效果。
2.改变传统的教学方法。将传统的“教学资源导向型”教学方法向“能力训练导向型”教学方法转变,其实质就是要发挥学生的主观能动性,提高学生的动手实践能力并培养其创新意识。因此,在教学环节上,应该始终注重理论联系工程实际,以探讨和启发性思维的开放式教学为主,通过问题讲义的方式,针对具体的工程问题进行讲解和讨论。同时,注重学生对知识原理的理解和应用,尽量通过工程实例并结合知识内容解释在现实生活中所出现的水力学现象,这样不但可以加深学生对水力学基本理论的理解,同时又培养了学生发现问题和解决问题的能力。
3.以职业能力培养为导向的教学内容设置。水力学基本原理、工程水力学、水力学实验原理是《水力学》课程的三大组成部分,其关注的重点各有不同和侧重。面对水力学课程庞大的体系,必须根据水利类不同专业的特点与专业培养要求,对课程体系进行科学设计,对课程内容进行合理取舍。水力学理论基础包括“流束理论”和“流场理论”两个体系。作为水文水资源、水利工程管理专业的学生,限于学时,同时考虑职业岗位的实际工作需要,可舍弃“流场理论”,只讲“流束理论”,以满足工程实际中常见的水力计算的应用需要。同时,也使得“以流束理论为基础,以实际工作需要为目标”的水力学课程教学基本理论的选择有了明确的方向。而工程水力学强调解决实际问题,自然成为学生职业岗位必须的教学内容,是学生完成实际工作任务能力的重要体现。为此,在教学内容安排方面,应根据不同专业的需求突出重点,对于农田水利专业的学生,可将重点放在明渠水力学和管道水力学部分,使学生学会设计渠道,熟练进行管网的水力计算,以满足节水灌溉系统的渠道和管网设计的需要。对于水利工程管理专业的学生,以明渠水力学、有压管道非恒定流、堰流和闸孔出流为教学重点,使学生可以对已建成的渠系建筑物、电站和引水枢纽进行合理的运行和管理。在完善课堂教学内容的同时,还需要增加实践教学环节的比重。例如,可以根据不同专业的培养需求,增添水力学课程设计项目。对于课程设计的内容,可以紧密结合各专业毕业设计选题来定,内容应涵盖专业基础实验技术、现代生产和社会应用紧密结合的实践项目,以及学科发展的前沿课题,形成由低到高、由基础到专业的逐级发展的“金字塔式”教学实践内容和环节。这样不但可以通过理论去指导学生的实践学习,而且可以通过实践促进学生对理论知识的理解。
4.教学方法多元化,创造灵活多变的课堂教学。传统的教学方法是教师通过板书给学生传播信息,该方法显然较费时间,而且效果差,有些水流运动的变化过程用静态图形是无法表现的,如,水跃、流线、水击传播过程等。多媒体教学[5]可以充分演示局部水流现象,还可以展现实际工程中的水流现象,如底流消能、挑流消能、堰流及闸孔出流等,增加了学生对相关原理的理解,又增加了感性认识,同时节约了教学时数,扩大了知识的信息量,可谓一举多得。但是纯粹的多媒体教学存在师生之间互动少、信息停留时间短、跳跃性强等缺点。特别是水力学中大量的公式推导和画图,如,静压强分布图、压力体图、水面线、总水头线及测压管水头线等内容在应用多媒体教学时,学生不易理解或印象不深。笔者在教学过程中,将多媒体课件、黑板板书、实物和模型教学方法紧密结合,取得了良好的教学效果。例如,在教学中讲到毕托管的测速原理时将毕托管带入课堂,让学生有充分的感性认识;在公式推导过程中采用黑板板书,给学生带来直观的心理感受。
在传统的教学过程中,师生往往习惯于“灌输式”教学方法,在这种教学方法中,无法充分调动学生的主观能动性,学生作为教学过程的客体,处于被动地位,提不起学习和讨论的兴趣,影响教学效果。因此,在课堂教学环节中应增加学生参与环节,在课堂上采用学生讲课、讨论、提问等方式,这样可增加学生的参与意识、活跃气氛,提高学生分析问题和解决问题的能力。例如,在明渠恒定均匀流的水力计算这一章,其研究内容较简单,又是实际生活中常见的水工建筑物形式,学生有一定的感性认识,适合采用自学与讨论的课堂教学模式。
三、结语
通过近年来的教学实践表明,以职业能力培养为导向的水利类专业《水力学》课程教学改革,在学时总量减少的情况下,学生们不仅学到了基础理论和分析问题、解决问题的方法,而且学到了更多有关于水力学的科学知识,开阔了学生的思路,这为高校向社会输送具有创新意识和实践能力的复合型水利人才打下了基础。同时还认识到,必须要不断加强《水力学》课程教学改革方案的实施,在实践过程中不断完善教学方法。这就要求教师不但要重视课堂教学并能熟练应用灵活多样的教学方法,还要在实践中不断提高完善教学内容、教学组织和教学方法。
参考文献:
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关键词:高职教育 翻转课堂 工程资料编制与整理 实施效果
中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)11(a)-0000-00
作者简介:殷乐(1984―),女,湖南益阳,汉族,工程师,讲师,硕士,研究方向:项目管理、水利造价、安全管理信息化。
课题来源:2014年院级课题【《工程资料整编》课程翻转课堂的实践与研究】
近年来,随着经济持续发展,高校不断扩招,毕业生基数越来越大,市场竞争越发激烈,这本质上是就业者综合素质的竞争。2013年,水利部、教育部联合印发了《关于进一步推进水利职业教育改革发展的意见》,提出大力发展水利职业教育,是加强基层水利人才队伍建设、解决人才瓶颈问题的重要途径。以往的高职院校课程采用传统教学方法,教师全程讲课,学生全程听课,课后通过作业与练习进行知识的内化,教学效果差强人意。这是因楦咧把生对理论课兴趣缺乏,而在实践课中很活跃;注意力集中时间较短,对于接受碎片化的内容更易接受,对于数码、软件,他们有天然的好奇心和天赋。。对专业课虽然感兴趣,但是不知道怎么学。他们真正需要帮助的时候,是他们在课下做功课遇到问题卡住的时候。针对高职学生这样的特点,我们对《工程资料编制与整理》课程实施了翻转,设计了学生课前通过通讯平台看微课课上学生组成小组讨论执行教师完成答疑并指导工作任务课后学生进行项目实践升华的教学流程,从而达到提高学生学习积极性,锻炼学生动手能力、培养学生主动思考及完成任务能力、提高学生综合素质的教学目标。
1 翻转课堂简介
“翻转课堂”,又叫做“颠倒课堂”,简单来说就是教师自己录制视频,学生不用在教室里学习,可以在家里或其他有多媒体设备的地方,观看视频,学习教师讲解的知识,然后可以继续借助于网络平台和教师在线交流,也可以到达教室向自己的老师进行学习中问题的求教。翻转课堂最初由美国学者埃里克・马祖尔提出。在上个世纪九十年代,马祖尔第一次开发了与计算机的搭档教学方式。马祖尔教授在教学中发现,计算机辅助教学能让他做教练而不是讲课,他因此下结论说,“我相信这只是我看到了这一进程的开始,电脑很快就会变成教学的进程中必须存在的组成。”并预言,教师的重要性无人可以替代,计算机只能够是一个重要的辅助力量,它的主要作用是为了辅助教师的教育工作,提高教育质量。
2 工程资料整理课程简介
《工程资料编制与整理》课程是水利工程类专业的一门专业领域基础课程、资料员岗位证书课程。课程的作用是培养学生正确应用工作资料验收规范,熟练掌握运用手工或Word、Excel、测量成果等辅助计算软件高效、准确地编制完成水利水电工程资料的技能,能从事水利水电工程各阶段的工程资料编制归档工作。
3 课程设计思路
在课程的教授中,我们打破了以知识传授、按章节顺序的课程模式,转变为以项目为载体、以典型工作任务为中心组织课程内容,让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务,构建相关理论知识,发展实践动手技能。在课程的实施中,我们一般推荐一个常见的水利工程小型除险加固工程,将工程资料编制与整理贯穿整个教学,翻转课堂教学流程转运如图1所示:
我们将课程知识点进行了整理和提炼,将课程分为了基建、监理、施工、竣工4个学习情境、开工文件、交底文件、监理管理资料、监理过程资料、开工资料、施工记录资料、竣工资料等7个学习型工作任务,22个微课知识点,如施工学习情境中的开工过程资料学习任务就分为了开工申请单的编制、企业材料、人员、机械进场报检单的编制、进度计划与施工组织设计的编制、施工放样报验资料的编制、项目划分及报审文件的编制5个知识点。
4 实施效果
在2015年下学期,我们对某教学班级实施了翻转教学。为体现对比效果,与未翻转的平行班进行了成绩对比,对比数据如图2所示:
从图2中可以看出,使用了翻转教学之后,翻转实验班的成绩在80~90以及90以上的区域有明显提升,70~80部分与平行班基本持平,60~70区域与60分以下区的数据呈下降趋势,也就是说翻转课堂对于学生成绩的提升还是有效果的,不及格率下降,优秀率明显上升,而成绩的提升对于优秀学生更为明显。
5 出现的问题和改进途径
在实施翻转课堂的过程中,我们发现了如下问题,并尝试提出改进的途径:
(一)翻转课堂的时间安排
在翻转课堂中,教学流程需要在课前学生自行观看微课,这个环节是非常重要的。因为学生只有实施了该环节,才能在接下来课堂中的小组讨论与知识内化环节中有所得、有所论。但是这很明显需要学生自行安排,高职学生对于安排自己的课余时间力不从心,同时也存在学生积极性不高,不看微课等现象。为了解决该问题,翻转课堂需要教学制度、教学系统的支持。
(二)翻转课堂要求信息化支持
在翻转课堂中,我们需要一个通讯平台与学生进行即时沟通。通讯平台反馈越及时,翻转效果越好,参与者越多,激励效果越好,学习气氛越积极。之前我们有尝试过借助世界大学城进行翻转教学,但是学生反应这个平台设计界面复杂,登入困难,反馈不及时,效果不是很好。这次我们主要是qq软件结合世界大学城使用,主要在qq群中进行课程的分享与通讯,消息的通讯存在一定的滞后性,但是及时性好,使用也很方便,学生反馈较好。如果以后有一款专业、简洁、便利的翻转课堂软件,相信实施效果会更好。
(三)翻转课堂对学习者的要求较高
在翻转课堂中,我们要求学习者有较高的学习主动性、基础的网络与信息技术的知识、深层次的思考和学习能力。这三者缺一不可,网络与信息技术的支持是参与翻转课堂的基本条件,翻转课堂的学习效果是建立在学习者的自主学习能力上的,越积极主动,越深入思考,越触类旁通,学习效果越好,反馈越出色,知识内化程度越深。
(四)翻转课堂对教学者的要求较高
为了激发学生的学习积极性,掌控学生的学习脉络,教师制作微课要遵循易懂、简明、专业的原则,对工作任务的指导书、任务书、导学学案、课程ppt、课后练习、实训项目、案例模拟等一系列教学内容也要进行精心组排,构建完整的学习支持体系。
综上所述,翻转课堂同时注重教学者与学习者,对提升学生综合素质、团队协作能力、创新能力都有莫大的帮助,也能积极推进高职院校为社会提供有价值人才的办学宗旨。翻转课堂作为一个教育体制改革的新途径,能够给学生提供更多素质教育的机会,为学生提供更多改变学习观念的机会,培养实践技能的机会,从而为社会为行业提供更多的高素质行业技术技能人才。
参考文献
关键词:水利工程制图 课程定位 课程体系 教学目标 研究方案
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)04(b)-0159-02
1 课程定位、课程体系及教学目标
1.1 课程定位
《水利工程制图》是一门水利工程专业的专业基础课。经过调研分析:水利工程专业的培养目标是培养适应社会主义现代化建设需要的德、智、体、美全面发展,能从事水利工程的现场施工、中小型水利工程辅助设计以及水利工程的施工管理和运行管理工作,具有创新精神的高素质应用型专门人才。学生毕业后具备扎实的理论基础和过硬的解决工程实际问题的能力,熟练掌握各种工程图样的识读,在中小型水利工程施工管理岗位上能够直接指导实践工作。在水利工程专业课程体系中,数学和计算机文化基础是本课程的基础课程,而本课程又是为后续学习《水工建筑物》《水利工程施工》及顶岗实习等专业课程奠定基础。因此,《水利工程制图》在水利工程专业课程体系中起到重要的支撑作用。
1.2 课程体系及教学目标
依据“本科工程图学课程教学基本要求”,和普通工科院校应用型人才培养目标的定位,调整编制水利专业工程图学课程体系如下(见图1)。
1.2.1 知识目标
(1)掌握正投影的基本理论和作图方法。
(2)正确使用绘图工具和仪器,具有一定的绘图技能。
(3)理解水利水电行业制图标准及有关规定,并有一定的应用能力。
(4)能依据工程形体正确绘制其视图、剖视图、断面图和标注尺寸。
(5)能识读枢纽布置图中各建筑物的布置情况及建筑物与地面的连接关系。
(6)能识读常见水工建筑物建筑结构施工图中工程形体的形状和尺寸要求。
(7)了解房屋建筑图、道路桥梁工程图的图示表达内容、有关规定、读图方法。
(8)培养计算机绘图能力。
1.2.2 能力目标
具有正确应用制图标准相关规定的能力,具有识读水利工程图中所示工程形体的形状与尺寸的能力,具有计算机绘制水利工程图样的能力。
1.2.3 素质目标
培养学生良好的职业道德,能正确应用国家和行业的相关标准,作风严谨;培养团结协作的精神和刻苦学习的学习态度。
2 课程整体设计
2.1 课程设计的理念
该课程教学设计的理念是:“基础性、实践性、实用性”通过工程案例将理论知识和工程实际紧密结合,融理论知识与实训为一体,加强技能和能力的训练,促进该课程教学目标的实现。“基础性”是指本课程为理工科学生的一门技术基础课,训练空间思维能力和空间想象能力,其它任何课程不能代替。“实践性”是指该课程与水利工程实践紧密相连。“实用性”是指该课程在水利工程领域中应用范围广,实用性强。
2.2 课程设计思路
课程设计的基本思路是在进行课程开发时,首先建立课程团队。由课程负责人、企业专家、课程教学骨干教师构成的课程团队,统筹课程建设的全面工作,共同完成以下关键性工作:
(1)以应用型能力培养为重点,制定体现就业需求的课程标准。以职业岗位和岗位群所需的能力作为主线,按工作过程的不同工作任务和工作环节进行能力分解,细化成若干能力点,然后得出本课程的应用能力标准。
(2)根据工作领域所需的工作任务以及职业能力确定课程体系及教学内容,结合工作岗位对教学内容提出具体的要求。
(3)以学习性工作任务为载体设计教学模式,在课程教学中实施“行动导向”教学模式。
(4)针对学生特点,因材施教,设计综合运用的教学方法。
(5)进行教学实施和课程评价。
课程设计的合理与否需再次深入企业调研。课程如此开发循环进行,直到用人单位满意为止。
3 课程的教学体系和教学内容的设计
根据本课程的教学目标,将必须够用的基本理论、基本知识与素质教育、能力培养融为一体,突出培养应用能力这条主线,构建本课程的课程体系与教学内容的选取。
3.1 课程体系构建与教学内容的选取
3.1.1 制图基础模块教学要求
(1)掌握制图的基本标准及有关规定,能正确使用绘图工具和仪器。
(2)掌握正投影的基本理论和作图方法,具有一定的绘图技能。
3.1.2 形体构成与表达模块教学要求
(1)能阅读和绘制组合体视图。
(2)能依据三视图绘制正等测图和斜二测图。
(3)能依据工程形体正确绘制其视图、剖视图、断面图和标注尺寸。
3.1.3 水工图模块教学要求
(1)培养绘制、识读水利水电工程图样的能力。
(2)掌握水利工程图的图示表达内容、有关规定、读图方法。
(3)了解房屋建筑图、道路桥梁工程图的图示表达内容、有关规定、读图方法。
3.1.4 计算机制图模块教学要求
熟练使用AutoCAD的各种工具、命令,快捷、准确绘制水利工程图。
实训内容:以二维图形的绘制为重点, 将所做的水工模型用CAD软件进行绘制。
3.2 该课程的重点和难点
3.2.1该课程的重点
(1)正投影的基本原理及组合体的绘图与识图;
(2)工程形体的表达方法;
(3)水工图的识读;
(4)计算机绘图。
3.2.2 课程的难点
(1)制图技术标准、规范及其应用;
(2)组合体视图识读;
(3)水工图的识读。
3.2.3 解决办法
(1)借助动画、视频等多媒体技术,以及读图搭积木,通过150多道组合体的搭积木训练,提高学生的空间想象能力和组合体的读图能力,为突破立体表面的交线难点问题奠定了良好的基础。
(2)课堂教学与直观教学相结合。安排学生参观水工模型陈列室、实际水利工程,进行实物模型教学和现场教学,增加感性认识,通过图――物对照现场参观,提高了学生识读专业图的能力。
(3)计算机绘图按照实例图形的绘制特点讲解相关命令,然后让学生上机操作,学生学起来有目标性和成就感,在计算机绘图理论课后安排18学时计算机绘图综合实训,目的是培养理论和实践相结合的应用能力,进一步强化使用AutoCAD的技能,达到熟练、快速、准确绘图的目的。
4 该课程实施教学的设计方案
《水利工程制图》课程设计的特点是构建工学结合的立体化学习环境与教学模式,融理论知识与实训为一体,加强绘图技能和识图能力的训练,才能培养科学素质中的思维能力和工程实践中的应用能力,通过以下教学环节促进本课程教学目标的实现。
4.1 采取多种教学方法的灵活应用
我们以学生的主体性发展即成为水利行业受欢迎的应用型专门人才作为课堂教学改革的起点和依据,对原有的教育中不合理的重教法轻学法、重进度轻效度、重理论轻实践、重学科的完整性、轻知识的应用性的行为方式和思维方式等进行教学,打造高效课堂,培养学生空间思维能力和专业制图识读能力特别是应用创新能力。
(1)课堂教学主要以启发式教学为主,兼顾问题提问法、读图搭积木实训法,注重师生互动、讲练结合,课堂学习气氛好。
(2)专业制图教学与工程实际相结合进行现场教学。安排学生参观校内水工模型室,灌区实际工程进行现场教学,增加感性认识。
(3)计算机教学与职业技能考证结合,与计算机制图大赛相结合,综合实训引入工程实际案例,提高学生的学习兴趣。
(4)专业制图综合实训:采用项目导向法和自主教学法相结合
4.2 课程教学充分利用多媒体网络技术等教学手段
积极引入多媒体教学手段和网络教学等现代化教学手段,充分利用各种教学资源,提升课堂的品质和内涵,提高教学的效率与教学效果。具体如下:
(1)《水利工程制图》课程反映图形图像的内容较多,用多媒体教学是课堂教学改革的重要措施和有效途径。我们通过工程图片、PPT、视频等方式将工程实体展现出来,将课堂教学与实践教学融为一体,极大的提高教学的效率。
(2)开设开放性实训课,进行三维实体造型等内容训练,提高学生读图能力。
(3)开展技能比赛、计算机绘图职业资格考试。
4.3 加强课程实践教学环节,创新实践教学模式
水利工程制图是一门实践性很强的课程,实践教学是本课程的一个重要教学环节。在教学计划中保证理论课和实践课的比例达到1:1。实践教学内容主要包括:课堂识图绘图训练与作业;制图综合实训(含参观水利枢纽工程2天)、模型制作、计算机绘图综合实训。
为了提高学生识图能力,本课程创新实践教学模式:组合体视图识读采用“学中做、做中学、教―学―做”一体的模型搭建法教学模式,专业图识读采用“项目导向实训”模式,用灌区实际工程图纸作为学生制图综合实训的内容,学生分小组根据实训指导书读专业图,通过现场教学图――物对照,最后按老师指定的水工图做模型,并且手工绘制自己所做的工程图。
这种教学方法都特别强调在团队学习中发挥每个学生的主体作用,重视学生在互相合作中解决问题,培养学生的团队精神。整个教学过程从传统教学的注重“教法”转到注重“学法”,注重让学生“学会学习”。教师从知识的传授者成为一个咨询者、指导者和主持人,使用轻松愉快的、充满民主的教学风格进行教学,从教学过程的主要讲授者淡出。在这种学习过程中不仅仅是让学生“学知识”,而且还能“学会做事,学会生存,学会与他人交往”。通过各实践教学环节的教学,学生的识图能力、空间想象能力、动手能力、理论和实践相结合的应用能力、创新能力及就业技能方面等得到了很好的培养和提高。为后续专业课学习和课程设计及工程实践打下了坚实的基础。
4.4 建立科学课程考核方式
制图课程考试形式与成绩评定采用过程性考核占30%,专业实训占20%,期末考试占50%。过程性考核主要是考核作业、答辩、实践、测验,期末考试检验学生掌握理论知识的情况;专业图综合实训成绩评定以答辩、小组互评、老师点评进行综合评定。这种考核方法兼顾了学习的过程控制和最后的总结提高。
4.5 注重教学过程中的反馈调节
教师通过多渠道如课堂气氛、学习积极程度、作业、测验、实训课成果获得反馈信息后,教师做出及时评价,并对教学活动作恰当的调节,保证了课程教学效果。
5 结语
课程组全体教师在课程教学实践中不断进行水利工程制图课程教学模式改革,通过几年来的努力,在优化课程教学内容、改革教学方法和教学手段、加强教材建设和实验室建设等方面都卓有成效。
参考文献