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[關(guān)鍵詞]工程流體力學(xué) 教學(xué)方法 改革 工程實踐
一、提煉課程核心思想、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
近幾年來,隨著我國及上海市海洋戰(zhàn)略布局和海洋經(jīng)濟的發(fā)展,上海海洋大學(xué)作為一所以海洋、水產(chǎn)和食品為特色的高校,在學(xué)科和專業(yè)建設(shè)方面取得了較大進步,《工程流體力學(xué)》作為一門專業(yè)基礎(chǔ)理論課,其地位愈來愈顯得重要。其中海洋學(xué)院、食品學(xué)院和工程學(xué)院幾十年來在本科和研究生教育中,一直將《工程流體力學(xué)》和《高等流體力學(xué)》作為一門相當重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。特別是,工程學(xué)院的機制專業(yè)將《工程流體力學(xué)》作為該專業(yè)學(xué)生的一門必修課,隨著學(xué)校的發(fā)展,這門課程必將滲透到生命學(xué)院的水產(chǎn)、水生物、設(shè)施漁業(yè)、水環(huán)境等專業(yè)和方向中。目前根據(jù)已定的教學(xué)計劃,每學(xué)年有近650名學(xué)生學(xué)習(xí)這門課,由于各專業(yè)對其內(nèi)容眼球的不同,需要結(jié)合各專業(yè)的特點,提煉課程核心思想、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,通過不同的模塊組合,確實提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,促進教學(xué)質(zhì)量的提高。
上海海洋大學(xué)《工程流體力學(xué)》任課教師根據(jù)多年的教學(xué)大綱及要求編寫了“工程流體力學(xué)”教材,同時完成了配套教材的ppt電子教案,要求學(xué)生掌握流體力學(xué)的基本知識、原理和計算方法,主要包括:靜平衡微分方程、流體對固壁的總壓力、流體運動的描述、伯努利方程、動量(矩)方程、量綱分析、相似原理、繞流阻力等。在弄清概念,掌握理論的基礎(chǔ)上,能夠?qū)W會運用基本理論分析解決實際問題,并掌握基本的實驗技能,為從事專業(yè)工作、科研和其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。為了便于學(xué)生的自主學(xué)習(xí),又出版了配套教材的“工程流體力學(xué)習(xí)題解析”一書。同時根據(jù)實際工程需要,將《工程流體力學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容分為3個層次,即流體力學(xué)的基礎(chǔ)理論、流體力學(xué)知識與進展、流體力學(xué)應(yīng)用與實踐, 克服了以往過分重視理論知識的介紹,輕視其應(yīng)用的弊端。此外,還相繼開出了流體力學(xué)獨立實驗課、計算流體力學(xué)等。
同時,根據(jù)不同專業(yè)的具體需求,在課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容上都作了許多相應(yīng)的調(diào)整。例如在全校新開了“工程流體力學(xué)的應(yīng)用”課程,受到了學(xué)生們的歡迎,選修這門課的學(xué)生相當多,容量達95%以上。并設(shè)計了不同的模塊組合,對機械專業(yè)的學(xué)生,在已完成《工程流體力學(xué)》教材的二版修訂中,在第8章中增加了明渠流動內(nèi)容,增加了水波理論等內(nèi)容;針對食品專業(yè)的需要,增加了氣體及熱力學(xué)類內(nèi)容,并補充五套自測題供學(xué)生選用,確實提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并促進了教學(xué)質(zhì)量的提高。
二、改進教學(xué)手段,優(yōu)化教學(xué)過程,加強教學(xué)互動
由流體力學(xué)團隊編寫的《工程流體力學(xué)》教材,于2006年由上海交通大學(xué)出版社出版,同時出版了與之配套的“工程流體力學(xué)習(xí)題解析”,為了便于教師教學(xué),同時制作了與本教材配套的制作精美、圖文并貌的CAI課件,生動地描述了流體力學(xué)的一些理論及現(xiàn)象,大大減輕了流體力學(xué)理論的學(xué)習(xí)難度,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和效率。這些系列教材的出版,對該課程的建設(shè)和質(zhì)量提升,起到了非常重要的作用。不但受到了本校學(xué)生的好評,同時還受到陜西理工大學(xué)、中國民航大學(xué)、浙江海洋學(xué)院及天津城市建設(shè)管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院等許多學(xué)校的歡迎,這些學(xué)校對系列教材給予了充分肯定。圖書發(fā)行突破2萬本,出版方已無庫存。
充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,將課堂理論教學(xué)教案、主講教師課堂教學(xué)的部分錄像進行網(wǎng)上共享,使用錄像片、流體力學(xué)演示實驗教學(xué)片、電子教材等多媒體教學(xué)手段,使學(xué)生感到難以接受的流動力學(xué)概念變得十分生動具體,加深對教材內(nèi)容的理解,提高教學(xué)質(zhì)量。使學(xué)生能夠隨時復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)相應(yīng)的課堂教學(xué)內(nèi)容。同時充分利用上海海洋大學(xué)的E-Class網(wǎng)絡(luò)平臺,進行網(wǎng)絡(luò)實時習(xí)題、例題解答,以及課后答疑網(wǎng)絡(luò)資源及軟硬件的建設(shè),形成師生交流的互動平臺,真正提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實用性。強調(diào)計算機在流體力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
在充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段的同時,不能忽視傳統(tǒng)教學(xué)方法的作用。本課程采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)模式,充分利用多媒體教學(xué)信息量大,圖像清晰生動的特點, 結(jié)合傳統(tǒng)板書講解復(fù)雜理論推導(dǎo)的優(yōu)點,不僅直觀清晰,一目了然,而且對重點部分又能反復(fù)講解,以達到學(xué)生基本理解并具有一定想象能力。例如在講解研究流體運動的兩種方法:質(zhì)點法和空間點法時,多媒體上會出現(xiàn)公交車客流量觀察方法的動畫,使學(xué)生既易于分清這兩種方法的不同,同時又強調(diào)一個相同的目的。又如在講到流體的漩渦運動時,有龍卷風(fēng)作強烈旋轉(zhuǎn)運動的畫面;講到伯努利方程時,有踢任意球進球門的畫面。理論教學(xué)上嚴謹,但是動畫及多媒體生動、形象,使得學(xué)生在學(xué)習(xí)時既不感到枯燥,同時又能加強對基本理論的理解。由于學(xué)生數(shù)很多,教學(xué)上采用大班課的形式(基本上每個教學(xué)班有近100名學(xué)生),多媒體教學(xué)發(fā)揮了很大的作用。它使繁冗的公式推導(dǎo)成為一個簡單的講解過程,將復(fù)雜的流體運動生動形象地表現(xiàn)出來,同時對重點和難點反復(fù)在黑板上演示講解。這兩個方法相輔相承,取得了很好的教學(xué)效果。這種授課方式既有利于避免研究生因長時間精力高度集中而產(chǎn)生疲勞,又有利于他們理解并掌握復(fù)雜的流體力學(xué)基本理論。
2008年“工程流體力學(xué)”教材獲上海海洋大學(xué)教學(xué)成果一等獎。作為普通高校重點教材建設(shè)項目之一,2009年被上海市教委評為優(yōu)秀教材三等獎,2011年獲得上海市教委重點課程建設(shè)項目(滬教委高〔2011〕48號),極大地提高了上海海洋大學(xué)來在流體力學(xué)行業(yè)的影響力。
三、完善實驗教學(xué)條件,形成完整的教學(xué)實驗體系
在注重理論教學(xué)的同時,加強實驗教學(xué)環(huán)節(jié),2011年3月由上海海洋大學(xué)主編的《力學(xué)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)-理論力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)》,由同濟大學(xué)出版社正式出版發(fā)行,其中的流體力學(xué)部分(第三大部分),從根本上解決了實驗指導(dǎo)書與實驗儀器不配套的問題,有效提高了流體力學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量。2009年下半年新添置了多功能流體力學(xué)實驗裝置、動量定理實驗儀、流動圖形顯示儀、畢托管測速實驗儀、虹吸管實驗儀、勢流疊加儀、空化實驗儀等流體力學(xué)實驗設(shè)備,新開設(shè)了大量的設(shè)計型和創(chuàng)新型流體力學(xué)實驗,使學(xué)生、教師互動,用實驗數(shù)據(jù)來驗證理論,來觀察抽象的流體運動;用理論知識解釋一些流體現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象。這種教學(xué)手段提高了教學(xué)效果。同時在互動中,將有關(guān)科研上對于流體力學(xué)的一些熱點問題以討論的形式引入教學(xué),充分地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。通過實驗驗證加強感性認識:在許多重點和難點的地方,基本上有配套的實驗,從實驗中學(xué)習(xí),既能培養(yǎng)學(xué)生從實踐中發(fā)現(xiàn)問題并進行深入分析的思維習(xí)慣,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情,同時也是加強印象、加深理解、克服難點的手段之一。
針對個別專業(yè)的特殊需要,開設(shè)了流體力學(xué)獨立實驗課。實際的流體運動非常復(fù)雜,因此通過流體力學(xué)實驗是揭示流體運動規(guī)律的一種重要手段,為了幫助學(xué)生加深對所學(xué)理論的理解,更好的用所學(xué)理論解決生產(chǎn)實際中的問題,經(jīng)過多方籌建,2009年我校海洋環(huán)境專業(yè)開設(shè)流體力學(xué)獨立實驗課,共16學(xué)時,實驗內(nèi)容主要包括:能量方程實驗、雷諾實驗、動量定律實驗、沿程水頭損失實驗、局部水頭損失實驗、畢托管測速實驗、管道測流量實驗、流動顯示實驗、虹吸實驗及勢流疊加實驗等;針對食品專業(yè)的需要,開設(shè)了氣體及熱力學(xué)類實驗。
四、實現(xiàn)教學(xué)和科研的互動
在任課教師積極參加各類相關(guān)的學(xué)習(xí)與培訓(xùn)的同時,強化任課教師的科研觀念,以科研帶動教學(xué),以教學(xué)促進科研,進行有效的縱、橫向科研聯(lián)合。任課教師積極參與各類教學(xué)改革和科研項目,如深水網(wǎng)箱水動力研究、漁船螺旋槳軟件系統(tǒng)設(shè)計、人工魚礁流場分析、海洋結(jié)構(gòu)物的流固偶合分析、海洋波浪能的研究開發(fā)等。通過這些項目的研究,加深了對流體力學(xué)在海洋科學(xué)中實際應(yīng)用和最新進展的了解。在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié),每年選作以流體力學(xué)基礎(chǔ)理論及其工程應(yīng)用為畢業(yè)論文課題的本科學(xué)生20余人,研究生10人。取得多項教學(xué)改革和教學(xué)研究成果,并在生產(chǎn)實踐中得到應(yīng)用,如流體力學(xué)團隊教師編制的“漁船螺旋槳系統(tǒng)設(shè)計軟件”獲得2007年上海海洋大學(xué)科技成果三等獎,該軟件目前已被濰坊柴油機廠、玉林柴油機廠等國內(nèi)主要柴油機生產(chǎn)廠家廣泛應(yīng)用。我校工程學(xué)院羊曉晟、侯淑榮、馬利娜、沈小青同學(xué)的“一種新型海洋波浪能發(fā)電裝置”項目,參加2011年由、中國科協(xié)、教育部、全國學(xué)聯(lián)和地方政府共同主辦的、在大連理工大學(xué)舉行的第十二屆“挑戰(zhàn)杯”終審決賽,在全國1935所高校選送的16976件作品中突潁而出,獲得“全國競賽三等獎”。該項目由流體力學(xué)老師指導(dǎo),并突破了波浪及流固耦合理論,極大地激發(fā)了學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)熱情。今后,本課程將在大學(xué)生科技創(chuàng)新中發(fā)揮更大的作用。
五、教學(xué)效果的考核
《工程流體力學(xué)》課程具有理論性強、公式多、數(shù)理基礎(chǔ)要求高的特點,為幫助學(xué)生的學(xué)習(xí),僅僅通過教材講解還遠遠不夠,需要配套必要的習(xí)題。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,更新試題內(nèi)容,完善試題庫建設(shè),考慮到我校研究生教學(xué)的特點, 團隊根據(jù)新編著教材的主要內(nèi)容, 以章節(jié)為單位,精心篩選和編寫了典型習(xí)題集,力圖做到其中的習(xí)題一定要具有典型性。習(xí)題的數(shù)量不能多,更不能類似和重復(fù),學(xué)生通過習(xí)題練習(xí),能有效地掌握教材中的基本知識。提高試題質(zhì)量,真正做到教考分離,促進教學(xué)質(zhì)量的提高。該試題庫具有以下功能:平臺提供自動組卷、手動組卷、互動組卷,條件設(shè)定靈活全面;試卷自動轉(zhuǎn)換成WORD文檔,方便打印輸出;自定義追加試題入庫,采用WORD文檔格式編輯批量入庫。
在考核中,平時成績、實驗課成績和期末成績比例為15%、20%和65%。實踐證明,該考核方法取得了很好的效果。
六、結(jié)語
總之,對于《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容改革的初步探索分析,可以促進教學(xué)觀念的改變,按此目標授課,對教師提出了更高的要求。同時,還可以促進教材建設(shè)、實驗室建設(shè)及其儀器設(shè)備的更新,提高學(xué)生的動手能力及科研能力,從而實現(xiàn)“學(xué)有所用”,“教學(xué)相長”。
高等教育教學(xué)改革,特別是專業(yè)基礎(chǔ)課程體系及教學(xué)內(nèi)容的改革,是一個系統(tǒng)和長期艱巨的實踐過程,專業(yè)教師任重而道遠。只要不斷努力和探索實踐,就可以開拓出一條符合各個專業(yè)需求的、更加富有成效的新途徑,取得更好的教改成果。
本文受“2011年度上海市教委重點課程建設(shè)項目(滬教委高〔2011〕48號)”資助
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論文關(guān)鍵詞:高職院校;流體力學(xué);學(xué)習(xí)興趣
“流體力學(xué)”課程是我國高等院校工科專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課,涉及土木、能源、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、化工等許多領(lǐng)域。該課程是聯(lián)系前期“高等數(shù)學(xué)”、“理論力學(xué)”等基礎(chǔ)課程和后續(xù)專業(yè)課程的橋梁和紐帶,在學(xué)生能力培養(yǎng)和知識體系構(gòu)建過程中起著“承上啟下”的作用。流體力學(xué)因曾經(jīng)在20世紀五六十年代對航空航天事業(yè)的巨大推動而倍受世人矚目。近年來,流體力學(xué)廣泛深入地向邊緣學(xué)科交叉滲透,這就要求相關(guān)領(lǐng)域的工作者要善于從錯綜復(fù)雜的工程實際中獨立地提出問題和解決問題。
民辦高職院校的學(xué)生入學(xué)成績較差、自主學(xué)習(xí)的能力較差。很多學(xué)生對流體力學(xué)現(xiàn)象認識模糊,學(xué)生普遍感覺流體力學(xué)概念抽象,難以理解,對“流體力學(xué)”產(chǎn)生畏難情緒和厭學(xué)現(xiàn)象,學(xué)習(xí)積極性不高。2011年,江蘇省高職院校招生實行注冊入學(xué),更意味著生源素質(zhì)的良莠不齊,這對工科專業(yè)的民辦高職院校的“流體力學(xué)”課程教學(xué)是個嚴峻的挑戰(zhàn)。
一、民辦高職院校學(xué)生的特點
1.入學(xué)成績較差
民辦高職院校在高等院校中處于較低的地位,這尤其體現(xiàn)在招生中,往往是錄取批次的最后一批。這就意味著入學(xué)的學(xué)生往往入學(xué)成績較差,從這幾年金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院(以下簡稱“我?!保┑匿浫〕煽儊砜?,從90分~330分都有,大多是在180分左右。因此民辦高職院校的學(xué)生往往數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)較差,計算能力較差,影響他們對工科課程的學(xué)習(xí)。
2.自主學(xué)習(xí)的能力較差
從和學(xué)生的交流情況來看,學(xué)生在課后很少主動學(xué)習(xí)、看相關(guān)的書籍,甚至連作業(yè)都有不能按時保質(zhì)完成的時候。
二、如何調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的主觀能動性
民辦高職院校和公辦本科院校以及公辦高職院校有很大的區(qū)別,使得在“流體力學(xué)”課程教學(xué)中不能照搬上述公辦院校的方法,而要根據(jù)民辦高職院校的特點來實行教學(xué)。
陶行知在《中國教育改造》中指出:“大凡選擇職業(yè)科目之標準,不在適與不適,而在最適與非最適。所謂最適者有二,一曰才能,二曰興味。才能足以樂業(yè)?!睂W(xué)習(xí)最有興趣的專業(yè),因其興趣,才會有樂趣,才會安于學(xué)習(xí)。托爾斯泰說過:“成功的教學(xué)所需要的不是強制,而是激發(fā)學(xué)生的興趣?!睂γ褶k高職院校的學(xué)生更應(yīng)注重興趣的培養(yǎng)。
1.教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化,降低難度
(1)教學(xué)內(nèi)容精簡,理論夠用為度。鑒于高職院校學(xué)生的特點,再結(jié)合高職專業(yè)所實現(xiàn)的目標——技能性人才,根據(jù)各專業(yè)的側(cè)重點,對教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化。理論難度夠用為度,不求理論的系統(tǒng)性和完整性。以給排水工程專業(yè)為例,流體靜力學(xué)經(jīng)優(yōu)化后,保留靜壓強及其特性、靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用、平面和曲面的靜水總壓力的內(nèi)容,側(cè)重基本概念、基本定律和方程式,取消了平衡微分方程的內(nèi)容。對我校學(xué)生而言,難以聽懂,不如加強基本知識的介紹,如能透徹理解,對工作和生活更有用。
(2)教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)職業(yè)特點。應(yīng)該在教學(xué)內(nèi)容中體現(xiàn)本專業(yè)的專業(yè)內(nèi)容。對于面向給排水工程專業(yè)開設(shè)的“流體力學(xué)”課程,其專業(yè)和自來水、污水的運輸和輸送緊密相關(guān),都離不開管、泵的設(shè)計與使用,這就涉及到流體力學(xué)的許多方面。例如,分析流體在管道內(nèi)的流動規(guī)律、壓力、阻力、流速和輸量的關(guān)系時,應(yīng)向?qū)W生指出此處知識點的學(xué)習(xí)是為了根據(jù)流動規(guī)律和各參數(shù)關(guān)系來設(shè)計管徑、校核管材強度、布置管線以及選擇泵的大小和類型、設(shè)計泵的安裝位置等,把知識點融入到職業(yè)特點中,編成例題進行講解。有些概念和理論是學(xué)生首次在“流體力學(xué)”里學(xué)到的,并且會貫穿到整個專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程中,例如雷諾數(shù)、水頭損失、沿程水損等,所以,對于此類知識的反復(fù)強調(diào)也是非常必要的。把“流體力學(xué)”和“泵與風(fēng)機”、“管道工程”、“水處理工程”等專業(yè)課聯(lián)系在一起,相關(guān)知識點能做到心中有數(shù),為以后專業(yè)知識的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。優(yōu)化內(nèi)容的同時,也不同程度地降低了學(xué)習(xí)內(nèi)容的難度,這在客觀上為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性鋪平了道路。
2.活躍教學(xué)課堂氣氛,營造輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境
(1)用重大事件激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的自覺性、主動性和積極性。在教學(xué)中適當?shù)卮┎逯v述一些有關(guān)的重大事故、重大災(zāi)害和重大建設(shè)項目(統(tǒng)稱“重大事件”),對于學(xué)生認識現(xiàn)在的學(xué)習(xí)與未來工作之間的關(guān)系、提高學(xué)習(xí)自覺性、培養(yǎng)熱愛專業(yè)的思想和嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)很有幫助,同時也有助于活躍課堂氣氛。
在講授“流體靜力學(xué)”這一章節(jié)內(nèi)容時,可舉1993年青海溝后水庫垮壩事件。1993年8月27日夜間,庫容為330萬m3的青海省海南藏族自治州溝后水庫在庫水位低于設(shè)計水位0.75m3的情況下突然垮壩失事,造成288人死亡,40人失蹤,直接經(jīng)濟損失1.53億元。水利部專家組調(diào)查認定,溝后水庫在設(shè)計上有缺陷,施工中又存在嚴重質(zhì)量問題,運行管理工作薄弱,這次垮壩屬于重大責任事故。結(jié)合流體靜力學(xué)講述這一事件時指出:不管在什么崗位,責任心和專業(yè)技術(shù)素質(zhì)也許會關(guān)系到千百人生命財產(chǎn)的安全。
(2)用工程或生活實例讓學(xué)生感受到科學(xué)很奇妙,身邊處處有科學(xué)。興趣是學(xué)習(xí)的最大動力,教師應(yīng)該讓學(xué)生直觀形象地了解流體力學(xué)的廣泛應(yīng)用性以及內(nèi)容的趣味性,將與日常生活或生產(chǎn)實際有關(guān)的例子介紹給學(xué)生?!傲黧w力學(xué)”的理論性較強,公式較多,學(xué)生理解比較困難。如果教師在課程的講解過程中,多穿插一些實際生活中的現(xiàn)象,與課本中的理論結(jié)合起來講,一定會大大提高學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生更好地熟記和應(yīng)用知識。在靜力學(xué)章節(jié)的學(xué)習(xí)過程中,可舉“人能下潛多深?”的例子,幫助理解靜力學(xué)基本方程。小時候經(jīng)常玩的一個游戲——吹紙條。拿出一個小紙條,讓它自然下垂。沿水平方向在它上面吹氣,紙條就會飄起,這是由于流動氣體的壓強小。而解釋流動氣體壓強為什么小,要借助伯努利方程來解釋?!罢九_安全線的由來”,“神奇的香蕉球”是如何踢出來的?這也要用伯努利方程來解釋。身邊的科學(xué)無處不在,只要仔細觀察,便能從中領(lǐng)悟到許多道理。
從奇妙的魚缸、小鳥喝水的杯子到飲水機的原理,介紹靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用及等壓面的概念。簡單的原理,小小的發(fā)明,卻給生活帶來極大的方便,這就是創(chuàng)造發(fā)明的價值所在。
(3)增加語言的藝術(shù)性,讓枯燥的流體力學(xué)變得優(yōu)美和富有哲理。子曰:“學(xué)而時習(xí)之,不亦悅乎?”學(xué)習(xí)應(yīng)該是快樂輕松的事。從幼兒園到小學(xué),都倡導(dǎo)素質(zhì)教育、快樂教育。高等教育也應(yīng)該貫徹這一思想,學(xué)習(xí)才能持久。
傳統(tǒng)的課堂教學(xué)極容易枯燥乏味,使學(xué)生聽課索然無味,這必將不利于教學(xué)質(zhì)量的提高。如果我們的授課語言優(yōu)美,講述形象生動,把美的氣息、哲理的意味注入“流體力學(xué)”的教學(xué),使學(xué)生學(xué)得輕松、自由,甚至浪漫,營造出輕松、快樂的學(xué)習(xí)氛圍。
在緒論中,可以談?wù)劻黧w力學(xué)中的人文文化。水與空氣都是流體的典型代表,是一切生命不可缺少的物質(zhì),自古至今人們對它的了解、探索和應(yīng)用創(chuàng)造了豐富的文化物質(zhì)成果。“楚天千里清秋,水隨天去秋無際”。秋風(fēng),天水一色,是大自然的美景,也是流體的流動現(xiàn)象。它們賦予我們靈感,承載著我們的喜怒哀樂。古圣人喜歡從哲理上描述水性,歌頌水德。老子說“智者樂水,仁者樂山”。老子的名言是“上善若水”。通過此類講述,使流體力學(xué)增加美的氣息,使力學(xué)融入人文,既說明我們的生活與其息息相關(guān),又輕松了課堂氣氛。
在講授粘性流體流動存在著兩種流態(tài)時,可以借用古代文學(xué)中相關(guān)的名句,如描述湍流的有李白的“飛流直下三千尺,疑是銀河落九天”,描述層流的則有“半畝方塘一鑒開,天光云影共徘徊”等佳句。這樣可以幫助學(xué)生建立對流態(tài)十分形象而深刻的印象,從而有助于學(xué)生理解、掌握相關(guān)知識。
在教學(xué)過程中,還可穿插著向?qū)W生介紹定律知識背景的形成過程,以及相關(guān)科學(xué)家的工作,讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)思想,輕松接受相關(guān)知識?!芭nD粘性定律”是牛頓對流體力學(xué)的主要貢獻之一,是流體力學(xué)教學(xué)的重點內(nèi)容。我們不僅僅要教給學(xué)生科學(xué)知識的本身,還應(yīng)重視如何使學(xué)生感悟科學(xué)精神。此時穿插介紹牛頓的哲學(xué)思想和科學(xué)方法。牛頓用引力理論和運動三定律把天上行星和它們的衛(wèi)星運動規(guī)律,同地上重力下墜的現(xiàn)象統(tǒng)一起來,實現(xiàn)了天上人間的統(tǒng)一,這是牛頓在自然哲學(xué)上的偉大貢獻。
3.突出實驗教學(xué)的特殊地位,讓學(xué)生樂在其中
突出實驗教學(xué)的特殊地位,使教學(xué)貼近實際,貼近生活。通過演示實驗、學(xué)生驗證性實驗、競賽型的設(shè)計性實驗、實驗錄像、照片、仿真實驗教學(xué)等多種方式貫穿教學(xué)的全過程,讓學(xué)生看到各類實驗最深刻、真實的一面,從而豐富學(xué)生的經(jīng)驗,增強學(xué)生的見識,培養(yǎng)職業(yè)意識和實踐能力。
(1)開發(fā)課堂演示教具和演示實驗。開發(fā)一系列課堂教學(xué)演示教具,可以使學(xué)生耳目一新,課堂氣氛變得活躍起來。課堂演示教具和演示實驗的使用,必須簡單易行,價廉物美,且能解決教學(xué)問題,這對民辦高職院校的教師提出了較高的要求。講授表面張力和毛細管現(xiàn)象時,可演示毛巾浸濕的現(xiàn)象,順帶告訴學(xué)生如何在無人時給花草自動滴灌的方法;演示移液管移液凹面的現(xiàn)象時,告訴學(xué)生如何讀數(shù),如何避免毛細管現(xiàn)象引起的誤差,同時可教學(xué)生化學(xué)實驗操作的細節(jié)。講述“流體靜力學(xué)”章節(jié)時,演示倒扣水杯的實驗,讓枯燥的方程變得形象,易于理解。從廢棄飲水機上拆下的“聰明頭”,介紹靜力學(xué)基本方程的實際應(yīng)用。這些教具都非常簡單,也易于獲得,甚至無需額外花錢,學(xué)生也非常感興趣。
(2)應(yīng)用多媒體教學(xué)演示。并不是所有的教學(xué)內(nèi)容都能找到適合課堂演示的案例。隨著多媒體在教學(xué)中應(yīng)用的普及,一些復(fù)雜的演示實驗和昂貴的演示教具可以通過多媒體教學(xué)來實現(xiàn)。如雷諾實驗、水躍實驗、水擊現(xiàn)象,在生產(chǎn)實踐中所應(yīng)用的各種堰,都可一一演示,遠勝貧乏的語言描述。
(3)用設(shè)計性實驗讓學(xué)生參與其中,樂在其中。設(shè)計性實驗圍繞職業(yè)特色專題,依據(jù)學(xué)生的實際情況而設(shè),如:“自動虹吸管的改進與應(yīng)用”。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握及興趣度,將他們分成幾個不同的實驗小組,然后指導(dǎo)和協(xié)助學(xué)生自己設(shè)計實驗方案,動手組裝,最后依據(jù)實驗結(jié)果給出實驗成績。
該實驗教學(xué)模式的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面:激發(fā)學(xué)生的求知欲望和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力;加深學(xué)生對理論知識的理解并向外延展;節(jié)省高校實驗室資金投入。
文中所提到的方法,最終需要教師來完成,這對教師提出了較高要求。雖然高職院校的教師的教學(xué)任務(wù)很繁重,尤其是民辦高職院校的教師,但這些方法都可以在平時的積累中完成,只需平時閱報、聽新聞、上網(wǎng)瀏覽、注意周遭事物,多和同行交流就可以做到。
關(guān)鍵詞: 荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課程 對策 教學(xué)方法改革
20世紀末教育部對土木工程專業(yè)進行了新的劃分,原建筑工程專業(yè)、交通土建專業(yè)、地下工程專業(yè)及礦山建設(shè)專業(yè)合并為土木工程專業(yè),其課程體系設(shè)置也作了相應(yīng)調(diào)整,增設(shè)了荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法這門專業(yè)基礎(chǔ)課。但是,幾年來在荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課程的教學(xué)過程中,我們發(fā)現(xiàn)該課程的設(shè)置存在一些問題,使其教學(xué)過程面臨困難。為解決這些問題,我們作了相關(guān)的探討和實踐。
一、荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課的內(nèi)容及要求
荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法屬于專業(yè)基礎(chǔ)課程。教學(xué)內(nèi)容主要可分為兩部分[1-2]:第一部分是結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)可能遇到的各種荷載及其相應(yīng)的計算方法,包括重力引起的豎向荷載計算、側(cè)壓力計算、風(fēng)荷載計算、地震荷載計算、其他作用計算等。這部分內(nèi)容主要是各種荷載的作用機理和計算公式的推導(dǎo)以及計算作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的荷載效應(yīng),要求學(xué)生掌握各種荷載的計算方法。第二部分是介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,包括荷載統(tǒng)計分析、抗力統(tǒng)計分析、結(jié)構(gòu)可靠度分析及概率極限設(shè)計方法,要求學(xué)生掌握滿足可靠度的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。因此,該課程的學(xué)習(xí)效果對于學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識,深入學(xué)習(xí)后繼專業(yè)課程具有重大影響[3]。但是第二部分內(nèi)容不再涉及各類荷載的計算,因此這兩部分內(nèi)容在概念體系上不是充分相關(guān)的。
二、荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課面臨的困難
要完成荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課的教學(xué)任務(wù),我們先要分析該課程的前修課程有哪些[4]。
重力引起的豎向荷載計算包括結(jié)構(gòu)自重荷載、土的自重荷載、雪荷載、車荷載、樓屋面活荷載及行人荷載。在結(jié)構(gòu)自重荷載、雪荷載、樓屋面活荷載及行人荷載的計算中,往往要將這些荷載計算到不同構(gòu)件層次上。為此,我們需要知道建筑物的構(gòu)造方法、結(jié)構(gòu)體系及力的傳遞路徑,而這些知識有賴于房屋建筑學(xué)、各類結(jié)構(gòu)設(shè)計與板殼力學(xué)的知識。
側(cè)壓力計算包括土的側(cè)壓力、水壓力、波浪荷載、凍脹力等。土的側(cè)壓力是以土的材料性能和強度理論為基礎(chǔ),我們必須學(xué)習(xí)土力學(xué)和彈性力學(xué)才能很好地理解和掌握。水壓力和波浪荷載計算需要以流體力學(xué)為基礎(chǔ)。
風(fēng)荷載計算需要知道空氣流體的特性,以及結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)特性,需要流體力學(xué)和結(jié)構(gòu)動力學(xué)的知識支撐。
地震荷載計算較難,涉及到地震基本知識、結(jié)構(gòu)地震設(shè)防和結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)特性等,不先學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)抗震工程和結(jié)構(gòu)動力學(xué)是不可能做到的。
其他作用中的爆炸作用需要空氣動力學(xué)課的知識,而本專業(yè)一般不開設(shè)該課,因此只能直接介紹爆炸作用的計算公式。預(yù)加力涉及到預(yù)應(yīng)力知識,主要在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理和施工技術(shù)里講解。
荷載的統(tǒng)計分析和結(jié)構(gòu)抗力的統(tǒng)計分析涉及到概率與統(tǒng)計知識。
綜上所述,荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的前修課程有概率與統(tǒng)計、房屋建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、土力學(xué)、流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)抗震工程、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理和施工技術(shù)等課程,特別是概率與統(tǒng)計、土力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)和建筑抗震工程。沒有這些前修課程的支撐,要學(xué)好荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課中的第一部分內(nèi)容猶如空中建樓,是不可能實現(xiàn)的。由于荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課是專業(yè)基礎(chǔ)課,在教學(xué)計劃中這些課程不可能全部安排在該課程之前,否則不利于教學(xué)活動的組織。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、結(jié)構(gòu)抗震工程和施工技術(shù)等課程一般安排在大學(xué)后期學(xué)習(xí)。
另外,荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課的很多內(nèi)容與其他專業(yè)課程重復(fù),如土的側(cè)壓力與土力學(xué)知識重復(fù),地震作用與結(jié)構(gòu)抗震工程內(nèi)容重復(fù),水壓力與流體力學(xué)內(nèi)容重復(fù),等等。由于該課程學(xué)時有限,內(nèi)容涉及面廣,但又沒有相關(guān)課程內(nèi)容講的深入,教師只能點到為止,不能深入其里,學(xué)生容易產(chǎn)生混淆和負遷移。我們在課堂教學(xué)過程和學(xué)生的問卷調(diào)查中均發(fā)現(xiàn),學(xué)生在學(xué)習(xí)第一部分內(nèi)容時新鮮感大打折扣;而第二部分內(nèi)容理論性強,沒有具體結(jié)構(gòu)作為講解載體,學(xué)習(xí)起來較為枯燥乏味。這就使得教學(xué)效果不理想,教學(xué)過程面臨困難。
三、問題與對策
荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課對前修課的要求及其與現(xiàn)有教學(xué)計劃的矛盾屬于教學(xué)計劃層面上的結(jié)構(gòu)性矛盾,其根本解決思路應(yīng)從結(jié)構(gòu)調(diào)整上入手。我們在教學(xué)實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上,對這問題作了探討,認為要解決這個問題,可以取消荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課,把該課程的教學(xué)內(nèi)容拆分,再重組到相應(yīng)的課程上講解。
第一部分內(nèi)容不再強調(diào)荷載的作用機理和計算公式的推導(dǎo),致力于從應(yīng)用層面上講解各種荷載的計算。把與土有關(guān)的荷載在土力學(xué)課上講解,與水有關(guān)的荷載在水力學(xué)課上講解;地震作用在結(jié)構(gòu)抗震工程上講解;風(fēng)荷載和爆炸作用可在流體力學(xué)課上講解;雪荷載、結(jié)構(gòu)自重荷載和樓屋面荷載相對比較簡單,可以在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計大作業(yè)或課程設(shè)計中講解;溫度作用和變形作用可以在結(jié)構(gòu)力學(xué)中講解。如此一來,既能使學(xué)生學(xué)習(xí)各種荷載的計算方法,又能解決荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課這部分內(nèi)容所面臨的矛盾。
第二部分內(nèi)容是結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,不再涉及各類荷載的具體計算,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計課程也涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。因此可以把兩門課程的這部分內(nèi)容結(jié)合起來,放在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計課程中講解。把結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計方法應(yīng)用到具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計上,從應(yīng)用層面上來講解,直觀形象,學(xué)生感覺這部分內(nèi)容學(xué)來即用,比單純的理論學(xué)習(xí)效果要好。
把荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法教學(xué)內(nèi)容拆分重組,既可以保證教學(xué)計劃的系統(tǒng)性,又可以避免教學(xué)內(nèi)容上的重復(fù)。現(xiàn)在有不少學(xué)校在實踐這種方法,如東南大學(xué)將荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計兩門課程結(jié)合起來,統(tǒng)稱為工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理。
四、教學(xué)方法改革
在課程體系尚未執(zhí)行,不能從教學(xué)計劃上作調(diào)整時,為了提高教學(xué)效果,權(quán)宜之計是在教學(xué)方法方面進行改革。我們發(fā)現(xiàn),在教學(xué)中若過于重視荷載的產(chǎn)生機理和計算公式的推導(dǎo),很容易使學(xué)生陷入概念、符號、公式系數(shù)中,產(chǎn)生畏懼感,喪失信心、失去興趣。因此教學(xué)方法改革很有必要。
1.創(chuàng)設(shè)啟發(fā)式、討論式教學(xué)氛圍。
為調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,促使其養(yǎng)成勤于思考的習(xí)慣,教師在一開始就要形成問題情景,啟發(fā)學(xué)生進行初步探索,激發(fā)學(xué)生的探究心理,調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。我們采用課前、課中、課后提問,將問題情景貫穿教學(xué)全過程。在講授教學(xué)內(nèi)容前提出問題,學(xué)生大都能積極思考、預(yù)習(xí),因為學(xué)生有思考和準備,所以回答問題很踴躍,自然形成了討論式、師生互動的氛圍。而課前提問即是將要進行課堂教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵、核心所在,所以教師是在引導(dǎo)學(xué)生積極思考、與自己同步思維,在回答問題的過程中使教學(xué)層層深入,最終解決問題。提出課后問題以幫助學(xué)生進一步理解、吸收所學(xué)知識。教師在精心創(chuàng)設(shè)的問題情景中,對每個問題都不是單向灌輸,學(xué)生在回答問題的過程中也在體會學(xué)習(xí)的方法、解決問題的方法。
2.以工程實例為載體,授課方法以知識應(yīng)用型為主。
教師在課程中,應(yīng)積極引進案例、提出需要完成的任務(wù),在授課中注重教學(xué)互動,并利用校內(nèi)實訓(xùn)場進行現(xiàn)場模擬教學(xué),特別是典型惡性事故的講解、觀察分析身邊工程結(jié)構(gòu)思考開放性問題、錄像、大作業(yè)訓(xùn)練、課程設(shè)計、參觀實習(xí)等,在整個教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)中多側(cè)面、多角度將理論聯(lián)系實際,幫助學(xué)生加深對理論知識的理解,增強工程意識,盡量縮短理論與實踐之間的差距。在可能的環(huán)節(jié)中盡量讓學(xué)生動手參與,使他們成為課堂上的主體[5]。這樣的教學(xué)方式能夠激發(fā)學(xué)生強烈的求知欲望,強化他們的創(chuàng)造性思維能力。
3.提供網(wǎng)絡(luò)平臺,為學(xué)生課外學(xué)習(xí)營造良好環(huán)境。
教師可以充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段與方法,建立荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的課程網(wǎng)站,通過網(wǎng)絡(luò)平臺承載更多的信息,上傳多媒體課件、工程圖片、作業(yè)習(xí)題,對一些難點和重點進行知識延伸和鏈接,解決課程內(nèi)容多、學(xué)生感性認識少、平面表達難度大的問題,教學(xué)課件與大量工程資料圖片、錄像結(jié)合,利用分析軟件模擬工程結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)與動畫演示,等等,加大信息量,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效果。
4.建立從“整體到局部”的教學(xué)模式。
長期以來荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法遵循“從局部到整體”的教學(xué)模式,即由各種荷載計算到荷載組合,兩部分內(nèi)容相互割裂,缺乏聯(lián)系,任何結(jié)構(gòu)不可能只承受一種荷載,而總是同時有幾種荷載作用在結(jié)構(gòu)上。從單個荷載出發(fā)的教學(xué)模式,一開始就缺乏整體感,沒考慮到學(xué)生能否自己完成把各種荷載組合成結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),其結(jié)果是學(xué)生孤立地學(xué)習(xí)了一些荷載知識,卻未建立起較清晰的整體結(jié)構(gòu)荷載概念,不清楚基本工程結(jié)構(gòu)在多種荷載作用下的工作性能、受力特點,更不清楚一個工程結(jié)構(gòu)應(yīng)承受和傳遞哪些荷載,以及為保證傳遞過程的完成而應(yīng)采取的各種措施。教師在教學(xué)過程中,從整體結(jié)構(gòu)出發(fā)展開教學(xué),易于以工程應(yīng)用為目的直接面向工程,實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合,將工程實例貫穿教學(xué)始終,使學(xué)生充分理解其工程背景和目標。由于面對的是整體,考慮問題必須從整體出發(fā),分析解決問題需考慮各種枝節(jié)問題,學(xué)生整體思維能力、整體結(jié)構(gòu)概念及工程意識、綜合分析及解決工程問題的能力能得到培養(yǎng),思維品質(zhì)會得到提升。
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【關(guān)鍵詞】復(fù)變函數(shù) 教學(xué)方法 實變函數(shù)
【中圖分類號】O174 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)06-0124-02
復(fù)變函數(shù)是高等院校工科專業(yè)的必修課,它對于培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維,邏輯推理、空間想象和科學(xué)計算能力都起著重要的作用。其廣泛涉及理論物理、自動控制、信號處理、流體力學(xué)、彈性力學(xué)等眾多領(lǐng)域。復(fù)變函數(shù)的理論與方法是許多相關(guān)學(xué)科的重要解析工具,因此,學(xué)好復(fù)變函數(shù)這門課程是十分重要的,筆者結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗,總結(jié)了一些復(fù)變函數(shù)的教學(xué)體會。
一、復(fù)變函數(shù)課程的特點
復(fù)變函數(shù)是在微積分的基礎(chǔ)上形成發(fā)展起來的一門數(shù)學(xué)學(xué)科,它將數(shù)域由實數(shù)域擴充到復(fù)數(shù)域構(gòu)建了新的數(shù)的表示形式x=x+iy,形成了特有的理論和計算技巧。定義了復(fù)變函數(shù)的初等函數(shù),也由此建立三角函數(shù)和指數(shù)函數(shù)的關(guān)系,對歐拉公式eiθ=cosθ+isinθ給出了很好的解釋。由于數(shù)域的擴充使復(fù)變函數(shù)對應(yīng)兩個二元實函數(shù)w=f(z)=u(x,y)+iv(x+iy),這就將實變函數(shù)的極限、導(dǎo)數(shù)、微分、級數(shù)從基本定義到計算方法推廣到復(fù)變函數(shù),使得復(fù)變函數(shù)的理論更簡潔,方法更巧妙。復(fù)變函數(shù)的積分是復(fù)變函數(shù)理論的重要部分,積分將復(fù)變函數(shù)的導(dǎo)數(shù)、微分,級數(shù),留數(shù)聯(lián)系到一個理論線索上。復(fù)變函數(shù)通過復(fù)平面建立了兩個平面的點的對應(yīng)關(guān)系,構(gòu)成了平面到平面的二維映射,這是復(fù)變函數(shù)的一個重要貢獻。
由于復(fù)變函數(shù)的很多概念理論和計算方法直接借助于高等數(shù)學(xué)知識,要求學(xué)生有很好的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ),同時也要求教師在教學(xué)中做到邊復(fù)習(xí)高等數(shù)學(xué)邊講授復(fù)變函數(shù),使學(xué)生的知識體系得以連貫,真正學(xué)到新的知識。隨著高等教育改革的不斷深入和多媒體的使用,復(fù)變函數(shù)課時相對減少, 如何才能讓學(xué)生在有限的時間內(nèi)高效的學(xué)好這門課,是復(fù)變函數(shù)教學(xué)的首要任務(wù)。
二、復(fù)變函數(shù)的教學(xué)體會
1.合理安排教學(xué)內(nèi)容
復(fù)變函數(shù)課程的教材很多,西安交通大學(xué)高等數(shù)學(xué)教研室編寫的工程數(shù)學(xué)《復(fù)變函數(shù)》,對于工科學(xué)生來講,不失為一本很好的教材,教材內(nèi)容充分,結(jié)構(gòu)合理,理論應(yīng)用相得益彰,但教師在教學(xué)中,還應(yīng)對教材進行再加工,即要借重教材的優(yōu)點,又要照顧學(xué)生。精心設(shè)計課程內(nèi)容的引出、分析、解答等過程,通過抽象概念與具體實例結(jié)合,抽象思維與形象思維結(jié)合,滲透現(xiàn)代數(shù)學(xué)思想,提高學(xué)生興趣,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力和綜合應(yīng)用能力。
做為數(shù)學(xué)課程復(fù)變函數(shù)教材的章節(jié)是按著嚴格的邏輯順序展開的,有著很強的系統(tǒng)性和整體性。對于一些重點知識、新知識可以安排較多課時,比如模函數(shù),幅角函數(shù)的解析性,C-R方程、柯西-古薩基本定理、柯西積分公式、高階導(dǎo)數(shù)公式、留數(shù)定理等復(fù)變函數(shù)的幾個重要定理需要多花精力比較使用方法,介紹應(yīng)用技巧。有些知識象復(fù)數(shù)及復(fù)數(shù)的計算已經(jīng)下放到了高中,所以可作為復(fù)習(xí)內(nèi)容,安排較少課時。
2.采用適當?shù)慕虒W(xué)方法
在教學(xué)過程中,可以采用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段,由于復(fù)變函數(shù)的許多性質(zhì)、概念、定義與高等數(shù)學(xué)有著相似之處,又與高等數(shù)學(xué)在某些方面有著實質(zhì)不同,比較教學(xué)法是最適用于復(fù)變函數(shù)教學(xué)的。 在復(fù)變函數(shù)教學(xué)過程中,應(yīng)注意將復(fù)變函數(shù)的概念、定理以及處理問題的方法與高等數(shù)學(xué)進行對比,使學(xué)生在建構(gòu)新的知識體系的同時能夠區(qū)分兩者之間的差異。
探索一套行之有效的考試考查方法,增加單元測驗,加大平時成績比重,把考試分為開卷和閉卷。利用單元測驗檢查學(xué)生對知識的掌握程度。 每章結(jié)束之后上習(xí)題課,采用對話式教學(xué)方法,提出問題,引導(dǎo)學(xué)生思考問題、解決問題,及時發(fā)現(xiàn)和糾正學(xué)生的錯誤,以補充和鞏固復(fù)變函數(shù)的教學(xué)內(nèi)容。
3.充分利用多媒體教學(xué)
借助優(yōu)質(zhì)示范課教學(xué)平臺制作《復(fù)變函數(shù)》課程的電子教案、多媒體課件,習(xí)題庫、試題庫,實施網(wǎng)絡(luò)教學(xué),實現(xiàn)師生互動,從而優(yōu)化了學(xué)習(xí)過程、提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。利用電子課件教學(xué),使教學(xué)更生動、更立體,從而培養(yǎng)學(xué)生的理解力、洞察力、數(shù)學(xué)思維能力。同時將某些抽象的理論具體化,在很大程度上節(jié)約黑板書寫時間,增加授課的信息量。
4.將數(shù)學(xué)實驗引入課堂教學(xué)
利用MATLAB進行輔助教學(xué)可以進行復(fù)數(shù)基本運算包括計算復(fù)數(shù)的實部、虛部、模和幅角,也可以計算復(fù)變函數(shù)的導(dǎo)數(shù)、積分和留數(shù),MATLAB繪制復(fù)變函數(shù)圖象直觀地展示復(fù)變函數(shù)的特殊映射規(guī)律。這樣不但加強了學(xué)生對復(fù)變函數(shù)中的抽象概念的直觀認識,而且還提高了學(xué)生運用數(shù)學(xué)和計算機解決實際問題的能力,激發(fā)了學(xué)生對復(fù)變函數(shù)的興趣。
5.注重知識應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力
復(fù)變函數(shù)與其他學(xué)科如物理、數(shù)理方程、流體力學(xué)、電磁學(xué)等都有不同程度的聯(lián)系,在教學(xué)中不僅要清晰地向?qū)W生講述復(fù)變函數(shù)的基本知識,還應(yīng)該幫助學(xué)生建立起該學(xué)科與學(xué)生專業(yè)的關(guān)系。為此,在復(fù)變函數(shù)的教學(xué)中要把握好知識應(yīng)用的指導(dǎo),了解學(xué)生的專業(yè)以及后續(xù)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課,在講解復(fù)變函數(shù)理論的同時,向?qū)W生介紹復(fù)變函數(shù)在相應(yīng)學(xué)科中的應(yīng)用。如解析函數(shù)可以刻畫流體流動的復(fù)勢。留數(shù)和流量、環(huán)量的聯(lián)系等。
總之,在復(fù)變函數(shù)的教學(xué)過程中要注意素質(zhì)教育內(nèi)容的融入,注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力,邏輯推理能力和分析解決問題的能力。復(fù)變函數(shù)的教學(xué)不僅在于教授學(xué)生知識,更在于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思想,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),促進學(xué)生的全面發(fā)展。
參考文獻:
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基于以上情況,為了讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中更好地掌握相關(guān)的基本知識和原理,學(xué)到更多、更新的知識,本文對《液壓氣動技術(shù)》課程的教學(xué)方法作了一些改革。希望通過筆者的努力能夠?qū)ο嚓P(guān)的科研工作者、廣大教師起到拋磚引玉的作用,為《液壓氣動技術(shù)》課程教學(xué)改革起到一定的促進作用。
關(guān)鍵詞:《液壓氣動技術(shù)》;教學(xué);改革
一、通過動畫、視頻、元件裝拆、仿真和實際案例輔助教學(xué)
在面授教學(xué)中,采用了各種學(xué)生容易接受、容易理解的手段,把有關(guān)的知識講清楚、講透。例如,在介紹液壓傳動的工作原理時,除了講解之外,還通過實例的視頻播放,模型實驗等手段,增強學(xué)生對工作原理的理解和掌握。在講解流體力學(xué)基本知識時,因為公式、計算較多,而這卻是學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié),針對這一點,在教學(xué)中加入了實際案例介紹、視頻實驗等輔助方法,使枯燥乏味的公式和計算變得生動起來,學(xué)生不用死記硬背就能靈活應(yīng)用公式,加深了對公式中參數(shù)的理解。在液壓元件的教學(xué)過程中,通過播放動畫、元件應(yīng)用視頻、元件拆裝實驗等輔助手段,學(xué)生熟練掌握了元件的結(jié)構(gòu)和工作原理,并能靈活應(yīng)用。
在基本回路和典型液壓系統(tǒng)的介紹中,借助Festo公司的Fluid-Sim仿真軟件,把課本上的例圖、習(xí)題中的系統(tǒng)圖全部用軟件畫出來,另外還增加了許多書上沒有的、非常實用的回路,在課堂上播放給學(xué)生看,書上原來不會動的原理圖全都動了起來,大大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
此外,還采用了課堂討論的形式,讓學(xué)生互相介紹自己單位中使用液壓系統(tǒng)的情況,自己在工作遇到的問題、解決的方法,大大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。例如,電磁控制順序回路的液壓系統(tǒng)圖和電氣圖,學(xué)生只要撳一下電路圖中的銨鈕,就可以觀看液壓系統(tǒng)的工作情況,以及電路的通斷情況,從中學(xué)生不僅可以掌握液壓原理,而且可以了解和電氣的配合情況,甚至可以和PLC連接,并且可以通過編程由PLC來控制液壓系統(tǒng)的工作。
二、加強課堂練習(xí)與課堂討論,組建學(xué)習(xí)小組
為了使學(xué)生更好地學(xué)習(xí),將班級分成若干個小組,增強學(xué)生之間的互幫互學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和協(xié)同工作的能力。加強課堂練習(xí),增加習(xí)題的講解,進行課堂討論,讓學(xué)生對習(xí)題充分了解,并理解和掌握教材內(nèi)容和概念。
三、通過網(wǎng)上課堂對面授教學(xué)進行補充
另外,通過網(wǎng)上課堂對面授教學(xué)作了較多的補充。本學(xué)期在教學(xué)改革過程中,對網(wǎng)上課堂的內(nèi)容建設(shè)投入了大量的精力。針對學(xué)生想要學(xué)的,較難學(xué)的,以及液壓氣動技術(shù)的新發(fā)展,將網(wǎng)上課堂的內(nèi)容作了較大的改動。網(wǎng)上課堂上除了有本課程的教學(xué)大綱、實施計劃、參考教材、形考比例,以及每一章節(jié)的要點、重點、難點和習(xí)題外,還把授課的電子教案放到了網(wǎng)上課堂,通過這樣的方式,學(xué)生即使由于工作原因不能到校上課,也能通過網(wǎng)上課堂了解老師的進度,知道老師講課的內(nèi)容。同時,在每一章節(jié)安排了大量的思考題和在線測試題,使學(xué)生每學(xué)完一章節(jié)就可以了解自己掌握的怎么樣。
為了讓學(xué)生對課本內(nèi)容有更深入的了解,在網(wǎng)上課堂中還做了相當多的視頻節(jié)目,以及許多仿真回路,學(xué)生只要下載,就能在任何時間、任何地點觀看。為了讓學(xué)生掌握液壓氣動技術(shù)的發(fā)展動態(tài),還在網(wǎng)上課堂中鏈接了一些國際著名公司的網(wǎng)站,學(xué)生只要進入就可以知道更多的內(nèi)容。
四、加強實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)
液壓氣動技術(shù)是一門實踐性非常強的課程,要學(xué)好必須完成一定量的實驗,因此在教學(xué)中想了很多辦法,采用了多種形式的實踐教學(xué)。
首先,學(xué)生可以在電腦上,通過Festo公司的仿真軟件、國家開放大學(xué)的液壓仿真實驗進行實驗;
其次,建立了液壓氣動實驗室,學(xué)生可以在仿真無錯情況下在實驗室完成實驗;
再次,建立了校外實訓(xùn)基地,借助社會力量,讓學(xué)生進一步加深對課本內(nèi)容的理解;
最后,帶學(xué)生參觀各種展覽會,參觀相關(guān)公司,了解書上所學(xué)知識在實際中是如何使用的。
例如采用Festo公司的仿真軟件構(gòu)建的進油路節(jié)流調(diào)速回路的仿真系統(tǒng),學(xué)生可以通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口大小、負載大小,來驗證速度負載特性。
五、邀請行業(yè)專家做專題報告
邀請行業(yè)專家以及資深工程師為學(xué)生做專題報告,介紹液壓氣動技術(shù)的發(fā)展動態(tài)及前景,介紹液壓氣動技術(shù)設(shè)計與使用過程中可能會遇到的問題以及解決方法,介紹液壓氣動設(shè)備使用中可能會碰到的故障及排除方法,這大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
通過以上的教學(xué)改革和實踐,培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,學(xué)生覺得這門課容易學(xué)了,更加想學(xué)了,學(xué)得好了,也學(xué)得更扎實了。有很多學(xué)生已經(jīng)將所學(xué)知識用到了實際工作中,并在工作中解決了大量實際問題,這也促使我們廣大教師要在今后的教學(xué)中不斷調(diào)整方法,以便把課上的更好,培養(yǎng)出適合市場需要、符合社會發(fā)展的復(fù)合型人才。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】機械基礎(chǔ)課程;教學(xué)策略;實踐與探索
我國古代道家學(xué)派創(chuàng)始人老子有一句名言:“授之以魚,不如授之以漁?!苯處熛胍獛椭鷮W(xué)生獲取更多的知識,不也是應(yīng)該“授之以漁”而非僅僅是“授之以魚”嗎?單靠傳統(tǒng)教師給予知識的傳授,學(xué)生得到的知識是有限的,我們還需要通過在職業(yè)學(xué)校各類課程教學(xué)中實施研究性學(xué)習(xí)的方式“授之以漁”,充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位,在培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、科學(xué)探究能力、觀察實驗?zāi)芰Α@取信息、傳遞信息、處理信息的能力、分析和判斷的能力及團結(jié)協(xié)作的能力的同時,也能充分培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新意識,使學(xué)生成為真正意義上的學(xué)習(xí)的主人。
一、 培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
產(chǎn)生興趣是學(xué)好本課程的關(guān)鍵。只有在興趣的驅(qū)動下,才能充分發(fā)揮學(xué)生的自覺性、主動性。為培養(yǎng)學(xué)生的興趣,可結(jié)合日常生活中的具體實例來講解相關(guān)知識。如從學(xué)生熟悉的縫紉機、汽車前窗刮雨器、公交車門的啟閉、拖拉機自動卸料等入手來講授平面四桿機構(gòu);從電影放映機的卷片機構(gòu)引入槽輪機構(gòu)這一間歇運動機構(gòu);結(jié)合自行車、汽車的變速系統(tǒng)來介紹鏈傳動、齒輪傳動等有關(guān)內(nèi)容。這些實用性很強的實例對學(xué)生有很大的吸引力,使學(xué)生既想學(xué)、又能學(xué);既激發(fā)了其學(xué)習(xí)興趣,又調(diào)動了其積極性和主動性。巴爾扎克說:“打開一切科學(xué)殿堂的鑰匙毫無疑問是問號?!庇行У奶釂柌粌H能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時還能啟發(fā)思維,激勵學(xué)生積極思考。課堂教學(xué)是師生情感交流的場所,教師要充分給予學(xué)生參與的權(quán)利和機會,充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)地位和學(xué)生的主體地位。教育家葉圣陶先生說:“所謂教師之主導(dǎo)作用,蓋在善于引導(dǎo)啟迪,俾使學(xué)生自奮其力,自致其知,非謂教師滔滔講說,學(xué)生默默取受。” 實踐證明,教師滔滔講說,嘔心瀝血,方法不當,事倍功半。尤其機械基礎(chǔ)這門枯燥、繁雜且不系統(tǒng)的課程,若照本宣科,不進行教學(xué)信息的雙向交流,學(xué)生必學(xué)之無味,學(xué)之困難。
二、采用多種手段,加強直觀教學(xué)
本課程涉及到許多常用機構(gòu)的運動過程和機械的內(nèi)部結(jié)構(gòu),為了能清晰地講解有關(guān)知識,使學(xué)生能真正了解其本質(zhì),在教學(xué)中大量應(yīng)用實物、教具、錄像及多媒體技術(shù)等多種手段,增強直觀性教學(xué),從而便于有關(guān)原理、理論知識的講解。例如,我們在講解有關(guān)鉸鏈桿機構(gòu)等內(nèi)容時,借助可變模型,演示桿長的變化、機架的改變與機構(gòu)類型的變化規(guī)律及桿長的變化及機架的變化與機構(gòu)類型間的內(nèi)在聯(lián)系。我們在講授液壓傳動中的換向閥工作原理、液壓基本回路工作原理等內(nèi)容時,借助自己制作的多媒體課件輔助教學(xué),利用課件的圖文可變、生動活潑的特點,清楚的反映了換向閥工作時各油路的通斷情況。而介紹液壓回路的課件能清楚反映油液的流動方向、各控制元件的動作順序及執(zhí)行元件的工作情況,清晰、生動、直觀的講解,教學(xué)效果明顯,學(xué)生真正弄懂了許多問題,學(xué)到了有用的知識。
三、貫徹夠用原則,突出重點
《機械基礎(chǔ)》這門課程由三部分內(nèi)容組成:(一)常用機構(gòu),(二)常用零件,(三)液壓傳動。各個內(nèi)容既有自身的特點和知識體系,但他們之間也有一定的內(nèi)在聯(lián)系,特別是(一)(二)部分的知識相互滲透。但學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課時總感到內(nèi)容多而復(fù)雜、知識比較散亂的感覺。怎樣使學(xué)生在學(xué)習(xí)中能抓住重點和難點,這是我們在教學(xué)中經(jīng)常思考的一個問題。在這門課程的理論教學(xué)過程中,我們堅決貫徹“必需、夠用”的原則。對于理論偏深、偏多的推導(dǎo)、證明等內(nèi)容大量刪減,而實用性較強、與生產(chǎn)實踐結(jié)合緊密的內(nèi)容加強和多講,突出教學(xué)重點。在具體講授過程中,打破原有的編排順序,將常用的機構(gòu)和常用零件的有關(guān)內(nèi)容結(jié)合起來講授,加強知識的連貫性,有利于學(xué)生的理解、接受和記憶。加強有關(guān)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、維修、安裝、調(diào)試等內(nèi)容的講解。在介紹液壓傳動的有關(guān)內(nèi)容時,除了介紹液壓傳動的必備基本知識外,重點介紹液壓元件作用、安裝和維護及基本回路的作用、檢修和故障診斷等內(nèi)容。這些內(nèi)容正是生產(chǎn)第一線技術(shù)人員經(jīng)常碰到、需要解決的問題。
四、加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),提高基本技能
【關(guān)鍵詞】高校 土木工程教學(xué) 改革
一、高校土木工程教學(xué)計劃分析
1.高校土木工程教學(xué)的培養(yǎng)目標。土木工程是建造各類工程設(shè)施的相關(guān)科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱,它力圖培養(yǎng)應(yīng)用型的工科專業(yè)人才,主要通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)適應(yīng)當前社會發(fā)展需要的、能夠熟練掌握土木工程學(xué)科基本知識和理論的高級工程技術(shù)人員。高校土木工程專業(yè)畢業(yè)生要具有一定的研究開發(fā)和項目規(guī)劃能力,能夠從事與土木工程相關(guān)的設(shè)計、施工及管理工作。
2.高校土木工程教學(xué)的培養(yǎng)規(guī)格。首先,在德育方面,通過學(xué)習(xí)土木工程專業(yè)。樹立專業(yè)學(xué)生的遠大理想,為步入工作崗位奠定重要基礎(chǔ)。同時應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的人生觀、價值觀和世界觀,形成良好的職業(yè)道德、社會公德和思想品德,培養(yǎng)團結(jié)協(xié)作的團隊精神和刻苦鉆研的實干精神。其次,在智育方面,通過土木工程專業(yè)的相關(guān)學(xué)習(xí),不斷強化學(xué)生建筑工程、工程力學(xué)、結(jié)構(gòu)分析和工程材料等方面的基本知識。同時應(yīng)該具有計算機應(yīng)用、工程制圖、工程儀器使用等方面的能力,保證自己在步入工作崗位之后能夠得心應(yīng)手。最后,在整體素質(zhì)方面,土木工程是一個非常辛苦的專業(yè),畢業(yè)之后的工作地點可能就是一些建筑工地等,因此,畢業(yè)學(xué)生除了具備良好的業(yè)務(wù)素質(zhì)外,還應(yīng)該具備良好的身體素質(zhì)和心理素質(zhì),要有堅強的意志、健全的人格和積極向上的精神風(fēng)貌。
3.高校土木工程教學(xué)的主要課程情況。高校土木工程的課程非常系統(tǒng),主要包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、土木工程材料、混凝土結(jié)構(gòu)基本管理、鋼結(jié)構(gòu)、流體力學(xué)等十門課程,這些課程都為土木工程教學(xué)奠定了重要的理論基礎(chǔ),能夠保證學(xué)生在之后的工作實踐中正確處理各種問題,從而保證土木工程教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性。
二、當前高校土木工程教學(xué)存在的一些問題
從當前一些高校的土木工程教學(xué)情況而言,教學(xué)過程中還存在一些問題,在一定程度上阻礙了土木工程教學(xué)及土木工程人才的培養(yǎng)。首先,教學(xué)計劃和課程設(shè)置不盡合理。在具體的課程設(shè)置中,課程設(shè)計的彈性程度不夠,很難從課程角度提高老師和學(xué)生教與學(xué)的積極性和主動性。與此同時,專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容存在一定的滯后性,不能夠緊跟實際研究情況,與生產(chǎn)研究的實際問題不相符合,出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象,不利于理論與實踐的有機統(tǒng)一。其次,教學(xué)方法單一。從當前土木工程教學(xué)的情況來看,課堂教學(xué)方法還沒有打破傳統(tǒng)教學(xué)模式,在很大程度上學(xué)生還是被動接受知識,阻礙了學(xué)生積極性和主動性的提高,對培養(yǎng)學(xué)生的獨立性和創(chuàng)新性非常不利。再次,土木工程實踐教學(xué)的設(shè)計和實習(xí)情況有待進一步強化。從很多學(xué)校的實際情況來看,實踐課教學(xué)中的考核方法、內(nèi)容設(shè)置還不夠完善,還沒能夠充分發(fā)揮實驗教學(xué)實驗中心、生產(chǎn)單位及實習(xí)基地的作用,土木工程專業(yè)的學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計、課程設(shè)計中存在形式主義,這樣就失去了實踐教學(xué)的意義,不利于學(xué)生動手能力的提高,對之后步入工作崗位會造成很大的不利影響。
三、創(chuàng)新高校土木工程教學(xué)改革的對策
1.制訂合理有序的土木工程教學(xué)計劃。在土木工程教學(xué)中,制訂合理完善的教學(xué)計劃非常重要。首先,加強基礎(chǔ)課教學(xué),奠定重要的理論基礎(chǔ)。對于土木工程專業(yè)的學(xué)生而言,掌握扎實的理論知識和基本技能是必需的。所以,在制訂教學(xué)計劃的時候,應(yīng)該重視基礎(chǔ)理論課的重要性,最大限度地拓展專業(yè)面,不斷擴大基礎(chǔ)學(xué)科的范圍,加強學(xué)科之間的有機聯(lián)系,提高學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。其次,不斷強化實踐課教學(xué)。對于土木工程專業(yè)的學(xué)生而言,動手實踐能力非常重要,因此,要不斷強化土木工程實踐教學(xué)環(huán)節(jié),加強實驗、實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計各環(huán)節(jié)的有序性、實用性和真實性,提升學(xué)生的實際操作能力。最后,加強人文精神培養(yǎng),提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。不管是哪個專業(yè)學(xué)生,都應(yīng)該具備良好的道德素質(zhì)和綜合素質(zhì)。所以要進一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì),為學(xué)生之后步入工作崗位奠定重要的基礎(chǔ)。
2.健全土木工程課程體系。隨著當前經(jīng)濟的快速發(fā)展和土木工程專業(yè)人才需求的增大,培養(yǎng)“寬口徑、多能力”的土木工程人才勢在必行。因此,我們應(yīng)該改變過去單一的專業(yè)人才培養(yǎng)模式,合理優(yōu)化課程體系。首先,優(yōu)化土木工程課程內(nèi)容。在課程內(nèi)容的設(shè)置過程中,內(nèi)容的選擇除了要滿足專業(yè)知識的層次結(jié)構(gòu)之外,還應(yīng)該根據(jù)市場需求進行適當調(diào)整。比如,在課程設(shè)置的過程中,可以適當增加一些法律課程、經(jīng)濟學(xué)課程、計算機課程等,讓學(xué)生除了掌握專業(yè)知識之外,還增強法律意識、計算機技能和經(jīng)濟學(xué)觀念,不斷提高畢業(yè)生的全方位能力。其次,優(yōu)化土木工程課程體系。課程體系作為一個系統(tǒng)工程,內(nèi)部之間是相互聯(lián)系、相互補充的。在整合過程中,對于一些相近、重復(fù)的內(nèi)容進行刪減和優(yōu)化,加強實踐課程環(huán)節(jié)的訓(xùn)練,完善畢業(yè)設(shè)計、課程設(shè)計。再次,拓寬專業(yè)基礎(chǔ),構(gòu)建專業(yè)公共基礎(chǔ)平臺。土木工程培養(yǎng)的人才所涉及的行業(yè)是與工程相關(guān)的,包括建筑工程、交通土建、礦井建設(shè)等多方面,專業(yè)人才必備的基礎(chǔ)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識基本相同,諸如:力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、巖土力學(xué)、材料學(xué)、計算機技術(shù)、工程概論等課程,這些都可列為專業(yè)公共基礎(chǔ)平臺,作為基礎(chǔ)課程組開設(shè)。
3.加強課外實踐教學(xué)的比重,建設(shè)校外基地。土木工程專業(yè)重在實踐,學(xué)生不僅要重視理論知識,還要高度重視實踐能力的培養(yǎng),提高動手能力。為了讓學(xué)生具備一定的工程實踐能力,在校外與很多建筑公司、監(jiān)理公司建立了聯(lián)系,與有關(guān)單位簽訂了協(xié)議,學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)及寒、暑假期間可以去工地進行工程實踐,這樣使學(xué)生開闊了眼界。通過一系列課程教學(xué)改革研究與實踐,不僅完善了該課程基本建設(shè),規(guī)范了教學(xué)管理,深化了教學(xué)改革,提高了師資隊伍整體水平,而且大大提高了教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。通過該課程的教學(xué)改革,學(xué)生較好地掌握了本課程基本理論和基本知識,培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力,為以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ);學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力普遍提高,強化力學(xué)教學(xué),學(xué)生結(jié)構(gòu)方面的知識明顯加強;學(xué)生養(yǎng)成了自主學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣,自學(xué)能力明顯提高;培養(yǎng)了學(xué)生認真負責的工作態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng),課程教學(xué)改革成效顯著。
關(guān)鍵詞:理論力學(xué) 獨立學(xué)院 土木工程專業(yè) 教學(xué)改革
一、獨立學(xué)院學(xué)生的特點
獨立學(xué)院學(xué)生群體相對于一、二本高校學(xué)生而言,有明顯特點:接觸面廣泛,思維比較活躍,價值取向多元化;技能特長優(yōu)勢明顯,但綜合發(fā)展不夠均衡;缺乏自信心和恒心,缺乏主動性和壓力感;不獨立思考,依賴性強;基礎(chǔ)知識薄弱;有較強的求學(xué)欲望,但學(xué)習(xí)毅力與刻苦精神不夠持久;有較強的組織紀律觀念,但缺乏持久的自我約束性。
針對上述特點,相應(yīng)地在課程教學(xué)內(nèi)容和方式上,應(yīng)該區(qū)別于普通高校的教學(xué)模式,有必要進行具有針對性的改革。
二、力學(xué)教指委對土木工程專業(yè)理論力學(xué)的要求
國家力學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會分別按理論力學(xué)與材料力學(xué)組、結(jié)構(gòu)力學(xué)與彈性力學(xué)組、流體力學(xué)與水力學(xué)組制定了對力學(xué)課程的基本要求,其中理論力學(xué)按照A類(機械、土木、航空航天等專業(yè))、B類、C類分別適用不同專業(yè)。
對于A類專業(yè),明確了課程的性質(zhì)和任務(wù);確定了基本內(nèi)容分為基礎(chǔ)和專題兩部分,對基礎(chǔ)部分,要求著重對三大塊內(nèi)容(靜力學(xué),運動學(xué)和動力學(xué))進行了詳細說明,對專題部分,要求對剛體定點轉(zhuǎn)動等作詳細說明;提出應(yīng)使學(xué)生在建模能力,分析能力和自學(xué)能力方面得到提高;強調(diào)應(yīng)加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié);建議在教學(xué)中采用多種教學(xué)媒體、根據(jù)難易不同進行分層教學(xué);建議基礎(chǔ)64學(xué)時,專題16學(xué)時。
三、理論力學(xué)在整個土木工程專業(yè)力學(xué)體系中的作用
理論力學(xué)研究物體的機械運動(含靜止)及物體間相互機械作用的一般規(guī)律,是整個土木工程力學(xué)體系的基礎(chǔ),是學(xué)習(xí)其它力學(xué)課程及技術(shù)課程的前提。工程專業(yè)一般都需要接觸機械運動問題,大都需要運用理論力學(xué)基本理論加其它專門知識來解決,學(xué)好理論力學(xué)是為解決工程問題打下基礎(chǔ);理論力學(xué)研究力學(xué)中最普遍,最基本的問題,許多工程專業(yè)的課程,如材料力學(xué),結(jié)構(gòu)力學(xué),震動原理等都要以理論力學(xué)為基礎(chǔ),故理論力學(xué)是學(xué)習(xí)后續(xù)系列力學(xué)等課程的重要基礎(chǔ)。
四、理論力學(xué)與大學(xué)物理、微積分的整合
大學(xué)物理在課程內(nèi)容和基本要求上,與理論力學(xué)有很多相似之處。大學(xué)物理的內(nèi)容包括普通物理基本知識,經(jīng)典物理力學(xué),熱學(xué),電磁學(xué),波動學(xué)與光學(xué)和近代量子物理學(xué)。對比理論力學(xué)與大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容,可以發(fā)現(xiàn),理論力學(xué)在本質(zhì)上是大學(xué)物理更深層次的拓展和研究。在很多方面,理論力學(xué)都是在大學(xué)物理的基礎(chǔ)上深入談?wù)搯栴}。所以,理論力學(xué)和大學(xué)物理在本質(zhì)上屬于基礎(chǔ)和深入拓展的關(guān)系,特別是經(jīng)典力學(xué)方面的重點內(nèi)容,兩者都有涉及,但深度和教學(xué)要求有所不同。
理論力學(xué)和微積分的依存也很緊密,理論力學(xué)在定律的推導(dǎo)、問題的計算等方面幾乎全部依靠微積分的相關(guān)知識。微積分主導(dǎo)的微分思想和解決問題的方法在理論力學(xué)的計算方面得到了充分的體現(xiàn)。微積分在教學(xué)過程中,也利用了理論力學(xué)中的某些具體工程問題來引出計算思想和數(shù)學(xué)定理,這些具體問題有助學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)定理的含義。
所以,理論力學(xué)的教學(xué)大綱應(yīng)充分考慮大學(xué)物理及微積分的相關(guān)內(nèi)容和思想。學(xué)學(xué)物理,是為學(xué)習(xí)理論力學(xué)鋪墊基礎(chǔ)知識;而學(xué)習(xí)微積分,是為解決理論力學(xué)問題尋找到了一個強有力的運算工具。三者緊密結(jié)合,互相滲透,成為整個土木工程專業(yè)教學(xué)體系中的重要一環(huán)。
五、理論力學(xué)課堂教學(xué)形式改革
考慮到獨立學(xué)院的生源因素和人才培養(yǎng)目標,在滿足理論力學(xué)教學(xué)基本要求的情況下,課堂教學(xué)形式改革應(yīng)該從以下幾個方面進行:簡化計算、削減公式的推導(dǎo)過程,著重使學(xué)生理解公式的思想和物理意義;積極調(diào)節(jié)課堂氣氛;注重布置作業(yè)的效果;加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。作為全國獨立學(xué)院的典型,我校土木工程專業(yè)在理論力學(xué)的教學(xué)上,已經(jīng)做了些改革研究和實踐。
1.作業(yè)布置不同。理論力學(xué)的課后作業(yè)題量比較小,但是針對性非常強,在所針對的內(nèi)容上,作業(yè)沒有重復(fù)的地方,每道題目都切中要害,這一改革深受學(xué)生的歡迎。所以,理論力學(xué)的作業(yè)幾乎沒有少交遲交的情況,質(zhì)量也是非常不錯。由于題目量少,時間又比較充裕,所以學(xué)生有足夠的時間回顧本周的學(xué)習(xí)內(nèi)容,并且為了作業(yè)的正確率,有不少學(xué)生主動去圖書館尋找相關(guān)輔導(dǎo)書進行課后輔導(dǎo),這在其他課程中是很少見的。
2.在課程考評方面,充分考慮了學(xué)生的具體情況,提出在期中和期末考試中,如果學(xué)生對自己的成績不甚滿意,可以申請補考,專門為要求補考的學(xué)生安排一次考試,最終成績會綜合兩次考試成績給出。從學(xué)生的反映來看,這個舉措深得人心。一方面,緩解了學(xué)生的考試壓力;另一方面,也可以全面深入地了解學(xué)生對于本課程的掌握情況,可謂一舉兩得。這個辦法,可以借鑒到其它課程中去。
3.最為重要的一點是理論力學(xué)課程在課題教學(xué)上提出了一個創(chuàng)舉。每周三節(jié)課的教學(xué)中,最后的一節(jié)課都會安排學(xué)生作報告,報告形式都是以PPT為主,報告內(nèi)容必須與本課程或者本專業(yè)相關(guān),同學(xué)可以自由發(fā)揮,或介紹建筑,或講解專業(yè)知識。從一學(xué)期的經(jīng)歷來看,該舉措充分調(diào)動了學(xué)生的積極性,各種報告內(nèi)容層出不群,既令人啟發(fā),又愉悅?cè)诵?。每當一個學(xué)生做完報告,老師都會對其做些許點評,不乏連珠妙語、畫龍點睛。這個改革,深得同學(xué)們的喜愛,既促進學(xué)生對本專業(yè)的認識,又調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性。同時,通過做報告的形式,提高了學(xué)生收集整理資料、制作PPT、交流演講能力,也提高了學(xué)生的自信心,符合CDIO人才培養(yǎng)目標。
六、結(jié)語
本校的理論力學(xué)課程改革從細節(jié)出發(fā),深入了解學(xué)生的需求,同時加強師生互動,在教學(xué)形式及內(nèi)容上堅持以學(xué)生為本,以教學(xué)大綱為依據(jù),在具體內(nèi)容上推陳出新。同時,從學(xué)生的反映來看,也普遍認為這些改革恰到好處。學(xué)生是教學(xué)的對象,是課程教學(xué)的根本,只有學(xué)生發(fā)自內(nèi)心地喜愛這門課程,積極主動地學(xué)習(xí)這門課程,課程教學(xué)才能順利地進行下去。理論力學(xué)課程改革就是充分考慮了學(xué)生的感受,才取得不錯的成效,進而提高學(xué)生的知識、能力和素質(zhì),為社會輸送應(yīng)用型人才。
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[關(guān)鍵詞]材料化學(xué);機械設(shè)計基礎(chǔ);教學(xué)方法;教學(xué)內(nèi)容
1機械設(shè)計基礎(chǔ)課程特點以及教學(xué)過程中遇到的問題
1.1機械設(shè)計基礎(chǔ)課程特點。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程是以一般尺寸通用零件的設(shè)計為核心的基礎(chǔ)設(shè)計性課程,是一門理論性、實踐性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課程。與材料化學(xué)專業(yè)其他課程相比,該課程具有明顯不同的特點。該課程知識面廣,具有“關(guān)系多”、“要求多”、“門類多”、“公式(符號)多”和“圖表多”等特點[1]。“關(guān)系多”指該課程與多門先修課程關(guān)系密切。在課程的學(xué)習(xí)中需要用到高等數(shù)學(xué)、機械制圖、材料成型基礎(chǔ)、理論力學(xué)等多個先修課程的內(nèi)容來解決通用化的機械零部件的設(shè)計問題。然而,由于專業(yè)培養(yǎng)目標的特殊性,該課程的部分先修課程,如高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)等,同該課程安排在同一學(xué)期進行講授學(xué)習(xí),這就造成課程和知識體系之間不能很好的銜接。“要求多”需要學(xué)生在設(shè)計過程中從零件的強度、剛度、壽命、工藝、經(jīng)濟性和安全性等諸多方面統(tǒng)籌考慮。“門類多”則是指不同的零部件具有不同的特點,其設(shè)計方法也不盡相同。此外,“公式多”是指計算多,有解析式、半解析式、經(jīng)驗的、半經(jīng)驗的及定義式,不同公式具有不同的應(yīng)用范圍?!胺柖唷?、“圖表多”則要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中充分認識符號物理意義以及圖表的正確識別和應(yīng)用。由于材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生在以往的知識構(gòu)架中沒有相關(guān)的概念,學(xué)生學(xué)習(xí)基本符號、公式和相關(guān)設(shè)計計算的難度較大。此外,針對于抽象的機械構(gòu)型和物理運動方式,構(gòu)思并分析其結(jié)構(gòu)和運動過程也相對較為復(fù)雜,因此該課程的學(xué)習(xí)具有較大的難度[2]。1.2教學(xué)過程中遇到的問題。以往的機械設(shè)計課程教學(xué)過程中,老師多以講授和討論的方式進行教學(xué),忽略了材料化學(xué)專業(yè)的知識體系與其他專業(yè)知識架構(gòu)之間的差異和學(xué)生的個體差異。學(xué)生的基本讀圖能力、零件的精度要求、理論力學(xué)中的材料應(yīng)力、應(yīng)變、剛度、強度等多方面基礎(chǔ)均較為薄弱。采用板書、多媒體課件和簡單的實物教具等途徑很難直觀地將抽象的物理概念、機械構(gòu)型和運動過程展現(xiàn)給學(xué)生,進而很難在課堂上引發(fā)學(xué)生共鳴,導(dǎo)致教學(xué)效果較差。比如在齒輪傳動章節(jié),直齒輪的嚙合傳動相對簡單,傳動過程較為容易理解;但是斜齒輪和錐齒輪的傳動過程則相對復(fù)雜,理解起來較為困難。在這一部分的課程學(xué)習(xí)過程中能夠明顯感覺到學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的差異。相對于文字或公式較多的多媒體課件,包含flash動畫、視頻影像的課件內(nèi)容則能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,在一定程度上增加學(xué)生對于復(fù)雜運動過程的理解。對于零部件的設(shè)計計算、強度校核等問題,學(xué)生學(xué)習(xí)仍然較為吃力。比如V帶傳動設(shè)計、螺紋連接設(shè)計和強度校核等內(nèi)容,不僅要求學(xué)生從多個角度分析設(shè)計問題,同時計算過程復(fù)雜,一般需要用到多個公式并查詢數(shù)個參數(shù)圖表。這就導(dǎo)致學(xué)生在零件的設(shè)計計算和強度校核的教學(xué)過程中往往不知所云,喪失學(xué)習(xí)興趣,難以達到人才培養(yǎng)大綱既定的教學(xué)目標。重新組織教學(xué)內(nèi)容,設(shè)計合理的教學(xué)方法和教學(xué)過程對于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果顯得至關(guān)重要。
2教學(xué)內(nèi)容的再組織和教學(xué)方法的探索
2.1教學(xué)內(nèi)容的再組織。材料化學(xué)專業(yè)機械設(shè)計課程的教學(xué)目的在于培養(yǎng)材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生工程知識能力的和創(chuàng)新素養(yǎng),其專業(yè)目標在于培養(yǎng)應(yīng)用型的技術(shù)型人才。因此,在課程教學(xué)過程中沒有必要進行復(fù)雜的理論推導(dǎo)過程,只需要讓學(xué)生明白如何使用公式以及公式的適用范圍和情況即可。比如,在滑動軸承章節(jié)中涉及到的“流體動力理論基本方程”和“油膜承載機理”的推導(dǎo)過程。這一推導(dǎo)計算過程中涉及到流體力學(xué)、微積分等知識,超出學(xué)生的已有知識范圍。因此在教學(xué)過程中該內(nèi)容可以酌情略去,保留液體動壓油膜形成的必要條件。即只需要讓學(xué)生明白液體動力軸承正常工作的必要條件。學(xué)生學(xué)完后能夠運用這一基本原理進行相對應(yīng)的工況分析。經(jīng)過教學(xué)內(nèi)容的重新組織,不僅能夠讓學(xué)生感受到學(xué)有所用,學(xué)以致用,還能夠增強學(xué)生學(xué)習(xí)的信心、獲得感和成就感?;谝陨戏治龊涂紤],在滿足人才培養(yǎng)目標的基礎(chǔ)上,將教材中內(nèi)容進行適當縮減顯得十分必要[3]。在綜合考量學(xué)生學(xué)習(xí)能力和課時安排的基礎(chǔ)上,摒棄以往的“填鴨式”教學(xué)。以學(xué)生的接受能力為出發(fā)點,在保證知識體系完備的情況下,進行教學(xué)內(nèi)容的再組織。輕理論分析,重應(yīng)用實踐,力求講授內(nèi)容少而精,深入淺出,對于提升教學(xué)效果具有重要作用。2.2教學(xué)方法探索。目前,多數(shù)機械設(shè)計課程的講授仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式,即以教師為教學(xué)活動的主體。這一教學(xué)方法存在諸多缺點。比如,“滿堂灌”式教學(xué)過程缺乏互動,學(xué)生被動接受知識,學(xué)生在課堂中的參與度較低,課堂氛圍較差。不僅如此,教師也很難把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,也就不能適時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進度。如果這些問題得不到解決,機械設(shè)計課程很難取得良好的教學(xué)效果。確保學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位、采用線上線下混合教學(xué)模式以及安排合理的課程設(shè)計對于提升教學(xué)效果具有重要作用。(1)強調(diào)學(xué)生主體,增加課堂互動。學(xué)生始終是教學(xué)的對象和主體,學(xué)生的有效參與是課堂良好教學(xué)效果的保證。如何增加學(xué)生的課堂參與度,將學(xué)生置于課堂的主體地位值得教師在教學(xué)過程中不斷探索和調(diào)整。隨著教學(xué)改革的深入,諸如案例教學(xué)法、問題教學(xué)法等教學(xué)方法不斷涌現(xiàn),結(jié)合課程特點和章節(jié)內(nèi)容特點,嘗試適用的教學(xué)方法能夠增加師生互動,提升學(xué)習(xí)效果[4-5]。比如在學(xué)習(xí)滾動軸承的組合設(shè)計一節(jié)時,教師先對一個典型的軸系固定形式進行講授,拋磚引玉,然后組織學(xué)生分組討論,并分析給出其他組合設(shè)計中軸系時如何實現(xiàn)固定的,最后則由學(xué)生完成其他組合設(shè)計內(nèi)容的講解[6]。這一過程不僅能夠活躍課堂氣氛,增加師生互動,防止學(xué)生在課堂上“置身事外”。同時以學(xué)生為主體地位的課堂,顯著增加了學(xué)生在課堂的參與度,提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)效率。(2)線上線下混合教學(xué)模式的應(yīng)用。針對于課程內(nèi)容多,課時安排少的基本情況,采用線上線下混合教學(xué)模式,充分調(diào)動學(xué)生在課外時間的學(xué)習(xí)積極性。借助河南城建學(xué)院“學(xué)在城建”網(wǎng)絡(luò)教育平臺,教師課外在教學(xué)平臺上傳學(xué)習(xí)資料,供學(xué)生課外時間學(xué)習(xí)。部分簡單知識通過這一線上平臺后,作為學(xué)生預(yù)習(xí)或自學(xué)的內(nèi)容。課后,通過平臺上傳相關(guān)習(xí)題測驗,進行教學(xué)效果把控。此外,教師在平臺教師端口還可以掌握學(xué)生在課下的學(xué)習(xí)行為,而且能夠?qū)W(xué)生課下學(xué)習(xí)情況進行綜合評判。將這一評判結(jié)果與課程的平時成績進行掛鉤,進而帶動學(xué)生課下參與的積極性。此外,還可以依據(jù)平臺反饋結(jié)果適時調(diào)整后續(xù)課堂的教學(xué)內(nèi)容。(3)重視課程設(shè)計。課程設(shè)計作為機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)重要的一個環(huán)節(jié),其目的在于培養(yǎng)學(xué)生運用基礎(chǔ)知識進行綜合設(shè)計的能力[7]。基于專業(yè)培養(yǎng)目標適當調(diào)整課程設(shè)計內(nèi)容,并將其與其他專業(yè)課程進行關(guān)聯(lián),不僅有助于機械設(shè)計課程的融會貫通,也有利于學(xué)生加深對其他專業(yè)課程的理解。此外,新穎的設(shè)計題目能夠避免學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)上直接下載課程設(shè)計結(jié)果。比如,電極材料涂布機減速器的設(shè)計,這一課程設(shè)計完成的先決條件在于學(xué)生了充分解電極材料涂布機的基本工作原理和電極材料涂布的工藝參數(shù),在此基礎(chǔ)上進行相關(guān)設(shè)計參數(shù)的收集。通過參與這一課程設(shè)計,不僅能夠加深其對新能源材料相關(guān)內(nèi)容知識的掌握程度,又能夠滿足機械設(shè)計課程的綜合能力培養(yǎng),進而達到既定的教學(xué)目標。