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关键词:工程力学;教学方法;探讨
工程力学是中职学校的一门专业基础课,许多工程实践都离不开工程力学,工程力学又和其它一些后绪课程及实习课有紧密的联系。所以,工程力学是掌握专业知识和技能不可缺少的一门重要课程。但是,由于中职生的数学和物理基础不扎实,空间想象能力和逻辑推理能力偏弱,学起来较吃力,如何根据教材的特点和学生的实际情况提高教学效果,就成为工程力学教学研究的重要课题。下面笔者根据多年的教学实践谈谈自己的体会。
一、启发学生积极思考,激发学生学习兴趣
兴趣是促进人们学习、掌握知识和技能、提高思维水平的动力之一,它能有效地激励人的创造活动。“兴趣是最好的老师”。只有学生对学习的内容感兴趣,才会产生强烈的求知欲望,自动地调动全部感官,积极主动地参与教与学的全过程。为此,教师在教学中要善于创设教学情境,根据学生的生活经验,提出一些日常生活中常见的问题, 引起学生的好奇, 激发他们的学习兴趣。例如在讲授力矩理论时,首先提出问题:分别用大、小板手拧紧同一螺母,哪个更省力?学生的回答是显而易见的,紧接着提出为什么,从而引出力矩的概念。这样就加深了学生对力矩概念的理解, 学习兴趣也就会大大提高。
又例如讲到有关应力的内容时, 可以提出这样的问题: 两根长度相同,材料相同,截面均为圆形的杆件,直径不同,一粗一细,如果两端用同样的力拉伸,当外力逐步增加时,两根杆的轴力是否相同?哪一根杆先断?由此我们可以水到渠成地引出应力的概念。
看似简单的问题, 但并不是每个都能够解释清楚。学生带着这些问题来学习, 就不会感到内容枯燥。通过学习,学生自己就可以找到答案。这样做不仅调动了学生思维的积极性, 同时也提高了获取知识的能力,收到了良好的教学效果。
二、合理应用现代教学手段,调动学生学习积极性
计算机多媒体技术作为现代教育技术的重要组成部分, 以其新颖、直观、动态的形式越来越受到广大教师的青睐。当然,黑板和粉笔的作用也不容抹杀,它们在推导公式和讲评习题时特别有效。如何使各种教学手段有机的结合是我们必须思考的问题。
笔者的做法是,对那些抽象的知识内容、复杂图形和工程实际问题采用多媒体教育技术。例如:通过动画和视频演示工程实际问题的简化、约束与约束反力、扭转变形、弯曲应力、压杆稳定等在课堂上难以讲解、难以实现的较为复杂和抽象的知识内容、图形和实体,帮助学生更深地理解和掌握这些内容。如果不采用现代教育技术,教师花费很大精力、耗费很多时间,也难以收到良好的效果。因此,我们应把各种教学手段和教学资源有机地结合在一起,交替使用,合理安排,这样才能充分发挥教师的主导作用, 调动学生的学习积极性, 增强学生的学习自觉性。
三、加强习题训练,培养学生基本运算能力
工程力学的基本知识必须通过一定的习题训练才能掌握。解题能力的高低既是衡量学生对基本概念、基本规律掌握的牢固程度,也是度量学生综合分析能力和解决问题能力高低的标准。教师讲述后,可出一组精选的题目,让学生练习,使学生在听懂与基本掌握的基础上,加深理解,进一步掌握知识,形成技能技巧,达到举一反三、触类旁通的目的,为下一步学习作好准备。题目的难易程度要适度,数量要少而精,要做到巩固性与发展性相结合。练习的题目要避免单调、孤立和重复,防止削弱学生练习的积极性,让学生的质疑在课堂上完全消化。课后还应布置足够数量的作业,对于作业中学生普遍存在的共性问题要及时讲解和引导,按类型适时梳理小结,以提高学生的基本运算能力。
四、及时归纳总结,使学生所学知识融会贯通
工程力学课中各章节前后有着紧密的联系,如果前面章节学不好, 会给以后的学习带来困难。在讲课时一定要使学生认清各章节之间的相互联系, 开始时就把基础打好。为帮助学生学习, 在教学过程中, 每讲一章之前, 都要先让学生明确本章节的要求、重点、难点, 每学完一部分就总结一下, 向学生讲清本部分与其他部分的联系, 比较它们的含义和表达形式,找到它们的异同点,以利于真正理解和掌握。这样学过的东西就不会感到杂乱无章了。
例如:平面任意力系、平面汇交力系、平面平行力系、共线力系,它们的共同点是各力都在同一平面内,不同点是力的方向、力的作用点不同;杆件的基本变形中拉伸(压缩)、剪切、弯曲四种变形的相同点是都用截面法研究内力,强度条件的表达形式也很相近,可用通式表达,杆件拉伸压缩时是,剪切与挤压时是和,扭转时是,弯曲时是不同点是变形形式不同。通过比较、归纳和总结,可以从本质上理解和掌握概念、规律、公理,提高认知能力、强化记忆、提高综合思维能力。
总之,笔者在实际教学过程中,根据不同层次学生的各自特点,因材施教,不断改进教学方法,引导和激发学生的学习兴趣,调动了学生学习的积极性,收到了较好的效果。
参考文献:
[1]张大均,教育心理学[M].北京,人民教育出版社,1999.
[2]罗逊谊,浅谈工程力学课程的教与学[J]. 职业教育研究,2007,(10):159-160.
关键词:高职数学,应用意识,应用能力
高职教育主要是培养高等技术应用性人才,高等数学作为基础课,适用于各个不同学科和专业的不同领域,因此,高职高等数学教学要以应用为目的,把培养学生应用高等数学解决实际问题的能力放在首位,切实培养学生“用数学”的能力。然而,现实情况表明,学生数学应用意识普遍淡薄,应用能力十分欠缺。
一.应用意识薄弱的主要原因
1.教师的知识结构不合理
一般来说,各高职院校担任基础课数学教学的教师比较重视知识的传授和解题,强调数学知识本身逻辑性的完整和解题方法的多样,而不太重视实践性活动的开展。此外,教师本身对所教高职各专业的专业知识的陌生,也导致了目前教师掌握的数学应用知识寥寥无几,他们大多数只能在口头上向学生保证“数学是有用的”,努力规劝学生勤奋学习,却不能指明数学之用在何处,因而往往是缺乏证据的空洞说教。他们认为数学家做的就是把简单的问题复杂化,而数学老师做的就是对这种复杂化的过程加以解释。因而学生缺乏数学知识与实际模型相联系的能力也就不足为奇,更何谈用数学解决实际问题。久而久之,学生会认为数学学习与实际生活、生产实践是脱节的,感到学习数学枯燥无味,丧失学习数学的兴趣。正如中国科学院院士姜伯驹指出:我们现在的数学教育不是吸引学生越学越有兴趣,而是越学越害怕,感到数学很难。这实际上已经背离了高职院校数学教学的目的。
2. 高职数学教材内容编排陈旧
目前高职的数学教材,大多数仍然沿用传统的模式,强调知识的系统性,基础分量过重,应用技能比例偏轻,没有从根本上反映出高职的特色和要求。论文参考网。而且由于对生产实际缺乏深入的了解,教材往往存在着脱离实际、针对性不足的问题,因此缺乏必要的应用问题的内容也就成为必然。此外,数学教材的使用仍以学校的选择为依据、以方便教师授课为标准、以理论知识为主要目标,没有从根本上体现以应用性职业岗位需求为中心,,以学生能力培养为本位的教育观念。
二.培养数学应用能力的主要途径
1. 注重数学教师自身素质的提高
由于高职数学教学目标和内容的特殊性,给高职数学教师提出了一些特殊的要求。首先,高职数学教师除具有系统的数学学科基础理论和教学理论外,还应对所教专业的专业基础课程有所了解,以便掌握数学课程与专业之间的联系,把握专业应用数学知识的重点。如工程数学将纯粹的数学知识与工程应用有机地结合起来,是学习工科的基础,它覆盖了大部分的数学知识,如微分方程,复变函数论基础,微积分运算,线性代数基础,线性规划基础,初等概率论以及计算方法等等,这些内容都与实际需要紧密联系。“工程力学”由理论力学和材料力学组成,前者与解析几何,方程等联系密切,并且经常用到坐标、向量的知识,后者需要积分法,叠加法及平面图形的性质。在“工程制图”中,关于几何的知识是必不可少的。在“机械制图”中,空间几何中的平面、立体、三视图以及投影和交线的知识需要经常用到。“电工科学”是一门研究电磁现象及其应用的科学,由它的理论和方法为基础而形成的工程技术称为“电工技术”,它又分为电子技术和电力技术,这门科学常需用到关于微积分,统计及组合、数理逻辑的知识。“电路理论”作为通信、无线电技术、自动控制以及电子计算机等专业共同的基础课,其重要性不言而喻,没有一定的数学基础很难深入地研究问题,它广泛地用到了关于微积分,统计以及数学作图的知识。“电机学”是一门研究直流机、变压器、异步机、同步机和其它特殊电机及变压器的科学,它需要许多关于作图和计算方法的知识。在“电子技术基础”中,数学作图和计算方法同样有着极为重要的作用。在“无线电技术基础”中,由于需要研究关于回路、双口网络、滤波器、传输线、无线电信号的基本组成和原理等问题,所以广泛地用到了数学作图、数列、数理逻辑、微积分,分析和计算方法,以及参数方程和微分方程等数学知识。教师只有切实了解专业课需要什么数学,才能在教学中做到有的放矢。其次,由于高职数学课具有理论紧密联系实际的特点,课程教学目标具有职业性和实践性的特色。这就要求数学教师能自觉参与一些专业实践,和专业课教师随时沟通,了解他们的研究课题中需要用数学知识解决的内容,在为他们提供数学工具帮助的同时,提高自己运用数学方法解决专业实际问题的能力。只有建设一支适应高职数学课教学特点的教师队伍,才能使数学课程体现高职教育的特色,使学生学会用数学解决生活实际及专业技术中的问题,从而最终达到培养合格高职人才的目的。
2. 重视教学内容与专业背景的联系
教师应当重视数学教材内容与专业背景的联系,使学生体会到所要学习的数学知识来源于专业课相关内容,学到的数学知识可以用来解决实际问题。这就要求教师具有驾驭教材的能力,具有收集信息、整理信息的能力,能够从学生的专业课教材中,及时收集和整理与学生所学专业密切相关的数学材料,以加强数学概念、性质、定理的内涵或外延的教学,加强数学与专业之间的联系。例如,在讲导数概念时,除了举出书本上变化率问题中介绍的变速直线运动的速度外,还可介绍一些与变化率有关的问题。在管理专业介绍产品总产量对时间的导数就是总产量的变化率;产品总成本对产量的导数就是产品总成本的变化率(边际成本)。在机电类专业介绍质量非均匀分布细杆的线密度、变速圆周运动的角速度、非恒定电流的电流强度等变化率问题。在洁净煤专业介绍物体的冷却速度、化学反应速度等实例。用学生将要大量接触的、与专业有联系的实例讲概念,能够使学生建立正确的数学概念,能够提高整体教学效果,也能拓宽学生的思路,有利于学生提高把实际问题转化为数学问题的能力,初步了解了用数学方法去解决实际问题的过程,体会所学数学知识的应用价值,增强用数学的意识,提高自己主动运用所学数学知识去概括、抽象、解决问题的能力,从而最终体现高职教育“联系实际,深化概念,注重应用,重视创新,提高素质”的特色。
3. 抓好数学教材建设
高等数学是高职各专业的重要基础课和工具课,因此,数学学习必须紧密结合专业培养目标按“必需够用”原则安排数学内容。这就要求高职数学教材在结构上要打破传统的条块,根据不同专业的需要,在不违反认知规律的前提下组合新的教学模块:基础模块和扩展模块,基础模块为微积分部分,重点讲解一元微积分内容。在讲授过程中,将其基本内容分成两大部分,即数学概念与应用,微积分理论与计算。数学概念与应用侧重介绍数学的基本概念及其相关的实际背景,突出数学概念的图形与素质特征,同时培养学生的定量化思维方式,增强对数学的应用意识与简单的数学建模能力。微积分理论与计算部分主要介绍基本公式和基本方法,不加证明的引入数学理论的重要结论,突出对结论的应用,以培养学生的应用能力。在内容的编排上,将不定积分与定积分融为一章,先讲不定积分和原函数的概念,后讲定积分的概念和性质,然后通过微积分基本定理建立起定积分与不定积分和原函数的关系,再讲积分法,这样既突出重点又便于理解。扩展模块是为了满足不同专业要求和继续学习的需要而设置的,包括线性代数、概率统计、常微分方程、级数、积分变换等,可分专业按需选择其中的部分内容作为选修课,直接选取专业课的相关内容作为例题、习题讲解和练习,强调数学知识在相关专业的应用。此外,高职数学教材若能包括一些具有实际应用价值,饶有趣味的案例,把抽象的数学与应用实例相结合,不失为提高数学应用能力的良策。
4. 适当开展数学建模活动
教师在教学的过程中经常地、有意识地把有关的数学知识与现实生活联系起来,引导学生运用数学的立场、观点、思想和方法,去观察和分析各种社会现象,从中抽象、概括、归纳、整理出这些社会现象所蕴涵的本质属性和数量关系与特征,从而建立数学模型,并运用数学知识对数学模型进行正确的运算和推理,科学地解释这些社会现象,这就是近几年在一些高校盛行的数学建模活动。论文参考网。数学建模过程是学生创造性地运用数学知识的过程,由于实际问题千差万别,哪怕用的方法是现成的,但用哪一种方法,怎么用,却不是现成的,而且,几乎没有哪一种方法原样照搬照套就能解决问题,都需要针对具体问题具体分析,选择恰当的方法并加以改造才能解决问题。同时由于实际问题往往没有标准答案或唯一答案,不现成,不唯一,是解决实际问题的重要特点,正是培养学生应用能力的重要途径。考虑到高职学生的实际情况,现行教材内容、教学时间、以及教师的知识、经验和思维习惯,还有一个转换、适应过程,可以将数学建模工作的一部分安排在课外去做,即课内课外相结合。论文参考网。如开设讲座、采集数学建模问题、研究建模方案、撰写建模小论文等,有些建模问题比较复杂,可以将其分解、分步解决,或由教师带领下解决某些环节,其具体求解过程可留给学生课后解决,最后再组织学生宣讲、交流或写成小论文,这种“零存整取”的做法,可以激发学生学习数学的兴趣,有效提高学生解决实际应用问题的能力。
培养数学应用能力绝非一朝一夕之功,教师只有切实树立数学应用意识,将数学与专业知识、日常生活有机结合,做教和学的有心人,真正把学生和社会的需求放在心上,才能培养出高素质的应用型人才,为高职教育做出自己的贡献。