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[关键词]机电一体化系统设计;案例教学;学习兴趣;创新能力
当前我国正在实施《中国制造2025》规划,这对我国工程教育特别是机械工程教育提出了更高的要求,机械装备制造企业迫切需要具备机、电、控制、信息处理等多学科融合的机电装备设计制造复合型人才。机电一体化系统设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要专业课,它涉及机械技术、电工电子技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息处理技术等相关技术,是该专业所有专业课中工程性、实践性、综合性最强的一门课程,该课程后续的教学环节为毕业设计。机电一体化系统设计课程的任务是在先修课程的基础上,从系统工程观点出发,综合运用各种专业知识,分析机电一体化产品的各组成要素之间的关系,实现机电系统要求的功能。因此,该课程对于学生全面了解和掌握所修其他课程的联系,建立机电一体化的系统思维体系,培养综合运用专业知识的能力,具有重要的作用。机电一体化系统设计的教学内容包括机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等内容。各部分内容之间相对独立,课程自身的理论体系不突出,缺乏整体感。另外这些教学内容中的有些内容在先修课程机械原理、机械设计、数控技术与数控机床、机械工程测试技术、微机原理与接口、单片机原理与接口、微型控制技术等课程中均有所涉及,极易造成教学内容的重复,给学生一种重复教学的感觉,从而降低学生对本门课程的兴趣。针对上述问题,我校在实施机电一体化系统设计教学中,以实现机械、电子、控制、信息等各异技术融合为目标,以实现闭环运动控制系统的伺服性能为出发点,以系统接口设计为主线,以案例教学为教学手段将以上教学内容有机结合,实施案例教学改革。[1][2][3]
一、绪论教学案例设计
绪论部分是机电一体化系统设计课程的关键部分,该部分对于学生理解本门的课程的特点和体系结构具有重要的作用,该部分主要突出机电一体化系统的特点、组成、设计方法以及接口等。在教学过程中,我们首先对数控车床与非数控车床两个案例在结构、功能、优缺点上进行对比,机电设备与非机电设备的区别在于增加了大脑“控制器”和神经“传感检测单元”,从而提高了设备的自动化程度、精度和效率等。通过数控机床、机器人、AGV小车、数控雕刻机等案例介绍机电一体化系统的组成部分及各组成部分的功能,强调控制器和传感检测单元在机电一体化系统中的作用。另外在讲解这部分内容时,突出机电一体化系统各组成部分之间的接口连接,通过机械接口(联轴器、传动机构等)、电子电气接口(A/D、D/A、放大器、光电耦合器)、通信接口(232串行口、USB、以太网接口等)、软件协议接口(TCP/IP协议、USB协议等)等案例,讲解接口在机电一体化系统中运动、能量、信息传输变换中的作用,强调机电一体化系统通过接口将各异技术集成在一起,形成特定的功能。在机电一体化技术方向方面,主要强调当前“机械功能电子化,电子功能软件化”的发展趋势,通过伺服电机变速代替变速箱,无刷直流电机代替传统电刷直流电机,电子表代替机械表,电子秤代替机械秤,高能束加工代替刀具切削加工等案例讲解机械功能电子化的发展趋势及带来的优势。通过软件PID控制算法代替硬件PID控制器,可编程控制器PLC代替逻辑继电器电路,可编程逻辑阵列FPGA代替专用芯片等案例讲解硬件功能软件化的趋势及优势。通过以上案例,让学生深刻认识机电一体化技术的发展方向及带来的优点。在绪论部分实施案例教学,可以避免相关知识点的填鸭式和说教式教学,使学生对机电一体化系统设计这门课程有一个系统的认识,强化了学生对机电一体化系统组成、功能、设计方法等知识点的认识。
二、机械系统教学案例设计
由于教学对象是机械专业的大四学生,多数学生一看到“机械系统设计”这个标题就感觉这部分没有新的内容,认为该部分内容是机械设计课程内容的重复,甚至认为这部分内容非常简单,没有必要在课堂上讲。恰恰相反,机械系统设计是机电一体系统设计中最为关键的一部分。因此,在开始讲解这部分内容前,应该首先点明机电一体机械系统设计与普通机械设计的区别,提高学生对该部分内容的兴趣。在课堂教学中,该部分首先通过如图1所示的机械一体化系统中典型的闭环控制系统,说明机电一体化产品中的机械系统与非机电一体化产品中的机械系统最大的区别在于:机电一体化产品中的机械系统是微型计算机控制的闭环系统的组成部分,因此在进行机械系统设计时必须要考虑机械系统的结构参数(惯性、刚度、摩擦、阻尼、传动间隙、固有频率)对闭环系统伺服性能(快速性、稳定性、准确性)的影响。基于这一区别,展开讲解机械系统的结构参数对闭环系统伺服性能的影响,以及如何从机械系统设计的角度提高整个闭环系统的性能。机械系统设计部分的另外一个重要内容是传动机构设计,通过齿轮传动案例中的间隙、刚度等对伺服性能的影响,说明在机电一体化系统中应该尽可能缩短传动链,提高闭环伺服系统的性能,并以伺服电机变速代替传动机构变速、直线电机、力矩电机、电主轴等作为缩短传动链的案例;只有当电机与负载不能匹配的时候才考虑使用传动链进行力矩、速度、转动惯量的转换。齿轮传动链设计部分包括最佳传动比的选择、传动级数的选择、传动比的分配等,这三部分内容的讲解都围绕提高伺服性能为根本目标,重点讲解最小转动惯量原则、输出轴转角误差最小原则分配传动比。为了区别机械设计,本部分除重点讲解齿轮传动链设计外,还通过数控机床旋转进给工作台、A/C轴双摆角铣头、机器人关节减速器等案例讲解了双导程蜗杆蜗轮传动结构、谐波减速器、RV减速器的各自原理以及在机电一体化系统中的应用。
三、计算机测控系统教学案例设计
计算机测量控制系统是机电一体化系统的核心,它负责采集机械部件的运动信息,并与给定值比较,生成运动控制指令。该部分的教学内容在机械工程测试技术、数控技术与数控机床、单片机原理与接口、微机控制技术等课程中均有涉及,因此,在本课程教学中将传感器、伺服电机、工业控制机结合起来,以工业控制机为中心,以接口为桥梁,将相关内容通过案例整合在一起。首先简单介绍增量式旋转编码器、光栅、感应同步器等位移测量传感器的位移测量和辨向原理,由于上述传感器直接输出相位相差90度的正弦信号,因此随后重点讲解传感器的接口电路如何对正弦信号处理获得相位相差90度方波信号,以及如何完成变相细分等功能。在控制电机部分,重点介绍了步进、直流、交流电机的功率驱动电路,如斩波恒流功放电路、PWM原理、SP-WM原理等,比较了三种电机在扭矩和功率输出特性上的不同点。最后以8051单片机为处理器,使用Proteus软件设计了教学案例[4][5],涉及位移传感器测量接口电路和D/A转换接口电路,PID数字控制等知识点。
四、机电一体化系统教学案例设计
机电一体化系统是一个机械、电子、控制、信息等各异技术相融合的系统,在机电一体化系统设计课程的最后一章,以电脑刺绣机为设计实例,通过对这一典型机电一体化系统的设计过程,使学生能够根据设计需求综合应用机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等各方面知识来设计一个机电一体化的系统。如图2所示,刺绣工艺的动作包括绣框在x、y两个方向的直线往复运动和绣针在z方向的连续上下往复直线运动,通过这两类运动的配合和刺料机构的作用形成线迹,绣框在x、y两个方向的移动距离决定了线迹的长度和方向,绣品由线迹的集合构成。绣针在织物上方时,绣框沿x、y两个方向移动到指定的位置,当绣针自上而下落到织物表面时,绣框停止移动,在刺料机构的作用下即完成一针线迹的动作。根据机电一体化系统的几个功能要素,电脑刺绣机由微机控制系统(控制与信息处理单元)、移框步进电动机及主轴电动机(驱动与执行单元)、x、y、z三个方向的传动机构及刺料机构(机械传动单元)、针杆位置传感器(传感检测单元)、220V单相交流电源(动力单元)、机架(机械结构单元)以及各部分之间的接口组成。由刺绣打版机输出的刺绣花样数据保存在电脑刺绣机的EPROM或磁盘中,电脑刺绣机的工作过程如下:控制微机启动主轴运转,由刺料机构带动旋梭和针杆运动,微机从刺绣花样数据文件中顺序读取每一针的x、y相对位移坐标,根据坐标数据通过两个电机的协调运转驱动绣框在平面内进行移动,微机通过读取针杆位置检测器的信号使绣框的平面移动与刺料机构的运动相互配合。电脑刺绣机设计参数的计算主要包括x、y、z三个方向运动件的运动参数和动力参数的计算、结构参数计算以及品质参数、环境参数和界面参数的确定。运动参数计算主要包括主轴转速范围的确定、绣框位移计算、绣框位移与主轴转动的运动配合、绣框运动速度计算、主轴转速计算、x、y步进电动机工作频率及传动比计算、移框加速度计算等;动力参数计算主要包括刺料机构驱动功率计算、移框步进电动机驱动力矩计算等;结构参数计算主要指刺绣机工作台面的长、宽、高三个方向尺寸的计算及机头头距的计算;品质参数主要包括系统可靠性、传动精度等;环境参数包括工作电压、环境温度、环境湿度等;界面参数则用于表征机器的人—机对话方式和功能。系统各部分之间通过接口进行连接,主要的接口包括微机系统前向通道与各传感器模块的接口以及微机系统后向通道与各功率驱动模块的接口,各接口通过采用光电隔离技术防止外部模块对微机系统的回馈干扰以及防止强电信号对微机电源的干扰。尽管电脑刺绣机由微机对刺绣工艺实行全面控制,但刺绣过程会出现断线、断针等随机因素。为保证刺绣工艺的准确进行,系统必须对针杆位置、绣线通断状况、绣框极限位置进行实时检测,因此,系统必须包含绣针布上布下位置检测、针杆最高位置检测、断线检测、绣框越界检测等传感检测模块。各传感器模块与微机系统前向通道之间需要进行接口设计,另外,微机系统后向通道与电机驱动模块之间也需要进行接口设计。微机控制系统是电脑刺绣机系统的核心,根据用户要求和工艺分析,控制微机除完成用户的基本要求外,还应具备花样存储与选择功能、记忆功能、工作状态显示功能、各种进退针功能等功能。微机控制系统设计除满足上述设计要求外,还应对控制微机的软硬组成方案进行初步设计。
五、结束语
针对机电一体化系统设计课程工程性、实践性、综合性最强的特点,围绕机械一体化闭环伺服系统的各组成要素,实施案例教学,通过典型案例实现理论教学和实践教学相结合的教学方法,不但加深了学生对机电一体化系统的理解,而且提高了学生学习兴趣、自学能力和创新能力,取得了良好的教学效果。
[参考文献]
[1]杨普国,孙佘一,陈俊.项目式案例教学方法的研究与实践[J].昆明冶金高等专科学校学报,2011(5):83-86.
[2]赵丽梅,李焜.机电一体化技术课程中案例化教学改革与实践[J].大学教育,2016(3):106-107.
[3]覃金昌,陈志.基于Simulink和GUI的机电一体化课程案例仿真教学研究[J].机械工程师,2016(5):22-24.
[4]李琦,王基,刘永葆.《机电一体化系统设计》课程教学改革与实践[J].高等教育研究学报,2010(1):100-101.
课堂提问的设置是课堂教学师生双边活动最基本的也是最重要的形式之一。数学的研究是从问题开始的,同样,数学的学习也是从问题开始的。数学教学过程实际上是引导学生发现问题、分析问题和解决问题的过程。实践证明,通过设置问题链,提高课堂教学的质量是行之有效的。
[关键词]
问题链;设计;案例;研究
问题是思维的源泉,更是思维的引擎。课堂提问的设置,是课堂教学师生双边活动最基本的也是最重要的形式之一。《普通高中数学课程标准》的基本理念是倡导探究性学习,注重与现实生活的联系,培养学生分析和解决问题以及交流与合作的能力,使教学更为有效。实践证明,通过设置问题链,提高课堂教学的质量是行之有效的。
一、问题链设计含义及意义
(一)含义
问题链的教学是指在课堂教学中,教师依据教学目标,将教学内容设计成以问题为纽带,以知识的形成、发展和培养学生思维能力为主线,以师生合作互动为基本形式,从而激发学生思维的活动,使学生获得知识和能力的教学方式,提高课堂教学效果。问题链教学的中心任务是设计一系列有效的问题,把教学过程组织成为学生思考和研究问题的过程。
(二)特征
学生的学习以问题为导向和起点,学生的学习过程是研究问题和解决问题,学生的交往是以问题为中心。在教学过程中,学生带着问题去思考和研究,新的知识在问题解决的过程中得到理解和掌握,学生的各种能力在问题解决中得到提高,学生的数学素养在问题解决中得到升华。
(三)意义
1.有利于激发学生的学习积极性
问题链教学以问题为导向,以问题为驱动,以学生活动为中心,促进学生主动思考和探究,通过问题研究,有利于激发学生学习的积极性,诱发学生的探究热情,培养学生的学习兴趣。通过问题研究,给每一位学生提供选择、实践、思考、研究、参与的机会,特别是一系列富有挑战性、趣味性的数学问题,让学生独立思考、自主探究、合作交流,极大地激发学生学习的积极性。
2.有效地培养学生的思维能力
思维能力是能力的核心。思维从问题开始,没有问题就没有数学思维,学生的思维活动是在解决问题过程中展开的。问题能激化认知矛盾,启发学生的思维。问题链的教学方法使学生通过思考和研究,寻求数学知识的形成和发展过程,探求数学本质,使学生对知识的理解更加深刻,思维品质不断提高。
二、问题链设计基本原则
(一)层次性
问题链设计要目的明确,应该面向全体学生,紧紧围绕教学目标这个中心展开提问,做到主题鲜明,中心突出,符合多数学生的学习能力;整个问题链的层次要分明,有广度、难度、深度,使不同层次的学生在自己的最近发展区能学到数学知识,更使学生“跳一跳就摘到果实”。这样会使学生带着高涨的、激动的、愉悦的心情投入学习,对激发学生积极思维、提升学生的学习兴趣、巩固并掌握所学的数学知识有很大的帮助,使学生的学习更加有效。笔者认为,教师不应该把提问作为一种惩罚学生的手段,问题设计、提问方式、问题表达,一切都要从学生实际出发,充分体现学生的主体地位。
(二)趣味性
兴趣是最好的老师。教师设问时要以高中学生身心发展的特征为依据,以激发学生的学习兴趣为基石,妙设思考题,把学习延伸到课外。这样的问题链设计,不仅能帮助学生克服学习中的畏难情绪,提高学生的思维积极性,而且能更有效地促使学生由“要我学”向“我要学”转变。
(三)开放性
众所周知,再好的课堂“预设”,也无法预知课堂教学中的全部细节,因为课堂教学是一个师生互动、共同学习提高的过程,是一个充满教学变量与挑战的过程。“动态生成性”是相对于“预设性”而言的。教师备课时所预设的同一个问题,可能有多种不同的答案,即学生对问题的看法是多角度的。因此,课堂提问时教师要恰当把握问题的开放性。教师能够快速根据教学目标筛选出有创意、有价值的答案,予以引导和深化;同时,要认识到“生成”是动态的,是不断变化和发展的,需要教师针对教与学的双边活动、学生思维答问的动态变化情况,机智灵活地做出调整。
(四)科学性
教师设计的问题要通俗易懂、表达准确、言简意赅,避免出现词不达意、模棱两可的表述。问题设计科学、提问方法科学、问题表达科学。
三、问题链设计案例
问题链教学可由教师逐一提出精心设计的问题,并通过师生之间的互动活动来研究问题,使学生在对问题的思考和研究中实现教学目标。
【案例1】(内容选自高中人教B版《数学2》第一章1.2.3)
根据课程标准和学情,拟定本课教学目标:
(1)知识与技能:通过直线与平面垂直的具体事例,理解并掌握直线与平面垂直的定义。通过典型例题分析并归纳直线与平面垂直的判定定理;能运用理论解释空间位置关系的命题。
(2)过程与方法:在探究和运用线面垂直定义及定理的过程中,体会线面垂直相互转化的数学思想。
(3)情感、态度与价值观:经过对数学领域空间线面关系的探索,让学生体验学习数学的乐趣,提高学生学习数学的积极性。
针对教学目标,教师可精心设计以下问题链开展教学。
问题1:PPT展示学校升旗台的旗杆与地面的图片,让学生说出旗杆与地面的关系。教室的墙角中直线与地面的关系,这给大家的直观感觉是什么?请问谁还能举出相类似的例子吗?
问题2:随手拿起新华字典,将其立在桌面,如果将书脊当成一条直线,那这条直线与桌面关系是什么?
问题3:通过前两个问题的讲解,大家能否得出直线与平面垂直关系的基本特征?我们如何对它们的关系进行定义?
问题4:结合大家得出的结论,根据定义如何来判断一条直线和一个平面是否垂直?
问题5:PPT展示一张三角形的白纸,让每个学生准备同样的纸,做如下的操作实验:过ABC的顶点A折叠,得到一条折痕AD(图1),然后将直线BC与桌面接触,怎样才能使直线AD垂直桌面呢?(根据以前所学知识,可以得出相关结论)
<E:\123\中小学教学研究201612\12q-10.tif>
设计循序渐进的问题链,加深学生对直线与平面垂直关系的理解,体会直线和平面垂直关系的含义。
【案例2】讲解例题:直线与曲线x2-y2=1的左支交于A、B两点,直线l过点P(-2,0)和AB的中点,求直线l在y轴上的截距m的取值范围。
本例题直接解决比较困难,教师可引导学生将其转化为以下问题链:
(1)如何判断直线与双曲线相交?
(2)双曲线左支上的点的范围是什么?
(3)一元二次方程有两个负实根应满足什么条件?
(4)如何求直线AB的方程?如何求直线l在y轴上的截距?
(5)如何求二次函数在定区间上的值域?
上述问题均设计在学生思维的最近发展区,从而降低了题目的难度,学生通过这些问题的讨论,使难题得以轻松解决。同时也认识到一个难题实际上是由几个容易题组合而成,解这类问题的关键是善于化解问题,变难为易。
【案例3】数列问题链设计(内容选自人教B版《数学5》第二章2.1.1)
本节课概念虽多但难度不大,学生完全可以通过自己阅读教材及进行适当的练习达到教学目标。教学中教师可让学生自学教材第25~28页,思考下列问题:
(1)什么叫数列?什么是数列的项?什么是数列的首项?数列与数集有何区别?
(2)数列的一般形式是什么?
(3)什么是数列的通项?an与{an}表示的意义是什么?
(4)数列按项数的多少来分可以分为几种数列?按项的大小来分可分为几种数列?
(5)如果把数列的通项公式看成一个函数解析式,那么其图像有何特征?
(6)完成教材第28页的练习。
教师可让学生通过自学完成上述问题,使学生初步理解数列的概念与简单表示法,并通过师生的合作与交流促进学生对知识的深刻理解。
【案例4】“角的概念的推广”的问题链设计(内容选自人教B版《数学4》第一章1.1.1)
(1)你能说说初中所学角的概念吗?分针旋转15分钟,所形成的图形是否构成角?这个角多少度?分针旋转1小时又15分钟,所形成的图形是否构成角?如果是的话,这个角又是多少度?
(2)你能举出生活中其他大于360°的角吗?
(3)将瓶盖转动30°角,是旋紧了还是旋松了?生活中是否还存在其他需要区分旋转方向的角?如果存在,如何从数学角度更好地刻画这个角?
(4)角既有大小又有方向,那么,如何表示任意角?
(5)为了方便,用数轴和直角坐标系研究“点”时,都有一个“基准位置”――原点,那么,研究角时能否也找到一个类似的“基准位置”或“标准位置”呢?
(6)角的放置有了“统一标准”后,能否有恰当的分类以便讨论和研究角?
(7)下列说法是否正确?为什么?
①第一象限角是锐角;
②小于90°的角是锐角;
③第一象限角是正角;
④第二象限角比第一象限角大;
⑤终边相同的角一定相等;
⑥终边在直线y=[3]x上的角可表示为60°+k・360°,k∈Z。
(8)在同一直角坐标系中做出下列各角,并尝试发现新的结论。
①60°,-300°,420°;②-120°,600°。
(9)在0°~360°内,找出与-950°12′终边相同的角,并判断它是第几象限角。
(10)分别写出终边在y轴正半轴、y轴负半轴和y轴上的角的集合。
(11)通过本节课学习,你在知识、方法、情感等方面有哪些收获和体会?
(12)如果α是第二象限角,那么[α2]是第几象限角?[α3]又是第几象限角?
此题作为学生课外思考题、探究题,目的是让学生积累尝试与探究的经验,学会理性地、有条理地思考和解决问题。
四、结语
问题是数学思维活动的载体,把教学过程精心设计成以问题链为中心的教学过程,使学生通过学习能深刻感受发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的整个过程,对促进学生数学核心素养的提升具有十分重要的意义。
[参 考 文 献]
[1]高存明主编.普通高中课程标准实验教科书(人教B版)[M].北京:人民教育出版社,2010.
[2]中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社,2008.
[3]李志敏.课堂教学有效提问的方法与艺术[J].中学数学研究,2011(12).
《变体美术字创意设计》课例,是山东教育出版社义务教育课程标准实验教科书《美术》六年级上册第三单元《传递我们的心声》中的第二课,属于“设计·应用”学习领域。乔永明老师在教学设计中围绕变体美术字的变化规律和变化手法组织教学,让学生在基本知识、技能把握过程中,进行一定的创意表现。他运用小游戏、动画视频等方法激发学生的学习兴趣,与他们一起探讨了美术字在生活中的应用。
“设计·应用”领域既强调形成创意,又关注活动的功能和目的,突出对功能性、实用性与创新性的重视。“设计·应用”领域的学习,要求学生通过运用一定的物质材料和手段,围绕一定的目的和用途进行设计与制作,能形成设计意识和实践能力。实施这一领域的教学,对引领学生未来学习与生活,培养创意人才具有独特的作用。“2011年版课标解读”中对该领域学习提出:应该选择能够促进学生发现、创意能力提高的主题和方式;提供使学生感受各种相应媒介、材料和工具使用的机会;帮助他们体验设计、制作的环节和过程。本课也是在此框架下展开的。这里,我通过对课例的分析,以期开阔思路,对“设计·应用”领域的创新理念、课程建构、评价方式等有具体而微的解读与领悟。
一、设计亮点可取之处
(一)运用贴近生活的事实性话题,导入课堂教学
从学生身边事物与日常生活经验人手,容易激发学生的学习兴趣。在导入环节,用学生熟知的动画片《喜羊羊与灰太狼》带有装饰性的片头文字吸引学生注意力,学生也列举出生活中常见的广告、海报中的美术字;在“猜猜看”环节,以饮料、游戏、动画为例激发学生学习欲望,水煮鱼、面等形象生动的实例是学生易于理解的,使学生能结合实际生活来领悟变体美术字的独特价值。
事实性话题可以为课堂营造生动的学习氛围,话题从生活中来,通过对设计的基本规律的学习,创意的实践,再回归到生活应用之中,学生的生活经验和学科知识相结合,以达到融会贯通的教学效果。
(二)围绕创意组织教学,顺应时代要求
《义务教育美术课程标准(2011年版)》(以下简称“新课标”)指出,美术课程应重视对学生个性与创新能力的培养,采用多种方法,帮助学生学会运用美术的方法,将创意转化为具体的成果。
在这节课中,乔老师围绕创意组织教学表现在两个方面:—是在变体美术字创意设计中,要求学生在学习美术字的基本变化规律、变化方法时,通过脑力激荡以展开联想,从而理解创意是—个思考的过程,并能够不断产生新的想法。二是专门设计了创意空间,通过说创意、想创意、画创意等环节设计,一步步引导学生打开思路,完成创意实践练习。
此外,乔老师的创意教学还体现在他围绕主题进行探究设计的思维过程的每个环节——研习记录、构想草图、设计方案、创作实践,这些都是创新思维的必经之路,可有效培养学生的创新能力。
二、尚存不足有待改进
(一)融入学科知识,进行创意实践,统整学习主题
1.教学容量大,学生实践少
梳理课例中的结构与知识点,包括以下内容:①动画导入(《喜羊羊与灰太狼》)——寻入新课;②生活应用举例一小游戏猜猜看(可口可乐、梦幻西游、猫和老鼠)一世博会会标及含义;③基本变化规律—字形(球、峰)、笔画(闷、音)、结构(雨、错位)—动画视频片段(点、高、歪);④实践练习(胖、瘦、电、花、裂、震);⑤几种常见变化方法—象形变化(水煮鱼、寿、雪)—装饰变化(春夏秋冬、福禄寿喜)——立体阴影变化(土);⑥创意空间:说创意(飞)—想创意(面)—画创意,第一次基础上再设计、重新设计一点评作业;⑦小结、拓展、提升。
由以上可见,教学环节紧凑、知识结构合理、知识点丰富,从完整性看这些都是优点,但也存在有待改进之处。首先,由于课程信息量大,一节课时间有限,因而对学生的关注和学习的空间也有限,致使学生自主实践、创意思考的机会相对较少。建议精选既符合学生接受能力、又能迁移变式的教学内容。其次,因知识量大,为巩固刚学的知识,在讲解基本变化规律后,即安排一次3分钟的实践练习,“画创意”环节安排了5分钟实践作业,只有部分学生完成,课程便结束了,用于拓展提升的几幅公益广告字体也没能全部展示,学生在这节课中学习的效果难以保证。
其实,这是课堂教学中的一个普遍存在的问题,一方面,教师为完成预定教学目标,呈现完整知识结构,就要含纳大量内容;另一方面,因为时间限定,在45分钟内,学生的思考、创意及作业均无法充分展开。
2.以主题学习统整教学内容
上述问题应引起我们的充分重视。怎样在有限的时间里,完成知识讲授、创意激发与实践练习?我们可以主题学习来统整教学内容,使学生在课堂开始就主动地、有意识地对要完成的主题进行创意思考,知识也能有序地纳入实际情境中进行整合,这就不会成为分散的、没有关联的、不能在实际生活中运用的知识点。
主题式学习反映了建构主义与情境学习的教学理念,它是使学生围绕一个或多个经过结构化的主题进行探究性学习的教学方式。在真实性情境中建构观点,在深层次学习中整合知识,并迁移到其他学科的学习及日常应用中。
针对本课例,可围绕黄山绿色旅游、环保标示、导览图、文明旅游公告等主题,以小组为单位进行创意字体设计。课前布置学生在网络上及生活环境中搜集变体美术字,学生可以利用网络搜集、影像记录、生活观察、调查采访等方式进行变体美术字的认识与搜集。教师按变化规律与方法制作出展板,学生把搜集到的变体字贴到展板相应位置,着重从功能性、实用性、创新性等角度对设计内涵和文化价值作出深入的挖掘。进行自评、互评与师评,将学科知识融入主题学习中,可轻松地掌握知识点及知识点之间的关联,达到更有效的学习。比起单纯掌握字体变化知识来得更有用,学会在生活中运用它,对学生美术素养的养成更有助益,因为这样可切实培养学生综合实践能力和创造性解决问题的能力,且可以达到改善环境与生活的目的。
(二)进行有效性评价,促进美术学习
美术课程评价应以学生在美术学习中的客观事实为基础,注重评价与教学的协调统一,尤其要重视形成性评价和自我评价。既要关注学生掌握美术知识、技能的情况,也要重视美术学习能力、态度,以及情感和价值观等方面的评价。
促进学习的评价,应关注课堂上学生体验创意设计的过程,通过方案设计创新方法、媒材工具选择等方面发展学生的创新意识和创造能力。观察记录、展览演示、录像日志、作品选辑、书面报告等都是有效评价的重要方式。有效性评价还应运用过程性评价、实作评价、表现性评价、多元化评价等多种策略。
具体来说,形成性评价是指对学生日常学习过程中的表现、所取得的成绩,以及所反映出的情感、态度、行为等方面的发展做出的评价,是基于对学生学习全过程的持续观察、记录、反思而做出的发展性评价。实作评价是指在学生生活和学习的情景里,通过对学生完成实际作业表现的观察,依靠教师的专业判断,对学生学业成就进行整体判断的教学评价方式。表现性评价是指观察及评定学生在学习环境中所表现的行为及学习结果的评价。多元化评价是指评价主体的多元化、评价方法的多样化、评价内容的全面化,以及评价时机的全程化。
[关键词]中等教育学校 档案管理 信息化建设
中图分类号:G271 文献标识码:G 文章编号:1009914X(2013)34024901
一、档案管理信息化的概念和内容
档案信息化,是一个加速实现现代化档案管理方式的过程,这个过程由国家档案行政管理部门统一组织和规划,在各种档案管理的行业中应用现代信息技术收集、管理和整理档案。也就是说,这是一个长期的从以实体档案为重心向以信息档案为重心转变的过程,在这一过程中,要快速的提高档案信息化的管理和利用的水平,就必须采用现代信息技术对档案管理部门进行武装。
档案管理信息化的内容主要要包括五个方面:首先,建设档案信息化的基础设施,运用计算机管理档案的前提就是提高各级各类档案室、档案馆的网络技术应用程度;其次,建设数字档案信息资源,包括推进数字档案全文数据库、加强对数字档案目录数据库的建设、完善多媒体数据库建设等等;第三,建设完善的的档案信息安全保障体系,逐步完善档案信息安全管理体制,确保档案数据库的安全;第四,培养档案信息信息化人才,加强对档案业务员的培训工作,着力培养一批熟悉网络技术知识和档案管理知识的综合型人才;第五,加强对档案管理工作的监督和指导,建立管理标准,保证归档的电子文件完整、有效、真实。
二、我国中等教育学校档案管理信息化建设现状
现在,在信息化技术的带动下,我国学校档案管理的信息化进程取得了一定的成绩,然而,从目前的情况而言,中等教育学校档案管理信息化建设的现状仍然不容乐观。
(一)相关人员对学校档案信息化建设认识不足
很多学校领导对于学校档案信息化建设工作在思想上认识不足,缺乏应有的重视,觉得档案管理工作只是管理保存一些材料,是档案管理员的事情,对于学校的整体工作不重要。甚至从事档案管理工作的人员对档案信息化建设的目标也没有明确的认识,只要自己管理的材料不丢失,就算是尽职尽责,管理模式数年如一日,缺乏创新,观念守旧,没有意识到学校档案管理工作的价值和意义。这就导致学校的档案管理工作缺少政策上的倾斜和充足经费的支撑,有些学校连信息化的基础设施都没有完善,学校的档案信息化建设无法顺利有效的开展。
(二)基础设施建设比较落后
很多学校对档案信息化管理的资金投入不足,直接影响档案信息化建设的基础设施建设,很多硬件设施老旧,无法满足基本的档案保管的要求。虽然一些学校也配备了一些基本设备如打印机、计算机、扫描仪等,但多是一些被淘汰或老化严重的设备;即使有些学校配备了相对较好的设备,档案管理人员依然很少使用专业的管理软件,对学校的档案管理工作帮助不大。相当一部分学校仍然只重视对纸质文件的整理而轻视电子文件,从而导致一些重要的电子文件夹丢失。
(三)中等教育学校档案管理信息化建设的必要性
首先,档案管理的信息化建设是创新档案管理服务方式的需要。在传统的手工档案管理已经跟不上时代步伐的今天,学校档案信息化的建设能够为学校提高档案的信息质量,为学校更好的进行决策提供数据资源基础。建立信息化档案管理系统能够节省对人力、物力等资源的消耗,一些档案的日常管理、分类、查询等工作都能由系统来完成。因此,档案管理工作实现信息化建设能够保证档案信息资源的共享,真正实现档案信息的高速运用。
其次,档案管理的信息化建设也是学校各项事业改革和发展的需要。随着新课改的要求和计算机网络技术的普及应用,新的教学模式不断出现,为了适应学校新的发展需要,必须加强对档案管理信息化的建设,这也是适应时展的需要。
第三,学校档案管理信息化能够提高档案管理的工作效率和准确性。学校在日常的管理和教学的过程中,会产生许多需要保存的重要材料,如果只由人工进行归档和保存,不仅会增加工作人员的工作量,还容易出现大量误差,而且在以后的利用过程中还会产生查阅困难等诸多不便,利用价值十分有限。通过档案信息化建设后,不仅能提高工作效率,减少工作人员的工作量,更能够凸显档案巡查对发展教育事业的重大贡献。
三、中等教育学校档案管理信息化建设的几点对策
(一)强化对档案管理信息化必要性的认识
随着信息网络时代的发展,学校档案信息化建设已经是势在必行。针对很多中等教育学校普遍存在的档案管理意识淡薄、观念守旧等问题,首先要做的就是强化对档案管理信息化的认识。从学校领导方面来看,要将档案信息化建设纳入学校的现代化建设的整体规划上来,明确专职的档案管理人员,定期听取相关部门的意见和建议,及时解决档案管理信息化过程中出现的各种问题。根据学校的具体情况成立档案管理工作小组,明确责任,改变以往管理混乱、各自为政的现象。还可以加强对档案管理信息化的宣传力度,增强在校教职工的档案管理信息化的意识,同时建立相应的考核制度,把档案信息化工作纳入到相关人员的考核中。
(二)加大资金投入,完善硬件设施
硬件设施是档案管理信息化建设的基础,也是保障档案管理质量的重要条件。中等教育学校要加大对档案信息化建设的的投入,结合学校的档案管理模式,设立综合档案室等,同时配备相应的管理设施和必要的现代化办公设备。
(三)对档案信息化加强规范与标准建设
档案信息化建设加强标准建设的具体措施主要有:一是宏观调控,档案管理部门要在已有档案信息资源管理的规范和标准的基础上,立足大局,进一步对档案信息化标准规范体系的建设进行指导和监督,使档案信息化建设有例可循,从宏观上避免以往管理方式不可更改和各部门之间不协调的情况。二是,在内部进行协调。中等教育学校在建设电子校务的过程中要注意衔接档案管理系统和其它系统,档案管理系统也要积极参与校务电子系统的建设。这样,档案管理系统既能够借助网络共享为其他部门提供服务,又能够方便本部门对本校区档案信息的收集。这些功能的达成,都离不开规范和标准,因此,在进行学校档案信息化建设的过程中一定要严格执行国家已经颁布并执行的档案信息建设的标准规范。
四、结语
中等教育学校档案管理信息化建设为学校的档案管理工作创造了新的平台和视野,档案管理工作也是中等教育学校基础工作的重要组成部分。但是,学校档案的信息化建设也对校内相关的管理工作人员在新技术和新观念等方面提出了更高的挑战和要求。本文通过对学校档案管理的概念和内容、学校档案管理工作的必要性、现状和问题对策等方面的论述,说明了学校档案管理信息化建设是适应时展的必然要求,也是真正实现档案管理工作和学校其他各项工作协调发展的必然要求。
参考文献
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关键词:体育新课程;体育教学设计;能力;培养
新一轮基础教育体育课程改革对教师教学设计能力提出了更高更现实的要求。“教学设计能力是指在新课标理念下,运用系统方法分析教学问题,确定教学目标,建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程”[1]。1994年,原国家教委颁布的《高等师范学校学生的教师职业技能训练大纲(施行)》,要求师范生在教育学、心理学和学校教育理论指导下,以专业知识为基础,掌握从事学科教学的基本要求,形成独立从事学科教学工作的技能。这些技能中包括了教学设计技能。由此,体育教学设计能力成为了新时期体育教师专业发展内涵中不可或缺的重要组成,是教师实施体育(与健康)课程标准必备的一项教学技能。体育教学设计能力是实施体育有效教学、提升教学质量、实现体育教学最优化的重要保障,因此对该领域的尝试性研究具有较强的现实意义。
1研究方法
1.1文献资料法
本研究查阅了大量有关体育教学设计以及中小学体育教育教学等方面的文献资料,为研究提供了理论依据。
1.2问卷调查法和咨询法
对2010年参加云南省体育学科课堂教学竞赛的70名中小学青年教师展开体育教学设计需求的问卷调查,并对该次比赛的评委专家以及部分比赛课指导教师开展了相关咨询,以获得课题研究的感性经验和理性支撑。对问卷进行了信度、效度的检验,发放问卷70份,回收68份,回收率97%,有效率100%。
1.3数理统计法
收集、处理和统计调查研究中获得的相关资料和数据,问卷所得数据均使用
Microsoft excel进行统计处理。
1.4逻辑推理法
运用逻辑学方法对研究的过程进行归纳演绎,形成课题研究的结论与建议。
2研究结果与分析
2.1中小学体育教师对体育教学设计的认知情况
表1的调查数据显示了中小学体育教师需要成为教学设计者的角色比例为92.6%。这
说明随着体育新课程改革的推进,目前绝大部分中小学体育教师已深刻意识到体育教学设计对贯彻体育课改新理念,实施体育课标,达成课程目标,落实体育教学对学生教育、教养和发展功能的重要性。中小学体育教师对体育教学设计理论、原理和方法体系的学习需要则达到了100%。据了解目前中小学体育教育教学活动对教学设计理论原理和方法等的急切需要与教师在此方面实际能力的缺失之间存在较大落差。表1中小学体育教师对“体育教学设计认知”的需要情况统计表(单位:%;N=68)
内容非常需要比较需要一般不太需要不需要体育教师是课堂教学的设计者。36(52.9%)12(17.6%)15(22.1%)5(7.4%)0学习体育教学设计的理论、原理与方法。48(70.6%)20(29.4%)000 笔者认为中小学体育教师对教学设计者的适应和认识能力的提高,一方面需要依托各级教育行政主管部门对体育教师成为“教学设计者”角色的内涵和能力提出切实的要求并组织相关的培训和学习,帮助老师们强化设计意识,发展设计能力;另一方面需要体育教师着眼于自身的专业发展,努力提高教学设计的理论认知和实践训练,尽快适应中小学体育教育教学改革的现实需要。
2.2中小学体育教师对体育教学设计前期分析能力的需求情况
0表2详细呈现了中小学体育教师对教学设计前期分析能力的需求情况:对学生学习和发展需要的分析能力持肯定的达85.2%,持否定的为14.8%;对体育教材分析能力需要持肯定的达100%;对学生学情分析能力需要持肯定的达98.5%,持否定的为1.5%。上述数据充分说明中小学体育教师非常需要具备教学设计前期分析的能力。相对来讲对学生体育学习需要的分析略差一些,这反馈出少数教师在实践教育教学中对学生的主体地位的重视不够,对教师“为何教”、学生“为何学”的问题关注不足。对体育教材和学生学情分析的需要都很高,表明绝大多数体育教师十分明确分析体育教学中“教什么”和“怎么教”的问题。笔者认为中小学体育教师对体育教学设计前期分析能力的增强不仅要关注教学设计前期分析相关知识和方法的学习和了解,还要结合具体学校体育教育教学实际的需要,加强前期分析能力的实践操作和训练。这样才能为后续的教学要素设计、完整教学方案的编制、教学实施和教学评价设计提供充分的科学依据。为学会设计科学性、实效性、创新性的体育教学设计方案寻求充足的依据。
2.3中小学体育教师对教学设计中基本要素设计的需求情况表3中小学教师对教学设计中各要素设计的需求情况统计表(单位:%;N=68)
0表3中显示了中小学体育教师对体育教学设计过程的基本要素的需要情况:其中需要掌握教学目标设计的教师比例为98.5%;需要掌握教学策略设计的教师比例为98.5%;需要掌握教学过程设计的教师比例为97.1%。这表明中小学体育教师对体育教学设计过程基本要素设计能力的需要水平都很高。究其原因:第一,中小学体育教师已充分地认识到体育教学目标的设计是体育课堂教学的导向和灵魂,是教学设计过程中的第一要素,引领着其他教学要素的设计。因此体育教师需要从体育教学目标设计的内容、方法和表达方式上提高教学目标设计的全面、明确、具体和可操作等特点,真正实现体育教学目标对课堂教学的导向作用。第二,中小学体育教师深刻地感受到个性化地、创造性地设计适合教材特征、学生学习实际和实际教学条件,能高效达成教学目标的教学策略,是解决教师“如何教”、学生“如何学”的问题,是影响教学效果的关键环节。在此笔者认为体育教学策略涵盖教学模式、教学方法、手段、组织形式、教学媒介等。第三,中小学体育教师明确了要优化课堂教学的整体功能,提高教学质量,需要结合体育课堂教学的实际,规划完整、有序、高效率的体育教学过程。因为,优质的体育教学过程设计是保障教学任务的完成,教学组织的有序,场地器材的合理利用,运动负荷的适宜控制,教学密度的良好安排,教学节奏的控制和教学管理高效的重要手段。
目前,我省广大中小学体育教师对体育教学过程要素的设计还缺乏理论认知和实践操作的能力,尤其对体育与健康新课程背景下的体育教学理念、教学行为的转型适应性不足。这不仅需要体育教师学习了解体育与健康课程与教学理念、目标、内容、实施及评价的内涵和要求的变化,更新知识、转变观念,掌握体育教学目标、策略、过程的设计原理和方法;还要通过各种渠道学习借鉴优秀体育教学设计方案的设计经验。同时,中小学体育教师学会多运用设计理论指导设计实践,并通过设计实践检验和反哺教学设计理论,逐渐形成科学性强,操作性优,实效性好的体育教学设计理论体系和实践案例。
2.4中小学体育教师对体育教学设计方案撰写能力的需要情况表4中小学教师对体育教学方案编制能力的需要情况统计表(单位:%;N=68)
0通过表4读者可以了解到当前中小学体育教师关于体育教学方案编制能力的需要状况如下:体育课结构和顺序的设计、体育教学时间的设计、体育课运动负荷的设计均达需要的为100%;体育课中教师活动的设计和学生活动的设计均达98.5%;体育课密度的设计为97.1%,教学主题的设计为94.1%。体育教学方案编制是基于前期分析和体育教学设计过程基本要素的教学设计成果的编制,是体育教学设计成果形成的中心环节。上述调查结果显示了中小学体育教育教学对教师教学设计能力中的方案编制能力的要求极高。究其原因,完整教学设计方案是体现教师教学设计能力的终极成果,是体现教师教育思想,专业基础、教育教学经验和教育教学实践和创新能力,物化而又直观的教学文本,是一堂体育课教学质量和教学效率的预期方案。能够充分展示每一位设计者理解体育课标,结合教学对象实际,优化体育课的结构、合理安排教学顺序,个性化地设计教学主题,灵活地处理、驾驭教材;合理确定各部分的教学时间,创造性设计教师的教学活动和学生的学习活动,科学规划运动负荷和练习密度的能力。中小学体育教师教学设计方案的编制能力是体现教师体育设计能力的核心部分和显性要求。体育教师需要学习和熟悉教学方案编制的要素、步骤和方法,并尝试强化实践操作能力的训练;同时需要通过各类教研活动、培训学习、和参加课堂教学比赛和设计方案竞赛等活动提高体育教学设计方案的编制能力。
2.5中小学体育教师对教学设计评价的需要情况表5中小学体育教师对教学设计评价的需要情况统计表(单位:%;N=68)
0表5表明中小学体育教师认为对体育教学评价的设计需要率为97%,而对体育教学设计方案的评价需要率为100%,这说明中小学体育教师对教学设计的评价需要很高。无论是对体育教学设计中评价环节的设计还是对体育教学设计方案实施前和实施后的评价都需要。体育教师应认真领悟体育新课程有关评价的改革要求,注重发挥评价的激励和促进作用,评价重心从终结性评价逐渐转向更多关注学生学习活动的过程。体育教学评价的设计应把教学过程中的教师评价、学生自评以及学生间的相互评价作为重要的设计内容,个性化的设计评价标准、灵活运用评价方法,从而使教师在教学过程中及时发现学生的进步,有效激励学生的学习,并对改进教学活动及时提供有效的信息。同时,在教学实施前和实施后,体育教师还要学会对自己的教学设计方案进行总结和反思,因为体育课堂教学设计仅仅是一个框架,一个思路,体育课堂教学过程并不是忠实执行教学设计方案的过程,而是一个动态的、课程意义不断建构、不断生成的过程,因而也是体育课堂教学设计方案不断完善和不断发展的过程。总之,笔者认为中小学体育教师需要加强理论学习,理解和尝试性运用体育新课程的评价理念和评价方法;通过体育教学设计实践强化教学过程中评价环节的设计和教学方案评价的要素、步骤和方法,逐渐提高体育教学设计评价的实践操作能力。
3研究结论与建议
3.1结论
3.1.1中小学体育教师对“教学设计者”的角色需求较来越高,几乎所有中小学教师都急切需要了解和掌握体育教学设计的基本理论知识、教学设计的原理与方法以及具体的操作步骤。
3.1.2中小学体育教师非常需要知道体育教学设计前需要重点分析哪些要素,以及如何有效地展开分析,为教学设计活动提供现实依据。
3.1.3中小学体育教师对体育教学设计要素的需要水平较高,因为这几大要素的设计是笔者结合实际教学展开个性化和创新性设计的重要方面,是教学设计能力的核心环节。
3.1.4体育教学方案编制是基于前期分析,以要素设为导向,形成教学设计成果的过程,是中小学体育教师必备的教学设计能力的关键环节;
3.1.5中小学体育教师对体育教学评价环节的设计和教学方案的评价设计的需要度较高,体育教学评价是教师检查教学效果,获取教学反馈信息,检验教学目标达成情况的重要手段,而教学方案的评价则是体育教师开展教学总结和反思,不断优化教学过程,提高教学质量的必经之路。
3.2建议
3.2.1相关教育行政部门和学校领导层要高度重视教师教学设计能力的培养和提高,提供他们参加培训和学习的机会,强化教师教学设计能力的要求,监控教师教学设计工作的常态化和实效性。
3.2.2全面了解中小学体育教师有关教学设计能力的需求情况和目前存在的问题,积极探索教师教学设计能力培养与提高的有效途径,增加问题解决的科学性和针对性。
3.2.3教师自身要善于更新教育教学的知识,不断丰富专业结构,结合实际体育教育教学中存在的问题,优化教学设计过程,提高教学设计能力,最终实现体育教学效率的提高。
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