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【关键词】STEM教育;小说工程;中小学;跨学科整合;工程教育
【中图分类号】G434 【文献标识码】A
【论文编号】1671-7384(2016)07-0075-0
背景说明
科学、工程等相关学科的发展状况与社会生产力的提高密切相关,在全球化背景下,各国均开始大力培养相关领域人才。但由于种种原因,许多国家出现了学生对工程相关职业兴趣消退、选择从事相关职业的人数不断减少的状况。为应对人才危机,美国自21世纪初开始大力发展STEM教育,即整合科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics),并出台了一系列政策法案、教育标准。2015年底公布的STEM教育法案明确提出要加强培育STEM学科教师,增加各种非正式STEM项目等,足以显示出STEM教育在各方面开展的紧迫性。STEM中科学和数学是相对传统的学科,课程体系、评价标准相对成熟,教育者对工程、技术教育的关注则比较少(范燕瑞,2011)。2011年和2013年,美国相继出台了《K-12科学教育框架》(A Framework for K-12 Science Education,以下简称《框架》)和《下一代科学教育标准》(Next Generation Science Standards,以下简称NGSS),其中反复强调科学与工程实践、跨学科概念以及学科核心概念三个维度。《框架》指出其教育目标的设计是为实现科学与工程教育的构想,学生能够深入情境,积极调动所学知识参与工程实践,培养解决实际问题的能力,这与过去强调科学知识和科学探究的主要思路有很大差别(叶兆宁,2013),将K-12阶段的工程实践教育放在了前所未有的高度。
我国工程教育的重心一直在高等教育阶段,现行的科学课程标准中,涉及科学知识、探究内容较多,而技术、工程实践的内容很少。其实早在2006年,涂善东曾率先提出“全面工程教育(Total Engineering Education)”的理念,强调工程教育应当覆盖幼儿园到大学乃至后学历教育,培养全民的工程思维和素养(涂善东,2007),遗憾的是,这种理念并没有受到太多重视。许茵和雷庆(2007)对中美K-12工程教育对比研究表明,我国目前的有关工程的教育内容缺乏学科整合,实践活动较少。刘华和张祥志(2014)从创造力维度对K-12工程教育现状进行的研究表明,我国中小学生的创造兴趣、对工程师的职业向往度、动手及设计能力均较低。综上所述,无论是从提升国家未来竞争力的层面,还是保证国家工程技术人才储备的层面,在K-12教育阶段实施工程教育都有重要意义。
小说工程教育
美国塔夫茨大学工程教育推广中心(CEEO)一直致力于向公众传播STEM教育理念,改善幼儿园到大学课堂的工程教育状况。小说工程项目是其重要项目之一,以一种非常新颖的形式在校本课程中将工程教育与语文整合(Integrating Engineering and Literacy,简称IEL),学生在英语文学课(English Language Arts)上阅读材料(如故事、小说等)时,小说或故事中的人物会遇到一些难题,此时学生基于故事情境,利用自己已有的知识技能,小组协作,在教师的支持下完成工程设计,帮助故事人物解决问题。研究已经取得一些成果:
(1)能结合文科等相关学科内容。小说工程基于既有课程的阅读材料,学生在设计解决方案时要从阅读材料中寻找线索,这就要求学生对材料的深刻理解,在此过程中学生的语文素养得到提升。
(2)激发每位学生的参与。这种新颖的整合方式让那些对阅读缺乏兴趣的学生产生阅读与创作的兴趣,正所谓寓教于乐。
(3)促进不同学科的整合。在故事情境中寻找实际问题和用工程思维解决问题来促进阅读的方式促成了学科间彼此融合,这与通用核心国家标准和NGSS中的跨学科概念相契合。
(4)能引入实际的工程问题。在故事情境中寻找真实的、非良构的工程问题,像工程师一样去解决问题,能使学生获得比NGSS要求更高的工程能力。
(5)培养学生21世纪技能。参与整个工程设计实践促使学生提高团队协作能力、交流沟通能力等21世纪技能。
涂善东(2007)转述美国工程教育协会对工程的定义为“一种把科学和数学原理、经验判断和常识运用到造福人类的产品制造中去的艺术,是生产某种技术产品的过程或满足特定需要的体系”。从定义可看到,工程教育要求科学、数学、技术的高度整合,非常契合STEAM教育理念。另外,工程教育必然符合工程本身的特点:情境复杂、多学科、不确定性、协作等。当然,与高等工程教育培养工程从业人员的目标不同,K-12阶段的工程教育更主要是培养学生一种解决实际问题的工程素养,提升他们对工程职业的兴趣,为学生进入社会或者大学深造打下坚实基础(刘华和张祥志,2014)。
工程设计需要两方面的能力:具体的技术能力和综合运用多领域技术的能力。具体的技术能力是目前许多研究者关注比较多的部分,比如搭建、绘图、建模等,因为这部分有学校的科学、数学、技术教育作为基础,而且评价相对比较容易。而第二种能力是关于工程实践者的认知过程中的动态变化,也就是工程设计中的“框架(framing)”过程,工程框架是个人先前经验与当下情境交互作用所建立的对一个特定情境正在发生事情的整体把握(Tannen, 1993)。工程框架过程是动态的,它不断与新的经历作用、重塑,笔者认为这是学生工程设计中的认知建构过程。
从事小说工程的研究通常以案例研究作为主要研究方法,从案例研究中挖掘到的基于语境的信息恰恰就是它的方法论优势。案例研究尤其适合去应用创新方式改善教育教学中所遇到的问题(Case & Light, 2011)。尽管当今量化研究在工程实践研究中更受欢迎,也更有系统性和说服力,但由于此研究更关注学生的认知变化,质性研究更为适合。小说工程的研究者主要通过实地录像、参与指导、访谈的方式深层次分析学生在自然状态下的设计过程,以了解他们如何去界定问题、确定限制条件、设计解决方案等。研究者最后将学生的工程框架过程与NGSS的相关表现预期进行对比,观察他们在项目实施中的变化以及学生之间的差异,从而找到最适合的IEL模式。
教学模式与策略
美国的IEL的教学模式如下所述:
(1)阅读材料并确定实际问题。通过深入阅读材料和讨论,学生将材料中人物所面临的一些实际问题列举出来。
(2)界定问题,头脑风暴解决方案。小组根据自己选取的问题头脑风暴,考虑故事中人物的需求以及故事情境中的限制条件,在此过程中尝试提出所有可能的解决方案。
(3)设计方案。小组协作计划并设计出一个具有可行性和实用性的工程框架雏形。
(4)获取反馈。学生自己对设计工程方案进行测试,并从同学和老师那里获取反馈和建议。
(5)优化设计。学生根据反馈信息和测试效果修改完善设计方案。
(6)分享交流。小组可以向班级展示自己的最终方案或者设计过程的反思,把设计方案写成一个故事,或者用原故事的改编版来给自己的方案做广告宣传。
教师需要在学生面对复杂的设计难题时为学生提供必要的脚手架,帮助他们实现自己的设计,而不是替学生设计好一个方案让学生照着去实施。笔者根据小说工程研究者的教学活动情况,归纳出学生进行工程设计的几个步骤,如图1。
教学案例介绍与评析
案例一
CEEO的研究者麦考密克(McCormick)和哈默(Hammer)2014年介绍了马萨诸塞州某小镇四年级的教学案例。课程的开展基于《希洛》(Shiloh)一书,讲述的是小男孩马蒂试图将小狗希洛从它残暴的主人手中解救出来的故事。学生们的任务是帮助马蒂设计并建造小狗居住的围栏的模型。课程活动分为三个阶段,每天进行一个阶段的活动,连续三天活动后结束该主题学习。
第一阶段:设计思考。学生组成3人小组。在这个阶段中,学生们需要尽可能详尽地将充分考虑故事背景和限制条件后产生的设计计划诉诸纸笔。第二阶段:如何测试。教师选择使用一个上发条的玩具代表小狗,用于测试小狗居所的模型,并设立了几项标准:(1)玩具必须能够进入模型;(2)模型必须有能够防止小狗逃出去的围栏;(3)模型必须能保证外部物体不能随意进入。第三阶段:测试评价。教师公布了测试流程:第一环节是让一个上了发条的玩具进入模型内快速移动30秒而逃不出模型,第二环节是让两个更大的上发条的玩具从模型的外边冲撞模型。
研究者重点提到一组学生,在得知本组的设计不太符合教师的测试标准时,她们依旧坚持自己的设计,认为这样最符合故事背景,教师模拟测试的标准反而不符合实际。本次活动发现,在工程设计时学生间的差异较大,某些学生展现出的工程素养――对工程设计原则的坚持,是教师在开展活动时应重点培养的。
案例二
一所郊区学校四年级学生基于《天使的秘密》(From the Mixed-Up Files of Mrs. Basil E. Frankweiler)一书开展IEL课程(Watkins, Spencer, & Hammer, 2014)。书中一对姐弟离家出走后暂时栖身在纽约大都会艺术博物馆。他们面临诸多挑战,包括躲避博物馆管理员,在每天清晨的清洁人员到来之前醒来等等。该项目共两周,每周学生有3~4天开展活动,各1~2个小时。课程开始由教师学生共同头脑风暴,确定故事人物遇到了哪些困难,并形成问题列表。然后学生们组成2~3人的小组,选择一个问题合作解决。
研究者对教学活动进行了录像分析,认为工程设计前确定各种限制条件的思维过程非常重要,然而目前还没有有效的分析和评价手段。另外,如何让学生真正投入工程设计,而不是为教师完成一项任务、教师在教学中如何发挥作用等,都是要考虑的实际问题。
案例三
马萨诸塞州一所学校的三年级学生基于《如果你生活在殖民时代》(If You Lived in Colonial Times)一书开展课程。在开始课程之前,教师会在文学课上先让学生熟悉这本书,在学生们对情节熟悉后,教师提出问题:“作为一名工程师,我们应该设计什么样的东西让殖民时代的人生活更便利?”该活动持续三天,每天上午进行设计搭建,学生以2~3人为一小组,提出一个想法,并全面考虑该想法的可行性和完成该设计的执行步骤。例如,某一组提出可以尝试制造一台净水机,同时他们列出了可能需要使用的材料,包括咖啡滤网、锡纸等。接下来,学生开始设计雏形,教师对各组作品进行测试与评估。最后对故事内容要求进行回顾,优化作品,以达到最符合故事时代设定、人物需求等的设计意图(McCormick, 2014)。通过研究学生如何进行工程设计的框架,研究者可以更有效地与NGSS中的科学标准进行对接,开发出能够循序渐进提升科学素养的课程。
案例评析
现有的小说工程教学案例,教学对象多为小学中高年级学生,且都倾向于较为集中的教学时间,因为在相对连贯的时间里,学生的搭建热情能够较好地延续,设计想法也能够更加流畅地执行,过程中也能尽量避免因遗忘而可能导致的低效率。
课程中,学生选择解决哪个问题有不同的决定方案。例如,在案例一的文学作品中,主人公面临的问题一目了然,帮助小男孩解救小狗。这种情况下,所有学生都解决同一个问题(McCormick & Hammer, 2014)。而另一种情况就是类似案例二、三中,文学作品篇幅较长,故事情节比较丰富,主人公们面对着各种各样的问题。这种情况下,教师都选择让学生共同发现问题,制作“需要解决的问题列表”,然后让每组学生选择其中一个问题进行设计。这样一个发现问题的过程,其实也是加深对文学作品的阅读理解的过程。
在作品的评价方面,案例一中提到了教师制定的标准和学生所理解的标准产生冲突,笔者认为可能是由于教师制定的测试标准中所模拟的情况不能真实地反映故事中的实际情境,这种情况也提醒了教师在设计测试评价细则时应该做更充分的准备,让模拟更接近实际。
结语与建议
小说工程的主题式教学项目,旨在培养学生的工程设计能力,还可提升学生的语文素养。这种新颖的学科整合形式,无疑能够鼓励国内教育工作者进行有关尝试,用于帮助学生初步接触工程领域的知识,提升文学作品阅读热情,同时培养团队协作能力。
由于美国小学的教学模式与国内大不相同,国内教育工作者在进行IEL的教学尝试时,需要根据具体情况进行调整,遇到与实际情况不符的问题,需要教学者随机应变。同时,为了使课程更具有目的性,教师需要确定该课程应该将侧重点放在文学还是工程上。如教师可以在课程中增加教学环节以着重培养学生的语文能力,在课程总结阶段布置写作任务,经过工程搭建和合作的整体教学过程,原本不擅长或不喜欢写作的学生也能言之有物。另外,让国内中小学生连续多日花费1~2个小时甚至整个上午参与该课程项目较难实现,在这种情况下,可以将课程周期拉长,如一周一节课,连续上五至六周课,把任务拆分得更为细致。如图纸设计一节课,搭建一节课,测试与改良一节课。若采用长周期、低频率教学法,教师需要确保学生作品能在两节课之间妥善保管。在文学作品的选择上,可以尽量选择与教材有关的作品,比如语文课本中有某本名著的片段,教师就可以选择这本名著作为课程阅读材料。这样不仅有利于学生对语文课上该部分内容的理解,更重要的是选择课程体系中本就有的内容,能够降低学生的认知负荷,避免学生产生阅读文学作品方面的学习压力,同时也更容易让教师接受,有利于在学校推广。
关键词:工程管理;理论知识;实践教学;多媒体技术;应用型人才
理论知识是工程管理专业中重要的教授内容,但是单一的传授理论知识,是很难实现理想的教学效果与质量的,需要结合实践教学,培养学生的知识运用能力,尤其是建筑工程施工组织与管理教学更要注重案例教学方法,在此方法上能够提升学生的治理理解能力、运用能力,是培养新时期应用型人才的绝佳教学手段。
一、建筑工程施工组织与管理教学
建筑工程施工组织与管理在高职高专中是一门理论性、实践性都非常强的学科,该专业教学中主要针对建筑工程的复杂性进行系统研究,并对建设统筹安排、系统管理等方面进行客观规律分析,通过熟练掌握建筑系统建设观点、理论知识以及施工方案,斫行施工项目全程化的组织、控制与协调等管理工作,并采用科学的决策方案进行建筑工程施工管理制定,这是新时期建筑工程发展过程中对相关的应用型人才能力培养的基本教学课程。在传统的课堂教学中,教学方法过于死板,教师过于注重理论知识的传授教学,教师讲述,教师问,教师答是整个课程的基本形式,节复一节,教师成为课程中的中心与主体,这种方式的教学,使得课堂教学气氛平淡,乏味,并且学生的课上表现也不会积极,灌输式的教学会削减学生的自主学习、独立思考以及知识探究等多方面能力培养效率,学生在课堂中没有合作意识、实践意向,理论性知识储存在大脑中,但是不知从何运用,达不到学有所用的效果。
而现阶段高职高专院校教学中,注重的是学生行为能力、思维能力、探索能力、处理能力、自主学习能力等多方面的培养,在良好的理论知识基础上不断提倡实践性的教育意义,在学习过程中能够对建筑工程施工组织与管理的理解更加透彻,有感性理解与运用,能够自主将所学的理论知识运用于实践行动中,并能够根据理论知识对实际问题进行处理,学习主动性非常强,教师的教学意识转变,教学方法不断创新,从死板的灌输教学到案例说明教学之间有很大的跨度与影响,通过建筑工程施工组织与管理课程案例教学,学生能够对相关的知识更好的理解与领悟。案例教学对于建筑工程施工组织与管理教学质量的提升有很重要的作用意义,是值得推广的科学教学手段。
二、课程讲授内容及案例选择
课程讲授内容:土方工程开挖过程中的辅工程-井点降水方案的设计。教学案例的选择:河南省某市城东新区道路工程,拟修路宽32m,道路为双侧双排工程。基坑开挖长1500m。北部基坑开挖宽度为13m,开挖深度6.5m~7.8m;南部基坑开挖宽度为10m,开挖深度6.5m~7.8m。水位埋深1.4m。工程要求将水位下降至8.3m,再进行基坑底部灌注桩施工。
三、教学案例方案设计
1、降水方案选择
根据建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》规定,基坑开挖深度超过5m的属深基坑工程,深基坑工程的土方开挖、支护、降水工程施工需要单独编制专项施工方案。承建单位根据工程地质勘测报告、工程施工图纸和招投标文件的要求,初步确定采用双排管井降水方案,并根据管井降水施工的要求做好一切降水准备工作。
2、管井降水基本理论
管井降水是指开挖基坑时,根据水文地质条件,在基坑周边开凿不同管径、不同深度的降水管井,通过降水管井降低地下水位的一种降水方法。管井降水速度快,能够迅速地将基坑中地下水位降至基坑底部,有效地阻止周边地下水进入基坑,改善基坑边坡土体力学性质,提高边坡稳定性,具有可调性和人为控制性。一般情况下,以下情况采用管井降水方案较为适宜:(1)深度大于4m的各种桥涵和给排水管道的顶管工程;(2)楼房基础、地下室、防空洞、桥涵基础和城市道路排水工程;(3)周边具有定水头补给的(如河流、湖、鱼池、稻田等)基坑降水;(4)地层为粉土、淤泥质粉土、粉砂、细砂和粉质黏土。
3、井点降水方案评审
对于承建单位所做的初步降水设计方案,需要进行审核与评价。这种初步设计方案不仅涉及方案本身的科学性,还涉及经济是否合理与施工是否可行等问题。例如:《河南省建筑边坡与深基坑工设计方案评审办法》规定,专项施工方案的可行性需要组织专家论证,该论证与评审工作应由建设单位委托,并与评审机构签订委托书。评审机构根据建设单位提供的工程概况、工程周边环境状况、工程地质及水文地质条件、场地地形与地貌特征、监测要点、设计图纸等项目工程资料,对专项施工方案进行评审与认定,为工程项目施工提供理论与技术支持。
三、教学案例效果分析
井点降水方案设计是土方开挖分项工程的一种辅工程措施。其涉及内容较多,如工程地质勘测、井点降水理论、建筑设备系统选择与安装、建筑CACD、工程制图与识图、国家与地区相关的技术规范和管理规定、课堂教学方法的选择与应用等等。在教学过程中,如果教师按照传统的理论教学方式,采用课堂讲授法,因受教学时间的限制,将会导致讲授内容不全、知识系统性与综合性不够等结果的发生。但是,如果教师运用现代多媒体技术,采用案例教学法,就能够让学生在井点降水理论及其与生产结合的学习过程中获得系统的、综合性的理论知识,形象直观地认识到解决井点降水施工项目问题的程序和方法,达到在认知和能力形成过程中抽象与具体融合的目的,而不仅仅是老师与学生间的交流与互动。
四、理论教学实践化实施的条件
当前,理论教学多采用班级授课形式,课时少,教学内容多。在有限的时间内,理论教学要实现师生互动、理论知识与生产接轨、学生认知与实际分析问题解决问题和创新能力形成并举等教学目标,利用现代多媒体技术,采取案例教学或项目教学,让理论教学实践化,是实现这一教学目标的重要方法。但是,多年来高校教学实践也表明,无论从教学理念还是从教学实践上看,理论教学实践化的实现尚有许多问题亟待解决。从教学实践角度,提出理论教学实践化有效实施的几个关键条件。
(1)与课程相关的大量教学案例的收集与整理。案例来自于实践,又高于实践。实践提供了原始素材,但为了使传授的内容更加突出、更加形象、更加鲜明,就需要对其进行提炼和加工。(2)根据专业课程特点,充分利用现代多媒体技术,加强精品课程建设。(3)强化产学研相结合,积极推进教师专业理论素质及其实践能力的协同发展。这与高职高专院校提出的“加强双师型队伍建设”含义是相一致的。
参考文献:
关键字:软件工程;案例;任务;教学模式
《软件工程》是软件工程专业的核心课程,通过对工程化的原理和技巧学习并将其应用于实际软件开发,学生实际软件开发的分析问题、解决问题、知识应用以及实践动手能力将得到极大提升了.源于实践用于实际是软件工程学科的主要特点,这也决定了《软件工程》对实践要求极高,而传统教学模式下,围绕教师“教”为中心,学生被动地、“照猫画虎”的教学模式已无法完全满足这种要求.因此,如何转换教学主体,以学生为中心,提高学生学习主动性和实践能力成为《软件工程》课程教学亟待解决的问题.张佩云[1]等人提出的根据设计的案例进行分段式的情景实施教学和过程管理的教学模式,虽能调动学生的学习能动性,但仍以教师教学为主,留给学生的自主思考时间有限.吕宗宝[2]等人以校企合作背景,将通过与企业合作组建教学团队,虽一定程度的提高了学生的实践能力,但对学生要求极高,不易推广普及.马小军[3]等人所提的基于宽框架与启发式案例教学方法通过设计实用的特定案例,将案例贯穿整个课程的教学过程,该方法对提高学生的分析和解决问题的能力有积极作用,但由于教学中使用的案例过少,限制了学生的自主创新的发挥.上述各类教学方法虽有不同特点,但仍以教师教学为主,学生被动学习为辅,学生的学习积极性和动手能力的提高受到各种特定因素的影响,为此,笔者提出一种以以案例任务驱动《软件工程》教学模式,该方法将教学主体转换,以学生为中心,教师教学为辅,对提高学生学习主动性和实践能力明显效果.
1案例任务驱动的教学模式
朗德尔(ChristopherColumbusLangdell)[4]提出的案例教学,通过将学生置于实际案例情景,引发学生思考和发现问题,进而提升其分析和解决实际问题的实践能力.而美国教育家杜威(JohnDewey)[5]提出的任务驱动教学法以学生为中心,在任务的驱动下,学生有针对性的去应用所学知识和技能.在汲取上述两种教学方法优势的基础上,并对现今市场对软件工程人才需求进行广泛调研后,笔者结合《软件工程》的课程特点,提出案例任务驱动的《软件工程》教学法.首先遵循一定的原则,设计若干科学合理的软件项目案例;然后把案例按软件生命周期[6]各阶段进行拆分,并设计对应的阶段任务;之后学生根据自己的兴趣爱好自由组成团队(一般规模5至8人)、角色分工和讨论选题,并在教师的引导下对其所选案例各阶段任务进行讨论、分析和提交解决方案;最后,各团队将本组所选案例进行项目演示进行归纳总结.在教学实践中,这种学生组成团队后按照案例任务驱动的课程教学模式,学生的发现、分析和解决问题的能力得到了提升,同时很好的培养了他们的团队协作、交流沟通、动手实践和自主创新的能力[7].
2案例任务驱动的《软件工程》教学模式实施过程
2.1精心设计典型软件项目案例精心设计的案例是实施案例任务驱动的《软件工程》教学的基础和前提.设计案例时,除围绕课程教学的重点和目标外,笔者认为还应遵循以下几个原则:(1)过程熟悉原则:学生作为工程化案例的使用主体,案例应贴近学生生活,学生对其过程熟悉,进而把主要精力放在软件工程相关原理和方法的应用实施上.(2)阶段全面原则:案例应具有典型性,《软件工程》的相关原理和方法能得到全面体现,以提高学生理论联系实际的实践动手能力.(3)难易适中原则:在设计案例时,其规模不易过大,系统模块一般控制在5至8个,以便学生迅速适应并进入软件项目角色扮演上,比较适合学生缺乏实际软件开发经验的现状.2.2细化案例任务案例的软件生命周期共有问题定义、需求分析、可行性研究等九个阶段,可根据每个阶段的软件开发内容,设计若干任务.设计出的任务应贯穿整个软件项目的开发,具有针对性、连续性和可反馈性.通过完成任务,学生可激发出浓厚的学习兴趣,改变学习态度,进而主动学习并改变学习方法.2.3疏导任务实施该环节是案例任务驱动教学模式的关键.由于学生一般缺少软件项目的实际开发经验,往往凭感性认知进行分工和合作,此时,教师适当的介入和引导很有必要.首先,给学生留有充足的时间进行案例讨论,并自由组成团队;然后,每个团队推选出一个队长,队长对团队的人员组成、人员技术特长进行总体阐述;之后,在教师引导下,学生展开组内讨论并根据团队成员的技术特长完成角色分配,保证科学合理的制定任务进度安排;最后,各团队队长对本组的成员角色分配和任务进度安排进行总体阐述,并负责协调后期的整个实施过程.整个环节中,教师应注重过程控制,善于把握时机,既要激发学生自主思考的积极性,又要引导学生团体协作和交流沟通[8].该环节实施完成后,学生的实践动手能力将得到极大提升.2.4案例任务评价该环节在各团队完成所选案例所有任务后进行.由团队队长主导,其它组员进行补充形式展开对本团队的案例任务完成情况及问题记性阐述,教师随后从成员结构、进度安排,任务完成程度及团队默契度等方面对其进行综合评价.通过案例任务评价,学生不仅由表及里的对软件开发的原理和技巧有了根深层次的认识,而且通过横向比较,其团队协作、交流表达能力也得到了很好的锻炼和提升.上述案例任务驱动的《软件工程》教学过程如下图1所示.
3教学模式实践分析
案例任务驱动的《软件工程》教学法已在阜阳师范学院信息工程学院的软件工程专业、计算机科学与技术专业、网络工程专业及信息管理与信息系统专业等四个开设有《软件工程》的专业进行了应用和教学检验.通过对回收的367份调查问卷进行分析,相对传统的《软件工程》教学方法,91.4%的学生选择了案例任务驱动的教学法,认为该教学方法更容易被学生接受,更易激发学生的学习兴趣,5.1%的学生认为这种教学法和传统的教学方法并无太大区别,3.5%持观望态度;通过对参与案例任务驱教学法的283名学生进行调研,81.3%的学生认为该方法对提升动手实践能力和学习效率有显著教学效果,17.2%的学生认为有一定教学效果,但不明显,1.5%的学生认为和传统教学方法的教学效果无区别.这教学实践的调查表明,案例任务驱动的《软件工程》教学方法,激发了学生学习兴趣,培养自主思维能力,同时,学生的实践动手能力普遍提高.
4结束语
通过在实际教学中应用,案例任务驱动的《软件工程》课程教学模式在以下几个方面具有明显的优势:(1)将反映现实社会急需的软件项目和技术,设计成案例并进行任务拆分,学生能及时的了解和掌握社会对软件工程人才的技术要求,培养出来的学生其理论和技术特长不会和社会需求有严重脱节.(2)通过参与任务实施的过程,学生能将学到的软件工程相关原理、方法和技巧应用于实际,激发了浓厚的学习兴趣同时,团队意识,协助交流等意识得到很好的历练.(3)该方法中,以学生中心,教师为辅,留给学生充足的自主思考空间,学生的创新能力得到增强,动手实践能力普遍提高.
参考文献:
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〔7〕刘建强.任务驱动:科学探究教学的重要策略[J].教育研究与实验,2015(1):81-85.
1.1德育课程教学案例的概念。所谓教学课程案例,其实是对于实际教学过程中所产生的情况进行预设,通过真实情境的展示来反映整个教学过程中所遇到的种种问题。课程教学案例设计是对于教学整体动态的把握,其中包含着可能产生的问题以及问题的解决方法,对于一些疑难情景进行真实独特的还原展示;此外,设计的德育课程教学案例一定要是真实、典型的案例,通过案例可以让学生产生许多感悟或者启示,在此要突出案例教学的真实性要求,德育课程教学案例设计展示的是一些真实发生的事件,还原疑难情景,创设真实发生的实践情况。[1]
1.2德育课程教学案例设计思路。在德育课程的教学案例设计中,设计者要通过对于教学案例标题、背景、问题、过程以及结果进行反复思考,最终设计出最佳的案例。
1.2.1教学案例标题、背景以及问题设计。教学案例的标题设计过程中,一般可以选取此案例中较为突出的事件来做代表,或者可以纵观整个事件,提炼出事件主题来拟题。在事件分析过程中,要首先向学生说明案例真实发生时的背景情况,包括当时的时间、人物、地点等,介绍事件的缘起,并大致分析案例中的事件、地点、人物各自有着怎样的特点,重点在于说明此案例发生是否与一些外在原因有关。在设计问题方面,案例应当具体鲜明的呈现出问题的缘起、问题具体是什么以及问题产生的原因等。案例中的问题应当阐明主题,并且要在德育课程教育中“以生为主”的生本教育方式,注重让学生自主地发现并试着解决问题,这样,学生可以通过分析问题来进一步明确课程案例教学的目的所在,全面开发学生的积极性和学习潜能。
1.2.2教学案例过程以结果分析。在课程设计中发现问题所在之后,如何合理有效的解决问题就是重中之重。在教学案例的实施过程中,教师要尽可能详细的向学生们介绍学习内容,突出对于问题的解决方法,对于其中的一些疑难情景进行深度剖析,同时也要展现出德育措施具体的实施结果,根据教师与学生不同的体会与反应进一步总结分析。[2]切不可想当然的解决问题,德育课程除了课程教学,更重要的是对与学生心理认知程度、动脑思考程度的一个提升。德育课程教学工作者可以对学生以问卷的方式进行教学方式的反馈,从而反思教学过程中的问题有没有彻底被解决;一些案例能不能真正的关注学生所需;学生是不是对于课程安排可以有效的消化吸收等。
2.技工学校德育课程学情分析
2.1德育课程授课对象分析。德育课程面对的学生涉及专业广泛,学生表现也不尽相同。一些学生因为对于德育课程认识不足,所以较为缺乏信心,更有甚者认为技工学校旨在学习技能,而忽视对于这门课的学习;另外一些学生的文化基础相对较差,对德育课程教学中产生厌学的情绪;一些作为独生子女的学生缺乏艰苦创业的精神,对于物质享受追求较高,相对来说做事情吃苦能力较弱,缺乏恒心与毅力;还有一部分学生自律能力弱,对学校的管理制度明知故犯。
2.2德育课教学内容分折。技工学校的与课程的教学内容依据学生的入学时间等情况,大致分为三部分:以“思想品德教育”为主的第一册德育教材;以“经济政治与社会常识教育”为主的第二册德育教材以及以“职业道德与就业教育”为主的第三册德育教材。大致来讲这些教材的内容都是为了帮助学生提高职业道德、树立优秀的思想品德以及社会、经济以及政治方面的整体素养,对学生的价值观、职业观都有着完善的作用。[3]
3.德育课程教学案例示范
3.1以教师为主导讲授案例。以教师为主导的教授案例对教师提了更高一层次的要求。在教师设计案例的时候就要对整个教学内容进行分析把握,从而设计出与教学案例实际相符的案例。在教学过程中以教师为主导者,分析讲授整个案例内容。通过教师自主的准备,在课堂上向学生们讲授这个案例,可以使得学生们树立起“社会主义职业道德规范最根本在于集体主义原则”的理念,从而对职业道德规范理解更加透彻。
3.2互动交流式教学案例。“生本”的教学方式与以往截然不同,教师要致力于将学生作为课堂学习的主体,与学生交互式的学习教学会让学生亲身体验到知识的趣味以及厚实;另一方面,老师上课的时候与学生之间的交互作用则是影响了整个教学过程的一环,技工学校德育课程教学要灵活的利用这种交互交流式教学,激发学生潜能,增加其对知识的掌握。
4小结
德育教学课程案例,其实是通过对实际教学过程所产生的情况进行预设,通过真实情境来反映整个教学过程中所遇到的问题。课程教学案例设计是对于教学整体动态的把握,其中包含着可能产生的问题以及问题的解决方法,对于一些疑难情景进行真实独特的还原展示。教师应当明确德育课程所面对的学生基本情况以及这门课程的基本内容,在德育课程的教学案例设计中,通过对于教学案例标题、背景、问题、过程以及结果的反复思考,设计出最佳的案例,促进技工学校学生产生对德育课程的积极兴趣,并提高其整体思想道德素养。
作者:孙锦媛 单位:太原市高级技工学校
参考文献:
关键词:采油工程;案例分析;课程教学
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)16-0067-02
采油工程与油藏工程、地面建设工程一起组成了油气田开发工程学科,采油工程立足于油藏工程,向上衔接了钻完井工程,向下接续了地面建设工程,起着承上启下的作用。采油工程的任务是根据油田开发要求,科学设计、控制和管理生产井和注入井,通过采取一系列工艺技术措施,以期达到经济有效地提高油井产量和原油采收率,合理开发油藏的目的。通过采油工程课程的学习,学生应基本掌握各种采油方式和增产工艺措施的原理和设计步骤,辅之以矿场生产实习和石油工程课程设计两个实践环节的学习,学生应当能够解决采油生产过程中的设计和故障处理等问题。
但是多年的教学实践经验以及用人单位反馈回来的信息都表明,大量学生经过采油工程课程的学习之后尚不完全具备解决生产过程的实践问题的能力,主要有如下几种表现:①直接进入企业或研究院所就业的毕业生遇到与书本或讲义中不同的实际问题时,就缺乏解决问题的方法和手段;②继续深造进入研究生阶段学习的研究生则往往是照搬公式,不分适用范围,容易在科研中带来南辕北辙的后果;③部分学生在分析判断生产实际问题时缺乏全局观念,仅从一点或几点出发,难以得到正确结论。究其原因,有如下几点:①石油工程专业改革后,采油工程课程学时减少,理论与实践教学环节均有不同比例的压缩;②采油工程是一门实践性很强的学科,大量理论来源于实践又要在实践中检验,实践课程的比例偏少引起了学生应用上的缺陷或不足;③部分教师缺乏实践经验,同时教学准备不足,导致理论与实际脱节的现象产生。基于以上问题,教学人员考虑在研究生及高年级本科生中开设采油工程综合技术与案例分析课程。
一、采油工程综合技术与案例分析课程内容及特点
采油工程综合技术与案例分析的研究目标是培养学生与采油工程现场结合并能够解决采油现场实际问题的能力,通过让学生学习课堂理论知识并与现场实践相结合的方法,使学生通过本课程的学习,提高对采油工程实际问题的分析与解决能力。采油工程综合技术与案例分析课程应在石油工程专业本科生完成了采油工程课程、修井工程课程、矿场生产实习和石油工程课程设计等环节之后进行,需要学生具备初步的采油工程实践经验,对采油工程的理论与实践的结合有一定的认识基础。总而言之,采油工程综合技术与案例分析课程应与采油工程课程密切衔接,又具有相对独立性,同时要避免与采油工程先修课的内容重复,应着重突出其实用性。
1.系统性。这里的系统性是指采油工程综合技术与案例分析这门课要以采油工艺的基本原理为基础,采油工程方案设计为主线,同时兼顾采油工程生产中的故障处理和疑难问题分析;采油工程各个方面的内容应该有机结合,理论方面以经济有效地提高油井产量和原油采收率为目标,矿场应用方面以提高生产井免修期和泵效、措施井以提高有效率和有效时间为要求,最终达到采油工程系统化的目标实现,同时使学生在解决工程问题的同时加深本学科的系统性认识。
2.完整性。除了配合和深化采油工程课程的主要内容,如不同举升方式的采油原理和设计方法,水平井产能分析和水平井的应用,不同类型油藏的(碎屑岩、碳酸盐岩)开发技术及配套的增产措施等,还应适当地补充测试工艺、修井工程以及完井工程的部分内容,使其成为以采油工程为主体、上下各有部分延伸的完整课程。值得说明的是,与钻井工程对完井工程的要求不同,采油工程是提出油气田开发和采油工程对完井工程依据的要求。
3.实用性。本课程是采油工程、修井工程、完井工程等课程的后续课,与这些课程不同的是,本课程着重于矿场实践问题的解决,但是又不单纯以解决矿场实际问题为目标,而是要在解决矿场实践问题的过程中进一步强化学生对采油工程、完井工程等课程理论的认识,让学生学会如何利用这些课程所学的理论解决矿场的实践问题,在实践环节加深对理论的认识,同时拓展理论问题的前沿进展研究。
二、采油工程综合技术与案例分析课程教学方法
石油工程学科本来就是一门实践性很强的学科,采油工程学科作为石油工程学科的重要有机组成部分,是随着石油工程的发展而发展起来的,从依靠天然能量着眼于单井生产向从油田整体出发合理部署井网,注水注气保持油藏压力,人工举升工艺的改进和设备配套以及酸化压裂、调剖堵水、防砂等油气井增产增注措施应用,采油工程综合技术与案例分析课程一方面要能够反映理论上的最新研究成果,另一方面要能够准确地体现不同的采油工程技术在矿场上的适应性及发展方向。
1.理论与实践相结合。由于采油工程综合技术与案例分析面向矿场应用实践,结合理论以培养学生系统进行采油工程方案设计,矿场实际问题处理的能力;在课程教学中首先要进行采油工程方案设计中的疑难问题,特别是几个中心环节的节点处理,衔接完井工程和地面建设方面的几个重要指标,特别是要培养学生树立采油工程综合技术应用的宏观思维方式,如在采油工程方案编制中举升方式的选择和设计,以往采油工程技术人员被动地按照油藏工程设计进行,缺乏主动性和针对性,现代采油工程则要求提前介入,通盘考虑,主动地结合油藏地质条件和技术指标进行举升方式的优选和设计,优选和设计的成果还可以指导油藏工程方案指标的计算或复算。采油工程综合技术与案例分析课程学习的过程中,不但要重视相关知识的学习,注意其多解性,那么相应的学习成果就需要在实践中进行对照和检验,特别是与矿场实际实施中不符的内容是重要要剖析和学习深化的重点,要认真分析这些差异究竟是理论上的不适应,实际中有困难,还是自身设计的错误,只有这样,才能加深认识,真正从实践和理论结合入手掌握相关知识。
2.计算机辅助教学应用。计算机技术的飞速发展给工科教育也带来了较多的革命性手段,对于采油工程综合技术和案例分析这门课程来说尤为有效。①多媒体教学手段可以形象化地将矿场实践情况如实地在课堂上展现给学生,克服了矿场生产实习时间不足的弊端;②数据库技术的发展可以收集和整理大量采油工程方案设计成果,并能根据实际教学需要进行组合或调整,提供取之不尽的设计和计算数据,便于大批量学生应用;③发挥专业化软件的作用,课程学习与专业软件对照,一方面可以利用相应专业软件对照检验学生学习的成果,另一方面可以加深学生对专业软件在设计中的流程、机理和应用,两者可以相互促进。
3.教材建设及素材完善。为了保证课程的延续性和科学性,在课程开设一段时间之后,就应该及时地总结教学成果,一方面根据学生的成绩变化情况,另一方面结合学生在现场中的应用效果,尽快地编写课程教学大纲,在教学大纲指导下编写课程教材大纲,不断引进和吸收国内外类似课程的最新教学成果,同时不断补充完善实操案例,对一些技术或理念落后,已有新工艺技术取代的旧的内容及时舍弃,节约宝贵教学资源,同时达到学以致用的目的。
教材建设方面要注意与采油工程等其他相关课程的衔接和补充,又要注意教学目标在不同指导下的有所侧重,既要突出课程特征和教学重点,又要避免“大而全、小而全”的弊端,严格按照教学学时的120%安排教材主要内容,另外安排40%~60%的补充内容,以便学有余力的学生课外阅读,同时也兼顾研究生教学的特点,预留相应内容以拓展学生视野。
参考文献:
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