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【摘要】《流体力学》课程理论性强,概念多、公式繁杂。本文针对流体力学课程的内容特,课程地位重。根据该课程的特点,结合教学实践及教学现状,从提高教学质量、教书育人、教学思想改革、教学内容改革、教学方法改革五个方面进行了探讨。在教学过程采取讲授——自学——联想——解疑——归纳——习题的运行结构。激发学生的学习兴趣,使学生获得系统知识,取得较好的教学效果。
【关键词】流体力学 材料成型与控制工程专业 教学改革
《流体力学》是材料成型与控制工程专业的一门重要的专业基础课。主要研究流体平衡和运动规律及其实际应用的技术科学;具有理论性强、工程实际应用广、概念和方程较多且易混淆、对学生高等数学知识及综合分析和处理问题能力要求较高等特点[1]。公式多而乏味,教师难教,学生难懂[2]。因此,进行流体力学课教学改革,提高流体力学课教学质量,使学生学好本门课程,培养学生分析能力和创新能力,为后续课程的学习、工作和科学研究打下必要的基础。
1 提高教学质量
要搞好教学、提高教学水平和教学质量,首先必须备好课、讲好课、提高讲授水平。教师不仅仅讲授教学知识,而且在传授教学知识的同时,要传授科学思想、科学方法和科学精神,并将它们尽可能完美地结合起来,融为一体。认真备课,大量的收集资料、反复推敲、修改讲稿;同时在讲授时要理论联系实际[3],这样会取得更加理想的效果。例如,讲授压强是标量时,可以举例说:潜水员在水下一定深度时,他的脸部朝任何方向所受的压强都相等,不会因为方向的不同而改变,而矢量却与方向有关,说明压强是标量。这样理论联系生活实际的讲法就使学生感到理论教学学习并非是一堆僵化的、神秘莫测抽象难懂的定义、定理和公式,而是解决实际问题所需要的生动活泼、威力无穷的工具。学生学完本门课程不是只学会了一些公式、定义、定理,而是学会了解决实际问题的科学的理论方法。
2 教书育人
教学中还要注意教书育人,为人师表。教会学生学习方法才是尤其重要的,使他们懂得什么才是对学习内容的真正理解;懂得理解的深度是有多种层次的,看懂书上的方法和推理只是肤浅的第一步,必须反复琢磨这些方法的实质,领会为什么采用这种方法能够成功,体会这种方法是怎样想出来的;只有这样才能创造性地应用和发展这些方法,否则只能模仿地应用。另外,学习科学必须老老实实,来不得半点虚假,必须谦虚谨慎,不能有半点自满和夸耀。学习如此,做人亦如此!
3 教学思想改革
根据时代的要求积极探讨《流体力学》课程建设与教学改革的新理念。《流体力学》课程在高等学校的人才培养中,不仅是一种工具、一种知识、一种语言,而且也是一种素质、一种思维模式、一种文化。在教学中不仅要向学生传授知识,而且要在传授知识的同时,传授《流体力学》的科学思想、科学方法和科学精神,培养学生的学习、分析和解决问题的能力以及创新精神与创新能力。这是本门课程教学改革和建设的出发点和落脚点。
4 教学内容改革
根据《流体力学》学科的特点和当代科学技术发展的趋势,要吐故纳新。积极查阅资料,进行知识更新。在讲解经典内容的同时,要注意渗透现代的思想、观念和方法,采用现代术语和符号,为现代《流体力学》课程适当地提供内容展示的“窗口”和延伸发展的“接口”。
5 教学方法改革
在发挥教师主导作用的同时,充分发挥学生的主体作用的思想,努力推行让学生从知识的被动接受者转变为主动参与者和积极探索者的教学方法。进行将教师课堂讲授、学生自学、联想课堂讨论、答疑和课后习题课相结合的教学方法。以课堂讲授为主,结合学生自学,同时教师以多种形式提出各种问题,激起学生学习兴趣[4],启发学生联想,适时组织学生对其中能反映知识内容本质的一些问题进行探索研究,最后梳理概括使学生获得系统知识,通过做课后作业来进一步加强理论知识的理解。整个教学过程形成讲授—自学—联想—解疑—归纳—习题的运行结构。
5.1 讲授
要抓住重点难点,由浅入深的讲解,同时要联系生活生产实际。
5.2 自学
我国古代就有“学贵自得”“学贵自化”的说法。联合国教科文组织出版的《学会生存》一书也指出“未来的文盲,不再是不识字的人,而是没有学会怎样学习的人”。现代教育更重视培养学生的自我发展能力,这就要求教师不仅要教学生“学会”,而且还要教学生“会学”。自学阶段应要求学生:①初步理解教材的基本内容和思维过程;②复习回忆有关旧知识,并与新知识相联系;③找出教材中的重点内容和自己不理解的问题;④做自学笔记,可适当做些批注,勾划出关键词语;⑤尝试练习,推导过程等。最后让学生闭上课本,围绕教材内容思考以下问题:下节课教师要讲什么,自已懂不懂;与新知识有关的旧知识是什么,是否已经掌握;通过新旧知识对照有什么猜想,还有什么问题未解决等。
5.3 联想
所谓联想思维,即是由一事物想到另一事物的思维过程。世界上的事物都是相互联系、相互影响的。诸多事物反映到人们头脑中,会形成各种不同的联想。根据这一规律,教师可结合教材内容的具体特点,精心设计展望式问题,以启动学生的联想思维。教师要善于以问题为载体,以联想思维训练为主线来组织教学。
5.4 解疑
解疑的过程,是一个讨论、研究、探索的过程,它彻底改变教师讲,学生听的习惯做法,课堂上是学生积极思考、踊跃发言。这种讨论,有时是个人发言,有时是小组讨论、代表发言。讨论的过程也是深入理解的过程,有些学生没有想到或没有理解这个问题,通过听别人讨论、辩解,而获得知识。这种获得知识的方法使得他们记忆的更牢、理解得更深。另外解疑的过程又是个调控过程。教师必须对联想提出的问题进行合理的控制,根据教材要求,把问题分类处理:涉及本节课重点教授的内容,要重点突破。
5.5 归纳
这里的归纳既包括对学习内容的梳理与概括,又包括对教学效果的调节与整合。在归纳环节,教师要指导学生把一般性结论进一步强化、引伸,把学得的法则梳理概括。教师归纳的首要任务,是帮助学生弄清知识的来龙去脉,以及各知识点之间的相互联系。使所学知识融为一体,便于记忆和灵活地利用所学知识解决问题。
5.6 作业
课后作业是检查学生对所学知识理解、掌握程度的一种手段,学生必需认真仔细做作业。
6 结论
在教学中积极把握《流体力学》中的重要思想方法,揭示问题的本质,进行深入浅出、生动活泼的讲解。同时结合科研、生活、生产中的实际问题,向学生传授治学方法,培养学生的学习能力和创新精神,收到了很好的效果。
参考文献
[1] 王伟.土木专业工程流体力学课程教学研究[J].山西建筑.2008.Vol.34.No.21.
[2] 吴光林.《流体力学》课程教学改革的思考[J].科技信息(科学教研).2008. No.14. 172-173.
[关键词] 冶金传输原理 理论和实践 过程教学
冶金传输原理是以高等数学、大学物理和物理化学等课程为基础并与冶金过程紧密联系的冶金类专业基础课。广大师生普遍认为该课程“难学难教”[1],其中冶金传输原理的“难学”,主要体现在课程的相关概念、定理、定律,特别是相似原理、因次分析以及相似准数等的抽象性,对于第一次接触这些内容的初学者,难以与实际的物理过程相结合,而表现为“难学”。对于冶金传输原理的“难教”,是该门课程数学与物理高度结合的特点,而学生专业知识的不足以及数学、物理知识不扎实等实际问题,在实际的教学过程中如何克服这些问题,能够使学生理解和掌握教学大纲所规定的内容,是“难教”的主要表现。因此,针对这些问题,如何提高教学质量,培养具有实用型及创新型素质人才的要求,是该门课程教学改革始终探索的方向。
冶金传输原理的课程特点
冶金传输原理课程的特点是数理解析较重,其理论和研究方法来源于流体力学、传热学以及成熟的质量传递理论而形成一门独立的学科,解析方法着眼于物理概念和数学表达的统一,并且突出了物理过程的特点[2]。它是一门既有较强的理论性,又有很强的实践性的课程[3]。传输理论应用于冶金的实际过程,首先要对实际过程进行观察分析,建立简化的物理模型,然后建立相应的数学模型,再用数学分析解法、相似原理—模型实验法和类比法等适合的方法求解给实际过程提供理论支持。自上世纪80年代以来,由于计算机软、硬件的快速发展为传输过程的数值计算提供了强大支撑,使计算流体力学、计算传热学等也随之有了长足的发展,目前,数值计算已成为传输原理的重要组成部分,同时也丰富了课程的内容。
冶金传输原理过程教学的方法
把冶金传输原理基本概念以及理论模型和冶金工程应用相结合,关键是介绍这些理论、模型与实际的冶金问题相结合的过程,实现理论联系实际,学以致用。这样一方面培养学生的实际应用能力,另一方面提高学生兴趣,加深理论知识的理解以及对专业的认识,提高教学质量。结合教学经验采取相应的方法和针对性的措施。
1.课内与课外相结合
课程数理解析较重的特点主要体现在涉及的数学、物理知识较多,为了更好地完成教学内容,就需要学生掌握扎实的数理知识,这样,课前有针对性的预习就显得很重要。因此课内与课外相结合就表现为课前的预习、课堂的听讲和笔记以及课后的复习和及时完成作业的模式。在课堂上,通过回想式的提问,巩固上节课的知识点,起到承上启下的作用,使本节的知识点能够顺畅衔接和充实,并且及时明确下节的内容,学生在预习时能够有针对性地查漏补缺,从而有效地利用课堂时间进行传输原理的教学。通过这些环节的积极实施,提高课堂的教学效果。
2.启发式与能动性相结合
冶金传输过程的相关概念、定理、数学物理模型以及解析方法,对于初学者来说比较抽象,特别传输过程简化物理模型、数学模型的建立,以及数学模型的解析等,是知识的综合应用,特别是数理解析过程复杂、繁琐,对于基础知识薄弱的学生显得犹为枯燥乏味,影响了教学的效果。针对这种情况,在课堂上采用适当的提问进行启发式互动,了解学生对基本概念的理解程度,及时引导概念的转换。对于一些简单的推导,在介绍基本的推导方法后,让学生参与其中,共同完成过程的推导,使学生在这样的方式中,掌握解析方法。另外,结合课堂教学内容,布置适当的课外作业,加深对所学内容的理解,提高了学生学习的能动性。
3.专业知识与自然知识相结合
根据专业培养计划,冶金传输原理课程属于专业基础课,安排在认识实习实践环节之后,学生虽然完成了认识实习,但对于专业的认识、工艺知识的理解还是有很大的局限性,加之冶金过程的高温和不可见性,实际的冶金物理过程更具有抽象性,这些都加大了教学过程中与实际结合的难度,降低了学生学习的兴趣,影响教学效果。因此,把冶金传输原理与实际生活中的应用结合起来,以提高学生学习兴趣。例如自然对流传热在换热方面的应用,即密度是温度的函数,由于温度的变化使密度变化而产生了自然流动,完成热量的交换,这就是土暖气的原理,以及烟囱是伯努利方程的实际应用、流体的黏性与涡流的产生等。这样的实际应用提高学生学习兴趣的同时也加深了对专业知识的理解。
4.教学与科研相结合
本科的教学与科研有着密切的关系,把教学科研团队的研究成果与实际的教学进行有机的结合,扩充了学生的视野,丰富了课堂教学的内容,提高了学习的兴趣和教学质量。如动量传输中流体流量的测量,就是伯努利方程的具体应用,其中对节流装置的标定是采用实流标定或者风洞试验,利用相似原理确定相关相似准数,根据相似充要条件,建立试验模型系统和实际测量系统的相似准数方程,通过确定的相似准数将试验模型系统与实际流体流量的测量连接起来,由于实际流体流量的测量;为了确定氧气转炉吹炼工艺参数而设计的转炉冷态模拟实验;以连续铸钢过程温度场的模拟计算,根据结晶器、二冷却区和空冷区的不同边界条件,进行连铸温度场数值计算,并介绍典型的有限差分法、有限单元法和有限容积法等数值计算方法,介绍计算机在传输中的应用,同时介绍在计算流体力学、计算传热学的方面有成熟应用的如FLUENT、PHOENICS等商业软件,使学生了解传输原理在数值计算方面的进展情况以及在冶金生产中的应用,如中间包流场的计算、钢包桶式精炼炉底吹氩时流场的分布等。
5.理论与实践以及实验相结合
冶金传输原理工程技术基础课程的特点决定了其实践环节非常重要。在课堂教学的课时外,安排有6个-8个课时的实验内容,主要有验证位能、静能和动能之和为常数的伯努利方程实验;通过流速和差压来进行流体流量测量的实验;转炉冷态模拟实验等。采用教学与实验相结合的方法,均可使学生对相应的物理过程有一个深刻的认识,强化理论与实践相结合的过程。
在传输原理的教学过程中,要结合冶金工程专业的工艺特点与相关的传输原理进行有机的关联,如埃根公式在高炉炼铁中的应用、动量传输在连铸中间包流场分布方面的应用以及渣-钢间反应的传质模型等,在这方面给学生一个有益的导向。
6.知识的持续更新
为了更好地实施冶金传输原理的过程教学,在平时要不断进行教学方法、专业知识学习以及工程实践的积累。对于教学方法的学习,一方面要查找教学过程的不足,另一方面要请教教学经验丰富的教师、专家,通过听课的方式,取长补短,积累教学经验。专业知识方面的积累,主要是通过平时的备课以及在教学过程中发现的问题,及时查阅相关资料进行求证,如对流体力学、传热学以及数值计算、计算方法等方面知识的学习、积累,通过自学或请教于专家,来加强自己对专业知识的理解,同时,利用带队实习、与企业横向课题合作以及去企业实践锻炼的机会,不断充实自己的工程实践知识,可以为过程教学提供更多、更丰富的工程实例,并且借助自己所在的教学科研团队的平台,把冶金实际以及科研的内容提炼为简洁明了的课堂语言传输给学生,提高过程教学的效果。
结 论
冶金传输原理教学过程贯穿于每一个知识点、每一节课教与学的小环节,以及理论与实践相结合的小环节之中,这样的环环相扣,提高学生掌握知识的能力和教学质量。教学的关键是培养学生解决实践问题的能力,授之以“渔”使学生在以后的工作中,在所掌握知识的基础上,能够继续得到丰富和提高,培养实用型人才。
参考文献:
[1]林万明,王皓,陈津.《冶金传输原理》教学改革与实践[J].科学之友,2006,7:75-76.
[2]王超,杨双平,袁守谦,鲁路.加强冶金传输原理课程理论联系实际的过程教学[J].中国冶金教育,2010,9.
关键词:工程力学;教学改革;探索;实践
一、高职工程力学教学中存在的问题
工程力学是介于基础科学与工程科学之间的技术基础课,既有较强的理论,又与工程和生产实践密切联系。随着科学技术的发展,力学的新知识不断涌现,工程技术对力学的要求也越来越高,而针对高职教育的培养目标,教学计划中给予工程力学课程的课时却越来越少,使得教学实施过程中,出现了很多的问题,因而工程力学教学必须改革,以适应当前社会对应用型、技能型人才的需要。
长期以来,工程力学教学大纲过分强调课程本身理论的系统性与完整性,注重公式的推导,与相关课程的联系较差,并且联系实际工程不够,尤其缺乏对学生将工程实际问题转化为适当的力学模型的培养。
由于工程力学课程的缩减,使得教学实施中与前继课程如工程制图、高等数学很难安排得当。再加上一贯的“满堂灌”教学方法,教学内容过多过繁,增加了学生接受和消化力学知识的困难,也不利于学生独立思考和分析与解决问题能力的培养,更谈不上培养学生分析解决工程实际问题的能力。
教学方法陈旧,课堂气氛沉闷,力学知识本身的枯燥无味,再加上学生缺乏主动性与积极性,不能给学生留出充分的思维空间,教学效果不理想,成绩不佳,影响后续课程的学习。
二、改革教学方法及手段,调动学生学习能动性
1 进行科学史、科学家传记和科技新成就的教育,诱发学生的学习兴趣。把力学科学史、科学家传记和科学新成就介绍给学生,使学生对力学由陌生进而产生兴趣。如瓦特发明蒸汽机,茅以升造桥,阿基米德创立机械学、流体力学、发现杠杆定律;哥白尼创立日心说,写下《天体运行论》的故事等等。这样可缩短学生和力学的距离,激发他们学习力学的兴趣。
2 对力学中一些定理、公式尽量用生活实例加以解释,使理论学习深入浅出。在力学教学中,可结合实际,把一些枯燥的定理、公式用形象生动的生活实例来阐明,如讲到摩擦时,用汽车轮子为什么有花纹来说明。轮胎上的花纹并不是为了漂亮,而是为了防止车轮在平滑的路面上滚动时打滑。当讲到圆轴合理截面空心轴比实心轴合理时,用人的四肢的骨骼,稻麦茎的截面也是空心圆截面加以说明。通过举例,使同学们觉得力学并不深奥,而是与生活实际密切联系,使他们产生学习兴趣,并化为一种学习动力。
3 自学配合精讲,倡导对话式教学。由于本课程内容多,知识面广,我们采用了课堂讲授法、问题教学法、自学讨论法和引导归纳法相结合的多种形式的教学模式,发挥学生内在潜力,培养其综合能力。
自学是保证课堂精讲,提高教学效果的前提之一。教师首先要编好自学指导书,要求学生开课前自学,开课后预习,并做好读书笔记。课堂上教师可随机安排学生对自学内容进行概括、总结,并根据课堂讨论情况及时纠正,解答学生自学中发生的错误概念和疑难问题,然后对重点、难点内容详细讲授。此外,还可通过典型例题及工程实例边讲边讨论,活跃课堂气氛,引导学生发散思维,激发其学习主动性,教会学生会学和节省学时。
“对话式教学”能促进学生思考,形成师生间互动关系,有利于学生理解、深化、拓宽所学内容。其目的一方面提高学生在公开场合的应对能力,提高学生心理素质;另一方面有利于培养学生组织“讲稿”的能力。通过参与,使学生从知识的接受者变为学习的研究者。
4 分层次教学,激发学生创新意识。为培养学生思维能力,激发其创新、竞争意识,教师应区别对待不同层次的学生,因材施教。为此,可将工程力学课程划分为由2个模块组成,即基础型模块和应用型模块。基础型课程内容以专业课“必需、够用”为原则;应用型课程内容为工程力学的有关理论在生活及工程实际中的应用,注重培养其动手能力、分析和解决问题的能力,培养学生的创造能力。
5 加强实验教学,提高学生操作技能。实验教学的目的,除配合理论教学外,主要是培养学生动手能力。如材料力学性能测定实验,让学生能利用课外时间熟悉仪器设备及实验程序,再上机操作。这样既可缓解设备不足的矛盾,也可减少试验材料的消耗。通过拉伸机的自动描绘仪,把材料的拉伸曲线描绘出来,学生在得到了第一手感性材料后,再经教师启发和讲授,学习积极性和效果会明显提高。
6 利用挂图、模型、多媒体教室等手段,增强直观教学效果,培养学生学习兴趣。在不能实现现场讲课的情况下,利用电教片将工程结构、机构及有关机器设备展现在学生面前,增加感性认识,使学生将课程与工程背景联系起来,从而能更好地培养学生解决工程实际问题的能力。采用可交互式的CAI多媒体教学软件于课堂教学,可极大减少繁琐计算的时间,使学生将主要精力用于理解、应用上,教师也有更多的时间实施启发、诱导。总之,直观教学能使许多力学疑难问题迎刃而解,既可培养学生兴趣,又可增强其学习的自信心。
三、教学改革的探索与实践
伽利略学说的捍卫者
托里拆利出生在意大利华耶查城富裕的贵族家庭。
他从小就受到了良好的数学教育。在十七八岁时,卓越的数学才能已初露锋芒。于是在他二十岁时,伯父将他带到罗马,受教于伽利略的学生卡斯德利。卡斯德利是当时远近闻名的数学家和水利工程师,他在数学领域内很多方面都有卓越的成就,还为水力学创立了科学的基础。卡斯德利见托里拆利年轻聪慧,十分喜爱,便指派他为自己的私人秘书,在学术上给予他指导。
托里拆利深刻研究了伽利略的《两种新科学的对话》一书。从中获得了有关力学原理发展的很多启发。1641年,托里拆利出版了《论重物的运动》一书,企图对伽利略的动力学定律作出新的自己的结论。卡斯德利在一次拜访伽利略时,将托里拆利的论著给伽利略看了,还热情推荐了托里拆利。伽利略看完托里拆利论著之后,表示非常欣赏他的卓越见解,便邀请他前来充当助手。1614年,托里拆利来到佛罗伦萨,会见了伽利略,此时伽利略已双目失明,终日卧在病床上。在他生命的最后三个月中,托里拆利和他的学生维维安尼担任了伽利略口述的笔记者,成了伽利略最后的学生。
1642年伽利略逝世后,托旦拆利接替伽利略任佛罗伦萨科学院的物理学和数学教授,并被任命为宫廷首席数学家。从此他有钱可以做一些实验研究,不再像以往那样只能从事理论探索。后来,托里拆利大大充实了伽利略的《两门新科学的对话》“第五、六两天”的内容。
托里拆利在佛罗伦萨生活了五年,直至去世。在这五年多的时间里,他进行了大量的科学研究,还结识了画家罗莎,古希腊文明学者达狄和水利工程师阿里盖提,并受到了上层人物们的普遍敬重。他还应邀在秕糠学会作了12次学术演讲,演讲题材广泛,其中有6次是关于物理学方面的。这些讲稿在语词方面均无瑕疵可挑,为常人所不及,是典型的意大利文学作品。他的演讲中还充满着文艺复兴时代的那股斗争精神,抨击了那种尽全力维护顽固守旧势力的天主教思想,多次欢呼伽利略的成就,捍卫伽利略的学说。
纠正卡斯德利的错误
托里拆利对发展力学所作的最重要的贡献是创立了著名的液体从容器细孔流出的理论。当时,水力学权威卡斯德利认为水流的速度跟孔到水面的距离成正比,且这一见解又得到伽利略的赞同,无人敢怀疑。托里拆利为弄清楚这一道理,认真地做了实验,进行了仔细的测量。结果发现,从器壁小孔流出的水流的速度不是跟孔到水面的距离成正比,而是跟此距离的平方根成正比。水流初速度v与桶中水面相对于孔口高度差h的关系式为v=A根号h(A为常数)。后人称此式为托氏的射流定律。约在他之后的一个世纪,丹尼尔・伯努利才得出v=根号2gh的结果。托里拆利后来又通过实验证明了从侧壁细孔喷出来的水流的轨迹是抛物线形状。托里拆利的这些发现,为使流体力学成为力学的一个独立的分支奠定了基础。 在数学上的贡献 托里拆利也具有很高的数学造诣。他在数学方面最大的贡献是进一步发展了卡瓦列里的“不可分原理”,帮它走向后来牛顿和莱布尼兹所创立的微积分学。他在《几何学文集》中提出了许多新定理,如:由直角坐标转换为圆柱坐标的方法,计算有规则几何图形板状物体重心的定理。还成功地结合力学问题来研究几何学。例如,他研究了在水平内的一定速度抛出物体所描绘的抛物线上作切线的问题,还研究了物体所描绘的抛物线的包络线。他曾测定过抛物线弓形内的面积,抛物面内的体积以及解决了其他十分复杂的几何难题。托里拆利还将卡瓦列里的不可分原理以通俗易懂的方式写得颇受广大读者欢迎,对不可分原理的普及起了推动作用。
大气压的测定
当时学术界对空气是否有重量和真空是否可能存在的问题还认识不清,主要是受亚里士多德思想的遗留影响,认为“世间万物之中除了火和空气以外均有各自的重量”,并坚持自然界“害怕真空”的说法。伽利略对此说法表示怀疑,他说:“我们不能相信像亚里士多德所说的那样,仅仅认为某物是轻的,某物是重的,而应当认识到所有的物体都有其各自的重量,只不过各种重量大小不同和质地疏密之分而已。”“如果人们凭感觉和理解都还不能认识到真空的存在,那么凭感觉和理解又如何能否认真空的存在呢?”伽利略曾发现,抽水机在工作时,不能把水抽到10米以上的高度,他把这一现象归结为水柱受不了它本身重量之故,再找不到合理满意的解释。
托里拆利坚决赞同伽利略的关于空气有重量和真空存在的说法。在总结前人理论和实验的基础上,托里拆利进行了大量的实验,实现了真空,验证了空气有重量的事实,否定了伽利略的关于真空力的说法。
关键词 互联网 理论力学 教学模式
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2016.07.055
0引言
理论力学是一门理论性较强的技术基础课,是很多工科专业学习材料力学、弹性力学、塑性力学、流体力学等后续课程的最重要的基础课程。在我校土木、机械、矿加等工科专业均开设有不同学时的理论力学专业基础课。理论力学主要包括静力学、运动学和动力学三部分,其理论性强、计算繁琐,比较枯燥且趣味性较低,传统的被动教学模式下很难培养学生对理论力学的学习热情。近两年以来,“互联网+”成为热词,传统行业纷纷与移动互联网“联姻”。3G、4G智能手机已经成为了大学生日常生活中的一部分。借助移动设备以及WiFi的普及,实现翻转课堂的理念能极大地促进学生对理论力学知识和课堂的融合;也能有效地利用课余时间,随时随地获取课程资料,提高学生运用智能手机获取资源的能力。同时还可以减少学生无节制地痴迷在手机游戏中,影响学生的正常学习和生活。
1理论力学教学现状
(1)理论力学是基础课程,我校大部分工科专业在大二都有开设,理论力学的基本教学内容和教学要求大体一致。每学期集中在秋季学期开课,根据专业特点不同和学科改革要求,采用不同学时的设置。使得存在学生专业跨度大,数量多,课程安排压力大等诸多教学管理方面亟待解决的问题。
(2)课程体系严谨、理论成熟、逻辑性强,实际问题高度抽象灵活多变,应用领域广泛。仅利用多媒体课件,网页网站虽然在形式上弥补了传统讲授方法单一、满堂灌教学模式,但这种教学方式对于“90”后的大学生来讲依然显得比较单调,不利于学生对理论力学中的概念、公式的深入理解,出现学生普遍反映理论能听懂,但习题还是难解决。并且需要限定学生专注于投影屏幕,不具备便携性、空间及时问上受限制。
(3)科技的进步,智能手机和移动互联技术的发展,无线网络的一种非线性的思维方式大大提升了大学生的智力。有相当数量的学生成长的信息环境使得他们更熟悉感兴趣手机作为介质的网络化生活、沟通方式,致使厌倦传统老师口传相授的授课模式。出现上课玩手机聊微信或打游戏、听讲不认真、不能跟随课堂进行理论力学的学习,甚至考试通过率普遍偏低,且无法将理论知识融会贯通、灵活自然地应用在所学专业涉及的实际问题中。
2对理论力学教学的几点建议
2.1移动互联平台的搭建
根据学院理论力学教学文件及教学资源进行平台整合,建立APP应用与教育教学深度融合的科研课题组,深入研究如何实现针对理论力学专业课APP云平台,与教学、师生互动、资源汇总、教育管理等方面的协同,有效推动对理论力学课程的全方位,多角度教学模式改革。图1所示,该APP平台手机端实现,课程、资源、互动功能整合多种形式的教学资源供学生课下或课内使用。
(1)教师通过该app平台进行教学大纲、多媒体课件、模拟试题、教学日历及学习指南上传到服务器便于学生了解课程教学情况,同时收集各类与理论力学有关科学家的生平趣事、课程疑难解析短片、与实际工程相联系的工程背景知识,优秀的网站资料及期刊资料汇总,微课程、公开课及MOOC课程等资料上传到服务器。
(2)学生通过手机下载或搜索资源,进行离线或者在线的学习,资源的汇总和资料的共享可有效调动学生对理论力学的学习主动性、积极性和探索性。通过该平台师生无地点、无时间限制地进行移动式交流与学习,方便了解每个学生日常学习状态及掌握知识的程度,检查学生的学习情况。
2.2微信公众号,微信群关注互动
在移动互联网时代,在商业、政务、公共服务等领域都开始推行和普及微信公众号服务模式。由腾讯公司开发的微信公众号,客户通过在线申请接入的移动公众服务平台,无需进行重新开发可直接应用,利用微信服务平台提供的接口程序,便可将已有的传统服务移植到公众服务平台中来,如即时信息推送、界面个性化管理、移动支付、Web2.0等服务。将微信公众平台作为课问课后师生交流平台,提供信息服务、互动交流,如下达课程综合训练、典型例题详解、答疑解惑等。也符合学生即时学习、碎片化学习的新模式。不论老师还是学生只需打开微信,扫码或者搜索服务号,便可以进入该理论力学公众服务号,无须再输入帐号及密码,也迎合新一代大学生获取知识的途径快捷、方便的体验要求。
微信有着庞大的用户群,几何级增长的信息传播速度,随时、随地信息与浏览,目前很多教师和学生都有自己的微信账号,都可以利用这个微信账户建群、微社区,通过微信上的联系方式和群内师生进行交谈,将传统的面对面谈话方式,变成文字或语音等方式,也可以进行资料共享。还可利用理论力学微信公众号提供的分享、转发、转载等手段,实现在大范围内迅速研讨学习等多种交互形式,这样既能够完成对理论力学知识的教学要求内容,也能够集中学生的注意力和提高学习兴趣。此外每位教师可开通诸如博客、微博、微信、QQ、电子邮件、QQ群等自媒体,将课程讲义,疑难问题解析,典型例题及经验资料等发给微信朋友、分享到朋友圈,将文章转发到QQ博客(朋友圈)。
2.3利用二维码技术
二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的,在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的比特流的概念,使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。结合微信公众号,理论力学教师可以将每次课的讲义、笔记及对应练习题等资料制作出二维码,采用课堂或者学习平台给学生。学生通过扫描二维码直接跳转到上载有该条新闻的网页观看视频、音频等视听结合的多媒体理论力学资料,也可下载学习。
2.4“淘宝式”课程考核形式
借鉴淘宝网运营模式设计一种新的学生课程评价方法,对学生成绩进行最终考核,改变传统的教师出题学生作答“一考定终身”的单向模式。通过app平台实现翻转课堂的理念,学生既是学生,也充当教师的作用。按照理论力学课程进行静力学、运动学及动力学阶段性进行互动出题,随机测试,交叉评价,实现由学生命题给出参考答案一随机生成试卷一批阅试卷一学员互评等考核过程,完成学生对理论力学知识的巩固和强化训练。让学生同步体验出题、考试、批阅的全过程,对知识点的掌握程度进行多次反复加强训练,以达到对课程知识学习效果的检验。测试其掌握知识和运用知识的能力,实现将考核贯穿到整个教学过程中,更关注学生对学习过程的参与,思维理念的发展。