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Abstract: Hydromechanics is a course combining theory with practice and has abstract concept. The traditional teaching method is difficult to achieve good teaching effect. Based on the practice and exploration in the teaching process of Hydromechanics, this paper proposes some suggestions and measures for the teaching reform.
关键词:流体力学;过程装备与控制;教学改革
Key words: Hydromechanics;process equipment and control;teaching reform
0 引言
《流体力学》课程主要描述自然环境中的流体运动的一般规律及特定条件下流动机理。其内容涉及基本概念的理解、公式推导、计算方法等。考虑到大二学生尚未接触实际工程问题,因此教学双方对流体力学的学习过程均存在困惑。本文针对流体力学课程的特点及教学过程中遇见的问题,对《流体力学》教学改革进行相关探索,总结教学过程中积累的经验,提出相应改进方案。
1 合理运用现代化教学手段与技术
首先,以《流体力学》教材中所采用的大量流场图片为例,对流场理解的正确与否决定其学习流体力学的兴趣与积极性,传统的教学方法多采用授课教师手绘流线等方法来说明流体的流动过程,在讲解的过程中,由于流场仅仅是枯燥的曲线静态分布,无法有效吸引学生注意力,使学生对流动机理有进一步深刻认识和理解,从而降低教师的教学效率和教学效果。
在《流体力学》教学中采用多媒体课件,通过制作一些流体运动的Flash动画演示把流动的特性形象地展示在学生眼前,表现形式相对新颖、活泼、再加上图文并茂的效果,使学生可以直观地观察有趣的物理流体现象,通过这一环节的改进,可以主动改变沉闷的教学过程,创造出生动活泼的教学场景,激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性。
其次,《流体力学》教材中涉及了大量的基本概念、假设、原理及公式推导等,据统计大量公式的推导过程占据板书时间的较大比例,这有可能造成教师无法在有效课时完成教学大纲规定的教学内容,降低教学效率。在《流体力学》教学中的应用PPT多媒体技术,复杂繁琐的公式推导可以较形象地展现在学生面前,对学生理解公式有较大好处。一旦形成这样的教学场景,那么在规定的课堂时间内必将可以细致透彻地完成教学任务,达到事半功倍的教学效果。
灵活采用各种PPT制作技术在一定程度上可以避免“多媒体”变成“单媒体”,在《流体力学》教学中对多媒体的使用多集中于流体运动学与动力学基础、圆管流动、薄厚壁孔口出流、缝隙流动及气体动力学基础等。
此外,考虑到多媒体教学蕴含的信息较大,合理分配PPT播放时间对教师的课堂教学掌控能力是一个挑战。如果“整个教学过程从头到尾充斥着大量复杂的信息、不停转动的画面,而没有充分考虑学生的思维水平和思维速度,像电视或电影画面那样一闪而过,不断向学生灌输,这样的‘填鸭’式教学形式会引起学生的‘消化不良’,扼杀了学生创作的机会”。
2 建立新的教学手段模型,提高考试成绩
本文所建立的教学模型如图1所示,为提高教学效果及学生考试成绩,采用立体式的教学手段。该模型包括以下四项内容:情景式启发,多媒体技术,工程实例讲解,动态视频辅助。
情景式启发属于现代教学论范畴,创造一定的“休闲、放松、特色”的学习环境。通过营造启发式学习的氛围,让学生获得更加美好的学习体验。这种方式能充分调动学生的学习积极性,对激发学生的学习热情和学习需要能够产生有效的激励作用。
工程实例讲解是以学生常见的工程问题作为引入点,但同时大部分同学对该类问题理解不深或是出现偏颇。结合该类问题,解释其中所蕴含的流体力学定理,加深学生对该问题及相关定理的认识,无疑有利于学生学习流体力学。
动态视频辅助是一些在实际生活中难以见到,但又属于流体力学理论范围的现象再现,通过这些视频可以加深学生对流体力学相关理论的理解。
最后可以发现:采用先进教学手段的班级,无论是考试的优良率还是平均分数均比采用传统教学方法讲解的班级高出约15%左右,从而达到提高教学效果的目的。
3 重组教学内容,调整知识布局
根据《流体力学》课程的教学大纲,借鉴国内外对本课程改革的成果,按照当前教学改革发展的要求对教材内容进行调整,以流体的流动为主线,将相关内容有机地融合在一起最终形成能够相互促进的教学模式,如图2所示。
课程体系分为三个部分:第一部分是不动的液体,主要讲述流体基本概念与流体静力学内容;第二部分是运动的液体,使学生掌握流体运动学及动力学规律,对简单的管道流动及缝隙流动有定性及定量的认识;第三部分是运动的气体,可以把这章内容采用视频播放加师生互动方式讲解,来培养学生独立自学的能力。
4 加强实践教学,提高学生认知能力
《流体力学》实验是学生职业技能培养的重要环节,因为它的实验课题是以流体运动为背景的,如毕托管测速实验,雷诺实验等典型实验。通过选取典型的实验现象给学生展示实验结果,加深学生对流动原理、流场结构特点等信息的了解。同时教师在指导流体力学实验过程中可对部分操作手段进行相应改进,也可设计并提出一些新的实验内容。合理利用已有条件培养学生理论与实践相结合的能力,做到学以致用。
5 结束语
《流体力学》教学改革是一项艰巨、长期的工作,本文从合理运用现代化教学手段与技术,建立新的教学手段模型,提高考试成绩,重组教学内容调整知识布局、加强实践教学,提高学生认知能力等三个方面论述了相关经验和具体的实施手段。虽然在一些方面探索出若干经验并取得了一定的效果,但还相对薄弱。改进教学手段,引入多种教学方法,因材施教等均可提高学生的学习和接受能力,为以后学习专业课及工作奠定坚实的基础。
参考文献:
关键词:行业类高校;高等流体力学;电力特色
作者简介:张莉(1973-),女,河南商丘人,上海电力学院能源与机械工程学院,教授;李永光(1957-),男,湖南长沙人,上海电力学院科研处处长,教授。(上海 200090)
基金项目:本文系上海电力学院研究生学位课程建设项目(项目编号:YKJ-2012004)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)04-0086-02
2007年,上海电力学院(以下简称“我校”)热能工程二级学科首次招生,“高等流体力学”首次开课,授课人数20余人,随后几年间授课人数逐年增长。2012年我校动力工程与工程热物理一级学科又增设了工程热物理、动力机械及工程两个二级学科,“高等流体力学”授课范围扩大的同时,授课人数也增加到60余人。但是鉴于我校研究生数量较少、研究生培养历史较短以及师资力量相对薄弱等方面的原因,课程教学的教材只能选用已有的教材。在组织教学内容的过程中发现,大多数教材普遍存在一些问题,如过于强调基本理论、对数学知识的要求偏高、工程应用方面涉猎很少,或者有些工程学科专业的相关研究生教材又往往缺乏理论深度,工程应用背景针对性强,有的强调高速气动、有的强调水动叶栅流动、有的强调涡动力学等等。鉴于此,作为行业类非重点高校,在“高等流体力学”课程的教学中有必要结合我校电力特色进行教学内容和教学模式的研究和探讨。
一、课程教材的调研
为了能更好地做好此次教学研究工作,课程组首先对高校相关研究生专业的“高等流体力学”教材进行了调研,分别对清华大学、西安交通大学、上海交通大学、浙江大学、东南大学、华中科技大学、华北电力大学、东北电力大学等国内若干所大学相关课程的教材及内容做了简单分析。
从调研情况看,所有高校都对流体力学的基本理论很重视,主要教学内容均包括了流动的基本概念和基本方程、流体运动学、势流理论、涡旋流动、理想流体流动、粘性流体流动等,目的是使研究生通过学习流体的运动规律,掌握研究流动的方法进而分析解决实际的工程流动问题。同时,各高校的教材和主要教学参考书还注重与自身学科研究方向的结合,课程的某些重点内容与培养方向相接轨,突出了自身的特色。通过调研发现,“高等流体力学”作为研究生学位课,其教学内容在注重理论基础的同时,还必须要与自身的相关学科研究方向相结合,在注重通用理论的基础上,形成自己的特色。
二、我校授课对象的情况分析
做好此次的教学研究工作,还必须对我校的授课对象有一个清楚的认识。目前,“高等流体力学”已列为本校工程热物理、热能工程、动力机械及工程三个二级学科的研究生学位课程。尽管上述三个二级学科涉及能源、动力、机械等宽广的工程领域,但结合我校的电力特色,这三个二级学科主要是为电力行业培养高级的专业人才,而在电力行业中流动现象多存在于流体机械、动力机械、换热设备、容器、管道等部件,因此,在教学内容上应在透彻讲解流体力学微分方程组的基础上,注重联系工程实际,偏重于讲解流体在上述部件中的流动以及与这些部件间的相互作用。
研究生生源的实际情况也是教学过程中需要考虑的因素。到目前为止,我校共招收6届研究生,通过向历届学生了解发现有以下情况存在:部分同学跨专业(如:数学专业、电力系统及其自动化专业、计算机与信息专业等)考入学校,本科阶段没有学习过“工程流体力学”课程;即使是研究生与本科专业背景相同的同学,他们也普遍认为”工程流体力学”较难,硕士入学考试时,大都不选考“工程流体力学”,这也使得他们可能在大三、甚至大二学完以后,再也没有系统地梳理过流体力学知识。由于各高校专业方向的侧重点不同,大部分同学对电力行业内的流体知识也不是特别了解;考入学校的学生多数为调剂生,入学成绩整体不高。这些情况都表明,我校硕士研究生入学时的流体力学知识基础相对比较薄弱,需要在授课过程中讲授深层次新知识的同时,及时地对基础知识进行回顾和提醒。
三、教学内容的组织
基于以上的调研和分析,课程组首先对教材进行了选取,对教学内容进行了组织。
1.教学目标的明确
“高等流体力学”是为工程热物理、热能工程以及动力机械与工程专业研究生设置的专业学位课程。根据专业人才培养的需要,结合长期本科教学的经验,确定了课程的教学目标:通过对流体力学的基本概念、基本方程、理想不可压缩流体的流动、粘性不可压缩流体的流动、层流边界层与紊流流动、理想可压缩流体等内容的学习,深化学生对流体力学基本内容的理解,提高学生的理论水平,为相关专业课程的学习、课题的研究及论文的撰写打好理论基础。
2.教材的选用
“高等流体力学”是动力工程及工程热物理学科的一门传统课程,有很多课程教材可供选用。通过调研比较,西安交通大学有关电力生产的学科研究方向与我校的研究方向比较吻合,其在“动力工程及工程热物理”一级学科中的学位课 “高等流体力学”选择了西安交通大学出版社出版、张鸣远等编著的《高等流体力学》一书作为教材,课程组通过对该书内容的分析,也一致认为张鸣远等编著的《高等流体力学》比较适合我校侧重于电力人才培养的需求,因此决定选用该书作为本校“高等流体力学”课程的教材。与此同时,将调研中搜寻到的各有特点的教材作为参考书目推荐给学生供他们参考使用。
3.教学内容的组织
在进行“高等流体力学”课程教学内容的组织时,结合我校研究生培养方案和学科建设,既照顾到经典流体力学的通用知识,又重视课程知识的针对性、行业应用的特殊性、学生学习的兴趣以及与学校其他研究生课程的关联性。课程内容的组织主要从以下几个方面考虑:
(1)奠定扎实基础。“高等流体力学”是一门系统性、逻辑性较强的课程,作为硕士研究生的学位课,在加深学生对流动所伴随的物理现象的认识、概念的建立及规律分析的同时,还应努力加深学生学科知识分析和研究问题的基本思想和方法的理解和掌握,提高分析和解决流体力学问题的水平及能力。
(2)突出电力生产特色。针对我校研究生的专业背景和学科研究方向,强调本学科与电力生产流程和设备的结合,强化学生应用流体力学知识,认识并解决相关电力工程问题的能力。教学内容应注重理论与实践相结合,保持基础理论知识与工程应用知识的相对平衡。
(3)注重课程的关联性和完整性。在关联性方面,首先与本科阶段的教学内容要有恰当的分工和衔接,其次要避免与其他相关课程之间缺乏衔接;在自身内容体系的完整性方面,既要注意到对数学知识回顾和补充的必要性,又要对工程中不常见的复杂流动概念的介绍有所兼顾。
考虑以上几个方面,课程组将教学内容梳理成五部分,第一部分安排了“矢量运算分析”、“场论知识”的回顾以及曲线坐标、张量分析知识的补充;第二部分“流体力学的基本方程”主要介绍流体力学的基本概念,流体力学的控制方程组以及一些相关的重要定理;第三部分“理想不可压缩流体的流动”介绍平面势流,空间轴对称势流和理想流体中的旋涡运动,其中对平面势流里的复位势、叠加法、镜像法和保角变换法做重点讲解;第四部分“粘性不可压缩流体的流动”中介绍纳维―斯托克斯方程的精确解,小雷诺数流动,层流边界层流动和紊流,其中对工程中应用较多的层流边界层流动和紊流做重点讲解;第五部分“理想可压缩流体的流动”分别介绍一维流动和平面流动,其中对一维流动做重点讲解。
四、教学模式的探讨
学生的学习情况在不断地发生变化,这就需要教师不断根据实际情况,进行教学模式的探讨,充分调动学生学习的主动性和积极性,使他们在有限的学习时间中学习好内容繁多的“流体力学”。
1.教学方法
“高等流体力学”是一门基础课,基本概念和基础理论部分内容较多,涉及的公式推导也比较多,传统的“黑板板书”的教学手段对教学信息的处理和呈现都比较单一,造成学生对于传热学内容的理解和掌握有一定的难度。为此,课程组以教材为蓝本编制了电子课件,教学中采用板书与多媒体相结合的教学模式,突出传统板书中能够清晰讲解复杂理论推导的优点,充分利用多媒体教学信息量大、图像清晰生动的特点。经过一段时间的尝试,这种教学方法既达到了避免研究生在课堂上因长时间精力高度集中而产生疲劳的问题,又有利于他们理解并掌握复杂的流体力学基本理论的教学效果。
2.教学手段
尽管本课程以课堂讲授教学方式为主,但要避免“填鸭式”的讲授,要注重以启发式讲授为主的多种教学方法的综合应用,提高课堂教学的趣味性,以提高学生学习兴趣和主动性。课程组结合本科“工程流体力学”多年的教学经验,在教学过程中注意做到几个注重:注重物理概念与数学方法的有机结合,强调物理含义的数学表示以及数学内容的物理解释;既注意严格的理论推导,又注意叙述的深入浅出;注重教学思路,教学方法,在引进概念介绍方法时,突出解决问题的思维方法及推理要点;注重从与教材不同的角度或思路来讲述同一教材内容,以丰富学生思维和联想能力;注重引导学生围绕课程内容,发现问题、提出问题、解决问题,同时再结合课程组教师的科研积累,搜集并提炼出了大量与电力生产紧密关联的工程案例,通过案例的讨论和分析,增强学生学习理论知识的兴趣,提升课堂教学的互动效果,增强学生运用理论知识分析并解决工程实际问题的能力。
3.辅助教学
仅仅通过课堂上对教材的学习是远远不够的,还必须配套地做大量的习题,才能较好地使学生掌握具有理论性强、公式多、数理基础要求高的“高等流体力学”课程。考虑到我校研究生教学的特点,课程组根据教材的主要内容编写了典型习题集。习题集力图做到习题具有典型性,能够对应教学内容的各个知识点,学生通过习题的练习,能有效地掌握教材中的基本知识。此外,习题集中的习题也尽可能地结合电力生产中的流动问题,帮助学生对专业关联工程问题进行认识和思考,培养学生应用知识的能力。
4.课程考核
课程考核成绩应该能够较为客观地反映学生对课程的整体学习情况。为了全面地反映学生的全程学习过程和最终的学习效果,课程组经讨论明确了课程的总评成绩由平时成绩和期末考试成绩综合评定得出,平时成绩与期末考试成绩的分配比例是2∶8。平时成绩包含作业、考勤、课堂表现等几部分。期末考试采用笔试形式,考试试卷从建立的试卷库中随机抽取。
期末考试是课程考核的重头戏,为了提高学生的学习积极性,同时也为了增强教师的工作责任心,实行考、教分离是一个较好的督促办法。为此,2012年课程组根据课程的教学要求组织编写了试卷库。试卷库中的试题符合教学大纲的要求,内容丰富、形式多样、题型一致,试题表述清楚,要求明确,无偏题、怪题,难易得当,考核的知识点覆盖面宽,能考核学生掌握知识以及应用知识进行综合分析能力的情况。此次编写的试卷库共包含试卷6份,至少够三年使用,随着试卷库的使用,课程组还拟将对试卷库进行不断扩充。
五、结束语
“高等流体力学”的日常教学工作一个任重而道远,为了适应高等流体力学服务于日新月异的学科发展的需求,提高该学位课程的教学效果,更好地为本校研究生人才培养服务,课程组将把教学研究工作不断地持续进行下去,搜集最新最前沿的相关信息以补充教学内容,探讨教学模式以提高教学效果,及时对习题库和试卷题库进行更新。相信只要教师多花一点时间,多动一点脑筋,多找一些教育学生的切入点,因材施教,一定能取得好的教育效果。
参考文献:
[1]张鸣远.高等流体力学[M].西安:西安交通大学出版社,2006.
[2]董守平.高等流体力学[M].东营:中国石油大学出版社,2006.
[3]王献孚.高等流体力学[M].武汉:华中科技大学出版社,2006.
[4]王松岭.高等流体力学[M].北京:中国电力出版社,2011.
[5]周云龙.高等流体力学[M].北京:中国电力出版社,2008.
关键词:教学模式;项目教学;教学方法;合作学习;考核评价
作者简介:徐砚(1961-),女,黑龙江呼兰人,哈尔滨电力职业技术学院动力工程系,副教授;王洪旗(1964-),男,河北河间人,哈尔滨电力职业技术学院动力工程系,副教授。(黑龙江 哈尔滨 150030)
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)33-0057-01
在电厂热能动力装置专业(简称热动专业)开展的基于工作过程系统化课程开发试点工作中,根据热动专业人才培养方案和培养目标,认真研究和分析了本专业岗位的典型工作任务和职业素质需求特点,将原“工程流体力学”课程进行分析论证整合,调整为学习领域课程“流体流动能量分析”,旨在强调流体作为电力生产的重要工作介质所起的能量输送和转换的重要作用。采用更具有职教特点、更适合岗位工作要求的教学方法和内容,先进的教学设计理念和现代教育手段,小组合作学习的方法,注重学习过程和素质能力的评价方式,全面提升教学质量,全面提高学生的综合职业素质,为学习后续课程、考取本专业相关的“职业资格证书”、完成本专业相关岗位的工作任务打下良好基础。
一、教学模式和教学内容
电厂热能动力装置专业主要面向发电、电力建设等企业,培养能够完成热力设备安装、检修、运行、调试和技术管理工作任务,德、智、体、美全面发展的高等技术应用型专门人才。“流体流动能量分析”课程是本专业进行职业岗位能力培养的一门核心课程,属于专业基础课的范畴,不直接对应典型的工作任务,反映部分典型工作任务的某些共性内容与要求。在本专业主要岗位群中(汽轮机运行值班员、锅炉运行值班员、除尘脱硫值班员、锅炉检修工、汽轮机检修工、泵与风机检修工等)都必备流体力学知识。按照本专业岗位的实际工作任务需求构建课程体系、组织教学内容、设计教学项目,采取了项目教学、任务驱动、行动导向的教学模式,注重学生在校学习与实际工作的一致性,使理论教学与实验教学紧密联系,为岗位需求提供职业能力,为培养高端技能型人才提供保证。
采用将教学内容模块化、层次化的教学方式,面向电力生产技术,根据工作任务和工作过程确定教学内容,再通过归纳、总结、提炼并遵循认识规律将教学内容总结为教学项目,依据电厂热力设备和系统的实际水力分析及计算的工作任务设计教学项目和学习任务。针对每个学习任务按照咨询、决策计划、实施、检查评价等进行教学组织设计。本课程共设计了“流体及其压力的认识”、“静止流体势能转换分析”、“流动流体机械能转换分析”、“流动阻力损失的计算”、“绕流运动分析”、“气体流动特性分析”六个教学项目(含18个教学任务),每个教学项目设有知识目标、专业能力目标、职业素质目标。知识目标侧重于应知,重在基本概念、基本原理的掌握和理解;能力目标侧重于应会,能用所学的流体力学知识分析和解决工程实际问题;素质目标强调团队精神、职业道德、交流和学习能力的培养。紧密围绕本专业岗位需求,学习实际工程所涉及到的流体力学的基本概念、基本原理,并具有一定的流体能量分析能力和管路水力计算能力。在完成相关训练项目的过程中学习有关的技术知识,分别对应理论验证和单项技术运用能力的培养、动手能力与设计计算能力的培养、知识拓展能力和创新能力的培养。
二、教学方法和教学手段
采用工学结合、理实一体的教学模式,根据不同项目内容,在教学中灵活运用项目导向、任务驱动、案例分析、多媒体演示、分组讨论、实验、启发引导、边讲边练等教学方法,引导学生积极思考、乐于实践,提高教与学的效果。授课前一周向学生下达项目任务书,内容包括学习任务描述,学习场地、设备,知识、素质、能力目标,咨询问题和途径等,学生按照任务书的要求,咨询信息形成学习笔记,小组讨论形成项目实施方案。做到课内教学与课外教学相结合,自主学习与指导教学相结合。通过贴近岗位工作的电力生产实际案例导入知识,训练分析和计算能力,使能力培养与工程实践相结合。选题、选材注重共识性、综合性、工程性、创新性,同时体现新颖性、趣味性、互动性。将实践性强、技能训练要求高的内容,通过模拟实验、实验操作、边讲边练的方式,提高学生的动手能力。将传统教学方法与现代教育技术相融合,向学生提供教学资源库(包括教学课件、自学指导书、习题集、实验指导书、模拟实验软件、相关电力生产设备及系统视频和图片、国家精品课网址、其他参考教材等),开阔学生视野,拓宽学习渠道。充分利用多媒体课件、录像片、图、表、网络等现代化的教学手段,通过视觉、听觉,全方位加强学生对知识的理解和记忆,同时结合板书等传统授课手段,扬长避短,获得最佳效果。
三、学习方法和考核评价
以学生为中心,支持学生自主学习、协作学习和探究式学习,每个项目的实施都采用小组合作学习的方法,强化学生的团队协作精神,增强学生主动参与和个性发展。班级40人,分成4个小组,课上先由小组派代表汇报咨询信息情况、存在问题,再由教师适时讲解、分析,最后小组讨论总结,实验和水力计算项目由小组自行设计方案,分工合作完成。事实证明,试点班学生的学习能力、学习积极性和主动性明显提升。
突破传统考核模式,加强过程考核,注重素质和能力培养,全面公正评价学生的学习效果。职业能力评价占总成绩的70%,职业素养评价占总成绩的30%。
1.职业能力评价
(1)基础知识评价。主要侧重于对各个工作任务中所涉及到的基本概念、基本原理的掌握和理解,如连续性方程、能量方程、阻力损失计算等。考核方式为期中测试和期末考试。
(2)专业能力评价。主要侧重于用所学的流体力学知识分析和解决工程实际问题。包括实验项目的操作能力表现,设计计算能力,分析和解决问题的能力。考核方式为完成每个教学项目过程中的咨询问题回答、学习档案检查、实验操作检查、课业报告检查。
2.职业素养评价
(1)平时考勤评价。根据平时上课和实验出勤率进行评价。
(2)学习态度评价。根据每个学习任务完成过程的实际表现,如学习态度、是否遵守纪律、是否团结互助等进行评定。考核方式为个人评价、教师评价、小组评价和小组互评。
四、结束语
工学结合作为职业教育的重要特征已被大家所认识,探索和建立适合国情、符合工学结合要求的新型职业教育课程模式,成为广大职业院校提高教学质量的重要手段。对热动专业的“工程流体力学”课程进行了基于工作过程系统化的改革研究与实践探索,旨在找到更具有职教特点、更适合岗位工作要求的教学方法和教学内容,全面提升教学质量,全面提高学生的综合职业素质、能力。
参考文献:
[1]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京:清华大学出版社,2009.
[2]徐国庆.职业教育项目课程开发指南[M].上海:华东师范大学出版社,2009.
Innovative Teaching Methods Exploration on the
Teaching Process of Hydromechanics Course
JIAO Kunling[1], CHEN Xiaojuan[2], ZHANG Lianke[1], WU Wenfei[1]
([1] Energy and Environment School, Inner Mongolia University of Science & Technology, Baotou, Inner Mongolia 014010;
[2] Mechanical Engineering School, Inner Mongolia University of Science & Technology, Baotou, Inner Mongolia 014010)
Abstract Through the long term teaching practice and combined with present situation, innovative teaching methods was expounded from import of the content, teaching process and effect evaluation on the teaching process of hydromechanics course in this paper. The new teaching methods can improve teaching level of teachers and learning effect of students.
Key words Hydromechanics; teaching methods; language skills
“流体力学”是我国高等院校工科专业的一门重要专业基础课,它承担着由基础课过渡到专业课的桥梁作用,该课程作为力学的一个重要分支,具有系统的逻辑框架,同时密切结合工业生产实践。在该课程的教学实践中,尽管目前国内各院校都积累了丰富的教学经验并取得了不少教改成果,但鉴于该课程较强的理论性和抽象性,在教学过程中,如何将抽象的理论与实践结合,激发学生学习热情,化解教学过程中的教学乏力、学生畏难等问题,依然是迫在眉睫的教学改革方面的挑战。笔者结合多年教学实践经验,对流体力学的教学引入、教学过程以及教学效果评价方面做了大量的研究工作,提出一些教学方法改革的思路。
1 对教学内容引入的探索
自然界的很多事物都在经意或不经意中巧妙地掌握和运用了流体力学的原理。鹰击长空,鱼翔浅底,动物们用本能展示了精彩绝伦的流体力学知识运用,人类因此而拓展了生活的时空。如果能够以生活中的现象开始教学过程,必然会引起学生们的兴趣,消除学生对本门课程未学先难的情绪。比如雨天雨伞为什么往上翻,旅客在站台上不能离火车通道太近,高尔夫球做成有凹点的粗糙表面,倒啤酒有什么诀窍等等。这些均可作为教学引入案例。正是出于对生命的好奇和对生活的热爱,由敏锐的触觉到冷静的深思,成就了伟大的科技文明,科学的研究源于对生活的观察和好奇,教育也应该是这样。利用好触手可及的生活、生产实例,从现象归纳到理论,层层推进,既有利于教师教学过程中的逻辑推导,又顺应了学生由简至繁的学习思维。好的引入或者引言,是抓住学生心神的关键点,只有将学生的注意力纳入到教师预设的氛围中,才能更好地进行教学。
2 对教学过程的探索
2.1 优化教学内容框架
“流体力学”课程内容较多,同时课堂教学时间有限,教师不可能面面俱到地讲授全部内容,这样就存在一个如何突出重点,以点带面,理顺教学思路的问题。笔者认为那些教材中只涉及到基础的数学推导,阐述得很详尽、清楚的内容,有了提领式的思维引导之后,应留给学生自学,还有推导过程、分析方法类似的并列式内容,应只做一种内容的讲授。诸如此类,学生有了自己的研读过程,才能充分掌握课程内容,锻炼自学能力,提高学习的综合素质。与此同时,教师可以将课堂时间留出去拓展相关内容的知识面,开拓学生眼界。
“流体力学”内容总体上可分为两大部分,一是基本概念和基本理论组成的理论体系;二是工程实践和应用体系。第一部分概念抽象性强,重理论推导,若不分主次,找不到核心内容,教师只能面面俱到,学生因此头绪繁多,理不清逻辑框架,从而产生畏难情绪。因此要对教学内容进行适当的归纳和分类,建立起以能量方程、动量方程为核心的立体知识结构,并在教学过程中不断地凝练提升。第二部分是理论的实践应用,涉及到具体的流体运动,是对理论体系应用的检验和二次深刻掌握,教师应针对学生的专业特点选取具有专业特色的工程典型例题作为讲解内容,以实例引导、展开教学内容,使学生既对教学内容融会贯通,思路清晰,又能解决工程实际问题,达到理论指导实践、实践反哺理论的效果。这两大体系是有机统一的,讲授的时候,可根据学校定位和学生层次,选择某一体系为讲授核心,将另一部分纳入到讲授框架中,才能有利于学生建立起逻辑框架和知识脉络,使流体力学的内容更加立体统一。
2.2 提升教学语言技巧
近年来,随着高校教育教学改革的不断发展,高校教育的教学方法和手段不断完善,然后,大学课程具有教学进程快、信息量大等特点,在中、小学课堂教学中较易发生的活泼、互动的教学场面很难在大学课堂出现。另外,“流体力学”具有基础知识涉及面广、概念多、内容抽象等特点,怎样将枯燥的理论内容和教学过程转变为生动的讲述,便于学生记忆、掌握,是我们今后教学过程中努力的方向,需要教师对教学内容有更深刻的理解。同样的内容,为了抓住学生的心神,将学生的注意力牢固地吸引住,达到生动、活泼、趣味性的讲授,语言技巧就显得尤为重要,如果能够实现教学讲授和学生语言习惯的有机结合,会有利于学生的认知和理解,对教学过程的促进是大有裨益的,这就要求教师要和学生有较多的交流和沟通,掌握现代大学生的语言特点,顺应学生的语言习惯,并将其有机地和讲授语言相结合,提高教师的语言生命力,保持教师的语言吸引力,抓住学生的课堂注意力,从而提高教学质量。当然在这个过程中,要保证概念、理论的准确性。
2.3 充分发挥学生主观能动性
教学的目标是让学生掌握知识并将知识应用在工作实践中。所以教学过程不能仅仅是教师的表演课,一定要成为学生的舞台,让学生成为教学的主角。这就要求教师在教学过程中必须安排好学生的戏份,充分调动学生的学习积极性和主观能动性,引导学生自主解决问题,并归纳到最合理的解答上。发挥学生学习的主观能动性,可以通过课前、课中和课后的相应布置来实现。比如在课前设定章节重点学习的目标,预设要解决的问题,指导学生查阅哪些相关资料,使学生通过预习和阅读达到掌握知识的目的;课中可以安排一定时间的课堂讨论,通过讨论和教师的临场梳理,使知识条理化和逻辑化,加深学生的理解和掌握,这样既可以充分有效地利用课堂时间,又能够夯实学生的知识积淀;在课后要安排适量和适合的练习内容,课后作业的适合性尤为重要,不能机械地布置作业,一定要让作业真正起到巩固和锤炼的作用。另外,培养学生良好的学习习惯,锻炼学生的分析能力和自学能力,也是使学生顺利进入课程的学习氛围的重要保障,可以要求学生自己要归纳总结课程要点,成立学习小组,鼓励同学之间经常交流,互相介绍学习经验和学习方法。教师可根据学生层次为其指定相关的参考书籍以及相关的期刊杂志,尽可能拓展学生“流体力学”的知识面和学科的发展前沿。
2.4 及时总结教学内容
流体力学课程内容具有严密的逻辑性和较强的系统性,章节之间联系紧密,前面章节是后续章节学习的知识基础。因此,教师在每一章节讲授之前都应概括性、整体性地介绍该章节的主体内容和逻辑关系,理清前后章节的联系。更为重要的是,每一章节讲授结束后都应该归纳总结知识点,再次呈现讲授内容的脉络和主线,加深学生的理解和掌握。在大章节之间也应该建立起这样的逻辑框架,从而有助于学生对整个课程的系统认知和串联。在总结教学内容时,教师会经常处在一个直接叙述和列举的快速节奏中,而这样的总结,对学生而言,并不会真正起到唤醒知识的作用。如果能够以某一具体事例为基础,以提问的方式进行总结,效果会更好。如在总结作用在平面、曲面上的液体压力小节时,可举例说,如果要拦截某渠道的水流时,闸门的选择要考虑哪些因素,为什么要考虑这些因素,学生自然会应用所学知识进行思考和回答,如此等等,使得教学总结的效果事半功倍。
3 对教学效果评价的探索
流体力学的教学意义一是在于该课程知识的专业价值方面;二是在于课程对学生综合能力训练的教育价值。所以在评价教学效果时,不能一味追求考试成绩,也就是终端评价。在教学效果评价中如果忽视了过程评价,终端评价就会变得空洞。在教学过程中缺乏学生的积极参与和投入,教学效果就无从谈起。过程评价可以分为以下几部分,课前准备占5%左右,主要根据课堂上学生回答问题的准确程度进行评定;上课占10%,以学生上课时的学习态度和积极性来评定;平时作业占15%,以及时完成作业和在作业中反映出来的思维逻辑和正确性来评定;社会行为占5%,由学生在学习过程中表现出来的主观能动性进行评价;学习内容记录占10%,根据学生整理的学习笔记的正确性、逻辑性、完整性和书写态度来评定。考试(专业课包括理论和实践考核)成绩占55%,由老师根据学生在整个教学单元中的考试及测验成绩按相应的权重评定,这样一来,学生的学习就会贯穿整个教学过程,既保证了教学效果,也有利于学生学以为用的学习生涯。因此,将终端评价转变为过程评价,会起到同时提高教师教学质量和学生学习效果的作用。
关键词:提升;兼职体育教师;策略
中图分类号:G633.96 文献标识码:A 文章编号:1005-2410(2016)04-0050-02
兼职体育教师就是指学校担任其他学科教学的老师,同时还担任体育学科教学任务的非体育专业教师。他们是目前专业体育教师人数不足的有效补充,由于他们在体育课堂教学时缺少专业的运动技能传授,从而影响了对学生终身体育意识和能力的培养。基于此,笔者主要从六个方面进行设想,以此快速提升兼职体育教师体育课堂能力教学。
一、选择兼职教师,兴趣为本
在当前兼职体育教师无法避免的情况下,有针对性选择兼职体育教师,为快速提升兼职体育教师体育课堂教学能力奠定基础。因此,在选择安排兼职体育教师的时候要选择喜欢体育,并愿意为体育教育奉献的教师来兼职;要选择具备一定体育素养的教师进行兼职;要选择具备运动天赋的学科老师进行兼职。以此激发兼职体育教师的激情,提高体育专业素养。这也利于后期的培训,为快速提升体育教师把握课堂能力奠定基础。
二、创作体育素材,送教课堂
在互联网的大数据下,微课、微信视频已经悄无声息地深入到了体育教学的课堂。通过整个区域进行微课课程资源的整合,拍摄小型微课,不仅可以为体育资源提供素材也可以快速让兼职体育老师上手教学。为他们提供快速提高体育教学能力的技术支撑。高新区主要做法:把小学水平一到水平三的课内出现的教材内容或者重要的知识点由专职体育教师进行微课录制。(准备部分、基本部分、结束部分)拍摄不同视频,并创编成一系列的资源库。每节课上课之前在资源库中抽取准备、基本、结束部分内容创编成完整的一节课。通过观看视频教学进行模仿,让兼职体育教师明确教学重难点和教学方法,再进行授课。这种以微课为载体,储备有效体育资源的素材,并送教于课堂,是让兼职体育教师们通过这种手段快速掌握运动技能的有效手段。
三、注重团队合作,以专带兼
苏州高新区每所小学校都有一支专业水平高、教学能力强的专职体育教师队伍,可以手把手指导兼职体育教师,提高兼职体育教师的教学水平,因此有计划性地组织安排专、兼职体育教师师徒结对,师傅带徒弟,体育组使用材、参照案。发挥团队合作能力,安排师傅每周进行听课并定期开展有效评课,以专带兼,这种互赢的方式、为快速提高体育课堂专业水平提供了技术指导。
四、同一考核标准,共促进步
以往兼职体育教师对《体育与健康课程标准》理念理解的偏颇,把体育教学内容的理解简单化,降低了体育运动技术的传授。“快乐体育”成为体育课堂的主旋律,各种游戏成为体育教学的主要内容,认为只要能组织管理学生,就能上好体育课。对于体育课堂教学缺少考核监控,导致一些兼职体育教师,上课没有教案,教学没有教学目标和一定的教学内容,只是带着孩子们做做游戏,缺乏体育课应该有的练习密度、负荷和强度。在教学技能方面没有专业技能示范和展示,让学生失去上体育课的积极性。主要存在这一现象的原因,在于兼职体育教师缺乏体育教学质量的监控。教研室采取对兼职和专职同等考核,并进行同体异构,让兼职体育教师倍感压力,促使他们尽早明确体育教学的步骤以及体育运动规律,以此提高上课的技巧和课堂的实效。
五、多种形式培训,提高实效
为了更好解决目前存在兼职体育教师的现状,借助区域内培训是最好的一个手段。在培训前做好问卷调查,找出老师最需要的内容。比如:体育教学的常规、组织形式,运动安全,简单的运动生理知识、运动负荷安排,场地器材等等都需要了解。培训的形式,除极少的集中培训外,教研室制定兼职教师培训翔实的计划方案进度,开展化整为零的“影响小、效果好”小规模形式的培训;教研室组织的“送陪下校”的培训;相近2~3所学校的开展的小范围联合培训;这种多样性的体育培训项目,为兼职教师由兼到专的发展做到少时多效。
六、搭建竞赛平台,展现才华
对于体育教师的培养一般都是通过基本功比赛以及评优课的选拔,对于兼职体育教师缺少选拔机制。为了更快速提高小学兼职体育教师把握课堂能力,制定出一套适合兼职体育教师的基本功比赛、评优课的方案,让他们在同等条件下进行比赛,教研室牵头承认各种比赛的获奖。为兼职体育教师提供自我展示的平台,激发兼职体育教师的授课激情和体育素养提升。
参考文献: