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要找准问题、坚定信心。总的看,构建新型职业农民教育培训体系有较好基础,已形成了一个基本轮廓和雏形,目前主要的短板还是农广校建设没有跟上,各地发展不平衡。一是办学体系不够健全。全国还有40个地(市)和近500个有农业的县(市、区)没有农广校;地(市)级校非独立办学的有79所,县级校非独立办学的有468所,分别占总数的四分之一和五分之一。有的省全省基层农广校始终建不起来,还有的省地(市)撤并农广校问题比较严重等等。农广校的不健全和削弱,必然影响新型职业农民教育培训体系的有效构建。二是条件建设滞后。全国县级农广校办学水平评估显示,条件相对比较好的1400多所A级校和B级校,也不同程度存在设施设备不足和老化陈旧问题;400多所C级校和D级校,基本是没有办学场地、缺设备。三是办学队伍能力亟待提升。专职教师数量不足、结构不合理、“双师型”教师短缺,基层校长队伍的开拓创新能力、管理水平与事业发展要求不相适应,兼职教师队伍建设也需要进一步加强等。
为解决这些问题,2013年7月,农业部专门印发农科教发〔2013〕7号文件,提出了明确要求,各地采取了一些积极措施,取得了初步成效。但一些地方在贯彻落实中还存在思想认识不到位、沟通协调不到位、具体措施不到位等问题,没有从大力培育新型职业农民和发展现代农业的高度和全局上,充分认识加强农广校建设的重要性和紧迫性。有的地方觉得农广校条件差、人员力量弱,建设难度大,信心不足;有的地方认为没必要建设农广校,可以直接利用其他资源。对此,我们必须要提高认识、统一思想。我们一定要看到,在加快发展现代农业和加强农业社会化服务体系建设中,国家和各级都在加大投入力度,加强农广校建设正当其时,构建新型职业农民教育培训体系势在必行。
要明确目标、突出重点。农业部7号文件明确提出,要以增强教育培训服务能力为核心加强各级农广校建设,这是农广校性质和承担的任务所决定的。农广校建设的目标是,力争在5年内实现全国所有地(市)和农牧业县(市、区)农广校或农民科技教育培训中心全覆盖;积极争取各级专项支持,农广校空中课堂、固定课堂、流动课堂和田间课堂一体化建设基本配套,全面改善县级校设施条件;加大实训基地建设力度,县级校(中心)实训基地覆盖率达到100%;专兼职教师队伍扩大到10万人以上,“双师型”教师比例达到80%以上;各级校长(主任)和办学人员队伍实现全员培训,办学能力得到全面提升。为此,加强农广校建设要着力把握以下四个重点:
一是进一步完善办学体系。要保持农广校相对独立完整的办学体系。没有农广校建制的,或者原来有但被不合理撤并和挤占的,要通过整合资源、创新体制机制,争取建立或恢复农广校和农民科技教育培训中心,一时难以建立农广校的也要保证设立农民科技教育培训中心。
二是强化公益性职能定位。农广校是我国农民教育培训公共服务机构,是公益性农业社会化服务体系有机组成部分。在国家和地方教育体制改革和事业单位分类改革中,各级农业部门要主动加强协调,确保农广校(中心)由农业部门主管的体制、公益性事业单位的性质、独立设置的办学格局。要在机构设置、职能定位、岗位编制、人员聘用、管理体制、运行机制等方面形成一整套制度规范,强化职能建设。在农业行政主管部门领导下,承担农民教育培训统筹规划、综合协调和指导服务职能,把农广校(中心)办成当地农民教育培训的研究中心、指导中心、服务中心和宣传推进中心,受委托承办新型职业农民认定管理工作。
三是着力改善办学条件。中央校要抓紧编制全国农广校空中课堂、固定课堂、流动课堂和田间课堂一体化建设规划,各地要积极争取加大投入,加快推进农广校现代化进程。2013年,部里为100所A级校配备了农业科技入户直通车,2014年,计划将农业科技入户直通车项目主要调整为新型职业农民流动课堂项目。中央校要尽快制定各级农广校建设规范,在机构设置、人员编制、职能任务、设施条件、办学机制等方面提出最基本要求,推进规范化、标准化建设;各省、市、县都要相应制定建设规范,越往下应越具体,要求应更高。同时要建立评估机制,定期开展督导检查评估,以评促建、以评促改、以评促管,通过建设不断加强,通过规范不断完善、不断提高。
四是加强办学队伍建设。教师是提高办学质量的核心和关键。实施体系队伍建设工程,以提升能力为核心,对校长、教学管理人员、专兼职教师分级开展轮训。要通过课堂理论与实训基地培训相融通,培养一支既有理论会讲课,又有技术能动手的“双师型”教师队伍;要注重把一线农业科技推广人员和农村致富带头人充实到兼职教师队伍中去,改善教师队伍结构,加快建立兼职教师师资库和农民教育培训导师制度;加强校长队伍建设,校长是一个学校的灵魂,有一个好的校长,就有好的理念,就可以建设一支好的队伍,形成一套好的管理理念,凝聚一股好的力量。因此,校长队伍建设是重中之重,要努力打造一支思路清晰、勇于开拓、想干事、能干事、干成事的高素质校长队伍。
要教学为本、服务为重。教学是农广校的立校之本,服务于新型职业农民培养是农广校的中心任务。必须发扬“钉钉子”精神,要切实发挥农民科技教育培训主渠道主阵地作用,统筹各类教育培训资源,协调、汇聚、集成各方面力量,形成大联合、大协作、大教育、大培训格局,实施分类、分层,多目标、多样化的教育培训。
一要大力发展农民职业教育。积极开展务农农民中等职业教育,面向具有初中及以上文化程度的现代农业生产经营者,通过开设家庭农场生产经营等新兴专业,重点培养生产经营型职业农民;通过增设家庭规模生产经营等新兴课程改造传统农科专业,兼顾培养专业技能型和社会服务型职业农民。继续推进中专后和合作高等教育,培养高层次农业职业技能人才。促进职业培训、中职教育、高职教育乃至本科及以上层次职业教育的相互衔接,开展多层次的职业教育。
二要深入开展农民职业培训。改变以往单一的普及性培训或简单的“一事一训”培训方式,特别是农业职业技能培训和农业创业培训,要以培养新型职业农民为重点,分产业、分类型进行经常性、系统性、全程性培训。要严格按照培训指南和培训规范,确保培训质量和培训效果。尤其要强化培训管理,凡是整合利用农技推广机构、农机校、农民专业合作社等相关资源开展培训的农广校,要严格落实培训环节,牢牢抓住质量这条生命线,保质保量完成培训任务。
三要加大教学改革的力度。在教育内容上,要紧跟产业发展要求和农民实际需求,创新教学课程体系,改专业教学为产业教学,依据农时季节和农业关键生产经营环节,针对关键技术和核心能力对教学内容进行重新构建,减少理论增强实操,突出技能训练和能力培养。在教育方式上,要尊重农民意愿、适应农民生产生活规律和学习特点,改农民进校门为教师到家门,采取送教下乡、农学结合等灵活方式,方便农民结合生产就地就近就需学习。在质量评价上,要立足生产经营实际,将理论考试、实践考核和生产经营考察结合起来,建立一套科学合理的考核指标体系,从一次性单一结果检验转为过程检验与结果检验相结合,把农民接受教育培训后的实际生产经营效果也作为衡量人才培养质量的重要指标。
四是搭建基础平台做好公共服务。以新型职业农民培育工作为重点,切实发挥各级农广校(中心)职能作用和服务功能,上联政府及教育、财政、农业等行政部门,横联农业职业院校、科研院所、农技推广机构、企事业单位,下联专业大户、家庭农场、合作社等新型经营主体,推动共建共享、互联互通和协作协同,形成大力培育新型职业农民的工作合力和良好氛围。
大力培育新型职业农民是当前和今后一个时期我国农民教育培训的中心任务和重点工作,各级农业主管部门和农广校要强化责任意识,切实增强抓落实、见成效的主动性和自觉性。
要切实加强领导和指导。各级农业行政主管部门要切实加强对农广校工作的组织领导,把农广校各项工作纳入当地农业农村经济发展规划,列入农业部门工作计划、摆上议事日程,要像抓农技推广体系改革建设一样,下大力气抓好农广校体系建设。要进一步健全联合办学的领导体制机制,建立抓落实的绩效考核责任机制。要加大工作推进力度,着力完善工作机制,健全工作体系。积极争取地方党委、政府和有关部门的支持,建立农民教育培训和农广校工作联席会议制度,及时研究解决农民教育培训及农广校建设发展和作用发挥等重大问题。各省厅科教处要与省农广校密切协作,在领导中加大扶持,在指导中加强服务,全力支持农广校开展各项工作,要把办好用好农广校纳入目标管理和绩效考核的工作要求。各地要根据当地实际,重视和加强对农广校(中心)的领导指导,主管部门的主管领导和科教部门的负责同志可以兼任农广校(中心)相关领导职务,进一步理顺关系,加大工作力度。
要积极争取加大投入。农业部农科教发〔2013〕7号文件下发后,部党组高度重视,部科教司、中央农广校与发展计划司、财务司一起,与国家发改委、财政部、教育部等部门积极沟通协调,争取农民教育培训及体系建设重大工程项目,推动新型职业农民中等职业教育国家资助政策出台。各级农业行政主管部门也要积极争取当地政府的支持,将农广校纳入财政全额预算管理单位,安排专门工作经费,完善与办学要求相匹配的公益基础设施和公共服务条件,落实农广校公益性农民教育培训财政预算经费,保证各类重点培训工程项目的优先安排及重点支持。
关键词:对分课堂;教学改革;工程光学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)11-0091-02
一、引言
《工程光学》课程主要包括几何光学和物理光学两大部分。作为开展光学理论和光学技术教育的专业课,它对于学生学习其他光电专业课程、培养综合能力具有十分重要的意义。通过本课程的学习,能够使学生了解本专业的前沿发展现状和趋势,掌握与本专业相关的光学知识,具备运用工程基础知识和本专业基本理论知识解决问题的能力,以及具有系统的工程实践学习经历[1]。
结合作者近几年的一线教学经历,目前该课程的教学状况存在的主要问题如下:几何光学内容学生之前未接触过,内容开始就引入光线概念对光波进行光路计算,学生理解掌握上难度较大,而后又涉及各类光学系统、光度学和色度学、像差理论、像质评价、光学设计等内容,涵盖范围较广。由于本专业的课程体系设置中有关光学的课程较少,学生对该部分内容的整体掌握度较差。物理光学内容中的干涉与衍射部分与《大学物理》课程内容结论上有很大部分重叠,但理性更强,学生接受程度下降,导致积极性不高。
此外本课程一般开设在大二第二学期,对大二学生来说,专业课课程任务比较重。在对本门课程投入时间和精力有限的条件下,想掌握该门课程重点内容可以说是难上加难。体现在课堂表现上,学生抬头率和师生互动程度都不太理想;而在课后作业上,不少学生采取抄袭的形式来完成作业,没有达到教师布置作业的目的。因此在学期末考试环节,学生普遍存在临时抱佛脚,突击看教材背作业的情况。
为提升《工程光学》课程的课堂教学效果,同时也为增强学生学习主动性和积极性提供一定的参考,作者结合“对分课堂”在其讲授的另一门课程中的实践总结,探索如何利用“对分课堂”对《工程光学》课程进行教学改革。
二、《工程光学》课程的“对分课堂”设计
复旦大学教师教学发展中心特聘研究员、心理系博导张学新教授融合讲授式课堂与讨论式课堂的优点,于2014年提出“对分课堂”的教学模式[2]。“对分课堂”将教学过程分为教师的课堂讲授、学生课后的内化吸收和学生的课堂讨论这三个相互联系的过程,如图1所示[3]。其核心思想是将课堂时间根据实际情况分配给教师讲授和学生讨论,并且将教师讲授与学生讨论隔堂进行,保证学生讨论前有足够的时间进行知识内化吸收[4]。
《工程光学》课程是作者所在学院面向大二学生开设的一门专业核心课,课程共占16周64学时,每周上课二次,连续2节,每节45分钟。由于《工程光学》课程内容涉及知识点较多,如一开始就对全部内容开展“对分课堂”模式,担心难以把握课程进度进而影响教学效果。因而考虑对该门课程重点内容进行“对分课堂”教学模式试验,效果突出的话推广到整门课程。下面以几何光学中的“光路计算”知识点为例进行阐述:
1.第一次课:教师首先介绍光线、法线、光轴、顶点、正方向、曲率半径、截距、孔径角等基本概念,着重讲授曲率半径、截距、夹角(光轴、光线、法线三者间的夹角)的符号规则,进而以实际光线为例,运用学生已有的正弦定律知识进行光路计算,并举实例进行光路计算推演。
2.课堂之外:学生掌握了教师讲授的基本内容以及重点难点后,将光路计算扩展到近轴光线的计算上,进而得出近轴区的成像公式。该成像公式是“光路计算”知识点的重点内容,学生运用该公式完成相应作业。该环节由学生课后自主完成,老师可以制定一些任务要求,如做读书笔记的“亮闪闪”,提问题的“考考你”,寻求解决问题的“帮帮我”。任务要求可以根据学生不同的学习能力进行设计,既能调动学生的积极性又能体现差别化。
3.第二次课:学生分组讨论自己学过并掌握的内容,小组之间、学生与教师之间进行互动交流,将学生学习消化知识点后提出的疑点难点通过该环节达到学习掌握的目的。由于该讨论环节与讲授环节分为两次课进行,学生经过课堂之外的内化吸收后再讨论可以提高讨论效果,从而更容易激发学生的学习兴趣。
总结
“对分课堂”教学模式下教师是课程课堂教学的主导者,学生是课堂内外学习活动的主体。在师生积极的良性互动过程中,能促进学生自学能力、应用知识能力、合作能力、表达交流能力的提升。在《工程光学》课程实施“对分课堂”教学模式过程中,如何克服学生学期末动机不足、作业抄袭等现象,如何制定有效且合理的作业评价机制等都是实施过程中需重点考虑并解决的问题。
参考文献:
[1]杭州电子科技大学教务处.测控技术与仪器专业培养计划[Z].杭州电子科技大学本科专业培养计划,2015.
[2]张学新.对分课堂:大学课堂教学改革的新探索[J].复旦教育论坛,2014,12(5):5-10.
[3]王舒.对分课堂在英语视听说课程的应用效果研究[D].汕头大学,2016.
[4]杜艳飞,张学新.“对分课堂”:高校课堂教学模式改革实践与思考[J].继续教育研究,2016,(3):116-118.
Practice and Reflection on Improving the Teaching Effect of "C++ Programming" Course by PAD Teaching
XU Ying1,GU Yu2
(a.College of Life Information Science and Instrument Engineering;
b.School of Automation,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou 310018,China)
关键词:仿真平台;工程光学实验;个性化教学;自主学习
电子科学与技术专业是一门多学科交叉专业,工程光学实验课程作为电子科学与技术专业独立设置的必修专业课实验课程,对于提高学生的专业技能和素养具有重要的作用。而未来的人才不仅在于其具有扎实的专业知识和技能,更在于其创新意识和创造能力的发挥。要使学生适应社会发展的需要,工程光学实验实验是一种有效的方法,是通过综合训练来培养学生的研究能力和综合素质,主要是自主学习能力和创新能力。
一、工程光学实验教学中存在的问题
根据多年来的教学情况来看,以往的工程光学实验教学存在很多的问题:实验方法落后,实验种类基本都为验证性实验,其实验方法以及实验结论都比较固定,导致学生思维受限,无法做到理论联系实际,更不用说自主创新了;教学方式简单,仅靠学生根据讲义和教师演示进行学习操作,而学生一般基础理论不足,学生在没有接触过任何实验仪器的情况下进行操作,对实验器材十分陌生,经验缺乏,动手能力不足,导致学习效果不佳,学生的实践能力得不到提高;受实验课时、实验室开放时间、学生做实验时间及师生交流互动所限,学生的学习效果也不理想。同时工程光学实验考核较为单一,成绩判定缺乏科学性。为了解决这些教学中存在的问题,华侨大学工程光学教研组对教学模式、考核方式和实验内容进行了改革,建立了一个基于线上线下混合教学模式,渐近式实验课程体系下新的工程光学实验平台。
二、工程光学实验平台的建设与实践
(一)优化实验项目
为了解决实验项目固化、方法落后,无法培养学生的创新能力的问题,将验证型实验进行归类合并,减少必修实验中验证型实验的数量,同时增加应用型和开放式实验,加强对学生解决问题能力的培养。针对学生光学实验经验缺乏,动手能力不足的问题,教研组在实验内容中增加对实际操作能力的培养,由浅入深逐步提升,不同实验侧重点不同。由于实验时间有限,太复杂的实验学生往往无法在限定的时间内完成实验任务,教研组设计了新的实验光路,简化复杂枯燥的调试过程,删除重复的学习内容,避免挫伤学生积极性的同时提高实验效率。比如以往的工程光学实验中圆孔的菲涅耳衍射及单缝的夫琅和费衍射分成两个实验,这两个实验属于验证型实验,光路相对简单且雷同。将两个衍射实验进行合并,实验中只需要变换目标板,改变投影屏的距离就可以完成实验项目的变换,不用重复调试光路。将两者合并成一个实验项目既减少了实验数量,又简化了枯燥的调试过程,在不降低实验效果的同时提高了实验效率。
(二)建立渐近式的实验课程体系
华侨大学侨生比较多,来自世界各地的侨生与国内的在校大学生知识背景差别比较大,每个学生的学习能力水平各有不同,对一部分同学来说简单的实验对另一部分学生相对比较困难。一刀切的课程学习体系无法应对华侨大学学生知识背景相对复杂的学情。针对学生知识背景及学习能力差别的问题,实验平台将学习任务分为三个逐渐提升的层次:必修实验、扩展实验、开放式实验。必修实验中包含10个工程光学基本实验,涵盖了工程光学的基本内容,可以帮助学生更好地理解工程光学的基本原理和概念。每个实验对学生科研操作能力的培养侧重点不同。这是每个学生都必须要完成的实验项目,相对比较简单,适合学习能力不足的学生。学有余力的学生可以选择扩展实验和开放式实验作为进一步的学习内容。扩展实验任务包含更多不同类型的实验,这些实验可以帮助学生进一步理解工程光学的扩展原理和概念。开放式实验针对想要创新的学生。可以根据实验问题情境,按照自己的想法搭建光学实验。开放式实验的增设可以提高学生解决问题的能力和科研创新能力。
(三)以虚拟仿真实验平台作为教学辅助,采用虚拟实际相结合的混合式教学方式,教师根据学生的实际学习情况进行个性教学
工程光学实验的物理光学部分选用中国科学院软件所自主研发的seelight光学系统虚拟仿真实验平台。该平台基于麦克斯韦方程组、菲涅耳-基尔霍夫衍射、阿贝成像、光线追迹等理论,结合云计算、并行计算等技术实现了模块化的物理建模仿真。应用光学及光学设计部分选用同样是软件所研发的seeod光学系统优化设计软件进行。该软件以光的直线传播、数学几何原理、光线追迹等为基础,对光学系统的几何像差和波动像差进行多角度分析,重点突破光学系统的多变量、多目标的自动优化和公差分析,可以对几何光学系统进行虚拟仿真模拟。综合实验平台将学生的学习过程分为:课前预习、课中操作和课后复习三个阶段。课前学生根据教师布置的任务目标,在虚拟实验平台上提前演练将要操作的实验项目,可以更好地理解实验原理,掌握实验方法和步骤,节省时间,提高效率。学生完成仿真训练任务后,将仿真结果和问题及时反馈给教师,相关问题将作为实验教学环节的教学重点。课中教学环节,学生在实验室中分组进行实验操作,学习实际光路搭建的方法,验证仿真的结果。教师在旁结合课程内容阐释相关概念和光学原理进行指导,强化学生对课程知识的理解。课后跟进提升环节,学生基于在线平成相关实验原理的复习练习,教师跟进辅导,扫除学生的知识盲区。教师根据每个学生的学习情况,针对学生的强项、弱项给出个性化的学习建议,并根据整体学生对课程知识点的掌握情况,及时调整实验内容和教学重点。
(四)增加考核内容,完善考核体系,对全体学生的学习情况进行综合测评
将预习成绩、知识点测评成绩及实验报告作为基本考核内容,考查学生对基本原理概念的掌握程度及基本实验操作水平;扩展实验、开放式实验的学习情况作为附加考核内容,考查学生学习的广度深度及学生的科研创新水平。
三、工程光学综合实验平台的特色
(一)分段式学习过程
实验平台将学生的学习过程分为:课前预习、课中操作和课后复习三个阶段。通过课前预习,学生在做实验时可以做到心里有数,提高实验效率,课后复习则可以帮助学习巩固所学知识。
(二)渐进式的学习任务包
实验平台将学习任务分为三个逐渐提升的层次:必修实验、扩展实验、开放式实验。不同学生可以根据自身的水平选择不同层次的学习任务。渐进式的学习任务包可以满足不同学生、不同层次的学习需求。
(三)个性化教学
结合学生的预习成绩、知识点测试的正确率、在实际操作中的表现及实验报告,教师能够随时掌握每个学生实时的学习情况及实际能力水平,及时调整教学内容和重点,针对学生的薄弱环节进行辅导,并根据整体学生对课程知识点的掌握情况,及时调整实验内容和教学重点。
(四)自主式学习和研讨式学习
学生可以在课前或课后在虚拟仿真平台上进行自主学习,也可以根据自身水平来选择不同层次的学习任务包。学生基于仿真实验平台形成的仿真模型及计算结果可实时在线共享,便于小组成员之间针对仿真案例进行深入交流和讨论。学生也可通过团队协作形式,进行分工合作共建仿真工程、数据分析和撰写实验报告,培养学生的团队协作意识。
结语
1 地球物理学专业开设矿物岩石学的必要性与存在问题
地球物理学专业目标在于培养具备地球物理学和地质学的基础理论、基础知识和基本技能,具有扎实的数学物理基础和很强的计算机能力,能够在科研机构、学校、以及地震、石油、矿产资源、环境和基础工程等方面从事地球物理研究、教学、技术开发和管理工作的高级专门人才。地球物理学专业的主要研究对象仍是地球,矿物岩石是组成地球最重要的物质,学生掌握相关矿物岩石知识,对于地球物理相关专业课的学习和工作具有重要意义。
矿物岩石学课程涵盖内容多、理论性较强,开设该课程以来,一直是任课教师和学生重点关注课程之一。矿物岩石学是资源勘查工程专业的学科基础课程,具有较为完整的课程体系[1,2]。在我校,矿物岩石学课程体系被分为结晶学与晶体光学及实验(理论课24,实验课24)、矿物岩石学及实验(理论课32学时,实验课36学时)。如此多的教学内容在地球物理学专业中仅仅有40个学时。因此,对于地球物理专业的矿物岩石学,课程内容设计十分困难。如果设计的内容较多,教学时间不够,学生学起来比较吃力,如果设计内容少,学生又感觉到没什么价值。怎样抓住这几门课程的内在联系,以某一个主线把各门课程的基本知识整合在一起是这门课程的重中之重。这就需要对原有的教学内容进行合理的取舍,构筑起正确的课程结构和框架。合理安排矿物岩石学中结晶学、矿物学、晶体光学以及岩石学的内容,不仅有利于学生的掌握,而且对于后续课程的安排也具有指导意义。
2 地球物理学专业矿物岩石学课程内容设置
矿物岩石学是一个较为庞大的课程体系,包括结晶学、矿物学、晶体光学、岩浆岩、变质岩多个核心内容。根据地球物理学专业特点,以矿物岩石学基本知识为主线,对课程内容、学时分配等进行相应整合。把总共40个学时的矿物岩石学分为32个学时理论课和8个学时实验课。结晶学部分主要讲授晶体和晶体的基本性质、晶体的对称、晶体的定向、单形和聚形分析、晶体的规则连生等与矿物学密切相关的内容。晶体光学部分只讲授晶体的光性分类、光性均质体和非均质体的光波传播特点、偏光显微镜的原理及应用,不再涉及具体矿物的光学特征。结晶学和晶体光学部分重点讲述基本理论,为矿物和岩石的学习奠定一定基础即可,总共安排6个学时。矿物学部分重点放在总论上,重点介绍矿物的形态、矿物的物理性质、矿物的化学成分和矿物的分类命名,总共安排12个学时。矿物的各论部分放到实验课进行学习。岩浆岩部分重点介绍岩浆及岩浆作用、岩浆岩的化学成分特征、矿物组合规律、岩浆岩的结构、构造、产状,岩浆岩各论部分主要安排在实验课学习,总共8个学时。变质岩部分重点介绍变质岩与变质作用、变质岩的化学成分、矿物成分、变质岩的结构构造,变质岩各论部分也安排在实验课学习,总共6个学时。
矿物岩石学课程的突出特点为实验教学内容较多,实验教学环节是培养和锻炼学生动手能力和显微镜基本操作技能的重要组成部分。学生通过对手标本和显微镜下薄片的观察,将理论教学内容应用到实践中,有效培养了学生综合分析的能力。因此无论是理科还是能源类工科院校都把实验作为这类课程的非常重要的环节,多数课程的实验学时约占整个课程学时的一半,甚至更多。受学时限制,跨专业课程的实验安排存在较大困难,地球物理学矿物岩石学的实验课只有8个学时。在有限的时间里既要保证教学内容,又要保证教学效果。矿物学安排2个学时,主要讲解常见的浅色矿物(玉髓、石英、钾长石、斜长石、条纹长石、方解石、白云母、萤石等)和暗色矿物(橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、石榴子石、电气石等),使学时能通过手标本的颜色、形态、解理、硬度等认识这些矿物。岩浆岩安排2个学时,使学生掌握常见的超基性岩(橄榄岩)、基性岩(辉长岩、辉绿岩、玄武岩)、中性岩(闪长岩、闪长玢岩、安山岩)、酸性岩(花岗岩、花岗斑岩、流纹岩)。变质岩安排2个学时,主要观察糜棱岩、蛇纹石大理岩、云英岩、板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、混合岩。使学生在实验室通过对手标本颜色、结构、构造、矿物组成方面的学习,掌握岩石的基本鉴定技能。剩下的2个学时,凭借中国石油大学(华东)及周边地区的天然露头优势,如,学校内花岗岩、片麻岩、混合岩、大理岩等石材众多,在教师指导下,学生自选观察点,进行详细观察、描述,使学生明白实验室标本和野外标本存在一定差异。
3 地球物理学矿物岩石学课程考核方式
目前的教育管理体制,考试扮演着关键的角色。考试像是指挥棒,很多时候,考试考什么,学生就学什么。要想培养创新型人才,对学生进行科学而有效的评价、激励极其重要。课程考试不应简单的以闭卷考试方式,而应将部分考核放在平时,以课堂讨论、读书报告、实验考核等形式完成,成绩也不能一刀切以期末为主,应多重复合。⒖际苑绞椒治课上、课后、实验、期末四个部分。前三部分总共占30%,期末占70%。① 课上部分包括考勤、回答问题和课堂研讨环节。考勤占5%。回答问题以抢答形式进行,设置5%的成绩,每次课前提问,每人两次机会,都回答对的,给予全部成绩,这样方式极大的督促了学生课下复习的积极性。除了包括必要的考勤外,还将实施课堂研讨环节。将选课学生划分为若干个小组,每个小组自选或者教师指定矿物岩石学课程中重要的知识点,通过查阅资料、讨论、制作ppt等方式准备报告,采用课堂讨论或者报告形式进行汇报,计入课上考核成绩,占5%。② 课后部分,占总成绩5%。针对理论课程中需要学生自学或者相对比较深入的知识点,可以通过课后作业,书写报告的形式考察学生。比如,课程中岩浆的成因及多样性、岩浆岩结构成因、变质相及变质带等问题。这些问题需要学生以教材为基础,通过查阅相关参考教材、文献、专著等,总结相关观点,书写报告,培养学生书写读书报告的能力。③实验课程考试方式将按照课堂内考核、课堂外考核和延伸考核进行,共占10%。课堂内考核主要包括学生平时听课及回答问题的专注情况、实验报告撰写情况以及期末阶段学生鉴定未知矿物岩石的能力。课堂外考核依据学生学校内花岗岩、片麻岩、混合岩、大理岩等石材的考察,撰写报告。延伸考核主要是针对某些学习兴趣较高的学生,结合相关教师的科研项目或者大学生创新创业计划项目进行科学研究工作,针对其研究思想及效果给予成绩,培养具有一定科研潜力的学生。④ 期末考试。期末考试将针对课程中重要的概念、定义、理论等采取灵活多变的题型,考察学生对知识点以及应用知识解决问题的能力。涉及理论知识部分:选用课程知识体系中核心概念、理论进行考核;知识的灵活运用部分:与传统的“死记硬背”题目相比,灵活考查知识题目更能体现学生对知识点的掌握程度,可以采用地质素描图、选择等方式。比如:侵入岩的产状包括整合侵入和不整合侵入,整合侵入又包括岩床、岩盆、岩盖等,不整合侵入包括岩墙、岩脉、岩基、岩株等。以往考试都是以填空题形式进行考核,考生死记硬背,甚至不知道岩床或者岩墙是什么,有什么区别。按照灵活运用知识点要求,可以采用看图填空的形式,利用模式图或者野外地质素描图、照片等,要求学生看图填写各个地质体的名称,这样学生不但掌握了分类,还掌握的各个地质体概念、区别等;综合分析部分:对于期末考试题目中可以设置一些综合题,即两个或者两个以上知识点的综合归纳、分析或者运用,避免了大部分同学只记住了课程的知识点,但缺乏归纳总结的能力。如花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩区别,只考核了岩浆岩中相似岩石的区别。改革后的题目可变为花岗岩、钾长片麻岩、花岗岩闪长岩、斜长片麻岩区别?这样的题目将岩浆岩与变质岩融合在一起,这样就将课程内两个具有联系的重要知识点放在一起,考查了学生归纳总结的能力。
4 地球物理学专业矿物岩石学课程建设效果
本课程体系和考核方式通过对两届地球物理学专业学生实施,取得了良好的教学效果,学生在各个方面的能力都有所提高。具体包括:① 学生上课积极性明显提高。通过课前学生团体汇报、学生点评等方式,使全体学生能参与到教学过程中,充分调动学生听课、提问、回答问题的积极性。② 查阅资料、书写读书报告能力提高。通过学生课后作业、课上报告等环节训练,使学生真正掌握如何快速、准确查阅相关知识点资料并总结归纳的能力,具备针对某一科学问题书写读书报告的本领,为学生毕业设计奠定一定基础。③ 分析解决问题能力提高。通过理论考试中知识点运用、综合分析考题比例的提高,使学生在平时养成总结归纳、分析解决问题的习惯。
5 结束语
高等院校跨专业授课的课程较多,不同专业的培养目标差别较大,同一门课程在不同专业方向所起的作用差别较大,这就要求教师有针对性的对教学内容进行调整以适合不同专业的要求。中国石油大学(华东)地球物理学专业矿物岩石学的课程内容设置和考核方式符合其专业基本要求,建立了新的课程体系,完善了考试制度,使学生对跨专业课程更感兴趣,培养了学生实践动手能力和查阅资料能力,为将来的学习工作奠定了良好基础。
[参考文献]
[1]桑树勋.矿物岩石学课程体系教学改革的理论与实践. 煤炭高等教育.1999,第3期,74-78
[2]郗爱华,唐洪明,刘小洪,何 江,王振宇.石油院校“矿物岩石学”精品课程建设与改革.中国地质教育.2012年第3期,23-25
关键词:食品物性学;教学方法;探讨
“食品物性学”主要讲述食品和食品原料的物理特征与工程特性,如力学特性、热学特性、光学特性和电学特性,这些特性与食品组成、微观结构和存在状态等因素密切相关[1]。食品物性学涵盖食品及其原料中影响食品质构特征(如黏弹性、凝聚性、流动性及感官品质)的各种因素和机制,这些因素也同时影响食品品质稳定性、影响环境与食品的相互作用、影响食品分析的检测结果。作为一门学科基础课程,“食品物性学”对形成食品学科的基础知识体系、掌握食品体系的基本组成、明确食品加工和贮藏过程中变化及机制、选择合理的表征方法研究食品的特性、讨论实验分析结果等具有重要意义。
1“食品物性学”的课程特点
“食品物性学”课程能够揭示食品品质与原料物性之间的关系,描述食品物性特征的产生机理和检测评估方法,阐述食品材料的力学、热学、光学和电学特征,为改善调整食品的加工工艺,开发利用光、热、电等多种加工技术,减少光、热、电对食品品质的不良影响提供必要的理论支撑和实践指导[2]。食品大多是由蛋白质、碳水化合物、脂肪、水分等成分组成,它们以一定结构和形态共同或作为单个组分影响食品的质构特性、流变学特征、感官品质、营养特点和贮藏稳定性。食品物料来源复杂,有的来源于生物组织(如肉类和谷物),有的具有特殊的结构特征(如多孔性等)[1]。“食品物性学”主要研究食品物料本身特点及其在加工过程中与力、热、电、光等加工技术相互作用,从而确定食品品质的主要和次要影响因素,解决食品在研究和开发中的主要物性问题。因为食品物料来源丰富、表现特征不一,所以本课程中知识点较多,不同知识点间需要串联才能形成知识体系结构,而且由于与力学、热学、光学和电学等知识相联系,需要对相关学科有一定基础,因此会造成课程学习的难度增加、学习兴趣下降等问题。形成知识体系框架、系统讲解知识点,与实践紧密结合是保证本课程的教学质量、提高学生兴趣、增加课程效率的重要措施。
2“食品物性学”课程的教学实践
在前期教学过程中,“食品物性学”课程的主要章节内容和安排为绪论、力学性质、热学性质、光学性质和热学性质。教学中采用理论课与实验课相穿插,基础教学和实践教学相结合的方式。在“绪论”中,重点介绍与食品物性相关的基本概念,如食品物性学、物性特征、力学性质、食品质构、热学性质、光学性质、电学性质等。明确该课程的学习目的为掌握食品主要大分子结构和食品的基本物理特性,熟练运用食品体系物理特性的研究手段。介绍课程的特点,如涉及多学科领域(普通物理学、力学、热力学、光学、电学),需要深厚的理论研究基础等。另外,强调在学习时要注意在理论上的深入,从纯物质出发明确机理,以共混体系作为载体熟悉应用,还要理论与实践的结合,为工程设计奠定理论基础。最后,介绍了“食品物性学”的发展历史,使学生站在历史角度对本课程的形成过程产生认识。在“力学性质”中,首先概述食品力学性质研究的范畴,然后讲述力学性质的基本物理量(如应力、应变)、力的种类、基本受力-形变方式、应力-应变曲线、力学性质的主要表征(如硬度、强度、脆性、韧性)等。对于食品的流变学特性,先从黏性和弹性的定义出发,引出流体的分类和区分标准,并采用鱼肉和猪肉肌球蛋白、淀粉糊的例子,加深学生对流变特征的理解。在“热学性质”中,首先介绍食品热力学基本参数(如温度、比热、焓等)、食品传热性质(如热流量、平均温度、传热方式等)和热参数检测技术等。讲述大分子的热运动与状态转变,包括玻璃态、高弹态和黏流态及玻璃化转变和流动转变。最后介绍热力学特性的分析方法,包括差示扫描量热仪(DSC)分析热特性的检测量、研究领域、影响因素和典型曲线特征,并分析了凝胶结构变化、淀粉糊老化和蛋白质变性的热特性曲线。在“光学性质”中,讲述光学性质的基本概念,包括光学基本物理量、光的反射、吸收和透过、光的反射类型。然后介绍食品的颜色特征,如色彩三要素、测试标准体系(L*,a*,b*),并列举鲜湿挂面颜色测定和米茶颜色测定等例子。在实验教学中,重点选取质构仪、动态流变仪、差示扫描量热仪、色差仪和电阻抗仪,研究对象分别选取了鱼肠、半糊化淀粉悬浊液、胶原蛋白、挂面。在实验过程中重点培养学生动手和解决问题的能力,熟练掌握各仪器的工作原理和使用方法。
3“食品物性学”课程的教学方法总结
通过对前期教学实践的总结,教师发现在教学过程中仍然存在一些问题需要改进,教学方法需要不断改善和更新,以增加学生兴趣,提高课堂效率和保证教学质量。结合前人经验和自身总结,主要归纳如下。(1)扩充自身学科知识体系。作为“食品物性学”的教学任务承担者,应当具备扎实的专业基础知识,不仅能够掌握“生物化学”“物理化学”“高分子化学”和“食品化学”的基本知识,而且具备将各门知识有机结合并与实际相联系的能力。另外,还要提高在食品加工检测技术方面的实践操作能力,熟悉各类食品检测仪器的操作和应用,为学生掌握实验技能提供充分帮助[3]。此外,作为高校教师还应关注本学科的前沿研究,并加以丰富课堂内容,使学生在学到书本知识的同时还能接触到本学科知识前沿,充实知识体系。(2)激发学生对课程的学习兴趣。列举学生熟悉的物性应用案例,以激发学生对“食品物性学”课程的兴趣。例如,以面粉做成的面团,制作常见的面条、馒头和面包等面制品,采用质构仪、动态流变仪等测定固体或半固体的流变学特性;采用淀粉、面粉、燕麦粉、杂粮粉等制成麦片、薯片等休闲食品,用色差仪、质构仪等测定不同配方对产品品质的影响;购买常见的饮料(如碳酸饮料、果汁和茶饮料等),以电化学仪测定不同组分对水溶液的介电特性的影响。另外,加强与学生之间的交流,了解较难理解的章节并重点分析和讲解,通过与学生的互动增强师生间的交流,促进共同进步和提高。(3)建立知识体系,理顺逻辑关系。在教学过程中,将各章知识点有机结合起来,方便学生建立知识体系。例如,在力学性质以玻璃态、高弹态和黏流态作为轴心,以玻璃态转变和流动转变作为轴线开展内容,将分散的知识点集合在一起,形成涵盖绝大部分内容的知识体系。另外,对于一些基本概念尤其是容易混淆的定义,要重点强调使学生产生联想记忆。例如,牛顿流体与非牛顿流体、布朗运动和非布朗运动、镜反射和漫反射等,讲解时要强调区别,并与实际例子对应,加深同学印象。(4)灵活考核,突出实用。“食品物性学”是一门知识点丰富、与实际联系较多、能够涵盖科技前沿的课程[4-5]。单独以试卷考核的形式是无法考查学生对该课程的综合掌握,所以不断更新课程考核项目也是授课教师要面临的重要课题。加入实验项目的考核,并鼓励学生运用实验数据撰写论文;采用专题讲座和读书汇报的方式考查学生对课程知识体系和实践能力的掌握;借助实验室平台,以某一食品作为载体,考核学生对食品评价的综合能力等,都是可以作为考查学生对本课程学习的重要方法。
4结语