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论文摘要:概括与分析我校近几级学生分析化学实验课考核方法以及考核过程中存在的一些问题,为保证实验教学质量,进一步提高实验教学效果,总结经验,形成了分析化学实验课自己独特的考核方法。
在高等农业院校,分析化学实验课是一门十分重要的基础课,在整个教学过程中起着极为重要的作用,它是培养学生科学素质的一种有效形式,是培养农业生产和科研等合格人才不可缺少的教学基本环节。通过学习,使学生更深刻地理解有关的理论知识,提高学生实际操作技能及分析问题、解决间题的综合能力。图分析化学实验课考核方法有笔试、操作等。实验操作考试是考查学生实际操作能力、动手能力和基本实验技能的一项考试,是培养学生基本科学素养的一项必不可少的工作。以笔试的方法进行考试无助于培养学生的动手能力和实验操作能力,在检验学生实际操作能力和基本实验技能方面,实验操作考试是其他考试形式不能替代的。为保证教学质量,提高教学效果,我们在重视教学实践的同时,不断地改革了分析化学实验课的考核方法。总结考试经验,形成了我们分析化学实验课自己独特的考核方法:即采用实验的有关理论考试与实验技能考核相结合的办法(口试加操作)。
一、我校分析化学实验课旧的考核方法
(一)2001级学生采用闭卷笔试的方式。试卷内容包括分析化学实验中的实验原理、实验现象、所加试剂的作用以及所用仪器的使用方法等。像文化课统一时间统一科目进行。考前对试题进行了保密。
(二)2002级学生采用实验操作考试。考前操作内容也是保密的。具体是:自己的老师监考,考试时间为每人30分钟,一组02人,所有学生实验操作内容一样,都是通过酸碱滴定计算溶液的浓度?学生操作完成后将数据以及计算结果记录到试卷上,老师根据记录结果打分。上实验的全部学生考了4、5天才能结束。
(三)2003级学生采用实验操作考试。具体是:每个学生考试时间10分钟,学生按班级、学号排序进行考试,一个老师一次监2个学生,10分钟后再进2名学生,依此类推。全部学生实验考试内容都相同,都是完成一次酸碱滴定,老师要对每个学生每一个操作要领和操作要求正确与否打分。5天全部学生考试完毕。
二、旧的考核方法中存在的一些问题
分析化学实验课旧的考核方法中存在很多的间题,比如笔试存在抄袭现象,所以不能体现出学生的实际水平,对学习好的学生也不公平。2002级学生虽然采用实验操作考核方法,但也没有检查学生的操作要领,只是通过最后的计算数据是否接近准确值来判分。这两种考核方法都没有关注学生实验过程中的操作是否规范,技术要领掌握与否。2003级学生采用的考核方法虽然检查了学生的实验操作技能,但不能检查出学生对实验理论知识的掌握程度。这样传下去对以后做实验的学生的影响也不好。以后的学生在做实验的过程中就不会深刻理解理论知识,也不认真观察和分析实验现象,更不分析产生误差的原因,执照老师给定的步骤完成实验,使用仪器的操作要领和要求也不管规范与否,因为考试时只要打听一下使用那种仪器,突击记忆它的正确使用方法即可过关。这样考核的结果并没有达到开设实验课的目的要求,以提高学生实际操作和动手能力以及培养学生独立思考和分析问题的能力,实验操作并不是非要让学生得出一个即定结果,而是让学生掌握实验基本知识和操作技能,这才是实验的目的。除此之外,还有一些间题如下:
(一)分数不成正态分布。实验成绩不成正态分布,一是因为闭卷考试时有些学生在考场上作弊了(有的抄袭学习好的学生的答案,有的抄了书本),二是因为操作时一次考生人数多,有的学生抄袭别人的数据,这样不能体现学生的实际水平。
(二)试题保密。我觉得实验考核试题没有必要保密。因为实验操作考试主要考查学生的动手能力与实际操作能力,而不是考查理论知识,不能像文化课统一时间统一科目进行闭卷笔试。以笔试的方法进行实验考试无助于培养学生的动手能力和实验操作能力,所以不应该保密的,再说操作考试全部学生要进行4、5天,也保密不了,所以实验考试本身应该开卷考试。
(三)突击训练问题。后面考的有的学生向已考过的学生打听操作所用仪器,然后进行突击训练。操作姿势和要求是靠平时积累和培养的,不是靠突击训练。有的仪器使用方法突击也没用。分钟内不但要完成一个完整的操作,还要考虑仪器使用方法的话时间是比较紧张的。上课使用的每种仪器老师都详细的讲到它的正确使用方法和操作姿势。只要你平时都按照要求使用,考试01分钟是足够的。
三、分析化学实验课新考核方法
为了使学生成绩能够客观地反映学生对实验基本知识和操作技能的掌握程度,激励学生学习的积极主动性,我们采用平时实验报告成绩与期末考试成绩相结合的办法给出最终成绩:即平时实验报告成绩占50%,其中包括预习报告、实验态度、实验操作技能以及实验结果的准确度与精密度。考试成绩占50%,其中包括实验有关理论考试成绩和操作考试成绩。为了提高实验课的教学效果和加强学生对实验知识的理解和掌握,我们提出新的实验考核方法:即采用实验的有关理论考试与实验技能考核相结合的办法(口试加操作。具体做法如下,
(一)试题。试题内容为口试加操作。考试试题的难易程度一致,保证考试的公平性。口试内容为实验有关理论:即所做过的分析化学实验中的实验原理、实验现象、所加试剂的作用以及所用仪器的使用方法等,比如标准溶液的配置方法有几种,Ha、Na0H溶液如何配置,标定二者使用哪种基准物质、采用哪种指示剂辨别终点以及终点颜色如何变化,自来水硬度测定终点颜色如何变化,K2C2r07测FeZ+实验中加H3P4O的作用是什么,甲醛法测N%实验原理,分光光度计的组成部分以及每部分的作用,电子天平的称量方法以及差减称量法的步骤和注意事项等内容。对实验有关理论我们摘录出来做成卡片,每一个问题一个卡片,一个卡片一个编号。实验操作内容所有学生一样,并且提前通知学生,都是完成一个完整的滴定分析操作:即将烧杯中溶液准确定容至容量瓶中,移液管准确移取一定量溶液至锥形瓶中,用标准液滴定至终点后记录滴定管数据后报告老师。操作内容及步骤我们做成试题形式。每名监考老师拿一份实验理论卡片以及实验操作要领评分细则,监考老师们考前要统一口试题的正确答案。
(二)考试过程。每个考场4张实验台,每次考试一个考场进4名学生,每个考场2名监考老师,即每个监考老师每次监2名学生。
1、试题的摆放。我们把操作内容及操作步骤试题贴在每个考生的实验台上,所需仪器和药品也整齐地摆放在实验台上。
2、学生进场考试。学生不按照平时做实验的地点和代课老师进行,而是按班级、学号排序先在准备室抽考场号,准备室的老师宜读考场规则和注意事项。每个考场先进4名学生,每个老师监2名学生。先考操作,每个学生10分钟,到时做不完的监考老师会让学生停止。监考老师根据每一步操作要领评分细则打记号,比如容量瓶的洗涤用水是否过量,从烧杯向容量瓶中转移溶液是否使用玻璃棒,定容是否过量;移液管操作手法是否规范;滴定管涂油、洗涤、润洗、装液、排气泡、读数姿势以及有效数字位数、滴定过程中活塞的控制以及终点颜色的判断等一系列的操作是否规范。实验操作结束后到监考老师处抽理论口试卡片编号,阅读完题意回答问题,时间为5分钟,在此时间内最多有三次抽卡机会,满分逐渐降低,比如第一次满分01分,第二次满分8分,第三次满分6分。考试结束后监考老师根据回答内容酌情打分。4名学生考完后监考老师收拾好仪器和药品后再进4名学生,依此类推。
1.1高中生物实验的内容
根据实验的主要方法,可将高中生物必修部分的实验划分为7种类型:观察类、检测类、探究类、模拟类、调查类、设计类和搜集类[5].其中,观察、检测和模拟类实验比较常见;设计类实验是学生探索和发现真理的重要途径;调查类实验主要是针对已经存在的事实或现象,要求学生通过对客观事实和现象之间的了解得出结论,培养学生收集和分析资料信息的能力;而搜集类实验则要求学生根据问题拟出资料收集的具体方案,然后通过各种途径收集相关资料,最后对搜集到的资料进行筛选归类整理,并以各种形式(如黑板报、论文、报告及辩论赛等)展示.在选修模块实验中,选修1的实验以实践活动为主要学习方式,全部为实验操作,不同实验内容的教学目标各有侧重,有的侧重基本概念或原理,有的侧重实际应用,还有的侧重科学方法训练和培养学生的科学态度.实验类型大多数为引导式探究.在引导式探究活动中,学习资料中提出的实验结构或程序,学生自己设计并进行实验,通过参与探究过程有所体验和发现,从而达到预期的实验目标[6].根据选修2的实验中的活动建议,主要是进行调查、讨论和探究活动.教师引导学生开展这些活动,培养学生的参与意识,使得学生关注社会、关注生活、关注身边的科学和技术,能帮助学生体会到生物科学与人类社会、与学生的日常生活密切相关.选修3的实验中,除了技术要求较高的“DNA的粗提取和鉴定”外,其它实验都不在实验室进行,而多为口头交流、辩论等活动,由于本模块实验所涉及的科学领域研究进展迅速,教师要积极引导和组织学生查阅有关资料,练习撰写专题综述报告并组织开展这些活动[7].
1.2高中生物实验的特点
1.2.1实验数量多,类型多样化且综合性强仅《高中生物课程标准(实验)》列举的实验活动建议就有68条,当然这些实验并不要求学生全部掌握,但大多数是最基础的,学生掌握这些后,还要了解教材以外的实验,如试卷和课外书上出现的,要对大纲要求的实验有所扩展和延伸,才能够学以致用.实验数量多则相应地要求实验课时也多,据统计,实验课时甚至占到生物课总教学时间的40%[8].高中生物实验类型多.各种类型实验的方法不同,包括显微镜观察、染色鉴定、模型制作、多媒体技术模拟、户外调查及课外收集信息等;实验形式也不同,包括教师演示、学生分组完成及独立完成等.高中生物实验综合性强.往往一个生物实验中融合了多种实验类型特点.如“探究影响酶活性因素”的实验过程不仅要让学生经历一个完整的科学探究过程,而且还要求培养学生的实验设计能力,在实验过程中要考虑单一变量并进行定量分析;又如“设计并制作生态瓶”的实验不仅需要学生小组合作设计制作完成,而且也是一个模拟实验,模拟的过程充满探究的要素,此外,实验还要求学生对自己制作的“生态小瓶”进行长时间的观察,这无疑也培养了学生的观察能力.1.2.2科学探究受到重视,实验内容贴近生活且技术比较先进课程标准的4个基本理念之一是倡导探究性学习,在能力目标别提出了发展科学探究能力,并详细列举了11条与探究紧密相关的能力,这为开展探究性实验教学提供了重要指导.强调和重视科学探究还具体表现在新课程实验的结构和内容上,必修的3个模块中,具有探究性的实验几乎占到全部实验的三分之一,而选修部分的生物技术实践模块的13条活动建议中几乎均包含探究性的内容,另外2个模块的活动建议也多为可以进行资料收集探究的活动或调查[9]102.由此可见,课程标准把科学探究以不同层次和形式融合到实验教学中.高中生物课程标准强调关注学生的生活经验,注重与现实生活的联系,在现实生活的背景中学习生物学,倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念,这样可以激发学生的学习兴趣,也可以让学生学以致用.如调查类和搜集类的实验都要求学生到现实生活中去调查和搜集信息,并对这些调查和搜集来的信息进行研究分析等.如选修1“生物技术与实践”中有果酒、果醋及腐乳的制作等,选修2“生物科学与社会”中对设施农业的参观和对绿色食品生产或消费情况的调查等,这些实验活动贴近生活,实验材料也来源于生活.实验技术比较先进.特别是选修部分的实验,大都与生命科学新技术、新应用紧密联系.如基因工程、克隆技术及干细胞研究等.此外,还有多媒体技术的运用,如“利用计算机辅助教学软件模拟人体某方面稳态的维持”等.
2生物科学(师范)专业实验内容及存在的不足
2.1实验内容
在高师生物科学(师范)专业课程体系中,生物类专业必修课比重大,几乎每门专业课程均设置了相应的实验课程,包括动物学、植物学、微生物学、遗传学、生态学、生物化学、细胞生物学、分子生物学、植物生理学及人体生理解剖学等实验,每门实验课程的实验数均在8~12个.
2.2存在的不足
2.2.1课程内容强调专业性,缺少与高中生物新课程的联系受传统高师生物课程观的影响,实验课内容倾向于强调系统性、整体性和全面性,突出学科专业性,而师范性不明显,验证性实验占据主导,设计性和综合性实验欠缺,缺少与中学生物实验教学有机联系的问题尤其突出.生命科学的发展日新月异,高中生物新课程很注重知识的时代性和前沿性[10],但生物科学(师范)专业的实验教学内容设置往往多年不变,不能反映生命科学学科发展的最新成果,与学生科学素质、实验技能和创新能力培养的要求不符.2.2.2实验教学内容缺乏与生产、生活和社会实践的联系高中生物课程标准提出注重与现实生活的联系理念,就是要改变轻视学生生活的现状,让学生在真实的生活中学习和体验知识.从课程标准建议了大量的调查类和搜集类的实验可以看出,高中生物实验更加强调与生活的联系,倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的知识.但生物科学(师范)专业的实验内容大多是对理论的验证,更强调实验的学术性,相对而言忽视了与学生生活以及现实自然、社会的联系,不能激发学生学习的兴趣,无法让师范生深切地体会到专业知识的价值,可能会影响到以后工作的教学质量.2.2.3实验教学缺乏体系建构生物科学作为一门独立形态的自然科学,应有其自上而下、自下而上的实验体系,但师范院校的实验教学缺乏这种体系的建构[11]75.每一门课程仅从单一学科的知识系统性和完备性方面设计教学内容和技能训练,各门课程自成体系,与本专业其它课程联系不紧密,对课程内容整合较少,因而造成一些实验内容重复,如微生物学中的“霉菌观察”与植物学中的“菌类植物”实验内容基本一致.2.2.4实验教学模式化高师生物学实验教材编制模式化,实验设计程式化,即实验目的基本原理实验内容与材料等仪器与设备等操作步骤实验结果实验分析报告[11]76.实验过程以教师讲解、演示为主,学生履行三步曲,即按实验指导的要求或教师总结的实验步骤进行操作观察实验结果完成实验报告[12].学生对实验材料的采集培养、药品配制等实验的准备过程和实验方法步骤的设计参与度低,对实验方法步骤缺乏必要的思考理解和创新,师范生独立实验能力的培养受到限制.2.2.5研究性实验内容缺乏目前,生物科学(师范)专业开设的专业课实验内容大多为验证性实验,虽然可以加深学生对理论知识的理解和培养基本的实验技能,但仍属于间接获取知识的渠道,对培养师范生的科学探究能力不利.
3有效衔接高中与大学的生物学实验教学
3.1加强高中相关实验内容的渗透,增加和生活联系比较紧密的实验内容
生物科学(师范)专业的教师要致力于高中生物学实验教学的研究,了解其基本内容和方法手段.在保证实验课内容达到本科水平的前提下,选择与高中生物教学联系密切并能充分发挥现有实验条件的实验内容,制定切实可行的实验计划,力争使中学生物学实验中的基础部分、经典部分成为高师生物学实验的研究主题之一,使得高师生物实验内容与手段上形成和中学生物学实验的包涵关系.
3.2改进生物科学(师范)专业的生物学实验手段,使实验内容跟上科学技术的发展
在实验内容上,应该结合当前高中生物教学岗位的要求,组织各教研室有经验的任课教师对实验教学进行改革,剔除内容陈旧、技术落后的实验,增加反映现代定量分析、探究性、设计性和综合应用的新实验技术内容,跟上生命科学技术的发展.此外,在实验课程中,可以结合相关的研究课题和最新研究进展,在课堂讲解或是实验过程中穿插介绍,补充同一个实验的不同技术与方法.有些新技术、新方法,即使因为条件所限不能亲手做,但也应让学生有所了解,如光合强度的测定既有传统的改良半叶法、氧电极法及红外线二氧化碳气体分析仪法,也有较为先进的便携式光合仪测定法.
3.3整合实验内容
在制定生物科学(师范)专业的实验教学计划时,要统筹规划、互通有无、科学整合以及合理安排实验内容,避免学科间实验的简单重复,以增加实验的多样性和丰富度,提高实验教学效率,让学生在有限的实验教学中,接触和了解更多的实验内容与方法,这也契合高中生物实验内容和形式多样化的特点.实际上,高中生物涉及的68个实验,均可按照生物科学(师范)专业的专业课程进行分门别类,分别归入或融入到具体的相关课程实验中去,使学生在大学实验教学过程中,基本能接触到所有的中学生物实验内容.
3.4改革实验教学体系
将以验证性为主的实验教学体系改变为实验内容要求由低到高的生物基础实验、综合训练实验、研究设计实验3个不同层次的新体系[9]101.生物基础实验主要完成中学生物学新课程标准及实验大纲规定的基本内容,旨在培养学生的专业基本实验技能和动手能力,掌握生物学基本研究方法;综合训练实验则由学生实验小组(6~8人)自己设计方案、准备药品仪器及独立撰写实验论文,完成大纲规定的提高性内容或感兴趣的问题,旨在培养学生的综合能力和创新能力;研究设计实验为教师根据本地生物资源或结合本地生产实际而开设的科学研究性实验项目,在教师的带领下有针对性地开展科学研究实验,旨在培养学生的参与意识、科研意识和自然科学研究工作所应具备的科学态度.
3.5鼓励师范生积极参与实验准备工作
准备实验也是一名生物教师应有的专业素养之一.高师院校在生物实验教学中,应该鼓励师范生积极参与到实验准备工作中,如动植物实验材料的采集与培养、试剂的配制、仪器的调试、微生物菌种制作及消毒灭菌等,使学生系统地了解实验从始至终的全过程,这将提高师范生准备和组织生物实验的能力.
3.6培养学生口头表达能力,锻炼文字驾驭能力
教师应按照学生的认识规律,对实验内容加以组织、润色,并且用科学、准确、生动及富于启发性的语言表达出来,以便学生理解和接受.在实验教学中,教师要引导学生从实验现象出发,能够用生物专业语言表达、组织及研究实验,还应认真对待学生的实验报告,对表达不准确和书写不规范等情况及时纠正.
4结语
新课标下,要求以培养学生的创新思维能力和探究能力为目标。由于学生思维能力的培养是从问题开始的。因此,在科学实验教学活动中,巧设实验疑问,引导学生积极探索、认真思考,并寻找事物之间的相互联系,对培养学生的创新思维能力具有十分重要的意义。在学习活动中,只有学生善于发现和提出问题,学生才能有效地找出解决此类问题的方法,并且巧设疑问既可以充分体现学生在科学实验教学活动中的主体作用,也可以帮助学生解决疑难问题。为此,教师在科学实验教学活动中要善于引导学生去发现问题、提出问题、分析问题和解决问题,即使学生提出的问题或见解有异议,教师也应不轻易给予否定。例如,教学《声音的传播》实验课时,当教师准备好水槽、音叉、水等实验器材后,要求学生完成实验操作,待每组学生完成实验后,让学生发表自己的见解,由于不同的学生有不同的看法,有的学生可能会说“:通过实验,发现音叉发出的声音很大。”由于小学生的年龄较小,好奇心比较强,有的学生可能会提问:“为什么这么远都能听到音叉敲击的声音?”通过学生的提问,教师引导学生进行问题的探讨,并得出结论,这样学生就可以深刻理解知识的含义。除此之外,在开展实验教学活动中,教师也应善于提出问题,根据学生的个性化特点及心理素质有针对性地设计问题,这对激发学生的学习兴趣有重要影响。在科学实验教学活动中,为了顺利开展实验教学活动,教师首先必须引导学生进行实验分组。在实验分组过程中,根据学生的认知水平及心理特点合理进行分组,不能将成绩优异或成绩较差的学生分在同一个小组,每个小组安排一个小组长,负责每个小组的学习任务安排及学习指导,同时选择的小组长要具有良好的协调能力及组织能力,小组分组要科学化、合理化,才能保证科学实验活动的顺利开展。
二、开展演示实验活动,培养学生的探究能力
对小学生来说,科学实验课程教学中的知识内容不便于直观理解,尤其是一些比较抽象的知识。因此,在开展科学实验教学活动之前,教师应做好实验的演示,在传授知识过程中,要一边演讲一边讲解,采用直观的教学工具将比较抽象的理论知识演示给学生,以达到潜移默化的教学效果。开展演示实验教学,既充分体现了教师的主导性,也充分体现了学生在教学中主体作用的发挥。例如,教学《光和影》一课时,为了使学生充分了解影子是怎么产生的,在教学活动中,教师可以演示各种各样的手影展现给学生看,让学生充分了解影子的三个特点(包括影子的大小与物体和光源之间的距离有关;影子随着光源位置的变化而变化;影子的形状与光源所照射的物体侧面的形状有关)。在演示过程中,应放慢演示的速度,给予学生充分的观察和思考时间,使学生深刻理解影子的产生原理,从而培养学生的探究能力。
三、课外活动延伸拓展
论文中所提仿真实验平台主要指应用仿真软件进行仿真实验的软件仿真实验和基于驾驶模拟器硬件在环实验台实验两部分。应用汽车系统动力学仿真软件进行仿真实验和驾驶模拟器硬件在环试验台进行仿真试验,操作容易,不受时间地点限制,对增强学生对汽车基本理论和性能分析方面的能力具有良好作用。将仿真软件和驾驶模拟器硬件在环试验台引入到汽车理论教学实践中,通过理论分析与仿真实验,加强教学实践环节,从而使学生在有限的学时中能够尽快入门。目前,国内一些有车辆工程专业的高校也已经开始展开了应用仿真工具进行汽车理论仿实践教学改革方面的研究。北京理工大学包凡彪提出了以Matlab/Simulink为核心仿真工具进行汽车基本原理、性能分析的汽车理论实验教学改革,使学生在学习过程中发挥了主体作用,提高了综合分析能力和实践创新能力[7]。重庆交通大学隗寒冰提出了应用Cruise软件进行汽车理论实验教学研究:将整车动力学仿真软件Crusie引入到实验教学活动中,通过搭建整车动力传动系统模型(包括FCV/EV/HEV),进行动力学性、经济性、操纵稳定性仿真实验,加深对汽车理论知识的理解[8]。湖北汽车工业学院黄兵锋提出了将Matlab软件应用于汽车理论的教学实践,利用Matlab软件强大的计算和分析功能,加深了学生对概念的理解,极大地提高了学生学习的兴趣和积极性[9]。云南交通职业技术学院杨学松提出了基于MATLAB之下Simulink和Simdriveline仿真软件来辅助课堂教学,通过搭建仿真平台,从而有利于学生的理解,提高课程的教学效果[10]。通过仿真平台进行仿真实验是弥补实车实验不足的有效手段,也是提高汽车理论教学效果的重要方法,是当前汽车理论实验教学改革研究的一个主要趋势。
二、基于仿真平台的汽车理论课程实验教学改革
方案通过增加仿真实验学时,设计基于CarSim与Matlab/Simulink的软件仿真实验和基于驾驶模拟器硬件在环仿真实验,进行基于仿真平台的汽车理论课程实验教学改革。
(一)增加仿真实验学时
目前我校《汽车理论》实验主要包括汽车动力性实车实验2学时、制动性实车实验2学时、平顺性实车实验2学时。汽车动力性实验主要包括汽车滑行实验、加速实验,制动实验主要是进行某一车速下的制动到停车的实验,平顺性实验要选择随机路面进行汽车随机振动测试、数据处理和评价。汽车动力性实验、制动性实验、平顺性实验目前学校实验场地、实车、测试设备能够满足要求,而汽车操纵稳定性实验和一些极限工况实验(如低附着路面急加速实验、低附着路面高速制动实验和紧急双移线实验)由于受实验场地、实验设备和实验人员限制,实车实验无法进行。这对于学生学习汽车操纵稳定性理论非常不利。汽车操纵稳定性这部分理论较为抽象,学生学习过后又没有实验进行验证和增加感性认识,难以达到真正理解的目的。软件仿真实验和驾驶模拟器硬件在环实验台仿真实验不受时间、场地、实验设备等因素的影响,实验内容全面、重复性好、效率高,因此通过增加仿真实验学时弥补实车实验的不足。此外,对于实车动力性实验和制动性实验两个实验如果进行合理安排,完全可以整合为2个学时完成整合成两个实验,而增加软件仿真实验2学时和驾驶模拟器硬件在环实验台实验2学时。增加的仿真学时可主要偏重于汽车操纵稳定性实验和一些极限工况实验,能够有效解决实验场地和实验设备不足的情况。
(二)基于CarSim与Matlab/Simulink的软件仿真实验
汽车仿真软件中,CarSim软件作为车辆系统动力学商业化软件相对于其他软件具有使用方便、易于理解、难度适中、仿真速度快的优势。Matlab/Simulink软件是目前最常用的数据计算和分析处理、控制系统建模的软件。CarSim软件能够与Matlab/Simulink进行联合仿真。整个教学过程中,教师教会学生熟练掌握两种软件的使用。学生能够在CarSim仿真软件里确定车型、设计仿真实验工况进行仿真分析,应用Matlab软件自己编程计算汽车的几大性能,根据汽车的参数,绘制汽车性能曲线,并分析不同因素与参数对汽车性能的影响。教师根据教学需要设计实验题目,在实验课让学生利用两种软件进行仿真实验。教师给定某一车型基本参数,要求学生根据所学汽车理论知识应用软件对该车型的各种性能通过建模、工况仿真进行分析与评价。为了让学生理解制动防抱死ABS对汽车制动性能的影响,教师引导学生应用两种软件的联合仿真实验对比无ABS控制和有ABS控制汽车在同一制动工况下的差异。再如对于汽车操纵稳定性试验,可采用CarSim软件进行汽车操纵稳定性蛇形试验、转向盘角阶跃输入试验、转向盘角脉冲试验、转向回正性能试验、转向轻便性试验、稳态回转试验6个国标实验。学生按照国标要求进行车辆参数设置、工况设置、测试数据选取。仿真实验结束后,按照国标实验要求对实验数据进行编程处理和分析,继而对该车的汽车操纵稳定性进行评价。通过这样的仿真分析与评价,学生能够深刻理解汽车操纵稳定性评价指标和评价方法,使抽象的理论教学变得形象、生动,提高了教学效果。仿真实验课程上可设计多个实验项目,学生们能同时进行同一实验项目,每个人都能利用计算机进行各自的仿真实验,每个人都有实验机会。仿真实验效率高,实验内容全面,能够激发学生实验兴趣,提高实验效果。
(三)驾驶模拟器硬件在环仿真实验
我校已搭建基于CarSim仿真软件的驾驶模拟器硬件在环试验台。该实验台包括驾驶模拟器、电第3期李刚等:汽车理论课程实验教学改革方案研究137控转向实验台、电控制动实验台三部分,每一部分可独立使用,也可联合使用。驾驶模拟器主要由实车驾驶舱、各种传感器、投影仪、环形屏幕、计算机、实时仿真系统、音响设备组成。电控转向实验台、电控制动实验台由实车转向系统、制动系统硬件和相应控制器组成,能够模拟实车转向和制动系统部件实际工作情况。实验时驾驶员在驾驶舱内根据环形屏幕显示的实验工况场景,操纵方向盘控制汽车转向,踩加速、制动踏板控制车速,音响设备车发出发动机工作声音、制动过程轮胎与地面摩擦等声音,整个实验模拟过程生动直观。汽车操纵稳定性实验,如稳态圆周实验、方向盘角脉冲、方向盘角阶跃输入实验、蛇形实验、转向回正实验等实验均可在驾驶模拟器硬件在环实验台上进行实验。除此之外,一些危险工况实验,如低附着路面、对开路面急加速和制动实验、紧急双移线实验都可以在驾驶模拟器硬件在环实验台上进行实验。教师根据教学需要,选择合适的实验项目指导学生实验。实验过程中,教师需要教会学生熟练使用实验台,使学生做到能够自己选取车型和修改车型参数、设计实验方案、通过软件和数据采集系统能够实时显示实验数据、保存所需数据。驾驶模拟器实验操作简便,不受场地、实验设备及人员要求限制,可以随时进行、重复进行,每个学生都可以亲自进行实验,实验本身没有任何危险,但是却能收到良好的实验效果。如对于汽车操纵稳定性实验和一些极限工况实验均可通过驾驶模拟器仿真实验完成,能够进一步增加学生的感性认识和理解。此外,驾驶模拟器教学硬件在环实验平台还可以进行汽车电控系统控制算法的实验验证,给学生提供一个进一步扩展空间,使学生深入理解与掌握汽车理论知识。
(四)开放实验室
开放驾驶模拟器硬件在环实验台,对于学生在学习汽车理论过程中遇到的一些问题或者关于汽车性能分析、汽车控制方面的问题研究,可通过探究性实验设计在驾驶模拟器硬件在环实验台上进行验证。开放实验室形式,符合对于学生进行创新能力培养的要求,学生在进行探究性实验过程中提高了自己的创新思维能力和动手实践能力。探究性实验包括一般问题的分析实验和创新性实验两部分。实验设计通过以学习者为中心的学习方式,激发学生的学习兴趣,启发学生进行思考和讨论,提升实践创新能力,拓展学习过程的开放性。如针对我校大学生方程式赛车开发,一名本科毕业设计学生在驾驶模拟器实验台搭建了基于CarSim的大学生方程式赛车模型并选取车手在实验台上进行各种工况实验,对所开发的赛车进行分析与修正。在这一过程中,该生研究兴趣浓厚,对汽车理论有了更深的认识。该生的毕业论文评为优秀毕业论文,毕业论文整理出两篇小论文,分别发表在《辽宁工业大学学报》和《农业装备和车辆工程》学术期刊上。通过开放实验室,激发了学生学习汽车理论的热情,为他们的创新思维提供了一个良好的实验平台。
三、结论
关键词:高师;公共心理学;教学改革
心理学是高等师范院校师范专业学生必修的一门公共课,它是体现教师教育专业性的一门重要课程。因为师范生未来从事的教师职业是专业化的职业,要求教师不但有专业知识,更要有专业的教学技能等。
心理学作为一门应用性很强的课程,为师范生专业化发展提供实践训练并奠定坚实的理论基础。而且新课程改革要求教师角色从知识的传授者转变为学生学习的促进者,成为学生学习的培养者和人生发展的引路人。那些只有专业学科知识,而不懂学生学习与发展心理的教师,已经不能适应新课程改革促进学生全面发展的要求,只能成为“教书匠”,最终也将被淘汰。
所以,高等师范院校应高度重视公共心理学课程的教学。但是,目前为基础教育培养专业教师的高等师范教育在心理学课程的教学内容和教学方法却上存在很多问题,学生不仅自身无法从心理学课程的学习中获益,更不会主动将心理学知识与教学实际相联系,为提高教学质量服务。针对目前高师公共心理学课程存在的问题,应该从以下几方面进行改革。
一、全面改革教材体系。
师范类院校的公共心理学教材体系,基本沿用普通心理学的体系,主要阐述心理学的基础理论和心理产生的生理机制。这些内容可以为心理学专业学生的学习奠定理论基础,但对师范生来讲难度较大,而且与他们要从事的教育工作关系不大。另外,师范生将来面对的是中小学生,他们应该了解中小学生的心理发展特点,而普通心理学是以正常成年人为研究对象,这就与师范院校的培养目标不相符合了。因此,高师心理学教材应全面改革教材体系,删减实践意义不大的内容,如社会心理学、教育心理学等内容,压缩普通心理学基本理论、生理基础等内容,以摆脱普通心理学体系的限制;适当增加应用性、实践性强的内容,如心理健康教育、实验心理等内容。这样不仅能激发学生学习的兴趣,更能使学生利用所学知识促进自身发展,成为健康发展的专业人才。
二、改革教学内容。
针对目前心理学教材存在的理论知识无法实际应用的问题,同时也为了提高师范生的教育教学能力,必须进行课程内容的改革。
首先,增设可操作性知识,如心理实验、心理测量等内容。在心理学教材中引入一定的心理实验的内容,使心理学知识更直观、形象,这样不仅能增强学生学习的兴趣,更符合学生学习的习惯。通过心理实验内容的学习,可促进学生有效地理解、记忆,轻松地掌握理论知识。如在学习认知过程内容时,以往过于注重心理现象规律的介绍,导致学生只记住了规律的文字描述,却不会用这些知识解释现实生活中的种种心理现象。引入心理实验后,学生先学习理论知识,再通过操作实验加强理解,实验结束后还要及时讨论总结这些心理现象、心理规律在教学实际中应如何利用。这样就能促进学生主动思考,将所学知识应用到实际生活中,培养他们主动从心理学的视角思考问题的习惯。
其次,增设心理健康教育内容。心理健康知识是高师生必须具备的。这是因为,一方面,我国中小学已开设心理健康教育课,掌握心理健康教育的知识可以帮助高师生在将来的教育教学实际中解决中小学生常见的心理问题;另一方面,要促进中小学生心理健康的发展,教师首先就要有健康的心理。近些年很多相关调查都显示出中小学教师中处于亚健康状态的人数逐年增长,而教师的心理健康又直接影响到学生的身心健康。鉴于此,应对高师生加强心理健康教育知识内容的教学,使其在进入工作岗位后能尽快适应,并且在以后的工作中能适当、有效地调节自己的消极心理状态,同时,还能有效对抗由于职业倦怠给教师带来的巨大损耗。
三、改革教学方法。
以往的公共心理学课程之所以不能引起学生的学习兴趣,最主要的原因之一就是教学方法单一。学生感到枯燥乏味,上课时便难以投入其中,以致于学生最后只记住了一些心理学概念和心理现象的名称。新课程理念强调学习是学生主动参与的过程,应该充分调动学生的主动性,让学习在教师的指导、帮助下成为一件愉快的事。因此,心理学课程的教学应让高师生切身感受到学习的愉快,为其以后的教学提供可以模仿的行为范式。也就是说,除了沿用传统的讲授法外,还应结合多种方法,激起学生学习的兴趣,让他们真正成为学习活动的主体。
1.心理实验。心理学教学过程中,应加强实验教学的比重。对认知过程的各章内容的学习,应在理论学习后利用心理学教学软件让学生在实验室进行实验,如记忆广度、注意的分配、错觉等实验。这样可以让抽象的概念等更加具体化、形象化,促进学生对所学知识的理解和掌握。而个性心理的内容,则可结合心理测量,如进行气质、性格、能力等的测量。这样既可以达到增加学生学习兴趣的目的,也可以达到了解和掌握高师生心理健康水平状况,及时进行预防和矫治的目的。
2.案例法。首先,由教师搜集整理教育教学中的典型案例和学生关心的现实生活中的问题,然后让学生从心理学视角对问题进行思考分析,最后由师生共同讨论,总结如何解释隐含在案例中的心理现象,如何利用所学的心理学规律解决实际问题。通过案例教学可以帮助学生有效利用心理学知识解决教学中的常见问题,培养和提高学生的问题意识以及对教学进行反思的意识和能力。
3.教育见习。通过在实习基地的教育见习,不仅是让学生真实体验教学实际,更重要的是让学生观察每个教师的教学技巧。如怎样激发学生的学习兴趣,教师的言语和肢体语言对教学有什么影响,如何利用非言语信息影响学生等。利用课后评价对教师的教学技巧进行总结,既可以促进学生对心理学知识的掌握,又有利于学生掌握一定的教学技巧,学会灵活运用各种教学方法。
4.模拟教学法。这是根据角色扮演的方法,围绕中小学生常见的问题,如怎样吸引学生注意力、如何解决学生厌学情绪等,设计问题情境。然后,让学生分别扮演教师和学生的角色,将其解决问题的过程完整再现。最后,教师组织学生对其解决方法进行讨论总结。通过具体问题的解决,使高师生在实际操作中学会灵活运用心理学知识。
5.观看经典影视作品。在教学中可适当观看一些经典的心理学电影,如《爱德华大》、《第六感》、《美丽心灵》等,通过撰写观后感引起学生思考。超级秘书网
6.自我心理分析法。心理健康的大学生应具备一个重要的能力,就是有良好的自知能力,即能正确地认识自己、评价自己和悦纳自己。自我心理分析就是要求学生更深入地分析自己、了解自己,即结合自己的经历,分析自己的个性特征及其形成的原因,并提出完善与发展的措施。
总之,为了适应基础教育改革与发展的要求,如何才能为基础教育培养出高质量的教师是高等师范教育面临的重要问题。为此,我们应在高等师范教育培养目标的规范下,进行公共心理学课程在教材、教法方面的全面改革。
参考文献:
[1]徐英。高师《公共心理学》教学改革的实践与思考[J].常熟理工学院学报,2005,(5):100—101.
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