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關鍵詞:工程教育 工程應用型 學科基礎課 工程制圖
隨著國家對于高等教育在社會發展中的作用地位及教育發展自身規律認識的不斷深入,高等工程教育已經成為教育界的普遍共識和大部分高等院校教育改革的必然趨勢。在具體的課程改革實踐中,主要以專業課程的工程化教學改革為主,對于學科基礎課則由于其內容相對理論化等原因尚未過多涉及。
文章分析了學科基礎課工程化改革的必要性和意義,從教學內容、教學模式、考核模式三個方面提出工程化改革具體思路。
一、學科基礎課工程化改革的必要性
1.學科基礎課作用與地位
工程應用型人才最重要的三大能力是實踐、集成和創造能力,工程的這一創造性特質,使得工程教育必須區別于其他學科的教育模式,尤其是在基本工程素質、創新創造思維、綜合實踐能力的培養上。
學科基礎課是使學生獲得有關學科的基本概念、基本規律的知識和技能的課程,是學生進一步學習專業知識的基礎。在工程應用型人才的培養過程中,學科基礎課具有重要的地位和作用:
(1)學科基礎課是培養基本工程素質的主要途徑。所謂基本工程素質就是一個工程師應具備的基本知識、基本理論和基本技能,一定的工程實踐訓練和嚴格有素的工程習慣。工科的學科基礎課往往既具有工程教育的內涵,又具有工程訓練的特點,是培養學生基本工程素質的主要途徑。
(2)學科基礎課是訓練創新創造思維的理想載體。學科基礎課內容上偏重于具有共通性的一般化理論介紹,具有較強的理論性,有利于訓練學生的理性思維和創新思維能力,而這是學習任何知識、掌握任何新技術所必需的,尤其對于工程應用型人才來講,創新思維是區別于一般技能型人才的重要能力。
(3)學科基礎課是啟蒙綜合實踐能力的重要契機。所謂綜合實踐能力是指學生綜合利用所學的基礎理論知識和必要的工程知識進行工程實踐的能力?,F代工業發展對工程師的工程綜合實踐能力提出了越來越高的要求,加強工程綜合實踐訓練是高等工程教育改革的必然選擇。綜合實踐能力培養是一個循序漸進的過程,利用學科基礎課的實踐機會對學生進行簡單的啟蒙和引導十分必要,而學科基礎課覆蓋課程廣的這一特點也決定了這是啟蒙綜合實踐能力的有利契機。
(4)學科基礎課對于后續專業學習具有深遠的影響。學科基礎課一般安排在大一階段,且往往面向多個專業同時開設,這意味著一門學科基礎課的學習對于后續相關課程以致相關專業學習都具有非常重要的影響。
因此,不管是從工程應用型人才培養基本工程素質、創新創造思維、綜合實踐能力的要求出發,還是對后續專業學習的角度而言,學科基礎課都具有不可替代的獨特作用與地位。
2.學科基礎課教學現狀分析
課程教學的效果主要取決于教與學、也即教師和學生的雙方互動配合程度。學生重視程度不夠和教師工程化背景缺失是目前學科基礎課教學中存在的兩大主要問題。
由于社會整體氛圍影響,目前高校學生普遍存在浮躁、短視的現象,體現在專業學習上便是相對重視專業課程尤其是所謂“飯碗課程”的學習,對于相對較基礎、理論性較強的課程則輕視甚至漠視,在課程學習中首先關心的是“學這門課有何用?”,對于基礎課程的作用和影響缺乏正確的認識。例如很多電氣信息類專業學生對《工程制圖》的重要性認識不夠,對工程制圖在今后工作中的應用缺乏足夠的認識,甚至認為這是一門僅僅適用于機械、建筑類專業的課程。學生的重視程度不夠直接影響了課程的教學效果和教師的教學積極性。
與此同時,教師工程化背景缺失也是影響學科基礎課教學的重要因素,高校以論文作為主要衡量指標的評價機制導致了大批教師投身于急功近利的文章“生產”,甘于沉積、潛心研究的科研精神逐漸缺失,在學術上也以理論研究為主,忽視了對工程實踐的應有重視,導致了教師工程化背景的缺失,而這種缺失也直接導致了學科基礎課在教學上偏重于枯燥的理論說教,卻忽視了課程對于工程應用型人才培養的支撐引導作用。
綜上所述,學科基礎課程目前的教學現狀顯然不能匹配自身對于工程應用型人才培養的作用和地位,從各個方面對其進行改革以適應工程教育的要求和發展趨勢,對于落實工程應用型人才培養定位具有重要的現實價值和戰略意義。
二、學科基礎課工程化改革思路
基于上述對于工程應用型人才能力要求的分析和學科基礎課作用、地位的認識,學科基礎課工程化改革的目標應該是落實工程應用型人才的培養定位,具體包括培養基本工程素質、訓練創新創造思維、啟蒙綜合實踐能力三個方面,結合筆者自身近年來教學實踐總結以及膚淺的理解,工程化改革措施可以從修訂教學內容、改革教學模式、創新考核模式是三個方面有針對性展開,具體關系如圖1所示。
1.通過教學內容改革培養學生基本工程素質
基本工程素質的培養離不開工程實踐,作為實踐能力培養的主要載體,實踐教學環節是必不可少的。目前課程教學中普遍存在脫離實際、學非所用、重理論學習輕能力培養的現象,由于學時限制等具體原因,學科基礎課一般未設置實踐教學環節,也基本缺乏貼近工程實踐的部分。為達到培養學生基本工程素質的目的,在教學內容上,必須在保持知識的穩定性和有效性的原則下,充實工程實踐知識的分量,增加實踐教學課時,加大工程實踐教學的分量。
以《工程制圖》為例,由于課時數有限(32課時),我們只能選擇教材中部分內容實施教學,主要是投影、視圖等基礎性內容,而對于零件圖、裝配圖等實用性內容沒有太多課時覆蓋,尤其對于計算機輔助設計CAD等內容,由于未設置實踐教學環節,只能采取教師課堂示范的形式加以簡單學習,學生看到的是成形的圖片,看不到制圖過程,對于基礎較差、接受能力較弱的學生而言,在進行空間想象和構思方面還存在相當大的問題。由于教師不可能將所有實例的軸測圖都畫出來,學生是否積極進行了空間構思和想象,想象的組合體形狀是否正確,都得不到及時的驗證,特別是讀組合體三視圖時,組合體的軸測圖圖片就在PPT中,學生就不會積極地進行空間想象,慢慢會養成學習惰性。
與此同時,現代技術的突飛猛進直接導致了與學科專業相關的知識和信息日益更新,目前課程教學內容上普遍存在知識落后的現象,而學生不可能也沒必要在有限的時間內全部學完這些知識,如何保證教學內容的有效性和穩定性也是十分重要的問題。因此在課程的教學內容需要通過廣泛的調研和精心的比較,如通過對行業企業的溝通、調查,畢業生的反饋等渠道才能做出科學合理的選擇和取舍。
2.通過教學模式改革培養學生創新創造思維
創新創造思維是創新人才智力結構的核心,是工程應用型人才必須具備的重要素質能力,它需要經過長期的訓練、積累才能具備。在教學模式改革中,應該在具體研究課程特點的前提下,大膽通過研討式教學與探究式學習相結合的方式,達到訓練學生創新創造思維的目的。
通過研討式教學,可以很好地激發學生的學習記憶和他們的思維創新。如筆者在《工程制圖》課程中曾經問過一個“點的兩面投影均在直線投影上且橫坐標相同的情況下,能否確定空間此點就在該直線上?”的問題,激發學生積極思考與熱烈討論,并有學生分別以坐標計算法、射線交叉法、反證法等角度給出證明,部分答案甚至超出了本人預計,這些都說明了學生的創新創造潛力是巨大的,關鍵在于如何通過合適的方式去引導。
在創新創造思維訓練的過程中,引導學生進行探究式學習是對研討式教學的有利補充和保障。探究式學習是一種積極的學習過程,主要指學生獨立自主地發現問題、實驗、操作、調查、收集與處理信息、表達與交流等探索活動。在教學實踐中,可以通過拋出若干學生感興趣的問題,以此引導學生通過自己努力嘗試尋找問題的答案,在此過程中讓學生獲得知識,培養能力,發展探索精神與創新能力。
3.通過考核模式改革考查學生綜合實踐能力
科學合理的考核模式是課程教學的重要組成部分,也是決定人才培養質量的關鍵環節,考核模式既影響學生的學習積極性,也將一定程度上造成教師教學上的傾向性。尤其在當前學生相對被動的學習氛圍下,可以說培養效果相當程度上將取決于考核模式,因此創新考核模式意義重大:如何既能達到培養目標,又能提高學生學習興趣;既能考核學生理論知識,又能考查學生綜合實踐能力,這是擺在任課教師面前的一大難題。以《工程制圖》為例,其考核目標應該主要是學生對于制圖理論和技術的應用熟練程度,而目前一般采用閉卷考試的方式,這就引起了教學與考核之間的矛盾。因此,如何通過課程考核引導師生對于綜合實踐能力的重視培養是考核模式改革的重點和方向,從如何能夠理論與實踐并重、最大程度考核學生綜合素質出發,采取靈活、實際的考核模式。在考核模式改革中,可以采用理論與實踐考核相結合的原則,任務式考核的方式,達到考查學生綜合實踐能力的目的。
采用理論與實踐相結合的原則,即要求創新現有以閉卷考試為主的考核形式,在加重實踐性考核的同時,必須使考核內容同時涵蓋必要的原理基礎,區別于單純的技能考試,體現一定的理論性,既考核理論基礎水平,又考查實踐動手能力,比如在《工程制圖》中,可以通過在計算機繪圖中考核投影理論的形式進行考核,學生必須具備一定的理論基礎和實踐繪圖能力方能通過考核。
采取任務式考核即考核內容以一個完整任務的形式體現,要求學生通過查找資料、分析解決方法、動手設計制作等步驟最終完成某項具體任務,在《工程制圖》中通過讓學生設計、繪制、制作扳手。任務式考核既能提高學生的興趣和積極性,又能很好地起到考查綜合實踐能力的目的。
三、結語
目前大多數改革實踐還是圍繞與工程實踐聯系相對緊密的專業課程展開,而對于為學生基本工程素質培養起到重要支撐作用的基礎課程則較少涉及。本文以筆者執教的《工程制圖》為例,從教學、實踐、考核三個方面提出課程工程化改革的思路和措施,并在此基礎上對學科基礎課的工程化改革進行一定的探索,希望能對相關課程改革起到拋磚引玉的作用。
參考文獻:
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(一)師范生學習態度
調查結果顯示,目前音樂師范生對模擬教學重視度程度遠遠不夠。學生普遍對參與模擬教學的積極性不高,易出現遲到或早退的現象。在模擬講課過程中,學生的課堂表現不佳,經常出現精神不集中的現象。問及原因,學生普遍認為,對模擬試講前的理論知識還未完全吸收,在進入試講環節時都是概念模糊、似懂非懂,導致了對這門課程的緊張感與懼怕感。
(二)師范生個體差異
要想成為優秀的教師,需要不斷的努力。每位學生都有自己獨特的性格和不同的追求,因此不是所有師范生都一定會成為優秀的教師。如果將未來職業規劃定位在教師職業,音樂師范生就需要在實踐中學習和發展各項教學技能,以提高自己的教學能力。另外,教學技能可以通過很多不同的方式來訓練。
(三)教師方面的因素
西華師范大學音樂學院音樂模擬教學的教師團隊是由在職教師、在讀博士、在讀碩士組成,模擬教學的每個小組分別分配1名在職教師(任課教師)或在讀博士(助教)+4或5名音樂教育學原理或音樂課程與教學論方向的研究生??梢哉f,這樣的教師團隊結構比較合理。但是,在讀博士及在讀碩士由于在校時間有限,每屆研究生人數不同,導致了研究生助教人數也不穩定。另外,每名研究生助教對模擬教學的指導和評價能力也有很大差異。相較來說,在本校本碩連讀的研究生,由于本科階段已受過本校的模擬教學訓練,對環節比較了解,對模擬教學的指導和評價能力更強。而通過其他學校錄取的研究生,由于本科模擬教學流程與訓練方式的不同,對模擬教學指導和評價能力就會薄弱一些。另外,音樂模擬教學團隊中的教師都不是一線教師,有的甚至缺乏一線教學經驗,對學生的指導和評價也會偏理論而輕實際。
二、提高音樂師范生實踐能力的對策
(一)端正學習態度,認真角色扮演
興趣是學習的原動力,目前音樂師范生對模擬教學的重視程度一般。筆者希望,入學時就以教師作為自己終身職業目標的音樂師范生,時刻要以一名準教師的身份嚴格要求自己,認真學習教師專業教育學和心理學課程的相關知識,以及音樂專業理論基礎課程,如音樂課程與教學論、音樂課程標準及其解讀、音樂教學設計等,要通過學習基礎理論知識,扎實教師專業基本功,把握音樂學科發展的主要方向。在信息化、數字化的時代,人們在網絡上可以時刻關注國家教育政策的調整和改革動向,及時了解音樂教育學科未來的發展趨勢以及對未來教師專業化發展的新要求。另外,學生要積極、主動地與畢業年級的學生做適當交流,了解就業信息以及就業單位的招聘要求,為即將開始的模擬教學和教育實習打下堅實的理論基礎。
(二)強調音樂本體,適度運用多媒體
師范生要想在模擬教學中突出音樂學科特點,首先一定要重視音樂主體性。例如師范生在講解新疆歌曲《青春舞曲》中,在導入環節中會羅列很多圖片,以展示新疆地區的概況,如當地的風土人情(如服飾、美食、節日、樂器)等;在講解小提琴協奏曲《梁?!窌r,學生在沒聽過完整曲目的情況下,要提前了解《梁?!繁澈蟮钠嗝缾矍楣适隆6a生的問題是,20分鐘的課程,導入環節卻占了將近10分鐘,師范生往往將重點放在音樂以外的內容上,而忽視了音樂課的本質。所以,筆者建議在音樂模擬教學中,導入的最佳時間為5分鐘,用音樂導入音樂課,不要用大量的故事、文字和圖片進行過分渲染,一定要開門見山,直達音樂主題。
(三)強化理論學習,拓展觀摩內容
在進行模擬教學前,首先要讓音樂師范生復習教育學、心理學知識,掌握各個年級學生心理和生理的特點。其次要了解模擬教學的概念、流程、意義以及教學技能的概念、課堂教學技能的分類和各個單項技能的內涵。再次要熟知《義務教育音樂課程標準》(2011版)中所有內容,如音樂課程的五對基本理念、音樂課程的總目標、音樂學科各個學段的目標等。最后要了解國家最新的教育形勢,時刻關注教育改革,掌握音樂學科的發展動向,理論學習要做到與時俱進。
三、結語
關鍵詞:工程教育認證;控制工程基礎;課程改革
一“控制工程基礎”課程現狀及工程教育認證的理念
工程教育認證是實現工程教育國際互認的重要途徑,我國教育部自2006年起在全國開展工程教育專業認證工作,開展工程教育認證的目標是:構建中國工程教育的質量監督體系,推進中國工程教育改革,進一步提高工程教育質量;建立與工程師制度相銜接的工程教育認證體系,促進中國工程教育的國際互認,提升國際競爭力。工程教育認證的核心理念是以學生為中心、結果導向教育和持續改進,標準流程是通過反向設計首先確定專業的培養目標及畢業要求,以制定的培養目標和畢業要求為基礎進行相應課程體系的設置,然后根據制定的課程體系確定需要開設的具體公共基礎課程和專業課程,制定課程教學大綱,最后通過正向實施進行具體相關課程教學和后續的課程目標達成度評價,綜合各課程的達成度情況判斷是否達到專業所制定的培養目標和畢業要求。工程教育認證的最終落腳點在各專業所制定的課程體系中的具體課程,只有每門課程所承擔的能力和素質培養達到了預定目標值,學生畢業時才能夠達到畢業要求[1]?!翱刂乒こ袒A”作為機械學院本科生的一門重要專業基礎課,是機械電子工程專業人才所需知識結構的重要組成部分,是實現機電產品快速準確控制的基礎。該課程主要內容涉及控制系統的動態數學模型、時域瞬態響應分析、控制系統的頻率分析、控制系統的穩定性分析、控制系統的誤差分析和計算及控制系統的綜合與校正。課程以機械運動作為主要控制對象,通過理論分析和軟件工具對控制系統進行設計和分析。通過課程學習讓學生能應用控制理論解決機械工程的實際問題[2,3]。在該課程的實際教學過程中,由于該課程具有理論性強、對數學基礎要求高、學科交叉明顯等特點,導致該門課程教學難度較大,學生學習中也存在一定困難。目前該門課程還處于以知識體系為導向的傳統教學階段,主要存在的問題是課程教學大綱沒有體現與畢業要求的關聯度和支撐度,課程的理論教學還是以教師為中心,教師講授相關知識點同時結合少量實驗,理論脫離工程實際,使得學生難以應用相關控制理論知識解決機械工程實際問題[4,5]。為了達到工程教育認證“以學生為中心,以素質培養為目標”的要求,按照工程教育認證要求建立畢業要求和課程目標的對應矩陣,每門課程都需要制定相應的課程目標和評價方法?!翱刂乒こ袒A”課程主要內容是實現閉環控制系統的分析和校正,目前該門課程目標和評價方法等方面距離工程教育認證的要求還存在一定的差距,因此需嚴格按照工程教育認證的相關要求對該課程進行相應改革。
二基于工程教育認證的課程改革探索
課程體系確定之后,應當根據每門課程特點制定課程目標,落實到具體課程上是通過教師的課堂教學來完成課程目標,從而實現課程對相應畢業要求的支撐。因此基于工程教育認證的課程改革可以從具體課程教學目標的確定、課程目標具體實現方法及課程目標達成度評價標準制定這些方面著手,對于“控制工程基礎”這門專業基礎課程,具體可以從以下三個方面進行改革探索。
(一)教學大綱的修訂
按照工程教育認證要求確定專業的培養目標和畢業要求之后,應當開展相關專業主干課程的大綱的修訂工作,課程大綱的制定一定要體現出課程對畢業要求的支撐,從而達到工程教育認證的要求。本專業制定的畢業要求對“控制工程基礎”課程的要求是能支撐畢業要求12條中工程知識、問題分析和使用現代工具中具體的指標點。這就需要重新對課程大綱進行修訂,“控制工程基礎”課程大綱制定的關鍵是進行課程目標的分解和落實,課程目標主要包括知識目標和能力目標,通過課程目標的制定將畢業要求和具體教學內容聯系起來,建立課程目標、教學內容和畢業要求的關系矩陣。知識目標應能掌握控制理論的核心內容,能力目標應能夠應用所學理論知識進行控制系統的分析和設計。
(二)理論和實驗教學方法的改進
教學大綱制定后,應根據大綱要求進行課程教學,包括理論教學和實驗教學兩個方面。理論教學方面針對本課程理論性強的特點進行啟發式教學,多結合機械工程控制實例進行講解,比如學習了系統數學模型建立和響應分析相關章節后,結合電液伺服控制系統和數控機床進給控制系統等實際控制對象進行系統模型的建立,對系統進行時域和頻域的性能分析,得出相應響應曲線。通過實例教學讓學生明白所學的知識是如何應用到實際工程際中去的,激發學生的學習動力,加強學生工程應用能力的培養。通過實例教學培養學生解決復雜工程問題的能力,這是工程教育認證的重點關注的內容。實驗教學方面根據課程特點提出控制箱仿真軟件和實驗箱相結合的實驗方式。通過設計典型環節、一階二階系統的瞬態響應及系統的頻率響應特性實驗將理論教學和實驗教學相結合。具體通過引入倒立擺系統控制相關實驗,進行分組實驗設計,細化實驗達到的能力目標,通過相應實驗設計讓學生應用所學的控制方法實現倒立擺起擺和穩擺的具體控制任務,通過實驗教學達到設定的相應課程能力目標。通過理論和實驗教學方法的改進,實現課程目標的落實,實現對復雜工程問題解決能力的培養。同時隨著思政教育與專業課程融合成為發展趨勢,實際教學過程中可以充分地挖掘“控制工程基礎課程”中蘊含的思想政治資源,通過具體的教學設計將哲學思想融入專業課程的教學之中,通過教學實例將課程中相應的知識點和哲學思想對應聯系起來,充分利用哲學的方法論推進專業課程的學習,發揮哲學思想對該課程學習引領啟發作用。
(三)課程考核及評價標準的制定
根據工程教育認證的要求,應當對課程所培養能力的達成度進行評價和分析,這就需要根據課程的特點進行課程考核及評價標準的制定。該課程考核成績主要由卷面成績、平時成績和實驗成績三部分組成,卷面考核要針對大綱中的課程目標進行考核,考試涉及的內容必須與制定的課程目標相對應,突出對控制相關知識的運用和對解決具體問題能力的考查。對于平時成績和實驗成績要制定細化易行的評分標準,這是科學、合理考核的關鍵,是課程目標能否支撐畢業要求的關鍵點。評分標準要有導向性,對學生完成學習任務具有指導意義。綜合課程考核形成課程達成度評價,為畢業要求達成度評價形成支撐,為課程持續改進提供基礎。
關鍵詞:機械控制工程基礎;教學改革;教學研究
《機械控制工程基礎》是高等院校機械設計、機械電子等專業的必修課程,也是許多高校機電類專業的考研專業課,是對專業基礎課及高等數學、電學、力學等知識點的匯總?,F階段,我國的高等教育改革正在不斷深入,工業技術發展迅速,知識更新周期不斷縮短。在高校教育中,主要著重于培養具有扎實的基礎、廣泛的知識面、高素質、高能力、適應性強、具有創新能力的人才。本文結合《機械控制工程基礎》的教學實際情況,依據課程的性質與特點,通過分析在教學過程中存在的問題,對《機械控制工程基礎》課程的教學改革方法進行研究。
1 課程性質與特點
《機械控制工程基礎》作為一門工業實踐性很強的課程,除要求學生掌握基本原理之外,更應該使學生能夠以動態的觀點來認知一個機械控制系統,以看待一個整體的角度從信息的傳遞、處理與反饋這三大要素來分析系統的動態性能,能夠結合工程實際,應用控制理論中的相關原理對實際系統進行分析研究。
《機械控制工程基礎》將高數、力學等基礎課程與機械專業課程聯系起來,既是一門理論性很強的課程,課程內容比較抽象,學生學習較為吃力,又是一門理論與實際緊密聯系的課程,包含的信息較多,工程的發展較快,教師很難系統、全面地講授。本科院校學生在學習課程時,主要是由教師進行理論講授,然后進行閉卷理論考試。而傳統的教學模式更是只注重理論教學,實驗環節很少甚至沒有,教師將公式定理講述給學生,學生只是學會了使用公式、定理,卻對其所表示的實際意義知之甚少,理論與實踐嚴重脫節,使學生對其理解流于表面,大大限制了學生思考的主觀能動性和應用實踐的能力。
2 教學過程中存在的問題
2.1 內容繁雜導致學生掌握起來比較困難
由于課程的系統性及理論性較強,課程內容比較抽象,涉及知識面較廣,包含了許多數學方面的知識,如微積分、復變函數、線性代數等,對學生基礎知識的掌握要求較高,尤其是復變函數,很多專業并未開設這門課程或選修此課,學生對這方面不夠重視,基礎知識掌握程度不高。這就要求教師提前講授一些相關內容,如拉氏變換就是學習控制工程的必備基礎,需額外占用學時,但是專業課程學時本就緊張,對于本課中繁雜的教學內容更加捉襟見肘。
2.2 理論與實踐嚴重脫節
以往《機械控制工程基礎》課程內容比較側重于理論研究,多是一些數學公式推演,課程內容比較陳舊,很少有與現今社會工程實踐中控制理論的發展相結合的內容。板書式教學也大大限制了教學內容,課程只能介紹一些經典控制理論的內容,這部分的知識大多適合在板書上講授,經典控制論主要適用于一些單輸入、單輸出的線性定常系統,比較容易進行理論推導,對現代控制理論只涉及到一小部分,但這些內容對生產實際中控制系統的研究是很難滿足的。
2.3 實驗環節的不足
一般院校的機械專業設置都偏向機械設計及制造方向,只有少部分偏向機械電子方向,所以對課程設置不夠重視。而對于生產實際來說,各行各業的自動化程度都是越來越高的,機械控制理論的實用性也越來越強,對學生日后的工作學習有很大的幫助,這也導致課程對于實驗環節的需求量大大提高。
2.4 學時太少,與教學內容不符
在高校教育中,大多數的專業課程都存在著教學內容太多而課時太少的矛盾,本門課程尤為嚴重,一般只有40~50學時,這些時間單單用來講授課程中繁雜的基礎知識就已經很勉強了,還要在其中穿插相關實驗課程,尤其很多專業沒有開設過積分變換的相關課程,教師還要將這部分內容額外講述,導致本來就已經不足的學時更加捉襟見肘。
3 教學改革方法的研究
3.1 選擇適合本校教學情況的教材
教材是教師和學生之間聯系的重要紐帶,是學生學習的重要工具,教材的內容既要包含本門課程的基本理論知識,也要符合本專業培養的目標與原則。因此,在選擇教材時需要充分考慮教材的知識結構、教師講授課程的方法、學生對教材內容的接受程度以及教材的難易程度等?;诒緦I的培養方向偏向于機械設計及制造,沒有開設過《積分變換》《復變函數》等相關課程,學生對拉普拉斯變換的相關內容十分陌生,在選取教材時要優先選擇帶有拉普拉斯變換章節內容的書籍,以便學生彌補相關內容。
3.2 強化基礎,合理安排教學進程
本門課程的系統性很強,前后內容相關,所以就要求教師要善于整理,幫助學生融會貫通。如穩定性、準確性、快速性是評價系統性能的重要指標,通過時域分析、頻域分析和穩定性分析的學習,可以對這幾項指標進行分析計算,在系統進行綜合設計時滿足其性能要求。控制理論中需要掌握的知識點較多,并且這些知識點在教材中較為分散,而彼此之間又有一定的聯系,教師在講授某個知識點時要將與其相關聯的已經學習的知識點做一個簡單回顧,以便學生將前后內容連貫起來。如在傳遞函數中介紹的幾種典型環節,它是頻域分析中的重要基礎,在講授頻域分析時就需要將其重新介紹以加深印象。
3.3 采用多樣化的現代教學工具,豐富課堂內容
《機械控制工程基礎》是一門理論性很強的課程,利用現代教育技術和工具進行教學,制作生動直觀的電子課件,形成以黑板、教學模型、計算機多媒體、掛圖及實物等多樣化教學工具相結合的授課方式。
《機械控制工程基礎》包含的很多內容都需要進行復雜的計算步驟和畫圖過程,花費了大量的時間。如函數方框圖的化簡、伯德圖和奈奎斯特圖的繪制等,有時還需大量的彩色粉筆作圖才能清楚體現出來,浪費時間和精力,也很難集中學生的注意力。如果利用多媒體電子課件的動畫效果,使圖形能夠按照繪圖的步驟一步一步地展示給學生,既清晰又生動,大大激發了學生對課程學習的熱情和興趣。合理利用多媒體等現代教育工具可以節約時間,提高教學效率,將繁多的教學內容用多媒體形象生動的表現出來,提高教學質量,加強教學效果,還可以將課程相關學科的一些發展現狀補充進去,做到“與時俱進”。
3.4 引入MATLAB 軟件進行仿真實驗
《機械控制工程基礎》課程是一門應用性很強的學科,學生單純地掌握理論內容是遠遠無法達到課程學習的目的,必須將理論應用到實踐中,通過實踐對理論的理解進行進一步的檢驗,這對學生學習的積極性和創造性是十分有利的。隨著計算機的普及,學生對使用計算機軟件進行仿真實驗興趣越來越大,因此,將MATLAB仿真引入實驗教學中是非常必要的,可以使實驗課程從傳統的利用實驗箱進行演示性實驗,發展成為具有驗證性、創新性、設計性實驗。在實驗過程中,由教師給出實驗要求和實驗目的,學生自行編制相關的MATLAB語言程序,之后再進行調試,直至完成實驗。
MATLAB是一個精度較高的計算語言,經常用于工程科學計算中,可在一個較為容易使用的環境中將計算可視化和軟件編程緊密結合。MATLAB軟件是進行控制系統分析及設計的常用工具,Simulink就是其中一個重要的組件,提供了圖形化的用戶界面及動態系統建模、分析和仿真的集成環境。運用Simulink 模塊進行仿真設計,可以使學生學習到將系統與動態方程相關聯。如單位階躍系統的一階時間響應、二階時間響應、系統穩定性分析、系統頻率特性圖的繪制、系統的根軌跡的繪制等都可以作為實驗內容進行仿真實驗。并且MATLAB作為最常用的控制系統計算機輔助設計軟件,應用是極其廣泛的,學生在實驗過程中可以更好地掌握這種現代模擬軟件設計工具。
4 結論
通過對《機械控制工程基礎》課程教學改革,引入了MATLAB仿真軟件進行虛擬實驗,大大彌補了課程中實驗環節的缺失。采用多樣化的教學手段,調動了學生學習的積極性和主觀能動性,培養了學生分析解決實際工程問題的能力和創新設計能力,提高了教學質量。
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[1]師會超,梁永政. 《控制工程基礎》課程教學改革與實踐[J].機械管理開發,2010,25(5):164-167.
關鍵詞:“互聯網+”;工程力學;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)17-0105-02
工程力學包含理論力學的靜力學部分和材料力學的大部分內容,主要研究桿、軸、梁等基本構件的受力平衡以及強度和剛度等問題。我院的工程力學課程承擔著全校給水排水工程、環境工程、熱能與動力工程、交通工程、金屬材料工程、無機非金屬材料工程、采礦工程、測繪工程、安全工程等多個專業的教學任務,各專業含理論教學54學時,實驗教學2學時,修完課程考試合格獲得3.5學分。每年工程力學的教務任務開課1000人次左右,同時我院的工程力學系還要承擔全校其他專業的理論力學和材料力學等基礎力學教學課程。雖然課程都安排了課后答疑時間,但這種固定時間的答疑,學生平時很少過來請教問題,只是在期末考試臨近時學生過來答疑的人數才有所增加,由于平時的一些小問題沒有及時得到解決,造成問題越積越多,即使最后過來參加答疑,也很難在短時間內把課程的重要知識點梳理清楚,況且工程力學課程中不少知識點比較抽象難懂,學生又缺少必要的工程實踐背景,因此造成傳統的工程力學課程教學模式收效甚微,學生不及格率高居不下。如何使學生由被動受教變主動學習,是高等教育研究和改革的重要課題。
然而當今我們所處的信息時代使教育的發展獲得了良好的條件,信息技術對教育發展的兩大趨勢―多媒體化和網絡化,為教學手段的改革與創新提供了支撐條件。在當今時代“互聯網+”信息傳播技術日新月異,4G智能手機等電子產品早已進入尋常百姓的生活,而一些傳播信息的技術軟件如QQ、微信等也已被廣泛應用,二維碼掃描、WIFI等支持信息傳播的配套設施使信息技術的快速發展如虎添翼。“互聯網+”技術的發展使課堂教學改革具有必要性和迫切性,特別是對基礎類課程。因此,在工程力學等基礎課程教學中引入“互聯網+”技術,對其教學內容和教學方法改革是必然選擇。本文結合目前工程力學課程在內蒙古科技大學的教學現狀,以培養應用型人才為目標,提出基于“互聯網+”下工程力學課程的教學改革方法,引導學生主動學習,激發學生的學習興趣,達到教學相長的目的,并可以將此改革方法推廣到其他基礎課程的教學當中去,從而提高學生的整體科學文化素質。
一、教學現狀
當前,我校的工程力學課程教學為合班教學,基本是兩個班級為一個教學班,有時甚至三個班級組成一個教學班,如本人這學期所帶的就是能源與動力工程專業的三個班級,達到了141人,并且教學內容繁重。為了完成教學大綱的教學內容,不得不抓緊時間講授知識點,造成在課堂教學中教師與學生互動較少,教師不能及時了解學生對知識的掌握程度。我校的工程力學課程考核方式為閉卷考試,滿分100分。平時成績占20%,期末考試成績占80%,平時成績由作業和考勤決定,而現在學生的作業現狀是大部分作業答案都是非常相似。而教務要求教師批改的作業為一半以上,所以教師也不可能對每個抄襲的學生進行判定,因此也不能通過作業來了解學生對知識的真正掌握程度。學生的成績最后基本就由一張期末考試試卷決定了,體現不出學生平時的學習態度和學習過程,導致學生解決實際問題的能力和信心下降,從而難以符合學校對學生能力培養方面的要求。
二、教改內容
以培養“應用型人才”為目標,結合內蒙古科技大學工程力學課程的教學現狀,基于“互聯網+”下信息新技術的發展,通過微信群或QQ群建立教師和學生之間的時時聯系,做到隨時隨地答疑,使問題得到及時解決,調動學生學習興趣。開發通過智能手機進行輔助教學的軟件,學生通過手機掃描課堂習題,并將答案通過手機軟件發送給教師,教師通過這種隨堂測試及時了解學生對本次課堂的學習掌握情況,并且此手機軟件還可以與麥可思調研進行數據對接,從而使學校教務也能夠及時掌握教學數據,為制定教學計劃提供參考。整理收集適合通過手機軟件進行提問并能反映理論知識點的典型習題,建立習題庫。錄制優秀教師的視頻課程,在學院網站或交流平臺上進行存儲以供學生學習播放。轉變考核方式,將學生平時參與課程的表現作為平時成績的考核重點。
三、教改方法
1.調整教學內容。首先,要調整工程力學課程教學大綱,把平時的表現和態度作為平時成績考核的重點,并調高平時成績所占的權重,從制度上要求學生注重平時表現,從而為保證考核方式轉變的順利進行提供了依據。其次,收集能夠反映工程力學課程理論知識點的典型習題,最好和工程實際應用結合起來,避免抽象的理論講解無章可循,將收集的典型習題整理成適合“互聯網+”下應用的習題庫。再次,可以結合不同專業的學生對習題庫進行分類,教師在對不同專業的學生施教時可以有針對性地使用習題庫,對不同專業的學生在教學內容上可以各有側重。如對于交通工程專業的學生,在習題庫的選擇上側重于公路和橋梁方面的習題,而對于金屬材料工程專業的學生,可以側重于選擇機械構件方面的習題。最后,在每個學期對全校開設工程力學課程的專業進行調查,了解各專業對工程力學課程的意見和需求,根據意見對課程內容或習題進行逐步調整和更新,優化和完善工程力學課程的教學體系。
2.引入“互聯網+”技術。學生在課堂中使用手機的現象隨著“互聯網+”技術的發展會越來越普遍,單純地依靠強制學生在課堂時間關機的要求也不可能很好地執行,而且隨著學校無線網絡信號的全覆蓋,這種現象將會更加嚴重,如何很好地適應形勢的發展,將堵塞變為疏導,將不利影響轉化為有利條件,是高等教育改革的重要課題,也是我們工程力學課程教學改革的重要內容。基于此,我們的工程力學課程教學改革就是要將“互聯網+”技術引入到我們的教學當中去。開發基于“互聯網+”下通過二維掃描生成習題的APP,建立師生信息交流的網絡平臺,實現師生在課堂教學中的良性互動,從而調動學生的學習興趣。師生信息交流網絡平臺中的數據可以與第三方評價公司如麥可思的調研相對接,從而使學校教務和評價公司也能及時掌握教學數據,對教學計劃和教學內容提出建議和意見,并且這些數據還可作為學校以后統計或評估的主要依據,實現教學數據的網絡隨時取證。同時,建立工程力學課程的信息資源平臺,一些教學資料如教學大綱、教學教案等都可以上傳到信息資源平臺中,另外,可以錄制部分優秀工程力學教師的上課視頻上傳至平臺。大力在同學中宣傳此資源平臺,平時學生之間可以在平臺上互動學習、取長補短,工程力學教師輪流在平臺上答疑交流,針對學生的集中問題進行回復,從而實現全天候式學習,即時解惑。
3.改革考核方式。傳統的考核方式平時成績占20%,期末成績占80%。而平時成績主要是通過批改作業和考勤來決定的,在實行過程中發現學生抄襲作業情況比較嚴重,而對于考勤,也是被動考察學生的出席情況,并不能調動學生學習的主動性,使得對學生平時成績的考察沒有發揮出應有的作用,因此,對于工程力學課程學習效果的考核,我們提出以下考核方式:(1)轉變平時成績考核方式。通過在課堂教學的網絡平臺中的表現和即時測試情況作為平時成績的主要依據,兼顧考察在信息資源平臺中的互動學習情況。(2)提高平時成績權重。將平時成績占總成績的權重由現在的20%提高到50%,積極引導學生多參與互動,調動學生的學習興趣,從而調動其學習的主觀能動性。(3)調整期末考試習題形式。原來期末考試試卷采用的習題都是統一的,但由于工程力學課程的施教對象專業的多樣性,考慮在期末試卷習題中增加可選題,不同專業的學生可以選擇不同的可選題進行作答,但要求習題考察的知識點應該是相同的,只是針對不同的專業側重點不同而已。
總之,工程力學課程改革后的考核方式,應該更有利于學生認真聽講,更有利于調動學生的積極性和主動性,更有利于提高學生的學習興趣,并且也更為靈活多樣。
參考文獻: