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關(guān)鍵詞:信號與系統(tǒng);數(shù)字信號處理;概念引入
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)17-0200-03
信號處理類課程是指《信號與系統(tǒng)》和《數(shù)字信號處理》,它們是電子信息類的兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程,重要性不言而喻。這兩門課程以《高等數(shù)學》、《復(fù)變函數(shù)》和《電路分析》為基礎(chǔ),以致內(nèi)容涉及較多的數(shù)學公式推導。對于初次接觸的學生來說,信號處理的內(nèi)容晦澀難懂。為了提高學生的學習興趣,許多教育同仁在該類課程的課堂教學方面進行了有效的探索,我們可以嘗試以概念的引入為切入點,在信號處理類課程的講解中將理論推導和實踐理解結(jié)合起來。我們可以通過各種方式來對概念進行引入,如“假設(shè)推理引入法”、“問題引入法”、“比較總結(jié)引入法”等方法來將要講解的概念進行引入,將理論推導和實踐應(yīng)用目的的講解結(jié)合起來,這樣,一方面可以使學生更好地理解概念的內(nèi)涵和外延,另一方面可以鍛煉學生分析問題、解決問題的能力。
一、假設(shè)推導引入法
在《信號與系統(tǒng)》課程中,周期信號的傅立葉級數(shù)分解的相關(guān)概念和公式的引入是很重要的。例如,周期信號的兩種傅立葉級數(shù)的分解形式(見式(1)和式(2)):
f(t)=■+■ancos(n?贅t)+■bnsin(n?贅t) (1) f(t)=■Fn·ejn?贅t (2)
雖然在之前已經(jīng)給出了信號的正交分解的相關(guān)概念;但是,很多課本在給出這兩種分解形式的時候沒有做過多的鋪墊,沒有將信號的正交分解的理論和周期信號的級數(shù)分解這個具體的例子結(jié)合起來,初次接觸的學生會覺得很唐突。其實,這里只須做一個簡單的假設(shè)推導,即可引入這兩種級數(shù)分解的形式。
在這之前我們已經(jīng)給出了信號的正交分解的概念,給出了完備正交基的相關(guān)概念和一些具體的完備正交基的例子;并且給出了這樣一個結(jié)論:給出一個信號f(t)n,給出一個正交函數(shù)集(?漬1(t),?漬2(t)…?漬n(t)…),可以用正交函數(shù)集的基函數(shù)的線性組合的形式來逼近信號f(t),即f(t)≈■cj?漬j(t),(n∞);如果正交函數(shù)集(?漬1(t),?漬2(t)…?漬n(t)…)是一個完備的正交函數(shù)集,那么f(t)=■cj?漬j(t),(n∞)。而且我們也知道,三角函數(shù)集1,cos(?贅t)…cos(n?贅t),sin(?贅t)…sin(n?贅t)…是完備的正交函數(shù)集;虛指數(shù)函數(shù)集ejn?贅t,n∈Z也是完備的正交函數(shù)集。
通過前面的分析,我們有理由假設(shè)周期信號f(t)分別用三角函數(shù)集和虛指數(shù)函數(shù)集這兩種正交函數(shù)集的基函數(shù)的線性組合的形式來表示(見式(1)和式(2)),分解的系數(shù)先假設(shè)為■,an,bn和Fn。這樣的話,后續(xù)的問題只是求出各自的分解系數(shù)就可以了。如果通過這種分析,然后假設(shè)推導,最后求解的方式來給出傅立葉級數(shù)的分解形式,學生理解起來連貫性比較強。而且,有些前沿的信號分解的方式均是在該框架下完成的,比如小波分解和稀疏分解,其基函數(shù)空間分別由小波函數(shù)集和過完備函數(shù)集組成;分解的框架模式不變,只是分解的具體形式變化了,求取分解系數(shù)的方法變了;這樣的話,為后續(xù)的學習研究打下了一個良好的基礎(chǔ)。
二、問題引入法
在《信號與系統(tǒng)》課程中,在講解Laplace變換的定義的時候,如果直接給出其定義的表達式,學生會產(chǎn)生很多疑問:為什么要定義Laplace變換?Laplace變換與傅立葉變換有何區(qū)別?Laplace變換為什么還會存在一個收斂域的問題?這些問題的如果得不到很圓滿的解釋,學生理解起來會有很多盲點。我們可以從回答這些問題的角度來引入Laplace變換的定義。
首先,通過前面的傅立葉變換定義的學習,可以知道:①對于能量有限信號f(t),即滿足狄氏條件(■f(t)dt0),其傅立葉變換從理論上來說是不存在的。但是,通過前面的學習可以知道,對于形如e■類的周期函數(shù),其傅立葉變換可以利用奇異函數(shù)來表示;對于形如eatU(t),a>0的指數(shù)函數(shù),其傅立葉變換還沒有辦法表示。因此,可以給出結(jié)論:為了表示形如eatU(t),a>0的指數(shù)函數(shù)的頻譜特性,我們引入Laplace變換。
其次,Laplace變換是建立在傅立葉變換的基礎(chǔ)之上的。對于式(3),
f(t)=eatU(t),a>0 (3)
由于t∞時,f(t)∞,其不滿足狄氏條件,其傅立葉變換不存在,只有想辦法將其變?yōu)樗p信號,其傅立葉變換才存在。由于f(t)是指數(shù)增長信號,采用的方法是乘以一個衰減速率比原信號增長速率更快的信號,使得到的信號變?yōu)樗p信號。我們可以將指數(shù)增長的信號f(t)=eatU(t),a>0乘以衰減因子e-?滓t,當?滓>a時,eatU(t)e-?滓t就成為指數(shù)衰減信號,其傅立葉變換存在,即
FTf(t)e-?滓t=■f(t)e-?滓te-jwtdt=■f(t)e- (?滓+jw)tdt (4)
令S=?滓+jw,則上式可寫為:FTf(t)e-?滓t=■f(t)e-stdt (5)
可見,利用衰減因子e-?滓t乘以信號f(t),根據(jù)信號的不同特征,選擇合適的?滓值,使乘積信號f(t)e-?滓t滿足狄氏條件,從而其傅立葉變換存在,引出Laplace變換:
F(s)=■f(t)e-stdt (6)
通過上面的講解,學生可以很容易的理解從Fourier變換到Laplace變換的過渡,弄清兩者之間的關(guān)系。
最后,Laplace變換的收斂域,也是為了讓f(t)e-?滓t滿足狄氏條件,即■f(t)·e-?滓t0。對于形如eatU(t),a>0的指數(shù)信號,前面的推導過程已給出:?滓>a,這個條件必須要滿足。而S=?滓+jw,因此Res[s]>a。由此,收斂域的理解也徹底了。
通過這種一步一步回答學生提出的問題的方式來引入Laplace變換的定義,既能解答學生的疑惑,又能將定義的內(nèi)涵和外延講解得很清楚。
三、比較總結(jié)引入法
在《數(shù)字信號處理》課程中,離散傅立葉變換(DFT)的定義引入,一般也是直接給出其定義式;這樣的話學生可能會“囫圇吞棗”的把這個定義背誦下來。但是,對該定義的意義(即為什么要定義DFT)以及與其他類型的傅立葉變換的區(qū)別,就無從深入的理解。這種情況下,我們可以通過對以前已經(jīng)學習過的非周期連續(xù)信號、周期連續(xù)信號、非周期離散信號、周期離散信號等各種類型的傅立葉變換的定義進行歸納總結(jié)、對比分析(見表1);在此基礎(chǔ)上引入DFT的定義。
1.四種不同形式的傅立葉變換。表1列出了4種不同特點的信號的時間函數(shù)和頻率函數(shù)的波形對應(yīng)關(guān)系,以及時域頻域的變換形式。
對于非周期的連續(xù)時間函數(shù)xa(t)(長為Tp)(為了便于分析,我們一般假設(shè)xa(t)是一個時間上有限長頻率上帶限的信號),其傅立葉變換Xa(j?贅)在頻區(qū)上也是連續(xù)的。其時間函數(shù)和頻率函數(shù)的形式如表1中的第1種情況所示。
對于周期連續(xù)函數(shù)■a(t):由于周期信號一般不能滿足狄氏條件,周期信號的傅立葉變換一般用沖激函數(shù)表示。一般先將■a(t)展開成傅立葉級數(shù)的形式:■a(t)=■Ane■,其中?贅s=■(Tp為周期信號的周期),表示基波頻率。進一步地,我們可以求出■a(t)的傅立葉變換的表達式 FT(■a(t))=2π■An?啄(?贅-?贅s);可見,我們完全可用An代表■a(t)的傅立葉變換的幅度。最后,我們可以推導出An與Xa(j?贅)之間的關(guān)系:An=■Xa(j?贅)|?贅=n?贅s。通過上面的分析可以看出,周期連續(xù)信號■a(t)的頻譜An是非周期連續(xù)信號xa(t)的頻譜Xa(j?贅)的采樣;或者說,一個有限長帶限信號(非周期的),在時域里經(jīng)過周期延拓后,得到的周期函數(shù)的頻譜是非周期函數(shù)的頻譜的離散化。
對于非周期離散信號x(n):它是由原始信號xa(t)經(jīng)過采樣得到采樣信號■a(t),再對■a(t)在時間軸上經(jīng)過處理得到的。因此,x(n)在幅度上完全等價于■a(t);進一步地, x(n)的頻譜與■a(t)的頻譜在廣義上應(yīng)該是等價的。從表1中的第三種情況可以看出,非周期離散信號x(n)的頻譜是原始模擬信號xa(t)的頻譜的周期延拓。
通過對表1的第二種情況和第三種情況的分析,我們可以得出這樣的結(jié)論:時域的周期延拓對應(yīng)于頻域的離散化;時域的離散化對應(yīng)于頻率的周期延拓。有了這個結(jié)論,對于表1的第四種情況,我們以第二種情況或第三種情況為參考,均可得到相應(yīng)的結(jié)論。我們也可以經(jīng)過推導得到 ■(K)與X(ejw)與之間的關(guān)系:■(K)=X(ejw)|■。
2.離散傅立葉變換定義的引入。我們已做過定義的四種傅立葉變換均不能滿足輸入為有限長序列,輸出亦為有限長序列的需求。為了解決利用計算機進行傅立葉變換的計算問題,我們必須要引入輸入、輸出均為有限長序列的離散傅立葉變換(簡稱為DFT)。但是DFT也不是憑空出來的一個定義,它與前面四種信號的傅立葉變換是有聯(lián)系的。由于■(n)?圮■(K)變換對的時域和頻域均為周期信號,而且周期信號所包含的信息可以用其一個周期的波形來完全表達;所以,我們有理由將周期離散信號■(n)的一個周期作為DFT的時域輸入,將■(n)的頻域■(K)的一個周期作為DFT的頻率輸出;這樣既能保證DFT的輸入、輸出均為有限長序列,又能保證DFT定義的時、頻域可以完全代表■(n)?圮■(K)的時、頻域的信息量。我們可以在離散周期信號的傅立葉變換的基礎(chǔ)上推導出DFT的定義。我們可以用■(n)RN(n)表示■(n)的一個周期,記為x(n);用■(K)RN(n)表示■(K)的一個周期,記為X(K);假設(shè)■(n)、■(K)的周期均為N;而且■(n)?圮■(K)為傅立葉級數(shù)(簡稱為DFS變換對);我們記X(K)=DFT[x(n)],下面簡單推導一下DFT的計算定義式,
X(K)=DFT[x(n)]=■(K)·RN(K)=DFS[■(n)]·RN(K)
=■■(n)·e■·RN(K)(-∞
=■■(n)·e■ (0≤k≤N-1) (7)
=■x(n)·e■
本文以信號處理類課程教學中“概念的引入”為切入點,將信號處理類課程中的理論推導和實踐理解結(jié)合起來,取得了不錯的效果。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:土木工程專業(yè);結(jié)構(gòu)概念;創(chuàng)新設(shè)計;課程教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)06-0199-02
一直以來,我國土木工程專業(yè)本科培養(yǎng)的學生具有一定的理論水平,但應(yīng)用實際工程的能力較差,獨立和創(chuàng)新的工程意識較低。原因是以往的教學中,教師單純地講授理論知識,學生實踐能力訓練不足,缺乏理論與實際工程相結(jié)合的鍛煉,教學與實踐無法有效銜接。目前,土木行業(yè)越來越多的地方用到了概念設(shè)計,這種理念在很多實際的建筑方案中得以應(yīng)用,對土木工程影響巨大[1]。因此,概念設(shè)計在土木建筑工程專業(yè)教學環(huán)節(jié)中應(yīng)當加以體現(xiàn)、反映。針對這樣的現(xiàn)狀,土木工程專業(yè)進行《結(jié)構(gòu)概念與創(chuàng)新設(shè)計》課程教學研究就十分有意義。這對改革工程教育的教學模式有利,又能檢驗學生對所學理論知識的掌握,并且鍛煉他們提出問題、分析問題、解決問題的能力,激發(fā)其建立工程意識和培養(yǎng)創(chuàng)新能力[2]。
一、《結(jié)構(gòu)概念與創(chuàng)新設(shè)計》課程教學內(nèi)涵和意義
土木工程結(jié)構(gòu)概念設(shè)計是工程當中結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈魂,是利用設(shè)計概念并以自身為主線貫穿全部設(shè)計過程的一種設(shè)計方法。概念設(shè)計是完整和全面的設(shè)計過程,它將設(shè)計者繁復(fù)的感性和瞬間思維上升到統(tǒng)一的理性思維從而完成整個設(shè)計[3]。社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展,人們的生活水平日益提高,對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也有了一個更高的要求。如何打破土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過于墨守成規(guī),能將結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)新能力充分發(fā)揮出來,對于現(xiàn)代社會是迫切需要的。因為他們才是結(jié)構(gòu)設(shè)計革命的推動者和執(zhí)行者[4]。
《結(jié)構(gòu)概念與創(chuàng)新設(shè)計》課程是在原《結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計》課、《結(jié)構(gòu)概念與體系》課及《事故分析與結(jié)構(gòu)原理》等土木工程專業(yè)課程基礎(chǔ)之上,發(fā)展整合及改造后新設(shè)立的課程。該課主要是以學生創(chuàng)新性設(shè)計制作實驗為主線,訓練學生工程意識、動手能力、創(chuàng)新能力、實踐能力等。它體現(xiàn)了工程教育的特色,以結(jié)構(gòu)設(shè)計制作實驗項目為載體,探索在干中學、理論與實踐緊密結(jié)合的教學模式。把工程培養(yǎng)所必要的基礎(chǔ)知識、工程設(shè)計思想和方法、自學和終身自學的能力和興趣的培養(yǎng)等內(nèi)容放在第一位。《結(jié)構(gòu)概念與創(chuàng)新設(shè)計》課提出建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的概念和原則,并結(jié)合學生的創(chuàng)新性設(shè)計制作實驗案例進行點評分析。概念與體系部分介紹結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的背景、思路、基本做法、設(shè)計過程中經(jīng)常用到的結(jié)構(gòu)概念。
該研究的理論意義和實際意義在于探索通過該課程的教學設(shè)計,教學內(nèi)容和教學方法的改革研究,適應(yīng)新的教育理念和人才培養(yǎng)模式。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和實踐能力,掌握善于主動學習的方法,形成良好的學習和工作習慣。
二、我校的教學改革研究的基礎(chǔ)和環(huán)境
1.專業(yè)建設(shè)基礎(chǔ)好。河北工程大學土木工程學院以開設(shè)創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽10年。完成了校教研項目《土木工程專業(yè)創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)實驗探索研究》和《結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計等系列課程的教學研究》兩項。學院已開設(shè)《結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計》、《結(jié)構(gòu)概念與體系》、《事故分析與結(jié)構(gòu)原理》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》、《結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計》等課程。
2.師資力量強。上述這些課程由多位建筑工程系的老師擔任,職稱結(jié)構(gòu)合理,形成了相對穩(wěn)定的老中青隊伍結(jié)構(gòu)。因此,對于結(jié)構(gòu)概念與創(chuàng)新設(shè)計教學改革研究的可持續(xù)性提供了保證。
3.實驗室基地條件良好。本專業(yè)下設(shè)的結(jié)構(gòu)實驗室是河北省結(jié)構(gòu)實驗教學示范中心,為學生建立模型實驗提供了科學的、可靠的硬件條件。
三、《結(jié)構(gòu)概念與創(chuàng)新設(shè)計》課程教學方案設(shè)計
1.教學目標。初步形成《結(jié)構(gòu)概念與創(chuàng)新設(shè)計》課的教學理念和教學思想,完成《結(jié)構(gòu)概念與創(chuàng)新設(shè)計》課的教學大綱制定,確定教學內(nèi)容,初步形成教學方法和教學模式,為指導其他工程設(shè)計課程教學改革探索經(jīng)驗。
2.教學內(nèi)容?!督Y(jié)構(gòu)概念與創(chuàng)新設(shè)計》課程教學內(nèi)容包括教學設(shè)計、教學內(nèi)容和教學方法研究。
教學內(nèi)容:創(chuàng)新性設(shè)計制作實驗項目的設(shè)計,項目要包含若干個結(jié)構(gòu)和力學的概念的運用,如拉、壓、彎、剪、扭、穩(wěn)定、傾覆等,使用材料應(yīng)宜于制作,實驗的方法要直觀。項目的要求應(yīng)是概括性的,應(yīng)用較少的約束,以使學生開闊思路。給出的條件應(yīng)盡量少,要學生自己尋找所需的條件。布置結(jié)構(gòu)設(shè)計制作實驗項目,首先讓學生以小組形式討論分析項目,提出問題。學生分析問題并尋找解決問題的方法,通過自學、討論、查閱相關(guān)資料等方法解決問題。學生應(yīng)經(jīng)過結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、一定的計算分析、繪制施工圖、施工制作結(jié)構(gòu)模型、進行結(jié)構(gòu)實驗、實驗分析、總結(jié)等過程。
教學方法:本課程的教學手段主要以講課、學生設(shè)計、模型制作和模型實驗相結(jié)合的方式,從不同的角度和理念啟發(fā)學生將所掌握的基本結(jié)構(gòu)概念有機地結(jié)合起來,培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力。在模型實驗之前教師上課以引導為主,主要由學生自學、討論和分析計算設(shè)計制作出結(jié)構(gòu)模型。教師引導學生將自己的設(shè)計與所學內(nèi)容聯(lián)系起來,甚至產(chǎn)生出學生還未學到的問題,讓學生自己思考分析。
教師的教學主要以指導為主,如結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的原則、路線、方法,基本思路、基本做法以及設(shè)計中常用到的結(jié)構(gòu)概念等,并結(jié)合學生的創(chuàng)新性設(shè)計制作實驗案例進行點評分析。
基本教學過程:布置題目――學生以小組討論學習――提出問題――教師指導學生分析問題解決問題(教師重點要起到啟發(fā)、督促、指導、控制進度的作用)――學生形成方案――教師根據(jù)方案指導學生改進方案――學生制作模型――學生實驗――教師點評總結(jié)(重點是設(shè)計思路和設(shè)計方法及學生學習方法的總結(jié))――學生總結(jié)(學習過程總結(jié))
3.存在的問題。(1)如何將“培養(yǎng)學生提出問題、分析問題、解決問題的能力,培養(yǎng)學生自學和終身學習的能力等”教學理念落實到教學實踐中,是本教學課程首要解決的關(guān)鍵問題。(2)研究創(chuàng)新性設(shè)計制作實驗題目。研究題目的內(nèi)涵、題目的難易程度、題目的適用性、題目的趣味性、題目對學生學習的引導性等。(3)研究課程的教學內(nèi)容和教學方法,形成即穩(wěn)定又靈活的教學內(nèi)容和方法。穩(wěn)定是要教學理念要堅持不懈,總結(jié)提高,教學模式要穩(wěn)定形成套路和程序,便于教師掌握和控制教學進度。靈活是具體的教學內(nèi)容,比如涉及的結(jié)構(gòu)概念很多不可能在課堂上全講,需教師具有靈活性和啟發(fā)性的教學方法指導學生學習。(4)初步形成課程所需的教學文件。如教學大綱、教學設(shè)計、教學教案、教學講義、題目庫、教學錄像等內(nèi)容。
四、《結(jié)構(gòu)概念與創(chuàng)新設(shè)計》課程的實施
我校土木工程專業(yè)開設(shè)《創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)設(shè)計》等一系列課程以來,我們在不斷探究和改進教學方法,對于啟發(fā)式教學、案例教學、項目教學法均有了一定程度的研究,并取得了階段性成果。我們已經(jīng)完成了《土木工程專業(yè)創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)實驗探索研究》和《結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計等系列課程的教學研究》兩項校級的研究,并開設(shè)了相應(yīng)的課程。相關(guān)教師在工程教育方面有長期的思考和教學實踐探索,并且已成功組織土木工程結(jié)構(gòu)大賽10年。已開設(shè)《結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計》、《結(jié)構(gòu)概念與體系》、《事故分析與結(jié)構(gòu)原理》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》、《結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計》等課程,相關(guān)教師教學水平高,有豐富的教學經(jīng)驗。具體實施如下:
1.修訂《結(jié)構(gòu)概念與創(chuàng)新設(shè)計》課程教學大綱,包括課程目標、內(nèi)容安排及學時安排。
2.選擇土木工程專業(yè)和工程力學專業(yè)大學三年級學生的第二學期開始該課程教學。
3.自土木工程專業(yè)和工程力學專業(yè)大學三年級學生的第一學期期末,研究確定題目及相應(yīng)的教學安排。
4.將大學三年級專業(yè)學生按班級分給不同的教師,教師則分頭實施教學,定期討論交流改進教學。在教學實踐中,將教師授課、學生設(shè)計、模型制作和模型實驗相結(jié)合,啟發(fā)學生將理論知識與工程實際相結(jié)合,培養(yǎng)學生工程概念設(shè)計與創(chuàng)新能力、自學能力。
5.在大學三年級專業(yè)學生的第二學期期末,教師對課程實踐進行總結(jié),提出改進措施和方法。
五、總結(jié)和探討
本文方案結(jié)合新的科研成果開設(shè)出新的課程以及課程標準化建設(shè)。探索建立新課程的教學理念、教學內(nèi)容和教學方法。本方案突出土木工程專業(yè)特色,加強了實踐教學環(huán)節(jié)的創(chuàng)新研究與實踐。將工程項目、創(chuàng)新能力培養(yǎng)融入課程體系建設(shè)中,進行課程計劃和實踐內(nèi)容的一體化設(shè)計,培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新意識。本方案突出啟發(fā)式教學和指導式教學,培養(yǎng)學生的學習興趣、善問求知和動手實踐能力。
參考文獻:
[1]張海峰,喬安宇.論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計及其措施[J].黑龍江科技信息,2012,(12):36-39.
[2]劉彥艷.淺談建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計[J].科技風,2009,(13):52-55.
一、概念圖的基本要素
概念圖是組織和表征知識的工具,它包括眾多的概念,以及概念之間的關(guān)系。生物概念圖是由寫在圓圈或方框中的概念和連接它們的關(guān)聯(lián)詞構(gòu)成的,連線表示概念間的意義關(guān)系,關(guān)聯(lián)詞是放在連線上的兩個概念之間的意義聯(lián)系詞,即概念圖的三要素:概念、連線、關(guān)聯(lián)詞。
在高中生物課堂教學中,通常是將有關(guān)某一主題不同級別的概念置于方框或圓圈中,再以各種連線將相關(guān)的概念連接,形成關(guān)于該主題的概念網(wǎng)絡(luò)。如圖1。
圖1 細胞的分類與結(jié)構(gòu)概念圖
通過概念圖達到利用圖示的方法來表達概念,將隱形知識顯性化,便于學生的思考、交流、表達,有著很好的教學效果。
二、概念圖教學的實施環(huán)節(jié)
概念圖制作屬于程序性知識,而程序性知識獲得,需要給學生范例,讓學生加以揣摩、領(lǐng)悟和模仿,高中生物教師在呈現(xiàn)概念圖時要采取分步教學,由局部到整體,逐步展示,這樣概念層次清晰,關(guān)系簡潔,有利于學生理解復(fù)雜的概念和概念之間的關(guān)系。第一要選取一個熟悉的知識領(lǐng)域,確定主題,找出幾個與主題相關(guān)的概念,列舉出來,在繪制概念圖的時候根據(jù)概念之間的內(nèi)在聯(lián)系,放在適當位置。第二要確定關(guān)鍵概念和概念等級,將列出來的概念排序,含義最廣、最有包容性的概念放在圖的頂層,將其余的概念逐層地排放。第三要初步擬定概念圖縱向分層和橫向分支,用連線把概念連接起來,概念間的連線可以是單向、雙向或無方向的。第四要建立概念之間的連接,用關(guān)聯(lián)詞注明,能說明兩個概念之間的關(guān)系。第五要在以后的學習中不斷修改和完善。“我們要認識一個事物,只研究其當前的情況是不夠的,要研究其歷史的發(fā)展變化”。
高中生物概念圖繪制的具體實施過程包括:
1.初涉領(lǐng)域
概念圖的結(jié)構(gòu)取決于學生的知識掌握情境,在學習繪制概念圖的過程中,要從一個熟悉的知識領(lǐng)域開始,繪制第一張概念圖,知識領(lǐng)域不要選擇太寬。如圖2。
圖2 細胞的基本結(jié)構(gòu)概念圖
在學習“細胞的基本結(jié)構(gòu)”時,可以引導學生繪制一張概念圖,采用填空式,向?qū)W生介紹概念圖的含義、要素、特點等。
2.層級增加
學生初步掌握概念圖的基本繪制方法之后,可以由淺入深,逐漸增加概念圖的層次。如講授細胞的物質(zhì)輸入與輸出的方式時,通過物質(zhì)跨膜運輸概念圖(圖3)這一層級結(jié)構(gòu)概念圖的展示,學生對被動運輸與主動運輸?shù)母拍罹鸵荒苛巳弧?/p>
圖3 物質(zhì)跨膜運輸概念圖
3.小結(jié)鞏固
在學生對概念圖已基本掌握之后,章或?qū)n}的小結(jié)可以采用概念圖歸納的形式,以使知識系統(tǒng)化。如學習“人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)”一節(jié)后,通過人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)概念圖(見圖4)學生比較容易掌握高中生物必修Ⅲ《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第一章《人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)》內(nèi)容。
圖4 人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)概念圖
4.反思完善
隨著學習的不斷深入,所獲知識將越來越多,高中生物概念圖也可逐步擴充并適當進行修正,從而使概念圖更加完善。
三、高中生物概念圖的常見類型
1.填空建構(gòu)式
在概念圖中空出概念、關(guān)聯(lián)詞,讓學生填空建構(gòu)概念圖的方式稱為填空建構(gòu)式。
如學習糖類的分類時,要求學生完成糖類的分類概念圖(見圖5)。學生通過揣摩、領(lǐng)悟和模仿,初步了解如何畫概念圖。
圖5 糖類的分類概念圖
2.群概念建構(gòu)式
學生學習了必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第2章《動物和人體生命活動的調(diào)節(jié)》后,要求學生畫一個概念圖,將免疫、特異性免疫、非特異性免疫、細胞免疫、體液免疫這5個概念之間的內(nèi)在聯(lián)系表示清楚。這種利用給出的、有內(nèi)在聯(lián)系的若干個概念建構(gòu)概念圖的方式稱為群概念建構(gòu)式(如圖6)。通過群概念建構(gòu)概念圖,有助于學生理解核心概念,初步學會如何畫概念圖。
圖6 免疫類型概念圖
3.核心概念建構(gòu)式
學習了有關(guān)通過細胞增殖方式與減數(shù)分裂后,要求學生以概念圖的形式總結(jié)細胞分裂的類型(圖7)。這種根據(jù)給出的核心概念,聯(lián)系出若干相關(guān)的層次概念,從而建構(gòu)概念圖的方式稱為核心概念建構(gòu)式。通過核心概念建構(gòu)概念圖,有助于培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力,促進認知發(fā)展,激發(fā)學習動機,促進學生的全面發(fā)展。
圖7 細胞分裂概念圖
概念圖是一種創(chuàng)作的工具,提供后續(xù)知識與學習的初始概念架構(gòu),能評估學生對學習動機、概念與概念間關(guān)系的理解程度,增進有意義的學習。
四、概念圖教學注意事項
1.繪制生物概念圖時,要注意以下這些問題
概念圖中每個概念只出現(xiàn)一次,連接兩個概念間的關(guān)聯(lián)詞應(yīng)盡可能選用意義表達明確的詞。概念名詞要用方框和圓圈圈起來,連接概念的直線可以交錯,但向上或向兩側(cè)聯(lián)系時需加箭頭。要根據(jù)概念漸進的層次,在教學中幫助學生把這些概念放入知識結(jié)構(gòu)的相應(yīng)位置上,通過比較可以理解概念之間的關(guān)系及其層次。
2.生物概念圖教學時要注意以下這些問題
演示繪制實例,給學生練習機會,鼓勵學生創(chuàng)造性地構(gòu)建概念圖,并正確對待學生理解上的偏差和錯誤。在根據(jù)概念圖進行教學設(shè)計時應(yīng)考慮學習的先后順序,基礎(chǔ)的課程內(nèi)容應(yīng)先教,使學生易學,這樣在教學過程中就可以利用概念的前后聯(lián)系進行新概念的教學,形成搭建知識體系的基礎(chǔ)。每一章教學內(nèi)容結(jié)束后,高中生物教師要利用概念圖將本章的重點進行回顧,以幫助學生理解整合概念。教學過程中要將概念圖延伸或拓展,對于不同學習基礎(chǔ)的學生,概念圖可以很好地反映教學效果的差異。
關(guān)鍵詞:課程特點;教學方法;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)45-0096-02
《新概念武器原理》是一門專門介紹新概念武器的工作原理、關(guān)鍵技術(shù)、現(xiàn)狀與趨勢,以及新技術(shù)在未來武器裝備中轉(zhuǎn)化應(yīng)用前景的專業(yè)選修課程,主要面向我院本科生和國防生開設(shè)。通過該課程學習,主要讓學員了解最新的武器裝備前沿技術(shù)和未來武器裝備發(fā)展趨勢,拓展學員思維能力,開闊學員視野,提高其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,為培養(yǎng)創(chuàng)新型軍事人才奠定基礎(chǔ)。由于新概念武器是一類范圍非常寬泛的武器裝備,它的內(nèi)涵決定了其研究的范圍和包含的種類都在不斷地變化,因此,《新概念武器概論》課程要積極適應(yīng)這種變化,不斷加強教學改革,以提高授課質(zhì)量、強化教學效果。
一、新概念武器的特點
《新概念武器原理》課程的主要研究對象是新概念武器,因此要分析課程特點,首先要了解新概念武器的特點??傮w上,新概念武器具有以下幾個特點:
1.原理概念新。新概念武器一般指尚沒有裝備部隊,還處于研制或探索中的武器裝備。有的新概念武器甚至還只是一個大膽的設(shè)想,并沒有進入事實研制階段。因此,新概念武器在工作原理、設(shè)計思想、殺傷機制等各個方面都具有較強的新穎性或前瞻性。
2.威懾力大。新概念武器由于采用了新的工作原理、新的殺傷機制,其殺傷破壞效應(yīng)可能更強,或是對敵方人員造成的心理影響更大,具有現(xiàn)役常規(guī)武器裝備無法比擬的威懾能力。比如高能激光武器,通過激光反衛(wèi)、激光反導,能給對方的通信偵察衛(wèi)星、洲際彈道導彈帶來嚴重威脅,從戰(zhàn)略上顯著提高我國的威懾能力。
3.時代性強。任何武器裝備的發(fā)展都受限于當時的科學技術(shù)條件和科研人員的認知水平,因此具有很強的時代性。目前,裝備部隊的各種新型武器裝備,在多年前就曾作為一種新概念武器被提出;而如今提出的新概念武器,隨著科學技術(shù)的發(fā)展,在多年以后就可能研制成功,列裝部隊而成為現(xiàn)役裝備。因此,新概念武器是相對當時特定歷史時期或特定歷史條件而言的,具有很強的時代性。
4.帶動性強。任何武器裝備的發(fā)展都涉及多種技術(shù)、多個行業(yè)的交叉與融合,新概念武器也不例外。新概念武器的天然特性決定了它的出現(xiàn)會在未來相當長的一段時間內(nèi)將引領(lǐng)某一領(lǐng)域或者某一方向的武器發(fā)展方向,同時會推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,提升整體科技實力和水平。
二、《新概念武器原理》課程特點及現(xiàn)狀
新概念武器自身的特點,要求《新概念武器原理》課程體系要與之相適應(yīng),才能提高授課質(zhì)量和教學效果。因此要根據(jù)武器裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,在理解和掌握新概念武器發(fā)展特點的基礎(chǔ)上,準確把握《新概念武器原理》課程的特點和現(xiàn)狀,為開展課程教學改革奠定基礎(chǔ)。總體上,《新概念武器原理》課程的特點和現(xiàn)狀主要包括以下幾個方面。
1.技術(shù)覆蓋面廣。新概念武器包括高能激光武器、電磁發(fā)射武器、高功率微波武器、環(huán)境武器、特效毀傷武器等,種類繁多,相關(guān)技術(shù)涉及材料、化學、電子、機械等多個學科,因此,《新概念武器原理》課程在介紹新概念武器的工作原理、殺傷機制時,也同樣會涉及多個技術(shù)領(lǐng)域的交叉融合,從而對授課教員的知識結(jié)構(gòu)、能力素質(zhì)提出了很高的要求。一方面要注重學科交叉和技術(shù)融合,廣泛涉獵各種知識,同時又要牢牢把握概論課程的性質(zhì),不能過于追求精深,要把握好廣度和深度之間的平衡。
2.教材體系滯后。新概念武器的內(nèi)容新、技術(shù)新,所以授課內(nèi)容應(yīng)該比較新穎,具有前沿性。但是在當今科技飛速發(fā)展的時代,新概念武器的發(fā)展可謂是日新月異,而《新概念武器原理》課程使用的教材的編寫和更新需要投入較多的人力和物力,因此在時間上很難和新概念武器的發(fā)展做到完全一致,具有一定的滯后性,在一定程度上影響了教學質(zhì)量的提升。
3.教學手段受限。由于新概念武器仍然處于研制或探索研究階段,因此在教學過程中,不可能采用實裝教學;同時由于新概念武器的技術(shù)復(fù)雜度和系統(tǒng)集成度都較高,許多新概念武器還只是一個概念構(gòu)想,因此也不可能制作各種教學模型或原理模型進行模擬教學,所以,《新概念武器原理》課程目前主要采用的是課堂講授方式,教學手段比較有限。而作為專業(yè)選修課,“滿堂灌”的教學模式很難引起學員的積極性,使得教學效果大打折扣。
三、《新概念武器原理》課程內(nèi)容體系
新概念武器的內(nèi)涵非常廣泛,任何新技術(shù)、新材料、新工藝的出現(xiàn),都可能催生新概念武器的出現(xiàn),有些被認為是異想天開的想法,也可能在未來得以實現(xiàn)軍事應(yīng)用。為此,在構(gòu)建《新概念武器原理》課程內(nèi)容體系時,既要有所側(cè)重,又要盡可能包羅萬象,真正起到開拓學員學術(shù)視野、啟迪創(chuàng)新思維的作用。
按照人才培養(yǎng)方案需求,構(gòu)建的課程內(nèi)容體系主要包括化學能超高速發(fā)射武器、電熱發(fā)射武器、電磁發(fā)射武器、電磁裝甲武器、定向能武器、非致命武器等六大內(nèi)容模塊,每個內(nèi)容模塊又可以進一步細分為若干個子內(nèi)容,構(gòu)建的課程內(nèi)容體系如圖1所示。
對于圖1中的每一類新概念武器,還可以按照內(nèi)容進一步細分,比如對于電磁線圈炮,可以分為同步感應(yīng)線圈炮、異步感應(yīng)線圈炮、磁阻線圈炮等,對于每一種線圈炮,重點介紹其結(jié)構(gòu)組成、工作原理、特點優(yōu)勢、關(guān)鍵技術(shù)、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。比如對于電磁軌道炮,可結(jié)合其研制發(fā)展的歷程,分析相關(guān)技術(shù)進步對電磁軌道炮研制的推動作用,一方面可以更加深刻地掌握其研制過程中的關(guān)鍵技術(shù),主要包括能源小型化技術(shù)、軌道的抗刨削和燒蝕技術(shù)、一體化電樞技術(shù)等;另一方面可以從中體會需求牽引與技術(shù)推動兩者的相互影響,認識武器裝備從概念到型號的發(fā)展過程與規(guī)律,從而提高授課和學習效果,真正起到啟迪思維的目的。在教學過程中,要結(jié)合當前美國的研究現(xiàn)狀和制定的發(fā)展路線圖進行分析,從而科學把握電磁軌道炮的未來走向和新的軍事應(yīng)用前景。
四、《新概念武器原理》教學改革
為提高教學質(zhì)量,增強教學效果,要針對《新概念武器原理》課程中存在的不足,積極開展教學改革,構(gòu)建適應(yīng)新概念武器發(fā)展規(guī)律的課程體系。
1.動態(tài)更新教材體系。廣泛收集資料,了解新概念、新原理、新技術(shù)在武器裝備發(fā)展中的應(yīng)用現(xiàn)狀和趨勢,并對種類繁多的新概念武器進行科學合理的界定與分類。同時,課程教學組針對不同類別的新概念武器,分別開展章節(jié)編寫和修訂,最終完成《新概念武器》教材的編寫。對于動態(tài)更新的新概念武器,由課程組每半年組織一次講義編寫,及時將新的內(nèi)容以講義形式和教材同步下發(fā)給學員,實現(xiàn)對教材體系的良好補充,盡可能做到裝備發(fā)展和課程建設(shè)同步。
2.多樣化的教學手段。盡管新概念武器概論課程的授課不能借助實裝完成,但是對于信息技術(shù)高度發(fā)達的今天來說,通過多媒體示教系統(tǒng)、動畫演示等方法,也不失為一種很好的補充。課題組利用動畫制作軟件,構(gòu)建新概念武器的原理模型,通過動畫演示,形象直觀地展示新概念武器作用原理;同時可以制作示教板,演示新概念武器的工作流程。對于電磁發(fā)射武器,可以制作簡易的縮比教學模型,提升教學效果。
3.開放式的考核模式。《新概念武器原理》課程的考核不能拘泥于傳統(tǒng)的課程考試或課外作業(yè),而應(yīng)該采用開放式的考核模式。比如課程學習后,學員撰寫的小論文、制作的新概念武器演示動畫或教學模型、構(gòu)建的三維模型等,都可以作為課程結(jié)課成績的評價依據(jù)。通過這種方式,一方面可以使得教員的課程資源更加豐富,另一方面也加深了學員對知識的理解和掌握,強化了其動手實踐能力。
五、結(jié)束語
《新概念武器原理》是一門拓展學員思維、激發(fā)學員創(chuàng)新意識、培養(yǎng)學員創(chuàng)新能力的專業(yè)課程,因此要積極適應(yīng)信息化教學改革的趨勢,深入研究課程特點,不斷深化教學改革,構(gòu)建完善的課程體系,探索具有新概念武器特色的教學規(guī)律,為提高授課質(zhì)量、強化教學效果,實現(xiàn)課程建設(shè)水平的整體躍升奠定堅實基礎(chǔ)。
參考文獻:
[1]魏敬和.21世紀新概念武器的特點及應(yīng)對策略[J].中國電子科學研究院學報,2011,6(2):136-139.
[2]呂信明.關(guān)于新概念武器的發(fā)展[J].國防科技,2011,(3):36-38.
Abstract:Idea of returning of engineering is a new education idea. After analyzing the problems of current college engineering education and the situation of computer simulation teaching, the teaching innovation, mainly including changing teaching requirements, optimizing the teaching content, using various teaching methods and practical-based examination mode, was completed based on the new idea.
關(guān)鍵詞:工程能力;回歸工程;教學改革;計算機仿真
Key words: engineering ability;returning of engineering;teaching innovation;computer simulation
中圖分類號:G642.421 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)22-0160-01
0引言
近年來,隨著高等院校的不斷擴招,國民的整體素質(zhì)得到了普遍提高,我國工科教育取得了較大的成就。然而存在的問題依然不少,如學校硬件設(shè)施不足、教育思路和方法有待更新、教育體系重理論輕實踐等。使得我們培養(yǎng)的學生在很多方面得不到產(chǎn)業(yè)界的認同[1]。因此,如何培養(yǎng)具有綜合工程素質(zhì)和能力的創(chuàng)新型工科大學生,成為我國高等工程教育的改革熱點。本文以當今工程教育中的回歸工程理念為指導思想,針對計算機仿真課程的特點進行課程改革的探討和實踐,進而提高大學生在課程教學中的工程素質(zhì)。
1當前的高校工程教育現(xiàn)狀分析與回歸工程教育
中國當前的工程教育面臨著巨大的挑戰(zhàn),聯(lián)合國教科文組織產(chǎn)學研合作教席主持人,北方交通大學查建中教授在全國網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式成果交流會暨網(wǎng)絡(luò)工程課程建設(shè)研討會上指出:2009年中國的新生兒從2500萬下降到1300萬;同年即北京市參加高考的學生下降了20%;國際工程教育競爭日趨激烈,我國每年出國留學人數(shù)達23萬人,其中90%自費;僅赴美中國留學生2009年上升19%,這些情況使得國內(nèi)教育資源面臨巨大的競爭壓力。同時,國內(nèi)高校的教育與社會和產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié),培養(yǎng)目標與社會定位失準,工程教育的質(zhì)量評估結(jié)果失真。而造成工程教育環(huán)境與社會職場環(huán)境脫離的主要原因體現(xiàn)在如下幾個矛盾:理論教育與實踐的矛盾,閉門造車與開門的矛盾,學術(shù)與工程的矛盾,學科與體系關(guān)聯(lián)的矛盾,聽中學與做中學的矛盾,以及應(yīng)試評價與工程評價的矛盾。
應(yīng)對上述的競爭壓力和我國高效工程教育的問題,我國眾多的教育家已經(jīng)提出了高等教育的回歸工程,總的趨勢就是要從原來的重視工程科學(工程背后的原理)回到重視工程實踐。美國工程院規(guī)劃了2020年工程師的主要特質(zhì),體現(xiàn)在如下幾個方面[4]:很強的分析技能;實踐獨創(chuàng)性;良好的交流技巧;商務(wù)和管理技能以及領(lǐng)導能力;高倫理標準,有強烈的職業(yè)責任感;敏捷,靈活變通;終身學習能力;設(shè)計和描述問題的能力。說明了回歸工程理念下的高等教育的內(nèi)容和最終結(jié)果。在此背景下,對高等教育中各個環(huán)境的改革勢在必行。
2計算機仿真課程的改革實踐
2.1 教學目標和要求的轉(zhuǎn)變隨著計算機技術(shù)的日新月異,采用計算機仿真成為了大學生進行各類研究工作的重要手段和方法,而且仿真技術(shù)隨著計算機技術(shù)同步發(fā)展和前進。作為一門重要的課程,計算機仿真由于應(yīng)用領(lǐng)域很廣,其數(shù)學基礎(chǔ)涉及面也是非常廣的,除了要有一定的專業(yè)知識和數(shù)學建模知識,還必須具有將數(shù)學模型轉(zhuǎn)換為計算機模型的計算機仿真建模能力,為此在教學過程中,應(yīng)該以點帶面,突出學生對仿真的實踐動手能力,從一個方面入手,拋磚引玉,將對計算機仿真的動手能力,和對新技術(shù)的學習能力作為課程教學的目標,以符合培養(yǎng)工程型應(yīng)用人才的最終要求。
2.2 突出工程背景,優(yōu)化教學內(nèi)容本著回歸工程的理念,在教學內(nèi)容上,本課程以工程應(yīng)用為教學背景,以工程需求作為基礎(chǔ)和出發(fā)點,加強實用性教學,教學以“基于知識的仿真”為切入點,以建立計算機仿真模型和模型在計算機上的實現(xiàn)為重點內(nèi)容,教學內(nèi)容的優(yōu)化以舍棄大而全注重高精尖為宗旨。在對專業(yè)背景知識理解的前提下,首先關(guān)注于數(shù)學建模點知識的學習,在提高學生理論知識學習的同時,突出教學的實用性、系統(tǒng)性。同時精選課程內(nèi)容,調(diào)整教學內(nèi)容的深度和廣度,將講課、作業(yè)、實驗、實習與課程設(shè)計有機結(jié)合,培養(yǎng)具有較強的動手能力和創(chuàng)新能力的大學生。
2.3 綜合運用各種教學方法和手段回歸工程理念注重培養(yǎng)學生邏輯思維和創(chuàng)新意識,在教學中,各種教學方法和手段的運用也以這個為目標。由于計算機仿真課程涉及面比較廣,因此課程內(nèi)容中的概念多,原理多,算法公式多而且理解有一定的難度。記憶量過大而且內(nèi)容繁瑣,很多公式過于抽象缺少感性認識。因此,學生大部分感到課程內(nèi)容枯燥無味,理論性太強,內(nèi)容易于混淆,做題有時又不知如何下手。針對這種情況,我們采用多種手段相結(jié)合的辦法,靈活運用啟發(fā)、引導、歇留、展現(xiàn)等教學方法,提高學生思維的積極性,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識,力求全面掌握計算機仿真的教學內(nèi)容,擴大專業(yè)視野,開發(fā)創(chuàng)新教學。同時選擇一到兩個具體的工程項目貫穿于整個教學過程中,調(diào)動學生的學習主動性,啟發(fā)學生思考解決工程問題的方法,變給予式的教學為主動獲取式的學習。工程項目的進展過程,不但包括了課程教學內(nèi)容中的各個知識點,也促使學生綜合運用學到的各種知識,與實踐相結(jié)合融會貫通,真正達到學會,能用的教學目標。
2.4 實踐性的評價模式課程的評價方法和考核對學生的學習目的和態(tài)度具有很重要的引導作用,在教學中不容忽視,這種方法是手段不是目標?;貧w工程理念下,評價一個學生的成績對老師提出了較高的要求,評價更加注重學生的平時表現(xiàn),對新知識的學習獲取、綜合運用能力。結(jié)合理論考試的成績,共同評價出一個學生最終的成績。這種方式與傳統(tǒng)的方式不同,應(yīng)試型的學生必須在實踐動手能力上有所提高才能獲得較好的成績。
3結(jié)束語
在計算機仿真課程的教學改革中,始終貫穿回歸工程的理念,在強調(diào)專業(yè)知識教育的同時,注重工程能力的培養(yǎng),加強實踐環(huán)節(jié)的教育,同步提高個人職業(yè)技能與人際溝通技能。突出培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、實踐能力、自學能力、綜合能力、交流溝通與表達能力、團隊合作精神和對大系統(tǒng)的適應(yīng)與調(diào)控能力。實踐證明,把它引入計算機仿真課程教學是可行的,并對其他課程的教學改革具有重要的借鑒意義。
參考文獻:
[1]任荃,潘云鶴.我國工程教育能力緣何世界墊底[N].文匯報,2007.9.28(4).
關(guān)鍵詞:新課程;概念教學相異構(gòu)想;思維導圖
概念一般都比較抽象,但又很普遍。概念是思維的細胞,是表達知識的形式。只要有思維活動的地方,就會有概念的出現(xiàn)和運用;只要有用到知識的地方,就要用各種各樣的概念來表達。
在化學基本概念的學習方面,新課程給學生帶來了一個難點:化學必修1和必修2基本上整合了原先高中三年時間學生需要掌握的概念。換句話說,原先三冊書的概念融入進了這兩冊書,而原先需要三年時間學習的概念現(xiàn)在一年就要學完。并且在其后的選修模塊中還有新的概念不斷出現(xiàn)。于是有人驚呼:學生將如何學?而筆者更要驚呼的是:教師將如何教?因為需要面對這個難點的不僅是學生,還有教師。并且教師在進行化學概念教學時,要責無旁貸地給學生插上一對隱形的翅膀。
新課程給我們帶來的新的內(nèi)容很多,為什么拋那么多亮點不談,偏偏談概念呢?――這是因為概念是最重要的,概念清則思路清,概念明則心智明。首先,化學概念是將化學現(xiàn)象、化學事實經(jīng)過比較、綜合、分析、歸納、類比等方法抽象出來的理性知識,是已經(jīng)剝離了現(xiàn)象的一種更高級的思維形態(tài),反映化學現(xiàn)象及事實的本質(zhì)?;瘜W概念是整個化學知識網(wǎng)絡(luò)中的“節(jié)點”,是中學化學教學中最關(guān)鍵、最核心的部分。因為它不僅是學生學習基本理論、定律的前提和基礎(chǔ),也是發(fā)展學生智力,特別是培養(yǎng)學生科學思維能力的必要條件。有些學生在面對問題時不能靈活運用所學概念,歸根結(jié)底還是沒有真正掌握好概念。其次,在實際教學中,教師和學生在概念教學與概念學習方面存在一定困難抑或說問題。
一、教師要將科學的方法滲透于概念教學
有一種誤區(qū)是:概念就是要讓學生記住的知識。有了這種誤區(qū),教師在進行相關(guān)概念教學時就放松了要求,認為即便課上學生對基本概念沒有理解也無礙大事,只要在習題中多加練習就可以了。這種思想的根源在于只考慮到讓學生接受概念的形式而沒有對學生進行“概念形成”訓練。
概念形成源于認知心理學,指的是學習者從大量同類事物的具體例證中,以辨別、抽象、概括等形式得出同類事物關(guān)鍵特征的學習方式及其控制方法。作為教師可以從以下幾個方面對學生的“概念形成”綴以點睛之筆。
(一)準確表述定義,清晰界定外延
概念的內(nèi)涵揭示概念的本質(zhì)屬性,外延則指概念所包含的對象范圍,就是指具有這種本質(zhì)屬性的那些對象的集合。高中階段對概念的本質(zhì)特征描述嚴密、準確,能反映概念的豐富內(nèi)涵,文字簡練、表達精確,邏輯性強。概念的外延則常常通過定義中反映特征信息的關(guān)鍵詞來限制。如化學鍵概念定義中的“相鄰”“強烈”;電解概念中“電流”“電解質(zhì)”“氧化還原反應(yīng)”。忽略其中任何一個,均會出現(xiàn)“外延擴大”的邏輯錯誤。
(二)運用“概念同化”策略,優(yōu)化重整原有概念和新概念
也是在《水溶液中的離子平衡》中,依次出現(xiàn)了“電離平衡”“水解平衡”“溶解平衡”等與平衡有關(guān)的概念,這時的教學策略就可以將新概念與第二單元中出現(xiàn)的“化學平衡”的概念相聯(lián)系,并促使學生對新概念的關(guān)鍵屬性進行解釋,找出異同點,最后將相關(guān)的概念融會貫通、組成整體結(jié)構(gòu),便于記憶和運用。
二、教師要引導學生避免概念學習中的相異構(gòu)想現(xiàn)象
在教學實踐中,有不少學生討厭概念題,認為考概念題就是做文字游戲,就是摳字眼,沒勁!這種“討厭”情緒是一種對概念的恐懼,是對概念的內(nèi)涵和外延沒有正確理解造成的。實際上,當一個人頭腦里的概念與科學概念不一致時,就會出現(xiàn)相異構(gòu)想。這會對學生的學習產(chǎn)生很大影響。學生將自覺地或不自覺地構(gòu)建概念以解釋他們所遇到的行為、性質(zhì)或理論。當這些解釋符合他們對周圍世界的直覺理解時,他們就認為解釋是正確的。當學生遇到和他們的構(gòu)想有差異的新信息時,他們很難接受與他們的直覺不符合的“畸形物”。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因與學生本身具有的“前概念”是有很大關(guān)系的。“前概念”即“學生接受正式的科學概念教育前,通過對日常生活現(xiàn)象的感知,以及長期的經(jīng)驗積累與辨別式學習所形成的對事物的認識”,又稱為“日常概念”“個人概念”或“替代概念”等。學生正式學習某一學科前形成的前概念,有些與科學概念一致,有些與科學概念不一致,這些偏離或背離科學概念的觀點與看法即為“相異構(gòu)想”。
但是僅僅了解學生所具有的想法并不足以從根本上轉(zhuǎn)變他們的錯誤認識,必須了解、分析學生這些非科學認識形成的原因,了解學生學習科學知識的過程以及影響學生產(chǎn)生這些想法的因素,在此基礎(chǔ)上,采取相應(yīng)的教學策略使學生真正形成科學觀念。
(一)創(chuàng)設(shè)問題情境,由問題引發(fā)認知沖突
教學實踐表明,如果在教學中能創(chuàng)設(shè)與學生相異構(gòu)想產(chǎn)生沖突的問題情景,先在情景中暴露學生的錯誤觀念,而后通過學生反思自己的觀點與科學觀點之間的差異,會極大地激發(fā)學生探求新知的熱情。
在進行新課程必修1――“膠體”部分的教學時,學生認為實驗制備的Fe(OH)3膠體就是一種溶液,因為它看起來均一、穩(wěn)定、透明,與初中所學的溶液的特征是一致的,而實際上膠體是一種“介穩(wěn)態(tài)”的物質(zhì),難以通過觀察法說明其與溶液的不同,這時就需要通過創(chuàng)設(shè)問題情境,即:當用一束激光分別照射CuSO4溶液和Fe(OH)3膠體,現(xiàn)象是否相同?由于學生對激光照射CuSO4溶液有什么現(xiàn)象也不清楚,因此這個問題會引發(fā)學生的熱烈討論。其中大部分同學會認為二者現(xiàn)象相同,這時再通過實驗讓學生觀察現(xiàn)象,引發(fā)再討論與再思考,使學生在原有概念和新概念之間區(qū)分差異而加深認識。
化學實驗?zāi)軌蛘故疚镔|(zhì)世界的神奇變化,這些鮮明直觀的化學現(xiàn)象能極大地激發(fā)學生的興趣,能有效地提供引起矛盾的新刺激。所以利用化學實驗引發(fā)認知沖突,更容易使學生進入學習情境。
(二)制造問題“陷阱”,揭示概念本質(zhì)
由于青春期的學生具有一定的逆反心理,他們不愿意看到自己認為“正確”的觀點被老師無情地宣布為“錯誤”,教學中如果不注意這種認識情感上的強烈反差,會使學生在后續(xù)學習中產(chǎn)生抵觸情緒。比如在進行新課程必修2“原電池”內(nèi)容教學時,有些學生由于不能認識化學變化的基本特征,不知道物質(zhì)發(fā)生化學變化時伴隨有能量變化,認為“電池中的電是通過外界充進去的”“電池里面本身帶電”等,從而影響其對原電池概念特別是實質(zhì)的理解。這時不妨設(shè)置概念陷阱,即“電池本身帶電說”,卻通過“水果能使音樂賀卡出聲”的實驗,激發(fā)學生思考為什么水果有電,但是吃水果卻沒有被電的原因,通過實物情景促進學生相異構(gòu)想的轉(zhuǎn)變。
因此,教師利用學生知識結(jié)構(gòu)中的含糊點、易錯點或盲點,制造出相應(yīng)的知識陷阱,引誘學生落入其中,再將學生從中“救起”或引導學生進行“自救”。這種通過制造認知陷阱從而揭示問題本質(zhì)的做法,對于澄清學生的模糊認識,防止學生錯后再錯,是非常有效的。
上述問題都是由筆者在新課程教學中遇到的實際問題引發(fā)的思考和采取的相應(yīng)措施。但是筆者認為解決概念教學中存在問題的最好的方法是“思維導圖”。雖然關(guān)于思維導圖的研究已經(jīng)比較多了,大家對于思維導圖也有一定程度上的認識,但它在很大程度上還是僅僅限于理論層面,下面我們以“酸雨”這一新課程中的環(huán)境概念教學為例,引導學生設(shè)計類似于下面的一幅圖,這幅圖反映了酸雨的類型、成因、影響等多方面的問題,它不僅僅就酸雨的概念而講概念,而是將這一概念的內(nèi)涵和外延通過圖示的方式展示得淋漓盡致,是人們在對知識進行梳理、歸納、形象化以后又反作用于大腦,讓大腦接受再刺激的一種重要的學習方式――簡潔、直觀、高效。
“思維導圖”有助于學生對知識注入更多的自我思考,提高化學學習的興趣。對同一個主題的“思維導圖”而言,由于學生的知識結(jié)構(gòu)、思維習慣、認知程度以及學習喜好的不同,其制作的“思維導圖”也不同。不同的導圖可以充分體現(xiàn)學生的思維特點,有助于提高學生學習化學的興趣。但學生不能為了“思維導圖”而作“思維導圖”,應(yīng)該帶著主動的、積極的學習心態(tài),去完成屬于自己的“思維導圖”。“思維導圖”有助于學生更好地掌握學習方法,轉(zhuǎn)變學習方式,提高學習能力?!八季S導圖”可以幫助學生更有效地進行功課預(yù)習、課堂筆記以及功課復(fù)習等工作,有助于提高學習效益,提高學習的目的性、針對性和實效性。繪制思維導圖有助于學生:整理資料整合知識形成某些化學主題的已有知識圖在已有知識結(jié)構(gòu)中嵌入新概念在長時記憶系統(tǒng)中固定學習內(nèi)容修正與完善“錯誤”知識,這是建構(gòu)主義的學習方法,相信在新課程概念教學中運用思維導圖,會給概念教學和學習帶來意想不到的效果。
[參 考 文 獻]
[1]謝澤琛等.國內(nèi)“化學概念教學”研究新進展[J].化學教育,2004(10).
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隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)的高速發(fā)展和快速融合,單片機在消費、生產(chǎn)各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。單片機產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)和工程應(yīng)用能力得到用人單位的廣泛重視,具有扎實軟硬件知識基礎(chǔ)并具備較強工程實踐能力的學生越來越受到企業(yè)青睞。
1 高職單片機課程教學現(xiàn)狀
(1)當前的教學模式
經(jīng)過近些年的改革,傳統(tǒng)的圍繞著單片軟硬件知識進行教條式教學的方式已經(jīng)被絕大多數(shù)高職院校摒棄,項目式、任務(wù)驅(qū)動式的教學模式已經(jīng)成為目前的主流。學生通過完成具體的項目或者任務(wù),在實踐中學習操作技能和相關(guān)的理論知識。相比之前的教條式教學,項目化教學確實是一種進步,但是隨著教學改革的深入,我們發(fā)現(xiàn)目前的項目化教學還存在不少弊端。目前項目的設(shè)計上還是圍繞著單片機的功能模塊和知識點來進行,項目之間的知識模塊獨立,系統(tǒng)性不強。項目的功能上與實際的產(chǎn)品或者工程項目存在較大差別。理論知識和實踐技能分散在各個項目的具體任務(wù)中,聯(lián)系不夠緊密,學生的思維容易單一,缺乏系統(tǒng)性、多方位的思考,分析和解決工程問題的能力得不到培養(yǎng),工程素質(zhì)難以養(yǎng)成。
(2)教學實踐與工程實際差別較大
目前的高職單片機教學還是通過仿真軟件和單片機開發(fā)板等實訓裝置來進行實踐教學的。學生在學習的過程中,往往就獨立的電路功能模塊進行理論與實踐相結(jié)合的學習,對基于單片機的系統(tǒng)開發(fā)沒有完整的概念。學校里單獨的單片機仿真環(huán)境或者獨立的單片機實驗裝置與企業(yè)里實際的工程開發(fā)環(huán)境存在較大差異,學生的專業(yè)素質(zhì)與企業(yè)崗位要求還有一定距離,無法無縫對接。
例如基于單片機控制的十字路通燈控制系統(tǒng),目前的項目化教學可能只是局限于紅綠黃三色LED控制的實現(xiàn)。而現(xiàn)實中的系統(tǒng)還涉及數(shù)碼管倒計時顯示、開關(guān)按鈕、電力控制及繼電器控制等內(nèi)容,對于交通燈控制系統(tǒng)與違章拍照系統(tǒng)的接口設(shè)計、手動控制面板的設(shè)計,學生就很難進行把握了。而這些都是工程實踐中需要面對的現(xiàn)實考慮,特別是現(xiàn)實環(huán)境中對單片機工作的干擾因素、成本控制、標準化設(shè)計、元器件選型、PCB尺寸空間要求及穩(wěn)固裝置設(shè)計等要求,都很難在實踐教學中體現(xiàn)出來。
(3)知識綜合應(yīng)用能以實現(xiàn),綜合性項目無法開展
單片機系統(tǒng)的開發(fā)涉及到了?子技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)等多門學科的知識,軟硬件設(shè)計聯(lián)系緊密,學生普遍感到學習難度大。特別是單片機系統(tǒng)的各種接口技術(shù)、外部拓展電路以及軟硬件高度結(jié)合的編程。這些內(nèi)容很難在常規(guī)課堂教學中展開,理論教學和實踐操作融合不好,教學效果差強人意。目前解決這個問題的做法是安排一些綜合性的實踐項目。綜合性的實踐項目提高了學生的參與意識,加強了學生的動手能力,但是教學場所和課時量的限制使得學生往往只能進行驗證性的操作,對整個項目的把握還不夠,無法完全吃透。學生受到知識面的限制,對單片機系統(tǒng)的構(gòu)建往往只能按照老師預(yù)設(shè)的設(shè)計進行按部就班的重復(fù),缺乏自己的系統(tǒng)化思考,綜合運用專業(yè)知識解決工程問題的能力得不到鍛煉,學習的主動性和創(chuàng)造性都存在問題,工程素養(yǎng)的養(yǎng)成更是困難。
2 基于CDIO工程教育理念的單片機教學改革
打破傳統(tǒng),探索一種能夠較好培養(yǎng)學生工程應(yīng)用能力和系統(tǒng)化思維的教學模式,提高單片機課程教學質(zhì)量以適應(yīng)企業(yè)對單片機人才所提出來的要求是單片機課程改革的方向。CDIO教育模式是以工程產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行的生命周期為主線,引導學生主動地在實踐中進行跨課程的知識學習和技能訓練,強調(diào)學生工程基礎(chǔ)知識、個人能力、團隊能力和工程系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。CDIO模式與目前高職院校普遍采用的項目式教學都是以產(chǎn)品的生產(chǎn)服務(wù)生命周期為教學載體,強調(diào)“基于項目的學習”和“做中學”。
(1)CDIO工程教育理念
CDIO是Conceive(構(gòu)思)、Design(設(shè)計)、Implement(實施)、Operate(運行)四個英文單詞的縮寫?!皹?gòu)思”是指在綜合考慮客戶需求、技術(shù)實現(xiàn)、企業(yè)制度和戰(zhàn)略的基礎(chǔ)上,不斷改進產(chǎn)品概念、技術(shù)和商業(yè)計劃;“設(shè)計”是指在構(gòu)思的基礎(chǔ)上制定開發(fā)產(chǎn)品所需的計劃、方案和技術(shù)細節(jié);“實施”就是將之前的設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程,包括軟硬件生產(chǎn)、調(diào)試、檢驗等過程;“運行”值對現(xiàn)有產(chǎn)品的升級優(yōu)化、維護更新等。CDIO工程教育模式,能夠讓學生在課程之間主動、有機的學習,學習的過程是在產(chǎn)品從構(gòu)思到運行的整個生命周期中實踐完成的。學生在此過程中積累個人技術(shù)、熟練職業(yè)技能、培養(yǎng)工程素質(zhì)。
(2)改革策略
基于CDIO工程教育理念的高職單片機課程教學改革必須樹立“做中學”的理念,對教學模式進行逐層探索。在培養(yǎng)目標上,應(yīng)該根據(jù)單片機人才的崗位需求,明確課程定位和課程教學目標;在教學體系上,應(yīng)該以產(chǎn)品為載體,構(gòu)建跨學科的一體化教學體系;在教學實施上,利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突破課堂時空限制,翻轉(zhuǎn)傳統(tǒng)課堂。
1)制定適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的課程教學目標
隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展和融合,市場對單片機人才的要求在不斷變化。單片機課程的教學目標應(yīng)該依據(jù)技術(shù)升級情況和崗位需求變化,制定出相應(yīng)的知識、能力和素質(zhì)目標。學生的專業(yè)知識面要寬,深度夠用即可,專業(yè)技術(shù)要新,實用性要強。強化實踐教學,通過循序漸進的技能訓練和系統(tǒng)性思維訓練,提升學生專業(yè)技能和工程素養(yǎng)。
2)構(gòu)建跨學科的一體化教學體系
單片機開發(fā)涉及到了多門課程的知識,按照CDIO構(gòu)建一體化課程體系的流程,應(yīng)當以核心課程為主、支撐性課程為輔,依據(jù)產(chǎn)品開發(fā)流程來整合課程資源,創(chuàng)新課程教學體系。讓學生吸收較多的信息,拓寬其專業(yè)知識面和視野,促進其多角度分析解決問題能力的提升。在實踐教學中強化實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng),追蹤技術(shù)發(fā)展,動態(tài)更新實踐教學內(nèi)容,盡量與工作崗位掛鉤,以工程項目的實施過程為主線貫穿課程設(shè)置全過程。
3)突破傳統(tǒng)課堂時空限制
視唱練耳是音樂學科中重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,是學習音樂的基石。無論是高等音樂專業(yè)院校、綜合大學,還是高等師范院校,每一個音樂學專業(yè)都給予了視唱練耳課程重要的基礎(chǔ)地位和充分的學時保證。
從2010年開始,湖南第一師范學院在全國首次試點,實施初中起點本科層次的農(nóng)村小學教師公費定向的培養(yǎng)計劃,旨在分科培養(yǎng)優(yōu)秀的農(nóng)村小學教師。其中,音樂方向即是整個培養(yǎng)計劃的重要組成部分,每年招收150人左右,分三個班級進行培養(yǎng)。通過四年的教學實踐,六年制小學教育專業(yè)音樂方向的培養(yǎng)計劃取得階段性成果,第一、二屆學生的視唱練耳課程已經(jīng)結(jié)業(yè),取得了較好的教學效果。2014年6月,第二屆六年制學生638、639、640三個班級的結(jié)業(yè)視唱音樂會的成功舉行充分展示了學生們的學習成果。同時,一些問題和不足也顯現(xiàn)出來。如何在總結(jié)成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上大膽改革傳統(tǒng)的視唱練耳舉行模式,充分發(fā)揮六年制初中起點學生的學習特點,讓視唱練耳這塊學習音樂的基石更加穩(wěn)固已是當務(wù)之急。
一、教學目標的改革
高師視唱練耳的傳統(tǒng)教學目標有兩個方面,第一,專業(yè)技能技巧方面:通過視唱和聽覺訓練培養(yǎng)學生快速準確的識譜、讀譜能力及其對音樂的感知、聽辨、記憶和表現(xiàn)的能力;理解音樂各要素在音樂表現(xiàn)中的作用,掌握音樂表現(xiàn)的方法,積累音樂語言;提高音樂綜合素質(zhì),培養(yǎng)和發(fā)展音樂審美能力。第二,師范技能方面:初步掌握視唱練耳的教學規(guī)律、教學內(nèi)容、與教學方法。按照此目標進行的高師視唱練耳教學與訓練在提高學生的音樂素養(yǎng)與音樂基礎(chǔ)知識教學能力等方面成效顯著。然而,其不足也是顯而易見的。一方面忽略了對學生進行母語教育。學生對民族民間音樂的積累、鑒賞與表現(xiàn)明顯不足,雖然在教學內(nèi)容上有一些民族音樂,但教學方法、理解方式、表現(xiàn)手段等方面均采用西方音樂的套路生搬硬套,其教學效果可想而知?!艾F(xiàn)今的音樂教育,尤其是基礎(chǔ)音樂教育中有一個長期存在的問題,即中國民族音樂教育得不到足夠的重視?!鳛楦邘熞魳方逃匾n程之一的視唱練耳課,也應(yīng)擔負起這一重任?!绷硪环矫妫雎粤藢W是進行藝術(shù)實踐的訓練。音樂是實踐的藝術(shù),音樂認知從藝術(shù)實踐中來,并為藝術(shù)實踐服務(wù)。對六年制視唱練耳教學目標的設(shè)置,要增加民族音樂與藝術(shù)實踐這兩方面的內(nèi)容,并在具體內(nèi)容與教學手段上要有明確的規(guī)定。
二、課時安排的改革
高師視唱練耳課程一般都安排在大一、大二的四個學期,每周2課時。這種課時安排是針對四年制高招生設(shè)置的。對初中起點的六年制學生來說存在開課時間過短與周課安排不合理兩個問題。首先,初中起點的孩子大都沒有音樂基礎(chǔ),這一點從每年的招生考試就可以看出。初中起點的學生培養(yǎng)音樂技能的最大優(yōu)勢是年齡,聲樂、鋼琴、器樂包括舞蹈越早進入他們的學習范疇越好。而視唱練耳是學會這些課程的基礎(chǔ),不識譜、沒有音高、節(jié)奏概念,這些視唱練耳基本能力的缺乏讓鋼琴、聲樂、器樂等課程因在一定程度承擔視唱練耳的教學任務(wù)而影響教學,導致進程緩慢,學習效果不理想。其次,六年制學生學制長,前幾年可以充分而扎實的打好基礎(chǔ),無需急于求成。鑒于以上兩個方面的原因,六年制的視唱練耳課時安排可做兩個方面的改革,一是增加周課時,尤其是第一、二學期,把周課時2增至周課時4,讓學生在入學之初通過足夠的課堂教學與課后練習在短時間內(nèi)快速建立識譜、讀譜能力和音高、音準、調(diào)式等基本樂感,培養(yǎng)初步的音樂表達能力與意識,為聲樂、鋼琴、器樂的學習提供基礎(chǔ)保障。有了一定的視唱練耳基礎(chǔ)之后,在提高能力的學習階段即可與恢復(fù)周課時2,以減少整體課堂教學時間,增加課后自主練習的時間。二是延長學時,把四個學期延至六個學期,在充足的學習時間里從容安排各類教學內(nèi)容,保證教學效果。
三、教學內(nèi)容的改革
傳統(tǒng)的高師視唱練耳課程的教學內(nèi)容包括視唱訓練、聽覺分析與音樂聽覺訓練三大板塊。貫穿這三大板塊的是以調(diào)式調(diào)性為主線,以節(jié)奏、音程難度的循序漸進為邏輯的各項教學內(nèi)容。一般來說,通過兩年四個學期的學習,完成7升7降以內(nèi)民族與西洋各種調(diào)式各種譜號的讀譜與視唱訓練,以及包括音程、和弦、和聲連接、節(jié)奏、旋律在內(nèi)的各種音樂聽覺訓練,旨在綜合訓練學生理解、感受、表現(xiàn)音樂的能力,看譜即唱的讀譜能力,發(fā)展包括音準、節(jié)奏、旋律、和聲、調(diào)式調(diào)性、音色、織體等在內(nèi)的音樂聽覺能力,發(fā)展音樂記憶力和內(nèi)心音樂聽覺能力。這些教學內(nèi)容注重知識性、科學性、系統(tǒng)性與嚴謹性,能有效發(fā)展學生的綜合音樂素質(zhì)與能力。但對于六年制農(nóng)村小學音樂教師這個培養(yǎng)目標而言內(nèi)容過于高、大、全。根據(jù)學生的學習情況來看,存在以下一些問題:第一、教學內(nèi)容完成困難。現(xiàn)行的視唱練耳教學過于全面與系統(tǒng),內(nèi)容龐雜且難度較高,尤其是調(diào)號多與復(fù)雜節(jié)奏的視唱,學生的實際掌握困難,導致教學進度拉慢,難以完成教學任務(wù)。第二,現(xiàn)行課程內(nèi)容主要偏向?qū)I(yè)的技能訓練與學習,學生的實踐能力與審美能力的訓練缺乏,導致學生學習興趣不高,降低了學習效率。第三,現(xiàn)行課程內(nèi)容中缺乏視唱練耳教學法的訓練。對于農(nóng)村小學音樂教師而言,視唱練耳是他們工作中重要的“雙基”教學內(nèi)容之一,在高師階段得到訓練與指導是他們順利走向工作崗位的重要保障。因此,六年制視唱練耳教學內(nèi)容的改革要從這三個方面入手,精簡內(nèi)容、降低難度,注重知識性與趣味性的結(jié)合。在訓練內(nèi)容的選擇上增加民族民間音樂的視唱與聽辨,增加本土音樂內(nèi)容,培養(yǎng)學生的文化認同感。加強課程理論知識與藝術(shù)實踐的結(jié)合,可以借助舉辦視唱練耳音樂會的形式,鼓勵與刺激學生學習的能動性與自覺性,充分鍛煉學生的創(chuàng)造思維與想象力,發(fā)揮學生的主觀能動性,提高學習興趣,提升教學質(zhì)量。增加視唱練耳教學法的內(nèi)容,加強與鍛煉學生將課堂知識進行實際教學與運用的能力,讓學生從教學層面去總結(jié)視唱練耳的學習規(guī)律與訓練方法,為今后的農(nóng)村小學音樂教學打好基礎(chǔ)。
四、教學方法的改革
傳統(tǒng)的的視唱練耳教學方法較為單一,都是以老師為主體,對視唱與練耳兩部分內(nèi)容進行“灌輸式”的授課。長此以往,學生就會逐漸失去對視唱練耳課的興趣。因此積極進行教學方法的改革,充分調(diào)動學生學習的積極性,是提高視唱練耳課堂的教學效果的重要保障。改革傳統(tǒng)的教學方法,主要從以下幾個方面做起。首先,要求老師改變傳統(tǒng)視唱練耳課的灌輸模式,實行以“學生為主體,教師為主導”的教學理念,在課前準備與課堂教學中充分關(guān)注學生的狀況,充分發(fā)揮學生的想象力與創(chuàng)造力,做好引導者的角色,讓學生在快樂中感受音樂、表現(xiàn)音樂,實現(xiàn)視唱練耳課“教與學”相結(jié)合。其次,采取多樣化的教學方式。如合理采用多媒體數(shù)字化視唱練耳教學方式,對教學內(nèi)容提供多元信息與良好的示范,優(yōu)化音頻效果,增加聽覺訓練的音色,豐富視唱練耳教學手段與內(nèi)容,實現(xiàn)視唱練耳教學方法的多元風化,提高學生的學習興趣。
五、教材編寫的改革
教材是專業(yè)知識的載體,是教學過程實施的重要依據(jù),因此教材對于課程教學來說至關(guān)重要。目前國內(nèi)通用的視唱練耳教材大致分為四類,一是針對兒童學習音樂需要的,如趙方幸編著的《兒童視唱練耳教程》等。二是針對普通人群學習音樂需要的,如李重光編著的《怎樣讀簡譜》等。三是針對音樂高考培訓需要的,如陳玉香編著的《高考音樂強化訓練――視唱練耳卷》等。四是針對普通高校音樂學專業(yè)學生課堂教學需要的,如許敬行、孫虹編著的《視唱練耳》等。從難易程度、適用范圍、內(nèi)容安排等各方面來說,這幾類教材顯然都不適合六年制學生的實際需要。為了保證教學效果,應(yīng)該盡快組織相關(guān)專業(yè)教師編寫合適的校本教材。具體編寫時要根據(jù)農(nóng)村小學音樂本科六年制學生的年齡層次、專業(yè)基礎(chǔ)、學習經(jīng)歷、培養(yǎng)目標等實際情況,科學合理安排教材的內(nèi)容和進程,同時注意增加兩個方面的內(nèi)容,一是地方民族民間音樂,包括民歌、民族器樂、經(jīng)典戲曲唱段等內(nèi)容。二是增加藝術(shù)實踐的內(nèi)容,包括藝術(shù)實踐的形式、曲目、排練、演出等各個環(huán)節(jié)的計劃與安排,將技能訓練與舞臺表演結(jié)合起來,發(fā)揮學生的主動性與創(chuàng)造力,在藝術(shù)實踐中提高視唱練耳的技能技巧與綜合運用能力。
關(guān)鍵詞:高中;新課程理念;計算機教學;改革措施
當下,高中計算機教學現(xiàn)狀不容樂觀,很多教師在教學認識上存在不足,一味重視講解理論知識,忽視培養(yǎng)學生的實踐應(yīng)用能力,導致學生無法做課堂的主人,這不符合新課程理念的要求。對此,怎樣改革計算機教學、提高教學質(zhì)量是亟待教師思考和研究的重要課題。
1高中計算機教學面臨的困境
普通高中的計算機課程教學是系統(tǒng)工程,盡管已經(jīng)突破一些困境,但很多困境依舊限制著計算機教學質(zhì)量與水平的提升。其中,教學知識落后是高中計算機教學面臨的主要困境之一。高中計算機教材存在編制與更新不及時的問題,導致學生接觸的計算機知識和時代脫軌,影響學生提升計算機應(yīng)用能力。同時,高中階段的部分計算機知識有很強的專業(yè)性,學生感覺晦澀難懂,逐漸喪失學習自信,降低學習計算機知識的興趣[1]。另外,部分高中學校并不重視計算機教學,教師在大環(huán)境的影響下也一味追求完成教學計劃,在教學中以講解為主,忽略對學生主體作用的發(fā)揮,影響計算機教學效果。因此,基于新課程理念改革高中計算機教學也成為一項重大的任務(wù)。
2基于新課程理念改革高中計算機教學的措施
2.1合理組織課堂的教學導入
合理組織教學導入能有效提高高中計算機課堂教學效率,所以教師務(wù)必要注意合理組織并導入課堂教學內(nèi)容,先讓學生明確課堂教學的重點,之后再逐步深入,引導學生學會學習。如在以Flash軟件應(yīng)用講解為主的課堂上,教師就應(yīng)先讓學生認識到課堂教學的重點在于如何利用Flash軟件編輯、繪制出一些簡單的圖形以及如何創(chuàng)作簡單的動畫。如此一來,學生就能大致了解這節(jié)課的內(nèi)容,并產(chǎn)生好奇心、求知欲。接下來教師可為學生播放一小段Flas,進一步激發(fā)學生學習計算機知識的興趣,之后再正式為學生講解操作Flash軟件的基本方法和制作動畫的步驟等。通過教師的步步導入,學生的學習變得更有層次,學習難度大大降低,學習效果有顯著的改善。
2.2精心設(shè)計計算機教學任務(wù)
在日常的計算機教學中,由于高中計算機課時數(shù)非常有限,所以教師單純地改革課程教學是無法直接獲得良好的教學效果的,應(yīng)重視精心設(shè)計教學任務(wù),多給學生預(yù)留一些自由發(fā)揮的空間,讓學生自主探究[2]。如當教師在教學生操作鼠標時,一般情況下都會選擇依據(jù)教材要求開展教學工作,并留下很多時間讓學生學習,但這樣的教學方法對學生學習計算機知識是不利的,因為在教學之前學生已經(jīng)儲備了一定的計算機基礎(chǔ)知識,所以操作鼠標只需要花費很短的時間,其余大部分時間應(yīng)用來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,以體現(xiàn)新課程理念在高中計算機教學中的滲透。教師可將網(wǎng)絡(luò)游戲作為切入點精心設(shè)計教學任務(wù),以便快速集中學生的注意力,讓學生討論怎樣在游戲里有效操作鼠標,在活躍課堂氣氛的同時了解學生操作鼠標的方法,并注意糾正,從而擺脫教材的束縛,提高教學的有效性,引導學生探究新的鼠標操作方式。
2.3科學應(yīng)用計算機教學方法
在改革計算機教學時,教師要科學應(yīng)用計算機教學方法,確保學生在課堂的參與程度,以促進計算機教學改革的深化,提升教學質(zhì)量。一般情況下,教師可在計算機教學中引進分組討論法、研究學習法,有意識、有計劃地培養(yǎng)學生的團隊合作意識,這對基于新課程理念改革高中計算機教學有至關(guān)重要的作用,能幫助教師順利達成計算機教學目標。如當教師在講解關(guān)于IP地址及其管理的計算機知識時,由于IP地址屬于專業(yè)知識,對高中生而言相當陌生,教師在課堂教學中難免會發(fā)生解釋不明的問題,對教學質(zhì)量產(chǎn)生消極影響,造成計算機教學效率低下。所以在教學實踐中,教師可科學應(yīng)用情景教學方法,為學生營造良好的課堂學習氛圍,提高學生學習計算機知識的主動性與積極性,幫助學生更好地了解教學知識。一是教師要重視有效收集相關(guān)資料,利用多媒體技術(shù)有效制止課件,利用多媒體設(shè)備在課堂教學中為學生展示課件,并結(jié)合圖片解釋IP地址的概念及具體內(nèi)容,加深學生對知識點的理解與記憶。二是教師可選擇一些典型的網(wǎng)絡(luò)犯罪紀錄片讓學生觀看,增強學生參與課堂的興趣和程度,促使學生了解一般的網(wǎng)絡(luò)犯罪形式,了解警方怎樣通過IP地址偵破相關(guān)的案件,從而讓學生充分認識到學習IP地址這一知識點的實際意義。興趣一直都是學生學習知識的最大動力,特別是對于學生接觸機會較少的計算機知識,所以把專業(yè)的計算機知識變得直觀、形象、易理解就是教師改革教學的重點,教師要把握該特征,幫助學生形成學習興趣,促進學生全面發(fā)展[3]。
2.4培養(yǎng)學生的自主實踐能力
站在高中生的角度,他們認為計算機教學的主要內(nèi)容應(yīng)是技術(shù)實踐,涉及計算機理論、編程等知識是不可能接觸的,且學習一些基本的應(yīng)用軟件也只能在大量的自主實踐中才能完成,要想形成計算機實踐操作能力就只有上機實踐。好在當下很多家庭都配備了計算機、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)施,為培養(yǎng)學生自主實踐能力提供助力。如教師應(yīng)引導學生利用空閑時間在家里自主學習操作一些應(yīng)用軟件,在實踐中真正了解并掌握自己在課堂上、教材里學到的計算機知識,特別是一些輸入軟件,只能在大量的練習中才能掌握。在計算機教學中,教師要重視改革課堂教學模式,利用自主教學模式激發(fā)學生的創(chuàng)造才能,幫助學生掌握計算機理論知識以及實踐操作技巧,提高學生自主學習計算機課程的能力,從而逐漸提高學生的自主學習效率,結(jié)合課堂教學和大量的家庭練習有效培養(yǎng)學生的實踐能力。
3結(jié)語
隨著新課程理念在教育教學工作中的不斷滲透和深入,不管是教學方法還是學習方法都發(fā)生巨大的改變,但目前只邁出了新課改的一小步,基于新課程理念改革高中計算機教學還需要走很長的路。在實踐中,高中計算機教師務(wù)必要正確認識困境,在新課程理念的指導下采取行之有效的措施改革高中計算機教學,為社會輸送更多更有用的人才。
參考文獻
[1]馬洪進.高中計算機教育課堂教學改革實踐[J].時代教育,2016(8):180.
[2]王玉芬.淺析如何提高高中計算機教學質(zhì)量[J].中國校外教育,2015(35):166.