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任何一項研究總要包括受試對象,處理因素,觀察指標或效應指標三個基本要素。下面對受試對象,處理因素,效應指標的要領及要求作一簡要介紹。
1 受試對象
受試對象是指接受實驗的動物或人,亦稱實驗對象,研究對象或觀察對象。受試對象的選擇非常重要,它對實驗結果有著極為重要的影響,受試對象的選擇合適與否,對實驗成敗是很關鍵的。如果進行動物實驗,對實驗動物的基本要求是對擬施加的處理因素反應敏感,反應穩定,盡可能近似與人,并且經濟可行,容易獲得。特殊要求是健康合格,種屬一致,品系相同,年齡,窩別,體重差別不大,性別要求雌雄各半。
2 處理因素
就是為了不同的研究目的,加給研究對象以物理的,化學的或生物的各種條件被稱為處理因素。在科學研究中,任何實驗效應都是多因素作用的結果,我們要抓住主要的,帶有關鍵性的幾個因素。
3 實驗效應指標
處理因素作用于受試對象所顯示出的結果被稱為效應。為了具體的,準確的反映出實驗效應,就必然需要使用效應指標,指標不僅可以用來揭示實驗觀察對象的某些特征,也可以用來判斷某些特定現象或事實的依據與標準。在醫學研究中,不論那種類型的研究,要探索的因素必須通過具體的指標反映出來。
二 研究設計的基本原則
1 對照的原則
就是確定實驗中相互比較的實驗組和對照組,對各組給予不同的處理,然后觀察其效應。
對照的意義在于通過它消除和減少實驗誤差。在醫學研究中,除了正常解剖生理數據的調查以外,都要有對照。對照基本要求是除了實驗因素作有計劃的變化外,實驗組與對照組的其他條件應盡量保持一致。
2 重復的原則
重復是保證科研成果可靠性的重要措施之一。重復有兩層含義,一是指實驗過程是多次重復進行的,要做到這一點與實驗的樣本大小有關,樣本大重復的機會多,樣本小重復的機會少。二是設計中提出的方法,別人也能重復進行。
3 隨機化的原則
人才培養是高校的基本職能。高校要實現為社會培養高素質人才的目標,教師的教學能力具有舉足輕重的得了長足的發展,特別表現在規模擴張方面,與此相適應,中國的教育變革也在不斷地深人,但這個期間一個普遍共識是中國高等教育教學質量改善不大。究其原因,雖然與教師隊伍迅速擴張所導致的高校教師平均教學技能下降有關(新增加教師的能力提高需要一定的過程),但更重要的、也是對未來教學質量影響更大的一點在于許多教師的教學能力并沒有完全適應教育變革的需要。明確新的教育形勢下高校教師教學能力要素,并采取正確的方式予以培養是未來提高中國教育整體質量的主要途徑之一。
一、高校教師教學能力的基本要素
高校教師作為擁有豐富專業知識的教育工作者,既應具備一般的能力,又應具備與職業相關的特殊能力,如掌握學科知識并運用相關教材的能力、與學生進行溝通的能力、教學活動的組織及管理能力、教學與科研相結合的能力等,這些能力體現了高校教師教學能力的基本要素構成。
(一)掌握學科知識并運用相關教材的能力。
高校教師要做好教學工作,首先要具備豐富的學科知識,并了解學科的研究動向,只有這樣才能在充分的知識儲備的基礎上將學科相關知識傳授給學生,并使他們了解新的知識動向。其次,要能夠對教學過程進行有效的設計,這體現了高校教師應具備的教學設計能力。另外,高校教學的內容既應具有實用性,又應富于創造性。這就要求高校教師在教材的遴選上具有一定的鑒賞能力,并且具有對人選教材進行全面分析的能力。
(二)與學生交流、溝通的能力。
解決學生的思想認識,使學生產生內在的學習動力是提高教學效率的有效途徑。從這個角度說,高校教師的教學能力不僅僅體現在課堂上,更重要的是這方面問題的解決依賴于教師與學生進行有效交流和溝通的能力。而充分發揮這種交流、溝通作用的前提是教師要從內心關心學生及他們的學習,要對所有的學生一視同仁,相信所有的學生都能夠學習,同時要認識到不同學生個體差異及需求方面的不同,以便能夠有針對性地與學生交流。
(三)教學活動的組織及管理能力。
教學組織及管理能力是高校教師有效安排和組織教學活動的能力,是將預先安排的教學內容通過適當的教學方法傳授給學生的能力。它反映了高校教師課堂傳語言組織能力,另一方面,它要求高校教師具有多種教學技能,從而能夠根據不同的學科知識及內容、借助適當的教學技能有效地組織教學活動。它也要求高校教師能夠根據不同學生的個性特點調整教學方法。
(四)教學與科研相結合的能力。
德國柏林大學(1809年)的創建標志著中世紀以來僅僅作為知識保存和傳播場所的大學開始成為社會知識更新和科學發展的重要場所。柏林大學認為:“在科學研究方面做出杰出成績的學者,也總是最好和最有能力的教師。”這樣的說法雖然有些絕對,但反映了科學研究在高校中的重要地位,以及科學研究能夠帶來的高校教師教學能力的提高。高校教師的科學研究并不能自然而然地轉化為教學能力,它依賴于教師將教學與科研相結合的能力。此外,高校教師的科研也只有放在教學中才能獲得動力。因此,科研和教學活動并不矛盾,但需要高校教師通過適當的手段和途徑將兩者有效地結合。
二、教育變革對高校教師教學能力的新要求
首先,二十世紀九十年代末期,新的《教育法》頒布實施以來,我國高等教育明確把全面推進素質教育、培養全面發展的人才作為教育改革的中心任務,各高校也圍繞這個中心任務積極推進高校的教育改革實踐。其次,在我國高等教育改革不斷推進的同時,教育環境也發生了巨大的變化。這些方面所引起的教育變革對高校教師的教學能力提出了新的要求。
(一)教學研究與創新能力。
高校教師的教學研究能力,主要是指教學實踐過程中研究和尋找最有效教學方法的能力。當前教育改革在不斷深人,并且對什么是最有效教學模式還沒有達成統一的認識,這表明了教學實踐探索的不確定性,表明了教學研究能力是高校教師必須不斷加強的核心能力,也顯示了高校教師在這方面有較大的創造空間。教學研究能力在很大程度上取決于高校教師的創新精神和創新能力,只有通過持續的教學創新,教師才能在不斷變革的環境中有效地把握高校的教學活
(二)信息素養與教學實施能力。
信息膨脹是當今社會的主要特征之一。在信息化的社會背景下高校教師應該具有較高的信息素養。現代教學實施能力不僅包括教師的講解能力和答疑能力,而且重視其在信息化教學環境下基于問題學習和合作學習等現代教學實施能力。課堂多媒體技術是提高課堂信息容量,延伸高校教師教學實施能力的有力工具。熟練地掌握多媒體教學技術是提高高校教師信息素養和改善教學實施能力的有效途徑。
(三)培養學生終身學習的能力。
知識灌輸是傳統高校教學模式的主要特征。在知識更新越來越快的今天,學生在學校學習時所獲得的知識可是最新的,但當他們步入社會時,這些知識需要適度地更新才能發揮作用,而他們在傳統教學模式下所受的培養使他們知識更新的能力不足。因此,改變舊有模式,培養學生終身學習的能力是新的教學環境下教師教學能力的重要反映。培養學生終身學習的能力要求高校教師將學生思維能力的培養放在第一位,而把簡單的知識傳授放在第二位,從而能夠通過教學活動培養出學生終身學習的能力。
三、教育變革下高校教師教學能力的改善途徑
教育改革及教育環境的變化不僅要求高校教師教學能力具有傳統教學模式及環境下的基本要素,而且提出了更新的要求。高校教師教學能力的改善與提高包含兩個方面的內涵,即教學能力的基本要素仍然需要繼續改善,特別是我國高校大規模擴張以來,大量新任及年輕教師的加人使這方面的任務也更為緊迫。此外,各層次教師都存在發展和提高教育變革條件下教學能力新要素的問題。
(一)教學與科研的緊密結合。
教學及人才培養是高校的基本職能,智力的高度集中又使科學研究成為高校的核心職能。兩種職能并不沖突。最新的前沿知識可以大大改善課堂教學的知識結構,使學生能夠了解學科領域的最新知識進展,發展創新思維的能力。科學研究本身具有探索性,在教學的交流過程中,高校教師可以及時發現問題并獲得新的靈感。但在我國高校,這兩個方面往往相互脫節。改變這種狀況,一是將教學與科研的結合作為高校教師績效考核的重要標準;二是鼓勵擁有更豐富成果的教授從事更多的教學活動。
(二)提高教學研究及創新的動力。
高校的學術研究方面還存在一種趨向,即重科學研究、輕教學研究。一些人認為科學研究是對未知領域新知識的探索,需要積極的科學精神,科學活動所獲得的新的知識是一種真實的財富,能夠有效提高學校的聲譽,而教學研究不過是現有工具和方法的組合而已。這種認識是片面的,教學作為高校教育的基本活動,需要創新的教學方法和技能來提高教學的質量。因此,必須強化對教學研究和創新活動的鼓勵,把它們提高到與科學研究同等地位對待。
(三)充分利用多媒體教學媒介。
人才培養是高校的基本職能。高校要實現為社會培養高素質人才的目標,教師的教學能力具有舉足輕重的得了長足的發展,特別表現在規模擴張方面,與此相適應.中國的教育變革也在不斷地深人.但這個期間一個普遍共識是中國高等教育教學質量改善不大。究其原因,雖然與教師隊伍迅速擴張所導致的高校教師平均教學技能下降有關(新增加教師的能力提高需要一定的過程),但更重要的、也是對未來教學質量影響更大的一點在于許多教師的教學能力并沒有完全適應教育變革的需要。明確新的教育形勢下高校教師教學能力要素,并采取正確的方式予以培養是未來提高中國教育整體質量的主要途徑之一。
一、高校教師教學能力的基本要素
高校教師作為擁有豐富專業知識的教育工作者,既應具備一般的能力,又應具備與職業相關的特殊能力,如掌握學科知識并運用相關教材的能力、與學生進行溝通的能力、教學活動的組織及管理能力、教學與科研相結合的能力等,這些能力體現了高校教師教學能力的基本要素構成。
(一)掌握學科知識并運用相關教材的能力。
高校教師要做好教學工作,首先要具備豐富的學科知識,并了解學科的研究動向,只有這樣才能在充分的知識儲備的基礎上將學科相關知識傳授給學生,并使他們了解新的知識動向。其次,要能夠對教學過程進行有效的設計,這體現了高校教師應具備的教學設計能力。另外,高校教學的內容既應具有實用性,又應富于創造性。這就要求高校教師在教材的遴選上具有一定的鑒賞能力,并且具有對人選教材進行全面分析的能力。
(二)與學生交流、溝通的能力。
解決學生的思想認識,使學生產生內在的學習動力是提高教學效率的有效途徑。從這個角度說,高校教師的教學能力不僅僅體現在課堂上,更重要的是這方面問題的解決依賴于教師與學生進行有效交流和溝通的能力。而充分發揮這種交流、溝通作用的前提是教師要從內心關心學生及他們的學習,要對所有的學生一視同仁,相信所有的學生都能夠學習,同時要認識到不同學生個體差異及需求方面的不同,以便能夠有針對性地與學生交流。
(三)教學活動的組織及管理能力。
教學組織及管理能力是高校教師有效安排和組織教學活動的能力,是將預先安排的教學內容通過適當的教學方法傳授給學生的能力。它反映了高校教師課堂傳語言組織能力,另一方面,它要求高校教師具有多種教學技能,從而能夠根據不同的學科知識及內容、借助適當的教學技能有效地組織教學活動。它也要求高校教師能夠根據不同學生的個性特點調整教學方法。
(四)教學與科研相結合的能力。
德國柏林大學(1809年)的創建標志著中世紀以來僅僅作為知識保存和傳播場所的大學開始成為社會知識更新和科學發展的重要場所。柏林大學認為:“在科學研究方面做出杰出成績的學者,也總是最好和最有能力的教師。”這樣的說法雖然有些絕對,但反映了科學研究在高校中的重要地位,以及科學研究能夠帶來的高校教師教學能力的提高。高校教師的科學研究并不能自然而然地轉化為教學能力,它依賴于教師將教學與科研相結合的能力。此外,高校教師的科研也只有放在教學中才能獲得動力。因此,科研和教學活動并不矛盾,但需要高校教師通過適當的手段和途徑將兩者有效地結合。
二、教育變革對高校教師教學能力的新要求
首先,二十世紀九十年代末期,新的《教育法》頒布實施以來,我國高等教育明確把全面推進素質教育、培養全面發展的人才作為教育改革的中心任務,各高校也圍繞這個中心任務積極推進高校的教育改革實踐。其次,在我國高等教育改革不斷推進的同時,教育環境也發生了巨大的變化。這些方面所引起的教育變革對高校教師的教學能力提出了新的要求。
(一)教學研究與創新能力。
高校教師的教學研究能力,主要是指教學實踐過程中研究和尋找最有效教學方法的能力。當前教育改革在不斷深人,并且對什么是最有效教學模式還沒有達成統一的認識,這表明了教學實踐探索的不確定性,表明了教學研究能力是高校教師必須不斷加強的核心能力,也顯示了高校教師在這方面有較大的創造空間。教學研究能力在很大程度上取決于高校教師的創新精神和創新能力,只有通過持續的教學創新,教師才能在不斷變革的環境中有效地把握高校的教學活動。
(二)信息素養與教學實施能力。
信息膨脹是當今社會的主要特征之一。在信息化的社會背景下高校教師應該具有較高的信息素養。現代教學實施能力不僅包括教師的講解能力和答疑能力,而且重視其在信息化教學環境下基于問題學習和合作學習等現代教學實施能力。課堂多媒體技術是提高課堂信息容量,延伸高校教師教學實施能力的有力工具。熟練地掌握多媒體教學技術是提高高校教師信息素養和改善教學實施能力的有效途徑。
(三)培養學生終身學習的能力。
知識灌輸是傳統高校教學模式的主要特征。在知識更新越來越快的今天,學生在學校學習時所獲得的知識可是最新的,但當他們步入社會時,這些知識需要適度地更新才能發揮作用,而他們在傳統教學模式下所受的培養使他們知識更新的能力不足。因此,改變舊有模式,培養學生終身學習的能力是新的教學環境下教師教學能力的重要反映。培養學生終身學習的能力要求高校教師將學生思維能力的培養放在第一位,而把簡單的知識傳授放在第二位,從而能夠通過教學活動培養出學生終身學習的能力。
三、教育變革下高校教師教學能力的改善途徑
教育改革及教育環境的變化不僅要求高校教師教學能力具有傳統教學模式及環境下的基本要素,而且提出了更新的要求。高校教師教學能力的改善與提高包含兩個方面的內涵,即教學能力的基本要素仍然需要繼續改善,特別是我國高校大規模擴張以來,大量新任及年輕教師的加人使這方面的任務也更為緊迫。此外,各層次教師都存在發展和提高教育變革條件下教學能力新要素的問題。
(一)教學與科研的緊密結合。
教學及人才培養是高校的基本職能,智力的高度集中又使科學研究成為高校的核心職能。兩種職能并不沖突。最新的前沿知識可以大大改善課堂教學的知識結構,使學生能夠了解學科領域的最新知識進展,發展創新思維的能力。科學研究本身具有探索性,在教學的交流過程中,高校教師可以及時發現問題并獲得新的靈感。但在我國高校,這兩個方面往往相互脫節。改變這種狀況,一是將教學與科研的結合作為高校教師績效考核的重要標準;二是鼓勵擁有更豐富成果的教授從事更多的教學活動。
(二)提高教學研究及創新的動力。
高校的學術研究方面還存在一種趨向,即重科學研究、輕教學研究。一些人認為科學研究是對未知領域新知識的探索,需要積極的科學精神,科學活動所獲得的新的知識是一種真實的財富,能夠有效提高學校的聲譽,而教學研究不過是現有工具和方法的組合而已。這種認識是片面的,教學作為高校教育的基本活動,需要創新的教學方法和技能來提高教學的質量。因此,必須強化對教學研究和創新活動的鼓勵,把它們提高到與科學研究同等地位對待。
(三)充分利用多媒體教學媒介。
[中圖分類號] G623.45 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2015)-2-123-1
1研究背景
2013年2月28日,國務院《國務院關于開展第一次全國地理國情普查》(國發【2013】9號文)的文件。地理國情主要是指地表自然和人文地理要素的空間分布、特征及其相互關系,是基本國情的重要組成部分。地理國情普查是一項重大的國情國力調查,是全面獲取地理國情信息的重要手段,是掌握地表自然、生態以及人類活動基本情況的基礎性工作。
2研究思路
本次研究實驗采取自動解譯與人工編輯相結合的作業方法,利用計算機自動分割出來的圖斑邊界進行人工編輯,替代部分人工采集圖斑邊界的工作,以此來提高生產效率。
生產流程主要為首先利用FS基本要素模塊進行輔助數據的提取,包括道路和房屋建筑區(非自然地表)難以分割準確的地類。再利用FS自動解譯模塊中的自動分割功能進行自動分割,得到未定義的圖斑矢量。最后將自動分割得來的圖斑導入FS基本要素模塊中進行合理化整理。
3試驗內容
3.1試驗基本情況
本次試驗數據為貴州省某縣Pleiades衛星影像,獲取時間為2012年12月份,分辨率為0.7米,測試面積約7.2平方公里,約為5000比例尺圖幅范圍,影像大小為32771* 23856像素,包含4個多光譜波段,屬于多山、地表植被種類豐富茂密地區。
測試區域內包括了道路、建筑工地、房屋建筑區、水田、旱地、河流等多種要素,地物要素復雜,屬作業系數難度高的地區,影像的質量在貴州省屬于中等質量,陰影比較多,對于自動解譯和人工判讀都有一定影響。
3.2實驗過程
3.2.1輔助數據生產
利用FS基本要素模塊中的采集工具,人工采集道路和房屋。影像存在部分的扭曲變形,部分被樹木遮擋,使用相應的提取工具,進行交互式采集,提高采集效率。
3.2.2自動分割
在實驗中分別通過降采樣和不進行降采樣方式進行自動分割,通過前期實驗,得到比較合適的分割參數進行自動分割。
由于自動分割的數據中,存在部分不準確和不需要的數據,需要人工進行補充、編輯和刪除的操作,此工序也是比較耗時,根據影像質量和分割效果不同,所需時間長短也不一樣。
3.2.4成果數據檢查
在完成成果制作后,進行數據檢查工作,對于LCA層,進行了三項圖形檢查和一項屬性檢查,包括:面噪音檢查、面重疊檢查、面縫隙檢查和tag屬性檢查。
3.3試驗成果
3.3.1作業效率分析
測試的實驗結果來看,分割參數為200,降采樣到1米分辨率的試驗作業效率較高。與未加入自動分割工序的作業流程的用時相比較,前期未加入自動分割工序的作業用時為10余天完成1萬圖幅的作業,本次測試范圍為1/4一萬標準分幅,按照這個比例,綜合考慮兩個試驗的用時情況,新生產工藝完成1萬圖幅預計需要的時間為8天左右,可以提高20%左右的作業效率。
3.3.2成果情況統計
本次選取的測試區域為難度系數較高的作業區域,植被種類多,地表覆蓋物破碎,前期生產作業人員用時10余天完成1萬圖幅的作業,現將測試成果的情況進行總結,以便與前期生產成果進行對比。經統計測試成果共有604個圖斑,36個地類,與前期的生產成果圖斑的數量基本相符。
4研究結論
在此次作業工藝中,使用到了FS自動解譯模塊和基本要素模塊模塊操作簡單、上手快,功能齊全。總結出以下幾條優點:
(1)分割速度快,通過MPI并行加速的技術,分割所好用的時間大大減少,本次650MB的影像,100尺度分割時間為2分鐘;
(2)可以依據已有數據進行分割,保持了已有地物要素的正確性,也減少了其他圖斑的錯誤率;
(3)可以進行降采樣分割,針對此次測試中0.7米分辨率的影像,可以虛擬降采樣到1米進行分割,以取得更好的分割效果;
(4)平滑和抽稀的功能,保證了自動分割數據的圓滑度,減少了數據占用空間,也去除了自動分割的特有的“鋸齒”;
通過本次生產測試證明,此生產流程是可行的:利用計算機進行圖斑的提取,再經過人工的編輯和地類判斷,減輕人工勾勒圖斑的工作量,對于生產效率的提高有較大的幫助。測試結果表明,加入自動分割工序后,可以提高生產效率大概在20%-30%。
參考文獻
[1]FeatureStation GeoEX地理國情要素智能解譯與提取系統-作業指導書,中國測繪科學研究院,2013年4月.
物理做為一門基礎學科,其科學素養的培養是十分重要的,高中教學階段的教學不能只停留在教材、習題、試卷等方面,必須要通過多種手段來進行科學素養的培養,本文就培養學生科學素養這一問題進行了必要的探究。
一、高中物理科學素養的基本要素
1.科學假說素養
所謂的科學假說素養是科學探索的基本素養,是由愛因斯坦首先提出的。基本要求就是根據已有的科學理論和新的科學事實對所研究的問題做出猜測性陳述并加以驗證的一種科學研究方法。高中教學就必須要注意培養學生的科學假說素養,保證學生的高中學習能夠有科學假說能力,但是也要注意,假說的提出既要有一定的經驗基礎,也與某些經驗事實或其它方面的信息,又要有直覺、靈感等非理性因素的作用。
2.科學探究能力
科學探究既是學生的學習目標,又是重要的教學方式之一。探究能力的主要因素就是將物理學科內容與學生的探索精神結合起來,將學生的學習重心從被動接受知識向主動獲取知識轉化。科學探究能力包括科學研究態度、創新探索精神、實事求是的理性思維。探究方式要依靠實驗教學、課堂教學和習題演練。
3.綜合的科學能力
綜合的科學能力就不僅要包括探究能力、假說素養等,還要有多方面的動手和思維能力。高中物理科學綜合能力的培養,要從學生的年齡和知識特點出發,通過教學培養學生的動手能力、觀察能力、分析能力。教師還必須要引導學生不迷信權威、不迷信書本、不囿于常規,勇于否定別人,支持學生對實驗過程發表不同的見解。同時,也要有多方面收集物理知識的能力,要鼓勵學生善用運用知識、將科學能力發揚下去。
二、教學中培養學生的科學素養
1.實驗教學
高中物理教學要特別重視實驗教學,實驗教學同時也是培養學生科學素養的重要途徑。從本質上說,實驗是人為地創造一個環境,人為地控制物質變化的過程,在一個理想的環境下排除干擾,突出主要因素進行的操作。例如,在學習《自由落體運動》中,我讓學生自己動手去做牛頓管實驗,設計實驗.不抽空氣,觀察會出現的現象;抽一部分空氣.觀察現象;抽成真空觀察現象。先猜測可能出現的情況,然后實驗探究,得出結論,發現規律。這樣,在探究過程中學生不僅了解了知識生成的過程和來龍去脈,而且有效地提高了探究能力。在實驗過程中就會找出物理變化,同時驗證科學假說,以此來不斷地培養科學素養。實驗教學的重點要進行學生獨立實驗,并實現獨立設計實驗、分析實驗結果的能力。在教學中培養學生的直覺即培養學生觀察思考力,有助于開發學生的創新思維。如:在學習電路這一節中,在講解串、并電路時,可制作兩個串聯和并聯電路的暗箱,分別讓兩只燈串聯和并聯,然后分別拿掉其中一只,根據出現的現象,訓練學生的猜想能力。然后,讓學生進行獨立實驗,來進行結果驗證。有條件的情況下,鼓勵學生進行一些趣味的物理實驗,以此來培養學生的獨立創造實驗能力,在活動中可以根據學生的知識基礎,精心設計趣味物理實驗讓學生來完成如“飛機投彈”、“噴氣火箭”、“紙鍋燒水”等實驗。
2.課堂教學
在課堂教學上,培養學生的科學素養首先要培養學生的質疑能力。質疑能力的培養要以“鼓勵”為主,教師要在課堂上鼓勵學生質疑問難,鼓勵學生發表不同見解,提出一些教師意想不到的問題,能激活教師的思維,從集中思維走向分散思維。為了進一步地培養學生的質疑能力,教師也要了解學生的思維方式,加強課堂反饋收集,教學過程中,教師要設立信息反饋渠道,通過收集意見、小組報告、網絡溝通等渠道來收集學生的反饋信息。根據信息反饋來進行教學再創造,以此來促進學生的質疑能力和思維發展,使得課堂教學變成教給學生準確知識和培養學生科學素養的有效空間。
三、課外科學素養的培養
1.網絡學習
知識的來源并不限于課本,我們周圍的人和事物都是學習的好材料,而互聯網更是一個蘊涵著豐富教學資源的寶庫。物理科學素養的培養完全可以利用互聯網,讓學生通過網站進入到豐富多彩的物理學習天地。在這塊天地里,學生可以了解到一些課本上無法學到的知識,在浩瀚的物理大海中領略到物理學的美,在網上自主學習,開闊了視野,調動了學用積極性。同時,網絡學習也為學生提供了更為方便的交流溝通機會,使得師生直接的溝通更為方便快捷,學生也可以自由無所顧忌地提出自己對物理問題的看法,以此來培養學生的質疑和探究能力。網絡學習展現的物理新問題也會激發學生的學習熱情,激發學生對物理問題的探究能力,養成終身探究學習的習慣。
2.活動教學
活動教學可以轉變課堂教學的固定模式,有著更為廣闊的發散思維空間,也可以更好地展示出學生的個人能力。活動教學可以從課文科技制作、組織調查、課外活動等手段進行。無論那種課外活動都要有教師進行指導,要通過合作教學來實現,單獨的個人活動往往沒有廣泛的控制能力,也不會在高中階段形成常規效果。具體來說,科技制作可以自制電鈴、自制平行光源、制作針孔照相機、樓梯電燈開關電路、制作潛望鏡等。制作之后可以組織展評,以此來形成制作規模,并鼓勵學生的制造熱情。而社會調查活動的目的則是要將物理學習與生活聯系起來,實現物理知識的延伸,在社會調查活動中,學生可以利用教材中的知識,結合實際去解決生活和生產中的實際問題,如學習“水能風能的利用”后,可調查當地能源使用情況、環境污染情況,并提出改進意見,還可以結合教材中的內容,調查噪聲污染、熱機的使用、農村用電等情況等。
總之,高中物理的科學素養培養首先要明確高中物理科學素養的基本要素,以此作為出發點,從課堂教學和課外活動兩方面進行科學素養的培養,保證高中物理課堂成為學生科學素養養成的重要臺階。
一、運用探究式學習方式的意義
1.物理課程標準中對物理課程的性質作了正確的定位,其中提出:體驗科學探究過程,了解科學研究方法;增強創新意識和實踐能力,發展探索自然、理解自然的興趣與熱情;認識物理學對科技進步,以及文化、經濟和社會發展的影響;為終身發展,形成科學世界觀和科學價值觀打下基礎。《標準》中對科學探究及物理實驗能力要求如下:
從《標準》對物理教學的要求中不難看出探究式學習方式的重要。
2.探究學習是以主體教育理論和建構主義學習理論為支撐的一種學習方式。主體教育理論特別強調:(1)人是主體教育的出發點,主體教育的直接指向是完善人、發展人;(2)自由、自覺的活動是個性發展的決定因素;(3)主體教育的目標是在教育過程中,通過培養學生的主體意識、主體能力和主體人格,發展和提高學生在教育活動中的能動性,從而造就具有主體性的社會成員。說到底是為學生提供教育資源和學習背景,創設和諧、寬松、民主的教育環境,從而把學生培養成為自主地、能動地、創造性地進行認識和實踐活動的社會主體。建構主義學習理論認為:學習是學生將新的學習內容與原有知識和經驗聯系起來從而主動建構的過程。其一,學習是一個主動認識過程,而不是一個被動吸收的過程;其二,學習過程依賴于學生原有的認知結構,是一個同化和重組的過程,把學習對象納入到原有的認知結構中去,當原有的認知結構無法“容納”新的對象時,原有認知結構就進行分化、異動、重組,使之與新的學習內容相適應。
3.根據探究學習基本理論和科學探究的基本要素,學生的探究活動主要目的是:讓學生在觀察物理現象過程中發現問題,培養學生發現問題、提出問題的能力;學習擬訂簡單的科學研究計劃和實驗方案,能利用多種渠道收集信息,學習信息處理方法,有對信息的有效性作出判斷的意識,培養初步的收集、處理能力;學習從現象和實驗中歸納簡單的科學規律,培養初步的分析概括能力;在解決問題過程中培養克服困難的信心和決心,體驗戰勝困難、解決物理問題時的喜悅;養成實事求是、尊重自然規律、不迷信權威的科學態度;有將自己的見解公開并與他人交流的愿望,敢于提出與別人不同的見解,也勇于放棄或修正自己的錯誤觀點。
4.科學探究既是學生的學習目標,又是重要的教學方式之一,其意義在于將學習的重心從過分強調知識的傳承和積累向注重知識的探究過程轉化,從學生被動接受知識向學生主動獲取知識轉化,運用學過的知識解決實際問題,獲得新知,從而培養學生的探究能力、實事求是的科學態度和敢于創新的探索精神。
二、關于探究式教學方式的具體操作
科學探究的形式是多樣的,課程標準中提出的基本要素有:提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗和收集證據、分析與論證、評估、交流與合作。學生的探究學習可以涉及所有的要素,也可以只涉及部分要素。科學探究滲透在教材和進行過程的不同部分。
探究教學的基本結構如下:
1.創設情景,提出問題,科學猜想。
教師根據教學內容創設情境提出問題(課題),情境創設可從生產、生活科技等現象,演示實驗,故事報道等入手,或激起疑問,或產生認知沖突,激發學生學習的主動性。因為探究的動力來自于對問題的好奇、敏感和豐富的聯想與假設,來自于不同觀點的撞擊和爭辯,所以好的情境創設能使學生自己發現或提出問題;可以培養學生發現問題、提出問題的能力。這里的猜想是根據學生已有的知識或生活經驗進行的,而不是憑空瞎猜。但教師在這里不必追求嚴密的邏輯性,要鼓勵學生的直覺思維,鼓勵學生善于發現問題,勇于提出問題。
2.引導討論,設計方案。
教師要激活學生已有的知識,啟發和引導學生設計研究解決問題的方案,這時要滲透科學研究的策略、方法。先從宏觀上提出總體思路,設計總體方案,再對每個局部進行微觀設計,這樣可使學生的知識活化重組,有機組合,形成相互聯系的知織結構,只有結構化的知識才能向能力轉化。設計方案的過程是培養學生科學思維、提高解決問題的能力的有利契機,教師要充分發揮指導作用,讓學生把思維過程暴露出來,適時地加以引導和點撥,也可以站在學生的思維層次上提出問題,給學生思維指向,同時要給學生留有思維的空間和時間,千萬不能包辦代替。要注意的是方案設計不僅僅為解決問題,我們要在設計過程中整合學生的知識,發展學生的能力,培養學生的創新精神,有時方案可能并不完善,可留待學生在具體操作過程中自己去發現、修正、完善。對開始階段或難度較大的問題,教師可提供一些方案供學生選擇以降低臺階。
3.學生操作,實施方案。
方案出來后讓學生相對獨立地進行實驗操作、采集數據、查找資料等活動來實施方案。有時在實施過程中我們會發現方案不合理或不完善,可引導學生進行討論和修改。這里要注意對學生科學態度的熏陶,培養嚴謹、求實的作風,培養一絲不茍、客觀公正、尊重事實、堅持真理、勇于修正錯誤的科學修養。
4.分析討論,得出結論。
教師要進行有效的啟發,引導學生思考、組織討論,滲透科學思想方法,誘發并鼓勵學生創造性的思維火花,在實驗現象和結論間架起思維的橋梁。教師要鼓勵學生勇于發表自己的意見,善于吸收別人的思想,因為獨立思考和互相協作同樣重要。
我們知道教師、學生和教材是教學的基本要素,而構成一個開放的“實驗教學系統”,則需要教師、教材、學生、媒體和實驗環境五個有機聯系的基本要素,對于這樣五個基本要素我們必須把它們的關系處理好。一般來講,教材、學生、媒體和實驗環境都是預先設置好的,只要我們合理地利用就能發揮其應有的作用,就我國農村中學的教學情況來看,實驗教學仍然是十分薄弱的環節,這除了與實驗室的物質建設有關外,與教師實驗教學的素質和提高實驗在整個物理教學過程中的地位也有密切的關系。
一、激發學生的學習興趣和求知欲
八年級物理第一章,設計的內容就是走進實驗室,引入的實驗有:(1)光的色散實驗;(2)聲音的共鳴;(3)“魔鏡”實驗。(4)人工降雨實驗。這些實驗直觀貼近生活,實驗現象引起學生持久而穩定的注意,使學生的感知清晰,啟發了學生的思維與想象,這時學生會提出問題,激起他們強烈的求知欲,教師趁機告訴學生:觀察和實驗是研究物理問題的主要方法,許多物理知識是通過實驗進行研究的,如果只憑感覺想象,會出現與事實不符的結果。
由于物理實驗具有真實、直觀、形象、生動的特點,所以在進行物理教學的過程中,借助實驗更容易培養學生學習的興趣,提高學習的積極性、主動性和創造性。例如,“慣性,慣性現象”一節中“用尺子打棋子”和“拉小車,木板傾倒”的實驗;又如,“大氣壓強”一節中“覆杯實驗”和“馬德堡半球實驗”中空氣為什么有這么大的力?另外,還有“奧斯特實驗”“電磁感應實驗”等都是非常富有新鮮感和趣味性的實驗,這類實驗容易激發學生的好奇心和學習興趣。
二、實驗是物理教學過程中進行科學研究方法訓練的有效途徑
中學生思維敏捷,求知欲強,易于接受新生事物,富有上進心和探索精神,隨著科學技術的進步,世界各國經濟發展的競爭趨于激烈,要使我們的學生在將來的競爭中立于不敗之地,就必須培養學生的創新意識。例如,在學習“大氣壓強隨高度的升高而減小”知識時,布置學生自制“水氣壓計”,用來觀察大氣壓隨高度變化的情況,同時改作爬山用的“高度計”。在講《電路》時,布置學生仿照小實驗利用一個電池組、一個小燈泡、兩個單刀雙擲開關和一些導線設計一個樓梯開關電路,使行人上下樓都能控制電燈的開和關。通過這樣的實驗能提供學生在實踐中學會基本儀器的操作和使用,從而提高學生的動手能力。實驗教學的開展,可引導學生了解、體會、掌握一些基本的科學方法,培養學生的思維能力和創造能力,充分發揮學生的主體作用,讓學生直接參與、充分感知實驗操作的過程,利用多種感官感受實驗中的各種刺激,激起他們進行科學研究、探究自然奧秘的意識,為他們的成材和攀登科學高峰打下堅實的基礎。
三、深化理解課本知識,增強學生動手能力
單靠死記硬背是學不好物理的,只有對所學的知識深入理解和掌握才能靈活運用。很多物理規律需要在物理現象的基礎上理解,所以一些教師通過語言講解及演算推理得出的結論不如讓學生親自動手操作實驗并觀察實驗想象令人信服,“千言萬語說不清,一看實驗就分明”,而一些課后小實驗可以起到“引導”、“解惑”的推動作用,幫助學生認識和理解物理知識。例如,“組成串、并聯電路”實驗中,兩燈泡串聯時發現一只燈泡亮,另一只燈泡暗,學生提出疑問:“串聯電路中各處的電流相等,兩燈泡應同樣亮,怎么會一只亮一只暗呢?”為此,引導學生進行討論,決定燈泡亮暗的是燈泡的實際功率。根據P=I2R,串聯電路中電流相等,功率的大小取決于燈泡電阻的大小。一亮一暗是因為兩只燈泡的電阻不同,亮的燈泡電阻大,暗的燈泡電阻小。如果其中一個燈泡電阻很小,實際功率就很小,達不到亮的程度,則會出現一亮一滅的現象,使學生理解了決定燈泡亮暗的是實際功率,而不單是電流或電阻的大小。然后再引導學生探討家庭照明電路中電燈亮暗為何不同?通過對知識的延伸,加深了對實際功率的理解。另外,串聯和并聯電路是一個難點,教師在課堂上講得再好,學生練習機會少也不易掌握,因此可讓學生課后自制電路元件模型(電路元件用硬紙板剪成,在棉線兩端系上回形針做導線)互相檢查,加強練習,效果不錯。這樣的實驗能充分調動學生的耳眼腦,不知不覺中就會提高學生的語言表述和動手操作能力。
二十世紀七八十年代,系統科學滲入到文化教育領域,我國的語文教育及其研究也引進了系統科學原理。
系統乃是相互作用的要素的綜合體。系統科學研究的重點是系統各要素之間的相互作用。要素是系統中既獨立又聯系的基本成分。對于靜態系統,要素是構成系統的基本材料,在教學上一般指教師、學生和教材。
一、語文教學系統中的基本要素
根據上述原理,語文教學系統是由語文教師、學生和語文教材三個基本要素構成的。
1.語文教師
語文教師同其他教師一樣,都處在教學系統中主體地位,發揮主導作用。教師要對語文教學的內容、對象、手段、過程等全都予以認識和改造,只有對學生有充分的了解和認識,只有能動地掌握語文及各方面的知識,才能更好地提高語文教學質量,發揮教師的主體地位作用,這是教師創造性地進行語文教學的重要前提。教師既然是主體,就承擔著改造客體,使學生盡快提高語文水平的任務,這當然是不能去包辦代替的。語文教師在教學中只有去認識語文教學規律,認識學生,才能提高學生的學習積極性與語文水平。
2.學生
學生在教學中既是主體,又是客體。學生是認識過程的主體,他所要學習的知識是他認識的客體。學生同時又是教學對象,也即教學的客體。在教學中,學生為教師所認識、所塑造。但是學生不是被動地接受,而是有主觀能動性。
在語文教學過程中,學生是語文教學信息、知識能力的轉換者和接收者,是語文教學效果、語文教學質量的體現者,只有充分調動學生的學習積極性,使之主動地介入語文教學全過程并發揮其作用,才能實現語文教學質量的飛躍。在語文教學過程中教師應激發、活躍學生的思維,使其主動參與學習。在教學過程中教師的講授對學生來說是外因,為學生的接受提供了必要的條件,學生的接受才是內因,起著決定性的作用。也就是說,學生是學習的主體,是學好學不好的根據,教師的教要通過學生的學來起作用,沒有學生在學習上的積極性和主動性,教師的信息傳播是很難產生好的效果的。
3.語文教材
教材是教學的根本,沒有語文教材,語文教學就無法進行。語文教材是教師教語文、學生學語文的依據和憑借。教師依靠語文教材進行教學,達到語文教學大綱中規定的語文教學目標;學生憑借語文教材,獲得學習語文的門徑,達到學習語文的目標。
語文教材是為實現語文教學目標而編制的,從內容到編排都為適應教學目標的特殊需要而定。語文教學的主要目標是培養語文能力,語文教材就是培養學生語文能力的主要憑借;語文教學也有開拓學生視野、豐富學生知識、提高學生文化素養的任務,語文教材是學生獲取語文基礎知識的主要來源,是涉獵各種社會知識、自然知識的窗口;語文教學還有向學生進行思想教育,培養他們高尚的情操、健康的審美觀,提高他們思想品德素養的任務,語文教材是為他們吸收思想養料建造的園地。
從上述的三個基本要素中可以看出,無論是語文教師的“教”,還是語文教材的“編”,都是以對學生的了解和認識為前提的,更進一步地講,都是以學生為中心進行的。所以,在這三個基本要素中“學生”是核心要素。
二、中職語文教學中的核心要素
1.中職語文教學的現狀
(1)學生“學”的現狀。
近年來,中職的學生來源大多是“分流生”,中考分數未達到高中錄取線,大部分學生在初中已基本被“放棄”,因而學習態度不端正。根據我校對當前學生思想狀況調查,約20%的學生認為讀書目的是混日子,約30%是為了應付考試,爭取順利畢業,而僅有8%的學生對學習感興趣,希望通過學習提高自己的能力。從調查數據中可以看出,這些學生中大部分學習興趣不濃厚,學習態度不端正,基礎較差,成績不理想。目前學生的語文知識,尤其是句、段、篇章知識,語法、修辭知識、邏輯知識掌握得不夠好,更不善于謀篇布局,不善于運用相應的語言表達方式,聽、說、讀、寫的語文能力和思維能力沒有得到應有的培養和提高。因而多數學生表現為書寫差、錯別字多,閱讀理解寫作能力低,直接制約其對專業知識的理解,從而影響專業課程的學習。
(2)教師“教”的現狀。
在中職學校語文教學大多不被重視,加之多數文化課教師對專業缺乏了解,因而教師的教學理念沒有改變。中職語文教學在很大程度上仍沿用普通高中的教學模式,教師是課堂的主宰,學生只是“知識的儲存庫”。不少教師習慣于把篇、章、句、語、修、邏等知識嚼碎,詳盡而系統地“喂”給學生,教得支離破碎,學得粗枝大葉。這種教學模式滿足于讓學生聽、記教師的繁鎖講析和現成的答案,忽視了學生主體作用的發揮,也阻滯了學生的思維(尤其是創造性思維)和個性的發展。這種教學模式也許在應試中能加上一定的法碼,然而未必能真正提高學生運用語文工具的能力和語文素養。這種教學模式,使語文課失去了吸引力,也不合學生的胃口。
(3)語文教材的弊端。
①現有的中職語文教材內容多,容量大。由于課時量的減少,一套共兩冊的語文教材,每單元只能講授一至兩篇課文。教學中不能體現整個教材知識體系的系統性和完整性。
②中職語文教材更新變換慢。多年來,我校一直使用一套教材。教師的“教”變成了一種簡單重復的工作,教學中缺乏應有的生氣。教材內容陳舊,離學生的生活越來越遠,不適應青少年學生的年齡特點和需求。有的文章難度較大,學生理解起來的確有困難。
③沒有突出中職教育的特點。現有的教材缺乏對學生職業教育的考慮,缺乏時代精神,缺乏反映中職學生現實生活的作品,不能體現“以就業為導向”的新的職業教育教材觀。
2.中職語文教學中的核心要素
從中職語文教學的現狀中可以看出,各方面的弊端都是因為沒有對學生的實際情況予以重視而引起的。
中職學生與高中學生相差甚遠,他們的語文基礎知識薄弱,學習興趣不濃厚,學習態度不端正,學習方法不正確,這些直接影響語文教學的進行。在語文教學中,教師對著這個問題不予以重視,就會使教學脫離實際,更加會抑制學生的學習興趣。語文教材的編制如不考慮學生的實際情況,就會使教學內容枯燥,學生難以接受。
在中職語文教學中,因為學生“學”的狀況較為特殊、復雜,所以無論是教師的“教”,還是語文教材的“編”,都應對其更予以重視,“學生”作為核心要素的地位是毋庸置疑的。
三、抓住核心要素,優化語文教學
抓住語文教學中的核心要素,樹立因材施教的理念,優化中職語文教學。進入中職學校的學生素質與進入高中的學生素質存在較大差別,因此在教學中我們應樹立因材施教的理念,在遵循語文教學基本規律的前提下,體現中職生的特點,增強其“適應性”。
1.中職語文教學要與學生的語文基礎相適應
中職語文教學是初中后語文教學的繼續,然而中職學生大多語文素質較低,針對中職生的這一特點,我們在語文教學過程中必須控制好難易程度,循序漸進,切忌好高鶩遠。因而在教學過程中,應突出語文基礎知識的教學,重點進行字、詞、句、文的認、釋、讀、寫,在此基礎上適當進行能力訓練和提高,不能把對普通高中生的能力要求套用為對中職生的要求。
2.中職語文教學要與學生的實際應用相適應
中職學生對文化課的學習熱情不高,對專業課程卻比較重視,我們應該從學生注重“實用”這一特點出發,在語文教學過程中有意識地啟發學生從語文學習中去發現學科之間的關系,引導學生對相關學科的探索熱情。除講究德育滲透,職業學校語文教學還必須重視職業滲透,就是這個道理。
(1)注重語言表達教學,提高口頭表達能力。
中職學生畢業后將直接融入社會,口頭表達能力是左右學生就業和發展的重要因素之一,在某種程度上,說出比寫出更重要、更難,語言表達的教學在中職語文教學中有著舉足輕重的地位。在教學中,口頭表達課可以演變為“演講與口才”課進行教學,著重強化演講思路、演講語言、演講藝術、演講氣質及演講效果的學習和訓練,讓原本枯燥的語文課成為一股活水。
(2)注重應用文教學,提高文書寫作能力。
應用文是處理事務、溝通關系、聯系工作、商洽業務等不可缺少的文字工具,能寫應用文是中職生必備的素質。加強應用文教學,是滿足學生實際應用需要的重要途徑。然而現行的不少中職語文教材把應用文寫作作為“附文”來對待,沒有突出中職語文的特點。在教學實踐中,我們應專門對學生進行各類應用文的教學,訓練學生的應用文寫作能力,相信學生會獲益匪淺。
參考文獻:
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[3]向紅靜,葉安全.芻議中職語文教學面臨的諸多困惑與對應策略[J].甘肅聯合大學學報,2010,(4).
編著
一種著作方式,基本上屬于編寫,但有獨自見解的陳述,或補充有部分個人研究、發現的成果。凡無獨特見解陳述的書稿,不應判定為編著。(出自經濟日報出版社柳建明主編的《輿論學達辭典》727頁)著、編著、編都是著作權法確認的創作行為,但獨創性程度和創作結果不同。著的獨創性最高,產生的是絕對的原始作品;編的獨創性最低,產生的是演繹作品;編著則處于二者之間(編譯類似于編著,但獨創性略低于編著)。如果作者的作品不是基于任何已有作品產生的,作者的創作行為就可以視為著。一部著成的作品中可以有適量的引文,但必須指明出處和原作者。如果作者的作品中的引文已構成對已有作品的實質性使用,或者包含對已有作品的匯集或改寫成份,作者的創作行為應該視為編著。
教材
機械制造技術基礎是機械類專業的一門重要的專業課,課程的主要內容包含了切削加工的基本要素、切削過程的基本規律、機械加工工藝規程的制定、典型零件的機械加工、機械加工精度、機械加工表面質量、裝配工藝規程的制定、機械制造技術的發展[1]。該課程內容豐富、邏輯性差、理論性強、實踐性強、綜合性強[2-3]。目前的機械制造技術基礎課程的教學模式仍然以傳統的課堂講授的灌輸式教學方式為主,雖然能夠快速地傳授給學生大量的理論知識,鞏固學生的基本知識,但是學生不能意識到所學知識的實用性,降低了學生的學習積極性,更不能夠培養學生的創新能力和獨立解決問題的能力[4]。以科學研究為基礎的學術探討教學模式的實施不僅能夠激發學生的學習積極性,更能夠培養學生的創新能力和獨立思考能力,為社會培養創新性人才。本文對機械制造技術基礎課程的學術探討教學模式進行了探索。
1機械制造技術基礎的教學現狀
1.1教學特征與效果
隨著時代的發展,對于學生的培養不但要提高其利用理論知識解決實際問題的能力,更加應該注重培養學生的創新能力、獨立思考的能力和一定的科研精神,為學生進一步的學習打下基礎。目前機械制造技術基礎的教學目標是要求學生掌握機械制造方面的基本理論、基本知識和基本技能,為從事機械制造的現場技術工作及科學研究工作打下堅實基礎。機械制造技術基礎內容豐富、邏輯性差、理論性強、實踐性強、綜合性強,教材中的很多知識需要在實踐中不斷學習和貫通。長期以來,“填鴨式”課堂講授的方法雖然使學生具有較為扎實的基礎知識,但是學生產生了較強的依賴心理,缺乏獨立思考能力和創新能力,阻礙了學生的進一步學習深造[5]。機械制造技術基礎課程內容理論性較強、實踐性強、綜合性強。比如刀具角度的功用,這部分需要學生掌握刀具角度的概念和對切削加工的影響規律,能夠真正運用到實際生產實踐中,并能夠利用辯證法去分析實際加工過程中的切削性能隨著刀具角度的變化規律。然而,由于學生缺乏實際的切削加工經驗,并不能夠真切地感受和理解刀具角度的功用,學生從心理上不能接受和理解這部分內容,導致學生只是機械化地記憶所學內容,缺乏對所學知識必要的思考和綜合分析。雖然很多高校教師提出產學研協同模式、授課+實踐模式、先實踐后理論模式等來提高學生的實踐經驗,但是對于大多數的地方高校來說,受到課時、經費和硬件設施等方面的限制,實施起來有一定的困難,而且培養出來的學生不能夠接觸到現在的前沿科技和科學研究工作,缺乏一定的獨立思考能力和創新精神,不利于學生的進一步深造[6]。
1.2學生的學習現狀
機械制造技術基礎課程以閉卷考試的考核形式為主,平時成績和實驗成績占30%,卷面成績占70%。隨著時代的發展,學生的自主能力得到發展,其學習興趣來源于以實踐為基礎的應用型知識的獲得,機械制造技術基礎課程較強的實踐性和課堂灌輸式教學模式的局限性使得學生不能夠真正認識到該課程相關知識的實用性,學生的學習動力主要來源于學分的獲得,大部分學生以考試前的突擊學習、機械記憶等方式來應付考試,使得機械制造技術基礎的整體教學效果欠佳,學生的學習效果差,不能夠達到教學大綱的要求。金工實習作為機械制造技術基礎課程的前置課程,能夠提高學生的實際生產實踐知識,但是地方高校出于學生的安全、課時量和硬件設施等角度的考慮,學生動手操作的機會較少。機械制造技術的發展歷史源遠流長,機械制造技術基礎課程所講述知識點較為傳統,但是機械制造業作為制造業的最主要的組成部分,機械制造基礎技術、超精密及細微加工技術、自動化制造技術、綠色制造技術等前言科技和科學研究工作的發展均屬于機械制造技術的內容。然而機械制造技術基礎課程相關的前沿技術較為隱蔽,對于缺乏專業數據庫查閱和文獻檢索能力的本科生來說,利用網絡技術和學校購買的專業數據庫學習機械制造技術基礎的前言知識具有一定的困難,特別是對于自主學習能力差的學生來說,面對誘惑較大的大學環境,學生的自控能力和管理時間的能力欠缺。綜合機械制造技術基礎課程特點和學生的學習現狀,探討適合于地方高校的機械制造技術基礎課程的教學模式具有一定的必要性。
2學術探討教學模式的理論背景
大學是進行學問研究的機構,科學研究作為大學教師必須要進行的主要任務之一,導致大學中教師與學生的關系和中小學教師與學生的關系有較大差異,大學的教師并不僅是因學生的存在而存在的,教師和學生還是因對學問的研究工作而存在的[7]。大學中的科學研究工作又導致大學區別于一般職業培訓學校,大學中的科學研究以基礎理論性研究為基礎,以創新性知識的生產、傳播和應用為中心,以產出高水平的科研成果和培養高層次的精英人才為目標,在社會發展、經濟發展、科學進步等方面發揮著重要的作用[8]。人才培養、科學研究和服務社會成為當代高等學校的三大職能,高校教師的主要工作除了教書育人之外,科學研究成為高校教師重要的工作。以傳統課堂講授的灌輸式教學方式主要發揮了教師的主導作用和對課堂教學的組織、管理,但是忽視了對學生的主動性和創造性的開發。機械制造技術基礎教材的內容較多、邏輯性差,只是編寫了機械領域最基本的內容,很少涉及機械領域前沿的研究進展,內容更為古板。例如切削過程中切削力隨著切削參數的變化規律,教材上僅指出其變化規律的單調遞增或遞減性,但是在新型材料加工過程中切削力隨著切削參數的變化規律較為復雜,需要教師根據新型材料的切削加工的實際情況給學生分析其變化規律及機理。因此科學研究不僅能夠推動學科理論研究的深入進行,取得原創性的研究成果,服務于社會,也能夠使教學更有廣度,提高教學質量,激發學生的學習興趣,增強學生的創新能力和獨立解決問題的能力[9]。為了適應現代社會對機械專業技術人才創新能力的新要求,培養學生既有解決生產實際問題的能力,又有創新能力和一定的理論深度素養,科研型大學成為各個高等學校發展的主要方向,也是一流高水平高校的重要標志[10]。
3學術探討教學模式探索
3.1學術探討教學內容準備
基于學術探討教學模式的課堂教學除了講授知識,最重要的是根據最新科研成果講述所學知識的重要性和實用性,激發學生的學習積極性,培養和提高學生的獨立思考能力和創新能力,為實際生產實踐和科學研究作準備。在新的教學模式下,教材中很難理解、重點的內容,在基本知識講解的基礎上,可以通過學術探討的方式,增加學生的學習興趣,引導學生課后閱讀相關學術論文,讓學生理解所學知識的實用性和科學性;對于教材中較簡單的闡述較全面的知識點,可以安排學生自學。教學手段改革的關鍵要求教師必須對刀具、零件加工和裝備等內容十分熟悉,機械制造技術基礎是從事材料精密加工研究的教師必須精通的一門課程[11]。切削加工的基本要素、切削過程的基本規律和機械加工表面質量是從事材料切削加工機理研究的教師必須進行的研究內容,機械加工工藝規程的制定和典型零件的機械加工是從事綠色制造領域的研究者必須熟知的知識點,這幾部分與高效精密加工研究密切相關的知識點恰好正是機械制造技術基礎課程的難點與重點內容。對于缺乏實踐經驗的本科生來說,理解和掌握這些內容十分困難,為了應付考試學生只能死記硬背所學知識點,降低了學生的學習積極性,更不用說提高其獨立思考能力和創新精神。對于從事機械加工研究的高校教師來說,在教學準備階段,應大量閱讀與課程內容相關的科學論文,特別是較為前沿的文獻資料,結合自己的科研成果,以相關科研結論來講述相關知識點的重要性及實用性,以問題的形式啟發學生獨立思考相關科學實驗及數值模擬結論的合理性及可行性,從而激發學生的學習興趣,培養學生的獨立思考能力和創新能力,并使其具有一定的科研素養。
3.2學術探討課程教學方法和手段
現代教育提倡多樣式的教學方法,如討論式、啟發式、問題引導式、案例式等來激發學生的學習積極性[12]。機械制造技術基礎課堂教學在每次講授知識點時,先引用相關的科研論文或者自己的科研成果來詮釋知識點的實用性和重要性,提高學生的學習積極性,然后進行教材基本知識點的講述,最后為了能夠提高學生的獨立思考能力、創新能力和綜合分析問題的能力,可以相關的科研論文或科研成果為基礎提出問題,引導學生以教材的基本知識點為基礎探討相關的科研成果,從而提高學生的科研素養。合理布置課后作業對鞏固課堂理論知識和激發學生的學習興趣具有一定的幫助作用。學術探討教學模式的課后作業要追求一定的豐富性、多樣性,改變傳統的練習題模式,避免學生的抄襲現象,提高學生的科學素養。教師可以尋找與課堂內容相關的科研論文或者讓學生自己檢索相關的科研論文,對科研論文進行閱讀,結合教材基本知識寫出大概100~200字的思考體會。
3.3學術探討課程設計和畢業設計
課程設計是機械制造技術基礎教學中重要的實踐環節,可以加深學生對所學知識的理解能力。目前機械制造技術基礎課程設計的選題常為機械典型零件的加工工藝規程設計。在明確設計任務的前提下,可以要求學生選用多種工藝方案和工藝路線,引導學生利用綠色制造等前言科技來分析多種工藝方案和工藝路線的利弊,讓學生更為直觀地體會合理選擇零件工藝方案和工藝路線的重要性以及了解綠色制造技術前沿科技的概念及實用性[13]。畢業設計是普通高等院校各專業教學計劃中的重要組成部分,是對學生本科階段所學專業知識的綜合、深化和升華,著重鍛煉學生利用各種資源來檢索所需知識并解決實際問題的綜合能力[14-15]。目前大多數地方高校的畢業設計選題多為機械典型零件的加工工藝及夾具設計、數控機床部件的設計、機械加工模具的設計等,其中機械典型零件的加工工藝及夾具設計與機械制造技術基礎課程設計、機械設計制造及自動化綜合課程設計的內容有較多重復的地方。為了能夠進一步提高本科生的創新精神、獨立思考能力和科研能力,地方高校應該打破機械設計制造及自動化專業畢業設計題目的限制,高校教師依據自己的研究方向給學生擬定畢業設計題目,讓學生進行新材料或傳統金屬材料的切削加工試驗研究、基于綠色制造合理工藝路線的選擇和有限元仿真切削加工性能研究,使得學生能夠對機械制造技術基礎中相關理論知識有更深層次的認識,也提高了他們的科學研究能力、從事工程試驗和對試驗數據分析處理解釋的能力。
考試的本質是推測考生的心理結構——能力.在紙筆測試時,試題中的情境刺激考生,涉及的學科內容喚醒相應的儲存,規定的應答形式激活考生的心智,作答情況展示了考生的心理結構.可見,推測心理結構是試題的任務,刺激情境、應答形式、學科背景是構成試題的基本要素.因此,在命制初中科學探究性取向試題時,我們構建了如圖所示的三維空間模型,具體闡釋如下:
1.1 探究能力
《初中科學課程標準》指出:科學的核心是探究,科學探究的方式和過程是多種多樣的,沒有一成不變的模式,但具有一些基本要素,如:提出科學問題;進行猜想和假設;制定計劃,設計實驗;獲取事實與證據;解釋、檢驗與評價;合作與交流等.許多學者認為科學研究的過程其實也是問題解決的過程,并提出了多種“問題解決”模式,科學研究中問題解決的一般過程如下:
綜合分析科學研究中問題解決的過程,以及課程標準與《考試說明》對科學探究的認識,我們認為考查學生的探究能力,在紙筆測試時可從推測以下四種能力入手:①認識問題和提出假說的能力;②研究計劃的設計和實行的能力;③研究資料的分析和解釋能力;④推出結論和評價能力,上述能力即為探究性取向試題的落腳點.
1.2 研究情境
科學是以多樣統一的自然界為研究對象的探究活動,科學情境主要有以下層次:個人和家庭、社區(公共的)情境、世界生活(全球的)情境、歷史相關性的情境.目前, PISA測試也重在考察年輕人用知識和技能來應對真實生活中挑戰的能力.因此,我們倡導探究性取向試題的情境應源自學生的學習與生活,或生產與社會,或自然與歷史,以引導學生細心體會自身接觸的事物,關注科學、社會、技術、自然的和諧發展,客觀地看待科學史實,考查學生在真實生活中創造性運用知識和技能的能力.
1.3 背景知識
試題所涉及的背景知識應立足于初中科學課程的內容領域,具體為:生命科學,物質科學,地球、宇宙和空間科學,科學、技術與社會.在這些領域中,作為探究性取向試題所涉及的背景知識,最好是《考試說明》所要求的、對學生后續學習起重要作用、學科的主干核心知識.這樣,利于引導師生以發散的思維深入關注核心知識,以探究的方式處理教學內容,引領教師有效教學,促進學生健康發展.當然,個別試題的背景知識超越初中科學課程要求,體現考試也是學習的理念,考查學生的學習能力,也未嘗不可,但在整卷中所占的比例需控制得當.
2 試題命制的舉例與反思
現以2011年浙江省初中畢業生學業考試(臺州市卷)為例,交流初中科學探究性取向試題的命制意圖與考后思考.
例1 (第16題)科學家通過比較如圖與馬相似動物的骨骼化石,以及它們的生存時期,認為它們是現代馬的祖先.科學家不能直接從圖中獲得的演化證據是
A.腿骨結構大部分相同 B.足趾個數逐漸減少
C.中足趾逐漸變得發達 D.遺傳物質基本相近
參考答案 D
【命題意圖】 本題考查學生分析資料、識別證據的能力.以科學家比較化石、推測生物演化歷程為情境,考生通過分析比較骨骼化石資料,識別演化證據,試圖在推測能力的同時,讓學生體會生物學家的部分工作方法.
【預測難度】 0.70
【實測難度】 0.87
【考后反思】 本題涉及了化石、生物演化、遺傳物質等背景知識,沒有超越初中科學要求,題干敘述、資料呈現清晰易懂,選項干擾性較弱,有效地降低了試題的難度,實現了考查目的.
例2 (第31題)如右圖是一枚簡單的液體燃料火箭結構圖,小明所在班級以“火箭中的科學奧秘”為主題開展了系列活動.
(1)模擬火箭升空的原理:三組同學分別進行了下列活動,其中現象產生的原理與火箭升空相同的有______。
(2)驗證火箭頂部圓錐形能減少摩擦:某同學利用不吸水、硬質的紙張,制成等質量、密封的圓錐體和長方體,在同一高度讓兩者同時自由下落,如圖所示.
①為比較兩者所受摩擦力的大小,他們需觀察______;
②為使實驗效果更明顯,下列措施可以采用的有_______.
A.在更高處讓兩物體自由下落
B.用木頭替代紙張進行實驗
C.讓兩物體在水中自由上浮
參考答案 (1)A、B(寫對一項得1分,有錯答不得分) (2)①兩者落地的先后 ②A.
【命題意圖】 本題考查原理分析、實驗設計等能力.第1小題以火箭的升空原理為主題,把相關小實驗置于一起,考生需先分析原理再歸類選擇,試圖體現高科技產品與普通小實驗在原理上的一致性;第2小題采用控制變量的方式模擬探究火箭頂部外形設計優勢,以實驗效果為視角,從效果轉換、方案改進兩角度入手,考查實驗的設計能力.整題關注當代科技、突顯實驗探究,期望建立聯系,進行有意義的探究.
【預測難度】 0.67,0.56,0.55.