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關鍵詞:工程電磁場教學;科研項目;教學效果
作者簡介:朱希安(1962-),男,黑龍江訥河人,北京信息科技大學信息與通信工程學院,教授。(北京 100101)
基金項目:本文系北京信息科技大學2012年度教學改革立項項目(項目編號:2012JGYB17)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)02-0062-02
工程電磁場和電磁場與電磁波課程分別是電子信息工程和通信工程專業的專業骨干課程。為了使學生能夠學好和掌握這門課程,該門課程的教師費勁了心機,想盡了辦法,總的看教學效果都不夠理想。究其原因,一方面是該類課程的學習的確困難,數學公式繁多,對學生的數學基礎要求高,同時電磁場與電磁波既看不見又摸不著,要求學生要有較好的空間想象力,加之教學方法主要以理論教學為主,沒有相應的科研課題與之對應,學生得不到感性認知,造成學習該門課程的目的不夠明確,學習的積極性和主動性欠缺,影響了后續的微波技術、電磁兼容等課程的學習,甚至影響了考研。為此急需將理論課程的學習與科研項目相結合,探索這類課程教學與實踐相結合的方法、具體實施的步驟、理論課與實踐課的學時比例等問題,為該類課程的教學改革積累經驗,提供第一手資料。
一、本科教學與科研項目結合的優點
1.有效提高學生學習的興趣和自覺性
工程電磁場和電磁場與電磁波課程的講授是諸多課程教學的難點之一。在教授該門課程的過程中,經常有學生問老師學習該門課程究竟有什么用?對以后找工作有什么幫助?每當遇到這樣的問題,即使老師講了許多應用實例,學生仍很難得到感性認知。基于上述實際情況,北京信息科技大學專門設立了研究課題。課題以國家科技重大專項中的瞬變電磁場監測二氧化碳專題研究作為基礎,從2010級及2011級電子信號工程專業及通信工程專業的本科生中優選5~10名左右的學生參與該項目的具體研究,以求使他們能夠提高對電磁場與電磁波學習的興趣,增加該門課程的感性認識,深刻地理解和掌握本門課程學習的目的和意義,提高學習的自覺性。同時,為探索本課程教學方法和實踐教學的改革積累經驗。
2.更好地鍛煉學生的實踐能力、創新能力
科研項目所研究的內容都是本學科、本專業急需解決的問題,具有很強的綜合性,并在某種程度上需要創新。學生參與教師的科研項目,利用已學過的知識,在教師的指導下獨立地解決問題,可以培養、鍛煉獨立工作的能力。由于科研項目研究的都是本學科最前沿的問題,學生難免會遇到沒有學過的理論或遇到沒有涉及的實際問題,這會激發學生的自學熱情及挑戰困難的勇氣和創新精神。科研項目涉及的內容廣泛,需要項目組成員間的緊密協作和良好的溝通,在此過程中可以培養學生的團結、協作精神,提高處理問題、解決問題的能力和溝通能力。
3.有利于培養學生的責任意識
科研項目通常是分割成許多相互聯系和相互滲透的子課題。學生承擔的部分內容是項目的有機組成部分,如果學生由于自身的原因完不成指導教師所布置的畢業設計,某種程度上就會影響整個項目完成的進度。學生迫于這方面的考慮就會增強責任意識,起早貪黑,刻苦鉆研,克服困難,完成任務。
二、具體的實施過程和方法
1.學生的優選
在教師的指導下,優選出的本科學生與研究生多次見面、溝通,探討課題的研究內容、研究難點和與電磁場與電磁波類課程的關系,使學生真正了解所學課程的用武之地,激發他們的學習主動性和自覺性。例如:研究生的研究課題中有:重疊回線裝置的水平層狀介質的一維正演解釋方法研究、中心回線裝置的水平層狀介質的一維正演解釋方法研究、瞬變電磁信號消噪方法研究、中心回線裝置的水平層狀介質的一維縱向電導解釋方法研究等。通過上述過程,從研究生的研究課題中,減少研究內容和研究難度,確定本科生畢業設計題目。例如:瞬變電磁信號小波閾值消噪方法研究、瞬變電磁信號不同小波分解層次消噪對比分析、瞬變電磁信號獨立成分分析消噪方法研究、瞬變電磁重疊回線裝置均勻半空間視電阻率的研究、瞬變電磁中心回線裝置均勻半空間視電阻率的研究、基于小波閾值的瞬變電磁信號去噪方法研究、不同小波基的瞬變電磁信號消噪對比分析等都是從研究生課題中縮減內容和減少難度確定的。
2.指導過程的有效性
學生選定后,對教師而言即開始了教學與研究項目結合、提升教學效果的實踐工作。教師從授課計劃到教學方法的改進,乃至教學管理部門——教務處的管理模式都應該有相應的調整。整個過程的每個環節均直接影響該項目的實施質量。教師應做到嚴格要求、整體把握、指導具體、科學有效。
在學生參加課題研究和上課的同時,教師應指導研究生與本科學生做好確定方案,在研究生的指導下查找相關的文獻,擬補參與課題研究所需知識的不足,以便學生盡早進入工作狀態。文獻檢索與應用是科學研究的必備能力之一。合理利用文獻資料是了解前人成果、避免低水平重復的必要手段。然而,考慮到學生的能力和精力有限,加之大三時學習任務也較繁重,進行大規模的資料檢索工作不太現實,筆者的做法是指定部分關鍵性的專著和論文,要求學生查找和閱讀,以便他們迅速進入狀態,少走彎路。
3.與考研方向相結合,促進考研率的提高
出于就業形勢的壓力和繼續深造的要求,很大一部分學生要參加考研。由于考研復習外語和數學與參加課題研究的時間有一定的沖突,處理不好會影響學生對參加課題時間和精力的投入。如果能將課題研究與學生的本科畢業設計和考研后的研究方向相結合則可最大限度地調動學生參與課題研究的積極性。而且,如果他們現在所學習和研究的內容就是他們碩士階段的研究方向,這對于考研的專業課考試和復試階段的口試都有極大的幫助,因此學生會投入極大的熱情和盡最大的努力學好電磁場與電磁波這類課程,高質量地完成畢業設計。例如,筆者2013年度所帶的兩個學生所作的畢業設計題目是《瞬變電磁信號獨立成分分析消噪方法研究》和《瞬變電磁重疊回線裝置均勻半空間視電阻率的研究》。由于這兩個學生所做的畢業設計的內容既與本人的科研項目結合,也是他們考研后導師的研究方向,在畢業設計過程中兩個學生非常地努力,克服了種種困難,出色地完成了畢業設計,畢業設計答辯獲得了優秀成績。同時,考研的專業課成績和復試的成績在考生中名列前茅,分別順利地被北京郵電大學和中科院錄取為碩士研究生,所撰寫的科研論文經筆者修改后也發表在核心期刊上。通過畢業設計與考研研究方向結合,取得了較好的效果。
4.建立有效的溝通聯系制度
參加教師的科研項目研究是鍛煉學生各方面能力的一次極好的機會。然而,由于本科生初次接觸這類實踐性較強的教學過程,難免有些不適應,建立有效的溝通和聯系制度顯得十分必要。在上課的同時,又要參加科研實踐,對學生的要求較高。筆者的做法是建立研究生與學生討論的例會制度,堅持每周兩次研究生與本科學生會面,其中一次為指導教師答疑解惑時間,另一次為詳細討論、總結交流會。每位同學都要在會上對前一階段的電磁場與電磁波課程學習中所遇到的問題進行總結,并把課程中所學習的內容與研究課題的內容關聯,找出課程中哪些是基礎知識、哪些是研究課題中遇到的問題以及解決課題某些難題的需要自學和補充的知識,提出來讓大家討論。在討論時,指導教師傾聽、引導和總結,鼓勵學生間的自主交流。這樣既可實時掌握課程的教學效果和學生課題研究的參與程度及進展情況,也可以使學生間了解彼此的體會,相互促進,形成良好的學習、科研氛圍。筆者近幾年的實踐表明,例會制度是行之有效的,取得了一定的效果。
5.強調規范化管理和檢查制度
對研究生指導本科生參加研究項目、促進電磁場與電磁波課程學習的過程要規范組織管理和操作程序,明確責任,理順關系,制定完善的規章制度,使管理科學化、規范化。在這個過程中,指導教師要督促和指導學生按照規范化的程序保質、保量按時地完成各階段的任務。具體地講,每個參加課題研究的學生要寫一個實踐報告,總結參加課題的收獲和電磁場與電磁波課程學習的體會與方法,供本屆和下一屆學生參考以及教師授課時講解。
三、收獲與體會
本次研究以提高工程電磁場導論和電磁場與電磁波的教學效果為出發點,以國家科技重大專項中的瞬變電磁場監測二氧化碳專題研究作為依托,探索和研究本類課程教學的理論與實踐方法,以求通過學生參加項目的實施和研究過程,提高對本門類課程學習的積極性和認清學習與掌握該類課程的重要性以及與后續課程學習(例如,天線和微波課程的學習)、考研、畢業后從事相關領域工作的相關性。通過優選的5~10名2010級及2011級學生參加瞬變電磁場監測二氧化碳專題研究項目,跟蹤和評價學生參加實際的研究項目對本類課程學習和教學效果提高的促進作用,使學生能夠學以致用,為改進電磁場與電磁波課程的教學積累經驗,奠定基礎。通過本次實踐研究得到了以下幾點認識:
理論教學與科研項目相結合是科研成果轉化為教學成果的途徑,是科研與教學相互作用、促進教學水平提高和學生獲取課程內容感性知識的有效手段,有助于提高該類課程學生學習的興趣和自覺性,提高教學效果。
在本項目的實踐過程中可以培養學生的團結、協作精神、責任意識,挑戰困難的勇氣和創新精神,獨立地解決問題的能力和溝通能力等。同時,在項目的實施過程中,結合學生的實際情況,提前開設畢業設計題目,摸索行之有效的畢業設計科學和規范的管理方法、正確指導、有效溝通方法,促進畢業設計的質量提升。此外,在項目的研究過程中,有意識地培養學生對本校的眷戀度,提高考研第一志愿報考本校本專業的比例,提高本專業的考研率。
通過本項目的實施探索課程教學改革的有效途徑和方法,形成一套行之有效的管理辦法,為該類課程的教學提供示范。
探索學科建設成果轉化為本科人才培養優勢的機制與途徑,在此成果的基礎上凝練新的學科方向,促進學科建設。
參考文獻:
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??1999年開始,我國研究生招生規模維持在4%左右的穩步增幅。根據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)》提出的目標,到2020年,我國研究生在校生規模將達到200萬。屆時,基本相當于我國2003年本科畢業生的總量。由于碩士研究生規模上的變化,最初在教育上一個導師帶一二個碩士研究生,而目前一個導師帶幾個甚至十多個學生,導師沒有足夠的精力去手把手教所有的學生,只能延續采用大學的教育方法“灌輸式”教育,出此下策導師們也是不得已而為之。
研究生培養目標最典型的目標是創新精神,因為研究生具備了較系統的知識結構,并且具有一定的自學能力,因此在教育上就要與本科生教育就要有一定的區別。目前,研究生課堂教學最常見的是“灌輸式”和“放羊式”教學,顯然不適合實現研究生培養目標。鑒于研究生的特點和培養目標,研究生的課程教學應該采取“啟發式”教學方式。
啟發式教育指教師在教學過程中根據教學任務和學習的客觀規律,從學生的實際出發,采用多種方式,以啟發學生的思維為核心,調動學生的學習主動性和積極性,促使他們生動活潑地學習的一種教學指導思想。本文針對《隨機介質中波的傳播與散射》課程具體闡述了該“啟發式”教學方法。
二、“啟發式”教學實施
1、大綱設計與進度安排
研究生培養目標的核心是創新精神,因此大綱的制定和進度的安排都要考慮這個目標。《隨機介質中波的傳播與散射》這門研究生課程主要講授電磁波在隨機介質中的傳播和散射,該課程要求的數學知識較多,涉及的公式較復雜,并且需要學生具有非常扎實的電磁場理論知識。為了能夠讓學生順利地學習,第一章用了6學時,主要講授該課程的知識結構。第三章內容較多用6學時,第二、四和五章用4學時,2學時的實驗實踐,隨后用6學時進行討論(第六章涉及最前沿的研究成果,適合創新性討論)。
2、團隊劃分與課堂討論
“啟發式”強調學生是學習的主體,教師要調動學生的學習積極性,實現教師主導作用和學習積極性相結合;教學方法關鍵是因材施教,結合學生本身的特點啟發學生的獨立思考,發展學生的邏輯思維能力,盡量讓學生提出創新思路。因此,在課堂討論分組及劃分團隊時要充分考慮同組人員的性格及組員之間的關系,每個小組里最好有一名性格外向的學生(不至于整個小組沉默),同一個小組內的成員避免一個宿舍(很容易閑談、嘮嗑)。組間討論不但會提高學生的學習積極性,而且會學到“真知識”(討論出真知)。
授課教師要經常組織同學討論(使討論成為一種習慣),每次討論前要給出一個特定的問題,對于認真思考、積極討論(哪怕只是態度積極)的學生要給予一定的獎勵性成績(透明度越高越好),建議這個成績占最終成績的10%。到本課程第六章時,要以學生自學為主講授為輔,若有條件最好讓每個學生都登上課堂試講授。這種方法不但能檢驗學生的自學成果,并且還能鍛煉學生的表達能力,是一種非常好的方法。
3、實驗驗證
由于該課程理論性非常強,單靠教學講授遠遠不夠。因此,我們采用最新研究成果和經典理論相結合,教師課堂教授與學生自學相結合,學生討論與實驗驗證相結合的三結合方法,以達到熟練掌握理論知識,培養創新精神的教學目的。其中,最關鍵的是理論與實踐聯系,書本與實驗聯系。《隨機介質中波的傳播與散射》這門研究生課程理論性很強,但理論對否最終還要用實驗來驗證,因此我們準備依托學科科研力量,建設研究生教學實驗,并用實驗來驗證最新科研成果。
4、學習報告及考核
結合本課程的特點,建議學生考核方式如下:
總成績=討論(10%)+程序(30%)+學術報告(60%)
討論不但能調動學生的學習積極性,而且還能鍛煉學生的口才(這往往是我國學生所缺少的)。本課程是研究電磁波在隨機介質中的傳播與散射,雖然是理論研究為主,但是程序計算仿真時不可或缺的,因此建議學生選擇自己熟悉的程序語言對理論問題進行編程計算(這也是為學生以后做科研打基礎)。論文撰寫需要按照期刊論文的標準格式(如常見的《XXXX學報》為模板),論文內容要思路清晰,條理清晰,層次分明并且有創新性。最后,以此學習報告為依據給定成績,并返回給學生讓其知道自己的不足。
關鍵詞:應用化學專業 波譜分析法 課程建設 教學改革 工科
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)01(a)-0150-02
近年來,我國教育正在發生在翻天覆地的變化,其中高等教育逐年擴大招生,教育規模也隨之迅速擴大,并且正在從精英式教育轉向大眾化教育[1]。在這個階段,社會對人才的需求也有了變化,呈現出多樣化的趨勢,他們更青睞于既有扎實理論基礎又有較強實踐能力的人才。全國高校中工科院校占多數,是國家培養工程技術性人才的主要陣地。沈陽化工大學是一所以工科為主、多學科協調發展的應用型本科院校,工科占有較大比重。按1999年教育部備案的專業目錄,國內多數高校將原來的精細化工專業(工科)改辦為應用化學專業(理科),無疑這是工科背景下的理科專業,我們學校也是如此。工科院校的理科專業有別于理科院校理科專業,在保證理科專業的課程設置的前提下,應適當體現工科特色,加強理工結合,培養復合型人才,以適應當今社會的需要。按照教育部“工科院校應用化學專業按理科建設”的要求,沈陽化工大學應用化學專業定位為:培養具有化學基本理論、基本知識和較強的實驗技能,具備應用化學和應用分析方面知識,在功能性精細化學品、涂料、農藥、催化劑等的研究開發,化工產品分析檢測技術,計算機應用等相關工程技能等方面,受到全面的培養和鍛煉,在化學或相關科學技術領域理工結合型的高素質應用型人才[2]。我校的應用化學專業是立足于精細化工行業的應用研究型專業,本專業堅持理工結合,協調發展,立足遼寧,面向全國,服務于振興遼寧老工業基地的人才需要,服務于地方經濟社會發展和國家現代化建設。
波譜分析課程是我校應用化學專業本科生的專業必修課程。本課程的教學任務主要講述紫外(UV)、紅外(IR)、核磁共振(NMR)和質譜(MS)的基本理論與一般解析方法及四大光譜的綜合解析方法。通過對本課程的學習,學生能掌握有機化合物結構波譜分析的基本概念、基本原理和基本方法,并能應用光譜法對有機化合物進行結構剖析,進一步提高學生識圖、解圖的能力,最終達到培養學生分析問題和解決問題的能力,為后續課程、畢業論文和今后的工作及深造奠定良好的基礎。1986年我校成立精細化工新專業,波譜分析課程為選修課。1999年國家專業目錄調整,精細化工專業改名為應用化學專業,在新制訂的教學計劃中波譜分析課調整為專業必修課,理論學時為48學時。在本學科的發展過程中,先后有10余位教師主講了波譜分析課,波譜分析課程的建設也得到逐漸發展和完善。作者從事波譜分析教學及相關科研工作已經十幾年,積累了一定的教學和科研經驗。下面介紹作者在波譜分析課程的教學改革方面所作的一些有益嘗試和探索。
1 教學內容力求實用和新穎
波譜分析課程涉及的每種儀器方法都有各自的理論基礎、應用范圍和研究內容,在教學時容易使課程顯得內容龐雜、結構松散,導致學生在學習時容易產生零散、枯燥的感覺。我們在教學中首先明確“波譜”與電磁波的聯系。UV、IR、NMR譜學方法都是電磁波與樣品分子作用的結果,不同的電磁波作用在分子上,呈現出不同的波譜特征,從譜圖產生的原理上理解三大譜學之間的聯系。每章的學習首先介紹該波譜方法的原理、儀器類型、介紹其制樣方法,然后闡述各類化合物的波譜特征,最后介紹該種譜學方法的實際應用。這樣能使學生清晰地把握波譜分析課程的框架,掌握課程內容的重點。同時我們在波譜的應用中引入科研實例,根據我校的應用化學是立足于精細化工行業的應用研究型專業,在解析實例中引入功能性精細化學品結構解析,激發學生學習興趣,注重理論與實際的有效結合。這門課的最終目的是提高學生解析譜圖的技能,我們在學生掌握了各類譜圖的基本規律之后,通過大量的科研實例使學生增強感性認識,掌握解析各類化合物譜圖的基本特征,使學生所學知識得以鞏固。
2 教學手段多樣化
(1)計算機輔助教學改變了傳統的、枯燥的教學方式,他用生動的聲音、圖像展現動態的視頻,讓學生身臨其境,耳目一新。他的運用能夠達到傳統教學方式無法達到的效果[3]。現代多媒體計算機輔助教學,已成為最具潛力的教學模式。在教學中合理的運用計算機輔助教學系統的過程中,不僅可以利用討論式、啟發式等教學手段,還可以制作電子課件、教學大綱、電子教案,并且可以通過網絡進行答疑,及時了解教學反饋,和學生進行互動等為一體的局域網教學平臺,這樣可以做到無限的延伸我們的課堂教學,變學生的被動接受為主動參與,真正成為課堂的主人,滿足不同學生的不同需求。
(2)堅持以優秀教材為主,多種其它教材相結合的方法,并不斷的更新現有的教材,使得課堂所要教授的內容更加豐富,并能夠為學生傳授本學科最新的知識,并借鑒其它學科好的教學方式方法,使得抽象的知識更容易被學生理解和接受。根據學科發展,先后更新了多套課程教材,最初使用重慶大學出版社的《波譜分析法》,其優點是由淺入深,體系較完整。缺點是教材中部分內容過于陳舊;后來使用華東理工大學出版社的《波譜分析法》,其優點是具有先進性和前瞻性,缺點是教材起點高,難度大,書后練習題難度偏大。目前選用面向21世紀教材,鄧芹英主編的《波譜分析教程》,該教材較適合我校擴招后學生的實際情況。
關鍵詞:微波技術;教學改革;措施
隨著科學技術的發展,微波技術的應用已滲透到了科學領域的許多方面,如無線通信、全球定位系統、雷達以及電子和計算機工程學科中。因此對于電子與信息工程類專業的學生來說,微波技術課程的開設是必不可少的。
一、微波技術課程特點
《微波技術》作為通信工程、電子工程、電子信息以及微波等專業的重要專業基礎課,是在學習了《電路基礎》和《電磁場與電磁波》等課程基礎上深入研究微波領域的重要科目,其內容豐富、概念抽象、理論性強、對數學方法的依賴性強,教與學都有難度。微波技術課程主要包括傳輸線理論和圓圖的應用;微波網絡基本理論、S矩陣及其特性等方面。在講解波導理論時以簡正波理論為線索介紹矩形波導的物理構成及其工作原理,其場結構在三維空間分布,因而要求學生有一定的空間想象能力和抽象思維能力。而課程涉及到的多由理論均以麥克斯韋方程組為理論依據,其中重要的結論推導都離不開高等數學和復變函數的知識。由此可見,微波技術課程教學難點主要表現為課程理論性更強、內容復雜而抽象、分析方法多樣、對數學知識要求較高[1-3]。
二、微波技術教學中存在的問題
通過對以往教學過程中出現的情況,結合本專業特點,發現《微波技術》課程的講授過程中存在以下幾個問題:
(一)在現有的教學過程中,往往過于偏重理論教學,而實踐教學所占比重較小;僅是按照課本簡單設計教學計劃,將基本的、重要的概念、原理、方法在有限的課時教學中教授給學生,而缺少介紹微波技術的發展前沿,因而學生課程學習意義不明確。
(二)由于該課程需要大量的先進儀器設備,而有限的學科建設及科研經費造成實驗室先進儀器設備相對匱乏,導致學生缺少開放式教學環境。
(三)教學方法相對于其它課程比較傳統,網上教學輔導與課堂教學難以有效結合;對學生的考核僅限于分數的高低;在課程建設過程上未能引進國外先進的教學理念、教學方法及教材,未能及時更新配套的實驗教材,使學生不能在多層次、開放式的教學環境下學習。
三、微波技術教學改革的實踐探索
針對以上教學中存在的問題,認為從以下幾個方面對《微波技術》教學改革進行探索:
(一)注重合理利用教材,配套實驗教材。以教材更好地適應當前教學的需要為目的,對教材在保留原有經典基礎理論的同時,增加新的理論和實用技術;結合當前微波技術的發展,增加的新型微波元器件的原理和使用方法介紹。
(二)不斷更新課程內容,提高學生學習興趣。微波技術課程內容比較抽象,學生在學習中不易建立概念,也會因懷疑課程的實用性從而減少學習的動力。因此,應多注重對于課程內容實際應用背景的介紹,比如介紹未來移動通信技術中的射頻技術等,以提高學生的學習興趣。
(三)將實踐性教學與啟發式教學相結合。本課程緊密結合實際,教學中應加強實驗教學環節。為節省設備經費,采取硬件平臺與軟件輔助相結合,學生實際動手操作與演示相結合的方法,開發基于仿真實驗平臺的實驗內容,從測量微波的基本參量入手,將“電磁場與電磁波”實驗與“微波技術”實驗有機結合,使學生加深對書本知識的理解。
(四)積極改革教學內容組織方式。基礎理論教學方面,教學內容以講授基本原理、基本方法為主,使學生了解基本理論知識,掌握重點、難點問題,在講授該課程時,把重點放在基本概念和基本原理的解釋上;實踐課程教學方面,結合理論課程教學內容,精心設計典型的實驗范例,利用實驗室擁有的微波儀器設備,進行微波系統基本參數的測量;實踐環節教學方面,主要包括課程設計和畢業設計,讓學生利用所學的知識,培養學生的實踐技能。
(五)開展互動式教學與研究式教學。開展互動式教學,在授課過程中,鼓勵學生提問,每一章結束后都進行分組討論,培養學生的獨立思考、分析問題、解決問題的能力。開放式、研究式的討論,使學生總結歸納所學內容,用一條龍“串”起來,寫出“小論文”形式的學習筆記。這些措施促進了學生的積極性和自信心的提高,幫助學生克服了畏難情緒,增強了對自己將來從事微波科研工作的興趣和信心。
(六)堅持推進優師建設,加強教學經驗與資源的總結、研究與推廣,實現科研與教學的融合,不斷優化教師隊伍結構,全面提高任課教師水平。
(七)積極進行網上教學改革試驗。充分利用利用網絡教學來補充課堂教育,將網絡教育與課堂教育有機地融合起來。
(八)設計教學信息調查表和聽課記錄表。調查表在課程結束時使用,聽課記錄表由課程教學負責人教學過程中隨機聽課時填寫。對負責人每學期聽課次數定量化,并要求分別對相關教學環節進行評價。根據學生填寫的調查表和負責人填寫的聽課記錄,分析教學過程中所存在的問題以及教學改革與創新的效果,為教學研討和教改指明方向。
一、利用工具軟件構成探究學習的輔助研究工具
(一)利用多媒體培養學生非智力因素
多媒體課件課堂容量大,能極大地提高課堂教學效率,可以將聲音、圖像、文字、動畫同時并舉,刺激各種感官。鮮艷生動的圖像如臨其境;卡通人物、動物的喜聞樂見;動靜圖像的分解、移動、定格、結合;物理過程的動態表現;物理情景的模擬仿真;再加上點、線、面、體的閃爍提示,思維過程的可視性和鼓勵性語言等,使知識變得生動、有趣、思維過程清晰可見。我們還可以課件中很方便地插入體現代科技的圖片或視頻錄像,如在“失重和超重”中加一段“神六”宇航員在飛船員中做空翻的視頻,在“平拋運動”過程中加一段飛機投彈的視頻,這大大地激發了學生的濃厚興趣,喚起學生強烈的求知欲。
(二)制作動畫來展現動態的、抽象的物理過程
課堂上一些無法用實驗演示的宏觀的、微觀的極快的極慢的物理過程,如天體運動過程及規律、分子的熱運動、波的傳播與疊加、干涉與衍射、愛因斯坦的相對論時空、氫原子的發光機理等,由于條件有限難以通過實驗向學生直觀展示,學生感性認識不足,理解不深。但我們可以利用動畫進行逼真模擬,靈活地放大或縮小場景,將這些物理過程生動形象地展現給學生,使學生認識加強,理解透徹。
對一些可以用實驗演示但無法揭示其本質規律的物理過程的剖析,如帶電粒子在電場磁場中的加速、偏轉、回旋時所受力的動態分析,電感應中磁通量的變化,電磁波的產生、光電效應中光子與光電子的運動等等,這些物理過程包含了大量人眼看不到的變化因素,講解較為困難,運用動畫可以將這些不可見的因素通過形象化的仿真和模擬來展現,起到化無形為有形、化抽象為形象、降低思維難度。像螺旋測微器、游標卡尺、分光儀、萬用表、示波器等儀器在講解結構或應用時,有的刻度示數過小,有的拆裝不便,不方便課堂教學,用動畫可以把小的變大,不能拆的一點點分開,能讓學生清楚了解儀器的結構及使用。
(三)利用工具軟件能直接輔助學生進行探究活動
探究活動總有較多的數據需要處理,常用的處理方法有計算列表法、圖像法,當數據間的關系比較復雜時常采圖像法,如高一課程中的s―t圖像、v―t圖像 、自由落體中的s―t2圖像、研究牛頓第二定律的a―F圖像,a―m圖像等等,利用 電子表格(Excel)和幾何畫板(GSP)能快速準確地畫出各種圖像,在幾何畫板上畫圖還可以直接得到直線的斜率、面積、截距等,便于學生從大量的數據中現問題、研究問題并得出結論,使探究活動更有效率。