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流体力学研讨课模式实验教学的研究
编辑:admin   时间:2018-05-29 14:58

“流体力学”作为众多专业课程的基础,其教学效果的好坏对学员将来更深层次的学习存在较大的影响,因此针对该门课程的研究尤为必要,而流体力学实验课程是教学体系中的重要组成部分,其改革更能激发学员对该门课程的兴趣,并培养学员的各种能力、提高学员的综合素质。
1 课程目前现状
通过前几年的实验教学改革,海军工程大学( 以下简称: 我校) 流体力学实验室引进了大批实验仪器,并且根据不同层次的学员需求,将实验项目分为演示实验、验证性实验、综合设计性实验、自主研究性实验等。其中,由于演示实验仪器较少,传统的以教员讲解为主的实验教学模式使得实验教学效果一般。因此,我校教员在去年专门针对演示实验课开展了分组研讨式实验教学改革,成效显著; 对于验证性实验,其实验仪器基本可以满足单人单组实验要求,由于学员的操作基本严格按照实验指导进行,使得实验的开展较为顺利,但取得的教学效果有限;而综合设计性实验和自主研究性实验对学员的学习基础和动手能力要求较高,涉及的实验原理和设计思路较为复杂多样,学员花费的实验时间较长,如果相应的教学方法不适当,可能造成最后的实验成果和教学效果不够理想。
因此,改变传统实验教学模式,分实验类型对实验教学进行探索和研究,尤其是针对演示实验、综合设计性实验等教学模式引入新的观念、新的思路和新的方法显得尤为重要。在我校前期演示实验教学改革研究的基础上,进一步对更多的实验项目开展教学改革研究,改变以教员为主体的传统实验教学模式,创建以学员为主体的新型教学模式才是实验教学改革的新出路。
2 研讨课模式实验教学的特点
1959 年美国哈佛大学首先试点开设研讨课,经过4 年的试点和改进后于1963 年被列入哈佛大学的正式课程; 在进入20 世纪80 年代以后,美国大约有80%的大学和学院都相继开设了研讨课,其规模不断扩大,覆盖的学生也越来越多,研讨课在美国高校受到学生的高度欢迎。此类研讨课具有突出的互动性,强调以探索和研究为主,并注重激发学员的好奇心、求知欲和学习兴趣,进一步拓展学员的创新意识和能力; 同时,在研讨过程中,强调学员互动、师生互动以及合作精神,构建较为和谐的师生关系和课堂气氛,全方位调动学员的参与热情; 研讨课最终的目的是达到提高学员的综合素质,提高其独立分析问题和解决问题的能力。
随着研讨课在国外高校的推广,国内高校如哈尔滨工程大学、上海交通大学等相继引入此种教学模式,都收到了一定的教学成效,而我校作为军事高等院校,应与时俱进,也需要融入一些新型的教学模式,且我校在前期研究中发现,研讨课模式不仅可以融入理论教学中,同样可以融入到实验教学中,研讨课模式的实验教学方法可以明显提高学员对实验的积极性,自主创新意识以及团队合作意识。
开展研讨课模式的实验教学,首先必须明确研讨课模式实验教学的教学理念,“流体力学”研讨课模式的实验教学突出强调以问题为载体,创建问题情境,引导学员思考,并拓展学员的动手操作与创新能力,拟采用“教员主导、学员主体、师生互动、问题驱动、能力为主”的理念,激发学员对实验的兴趣,定位于培养学员发现问题和解决问题的能力,激发学员自己动手操作、创新的欲望、培育学员的科学探索精神,不仅要让学员学习知识,更重要的是让学员经历认知过程,培养创新设计精神,且在实验中感受团队的力量。
3 研讨课模式实验教学的实施
在过去的两年实验教学中,我校教员对研讨课模式实验教学的实施进行了较为初步的研究与实践,并取得了一定的教学成效,我校“流体力学实验”课程标准中有伯努利方程实验、文丘里测流量实验和粘性阻力对比实验等5 个较为基础的综合设计性实验,这些实验大部分采用的仪器为相应的验证性实验仪器,但是解决的问题却是在验证性实验基础上的提高与创新,下面我们以综合设计性实验为例,探讨研讨课模式实验教学的开展与实施。
3.1 实验教学准备
传统的流体力学综合设计性实验采用的是教员讲授后,学员再操作的教学模式,其教学模式与验证性实验模式较为类似,成效一般,而要实施研讨课模式的实验教学,必须做好相应的实验教学准备。
(1) 提炼研讨题目。分别对每个综合设计性实验进行研究,针对每个实验提炼出至少5 个研讨题目,研讨题目涵盖实验的装置、原理、操作、应用以及创新设计等,且每个研讨题目都必须具备一定的指导和引导意义,题目不局限于实验目的、操作方法及原理等,而着重于引导学员思考实验原理的实际应用,并激发学员的创新思维,鼓励学员根据实验原理自主设计实验仪器。
(2) 制作实验视频。针对每个综合设计性实验制作相应的视频,该视频是以引导性的研讨题目为牵引,以仪器的设计原理与成果讨论为主线,引导学员思考,鼓励学员创新。比如在制作文丘里测流量综合设计性实验视频时,可以首先提出引导问题,如“要测量管道中的流量,有哪些方法?”并可接着提出“采用文丘里管测量管道流量,需要怎么设计该装置?”问题提出后,视频中紧接着向学员展示多种文丘里测流量仪器,并重点介绍我们所采用的文丘里测流量仪器的设计思路; 在此基础上,接着提出“如何操作并计算此时管道内文丘里的最大允许过流量?”引导学员对该实验设计性问题的思考。
(3) 制作电子教案。针对每个实验设计电子教案,主要包含实验的目的,实验仪器和实验操作等,并重点指出实验的研讨题目,以及每个研讨题目的设计目的。
3.2 实验教学开展
(1) 观看视频并预习实验。教员于课前一周在网上公布实验时间和实验内容,并在网上发布综合设计性实验的教学视频和电子教案,学员可提前自主观看相应的视频和教案,并根据相应的研讨题目和内容查阅网络和书本资料等进行预习。
(2) 分组讨论并展开实验。教员将根据仪器台
套数将学员进行分组,每组4 ~ 5 人,并选出组长,学员分组后,教员不再按传统实验教学模式讲解实验,而是教员提出研讨题目,创设问题情境,逐步引导学员思考。每组组长组织学员根据研讨题目进行讨论,观察现象,互相探讨,当学员研讨出共同的答案后,派代表陈述讨论结果,组长负责记录,教员聆听后并不直接指出错误与否,只是引导学员逐步正确认识和分析实验的实质,引导他们进行更为正确的实验操作。研讨过程中教员提出的每个研讨题目都单独给各组讨论时间,学员互相讨论,教员引导启发,师生共同将实验的实质逐步展现。
3.3 实验教学总结
(1) 教员进行讨论总结。各组讨论全部结束后,教员针对每组学员探讨的内容从实验原理、实际应用及创新设计上分别进行总结,并根据每组的实验操作完成情况,给予相应的实验操作分数,同时对团队合作表现较好的组给与一定的附加分数,激发大家的团队合作意识。
(2) 学员提交实验成果。实验完成后,各组成员需根据研讨题目和组长记录完成实验报告,实验报告形式不同于传统,也不再是简单的数据处理,而类似于一个研讨类的总结报告,即学员以研讨题目为主线,根据组长记录及自己的观点将本次实验的讨论过程、观点、想法及最后的数据等写成报告形式,并鼓励有能力的学员在报告中提出自己的创新设计想法,有益于将来进行创新性实验。
4 结语
通过一年的教学实施,虽教学成效显著,但由于研讨课模式实验教学是一种全新的尝试,仍存在着一定不足之处,根据实施过程存在的问题及不足,主要提出以下几点建议。
(1) 教学实施与教材教案的相互配合
现在我们所采用的实验教案、指导书及课程标准等,大多是按照验证性实验和传统实验教学的模式编写,无法满足研讨课模式实验教学的需求,因此,我们不仅需要在实验教学实施上进行改革,还需要在教材、教案等编写上进行同步的改革。
(2) 教员与学员的相互配合
研讨课模式实验教学中,教员主导,学员主体,这就要求教员把控好自己在教学过程中的角色,同时要求教员拥有更全的知识储备和更高的素质能力; 同样的,学员主体角色的展现要求每位学员善于主动发起讨论或参与讨论,并在讨论的过程中避免个人主义,重视团队精神。只有相互配合,才能展现研讨课模式实验教学的精髓。
新型的流体力学研讨课模式实验教学具有“教员主导、学员主体、师生互动、问题驱动、能力为主”的特点,其关注学员参与、重研究能力而不是知识传授的实验教学理念应积极推广到其他实验课程中,发挥更大的成效。


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