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任何一项研究总要包括受试对象,处理因素,观察指标或效应指标三个基本要素。下面对受试对象,处理因素,效应指标的要领及要求作一简要介绍。
1 受试对象
受试对象是指接受实验的动物或人,亦称实验对象,研究对象或观察对象。受试对象的选择非常重要,它对实验结果有着极为重要的影响,受试对象的选择合适与否,对实验成败是很关键的。如果进行动物实验,对实验动物的基本要求是对拟施加的处理因素反应敏感,反应稳定,尽可能近似与人,并且经济可行,容易获得。特殊要求是健康合格,种属一致,品系相同,年龄,窝别,体重差别不大,性别要求雌雄各半。
2 处理因素
就是为了不同的研究目的,加给研究对象以物理的,化学的或生物的各种条件被称为处理因素。在科学研究中,任何实验效应都是多因素作用的结果,我们要抓住主要的,带有关键性的几个因素。
3 实验效应指标
处理因素作用于受试对象所显示出的结果被称为效应。为了具体的,准确的反映出实验效应,就必然需要使用效应指标,指标不仅可以用来揭示实验观察对象的某些特征,也可以用来判断某些特定现象或事实的依据与标准。在医学研究中,不论那种类型的研究,要探索的因素必须通过具体的指标反映出来。
二 研究设计的基本原则
1 对照的原则
就是确定实验中相互比较的实验组和对照组,对各组给予不同的处理,然后观察其效应。
对照的意义在于通过它消除和减少实验误差。在医学研究中,除了正常解剖生理数据的调查以外,都要有对照。对照基本要求是除了实验因素作有计划的变化外,实验组与对照组的其他条件应尽量保持一致。
2 重复的原则
重复是保证科研成果可靠性的重要措施之一。重复有两层含义,一是指实验过程是多次重复进行的,要做到这一点与实验的样本大小有关,样本大重复的机会多,样本小重复的机会少。二是设计中提出的方法,别人也能重复进行。
3 随机化的原则
人才培养是高校的基本职能。高校要实现为社会培养高素质人才的目标,教师的教学能力具有举足轻重的得了长足的发展,特别表现在规模扩张方面,与此相适应,中国的教育变革也在不断地深人,但这个期间一个普遍共识是中国高等教育教学质量改善不大。究其原因,虽然与教师队伍迅速扩张所导致的高校教师平均教学技能下降有关(新增加教师的能力提高需要一定的过程),但更重要的、也是对未来教学质量影响更大的一点在于许多教师的教学能力并没有完全适应教育变革的需要。明确新的教育形势下高校教师教学能力要素,并采取正确的方式予以培养是未来提高中国教育整体质量的主要途径之一。
一、高校教师教学能力的基本要素
高校教师作为拥有丰富专业知识的教育工作者,既应具备一般的能力,又应具备与职业相关的特殊能力,如掌握学科知识并运用相关教材的能力、与学生进行沟通的能力、教学活动的组织及管理能力、教学与科研相结合的能力等,这些能力体现了高校教师教学能力的基本要素构成。
(一)掌握学科知识并运用相关教材的能力。
高校教师要做好教学工作,首先要具备丰富的学科知识,并了解学科的研究动向,只有这样才能在充分的知识储备的基础上将学科相关知识传授给学生,并使他们了解新的知识动向。其次,要能够对教学过程进行有效的设计,这体现了高校教师应具备的教学设计能力。另外,高校教学的内容既应具有实用性,又应富于创造性。这就要求高校教师在教材的遴选上具有一定的鉴赏能力,并且具有对人选教材进行全面分析的能力。
(二)与学生交流、沟通的能力。
解决学生的思想认识,使学生产生内在的学习动力是提高教学效率的有效途径。从这个角度说,高校教师的教学能力不仅仅体现在课堂上,更重要的是这方面问题的解决依赖于教师与学生进行有效交流和沟通的能力。而充分发挥这种交流、沟通作用的前提是教师要从内心关心学生及他们的学习,要对所有的学生一视同仁,相信所有的学生都能够学习,同时要认识到不同学生个体差异及需求方面的不同,以便能够有针对性地与学生交流。
(三)教学活动的组织及管理能力。
教学组织及管理能力是高校教师有效安排和组织教学活动的能力,是将预先安排的教学内容通过适当的教学方法传授给学生的能力。它反映了高校教师课堂传语言组织能力,另一方面,它要求高校教师具有多种教学技能,从而能够根据不同的学科知识及内容、借助适当的教学技能有效地组织教学活动。它也要求高校教师能够根据不同学生的个性特点调整教学方法。
(四)教学与科研相结合的能力。
德国柏林大学(1809年)的创建标志着中世纪以来仅仅作为知识保存和传播场所的大学开始成为社会知识更新和科学发展的重要场所。柏林大学认为:“在科学研究方面做出杰出成绩的学者,也总是最好和最有能力的教师。”这样的说法虽然有些绝对,但反映了科学研究在高校中的重要地位,以及科学研究能够带来的高校教师教学能力的提高。高校教师的科学研究并不能自然而然地转化为教学能力,它依赖于教师将教学与科研相结合的能力。此外,高校教师的科研也只有放在教学中才能获得动力。因此,科研和教学活动并不矛盾,但需要高校教师通过适当的手段和途径将两者有效地结合。
二、教育变革对高校教师教学能力的新要求
首先,二十世纪九十年代末期,新的《教育法》颁布实施以来,我国高等教育明确把全面推进素质教育、培养全面发展的人才作为教育改革的中心任务,各高校也围绕这个中心任务积极推进高校的教育改革实践。其次,在我国高等教育改革不断推进的同时,教育环境也发生了巨大的变化。这些方面所引起的教育变革对高校教师的教学能力提出了新的要求。
(一)教学研究与创新能力。
高校教师的教学研究能力,主要是指教学实践过程中研究和寻找最有效教学方法的能力。当前教育改革在不断深人,并且对什么是最有效教学模式还没有达成统一的认识,这表明了教学实践探索的不确定性,表明了教学研究能力是高校教师必须不断加强的核心能力,也显示了高校教师在这方面有较大的创造空间。教学研究能力在很大程度上取决于高校教师的创新精神和创新能力,只有通过持续的教学创新,教师才能在不断变革的环境中有效地把握高校的教学活
(二)信息素养与教学实施能力。
信息膨胀是当今社会的主要特征之一。在信息化的社会背景下高校教师应该具有较高的信息素养。现代教学实施能力不仅包括教师的讲解能力和答疑能力,而且重视其在信息化教学环境下基于问题学习和合作学习等现代教学实施能力。课堂多媒体技术是提高课堂信息容量,延伸高校教师教学实施能力的有力工具。熟练地掌握多媒体教学技术是提高高校教师信息素养和改善教学实施能力的有效途径。
(三)培养学生终身学习的能力。
知识灌输是传统高校教学模式的主要特征。在知识更新越来越快的今天,学生在学校学习时所获得的知识可是最新的,但当他们步入社会时,这些知识需要适度地更新才能发挥作用,而他们在传统教学模式下所受的培养使他们知识更新的能力不足。因此,改变旧有模式,培养学生终身学习的能力是新的教学环境下教师教学能力的重要反映。培养学生终身学习的能力要求高校教师将学生思维能力的培养放在第一位,而把简单的知识传授放在第二位,从而能够通过教学活动培养出学生终身学习的能力。
三、教育变革下高校教师教学能力的改善途径
教育改革及教育环境的变化不仅要求高校教师教学能力具有传统教学模式及环境下的基本要素,而且提出了更新的要求。高校教师教学能力的改善与提高包含两个方面的内涵,即教学能力的基本要素仍然需要继续改善,特别是我国高校大规模扩张以来,大量新任及年轻教师的加人使这方面的任务也更为紧迫。此外,各层次教师都存在发展和提高教育变革条件下教学能力新要素的问题。
(一)教学与科研的紧密结合。
教学及人才培养是高校的基本职能,智力的高度集中又使科学研究成为高校的核心职能。两种职能并不冲突。最新的前沿知识可以大大改善课堂教学的知识结构,使学生能够了解学科领域的最新知识进展,发展创新思维的能力。科学研究本身具有探索性,在教学的交流过程中,高校教师可以及时发现问题并获得新的灵感。但在我国高校,这两个方面往往相互脱节。改变这种状况,一是将教学与科研的结合作为高校教师绩效考核的重要标准;二是鼓励拥有更丰富成果的教授从事更多的教学活动。
(二)提高教学研究及创新的动力。
高校的学术研究方面还存在一种趋向,即重科学研究、轻教学研究。一些人认为科学研究是对未知领域新知识的探索,需要积极的科学精神,科学活动所获得的新的知识是一种真实的财富,能够有效提高学校的声誉,而教学研究不过是现有工具和方法的组合而已。这种认识是片面的,教学作为高校教育的基本活动,需要创新的教学方法和技能来提高教学的质量。因此,必须强化对教学研究和创新活动的鼓励,把它们提高到与科学研究同等地位对待。
(三)充分利用多媒体教学媒介。
人才培养是高校的基本职能。高校要实现为社会培养高素质人才的目标,教师的教学能力具有举足轻重的得了长足的发展,特别表现在规模扩张方面,与此相适应.中国的教育变革也在不断地深人.但这个期间一个普遍共识是中国高等教育教学质量改善不大。究其原因,虽然与教师队伍迅速扩张所导致的高校教师平均教学技能下降有关(新增加教师的能力提高需要一定的过程),但更重要的、也是对未来教学质量影响更大的一点在于许多教师的教学能力并没有完全适应教育变革的需要。明确新的教育形势下高校教师教学能力要素,并采取正确的方式予以培养是未来提高中国教育整体质量的主要途径之一。
一、高校教师教学能力的基本要素
高校教师作为拥有丰富专业知识的教育工作者,既应具备一般的能力,又应具备与职业相关的特殊能力,如掌握学科知识并运用相关教材的能力、与学生进行沟通的能力、教学活动的组织及管理能力、教学与科研相结合的能力等,这些能力体现了高校教师教学能力的基本要素构成。
(一)掌握学科知识并运用相关教材的能力。
高校教师要做好教学工作,首先要具备丰富的学科知识,并了解学科的研究动向,只有这样才能在充分的知识储备的基础上将学科相关知识传授给学生,并使他们了解新的知识动向。其次,要能够对教学过程进行有效的设计,这体现了高校教师应具备的教学设计能力。另外,高校教学的内容既应具有实用性,又应富于创造性。这就要求高校教师在教材的遴选上具有一定的鉴赏能力,并且具有对人选教材进行全面分析的能力。
(二)与学生交流、沟通的能力。
解决学生的思想认识,使学生产生内在的学习动力是提高教学效率的有效途径。从这个角度说,高校教师的教学能力不仅仅体现在课堂上,更重要的是这方面问题的解决依赖于教师与学生进行有效交流和沟通的能力。而充分发挥这种交流、沟通作用的前提是教师要从内心关心学生及他们的学习,要对所有的学生一视同仁,相信所有的学生都能够学习,同时要认识到不同学生个体差异及需求方面的不同,以便能够有针对性地与学生交流。
(三)教学活动的组织及管理能力。
教学组织及管理能力是高校教师有效安排和组织教学活动的能力,是将预先安排的教学内容通过适当的教学方法传授给学生的能力。它反映了高校教师课堂传语言组织能力,另一方面,它要求高校教师具有多种教学技能,从而能够根据不同的学科知识及内容、借助适当的教学技能有效地组织教学活动。它也要求高校教师能够根据不同学生的个性特点调整教学方法。
(四)教学与科研相结合的能力。
德国柏林大学(1809年)的创建标志着中世纪以来仅仅作为知识保存和传播场所的大学开始成为社会知识更新和科学发展的重要场所。柏林大学认为:“在科学研究方面做出杰出成绩的学者,也总是最好和最有能力的教师。”这样的说法虽然有些绝对,但反映了科学研究在高校中的重要地位,以及科学研究能够带来的高校教师教学能力的提高。高校教师的科学研究并不能自然而然地转化为教学能力,它依赖于教师将教学与科研相结合的能力。此外,高校教师的科研也只有放在教学中才能获得动力。因此,科研和教学活动并不矛盾,但需要高校教师通过适当的手段和途径将两者有效地结合。
二、教育变革对高校教师教学能力的新要求
首先,二十世纪九十年代末期,新的《教育法》颁布实施以来,我国高等教育明确把全面推进素质教育、培养全面发展的人才作为教育改革的中心任务,各高校也围绕这个中心任务积极推进高校的教育改革实践。其次,在我国高等教育改革不断推进的同时,教育环境也发生了巨大的变化。这些方面所引起的教育变革对高校教师的教学能力提出了新的要求。
(一)教学研究与创新能力。
高校教师的教学研究能力,主要是指教学实践过程中研究和寻找最有效教学方法的能力。当前教育改革在不断深人,并且对什么是最有效教学模式还没有达成统一的认识,这表明了教学实践探索的不确定性,表明了教学研究能力是高校教师必须不断加强的核心能力,也显示了高校教师在这方面有较大的创造空间。教学研究能力在很大程度上取决于高校教师的创新精神和创新能力,只有通过持续的教学创新,教师才能在不断变革的环境中有效地把握高校的教学活动。
(二)信息素养与教学实施能力。
信息膨胀是当今社会的主要特征之一。在信息化的社会背景下高校教师应该具有较高的信息素养。现代教学实施能力不仅包括教师的讲解能力和答疑能力,而且重视其在信息化教学环境下基于问题学习和合作学习等现代教学实施能力。课堂多媒体技术是提高课堂信息容量,延伸高校教师教学实施能力的有力工具。熟练地掌握多媒体教学技术是提高高校教师信息素养和改善教学实施能力的有效途径。
(三)培养学生终身学习的能力。
知识灌输是传统高校教学模式的主要特征。在知识更新越来越快的今天,学生在学校学习时所获得的知识可是最新的,但当他们步入社会时,这些知识需要适度地更新才能发挥作用,而他们在传统教学模式下所受的培养使他们知识更新的能力不足。因此,改变旧有模式,培养学生终身学习的能力是新的教学环境下教师教学能力的重要反映。培养学生终身学习的能力要求高校教师将学生思维能力的培养放在第一位,而把简单的知识传授放在第二位,从而能够通过教学活动培养出学生终身学习的能力。
三、教育变革下高校教师教学能力的改善途径
教育改革及教育环境的变化不仅要求高校教师教学能力具有传统教学模式及环境下的基本要素,而且提出了更新的要求。高校教师教学能力的改善与提高包含两个方面的内涵,即教学能力的基本要素仍然需要继续改善,特别是我国高校大规模扩张以来,大量新任及年轻教师的加人使这方面的任务也更为紧迫。此外,各层次教师都存在发展和提高教育变革条件下教学能力新要素的问题。
(一)教学与科研的紧密结合。
教学及人才培养是高校的基本职能,智力的高度集中又使科学研究成为高校的核心职能。两种职能并不冲突。最新的前沿知识可以大大改善课堂教学的知识结构,使学生能够了解学科领域的最新知识进展,发展创新思维的能力。科学研究本身具有探索性,在教学的交流过程中,高校教师可以及时发现问题并获得新的灵感。但在我国高校,这两个方面往往相互脱节。改变这种状况,一是将教学与科研的结合作为高校教师绩效考核的重要标准;二是鼓励拥有更丰富成果的教授从事更多的教学活动。
(二)提高教学研究及创新的动力。
高校的学术研究方面还存在一种趋向,即重科学研究、轻教学研究。一些人认为科学研究是对未知领域新知识的探索,需要积极的科学精神,科学活动所获得的新的知识是一种真实的财富,能够有效提高学校的声誉,而教学研究不过是现有工具和方法的组合而已。这种认识是片面的,教学作为高校教育的基本活动,需要创新的教学方法和技能来提高教学的质量。因此,必须强化对教学研究和创新活动的鼓励,把它们提高到与科学研究同等地位对待。
(三)充分利用多媒体教学媒介。
[中图分类号] G623.45 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-2-123-1
1研究背景
2013年2月28日,国务院《国务院关于开展第一次全国地理国情普查》(国发【2013】9号文)的文件。地理国情主要是指地表自然和人文地理要素的空间分布、特征及其相互关系,是基本国情的重要组成部分。地理国情普查是一项重大的国情国力调查,是全面获取地理国情信息的重要手段,是掌握地表自然、生态以及人类活动基本情况的基础性工作。
2研究思路
本次研究实验采取自动解译与人工编辑相结合的作业方法,利用计算机自动分割出来的图斑边界进行人工编辑,替代部分人工采集图斑边界的工作,以此来提高生产效率。
生产流程主要为首先利用FS基本要素模块进行辅助数据的提取,包括道路和房屋建筑区(非自然地表)难以分割准确的地类。再利用FS自动解译模块中的自动分割功能进行自动分割,得到未定义的图斑矢量。最后将自动分割得来的图斑导入FS基本要素模块中进行合理化整理。
3试验内容
3.1试验基本情况
本次试验数据为贵州省某县Pleiades卫星影像,获取时间为2012年12月份,分辨率为0.7米,测试面积约7.2平方公里,约为5000比例尺图幅范围,影像大小为32771* 23856像素,包含4个多光谱波段,属于多山、地表植被种类丰富茂密地区。
测试区域内包括了道路、建筑工地、房屋建筑区、水田、旱地、河流等多种要素,地物要素复杂,属作业系数难度高的地区,影像的质量在贵州省属于中等质量,阴影比较多,对于自动解译和人工判读都有一定影响。
3.2实验过程
3.2.1辅助数据生产
利用FS基本要素模块中的采集工具,人工采集道路和房屋。影像存在部分的扭曲变形,部分被树木遮挡,使用相应的提取工具,进行交互式采集,提高采集效率。
3.2.2自动分割
在实验中分别通过降采样和不进行降采样方式进行自动分割,通过前期实验,得到比较合适的分割参数进行自动分割。
由于自动分割的数据中,存在部分不准确和不需要的数据,需要人工进行补充、编辑和删除的操作,此工序也是比较耗时,根据影像质量和分割效果不同,所需时间长短也不一样。
3.2.4成果数据检查
在完成成果制作后,进行数据检查工作,对于LCA层,进行了三项图形检查和一项属性检查,包括:面噪音检查、面重叠检查、面缝隙检查和tag属性检查。
3.3试验成果
3.3.1作业效率分析
测试的实验结果来看,分割参数为200,降采样到1米分辨率的试验作业效率较高。与未加入自动分割工序的作业流程的用时相比较,前期未加入自动分割工序的作业用时为10余天完成1万图幅的作业,本次测试范围为1/4一万标准分幅,按照这个比例,综合考虑两个试验的用时情况,新生产工艺完成1万图幅预计需要的时间为8天左右,可以提高20%左右的作业效率。
3.3.2成果情况统计
本次选取的测试区域为难度系数较高的作业区域,植被种类多,地表覆盖物破碎,前期生产作业人员用时10余天完成1万图幅的作业,现将测试成果的情况进行总结,以便与前期生产成果进行对比。经统计测试成果共有604个图斑,36个地类,与前期的生产成果图斑的数量基本相符。
4研究结论
在此次作业工艺中,使用到了FS自动解译模块和基本要素模块模块操作简单、上手快,功能齐全。总结出以下几条优点:
(1)分割速度快,通过MPI并行加速的技术,分割所好用的时间大大减少,本次650MB的影像,100尺度分割时间为2分钟;
(2)可以依据已有数据进行分割,保持了已有地物要素的正确性,也减少了其他图斑的错误率;
(3)可以进行降采样分割,针对此次测试中0.7米分辨率的影像,可以虚拟降采样到1米进行分割,以取得更好的分割效果;
(4)平滑和抽稀的功能,保证了自动分割数据的圆滑度,减少了数据占用空间,也去除了自动分割的特有的“锯齿”;
通过本次生产测试证明,此生产流程是可行的:利用计算机进行图斑的提取,再经过人工的编辑和地类判断,减轻人工勾勒图斑的工作量,对于生产效率的提高有较大的帮助。测试结果表明,加入自动分割工序后,可以提高生产效率大概在20%-30%。
参考文献
[1]FeatureStation GeoEX地理国情要素智能解译与提取系统-作业指导书,中国测绘科学研究院,2013年4月.
物理做为一门基础学科,其科学素养的培养是十分重要的,高中教学阶段的教学不能只停留在教材、习题、试卷等方面,必须要通过多种手段来进行科学素养的培养,本文就培养学生科学素养这一问题进行了必要的探究。
一、高中物理科学素养的基本要素
1.科学假说素养
所谓的科学假说素养是科学探索的基本素养,是由爱因斯坦首先提出的。基本要求就是根据已有的科学理论和新的科学事实对所研究的问题做出猜测性陈述并加以验证的一种科学研究方法。高中教学就必须要注意培养学生的科学假说素养,保证学生的高中学习能够有科学假说能力,但是也要注意,假说的提出既要有一定的经验基础,也与某些经验事实或其它方面的信息,又要有直觉、灵感等非理性因素的作用。
2.科学探究能力
科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。探究能力的主要因素就是将物理学科内容与学生的探索精神结合起来,将学生的学习重心从被动接受知识向主动获取知识转化。科学探究能力包括科学研究态度、创新探索精神、实事求是的理性思维。探究方式要依靠实验教学、课堂教学和习题演练。
3.综合的科学能力
综合的科学能力就不仅要包括探究能力、假说素养等,还要有多方面的动手和思维能力。高中物理科学综合能力的培养,要从学生的年龄和知识特点出发,通过教学培养学生的动手能力、观察能力、分析能力。教师还必须要引导学生不迷信权威、不迷信书本、不囿于常规,勇于否定别人,支持学生对实验过程发表不同的见解。同时,也要有多方面收集物理知识的能力,要鼓励学生善用运用知识、将科学能力发扬下去。
二、教学中培养学生的科学素养
1.实验教学
高中物理教学要特别重视实验教学,实验教学同时也是培养学生科学素养的重要途径。从本质上说,实验是人为地创造一个环境,人为地控制物质变化的过程,在一个理想的环境下排除干扰,突出主要因素进行的操作。例如,在学习《自由落体运动》中,我让学生自己动手去做牛顿管实验,设计实验.不抽空气,观察会出现的现象;抽一部分空气.观察现象;抽成真空观察现象。先猜测可能出现的情况,然后实验探究,得出结论,发现规律。这样,在探究过程中学生不仅了解了知识生成的过程和来龙去脉,而且有效地提高了探究能力。在实验过程中就会找出物理变化,同时验证科学假说,以此来不断地培养科学素养。实验教学的重点要进行学生独立实验,并实现独立设计实验、分析实验结果的能力。在教学中培养学生的直觉即培养学生观察思考力,有助于开发学生的创新思维。如:在学习电路这一节中,在讲解串、并电路时,可制作两个串联和并联电路的暗箱,分别让两只灯串联和并联,然后分别拿掉其中一只,根据出现的现象,训练学生的猜想能力。然后,让学生进行独立实验,来进行结果验证。有条件的情况下,鼓励学生进行一些趣味的物理实验,以此来培养学生的独立创造实验能力,在活动中可以根据学生的知识基础,精心设计趣味物理实验让学生来完成如“飞机投弹”、“喷气火箭”、“纸锅烧水”等实验。
2.课堂教学
在课堂教学上,培养学生的科学素养首先要培养学生的质疑能力。质疑能力的培养要以“鼓励”为主,教师要在课堂上鼓励学生质疑问难,鼓励学生发表不同见解,提出一些教师意想不到的问题,能激活教师的思维,从集中思维走向分散思维。为了进一步地培养学生的质疑能力,教师也要了解学生的思维方式,加强课堂反馈收集,教学过程中,教师要设立信息反馈渠道,通过收集意见、小组报告、网络沟通等渠道来收集学生的反馈信息。根据信息反馈来进行教学再创造,以此来促进学生的质疑能力和思维发展,使得课堂教学变成教给学生准确知识和培养学生科学素养的有效空间。
三、课外科学素养的培养
1.网络学习
知识的来源并不限于课本,我们周围的人和事物都是学习的好材料,而互联网更是一个蕴涵着丰富教学资源的宝库。物理科学素养的培养完全可以利用互联网,让学生通过网站进入到丰富多彩的物理学习天地。在这块天地里,学生可以了解到一些课本上无法学到的知识,在浩瀚的物理大海中领略到物理学的美,在网上自主学习,开阔了视野,调动了学用积极性。同时,网络学习也为学生提供了更为方便的交流沟通机会,使得师生直接的沟通更为方便快捷,学生也可以自由无所顾忌地提出自己对物理问题的看法,以此来培养学生的质疑和探究能力。网络学习展现的物理新问题也会激发学生的学习热情,激发学生对物理问题的探究能力,养成终身探究学习的习惯。
2.活动教学
活动教学可以转变课堂教学的固定模式,有着更为广阔的发散思维空间,也可以更好地展示出学生的个人能力。活动教学可以从课文科技制作、组织调查、课外活动等手段进行。无论那种课外活动都要有教师进行指导,要通过合作教学来实现,单独的个人活动往往没有广泛的控制能力,也不会在高中阶段形成常规效果。具体来说,科技制作可以自制电铃、自制平行光源、制作针孔照相机、楼梯电灯开关电路、制作潜望镜等。制作之后可以组织展评,以此来形成制作规模,并鼓励学生的制造热情。而社会调查活动的目的则是要将物理学习与生活联系起来,实现物理知识的延伸,在社会调查活动中,学生可以利用教材中的知识,结合实际去解决生活和生产中的实际问题,如学习“水能风能的利用”后,可调查当地能源使用情况、环境污染情况,并提出改进意见,还可以结合教材中的内容,调查噪声污染、热机的使用、农村用电等情况等。
总之,高中物理的科学素养培养首先要明确高中物理科学素养的基本要素,以此作为出发点,从课堂教学和课外活动两方面进行科学素养的培养,保证高中物理课堂成为学生科学素养养成的重要台阶。
一、运用探究式学习方式的意义
1.物理课程标准中对物理课程的性质作了正确的定位,其中提出:体验科学探究过程,了解科学研究方法;增强创新意识和实践能力,发展探索自然、理解自然的兴趣与热情;认识物理学对科技进步,以及文化、经济和社会发展的影响;为终身发展,形成科学世界观和科学价值观打下基础。《标准》中对科学探究及物理实验能力要求如下:
从《标准》对物理教学的要求中不难看出探究式学习方式的重要。
2.探究学习是以主体教育理论和建构主义学习理论为支撑的一种学习方式。主体教育理论特别强调:(1)人是主体教育的出发点,主体教育的直接指向是完善人、发展人;(2)自由、自觉的活动是个性发展的决定因素;(3)主体教育的目标是在教育过程中,通过培养学生的主体意识、主体能力和主体人格,发展和提高学生在教育活动中的能动性,从而造就具有主体性的社会成员。说到底是为学生提供教育资源和学习背景,创设和谐、宽松、民主的教育环境,从而把学生培养成为自主地、能动地、创造性地进行认识和实践活动的社会主体。建构主义学习理论认为:学习是学生将新的学习内容与原有知识和经验联系起来从而主动建构的过程。其一,学习是一个主动认识过程,而不是一个被动吸收的过程;其二,学习过程依赖于学生原有的认知结构,是一个同化和重组的过程,把学习对象纳入到原有的认知结构中去,当原有的认知结构无法“容纳”新的对象时,原有认知结构就进行分化、异动、重组,使之与新的学习内容相适应。
3.根据探究学习基本理论和科学探究的基本要素,学生的探究活动主要目的是:让学生在观察物理现象过程中发现问题,培养学生发现问题、提出问题的能力;学习拟订简单的科学研究计划和实验方案,能利用多种渠道收集信息,学习信息处理方法,有对信息的有效性作出判断的意识,培养初步的收集、处理能力;学习从现象和实验中归纳简单的科学规律,培养初步的分析概括能力;在解决问题过程中培养克服困难的信心和决心,体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦;养成实事求是、尊重自然规律、不迷信权威的科学态度;有将自己的见解公开并与他人交流的愿望,敢于提出与别人不同的见解,也勇于放弃或修正自己的错误观点。
4.科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一,其意义在于将学习的重心从过分强调知识的传承和积累向注重知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向学生主动获取知识转化,运用学过的知识解决实际问题,获得新知,从而培养学生的探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。
二、关于探究式教学方式的具体操作
科学探究的形式是多样的,课程标准中提出的基本要素有:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验和收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。学生的探究学习可以涉及所有的要素,也可以只涉及部分要素。科学探究渗透在教材和进行过程的不同部分。
探究教学的基本结构如下:
1.创设情景,提出问题,科学猜想。
教师根据教学内容创设情境提出问题(课题),情境创设可从生产、生活科技等现象,演示实验,故事报道等入手,或激起疑问,或产生认知冲突,激发学生学习的主动性。因为探究的动力来自于对问题的好奇、敏感和丰富的联想与假设,来自于不同观点的撞击和争辩,所以好的情境创设能使学生自己发现或提出问题;可以培养学生发现问题、提出问题的能力。这里的猜想是根据学生已有的知识或生活经验进行的,而不是凭空瞎猜。但教师在这里不必追求严密的逻辑性,要鼓励学生的直觉思维,鼓励学生善于发现问题,勇于提出问题。
2.引导讨论,设计方案。
教师要激活学生已有的知识,启发和引导学生设计研究解决问题的方案,这时要渗透科学研究的策略、方法。先从宏观上提出总体思路,设计总体方案,再对每个局部进行微观设计,这样可使学生的知识活化重组,有机组合,形成相互联系的知织结构,只有结构化的知识才能向能力转化。设计方案的过程是培养学生科学思维、提高解决问题的能力的有利契机,教师要充分发挥指导作用,让学生把思维过程暴露出来,适时地加以引导和点拨,也可以站在学生的思维层次上提出问题,给学生思维指向,同时要给学生留有思维的空间和时间,千万不能包办代替。要注意的是方案设计不仅仅为解决问题,我们要在设计过程中整合学生的知识,发展学生的能力,培养学生的创新精神,有时方案可能并不完善,可留待学生在具体操作过程中自己去发现、修正、完善。对开始阶段或难度较大的问题,教师可提供一些方案供学生选择以降低台阶。
3.学生操作,实施方案。
方案出来后让学生相对独立地进行实验操作、采集数据、查找资料等活动来实施方案。有时在实施过程中我们会发现方案不合理或不完善,可引导学生进行讨论和修改。这里要注意对学生科学态度的熏陶,培养严谨、求实的作风,培养一丝不苟、客观公正、尊重事实、坚持真理、勇于修正错误的科学修养。
4.分析讨论,得出结论。
教师要进行有效的启发,引导学生思考、组织讨论,渗透科学思想方法,诱发并鼓励学生创造性的思维火花,在实验现象和结论间架起思维的桥梁。教师要鼓励学生勇于发表自己的意见,善于吸收别人的思想,因为独立思考和互相协作同样重要。
我们知道教师、学生和教材是教学的基本要素,而构成一个开放的“实验教学系统”,则需要教师、教材、学生、媒体和实验环境五个有机联系的基本要素,对于这样五个基本要素我们必须把它们的关系处理好。一般来讲,教材、学生、媒体和实验环境都是预先设置好的,只要我们合理地利用就能发挥其应有的作用,就我国农村中学的教学情况来看,实验教学仍然是十分薄弱的环节,这除了与实验室的物质建设有关外,与教师实验教学的素质和提高实验在整个物理教学过程中的地位也有密切的关系。
一、激发学生的学习兴趣和求知欲
八年级物理第一章,设计的内容就是走进实验室,引入的实验有:(1)光的色散实验;(2)声音的共鸣;(3)“魔镜”实验。(4)人工降雨实验。这些实验直观贴近生活,实验现象引起学生持久而稳定的注意,使学生的感知清晰,启发了学生的思维与想象,这时学生会提出问题,激起他们强烈的求知欲,教师趁机告诉学生:观察和实验是研究物理问题的主要方法,许多物理知识是通过实验进行研究的,如果只凭感觉想象,会出现与事实不符的结果。
由于物理实验具有真实、直观、形象、生动的特点,所以在进行物理教学的过程中,借助实验更容易培养学生学习的兴趣,提高学习的积极性、主动性和创造性。例如,“惯性,惯性现象”一节中“用尺子打棋子”和“拉小车,木板倾倒”的实验;又如,“大气压强”一节中“覆杯实验”和“马德堡半球实验”中空气为什么有这么大的力?另外,还有“奥斯特实验”“电磁感应实验”等都是非常富有新鲜感和趣味性的实验,这类实验容易激发学生的好奇心和学习兴趣。
二、实验是物理教学过程中进行科学研究方法训练的有效途径
中学生思维敏捷,求知欲强,易于接受新生事物,富有上进心和探索精神,随着科学技术的进步,世界各国经济发展的竞争趋于激烈,要使我们的学生在将来的竞争中立于不败之地,就必须培养学生的创新意识。例如,在学习“大气压强随高度的升高而减小”知识时,布置学生自制“水气压计”,用来观察大气压随高度变化的情况,同时改作爬山用的“高度计”。在讲《电路》时,布置学生仿照小实验利用一个电池组、一个小灯泡、两个单刀双掷开关和一些导线设计一个楼梯开关电路,使行人上下楼都能控制电灯的开和关。通过这样的实验能提供学生在实践中学会基本仪器的操作和使用,从而提高学生的动手能力。实验教学的开展,可引导学生了解、体会、掌握一些基本的科学方法,培养学生的思维能力和创造能力,充分发挥学生的主体作用,让学生直接参与、充分感知实验操作的过程,利用多种感官感受实验中的各种刺激,激起他们进行科学研究、探究自然奥秘的意识,为他们的成材和攀登科学高峰打下坚实的基础。
三、深化理解课本知识,增强学生动手能力
单靠死记硬背是学不好物理的,只有对所学的知识深入理解和掌握才能灵活运用。很多物理规律需要在物理现象的基础上理解,所以一些教师通过语言讲解及演算推理得出的结论不如让学生亲自动手操作实验并观察实验想象令人信服,“千言万语说不清,一看实验就分明”,而一些课后小实验可以起到“引导”、“解惑”的推动作用,帮助学生认识和理解物理知识。例如,“组成串、并联电路”实验中,两灯泡串联时发现一只灯泡亮,另一只灯泡暗,学生提出疑问:“串联电路中各处的电流相等,两灯泡应同样亮,怎么会一只亮一只暗呢?”为此,引导学生进行讨论,决定灯泡亮暗的是灯泡的实际功率。根据P=I2R,串联电路中电流相等,功率的大小取决于灯泡电阻的大小。一亮一暗是因为两只灯泡的电阻不同,亮的灯泡电阻大,暗的灯泡电阻小。如果其中一个灯泡电阻很小,实际功率就很小,达不到亮的程度,则会出现一亮一灭的现象,使学生理解了决定灯泡亮暗的是实际功率,而不单是电流或电阻的大小。然后再引导学生探讨家庭照明电路中电灯亮暗为何不同?通过对知识的延伸,加深了对实际功率的理解。另外,串联和并联电路是一个难点,教师在课堂上讲得再好,学生练习机会少也不易掌握,因此可让学生课后自制电路元件模型(电路元件用硬纸板剪成,在棉线两端系上回形针做导线)互相检查,加强练习,效果不错。这样的实验能充分调动学生的耳眼脑,不知不觉中就会提高学生的语言表述和动手操作能力。
二十世纪七八十年代,系统科学渗入到文化教育领域,我国的语文教育及其研究也引进了系统科学原理。
系统乃是相互作用的要素的综合体。系统科学研究的重点是系统各要素之间的相互作用。要素是系统中既独立又联系的基本成分。对于静态系统,要素是构成系统的基本材料,在教学上一般指教师、学生和教材。
一、语文教学系统中的基本要素
根据上述原理,语文教学系统是由语文教师、学生和语文教材三个基本要素构成的。
1.语文教师
语文教师同其他教师一样,都处在教学系统中主体地位,发挥主导作用。教师要对语文教学的内容、对象、手段、过程等全都予以认识和改造,只有对学生有充分的了解和认识,只有能动地掌握语文及各方面的知识,才能更好地提高语文教学质量,发挥教师的主体地位作用,这是教师创造性地进行语文教学的重要前提。教师既然是主体,就承担着改造客体,使学生尽快提高语文水平的任务,这当然是不能去包办代替的。语文教师在教学中只有去认识语文教学规律,认识学生,才能提高学生的学习积极性与语文水平。
2.学生
学生在教学中既是主体,又是客体。学生是认识过程的主体,他所要学习的知识是他认识的客体。学生同时又是教学对象,也即教学的客体。在教学中,学生为教师所认识、所塑造。但是学生不是被动地接受,而是有主观能动性。
在语文教学过程中,学生是语文教学信息、知识能力的转换者和接收者,是语文教学效果、语文教学质量的体现者,只有充分调动学生的学习积极性,使之主动地介入语文教学全过程并发挥其作用,才能实现语文教学质量的飞跃。在语文教学过程中教师应激发、活跃学生的思维,使其主动参与学习。在教学过程中教师的讲授对学生来说是外因,为学生的接受提供了必要的条件,学生的接受才是内因,起着决定性的作用。也就是说,学生是学习的主体,是学好学不好的根据,教师的教要通过学生的学来起作用,没有学生在学习上的积极性和主动性,教师的信息传播是很难产生好的效果的。
3.语文教材
教材是教学的根本,没有语文教材,语文教学就无法进行。语文教材是教师教语文、学生学语文的依据和凭借。教师依靠语文教材进行教学,达到语文教学大纲中规定的语文教学目标;学生凭借语文教材,获得学习语文的门径,达到学习语文的目标。
语文教材是为实现语文教学目标而编制的,从内容到编排都为适应教学目标的特殊需要而定。语文教学的主要目标是培养语文能力,语文教材就是培养学生语文能力的主要凭借;语文教学也有开拓学生视野、丰富学生知识、提高学生文化素养的任务,语文教材是学生获取语文基础知识的主要来源,是涉猎各种社会知识、自然知识的窗口;语文教学还有向学生进行思想教育,培养他们高尚的情操、健康的审美观,提高他们思想品德素养的任务,语文教材是为他们吸收思想养料建造的园地。
从上述的三个基本要素中可以看出,无论是语文教师的“教”,还是语文教材的“编”,都是以对学生的了解和认识为前提的,更进一步地讲,都是以学生为中心进行的。所以,在这三个基本要素中“学生”是核心要素。
二、中职语文教学中的核心要素
1.中职语文教学的现状
(1)学生“学”的现状。
近年来,中职的学生来源大多是“分流生”,中考分数未达到高中录取线,大部分学生在初中已基本被“放弃”,因而学习态度不端正。根据我校对当前学生思想状况调查,约20%的学生认为读书目的是混日子,约30%是为了应付考试,争取顺利毕业,而仅有8%的学生对学习感兴趣,希望通过学习提高自己的能力。从调查数据中可以看出,这些学生中大部分学习兴趣不浓厚,学习态度不端正,基础较差,成绩不理想。目前学生的语文知识,尤其是句、段、篇章知识,语法、修辞知识、逻辑知识掌握得不够好,更不善于谋篇布局,不善于运用相应的语言表达方式,听、说、读、写的语文能力和思维能力没有得到应有的培养和提高。因而多数学生表现为书写差、错别字多,阅读理解写作能力低,直接制约其对专业知识的理解,从而影响专业课程的学习。
(2)教师“教”的现状。
在中职学校语文教学大多不被重视,加之多数文化课教师对专业缺乏了解,因而教师的教学理念没有改变。中职语文教学在很大程度上仍沿用普通高中的教学模式,教师是课堂的主宰,学生只是“知识的储存库”。不少教师习惯于把篇、章、句、语、修、逻等知识嚼碎,详尽而系统地“喂”给学生,教得支离破碎,学得粗枝大叶。这种教学模式满足于让学生听、记教师的繁锁讲析和现成的答案,忽视了学生主体作用的发挥,也阻滞了学生的思维(尤其是创造性思维)和个性的发展。这种教学模式也许在应试中能加上一定的法码,然而未必能真正提高学生运用语文工具的能力和语文素养。这种教学模式,使语文课失去了吸引力,也不合学生的胃口。
(3)语文教材的弊端。
①现有的中职语文教材内容多,容量大。由于课时量的减少,一套共两册的语文教材,每单元只能讲授一至两篇课文。教学中不能体现整个教材知识体系的系统性和完整性。
②中职语文教材更新变换慢。多年来,我校一直使用一套教材。教师的“教”变成了一种简单重复的工作,教学中缺乏应有的生气。教材内容陈旧,离学生的生活越来越远,不适应青少年学生的年龄特点和需求。有的文章难度较大,学生理解起来的确有困难。
③没有突出中职教育的特点。现有的教材缺乏对学生职业教育的考虑,缺乏时代精神,缺乏反映中职学生现实生活的作品,不能体现“以就业为导向”的新的职业教育教材观。
2.中职语文教学中的核心要素
从中职语文教学的现状中可以看出,各方面的弊端都是因为没有对学生的实际情况予以重视而引起的。
中职学生与高中学生相差甚远,他们的语文基础知识薄弱,学习兴趣不浓厚,学习态度不端正,学习方法不正确,这些直接影响语文教学的进行。在语文教学中,教师对着这个问题不予以重视,就会使教学脱离实际,更加会抑制学生的学习兴趣。语文教材的编制如不考虑学生的实际情况,就会使教学内容枯燥,学生难以接受。
在中职语文教学中,因为学生“学”的状况较为特殊、复杂,所以无论是教师的“教”,还是语文教材的“编”,都应对其更予以重视,“学生”作为核心要素的地位是毋庸置疑的。
三、抓住核心要素,优化语文教学
抓住语文教学中的核心要素,树立因材施教的理念,优化中职语文教学。进入中职学校的学生素质与进入高中的学生素质存在较大差别,因此在教学中我们应树立因材施教的理念,在遵循语文教学基本规律的前提下,体现中职生的特点,增强其“适应性”。
1.中职语文教学要与学生的语文基础相适应
中职语文教学是初中后语文教学的继续,然而中职学生大多语文素质较低,针对中职生的这一特点,我们在语文教学过程中必须控制好难易程度,循序渐进,切忌好高鹜远。因而在教学过程中,应突出语文基础知识的教学,重点进行字、词、句、文的认、释、读、写,在此基础上适当进行能力训练和提高,不能把对普通高中生的能力要求套用为对中职生的要求。
2.中职语文教学要与学生的实际应用相适应
中职学生对文化课的学习热情不高,对专业课程却比较重视,我们应该从学生注重“实用”这一特点出发,在语文教学过程中有意识地启发学生从语文学习中去发现学科之间的关系,引导学生对相关学科的探索热情。除讲究德育渗透,职业学校语文教学还必须重视职业渗透,就是这个道理。
(1)注重语言表达教学,提高口头表达能力。
中职学生毕业后将直接融入社会,口头表达能力是左右学生就业和发展的重要因素之一,在某种程度上,说出比写出更重要、更难,语言表达的教学在中职语文教学中有着举足轻重的地位。在教学中,口头表达课可以演变为“演讲与口才”课进行教学,着重强化演讲思路、演讲语言、演讲艺术、演讲气质及演讲效果的学习和训练,让原本枯燥的语文课成为一股活水。
(2)注重应用文教学,提高文书写作能力。
应用文是处理事务、沟通关系、联系工作、商洽业务等不可缺少的文字工具,能写应用文是中职生必备的素质。加强应用文教学,是满足学生实际应用需要的重要途径。然而现行的不少中职语文教材把应用文写作作为“附文”来对待,没有突出中职语文的特点。在教学实践中,我们应专门对学生进行各类应用文的教学,训练学生的应用文写作能力,相信学生会获益匪浅。
参考文献:
[1]王革玲.对中职语文教学困境的思考[J].广西教育,2010,(9).
[2]卜颜丹.对中职语文教学的几点思考[J].语文天地(高中版),2009,(5).
[3]向红静,叶安全.刍议中职语文教学面临的诸多困惑与对应策略[J].甘肃联合大学学报,2010,(4).
编著
一种著作方式,基本上属于编写,但有独自见解的陈述,或补充有部分个人研究、发现的成果。凡无独特见解陈述的书稿,不应判定为编著。(出自经济日报出版社柳建明主编的《舆论学达辞典》727页)著、编著、编都是著作权法确认的创作行为,但独创性程度和创作结果不同。著的独创性最高,产生的是绝对的原始作品;编的独创性最低,产生的是演绎作品;编著则处于二者之间(编译类似于编著,但独创性略低于编著)。如果作者的作品不是基于任何已有作品产生的,作者的创作行为就可以视为著。一部著成的作品中可以有适量的引文,但必须指明出处和原作者。如果作者的作品中的引文已构成对已有作品的实质性使用,或者包含对已有作品的汇集或改写成份,作者的创作行为应该视为编著。
教材
机械制造技术基础是机械类专业的一门重要的专业课,课程的主要内容包含了切削加工的基本要素、切削过程的基本规律、机械加工工艺规程的制定、典型零件的机械加工、机械加工精度、机械加工表面质量、装配工艺规程的制定、机械制造技术的发展[1]。该课程内容丰富、逻辑性差、理论性强、实践性强、综合性强[2-3]。目前的机械制造技术基础课程的教学模式仍然以传统的课堂讲授的灌输式教学方式为主,虽然能够快速地传授给学生大量的理论知识,巩固学生的基本知识,但是学生不能意识到所学知识的实用性,降低了学生的学习积极性,更不能够培养学生的创新能力和独立解决问题的能力[4]。以科学研究为基础的学术探讨教学模式的实施不仅能够激发学生的学习积极性,更能够培养学生的创新能力和独立思考能力,为社会培养创新性人才。本文对机械制造技术基础课程的学术探讨教学模式进行了探索。
1机械制造技术基础的教学现状
1.1教学特征与效果
随着时代的发展,对于学生的培养不但要提高其利用理论知识解决实际问题的能力,更加应该注重培养学生的创新能力、独立思考的能力和一定的科研精神,为学生进一步的学习打下基础。目前机械制造技术基础的教学目标是要求学生掌握机械制造方面的基本理论、基本知识和基本技能,为从事机械制造的现场技术工作及科学研究工作打下坚实基础。机械制造技术基础内容丰富、逻辑性差、理论性强、实践性强、综合性强,教材中的很多知识需要在实践中不断学习和贯通。长期以来,“填鸭式”课堂讲授的方法虽然使学生具有较为扎实的基础知识,但是学生产生了较强的依赖心理,缺乏独立思考能力和创新能力,阻碍了学生的进一步学习深造[5]。机械制造技术基础课程内容理论性较强、实践性强、综合性强。比如刀具角度的功用,这部分需要学生掌握刀具角度的概念和对切削加工的影响规律,能够真正运用到实际生产实践中,并能够利用辩证法去分析实际加工过程中的切削性能随着刀具角度的变化规律。然而,由于学生缺乏实际的切削加工经验,并不能够真切地感受和理解刀具角度的功用,学生从心理上不能接受和理解这部分内容,导致学生只是机械化地记忆所学内容,缺乏对所学知识必要的思考和综合分析。虽然很多高校教师提出产学研协同模式、授课+实践模式、先实践后理论模式等来提高学生的实践经验,但是对于大多数的地方高校来说,受到课时、经费和硬件设施等方面的限制,实施起来有一定的困难,而且培养出来的学生不能够接触到现在的前沿科技和科学研究工作,缺乏一定的独立思考能力和创新精神,不利于学生的进一步深造[6]。
1.2学生的学习现状
机械制造技术基础课程以闭卷考试的考核形式为主,平时成绩和实验成绩占30%,卷面成绩占70%。随着时代的发展,学生的自主能力得到发展,其学习兴趣来源于以实践为基础的应用型知识的获得,机械制造技术基础课程较强的实践性和课堂灌输式教学模式的局限性使得学生不能够真正认识到该课程相关知识的实用性,学生的学习动力主要来源于学分的获得,大部分学生以考试前的突击学习、机械记忆等方式来应付考试,使得机械制造技术基础的整体教学效果欠佳,学生的学习效果差,不能够达到教学大纲的要求。金工实习作为机械制造技术基础课程的前置课程,能够提高学生的实际生产实践知识,但是地方高校出于学生的安全、课时量和硬件设施等角度的考虑,学生动手操作的机会较少。机械制造技术的发展历史源远流长,机械制造技术基础课程所讲述知识点较为传统,但是机械制造业作为制造业的最主要的组成部分,机械制造基础技术、超精密及细微加工技术、自动化制造技术、绿色制造技术等前言科技和科学研究工作的发展均属于机械制造技术的内容。然而机械制造技术基础课程相关的前沿技术较为隐蔽,对于缺乏专业数据库查阅和文献检索能力的本科生来说,利用网络技术和学校购买的专业数据库学习机械制造技术基础的前言知识具有一定的困难,特别是对于自主学习能力差的学生来说,面对诱惑较大的大学环境,学生的自控能力和管理时间的能力欠缺。综合机械制造技术基础课程特点和学生的学习现状,探讨适合于地方高校的机械制造技术基础课程的教学模式具有一定的必要性。
2学术探讨教学模式的理论背景
大学是进行学问研究的机构,科学研究作为大学教师必须要进行的主要任务之一,导致大学中教师与学生的关系和中小学教师与学生的关系有较大差异,大学的教师并不仅是因学生的存在而存在的,教师和学生还是因对学问的研究工作而存在的[7]。大学中的科学研究工作又导致大学区别于一般职业培训学校,大学中的科学研究以基础理论性研究为基础,以创新性知识的生产、传播和应用为中心,以产出高水平的科研成果和培养高层次的精英人才为目标,在社会发展、经济发展、科学进步等方面发挥着重要的作用[8]。人才培养、科学研究和服务社会成为当代高等学校的三大职能,高校教师的主要工作除了教书育人之外,科学研究成为高校教师重要的工作。以传统课堂讲授的灌输式教学方式主要发挥了教师的主导作用和对课堂教学的组织、管理,但是忽视了对学生的主动性和创造性的开发。机械制造技术基础教材的内容较多、逻辑性差,只是编写了机械领域最基本的内容,很少涉及机械领域前沿的研究进展,内容更为古板。例如切削过程中切削力随着切削参数的变化规律,教材上仅指出其变化规律的单调递增或递减性,但是在新型材料加工过程中切削力随着切削参数的变化规律较为复杂,需要教师根据新型材料的切削加工的实际情况给学生分析其变化规律及机理。因此科学研究不仅能够推动学科理论研究的深入进行,取得原创性的研究成果,服务于社会,也能够使教学更有广度,提高教学质量,激发学生的学习兴趣,增强学生的创新能力和独立解决问题的能力[9]。为了适应现代社会对机械专业技术人才创新能力的新要求,培养学生既有解决生产实际问题的能力,又有创新能力和一定的理论深度素养,科研型大学成为各个高等学校发展的主要方向,也是一流高水平高校的重要标志[10]。
3学术探讨教学模式探索
3.1学术探讨教学内容准备
基于学术探讨教学模式的课堂教学除了讲授知识,最重要的是根据最新科研成果讲述所学知识的重要性和实用性,激发学生的学习积极性,培养和提高学生的独立思考能力和创新能力,为实际生产实践和科学研究作准备。在新的教学模式下,教材中很难理解、重点的内容,在基本知识讲解的基础上,可以通过学术探讨的方式,增加学生的学习兴趣,引导学生课后阅读相关学术论文,让学生理解所学知识的实用性和科学性;对于教材中较简单的阐述较全面的知识点,可以安排学生自学。教学手段改革的关键要求教师必须对刀具、零件加工和装备等内容十分熟悉,机械制造技术基础是从事材料精密加工研究的教师必须精通的一门课程[11]。切削加工的基本要素、切削过程的基本规律和机械加工表面质量是从事材料切削加工机理研究的教师必须进行的研究内容,机械加工工艺规程的制定和典型零件的机械加工是从事绿色制造领域的研究者必须熟知的知识点,这几部分与高效精密加工研究密切相关的知识点恰好正是机械制造技术基础课程的难点与重点内容。对于缺乏实践经验的本科生来说,理解和掌握这些内容十分困难,为了应付考试学生只能死记硬背所学知识点,降低了学生的学习积极性,更不用说提高其独立思考能力和创新精神。对于从事机械加工研究的高校教师来说,在教学准备阶段,应大量阅读与课程内容相关的科学论文,特别是较为前沿的文献资料,结合自己的科研成果,以相关科研结论来讲述相关知识点的重要性及实用性,以问题的形式启发学生独立思考相关科学实验及数值模拟结论的合理性及可行性,从而激发学生的学习兴趣,培养学生的独立思考能力和创新能力,并使其具有一定的科研素养。
3.2学术探讨课程教学方法和手段
现代教育提倡多样式的教学方法,如讨论式、启发式、问题引导式、案例式等来激发学生的学习积极性[12]。机械制造技术基础课堂教学在每次讲授知识点时,先引用相关的科研论文或者自己的科研成果来诠释知识点的实用性和重要性,提高学生的学习积极性,然后进行教材基本知识点的讲述,最后为了能够提高学生的独立思考能力、创新能力和综合分析问题的能力,可以相关的科研论文或科研成果为基础提出问题,引导学生以教材的基本知识点为基础探讨相关的科研成果,从而提高学生的科研素养。合理布置课后作业对巩固课堂理论知识和激发学生的学习兴趣具有一定的帮助作用。学术探讨教学模式的课后作业要追求一定的丰富性、多样性,改变传统的练习题模式,避免学生的抄袭现象,提高学生的科学素养。教师可以寻找与课堂内容相关的科研论文或者让学生自己检索相关的科研论文,对科研论文进行阅读,结合教材基本知识写出大概100~200字的思考体会。
3.3学术探讨课程设计和毕业设计
课程设计是机械制造技术基础教学中重要的实践环节,可以加深学生对所学知识的理解能力。目前机械制造技术基础课程设计的选题常为机械典型零件的加工工艺规程设计。在明确设计任务的前提下,可以要求学生选用多种工艺方案和工艺路线,引导学生利用绿色制造等前言科技来分析多种工艺方案和工艺路线的利弊,让学生更为直观地体会合理选择零件工艺方案和工艺路线的重要性以及了解绿色制造技术前沿科技的概念及实用性[13]。毕业设计是普通高等院校各专业教学计划中的重要组成部分,是对学生本科阶段所学专业知识的综合、深化和升华,着重锻炼学生利用各种资源来检索所需知识并解决实际问题的综合能力[14-15]。目前大多数地方高校的毕业设计选题多为机械典型零件的加工工艺及夹具设计、数控机床部件的设计、机械加工模具的设计等,其中机械典型零件的加工工艺及夹具设计与机械制造技术基础课程设计、机械设计制造及自动化综合课程设计的内容有较多重复的地方。为了能够进一步提高本科生的创新精神、独立思考能力和科研能力,地方高校应该打破机械设计制造及自动化专业毕业设计题目的限制,高校教师依据自己的研究方向给学生拟定毕业设计题目,让学生进行新材料或传统金属材料的切削加工试验研究、基于绿色制造合理工艺路线的选择和有限元仿真切削加工性能研究,使得学生能够对机械制造技术基础中相关理论知识有更深层次的认识,也提高了他们的科学研究能力、从事工程试验和对试验数据分析处理解释的能力。
考试的本质是推测考生的心理结构——能力.在纸笔测试时,试题中的情境刺激考生,涉及的学科内容唤醒相应的储存,规定的应答形式激活考生的心智,作答情况展示了考生的心理结构.可见,推测心理结构是试题的任务,刺激情境、应答形式、学科背景是构成试题的基本要素.因此,在命制初中科学探究性取向试题时,我们构建了如图所示的三维空间模型,具体阐释如下:
1.1 探究能力
《初中科学课程标准》指出:科学的核心是探究,科学探究的方式和过程是多种多样的,没有一成不变的模式,但具有一些基本要素,如:提出科学问题;进行猜想和假设;制定计划,设计实验;获取事实与证据;解释、检验与评价;合作与交流等.许多学者认为科学研究的过程其实也是问题解决的过程,并提出了多种“问题解决”模式,科学研究中问题解决的一般过程如下:
综合分析科学研究中问题解决的过程,以及课程标准与《考试说明》对科学探究的认识,我们认为考查学生的探究能力,在纸笔测试时可从推测以下四种能力入手:①认识问题和提出假说的能力;②研究计划的设计和实行的能力;③研究资料的分析和解释能力;④推出结论和评价能力,上述能力即为探究性取向试题的落脚点.
1.2 研究情境
科学是以多样统一的自然界为研究对象的探究活动,科学情境主要有以下层次:个人和家庭、社区(公共的)情境、世界生活(全球的)情境、历史相关性的情境.目前, PISA测试也重在考察年轻人用知识和技能来应对真实生活中挑战的能力.因此,我们倡导探究性取向试题的情境应源自学生的学习与生活,或生产与社会,或自然与历史,以引导学生细心体会自身接触的事物,关注科学、社会、技术、自然的和谐发展,客观地看待科学史实,考查学生在真实生活中创造性运用知识和技能的能力.
1.3 背景知识
试题所涉及的背景知识应立足于初中科学课程的内容领域,具体为:生命科学,物质科学,地球、宇宙和空间科学,科学、技术与社会.在这些领域中,作为探究性取向试题所涉及的背景知识,最好是《考试说明》所要求的、对学生后续学习起重要作用、学科的主干核心知识.这样,利于引导师生以发散的思维深入关注核心知识,以探究的方式处理教学内容,引领教师有效教学,促进学生健康发展.当然,个别试题的背景知识超越初中科学课程要求,体现考试也是学习的理念,考查学生的学习能力,也未尝不可,但在整卷中所占的比例需控制得当.
2 试题命制的举例与反思
现以2011年浙江省初中毕业生学业考试(台州市卷)为例,交流初中科学探究性取向试题的命制意图与考后思考.
例1 (第16题)科学家通过比较如图与马相似动物的骨骼化石,以及它们的生存时期,认为它们是现代马的祖先.科学家不能直接从图中获得的演化证据是
A.腿骨结构大部分相同 B.足趾个数逐渐减少
C.中足趾逐渐变得发达 D.遗传物质基本相近
参考答案 D
【命题意图】 本题考查学生分析资料、识别证据的能力.以科学家比较化石、推测生物演化历程为情境,考生通过分析比较骨骼化石资料,识别演化证据,试图在推测能力的同时,让学生体会生物学家的部分工作方法.
【预测难度】 0.70
【实测难度】 0.87
【考后反思】 本题涉及了化石、生物演化、遗传物质等背景知识,没有超越初中科学要求,题干叙述、资料呈现清晰易懂,选项干扰性较弱,有效地降低了试题的难度,实现了考查目的.
例2 (第31题)如右图是一枚简单的液体燃料火箭结构图,小明所在班级以“火箭中的科学奥秘”为主题开展了系列活动.
(1)模拟火箭升空的原理:三组同学分别进行了下列活动,其中现象产生的原理与火箭升空相同的有______。
(2)验证火箭顶部圆锥形能减少摩擦:某同学利用不吸水、硬质的纸张,制成等质量、密封的圆锥体和长方体,在同一高度让两者同时自由下落,如图所示.
①为比较两者所受摩擦力的大小,他们需观察______;
②为使实验效果更明显,下列措施可以采用的有_______.
A.在更高处让两物体自由下落
B.用木头替代纸张进行实验
C.让两物体在水中自由上浮
参考答案 (1)A、B(写对一项得1分,有错答不得分) (2)①两者落地的先后 ②A.
【命题意图】 本题考查原理分析、实验设计等能力.第1小题以火箭的升空原理为主题,把相关小实验置于一起,考生需先分析原理再归类选择,试图体现高科技产品与普通小实验在原理上的一致性;第2小题采用控制变量的方式模拟探究火箭顶部外形设计优势,以实验效果为视角,从效果转换、方案改进两角度入手,考查实验的设计能力.整题关注当代科技、突显实验探究,期望建立联系,进行有意义的探究.
【预测难度】 0.67,0.56,0.55.