文章通過分析冶金傳輸原理課程在目前教學中存在的一些弊端,提出研究型教學的根本目的是要培養學生探根究底的思維方式,鼓勵學生在課堂上“打破砂鍋問到底”,研究型教學在冶金傳輸原理課程的教學中切實得到了踐行。針對冶金傳輸原理課程的特點,建立了啟發式的動態課堂,培養學生建立問題-探究式的思維方式,提高了學生舉一反三的能力。
關鍵詞:冶金傳輸原理;啟發式教學;舉一反三
冶金傳輸原理課程是冶金工程專業學生的必修課,該課程理論性較強,對初次接觸的學生來說很抽象,公式很多且繁瑣,對定律和公式的導出是難點和重點。西安建筑科技大學的冶金傳輸原理課程在傳統教學中存在一些弊端和不足,例如課堂上老師向學生全程灌輸知識,學生學習缺乏自主性,學生的能力培養被弱化,導致學生學習效率低下,創新和思辨能力薄弱,課堂上老師只是將公式和定律照本宣科式的“介紹”給學生,而不是幫助學生探本溯源的去挖掘定律、公式背后的思想和本質。冶金傳輸原理這門課的精華不在于記住公式和定律,而在于啟發學生的科學思維和邏輯,應從最本質的地方給學生深入的講解。例如動量傳輸部分不應只是告訴學生這是伯努利方程、N-S方程、歐拉方程等等,應從ρv的本質含義講起,同時可從學生以往所一直接觸的固體受力-運動過程做類比演化和分析,幫助學生理解新的抽象的微元體法的概念和思維,這對培養學生舉一反三的能力很有幫助。
1研究型教學的培養目的
在落實研究型教學這一模式之前的首要任務是弄清研究型教學的目的。何為研究型教學?研究型教學不是研究與教學簡單地疊加,而是兩者的有機融合,其中研究也不只是單指科學研究,而是指研究型思維。從《冶金傳輸原理》這門課程的特點來講,研究型教學的目的是要引導學生主動探本究源、學會將問題類比分析和理解,從而舉一反三。筆者認為,研究型教學不光要從傳統教學思想上進行改革,而且對于教學模式和教學策略應有所創新,這三者應是三位一體相輔相成的。
2研究型教學實踐
西安建筑科技大學冶金工程學院鋼鐵卓越班采用研究型教學后取得了良好的效果。課堂采用小班化的互動式授課方式,充分調動學生的積極性和學習興趣,摒棄以往由老師陳述授課為主導的模式,讓學生成為課堂的主人,教師進行引導和幫助的方法,來建立動態式和自由式的課堂。
2.1動態式課堂的建設
動態課堂的建設需要老師和學生雙方面共同努力,缺一不可。在課程教學中,動態“教”與“學”被有機整合。首先,授課老師要從根本上為學生探究問底的學習服務,學生成為課堂的主人,不再由老師主宰課堂。教師根據每個學生的不同情況,及時調整教學進度和方法,真正使學生成為課堂的主人。“以學定教,順學而導”,針對學生理解困難和內容抽象的章節,教師定期給學生答疑,幫助學生理解,解答學生學習中的疑惑,讓學生的學習需求得到反映;針對學生理解容易的部分則加快教學進度。另一方面,學生也參與到了動態課堂的建設中來,學生在老師創設的主動探究的課堂氛圍中,敢于提出自己的問題以及對課程內容的見解,學生的潛力得到挖掘,課堂也異常富有活力。在動態課堂建設的過程中老師的“教”與學生的“學”相互促進,大大提高了課堂教學質量。
2.2概念和實例性講授
冶金傳輸原理課程的內容比較抽象,所涉及的公式很多,給學生的印象是浮于理論和推導,讓人感覺是“飄在空中”一樣,學生反映該課甚至比高等數學、大學物理這種課程更加偏向理論,從而難以體會這門課程的實用性。實際上,這門課程的實用性是及其重要的,在冶金當中每個流程幾乎都涉及到傳輸原理的知識和應用。因此,要給學生在課堂上以概念和實例講解為主,盡可能簡化一些公式的演變和推導過程。比如對伯努利方程可以畢托管和文丘里光等為例子進行分析和講解,這有助于學生產生更強的“認同感”和“實用感”。但要注意的是,對原理性和少數重要的公式如連續性方程、歐拉方程、N-S等還應詳細講解其中的推導和思想。此外,還應幫助學生進行類比分析和學習,比如可以動量傳輸為重點,充分挖掘其中各部分內容之間的聯系,在講授熱量傳輸和質量傳輸過程中,基于三種傳輸現象的類似性,將它們與動量傳輸進行深入對比和學習,更快速理解和消化其中的知識和內涵,從而使得學生能夠把三傳理論串聯起來學習和理解。
2.3啟發式教學
學起于思,思源于疑。采用啟發式教學模式進行施教,課堂對學生來說就會出現魔術般的吸引力,極大調動學生求知的欲望。在這種理念的指導下,研究型的思維被帶到課堂教學中,在課堂上教師主動設問,引導學生自發的去思考,啟發學生的思維,并將科學研究的成果轉化為課堂上教學的資源,及時給學生引入學科的前沿動態。冶金傳輸原理的授課從物理概念的來源講起,并鋪墊一些有趣的歷史背景,讓科學家在提出概念時候的創新思維被學生所了解,從而極大的激發學生的興趣和創新性。在課堂上介紹有關課程內容的科研成果,鼓勵學生就科研內容嘗試創造性地應用,將這些概念公式落實到實際應用中,將枯燥的理論轉變為鮮活的實例。例如,在講授普朗克邊界層理論之前,首先提出達朗貝爾之謎,引發學生對N-S方程的質疑和討論,培養學生勇于批判大膽創新的精神,并進一步研究思考如何解決這一問題,最后順理成章的引出普朗克邊界層理論,如此以來,必定會加深了同學們此理論的理解,同時也了解了N-S方程的不足。接著,介紹冶金熔體方面研究中邊界層理論的應用,讓學生應用前面所學知識解決其中有關動量傳輸的問題。
3研究型教學的實踐
研究型教學理念在西安建筑科技大學冶金工程學院冶金傳輸原理課堂的教學中得到了比較充分地應用和實踐,對教學效果起到了很好的促進作用。我們采用研究型教學這種方法來對冶金傳輸原理課程進行改革,充分調動了學生學習的積極性和主觀能動性,課堂上讓學生成為主體,教師只是配合和引導學生,幫助學生建立創新型的思維方式,形成的學習、探索與研究相結合的教學模式。在實踐中,研究型教學模式的引入明顯提高了課堂的教學質量,保證了學生的學習效果,學習成績明顯提高,相比未采用研究型教學的班級有明顯優勢。在復習課中,學生對于所需知識信手拈來,并且理解深刻,對于老師的提問總能舉一反三。此外,研究型教學極大提高了學生的創新性,改變了以往被動接受教材知識的缺陷,在課堂上有疑問的地方學生總是打破砂鍋問到底,對于一些印刷錯誤內容大膽指正;采用研究型教學模式后,學生的主體性體現明顯,不少學生會產生自己獨特的見解,并初步展現了一定的研究和創新能力。學生通過參觀實驗室,主動參與自己感興趣的研究中,將冶金傳輸原理的理論知識應用于實踐中,提升了學生的應用和創新能力。
參考文獻
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作者:劉起航 王超 楊雙平 魯路 單位:西安建筑科技大學冶金工程學院
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