(國防科技大學航天科學與工程學院,湖南 長沙 410073)
摘要:工科專業(yè)課程概念多、專業(yè)術(shù)語多,不重視引入環(huán)節(jié)容易影響教學效果。本文首先從認知結(jié)構(gòu)構(gòu)建、引導式教學思想和激發(fā)創(chuàng)新思考三個方面說明了專業(yè)課程教學引入環(huán)節(jié)的重要性,然后以專業(yè)課程“航天系統(tǒng)應用系列之衛(wèi)星導航”為例,介紹了教學引入環(huán)節(jié)的實踐。
關(guān)鍵詞:工科專業(yè)課程;引入環(huán)節(jié);引導式教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)21-0230-02
工科專業(yè)課程一般設置在大學生高等教育階段的后半段,目的是培養(yǎng)大學生利用基礎(chǔ)知識解決專業(yè)問題的能力。由于工科專業(yè)課程通常具有概念多、專業(yè)術(shù)語多及體系冗雜等特點,對剛剛?cè)腴T的大學生來說,大量的專業(yè)術(shù)語和專業(yè)理論公式容易成為學習進程中的攔路虎。本文所說的“引入環(huán)節(jié)”主要指專業(yè)課程教學初始階段的引入。在課程教學的初始階段,如果不重視引入環(huán)節(jié)直接開展教學,很容易使學生產(chǎn)生“望而生畏”、“知難而退”等心理,影響教學效果。但根據(jù)作者的經(jīng)歷,在工科專業(yè)課程教學初始階段忽略或弱化引入環(huán)節(jié),采用直接的開門見山的方式開展教學的并不在少數(shù)。缺乏引導環(huán)節(jié)的專業(yè)課程教學往往使學生開始就面對大量的專業(yè)知識,“只見樹木,不見森林”,由于缺乏對背景和全局的了解,學習的知識很難做到活學活用。
一、對專業(yè)課程教學引入環(huán)節(jié)重要性的認識
俗話講“萬事開頭難”,對于專業(yè)課程學習同樣如此。作者認為,引入環(huán)節(jié)是工科專業(yè)課程教學的重要階段,必須引起足夠重視。
1.合適的引入環(huán)節(jié)有利于學生認知結(jié)構(gòu)的構(gòu)建,符合認知學習理論。認知結(jié)構(gòu),就是學生已經(jīng)獲得的知識內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)。認知學習理論認為,學習是學習者內(nèi)部認知結(jié)構(gòu)的變化。學習過程是內(nèi)部認知結(jié)構(gòu)的組織與重新組織的過程。學生原有的認知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)知識,是學習新知識的關(guān)鍵,學習是以早期獲得的實際經(jīng)驗為基礎(chǔ)的。任何脫離學生已有經(jīng)驗的教學,都是違反學習規(guī)律的,不會有好的效果。合適的教學引入環(huán)節(jié)可以建立專業(yè)課程與學生已有經(jīng)驗和知識結(jié)構(gòu)的聯(lián)系,從而有利于學生在原有認知機構(gòu)的基礎(chǔ)上學習課程新知識。如可以通過合理設計案例或合理回顧基礎(chǔ)知識,使學生從已有經(jīng)驗的角度了解本專業(yè)課程研究問題,從而能從自身知識結(jié)構(gòu)解釋專業(yè)課程,順利實現(xiàn)認知同化。當然,在設計引入環(huán)節(jié)前,老師需要對學生的知識基礎(chǔ)做充分的調(diào)研了解。
2.重視專業(yè)課程引入環(huán)節(jié)與引導式教學思想相一致。引導式教學提倡通過問題等方式啟發(fā)引導學生學習新知識、新概念。作為一種積極的雙向教學模式,引導式的教學模式更能充分調(diào)動和發(fā)揮學生在學習中的主體作用,有利于學生主動獲取知識、發(fā)展能力;更能激發(fā)學生的內(nèi)在學習動機,使內(nèi)在動機與責任感相結(jié)合。因此,引導式教學是適應大學生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一種重要模式,近年來受到廣泛推廣和應用。專業(yè)課程的引入環(huán)節(jié)可以看作引導式教學在課程初始階段的應用。可以設計引入環(huán)節(jié)使學生從自身經(jīng)驗了解課程,可以從生活中事例出發(fā)提出一個技術(shù)問題,引導學生思考解決如何解決問題,需要哪些專業(yè)知識,從而引導學生順利進入專業(yè)課程的學習。引入環(huán)節(jié)的目的就是消除專業(yè)課程的陌生感,激發(fā)學生的內(nèi)在學習動機和興趣,激發(fā)學生學習專業(yè)課程的主動性。該目的和引導式教學思想不謀而合,只是引導式教學思想可用于教學的各個階段,具有更廣泛的意義。
3.恰當?shù)囊氕h(huán)節(jié)有利于激發(fā)學生的創(chuàng)新思考。創(chuàng)新能力就是人們產(chǎn)生新認識,新思想和創(chuàng)造新事物的能力。在競爭激烈的知識經(jīng)濟時代,大學生創(chuàng)新能力的高低直接關(guān)系到我國的整體創(chuàng)新能力和綜合國力。每個專業(yè)課程的知識體系都是在一定的需求背景條件下,解決某些專業(yè)問題而研究建立的。在專業(yè)課程的引入環(huán)節(jié),如果交代清楚專業(yè)課程所研究的專業(yè)問題,給出其他專業(yè)解決同樣問題的思路和嘗試,則會大大開闊學生眼界,也激發(fā)學生利用其他學科知識或方式解決同樣問題的熱情。著名科學家錢學森認為,創(chuàng)造性思維往往在不同學科知識和思維方式的交叉滲透中產(chǎn)生。通過合適的引入環(huán)節(jié),學生對所學專業(yè)課程會有更深刻的認識,不僅理解本專業(yè)課程形成和發(fā)展的思路,也對其他相關(guān)課程的思路增進了解,必然有利于多種思維方式的交叉碰撞,從而產(chǎn)生新的思考和嘗試,從而有利于激發(fā)創(chuàng)新思想的產(chǎn)生。
二、專業(yè)課程教學引入環(huán)節(jié)的實踐
下面以專業(yè)課程“航天系統(tǒng)應用系列之衛(wèi)星導航”為例,介紹作者教學引入環(huán)節(jié)的實踐。衛(wèi)星導航是面向航天專業(yè)本科生的一門專業(yè)課程,目的在于以衛(wèi)星導航為例介紹航天系統(tǒng)應用技術(shù)。從課程性質(zhì)上分析,衛(wèi)星導航是衛(wèi)星技術(shù)的應用,其內(nèi)容涉及到衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星通信、導航定位、測速測姿等多個方面。從教學對象上分析,學生是航天專業(yè),對衛(wèi)星技術(shù)基礎(chǔ)知識比較熟悉,但對定位測速測姿等導航專業(yè)知識缺乏了解,而衛(wèi)星導航所要解決的問題恰恰是導航定位測速測姿等問題。因此,如果開門見山地介紹衛(wèi)星導航技術(shù),學生對課程的重要性缺乏足夠的認識,學習的積極性和主動性就會受到影響,面對專業(yè)概念和專業(yè)公式就容易產(chǎn)生畏難情緒。針對上述情況分析,作者在該課程教學中增大了引入環(huán)節(jié)的比重,專門利用1個學時進行課程引入,目的在于幫助學生充分克服導航知識欠缺這個攔路虎,幫助學生充分認清衛(wèi)星導航所解決的問題及衛(wèi)星導航的重要價值,增加學生學習的積極性和主動性。
為了引入導航的概念,作者從學生大都有的“看地圖找路”的情景說起,你手上有張地圖,要到某個地方去,你需要確定的第一件事情是什么?大家很容易想到首先要確定自己在哪里,這就是對自己的導航定位。下面很容易引出導航的概念,導航的字面意義是“引導航行”,其狹義的概念就是確定自身運動狀態(tài),包括位置、速度、姿態(tài)等,這對于導彈、飛機、艦船等的飛行或行駛都具有重要意義。這里利用學生已有的經(jīng)驗,自然地引入了導航的概念,并使之迅速內(nèi)化為自己的認知,后續(xù)衛(wèi)星導航課程的專業(yè)知識都會建立在導航的概念上,有利于實現(xiàn)衛(wèi)星導航專業(yè)知識的構(gòu)建。
引入環(huán)節(jié)的第二步是讓學生了解導航的常用技術(shù)方法。還是從學生容易理解的場景出發(fā),如果你從某個你知道的路口往南走了10分鐘,又往西走了10分鐘,你又知道你的行走速度大概是1分鐘100米,你也很容易在地圖上大概估算出你現(xiàn)在的位置,這就是慣性導航的方法;大家都知道看北極星可以找到北方,不容易迷失方向,事實上觀察星星不僅可以辨別方向,還可以大概確定自己的位置,這就是天文導航方法;天文導航中的星星離我們很遠,如果我們用衛(wèi)星代替星星,大家都有衛(wèi)星軌道等相關(guān)知識基礎(chǔ),我們知道衛(wèi)星的位置,則能夠利用衛(wèi)星確定我們自己的位置,這就是衛(wèi)星導航方法。這里我們從學生經(jīng)驗出發(fā)介紹了三種常用導航方法,學生一方面對導航基本方法有了深入了解,另一方面很容易想到各種導航的特點(如慣性導航是航跡推算,時間越長精度越差;天文導航需要天文信息,一般精度有限;而衛(wèi)星導航需要有足夠的衛(wèi)星,且要接收衛(wèi)星信號),從而很容易激發(fā)學生的創(chuàng)新思維,有利于在未來的研究和應用中利用多種手段取長補短解決導航問題。
引入環(huán)節(jié)的最后是激發(fā)學生對衛(wèi)星導航學習的興趣。GPS衛(wèi)星導航很多學生都聽說過,現(xiàn)在的手機導航、汽車導航中也常常用到。通過一些GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應用實例和我國正在建設的“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)的介紹,使學生認識到衛(wèi)星導航所具有的廣闊前景和重要意義。本部分的教學激發(fā)了學生對衛(wèi)星導航課程重要性的認識,學生學習的主動性和積極性顯著提高。
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收稿日期:2016-11-28
作者簡介:張紅良(1981-),男,漢族,江蘇沛縣人,講師,研究方向:航空宇航科學與技術(shù)。