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力学系列课程现行的教学方法大多是通过各种手段将这些课程的知识传授给学生,最后通过考前复习和考试对其归纳提高。在此过程中,学生多数处于被动、应付状态,难以摆脱从理论到理论,理论脱离实际模式的束缚。学生理论联系实际、独立分析问题、解决实际问题的能力差,这与培养2l世纪人才模式很不适应,力学系列课程的教学改革已是当务之急。目前国内外许多大学的力学相关课程设置了课程设计实践环节,课程设计的数量有所增加。如中南大学的结构力学课程设计,吉林大学的材料力学课程设计,湖南大学的振动力学课程设计,美国的斯坦福大学在理论力学增设了实践环节等,都取得了较好的效果。在增加课程设计数量的同时,一些高校更较重视课程设计内容的改革,如南京航空航天大学的有限元课程设计是针对实际的索拉桥进行分析,在提高学生理论联系实际、独立分析问题与解决实际问题的能力方面作了有益的探索。我校工程力学专业所设课程主要有CAD/CAM软件应用、.net程序设计、理论力学、材料力学、流体力学、振动力学、机械设计基础、结构力学、弹性力学、有限元和工程分析软件及应用等课程,其逻辑性和系统性对于培养学生的分析问题的能力非常有利,但在力学学习过程中,教师和学生会经常遇到一些没有见过的实际问题或力学模型,工程意识和分析、解决实际问题能力较弱的人,往往思前想后不得其解,以至于束手无策;反之,工程意识和分析、解决实际问题能力较强的人则往往能自如应对一切难题。为了培养和提高学生的工程意识和分析解决问题的能力,2006年开始,我校力学专业开设了课程设计实践教学环节,如“有限元软件应用课程设计”和“工程力学课程设计”,2011年又增设了“结构优化设计”和“CAM/FEM软件应用课程设计”。但总的来讲,力学专业的课程设计综合性较差,特色不明显,课程设计题目的难度、涉及的知识面、能力的培养均有待改进。
二、工程力学专业课程设计改革中存在的问题
目前我校课程设计改革中存在的问题主要表现在以下几个方面:一是课程设计题目和任务书拟定方面,均由指导教师事先确定分派给学生,由于指导教师所掌握的工程资料有限,课程设计的内容和范围局限性较大,题目类型较少,研究方向也较集中,学生并不能根据自身的特点和兴趣爱好,去选择他们感兴趣的题目进行设计,而是一味进行强迫式学习,完成所谓的设计任务。学生目前经过课程设计后并不能应对就业后工作过程中复杂多样的技术难题。二是课程设计研究内容与工程实际问题有偏差。课程设计都是承接基础理论与工程实际的重要环节,学生非常希望将自己所学的理论应用于实际,在实际中检验自己的知识,但由于学生体会不到理论与实际的联系,课程设计并不能充分调动学生学习主动性和创造性。三是课程设计时间在安排上与课堂教学存在一定的时间间隔。在课程设计过程中,对于理论知识不够扎实的部分学生来说,会有一种惧怕且无从下手的感觉,很难投入足够的精力和时间认真完成课程设计。而课程设计形式基本上是以小组为单位,小组成员围绕一个核心题目完成不同方面的设计任务。由于学生的理论基础和解决实际问题的能力存在差异,“能者多劳”的现象就会出现。如果指导教师指导不到位,检查力度稍低,就很容易出现个别学生不做或少做设计内容,甚至还出现抄袭他人成果的现象。由此可见,工程力学专业课程设计改革的空间较大。
三、工程力学专业课程设计改进的思路与方法
一方面,课程设计应选取具有一定的工程或社会实际背景,体现应用性、先进性、综合性的题目,可以使学生对工程实际问题的复杂性有一个初步认识,检验学生对该课程理论基础知识的理解和掌握程度,培养学生通过综合运用该课程和相关课程的基本理论知识来分析和解决工程实际问题的能力。另一方面,能使学生树立起正确的设计思想,养成实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风和严谨、谦虚的科学学风,更能使学生在自主性、探索性、创造性和合作性方面得到培养。
1.指导教师应该重视课程设计题目和内容的选择。
斯滕豪斯明确指出:教师的身份是“和学生一起学习的学习者”,只有这样,才能通过发现法和探究法而不通过传授法进行教学。在课堂教学过程中,教师不仅要教授理论知识,还要注意理论联系工程实际,通过列举工程实例、设置问题情境等多种方法,让学生感受到理论学习是手段,实际应用才是真正目的。随着社会发展,各种资讯日新月异,教师不能仍保持传统的观念,而必须在教学生涯中通过不断学习搜集和处理更多关于课程内容的相关资讯,熟悉教育改革趋势和重点,更新补充专业知识,提高专业能力;了解该专业学生的学习特点和兴趣爱好。这样,教师才能根据课程内容确定适合教学目标和学生感兴趣的课程设计题目,并且真正做到理论与工程实际的联系、对知识的综合应用、全方位的展开学生的思维和最大限度地解放学生的思想,才能充分调动学生学习的主动性、积极性和创造性,培养学生解决实际问题的能力和应变思维能力。
2.课程设计应与工程实际相结合,针对不同课程内容及培养目标采用多种形式的课程设计方法。
比如《理论力学》,它是一门理论性较强的专业技术基础课程,教师在讲解过程中多是针对抽象化理想的力学模型,学生在课堂学习中通常感觉理论知识很好懂,但自己动手练习的时候却无从下手,理论和实际总是联系不到一起。为此,教师在讲授过程中可采用工程实例教学法,即选择一些具有代表性、启发性、时代性的实例,通过学习和讨论,使学生对知识有更深层次的理解,从而激发学生应用知识的热情。教师可以通过布置相关知识的小论文,学生通过查阅资料、撰写小论文的形式,深刻理解力学知识和工程实际问题间的联系。《材料力学》课程除可设置实验教学环节外,还可以确定一些简单。的等值杆结构,让学生从选择材料到外形设计,从安全校核到经济评价等实际操作过程中,去体会理论和实际问题间的联系。而这样的任务可以安排在学生课堂学习过程中完成。对于那些需要扎实的理论基础知识,并且要有足够的时间进行实践的课程设计,可以安排在下一学期进行。由此实现理论与实践的相互渗透、相辅相成,改变实践活动与教学内容游离的状况。
3.在课程设计中,强调学生为主体,充分发挥教师的引导作用。
本文作者:闫新豪工作单位:汉中职业技术学院
汉中职业技术学院药物化学课程标准是以(教高[2006]16号)精神为指导,参考了同类高职院校药物化学课程设置,根据我校药学专业教育的实际情况,经多方讨论总结形成的。通过理论与实际应用有效结合来实现,准确把握本门课程在人才培养方案中的作用和地位,教学设计、方法、手段的选择必须以高职人才培养目标为依据,与国家规定的高等职业教育就业岗位要求相一致。课程教学目标和组织与学院大力发展的职业教育、创办职业教育特色相匹配,体现职业教育、技能教育、工学结合等办学理念。
课堂提问平时作业占期末总成绩的15%,在教学设计中应注意以下四个方面:结合实例,激发学生的学习兴趣学习兴趣是学好知识的动力。只有有了探究知识的欲望,才能自觉地学习并学好。比如在讲吗啡时,可以先告知学生吗啡来源于婴粟而婴粟是一种。学生会产生疑问,怎么可以用来治病?为什么?在使用过程中有无限制?引起学生探求答案的兴趣,从而导入新课。采用多种教学方法,使学生易学易记以药物结构为主线,用思维导图引导学生逐步学习、理解、掌握识。分析药物的结构特点(有哪些特征基团),由药物的结构分析药物的性质,由药物的性质分析药物的稳定性,由药物的稳定性分析药物的贮存原则,由药物的结构分析药物的构效关系(图1)。通过图示学生能产生联想同时能产生分析问题的能力和解决问题能力,如阿司匹林的思维导图(见图2)。对于分析阿司匹林的结构,找出其特征基团:酯键和羧基,酯键对应的性质是易水解,羧基对应的性质是显弱酸性,由于易水解产生含有酚羟基的水杨酸而易氧化,与三氯化铁溶液显紫色。没有水解的阿司匹林结构中无酚羟基则没有这两个反应,此反应可鉴定阿司匹林是否水解。阿司匹林易水解,稳定性较差,所以需密封、防潮保存,避免水分的侵入,避光,减小光对它的影响。在其结构中具有游离的羧基,对胃肠道有刺激性而产生不良反应,如对羧基进行结构修饰,使其成酯、成盐或成酰胺,可避免不良反应的产生。这样环环相扣,使学生增强了分析问题能力,加深了记忆。
注重启发引导,充分调动学生的主观能动性举一反三采用启发式进行授课,把教学内容化繁为简,变虚为实,变抽象为具体,以解决课程中的重点难点。如在讲述解热镇痛药章节时给出案例:一个两岁的小孩被她心神错乱的母亲送到急诊室,她告诉大夫孩子大约吃了半瓶对乙酰氨基酚片,洗胃后,医生推荐口服5%的乙酰半光氨酸,问对乙酰氨基酚的代谢途径怎样、产生何种毒性、为何使用乙酰半光氨酸进行急救?此案例必须掌握对乙酰氨基酚的结构、代谢途径、作用机制等重点知识,才能正确的解答案例中的问题,因此通过案例的分析讨论,使同学们对各种重点药物的结构、理化性质、代谢途径、药理作用及如何应用等难点内容有了更加深刻的理解和记忆同时能够培养学生批判性思维[4]。重视多媒体教学,应用多种教学手段充分利用多媒体课件等现代化教学手段[5],加深学生对相关知识的理解,增强学生的学习兴趣。药剂学涉及操作车间和很多制药机械,学校不可能具备所有的设备,因此应充分利用现代化教学手段,利用多媒体技术,制备集图片、文字、声音为一体的课件,全方位展示制药企业的车间设计、设备结构及工作原理,使不易口头表述清楚生产过程能够通过课件演示变的一目了然,起到事半功倍的效果。具体设计在90分钟(2学时)的理论教学中,10分钟的教学导入、5分钟的知识链接、10分钟的教学互动、50分钟的课堂教学、15分钟的课堂结束总结。在实验教学中,把全班学生分为10个小组,每组4人开展教学大纲实训项目。
我校是率先开设煤层气抽采技术专业的高职院校之一,该专业于2010年申报成功,2011年开始招生,现在校学生共174人,第一届毕业生已全部就业。我校煤层气抽采技术专业是矿井通风与安全专业群中专业之一,也是矿井通风技术,安全技术管理专业向矿井瓦斯防治方向的一次延展和深入,侧重点在于煤矿井下煤层气抽采技术和管理。该专业立足于实际能力培养,主要涵盖煤矿井下开采、通风、监控、抽采、安全管理等方面学科,构建以煤层气开发与利用的设计、施工管理等工程技术为主线,兼顾相关知识、素质教育,培养出综合素质高、适应市场能力强的应用型高端技能专门人才的课程体系。
2目前存在问题
2.1课程定位的局限性
我院该专业毕业生主要面向煤层气开发企业和矿山企业,但现课程设置中较少涉及煤层气地面开采与利用,学生毕业后尚不具备到煤层气、页岩气相关企业进行地面开发、设计、施工及管理所需的技能、知识和专业素质,学生无法到地面开采的相关企业工作,尚不能扩展学生就业的需要。
2.2课程设置不尽合理,教学内容有待调整
该专业的课程设置是在我校煤矿开采技术、矿井通风与安全的相关课程较简单综合,造成部分教学内容不足。如地质课程,仅开设了普通地质、瓦斯地质,但该专业的地质课程应涵盖的矿床学中的煤地质学、石油天然气地质学,煤层气地质的基础理论和基础知识较少涉及,这些在《瓦斯地质课程教学内容探讨》中有详细论述。如瓦斯防治和煤层气抽采技术的课程设置部分内容重复,在瓦斯防治中已涉及了瓦斯抽采的部分内容,且深度较浅。
2.3教材体系建设薄弱,教材空缺现象突出
该专业的许多课程多来自于相关专业,因专业差异以及教材编者知识结构局限性,国家规划教材很少,所用教材只是编者专著或别的专业的适用教材,通识性差,对该专业并不完全适用,造成学生知识的掌握与实践脱钩或者实用性不强。很多课程还没有教材,授课教师只能根据自己的学识,在众多教材、专著内选择认为适合的内容进行授课,授课内容零散,涉及学科理论深浅不一,缺乏系统性、通识性和科学性。如煤层气勘探与开发,包括了煤层气地质、煤层气开发、煤层气利用等众多课程的教学内容,针对性不足。
3煤层气抽采技术专业课程设计与构建
3.1煤层气抽采技术体系分析
煤层气赋存状态、控气地质因素、产出机理、开采方式、产出特征的不同导致其赋存与产出均有其显著的特殊性,鉴于此,煤层气勘探开发技术既有常规天然气勘探开发技术的来源、借鉴甚至直接移植,又有自己的独特性,还有与采煤技术交叉融合的耦合特性,是一个与常规天然气和煤炭开发技术既有联系又有区别的复杂技术系统。煤层气勘探与开发技术主要包括勘探技术、开采技术以及协同开采三大技术体系,勘探技术包括地球物理、地球化学、钻探3类方法,以及地质分析与选区的综合技术;地面开采的程序主要包括钻井、固井、完井和地面井增产技术及排采技术;矿井井下抽采技术中的模块化区域递进式抽采技术、分源双系统抽采技术、保护层抽采技术、卸压层抽采技术和采空区抽采技术等;在煤气共采技术形成了煤与煤层气协调开发的时间顺序、空间衔接和开发技术途径,形成了煤层气立体抽采工艺与配套技术;地面集输工艺较简单,一般为“井场一采气管道一集气站一集气管道一处理厂一输气管网”的工艺流程。
3.2根据所需技术体系分析课程设置
煤层气地面抽采技术是一项复杂的系统工程,涉及地质资源与地质工程、石油天然气工程、矿业工程等众多学科,煤层气藏的特殊性决定了我国的煤层气开采必须要具有针对性措施,需要煤田地质学与天然气地质学紧密结合、煤储层理论与常规天然气藏工程技术紧密结合、煤层气排采技术与钻完井紧密结合。因此,煤层气抽采技术专业要求掌握或熟悉地质学、煤层气及煤炭资源地质勘探与开发、煤矿安全生产和安全减灾、井下煤矿瓦斯抽采、地面煤层气(瓦斯)开采、储运与输送等多方面的技术,分析各院校煤层气相关专业课程开设情况,主要开设了包括涉及地质、力学、勘探、煤矿开采与安全、地面抽采技术、地面集输配技术、钻井与抽采设备、煤层气综合利用、管理等多方面的课程。
3.3专业课程设计
根据煤层气勘探与开发技术的特点,结合我校该专业主要是基于云贵川渝等煤炭行业及煤层气、页岩气开发企业的实际情况,在学校地质、煤矿开采技术、矿井通风与安全等专业的基础上设计该专业课程。课程设置主要考虑知识与所需能力相适应;岗位技能和应用型人才培养的要求相适应;与行业需求、企业需求相适应;与专业学习的需要相适应,使学生的知识、能力、素质协调发展等原则,主要设置有以下几大类专业课程,以满足学生在毕业后可在煤矿、煤层气、页岩气等相关企业单位的基本知识和技能要求,并为后续成长打下较好的基础。地质类课程:普通地质、煤矿地质、瓦斯地质、煤层气地质。力学类:矿山工程力学、流体力学、岩石力学。煤矿开采类:矿井开采与掘进、矿井通风、煤矿安全技术。井下抽采类:煤层气抽采技术、安全检测与监控、防突规范与管理。地面开采类:煤层气开采技术、钻井与完井技术、测井监测技术、煤层气输配技术、煤层气抽采设备及维护。其他:工程制图、AUTOCAD、流体机械、现代企业管理、安全评价技术、环保概论与煤层气综合利用、事故应急救援。
3.4专业课程构建
为更好地达到该专业人才培养目标,将课程构建分成了公共课程、专业必修课、实践课程、专业选修课四大方面。在完成大学基本素质教育即(公共课程)的前提下,对应未来就业岗位(群)所需的专门技能设置了专业基础课和专业课,并结合我校特点开设了一般的实习实训课程和增设了技能鉴定这一教学和考核实践教学内容,还为扩大学生的知识面和职业素质设置了一组专业选修课。公共课程主要包括了思想政治、英语、数学、计算机、体育、应用文写作等。专业必修课:工程制图与CAD、普通地质与煤矿地质、瓦斯地质、煤层气地质、矿山工程力学、流体力学与流体机械、矿井开采与掘进、矿井通风、矿井灾害防治、安全检测与监控、煤层气抽采技术、煤层气开采技术、钻井与完井技术、煤层气输配技术、煤层气抽采设备及维护、测井监测技术、现代企业管理。实践教学课程贯穿与整个教学活动当中,分为课程实训和集中实习两大部分,除了一般工科专业的入学教育、军训、公益劳动、毕业实习及毕业论文(设计)等实践课程外,针对本专业的特点,特设置了地质认识实习、煤矿(煤层气)认识实习,瓦斯灾害防治、抽采工程顶岗实习及其设计、安全检测与控制课程设计等实践教学活动。实践教学中增设了瓦斯检查工、煤矿抽采工、钻井工、煤矿防突工等技能鉴定实训内容。专业选修课:环保概论与煤层气综合利用、防突规范与管理、事故应急救援、安全评价技术、工程项目管理。
4结语
(1)我校在办该专业之初,将专业定位于地面开采与井下抽采两个方面,面临煤炭行业困难时期,生源不足以开设两个方面,急需整合此两个方向一并教学,经过教学实践,该课程设置能够较好的融合地面开采与煤矿井下瓦斯抽采两个方向,课程设置中体现了“适专业,宽口径”的目标,能够基本满足行业人才的需求,也扩展了学生就业的需要。