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1现状与问题
根据调查了解,几乎所有的各类高等院校和中职学校都使用厂家生产的实验箱进行电子电路实验。虽然使用这种实验箱有其优点,如灵活性较强,理论上讲可以做很多种实验,但实际上大多数学校按照教学大纲的要求,通常只做几种至十几种实验,实验箱的灵活性体现并不明显,而其弊端却是十分明显的,最突出的问题是每个元件都要通过连接导线和接插件进行连接,如果电路比较复杂,连线必定很多,要花费很多时间,还很容易接错,造成元件损坏;或者由于实验箱使用日久,接插口氧化接触不良,连接线内部断线,导致电路不工作,无法进行实验,修复实验箱也花费不少时间。老师指导实验也很辛苦,检查学生的实验电路很费事,因为学生往往把线接得很乱,特别是当实验电路比较复杂的时候,更是纷纭繁复,老师有时甚至宁愿重新接线.事实上,根据我们的观察,学生经常是把主要的时间都花在接线和排查上,接完电路,检查接线,排除故障,确认无误,准备开始实验时,时间已所剩无几,只好匆匆进行测试,有些学生测不完就凑数据、抄结论,从根本上来说这是本末倒置的.实验的目的,本应是测试电路的主要性能、指标、参数等,例如,基本放大电路实验,主要要求学生测试基本放大电路的静态工作点、增益、输入阻抗、输出阻抗、频率响应等,至于接线实际上基本是无用功,因为在实际工作中都不需要用人工将导线连接,而是通过印刷电路板已经连接好了的,将大量时间花费在接线上,是完全没有必要的。以上弊端的存在,大大影响了实验教学的效果更达不到实验教学的目的,必须进行改革.把实验箱由分散的元器件用导线和接插件连接起来改为模块式电子电路实验板,即把每个实验电路用印刷电路制作成模块式电子电路实验板(制作实验板本身对学生就是一种实践机会),可以做到在设计电路板时尽量与电路图的元件布置和走线相同,让学生直观地看出电路的结构,有助于学生对实验电路的认识和理解,这是原来所用的实验箱不可比拟的。实验时,只须接通模块式电子电路实验板的电源,接入信号源和测试仪器,即可进行实验,将时间和精力主要用于测试电路的性能、指标、参数等,大大提高了实验的效率和实验的可靠性,更使学生有时间用于对实验的分析和研究上,甚至可以做到只给出实验的目标,而实验的方法和步骤由学生设计,从而提高学生的综合分析能力和自主创新能力。
2模块式电子电路实验板
首先,按照实验要求,设计出合理的电路图,然后设计相应的印刷板图,应尽量与原理图相同,以便学生直观了解。
2.1实验电路与模块电路板
下面以模拟电路中最基本的和最重要的基本放大电路为例,其基本电路如图1所示。R2用于调整静态工作点;设置两个输入点1和2(一个直接输入,一个经电阻R2)目的是测试放大电路的输入电阻;设置J2是用于测试输出阻抗;J1用于观察旁路电容的作用,或者说观察负反馈对放大电路的影响。设计的印刷电路板如图2所示。元件就直接焊在印刷板敷铜线一面上,可见其与电路原理图基本是一模一样的,学生可以一目了然地直观地看出电路的结构。
2.2实验方法与步骤
开始实验,先调整R2,选择合适的工作点,一般选IC=1~2mA,按图中的参数,测得VE=1~2V即可,然后将信号源直接接入1点,调整信号源至幅度20mV左右,频率1000Hz,将J1闭合,J2断开,用示波器测出输出电压VO,将它与输入电压Vi相比,即可求出放大倍数A=VO/Vi。合上J2测出输出电压VO′,根据公式VO/(RO+RL)=VO′/RL即可求得输出阻抗RO=RL(VO-VO′)/VO′,然后将信号源改接2点,用示波器分别测得2点对地电压Vi和1点对地电压Vi′,根据公式Vi/(R1+Ri)=Vi′/Ri即可求得输入阻抗Ri=R1Vi′/(Vi-Vi′),还可测量频率响应,以及通过调整R2观察静态工作点对放大倍数、失真的影响;通过断开J1,按以上方法重新测试放大电路的放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、频率响应等,观察旁路电容的作用,或者说观察负反馈对放大电路的影响。
3结论
主要培养目标是:工程基础、分析、解决问题和设计的综合能力、团队合作精神[3]。
二、实验教学方法改进
传统的实验教学方法基本上是老师给出学生实验目的和要求,学生根据老师的演示,机械的模仿。虽然完成了实验教学计划,但是会造成学生对实验不感兴趣,创新精神得不到发展。[4]
1.将仿真软件引入实验教学中
将仿真软件引入传统的电路实验教学中来,可以达到软硬结合、虚实相辅的目的。[5]例如:在谐振电路的实验中,我们要求学生不但要测出谐振频率,还要绘出不同Q值下的通用幅频特性曲线,以及UL(ω)和、UC(ω)曲线。将multisim仿真软件引入电路实验之后,可以轻松、准确的显示出曲线,有利于同学们对理论知识的分析和理解,还有助于提高学生的实验兴趣。
2.利用网络平台支撑实验教学
在实验教学网站上提供实验指导书、实验教学大纲、仪器设备的使用方法、常用仪表的使用说明,电子元器件手册和老师的实验教学课件等教学资源供学生查阅,学生可通过系统中师生互动平台与老师、同学进行交流。
3.采用多媒体教学手段,提高实验教学的效率
在实验教学时数有限的情况下,利用多媒体教学方式,一方面可更加有效地指导学生完成大纲要求必须做的实验,提高学生的动手能力,另一方面可通过观看实验演示,延伸实验教学范围,弥补课堂教学的不足,以达到以点带面的教学效果。[6]
三、实验教学管理的改进
1.加强预习环节的监督
严格要求学生的预习环节,为了使学生更好地完成实验,要求学生按实验预习要求及内容进行课前预习,大部分同学会做到,但是也会有一些自觉性差的同学不去预习,这样一定会影响实验的完成进度和质量。为了检验学生是否完成预习,预习完成后,我们会要求学生登录实验预约系统,接受实验项目预习测试,作为学生实验考核的一项重要指标,从而有效的保证了实验预习质量。[7-8]
2.实验过程中加强团队合作意识
实验过程中采用分组合作的方式,进行实验。这样可以提高同学之间的沟通能力,加强同学的合作意识。将团队合作精神引入到实验教学中,使实验教学由一个人参与变成多个人共同参与,学生为了更好地完成实验,会在实验过程中有明确的分工和互助,这样有助于培养学生的团队合作能力,从而整体优化实验教学效果。[9-10]
3.全面的实验考核机制
实验成绩评定,不能单纯依靠实验报告中的数据,要以实验考试的形式考核学生的动手能力,由于我校电路实验没有单独设课,所以学生在做实验时积极性不高,老师会在每班实验全部完成后进行现场实验考核。在规定时间内要求学生独立完成实验元器件的选择、实验电路连接、实验数据测量和计算等过程。老师根据完成情况给出实验操作分。实验结束后老师将学生的实验预习成绩、实验操作成绩、实验报告成绩,按照合理的分配,生成学生的实验成绩。避免单靠实验报告给定成绩的片面性,不仅可以使学生查看成绩,而且可以使学生更全面地了解自已的薄弱环节。采用这种实验考核方式之后,学生做实验的积极性有了极大的提高,对电路实验及仪器使用记忆深刻,动手能力大大增强。[11-12]
四、实验内容的设计
1.进行实验内容和要求的调整
针对学生专业的不同,学习程度的不同,实验内容和要求上做适当的调整,例如只有电气、自动化专业的同学做一阶电路和二阶电路实验,而其它专业如机械制造专业的同学只设三个基础实验。同样的戴维南定理实验,要求电气专业的同学通过多种测量方法,计算出等效电阻,而其他专业同学可以只用一种方法测量并计算。
2.以工程项目为核心设计实验内容
以工程项目引导实验设计,例如:在日光灯电路连接及功率因数提高这个实验中。项目设计的总体目标是借助于该实验平台,构思、设计日光灯电路,并实现将日光灯点亮,简单故障排除,并且能提高功率因数。为了完成设计目标,首先需要学生深刻理解日光电路的工作原理,充分了解实验系统的组成和功能,熟悉日光灯电路实验装置的结构及使用方法;其次,需要将任务分解为连接、测量等子任务,确定每一子任务需要完成哪些工作,并设计相应的电路;而后在电工实验台上搭建电路并点亮日光灯,自已动手用智能功率表或其他仪表测量电路的各项参数,自已分析计算功率因数,并通过并联电容的方法提高功率因数接近于1;最后,进行实验调试,若不能达到预定目标,还需要根据电路、电工学知识进行分析,采取相应的措施,重新修正参数,直到得到满意的实验结果为止。在实验中不可避免地遇到随机干扰、估计不准等实际工程问题。在整个教学过程中,以工程项目为驱动不断拓展和层层推进来带动实训步骤,由教师引导学生完成整个项目。从构思、设计、方案决策、器件选型、电路搭建、测试、数据收集整理等方面,对学生进行了完整的知识点和技能训练。
3.鼓励学生大胆创新
鼓励学生大胆创新,让学生自己设计实验方案,以往的实验教学往往是老师先讲实验的原理和实验过程中应注意的问题,即应该怎样做,不能怎样做,这种做法虽然使学生掌握了这个实验,但学生的大脑得不到积极的开发,学习处于被动状态。所以在实验教学中,有时应让学生大胆地做出自己的猜想,自己设计实验方案,然后教师和学生共同评选出最佳方案进行操作,分析过程、现象,得出结论。如在讲元件伏安特性实验时,我们可以提出实验要求用伏安法将元件的伏安特性曲线画出,让学生自已去设计电路,做出原理图,并用multisim软件进行仿真,确定所用元器件的规格,选择合适量程的仪表和电阻箱等,放手让学生自己完成实验的整个过程,并对测量数据进行数据处理,并形成文档资料。这样,学生必须要动手动脑,选择仪表的量程,电阻的大小,考虑连接电路时应注意什么问题等。在实验的过程中,学生有时不能一步到位,需要进行重复操作、观察、数据处理、结果分析等,这些过程本身就能很好地锻炼学生的实验能力,使他们的创新思维得到充分的发展。使学生在构思—设计—实现—运行的过程中,开拓思维,增强动手操作能力。这恰恰符合能力培养为目标的工程教育理念。
五、结语
集成电路设计实践主要是提供学生一个实践平台,采用先进的集成电路仿真软件,将书本上的知识采用模拟的方法进行加深理解。实践内容既是电路、模拟电子技术、数字电子技术以及课程设计中所学知识的应用,又是与最前沿科技紧密联系的。而传统的教学内容和教学模式,缺乏对学生创造力的培养,也缺乏与前沿科技的联系,因此需要进行教学改革的探讨和实践。随着教育改革的不断深入,传统的实践教学中“以教师为中心”、“以灌输为主要方式”的教学模式已无法适应时代的要求。先进的教学模式是人才培养的关键措施。研究型教学模式,又称为研讨式教学模式,是指教师以课程内容和学生的知识积累为基础,引导学生创造性地运用知识、自主地发现问题、研究问题和解决问题,以学生为中心,以知识掌握为基础,以能力培养为主线,以提高素质为目的的一种新模式。集成电路设计实践同样需要采用先进的教学方式,提高学生的创新能力,培养研究型IC设计人才。
2研究型实践教学模式的作用分析
集成电路设计实践引入研究型实践教学模式,可以使相关领域的学生真正实现学有所用,不仅学习了集成电路设计的软件知识,同时可以将课堂的理论知识通过工艺模型、电路设计、仿真方法来复现,从而更深入的理解理论知识,而且可以通过一些电路实例来解释生活中的一些现象,激发学习的兴趣。集成电路设计是实践性很强的一个方向,要求将工艺、器件、电路、版图四个方面的理论课程融会贯通,而传统的实践教学旨在加强学生对软件的认识,忽略对理论内容的加深与贯通。通过研究型实践教学模式的开展,可以在保证教学大纲不变的前提下,通过选择适用性较强的实践内容,使学生一方面能够将各门理论课的知识加深及贯通,另一方面可以使学生接触到用人单位感兴趣的课题内容,有利于学生加强实践的动力和持续进步。通过研究型实践,对学校而言,可以培养更优秀学生;对学生而言,可以掌握前沿知识、促进就业。研究型实践成果的实现为学生的晋升、发展提供支持。学生的实践研究成果如能公开发表或获奖,能解决实际工作中的问题,这无形中为学生在工作岗位上的晋升、发展增加筹码。这在最大程度上激发学生的实践兴趣,是其他任何实践模式都不可比拟的。同时,研究型实践教学鼓励学生多看文献、多写总结报告,这也为学生撰写本科毕业论文打下良好的基础。
3研究型实践教学模式的具体实施
3.1课程结构优化
指导学生接触各类资料,能够提出问题,进而解决问题以掌握知识、应用知识,完成对知识的一个探求过程;对实验内容进行适当调整和完善,使课程体系更全面更科学,更能贴近行业发展,更能体现学生的主动性。
3.2采用课堂讨论进行专题研讨的教学方法
在研究型实践教学模式中,师生互动有助于学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握。根据课程需要,结合国内外的研究现状和发展趋势,采用与行业内吻合的实验软件,挑选合适的电路原型做仿真设计,并共同探讨电路的优化方案。
3.3专业资料查询能力培养
为学生提供研究资料或指导学生进行资料查询、整理,鼓励学生从图书馆、书店、网络等各种途径查阅文献资料,以充实自己的研究基础。提醒学生要对已收集的资料进行批判性的研究,去伪存真,指导学生从这些资料中总结、分析、解释与实践研究课题相关的理论、知识经验以及前人的研究成果。
3.4指导学生撰写专题论文(报告)
在研究型实践教学过程中,指导学生通过论文、调查报告、工作研究、分析报告、可行性论证报告等形式记录实践研究成果。在撰写论文时,要求学生要了解实践课题研究报告的一般撰写格式;要先拟订论文的写作提纲,组织好论文的结构,做到纲举目张;会用简练、严谨、准确的语言表达自己的思想,不追求文章的长短。指导学生开展专题电路讨论,由学生根据自己感兴趣的课题来查找文献资料,进行研究,完成电路设计和仿真,最后完成专题论文的撰写。
3.5鼓励学生参与课题研究
为调动学生参与科研创新活动的积极性,激发学生的创新思维,提高学生实践创新能力,鼓励学生参加老师的课题,锻炼学生的动手能力,培养“研究型”的思维模式。
4研究型实践教学模式对教师和学生的要求
4.1研究型实践教学模式对教师的要求
研究型实践教学模式的实施对任课教师提出了新的要求:一是要熟练地掌握课程的基础知识和内在结构,还要掌握与课程相关的专业基础知识和实践的基本技能;二是要掌握学科最新信息,不断更新知识,了解课程所涉及学科的最新动态和取得的最新研究成果;三是要熟练运用科学研究的方法和手段。这些都对教师提出了更高的要求。
4.2研究型实践教学模式对学生的要求
完善实践教学体系
为了加强电气工程专业的建设,不断提高教学质量和教学水平,系领导积极向学院申请经费,购置实验设备,满足实验教学需要。经统筹考虑,学院拨款50万元,购买新的实验设备,以满足电力电子技术、电气控制与PLC应用、自动控制理论、计算机控制技术等专业理论课的实验教学需要。2010年5月,在教务处和国资处领导的大力支持下,经过招标,购置了THSMS-B型可编程控制器实验装置(含配套电脑)10台、THMPE-2型电力电子技术实验装置(含配套LDS21010型数字存储示波器)10台、THKKL-5型控制理论/计算机控制技术实验箱(含配套电脑)10台。上述设备较好地满足了对应课程的实验教学需要,极大地改善了电气工程专业的实验教学条件。为迎接省级示范性实践教学中心的合格评估,加大本专业所开设的实验项目中三性实验所占的比重,达到省级示范性实践教学中心三性实验占比达到75的要求,我们对已有的实验项目进行综合性改造,使电力电子技术和电气控制与PLC应用2门课程的实验项目不断朝综合性和设计性方向改进。为此,需要为THSMS-B型可编程控制器实验装置添置一些四层电梯和十字路通灯等控制对象模型,为THMPE-2型电力电子技术实验装置添置若干实验挂箱、配件、电机导轨和相应的电机模型。此外,为进一步完善电气工程专业的实践教学体系,提出组建传感器技术和运动控制系统两个新的实验室[3]。这一要求得到了院系两级领导的积极支持,目前资金已经全部到位,设备也即将完成调试安装。这两个实验室的建成,提高了三性实验的占比,将确保达到省级示范性实践教学中心合格评估的要求;为电气工程专业的学生开展课程设计和毕业设计提供可靠的实习基地。
加强实验教学队伍建设
电气工程专业是一个新开设专业,原有教师队伍中能够胜任该专业教学任务的人相对较少。因此,为了加强师资力量,更好地完成专业的理论和实践教学任务,我们每年都有计划地从外部引进应届毕业的电气工程专业方向的研究生,来充实教研室和实验室的师资队伍。5年来,累计引进理论课教师4人(次),实验教师3人(次),打造了一支能够较好地满足本专业实验教学要求的师资队伍。积极支持教师进修和深造,不断提高专业知识水平。5年来,累计有教师5人考取脱产或在职研究生,进入著名高校深造。另有10(人)次前往其他高校进行中短期进修,有针对性地提高了业务水平。此外,实验室还邀请实验设备生产厂家的技术人员来校,进行实验教学技能培训,使教师熟悉实验设备的性能,能独立操作设备完成实验,5年来累计完成培训22人(次)。利用假期,组织教师到实验设备厂家参观访问,了解实验设备的最新发展情况,更新实验教学内容[4]。
推动实验项目的综合性改造
鼓励开展实验科研工作,对现有实验项目进行综合性改造,开发新的综合性实验,提高三性实验占比,使学生接受更具有挑战性的实验任务,主动参加实验,变“要我学”为“我要学”,提高学生上实验课的积极性,推动了实验教学效果的改善[5]。例如,电路分析实验课,原来只有基本元件的伏安特性的测绘、基尔霍夫定律的验证、叠加定理的验证、诺顿定理/戴维南定理的验证、电压源与电流源的等效变换和受控源VCCS,CCVS的研究等6个实验项目。其中只有基本元件的伏安特性的测绘、电压源与电流源的等效变换和受控源VCCS,CCVS的研究等3个实验是综合性实验,其余都是验证性实验项目。通过积极努力,我们开发出了RC一阶电路响应测试和RC二阶电路动态响应研究2个新的综合性实验。这2个实验都要用到示波器,都需要自己去总结归纳实验现象和规律,实验的难度相对更大,也更有挑战性,学生普遍反映很有兴趣。而对叠加定理的验证和诺顿定理/戴维南定理的验证2个实验,我们在保留原来的验证部分内容的基础上,还增加了要求学生应用定理分析解决实际问题的内容,完成了实验项目的综合性改造。学生反映实验项目内容充实,很有挑战性,获益匪浅。经过上述实验项目的改造和拓展,电路分析实验课程可以开出8个实验项目,其中7个是综合性和设计性实验,只有基尔霍夫定律的验证1个验证性实验,三性实验占比达到87.5,完全达到了省级示范性实践教学中心的评估要求。鼓励将实验科研的成果固化为论文,5年来累计发表实验教学论文26篇,有力地推动了电气工程专业实验教学水平的提升,为达到省级示范性实践教学中心合格评估的要求打下了坚实的基础。
积极编写实验讲义
为巩固和保留实验教学成果,提高实验教学水平,鼓励教师积极编写实验讲义。通过实验讲义,学生可以有针对性地提前预习,减少了抄写实验报告的时间,增加了用于实验操作的有效时间,大大提高了学生实验课的效率和实验的成功率。尊重教学基本规律,充分认识实验讲义的编写有一个从低到高,不断改进的过程;要求实验讲义一年一改版,保障了讲义的水平逐年提升[6]。为提高编写讲义的积极性,对参与实验讲义编写的教师给予一定的物质奖励,对高质量实验讲义予以优先出版。目前已有7门实验课程编写了15种实验讲义,其中5门课程的实验讲义已经更新到第二版,2门课程的实验讲义更新到第三版,即将正式出版2本实验教材,有效地满足了实验课程对讲义的需求,推动了实验教学水平的不断提升。
改进教学教法
鼓励并提倡老师对分层次、启发式、研讨式等实验教学法大胆尝试,寻找适合于自己和学生的实验教学方法,力争达到最佳的实验教学效果[7]。提倡同学多向老师提问,把老师当做一个平等的讨论伙伴,互相交流思想,促进学生逻辑思维的形成。教师更多地做一个旁观者和监督者,而不是参与者,把实验课的主动权还给学生,还给学生一个自由探索的学习氛围,真正培养学生的独立探索能力。
强化规范,改进教学质量
为规范实验教学,制定了详细的实验教学规范,每位教师人手一册;规范详细阐述了教师和学生应该遵循的原则。对教师要求遵循备课,板书,讲解,操作示范,巡回指导,原始数据单签字,批改实验报告等一系列标准流程;对学生要求课前预习,课中认真听讲,小心操作,仔细观察,课后搞好实验室卫生,并认真撰写实验报告。系部还安排人员每天巡查实验课堂,确保了实验教学规范的切实有效执行。详尽的规范确保了实验教学质量不断稳步攀升。
关键词:模拟电子技术;教学资源库;课程教学
一、建设意义
教学资源库是各类教学资源的优化和集成,涵盖了不同深度和广度的知识点,适合教师因材施教,与学生交流互动,为教师有效开展教学、实现教学目标提供了有效保障。资源库丰富的教学资源和方便的网络平台,适合学生随时随地自主学习,提高了学习水平和学习效率。
二、建设目标与思路
1.建设目标
面向自动化专业,通过系统设计、先进技术支撑、开放式管理、网络运行、持续更新的方式把模拟电子技术教学资源库建设成为汇集教育教学改革最新成果的、开放共享型教学资源库,并在全校同类专业中推广,实现资源共享。
2.建设思路
①制订资源建设标准。根据学校专家制订的应用基础型自动化专业人才培养方案及该专业的基本要求,规定好课程的性质、教学目标、教学内容、评价标准,总结并创新建设该课程的教学文件,包括教学大纲的修正、教学模式改革、教学方法及手段创新总结、教学论文的发表、教材选择或修订等。
②核心资源建设。模拟电子技术基础教学资源库的核心资源是教师课堂教学、学生学习过程中直接应用的资料。核心资源包括电子课件、电子教案、教学视频、试题库、习题库、实验教学视频等。核心资源的建设应紧扣课程大纲要求,契合专业建设思路,保证资源建设的准确性和先进性。
③辅助资源建设。学生普遍反映模拟电子技术课程较难学,它的基本概念多而杂,基本原理抽象不好理解,基本分析计算方法需注重“工程性”和“系统性”。为了使教师课堂教学更加生动形象,提高学生学习兴趣,需要建立模拟电子技术基础课程辅助学习资源,其内容包括重点知识点的动画演示、重点电路的虚拟仿真、电子技术应用案例、元器件资料库等。
④特色资源建设。结合数字电子技术、单片机应用技术、电子EDA技术等相关课程及其实训课程,项目组可开发虚拟电子产品生产车间、电子电路分析制作调试虚拟实训室等实验系统。可通过组织电子技术实验竞赛、电子设计大赛、电子爱好者协会等活动,让学生利用课程教学资源提高学习效果。
三、建设内容与成果
1.建设内容
首先确立教学资源库的建设标准,然后再确定模拟电子技术课程各章节的重点知识点,最后确定各个知识点的素材应采用的媒体表现形式,包括动画、网页、录像、文字、图形图像、仿真文件等。对于模拟电子技术课程各章节知识点分析如下:
①半导体分立元器件包括:半导体基础、半导体二极管、半导体三极管、场效应三极管。
②基本放大电路包括:基本放大电路的组成、静态分析、动态分析、射极输出器、负反馈、多级放大器、功率放大器。
③集成运算放大器包括:集成运算放大器的特点、线性应用、非线性应用。
④正弦波振荡电路包括:自激振荡、RC振荡、LC振荡、晶体振荡器。
⑤直流稳压电源包括:整流、滤波、稳压。
2.建设成果
①教学文件库包括:模拟电子技术基础教学大纲、电子教案设计、教学方法及教学手段、实践教学指导书、教学评价体系、教学论文、教材等。
②教学素材库包括:动态抽象的知识点做出的动画素材、重点且典型的知识点做出的微课视频素材、课程相关图像图形素材、案例素材及课程相关材料。
③试题习题库:结合历年来教学经验,参考各种教学资料,首先编写不同题目类型的习题库,按照章节将习题分开,再按题目类型(选择、填空、计算)分类输入网站数据库。学生可从网上做题并提交,老师批阅回复。
④教学课件库:根据不同专业、不同学时、不同层次的模拟电子技术课程,开发不同深度的教学课件,组成教学课件库,供教师教学使用,学生也可参考自学。
⑤实践教学资料库:注重实践与理论并重的原则,建设实践教学库,包括模拟电子技术应用案例、实验仪器介绍、实验电路仿真、实验教学课件等。
⑥制作网站,并建立师生交流平台。在网站上开发各种虚拟电子实验室,利于学生自主做实验。组织各种电子技术相关活动和比赛,提高资源库的利用率。
四、推广与更新
在资源库的集中建设完成后,立即开展资源库的应用推广。推广范围可从大学到社会,推广对象可从学校一线教师到广大学生,利用经验交流、成果展示等方式,逐步扩大影响,提高利用率。为保证专业教学资源库的可持续发展,按照共建共享、边建边用的原则,教师和学生开发的课程新资源可随时加入资源库。
五、规划与建议
示范中心是一个复杂系统,示范中心建设是一项系统工程。要规划好、用好各种要素并处理好相互关系,使中心整体发挥出最大的效益。要准确定位,中心是培养学生创新实践能力的主战场,是学校整个教学、科研体系的一个子系统。中心是一个开放的、动态发展的系统,不是孤立的、不变的,要勇于创新、进取,不能故步自封、停滞不前。中心建设是一个长期的过程,既不能无所事事、碌碌无为,也不能奢求一步到位。要采取“科学定位、系统规划、逐次推进、不断完善”的思路,不断推进实验室建设,不断更新实验内容、改革实验教学方法与手段,不断提高实验教学质量。
山东科技大学电工电子实验教学中心(以下简称中心)于2002年正式组建,前身为成立于1958年的山东矿业学院矿电实验室。先后被评为省级双基一类实验室、省级高等学校基础课实验教学示范中心、中央与地方共建高校实验室、省级普通高等学校实验教学示范中心。2007年被批准为国家级实验教学示范中心建设单位,2012年通过验收。中心下设18个实验室和2个实验基地,设备资产总额1 900余万元,面积3 660余平方米,仪器设备4 300余台套。现有教师69人,其中专职教师45人(博士22人,高级职称32人)。面向全校9个学院、42个专业开设20门理论课程、19门实验课程,实验项目255项。每年接纳5 300多名学生完成计划内实验人时数28万,指导学生科技创新活动和其他实践教学任务21万人机时。
创新实验教学理念,确立中心建设思路
山东科技大学是一所工学、理学、管理学、文学、法学、经济学、教育学等多学科相互渗透、协调发展的省属重点大学,工科优势突出,具有鲜明的煤矿行业特色,是山东省重点建设的5所应用基础型人才培养特色名校之一。学校历来重视实践教学,长期以来“吃苦耐劳、动手能力强”是用人单位对该校毕业生的一致评价。
中心2007年被批准为国家级实验教学示范中心建设单位。在建设过程中,中心系统地梳理了建设的方方面面,形成了“以培养学生工程实践能力和创新精神为目标,以高水平学科平台为依托,夯实基础,强化综合,倡导创新”的实验教学理念,注重“知识、实践、创新”的有机统一,实行理论教学与实验教学一体化,从根本上改变轻实验、重理论的传统教学观念。采取“科学定位、系统规划、逐次推进、不断完善”的建设思路,通过学校投资、教改项目立项、社会捐赠、自制仪器设备等方式不断推进实验室建设,把创新实践能力培养贯穿于实验教学各个环节,不断更新实验内容、改革实验教学方法与手段,提高实验教学质量。
积极研发实验教学仪器,解决教学难题
中心非常重视现有设备的维护和保养,提高设备使用率,使之最大限度地服务于教学及科研:(1)常态化、制度化管理。每学期末各实验室统一上报需要维修的设备清单,由中心统一联系厂家维修。对于小的故障,由实验室管理员或任课教师实时维护,所需耗材从中心运行经费中随时解决。(2)鼓励任课教师自制教学仪器。自制教学仪器的一大优势是便于维护,保证设备有较高的完好率和利用率。(3)建立实验教学信息管理系统,通过自动化、信息化管理提高设备管理水平。
为解决购置设备不能满足教学需求的难题,中心鼓励教师、学生积极参加教学仪器的改进和研制工作。近年来投入30万元用于教学仪器研制,开发了虚拟信号分析仪、DSP实验系统、模拟电子实验系统、数字电子实验系统、EDA实验系统、单片机实验系统等500多套实验仪器,其中虚拟信号分析仪获2010年全国高等学校电子技术研究会实验教学成果二等奖。本文推荐2种自制实验教学仪器。
(1)高性价比的便携虚拟信号分析仪
仪器设备是示范中心建设中的关键问题之一。目前我国高等学校电工电子类基础实验室中,所配置基础仪器通常是函数信号发生器、双路示波器、双路直流电源等。层次高一点的实验室虽然配备了少数频谱分析仪、数字存储示波器、任意波形信号发生器,但是由于台套数太少,大部分学生没有机会熟悉使用这些高端仪器。
针对这种情况,中心开发了一种具有很高性价比的便携虚拟信号分析仪。该仪器集信号源、示波器、记录仪、频谱分析仪、时频分析等多种功能于一体,成本低廉,体积小,重量轻。具有独立知识产权,硬件部分自行设计、制作,核心软件采用C#语言自行开发,拥有源代码,便于不断开发完善。
该仪器已在学校电子技术、DSP技术等课程实验以及学生科技创新活动中获得推广应用,对于提高实验教学水平起到了重要作用。图1a为虚拟信号分析仪电路板。图1b为PLAB仪器工具箱(PLAB意为个人实验室,即Personal Laboratory),包括虚拟信号分析仪、万用表、常用工具等。由于大部分学生拥有笔记本电脑,再加上一套这样的仪器工具箱就相当于拥有一个便于携带的小型个人电子实验室,在校园任何一个角落都可以开展实验活动。
(2)C55x DSP实验教学系统
数字信号处理器(DSP)具有强大的数据处理能力、丰富的片上资源和灵活的对外接口,在电子信息、通信、计算机、仪器设备、自动控制、医学、消费类电子、军事等领域获得越来越广泛的应用。因此,DSP技术已成为高校电气信息类学生必须掌握的一门重要技术,国内越来越多的高校陆续开设了DSP类课程。
中心教师选用TI公司的C5000系列C55x芯片为核心开发了一套功能强大的DSP实验教学系统(如图2所示)。考虑到DSP区别于其他各种嵌入式处理器的突出特点是具有高速实时信号处理能力,因此在主系统板设计中设置了4路高分辨率的模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC),并配置了相应的4路模拟信号输入输出通道,以强化系统的信号采集和处理能力。同时为该系统配备了自制虚拟信号分析仪,为系统提供丰富的各种测试信号,对系统输出信号进行波形记录、频谱分析和时频分析。
另外,系统所配置的关键设备XDS100仿真器也由中心教师自行开发。中心是国内最早推出XDS100仿真器的单位之一,最早将该型仿真器进行开源,为国内DSP技术爱好者自制该型仿真器提供技术支持。
理论教学与实验教学一体化,培养高素质教师队伍
无论是实验室建设还是实验教学,教师队伍培养是关键,中心将其列为工作重点之一:
(1)实行理论教学与实验教学一体化。中心不但承担实验教学和实验室建设任务,同时还承担相应理论课程的教学和课程建设任务。要求教师必须参与实验教学和实验室建设工作,符合教师条件的实验人员可兼理论课,工作量计算与理论课教师相同;对教师进行实验教学研究给予经费支持,并实行奖励措施。
(2)中心建设与学科建设紧密融合。中心教师不但从事实验教学、理论教学工作,同时也参加科研和学科建设工作。吸引并稳定一大批优秀人才从事实验教学工作,不断把先进的科研成果转化为实验教学成果,使实验教学始终保持高、新水平。
(3)重视青年教师培养。对新进青年教师进行岗前规范化培训;安排教学经验丰富的老教师对青年教师进行传帮带;引导青年教师积极参加教学研究和教学改革实践;鼓励并指导青年教师参加学校讲课比赛;鼓励资助青年教师参与指导学生学科竞赛活动;资助教师参加国内外学术会议和发表高水平学术论文。
(4)重视学术交流和对外交往。除了积极主办、承办高层次学术会议之外,还派遣骨干教师赴美国、英国、德国的知名大学访问,邀请国内外知名专家来访。
突出创新特色,收获建设成果
中心在建设过程中呈现出三大特色:(1)形成了集“研究性、自主性、开放性”于一体的层次化创新性实验教学模式,使创新活动及早开展并连贯化,由原来面向少数学生的精英教育变为面向大部分学生的大众教育。(2)自制教学仪器层次高、批量大、应用效果好。(3)中心建设与学科建设紧密融合,吸引和稳定优秀人才从事实验教学工作。
在创新性实验方面中心做了以下工作。
(1)中心提出集“研究性、自主性、开放性”于一体的电工电子创新性实验教学理念。创新性实验必须具备3个基本属性,①研究性:具体实现方法多样性,得到的实验结果具有多样性,学生只要独立完成,出现雷同结果的概率极小;②自主性:学生根据总体题目要求,自拟具体的实验题目,自主提出实验方案、完成实验和实验报告,指导教师的任务主要是管理和提供基础支持;③开放性:通过实验室开放活动完成,指导教师要确保阶段性检查督促和对最终结果把关。
(2)开发了模拟电子、数字电子、EDA、DSP、单片机、虚拟信号分析仪等10种、500多台套新技术含量高、模块化的实验教学设备,学生可以方便地进行模块组合完成多样化的创新实验。
(3)分基础新技术综合三个层次开展创新性实验项目建设。其中,结合电路、模电、数电、单片机、EDA、电机与电力拖动、电力电子技术、高频电子线路、信号与系统、数字信号处理等电工电子类专业基础课程建设了32个基础类创新性实验项目;结合DSP、PLC、PSOC、高端微控制器技术(ARM和MSP430等)、新型电子器件、传感器、图像处理、语音处理等新技术课程建设了30个新技术类创新性实验项目;结合学校科研特色,建设了12个综合类创新性实验项目。
(4)开设创新学分和创新性实验课程。创新性实验为选修课,在4至6学期每学期安排1次课。学生完成一个创新性实验可获得1创新学分。将创新性实验教学分为3个层次进行。第一为基础层,主要覆盖电路、模拟电子、数字电子、单片机、EDA、电机与电力拖动、电力电子技术、高频电子线路、数字信号处理等专业基础类课程。第二为新技术应用层,主要覆盖DSP、PLC、PSOC、高端微控制器技术、新型电子器件、传感器、图像处理、语音处理等新技术课程。第三为综合创新层。综合运用所学知识、技术,结合学校科研优势,面向实际问题提出新课题。通过3个层次的创新性实验教学活动,使学生在专业基础课学习阶段就参与创新活动。创新活动由浅入深,最终达到较高的水平。
获批国家级双语教学示范课程、国家级精品课程、国家级教学团队、国家级人才培养模式创新实验区各1个,获国家教学成果二等奖1项,省级教学成果一等奖1项,全国行业协会教学成果二等奖以上6项。出版教材21部,其中实验教材6部。发表教学论文50余篇。学生在科技创新竞赛活动中获得全国三等奖以上17项,省级二等奖以上67项。学生获得专利47项,其中发明专利3项。
【关键词】高等职业教育 数字化 教学模式
21世纪高等职业教育的特点之一就是由单一的教育向综合性教育转变,综合性教育就是要把最新的科技成果,运用最新的方法、手段,迅速、准确而又有效地综合起来进行传授。我们高等职业教育要想培养出早日适应“四化”的高素质人才,只靠单一的学科已经行不通了,只能靠综合性教育的发展,才能培养出顺应时展的高素质和高科技的人才。那么高等职业教育的教学模式要适应这样的发展要求就必须是各种教学模式相结合,其中数字化的教学模式是目前比较先进和有效的教学模式之一,下面笔者就如何在高等职业教育中应用数字化教学模式谈谈自己的体会。
一、搞好教学资源的数字化建设
高等职业教育的教学模式要数字化,教学资源的数字化是必要的条件。数字化教学资源既可以支持高等职业学校开展远程教育,又可以支持校内的网络化教学。数字化教学资源的使用,正改变着传统的教育方式,一种无国界、无校园的新的教育方式正向我们走来,网络化教学必将给传统教学带来一场新的革命。随着网络教学的长足发展,加快建设具有较高水平的多种媒体教学资源,是高等职业教育稳定教学秩序、深化教学改革、提高教学质量和办学效益的重要保证。加快教学资源数字化建设需要着重抓好以下几项工作:
1.加强多媒体教学师资培训,推进资源建设工作进程。网络教学与传统教学相结合带来了教育对象、教学资源,教学媒体和教学模式的深刻变化,决定了教师应具备更高的专业素质和能力、特别是多媒体教学总体设计能力和现代化教育技术手段的应用能力。为此,高等职业院校应积极面向教师举办多媒体网络教学培训、多媒体教学设备操作培训,充分发挥网络教学平台的优势。激发教师在多媒体课件制作方面的极大热情,为网络教学的发展和教学资源库建立提供有效的资源保证。伴随网络教学的发展,今后还必须进一步加强对教师进行计算机技术以及基于网络的多媒体课件制作与教学的师资培训活动。
2.制定措施、强化落实,调动教师进行资源建设的积极性。网络教学的资源建设工作能否顺利进行,关键在于教师。因此应当在政策激励、目标引导、活动促进等方面制定有效办法,落实政策措施,给教师资源建设以原动力。(1)政策激励。通过建立相关激励机制,引导教师进行资源建设,从而推动资源建设工作上台阶。所以学校相应的政策激励必将调动教师进行资源建设的积极性。(2)目标引导。应当根据教学改革及资源建设不同发展阶段的情况,向教师提出阶段性的目标和要求,使教师明确不同阶段的努力方向。比如,当前阶段提出基本建设目标是建全基于网络教学平台上的网络课程的教学资源,而今后两年资源建设目标是会独立制作多媒体教学课件等。(3)活动促进。就是通过开展各种形式的活动,促进资源建设上数量、出精品,以保证教学资源建设工作的持续发展和教学资源质量的稳步提高。
3.搞好教学资源的优化整合。建立充实而完善的课程资源和教育资源,实现资源共享。在资源建设中应随着网络教学水平的提高和需求的不断增加,不断地完善和更新教学资源的功能和内容,既要做好资源的开发建设,又要做好对现有教学资源的重组、整合和改造工作,也就是按照数字化、多媒体的技术要求对现有的数字资源予以编制、调整、修改、补充和完善,以适应多媒体教学和网上教学的需要,适应时展的要求,再者,建设充实而完善的课程教学和教育资源,是推进资源共享的一项基础性工作,也是资源建设的工作的重点、难点和制高点,建立课程资料和教育资源库,实现资源共享是资源建设工作中不容忽视的重要工作内容,开展这项工作,可以通过对现有资源进行整理、改编,引进其它的优质资源,自建精品课程和课件等多种途径,不断充实教学信息和多媒体资源,同时要注意收集、存储多种优秀教案和各学科备课资料、教学论文、期刊等教学资料,建立素材资料库,为教师制作多媒体课件创造条件,下载网上教育信息,存储与教育有关的视听材料、图书目录和各种图书资料,为数字化教学提供更好的教学支持服务。
二、利用数字化平台,开展各种形式的教学活动
根据教育传播理论,教学过程是一个信息的传播过程,其中包含了教师、媒体、学生三大要素,这三大要素不同的组合方式,形成了不同的数字化的教学模式。适应于不同的学习环境,在不同的数字化教学模式中,教师有不同的地位和作用。下面列出三种主要的基于多媒体计算机、计算机网络媒体的教学模式。
1.多媒体课堂教学模式。这是一种在传统的课堂教学环境中引入多媒体计算机的教学模式。教师根据教学目标,选定教学内容,制定教学策略,通过一定的媒体将教学内容传递给学生。这里的媒体既包含教师自身的言、传、身、教,也包括多媒体计算机和各种现代化的视听媒体。学生接受来自于教师、计算机传递的教学信息,同时,学生向教师传递各种反馈信息,便于教师及时、有效地调整教学进度,控制教学过程。这是一种典型的以教师为中心的教学模式,学生处于被动地接受信息的地位。
2.基于计算机网络的个别化教学模式。这是一种以学生为中心的个别化教学模式。学生可以在学校、家里、社会上任何地方,利用各种学习资料、教材、视听媒体、图书馆、互联网络上的各种学习信息进行学习,教师不直接向学生传递教学内容,只是通过编制各种教材,给学生答疑,间接地辅导学生。学习的时间、地点、内容和步调由学生自己安排和决定。
3.计算机支持的合作学习模式。在计算机网络通讯技术的支持下,学生们可以突破地域和时间上的限制,进行同伴互教、小组讨论、小组练习、小组课题等台作性学习活动。这样的学习模式主要是建立在计算机协同工作的技术基础上,在这种学习环境中,教师通过计算机网络,实施网上教学、批改学生作业、评价学生学习成绩来指导学生。学生既可以个别学习,也可以同学之间合作学习。学生有选择学习内容和方式的权利。
从这三种典型模式中,可以看出计算机网络、通讯技术对教学过程和教师都产生了巨大的影响:(1)扩展了教学内容。 现代教学技术的应用将过去传统的、静态的书本教材形式转变为由声音、文本、图像、动画构成的动态教材.同时通过互联网络,教学内容可以从书本扩展到社会的方方面面。这样,丰富和扩展了书本的知识,学生在规定的教学时间内,可以学得更多、更快、更好。(2)教学形式发生了变化。由于信息技术的应用,单一的课堂教学组织形式被多种教学组织形式所取代。(3)学生学习的方式发生了变化。由被动地接受知识,转变为主动地学习知识。通过信息技术,利用各种学习资源,去主动建构知识,学生不仅要学习知识,还要学会如何学习。学生必须有独立学习的能力和刨造能力、自主与自我管理的能力、与他人合作和协调各方面的能力。(4)教师的角色发生了变化。教师由传统的知识传递者变为学生学习的辅导者、促进者。在基于计算机网络、通讯技术的教学环境中.教师不再是唯一的知识源,教师不能再把传递知识作为自己的主要任务和目的。而是要把精力放在如何教学生“学”上,为学生提供多种处理所学知识的手段,帮助学生努力成为自主学习者。
三、建立虚拟实验室,提高实践教学效果
高等职业教育的一个关键教学环节就是实践教学。虚拟实验以设计仿真为主,依托网络的开放式实验环境,可以不受时间、地域、人员、仪器设备等条件的限制。虚拟现实技术可以实现远程测试和远程实验,基本涵盖了实验教学的各个环节。学生不必到实验室就能进行相关课题的实验与研究,既增强了教学效果,又提高了教学质量和效益。目前,虚拟实验已成为高校各种常规实验的一种重要补充,而且,作为复杂系统的设计、仿真与验证的主要手段,在实践教学、课程设计和科研等方面的作用越来越大,为各种教学演示实验提供新的模式,对理工专业而言,在课堂教学中需要进行一些较复杂的互动性演示实验,因为受实验条件、实验方法和手段的限制,演示效果往往不尽如人意。为此,实验室利用能够提供实物模拟图形的软件,设计出一套远程教学实验系统,将复杂的实验及笨重的仪器设备等装置通过网络搬进教室。良好的演示效果,给人以非常直观的感性认识,从而使一些课程得以在教室内采用边讲解、边实验、边讨论的灵活方式学习,学生真正成为了课堂上的“主动者”。
实验教学需要学生直接参与到实验过程中,通过学生自己设计、自己动手,培养学生的创新思维和能力。以电工电子实验为例,实验室吸收几个厂家产品的先进成果,开发出EDA通用实验开发系统,其软件平台提供了在国内外高校和电子技术界广为应用的优秀计算机仿真设计软件环境,基本能满足学生进行常规实验、课程设计、毕业设计及科研的要求。新的实验模式利用计算机和功能强大的软件工具,加入自己的实验内容,使学生在这个实验室里学习电工学、电路理论、模拟和数字电子技术,做虚拟电子实验,进行电路设计与分析,成为一件十分轻松愉快的事情。同时,也使学生电子电路的设计能力、应用能力和创新能力得到了很大提高。
网上虚拟实验室建立在分布式网络环境下,以计算机仿真技术为核心,利用各种虚拟实验仪器和设备,对实验模型进行实时仿真,获得相应的实验数据,以达到教学和科研的目的。学生通过因特网或校园网进入该虚拟实验室后,即可自主选择实验内容,自由选择实验仪器和元器件进行连接,并测试数据。实验中若遇到问题可马上在网上,一方面教师可进行辅导答疑,另一方面学生之间也可以进行交流讨论。学生完成的实验报告,可用电子邮件发给教师,师生均可通过信息查询部分查看学生所提交的实验报告与实验成绩。与传统实验室相比,网上虚拟实验室具有以下显著特点:(1)功能强大,实用性强。由于虚拟仪器、虚拟元器件齐全,因而可实现传统实验方式无法达到的功能。而且,虚拟仪器模型准确、精度高、工作可靠,不仅节省实验时间,还可以方便地对实验结果进行分析,并利用打印机直接打印实验数据。(2)成本低廉,易于管理。因为在虚拟实验室里的实验是通过软件来完成的,而软件能不断升级,及时补充科技发展的新成果、新技术和新器件,所以从根本上解决了因经费短缺、使用不当、管理不善等诸多因素对实验发展的制约。(3)适于远程和开放式实验教学。虚拟实验以设计仿真为主,依托网络的开放式实验环境,可以不受时间、地域、人员、仪器设备等条件的限制。虚拟现实技术可以实现远程测试和远程实验,基本涵盖了实验教学的各个环节。学生不必到实验室就能进行相关课题的实验与研究,既增强了教学效果,又提高了教学质量和效益。
四、建立学生成绩考评数字化系统
学生考试试题制作、存储、调用和考试成绩评定、存档数字化是数字化教学模式的一个重要环节。高等职业教育的考试应包括理论考试和操作技能考试。利用多媒体技术将理论试题及实验操作试题编制成在计算机上运行的试题库,考试时只需学生输入考号即可随机调用试题。当学生答完试卷后,用鼠标单击“提交”,就可以完成考试过程。对于客观试题.计算机可以马上给出评定成绩。主观试题在教师进行评析后给出成绩。学生的试卷可以以数字信号的形式刻录在一张光盘上存档备案,实现“试卷”存档的数字化。
总之,数字化教学模式是高等职业教育中新兴的、行之有效的教学方式,是实现高等职业教育改革的重要手段之一。
参考文献:
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[2]孙立伟.对数字化教学资源建设的思考[J].新西部,2007,(7).
[3]曹雨.构建数字化教学平台加快教育信息化进程[J].中国医学教育技术,2007,(2).
【关键词】初中物理;发散性;创造
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2015)36-0128-02
所谓发散性思维,就是让学生能够从多个角度去思考问题。指导学生能够通过最基本的物理学习自觉地运用物理思维寻找到属于自己处理问题的方式和方法,使得自身的学习也变得更加主动。
著名心理学家吉尔福特曾经说过,“人的创造力主要依靠发散思维,它是创造思维的主要成分。”要想培养学生的发散性创造思维,就要千方百计让学生从多个角度思考问题,发散得越广泛,问题的解决方法也就越多。那么,如何培养初中学生的物理发散性创造思维呢?
一、培养学生发散思维,灵活变通
培养学生发散性思维,关键是要教会学生灵活变通,也可以概括地理解为求异、逆向、多向、辐射。具体措施如下:
1. 一题多解,一物多用
这里的一题多解、一物多用,也就是我们常说的“举一反三”。
比如,在平时的实验课上可以采取“一物多用”的策略,让学生自己去选择器材,教师只提供一个实验的名称,这其中的过程都需要学生自己来完成,让学生能够根据不同的物理原理做同样的一个小实验。当然,也可以在学生的实验桌面上摆上多种多样的实验器材,让他们自己确定实验步骤。
又如,给学生多种实验器材,让学生自己思考某一个导体的电阻是多少。课本上的测定方法是唯一的,让学生自己找方法就会广泛得多,这样便有效地培养了学生的发散思维。
再如,在解决密度类题目时,经常会要求判断某物体是否是空心的。在解题的时候可以通过比质量、比体积、比密度等多种角度来求解,这样就达到了一题多解的目的。
2. 逆向思维培养
发散思维培养的过程中有一个部分十分重要,即逆向思维。逆向思维是一种特殊的思维运动形式,所谓逆向思维,顾名思义就是从思维的相反方向出发。
例如,在学习了光的反射定律之后,教师就可以出三种类型的作图题:①已知入射光线和镜面,画出反射光线;②已知反射光和镜面,相应的画出入射光线;③已知反射光线和入射光线,画出相应的镜面。
再如,在学习力的有关内容的时候,也可以这样问学生:假如没有了摩擦力,人们的生活会是什么样的?假如没有了大气压,人们的生活又会是什么样的?假如没有了重力,人们的生活将是怎样的?假如没有了惯性,人们又将怎样生活?假如没有地磁场,人们应该怎样去生活?当教师向学生提出这些问题的时候,学生的逆向思维便能够得到进一步地培养,也间接提升了学生的发散性思维。
二、培养学生的形象思维,全面分析问题
这里的形象思维,也就是让学生能够通过直观想象,将直观和事物的表象进行有机连接,这也正是人们思维的一种常态。形象的思维能力主要由下面三个部分组成:观察力、想象力、联想力。著名科学家爱迪生就特别善于观察,经过自己的努力和上万次的发明,终于成为众所周知的发明大王。那么,如何培养学生的形象思维呢?笔者认为,教师应适当借助实验器材和教学课件来进行:
1. 注重实验操作,主动探究问题
物理学是一门实验操作力较强的学科,在当前的初中物理教学中,由于受到很多方面的限制,学生也就只能看教师做实验,这样的实验教学法与新课标的要求严重脱节。新课标中明确指出,教师应当重视对学生实验操作能力的培养,摒弃以往演示性实验的教学法,应当学生自己动手,自己观察。
比如,在让学生做“伏安法侧小电灯泡的电阻”时,除了在课堂上对学生做出一定的要求之外,还应当让学生主动探索:假如这个电路中的灯泡,电流上面并没有显示任何的指数,但是电压表却有示数而且十分接近电源电压,请大家利用实验器材找出这其中出现了什么问题。通过这样的实验操作,能够有效地培养学生的形象思维。
2. 运用多媒体教学,化抽象为具象
多媒体教学在现代教学体系中有着十分重要的作用,尤其在物理这样一个十分抽象的科目当中更应该多采用多媒体教学,培养学生的形象思维。因为物理中有很多的物理概念、物理实验过程以及一些十分模糊的物理模型等仅仅通过课本和教师的讲解是很难让学生明确理解的。但是通过多媒体技术,却能够通过动态的画面和视频将内容、概念、实验过程等形象地展现在学生面前,通过动态的播放形式能够激发学生的创造思维,形象思维的培养也将进一步培养发散性的创造思维。
比如,在学习“光的折射”这一部分内容的时候,教师就可以通过播放彩虹和海市蜃楼等奇妙的大自然折射现象给学生看,并以此作为本节内容的课题引入,这样能够有效地激发学生的求知欲望。
三、培养学生的逻辑思维,发散创造思维
逻辑思维的培养在培养学生发散性创造思维的过程中处于十分重要的地位。所谓逻辑思维,就是将一些固定的语言概念通过综合、判断和推理等各种心理运动给予一定的加工,这也正是发散性创造思维培养过程中必不可少的一个部分。不管思维培养的过程是怎样的,最终目的都是为了让学生能有一个好的逻辑思维。例如,可以让学生思考,假如没有摩擦力,下面这些现象哪些不可能发生:
①无法在教室学习,也无法在黑板上写字;②楼房将会坍塌,砖瓦将在空中飞舞;③轻风能够吹动铁轨上的火车;④人们能够自由行走在地面上。经过学生逐层分析,就可以判断出哪些不会发生。
总而言之,学生发散性思维能力的培养不是一项简单的工程,也不是一朝一夕就可以完成的。教师在进行物理教学的时候,应该循序渐进地培养学生各个层次的思维,从各个层次入手,才能逐渐地培养学生的发散性创造思维。
参考文献:
[1] 刘雪芳.高中物理教学中培养学生发散性思维的研究与实践[D].上海师范大学,2010.
[2] 魏玉凤.初中信息技术课程中发散思维培养的策略研究[D].石家庄:河北大学,2010. 本文由wWw.DyLw.NeT提供,第一论 文 网专业教育教学论文和以及服务,欢迎光临dYlw.nET
[3] 季永建.初中物理教学学生创新能力的培养策略探讨[J].中学物理,2014,(20):75-76.
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高三年级物理组工作总结范文参考一
经过这一学年的教学,反思我们的备课组工作,特别是高三复习课教学工作,能使得今后的教学遗憾少一点,总结让我们能坚持已经形成的比较成熟的教育教学方案,反思让我们更加清醒地认识存在的不足,并努力寻求相应的解决方案还是十分必要的。在这一年里,我们复习的总体思路是“心中有考纲、复习有体系、从容有序、谨严规范”。下面对物理备课组工作从以下四个方面做一下总结。
一、校本复习材料
1、补充题
高三物理复习中使用的补充题是我们校本复习材料的核心。这套补充题共分十四章,每章配有简单的知识点回顾,题目从几十道题到百余题不等。最大的特色就是适合我们学校学生实际水平,并根据高考的思路不断变化更新。这套补充题的受益者是高三的全体学生,贡献者是教研组老一辈的教师,我们青年教师肩负着继续传承并不断发展和完善的任务。
2、会考
基础练习,严格说,物理的高考复习是从学生毕业会考后开始的。我们备课组以会考为契机,利用一个月多一点的时间,完成了高中物理知识的基础部分复习,同时加工整理,最终积累了一整套会考基础练习资料,这套资料对学生提纲挈领,掌握高中物理知识的脉络起到了关键性作用。
3、单元测试
我们备课组做了一项开创性工作就是选编了一套包含各章节的单元测试题。我校一直倡导对购买、征订的复习资料要精心选用,为学生节省宝贵的复习时间。由于一些资料不适合全部印发给学生,在这种情况下,我们备课组下决心选编了一套各章节的单元测试题最终成形。这套测试题目也会象补充题一样进行动态调整,相信也会成为有我校特色的校本复习材料之一。
4、周末专题
周末我们有x个分层教学班的复习任务,x个高水平的A班,x个中等水平的B班,x个基础薄弱的C班。我们进行的是专题复习内容,先后进行了牛顿运动定律、能量和动量、电场和磁场、电路、电磁感应等专题复习内容。上学期、寒假和下学期,这三个阶段,我们都是以专题形式对课堂复习内容进行了有效补充,使学生对近年的高考典型问题到达“能下手能完成”的程度。
5、一模后的专题
一模前我们已经完成了涵盖高考要求的各章节和实验的全面复习。一模后到二模前有三周的复习时间,我们安排的是重组xx套模拟试题的专题复习,让学生在短时间内对重点知识做出回顾和熟悉,同时也是最后一次提高解题能力解难题能力上一个台阶的最后机会。
6、补遗和备忘录、考前祝福
复习课基本进行的是高考重点难点的知识,有些细碎的知识学生容易忽略和遗忘,所以我们在一模和高考前给学生印发了知识补遗和备忘录。一模前发的是简化的备忘录,高考前是详细的备忘录,是两个体系,不重复。高考前还借鉴xxx教研中心编写的查漏补缺,选用一部分,再结合我们实际复习情况进行改编和增删。考前的祝福,是最后一次课的内容,实际上是学生最需要注意的一些嘱咐,同时体现师生情感交流的一堂收尾课。
二、研究
1、近年高考
备课组教师研究三年以来的高考试题。三年以前的我们已经很熟悉了,从中找出经常考的知识点,从没考的知识、经常考的知识点、再次考查的概率大的知识点,我们就提炼出模型给学生加强练习。典型题目多次刺激,从没考过,但也是高考要求范围内的知识点,我们也会重视,也会在各种测试中将这部分的内容融入进去。我们也仔细阅读了前一年xx地区高考的《试题分析》,对各题的难度和区分度有大体了解,重视上面称赞的好题让学生吃透、领会。比如对难度适中,但区分度大,适合选拔的题目,我们就融入补充题或考试,给予了足够地重视。
2、发达地区
我们判断发达地区、走在教改前面的省市的试题对本地区的高考具有重要的参考意义。我们备课组x位老师在完成全部38套试题的基础上,选择发达地区的试题作为重点研究的题目,总结出题概率大的物理模型、典型的物理过程,并从中提炼相近或相同的解题方法。比如连续碰撞的模型,xx在A班给学生进行过相关训练,结果在高考中出现这个模型的时候,学生解答很顺利,为学生继续解答后面的题目赢得了时间。
3、借鉴其他学校
我们一模前复习阶段使用的“实验复习”资料是借鉴别的学校的。我们经过整理和加工,使它更适合咱们学生。周末进行的实验专题,一部分是借鉴区里教研活动时提供的参考材料。这些材料成为我们校本核心复习材料的有益补充。我们也适当选用本年度其他区的模拟试题,比如xxx模考查的实验中涉及量纲分析,比较新颖,我们借鉴了这次高考中最后一道选择题就需要根据量纲来分析。很多学生考完后都反应说讲过类似的知识等等。以上这些例子说明老师研究高考很重要,也列举了研究高考的几个切入点。这里需要说明的是,我们组的老师对高考的研究是力求全面的。
三、合作
1、组内合作
第一个体现是备课组内分工明确。备课组长负责的是,补充题修订、寒假等五个专题、一模之后的理综命题、补遗和备忘录。每人都有任务的是,从无到有的单元测试题每人负责其中三章,周末专题三位老师轮流负责出题,每周的补课由三位老师按次序轮换,第二学期的理综考试命题三个人轮流出题。
细致合理的分工使得复习工作能有序开展。这些工作绝不是一个人能独立完成的,所以明确的组内分工,没有断裂的链条,使得这一轮的高考复习能顺利完成。
组内合作的第二个体现是,备课活动“时间常规化 内容具体化 过程民主化”。
时间常规化,高三备课都有一个固定的活动时间,一般是一周一次。这是起码的要求,但仅局限于一周一次的备课,恐怕不够。作为高三来讲,平时的教学内容多,学生练习多,更需要及时交流和讨论。一次练习过后,及时交流试卷中学生出现的问题,交流试卷讲评的重点、方法以及拓展,已经成为我们组的惯例。内容具体化具体化是增强备课成效的前提。除了及时交流以外每周一次的固定活动主要围绕以下内容进行一周教学内容的重点和难点分析、学生学习过程中可能遇到的难点及突破方案一周内每个备课组成员需要完成的任务、完成时间。
活动内容具体化,使备课组成员都会感到活动内容有用、管用。过程民主化,在讨论复习课内容时,畅所欲言、充分交流、互相借鉴、内容上不保留、形式上也不强求统一一致。
2、教研组层面合作
高三备课组是战斗在一线的,另外两个年级提供了可靠的保障。我们一模前的实验复习中,有一周多要独占物理组的实验室,高一高二年级的物理老师都能积极支持。虽然造成不便,也想办法克服。还有临近高考年级6月初组织的两次适应练习,另外两个年级的备课组也在紧张的工作之余,提供了实实在在的帮助,协助我们,提供优质的参考试题。我们也经常会在教研组内得到具体的教学策略的建议,这使得我们复习的有效性进一步得到增强。
3、理综组合作
第二学期有十四次理综考试,为了提高效率,每次都是我们备课组老师给整个理综组阅机读卡,并且将每个学生得分、试题错误统计打印或发给我们,节省了其他x名理综老师的时间。理综组老师也会共同研究学生,原x班的三位理综老师经常会一起讨论学生理综考试中的各种问题。理综组老师集体商定建议学生的答题顺序、答题时间分配,帮助学生树立总分意识,学生心里更自信、更踏实。
这部分需要说明的是,不管是组内合作,还是教研组合作,还是理综组合作,都是将学生的需求放在第一位,有了这样的共识,我们合作是愉快的、工作是愉快的。
四、其他
1、计划性强
工作提前谋划会使我们掌握主动。高二暑假我们就制定了高三第一学期工作计划,对我们的工作提出了具体的措施和要求,复习计划严谨规范。前面提到的明确的分工前提也是提前计划好,以便于有磨合和调整的机会。我们备课组在学期教学、单元测试和理综测试命题、实验室分配方案等几个方面都有落实到人的全面、可行的计划。计划使得我们的复习工作更加有序。
2、高一、高二和高三的关系
这一点我有新的认识。高考要取得好成绩,相当一部分取决于高三复习课效果,高三复习课效果,又取决于高一高二的效果。我们在高一、高二教学中知识基础和能力基础兼顾,给学生补充了许多课外实验,一方面激发学生的学习兴趣;另一方面也与学科的特点相适应。
我们也布置有特色的作业,包括分层作业和验电器、卡尺、反应尺、热气球等制作,这些都是课堂外的拓展。我们也注重课堂内的难度和密度,高二会考前每天一道难题,采取化整为零的方案,既解决了学生会考拿优的需求,也为高三复习打下了坚实的基础,而高三就要教会考试。高一高二注重学生对物理规律本身的理解,兼顾解题,而高三就要将解题放在首位,因而一些口诀类的解题方法我们尽量放高三再教,让学生在高一高二学到的是真的物理,高三学到高效得分的方法。由于高三前教学难度到位,加上一模后的专题难度突破,在加上周末分类指导,使得我们学校的学生在解难题上的得分已经排在各个学校的前列。
这部分需要强调的是,现在的好成绩是三年辛苦的工作换来的。备课组备课多数时候分两次备、一次备理论、一次备实验、作业、试卷和改错一直全批全改,及时讲评、谈话、答疑和辅导始终不敢放松,辛苦的劳动才换来了学生优秀的成绩。
高三年级物理组工作总结范文参考二
本学期在新课程理念指导下,学校课程部的领导下,物理教研组利用各种的资源和条件展开“一切为了学生发展”的目标,积极落实学校教学工作安排,紧紧围绕提高课堂效率这个中心,狠抓物理教研组的各项工作,取得了不错的成绩。
一、确定本学期总体的目标、计划
根据我校的实际情况,我们组认真制订了教学目标:
1.培养学生的理解能力、推理能力、分析综合问题的能力、运用数学解决物理问题的能力以及实验能力。
;2.能用物理的眼光看问题,用物理的思维方式解决学习上的问题和生活中的问题;培养学生的创新意识。
3.根据目标探索课堂教学模式,对学生进行阶段性训练,巩固知识,提高能力。
二、加强新课程理论学习与探索,不断更新教育观念,更新知识结构,探索课堂模式,为新课改的顺利推行做好思想上和技术层面上的准备。
三、对教学工作具体要求:
1、做到“四统一”
在备课组内达到学目标,学进度,材的重、难点、基础点、能力培养点,统一课堂范例、精选的练习和作业。此外,还根据班级的不同层次,分层次教学。
2、做到“四研究”
研究学生的学习情况、他们自身的能力素质;研究教学方法、手段,提高教师个人的教学能;研究和参考新课改理念和学校课题的总模式,并根据本校学生的特点,探索高中物理的课堂教学模式,深化教学改革与实践;教师间研究教学反思和体会,交流沟通。
四、做好组内、校级、县级公开课的准备工作
1、加强组织组内“三课”活动,同课异构活动,加强组内物理组成员之间的听课、评课活动,相互交流,相互学习相互促进,把说课、评课落到实处。
2、积极准备参与学校和县研训学校组织的公开课活动。公开课是对我们教师教学能力的检验,本学期物理组有x位老师参加了学校公开课活动、x位老师参加了县级公开课活动,对此,物理组教师根据课程特点,积极探讨“公开课”课题,共同参与、探讨、交流,完成公开课的前期工作,最后由讲课人员整合形成自己风格的开课教案、课件。开课后,教研组全体教师参加听、评课,这样提高了教学质量,提高教师自身的教学水平。
五、加强常规薄弱环节的管理,规范教案,及时反馈教学常规检查情况,指出不足之处,规范教学要求。
六、进一步加强、探索、完善集体备课活动,提高备课组的教研质量。
七、物理科组非常重视和认真组织校本课程的开设和研究性学习的实施。
本学期组织老师根据物理学科的特点,拟定x个校本课程科目(如:物理与生活、探索物理等)让学生选修,扩充了学生的知识空间,开阔了学生的知识视野,有效地培养了学生的学习兴趣,增强了学生的求知欲。这些课程大大提高了学生从生活走进物理,从物理走向社会的意识。
八、继续加强和鼓励老师积极参加学习组织的外出培训活动,加强自身业务的培训。
总之,这一学期物理教研组根据学校的实际情况,有条不紊地进行各项内容,保证了教学质量的完成和达到新课改培养学生的目标所需要的工作要求,基本完成了教学任务,但各方面发展还不够完善,需要继续努力。
高三年级物理组工作总结范文参考三
本学期以来,本教研组在学校领导班子、教务处的正确领导和帮助下,在组内全体同志的齐心努力下,较为圆满地完成了学校交给的各项工作任务,现将本学期的工作总结如下:
一、教研组常规工作
依据教务处的安排,在本学期初,对本教研组成员进行了教学工作常规要求的培训。包括坐班、请假制度,晨读、晚自习的辅导工作,培优补差工作,作业批改的要求,网络课的安排,教学心得、反思的整理,教学论文的撰写等。
遵照学校对教研组工作的要求,每双周定期在高一理综办公室召开物理教研组工作会议,检查和督促各备课组及组上所有教师的教学常规的完成情况,加强了教学方法、教学内容和教学进度的了解;根据学校教务处的安排,组织教师进行教学业务的学习,教材教法的研究和讨论;依据教务处安排,组织教师参加备课组内的创新课堂讲课活动,积极开展评课议课活动,同时组织教师开展新课程改革理论学习,积极探讨新课程改革与课堂教学的整合,促进教师教法和学生学法的转变。
二、加强理论学习,改革课堂教学
本学期组内的全体教师认真学习xx学校 “六环节学案导学”课堂教学模式,学习20xx年《考纲》,学习新的教学理念,将学到的先进的教学理念与物理教学实践相结合,大胆探索,勇于创新,优化课堂教学过程,优化教学方法,提高课堂教学效率和质量,并积极参与教务处组织的课堂教学改革的讲课、评课议课活动。
在组织全组教师认真学习“六环节学案导学”课堂教学模式的基础上,进行备课组内的听评课活动,然后推出xx老师参加全校“六环节学案导学”课堂教学模式讲课大赛决赛,获得了第二名的好成绩。高三备课组结合高考调研,相互听课,取长补短,相互促进。
通过近一个学期的努力,本组基本上掌握了“六环节学案导学”课堂教学模式。通过教学实验研究,初步证明该模式对激发学生的物理学习兴趣、提高物理能力与学业成绩有一定效果。
三、加强青年教师的培养,以老带新,师徒结对
以老带新,师徒结对,其中xxx带xxx等等。通过骨干教师的传、帮、带,帮助青年教师提高教学实施能力,上好合格课、优质课。组织近年高考物理题研究,提高解题的能力,以此促进青年教师的成长;结合讲课大赛的评课活动,加强对青年教师教学基本功的指导,加强对青年教师业务的指导;利用教研组学习时间,提高青年教师的人文修养。
四、注重教科研课题研究,使自己成为研究型的老师
开展课题研究是教师促进专业发展,教学、教研水平提高的有效途径。本组现有一项市级课题《xxxxx》和一项国家级课题《xxxxxx》。物理教研组围绕这两项课题,关注教学实际,开展教学、教研活动,以期形成具有本校特色的物理课堂教学新模式。
两项课题研究都由高级教师xxx具体负责,研究过程中大家相互学习、取长补短,受到很好的效果。在各种研究中,我们每个老师都是在反思中更新,发展,再反思,再更新,再发展,得到了提高和成长,使自己不断向研究型的教师迈进。
五、注重实验教学,培养学生兴趣
物理是一门以观察和实验为基础的科学,传统的实验课堂教学一般采用的模式是:教师依据教材,按照实验原理、实验目的、实验器材、实验步骤、数据记录与处理、实验结论、误差分析等几个环节讲解实验,学生被动的听、接受,并划出实验手册里需注意的操作重点,分组实验,得到教材想要学生得出的实验结论。这样的教学模式存在的弊端有:
1、整个实验由教师主讲,由教师手把手教学生“做”实验,学生只能掌握教材上面要求的实验方法,遇到新型的方法就会出现混乱;
2、实验器材由教师安装、调试,学生的任务只是“做”。只懂得机械的重复教材的步骤,不懂得器材的基本组装操作,不懂得处理实验中出现的各种器材问题,不懂得选用新的仪器器材等。
3、传统实验课堂教学造成学生思维僵化,缺乏创新意识,遇到新情况新问题不懂分析,且造成学生做实验依附性过大,离开教师,自己就无法完成一个实验。
新课程教学中要求能真正提高学生的实验动手能力和创新能力,一改传统实验以师为本、以生为辅的教学模式,提倡以生为主、以师为辅。物理教材主要是两种实验:验证性实验和探究性实验。本组教师在xxx的带领下,尝试从实例出发,探讨这两种实验教学模式的不同功能。
学生先通过验证性实验的课堂教学和分组实验操作,掌握基本的实验设计思路和实验器材操作技能,进而才能较好的进行探究性实验。验证性实验注重对学生基本实验能力的培养,探究性实验则更加关注学生自我设计自我创新能力的培养。两种实验教学模式相互结合,才能更加有效的提高学生的基本实验操作能力和创新能力。