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【關(guān)鍵詞】 統(tǒng)計學(xué) 教學(xué)實踐 財經(jīng)專業(yè)
隨著大數(shù)據(jù)時代對于數(shù)據(jù)分析人才的需求越來越多,如何從海量數(shù)據(jù)中有效挖掘有用信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析已逐漸引起國內(nèi)外政府機(jī)構(gòu)及學(xué)者的極大關(guān)注,國際上關(guān)于大數(shù)據(jù)科學(xué)研究的呼聲也越來越高。統(tǒng)計學(xué)作為一門數(shù)據(jù)分析學(xué)科,主要通過收集整理研究對象的數(shù)據(jù),進(jìn)行建立統(tǒng)計模型、量化分析、總結(jié)和預(yù)測,探討研究對象的數(shù)量規(guī)律及其特征。隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨,統(tǒng)計學(xué)的重要性越來越得到社會的認(rèn)可和重視,具有統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)的人才需求量也越來越大。
由于統(tǒng)計學(xué)涉及的理論內(nèi)容、公式和抽象概念比較多,通常需要一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯推理能力,因此學(xué)生普遍認(rèn)為《統(tǒng)計學(xué)》是一門比較難以掌握和學(xué)習(xí)的課程。結(jié)合自己對財經(jīng)類專業(yè)學(xué)生講授《統(tǒng)計學(xué)》課程的實際教學(xué)實踐,在分析目前教學(xué)中存在問題的基礎(chǔ)上,就如何提高統(tǒng)計學(xué)課程的教學(xué)效果,探索適合金融工程、工商管理、會計學(xué)等財經(jīng)類專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法以及考核辦法,如何解決統(tǒng)計學(xué)教學(xué)存在的問題為社會培養(yǎng)高質(zhì)量的專業(yè)數(shù)據(jù)分析人才談一下自己的想法和思考。
一、《統(tǒng)計學(xué)》教學(xué)中存在的問題
1、教學(xué)方法單一
目前,統(tǒng)計學(xué)教學(xué)仍然是以教師課堂講授為中心的教學(xué)思想、學(xué)生被動地接受知識傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)填鴨式教學(xué)方式。以多媒體教學(xué)為主的背景下,雖然多數(shù)教師堅持黑板板書與多媒體課件相結(jié)合,但是有些教師將多媒體教學(xué)完全取代黑板板書,使得課堂教學(xué)內(nèi)容容量過大,講授速度過快,缺乏師生之間的互動和交流。統(tǒng)計學(xué)內(nèi)容在重點部分常常涉及較多公式和概率統(tǒng)計定理,使用多媒體課件授課使得講課速度過快,造成學(xué)生無法跟上教師思路不能理解具體內(nèi)容,僅僅會記憶理解,熟練地套用計算公式,無法引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2、教學(xué)內(nèi)容只注重應(yīng)用表面,缺乏理論深度
財經(jīng)院?!督y(tǒng)計學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容仍然是以數(shù)據(jù)的收集、整理、描述和分析入手,簡單介紹統(tǒng)計調(diào)查、統(tǒng)計整理、統(tǒng)計指標(biāo)、時間數(shù)列、指數(shù)、相關(guān)回歸、統(tǒng)計推斷等內(nèi)容。對于教學(xué)中涉及到的基本數(shù)學(xué)定理、數(shù)學(xué)公式推理以及前后知識在數(shù)學(xué)上的聯(lián)系缺乏講解,使學(xué)生不能理解到所學(xué)知識的本質(zhì),僅僅會依葫蘆畫瓢地應(yīng)用,導(dǎo)致學(xué)生在處理實際問題時方法單一、創(chuàng)新不足。有些財經(jīng)專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)方案更是將統(tǒng)計學(xué)與概率統(tǒng)計同一學(xué)期開設(shè),使得統(tǒng)計學(xué)課程的內(nèi)容缺乏概率統(tǒng)計中的大數(shù)定律、中心極限定理等假設(shè)檢驗的基本知識,造成學(xué)生無法理解所學(xué)內(nèi)容。
3、教師隊伍知識結(jié)構(gòu)不合理
講授統(tǒng)計學(xué)的教師隊伍近幾年雖然有了很大的變化,但還有一部分統(tǒng)計教師的知識結(jié)構(gòu)不夠理想,數(shù)學(xué)和計算機(jī)知識水平與客觀要求還存在一定的差距,仍需要繼續(xù)改進(jìn)和提高。財經(jīng)類院校講授統(tǒng)計學(xué)課程的教師主要以經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計、數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)等財經(jīng)類出身教師為主,缺乏數(shù)學(xué)專業(yè)科班教師,使得課程內(nèi)容的設(shè)計僅注重應(yīng)用,缺乏相應(yīng)的數(shù)學(xué)理論作為支撐,使得學(xué)生對所學(xué)知識一知半解。
4、統(tǒng)計軟件與統(tǒng)計案例缺乏有效結(jié)合
隨著大數(shù)據(jù)時代的到來,學(xué)會用統(tǒng)計軟件處理實際問題的方法和分析能力已成為每個學(xué)生必經(jīng)的階段,計算機(jī)軟件在統(tǒng)計學(xué)教學(xué)中的重要性越來越顯著?,F(xiàn)實中,雖然統(tǒng)計學(xué)的課堂教學(xué)中也注重統(tǒng)計方法的應(yīng)用,但是由于統(tǒng)計學(xué)知識繁雜、課時安排普遍過少、開課班級過多等原因,導(dǎo)致統(tǒng)計學(xué)教學(xué)過程中對于學(xué)生的動手能力的訓(xùn)練過少。尤其是財經(jīng)類非統(tǒng)計專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)方案中《統(tǒng)計學(xué)》課程設(shè)計基本以54學(xué)時為主,使得課程教學(xué)內(nèi)容僅可完成理論教學(xué),缺乏用SPSS、SAS、R軟件等統(tǒng)計軟件進(jìn)行實際問題處理的實踐教學(xué)。
5、統(tǒng)計分析方法與學(xué)生專業(yè)知識缺乏有機(jī)結(jié)合
統(tǒng)計分析方法與學(xué)生的專業(yè)脫節(jié),教師從概念、公式、定理等方面講授完統(tǒng)計理論與統(tǒng)計方法后,往往無法從學(xué)生的專業(yè)角度出發(fā)與實際的經(jīng)濟(jì)、金融、管理等內(nèi)容相結(jié)合設(shè)計統(tǒng)計案例,或者完全缺乏與實際問題相關(guān)的統(tǒng)計案例,很難取得較好的教學(xué)效果。例如給金融工程專業(yè)的學(xué)生講測定離中趨勢的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差時,可以結(jié)合股票投資的例子說明標(biāo)準(zhǔn)差度量風(fēng)險的應(yīng)用,以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、《統(tǒng)計學(xué)》教學(xué)改進(jìn)措施
1、提高教師素質(zhì)
大數(shù)據(jù)對統(tǒng)計學(xué)的挑戰(zhàn)要求統(tǒng)計學(xué)教師必須加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí),及時學(xué)習(xí)和接受新的知識,提高自身專業(yè)素質(zhì)。作為一名統(tǒng)計學(xué)教師,課堂教學(xué)不僅要給學(xué)生傳輸知識,還要與網(wǎng)絡(luò)資源相結(jié)合,充分發(fā)揮多媒體在統(tǒng)計教學(xué)中的作用,形象生動地展示統(tǒng)計過程和分析應(yīng)用,通過實際的統(tǒng)計數(shù)據(jù)案例分析與學(xué)生互動,及時設(shè)置統(tǒng)計理論與實際數(shù)據(jù)分析相關(guān)啟發(fā)性問題,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動學(xué)習(xí)積極性。同時,各財經(jīng)院校要針對各自的具體情況采取有效措施,不定期或定期舉辦統(tǒng)計學(xué)授課經(jīng)驗交流會或送青年教師參加國內(nèi)一流大學(xué)舉辦的課程培訓(xùn)或進(jìn)修,為教師提高授課技巧創(chuàng)造有利條件,并注意吸收高學(xué)歷、高學(xué)位的統(tǒng)計專業(yè)人才充實到統(tǒng)計教師隊伍以提高統(tǒng)計學(xué)教師的整體素質(zhì)。
2、改革教學(xué)方法和手段,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性
改變傳統(tǒng)教學(xué)方式,充分利用網(wǎng)絡(luò)資源充實多媒體教學(xué)課堂內(nèi)容,調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性,提高學(xué)生綜合運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)方法解決實際問題的能力。在教學(xué)過程中采取“講授式教學(xué)”、“啟發(fā)式教學(xué)”、“互動式課堂討論”、“理論與案例結(jié)合”等形式多變的授課方法,以達(dá)到學(xué)生主動融入課堂、主動思考的更好教學(xué)效果。雖然各種教學(xué)方法都有不同的特點,但是授課過程中要根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的性質(zhì)和特點選擇合適的教學(xué)方法或多種教學(xué)方法進(jìn)行優(yōu)化組合,使學(xué)生能夠較容易地融入課堂,以快速掌握課堂知識取得較好的教學(xué)效果。
雖然多媒體教學(xué)具有內(nèi)容豐富、所含內(nèi)容信息量大的特點,可以圖文并舉形象生動地展示課堂內(nèi)容,已經(jīng)成為主流教學(xué)手段,但是僅用多媒體教學(xué),忽視黑板板書教學(xué),會使得課堂內(nèi)容含量過大而導(dǎo)致學(xué)生的思維跟不上教學(xué)進(jìn)度,特別是統(tǒng)計學(xué)課程內(nèi)容涉及較多數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)和定理證明,不用板書進(jìn)行嚴(yán)密的推導(dǎo),不利于學(xué)生理解和掌握。因此,在教學(xué)過程中應(yīng)將傳統(tǒng)板書教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合,充分利用這兩種不同教學(xué)方法的優(yōu)勢,達(dá)到更好教學(xué)效果的目的。
3、積極引進(jìn)數(shù)學(xué)專業(yè)教師,優(yōu)化教師知識結(jié)構(gòu)
財經(jīng)類院校要積極引進(jìn)數(shù)學(xué)專業(yè)出身教師擔(dān)任統(tǒng)計學(xué)教師,講授內(nèi)容上對所涉及的數(shù)學(xué)理論進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐评碜C明、補(bǔ)充最新統(tǒng)計方法并適當(dāng)深入講解理論在實際應(yīng)用時的重要性,將理論與實際應(yīng)用相結(jié)合,培養(yǎng)財經(jīng)院校非統(tǒng)計專業(yè)學(xué)生的邏輯思維和理論與實踐結(jié)合的能力,讓學(xué)生在未來工作中遇到處理實際問題時能夠具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)應(yīng)用于實踐,并為實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理方法創(chuàng)新、理論創(chuàng)新和知識創(chuàng)新打下較好的基礎(chǔ)。
4、將理論教學(xué)與實踐相結(jié)合,加強(qiáng)軟件應(yīng)用實踐教學(xué)
財經(jīng)類院校開設(shè)統(tǒng)計學(xué)課程的目的是為學(xué)生更好地學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識提供數(shù)量分析的理論與方法,為學(xué)生運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)的理論與方法分析、研究其專業(yè)實際問題提供方法論基礎(chǔ)。而統(tǒng)計學(xué)正是以經(jīng)濟(jì)、金融、社會等實際現(xiàn)象的數(shù)量方面為研究對象,通過統(tǒng)計軟件直觀處理和分析實際問題的方法,因而教學(xué)過程中要與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相結(jié)合,選擇SPSS、SAS或R軟件進(jìn)行案例教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生熟練應(yīng)用統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的能力,為學(xué)生將來獨立處理大數(shù)據(jù)問題打下堅實的實踐基礎(chǔ)。
5、改革傳統(tǒng)考核方式
《統(tǒng)計學(xué)》是一門側(cè)重實際應(yīng)用的方法論課程,傳統(tǒng)的考核方法主要以閉卷筆試為主,考核內(nèi)容主要是統(tǒng)計基本理論和方法,通過期末閉卷考試并不能客觀準(zhǔn)確地評價學(xué)生對這門課的掌握程度和實際應(yīng)用能力,當(dāng)學(xué)生遇到具體的實踐問題時往往不知如何處理。因此,有必要對統(tǒng)計學(xué)課程考核方式進(jìn)行改革??梢詫W(xué)生的期末總成績從傳統(tǒng)的閉卷考試方式改成由平時成績20%、軟件實踐30%和筆試成績50%三部分構(gòu)成。筆試考核內(nèi)容突出實用性和工具性,可設(shè)置開放試題,重在考核理解而不是死記硬背定理或公式,考查學(xué)生綜合利用統(tǒng)計知識和方法分析和解決實際問題的能力,使學(xué)生不僅學(xué)到統(tǒng)計學(xué)知識,又能靈活地運(yùn)用于實際問題。
三、結(jié)語
隨著大數(shù)據(jù)時代的到來,社會對具有扎實統(tǒng)計基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)分析人才需求越來越多,《統(tǒng)計學(xué)》作為數(shù)據(jù)分析方面重要的基礎(chǔ)工具課程,對于財經(jīng)類學(xué)生的專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文設(shè)計及將來從事金融、管理、經(jīng)濟(jì)等行業(yè)數(shù)據(jù)分析相關(guān)專業(yè)工作十分重要。因此,要提高統(tǒng)計學(xué)課程的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量,任課教師不僅要努力鉆研統(tǒng)計基礎(chǔ)知識,探索新的統(tǒng)計授課方法,提高自己的綜合素質(zhì),同時也要勇于探索適合不同專業(yè)特色的教學(xué)內(nèi)容,編寫符合新時代特征的新的教學(xué)案例和多元化的教學(xué)手段,在教學(xué)活動中不斷實踐探索,切實加強(qiáng)理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合,改革已有考核方式,提高教學(xué)效果和質(zhì)量。
(基金項目:吉林省教育廳“十二五”社會科學(xué)研究基金項目(2015348)。)
【參考文獻(xiàn)】
[1] 游傳新:高校統(tǒng)計學(xué)教學(xué)存在的問題與改革思路[J].長江大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2008(5).
[2] 馮蕊、王國輝:高職財經(jīng)類非統(tǒng)計專業(yè)統(tǒng)計學(xué)教學(xué)中的問題與思考[J].科技和產(chǎn)業(yè),2010(6).
【活動對象】高一新生
【活動時間】100分鐘
【活動目標(biāo)】
1.使班級學(xué)生之間盡快相識,緩解陌生感、孤獨感帶來的焦慮。
2.使學(xué)生盡快適應(yīng)新的學(xué)習(xí)環(huán)境,融入班集體,促進(jìn)個人和班級的和諧發(fā)展。
3.使學(xué)生建立歸屬感和信任感,初步形成班級集體意識。
【活動準(zhǔn)備】
1.音樂《江南Style》和《感恩的心》。
2.掛歷紙做成的紙棒4~5個、氣球4~5個。
3.計分板。
【活動過程】
一、整隊及團(tuán)體契約承諾(5分鐘)
1.全體學(xué)生圍成一個開口圓,輔導(dǎo)教師站在開口處。
開場白:我是××,很高興認(rèn)識各位新同學(xué),大家能夠從各個不同的地方、不同的學(xué)校走到一起,是一種緣分,我們將一起度過寶貴的三年時光,那就讓我們的快樂生活從今天的團(tuán)體活動開始吧。
2.團(tuán)體契約承諾
為保證團(tuán)體活動的順利進(jìn)行,我們需要進(jìn)行一個承諾儀式?,F(xiàn)在由我來宣布承諾書,全部讀完后,大家鼓掌表示同意。
(1)我承諾:在活動中真誠、坦率,積極表達(dá)自己的想法和感受。
(2)我承諾:在活動中不會有針對別人的人身攻擊行為。
(3)我承諾:在活動中不做與活動無關(guān)的事。
(4)我承諾:在別的同學(xué)發(fā)言時,我將保持安靜,認(rèn)真傾聽,發(fā)言結(jié)束后,熱烈鼓掌。
這里大家還需要有這樣的團(tuán)體約定:當(dāng)我說“靜悄悄”時,請大家邊輕輕地跟著我說“靜悄悄”(重復(fù)兩遍,一遍比一遍小聲),邊跟我做同樣的動作。
二、熱身活動(破冰活動)—— “奇妙的口香糖”游戲(20分鐘)
1.目的:打破彼此的距離感,激發(fā)活動興趣。
2.玩法
(1)指導(dǎo)語:同學(xué)們來到新環(huán)境,我們希望自己像口香糖一樣,可以吸引很多同學(xué),現(xiàn)在我們就來玩一個“奇妙口香糖”游戲,大家隨著音樂沿著圓圈跑(放《江南Style》音樂)。
(2)游戲開始,所有人一起沿著圓圈跑并問教師“口香糖像什么?”,教師開始發(fā)口令,比如“三個左肩粘一起”,則所有人必須馬上找到另外兩個人,三個人的左肩粘在一起,沒能湊成三個人的成員必須接受懲罰,表演節(jié)目。然后大家繼續(xù)快跑,邊跑邊問“口香糖,粘什么?”,教師繼續(xù)(數(shù)量可以是三個、四個、五個,部位可以是屁股、腦袋、肘關(guān)節(jié)等,次數(shù)3~4次)。
(3)最后一次發(fā)令是:××雙手在一起(幾個人一隊就是幾雙手在一起,最好是8~10人一隊,一個班4~5隊)。
這個游戲有以下幾點注意事項:
先練習(xí)一次,再正式開始游戲;
粘鼻子、粘腦門、粘屁股等指令可以極大地活躍氣氛,收獲學(xué)生的笑聲和尖叫聲;
除了最后一次外,每次盡量要有人落單;
特別提醒,像粘嘴唇、粘胸部等指令是被禁止的。
附:懲罰小節(jié)目(僅供參考)
請?zhí)T馬舞 請走模特步
雙手揪耳朵說“我太高興了”,并做蛙跳5個 歌舞表演(自選)
3.分享體驗:(以下凡是分享體驗的環(huán)節(jié),都要讓每個小組的學(xué)生有機(jī)會發(fā)言,鼓勵大膽發(fā)言、暢所欲言)
(1)你落單時是什么感覺?(有點尷尬,有點孤獨,有點焦慮……)
(2)你和大家粘在一起時是什么感覺?(溫暖,有歸屬感……)
4.師小結(jié):通過這個活動,同學(xué)們彼此之間縮短了心理距離,以最快的速度消除了陌生感。你們能粘在一起,就是特別的緣分,你們將組成小團(tuán)隊,齊心協(xié)力,贏得勝利。
三、團(tuán)隊建設(shè)——“我們是最棒的××隊”游戲(25分鐘)
1.團(tuán)隊命名:各隊坐好(按上一游戲分好的隊),為自己的團(tuán)隊取一個有趣的、好聽的隊名,選一名隊長,取個響亮的“口號”,各隊展示,激情鼓掌。
2.游戲:我們是最棒的××隊,看哪一隊最整齊、最大聲。
(1)目標(biāo):集中團(tuán)隊精神,活躍團(tuán)隊氣氛,加強(qiáng)團(tuán)隊融合。
(2)玩法:每隊各自圍成一個圈,雙手分別拍左邊、右邊肩膀一下,向前下方拍一下,喊出第一個字“我”;拍兩下喊出“我們”,依此類推,一邊拍一邊喊出“我——我們——我們是——我們是最——我們是最棒——我們是最棒的——我們是最棒的××隊”。
各組先練習(xí)兩分鐘,然后抽簽,兩隊同時比賽,看哪隊動作做得最整齊,口號喊得最整齊、響亮、連貫。
3.分享體驗
(1)通過這個游戲你有什么感受?(我們隊每個人都在為自己的團(tuán)隊出謀劃策,感覺到自己是團(tuán)隊中不可缺少的一員……)
(2)你喜歡你的團(tuán)隊嗎?(喜歡,因為有活力,我們喊口號的時候氣氛熱烈,有主人翁的感覺,整個身心都投入到活動中去了……)
4.小結(jié):通過這個活動感受到同學(xué)之間的聯(lián)結(jié),彼此的孤獨感迅速消除了,感受到了集體的溫暖和力量。
四、團(tuán)隊活動——“棒打薄情人” 游戲(25分鐘)
1.目的:盡快相識,增進(jìn)團(tuán)隊的凝聚力。
2.準(zhǔn)備:用掛歷紙或報紙卷成一根紙棒。
3.玩法
(1)每隊成員圍圈而坐,輪流介紹自己的名字、興趣、愛好等個人資料,如“大家好,我是來自××的×××,我的興趣是××”,每個人都專心去記其他成員的資料。
(2)隊長第一個持紙棒,站在圈中央,用棒指向他面前的同學(xué),這位同學(xué)就要馬上大聲叫出一個成員的名字,如果叫不出,隊長便給他(她)當(dāng)頭一棒,然后由他(她)執(zhí)棒,依此類推,直到大家相互熟悉彼此的姓名為止,如果一個人三次被打就必須表演節(jié)目,作為懲罰。
4.分享體驗
(1)你有沒有挨棒?你覺得怎樣才能更好地記住隊員?(當(dāng)其余的隊員在介紹自己的時候,我很認(rèn)真,專注地聽,努力記住每個人的興趣特點,每個人都很可愛,都與他人不一樣……)
(2)當(dāng)你聽到其他隊員能說出你的名字,甚至記住你的興趣愛好的時候,你內(nèi)心有什么感受?(覺得被人重視、被人尊重,感覺內(nèi)心很溫暖,甚至很感動……)
5.師小結(jié):通過這個活動大家迅速相識了,消除了加入新群體所帶來的緊張、焦慮情緒。
五、團(tuán)隊活動——游戲“群龍戲珠” (20分鐘)
1.目的:培養(yǎng)團(tuán)隊凝聚力和團(tuán)隊合作精神。
2.準(zhǔn)備:氣球若干個(有幾隊就準(zhǔn)備幾個氣球)。
3.玩法:各隊每個成員伸出一只手,互搭在其他隊員的手腕或手掌上,另外每隊派出一個隊員到別的隊當(dāng)裁判,將氣球放在團(tuán)隊成員的手中央,全體成員需合力托球,超過頭頂。堅持最久的隊為勝,哪一隊的手先松開,或者哪一隊的氣球先落地,即為輸。
注意事項:
(1)應(yīng)給學(xué)生五分鐘的練習(xí)時間。
(2)每隊人數(shù)要相等,要派一位隊員到其他隊監(jiān)督是否犯規(guī),并計時。
(3)場地允許時,四隊同時,否則抽簽,每次兩隊比賽。
4.分享體驗
(1)你們隊獲勝的秘訣是什么?(團(tuán)結(jié)一致,且要注意配合,每個人都要堅持……)
(2)你在隊里起到了什么作用?(我覺得我們每個人都很重要,每個人都是重要的主角,同時又是不可缺少的配角……)
5.師小結(jié):通過這個活動我們體會到了團(tuán)隊合作的重要性,團(tuán)隊需要凝聚力,大家都要團(tuán)結(jié)協(xié)作,互相幫助。
六、大團(tuán)圓(5分鐘)
1.宣布比賽結(jié)果。
2.指導(dǎo)語:不管結(jié)果如何,我們都付出了努力,讓我們鼓掌感謝同學(xué)們的幫助,也為自己喝彩。
3.現(xiàn)在請全班圍成一圈,兩手搭在旁邊成員的肩上,一起輕哼《感恩的心》,并隨著歌曲左右輕輕搖擺。
4.分享體驗:今天的活動你們覺得快樂嗎?通過今天的活動有什么收獲?(我們彼此從素不相識到認(rèn)識,消除了陌生感;我們從孤單的一個人成為一個合作的團(tuán)隊、一個集體,我們不再孤獨……)
關(guān)鍵詞:統(tǒng)計學(xué);體驗式教學(xué)理念;實踐;應(yīng)用
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1673-291X(2011)35-0266-02
一、體驗式教學(xué)理念在《統(tǒng)計學(xué)》教學(xué)中應(yīng)用的必要性
(一)體驗式教學(xué)理念順應(yīng)學(xué)習(xí)的本質(zhì)要求
什么是學(xué)習(xí)?教育心理學(xué)認(rèn)為,學(xué)習(xí)是“由反復(fù)經(jīng)驗所引起的”個人行為的改變。即人的學(xué)習(xí)“是一種以語言為中介,有目的的、自覺的、積極主動掌握社會和個體經(jīng)驗的過程?!笔裁词求w驗?在現(xiàn)代漢語詞典中對“體驗”的解釋是,通過實踐來認(rèn)識周圍事物;親身經(jīng)歷。顯然,學(xué)習(xí)和體驗之間有密切聯(lián)系。學(xué)習(xí)本身是一種自覺主動的行為,是主體自我感知、親身經(jīng)歷的過程,它受外界因素影響有限,只有在經(jīng)歷中產(chǎn)生共鳴,才有深刻體會,學(xué)習(xí)領(lǐng)悟到的東西才更加深刻。因此,學(xué)習(xí)本就是一種體驗的過程。然而,目前大學(xué)教育,包括《統(tǒng)計學(xué)》在內(nèi)的大部分課程的教學(xué)理念完全忽略學(xué)習(xí)的本質(zhì)所在,以陳舊的教學(xué)觀念、落后的教學(xué)手段、單一的教學(xué)方式,把知識強(qiáng)行填壓給學(xué)生的教學(xué)模式,使學(xué)生對學(xué)習(xí)興趣全無,主動學(xué)習(xí)變成“被學(xué)習(xí)”,學(xué)習(xí)目的也發(fā)生偏差,出現(xiàn)“學(xué)習(xí)是為了考試,考試是為了拿獎學(xué)金”的功利化現(xiàn)象。
體驗式教學(xué)要求在教學(xué)中教師應(yīng)積極創(chuàng)造各種情境,引導(dǎo)學(xué)生由被動到主動、由依賴到自主、由接受性到創(chuàng)造性地對教育情境進(jìn)行體驗,并且在體驗中學(xué)會避免、戰(zhàn)勝及轉(zhuǎn)化消極的情感和錯誤認(rèn)識,發(fā)展、享受和利用積極的情感與正確的認(rèn)識,使學(xué)生充分感受蘊(yùn)藏于這種教學(xué)活動中的歡樂與愉悅,從而達(dá)到促進(jìn)學(xué)生自主發(fā)展的目的。該模式的基本理念認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)主體主動建構(gòu)的過程,其操作的基本流程為:提出問題―探索問題―實踐運(yùn)用。體驗式教學(xué)完全打破了現(xiàn)今大學(xué)的教育模式,更強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、學(xué)習(xí)的趣味性,以及學(xué)習(xí)方法的多樣性,符合對學(xué)生學(xué)習(xí)本質(zhì)的要求,為包括《統(tǒng)計學(xué)》在內(nèi)的所有大學(xué)課程改革提供了新鮮思路。
(二)體驗式教學(xué)理念符合《統(tǒng)計學(xué)》的課程性質(zhì)
首先,《統(tǒng)計學(xué)》對實踐的高要求與體驗式教學(xué)理念的核心不謀而合。高教出版社《統(tǒng)計學(xué)》第一版前言提到,統(tǒng)計學(xué)是一門收集、整理和分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)的方法科學(xué),其目的是探索數(shù)據(jù)內(nèi)在的數(shù)量規(guī)律性,以達(dá)到對客觀事物的科學(xué)認(rèn)識。統(tǒng)計學(xué)不同于其他理論性課程,它要求學(xué)生應(yīng)具備極強(qiáng)的實踐操作能力。從統(tǒng)計工作的程序來看,無論是統(tǒng)計數(shù)據(jù)的收集,還是統(tǒng)計數(shù)據(jù)的整理或分析都要求學(xué)生要有極強(qiáng)的實際動手能力.如何能搜集整理出有效可靠的數(shù)據(jù),怎樣得到數(shù)據(jù)背后所反映出的真實信息,學(xué)生僅從課本和課堂的學(xué)習(xí)無法真實體會,只有讓學(xué)生真正與統(tǒng)計相融,就某一問題實地調(diào)查走訪,動手設(shè)計問卷,親自整理和分析數(shù)據(jù)信息,在實踐中學(xué)習(xí),在體驗中體會,才能達(dá)到學(xué)習(xí)《統(tǒng)計學(xué)》的真正目的。另外,從統(tǒng)計方法理論的學(xué)習(xí)來看,統(tǒng)計分為描述統(tǒng)計和推斷統(tǒng)計兩大體系,描述統(tǒng)計涉及的指標(biāo)運(yùn)用和計算較易掌握,但對推斷統(tǒng)計部分的理解難度則較大。推斷統(tǒng)計是根據(jù)樣本信息對總體進(jìn)行估計、假設(shè)檢驗、方差分析、預(yù)測的統(tǒng)計方法,它是《統(tǒng)計學(xué)》的主要內(nèi)容,是統(tǒng)計思想的基本體現(xiàn)。其中諸如“小概率”原理、抽樣分布、顯著性水平等核心概念的理論性較強(qiáng),且以上推斷方法的實際運(yùn)用對統(tǒng)計軟件使用的要求較高。如果按照現(xiàn)行教學(xué)模式,學(xué)生不但會認(rèn)為這些體現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)重要思想的概念難以理解、理論枯燥乏味,更覺《統(tǒng)計學(xué)》在現(xiàn)實無任何用武之地,開設(shè)《統(tǒng)計學(xué)》課程也毫無意義。因此,筆者認(rèn)為,體驗式教學(xué)理念在非統(tǒng)計專業(yè)《統(tǒng)計學(xué)》教學(xué)中的引入已刻不容緩。體驗式教學(xué)理念的應(yīng)用,除了能讓學(xué)生親臨其境、參加實踐,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動觀能動性之外,更重要的作用是它可以有效改變?nèi)握n教師的傳統(tǒng)教學(xué)觀念,進(jìn)而更新單一的教學(xué)方法和教學(xué)模式,把靈活多樣的教學(xué)方法、先進(jìn)新興的教學(xué)手段帶進(jìn)課堂,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中真正認(rèn)識《統(tǒng)計學(xué)》,體會到《統(tǒng)計學(xué)》的重要性,更加促進(jìn)其學(xué)習(xí)的積極性,最終形成一個良好的循環(huán)機(jī)制。
其次,《統(tǒng)計學(xué)》的應(yīng)用性要求體驗式教學(xué)理念必須引入課堂。在統(tǒng)計學(xué)科建設(shè)方面,業(yè)界曾經(jīng)提出“大統(tǒng)計”思想,即強(qiáng)調(diào)統(tǒng)計學(xué)和其他學(xué)科的密切關(guān)系,認(rèn)為統(tǒng)計學(xué)是一門應(yīng)用型的交叉學(xué)科,它不但綜合了多門自然學(xué)科,更與諸如生產(chǎn)質(zhì)量管理、市場營銷、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、氣象領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等其他社會學(xué)科緊密不可分。其實,《統(tǒng)計學(xué)》對學(xué)生動手實踐的高要求恰恰也體現(xiàn)出其應(yīng)用型的特點。在余明江、丁家云的《論我國統(tǒng)計高等教育的改革取向》一文中明確提出,“統(tǒng)計高等教育必須突破傳統(tǒng)觀念,逐步建立起以現(xiàn)代統(tǒng)計為基礎(chǔ),以信息科學(xué)為方向,以計算機(jī)技術(shù)為手段,以市場經(jīng)濟(jì)導(dǎo)向為為終結(jié)的大統(tǒng)計教育觀。”誠然,大統(tǒng)計教育觀是針對應(yīng)用型的《統(tǒng)計學(xué)》而提出,那么這種大統(tǒng)計教育觀又需要通過怎樣的教學(xué)理念來體現(xiàn)呢?應(yīng)用型的學(xué)科需要培養(yǎng)出應(yīng)用型的人才,應(yīng)用型人才又需要多元立體的教學(xué)模式培養(yǎng),正如前文提到,這種多手段的教學(xué)模式其核心恰恰是體驗式教學(xué)理念的體現(xiàn)。所以,筆者認(rèn)為,體驗式教學(xué)理念能夠很好體現(xiàn)大統(tǒng)計教育觀的精髓,更應(yīng)是所有應(yīng)用型學(xué)科積極提倡的全新教學(xué)觀念。
(三)體驗式教學(xué)理念符合非統(tǒng)計專業(yè)《統(tǒng)計學(xué)》的培養(yǎng)目標(biāo)
我們首先應(yīng)該給非統(tǒng)計專業(yè)開設(shè)的《統(tǒng)計學(xué)》課程進(jìn)行定位。在非統(tǒng)計專業(yè)中,《統(tǒng)計學(xué)》作為一門看似獨立的課程,實則與其他課程有著千絲萬縷的關(guān)系。僅以經(jīng)管類非統(tǒng)計專業(yè)為例,在課程橫向設(shè)置方面,與《統(tǒng)計學(xué)》相關(guān)的課程就有《市場營銷學(xué)》、《市場調(diào)查》、《生產(chǎn)運(yùn)作管理》、《管理學(xué)》等多門課程。這些課程無一例外都是將《統(tǒng)計學(xué)》的相關(guān)原理和推斷方法付諸實踐,用以分析和解決實際問題的。如若學(xué)生對《統(tǒng)計學(xué)》的基本理論和思想全然不知,其專業(yè)課程的學(xué)習(xí)則障礙諸多,所學(xué)的專業(yè)知識也無法運(yùn)用自如了。因此,《統(tǒng)計學(xué)》在非統(tǒng)計專業(yè)的定位就是“服務(wù)”。在非統(tǒng)計專業(yè)中,《統(tǒng)計學(xué)》應(yīng)作為一門應(yīng)用課程,一種技術(shù)工具,服務(wù)于其他專業(yè)之所學(xué)。那么,對非統(tǒng)計專業(yè)《統(tǒng)計學(xué)》的定位恰好也確定了其人才的培養(yǎng)目標(biāo),其服務(wù)的職能標(biāo)示了對非統(tǒng)計專業(yè)《統(tǒng)計學(xué)》教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)更加關(guān)注學(xué)生的實踐操作能力,要求學(xué)生對統(tǒng)計思想及基本理論能靈活運(yùn)用的同時,還應(yīng)掌握EXCEL、SPSS等基礎(chǔ)的統(tǒng)計分析軟件,從而有對現(xiàn)實問題進(jìn)行統(tǒng)計分析的基本能力。
除此之外,社會對具備統(tǒng)計素養(yǎng)的人才需要也決定其培養(yǎng)目標(biāo)的確定。隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們對信息的需求也在日益增加。如何能在紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象中尋找出有效的信息則是統(tǒng)計最基本的職能。正如袁衛(wèi)在其主編的《統(tǒng)計學(xué)》教材中提到,無論是國民經(jīng)濟(jì)管理和公司、企業(yè)的經(jīng)營及決策,還是科學(xué)研究都越來越依賴于數(shù)量分析和統(tǒng)計分析方法。統(tǒng)計方法已經(jīng)成為理、工、農(nóng)、醫(yī)、人文、社會、管理、軍事等所有學(xué)科領(lǐng)域科學(xué)研究的基本方法。因此,市場對具備統(tǒng)計素養(yǎng)人才的需要給我們《統(tǒng)計學(xué)》教學(xué)的人才培養(yǎng)目標(biāo)提出了明確的要求,即要培養(yǎng)實踐型、應(yīng)用型的統(tǒng)計人才。
教育培養(yǎng)目標(biāo)決定著教育教學(xué)的發(fā)展方向。顯然,現(xiàn)行的教學(xué)方法和教學(xué)手段已無法滿足對非統(tǒng)計專業(yè)《統(tǒng)計學(xué)》人才培養(yǎng)的目標(biāo)。一切似乎又回到了原點,應(yīng)用實踐型人才的培養(yǎng),必須要在原有的教學(xué)模式上有所創(chuàng)新,制定出一套多元化的教學(xué)體系,而這正是體驗式教學(xué)理念所倡導(dǎo)的核心本質(zhì)。
二、體驗式教學(xué)在《統(tǒng)計學(xué)》教學(xué)中實施的條件
體驗式教學(xué)理念的本質(zhì)即是給學(xué)生創(chuàng)造多樣化的學(xué)習(xí)情境,提供多元化的教學(xué)手段,營造寬松良好的互動氛圍,使學(xué)生在體驗中感知,在感知中反思,進(jìn)而達(dá)到有效學(xué)習(xí)的過程。這種教學(xué)模式也給現(xiàn)行的大學(xué)課堂教學(xué)方式提出了更高的要求。
第一,對教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)提出了更高的要求。首先,要求教師應(yīng)具有創(chuàng)新精神,及時轉(zhuǎn)變觀念,主動營造良好開放的課堂氣氛,創(chuàng)建教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間對等交流的平臺,保證學(xué)生能各抒己見、暢所欲言,并對學(xué)生的評論能做到正確引導(dǎo)、公正評價,為后續(xù)的教學(xué)模式改革營造一個良好寬松的氛圍。其次,要求教師必須具備很強(qiáng)的組織和管理能力。無論是在課堂上,還是在外出實踐中,教師必須有充備的事前設(shè)計能力,并在整個活動流程中有效組織和管理,對整個過程的節(jié)奏能收放自如,控制得當(dāng)。最后,對教師的專業(yè)素養(yǎng)提出了更高的要求。在體驗式教學(xué)模式的引導(dǎo)下,對《統(tǒng)計學(xué)》的教學(xué),要求教師能在課本內(nèi)和課本外做到游刃有余,及時搜集國內(nèi)外相關(guān)資料和案例,通過大案例引入、多媒體教學(xué)、統(tǒng)計軟件應(yīng)用、課外實踐指導(dǎo)四方面達(dá)到多元立體化的實踐教學(xué)體系。
第二,對院系和相關(guān)行政部門提出了明確的要求。體驗是通過實踐得來的,尤其《統(tǒng)計學(xué)》的課程性質(zhì)更加需要給學(xué)生提供充足的實際機(jī)會和適當(dāng)?shù)膶嵺`場所。除了教師的一己之力,更加需要院系和高校相關(guān)部門的大力支持、通力配合,能積極幫助教師和學(xué)生尋找更多的實踐機(jī)會和實踐場所,給予一定的經(jīng)費支持,只有教師、院系、學(xué)校三方積極配合,才能達(dá)到最終的教學(xué)目的。
參考文獻(xiàn):
[1] 袁衛(wèi),龐皓,等.統(tǒng)計學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2] 余明,丁家云.論我國統(tǒng)計高等教育的改革取向[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2001,(4).
關(guān)鍵詞:通式解法:計算題
文章編號:1005-6629(2007)02-0067-03
中圖分類號:G632.479
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
1 探討通式解法的起因
筆者手中有幾本美國教學(xué)參考書,其中一本是有關(guān)習(xí)題的。書里除了提供一些習(xí)題外,還提供了這些習(xí)題的相應(yīng)解法。當(dāng)筆者通讀完此書時,最大的感受是美國教學(xué)參考書中提供的解題方法幾乎是固定不變的,解題過程非常程式化。這顯然不是一種孤立的現(xiàn)象,因為筆者在他們的課堂教學(xué)中也看到了類似現(xiàn)象,他們的教師似乎并不怎么追求對試題的巧解,自然也不熱衷于向同學(xué)介紹各種不同的解題方法。所以筆者看到的美國學(xué)生在解決計算題時,全班的解題思路是一致的,解題過程也很類似。
在國內(nèi),顯然是另一種情況。有關(guān)教學(xué)參考書中關(guān)于計算題方面的總結(jié)中,總會給同學(xué)提供各種各樣解題的方法,而對如何規(guī)范解決試題卻說得很少。在例題介紹中,一道例題對應(yīng)一種方法,有時層層遞進(jìn),難度逐漸增加。在這種氛圍下,我們的學(xué)生解同樣一道試題時有多種解法,但由于平時并不側(cè)重對某一特定方法的演練,所以我們的學(xué)生對于這一方法的執(zhí)行過程卻知之甚少。所以,一線教師在批改化學(xué)計算題時經(jīng)常碰到這樣的尷尬場面:同一道計算題的解法很多,但每一種解法的過程都存在各種各樣的缺陷。
2 通式解法的優(yōu)點
筆者把美國教學(xué)中用同一種思路解決不同問題的解題思路稱為通式解法。在隨后的教學(xué)實踐中,筆者逐漸意識到通式解法有其獨特的優(yōu)點。根據(jù)問題解決理論,人們在解決問題時,首先是從大腦的長時記憶中搜索。如果不能從大腦中找到答案,就需要問題解決循環(huán)中的七個步驟來解決所需要的問題,見圖1。
圖1告訴我們解決問題的第一步為問題識別,事實上問題識別也是問題解決過程中最難的一步。這種困難有時表現(xiàn)為錯誤地識別問題的目標(biāo),有時表現(xiàn)為識別目標(biāo)存在某種障礙。讓學(xué)生應(yīng)用通式解法進(jìn)行解題無疑能有效幫助學(xué)生縮短識別問題的時間。而且長時間讓學(xué)生不斷練習(xí)同一方法,對學(xué)生解決同一類問題、縮短學(xué)生從新手到專家的時間無疑大有幫助。最關(guān)鍵的是:如果學(xué)生掌握了通式方法,即使學(xué)生在以后碰到了不熟悉的計算題,他都可以試著嘗試用這種方法解決。而不會產(chǎn)生現(xiàn)在學(xué)生面臨的問題:這個試題應(yīng)該適用那種方法?
3 各類計算題通式解題的教學(xué)建議
仔細(xì)分析中學(xué)化學(xué)的計算題,筆者發(fā)現(xiàn)化學(xué)的計算題基本可以分為基于化學(xué)方程式型的計算題和基于基本理論、基本概念的計算題,其中基于化學(xué)方程式的計算題可以細(xì)分為兩類,常規(guī)計算題和推斷型計算題。下面,筆者就如何在教學(xué)中開展這些題型的通式解法展開討論。
3.1 常規(guī)計算題的解法
筆者這里說的常規(guī)計算題是相對推斷型計算題來說的,其特點是未知數(shù)個數(shù)和能列出的方程式個數(shù)相等,完全可以通過利用化學(xué)方程式及相關(guān)已知數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)方程組來獲得解決。這類題目的通式解法思路為:
(1)先設(shè)要求的未知數(shù)的物質(zhì)的量分別為χ、γ、z……等;
(2)寫出有關(guān)的化學(xué)方程式,根據(jù)化學(xué)方程式找出有關(guān)物質(zhì)間的關(guān)系,并用χ、γ、z……等表示出來;
(3)根據(jù)題意列出方程式或方程組,求出χ、γ、z……等;
(4)最后歸納到題目所要解答的問題上。
例1:用1升1.0mol/L NaOH溶液吸收0.8m01C02,所得溶液中CO32-和HCO3-的物質(zhì)的量濃度之比約為( ) (92年高考題)
A.1:3 B.2:1 C.2:3 D.3:2
解:CO2與NaOH反應(yīng)的方程式如下:
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
CO2+NaOH=NaHCO3
設(shè)產(chǎn)物中Na2CO3物質(zhì)的量為xmol,NaHCO3為ymol,根據(jù)化學(xué)方程式,我們可以列出數(shù)學(xué)方程式:
2x+y=1………………………………………①
x+y=0.8……………………………………②
通過聯(lián)立①②我們就不難獲得正確的答案。 筆者發(fā)現(xiàn):這種通式可以適用于國內(nèi)目前好幾種說法不一的解題思路,筆者把這些常說的解題思路與通式解法的對應(yīng)關(guān)系列成一張表1:
由上表我們不難得知,一般的有機(jī)及元素化合物中的計算題我們都能通過這種通式解法獲得正確的答案,既然如此,我們?yōu)楹尾徊捎靡环N通式的思維而用各種各樣的解法去增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)呢?
3.2推斷型計算題的解法
推斷型計算的特點是題中的未知數(shù)的個數(shù)大于能列出的獨立方程式的個數(shù),這種方程組在數(shù)學(xué)中一般認(rèn)為有多個解,但在化學(xué)中由于某些特定條件的限制,只能由一個解或為數(shù)不多的解。對于這種題目的解法,筆者推薦的通式思路為:先根據(jù)限制條件推斷出物質(zhì),然后根據(jù)常規(guī)型計算題步驟進(jìn)行求解。
例2:一種氣態(tài)烷烴和一種氣態(tài)烯烴,將1.0體積這種混合氣體在氧氣中充分燃燒,生成1.8體積的CO2和2.4體積的水蒸氣(相同條件下測定)。則混合物中烷烴和烯烴的體積比為多少?
分析:我們假設(shè)烷烴的化學(xué)式為CxH2x+2、烯烴的化學(xué)式為CyH2y,則至少還需要一個假設(shè)烷烴體積的未知數(shù)Z,這樣就有了三個未知數(shù)。而根據(jù)已有的條件,我們只能列出兩個獨立方程式。這樣從數(shù)學(xué)原理看,顯然不能獲得有效解。而根據(jù)化學(xué)知識,我們卻從1.0體積這種混合氣體與1.8體積的CO2的關(guān)系可推導(dǎo)出碳原子的平均個數(shù)為1.8個。由于在烷烴中,碳原子小于1.8個的只有甲烷:所以未知數(shù)就減少到了兩個,這樣就可按照常規(guī)型計算題步驟進(jìn)行求解了。
解:設(shè)甲烷的體積為x,則烯烴的體積為1-x.另設(shè)烯烴的化學(xué)式為CyH2y,化學(xué)方程式如下:
CH4+2O2=CO2+2H2O
2CyH2y+3yO2=2yCO2+2yH2O
根據(jù)根據(jù)化學(xué)方程式相互關(guān)系,我們就能獲得
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數(shù)學(xué)方程式:
x+y(1-x)=1.8……………………………①
2x+y(1-x)=2.4……………………………②
聯(lián)立方程式①②可獲得:x=0.6 y=3
3.3 基于基本理論、基本概念型的計算題
一般來說,基于基本理論、基本概念型的計算題都相對簡單些,其原因在于每一個基本理論、基本概念都有一個相應(yīng)的公式,事實上,這些計算題也是利用這些公式來進(jìn)行展開的,筆者把中學(xué)化學(xué)中出現(xiàn)的有關(guān)基本概念基本理論的計算題列成了表2。
當(dāng)然,在應(yīng)用這些公式時,教師更應(yīng)傳授給學(xué)生應(yīng)用公式時的規(guī)范,例如例3是有關(guān)化學(xué)平衡的一道試題。對于有關(guān)化學(xué)平衡試題的解決,筆者一般會向?qū)W生推薦如下規(guī)范。
例3:把6molA氣體和5molB氣體混合放人4L密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):
筆者以為,如果有關(guān)化學(xué)平衡的計算題,都采用三段式計算規(guī)范,則會使思路很清晰,學(xué)生容易操作,從而使學(xué)生在考試中的非能力失分會大大降低。
4 通式解法教學(xué)操作時需要說明的幾點
4.1 通式解法教學(xué)拒絕“死板”
筆者在此大談通式解法的教學(xué)重要性無意否定我們一直做得很好的一題多解這種做法。筆者只是想借此文表明通式解法的教學(xué)是很重要的一種教學(xué)思路。理論和實際都表明,如果學(xué)生對一種操作方式熟練后,他犯錯的可能性就遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于新手。但通式教學(xué)并非等同于把解題過程“死板化”,對于有些試題,確實存在用通式解題方法慢而用其它方法快的現(xiàn)象。這時,我們教師要允許這種現(xiàn)象的存在,但在教學(xué)上就不必要把那些通用性不強(qiáng)的思維進(jìn)行推廣了。
又如要不要帶單位運(yùn)算?筆者以為可以向?qū)W生推薦,也可以不必采用。但我們可以向?qū)W生說明帶單位運(yùn)算有很多好處,通過帶單位運(yùn)算,可以明確知道所列式子是否正確。
4.2 通式解法的教學(xué)不僅僅局限于計算題中
通式方法的教學(xué)其實代表了一種教學(xué)的思路.即我們傳授給學(xué)生的知識是具有普遍意義的原理。對于同一類的問題,學(xué)生就需要用相同的原理來解決問題。所以,從這個意義上講,通式方法的教學(xué)不僅僅局限于計算題方法的教學(xué)中。它同樣適用于其它方面。例如在寫分子式為C5H12O的同分異構(gòu)體時,筆者經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學(xué)生會漏寫屬于醚的同分異構(gòu)體。這時,我們可以告訴學(xué)生如何正確書寫同分異構(gòu)體的步驟,并在教學(xué)實踐中不斷強(qiáng)化,讓學(xué)生把這個步驟當(dāng)成解決同分異構(gòu)體這類問題的通用方法。
4.3 通式方法蘊(yùn)含著建模思想
心理學(xué)告訴我們,根據(jù)個人對已有知識的加工水平.人的思維能力結(jié)構(gòu)由低到高分為五個層次:再現(xiàn)、運(yùn)用、創(chuàng)造、評價、建模。筆者以為,通式方法的教學(xué)就蘊(yùn)含著數(shù)學(xué)建模的思想,這種建模的思想一旦被學(xué)生領(lǐng)悟,學(xué)生在其它學(xué)科也能受益。
[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計;案例教學(xué);學(xué)習(xí)興趣;創(chuàng)新能力
當(dāng)前我國正在實施《中國制造2025》規(guī)劃,這對我國工程教育特別是機(jī)械工程教育提出了更高的要求,機(jī)械裝備制造企業(yè)迫切需要具備機(jī)、電、控制、信息處理等多學(xué)科融合的機(jī)電裝備設(shè)計制造復(fù)合型人才。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)課,它涉及機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測技術(shù)、計算機(jī)信息處理技術(shù)等相關(guān)技術(shù),是該專業(yè)所有專業(yè)課中工程性、實踐性、綜合性最強(qiáng)的一門課程,該課程后續(xù)的教學(xué)環(huán)節(jié)為畢業(yè)設(shè)計。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程的任務(wù)是在先修課程的基礎(chǔ)上,從系統(tǒng)工程觀點出發(fā),綜合運(yùn)用各種專業(yè)知識,分析機(jī)電一體化產(chǎn)品的各組成要素之間的關(guān)系,實現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)要求的功能。因此,該課程對于學(xué)生全面了解和掌握所修其他課程的聯(lián)系,建立機(jī)電一體化的系統(tǒng)思維體系,培養(yǎng)綜合運(yùn)用專業(yè)知識的能力,具有重要的作用。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容包括機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計、傳感器測試、電機(jī)與驅(qū)動、微機(jī)原理與接口、微型計算機(jī)控制等內(nèi)容。各部分內(nèi)容之間相對獨立,課程自身的理論體系不突出,缺乏整體感。另外這些教學(xué)內(nèi)容中的有些內(nèi)容在先修課程機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床、機(jī)械工程測試技術(shù)、微機(jī)原理與接口、單片機(jī)原理與接口、微型控制技術(shù)等課程中均有所涉及,極易造成教學(xué)內(nèi)容的重復(fù),給學(xué)生一種重復(fù)教學(xué)的感覺,從而降低學(xué)生對本門課程的興趣。針對上述問題,我校在實施機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)中,以實現(xiàn)機(jī)械、電子、控制、信息等各異技術(shù)融合為目標(biāo),以實現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)動控制系統(tǒng)的伺服性能為出發(fā)點,以系統(tǒng)接口設(shè)計為主線,以案例教學(xué)為教學(xué)手段將以上教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合,實施案例教學(xué)改革。[1][2][3]
一、緒論教學(xué)案例設(shè)計
緒論部分是機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程的關(guān)鍵部分,該部分對于學(xué)生理解本門的課程的特點和體系結(jié)構(gòu)具有重要的作用,該部分主要突出機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點、組成、設(shè)計方法以及接口等。在教學(xué)過程中,我們首先對數(shù)控車床與非數(shù)控車床兩個案例在結(jié)構(gòu)、功能、優(yōu)缺點上進(jìn)行對比,機(jī)電設(shè)備與非機(jī)電設(shè)備的區(qū)別在于增加了大腦“控制器”和神經(jīng)“傳感檢測單元”,從而提高了設(shè)備的自動化程度、精度和效率等。通過數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、AGV小車、數(shù)控雕刻機(jī)等案例介紹機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成部分及各組成部分的功能,強(qiáng)調(diào)控制器和傳感檢測單元在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用。另外在講解這部分內(nèi)容時,突出機(jī)電一體化系統(tǒng)各組成部分之間的接口連接,通過機(jī)械接口(聯(lián)軸器、傳動機(jī)構(gòu)等)、電子電氣接口(A/D、D/A、放大器、光電耦合器)、通信接口(232串行口、USB、以太網(wǎng)接口等)、軟件協(xié)議接口(TCP/IP協(xié)議、USB協(xié)議等)等案例,講解接口在機(jī)電一體化系統(tǒng)中運(yùn)動、能量、信息傳輸變換中的作用,強(qiáng)調(diào)機(jī)電一體化系統(tǒng)通過接口將各異技術(shù)集成在一起,形成特定的功能。在機(jī)電一體化技術(shù)方向方面,主要強(qiáng)調(diào)當(dāng)前“機(jī)械功能電子化,電子功能軟件化”的發(fā)展趨勢,通過伺服電機(jī)變速代替變速箱,無刷直流電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電刷直流電機(jī),電子表代替機(jī)械表,電子秤代替機(jī)械秤,高能束加工代替刀具切削加工等案例講解機(jī)械功能電子化的發(fā)展趨勢及帶來的優(yōu)勢。通過軟件PID控制算法代替硬件PID控制器,可編程控制器PLC代替邏輯繼電器電路,可編程邏輯陣列FPGA代替專用芯片等案例講解硬件功能軟件化的趨勢及優(yōu)勢。通過以上案例,讓學(xué)生深刻認(rèn)識機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向及帶來的優(yōu)點。在緒論部分實施案例教學(xué),可以避免相關(guān)知識點的填鴨式和說教式教學(xué),使學(xué)生對機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計這門課程有一個系統(tǒng)的認(rèn)識,強(qiáng)化了學(xué)生對機(jī)電一體化系統(tǒng)組成、功能、設(shè)計方法等知識點的認(rèn)識。
二、機(jī)械系統(tǒng)教學(xué)案例設(shè)計
由于教學(xué)對象是機(jī)械專業(yè)的大四學(xué)生,多數(shù)學(xué)生一看到“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計”這個標(biāo)題就感覺這部分沒有新的內(nèi)容,認(rèn)為該部分內(nèi)容是機(jī)械設(shè)計課程內(nèi)容的重復(fù),甚至認(rèn)為這部分內(nèi)容非常簡單,沒有必要在課堂上講。恰恰相反,機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計是機(jī)電一體系統(tǒng)設(shè)計中最為關(guān)鍵的一部分。因此,在開始講解這部分內(nèi)容前,應(yīng)該首先點明機(jī)電一體機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計與普通機(jī)械設(shè)計的區(qū)別,提高學(xué)生對該部分內(nèi)容的興趣。在課堂教學(xué)中,該部分首先通過如圖1所示的機(jī)械一體化系統(tǒng)中典型的閉環(huán)控制系統(tǒng),說明機(jī)電一體化產(chǎn)品中的機(jī)械系統(tǒng)與非機(jī)電一體化產(chǎn)品中的機(jī)械系統(tǒng)最大的區(qū)別在于:機(jī)電一體化產(chǎn)品中的機(jī)械系統(tǒng)是微型計算機(jī)控制的閉環(huán)系統(tǒng)的組成部分,因此在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計時必須要考慮機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)(慣性、剛度、摩擦、阻尼、傳動間隙、固有頻率)對閉環(huán)系統(tǒng)伺服性能(快速性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性)的影響?;谶@一區(qū)別,展開講解機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對閉環(huán)系統(tǒng)伺服性能的影響,以及如何從機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的角度提高整個閉環(huán)系統(tǒng)的性能。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計部分的另外一個重要內(nèi)容是傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計,通過齒輪傳動案例中的間隙、剛度等對伺服性能的影響,說明在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)該盡可能縮短傳動鏈,提高閉環(huán)伺服系統(tǒng)的性能,并以伺服電機(jī)變速代替?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)變速、直線電機(jī)、力矩電機(jī)、電主軸等作為縮短傳動鏈的案例;只有當(dāng)電機(jī)與負(fù)載不能匹配的時候才考慮使用傳動鏈進(jìn)行力矩、速度、轉(zhuǎn)動慣量的轉(zhuǎn)換。齒輪傳動鏈設(shè)計部分包括最佳傳動比的選擇、傳動級數(shù)的選擇、傳動比的分配等,這三部分內(nèi)容的講解都圍繞提高伺服性能為根本目標(biāo),重點講解最小轉(zhuǎn)動慣量原則、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則分配傳動比。為了區(qū)別機(jī)械設(shè)計,本部分除重點講解齒輪傳動鏈設(shè)計外,還通過數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)進(jìn)給工作臺、A/C軸雙擺角銑頭、機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器等案例講解了雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪傳動結(jié)構(gòu)、諧波減速器、RV減速器的各自原理以及在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用。
三、計算機(jī)測控系統(tǒng)教學(xué)案例設(shè)計
計算機(jī)測量控制系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心,它負(fù)責(zé)采集機(jī)械部件的運(yùn)動信息,并與給定值比較,生成運(yùn)動控制指令。該部分的教學(xué)內(nèi)容在機(jī)械工程測試技術(shù)、數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床、單片機(jī)原理與接口、微機(jī)控制技術(shù)等課程中均有涉及,因此,在本課程教學(xué)中將傳感器、伺服電機(jī)、工業(yè)控制機(jī)結(jié)合起來,以工業(yè)控制機(jī)為中心,以接口為橋梁,將相關(guān)內(nèi)容通過案例整合在一起。首先簡單介紹增量式旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵、感應(yīng)同步器等位移測量傳感器的位移測量和辨向原理,由于上述傳感器直接輸出相位相差90度的正弦信號,因此隨后重點講解傳感器的接口電路如何對正弦信號處理獲得相位相差90度方波信號,以及如何完成變相細(xì)分等功能。在控制電機(jī)部分,重點介紹了步進(jìn)、直流、交流電機(jī)的功率驅(qū)動電路,如斬波恒流功放電路、PWM原理、SP-WM原理等,比較了三種電機(jī)在扭矩和功率輸出特性上的不同點。最后以8051單片機(jī)為處理器,使用Proteus軟件設(shè)計了教學(xué)案例[4][5],涉及位移傳感器測量接口電路和D/A轉(zhuǎn)換接口電路,PID數(shù)字控制等知識點。
四、機(jī)電一體化系統(tǒng)教學(xué)案例設(shè)計
機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個機(jī)械、電子、控制、信息等各異技術(shù)相融合的系統(tǒng),在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程的最后一章,以電腦刺繡機(jī)為設(shè)計實例,通過對這一典型機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計過程,使學(xué)生能夠根據(jù)設(shè)計需求綜合應(yīng)用機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計、傳感器測試、電機(jī)與驅(qū)動、微機(jī)原理與接口、微型計算機(jī)控制等各方面知識來設(shè)計一個機(jī)電一體化的系統(tǒng)。如圖2所示,刺繡工藝的動作包括繡框在x、y兩個方向的直線往復(fù)運(yùn)動和繡針在z方向的連續(xù)上下往復(fù)直線運(yùn)動,通過這兩類運(yùn)動的配合和刺料機(jī)構(gòu)的作用形成線跡,繡框在x、y兩個方向的移動距離決定了線跡的長度和方向,繡品由線跡的集合構(gòu)成。繡針在織物上方時,繡框沿x、y兩個方向移動到指定的位置,當(dāng)繡針自上而下落到織物表面時,繡框停止移動,在刺料機(jī)構(gòu)的作用下即完成一針線跡的動作。根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)的幾個功能要素,電腦刺繡機(jī)由微機(jī)控制系統(tǒng)(控制與信息處理單元)、移框步進(jìn)電動機(jī)及主軸電動機(jī)(驅(qū)動與執(zhí)行單元)、x、y、z三個方向的傳動機(jī)構(gòu)及刺料機(jī)構(gòu)(機(jī)械傳動單元)、針桿位置傳感器(傳感檢測單元)、220V單相交流電源(動力單元)、機(jī)架(機(jī)械結(jié)構(gòu)單元)以及各部分之間的接口組成。由刺繡打版機(jī)輸出的刺繡花樣數(shù)據(jù)保存在電腦刺繡機(jī)的EPROM或磁盤中,電腦刺繡機(jī)的工作過程如下:控制微機(jī)啟動主軸運(yùn)轉(zhuǎn),由刺料機(jī)構(gòu)帶動旋梭和針桿運(yùn)動,微機(jī)從刺繡花樣數(shù)據(jù)文件中順序讀取每一針的x、y相對位移坐標(biāo),根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過兩個電機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動繡框在平面內(nèi)進(jìn)行移動,微機(jī)通過讀取針桿位置檢測器的信號使繡框的平面移動與刺料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動相互配合。電腦刺繡機(jī)設(shè)計參數(shù)的計算主要包括x、y、z三個方向運(yùn)動件的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)的計算、結(jié)構(gòu)參數(shù)計算以及品質(zhì)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和界面參數(shù)的確定。運(yùn)動參數(shù)計算主要包括主軸轉(zhuǎn)速范圍的確定、繡框位移計算、繡框位移與主軸轉(zhuǎn)動的運(yùn)動配合、繡框運(yùn)動速度計算、主軸轉(zhuǎn)速計算、x、y步進(jìn)電動機(jī)工作頻率及傳動比計算、移框加速度計算等;動力參數(shù)計算主要包括刺料機(jī)構(gòu)驅(qū)動功率計算、移框步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動力矩計算等;結(jié)構(gòu)參數(shù)計算主要指刺繡機(jī)工作臺面的長、寬、高三個方向尺寸的計算及機(jī)頭頭距的計算;品質(zhì)參數(shù)主要包括系統(tǒng)可靠性、傳動精度等;環(huán)境參數(shù)包括工作電壓、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等;界面參數(shù)則用于表征機(jī)器的人—機(jī)對話方式和功能。系統(tǒng)各部分之間通過接口進(jìn)行連接,主要的接口包括微機(jī)系統(tǒng)前向通道與各傳感器模塊的接口以及微機(jī)系統(tǒng)后向通道與各功率驅(qū)動模塊的接口,各接口通過采用光電隔離技術(shù)防止外部模塊對微機(jī)系統(tǒng)的回饋干擾以及防止強(qiáng)電信號對微機(jī)電源的干擾。盡管電腦刺繡機(jī)由微機(jī)對刺繡工藝實行全面控制,但刺繡過程會出現(xiàn)斷線、斷針等隨機(jī)因素。為保證刺繡工藝的準(zhǔn)確進(jìn)行,系統(tǒng)必須對針桿位置、繡線通斷狀況、繡框極限位置進(jìn)行實時檢測,因此,系統(tǒng)必須包含繡針布上布下位置檢測、針桿最高位置檢測、斷線檢測、繡框越界檢測等傳感檢測模塊。各傳感器模塊與微機(jī)系統(tǒng)前向通道之間需要進(jìn)行接口設(shè)計,另外,微機(jī)系統(tǒng)后向通道與電機(jī)驅(qū)動模塊之間也需要進(jìn)行接口設(shè)計。微機(jī)控制系統(tǒng)是電腦刺繡機(jī)系統(tǒng)的核心,根據(jù)用戶要求和工藝分析,控制微機(jī)除完成用戶的基本要求外,還應(yīng)具備花樣存儲與選擇功能、記憶功能、工作狀態(tài)顯示功能、各種進(jìn)退針功能等功能。微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計除滿足上述設(shè)計要求外,還應(yīng)對控制微機(jī)的軟硬組成方案進(jìn)行初步設(shè)計。
五、結(jié)束語
針對機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程工程性、實踐性、綜合性最強(qiáng)的特點,圍繞機(jī)械一體化閉環(huán)伺服系統(tǒng)的各組成要素,實施案例教學(xué),通過典型案例實現(xiàn)理論教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法,不但加深了學(xué)生對機(jī)電一體化系統(tǒng)的理解,而且提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、自學(xué)能力和創(chuàng)新能力,取得了良好的教學(xué)效果。
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關(guān)鍵詞:一體化;教學(xué)模式;實踐
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)48-0117-02
當(dāng)今時代是云計算與大數(shù)據(jù)的時代,日新月異的數(shù)字設(shè)備為我們提供了海量的數(shù)據(jù)。如何從海量的數(shù)據(jù)中高效、準(zhǔn)確地提取出人們需要的信息,已成為亟待解決的科學(xué)與社會問題。統(tǒng)計學(xué)是一門收集、整理、分析、推斷數(shù)據(jù)的學(xué)科,統(tǒng)計知識可以無縫地為大數(shù)據(jù)相關(guān)問題服務(wù)。為了適應(yīng)社會的需求,高校各個院系都相繼開設(shè)了與統(tǒng)計相關(guān)的二級學(xué)科,如數(shù)學(xué)學(xué)科下偏重理論教學(xué)的數(shù)理統(tǒng)計專業(yè),經(jīng)濟(jì)學(xué)科下偏重經(jīng)濟(jì)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計專業(yè),生物學(xué)科下偏重實驗論證的生物統(tǒng)計等。為了優(yōu)化當(dāng)前統(tǒng)計教育的不足,本文從數(shù)學(xué)學(xué)科下的統(tǒng)計學(xué)教育出發(fā),以其相關(guān)專業(yè)為基礎(chǔ),初步探索了兼顧理論教學(xué)與實驗實踐的一體化教學(xué)模式,并分析研究了相關(guān)的教學(xué)經(jīng)驗。
一、一體化教學(xué)模式的實踐
本文以數(shù)學(xué)學(xué)科下的應(yīng)用時間序列分析和貝葉斯決策作為研究課程,進(jìn)行了一體化教學(xué)模式的實踐。具體而言,這兩門課程在實踐前都屬于偏重理論教學(xué)的統(tǒng)計課程,其授課形式為課堂的理論講解和相關(guān)案例的PPT分析。雖然課堂教學(xué)中涵蓋了理論與實踐的內(nèi)容,但都是通過教師講授的方式進(jìn)行,學(xué)生缺少了必要的動手環(huán)節(jié)。為了提高學(xué)生的課堂參與度以及利用統(tǒng)計知識解決實際問題的能力,在原有基礎(chǔ)上,對這兩門課程分別進(jìn)行了如下的一體化教學(xué)模式實踐。
(一)應(yīng)用時間序列分析的一體化教學(xué)模式實踐
應(yīng)用時間序列分析是一門研究按時間順序記錄的隨機(jī)事件變化發(fā)展規(guī)律及其未來走勢的統(tǒng)計學(xué)科。原有教學(xué)模式以平穩(wěn)時間序列模型與非平穩(wěn)時間序列模型的定義講解、統(tǒng)計性質(zhì)分析、具體建模步驟、案例分析等作為教學(xué)的主要內(nèi)容。一體化模式教學(xué)實踐后,在原有的基礎(chǔ)上,又分別加入了以下基于SAS統(tǒng)計軟件的實驗和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。
實驗教學(xué)環(huán)節(jié):(1)預(yù)處理實驗。通過該實驗使學(xué)生掌握以數(shù)據(jù)為根本,利用SAS軟件提供的時序圖、樣本自相關(guān)圖和白噪聲檢驗表,對時間數(shù)列的平穩(wěn)性與純隨機(jī)性做出檢驗。(2)平穩(wěn)時間序列建模實驗。對滿足平穩(wěn)性和非純隨機(jī)性數(shù)據(jù),通過該實驗使學(xué)生掌握基于SAS樣本統(tǒng)計特征的差異,識別三種不同平穩(wěn)時間序列模型的方法,以及后續(xù)的參數(shù)估計、檢驗優(yōu)化和預(yù)測分析的程序?qū)崿F(xiàn)。(3)非平穩(wěn)時間序列建模實驗。對滿足非平穩(wěn)性的時間序列數(shù)據(jù),通過該實驗使學(xué)生掌握非平穩(wěn)時間序列的確定成分與隨機(jī)成分的SAS建模方法與相應(yīng)的實驗分析,特別是對ARIMA模型和GARCH模型的軟件實現(xiàn)。(4)多元時間序列的建模。通過該實驗使學(xué)生掌握SAS軟件進(jìn)行單位根檢驗的方法以及多元時間序列數(shù)據(jù)的建模。在上述實驗教學(xué)環(huán)節(jié),通過相應(yīng)的實驗作業(yè),強(qiáng)化學(xué)生利用統(tǒng)計軟件解決實際問題的動手能力。
實踐教學(xué)環(huán)節(jié):在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)之上,訓(xùn)練學(xué)生對實際問題的處理能力。具體而言,在學(xué)生進(jìn)行完實驗教學(xué)的環(huán)節(jié)之后,要求每位同學(xué)根據(jù)自身的興趣選擇生活中的時間序列數(shù)據(jù),利用課堂學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)和實驗環(huán)節(jié)的軟件實現(xiàn),選擇最適合的模型對實踐數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析與走勢預(yù)測,并將最終的結(jié)果與實際情況進(jìn)行對比分析,形成實踐報告。
(二)貝葉斯決策的一體化教學(xué)模式實踐
貝葉斯決策是一門根據(jù)貝葉斯統(tǒng)計知識進(jìn)行決策推斷的學(xué)科。該學(xué)科是一門交叉性極強(qiáng)的統(tǒng)計課程,它不僅要求學(xué)生具備經(jīng)典統(tǒng)計學(xué)的基礎(chǔ)和貝葉斯統(tǒng)計的理論知識,還要求學(xué)生了解一定的決策論、博弈論、心理學(xué)等相關(guān)知識。原有教學(xué)采用以貝葉斯理論與統(tǒng)計推斷決策的理論內(nèi)容為主,交叉學(xué)科的相關(guān)知識為輔的方式進(jìn)行常規(guī)的課堂教學(xué)模型。一體化模式教學(xué)實踐后,在原有的基礎(chǔ)上,又分別加入了決策的公共知識和效用及其測定的實驗實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。
實驗教學(xué)環(huán)節(jié):(1)決策的公共知識實驗。該實驗通過課堂實驗的形式,通過全部同學(xué)的集體參與,從實驗的角度說明公共知識這個概念在統(tǒng)計決策問題中的重要性。具體而言,該實驗要求每個同學(xué)寫出一個1~100之間的一個正整數(shù),誰的數(shù)值最接近全班平均值的一半即為實驗的獲勝者。通過這種形式,以換位思考考查了大家對在該問題中的公共認(rèn)識,即平均值的可能取值,并據(jù)此做出決策。(2)效用概念的實驗。效用是統(tǒng)計決策問題中的一個關(guān)鍵概念。不同于量化的收益函數(shù),它是一個同時具有主觀性和客觀性的決策度量指標(biāo),是影響決策的核心問題。
實踐教學(xué)環(huán)節(jié):效用函數(shù)的測定。由于效用是決策者進(jìn)行決策的核心指標(biāo),而不同的決策者在不同的決策問題中往往又具有不同的效用函數(shù),因此,如何快速而準(zhǔn)確地測定出決策者的效用函數(shù)是從決策理論到實踐問題的關(guān)鍵。該課程的實踐環(huán)節(jié)針對這個問題,實施了相應(yīng)的效用測定。為了方便問題的開展,該實踐中以兩人或三人小組為單位,開展相互間的效用測定,并將效用測定的提問方法、關(guān)鍵點效用值的測定結(jié)果、一致性檢驗等內(nèi)容形成實踐報告。
二、一體化教學(xué)模式實踐的經(jīng)驗分析
根據(jù)第一部分的一體化教學(xué)模式開展的統(tǒng)計課程教學(xué),目前已經(jīng)積累了近4年的教學(xué)經(jīng)驗。相關(guān)的教學(xué)經(jīng)驗為數(shù)學(xué)學(xué)科下統(tǒng)計學(xué)一體化模式積累了有益的經(jīng)驗,為后續(xù)改進(jìn)和更多統(tǒng)計課程的實施奠定了有益的基礎(chǔ)。目前的一體化統(tǒng)計教學(xué)經(jīng)驗分析如下。
1.一體化模式提高了學(xué)生的綜合統(tǒng)計素質(zhì)。在數(shù)學(xué)學(xué)科下對統(tǒng)計學(xué)實行一體化教學(xué)模式后,在原有側(cè)重理論講解的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)了學(xué)生實驗與實踐的教學(xué)環(huán)節(jié),這平衡了理論學(xué)習(xí)與動手實踐的課時分配,讓學(xué)生既能用理論知識指導(dǎo)實踐,又能根據(jù)實踐中存在的疑惑激發(fā)對理論學(xué)習(xí)的興趣。學(xué)生對統(tǒng)計教學(xué)態(tài)度的改變,使其積極投入到學(xué)習(xí)中,教學(xué)模式也從以教師為中心逐漸向以學(xué)生為中心的主動構(gòu)建過程轉(zhuǎn)變。
2.一體化模式激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。統(tǒng)計學(xué)的一體化模式不僅滿足了統(tǒng)計學(xué)科兼具理論與應(yīng)用的雙重定位,還極大地激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。在一體化模式的教學(xué)下,學(xué)生感受到了知識的作用,很多同學(xué)會利用課堂知識自主地去解決一些自己關(guān)注的問題。例如,有的同學(xué)查閱了1880―2014年地球年平均氣溫的變化數(shù)據(jù),利用時間序列的知識論證了地球是否正在變暖以及變化速率的問題;有的同學(xué)則研究了華北地區(qū)近10年間對外貿(mào)易的數(shù)據(jù),利用統(tǒng)計建模預(yù)測了未來的經(jīng)濟(jì)走勢,并作為論文在學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表;更多的同學(xué)則根據(jù)實驗實踐的內(nèi)容,進(jìn)一步深化相關(guān)選題,作為了畢業(yè)論文選題等。這都表明一體化教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情。
3.一體化模式助力了學(xué)生的未來。一體化模式的優(yōu)勢不僅限于課堂教學(xué),它還對學(xué)生的未來發(fā)展起到了推波助瀾的作用。由于一體化模式提高了學(xué)生的統(tǒng)計綜合素質(zhì),這讓他們在考研和找工作中更具優(yōu)勢。例如,在考研的復(fù)試過程中,一體化模式下的學(xué)生因具有統(tǒng)計學(xué)實驗實踐的經(jīng)驗,會利用統(tǒng)計軟件整理分析數(shù)據(jù)而更受導(dǎo)師重視;在找工作中,很多同學(xué)也因較好地動手能力而得到如銀行等金融機(jī)構(gòu)的青睞。
三、一體化教學(xué)模式的展望
在目前數(shù)學(xué)學(xué)科下統(tǒng)計學(xué)的教學(xué)中,雖然一體化教學(xué)模式積累了一定的經(jīng)驗,但是仍然存在著需要改進(jìn)的地方。首先,實驗和實踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容需要進(jìn)一步優(yōu)化。在已經(jīng)實施一體化模式的兩門課程中,實驗與實踐的教學(xué)環(huán)節(jié)是根據(jù)作者多年的教學(xué)經(jīng)驗設(shè)計的,盡管目前的實施效果不錯,但仍缺乏理論的進(jìn)一步論證。其次,有限的教學(xué)課時限制了一體化模式的全面實施。當(dāng)前的一體化教學(xué)是在原有課時不變的基礎(chǔ)上,通過優(yōu)化課程內(nèi)容和額外擠占學(xué)生課余時間完成的。最后,不同統(tǒng)計學(xué)科間的實驗實踐教學(xué)環(huán)節(jié)還缺乏有效的溝通和交叉,不能形成統(tǒng)計學(xué)整體的一體化模式。
為了克服這些困難,進(jìn)一步完善數(shù)學(xué)學(xué)科下統(tǒng)計學(xué)一體化教學(xué)模式,我們可以做如下三方面的改進(jìn):(1)優(yōu)化實驗實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。具體而言,改進(jìn)可以從兩方面著手。一方面是學(xué)習(xí)國內(nèi)外相關(guān)研究成果,借鑒已有的教學(xué)理論來調(diào)整實驗實踐內(nèi)容;另一方面,加強(qiáng)與統(tǒng)計相關(guān)的企業(yè)的聯(lián)系,了解社會對統(tǒng)計人才的最新需求,從實際出發(fā)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。(2)提高相關(guān)統(tǒng)計課程的教學(xué)課時。目前,很多學(xué)校,如北京大學(xué)、河南大學(xué)等,相繼實施了三學(xué)期制,其中的短學(xué)期可以作為統(tǒng)計課程的實驗和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)時間,這在時間上保證一體化教學(xué)模式的充分實施。(3)統(tǒng)籌兼顧數(shù)學(xué)學(xué)科下的統(tǒng)計類課程,從總體出發(fā)整合、設(shè)計綜合性的統(tǒng)計一體化教學(xué)模式。
數(shù)學(xué)學(xué)科下不斷完善和改進(jìn)的統(tǒng)計學(xué)一體化教學(xué)模式,將為本科階段統(tǒng)計類學(xué)生的培養(yǎng)提供一條新的培養(yǎng)途徑?,F(xiàn)有的初步經(jīng)驗表明,它可以提高學(xué)生的統(tǒng)計綜合專業(yè)素質(zhì)。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:通識教育;基礎(chǔ)力學(xué);課程體系;教學(xué)模式
中圖分類號:G482 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)12-0039-02
基礎(chǔ)力學(xué)涵蓋理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)等課程,是理工科院校相關(guān)專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課。從知識結(jié)構(gòu)方面看,力學(xué)是學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理等課程后最先接觸到的專業(yè)基礎(chǔ)課,具有承上啟下的作用;從課程屬性方面看,力學(xué)既是基礎(chǔ)學(xué)科又是應(yīng)用學(xué)科,強(qiáng)調(diào)建模能力、分析能力和自學(xué)能力,對提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的作用。根據(jù)新時期高等教育的特點,探索和構(gòu)建通識教育背景下的基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)新體系,對培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、創(chuàng)新意識、科學(xué)與人文素養(yǎng)都具有積極的意義。
一、以人的全面發(fā)展為培養(yǎng)目標(biāo)的現(xiàn)代教育理念
傳統(tǒng)的教育理念和教學(xué)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)以知識傳承為中心,即單一知識結(jié)構(gòu)、單純知識傳承、單調(diào)的課堂教學(xué),束縛了學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力,已不適應(yīng)新時期大眾教育的發(fā)展趨勢和對綜合性、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求?,F(xiàn)代教育理論則注重人的全面發(fā)展和個性化培養(yǎng),強(qiáng)調(diào)知識與能力、過程與方法、情感與個性、科學(xué)與人文的內(nèi)在統(tǒng)一。師生間不僅傳授教學(xué)大綱所規(guī)定的課程內(nèi)容,而且還傳遞和領(lǐng)會教學(xué)大綱未規(guī)定的態(tài)度、意愿、情感等個性和心理方面等看不見的內(nèi)容。教學(xué)不再呈現(xiàn)一維、單向、靜態(tài)的教學(xué)結(jié)構(gòu)形態(tài),而是一個多維、動態(tài)、相互依存和相互作用的過程。基礎(chǔ)力學(xué)課程中的許多內(nèi)容都有著很好的歷史背景和生活與工程背景,在長期的發(fā)展中形成了獨特的研究方法和力學(xué)文化。因此,在課程的教學(xué)活動中,適時地將現(xiàn)代教育理論、科技發(fā)展史以及科學(xué)技術(shù)的最新成果融入力學(xué)的課程教學(xué)之中,不僅能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,而且能有效地推動通識教育與專業(yè)教育、理論教學(xué)與實踐教學(xué)、知識傳承與能力培養(yǎng)、科學(xué)情趣與人文精神的滲透與融合,將有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度,提高學(xué)生的科學(xué)和人文素養(yǎng),從而促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。
二、以通識化教育為基礎(chǔ)的課程教學(xué)體系
通識教育是指在高等教育階段面向全體學(xué)生進(jìn)行的基礎(chǔ)性人文和科學(xué)知識的傳授、個性品質(zhì)的訓(xùn)練、公民意識的陶冶,以及不直接服務(wù)于專業(yè)教育的人所共需的一些實際能力的培養(yǎng)。通識教育是一種素質(zhì)教育,它沒有專業(yè)的硬性劃分;而專業(yè)教育則依托特定的背景,重在訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)思維、培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能。二者既相互對立,又相互統(tǒng)一。在教學(xué)實踐中,我們通過打造基礎(chǔ)力學(xué)通識教學(xué)平臺,構(gòu)建以通識化教育為基礎(chǔ)的新型的課程教學(xué)體系,推動通識教育和專業(yè)教育的有機(jī)結(jié)合。基礎(chǔ)力學(xué)通識教學(xué)平臺由多個模塊構(gòu)成。其中通識教學(xué)Ⅰ主要為面向大一新生開設(shè)的公共基礎(chǔ)類課程,旨在培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)興趣和人文素養(yǎng),由通識課和研討課兩種形式。目前已開設(shè)9門,涉及科學(xué)與技術(shù)、方法與技巧、哲學(xué)與思維、科學(xué)與人文等不同領(lǐng)域,如《無處不在的力學(xué)》、《混沌與非線性思維》、《工程科學(xué)與力學(xué)文化》、《低碳經(jīng)濟(jì)與新能源技術(shù)》、《變形與破壞》、《生物力學(xué)淺談》等,具有名師掛帥、小班上課、師生互動、考核靈活的特點。通識教學(xué)Ⅱ主要面向高年級有一定力學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)背景的學(xué)生開設(shè),旨在促進(jìn)通識教育和專業(yè)教育的相互滲透與融合,如《力學(xué)與實踐》、《微納米力學(xué)》、《流動控制與飛行器的前沿探討》、《固體力學(xué)實驗技術(shù)》等,采用研討課、實踐課、專家講座、工程訓(xùn)練等多種形式。另外,在教學(xué)計劃中還專門設(shè)立了通識教學(xué)模塊Ⅲ,即對每一門課程都規(guī)定了相應(yīng)的自學(xué)和研討學(xué)分要求,實行單獨計算、單獨考核,以此營造良好的氛圍引導(dǎo)學(xué)生自學(xué),并淡化專業(yè)概念、擴(kuò)大專業(yè)內(nèi)涵,將通識教育貫穿于整個本科教學(xué)的全過程,努力實現(xiàn)通識教育與專業(yè)教育、知識傳承與能力培養(yǎng)、科學(xué)精神與人文素養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合和良好互動。
三、以學(xué)生為本的個性化教學(xué)模式
遵循因材施教的原則,打造個性化教學(xué)平臺,為每一個學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展力圖提供最有利的學(xué)習(xí)和成長環(huán)境。個性化教學(xué)平臺由四個部分構(gòu)成。(1)專業(yè)分流。根據(jù)學(xué)校大類招生的安排,新生入學(xué)一年后可按照自己的興趣和愛好實施專業(yè)分流;原數(shù)理綜合班學(xué)生在入學(xué)兩年后按照個人意愿在院內(nèi)再選擇專業(yè)。(2)分層教學(xué)。根據(jù)學(xué)生的個體差異實施分層教學(xué)。例如《工程力學(xué)》開設(shè)的常規(guī)班和外語班;《材料力學(xué)》開設(shè)的普通班和試點班;《結(jié)構(gòu)力學(xué)》開設(shè)的普通班和創(chuàng)新班等,開展因材施教。目前已實3屆,普遍反映良好。(3)模塊教學(xué)。按照課程要求、面向不同教學(xué)對象組成不同的教學(xué)模塊,學(xué)生們可根據(jù)自己的特點進(jìn)行選擇。如《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程中的基礎(chǔ)理論、實驗結(jié)構(gòu)力學(xué)、程序計算、工程測試訓(xùn)練等多模塊課程模式,其中基礎(chǔ)理論為必選模塊,其余的模塊學(xué)生可根據(jù)專業(yè)要求和個人興趣選擇其中的一個或全部。在基礎(chǔ)力學(xué)實驗教學(xué)中,對不同層次的實驗項目和實驗內(nèi)容組成不同形式的模塊,以適用于不同專業(yè)的學(xué)生和對象,如多學(xué)時、少學(xué)時模塊;獨立、非獨立設(shè)課模塊;創(chuàng)新實驗、課外設(shè)計等模塊可多達(dá)12~14個。(4)情趣教學(xué)。在課程教學(xué)中,為每一位學(xué)生提供可自由發(fā)揮的空間,讓學(xué)生按照自己的情趣和特長選擇不同的內(nèi)容、題材和形式,進(jìn)行自主式學(xué)習(xí)和研究,使學(xué)生親歷知識的探索形成過程,品嘗再發(fā)現(xiàn)的喜悅。如《材料力學(xué)》中的創(chuàng)新實驗自主設(shè)計;學(xué)生可根據(jù)自己的特點和生活觀察,提出實驗方案,在教師的指導(dǎo)下獨立地完成論證、設(shè)計、搭建和實驗等各個教學(xué)環(huán)節(jié),因而每個實驗都各具特色?!督Y(jié)構(gòu)力學(xué)》中的實驗實踐、工程訓(xùn)練和小論文相結(jié)合的個性化教學(xué);《彈性力學(xué)》中的學(xué)生調(diào)研—立題—研究—小論文—答辯—評價等探究式學(xué)習(xí)程序,有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與熱情,都收到了較好的效果。據(jù)2010年的統(tǒng)計,新體系實施后,表面上各基礎(chǔ)力學(xué)課程如《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》和《結(jié)構(gòu)力學(xué)》的優(yōu)秀率分別提高2.0%、2.7%和10.8%。數(shù)理綜合班約有50%的學(xué)生不同程度地參加了導(dǎo)師的研究工作,先后承擔(dān)國家級和上海市大學(xué)生創(chuàng)新項目16項。幾年來,共建設(shè)各類基礎(chǔ)力學(xué)精品課程和重點課程12門,其中國家精品課程1門,上海市精品課程2門;初步完成了國家級力學(xué)實驗教學(xué)示范中心的建設(shè);有17人在“周培源全國大學(xué)生力學(xué)”競賽中獲獎;并獲上海市大學(xué)生力學(xué)實驗競賽團(tuán)體一等獎和全國大學(xué)生基礎(chǔ)力學(xué)實驗競賽團(tuán)體二等獎。
四、以社會長期效應(yīng)為尺度的評價機(jī)制
建立科學(xué)的評價體系和評價機(jī)制,逐步采用學(xué)術(shù)和社會貢獻(xiàn)度的評價標(biāo)準(zhǔn)以及同行評價的方式代替目前的論文、項目和工作量統(tǒng)計的評價標(biāo)準(zhǔn)和評價機(jī)制,從整體上全面、客觀、科學(xué)地評價一個人的學(xué)術(shù)水平和地位以及對科學(xué)與社會的貢獻(xiàn),有利于調(diào)動廣大教師長期從事基礎(chǔ)教學(xué)和課程建設(shè)的積極性,規(guī)范教授上課考核制度,倡導(dǎo)名師為本科生上基礎(chǔ)課。把教學(xué)質(zhì)量與就業(yè)率和考研率脫鉤,建立畢業(yè)生跟蹤調(diào)查、隨訪和反饋制度,讓社會評價成為辦學(xué)水準(zhǔn)和教學(xué)質(zhì)量的最重要的標(biāo)準(zhǔn),并在長期的辦學(xué)過程中逐步形成自己的特色和品牌。
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【關(guān)鍵詞】實踐教學(xué);教學(xué)改革;電工電子
【中圖分類號】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)04―0132―03
引言
高等教育提出朝著“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重能力”的方向發(fā)展,培養(yǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)、發(fā)展?jié)摿Υ蟮膹?fù)合型人才是高等教育追求的目標(biāo)。電子信息類專業(yè)主要培養(yǎng)具有寬厚電子技術(shù)和信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、較強(qiáng)的電子信息系統(tǒng)設(shè)計實踐能力、科學(xué)的思維方法、獨立分析問題和解決問題的能力、能從事各類電子設(shè)備和智能儀器的研究、設(shè)計、制造、應(yīng)用和開發(fā)的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。
當(dāng)今世界,電子產(chǎn)品層出不窮,并且向智能化方向發(fā)展,這樣日益凸現(xiàn)出單片機(jī)和FPGA等可編程器件在電子產(chǎn)品設(shè)計和創(chuàng)新中的重要性,用人單位普遍要求求職的畢業(yè)生能夠掌握單片機(jī)的基本原理和設(shè)計方法,有的單位甚至要求畢業(yè)生具有基于單片機(jī)系統(tǒng)的電子產(chǎn)品的設(shè)計經(jīng)驗[1]。電子系統(tǒng)設(shè)計主要是指基于單片機(jī)控制的完整應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計,包括系統(tǒng)軟硬件設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試等多方面的知識。電子系統(tǒng)設(shè)計課程體系是以《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程為核心,由《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《感測技術(shù)》、《電子設(shè)計自動化》、《可編程邏輯器件及應(yīng)用》、《C語言程序設(shè)計》等相關(guān)課程組成。
一 設(shè)課背景
學(xué)生經(jīng)過《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《單片機(jī)原理及應(yīng)用》、《感測技術(shù)》、《電子設(shè)計自動化》、《可編程邏輯器件及應(yīng)用》、《C語言程序設(shè)計》等課程的學(xué)習(xí),通過教師教學(xué)和隨課的驗證性實驗,對于電子信息領(lǐng)域的相關(guān)理論知識有了了解和掌握,基本能夠進(jìn)行單元電路的設(shè)計和調(diào)試,但驗證性實驗多數(shù)是教材內(nèi)容的演示和再現(xiàn),學(xué)生基本沒有進(jìn)行系統(tǒng)級的設(shè)計和實訓(xùn),綜合實踐能力有待提高,學(xué)生沒有發(fā)揮自己的主觀能動性,不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。
通過分析學(xué)生參加多屆電子設(shè)計競賽的情況,我們發(fā)現(xiàn),按傳統(tǒng)理論教學(xué)和實驗方法培養(yǎng)的學(xué)生,在參加電子設(shè)計競賽時,會出現(xiàn)很多問題,達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。比如:對某一功能電路進(jìn)行設(shè)計,理論上設(shè)計正確但在工程上卻無法實現(xiàn);單元電路正確卻無法實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)調(diào);各模塊功能實現(xiàn)卻無法完成一個系統(tǒng)等等。這是因為電子設(shè)計競賽既不是單純的理論設(shè)計競賽,也不僅僅是實驗競賽,而是由一個參賽隊共同設(shè)計、制作完成一個有特定工程背景的題目的競賽。電子設(shè)計競賽不僅要在單元電路上實現(xiàn)預(yù)期功能,更要考慮模塊間的接口關(guān)系;它既強(qiáng)調(diào)理論設(shè)計,更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn);它考核了學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識的能力,更注重考察學(xué)生的創(chuàng)新意識,在2009年的全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中又增加了性能價格比和節(jié)能減排方面的考核內(nèi)容,更加貼近工程實際和產(chǎn)品設(shè)計。從所涉及的課程內(nèi)容上看,已經(jīng)不是競賽題目一門或者幾門課程所能解決的,而是一個由相關(guān)課程組成的課程群。再從競賽使用的器件上看,有很大一部分是理論教學(xué)中沒有講授和更新的,因為電子信息技術(shù)的發(fā)展太快,新技術(shù)、新器件層出不窮,傳統(tǒng)的教學(xué)方法和體系面臨了嚴(yán)重的挑戰(zhàn),如果不進(jìn)行改革,建立一個新的理論課和實踐課教學(xué)課程體系,就無法適應(yīng)培養(yǎng)現(xiàn)代化人才和發(fā)展高等教育的需要。
高等學(xué)校培養(yǎng)的人才最終是為社會和國家服務(wù)的,學(xué)生經(jīng)過四年的本科學(xué)習(xí),最終要走向社會,從畢業(yè)生的就業(yè)情況看,絕大多數(shù)畢業(yè)生從事電子信息相關(guān)的工作[2]。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),到企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)的學(xué)生通常是電子競賽獲獎或參加了電子競賽培訓(xùn)的學(xué)生,動手能力較強(qiáng),而從事銷售、服務(wù)等工作的畢業(yè)生很大比例是不能夠進(jìn)行研發(fā),不得已才去做銷售、服務(wù)的。為了使學(xué)生掌握電子系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā),在相關(guān)理論課教學(xué)完成后我們開設(shè)了一系列的獨立的綜合設(shè)計實踐課,對學(xué)生開放實驗室,學(xué)生可以集中時間完成一系列的綜合性、設(shè)計性實驗項目,鞏固理論教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生的綜合設(shè)計能力和設(shè)計水平,為參加各級電子設(shè)計競賽和以后就業(yè)打好基礎(chǔ),一舉兩得,事半功倍[3]。
二 實踐課設(shè)置情況
系列實踐課的設(shè)置遵循認(rèn)知規(guī)律,是在隨課實驗基礎(chǔ)上的擴(kuò)展和深入,經(jīng)過調(diào)研和討論,聽取兄弟院校、相關(guān)企業(yè)和畢業(yè)生的意見和建議,在培養(yǎng)學(xué)生動手能力方面除了專業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)外,設(shè)置了一系列的獨立實踐課,分布于各個學(xué)期的教學(xué)中。以電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)方案為例,實踐課設(shè)置情況如表1所示:
實踐課的教學(xué)基本上在相關(guān)的理論課程教學(xué)完成后進(jìn)行,保證學(xué)生在進(jìn)行實踐課時已經(jīng)完成先導(dǎo)課程的學(xué)習(xí)和驗證性實驗,除《電子技術(shù)綜合實踐》,其它多數(shù)實踐課是對某一課程的強(qiáng)化和拓展。
三 《電子技術(shù)綜合實踐》教學(xué)過程
在系列獨立實踐課中,《電子技術(shù)綜合實踐》是關(guān)鍵性的教學(xué)環(huán)節(jié),是最貼近電子設(shè)計競賽和實際工作應(yīng)用的課程,要求綜合模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、傳感器、單片機(jī)、FPGA等多方面的知識。該課程強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體,允許學(xué)生自由選題,題目的難度一般介于驗證性實驗和畢業(yè)設(shè)計之間。
本課程使學(xué)生能夠較系統(tǒng)地掌握電子系統(tǒng)設(shè)計的全過程,包選題、文獻(xiàn)查閱、方案論證、器件選擇、電路設(shè)計、電路實現(xiàn)、軟件編程、裝配調(diào)試、系統(tǒng)測試、總結(jié)報告、文檔整理等。學(xué)生完成由單元設(shè)計向系統(tǒng)設(shè)計的過渡,掌握現(xiàn)代化儀器設(shè)備在系統(tǒng)設(shè)計和實踐中的應(yīng)用。課程充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造力,培養(yǎng)學(xué)生的獨立工作能力以及協(xié)作精神,并通過該課程選拔參加各類設(shè)計競賽的參賽選手。
1 題目設(shè)置
在該實踐課的教學(xué)上我們選擇了多個有代表性的、難易不同的實踐題目供學(xué)生選擇。具體題目有:液體點滴速度監(jiān)控裝置、電子秤的設(shè)計與制作、智能電梯控制系統(tǒng)、水溫控制系統(tǒng)、脈搏測量儀的制作、直流數(shù)控穩(wěn)壓源、數(shù)字式液量測量系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制測量儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號發(fā)生器、智能小車等等。這些題目基本上都是綜合性、設(shè)計性的,有的題目是歷年電子設(shè)計競賽題目的簡化或分解。以液體點滴速度監(jiān)控裝置為例,該設(shè)計要求制作一個液體點滴速度監(jiān)測與控制裝置,如圖1所示,實現(xiàn)的功能有:
(1)在滴斗處檢測點滴速度,并制作一個顯示裝置,能動態(tài)顯示點滴速度(滴/分)。
(2)通過改變h2控制點滴速度,也可以通過控制輸液軟管夾頭的松緊等其它方式來控制點滴速度。點滴速度可用鍵盤設(shè)定并顯示,設(shè)定范圍為20-150滴/分,控制誤差范圍為設(shè)定值 10% 。
(3)調(diào)整時間≤2分鐘(從改變設(shè)定值起到點滴速度基本穩(wěn)定,能人工讀出數(shù)據(jù)為止)。
(4)當(dāng)h1降到警戒值(2~3cm)時,能發(fā)出報警信號。
這個題目中對點滴速度和液面位置的檢測要用到傳感器,要有聲光報警電路,需要電機(jī)改變h2高度來控制點滴速度,整個系統(tǒng)由單片機(jī)進(jìn)行控制,通常選擇PID算法來調(diào)整點滴速度。從實用和智能化角度出發(fā),可以擴(kuò)展成網(wǎng)絡(luò),采用簡單的RS-232通訊實現(xiàn)從站和主站之間的通信,實現(xiàn)智能化管理。
學(xué)生在選題過程中進(jìn)行引導(dǎo),避免多組學(xué)生選擇同一題目,學(xué)生也可以自主擬定題目,經(jīng)過指導(dǎo)教師審核即可。學(xué)生3人為1個小組,成員有所分工。
2 教學(xué)要求
(1)綜合運(yùn)用EDA軟件
學(xué)生根據(jù)所選題目進(jìn)行方案設(shè)計,對方案中的電路進(jìn)行設(shè)計計算,包括元器件的選擇和電路參數(shù)的計算。要求學(xué)生通過各種EDA軟件進(jìn)行仿真驗證,選擇Multisim7、Proteus、ISE等軟件進(jìn)行相關(guān)仿真實驗。
(2)硬件電路制作
設(shè)計方案經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后,學(xué)生領(lǐng)取所需元器件等材料,設(shè)計PCB電路板并且自己加工,最后焊接制作電路并調(diào)試。
本課程教學(xué)采用了“模板化”設(shè)計方法,將學(xué)生設(shè)計調(diào)試好的A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、鍵盤、顯示電路“模板化”,使系統(tǒng)設(shè)計的局部和整體有機(jī)結(jié)合,提高了實驗資源的利用率和實踐效率,“模板化”后的單元電路在電子設(shè)計競賽中也可使用。
(3)軟件的編制與仿真。根據(jù)已設(shè)計出的軟件系統(tǒng)流程圖,編制出各功能模塊的子程序及整機(jī)軟件系統(tǒng)的主程序,程序設(shè)計時,要充分考慮與所設(shè)計硬件電路的連接及有關(guān)指標(biāo)要求。向?qū)W生推薦使用C語言進(jìn)行單片機(jī)的編程與開發(fā),用C語言進(jìn)行程序開發(fā)更方便移植,貼近實際工程背景,適合開發(fā)大型的工程應(yīng)用程序。
(4)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。學(xué)生集中在1周內(nèi)完成所選題目,3個學(xué)生為1組,按照模塊化設(shè)計方式有所分工,當(dāng)每個同學(xué)所負(fù)責(zé)的模塊調(diào)試成功后進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào),要求學(xué)生之間相互配合,遇到問題一起找原因、想辦法,而不是相互埋怨、推脫責(zé)任,培養(yǎng)學(xué)生的合作精神,積累系統(tǒng)調(diào)試的經(jīng)驗,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
(5)撰寫實踐總結(jié)報告。
書寫高質(zhì)量的工作總結(jié)是反映工作實踐素質(zhì)高低的一個重要方面,工程技術(shù)人員應(yīng)能用書面形式系統(tǒng)、完整、清晰地表達(dá)自己的研究成果,其目的是讓人很容易地看懂所研究課題的內(nèi)容、方案、原理、實現(xiàn)方法等。因此,書寫實踐總結(jié)報告也是實踐課考核的主要內(nèi)容之一。
3 考核方法
(1)設(shè)計方案正確性與合理性,綜合考慮性能價格比和系統(tǒng)功耗。
(2)實踐動手能力,包括PCB設(shè)計水平、安裝工藝水平、焊接工藝水平。
(3)設(shè)計成果,達(dá)到的指標(biāo)。
(4)調(diào)試中分析和解決問題的能力,創(chuàng)新精神。
(5)題目的難易程度。
(6)獨立工作能力,實踐工作態(tài)度。
(7)總結(jié)報告完成的質(zhì)量。
四 教學(xué)效果
經(jīng)過幾年的教學(xué)和改革,對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)取得了較好的效果。2005年以來,學(xué)生參加了全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽和浙江省大學(xué)生電子設(shè)計競賽,共獲3個全國一等獎,2個全國二等獎,4個省一等獎,6個省二等獎。近5年,本科生一次就業(yè)率年均在90%以上,多數(shù)畢業(yè)生到企業(yè)從事研發(fā)工作,少數(shù)畢業(yè)生獨立創(chuàng)業(yè)、注冊公司進(jìn)行電子產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)。
此外,學(xué)生參與教師科研項目、獨立申報承擔(dān)浙江省新苗計劃項目、浙江省大學(xué)生創(chuàng)新項目、校級學(xué)生科研項目的數(shù)量都顯著提高。
五 結(jié)束語
實踐課主要體現(xiàn)在對實際工程應(yīng)用系統(tǒng)或產(chǎn)品的研制,使學(xué)生經(jīng)歷從課題任務(wù)的提出到方案的論證、設(shè)計,軟件及硬件的開發(fā)、聯(lián)機(jī)調(diào)試等若干步驟。學(xué)生通過自己設(shè)計實驗電路、實驗步驟、實驗方法等,綜合應(yīng)用電子技術(shù)的能力、理論聯(lián)系實際的能力得到了很大的提高,促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮。這些實踐課是在理論課教學(xué)和相應(yīng)驗證性實驗基礎(chǔ)上的深入和提高,是對學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計的綜合性訓(xùn)練,這種訓(xùn)練培養(yǎng)了學(xué)生工程實踐能力、獨立工作能力及創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:藥劑學(xué) 多媒體教學(xué) 傳統(tǒng)模式教學(xué)
傳統(tǒng)的教學(xué)模式是靠老師一張嘴、一支筆和一塊黑板,缺乏調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)新能力;多媒體教學(xué)是一種應(yīng)用現(xiàn)代多媒體技術(shù)新教學(xué)模式。哈佛大學(xué)心理學(xué)家卡本爾教授指出:“人們獲取信息17%是通過聽覺,83%是通過視覺。”[1]由此可見學(xué)生知識的獲得,與多感官的刺激是分不開的。近年來,我們在《藥劑學(xué)》課程教學(xué)過程中,應(yīng)用多媒體技術(shù)教學(xué),收到了較為滿意的效果,得到了學(xué)生們的普遍認(rèn)同。
一、《藥劑學(xué)》課程應(yīng)用多媒體技術(shù)教學(xué)模式的優(yōu)點優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式
1.1多媒體技術(shù)教學(xué)使內(nèi)容形象生動;傳統(tǒng)教學(xué)模式過于單一
多媒體教學(xué)能使學(xué)生的注意力很快集中到課堂的教學(xué)目標(biāo)中去,并使學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)由被動變?yōu)橹鲃?,在輕松愉悅的氛圍中學(xué)到知識。例如,我在教授軟膏劑的基質(zhì)凡士林的時候,學(xué)生們可能會很陌生,但通過借助多媒體技術(shù),把電影明星張柏芝涂著曼秀雷敦唇膏的廣告片展示給學(xué)生,并引發(fā)學(xué)生思考。在多媒體教學(xué)方式的幫助下,使學(xué)生們對陌生的凡士林這種工業(yè)品,其實是一種早已在我們身邊的日常生活中用品。它的手感和外觀都和女生使用的唇膏、護(hù)手霜一樣。而傳動教學(xué)模式教學(xué),老師累得口干舌燥,學(xué)生聽得糊里糊涂,單一的方法與單一的手段,學(xué)生沒有理性的認(rèn)知,這種教學(xué)效果是以往教師困苦難以掘解決的問題。
1.2多媒體技術(shù)教學(xué)比傳統(tǒng)教學(xué)模式更能加深學(xué)生的記憶
俗話說,百聞不如一見。藥劑學(xué)又是一門實踐操作性很強(qiáng)的綜合學(xué)科,涉及到藥品生產(chǎn)的全過程。例如片劑生產(chǎn)的制粒、整粒、壓片。如果學(xué)生們不親眼看一下操作過程,他們對制片過程是很難做到全面了解并記下來。即使是死記硬背,很快也會忘記的。老師對著實驗室的儀器講解,但對于儀器的原理仍覺得抽象。由于多媒體教學(xué)具有聲色兼?zhèn)涞膬?yōu)勢,我們可以通過播放視頻,向?qū)W生講述各種制藥設(shè)備的工作原理和實際操作步驟,這樣即加深了印象也做到了了解,比起枯燥的講解,多媒體更有助于學(xué)生記憶。
1.3多媒體技術(shù)教學(xué)比傳統(tǒng)教學(xué)模式提高課堂教學(xué)效率顯著
多媒體教學(xué)具有大容量的特點,通過圖片、視頻使學(xué)生在課堂有限的45分鐘內(nèi),接觸到大量的知識。比如我在向?qū)W生講述制劑新技術(shù)這一章里的“納米技術(shù)”的時候,為了讓學(xué)生更好地了解什么是納米技術(shù),給學(xué)生播放了一段剪切了的視頻。視頻的內(nèi)容是中科院的白春禮院士的一段報告,他用很精煉卻很形象的語言,三言兩語就講清楚了納米科技的原理和應(yīng)用前景。多媒體技術(shù)能夠打破教育的時空界限,拉近了學(xué)生與大科學(xué)家之間的距離,讓他們親身感受到大科學(xué)家豐富的知識和語言功底,同時也讓他們對納米科技這個目前全世界來講最尖端的科技不再望而生畏[2]??梢姸嗝襟w教學(xué)即減輕了教師的勞動強(qiáng)度,又節(jié)省了教學(xué)時間,起到了事半功倍的效果。
二、多媒體輔助教學(xué)手段在教學(xué)中存在的問題
2.1不利于學(xué)生的思考
在多媒體教學(xué)中,內(nèi)容是老師是先做好的課件,講解相對來說就比較快了一點,這對于有的學(xué)生來說,就缺少了思考的時間。所以無論您的多么精致,多么完美,學(xué)生缺少了思考和消化的時間,也達(dá)不到我們想要的教學(xué)效果,結(jié)果得不償失。
2.2遇到突然停電或機(jī)器故障等情況影響教學(xué)效果
多媒體無論是電腦、投影儀、錄像機(jī)、顯示屏都要用到電。由于一些主觀或客觀原因,偶爾會出現(xiàn)斷電的情況,一旦遇到停電或者是機(jī)器發(fā)生故障時,一些老師就會因為平時已經(jīng)習(xí)慣了使用多媒體而手足無措,甚至讓學(xué)生停課[3]。
2.3不利于學(xué)生做筆記
多媒體課件的使用,節(jié)省了教師的板書時間,教師操作電腦,邊“放映”邊講解。 但對于初學(xué)的學(xué)生來說,理解和接受知識需要一定的時間,如果內(nèi)容更換過快,會導(dǎo)致一些學(xué)生來不及記錄和理解,這樣不利于學(xué)生對知識的掌握,也起不到應(yīng)有的輔助作用。
三、提高多媒體教學(xué)水平的建議
3.1提高教師高課件制作水平
教師要根據(jù)教學(xué)大綱和學(xué)生的實際情況,把課件做“精”。忌內(nèi)容過于繁瑣,忌色彩過于豐富,圖片、文字做到簡潔明了,要注重知識的傳播,在注意知識的系統(tǒng)性和內(nèi)在邏輯關(guān)系時,使學(xué)生感受設(shè)計中的思維之美、規(guī)范之美。這樣有利于提高課堂教學(xué)效果。
3.2課件信息要及時更新
作為一名教師,在教的同時也要學(xué),要經(jīng)常閱讀或在網(wǎng)上查找與本專業(yè)相關(guān)的周邊知識,進(jìn)行更新,并及時補(bǔ)充到多媒體課件中去,這樣才能做到知識傳授的及時性、可靠性。同時也能提高自身的業(yè)務(wù)水平。
四、結(jié)語
《藥劑學(xué)》是一門有著悠久歷史的學(xué)科,是研究藥物制劑的基本理論、處方設(shè)計、制備工藝和合理應(yīng)用的綜合性技術(shù)科學(xué)?,F(xiàn)代藥劑學(xué)有很大發(fā)展,但《藥劑學(xué)》理論內(nèi)容少,知識結(jié)構(gòu)非?,嵥?,希望通過多媒體輔助教學(xué),教師把這門綜合性技術(shù)科學(xué)及時準(zhǔn)確的傳授給學(xué)生。但所有事物有利就有弊,多媒體輔助教學(xué)也是一種需要逐步完善的過程,使用不當(dāng),也會產(chǎn)生負(fù)面的后果,傳統(tǒng)教學(xué)也有它的優(yōu)勢,教師應(yīng)該把多媒體教學(xué)同傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合起來,以達(dá)到事半功倍,爭取最佳的教學(xué)效果。
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