以问题为导向的工程教育论文

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以问题为导向的工程教育论文

一、相关基本概念

多年担任哈佛大学校长的博克认为,大学教育的核心事务是“教育目标”与“教育方法”,“真正影响教育品质的事发生在大学课堂,师生互动的教学情景中”。“探究式方法”作为强调基于问题、面向实际,凸显自主探究、合作互动的一种学习的方法,是指学生在学习时,教师通过给他们一些事例和问题,让学生通过阅读、思考、讨论、听讲等途径去独立探究,自行发现并掌握相应结论的一种方法。在探究式教学的过程中,学生的主体地位、自主能力都得到了加强。“工程教育”是指以培养未来工程师为目标,主要以工科课程为主,密切联系工程应用的教育方式,目前主要指一些工科专业。“以问题为导向”是在教学环节的设计中,无论是回顾旧知识点、导入新知识点、建立新旧知识联系、新知识点之间的衔接,还是结论的突出均以问题的形式展出,并且以问题或案例在其中穿针引线和突出教学内容及目标。

二、工程类教学的特点

工程类课程具有其固有的特点。部分工程类课程抽象性强,如“工程电磁场”,因为场是抽象看不见的,在中学介绍电场时只是口述场是如何分布的。在高校这门课程当中,由于理论更加深,所以抽象思维要求更高。例如,介绍场的概念时多举例,速度场可以看路上奔跑的汽车,高度场可以在平常出去爬山,每个人所处的海拔高度,等等。在这类课程里,多媒体演示和计算机仿真教学较为重要。部分工程类课程有实践性强的特点,如“电机学”、“电力系统自动化装置”、“发电厂电气主接线”等。在这类课程中必须和实际工程项目多结合,有条件的情况下,带学生实地看看现场设备,看看设备的工作情况,了解实际企业的电气接线图是如何设计的。只需要初步认识,就能对理论的理解深刻很多。还有部分工程类课程具有理论性强的特点,如“电力系统分析”,对于这类课程基本上一条线。需要教师在教学上由浅入深,一步一步引导,让学生每节课都感觉有所得,才能提高学习兴趣。当然,很多工程类课程兼顾几方面的特点。

三、结合课程特点设立问题为引导

在问题的设计中,应具有针对性,问题情境应根据教学内容,抓住基本概念和基础知识,紧扣教材的中心及重点、难点。教师应该通过这一系列的问题作答、体悟,把这节课的重点、难点逐步引入。同时,提出的问题难度要适中。问题太易,学生会产生厌倦和轻视心理;太难,学生会望而生畏。而且问题要具有层次性,在创设问题时,应尽可能设计科学的、有梯度的、有层次的问题链,考虑好问题的衔接和过渡,用组合、铺垫或设台阶等方法提高问题的整体效益,形成体系。另外,问题尽量能贴近现实或带点趣味性,就更能吸引学生的注意,调动学生的情绪。例如,在“高电压技术”课程中,就需要密切联系实践。介绍电晕放电时,需要考虑电晕放电的一些工程应用,如烟囱里静电除尘的问题。又如,在介绍串联电感和并联电容内容中,在相同情况下所需电容比电感线圈的成本低得多,这就是在实际工程应用中要考虑的问题,根据书本一般只讲授电气性能的好坏,根本不考虑实际现场工程实施时的经济成本。这些都可以在问题的设立和学生的讨论中引导。再如,在“工程电磁场”课程中一个十分基础且重要的知识点就是电场中的高斯通量定理,如公式E•dS=qε0。学生看起来是一个很简单的公式,但是要讲清楚不容易,要求学生会用它来解决实际问题更难。那么在讲解的时候可以分成若干小问题:闭合曲面积分怎么作?作多大?电场强度所求点在哪?方向是什么?等式右边的电荷量哪个地方的电荷量?为什么一个积分最后可以化为简单计算?等等。学生如果把这些问题都解决了,那么高斯通量定理也就掌握了。问题的设立要兼顾课程特点。对于主线知识点十分清晰的课程,如某些课程教材可能一大章都是围绕一个知识点,以大问题为主,在此基础上进行拓展。问题了解清楚了,就基本掌握这一大章了。对于知识点、概念比较杂散的课程,应该采用问题集合。学生了解了一个问题集合则掌握了一章,再通过问题集合里的小问题掌握杂散的重要概念。这样,学生在学习中思路会非常清晰,相当于知识点归类整理。教学时间和教师地位的把握。教师就好比一台晚会的主持人,在充分发挥学生主观能动性的基础上,把握课堂的节奏和时间。在以上两点研究内容中,一些课程的学时数并不多,那么教学内容对于问题的合适设立是教师首先需要靠充分备课来完成的。教师在整个教学过程中应是组织者、引导者、参与者,而不是旁观者,需要掌握何时何种情况下进入下一个流程、下一个问题、下一个知识点。在教学内容的讲授上应该尊重学生情感,正确地引导,而不是一味地要求学生的答案必须和教材完全一致。多媒体手段在探究式学习中的应用。一方面多媒体可辅助教师进行问题案例的显示,节省板书时间,方便合理地控制授课时间;另一方面,多媒体辅助显示授课流程,帮助教师掌握每一步教学环节的进展情况。当然,多媒体显示的流动速度性和同步性需要进行进一步的教学研究。这样才能既让学生觉得每一节课内容充实,又不觉得进度太快,难以接受。现代大学生对于很多理论性的课堂教学缺乏兴趣,被动学习。工程教育理论性强,而且抽象,和工程项目等联系紧密,纯粹地讲授无法达到预期的效果。通过对知识点形成的问题的求解和探索,提高学生课堂学习的积极性和主动性。通过问题的衔接还可建立紧凑的教学环节。工程教育的目的是培养未来的工程师,在高校中,不仅要传授学生知识,而且要培养学生的综合素质,其中最重要的就是独立发现问题、解决问题的能力。通过课堂中问题的求解过程,培养学生的自主研究、独立思考的能力。

四、结语

高校教师既有教学任务,又有科研任务。通过问题如何设立的思考和课堂中与学生探讨专业方面的问题,能够更加深刻地理解所授专业知识,逐步提高自己的科研水平和能力。同时,也能督促教师密切地和企业联系,了解实际工程项目。

作者:熊炜 单位:三峡大学电气与新能源学院