关键词:应用型人才培养;数学物理方法;课程改革
中图分类号:G2?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)16-0028-03
随社会经济的快速发展,高等教育的精英教育模式已不能满足社会经济对人才数量的需求。1999年,高等教育开始大规模扩招,逐步由精英教育模式向大众教育模式转变,标志我国高等教育向国际化教育趋势发展。受长期的精英教育教学模式的影响,从事高等教育教学的管理者和教师不适应大众化教育的新理念和现代教学多样性,这一现象在众多的新生本科院校中尤其明显,严重影响了大众化高等教育的质量和人才培养。根据西方发达国家高等教育发展的历程与趋势,应用型本科院校是高等教育多元结构的重要组成部分[1],是培养技术型人才的主要基地,其发展水平直接影响社会经济发展。因此,加快应用型本科院校的建设是我国高等教育当前的重要任务。近年来,和地方对新生本科院校的建设给予了大力支持,各院校也出台了众多的措施促进学院发展,尤其在教学质量建设方面推出了很多和措施促进,且取得了一些成功经验[2]。我们以《数学物理》课程为载体,结合双主型教学模式[3],整合传统和现代教学手段,改革教学内容和教学方式,探索一种由教师主控、学生在课外自主学习的实践教学项目。通过该教学项目的实施,有助于巩固理论教学内容,拓展学生知识面,培养学生自主学习能力、创新能力和解决问题的能力。
一、数学物理方法课程
《数学物理方法》是一门以高等代数和普通物理为基础的综合性课程,以讲授古典数学物理中的常用方法为主,为电磁学、量子力学等专业课程奠定基础[4,5]。该课程主要培养学生解决数学物理问题的基本方法和技巧,通过处理实际物理问题提高学生分析物理问题、建立数学模型、解决实际问题的能力。课程理论性强,教学过程中需要进行较复杂地理论推导和逻辑思维转换,对应用型本科院校的学生有较大难度。因此,应根据专业人才培养需要对教学内容和教学方法进行了深入改革,尤其是在现有较少学时内如何保质保量地完成该课程的教学任务,使数学物理方法成为一门生动的、充满现代气息的课程,是该课程教学改革的首要任务。。
1.科学调整教学内容、选择合理的教材。根据人才培养需要调整课程教学内容,根据降低理论难度、增加应用型能力培养的特点选择合适的教材,将其变为一门“易教、易学、易懂”的课程。我们将教学内容、教学计划、教学重点、教材选用和教学方法的改革作为课程改革的基础,同时新增实践教学内容作为课程改革的重点。
2.突出重点,增加应用型实例。在教学内容“少而精”的基础上,精心筛选经典内容,合理组织材料,避繁就简,突出重点。突出分离变量法、积分变换法等重要内容,而对其他方法进行简洁的概述。选取了一批既有理论意义又有实际应用背景的问题,采用高年级学生以毕业设计的形式探索不同的求解途径,得到新的处理办法和技巧,将所得成果进行总结、提炼形成数学物理方法课程教学过程中的课外实践教学实例,要求学生课外自主完成,增加学生学习动力,提高学生的学习兴趣。
3.结合现代技术,提高教学效果。数学物理方法是一门基础性理论课程,教学中适当融入现代教学手段和现代科技知识也是非常必要的。针对应用型本科院校的学生数学基础较差,而数学物理方法需要求解偏微分方程的特点,采用特殊方法求解与传统解析求解相结合的教学方式活跃教学氛围、拓展学习思维。因此,我们将完整的课外实践教学项目穿插到课程教学中,通过传统方法与现代技术应用相结合来提升基础理论的教学价值,对学生的思维产生冲击力,激发他们对应用基础学科理论学习的勇气和应用的欲望。
二、数值模拟方法拓展能力培养教学实例
根据我校数学物理方法课程改革现状和对应用型人才培养的要求,结合近几年对“数学物理方法”的教学实践,给出了两个课外自主学习内容实例。
(一)Excel数值求解弦振动模型
例:一根长为1m,张力和密度的比值为1两端固定的弦,用手将其中0.5m处横向拨开距离0.2m处,然后放手让其自由振动。求在4s内的任何时刻各点的位置。根据模型分析可得出方程。
utt-uxx=0, 0≤x≤1,0≤t≤4u(x,0)=0.4x, (0≤x≤0.5)u(x,0)=0.4(1-x), (0.5≤x≤1)u(0,t)=0,u(1,t)=0 0≤t≤4)
1.网络分割。将总长为1m按h=0.1的空间步长为分割,则计算点位置分别为0,0.1,…,1;将求解振幅0.2m按h=0.05的空间步长为分割,则各计算点坐标分别为xi=kh=0.2k,k=0,1,2,...10;将时间4s按τ=0.1的时间步长进行分割,则tj=jτ=0.1j,j=0,1,2,...,40。
2.方程变换。用u(x,t)的中心差分代替微分方程■,■;用u(x,t)的向前差分代替初值条件中的■(x,0)。整理得原方程变换为如下差分形式:
u(k,j+1)=0.52(uk+1,j+uk-1,j)+2(1-0.52)uk,j-uk,j-1 u(k,0)=0.4x,u(k,1)=0.4x (0≤x≤0.5)u(k,0)=0.4(1-x),u(k,1)=0.4-0.4x (0.5≤x≤1)u(0,j)=0,u(N,j)=0
3.Excel表格计算设置。A列的(A2:A22)输入,B列的(B2:B22)输入边界条件u(0,j),L列的(L2:L22)输入u(N,j),第一行(B1:L1)输入xj的值,第二行(C2:K2)输入初始条件u(k,0),第三行(C3:K3)输入u(k,1),在C4输入公式0.52(μk+1,j+μk-1,j)+2(1-0.52)uk,j-uk,j-1,将公式复制到(C5:K22),则在区域(B2:L22)内的数据即为该问题的解。如图1所示。
由图可以直观的显示弦振动的详细过程和各点在任意时刻的振幅,且可以分析出周期为4s,可以定性分析计算结果的正确性。
(二)蒙特卡洛方法求解热稳定模型
蒙特卡罗方法又称为随机取样法,统计模拟或统计实验方法,它是一种利用随机数的统计规律来进行计算和模拟的方法[6]。。
1.构造与模型有关的概率数学模型。
2.确定变量的概率分布,将概率分布转换为累计概率分布,以保证与给定的随机数相对应,利用随机数从累计概率分布中采样以确定变量值。
3.进行计算机模拟计算。例:某一散热片是边长为10cm的立方体,底面以1w的功率向散热片传热,散热片表面为25℃恒温度。沿Y轴在■~■之间,向Z方向开一个深度为■的槽,如图2所示。求散热片内的温度分布。
因为散热体达到平衡后,散热片吸收的热量就等于释放的热量,那么对于散热片来说温度不再随时间改变,即■=0,方程为?荦2u=0。该方程是满足蒙特卡洛随机求解的基本要求,因此可以采用蒙特卡洛方法分析散热片内任意一点的温度。
我们以步长Vx=Vy=Vz=h的正方体网格对散热片进行分割,网格点(ix,iy,iz)就简记为(i,j,k),现在要求这一点的解Ui,j,k,将热平衡方程中的微分方程以商差方程替代。
■+■+■
由于Vx=Vy=Vz=h,因此有
Ui,j,k=■(U■-U■+U■+U■+U■+U■)
根据上述思想,我们将沿x,y,z三个方向的六个面,分别记为1,2,3,4,5,6。现在由点P(i,j,k)出发,每得出1~6中的一个随机数,并随机数字按规定移动一步,直到移到边界为止。当点移动到吸热面时,吸热面单位面积吸收的热量Δq1=■,ρ为密度,ε吸热系数,Δv单位体积;当点移动到散热面时,放出热量Δq2,通过大量的随机过程处理,整个系统达到动态平衡,保持考察点能量稳定,根据能量与温度的关系可得出考察点的温度。
u(p)=φ(p)≈■■Δφi(p)■■ΔQi(p)
表1是与图2所示模型处于热平衡时中心轴上一系列点温度的模拟计算与理论计算结果。从表中对比可发现,模拟计算结果与理论计算结果存在一定差异,且越靠近发热体差异越大。我们认为两者的差异主要是发热源对散热片的热作用过程处理过于粗糙。另外,模拟计算过程中网格划分较大和理论计算过程将边界简化为一类边界条件都将引起差异。虽然该模型中采用蒙特卡洛方法模拟计算的结果精确度较差,需要在今后的教学中逐步完善,但从理论角度来看是科学的,为该课程的教学改革和应用型人才培养有促进作用。
三、结语
本文开展了适用于自主学习方式的课外实践教学项目探索,并用于数学物理方法实际教学过程中。课程提出的实践教学项目模型简单,求解思路多元化,通过课外辅助教学项目的实施,拓展了学生学习视野和知识面,真正做到理论与实践相统一。这有助于培养学生的自主学习能力和解决实际问题的创新能力,以达到应用型人才培养的教学目的。
参考文献:
[1]哈焱.构建实践教学体系提高应用型本科人才质量[J].宿州学院学报.2010,25(4):103.
[2]恽瑛,张勇,叶兆宁.研究型、互动型的课程模式改革的探究与实践[J].大学物理,2007,26(6):51.
[3]田丽杰,李清山,徐秀玮,郝志仁.《数学物理方法》多元化双主型教学模式的探索与实施[J].鲁东大学学报(自然科学版),2009,25(1):44.
[4]周浩森,李超,赵吉祥.结合工程应用的“数学物理方法”教学研究[J].中国电力教育,2010,(31):85.
[5]周庆平,李伶利.谈数学思维与物理教学[J].教育与职业,2006,(17):167.
[6]陈锺贤.计算物理学[J].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2003,9.
关键词:数学物理方法;教学改革;创新能力;应用能力
1现有教学方法分析
数学物理方法是高等院校物理专业的传统必修课,同时也是很多工科专业的必修基础课程。作为很多专业的基础课,数学物理方法课程为它们提供必要的数学基础和工具,并培养学生的物理思维能力和锻炼学生运用数学工具解决实际问题的能力。数学物理方法这门课程从内容上讲,主要包括两部分:一部分是复变函数,主要讲授复数、复变函数的微积分及积分变换;另一部分是数学物理方程及特殊函数,指的是从物理学以及其它自然科学、技术科学中产生的偏微分方程。主要讲如何从实际问题中运用物理定律进行数学建模从而形成定解问题并介绍求解定解问题的各种方法。这门课是公认比较难学的课程,这是由于此门课程内容多、涉及面广,知识繁杂,学生反映不好学,听不懂,课后习题不会做等等。许多学生对这门课有畏难情绪,上课时不积极,这就往往导致课堂气氛沉闷,学习效果不佳。以往教学比较沉闷,注重解题过程和公式推导,这样的教学方法存在的主要缺陷有:(1)上课枯燥,不能提高学生的学习兴趣,造成了大部分学生平时上课缺乏积极性、主动性,学习学的刻板;(2)缺乏对学生的创新思维的培养和创新能力地培养,很多学生学完此门课程之后,只会机械的解题,而缺乏创新应用能力;(3)有一部分学生由于基础知识掌握的不好,学习此门课程比较困难,不能有效地参与到课程学习中。因此,如何对教学方法进行有效的改进,以提高学生的学习积极性、主动性、培养学生的创新能力和应用能力是非常重要的。
2教学改革探索与初步实践
基于多年的教学探索,我们对教学内容和教学方法进行了改进,提出了能够调动学生积极性并让学生充分参与到课程中的教学方法。通过初步的实施,发现改进后的教学方法大大提高学生的学习积极性,能够培养学生的创新能力和应用能力。
2.1关于教学内容的改进
在教学内容上,我们针对不同专业的学生准备了不同的教学案例。比如,在讲授平面向量场这一节,对于力学、能动专业的学生,我们准备了平面流速场的例题,这与他们的流体力学专业密切相关;而对于物理、广电专业的学生我们准备了平面静电场的例题,这与他们的静电学专业密切相关。再如,在建立波动方程时,对于力学、能动专业的学生我们以弦振动为例进行建模探讨,而物理专业的学生则以高频传输线作为教学实例。通过确立与学生专业相关的教学内容和教学案例,提高了学生的兴趣,也明确了此门课程对学生的重要性。
2.2关于教学方法的探讨
(1)对于教学方法改革,我们首先注意此课程强大的应用性,且具有实践背景和深刻的物理意义。因此,在讲授课程时,我们提出对于每一个例题,一定要数学建模、解题方法、编程可视化、分析物理意义一体化。在以往的教学中,过多地重视了解题方法的讲授,而忽视了可视化和分析物理意义这两个极为重要的环节。例如,对于讨论有限长弦的强迫振动。求解方法有:齐次化原理和按特征函数展开法。通过MATLAB或者MATHEMATICA编程,进行可视化,可以将弦的振动过程进行动画演示,可以通过调节施加的外力,观察对弦的振动的影响,并且注意到当时间的外力频率与弦的固有频率充分接近的时候,会引起共振,产生大的振荡。因此,在启发我们意识和理解到建设桥梁时为何要避免共振,而在无线电中为何有时又要共振。在要求学生课后作业时,也要做到数学建模、解题方法、编程可视化、分析物理意义这四个过程缺一不可,并且是组织安排学生进行报告。这样可以培养学生的创新能力和实践应用能力。(2)学生的分组共同作业。前面提到解决一个问题,需要数学建模、解题方法、编程可视化、分析物理意义四个关键步骤。但是有一部分同学的基础不好,完成这一切是很困难的,为此,我们提出了分组作业。两三个同学一组,共同作业,可以相互帮助、相互学习、相互研究、相互提高,培养学生的协作能力,促进学生的全面总体成长。(3)让学生参与到课程教学中。在一学期安排5~6次的学生课堂。给每组学生一周左右的时间准备,上前讲授某种方法或者某个内容。让学生充分的参与到课堂教学中,充分调动了学生的学习积极性,发挥了他们极大的潜能。
2.3初步实施效果
上述的教学内容和教学方法改革,我们已经逐步进行了实施,效果是让我们惊喜的。(1)提高了学生的学习积极性和对此门课程的学习兴趣。上课学生热情饱满,能够很好地跟教师互动,积极思考、回答老师提出的问题。(2)充分激发了学生的求知欲和潜能。当让学生上前讲授内容或者做报告时,往往能够得到很多惊喜,学生能够查阅很多相关的资料,并能深入思考问题,呈现出很好的课堂教学。(3)培养了学生的创新思维和应用能力。每次学生报告时,都能通过小组合作,提出解决方案,利用软件进行编程,实现可视化,极大地锻炼了学生的创新应用能力。在全国大学生数学建模竞赛和美国大学生数学建模竞赛中均取得了优异成绩。
3结语
经过实验,将教学改革方案应用指导数学物理方法课程的授课中,确实调动起了学生学习此门课程的兴趣,学生通过软件编程进行可视化,不仅极大地调动了他们的学习积极性,而且通过对物理现象的演示,很好地加深了对问题的理解。通过学生课堂和平时的小组协作作业培养了学生利用数学知识进行建模、解决实际问题的能力,全面提高了学生对数学物理方法课程的知识掌握,培养了学生的创新能力。
单位:中国石油大学(华东)理学院计算数学系
参考文献:
[1]梁昆淼.数学物理方法[M].4版.北京:高等教育出版社,2010.
[2]王元明.数学物理方程与特殊函数[M].4版.北京:科学出版社,2012.
关键字:数学物理方法 教学改革 学习兴趣
中图分类号: G文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)03(a)-0000-00
数学物理方法一直是物理学专业学生最基本、同时也是最重要的专业基础课之一,是物理学专业学生学习后续课程的重要基础,所涉及的基本知识也是物理系学生必须要掌握的最基本内容[1-2]。在应用型本科教学背景下,要求学生不仅要掌握课本上的知识,更重要的是要学以致用,这就为这们课程的教学提出了更高的要求。如何提高课程教学质量,如何提高学生学以致用的本领,这是讲授数学物理方法课程教师索要面临的问题。。
1 要让学生认识到课程的重要性
从学科的承接性上,数学物理方法是基础物理课程(力学、热学、电磁学、光学、原子物理学)和专业物理课程(理论力学、电动力学、热力学与统计物理学、量子力学)之间连接的桥梁,数学物理方法所介绍的复变函数概论、偏微分方程等是学习专业物理课程的数学基础或者说是工具,只有学习好了数学物理方法,学习专业物理课程才能事半功倍。
从作为物理专业学生数学知识完备性上,数学物理方法即是一门数学课程,又是一门物理课程,既有数学的严谨性和推理性,又有物理的应用性,这也是物理学专业学生的最后一门“准数学”课程,掌握了这门课程以后,物理系本科生的数学知识才算完备。
;傅里叶变换,在信号处理中,可以将一个信号从时域空间转换频域空间,这种转换对于信号处理是十分必要的;特殊函数论中勒让德函数等特殊函数在量子力学、电动力学等课程中也有着广泛的应用。而且在即将进行的硕士研究生和博士研究生入学考试中,很多学校的很多专业都需要考数学物理方法。
2 在教学过程中适当的引入计算机辅助教学
数学物理方法课程可以分为三篇,即复变函数论、数学物理方程和特殊函数论,每一个方面的计算题目都是十分复杂的。其实题目并不难,只是复杂,计算量很大。学生在学习的时候,往往会被复杂的计算吓倒,而失去对该门课程的学习兴趣,或者纠缠与复杂的计算,而忽视计算背后的物理实在,忘记物理的本质。
随着计算机辅助软件的推广,像Matlab,Mathematica,Maple等数学计算软件可以方便地为我们解决复杂的计算问题[3-4]。将这些软件引入到课堂讲学中,一方面,可以让同学们从复杂的数学计算中出来,将更多的精力放在物理图像上的理解中来;另一方面,也可以帮助同学们利用软件解决更加复杂的问题,激发同学们的学习兴趣。
。
3 加强教师间学术交流,增加同行的经验共享
闭门造车,必然会造成思想闭塞。数学物理方法课程每年都有固定的年会,这里集结了全国优秀的数学物理方法教学方面的专家学者,在年会中,同行之间可以增加彼此的了解和交流各自的教学经验;。
4 教材使用的几点感想
。。
(2)物理系的学生学习数学物理方法的目的是为了应用,因此建议教材在编写的过程中将更多现代的数理技术引入的教材中,将更多的这些数理技术如何应用到物理事件中进行一定的讲解,让学生认识到这门课程在物理中的重要性,而且是与现代科学的发展是如此密切相关,以此加强学生的学习兴趣;
(3)随着计算软件的发展,建议将更多的计算软件引入的教材中去,用软件代替复杂的计算,学生的解题时间,而将更多的时间放在理解物理实在中去。
5 结语
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参考文献
[1] 胡嗣柱,倪光炯.数学物理方法(第二版) [M].高等教育出版社,北京:高等教育出版社.2002
[2] 吴崇试.数学物理方法(第二版) [M].高等教育出版社,北京:北京大学出版社.2004
关键词:中职;网络安全赛项;计算机专业;教学改革;探索;研究
随着计算机专业技术的应用范围越来越广,对国家发展和社会经济建设起着重要的推动作用。中职计算机专业的教学理念也要随着国家战略目标的指导而发生一定转变,从而将培养的计算机专业人才无论从专业技能上还是从业思想上都向更高层次递进,实现“凭一技之长走天下”的教育目标。中职网络安全赛项是国家为检验计算机专业人才的能力水平而衍生出的竞赛项目,对中职计算机专业人才培养具有良好的推动作用。所以,为使计算机专业人才的能力不断提升,在网络安全赛项中获得优异成绩,需要中职院校对计算机专业教学改革深入探索研究,推动其改革创新,实现突破性发展。
1将中职计算机专业教学目标进行改革
将中职计算机专业教学目标进行改革,其主要的出发点是使中职院校对计算机专业人才的培养方向更为具体化,功能化,行业化。通过调查研究发现,目前很多中职计算机专业毕业生在应聘时会出现就业困难的问题[1]。细研究发现,学生对计算机各专业都有涉猎,可以说是门门都学过,但门门都不精通,导致在就业时难以胜任工作岗位。因此,中职院校要从社会对人才的需求和就业市场趋势进行深入研究,将教学目标进行深入改革。从调查数据中可以看出:计算机网络管理员、广告排版设计员、办公自动化操作员等就业岗位需求量大,对专业技能要求较高。这时,可以将教学目标按照这几个方向进行重点教学。例如,教学目标按照为公自动化和操作技术方向人才培养;按照网页设计制作方面人才培养;按照多媒体技术方向培养专业的图形图像处理等专业人才;按照平面图像处理方向人才培养等。当确定教学目标后,按照各自培养方向不同而专设不同的专业课程,使学生可以按照自己的喜好进行专业学习,到达学精、学通、灵活运用的专业水平。此外,在学生的专业技能达到一定水平后,中职院校可以推荐学生参加中职网络安全赛项,不断锻炼自身技能,开阔眼界。
2将中职计算机专业教学观念进行改革
将中职计算机专业教学观念进行改革,主要是因为通过调查发现目前的中职计算机教学更注重学科体系的建立,强调学生对计算机知识结构的完整性教学,而对实际应用的教学观念认知较为模糊,使教学内容脱离社会需求,使学生及时在毕业后获得专业技能证书,但其技能水平却与社会需求相差甚远,导致一部分学生毕业后难以按照专业进行就业[2]。为此,中职计算机专业教学观念的转变与革新必须引起中职院校的重视与改革,从而使教学结构、教学目标以及教学方向等进行有效调整,使每一名计算机专业学生都能在学校学习时掌握专业技能,获得毕业就能上岗就业的机会。所以,中职院校可以在优化专业课程的同时,利用中职网络安全赛项的优势使学生对计算机专业学习有更新的、更全面的认识,从而在选择专业学习时,更有针对性和专业性。例如,中职院校在计算机专业开学时开展专题动员大会,在学生确定专业学科学习前使其对各专业学习内容和未来就业方向有一定系统的、清晰的认识,并在校内设置专业部门,指导学生进行目标明确的专业学习选择。
3将中职计算机专业教学计划进行改革
将中职计算机专业教学计划进行改革,主要从教学观念的转变出发,中职院校要认识到学生在校的学习时间有限,以三年制的学习时间为例,学生要将专业理论知识、打字速度训练,中英文转化练习以及专业技术等都学通、学精,不是短时间内可以见到成效的,需要中职院校将计算机专业教学计划进行优化,将需要缩短时间、分散时间教学的内容进行“点”性教学,将需要长时间磨炼技能,提高各种应用软件的熟练度的教学内容进行“线”性教学[3]。例如,中职学生在进入计算机专业学习时,其中英文转换打字速度普遍不高,这项技能的练习需要学生日日练习,当也不需要长时间操作,这时要进行“点”性教学,在每日的机房课程中安排十五分钟的打字练习,一方面是要培养学生的打字速度,另一方面也要使其对计算机的熟练度强化。而对于专业知识的学习,需要从学生的专业课选择上入手,这需要制定一个科学的、系统的教学计划,将每一个学期教学计划按照教学目标进行设置,帮助学生在明确学习目标的基础上,一步一步地将计算机有关知识学通、学精。这时,需要的就是“线”性教学,使教学计划按照一条“线”一样不断延伸扩展,直至学生的计算机专业技能水平到达教学目标。
4将中职计算机专业课程设置进行改革
将中职计算机专业课程设置进行改革,这时进行教学改革的重要内容之一,也是关键内容之一。课程设置直接影响学生的学习成果是否符合社会对人才的需求标准,是否可以使学生在毕业后就有直接上岗就业的能力,同时也代表学生在就业后可以在其工作岗位中有突出表现,并能获得更高的职业发展规划目标的实现。由此可见,中职计算机专业课程设置改革的重要性和重要意义。中职网络安全赛项是国家联合各部委设置的检验中职学校网络信息安全人才培养成效的一个赛项,此赛项与网络信息安全行业的发展趋势紧密相连,其内容与行业发展最新技术息息相关,也是引领各大中职院校培养计算机专业人才的标杆,使其培养的计算机专业人才可以为国家服务、为社会服务、为人民群众服务,推动我国成为网络强国。因此,中职院校对计算机专业的课程改革是顺势而为。可以从在课程中开设如“网页设计”、“多媒体技术”、“PhotoShop网页设计”以及“电子商务”等符合社会对人才需求的专业课程,大力培养学生的专业实践能力。
5将中职计算机专业教学模式进行改革
。将教师的教学主导地位进行转移,使其专注于对学生的教学引导和辅助教学中,使学生可以在明确专业学习目标的基础上,朝着专业技能提高的目标前行,体现“顺应时代需求,服务学生要求”的教学价值[4]。第二,将课堂理论学习阵地转移到计算机机房、实验室等地。计算机专业技能学习离不开学生对计算机的熟练操作与专业技能学习,理论知识与实践练习必须有效结合,才能帮助学生消化理论知识的同时,将实践应用能力也显著提升。第三,重视在教学中应用多媒体技术,不仅是要利用其优势调动学生的学习热情和主动性,更是通过多媒体计算的教学环境使学生对教学内容有更深入学习的认识。第四,以网络为教学系统的教学模式开展,使学生可以在学完一门专业知识后,在学校提供的网络平台上进行专业技能考试,以此获得技能的提升,同时为使学生参与考试的积极性提高,也要将考虑与学分挂钩。例如,在学习“网页设计”这门学科知识后,教师在网络平台上布置相应的考核内容,由理论知识与实践应用部分相结合,以学生的考试成绩设置不同的学分层级,激励学生投入更多精力进行专业知识学习。
6将中职计算机专业教学内容进行改革
。课程设置的改革使计算机专业课程更贴合社会需求,其整体目标和方向是正确的,因此要按照这个正确的教学方向将教学内容进行改革,使学生可以将抽象化的理论知识变得更形象化,即使在第一次接触到计算机专业术语时,也能在教学内容的帮助下将其理解通透,掌握扎实并灵活应用[5]。为此,对计算机专业教学内容的改革需要教师进行充分的备课准备,不仅要将专业理论知识向学生讲清,还要充分地将学生的学习主体地位突显,使其专心投入到学习中,学会发散思维的灵活应用。例如,学生在学习“flash”有关知识时,涉及到的专业用语很多,各种工具的应用也更为灵活,在后期的动画效果展示中,教师布置相同的设计内容,也会呈现出不同的动画效果。因此,教师要重视应用多媒体设备选择实用案例教程,直接引导学生进行实践操作,使其在实践中明确教学内容的重点与难点,掌握更多不同动画效果技能。这时,学生的学习兴趣会被有效激发,在其完成一个动画效果时,其也会获得成就感,为更深层次的知识学习奠定扎实基础。
7将中职计算机专业教师队伍进行改革
将中职计算机专业教师队伍进行改革,这是为了确保所有专业课程改革获得成功必备的保障和前提。教师作为知识的讲解者和学生专业学习的引导者,其作用和价值意义重大,起着关键性的作用。为此,中职院校要重视转变教师传统的教学思想和教学理念,使其将新时代社会需求教学观正确化、科学化,将教学目光由教授学生专业知识的局限中转移到社会需求上,从而可以以专业的敬业精神设计教学内容与教学方案。例如,中职院校可以定期组织计算机专业教师进行专题学习,派遣其到其他高等院校进行参观学习,引导其将目光放在中职网络安全竞赛中,使其从中看到目前国家对计算机专业技术人才的要求及需求,从而有效转变教学观念,增强职业素养,不断提升自身专业技能,更推动其结合以往教学经验,将教学模式、教学方法以及教学内容进行革新优化,真正使其教学重点放在培养学生的专业技能提高和综合素养兼具的教育目标上。此外,中职院校还可以引入教师岗位竞争机制,推动教师主动参加计算机专业技能赛,主动申报教科研课题等,以此实现教师队伍改革的目标。
8将中职计算机专业课堂教学方法改革
将中职计算机专业课堂教学方法改革,使实现教学改革的重点内容之一。中职院校的教育宗旨是为国家、为社会培养更多专业的应用型人才,使其在毕业后就能胜任工作岗位,并优秀完成工作任务。因此,在计算机专业教学中,要将传统的重理论、轻实践的教学方法剔除,而是积极采用任务型和合作型的教学方法,使每名学生的专业能力和合作探究能力都能有效培养并提高。在未来的工作环境中,单打独斗的工作模式已经远去,更多是合作共赢的发展模式。因此,培养学生的合作探究精神也是中职院校的教学目标之一。在任务型教学方法下,学生的参与性和主动性被有效激发。例如,在学习网页排版有关知识时,教师将精美的网页案例展示给学生观看,并将制作过程演示给学生观看,有效激发学生的实践热情,使学生的学习主观能动性被有效调动。而合作型的教学方法,可以将学生按照不同的能力及学习特点进行小组分配,为学生创造合作平台的基础上,使学生将自身优势充分发挥,并获得积极的成就感后,也会有效引导学生向其他学生学习,将自己的弱项有效强化,最终将自身的专业技能有效提升,合作探究能力也稳步强化。
9将中职计算机专业课程考核方式改革
将中职计算机专业课程考核方式改革,这是因为传统的考核方式更注重期末成绩,以以此成就决定学生是否合格,这就导致一部分学生因专业偏重的原因而出现弱势学科出现不合格的情况,不仅使学生在期末时考核不合格,更使其学习积极性受到打击,使中职计算机专业整个教学计划发生偏差。为此,将课程考核方式进行改革,是必然的教育趋势,需要中职院校重视并落实实施。可以采取多元化的评价方式,使学生可以在掌握专业技能的同时,顺利完成学业。例如,可以将各个专业学科知识按照学分制的形式进行学习考核。中职院校的主要教学目标是培养专业性人才,因此要对除专业外的学科进行选修制,由学生自由选择并按学分进行选修课考核。对于实践应用相关的专业必须进行计算机实践操作完成相应考核。若在学习中前几次的考评成绩一般或不合格,但在最后一次考核时成绩优秀,则将最后一次的考核成绩作为最终成绩列入学籍中存档。
10总结
总而言之,在中职网络安全赛项的促进下,中职计算机专业的教学改革要立志从教学目标、教学观念、教学计划、教学课程设置、教学模式、教学内容、教学方法、课程考核方式以及专业教师队伍建设等方面进行教学改革。从上到下、从全局到细节,一处不落地进行教学改革,使学生的计算机专业技术水平在中职网络安全赛项的促进下,发生质的改变,使其拥有强劲的专业技能,胜任工作岗位。当中职院校将改革措施不断落实完善后,将会为国家、为社会培养更多专业的优秀的技术人才。
参考文献:
[1]汪婧.中职计算机专业课程实训教学改革探索[C]//2021年科教创新学术研讨会论文集(第一期).[出版者不详],2021:258-259.
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关键词:声乐教学改革 双向选择 师生配置方案
一、高师声乐教学改革的必要性
首先、声乐歌唱是中小学音乐教师必备的基本技能之一。声乐是高等师范院校音乐教育专业学生必修的一门专业技能课,也是一名合格的中小学音乐教师必备的专业素质。因此,在课程设置上,无论是本科还是专科,声乐课一般是贯穿始终的。高师声乐教学的目的是通过系统的歌唱发声呼吸训练,树立正确的声音观念,培养良好的歌唱习惯,使学生具备演唱中外艺术歌曲,歌剧选曲及创作歌曲的能力。从而在将来的中小学音乐课教学中,能声情并茂的范唱使学生体验到歌唱艺术的美。作为一名中学音乐教师,在课上不能范唱是难以胜任教学工作的。
第二、高师音乐系学生约三分之二为声乐主修考入大学,声乐教学效果直接影响到学生的学习积极性。声乐教学质量的高低是衡量整体音乐教学质量的一个重要组成部分。高师音乐系学生约二分之一来自于我国广大农村,将来他们的绝大部分也将回到农村从事中小学音乐教学,在农村尤其是在山区音乐教学设备相对比较落后的实际情况下,声乐歌唱能力是上好音乐课必不可少的基本技能。
第三、高师声乐课教学一直沿用音乐院校的模式,无论就教材使用、授课方式、课时安排以及师生配置方式,均已沿用十几年,暴露出一些不足。
1.这种师生分配方式忽视了师生之间的个体差异,影响了教学质量进一步提高。声乐课不同于理论大课,属于技能小课,授课过程以师生一对一方式为主。教师之间,学生之间,无论在歌唱方法,技能技巧,教学方法手段,先天的生理心理条件以及个性上都存在着极大的差异。这种差异在小课教学由于师生之间的频繁交流更为突出。声乐课教学中,师生配合是否默契,学生对教师的教学水平,教学方法,教学态度是否认可,是能不能达到预定教学目的的一个关键性环节。在小课教学中,教师的教学态度,个性品质决定着是否能营造一种宽松的,和谐的,互动的课堂气氛,从而直接影响学生的歌唱积极性,制约学生歌唱能力的发展及良好歌唱心理的形成。
2.这种师生配置方式,不利于形成一个竞争的、有活力的良性循环的工作环境和学习环境。 声乐学习是一个循序渐进、稳步提高的过程,在这个过程中,师生之间搭配的相对稳定是很有必要的。但是如果这种搭配过于稳定就会对教学产生一定的负面作用。
在师生配置上实行双向选择。即学生可以自主自愿地选择自己认可的专业教师,教师也可根据学生的学习态度上课情况选择学生。双选对学生尤其是对教师是一个严峻的挑战。
二、双选的具体操作步骤
第一步 新生入学第一学期由声乐教研室分配至各教师名下学习,在第一学年期末考试后实施双向选择。学生在一年的学习中对每一名教师的教学方法,教学态度,专业水平有一个普遍了解,教师对学生的歌唱水平,声音条件,学习态度也有一个初步的掌握。这样双向选择就更具可比性,目的性。在双选的过程中,教师不能私下游说学生或干预学生的选择。
第二步 在系领导的安排下,由系办公室组织学生依照完全自主自愿的原则进行双选。班主任,辅导员要认真细致作好学生思想动员工作,提示学生要把握机会,慎重选择。后由办公室统一发放填写双向选择志愿表。志愿表分三个志愿,依次填写自己认可的专业教师的姓名,填报完毕后由系办公室统计并存档。
第三步 由声乐教研室组织选择学生。根据办公室的统计结果,教师对学生的选择一般以学生填报的第一志愿为依据,若第一志愿教师课时已满可顺延到第二志愿教师,第二志愿教师不能以任何理由推脱拒收学生,更不能因学生选择其他教师而打击报复。新的师生搭配形成后直至学生毕业,原则上不在改变。
三、双选的功效
第一 双选激活了教师的工作热情,开创了全系良好工作作风新局面。教师们绞尽脑汁,用丰富多变的授课方式提高教学质量,改变过去单一的小课方式,辅之以理论课,实践课,观摩课,集体课,取得了很好的教学效果。教师们还积极与学生沟通,征求学生的意见和建议,加强了师生之间的互动。教师的角色不再是高高在上的施教者,是学生的良师,也是益友,是相互切磋专业的同行。可以说,双选充分调动了教师的工作积极主动性,创造性,带动全系的工作跨上了一个新的台阶。
第二 双选能转变学习氛围,坚定学生学习声乐的自信心,由过去的被动学习变为主动学习,声乐教学质量稳步提高。声乐是声音的艺术,是依靠声情并茂的歌唱来构建艺术形象的听觉艺术。美妙的声音依靠的不仅是高超的歌唱技巧,气息控制能力,歌唱者对音乐的准确把握,对音乐形象的恰当表现及良好的歌唱心理素质都对艺术的歌唱起着至关重要的作用。高师声乐学生由于入学前声乐学习急于求成易形成一些不良的歌唱习惯,这些习惯需要在课上耐心细致的纠正并重新建立起正确的歌唱习惯。在这里教师的工作态度起着关键性的作用,如何使学生树立起歌唱的自信身心的投入歌唱?双选充分改善了学生的上课环境,师生之间的教与学在和谐融洽的气氛下进行。教师的教学由模式化转为个性化,师生关系由居高临下向平等融洽转化,教师的角色由简单的施教者转化为既是良师又是益友的双重角色。师生之间加强了互动,信息相互交流反馈激发了学生学习的内在动力。声乐课不再是枯燥的发声练习,作品演唱,而是融情感,技巧,艺术,表演以及思想道德意志培养等多种因素为一体的艺术生产过程。在这个过程中,学生与教师同为艺术的创造者。歌唱能力,表现能力的逐步提高激励着学生更主动积极的学习。
关键词:编译方法;教学内容;教学策略与方法;实验实践教学体系;教学评价机制
编译方法课程既有较强理论性又有较强实践意义,所含内容涉及学科抽象、理论、设计3个形态。编译方法涉及的是一个比较适当的抽象层面上的数据变换,既有明确的、便于抽象的问题,又有较成熟的理论,而且在限定规模下又容易设计实现。该课程是计算机专业重要的必修课之一,美国著名的计算机科学家Alfred V. Aho在其教材《Compilers: Principles, Techniques and Tools》开篇中写道:“编写编译器的原理和技术具有十分普遍的意义,以至于在每个计算机科学家的研究生涯中,这些原理和技术都会被反复用到”。
从课程体系总体设计看,编译方法课程的主要教学目标之一是使学生在系统的级别上重新认识算法和程序,提升学生的系统能力,此外,该课程还进一步培养学生的形式化描述能力,即如何给出问题的形式化描述,基于这种描述设计出自动化处理的过程,最后实现“自动计算”[1]。
在这门课的教学过程中,学生理解有一定的难度,主要原因如下:
1) 理论知识抽象。完整构造一个编译系统不仅要具有软件知识,还要把握现有软件工具使用,有丰富的实践经验,了解硬件系统结构和操作系统的功能。对刚学完基础知识的学生来讲,理解难度相当大。
2) 编译程序规模大。由于编译系统复杂,程序规模大,短时间讲述完不现实,这容易造成知识体系断裂,另外,无法让学生在短时间内对整个编译系统融会贯通。
3) 算法理解困难。这门课程包含许多理论知识和算法,这些理论的学习和理解都存在一定的难度。
为了克服上述困难,本文从重新设置编译方法课程的教学内容、教学策略与方法、实验实践教学体系、教学评价机制等环节入手,探讨该课程的教学研究,以培养计算机专业学生的系统认识能力。
1教学内容选取[2]
在词法分析阶段,输入和预处理程序是编译程序和用户程序的接口。编译程序首先是从文件读入源程序,经预处理后,才由扫描器进行单词识别。加强这部分内容的教学有助学生对编译程序前端的理解,因此,词法分析相当重要。在授课中,应强调单词二元式的作用,单词种别用于语法分析,单词的值用于语义分析。关于“DFA最小化”这一部分,建议删除,重点应讲授DFA的构造和使用。
语法分析阶段的内容应大幅减少。算符优先分析法较简单,宜于手工构造,特别适合于算术表达式的语法分析。但由于算符优先分析法适用范围较小,实用意义不大,完全可将其删除。关于LR分析法,只要介绍LR(0)和SLR(1)分析法即可,这是因为SLR(1)分析法很实用,分析表又易于构造,它可解决大部分语言的识别问题。
语义分析阶段应加强,这是理解整个编译系统的关键,尤其要着重介绍符号表和常数表在编译程序中的作用。有了符号表和常数表,可以在编译系统中畅行无阻。在内存分配时,符号表是变量地址分配的依据。由于符号表的引入,使得代码生成和变量实际存放地址无关,甚至可在程序运行过程中,对变量地址进行动态分配。
在目标代码生成阶段,可先假设一个汇编语言虚拟机模型,然后介绍从四元式到汇编语言的翻译。这里应强调的是,由于符号表和常数表的结构不同,导致变量和常数寻址方式的不同。
2教学策略与方法
现代教育理念倡导将教学的主要任务由传授知识转向培养学生创新性的科学思想和科研能力。研究性课堂教学是从以学生为本的教育观出发,结合专业属性和研究特点,以教学内容和学生已有的知识积累为基础,在课堂上创设问题情境,引导学生以类似于科学研究的方法自主分析问题、解决问题,从而获取知识、培养创新能力的教学模式。
我们实施的是“六化一心”教学策略与方法,即从教学设计情境化开始,经过情境创设主题化、主题实现项目化、项目实施责任化、责任落实成果化、成果评价民主化这几个过程,共同完成学生知识的内化、能力的提高、素质的提升。如图1所示。
1) 教学设计情境化。依据教学内容,设计教学情境,引导学生进入情境、情境触动,形成学生自己的体验、感悟,并对教学内容产生个体独特的学习欲望和兴趣,使教学生动化。
2) 情境创设主题化。在情境创设过程中,按照课程和学生的认知特点,将教学内容有机整合,构建成一个个教学主题,使之既有明确的教学目标,也有相应的教学内容,以引导学生主动、有效地学习。
3) 主题实现项目化。。
4) 项目实施责任化。在项目实施过程中,注意明确责任、分工合作、团队学习、共同提高。项目小组有指导性的成员分工安排,形成人人参与、团队合作的共同体,培养学生的责任感。
5) 责任落实成果化。在责任落实过程中,学生个人或小组的学习成果,须按大作业报告、研究报告等要求以作品的形式呈现,并在小组、班级交流。这有利于提高学生的写作能力,达到认知系统化、有序化的目的。
6) 成果评价民主化。在成果评价过程中,学生自评和互评,以培养发现问题、思考问题和解决问题的能力,通过自评、互评和辩论,加强学生学习主体意识,提高解决实际问题的能力。
3实验实践教学体系
当前计算机专业学生在应用软件开发方面有相当的能力,而在系统软件方面仅停留在使用上,对其开发的理解和实践十分欠缺[3]。编译方法实践课程教学可以弥补学生在系统软件实现上的不足,培养其计算思维。
在实验实践方面,形成 “启发式教学、个性化培养、系列化实验、开放式管理、课内外结合”的实验教学模式;分阶段设置不同层次的基础实验、专业实验,规划由验证型实验、设计型实验和探究型实验组成的“阶梯式系列实验体系”,如图2所示。
将有关实验内容综合到各层次实验教学中,并逐步提高实验操作的规范与技能,以及对实验现象的观察、分析、总结能力的要求,一改过去将实验单纯看做技能训练的做法,并将一部分实验改成自设实验,由学生自设题目、自订方案、完成、他人评价,突出对学生创新思维和创新能力的培养。
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