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關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制系統(tǒng);教學(xué)研究;課程實(shí)踐
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)42-0171-02
一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程,包括圖1所示的每一個(gè)知識領(lǐng)域:對象與建模環(huán)節(jié)、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)、信息傳輸與處理環(huán)節(jié)、控制器設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。其中,自動(dòng)化專業(yè)的核心即為控制與設(shè)計(jì)。面對各種各樣錯(cuò)綜復(fù)雜的系統(tǒng),控制對象可能是確定的,也可能是隨機(jī)的;控制方法可能是常規(guī)的,也可能需要優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣的學(xué)科專業(yè)教師應(yīng)具有什么樣的知識結(jié)構(gòu),學(xué)生具有什么樣的專業(yè)背景,這正是教師“教”與學(xué)生“學(xué)”的過程中的難點(diǎn)所在。
“自動(dòng)控制系統(tǒng)”作為自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的必修課程,該課程的特點(diǎn)是:綜合應(yīng)用性廣泛,理論知識面豐富,與實(shí)踐環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密。在學(xué)生了解控制原理的基礎(chǔ)之上,接觸控制系統(tǒng)集成的概念,實(shí)現(xiàn)硬件和軟件的綜合、元件與系統(tǒng)的綜合,真正進(jìn)入“應(yīng)用與實(shí)踐”相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式。針對應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)定位,本文對“自動(dòng)控制系統(tǒng)”課程的結(jié)構(gòu)體系、內(nèi)容方法和教學(xué)效果上作一些探討和研究。
一、第一堂課:興趣入門
“自動(dòng)控制系統(tǒng)”的先修課程包括“自動(dòng)控制原理”、“現(xiàn)代控制理論”、“電子技術(shù)”等,都是難度較大、理論性較強(qiáng)的抽象性思維課程,部分學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候只能對一些公式、定理死記硬背,機(jī)械地應(yīng)付考試,以至于重要的知識點(diǎn)學(xué)完就忘,考完就丟,根本就沒有達(dá)到理解和掌握的程度。
為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,在課程設(shè)置的第一堂課就別出心裁,帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參觀學(xué)習(xí),讓學(xué)生最先接觸到的是具體的控制系統(tǒng),而非理論概念。學(xué)生在對控制過程有了直觀印象之后,就會產(chǎn)生進(jìn)一步深入了解的興趣,通過探究的方式提出自己的問題:先前學(xué)習(xí)的控制原理應(yīng)用在哪些方面,即將學(xué)習(xí)的控制系統(tǒng)又是如何來分析和設(shè)計(jì)的。在之后的課程學(xué)習(xí)中,學(xué)生帶著這樣的問題會尋求答案,并互相之間進(jìn)行交流和討論。教師也在教學(xué)的過程中,鼓勵(lì)學(xué)生的自主探究,并根據(jù)不同的知識點(diǎn)拋出新的問題,形成控制理論中典型的循環(huán)反饋結(jié)構(gòu)。在第一堂課,通過已知帶動(dòng)未知,抓住學(xué)生的好奇心,尋找合適的切入點(diǎn),將學(xué)生引入自動(dòng)控制領(lǐng)域的興趣之門[1]。
二、課內(nèi)教學(xué):因材施教
應(yīng)用型本科教育的培養(yǎng)模式,決定了教學(xué)必須以“應(yīng)用、實(shí)踐”為主,以“應(yīng)用知識能力”作為培養(yǎng)學(xué)生成才的核心?!白詣?dòng)控制系統(tǒng)”的課內(nèi)教學(xué)包括三個(gè)部分:56個(gè)學(xué)時(shí)的理論授課,8學(xué)時(shí)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn),以及1周的課程設(shè)計(jì)。在基礎(chǔ)理論教授的同時(shí),通過建立幾個(gè)貫穿整個(gè)課程體系的工程實(shí)例,來加深學(xué)生對概念的理解,把前后所學(xué)的專業(yè)知識融合起來,形成對系統(tǒng)的認(rèn)知、分析和設(shè)計(jì)的過程。
(一)教學(xué)內(nèi)容的精選
“自動(dòng)控制系統(tǒng)”的主要內(nèi)容就在于研究系統(tǒng)的特性,即穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能,根據(jù)給出性能指標(biāo)運(yùn)用多種方法來設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制器,得到良好的輸出響應(yīng)。教師在講課過程中,不僅僅要把基本原理和基本方法講清楚、教明白,讓學(xué)生理解“控制”的概念,還要把每一章節(jié)的內(nèi)容通過具體的工程實(shí)例,生動(dòng)地展現(xiàn)出理論的應(yīng)用價(jià)值。
學(xué)院自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)設(shè)備包括如下幾套裝置:倒立擺控制系統(tǒng)、磁懸浮控制系統(tǒng)、球桿控制系統(tǒng)、數(shù)字隨動(dòng)控制系統(tǒng)和小型水箱過程控制系統(tǒng),自動(dòng)化專業(yè)所學(xué)的理論知識都能在這些實(shí)驗(yàn)裝置上集中體現(xiàn)。就以球桿系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)是自動(dòng)控制學(xué)習(xí)中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備,是一個(gè)典型的開環(huán)、非線性不穩(wěn)定系統(tǒng),它的許多特性都是控制領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。它的非線性主要體現(xiàn)在電機(jī)圓形轉(zhuǎn)子和橫桿角度的傳動(dòng)關(guān)系上,它的不穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在球桿的角度和小球位置的控制上。其對于控制理論學(xué)科來講,是一個(gè)非常適于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和開發(fā)研究的教學(xué)平臺[2]。
利用球桿的“物理特性”建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,如圖2所示,即描述出被控對象的微分方程或傳遞函數(shù),其中包括將非線性模型進(jìn)行線性化,建立狀態(tài)空間表達(dá)式的過程。其次,定義小球位置為輸出量、齒輪角度為輸入量,分析在不加任何控制環(huán)節(jié)時(shí)球桿系統(tǒng)的階躍響應(yīng),得出其開環(huán)不穩(wěn)定性。最后設(shè)計(jì)多種控制器:PID控制器、根軌跡控制器、頻率響應(yīng)控制器的控制效果,選擇最優(yōu)控制算法。通過這樣的系統(tǒng)實(shí)例解析,讓學(xué)生掌握分析問題和解決問題的能力。
(二)教學(xué)模式的發(fā)展
“自動(dòng)控制系統(tǒng)”的實(shí)踐性較強(qiáng),教師在課堂教學(xué)時(shí)也以自動(dòng)化工程師角度對學(xué)生授課,真正實(shí)現(xiàn)“雙師型”教育。教學(xué)的模式也在逐步發(fā)展,從以往簡單的教與學(xué),發(fā)展到現(xiàn)在多種模式并存。除上文提到的探究式教學(xué)、案例式教學(xué)外,還可采用討論式、對比式等方法,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,挖掘?qū)W生自身的學(xué)習(xí)意識[3]。
在授課過程中將多媒體技術(shù)的形象性、板書推導(dǎo)的條理性與教師講解的系統(tǒng)性有機(jī)結(jié)合起來[4]。在近年的教學(xué)中發(fā)現(xiàn),雖然使用多媒體課件教學(xué)能大大增加課程信息量,但正是由于信息量巨大,反而會使得部分學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)充滿迷惑,不知道哪部分內(nèi)容為重點(diǎn),覺得知識點(diǎn)過多而無法全部掌握。因此,板書的推導(dǎo)決不能忽視,將一些重要定理及公式推導(dǎo)在板書上復(fù)現(xiàn),能夠加深學(xué)生對重點(diǎn)內(nèi)容的記憶,形成一個(gè)主次分明,結(jié)構(gòu)完整的知識體系。當(dāng)然這對教師則提出了更高的要求,脫稿的板書書寫并對內(nèi)容做實(shí)時(shí)解析,讓學(xué)生受益匪淺。
(三)教學(xué)實(shí)踐的加強(qiáng)
教學(xué)實(shí)踐對于整個(gè)教學(xué)體系而言,是非常重要的組成部分,在重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題能力和創(chuàng)新意識能力的現(xiàn)代教學(xué),動(dòng)手操作環(huán)節(jié)所占的比重越來越大。如何將一個(gè)控制系統(tǒng)“動(dòng)起來”,所涉及范圍較為廣泛,還包括其他課程,如計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)等,實(shí)踐教學(xué)將這些課程合為一個(gè)系統(tǒng),展現(xiàn)在學(xué)生面前,使學(xué)生加深對課程甚至自動(dòng)化專業(yè)的理解。
MATLAB仿真軟件作為先修課程單獨(dú)授課,學(xué)生們對此已經(jīng)比較熟悉,對控制系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證可以作為課內(nèi)輔助教學(xué)來增加課堂的趣味性和定理的可信度,也是實(shí)踐操作環(huán)節(jié)的重要一步[5]。以磁懸浮控制系統(tǒng)為例,在建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之后,可以設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的模糊PID控制器,通過MATLAB進(jìn)行仿真驗(yàn)證(如圖3),最后在實(shí)際控制系統(tǒng)上調(diào)試實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸浮。
三、課外拓展:學(xué)以致用
“自動(dòng)控制系統(tǒng)”的學(xué)習(xí)不僅僅局限于課內(nèi)教學(xué),也應(yīng)積極拓展課外訓(xùn)練,學(xué)以致用,加強(qiáng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。如指導(dǎo)學(xué)生完成創(chuàng)新項(xiàng)目“倒立擺系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)”,開發(fā)遠(yuǎn)程控制平臺,實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)時(shí)監(jiān)控,大大提高了教學(xué)儀器裝置的利用率。組織部分優(yōu)秀學(xué)生加入創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),以現(xiàn)有控制系統(tǒng)為基礎(chǔ),研發(fā)環(huán)形倒立擺裝置,獲得全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽的優(yōu)異成績。
四、總結(jié)
專業(yè)知識的學(xué)習(xí)并不以考試合格作為最終目標(biāo),而是以實(shí)踐應(yīng)用作為理解掌握的基礎(chǔ)。對“自動(dòng)控制系統(tǒng)”課程進(jìn)行教學(xué)研究和探索,不僅僅是對課程本身進(jìn)行優(yōu)化和提煉,更重要的是在為培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型人才而努力。
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關(guān)鍵詞: “自動(dòng)控制原理” 教學(xué)內(nèi)容 學(xué)時(shí)分配 教學(xué)方法 教學(xué)設(shè)計(jì)
“自動(dòng)控制原理”是電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。它側(cè)重于理論角度,系統(tǒng)闡述了自動(dòng)控制科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的基本概念和基本規(guī)律,介紹了自動(dòng)控制技術(shù)從建模分析到應(yīng)用設(shè)計(jì)的各種思想和方法,內(nèi)容十分豐富。通過自動(dòng)控制理論教學(xué),學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域的基本概念、基本規(guī)律和基本分析與設(shè)計(jì)方法,以便將來勝任實(shí)際工作,具有從事相關(guān)工程和技術(shù)工作的基本素質(zhì),同時(shí)具有一定的分析和解決有關(guān)自動(dòng)控制實(shí)際問題的能力。
本課程是電子通信工程、機(jī)電一體化、包裝工程等工科和理科專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程。通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生將初步掌握自動(dòng)控制的基礎(chǔ)理論,并具有對簡單連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行定性分析、定量估算和初步設(shè)計(jì)的能力,進(jìn)而為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和參加控制工程實(shí)踐打下必要基礎(chǔ)(方曉柯,2008)[1]。
1.教學(xué)內(nèi)容研究
本課程的教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)應(yīng)放在以下方面:
(1)自動(dòng)控制的概念、基本控制方式及特點(diǎn)和對控制系統(tǒng)性能的基本要求。
(2)典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖化簡或梅森公式及控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建立和表示方法、小偏差線性化方法和通過機(jī)理分析建立數(shù)學(xué)模型的方法。
(3)暫態(tài)性能指標(biāo)、勞思判據(jù)、穩(wěn)態(tài)誤差、終值定理、穩(wěn)定性的概念及利用這些概念對二階系統(tǒng)性能的分析、高階系統(tǒng)分析方法和主導(dǎo)極點(diǎn)的概念。
(4)根軌跡的概念和繪制法則,并能利用根軌跡對系統(tǒng)性能進(jìn)行分析、偶極子的概念及添加零極點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響。
(5)頻率特性的概念、開環(huán)系統(tǒng)頻率特性Nyquist圖和Bode圖的畫法和奈氏判據(jù)。絕對穩(wěn)定系統(tǒng)、條件穩(wěn)定系統(tǒng)、最小相位系統(tǒng)、非最小相位系統(tǒng)、穩(wěn)定裕量、頻域性能指標(biāo)的概念和頻率特性與系統(tǒng)性能的關(guān)系。
(6)校正的基本概念、基本校正方式和反饋校正的作用、復(fù)合校正的概念和以串聯(lián)校正為主的頻率響應(yīng)綜合法、串聯(lián)校正為主的根軌跡綜合法和常用校正裝置及其作用。
為使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和掌握自動(dòng)控制原理這門課程,依據(jù)學(xué)校制定的教學(xué)大綱,結(jié)合自己在日常教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)和我校學(xué)生的基本情況,現(xiàn)將本課程的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)安排如下,見表1所示,學(xué)時(shí)共計(jì)72學(xué)時(shí)見下表。
表 “自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配
2.教學(xué)方法研究
“自動(dòng)控制原理”為我校物理與電子科學(xué)系應(yīng)用物理學(xué)和電氣工程及其自動(dòng)化這兩個(gè)本科專業(yè)的必修課程,目前校內(nèi)每年學(xué)習(xí)這門課程的學(xué)生人數(shù)在100人左右;在日常教學(xué)過程中,我們重視對學(xué)生的啟發(fā)與引導(dǎo),鉆研教學(xué)教法,不斷改革與創(chuàng)新,采用多種行之有效的教學(xué)方法和手段,并取得良好的教學(xué)效果。
2.1啟發(fā)―引導(dǎo)式課堂教學(xué)
課堂教學(xué)的目的是啟發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)地建構(gòu)知識,引導(dǎo)學(xué)生分析、解決問題(閻金鐸,2009)[3]。例如,在講解典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和結(jié)構(gòu)圖化簡時(shí),可以先啟發(fā)學(xué)生根據(jù)自己的思路化簡結(jié)構(gòu)圖,求出傳遞函數(shù),然后引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)書本上的規(guī)則進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖化簡。在啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識的過程中,教師必須對所教知識本身及其來龍去脈、認(rèn)識方法有清楚的認(rèn)識;必須研究學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,進(jìn)而使知識的傳授過程符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。這一教學(xué)模式分為以下幾步:
首先,要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的動(dòng)機(jī)。
其次,要引導(dǎo)學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識,這是學(xué)生進(jìn)行下一步思維加工必不可少的基礎(chǔ)。
第三,要引導(dǎo)學(xué)生的思維加工過程,進(jìn)行分析、推理,然后表述認(rèn)識的結(jié)果,建立概念,總結(jié)規(guī)律。
第四,要讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用新知識解決問題。
最后,要讓學(xué)生鞏固新知識,將新知識與已有知識建立聯(lián)系,納入自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)體系。
通過運(yùn)用這一教學(xué)模式,一方面教師要積極研究教學(xué)內(nèi)容,找出教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在邏輯,另一方面要分析、掌握學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律與心理活動(dòng),進(jìn)而將二者有機(jī)結(jié)合。
2.2自學(xué)-討論式課堂教學(xué)
課堂教學(xué)的目的除了使學(xué)生學(xué)習(xí)新知識外,更重要的是使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)。教師指導(dǎo)學(xué)生以知識為載體,搜集資料、閱讀理解、表達(dá)交流,從而深化對知識的理解(李振龍等,2009)[2]。例如,在講解根軌跡的概念和繪制法則時(shí),可以讓學(xué)生先自學(xué)根軌跡的繪制法則,并給出例題讓學(xué)生自行繪制根軌跡,然后進(jìn)行課堂討論,根軌跡繪制究竟應(yīng)該怎么畫,要遵循怎樣的繪制原則,并且這些繪制原則之間的順序與關(guān)系是怎樣的,討論出結(jié)果之后,教師再根據(jù)這些原則畫出之前讓學(xué)生自行繪制的例題,讓學(xué)生與自己繪制的根軌跡作對比,然后發(fā)現(xiàn)自己哪里畫得不對,為什么不對,是漏掉或者弄錯(cuò)了哪條繪制原則。
使用自學(xué)―討論式課堂教學(xué),主題的選取非常重要,在教學(xué)前教師就要進(jìn)行深入研究,選取適合學(xué)生自學(xué)的主題。自學(xué)之后每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)任務(wù),之后就完成的任務(wù)進(jìn)行成果交流與討論,最后師生共同梳理自學(xué)的內(nèi)容,達(dá)成完整、準(zhǔn)確的共識,最后形成結(jié)論。
2.3探究式課堂教學(xué)
探究式課堂教學(xué)的目的是強(qiáng)調(diào)學(xué)生真實(shí)的研究經(jīng)歷,讓學(xué)生參與探究活動(dòng),發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想、交流論證,得出結(jié)論。例如,在講解校正的基本概念、基本校正方式時(shí),可以讓學(xué)生先分析為什么需要對系統(tǒng)進(jìn)行校正,并且探究可以采用何種方式進(jìn)行校正,提出猜想或假設(shè),然后設(shè)計(jì)校正方案,分析論證方案的正確性與可行性,最后得出結(jié)論。在實(shí)際的課堂實(shí)踐中,大部分的學(xué)生雖然沒有探究出合理的校正方法,但是通過這種教學(xué)方式不僅發(fā)散了學(xué)生的思維,而且使學(xué)生對正確的校正方式印象深刻。
3.教學(xué)設(shè)計(jì)研究
本課程的教學(xué)設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面:
3.1制定教學(xué)目標(biāo)。
3.2分析教學(xué)內(nèi)容。
3.3分析學(xué)生和教學(xué)環(huán)境。對學(xué)生的分析包括以下方面:學(xué)生原有知識、技能,學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的了解,學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容和多媒體的態(tài)度,學(xué)生的興趣,學(xué)生對教師的態(tài)度,學(xué)生以前的學(xué)習(xí)成就和能力層次,學(xué)生的一般學(xué)習(xí)方式,學(xué)生的總體特征,等等。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是通過運(yùn)用已有知識解釋所學(xué)內(nèi)容進(jìn)而建構(gòu)新知識的過程。基于他們本身的經(jīng)驗(yàn),學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式會有一定看法,他們可能對教學(xué)內(nèi)容不感興趣或者不喜歡教學(xué)所使用的教學(xué)方式。只有提前了解他們對學(xué)習(xí)內(nèi)容的態(tài)度及對教學(xué)方式的期望,才能據(jù)此設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)方式和教學(xué)手段,啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。譬如,講解對控制系統(tǒng)性能的基本要求時(shí),引用現(xiàn)實(shí)中電阻爐溫控制系統(tǒng)、飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)等作為實(shí)例,講清楚為什么控制系統(tǒng)的性能需要滿足穩(wěn)、快、準(zhǔn)的要求,達(dá)到良好的效果。
3.4選擇具體教學(xué)模式、方法和策略。
3.5利用教學(xué)資源。利用學(xué)校的多媒體資源,結(jié)合板書,進(jìn)行教學(xué)。并幫助學(xué)生安裝MATLAB仿真軟件進(jìn)行部分習(xí)題的仿真。
3.6制定測評方法。對每一章的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真的批改,每次批改完之后總結(jié)學(xué)生易錯(cuò)的題目是哪些,為什么學(xué)生在這些題目上出錯(cuò),學(xué)生是哪一部分的內(nèi)容沒有掌握,以便復(fù)習(xí)的時(shí)候?qū)@部分內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解。
3.7教學(xué)反思和修改。在教學(xué)過程中不斷進(jìn)行反思,并根據(jù)學(xué)生的反饋信息不斷修改自己的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,以期實(shí)現(xiàn)教學(xué)系統(tǒng)的整體優(yōu)化。
4.結(jié)語
“自動(dòng)控制原理”是控制理論與控制工程專業(yè)的主干和必修課程,在我國的生產(chǎn)制造業(yè)中應(yīng)用比較廣泛,尤其在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用與推廣。本文在研究課程教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配的基礎(chǔ)上,從課堂教學(xué)方法、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)方面對本課程的教學(xué)理論與實(shí)踐進(jìn)行了研究,實(shí)踐結(jié)果表明,本課程的教學(xué)內(nèi)容安排是合理的,教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計(jì)也取得了良好效果。“自動(dòng)控制原理”是一門理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的課,要想上好這門課,必須對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行更深入的研究。
參考文獻(xiàn):
[1]方曉柯,王建輝,鄭艷,等.《自動(dòng)控制原理》教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].教育實(shí)踐研究,2008,(11):101-102.
[2]李振龍,喬俊飛,孫亮,等.自動(dòng)控制原理課程體系結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法探討[J].教學(xué)研究,2009,32(2):66-68,72.
關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)素描;想象空間;偏離;轉(zhuǎn)換;虛構(gòu);表現(xiàn)形式
一.從素描走向設(shè)計(jì)
什么是素描?素描的目的何在?這既是最為基本的問題,又是最實(shí)質(zhì)性的問題??梢赃@么說:“素描是一種思維方式,素描又是一種表達(dá)手段。
早期的藝術(shù)家多是技術(shù)高超的手工業(yè)工匠,當(dāng)時(shí)的藝術(shù)品多是為宗教,建筑等社會委托任務(wù)來服務(wù)的。不存在職業(yè)的設(shè)計(jì)師,設(shè)計(jì)的工作多由這些藝術(shù)家來完成。這時(shí)的素描多被用來構(gòu)思、記錄、探討科學(xué)規(guī)律和視覺效果,后來隨著繪畫工具的改進(jìn)和技法的不斷完善,素描逐漸以其獨(dú)立的藝術(shù)形式和獨(dú)特的風(fēng)格登上藝術(shù)舞臺。當(dāng)然,素描最初的用途也被設(shè)計(jì)師延續(xù)下來,沿用至今??梢?,早在設(shè)計(jì)的萌芽階段素描的基礎(chǔ)地位就已確立并持續(xù)發(fā)展。
現(xiàn)代設(shè)計(jì)面向大眾,其本身是自成體系的一門學(xué)科。當(dāng)然,它存在著藝術(shù)的因素,但這種因素已經(jīng)被轉(zhuǎn)化并發(fā)展,它屬于科學(xué)、技術(shù)、功能相結(jié)合的合成體。并且受眾多客觀條件和客戶要求的制約。所以,設(shè)計(jì)與純藝術(shù)在具有相同共性的同時(shí)又有著很大的區(qū)別。作為設(shè)計(jì)教學(xué)的基礎(chǔ)部分,若把純藝術(shù)的訓(xùn)練方法照搬,顯然是不科學(xué)的。
1919年,包豪斯的設(shè)計(jì)學(xué)院的建立預(yù)示著為設(shè)計(jì)服務(wù)的設(shè)計(jì)素描教學(xué)的產(chǎn)生,觀念、目的、素描的方法圍繞著設(shè)計(jì)這片天地發(fā)展變化,突破了以“模擬說”為理論核心的學(xué)院派素描的條條框框、從此分流出了設(shè)計(jì)素描。包豪斯的領(lǐng)軍人物伊頓認(rèn)為:“除了對形態(tài)的行和明暗作正確寫實(shí)描繪的傳統(tǒng)外,那些能充分表現(xiàn)出作者意志的造型——不管它是抽象還是具象訓(xùn)練、都應(yīng)歸于素描的范圍,凡能成為藝術(shù)基礎(chǔ)的一切造型活動(dòng)都可稱為素描。
素描的“草圖角色”并不是單一的為繪畫服務(wù),它可以為其它美術(shù)門類,藝術(shù)門類甚至生活中各種門類服務(wù)。如產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須要有預(yù)想圖——草圖。從古代的青銅器到現(xiàn)代的家用電器,草圖是設(shè)計(jì)不可割分的部分。設(shè)計(jì)家為了使創(chuàng)造物更符合理想,更新穎,在設(shè)計(jì)過程中就必須把頭腦中各種各樣的構(gòu)想形象化,并記錄在畫面上,進(jìn)行反復(fù)推敲,展開奇思妙想,通過比較、選擇、修改,最終描繪出產(chǎn)品的預(yù)想圖。因此,預(yù)想圖是人類想象力的一種具體表現(xiàn)。另外,形象思維中的想象力還需要具體落實(shí)到畫面,唯有通過訓(xùn)練才能真正提高想象能力。設(shè)計(jì)素描就是肩負(fù)想象力訓(xùn)練的素描。
素描課作為設(shè)計(jì)類專業(yè)學(xué)生的造型基礎(chǔ)課程,在短暫的幾周課程中,其目的應(yīng)該是解決屬于基本造型能力中的觀察方法,思維方法,表現(xiàn)方法等問題,也就是對眼、腦、手一體的訓(xùn)練——涉及到對“如何看,如何想,如何表現(xiàn)”的綜合能力的培養(yǎng)。目的是教會學(xué)生以圖的形式把個(gè)人的感受記錄下來,把自己的意圖表現(xiàn)出來。從大的思路上說,我們在這種教學(xué)探索的過程中所思考更多的并不是如何將“設(shè)計(jì)”融入素描教學(xué)中,而是著眼于針對設(shè)計(jì)專業(yè)需求的特殊性——-對于表現(xiàn)力的培養(yǎng)(在表現(xiàn)的需求上與純藝術(shù)的不同的地方),力求在有限的課時(shí)中為學(xué)生打下對未來的學(xué)習(xí)更有用的造型表現(xiàn)基礎(chǔ)。針對這個(gè)目標(biāo),在實(shí)際教學(xué)中,我們減少了較長期的作業(yè),加強(qiáng)了短,中期的練習(xí)。在表現(xiàn)對象上更趨向靈活,寬泛,物、人、景、境都可以成為被表現(xiàn)的題材;在表現(xiàn)手段上,強(qiáng)調(diào)對表現(xiàn)手法多樣化的表現(xiàn),在教學(xué)中盡量避免“千人一面”的教學(xué)結(jié)果。
二.設(shè)計(jì)素描課程的教學(xué)研究與嘗試
教育進(jìn)程安排: 我們立足于從如何塑造一個(gè)未來設(shè)計(jì)師的需求來安排課程與練習(xí),以達(dá)到對學(xué)生實(shí)際能力的培養(yǎng)與鍛煉。希望通過這些練習(xí),使學(xué)生能夠真正的掌握素描的觀察方法與表現(xiàn)方法,以及素描作為一種表現(xiàn)工具與手段的基本語匯。從而達(dá)到面對一個(gè)對象,一種想法,能夠選擇恰當(dāng)?shù)墓ぞ吲c手法,將自己的所見,所想進(jìn)行自如表現(xiàn)的最終目的。
1. 觀察與構(gòu)圖——靜物器皿類任意組合寫生創(chuàng)作.
在進(jìn)行系統(tǒng)的素描練習(xí)之初,首先應(yīng)該解決的就是觀察與構(gòu)圖的問題。傾心去感受,用心去觀察。作業(yè)要求強(qiáng)調(diào)不同樣式的構(gòu)圖,就是要引導(dǎo)學(xué)生以多種方式,從多視角觀察對象,感受對象。養(yǎng)成動(dòng)態(tài)的,整體的觀察習(xí)慣。根據(jù)對對象的深入觀察、明確感受,進(jìn)行畫面構(gòu)思,利用組畫反復(fù)嘗試,尋找最恰當(dāng)?shù)乇磉_(dá)。
教師在擺放靜物的時(shí)候,要注意每組靜物之間的高低錯(cuò)落,要有明確的平視,俯視,仰視的變化,比如把靜物擺放在不同高度的平面上。并將此靜物擺放的變化用意講給學(xué)生,使學(xué)生有意識地選擇不同視角去觀察對象,體會不同角度的觀察,產(chǎn)生對對象不同的感受,以及不同光線和環(huán)境影響下,靜物所產(chǎn)生的不同表情。
我認(rèn)為觀察方法是可以學(xué)習(xí)的,好的觀察方法是可以由具體方法來訓(xùn)練的,關(guān)鍵是如何認(rèn)識正確的觀察方法。靜物任意組合形式的訓(xùn)練,就是促使學(xué)生面對同一對象進(jìn)行多次地,反復(fù)地組織畫面的嘗試,從觀察對象,感受對象,到組織畫面構(gòu)圖。在實(shí)踐中實(shí)際認(rèn)識和掌握點(diǎn)、線、面,黑白灰,空白等方面的知識。對于作業(yè)的要求,不要求張張好,但是要張張有新意,包括對畫面構(gòu)思的新意,構(gòu)圖的新意,色調(diào)和感受的新意,手法和意圖的新心意。這種形式強(qiáng)調(diào)了畫面的處理,對于學(xué)生畫面意識的培養(yǎng)是有利的。
在構(gòu)圖上,我想拿攝影的觀察方式作為例子,因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)人們在照相機(jī)前的觀察態(tài)度顯然顯得更加自由和開放,絕沒有在繪畫表現(xiàn)中的那種約束。在攝影中,從觀察角度而言,沒有人一味地站在同一視點(diǎn),同一視平線上看事物,人們不僅可以平視,也會用俯視或仰視等不同的方法去觀察,不僅可以用正光也可以用側(cè)光甚至用逆光;在使用取景功能時(shí),我們可以把一個(gè)人的頭像放在畫面中央,也完全可以只取半個(gè)腦袋以使畫面更具震撼力,借助于變焦鏡頭,我們不僅可以看到微觀的精致細(xì)微,也能夠有廣角的寬闊視野。由此可見,觀察的方法原本就可以是千變?nèi)f化的。我想在素描教學(xué)中強(qiáng)調(diào)這種對個(gè)性的尊重和培養(yǎng)。
構(gòu)圖是一個(gè)畫面的結(jié)構(gòu)與框架,是畫面的第一視覺形象,所以也被稱為畫面的第一因素。在欣賞一幅大師的畫時(shí),我們就能發(fā)現(xiàn)首先映入眼簾的不是他的技法,而是整個(gè)畫面給你的那種情緒,體現(xiàn)整個(gè)畫面的情緒的關(guān)鍵就在構(gòu)圖上。一幅畫的好壞,構(gòu)圖時(shí)第一要求,因?yàn)樗偸亲钕扔绊懹^眾對作品的視覺接納和感情體驗(yàn)。所以,構(gòu)圖對一幅畫是極其重要的,它既包括了畫面的布局,更重要的是體現(xiàn)了作者通過畫面所要傳達(dá)的基本意圖和感受。
2. 線的練習(xí)——軌道上的“偏離”
“偏離”即變形。我將“偏離”分為兩種,一種是無意識的“偏離”,或稱被動(dòng)的“偏離”,一種是有意識的“偏離”,或稱主動(dòng)的“偏離”。在線的練習(xí)最初階段,我主張無意識的“偏離”。具體做法是這樣:讓學(xué)生準(zhǔn)備一支鉛筆或炭筆,準(zhǔn)備一張紙,不用橡皮,從物體的局部開始,用單線慢慢的把結(jié)構(gòu)畫下來,不準(zhǔn)涂改,不準(zhǔn)反復(fù),一次畫完。學(xué)生肯定畫不準(zhǔn),但是畫得很連貫,結(jié)果是令人吃驚的,這種自然的變形中包含著經(jīng)驗(yàn)之外的東西。就像織毛衣那樣一點(diǎn)一點(diǎn)接著畫,直到畫完。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)“偶然”和“偏離”的價(jià)值,并且這種變形絕不概念化,它只屬于個(gè)人。第二階段,讓學(xué)生準(zhǔn)備紙和筆,可以帶橡皮,白粉,墨汁的以及一切能夠作畫的材料。主動(dòng)變形的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很多,范圍很寬,它可以夸張某一特征,也可以將其形狀分解組合,可以賦予它某種象征內(nèi)涵,也可以對它進(jìn)行自由聯(lián)想。
雖然以物象為參照,在“像”與不“像”之間的變形,“像”與不“像”,分解與組合,其間有無數(shù)個(gè)層次。將“此物”變?yōu)椤八铩钡淖冃?,也包含著無數(shù)個(gè)變化的可能性??梢詫⑼习炎兂梢欢浠ǎ瑢⑹謾C(jī)變?yōu)橐粭l船,可以將它聯(lián)想成老虎,也可以將它看成機(jī)器,總之可以為所欲為?!捌x”是將自己從原形中解放出來的必經(jīng)之路,也是我們走向自由創(chuàng)造的唯一途徑。
在線的練習(xí)中還可以穿行一些非常規(guī)的作畫方式:1左手作畫,2左右手作畫——用左,右手同時(shí)握筆作畫;3看對象不看畫面作畫——眼睛觀察對象但不看畫面,但手在紙上不間斷地作畫;4看一畫二——看對象一分鐘,動(dòng)手畫兩分鐘,不斷重復(fù)。這是一種自由境界,它不拒絕方法,不拒絕觀念,不拒絕形色,不拒絕任何東西。我們不制定特殊規(guī)則,放手讓學(xué)生去探索自己的路。
3. 形體和空間的虛構(gòu)
虛構(gòu)形象的產(chǎn)生和發(fā)展,一個(gè)虛構(gòu)形象的產(chǎn)生,是一個(gè)虛構(gòu)接著一個(gè)奇想的結(jié)果,如:將虛構(gòu)中較為滿意的形象放在不同的情景和不同的構(gòu)圖中,以此比較和發(fā)現(xiàn)較為滿意的畫面。接著為它想像出畫面的前因后果,使這些畫面被拉到一個(gè)虛構(gòu)的故事中,那么,一個(gè)想象的空間飛駛到另一個(gè)想象空間。
在新的想象空間的演變過程中我們可以將物象的質(zhì)感進(jìn)行不同材質(zhì)的轉(zhuǎn)換:物象的質(zhì)感轉(zhuǎn)換,即使突破物體原有的質(zhì)地概念,如把陶罐的質(zhì)地轉(zhuǎn)換成玻璃,金屬,木材的質(zhì)地。還可將虛構(gòu)的形象在不同情景和不同的構(gòu)圖中產(chǎn)生新的畫面,將原有質(zhì)地進(jìn)行任意想象轉(zhuǎn)換。這種類型的訓(xùn)練,使我們更有經(jīng)驗(yàn)去面對各種質(zhì)感的轉(zhuǎn)換過程,體會它們通過各種手法的描繪才能更好的把被轉(zhuǎn)換的物象結(jié)合為一個(gè)整體,以獲得對物象質(zhì)感自如的組織和有效的表現(xiàn)。
三.結(jié)束語
設(shè)計(jì)素描三個(gè)部分訓(xùn)練的共同基點(diǎn)乃是對自然的直接觀察,這種觀察力的形成對于思維結(jié)構(gòu)的高水準(zhǔn)的把握,起著關(guān)鍵作用。設(shè)計(jì)素描的“設(shè)計(jì)”一詞著實(shí)讓許多人產(chǎn)生誤解,素描作為一門學(xué)科,造型能力表現(xiàn)語言的掌握是重點(diǎn)。設(shè)計(jì)素描是表現(xiàn)形式上的“設(shè)計(jì)感”,而不是內(nèi)容上的“設(shè)計(jì)性”。要求建立在物象的表現(xiàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的聯(lián)想與想象的構(gòu)思。思維的形式與物態(tài)世界的關(guān)系這一原則,同時(shí)也說明了思維的“層度”,以及主體對客觀世界持以何種參與形式之間有著必然的關(guān)聯(lián)??梢哉f研究自然能使人們經(jīng)由客觀現(xiàn)象提供的種種啟示,進(jìn)而在認(rèn)知上達(dá)到一種具有傾向性的確定,這種認(rèn)知的定勢常常成為洞察力的萌生條件。人們就會在這一特定的層面體會由“參與”帶來的創(chuàng)意過程、因此擁有了從一般性思維轉(zhuǎn)化為創(chuàng)意性思維的優(yōu)勢。
值得指出的是,就設(shè)計(jì)教育的總體結(jié)構(gòu)而言,素描的教學(xué)僅是一個(gè)環(huán)節(jié)。素描的教學(xué)是關(guān)于造型基礎(chǔ)的教學(xué),它無法替代系統(tǒng)的專業(yè)教育。
設(shè)計(jì)素描的造型能力和想象力是產(chǎn)生創(chuàng)新思維的動(dòng)力,而非邏輯思維方式是產(chǎn)生新思維的關(guān)鍵。
有了非邏輯思維能力,我們才能從現(xiàn)有的領(lǐng)域像新的領(lǐng)域探索和前進(jìn)。非邏輯思維包括直覺,靈感,幻想等形式。想法有時(shí)就是出自一場夢或是一時(shí)的幻想,我們要抓住這些稍縱即逝的亮點(diǎn),它們很有可能會創(chuàng)造奇跡。
參考文獻(xiàn):
[1]《創(chuàng)新思維訓(xùn)練課程 人民郵電出版社 2007年3月
[2]《造型基礎(chǔ)》黑龍江美術(shù)出版社 2006年4月
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)編程;程序設(shè)計(jì);綜合實(shí)驗(yàn);教學(xué)探索
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
文章編號:1672-5913 (2007) 20-0018-04
1引言
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),對計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)和動(dòng)手能力提出了很高的要求。作為一門重要的實(shí)踐課程,“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”對引導(dǎo)學(xué)生掌握最新的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)技術(shù),培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性、協(xié)作精神和創(chuàng)新能力具有重要的作用。學(xué)生們對這門課程也非常感興趣:一方面通過上網(wǎng)接觸到大量的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序,對其中的原理充滿了好奇;另一方面則是有主觀愿望去動(dòng)手編寫網(wǎng)絡(luò)程序。
本文以國防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院開設(shè)的“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”為例,系統(tǒng)地介紹了該課程的教學(xué)體系以及在教學(xué)實(shí)踐中的一些經(jīng)驗(yàn)和探索。第2節(jié)和第3節(jié)介紹了課程的相關(guān)情況和課程教學(xué)內(nèi)容的選擇,第4節(jié)介紹了課程綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和考核等相關(guān)內(nèi)容,第5節(jié)評估了教學(xué)效果,希望能對“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”的課程建設(shè)有一定的借鑒作用。
2課程概述
“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”面向本科三年級學(xué)生,教學(xué)內(nèi)容包括TCP通信等網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)、ASP/PHP/JSP等動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁編程語言、Brower/Server模式、J2EE等等,所需的預(yù)修課程包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)初步等系列課程。整個(gè)課程包括32學(xué)時(shí),其中講授16學(xué)時(shí),課內(nèi)上機(jī)16學(xué)時(shí)。
“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”在教學(xué)和實(shí)踐中存在如下幾個(gè)難點(diǎn):(1)課程涉及面廣,涉及到網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)等多方面的知識;(2)課程涉及的新技術(shù)多、內(nèi)容更新快,無法一一講授和實(shí)踐;(3)課程時(shí)間有限,課堂上無法講授太多知識內(nèi)容,也無法安排大型綜合實(shí)驗(yàn)。針對本課程的特點(diǎn),我們在教學(xué)實(shí)踐中精心選擇教學(xué)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生們學(xué)習(xí)最新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)技術(shù),并通過綜合實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生們的各方面能力,較好的解決了教學(xué)實(shí)踐中存在的困難,取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。
3課程教學(xué)內(nèi)容選擇
“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”涉及到許多方面的教學(xué)內(nèi)容,主要包括:
網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)
了解和掌握Client/Server模型和Brower/Server模型;網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基本架構(gòu);HTML/XML和網(wǎng)頁設(shè)計(jì)基礎(chǔ);網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)基礎(chǔ)。
要求:掌握網(wǎng)絡(luò)通信的兩種典型模型,掌握網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基本架構(gòu),掌握HTML和XML以及相互間的主要差異,了解各種主要的網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)和優(yōu)缺點(diǎn)。
2)ASP編程基礎(chǔ)
了解和掌握ASP編程基礎(chǔ)、重要組件、錯(cuò)誤處理與調(diào)試;ASP數(shù)據(jù)庫編程;VBScript和JavaScript等腳本語言、ASP工具;
要求:掌握ASP的編程的技術(shù)和方法,掌握基于ASP的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用編程技術(shù),熟悉VBScript和JavaScript等腳本語言,熟悉主要的ASP工具的使用。
3)PHP編程
了解PHP編程基礎(chǔ)、語法概述、PHP函數(shù)、類和對象;基于PHP的數(shù)據(jù)庫操作技術(shù);基于PHP的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁實(shí)現(xiàn)技術(shù);基于PHP的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)技術(shù);
要求:掌握PHP編程語言的基本成分,熟悉PHP在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的使用。
4)COM+組件編程
了解COM+組件、接口原理、DLL和類、COM+組件的包容與聚合;ATL;ActiveX控件;COM+組件服務(wù)器;對象緩沖池;消息隊(duì)列;
要求:掌握COM+組件技術(shù)的基本原理,基于COM+組件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的技術(shù),組件的管理和消息隊(duì)列。
5)J2EE技術(shù)
要求掌握J(rèn)ava服務(wù)器模型,JSP簡介;Java Servelet,Java Beans,JDBC;Java分布計(jì)算技術(shù)、JSP標(biāo)簽和EJB技術(shù)
要求:掌握J(rèn)SP的主要技術(shù),掌握基于J2EE開發(fā)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的企業(yè)應(yīng)用解決方案。
因?yàn)檎n時(shí)有限,不可能對以上內(nèi)容面面俱到的講授,因此我們選擇了1)網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)、2)ASP編程基礎(chǔ)和5)J2EE技術(shù)作為講授的重點(diǎn),并且特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自學(xué)能力。推薦合適的教程和指導(dǎo)書,引導(dǎo)學(xué)生們自學(xué)課程內(nèi)容,并積極開展動(dòng)手實(shí)踐。
4課程綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”在講授有關(guān)網(wǎng)絡(luò)編程的基本原理和基本技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過綜合實(shí)驗(yàn)使學(xué)員熟練掌握有關(guān)網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)基本方法、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基本框架、網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)主要過程等知識內(nèi)容,并具備設(shè)計(jì)和編寫大型網(wǎng)絡(luò)程序的能力。因此設(shè)計(jì)一個(gè)合適的課程綜合實(shí)驗(yàn),是非常重要的。
4.1課程綜合實(shí)驗(yàn)
綜合考慮教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)大綱的要求,出于考察學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握和學(xué)習(xí)能力的目的,我們設(shè)計(jì)了一個(gè)課程綜合實(shí)驗(yàn),要求同學(xué)們自由分組協(xié)同完成。課程實(shí)踐要求學(xué)生在Windows平臺上,選擇JSP、ASP或者PHP等動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁語言,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)呼叫中心(Call Center)管理系統(tǒng)。
綜合實(shí)驗(yàn)具有較為現(xiàn)實(shí)的研發(fā)背景:自來水公司等公共服務(wù)行業(yè)公司每天都要面對大量市民的咨詢和投訴,人工接聽電話已經(jīng)難以為市民提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。因此,通過建立24小時(shí)的呼叫中心系統(tǒng),提供“來電來信來訪”三來服務(wù),可以為用戶提供全方位的服務(wù)。統(tǒng)一規(guī)劃的呼叫中心管理平臺,是滿足公共服務(wù)企業(yè)為廣大客戶提供服務(wù)的窗口、互動(dòng)的平臺。
綜合實(shí)驗(yàn)中的呼叫中心管理系統(tǒng)包含停水查詢、水費(fèi)查詢、投訴舉報(bào)等業(yè)務(wù)功能(如圖1所示),并可以最終擴(kuò)展成為一個(gè)技術(shù)專業(yè)化、具備配套完善公共服務(wù)行業(yè)服務(wù)流程和特點(diǎn)的呼叫中心平臺,為來自電話語音用戶、互聯(lián)網(wǎng)用戶、靈通短信用戶提供全方位不間斷的業(yè)務(wù)受理、業(yè)務(wù)信息反饋、問題解答、費(fèi)用和賬務(wù)信息查詢、水費(fèi)催繳等功能為一體的綜合業(yè)務(wù)服務(wù)語音信息平臺。
我們設(shè)計(jì)的這個(gè)課程綜合實(shí)驗(yàn)考察同學(xué)們對網(wǎng)站規(guī)劃、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通訊、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)等多方面知識的掌握,考察同學(xué)們的創(chuàng)新精神、自學(xué)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
4.2綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)平臺的選擇
“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”的課程綜合實(shí)驗(yàn),要求同學(xué)們用動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁語言、數(shù)據(jù)庫和Web服務(wù)器一起構(gòu)建和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)中型的網(wǎng)站。動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁語言是課程學(xué)習(xí)和實(shí)踐的重點(diǎn),它也往往決定了綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)平臺?,F(xiàn)在常用的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁語言有ASP、JSP、PHP等幾種。這幾種動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁語言具有各自的特點(diǎn),并且都有一定的應(yīng)用前景。因此引導(dǎo)學(xué)生選擇合適的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁語言,成為確定講授內(nèi)容和課程實(shí)踐手段的一項(xiàng)重要任務(wù)。
因?yàn)閷W(xué)生們大多沒有接觸過這幾種動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁語言,而8周的課程實(shí)踐也無法要求學(xué)生們?nèi)空莆蘸途ㄟ@幾門語言,因此在課程講授時(shí)必須重點(diǎn)分析這幾門語言的優(yōu)缺點(diǎn)、適用環(huán)境,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和興趣,選擇最合適的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁語言,并最終確定與之配套的Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫。
4.2.1PHP
PHP是一種跨平臺的服務(wù)器端的嵌入式腳本語言。它大量地借用C、Java和Perl語言的語法,并耦合PHP特有的特性,使Web開發(fā)者能夠快速地寫出動(dòng)態(tài)頁面。
PHP是完全免費(fèi)的開源產(chǎn)品,可以從PHP官方站點(diǎn)(http: //)自由下載。PHP與同樣是開源產(chǎn)品的Web服務(wù)器Apache和數(shù)據(jù)庫MySQL搭配使用,可以快速搭建動(dòng)態(tài)網(wǎng)站系統(tǒng)。因此國外有眾多的網(wǎng)站系統(tǒng)由Apache、PHP和MySQL一起構(gòu)建,這些免費(fèi)軟件降低了建站的成本,其搭配后的執(zhí)行效率也比Windows平臺中的常用搭配IIS、ASP和ACCESS要高。
PHP中有一套常用的可以提供一般數(shù)據(jù)庫事務(wù)需要的基庫PHPLIB,程序員也可以利用PHP編寫函數(shù)去間接存取數(shù)據(jù)庫,具備較好的靈活性。但是PHP提供的數(shù)據(jù)庫接口支持彼此不統(tǒng)一,比如對Oracle、MySQL和Sybase的接口都不一樣,處理起來就不方便了。
PHP作為一個(gè)開源程序,具有簡單的語法和豐富的函數(shù),但是PHP缺乏規(guī)模支持和多層結(jié)構(gòu)支持,導(dǎo)致PHP只適宜于編寫小型網(wǎng)站。
4.2.2ASP
ASP是微軟公司推出的Web服務(wù)器IIS系統(tǒng)自帶的腳本語言,利用它可以執(zhí)行動(dòng)態(tài)的Web服務(wù)應(yīng)用程序。
ASP使用VBScript 和JavaScript等簡單易懂的腳本語言,結(jié)合HTML代碼,即可快速地完成網(wǎng)站的應(yīng)用程序。ASP可以使用普通的文本編輯器(如Windows的記事本)進(jìn)行編輯設(shè)計(jì),而無須編譯,即可在服務(wù)器端直接執(zhí)行。ASP程序具有與瀏覽器無關(guān)的特性:ASP所使用的腳本語言均在Web服務(wù)器端執(zhí)行,客戶端只要使用可執(zhí)行HTML碼的瀏覽器,即可瀏覽ASP網(wǎng)頁內(nèi)容。ASP還可以通過服務(wù)器端的腳本來產(chǎn)生客戶端的腳本。
ASP能與任何ActiveX Scripting語言兼容。除了可使用VBScript或JavaScript語言來設(shè)計(jì)外,還通過plug-in的方式,使用由第三方所提供的其它腳本語言,如Perl和Tcl等。利用COM/DCOM技術(shù),ASP可以擁有更加強(qiáng)大的功能和可擴(kuò)充性。
ASP簡單易學(xué)、易于維護(hù),在國內(nèi)非常受歡迎。ASP與IIS和SQL Server/ACCESS構(gòu)成了構(gòu)建網(wǎng)站的一種很好搭配,是小型網(wǎng)站應(yīng)用的最佳選擇。但是ASP局限于Windows平臺,不能很好的跨平臺重用。
4.2.3JSP
JSP是Sun公司推出的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁開發(fā)語言。JSP可以在Serverlet和JavaBean的支持下,完成功能強(qiáng)大的站點(diǎn)程序。
JSP本身雖然也是腳本語言,但是卻和PHP、ASP有著本質(zhì)的區(qū)別。PHP和ASP都是由語言引擎解釋執(zhí)行程序代碼,而JSP代碼卻被編譯成Servlet并由Java虛擬機(jī)執(zhí)行,這種編譯操作僅在對JSP頁面的第一次請求時(shí)發(fā)生。因此普遍認(rèn)為JSP的執(zhí)行效率比PHP和ASP都高。
JSP在技術(shù)結(jié)構(gòu)上有著其他腳本語言所沒有的優(yōu)勢:JSP可以通過JavaBean等技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的產(chǎn)生和顯示相分離,有助于保護(hù)源代碼,并保證任何基于HTML的Web瀏覽器的完全可用性;JSP強(qiáng)調(diào)可重用和跨平臺的組件,可以使用JavaBeans或者EJB來執(zhí)行應(yīng)用程序所要求的更為復(fù)雜的處理,進(jìn)而完成企業(yè)級的分布式大型應(yīng)用,而基于組件的開發(fā)方法也能大大加速總體開發(fā)過程。
因此,不少國外的大型企業(yè)系統(tǒng)和商務(wù)系統(tǒng)都使用JSP技術(shù)。作為采用Java技術(shù)家族的一部分,JSP技術(shù)能夠支持高度復(fù)雜的基于Web的應(yīng)用。
4.2.4比較和實(shí)踐
ASP 、PHP、JSP三者都是面向Web服務(wù)器的技術(shù),客戶端瀏覽器不需要任何附加的軟件支持。ASP、JSP和PHP三者都提供了在HTML代碼中混合某種程序代碼、由語言引擎解釋執(zhí)行程序代碼的能力,其中對JSP頁面的第一次請求時(shí)JSP代碼會被編譯成Servlet并由Java虛擬機(jī)解釋執(zhí)行。
在應(yīng)用范圍和跨平臺方面,ASP只能運(yùn)行于Windows平臺下的Web服務(wù)器IIS或PWS上,在Unix下運(yùn)行需組件支持,實(shí)現(xiàn)起來很困難,功能也受限。PHP可在Windows、Unix、Linux的Web服務(wù)器上正常執(zhí)行,還支持IIS和Apache等常用的Web服務(wù)器。用戶更換平臺時(shí),無需修改PHP代碼,即可直接運(yùn)行使用。JSP 同PHP類似,幾乎可以運(yùn)行于Windows、Linux和Unix等所有平臺,并獲得了Web服務(wù)器Apache的支持。因?yàn)镴ava字節(jié)碼與平臺無關(guān)的,因此在平臺移植時(shí),JSP和JavaBean甚至不用重新編譯。
因此JSP和PHP都有很好的跨平臺部署能力。ASP和JSP都具有支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的統(tǒng)一接口,而在數(shù)據(jù)庫操作性能方面,JSP要遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于ASP和PHP。
目前在國內(nèi)PHP與ASP應(yīng)用最為廣泛,而JSP有越來越流行的趨勢。ASP是剛接觸Web編程的初學(xué)者的很好選擇,而JSP在性能、分布式部署、跨平臺移植和可擴(kuò)展性等方面都有一定的優(yōu)勢,是開發(fā)電子商務(wù)等大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序時(shí)的很好選擇。
4.3考核
合理評定課程設(shè)計(jì)的成績是督促學(xué)生掌握知識的手段,不是教學(xué)的最終目的。完成整個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)就是一種綜合能力的體現(xiàn),所以我們在該實(shí)驗(yàn)課程中采取全面考核和綜合評定的辦法。通過上機(jī)考核和設(shè)計(jì)文檔等多方面的考核,并根據(jù)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合總結(jié)能力進(jìn)行綜合評定,使課程設(shè)計(jì)的成績能全面反映學(xué)生的實(shí)際能力。
同學(xué)們按3人一組自由分組,要求每組提交如下文檔及軟件:1.需求分析文檔;2.設(shè)計(jì)文檔;3.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)文檔;4.測試文檔;5.用戶使用手冊;6.系統(tǒng)源程序。我們對每個(gè)組都進(jìn)行面對面的上機(jī)檢查,要求同學(xué)們演示并推介他們自己的作品,并回答老師提出的關(guān)于系統(tǒng)架構(gòu)、程序代碼和實(shí)踐感想的各類問題。
綜合同學(xué)們提交的文檔和上機(jī)考核的情況,我們根據(jù)文檔的完整性和規(guī)范性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的合理性、源代碼的規(guī)范性和界面美觀程序等各方面情況評定分?jǐn)?shù)。我們特別強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)創(chuàng)新精神,鼓勵(lì)同學(xué)們在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、編程技術(shù)、界面設(shè)計(jì)等各個(gè)方面大膽創(chuàng)新和實(shí)踐。
5教學(xué)效果
在2007年度春節(jié)學(xué)期的課程實(shí)踐中,2004年級129名學(xué)員參加了“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”課程學(xué)習(xí)和綜合實(shí)驗(yàn)考核。129名學(xué)員中有46名網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)員作為必修課參加,83名計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)員作為選修課參加,占全部86名計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)員的96.5%,說明這門課程受到學(xué)員們的廣泛歡迎。
因?yàn)橛胁糠滞瑢W(xué)選擇了2個(gè)人構(gòu)成一組,所以129名同學(xué)最終分成了45組。我們對所有同學(xué)都進(jìn)行了面對面的檢查和提問。結(jié)合最終提交的各項(xiàng)文檔,我們發(fā)現(xiàn)所有同學(xué)們都掌握了必需的網(wǎng)站設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)編程、數(shù)據(jù)庫操作的知識內(nèi)容和動(dòng)手能力。
從動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁語言的選擇來看,45組中有18組選擇了ASP,20組選擇了JSP,7組選擇了PHP(如圖2所示)。選擇ASP和JSP的同學(xué)合計(jì)占84%,符合我們的預(yù)期。選擇ASP的同學(xué)們看中了ASP語言簡單易學(xué)、容易上手,選擇JSP的同學(xué)們則是喜歡JSP的跨平臺性能和可擴(kuò)展性,并認(rèn)定JSP和Java是未來的發(fā)展方向。有7組同學(xué)們選擇了PHP讓我們有些意外,詢問后才知道因?yàn)镻HP語言與C語言在語法、結(jié)構(gòu)等許多方面都具有共同點(diǎn),許多對C語言興趣濃厚的同學(xué)們就選擇了PHP。
參加了學(xué)習(xí)和課程實(shí)踐的129名同學(xué)最后全部通過了考核。其中部分同學(xué)們除了掌握了課程知識外,也深入學(xué)習(xí)了最新網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)等課程外的相關(guān)知識,并將之付諸于實(shí)踐,體現(xiàn)了很強(qiáng)的自學(xué)能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。
例如有一組同學(xué)在系統(tǒng)中使用了Ajax技術(shù),使得管理員所做的信息能在最短的時(shí)間內(nèi)展示在頁面上,大大提高了服務(wù)的實(shí)時(shí)性(如圖3所示)。他們利用Ajax框架構(gòu)造的Web應(yīng)用程序,直接從瀏覽器與后端服務(wù)進(jìn)行通信,使應(yīng)用程序更加動(dòng)態(tài)自然和響應(yīng)靈敏,從而提升了用戶的瀏覽體驗(yàn)。他們還在網(wǎng)絡(luò)安全和系統(tǒng)可擴(kuò)展性方面做了很多的考慮,提高了系統(tǒng)的安全性和可移植性。例如,對于所有頁面都進(jìn)行會話權(quán)限保護(hù),將用戶密碼加密保存在數(shù)據(jù)庫中,確保用戶信息的安全性和隱私性。利用面向?qū)ο蟮乃枷脒M(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),統(tǒng)一封裝數(shù)據(jù)接口,使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的移植性和可擴(kuò)展性。
6結(jié)論
在計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)和有效途徑。“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”在講授有關(guān)網(wǎng)絡(luò)編程的基本原理和基本技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過綜合實(shí)驗(yàn)使學(xué)員熟練掌握有關(guān)網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)的相關(guān)知識,提高學(xué)員的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”教學(xué)實(shí)踐中存在教學(xué)內(nèi)容涉及面廣、新技術(shù)多、實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限等難點(diǎn)。通過設(shè)計(jì)合適的課程綜合實(shí)驗(yàn),可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握最新的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)技術(shù),了解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢,極大地提高同學(xué)們的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。本文介紹的課程內(nèi)容確定、實(shí)驗(yàn)平臺選擇、綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)置和教學(xué)效果評估,是我們在教學(xué)和實(shí)踐中的一些經(jīng)驗(yàn)和探索,希望對“網(wǎng)絡(luò)程序課程設(shè)計(jì)”的課程建設(shè)有一定的借鑒作用。
雖然我們的教學(xué)實(shí)踐和探索取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果,獲得了學(xué)員們的好評,但是有些學(xué)員反映花了不少時(shí)間和精力在網(wǎng)頁設(shè)計(jì)和美觀上面,并希望能增加一些網(wǎng)絡(luò)通信方面的實(shí)驗(yàn),以了解網(wǎng)絡(luò)底層通信原理。我們也考慮在以后的教學(xué)實(shí)踐中,設(shè)置多個(gè)小型實(shí)驗(yàn),幫助學(xué)員們對自底向上的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信過程有全面的了解和實(shí)際接觸,掌握更為全面的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)技術(shù)。
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1趣味教學(xué)法
前蘇聯(lián)教育學(xué)家蘇霍姆林斯基曾說過“所有智力方面的工作都要依賴于興趣”[1]。興趣是學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)中最活潑、最積極的因素,也是學(xué)習(xí)的源動(dòng)力之一。馬斯洛的層次理論也指出:滿足個(gè)體的基本需要,有助于更高層次的需要的激發(fā)。興趣是學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī),只有在具有內(nèi)在動(dòng)機(jī)的情況下學(xué)習(xí),學(xué)生才能在學(xué)習(xí)活動(dòng)過程中或?qū)W習(xí)活動(dòng)結(jié)束時(shí)獲得快樂和報(bào)償,從而使其他方面的需要也獲得滿足。趣味教學(xué)法的運(yùn)用可以適時(shí)地激發(fā)他們對知識的渴望,將社會外部需求轉(zhuǎn)化為個(gè)體內(nèi)部需要,形成持久的、積極的學(xué)習(xí)動(dòng)力系統(tǒng)。因此精心選擇一些與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)又有趣的內(nèi)容,如引入古詩、諺語、歌謠及歷史典故、事例等,不僅可活躍課堂氣氛,使課堂教學(xué)充滿情趣,讓學(xué)生在輕松愉快的氛圍中掌握所學(xué)知識,并且還可提高學(xué)生的綜合素質(zhì),學(xué)以致用,開闊思維,增強(qiáng)分析問題和解決問題的能力。
1.1古詩
成功的課堂教學(xué)離不開生動(dòng)形象的課堂語言。因此在教學(xué)中根據(jù)所講內(nèi)容選擇較為貼切的古詩融入其中,不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到良好的教學(xué)效果,同時(shí)也可以讓學(xué)生享受課堂語言美、詩境美,提高文學(xué)修養(yǎng),陶冶情操。如在講到“氣溫的垂直分布”時(shí)引入白居易的“人間四月芳菲盡,山寺桃花始盛開”,正好可印證對流層氣溫隨高度而遞減的基本特征,因?yàn)樘一ǖ拈_放與氣溫的高低有關(guān)。再如,用王之煥的“羌笛何須怨楊柳,春風(fēng)不度玉門關(guān)”,可幫助學(xué)生了解我國西北地區(qū)是無法受到季風(fēng)影響的:玉門關(guān)地處賀蘭山以西,而我國大部分地區(qū)降水主要是由來自太平洋的夏季風(fēng)帶來的,夏季風(fēng)跨越兩道大的山脈屏障,經(jīng)過長途跋涉后至此已成強(qiáng)弩之末(“春風(fēng)不度玉門關(guān)”),因此西羌一帶降水稀少,多是戈壁沙漠,使楊柳無法安家[2]。還有“黃梅時(shí)節(jié)家家雨,青草池塘處處蛙”則是江淮靜止鋒所致梅雨天氣的生動(dòng)寫照。
1.2諺語歌謠
為幫助學(xué)生識別云及了解其對天氣的指示意義,在教學(xué)中如果配以云圖再加上一些諺語,就可使教學(xué)效果明顯提高:如“瓦塊云(高積云),曬煞人”;“魚鱗天(卷積云),不雨也風(fēng)顛”;“天上灰布懸(雨層云),雨絲定連綿”;“日暈三更雨,月暈午時(shí)風(fēng)”等。在講物候與節(jié)氣時(shí)適時(shí)引入廿四節(jié)氣歌謠和諺語(如“谷雨前,好種棉”),既可讓學(xué)生容易記住各節(jié)氣名稱,了解一年四季中月、露、風(fēng)、云、花、鳥推移變遷的過程,也懂得了“不違農(nóng)時(shí)”、科學(xué)生產(chǎn)的道理。抽象深?yuàn)W的物候?qū)W知識,用生動(dòng)的形式展現(xiàn),學(xué)生容易對其產(chǎn)生興趣,也符合人們由表及里認(rèn)識事物的過程。
1.3歷史典故事例
三國演義中的“火燒赤壁”、“草船借箭”等家喻戶曉的故事都與氣象有關(guān),在講季風(fēng)時(shí)就可適時(shí)引入“火燒赤壁”的故事:我國冬季一般盛行偏北風(fēng),但在一些特殊天氣形勢下也可能出現(xiàn)偏南風(fēng)。學(xué)識淵博的諸葛亮就是成功預(yù)測出了這種特殊天氣形勢,幫助周瑜大敗曹操的[3]。再如歷史上有名的“奧林普”案件[4]———1912年英國奧林普輪船以飛快的速度趕超另一只船時(shí),兩船像磁石一樣地并列相撞的悲劇,罪魁禍?zhǔn)拙褪恰皻鈮翰睢?。通過這些實(shí)例,大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)氣象學(xué)知識的興趣,同時(shí)也開闊了學(xué)生的視野,培養(yǎng)了其創(chuàng)新思維的能力。還有1998年發(fā)生在長江流域的特大洪水,可謂百年不遇,大家記憶猶新。在講西太平洋副熱帶高壓時(shí)引入該事件———是太平洋副熱帶高壓活動(dòng)異常所致。這樣就更加深了學(xué)生對副熱帶高壓的印象,從而取得了良好的教學(xué)效果。
2情境教學(xué)法
情境教學(xué),就是為了達(dá)到既定的教學(xué)目的,根據(jù)教材內(nèi)容和學(xué)生的特點(diǎn),采用多種教學(xué)手段,引入或創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相適應(yīng)的具體情境,讓學(xué)生置身于特定的教學(xué)情境之中,引起學(xué)生的情感體驗(yàn),激活其思維,使其積極參與到教學(xué)活動(dòng)中來,從而提高教學(xué)實(shí)效的。具體創(chuàng)設(shè)情境的方式有多種,筆者結(jié)合氣象學(xué)課程的特點(diǎn),主要做了以下幾種嘗試。
2.1創(chuàng)設(shè)現(xiàn)場觀察情境
氣象學(xué)是一門季節(jié)性、隨機(jī)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。大氣(或天氣)現(xiàn)象的發(fā)生,并不一定與教學(xué)計(jì)劃同步,特別是一些災(zāi)害性和不常見的天氣,如冰雹、揚(yáng)沙、霧淞和雨淞等的出現(xiàn)更是如此。因此在整個(gè)教學(xué)過程中,就特別注意抓住時(shí)機(jī),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場觀察,并進(jìn)行針對性地講解,讓學(xué)生弄明白它是什么、怎樣形成的及其對農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的影響等問題。這種教學(xué)方法直觀,印象深刻,既讓學(xué)生更容易掌握知識,也有助于培養(yǎng)其良好的觀察習(xí)慣。
2.2創(chuàng)設(shè)問題情境
在教學(xué)中,尤其在導(dǎo)入新課時(shí)教師設(shè)置一些精當(dāng)?shù)膯栴},對于啟迪學(xué)生思維,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣,具有十分重要的作用。如在講“季風(fēng)”內(nèi)容前,先提出問題:為什么本地冬季多刮偏北風(fēng),而夏季則以偏南風(fēng)為主?自然會引發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考,并以一種想要知道答案的迫切心情,投入到課堂學(xué)習(xí)中,聽講的注意力高度集中,學(xué)到的知識就很牢固。
2.3創(chuàng)設(shè)媒體情境
充分利用多媒體,把圖、文、聲、像有機(jī)結(jié)合起來,在教學(xué)中展示給學(xué)生,以吸引學(xué)生的注意力。氣象學(xué)中有很多可以借助多媒體的內(nèi)容,如對林學(xué)類專業(yè)的學(xué)生,在“緒論”的教學(xué)中,通過播放“沙塵暴”課件:狂風(fēng)呼嘯、烏云翻滾、飛沙走石,一時(shí)間,樹木被刮倒、折斷,有的甚至連根拔起———這些畫面,讓人不寒而栗,學(xué)生的心被緊緊揪住了;接著提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考:為什么在我國西北地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)這種“沙塵暴”天氣?這種天氣現(xiàn)象會造成什么樣的后果?可以采取什么措施減輕其危害?這樣的方式,不僅使學(xué)生更形象更直觀地感受沙塵暴給人類帶來的危害,同時(shí)認(rèn)識到作為一個(gè)未來的林業(yè)工作者所肩負(fù)的重任,及“三北”防護(hù)林體系工程的生態(tài)意義,不僅激發(fā)了學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣,更加明確了其立志林業(yè)的遠(yuǎn)大理想。
3探究型教學(xué)法
現(xiàn)代教育理念不排斥課堂教學(xué),但更強(qiáng)調(diào)以人為本,注重開發(fā)和挖掘人自身的潛能,重視人自身的價(jià)值及其實(shí)現(xiàn)。教學(xué)中給學(xué)生提供一個(gè)寬松的個(gè)性生長空間,鼓勵(lì)他們在課外時(shí)間根據(jù)教師設(shè)置的問題查閱資料、獨(dú)立思考、深入鉆研和積極探索[5],對掌握的信息進(jìn)行選擇和判斷,快速更新知識,從而使教育的過程真正成為學(xué)生自主自覺的活動(dòng)和自我建構(gòu)過程。在具體的教學(xué)實(shí)踐中,可采用設(shè)疑、討論或辨論等方式進(jìn)行。例如,在講到“大氣溫室效應(yīng)”時(shí),聯(lián)系當(dāng)今全球的熱點(diǎn)問題給學(xué)生布置如下探究型學(xué)習(xí)任務(wù):①全球氣候變暖的主要原因是什么?②氣候變暖會帶來什么后果?③聯(lián)合國有什么應(yīng)對措施?④我們每個(gè)人該怎樣做?學(xué)生就會帶著這些問題通過各種媒體查閱和收集相關(guān)資料,并進(jìn)行分析和探索。通過這種探究型教學(xué)活動(dòng)的開展,使學(xué)生獲得了一種親身參與研究探索的體驗(yàn),激起了他們探索、創(chuàng)新的欲望;培養(yǎng)了學(xué)生收集、分析和利用信息解決問題的能力;養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和不斷追求的進(jìn)取精神;增加了他們對社會的責(zé)任感和使命感,學(xué)會關(guān)注人類與環(huán)境的和諧發(fā)展,形成積極的人生態(tài)度。
4案例教學(xué)法
案例教學(xué)法就是一種運(yùn)用典型的事實(shí)材料進(jìn)行教學(xué)的方法。具體地說,就是通過引導(dǎo)學(xué)生對案例進(jìn)行分析研究,將教學(xué)內(nèi)容、原理典型化、具體化,使學(xué)生由個(gè)案的特殊性推出具有普遍性規(guī)律的結(jié)論。因此,案例教學(xué)改變了過去的結(jié)論式教學(xué)為過程教學(xué),展示了知識從發(fā)現(xiàn)到形成的過程和思路,既有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,同時(shí)也能使教學(xué)效果得以改善。
如對“霜凍及其防御措施”的內(nèi)容,運(yùn)用案例教學(xué)的過程如下:
首先,展示案例———1999年5月,在云南昆明世博園準(zhǔn)備開園前夕,突遇昆明市多年未遇的低溫及降雪,氣溫降至0℃以下,園內(nèi)準(zhǔn)備展示的珍稀植物面臨低溫傷害,這對正常開園帶來了極大威脅。此時(shí)有關(guān)負(fù)責(zé)人立即召集多方專家緊急研究對策,于低溫來臨的夜晚,在園內(nèi)的很多地方,用鋸沫、硫磺等物質(zhì)進(jìn)行熏煙燃燒,配合覆蓋、灌水等措施,使園內(nèi)的植物免遭低溫的傷害,保證了順利開園。
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