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(1.三峡大学 水利与环境学院,湖北 宜昌 443008;2.三峡大学 三峡库区生态环境教育部工程研究中心,湖北 宜昌 443008)
摘要:文章在“流体力学”的教学中引入任务驱动法,设计了基于任务驱动的能力训练项目实施方案,论证了任务驱动教学法在教学中的运用效果,肯定了该模式对岗位能力培养的有效性,同时指出了任务驱动教学法在执行过程中需要改进的地方。
关键词:教学;任务驱动法;流体力学;任务实施;效果
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)18-0169-03
一、引言
“流体力学”课程是针对本校环境工程专业而开设的一门专业基础课,以研究流体的平衡和机械运动规律为核心,通过各教学环节的学习,使学生掌握流体运动的基本概念和方法,并应用流体力学的理论解决环境工程领域中的实际问题。该课程涉及到的理论内容较为繁杂、理论性强,要求学生具有较好的数学基础及较强的逻辑思维能力。笔者经过三年以来的授课发现,大部分的学生对于一些基础概念的理解较为模糊,同时由于“流体力学”与环境工程专业其他专业基础课程在讲解内容和关键知识点上有明显的差异性,导致大部分学生并不能将所学的理论知识灵活应用于该专业的相关领域。如果学生在工程实践中连最基础的流体力学知识都不能掌握,那么工程应用更是无从谈起,这为学生的个人职业生涯埋下了隐患。
二、任务驱动教学法的课堂实践
在教学方式上,长期以来我国课堂教学的过程是教师先按照课本的顺序讲解基本的概念和方程,学生通过课后作业对讲授内容进行消化。采用这种传统的教学方法,虽然学生当时能听懂、课后会练习,但由于课后练习都是学生个体独立进行的,没有及时与本专业的工程相结合,因此,学生往往不能根据实际工程灵活运用已学的理论知识,有的学生甚至学了后面的内容就忘了前面的知识点,到学期结束时,学生基本上把所学的知识忘得差不多,这样很难实现课程预期的教学目标和能力培养目标。因此,要想提高课堂教学质量和教学效果,必须充分发挥学生的主动性和创造性,突出学生在学习中的主体地位,这样整个课堂教学过程就会形成良性循环,达到事半功倍的效果。
基于上述思想,笔者针对“流体力学”课堂教学过程中所存在的现象,利用任务驱动教学方法的基本理论,对“流体力学”课堂教学模式的改革进行了初步实践。
1.任务驱动教学法的特征。任务驱动法是以建构主义学习理论为基础的教学方法,其主要围绕着“解决问题、完成任务”的互动式教学理念,任务驱动法提出一种“以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新”的新型学习模式,该模式下以“任务为主线、教师为主导、学生为主体”,任务驱动法能够提高学生的学习积极性和激发学生的学习兴趣,同时也培养了学生分析问题、解决问题的能力。
2.任务驅动法在课堂教学的具体实施。学校针对环境工程专业的“流体力学”课程提出了明确的教学目标和要求,即该课程的教学过程中需要突出理论教学与环境工程专业工程背景相结合的能力培养。因此,有必要采用以工程案例为先导的任务驱动教学法,让学生通过具体任务的实施掌握流体的基本规律及其工程背景,实现教学目标,为此本文设计了基于任务驱动法的教学实施过程,具体实施流程如下图1所示。
任务设计:在“流体力学”的教学过程中,创设与当前学习内容相关、尽可能反映真实工作状态的学习场景,让学生带着真实的任务全身心地投入到当前的学习情境中,这样能够为学生的学习过程提供更积极真实的意义建构。结合该专业的岗位能力需求,设定以专业岗位能力培养为目的课堂任务。本能力培养项目先后通过流体流动显示等装置的简单操作到不同边界水流特征的观察、典型流动条件下的流体动力参数测定分析等实际工程应用,保证了该专业大部分学生的动手能力和思维方式能够得到充分锻炼,提高了学生的操作技能和分析能力。
3.任务驱动教学法的实施效果。(1)课堂教学效果显著提高。通过多媒体课件的制作、可视化教学软件,并结合动画演示,将各种流动形态以动画的形式展现,使原本抽象的概念变得清晰易懂;在教学过程中采用多种教学方式相结合的形式,多讲、细讲重要知识点,全面解释难度较大的知识点,务必让学生能够全方位地理解流体力学相关的理论知识与方法;同时将专业领域的工程案例作为课堂理论教学的延伸,以学生为主体,以学生岗位能力培养为核心,以教学任务实施为驱动,实现“教、学、做”一体化的教学方法,争取做到让理论教学为工程应用和岗位服务。
学生在具体任务的实施过程中,了解了本专业特定岗位的技能要求,大部分学生学习兴趣浓厚,态度积极认真,对专业认识和解决问题的能力有所提高,而对于专业工作内容的体验和认识,也极大地提高了他们的岗位操作技能,为学生以后走向工作岗位打下了坚实基础。(2)完成课程教学网站的建设。在对学校“流体力学”教学内容的优化调整基础上,完成了“流体力学”网络课程的建设,学生可通过该课程网址观看“流体力学”课程的教学课件和课后习题讲解内容;该网站还可以为学生提供在线答疑,即学生通过网站提出疑问,教师实时在线回复问题,促使教学网站成为学生课余学习的好帮手,让学生自主学习,进一步拓宽知识面和应用能力,提升学生的学习积极性。根据“流体力学”课程的任务驱动教学法,拟定了以岗位能力培养为目的的任务驱动项目,同时编写了环境工程“流体力学”实训教案。除了与流体力学相关的普通实验的技能实训之外,增开了具备环境工程专业特色的流体力学综合训练任务:如氧化沟中典型的水动力学现象观察分析、环境工程学科典型管嘴和孔口出流的水力计算等,这些教学任务在设计的时候不仅考虑了专业性,而且具有一定的代表性,任务的巧妙设计会让学生在任务实施的过程中有着强烈的好奇心和主动性,大幅提高学生学习的积极性。
三、任务驱动法教学过程中需要注意的地方
1.任务设计要有针对性。(1)教学任务要有针对性:在设计的任务中,所列出的技能训练要体现出岗位专业需求的典型性,要求专业课教师能够实时把握环境工程专业领域的岗位技能需求动态,能够根据该专业的岗位需求,同时结合课堂教学目标,选取较为典型的岗位训练技能作为设计任务,这样做能够确保任务驱动教学的实施围绕岗位专业技能而开展。(2)任务设计需考虑包括如校内实训场地、实验仪器设备和任务实施范围等一系列与学校硬件相关的场地条件的可实施性:“任务驱动”教学一定程度上需要学校或学院的相关行政部门能够提供固定的技能训练场地、实验仪器设备和资料查阅收集等方面的支持和帮助,如教学用计算机资源、模型加工和实验条件等。(3)任务设计应把握好难易程度和合作学习的实效性:由于学校教学时间的局限性和约束,任务驱动教学需要妥当安排好任务的具体实施时间和期限,保证学生能够有充裕的时间来完成设定的任务,并由此获得相应的专业技能。此外,教师在任务的实施过程中应采用合作学习的策略,利用学生之间的互帮互学,达到共同提高岗位专业能力的目标。
摘要:文章在“流体力学”的教学中引入任务驱动法,设计了基于任务驱动的能力训练项目实施方案,论证了任务驱动教学法在教学中的运用效果,肯定了该模式对岗位能力培养的有效性,同时指出了任务驱动教学法在执行过程中需要改进的地方。
关键词:教学;任务驱动法;流体力学;任务实施;效果
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)18-0169-03
一、引言
“流体力学”课程是针对本校环境工程专业而开设的一门专业基础课,以研究流体的平衡和机械运动规律为核心,通过各教学环节的学习,使学生掌握流体运动的基本概念和方法,并应用流体力学的理论解决环境工程领域中的实际问题。该课程涉及到的理论内容较为繁杂、理论性强,要求学生具有较好的数学基础及较强的逻辑思维能力。笔者经过三年以来的授课发现,大部分的学生对于一些基础概念的理解较为模糊,同时由于“流体力学”与环境工程专业其他专业基础课程在讲解内容和关键知识点上有明显的差异性,导致大部分学生并不能将所学的理论知识灵活应用于该专业的相关领域。如果学生在工程实践中连最基础的流体力学知识都不能掌握,那么工程应用更是无从谈起,这为学生的个人职业生涯埋下了隐患。
二、任务驱动教学法的课堂实践
在教学方式上,长期以来我国课堂教学的过程是教师先按照课本的顺序讲解基本的概念和方程,学生通过课后作业对讲授内容进行消化。采用这种传统的教学方法,虽然学生当时能听懂、课后会练习,但由于课后练习都是学生个体独立进行的,没有及时与本专业的工程相结合,因此,学生往往不能根据实际工程灵活运用已学的理论知识,有的学生甚至学了后面的内容就忘了前面的知识点,到学期结束时,学生基本上把所学的知识忘得差不多,这样很难实现课程预期的教学目标和能力培养目标。因此,要想提高课堂教学质量和教学效果,必须充分发挥学生的主动性和创造性,突出学生在学习中的主体地位,这样整个课堂教学过程就会形成良性循环,达到事半功倍的效果。
基于上述思想,笔者针对“流体力学”课堂教学过程中所存在的现象,利用任务驱动教学方法的基本理论,对“流体力学”课堂教学模式的改革进行了初步实践。
1.任务驱动教学法的特征。任务驱动法是以建构主义学习理论为基础的教学方法,其主要围绕着“解决问题、完成任务”的互动式教学理念,任务驱动法提出一种“以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新”的新型学习模式,该模式下以“任务为主线、教师为主导、学生为主体”,任务驱动法能够提高学生的学习积极性和激发学生的学习兴趣,同时也培养了学生分析问题、解决问题的能力。
2.任务驅动法在课堂教学的具体实施。学校针对环境工程专业的“流体力学”课程提出了明确的教学目标和要求,即该课程的教学过程中需要突出理论教学与环境工程专业工程背景相结合的能力培养。因此,有必要采用以工程案例为先导的任务驱动教学法,让学生通过具体任务的实施掌握流体的基本规律及其工程背景,实现教学目标,为此本文设计了基于任务驱动法的教学实施过程,具体实施流程如下图1所示。
任务设计:在“流体力学”的教学过程中,创设与当前学习内容相关、尽可能反映真实工作状态的学习场景,让学生带着真实的任务全身心地投入到当前的学习情境中,这样能够为学生的学习过程提供更积极真实的意义建构。结合该专业的岗位能力需求,设定以专业岗位能力培养为目的课堂任务。本能力培养项目先后通过流体流动显示等装置的简单操作到不同边界水流特征的观察、典型流动条件下的流体动力参数测定分析等实际工程应用,保证了该专业大部分学生的动手能力和思维方式能够得到充分锻炼,提高了学生的操作技能和分析能力。
3.任务驱动教学法的实施效果。(1)课堂教学效果显著提高。通过多媒体课件的制作、可视化教学软件,并结合动画演示,将各种流动形态以动画的形式展现,使原本抽象的概念变得清晰易懂;在教学过程中采用多种教学方式相结合的形式,多讲、细讲重要知识点,全面解释难度较大的知识点,务必让学生能够全方位地理解流体力学相关的理论知识与方法;同时将专业领域的工程案例作为课堂理论教学的延伸,以学生为主体,以学生岗位能力培养为核心,以教学任务实施为驱动,实现“教、学、做”一体化的教学方法,争取做到让理论教学为工程应用和岗位服务。
学生在具体任务的实施过程中,了解了本专业特定岗位的技能要求,大部分学生学习兴趣浓厚,态度积极认真,对专业认识和解决问题的能力有所提高,而对于专业工作内容的体验和认识,也极大地提高了他们的岗位操作技能,为学生以后走向工作岗位打下了坚实基础。(2)完成课程教学网站的建设。在对学校“流体力学”教学内容的优化调整基础上,完成了“流体力学”网络课程的建设,学生可通过该课程网址观看“流体力学”课程的教学课件和课后习题讲解内容;该网站还可以为学生提供在线答疑,即学生通过网站提出疑问,教师实时在线回复问题,促使教学网站成为学生课余学习的好帮手,让学生自主学习,进一步拓宽知识面和应用能力,提升学生的学习积极性。根据“流体力学”课程的任务驱动教学法,拟定了以岗位能力培养为目的的任务驱动项目,同时编写了环境工程“流体力学”实训教案。除了与流体力学相关的普通实验的技能实训之外,增开了具备环境工程专业特色的流体力学综合训练任务:如氧化沟中典型的水动力学现象观察分析、环境工程学科典型管嘴和孔口出流的水力计算等,这些教学任务在设计的时候不仅考虑了专业性,而且具有一定的代表性,任务的巧妙设计会让学生在任务实施的过程中有着强烈的好奇心和主动性,大幅提高学生学习的积极性。
三、任务驱动法教学过程中需要注意的地方
1.任务设计要有针对性。(1)教学任务要有针对性:在设计的任务中,所列出的技能训练要体现出岗位专业需求的典型性,要求专业课教师能够实时把握环境工程专业领域的岗位技能需求动态,能够根据该专业的岗位需求,同时结合课堂教学目标,选取较为典型的岗位训练技能作为设计任务,这样做能够确保任务驱动教学的实施围绕岗位专业技能而开展。(2)任务设计需考虑包括如校内实训场地、实验仪器设备和任务实施范围等一系列与学校硬件相关的场地条件的可实施性:“任务驱动”教学一定程度上需要学校或学院的相关行政部门能够提供固定的技能训练场地、实验仪器设备和资料查阅收集等方面的支持和帮助,如教学用计算机资源、模型加工和实验条件等。(3)任务设计应把握好难易程度和合作学习的实效性:由于学校教学时间的局限性和约束,任务驱动教学需要妥当安排好任务的具体实施时间和期限,保证学生能够有充裕的时间来完成设定的任务,并由此获得相应的专业技能。此外,教师在任务的实施过程中应采用合作学习的策略,利用学生之间的互帮互学,达到共同提高岗位专业能力的目标。