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熱工類課程與現(xiàn)代信息技術(shù)整合模式的探索
熱工類課程與現(xiàn)代信息技術(shù)整合模式的探索
郭玉獻(xiàn)，張學(xué)勇，馮艷，吳徐平
�。ò不战ㄖ髮W(xué)數(shù)理學(xué)院，安徽合肥230601）
摘要：結(jié)合我校應(yīng)用物理專業(yè)綜合改革試點(diǎn)，針對(duì)建筑節(jié)能方向的人才培養(yǎng)要求，從教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、課堂教學(xué)活動(dòng)與學(xué)生知識(shí)體系建構(gòu)三個(gè)階段探討了熱工類少學(xué)時(shí)課程教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)整合的模式與思路。
關(guān)鍵詞：熱工類課程；現(xiàn)代信息技術(shù)；探究式學(xué)習(xí)
基金項(xiàng)目：本文系安徽省2014年省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目（2014zy052）與安徽建筑大學(xué)2012年校級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目（2012yx24）研究成果通訊作者：郭玉獻(xiàn)。
熱工類課程是現(xiàn)代工程技術(shù)人才必備的技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，是21世紀(jì)工科各類專業(yè)人才工程素質(zhì)的重要組成部分[1]。特別是一些熱工類專業(yè)課，它主要培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力與技術(shù)應(yīng)用能力，其專業(yè)性與實(shí)踐性都很強(qiáng)，但內(nèi)容本身卻很枯燥，往往涉及到一些笨重的設(shè)備與抽象的原理，因此，不適合用傳統(tǒng)的教基礎(chǔ)課的模式來(lái)教學(xué)。隨著以網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)的引入，傳統(tǒng)的教與學(xué)模式無(wú)論從目的、內(nèi)容、形式、方法還是組織，教育本身都將發(fā)生根本性的變革。如何利用現(xiàn)代信息技術(shù)與課程整合，使現(xiàn)代教育技術(shù)與教學(xué)思想同步協(xié)調(diào)發(fā)展，使信息技術(shù)與課程融為一體，提高教師教學(xué)水平和學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，已成為當(dāng)前教育的重點(diǎn)。在信息技術(shù)與課程整合的過(guò)程中，教師的角色正悄悄發(fā)生變化，他們正在逐漸成為課程的設(shè)計(jì)者、學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者與合作者以及教育教學(xué)的研究者[2]。然而，在具體的實(shí)踐過(guò)程中，也存在著一些誤區(qū)。有教師質(zhì)疑：用精美的課件，給學(xué)生大量的信息是否就算實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與課程的有效整合？更有甚者，把信息技術(shù)素養(yǎng)的培養(yǎng)凌駕于學(xué)科課程目標(biāo)之上，單純追求教學(xué)形式的多樣化，而忽略了課堂教學(xué)的實(shí)效性。因此，構(gòu)建探究式的多媒體教學(xué)模式，研究信息技術(shù)與課程整合的方法與效果，將有利于培養(yǎng)新世紀(jì)創(chuàng)新型人才，澄清人們對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)與課程整合的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。本文將從以下三個(gè)方面探討熱工類課程與現(xiàn)代信息技術(shù)整合的模式與效果。
一、現(xiàn)代信息技術(shù)與課堂教學(xué)內(nèi)容的整合
對(duì)于一些非能源動(dòng)力類專業(yè)，熱工類課程的開(kāi)設(shè)通常屬于少學(xué)時(shí)課程，對(duì)我校建筑節(jié)能方向開(kāi)設(shè)的熱工類課程來(lái)說(shuō)更是如此。整個(gè)課程體系主要包括熱學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、熱工檢測(cè)儀表、熱工實(shí)驗(yàn)、傳感器原理等相關(guān)課程，這些課程具有很大的系統(tǒng)性，但最終是以熱能的有效轉(zhuǎn)換與利用以及熱能傳遞規(guī)律為研究對(duì)象，這個(gè)共性的存在為這類課程整合提供了基礎(chǔ)；其次，熱工類課程之間聯(lián)系密切，共同構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，通過(guò)有效整合，積極運(yùn)用多媒體教學(xué)、仿真實(shí)驗(yàn)等手段，能夠大大提高課堂教學(xué)效率，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)的理解和興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，這對(duì)于少學(xué)時(shí)的熱工類課程教學(xué)不失為一個(gè)較為有效的方式。
在具體操作過(guò)程中，我們首先對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行單獨(dú)整合，剔除了課程中的重復(fù)內(nèi)容，把整個(gè)熱工類課程體系整合成基礎(chǔ)知識(shí)、水蒸汽、制冷循環(huán)、濕空氣，以及傳熱和換熱器等五個(gè)模塊；其中，基礎(chǔ)知識(shí)模塊主要介紹熱力學(xué)的基本概念與基本定律；水蒸汽模塊主要介紹水蒸汽與蒸汽動(dòng)力循環(huán)；制冷循環(huán)模塊主要瞄準(zhǔn)學(xué)生畢業(yè)后的應(yīng)用領(lǐng)域，著重介紹蒸氣壓縮循環(huán)，等等。通過(guò)不同模塊的設(shè)置，減少了不同課程之間的重復(fù)，也減少了總學(xué)時(shí)，使學(xué)生對(duì)熱工類的基礎(chǔ)知識(shí)框架更為清晰。然后，我們以優(yōu)化后的熱工類課程知識(shí)為載體，把信息技術(shù)作為工具和手段滲透到課程教學(xué)之中；通過(guò)傳統(tǒng)熱工類教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合，給課堂教學(xué)注入了新的生機(jī)和活力，豐富了師生獲取信息的渠道，改善了學(xué)生認(rèn)識(shí)和把握熱工理論的途徑和方法。但在信息技術(shù)運(yùn)用的過(guò)程中，要圍繞教學(xué)目標(biāo)，把握好信息技術(shù)使用的方法、時(shí)間和使用尺度�？傮w來(lái)看，熱工類課程的模塊化與現(xiàn)代信息技術(shù)的整合使整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程更生動(dòng)、形象與高效。
二、現(xiàn)代信息技術(shù)與課堂教學(xué)活動(dòng)的整合
課堂教學(xué)活動(dòng)整合的實(shí)質(zhì)是以先進(jìn)的教育思路、教學(xué)理念為指導(dǎo)，以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)為工具，將各種教學(xué)資源、各個(gè)教學(xué)要素和環(huán)節(jié)經(jīng)過(guò)組合與重構(gòu)，促進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)方法的改革。這與傳統(tǒng)的“以教為主”的教學(xué)模式有著明顯的不同，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式很難達(dá)到新時(shí)期熱工類人才的培養(yǎng)目標(biāo)，而信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合的最終目的就是追求教學(xué)效果的最優(yōu)化，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。
結(jié)合網(wǎng)絡(luò)電教室與校園網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建探究式的多媒體教學(xué)課件是現(xiàn)代信息技術(shù)與課堂教學(xué)活動(dòng)整合的關(guān)鍵，可以形成在信息化的教學(xué)環(huán)境中進(jìn)行講授、演示、自主學(xué)習(xí)、討論學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和模擬實(shí)驗(yàn)的氛圍。探究式學(xué)習(xí)過(guò)程對(duì)學(xué)生的探究能力、生活經(jīng)驗(yàn)以及知識(shí)儲(chǔ)備要求都很高，而利用信息技術(shù)可以把要研究的對(duì)象及其物理本質(zhì)特征直接展現(xiàn)在學(xué)生面前，大量的感性材料有利于激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。
在現(xiàn)代信息技術(shù)與課堂教學(xué)活動(dòng)整合的過(guò)程中，主要經(jīng)歷兩個(gè)階段：情景設(shè)置與提出假設(shè)。首先是情景設(shè)置，具有新穎性和挑戰(zhàn)性問(wèn)題的提出，是整個(gè)探究式學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。(m.panasonaic.com)在授課前期，如何能更有效地利用多媒體圖文并茂的優(yōu)勢(shì)，提出要解決的核心問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和興趣；如何通過(guò)創(chuàng)設(shè)符合教學(xué)內(nèi)容要求的情景和提示新舊知識(shí)之間的聯(lián)系線索，幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)鏈，是現(xiàn)代信息技術(shù)與課堂教學(xué)活動(dòng)整合的關(guān)鍵。其次是提出假設(shè)，教育學(xué)家陶行知曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：發(fā)明千千萬(wàn)萬(wàn)，起點(diǎn)在一問(wèn)�？梢�(jiàn)問(wèn)題是引導(dǎo)和激發(fā)思維的基本線索；教學(xué)內(nèi)容問(wèn)題化就是以一系列精心設(shè)計(jì)的類型豐富、質(zhì)量?jī)?yōu)良的有效教學(xué)問(wèn)題來(lái)貫穿教學(xué)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生理解問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。良好的假設(shè)是探究式學(xué)習(xí)成功的關(guān)鍵，它可以激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生敢于面對(duì)問(wèn)題，敢于提出假設(shè)的能力。教師這時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注的是，如何引導(dǎo)學(xué)生明確問(wèn)題中固有的因果關(guān)系，如何正確推理，如何利用已有的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和當(dāng)前事物的相似關(guān)系，提出合理假設(shè)，在此基礎(chǔ)上，形成自己思考與解決問(wèn)題的方式方法。在整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生帶著興趣思考，帶著問(wèn)題離開(kāi)。
三、現(xiàn)代信息技術(shù)與學(xué)生知識(shí)體系的整合
學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程實(shí)際上是知識(shí)體系重新建構(gòu)的過(guò)程，分布式認(rèn)識(shí)理論[3]認(rèn)為，認(rèn)知要素不是單一的，而是分散在個(gè)體內(nèi)、個(gè)體間、各種認(rèn)知媒介、認(rèn)知具體情境、所處的社會(huì)文化、社會(huì)系統(tǒng)以及社會(huì)發(fā)展歷史過(guò)程中的多要素的組合，這些認(rèn)知要素共同構(gòu)成了一個(gè)認(rèn)知事物的復(fù)雜多樣的分析系統(tǒng)。通過(guò)上述信息技術(shù)與課堂教學(xué)活動(dòng)的整合，學(xué)生可以了解到所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)在自己知識(shí)框架中的位置，了解到這些課程主要想解決什么問(wèn)題，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和共建知識(shí)網(wǎng)這樣的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)來(lái)不斷豐富與強(qiáng)化自己的知識(shí)庫(kù)。由于老師與學(xué)生在整合過(guò)程中扮演的角色不同，其所起的作用也不一樣。
從教師的角度看，主要是按照學(xué)生知識(shí)體系重構(gòu)的特點(diǎn)，安排相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生逐步進(jìn)入探究式學(xué)習(xí)的狀態(tài)。比如，新學(xué)期開(kāi)始時(shí)，提前組織一個(gè)班的學(xué)生建立一個(gè)群，每周把本周教學(xué)進(jìn)度和目標(biāo)發(fā)上去，讓學(xué)生提前做好預(yù)習(xí)；上課前，把自己制作的課件、撰寫的教案和同步練習(xí)分享到群里，力求在每一節(jié)課中都安排課堂練習(xí)，利用局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)將正確與錯(cuò)誤的評(píng)價(jià)以及提示、建議等信息及時(shí)地反饋給學(xué)生，使學(xué)生通過(guò)這一過(guò)程對(duì)課堂知識(shí)的理解更加深入。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，計(jì)算機(jī)還可以將學(xué)生不同的解題過(guò)程顯示在大屏幕上，在加深學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)的同時(shí)，教師也能從中獲得教學(xué)反饋信息，以便及時(shí)補(bǔ)救，實(shí)現(xiàn)真正意義上的分層教學(xué)和個(gè)性化教學(xué)。課后，教師可以把自己的教學(xué)感悟與心得體會(huì)在群里分享，師生可以在群里相互交流探討，形成多向互動(dòng)的氛圍，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與效率。
從學(xué)生的角度來(lái)看，信息技術(shù)與學(xué)生知識(shí)體系的整合分為兩個(gè)階段，即實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與共建知識(shí)網(wǎng)。著名教育專家葉瀾曾提出“把課堂還給學(xué)生，讓課堂充滿生命活力”的理念，郭思樂(lè)教授也提出了教育應(yīng)由“師本教育”向“生本教育”轉(zhuǎn)變的思想。其內(nèi)涵就是強(qiáng)調(diào)教師在教學(xué)理念和課堂教學(xué)上要突出學(xué)生本位，以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)和歸宿。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過(guò)程實(shí)際上是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程，學(xué)生通過(guò)收集資料對(duì)要解決的問(wèn)題進(jìn)行驗(yàn)證和拓展，而教師的工作則是教導(dǎo)學(xué)生利用各種信息資源，在課程限定的領(lǐng)域內(nèi)，不斷拓展自己的知識(shí)庫(kù)。共建知識(shí)網(wǎng)是根據(jù)人類思維具有聯(lián)想的特征，通過(guò)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，師生之間逐漸建立起一個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)；教師通過(guò)把不同資料進(jìn)行整合，使這個(gè)知識(shí)網(wǎng)按照教學(xué)要求組成一個(gè)有機(jī)的整體，通過(guò)師生共建的知識(shí)網(wǎng)反過(guò)來(lái)又可以成為學(xué)生學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)的資料，由于知識(shí)網(wǎng)中的知識(shí)點(diǎn)是由學(xué)生自己參與創(chuàng)建的，所以學(xué)習(xí)起來(lái)印象也更為深刻。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，課后學(xué)習(xí)的作用也不容忽視，校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的有效利用可以大大促進(jìn)課堂教學(xué)，方便學(xué)生的課后學(xué)習(xí)，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的缺陷。
另外，實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)過(guò)程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，它可以幫助學(xué)生掌握抽象的理論知識(shí)，驗(yàn)證難以琢磨的自然規(guī)律；但是，隨著教法改進(jìn)與教學(xué)深入，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端正逐漸展現(xiàn)。近年來(lái)，基于相似原理、信息技術(shù)與系統(tǒng)技術(shù)的仿真技術(shù)飛速發(fā)展，仿真實(shí)驗(yàn)這種實(shí)踐教學(xué)模式的開(kāi)展可以大大節(jié)約教學(xué)成本、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)熱工知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，從而成為現(xiàn)代信息技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)整合的一個(gè)亮點(diǎn)。
綜上所述，通過(guò)對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)與熱工類課程整合的研究，本文從課堂教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、課堂教學(xué)活動(dòng)以及學(xué)生知識(shí)體系構(gòu)建三個(gè)方面對(duì)整合的思路與方式進(jìn)行了探索，提出構(gòu)建探究式的多媒體教學(xué)課件，促進(jìn)各種教學(xué)資源的相互融合，可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)從教師主體向?qū)W生主體的轉(zhuǎn)變，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)知體驗(yàn)向更高層次過(guò)渡。
參考文獻(xiàn)：
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