在平凡的實驗課程中發(fā)展學(xué)生的思維能力

王中一 梁平 游赟

摘要：分析了培養(yǎng)創(chuàng)新人才以及適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才的關(guān)鍵及方法，設(shè)計出有益于學(xué)生思維發(fā)展、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力的“思→辨→行→升”的實驗教學(xué)方法，并以“離心泵串并聯(lián)測定實驗”為例給出了教學(xué)說明。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新人才；工程技術(shù)人才；實驗教學(xué)方法；發(fā)展學(xué)生思維

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）30-0222-02

我校油氣儲運專業(yè)是培養(yǎng)卓越工程師的試點，其目標(biāo)是培養(yǎng)創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才。然而傳統(tǒng)的實驗教學(xué)基本上都是“講→練”法（教師講解方法、學(xué)生循法操作），如此教學(xué)，很難培養(yǎng)學(xué)生的靈活應(yīng)用能力與自主創(chuàng)新能力，很難達到卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)，因此本文試探討培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的實驗教學(xué)方法。

一、教學(xué)理念思考

首先，培養(yǎng)應(yīng)用、創(chuàng)新能力的根本是什么？有學(xué)者分別從人生的感悟、理論的研究給出了問題的答案：智慧。實際上錢學(xué)森先生在上世紀(jì)90年代就提出了“大成智慧教育”的設(shè)想，期望改革教育制度，縮短學(xué)制，培養(yǎng)青年一代具有高尚的品德和情操、高度的智能和創(chuàng)新能力，使人們在變幻莫測、錯綜復(fù)雜的21世紀(jì)中，能夠迅速做出科學(xué)而明智的判斷與決策，并能不斷有所發(fā)現(xiàn)、有所創(chuàng)新。當(dāng)然錢老的“集大成”是一種很高的教育境界，就我國目前的教育資源與現(xiàn)狀的確很難攀登，但是“得智慧”這一知識經(jīng)濟社會的訴求，即使再難卻也無法推脫，必須拼力追求。

那么如何教學(xué)才能使學(xué)生得到“智慧”？肯定的回答是：我們根本不可能直接“賦予”學(xué)生智慧！因為我們沒有辦法告訴學(xué)生：你如何提高自己的素質(zhì)，你如何提高自己的能力，你如何去發(fā)明創(chuàng)造……不過，老祖宗留下的“潛移默化”一詞，早已揭示出深刻的哲理，只不過如此樸素而精妙的理念卻被當(dāng)今的我們置若罔聞。所以筆者不探求深奧的理論，僅從如此樸實的思想中尋求有效教學(xué)的真諦。關(guān)于“潛移默化”，顏之推在《顏氏家訓(xùn)·慕賢》中已經(jīng)深刻論述：“潛移暗化，自然似之?！币簿褪钦f“人的思想或性格會不知不覺地受到環(huán)境的感染、影響而無形中發(fā)生變化”。因此，要使學(xué)生得到“智慧”，教學(xué)就必須營造充滿智慧的環(huán)境，如果我們在教學(xué)中設(shè)計出“具有整體性、連續(xù)性、生成性的，符合學(xué)生思維與教育規(guī)律的，有思想、有活力、有價值”的問題思考、問題解決、知識創(chuàng)生的過程，使學(xué)生在如此過程中動腦、動手，那么即能不知不覺地受到感染與影響，達到提高素質(zhì)、發(fā)展能力、增長智慧的目的。這應(yīng)是基本的教學(xué)理念，至于具體的教學(xué)方法，可以酌情選擇。對于實驗課來說，應(yīng)該盡可能使用“自主，合作，探索”方法。

二、實驗教學(xué)設(shè)計

基于上述思考，結(jié)合試驗教學(xué)的特點，設(shè)計出“思→辨→行→升”的四環(huán)節(jié)實驗教學(xué)方法。

1.思，即思考環(huán)節(jié)。本環(huán)節(jié)中要求學(xué)生在上課之前對即將實驗的問題進行自己的思考。基本做法：在課前給學(xué)生提出問題，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，并且可查閱相關(guān)資料，對本節(jié)課的實驗內(nèi)容做出預(yù)設(shè)性思考，如實驗設(shè)備的配置、試驗流程的設(shè)計、實驗結(jié)果的預(yù)測等等，目的是促進學(xué)生的思維，尤其是創(chuàng)造性思維的發(fā)展。需要注意的是要給學(xué)生安排足夠的思考時間，最好在上節(jié)課結(jié)束時安排為好。

2.辨，即辨析環(huán)節(jié)。本環(huán)節(jié)中要求學(xué)生熟悉實驗環(huán)境且對比實驗環(huán)境反思自己的思考?；疽螅阂髮W(xué)生熟悉實驗環(huán)境，根據(jù)儀器、設(shè)備或材料的名稱或功能簡介分辨其功能或用途（顧名思義，也是一種思維能力）；要求學(xué)生比照實驗環(huán)境思辨自己的課前思考，反思或完善自己的思考及設(shè)想。教學(xué)環(huán)節(jié)：（1）準(zhǔn)備：上課開始，教師首先對實驗設(shè)備或材料予以標(biāo)示（一般的只標(biāo)示出其名稱，特別的可予簡要的功能說明）；（2）活動：組織學(xué)生分組進行辨析活動，教師巡回參與到學(xué)生的小組活動中（不是領(lǐng)導(dǎo)者，而參與者——參與學(xué)生的討論，著重于把握時機、提出問題向?qū)W生“發(fā)難”，意在激發(fā)學(xué)生的思維），了解學(xué)生的理解度，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的特別思維……（3）小結(jié)：補充學(xué)生的不足之處，強調(diào)所涉及的關(guān)鍵問題，等等。

3.行，即踐行環(huán)節(jié)。本節(jié)中主要是學(xué)生親歷實驗過程，也是實驗課的重要環(huán)節(jié)。教學(xué)環(huán)節(jié)：（1）強調(diào)操作規(guī)程與注意事項；（2）在教師的指導(dǎo)下學(xué)生動手實驗，對于重要、關(guān)鍵的操作要特別示范或強調(diào)。

4.升，即提升環(huán)節(jié)。本環(huán)節(jié)中要求學(xué)生總結(jié)實驗所獲，掌握實驗的基本要求，提升思考及設(shè)想。教學(xué)環(huán)節(jié)：（1）學(xué)生分組總結(jié)：對實驗結(jié)果進行分析，談?wù)勛约旱氖斋@與認(rèn)識，反思思考及設(shè)想，交流對實驗過程及結(jié)果的不同看法或特別的想法。（2）教師做必要的提問、總結(jié)，說明實驗報告等事項的相關(guān)要求。

三、實驗教學(xué)案例

本文以“離心泵串并聯(lián)測定實驗”為例，給出“思→辨→行→升”實驗教學(xué)的具體過程。離心泵串并聯(lián)測定實驗是綜合油氣儲運工程現(xiàn)場操作知識與技能、工程流體力學(xué)原理、《油氣管道設(shè)計與管理》課程中關(guān)于離心泵串并聯(lián)工況知識點而進行的實驗，該實驗期望學(xué)生能夠進行泵串并聯(lián)的流程倒換，認(rèn)識單泵運行、串并聯(lián)運行工況下流量、揚程之間的關(guān)系，并通過對比分析得出相應(yīng)的結(jié)論。因此，本節(jié)課的實驗有“單泵實驗”與“雙泵串、并聯(lián)試驗”兩部分。

四、思考環(huán)節(jié)

根據(jù)實驗內(nèi)容及要求，要求學(xué)生在課前思考以下問題：（1）單泵運行的流程設(shè)計，要做出管件選擇、管線設(shè)計及工藝流程圖。（2）現(xiàn)有兩臺離心泵，如果需要加大流量應(yīng)該如何設(shè)計流程？如果需要加大揚程（或抽程）應(yīng)如何設(shè)計流程？同樣要做出管件選擇、管線設(shè)計及工藝流程圖。（3）查詢規(guī)范，試擬離心泵的啟停操作步驟、全流程啟停、泵站內(nèi)倒流程方案。方案要求做到設(shè)備操作安全、流程運行平穩(wěn)。（4）預(yù)測實驗結(jié)果。

五、辨析與踐行環(huán)節(jié)

上課開始，進入實訓(xùn)基地，進行安全、紀(jì)律教育，發(fā)放勞保、安全等用品。

1.單泵實驗。辨析環(huán)節(jié)。（1）標(biāo)注：上課伊始，教師首先標(biāo)注出單泵管線上各個部件的名稱，并且酌情標(biāo)注出特別部件的功能（要簡明扼要），如進口管線、進口閥門、余水管線（功能：管道排污）等等。如此設(shè)計的意圖是：①激發(fā)學(xué)生的思維能力，例如對于“進口閥門”，學(xué)生可以直接“顧名思義”地理解，但“余水管線”則比較抽象，所以即做簡要提示，期望學(xué)生對“管道排污”而“顧名思義”地辨析其在管線中的用途及意義。其實能夠“顧名思義”不僅是一種思維能力，而且也是一種應(yīng)用能力，實際工作中，如果不能夠見事論事、觸景生情，那么就不可能很好地做好工作，更不可能迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。②激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立思考的主觀能動性。（2）辨析：將學(xué)生分組進行，要求學(xué)生根據(jù)“標(biāo)示”仔細理解、辨析試驗現(xiàn)場離心泵的管線流程，認(rèn)真思考、辨析進口管線、進口閥門、余水管線、過濾器、止回閥、放空閥、壓力表、操作樁等管件的功能、用途及工作原理，并且對比試驗現(xiàn)場的管線設(shè)計思辨自己設(shè)計的優(yōu)缺點——優(yōu)點優(yōu)在何處、缺點如何改進等等。教師巡回參與學(xué)生各組的活動，注意做好調(diào)控局面、發(fā)現(xiàn)問題、激發(fā)思維、解答疑難等工作。（3）小結(jié)：首先展示離心泵啟停流程圖（圖1），使學(xué)生進一步系統(tǒng)地理解離心泵啟停流程，同時補充學(xué)生辨析中不足、強調(diào)管道線路中的關(guān)鍵等等。踐行環(huán)節(jié)：（1）用適當(dāng)?shù)姆绞剑ū热缗剖荆┱f明啟泵的操作規(guī)程及順序，強調(diào)閥門的開關(guān)操作要領(lǐng)，說明停泵的操作規(guī)程及基本要求。（2）指導(dǎo)學(xué)生進行具體的操作：離心泵的啟停、全流程啟停、泵站內(nèi)倒流程、調(diào)節(jié)流量等操作，記錄各運行工況下的壓力流量參數(shù)，且確保數(shù)據(jù)的有效性。

2.串、并聯(lián)測定實驗。辨析、踐行環(huán)節(jié)。教學(xué)過程與第一部分類似。需要特別說明的是，一般地，兩臺離心泵聯(lián)合使用，串聯(lián)就是串聯(lián)，并聯(lián)就是并聯(lián)，是獨立的管線，但在泵站中并非如此，而是通過管路切換來實兩臺離心泵的并、串聯(lián)轉(zhuǎn)換。對此學(xué)生在思考環(huán)節(jié)中想到的可能是獨立的串聯(lián)或并聯(lián)設(shè)計，想不到管路切換方法。所以為了發(fā)展學(xué)生的思維能力，在“標(biāo)記環(huán)節(jié)”中暫不標(biāo)示管路切換裝置，而留給學(xué)生在思辨中自己去發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識與理解，當(dāng)然，教師要注意酌情選擇指導(dǎo)方法，因為這是一個發(fā)展學(xué)生思維的重要的環(huán)節(jié)。

六、升華環(huán)節(jié)

1.學(xué)生小組總結(jié)：分析實驗結(jié)果，交流試驗心得，推選特別設(shè)計。

2.課堂基本檢查：（1）單泵與串聯(lián)比較；（2）單泵與并聯(lián)比較；（3）探討學(xué)生的特別設(shè)計。

3.實驗課后要求：（1）實驗報告要求：對單泵運行、串并聯(lián)運行工況下?lián)P程流量變化的內(nèi)在原因進行分析，繪制離心泵特性曲線及離心泵串并聯(lián)的特性曲線，比較離心泵串并聯(lián)后參數(shù)與單泵運行時的參數(shù)關(guān)系。（2）進一步反思自己的課前設(shè)計，對自己的特別思考及設(shè)計要書面寫出。

七、結(jié)束語

本文以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標(biāo)，設(shè)計出“思→辨→行→升”的實驗教學(xué)方法，并以“離心泵串并聯(lián)測定實驗”內(nèi)容為例給出了設(shè)計案例，此案例也充分體現(xiàn)了“自主，合作，探索”學(xué)習(xí)方法。實際教學(xué)表明，此方法調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了思維空間，能夠較好地促進學(xué)生思維的發(fā)展，有益于學(xué)生應(yīng)用能力的提高，很受學(xué)生歡迎。不過“思→辨→行→升”式實驗教學(xué)剛處于萌芽狀態(tài)，有待于繼續(xù)改進與提高，敬請專家、同行批評指教，期望此方法能為培養(yǎng)創(chuàng)新、應(yīng)用型人才做出貢獻。