現(xiàn)代教學(xué)手段在工程類課程教學(xué)中的應(yīng)用

齊祥明　王俊玲　毛相朝

[摘 要] 工程人才，尤其是卓越工程人才的培養(yǎng)本身具有較高的難度。一方面增加大量的實(shí)踐機(jī)會(huì)，另一方面在理論教學(xué)，尤其是工程類課程的理論教學(xué)過程中，采用各種現(xiàn)代教學(xué)手段對(duì)實(shí)踐場(chǎng)景進(jìn)行展示，將理論和實(shí)踐更緊密地結(jié)合，將是突破卓越工程人才培養(yǎng)難關(guān)的關(guān)鍵所在。

[關(guān)鍵詞] 現(xiàn)代；教學(xué)；工程；課程

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549（2016） 05-0070-02

自2008年全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)以來，我國(guó)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整勢(shì)在必行。 “人口紅利”消失以后，我國(guó)面臨著從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在此背景下，教育部于2010年啟動(dòng)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃，著重具有工程能力的卓越人才培養(yǎng)[1]。一方面增加大量的實(shí)踐機(jī)會(huì)，另一方面在理論教學(xué)，尤其是工程類課程的理論教學(xué)過程中，采用各種現(xiàn)代教學(xué)手段對(duì)實(shí)踐場(chǎng)景進(jìn)行展示，將理論和實(shí)踐更緊密的結(jié)合，將是突破卓越工程人才培養(yǎng)難關(guān)的關(guān)鍵所在[2]。

一 現(xiàn)代教學(xué)手段的所指

1 基于軟件的現(xiàn)代教學(xué)手段

這類教學(xué)手段出現(xiàn)最早，早在上世紀(jì)90年代中期，Windows系統(tǒng)普及應(yīng)用時(shí)，Office Powerpoint軟件即出現(xiàn)，并迅速得到大家認(rèn)可。其后在配備有電腦的教室里，教師們開始越來越習(xí)慣使用Powerpoint軟件進(jìn)行授課。該軟件可以非常方便地展示各種圖像文件，通過課件編輯還可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫、音頻、視頻等信息的展示[3]。

對(duì)于工程類課程來說，一些計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）、仿真模擬和虛擬現(xiàn)實(shí)軟件也在不斷地應(yīng)運(yùn)而生[4]。在這些軟件中，其中的圖片、動(dòng)畫和視頻等不再是二維的、無法互動(dòng)的文件。有些設(shè)備以三維模型進(jìn)行虛擬制作，教學(xué)中使用時(shí)，老師和同學(xué)們還可以根據(jù)自己的需要對(duì)三維模型進(jìn)行自主的剖切展示和虛擬運(yùn)轉(zhuǎn)，使得學(xué)生們?cè)跊]有親臨現(xiàn)場(chǎng)的情況下感受與現(xiàn)場(chǎng)幾近相同的實(shí)踐經(jīng)歷。

2 基于互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代教學(xué)手段

這類現(xiàn)代教學(xué)手段主要用于課程教學(xué)的課外輔導(dǎo)和自主學(xué)習(xí)。主要是一些網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，包括網(wǎng)上發(fā)布作業(yè)和收交作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)試題庫的建立、網(wǎng)絡(luò)討論和答疑平臺(tái)等功能；注重網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的一些老師甚至?xí)占恍┚W(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和視頻資料匯總到教學(xué)平臺(tái)上[5]。一些實(shí)踐操作過程，也可以通過網(wǎng)絡(luò)視頻形式進(jìn)行發(fā)布。近年興起的慕課、微課等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻平臺(tái)則代表著這方面發(fā)展的前沿趨勢(shì)。

3 基于硬件的現(xiàn)代教學(xué)手段

隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代逐漸地逼近，近幾年各種電子設(shè)備的硬件操作環(huán)境也在不斷變化。各種個(gè)性化操作設(shè)施的出現(xiàn)也正在促生新的現(xiàn)代教學(xué)手段，目前這方面尚未得到教學(xué)工作者們的充分重視。

代表性的硬件手段有：手寫輸入屏幕[6]。以Powerpoint軟件為主流的多媒體教學(xué)手段逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)板書教學(xué)手段過程中，一些有識(shí)之士已經(jīng)意識(shí)到，傳統(tǒng)的板書教學(xué)模式仍然有其特有的優(yōu)點(diǎn)。如何將兩者在課堂教學(xué)中有機(jī)結(jié)合，一直是一個(gè)問題。手寫屏幕的出現(xiàn)使兩者有機(jī)、融洽地結(jié)合在一起成為了可能。

二 現(xiàn)代教學(xué)手段的特點(diǎn)及適用性分析

總體而言，目前應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)代教學(xué)手段主要是課堂上的Powerpoint軟件和課后的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。下面對(duì)它們各自的特點(diǎn)和適用性作簡(jiǎn)單的歸納和分析。

1 Powerpoint軟件作為教學(xué)手段的特點(diǎn)

Powerpoint軟件是目前被最廣泛采用的多媒體授課軟件。一定意義上來說，它改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：其一，課前備課方式有了極大的轉(zhuǎn)變。以前基于板書的授課過程，課前要進(jìn)行講稿梳理、板書設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，現(xiàn)在幾乎只需集中精力準(zhǔn)備好ppt。其二，課堂信息量出現(xiàn)了極大改變。以前基于板書的授課方式上，每個(gè)重要信息量的展示均需要板書來完成，這個(gè)過程占用了課堂大量時(shí)間，致使板書授課信息量大大降低。而ppt在信息展示過程中只需簡(jiǎn)單一鍵就能展示大量信息。

上述兩方面轉(zhuǎn)變均既有積極意義，也有消極意義。就備課方式而言，其積極意義在于，教師可以將更多的時(shí)間花費(fèi)在課堂知識(shí)的甄選和呈列方式上，由于有大量提示性的信息在授課過程中可以即時(shí)展示，所以往往講稿也不需花過多時(shí)間準(zhǔn)備。其消極意義在于，一旦ppt已經(jīng)存在，有些責(zé)任心不強(qiáng)的教師就失去了備課的動(dòng)力，甚至通過網(wǎng)絡(luò)直接下載別人ppt使用的情況也非常多見。

課堂信息量的加大，如果沒有輔之以更高效的講解方式，同樣可能出現(xiàn)問題。比如在講解過程中沒有用恰當(dāng)?shù)姆绞近c(diǎn)明關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，反而會(huì)讓學(xué)生出現(xiàn)注意力無法集中的問題。甚至有些教師害怕自己講解不熟練，將大量文字粘貼到ppt中，然后當(dāng)堂念讀，授課效果奇差。

2 其他可以采用的現(xiàn)代課堂教學(xué)手段的特點(diǎn)

各種視頻、音頻文件在課堂上同樣可以播放，用以展示一些很難用語言描述的實(shí)際教學(xué)案例。在過去傳統(tǒng)教學(xué)中，這類案例往往只能依靠簡(jiǎn)陋的教學(xué)模具來實(shí)現(xiàn)。

從直觀性角度來講，如果有高度仿真的教學(xué)模具，盡管它存在攜帶不方便的可能性，但在展示度上無疑還是超過視頻文件的。尤其近年來，面向高等教育的各種教學(xué)模具企業(yè)正不斷發(fā)育壯大。

此外，如前文所述，ppt授課方式固然有很多優(yōu)點(diǎn)，但在講課靈活性和重難點(diǎn)強(qiáng)調(diào)方面授課教師和聽課學(xué)生普遍反映不如板書效果好。如果有可以應(yīng)用屏幕手寫輸入的硬件環(huán)境，則ppt和板書兩種授課模式的優(yōu)點(diǎn)則可以統(tǒng)一起來。隨著電子信息技術(shù)不斷更新，近年手寫筆記本，甚至手寫大屏幕正被不斷推向市場(chǎng)，使得上述教學(xué)技術(shù)設(shè)想已經(jīng)成為可能。

3 基于互聯(lián)網(wǎng)的課外教學(xué)手段的特點(diǎn)

互聯(lián)網(wǎng)作為對(duì)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的補(bǔ)充，其重要作用正越來越多地引起高校教師們的注意。其作用主要體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：資料共享；收發(fā)作業(yè)和建立網(wǎng)絡(luò)題庫；網(wǎng)絡(luò)答疑。此外，網(wǎng)絡(luò)討論平臺(tái)中，還會(huì)出現(xiàn)學(xué)生問學(xué)生答的現(xiàn)象，這無疑提高了學(xué)生自己解決問題的能力。

4 CAI教學(xué)輔助軟件和仿真模擬的教學(xué)輔助的特點(diǎn)

CAI教學(xué)輔助軟件和仿真模擬既可以用于課堂教學(xué)展示，也可以用于課外教學(xué)訓(xùn)練。其教學(xué)功能與仿真模具類似，比仿真教學(xué)模具更好的特點(diǎn)在于，它可以實(shí)現(xiàn)虛擬的分解、局部解剖、模擬運(yùn)轉(zhuǎn)等更多、功能全面的功能，且展示度比視頻文件更高、更全面、清晰。此外，該類軟件還可以針對(duì)一個(gè)成套系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)等。

其局限性在于，目前這方面軟件開發(fā)的投資力度相對(duì)較低，因而企業(yè)開發(fā)欲望不高，目前已有的軟件，展示功能設(shè)置非常有限。

三 現(xiàn)代教學(xué)手段在工程類課程教學(xué)中的應(yīng)用

1 現(xiàn)代課堂教學(xué)手段在工程類課程教學(xué)中的應(yīng)用

現(xiàn)代課堂教學(xué)手段主要是基于Powerpoint軟件實(shí)現(xiàn)的多媒體教學(xué)手段。前文所述的是該手段的通用特點(diǎn)。就工程類課程而言，其獨(dú)有的特點(diǎn)在于可以充分地展示圖片、動(dòng)畫等各種信息。工程類課程往往涉及很多設(shè)備和實(shí)際結(jié)構(gòu)，這些設(shè)備和結(jié)構(gòu)在沒有實(shí)物參比的情況下往往很難用語言清晰描述，通過實(shí)物圖片甚至動(dòng)畫的展示，則可以達(dá)到讓學(xué)生一看就會(huì)，且學(xué)習(xí)后遺忘率較低。

然而對(duì)許多需要進(jìn)行運(yùn)行原理講解的設(shè)備和系統(tǒng)，僅有靜態(tài)的圖片或是簡(jiǎn)單的動(dòng)畫往往是不夠的。因此必要的視頻文件對(duì)這類教學(xué)來說是非常重要的，尤其在目前工廠、企業(yè)實(shí)習(xí)越來越難安排的現(xiàn)狀下，這些視頻文件可以使學(xué)生在課堂上達(dá)到熟悉現(xiàn)場(chǎng)的目的。

視頻文件的不足在于，視頻制作的技術(shù)條件對(duì)展示效果將有至關(guān)重要的影響，其中包括擺設(shè)角度、光線分布條件、圖像清晰度等各種因素。往往非常清晰到位的視頻文件非常難找。此外，視頻文件無法呈現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造，尤其是內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)過程。此時(shí)，CAI輔助教學(xué)軟件和仿真模擬軟件則具有了非常有益的補(bǔ)充作用。如前文所述，通過適當(dāng)?shù)能浖O(shè)計(jì)，學(xué)生甚至可以實(shí)現(xiàn)虛擬操作、虛擬設(shè)計(jì)等各種需要實(shí)踐鍛煉但又無法在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的實(shí)踐鍛煉環(huán)節(jié)。

2 現(xiàn)代課外教學(xué)手段在工程類課程教學(xué)中的應(yīng)用

如前文所述，當(dāng)代正處于知識(shí)、信息爆炸時(shí)期。同時(shí)，相應(yīng)的工程、設(shè)備種類也正不斷翻新、變更。然而課堂學(xué)時(shí)始終有限，對(duì)于許多工程類課程來說，課堂只能有時(shí)間指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)各類設(shè)備和工程系統(tǒng)，無法涉及過多的外延。然而隨著時(shí)代的變遷，工程類對(duì)象的外延正日新月異。信息化學(xué)習(xí)環(huán)境是信息技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境充分影響的產(chǎn)物，體現(xiàn)了信息時(shí)代的時(shí)代特點(diǎn)。[7]因而在課外給學(xué)生提供足夠的補(bǔ)充案例，引導(dǎo)他們按自己興趣自主學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)課堂之外設(shè)備或工程案例、對(duì)象即成為了目前工程類課程授課的一種必須。互聯(lián)網(wǎng)等課外輔助教學(xué)手段則使這個(gè)過程有了充分實(shí)施的平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

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