工科專業(yè)課程教學引入環(huán)節(jié)的認識與實踐

（國防科技大學航天科學與工程學院，湖南 長沙 410073）

摘要：工科專業(yè)課程概念多、專業(yè)術(shù)語多，不重視引入環(huán)節(jié)容易影響教學效果。本文首先從認知結(jié)構(gòu)構(gòu)建、引導式教學思想和激發(fā)創(chuàng)新思考三個方面說明了專業(yè)課程教學引入環(huán)節(jié)的重要性，然后以專業(yè)課程“航天系統(tǒng)應用系列之衛(wèi)星導航”為例，介紹了教學引入環(huán)節(jié)的實踐。

關(guān)鍵詞：工科專業(yè)課程；引入環(huán)節(jié)；引導式教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）21-0230-02

工科專業(yè)課程一般設置在大學生高等教育階段的后半段，目的是培養(yǎng)大學生利用基礎(chǔ)知識解決專業(yè)問題的能力。由于工科專業(yè)課程通常具有概念多、專業(yè)術(shù)語多及體系冗雜等特點，對剛剛?cè)腴T的大學生來說，大量的專業(yè)術(shù)語和專業(yè)理論公式容易成為學習進程中的攔路虎。本文所說的“引入環(huán)節(jié)”主要指專業(yè)課程教學初始階段的引入。在課程教學的初始階段，如果不重視引入環(huán)節(jié)直接開展教學，很容易使學生產(chǎn)生“望而生畏”、“知難而退”等心理，影響教學效果。但根據(jù)作者的經(jīng)歷，在工科專業(yè)課程教學初始階段忽略或弱化引入環(huán)節(jié)，采用直接的開門見山的方式開展教學的并不在少數(shù)。缺乏引導環(huán)節(jié)的專業(yè)課程教學往往使學生開始就面對大量的專業(yè)知識，“只見樹木，不見森林”，由于缺乏對背景和全局的了解，學習的知識很難做到活學活用。

一、對專業(yè)課程教學引入環(huán)節(jié)重要性的認識

俗話講“萬事開頭難”，對于專業(yè)課程學習同樣如此。作者認為，引入環(huán)節(jié)是工科專業(yè)課程教學的重要階段，必須引起足夠重視。

1.合適的引入環(huán)節(jié)有利于學生認知結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，符合認知學習理論。認知結(jié)構(gòu)，就是學生已經(jīng)獲得的知識內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)。認知學習理論認為，學習是學習者內(nèi)部認知結(jié)構(gòu)的變化。學習過程是內(nèi)部認知結(jié)構(gòu)的組織與重新組織的過程。學生原有的認知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)知識，是學習新知識的關(guān)鍵，學習是以早期獲得的實際經(jīng)驗為基礎(chǔ)的。任何脫離學生已有經(jīng)驗的教學，都是違反學習規(guī)律的，不會有好的效果。合適的教學引入環(huán)節(jié)可以建立專業(yè)課程與學生已有經(jīng)驗和知識結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，從而有利于學生在原有認知機構(gòu)的基礎(chǔ)上學習課程新知識。如可以通過合理設計案例或合理回顧基礎(chǔ)知識，使學生從已有經(jīng)驗的角度了解本專業(yè)課程研究問題，從而能從自身知識結(jié)構(gòu)解釋專業(yè)課程，順利實現(xiàn)認知同化。當然，在設計引入環(huán)節(jié)前，老師需要對學生的知識基礎(chǔ)做充分的調(diào)研了解。

2.重視專業(yè)課程引入環(huán)節(jié)與引導式教學思想相一致。引導式教學提倡通過問題等方式啟發(fā)引導學生學習新知識、新概念。作為一種積極的雙向教學模式，引導式的教學模式更能充分調(diào)動和發(fā)揮學生在學習中的主體作用，有利于學生主動獲取知識、發(fā)展能力；更能激發(fā)學生的內(nèi)在學習動機，使內(nèi)在動機與責任感相結(jié)合。因此，引導式教學是適應大學生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一種重要模式，近年來受到廣泛推廣和應用。專業(yè)課程的引入環(huán)節(jié)可以看作引導式教學在課程初始階段的應用。可以設計引入環(huán)節(jié)使學生從自身經(jīng)驗了解課程，可以從生活中事例出發(fā)提出一個技術(shù)問題，引導學生思考解決如何解決問題，需要哪些專業(yè)知識，從而引導學生順利進入專業(yè)課程的學習。引入環(huán)節(jié)的目的就是消除專業(yè)課程的陌生感，激發(fā)學生的內(nèi)在學習動機和興趣，激發(fā)學生學習專業(yè)課程的主動性。該目的和引導式教學思想不謀而合，只是引導式教學思想可用于教學的各個階段，具有更廣泛的意義。

3.恰當?shù)囊氕h(huán)節(jié)有利于激發(fā)學生的創(chuàng)新思考。創(chuàng)新能力就是人們產(chǎn)生新認識，新思想和創(chuàng)造新事物的能力。在競爭激烈的知識經(jīng)濟時代，大學生創(chuàng)新能力的高低直接關(guān)系到我國的整體創(chuàng)新能力和綜合國力。每個專業(yè)課程的知識體系都是在一定的需求背景條件下，解決某些專業(yè)問題而研究建立的。在專業(yè)課程的引入環(huán)節(jié)，如果交代清楚專業(yè)課程所研究的專業(yè)問題，給出其他專業(yè)解決同樣問題的思路和嘗試，則會大大開闊學生眼界，也激發(fā)學生利用其他學科知識或方式解決同樣問題的熱情。著名科學家錢學森認為，創(chuàng)造性思維往往在不同學科知識和思維方式的交叉滲透中產(chǎn)生。通過合適的引入環(huán)節(jié)，學生對所學專業(yè)課程會有更深刻的認識，不僅理解本專業(yè)課程形成和發(fā)展的思路，也對其他相關(guān)課程的思路增進了解，必然有利于多種思維方式的交叉碰撞，從而產(chǎn)生新的思考和嘗試，從而有利于激發(fā)創(chuàng)新思想的產(chǎn)生。

二、專業(yè)課程教學引入環(huán)節(jié)的實踐

下面以專業(yè)課程“航天系統(tǒng)應用系列之衛(wèi)星導航”為例，介紹作者教學引入環(huán)節(jié)的實踐。衛(wèi)星導航是面向航天專業(yè)本科生的一門專業(yè)課程，目的在于以衛(wèi)星導航為例介紹航天系統(tǒng)應用技術(shù)。從課程性質(zhì)上分析，衛(wèi)星導航是衛(wèi)星技術(shù)的應用，其內(nèi)容涉及到衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星通信、導航定位、測速測姿等多個方面。從教學對象上分析，學生是航天專業(yè)，對衛(wèi)星技術(shù)基礎(chǔ)知識比較熟悉，但對定位測速測姿等導航專業(yè)知識缺乏了解，而衛(wèi)星導航所要解決的問題恰恰是導航定位測速測姿等問題。因此，如果開門見山地介紹衛(wèi)星導航技術(shù)，學生對課程的重要性缺乏足夠的認識，學習的積極性和主動性就會受到影響，面對專業(yè)概念和專業(yè)公式就容易產(chǎn)生畏難情緒。針對上述情況分析，作者在該課程教學中增大了引入環(huán)節(jié)的比重，專門利用1個學時進行課程引入，目的在于幫助學生充分克服導航知識欠缺這個攔路虎，幫助學生充分認清衛(wèi)星導航所解決的問題及衛(wèi)星導航的重要價值，增加學生學習的積極性和主動性。

為了引入導航的概念，作者從學生大都有的“看地圖找路”的情景說起，你手上有張地圖，要到某個地方去，你需要確定的第一件事情是什么？大家很容易想到首先要確定自己在哪里，這就是對自己的導航定位。下面很容易引出導航的概念，導航的字面意義是“引導航行”，其狹義的概念就是確定自身運動狀態(tài)，包括位置、速度、姿態(tài)等，這對于導彈、飛機、艦船等的飛行或行駛都具有重要意義。這里利用學生已有的經(jīng)驗，自然地引入了導航的概念，并使之迅速內(nèi)化為自己的認知，后續(xù)衛(wèi)星導航課程的專業(yè)知識都會建立在導航的概念上，有利于實現(xiàn)衛(wèi)星導航專業(yè)知識的構(gòu)建。

引入環(huán)節(jié)的第二步是讓學生了解導航的常用技術(shù)方法。還是從學生容易理解的場景出發(fā)，如果你從某個你知道的路口往南走了10分鐘，又往西走了10分鐘，你又知道你的行走速度大概是1分鐘100米，你也很容易在地圖上大概估算出你現(xiàn)在的位置，這就是慣性導航的方法；大家都知道看北極星可以找到北方，不容易迷失方向，事實上觀察星星不僅可以辨別方向，還可以大概確定自己的位置，這就是天文導航方法；天文導航中的星星離我們很遠，如果我們用衛(wèi)星代替星星，大家都有衛(wèi)星軌道等相關(guān)知識基礎(chǔ)，我們知道衛(wèi)星的位置，則能夠利用衛(wèi)星確定我們自己的位置，這就是衛(wèi)星導航方法。這里我們從學生經(jīng)驗出發(fā)介紹了三種常用導航方法，學生一方面對導航基本方法有了深入了解，另一方面很容易想到各種導航的特點（如慣性導航是航跡推算，時間越長精度越差；天文導航需要天文信息，一般精度有限；而衛(wèi)星導航需要有足夠的衛(wèi)星，且要接收衛(wèi)星信號），從而很容易激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，有利于在未來的研究和應用中利用多種手段取長補短解決導航問題。

引入環(huán)節(jié)的最后是激發(fā)學生對衛(wèi)星導航學習的興趣。GPS衛(wèi)星導航很多學生都聽說過，現(xiàn)在的手機導航、汽車導航中也常常用到。通過一些GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應用實例和我國正在建設的“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)的介紹，使學生認識到衛(wèi)星導航所具有的廣闊前景和重要意義。本部分的教學激發(fā)了學生對衛(wèi)星導航課程重要性的認識，學生學習的主動性和積極性顯著提高。

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收稿日期：2016-11-28

作者簡介：張紅良（1981-），男，漢族，江蘇沛縣人，講師，研究方向：航空宇航科學與技術(shù)。