工科專業(yè)課程教學(xué)引入環(huán)節(jié)的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐

（國(guó)防科技大學(xué)航天科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410073）

摘要：工科專業(yè)課程概念多、專業(yè)術(shù)語(yǔ)多，不重視引入環(huán)節(jié)容易影響教學(xué)效果。本文首先從認(rèn)知結(jié)構(gòu)構(gòu)建、引導(dǎo)式教學(xué)思想和激發(fā)創(chuàng)新思考三個(gè)方面說(shuō)明了專業(yè)課程教學(xué)引入環(huán)節(jié)的重要性，然后以專業(yè)課程“航天系統(tǒng)應(yīng)用系列之衛(wèi)星導(dǎo)航”為例，介紹了教學(xué)引入環(huán)節(jié)的實(shí)踐。

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

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）21-0230-02

工科專業(yè)課程一般設(shè)置在大學(xué)生高等教育階段的后半段，目的是培養(yǎng)大學(xué)生利用基礎(chǔ)知識(shí)解決專業(yè)問(wèn)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(yǔ)多及體系冗雜等特點(diǎn)，對(duì)剛剛?cè)腴T的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，大量的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和專業(yè)理論公式容易成為學(xué)習(xí)進(jìn)程中的攔路虎。本文所說(shuō)的“引入環(huán)節(jié)”主要指專業(yè)課程教學(xué)初始階段的引入。在課程教學(xué)的初始階段，如果不重視引入環(huán)節(jié)直接開(kāi)展教學(xué)，很容易使學(xué)生產(chǎn)生“望而生畏”、“知難而退”等心理，影響教學(xué)效果。但根據(jù)作者的經(jīng)歷，在工科專業(yè)課程教學(xué)初始階段忽略或弱化引入環(huán)節(jié)，采用直接的開(kāi)門見(jiàn)山的方式開(kāi)展教學(xué)的并不在少數(shù)。缺乏引導(dǎo)環(huán)節(jié)的專業(yè)課程教學(xué)往往使學(xué)生開(kāi)始就面對(duì)大量的專業(yè)知識(shí)，“只見(jiàn)樹(shù)木，不見(jiàn)森林”，由于缺乏對(duì)背景和全局的了解，學(xué)習(xí)的知識(shí)很難做到活學(xué)活用。

一、對(duì)專業(yè)課程教學(xué)引入環(huán)節(jié)重要性的認(rèn)識(shí)

俗話講“萬(wàn)事開(kāi)頭難”，對(duì)于專業(yè)課程學(xué)習(xí)同樣如此。作者認(rèn)為，引入環(huán)節(jié)是工科專業(yè)課程教學(xué)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(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，符合認(rèn)知學(xué)習(xí)理論。認(rèn)知結(jié)構(gòu)，就是學(xué)生已經(jīng)獲得的知識(shí)內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)。認(rèn)知學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者內(nèi)部認(rèn)知結(jié)構(gòu)的變化。學(xué)習(xí)過(guò)程是內(nèi)部認(rèn)知結(jié)構(gòu)的組織與重新組織的過(guò)程。學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)知識(shí)，是學(xué)習(xí)新知識(shí)的關(guān)鍵，學(xué)習(xí)是以早期獲得的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。任何脫離學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)，都是違反學(xué)習(xí)規(guī)律的，不會(huì)有好的效果。合適的教學(xué)引入環(huán)節(jié)可以建立專業(yè)課程與學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，從而有利于學(xué)生在原有認(rèn)知機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)課程新知識(shí)。如可以通過(guò)合理設(shè)計(jì)案例或合理回顧基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生從已有經(jīng)驗(yàn)的角度了解本專業(yè)課程研究問(wèn)題，從而能從自身知識(shí)結(jié)構(gòu)解釋專業(yè)課程，順利實(shí)現(xiàn)認(rèn)知同化。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)引入環(huán)節(jié)前，老師需要對(duì)學(xué)生的知識(shí)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(dǎo)式教學(xué)思想相一致。引導(dǎo)式教學(xué)提倡通過(guò)問(wèn)題等方式啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)、新概念。作為一種積極的雙向教學(xué)模式，引導(dǎo)式的教學(xué)模式更能充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用，有利于學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)、發(fā)展能力；更能激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，使內(nèi)在動(dòng)機(jī)與責(zé)任感相結(jié)合。因此，引導(dǎo)式教學(xué)是適應(yīng)大學(xué)生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一種重要模式，近年來(lái)受到廣泛推廣和應(yīng)用。專業(yè)課程的引入環(huán)節(jié)可以看作引導(dǎo)式教學(xué)在課程初始階段的應(yīng)用。可以設(shè)計(jì)引入環(huán)節(jié)使學(xué)生從自身經(jīng)驗(yàn)了解課程，可以從生活中事例出發(fā)提出一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考解決如何解決問(wèn)題，需要哪些專業(yè)知識(shí)，從而引導(dǎo)學(xué)生順利進(jìn)入專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。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(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的主動(dòng)性。該目的和引導(dǎo)式教學(xué)思想不謀而合，只是引導(dǎo)式教學(xué)思想可用于教學(xué)的各個(gè)階段，具有更廣泛的意義。

3.恰當(dāng)?shù)囊氕h(huán)節(jié)有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思考。創(chuàng)新能力就是人們產(chǎn)生新認(rèn)識(shí)，新思想和創(chuàng)造新事物的能力。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，大學(xué)生創(chuàng)新能力的高低直接關(guān)系到我國(guó)的整體創(chuàng)新能力和綜合國(guó)力。每個(gè)專業(yè)課程的知識(shí)體系都是在一定的需求背景條件下，解決某些專業(yè)問(wèn)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(wèn)題，給出其他專業(yè)解決同樣問(wèn)題的思路和嘗試，則會(huì)大大開(kāi)闊學(xué)生眼界，也激發(fā)學(xué)生利用其他學(xué)科知識(shí)或方式解決同樣問(wèn)題的熱情。著名科學(xué)家錢學(xué)森認(rèn)為，創(chuàng)造性思維往往在不同學(xué)科知識(shí)和思維方式的交叉滲透中產(chǎn)生。通過(guò)合適的引入環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)課程會(huì)有更深刻的認(rèn)識(shí)，不僅理解本專業(yè)課程形成和發(fā)展的思路，也對(duì)其他相關(guān)課程的思路增進(jìn)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(xué)引入環(huán)節(jié)的實(shí)踐

下面以專業(yè)課程“航天系統(tǒng)應(yīng)用系列之衛(wèi)星導(dǎo)航”為例，介紹作者教學(xué)引入環(huán)節(jié)的實(shí)踐。衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航為例介紹航天系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)。從課程性質(zhì)上分析，衛(wèi)星導(dǎo)航是衛(wèi)星技術(shù)的應(yīng)用，其內(nèi)容涉及到衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星通信、導(dǎo)航定位、測(cè)速測(cè)姿等多個(gè)方面。從教學(xué)對(duì)象上分析，學(xué)生是航天專業(yè)，對(duì)衛(wèi)星技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)比較熟悉，但對(duì)定位測(cè)速測(cè)姿等導(dǎo)航專業(yè)知識(shí)缺乏了解，而衛(wèi)星導(dǎo)航所要解決的問(wèn)題恰恰是導(dǎo)航定位測(cè)速測(cè)姿等問(wèn)題。因此，如果開(kāi)門見(jiàn)山地介紹衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，學(xué)生對(duì)課程的重要性缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性就會(huì)受到影響，面對(duì)專業(yè)概念和專業(yè)公式就容易產(chǎn)生畏難情緒。針對(duì)上述情況分析，作者在該課程教學(xué)中增大了引入環(huán)節(jié)的比重，專門利用1個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行課程引入，目的在于幫助學(xué)生充分克服導(dǎo)航知識(shí)欠缺這個(gè)攔路虎，幫助學(xué)生充分認(rèn)清衛(wèi)星導(dǎo)航所解決的問(wèn)題及衛(wèi)星導(dǎo)航的重要價(jià)值，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

為了引入導(dǎo)航的概念，作者從學(xué)生大都有的“看地圖找路”的情景說(shuō)起，你手上有張地圖，要到某個(gè)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(duì)自己的導(dǎo)航定位。下面很容易引出導(dǎo)航的概念，導(dǎo)航的字面意義是“引導(dǎo)航行”，其狹義的概念就是確定自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括位置、速度、姿態(tài)等，這對(duì)于導(dǎo)彈、飛機(jī)、艦船等的飛行或行駛都具有重要意義。這里利用學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)，自然地引入了導(dǎo)航的概念，并使之迅速內(nèi)化為自己的認(rèn)知，后續(xù)衛(wèi)星導(dǎo)航課程的專業(yè)知識(shí)都會(huì)建立在導(dǎo)航的概念上，有利于實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航專業(yè)知識(shí)的構(gòu)建。

引入環(huán)節(jié)的第二步是讓學(xué)生了解導(dǎo)航的常用技術(shù)方法。還是從學(xué)生容易理解的場(chǎng)景出發(fā)，如果你從某個(gè)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(dǎo)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(shí)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(dǎo)航方法；天文導(dǎo)航中的星星離我們很遠(yuǎn)，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(shí)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(dǎo)航方法。這里我們從學(xué)生經(jīng)驗(yàn)出發(fā)介紹了三種常用導(dǎo)航方法，學(xué)生一方面對(duì)導(dǎo)航基本方法有了深入了解，另一方面很容易想到各種導(dǎo)航的特點(diǎn)（如慣性導(dǎo)航是航跡推算，時(shí)間越長(zhǎng)精度越差；天文導(dǎo)航需要天文信息，一般精度有限；而衛(wèi)星導(dǎo)航需要有足夠的衛(wèi)星，且要接收衛(wèi)星信號(hào)），從而很容易激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，有利于在未來(lái)的研究和應(yīng)用中利用多種手段取長(zhǎng)補(bǔ)短解決導(dǎo)航問(wèn)題。

引入環(huán)節(jié)的最后是激發(fā)學(xué)生對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)習(xí)的興趣。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航很多學(xué)生都聽(tīng)說(shuō)過(guò)，現(xiàn)在的手機(jī)導(dǎo)航、汽車導(dǎo)航中也常常用到。通過(guò)一些GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例和我國(guó)正在建設(shè)的“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的介紹，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到衛(wèi)星導(dǎo)航所具有的廣闊前景和重要意義。本部分的教學(xué)激發(fā)了學(xué)生對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航課程重要性的認(rèn)識(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性顯著提高。

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收稿日期：2016-11-28

作者簡(jiǎn)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(xué)與技術(shù)。