熱工類課程與現(xiàn)代信息技術(shù)整合模式的探索

郭玉獻　張學(xué)勇　馮艷　吳徐平

摘要：結(jié)合我校應(yīng)用物理專業(yè)綜合改革試點，針對建筑節(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)活動與學(xué)生知識體系建構(gòu)三個階段探討了熱工類少學(xué)時課程教學(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)

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）31-0250-02

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，是21世紀工科各類專業(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)性與實踐性都很強，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)課的模式來教學(xué)。隨著以網(wǎng)絡(luò)和計算機為核心的現(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，已成為當前教育的重點。在信息技術(shù)與課程整合的過程中，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，在具體的實踐過程中，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)新世紀創(chuàng)新型人才，澄清人們對現(xiàn)代信息技術(shù)與課程整合的認識誤區(qū)。本文將從以下三個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

對于一些非能源動力類專業(yè)，熱工類課程的開設(shè)通常屬于少學(xué)時課程，對我校建筑節(jié)能方向開設(shè)的熱工類課程來說更是如此。整個課程體系主要包括熱學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、熱工檢測儀表、熱工實驗、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)律為研究對象，這個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)成一個有機整體，通過有效整合，積極運用多媒體教學(xué)、仿真實驗等手段，能夠大大提高課堂教學(xué)效率，增強學(xué)生對專業(yè)的理解和興趣，促進學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，這對于少學(xué)時的熱工類課程教學(xué)不失為一個較為有效的方式。

在具體操作過程中，我們首先對課程內(nèi)容進行單獨整合，剔除了課程中的重復(fù)內(nèi)容，把整個熱工類課程體系整合成基礎(chǔ)知識、水蒸汽、制冷循環(huán)、濕空氣，以及傳熱和換熱器等五個模塊；其中，基礎(chǔ)知識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力循環(huán)；制冷循環(huán)模塊主要瞄準學(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，使學(xué)生對熱工類的基礎(chǔ)知識框架更為清晰。然后，我們以優(yōu)化后的熱工類課程知識為載體，把信息技術(shù)作為工具和手段滲透到課程教學(xué)之中；通過傳統(tǒng)熱工類教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)有機結(jié)合，給課堂教學(xué)注入了新的生機和活力，豐富了師生獲取信息的渠道，改善了學(xué)生認識和把握熱工理論的途徑和方法。但在信息技術(shù)運用的過程中，要圍繞教學(xué)目標，把握好信息技術(shù)使用的方法、時間和使用尺度。總體來看，熱工類課程的模塊化與現(xiàn)代信息技術(shù)的整合使整個學(xué)習(xí)過程更生動、形象與高效。

二、現(xiàn)代信息技術(shù)與課堂教學(xué)活動的整合

課堂教學(xué)活動整合的實質(zhì)是以先進的教育思路、教學(xué)理念為指導(dǎo)，以計算機和網(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、各個教學(xué)要素和環(huán)節(jié)經(jīng)過組合與重構(gòu)，促進傳統(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)模式很難達到新時期熱工類人才的培養(yǎng)目標，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)活動整合的關(guān)鍵，可以形成在信息化的教學(xué)環(huán)境中進行講授、演示、自主學(xué)習(xí)、討論學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和模擬實驗的氛圍。探究式學(xué)習(xí)過程對學(xué)生的探究能力、生活經(jīng)驗以及知識儲備要求都很高，而利用信息技術(shù)可以把要研究的對象及其物理本質(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)活動整合的過程中，主要經(jīng)歷兩個階段：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)性問題的提出，是整個探究式學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。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，提出要解決的核心問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和興趣；如何通過創(chuàng)設(shè)符合教學(xué)內(nèi)容要求的情景和提示新舊知識之間的聯(lián)系線索，幫助學(xué)生建構(gòu)知識鏈，是現(xiàn)代信息技術(shù)與課堂教學(xué)活動整合的關(guān)鍵。其次是提出假設(shè)，教育學(xué)家陶行知曾經(jīng)說過：發(fā)明千千萬萬，起點在一問。可見問題是引導(dǎo)和激發(fā)思維的基本線索；教學(xué)內(nèi)容問題化就是以一系列精心設(shè)計的類型豐富、質(zhì)量優(yōu)良的有效教學(xué)問題來貫穿教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生理解問題和解決問題的能力。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)生敢于面對問題，敢于提出假設(shè)的能力。教師這時需要重點關(guān)注的是，如何引導(dǎo)學(xué)生明確問題中固有的因果關(guān)系，如何正確推理，如何利用已有的經(jīng)驗知識和當前事物的相似關(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題的方式方法。在整個課堂教學(xué)過程中，讓學(xué)生帶著興趣思考，帶著問題離開。

三、現(xiàn)代信息技術(shù)與學(xué)生知識體系的整合

學(xué)生學(xué)習(xí)過程實際上是知識體系重新建構(gòu)的過程，分布式認識理論[3]認為，認知要素不是單一的，而是分散在個體內(nèi)、個體間、各種認知媒介、認知具體情境、所處的社會文化、社會系統(tǒng)以及社會發(fā)展歷史過程中的多要素的組合，這些認知要素共同構(gòu)成了一個認知事物的復(fù)雜多樣的分析系統(tǒng)。通過上述信息技術(shù)與課堂教學(xué)活動的整合，學(xué)生可以了解到所學(xué)的知識點在自己知識框架中的位置，了解到這些課程主要想解決什么問題，然后通過實驗驗證和共建知識網(wǎng)這樣的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)來不斷豐富與強化自己的知識庫。由于老師與學(xué)生在整合過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)生知識體系重構(gòu)的特點，安排相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)來引導(dǎo)學(xué)生逐步進入探究式學(xué)習(xí)的狀態(tài)。比如，新學(xué)期開始時，提前組織一個班的學(xué)生建立一個群，每周把本周教學(xué)進度和目標發(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)的計算機將正確與錯誤的評價以及提示、建議等信息及時地反饋給學(xué)生，使學(xué)生通過這一過程對課堂知識的理解更加深入。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，計算機還可以將學(xué)生不同的解題過程顯示在大屏幕上，在加深學(xué)生學(xué)習(xí)體驗的同時，教師也能從中獲得教學(xué)反饋信息，以便及時補救，實現(xiàn)真正意義上的分層教學(xué)和個性化教學(xué)。課后，教師可以把自己的教學(xué)感悟與心得體會在群里分享，師生可以在群里相互交流探討，形成多向互動的氛圍，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與效率。

從學(xué)生的角度來看，信息技術(shù)與學(xué)生知識體系的整合分為兩個階段，即實驗驗證與共建知識網(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，以促進學(xué)生全面發(fā)展為出發(fā)點和歸宿。實驗驗證的過程實際上是學(xué)生主動學(xué)習(xí)的過程，學(xué)生通過收集資料對要解決的問題進行驗證和拓展，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庫。共建知識網(wǎng)是根據(jù)人類思維具有聯(lián)想的特征，通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)平臺，師生之間逐漸建立起一個知識網(wǎng)絡(luò)；教師通過把不同資料進行整合，使這個知識網(wǎng)按照教學(xué)要求組成一個有機的整體，通過師生共建的知識網(wǎng)反過來又可以成為學(xué)生學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)的資料，由于知識網(wǎng)中的知識點是由學(xué)生自己參與創(chuàng)建的，所以學(xué)習(xí)起來印象也更為深刻。在整個教學(xué)過程中，課后學(xué)習(xí)的作用也不容忽視，校園網(wǎng)絡(luò)平臺的有效利用可以大大促進課堂教學(xué)，方便學(xué)生的課后學(xué)習(xí)，彌補課堂教學(xué)的缺陷。

另外，實踐教學(xué)是教學(xué)過程中必不可少的一個環(huán)節(jié)，它可以幫助學(xué)生掌握抽象的理論知識，驗證難以琢磨的自然規(guī)律；但是，隨著教法改進與教學(xué)深入，傳統(tǒng)實驗的弊端正逐漸展現(xiàn)。近年來，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，仿真實驗這種實踐教學(xué)模式的開展可以大大節(jié)約教學(xué)成本、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，加強學(xué)生對相關(guān)熱工知識的綜合運用能力，從而成為現(xiàn)代信息技術(shù)與實踐教學(xué)整合的一個亮點。

綜上所述，通過對現(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)活動以及學(xué)生知識體系構(gòu)建三個方面對整合的思路與方式進行了探索，提出構(gòu)建探究式的多媒體教學(xué)課件，促進各種教學(xué)資源的相互融合，可以實現(xiàn)教學(xué)活動從教師主體向?qū)W生主體的轉(zhuǎn)變，最終實現(xiàn)學(xué)生的認知體驗向更高層次過渡。

參考文獻：

[1]張學(xué)學(xué).熱工基礎(chǔ)[M].第二版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]韓立福.韓立福：有效教學(xué)法[M].北京：首都師范大學(xué)出版社，2012.

[3]周國梅，傅小蘭.分布式認知——一種新的認知觀點[J].心理科學(xué)進展，2002，（2）：147-153.