工科專業課程教學引入環節的認識與實踐

（國防科技大學航天科學與工程學院，湖南 長沙 410073）

摘要：工科專業課程概念多、專業術語多，不重視引入環節容易影響教學效果。本文首先從認知結構構建、引導式教學思想和激發創新思考三個方面說明了專業課程教學引入環節的重要性，然后以專業課程“航天系統應用系列之衛星導航”為例，介紹了教學引入環節的實踐。

關鍵詞：工科專業課程；引入環節；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，目的是培養大學生利用基礎知識解決專業問題的能力。由于工科專業課程通常具有概念多、專業術語多及體系冗雜等特點，對剛剛入門的大學生來說，大量的專業術語和專業理論公式容易成為學習進程中的攔路虎。本文所說的“引入環節”主要指專業課程教學初始階段的引入。在課程教學的初始階段，如果不重視引入環節直接開展教學，很容易使學生產生“望而生畏”、“知難而退”等心理，影響教學效果。但根據作者的經歷，在工科專業課程教學初始階段忽略或弱化引入環節，采用直接的開門見山的方式開展教學的并不在少數。缺乏引導環節的專業課程教學往往使學生開始就面對大量的專業知識，“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、對專業課程教學引入環節重要性的認識

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

1.合適的引入環節有利于學生認知結構的構建，符合認知學習理論。認知結構，就是學生已經獲得的知識內容和組織結構。認知學習理論認為，學習是學習者內部認知結構的變化。學習過程是內部認知結構的組織與重新組織的過程。學生原有的認知結構中的有關知識，是學習新知識的關鍵，學習是以早期獲得的實際經驗為基礎的。任何脫離學生已有經驗的教學，都是違反學習規律的，不會有好的效果。合適的教學引入環節可以建立專業課程與學生已有經驗和知識結構的聯系，從而有利于學生在原有認知機構的基礎上學習課程新知識。如可以通過合理設計案例或合理回顧基礎知識，使學生從已有經驗的角度了解本專業課程研究問題，從而能從自身知識結構解釋專業課程，順利實現認知同化。當然，在設計引入環節前，老師需要對學生的知識基礎做充分的調研了解。

2.重視專業課程引入環節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動和發揮學生在學習中的主體作用，有利于學生主動獲取知識、發展能力；更能激發學生的內在學習動機，使內在動機與責任感相結合。因此，引導式教學是適應大學生自主創新能力培養的一種重要模式，近年來受到廣泛推廣和應用。專業課程的引入環節可以看作引導式教學在課程初始階段的應用。可以設計引入環節使學生從自身經驗了解課程，可以從生活中事例出發提出一個技術問題，引導學生思考解決如何解決問題，需要哪些專業知識，從而引導學生順利進入專業課程的學習。引入環節的目的就是消除專業課程的陌生感，激發學生的內在學習動機和興趣，激發學生學習專業課程的主動性。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.恰當的引入環節有利于激發學生的創新思考。創新能力就是人們產生新認識，新思想和創造新事物的能力。在競爭激烈的知識經濟時代，大學生創新能力的高低直接關系到我國的整體創新能力和綜合國力。每個專業課程的知識體系都是在一定的需求背景條件下，解決某些專業問題而研究建立的。在專業課程的引入環節，如果交代清楚專業課程所研究的專業問題，給出其他專業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生。通過合適的引入環節，學生對所學專業課程會有更深刻的認識，不僅理解本專業課程形成和發展的思路，也對其他相關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，從而產生新的思考和嘗試，從而有利于激發創新思想的產生。

二、專業課程教學引入環節的實踐

下面以專業課程“航天系統應用系列之衛星導航”為例，介紹作者教學引入環節的實踐。衛星導航是面向航天專業本科生的一門專業課程，目的在于以衛星導航為例介紹航天系統應用技術。從課程性質上分析，衛星導航是衛星技術的應用，其內容涉及到衛星軌道、衛星通信、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，對衛星技術基礎知識比較熟悉，但對定位測速測姿等導航專業知識缺乏了解，而衛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星導航技術，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，面對專業概念和專業公式就容易產生畏難情緒。針對上述情況分析，作者在該課程教學中增大了引入環節的比重，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星導航所解決的問題及衛星導航的重要價值，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，包括位置、速度、姿態等，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驗，自然地引入了導航的概念，并使之迅速內化為自己的認知，后續衛星導航課程的專業知識都會建立在導航的概念上，有利于實現衛星導航專業知識的構建。

引入環節的第二步是讓學生了解導航的常用技術方法。還是從學生容易理解的場景出發，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，如果我們用衛星代替星星，大家都有衛星軌道等相關知識基礎，我們知道衛星的位置，則能夠利用衛星確定我們自己的位置，這就是衛星導航方法。這里我們從學生經驗出發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；而衛星導航需要有足夠的衛星，且要接收衛星信號），從而很容易激發學生的創新思維，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。

引入環節的最后是激發學生對衛星導航學習的興趣。GPS衛星導航很多學生都聽說過，現在的手機導航、汽車導航中也常常用到。通過一些GPS衛星導航系統的應用實例和我國正在建設的“北斗”衛星導航系統的介紹，使學生認識到衛星導航所具有的廣闊前景和重要意義。本部分的教學激發了學生對衛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。