圖示化問題導向的創新教學方法探索

徐從裕　王標

摘要：針對《檢測技術》專業課教學中存在的文字描述難以達意的問題，以及提高學生對實驗教學中的問題導向教學方法的理解和興趣，在問題導向中采用了圖示化的創新教學方法，將一個科研問題以多重觀察視角展示給大家，借此方式調動學生觀察事物的積極性和能動性。圖示化問題導向的創新教學方法，不僅能夠引導學生以多方位角度思考問題，擺脫已有條條框框的束縛，而且能夠有效激發學生的想象力和創造力，增強學生對專業課知識的理解和記憶，起到了良好的教學效果。

關鍵詞：創新教學；問題導向；圖示化；觀察視角；思維方式

中圖分類號：TH71 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）50-0119-03

《檢測技術》是一門綜合性技術，它涉及到傳感器技術、電子技術、光電技術、控制技術、計算機技術、數據處理技術、精密機械設計技術等眾多基礎理論和基礎技術。《檢測技術》課程以注重學科基礎為宗旨，著重敘述基本的檢測原理、檢測方法、系統框圖、應用實例和檢測新技術，建立設計檢測過程的整體概念。著重培養學生靈活合理地應用所學的基礎知識，全面考慮精度、穩定性、經濟性、可行性、壽命、使用維修方便性與環境適應性等方面的各種要求，本課程可以實現培養要求中的從選擇、發現測量原理、測量方法入手，設計開發各類測試系統；或掌握現有檢測儀器設備的性能，并合理選用；對測量值進行誤差分析、驗證并加以控制的綜合業務能力。培養寬厚型、復合型、開放型、創新型的高層次、高水平、高素質優秀人才。

本文以《檢測技術》部分知識點為例探討“圖示化問題導向”的創新教學方法。

一、問題導向的教學方法

專業課教科書涉及到的知識面較廣，每一個知識點所給的篇幅又較少，如果沒有合適的教學方法，很容易導致“教”的機械、“學”的枯燥。針對這種情況，在“教”的過程中，結合《檢測技術》的培養目標，引入了“問題導向”的教學思路，則在很大程度上能夠將《檢測技術》的知識點與生產、生活和科研更好地銜接在一起，對培養學生的獨立思考能力、激發學生的想象力和創造力都會起到事半功倍的效果。教科書傳授的知識點是這個知識點的科學原理，具體體現在一個傳感器上就是這個知識點的測量原理。對于很多知識點的了解和掌握，一般都可以通過教科書及文獻的閱讀獲知，如果照本宣科地進行知識點教學，而沒有對該知識點在實踐應用中存在的問題進行深度挖掘，學生就會對知識點及相關知識點的學習失去熱情，進而進入到機械地“教”和機械地“學”的循環之中。

教學1：轉速測量，如圖1所示。轉速測量首先想到的知識點就是計數法，包括頻率法和周期法。計數法測量原理一目了然，學生也是按照這個慣性思路考慮這個問題的，只要涉及到轉速測量，想到的就是計數法，似乎已成為墨守成規的教學慣例，對學生的“學”產生很大影響。但對轉速測量進行深度挖掘時，即提出超低轉速測量這一問題時，如航空航天研究用的轉臺[1]，這里的轉臺轉速可能低至0.00001°/s，對應于轉速為0.00000167r/min，學生就會發現計數法對于超低轉速測量時所存在的問題，進而引導學生以多視角來觀察問題解決問題，由此自然而然地將“相關法”的位移測量這一知識點引入到超低轉速測量方面，這種以“問題導向”的創新教學方法，不僅能強化學生對知識點的深度學習，而且對于打開學生的思路也非常有利。

頻率法轉速測量值n的表達式如式（1）所示：

二、圖示化的問題觀察視角

一個問題的提出以及闡述一個問題，單純靠言語表達很難準確把問題的本質展示出來，“聽”只是獲知外部世界的一個渠道，而“看”則能將問題以圖示化方式反映在大腦中，因此將“看”與“聽”結合在一起，使學生更容易形成立體思維，對問題的觀察與解釋也就更加全面。

教學2：動平衡測量，如圖2所示。高速公路發展促使汽車行駛性能的提高，其中影響汽車行駛性能之一的因素是汽車車輪的高速旋轉不平衡，汽車車輪旋轉不平衡也是汽車產生振動的一個主要原因，因此，在講到振動這一知識點時，可以鼓勵學生課后觀察汽車車輪的車轂，進而分析車轂邊緣平衡鉛塊的作用。觀察到平衡鉛塊在車轂邊緣處大體有如下分布，如圖2所示。

當給出圖2（a）的圖示時，學生比較容易理解平衡質量塊1的作用，也可以用兩個平衡質量塊2（虛線所示）代替，一個平衡質量塊1與兩個平衡質量塊2的作用等同，學生就會思考等同的具體條件是什么。

給出圖2（b）的圖示時，學生最初會有這樣的疑惑，兩個重量相同的平衡質量塊3在對稱的位置上是否是多余的問題。在圖示化問題后，學生對靜平衡與動平衡的原理以及如何檢測這類振動就有了新的理解。

教學3：跌落試驗，如圖3所示。物體在運輸過程中或高精密儀器設備中的關鍵器件在惡劣環境中運行時，都要受到不同程度上的沖擊，因此，如何定量研究物體或關鍵器件的抗沖擊能力以及減震裝置的減震性能，就需要建立“物體跌落試驗裝置”，如圖3所示。

講解前，拿起黑板擦以一定的高度自由落下，然后問學生，如果需要以大于1g的加速度對黑板擦進行跌落試驗，應該怎么做？其中“抬高黑板擦再自由跌落”以及“給黑板擦施加一個初速度后再跌落”就是兩種回答。

上述問題的回答并不說明學生書本知識掌握的不足，若按照圖3進行講解時，只要給出加速度定義以及橡膠墊減震所起到的緩沖時間作用，學生們很快就非常明白了。這個例子也向學生闡明了減震的意義，這種與實際緊密聯系的教學方法，能夠提高學生對知識理解的深度。由此可見，“圖示化問題導向”的教學方法對打開學生的思路，擺脫條條框框的束縛有著極其重要的意義。

對于圖3的物體跌落試驗，首先通過能量守恒獲取物體m的跌落速度v，如式（5）所示。

三、創新教學活動的形式和內容

課堂上的教學不是“教”的過程，而是“教”與“學”的互動過程。“教”與“學”互動不僅僅是老師與學生的“提問”與“回答”，而應賦予更多的教學含義，如：能調動學生思維活動的“問題導向”教學；引導學生以多個視角觀察問題的“圖示化”教學；鼓勵學生間相互討論完成的“課堂練習”作業；鼓勵學生組成多個小組在課程學習期間各自獨立完成一項具體的“檢測技術”方案，并以PPT形式登上講臺講解和辯論；試卷中增加一道或兩道有關“檢測技術”的自由發揮題，發揮學生的綜合知識運用能力以及對事物的觀察力、理解力和創造力等。endprint

對于課程教學內容的講解，贊同武漢理工大學高等教育研究所的劉智運老師的觀點[2]：“在課堂教學中師生互動花的時間多些，這就要求教師講課要‘少而精，做到‘精講多練”以及“深入淺出講解難點，引導學生開動腦筋，用較少的時間和精力使學生掌握較多的知識和技能。”

四、結束語

專業課的教學過程，不僅是傳授知識的過程，也是教師自身不斷提升的過程。對于教師而言，單純從教學到教學是遠遠不夠的，教師必須站在知識的前沿，將教學與科研有機地結合在一起，用自身科研的體會、科研方法及創新性成果不斷豐富和補充教學內容，配上教師講課的激情、課堂氛圍的掌控，才能對知識點的講解變得更加生動和有效。

參考文獻：

[1]王明元，余海盛，楊連春，等.一種超低速轉臺速率指標的測量方法[J].宇航計測技術，2013，33（4）：21-23，38.

[2]劉智運.必須重視大學教學方法的改革與創新[J].教學研究，2010，33（1）：33-37.

Abstract：In view of the difficult problem of the text description in the teaching of the "detection technology" and to improve the students' understanding and interest in the problem-oriented innovative teaching methods，a graphical problem-oriented experimental teaching method is adopted，which can help students observe a scientific research problem in multiple perspectives with enthusiasm and initiative. Graphical problem-oriented innovative teaching method not only can guide students to think in multi-directional perspective and get rid of the constraints of the existing rules，and also can effectively stimulate students' imagination and creativity，and enhance students' understanding and memory of professional course knowledge，and a good teaching effect is acquired.

Key words：innovative teaching；problem orientation；graphical representation；observation perspective；thinking modeendprint