数学课堂培养学生创新能力【在互动课堂上培养创新能力】

　　摘要：本文以水力学课程为例，从培养给水排水工程专业应用型人才出发，以提高教学质量为目的，从互动式课堂教学、教学方法与教学手段的选择以及实验教学等几个方面，对专业课程的教学方法进行了初步探讨。
　　关键词：应用型；给水排水；水力学；教学方法
　　中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2012）23-0089-02
　　地方本科院校给水排水类应用型人才的技术应用能力培养主要表现为：学生既掌握系统的给水排水理论知识，又能应用所学理论知识解决企业生产、建设、管理、服务第一线的技术问题。[1]根据这一理念，榆林学院（以下简称“我院”）给水排水工程专业确立了“以技术应用能力培养为主线，按技术型工程师必备的知识、能力和素质结构来设计人才培养方案、课程体系和教学内容”的人才培养模式。
　　从培养学生的创新精神、现代工程意识和工程实践能力的指导思想出发，在给水排水工程专业课程建设中，我院以培养应用型人才为目标进行教学方法的改革，将传授知识与注重能力、业务培养与素质教育有机地融为一体，突出教育要以人为本的宗旨。
　　一、互动式课堂教学
　　受儒家教育思想的影响，中国的教育在课堂上过多地表现为教师讲、学生听，而教师总是尽其可能地向学生灌输大量的知识。在过去的精英教育时代，信息相对缺乏，学生以课堂获取知识为主，因此，学生乐于接受或习惯于学究式、填鸭式的课堂教学。但在高等教育大众化的今天，信息传播渠道已非常之多，学生的思想状况也趋向多元，墨守成规的课堂教学肯定不受学生欢迎。为了调动学生学习的兴趣和主动性，提高课堂教学的效果，就应当让学生与教师互动起来，[2]这势必对教师提出了更高的要求，即要求教师在精通教学内容的同时，还要用生动、诙谐的语言、深入浅出的比喻、灵活多变的讲解、有问有答的引导，促使学生思考问题，让学生在向往与探索中获得新的知识。
　　二、根据内容选取教学方法
　　1. 选取适当的工程情景，培养学生深入钻研的勇气
　　“水往低处流”，似乎是一条人尽皆知的道理。但仔细分析，是否完全正确呢？如果不正确，应该怎么表述才对？带着这个问题讲解能量方程，学生就有兴趣听。并且，通过引导学生思考，解决问题，建立正确的水力学概念。“千里长堤，溃于蚁穴”完全正确吗？请学生思考真的是小小的蚂蚁洞让大堤不堪重负？还是蚂蚁洞的存在引起了渗流水力要素的变化，从而引发了别的问题。选取适当的工程情景，以"激疑导问"为切入点，可以培养学生深入钻研的勇气。
　　2. 选择适当的物理问题，培养学生探究真谛的习惯
　　在讲解曲面静水总压力求解时，首先引入“静水奇象”这个物理问题，请学生展开想象，猜想原因，而后再介绍曲面静水总压力的计算方法。当学生掌握了曲面静水总压力的求解方法之后，回头再来认识“静水奇象”问题，似乎水到渠成。利用著名的阿基米德与王冠的故事引导学生完成曲面压力体的绘制。不论该曲面是浮体，还是潜体，其压力体的绘制结果都与浮力定律的结论吻合。选择适当的物理问题，以“竞猜遐想”为切入点，可以培养学生探究真谛的习惯。[3]
　　3. 联系生活实际，加深学生对概念的理解和应用
　　在讲到描述液体运动的两种方法——拉格朗日法和欧拉法时，首先介绍两种方法的基本概念，然后以一场篮球比赛中挑选运动员的教练员和记分员的工作特点为切入点，让学生体会他们各自采用的研究方法。事实上，因挑选运动员的教练员和记分员的工作任务不同，其观看同一场比赛时采用的研究方法就有所不同。再比如，将油和水同时泼到地上，哪个流得比较快，说明哪个抵抗剪切变形的能力小，粘滞性就小。这一点，正好与人用手摸油和摸水的粘性感觉一致。联系生活实际，以“概念类比”为切入点，加深学生对概念的理解和应用。
　　三、引入新教学手段
　　1. 课堂教学中引入CAI课件
　　随着现代教学手段的改进，借助电子技术的现代教育媒体逐渐被越来越多的课程采用。根据《水力学》课程的教学特点，我们把CAI课件引入课堂，通过在屏幕上演示水流的运动现象，增加了教学的形象性、直观性和趣味性，激发了学生的学习兴趣，加深了他们对水流运动规律的理解。但CAI课件在教学过程中也存在着一些负面影响，如：有时由于信息量过大，造成学生目不暇接，既没有时间完全读懂，也没有时间进行分析；利用投影设备使课堂环境变得较暗，学生难于抄写课堂笔记，降低了学生的感受性。所以，我们并未在教学内容的所有章节中均应用CAI课件，对于基础理论较强，需要培养学生逻辑推理能力的部分，仍采用传统的教学方法。总之，为了取得较好的教学效果，针对本课程的特点，使CAI课件教学与传统的教学方法有机结合。[4]
　　2. 保留传统算法、推广电算解法
　　水力学课程有一个显著特点是计算繁难，试算、查图是基本的求解方法，即传统解法。在计算机技术已相当普及的今天，在课堂教学中引入电算解法是大势所趋、与时俱进的必然要求。课堂上，向学生适当介绍水力学中常用的一些电算解法，介绍其基本原理和计算步骤，讲解程序框图，并教会学生利用这些程序完成一些基本的水力计算，如：测压管水头线的计算与绘制、环状管网的计算、水面线的绘制等。通过上机计算，使学生了解现代高科技在水力学研究中的应用。[5]但对学生而言，仍然要求首先掌握传统的计算方法，并用传统方法完成适当数量的作业和综合实训。因为，传统解算方法对掌握水力计算思路与脉络必不可少，如果单纯用计算机解法完成作业和实训课题，必然会使部分学生产生依赖心理，对计算原理不求甚解，对计算结果的可靠性不置可否。那么，在没有程序可依赖的情况下，学生就成了计算机的“俘虏”，束手无策。
　　四、改革实验教学，培养学生的动手能力
　　理论教学与实验教学并重，教研室高度重视实验教学，由教师亲自主持和设计实验教学并参加指导，使实验教学成为培养学生动手能力和创新能力的重要环节。在实验教学内容上，减少验证性项目，开设设计性、综合性实验项目。如在讲到衔接消能问题时，可以让学生根据实验中的某一流量和堰型，选择消力池形式并计算所需尺寸，然后自己在堰下制造消力池，验证理论结果，并探索提高消能效率的方法。在实验方法上，实现由示范型、验证型向参与型、研究型转变。并把CAI课件引入到实验教学中，既可使讲解生动形象，把抽象的内容变得具体化；又可让学生在动手操作前预览实验过程，有助于对特定现象的观察，从而丰富了教学内容，保证了实验教学的成功率。在管理上，突出以学生为主，对实验室进行开放，为学生提供更多的实践机会。[6]实验教学在作用上弥补了理论教学的不足，在培养学生的动手能力和创新能力方面起到了关键作用。
　　五、结论
　　《水力学》是给水排水工程专业一门重要的专业基础课，其教学方法的改革历来受到学校和任课教师的关注，不断进行教学方法与教学手段的改革是我们长期而艰巨的任务。本文以水力学课程为例，根据该课程的特点，从互动式课堂教学、教学方法与教学手段的选择以及实验教学等几个方面进行了教学改革，提高了专业教学质量。
　　参考文献：
　　[1]干洪,徐达奇.更新质量观念,培养高素质应用型人才[J].中国高等教育,2011,(03).
　　[2]周玄毅.互动式教学应始于互动式教案——以本科基础理论课程教学实践为例[J].中国大学教学,2009,(07).
　　[3]赵广慧.关于流体力学教学方法的几点探讨[J].太原理工大学学报,2001,(12).
　　[4]胡志强,刘敬肖.发挥多媒体课件的优势,提高专业基础课教学质量[J].辽宁教育研究,2004,(04).
　　[5]李晓丽等.水力学课程教学方法探讨[J].甘肃科技,2010,(09).
　　[6]王志伟,张田梅.构建多层次、模块化、开放式的实验教学体系[J].黑龙江高教研究,2008,(05).