积件思想在“工程流体力学”模块化教学中的应用
时间：2020-05-10 08:02:31 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘要:积件思想是一种全新的CAI课件理论,和第一代课件相比具有灵活性、基元性和重组性等特点。本文根据积件思想的特点,使之与“工程流体力学”模块化教学中的知识点相结合,并通过设计教学软件的方式引导学生的自主学习过程,从而达到提高教学质量和学习效果的目的。
关键词:积件;模块化;辅助教学
作者简介:关多娇(1978-),女,锡伯族,辽宁沈阳人,沈阳工程学院能源与动力工程系,讲师,东北大学冶金与采矿学院博士研究生,(辽宁 沈阳 110819)主要研究方向: “工程流体力学”精品课课程建设和教学研究、循环流化床锅炉电石渣干法脱硫问题的研究;盛伟(1978-),男,辽宁沈阳人,沈阳工程学院能源与动力工程系主任,教授,工学硕士,主要研究方向:高职高专产学研人才培养途径与机制的研究与实践、电厂热能动力装置专业产学研结合人才培养模式的研究与实践、超临界汽轮机汽封的开发研究。(辽宁 沈阳 110136)
基金项目:本文系沈阳工程学院院级教育研究基金资助项目“管内实际流体流动阻力损失计算教学软件的开发”的研究成果之一。
随着时代的发展,社会的进步,现代教育更加重视和强调教学手段、教学方法和教学内容的三位一体化的教学模式。手段服务于方法,方法依据于内容,内容的呈现只有依托现代教学技术才能丰富、立体和直观。而在教学模式中融入先进的教学理念是深化和推动课程建设的重要条件。[1]
课件作为计算机辅助教学的第一代软件,曾经在教学中发挥了重要作用,有力地推动了多媒体计算机技术在教学中的应用。可是课件存在整体性、特定性和封闭性等缺点,其使用范围受到很大限制。我国著名电教专家南国农教授曾说过:“要依靠两只翅膀,一只是现代信息技术,另一只是现代教育思想,靠一只翅膀,飞不起来,双翼才能腾飞。”[2]1997年,我国学者黎加厚先生为了改进课件,提出了具有开创性思想的第二代CAI课件开发的设计理念——积件。这是一种计算机辅助教学新理论。[3-5]按照黎加厚先生的定义,“积件(Integrable Ware)是由教师和学生根据教学需要自己组合运用的教学信息和教学处理策略库与工作平台”。因此积件具有灵活性、基元性和重组性等特点。[6,7]本文就是以此为研究内容,把积件思想融入到“工程流体力学”教学当中,使之与模块化的知识内容相结合,并通过设计教学软件的方式引导学生的自主学习过程,以期提高教学质量和学习效果。
一、积件思想的特点
积件思想是由我国教育工作者经过长期探讨研究后首先提出的“以不变(积件)应万变(教学实际)”的思想。[8]实践中教师将课程知识分解成单个知识点,再将知识点按其内在的逻辑组合成相对独立的单元,也就是我们要开发出的解决特定教学问题的积件(课件的基元),然后根据学生的知识层次和培养方向将相关的单元组合成模块,而不同模块的有机结合便形成了课程体系。[9]在这种课程体系中,通过增删单元和模块,便可实现教学内容的新陈代谢;通过调整模块的组合方式,便可实现专业方向的调整,以达到现代综合教育的目的。因此,积件就是以某个知识点为中心的教学片段,是阶段性教学内容和教学方法的有机结合体。它不是在技术上把教学资源素材库和多媒体著作平台简单叠加,而是一种新的教学软件系统和教学媒体理论。可以说积件既是一个软件系统,又是一个过程,同时也是一种教学方法,一种建构主义教学方法,更是教学软件设计的新思想与发展方向。由于积件思想的特点,与模块化教学模式课程的结合就是一种必然结果,而且和谐统一,这样可以更好地将积件思想与模块化课堂教学所要求的自主学习过程相融合。
二、“工程流体力学”教学内容的模块化设计
“工程流体力学”课程是沈阳工程学院电厂热能动力装置专业重要的技术基础课,目前已是辽宁省省级精品课。在课程内容设置上,本着培养面向工程实际的复合型人才的目的构建模块化课程体系。在教学内容上,将理论与工程应用紧密结合,突出实用性,向工程模式转化;在教学方法上,将模块化和情境化教学相结合,启发学生寻求各模块的接口并主动提出问题,突出学生的参与性,向学生本位教学转化;在教学手段上,将现代化教学技术与传统教学手段相结合,提高了教学效果。
表1 本课程的主题学习模块
“工程流体力学”(高职)课程主要是研究流体平衡、运动及“三量”(质量、能量、动量)内在联系及转换的规律。基于工学结合特点及职业岗位导向,本课程划分为四个主题学习模块进行教学,如表1所示。以第四个主题模块为例,还可以再下设三个子模块,如表2所示。
表2 模块4的子学习模块
由表1和表2可以看出在四个模块中,第一模块贯穿本课程的始终,是本课程基本理论的基础,其余三个模块可以认为是流体力学的三个支柱,且这三个支柱按由浅入深、由理想到实际的思路搭建在第一模块之上。其中,第四模块是核心内容(可以说,流体静力学是动力学的一个特例,而运动学是动力学的一个分支)。
三、基于子模块内容的教学软件设计与实现
从表2可以看出,流动水力损失的定量计算是模块4第一个子模块中很重要的一个内容。开发水力损失计算教学软件就是以这部分内容为基础进行的积件设计,并自然地将积件思想融入模块化教学内容当中。这个软件将理论内容与工程实践的水力计算结合起来,是一款以学为主,特别是以学生自主学习为主的教学软件。这种教学软件的设计也就是教学过程的设计,明确目标,强调人本主义思想,结合学生的认知特点,按照大模块下有小模块,小模块下有子模块的知识结构进行功能性设计。
1.软件的设计思路
管内实际流体流动阻力损失由各管段的沿程阻力损失和局部阻力损失之和组成。对于不同阻力损失的计算归结为对阻力系数的确定。由于流体变形运动的复杂性,采用实验先行的方法,经过大量实验,总结出了实用的经验公式与图表,其中以尼古拉兹曲线和莫迪图为代表,可以成功解决流动阻力的计算问题。也就是说该软件的最终目标就是让学生掌握各种情况下流动阻力计算的过程。
2.软件内容的实现
软件中具体内容按照以下三个步骤完成:
(1)建立应用程序界面——要求程序界面实现可视化、交互性和选择性。1)可视化:课件的界面必须友好,便于操作;由于是教学使用的计算软件,界面还要简洁、直观和朴素。课件的设计通过Visual Basic语言来实现。2)交互性:由于阻力计算内容复杂,使用者必须要分析选择,向计算机输入要计算内容的基本信息,才能获得所需结果。因此人机交互过程在计算时贯穿始终。3)选择性:这是本课件使用过程的最大特点,必须通过基本内容进行不断选择。内容如图1所示。
(2)设置界面的对象属性。用户界面的外观设计好后,就要为各对象设置属性,如窗体、按钮、文本框、标签、列表框等控件。依据软件要实现的功能,合理、美观地选择。
(3)编制计算子程序库。软件的计算功能是否强大,主要在于计算子程序库的内容,上面提到的依据基本内容进行计算内容的选择,其实就是逐步落实调用哪一个子程序的问题。软件运行界面如图2所示。
从软件的设计思路和内容实现过程中不难看出,学生可以自由地选择学习内容,在人机交互过程中可以充分发挥学生的能动作用。学生只有在充分理解知识点、掌握运算规律的前提下,正确输入信息,才能获得正确结果,从而从不同的路径达到共同的学习目标。该软件从内容上服从、服务于课程知识体系的基本要求,但在功能上它的独立性又使教学内容得到拓展,使积件思想与模块化教学和谐统一,充分体现了积件的灵活性、基元性和可积性特点。本软件已经通过调试,但还有很多地方需要改进和进一步完善。
(4)编写主程序代码。Visual Basic语言只持面向对象的程序设计思想,实现了可视化编程,运用Visual Basic语言编写实现每一个控件功能的程序。
四、结束语
积件思想是我国自主创新的电教理论,是“以科学发展观为指导,实现现代教育思想理论与现代信息技术融合”的有益尝试。[10]课程知识内容的模块化教学是从需要出发,从对象出发,有利于教师按问题教学法的需求组织教学,也有利于学生对知识的选择性学习。因此,积件思想与模块化教学模式的有机结合是相互间的必然选择。运用积件思想,遵循教学软件和教学模式相结合的新思路,是实现课件与信息内容更高层次整合的有效手段。这样的教学软件倡导的是自主学习过程,这必将会产生更好的教学价值和学习效果。
参考文献:
[1]刘玉凤.创建新型教学模式 深化数学教学改革[J].辽宁教育研究,2006,(10):106-107.
[2]林君芬,余胜泉.关于我国网络课程现状与问题的思考[J].现代教育技术,2001,(1):55-59.
[3]黎加厚.从课件到积件:我国学校课堂计算机辅助教学的新发展(中)[J].电化教育研究,1997,(4):50-53.
[4]黎加厚.从课件到积件:我国学校课堂计算机辅助教学的新发展(下)[J].电化教育研究,1998,(1):69-71.
[5]黎加厚.从课件到积件:我国学校课堂计算机辅助教学的新发展(上)[J].电化教育研究,1997,(3):10-15.
[6]石林平.网络环境下积件理论的外语教学应用[J].网络教育,2007,(2):77-80.
[7]陈方.用积件思想构建新型多媒体教学平台[J].科技信息,2007,(9):30-31.
[8]刘晶晶.积件思想在自主型教学软件设计中的应用[J].中国现代教育装备,2007,(5):60-62.
[9]于维同.复合型人才培养的课程设置探究[J].辽宁教育研究,2004,(4):55-56.
[10]南国农.教育技术学科建设[J].电化教育研究,2006,(1):6-9.
(责任编辑:麻剑飞)
