图示化问题导向的创新教学方法探索

徐从裕　王标

摘要：针对《检测技术》专业课教学中存在的文字描述难以达意的问题，以及提高学生对实验教学中的问题导向教学方法的理解和兴趣，在问题导向中采用了图示化的创新教学方法，将一个科研问题以多重观察视角展示给大家，借此方式调动学生观察事物的积极性和能动性。图示化问题导向的创新教学方法，不仅能够引导学生以多方位角度思考问题，摆脱已有条条框框的束缚，而且能够有效激发学生的想象力和创造力，增强学生对专业课知识的理解和记忆，起到了良好的教学效果。

关键词：创新教学；问题导向；图示化；观察视角；思维方式

中图分类号：TH71 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）50-0119-03

《检测技术》是一门综合性技术，它涉及到传感器技术、电子技术、光电技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和基础技术。《检测技术》课程以注重学科基础为宗旨，着重叙述基本的检测原理、检测方法、系统框图、应用实例和检测新技术，建立设计检测过程的整体概念。着重培养学生灵活合理地应用所学的基础知识，全面考虑精度、稳定性、经济性、可行性、寿命、使用维修方便性与环境适应性等方面的各种要求，本课程可以实现培养要求中的从选择、发现测量原理、测量方法入手，设计开发各类测试系统；或掌握现有检测仪器设备的性能，并合理选用；对测量值进行误差分析、验证并加以控制的综合业务能力。培养宽厚型、复合型、开放型、创新型的高层次、高水平、高素质优秀人才。

本文以《检测技术》部分知识点为例探讨“图示化问题导向”的创新教学方法。

一、问题导向的教学方法

专业课教科书涉及到的知识面较广，每一个知识点所给的篇幅又较少，如果没有合适的教学方法，很容易导致“教”的机械、“学”的枯燥。针对这种情况，在“教”的过程中，结合《检测技术》的培养目标，引入了“问题导向”的教学思路，则在很大程度上能够将《检测技术》的知识点与生产、生活和科研更好地衔接在一起，对培养学生的独立思考能力、激发学生的想象力和创造力都会起到事半功倍的效果。教科书传授的知识点是这个知识点的科学原理，具体体现在一个传感器上就是这个知识点的测量原理。对于很多知识点的了解和掌握，一般都可以通过教科书及文献的阅读获知，如果照本宣科地进行知识点教学，而没有对该知识点在实践应用中存在的问题进行深度挖掘，学生就会对知识点及相关知识点的学习失去热情，进而进入到机械地“教”和机械地“学”的循环之中。

教学1：转速测量，如图1所示。转速测量首先想到的知识点就是计数法，包括频率法和周期法。计数法测量原理一目了然，学生也是按照这个惯性思路考虑这个问题的，只要涉及到转速测量，想到的就是计数法，似乎已成为墨守成规的教学惯例，对学生的“学”产生很大影响。但对转速测量进行深度挖掘时，即提出超低转速测量这一问题时，如航空航天研究用的转台[1]，这里的转台转速可能低至0.00001°/s，对应于转速为0.00000167r/min，学生就会发现计数法对于超低转速测量时所存在的问题，进而引导学生以多视角来观察问题解决问题，由此自然而然地将“相关法”的位移测量这一知识点引入到超低转速测量方面，这种以“问题导向”的创新教学方法，不仅能强化学生对知识点的深度学习，而且对于打开学生的思路也非常有利。

頻率法转速测量值n的表达式如式（1）所示：

二、图示化的问题观察视角

一个问题的提出以及阐述一个问题，单纯靠言语表达很难准确把问题的本质展示出来，“听”只是获知外部世界的一个渠道，而“看”则能将问题以图示化方式反映在大脑中，因此将“看”与“听”结合在一起，使学生更容易形成立体思维，对问题的观察与解释也就更加全面。

教学2：动平衡测量，如图2所示。高速公路发展促使汽车行驶性能的提高，其中影响汽车行驶性能之一的因素是汽车车轮的高速旋转不平衡，汽车车轮旋转不平衡也是汽车产生振动的一个主要原因，因此，在讲到振动这一知识点时，可以鼓励学生课后观察汽车车轮的车毂，进而分析车毂边缘平衡铅块的作用。观察到平衡铅块在车毂边缘处大体有如下分布，如图2所示。

当给出图2（a）的图示时，学生比较容易理解平衡质量块1的作用，也可以用两个平衡质量块2（虚线所示）代替，一个平衡质量块1与两个平衡质量块2的作用等同，学生就会思考等同的具体条件是什么。

给出图2（b）的图示时，学生最初会有这样的疑惑，两个重量相同的平衡质量块3在对称的位置上是否是多余的问题。在图示化问题后，学生对静平衡与动平衡的原理以及如何检测这类振动就有了新的理解。

教学3：跌落试验，如图3所示。物体在运输过程中或高精密仪器设备中的关键器件在恶劣环境中运行时，都要受到不同程度上的冲击，因此，如何定量研究物体或关键器件的抗冲击能力以及减震装置的减震性能，就需要建立“物体跌落试验装置”，如图3所示。

讲解前，拿起黑板擦以一定的高度自由落下，然后问学生，如果需要以大于1g的加速度对黑板擦进行跌落试验，应该怎么做？其中“抬高黑板擦再自由跌落”以及“给黑板擦施加一个初速度后再跌落”就是两种回答。

上述问题的回答并不说明学生书本知识掌握的不足，若按照图3进行讲解时，只要给出加速度定义以及橡胶垫减震所起到的缓冲时间作用，学生们很快就非常明白了。这个例子也向学生阐明了减震的意义，这种与实际紧密联系的教学方法，能够提高学生对知识理解的深度。由此可见，“图示化问题导向”的教学方法对打开学生的思路，摆脱条条框框的束缚有着极其重要的意义。

对于图3的物体跌落试验，首先通过能量守恒获取物体m的跌落速度v，如式（5）所示。

三、创新教学活动的形式和内容

课堂上的教学不是“教”的过程，而是“教”与“学”的互动过程。“教”与“学”互动不仅仅是老师与学生的“提问”与“回答”，而应赋予更多的教学含义，如：能调动学生思维活动的“问题导向”教学；引导学生以多个视角观察问题的“图示化”教学；鼓励学生间相互讨论完成的“课堂练习”作业；鼓励学生组成多个小组在课程学习期间各自独立完成一项具体的“检测技术”方案，并以PPT形式登上讲台讲解和辩论；试卷中增加一道或两道有关“检测技术”的自由发挥题，发挥学生的综合知识运用能力以及对事物的观察力、理解力和创造力等。endprint

對于课程教学内容的讲解，赞同武汉理工大学高等教育研究所的刘智运老师的观点[2]：“在课堂教学中师生互动花的时间多些，这就要求教师讲课要‘少而精，做到‘精讲多练”以及“深入浅出讲解难点，引导学生开动脑筋，用较少的时间和精力使学生掌握较多的知识和技能。”

四、结束语

专业课的教学过程，不仅是传授知识的过程，也是教师自身不断提升的过程。对于教师而言，单纯从教学到教学是远远不够的，教师必须站在知识的前沿，将教学与科研有机地结合在一起，用自身科研的体会、科研方法及创新性成果不断丰富和补充教学内容，配上教师讲课的激情、课堂氛围的掌控，才能对知识点的讲解变得更加生动和有效。

参考文献：

[1]王明元，余海盛，杨连春，等.一种超低速转台速率指标的测量方法[J].宇航计测技术，2013，33（4）：21-23，38.

[2]刘智运.必须重视大学教学方法的改革与创新[J].教学研究，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