導(dǎo)語：如何才能寫好一篇天文學(xué)的基本知識，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

天文是學(xué)生很感興趣的主題，由于其研究對象有極大的尺度、極長的時間和極端的物理特性，普通的中小學(xué)教師常會對這個主題有畏懼感。另外，一提到天文學(xué)，很多教師第一反應(yīng)就想到天文觀測。其實，天文學(xué)與物理學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)還有一些最前沿的科學(xué)技術(shù)手段緊密相連，而跨領(lǐng)域話題更讓教師們感到無從入手。本期編者收集了一些優(yōu)秀的天文學(xué)教育資源網(wǎng)站，供各位老師在課內(nèi)外活動中參考使用。

“宇宙之旅”網(wǎng)站

“宇宙之旅：科學(xué)宇宙觀的發(fā)展歷程”是美國物理研究所開發(fā)的網(wǎng)站。該網(wǎng)站分為兩大部分，一是介紹宇宙理論，二是介紹天文學(xué)儀器，從古希臘神話講到空間望遠(yuǎn)鏡，用歷史的線索真實地呈現(xiàn)了天文學(xué)的發(fā)展歷程。網(wǎng)站的素材經(jīng)過科學(xué)史專家的精心整理和編排，每一段歷史的篇幅都不長，但是圖文并茂、案例翔實、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，讓用戶很好地感受和理解每一個理論和每一個天文儀器背后所包含的主要科學(xué)成就。

語言：英語

適用年級：初中以上

使用人群：科技輔導(dǎo)員、學(xué)生

資源使用：免費瀏覽

美國航空航天局（NASA）網(wǎng)站

提到天文學(xué)教育資源，美國航空航天局（NASA）的資源絕對不容錯過。從1995年6月至今，每天1幅宇宙照片并附簡短介紹，就足以讓公眾沉醉于宇宙的美麗與神奇。NASA開發(fā)了“童星”（低幼版14歲以下）和“想象中的宇宙”（青少版，14歲以上）兩個風(fēng)格和內(nèi)容截然不同的教育資源網(wǎng)站。低幼版以簡單的圖文介紹和游戲介紹太陽系、宇宙和宇航員的生活等；青少版則幫助學(xué)生了解天文學(xué)和空間科學(xué)的基本知識和概念，為教師提供教學(xué)的材料和資源支持，包括不同主題的校內(nèi)外天文學(xué)課程方案，動手做活動指南、材料清單。還想了解更多的話，不妨試試網(wǎng)站簡便易用的搜索功能。

語言：英語

適用年級：小學(xué)至高中

使用人群：科技輔導(dǎo)員、學(xué)生

資源使用：免費瀏覽

“仰望天空，腳踏實地”網(wǎng)絡(luò)在線天文活動集

“仰望天空，腳踏實地”是史密森學(xué)會搜集的一本適用于兒童的在線天文活動集，包括影子、地球自轉(zhuǎn)、時間和年份、地圖、太陽系、月球6個章節(jié)數(shù)百項天文學(xué)教育活動。每一章節(jié)都包含天文學(xué)基本慨念、課內(nèi)外實驗、數(shù)據(jù)分析工具，每一項活動都有明確的主題，并且指明了適用的年級，附有詳細(xì)的操作說明和建議討論的問題。這個在線資源集的優(yōu)勢在于給出明確的探究活動組織指南，并提供了方便易用的內(nèi)部鏈接，教師們很快就能用得得心應(yīng)手。

語言：英語

適用年級：小學(xué)

使用人群：科技輔導(dǎo)員、學(xué)生

資源使用：免費瀏覽“百變空間”網(wǎng)站

“百變空間”是美國航空航天局（NASA）基于哈勃太空望遠(yuǎn)鏡為普通公眾和教育者開發(fā)的空間科學(xué)網(wǎng)站。普通公眾可以獲取哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)，查看經(jīng)典的空間科學(xué)活動，了解與空間科學(xué)有關(guān)的知識，還可以參加線上與線下的趣味科學(xué)實踐活動。教師能在該網(wǎng)站得到課堂中講授空間科學(xué)活動的建議和相關(guān)活動材料，還能獲取關(guān)于空間科學(xué)常見問題的答案。

語言：英語

適用年級：小學(xué)至初中

使用人群：科技輔導(dǎo)員、學(xué)生

資源使用：免費瀏覽

太平洋天文學(xué)會網(wǎng)站

太平洋天文學(xué)會是一個具有超過100年歷史的非營利性組織，其宗旨是幫助教師、青少年和業(yè)余天好者了解和認(rèn)識字宙。在教育方面，學(xué)會為教師和青少年設(shè)計和提供天文工具包、活動項目、出版物和教育指南、網(wǎng)絡(luò)資源索引，并設(shè)置獎項鼓勵天文學(xué)教育?！癆STRO”和“伽利略教師培訓(xùn)計劃”是學(xué)會的2個品牌項目，它們不是成套的天文學(xué)課程，而是構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)為教師、學(xué)生與天文學(xué)家之間建立相對固定和長期的一對一聯(lián)系，共同討論和交流天文學(xué)話題。

語言：英語

適用年級：小學(xué)至高中

使用人群：科技輔導(dǎo)員、學(xué)生

篇2

劉潔民：首先必須承認(rèn)，中小學(xué)科學(xué)課程的綜合化是一個國際趨勢。十多年來，我一直從事初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)研制和課程實驗，正是因為我堅信這門課程有利于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，符合我國初中科學(xué)教育的需求。但是，全面實施綜合化的科學(xué)課程，需要在師資、課程資源、評價等方面有堅實的基礎(chǔ)，還需要全社會對新的科學(xué)教育理念有足夠的認(rèn)同。2000年開始研制初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實驗稿時，我們希望從少量實驗區(qū)開始實驗綜合科學(xué)課程，用大約十年時間在全國大范圍推廣。現(xiàn)在看來，我們當(dāng)時是太樂觀了。經(jīng)過這十多年的努力，目前科學(xué)課程資源已經(jīng)有了明顯的改善，但師資與評價等等諸多問題仍然存在，制約著綜合科學(xué)課程的發(fā)展，社會認(rèn)同程度也有待提高。另一個不容忽視的因素是，中國很大，不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、文化和教育發(fā)展水平有較大差異，不可一概而論。因此，從我國初中科學(xué)教育現(xiàn)狀來看，初中科學(xué)課程究竟應(yīng)該采取綜合的形式還是分科的形式，既不是單純由課程本身的價值與合理性所決定的，也沒有一個簡單的答案。隨著新課標(biāo)的頒布，我們希望新的科學(xué)教育理念獲得更廣泛的理解和支持，也希望有更多的科學(xué)教育工作者在初中科學(xué)課程的師資培養(yǎng)、課程資源開發(fā)、評價體系的建立與完善等方面做更多的努力，為綜合性的初中科學(xué)課程在我國的健康發(fā)展創(chuàng)設(shè)必要的條件和機會，從而進(jìn)一步提升我國中小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

《中國教師》：初中科學(xué)課程被確定為“以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的課程”，實驗稿并沒有明確界定什么是科學(xué)素養(yǎng)，但2011年版課程標(biāo)準(zhǔn)中作了明確界定，您能否對此做一點說明？

劉潔民：“科學(xué)素養(yǎng)”概念是西方學(xué)者于20世紀(jì)50年代提出的，是一個不斷發(fā)展的概念。2000年研制實驗稿時，國內(nèi)尚沒有一個得到公認(rèn)的科學(xué)素養(yǎng)概念，國際學(xué)術(shù)界的說法之間也有較為明顯的差異，為避免爭議，實驗稿沒有正面給出界定，但其中對課程總目標(biāo)的表述實際上代表了研制組對科學(xué)素養(yǎng)的理解。2006年，國務(wù)院頒布了《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要(2006—2010—2020年)》，其中明確寫道：“科學(xué)素質(zhì)是公民素質(zhì)的重要組成部分。公民具備基本科學(xué)素質(zhì)一般指了解必要的科學(xué)技術(shù)知識，掌握基本的科學(xué)方法，樹立科學(xué)思想，崇尚科學(xué)精神，并具有一定的應(yīng)用它們處理實際問題、參與公共事務(wù)的能力?！贝撕髧鴥?nèi)大多數(shù)學(xué)者較為普遍地接受了這個界定。在修訂課程標(biāo)準(zhǔn)過程中，修訂組專家一致認(rèn)可這個界定并將其寫入前言，作為“課程性質(zhì)”第一條的主要內(nèi)容，只是根據(jù)學(xué)術(shù)界較通用的說法將其中使用的“科學(xué)素質(zhì)”改為“科學(xué)素養(yǎng)”。我認(rèn)為，明確對科學(xué)素養(yǎng)的理解，對于讀者更深刻準(zhǔn)確地理解課程標(biāo)準(zhǔn)顯然有直接的幫助。

《中國教師》：與實驗稿相比，2011年版課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的部分篇幅增加了一倍，請問其中的主要變化是什么，為什么會有這樣的變化？

劉潔民：科學(xué)本質(zhì)是當(dāng)代科學(xué)教育中的重要內(nèi)容，增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解是科學(xué)教育的重要目標(biāo)之一，也是近年來各國科學(xué)教育高度關(guān)注的問題。20世紀(jì)80年代以來，西方一些科學(xué)教育家以建構(gòu)主義為指導(dǎo)思想，倡導(dǎo)一種將科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會學(xué)（History，Philosophy and Sociology of Science，簡稱HPS）融入中小學(xué)科學(xué)課程和教學(xué)的科學(xué)教育模式，以促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解?！睹绹鴩铱茖W(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》、美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會“2061計劃”叢書都有較多篇幅談科學(xué)本質(zhì)，將其放在重要位置；英國國家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中也對各個學(xué)段的科學(xué)本質(zhì)教育提出了相應(yīng)的教學(xué)要求。在中國，長期以來，科學(xué)本質(zhì)主要是科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)史、科學(xué)社會學(xué)等學(xué)術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的話題，直到20世紀(jì)90年代才明確進(jìn)入科學(xué)教育領(lǐng)域。2001年的實驗稿明確將對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識作為課程基礎(chǔ)，并將“體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)”作為課程基本理念之一。

與實驗稿相比，2011年版對科學(xué)本質(zhì)的表述更為明確和詳細(xì)，增加了對科學(xué)知識基本形式和建構(gòu)過程、科學(xué)探究過程以及科學(xué)倫理的描寫。全部內(nèi)容分為四段：

第一段從科學(xué)知識建構(gòu)的角度概述科學(xué)的性質(zhì)，也是大家普遍所了解的，即科學(xué)是一個有價值的知識體系。

第二段著重談科學(xué)探究。在教育的范疇中談探究，探究往往被作為教學(xué)的手段，但在科學(xué)的范疇中，探究是本質(zhì)，是人類發(fā)現(xiàn)知識的方法和途徑。鑒于教學(xué)實踐中大家對科學(xué)探究的片面理解甚至誤解，課程標(biāo)準(zhǔn)中給予了非常清晰的表達(dá)：科學(xué)探究是創(chuàng)造性思維活動、實驗活動和邏輯推理交互作用的過程，往往需要經(jīng)過多次循環(huán)，不斷有新的發(fā)現(xiàn)和問題，在解決這些問題的過程中推動科學(xué)的發(fā)展。

第三段說明科學(xué)是開放的系統(tǒng)，是一個不斷發(fā)展的過程。教師可以借用一些科學(xué)史上的著名案例，引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)的開放性和發(fā)展性。例如，根據(jù)直接的觀察和樸素的推理，世界各古代文明都曾產(chǎn)生過原始的地平說，并認(rèn)為日月星辰都圍繞大地運轉(zhuǎn)。公元2世紀(jì)，希臘天文學(xué)家托勒密運用數(shù)學(xué)方法處理前人的觀測結(jié)果，構(gòu)建了一個相當(dāng)精致的地心說理論體系，代表了當(dāng)時的科學(xué)認(rèn)識水平。但是，隨著觀測儀器精準(zhǔn)度的提高和新的觀測結(jié)果的積累，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了越來越多無法用地心說解釋的現(xiàn)象，1543年哥白尼發(fā)表了日心說理論，其正確性直到17世紀(jì)以后才隨著其他科學(xué)理論的發(fā)展而逐漸確立。19世紀(jì)以后，人們進(jìn)一步認(rèn)識到太陽并不是宇宙的中心。再比如，對地球形狀和大小的認(rèn)識，對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，對生命本質(zhì)的認(rèn)識，都是隨著人類科學(xué)探究能力的提高而不斷改進(jìn)的。所以，科學(xué)不是僵化的、封閉的，而是在不斷發(fā)展進(jìn)步中。認(rèn)識到這些，對促使學(xué)生形成正確的科學(xué)觀、世界觀非常重要。

最后一段說的是科學(xué)倫理?？茖W(xué)家是人，科學(xué)是人類活動，科學(xué)家在從事研究和相互交往的過程中既要受到人類社會基本法律和倫理的制約，還要受到科學(xué)規(guī)范、科學(xué)倫理的制約。20世紀(jì)以來，科學(xué)技術(shù)對人類的生活方式和自身安全的影響越來越深遠(yuǎn)，例如核能、人類基因組、轉(zhuǎn)基因等研究既可以造福于人類，也為研制大規(guī)模殺傷性武器提供了基礎(chǔ)，而克隆人研究則帶來一系列倫理和法律問題。正因為科學(xué)技術(shù)對人類社會的影響太大了，因此其發(fā)展必須受到全社會的關(guān)注，雖然歷史上多次發(fā)生世俗倫理和法律阻礙科學(xué)發(fā)展的事件，但必要的法律、倫理制約仍然是不可缺少的。

以上對2011年版中關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的部分作了十分簡略的解說，課程標(biāo)準(zhǔn)解讀對此有更詳細(xì)的說明。由于初中科學(xué)課程是體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的課程，因此，正確認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，對科學(xué)教科書的編寫和科學(xué)課程的教學(xué)都有至關(guān)重要的意義。

《中國教師》：實驗稿基本理念中有一條是“突出科學(xué)探究”，2011年版中改成了“體現(xiàn)科學(xué)探究的精神”，課程目標(biāo)和課程內(nèi)容中對科學(xué)探究的表述也有明顯的改變，請問主要變化是什么？對科學(xué)課程的實施將會產(chǎn)生什么樣的影響？

劉潔民：課程改革之前，我國的理科教學(xué)習(xí)慣于以教師講授為主，很多學(xué)校的理化生課程連學(xué)生需要完成的最起碼的理科實驗都不能保證，更談不到以科學(xué)探究的方式實施教學(xué)。針對這種情況，實驗稿對與科學(xué)探究有關(guān)的內(nèi)容在表述上作了強化處理，試圖引起廣大一線教師和科學(xué)教育界的重視。經(jīng)過十年來的課程改革，科學(xué)探究的理念已經(jīng)較為普遍地為人們所接受，但在課程實驗中卻出現(xiàn)了兩方面問題：一是表面化，即看起來像是探究式的科學(xué)教學(xué)，其實不然，例如師生問答、學(xué)生活動及動手實驗等，表面上在探究，實際上學(xué)生根據(jù)教師安排好的套路作出機械反應(yīng)，缺少真正的思考和理解；二是模式化，即把科學(xué)探究過程固定為一個統(tǒng)一的模式。為糾正表面化的傾向，2011年版強調(diào)“體現(xiàn)科學(xué)探究的精神”，其含義不言而喻。為糾正模式化的傾向，2011年版在表述科學(xué)探究的課程內(nèi)容時明確指出，“科學(xué)探究的方式和過程是多種多樣的，沒有一成不變的模式”，并將實驗稿中明確概括的六要素改以舉例的形式表述。在教學(xué)建議中又指出，“學(xué)生的探究活動可以采用多種形式，有些探究活動是完整的，有些只包含部分要素，但無論何種形式，均須體現(xiàn)科學(xué)探究的基本思想和特征”，“探究教學(xué)不是科學(xué)教學(xué)中的唯一方式，它應(yīng)該與其他各種行之有效的教學(xué)方式有機地結(jié)合”。

實驗稿中，關(guān)于科學(xué)探究的課程目標(biāo)完全按照所謂“六要素”設(shè)定，2011年版則增加了理解科學(xué)探究過程、能開展科學(xué)探究活動的要求，并明確提出了科學(xué)探究所需要的基本技能要求，特別是對觀察、實驗獲取信息能力的要求。

從總體上看，2011年版對科學(xué)探究的要求比實驗稿更為深入、細(xì)致和全面，同時也更為務(wù)實，并且力圖糾正表面化和形式化的傾向，科學(xué)教科書的編寫和科學(xué)課程的教學(xué)應(yīng)盡可能落實這些基本要求。

《中國教師》：科學(xué)課程的另一個基本特征是整合，在這方面2011年版有什么新的內(nèi)容？

劉潔民：首先，“確定了科學(xué)課程應(yīng)包括以下方面內(nèi)容：統(tǒng)一的科學(xué)概念與原理；科學(xué)探究的基本過程和方法；自然科學(xué)中最基本的事實、概念、原理、觀點和思想；發(fā)展學(xué)生思維能力、創(chuàng)新精神和實踐能力的內(nèi)容；培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度的內(nèi)容；反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新成果以及科學(xué)技術(shù)社會之間關(guān)系的內(nèi)容”。強調(diào)“通過對內(nèi)容的整合使學(xué)生從整體上認(rèn)識自然和理解科學(xué)，并不刻意追求不同學(xué)科知識的綜合程度”。

其次，突出統(tǒng)一的概念與原理的地位和作用，例如物質(zhì)，運動及其相互作用，能量，信息，系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)與功能，演化平衡，守恒等。在具體知識內(nèi)容方面，調(diào)整、合并了部分內(nèi)容，刪除了一些較難的內(nèi)容，并明確提出了對學(xué)生相關(guān)技能的要求。

《中國教師》：我一直認(rèn)為初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)制定的科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀目標(biāo)非常好，凸顯了科學(xué)素養(yǎng)的基本要求。2011年版的課標(biāo)將原來的4條科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀目標(biāo)整合為3條：對自然和社會的態(tài)度，對科學(xué)的態(tài)度，學(xué)習(xí)科學(xué)、處理事務(wù)與人際關(guān)系的態(tài)度。在教學(xué)中如何落實這些目標(biāo)，仍將是初中科學(xué)教育實踐中的難點。在此，可否請您給教師們提出一些建議？

劉潔民：科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀的培養(yǎng)，一定要避免表面化、形式化的傾向，忌諱空洞地講大道理。這應(yīng)該是一種“魚在水中，不知有水”的教育境界，教師要采用潛移默化的方式，“隨風(fēng)潛入夜，潤物細(xì)無聲”。教師首先要有科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀教育的明確意識，將其落實在具體的教學(xué)行為之中。可以說，所有科學(xué)知識都富有科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀的教育價值，就看教師心中是否有這類目標(biāo)，眼中能否看到這些教育價值。例如，在天文部分的教學(xué)中，可以通過解釋地球是唯一的一個擁有高級生命的星球，讓學(xué)生感受珍惜和愛護(hù)地球的責(zé)任和義務(wù)；通過展示人類對地球形狀的認(rèn)識過程，使學(xué)生了解人類對自然界的認(rèn)識是不斷深化的；通過觀測星空，引導(dǎo)學(xué)生感受大自然的壯美和奧秘，激發(fā)他們對大自然的熱愛和探索熱情；通過引導(dǎo)學(xué)生了解人類對宇宙起源和演化的認(rèn)識過程，提高區(qū)分科學(xué)理論、神話傳說、迷信及邪說的能力；通過介紹天文學(xué)家為探索宇宙奧秘不畏艱辛，甚至不惜獻(xiàn)出生命的事跡，激發(fā)學(xué)生探索真理、熱愛科學(xué)的情感。

《中國教師》：教師們曾經(jīng)反映初中科學(xué)課程中天文學(xué)的內(nèi)容過難，為什么本次課標(biāo)修訂仍然保持了對天文學(xué)內(nèi)容的較高要求？廣大初中科學(xué)教師應(yīng)該怎樣適應(yīng)這種要求？

劉潔民：天文學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)領(lǐng)域之一。自20世紀(jì)80年代以來，歐美及亞洲的許多國家在初中科學(xué)課程中都對天文教育給予了足夠的重視。單純從實用角度考慮，對于現(xiàn)代人來說，天文學(xué)幾乎完全是無用的，但從全面培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的角度看，天文教育無疑有著十分深刻的意義：

（1）基本的天文知識是現(xiàn)代公民科學(xué)素養(yǎng)的有機組成部分。我是誰？我來自哪里？我現(xiàn)在在哪里？這是自蒙昧?xí)r代以來人類一直在思考的問題，也是每個有自我意識的人或早或遲必然要遇到的問題。對這些問題給出與現(xiàn)代科學(xué)相協(xié)調(diào)的回答，而不是歸之于臆想、神話和玄學(xué)，當(dāng)然體現(xiàn)了一個人的科學(xué)素養(yǎng)。在做出這樣的回答時，天文學(xué)起著不可或缺的作用。

（2）天文學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生對自然和科學(xué)的興趣。日月輝煌燦爛，星空神秘幽遠(yuǎn)，每一個注視它們的人，或為之震撼，或引發(fā)遐思。古今中外，無數(shù)哲人、藝術(shù)家和科學(xué)家為之傾倒。星空對中小學(xué)生來說，既是熟悉的，也是陌生而神秘的。天文學(xué)以神秘的宇宙作為研究對象，永遠(yuǎn)是激發(fā)人類好奇心和挑戰(zhàn)人類想象力的重要源泉，是一門適合培養(yǎng)學(xué)生對自然和科學(xué)興趣的學(xué)科。

（3）天文學(xué)有助于陶冶性情，啟人心智。學(xué)習(xí)天文，觀測星空，可以開闊人的眼界和胸襟，使人變得博大而深沉?？档略f：“世界上有兩件東西能夠深深地震撼人們的心靈，一件是我們心中崇高的道德準(zhǔn)則，另一件是我們頭頂上燦爛的星空。”還有天文學(xué)家說：“與浩瀚的宇宙相比，塵世間那些雞毛蒜皮算得了什么？”天文學(xué)首先是一門觀測的科學(xué)。天文學(xué)的觀測，要求精細(xì)、持久、有系統(tǒng)，從而可以培養(yǎng)人們精細(xì)、耐心、有條理的心理品質(zhì)。學(xué)習(xí)天文，觀測星空，可以激發(fā)人的想象力，啟人心智。

（4）天文學(xué)有助于學(xué)習(xí)科學(xué)方法。天文學(xué)首先是一門觀測的科學(xué)，它的研究對象是可望而不可及的遙遠(yuǎn)的天體。觀測（觀察）是非?；镜目茖W(xué)方法。此外，天文學(xué)在其漫長的發(fā)展過程中，還產(chǎn)生或運用了其他一些重要的科學(xué)方法，學(xué)習(xí)天文也就同時學(xué)習(xí)了這些科學(xué)方法。

（5）天文學(xué)有助于培養(yǎng)科學(xué)世界觀。所謂世界觀或宇宙觀，指的是我們對世界的總的看法。天文學(xué)的研究對象是天體，是宇宙，它為我們客觀地、理性地認(rèn)識世界、認(rèn)識宇宙提供了科學(xué)的基礎(chǔ)，所謂科學(xué)的世界觀，追根尋源，來自我們對宇宙的認(rèn)識。

（6）了解天文學(xué)家的探索歷程，有助于培育科學(xué)思想和科學(xué)精神。偉大的天文學(xué)家都是執(zhí)著地追求真理的人。哥白尼、伽利略、牛頓、哈雷、哈勃、霍金，這些偉大的名字，他們的輝煌業(yè)績和崇高精神，永遠(yuǎn)激勵著后人。

關(guān)于教師在天文學(xué)教學(xué)方面遇到的困難，我想，解決的辦法，一是希望大學(xué)本科教育中加強天文學(xué)教育，例如地理系開設(shè)天文必修課，物理系開設(shè)天文選修課；二是可設(shè)計一個約30個課時的天文學(xué)培訓(xùn)課程，對在職科學(xué)教師提供直接的幫助；三是進(jìn)一步密切科學(xué)教育專家與一線教師的聯(lián)系，給一線教師提供更多幫助和引導(dǎo)。實際上，只要有較好的參考資料和好的建議，初中科學(xué)課程中的天文內(nèi)容大部分都是容易自學(xué)的。

《中國教師》：2011年版課程標(biāo)準(zhǔn)將實驗稿中的“科學(xué)、技術(shù)與社會的關(guān)系”改為“科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境”，其中的主要變化是什么？

劉潔民：主要有四方面變化。

（1）增加了主題“科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的關(guān)系”，在其中增加了環(huán)境教育的內(nèi)容，并對四者關(guān)系給出了較為具體的表述。

（2）將“科學(xué)史”調(diào)整為“科學(xué)技術(shù)史”，參照“科學(xué)的本質(zhì)”改寫了“科學(xué)技術(shù)史在科學(xué)課程中的地位與作用”，使其更為具體并有所深化；將“科學(xué)史進(jìn)入科學(xué)課程的基本方式”改寫為“科學(xué)技術(shù)史融入科學(xué)課程的若干建議”，使之具有更明確、更具體的指導(dǎo)意義；刪去“科學(xué)史料舉例”，因其已包含在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)部分。

（3）增加了對技術(shù)素養(yǎng)的界定，重新表述了技術(shù)設(shè)計部分的內(nèi)容及要求，使之更為具體、確切和具有可操作性。

（4）重新設(shè)計了“當(dāng)代重大課題”，對設(shè)置這部分內(nèi)容的意圖作了更明確的表述。由于具體課題的內(nèi)容目標(biāo)和活動建議實質(zhì)上已出現(xiàn)在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的前幾部分，故刪去細(xì)節(jié)，僅列舉若干重大課題。

與實驗稿相比，這部分內(nèi)容變化很大，限于篇幅無法詳細(xì)說明，有興趣的讀者可進(jìn)一步閱讀課程標(biāo)準(zhǔn)解讀的相關(guān)內(nèi)容。

《中國教師》：在過去的十年中，初中科學(xué)課程步履維艱。接下來的幾年中，為使這一課程健康發(fā)展，需要做哪些努力？

劉潔民：任何改革都不是一蹴而就的。過去十年中，雖然科學(xué)課程實驗確實遇到了一些問題，但一些地區(qū)的實驗表明，這門課程有利于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的理念、目標(biāo)、內(nèi)容和結(jié)構(gòu)基本符合國際科學(xué)課程的發(fā)展趨勢，符合我國初中科學(xué)教育的需求。對目前實施科學(xué)課程的實驗區(qū)進(jìn)行的問卷調(diào)查結(jié)果也表明，科學(xué)教師對科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念和設(shè)計思路是普遍認(rèn)同的，初中科學(xué)課程改革的方向是正確的，初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實驗稿的基本框架和內(nèi)容是值得肯定的?，F(xiàn)在修訂過的課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)由教育部正式頒布，初中科學(xué)課程未來的發(fā)展，需要教育界以及社會各方的共同努力，通力合作。

科學(xué)教育界內(nèi)人士可集中力量做好三方面的工作：科學(xué)教科書的編寫、科學(xué)課程學(xué)業(yè)評價改革以及科學(xué)師資隊伍的建設(shè)。首先，初中科學(xué)教科書要充分體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)的理念，充分體現(xiàn)科學(xué)教育的價值，為教師創(chuàng)造性地進(jìn)行教學(xué)提供適宜的平臺，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升?，F(xiàn)在曾在實驗區(qū)使用過的幾套初中科學(xué)教科書正在修訂，有過去十年的工作基礎(chǔ)和實驗積累，我相信修訂版教科書在整體構(gòu)思和細(xì)節(jié)處理上都會有明顯的提升。

評價改革一直是科學(xué)教育改革的難點。這次課標(biāo)修訂，我們下了很大工夫?qū)υu價建議作出較大修改，旨在更好地指導(dǎo)評價實施。例如，在評價原則方面首先提出導(dǎo)向性原則，“評價應(yīng)以本標(biāo)準(zhǔn)為基本依據(jù)，評價目標(biāo)要與課程目標(biāo)一致，評價的內(nèi)容和方式應(yīng)有利于引導(dǎo)教師實施真正意義上的科學(xué)教育，體現(xiàn)本課程整合和探究的特點，增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)的理解，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”，還包括發(fā)展性原則、科學(xué)性原則、多元化原則和公平性原則，評價內(nèi)容和方式也在實驗稿的基礎(chǔ)上作了更為細(xì)致和準(zhǔn)確的說明。由于目前科學(xué)課程尚未確立具有足夠針對性和權(quán)威性的評價體系，我們希望這些評價原則能為科學(xué)課程的學(xué)業(yè)評價提供一個基本的依據(jù)，使學(xué)業(yè)評價成為科學(xué)課程建設(shè)與發(fā)展的推動力量，而不是干擾與阻礙因素。

師資隊伍是目前我國實施綜合科學(xué)課程的另一個主要瓶頸。高水平師資隊伍的建設(shè)，一方面要著眼于高校本科層面的教育改革，培養(yǎng)優(yōu)秀的準(zhǔn)教師；另一方面要著眼于在職教師的繼續(xù)教育工作，盡快提升在職科學(xué)教師的專業(yè)素養(yǎng)。由于目前國內(nèi)部分高師院校在本科教育中直接培養(yǎng)初中科學(xué)教師的模式存在爭議，其實施也遇到一定困難，所以加強繼續(xù)教育會是當(dāng)前提升科學(xué)師資隊伍專業(yè)素養(yǎng)的主要途徑。過去十年的經(jīng)驗表明，“短平快”式的培訓(xùn)不能真正解決科學(xué)教師所面臨的主要困難。建議統(tǒng)一規(guī)劃科學(xué)教師培訓(xùn)項目與內(nèi)容，例如經(jīng)過專家論證和實驗區(qū)調(diào)研，制定專門的科學(xué)教師專業(yè)發(fā)展規(guī)劃，將其納入常規(guī)的教師在職培訓(xùn)總體方案，從而使之既具有足夠的針對性又具有足夠的穩(wěn)定性；又比如為每個科學(xué)教師提供三年一階段的培訓(xùn)機會，使他們在完成初中三年的科學(xué)課程教學(xué)之后，有機會交流、總結(jié)、充實和提升。培訓(xùn)內(nèi)容可由三大板塊組成：一是教育教學(xué)基本理論方法，二是學(xué)科基本知識，三是科學(xué)實驗與設(shè)計、科學(xué)史等專題課程，使得科學(xué)教師在學(xué)科知識、學(xué)科方法和技能、學(xué)科思想、學(xué)科文化等四個層面上全面獲得提升。

還有一些工作，則不是科學(xué)教育界所能解決的，需要整個社會的支持。例如，國家和地方政府對初中科學(xué)課程實驗區(qū)要給予足夠的政策支持，在財政上要確?？茖W(xué)課程的實驗經(jīng)費（例如科學(xué)教師的培訓(xùn)經(jīng)費、科學(xué)實驗室的配備經(jīng)費、購買科學(xué)圖書的經(jīng)費等等），并使其生存和發(fā)展獲得一定程度的法律保障，不致因某些臨時性的動議就導(dǎo)致實驗區(qū)下馬，使廣大教師和科學(xué)教育工作者的多年努力毀于一旦。

篇3

一、傳統(tǒng)實驗室不等同于探究性實驗室

探究性實驗室是指能夠充分支持學(xué)生進(jìn)行多方面探究性學(xué)習(xí)的環(huán)境，它與傳統(tǒng)的實驗室有著本質(zhì)上的不同。在傳統(tǒng)的實驗室里，學(xué)生的實驗主要是按照現(xiàn)成實驗的步驟，來體驗前人已經(jīng)完成的實驗的步驟和結(jié)果，提供的是一種演示和驗證的實驗環(huán)境。而探究性實驗室，則能夠提供各種各樣的探究設(shè)備和工具，創(chuàng)設(shè)一個面對事物進(jìn)行探究的環(huán)境。尤其重要的是，探究性實驗室引入了多種最新的信息技術(shù)來獲得和處理實驗數(shù)據(jù)，使原來大量基于現(xiàn)象、定性的驗證性性實驗轉(zhuǎn)化為基于數(shù)據(jù)、定量的探究性實驗，從而大大提高科學(xué)探究的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。探究性實驗是由學(xué)生自己設(shè)計實驗步驟，進(jìn)行實驗得出結(jié)論。因而，探究性實驗室所進(jìn)行的實驗活動更能體現(xiàn)學(xué)生主體性，增加學(xué)生的參與度，既有利于學(xué)生基本知識技能的形成，又有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法和精神。

二、探究性實驗室可以給孩子更多機會

新一輪的課程改革在全國已卓有成效，教育的理念、教學(xué)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。在教學(xué)理念方面，強調(diào)知識技能、過程與方法、態(tài)度情感價值觀三維的教學(xué)目標(biāo)，重視學(xué)生的全面發(fā)展；在教學(xué)結(jié)構(gòu)方面強調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，合作探究，重視學(xué)生的主體性和教師主導(dǎo)性的發(fā)揮。這些都使傳統(tǒng)的課堂發(fā)生了很大的變化，取得了明顯的效果。但是，從實際的情況來看，我們?nèi)匀蝗狈⒗砟钬瀼氐浇虒W(xué)實踐中的方法和手段，即我們?nèi)狈m當(dāng)?shù)慕虒W(xué)技術(shù)，將教學(xué)理念和教學(xué)實踐橋接起來。而探究性實驗室的建設(shè)作為教學(xué)技術(shù)非常重要的一個方面，對我們來說是一個嶄新的課題，也是我們當(dāng)前必須面對和解決的現(xiàn)實問題。

在小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，“科學(xué)探究”是作為教學(xué)內(nèi)容的一個方面，而不是把“探究”作為一種學(xué)習(xí)方式或手段，這是它與小學(xué)里的其他學(xué)科不同的地方。學(xué)科學(xué)是學(xué)生主動積極地參與的能動的過程。首先，學(xué)生們要親自動手做，而不能由別人來代勞，不是要別人做給他們看。其次，學(xué)生們還必須有“動腦”的理性體驗。學(xué)科學(xué)的過程應(yīng)該是體與腦的共同活動過程?？茖W(xué)探究是科學(xué)學(xué)習(xí)的核心，學(xué)科學(xué)的中心環(huán)節(jié)就是探究，學(xué)生們應(yīng)該在積極地參與科學(xué)探究的過程中逐漸對自然界有所認(rèn)識。對從學(xué)生們所親歷的事物中產(chǎn)生的一些實際問題進(jìn)行探究，是科學(xué)教學(xué)所要采取的主要做法，所以我們應(yīng)該盡可能地提供機會讓學(xué)生在他們力所能及的范圍內(nèi)從事科學(xué)探究。同時科學(xué)探究需要時間，需要器材，要為學(xué)生們提供多種機會讓他們參加一些他們感興趣的研究，要學(xué)生們有時間去試驗自己的新想法，而要做到這一切，沒有探究性實驗室的建立將無從談起。建設(shè)探究性實驗室，為學(xué)生提供必要的探究工具，創(chuàng)設(shè)探究的環(huán)境，研究探究性學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計，是課程改革的非常重要組成部分，是進(jìn)一步深化課改的關(guān)鍵。

三、多渠道有效建設(shè)小學(xué)探究性實驗室

1、利用原有儀器進(jìn)行新的探究性實驗。一般儀器只使用于某固定技能性實驗的訓(xùn)練，這里是指教師提供原有儀器，形成新的探究情景，給學(xué)生發(fā)現(xiàn)的機會，構(gòu)建解釋異常現(xiàn)象的原理，領(lǐng)悟探究的本質(zhì)。如實驗室里不常用的采集工具箱，里面鏟刀等工具只到實踐課或者是野外考察才拿出來用，根據(jù)新課程的理念，將這些工具箱發(fā)給每個小組保管，開展探究性實驗，如對"土壤中各種各樣的草根的識別"這一題目，既新奇，又有挑戰(zhàn)性。利用工具箱中鉗子、鏟刀、剪刀等，進(jìn)行挖草根、識草根、分草根等活動，及時總結(jié)表揚，學(xué)生興趣很濃，探究活動也得到保證。

2、對原有儀器進(jìn)行改造和重組。科學(xué)探究性學(xué)習(xí)要求提探究的活動更貼近學(xué)生的生活，使學(xué)生更感興趣，更加靈活多樣，這就要求對各種儀器進(jìn)行重組和改進(jìn)。如講到電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中的作用時，教師可利用實驗室里的磁鐵、金屬線圈、發(fā)動機、鐵釘組合在一個工具箱中，演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象，再給學(xué)生試試，得到心靈的體驗。這樣既提高了學(xué)習(xí)興趣，又利用原有的而又不常用的資源，可謂“一箭雙雕”。

3、鼓勵師生自制教具，豐富實驗室資源。教育的本質(zhì)就在于能利用低成本的資源創(chuàng)造出高質(zhì)量的業(yè)績?？茖W(xué)教育也是如此，我們要和學(xué)生一起利用生活中的代用品自制教具，豐富實驗室資源。如實驗室里有關(guān)天文學(xué)方面的資源很少，教師可利用卡紙，放大鏡引導(dǎo)學(xué)生做大量的觀星箱，及時鼓勵優(yōu)秀作品的出現(xiàn)，展覽在學(xué)校的櫥窗里，使他們感受到成功的喜悅。而且學(xué)生利用自己做的觀星箱初步觀察星空，既感到親切，又增加了實驗室天文學(xué)方面的資源，為以后的課堂教學(xué)及學(xué)生的項目研究奠定了基礎(chǔ)。

在建設(shè)過程中，我們還要注意防止將探究性實驗室的建設(shè)簡單化、形式化的傾向。探究性實驗室的建設(shè)不是一個簡單的設(shè)備的購置，它是一個包括設(shè)備建設(shè)、教材編寫、教師培訓(xùn)、研究應(yīng)用等一系列活動的系統(tǒng)工程。因此，它需要學(xué)科教師、教研員、裝備部門共同參與，才能更好的完成。因此探究性實驗室的建設(shè)，要聯(lián)合各個部門，有計劃、有步驟的進(jìn)行。

篇4

一、提問要有目的性，忌東拉西扯，偏離主題

目標(biāo)是新課程標(biāo)準(zhǔn)對教學(xué)的要求，是教師所預(yù)期的教學(xué)目的。課堂提問就是達(dá)到目標(biāo)的重要手段之一?？v觀目前的課堂教學(xué)，課堂提問的隨意性和盲目性、偏離主題的現(xiàn)象時有發(fā)生。如一位教師在教《數(shù)星星的孩子》最后一段時這樣提問。

師：數(shù)星星的孩子叫什么名字？

生：張衡。

師：張衡是什么朝代的人？

生：漢朝。

師：他長大以后成了什么？

生：天文學(xué)家。

師：為什么呢？

生：因為他從小就有這個愛好。

上述案例中，單純的教師問、學(xué)生答，表面上課堂氣氛活躍。實則存在較大的盲目性和隨意生，學(xué)生沒有自主學(xué)習(xí)的動力和機會。為什么會出現(xiàn)這種情況，主要是因為沒有規(guī)范的目標(biāo)指向造成的。

無論課前教師備課預(yù)設(shè)的問題，還是課堂生成的問題，都是本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)所決定的。為了達(dá)到有效的教學(xué)目標(biāo)，教師要精心選擇提問的“拐點”，不能就課本談?wù)n本，應(yīng)當(dāng)聯(lián)系學(xué)生的生活實際，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)造性思維。

二、提問要抓住時機，于“憤”“悱”之際

葉圣陶指出：“教師之為教，不在全盤授予，而在相機誘導(dǎo)?！闭n堂提問要求教師看準(zhǔn)火候，把握時機，在學(xué)生處于積極活躍的思維狀態(tài)下及時“投石”，以取得“一石激起千層浪”的效果。比如，我在教《養(yǎng)花》的課后小結(jié)時，設(shè)計這么幾個問題：

師：養(yǎng)花的樂趣是什么？

生：“養(yǎng)花有喜有憂，有笑有淚，有花有果，有香有色，既須勞動，又長見識，這就是養(yǎng)花的樂趣?！?/p>

師：“喜”“笑”當(dāng)然是樂趣，為什么作者說“憂”“淚”也是樂趣呢？

對于這樣的問題，小學(xué)生不太容易理解，我就讓小組討論，學(xué)生結(jié)合課文內(nèi)容發(fā)表自己的看法，課文的主題也逐漸在學(xué)生的腦海中清晰起來。這既促使學(xué)生由表及里、由淺入深地思考，又體現(xiàn)了《全日制義務(wù)教育語文課程標(biāo)準(zhǔn)》“積極倡導(dǎo)自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式”的教學(xué)理念。

在語文教學(xué)中，教師為了突出教學(xué)重難點，常常精心設(shè)計課堂提問，細(xì)心選擇課堂提問時機。教學(xué)實踐證明:提問時機過早，學(xué)生因?qū)滩恼J(rèn)識缺乏準(zhǔn)備，只會使教師啟而不發(fā)；時機過遲，問題已解決，提問成了馬后炮。只有提問于“憤”“悱”之際。才能激發(fā)學(xué)生思考的積極性，取得超過預(yù)期的教學(xué)效果。

三、提問要設(shè)置坡度，挖掘深度

所謂坡度，就是在提問時，做到由易到難，由淺入深，由簡到繁，層層遞進(jìn)，步步深入，從而有利于“難點”逐步化解。例如，教學(xué)《花瓣飄香》一課，如果在課堂一開始教師就爆出一個冷炮：“課題為什么叫‘花瓣飄香’？”學(xué)生對課文不理解，勢必?zé)o動于衷，一時難以做出回答。就是回答也是膚淺的、零碎的。針對這個問題，我設(shè)計了三個層次：

1.小女孩怎么摘花瓣的？

2.小女孩為什么只摘花瓣呢？

3.小女孩摘花瓣做什么？

憑借這三個學(xué)習(xí)的“拐棍”。我繼續(xù)追問：“課題中‘花瓣飄香’，這‘花瓣’僅僅是花瓣嗎？媽媽聞到的僅僅是月季花的香味嗎？”……這樣的教學(xué)既沒有越過學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化了本文的主題。

四、問后評價要及時準(zhǔn)確，做到收放自如

第斯多惠說：“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授的本領(lǐng)，而在于激勵、喚醒、鼓舞?！币蚨虒W(xué)評價在課堂教學(xué)就顯得尤為重要。但是當(dāng)前的語文課堂上常常會看到這樣一些鏡頭。

鏡頭一：一堂課上，教師為了響應(yīng)新的教學(xué)理念，拋給學(xué)生許多問題，即使相同的問題出現(xiàn)精彩的答案，要么沒有評價，要么是簡單的“不錯”“真棒”……

鏡頭二：《狐貍和烏鴉》的拓展想象練習(xí)環(huán)節(jié)。

師：你想對狐貍和烏鴉說點什么？

生：烏鴉今后不要只聽好話，會上當(dāng)受騙的。

師：建議合理。對狐貍可以說點什么呢？

生：狐貍不費一點力氣就得到了肉，你很聰明。

師：有個性，很會思考。

篇5

關(guān)鍵詞：GPS原理 教學(xué)內(nèi)容 實踐

1 概述

GPS（全球定位系統(tǒng)）源于美國上世紀(jì)70年展的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，具有全天候作業(yè)、觀測站之間無需通視、定位速度快、精度高、自動化程度高以及可直接測定點的三維坐標(biāo)等優(yōu)勢，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于車輛導(dǎo)航、大地測量、資源勘查等多個領(lǐng)域[1，2]?；诖?，近年來，國內(nèi)外大多數(shù)高等院校均開設(shè)了“GPS原理”課程。然而，考慮到該課程理論與公式計算復(fù)雜，內(nèi)容專業(yè)性強，涉及知識面廣泛，同時其理論、技術(shù)、方法與應(yīng)用均在不斷發(fā)展更新[3]。因此，面向工程應(yīng)用領(lǐng)域，對該課程教學(xué)方法與模式開展探討，有助于培養(yǎng)學(xué)生對該課程的興趣，加強課程的教學(xué)質(zhì)量，并深入開展GPS的廣泛應(yīng)用。

2 “GPS原理”教學(xué)目標(biāo)與特點

2.1 課堂教學(xué)目標(biāo)

①明確課程的定位：“GPS原理”課程屬于測繪與地理類專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生需要掌握基本的數(shù)學(xué)知識以及空間思維，同時也與后續(xù)專業(yè)課程具有密切聯(lián)系。另一方面，這門課程強調(diào)學(xué)生綜合能力，設(shè)計實驗、完成實驗并最終獲得獨立思考、分析和解決實際問題的能力。

②培養(yǎng)學(xué)生空間思考的能力：“GPS原理”課程涉及到的內(nèi)容不僅僅包括局部小范圍區(qū)域，同時需要學(xué)生綜合掌握地球表面、地球中心以及天球、衛(wèi)星軌道面等多個嶄新的概念，對學(xué)生的空間思維能力是一種極大的拓展。

③掌握GPS工作的基本知識：本課程要求學(xué)生理論與實踐相結(jié)合，掌握GPS定位技術(shù)的基本概念、基本理論以及基本應(yīng)用，理解GPS定位的基本原理，并明確GPS網(wǎng)的設(shè)計與實施。理論與實踐相結(jié)合。

④培養(yǎng)學(xué)生GPS應(yīng)用的能力：GPS的基本功能在于定位，課程要求學(xué)生在定位的基礎(chǔ)之上，發(fā)揮創(chuàng)造性思維，結(jié)合GPS的發(fā)展趨勢，以面向應(yīng)用，為進(jìn)一步的發(fā)展夯下堅實的基礎(chǔ)。

2.2 “GPS原理”課程特點

①基礎(chǔ)理論重要，實驗技能必不可少：這是GPS課程的顯著特點之一，不僅要講授基礎(chǔ)理論與公式，使學(xué)生掌握定位原理、誤差來源以及數(shù)據(jù)處理等基本技能，同時要求學(xué)生在實驗方面掌握GPS基線解算、控制網(wǎng)的外業(yè)實施與作業(yè)以及手持GPS、差分GPS等一起的基本操作。

②多學(xué)科交叉，知識面廣：GPS技術(shù)是在理論上依托于數(shù)學(xué)、測量、地學(xué)、計算機技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等學(xué)科，同時在應(yīng)用上依賴于具體應(yīng)用學(xué)科如導(dǎo)航、城市建設(shè)、交通工程等理論和技術(shù)的發(fā)展。另一方面，GPS課程的學(xué)習(xí)涉及到天文學(xué)、信號學(xué)、坐標(biāo)系統(tǒng)與時間系統(tǒng)等多方面的基礎(chǔ)知識，這都要求教師與學(xué)生具備廣泛的知識面與扎實的基礎(chǔ)。

③發(fā)展迅速、內(nèi)容更新快：GPS的發(fā)展歷史雖然只有30多年，然而近年來的“3S”（全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感）技術(shù)的蓬勃發(fā)展，以及手機GPS、車載GPS的廣泛應(yīng)用，GPS已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾男畔碓?，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展出基于位置服務(wù)（LBS）等多種創(chuàng)新里面?；诖?，GPS內(nèi)容與技術(shù)的快速更新，對學(xué)科的教學(xué)方法與教學(xué)模式也提出了更高的要求。

3 當(dāng)前教學(xué)中存在的主要問題

3.1 傳統(tǒng)教學(xué)模式的問題

“GPS原理”課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式為“傳遞——接受”教學(xué)模式，主要為教師講授為主，本質(zhì)上屬于教師為中心的教學(xué)模式。這種模式的優(yōu)點是有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，有利于教師對課堂教學(xué)的組織、管理與控制。然而把學(xué)生當(dāng)作灌輸?shù)膶ο?、外部刺激的接受器，學(xué)生在教學(xué)過程中難以發(fā)揮主體作用，強調(diào)學(xué)生的任務(wù)就是要消化、理解教師講授的內(nèi)容，并導(dǎo)致學(xué)生養(yǎng)成了不問“為什么”，甚至不知道要問“為什么”的習(xí)慣。

3.2 教學(xué)內(nèi)容的問題

“GPS原理”課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點存在極大的隨意性。目前GPS原理方面的教科書種類繁多，然而不同學(xué)科存在著不同角度的理解，其內(nèi)容與側(cè)重點往往存在極大的差異。同時，目前各高校上課時往往由任課教師選擇某種參考書中的某些內(nèi)容組織教學(xué)，其自身的知識背景與理解均存在較大的差異，導(dǎo)致課程講授存在極大的隨意性，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳。另一方面，GPS的發(fā)展日新月異，而目前的教學(xué)內(nèi)容中仍然重點偏向于傳統(tǒng)GPS測量的部分，對新的GPS進(jìn)展方面往往涉及不多。教師同一套教案沿用多年，這些均導(dǎo)致當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容與時代的發(fā)展不對應(yīng)。

3.3 實驗與實習(xí)中存在的問題

實踐教學(xué)是教學(xué)過程中的重要組成部分之一。GPS應(yīng)用非常廣泛，涉及內(nèi)容多，同時時間緊，儀器設(shè)備條件有限，往往導(dǎo)致學(xué)生在具體實踐與應(yīng)用過程中一知半解，蒙混過關(guān)。尤其在課間上機實驗的過程中，部分學(xué)生對GPS基線解算和GPS網(wǎng)平差的數(shù)據(jù)處理過程完全不明白其原理，理論與實踐的脫節(jié)也是目前教學(xué)過程中存在的較大問題之一。

4 教學(xué)改革的思路與方法

4.1 結(jié)合多媒體技術(shù)，豐富教學(xué)內(nèi)容

“GPS原理”課程內(nèi)容包括衛(wèi)星運動基礎(chǔ)、信號傳播理論、空間坐標(biāo)與時間系統(tǒng)等多個方面的內(nèi)容，涉及到衛(wèi)星、天體、空間等抽象概念。傳統(tǒng)的板書難以清晰明確地展示這些內(nèi)容。多媒體技術(shù)在傳播圖形、圖像以及視頻等教學(xué)內(nèi)容方面具有無可比擬的優(yōu)勢，可以直觀地展示抽象內(nèi)容，如天球坐標(biāo)系統(tǒng)與地球坐標(biāo)系統(tǒng)的圖片講解，以及通過flash播放的衛(wèi)星運動圖片，可以有效地提升學(xué)生對課堂學(xué)習(xí)的興趣，同時也有助于對抽象內(nèi)容的深入理解。

同時，必須考慮多媒體教學(xué)過程中存在的不足。如利用多媒體技術(shù)推導(dǎo)偽距觀測方程公式，存在速度難以控制，學(xué)生思路易打斷等方面的不足。傳統(tǒng)板書的模式速度慢，條理性強，可以引導(dǎo)學(xué)生一起進(jìn)行公式的推導(dǎo)，進(jìn)一步加強學(xué)生的基本功。

篇6

通過日常觀察及與學(xué)生的交流發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)不好物理的原因主要有以下一些方面：

①課前預(yù)習(xí)的學(xué)生人數(shù)很少，無論是理論課還是實驗課，大多數(shù)學(xué)生沒有預(yù)習(xí)的習(xí)慣；②課堂中遇到疑難時，不會主動向老師詢問，課后也不問同學(xué)和老師，更不會做深入細(xì)致的思考，導(dǎo)致問題越積越多，最后失去學(xué)好物理的信心。③很多學(xué)生沒有理順掌握基本知識與做好練習(xí)的關(guān)系，在課堂上聽完老師的新課講解后，就一頭扎入題海，認(rèn)為只有做題才是學(xué)習(xí)，只要不斷做題就一定能學(xué)好物理，結(jié)果迷迷糊糊地做，不知不覺的錯，有些題是屢做屢錯，屢錯屢做，卻始終不去分析錯因，不去認(rèn)真吃透概念、規(guī)律，沒有認(rèn)識到基本知識的重要性，倒置了掌握基本知識和做練習(xí)的本末關(guān)系，從而是越學(xué)越累，用時很多，收效甚微。④上課時不積極參與自主學(xué)習(xí)、不認(rèn)真思考、不注意和同學(xué)及老師交流、不做筆記；也有的是不管老師講什么一律記下，一節(jié)課的時間全花在了記筆記上；有些學(xué)生一旦老師提問，就低頭不語，怕老師提問，不能積極自主思考，只等老師給出現(xiàn)成的答案。⑤平時不注意聽老師分析問題的思路和方法，遇到問題后沒有正確的分析思路，茫然無措。⑥獨立解題時不能對問題進(jìn)行深入細(xì)致的分析，建立正確的物理情境，不能做到解題時每一個步驟都落實到具體的知識點上，只會拼湊幾個記得住的公式。

一、做好課前預(yù)習(xí)的習(xí)慣

高中物理課與初中物理課比較起來容量大，思維方式由直觀思維轉(zhuǎn)向形象思維、抽象思維，探究式教學(xué)中學(xué)生可以結(jié)合老師編寫的導(dǎo)學(xué)案認(rèn)真閱讀教材，自己先爭取通過努力搞懂一些自己就能學(xué)會的知識，在課堂上再通過與同學(xué)的交流搞懂更多心存疑問的知識點，實在理解不了的知識再由老師講解，這樣才能大大提高聽課效率，減少對老師的依賴，增強獨立性，改變學(xué)習(xí)的被動局面，在自主獲取知識的同時自己的能力也將得到很大的提高。認(rèn)識到預(yù)習(xí)可讓學(xué)習(xí)變得主動，同時增強自學(xué)及解決問題的能力。

二、積極思考主動參與的習(xí)慣

課堂上要有一個“必須當(dāng)堂掌握”的決心，如果在每節(jié)課前，學(xué)生都能自覺要求自己必須當(dāng)堂掌握，那么上課的效率一定會大大提高。在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)多的學(xué)生認(rèn)為，上課聽不懂沒有關(guān)系，反正有書，沒聽懂的課下可以看書。抱有這種想法的學(xué)生，聽課時往往不求甚解，或者聽課中稍遇障礙，就不想聽了，結(jié)果浪費了上課的寶貴時間，增加了課下的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，其實這也正是一部分學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)重的原因，他們沒想到在他們利用課后時間補習(xí)的時候，聽課效果好的同學(xué)又在利用這個時間完成一些新的學(xué)習(xí)任務(wù)，長期下來，成績的差距也就越來越大了。

三、及時復(fù)習(xí)的習(xí)慣

基礎(chǔ)知識不牢固是學(xué)不好物理的根本原因。基礎(chǔ)知識牢固，學(xué)起來就像是走高速路的寶馬車，風(fēng)馳電掣；如果基礎(chǔ)知識不牢固，學(xué)起來就像是走鄉(xiāng)村路上的三輪車，剛過一道溝，又是一道坎，一路的溝溝坎坎，想加速是不可能的。因此，對剛學(xué)過的知識，應(yīng)有計劃地及時進(jìn)行階段復(fù)習(xí)。隨著記憶鞏固程度的提高，復(fù)習(xí)次數(shù)可以逐漸減少，間隔的時間可以逐漸加長。復(fù)習(xí)鞏固要做到“趁熱打鐵”，做到“學(xué)而時習(xí)之”。切忌在學(xué)習(xí)之后很久才去復(fù)習(xí)甚或是根本不能主動及時的復(fù)習(xí)，如果這樣，所學(xué)知識會遺忘殆盡，不少學(xué)生學(xué)完一章的內(nèi)容后，對概念、規(guī)律基本沒有印象，何談?wù)_解題?？鬃釉弧皽毓识隆?，通過復(fù)習(xí)過去的知識能得到很多新的收獲，這個新主要指的是知識達(dá)到了系統(tǒng)化的水平，達(dá)到了融會貫通的新層次。首先，知識的系統(tǒng)化，是指對知識的掌握達(dá)到了一個更高的境界，也就是從整體、全局或聯(lián)系中去掌握具體的概念和原理，使所學(xué)的概念和原理回到知識系統(tǒng)中的應(yīng)用位置上去。其次，知識的系統(tǒng)化，能把多而雜的知識變得脈絡(luò)清晰，談到一個知識點就可以由此聯(lián)想到與之有關(guān)的所有知識，越是熟練掌握知識點之間的聯(lián)系，就越有利于記憶和理解，道理很簡單，孤立的事物容易忘記，而聯(lián)系著的事物就不容易忘記，同時在運用知識解決問題時也才能做到思維嚴(yán)密、思路開闊。 想做到知識的系統(tǒng)化，一要平時把概念和原理學(xué)好，為建造“知識大廈”備好料；二要肯于堅持艱苦的思考，學(xué)會科學(xué)地思維；三要常“回頭看”，做到及時復(fù)習(xí)，不斷強化。

四、總結(jié)歸納的習(xí)慣

總結(jié)是集大成者必備的素質(zhì)，牛頓的成功之處就是把數(shù)學(xué)、力學(xué)、天文學(xué)、引力思想各個領(lǐng)域的成果綜合起來。學(xué)習(xí)中的總結(jié)是一個歸納、分類、比較的過程。雖然我們學(xué)習(xí)的每章每節(jié)的知識看起來是分散的、孤立的，但是實際上是有聯(lián)系的，我們要善于發(fā)現(xiàn)這些聯(lián)系，通過類比、歸納，形成知識體系。例如：整個高中物理知識體系中涉及的運動形式只有勻速直線、勻變速直線、平拋（類平拋）及圓周運動四種類型；力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等都用到受力分析、牛頓運動定律、動能定理、能量守恒定律等知識，解題的思路、方法、知識點等都是相通的。對所學(xué)知識進(jìn)行概括，抓住應(yīng)掌握的重點和關(guān)鍵，對比理解易混淆的概念是非常重要的。每學(xué)習(xí)一個模塊的內(nèi)容，要把分散在各章中的知識點連成線、輔以面、結(jié)成網(wǎng)，使知識點就像用線穿出來的珠子一樣，一提一串，而不是散落在地上的珠子，各自沒有聯(lián)系。使學(xué)到的知識系統(tǒng)化、條理化、完整化，這樣運用起來才能聯(lián)想暢通，思維活躍。

五、閱讀自學(xué)深入反思的習(xí)慣

自學(xué)是獲取知識的重要途徑，就學(xué)習(xí)過程而言，教師只是引路人，學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)中的大量問題，主要應(yīng)由自己去解決。閱讀是自學(xué)的一種主要形式，通過閱讀教科書，可以獨立領(lǐng)會知識，把握概念本質(zhì)內(nèi)涵，分析知識前后聯(lián)系，反復(fù)推敲，理解教材，深化知識，形成能力。學(xué)習(xí)層次越高，自學(xué)的意義越重要，高考總要選拔有學(xué)習(xí)潛能的學(xué)生，對考生的自學(xué)能力有較高的要求。較強的閱讀能力是學(xué)好物理的基礎(chǔ)，只有具備較強的閱讀能力才能在自主學(xué)習(xí)中正確理解概念、規(guī)律；解題時才能正確理解題意，較快地建立正確的物理情境。日常學(xué)習(xí)中在閱讀教材及讀題時應(yīng)做到聚精會神，全神貫注，才能有較好的閱讀效果，長期堅持就能不斷提高自己的閱讀能力。

六、認(rèn)真實驗的習(xí)慣

現(xiàn)在考試中的實驗題主要注重考查學(xué)生對實驗器材的使用熟練情況，以及在基本實驗原理的基礎(chǔ)上自主設(shè)計實驗方案解決問題的能力，絕不是教材中實驗問題的簡單復(fù)制。這就要求學(xué)生在日常實驗課上要認(rèn)真做好實驗，熟練掌握器材的使用，理解實驗的原理，掌握基本的實驗方法以及處理數(shù)據(jù)、減小實驗誤差的方法，提高自己通過實驗探究問題，總結(jié)規(guī)律的能力，而不是把實驗課當(dāng)成看熱鬧，擺弄器材的輕松開心的課對待，要本著研究問題的態(tài)度對待實驗課。

七、深入思考的習(xí)慣

孔子曰“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆?！蔽锢韺W(xué)習(xí)中對概念、規(guī)律及比較難以理解的物理現(xiàn)象、物理情境，必須經(jīng)常做深入細(xì)致的思考。有些同學(xué)往往遇難而退，遇到不理解的概念、規(guī)律及習(xí)題不能做深入細(xì)致的思考，長期積累下來，就會問題成堆，也會導(dǎo)致畏難心理的產(chǎn)生。正確的做法是，只要遇到自己想不明白的問題，不放棄，抱著搞不懂不罷手的必勝信念，對問題多次不斷的思考，直到想通為止，如能長期堅持，不僅在學(xué)習(xí)中能少留疑問，自己思考問題的能力也必會有長足的提高，同時也能給自己增強學(xué)習(xí)的信心。

八、規(guī)范解題沉著應(yīng)考的習(xí)慣

篇7

力學(xué)可粗分為靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)三部分，靜力學(xué)研究力的平衡或物體的靜止問題；運動學(xué)只考慮物體怎樣運動，不討論它與所受力的關(guān)系；動力學(xué)討論物體運動和所受力的關(guān)系。

力學(xué)也可按所研究對象區(qū)分為固體力學(xué)、流體力學(xué)和一般力學(xué)三個分支，流體包括液體和氣體；固體力學(xué)和流體力學(xué)可統(tǒng)稱為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，它們通常都采用連續(xù)介質(zhì)的模型。固體力學(xué)和流體力學(xué)從力學(xué)分出后，余下的部分組成一般力學(xué)。

一般力學(xué)通常是指以質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體、剛體系為研究對象的力學(xué)，有時還把抽象的動力學(xué)系統(tǒng)也作為研究對象。一般力學(xué)除了研究離散系統(tǒng)的基本力學(xué)規(guī)律外，還研究某些與現(xiàn)代工程技術(shù)有關(guān)的新興學(xué)科的理論。

一般力學(xué)、固體力學(xué)和流體力學(xué)這三個主要分支在發(fā)展過程中，又因?qū)ο蠡蚰Ｐ偷牟煌霈F(xiàn)了一些分支學(xué)科和研究領(lǐng)域。屬于一般力學(xué)的有理論力學(xué)(狹義的)、分析力學(xué)、外彈道學(xué)、振動理論、剛體動力學(xué)、陀螺力學(xué)、運動穩(wěn)定性等；屬于固體力學(xué)的有材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)等；流體力學(xué)是由早期的水力學(xué)和水動力學(xué)這兩個風(fēng)格迥異的分支匯合而成，現(xiàn)在則有空氣動力學(xué)、氣體動力學(xué)、多相流體力學(xué)、滲流力學(xué)、非牛頓流體力學(xué)等分支。各分支學(xué)科間的交*結(jié)果又產(chǎn)生粘彈性理論、流變學(xué)、氣動彈性力學(xué)等。

力學(xué)也可按研究時所采用的主要手段區(qū)分為三個方面：理論分析、實驗研究和數(shù)值計算。實驗力學(xué)包括實驗應(yīng)力分析、水動力學(xué)實驗和空氣動力實驗等。著重用數(shù)值計算手段的計算力學(xué)，是廣泛使用電子計算機后才出現(xiàn)的，其中有計算結(jié)構(gòu)力學(xué)、計算流體力學(xué)等。對一個具體的力學(xué)課題或研究項目，往往需要理論、實驗和計算這三方面的相互配合。

力學(xué)在工程技術(shù)方面的應(yīng)用結(jié)果形成工程力學(xué)或應(yīng)用力學(xué)的各種分支，諸如土力學(xué)、巖石力學(xué)、爆炸力學(xué)復(fù)合材料力學(xué)、工業(yè)空氣動力學(xué)、環(huán)境空氣動力學(xué)等。

力學(xué)和其他基礎(chǔ)科學(xué)的結(jié)合也產(chǎn)生一些交又性的分支，最早的是和天文學(xué)結(jié)合產(chǎn)生的天體力學(xué)。在20世紀(jì)特別是60年代以來，出現(xiàn)更多的這類交*分支，其中有物理力學(xué)、化學(xué)流體動力學(xué)、等離子體動力學(xué)、電流體動力學(xué)、磁流體力學(xué)、熱彈性力學(xué)、理性力學(xué)、生物力學(xué)、生物流變學(xué)、地質(zhì)力學(xué)、地球動力學(xué)、地球構(gòu)造動力學(xué)、地球流體力學(xué)等。

運動學(xué)發(fā)展簡史

運動學(xué)是理論力學(xué)的一個分支學(xué)科，它是運用幾何學(xué)的方法來研究物體的運動，通常不考慮力和質(zhì)量等因素的影響。至于物體的運動和力的關(guān)系，則是動力學(xué)的研究課題。

用幾何方法描述物體的運動必須確定一個參照系，因此，單純從運動學(xué)的觀點看，對任何運動的描述都是相對的。這里，運動的相對性是指經(jīng)典力學(xué)范疇內(nèi)的，即在不同的參照系中時間和空間的量度相同，和參照系的運動無關(guān)。不過當(dāng)物體的速度接近光速時，時間和空間的量度就同參照系有關(guān)了。這里的“運動”指機械運動，即物置的改變；所謂“從幾何的角度”是指不涉及物體本身的物理性質(zhì)(如質(zhì)量等)和加在物體上的力。

運動學(xué)主要研究點和剛體的運動規(guī)律。點是指沒有大小和質(zhì)量、在空間占據(jù)一定位置的幾何點。剛體是沒有質(zhì)量、不變形、但有一定形狀、占據(jù)空間一定位置的形體。運動學(xué)包括點的運動學(xué)和剛體運動學(xué)兩部分。掌握了這兩類運動，才可能進(jìn)一步研究變形體(彈性體、流體等)的運動。

在變形體研究中，須把物體中微團(tuán)的剛性位移和應(yīng)變分開。點的運動學(xué)研究點的運動方程、軌跡、位移、速度、加速度等運動特征，這些都隨所選的參考系不同而異；而剛體運動學(xué)還要研究剛體本身的轉(zhuǎn)動過程、角速度、角加速度等更復(fù)雜些的運動特征。剛體運動按運動的特性又可分為：剛體的平動、剛體定軸轉(zhuǎn)動、剛體平面運動、剛體定點轉(zhuǎn)動和剛體一般運動。

運動學(xué)為動力學(xué)、機械原理(機械學(xué))提供理論基礎(chǔ)，也包含有自然科學(xué)和工程技術(shù)很多學(xué)科所必需的基本知識。

運動學(xué)的發(fā)展歷史

運動學(xué)在發(fā)展的初期，從屬于動力學(xué)，隨著動力學(xué)而發(fā)展。古代，人們通過對地面物體和天體運動的觀察，逐漸形成了物體在空間中位置的變化和時間的概念。中國戰(zhàn)國時期在《墨經(jīng)》中已有關(guān)于運動和時間先后的描述。亞里士多德在《物理學(xué)》中討論了落體運動和圓運動，已有了速度的概念。

伽利略發(fā)現(xiàn)了等加速直線運動中，距離與時間二次方成正比的規(guī)律，建立了加速度的概念。在對彈射體運動的研究中，他得出拋物線軌跡，并建立了運動(或速度)合成的平行四邊形法則，伽利略為點的運動學(xué)奠定了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，惠更斯在對擺的運動和牛頓在對天體運動的研究中，各自獨立地提出了離心力的概念，從而發(fā)現(xiàn)了向心加速度與速度的二次方成正比、同半徑成反比的規(guī)律。

18世紀(jì)后期，由于天文學(xué)、造船業(yè)和機械業(yè)的發(fā)展和需要，歐拉用幾何方法系統(tǒng)地研究了剛體的定軸轉(zhuǎn)動和剛體的定點運動問題，提出了后人用他的姓氏命名的歐拉角的概念，建立了歐拉運動學(xué)方程和剛體有限轉(zhuǎn)動位移定理，并由此得到剛體瞬時轉(zhuǎn)動軸和瞬時角速度矢量的概念，深刻地揭示了這種復(fù)雜運動形式的基本運動特征。所以歐拉可稱為剛體運動學(xué)的奠基人。

此后，拉格朗日和漢密爾頓分別引入了廣義坐標(biāo)、廣義速度和廣義動量，為在多維位形空間和相空間中用幾何方法描述多自由度質(zhì)點系統(tǒng)的運動開辟了新的途徑，促進(jìn)了分析動力學(xué)的發(fā)展。

19世紀(jì)末以來，為了適應(yīng)不同生產(chǎn)需要、完成不同動作的各種機器相繼出現(xiàn)并廣泛使用，于是，機構(gòu)學(xué)應(yīng)運而生。機構(gòu)學(xué)的任務(wù)是分析機構(gòu)的運動規(guī)律，根據(jù)需要實現(xiàn)的運動設(shè)計新的機構(gòu)和進(jìn)行機構(gòu)的綜合。現(xiàn)代儀器和自動化技術(shù)的發(fā)展又促進(jìn)機構(gòu)學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，提出了各種平面和空間機構(gòu)運動分析和綜合的問題，作為機構(gòu)學(xué)的理論基礎(chǔ)，運動學(xué)已逐漸脫離動力學(xué)而成為經(jīng)典力學(xué)中一個獨立的分支。

固體力學(xué)發(fā)展簡史

固體力學(xué)是力學(xué)中形成較早、理論性較強、應(yīng)用較廣的一個分支，它主要研究可變形固體在外界因素(如載荷、溫度、濕度等)作用下，其內(nèi)部各個質(zhì)點所產(chǎn)生的位移、運動、應(yīng)力、應(yīng)變以及破壞等的規(guī)律。

固體力學(xué)研究的內(nèi)容既有彈性問題，又有塑性問題；既有線性問題，又有非線性問題。在固體力學(xué)的早期研究中，一般多假設(shè)物體是均勻連續(xù)介質(zhì)，但近年來發(fā)展起來的復(fù)合材料力學(xué)和斷裂力學(xué)擴大了研究范圍，它們分別研究非均勻連續(xù)體和含有裂紋的非連續(xù)體.

自然界中存在著大至天體，小至粒子的固態(tài)物體和各種固體力學(xué)問題。人所共知的山崩地裂、滄海桑田都與固體力學(xué)有關(guān)?，F(xiàn)代工程中，無論是飛行器、船舶、坦克，還是房屋、橋梁、水壩、原子反應(yīng)堆以及日用家具，其結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算都應(yīng)用了固體力學(xué)的原理和計算方法。

由于工程范圍的不斷擴大和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，固體力學(xué)也在發(fā)展，一方面要繼承傳統(tǒng)的有用的經(jīng)典理論，另一方面為適應(yīng)各們現(xiàn)代工程的特點而建立新的理論和方法。

固體力學(xué)的研究對象按照物體形狀可分為桿件、板殼、空間體、薄壁桿件四類。薄壁桿件是指長寬厚尺寸都不是同量級的固體物件。在飛行器、船舶和建筑等工程結(jié)構(gòu)中都廣泛采用了薄壁桿件。

固體力學(xué)的發(fā)展歷史

萌芽時期 遠(yuǎn)在公元前二千多年前，中國和世界其他文明古國就開始建造有力學(xué)思想的建筑物、簡單的車船和狩獵工具等。中國在隋開皇中期(公元591～599年)建造的趙州石拱橋，已蘊含了近代桿、板、殼體設(shè)計的一些基本思想。

隨著實踐經(jīng)驗的積累和工藝精度的提高，人類在房屋建筑、橋梁和船舶建造方面都不斷取得輝煌的成就，但早期的關(guān)于強度計算或經(jīng)驗估算等方面的許多資料并沒有流傳下來。盡管如此，這些成就還是為較早發(fā)展起來的固體力學(xué)理論，特別是為后來劃歸材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)那些理論奠定了基礎(chǔ)。

發(fā)展時期 實踐經(jīng)驗的積累和17世紀(jì)物理學(xué)的成就，為固體力學(xué)理論的發(fā)展準(zhǔn)備了條件。在18世紀(jì)，制造大型機器、建造大型橋梁和大型廠房這些社會需要，成為固體力學(xué)發(fā)展的推動力。

這期間，固體力學(xué)理論的發(fā)展也經(jīng)歷了四個階段：基本概念形成的階段；解決特殊問題的階段；建立一般理論、原理、方法、數(shù)學(xué)方程的階段；探討復(fù)雜問題的階段。在這一時期，固體力學(xué)基本上是沿著研究彈性規(guī)律和研究塑性規(guī)律，這樣兩條平行的道路發(fā)展的，而彈性規(guī)律的研究開始較早。

彈性固體的力學(xué)理論是在實踐的基礎(chǔ)上于17世紀(jì)發(fā)展起來的。英國的胡克于1678年提出：物體的變形與所受外載荷成正比，后稱為胡克定律；瑞士的雅各布第一·伯努利在17世紀(jì)末提出關(guān)于彈性桿的撓度曲線的概念；而丹尼爾第一·伯努利于18世紀(jì)中期，首先導(dǎo)出棱柱桿側(cè)向振動的微分方程；瑞士的歐拉于1744年建立了受壓柱體失穩(wěn)臨界值的公式，又于1757年建立了柱體受壓的微分方程，從而成為第一個研究穩(wěn)定性問題的學(xué)者；法國的庫侖在1773年提出了材料強度理論，他還在1784年研究了扭轉(zhuǎn)問題并提出剪切的概念。這些研究成果為深入研究彈性固體的力學(xué)理論奠定了基礎(chǔ)。

法國的納維于1820年研究了薄板彎曲問題，并于次年發(fā)表了彈性力學(xué)的基本方程；法國的柯西于1822年給出應(yīng)力和應(yīng)變的嚴(yán)格定義，并于次年導(dǎo)出矩形六面體微元的平衡微分方程?？挛魈岢龅膽?yīng)力和應(yīng)變概念，對后來數(shù)學(xué)彈性理論，乃至整個固體力學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

法國的泊阿松于1829年得出了受橫向載荷平板的撓度方程；1855年，法國的圣維南用半逆解法解出了柱體扭轉(zhuǎn)和彎曲問題，并提出了有名的圣維南原理；隨后，德國的諾伊曼建立了三維彈性理論，并建立了研究圓軸縱向振動的較完善的方法；德國的基爾霍夫提出粱的平截面假設(shè)和板殼的直法線假設(shè)，他還建立了板殼的準(zhǔn)確邊界條件并導(dǎo)出了平板彎曲方程；英國的麥克斯韋在19世紀(jì)50年代，發(fā)展了光測彈性的應(yīng)力分析技術(shù)后，又于1864年對只有兩個力的簡單情況提出了功的互等定理，隨后，意大利的貝蒂于1872年對該定理加以普遍證明；意大利的卡斯蒂利亞諾于1873年提出了卡氏第一和卡氏第二定理；德國的恩蓋塞于1884年提出了余能的概念。

德國的普朗特于1903年提出了解扭轉(zhuǎn)問題的薄膜比擬法；鐵木辛柯在20世紀(jì)初，用能量原理解決了許多桿板、殼的穩(wěn)定性問題；匈牙利的卡門首先建立了彈性平板非線性的基本微分方程，為以后研究非線性問題開辟了道路。

蘇聯(lián)的穆斯赫利什維利于1933年發(fā)表了彈性力學(xué)復(fù)變函數(shù)方法；美國的唐奈于同一年研究了圓柱形殼在扭力作用下的穩(wěn)定性問題，并在后來建立了唐奈方程；弗呂格于1932年和1934年發(fā)表了圓柱形薄殼的穩(wěn)定性和彎曲的研究成果；蘇聯(lián)的符拉索夫在1940年前后建立了薄壁桿、折板系、扁殼等二維結(jié)構(gòu)的一般理論。

在飛行器、艦艇、原子反應(yīng)堆和大型建筑等結(jié)構(gòu)的高精度要求下，有很多學(xué)者參加了力學(xué)研究工作，并解決了大量復(fù)雜問題。此外，彈性固體的力學(xué)理論還不斷滲透到其他領(lǐng)域，如用于紡織纖維、人體骨骼、心臟、血管等方面的研究。

1773年庫侖提出土的屈服條件，這是人類定量研究塑性問題的開端。1864年特雷斯卡在對金屬材料研究的基礎(chǔ)上，提出了最大剪應(yīng)力屈服條件，它和后來德國的光澤斯于1913年提出的最大形變比能屈服條件，是塑性理論中兩個最重要的屈服條件。19世紀(jì)60年代末、70年代初，圣維南提出塑性理論的基本假設(shè)，并建立了它的基本方程，他還解決了一些簡單的塑性變形問題。

現(xiàn)代固體力學(xué)時期 指的是第二次世界大戰(zhàn)以后的時期，這個時期固體力學(xué)的發(fā)展有兩個特征：一是有限元法和電子計算機在固體力學(xué)中得到廣泛應(yīng)用；二是出現(xiàn)了兩個新的分支——斷裂力學(xué)和復(fù)合材料力學(xué)。

特納等人于1956年提出有限元法的概念后，有限元法發(fā)展很快，在固體力學(xué)中大量應(yīng)用，解決了很多復(fù)雜的問題。

篇8

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；傳統(tǒng)教學(xué)模式；研究型教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）19-0215-02

一、引言

物理學(xué)作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，其基本知識是學(xué)習(xí)自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)，同時物理學(xué)研究的規(guī)律和研究方法具有很大的基本性與普遍性，在其它學(xué)科和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用。面對工科院校學(xué)生對基礎(chǔ)學(xué)科重要性認(rèn)識的不足，積極開展研究型教學(xué)實踐的探索，突破傳統(tǒng)教學(xué)模式在大學(xué)物理的教學(xué)中困境，提高大學(xué)物理教學(xué)的質(zhì)量和效率，發(fā)揮大學(xué)物理學(xué)在夯實學(xué)生基礎(chǔ)知識，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和培養(yǎng)創(chuàng)新性人才中的作用。

二、大學(xué)物理傳統(tǒng)教學(xué)模式面臨的困惑

傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)模式一般是通過課堂的講授或演示實驗將知識灌輸給學(xué)生。傳統(tǒng)教學(xué)模式雖然方式一般，但符合了物理學(xué)知識傳授規(guī)律，即通過教師知識講解和實驗演示讓學(xué)生掌握物理知識的內(nèi)涵，在獲得知識和科學(xué)的世界觀的同時，獲得研究問題的不同方法。對大學(xué)低年級學(xué)生來說，灌輸式教育是中學(xué)和大學(xué)教育聯(lián)系的橋梁，這一方法符合了學(xué)生一貫以來接收知識的模式，學(xué)生應(yīng)該完全適應(yīng)大學(xué)物理等基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)。但實際情況是學(xué)生對大學(xué)物理不感興趣，學(xué)習(xí)效果不佳。同樣是傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，為何在大學(xué)物理基礎(chǔ)教學(xué)中出現(xiàn)了問題。

首先是目標(biāo)的改變。人的行為受到追求自己目的的控制，中學(xué)物理的灌輸式教學(xué)模式使學(xué)生能在高考中獲得好分?jǐn)?shù)，符合了學(xué)生升學(xué)的目的和將來大學(xué)專業(yè)的選擇的要求。一旦學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后，隨著年齡和社會閱歷增長，學(xué)生的自主意識逐漸增強，許多學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)目的是學(xué)好某一專業(yè)，為將來的就業(yè)或進(jìn)一步學(xué)習(xí)服務(wù)。在實際教和學(xué)的過程中，學(xué)生會對像數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)的學(xué)科作用認(rèn)識不足，學(xué)生會說我是學(xué)習(xí)某某專業(yè)的，我不是物理專業(yè)，學(xué)習(xí)這些基礎(chǔ)課程與將來就業(yè)又沒有什么關(guān)系，學(xué)有何用。

其次是物理教學(xué)形式的陳舊。完美經(jīng)典物理內(nèi)容、經(jīng)典演示伴隨著一代代大學(xué)生的成長，但隨著計算機、通訊和信息科技的發(fā)展，這些內(nèi)容和實驗卻似乎越來越遠(yuǎn)離了大學(xué)生生活。大學(xué)物理教材中經(jīng)典物理中的一些例題過于陳舊，練習(xí)題目純粹是為了考試而做題。題目的內(nèi)容與日常生活和實際脫離，不能與學(xué)生的生活實際和專業(yè)相聯(lián)系，也不能與當(dāng)前的先進(jìn)的技術(shù)相聯(lián)系，使得學(xué)生感覺物理應(yīng)用性不強，做作業(yè)是一種負(fù)擔(dān)。同時考評機制不健全，考試方式過于單一。目前大學(xué)物理采用的是平時成績和期末成績結(jié)合的方式進(jìn)行學(xué)生的成績考核，近幾年大學(xué)擴招后，大學(xué)物理一般2到4班的大課，教師不可能關(guān)心到每一個學(xué)生，因此平時成績帶有很大的主觀性，并不能真實反映學(xué)生平時的學(xué)習(xí)情況。而期末成績也存在一定的弊端，有些學(xué)生通過考前突擊來應(yīng)付考試，雖然能保證過關(guān)，但是并沒有學(xué)到真正的知識。

第三是教和學(xué)環(huán)境的改變。課程發(fā)生變化，中學(xué)階段，學(xué)生把精力放到幾門高考科目上了，老師反復(fù)的講授，其重要性不言而喻。而大學(xué)不僅課程多，知識量大，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師除了課堂大容量講課及答疑外，很少有與學(xué)生接觸的機會。對于剛進(jìn)入大學(xué)的低年級學(xué)生，對大學(xué)物理等基礎(chǔ)知識重要性的認(rèn)識、所學(xué)知識的應(yīng)該掌握的程度判斷、課后如何學(xué)，都要自己安排顯然是十分困難。

三、大學(xué)物理研究性教學(xué)思考

物理學(xué)是一門基礎(chǔ)性學(xué)科，它研究的是物質(zhì)運動的基本規(guī)律。同時，物理學(xué)作為嚴(yán)格的、定量的自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，一直在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用。它與數(shù)學(xué)、天文學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等學(xué)科之間有著密切的聯(lián)系，它們之間相互作用，不斷發(fā)展。由于物理學(xué)的研究規(guī)律和研究方法具有很大的基本性與普遍性，所以它的基本概念和基本定律是很多自然科學(xué)領(lǐng)域和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。同時物理學(xué)描繪了物質(zhì)世界的一幅完整的圖像，揭示出各種運動形態(tài)的相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化，充分體現(xiàn)了世界的物質(zhì)性與物質(zhì)世界的統(tǒng)一性，因此它也是科學(xué)的世界觀和方法論賴以建立的基礎(chǔ)。試想一名本科生連基本的物理知識都不具備，就不可能具有良好的科學(xué)素質(zhì)，又怎能適應(yīng)信息和技術(shù)均不斷更新的世界呢？

篇9

關(guān)鍵詞：代數(shù)學(xué)；驅(qū)動式教學(xué)法；數(shù)學(xué)建模

一、引言

代數(shù)學(xué)是數(shù)學(xué)的一個重要基礎(chǔ)分支，它和作為整個體系的數(shù)學(xué)一樣具有悠久的歷史。代數(shù)學(xué)（Algebra）一詞最初來源于9世紀(jì)阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家和天文學(xué)家花拉子米的重要著作的名稱[1，2]。原義是還原（al－jabr）與相消（almuquabalah）的科學(xué)，簡稱為“algebra”。從20世紀(jì)初以來，隨著數(shù)學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用的需要，代數(shù)學(xué)的研究對象以及研究方法發(fā)生了巨大的變革。代數(shù)學(xué)是以研究代數(shù)系統(tǒng)的性質(zhì)與構(gòu)造為中心的一門學(xué)科，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)之一，在計算機科學(xué)、信息科學(xué)、數(shù)字通信（開關(guān)電路、編碼、密碼）、系統(tǒng)工程、近代物理與近代化學(xué)等方面有廣泛的應(yīng)用[3-5]，例如：代數(shù)學(xué)與代數(shù)方程求解；代數(shù)學(xué)與密碼學(xué)。在大學(xué)本科的教學(xué)體系中代數(shù)學(xué)分為數(shù)學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課《高等代數(shù)》，64學(xué)時；數(shù)學(xué)專業(yè)的專業(yè)課《近世代數(shù)》（也叫抽象代數(shù)），32學(xué)時；其他專業(yè)的必修課《線性代數(shù)》，32學(xué)時。這樣的設(shè)計體系比較完善，教學(xué)內(nèi)容也較豐富，但是存在一些問題，比如：課時量不夠；理論與應(yīng)用模塊不能相輔相成。就拿《線性代數(shù)》來說，筆者一直從事該課程的教學(xué)，每年都在向教務(wù)部門反映，32學(xué)時只夠用來講理論知識，根本沒時間進(jìn)行知識的應(yīng)用展開，理論知識與實際應(yīng)用脫節(jié)，導(dǎo)致很多學(xué)生學(xué)得迷茫，不知道為什么學(xué)，學(xué)了有什么用。

二、代數(shù)學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀

在學(xué)校發(fā)展高水平大學(xué)的指向下，代數(shù)學(xué)的課程改革略顯滯后，很多書本知識過于陳舊，很多理論證明過于深奧，很多應(yīng)用舉例只是皮毛沒有發(fā)揮真實的啟發(fā)作用。筆者在近幾年的教學(xué)過程中總結(jié)了代數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的一些問題，具體表現(xiàn)如下：（1）代數(shù)學(xué)書本中的應(yīng)用資源有限，無法積極培養(yǎng)學(xué)生的實操能力；（2）現(xiàn)有的教學(xué)方法落后，不能很好的和學(xué)生互動，不能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性；（3）教學(xué)過程簡單機械，無法及時檢查教學(xué)效果，導(dǎo)致學(xué)生討論不積極，打消學(xué)生的自主學(xué)習(xí)勁頭；（4）現(xiàn)有的考核方法單一，無法體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的努力程度，給少數(shù)投機的學(xué)生有了投機取巧的機會。鑒于以上問題，筆者在課堂上采用了一種新的教學(xué)方法：將數(shù)學(xué)建模的思想融入代數(shù)學(xué)的驅(qū)動式教學(xué)方法中，實施以來教學(xué)效果良好，教學(xué)成績斐然，學(xué)生普遍反映教好。下面我們以一堂《線性代數(shù)》課的課堂教學(xué)為例來闡述數(shù)學(xué)建模思想在代數(shù)學(xué)的驅(qū)動式教學(xué)方法中的實踐與應(yīng)用[6-8]。

三、將數(shù)學(xué)建模的思想融入代數(shù)學(xué)的驅(qū)動式教學(xué)方法中

在上一節(jié)課中我們講了線性方程組的求解，了解了線性方程組的定義、來源、求解以及應(yīng)用，今天這節(jié)課我們重點講一下線性方程組在實際生活中的應(yīng)用，學(xué)會如何利用課本知識解決現(xiàn)實生活中的問題。目前中國的超重和肥胖人數(shù)就位列美國之后，處于全球第二，有4600萬左右。這個數(shù)字比起中國的人口總數(shù)而言還不算大，但是中國的肥胖趨勢是非常明顯的。英國海外發(fā)展研究所一份最新報告顯示，1980—2008年，中國的肥胖人數(shù)幾乎翻番，簡直是“肥胖爆炸性增長”。為了讓自己更健康、更自信、更開心的生活，我們有必要科學(xué)、合理地控制自己的體重，要控制自己的體重首先要加強體育鍛煉，其次應(yīng)控制飲食，將攝入的能量總量限制在1000—1500千卡/天。一個節(jié)食者準(zhǔn)備一餐的食物A、B、C，三種食物每一盎司中所含蛋白質(zhì)、脂肪、糖如下表所示。問：能否使這一餐必須精確地含有25單位蛋白質(zhì)，24單位脂肪以及21單位糖？如果可以，節(jié)食者每種食物需要準(zhǔn)備多少盎司？（每盎司為28.35g）問題分析與討論15分鐘，將班上的學(xué)生每3人分成1組，每個成員確定自己各自的任務(wù)和合作的部分。分析問題之后大部分組都可以給出問題的求解思路、應(yīng)用到的基本知識和數(shù)學(xué)軟件。該問題涉及到的書本知識為非齊次線性方程組的建立，矩陣的行初等變換，優(yōu)化問題的求解與應(yīng)用；問題求解用到的軟件為Matlab。模型假設(shè)5分鐘：根據(jù)實際情況，很多學(xué)生都能抓住該問題的本質(zhì)，做出必要、合理的簡化假設(shè)。1.假設(shè)實驗數(shù)據(jù)不會出錯。2.假設(shè)節(jié)食者每天按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)食，不會出錯。3.假設(shè)這一餐準(zhǔn)備蛋白質(zhì)x1盎司，脂肪x2盎司，糖x3盎司。模型建立和求解25分鐘：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和實際要求，用數(shù)學(xué)的語言、符號描述對象的內(nèi)在規(guī)律，建立包含常量、變量的線性方程組模型，并用解方程、數(shù)值計算等方法來求解該模型。該過程大部分小組都完成的很好，現(xiàn)以1組為例來說明情況。模型檢驗與應(yīng)用10分鐘：先分析兩種求解方法，可知第一種方法簡單易懂但是適用范圍太小，第二種求解方法不用考慮未知量的個數(shù)，廣泛應(yīng)用于實際計算當(dāng)中。這個模型可應(yīng)用于類似題干中這種需求、優(yōu)化等問題。我們可以先假設(shè)結(jié)論成立或者結(jié)論不成立，但是結(jié)論必須是相對的且不能出現(xiàn)第三種情況；接著我們用代數(shù)學(xué)的知識求解和檢驗，若是得出的概率非常小，我們就把它視為幾乎不可能發(fā)生的事件；最后我們再按照題意要求得出結(jié)論。這個模型只是用于一般的需求模型，例如上題的減肥等相同的類型題。但是在模型假設(shè)的過程中，有些干擾的因素是否可以忽略我們要懂得分辨，盡管忽略一些假設(shè)可以使我們的題目更加簡單易解，可是有一些因素是解題的至關(guān)要點，我們必須把它列入考慮范圍內(nèi)，因為如果不這樣做，很可能就造成了問題失真，以至于脫離了原題目的本質(zhì)。課堂作業(yè)點評10分鐘：按照問題求解的科學(xué)思路，筆者點評了每個小組的作業(yè)完成情況與質(zhì)量，當(dāng)堂打分記作平時成績，此外還留下模型的延伸與重建作為課后練習(xí)。通過類似問題的學(xué)習(xí)與解決，學(xué)生們學(xué)會了如何應(yīng)用書本知識解決實際問題，了解了所學(xué)知識的實用性，完美打通了理論知識與實際能力培養(yǎng)之間的障礙。為學(xué)生以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了一定的實操基礎(chǔ)，也樹立了他們的自信心。筆者以該方法為手段實際培養(yǎng)了兩屆學(xué)生，總體來說效果突出，一方面學(xué)生學(xué)到了理論知識和實操能力，另一方面教師很好地掌握了學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，可以及時調(diào)整教學(xué)方法，積累教學(xué)經(jīng)驗，培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的人才，增加教師的工作成就感。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

關(guān)鍵詞：信號檢測與估計；教材編寫；配套資源；教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）25-0256-02

一、引言

信號檢測與估計以數(shù)理統(tǒng)計中貝葉斯統(tǒng)計決策的理論和方法研究隨機信號的檢測和估計問題，是隨機信號統(tǒng)計處理的理論和方法，是現(xiàn)代信息理論的一個重要分支，廣泛應(yīng)用于電子信息系統(tǒng)、自動控制、模式識別、射電天文學(xué)、氣象學(xué)、地震學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程及航空航天系統(tǒng)工程等領(lǐng)域。它是“信息與通信工程”學(xué)科的重要基礎(chǔ)課，是電子信息工程、通信工程、電子信息科學(xué)等專業(yè)的基礎(chǔ)選修課。為了提高信號檢測與估計課程教學(xué)質(zhì)量，需要不斷提高該門課程所使用教材的質(zhì)量。下面筆者結(jié)合《信號檢測與估計》教材編寫的實踐，談?wù)剬Ω叩仍盒＝滩木帉懙囊恍w會與思考。

二、注重能力和統(tǒng)計觀念的培養(yǎng)

信號檢測與估計與概率論、數(shù)理統(tǒng)計及隨機過程（隨機信號分析）并駕齊驅(qū)地支撐著隨機現(xiàn)象規(guī)律的研究，共同構(gòu)成了科技工作者研究隨機現(xiàn)象的完整知識結(jié)構(gòu)。信號檢測與估計課程的目的是使學(xué)生掌握知識和獲取知識的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的包含統(tǒng)計觀念的素質(zhì)和創(chuàng)新能力。教材應(yīng)該授人以“魚”的同時，授人以“漁”。同時，教材的編寫應(yīng)注意體現(xiàn)素質(zhì)教育、創(chuàng)新能力及實踐能力的培養(yǎng)，為學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展創(chuàng)造條件。此外，教材也應(yīng)重視并有意識地增加產(chǎn)生和形成新概念、理論和方法的思維過程的介紹，分析前人為什么要這樣處理，使學(xué)生“知其然”，還要“知其所以然”，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新思維。通過精心設(shè)計思考題，拓寬學(xué)生考慮問題的思路，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性素質(zhì)。通過增加貝葉斯統(tǒng)計的內(nèi)容，可以充分展現(xiàn)信號檢測與估計的精髓，使學(xué)生對信號檢測與估計所采用的統(tǒng)計處理方法進(jìn)行有效歸納提煉，形成其條理清晰地統(tǒng)計處理方法和處理過程的一般步驟，有利于學(xué)生對知識的系統(tǒng)把握和統(tǒng)計觀念的培養(yǎng)。對于具體的分析方法，一定要交代清楚前提條件和適用范圍，使學(xué)生會用所學(xué)的知識，掌握信號檢測與估計領(lǐng)域未來發(fā)展的空間，有利于提高學(xué)生解決實際問題的能力。通過增加信號檢測與估計課程的計算機模擬實驗，讓學(xué)生通過獨立編程掌握信號檢測與估計的統(tǒng)計處理過程，使理論與實踐相結(jié)合，以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用統(tǒng)計處理方法解決實際問題的能力和統(tǒng)計觀念。

三、優(yōu)化教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)體系

為了保證學(xué)生掌握必要的和系統(tǒng)的基本知識和基本技能，從而正確地指導(dǎo)實踐工作，需要對教材的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和體系進(jìn)行一定的優(yōu)化，從而實現(xiàn)本課程與其他課程的有機銜接；既符合學(xué)科內(nèi)在的邏輯關(guān)系，又符合學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律；既要有經(jīng)典的比較深入的基礎(chǔ)知識，又要有比較廣闊的前沿知識；既形成合理的知識結(jié)構(gòu)，又符合學(xué)生的接受能力和知識水平，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和獲取知識能力的提高。隨著學(xué)生知識積累速度的逐步加快，自然形成了學(xué)生有限的教學(xué)時間與大幅增長的知識之間的矛盾，而又由于教只能在規(guī)定的時間內(nèi)給學(xué)生傳授有限的知識和技能。再加上教材內(nèi)容也會受到教學(xué)時間的限制，導(dǎo)致教材的篇幅是有限的，而學(xué)生需要掌握的知識和技能卻是快速增加的。如果把教材先進(jìn)性簡單視為是在原教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上不斷地、大量地補充新信息，從而導(dǎo)致教材篇幅越來越大。因此，在保證內(nèi)容的完整性與系統(tǒng)性的前提下，教材的篇幅需要有效限制，并使基礎(chǔ)知識和前沿知識合理平衡，深度和廣度合理平衡。為了實現(xiàn)和其他課程有效地銜接，信號檢測與估計教材增加了貝葉斯統(tǒng)計的內(nèi)容。因為信號檢測與估計的基礎(chǔ)是數(shù)理統(tǒng)計中貝葉斯統(tǒng)計決策的理論和方法，而其他課程未涉及貝葉斯統(tǒng)計方面的內(nèi)容，合適的貝葉斯統(tǒng)計方面的參考書也缺乏。信號檢測與估計教材內(nèi)容分為匹配濾波、信號檢測及信號估計三個模塊，使基本概念和理論更清晰，使統(tǒng)計處理的思維方法及觀念更直觀，使內(nèi)容的邏輯性更合理，符合學(xué)生認(rèn)識規(guī)律的順序。教材的結(jié)構(gòu)體系按照縱橫兩條線布局，以被分析處理的對象作為縱線，以所采用的分析處理方法作為橫線。對于縱或橫線上的內(nèi)容體現(xiàn)由淺入深，由簡到繁，由具體到抽象，循序漸進(jìn)的過程。信號檢測與估計的被分析處理的對象是依照信號的統(tǒng)計特性、信號的多少和信號參量是確知的還是隨機的這三個因素進(jìn)行分類。依照信號的統(tǒng)計特性由簡單到復(fù)雜，信號的數(shù)量由少到多，信號的參量由確知到未知，在教材的縱線上布局，從而使教材從形式上能夠給學(xué)生提供正確的思考方法和學(xué)習(xí)方法。

四、加強實驗教學(xué)

信號檢測與估計作為一門理論性和應(yīng)用性都很強的課程，實驗教學(xué)是不可缺少的一個環(huán)節(jié)。對于學(xué)生鞏固和掌握所學(xué)知識，教學(xué)質(zhì)量的提高，學(xué)生解決問題的能力、創(chuàng)新能力及綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，實驗發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為了兼顧教材的篇幅不過大，將精簡的實驗指導(dǎo)書有機地融入到教材中，將詳細(xì)的實驗指導(dǎo)書的電子板放在出版社網(wǎng)站供讀者下載。為了解決學(xué)時少的問題，信號檢測與估計會采用計算機模擬實驗的形式，以達(dá)到實驗?zāi)康暮陀行У男Ч?。計算機模擬實驗可以避免用實物器材做實驗的局限性，不受器材和環(huán)境條件限制，不受時間、地點限制，可以利用課余時間方便地開展實驗。為了實現(xiàn)理論教學(xué)與實驗教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和有機結(jié)合，將信號檢測與估計實驗分為兩個層次：驗證性實驗和設(shè)計研究性實驗，實現(xiàn)從簡單到綜合、從基礎(chǔ)到前沿、從鞏固知識到培養(yǎng)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的循序漸進(jìn)實驗教學(xué)過程，逐步鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生能夠?qū)W以致用，同時也可以提高教師實驗教學(xué)的效果和質(zhì)量。設(shè)計研究性實驗給出題目和問題，由學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識并結(jié)合實際的需求設(shè)計實驗方案，通過編程解決問題，研究實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題，側(cè)重于學(xué)生綜合能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。驗證性實驗通過信號檢測與估計仿真軟件隨時驗證理論教學(xué)內(nèi)容，使理論教學(xué)與實驗密切銜接，加深理解和鞏固所學(xué)知識，豐富課后學(xué)習(xí)的手段，調(diào)動學(xué)生的積極性，為設(shè)計研究性實驗奠定基礎(chǔ)。因此，開發(fā)和應(yīng)用信號檢測與估計仿真軟件對于提高教師的教學(xué)質(zhì)量是十分必要的。

五、改革教材語言

教材語言一般采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臅嬲Z言。在語言風(fēng)格上，教材語言具有較強的學(xué)術(shù)性、專業(yè)性、規(guī)范性，比較生硬刻板。為了追求嚴(yán)謹(jǐn)，語言論述往往比較晦澀，不夠通俗、不易理解。因此，教材語言需要創(chuàng)新，體現(xiàn)教材與使用者之間的交流，而不是單一的說教。教材語言的創(chuàng)新就是要將過去教材的專業(yè)性學(xué)術(shù)語言與課堂語言結(jié)合，使教材語言盡量避免抽象枯燥的闡述，通俗易懂、自然流暢、輕松活潑，富有親和力，便于組織教學(xué)，使學(xué)生易于理解且能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。書面語言的形式很嚴(yán)謹(jǐn)，完全符合語法，比較抽象?？陬^語言的形式比較放松，語法結(jié)構(gòu)不嚴(yán)格，比較形象。課堂語一般是在不失準(zhǔn)確性的前提下，融合面語言和口頭語言，既嚴(yán)謹(jǐn)又通俗，既準(zhǔn)確又精練。

六、豐富教材配套Y源

隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，教學(xué)手段和教學(xué)方式有了很大地發(fā)展，提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)了學(xué)生的積極性，有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)。教材配套資源一般有電子教案、電子課件、仿真軟件、習(xí)題集，習(xí)題詳解、實驗指導(dǎo)書、實驗參考程序、試題庫及答案，并以此為基礎(chǔ)可以方便地建設(shè)教學(xué)網(wǎng)站或網(wǎng)絡(luò)課程。配套資源應(yīng)與教材同時規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展，形成一個教學(xué)資源的有機整體，充分發(fā)揮不同媒體的特點，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，以適應(yīng)教學(xué)個性化、互動性和多樣化發(fā)展的需要，為教學(xué)提供多元化、立體化的教學(xué)素材，提供教學(xué)資源的整體解決方案，推進(jìn)教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量。教材與豐富的配套資源的有機結(jié)合可以將課堂教學(xué)與自主學(xué)習(xí)有機地統(tǒng)一起來，將理論教學(xué)與實踐教學(xué)有機地統(tǒng)一起來，促進(jìn)以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)教育理念的實現(xiàn)，使教與學(xué)都進(jìn)入了一個更高的水平。

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Experience and Thought on the Textbook Writing for Signal Detection and Estimation

QU Chang-wen，ZHOU Qiang，SU Feng，LI Jian-wei

（Department of Electric and Engineering，Naval Aeronautical and Astronautical University，

Yantai，Shandong 264001，China）