工程思维能力

工程思维能力（精选十篇）

工程思维能力 篇1

随着社会经济的大发展和全球化进程的推进, 越来越多的系统充满着复杂性:包含内容多, 涉及范围广, 因素间有着千丝万缕的联系[1]。很多时候, 必须要有数学思维能力和数据分析运算能力, 才能可靠地对系统作出判断。然而, 要把系统分析清楚是比较困难的, 单个或几个理论与方法完全是杯水车薪, 不能够将系统井井有条的弄清楚。因此, 必须要有数学思维能力, 将实际复杂系统的问题提炼总结转化为数学问题, 运用数学方法将其解决, 得到的结果又反作用于现实系统, 以助学生更深刻的理解系统工程课程。近年来, 随着高等教育规模迅速扩大, 高校毕业生的就业压力越来越大, 社会对人才质量的要求越来越高, 迫使教育工作者深刻思考如何培养实用型的高素质人才, 数学思维能力正是培养实用型人才的关键之一。本文将着重介绍如何通过系统工程的教学来培养大学生的数学思维能力。

1 系统工程课程的主要特点

1.1 综合性强

系统工程是一门将系统论、控制论、运筹学和计算机等紧密联系在一起的交叉学科。它包括一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论等, 而一般系统论的研究领域是十分广阔的, 几乎包括一切与系统有关的学科和理论, 比如管理理论、运筹学、信息论、控制论等, 它给各学科带来了新的动力和研究方法, 促进了现代化科学技术发展的整体化趋势, 使许多学科的面貌焕然一新。因此它的理论和方法涉及到了系统科学、自然科学、社会科学及数学科学等多领域的知识, 是一门综合性极强的课程[2]。

1.2 系统性高

笔者在教授这门课程时, 总体感觉是系统思想是主干, 各章节介绍的内容是枝叶, 一起组成系统工程这课大树。系统工程课程是一个连贯的综合整体, 每一章节都是组成这个整体必不可少的部分, 它们同等重要, 并且每个章节是独立的内容, 需要独立的完成系统的某个目标, 一起为整个系统服务。

1.3 条理性弱

系统工程包含的内容太广泛, 各要素间关系复杂。在教学中每一部分是分开讲解的, 各章节是平行的关系, 衔接性不强。每一章的内容既多又比较复杂, 学习每一章都得全身心投入一个多星期, 学到后面的时候前面的几乎不记得了, 由于后面的内容用到前面的知识也比较少, 学生就更容易忘记, 老师很难有意识的去衔接整个内容。而在现实系统中, 系统结构、环境和控制是需要一下子连贯起来分析的, 因此在教学时就较难列举相关的例子, 难以用实例帮助同学理解。同学们也是分散的接收这些知识, 较难联系实际, 理解起来, 条理性就比较弱。

2 数学思维能力的重要性及其现状分析

2.1 数学思维能力的重要性

数学思维能力主要是指会观察、实验、比较、猜想、分析、综合、抽象和概括, 会用归纳、演绎和类比方法进行推理, 会合乎逻辑的、准确的阐述数学观点, 能够运用数学概念、思想方法阐明事物间的数学关系[3]。数学思维能力是大学数学教学的高级目标, 它是解决问题的钥匙。在大学数学教学中, 不仅要教会学生基本能力, 更要注重数学思想的培养, 即处理问题时的严谨、讲求效率、讲究方法, 这样才能有效的提高学生解决问题的能力。并且, 数学思维能力也是学生适应社会发展必备的能力之一。因为, 社会在不断的向前发展, 现实系统越来越复杂, 要把它有条理, 准确的分析清楚, 必须对观察、比较、抽象等能力要求更高, 必须要有科学的思维和很强的问题分析能力, 才能够把现实系统中的事物合乎逻辑的、准确的用数学观点表达。

2.2 大学生在数学方面的现状

提起数学, 大多数大学生都只了解数学的基本功能, 即运算求解、抽象概括、推理论证等[4]。几乎所有高校都开设了《高等数学》、《线性代数》或其他相关的数学课程, 因此, 大多数大学生都能够熟练掌握数学基本能力。

对于数学思维能力, 却比较陌生了, 这也正是诸多大学生亟待加强的地方。在大学的数学教学中, 老师过分重视知识的讲解与传授, 却忽略了数学思想的分析。学生在应付考试时, 除了背定理和做课后习题外, 竟出现“背”数学题的荒谬现象, 导致大学生的数学思维功能僵化。一旦遇到在课本理论基础上稍稍拔高一点的题目, 学生就觉得束手无策。然而, 在科技日新月异的今天, 面对日趋复杂系统, 各种各样的问题都会出现, 若没有良好的数学思维, 熟练的分析能力和解题能力, 是难以科学的解决实际问题的。

3 系统工程对数学思维能力的需求分析

3.1 在系统中找出相关因素的需要

1978年我国著名学者钱学森指出:“系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法, 是一种对所有系统都具有普遍意义的方法。”简言之, 系统工程就是组织管理系统的技术[5]。该课程面向的是复杂的现实系统, 解决系统问题的关键就是能够把系统的复杂情况概括归纳总结为一个个的因素, 并能从众多因素中找出与目标相关的因素。发现并找出相关因素的过程需要学生会观察、分析、综合、抽象和概括, 这些数学能力正是大学生需要掌握的。

3.2 在系统中建立模型的需要

学习系统工程, 就是要能够把现实中多种多样的系统转化为可分析、可操作的模拟系统来解决实际问题。在找到相关因素后, 要能够有秩序、有条理的进行分析整合, 把各个因素根据实际情况联系起来, 建立数学模型, 才能够可靠对实际问题做定性或者定量的判断。数学思维能力的培养正是帮同学们树立一种对数学的意识, 也可以说是一种思想, 即遇到实际问题时会向数学方面去想, 处理时严谨, 讲究方法, 讲求效率。这在分析庞大复杂系统时是非常必要的科学素质之一[6]。

3.3 在系统中选择结果的需要

因为面对的是复杂的实际问题, 在模拟系统中或者说所列的约束条件中, 满足要求的结果可能不只一个, 这时就面临一个择优的过程。这就需要数学严谨态度和考虑问题周全的思想, 不能顾此失彼, 要统筹兼顾, 有方法、有效率的分析所得的结果, 并结合生活实际判断在现实中能否能达到。数学思维能力是能够运用数学的概念、思想和方法阐明事物间的数学关系。在择优过程中, 要能够用数学方法表达表达出各因素的重要程度, 然后综合计算, 定量的得出最优结果。因此, 数学思维在系统工程中选择、优化结果方面必不可少。

4 培养大学生数学思维能力的主要对策

4.1 夯实数学理论基础

俗话说, 万丈高楼从地起。成功的完成一件事, 没有坚实的基础的不可能实现的。自然界的任何一个事物, 教科书中的每一个定理, 都有它自己独特的定义, 系统工程、数学都不例外。培养数学思维能力, 首先要把基本的数学定义、定理记熟, 理解透彻。在系统工程课程中, 由于其独特的系统性和综合性, 首先要把各个分支内容学好、学透, 然后才能够在头脑中连贯起来。只有基础打好了, 才能在学习系统工程课程时轻松的运用数学理论和数学方法, 不仅可以更好的学习系统工程, 也进一步加强了数学知识的系统性, 培养了在系统工程实例中的数学思维能力。

4.2 注重数学思想引导

在系统工程课程中, 很多章节运用了数学知识, 如管理系统控制中的优化控制及量化模型, 管理系统环境中的机遇与风险分析和随机决策方法等。该书是分摸块学习, 在每一个模块当中时, 觉得比较简单。然而在面对一个系统时, 各因素间的数学关系非常不明显, 这时就需要老师的引导, 发掘学生的思维能力, 引导学生去观察、比较、猜想、分析、抽象、综合和概括等一系列思维活动, 把实际系统转换成数学模型, 再予以解决。

在教学中, 思维能力的培养是最关键的。随着时间的推移, 学生可能会忘记曾经学过的知识, 但是所学到的系统思想, 数学中的符号思想、联想与类比思想以及分析综合思想等却深深渗透在的意识里, 成为科学思想和科学精神的重要组成部分, 也极大的提高大学生的分析转化问题能力、数学建模能力和科技创新能力。

4.3 强化数学思维模式

虽然现在强调大学生的发散性思维和创造性思维, 但最基本的思维模式、方法是必须要有的, 因为所有的发散性思维和创造性思维都是在基础知识和基本思维上发展和创新的。数学思维是条理性很强的, 在学习复杂的系统工程时, 应逐步的把数学思维融入课程学习中, 形成最基本的系统数学思维模式图, 如图1所示。

根据上图的逻辑思维模式, 运用数学知识分析解决系统问题。在系统工程课程教学中, 老师应有意识地培养同学们分析问题的能力, 特别是解决问题的数学思想。授人以鱼, 不如授人以渔。科学的数学思维是需要培养的, 数学思维模式是解决实际问题的基础, 只有需要不断强化, 才能举一反三, 灵活运用。并要逐渐把它转变成一种数学思想。科学的思想一经形成, 就会深深渗透到学生们的脑海中, 并通过后期进一步的学习, 越来越优化。

5 结束语

由于系统工程具有独特的属性, 使该课程的教学具有培养数学思维能力的明显优势。因此本文在分析系统工程课程主要特点的基础上, 结合系统工程对大学生数学思维能力的需求, 探究了几点培养大学生数学思维能力的对策。从而使新一代的大学生在学习系统工程的同时能够拥有丰富的数学知识、周全的数学思想和严谨的数学思维。

参考文献

[1]李宝山, 王水莲.管理系统工程[M].北京:清华大学出版社;北京交通大学出版社, 2009.12.

[2]江新, 张巍, 李琦.系统工程课程教学模式改革与创新研究[J].华章, 2013, 27:213, 246.

[3]胡雪清.大学生数学能力的培养[J].天津市经理学院学报, 2008, 04:49-50.

[4]张洪斌, 杨晋.工科大学生数学能力培养的认识与思考[J].中国高教研究, 2003, 04:89-90.

[5]黄顺基.钱学森社会工程思想和方法及其重要意义[J].中国人民大学学报, 2013, 04:98-104.

工程思维能力 篇2

(一)课堂气氛死板，教学方法陈旧

在国家教育政策下，素质教育已被广泛推广，但其实际运用情况却不乐观。在小学数学教学中，教学主体依然是教师，老师说什么学生就做什么，课堂气氛较为死板。对于教学中的方法，主要还是传统的“灌输式教学”，一节课的大部分时间老师都在传授知识点，留给学生自主思考的时间很少，学生只是被动的听。这种死板的课堂气氛，陈旧的教学方法，不利于小学数学教学学生创新思维能力的培养，造成学生创新思维能力较差。

(二)思维定势、偏见

在小学数学教学中，小学生往往会按照已有的思维规律去解决问题，不考虑外界的环境变化，形成呆板、千篇 一律的解题习惯。同时，他们只是根据一定的表象甚至是虚假的信息去解题，造成失误。这种定势思维与偏见思维是束缚创新思维能力的枷锁，不利于培养小学生在数学学习中的创新思维能力。(三)具有从众心理在教学中还有一种现象，当有一人或者几个人说出自己的解答结果，其他人则会对自己的结果产生怀疑，不自觉得与他们保持一致，这就是课堂上“随大流”现象，也就是从众心理。这种心理极大地扼杀了学生的个性，最终的结果就是把新思路与新观点扼杀，不利于创新思维能力的培养。

二、小学数学教学中培养创新思维能力的措施

根据小学数学教学创新思维能力现状分析，提出以下几点措施以促进小学生在数学教学中创新思维能力的培养。

(一)培养小学生创新意识、兴趣以及自信心

创新意识是创新思维能力的前提，兴趣是其动力，自信心则是其支柱。这三点的培养不仅仅针对数学教学，在其他课程中同样重要。老师可利用外界的新鲜事物与课程相结合，激发学生的好奇心，引导他们产生创新意识，进一步对相关课程产生兴趣。在学习过程中老师要学会鼓励学生，使其对学习建立强大的自信心。

(二)联系实际，构建知识框架

数学源于生活，我们所学的每一个数学知识都能够被用来解决生活中的各种问题。数学概念较为抽象，老师在教学中与实际相联系，采用引导式教学方法，活跃课堂气氛，调动学生学习的积极性。随着知识点的增多，数学的复杂性会导致学生产生遗忘，所以老师可以分层次、知识点建立知识结构图或框架图，其直观性能够帮助学生模仿和总结，促进学生创新思维能力的培养。

(三)坚定实施小学数学课改

课堂是小学数学教学的一种基本形式，是教学的主阵地。为了培养创新思维能力，我们要坚定实施课程改革。改变陈旧的教学观念和教学方式，变“灌输”为“引导”，培养学生“自主、合作、探究”的学习方式，把课堂交给学生，让学生统领课堂，构建一个高效课堂，积极培养创新思维能力。(四)采用先进的多媒体资源多媒体丰富了教师的教学资源，帮助老师在教学中突出重点与难点，把学习过程由静态转化为动态，能够激发学生的学习兴趣，加深学生的理解，对学生主体性以及创新思维能力的培养有积极的影响作用。

三、如何培养学生的数学思维能力

(一)、培养学生思维能力要贯穿在小学阶段各个年级的数学教学中

从一年级一开始就要注意有意识地加以培养。例如，开始认识大小、长短、多少，就有初步培养学生比较能力的问题。开始教学10以内的数和加、减计算，就有初步培养学生抽象、概括能力的问题。开始教学数的组成就有初步培养学生分析、综合能力的问题。这就需要教师引导学生通过实际操作、观察，逐步进行比较、分析、综合、抽象、概括，形成10以内数的概念，理解加、减法的含义，学会10以内加、减法的计算方法。

(二)、培养学生思维能力要贯穿在每一节课的各个环节中

不论是开始的复习，教学新知识，组织学生练习，都要注意结合具体的内容有意识地进行培养。例如，教学两位数乘法，关键是通过直观引导学生把它分解为用一位数乘和用整十数乘，重点要引导学生弄清整十数乘所得的部分积写在什么位置，最后概括出用两位数乘的步骤。学生懂得算理，自己从直观的例子中抽象、概括出计算方法，不仅印象深刻，同时发展了思维能力。

(三)、培养思维能力要贯穿在各部分内容的教学中

这就是说，在教学数学概念、计算法则、解答应用题或操作技能(如测量、画图等)时，都要注意培养思维能力。例如，教学长方形概念时，不宜直接画一个长方形，告诉学生这就叫做长方形。而应先让学生观察具有长方形的各种实物，引导学生找出它们的边和角各有什么共同特点，然后抽象出图形，并对长方形的特征作出概括。教学计算法则和规律性知识更要注意培养学生判断、推理能力。

(四)、设计好练习题对于培养学生思维能力起着重要的促进作用

工程思维能力 篇3

近年来，伴随着社会各界对科学教育质量要求的不断提升，美国国家研究协会出台了《K—12年级科学教育框架》，该框架围绕“科学和工程实践、跨学科的概念、学科核心观念”的维度组织，着重体现了注重实践并让学生在较少内容上实现真正学习的思想。该框架将工程教育纳入到了K-12年级的科学教育中，将之前《国家科学教育标准》中的“基于探究学习”模型更加具体化，为如何进行科学探究指明了实现途径，使抽象的理论找到了实践的落脚点，提高了教学的可操作性。然而，在大多数人眼里只有在理工科大学里才出现的工程问题，能否在小学的课堂里研究呢？小学生能否培养工程思维呢？这是大多数人所质疑的。事实上，随着STEM教育的整合，各学科之间的联系越来越紧密，小学学习阶段的科学与工程教育之间又有交集。因此，工程思维在小学科学教学中对提高学生的工程实践能力，以及培养学生综合素质方面起着重要的作用。

一、工程思维的内涵及特征

工程思维是指按照某一特定的目标，遵循一定的规范或标准进行设计，然后进行生产或建设，直至最后制造出产品供应社会或建成设施投入运营。工程思维有如下特征：

首先，工程思维具有现实性。工程思维是以筹划的可行性为宗旨，面临的是潜在可能性与现实可行性的转化契机，寻求工程理想与工程实际两者间矛盾的解决。它能将客体对象变得跟主体价值需要相符合，它之所以具有现实性，在于它根植于主体的价值意图，工程思维的可实现性特征表明工程建构比其他活动更能考验人才的真才实学。

其次，工程思维具有创新性。与创新思维相比，工程思维的创造性如同放风筝者手中的线，它更具有方向性、目标性，强调的是标准化与操作性；而创新思维如同没有线的风筝，它更具有跳跃性、求异性，强调的是想象力的发展。

再次，工程思维具有综合性。工程思维是一种复杂的系统性思维，它不同于理性思维，理性思维注重事实，强调证据。在工程活动中既要考虑所要建造或建构的对象和目标，又必须把整个活动本身与周围的自然、社会、经济系统联系起来，把工程系统放到这个大系统的背景之中。工程思维是“应该——如何做”的思维活动，是对实践的理性认识，是一种复杂层次的实体型思维。为此，工程思维除了具备科学思维和技术思维的一些基本特点之外，还要具备这种综合判断和选择的能力。

二、小学科学教学中培养学生工程思维能力的价值

目前，我国的科学教育在小学课程中一直处于副课地位，而欧美国家领先于我们几十年，随着美国新一代《K-12年级科学教育框架》的出台，使得我国的科学教育也面临着一场巨大的困难与挑战。

当下，我们的科学教材中大多数的实验为验证性实验，虽然能够巩固所学的理论，但在调动学生学习的主动性，培养学生的思维能力方面则较差，更缺乏自主探究能力与工程思维能力的培养。实际的科学课堂教学中，不是为了理论而理论就是为了操作而操作，使得科学与技术之间的关系也日益浅薄，乃至整体的无意识。

然而，工程恰恰架起了科学发现、技术发明与产业发展的桥梁，为我们的实际教学探寻了新的思路。如“小小建筑师”是“做中学”科学教育改革实验项目，它是一个科学与技术交织在一起的案例，结构的稳固性中既有科学原理，又蕴含着工程设计和操作技术，让学生自主搭建积木或自主设计实验是培养学生的科学推理能力和科学建模能力的重要形式，也是培养学生工程思维和技术应用的新方式。在此基础上，教师可以将工程案例的教学融入实际教学中，并将探究性和实践性相结合的实验引入当下的科学教学中，或将师徒制或兵教兵的模式引入到教学中，或者与校外建立合作关系，让学生在实际参与和体验中进行探究性的学习。

工程思维关注的是共性，思维过程区分为无意识、潜意识和有意识，在实际的问题与决策中，要尝试使用最合适的方法和工具进行模型设计与工程实践，力求最优化原则，是“应该做——如何做”的思维活动，是对实践的理性认识，是一种复杂层次的实体型思维。为此，工程思维除了具备科学思维和技术思维的一些基本特点之外，还要具备这种综合判断和选择的能力。

因此，我们不仅要重视科技教育，更应重视工程教育，并将科学、技术、工程与数学相融合的新模式应用到我国的科学教育中，进而培养学生的工程思维能力，培养全面发展与更具人性的人。

三、小学科学教学中培养学生工程思维能力的策略

2012年美国发布了国家教育进展评估（Nationa lAssessmentof EducationalProgress，NAEP）的《2014年国家教育进展评估的技术和工程素养框架》报告，该报告是对科学、技术、工程与数学的整合，对科学教育从“探究——实践”的转变有着现实的指导意义，这也是科学教师从工程思维的角度去考虑科学教学时不可或缺的参考。例如，科学问题源于对自然现象的解释，如“为什么灯泡会发光？”工程学则源于需要解决的问题，如“怎样将能发光的灯泡应用到房子里？”这两个生活中最简单的问题，其目的就是如何将科学与工程问题有效结合在一起。如何将科学与工程有效结合，如何将学生零碎的知识与机械过程变成一个具有实践意义的相互联系的过程，其切入点只能从培养学生的工程思维着手，因此，科学教学中培养学生工程思维能力应该从以下几个方面进行教学：

1.基于课堂教学，重视对知识的应用能力

传统教学是一本书一支粉笔的教学，是一种填鸭式的教学模式，不注重学生对知识的掌握与应用。而工程思维是以系统工程知识为基础，为了提高学生的思维效率，就必须加强工程知识的系统学习，如《2014年国家教育进展评估的技术和工程素养框架》指出四年级的学生就应该开始简单但系统性的设计，尝试回答“科技是怎样被用于创造材料的”问题，能运用系统方法对简单问题设计解决方法，并构建一个简单的模型来测定是否满足问题的要求等。因此，在实际的教学过程中应给学生提供应用知识的机会，如在教师的指导下学生进行高效的讨论与交流，让学生尝试自己设计或组织教学，让学生体验自主设计的教学活动，进而培养学生的设计能力，以及工程思维下的应用能力。

2.创设实验情景，注重对探究的创新能力

科学是建立在实验基础上的，而实验的核心是探究，可以往的探究是在现成答案的情况下进行的演示活动。在基础实验教学中，教师要给学生创设良好的实验情景，能让学生在自发的情景下，进行一般性的自主探究。如学生通过LedongScratch互动教学平台等工具，让学生自主搭建数字化实验系统，将实验探究工具的开发作为探究实验的重要组成成分，同时也是体现工程思维与技术应用的一种新的方式。同时，在实验教学中还应该重视学生设计能力，因为设计即探究，让学生在设计实验中理解科学与工程的关系，进而提高学生学习科学的探究兴趣，以及工程思维下的创新能力。

3.构造实物模型，加强学生的工程实践能力

美国《K-12年级科学教育框架》用“科学和工程实践”替代“科学探究”，体现了参与科学研究和工程设计不仅需要技能，更需要对相关知识的理解与运用。实物模型是依靠物质的基本形态所做的模仿，是一种已有的零件实物或样件。在小学科学教学中完全有必要开设实物模型构造的教育，如通过泥塑、雕塑可以培养学生的感知能力与动手能力，通过搭建房子可以培养学生的整体性思维能力，提高对实体性的理性认识。

总之，工程思维能力的形成是一个循序渐进的过程，应逐步强化与提高。在科学教学中为培养学生的工程意识，引导他们注重工程实际、明确学习目的，形成工程思维，我们可以按照从“工程中提出问题——讲解有关理论——联系工程应用”这样的认识规律组织教学，优化课程结构，并将理论教学与实践环节相结合，进而达到培养学生工程实践能力的目的。

工程思维能力 篇4

一、理论教学中培养工程思维能力

《粉体科学与工程基础》作为《粉体科学与工程》的基础篇,其课程内容与材料、冶金、化学工程、矿业、建筑、食品、医药、能源、电子及环境工程等诸多领域都有极大的关系,是一门跨学科、跨行业的综合性极强的基础学科。本课程作为大三和大四学生的专业基础课,在课程讲解中,注重理论结合实际,将课堂知识与实际的工程例子结合,激发学生学习的兴趣,最大限度地调动学生的学习情绪,使他们成为学习的主体。

1. 课堂教学注重理论联系实际。

为提高课堂教学质量,教师上课之前认真备课,熟悉课程内容,精通所教课程的专业知识,在课堂上向学生讲清楚各章节的基本原理及其在生产实际中的应用,并通过相关的习题训练使学生巩固所学知识,同时,教师也要不断地把与课程内容相关的前沿知识和学科的发展动态提供给学生。在课堂教学中,尽量结合学生的专业学习和认识实习,选择一些与现实生产、生活联系紧密的工程问题进行引导、分析、讨论和归纳总结。例如,在颗粒流体力学章节的教学中,先以北方常见的沙尘暴的形成和传输为例,如果风持续的时间很长,形成悬移的浮尘能够被输送到很远的地方,所经过的地区就会出现沙尘暴;当风速减弱到一定程度后,浮尘就会降落,该地就会出现降尘天气,说明颗粒的粒度、流体(空气)的速度是影响颗粒沉降的主要因素。再以颗粒在流体中的两种沉降方式:重力沉降和离心沉降为例,举例选矿生产中常用的重力选矿机和水泥生产中的离心选粉机,通过讲述设备的工作原理和设备结构,引导学生理解颗粒在流体中的两种运动方式,引导学生如何在生产实际中根据颗粒的大小选用适宜的设备。例如,《颗粒堆积》一章是本课程的基础篇,涉及颗粒的大小和分布的计算、等径球形颗粒的堆积结构,教师详细讲解应用较多的经典颗粒尺寸分布和堆积理论,让学生明白堆积颗粒系统中的颗粒尺寸分布在许多产品的生产中起着重要作用,它不仅影响着最终产品的性质,如气孔率、密度、强度等,而且许多工艺性质也取决于颗粒尺寸分布,如泥浆粘度、注浆速度、干燥速度等等。根据学生的专业特点举例讲述水泥颗粒分布对水泥性能和混凝土施工性能的影响;陶瓷工业中密实陶瓷与多孔陶瓷的制备与颗粒堆积与分布的影响,并布置学生课外通过学校的图书馆资源以及其他网络上的电子资源去查询“利用颗粒大小和分布制备多孔陶瓷的方法”“陶瓷注浆成型中颗粒大小与分布对成型密度的影响”,用PPT的形式进行课堂交流。这种交流拓宽了学生的知识面,另外通过学生自己查阅科研文献也激发他们的创新思维,强化对工程观念的检验和应用,同时也能培养学生对“粉体科学与工程基础”课程的兴趣,有利于工程观念的建立和提升。

2. 课堂教学注重工程方法训练。

工程实际问题多数因为影响因素众多而变得相当复杂,依据现有的科学理论还难以弄清问题的本质,在目前的阶段还做不到用严密的理论思维方式去解决,只能用工程近似的办法来解决工程具体问题。工业上处理工程问题的常用方法有数学分析法、实验研究法和数学模型法等。教学中根据课程内容将这些工程方法教授给学生,以培养学生的工程意识。例如以流体在颗粒固定床层中的透过流动时压降的计算为例,对于有无数个颗粒构成的固定床而言,颗粒间的空隙形成许多可供流体通过的细小通道,这些细小通道是曲折而又相互交错、大小和形状也很不规则,流体通过如此复杂的通道时的压降自然很难直接用数学分析的方法求出。这时可引导学生借用数学模型法来解决。即,将床层中复杂的不规则的通道简化成一组管径为de、长度为Le的平行细管,细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面积、细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积,将颗粒层内的实际流动过程大幅度简化,按这种简化后的模型,流体通过固定床的压降等同于流体通过一组当量直径为de、长度为Le的细管的压降。简化后的模型根据圆管中流体定态层流流动时的沿程阻力损失计算公式,引入固定床流动摩擦系数λ′为模型参数,建立数学模型,通过实验来确定模型参数和检验数学模型的有效性。最后采用康采尼或欧根公式计算床层压降,[1]就把一个复杂的实际工程问题简化为一个简单的流体流动问题。学生在其中经历了提出问题、分析问题、解决问题的过程,既加深了对公式的理解和认识,又掌握了一种实用的工程问题解决方法。

二、实验教学中强化工程思维能力

实验教学是理论联系实际环节,针对课程的内容而进行的验证、理解、巩固和提高的实践教学环节。通过实验培养学生工程实验的方案设计、流程组织、实验操作、数据处理、归纳总结等实验能力。“粉体力学”是本门课的重点,粉体的流动性是粉体力学性质的最重要的表征。教师首先在教学中详细讲解粉体流动性的内涵以及各种测试方法,然后联系工程实际举例说明粉体的流动性在粉体工程设计中的应用。比如,在粉末冶金、食品、制药、钢铁和农业等生产过程中,广泛涉及到颗粒物质流动,如工业上常见的筒仓卸料、传输、混合、流态化和固气分离等,把握粉体材料的流动特性,对于防止发生粉料堵塞、控制粉体内颗粒成分的均匀性和一致性都具有至关重要的意义。水泥厂中许多操作过程都会涉及到粉体的重力流动。“粉体力学”实验中设立了粉体流动性综合实验(Carr指数法)和粉体剪切实验(直剪实验)。两组实验分别分成六组,每组两人,每组的粉体种类不同、粒径相同,或种类相同、粒径不同,要求学生按规定测试步骤完成实验后,比较各组的测试计算结果,总结出影响粉体流动性的因素。学生通过实验自我总结出粉体流动性与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等因素关系,引导学生比较Carr指数法和直剪实验两者的实验方法和评价指标的不同,分析两者用于工程实际时的使用范围及不足之处,并提出改进意见。通过学生主动思考,可以将工程思维在实验环节得到强化和深化,变为学生自觉主动的习惯。

三、结合学院科技竞赛,应用工程思维能力

我院从2010年起每年组织“材料性能设计与制备”大学生科技竞赛活动,全院大二到大四的本科生自由组合参加,竞赛旨在加强学生在材料性能设计与制备方面的综合知识,提高学生分析问题,方案设计及动手实践能力,开拓创新。教师在上课时积极鼓励学生参加竞赛活动,并担任竞赛指导老师。这两届的竞赛活动围绕“轻质高强”材料制备,根据任课教师的研究方向,选定以多孔陶瓷为目标。首先由老师讲解,要求学生以所学的“颗粒堆积”理论为指导,通过查阅文献资料,学生确定了有代表性的三种制备方法:颗粒堆积成孔工艺法、添加剂造孔工艺法,发泡工艺法。学生综合运用各方面知识,全面考虑材料多方性能,综合比较几种方法后自主设计详细的实验方案,并经指导教师修改认可后进入导师实验室进行原料准备、球磨混料、成型、烧结、测试等工艺,在实验中不断修改和完善实验方案,最终完成制备。学生对这种竞赛活动非常积极,因为比赛过程中,不仅要求同学们有扎实的理论基础,还要应用工程思维能力,勇于实践探索,将理论基础和动手实践相结合,同时也使学生团队合作意识增强。这种综合运用所学学科知识、自我设计创新科研性、自我制备的方式对培养学生创造性、独立科研工作能力具有重要意义。

参考文献

丰富思维方式　发展思维能力 篇5

以上从“思维概念的阐述”到“教育重点转移到‘思维过程’的教学上来”这一观点的提出，明确地论述了思维训练在教学过程中的重要性。而这一点又与近日我们学习的余文森教授的《有关教学有效性的几个思考》一文中提到的“新课程倡导内在发展，在教学任务和目标的定位上，强调通过课程知识的学习培养学生的怀疑意识、批判意识和探究意识，使学生从小懂得知识是永远进步的，没有哪一种知识不需要质疑和发展，新的观点、新的方法、新的技术永远值得关注和学习。”不谋而合，只是对思维过程的内容的陈述更具体了。

不仅如此，我们还可以从目前思维能力训练产业化的发展趋势，看到思维训练所受到的前所未有的关注。但只有我们目前所看到的这些是不够的，是无法真正承担起改变青少年思维方式滞后于思维发展需要的现状。多年的教学工作也让我深刻地体会到只有健康、科学的思维过程才能造就客观积极的思想，而具备了客观积极向上的思想的人，才更具有创造性和可朔性。因此我们要认真的研究，并掌握好在日常的学科教学活动中，有目标，有实效地进行思维过程的养成训练，真正关注孩子们未来的发展。以下我结合平时的语文教学实践分三方面论述。

一、不必总考虑老师的、标准的答案

用这句话作标题我是经过了再三的思考的，因为一个老师说这种话很危险。但这句话所表达的思想恰恰是我们目前在教改中必须认识的，它符合科学的思维发展观，更有利于学生的成长和成熟。

而要让学生建立这样的思维意识，并不像说说这么简单。当前教育在解决思维方式问题上的最大障碍是：思维定势的消极影响。它驱使人们按一种固定了的思路去思考问题，甚至解决问题。这种思维方式极大地阻挠了人们的思维发展。而在大多数学生的思维定式里，老师的答案、标准的答案就是真理，是必须遵行的。因此我们必须先带领学生冲破这个牢笼，多渠道、多方式地去活跃他们的思想，鼓励他们反思维定式，从而突破思维的固定模式和僵硬的框框，走出定式思维的“生态区”。

为此在长期的教育教学中，我始终奉行一个原则：肯定个性化的认识方向，鼓励有独到见解的思想或思路，强化多层次多角度的思维方式。同时帮助学生树立不怕错，就怕没有错的勇气；只要是自己想到的就是有价值的；找到正确的答案可喜，答案错了也是收获等，辩证唯物主义的思维观。为此在语文课堂上我采用最多的教学法是先让学生自读自悟，在弄懂的与不懂的地方做好标记，并充分发表自己的意见和见解；接着鼓励学生质疑，并通过与身边同学的交流设法解决问题；然后再与学生一同探讨他们没能解决的问题或感兴趣进一步研究的问题。这其中我还要求自己决不轻易对正误表态，即使到了必须表态的时候，我也要让学生跟我一起经历我的思维过程，亲身体验思维的脉动，并从思维过程中获得乐趣与经验，以丰富他们的思维经历，切身感受思维的灵活性与多样性。这套教学法也许还有很多地方不够成熟，但它确实较好的帮助了学生不被老师的思维方式干扰，不断尝试着走自己的路，感受不同思维方式带来的趣味，努力寻找各种可能解决问题的办法。有时候我还会尝试着和学生一起错，再一起从错误中走出来，甚至将错误无奈地遗留下来，课后再作探究。多年的实践，尤其是这半年，我面对所接的这个学生素质相对较差的班的思考与实践，我发现我的学生总在跟我一段时间后会变得活泼大胆了，大多数同学更敢想敢说敢写了，思维也活跃了许多。他们会“大言不惭”地批判权威，怀疑书本、老师，敢于对自己不认同的人事物说“不”。当然有时还会让我难堪。但我很清楚，这是我自己用心浇灌的带刺的花，我必须习惯去承担。因此，我发现自己并不难受，反而很快乐，甚至很骄傲。

当然仅有这些要打败思维定势不够，我感到作为教师我们自己首先应该克服思维定势的消极影响，并成为学生的表率。这样我们培养出来的学生才具有创新精神和实践能力，也才能担当起本世纪参与国际竞争的重任。

二、多层次、多角度思考问题的答案

我们知道任何问题都可以从不同的角度或层面找到不同的答案。就好像人们常说的1+1不一定等于2；穿越玉米地的成败并不只决定于谁跑得快或谁掰的玉米多，还要看谁受的伤最少一样。很多的时候我们站的位置决定了我们的认识，我们的认识层次决定了我们处理问题的方式，而我们处理问题的方式又决定了事情的结果，甚至是人生的成败。所以培养、强化学生多层次多角度的思维方式是我们在教学过程中必须追求的。我通过这几个方面开展工作。

1、阅读智慧故事，体会思维潜力

《三十六计》《三国故事》《林清玄哲理散文》《哈佛成长课堂》《秦文君小说》等等，很多读物中都不乏智慧故事，我们通过推荐阅读，集体研读等形式，带领学生从故事直接的表述中体会思维角度、层次的变化所带来的奇妙感受，从而了解不同思维方式的潜在力量。

刚刚过去的这个学期，我根据这个班学生思维方式单一，思想层次低，不善于观察思考等现状，坚持每两周亲自到图书馆为每个学生选择阅读内容，并通过引读、导读及阅读欣赏等形式引导他们利用课后时间精读、泛读，可以说一学期下来不但提高了学生的阅读水平，也有效地增强了他们的思维能力，让他们切身感受到了多层次多角度思维方式的内在潜力。

2、开展趣味活动，体验思维魅力

开展各种有趣味的思维训练活动，为学生创设魅力无限的思维体验机会，可以说给学生带来了前所未有的思维冲击，这样的体验给了他们极大的鼓励。

这些活动包括：同题不同角度的多方辩论。即课堂教学过程中遇到了同一个问题出现了多种答案时，我要求学生从自己的角度思考参与辩论的同时，冷静地用别人的答案去推导别人的可能思路，然后进行比较，再判断哪个答案更接近合理恰当。

趣解名言警句。我们班有个每日名言导航栏，这里的名言警句都是学生推荐的，期间会出现一些意外的抄错事件，于是我巧妙地利用这个错误，引导学生通过调整词序，变换同音字，妙读多音字等方式，从字里行间趣解名言内涵，使学生在感受语言文字魅力的同时，体验思维活动的无限乐趣。

唱反调。这简单的三个字所承载却不是轻松的思维活动。唱反调的前提是对所论述的事物有着较深入的了解及理解。我鼓励学生从不同的层次大胆地发表自己的见解，并设法通过例证反驳对方。这种活动无论最后表现的水平怎样都会让学生激动，有效地刺激了学生思维的主动性和积极性。

类似的活动还有很多，在此不一一枚举，但有一点应该明确，这不是什么大型的费时费事的事情，很多出自教师的课堂智慧，是一种即兴的灵动。应该说教师只要有心有意，这种灵动就会不时出现在我们的教学过程中，给我们带来意想不到的感动。

3、尝试轮换视角，感悟思维价值

在日常语文教学过程中，我常启发学生轮换思维视角，尝试从文章写作的时代，作者的生活背景、年龄，文章的表达方法和思想感情等不同的角度层次，理解文章的思想与内容，人物与事件，环境与情绪等等之间的关系，以丰富思维的内容，提高思维的价值。

例如在理解《精彩极了，糟糕透了》一文中的“我总是谨慎的把握住生活的小船，不让它被哪一股风吹走。”一句时，我引导学生先联系上文相呼应的语句谈自己的理解，再联系前文“我”的经历谈感受，然后结合文章的内容和思想感情，联系自己的生活实际再来谈感想。这样一步步，学生的思维深入了，认识也提高了，还逐步感悟到了不同视角的思维的价值。

另外，本学期教学曹植的《七步诗》，我借助周总理和郭沫若的《七步诗》，带领学生从曹植的角度，体会与曹的兄弟情仇；从周总理的角度，感悟皖南事变中华民族同胞兄弟同室操戈相煎急的悲哀；更从郭沫若的《反七步诗》“煮豆燃豆萁，豆熟萁已灰。熟者席上珍，灰作田中肥。不为同根生，缘何甘自毁？”中，感受郭老幽默的讽刺角度和积极的人生态度。（郭老在这首诗中幽默地赞扬了曹丕为了成就曹植千古英明而甘当豆其自焚。）三首同题诗，所表达的不同的思想感情，让学生再次清楚地感受到了转换视角，带来的思维价值。

总之对学生强化多角度，多层次的立体思维方式训练，是非常有意义有价值的，也是必须的，迫切的。

三、学习几种科学思维方式

引导学生学习几种科学思维方式也是很重要的。因为"科学思维方式是科学精神与人文精神、自然科学与社会科学意义上的思维方法。它具有自然科学特性，是以自然科学为依据的思维方法，是思维科学的一部分，并被广泛地应用于人们的思维活动和实际生活、工作之中。（参考于《科学思维方式》一文）例如我们常用的：就事论事、多方比较、假设推理、猜测反驳等科学思维方式，就很适合推荐给学生学习使用。

例如在教学《地震中的父与子》一文时，我们探讨：如果是你被埋在废墟里，你会坚定地认为你的父母一定会来救你吗？（告诉学生这是运用推理在解决，要关注推理的理由。）就事论事，那些孩子的父母都放弃了，你能理解吗？是怎么理解的？像这样不断积累思维经验，就能帮助学生建立起灵活大胆且有效的思维系统。

最后，我想用余文森教授在他的《有关教学有效性的几个思考》一文中提出一句话来结束本文。他说：“学习结果不仅表现在学生掌握“双基”的程度上，而且表现在学生的智能上，特别是学生学习方法的掌握以及思维方式的发展。”

工程思维能力 篇6

一、优化课程教学内容, 夯实学生理论基础

《工程项目融资》是一门理论与实践联系紧密的应用性课程, 是工程管理专业的专业必修课, 主要讲授工程项目融资的基本理论和基本知识。通过对课程进行设计, 本课程分7大模块进行教学:1) 项目融资与公司融资, 包括项目融资与公司融资的含义, 项目融资与公司融资的区别, 项目融资的产生和发展, 项目融资的适用范围和功能;2) 项目融资的组织和论证, 包括项目融资的参与者及其关系, 融资项目的可行性研究和项目融资的框架结构;3) 项目的投资结构, 包括公司型合资结构、合伙制结构、非公司型合资结构、信托基金结构四种主要的投资结构和项目投资结构设计需要考虑的主要因素;4) 项目的融资模式, 包括项目融资模式的设计原则;项目融资的几种主要融资模式 (直接融资模式、项目公司融资模式、设施使用协议融资模式、杠杆租赁融资模式、BOT融资模式等) ;5) 项目的资金结构, 包括投资项目的资金来源方式, 资金成本和资金结构, 确定项目资金结构需要考虑的主要因素, 融资项目的资金筹集方式;6) 项目融资的风险分析和管理, 包括项目风险的种类和识别, 项目风险的分析与评价, 项目融资的风险管理;7) 项目融资的担保 (信用保证结构) , 包括项目担保人, 项目担保的主要类型, 项目融资中的物权担保等。

在以上7大模块中, 项目的投资结构, 项目的融资模式, 项目的资金结构, 项目的信用保证结构四个主要模块构成了项目融资体系。

二、融资案例贯穿课程, 提升课堂教学效果

如果纯粹采用课堂理论教学方式, 教学枯燥沉闷, 学生不容易理解, 教学难度较大。经过研究, 我们在讲授工程项目融资课程时, 注重理论联系实践, 在课程教学中挑选国际国内典型的融资案例贯穿整个课堂, 以提升课堂教学效果。

1) 整个课程以学生熟悉的三峡工程的资金融通开始。然后, 运用某电力有限公司为满足日趋增长的供电需要, 为增建电厂C筹集资金的两种方式为例, 分析了项目融资和传统的公司融资方式的区别, 目的是探讨项目融资的主体问题, 即, 是以公司为主体融资, 还是以项目为主体融资?

2) 运用新西兰钢铁联合企业项目、澳大利亚波特兰铝厂项目、中国国际信托投资公司投资的波特兰铝厂项目10%资产, 澳大利亚国民信托基金投资的波特兰铝厂项目10%资产, 分析和比较公司型合资结构、非公司型合资结构、合伙制结构和信托基金结构四种典型的投资结构, 目的是探讨由谁拥有项目的资产所有权, 如何在项目所在国家的法律、法规、会计、税务等外在客观因素的制约条件下, 设计一种能够最大限度地实现其投资目标的项目资产所有权结构。

3) 运用澳大利亚波特兰铝厂项目, 从整个项目角度分析直接融资模式, 从中国国际信托投资公司澳大利亚公司角度分析“杠杆租赁”融资模式;运用成都市自来水六厂B厂项目, 从成都市政府角度分析BOT融资模式, 从成都通用水务-丸红供水有限公司角度分析项目公司融资模式;运用澳大利亚运煤港口项目, 分析“设施使用协议”融资模式。通过项目融资模式的案例教学, 目的是探讨项目法人取得资金的具体形式, 即资金从哪里来以及如何取得的问题。

4) 运用成都市自来水六厂B厂项目, 分析成都通用水务-丸红供水有限公司的资金结构;运用二滩水电工程的资金结构案例, 探讨股本资金和债务资金的比例对项目发挥的财务杠杆作用和导致的财务风险问题;探讨各投资者的股本资金结构对整个项目效益带来的负面影响。通过案例, 分析投资项目在确定资金结构时应考虑哪些主要因素, 目的是在筹集投资项目所需资金基础上尽可能地降低融资成本。

5) 运用澳大利亚运煤港口项目、澳大利亚波特兰铝厂项目、成都市自来水六厂B厂项目等的项目担保, 分析项目融资的信用保证结构, 探讨如何通过各种项目担保措施以提高投资项目的融资能力。

通过将以上国际国内主要的融资案例贯穿到项目的投资结构、融资模式、资金结构和信用保证结构的整个课程体系中, 极大的激发了学生的学习兴趣和提升了课堂教学效果, 极大的提升了学生的创新思维和创新能力。

三、引入现场参观模式, 提高学生学习兴趣

如果纯粹采用课堂教学方式, 尽管有大量的融资案例为融资理论提供基础, 但是由于没有对融资案例的感性认识, 学生仍然不能很好的通过融资案例理解和掌握融资理论, 融资案例的教学效果将大打折扣。经过研究, 我们在讲授工程项目融资课程时, 在课程教学中引入了现场参观模式, 利用半天时间 (以理论课时2学时计算) 对毗邻学校的成都市自来水六厂B厂项目进行实地参观。

整个现场参观分三部分:1) 对项目及其历程的介绍。由项目负责人运用多媒体演示该项目从报批到特许期结束的整个项目历程, 并介绍该项目的投资结构以及特许权协议的基本情况;2) 对项目的融资历程和资金管理的介绍。由项目财务部负责人运用多媒体演示该项目的融资历程、资金来源、资金结构及该项目的主要风险和担保方式;3) 对项目现场的实地参观。在项目现场负责人的带领下, 对整个项目的模型进行参观, 对项目从源水到自来水输送出厂的整个流程进行参观。在整个参观过程中, 教师和项目负责人员随时解答学生的现场提问。同时, 教师根据课堂教学情况结合现场情况介绍进行实时补充和归纳总结。

通过现场参观、项目负责人的现场讲解和讨论, 充分调动了学生学习的积极性、主动性和创造性, 极大地激发了学生的学习兴趣, 克服了本课程以往教学沉闷, 学生创新思维局限等问题, 进一步提升了本课程运用融资案例贯穿整个课程教学的教学效果, 使学生对工程项目融资的理论知识有了更深刻的理解。

四、增加案例分析环节, 培养学生分析能力

为了进一步提升学生的学习兴趣, 提高学生分析工程项目融资领域问题的能力, 创新学生的思维, 经过研究, 我们在讲授工程项目融资课程时, 在课程教学中增加了学生对融资案例进行分析的环节。在整个课程教学过程中, 教师针对课堂教学中的融资案例, 设定3~5个能够创新学生思维的问题, 由学生课下查阅相关资料和自由组合讨论, 由学生制作5~10分钟的PPT, 在相关内容教学时, 由1~2名学生上台向全体同学进行讲解和演示, 教师再有针对性的进行点评。

以成都大学学生公寓为例, 这是一个典型的高校BOT融资项目。2003年, 华山高校投资管理有限公司中标了成都大学2万余平方米的学生公寓开发权和18年的收益权。2004年9月学生公寓建成后, 本应由公司享有今后18年的收益权, 公司却创造性的提出了BOT收益权分割转让模式, 将本应由自己在18年运营期内获取的整个项目的收益权进行分割再单独转让给其他投资者, 从而在一个远远短于BOT项目回收周期的时间内收回全部投资并获取一定利润。

又如, 成都市自来水六厂B厂BOT项目, 1999年8月开始建设, 特许期18年 (含2.5年建设期) , 特许期到2017年8月结束, 整个项目投资为1.065亿美元, 项目的收入为人民币。要求学生结合我国汇率变化情况, 分析项目在整个特许期内面临的汇率问题, 探讨该项目是如何解决汇率风险问题的, 并要求学生创新思维提出可能的解决汇率风险的其他措施。

五、优化考试评价体系, 引导学生思维创新

课程教学从本质上应提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力, 在工程项目融资课程中, 为加强对学生创新思维的培养, 从考试评价体系角度引导学生进行思维创新。即在遵循学校期中考试和期末考试相结合的考试评价体系的主体框架要求下, 对考试评价体系进行一定的优化, 以引导学生的思维创新。第一, 将学生案例分析环节和现场参观环节的表现纳入期中考试的考核范围;第二, 在学校期中考试和期末考试相结合的考试评价体系的主体框架要求下, 相应提高期中考试在整个考试成绩中的权重;第三, 在期中考试和期末考试的试卷制定上, 以考查学生分析问题和解决问题能力为主的试题分数占试卷总分数的60%左右, 注重考查学生的创新思维, 引导学生进行思维创新, 培养学生的创新能力, 从而使考试评价体系也服务于学生创新思维的培养。

综上所述, 我们将创新思维贯穿于工程项目融资课程的整个教学体系, 渗透到了整个教学过程中, 通过优化课程教学内容、融资案例贯穿课程、引入现场参观模式、增加案例分析环节和优化考试评价体系等措施, 夯实学生理论基础、提升课堂教学效果、提高学生学习兴趣、培养学生分析问题能力、引导学生思维创新, 使学生对工程项目融资的理论知识有了更深刻的认识和理解, 从而培养出能适应社会需要的具有创新思维能力的创新型人才。

摘要：为培养能适应社会需要的具有创新思维能力的创新型人才, 本文以工程项目融资课程为例, 围绕课程教学中如何通过优化课程教学内容、融资案例贯穿课程、引入现场参观模式、增加案例分析环节和优化考试评价体系等措施, 以培养学生的创新思维。

工程思维能力 篇7

2014年6月, 国务院提出要推动一批本科高校转型发展, 建立中国高校的分类体系, 更多地培养应用型人才和技术技能型人才, 其根本目的是使高等教育培养的人更加符合经济社会对人才的需求。然而在实践过程中, 高校除了面临着更新教学理念、提高教师能力、增加教育投入、加强学风考风建设等诸多课题之外, 课程建设同样面临着配套改革的艰巨任务。工程力学课程作为给排水、工程管理、热能动力、建筑环境、机械等相关专业的重要专业基础课, 其课程体系、教学内容与教学方法能否适应“应用型”人才培养要求, 对于后续专业课的开展及学生科学思维能力的前期培养具有深远影响。目前工程力学课程仍沿用传统的教学模式, 教学效果难以令人满意。本文以东北电力大学开设的工程力学课程为背景, 以培养学生思维能力为主题进行了专题探讨, 并在实践中进行了验证, 取得了较好的应用效果, 为探索工程力学课程在应用型人才培养过程中改革途径, 提高教学质量提供了有益的经验。

二、高等学校转型发展, 推动了工程力学课程改革

工程力学课程是一门与工程实际联系紧密且体系完整的经典课程, 属于一门实践应用型的工科学科, 具有较强的理论性、逻辑性和系统性。课程由理论力学和材料力学组成, 理论力学以物体的受力分析、力系的简化和物体的平衡分析为主, 要求学生掌握汇交力系、力偶系和任意力系的平衡分析及带有摩擦力的物体的平衡分析方法;材料力学以杆件的变形破坏分析为主, 要求学生掌握杆件的内力、应力和变形的分析研究方法, 能对杆件进行合理的强度、刚度和稳定性设计。从知识的角度看, 该课程的理论性强、教学推导多, 因而授课过程很容易陷入“填鸭”模式, 学生只能疲于应付。在高等学校转型发展的要求下, 为充分发挥工程力学的基础先导作用, 必须首先培养好学生的科学思维能力, 这也是培养学生学习能力、应用能力的先决条件。转型发展的核心就是要培养“应用型人才”, 培养学生工程能力和工程创新能力, 提高学生社会职业素养和就业竞争力。工程力学课程改革就是要构建“应用型人才”培养需要的新型体系, 对教育理念、教学内容、教学方法等方面诸多方面进行系统优化。

三、课程改革的具体内容及措施

1.统筹设计, 从教学内容及方法上注重培养学生科学思维能力。科学思维能力包括理性思维能力、辩证思维能力、系统思维能力、逻辑思维能力和创新思维能力。培养科学思维能力就是指通过训练, 使学生掌握科学思维的灵活性、敏感性、逻辑性、周密性和条理性。为此, 在教学中我们着重从课程内容和教学方法入手, 有意识地引导学生在学习知识的同时注重思维能力的训练和提高。①利用力学问题的解题特点, 培养学生思维的灵活性和敏感性。力学问题多数具有一题多解的特点, 教学过程中在静力学中处理物体系的平衡问题中, 通过先取整体然后取部分为研究对象进行求解, 再变成分别以物体系的组成部分为研究对象进行求解;在材料力学中, 已知力求位移先通过卡氏第二定理求解, 再用单位荷载法求解, 自然可以使解决问题过程妙趣横生, 而相同题型采用不同的求解方法, 不但能培养学生思维的灵活性, 还能使学到的知识及方法融会贯通。久而久之, 自然形成了遇到问题勤于思考、善于思考的良好思维习惯, 思维灵活了, 对问题实质的敏感性提高了, 解决问题的方法也就更多了。由此可见, 通过自己的探索, 找出最佳方案, 对于提高学生学习兴趣和自信心的培养都至关重要。②通过梳理概念与定理之间的关系, 培养学生思维的逻辑性。教学过程中, 始终贯穿对各概念与定理之间关系的内在逻辑描述, 从力的概念推广到力系的平衡条件;从工作应力、极限应力、许用应力推广到强度条件;从变形推广到刚度条件。教学中每个概念的提出, 每个定理的推导及应用, 都通过教师的引导展现出环环紧扣、层层递进的严密逻辑。让学生通过学习和联系, 建立起思维的严密逻辑。整个课程下来, 学生既学到了知识, 又对课程的体系有了深刻的了解。同时, 学生通过对重要定理推导和相关联系题的训练, 构成了逻辑严谨的认知体系, 逻辑思维能力也会有较大的提高。③利用问题求解过程, 培养学生思维的周密性和条理性。教学中注重总结工程力学的解题思路及过程, 再把分析问题的过程加以强化, 带领学生进行周密思考, 并把结果让学生进行准确表达。锻炼学生表达能力的同时就客观锻炼了学生的思维条理性。比如在静力学中, 为解决复杂力系的平衡问题, 首先将复杂力系简化, 然后得到平衡方程, 再利用平衡方程求解;在材料力学中, 为研究构件在组合变形中某一横截面处的最大应力, 先将引起构件发生每一种单一变形时在该截面处的应力求出来, 然后再将这些应力叠加即为所求的构件在组合变形中在该横截面处的应力, 同时可以从中找到最大应力值。在这些内容教学时注意强调分析过程和解决办法。一旦学生理解了解决问题的思路, 就能触类旁通, 并灵活应用。通过对受力分析时受力图的绘制;各种变形中构件内力图和截面应力分布图的绘制;计算求解时, 各种方程式的列写, 都可以较好地培养学生的学术表达能力。④利用知识之间的内在联系, 启发学生的创新思维。创新能力的培养是当代教育的核心内容, 而创新思维的培养是创新能力培养的前提条件。利用工程力学课程培养创新思维, 就要求在教学内容及教学方式上首先进行创新。提炼课程内容里的创新要素, 以此启发学生的创新思维不失为最有效的方法。

2.优化教学内容, 增强思维能力训练。工程力学课程是东北电力大学热能动力工程、建筑环境等多个专业开设的课程, 学时安排略有差异。根据培养方案确定的学时安排, 在教学大纲的制定上把增强学生科学思维能力的训练作为贯穿始终的一条主线。理论学时中, 以知识带动思维训练;实践环节中, 以工程问题为驱动进行科学思维能力的训练, 通过开设讨论课和综合课, 培养学生全局观念和解决问题能力。实践中, 引入了楼宇、电厂厂房、桁架结构、支撑物体的三角支架设计等工程实例, 引导学生的思维创新。突出应用型的人才特色, 根据工程需求整合教学内容及结构。将原来课程中单一的知识体系分解成思维培训体系和知识结构体系两部分, 教材顺序进行适当调整, 如将轴向拉压变形、扭转变形及弯曲变形的超静定问题归纳到一起讲解, 优化了课程结构。在缩减课时的同时突出了思维能力培养。结合本校实际, 抓住应用型这个特点, 进一步精选传统内容, 强调技术应用性知识。根据最新科技发展对工程力学课程的要求及“应用型人才”培养需要, 及时充实新的教学内容。

3.借助科技竞赛, 拓展思维能力训练。学校围绕“思维能力”与“创新思维”, 组织学生积极参加大学生创新活动计划项目及国家或省市技能竞赛, 接受创新思维和工程能力的训练, 使学生把课堂上学到的方法应用于实际竞赛之中, 在紧张的竞赛中拓展思维训练的成果, 锻炼分析问题和解决问题的能力。与工程力学课程直接相关的竞赛 (如结构设计竞赛、机械设计竞赛、大学生力学竞赛等各种大学生科技竞赛) 可以作为拓展思维能力训练的重要实践平台。以2013年吉林省高校联合举办的结构设计竞赛中, 学生根据所学的力学知识, 查阅桁架结构的设计资料, 从结构构件的受力特点出发, 对构件的结构形式、截面选择及节点的受力分析做了大量创造性工作, 设计出了多种高跷方案, 并取得了良好的竞赛成绩, 让所学知识能够学以致用, 通过实战培养了学生的工程创新思维。目前学生正在积极准备参加2014年东北电力大学即将举办的赛题为《三重檐攒尖顶仿古楼阁模型制作与测试》的结构设计竞赛 (全国大学生结构设计竞赛) , 竞赛基于当前全球已进入巨震期这一工程背景, 引入模拟地震作用作为模型的测试条件, 需要学生考虑的受力因素较之以往的大学生结构设计竞赛更为复杂。借助科技竞赛来拓展学生科学思维的训练具有很好的效果。

工程力学课程改革方案, 经过近两年的实践, 在更新教育观念, 优化教学内容, 改进教学方法、探索新的教学手段方面进行了广泛探索, 进行了大胆改革和实践。结果表明, 通过科学规划及设计, 工程力学课程通过课堂内以知识带动思维训练、实践环节中以问题为驱动思维训练、竞赛上以创新拓展思维训练, 循序渐进, 知识与能力并举, 既锻炼了教师的整合课程资源能力, 又使学生喜闻乐见, 在学习中增长了才干, 提高了能力, 为提高应用型人才培养质量创造了良好的条件。

摘要：工程力学作为多个工科专业的重要专业基础课, 对学生能力培养及后续专业课的学习具有深远影响。以东北电力大学开设的工程力学课程为背景, 开展了教学改革与实践, 针对学生科学思维能力的培养问题, 提出了优化工程力学课程教学内容、教学方法的实施方案并取得了很好的效果, 为提高应用型人才培养质量提供了有益的经验。

关键词：应用型,工程力学,思维能力,教学方式

参考文献

[1]国务院.国务院关于加快发展现代职业教育的决定.国发[2014]19号[Z].2014.6.

暴露思维过程,提高思维能力 篇8

1. 设计教学内容, 暴露知识形成的思维过程

为了更好地设计教学内容, 让学生掌握专业的知识和技能, 教师应该根据学生自身发展的情况和知识结构设计相应的教学过程, 发挥学生的主体作用, 形成良好的思维体系, 提高思维的严谨性和创造性。

(1) 在基础知识中暴露。数学的基础知识主要包括基本概念、基本方法、基本定义、基本结论等, 从这些因素中可以了解到数学科学家编排知识的思维过程, 是帮助学生领悟知识形成过程和运用数学思想方法的重要手段。教师在设计基础知识传授的内容时, 将数学的定理、公式等数学问题进行科学合理的处理后, 向学生提出并一起解决, 让学生亲身体验数学科学家创作知识的过程, 提升学生的思维能力。例如在讲授有理数时, 可向学生提出一系列问题, 让学生充分理解其概念, 如为什么有理数域要扩充到实数域、实数域为什么要扩充到复数域, 这样的扩充方法有什么合理性, 为什么要这样扩充, 有理数的运用对数学的发展有什么作用, 等等。这样就帮助学生充分理解了有理数是什么、怎么样的问题, 促使学生更加深刻地理解数学概念。

(2) 在钻研教材中暴露。数学教材是数学课程标准的具体化, 教师应该认真钻研教材内容, 摸清教材编写者的思路, 充分利用好教材。在具体的教学过程中, 要重新组织和设计教学内容, 向学生暴露整个知识形成的背景、过程以及探索的结论。例如在等腰三角形有关重要线段定理的教学中, 教师要求学生在定理的结论不变时从不同角度去寻找条件, 或者在定理的条件不变时从不同角度去寻求结论, 以此来提升学生对等腰三角形定理的理解。例如引出命题“ (A1) 等腰三角形两底角平分线的交点, (B1) 必在底边的中垂线上”让学生进行推论:若条件 (A1) 不变, 如何对结论 (B1) 进行变换;如结论 (B1) 不变, 如何对条件 (A1) 进行变换。再把命题中的条件分别换成 (A2) “等腰三角形两腰上中线的交点”、 (A3) “等腰三角形两腰上高的交点”、 (A4) “等腰三角形两腰上中垂线的交点”进行推论, 经过多次验证后得出了 (A1) 圯 (B1) 、 (A2) 圯 (B1) 、 (A3) 圯 (B1) 、 (A4) 圯 (B1) 四个新定理, 这样就能通过对条件和结论的双向发散, 引导学生形成多向思维的习惯, 提升学生的思维能力。

2. 优化教学方法, 暴露教师探索的思维过程

(1) 在环境创设中暴露。“闻道有先后, 术业有专攻”, 数学教师在暴露思维教学中要尽量将自己在钻研教材中的思考过程以良好的教学方法向学生展示出来。创设良好的问题情境, 营造轻松的学习氛围, 充分激发学生的学习兴趣, 以便学生能开展更多激烈的讨论, 提升自己的思维过程。在三角函数章节中, 由于公式较多, 学生会产生学习疲劳, 这时候教师可以借助多媒体教学方法, 创设轻松的教学环境, 激发学生的学习兴趣。学生在充分理解了sin (α+β) 和cos (α+β) 这两个公式之后, 教师就可以引导学生去发现sin (α-β) 和cos2α的推导过程, 让学生充分理解后比较sin (α+β) 和cos (α+β) 的联系与区别, 逐步引导学生走进数学的创造过程和建立过程。

(2) 在提出问题中暴露。教师在思维探索过程中, 提出问题的暴露能让学生逐步在学习过程中发现和探索问题, 提升学生的思维能力。问题的提出包括概念、定理、公式、公理、结论、叙述过程等。例如在平行线的性质一课的教学中, 教师要让学生通过自身的观察、比较、分析、联想、归纳、反思、概括来掌握平行线的性质, 应用性地解决相关问题。如任意画出两条平行线a和b, 再画出一条斜线c让其与两条平行线相交, 让学生指出图中的同位角并度量这些角的度数;继续画一条斜线d, 结合斜线c能得出什么结论。

(3) 在解决问题中暴露。在数学解题过程中暴露思维过程是整个教学活动中应用最为广泛的, 要充分地暴露思维过程, 就必须让学生明白题目是怎么样解的以及是怎样想到这样的解答方式的。例如在方程x4+ (x-4) 4=626解答中, 一般情况下是令y=x-2, 即x=y+2, 代入原方程得:y4+24y2-297=0, 从而解得y2=9, 进而得出x=5或x=-1的结论。但是为了发散学生的思维, 教师可以让学生思考为什么会有这样的解题思路, 为什么要令y=x-2。通过对y=x-2这一换元思维过程的暴露之后, 学生能够自主探索解题方法的过程, 帮助学生更加透彻地理解问题, 充分暴露解题的思维过程。

3. 完善教学体系, 暴露学生创新的思维过程

(1) 在学习反思中暴露。反思是知识不断深化的过程, 是发散学生思维的重要手段, 而当前教学中, 学生作为教学的主体部分往往忽略了反思问题, 学生把更多的精力投入到了验证数学的结论上, 影响了思维能力的提升。因此学生在整个教学体系的结构中, 必须主动参与反思思维的过程, 以充分达到暴露思维的目的。在解析几何教学中, 受思维习惯限制往往忽视了向量法的应用, 给解题造成一定的困难。例如在以原点O和点A (5, 2) 为顶点作等腰Rt△OAB, 使∠B=90°, 求点B的坐标。一般情况下学生会这样解:设B (x, y) , 由关系OB=AB以及OB⊥AB得到方程组:x2+y2= (x-5) 2+ (y-2) 2, x (x-5) +y (y-2) =0, 得到了B的坐标。如果学生解完后再加以反思, 就能清楚地意识到向量法的解答将会降低方程的次数, 大大简化了解题过程。

(2) 在解题延伸中暴露。学生解完一道题目之后, 并不意味着思维过程的结束, 教师可以揭示学生思维延伸的过程, 拓展学生的思维, 增强学生的思维能力。例如在讲解完解析几何题:点P在椭圆x2+4y2=4上运动, 求定点A (0, 2) 到动点P的距离AP的最大值后, 可以将问题继续延伸, 如求AP的最小值;将椭圆改为抛物线y2=2x之后, 求解AP的最小值;求解三角式 (cosα-2cosβ) 2+ (2+sinα-sinβ) 2的最大值, 等等。通过这样的延伸思维能够有效地引导学生进行领悟和总结好数学思维, 增强学生数学知识的积累, 提高学生的思维能力。

优化思维品质提高思维能力 篇9

一、实行开放式教学培养思维的独立性

学习有一条重要原则———不可替代原则，即思维的独立性.思维的独立性是思维活动内容、途径和方法的自主程度，它是思维中最可贵的品质，包含有新颖、独特、创造等因素;它表现为思维不循常规，不落俗套，勇于创新.课堂教学要引导学生从多方面、多角度、多起点、多层次、多原则、多结果等思考问题，鼓励学生积极地相互支持、配合，特别是面对面地促进互动.大量的心理学实验及其成果表明，学生之间的相互激励，教师对学生的热爱、期待、宽容等对学生能力的培养有重要影响.

二、启发学生联想培养思维的运动性

要有创意，就必须提出和解决众人没有想到的问题，而这些问题又不是凭空产生的，它包含在很多平常的现象中，只有那些善于由此思彼的人才能想到.

例如，求函数的值域.观察函数的定义域是x∈[0,1]，由此联想到设]，问题就变成了我们熟悉的三角函数求值域的问题了.为什么会有这样的联想?主要是应该发现值域的联系，又有去根号的需要.由此还可以联想到:已知x2+y2=a2，可设x=acosθ，y=asinθ，θ∈[0,2π);已知x2+y2≤1，可设x=acosθ，y=asinθ，θ∈[0,2π)，a∈[0,1];已知，可设x=acosθ，y=bsinθ，θ∈[0,2π)，等等.通过这些联想，可以把原来的问题转化为三角函数问题来求解.

在教学过程中，经常对学生进行联想训练，能帮助学生突破思维定式，提高创造性思维能力.

三、鼓励大胆猜想培养思维的跳跃性

培养学生的直觉思维，首先，要教会学生掌握基本知识，特别是知识结构，扩大知识视野，尽可能让学生利用已有的知识经验，凭直觉尝试解决问题;其次，在教学中要留有余地，允许和鼓励学生大胆猜想，并给予适当指导.

例如，已知函数，比较f(n)与1的大小，并证明.解题之初，笔者先让学生猜想，刚开始时学生都是用n=1和n=2代入式子进行比较，发现所以有的学生就猜想f(n)<这种方法学生用的是合情推理，利用了个人的经验和直觉来进行推测，但是后面的猜测不一定成立，所以当学生得出错误的结论后，笔者让学生来验证当n=3,n=4时结果如何.学生通过计算发现结果和前面已经得出来的结论是不一样的.通过这个题目使学生的思维在头脑中出现碰撞，通过本题训练，思维得到提高.

四、注重探究式学习培养思维的发散性

探究式学习能使学生思维朝着各个方向发散开去，达到流畅、变通、独特.最常见的就是用于一题多解.

例如，过点P(-3,-4)作直线l，当斜率为何值时，l与圆C:(x-1)2+(y+2)2=4有公共点?圆与直线间的关系的判断方法通常有两种:一是利用圆心到直线l的距离d与圆的半径r的关系;二是利用一元二次方程根的判别式的符号.本题其实还可以把圆的方程利用三角代换，代入直线方程，利用三角函数的取值范围来求得.教师在教学中利用一题多解，不仅让学生掌握了知识，同时又培养了学生思维的广阔性.

在教学中要真正的教会学生思维，还得以教师深厚的学识为基础，要让学生善于思维，必须重视基础知识和基本技能的学习，没有扎实的双基，思维能力是得不到提高的.教学中教师鼓励学生积极思考，培养学生的正确思维方式，引导学生从多角度、多方位、多层次地观察和思考问题，在广阔的范围内寻求解决问题的方法，从而激活他们的创造潜能，使他们达到灵活创造的境界.

参考文献

[1]林细荣.创造性思维能力的培养[J].新课程·教育学术,2009(5).

[2]王爱.创造性思维能力的培养[J].作文周刊(教师版),2010(30).

[3]文长明,王春霞.思维能力的培养[J].大众周刊,2010(46).

暴露思维过程 提高思维能力 篇10

充分暴露思维过程的教学是数学教学的重要指导原则，简称为过程性原则。过程性原则在课堂教学中主要表现在：（1）展现概念的形成过程；（2）展现结论的推导过程；（3）展现方法的思考和形成过程；（4）展现问题被发现的过程；（5）展现规律被揭示的过程。教师在备课中应当以过程性原则为依据，就具体内容创造性地进行教学程序设计，课堂上才能充分展现数学思维的过程，使学生在学习中不但知其然而且知其所以然，以最大限度地提高他们的积极性和参与热情，否则将会出现照本宣科的局面。当然教学活动是师生双方共同进行的，教学中不能只重视教师思维过程的展现而忽视学生思维过程的暴露，要把学习的主动权交给学生,教学生学会思考，提高思维能力。

本节课是在已研究了用“五点法”作函数y=Asinx，y=sinωx，y=sin（x＋φ）图象的基础上，通过函数y=sinx图象与y=Asinx，y=sinωx，y=sin（x＋φ）图象的比较总结出图象间的联系，探讨y=Asin（ωx＋φ）的图象。

一、注意教学内容安排，设计符合学生的认知规律，达到学生“最近发展区”

学生的“最近发展区”就是学生思维发展过程中，现有发展水平与潜在发展水平之间的差异和桥梁，“最近发展区”理论指导下的数学教学，其实质是要把学生的“最近发展区”转化为“现有发展水平”，要确定学生的两种发展水平。（1）现有发展水平（已经达到的水平）——表现在一种能够独立解决问题的能力。（2）潜在发展水平（可能达到的水平）——表现在不能独立解决问题的能力，必须在别人帮助下，或在集体活动中可以解决问题。这两种水平的差异就是“最近发展区”。

这样安排符合学生的认知规律。

二、注意创设问题情境，暴露学生思维过程

教师引导学生用类比的方法展开联想，分析已有知识与新知识间的联系，引导学生用相同方法探索，不断“同化”和“调整”得到新知识，将新知识纳入已有的认知结构中去。课堂上教师精心设计教学过程，善于为学生创设问题情境，激发学生兴趣，产生好奇心，这时学生求知愿望最强烈，学习要求最迫切。

教师提出：y=sinx图象通过怎样变换得出函数y=sin（2x＋）的图象（小组讨论），借助多媒体课件，激发学生兴趣，调动积极性，让学生动脑筋思考。

学生兴趣很浓，展开了热烈的讨论，交流出多种方法，虽然过程中有错误，但让学生充分暴露了思维活动中的困难、障碍、疑问，教师适时地给予启发、引导、点拨与铺垫，然后教师加以概括，主要有两种方法：

让学生弄清楚：（1）两种方法有什么区别？（前者需平移φ个单位，后者需平移个单位）；（2）两种方法虽然变换的顺序不同，但殊途同归，此时平移的单位明显区别，这是今后作业、考试乃至高考中常发生的错误；（3）为避免错误，让学生比较哪一种方法比较好。

三、注意突出学生主体地位，引导学生自主探索

课堂教学中，确保学生主体地位，发挥学生主体作用，不仅让学生“学会”知识，更注意让他们“会学”知识，这是学生学会学习的根本保证，也是优化课堂教学的关键所在。如画y=3sin（2x＋）简图时，先让学生独立思考，自主探索，由学生分析出作图起关键作用的是什么？（确定五个点）如何确定？（其实这五个点是使函数取得最大值、最小值以及曲线与x轴相交的点）再让学生上黑板描点、连线，虽然过程中有错误出现，但暴露了学生思维过程，再通过学生纠正、补充，其效果比教师的包办代替要好，对大胆发表自己意见和看法的同学，给予及时地表扬鼓励，调动学生的积极性。学生讲解所用语言符合学生的心理及年龄特征，学生倍感亲切，容易理解，乐于接受，同时也培养了学生的主体意识及能力。课上教师与学生，学生与学生充分交流，创造了宽松的学习环境，学生积极地参与到课堂教学的过程中来，学习热情保持在最佳状态，学生始终处于主动地位，有助于学生主体精神的养成。

在教学过程中要提高学生思维能力，培养学生开拓创新精神，必须生动、准确、鲜明、深刻地暴露数学知识的形成过程，让学生的思维过程与教师的思维过程产生共鸣，形成思维火花，发现学生思维活动的闪光点，课堂定会充满生机和活力。