工科专业课程教学引入环节的认识与实践

（国防科技大学航天科学与工程学院，湖南 长沙 410073）

摘要：工科专业课程概念多、专业术语多，不重视引入环节容易影响教学效果。本文首先从认知结构构建、引导式教学思想和激发创新思考三个方面说明了专业课程教学引入环节的重要性，然后以专业课程“航天系统应用系列之卫星导航”为例，介绍了教学引入环节的实践。

关键词：工科专业课程；引入环节；引导式教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）21-0230-02

工科专业课程一般设置在大学生高等教育阶段的后半段，目的是培养大学生利用基础知识解决专业问题的能力。由于工科专业课程通常具有概念多、专业术语多及体系冗杂等特点，对刚刚入门的大学生来说，大量的专业术语和专业理论公式容易成为学习进程中的拦路虎。本文所说的“引入环节”主要指专业课程教学初始阶段的引入。在课程教学的初始阶段，如果不重视引入环节直接开展教学，很容易使学生产生“望而生畏”、“知难而退”等心理，影响教学效果。但根据作者的经历，在工科专业课程教学初始阶段忽略或弱化引入环节，采用直接的开门见山的方式开展教学的并不在少数。缺乏引导环节的专业课程教学往往使学生开始就面对大量的专业知识，“只见树木，不见森林”，由于缺乏对背景和全局的了解，学习的知识很难做到活学活用。

一、对专业课程教学引入环节重要性的认识

俗话讲“万事开头难”，对于专业课程学习同样如此。作者认为，引入环节是工科专业课程教学的重要阶段，必须引起足够重视。

1.合适的引入环节有利于学生认知结构的构建，符合认知学习理论。认知结构，就是学生已经获得的知识内容和组织结构。认知学习理论认为，学习是学习者内部认知结构的变化。学习过程是内部认知结构的组织与重新组织的过程。学生原有的认知结构中的有关知识，是学习新知识的关键，学习是以早期获得的实际经验为基础的。任何脱离学生已有经验的教学，都是违反学习规律的，不会有好的效果。合适的教学引入环节可以建立专业课程与学生已有经验和知识结构的联系，从而有利于学生在原有认知机构的基础上学习课程新知识。如可以通过合理设计案例或合理回顾基础知识，使学生从已有经验的角度了解本专业课程研究问题，从而能从自身知识结构解释专业课程，顺利实现认知同化。当然，在设计引入环节前，老师需要对学生的知识基础做充分的调研了解。

2.重视专业课程引入环节与引导式教学思想相一致。引导式教学提倡通过问题等方式启发引导学生学习新知识、新概念。作为一种积极的双向教学模式，引导式的教学模式更能充分调动和发挥学生在学习中的主体作用，有利于学生主动获取知识、发展能力；更能激发学生的内在学习动机，使内在动机与责任感相结合。因此，引导式教学是适应大学生自主创新能力培养的一种重要模式，近年来受到广泛推广和应用。专业课程的引入环节可以看作引导式教学在课程初始阶段的应用。可以设计引入环节使学生从自身经验了解课程，可以从生活中事例出发提出一个技术问题，引导学生思考解决如何解决问题，需要哪些专业知识，从而引导学生顺利进入专业课程的学习。引入环节的目的就是消除专业课程的陌生感，激发学生的内在学习动机和兴趣，激发学生学习专业课程的主动性。该目的和引导式教学思想不谋而合，只是引导式教学思想可用于教学的各个阶段，具有更广泛的意义。

3.恰当的引入环节有利于激发学生的创新思考。创新能力就是人们产生新认识，新思想和创造新事物的能力。在竞争激烈的知识经济时代，大学生创新能力的高低直接关系到我国的整体创新能力和综合国力。每个专业课程的知识体系都是在一定的需求背景条件下，解决某些专业问题而研究建立的。在专业课程的引入环节，如果交代清楚专业课程所研究的专业问题，给出其他专业解决同样问题的思路和尝试，则会大大开阔学生眼界，也激发学生利用其他学科知识或方式解决同样问题的热情。著名科学家钱学森认为，创造性思维往往在不同学科知识和思维方式的交叉渗透中产生。通过合适的引入环节，学生对所学专业课程会有更深刻的认识，不仅理解本专业课程形成和发展的思路，也对其他相关课程的思路增进了解，必然有利于多种思维方式的交叉碰撞，从而产生新的思考和尝试，从而有利于激发创新思想的产生。

二、专业课程教学引入环节的实践

下面以专业课程“航天系统应用系列之卫星导航”为例，介绍作者教学引入环节的实践。卫星导航是面向航天专业本科生的一门专业课程，目的在于以卫星导航为例介绍航天系统应用技术。从课程性质上分析，卫星导航是卫星技术的应用，其内容涉及到卫星轨道、卫星通信、导航定位、测速测姿等多个方面。从教学对象上分析，学生是航天专业，对卫星技术基础知识比较熟悉，但对定位测速测姿等导航专业知识缺乏了解，而卫星导航所要解决的问题恰恰是导航定位测速测姿等问题。因此，如果开门见山地介绍卫星导航技术，学生对课程的重要性缺乏足够的认识，学习的积极性和主动性就会受到影响，面对专业概念和专业公式就容易产生畏难情绪。针对上述情况分析，作者在该课程教学中增大了引入环节的比重，专门利用1个学时进行课程引入，目的在于帮助学生充分克服导航知识欠缺这个拦路虎，帮助学生充分认清卫星导航所解决的问题及卫星导航的重要价值，增加学生学习的积极性和主动性。

为了引入导航的概念，作者从学生大都有的“看地图找路”的情景说起，你手上有张地图，要到某个地方去，你需要确定的第一件事情是什么？大家很容易想到首先要确定自己在哪里，这就是对自己的导航定位。下面很容易引出导航的概念，导航的字面意义是“引导航行”，其狭义的概念就是确定自身运动状态，包括位置、速度、姿态等，这对于导弹、飞机、舰船等的飞行或行驶都具有重要意义。这里利用学生已有的经验，自然地引入了导航的概念，并使之迅速内化为自己的认知，后续卫星导航课程的专业知识都会建立在导航的概念上，有利于实现卫星导航专业知识的构建。

引入环节的第二步是让学生了解导航的常用技术方法。还是从学生容易理解的场景出发，如果你从某个你知道的路口往南走了10分钟，又往西走了10分钟，你又知道你的行走速度大概是1分钟100米，你也很容易在地图上大概估算出你现在的位置，这就是惯性导航的方法；大家都知道看北极星可以找到北方，不容易迷失方向，事实上观察星星不仅可以辨别方向，还可以大概确定自己的位置，这就是天文导航方法；天文导航中的星星离我们很远，如果我们用卫星代替星星，大家都有卫星轨道等相关知识基础，我们知道卫星的位置，则能够利用卫星确定我们自己的位置，这就是卫星导航方法。这里我们从学生经验出发介绍了三种常用导航方法，学生一方面对导航基本方法有了深入了解，另一方面很容易想到各种导航的特点（如惯性导航是航迹推算，时间越长精度越差；天文导航需要天文信息，一般精度有限；而卫星导航需要有足够的卫星，且要接收卫星信号），从而很容易激发学生的创新思维，有利于在未来的研究和应用中利用多种手段取长补短解决导航问题。

引入环节的最后是激发学生对卫星导航学习的兴趣。GPS卫星導航很多学生都听说过，现在的手机导航、汽车导航中也常常用到。通过一些GPS卫星导航系统的应用实例和我国正在建设的“北斗”卫星导航系统的介绍，使学生认识到卫星导航所具有的广阔前景和重要意义。本部分的教学激发了学生对卫星导航课程重要性的认识，学生学习的主动性和积极性显著提高。

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收稿日期：2016-11-28

作者简介：张红良（1981-），男，汉族，江苏沛县人，讲师，研究方向：航空宇航科学与技术。