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问题导学法在构建深度高效课堂中的应用

2021-01-02杨正伟徐志高韦素媛

科教导刊·电子版 2021年36期
关键词:燃烧室推进剂流动

宁 超 杨正伟 徐志高 韦素媛

(火箭军工程大学 陕西·西安 710025)

课堂教学在高校的人才培养方面起着主阵地主战场的作用,但高校各类课程的课堂教学普遍存在内容多、信息量大、难度高的特点,单纯的讲授式教学,不容易激发学生的学习主动性。问题导学法是教学中经常采用的一种教学方法,它是以问题作为联结课堂知识的纽带,通过设疑、解疑、引疑、留疑等教学手段,激发学生学习兴趣,调动学生学习积极性,透彻阐释所讲述的理论是什么、解决什么、怎么用的问题,使学生对教学内容的掌握达到螺旋式上升,进而形成培养学生分析问题、解决问题能力的教学主线,有效提高课堂教学质量。

1 问题设置点的选择

1.1 在开篇布局时设置问题

在开始新的章节或知识点教学时,利用问题造成学生渴望追求新知识的心理状态。例如,在讲述“燃气在燃烧室中的流动”这一章时,首先设置问题“燃气在燃烧室内的流动与在喷管内的流动有什么异同点?”这一问题在已经学习过喷管流动理论的学生脑海里布下一个疑惑:“燃气在燃烧室内的流动有着自己的特点,而这些特点与燃气在喷管中的流动有什么异同呢?”从而使学生产生一种探求奥秘的强烈愿望,起到“一石激起千层浪”的作用,使学生能够更加认真的进行听讲,探求问题答案,深入的去理解所学知识。

1.2 在认知模糊处设置问题

“火箭发动机原理”这门课程中,有着众多的概念和知识点,而当中很多概念对于才开始接触火箭发动机知识的学生来说是难以理解的,在概念学习的过程中,常会发现一些学生存在着概念不清、失真、混淆等现象。例如,在推进剂这一章节的讲述时,给出概念:“双基推进剂是均质推进剂,其组成成分和性能在细微结构—基体上是均匀的。”以往的同学经常造成这样一个错误的认识,认为双基推进剂组成成分和性能在分子结构上是均匀的。所以在讲述这一概念时,设置问题:“双基推进剂是纯净物还是混合物?”然后通过说明双基推进剂是混合物而不是纯净物,进而说明基体与分子的区别,使学生深入理解这一概念,也使学生对异质推进剂有了深刻的认识。

1.3 在内容的“焦点”处设置问题

教学内容中的重点、难点都是学生必须深刻理解的“焦点”,在此处设置问题,能够引发学生进行积极思维,有利于学生掌握重点、化解难点,也有利于教学过程顺畅有效地进行。例如,在讲述一维加质非定常流动基本方程时,设置问题:“请问非定常和加质流的特点如何在方程中体现?”学生分别回答:质量方程、动量方程和能量方程中有对时间的偏导项,说明燃气流动随时间产生变化,进而体现了非定常的特点;质量方程、能量方程和几何方程中有燃烧产物加入项,从而体现了加质流的特点;但在动量方程上,如何体现以上特点,学生产生了分歧。这时,通过教师总结并将一维加质非定常流动和一维定常等熵流动的动量方程相比较,说明两种流动的动量方程具有同一形式,不能体现非定常和加质流的特点。至此,学生对一维加质非定常流动基本方程有了更加深刻的认识,掌握了基本方程所表现的燃气流动规律,达到了教学目的。

1.4 在知识点的衔接处设置问题

教师要善于在新旧知识点的衔接处设置问题,起到以旧带新,温故知新的目的。例如在讲述完燃烧室平衡成分计算这一知识点后,设置问题:“燃烧室平衡成分计算后,已经具备了燃烧室理论定压燃烧温度的基础,那么燃烧温度应该如何计算呢?”这样,在学生脑海里布疑,使其产生探求问题答案的兴趣,进而通过燃烧室平衡成分计算知识点的延伸,与燃烧温度计算知识点连接起来,也可引导学生发挥创造性思维,自主探求下一知识点的解答。

1.5 在归纳总结时设置问题

当一部分授课内容结束前,教师往往要引导学生对整堂课的知识进行整理归纳,从总结入手,适当设置问题并留下余味,引导学生去探究,去总结。例如在推力这部分内容讲授总结时,设置问题:“小扩张比喷管,发动机低空推力性能比较好;大扩张比喷管,发动机高空推力性能比较好;那能不能设计出一种合适的喷管,使发动机的低空和高空推力性能都比较好呢?” 通过引导及同学们的讨论,得出答案:采用延伸喷管,发动机的低空和高空推力性能都比较好。这样的问题不仅使学生更好地巩固了新知识,也培养了学生灵活运用所学知识去解决实际问题的能力,使学生的综合能力素质得到提高。

2 问题设置方法的选择

2.1 直接的方法

直接的方法是最简单的问题方法,采取教师问,学生答的形式,问题有着确定的答案,不需要学生经过复杂的推理和思考。这也是教师在授课中普遍采用的一种形式,优点是问题容易,便于教师对课堂教学的组织,缺点是容易抑制学生思维,创造性能力得不到培养。所以,教师应根据具体授课内容,有限度的采用这一问题方法。

2.2 对比的方法

同一课程的不同教学内容并不是孤立的,而是由点、线、面构成的整体网络,知识点与知识点之间存在着内在联系。如果课堂教学不揭示这种联系,很可能使学生只见树木不见森林,影响学生的知识迁移和系统知识的构建。所以,有必要采取对比的方法,对两个或两个以上的知识点和命题进行对比分析,从而得出认识。例如,在讲述燃烧室压强变化一节时,设置问题:“发动机启动阶段中的点火和压强建立分别对应于点火过程的哪一部分?”这样,就将燃烧室压强变化的内容和非稳定燃烧中的点火过程内容对比联系起来,使学生能够更加清晰的把握知识点间的脉络,构成有机整体,形成整体认识。

2.3 递进的方法

这是一种为整体把握讲授内容而设计的由浅入深的设置问题方法。这种方法要求教师有全局观念,前后问题有层次,既相关联系又逻辑分明,同时设置的问题必须抓住内容的精髓,让学生能够准确鲜明地理解相关内容。例如,讲授压强稳定性一节内容时,设置问题:“装填参量不变时,对于压强指数来说,压强稳定的必要条件是什么?”学生经过推导,可以得出压强稳定的必要条件是压强指数n<1,这时,再设置问题:“压强指数n>1,压强是否可以稳定?”然后教师指出,超高压强的固体发动机,自由充填容积不可忽略,进而可以推导出,对于这类发动机,压强指数n略大于1的范围内压强也可稳定。这样,经过有层次的递进设置问题,使学生更加深刻的理解了这部分内容,学习效果明显好于平铺直叙的讲授。

2.4 讨论的方法

这是一种开放的设置问题方法,学生之间针对问题可以展开讨论,各抒几见,发挥学生的主体意识。但是,应该注意,设置问题时,教师应该设定讨论的层次和目标并适时的进行引导,在学生茫然时,给其适当的点拨,在学生话题发散或是有错误倾向时要将其引导到正确的思路上来。例如,在讲述热力计算这部分内容时,要求大家讨论:“在理想情况下,燃烧室和喷管中均没有能量损失,为什么计算燃烧室温度使用能量守恒方程,而计算喷管出口温度却要使用等熵方程?”一开始,学生不知道该如何回答这个问题,这时,教师适时地提醒学生:“要回答这个问题,首先要明白燃烧室和喷管中的能量转换规律是什么?”学生很快回答,燃烧室中的能量转换是推进剂的化学能转变为燃烧产物的热能,喷管中的能量转换是燃烧产物的热能转变为燃烧产物的动能。这时,教师再次适时提醒:“方程要能求解,方程的数目不能少于未知数的数目。”同学们经过热烈的讨论,终于分析出化学能和热能都可以用状态参数总焓表示,而总焓是温度的单值函数,所以计算燃烧室温度使用能量守恒方程可以求解;而动能使用宏观参量速度表征,建立能量守恒方程同时也增加了未知数—“速度”,方程无法求解;但喷管中的流动是等熵流动,熵也是温度的单值函数,所以计算喷管温度要使用等熵方程求解。

3 结束语

问题是思维的起点,也是思维的动力。学生思维由问题开始,其能力就能在解决问题过程中得到提高,而思维是智力的重要组成因素,是形成创新能力的前提条件,在“火箭发动机原理”授课中,应用问题导学法教学,促进了学生思维发展,培养了学生的思维能力,加深了学生对课程知识的理解和掌握,使学生深度参与课堂教学,提高了教学效果,构建了高效的学习课堂。

当然,问题导学法的具体措施和方法不局限于以上所讲的问题设置点和设置方法,这些只是笔者的经验总结,教师要根据课程的教学内容和学生特点去针对性地进行问题导学。总之,问题导学法是一门学问,更是一门艺术,只要不断实践,不断摸索,才能运用好问题导学法的教学功能,充分发挥课堂教学在人才培养方面主阵地主战场的作用。

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