感悟化学教学中的科学精神与人文精神

感悟化学教学中的科学精神与人文精神化学基础试验班教学心得化学化工学院 李 洁 化学基础试验班的培养从现代社会的需要出发，打破了原有专业分类的界限，按照“加强基础、拓宽专业、学科交叉、注重能力、培养全面素质”的思路，根据我校理工医各专业，特别是以化学为基础的各类理工、医药专业的实际情况，建立合适的培养体系。它充分凸现了高等教育中自然科学的整体性和系统性，反映了现代科学的方法和技能，以及求真、求实的精神。显然，这一目标的实现，将以科学与人文的高度融合为主要特征。根据化学基础试验班的培养目标，我们在化学教学过程中将培养人文精神定位为综合理工科不可或缺的教学目标。一、教学观念定位：科学精神与人文精神相结合科学精神与人文精神结合是教育发展的必然趋势，科学善于把握客观事物发生、发展、变化规律性、寻求事物之间于事物内部各结构要素之间的联系特点，透过现象揭示事物内在的本质规定，而人文精神主要指执著的追求理想世界和理想人格，发扬人的价值，追求人自身的完善，二者和谐的融合是体现科学的工具价值与目的价值，人力价值与人性价值的统一，而且是现代社会对人才培养的必然要求，社会需要有健全人格和精湛技术相结合的人，社会需要文理复合式、交互式的创新型人才，而观念的创新、科技的创新、管理的创新、人才培养模式的创新都要回归于文化的创新，所以教学过程中培养人文精神是学生综合不可或缺的教学目标。具有人文精神的教学目标，要求人文精神和科学精神互相依存。没有科学精神方面的目标，学生的综合理科学习将失去最基本的意义，而人文精神也失去了存在和发展的基础；没有人文精神方面的目标，学生日益增长的精神需求得不到满足，也不能很好地把握科学精神，将来不能很好地造福于人类。两者的对立和缺乏，都将导致难以预料的灾难。化学处于自然科学的中心，它从分子、原子水平认识物质世界、改造物质世界。化学教育的对象上至决策者，下至普通百姓。化学与生物、能源、信息等21世纪热门科学领域密切相关，化学根本意义在于为人类更美好的生活创造更丰富的物质条件，正确地利用化学知识将造福人类，而不了解化学、滥用化学，就会危害社会。因此，科学教育一定要人文为其导向。二、教学体系定位：“四大化学融合”，体现化学的科学思想与哲学思想化学发展史是哲学发展史的重要组成部分。化学教育的作用应包含化学科学素质与哲学思辩精神的培养。创一流大学，培养一流人才，应有一流的知识结构。化学发展至今已成为一门实验与理论并重的学科，化学理论对现代化学研究和学科交叉中的指导作用日益突出，一些重大的研究进展表明，相关学科一旦进入分子层次，就有大的突破。例如分子生物学，分子计算机，宇宙化学等等。所以，我们在教改班和化学基础实验班中，按大化学理念构筑四大化学融合的新课程体系，实施先理论化学，后反应化学，以“演绎法”为主的教学模式，引导学生进入“先逻辑推理，再实验求证”的原创性科学研究境界，培养学生的创新意识和创新思维：1、将传统“四大化学”课程内容在化学一级学科的层次进行优化、整合，建立了“四大化学融合”的化学系列课程新体系，提出“以物质制备为主线，以基本操作、物理化学实验研究方法和现代分析手段为基本内容”的大学化学实验新体系。2、根据“以理为主，理工渗透，理工兼收，远源杂交”的课程建设思想，在“立足基础，保持特色，大化学理念”的课程建设原则指导下，突破传统教学模式，实施“一段式”化学教学，即先理论化学，后反应化学，“演绎法”为主的教学模式。以引导学生掌握“逻辑推理和实验验证相结合”的科学研究方法，培养学生创新意识和实践能力。3、增设应用专题，强调学科交叉应用在化学基础知识的逻辑框架下，增设应用专题，强调学科交叉应用，反映学科发展前沿。每个专题比较完整地反映一个方面的研究进展，但都共同地指向化学的核心内容。无论在材料、信息、能源、环境或生命科学领域，凡涉及化学的，基本上都离不开结构与物性、化学合成及化学反应中伴随的能量转换等。专题讨论和教学使理论化学生动而充满个性。教改过程中已经讲述的应用专题有“光催化分解水制氢气”、 “储氢材料” 、“燃料电池”、“大规模集成电路制造中的刻蚀工艺”，“结晶过程中的超声波强化”、“化学在生命科学中的应用”、“冶金及材料科学中的计算化学方法”等等。学生听了很感兴趣。经过多年教学改革和课程建设，工科大学化学系列课程中物理化学于2004年评为湖南省精品课程、2005年评为国家精品课程；无机化学评为湖南省精品课程；有机化学评为学校精品课程。三、教学方法定位：通过案例教学和启发式教学展现教学艺术“教学”既是一门科学，又是一门艺术。理想中的教学应该是科学地再现求“知”与艺术地表现“美”，进而使师生双方发展求“优”的完美统一。人才培养中，教师就好比国家的“建筑师”，人才培养就好比“建楼房”。“楼房”既要美观实用，又要融合时代气息；不能千篇一律，应该千姿百态，以满足各方面、各层次的需要。这就要求高等教育的教学理念、课程体系、教学方法与手段“与时俱进”。实际上，传授知识只是课程教学的功能之一，而其更重要的功能是科学方法的训练、创新思维的培养，灵活应用能力的提高，以及完美人格的追求。为此，我们探究课堂教学艺术，努力形成一种实中求活的教学风格，通过案例教学和启发式教学，引导学生去鉴赏化学学科的发现之美、创造之美。例如，在“物质结构与性能关系”部分分析的部分案例有：1、2002年诺贝尔化学奖是奖励三位科学家“发明了确认生物大分子的结构分析方法，可以迅速、可靠地确认蛋白质，更好地了解蛋白质在细胞中的作用。”给新药的开发带来革命性的变化，也为更好地诊断出癌症带来了希望。得奖发明的是结构分析方法，实际上是在质谱分析法、核磁共振法上的创新，而这些恰属于化学的核心内容。由此可清楚地看出化学融合到生命科学领域表现出的基础性、创造性。2、超大规模集成电路乃信息科学领域的核心技术，但其制造工艺中60%以上是化学。如4Mb的动态随机存取存储器芯片制造工艺，有164个工艺步骤，118个依据化学，包括化学合成、化学加工、化学处理等。充分体现了化学在交叉学科发展中极其重要的影响。3、J. W.吉布斯在热力学、冶金学、矿物学、岩石学、生理学等诸多领域都有着重要发现与巨大建树, 尤其是他将热力学理论、物理化学科研实践与数学完美结合 ,建立了同时代人难以破译的相平衡理论“相律”,极大地简化了一大批工业生产过程并使之成本下降 ,例如 :制冷、冶炼、燃烧、能源工程以及合成化学品、陶瓷、玻璃和肥料的大批量生产 ,从此化学才得以成为世界上规模最大的工业基础。GIBBS“相律”充分体现了化学的创造之美。科学求真，真蕴含着美；人文至善，善也蕴含着美。对于科学的美，诺贝尔奖获得者杨振宁曾精辟地论述过“美与物理学”，“我钦佩数学的美和力量” ，生动地揭示了“比自然现象的美更深一层的准确规律之美”和“极深层的理论架构的美”，感慨“了解这些像诗一样的方程的意义以后，对它们美的感受似乎有一种庄严感，一种神圣感，一种初窥宇宙奥秘的畏惧感。”课堂教学中引导学生去体悟和欣赏本学科领域的科学之美，定能获得对科学探索不懈追求的激情。在全国科技大会上中国向世界宣布中国科技创新的意志与誓言。人文精神与大科学理念是创新的动力。课堂教学中将科学精神与人文精神的融合展示给学生是一种新的教学观念，也是创新教育不可或缺的途径。几年来，我们尝试、探索从化学思想与哲学思想的结合、科学与人文精神的结合的角度，开展工科大学化学的教学，取得了良好的课堂教学效果。工科大学化学内容与课程体系改革化学化工学院 关鲁雄一、工科大学化学教学体系的改革化学科学在物质(元素、化合物)与概念(原子论、原子分子论学说等)形成化学理论的基础上，一个多世纪以来大致上形成了无机化学、有机(包括高分子)化学、物理化学和分析化学四个二级分支学科。近代化学发展迅速，知识量迅猛增加，应用领域不断扩大，形成了能源化学、材料化学、环境化学和化学生物学等许多新的交叉学科。化学已成为高科技发展的强大支柱，化学作为中心学科的地位逐渐得到认同。化学也已经从实验科学转变为实验与理论并重的科学。为了适应新世纪人才培养的需要，强调现代工程技术人才化学素质教育与创新能力培养 我们将传统的无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验和物理化学实验四门实验课融合为一门新的实验课程工科大学化学实验。该课程以物质制备（含无机合成和有机合成）为龙头，将化学基本操作，物理化学实验研究方法和现代分析手段有机地融合，呈现给学生一个完整的工科化学实验知识体系。充分发挥化学实验在创新能力培养中不可取代的作用，体现了化学实验自身的系统性与规律性。 二、工科大学化学教学内容的改革1、工科大学化学教学内容的改革将传统的无机化学、物理化学（含结构化学）、有机化学和分析化学等理论课程合并为一门新课程，其内容体系按“模块”与“网络”相结合的思维框架构筑。以化学的三级学科和四级学科为“模块”单元，理顺彼此间的“网络”关系，合并原“四大化学”中相互重复的内容，保留其相对独立的内容，增加反映学科前沿的知识，形成一个包含了化学科学的必要知识点，能反映现代化学知识的课程体系。这是一个“大化学”的概念，是在学生能力的培养上将“四大化学”作为一个整体来考虑的。在构筑新的工科大学化学课程体系时，我们将该课程划分为“理论化学”和“反应化学”两大部分。在教学过程中，提倡“理论化学”以讲授为主、“反应化学”以自学为主的教学理念；实施先“理论化学”后“反应化学”的“一段式化学教学”模式，使反应化学（元素化学、有机化学、分析化学）的教学起点提高、信息量加大。真正实现启发式教学，培养学生的创新思维能力。在教学过程中，注重“归纳法”，不弃“演绎法”。新的课程体系与旧体系相比较，节省课时25%，新增内容25%，较好地解决了普遍存在的“课时压缩而要求提高”这一尖锐矛盾，使冶金、材料类工科专业的化学系列课程教学“一步到位”。这种教学模式被全国工科化学课程教学指导委员会界定为“一段式”的化学教学改革模式，它有别于其它化学教学改革模式，其特点是在中学化学的基础上，实行先化学原理推演，后化学实践知识归纳，充分考虑冶金、材料类专业的特点，即：化学系列课程是这类专业的重要基础课，而其专业课又是基础化学知识的具体应用和提高，从而使化学基础知识在更大范围内得到巩固与提高。2、工科大学化学实验教学内容的改革改革前的化学实验依附于各门化学课程，在实验内容、项目、方法手段和设施上都有相当的重复，也没有使学生形成一个完整的“化学实验与研究”的知识体系。通过工科大学化学实验的教学改革，不仅使学生验证、巩固和加强课堂所学的基础理论和基本知识，更重要的是培养学生的实验操作能力、分析问题和解决问题的能力，养成严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风，培养学生的创新精神和创新能力。经过重大改革后形成的“四大化学”融合的实验教学新课程，是冶金、材料、环境等专业工科人才培养重要的基础课程。体现了现代化学实验的科学性、先进性和前沿性；体现了科研与教学的早期相结合； 体现了设备的先进性和教学手段的现代化。 我们的化学实验教学是以“方法论”教育为核心的教学理念，实行开放式实验室管理，因材施教，支持个性培养和自我发展，培养和开发学生的创新思维和意识。三、教学方法的改革1、采用多种教学形式，培养学生的创新能力采用“演绎法”与“归纳法”并举的教学方法，即实行先用演绎法讲授化学原理（理论化学），后用归纳法介绍化学实践知识（反应化学），鼓励学生进行跳跃性思维，实现了“高起点，一步到位”的目标。 教学中强调化学基本原理和方法的掌握而不是化学资料的占有，达到“授人以渔” 的目的。教师将教学内容分解为必讲内容（化学基本概念、基本原理、基本方法）、自学内容（描述性内容）和备查内容（化学数据），突出必讲内容，引导学生消化自学内容，掌握利用各种渠道（包括网络）查阅收集整理化学资料的能力。 采取教学互动的教学方式，如在“元素化学”的教学中，教师在课堂上只重点讲解元素化学的研究方法，然后让学生通过自学充实元素化学的具体内容。学生选定自己感兴趣的题目，广泛收集资料，每人完成一篇小论文。在课堂上以论文报告会的形式组织交流和讨论。这种教学方式，激发了学生的学习热情，营造了生动活泼的学习氛围。教学形式： 我们邀请了国内外专家教授，如德国基尔大学Brodowsky教授、香港理工大学周福添教授、英国利兹大学Lai Xiaojun教授等给学生进行学术讲座，开展题为“我身边的化学”的化学征文竞赛和实验技能竞赛，组织学生参加大学生课外作品大赛等形式培养学生的创新意识与创新能力。2、改革实验教学方法，实行开放式的实验教学（1）实验教学方法的改革在实验教学中，根据不同层次和不同类型的实验采用不同的教学方法。 通过开放式实验室管理和综合性、设计性及研究性实验的安排，给学生提供一个培养创新意识的平台，在规定学时学分内，学生可选做某一实验方法中的实验项目，同时，对学有余力的学生可通过预约选作其感兴趣的实验。从而大大激发了学生的实验课学习热情，学生将“要我做” 变为“我要做”，为培养具有创新能力的人才打下了坚实的基础。（2）实行开放式的实验教学实验内容的开放：贯彻“基本要求加特色”的原则，通过“必做”与“选做”相结合的形式进行实验内容的开放，较好地克服了开放实验中“学生放任自流”的偏向。例如，“基本型实验”安排为“必做”实验，“综合设计型实验”采取“必做”与“选做”相结合，而“研究创新型实验”为“选做”实验。实验时间的开放：贯彻“节约教学资源，提高办学效益”的原则，通过“统一安排”与“自由选择”相结合的形式进行实验时间的开放，有效地克服了开放实验过程中出现的“实验室忙闲不一”的现象，充分发挥教学资源的效益。 实验场地的开放与仪器设备的开放：贯彻“资源共享”的原则，通过“实验中心实验室”、“专业课实验室”和“科研实验室”的全院打通，实现实验场地的开放、仪器设备的开放，在全院形成“创新教育”的合力。网络教学平台的开放：充分利用校园网的有利条件和实验中心网站丰富的网络教学资源，利用网络教学平台，打破时空的限制，实现了网上实验教学的24小时开放。网络实验教学内容包括：通过网络预习系统进行网络预习与自测；通过网络课件与教学视频材料进行网上听课；通过实验仿真课件进行网上虚拟实验；通过网络答疑系统进行网上师生对话和实验课答疑。5、考试方法的改革（1）理论课程考试方法的改革改革考查、考试方法，注重个性教育，提倡学生根据自己的实际，因人而异地阅读不同的参考书，选做不同的习题。改革单一的考查考试方法，采用课后练习与小论文相结合、笔试与口试相结合、闭卷考试与开卷考试相结合、老师评分和学生评分相结合等多种形式的考核方式。（2）实验课程考试方法的改革 实验考核分为平时考核与期末考试两部分，课程总成绩由平时成绩和考试成绩组成，其中平时成绩占70，考试占30。 期末考试形式多样，包括笔试、口试、实地操作、提交实验设计方案与小论文等多种形式，根据不同的专业和学生选作的不同实验项目，分别组织考试。考核的内容不仅包含基本知识和基本技能，更注重对学生综合科学素质和能力的考查。 这种弹性和多元的实验考核方法严格、科学，大大激发了学生实验兴趣，促进学生自主学习，提高了实验课教学效果。四、教学效果与教学改革成果1、着力于“改”字，贯穿着“导”字，突出“练”字，鼓励“创”字教改班的学生基础扎实，接受能力强，学习的兴趣浓、劲头大。面对素质良好的学生们，不只是增加教学内容的广度和深度，而是注意教给学生掌握知识的方法。改变了学生被动地接受知识的状况，让他们成为主动的参与者。 每个学生的论文题目互不相同，都得自己独立完成。这样，从资料收集到整理，从打印成文到报告，从多媒体软件的构思到制作，每个学生都得到了全过程的锻炼。有了这样的练习，学生的能力得到了明显地提高，将来如果需要哪个化学元素的资料，写出那儿元素的文章，都会中心有数了。青年学生，思想活跃，观察敏锐，所得的结论，常常是特别新颖的，对于一些创新思维，不仅让他（她）们畅所欲言，而且还加以鼓励。这次教学改革，对培养创造性人才，也是具有良好地推动作用的。这种教学改革经验，值得推广。2、学生评价教化0201班 班委会评语：工科大学化学一书自身是有其特色的，虽然到目前为止我只学了结构化学和物理化学两部分。结构化学一部分的主线是能量最低原理。围绕这一主线展开了各种理论的介绍。由于结构化学的艰深，所以各种理论都无法览其全貌，因而一个理论代替一个理论，一个理论联合一个理论，而本书的好处就是将各个理论的优缺点讲得明了，使理论之间的过渡自然。其次，本书后的思考题出的很好，有利于学生加强对要领的理解。教化 0301班 史静评语：我觉得我很幸运，能在我所喜爱的课程上遇到一位很棒的老师。关老师不只教给我们书本上的知识，他还教会了我如何学习书本。我觉得我在化学这一科的学习上有了很大的进步。以前我部是孤立地死极地学一个知识点，掌握了一个知识点就只会这么一个，无法与其知识点联系，达到融会贯通，现在，关老师有条有理的讲解，以及把各个知识点在一起的清晰的思路改变了我的不良思维方式，对化学的整体认识提高了很多。 物理基础试验班大学物理教学改革小结物理科学与技术学院 符力平一、情况简介物教实验班的大学物理课程分四个部分：力学、热学、电磁学和光学，用时两个学期。二、教学宗旨根据教改班的办学思想，注重基础知识的掌握和解决问题的能力以及方法的培养。由于该班的学生来自不同的专业，绝大部分同学将来并不从事物理方向的研究，因此，在教授这门课的时候，我们认为：大学物理的学习不仅仅在于掌握和了解物理学当中的一些基本实验现象和基本规律，更重要的还在于通过对这些物理知识的学习和了解，从中学会和掌握如何解决客观现实中的一些实际问题的方法和手段，从而达到能力的培养。三、教学内容和采用的手段具体做法就是针对不同的内容，一方面把物理的知识讲清楚，使学生学到一定的物理知识，另一方面，结合所教的物理内容，把处理这类物理问题的方法明确指出来，使的学生对一些问题的做法有更深的认识，同时，也将这种方法在其他领域内的应用也做相应的介绍。在讲力学的时候，我们注重运用高等数学的方法去处理变量的物理问题，例如强调极限的概念，并运用它重新定义速度、加速度；用“积分和”的思想重新给出功的定义等，这些对将来处理其它类似问题就打下一个很好的基础。又如，在讲述振动问题时，根据同构的思想，引出简谐振动的矢量表示法，讲述振动的分解引入频谱分析思想，这些都是其他专业后续课程中经常要用到的知识，如信号与系统等课程。此外，还强调矢量和矢量分析的运用。在讲述热学的时候，特别是在讨论分子运动论的时候，注重概率统计方法的运用，使学生认识到客观现实中除了有一类确定性问题外，还大量存在一类不确定性的问题，并让学生掌握如何处理这类问题的方法，如刻画这类现象特征所用的数学期望、方差等。在讲述电磁学的时候，注重对连续体系问题的描述和处理，既引入“场”的概念和对“场”的描述方式，对不同的“场”，如何从“场”的梯度、散度和旋度这些方面着手，并建立相应的“场”的偏微分方程，这些对将来处理类似的连续体系的问题（如弹性力学、流体力学等）起到一个很好的作用。在讲光学的时候，注重电磁波理论的运用。例如，在讲述完光的空间干涉和时间干涉问题后，适当地介绍傅立叶光学，指出其方法与电信专业的通信理论的同源性，使学生能很快大致了解通信理论的原理。四、教学效果由于物理学在整个科学发展当中的特殊地位，同学们在学习物理知识的过程中，不仅学到了一定的物理知识，同时也学到了处理和解决科学上一些问题的方法，使得无论哪个专业方向的学生都能对自己将来要从事的学科研究有一个大致的了解，这样开阔了他们的视野，使他们的学习目标更加明确，同时也激发了学习兴趣。五、建议1、进一步明确培养目标。要组织不同专业的专家，对人才需要什么样的知识结构进行研究讨论，定出一些标准来，使我们有目的地培养相应的人才。2、针对培养目标制定出更科学、更有效的培养方案，如教学内容的选定，重点掌握的学科知识等。3、组织一批在各个不同学科领域内有经验的教师，根据培养目标，一起讨论编写即非某一专业又非物理的并具有一定特色的一批教材来，这是实行培养方案的切实保证。4、建立长期的跟踪制度，对办学的效果进行跟踪调查，这样可以对办学效果作出科学的评价。物理基础试验班热力学统计物理教学总结 物理科学与技术学院 夏庆林一、课程体系与教学内容改革1、基本原则和思路：在保证讲授热力学与统计物理的主要基本内容的基础上，加强热力学统计物理教学与近现代物理知识和物理学研究前沿的联系，拓宽学生的知识面，实现教学内容现代化和基础知识教育与科学素质教育并重的教学目标。2、具体做法：与热力学统计物理相关的近现代物理学的发展成就和现代高新技术进课堂。物理学每次重大突破，都深刻地影响其它自然科学和技术科学，改变人们的思想观念，带动一大批高技术产业的发展。在热力学统计物理的教学过程中，把这些相关内容纳入课题教学的范围，对拓宽学生的知识面，实现教学内容现代化有着重要的作用。主要内容有：熵和熵增原理在其它学科领域的广泛应用、自由能和吉布斯函数在材料学中相图计算中的应用、超导材料及应用、非平衡热力学理论及应用（特别是金刚石低压气相生长的热力学耦合模型）、耗散结构理论及应用、玻色爱因斯坦凝聚和量子霍耳效应（整数量子霍耳效应和分数量子霍耳效应）等等。3、教学内容改革的实现途径面对教学内容大幅度增加与课内学时有限的矛盾，采取了以下途径实现教学内容现代化：加强课程整合，达到系统优化。认识热力学统计物理和热学课程的相对独立性，同时考虑其教学内容的互补性。考虑热力学统计物理和后续相关课程理论课程的教学内容的相关性。例如：热学中热力学第一定律、热力学第二定律以及与之相关的内容较多，故在热力学统计物理的教学中对第一章的内容大部分只作简单的归纳复习。固体热容量的爱因斯坦理论和固体热容量的德拜理论在固体物理中是重点内容，故在热力学统计物理中弱化，主要讲思路和方法，具体推导过程自学。通过课程整合，提高了教学效率，达到了课程体系的优化。二、教学手段、教学方法改革1、改革思路以学生为主体、教师为主导，改革课堂教学模式，形成教学互动，启发创新思维；因材施教，注重个性发展，培养创新意识和能力；以新的教育质量观为指导，改革考试评价方法。2、具体做法综合运用多种教学方法，培养学生的创新意识和能力讨论式、交互式教学法：在热力学统计物理课程中组织阶段性的讨论课，教师根据教学内容的基本要求及学生在学习中碰到的疑难，精心选择讨论题，并将讨论题提前发给学生准备，调动了学生的主动性。此外，教师还安排一些研究性的问题，由学生通过查阅资料、思考、讨论，并写出调研报告或小论文，取得了较好的效果。 重点难点讲授法：在教学内容篇幅较大而学时有限的情况下，我们把一些相对简单或容易理解的内容让学生自学或弱化，如：热力学三定律等相关内容；而集中时间讲解重点和难点。通过这种方式的教学，不仅缓解了内容多、时间少的矛盾，还培养了学生的自学能力。跟踪学科前沿和动态：将国内外与热力学统计物理的最新发展动态、教师的科研成果穿插于教学过程中，增强了教学内容的新颖性。如：讲授二元相图时，结合我校实际情况，介绍与之相关的金展鹏院士的三元扩散偶方法及其在相图研究中的应用；讲授磁介质热力学时，介绍目前物理学和材料学领域研究得很火热的巨磁电阻材料、庞磁电阻材料、纳米双相耦合磁性材料和用途广泛的NdFeB和SmCo磁性材料；讲授获得低温的方法时，介绍与之相关的低温物理研究，如超导电性主要介绍高温超导材料BiSrCaCuO、YBaCuO和本世纪新发现的几种重要的新型超导材料MgB2、MgCNi3和NaCoO，特别是BiSrCaCuO、YBaCuO和MgB2的广阔应用前景。此外，还将热力学统计物理的工程应用实例融入教学之中，如物态方程在工程热物理方面的应用等。此举激发了学生学习热力学统计物理的极大兴趣，营造了良好的课堂氛围。加强科学方法论的教学和科学研究精神的培养：在热力学统计物理课程中紧扣各种科学方法进行教学，包括归纳法、演绎法、类比法，等等。如：讲 “多元系的复相平衡和化学平衡”时运用类比法进行教学，和“单元系的相变”类比，讲“玻色统计和费米统计”时与“波耳兹曼统计”类比，在不同之处找相同，在相同之中找不同，帮助学生形成系统的知识结构。将物理学发展历程中一系列研究方法的精髓（如从实践到理论再到实践、从观察现象、提出问题到分析解决问题并建立新理论，从而预言新的物理现象等）在教学过程中有意识地传授给学生。在教学中，还将科学研究精神和团队合作精神融入教学之中。如介绍超导的BCS理论时，把这一物理学领域典型的老中青结合、不断研究探索进取的典范介绍给同学们。（2） 探索考试方法改革：对“热力学与统计物理”课程进行了考试及成绩评定的改革，既考知识又考能力，如：采取开卷形式的考试、小论文成绩纳入期末成绩、把参加演示实验的情况纳入平时成绩，等等。总之，教学方法和教学手段的多样化改革，使学生学得更积极、更主动，实现了从“要我学”到“我要学”的转变，并产生了明显效果。计算机组成原理教学总结信息科学与技术学院 谭汉松一、关于培养目标信息教改班的学生学习基础都很好，接受能力强，思维敏捷开阔，我认为对这个班的课程教学，在深度上和广度上，都应该比普通班加强一些，以利于培养综合素质更好的学生。要按“厚基础、宽专业、强能力、高素质”的培养目标来实施课堂教学，其中计算机组成原理课更应该比普通班加强一些，通过计算机组成原理的教学，要使学生掌握电子计算机各大部分的组成及其工作原理，为学生将来设计、制造、调试、维护、使用计算机打下深厚的理论基础，同时为后续课程的学习提供厚实的基础知识。硬件系统的设计开发能力是信息教改班学生不能低弱，更不能缺少的一种能力。为了加强与提高学生的这种能力，除课堂教学外，还要有实验和课程设计。计算机组成原理课的总学时为64学时，其中含实验6学时，另外加两周的课程设计。二、关于教学改革 我一贯比较重视教学改革，讲究教学方法与课堂艺术。亲手将自己主讲的几门课做成电子教案，其中包括计算机组成原理，主要用多媒体设备上课。计算机组成原理的教材，是采用国防科学技术大学新出版的计算机原理与设计，上下两册。这套教材内容全面、深入、新颖，是现今我国有关专业一套较好的教材。备课时，我要用三本书，除教材外还有两本有关参考书，备课本上没有与教材完全相同的话语，而且注意补充新的知识内容。我对自己的要求是精心备课。讲课时采用三种形式，即报告式、启发式、讨论式，三种形式混合使用。讲课形式多样，语言生动，逻辑严密，深入浅出，这是听课同学的共同感受。每讲完一章，我总是给出重点，布置作业题、综合习题，指定参考文献。讲授计算机组成原理时，布置了多个综合训练题，如编制定点数与浮点数相互转换软件，算术表达式与逆波兰表达式相互转换软件，指令与微程序起始地址映射软件等，希望有兴趣的同学去做，结果大部分学生都做了软件交给我，我就在实验室演示学生的软件并记录、指出优缺点，给以评价。对学生的作业，我都全部批改，并给简短评语。每次批阅作业后，我都在平时考核成绩单上记录，下发作业本后进行难题讲解。对于学生的实验，学生实验前，我都要亲自做一遍，实验时耐心指导，验收实验。收到学生的实验报告后，批阅并登记。三、关于课程设计 信息和计算机专业学生硬件方面开放性、综合性最强的实验应是计算机原理与外部设备的实验，故实验室购置了40 套计算机原理综合实验箱，让每个学生在23周时间的课程设计中。自己设计、开发、装配、调试一台简单的计算机出来，这对学生在硬件方面动手能力的段炼是较全面的。因在设计、开发、装配、调试的过程中他们会遇到很多在课堂上无法遇到的问题，只有全部解决这些问题，学生自己“制造”的计算机才会运行起来。 这样的课程设计，既是综合性的，又是开放性的。它融合了数字电路、计算机原理、汇编语言、半导体器件及操作系统等课程的知识，又能较好地发挥学生的自创性。学生可以用汇编语言编制简易的操作系统写入ROM，用其启动自制的计算机并控制指令的执行。若要更改计算机的启动方式与指令系统，则用打印机将学生自己设计的简易操作系统打印出来，经过分析与修改后，再写入ROM，就进行了更改。四、关于教书育人 我能坚持教书育人，给本科生上课时，特别是给信息教改班上课时，每次都要抽几分钟时间，给他们讲学习方法、努力方向，讲做人的道理，讲社会知识和人生经验，很多本科生把我看作朋友。我兼任过多年的班导师，多次被评为优秀班导师。我比较关心班里学生的学习、身体和生活。例如，担任计科002班班导师期间，一个来自邵阳山区的贫困学生，肖立方，二年一期时想休学，原因是家里缺劳力，很困难，我给他做思想工作，并且硬给他二百元表示帮助，还给他找了一份家教工作，该生终于打消了休学的念头，于04年按时毕业了，并找了一份较好的工作。该生多次回校看望我。又如，信息教改011班有个学生叫李根，硬件课程基础比较好，也很刻苦，经常与我讨论硬件技术问题，我也给他指出学习方向和方法，并指定一些参考书，他表示一定刻苦学习，进步很快。他毕业设计所设计开发的多层印刷电路板已被某公司采用。本科应届毕业就考上了中国科学院的研究生。他表示将来参加工作，条件好了，一定要在经济上帮助贫困学生。数字通信原理课程总结信息科学与工程学院 支国明本人于2004年下学期担任教信0201班数字通信原理课程教学工作，考虑教改试验班学生学习积极性高，自觉性强，自学能力、创新能力、实践能力、思维能力整体水平高的特点，综合学校、学院提出的培养目标、培养模式及教学要求，从以下几个方面总结一下本门课程的教学工作。一、教学目标及教学内容（一）教学目标通信技术是当代发展最快的信息技术之一，而通信原理是通信工程专业的核心课程之一。通信的内容非常庞大复杂，本课程承电路原理、模拟电子技术、信号与系统、数字信号处理等基础课程，启光纤通信、数字程控交换、等专业课程。因此，通信原理课程在专业中发挥着承上启下的作用，课程的教学总目标是为电子信息工程，信息安全专业奠定专业基础，通过该课程的教学内容，使学生能够掌握通信系统的基本概念、基本分析方法、为后续专业课程的学习作好铺垫。考虑到教学对象的特殊性，在教学过程中强调能力的培养与提高，特别注重创新意识和创新能力的培养，强调理科严密分析、逻辑推理和思维方法的训练。使学生具有扎实的理论基础和宽广的系统知识，具有研究开发通信系统的能力。（二）课程基本要求掌握现代通信，尤其是数字通信的基本概念、基本理论以及基本的分析方法；熟悉通信系统的组成和工作原理；了解通信系统主要组成部分的实现方法。通过对实验现象的观察和分析，加深对数字通信原理的理解，从而帮助学生更好地理解通信系统的整体概念及基本理论。（三）课程内容本课程共64学时，课程教学分为课堂教学（58学时）和实验教学两部分。1、课堂教学（1）使用教材现代通信原理与技术，张辉等著，西安电子科技大学出版社，2002年；通信原理（第五版），樊昌信，国防工业出版社，2001年。（2）知识模块顺序设置的课程内容既包括通信系统的经典和基本内容，也包括具有一定深度的知识，并且与国际通信技术动态保持同步，不断引入最新通信技术。2、实验教学通过实验设计，使学生巩固并加深理解课堂所学的基本理论知识，熟悉通信实验箱、数字示波器等现代通信测试仪器，初步掌握分析和设计通信系统的基本技巧。 二、课程特色（一）教学方法1、设问诱思法美国心理学家布鲁纳曾指出：“教学过程是一种提出问题和解决问题的持续不断的活动”。学生的思维是从问题开始的，在课堂教学过程中，要做到宽其心、扣其情、启其智，我们依据教学内容，精心设问，巧于提问。例如：相干解调设备和包络检波设备哪一种简单？为什么DSB-SC信号的解调不能像AM信号那样可以采用简单的包络检波？接着再问，在广播电视中为了使接收设备简化，辅助什么手段后，就可用包络检波的方法解调DSB-SC信号？从而启发学生思考、诱导学生的思维、激起学生的求知欲望，使其从被动学习转化为主动学习。2、换位思考法这是一种教师与学生角色的变换思维法。本课程组在备课时，大脑里首先扮演学生的角色，感悟学生的困惑，有的放矢的寻找最佳的切入点和突破口，以使学生更好地理解知识要点，攻克知识难点，在最短的时间内收到最佳的教学效果。所以，教师在教学过程中不仅要考虑如何“教”的问题，而且，还应考虑学生如何“学”的问题，使教和学达到和谐统一。3、推演性教学法在讲授数字调制原理时，通过模拟调制的原理及分析方法推演到数字调制的原理、分析方法，在此基础上演绎出数字调制特有的键控调制方式，这样使学生既巩固了原有的理论知识，又扩展了新的调制理论及分析方法。4、逆向思维法这是一种打破常规的反向思维方式。例如：在讲解如何确定残留边带滤波器传输特性应满足的条件时，教材中就应用了逆向思维法，即从接收端如何从已调信号中正确恢复原基带信号入手，导出了发送端在确定残留边带滤波器传输特性时所必须遵循的条件。接着再举一些例题，提示学生在学习中注意改变传统的思维方法，建立多维的思维方式。5、理论与实际相结合的教学方法在讲授第5章数字基带传输中的码间干扰和噪声影响时，首先进行理论分析和推演，使学生初步了解码间干扰和噪声对通信系统性能的影响，然后借助于实验手段，通过示波器屏幕上“眼图”的形状变化使学生对码间干扰和噪声的影响程度有了直观的感悟。此外，还可以根据不同的教学内容和不同的教学对象，采用比喻法、分类对比法、模型构建思维法、难点突破法。总之，教师应具有创新的意识，不断发掘新的教学方法，以利于启迪学生的思维，引起师生之间的共鸣，提高教学效果和质量。（二）理论教学与实践教学并重手段理论教学在于夯实理论知识，实践教学在于培养学生的创新能力和创新意识。实验教学是实践教学的重要组成部分，着重培养学生的工程意识、系统观念。现有实验平台的特点是模块化、独立体，为了培养学生的工程意识、系统观念，各实验板按照系统参数统一进行设计，这样每块实验板既可独立的开设实验，又可以通过预留的接口，把不同的模块组合起来，构成不同的通信系统，实现一体化，一条龙的实验体系。三、教学效果从学生的平时表现（课堂表现、实验表现、作业完成情况等）和期末考试成绩分布看，绝大多数同学掌握了数字通信的基本概念、基本理论以及基本的分析方法，能够通过相关的课程实践强化对课堂学习理论知识的理解，做到理论联系实际。但总体教学效果一般，与期望值还有一定差距。四、存在问题及建议（一）课程教学手段不够丰富本课程的课堂教学使用了黑板、粉笔加教案的传统教学手段，其优点是有利于教师主导作用的发挥，弊端是教师主宰课堂，忽视了学生的主体作用。教学中可通过多媒体教学手段将抽象、复杂的知识难点用生动的图像和动画表现出来，使学生直观地理解教学内容，并能永久性地记录教学内容，巩固知识点。建议使用多媒体教学为教学的网络化、多媒体化奠定基础，开拓新的教学模式和教学环境。采用传统与现代相结合的教学手段，针对不同的教学内容，多体并存、优势互补、各显其能。目前普遍存在这样一种现象：一堂多媒体课下来，学生如同看了一场电影，只有视觉上的冲击，缺乏多种感觉的刺激。因此，建议在课件设计上，突破简单的演示型模式，体现知识的建构过程，重视知识要点的剖析，提高学生主体的参与程度，同时又要充分发挥教师的主导作用。教师的语言、手势不能淡化，因为教师的语言、动作表情对吸引学生注意、激发学生思维等起着重要作用，实际上也是教师个人风格的表现。（二）实践性教学环节的不足实践性教学中缺乏灵活的手段，主要依赖于有限的基础性实验，缺少引导性、综合性、创新性的实验内容设计。建议如下：1、主讲教师必须参与指导和设计实践教学内容，同时要学习实验室教师的工程经验；反过来，开设本课程实验的教师要学习掌握本课程的理论基础。要参与科研，从而在理论课教师和实验室教师之间形成一种相辅相成和相互激励的机制。2、采用包括课程要讲授的全部内容的通信系统示教，调动学生学好该课的强烈愿望与学习热情。把学好该课程的主动权交给学生，让每个学生明确课程中设置的每一个章节的目的、内容、在通信系统中的作用、地位等，这样他们的学习再不会盲从，再不会被动，再不会感到枯燥无味。3、建议实验教学中在现有实验室软硬件条件的基础上开设一些综合性、创新性实验和研究型课程。对动手能力强的学生，可以采用“开小灶”的手段，吸收学有余力的学生参与教师的科研工作，锻炼他们的实践能力，进而培养他们的创新意识。4、实验时数和内容是受课程的教学大纲和实施计划约束的，建议增加本课程的课程设计，让学生摆脱这种约束，围绕课程进行更广泛的学习。比如可以由老师设计若干题目，由学生独立设计方案，独立实现，提出测试方案与所用仪器，从而培养其工程意识，满足个人愿望。达到以下目的：发挥学生的想象力及应用所学知识的能力；培养尖子学生，让他们尽情展示才华，学会创新；为毕业设计环节架起桥梁。（三）部分学生学习态度不够端正作为教改班的学生，前面已经提到了他们的一些特殊性，但是由于学习态度不够端正，部分同学出勤率很差、听课态度不积极，导致期末考试成绩不及格，应该说这对于教改班学生而言，是不正常的表现。建议在后期培养中增加竞争意识，使学生有不进则退的危机感而不是优越感。C语言程序设计课程建设探讨信息科学与工程学院 黄 芳C语言程序设计课程是计算机科学与技术专业必修的专业基础课，是本专业后续课程数据结构、面向对象程序设计、软件工程、算法设计与分析、计算机图形学、操作系统原理等课程的先导课。目的是通过C语言基础知识和程序设计基本方法的教学，使学生掌握高级语言程序设计的基本技巧和计算机应用的基本能力，并培养学生用计算机处理问题的思维方法。为后续课的学习打下扎实的高级语言理论和实践基础。本课程是一门理论性、实践均较强的课程，在教学程中要突出理论联系实际的基本原则，注重上机实验。一、教学目标由于C程序设计专业性很强，而教学的对象是大学一年级的学生，他们的计算机专业知识几乎为零。从以往的教学经验看，这门课通常是学生感到神秘、新鲜，但难度很大的一门课。那么，怎样使学生顺利达到该课程教学大纲的要求，熟练掌握语言，并运用它们进行现代计算机环境下的程序设计，是C程序设计课程建设的主要目标。为达到这一目标，那种传统的重慨念，轻运用；重课堂，轻上机；重卷面考试，轻实践考核的教学方式必须进行改革。我们提出了一个以教学内容为中心，对教学方法和教学手段的改革同时并举的C语言程序设计课程建设方案。二、教学内容1、C语言的基本知识。包括程序的基本结构和书写格式、基本数据类和变量、运算符和表达式。重点掌握数据各种类型的区别、运算符的优先级。难点：数据类型的转换、溢出。2、言的语句。顺序结构语句（包括输入输出函数的应用，复合语句），选择结构语句，循环结构语句等，结构语句的多重嵌套。重点：学习控制流程、多重循环的流程。难点：掌握控制逻辑的实质、结构嵌套算法、迭代算法。3、造类型数据。数组（包括一维数组，二位数组）、结构体（包括结构体的嵌套，结构体数组）、共用体。重点：掌握结构数据的存储结构和访问。难点：排序算法。4、指针的与地址的概念，指针变量的定义，指针变量的应用。重点：指针和数组的关系。难点多级指针。5、函数的定义，函数参数的传递方式，函数的调用及编译预处理。重点：结构化程序设计基础、数据的传递。难点：形参和实参，数组作为函数的参数，用指针传递变量的地址。6、变量的作用域、存储类型、变量的生存期。重点：全局变量和局部变量。难点：变量的作用域。7、用指针处理简单的链表。链表的建立，输出，插入和删除操作。难点：链表节点的表示和操作。8、文件操作。掌握一般的文件打开、关闭和读写操作。三、教学方法1、狠抓实践，提高学生独立解决问题的能力大一学生的学习方法和思维方式很大程度上还沿用着中学时代的摸式，如何帮助学生尽快建立程序设计的思维方式是学好C语言的关键，具体地说就是由问题映射成程序的过程，这个过程不是一两次课堂教学能解决的，要通过返复实践。实际上C语句的概念和格式是不难理解的，难就难在它的具体运用，虽然在课堂上也讲解大量的例题，但仍不如学生自己编程上机体会深。那么怎样使实践环节达到一个好的效果呢？首先应减少验证型实验，而注重设计型实验。具体地说就是减少语句的验证和上机运行例题，而要以编程上机为主，将作业与上机结合，作业一般为由易到难的编程题，上机为调试这些程序，直到正确运行为止。第二要注重培养学生独立解决问题的能力。要培养学生独立解决问题的能力，掌握程序调试手段是关键，要使学生学会借助于中断，跟踪，单步，查看变量等手段来分析程序运行的中间过程，打破那种遇到问题束手无策的局面。由于返复实践需要一定的量来保证，课內上机的时间是远远不够的，还需要大量的课外上机时间才能完成作业，学会了调试方法后，无人指导的课外上机才得以顺利进行。特别是到了C语言学习的后阶段，程序的难度和规模都相应加大，掌握了调试手段后学生可以将精力集中在综合运用上，这样使学生尽早地摆脱对老师的依赖。第三要注重培养学生掌握集成环境下的程序开发方法，特别是培养学生利用C语言库函数进行程序设计的能力。初步掌握一个小型应用系统程序的开发过程，为后续的计算机课程、课程设计和毕业设计打下坚实的基础。2、建立过程监控，提高教学效果大一的学生基础课压力很大，有些学生对于C语言程序设计课程这门课往往寄希望于考前突击，这样虽然考试过了而实际能力很差。为了改变这种状况，我们建立了一套答疑，质疑，抽查三步曲的过程监控机制。在学期初通常学生答疑不积极，我们将答疑改为质疑，即根据作业情况指名来答疑，由于多数问题必须面对实例进行解答，我们把答疑地点从教研室换到机房，通过上机演示使学生加深认识。从学期中开始进一步将答疑改为抽查，由于我们事先要求学生将所有的作业按题号保存在盘上，这样为随机抽查帯来了方便，抽查时任意点题号，首先要求程序运行正确，然后回答一到两个问题。抽查结果占总成绩的一部分，这样才能使实践教学环节真正落到实处，从而提高教学效果。3、规范考试体制，注重实践考核考试不仅是对学生学习情况的检查，也是对任课教师教学的验收，它是保证教学质量的重要手段，统一命题，统一考试，考教分离是客观评价教与学的必要措施。要抓好这个环节，第一步是必须建立一个标准的语言试题库，可组织一些对语言教学有一定经验的任课教师集体讨论题型和难度，以形成试题库。第二步逐步将卷面考试过度到上机考试，即建立标准的语言考试系统，自动出题，自动判卷，使我们的老师从繁重的重复劳动中解放出来。传统的期末卷面考试由于时间有限，所以考试的重点在于基本概念和读懂程序，编程题的比例较小，这样导致了学生回避编程的困难，对语言的掌握浮于表面。因此一定要把实践环节的考核纳入期末总成绩。四、教学手段C语言程序设计课程是一门应用性、实践性很强的课程，在以往的教学中通常采用黑板式教学，教师对程序设计虽已作了大量的讲解，但仍然很难建立起形象思维，对程序的运行及执行结果的认识非常模糊，特别对语言中的指针的理解更是如此，采用现代化的教学手段，显示形象思维是我们采取的重要手段。利用多媒体教学，演示程序的执行过程，进行逐步分解，动态显示变量或指针的变化过程，并立即得到运行结果，这样由于过程的显示，帮助学生建立了形象思维，使学生对概念的首次印象很深，理解也较透。另一方面，在某些部分，如语言程序调试的教学，必须采用边讲解边演示的方式才能达到预期的效果，同时语言的课堂教学往往有大量的程序需要板书而占用了很多的时间，有了现代化的教学手段后可以直接屏幕现示，这样有更多的时间用来调动学生的思维上，提高课堂教学的质量。五、结束语C语言程序设计课程教学改革措施经过实施取得了良好的教学效果。但是，计算机基础教育是一个长期的过程，对学生计算机应用能力的培养也不是一朝一夕就能完成的。C语言程序设计课程教学改革还有待今后不断完善。总之，只有不断地把教学改革深入持久地进行下去，才能为不断发展的社会培养出合格人材。离散数学教学总结 信息科学与工程学院 刘丽珏本人于2005年3月到7月担任了教信0401班的离散数学课程的教学任务，现就教学情况做如下总结。一、课程性质离散数学是现代数学的一个重要分支，是计算机科学的基础理论的核心课程。它研究世界事物间的结构和相互关系。离散数学理论体系完整，结构严谨，具有很多相应的典型实例。对于学习有关计算机的理论与实践，离散数学是一门必不可少的工具性学科。同时通过对本课程的学习，要使学生能够接受现代数学关于离散结构的观点，从系统结构的研究方法出发，研究事物间的有关属性；同时要应用数形结合方法，使事物论证简洁直观；此外要通过描述方法和续密思维方法的训练，使学生具有良好的抽象思维和逻辑思维能力。总之，离散数学不仅是一门服务于专业的工具性学科，而且也是一门培养学生具有续密素质的核心课程。二、课程要求离散数学是培养学生抽象思维和续密概括能力的素质训练课程。它需要使学生紧密结合专业，为其它各种基础课程做好各种数学知识的准备，同时也要使学生兼具开拓能力。本课程总目标是训练学生具有严密的思维方法，严格证明的推理能力，应用自如的解题技巧，以及训练有素的演算能力，使学生能处理各种离散结构事物的描述工具与方法，以适应学习其它专业课程的各种需要。本校离散数学课程包括数理逻辑，集合论，图论三个部分，数理逻辑重点是公式演算与推理证明；集合论重点是关系理论与映射描述；图论则着重于数形结合以及各种应用。三、教学感悟离散数学是数学中的一个分支，他以离散量作为其主要研究对象，故一切以离散现象作为其研究对象或作为其研究对象之一的数学均可属于离散数学，它包含的内容繁多，且课程各部分内容之间存在着阐述形式、研究方法、应用途径等多方面的差异，同时由于教材中一定深度的数学理论与学生参差不齐的知识基础之间的差距，以及庞杂的教学内容与有限的教学时数之间的多种矛盾，使得这门课的数学任务尤为艰巨。根据几年的教学实践，本人在教学中做了一定的尝试和努力，取得了一定效果。1、学会学习胜过学会知识按照离散数学课程中不同章节和论题的不同研究方法和特色，采用相应的教学方法，使学生掌握各部分的基本概念、基本理论和基本方法是这门课程教学的基本目的。提高学生的数学素质，培养学生分析问题和解决问题的能力，则是贯穿全课程教学活动最根本的目的。学生能力提高了，有些可以举一反三的教学内容的进度就可快一些，而把主要精力集中在消化理解重点和难点内容上。能力提高了，有些课本上没有介绍的知识在将来需要时也可自学。更重要的是，在本课程中学生的能力是否得到训练和提高，将直接影响到今后能否运用本课程的理论知识去解决后续课程中的实际问题。因此，培养学生的能力，让他们学会学习比单纯的学会知识更加重要。在教学中发现，学生们一般认为数学概念抽象、定理繁多、枯燥无味，因而学起来劲头不大，往往是不求甚解，满足于一知半解。对于比较浅显的题目要么糊弄应付，要么干脆不做；对于稍难的题目要么束手无策，要么乱写一气，盲目性很大。任何科