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一、結合生活現象,加深記憶
生活離不開物理,生活中的力、熱、聲、光、電等現象都和我們的生活密切聯系。所以,在復習這些章節時,我們可以讓學生通過解釋一些生活現象來幫助學生重新理解教材內容,幫助學生理解的過程中,加深學生的印象,讓學生既復習了物理知識,又可以提高應用知識的意識,真正實現物理的價值。所以,在復習的過程中,我們可以讓學生用自己所學的知識去解釋身邊的一些現象,將主導權轉換一下,使學生在解決問題的過程中,提高記憶,讓學生能夠綜合運用所學物理知識。
如:復習“光的反射”,本節課的學習目的就是讓學生了解光在一些物體表面可以發生反射。理解反射現象中光路的可逆性。了解什么是鏡面反射,什么是漫反射。所以,復習的時候,我讓學生運用所學的光的反射原理去解釋身邊的一些現象,如:鏡面成像、望遠鏡、汽車后視鏡,牙醫用的檢查牙齒的鏡子,化妝鏡,電影屏幕等反射,讓學生自己用所學的知識描述成像原理,使學生在解釋的過程中加深記憶,提高復習效率。
二、歸類總結
歸類總結是復習過程中最常用的方法,它有助于提高歸納能力,有助于學生對知識點的復習,可以幫助學生明確學習內容,讓學生有一定的針對性,使學生明確復習的重點、難點,不至于盲目復習,既浪費時間,又找不到復習的重點。歸類總結一般可以分為教師總結和學生自己總結。
1.教師總結
教師總結是指在教學過程中,教師將每節課復習的知識點總結在一起,隨后在課堂上將一些知識點進行串講,讓學生明確該章節哪些需要識記,哪些需要理解,哪些知識點是綜合應用的。
例如:復習“動能、勢能、機械能”時,本節課首先需要學生了解能量的初步概念,知道動能、勢能的概念及其影響因素,知道機械能和機械能之間是可以相互轉換的。這些是最基礎的知識,每個學生都需要識記。其次,學生能熟練地應用動能和勢能,能用其解決一些簡單的問題,如:同學們都玩過用橡皮筋彈射紙彈的游戲,拉長的橡皮筋能給紙彈一個力,并推動紙彈移動一段距離,從而對紙彈做了功。同樣拉彎的弓、壓縮的彈簧也能夠做功,它們都具有能量,這種能量叫做彈性勢能,它是由于物體發生彈性形變而具有的能量。再次,是讓學生能夠運用機械能解決一些綜合類的問題,如:機械能守恒與圓周運動的綜合問題:把一個小球用細線懸掛起來成為一個擺,擺長為L,最大偏角為θ,小球運動到最低位置時的速度是多大?等等,這是初中物理較難的知識點,綜合性較強,教師要重點復習,提高復習效率。
2.學生總結
學生自己動手總結有助于明確自己對知識的掌握情況。
學生在復結的過程中,可以采用提問的形式,也可以采用自制試卷的形式,這樣學生就可以檢測出自己的哪些知識點已經掌握,哪些知識點有待加強。下面以自制試卷為例,進行簡單的介紹:
在復習“壓強與浮力”時,學生的試卷中包含的內容有:①壓強和浮力的概念;②理解壓強的大小跟哪些因素有關;③增大和減小壓強的主要方法;④解決一些簡單的問題:人坐在沙發上比坐在硬凳子上感到舒服,是因為人受到的壓力______,受力面積_____,壓強____的緣故。(選填“不變”“變大”或“變小”);⑤會做一些綜合性試題。這樣的自測自練,學生可以明確自己的學習方向,提升復習效率。
三、精選例題,提高效率
復習過程中做一些練習是非常必要的,然而,題海戰術會讓學生感受厭煩、壓力過大,學生的學習積極性較差。所以,在復習的過程中,教師要精心選擇例題,讓學生有針對性地進行練習,不要眉毛胡子一把抓,要有重點地進行復習,既讓學生目的明確,又能提高學生的復習質量。
例如:在復習“歐姆定律”時,學生可以做一些類似:某導體兩端的電壓為6V時,通過的電流為2A,則導體的電阻為___Ω,發熱功率為___W,當導體兩端的電壓為0時,導體的電阻為___Ω。該題考查了三個知識點:一是R=U/I;二是功率的求法:P=I2R;三是影響電阻大小的因素。本題考查的三個知識點,只要學生能夠熟練地掌握,就不需要在每個知識點上進行大量的練習,既可以節約時間,又可提高學生的復習效率。
【關鍵詞】卓越工程師 基礎工程教育 整體思維 復式教學模式
【基金項目】本文章受:2013年江蘇省高等教育教改研究立項課題(項目編號:2013JSJG139)和工業中心2012年國家級實驗教學示范中心實踐(工程訓練)教學改革研究項目(項目編號:ZXJG201202)項目的支持,在此表示感謝。
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)03-0251-02
本文所要解決的主要問題在于,如何緊扣“強化培養卓越學生的工程能力和創新能力”的大目標[1][2][3],針對目前我國高等學?;A工程教育教學模式的弊端創新教學模式,變傳統的“個體思維”的線性教學模式為“整體思維”的復式教學模式[4][5]。讓學生在整個基礎工程教學訓練過程中看到每門課程、每個知識點的工程背景、學習目標,變“盲目”為“明目”,變被動為主動,變“等著喂”為主動“覓食”,從根本上解決學生的學習方法、學習動力及學習效率問題,從而主動參與到自身工程能力和創新能力培養的活動中來。
1.基礎工程教育課程性質的共性研究
教學模式,是指以課堂教學、實驗實踐、課程設計等為教學環節,以教學方法與教學手段來保證教學內容和教學目標的貫徹執行的總和。
目前我國的基礎工程教育設置有工程圖學、工程力學、工程材料、機械原理、機械設計、機械制造基礎等課程。為了找到一個能覆蓋整個基礎工程教育的普適性教學模式,本文首先對這些課程的性質共性和相關度進行了深入細致的研究分析,總結歸納如下:
(1)它們都具有系統的理論性,具有如數學、幾何學、物理學、化學等基礎理論的支撐。
(2)它們都具有相同的從設計到制造的系統的工程背景,且每門課程及其中每一個知識點都可以找到具體的工程對象;反過來,對于相同的一個工程對象,又可引出每一門課程的相關內容和知識點,如該產品的工程設計方法、構件的強度、剛度及壓桿穩定性計算方法,設計表達及工程制圖方法,生產加工與材料選擇等。由此也就體現了這些課程的另一個共性,即實踐性。
(3)這些課程各有本課程知識點的目的,卻又互相關聯、互為基礎。例如:工程圖學提供工程產品的建模、成型原理,解決設計思想及制造方法的分析表達及理解問題,要學習并掌握其知識點,就必須同時了解工程設計方法、生產加工與材料選擇、結構的力學分析與計算等方面的知識,了解從生產到制造的全過程;機械原理與機械設計課程內容解決有關機器、機構、構件和零部件的設計方法和一般步驟,就必須同時具備工程力學與工程材料的基礎知識,并會用現代的工程圖方法對設計進行記錄、聯想、分析、表達及交流,等等。
2.基礎工程教育類課程教學模式的建立
本文研究建立的教學模式是一種適用于基礎工程教育的普適性教學模式,不受課程設置的限制。它基于工程對象,是一種“整體思維”的復式教學模式。它由兩大過程組成一個螺旋式遞進的回路。首先是一個從整體到個體的過程,一個“面-線-點”的過程,即由一個具體的工程對象(與實驗、課程項目、課程設計相對應),引出整體工程概念及工程基礎工程教育的整體目標,再以由此伸展從設計到制造全過程(概念設計、結構設計、力學分析、材料選擇、建模成型等)多條支干,所有支干并行、但每條支干都由相應課程的知識點作為分支;第二是一個回歸整體,提升掌握的過程。在這一“回歸提升”的路徑上,所遇到的知識點及期間的聯系、工程背景和概念不再陌生,而是通過各種實驗實踐、項目和課程設計等手段加深、驗證和升華。真正達到了“實踐-理論-實踐”的螺旋式上升的目的。
要執行這樣的教學模式,對教師而言,啟發式、互動式、項目式等教學方法是必然的手段,不必生硬刻意去求。由此而帶來的教學目標及測評方法也必然不同于傳統形式,而是重于過程而不苛求唯一答案;對學生而言,由頂而底的方式,使他們面對的是有著具體目標和工程背景的知識點,如果不去順藤摸瓜,主動尋覓,動手親驗,是無法求解求知的。因此,這樣的教學模式是對學生工程能力和創新能力的培養是必要而可行的。
3.案例實驗
在基礎工程教育系列課程中,工程圖學是第一門技術基礎課,往往安排在學生進入大學學習階段的第一學期,與基礎理論課程的學習同時起步。這一階段的學生的學習方法、學習效率正處于一個從高中到大學、基礎理論學習到專業學習的關鍵的轉型期。同時,工程圖學又是工程師通用的技術語言,在一個工程產品從設計創造到制造使用的全過程中,起著記錄設計靈感及不斷修改完善、表達溝通設計思想和創造結果的舉足輕重的重大作用,因此我們選擇了這門課程作為成果的切入點,并以江蘇大學卓越計劃教改項目為背景。
改革后的工程圖學的教學內容由“制圖的基本知識與基本規定”、“投影原理與畫法幾何基礎”、“工程制圖基礎”、“機械圖樣的繪制與解讀”、“計算機繪圖”5大模塊組成。教學環節由課堂教學-零件測繪-計算機繪圖-課程設計4個環節串聯。
關鍵詞:中職教育教學;機械制圖;教學改革
雖然我國的中職教育起步較晚,然而卻具有較快的發展速
度。然而由于不重視文化成績以及理論基礎薄弱的學生是我國中職教育的對象,而且大多數是采用的傳統教學方法,所以存在學生難學以及教師難教的現象,使機械制圖課程的教學質量受到了嚴重制約。因此,必須要改革目前中職機械制圖課程的教學現狀,在具體的教學實踐當中,應該以學生的實際情況為根據,有效的結合“CAD”與“機械制圖”,將課程的專業性和系統性打破,對創新以及使用的原則予以強調,使學生的學習負擔不斷地減輕,最終提高教學效果的。
一、機械制圖課程在中職教育中的重要性
作為一門圖解空間、閱讀機械圖樣和圖形繪制的幾何技術基礎課程,機械制圖將圖形作為研究的基礎,主要是研究平面互換以及圖形三維的內容。作為研究閱讀和繪制工程圖樣方法和原理的一門學科,中職機械制圖具有比較強的實踐性和系統理論性。機械制圖課程在中職教育中的開設,是為了培養與社會經濟發展需求相符合的技能型人才和高素質勞動者。所以,機械制圖課程對中職學生來說是非常重要的。首先,機械制圖課程可以為學生學習以后的專業打扎實基礎;其次,機械制圖還可以將學生的創新意識和工程實踐能力培養出來,有利于學生的職業能力發展。
二、目前機械制圖課程在中職學校的教學現狀
經過了一段時間的發展,我國的基礎教育課程取得了一定的經驗和成果,尤其是課程體系在中職教育中的改革取得了長足
的進步,在教學的過程中很多時候采用多媒體課件來進行,然而并沒有改變整個教學過程,這是由于各職業學校的學生情況、當地經濟以及教學水平的不同而引起的,最終導致教學質量很難得到提高。
目前的中職機械制圖教學在總體上質量不高,主要是由以下原因造成的:(1)學生學習能力較差,因為中職需要的文化成績并不是很高,而且這些學生很多都是沒有進入普通高中的,他們在初中時期由于不重視學習或者能力不足,造成他們在知識學習的過程中的理解能力較差;(2)學生普遍具有自我約束能力以及自學能力較差的特點。學生在課堂上很難主動地去學習,而且很難將老師教授的知識點消化掉;(3)因為制圖課程具有一定的專業性質,需要學生具備一定的空間想象能力和抽象性思維,這對很多學生來說具有較大的難度。
三、機械制圖課程在中職教學中的改革研究
由于機械制圖在中職教學中涉及機械制圖的知識,所以,學生要學習各種各樣的圖樣。學生的整個實踐能力和理論水平都能夠在學生對制圖知識的數量程度和掌握情況中反映出來。所以,要想進行中職機械制圖課程改革,必須不斷地對學生的實際操作能力和基礎知識予以強化,將學生的創新能力培養出來。
1.對學生理論基礎知識的強化
基礎知識在專業課程中是十分重要的,要想以后能夠更好更快的學習,必須要牢牢地掌握基礎知識。教師在進行機械制圖的課堂教學過程中必須要將基礎作為重點,設計的教學方法必須要有利于學生基礎知識的學習和掌握。基本概念在制圖課程的基礎教學階段必須要牢牢掌握。所以,教師在實際的教學中應該用圖形和總結提煉的方式使抽象的概念變得簡單化。教師要將各種教學手段運用在實際教學的過程中,讓學生多練習,從而使他們對定義以及基礎圖形的掌握更為牢固,教師還要鼓勵學生多思、多想空間圖形,從而能夠實現想、畫以及看的結合,使學生對理論基礎知識的掌握不斷加強。
2.對學生實際操作能力的訓練
中職學校要加強專業課課程的職業性和實踐性,對學生實踐能力的培養必須要予以突出。機械制圖在中職教學中要強調實踐訓練與理論教學的有機統一,在進行實際能力的培養時要明確目標,也就是把學生培養成工程師。教師在設置教學內容時,重點應該是對學生實踐能力的培養,設計知識點時應該以課程結構為根據,將畫圖和看圖作為教學目標,融合CAD以及機械制圖的內容,從而促進新的課程體系的形成。教師可以將CAD軟件作為繪圖平臺,讓學生們多學多練,從而實現對學生試圖能力的培養,同時也可以采用計算機直接進行繪圖操作,將課程的專業性和實踐性突出。教師對學生專業實習實訓教學的強化,是對技能型人才進行培養的必由之路。
3.對學生創新能力的培養
教師必須要轉變自己的思想觀念,將民主、和諧的教學氛圍建立起來,使學生真正變為教學活動的主題,創造出高度自由的創造與想象空間,從而有助于學生創新能力的開發與培養。與此同時,教師還應該將有效的激勵機制建立起來,只有這樣學生才能夠主動地進行學習,而且學生的創新意識也可以慢慢地培養出來,逐漸形成求異思維。所以,教師在具體的教學過程中,必須鼓勵學生主動地思考問題并發現問題,學生在不斷地思考中可以發現問題,提出問題,最終將新思路、新方法提出來,教師對學生的創造性必須要予以充分的肯定,最終促使他們不斷地在學習上勇于創新。
本文針對中職學校機械制圖課程改革進行了有益的探索,要想在機械制圖課程改革中取得長足的進步,需要依靠廣大一線中職教育工作者共同努力,不斷地研究與探索。長此以往,我們有理由相信,中職機械制圖教學在未來必然會取得更好的效果。
參考文獻:
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【關鍵詞】CDIO;機械故障診斷;卓越工程師
【Abstract】In order to improve the quality of mechanical fault diagnosis teaching, CDIO(Conceive, Design, Implement and Operate) was introduced for curriculum reform. For the teaching process of mechanical fault diagnosis course, CDIO was thoroughly implemented. The results show that the new approach improves the practical ability, innovation ability and team consciousness of the students, and plays a good demonstration effect for the practice of outstanding engineers.
【Key words】CDIO; Mechanical Fault Diagnosis; Outsanding Engineer
0 前言
CDIO工程教育模式是在Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助下由麻省理工學院聯合查爾莫斯工業大學、瑞典皇家工學院以及林雪平大學共同開展教育探索研究而創立的一個國際性、全面廣泛且系統的工程教育改革模式[1]。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)和運行(Operate),以產品的全壽命周期為對象,讓學生主動完成整個學習、探索、研究過程,能夠極大地提高學生的學習熱情,完善學生的課程知識體系,充分挖掘學生的學習潛力。
機械故障診斷課程是面向機械工程專業學生開設的一門專業選修課程,該課程涉及機械、信息、控制、力學等多學科理論,具有典型的學科交叉性;同時,該課程面臨理論性強、知識量大以及學生先修課程基礎薄弱等不利因素,導致課程教學環節枯燥,學生知識獲取熱情不高,課程最終教學效果較差。CDIO的提出為機械故障診斷課程教學改革提供了有力保障。在該課程教學實踐中通過貫徹CDIO先進理念優化教學過程,以項目為載體,將理論知識傳授、學生知識獲取、動手編程實踐、團隊合作以及項目評估進行有機融合,提高學生獲取知識的積極性,活躍課堂氣氛,提高學生自主學習能力,培養學生的團隊協作能力,最終達成CDIO培育卓越工程師的目標。
1 機械故障診斷課程教學改革研究現狀
機械故障診斷課程作為一門綜合性學科課程,涉及面廣,應用性強。針對課程教學面臨的難題,國內學者開展了教學改革探索研究。向家偉教授利用NI公司的LabView圖形化編程平臺,制作了具有較好的人機界面的CAI教學系統,通過該系統對機械故障診斷的基本理論進行虛擬化展示,提高了學生對課程的認知度[2]。河南理工大學冷軍發[3]等對機械故障診斷課程存在的問題進行了有效探析,提出了多媒體/網絡化教學、啟發式教學、綜合性教學及案例教學的課程教學模式,以激發學生對該課程的學習熱情。安徽工業大學鄭近德[4]等針對本科生機械故障診斷課程教學現狀進行剖析,提出了教學聯系實際、夯實基礎知識、加大實驗環節、布置隨堂練習與課后作業以及多種考核方式相結合的課程教學提升手段,獲得了較好的教學效果。
CDIO作為國際廣泛認可工程教育模式,尤其針對卓越工程師教育具有較好的效果。課程組根據機械故障診斷課程特點,將CDIO的先進理念與課程教學進行有機融合,并對教學實踐過程進行優化,針對教學內容、教學目標進行了系統性的探索,取得了一定的效果。
2 基于CDIO的機械故障診斷課程教學探索
機械工程專業尤其是卓越工程師教育的目標是培養專業基礎知識扎實,動手實踐能力強,能夠在生產一線、科研部門以及其他相關性單位從事機電一體化系統的設計、裝配、調試,具有高尚的道德品質、較強的創新能力以及積極的合作意識的優秀人才。CDIO先進理念對推動卓越工程師教育向更高層次發展具有重要意義。在機械故障診斷課程改革中,引入CDIO先進理念,以“項目”為載體,讓學生主動參加學習,團結協作,將理論知識與工程實踐有機地結合起來。
2.1 課程教學存在問題
傳統機械故障診斷課程主要講授機械故障診斷的基本原理、故障診斷的信號分析與處理技術、振動診斷的理論基礎、機械故障的振動診斷技術、油樣分析技術、溫度監測方法以及無損檢測技術等幾個方面的內容,主要集中于理論知識的灌輸。由于課程內容豐富,知識點多,學生難于有效掌握核心知識。同時,教學內容形式長久不變,不能適應時代的最新發展,難于提升學生的學習積極性。主要表現在:(1)先修課程尚未開課或掌握不足,導致學生在學習故障診斷過程中理解能力欠缺,容易產生“聽不懂”的狀況;(2)課時量少,機械故障診斷涉及較多的內容,知識點豐富,較少的課時很難支撐廣泛知識點的講授;(3)課程教學內容陳舊,與上世紀90年代內容相比,尚未更新,難于跟上新的發展形式,同時極少涉及最新的理論技術知識。因此,引入CDIO先進理念開展基于項目驅動的機械故障診斷課程教學改革具有十分重要的意義。
2.2 課程教學改革思路
CDIO先進理念注重實踐,在機械故障診斷課程改革探索中,將CDIO先進理念通過項目驅動的形式在課程教學中開展起來,項目采取“進階”式,由易到難,最終將教師傳授和自學知識融會貫通于項目實踐中,深化對課程知識的理解,提高自學及團隊協作能力。
根據CDIO的四個要點,機械故障診斷課程開展了理論教學、項目進階、項目評價三個環節的“項目”驅動教學探索,具體實施過程:
第一,通過少量的課堂教學時間對學生進行故障診斷基礎理論知識的傳授,提供自主學習的線索和思路,對相關先修專業知識點進行系統性回顧,對學生基礎不牢及欠缺的知識進行彌補?;A理論傳授過程為項目的開展奠定基礎,是“項目”驅動模式的根基,是學生未來對項目進行構思、設計的理論源泉。
第二,根據學生所具備的知識水平,設置難度進階式的具有工程性質的2-4個研究型項目,課程選修同學都要進行項目實踐,每個項目根據課程教學周的安排確定給定完成時間。給予學生充分的自由構思、設計、實施的時間和空間,培養他們的自主學習能力、動手實踐能力、程序編寫能力、創新能力以及自主思考能力,并對課程傳授的基礎理論知識和先修知識進行融會貫通,提高學習積極性,鞏固課堂教學的效果。
第三,針對每個項目,要求在規定的時間內完成并進行報告的撰寫和PPT的制作,學生進行自由式選擇匯報項目,使不同難度的項目匯報人數呈現均分,通過項目報告的撰寫和PPT的匯報,培養學生的科技報告撰寫能力,提高學生的表達展示水平?!绊椖俊边M階驅動的教學新模式,要求學生在項目完成過程中,充分合作,互相討論,積極踐行團隊合作意識,對團隊協作精神的培養具有重要作用。
基于CDIO的“項目”驅動型機械故障診斷課程教學新模式是對傳統的純理論教學方式的擴展,也是一種新的改革探索。課程教學內容通過2-4個進階型“項目”展開,信號頻譜分析儀設計將機械故障診斷的基本原理知識、信號分析和處理的常規手段進行融合,通過matlab的GUI界面搭建分析儀平臺,通過編寫底層代碼對實際時域信號進行多域分析和展示。學生能夠對Fourier變換、功率譜分析、小波分析等知識進行充分的學習,理解內涵并直觀的查看分析效果,也能夠使得學生感受到項目完成后的自豪感。機械故障信號診斷儀設計將最新的統計學理論、機器學習、深度學習理論應用到實際信號處理中,學生需要通過不斷地學習理論知識,充分回顧先修基礎知識,從而完成該項目的工作。每個項目根據CDIO的標準進行評估,在項目的報告中完成文獻分析、構思、方案設計、技術難點、實施方法以及運行效果等各個部分,最終做成APP的形式。同時要求PPT演示匯報時間不低于8分鐘。
3 基于CDIO的機械故障診斷課程教學效果
為了對機械故障診斷課程教學新模式的實施效果進行有效分析,筆者認真整理學生完成的項目報告并對學生編寫的matlab程序進行一一核驗,總結經驗,分析效果。通過分析可以看出,基于CDIO的“項目”進階式教學模式不僅使學生掌握了機械故障診斷的基礎理論知識,同時提高了學生自主學習能力、自主思考能力、動手實踐能力、程序編寫能力、創新能力、科技報告撰寫能力以及表達能力,初步達到了預期的教學目標。同時,通過課程結束后對學生的問卷調查及結合學生的評教情況可以看出,課程受到學生的大力歡迎。從幾位學生的評教留言中,可以看出基于CDIO的教學改革實踐受到學生的肯定。
學生1:機械故障診斷真是上的忐忑不安,緊張,但是回味無窮。老師帶來了新的方式,每一個項目都充滿了挑戰性。沒想到我竟然把matlab短期學會了,并且自己完成了每一個項目,老師棒棒噠。
學生2:我深深地被自己所具有的自學能力打動了,從未有過像故障診斷課程的認真學習態度,從開始面對項目時的茫然無措,到努力查找資料,復習以前學習的知識,自己學習matlab,動手編寫程序,刺激,感謝老師讓我重新發現了自己的學習能力。
學生3:老師估計是我大學中印象最深的老師,從開始做項目時恨死他,我覺得他是在摧殘我們。現在我知道他對課程的良苦用心,通過做幾個項目,我認真學習了基礎知識,能夠用matlab把常用信號處理算法實踐出來,沒想到我能夠把項目做得這么完美,還受到了老師的表揚,奇跡啊。
4 結束語
CDIO先進工程教育模式遵從教學規律,契合現代卓越工程師教育的發展趨勢,注重學生創新能力的培養,極力推動學生的創業熱情和個性發展,踐行了因材施教理念。機械故障診斷課程通過借鑒CDIO工程教育理念,對傳統灌輸式教學模式進行了深化改革,開展了“項目”驅動的教學實踐新模式,構建了“知識-能力-素質-過程-目標-評價”的卓越工程師培養結構,充分調動了學生對課程知識及相關專業知識的自學和互學積極性,極大提高了學生的創新能力和創新意識,加強了學生之間的團隊協作能力,使得團隊協作精神深入學生內心,大大增強了學生的動手能力和工程踐能力,拓展了學生的知識面,提升了學生的綜合能力。
【參考文獻】
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關鍵詞:《機械基礎》 教學內容 導入方式 教學效果
引言
導入是課堂教學中不可或缺的重要環節,是一門藝術。心理學研究表明[1],人對新事物的感知印象是先入為主的,首先認知對后繼學習的順利進行至關重要。因此,在教學中運用導入藝術引出新課或者新知識點,可以有效地控制學生的非智力因素,把學生的注意力較快地集中到學習任務上來,從而充分調動學生的學習積極性和主動性。導入有多種方式,各種導入方式都有其特點及一定的適用范圍,因此有必要基于不同類別知識的特點,對教學內容進行適當的分類,并根據不同類別的教學內容及學生的學習風格,設計與之相協調的導入方式,從而確保取得理想的教學效果。
1.研究的思路、目的
1.1研究思路
總體研究思路如下:以提高學生學習新知識的興趣為目標,總結任教經驗,從學生學習風格、課程內容體系分類組織、課堂教學導入方式等方面著手,研究《機械基礎》教學內容的分類組織方法,并針對不同類別的內容設計相應的導入方式。
1.2研究目的
《機械基礎》教學內容的分類及教學中的導入方式研究擬達成以下4點目的:
1.2.1有助于培養學生形成良好的學習習慣,完善其學習能力;
1.2.2能通過聯系學生的生活和經驗背景,適應當代學生的學習風格;
1.2.3能促使學生對新知識及其相關知識建立系統的概念框架和認知深度;
1.2.4能促使學生遷移并發現、提出新問題,產生深入探究的愿望。
2.《機械基礎》教學內容的分類組織[2]
《機械基礎》是一門包括材料與熱處理、靜力學、材料力學、機械原理、機械零件等多個學科的綜合性課程,實踐性強,內容體系復雜,學習難度較高,為在授課中針對不同類別的教學內容采用相應的導入方式,有必要對其教學內容進行適當的分類。
將《機械基礎》的教學內容歸屬為4個類別,4類教學內容的特點和分類依據如下:
2.1基礎知識
知識性理論,強調理解和掌握,學習方法側重于強化記憶,作為課程的基礎。
2.2常用零件
常識性內容,強調熟悉和使用,學習方法以實物感知為主,作為課程的主體。
2.3常用原理
應用性內容,強調實際應用能力,學習方法以實作為主,作為課程的主體。
2.4拓展知識
綜合性內容,強調知識、實踐相結合,學習方法側重于分析歸納,作為課程的延伸和向相關領域拓展學習的橋梁。
值得說明的是,上述分類并不意味著絕對的區別,4類教學內容實質上相互聯系、部分交織。所以進行劃分,僅僅是為了合理地安排適合不同類別教學內容特點的導入方式。
3.《機械基礎》不同類別教學內容的導入方式
依據研究思路和目的,需要針對不同類別的教學內容設計相應的導入方式。筆者的研究結果在兩個班次的《機械基礎》教學中進行了試點,下面結合試點教學中的實際情況,闡述所設計的各種導入方式及其教學效果。
3.1基礎知識的導入方式
基礎知識一般理論性較強,與學生已有知識的聯系相對緊密,但內容相對枯燥,學習難度較大,因此設計基礎知識的導入方式時,應強調一個“趣”字,把引發學生的學習興趣作為導入的主要目的,一般可以使用下面兩種方式。
3.1.1以問提“趣”導入
以問提“趣”導入屬于傳統教學方法,教師通過有意創設的問題情境,促使學生積極思考,在逐步解決問題中深入掌握新內容。
采用以問提“趣”導入方法需要注意以下問題:(1)創設的問題要避免平淡,要注重新穎性和奇特性,要以能對學生產生較大的吸引力為目的;(2)要強調問題的啟發性,通過適當地變換提問方式和角度,做到“由啟而發”;(3)在導入新的基礎知識時,問題的設計要緊密結合課程內容和學生的知識經驗。以《機械基礎》中的“機器”、“機構”等基本概念的講授為例,如果問“什么是機器”,學生一般只會照本宣讀,則教學必然顯得枯燥無味。若換個角度,詢問學生在日常生活中見過哪些機器,則學生一般會能基于自身的知識提出許多見解和實例,如摩托車、汽車、家用電器等,此時再詢問學生之所以認為這些實物屬于機器的理由,則可以很好地引出機器、機構的基本概念。
3.1.2故事引“趣”導入
故事引“趣”導入是指通過講故事的方式,誘發學生的學習興趣。在《機械基礎》教學過程中,引入古今中外一些發明者的故事,常常能克服基礎知識相對枯燥的特點,激發學生的學習熱情。如在第一堂課可以講述張衡發明地動儀的故事,并讓學生明白他們通過《機械基礎》的學習也可以掌握地動儀的原理和制造,以此激發學生的求知欲和成就感。
3.2常用零件的導入方式
常用零件的教學重在展示和感知,為此設計導入方式時應強調“視覺刺激”和“實物感知”的作用,通過充分發揮學生的感性認識,達到強化教學效果的目的,一般可使用形象刺激導入方式。形象刺激導入方式是指通過圖畫、實物、道具等直觀、形象的東西來引導學生的好奇心,激發其求知欲,吸引其注意力,進而提高學生的學習興趣,促使其達到“心中喜悅,則其進自不能已”的境界。
在《機械基礎》教學中,若要引入一個新的機構,可以用該機構的模型實施形象刺激導入,使學生首先通過有動感、有色彩、形象逼真的模型獲得新機構的相關信息,形成鮮明的感性認識,克服其對新機構認知的畏難情緒。以“凸輪機構”講授為例,首先展示凸輪機構的模型供學生觸摸體會,同時闡明該機構的特點、用途等基本信息,然后邊演示邊講解。課堂實踐證明,這一方式可以較快地激發學生的學習興趣,并使其在機構演示深入中保持興趣,進而形成主動探索、參與教學的良好課堂氛圍。
3.3常用原理的導入方式
常用原理部分強調實踐性,因此設計導入方式時應強調實用方法的實際應用情況,依據從實踐到理論的思路,把實踐中的具體問題帶入課堂,一般可使用創設情境的導入方式,在講授實用方法時,有意地設置一些方法在實際使用中的具體情境,由情景歸納出方法原理。
例如在講解“制動器”時,可以引入這樣一個教學情境:“尤里卡”博士做的一個實驗――讓一個自行車賽冠軍在平地上快速騎車,然后剎車,并請學生自己選擇使自行車最快停下來的方法――A.剎前閘;B.剎后閘;C.先剎前閘,后剎后閘;D.先剎后閘,后剎前閘。在這樣的情境里,由于學生對自行車的制動方法非常熟悉,也有比較豐富的剎車實際使用經驗,因此能踴躍發言,各抒己見。教學實踐表明選D的學生最多,而答案卻應該是C,與答案的不一致促使學生產生探索心理,此時接入“制動器”理論就能達到理想的教學效果。
3.4拓展知識的導入方式
拓展知識部分屬于綜合應用性教學內容,因此在設計導入方式,應強調所學知識在實際生活中的體現和應用,既而達成學生在知識上的拓展與發散,一般可采用常識設“趣”導入方式。常識設“趣”導入是把日常生活中隨處可見的事物、題材在恰當的時間引入課堂教學,使學生在似曾相識的感覺中應用和拓展所學知識。對于《機械基礎》的拓展知識,由于教學內容與學生日常生活環境關聯性較大,因此運用常識設“趣”導入有其獨特的優勢和便利條件。
4.結論
筆者結合教學實踐闡述了針對不同類別《機械基礎》教學內容所設計的一些導入方式。導入作為調動學生參與課堂教學積極性,激發學生學習欲的一門藝術,在實際運用中,還需要教師針對學生不同的學習風格和特點,靈活采用不同方式。成功的導入能使學生在樂趣中有收獲,從而增強對專業的熱愛,提高對事物的審美情操。
參考文獻:
【關鍵詞】機械原理 學科競賽
【中圖分類號】G652 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)01-0247-01
機械原理是機械類專業的主干專業課程,具有較強的理論性和實踐性。因此在本課程的學習過程中,掌握課程學習的理論與方法,不僅要注意其在理論上建立與推演的嚴密性和邏輯性,也要注意這些理論和方法在工程實際機械中的應用。而傳統的教學模式,學生被動的接受課本知識,沒有更多獨立思考的空間,學習熱情較難發揮,并且學生缺乏解決實際問題的能力[1]。
為了調高大學生的創新能力,為大學生提供實踐平臺,現在已逐步形成了以挑戰杯、機械創新設計大賽等競賽項目的大學生學科競賽。其目的在于引導高等學校在教學中注重培養大學生的創新設計能力、綜合設計能力與協作精神;加強學生動手能力的培養和工程實踐的訓練,提高學生針對實際需求進行機械創新、設計、制作的實踐工作能力。
機械原理在整個高校機械類專業教學過程中起著舉足輕重的作用。針對本門課程的教學特點,對本課程采用學科競賽式的教學方法來引領教學范式改革,運用理論教學與實踐競賽相結合的方式,讓學生用理論學習引導競賽,在競賽中完成課本知識的實踐與運用。這樣可以提高學生的積極性,也可以讓學生在競賽過程中更好的理解所學的知識,促進學生自主創新能力的提高[2]。
1.學科競賽引領式教學方法在機械原理中應用的意義
“學科競賽”教學方法是以競賽為載體,為學生搭建一個拓展知識、激發興趣、培養創新能力的新型教學平臺。在整個教學過程中以某一個具體的競賽課題為基礎,讓學生們以小組的形式參加競賽,提倡教師引導下的以學生為中心的教學模式,老師起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用。在此過程中讓學生學會學習與分析、學會與人合作、學會總結與反思。
目前大學的許多教學方式還是以老師講授為主,學生在課堂上只是被動的接受知識,學生學習需要更多的積極性,才能更好的掌握所學的知識。課堂上單純的理論知識的講解是非??菰餆o味的,而且在傳統教學過程中比較缺乏理論知識與實踐課題相結合的環節。實踐教學是幫助學生理解知識,提高認識問題、分析問題和解決問題能力的有效途徑。學科競賽是實踐教學的一個重要方面,以某一個學生的競賽題目為教學導向,讓學生們自己組建團隊,然后各自分工合作,最后共同提出解決方案,在此過程中,學生在老師的指導下一一解決競賽過程中遇到的問題。競賽結束后,由老師分析總結各個小組競賽情況。這樣在整個教學過程中充分體現了以學生的主體地位,做到理論知識學習與競賽實踐相結合,保證了良好的教學效果。
2.學科競賽教學方法在機械原理中的實施環節
(1)在進行學科競賽之前,相關的知識儲備是必須的。競賽前的基礎的理論教學能讓學生們對機械原理這門課程有所了解,在此過程中還是以傳統教學方式為主,結合多媒體教學方式也可以較好的激發學生學習興趣。引導學生們使用各種技術資料及其設計手冊,為以后自主學習鋪墊。
(2)在學生們基本有了基礎知識儲備之后布置競賽題目,教師要將競賽課題名稱和基本要求為學生進行清晰的講解,并且引導性的講解一下課題中所涉及到的相關知識點。學生自由組合分成4~5小組,根據課題要求進行主題性討論,各小組成員在討論會中各自拿出參賽方案,最終在小組長的組織協調下確定本小組參賽方案。在完成競賽課題的過程中,要以學生為中心,教師需做到是 “引而不教”,教師可以從方法論的角度指點如何查閱文獻、如何組織結構等,但不要代替學生解決實際內容方面的問題。在此過程中,教師也可以適當的引入一些相關的科技前沿知識,比如有些場合可以用變胞機構來代替凸輪機構以實現機構的間歇等[3]。
(3)學生最終是以論文和報告的形式提交自己小組的競賽方案設計。在此之后進行公開答辯,由各小組選出代表,將自己小組的參賽方案通過多媒體的形式展現給大家,并指出方案的創新性和實用性。教師和學生們認真聽取匯報然后提出問題,由參賽隊學生一一解答。最后教師總結并對各小組方案進行點評。
(4)一次學科競賽的結束不等于學習的結束。在完成課題之后對課題進行拓展細化也是很必要的,在答辯時候發現別的小組的創新點并找到自己方案中的不足之處,繼而重新完善競賽課題方案,使之盡量趨于完美。
3.學科競賽引領式機械原理中教學應注意的問題
學科競賽的目的就是在于將機械原理的理論知識融入到競賽課題中,讓學生在動手實踐完成競賽的過程中逐漸熟悉和掌握理論知識,提高實踐動手能力。一般的競賽課題綜合性特別強,而剛開始接觸新知識的學生并不一定能掌控綜合性強的課題,因此,剛開始的接觸課題的時候,老師應幫助學生把競賽課題分解,由易而難一步一步引導學生完成課題。在引導學生的同時,應注意培養學生解決問題多元化,引導學生從各個方向去解決問題,用多種方法來解決同一個問題。
4.結論
學科競賽引領式機械原理教學范式改革,其實質是將課本枯燥的理論知識融入到實踐競賽課題中,讓學生們直接看到生活實際中的例子,這樣的學習不僅不會脫離實際,而且很有示范性,讓學生們感覺到學以致用的解決身邊的問題。實踐教學與理論教學融為一體,這樣不僅能夠完成課程教學,而且能夠提升學院的科研能力,激發學生的創造力,形成良好的學習氛圍。
參考文獻:
[1]李家偉. 機械原理課程設計教學改革探索[J].科技信息.2006(10):142-160
1.《物流機械與設備》課程特點分析
1.1教學難度較大
一方面,本課程涉及的知識范圍廣、內容十分豐富。物流機械設備涉及運輸、倉儲、包裝、裝卸搬運、流通加工、配送和信息等現代物流活動的各個環節,在本課程課堂教學中主要對包裝設備、集裝單元化設備、倉儲設備、裝卸搬運設備、運輸設備、流通加工設備、物流信息采集與傳輸設備的類型、性能參數、工作原理、適用條件及選用和配置等內容進行講解,知識點多且跨越度較大,是物流管理專業教學大綱中為數不多的與機械專業知識關聯性較強的課程。
另一方面,國內目前高校設置有物流管理專業的院系多為管理類、商學院類(參見表1),且大多數物流管理專業為文理兼收,導致物流管理專業學生缺失力學、制圖基礎、機械原理等前設課程的基礎,兼之欠缺對物流機械設備的感性認識,致使學生在課堂教學過程中普遍反映學習有難度,進而難以提高學習興趣。
1.2校內實訓條件有限
基于前述情況,《物流機械與設備》課程教學中結合直觀演示法、參觀教學法或者實訓法等教學方法更有利于學生接受和掌握。然而物流機械設備種類繁多,隨著物流機械設備技術朝著自動化、智能化、信息化、集成化、柔性化和標準化方向發展,新裝備、新技術層出不窮,設備更新速度很快,一所高校往往無法同時具備各式各樣的設備作實訓之用,同時建設校內實驗室或實訓場地,占地面積大、設備購置成本花費不菲,使在校內開展實訓條件受限(參見圖1)。
1.3校外實習安排困難
安排學生到企業實習,通過實習驗證和掌握課程內容,是一種很好的教學方法。目前國內高校物流管理專業的實習基地呈現多元化,涵蓋物流企業、生產制造企業、商貿流通企業,符合物流是復合型生產服務業的特點(參見表2)。但反映出一些問題,如單個企業的實習基地提供的有效崗位不足;單個物流企業擁有的物流設備種類有限,導致實習內容與教學內容不銜接,不利于學生系統學習和掌握課程內容;學生到企業實習,對企業正常生產秩序形成一定干擾,導致有的企業不愿意接收學生實習。以上因素導致安排學生到企業實習面臨諸多困難。
2.《物流機械與設備》課程教學改革措施
2.1教學內容改變
在《物流設施與設備》課程開始講授時,應充分考慮物流管理專業學生的專業背景和知識結構基礎,適當為學生補充部分識圖和機械基礎知識,為后面教學做好鋪墊。在教學過程中應充分利用物流機械設備的圖片和視頻,增強學生感性認識和提高學生學習興趣。同時,應通過就地取材、網絡收集、與設備廠商聯系等手段逐步建立豐富的教學資源庫并及時更新。
2.2適當引入案例教學
案例教學法是一種以案例為基礎的教學法,有利于鼓勵學生獨立思考、舉一反三,引導學生變注重知識為注重能力,加強教與學的雙向交流。筆者從與企業的科研合作項目中歸納凝練出若干案例,如郵政快遞企業郵件處理流水線設計、制藥企業成品倉庫設備系統設計等,通過案例教學,學生在對企業實際問題的分析與解決過程中,加深對物流機械設備在物流企業生產實踐中的具體功能和作用的實踐認知,取得良好的教學效果。
2.3引入研究性學習
學生自愿組合,一般4~5人為一組,由教師設置任務場景,學生通過自主分工,獨立完成資料收集與分析、關鍵信息提煉、解決方案設計及整合工作,最后撰寫書面報告并形成PPT,最后由教師在課堂上進行講評并打分,以此作為本課程平時成績。研究性學習不局限于對學生進行純粹書本知識傳授,而是讓學生參加實踐活動,在實踐中學會學習和強化各種能力,通過分析和解決問題,加強學生對知識的聯系和運用,充分調動學生學習積極性。
2.4校內外實訓基地建設
在校內實訓實驗室建設方面,應充分利用現有實驗條件,緊密結合教學內容,制定切實可行的實驗實訓內容。在場地和資金有限的情況下,可考慮引入物流機械設備模擬操作實訓軟件和仿真教學,在模擬實訓和仿真教學中,提高學生對物流機械設備的操作和管理能力。
在校外實訓基地建設方面,應充分發揮高校智力資源優勢和企業物質資源優勢,探索建設“校企合作”辦學合適模式,結合企業需求和教學要求,與校外企業聯合建設長期穩定的實訓基地。
1.夯實基礎 明確考點
從課改這幾年的中考上看基礎知識的考察占有很大比例大約占70%左右,所以對基礎知識復習必須下功夫。這樣就必須對考點有明確的的認識,在明確考點基礎上進行有效的復習
為此總結了近幾年重點考點①光的反射規律和平面鏡成像特點;②凸透鏡成像規律;③串、并聯電路的特點:④歐姆定律;⑤電功率;⑥力的概念;⑦二力平衡;⑧密度;
⑨壓強;⑩功、功率和機械效率。同學們要對每個部分中的知識,按結構進行歸類、整理,形成各知識點之間的聯系,并擴展成知識面,這樣才能在考試時做到思維敏捷,得心應手。
2.搞好專項復習,形成知識的網絡化
專項復習簡單地說就是把教材中一些有關聯的內容放在一起的復習方法。讓學生很好地把學過的諸多知識點穿成串、連成片、形成網。把學生頭腦中散亂的知識條理化。同進將化學知識提煉,升華,形成牢固的知識框架和知識體系。這樣才能使學生將所學的知識融會貫通,消除知識上的盲點,將知識內化為良好認知結構。 初中物理專項清晰,如聲學、光學、電學、力學及其他緊跟時代知識
3.加強實驗探究能力的訓練 .
教材和歷年的考試題都十分注重對學生實驗探究能力的考核,尤其是近幾年,更是加大了實驗探究所占的比重。大家在平時的訓練中尤其要注意題目中提供的信息,明確研究的目的、實驗原理、實驗器材的選擇及其作用、實驗操作步驟、對實驗現象的觀察分析和對實驗結果的分析歸納等。
4.關注熱點,把握考試動態
4.1 估計、估算題。主要涉及學生實際生活中與所學知識直接相關的實際事例。
4.2 情景信息題。即在考題中提供較多的情景信息。根據題目要求,從中篩選出有用的相關信息。
4.3 開放性試題,包括結果開放、條件開放和過程開放。即在研究中可以多角度、多方面地進行.研究的方法、手段可以多種多樣,沒有固定的模式和定勢.研究的結果并不唯一。表達的形式也可以豐富多彩。
機械原理課既有很強的理論性,又有較強的實踐性。對于沒有實踐經驗、基礎知識薄弱且空間想象能力相對較差的三本院校學生來說,極易感覺學習內容枯燥乏味且不易理解,從而失去學習興趣,進而導致學生在課堂上精神不能集中,甚至萎靡不振或“開小差”,教學效果難以保證。糾其原因除了基礎差、學習起來有困難以外,更重要的是他們缺乏學習動機。主要體現在以下幾個方面:1.對人生定位缺乏認識。2.對專業缺乏認識。因此,在機械原理課程教學中如何激發學生的學習興趣,使學生既想學,又能學、會學且樂于學,是新時期三本學院機械原理課程教師面臨的首要任務。
針對以上特點,本文特在教學內容及教學方法與手段上提出如下改革思路:
一、夯實基礎,拓寬知識,進行教學內容的改革
機械原理是一個比較傳統、成熟的課程。教學內容的改革上賦予了它更多的現代氣息,在加強基礎的同時,處理好“少而精”與“廣而新”的關系。實際工程中使用較普遍的常規理論、方法仍然作為教學的基本內容,本著“少而精”的原則,加強基礎,使學生必須掌握;本學科和相近學科的新知識、新發展作為新的教學內容讓學生了解為主,體現“廣而新”的原則,達到拓展學生的知識面,開闊思路和眼界的目的。因此,在經典的基本知識以外,我們保留了圖解法的精華,同時鑒于計算機技術的廣泛應用和學生的興趣愛好,適當增加解析法的應用,加強了計算機輔助設計的內容,使學生把傳統、古老的機械與日新月異的現代化技術聯系起來。為了培養學生初步具有確定機械運動方案和合理選用機構的能力,教學內容上又增加了“機械運動方案的擬定”、“分析和設計機構”方面的內容介紹,并安排了對某一機械的改進或新機械的方案設計,使學生對所學知識融會貫通,達到應用知識解決實際問題的初步能力,將理論和實際結合得更緊密。在講授必要的傳統、經典知識、“三基”內容以外,積極吸收國內外有關科學研究成果,注重介紹本學科的研究前沿以及新知識、新材料、新工藝、新理論和新方法,以開闊學生的思路和眼界。
二、遵循“知識傳授與創新及實踐能力培養并重”的原則,不斷地改革教學方法與教學手段
1.啟發式教學模式。理論授課時,注重充分與學生進行交流:學生跟著老師的思路走,老師跟著學生的表情走(察言觀色,掌握學生接受的程度)。引入項目研究、課內課外相結合等;在課堂教學中,通過教師的講授來傳授知識,采用教師啟發、引導的方式,循序漸進地誘導、啟發、鼓勵學生對問題和現象進行思考、討論,再由教師總結、答疑。盡可能結合工程實際,激發學生學習興趣,有效縮小書本知識與生產、科研實際的距離。對于一些容易混淆的概念、知識點在個案中的運用分析、通過分析而進行歸納的基本理論和原則等方面的問題,都可以采用啟發式的教學方法,既有利于提高學生學習的積極性、主動性,又有利于培養學生分析、解決問題的能力。通過這種討論式、互動式的教學方法,可有效提高學生學習的積極性、主動性,也有利于學生分析問題、解決問題能力的培養和表達能力、團隊合作能力的提高。
課程實驗教學注重實驗方法、實驗過程,重視實驗儀器的使用。在保證基本實驗內容完成的基礎上,鼓勵學生自己擬訂實驗方案、實驗方法,使學生能夠獨立實驗,獨立分析實驗結果,這樣就培養了學生獨立工作的能力和創新意識。
2.多媒體教學手段。引入CAI課件、視頻、動畫等。2001年后,課程的教學手段從傳統的掛圖講解、膠片投影教學,轉變為課堂利用多媒體教學、實驗室采用投影為主,掛圖為輔的方式進行教學。由于應用先進的設備和儀器教學,改變了學生上課埋頭記筆記、課后背筆記、老師考筆記的現象。課堂中增加了更多的師生互動環節,師生在課堂上共同討論問題的時間多了,學生的興趣也增加了。多媒體技術的運用,使許多理論知識變得“可視化”,直觀而容易理解,加強了師生教與學的交互性。
3.網絡教學。機械原理精品課程網及時更新最新研究進展,并將教學大綱、日歷、習題、試卷、電子教案、動畫素材、授課視頻等上網,通過文字、聲音、圖片、視頻等手段加強了教學感觀性、時效性和現代教育技術氣氛的感染力。利用教室的網絡環境,可以引導學生了解最新研究進展與資訊,注意將最新的學術研究成果轉化到教學中,培養學生的創新能力。
4.及時答疑。答疑方式多樣,既有課間個別答疑,也有課外集體輔導答疑;既有實時的電話答疑,也有非實時的郵件答疑,還有留言答疑、QQ群答疑等。