首页范文大全如何培养科学的思维方式十篇如何培养科学的思维方式十篇

如何培养科学的思维方式十篇

发布时间:2024-04-25 19:37:29

如何培养科学的思维方式篇1

[关键词]小学语文教学;创新思维;培养

随着时代的发展,对具有创新精神的人才的需求量逐年增长。因此,如何培养具有创造性思维的人才已成为当今最主流的讨论热点之一。小学生作为祖国的未来,无疑将成为创新思维培养对象的重点,因此如何培养小学生的创造性思维,更应该被作为重中之重来讨论。小学语文作为小学最基础的一门学科,是小学生接触最多的学科之一,注重小学语文的教学方式,将对激发学生的兴趣和培养学生的创新思维能力作出巨大贡献。因此,如何在小学语文教学中培养学生的创新意识与能力,成为我们教育工作者必须面对的巨大挑战。

一、课堂中应注重对学生创新意识的培养,使创新成为一种习惯

从心理学角度出发,要想充分发挥创新能力首先要给大脑营造一个轻松愉悦的环境,应用到学习上可以理解为促进学生学习的最好方法是使其对所学的学科感兴趣。在课堂上,教师可以通过适合学生年龄的教学方式,如游戏和用课文内容编排的情景剧,使生硬的课本内容变得生动精彩,以此来抓住学生的注意力,激发学生的学习兴趣,使其在较短的时间内充分活跃思维,从而进一步培养学生的创新意识。这样,既可以培养学生的自主创新精神,又可使学生把创新当做一种习惯,从而达到我们的教育目的。

二、练习中要培养学生对创新的兴趣,多肯定学生

培养学生的创新意识不仅是在课堂上,课后的练习也至关重要。课后练习是对课堂知识的复习与巩固,同时更是课本内容的延伸与升华,是培养学生创新能力非常重要的环节。但从以往的教学方式来看,课后练习只是单纯的对课本内容的重复记忆,只能促进其对课本内容印象的加深,而无法促进其对课本内容有更深一层的理解与探索,更无从提起使其通过对课本内容与课堂的理解来达到举一反三的目的。这也就是我们所说的,大脑思维模式出现定式,想象力与创造力被拘束,这对培养学生创造性思维是有百害而无一利的。为了改变这种模式,作为教育工作者的我们应首先注重课后练习这一环节。在对课后练习的挑选上,我们一定要倍加用心,使课后练习不但可以完成大纲的教育计划,还可以培养学生的创新精神。例如无硬性正确答案的题目,不论学生给予怎样的回答,只要其合理,教师都要给予鼓励与肯定,从而培养其爱动脑、喜创新的习惯。同时,适当的鼓励与肯定也可促进学生的学习兴趣,形成良性循环。当然,教师也可通过引导的方式“帮助”那些开启创新意识较缓慢的学生,只要他们有所突破就加以赞许,这样做不但可以保护他们的自尊心,同时也可加快其对创新性思维的理解与发挥。

课后练习重要,课堂练习也不可小觑。课堂练习由于与教学时间间隔较短,学生兴趣会更浓,记住的知识也相对较多,因此课堂练习不但可以更好地帮助学生整理消化课堂内容,更是帮助培养学生创造性思维的好方法。此时的学生可能问题会更多,甚至偏离课本内容,但这正是其在思考、在创造的最好例证。“学起于思,思源于疑”,我们一定不要对这些问题进行打压,相反,我们应尽可能和学生一起去思考这些问题的答案。这不也是对我们教育工作者最大的考验吗?

三、应重视师生、生生之间的交流方式

在当今社会,交流方式已经可以作为一门学科来研究了,市面上关于说话艺术的书更是不占少数。小学生涉世未深,对文字的理解还不全面,但对教师的语气、眼神、动作等,学生还是能分辨的。因此,在与学生交流时,教师不仅要注意语言的表达方式,眼神、语气、动作都应引起注意。这也可以理解为不只是语言,一个肯定的眼神、一个微笑、一个拥抱,这对学生来说都可以成为被肯定的标志。被肯定的学生更愿意表达出自己的想法,从侧面看,这也是促进学生创新思维发展的方式之一。

四、加强教师自身修养

如何培养科学的思维方式篇2

关键词:高中数学教学数学思维能力培养方法

数学作为一门古老的学科,它是培养学生逻辑思维能力和学习兴趣的重要学科。尤其在学生高中阶段,在这一阶段的数学教育对于学生在大学和走向社会的发展具有重要作用。这就要求教师在数学教学过程中,不仅传授给学生解题的方法,更要向学生灌输解答数学难题的思考方式和思维能力。将数学融入学生的课余生活和实践中,提高其将理论和实际相结合的能力。数学思维包含的内容是多方面的,只有教师通过不断引导和帮助学生养成数学思维习惯,才能够提高学生的逻辑思维能力。

1.激发主动学习的习惯和兴趣

让学生能够养成主动学习和思考的习惯是让学生培养数学思维的前提。这就要求教师在教学过程中通过课程的安排激发学生的学习欲望,调动学生学习的积极性。例如,在教学方式设计中,多引用学生感兴趣的事物,与数学相结合,让学生集中注意力参与到教学环节中。在课堂教学中教师不能够一味地传授知识,还可以让学生自由发表自己的解题观点和思考过程,让学生讨论和思考新的解题方式,在这种交流过程中课堂气氛会变得十分活跃,容易与教师保持亲密的关系。同时学生的思维方式在不断地交流过程中会发生碰撞,产生灵感。当他们发现新的解题方法后会兴奋不已,自然而然的,对于数学学习的兴趣就会提高,数学思维的形成也越发容易。

举个例子,在高二数学下册的函数知识教学过程中,很多学生由于以前没有接触过这类型的数学知识,对于函数的理解缺乏立体的认识和了解,对于复杂多变的函数形势和变换方法感到十分迷惑。为了解决这一问题,以学习三角函数为例,三角函数公式众多,形式变化灵活,解题方法也是多种多样。在练习过程中教师可以采用拉伸游戏告诉学生正弦函数、余弦函数和正切函数之间的关系,在黑板上先画一个正弦函数图像,在这个图像的基础上让学生观察和分析图像的特点,然后通过平移的方式画出一个余弦函数图像,再让学生分析后一个图像与前一个图像之间的关系,在其中穿插讲解相位和函数角度的概率。学生在学习过程中不仅加深了学习印象,还对三角函数有了形象的认识,在交流学习心得的过程中获得自信心和学习的积极主动性。学生由迷惑困顿到恍然开朗的过程,其实就是思维方式和思维能力的突破过程,只有在不断地突破过程中学生才能够成长,激发自主学习兴趣。

2.与实际生活相结合,引导和培养思维能力

学生培养数学学习能力或思维最主要的是能够在其实际生活中有所用处。高中数学教育在学生的教育阶段中占有举足轻重的地位,这一阶段是培养学生思考问题和解决问题的能力的重要阶段。学生仅仅掌握基本的数学基本常识,了解怎么解答数学问题,这种教学方法不符合现阶段的数学教学标准。学生在课堂学习过程中对理论知识的认识和了解,局限于理论推导和总结,教师应该做好引导工作,鼓励学生涉猎一些与数学有关的生活常识或用数学解答的实际工程问题。

例如,由于学生在初中只接触过平面几何,对于解答平面几何问题还存在许多抽象的认识,仅仅知道该如何选取截点、画辅助线来解答,许多学生总结出不同形状的几何图形该如何作辅助线,如何书写解答过程进行求解。采用死记硬背的方式,虽然能够在规定实际内很快解答出平面几何问题,但是形成了解答这类几何问题的定式思维。学生在碰到稍微有点新意的几何问题,发现自己脑海中熟记的方法无法套解时,便无从下手,也懒得思考新的解决办法。然而,高中几何数学教学让学生开始接触空间结合问题,前面所学习的平面几何所形成的定式思维很难让学生深入理解空间几何的实际意义,为解决这一问题,教师可以利用空间几何模型,在课堂授课过程中,为学习详细讲解生活中的每类物品的抽象画几何图案,增强学生的空间想象能力。在空间几何题目的解题过程中,教师可以先让学生自己分析这个题目与实际生活例子的联系,结合自己的逻辑思维方式提出解答的可能性,学生之间自由交流,最后由教师解答。

3.探索式的教学模式

探索式的教学模式需要学生在思维方式上采取积极主动的态度,主动提出数学问题,并寻求解答问题的方法。传统的数学课堂教学方法严重扼杀了学生思维的积极性,许多教师只要求学生会做这道题目就可以,至于这道题目为何以这种方式解答,是否还可以用其他方式解答一概忽略。这种僵化的教学方法对培养学生的数学思维能力极为不利,容易导致学生的思维惰性,习惯于需求答案而不是思考过程和方法。对这一问题,就要求学校推广探究式的教学方法,在教学过程中首先罗列新颖的数学问题,让学生分组讨论学习,教师不用教授给学生问题的解答方法和答案,只用回答学生的疑惑,加强引导。并要求小组学生一起查阅相关文献资料,分析问题的本质,交流过程中发现解答方法,最后在课堂教学中组织讨论各个小组的解答方法。通过以上教学模式,可以让每个学生都参与到数学课堂教学中,激发学习兴趣和解答问题的欲望,锻炼团队合作能力和口头表达能力,并在这个过程中增强自信心。

4.结语

学生的思维能力培养是一个漫长的过程。我国正处在社会主义初级阶段,科学技术水平与发达国家差距较大,工业基础薄弱,为实现国家富强和民政复兴,需要强大的工程科学类人才储备。因此,对于现阶段我国学生数学思维能力的培养对于日后成为工程科学人才具有至关重要的作用。高中阶段是学生数学思维能力培养的关键阶段,是学生未来人生道路上的宝贵财富,需要每个教师认真实践,不断总结经验,为我国的人才培养计划贡献自己的力量。

参考文献:

[1]吴水龙.高中数学教学中培养学生数学思维能力的尝试[J].学周刊,2014(7).

如何培养科学的思维方式篇3

关键词:工科;物理化学;教学改革;创新能力;人才培养;科学研究基本能力

培养学生具有坚实的基础理论,具有宽泛的专业知识,同时具有将基础理论应用于科研和生产实践的能力,是基础理论教学的应有之义。在教学中,要将培养学生的创新思维和创新能力作为根本的人才培养目标,要将科学发展史、基础理论研究中的科学思维方法以及基础理论与科学研究和生产实践相结合的应用贯彻于教与学的互动中。为此,我们在工科物理化学的教学中进行了多年的研究与实践,取得了很好的教学效果。

一、基础理论和实际应用并重的创新人才培养目标定位

随着科学技术的发展,对化学、化工人才的培养提出了新的要求。学生需要具有扎实的化学化工基础理论和交叉学科知识,并能够动手实践、实际应用,同时要有创新思维和创新能力。在高等教育中本科阶段的教学对学生的培养尤为重要,在本科阶段应着力培养创新意识和创新能力,为学生成长及创新人才培养打基础。

因此,在本科阶段的教学中提倡研究式教学、重视实验教学、让学生参与科学研究是培养创新能力的保证[1]。国外高等学校在2000年以前就努力打造本科阶段的创新人才培养模式和方法,本科生参与科研就是加州大学伯克利分校培养创新人才的一个有力措施[2]。同时在教学中将以教师为中心的教学模式转变为以学生为中心的教学模式,积极调动学生参与教学,大力激发学生的主观能动性[3]。这是国外高等学校在教学普遍采用的教学模式,这些模式对人才培养起到了很大的作用。近年来,在我国的高等学校教育教学改革中,对创新人才的培养模式研究也取得了很多的成绩[4-6]。

为了培养合格的化学、化工创新人才,我们在多年的物理化学基础理论教学中,除了教会学生基础知识,更注重引导学生学习科学家在基础理论研究及形成过程中的科学思维方法,学习科学家在科学研究过程中如何发现问题、分析问题,如何建立基本模型并不断优化与研究,最终形成化学理论。在教与学的过程中教会学生如何在学习基础理论的同时培养自己的创新思维、创新能力,将学到的基础理论与科学研究以及生产实践相结合,这也是当今在基础理论教学中不断探索、研究的课题。

在多年的教学中,我们采用模块化的教学内容整合、突出知识逻辑的总结、注重理论联系实际的应用,在强化基础理论的同时培养物理化学科学研究思维方法。例如:在热力学理论的教学过程中,注重热力学基础理论建立过程中科学家的逻辑思维方法的学习;在热力学各个物理量研究中,注重总结逻辑规律来研究物质的简单p-V-t过程、化学变化过程及相变化过程的能量守恒、过程方向性和限度等,从中学习科学家在研究中的研究过程、研究方法及逻辑思维,实现创新思维的培养。再例如:采用热力学和动力学相结合的方法,研究化工生产的可控化学。在化学热力学平衡理论中,应用等温方程实现对化学反应过程自发性判定,根据等压方程的数学模型对温度(t)进行优化,从理论上得到该温度条件下的化学反应的反应限度,即平衡转化率与生产实际比较分析;再根据化学动力学的思想引入时间(t)参数,进一步对t-t-c之间的动力学数学模型进行优化,最终得到最佳的反应温度,反应时间等参数。这些数学模型的建立和优化为化学、化工生产提供工艺参数,从而实现化工生产的可控指导。从中使学生不但学会了基础理论在化学、化工生产实践中的应用,同时在实践中实现了对学生创新能力的培养。

二、突出逻辑思维的形成是培养创新能力的基础

物理化学的基础理论在它的研究和建立以及完善的过程中,都反映出很强的逻辑思维。在化学反应过程的研究中,通过建立各物理量之间的数学模型反映其物理量之间的逻辑关系规律,同时采用物理学科的研究方法和手段来研究物质的性质、化学反应及变化过程中的物理量的测定和计算,从而总结出化学变化的规律、原理、定理、定律,为化学学科的科学研究和生产实践服务、为研究和发现新的化学反应和新物质奠定理论基础。在教学中,在引导学生学习和掌握基础理论的同时,还要教会学生学习基础理论形成和发展过程中蕴含的科学方法,更重要的是要教会学生学习科学家善于观察现象、发现问题和解决问题的能力,学习科学家在基础理论研究中的逻辑思维。

1.教学中突出科学研究方法的逻辑思维总结。物理化学理论和研究由于学科特点,逻辑规律较强。在基础物理化学教学中,将应用实例融入热力学研究方法、动力学研究方法、电化学研究方法、表面与界面研究方法的学习。在每个部分的学习中,教师要对科学研究方法作简单介绍,引导学生自主进行文献检索,并结合科研与生产实践的应用进行研讨式学习。通过文献检索和理论介绍,使学生初步了解了物理化学原理在各个领域的应用以及物理化学科学研究的方法。

如何培养科学的思维方式篇4

关键词:地方本科院校合作学习阅读教学批判思维培养策略

近年来,批判思维培养的研究已经越来越多地与英语教学研究相结合。批判思维是对观察、体验、反思、推理和交流过程中,收集或产生的信息进行积极有效地应用、分析、综合或评估的过程。它并非对一切事物进行无根据和主观的批判,而是基于理性分析和客观反思的思维。

培养学生的批判思维,是高等教育的重要目标。因为,批判性思维是创新的动力和基础,培养批判思维,是培养创新人才的关键。而对于地方本科院校非英语专业学生而言,多数学生能认识到学习英语的重要性,但是学习动机多为外部动机和工具性动机。高达95%的学生学习英语是为了拿到英语等级证书,找个好工作和考研。学生的内部动机不强,学习持久性不长。

而在现有教学环境中,许多老师仍把语言知识的讲解当作英语教学的目标,忽视语言思维能力培养的现象仍然普遍。本文针对这一问题,侧重探讨在地方本科院校大学英语阅读教学中,批判思维培养的教学策略,尤其是合作学习模式下批判思维培养的教学策略。

一、阅读教学中批判思维培养

阅读教学在高校英语教育中,一直以来都占有重要的地位,在大学英语课程设置中,也占了相当大的比重。英语阅读教学不仅是提高学生语言能力的有效途径,也是培养学生批判思维的有效途径。在培养批判思维的研究中,主要有两种取向:一是培养批判思维技能,二是培养批判意识。让学生自己批判地思考课题、教材、学习过程和他们所处的社会,使学生认识到自己是文化的创造者,发展批判意识。笔者认同批判思维的培养,既要培养学生的批判思维的技巧,也要培养批判精神,甚至后者更为重要。

近年来,许多学者对如何在合作学习中培养学生的批判性思维,进行了有益的研究。合作学习对批判思维培养的积极作用得到广泛的认可。合作学习能有效地推行民主性原则和参与性原则,能有效履行以交流为核心的讨论、对话、提问,使学生参与其中,成为批判性思维发展的重要途径。

二、合作学习模式下批判性思维培养策略

(一)合作学习与批判思维培养的关系

合作学习是“以小组学习为形式,旨在促进学生合作,从而达到最佳学习效果的教学方法”。合作学习中积极互赖和个体责任这两个核心概念,决定了在进行合作学习时,个体需要正确处理与他人的合作关系,集体研究和独自思考的关系。学习者必须承认他人的权利,接受与他人合作时难免产生的约束,这使得学习者必须具备应有的语言和文化意识、研究和启发技巧,以及社交技巧。学习者平等的参与民主决策,有利于自由的思考问题,培养自身的公正思维。学习中的积极互动,也使得学习者必须坚持理性、正确推理,有利于批判思维品质的培养。

批判思维的培养,能促进团队合作的有效性,它对过度服从别人的学习者,是有力的警告。学习者必须明白,在信息化时代,批判性是学生生存和发展的需要,也是培养创新精神和创新能力的需要,在合作中表明异议或提出不同观点并非对抗。在合作中,人云亦云,缺乏主见与一切以自我为中心,同样的危险。语言教育的目标不仅仅是促进学习者有效使用语言,还要推动学习者批判性的参与。合作学习者之间的协商不应该仅局限于语言输入和互动的习得知识,还应该融入参与者的期望和信念,身份和意见。

(二)培养策略

1.情景讨论式。教师在课堂上充分多利用多媒体课件,为学习者创设阅读文章中反映的文化环境和多形式、多层次的情景让思维摩擦与碰撞。以问题为导向,为学生的思辨、求异和创新搭建平台。

2.合作探究式。即学生进行小组合作,自己就某一主题搜集资料,自己发现疑点、难点,通过自我领悟去消除疑惑。在培养阅读技能和思维分析能力的同时,学生通过亲身体验,实现了对知识和技能的内化,充分发挥学生的首创精神,最终使学生有效实现对所学知识的意义建构。

3.读写结合式。教师可组织学生以小组为单位,就某一主题合作撰写专题报告、问题答辩、甚至阶段性学期论文等,把精读教学和泛读操练有机结合起来,精读课文要求扩大词汇知识,学习语篇结构与文本知识。而泛读操练,目的在于获取各种文化背景知识,从而提高阅读认知技能与创新思维能力,以读促写,读写结合。

三、批判思维培养中的问题梳理

(一)学习小组的建立

合作学习的基本教学形式是小组活动,教师可根据“组内异质,组间同质”原则灵活多样的将全班同学分为若干学习小组,每组6到8人。在课堂讨论中以小组为单位,每次要有不同的学生负责小组活动,对小组活动进行安排,资源共享,做好记录。

(二)教师的定位

在大学英语阅读教学中,要有效地培养学生的批判思维,教师自身必须具备一定的批判思维和批判阅读能力,掌握批判式阅读教学的基本原则和教学方法,这样才能对教材做出理性的判断和评价。教师需要进行高质量的备课,精心选择内容,刻意设计议题,要给学生充分的空间主动参与课堂互动。

(三)知识讲授与批判思维培养的平衡

针对学生的语言水平,如何平衡知识点的讲授与阅读分析讨论,尤为重要。在阅读课的教学中,教师如何能让所传递的知识、技能和思维方式被学生能动地、有意义地接受,很大程度上取决于课前所做的准备工作。课前准备不仅是教师的重要工作,也是学生的重要任务。在课前,教师可以让学生以小组为单位进行自主学习,就文章的字面意义进行解读,对知识点进行梳理,找出大家都有疑问的难点。与此同时,教师在课堂上要预留一部分时间,让学生就不懂的知识点进行提问,教师进行讲解。

(四)对批判思维培养的评估

批判思维能力不一定要通过固定形式的考试来测定,学生撰写专题报告、问题答辩、阶段性学期论文等,都可以作为评估的依据。学生在完成课堂讨论后,教师可以组织学生以小组为单位,进行小组内部成员之间互评。对于每一个小组所得出的问题解决方法,教师可以组织小组间互评。教师可以制定一套评估标准,就学生的观点是否具有创新性,是否能够引发思考等做出规定,使学生在评估中看到别人的优势,反思自我,并使批判思维能力进一步发展!

四、结语

在大学英语教学中,批判思维培养同自主学习、合作学习、语言交际能力培养的理念已是相辅相成,相得益彰。合作学习目前作为我国现阶段教学组织形式改革的主流,对学生形成批判性思维方式有很大作用。批判思维既是一种思维能力,也是一种人文精神。而合作学习,则帮助学习者学会如何开展意义协商以及如何参与到连贯一致的互动中来,从而产生有效的学习。

参考文献:

[1]安雪花,马莉.基于教学目标的语言学习思辨能力再思考[J].语文学刊,2012,(12):124-125.

如何培养科学的思维方式篇5

【关键词】初中数学教学;思维能力;培养

数学是一门较为严谨、逻辑性较强的学科。初中阶段,老师教学数学的过程中,帮助学生培养起逻辑性的思维能力对学生学好数学有着重要的作用。初中数学相对于小学数学在难度与深入上都有了加深,因此想要初中生学好数学,培养起其数学的思维能力是十分必要的。伴随着新课改的进行,应试教育的思想和教学方法逐渐转变为素质教育的教学理念和要求,在新的素质教育理念的引领下,初中数学教育越来越注重培养学生的思维能力。学生具备一定的思维能力,不仅对学好数学有好处,而且这种理性思维能力的建立对学生在生活实践中解决难题都能够提供意想不到的帮助作用。然而在现实中,由于受到传统理念和方式的影响,严谨的思维能力成为初中生需要迫切加强的必要学习能力。基于此,笔者根据自身的经验就如何提升学生的思维能力做出了分析和探究。

一、夯实学生的数学基本功

想要培养学生的数学思维能力,首先要做的一件事就是要夯实学生的数学基本功。只有在了解了基础的数学公式概念,掌握了必备的数学基本技能的基础上,数学的思维能力才会有真正的用武之地。数学的公式概念就是老师在课堂上重点要求学生掌握的内容,相信学生在通过作业等练习中也能得到巩固。而数学的基本技能就是笔者要强调的内容,初中生需要掌握的数学基本技能大致包括以下几项:运算技巧、推理演绎的技巧以及动手操作的技能。大体说来,运算技能是指根据数学基本公式定理完成数与式的运算、数学公式的基本变形、实数内容的加减乘除、开方、代数内容的加减乘除、开方、多项式的因式分解、解方程、函数的运算等等。推理演绎的技能是指从问题和目的出发,根据给出的已知的条件和信息,推断或证明出需要的结果,典型的有全等三角形、相似三角形以及特殊三角形等问题的证明。几何作图、图形设计、测量等内容则归结到动手操作的范畴。想要让学生逐一掌握这些技巧,老师需要加强演化运算的教学过程,引导学生一步步掌握数学基本技能。

例如,“证明无论k为何值,x2+(k+2)x+2k-1=0始终有两个不相等的实数根”。想要证明结果,可以从方程根的判别式出发,当判别式的结果大于0时,方程有两个不相等的实数根;当判别式的结果等于0时,有两个相同的实数根;当判别式的结果小于0时,方程不存在实数根的解。根据数学定理可以得出该方程根的判别式为k2-4k+8,将多项式配方可得(k-2)2+4,由此可证该方程始终有两个不相等的实数根。通过这样的数学推理题,就有效的考证学生对于根的判别式、配方法的了解以及运算、推理能力的掌握。

二、培养思维的灵活性,以发散性、多角度来思考数学问题

理性科学的思维包涵多种方式,其中发散性、多角度就是学生在学习数学时需要培养的思维能力。发散性思维既要求学生打破常规思维的局限,结合数学内容将思维方式向不同的方向延展,从中能够得出不尽相同的的问题解决方式。多角度的思考方式有异曲同工之妙,也能起到良好的锻炼学生思维能力的作用。

以这样的教学例题来有效引发学生的思考,在平常遇到的其他数学问题中学生也会受老师的启发,以多角度去对待问题解决问题,从而起到锻炼数学思维能力的良好效果。

三、注重培养学生的创新探究思维

在培养学生的数学思维时,创新探究思维是十分值得重视的。学生从自身所学的知识点出发,引申到未知的领域,这就属于探究创新的范畴。老师在教学的过程中,引导学生进行积极的思考,凭借已有的数学基础,带领学生以直观的猜测和想象,开辟出未知的知识新天地。这样的猜测方式往往能够使人有独到的见解,在数学学习中做出大胆的决策,这对于培养学生的思维能力有着极大的帮助。在平常遇到数学难题时,老师就应当鼓励学生进行深入的探究,以自己所能想到的数学方法积极的解决问题,从而既锻炼了学生的思维能力,也培养起学生的数学探究兴趣。

数学思维能力的培养对学生学好数学,增强数学知识的应用能力有着重要的影响。因此老师在日常教学时,从学生学习的具体情况出发,有意识的采取科学方法进行引导教育,从而帮助学生在学习的过程中,培养起应当具备的理性思维能力,为学生今后开展学习打下良好的基础。

【参考文献】

[1]姚建国.如何在初中数学教学中拓展学生的思维能力[J].中华少年,2016(23)

如何培养科学的思维方式篇6

[关键词]科研实践;科技创新;大学生培养

[中图分类号]G64[文献标识码]a[文章编号]2095-3437(2017)06-0139-03

21世纪是知识经济的时代,也是以创新人才为特征的时代。构建高校创新人才培养体系,培养高素质创新人才,是高等院校需要解决的问题之一。培养和提高大学生的科技素质,对学生传播科技知识、科技方法,培育科技精神,并提高学生科技实践能力是高校培养学生整体素质的一个重要层面。开展科研实践活动,丰富活动内容,搭建科研实践平台,拓宽学生视野,是激发学生创新热情,增强创新意识,培养创新精神,锻炼创新能力,提高科技创新素质的重要途径。

一、国内外大学生科技创新能力培养模式现状

国外大学生培养模式大多是密切结合国家经济、社会发展的需要,始终坚持知识、能力、素质的辩证统一,并将其严格贯穿到教育的全过程。加强创新实践能力培养已成为国外大学的普遍做法,并成为大学制度化理念的一部分,代表了大学人才培养模式的改革方向。

美国培养模式主要特点是“产―学”模式,大学与企业合作紧密,创新活动内容广泛,并且高校与政府均为学生提供了良好条件。大学生不仅能接触到生产领域的各类问题,而且其创新更具针对性和应用性。日本培养模式与美国类似,它强调政府行为,高校、产业界双方承担教育责任,实行产学研合作教育、高校科技创新的制度化和规范化。德国培养模式是培养理论型、应用型人才双管齐下,在服务社会的同时,真正做到理论联系实际;德国创新平台面向产业集群,围绕产业为中小企业提供科技创新服务。[1]

国内高校大多采用双轨制实践教学培养模式培养学生。所谓“双轨制”,是在本科教学大纲、教学计划之内的一些实践教学活动(如:课程实验、课程设计、认知实习、生产实习)等基础上,不断扩展第二课堂(本科导师制、科研训练计划、学科竞赛等)。在丰富学生课余生活的同时,利用多样化的形式,在潜移默化中不断提升大学生的实践创新能力。[2]国内绝大部分重点大学如清华大学、上海交通大学、华中科技大学、四川大学等均采用制培养学生创新能力。然而,国内产学研平台的发展水平与国外优秀大学产学研平台差距甚大,比如国内企业忽视合作平台,不承担任何教育责任,易敷衍了事;高校亦对产学研认识不足,单纯将其看作解决学生实习问题的途径。

近年来,很多高校或学生自发组织形成了一些科技创新团队,这些团队是为了提高大学生创新能力,实现学习和科研目标而由相互协作的个体所组成的群体。创新团队能够以多方位、多层次的培养方式来培养学生,对大学生创新意识、创新思维和创新精神以及团队协作精神进行系统培养,这种模式也成为近年来培养模式研究的热点。

二、科研-竞赛-企业实践“三位一体”科技创新能力培养模式

借鉴国外的培养模式,结合国内高校的实际情况,2011年9月,华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室FoCUS团队(以下简称“FoCUS团队”)提出“通过科研提升学生科研素质与能力,通过竞赛培养学生创新发散思维,最后走进企业实践检验学生创新能力与科研能力”的系统人才实践能力培养模式。三年来,FoCUS团队在这种科研―竞赛―企业实践“三位一体”科技创新能力培养模式上不断探索,逐渐形成具有自己特色的人才培养体系。

(一)科研项目:提升学生科研素质与能力

“通过科研项目培养学生科研素质和能力”是FoCUS团队学生培养的特色之一。一提到科研,多数人想到的是教授、研究生,很少人会想到本科生。然而FoCUS团队却是一个以本科生为主的人才培养平台――以本科生为主体,本科生自主选题,自主立项,自主实施,由研究生给予指导,以项目为导向的培养模式是团队的核心。

与竞赛不同,科研项目有它的特点,那就是必须要有严谨的科研素质和思维。项目周期长,对细节要求高,任何部分都要求做到精益求精。项目实施的每个过程都有严格的规范,大到项目立项、计划实施,小到零件命名、制图等。以团队中桥梁检测项目为例,队员们会为一个零件是设计成L型还是H型而持续讨论、论证。如此严格是因为团队要求任何一处设计都要求有根据,任何一个部件的选型都要有理由。队员们经过这样的一个过程,慢慢地、自然而然地就培养了一种严谨的工程习惯和思维,思考问题更加全面。

(二)科技竞赛:培养学生创新发散思维

大学生科技竞赛活动是增强大学生创新意识,开展创新实践,培养学生的创新精神的重要途径。大学生科技竞赛对于高等院校提高办学质量,培养应用型人才,创造市场经济效益等方面具有重要的作用。[3]

FoCUS团队提出通过比赛培养学生创新思维,并将此作为团队的人才培养模式之一。团队通过鼓励和指导队员参与竞赛,通过竞赛锻炼队员专业知识与实践的结合,培养队员运用专业知识和自身素质解决实际问题的能力,提升队员的创新意识和实践精神,并在竞赛实践中练就队员们的协作意识、团队精神、组织能力和竞争实力等综合素质。竞赛是团队培养高素质人才的重要途街一。

以团队队员曾参加过的挑战杯为例。在参加挑战杯前,队员们调研发现现有的桥梁裂缝检测多采用车载式桥梁裂缝检测车载人进行检查,这种检测方式设备笨重、成本大、时间长、安全性差。队员们提出利用小型机器人替代大型桥梁检测车,利用机器视觉替代肉眼检测实现桥梁裂缝精确定位。然而,这其中有许多问题,如机器人如何吸附在桥面上、机器人吸附之后如何移动、如何跨越桥面上的障碍物、如何实现视觉检测、如何传输数据、如何减轻机器人的重量、如何避免误判等。队员们发散思维,去发现、分析和解决作品中出现的各种问题,提出相应解决办法,最终成功地研发出一台吸附攀爬式桥梁裂缝检测机器人,开发了与之配套的软件系统,并凭借该作品夺得了湖北省挑战杯一等奖、美新杯华中赛区一等奖、东莞工研杯特等奖等奖项。

(三)企业实践:检验学生实践能力与科研能力

现代高等教育强调人才培养、科学研究、社会服务三大功能。服务社会的重点之一就是服务企业。中小企业目前大多处于转型升级阶段,但是目前大多中小型企业由于缺乏相应的科研技术支持,与经济转型的要求形成强烈矛盾和差距。对于中小企业科研技术不足的问题,高校科研院所拥有最为丰富的科研资源。对于高校方面,大学生虽然有一定的科研技术能力,有实力的高校的科研团队众多,但高校学生和科研团队缺少一个平台实现理论与实践的结合,普遍存在大学生素质与企业需求不匹配的问题。鉴于上述背景,FoCUS团队在2012年至2014年连续三年赴企业进行社会实践活动。截至目前,团队赴中小型企业暑期实践队进行了社会实践活动3次,服务企业10家,累计共有56人次参与,帮助企业完成近30项课题。

该实践活动具体形式是由具有工程实践经验的本科生组成的小分队赴中小企业生产一线做研发,吃住在企业,在车间发现问题、解决问题,以企业实际项目、实际问题为导向开展活动,有别于传统的“大集体参观大企业”的实习模式。

通过该实践活动将学生所学的理论知识与接触的实际现象进行对照、比较,把抽象的理论知识逐渐转化为认识和解决实际问题的能力。团队成员通过实践活动能明确自己目标和肩负的责任,对企业运作、产品需求、沟通交流等方面有更加清晰的认识,培养企业追求的高可靠性、低成本性的收敛思维,检验大学所学理论知识,检验通过竞赛和科研项目培养的创新能力与科研能力,从而使他们在很短的时间里就能获得高效的能力提升。真正实现将大学生成长与小企业发展相结合、大学生创新与小企业需求相结合、大学生资源与小企业转型相结合。

(四)规范化、常态化、多样化管理体制,营造创新环境

科研―竞赛―企业实践“三位一体”科技创新能力培养模式在FoCUS团队中得到发展,并不断完善和延续,其生命力背后是一整套规范化、常态化、多样化的管理体制作为支撑。团队项目严格按照项目立项、市场调查、方案设计、加工制造、项目验收的规范进行,相比较以比赛为导向,队员更能够了解一个项目的具体流程,养成良好的科研习惯。团队坚持日报、周报和月报制度,项目组每周进行组内例会,例会中检查工作、交流问题、提出方案、总结经验,例会后进行总结,制成日报,记录项目进行的过程;每周所有项目组集中汇报,并由团队指导委员会现场指导;月末会将团队本月所有项目组工作汇总,制作团队月刊。此外,团队还有相应的管理制度,包括招新制度、预备队员、正式队员和骨干队员的三级队员梯度制度、队员培训制度等,这些制度保证了团队人事安排、队员梯队、老队员带新队员等,保证了团队发展的均衡性和持续性。

四、总结与展望

在科研―竞赛―企业实践“三位一体”的培养模式中,通过参与科研项目,大学生培B和形成了严谨的工程习惯和思维,提升了科研能力。通过竞赛,大学生促进了自身专业知识与实践的结合,培养了运用专业知识和自身素质解决现实问题的能力,提升了创新意识和实践精神,并在大赛的实践中练就了协作意识、团队精神、组织能力和竞争实力等综合素质。最后通过企业实践,大学生可以实现自身素质与企业需求的匹配,明确自己目标和肩负的责任,对企业运作、产品需求、沟通交流等方面有更加清晰的认识,培养企业追求的高可靠性、低成本性的收敛思维,从而进一步检验通过竞赛和科研项目培养出的创新能力与科研能力。综上所述,这一模式具有很强的可操作性和指导意义。

[参考文献]

[1]陈晓华,王德润.德国科技创新平台建设特点与启示[J].安徽科技,2014(4):54-56.

[2]金翠云,汪晓男,李大字.多模式培养大学生实践创新能力的探索与研究[J].中国电力教育,2013(17):106-107.

如何培养科学的思维方式篇7

【关键词】小学数学;逻辑思维;课堂气氛;概念

要在小学数学课堂上培养学生的逻辑思维能力,教师要在教学活动中指导学生在课堂上积极发言,说出自己的迷惑之初,课堂教学的进程就其本质来说是师生思维共同活动的过程,是培养学生思维能力的过程。课堂教学的进程就其本质来说是师生思维共同活动的过程,小学阶段是学生逻辑思维能力发展的重要阶段。

一、小学数学教学中培养学生逻辑思维能力的问题

1.小学数学教材中知识呈现跳跃性,影响学生的思维发展。逻辑思维的培养需要通过语言表达出来。在小学数学教学中,文本中的知识是通过语言展现出来的,文本语言表达具有简洁性,知识呈现具有跳跃性,制约着学生逻辑思维能力的发展。教师在备课的时候,需要根据学生的学习状况与教材内容,通过丰富的语言形式,将知识更好地表达出来,帮助学生更好地理解。老师需要在跳跃性的知识中间架起桥梁。例如在学习“直线、线段与射线”的认识的时候,这两个公理“两点能确定且只能确定一条直线”和“两点之间线段最短”,教师不能够要要学生简单的记住这两个公理,要引导学生自己动手操作、动手演示的方法,引导学生自己构建知识体系,缩短这种跳跃性,培养学生的逻辑思维能力。

2.教材结构与学生知识结构存在差异,制约学生的逻辑思维能力。小学的数学教材呈现的知识具有一定的学科特点,抽象性、概括性、复杂性等等,学生的认知水平发展还不够成熟,不能够充分的有效的理解知识,这种知识结构制约了学生的逻辑思维的发展。

二、小学数学课堂逻辑思维能力的培养策略

1.活跃课堂气氛,促进学生思维的主动性。只要能注意问题情境的创设和意境的展现,营造和谐民主的氛围,就可以调动学生学习兴趣。而兴趣是最好的老师,只有调动学生的学习兴趣才能使之产生参与的欲望,产生主动学习的责任感和愉悦感。实践证明,教师不仅要激发学生的心灵深处的求知欲望,而且要让学生在参与中获得成功的情感体验。这样才能使学习产生强大的内驱力,学生的思维才能得到发展。教师给学生的爱有助于师生情感的沟通。学生则会由于对教师的爱而迁移到对学科的兴趣。同时教师对学生的适当的激励也有助于学生获得学习的动力,会使学生进一步产生对学习兴趣。教师的教学艺术是激发培养学生的兴趣的重要环节,在课堂教学应想法设法,根据教材特点,学生的年龄及个性特点,以教材为载体,以能力培养为主要内容,运用灵活方法,来激发学生学习兴趣。简而言之,学习兴趣是发展思维的重要因素之一,它可以使学生在学习的活动中产生神奇的力量,因而是学生参与教学的前提。学生对学习内容产生浓厚兴趣时,会十分专注于学习内容。自然会激发学生的思维能力的提高。

2.讲清概念,建立学生思维的整体性。抽象逻辑思维是指掌握概念并运用概念组成判断,进行合乎逻辑推理的思维活动。由于小学生语言区域狭窄,能理解语言的能力有限,在数学语言方面缺乏训练和讲解,而数学的逻辑思维与语言也是密切相关的,因此,在教学中要重视概念教学,讲清每个概念每个算理。对于那些容易混淆的概念,可以引导学生通过辨别对比,认清概念之间的联系与区别,在同化概念的同时,使新旧概念分化,从而深刻理解数学概念。通过变式教学揭示并使学生理解数学概念、方法的本质与核心。例如:什么叫等式?等号左边的数值与等号右边的数值相等的式子叫做等式。等式的基本性质:等式两边同时乘以(或除以)一个相同的数,等式仍然成立。什么叫方程式?答:含有未知数的等式叫方程式。什么叫一元一次方程式?答:含有一个未知数,并且未知数的次数是一次的等式叫做一元一次方程式。这几个概念对于学生来说都很容易混淆,或者学生只会做题而不理解概念,这对以后的数学逻辑思维发展有很大的影响,不懂概念,如何能理解逻辑思维的要求。在小学数学教材中的概念,根据小学生的接受能力,表现形式各不相同,其中描述式和定义式是最主要的两种表示方式。这些都是很容易让学生理解的,所以讲清概念对逻辑思维有很大帮助。

3.加强训练,举一反三,培养发散性思维。课堂练习是小学数学教学的一个重要组成部分,学生将所学到的知识在实践中加以应用,检验自己对所学知识的理解程度,给教师反馈信息,以便教师进行纠错和指导。教材上传统的习题,可以使学生掌握熟练的解题技能,但为了培养学生的思维品质,提高学生的创新能力,数学教师还会适当编设一些课堂练习题。教师在对待学生课堂练习上要注意以下几点:应在重点练习题的解题依据处设问;在解题错误的错因处设问;在提示知识内在联系,探求知识规律处设问;在易混知识处设问;启发学生如何综合运用新旧知识;引导学生进行思维转折;在各个环节的衔接处做到承上启下。习题训练的重要性自然无需赘述,关键是在融会贯通。数学学习,一定避免出现做一题会一题的死套,重要的不是练习中个别出现的答案,而是具有普适性的思路方法,举一反三,人尽皆知,就是使学生所学的新知与旧知发生联系,培养学生举一反三、闻一知十、触类旁通的学习能力,有助于提高记忆和学习效率,发展学生综合运用的能力。在这一过程中就是逻辑思维中发散思维的培养,发散思维是求异思维,它从一点出发,沿着多方向达到思维目标,是创造性思维的最主要的特点。它不强调事物之间的相互关系,也不追求解决问题的唯一正确答案,采用探索、转化和变换、迁移、组合和分解等方法,从同一问题沿不同的角度思考,提出不同答案。培养这种思维能力,有利于提高学生学习的主动性、积极性、求异性、创新性,因此在教学中,要加强对学生发散思维的培养。

三、结论

在数学课堂上培养学生的逻辑思维,教师在教学过程中要善于运用各种教学方法激发学生对数学学习的兴趣,提高学生学习的效果和水平,初步逻辑能力的形成,很大程度上取决于教师的引导是否到位。判断学生逻辑思维的提高即对事物观察、比较、分析、综合、抽象、概括、判断、推理的能力,采用科学的逻辑学法,准确而有条理地表达自己思维过程的能力。老师在这方面要多加关注学生。

【参考文献】

[1]李根.如何在小学数学课堂中培养学生的逻辑思维探析[J].中国科教创新导刊,2014.42(06):32-33

如何培养科学的思维方式篇8

[关键词]计算机基础教学计算思维能力培养教学方法

[中图分类号]G642;tp3-4[文献标识码]a[文章编号]2095-3437(2014)18-0176-02

在计算机基础教学中,计算思维的作用与地位日益突出。有针对性地培养学生计算思维能力成为计算机基础教学的重要目标,为此,需要彻底转变传统的计算机基础教学方式,向以培养学生计算思维能力为主的教学方向转变。

一、正确认识计算思维

计算思维指的是通过运用科学的计算机概念设计系统,求解问题,理解人类行为的综合性思维活动。计算思维具有概念化特性,并不具备程序化特性。计算思维并不是科学家才有的思维方式,而是每个人都应该具备的一种思维。

计算机基础教学旨在培养学生的抽象思维、逻辑思维以及一定的编程能力。因此,如何更好地培养学生的计算思维能力,成为教学中的重要问题。

二、计算机基础教学的现状分析

(一)计算机基础教学内容比较单一

现阶段文科生的计算机基础教学,还是停留在计算机基本操作知识的讲解以及办公软件的基本应用层面。理科生的计算机基础教学是在此基础上加入了部分C语言程序设计内容。基础教学内容无法与信息化发展水平相适应,这也会导致学生对信息技术以及计算机理论的忽略。从整体上来看,教学知识体系不完善、内容比较单一,导致学生们无法深入、全面了解计算机科学,更谈不上计算思维能力的培养。

(二)教学模式滞后

现阶段,计算机基础教学中存在着很多弊端。受到传统应试教育的影响,教学方法比较死板、机械化,学生处在被动接受知识的局面。课堂教授结合上机练习的操作方式,在信息高度化发展的今天显得非常单调,导致学生缺乏计算机学习的兴趣,不愿意进行深入探究。这种滞后的教学模式,是我国计算机基础教学中普遍存在的重要问题。无法调动学生计算机基础学习的主动性与积极性,就无法对学生进行归纳抽象能力、逻辑思维能力的培养,大大限制了学生们计算思维能力的培养与发展。与此同时,受到课时计划的限制,部分重要内容无法深入讲解,本末倒置,无法更好地提高学生的综合素质与创新能力。

(三)计算思维能力培养的教材缺失

现阶段的计算机基础教学中,理论性知识仍旧是考试的重点,而且教材教学内容非常枯燥、单一,缺乏不同课程之间的交汇贯通,缺乏交叉、边缘知识的拓展延伸。日常教材教学中,无法调动学生学习、研究的积极性,更无法启迪学生打开思维,站在更深刻、更抽象的层面认识、理解、学习、掌握计算机科学。这样就会导致学生仅学到皮毛知识,无法做到举一反三、融会贯通。

三、计算机基础教学中培养学生计算思维的具体策略

(一)回归式教学策略

计算机科学是一门逻辑性、抽象性较强的学科,需要学生具备较高的抽象思维能力,能够站在计算机科学角度,将实际问题抽象成为计算机语言、符号。因此,计算机基础教学中,应该锻炼学生们按照计算机科学思维去认识问题,发现问题,解决问题。但是,对于大多数初次接触计算机科学的人们来说,比较欠缺这种抽象转化能力,很难理解比较空洞、抽象的知识。一般来说,学生们刚接触到计算机科学时,会有一定困难,对于计算思维方式,感到无从下手。在面对一个问题时,学生是站在“解决”的角度考虑的。针对这种情况,我们需要将计算机基础教学回归到实际生活中去。在实际教学过程中,为了进一步提升学生们的学习兴趣,可以加强与实际生活之间的联系。从本质上来讲,计算机科学中的大部分理论、知识都是来自于我们的实际生活。所以说,在实际教学过程中,需要回归到问题本身,结合理论的原型循序渐进的进行讲解,更好地指导学生们运用自己的思维解决这些问题,然后带领学生们认识计算机是如何讲解这部分问题的。通过回归式教学模式,使得抽象、晦涩的理论知识变得更加贴近生活实际。回归教学是一个从实际到理论再到实际的循环过程,指导学生的思维层次不断提升,从抽象的角度去解决计算机问题。大量教学改革实践证实,回归式教学模式,对于培养学生的分析能力、抽象思维能力与建模能力具有重要作用。

(二)积极转变教学观念,构建“计算思维导向”的教学模式

在计算机基础教学中,笔者建议积极转变教学观念,构建“计算思维导向”的教学模式,这种教学模式侧重于计算思维能力的培养以及对计算机设计思维的理解。计算机基础教学的重点就是在教学过程中,潜移默化的培养学生们新的思维方式,指导如何通过计算机科学基本知识进行问题的求解、系统设计以及行为理解,换句话说,就是建立计算思维模式。鉴于此,我们应积极改变传统的侧重于知识讲解的教学模式,尝试通过思维导图模式进行知识的归纳与总结,有意识的通过探究式教学模式“提出问题、探究问题”介绍计算机基本的理论知识,强调折中、并行、回溯等计算机思维方式,并加强与知识之间的联系。比如说,在学习计算机存储管理相关知识时,笔者采用了思维导图模式,用中央处理器,内存,虚拟内存,磁盘存储器进一步体现了计算机系统中容量与速度折中思想。比如说,讲解计算机编码时,呈现“0”、“1”二进制编码,数值的编码,字符的编码,汉字的编码,声音的编码,黑白图像的编码,彩色图像的编码,视频的编码。通过这种思维导图,可以更好的帮助学生们建立流畅、完善的知识系统。通过对所学知识的归纳与演绎,进一步彰显了计算机基础教学过程中对学生计算思维能力的指引。

(三)发散式教学模式

计算机基础教学的使命,一方面是让学生们掌握全面的计算机操作技能,一方面还担负着培养学生计算思维的重要使命。因此,在计算机基础教学中,教师应彻底摒弃传统“照本宣科”的教学方式,加强知识的整合,不局限于课本,不仅讲解知识的内涵,还需要扩大其外延,进一步扩大学生的知识面。比如说,在计算机基础教学中,经常会涉及图论、计算几何、离散数学等工具,教师可鼓励学生自学,也可以进行适当讲解,这样就避免了因教学内容的局限性所给学生们带来的学习困惑。发散式教学,通过举一反三的过程,站在计算思维的角度去思考问题,真正从传统的物理思维与数学思维中转换过来,进一步养成计算思维的能力与习惯。通过发散式教学模式,一题多解,进一步提升学生思维的创新性与灵活性。与此同时,在完成计算机基础教学课程之后,应该积极鼓励学生完成综合性强、应用性强的习题。在解决应用型问题的过程中,进一步培养学生的计算思维能力。通过应用型问题的设计与解决,将复杂的问题进行深入抽象,并在计算机上自动运行,进一步体现了计算思维其自动化与抽象化的本质,更好地指导学生探究解决问题的具体方法、思路与能力,全面提升学生的计算机综合素养。

(四)加强计算思维与实践的融合

计算机基础课程是计算机专业、非计算机专业、理科类专业、文科类专业都需要开展的重要课程。计算机基础教学的重要目的就是让学生们在计算机知识的学习过程中,积极探究计算机与其他学科之间的密切联系,与此同时,辅助学生们更加游刃有余的学习其他课程。对于专业问题的解决,应在计算机基础技术的指导下进行。针对不同专业开设计算机基础课程过程中,应该积极构建与其专业相对应的案例或者模型,进而促进各个专业学生进行深入学习。对于案例或者模型的应用,能够充分培养学生们的专业思维能力,进而促进学生们养成有效解决问题的思维,将问题的重点、关键剖析得更加深刻,从而加深学生们对专业知识的全面掌握。

综上所述,本文针对计算思维的概念、特点以及计算机基础教学现状入手分析,从四个方面:回归式教学策略,积极转变教学观念构建“计算思维导向”的教学模式,运用发散式教学模式,加强计算思维与实践的融合,详细论述了计算机基础教学中培养学生的计算思维的具体策略,希望为广大计算机教育工作者带来一定帮助。

[参考文献]

[1]教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会.高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求[m].北京:高等教育出版社,2009(2).

[2]于晓强,赵秀岩,闫丕涛.计算机程序设计课程中计算思维能力的培养[J].计算机教育,2011(13).

[3]朱鸣华.计算机基础教学中计算思维能力培养的探讨[J].中国大学教学,2012(21).

如何培养科学的思维方式篇9

关键词:非计算机专业;计算思维;能力;培养策略;教学研究

1计算思维

2006年3月,美国卡内基·梅隆大学周以真教授定义了计算思维:计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。它的提出引起了国内外学者和教育界人士的高度关注和重视,并从学术研究和教学研究层次上进行研讨和不断探索,分析了计算思维的基本涵义和基本特征,指明了计算思维能力培养的思路和教学改革的方向。2008年6月,美国计算机科学技术教师学会在网上了得到美国微软公司支持的《计算思维:一个所有课堂问题解决的工具》(Computationalthinking:aproblem-SolvingtooloreveryClassroom)报告,对计算思维的基本涵义的理解进行了总结。英国计算机协会(BritishComputerSociety,BCS)组织了欧洲的专家学者对计算思维进行研究并提出了欧洲行动纲领。中国科学院李国杰院士主持撰写的《中国至2050年信息科技发展路线图》认为计算思维是克服“狭义工具论”的有效途径,是解决其他信息科学技术难题的基础。桂林电子科技大学计算机与控制学院董荣胜教授对计算思维在学术层面上进行了深入的研究,中国科学院院士陈国良教授提出了计算思维能力的培养新思路和新模式。

计算思维是信息科学高度发展的产物,是新的概念。董荣胜教授等专家从学术研究角度针对计算思维进行了深入研究,清晰地阐述了计算思维的内涵,明确了计算思维的基本特征。那么,如何通俗、简单地理解计算思维,进而更广泛地推广,使其能被更广泛地接受和认可呢?文献给出了一个比较贴近生活且通俗的定义:计算思维是指受过良好训练的计算机科学工作者面对问题习惯采用的思维方法。面对同样的问题,具有良好数学思维者会习惯于考虑量之间的关系,建立数学模型(函数)来分析和解决问题;具有良好计算思维者习惯于设计流程图,借助计算机来分析和解决问题。计算思维能力培养的核心是要转变教育观念,从教学内容到教学方法与手段上将计算思维有意识地融入课堂教学中,潜移默化地培养学生构建基本的计算机文化素养的思维能力、学习能力和研究能力。

2计算思维能力培养的现状

计算思维能力的培养是一个潜移默化的过程,需要在长期、系统地学习中积累而成,并不能通过一门课程在短时间内形成。高校计算机专业设置了成体系的、有助计算思维能力培养的课程,而非计算机专业并没有为此开设成体系的课程,往往只是在第一学年开设一或两门计算基础课程,这就对计算思维能力培养提出了挑战。陈国良院士、李廉教授等专家学者认为,计算机基础课程是训练计算思维的最重要且最好的课程。这样,非计算机专业计算思维能力培养的重任就落在计算机基础课程上。如何在有限的时间内,通过有限的课程教学来培养学生的计算思维能力就成了一个在计算思维能力培养教学研究中亟需解决的问题。当前,我国大多数高校中的计算机基础课程在计算思维能力培养方面还是无意识的,甚至是缺失的,没有重视学生计算思维能力的提高,片面和过度地强调计算机应用技能的提高。学习过程就是学生机械模仿教师操作步骤的过程,教学中没有启发学生独立思考和领会计算机科学的精髓。在这种情况下,课堂上的教学内容主要就是将计算机当作一种工具向学生介绍并讲解其应用方法,学生会因为枯燥的演示及简单操作而轻视该课程的教学内容,失去学习兴趣,导致最终的学习效果与预期落差较大。

计算思维能力培养最终还是要以课堂教学为着力点,在教学活动中实现计算思维能力的逐步提高。笔者从教学研究角度探讨如何在有限时间内通过有限的课程培养学生初步的计算思维能力。

3计算思维能力培养策略

计算思维能力涵盖了基于计算机科学基本概念、方法和思想的思维能力、学习能力和研究能力,不仅要能够应用计算机科学的基本概念、方法和思想去分析和解决问题,还要能够运用其去自主学习和开拓性地研究。对于非计算机专业,在教学中不仅要突出计算机科学基本概念、方法和思想的理解,更要教会学生运用已学的概念、方法和思想去开展后续的学习。学生掌握了这些知识并具备了自主学习的能力才能在后续的学习和实践中体会计算思维的本质,并将其内化于思维中进而逐步形成计算思维。在课堂教学方面,采用什么样的策略来促进学生有效地形成计算思维是计算思维能力培养的焦点。

3.1突出计算机科学基本概念、方法及思想的理解

计算思维的本质是抽象和自动化。只有掌握了计算机科学的基本概念、方法和思想这些抽象的内容,才能理解计算思维的本质,才能在实际应用中习惯性的运用其解决问题。非计算机专业开设的计算机课程较少,要想培养学生的计算思维能力,首先要培养学生运用计算机科学基本概念、方法和思想自主学习的能力。因为受到课时和教学内容的限制,很多内容需要学生自主学习,具备自主学习能力才能学习和掌握到更丰富、充实的知识,从而构建完整的计算机科学的知识体系。在完整的计算机科学知识体系基础上,从全局高度理解计算机科学的精髓,更有利于计算思维能力的形成。

在教学中突出计算机科学基本概念、方法及思想的理解,相当于将计算机科学的一般规则传授给学生。学生掌握了这些一般规则后能更容易地去解决实际应用中的复杂问题。相反,如果在课堂教学中将计算机作为一种工具去灌输,学生的视野也将局限于应用计算机去实现某些具体的任务,从而对来自交叉学科的复杂问题望而却步,更谈不上在自主学习能力基础上形成计算思维能力。

在计算机科学基本概念中,变量是最基本的概念。对变量概念的理解是学习计算机科学最基本的要求,否则学生无法开展后续自主的学习,更谈不上更深层次地理解计算机科学的精髓。笔者在教学过程中发现,相当一部分学生在学习计算机基础知识时感到困惑,换句话讲,就是没有入门。学生自己的认知与课本内容不一致,往往强迫自己去认同课本上观点或者死记硬背知识点,造成虽然也很努力地学习但总感觉“飘”在课本上的现象。长期这样的累积造成学生学习负担很重,失去学习兴趣。究其原因就是基本的概念没有掌握,很多学生刚开始学习计算机科学时总是拿数学思维来套用,造成理解上的偏差并形成困惑。例如,在变量的理解上,总是习惯地运用数学思维从数学角度去理解和认知变量,而忽略了计算机变量的本质。变量的定义是:“在程序运行过程中可以改变值的量。”理解变量时不仅要理解变量名、变量值及变量地址的含义,还应理解变量表达式与数学等式的区别。变量表达式代表计算机执行的某个行为,数学等式代表一种状态(某个量与其他量是相等的)。例如,数学等式f(x)=ax2+bx+c,表示f(x)与ax2+bx+c是相等的;计算机科学的表达式:

t=a;/*第1步:变量a的值赋给中间变量t(备份变量a的值);*/

a=b;/*第2步:变量b的值赋给变量a,变量a原来的值被覆盖;*/

b=t;/*第3步:中间变量t的值(变量a的原始值)赋给变量b*/

功能是实现变量a、b值的交换,执行过程见图1。理解诸如这样的基本概念能帮助学生跳出惯性思维,养成计算思维习惯。

3.2基本技能掌握与计算思维能力培养有机结合

当前,高校非计算机专业计算机基础课程教学的基本指导思想是:以实践性和实用性为原则,突出应用、强化技能。在教学过程中将计算机作为一种实用工具,重点讲解计算机软、硬件的使用方法或操作步骤。这种将计算机作为工具的教学思想,过度强调计算机本身的技术应用,很少将计算思维融入教学中,很大程度上造成了计算思维能力培养的缺失。因此,学生的学习任务就是机械地模仿教师演示的过程,即使掌握了这些具体的操作过程,在遇到实际问题时却无法灵活应用。一个典型的实例:一些学生学习过网络技术基础和浏览器的使用方法,却不知道如何在网络上准确地查询资料或有效地寻求帮助。

计算机基本技能是计算思维能力培养的基础,是以培养计算思维能力为核心的计算机基础教学过程的一个环节。因此,我们应从全局角度审视计算机基本技能在整个计算思维能力培养过程中的地位,过度强调基本技能会造成学生缺乏自主探索和思考,忽略了基本技能的掌握,导致学生无法很好地在实践操作进一步认知和领会计算机科学的核心思想。在教学过程中,将基本技能的掌握和计算思维能力的培养有机地结合起来,有意识地将计算思维融入基本技能的训练中,启发学生思考,引导学生探索,逐步培养计算思维能力,是培养计算思维能力的科学途径。学生在学习计算机基本技能过程中加深了基本概念的理解,同时,在掌握基本技能基础上能更好地发挥主观能动性和想象力,并促进计算思维能力的形成。

3.3重视实践教学环节设计

在非计算机专业中,特别是文科专业,学生的计算机基础比较薄弱,在计算机基本概念的理解、方法的应用及思想的领悟方面存在一定的难度,且由于课时和教学内容的限制,基本概念、方法和思想无法系统地、详细地讲授,更是在一定程度上增加了学习的难度。为有效地提升学生学习效果,我们在教学过程中要重视实践环节的设计,学生通过科学的实践操作训练能够更好地理解抽象的概念、方法及思想。实践教学环节的设计不仅包括实验内容的安排,还应考虑学生的认知能力和习惯,规划实验流程和形式,以激发学生的学习兴趣,提高学生的学习效果。这就要求教师更认真地分析学生的特点,全面把握知识体系,科学规划实验内容,恰当选择案例,生动设计实验形式,打造能够训练基本技能、启发学生思考的实践教学平台。

《不插电的计算机科学》是一本面向青少年的信息科学普及教材,通过一些既有趣又容易的活动来达到学习计算机科学的目的。不同于传统意义上的计算机实用教程,该教材着眼于计算机科学基本概念、方法及思想,生动地展示计算机工作原理和流程,让学习者理解新技术原理,开发学习者的计算思维,提高解决问题的能力。关键是该书不必用到实体计算机就能让学习者理解和掌握计算机基本概念、方法及思想。该教材中的实践教学理念、实践教学环节设计及案例选择等方面的经验值得我们借鉴和学习。

4计算思维能力培养的实践

要将以重技能培养的教学转变为以培养计算思维能力为核心的教学,首先要更新教学理念。更新教学理念包括教和学两个方面:一方面,教师要切实为提高学生计算思维能力而开展教学活动,构建基于计算思维能力培养的教学模式;另一方面,学生要重视教学内容的学习,认真思考,积极探索,这就要求教师付出更多的劳动去思考和设计能促进计算思维能力形成和提高的教学内容、方法和手段,也要求学生放弃简单、机械模仿的学习习惯,高度认识计算思维能力的重要性。教与学相互配合,相辅相成,共同提高教学效果,从而促进非计算机专业学生在有限时间内较快地形成计算思维。

其次,要全面梳理和优化教学内容,做到详略得当。非计算机专业和计算机专业在课程设计上有很大区别,相比较而言,非计算机专业开设的课程很少且不成体系,课堂教学时间也十分有限,对计算思维能力的培养提出了重大挑战。因此,对于非计算机专业的教学内容安排就不能像计算机专业那样全面和系统地讲授,必须在继承现有教学内容基础上全面、科学地进行优化。基于计算思维能力培养理念,重新审视教学重点内容,突出能体现计算机科学核心思想内容的讲解,删减工具软件的演示教学。因此理论课堂上重点讲授计算机科学的重点概念、方法和思想,突出计算思维能力的培养,少讲甚至不讲工具软件的使用方法;实践课堂上,以经典案例作为学习任务驱动学生思考和探索。

最后,要构建完整的教学平台,提供开放学习机会。文献提出了构建计算机文化教学平台的基本框架,主要包括计算机认知学习平台、硬件环境平台及多元化软件平台,为非计算机专业计算机基础课程改革指出了明确的思路。许昌学院已经初步构建了这3种平台。在实验室内外合适的位置设置一系列的计算机文化宣传板,构建了完整的实验室网络环境,不断充实网络学习平台。笔者重点探讨多元化软件平台的建设问题。当前,网络学习平台解决了学习时间和地点限制的问题,学生能够随时随地利用网络平台进行学习,但这些学习平台却没有很好地解决好网络平台的学习内容问题。要真正提高学生的计算思维能力,必须完善网络学习平台的学习内容,不但要让学生学习到课堂上的教学内容,还能为学生在学习平台上进行更多的探索学习提供更多机会。基于计算思维能力培养的网络平台上提供了计算机科学最基本、最核心的概念、算法及思路,学生不仅可以完成课堂上的学习任务,还可以在网络平台上结合实际情况进行拓展性的二次开发。这样的学习平台能够满足学生学习的基本要求,也能满足学生学习的更高要求,进而提高学生学习成就感,激发学习积极性和兴趣。

如何培养科学的思维方式篇10

关键词:数学建模培养创新思维能力

传统的注入式大学数学教学已无法适应现代社会的发展,培养学生创造性思维的能力,建立全新的大学数学教学模式已成为大学数学教学的首要任务。知识经济时代的到来不仅对现行教育提出了更加严峻的挑战,同时也预示着未来教育将发生深刻的变革。如何摆脱传统的教学模式的束缚,提倡开放的创造性思维模式教学,激发学生的发散性思维、培养创造能力已经成为现行教育的必然趋势。数学建模课程不仅要使学生获得新的知识,而且要提高学生的思维能力,培养学生自觉地运用数学知识去考虑和处理日常生活中遇到的问题,从而形成良好的数学思维品质[1]。

1、数学建模与创新思维

数学建模,就是对现象和过程进行合理的抽象以及量化,然后利用数学公式进行模拟和验证的一种数学方法。在建模的过程中也包括应用计算机进行数值模拟。这也是人类探索自然和社会的运行机理中所运用的有效方法,同时是数学应用于科学和社会最基本的途径之一。

创造性,即具有不断追求新知识以及研究新问题的精神。同时创造性思维是人类文明的催化剂,是开创新局面的推动机,也是未来人才应必备的重要品质。大学生的数学素质主要通过数学知识和数学学习能力来体现。数学的三项基本能力主要包括运算能力、思维能力以及空间学习想象能力。这三种能力的培养是数学科学所特有的功能。这三种能力的培养和训练不仅可以使学生严谨地进行数学逻辑思维,而且也能够更深刻地激发学生直觉思维,使学生对实际问题的领悟更加细致和敏锐,从而进一步增强学生的创新能力。创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力!数学建模的创新能力就是运用数学知识、数学思想、数学方法及计算机等当代高科技手段去解决各种实际问题的能力。培养学生应用数学的意识,增强学生的创新能力是一项长期的任务。在数学建模的教学过程中,需要把数学建模的意识贯穿在教学的始终,要不断的引导学生应用数学的思维去观察、分析建模的对象的各种信息,从复杂的具体问题中抽象出我们熟悉的数学模型,使大学生的建模意识和数学创新思维意识成为学生的好习惯[2]。

2、构建数学建模意识的基本途径

2.1为了培养学生的建模意识,数学教师应首先需要提高自己的建模意识。这不仅意味着我们在教学内容和要求上的变化,更意味着教育思想和教学观念的更新。数学教师除需要了解数学科学的发展历史和发展动态之外,还需要不断地学习一些新的数学建模理论,并且努力钻研如何把数学知识应用于现实生活。

2.2数学建模教学还应与现行教材结合起来研究。教师应研究在各个教学章节中可引入哪些模型问题,如讲立体几何时可引入正方体模型或长方体模型把相关问题放入到这些模型中来解决;又如在解几中讲了两点间的距离公式后,可引入两点间的距离模型解决一些具体问题,而储蓄问题、信用贷款问题则可结合在数列教学中。要经常渗透建模意识,这样通过教师的潜移默化,学生可以从各类大量的建模问题中逐步领悟到数学建模的广泛应用,从而激发学生去研究数学建模的兴趣,提高他们运用数学知识进行建模的能力。

2.3注意与其它相关学科的关系。由于数学是学生学习其它自然科学以至社会科学的工具而且其它学科与数学的联系是相当密切的。因此我们在教学中应注意与其它学科的呼应,这不但可以帮助学生加深对其它学科的理解,也是培养学生建模意识的一个不可忽视的途径。

3、数学建模教学中如何构建数学建模意识

3.1为了培养学生的建模意识,教师应首先需要提高自己的建模意识。这不仅意味着我们在教学内容和要求上的变化,更意味着教育思想和教学观念的更新。教师除需要了解数学科学的发展历史和发展动态之外,还需要不断地学习一些新鲜的数学建模理论,并且努力钻研,首先弄清楚如何把中学数学知识应用于现实生活。北京大学附中张思明老师对此提供了非常典型的事例:他在大街上看到一则广告:“本店承接a1型号影印。”什么是a1型号?在弄清了各种型号的比例关系后,他便把这一材料引入到初中“相似形”部分的教学中。这是一般人所忽略的事,却是数学教师运用数学建模进行教学的良好机会。

3.2数学建模教学还应该与现行教材结合起来研究。教师应研究在各个教学章节中可引入哪些模型问题,如讲立体几何时可引入正方体模型或长方体模型把相关问题放入到这些模型中来解决;又如在解析几何中在讲了两点间的距离公式后,可引入两点间的距离模型解决一些具体问题;而储蓄问题、信用贷款问题则可结合在数列、函数在教学中的学习。在日常的教学中要经常渗透建模意识,这样通过教师的潜移默化,学生可以从各类大量的建模问题中逐步领悟到数学建模的广泛应用,从而激发学生去研究数学建模的兴趣,提高他们运用数学知识进行建模的能力,进而对学习数学产生浓厚的兴趣,认为数学不是枯燥无用的一门学科,而是在我们的日常生活中无处不在的一门相当有用的学科。

3.3要注意与其它相关学科的关系。由于数学是学生学习其它自然科学以至社会科学的工具而且其它学科与数学的联系是相当密切的。因此我们在教学中应注意与其它学科的呼应,这不但可以帮助学生加深对其他学科的理解,也是培养学生建模意识的一个不可忽视的途径。

4、结论

总之,要真正培养学生的创新能力,光凭传授知识是远远不够的,重要的是在教学中必须坚持以学生为主体,不能脱离学生搞一些不切实际的建模教学,我们的一切教学活动必须以调动学生的主观能动性、培养学生的创新思维为出发点,引导学生自主活动,自觉地在学习过程中构建数学建模意识,只有这样才能使学生分析和解决问题的能力得到长足的进步,也只有这样才能真正提高学生的创新能力,使学生学到有用的数学。

参考文献: