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中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)08-0105-03
近20年来,发达国家都在从观念、目标、教育内容到教育方法对工程教育进行整体改革。环顾欧美各科技强国不难发现,科技发展的加速化、综合化、产业化、国际化和一体化,对各国的工程教育改革提出了更新、更高的要求。
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO的愿景是为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的构思-设计-实现-运行(CDIO)过程的背景环境基础上的工程教育。通过精心规划项目的CDIO,可以引导学生对核心专业课程产生浓厚的学习兴趣,从而达到能力培养、综合发展的目的。
CDIO工程教育模式与以往培养计划的不同点之一是:通过开设导论性的基础课程,从起始阶段就将工程实践引导入门,激发学生兴趣,让学生尽早领略工程技术的精华,并且让他们亲手制造一些简单的东西。
大学生在进入大学之前,绝大部分只是凭专业名称或十分简单的专业介绍对所学专业有一个直观理解,对自己专业认识较少,甚至不知道所开设的课程对从事本专业工作有何作用,导致入学时找不到学习方向和目标,对专业课程的学习缺乏动力。而现有高校的教学计划中,很少有学校开设引导类的课程,帮助学生全面了解所学专业,提高学习兴趣。
在新生入学时开展专业引导教育,开设《专业导论》课,通过相关核心工程学科的应用激发学生的兴趣,明确学习动机。同时,学生CDl0教学大纲要求的主要能力发展也能有较早的起步。广东白云学院从2010年开始,在高职“2+1”人才培养模式改革的基础上,为培养高级应用型人才创出一条新路,对机械设计制造及其自动化专业实施基于CDIO工程教育理念的人才模式改革试点工作,开始了对《专业导论》课程教学及考核方式改革的研究与实践。
《专业导论》课程的教学内容
根据CDIO教学大纲中对导论课程的教学要求,其教学内容和项目的设计建立在对学生的引导及激发学习兴趣上,结合专业人才培养目标要求,坚持理论联系实际、学以致用的原则,在学生入校时即对学生进行全方位的专业知识教育。将《专业导论》课程的教学分为理论教学和项目制作实践两个部分。
理论教学内容的设计 《专业导论》课程强调教学的系统性、全面性、前沿性以及与国际化,强化学生工程能力的培养。通过精心设计,理论部分内容通过开设10次学科前沿及发展的讲座,让学生了解所学专业的最新发展及应用领域。讲座主要内容如下:机械工程发展简史、工程图学概论、工程材料概论、机械设计概论、机械创新设计、机械制造概论、模具技术发展、机电一体化技术发展、机械工程师职业能力素质要求等。在开展讲座的同时有针对性地带学生去相关企业参观见习,进一步了解和认识专业。
项目制作实践内容的设计 项目制作实践让学生初步体验机械产品的设计制造、装配调试过程及工程图的表达方法,为学生了解本专业、深入学习本专业的知识打下必要基础。对模具方向的学生引入模具结构测绘项目,让学生以模具实物为载体,通过对模具的拆装及测绘,完成简单模具二维装配图和零件图的输出;对机械设计制造方向的学生以齿轮泵、二级齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器为载体,测量并绘制典型零件图和装配图。这样,以工程图学基础理论和实验装置为依托,以工程绘图为载体,对实物装置进行结构分析和研讨,在实践中互动,在讨论中争辩,激发了学生创新意识,达到了新旧知识优化和创新思维综合训练的目的。学生在完成项目的过程中,掌握本专业所需掌握的工程语言——机械制图及零件测绘,直接培养学生对工程图的识图、绘图能力,并对模具结构、常用的机械产品结构有了初步的认识,培养学生的工程意识。
教学方法与教学手段
CDIO改革并不是要淡化理论课程的学习,而是要改革教学方法,采取能激起学生兴趣的教学方法,理论课程的教学不能采取传统的“满堂灌”的教学方式,而应采取基于问题的学习、师生互动主题研讨、案例教学、论文研究、项目训练等教学形式,着力培养学生的自主学习、发现问题、解决问题和创新思维能力。主要通过以下几种方式提高学生的学习兴趣和学习效果:
一是实施教学和研究互动、课内和课外互动、寓学于研的培养模式,设置基于课程的科研训练项目和自主科研训练项目两类,资助学生开展研究工作。基于课程的科研训练项目由研究型教学课程责任教师组织课程教学团队教师指导。自主科研训练项目一般为学生进入高年级后,在导师的指导下自主选题,经学院审批后开展科研训练工作,并以小组的形式参加创新设计大赛、机械设计竞赛、力学竞赛、挑战杯等科技竞赛活动。较好地完成科研训练项目的学生可以取得实践教学环节学分,鼓励学生以科研训练项目研究成果为内容撰写毕业论文,完成毕业环节。
二是在知名企业建立学生实践基地。学生可优先获得去该类企业实习的机会,并鼓励其在企业中开展科研训练项目的研究工作。
三是通过组织科研训练团队、社会工作等途径培养学生的组织、沟通、协调等领导能力。
四是定期组织开展学术讨论。在导师的指导下对各自研究的课题,发表各自观点,营造良好的学习交流氛围,激发创造力,提高学生的表达和沟通能力。
CDIO人才培养模式下的课程考核方式
理论教学部分的考核方式 学生结合10次讲座所讲授的内容,独立查阅中英文文献,开展市场调研,撰写不少于5000字的调研报告或课程论文,并制作讲授课件,参加课堂上模拟的“21世纪制造业前沿国际论坛”,对调研报告或论文内容进行讲授。教师根据学生调研报告或论文撰写质量和课堂讲授的表现,以及平时教学活动全部环节的表现,确定此部分的分数。
项目制作实践部分的考核方式 (1)项目制作实践的组织形式及成果提交。项目制作实践时学生以4~6人为一个项目小组,每个小组配备一名指导教师。项目制作实践以小组为单位,在理论课堂外执行;项目组内活动方式有:座谈式交流研讨,专题式讲解介绍,边做边探讨式互动,系统性总结等。组间活动主要采用总结介绍方式。项目完成后团队需提交的成果资料有:零件图,总装图,工作原理介绍,项目工作总结或课程论文等。(2)项目制作实践考评方式与标准。项目制作实践的成绩分为优(>90分)、良(80~89分)、中(70~79分)、及格(60~69分)、不及格(
课程教学的成效
《专业导论》课程教学及考核方式改革的研究与实践主要取得了以下成效。
培养了学生的自主学习、团队协作、动手能力等,提高了综合素质 在 “模具结构测绘”实践项目教学环节,要求学生完成后提交的资料有:项目工作报告(装配体的工作原理、拆装顺序、装配简图等);全部零件(标准件除外)正式零件图;装配图(每人一张)。据统计,采用实践项目教学后,在学时与原来相同的情况下,45名学生共完成零件图119 张(A4~A1 不等),A1 装配图39张、A2装配图6张,比往届多绘制了装配图,并且零件的种类结构形式也有所增加;学生首次对典型模具机构进行了拆装和测绘。学生解决问题的能力和实际动手能力有明显的提高,促进了实践过程与工程实际接轨。虽然学习难度和工作量增加了,但由于学生自主学习的热情被激发出来,在项目团队的协作和交流中,大大促进了学生的思维能力、沟通能力、动手能力及合作精神,其综合素质得到较好的培养,成绩明显提高。
以项目小组为单位的答辩环节,提高了学生的口头表达能力、团队意识和集体荣誉感 项目制作实践在最后环节进行以项目小组为单位的答辩,采用答辩方式,不仅可以锻炼学生的口头表达能力,还可以培养学生的团结协作精神和集体荣誉感。在答辩时,回答问题的不是“个人”,而是代表团队,每个成员都可以抢答或补充回答,以体现团队的真实水平。该实践教学环节的成绩首先是团队的成绩,然后是在此之下的个人成绩,每名学生的成绩都和自己团队的表现息息相关。
教师的教学能力得以提高 基于CDIO工程理念的课程教学,其主要理念是通过项目制作实践环节,让学生在项目制作的过程中掌握理论知识。这就意味着教师决不可以袖手旁观,而是正好相反,对教师的要求也更高。教师要根据每个项目组学生工作的进展情况给予引导和适当的指导,帮助学生学会如何进行自主学习,使学生面对不同的情况和对象,会灵活选用和综合运用各种知识、手段。教师还要根据各组不同的工程项目,分别对学生讲解必须注意的问题和必要的解决问题的方法及基本原则,介绍一些可供参考的途径和技巧等。
结语
《专业导论》课程教学,根据不同专业方向的人才培养需求,分别设置了模具结构测绘、齿轮泵、二级齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器等项目实践,测量并绘制了典型模具的零件图和装配图,典型零件图和装配图;以工程图学基础理论和实验装置为依托,以工程绘图为载体,对实物装置进行结构分析和研讨。在实践中互动,在讨论中争辩,激发了学生的创新意识,达到了新旧知识优化和创新思维综合训练的目标。
根据课程特点,建立了基于CDIO工程教育理念的课程考核方式,对课程教学中的理论教学部分,以课程论文代替传统考试;在项目制作实践部分,将学生的成绩与团队成绩挂钩,学生成绩由个人和团队两部分成绩组成,采用团队成员之间互评、团队之间互评及导师评价三部分组成,通过课程考核方式的改革,培养了学生的合作意识、团队沟通和协作能力,提高了学生的综合素质。
参考文献:
[1]顾佩华,沈民奋,陆小华.重新认识工程教育:国际CDIO培养模式与方法[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]陶勇芳,商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究,2006,(11):81-83.
[3]杨善林,潘轶山.专业导论课——种全新而有效的大学新生思想教育方法[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2004,18(4):1-3.
[4]杨景常.成功的《专业导论课》将影响学生的一生[J].高等教育研究,2007,23(1):38-38,41.
一、“矿物材料工程”课程教学改革与实践
1.课程教材建设
矿物材料工程学科主要教学体系包括矿物基本特性、材料研究基础、材料制备与分析测试、材料功能化设计等内容,据此编写了《非金属矿物材料》《非金属矿加工与应用》《超微粉体加工技术与应用》《超细粉碎工程》《粉体表面改性》等系列教材丛书。系列教材的编写主要是结合学科特点,一方面注重矿物材料结构与组成、加工工艺、材料性能与应用性能等材料科学要素内部关系,另一方面融合了矿物学、结晶学、矿物加工学、化学、材料学等多学科理论知识体系,突出矿物材料的功能性与应用特性。教材深入浅出,内容翔实,注重新的技术发展以及基础理论与实际应用融合。由于矿物材料相关产品的加工技术与应用技术不断创新,应用领域的不断拓展,新的国家、行业标准不断更新,相关教材也在不断修订,例如《非金属矿加工与应用》已于2013年完成第三次修订,及时补充了相关内容的新变化与新发展,删除了已不再先进或已淘汰的技术和已废弃的产品标准,这些教材建设工作保证了本学科发展方向的前沿性,从而能够满足日新月异的新时代背景下矿物材料领域专业高级人才培养的需要。
2.课程内容优化改革
在矿物学、矿物加工学等相关理论课程基础上,对本学科的教学内容进行了新的优化改革,删除了重复和陈旧过时的教学内容,建立了以《非金属矿加工与应用》课程为核心,配合《粉体表面改性》《非金属矿物材料》等特色鲜明的专业方向选修课的课程体系,着重培养学生的创新意识与创新能力。《非金属矿加工与应用》课程考虑到矿物材料的加工与应用开发重在其功能性的开发,着重通过课堂教学介绍我国非金属矿加工与应用技术的一些共性规律,并通过联系当前我国非金属矿加工技术的实际生产与技术发展水平,突出介绍非金属矿物材料新工艺、新方法及新产品方面的研究进展,内容上有意将矿物的应用特性、结构与组成特性及功能性相结合,注重新的技术发展。课程内容的设置上,强调不同相关学科之间的融合,脱离枯燥乏味的原理与理论知识,通过更多的实例,尤其是生活中所熟悉的能够激发学生兴趣的例子,达到举一反三,灵活运用课本知识的教学目的。建立以“矿物材料结构与组成-制备与加工-材料性能-工艺原理”为主体的教学体系,不仅提高了课堂教学质量与效率,而且也培养了该学科学生的就业能力。
3.教学方法与手段
课堂教学主要采用启发-讨论式的教学手段,通过单独设课、综合设课或者前沿研究讲座等多种形式,充分使学生融入到课堂教学活动中,并了解学科当前的前沿理论与新技术。充分利用现代化教学手段,开发新的多媒体教学课件,不断提高教学效果与质量。在课堂教学中,通过引入趣味性、互动性强的阅读教材与自学内容,避免传统的灌输式教学,激发学生的求知欲与学习兴趣。对较难理解的教学内容,通过多媒体教学软件和信息资源来辅助教学,增强教学的说服力,加深学生对难点知识的消化与理解。对一些与科研和生产密切相关的教学内容,教师结合自己的科研活动与经验,结合现场记录的录像及收集的图片资料向学生形象地展现,让学生能够充分了解该领域新的研究动态,提高学生的学习兴趣。针对一些矿物新材料的热点研究内容,鼓励学生撰写综述性论文,通过阅读相关文献资料,提出自己的想法,从而培养学生科学研究和探索的主动意识。
4.创新与实践教学环节建设
本学科除了要求学生掌握基本的矿物材料工艺流程及其原理外,培养工程实践能力同样尤为重要。我校近几年通过设立专业性的“科研导论”“科研选题训练”“大学生创新训练项目”等创新教学环节,强化学生对各种矿物材料工艺方法的基本原理、制备工艺及相关设备与材料性能测试方法的理解。通过实验室教学,掌握试验方法、熟悉试验手段,培养学生的科研兴趣,提高专业技术水平。除了常规的生产现场实习实践环节外,通过开设毕业论文结合科研、研究性实验项目,让学生能够从生产实际中去选取自己的毕业课题,锻炼学生的实际工作能力。另外,通过鼓励学生发表学术论文、科技创新与发明,提高学生的创新能力,培养学生科研的思维与能力。
二、结语
1.创新能力的内涵
高校创新型研究生的培养既是培养创新型人才和持续科研创新的现实需要,更是国家社会经济发展的必然要求m研究生创新能力主要体现在三个方面:一是在发现新现象、新规律的基础上建立新的理论体系;二是在实验技术、生产工艺上获得的新突破、新方法;三是利用现有的知识、理论解决新问题.就化工专业研究生而言,科研创新则主要表现在后两方面.
创新行为既有偶然性,又有必然性.说其偶然,化工专业研究生在一次实验过程中灵机一现,从而发现新现象,取得新突破;说其必然,则可以理解为产生创新性成果的那次偶然性实验行为必然包含在多次实验过程中,经过多次失败、摸索方能取得成功.
2.化工专业研究生培养中存在的问题
我国现行的研究生培养体制主要分为2个阶段:专业课程学习和科研实践工作[5].对于化工专业研究生,入学后首先利用1年时间完成化工专业课程的学习,然后进入实验室从事科研实验工作.目前在化工专业研究生教育中主要存在以下问题,从而制约了研究生创新能力的发展.
在专业课程学习方面,由于高校相关部门过于注重对化工专业技能的培养,导致研究生教育受到“专才”思想的制约,抑制了研究生在个性和创造性方面的发展.课程教学内容陈旧、单一,缺乏跨学科、多领域的最新科研成果,跟不上现代化学工业的发展趋势.授课教师在课堂教学中仅注重书本知识的讲解,将研究生教育视为本科教育的简单延续,忽略了其自主学习意识的培养,使其创造力得不到发挥.课程考核方法大多以闭卷笔试或提交论文的形式完成,难以考查研究生对所学知识的深层理解和应用能力,或是使考核流于形式.
在科研实践工作方面,研究生缺乏主观能动性,从选题到实验方法选定,甚至实验步骤设计、实验操作均需导师确定,而他们仅是机械地执行导师的直接任务.在实验过程中,导师仅简单地为研究生确定科研课题,而不能经常对其实验工作进行督促、检查和实际指导,造成其实验工作只是低水平的重复,进展缓慢.
3.探求化工专业研究生创新能力培养的新途径
3.1构建合理的研究生课程体系
化工专业研究生课程体系不但要有宽广度、纵深度,而且还要具有前沿性和前瞻性_7.通过课程学习,应使研究生在掌握化工专业基础理论的同时,广泛涉猎相关领域的知识,形成较为完善的知识结构.因此,在课程设置上,化工专业研究生课程体系由学位公共课、学位专业课、选修课、实践环节和补修课组成.学位公共课开设第一外国语、中国特色社会主义理论与实践研究以及自然辩证法概论,虽不能直接培养研究生的创新能力,但对其世界观与方法论的教育是非常重要的.学位专业课围绕基础与研究方向进行设置,包括工程数学、有机分离与分析技术、催化剂制备与研究方法、高等有机化学、化学工艺过程分析、反应工程分析和波谱分析等课程,为研究生打下坚实的专业基础,也为其创新能力的培养奠定基础.选修课针对专业方向跨学科设置,如化工与生物、化学与微电子以及化工与材料等不同学科相互结合,聘请在该领域有较深造诣的教师开设20余门课程以供选择,在满足研究生求知多元化需求的同时拓展其专业视野,有助于研究生形成自觉的科研意识和个性化的知识结构.实践环节设置教学实践和学术活动’强化专业技能,积极培养研究生的创新思维.此外,针对化工专业基础知识薄弱的研究生开设了四大基础化学和化工原理补修课程.
3.2更新和改革教学方法
尽管传统的课堂讲授有助于研究生基础知识的掌握和基本技能的培养,但研究生在教学中始终处于被动地位,不利于其主动性的发挥.为此,必须更新和改革教学方法,将讨论式、案例式、汇报式、探究式和问题式等教学方式与课堂讲授相结合,使创新意识渗透到课程教学中?27.授课教师引导研究生就某一观点发表不同看法,有助于培养研究生的辩证思维能力和质疑精神.同时,研究生为了积极参与到课堂教学中,需要在课外查阅大量资料,进一步培养了他们的自我学习意识和学习能力,充分发挥了内因在获取知识方面的决定作用.此外,学院可以结合研究方向,定期聘请校内外学者举办各种学术报告、学术沙龙及专题讲座,把最新的研究成果及时与研究生交流,使其掌握最新的国内外学科发展动态.
3.3发挥研究生的科研主体作用
实验活动是开展科学研究的主要途径,应充分发挥实验活动在化工专业研究生创新意识培养、创新能力提高以及创新思维方法形成等方面的重要作用?在实验活动中,要充分发挥研究生个人的科研主体作用.(1)导师应提倡、鼓励研究生在专业课程学习阶段就参与到科学研究中,最初先观察、重复导师及高年级研究生的实验活动,使其逐渐融汇其中;(2)研究生可以携带实验问题进行专业课程的学习,有助于激发他们的科研兴趣,增强其科研创新意识;(3)通过査阅大量高水平文献积累相关知识,在导师的帮助下了解、掌握国内外相关领域的研究发展现状与趋势,在前沿、交叉学科中进行科学选题,逐步完善学术思路,设计实验方案和技术路线,确定拟解决的关键问题;(4)根据实验方案独立开展实验工作,及时根据实验结果改进实验方案,并在导师的指导下对实验结果进行分析和讨论,取得阶段性成果;(5)研究生还可以在导师的指导下从理论分析与实验结果的矛盾中发现问题,捕捉现有理论不能解释之处,并能够细致地研究、分析和比较.
3.4改进导师的指导方式
导师在研究生的科研活动中主要起引导作用.在选题过程中,导师利用自身的理论基础指导、帮助研究生掌握本领域最新的发展动态,发现科学问题,从源头上杜绝研究生不切实际、不可操作的想法,同时避免研究生从事简单、重复性或难以发生创新性的工作;在实验过程中,导师需为研究生创造良好的实验条件,并以自身积累的科研经验为基础,帮助研究生分析、解决实验中所遇到的难点,使他们的实验工作能够顺利进行;在论文撰写过程中,导师需及时检査、指导论文撰写情况,保证学术论文的质量?同时,导师应不断为研究生创造学术交流的机会,在交流中开阔他们的科研思路和学术视野,最终提高他们的创新能力.此外,导师还应与研究生定期交流,全面掌握他们的研究情况.一种是定期召开学术例会,研究生汇报各自实验进展,导师进行点评;另一种是当实验进入关键时期后,研究生随时与导师进行交流、讨论.
3.5加强导师队伍建设
建立严格的导师遴选聘用制度,逐渐改变“只上不下”的导师终身制.建立有效的导师激励和考核机制,从学术科研水平和研究生培养水平两方面同时对导师进行评定,保证导师能够投人相当的精力用于研究生的指导工作.鼓励具有高级职称的教师吸收青年教师组建导师团队,提倡研究生培养由导师个体指导与导师团队培养相结合的模式进行.
3.6完善考核制度
不断完善研究生培养的考核制度.在专业课程考核方面,将以考查基础知识为主的闭卷笔试形式与以考査对知识应用、掌握能力为主的论文、讨论、汇报或答辩等形式相结合,注重考核质量.而在科研实验过程中,强调各种实验、实践任务的检査与评价,注重培养过程中的阶段性考核;在重视毕业论文撰写、答辩的基础上,执行论文校外盲审和预答辩制度,提髙培养质量?此外,高校相关部门还应建立研究生培养的激励和淘汰机制,逐渐将目前研究生教育的“严进宽出”转化为“严进严出”,从而调动研究生参与科研活动的积极性.如积极筹措资金设立研究生创新奖学金,奖励在科研创新方面取得优异成绩的研究生;同时对论文盲审或预答辩不通过的研究生限期整改,甚至延期毕业.
总之,创新型研究生的培养是提高研究生教育质量的核心和关键,也是建设国家创新体系的需要.培养研究生的创新能力是一项系统工程,需要贯彻研究生教育的始终.?拥有化工专业研究生的培养单位而言,加大研究生创新能力的培养力度,对推动我国化学研究与化工生产领域科学发展具有十分重大的意义.
要提高毕业论文的质量,必须加强师资队伍建设,优化师资结构,加强教师学术修养,提升指导学生的能力[3]。第一,适当减少每位教师指导学生的数量,以免因教师精力有限影响毕业论文质量;第二,鼓励现有青年教师通过进修、读博等方式提高自身学术水平;同时青年教师也应积极参加教学研讨,学习兄弟院校毕业论文工作的先进经验;第三,教师要注重指导学生在专业素养与创新潜能方面的培养,为本科生提供基本的研究条件,并尽可能为其创造良好的实验条件;特别是,指导教师要以严谨的治学态度影响学生,通过言传身教、潜移默化,让学生感到学术的尊严,对学术保持敬重的心态;培养学生良好的治学品性,诚实做事,杜绝抄袭现象。
2、指导学生毕业论文的方法
毕业论文选题一个好的论文题目是完成高质量论文的要素之一,指导教师要根据本科人才培养目标,从培养学生创新精神和实践能力出发,科学地选择毕业论文题目。根据相关学科研究动向,结合自己课题及实验室条件,选择难易适中的课题。选题要力争与生产实践相联系,使课题具有科研价值和现实意义。具体说来,选题可从以下几个方面着手进行。
(1)紧扣专业特点自主拟题
毕业论文需要大量专业知识的积累,也能充分体现学生将所学专业理论知识用来分析、解决实际问题的能力,是一次综合素质的练兵,因此,指导教师在选题时要紧扣专业特点,既要注意学生所学知识的深化,也要注意新知识、新技术的应用,力求使课题设计合理可操作性强,同时所选题目具有研究意义,易激发学生的研究兴趣。如,在我院环境科学专业毕业论文命题中,“校园水源的监测与评价”、“校园植物铅、镉污染现状调查与评价”、“陕北地区石油污染土壤的微生物修复”等选题,让学生学以致用,加深学生对本区域环境污染状况的了解并增强自身的环保意识,很具有现实意义,也容易调动学生的研究兴趣。
(2)结合指导教师科研项目进行选题
在毕业论文选题中指导教师可以将所承担省、市、校级科研项目分解为若干子课题,作为学生的毕业论文题目,可以组织课题小组,这样项目总体研究全面,各子课题的研究也较为独立,课题小组学生之间既相互联系又有各有重点。例如,我院指导教师的“AM真菌-植物联合修复陕北原油污染土壤研究”为陕西省科技厅项目,研究内容很多,指导教师将此课题分为不同的子课题,学生承担其中一项子课题作为自己的毕业论文题目,如“陕北柠条根围AM真菌分离及保藏”、“陕北石油污染土壤中重金属铜、锌污染分析”、“沙打旺和刺槐对石油污染的耐受力调查研究”等子课题,学生凭着科研的兴趣和爱好积极地参与,实践证明,此类论文完成质量良好,均入选校级、院级优秀毕业论文集,后期经过指导修改在国内核心期刊上发表了有较高学术价值的论文。另外,凡是参与此类论文的考研学生均以优异的成绩被录取,主要是学生从第七学期初就已经进入课题组,延长了论文的写作时间,学习考研并未受到影响,并为日后的研究生学习打下了坚实的科研基础。为了更好的推广以科研项目作为毕业论文选题,指导教师自身需提高科研学术水平,积极申报科研项目,并在院系网络平台设立指导教师信息专栏,供学生查阅,以便学生提前介入毕业论文研究,有充足的时间作保障。作为指导教师要注意把握各子课题的相对独立性,论文研究内容深度和难度要适中,使学生能够顺利完成。
(3)结合本科生创新实践进行选题
目前各高校都在积极推广大学生创新实践环节[4],如STITP(大学生科技创新训练计划)、数学建模、开放实验等各种形式。学生经过专业课程学习,已初步具备所需专业理论知识,可以开始创新实践研究,如将创新内容延伸到毕业论文环节中,可以有计划、系统地完成研究和分析,也是创新实践的延续和深入。从我院环境科学专业学生STITP立项完成情况看,凡作为毕业论文题目的均结题,毕业论文质量也较好,均在不同期刊上公开;相比没有作为的毕业论文的立项课题,由于项目计划安排及学生自身的原因均没能按时结题。因此,指导教师如果将指导的STITP项目转变为本课题组学生的毕业论文,因为研究时限较长,研究内容系统、深入,一般来说,论文质量较高。
(4)加强校企合作,在生产实践中选题
鼓励学生到企业开展毕业论文实践活动,首先要加强教师与企业之间的交流和合作,可以安排环境专业教师到设计院等相关部门接受工程师培训,不但提高了教师自身科研水平,同时也能够联系实际提出生产实践中的课题。指导教师可由教师和企业工程师共同承担,可以参与到企业治污工艺改进等课题的研究。此外,对于因签约单位要求实习等原因不能在校内完成毕业论文(设计)的学生,在选题时一般以综述性的论文形式完成,但由于本科学生较难把握,此类论文质量普遍偏低。要解决这一问题,除严格要求、减少综述性的文章数量外,还应与学生签约单位加强联系,根据企业生产需求,协助学生选择毕业论文题目,和企业工程技术人员联合指导学生,探索以企业为主的校企合作模式,建立一套规范的毕业论文管理模式。
毕业论文实验环节学生选题后,指导教师应该先组织学生阅读相关研究资料,使学生尽快了解课题的概况,然后重点介绍一些环境类检索期刊,让学生自己独立查阅和理解资料,要充分发挥学生的积极性和主观能动性,并按要求在文献调研后,写出课题综述,并开始设计实验方案,提出课题的初步研究目标、路径和方法,包括实验材料、试剂、仪器设备等。然后师生一起讨论实验方案,根据具体情况进行修改和完善,可行后再进入实验阶段,完成实验目标。由于实验室同时要承担低年级本科专业课程实验教学,易发生相互冲突。因此,必须要加强实验室管理工作,协调好两者之间关系,合理利用现有实验室资源。第一、要求学生必须遵守实验室相关管理规定,在学生进入实验室之前,指导教师应组织学生讲解相关实验室守则及制度,提出实验工作的具体要求,注意事项,并介绍仪器设备的功能特点和试剂存放的位置和方法,要求学生要有勤俭节约精神,爱惜各种仪器设备,学会保养维护方法,尽量减少仪器的故障和损耗。同时要求同学维护实验室清洁并养成良好的工作习惯。第二、毕业论文实验环节有别于专业课程实验教学,学生科研实验相对独立性较强,这就要求制定毕业论文实验管理办法来规范学生行为,建立实验仪器、药剂领取及使用的指导教师责任制,指导教师和学生除了遵守原有的实验室规章外,还应严格规范实验室作息时间等方面管理,既杜绝浪费、损坏,又要保障毕业论文实验的正常进行,同时还不能妨碍专业课程实验教学的开展,教学、实验室管理部门要加强沟通,共同研究制定新方法新规定,规范实验室管理。第三、指导教师应全程指导并参与实验,及时了解学生工作进展和困难,及时总结、发现问题,以现场指导、例会等形式督促学生认真研究,对存在的问题及时解决,并根据实际情况调整实验方案,以保证实验结果的科学性和准确性。
3毕业论文的撰写和答辩
学生在经历查阅资料、方案讨论与确定、实验室试验、实验总结、数据分析等环节之后,就进入做后的撰写论文和答辩阶段。对于多数学生来说,撰写毕业论文有一定难度,指导教师需精心指导,耐心修改,提高学生毕业论文撰写和答辩的能力。在此期间,指导教师要向学生讲解科研论文的写作方法,以科研论为范本,让学生掌握毕业论文的写作格式、方法和技巧。指导步骤一般是:拟写提纲,定提纲,写初稿,反复修改,最后定稿。毕业论文的修改一般要经历5、6次以上,才能最终定稿,每次教师都要指出学生论文的错误及问题所在,并提出具体的修改意见,这些步骤都是必不可少的。作为指导教师要切实把好关,严格按照步骤来指导论文。
关键词:人工智能;教学内容;教学方法
中图分类号:G642 文献标识码:A
1 引言
人工智能(AI)是二十世纪五十年代后期兴起的利用计算机模拟人类智能活动去求解问题的学科,与空间技术、原子能技术一起被誉为二十世纪三大科学技术成就,目前广泛应用于专家系统、机器翻译、语音识别、文字识别、计算机视觉、机器人、电子游戏等方面,已经成为计算机技术发展以及许多高新技术产品中的核心技术。
为了适应人工智能技术日益广泛的需要,国内外高校普遍开设了“人工智能”方面的课程,特别是作为计算机方面专业的核心课程之一。我校自从1993年开始为自动化专业本科生开设“智能控制”选修课,1996年为自动化、计算机、机械等专业本科生开设“人工智能导论”、“人工智能及其应用”课程。目前,我校软件学院、信息学院、机电学院都开设了“人工智能导论”课程,已经成为计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术、自动化、机械制造与自动化等许多专业本科生的一门重要的技术基础课程,也是面向包括人文社科等全校所有专业的公选课之一,其目的是使学生了解人工智能的基本概念和基本原理,初步学习和掌握人工智能的基本技术和前沿内容,拓宽知识面,启发思路,为学生提供最基本的人工智能技术和有关问题的入门性知识,提高学生应用开发软件的能力和水平,为今后在相关领域的研究和应用奠定更为坚实的基础。因此,建设好“人工智能导论”课程具有重要意义和很广的受益面。
由于人工智能是交叉学科,涉及面广、内容抽象、不易理解,学生往往有望而生畏的感觉,在教学过程中,老师教、学生学都比较吃力。为了更好地实现上述教学目标,提高本课程的教学质量,协调好教与学的双边关系,使学生由望而生畏的感觉,变为有用有趣的感觉,根据已有人工智能课程在教学与实践方面的经验和方法,结合“人工智能导论”课程的近几年教学实践,对课程的教学体系、教学内容、教学方法、教学手段、考核方式等方面进行了探索总结。
2 调整与优化教学体系和教学内容
“人工智能导论”是计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术、自动化、机械制造与自动化等许多专业本科生的一门重要的技术基础课程,也是面向包括人文社科等全校所有专业的公选课之一,其研究领域及内容十分丰富,涉及的基础面广。因此如何选好教学内容,既能使学生了解本领域的概貌,又能适合学生的基础,便于他们在有限的时间完成学习任务,是一件重要而又困难的事情。
进入21世纪以来,人工智能学科又有了新的发展。为了及时反映人工智能研究和学科的最新进展,我们修订了“人工智能导论”的教学大纲,对教学内容进一步优化和更新,极大充实了各个系统的内容。我们确定的教学内容主要分为三部分:第1部分为概论,介绍人工智能的基本概念、基本内容、主要研究领域及发展过程;第2部分是知识表示,推理和搜索技术,讨论几种常用的知识表示方法、推理技术(包括确定性推理方法和不确定推理方法)和搜索求解策略;第3部分是人工智能应用研究领域,包括专家系统、自然语言理解、机器学习、人工神经网络、遗传算法等的基本概念和方法等。其中第2部分是基础理论,是人工智能的重要基础,应该循序学习。第3部分是人工智能的应用,由于每个研究内容都相对独立、自成体系且有其专门的学术著作研究、热点,因此针对高等院校的本专科生来说,不必循序学习,而且结合专业特点可以选择其中几个研究领域。例如对自动化专业的学生来说,可以选择专家系统、人工神经网络、遗传算法等,同时可增加在自动控制领域的应用,包括专家控制、神经网络控制和进化控制等热点:而对计算机科学与技术专业来说,可以选择专家系统、自然语言理解、机器学习等,并辅以动物识别系统、语音识别系统、智能机器人等实例。总之就是要把握课程性质和教学目的,调整本课程教学体系,优化教学内容,让学生以有限的时间学到人工智能的基础知识和基本方法。
另外,在选择和确定教学内容时必须兼顾基础知识和新兴技术,注意与相关课程(如离散数学、数据结构、概率论、自动控制原理、Matlab系统仿真、面向对象的编程技术等)的链接,密切理论与实际的关系,通过课堂讲授和课外训练,注意学生能力培养,提高他们的学习效果和整体素质。
3 加强课程立体化建设和系列教材研究
在课程的立体化建设中,教材充当了地基的角色,所有的课程内容安排,无不体现出以教材为基本,以教材为模板。所以本着基础、实用的原则,我们先后编著出版了《人工智能及其应用》课程教材导论部分概括性强,引人入胜;基础部分系统全面,叙述深入浅出,循序渐进;应用部分密切理论与实际关系,典型形象。其中第二版在第一版的基础上,增加了证据理论、模糊推理、神经网络等理论的一些典型应用,使学生能够更深入地理解和应用这些理论;另一方面,又新增了自然语言理解及其应用内容,以适应目前计算机翻译、人机自然语言交互等技术日益广泛应用的需要。系列教材适应了人工智能导论新课程开设的需要,反映了人工智能学科的发展,为人工智能课程确立了基本框架,发挥了重要作用。系列教材的问世不仅解决了本校“人工智能导论”课程教学用书的问题,而且也被各兄弟院校普遍采用,促进了该课程的普遍开设,推动人工智能学科的发展。
为了配合教材第二版的教学和自学,在已有教学经验和教学成果积累的基础上,制作了高质量的教学课件和完整的教学视频录像,并刻录成光盘随书供读者使用;同时又研究与开发了网络课程(http://),以更好地调动学生的学习兴趣和主动性,促进本课程的教学改革。
包括主教材、电子教案、教学视频录像、网络课程及教学资料库等在内的课程立体化建设符合二十一世纪高校教学的要求,支持教师提高教学手段现代化的水平,更贴合学生的学习需求。
4 改革与创新教学模式和教学方法
在“人工智能导论”课程教学的过程中,我们积极探索教学新路,经过数年辛勤试验,结合蔡自兴教授等对人工智能课程的建设经验,对课程的教学模式和教学方法进行了如下一些的改革与创新。
(1)通过多种途径激发学生的学习兴趣
“兴趣是最好的老师”,“人工智能导论”课程的学习效果,直接受到学生兴趣和参与意识的影响。由于这是一门导论性前沿课程,一般来说,学生开始学习兴趣很大。但是,当一些学生开始接触到抽象概念和算法时,往往感到不易接受。我们通过各种途径和方法,激发和培养学生的学习兴趣。例如,鼓励学生参与课堂讨 论、布置读书报告和课外实验、以问题为导向的启发式教学、专题讨论/辩论等形式。特别,我们精心组织和准备了模糊控制技术及其应用、智能机器人技术与应用、智能交通、BCI(脑机交互接口)等专题,以及智能调度软件、语音识别系统、动物识别系统、足球机器人比赛、机器人轨迹跟踪、倒立摆的智能控制等课内演示,使学生扩大了眼界,增加了感性知识,达到提高学生学习兴趣的目的与效果。
(2)面向问题的启发式教学
人工智能中的许多问题,有的似是而非,有的引人入胜。在教学中,有意识的提出相关问题,提请学生思考,鼓励学生提出自己的猜想和解决方案。然后逐步进入教材中的解决方案,启发学生求解这些问题,并进行分析和比较,从而强化了学生学习的主动意识和参与意识,提高了学生的学习积极性。例如,在讲到比较抽象的“遗传算法”时,提出“遗传算法如何用于优化计算?”这一问题。针对该问题,先从“达尔文的生物进化论”入手,讨论“遗传”、“变异”和“选择”作用;然后通过一个简单的例子,从特殊到一般地启发学生思考“遗传”、“变异”和“选择”的实现,最终让学生与教师一起导出遗传算法用于优化计算的基本步骤。这样,学生不但从中学习了遗传算法,而且得到一次逻辑思维的训练,取得很好的教学效果。
(3)课堂辩论与交互式教学
组织课堂辩论,讨论的议题包括人工智能的应用前景和其他比较等有争议的问题。学生对这些问题展开了激烈的争论,激发了学习潜能,明确了学习目标。例如,为了加深学生对智能机器人内涵的理解,我们组织了“机器智能能否超过人类智能”的辩论会。会前正反双方结合本课程内容及其相关知识,认真进行准备;辩论会上正反双方唇枪舌战,激烈争辩,气氛热烈。辩论后,学生余意未尽,讨论热情不减。无论是哪一方获胜,都达到了预期的效果。教学中我们还注意采用了多种交互式策略,如课堂上教师提问可鼓励或指定学生提问,也可由学生自由地就某个知识点进行主题发言后老师点评等。
(4)个性化学习与因材施教
在本课程教学过程中注意对学生因材施教和个性化教学。例如,通过组织学生进行读书报告的形式,鼓励学生从多方面、多角度考虑问题,多提新颖思想,有意识地鼓励优秀学生探讨比较深层的内容,并辅导优秀学生将其成果以科技论文和发表文章的形式转化为成果。又如,在教学设计和实验设计中,注意要求学习有余力和兴趣的学生选作部分探索性、创新性的功课和实验(选学内容,如模糊控制器的设计、进化控制等),从而引导学生发挥个性优势,达到因材施教的目的。同时注意分析学习较差的学生的具体困难,进行有针对性的指导。
(5)多媒体与网络教学的使用
本课程在PPT演示文稿和网络课程上,采用了大量的多媒体表现形式,如视频、动画、声音和图像等。目的在于使得人工智能抽象的知识形象化,便于学生理解。例如,课内让学生在线观看涂晓媛博士的计算机动画“人工鱼”的录像片段、人工生命Floy中生命智能体在环境中不断的适应进化构成演示等,有助于加深学生对所学知识的理解,促进教学水平的提高,激发了学生对课程的兴趣,使学生创新意识得到增强。此外,随教材附赠的教学光盘和开发的网络课程(http://)提供了学生课外自学用的高质量的电子课件、完整的教学视频录像、丰富的实验和案例资料等,以更好地调动学生的学习兴趣和主动性。
(7)理论与实践结合
在教学内容安排上,注意理论联系实际,适时布置一些人工智能实验给学生进行课外练习。设计的课外实验包括产生式系统实验,归结反演实验,主观Bayes推理网络实验,A搜索实验,以及基于Maltab工具箱的模糊控制位置跟踪系统、两车追赶模糊控制系统、神经网络模式识别仿真、遗传算法优化计算等实验。通过实践和参与,保持学习兴趣,有助于学生对人工智能基本概念和难点的理解,掌握基本方法和技术,为从事智能系统应用开发打下基础,从而达到教学目的。例如,我们组织学生参观我们的研究生综合自动化实验室,观看机器人臂取物、倒立摆控制、语音识别软件、指纹识别软件、智能调度软件等演示,密切理论与实际的关系。
我们在教学改革实践中探索的这些教学方法,有利于充分激励学生的学习积极性和主动性,有利于鼓励学生发挥独立思考和创新思维,有利于多方位培养学生学习发现问题、分析问题和解决问题的能力。
5 运用多样化的教学手段和考核方式
5.1 多样化的教学手段
采用现代信息技术进行教学,构筑“人工智能导论”课程的现代教学模式,是本课程的主要特点之一。教学过程中采用了多媒体教学课件和网络课程相结合的方法,充分利用多媒体的丰富表现形式,利用网络课程的交互性、情景化等,进行教学。采用的方法包括:
(1)抽象知识内容的多媒体表示
通过动画和视频来演示抽象的概念、算法和过程,包括机器人轨迹跟踪、机器人臂取物、足球机器人比赛、倒立摆控制、“人工鱼”等录像片段,以及智能调度软件、语音识别系统、指纹识别系统、动物识别系统等软件演示。
(2)通过PPT撰写教案
精心编制PPT,组织好课件内容,做到图文并茂,提纲挈领,便于学生理解,便于教师讲授。
(3)开发与应用网络课程
“人工智能导论”网络课程较好的实现了交互性、在一定程度上实现了学习过程的情景化。在交互性方面,通过网络课程的课堂练习和章节练习,评价学生的学习情况,并给学生提出学习建议。在情景化方面,采用了在线答疑形式,使得学习过程丰富有趣。
(4)先进实验系统的观摩与演示
利用我们的研究成果等有利条件,有针对性地对学生进行成果演示(包括智能调度软件、语音识别系统、指纹识别系统、动物识别系统等软件),使学生知道学了有用,而且很有用,很有趣,很有意义,从而进一步诱导学生的学习兴趣,巩固了课堂所学知识,提高了教学质量。
教学效果通过上述先进的现代信息技术的应用,不仅极大地提高了学生的学习兴趣和主动性,而且也取得很好的实际教学效果,提高教学质量。
5.2 作业、考试等教改举措
(1)改革作业方式与方法
改变过去那种单纯的书面习题作业,发展成为必须交给教师评阅的书面家庭作业、不必交给教师的课外思考题目、口头布置的思考题或阅读材料以及大型作业等。其中上交作业通过网络进行,教师批阅后的作业也通过网络返回给学生,实现了作业呈交和返回的网络化。
(2)改革考试方式与方法
如何对本课程的考试方式进行改革一直是我们探索的问题。我们综合考虑课堂出勤情况(10%)、平时正式作业成绩(20%)和期末课程考试(70%),进行综合评分。期末考试有时采用综合试题考试,出几个大题目让学生选择其中几个进行开卷笔试,当面交卷后评分;有时采用课外开卷论文结合或口试面试。最近,我们还对部分学生结合实验或实际问题提问等进行考核。我们正进一步改革、试验和探索,使考试成为衡量与培养创新能力,促进学生学习主动性和提高课程教学质量的重要环节。
[关键词]本科毕业论文质量有效性策略
[作者简介]杨泽林(1970-),女,河北赤城人,河北北方学院文学院,副教授,主要从事古代汉语教学与研究;耿光华(1953-),女,河北阜平人,河北北方学院文学院,副教授,主要从事古代文学教学与研究。(河北张家口075000)
[课题项目]本文系河北省人文社会科学研究项目“大学考试和毕业论文有效性研究——以汉语言文学专业为例”的阶段性研究成果。(项目编号:SZ090318)
[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2012)27-0184-02
毕业论文是大学本科专业学生实现培养目标的最后一个综合性、实践性教学环节,是全面衡量学生基础理论知识、基本技能训练、语言写作实践能力、创造思维素质的重要尺度,是不容忽视的一个重要教学内容。深化毕业论文有效性探索,不仅可以提高学生综合知识的能力,而且可以提高学生的工作实践能力,培养学生分析问题和解决问题的能力。但目前由于种种原因,本科毕业论文的质量亟待提高,甚至有学者提出要取消充斥“掺假”成分的毕业论文,这个问题越来越引起广泛的关注,也是当前本科院校值得深思和研究的问题。
一、毕业论文写作过程中存在的主要问题
1.论文选题缺乏针对性。有些学生选题大而空,漫无边际。为求有内容可写,贪大求广,如此只能蜻蜓点水,概括肤浅,接触不到问题实质。例如有学生选题《探析宋词的艺术特征》或《浅析章回小说的艺术成就》很难对某一领域进行深入研究论析。有些选题陈旧,老生常谈。所论已是多年前别人论及的旧题,如《论苏轼的豪放词风》《李清照前后期的不同词风》,只能步人后尘,人云亦云,发一通宏论,毫无新意。
2.论文写作缺乏科学性。在撰写过程中,有的论文观念新颖、思想敏锐,但结构紊乱、层次不清、表达不畅,是写作、表达能力欠佳;有的学生很用功,常请教、勤修改,但论文质量仍然提不高,是理论思维能力较差;有的论文选题有意义,材料也很丰富,但缺乏新意、没有深度,是研究、创新能力薄弱;有的论文看起来不错,也有一定的理论水平,但一调查整段都是从网上下载的,是态度浮躁懒惰的表现。
3.论文整体缺乏规范性。首先是格式规范性问题,很多同学引用参考文献不规范,不注出版社、出版时间、不注引文页码等等。有的同学整篇论文,结构不合理,段落不衔接,错别字多,不注重细节,格式出现较大偏差。其次是专业性差,论文中出现专业用语的错误,专业术语表达模糊;再次,论文中普遍存在一个问题:英文摘要错误较多,反映了学生英语水平较差,这将直接影响论文的整体水平和质量。
二、影响毕业论文质量的主要因素
1.学生方面的原因。首先是就业压力造成的时间冲突。学生忙于求职、考研、考公务员,学生心理压力较大,情绪比较浮躁,很难将充足的精力投入毕业论文写作。其次是重视不够造成写作态度敷衍。上述的时间矛盾必将会导致精力不能集中,由此衍生无法重视论文写作以致态度敷衍。第三是科研意识淡薄造成缺乏创新思维。长期的应考模式使学生缺乏主动学习精神,不能开阔知识视野,谈不上创新思维,只会大量借鉴他人观点,人云亦云,毫无自己见解。
2.教师方面的原因。首先,指导教师短缺,所带学生过多。高校扩招后,某些专业师生比例失调,教师教学任务加大,对指导论文教师也有相应较高的要求,一个教师需要带的学生太多,精力投入不足,指导上难免顾此失彼,难以保证质量。其次,教师缺乏责任心,要求不严格。在教学任务重,科研压力大的环境中,部分教师既要应对教学任务,又要完成科研指标,还要面对职称评定、兼职班主任工作及家庭事务,以致放松了责任心,对指导工作投入精力不足,与学生见面交流少,造成个别教师指导过程不够细致深入,工作量不足。第三,教学中不重视科研能力的培养。部分老师上课照本宣科,而不注意教学的潜心钻研,更新知识能量,培养学生的科研意识;不注重借鉴各家之所长,启发学生独立思考,往往使学生陷入被动接受状态,而不会辩证思考、自主探析,缺乏创新思维。
三、提高本科毕业论文的有效性策略
基于上述问题,我们积极思考,挖掘教学潜力,制定有效性策略,开拓管理思路,努力探寻提高毕业论文质量的新途径。
1.强化“质量意识”是提高论文质量的关键。毕业论文既是对学生四年学习成果、创新能力和综合素质的检验,也是对教师四年教学质量所进行的全面、综合的检查。为此,首先,要在院领导、指导教师中树立高度的质量意识和责任意识,深刻领悟此项工作是提高学校管理水平与教学水平的关键,是培养高素质人才的重要基础。其次,要精心部署,周密计划,拿出切实可行
的方案措施以保证论文的有效质量。于是学院召开全体教师会议、全体毕业生会议,进行动员部署,下发文学院毕业论文指导意见、教师分工安排、论文规范格式要求等文件,以形成院领导、专业指导教师齐抓共管的良好局面。并筹建毕业论文指导委员会以加强对教师的考核和监督,同时,召开各学科组会议对学生进行教育,使其充分认识到毕业论文是对其四年所学及素质、能力的一次综合测评,并对其作毕业论文期间的表现进行考核,以作为其毕业论文成绩的重要组成部分。
2.科学计划是提高毕业论文质量的前提。由于学习、考试、考研、教育实习和就业招聘与写论文工作往往交织在一起,会严重影响论文质量。对此我们采取拉长毕业论文工作链条的方式,科学地处理了毕业生考研、就业与写论文工作交织在一起的矛盾,把毕业论文设计工作提前到第七学期期中开始,先在各学科教师中讨论确定本学科研究内容,征集论文选题,填写《论文选题征集表》下发各班级,然后采取“师生双选”的方式,确定指导教师和完成选题过程。在教师指导下让学生搜集、查阅相关文献资料,拟写开题报告,完成提纲拟定。再利用寒假使学生进一步梳理论文思路,和指导教师通过电子邮箱保持联络,撰写初稿,这样既能保证教师指导到位,又给学生充分的时间去思考、完善,为真正写出高水平的论文提供时间保障,以避免出现往年中间实质性工作时间不足的情况。
3.强化管理是提高毕业论文质量的重要手段。加强对毕业论文工作的科学管理,把毕业论文的撰写过程制度化、科学化,是全面搞好教学管理、提高教学质量的一个刻不容缓的课题。我们制定了系统的《文学院本科毕业论文实施细则》,其中包括:指导原则、毕业论文要求、毕业论文的环节及时间安排、选题原则与要求、对指导教师及学生的要求,评阅细则,答辩细则,成绩评定及论文的评估要求等都作出具体规范措施。另外制定出一套系列表格,如《毕业论文设计规范与格式要求》《指导教师检查及答疑记录表》《毕业论文(设计)中期检查记录》《本科毕业生论文成绩评定细则》《本科毕业论文答辩工作细则》等,每一项工作都有具体的管理要求,以此形成一套严格管理制度,分别对毕业论文工作的组织领导、指导教师的职责、论文撰写要求及书面格式等进行了详细的规定,使毕业论文工作的管理有章可循,毕业论文的撰写和要求有了可操作性,同时十分注重毕业论文过程管理,切实抓好选题、开题、中期检查、评阅答辩及评分等主要环节。实践证明,完善的管理制度在毕业论文工作中发挥着重要的指导作用。
4.制定论文质量检查、评阅措施,严把论文质量关。为了保证学生毕业论文的质量,我们以中期检查和抽样评估作为质量监控的手段;中期检查教师须认真填写《检查答疑记录表》,重点检查了毕业论文工作的进度问题,并了解师生互动过程中问题解决的实际情况,确保论文指导工作落实到位。还有《中期检查记录》的实施,对指导教师的指导情况进行了记录。这样会有效遏制个别责任心不强的教师敷衍了事,对学生放任自流的现象。为此,还进行抽查评估,评估的比例为学生人数的15%左右,专家组对所取得的成绩予以充分肯定,同时也找出了存在的问题,并提出了积极的建议,抽查评估对提高毕业论文质量有促进和推动作用。
另外,在论文成绩评阅、质量评估过程中,为了成绩的公正客观,保证论文的高质量,我们也制定了一些措施和策略,如对毕业论文的“学科互换评审”和“论文匿名评阅”。这样是为了借助不同学科、教师的智慧和能力,对学生的毕业论文再进行一次集中、深入的评阅和检查,从更开阔的视野提出建议和评判,也是对指导效果的考察。互评方式:即在原指导教师评阅的基础上,论文进行交流评审,互换教师再做出评阅,给出评判分数。这样一方面会使评阅成绩更具科学性与公正性,另一方面对指导教师也起到互相学习、相互督促检查作用。匿名评阅策略:即将学生论文脱离本指导教师进行匿名传阅,达到论文评估具有一种多元性和约束力的评判效果,以便从多个视角对学生所写的毕业论文进行审视和评价,从而克服指导教师个人视角和能力上的局限性,使学生的分析能力、科研能力、综合能力得到进一步提高,使其所写的毕业论文质量能再上一个档次。
5.科学规范答辩程序,确保毕业论文答辩的质量。毕业论文答辩,是研究生毕业论文工作的最后一个阶段,严格操作答辩规程也关乎论文的质量效果。于是我们将严格管理、规范化要求贯彻于论文答辩的过程,目的在于锻炼学生的思辨能力和强化学术氛围。毕业论文答辩是指撰写毕业论文的学生面对面地对答辩委员会成员就论文提出的有关问题进行答辩。有“问”也有“答”,还可以“辩”,这是锻炼学生能力的一次极好机会。在学生多教师少的情况下,是让学生逐一答辩还是抽取学生答辩,曾使我们犹豫,逐一答辩必然耗费精力和时间,最终我们选择了前者。按照规则严格要求每个学生必须答辩,且要有答辩记录。学院成立了答辩委员会,学生终评成绩经答辩委员会确定等级。各学科组成毕业论文答辩小组,学院院长或主管院长任答辩委员会的主任,各答辩小组的组长基本上都为答辩委员会的成员。这一系列严格要求强化了师生对毕业论文的重视程度,如果论文工作不扎实、不充分,答辩就有可能通不过,从而将直接影响到学生能否正常毕业,学生对毕业论文的重视程度就不言而喻了。经过答辩,学生论文质量公开化了,直接影响到了指导教师的声誉。教师无形中也加强了对自己指导学生的要求。
Abstract: This paper briefly introduces the teaching content, objective, task and application of the organic spectral analysis course. The teaching content reform, teaching method improvement, reading and unfolding spectrum, and teaching mode reform of the organic spectral analysis course are mainly reviewed.
关键词:有机波谱分析;教学改革;能力培养
Key words: organic spectral analysis;teaching reform;ability cultivation
中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)22-0248-01
0引言
人类社会各种科学活动与生产活动的最终目的是为了改造客观世界,而要达到这个目的,首先必须认识客观世界。有机波谱分析则是人类认识有机物质世界的重要手段。而在分子生物学、天然有机化学、有机合成、药物学以及石油化工、环境科学、材料科学、生命科学、能源科学和国防科学领域中,无论从化学基础研究方面或是化工生产控制方面,有机波谱分析所起的作用是毋庸赘言的。
有机波谱分析包括紫外吸收光谱法(UV)、红外吸收光谱法(IR)、核磁共振波谱法(NMR)和质谱分析法(MS),这四种波谱法是测定有机化合物强有力的工具,其特点是准确、快速、用样少,为现代有机分析所不可缺少[1]。有机波谱分析不仅在化学领域,而且在生物、医药、环境、材料、食品、卫生等领域都有极强的实际应用背景,因而在以化学为基础的很多专业占据非常重要的地位[2]。有机波谱分析课的主要任务就是在学习有机波谱解析的基本概念、基础知识、基本理论及各类化合物波谱特征的基础上,以培养学生认识图谱、解析图谱的能力为宗旨,引导学生通过对大量有机化合物的UV、IR、NMR和MS等标准图谱(或数据)的分析、比较、归纳、总结,掌握常见同种类化合物的各种光谱(或数据)特征规律,将这些特征和规律应用于较简单未知有机化合物的结构确定中。有机波谱分析课程因其数据、谱图多而复杂,涉及的物理知识、有机物立体结构知识、仪器的构造及原理等内容繁杂,因而一直是教师难教、学生难学的一门非常重要且与时俱进的必修课。为此,我们在教学实践中进行如下改进,并收到了良好的效果。
1教学内容的改革
有机波谱分析的教学目的是 通过本课程的学习,使学生掌握红外与拉曼光谱、紫外―可见光谱、核磁共振氢谱及碳谱和质谱的基本原理、有关概念、影响波谱的因素及各种类型有机化合物的波谱特征,并具有较强的解析能力,能综合分析结构较为复杂的有机化合物的多种谱图,了解四大谱仪的构造及工作原理,具有一定的测试操作能力。根据该门课程的教学目的与要求,结合时展需要,较前增加拉曼光谱和碳谱知识,使学生及时了解该学科最新的发展动态和前沿知识,拓宽知识面,扩大教学内容和信息量。在教学中,通过列举平时收集的形象而通俗易懂的实例来帮助学生理解抽象的理论和概念,并加深和给力于学生对抽象概念、理论及仪器工作原理的了解和记忆。根据理论教学要求,调整实验教学内容,使理论教学和实验教学相辅相成。理论联系实际,将老师搞科研合成的样品让学生在教学实验测试,在老师的指导下进行图谱解析,通过设计和完成实验内容,培养学生的创新精神、求知欲、动手能力以及应用所学的理论方法解决实际问题的能力,提高学生的综合素质。
2教学方法的改进
由于该课程所涉及的概念抽象、理论繁多、图谱繁杂、仪器结构复杂、数据众多、知识面太宽,因之运用传统的教学方法使学生难以掌握其学习内容。而我们充分运用多媒体教学和板书相结合的方法,为有机波谱分析课程教学提供了丰富多彩且生动形象的教学方法,这样既增强了理论教学的活力,又取得了好的教学效果。如我们利用以计算机技术为核心的多媒体技术,集文字、图形、数据、音频、视频及三维动画于一体的展现仪器工作原理、图谱形成过程、仪器的使用与操作、图谱解析等内容,同时还用4h时间让学生观看南京大学、北京大学、中山大学、兰州大学和华东理工大学的有机波谱分析教学片,这样在很大程度上调动和激发了学生学习积极性,加速了学生的感性认识和接受能力,改被动听讲为主动求知,使学生在有限时间内顺利掌握了解了四谱知识。为克服把黑板教学改为看电影式的“电灌”教学,我们在以多媒体教学为辅的教学过程中,仍坚持传统的板书教学为主,从而起到了事半功倍的好效果。
3识谱和解谱是学生的核心
由于本课程是以培养学生识谱、解谱能力为核心,故图谱解析训练是有机波谱分析中非常重要的一环。而识谱解谱能力最终要归纳为完成图谱的“解析”。所谓图谱解析既要正确答案,又要深入剖析,故学生在此过程中所需要做的事情很多:需要挖掘很多信息、查证很多的资料和数据、完成结果、归属指认、报告等。此外很重要的是,对某一图谱解析越充分,越深入细致,学生自身的收获也越大,体会也越深刻。因之我们一方面让学生演做大量的有代表性的各类有机化合物图谱解析习题,另一方面将校内外科研工作者所测样品图谱进行集体讨论解析,从而将理论用于实践,学以致用,提高了学生分析问题和解决问题的能力及初步的科研能力。
4教学模式的改革
“厚基础、强能力、宽口径、重创新”是与时俱进培养有综合素质复合型人才的方向,在保证教学质量与效果的基础上,注重培养学生的综合素质,采用课堂上讲授为主、问答、讨论、演示为辅的多种灵活多样方式丰富教学手段,不仅有利于培养学生的创造性思维,而且利于培养创新型人才,以提高教学质量。在课堂授课中,注重向学生介绍有机波谱分析在科研和实际分析测试中的应用,并结合我们的科研实际和应用,讲四谱分析的新方法、新手段、新理论,提高学生的认知能力。将学生做毕业论文合成的样品进行检测、作图,教给他们解析方法,让学生独立解析图谱、分析结构,加深学生对有机波谱分析分析方法的理解和应用,做到“授人以鱼不如授人以渔”,从而提高学生的学习兴趣,扩大学生专业适应面,彰显教学改革成绩。
参考文献:
关键词:资源循环科学与工程;专业;建设思路;模式探索
1资源循环科学与工程专业建设的必要性
资源是人类赖以生存的物质基础,构成生存环境的基本要素。而当今在全球经济及科学技术水平飞速增长下,人类活动伴随着自然资源的消耗和废弃物的产生,使得资源枯竭和世界环境污染问题日趋严重。为缓解一次资源的耗竭,满足人类需求,实现资源的可持续发展,对废弃物进行合理的再生利用将成为目前最为有效的途径。因此,废物再生利用技术必将成为国家优先发展的领域之一。福州大学为响应国家经济发展的新要求,与时俱进培养社会需要的全方位人才,在环境与资源学院筹建了“资源循环科学与工程”新专业。基于该学科的特性,论述了循环经济发展需求下资源循环科学与工程专业建设的必要性,并围绕培养目标提出专业建设新思路及模式探索,为高校资源循环科学与工程专业的发展积累有益的探索经验,为社会输送符合经济发展要求的高素质人才。
2基于循环经济发展需要的专业建设思路与探索模式
资源循环科学与工程专业(以下简称专业)要求学生建立“资源循环”基本知识框架,能够认知到资源循环在循环经济发展中享有重要地位,并积极主动对专业课程展开深入的学习。因此,该专业的培养目标为培养具备扎实资源循环理论基础和能源与环境系统工程知识,能从事再生资源循环利用及新能源开发利用,能源环境保护以及固体废物资源化开发、研究、设计与管理等复合型工作的高级人才。以培养目标为指导思想,专业的建设思路应创新性地与社会需求紧密结合,辅以课堂理论教学,积极拓展实践活动,激发学生的学习兴趣,努力将其培养成符合循环经济发展需要的高素质人才。基于这一思路,文中在专业课程设置、实践教学、学生创新教育及构建教师团队等方面进行了探索。
2.1课程设置
课程设置是专业建设的重要组成部分,充分体现了专业培养目标的定位和办学特色。课程设置应当基于专业培养目标,以社会对人才的需求为宗旨,致力于提高学生实践能力和创新思维的培养。以本校环境工程专业、安全工程专业等课程设置为鉴,辅以参考其他院校相关专业的异同点,提出了专业的课程设置。根据教学目标,课程设置分为公共基础课、学科基础课、专业选修课、全校性选修课以及毕业实习和毕业设计等,主干课程为:资源循环导论、新能源技术、生物质能技术、环境材料学、生物质的开发与利用、再生资源分选利用、固体废物资源化技术与工艺、再生资源工艺和设备、材料制备与加工原理、环境流体力学、普通化学、无机与分析化学、化工原理和有机化学。在课程规划与设置中应体现本学科的发展方向,并最大化实现教学内容的科学规划、课程体系优化,同时突出实用性教学。而在教学过程中,教师应辅以多媒体教学,改变单一枯燥的教学方式,充分利用课堂教学时间提高教学效果,以互动式教学积极调动学生的学习兴趣,并让学生认识到课程内容的重要性[2]。
2.2实践教学
实践教学与课堂、社团和合作基地息息相关,实习是实践教学的主要开展形式,其包括认识实习、生产实习、毕业实习三类。认识实习环节主要在于通过课程教师和专业工程技术人员的面授课,以及工人师傅的现场解说,对企业运作方式及相关工艺过程有初步的认知。在实习过程中,应指导学生学会从专业技术人员的详细讲解中,举一反三融会贯通,提取有价值的实践生产经验,对未来的就业领域形成初步的认知。通过各类实习的有序开展,使得枯燥的理论知识可视化,提高学生对本专业的学习兴趣,并最大程度上实现理论与实践相结合,不仅为学生在专业课学习中打下坚实的理论基础,也为毕业后走向工作岗位积累有用的实践经验。2.2.1存在的问题作为学生综合能力培养的关键实践环节,毕业设计可以提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。毕业设计对人才培养的质量和学生步入社会后能力的发挥起着至关重要的作用,是反映一个学校教学质量、管理规范化程度、教师与学生水平的重要标志[3]。近年来,诸多原因导致高校中毕业设计环节仍存在许多问题,如:部分学生的毕业设计内容重复老套过于简单化,缺乏创新性和实际性,论文格式不统一;毕业设计时间安排不合理,实验态度不认真,导致数据胡编乱造不具合理性,缺乏使用原理解释实验数据的能力,使得毕业设计环节流于形式;选题方式和指导方式缺乏互动性,学生在选题过程中没有及时主动同指导老师交流沟通,教师对学生毕业设计过程缺乏有效性指导与建议,导致其质量难以保证。2.2.2解决策略(1)与科研相结合,实现教学与科研共赢。将学生本科毕业论文题目与其指导老师的科研项目相结合,是实现教学与科研共赢的最佳方式。基于专业培养目标和教学基本要求的“互动式”教学模式,结合学生具体情况,指导老师将具体研究方向合理地分成若干个难易程度适中、工作量饱满又不失新颖性的毕业设计题目供学生选择。学生可以提前进入实验室锻炼基础的操作技能,了解与本课题相关的背景和任务,同时指导老师也有更多的机会与学生接触,引导其明确课题的研究方向,并及时与学生讨论毕业设计期间存在的问题,提出实质性的修改意见。(2)与生产实际相结合,提高学生运用相关知识解决实际问题的能力。以实际生产过程中存在的具体问题来制定学生毕业设计任务和目标,能使学生接触现有的实用工程技术,提高分析与解决实际问题的能力。毕业设计的题目若由企业的工程技术人员给出,则毕业设计的要求、目的、任务和设计(实验)成果应由学校负责审查与评定。设计(实验)过程可以选择在企业内完成,但毕业答辩需在学校进行,以保证对所有毕业成果有统一的评判标准。这种模式不仅可以解决目前出现毕业设计题目缺乏创新性、与实际不符等具体问题,又可缓解“一师多生”指导力度不足,同时学生和企业也可相互了解,为就业的双向选择奠定了基础。(3)与社会需求相结合,培养学生为社会服务的能力。国家培养人才究其根本就是为社会、为人民服务,促进社会的发展。在当前的循环经济条件下提出的社会可持续发展,对创新高素质人才提出了更高的要求,也促使各大高校不断深化教学改革,积极改进人才培养模式。毕业设计与社会需求的有机结合,不仅能使毕业设计具有针对性地服务于社会,也使学校能够根据社会需求发展动态,及时调整人才培养方案,改善课程结构。同时也可提高学生的竞争意识和团队合作能力,该模式符合社会发展要求,是创新型高素质人才培养的重点,是学生服务于社会的体现形式。(4)与学生兴趣爱好、就业方向相结合,发挥主观能动性。根据大学4年理论知识的储备与专业技能的培养,学生可依据自己的兴趣自主选择毕业设计题目,也可依据今后就业意向,选择与本专业并非密切相关却也符合学校要求的题目完成本科毕业任务。这种教学模式不仅能够提高学生自身综合素质,也能给学生提供展示自己的平台,挖掘潜能突破自我,给未来的工作奠定坚实的基础。(5)加强指导教师与学生间的互动,提高毕业设计成果的质量。毕业设计有序开展前期,要求学生进行大量的文献检索,收集资料归纳总结,学会分析问题解决问题,该过程离不开指导老师的精心引导。教师应跟进学生毕业设计的各个阶段,通过不定期检查或例行组会的方式加强与学生的互动,结合具体情况及时给出合理的修正建议,提高毕业设计的高效性与质量保证。(6)完善规章制度,加强毕业设计过程的监管力度。各学院院长、院教学督导组、指导老师应对学生毕业设计的前期准备、理论剖析与文献检索能力、数据处理到得出设计成果的全过程进行严格的监督与定期的检查。毕业答辩是检验学生的毕业设计能否达到学校要求的关键,也是衡量教师指导水平的重要手段。送审过程中对于未达标的学生坚决不允许其申请答辩,答辩过程中,每一位委员会的教师都应客观认真、严格合理地依据学生的口头报告与论文撰写表现给予答辩成绩,有利于学生保持良好的科学严谨态度与学习风气。
2.3学生创新教育
资源循环科学与工程作为一个新兴的朝阳专业,在循环经济发展的要求下,必须紧紧围绕创新精神深化教学改革,提高本科生的科研能力。(1)实验教学环节中着重培养学生的实际动手操作能力,引导学生独立思考,发现问题并解决问题,形成良好的的科学素养。将科研性实验与课堂授课相结合,以科学前沿为导向,及时更新实验方法,培养学生创新性能力。课堂教学中,可让学生结合课堂知识撰写科学文献综述,或做相应的调查分析、例行小组学术报告会等,逐步形成科研创新思维。(2)鼓励学生积极参与相关的校内校外科研课题。针对有浓厚科研兴趣、实践能力较强的学生,鼓励其加入教师的科研队伍,完成相应的科研任务,提升自身的科研能力;或让其到当地的企业中进行相关的社会实践,对现阶段的行业发展现状及趋势有初步的了解。该模式不仅可以拓宽学生的知识面,也使得他们能够实地接触到国内外最先进的科研成果,通过发现问题、分析问题、解决问题的科研全过程,从而培养学生对整体知识的把握能力、归纳应用能力和创新能力,增强学生的科研信心。(3)引导学生撰写专利,鼓励其参与申报过程,强化知识产权意识的重要性;鼓励学生积极申报本校与大学生相关联的科研训练项目(SRTP),指导其撰写相关的科技论文,培养科研意识。学生自主选择有兴趣的科研项目,学校大力支持并给予一定的经费补助,学生可自由选择专业指导老师。该模式极大地激发了学生们对科研的热情,这有助于培养求真务实的学术风气,对日后从事相关专业工作奠定了良好的基础[4]。(4)学校应营造良好的科研氛围,提供轻松的外在环境。高校的综合实力评估不仅体现在强大的师资队伍上,也包括所培养学生的综合能力与在社会上的竞争能力。周期性的组织学生参加各界专家学者开设的学术研讨会,了解先进的科学理论和技术,建立科研竞争机制,拟定相关的科研条例,从各方面调动学生参加科学理论与科研实践的积极性和主动性。2.4创建优质教师团队,保证人才质量实力强大的专业建设与高水平的师资力量是息息相关的,着重建立一支高素质、高水平的学科专业教师团队是当前新专业建设的重中之重[5]。(1)加大力度引进本专业领域人才,制定各项优惠条件招募高层次的人才,特别要向新专业建设时急需的学科专业带头人和主干课程的骨干教师抛出高枝,进一步优化师资队伍结构,为新专业的开设创造良好的内在条件。(2)重视现有人才的培养,充分发挥老教师的指导作用,促进青年教师的发展,支持教师进修访学,提高整个师资队伍的水平。(3)优化教师聘用结构,以专职教师为主、兼职教师为辅的方式,实现社会教育资源的合理配置,同时也可聘请相关高水平的专业人员(如:企业单位、科研院所职员或其他高校等高水平的人员)担任新专业的兼职教师,逐步建成结构合理、极具发展潜力的优质教师团队,为新专业的建立打好基础。(4)提高“双师型”教师队伍建设。结合“十三五规划”要求,建议行政部门督促地方普通本科制定“双师型”教师队伍的建设与规划、配套政策,落实培养引进专项的经费是否到位,完善相关管理制度。
3结束语
循环经济的发展是未来中国经济发展的重点,而资源循环产业是支撑循环经济发展的物质基础,资源循环人才的培养则是循环经济、资源循环产业发展的保证。面临严峻的就业形势,培养符合社会发展需要的人才至关重要。资源循环科学与工程专业是新兴专业,发展仍处于起步阶段,各方面还有很大的进步空间。该专业的发展将以社会需求为宗旨,以培养复合型人才为导向,加强师资队伍建设,完善课程体系结构,加强专业性实验室建设,走出具有自身特色的专业建设之路。
参考文献
[1]常立忠,施晓芳,王海川.基于循环经济发展需要的再生资源科学与技术专业建设模式探索[J].大学教育,2014(1):46-47.
[2]潘育松,王静,潘成岭.对我校复合材料专业建设的思考[J].广州化工,2013,40(6):161-162.
[3]张庆乐,董建,王虹,等.环境工程专业毕业设计存在的问题及对策研究[U].中国电力教育,2012(05):66-67.
[4]张亚平.狠抓科研促教学,质量同步上台阶[J].内江科技,2008(4):67.循环经济视阈下资源循环科学与工程专业的建设与探索循环经济
关键词 材料成型与控制工程 课程体系 教学改革
中图分类号:G642 文献标识码:A
新能源主要包括太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能、氢能和核聚变能以及由可此衍生出来的各种非常规能源。相对于传统能源,新能源普遍具有储量大、可再生、污染少的特点。因而也常被称为可再生能源或清洁能源。在2010年制定的全省“十二五”能源发展规划中,积极推进可再生能源发电。重点发展生物质能发电和太阳能发电。以湖北省为例,预计2015年湖北电网发电装机容量6220万kw,其中水电装机3771万kw,火电装机2332万kw,新能源发电装机120万kw(风力发电20万kw、光伏发电30万kw、生物质能50万kw、垃圾发电20万kw)。①
新材料与新能源是国民经济和社会发展的命脉,广泛渗透于人类的生活之中,影响着人类的生存质量。新材料是高新技术与产业发展的基础性与先导性行业,每一次材料技术的重大突破都会带动一个新兴产业群的发展,其研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。新能源的迅速发展,最终离不开新材料推进。新能源材料的开发已经越来越引起世界各国研究机构的广泛重视,新的技术和成果不断涌现。可以说,新能源材料的开发和利用已成为社会可持续发展的重要影响因素。
为适应时代的需要,国家大力培养这一新兴产业的专业人才。工学材料类专业的调整幅度最为突出。新设置的材料类冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料工程等四个专业从原则上覆盖了原来的(1993年教育部颁布的高等学院本科专业目录)材料类的有色金属冶金、冶金物理化学、冶金、金属材料与热处理、金属压力加工、粉末冶金、复合材料、腐蚀与防护、铸造、塑性成形工艺及设备、焊接工艺及设备、无机非金属材料、硅酸盐工程高分子材料与工程以及化工类的高分子材料及化工等近十五个专业。近几年来我国材料科学教育改革的迅速发展,几乎全国所有设有有关材料专业的院校均已程度不同地参与了材料学科教育改革,并且开始出现了力图根本突破原教育模式的新思路新方案。教育部2010年7月批准在浙江大学、华中科技大学、中南大学等十一所高校设立新能源科学与工程专业,在四川大学、中南大学、湘潭大学等十五所高等院校设立新能源材料与器件专业。目前,湖北省武汉市共有高校26所,大部分的工科院科都设置有材料学科,且教学和科研实力都较强。其材料专业中以金属材料、无机材料、高分子材料为主,华中科技大学、武汉大学等一流大学已经进入了新能源材料的研究。
1 当前课程体系存在的问题
自1998年国家教育部将原铸造、锻压、焊接、热处理等专业合并成为“材料成型及控制工程”专业后,原铸造、锻压、焊接、热处理等老专业变成了新专业所包含的学科方向。我国新的“材料成型及控制工程”专业的专业课程设置、教学计划、教学大纲等,总体上的一致之处是压缩了原来的专业知识的教学内容,但目前还没有形成统一模式。②“材料成型及控制工程”是宽口径的新专业,办学历史很短,完善的课程体系尚处于初始探索阶段。现行的材料成型及控制工程专业课程体系中以金属材料为主要方向,与新能源产业的高速发展不适应,对学生的就业也造成一定影响。
1.1 学科导论课定位不准
在目前“材料成型及控制工程专业”的课程体系中,金属材料仍占有较大的份量,教学内容对非金属材料,特别是新型复合材料的阐述较少,没有体现新能源的发展对新材料的重大影响。
1.2 课程分配没有结合新材料的发展
虽然在现行的课程体系中,理论课时较多,但专业课程中力学基础理论课时少,相关的基础理论支持性理论不全面,综合性和设计性实验项目较少,致使学生面对大型结构件材料的认识不足,对新能源领域中计算机软件的接触机会较少。
1.3 所开课程与实际应用联系不够紧密
目前开设的课程中,学生的实际应用环节较少,生产实习中,学生大多以参观的形式进入相关企业,时间仓促,无法深入地认识企业。实验设备有限,与新能源材料相关的实验设备更少。学生很难理解课程内容,实际应用更难。在课程体系中,只注意传统材料科学与技术教学的设置,不能满足现代工程教育的需要。
1.4 实践教学目标不明确
实验教学中采用金属材料工程的设置内容较多,大多数为对理论教学内容与知识的验证。实践教学的系统性不强,缺乏创新性的设计性强的动手实践内容,不能对学生进行全方位系统的工程思维进行训练。实践课程设置形式单一,理想状态下的实验实训脱离了“面向岗位”的宗旨。③
2 面向新能源发展的优化方向
为满足社会需求,材料成型及控制工程专业培养的人才应比原来单一专业的人才所具备的知识结构应更合理,知识面应更宽,所具备的综合素质应更好,适应性应更强。④课程体系的可从以下几个方面进行优化。
2.1 面向新能源的快速发展,提升专业的方向特色
随着新能源的不断发展,新型复合材料及大型材料结构件的覆盖面越来越广,与其他学科间的交叉渗透也在不断加强,本学科目前的专业设置和学科研究方向要能满足本学科相关行业今后对人才的需求,结合地理优势加强特色内容的教学,不断通过专业课程的调整和改革,培养出合格人才,推动区域经济的发展。
2.2 优化课程体系,培养综合素质,突出“实践、实用”
课程体系可按图1的模式进行优化,在完善现有的培养方案的基础上,注重知识体系的构建和课程内容的设计,体现培养的科学性和专业化。从知识结构、能力培养来满足新能源发展的素质要求,同时抓好课程内容和实践环节,梳理完整的学科结构,重视生产技术的应用和获取知识的科学方法,以综合能力的提高为目标,并推动专业建设的可持续性发展。
2.3 模块分类强化,突出“实践、实用”教育理念
对课程体系进行模块分类(如图2)后,逐一完善和改进。新的课程体系强化核心基础课程,形成理论力学——材料力学——结构力学——工程热力学等不同层次的力学知识体系。引进新能源材料的热点,加入杆塔设计、大型材料结构件设计方向的课程。实践学习类课程加强对当前新能源科技发展信息的吸取,增加应用软件的学习,以工程软件实训的形式加强计算机应用能力。在人文社会科学类模块中,加入锻炼学生的沟通及表达能力的课程,如学术讲座、论文写作、沟通与交流等内容,培养未来现代工程的职业精神。优化的课程体系既夯实基础又提高综合素质,学生也具有了相应的材料应用维护、管理所必需的设计和测试能力,突出了“实践、实用”教育理念。
2.4 探讨专业新需求,实现本专业的可持续发展
对“材料成型及控制专业”毕业生的社会就业情况进行全面的社会调查,研究本学科专业的发展态势和对专业人才的知识结构、能力结构、人文素质、创新素质的具体要求,探讨新能源的发展对“材料成型及控制工程专业”的课程新需求,一方面实现可持续发展的专业办学特色;另一方面,通过课程体系的优化,促进教学思想的不断更新,以“新材料”推动师资培训的“新发展”,以合理的课程体系帮助学生顺利就业。
3 结语
在结合当前新能源快速发展的条件下,探索“材料成型及控制专业”课程体系特色,新的专业培养模式既要体现国内外的“大材料”思想,又要具有较为鲜明的新能源和地方特色,以适应专业发展的要求。优化的课程体系既满足“大材料”通才教育,又合理规划好新能源发展条件下“材料成型及控制工程”专业的新内涵和外延,突出金属材料、复合材料的在新能源行业的应用和设计专业范围,探索新的专业课程结构和完整的培养体系。
注释
① 周世平.新能源技术与湖北能源发展综述[J].湖北电力,2011.35(5):1-6.
② 樊自田,魏华胜,陈立亮,等.建设新型课程体系 培养宽知识面人才[J].高等工程教育研究,2004(1):11-12.