前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的课程设计的方式主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:开放实践教学;教学改革;数据库课程设计;教学实施
培养和提高学生综合运用理论知识能力和实践能力是建设应用性大学的指导思想,是教学实施和教学效果评价的重要指标。数据库课程设计是计算机本科专业集中实践环节的必修课,是数据库原理与应用课程的后续实践课程。实践教学的目的是加深学生对数据库理论、方法和技术等内容的理解,让学生通过参与数据库设计和实现的完整过程,增强学习的应用性和趣味性,掌握设计一个应用系统数据库的实用技能,从而达到能够开发小型信息系统的初步能力,提升完成任务的成就感。教师如何充分发挥数据库课程设计的作用并达到预期的教学效果,是教学改革不断追求的目标。传统的教学模式出现很多弊端和问题,缺乏培养学生创新能力和主动学习的动力,而开放教学强调学生的自主性学习和个性化学习,能充分发挥学生的主体作用和创新潜能,因此我们将开放教学模式逐步引入数据库课程设计。我们经过精心的开放教学准备和近2年的教学实施,发现开放教学是数据库课程设计一个很好的改革方向。
1 传统数据库课程设计的教学实施方式及问题
数据库课程设计一般是2周(48学时)的集中实践课程,在数据库原理与应用课程结束后的学期末进行。传统的课程设计教学集中在一个固定的计算机机房,由教师给出3-5个选题,然后学生分组选题并完成设计和开发,课程结束时学生上交报告,教师进行验收。经过多年的教学实践,我们发现这种课程实施方式虽然在一定程度上能完成基本的教学目标,但是对于培养具有创新型和应用型人才却缺乏动力,逐步暴露出很多问题。
1)选题局限性大,学生缺少创新性动力。
数据库系统的应用非常广泛,在现实社会中有很多优秀案例。传统的课程设计选题仅局限于3~5个固定的题目,如图书管理系统和学籍管理系统等。教师通常会向学生描述系统的功能,学生按照功能描述进行设计和开发,因此教师在描述系统功能的过程中就代替学生完成了系统需求分析和功能设计的工作。然而,这是一个真实系统设计中非常重要的两个阶段,学生在被动的环境中完成课程设计,导致学生积极性不高,缺少创新性动力。
2)考核方式不够科学。
传统教学中,教师在对学生进行考核时只注重学生设计完成系统功能的情况,而没有对设计的质量进行有效的评估和对完成的过程进行监控,导致有些学生在相同的时间内对设计过程考虑较周到,但忽略对系统前台的完善,致使成绩不理想。例如,同样是完成图书管理系统的设计开发,有的学生设计5张表,有的学生却设计10张表,有的学生将有些功能做成存储过程或触发器,有的学生用前台开发语言完成开发等,然而没有具体的考核方式对这种设计上的差异进行评估。另外,学生对知识的掌握情况和对设计完成情况存在差异,而考核中没有与之相对应的分层次和分类型考核评价标准。
3)缺少对数据库的性能优化的考虑。
选题的功能由教师给出,一般为系统的基本功能,却很少有对系统优化的要求,如并发问题、安全控制、容错能力、海量数据存储等。因此,很多学生仅就功能描述进行设计和开发,而不知道在实际的应用中,系统性能的稳定和优化有时比系统功能本身更为重要。后果就是很多学生觉得完成一个软件系统并不是很复杂,但在就业和以后的工作中却缺少真正进行系统分析和设计的能力。在教学中,教师应引导学生意识到系统优化的重要性并教给学生对数据库优化处理的方法。
4)教学反馈少,学生得不到真正的提高。
由于课程设计主要由学生自主完成,课程结束验收时时间较紧,大多数教师只能指出学生系统设计和实现中的不足,却很少有时间与学生探讨和分析产生这些具体问题的原因和解决的方法。因此,学生完成课程设计之后的感受是自己有不足,但是对于如何更好地改进和提高却无从下手。
2 数据库课程设计开放教学
2.1 开放实践教学的思想
开放实践教学指的是利用现有的实验室资源和师资队伍,将实践时间、实践内容、实践地点等对学生开放,拓展学生的学习空间和时间,最大限度地发挥学生学习自主性和创新性的教育模式。开放实践教学是一个系统工程,是教育思想、教学内容、教学方法、师资队伍、教学保障条件等方面的转变和全方位开放。通过全开放式实践教学,教师能够为学生提供挖掘学习潜能和发展个性的场所,激发学生对实验的兴趣,培养学生的创新意识和应用能力。
与传统的时间固定、地点固定、内容固定的实践教学模式相比,开放实践教学更注重培养学生应用理论知识解决实际问题的能力,培养学生进行资料查阅、系统分析、系统设计和实现的能力。开放教学鼓励学生自主思考并自主设计。被规定的内容少了,可选择的空间大了,学生的创造性和积极性就能够被激发出来。
2.2 课程设计开放教学的条件准备
开放式的课程设计教学并不是对学生放任不管,任由学生发挥,而是在经过精心设计和准备的前提下,为学生提供尽可能自由的空间。因此,实行开放式的实践教学,对教师和实验室提出了更高的要求,需要教师做好充分的准备。
1)实验室开放。
开放实践教学首先需要开放实验室,即实验室不是只有学生在固定上课时间内才能使用,而是在保证实验教学正常运行的前提下提供预约开放。学生可以根据自己的情况和实验室安排跟实验室管理员预约实验时间,然后在预约时间内做实验。实验室的开放为学生提供了实验环境保证。
2)时间开放准备。
传统的课程设计集中在2周时间内并且大多在学期末进行,学生面临期末考试,复习课程压力大,对课程设计中碰到的很多问题想深入思考和解决却没有足够的时间和精力。因此,教师可以放宽课程设计时间限制,在学期中期就将课程设计的要求发给学生,学生自己到实验室操作,教师在课程设计期间设置3-4次中期检查和答疑,向学生明确项目检查要求并进行答疑,指出学生在前一阶段工作中的问题。课程设计结束时教师安排验收和学生讨论环节,整个课程设计时间跨度为6周左右,从时间上为学生提供保证,同时重视过程监控。
2.3 课程设计开放教学设计
1)总体思想。
数据库课程设计开放教学要求教师通过案例进行教学,引导学生从调研和学习人手,通过分析调研资料确定自己的选题,然后进行数据库设计和系统设计,最终完成系统实现。在这个过程中,教师要一直追踪每个学生的阶段进展,及时指出问题和提出指导建议,在最后验收时组织一次全班研讨,对学生完成系统的情况分别进行评价并指出不足,引导学生提出完善建议,使学生真正掌握数据库设计和实现的方法。
2)内容要求及评分标准设计。
课程设计分为两部分,第一部分为调研和设计任务,占总成绩的70%;第二部分为撰写报告和演示验收任务,占总成绩的30%。其中,第一部分任务分解为6个小项目,第二部分任务分解为2个项目。具体任务分解要求如表1所示。
从以上分解的任务中可以看出,课程设计不是要求学生闭门造车,而是鼓励学生走出去,让学生通过调研对自己的选题提出想法并针对需要进行数据库和系统设计,在合理的范围内给学生充分的自由。
对于评分标准,我们尽量做到量化和细化,针对以上每一个项目都列出详细的评分标准。我们以第一部分的第4项任务为例介绍评分标准,评分标准如表2所示。
3)时间节点设计。
开放的课程设计时间跨度大,学生完成情况灵活多样。为了加强过程监控,及时纠正学生在设计过程中出现的问题,教师在整个课程设计过程中设计了6个检查和答疑时间点。在这些时间点上,学生和教师必须在指定的实验室进行工作。在课程设计结束时,教师不只是对学生的作品进行检查,还要对学生作品中的优点和不足进行点评,提出进一步完善的方向和建议,让学生得到真正的提高。检查和答疑的时间点设置如表3所示。
3 教学实施与评价
课程设计的开放教学已经实施了3个学期,授课对象分别是2008级、2009级和2010级本科生。从实施过程和效果上看,课程设计的开放教学跟传统的课程设计有以下几点不同。
1)由于时间和地点的开放,学生可以结合检查和答疑时间点机制,更加灵活地安排自己的时间,不至于太散漫而耽误进度。
2)课程设计内容上的开放,激发了学生的学习兴趣和积极性。学生为了调研,上网查阅很多网站和资料,有的还跑到超市、订票点、饭店等机构观察取证,基于自己的调研和分析对数据库系统有更加全面的认识。然后,学生开始考虑系统的安全性、优化性、交互友好性等方面的解决方案,写出的调研报告内容翔实丰富。学生选题的思路广了,选题和设计的系统更多地考虑了实际应用和需求,使得课程设计几乎不再出现雷同作品。
对教学对象的调查结果显示超过80%的学生赞同这种开放式教学模式,这种教学模式不仅能够发挥学生学习的自主性,而且体现出对学生的信任和宽容,大大提高学生的学习积极性;30%左右的学生表示在课程设计之后,会继续完善自己的作品;也有15%左右的学生习惯于完成既定题目,认为通过自己调研、选题、设计而实现任务的难度较大,教师对这部分学生应加强鼓励和引导,因为学生步入社会也需要自主和创新的能力。
关键词:翻转课堂;教学模式改革;电子线路;实践课程
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)31-0161-02
一、前言
电子线路实践教学是电子信息类工科专业课中重要的组成部分,是培养学生技术应用能力和操作动手能力的重要环节。为提高学生的实践创新能力,需要不断改革教学内容,改善教学方法,增加实验教学时间。与传统的电子线路实践教学相比较,开放式的综合设计实践教学得到了广泛认同,在培养学生综合素质方面取得了显著的效果。但综合设计性实践的授课时间长,课程学时量大,对实验室场地、实验室的使用时间、实验授课人员的需求倍增。翻转课堂的教学模式是把传统的学习过程翻转过来,将知识传授通过信息技术的辅助在课前完成;实践的过程,即知识内化在教师的指导和同伴的协助下在课堂上完成。因此,我们将翻转课堂的教学手段运用到开放式课程中,结合两者的优势,提出了一种基于翻转课堂教学模式的电子线路开放式课程设计。
二、电子线路实践课程的开放式教学模式设计
首先,对电子线路实践教学的课程进行分层设计,结合基础性验证实验、开放性综合实验、创新设计三种实践模式,使得不同难度的内容衔接交错,实现“基础”、“设计”与“创新”的有机统一。依据实验内容的难度和课时数将电子线路实践的教学内容分成三个层次:一是“基础验证”,内容相对基础,覆盖面宽泛,完成难度相对简单。其教学目标是使学生全面掌握常用器件、常用工具,为后续课程奠定基础。二是“设计实践”,给定设计目标和必要的电子器件,由学生自主设计完成一个内容相对综合、难度适中的设计任务。其教学目标是使学生通过查找资料、比较和验证,完善设计方案,完成理论报告和实物制作。三是“创新项目”,只提供设计目标、功能指标和性能指标,由学生个人或组队完成一件实物作品。其教学目标是使学生初步掌握电子产品的设计和开发。这三种难易程度不同的课程设计,不但可以完成基本的教学目标,还能充分发挥学生的主观能动性,让学有所长的学生得到更大程度的提升。
其次,创新电子线路实践课程的教学模式,建立开放的教学氛围、开放的教学过程,改革教学考核方式,从而突破实验场地不足、器件资源不充足等局限,充分发挥学生的主观能动性。传统的电子线路实践教学,要求实践的全过程集中在特定实践、特定地点和特定内容上。我们在“基础验证”的基础上提出了“设计实践”和“创新项目”这两种教学模式,模糊课内与课外的界限,拓展了实践过程中“教”与“学”的概念和内涵。实施新的教学模式的关键在于开放的实践过程,即不再将课程的全过程都集中在特定的时间、特定的地点和特定的内容上。
三、电子线路开放式课程的翻转课堂教学模式
翻转课堂的本质是一种整合化的主动学习工具,其组织形式包括项目驱动法、问题解决式学习、案例教学、在线观看视频、在线测试等教学元素。参照美国翻转课堂教学先驱Robert Talbert教授所总结的翻转课堂的实施模型,我们提出了更适用于电子线路开放式课程的翻转课堂教学模式。
翻转课堂教学模式在电子线路开放式课程中的应用,包括课前、课内和课后三个阶段。
(一)课前
教师根据教学目标制作教程材料,供学生自学,其形式包括教学视频、在线测试以及实物模型等。教师借助在线统计工具,评估学生对知识点的认知程度,有针对性地调整课堂活动。以基础验证部分的教学环节为例,其教学目标是向学生介绍常用工具、常用元器件的外形特征和选型。我们将每节课分解为2~3个知识点,为每个知识点录制5分钟左右的视频,学生观摩后在线答题,然后进入下一个知识点的学习,由此完成课前的知识传递。
(二)课内
知识的传递在课前完成,而知识的内化则是在教师的指导和同伴的协助下在课堂上完成。翻转课堂对教师最大的挑战在于如何使课堂上的学习活动促进学生更深层次的学习,加速知识的内化。我们设定的教学目标是让学生利用所学知识,通过查找资料、比较和验证,完成理论报告和实物制作。这一阶段,通过项目驱动、学习小组等,组织学生进行互学、互助、互评。由于前期的认知结构、先备知识、学习经验存在差异,学生间的交流与合作更易于查漏补缺。
(三)课后
通过课堂上的互动和讨论,学生明确了知识点的疏漏,利用教师提供的学习资源进行巩固和补救,整理和完善各组的项目成果,由教师进行总结性评价,从而完成翻转课堂的过程。
基于翻转课堂的开放式教学模式,不仅突破了实验场地不足、课时数不充足的局限,还能提高教学效率,充分发挥学生的主观能动性。不过要普遍应用这种新的教学模式也存在一些难题:教师需要花费更多精力制订明确可达的学习目标,设计清晰简练的学习路线,精心组织课堂活动调动学生的学习积极性;要求教师具备更高要求的职业技能,加大了教师的工作量,从而增加了教学难度。
四、翻转课堂的开放式实践教学案例
下文以“带记忆调光台灯电路制作”这一教学项目为例,介绍翻转课堂在开放式实践教学中的应用。
(一)教学目标
实施分层教学,允许学生根据个人情况选修不同程度的项目,分别设置学习目标如下:①基础验证部分。掌握带记忆调光台灯设计原理,熟练掌握焊接技术,可以通过测试、分析排除故障。②设计实践部分。掌握用Protel DXP软件绘制原理图的技术,独立完成带记忆调光台灯设计原理图绘制,掌握印制电路板制作过程,熟练掌握焊接技术,通过测试、分析等排除故障。③创新项目部分。根据项目提供的功能和性能指标,自主设计一种调光台灯,自主完成器件选型,绘制原理图,运用软件仿真,制作实物,进行焊接、调试,测试并分析故障原因。
(二)教学设计
在以往的教学中,“带记忆调光台灯电路制作”需要8周课时完成,课堂上讲授电路原理、绘图软件的使用等陈述性知识以及焊接技术等程序性知识着力颇多,而学生在实际操作中,因个体程度差异较大,教师无法给予及时有效的反馈。这违反了电子线路课程设置的初衷,消耗了学生的求知欲,严重影响了实践教学的效果。而小组中的学习同伴间的协作、互助和分享,更有易于学生对知识点的掌握;在实践中的互动与沟通,更容易发掘学生在学习上的困难与盲点。
因此,我们对“带记忆调光台灯电路制作”这一教学项目进行重新设计,在课前为学生提供学习资源、在线小测试等,完成陈述序知识的学习;通过录制教学视频,让学生自主学习专业软件的使用及焊接技术等程序性知识;课堂时间则允许学生根据知识点的掌握情况以及个人兴趣自由组合,选择不同难度的教学任务,组成项目小组。通过“学生自评―小组互评―教师验收”形成最终课程评价,完成知识的查漏补缺,深化学习效果。
(三)教学评价
通常,电子线路的课程考核模式是“报告成绩+实物验收成绩”。该考核模式单一,不能体现学生的综合水平。在实施开放式“翻转课堂”进行分层教学时,为使教学评价适应多元化教学模式,我们为不同难度的课程设计设置了不同的权重,当学生选择不同项目的同时也选择了课程的难易系数。同时,根据作品的功能和性能指标,结合每个学生对项目组贡献度的互评指标对教学效果进行评价,弥补了以往平时成绩记录的模糊性,大大激发了学生对课程的参与程度。
(四)成效反馈
本课程的学生反馈渠道是匿名的调查问卷,主要从课程总体评价、教学模式的喜欢程度、课程影响力、学生学习模式等几个维度进行调查,有助于后续课堂教学模式的改进。学生反馈了学习感想并提出了不少建议,如增加本科生助教、调整实验室开放时间、制订小组考评方式等。从统计结果得到如下反馈。
1.课程的总体满意度达到90%以上。
2.分层教学模式(基础验证、设计实践、创新项目等)的满意度为86.7%~96.7%。
3.学习模式、互动形式、学习效果检查形式的调查。
实践表明:基础薄弱或不努力的学生产生了学习困难,而到课率高的学生成绩相对较高;自主学习和交流讨论能够提高学习效率;平时成绩与期末成绩高度相关。
五、展望
翻转课堂对于实践教学类课程是一个巨大的挑战,利用好丰富的教学资源,是开展好翻转课堂教学模式的基础。在这样的环境下,教师需要不断更新知识储备,跟踪科技发展的趋势,把课程资源建设、教学活动设计等作为重点,不断提升自己的实践技能和教学水平,进而更好地指导学生的主动学习,这也是翻转课堂的最终目的。
参考文献:
[1]宋朝霞,俞启定.基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J].远程教育杂志,2014,(1):96-104.
[2]赖锦辉.强调“竞赛标准+竞赛奖励”的翻转课堂教学模式[J].计算机教育,2013,(16).
关键词:开放课程;知识本体;认知结构;认知顺序;学习对象;学习资源
一、国内外网络开放课程的发展现状
网络开放课程是指在网络上传播的国内外优秀的大学视频课程,又名公开课。开放课程最早起源于英国,为英国远距离教学服务,该教学方式可追溯至1969年英国成立的开放大学。1990年,英国BBC电视台开播开放大学节目。
1999年,由William & Flora Hewlett基金会、Andrew W. Mellon基金会和MIT共同发起实施开放式课程项目(Open Course Ware,简称OCW)。OCW开放课件项目的使命是:(1)将MIT所有课程材料通过互联网,供全世界教育工作者、学生和自学者免费使用;(2)为在线学习建立一个高效的、基于标准的典范,促进有兴趣提供在线课程的院校效仿,帮助公开、共享各自学校课程材料,共同推动课程创新。MIT的OCW项目可以看作是现代意义上网络开放课程的开始。
2006年,孟加拉裔美国人麻省理工学院及哈佛大学商学院毕业生萨尔曼·可汗创立可汗学院(Khan Academy)。可汗的初衷是要帮助住在远处的亲戚的孩子学习,他试着把自己的教学影片放上网络,主要是在YouTube网站。由于受到广泛好评,受到鼓励的可汗于2009年辞去工作,全职从事相关课程的录制,并建立了自己网站。可汗影片的特点是每段课程影片长度约十分钟,不出现主讲人,制作简单,从而降低成本。目前,可汗学院拥有4000多个教学视频,内容包括数学、历史、医疗卫生及医学、金融、物理、化学、生物、天文学、经济学、宇宙学、有机化学、美术史、宏观经济学、微观经济学及计算机科学等,在册学生超过1000万人。
2012年,美国的多所顶尖大学陆续设立网络学习平台,在网上提供免费课程,被称为MOOC(Massive Open Online Courses,大型开放式网络课程)。与此同时,美国Coursera、Udacity、edX三大课程提供商兴起,课程全部针对高等教育。在线教育公司 Coursera(意为“课程的时代”),由美国斯坦福大学两名计算机科学教授安德鲁·恩格(Andrew Ng)和达芙妮·科勒(Daphne Koller)创办,旨在同世界顶尖大学合作,在线提供免费的网络公开课程。首批合作院校包括斯坦福大学、密歇根大学、普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学等美国名校。在线大学Udacity是由Sebastian Thrun, David Stavens和Mike Sokolsky注资的一个私立教育组织,课程免费,但学生可选择参加一些收费的认证考试。同时,Udacity还通过毕业生找工作赚取介绍费。edX是麻省理工和哈佛大学于2012年5月联手的一个网络在线教学计划,主要目的是配合校内教学,提高教学质量和推广网络在线教育。
在我国,2003年启动国家精品课程建设,截至2010年,先后完成了4000多门国家精品课程建设。精品课程建设在带动、引导、促进高等学校教学内涵建设,推动广大教师深化课程教学改革,加强课程建设的规范化,形成不同学校、专业、课程和教师之间的有序竞争,为教师优质教学资源提供一个更广泛的展示平台等诸多方面发挥了积极的作用。但是,也暴露出了一些问题,例如重申报、轻建设现象;课程设计缺乏针对不同层次、不同类型学校的教学设计,课程难于共享;网络资源建设缺乏统一标准,知识产权不明晰等。
针对精品课程建设中遇到的问题以及国际上开放课程的发展现状,2011年教育部出台了《关于国家精品开放课程建设的实施意见》(教高〔2011〕8号),提出了建设国家精品开放课程的构想,明确指出国家精品开放课程是以普及共享国家精品课程优质课程资源为目的、体现现代教育思想和教育教学规律、展示教师先进教学理念和方法、服务学习者自主学习、通过网络传播的开放课程。
国家精品开放课程分为精品视频公开课与精品资源共享课两种形式。精品视频公开课主要以高校学生为服务主体,同时面向社会公众免费开放的科学、文化素质教育网络视频课程与学术讲座。精品资源共享课则是以高校教师和学生为服务主体,同时面向社会学习者的基础课和专业课等各类网络共享课程。国家精品开放课程采用国家、省、校三级建设,建设原则是转型升级,协同创新,共建共享。对于国家级精品开放课程,可以通过“爱课程”网站、中央网络电视台、网易网站等相关网络渠道。目前已经有多门课程上线,涵盖了理学、工学、文学、法学、经济学、教育学等多个学科门类。
二、网络开放课程结构设计
根据课程论等教育教学理论,良好的课程设计可以有效地促进教学[1,2]。课程作为相关知识的组织形式,有其相应的课程属性,这通常包括以下几个方面:
(1)课程名称,即课程的名字。
(2)课程定位,阐述开设本门课程的意义,课程在人才培养中的定位及作用等。例如,专业基础课,专业课,公共基础课,通识课等。
(3)课程目标,一般指课程的教学目标,即学习该课程应该达到的目标,通常用了解、理解、掌握等概念来描述。还可以进一步按照程度细分,例如:基本掌握、初步掌握、熟练掌握等。
(4)课程内容,这是课程的主体,通常按照知识模块(章)、知识单元(节)、小节三个层次来组织。
对于每一个知识模块,通常还需要进一步定义模块的属性,包括:知识点、教学要求、重点难点、教学设计、评价考核、教学单元(节)等部分。
(5)教学大纲,是按照课程的定位和课程教学目标制订的课程内容教学的指导性文件,通常包括以下几个部分。①说明,说明部分阐述开设本门课程的意义及课程定位,教学内容选编的原则和依据,教学理念和指导思想。②教学内容,按照知识模块,分别说明教学要求、课堂教学、实习、实验、作业等学时分配,重点难点等。③教学方法与手段,针对课程特点,说明课程教学的一些好的方法和手段。④课程考核,说明课程考核的方式和具体办法。⑤附录,列举课程相关的参考书目、网络学习资源等。
教学大纲是编写教科书和教师进行教学的主要依据,也是检查和评定学生学业成绩和衡量教师教学质量的重要依据。
(6)教学日历,即教学过程实施的时间计划和教学进度安排。
网络开放课程就是利用数据库技术、Web技术和多媒体技术,将传统课程数字化,将教学形式网络化,并为学习过程提供技术支持手段[3]。因此,可以对网络课程进行形式化定义如下:
WebCourse={Title, Position, LearningObjective, Contents, Syllabus, Calendar, LearningObjects}
Contents={KModulei|i=1, 2, …}
KModule={KUniti|i=1, 2, …}
KUnit={Topici, LearningObjectj|i, j=1, 2, …}
LearningObjects={ppt, video, flash, webpage, …}
上述网络开放课程定义是目前大多数网络开放课程的结构定义形式,它很好地表达了传统课程的章节目录结构,所不同的是在知识单元KUnit中增加了学习对象,即学习资源的素材,而传统课程通常是纸质的教科书或资料。
如果从一门课程来看,上述网络课程的结构定义是严谨和科学的。但是,如果从一个课程体系来看,上述课程结构设计存在缺陷:
(1)学习资源和知识单元是固定的,当增加新的学习对象时,该对象无法自动出现在相关的知识单元中。
(2)不同人员开发的课程,难以实现课程之间学习资源的共建共享。
(3)知识点缺少认知结构和认知顺序的定义,无法保证知识点阐述的系统性和完整性,无法支持自主学习。
根据认知发展学习理论,在任何学科领域,知识点的学习都存在着顺序关系。一个知识点的学习可能需要其他知识点做先导知识,同时一个知识点的习得又可能成为学习其他知识点的基础。
随着网络开放课程建设数量的逐步增多,上述课程结构的不足将愈发明显,不仅会造成学习资源建设的大量重复,且已有学习资源也不能很好地充分利用。此外,由于缺少知识点认知顺序的定义,学习者难以实现个性化学习和自主学习,不能充分发挥网络开放课程的技术优势。
三、学科知识本体库设计
网络开放课程越来越受到人们的欢迎,使得任何人都可以不用走进大学校园,就能聆听著名学府教授们精彩的讲课。这也进一步推动了高校网络开放课程的建设,由过去以人文社科为主的通识类课程建设向各种专业课程的建设延伸和扩展。专业课程的特点是课程内容有着强烈的学科知识,课程之间在内容上既紧密衔接,又有重复和交叉,若干门课程构成一个特定的专业培养方案。
为了打通一个学科各门课程之间的联系,保证各课程内容知识体系的完整性、系统性,避免课程之间的内容重复甚至不一致,同时为学习者提供个性化学习和自主学习支持,可以建立学科知识本体库,作为网络开放课程开发、学习资源建设的基础,并通过知识本体在课程和学习对象(学习资源)之间建立一种动态的多对多的映射关系,从而解决单门课程建设中遇到的问题。
1.知识本体
知识本体(Knowledge Ontology)是对知识点(Topic)所承载的学科知识以及知识之间关系的形式化表达,每个知识点用一个知识本体来描述[4]。知识点之间的关系可以分成两个方面:(1)知识点之间的包含或引用关系。例如:一个抽象概念可能包含或应用了多个相关的名词或术语,反过来,一些简单的名词、术语和概念经常被相对复杂的知识所引用。知识点之间的包含和引用关系与知识点定义的粒度有关,同时,也影响知识点认知结构的定义。(2)知识点的认知顺序关系。根据认知发展学习理论,知识点的学习存在着顺序关系,一个知识点的学习可能需要其他知识点做为先导知识,同时一个知识点的习得又可能成为其他知识点学习的基础。我们把知识点之间的认知顺序关系分为前导、后继和相关三种类型,每一个知识点都有相应的前导知识点集合、后继知识点集合和相关知识点集合。
例如:在计算机学科中,查找和排序是两个重要的知识点,排序又分为选择排序算法、插入排序算法、交换排序算法、归并排序算法和基数排序算法,他们都属于排序算法,可以定义为不同的知识点。在这些知识点之间,就存在着特定的认知顺序问题,其中,查找和排序是相关知识点,排序的后继知识点是五类不同的排序算法。
根据上述分析,我们可以将知识点通过知识本体进行形式化定义,从而表达一个学科中不同知识点之间的认知关系。知识本体可定为一个八元组,定义如下:
Ontology={title, alias, group, ktype, cites, leads, succs, relas}
各元素含义如下:(1)元素,知识本体名称,即知识点名称。(2)元素,表示该知识点别名的集合。(3)元素,表示本体所对应知识点所属的知识分组。在一个学科中,建立知识分组的主要目的是为了知识本体库管理的方便,与知识点的学习认知没有直接联系。(4)元素,标示知识点所属的知识分类,按照教学理论中有关知识分类的研究,将知识分成陈述性知识和程序性知识,然后再根据各学科的特点,对知识分类进行进一步的细分,不同的知识分类对应不同的认知结构。(5)元素,该知识点包含的知识点,或者说引用的知识点集合,属于该知识点的下位知识点。属性表达了知识点之间的包含和引用关系,可以方便知识的编码,反映了知识的层次结构。(6)元素,为该知识点的前导知识点(Leading topics)集合。(7)元素,为该知识点的后继知识点(Succeeding topics)集合。(8)元素,为该知识点的相关知识点(Related topics)集合。
在上述知识本体元数据模型中,元素表达了知识点之间的引用关系,该关系建立了知识点之间的层次,同时也反应了知识点定义的粒度。例如,在计算机学科中,对于知识点“计算机网络”、“局域网”、“广域网”、“城域网”可以定义为4个知识点,也可以将“计算机网络”知识点再细分,再定义“计算机网络的概念”、“计算机网络的功能”和“计算机网络的分类”,这样知识点定义的粒度更细,但知识点之间的关系也相对复杂了。
知识本体定义中的元素、元素和元素共同表达知识点之间的认知顺序关系和知识相关性,可以实现知识点之间的导航,充分发挥网络课程的技术优势,更好地支持自主学习。
2.知识类型与认知结构
无论是认知主义学习理论、建构主义学习理论还是人本主义学习理论,都认为学习是一个认知发展的过程,学习的结果就是导致学习者认知结构的变化[1,5,6]。所谓“认知结构”就是学习者头脑里的知识结构,它是学习者在某一知识领域内观念的内容和组织。
现代认知心理学研究表明,可以对知识进行分类,不同类型的知识有不同的认知规律和特点[7]。对知识分类的研究使我们在有关人类学习的研究和知识认知规律的研究方面能够进一步深入,也促使我们的教学设计进一步细化。
对于每一个学科,应该根据学科知识进行知识分类研究,将那些知识认知属性和方法相同的知识进行聚类,建立知识类,最终建立本学科的知识分类体系。然后根据不同的知识类型,研究其独特的认知属性,建立其相应的认知结构。例如:计算机学科中的有大量的知识涉及算法问题,因此,我们可以定义一种知识类,即“算法”类知识。对于算法类的知识,不管是哪种具体的算法,学习每个算法都应该包括算法本身、算法的正确性、算法时间复杂度等,这些是学习每一个算法都应该掌握的知识,它们构成了“算法类”知识点的认知结构。
在学科知识分类体系中,每一个知识分类包含相同的认知属性,这些认知属性构成相应知识分类的认知结构,认知结构确定了学习某个知识点应该掌握的知识的各个方面。对于每一个知识点,在认知结构框架下,对知识点进行编辑,可以保证知识的系统性、完整性。同时,根据学习的信息加工理论,知识点的认知结构还便于知识的编码、联想和记忆,可以有效地促进学习。
在有关知识分类的研究中,一般将知识分为陈述性知识和程序性知识两大类。具体到某一个具体的学科,需要进一步细分,以建立恰当的认知结构。例如,在计算机科学与技术学科,我们可以将学科知识进行如下分类:
(1)陈述性知识,又可以分为:事实,名词,术语,概念,定理,设备等。
(2)程序性知识,又可以分为:操作技能,算法设计,程序设计等。
对于每一种知识分类,设计特定的认知结构,从而保证知识的完整性。
3.知识分组
在一个学科中,知识点数量很多,知识点的查找和管理工作将非常麻烦。为了更好地管理知识点,我们将知识点划分为不同的组。知识分组的方法可以多种多样,可以选择一种习惯的、易于理解的和管理方便的分组原则。例如:按照知识的应用领域进行分组,将那些属于同一应用领域的知识分成一组,每一个知识分组往往对应于某个学科中的一些专业课程,如果一个组包含的知识点还较多,可以进一步细分。最终建立本学科的知识分组体系,每个知识点可以隶属于一个或多个知识分组。
根据上述知识本体的定义,我们可以建立一个学科的知识本体库。建设学科知识本体库是一项浩大的工程,类似一个学科的百科全书。既要保证知识点定义的科学性、准确性和权威性,还要兼顾知识点的粒度,不同的粒度,不仅影响知识点的数量,还关系到知识点认知结构的设计和具体内容。此外,不同的课程,对同一知识点阐述的角度也不完全相同,如何协调也是非常重要的。
四、学习对象元数据描述
网络开放课程最大的特点是每一个知识单元中都包含了若干的学习资源,如教师授课视频、教学课件、动画演示、例题、习题、单元测试等内容。我们可以把这些学习资源称为学习对象。具体地讲,学习对象是任何具有可重用特性并用来支持学习的数字化资源。
在网络开放课程的开发中,虽然强调资源的共享,但是在学习资源的应用上,通常只是简单地将一个个的学习对象附加到不同的教学单元中,对学习对象没有进行结构化的描述,这导致了无法按照学习资源承载的知识对学习资源进行查询和引用,加大了课程维护的难度。
在领域知识本体库基础上,我们可以建立基于知识点的学习对象元数据模型,通过知识点来表达学习对象的学习性特征。从而使知识和承载相应知识的学习资源更加紧密地联系在一起,为学习资源的语义描述、应用和评估提供支持。基于知识点的学习对象(LearningObject)元数据模型定义如下:
LObj={Title, OriginalTitle, MediaType, Topics, FileID}
各元数据及功能说明如下:
(1)属性,学习对象名,学习对象可以重名。
(2)属性,学习对象原始(Original)文件名,即该学习对象注册时的文件名,是一个有意义的能够表明文件内容的文本串。
(3)属性,该属性标示学习对象的媒体文件类型,取值集合为:文本(htm、xml、pdf、ppt等)、图形图像(jpg、gif)、动画(swf、gif)、视频(mpeg、mov、wmv、rm等)、音频(wav)等类型。这些媒体文件可以在浏览器中,或通过特定的插件进行展示,以支持网络学习。
(4)属性,学习对象所承载的知识点集合,topics集合列出了该学习对象能够讲解的知识点。其中,列表中的第一个知识点为主知识点,即该学习对象要讲解的主要知识点,其他知识点可能在该学习对象中涉及,但不是该学习对象主要的讲解内容。知识点来自于领域知识本体库(Knowledge Ontology Base,KOB),是学习对象学习性特征表达的主要数据。
(5)属性,学习对象的物理文件标志,该属性在学习对象注册时根据知识点集合中主知识点所属知识分组自动编码完成。
基于知识点的学习对象元数据模型具有如下特点:
(1)具有语义层描述。学习对象的语义,即所承载的知识,通过属性所表达,集合中的每一个知识点都属于领域知识本体库KOB。
(2)通过学习对象中的知识点集合,可以按照知识点对所有的学习资源(学习对象)进行分类统计和管理,统计学习对象的利用情况、用户评价以及分析学习对象之间的联系,进一步对学习资源进行优化。
(3)通过知识点,在课程知识单元(学习内容)和学习对象(学习资源)之间建立了一种多对多的映射关系,实现了学习资源使用的自动化,保证了学习对象和学习内容更新、维护的相对独立性,提高了课程的可维护性。
五、基于知识本体的网络开放课程模型
通过建立学科知识本体库,我们可以修改传统的网络开放课程的结构,在知识单元和学习对象之间建立动态的映射关系。同时,学习资源将打破隶属于一门课程的约束,实现多门课程之间学习资源的共享和重用。为此,我们可以建立一种基于知识本体的网络开放课程,课程模型如下图所示。
基于知识本体的网络开放课程模型图
在上图所示的网络开放课程模型中,每一个知识单元都定义了要讲解的知识点。知识点和学习对象之间隐含着一种多对多的映射关系。也就是说,一个知识点可能在多个学习对象中讲到,一个学习对象又可能讲到了多个知识点。这样,通过学科知识本体库,知识单元和学习资源(学习对象)之间即可建立一种动态的映射关系,而不是课程和学习资源之间直接建立静态连接,这样就保证了课程内容更新和学习资源开发的相对独立性,也打通了课程之间学习资源的共享和重用。
网络开放课程建设是一项复杂的工程,随着课程的不断增多,课程之间的联系,资源的重用将变得越来越重要。通过建立学科知识本体库,可以顺利打通课程之间的孤岛,同时还能够保证知识的科学性、准确性和一致性。建立一个科学、完善的学科知识本体库更是一项庞大的工程,需要学科各个方面的专家和教师的广泛参与。同时,这些工作也不是一蹴而就的,它还应该是开放的,需要在应用的实践和发展中不断完善,从而成为网络开放课程建设的基石,成为该学科的电子百科全书。
参考文献:
[1] [美]戴尔·H.申克. 学习理论:教育的视角(第三版)[M]. 韦小满等译. 南京:江苏教育出版社,2003.
[2] [美]罗伯特·D.坦尼森,[德]弗兰兹·肖特等. 教学设计的国际观,Vol理论研究模型[M]. 任友群,费新宁译. 北京:教育科学出版社,2005.
[3] Hao Xingwei. A framework for developing web-based courses and learning tools[J]. International Journal of Continuing Engineering Education and Life-Long Learning, 2012, Vol22(1/2): 36-48.
[4] 郝兴伟. 基于知识本体的E-learning系统研究[D]. 山东大学,2007.
[5] 施良方. 学习论[M]. 北京:人民教育出版社,2001.
关键词:课程体系;质量功能展开;质量屋;方法
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)34-0159-05
一、引言
在本科教育中如何对课程体系进行设计并有效实施是一切的重中之重,但是目前此领域内的研究与实践都遇到了很多的问题。从如何确定培养的目标,到课程设置,再到课程实施的每一个过程都是各自规划,不能够很好地将各个部分进行系统的整合,这就导致在教学的各环节又会无法和目标相对应,本来应当是一个结构严谨的完整体系,结果却成了各自为战,这站在全面质量管理的视角来看无疑是非常糟糕的。
出现这些问题的原因就是缺乏一整套系统的方法对此进行规划,在构建这样一套方法之前,首先需要对本科教育的性质进行重新的认识。本科教育从实质上来讲是一个产品,根据国际标准化组织ISO9000:2008对产品的分类包括:硬件、流程性材料、软件和服务,大学教育当属于其中的服务类,其属性上是无形的,是服务提供方和顾客接触面上需要完成一项活动的结果。ISO9000中对于产品的界定是“过程的结果”[1],那么对于大学教育而言就是将输入的具有一定认知和知识水平的中学毕业生,通过大学自身所提供的一组相互关联或相互作用的一组活动(过程)使得最终通过教育学习的学生得到一个价值的提升。在对大学教育性质新的认识基础上,认为大学教育的课程体系设计与实施的实质就是产品的系统性开发,那么就必须使用产品开发的工具和方法来解决这一问题,本文的研究采用质量功能展来设计这一系统性的方法。
二、质量功能展开的理论回顾
1.质量功能展开的原理。质量功能展开(Quality Function Deployment,QFD)是一种系统性的方法,将产品的开发、制造与质量控制等与顾客需求紧密相连。根据COHEN的界定其是一种结构化的产品规划与开发方法,该方法能够使产品开发准确地确定顾客需求,并能根据所开发的产品与服务的性能对顾客需求的满足程度进行系统的评价[2]。而水野滋站在企业系统性管理的角度认为质量功能展开是利用一系列的目的和手段,把形成产品质量的功能和业务按各个阶段和步骤进行具体展开[3]。这一方法建立在将顾客对产品的需求进行多层次的演绎分析的基础上,将其转化为产品的设计要求、零部件特性、工艺要求、生产要求的工具,也就是将顾客的需求变成可以进行和实施产品设计的质量特性,把需求落实到研发和生产的每一个过程中。从广义来理解这一方法也是一种采用矩阵的形式量化评估目的和手段之间相互关系的工具,已经成为了先进生产模式及并行工程(Concurrent Engineering,CE)环境下的热门研究领域,应用中更要求各职能部门的配合。方法强调了从产品设计开始就考虑质量保证的要求以实施质量保证的措施,是CE环境下面向质量设计的最有力工具对企业提高产品质量、缩短开发周期、降低生产成本和增加顾客满意度有极大的帮助[4][5]。这一技术首先是日本三菱重工株式会社的神户造船厂在1966年进行了初步的使用,随后日本质量管理专家赤尾洋二和水野滋对此进行了扩展及深化。这些工作又推动了在日本企业的应用,从制造业扩展到建筑业、服务业、软件业和医院等领域,在应用中大量减少了设计变更次数,将产品的研发周期缩短了1/3,成本降低1/2,后来在更广的范围内为欧美企业所接受[6]。
2.QFD瀑布式分解模型。调查和分析顾客需求是QFD的最初输入,而产品是最终的输出。在通过科学的方法获得顾客的需求后,必须要将顾客的需求一步步地分解展开,分别转换成产品的技术需求等,并最终确定出产品质量控制办法。相关矩阵(质量屋)是实施QFD展开的基本工具,瀑布分解模式则是QFD展开方式和整体实施思想的描述。图1是由四个质量屋矩阵组成的典型QFD瀑布式分布模型。瀑布分解模式其基本原理是一个“什么如何”的转换过程,每一步的展开与转换都是基于将解决问题的“如何”变成“什么”,然后到下一层面提出新的“如何”来解决。但是,针对具体的产品和实例,可以根据不同目的按照不同路线、模式和分解模型进行分解和配置。下面是几种常见的QFD瀑布式分解模型:
(1)按顾客需求产品技术需求关键零件特
性关键工序关键工艺及质量控制参数将顾客需求,分解为四个质量屋矩阵,图1即是这种方式的示例,本文研究即基于此模式。
(2)按顾客需求供应商详细技术要求系统详细技术要求子系统详细技术要求制造过程详细技术要求零件详细技术要求,分解为五个质量屋矩阵。
(3)按顾客需求技术需求(重要、困难和新的产品性能技术要求)子系统/零部件特性(重要、困难和新的子系统/零部件技术要求)制造过程需求(重要、困难和新的制造过程技术要求)统计过程控制(重要、困难和新的过程控制参数),分解为五个质量屋矩阵。(4)按顾客需求工程技术特性应用技术制造过程步骤制造过程质量控制步骤在线统计过程控制成品的技术特性,分解为六个质量屋矩阵[7]。
3.质量屋。质量功能展开将顾客的需求进行逐步的展开中,所用的基本工具是质量屋,此工具由J.R.HAUSER和D.CLAUSING于1988年提出,基本形式如图2。图的左侧是对顾客需求的描述,同时还包括了各项需求的权重,是质量屋的“什么”;上部的产品技术需求是对产品工程技术特征的描述,是质量屋的“如何”,作用是从产品的技术特征上满足顾客需求的手段;中间位置是顾客需求和工程技术特征之间的关系矩阵,描述了它们之间的相互关系;右侧是产品竞争性分析,从顾客需求的满足角度来评价产品在市场的竞争力;下侧是技术评估是用来测量技术的竞争性、特点和目标值;上部的三角形屋顶是产品技术特征之间的相关或相互冲突的关系矩阵。对于关系矩阵中的关系,可以采用诸如“、和”这样一些符号来表示关系程度,也可以采用9-1的数字来表示[8]。
三、基于质量功能展开的课程体系设计与实施的过程分析
从产品开发的视角来审视,高校向社会提供的教育是产品,是一种服务型的产品。对于这样一个产品的开发,就必须基于产品开发的专业工具来对此进行规划。在前述理论回顾的基础上,先进行基于质量功能展开的课程体系设计与实施的过程分析,这一过程是根据瀑布式分解模式来展开的。
第1阶段是构建产品规划矩阵,首先需要明确大学本科教育的顾客是谁。应当说这个问题比较复杂,根据ISO9000的界定顾客是接受产品的组织或个人[9]。大学通过大学自身所提供的一组相互关联或相互作用的一组活动(过程)使得最终通过教育学习的学生得到一个价值的提升,而这一切结果的接受者(顾客)包含面较广:学生自身、用人单位、学生父母乃至于整个社会,可以说这些对象都会接受到学校教学活动的影响。学生的学习结果都会对他们造成影响,并且他们通过使用而受益。作为基于质量功能展开第一步就需要用一定的方法从这些顾客这里来提取他们的需求,同时为了满足这些需求,作为学校就需要提出自身的产品技术需求。这两方面的对应关系就形成了相关矩阵也就是形成了产品规划矩阵,这也是第1个质量屋。这个产品规划矩阵是将顾客的需求转换成了通过高校所提供的课程体系的教育所能满足这些需求的服务结果特性,将顾客需求转化成为服务最终的技术需求特性,同时通过顾客需求的竞争性评估和技术需求的竞争性评估,确定各个技术需求的目标值。
第2阶段是构建零件规划矩阵,在进行此项工作之前,先需完成产品整体设计方案,这个工作在常见的有形产品中,一般体现为产品整体结构与主要组成部件的设计与选择。在本科教育这样一个服务产品中,主要体现为针对专业教育的课程群的规划。这些课程群构成了整个大学对学生所提供的教育服务的产品结构,以课程群的组合来实现教育服务的功能。
第3阶段是构建工艺规划矩阵,工作就是从前述的零件规划矩阵中选择关键的特性配置到工艺规划矩阵中,成为工艺规划矩阵的输入,然后根据生产要求布局针对关键零部件的工艺规划,这些工艺过程是否合理,工艺路线中的关键步骤是否正确,相应参数选取是否得当,这些都是实现相应输入的保证。这个过程体现在课程体系设计与实施中表现就是在确定关键课程群的课程设置基础上,规划相应课程的教学活动各个环节的设计,这些课程的逻辑程序安排,各个环节活动的合理性分析,完善性分析、各环节活动的功能实现分析都是需要在此阶段考虑的。这些活动中包含的内容是非常广泛的,可能会包含不同课程的课程设计、模拟训练、参观实习、见习实习等内容。同时还要在矩阵中确定这些内容所达到的相应要求。
第4阶段是构建工艺控制矩阵,由工艺规划矩阵确定的关键工艺布局,在随后的工作中都需要进一步对每个环节进行工艺控制规划,如对工艺参数、控制点、控制方法、检验方法等进行确定。这些工作体现在课程体系设计与实施中就会表现为对教学设计、教学方法安排、案例设计、作业布置以及考试方法等众多内容对各个环节、关键点、方法与技术手段等进行确定来保证每个活动的有效性,同时对这些内容的相关参数进行分析,检查是否存在问题以及隐患,同时通过质量工具查找原因,应用专业知识来提出相应应对措施。在理论回顾的基础上,根据高等院校提供的教育服务的特征,提出了基于质量功能展开的本科课程体系设计与实施的系统性方法的过程分析,这一过程遵循了瀑布式分解模式,按照规划分为了4个相应的阶段。通过这一过程规划将最初的顾客需求一步一步逐渐转化到了课程教学的实施的每一环节,使得本科课程体系设计与实施有了一个完备的理论框架为基础的系统方法,使教学工作所做的一切工作都有了非常明确的目的性,每一个环节的每一项工作都是指向了顾客的需求,而每一项工作都是为了明确的顾客需求来服务的,这样的框架使得本科教学工作成为一个严谨的系统过程,不再像以前每项工作的开展没有一个目标性,同时所有工作的开展无法呈现出系统性,更没有办法把高等院校的所有部门的工作进行整合。
四、课程体系设计与实施的质量屋构建与规划
在上述对课程体系设计与实施的系统性方法的过程分析基础上,就需要将瀑布分解模式的每一个阶段的质量屋在课程体系设计与实施中具体落实,也就是对每个阶段质量屋的构建与规划进行研究,这是这一方法得以实施的关键。下面以理论分析结合实例示范的方式对此进行分析。
1.第1阶段。第1阶段是构建产品规划质量屋,这一工作先从大范围的调研开始。需要获得用人单位、学生自身、学生父母乃至于整个社会的相关需求。采用的形式可以是面对面的访谈、小组讨论、观察法或者问卷等,采用的方法可以是自显性(Self-explicated Methods)表述、联合分析法(Conjoint Analysis)、KJ法、层次分析法(AHP)、功能分析法(Function Analysis,FA)等。对于用人单位的需求主要是针对未来对此专业人员在工作中承担的责任与任务来分析;对于学生自身需求调查可以从服务质量评价评价模型如SERVQUAL等涉及到的有形要素、可靠性、响应性、信任性和移情性等纬度来获取;对与父母与社会的需求可以从学生所体现出的品行等方面来考察。而高等院校所能提供的教育服务最终体现出的技术需求是通过其提供的教育活动所能在学生处体现出的相应能力、素质和知识的特征,也就是对通过教学所达到的效果的要求,同时也是将顾客需求转化为了通过教学过程而满足这些需求的特征。质量屋形式如图3。其中关系矩阵中rji可以用符号“、和”表示,也可用数字9~1来表示,用数字表示的形式下,可以对相应数据采用聚类分析、因子分析等方法继续进行分析。
矩阵的右侧是竞争分析区域,这里可以从顾客需求角度,将本校在需求满足方面的能力可以与国内乃至于世界上优秀学校,以及同档次的不同学校进行比较,并基于自身基础提出改进计划,再来判断相关改进后情况。矩阵下侧是技术评估区域,用来评价本校和其他学校在最终教学效果所体现出的在学生能力、知识和素质塑造方面的比较。
2.第2阶段。第2阶段是构建是零件规划矩阵,在进行此矩阵的工作之前,首先需要完成产品整体设计方案,从产品整体结构上完成其概念设计,在前述分析中,这个环节对于高校就体现为专业教育课程群的设计与规划,这个规划实质就是完成了教育产品主要功能结构组成部件的设计与选择。这个过程需要高校各专业教研室、学院、学校教务、招生就业处等各环节、各部门的人共同参与完成,这是全面质量管理的核心之所在。以市场营销为例说明此矩阵的设计如图4,在产品规划矩阵中先确定了为了符合顾客需求所提出的技术需求内容,如市场信息的获取与分析能力,营销活动的策划组织能力,人际交往、团队配合能力,有关方针、政策和法规,以及营销管理的惯例知识的掌握,和诚实、守信等多方面的技术需求特征,而为了实现这些技术需求特征,就需要完成整体课程结构的规划,也就是完成总的课程群的规划,在此例中就设置了市场运营与维护课程群、信息采集与分析课程群、市场拓展课程群、人文社会科学课程群等多个课程群,而这些课程群的设置则会和前述的技术需求特征相关联,其中的关系即可以用相应的关系矩阵所表示,同样可以采用符号或数字的方式。同时根据实现技术需求特征的要求与不同课程性质可以做出不同课程群下相应课程的规划。
3.第3阶段。第3阶段是构建工艺规划矩阵,在本科教育的课程体系设计与实施中,其体现形式就是通过教学活动各环节的设计,从而实现课程设置的目标,也就是说通常在硬件产品生产中的工艺过程在本科教育中就体现成为教学活动各环节的设计。每一个环节设计是否合理,关键步骤是否合理,内容是否和目标相匹配,采用的形式是否能促进目标的实现就成为这个阶段的重点。这个环节中首先将相应课程群下的特定课程拿出,将其转化为此矩阵中的“什么”,为了实现此目标就需要规划教学活动,从大纲制定、课前准备、课堂授课,一直到课后辅导、考试和实践环节都需要进行规划设计,同时还需要将各个环节的要求进行严格的规划才能达到相应的目的。以商务谈判课程为例,进行相应的规划构建,如图5。
4.第4阶段。第4阶段是构建工艺控制矩阵,在本科的课程体系设计与实施中,其体现出来就是必须要规划出前述的工艺规划矩阵中所提出的各个教学活动不同环节所有控制规划。每一个教学活动的环节,都需要用不同的方法在不同的点进行控制,只有这些关键的点把控住了,才能有效地保证教学活动的质量。同时在相应的环节需要收集大量的数据进行对比分析,在专业知识的基础上应用故障模式影响分析(Failure Mode and Effects Analysis,FMEA)或故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)等工具对相应过程与环节进行分析,不断对过程质量进行改进。图6是针对商务谈判课程的模拟谈判活动进行的分析矩阵。
五、结论与建议
以往高校本科教育中对课程体系的设计、教学活动的安排以及实施等都是站在各自孤立的环境中来进行分析,由此带来每一项工作的开展都缺乏相应的目的性和整体的安排。本论文的研究站在产品开发的角度,基于质量功能展开理论针对此问题提出一整套系统性的方法设计,按照瀑布式分解模式将课程体系的设计与实施分为4个相应的阶段,并为每个阶段构建了相应的质量屋的规划方法。这一系统化方法的提出,使得课程体系设计与实施可以有总体的规划指导,同时使每一项教学活动的安排与进行都会有明确的目标与导向,具有较强的实践指导意义。
参考文献:
[1][9]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T19000-2008:2005.北京:中国标准出版社,2009.
[2]COHEN L. Quality function deployment―how to make QFD for you[M].Reading,MA:Addison-Wesley Publishing Company,1995.
[3]YOJI A. Quality function deployment:integrating customer requirements into product design[M].London:Massachusetts Production Press,1990.
[4]邵家骏.质量功能展开[M].北京:机械工业出版社,2004.
[5][7]杨晓英,王会良,等.质量工程[M].北京:清华大学出版社,2010.
关键词:工程训练;课程设计;考核办法
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)17-0138-02
随着中国经济的高速发展,我国已成为仅次于美国的全球第二大经济体。在经济全球一体化的大背景下,我国不仅面临着自然资源的逐渐匮乏,更面临着工程设计人才的严重短缺。而综合设计性工程训练课程的教学目的更偏重于培养学生的工程实践能力、动手能力和创新能力。因此,这类课程就成为高等院校实践课程体系中的重要一环。而在学生参与工程训练课程的过程中,恰当的课程考核方式可以激发学生参与课程的积极性、督促学生按时按要求完成课程进度,提升课程的实际教学效果。
一、“电子工程设计”课程概况
北京工业大学“电子工程设计”课程2009年被评为北京市精品课程。该课程以完整的闭环温度采集和控制系统为核心,通过180学时、6学分、2个学期的工程训练教学过程,为电子类专业学生开展工程实践教育。课程结合了模拟电子技术、数字电子技术、电子测量、微机原理、单片机、信号处理、通信工程、高级语言程序设计等多门课程的知识。电子信息工程(实验班)、通信工程、自动化、电子科学与技术专业的学生在第5、6两个学期连续参加该工程训练课程。为了遵循由浅入深、循序渐进的教学规律,该课程按模块分为1、2、3三个阶段,分别对应为设计基础、系统搭建和高级功能三个层次。三个阶段被划分为相对独立的子课程,三门子课程的学生成绩独立并分别设置为1.5学分、2.5学分和2学分。
二、原有考核方式存在的问题
“电子工程设计”课程自2000年开始正式运行以来一直沿用着“设计作品”+“设计报告”+“答辩”的考核方式。其中,设计作品是指学生在该课程中完成的硬件电路和软件程序设计成果。“设计报告”是指学生撰写的完整的设计书。“答辩”是为个别作品特别突出的小组设置的,单独给全体老师和学生陈述设计过程并接受提问的环节。而随着近年学生学习特点的变化,原来设计的考核方法中存在的一些问题也逐渐显现。
1.按组进行成绩评定,影响学习积极性。“电子工程设计”课程采取二人一组的组织形式,二人共做一件作品,共写一份报告,因此除答辩考核之外,无法对二人学习成绩作出客观的差别评价,因此同组二人通常成绩相同。设置为二人一组的初衷是考虑到设计题目的难度与工作量较大,单人操作难以完成。另外,二人配合也是为了培养学生团队合作能力,更好地完成设计作品。然而,近几年,在课程开展的过程中发现这种按组评定成绩的做法无法体现工作中贡献量的差异,严重影响到工作多、贡献大的学生的学习积极性。
2.考核项目与教学内容匹配度低,缺乏对学习的导向作用。原有考核方式重成果、轻过程,不能完全覆盖全部的教学要求。一方面,由于考核硬件条件的限制,诸如仪器操作方法、硬件操作步骤、原理分析能力等很多内容无法进行一一考核,甚至电路测试和故障诊断等核心教学内容也不在考核范围之内;另一方面,由于学生二人小组中的分工不同,每个成员做好自己的工作,不需要具备完成整个项目所需的其他知识、方法和技能,就可以圆满地完成整个设计任务。这些问题的存在,使得学生学习一些有难度的关键知识点的时候,缺乏应有的动力。而教师也无法通过现有考核方式验证所有的教学环节,优化教学过程。
3.缺少独创性鉴别手段、成果抄袭的现象严重降低教学成效。“电子工程设计”将第1、2阶段主要定位于“教设计”、“练实现”,给学生讲解如何进行项目的顶层设计和底层设计,这两个阶段重点锻炼学生电路与系统的调试能力和故障诊断能力。目前,第1阶段的考核包括印刷电路板EDA设计绘图作业、电路模块设计作品、设计报告三部分,各分值分别占总分的30%、30%、40%。第2阶段的考核项目,包括硬件和软件设计、设计报告部分,各分值分别占总分的60%、30%,另有10%是答辩考核,但由于近些年能够完成全部设计任务,符合这个参与答辩环节条件的学生越来越少,答辩考核已经名存实亡,而这10%的分数基本转变为任课教师根据课堂表现的主观印象分。第3阶段的情况与第2阶段的情况类似。
但是,从以上考核项目构成分析可以看到,这些项目都无法保证学生的独创,无法反映学生是否真实独立完成,只能通过教师随堂观察各组表现来侧面判断。部分学生通过简单拷贝往届学生的设计图和报告就能轻松获得30分,再请其他同学帮忙调通电路,然后拷贝和运行别人的程序几乎就能完成全部设计要求,再获得50分。而保证各实践环节独立完成不能仅仅依靠学生各自的学习态度和个人的道德修养。如果这一问题不解决,就不能做到公平客观评价,不但不能发挥该课程最大的培养作用,不能完成教学目标,也会造成教学资源的严重浪费。
三、考核方式的改革和探索
为了解决上述问题,通过仔细分析问题的成因,试图找出有针对性的解决对策。根据“电子工程设计”课程自身的特点以及短期内可以具备的软硬件条件,借鉴其他同类课程的考核方式和方法,对考核方式、考核内容进行了如下的改革。
1.调整设计报告在考核项目中所占分值比例。设置设计报告的考核内容的目的是使学生将设计内容和设计过程进行梳理和总结。通过设计报告反映学生的设计思想、方案内容、电路原理的分析与计算、问题分析与解决的经验。电子工程设计第1阶段的电路设计内容主要包括功能相对独立、设计实现相对简单的独立模块电路设计,撰写设计报告的必要性不大。因此,在第1阶段的考核中取消设计报告的环节。第2阶段的教学内容主要涉及电路系统软硬件的设计与实现,但由于在教学过程中教师向学生提供了大量的设计参考资料,教学侧重于设计方案的实现。因此,适当降低设计报告的分值,同时简化了设计报告的要求。第3阶段则提供十几个设计题目,由学生自己安排工作进度、自己查找资料、独立完成设计方案,教师只提供资料来源,对学生的设计和实现过程进行必要的引导、监督,教学偏重于独立完成某个自选设计题目的研发能力训练。由于项目题目自选结果相对分散,使得项目成果的独创性便于鉴别。因此,将电子工程设计第3阶段的报告分值占总分的比例仍保持为30%,同时教师需要加大设计报告撰写的指导力度。
2.增加笔试环节。在电子工程设计的三个阶段中,第1阶段包含的内容是最为广泛的。为了使考核内容能够全面涵盖第1阶段的教学内容,借鉴其他实践环节考核的方式,利用取消设计报告考核环节后留出的40分的分值缺口,增加笔试环节。第1阶段的笔试题目中包括元器件常识、印刷电路板EDA软件操作、系统整体方案设计、电路模块的调试等内容。这些内容在改革前的考核项目中均无法体现。只能通过绘图作业、电路模块的硬件实现电路间接判断学生是否掌握了这些知识或方法。但由于原有的缺陷,所有学生是否都独立完成了这些考核项目,是否同组二人都掌握了这些知识与方法均无法判别。而改革后的笔试环节,不仅丰富了考核内容,还要求学生必须掌握所讲授的知识和方法,而且可以对每一名学生的掌握情况加以检验,从而对教学效果做出真实、客观的评价,也可以在一定程度上避免同组二人获得相同成绩。
3.在第2阶段中增加实操考核环节。电子工程设计第2阶段的教学侧重点是系统实现过程中的电路调试与故障诊断训练,原有的考核方式无法体现这方面训练的成果。为了解决这个问题,在第2阶段的考核中增加了实操考核环节,主要考核学生对电路测试方法的掌握情况以及对电路故障的诊断、分析和排除能力。原有的考核方式下,学生在调试电路时可以找别的同学代劳或遇到困难时请别的学生帮助解决,软件程序也可通过拷贝的方式获得。而增加的实操考核要求学生必须掌握电路测试与故障诊断的基本方法和仪器设备、开发装置的使用方法才能获得满意的分数。为此,我们设计了专门的实操考核硬件装置。该硬件装置允许通过教师设置,自动使电路出现各种故障。学生在参加单人实操考核过程中,需要使用仪表,对故障点进行排查,再经过对原理的分析、结合对故障原因的判断,通过焊接修改电路的连接、更换元器件、改变程序的流程等操作才能使电路恢复原有功能。同组的每名学生都需要对系统中大多数电路的原理了如指掌。实操考核除了具有丰富的考核内容、明确学习导向、提高考核的客观与公平性的特点之外,更重要的是不同于笔试偏重于知识的理论考核,它更偏重于解决实际问题的真实能力的实践考核。
综合设计性工程训练课程的考核一直是实践环节教学中既重要又艰巨的任务。“电子工程设计”课程改革后的考核形式不仅弥补了之前考核形式中出现的各种不足,更可以使工程设计课程发挥更大的作用。尽管课程改革的效果需要通过今后多年的教学实践进一步验证,但通过第一轮笔试卷面的测试结果,已经印证学生掌握知识的程度比改革前有明显的长进。实践考核形式的改革最终目的是促进实践教学成效的进一步落实,增加对学生专业培养目标达成度。
参考文献:
摘 要:针对目前大部分课程各自为阵、互不往来,且部分课程内容陈旧的情况,本文提出了一种目标驱动的核心课程和实践体系设计的系统化方法,从具体的核心培养目标(对学生而言,应该是可操作可考核的综合能力指标)推出学生应该掌握的知识和能力,对其进行系统的分析,分解层次,形成系统的知识和能力体系;从而细化设计每年的培养目标,进而落实到课程的设计。该方法内容具体,系统性强,可操作性、可跟踪性好。
关键词:目标驱动;核心;课程;设计
中图分类号:G642
文献标识码:B
1 问题的提出
随着计算机技术的快速发展,课程内容更新的需求越来越强烈,事实上,这种需求一直没有间断。社会需要什么样的人才?随着计算机应用技术的普及,各个非计算机专业学生编程能力的提高,到底具备哪些知识、何种能力的计算机专业人才更具有竞争力,也是多年来困扰大家的问题。
我们不断地更新我们的教学计划、课程体系、课程内容,但是我们的更新合理吗?系统吗?满足目标吗?更多的时候,我们在头疼医头,我们在打补丁,结果让我们的课程体系补丁不少、漏洞也不少。更重要的是各门课程各自为阵,部分知识重复讲,而又因存在“知识缝隙(gap)”不能很好地衔接。面对这样的问题,我们提出了目标驱动的核心课程和实验体系设计方法,并在北航计算机学院新一轮核心课程与实验课程体系设计中进行了初步实践,有一些体会,和大家共享切磋。
2 目标驱动的核心课程和实验体系设计模型
总体思路:目标驱动的设计方法,从具体的核心培养目标(落实到可实现的指标),推出学生应该掌握的知识和能力,对其进行系统的分析,分解层次,形成系统的知识和能力体系;细化设计每年的培养目标,进而落实到课程的设计。
设计原则:
1) 和目标紧密结合,目标动,课程动。保持良好的可跟踪性,从而使该方法有很好的适应性,能适应计算机技术的快速发展;
2) 先考虑知识和能力体系,不考虑课程,有利于知识和能力设计的系统性,避免目前各门课程之间缺乏衔接、或者互相重复等问题。
3) 课程间衔接好,互相补充,完成同一个目标;
4) 强调能力的培养,重视实践环节。
5) 强调集成,重视综合能力的培养。
内容:本方法分解为几个阶段:
1) 具体核心培养目标的选择及其选择方法;
2) 面向培养目标的计算机专业核心知识和能力体系的设计;
3) 基于计算机专业核心知识和能力体系的核心课程体系、实践体系的设计和设计方法;
4) 分层次的综合能力实践环节的设计。
我们将结合我们的实践对该方法的应用做一个详细的阐述。
3 方法的使用:在北航计算机学院的实践
(1) 核心培养目标的选择和设计
核心培养目标的选择
根据北航本科生的培养要求和计算机学院的培养定位,我们考虑应满足如下原则:
1) 体现计算机专业学生的核心能力需求;对计算机的工作原理(软硬件)有深刻理解,并理解现有计算原理的局限;
2) 体现当前最新的、成熟的技术(目前产品的主流技术);
3) 具备综合能力:系统的观点、工程的观点。
结果:基于MIPS指令系统,使学生有能力设计一台功能型计算机、一套操作系统和研发一套编译器,最终形成一个相对完整的功能型计算机系统。
细化核心培养目标
如何细化培养目标?最好的办法是实践。我们组织骨干教师设计了一台满足以上目标的功能型计算机,命名为MiniComputer。基本思路是:以数理逻辑为理论基础,设计和开发数字逻辑部件;以MIPS指令系统为基础,设计和开发计算机核心系统;以MIPS指令系统为目标语言,设计和开发编译系统;以自己研发计算机为环境,设计和开发操作系统。
之后,我们组织2-3年级的本科生在教师的指导下,分组进行培训和实验,在这个过程中发现学生已掌握知识是否充分,还有哪些欠缺,还需要补充哪些知识点,学生在这个过程中接收知识的难易程度(发现有时和老师的预期有差异)。教师的任务是要关注整个过程,记录整个过程,并给予学生适当的辅导和协调。实际实施过程对教师也是一个很大的挑战,尤其是硬件部分的调试、整个系统的集成。
几个关键问题:
1) 首先定义MiniComputer需要支持的高级程序设计语言,从而决定了该机器需要提供的支持能力,也在相当程度上决定了本项目的难易程度;
2) 根据语言的要求,考虑对操作系统的要求;根据语言的要求设计该机器应能支持的指令集合;
3) 得到指令系统的定义和硬件系统的需求定义;
4) 实验过程的记录和分析,了解学生在整个过程的学习和实验进展情况;
5) 开发相应的仿真软件,支持硬件、操作系统等的调试。
(2) 面向培养目标的计算机专业核心知识和能力体系设计方法
1) 通过对以上实验结果的分析,抽取计算机专业核心知识点及其关系、核心实验能力及其关系。
分析结果(粗略):
(a) 计算机工作原理的充分理解:掌握系统的观念、协作的原理和方法。
(b) 较强的软件实现能力(实现编译器、操作系统、硬件仿真器-调试器等),包括对高级程序设计语言的理解、高级语言程序设计能力、数据结构和算法(算法的分析能力)、基础的工程训练(软件工程基础知识);
(c) 硬件系统的理解和设计、实践能力:对数字逻辑、计算机部件的设计、计算机系统的设计、汇编语言的理解等。对系统的调试和集成、工程实践能力;
(d) 对数理逻辑的要求。
2) 对知识点和能力进行分析,分解能力的阶段和层次,获得计算机专业学生应具备的核心知识和能力体系(系统的知识和能力体系)。
注:这一阶段不涉及课程,不考虑课程。避免内容分散、缺乏系统性。
这部分的成果:整理出系统的知识点和路线图(前后关系图)(略)。
分解为各年级的培养目标
一年级的培养目标:计算机思维模式的培养,逻辑思维的培养,基本程序设计能力的培养。
二年级的培养目标:提高的程序设计能力、复杂数据结构的运用能力、算法分析能力。数字逻辑、计算机部件的设计,完成硬件设计的需求。
三年级要达到的目标:编译系统、操作系统的设计和实现。软件工程等知识和实践。
综合集成目标:软硬件的集成、应用程序的运行―系统测试,团队训练。
(3) 基于核心知识和能力体系的课程体系设计
根据知识体系和能力体系设计课程体系,并将知识点分解到理论课程。将能力培养落实到实验课程。从而得到课程体系和实验课程体系的蓝图,包括课程定位和衔接关系。
如《数理逻辑》:侧重布尔代数课堂教学,通过实验环节使得学生掌握根据需求建立逻辑描述的方法和能力,包括布尔逻辑及其变换、真值表的逻辑表示以及逻辑范式表示。
《数字逻辑与数字部件设计》:使得学生基于《数理逻辑》所建立逻辑描述,借助于硬件描述语言和EDA软件工具,完成包括寄存器、加法器、状态机等在内的一系列计算机基础硬件组件的设计和开发,为构造更加复杂的计算机硬件功能部件打下良好的基础。
《计算机组成原理》:在《数字逻辑与数字部件设计》实验环境所完成的各类硬件基础组件的基础上,同时利用软件模拟器和HDL作为主要的实验手段,使得学生深入理解处理器内部工作机理,掌握汇编级程序设计技术及技巧,并以此为基础利用HDL实现指令系统的子集及部分相应的计算机功能部件,完成一个功能型计算机硬件的核心部分,并能在其上运行简单的汇编程序。
《操作系统》:通过实验环节,一方面进一步丰富和完善该功能型计算机的硬件功能,另一方面学习系统软件开发方法和工具链,开发和移植一个简化的操作系统,最终构造出一个相对完整的计算机系统。
《编译技术》:通过实验环节,一方面丰富《计算机组成原理》中所完成功能型计算机硬件的指令系统,进一步完善该计算机硬件功能,另一方面为让学生了解编译器的构造技术,以及如何在一个裸机上实现对高级语言的支持,最终能在自己的机器上运行一个高级语言的程序。
(4) 进一步设计完善各门核心理论课程的培养大纲
(5) 进一步设计完善各门核心实验课程的实验大纲和手册
由于涉及到众多课程和知识点,将不在本文列出。回过来对照教学计划,我们发现几个大的变化:1)课程之间更加系统化,任课教师之间能更好的理解,尤其通过共同参与实验、共同的讨论,较好地解决了以前各门核心课程各自为阵、相互独立、知识不连贯同时有互相重复的现象; 2)课程之间的贯穿性得以体现,并获得深刻理解,如逻辑在后续课程的应用等;3)硬件类课程成体系,内容得到很好的更新,采用了MIPS指令集,硬件描述语言贯穿整个课程和实验体系;4)软硬件得到较好的集成,问题变得更加真实,不再是抽象的理论,如操作系统和硬件系统的接口、编译技术中面向特定体系结构的优化等,打通了软硬件之间的一个“Gap”;5)学生真正理解计算机系统,而不再是一个个的片段,从而深刻理解计算机的工作原理和局限。同时培养了学生较强的工程实践能力。满足北航计算机学院关于科学型和工程型相结合的人才培养定位。
4 一点体会和进一步的工作
通过这个项目,我们有一些体会。对目标系统的分析,必须做实验,而且需要学生的参与,即在教师的指导下由学生自己来完成,这样我们才能:1)深入细节;2)了解学生掌握知识的难易程度。通过实验,我们发现了很多预先没有考虑到的细节,而且发现一些我们认为简单的问题,学生理解起来可能很困难;而一些我们以为困难的地方,学生却很容易的掌握了。真正的深入实践可以让我们发现问题,从而调整课程内容的设置、课程讲解的方式以及深入的程度。当然,本方法还有很多地方需要进一步细化和总结,尤其在可跟踪性方面,希望有工具可以支持。
致谢:感谢北京市教学改革项目、北京航空航天大学教学改革项目的资助。感谢参与该项目的所有教师,他们是刘旭东、龙翔、高小鹏、王雷、史晓华、艾明晶等。
参考文献
[1] 高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)[R]. 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编制. 高等教育出版社, 2006, 9.
[2] 马殿富等. 计算机专业本科生核心综合实验设计与实践[R]. 北京市高等学校教育教学改革立项项目申请书, 2007.
[3] JOHN R.HAUSER, DON CLAUSING. “The House of Quality”, Harvard Business Review, vol. May-June, pp.63-73, 1988.
[4] R.Darimont, E.Delor, P.Massonet, and A. v. Lamsweerde. "GRAIL/KAOS: An Environment for Goal-Driven Requirements Analysis, Integration and Layout", presented at Requirements Engineering, Jan.1997.
[5] 马殿富. 如何培养社会需要的人才[R]. 长沙全国计算机学会YOCSEF年会上的特邀报告, 2004.
高职艺术设计教育要着重反映艺术设计的社会分工,最新职业、产业结构变迁以及经济制度变革所需的专门人才的规格和要求,以培养学生能够具备劳动力市场与现代社会所需要的能力。高职艺术设计专业实施开放型项目教学模式与当今社会和现代企业对人才的职业能力要求是一致的,对职业教育改革具有一定的启示意义。
1.有利于培养学生综合技能,提高职业能力
对学生而言,传统的教学模式与行业需求以及学术导向与职业导向之间的分裂格局,无法满足工作岗位对职业技能的要求,课堂环境中的项目教学存在学习社群狭窄、资源有限、项目评价效果不佳、学生缺乏必要的技能和参与的动机等问题。同时,艺术设计专业的学生与其他学科学生在智能上存在着一定的差异性,其一般具有思想活跃、参与热情高、社会活动能力强的优势,这些表明他们更具应用性人才的智能优势,所以要根据他们的认知特点和智能特征,实施开放型项目教学模式,这有利于艺术类学生智能特点的扬长避短。
2.有利于整合资源形成聚合效应
开放型项目教学采取理论与实践相结合、学校与学校相结合、学校与企业相结合的方式,引进各类项目,拆除围墙、相互沟通,将各种教学优势集中起来,包括信息、人员、资料、设备和技术等形成聚合效应。通过共享项目,在校际间或校企间,减少因重复或低效造成的各方面的支出,降低成本;通过各方面资源的整合与共享,在一定程度上使资源增值,提高利用率和使用水平。开放型项目教学构建了一个学生自主学习协作的平台,让学生有更大的自主性、能获得更多的项目资源,并为一些拓展性项目提供了除教科书外的其它资源,创造了一种开放和相互激励的氛围,形成了整体力量,从而为开展一些各自力量难以实施的项目提供了保障。
二、开放型项目教学的项目的选择与开发
开放型教学项目的选择与开发要综合考虑学生的知识水平、学习能力和教学目标三个因素,并且能负载足够的实践和理论知识,同时项目的容量又必须适当,其教学的目的是要让更优质更有创意的项目进入到学生的视野中。
1.项目的选择与开发要具有开放性
开放型项目教学的特点在于其教学的灵活性与自主性,项目的开发以学生自定主题、教师设定以及企业需求为主要项目来源。首先,学生可以根据学科竞赛、技能大赛或社会上的各类设计竞赛等要求自定主题,也可由教师的课题中分离出子课题,甚至是校企合作的实际工作项目或学校自身的一些外包项目及工艺规范与技术标准,选择具有明确主题和活动内容的项目。其次,学生可以自主选择指导教师、合作伙伴、学习环境。例如,拥有一个优质课题的学生可以在网络平台上选择指导教师以及合作伙伴,甚至是完成项目的实验条件,学生在开放型项目的学习中,能提高学习主动性以及综合能力。
2.项目的选择与开发要具有典型性
开放型项目的选择与开发要具有典型性,即所选的项目要体现工作过程系统化的知识与技能,并且最好是来源于行业、企业或者社会中的实际项目,项目要具有应用性、技术性、直观性的特征。以我校包装设计课程为例,以典型产品或任务为载体,把课程分为多个项目,如食品包装项目、酒包装项目、茶叶包装项目、系列包装项目等企业提供的真实任务或课题,或者以典型项目为基础进行二次开发,学生个人也可以自主地到企业寻求项目,指导则由校内教师与广告公司专职设计师共同承担,并按照企业的技术标准、工艺规范和验收要求来评价学生完成的作品。
3.项目的选择与开发要具有综合性
综合性即项目内容围绕某个专题涉及多学科知识与技能,要通过项目将理论知识与实践操作有机结合,将知识的学习与能力的生成有机融合。例如我校学生的自主项目--创意微产品设计项目,是一项能够促进各课程甚至是多专业之间良好合作的综合性项目。在项目实施中,涉及到装饰画、广告设计、包装设计、书籍装帧、标志、VI形象设计等多门艺术设计专业的主干课程的知识与技能。学生自主研发的创意微产品要从源头开始从事一次真实的创业活动,自主开发原创品牌需要寻找市场缺乏的创意产品或需要改进的产品,并运用专业的手段策划、设计、制作、销售。在前期品牌推广,中期制作并销售,后期品牌的维护、改进、发展等流程中,了解产品的定位与策划、前期宣传、开发设计、生产制作、品牌维护以及产品的改进与深化发展等综合知识,这有利于培养学生多角度、多层面地分析判断和解决问题的综合能力,增加了学生就业、择业的主动性。
三、开放型项目教学模式在艺术设计专业中的运用
1.制订项目计划
开放型项目计划的制定比起课堂项目在难度上有所增加,由于项目的开放型、自主性等特点,所以制定计划时要从专业到课程再到项目进行全面、具体、准确的分析,分析项目的典型性、完整性,说明项目所能负载的实践和理论知识以及所能达成的目的。同时,要把握项目全局,统筹思考、安排各项工作,以项目活动展开的逻辑为主线,以完成具体工作为重点,对每个步骤的学习问题进行科学设计,并在此基础上选择和组织相关知识、技能。制订项目计划是非常重要的职业能力,它不仅为实施整个项目理清了思路,理出了主线,还能综合体现一个劳动者的专业能力、方法能力和社会能力。
2.开放型项目的实施
开放型项目教学的整个实施过程是开放的,教师或企业设计师在实施过程中主要是营造学习氛围、创设学习情景,组织和引导教学过程,控制各小组项目质量。学生在教师或企业设计师的指导下以小组合作的形式,根据项目的教学目标,综合运用知识、技能、方法,按照已经确立的项目计划,将项目教学中需要制作的产品、解决的问题及其所要达到的要求,详细科学地分解成若干个工作任务。如包装设计项目任务可以细化为搜集资料、对资料的分析与研究、市场调查研究、确定设计定位、设计方案的具体化、设计的表现、设计定稿、制版打样、成品出厂等,这些工作任务之间可以是递进式、并列式、流程式的,通过这些序列任务来完成整个项目。项目任务要能体现实际要做的事情,而且要使用符合工作岗位技能规范的术语,通过操作和体验,建构新的知识技能(专业能力),从而使学生形成创新精神和实践能力等。
3.开放型项目教学的评价
开放型项目教学的开展对原有的考核评价体系提出了更高的要求。其实施评价的主体既包括教师、企业和社会,也包括学习者自身及学习同伴,评价可以从客观评价和主观评价两个方面进行设计。例如,对包装设计项目的评价,客观评价,一般应根据包装行业规范和标准,并结合本项目的实际内容进行设计,评分项既要能体现包装规范和标准,又要适当考虑本项目中的重点知识与技能在评分表中所占的比重,如设计定位、设计表现中的各视觉传达要素、印刷工艺的评分比重等。主观评价,则要按照观察与评价、反思与探究、修正与完善等方面进行评价,要通过合理设计观察点,让学生在评价的过程中得到提升和发展。另外,评价的实施具有多元性,行动过程和结果具有开放性,因此,可根据不同的评价内容或安排在项目完成之后集中进行评价或穿插在学生完成任务过程中分散进行评价,最终评价也由成品的获奖等级、企事业单位能否直接将该成品投入到生产实践中以及成品的具体指标来判断。通过评价让学生在批判与自我批判中提升,而这种批判能力、反思能力本来就是重要的职业能力。
四、结束语
【关键词】矿石分析课程 服务地方经济建设 探索
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2012)04C-0054-02
“以服务为宗旨,以就业为导向,走产学结合发展道路”已成为高等职业教育的办学方向。广西现代职业技术学院坚持为地方经济建设和社会发展服务,培养适应地方经济建设和社会发展需要、面向生产一线的高素质技术应用型人才。该学院工业分析与检测专业面向地方经济支柱矿业产业,进行矿石分析课程建设的探索与实践,为地方矿业企业提供了急需的分析专业技术人才,实现了与区域经济良性互动。
一、矿石分析课程开设背景
工业分析与检验专业是一个传统专业,其应用非常广泛,化工、冶金、石油、药物、材料、环保、食品、生物等许多行业都需要工业分析人才。不同行业的原材料、产品等物料不同,其分析方法、标准等存在着较大的差异,各行业根据其生产特点、产品特性等多种因素有针对性地制定了相应的分析方法和标准。工业分析与检验专业的主要专业课程——工业分析,由于版面篇幅有限等原因,难以将众多的各种分析方法和标准都编入教材,内容不能做到兼顾各行各业,传统的《工业分析》教材内容主要涉及水质、钢铁、煤炭、化工、硅酸盐、农药、石油化工等行业,而矿业的矿石分析等内容未编入教材。河池市是全国著名的“有色金属之乡”,矿产资源十分丰富,锡金属储量居全国之首;铟金属储量名列世界前茅;锑和铅金属储量居全国第二。有色金属产业已成为河池市的经济支柱产业,当地矿业企业需求的工业分析人才是能熟练掌握矿石分析技能的专业技术人才。广西“十二五”规划提出加快发展有色产业成为千亿元产业,随着这一产业的发展,市场对矿业专业技术人才的需求量将会增多。为培养适应地方经济建设的专业技术应用型人才,提高毕业生的就业能力,广西现代职业技术学院在工业分析与检测专业中开设了矿石分析课程。
二、服务地方经济发展的矿石分析课程建设
(一)《矿石分析》教材编写
教材是教学的基础资源,是学生获得信息的主要源头,没有教材,就难以进行相应的教学。在没有现成适用的《矿石分析》教材的情况下,广西现代职业技术学院自编教材。对于《矿石分析》教材的编写,该学院通过深入厂矿进行调研,广泛征求企业对人才培养的意见,在了解企业对人才规格需求等的基础上,根据地方矿业企业实际结合专业特点制定该课程的教学大纲。编写教材力求突出高职教育的应用特色和以能力为本位特色,教材主要内容是以地方采选冶矿业企业在工业生产中分析测定各种矿石主要元素的含量等,通过查阅大量的相关技术资料、与企业技术人员共同探讨研究,在选取的分析方法上注重实用性、可靠性和先进性。对于理论知识遵循“适度、够用”的原则,注重岗位职业能力的培养,如教材编入的分析方法具体实用,简明扼要地阐述分析方法的基本原理,重点介绍实际操作方法和技巧等,较为详细地讨论了在实际应用中易出现的问题和分析判断及解决问题的方法,拓宽了学生的知识面、灵活应用知识和技能的能力。该教材编写得到了地方矿业企业等单位的大力支持和帮助,本着编写出真正管用、与企业相对接的地方教材的目的,编写过程中充分吸取多年来教学改革取得的成功经验和企业实践应用的经验,经过认真研究和反复修改,完成了《矿石分析》教材的编写。
(二)师资队伍建设
《教育部关于推进高等职业教育改革创新引领职业教育科学发展的若干意见》明确指出,高等职业教育“以培养生产、建设、服务、管理第一线的高端技能型专门人才为主要任务”。这就要求专业教师不仅应具有一定的专业理论基础,而且应具有丰富的实践经验。“双师型”教师队伍建设是高职院校师资队伍建设的方向和着力点,是提高高职院校办学水平、实现高等职业教育培养目标的关键。矿石分析课程是一门实践性很强的专业课程,不具备“双师”素质的教师难以胜任该课程的教学工作。在加强“双师”素质教师队伍建设上,采取的主要措施有:一是从企业调入有多年岗位工作实践经验的工程技术人员到校任教。通过严格考核,广西现代职业技术学院先后引进了3位该专业的工程师。二是安排专业教师下厂学习、调研、参与企业的相关技术工作等。河池市有色行业发展较快,有不少的产品已达到国际先进水平,成为国际知名品牌,企业在生产过程中对原材料、产品等的分析检测均采用了可靠的方法和先进的仪器设备,有的仪器设备许多教师未使用过。专业技术的不断更新,专业教师如不继续学习知识将会“老化”,因此下厂学习不仅可提高教师的实践能力,还能及时了解和掌握本专业技术的发展方向,更新专业知识,使自身的专业知识水平和专业技能与时代同步发展。通过下厂调研,教师可深入和全面地了解企业对专业人才规格的需求,有利于课程的教学改革和应用型人才的培养。专业教师在下厂学习与调研过程中,可根据企业的实际和自身的能力参与企业的技术开发等工作,为企业提供技术服务。三是聘请经验丰富的企业技术人员担任兼职教师,学生下厂实习时,实习指导教师主要由企业技术人员担任。四是组织教师积极开展教研活动,通过学习教育理论、探讨和交流教学经验和教学方法等,不断提高教师的教学水平。
(三)实验室和实训基地建设
矿石分析的工作任务是分析测定矿石中各主要元素等组分的含量及矿物物相组成等,分析测定的结果都是以实验数据为依据,因此实践教学至关重要。矿石分析课程实践教学学时占总学时的60%,为搞好该课程的实践教学,广西现代职业技术学院有计划、有针对性地建设实验室和实训基地。一是在校内原有的仪器分析实验室、分析化学实验室、天平室等多个相关实验室的基础上,针对矿石分析的特点,从实用性和先进性等多方面综合考虑,新建了矿石分析实验室,使建设的实验室不仅能满足实践教学的需要,还具备开展科研工作的条件,更好地为教学、科研服务。二是与河池市产品质量监督检验所,以及本市内分析化验技术装备先进、管理科学规范、人员素质较高的企业等签订合作协议,建立校外实训基地,为学生提供一个与岗位工作条件相一致的实训场所,实现学生培养与企业需求的“零距离”对接。
(四)课程教学
在矿石分析课程教学中,注意把握好理论教学和实践教学的协调统一,避免过分强调实践教学而轻视理论教学。理论教学突出以能力为本位,注重理论联系实际,用专业理论来指导岗位工作,分析和解决实际问题。理论教学内容应适度、简明,以够用为前提,兼顾学生创新能力的培养。如在教学中将复杂而繁琐的矿石各组分分析操作过程分解为试样分解、溶液处理、分析等三个模块进行教学,通过学习并分析比较,使学生了解矿石各组分的各个分析操作过程中的相似之处与差异,掌握矿石分析的原理和规律,以达到触类旁通、灵活运用、融会贯通的目的,有利于学生职业能力可持续发展,适应将来工作中新技术变化。实践教学加强岗位动手能力的培养,一是强化分析操作技能的培训与练习,打牢基础,使学生掌握正确的分析操作基本技能。二是在技能培训中提高“智能”含量,实践教学不仅仅是肢体操作的练习,学生在实验过程不仅要动手还要动脑,矿石分析过程是由称量、试样分解、溶液处理、分析等多个操作步骤构成,每一个环节的操作都直接影响到分析结果的准确性,为此应引导学生从观察实验过程的现象及变化等思考其内在的原因,理解每一操作步骤的作用、原理等,学会和掌握操作要领。三是加强生产实践的实训教学,在完成本课程的理论教学和校内实践教学后,安排学生下厂顶岗实习,使学生进一步提高实际应用能力和职业技能,同时为学生就业提供一个较好的平台。
三、课程教学效果
通过不断探索与实践,矿石分析课程建设成效显著。一是课程建设立足本地,为地方经济建设服务,定位准,效果好。针对地方矿业企业生产需要而开设的矿石分析课程教学,使学生较好地掌握了矿石分析的职业技能,为学生的就业打下了良好的基础,广西现代职业技术学院已为企业培养了一批“下得去、用得上、留得住”的分析专业高技能人才,大多数学生很快成为企业生产一线的中坚力量,有的学生现已成为单位质检部门的负责人。二是矿石分析课程自编教材根据地方矿业企业生产的特点进行编写,针对性和实用性强。课程教学理论与实践紧密结合,注重学生能力的培养,使学生到厂就业能很快适应岗位技术工作的要求,学生具备的素质和能力受到了企业的普遍欢迎。三是矿石分析课程建设的目的是为企业培养急需的专业技术人才,促进学生顺利就业,有利于企业的发展。企业对工作的开展给予大力支持,不少企业与广西现代职业技术学院签订了“订单培养”、校外实训基地等合作协议,进一步加强了校企合作,实现了学校、企业和学生的“共赢”。
【参考文献】
[1]陈锁庆.以能力为本位的高职创新人才培养与评价[J].教育探索,2010(1)
[2]曾良骥,支校衡.关于地方高职院校服务地方经济的思考[J].教育与职业,2009(2)
[3]姚红.新职业主义视角下的高职课程改革[J].教育与职业,2009(15)
【基金项目】新世纪广西高等教育教学改革工程项目(2010JGB205)
[关键词]《机械原理》;机械运动;教学设计;学生能力
1 前 言
中职机械专业教学的现状不容乐观,主要是其专业自身存在不足,但为了促进机械专业的发展,使其教学质量得到可靠的保障,中职机械专业在教学方法等均展开了研究。
《机械原理》课程是机械专业的一门基础课,其任务之一就是为后续的专业课打好基础,因此在教学计划中占有重要地位。而机械运动方案设计是整个机械设计工作的第一步,它对于机械性能的优劣及其在市场上的竞争能力都具有决定性的作用。在机械类各专业学生的整个教学计划中,只有《机械原理》这门课讲授机构运动方案设计的内容。因此,在教学过程中注重培养学生运动方案设计的能力,使学生得到这方面的锻炼,是《机械原理》课程的一项重要任务。
在以往的《机械原理》教学过程中,机构运动方案的设计是一个比较薄弱的环节,为了使学生及早地树立工程设计观点,培养学生独立工作能力,近年来,我们在教学过程中采取了若干措施,力图加强这一环节,取得了可喜的成果。
2 提高学生对机构运动方案设计重要性的认识及学习兴趣
课程开始,除了介绍本课程的研究对象、内容,它在教学及国民经济中的地位和本课程的学习方法外,有意识地强调以下两方面的内容:
(1)本课程除了讲解各种机构进行分析以外,最主要的任务是设计,而分析是设计的第一步,也是设计的基础。
(2)本课程是与工程密切联系的一门技术基础课,在学习本课程的过程中,对日常生活中司空见惯的东西要注意观察,注意用所学的知识对其加以分析,不仅能达到对所学知识的加深理解,灵活运用,举一反三的目的,而且可以启发创造灵感。例如,我们通过公共汽车车门和小轿车车门开、闭方法的对比以及载重汽车和人力平板三轮车实现转弯方法的对比,使学生对运动方案设计和工程实际应用背景间的密切关系以及运动方案设计的重要性有了较初步的认识,所有这些都激发了对机构运动方案设计的兴趣。
3 通过“机构方案小设计”的教学环节,使学生得到运动方案设计的初步锻炼
在本课程开始2~3周后,等学生对机械原理课程有了初步的了解后,开始这一教学环节。向学生提出几个日常生活中司空见惯的用具,如:能自动打开而不能自动合拢的二折伞;只能用双手打开而不能自动打开的三折伞;普通的用链条链轮传动的自行车;只能在固定角度范围内摇头的电风扇等。要求学生在学习本课程的过程中,结合所学知识对他们的优缺点进行分析,研究做进一步改进设计。要求学期末每个学生交一张在A4图纸上按比例绘制的、改进了的、用具的机构运动简图和一份简单说明书,在课程进行过程中,组织适当的辅导、讨论。实践结果表明,虽然有些改进设计还比较粗糙,存在一些缺点,但也确有一些设计构思巧妙,有一定的独创性和实用价值。
由于这个教学环节是在机械原理讲课过程中进行的,教学内容与改进设计有密切联系,需要改进的用具既是学生们日常生活中司空见惯的,又具有实用价值,因此是一次密切联系实际的实践性教学环节,大大激发了学生们的学习兴趣。课堂设计是学生将所学知识转化为能力的重要实践环节。以设计为中心,以培养能力为目的,安排教学内容,按设计的顺序安排教学顺序,目的是使学生通过课程学习,提出问题和解决问题的能力得到很好的锻炼。可以说这一教学环节对培养学生运动方案设计的能力打下了一定的基础。
4 开阔学生视野,帮助学生较系统地了解和掌握机构运动方案设计的知识
在讲述各种常用机构的分析和设计后,安排了一章“机构的组合及机构总体方案设计”的教学,目的在于使学生较系统地了解和掌握机构运动方案设计的知识。这一章的内容从基本机构固有的局限性讲起,讲述了机构的组合方式,通过工程实际中的若干实例,介绍了常用组合机构的类型及应用,使学生们开阔了视野,明白了机构的组合是发展新机构的重要方法,在此基础上介绍了各种常用组合机构的设计方法。
在机构总体方案设计一节中,我们结合具体实例从工艺动作的分解讲到机械运动方案的选择,机构选型应遵循的原则及注意事项。如尽量简化和缩短运动链;尽可能选择较简单的机构;尽量减少机构尺寸,选择合适的运动副形式;选择合理的动力源形式;合理安排传动机构的顺序;合理分配传动比;使机械具有有利的传力条件和良好的动力特性;使机械具有调节运动参数的能力,保证机械安全运转,等等。此外,还介绍了机械中各执行构件之间的运动协调配合和机械运动循环图,并举例说明了机械总体运动方案设计的步骤。
如果说“机构方案小设计”这一教学环节还只是一个单一机构运动方案设计的锻炼的话,那么这一步就是为向综合性的机械运动方案设计打基础,为进一步在机械原理课程设计中进行机械总体运动方案设计作准备。
5 在课程设计中进一步加强对机械运动方案设计能力的培养