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关键词:工业工程;系统建模;仿真实验
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)35-0237-02
《生产系统建模与仿真》课程是我校工业工程专业的一门专业基础课,通过本课程的学习,使学生理解、掌握离散事件系统建模与仿真的基本原理以及基本方法,能够运用仿真软件对系统进行分析、设计、改善及优化。通过计算机仿真实验,巩固理论教学内容,增强对所学理论的感性认识。我校开设《生产系统建模与仿真》课程已有十多年,本文结合笔者多年的教学经验,针对学生在实验中存在的问题给出了建议性的解决措施。
一、实验目的
我校《生产系统建模与仿真》课程实验教学的目的为:根据生产系统建模与仿真的基本原理与思想,通过对仿真软件Witness及GPSSWorld的使用,使学生掌握对生产系统、服务系统、物流系统等进行建模与仿真的方法,培养学生理论与实践相结合的能力。通过本实验使学生能够运用仿真技术发现生产制造中的关键问题,并对仿真结果进行分析,通过对系统的改进与完善进一步提高系统的生产能力和流程绩效,从而培养学生在实际生产制造、服务加工、物流等方面分析问题和解决问题的能力。
二、实验内容
我校《生产系统建模与仿真》课程的实验内容共包括两部分:
1.Witness建模仿真实验。在Witness建模仿真实验中,主要学习完成关于生产、制造等方面的建模与仿真,包括单队列单服务台系统建模与仿真、流水线生产系统建模与仿真、组装作业工序建模与仿真、混流生产系统建模与仿真、钢材供应链系统建模与仿真等等。通过以上仿真实验,使学生掌握Witness建模与仿真的基本步骤及Witness仿真系统的工作模式,同时熟悉part、machine、buffer、conveyor、labor等元素的应用以及输入输出规则(如Pull规则、Push规则、sequence规则等)的使用,能够利用Witness仿真软件完成有关生产制造、物流等方面的建模与仿真。
2.GPSSWorld仿真实验。GPSSWorld是基于进程交互的仿真编程语言,由于GPSSWorld特别适用于排队系统的仿真,所以这部分的仿真实验主要是针对各种排队系统,内容包括单队列单服务台排队系统仿真、单队列多服务台排队系统仿真、多队列多服务台排队系统仿真、队长有限的排队系统仿真等。通过以上仿真实验使学生进一步理解和体会排队系统仿真的原理及排队系统特性指标的含义。目前我校的《生产系统建模与仿真》课程的实验部分为16机时,如果把Witness和GPSSworld软件的使用连同学生上机实验都放在这16机时完成,很显然时间是不够的,所以我们目前的做法是:在理论课的课堂讲授时,安排部分时间讲授软件,边讲解边演示(约6~8学时),同时将Witness和GPSSworld软件的学习版先拷贝给学生,这样学生就可以在自己的个人电脑上安装使用,课下学生自己先练习,具体上机时,教师主要是解决学生在练习或完成作业时遇到的困难和问题。所以我校建立了软件网络互联环境,学生也可以通过校园网在宿舍就可以使用正式版练习,满足了部分学生进一步学习的需要。
三、实验中存在的问题及解决措施
通过对多届学生的上机实验指导,笔者总结了学生在上机实验中存在的主要问题,如下:
1.上机实验时忘记采用半角输入模式。在Witness和GPSSWorld软件中,系统默认的输入模式都是半角(Witness的汉语输入除外),但学生在编写程序或设计时,往往忽视了这一点。如在使用GPSSWorld软件时,若采用全角输入模式,编译程序过程中系统往往会显示“无效的字符”这样的错误信息提示;而在Witness的详细设计的界面中,如设置零件到达系统的时间间隔服从的分布时,若采用全角模式,则系统显示“表达式有错”这样的错误信息提示。
2.对系统出现的英文错误提示往往不知所云。Witness、GPSSWorld系统出错的信息均以英文形式给出,但学生看到这些提示信息经常是一片茫然,不明白错误的内容。遇到英文的出错信息,总觉得自己解决不了,就去求助老师。
3.在学生提交的上机报告中,有时会发现个别同学的作业有雷同现象,由于布置的作业题全班都是一样的,所以有的同学就拷贝其他学生的源程序或仿真模型。
4.对实验的输出结果不太理解。Witness、GPSSWorld软件中的输出结果也是以英文的形式给出,有的结果的名称是简写形式,学生有时不明白输出结果的真正含义。
5.实验结果的分析。对于离散事件系统仿真系统,我们知道由于事件发生的随机性,所以一次仿真的结果只能看成是一次抽样值,特别是对终态仿真,仿真结果应该看作是服从某一分布的随机变量,而学生在提交上机报告时往往忽略了对仿真结果的统计分析,一次运行后,就认为万事大吉,将一次仿真的结果作为最终的分析结果。针对学生在上机实验中存在的上述问题,笔者建议可以从以下几个方面解决:(1)针对于全角输入模式出错的问题,在上机前就提醒学生需注意输入模式采用半角模式。(2)对系统出现的英文提示信息,引导他们首先仔细分析错误的信息内容,然后结合仿真程序或仿真模型进一步找出问题所在,鼓励学生尽可能自己解决软件运行中出现的错误提示信息,实践中,笔者发现经过几次成功的尝试后,学生的兴趣明显有所提高,同时对软件错误调试的技巧也有所提高。(3)针对上机作业中出现的雷同现象。我们采用了学生分组的方式来完成上机作业。具体做法是:由3名同学自行组成一个小组,每组的大作业内容有所差异(包括GPSSWorld、Witness),由小组成员共同完成作业并提交上机报告,写明每个人的具体分工和所做的工作,每个人写出自己在完成小组任务时遇到的困难以及解决的办法、自己的体会和收获等等。如时间允许,也可在上机辅导时让他们大概讲一下完成作业的思路,包括模型的建立、参数的设定、运行结果的分析方法等等;(4)对实验的输出结果在讲授仿真软件的使用时,结合实际的案例,解释有关输出结果的含义,同时引导学生养成自己充分利用系统的“帮助”功能,解决遇到的具体问题。(5)对于仿真结果的分析(主要是终态仿真),在实际的教学实验中,我们要求学生对同一问题的仿真至少做15次独立的实验,每次采取不同的随机数流,然后根据15次的仿真结果,利用统计学理论给出点估计和置信区间,最终得到更科学的结论,这些内容我们会在这门课的理论教学部分讲授。需要说明的是虽然需要进行15次独立的仿真,但在实际操作中并不会花费很多时间,如对GPSSWorld软件只要每次用一条Clear语句,就可以完成一次新的仿真,对于Witness软件,只需在有关的分布参数中设置不同的整数,就可以完成一次新的仿真。而对于仿真结果的分析,学生完全可采用Excel软件完成。经过上面的几项措施,在最近几年的课程实验教学中,学生存在的问题明显减少,收到了预期的效果。
《生产系统建模与仿真》课程的实验课不但有助于加深学生对仿真理论的认识,更重要的是可以使学生将仿真理论与实际问题相结合,达到了学以致用的目的,相信随着仿真技术的不断发展,建模与仿真将会在人类社会的各个领域发挥越来越重要的作用。
参考文献:
[1]刘云,龚小军,李华.我校工业工程专业实验室建设研究[J].西安电子科技大学学报(社科版),2005,(1):101-104.
[2]严浩云.工业工程专业《系统建模与仿真》课程教学探讨[J].教育教学论坛,2013,(12):162-263.
关键词:工作过程 中职学校 畜牧兽医 《猪病防治》课程
《猪病防治》课程是畜牧兽医专业中非常重要的专业课,是融猪生产学、内科学、外科学、传染病学、寄生虫学为一体的综合性学科,致力于解决养猪生产和猪病防治过程中提高养猪技术,预防猪病发生及防控猪病的难题,与养猪业的发展、猪肉食品安全、人民生活水平和质量的提高紧密相关。校企合作、工学结合、教学做一体化是中职教育改革的要求,利用我校建立示范校的契机,畜牧兽医专业对《猪病防治》课程进行了教学改革,从现代养猪业需要入手,以学生的职业能力素质为主线,努力培养有文化、懂技术、善经营、会管理的适应现代养猪业和新农村发展需要的高端技能型专门人才,积极研讨、设计并实践了基于工作过程系统化的教学模式。
一、《猪病防治》课程的工作过程系统化设计
工作过程是在企业里为完成一项工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序;工作过程是一个综合的、时刻处于运动状态之中但结构相对固定的系统。只有对工作过程实施系统化设计,才能在满足社会或职业的需求的基础上满足个性化教育的需求,进而实现个体在职业生涯中的可持续发展。
(一)设计理念
《猪病防治》课程的工作过程系统化课程设计理念将突出以下几点:
1、以职业教育为出发点,理论和实践想结合。以理论知识满足工作需要为前提,少而精,压缩猪病防治课堂理论教学内容,将一部分课堂理论教学放在实验室、校内实训基地和校外实习企业的真实工作环境中完成。
2、以真实工作过程为基础。注重课程与企业、行业的联系,使课程内容符合实际工作需求。
3、突出优势,有所侧重针对性强。分析畜牧兽医高职学生的优势,典型专业技术岗位的特点,对准市场压力拓展就业,对准市场需求办专业,对准猪病防治岗位设课程,对准职业能力抓教学,对准创业育人才,把侧重点放在就业能力、创新能力和创业能力的培养。
4、校企合作,按市场需求设计。按照市场规律去运作,依据企业需要什么知识,企业需要什么人才去设计课程。与企业联手,做到与企业零距离的接触、交流、合作,互利互惠,共谋发展,企业给学校提供实习场所,学校给企业解决实际问题。
5、强调学生在学习中的主动性。采用引导式教学,通过大量的课程讨论、分组协作和实践操作,激发学生的学习兴趣和职业认同感,是一种探究性的教学。让学生参与老师的科研,开展社会调查、行业调查、市场分析、就业分析、职业资格培训,培养学生的综合能力。
(一)《猪病防治》课程设计的针对性
第一,教学内容针对养猪企业发展需要和完成猪生产岗位猪病防治工作任务的需要设计。第二,针对课程理论教学内容与实践操作脱离的问题,在课堂教学中,理论知识满足工作需要为原则,避免平辅直叙的冗长讲授,增强教学趣味性,将课堂教学融入实践教学。第三,针对畜牧兽医中职的特点,加强防治病操作技能的培养和训练,做到实践技能操作娴熟。第四,针对猪生产过程不同于其它行业的特点,课程教学围绕猪这一活体动物进行,首先让它存活下来,不要发病死亡,在此基础上再探讨猪的生长与效益问题。第五,针对养猪行业脏、累、臭的特点,注重培养畜牧兽医专业学生不怕脏、不怕累、能吃苦的爱岗敬业精神。
二、《猪病防治》课程教学内容编排
1、设计方案模式。在《猪病防治》课程教学内容编排时,根据前期行业、企业调研,基于对养猪职业人才的能力素质需求,在课程开发设计过程中,广开思路形成课程开发设计方案。可以工作项目为载体,按照生产环节设置学习情境根据猪场生产与管理各岗位应具备的知识、能力、素质结构,以及典型工作任务与项目搭建课程结构,以场、种、养、管、防、治工作项目和实际生产工作环节发生顺序设计学习情境,按中等职业教育注重技能培养的要求和特点,结合现代养猪生产与猪病防治的临床实践,吸收先进成熟养猪技术与成果,优化重组设计课程内容。
2、理论与实践课时安排比例合理。例如,总学时126学时,理论教学52学时。多媒体教室上课,有实物和标本,边讲边展示;实验室上理论课,先讲后做;养殖示范场上理论课,边做边讲,实训场(种猪场)上理论课,讲讲做做,做做讲讲,汇总共性的问题,集中在课堂上再讲。实训教学安排40学时,兽医站实习教学30学时,通过兽医站门诊病例治疗的实习,弥补一些见不到的病例。肉联厂实习教学30学时,在肉联厂屠宰加工过程中,学习对猪传染病、寄生虫病的检疫和相应的无害化处理。顶岗实习教学34学时,在顶岗实习过程中,掌握实际生产中每一个岗位中,常见和多发的动物疫病,如何处理这些疫病。
3、校内和校外实训结合
学校与玉林春茂集团等公司校企合作,他们公司的猪场是按照现代化养猪生产工艺建起来的高要求、高标准的种猪场,猪场设施齐全,场技术力量强,拥有大中专毕业生员工,科研仪器设备先进,为学校畜牧兽医专业学生开展养猪实习提供了良好的实训场所。另外,在养猪企业顶岗实习(毕业实习),直接参与养猪企业的生产管理中去,综合应用在学校所学知识指导实习,验证自己学到的知识和想法。通过理论、实验、实训、实习等课程学习后,将理论与实践紧密结合,综合分析、思考、归纳、总结,提炼精华,并提出合理的改进建议。
三、教学活动的组织实施
1、校企合作带动实践学习。2013年我校分别到广西养殖龙头企业广西巨东公司、广西春茂公司、广西扬翔公司进行了校企合作签约、揭牌仪式。这些实习基地给学生提供了真实的工作环境,学生在生产第一线实战演练,不但使自己得到锻练和提高,而且给企业提出合理化的建议,顶岗实习的学生,熟练后能独当一面,成为企业的一名临时放心的员工,学生也还能得到一份报酬。
2、增强课程教学内容的新颖性和趣味性
中职学生文化水平相对高职来说不高,所以枯燥乏味的教学内容,学生不易掌握。针对中职学校畜牧兽医专业学生认知特点,在教学内容中,尽量关注养猪业最新动向和最新实例,如新设备、新技术、新品种、新疫情,增强课程教学内容的新颖性,培养学生的学习兴趣。
3、优化考评考核制度
考核检查是评定学生学习效果和对知识与技能掌握程度的方法之一,改进考评考核方法是提高教学质量的重要手段。在课程设计时依照突出能力、注重操作、讲究实用、培养创新的原则,坚持知识与能力、人格并重,大力推行多元化考核办法,实行课程考核与职业资格证书考核相结合,技能考核与理论考核相结合,校内理论考核与企业实践考核相结合,以此全面考核学生的生产实践动手能力,促进实践教学的开展,促进教学方法的改变,促进工学结合的实现,促进教、学、做的有机融合,强化学生技能与职业能力培养。
参考文献
系统法学是将系统科学与法学相结合而形成的一种法学思想、法学流派和法学理论,其核心思想是法或法律就是系统,任何法的现象都是具有系统意义的现象,可以运用系统科学方法加以解释和说明。有观点认为,严格意义上的法学与系统科学“合流”已经面临急需解决的技术性问题,既不仅要在法学研究中运用系统科学的“一般原理、原则、概念和方法”,而且要利用系统技术学、应用学和科技成果来定量表述法律现象,构造法学研究、法制建设的新图景。法学研究引进系统科学的技术性难题,反映了自然科学与社会科学统一合流的普遍性问题,这就是自然科学与社会科学之间存在着某些由来已久的“鸿沟”。这种鸿沟主要表现在:第一,两者研究对象的差别,自然科学以某种相对稳定的自然现象或较为简单的机能系统作为研究对象,而社会科学则主要以人和人类社会这一复杂的巨系统作为研究对象;第二,两者理论体系的差别,这种差别主要表现在两者的理论在可预言方面、可重复方面和清晰性方面的差别。
将自然科学和社会科学区别对待,在很大程度上确实存在上述观点所说的“鸿沟”。由于系统科学主要来源于自然科学,而法学又属于社会科学,上述观点无疑隐含着认为系统科学和法学也存在“鸿沟”的观点。这个隐含着的观点无疑构成将系统法学引进到法学领域中的一个重大障碍。这里就涉及到一个如何认识系统科学与法学的关系的问题,或者说如何加深对系统科学方法的认识的问题。
提出量子论的普朗克(M.Planck)认为,“科学是内在的整体,它被分解为单独的部门不是取决于事物的本质,而是取决于人类认识能力的局限性。实际存在着由物理学到化学、通过生物学和人类学到社会科学的连续的链条,这是一个任何一处都不能被打断的链条”。 “系统”、“信息”、“概念”与一切哲学范畴一样具有最广泛、最深刻、最高度的概括性,它们不只是概括物质世界或思维中某一领域或某一比较狭窄的方面,而是概括了自然界、人类社会和思维领域的一切现象和一切过程所共有的东西,解释这些现象和过程的一般规律。“以系统论、控制论、信息论为中心的系统科学,用整体论的、严谨精细的综合分析方法,将填平自然科学和社会科学之间的鸿沟,冲破因专业划分过细而形成的学科间的屏障。”根据这个论断,我们可以认为,那种认为法学研究中,必须在社会科学方法与自然科学方法作出明确的区分,必须在法学与其他社会科学方法之间化出一条界限的观点是片面的和不成立的。在这里我们可以说,系统科学与法学不是同一层次的知识体系,法学的研究对象包含于系统科学的研究对象之中。因此,那种认为由于系统科学与法学存在研究对象的差别而构成系统法学研究的一个技术性难题的观点,实质上是对系统科学方法以及系统科学与法学的关系的一种错误理解。
但是,我们还必须承认,相比于系统科学,目前的各种法学理论在理论的可预言方面、可重复性方面和清晰性方面是有距离的,有“鸿沟”的。在某种意义上,系统法学正是为了使传统的法学理论在这几方面有所改观而兴起的。如何使系统法学具有某种程度的可预言性、可重复性和清晰性,确实存在一定的技术性难题。如何解决这些技术性难题,我们可以从经济学和社会学移植到法学研究中得到初步的启示。经济学和社会学与法学一样同属于社会科学,经济学和社会学的研究对象在相当程度上和范围内与法学的研究对象是重合的、相同的,而且经济学和社会学中的一些基本概念和术语与法学中的一些概念和术语在直观的形式上和实质的内容上具有很强的“亲和性”,这使得经济学和社会学相对容易地移植到法学研究中,并建立相应的法学理论。系统法学研究中,也应当参考这种思路。解决这些技术性问题的过程,也就是一种系统法学理论确立和完善的过程。
二、知识结构与研究方向
一个法学研究者的知识结构,决定着其对系统科学的理解和认识。而其对系统科学有怎样的认识和理解,又决定着其如何将系统科学移植到法学,决定着其怎样研究系统法学。系统科学,首先是我国系统科学界的科学研究成果,对于系统科学的具体内容和理论框架,我国系统科学界也有不同的认识。系统科学中包含了很多复杂的数学原理和公式,法学学者是很难到达充分了解和精通的程度的。也许有个别法学学者有这样的能力,但是如果对系统法学不感兴趣,对系统法学研究也没有任何意义。作为法学研究,法学学者也不必对这些数学知识要到达充分了解和精通的程度。只要具备一定的自然科学知识,只要对系统科学的“一般原理、原则、概念和方法”有正确的和一定程度的认识和理解,就可以进行富有成果的系统法学研究。至于什么属于系统科学的“一般原理、原则、概念和方法”,目前的系统科学学科本身并没有明确的规定。作为法学研究者,在进行系统法学研究中,我们既应当尊重目前系统科学研究成果中的“共识”,也很有必要从系统科学研究成果中“各取所需”,充分发挥我们的想象力,形成我们自己的对系统科学的“一般原理、原则、概念和方法”的理解与认识。任何学科移植性的研究都不可能是简单的生搬硬套,想象力是必不可少的。
每一个法学研究者都是在一定的知识结构背景下产生一些法学理论观点的,这些观点是先于他们的完整的法学理论而在头脑中就形成了的。这些观点可能是研究者们思辨的火花,也可能是受他人理论或观点的激发而形成的灵感。这些观点一旦确定,思维过程以及理论创新就必然受到相应的影响和指引,或者说受到相应的束缚和制约。在那一层次、那一角度形成这些观点,就在相应的层次上、角度上展开思维。比如,将法的现象视为阶级现象,就自然而然形成阶级分析法学。系统法学也同样对法形成了一个基本观点或定义,既法或法律是系统。系统是个抽象的概念,同时也是容易理解的和接受的概念。因此,这种定义或这种思想,对法学研究的制约最小,为法学研究提供了极大的空间。如果我们在法学知识和自然科学知识两方面到达相当精通的程度,我们的系统法学就可以在“法哲学”方向、“实证法学”方向和“社会法学”方向取得均衡的丰富的发展,使得系统法学成为一个内容极其丰富的理论体系,我们对系统科学方法的运用,我们的思维过程以及理论创新就会呈现出一种相当美妙的景象,可上,可下,可“软”,可“硬”,可大、可中、可小,可定性描述,可定量描述,可局部描述,可整体描述。目前,在系统法学还没有成熟的时候,在我国法学界整体上知识结构有所缺憾的时候,我国法学界系统法学的研究应当侧重于作为系统法学基础的“法哲学”研究方向和“实证法学”研究方向,在我看来,也就是运用系统科学的一般原理、原则、概念和方法进行系统法学研究。
已有的非属于系统法学倡导者的学者的具有系统法学意义的研究成果,应当属于系统法学的“法哲学”研究方向和“实证法学”研究方向。这些研究成果,相比一些倡导系统法学的学者的“定量分析”、“系统工程方法的应用”等研究方向的研究成果,显然要具有更高的法学理论层次和法律实践应用价值。这说明,系统法学研究,必须首先重视某种“法哲学”和“实证法学”方向的研究。系统法学长期没有体现出其应有的理论地位和价值,没有受到我国法学界的相当重视,我认为,那些倡导系统法学的研究者没有在“法哲学”和“实证法学”研究方向上深入下去并取得一定成果,而是过多地侧重“法制建设”、“定量分析”和“系统工程方法的应用”这类问题,是重要的原因之一。系统法学倡导者们所进行的很多系统法学研究,由于大量充斥“法制建设”、“定量分析”和“系统工程方法的应用”等内容,并运用一些数学模型来表述这些内容,这构成了我国整个法学界了解和认识系统法学的技术性障碍,实际上也降低了系统法学的理论层次,削弱了系统法学应当呈现的抽象性、概括性和思辨性,容易使我国法学界对系统法学误解为只能研究一些细致末节的法的现象,甚至只是故弄玄虚。我认为,在系统法学研究中,运用系统科学的原理和基本概念解释和说明法的现象,与应用系统工程方法解决或预测立法、司法、执法实践活动中的一些具体问题,是应当区分考虑的。
三、谁会进行系统法学研究
作为一种事实情况,一个受过法学高等教育的人,没有极特殊的情况,是不会继续另一种自然科学方面的高等教育的,也不会去从事一种专业技术工作。目前我国法学界的中坚力量是在20世纪80年代初接受了法学高等教育,而后又直接从事法学教育和研究的一批中青年学者。其中很少有人具有相当的自然科学的知识,不少人还不能说对哲学以及历史学、政治学、社会学等社会科学有相当程度的理解。我国确实有一些人受过自然科学方面的高等教育后来又接受了法学高等教育,或者从事了法律职业,这些人从事系统法学研究时非常适宜的。不过这一少部分人很少会有进行系统法学研究的动力,这又与我国学术研究的评价和激励体制有关。系统法学研究是一件很辛苦的创造性工作,是一件相当耗费精力、时间和金钱的事情,是一件有风险的事情。“即使同时具备良好的自然科学知识和法学知识结构,也不一定在这一过程中做到实质性突破。”如果按照传统的法学研究方法进行研究,对传统的阶级分析法学进行改造和完善,对西方法学流派进行探讨,甚至是基本没有思想的抄袭,都能获得一定的学术名声、职称和经济利益,那么一部分有潜力的研究者当然就会认为,没有必要去辛苦地冒险地研究起初看起来注定是有些陌生和粗糙的系统法学。系统法学兴起时,我国的法学理论和法学方法都很“贫困”,科学和科学技术受到国家的鼓励和支持,强调按照科学和客观规律办事,那段时期也是我国改革开放初期,社会经济发展和法治建设都面临很多具体问题,可以说是“百废待兴”。在这些背景下,系统法学研究主要体现在“法治/法制系统工程”方面,是在所难免的,但是,在今天,系统法学研究没有实质性的进展和成果,我们不得不说与我国法学界的总体上的知识结构和法学研究的评价体制有相当关系。
一个受过自然科学领域高等教育的工程技术人员进行适当的观察与分析,就会发现法学研究本身、法律推理、人类设计的法律制度、法的实际运行、法律制度的演变等许多法的现象都体现了系统科学的原理,这些法的现象都可以进行系统科学的解释。他会认为一些法的现象可以成为系统科学的很好的素材和例证。逻辑上如此,事实上也是如此,几十年来,很多杰出的科学家从数学、物理学、生物学、计算机科学、经济学等方面大大丰富和发展了系统科学,他们的很多关于系统科学的研究成果都论及了法和法律,只不过他们基本上是点到而止,一代而过,没有展开论述。当然,系统科学的合理性与正确性也无需法学的参与和贡献。法学是一个开放的领域,对所有学科的学者都开放,绝不仅仅是受过法学高等教育的人们的领地,其他学科的学者对法学研究作出了巨大的重要的贡献的事情是很正常的,是常有的。如果我国法学界长期忽视和漠视系统法学,那么有一天,自然科学家、工程技术人员搞出了一个系统法学研究成果,也是很正常的。
作者email:lijingju@public.tpt.tj.cn
参考文献
《系统科学》上海科技教育出版社,许国志主编,2000年9月第1版。
《系统科学论著选(2)》,中国政法大学出版社,中国政法大学法治系统科学研究会编。
关键词 管理科学与工程 专业 就业前景
一、引言
近几年来,随着世界经济的发展与提升,各行各业对管理人才的需求量也越来越大。而管理科学与工程学科是为研究人类组织管理活动规律及其应用提供理论和方法的学科,更侧重于管理科学的基础与前沿,因此更加满足社会对管理人才的需求条件。由此可见,管理科学与工程专业的就业前景比较明朗,但是由于很多学生对具体的学科应用方向以及就业范围还不是很明确。因此,本文有必要为大家做一个详细的分析,并根据这些就业要求,提出具体的人才培养方案。
二、管理科学与工程专业就业前景分析
若想探讨管理科学与工程专业的就业前景,可从以下几个方面展开分析:第一,专业具有特色,应用范围比较广泛;第二,满足社会对高等专业人才的需求;第三,就业环境具有优势。
(一)专业具有特色,应用范围比较广泛
管理科学与工程及管理学、经济学和系统科学等方面的知识联系紧密,属于一门交叉学科。因此,与其他的专业相比,管理科学与工程专业的就业面要更宽广,且由于管理科学与工程无论是在管理学、经济学还是系统科学方面都是偏向策划与管理方面的教育。因此该专业属于比较特色化的管理专业,因此相对于其他专业来说,该专业的就业方向会更明确。
(二)满足社会对高等专业人才的需求
管理、技术、工程是支撑该学科的三大支柱,而这三个领域也是目前我国最稀缺的人才方向。随着经济的发展,大量的工程应运而生,而在科学技术如此发达的今天,无论是哪个领域的发展都离不开技术的支持。尤其是信息技术的存在,既大大丰富了我们的生活,又为很多企业的发展以及管理带来了一定的便利性。因此对于企业的发展来说,其不仅需要具备管理能力的管理人才,更需要的是集管理、工程、技术于一身的全能人才,科学管理与工程专业的人才恰好满足社会发展的需求,实现了高等人才的培养,顺应了社会的发展需求。由此可见,管理科学与工程专业的就业前景一定特别明朗、宽阔。
(三)就业环境具有优
管理科学与工程专业毕业的学生一般都会在企业集团、政府决策部门和金融部门从事相关的经营策划或是决策管理工作,还有一部分学生都到科研机构中进行科研教学工作。无论是这其中的哪一种,与其他的小企业相比,这样的企业都能够让其得到更多的历练,且相对来说,待遇福利以及发展前景等各方面也更好。由此可见,管理科学与工程专业的毕业生的就业环境更好。
三、管理科学与工程专业人才培养模式
管理科学与工程专业就业前景比较宽,但并不代表每一个毕业生都能满足社会的发展与需求。若想拓宽毕业生的就业之路,提升毕业生的就业率,除了要保证该专业的就业前景比较好外,最重要的是采用适合的人才培养模式,培养更多适合社会需求的毕业生,进而提升毕业生的就业率。
(一)“通识+专才”的人才培养模式
21世纪的今天,仅仅具备理论基础,不具备实践能力的人才已经不能很好地满足社会的需求。今天,竞争如此激励,企业没有精力去花时间培养新人的实践能力,更加需要的是理论与实践结合的人才,可以随时适应岗位的工作。尤其对科学管理与工程专业的毕业生来说,由于毕业以后大都是管理层的人员,因此更没有时间培养其实践能力。因此,教师在教学的过程中不仅要保证学生的知识面,更要注重培养与提升学生的实践能力。例如,教师在教学过程中,可以使用“通识+专才”的人才培养模式。教师在教学的过程中,可以采用“理论+实验+实践”三结合的教学形式,先是讲解基础知识,在学生全面了解了基础知识以后,再展开实验,进行深一步探究,最后利用实践活动验证知识的准确性。这样一来,既可以保证理论与时间的双培养,又可以起到强化记忆的作用,加深学生对知识的印象,提升学生的学习效果。
(二)交叉教学,实现学生综合能力的培养
虽然本学科要涉及经济、管理与科技等多个方面,但是由于这几个专业之间具有一定的互补性。因此在教学的过程中,教师应该将各个学科之间进行有效的链接,实现交叉式教学。建立以专业为核心,以学科为基础、以相关学科为辅助的复合型人才培养目标,进而提升学生的综合能力。除此之外,教师还可以与学校相关的部门进行协调,举办联合教学。例如,管理科学与工程专业的学生可以和经济学专业的学生一起上课,互相探讨与经济学相关的问题。同理,管理科学与工程专业的学生也可以选择到计算机专业学院去进行交流或学习,一方面增进他们的计算机技术知识;另一方面,也让他们通过与计算机专业的学生的交流,了解自己专业的技术与他们之间的技术学习之间存在哪些异同点,同时还可以利用这样的机会提升学生的人际交往能力。最后,学校应该想办法与社会中的企业进行合作,开展社会实践活动,如银行、工程项目施工单位等。总而言之,无论是教师还是学生,都应该齐心协力,共同努力,培养与提升复合型人才的能力,进而为将来的就业奠定坚实的基础。
四、结语
由于管理科学与工程专业的应用范围比较广,且专业方向比较明确,最重要的是随着社会和经济的发展,社会对该专业的人才的需求量也比较高。因此,对于该专业的学生来说,就业的前景比较宽广,学校教师更应该想办法建立更加适合学生发展的教学模式,从多方面培养与提升学生的综合能力,进而使学生的就业有一定的保障。
(作者单位为安徽大学)
参考文献
[1] 孙卫军.管理科学与工程类专业人才培养模式研究[D].天津大学,2005.
关键词:管理系统工程;教学模式;改革
0引言
管理系统工程属于应用科学层次,理论性和实践性都非常强,管理系统工程课程重点培养学生系统分析问题的思想体系,特别针对行业性发展的院校,重点造就学生基于行业问题导向的管理类的创新能力。该课程所提供的思维方法是管理专业后续课程的提高,所提供的技术方法在实际运用过程中直接发挥作用,有助于培养学生的创新精神和实践能力.因此,在整体的课程体系中起到非常重要的基础作用,能较为长远的发挥作用。
1管理系统工程课程特点
中国石油大学管理系统工程是基于系统思想指导下研究现代优化理论与方法在石油工业生产实践中应用的一门现代管理决策技术,是研究实际运作过程中系统思想如何实现定量表示的技术方法,为培养学生在针对石油行业特色管理创新能力提供支撑的方法论课程。主要以建立系统的思想为基础,以模型方法及其预测功能、评价功能和仿真功能为主要内容,以定量模型建立、分析、评价的逻辑过程为思维路线,结合生产实际案例,较系统地阐明了系统工程方法在石油行业中应用,是一种对行业系统发展具有普遍意义的科学方法。
我院开设的管理系统工程相关课程群,本着”能经营、善管理、懂石油、外向型”的人才培养目标以及“一个中心、六个依靠、两个坚持”的工作基本准则,逐步构建起完整的系统科学学科体系和较为合理的师资结构,课程设置的目的是:培养学生树立并养成系统思考问题的习惯,掌握系统科学的基本理论,学会在定性分析指导下进行石油发展过程中的定量分析的基本技术与方法,学会各种计算工具的使用,为正确地解决石油企业发展中的问题奠定基础,为实现管理现代化提供技术支撑。
该课程理论教学包括两大部分,第一部分主要介绍系统思维方法和系统工程处理问题的思路,包括系统科学方法论与系统、系统科学与系统工程、系统工程的基本理论、系统工程的基本方法――模型化等系统工程的基本思想、基本理论与方法,主要为学生提供正确的思维方法服务。第二部分为解决工程实践问题提供定量分析的技术措施。通过管理系统工程的教学培养,对于提升学生的分析问题、解决问题的能力至关重要,还可以训练培养学生严谨求实的科学态度、缜密清晰的逻辑思维,甚至于对学生正确世界观、人生观的形成也是大有裨益。考虑到我院课程教学改革的实际情况,笔者从坚持发挥优势,突出石油特色的原则出发,制定本实施方案。
2教学改革的形成
在教学研究中,我们提出了按社会对学生能力的基本需求,确定学生素质要求,再按学生素质要求提出学生学习的一体化知识体系,按照知识体系分层分类构建课程体系。为培养石油管理类学生管理创新能力,满足石油生产管理现代化的需求,在教学过程中就需要对教学方法论,尤其是正确思路和数学方法与现代计算工具的支撑。
依据培养目标,我们重新确定安排课程教学内容,以系统思想为指导,依托运筹学的方法方式,将系统工程与石油生产实践有机结合的原则,学生在管理系统工程之前学习过运筹学课程,已经为学生提供了比较多的优化理论与方法,但运筹学会产生方法导向误导和理论太深,学生掌握比较困难,不利于行业应用类院校学生管理创新能力的形成,就重新制定教学大纲,按新大纲组织教学;充实师资力量,组建教学梯队,成立了以管理系统工程课程组为核心的,由相关教师参加的管理系统工程课程建设小组,教学中使用Lingo、Matlab、Project等软件;开展实践性课程教学;探讨考试方式的改革,为向理论考试加上机操作相结合方式转变做准备。
课程建设小组经过多年的建设,该课程已基本成熟,突出了行业特色,教学内容不断充实、教学方法和教学手段不断完善,提高了学生的学习兴趣,激发了学生的学习热情,为学生树立系统思考奠定了基础。
3课程教学改革总体思路
考虑到学院的实际情况和课程教学改革应坚持发挥优势,突出特色,把优势做大、做强的原则。本课程教学改革的总体思路是:
3.1以管理系统工程教学内容和课程体系设计为改革主线,理顺教学改革思路抓好经典管理定量方法教学内容的整合工作,强化基础理论部分的教学内容。在整合经典管理定量方法教学内容的基础之上,突出石油管理的特色,将石油企业管理中的一些对现实具有较好的解释力、分析力、综合力、预测力和决策力的案例、模型方法吸纳到教学内容体系中,更新与完善教学内容体系:在突出管理系统工程模型方法特色的同时,注意吸收相关学科的定量模型方法的最新研究成果,充实和完善本课程的内容体系;注重开发和设计与本课程教学、科研相关的辅助教学,完善教学内容和课程体系。
3.2以课程教学改革为突破口,全面开展教学改革工作强化课程组的团队学习能力,将系统工程课程的所有参与人员组成一个以负责人为核心的学习教学、研究教学、改革教学、优化教学的学习与创新团队,经常性的参与石油企业的科研任务,把生产实际和课堂教学相结合,在学中教、在教中学,形成良好学习互动环境。在课程教学设计过程中,注重保证良好的教学效果,对于教学内容、手段和方法的设计主要以主讲教师自行把关,系课程小组集体备课把关、课程负责人总体把关的管理方法,确保教学效果。
针对考试考核问题,考试内容和考试方法是学生学习和教师教学的主要方向,科学合理的考试方法对于管理系统工程的教学影响举足轻重。在教学方法的改革过程中,课程小组非常重视考试方法的创新,针对不同的教学对象,采取科学的、多种形式的考试方法,例如针对函授、远程教育学生以思维方法为主,本科生以应用为主,研究生以方法论为主。实现考试成绩与学生的创新能力、实际操作能力、分析问题和解决问题的能力、平时的努力程度、本门课程基础知识的掌握程度等多项内容结合,并且强调突出学生的创新能力。
3.3理论联系实际,重点抓好实践教学环节的改革工作以石油企业、地方政府、社会和生活各方面的典型模型、预测与决策等方面定量方法案例为背景,运用论坛、讨论、讲座、测试等多种教学方法进行相关案例教学,一方面能够强化不同教学对象对课程方法的理解,另一方面能够将实践知识上升到理论。用案例进行形象、生动的教学,理论联系实际、教学内容丰富,这些能够改善单纯的课堂教学方式,从而取得的良好效果,在这个基础上重视和加强相关案例教学讨论室、实验室的建设。
根据课程教学需要,编写相应的实习教学指导书。主要用于培养不同的受教体运用所学习的理论知识、思想方法解决现实问题的能力,实现学生完成理论一实践一再理论一再实践的循环学习过程。
3.4将创新落到实处,重点抓好网络教学环境建设针对行业发展的特色,建成一种更加符合实际、人性化的,能够满足教学与科研需要的管理系统工程课程网络教学环境,运用网络教学,方便教学对象的学习;网络信息的丰富、网络教学设计的强大、实验与仿真功能,这些能够方便教师的教学准备和科学研究,为科研工作和教学管理提供强有力的支持。
4教学改革的保障措施
4.1加强课程教学团队的学习通过强化课程教师的团队学习能力,课程组就会组成一个以学科带头人为核心的学习教学、研究教学、改革教学、优化教学的优秀团队,有利于形成良好教学环境。
4.2设计课程教学工作为保证良好教学效果,必须进行课程教学的设计。目前采用的方法是教学内容、手段和方法的设计实行主讲教师自行决定、系课程组集体讨论的管理方法,确保教学效果。
4.3采用现代化的教学手段,拓宽教学渠道在管理系统工程教学中,要适当运用现代科技手段,采用多媒体与计算机辅助教学等现代化教学手段进行教学,激发学生的学习热情,把数量化、概念化的知识生动地传授给学生,加深学生的理解与记忆。
4.4强化教学内容理论联系实际。培养学生在定性分析指导下,应用数学方法,通过建立模型和对求解结果分析,提高学生解决实际问题的能力,为提高学生管理决策能力服务。
[关键词] 霍尔三维结构体系 系统工程学 实验教学 改革
一、系统工程学实验教学的必要性
按照钱学森院士的观点,系统工程处在系统科学的应用技术层次,在国民经济建设和社会发展中有极其特殊的地位与作用。系统工程学的定义可以从实体和本质两类研究对象方面进行。从实体研究对象看,系统工程学是关于系统工程实践的一般规律和技术方法的知识体系。从本质研究对象看,系统工程学是关于系统工程实践中目标需求与资源供给的矛盾关系的一般规律及其问题解决方法的知识体系。课程实验教学改革研究方面的文献较多,而系统工程科学理论方面的实验教学研究则比较少。张国伍、顾佳探讨了钱学森院士创建的“交通运输系统工程学”的全过程。寇晓东、薛惠锋、任军号构建了系统工程学的“认知――理论――技术――实践”新框架。系统工程学是一门理论性与技术性较强的学科,纯粹的课堂理论教学很难让学生理解与掌握典型系统工程学理论如何在海洋技术领域中应用。因此,系统工程学的实验教学尤为重要,将霍尔三维结构体系理论渗透到海洋系统工程实验教学改革,才能帮助学生树立系统思想,促使学生掌握海洋系统工程实践技术方法以及工程组织管理技术。
二、海洋技术专业系统工程学教学的目的和意义
通过“基于霍尔三维结构体系的系统工程学课程实验教学改革”研究,一方面可为海洋技术专业的学生制订出一套合理的、有效的系统工程学实验教学方案;另一方面,加快海洋技术专业的人才培养计划合理化程度,也培养和锻炼了学生利用系统工程学的理念和技术方法来解决海洋科学问题;从而为测绘工程学院海洋技术专业的可持续发展提供重要的后备人才资源;并进一步最终实现高校服务社会的最高宗旨。
三、霍尔三维结构体系在海洋系统工程学课程实验教学改革中的应用
1.霍尔三维结构体系方法介绍
霍尔三维结构体系是系统工程学中一个极其重要的理论,是美国工程师霍尔在1969年提出的,它主要包含时间维、逻辑维和知识维。在海洋技术专业系统工程课程实验教学改革的整个过程中,时间维分为前后紧密相联的四个阶段,分别是规划阶段、方案阶段和实施阶段以及更新阶段。逻辑维分为相互联系的七个步骤,分别是明确问题、选择目标、系统综合、系统分析、方案优化、作出决策和付诸实施。知识维为完成这些步骤的工作所需的各种专业知识,主要包括海洋测量、海洋遥感、海洋环境、系统工程、计算机和网络等方面的知识。
2.海洋系统工程学课程原有的实验教学安排及存在的问题
淮海工学院测绘工程学院海洋技术专业开设的系统工程学课程选用的教材是袁旭梅等主编的《系统工程学导论》,课程总课时为32,其中理论课时为26,而实验课时为6,应开3个实验项目。从系统角度看,该课程实验属于综合性实验室,也就是说要在基础性实验的基础上,打破学科之间的界限,实现专业学科间知识的综合、基本实验技术的综合等。从该课程总课时与实验课时安排角度看,与其他高校开设的《人机工程学》(总课时为30学时,实验学时为10)、《草原系统工程》(总课时为40学时,实验学时为8)课程课时与实验课时相比较,实验课时安排偏少。海洋技术专业系统工程课程的实验项目与内容提要如表1所示。从表1中可以看出该课程实验教学安排重在介绍系统工程关键技术,而实验之间不存在任何连贯性与衔接性,也就是说没有运用系统的思想从海洋某个实体或本质去设计涉海系统工程实验。
3.海洋系统工程学课程实验教学改革的目标
根据海洋技术专业的特点,基于三维霍尔结构体系在逻辑维上,识别现有的系统工程学实验教学内容存在的问题基础上,不断更新实验教学内容,把能够反映学科前沿的新内容以及涉海单位要求掌握的基础内容充实到实验教学中,逐步增加具有鲜明学科专业特色的开放性、综合性、设计性和创新性实验;引导学生独立思考、自主探索,启发学生创新思维,真正提高学生的创新能力和实际动手能力。衡量该实验安排,必须遵循三条原则:实验本身必须符合系统科学;实验内容必须是与海洋相关的;海洋工程的实验教学能最大限度地为学生未来就业方向提供有效服务。
4.系统综合
针对我院海洋技术系师资结构、多年教学经验以及相应的调查问卷,搜集并综合可能达到预期目标的方案策略共三种,详细介绍如表2、表3和表4所示。表2中的实验教学方案设计为海洋水色遥感系统工程,表3中的实验教学方案设计为海洋深度测量系统工程,表4中的实验教学方案设计为沿海滩涂盐沼植被环境监测系统工程。
5.系统分析
系统分析是对系统综合种所有候选方案进行模型化的过程,即把每个方案的参数与目标结合起来建立模型的过程,是通过必选进行方案选择的过程。本文对以上三个备选方案采用专家打分法系统地进行比较、分析。共发放15位专家进行打分,结果如表5所示。表5中得分统计中设置5分制,5分为最好,4分为较好,3分为好,2分为一般,1分为不好,即方案不予采用。系统工程学实验教学方案的最终得分采用公式进行计算。
6.方案优化
在对3种方案进行系统分析之后,专家们提出改革后的实验学时过多。原有的实验总学时为6学时,而改革后的三种实验学时均为20课时。我们对实验方案1进行了优化,将实验总课时压缩为10课时,其中“赤潮水体光谱测量系统工程的系统分析”部分和“赤潮水体光谱测量实验方案的系统设计”部分均压缩为2课时,“赤潮水体光谱测量”部分压缩到4课时,“系统评价―赤潮水体光谱特征分析”部分压缩为2课时;课程总课时不变。为了切实提高学生系统思想,让学生熟练掌握海洋遥感工程技术和规律,实验课时的压缩要求学生在实验前准备以及实验后分析部分需要占用一些课余时间。7.付诸实施
将改革后的系统工程学实验教学方案应用到海洋07和08级学生,效果较好。一方面,激发了07级学生对海洋遥感的极大兴趣,有些学生甚至将海洋遥感作为考研方向。另一方面,切实为学生提供了一个创新平台,提高了学生的动手能力、树立了学生的系统思想。
四、结论
本文基于霍尔三维结构体系对海洋技术专业开设的系统工程学课程的实验教学方案进行了改革。文章主体部分主要利用“三维结构”之逻辑维的七个步骤进行阐述。知识维贯穿其中,时间维的四个阶段――规划阶段、方案阶段和实施阶段以及更新阶段,其中系统工程学课程实验教学问题识别属于规划阶段,系统综合、系统分析和方案优化属于方案阶段,付诸实施属于实施阶段;由于方案实施的时间较短,目前还没有发现任何本质问题,因此尚未进入更新阶段。
参考文献:
[1]袁旭梅,刘新建,万杰编.系统工程学导论[M].北京:机械工业出版社,2006.
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[3]刘付程,张德利,谢宏全等.地理信息系统专业实验教学体系改革初探[J].淮海工学院学报(自然科学版),2007,(16).
[4]张国伍,顾佳.钱学森院士与创建交通运输系统工程学――对钱学森院士的追思[J].交通运输系统工程与信息,2010,10(1).
[5]寇晓东,薛惠锋,任军号.系统工程科学:系统工程学科体系新构建[J].西安邮电学院学报,2005,10(4).
关键词:集散控制系统;课程设计;教学体系;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)23-0072-02
“集散控制系统”是一类分散控制、集中管理的共用控制、共用显示的开放的仪表计算机控制系统,综合了计算机、通信、显示与控制等(4C)技术,并随4C技术的发展而不断发展。自20世纪70年代中期第一套集散控制系统诞生以来,已在国内外工业控制领域得到广泛应用。[1]“集散控制系统”是自动化类专业(尤其是热工过程自动化专业)的核心专业课,其教学分为课程教学与课程设计教学两部分。从系统科学视野来看,课程教学与课程设计教学是DCS教学体系中的两大元素,相互作用形成有机结构,根据系统科学整体性原理,1+1>2,即整体功能大于两元素功能之和,[2]因此要提高“集散控制系统”教学效果有以下两个途径:一是分别改进课程教学体系与课程设计教学体系;二是加强两者的相互作用,形成有机结构,派生出更多新功能,从而提升教学效果。为了培养符合新形势下发电行业对热工过程自动化专业毕业生的就业要求,本文以长沙理工大学热工过程自动化专业为例,探讨了“集散控制系统”教学体系的改革。
一、“集散控制系统”课程教学体系改革
1.修订教学大纲
教学大纲是课程的教学纲要。经过课程教研组多次讨论,结合热工过程自动化专业的最新培养计划,依据拓宽基础、加强素质教育、培养创新能力和工程能力的培养思路修订了“集散控制系统”的教学大纲,进一步明确了“集散控制系统”在整个专业课程体系中的地位和作用,指出了教学目标与期望值,规定了基本教学任务和要求。
2.编写教案讲义
教案是教师实施教学计划与组织课程教学的方案,即为教学程序。课程教研组在教学中选用过两种参考教材,所选课程教材内容比较全面。但是由于集散控制系统的不断发展,所选教材的部分内容已跟不上技术的更新发展。为此,根据最新修订的教学大纲,参考国内外有关火力发电机组最新技术和集散控制系统相关教材,结合课程组近几年形成的教学与科研成果,编写了“集散控制系统”课程的教案与内部讲义。
3.更新教学内容
“集散控制系统”课程的内容涉及到热工过程自动化专业的几乎所有专业基础课程及专业课程知识。随着集散控制系统的迅速发展,知识与技术日新月异,要适应社会发展与需求,就必须在教学过程中关注新型集散控制系统的特点与优势,[5]比较各厂家产品的优缺点,更新教师的知识体系。课程教学结束后召开总结讨论会,根据学生学习情况及教学过程中反馈的信息,反思教学内容编排的合理性与先进性,推陈出新,保持教学内容的前沿性。同时要做到内容的开放式,注意衔接其他专业课程相关内容,将检测技术与控制仪表、热工过程控制系统、锅炉原理、汽轮机原理、计算机控制技术、智能控制技术与控制系统仿真技术等课程相关知识融入到具体的集散控制系统分析和设计中,从而提高学生集散控制系统的分析与综合能力。
4.改进教学方法与教学方式
针对具有不同特点的知识点,采取不同的教学方式方法。在对集散控制系统的基本概念与结构进行分析时,结合PPT、Flash等多媒体课件,以讲授为主、讨论为辅开展课堂教学,尽量活跃课程气氛,把知识点讲解的浅显易懂,做到重点难点突出,在关键处设置问题,启发学生思考。针对算法组态与人机界面内容,需要实践动手的较多,考虑到实验课时的有限性,安排学生自己安装好组态王与DCS教学仿真软件,课堂教师结合实例一边讲解一边示范,学生一边听讲一边学习组态。在讲授数据通信时,结合某电厂科研课题,分析与DCS通信遇到的问题及其解决方案,激发了学生的学习热情。积极探索开发并充分利用网络教学平台,为学生提供灵活自主的第二课堂,拓宽了学生的视野,改善了师生的交流途径。[3]
5.实验教学改革
“集散控制系统”课程的所有实验都在集散控制系统实验教室进行,以前由实验室教师单独承担,为了实现理论教学与实践教学的无缝对接,现由实验室教师与任课教师联合承担,共同编写了实验室指导书,指导学生独立完成实验。根据集散控制系统教学大纲,由于教学时间的限制,安排学生利用课外时间进行六个验证性实验,在和利时MACS系统上开设了四个设计综合性实验,[4]包括一阶单容水箱对象特性测试实验、单容水箱液位PID控制实验、双容水箱液位控制系统设计实验及煤燃烧控制系统设计实验。
二、“集散控制系统课程设计”教学体系改革
“集散控制系统课程设计”是热工自动化专业继“集散控制系统”课程之后一个至关重要的工程实践教学环节,是将书本知识转化为实际运用能力的关键步骤,其学时为两周。其目的在于培养学生运用所学的集散控制系统的分析与设计理论知识解决工程实际问题的能力,进一步发掘和培养学生的创新精神与工程实践能力,即加深学生对热工自动化工作的认识,提升毕业入职后的工作能力。这里主要从教学大纲、课程设计指导书、课程设计选题、指导教师的团队化等方面探索“集散控制系统课程设计”教学体系的改革。
1.教学大纲修订
根据热工过程自动化专业的培养方案,在修订“集散控制系统”教学大纲的同时,修订“集散控制系统课程设计”的教学大纲。修订过程中,密切联系“集散控制系统”知识点,明确课程设计目的是力争全面应用课程所学知识进行现代电厂控制系统的设计,使得学生熟练掌握集散控制系统设计方法与基本技能。大纲规定了设计的基本要求、设计时间、选题原则、考核方式。
2.课程设计指导书与选题优化
“集散控制系统课程设计”主要围绕当前火力发电厂主流容量机组的锅炉自动控制系统设计,给出了炉膛压力控制系统设计、燃烧过程控制系统设计、过热蒸汽温度控制系统设计、再热蒸汽温度控制系统设计、除氧器水位控制系统设计、除氧器压力控制系统设计、汽包水位控制系统设计与磨煤机解耦控制系统设计等八个设计课题。且这些题目会根据电厂自动化的发展适时更新,尽量遴选能激发学生兴趣具有挑战性或前沿性的课题。一般安排5~7名学生为一课题小组,要求各小组选出一名学生任组长,将课题设计分解成若干部分,小组成员分工协作。各小组分别完成总体方案设计、硬件选型、确定软件需求、组态图设计、SAMA图绘制、算法组态、编写设计说明书和答辩等任务,进一步提升学生的综合应用能力、独立分析与解决问题的能力、团队合作精神及创新能力。
3.指导教师团队建设探索
课程设计教学过程中要体现素质教育的实施,必须强化指导教师的主导作用。因而,组建一个优秀的指导教师团队势在必行。指导教师必须有丰富的DCS设计经验,对电厂自动化领域有解决实际问题的工作积累,富有创新意识、创新精神,更应具备高度的责任心。加强“集散控制系统课程设计”指导教师团队建设,一方面组织任课教师与试验指导教师到电厂进行工程化培训,主要目的在于丰富教师的集散控制系统工程实践经验;另一方面聘请实习基地或有合作关系的电厂中的热工自动化工程师担任辅助指导教师。同时注重青年教师科研能力的培养,通过参与相关科研项目,把科研成果凝练成案例指导学生开展课程设计。[5]指导教师中既有理论功底深厚的任课教师、实验知识丰富的实验指导教师,又有工程实践经验丰富的热工自动化工程师,从而逐步组建一支奋发有为的指导教师团队。
三、强化课程设计教学与专业课教学的联系
“集散控制系统”教学主要围绕培养学生的工程实践能力而展开。因而“集散控制系统”课程教学必须与“集散控制系统”课程设计教学有机融合。在课程教学阶段,根据课程教研小组统一安排,把“集散控制系统”课程设计的题目及设计指导书下发给学生,从而使得课程教学基本围绕课程设计进行。在原本枯燥的专业课教学中引进了类似“案例教学”的方式,增强了学生学习的针对性,激发了学生的学习兴趣与目的,使理论与实践能够适时地统一起来,提高了教学效果。[6]因此,学生在理论教学阶段即可基本完成“集散控制系统”课程设计的建模与算法设计部分内容,大大节省了课程设计时间,让学生腾出宽裕的时间挖掘创造性设计潜能。通过强化“集散控制系统”课程设计教学体系与专业课教学体系的联系,不仅可以使理论教学与实践教学相得益彰,也促进了集散控制系统教学效果的提升。
四、总结
在近几年的教学过程中,课程教研小组对“集散控制系统”教学体系改革进行了探索。通过集散控制系统专业课程及其课程设计教学,加深了学生对集散控制系统分析与设计理论知识的整体认识,理论知识和工程实践实现了有机融合,提高了学生的工程实践能力与团队精神,提升了整体教学效果。
参考文献:
[1]罗永刚.“集散控制系统”教学改革和实践[J].中国电力教育,
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[2]宋燕.系统科学视域下的课堂教学改革探讨[J].广西教育,2010,
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[3]王轶卿,张,赵英凯.“集散控制系统”课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2009,(1):92-93.
[4]谢又成,周育才,任萍,等.集散控制系统实验室的建设[J].实验室研究与探索,2007,26(5):119-121.
论文摘要:教师职业技能培养训练是一个复杂的系统工程,应该以系统科学理论为指导,确立整体培养的意识,从各个相关环节人手,整体构建系统化的小学教育专业(本科)教师职业技能培养体系。
一、整体构建小学教育专业《本科》教师职业技能培养体系提出的背景
(一)小学教育专业(本科)的特性要求
教师职业技能作为表征和体现教师职业独特性的重要内容之一,是教师开展教育教学工作的必要条件,其强弱直接影响影响教育教学质量的高低。对教师进行职业技能训练既是教育专业化水平和教师职业专门化程度的重要保证,也是师范院校区别于其他院校的重要标志。小教本科专业的“定格在本科、定性在教育、定向在小学”的定位决定了其培养的未来小学教师不仅要具有广博的文化知识和精深的教育理论,而且还要具备熟练的教育教学实践技能。从某种意义上讲,在小学教育中“如何教”比“教什么”更重要。与之对应,小学教育专业职前的技能训练所占比重也应该很大。在日本,小学教师资格要求在大学教育获得的学分中,专业课程与教育课程学分比例为18/41,而中学相应比例为40/19。由此可见,对于小学教育专业学生而言,职业技能的培养尤为重要,小学教育专业应该加强对学生的教师职业技能的培养。
(二)教师职业技能培养的特点
系统科学理论指出,事物是系统各要素的统一体。任何客观事物都是由若干相互联系、相互作用的要素组成的有机体。要素是构成系统的组成单元,系统的组成单元又可分为不同层次。在一个稳定的系统中,一方面,要素之间相互独立,彼此存在有着差异性;另一方面,要素之间又按一定比例,相互联系和相互作用,形成一定的层次结构。教师职业技能就是这样一个由诸多有内在联系的要素构成的完整系统。因此,对职业技能进行培养也是一个漫长、复杂和系统的整体工程,任何一个环节、要素都会对技能形成的效果有着直接的影响。这是教师职业技能培养的特点。在以往的小教本科职业技能培养实践过程中,存在着各个环节各自为政、缺乏联系的现象,严重地影响了职业技能培养的效果。因此,对小学教育专业(本科)学生进行职业技能培养应确立整体意识,以系统科学的理论作指导,从各个具有内在联系的要素和环节人手,探讨各个环节之间的联系,借助无形的多方渗透和有形的专门措施,整体构建明确、规范、系统化的教师职业技能培养体系。
二、整体构建小学教育专业(本科)教师职业技能培养体系的内容
整体构建小学教育专业(本科)教师职业技能培养体系要从激发学生的主体性、完善训练内容、建立多元培养路径、评价指标科学化等几个方面做起。其中激发学生的主体性是教师职业技能培养的前提,完善培养内容是教师职业技能培养的基础,建立多元培养路径是教师职业技能培养的关键,评价指标体系科学化是教师职业技能培养的保证。
(一)激发学生主体性:教师职业技能培养的前
教学是教师的教授活动和学生的学习活动祸合而成的系统整体,是教师主体主导学生主体,学生主体接受并超越教师主体的主导的过程。如果忽视学生的主体性,任何教学活动都不能达到预期的效果。因此,在教师职业技能培养过程中,激发学生的主体性是至关重要的,它是技能培养的起点和前提。激发学生技能训练的主体性就是使学生明确专业定位,热爱小学教育专业,知道职业技能对于未来从事职业的重要性,清楚决定职业技能高低的关键在于自己的态度和付出,从而发自内心积极主动地进行职业技能的训练。为此学校要采取多种办法激发学生的职业技能训练的主体性,引起他们进行训练的兴趣和自主性,为职业技能训练做好充足的思想准备和长久的内在持续动力。
(二)完善职业技能内容:教师职业技能培养的基拙
职业技能内容是职业技能培养的依托和载体,完善职业技能内容是教师职业技能培养的基础。这种完善表现在两个方面。一是从具体的职业技能培养的内容上看,什么样的职业技能应该进人到培养体系中。在经济全球化、科技国际化、文化多元化以及基础教育课程改革如火如茶进行的今天,社会对教师职业技能的发展提出了新的要求,当代教师职业的专业性和职业技能的构成也发生了很大的变化。因此,总结、构建符合时代要求与教育发展需要的、崭新的教师职业技能是十分必须与必要的。以往的小学教育专业教师职业技能训练内容多为普通话和口语表达、文字和图形表达、课堂教学、班主任工作等传统教师技能方面。在新的形势下,教师要新增有关新课程、信息社会等所需的现代教师能力。因此,在职业技能培养的内容制订上要增加相应的能力的培养,如引导学生学习的能力、课程开发的能力、信息收集和处理的能力以及师生关系沟通、人际交往、课堂互动等方面的内容。完善职业技能培养的内容的另一个方面是指对已选定的具体的职业技能进行培养训练的预设和安排的方案要完善,包括各种技能何时进行培养、采用何种方式、开设何种课程、如何进行考核、如何分项学习综合训练、怎样循序渐进逐步提高等各个环节都要考虑到位,制定完善的职业技能培养方案,使职业技能培养有方案可依,而不是千头万绪不知从何抓起。
(三)建立多元培养路径:教师职业技能培养的关健
教师职业技能具有综合性、操作性、实践性等特点,其培养需要立体、多元的培养路径,这是教师职业技能培养的关键。所谓立体、多元的培养路径,是指培养的时间、培养的形式、培养的手段、培养的方法等方面要多样化。即不仅要有课堂内的学习,还要有课前(如课前10分钟的学生试讲)、课后以及寒暑假(如小教学生暑期义务教育学校)等其余时间的学习和实践;不仅技能训练课上进行训练,其它课程上也应该进行学习;不仅有技能的理论学习,还需要技能的实际训练;不仅有正式的教育见习、教育实习等实践活动,还要有技能竞赛、社会调查等灵活多样的、具有多重教育价值的实践活动;不仅要有传统的教育手段如言传身教等,还要充分利用现代教育技术的示范、录制、信息反馈等手段实战演练和现场指导;不仅要有有形的专门措施(口语课、书法课及各种课外活动),还要有无形多方渗透(课堂教学各个环节的设计和处理)。这种融课上课外于一体、融理论学习与技能训练于一体、融传统与现代方法于一体、融有形无形于一体的训练将形成全方位、多途径、立体化多元的教育技能培养路径,从而提高职业技能培养的实效性。
(四)评价指标体系科学化:教师职业技能培养的保证
评价指标体系是指将教师职业技能培养中的各项技能分门别类列出相关问题,评价人员根据这些特定的指标体系对各项技能进行打分,最后根据各项分数得到学生的技能水平等级。教师职业技能培养的复杂性和漫长性使科学的评价指标体现显得尤为突出重要,它从衡量质量的尺度和标准发展方面为提高质量提供动力和保证。也就是说,评什么,怎样评,将有力地引导教师和学生在教师职业技能训练的过程中做什么,怎么做,起着向导的作用。因此,建立科学的评价指标体系是教师职业技能培养的保证。
科学化的评价指标体系的建立首先要求要以现代教育科学理论和系统理论作指导,按照职业技能培养的内容,科学、合理地确定评价项目及每个项目的权重系数,同时采用定性与定量相结合的评价方法,以避免评价的主观随意性,逐步实现评价的科学化与规范化。其次,科煞化的评价机制要求在制订教师职业技能评价指标体系时,要充分考虑中小学教学的实际情况;注重基本技能的评价,以评价强化基础训练,更好地适应基础教育改革与发展的需要。最后,科学化的评价机制要求可操作性,即评价指标明确具体,方法简便易行,既可自测也可他测,从而有利于调动广大学生的积极性,不断提高职业技能。
三、整体构建教师职业技能培养体系的教师因素
论文摘要:旨在探索工业工程专业建设的特点和规律,应用理论联系实际的方法,在分析工业工程学科体系和一般特点的基础上,结合综合性大学的学科特点,提出了南京大学工业工程专业的培养目标和课程体系及教学实践等所体现的专业特色,为工业工程专业发展和成熟提供理论指导。
根据最近的统计资料(2006年4月),目前全国已有161所高等院校开设工业工程(IE)专业。有迹象表明,开办工业工程专业的院校还在不断增加。南京大学是在2003年向教育部申请开办工业工程专业的,在全国开办工业工程专业的院校中,属于新办院校。当年即在南京大学其它专业选拔了愿意转入工业工程专业的23名学生作为第一届学生。2004年正式在全国招生。2007年将有第一届毕业生,接受社会和市场的检验,目前就业情况良好。从着手开办工业工程专业开始,我们一直在思考的问题是如何培养具有南京大学特色的IE专业?我们的培养目标是什么?因为这两个问题不解决,后面的教学计划、课程设置、教学实践将无法设计、安排和落实。
1工业工程的学科体系
在回答上述两个问题之前,首先必须弄清楚的是工业工程的学科体系和特点,即回答什么是工业工程以及如何区别工业工程与其它学科的界限问题。说到什么是工业工程,业内人士自然会想到AI-IE(美国工业工程师协会)关于工业工程的那一大段定义,把定义念完之后,非工业工程专业人士还是未能理解什么是工业工程。简单地说,工业工程就是“用技术的方法系统、经济、有效地解决技术和管理问题”。这一简单定义首先将IE专业与其它专业区别开来。IE用技术的方法来解决管理问题,而其它管理专业(企业管理、公共管理等)则不能用技术的方法来解决管理问题[1];IE与其它工程学科的不同在于:①IE可以解决管理问题,其它工程学科则只能解决技术问题;②IE用系统方法解决复杂系统的技术和管理问题,其它工程学科做不到。
下面我们再来分析这一简单定义背后所隐含的IE学科体系和特点。①交叉性。IE是把技术和管理有机结合起来的一门边缘学科/交叉工程学科[2],这意味着IE专业学生不仅要学习技术类课程,而且要学习管理类课程,更重要的是把技术和管理有机地结合起来,这需要在整个的教学过程中具体贯彻落实;同时也决定了IE专业培养的是复合型人才[3]。②系统性。IE用系统方法解决复杂系统的技术和管理问题,这意味着IE专业学生对系统有着更高、更抽象的见解,能够站在系统的高度,对系统问题进行规划、设计、管理、改进和创新[4];这同时意味着IE专业学生能够领导跨学科团队进行工作,能够成为一个有效的管理者。③创新性。从IE发展历史看,一百多年来,这一古老的学科,仍然具有生命力,长盛不衰,其根本原因就在于它的创新性,根据社会发展需求,不断改革课程体系和教学方法,以适应社会经济环境的发展变化[5]。这也印证了IE专业的一句行话,“改善无止境”(Itisalwaysabetterway)。④工程实践性。IE专业的目标是用技术的方法来经济、有效地解决社会系统的现实问题,这意味着IE培养的学生具有解决社会系统现实问题的能力。IE重在应用、重在实践,离开了实际系统的应用,离开了实践,IE也就不复存在了。
在充分分析IE特点的基础上,再来描述IE学科体系如图1所示[6-12]。
第一层:公共基础,包括数学、物理学、文学和外语。
第二层:专业公共基础,包括社会学、经济学、管理学、工程学、系统科学。
第三层:专业基础,包括运筹学、计算机与信息科学、控制论。
第四层:专业课程与应用方向,包括设计改善、分析评价与决策、过程控制和综合应用。
2培养目标
在对IE学科体系及特点充分讨论,形成共识的基础上,我们制定了IE专业的培养目标:使学生具有良好的人文素养和沟通技能;掌握扎实的数理基础理论、宽广的经济管理知识、实用的工程信息技术;能够熟练运用工业工程的基本原理和方法,对生产和服务系统进行分析、规划、设计、运作和管理,成为适合制造业和服务业需求的复合型高级工程技术管理人才。
上述培养目标勾画出了南京大学工业工程专业的基本特色:①强调文理基础。在南京大学办工科,应充分利用南京大学文理见长的优势,这也是大学科交叉的基础,将文、理、工融合起来,要比将技术与管理融合起来具有更加深远的意义和影响。②明确工业工程技术体系。在前面的IE定义中,我们只强调用技术的方法来解决技术和管理问题,并没有规定用什么样的技术,这就给各个学校的IE专业发展提供了广阔的空间,各校在开办IE专业时,将根据各自学校的优势和师资的优势,选择恰当的技术作支撑。全世界各个学校的IE专业几乎都各不相同,其最大不同,就在于所采用的技术不同。文献[13]认为,工业工程的技术体系包括三大类,社会学、经济学、管理学、工程学和系统科学是其理论基础,工程技术、信息技术是其支撑技术。我院在信息技术方面具有长期的研究积累和成果,不少教师具有计算机或信息科学专业背景,大部分教师具有信息系统设计、开发与实施经验,未来的社会将是信息社会,因此,将信息技术作为IE的关键技术之一写入培养目标,是恰当的[9],也是符合我院实际的。③明确具体的应用对象。前面谈到,IE特点之一是工程实践性,培养的IE学生在什么行业发挥作用呢,我们的培养目标明确指出在制造业和服务业。制造业包括各类离散制造型企业和流程型企业,主要应用工程信息技术来解决制造过程中的技术和管理问题,如管理控制一体化问题、企业内部物流问题等。服务业主要是指物流与供应链管理以及金融工程,这是我院的强项,可以将许多科研成果应用到教学工作中。④强调从系统级解决问题。作为南京大学培养的IE专业学生,要求能从系统角度解决生产与服务系统存在的问题。
3课程设置
明确了IE专业学科体系和培养目标之后,课程设置应该不是一件困难的事。但在教学实践中,我们发现如何教好每一门课和界定课程之间的联系与差别是关键。
从图1可以清楚地看出IE学科体系及其相互关系,但不能保证所有任课教师都是IE出身,都能理解IE,这就是困难之所在。我们的学生经常会问,为什么要学习这一门课,它和IE有什么关系?不是每一个任课教师都能清楚地回答这样的问题,也不是每个任课教师的回答都正确。这需要IE专业的教师来回答。
我们可以把IE专业课程体系分成6个模块,如图2所示。每个模块包含若干课程。如分析计算模块,课程包括运筹学、高级运筹学、概率与数理统计、数值分析;计算机信息技术模块,包括计算机技术基础、C++程序设计、数据结构、数据库原理与应用、微机原理与应用、管理信息系统等;工程技术模块,包括工程图学和计算机图学、机械设计基础、机械制造基础、现代制造系统等;经济模块,包括管理经济学、财务会计、工程经济学、金融工程、金融计量学等;管理模块,包括管理学、供应链管理、人力资源管理、质量管理、项目管理等;IE核心模块,课程包括工业工程基础、生产管理、人因工程、物流工程等;每一个模块内的课程有实验和设计项目,每一个模块内的课程之间也有实验或设计项目,在模块之间也有实验和综合性实验项目,以培养学生综合应用所学知识解决实际问题能力;最后还有产业/方向模块,其目的是给学生在某些产业方面更多更强的知识和训练。在实施这一教学理念的过程中,我们强调,1)要界定清楚每一个模块内的课程之间的联系和区别。规定课程的学时数、课程大纲和教学要求,规定哪些内容在哪门课程中介绍,介绍到何种程度,后面的课程在内容上如何覆盖和加深等。2)模块之间的衔接和关联,这是体现技术与管理有机结合的关键。超级秘书网
4教学实践
由于IE的工程实践性,在教学过程中必然要强调IE专业的实践环节。这可能包括两个方面,实验教学和实践教学。在我国,经过十多年的发展,在管理科学与工程教学指导委员会的指导下,再加上学习发达国家的先进经验,IE实验教学体系已基本形成,各门课程所要求的实验内容已基本确定,但问题在于如何开展实验课,保障实验课的质量,改善实验效果。由于受实验场地、设备资源和时间的约束,实验已成为一个验证过程。我们的理念是提供一个实验平台和实验要求,让学生自己来设计实验,分析实验结果并提出改进方案,真正让学生自己动手做实验,使学生印象深刻。实验中出现的问题,让学生自己解决,不知不觉中培养了学生利用所学知识综合解决实际问题的能力。
鉴于现在的学生极少经历过社会实践的事实,在教学环节上加强实践教学环节。如金工实习、工厂参观、短期企业调查、专业实习等,使学生对企业有一个感性认识。这虽然加大了教学投入,但对于改善教学效果,起到了良好的促进作用。