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关键词:物联网导论 高校教育 教学方法
物联网导论作为新兴复合型学科“物联网工程”的入门引导课程,旨在引导学生对物联网专业知识内涵建立起整体认识,为后续课程的学习打下基础。由于物联网导论兼备理论性与实践性,知识覆盖面广,加之学生认识偏差和学习方法等主观问题,能够让学生很好地掌握课程知识点并非易事。笔者结合实际教学工作,对教学过程中若干问题进行分析,探讨提高课程教学质量的办法与学习建议。
1 课程特点与存在问题
1.1 物联网复合型学科涉及技术广
从智慧地球到感知中国,物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业浪潮。物联网通过射频识别、激光扫描、红外感应器等信息传感设备,按协议规范,把物品与物品之间以互联网为基础连接起来,进行信息交换资源共享,从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理[1]。在技术体系上物联网融合了计算机科学、通信工程、微电子检测、自动化等多门专业技术。如何将多门学科综合起来,较好地运用于物联网工程是掌握好这门专业的关键。物联网作为典型交叉学科,涉及技术广,因此在物联网导论教学过程中必须贯穿以全局指导局部的思想,对教学内容进行整体优化,力求为后续的技术学习构建一个基本知识框架。
1.2 教学对象一年级新生的特点
大学一年级学生初步涉及物联网专业学习,了解专业知识总体较少,普遍欠缺动手能力,但是他们对新知识、新技术具有较强的好奇心和求知欲,因此物联网导论在教学过程应该根据每名学生的特点合理组织教学内容,引导他们掌握了解相关基础知识,理清物联网专业课程体系的基本脉络,通过综合运用各种教学手段,调动学生的学习积极性。与此同时,培养他们的职业素养、职业道德,为今后的学习与工作打下良好基础。
1.3 教学过程中教师的自我完善
物联网工程作为新兴的研究领域,面临着涉及专业多、学科建设不成熟、课程体系有待完善和高校缺乏能够全面掌握实践教学的师资队伍等问题,因此对这门学科的任课教师提出了更多要求。教师在授课之前必须充分备课,通过自学、参加培训、教研探讨、学术交流等多种方式扩充自身知识结构,不断更新自我认知内容,并且要根据学生提问、师生交流、平时作业、考试等环节的反馈信息,及时调整教学内容,改进教学方法,保证教学质量。
2 教学方法思考与探讨
2.1 注重系统性教学
物联网导论课程内容丰富,各部分知识点要求程度并不相同,在教学过程中应注重系统性授课。(1)突出重点,把握好内容难易程度适中,运用多样化教学方式。例如:物联网历史、研究现状、应用案例等内容可以作为一般性介绍,而在物联网的技术基础、信息处理与软件服务等方面则要重点介绍。(2)在讲授新知识点时,应尽量避免过多使用专业词汇。由于物联网导论课程内容比较抽象,新生还不能掌握大多数专业词汇,如果过多使用会增加学生理解的难度。如果遇到必须掌握的专业词汇,比如射频识别(Radio Frequency IDentification,RFID),则在教学过程中必须对缩写词原文、词汇含义、主要特点、运用领域等内容做出合理的解释说明。(3)在教材选择上应避免使用过于简单或过于复杂的教材。由于物联网专业刚刚设立,在教材和参考资料上相对比较欠缺,所以教材选择一定要根据学生的实际情况和教学效果综合考虑,力求通俗易懂,比如一些专著,虽然内容、组织论证非常好,但作为一年级新生专业入门教材并不太适合,可以选择一些具有引导作用的入门性优秀教材。
2.2 教学方式多样化
由于一年级学生知识掌握程度参差不齐,而且物联网导论课程内容比较抽象,如果采用单一的授课方法,很难达到预期的教学效果,可能对学生的后续课程学习产生消极的负面影响,甚至会让他们产生厌学情绪。因此,多样化教学方式应该贯穿于整个授课过程。
2.2.1 案例式教学
通过直观方法分析抽象的内容,把实际生活案例编织到教学内容中,以案例带动知识点。例如:在介绍ZigBee技术[2]时,可以引入世博园中运用ZigBee无线技术实现无线路灯控制案例;在介绍物联网与传感关系时,可以引入上海浦东机场防入侵系统传感节点如何感应物品、传输数据等成功案例。
2.2.2 启发式教学
启发式教学是把学生被动性学习转变为主动性学习的一种方式,将课程内容归纳提炼,提出问题启发学生思考,从而提高学生分析问题和解决问题的能力。例如在分析中间件技术时,让学生通过学习教材、研讨、资料查阅等多种形式了解目前在物联网里主要有几种中间件技术[3],例如:RFID,WSN,设备中间件,软硬件关系等,从而达到对问题的充分认识,得到解决实际问题的方法,最后在教师的指导下圆满解决问题。
2.2.3 交互式教学
运用多媒体教学环境辅助教学。例如在分析物联网中的移动技术时,对比802.20广域网技术与3G技术[3],则可以使用多媒体以表格形式同时列出2项技术的主要特性,直观对比2项技术特点。在讲授物联网底层技术—无线移动自组织Adhoc网络[4]的移动节点兼具主机、路由、天线功能的这个知识点时,可以运用PPT等工具制作动画,形象描述节点移动性、路由探测、天线覆盖等过程。另外,在授课时随时解决学生提出的问题,以免影响学习效果,保证教学质量的提高。
2.2.4 多元化课外辅导
构建课堂之外的教学环境,例如:精品课程网站、远程辅导、网络教室、网上讨论辅导平台BBS、电子图书等网上教学资源,打破传统课堂教学时间和空间受限的弊端,可以通过计算机、掌上电脑、手机等终端通信设备随时随地进行教学,为学生课余提供一个自主学习、思索、讨论的开放空间。
2.3 通过实验突出专业特点
物联网工程作为实践性很强的工科学科,实验是教学中的必备环节。学生通过实验操作的感性认识可以加深对理论知识的理解。在实验教学过程中应该注意以下几方面。
(1)实验内容应该丰富多样。例如大部分物联网专业学生都有自己的笔记本电脑,在讲解物联网中对等式网络时,为加深学生对技术的认识,可让学生开启无线网卡,配置对等式模型,实现小型对等式无线局域网搭建实验;在讲解无线个人区域网时,可以让学生运用手机中的蓝牙通信功能进行数据传输,进一步了解无线个人区域网的特点,如10米内传输、传输速度、主从节点关系等;在讲解物联网安全知识时,可以演示一些趣味防御实例,调动学生的学习积极性。(2)在实验环节设计时必须精心选题,突出专业特点。实验题目应具有代表性,知识点覆盖全面。例如在讲解传感器感知知识时,可以选择图像采集、键盘与显示屏模拟感知等典型实验[5]。(3)可以组织小组互助。实验前对学生进行分组,合理搭配小组成员,并选出组长。实验过程中遇到问题时可以让学生先在小组内讨论,养成主动积极的学习态度。(4)组织丰富多彩的集趣味性、专业性于一体活动,让学生在一起交流学习心得和方法,并可以去实习基地实践,提高实际运用能力。
3 结束语
物联网作为一项战略性新兴产业,在国内刚刚起步,并飞速发展。据CCID预测,未来3年内我国将有50万物联网人才缺口,因此高校教育任重道远。“物联网工程”已经逐步成为一门重要学科,物联网导论肩负着如何把“物联网工程”专业新生引入物联网科学殿堂的重任。在教学过程中必须不断地改革和完善教学模式,积极探索、研究并推广教学方法,调动学生主动学习的积极性,着力理论与实践的双向培养,达到本课程的教学目的,指导后续课程的学习,培养出社会急需的高级物联网专业人才。
参考文献
[1]胡永利,孙艳丰,尹宝才.物联网信息感知与交互技术述[J].计算机学报,2012(6):1147-1163.
[2]詹青龙,刘建卿.物联网工程导论[M].北京:清华大学出版社,2012.
[3]汪涛.无线网络技术导论[M].北京:清华大学出版社,2012.
关键词:系统建模与仿真;Petri网;课程教学方法
作者简介:刘飞(1976-),男,山东平度人,哈尔滨工业大学控制与仿真中心,副教授,博士生导师。(黑龙江 哈尔滨 150080)
基金项目:本文系国家自然科学基金项目(项目编号:61273226)的研究成果。
中图分类号:G643.2 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)05-0099-02
Petri网是由德国科学家C. A. Petri于1962年在其博士学位论文“自动机通信”[1]中首次提出的,后来,Petri网为众多计算机科学家所认识和重视,成为计算机、自动化等学界的热门研究课题。Petri网已经广泛应用于计算机网络、通信协议、软件工程、柔性制造系统、离散事件动态系统、生物系统等众多领域。[2,3]目前,许多高校都开设了Petri网相关课程,但是他们通常只关注Petri网的理论和应用。与之不同的是,本课程“基于Petri网的系统建模与仿真”不仅讲授Petri网的基本理论和方法,而且重点讲授如何利用Petri网实现系统建模与仿真,目的是让研究生学习和掌握一种可视化的数学建模语言和方法,培养学生良好的思维习惯和逻辑能力。本文将对基于Petri网的系统建模与仿真课程的教学从教学目的、内容、方法等多个方面进行探讨和研究。
一、基于Petri网的系统建模与仿真课程的教学目的
Petri网是一种重要的离散事件建模方法,已广泛应用于各个领域的建模与仿真中,因此,笔者在教授本课程时,要教给学生一种强大的可视化建模与仿真方法,为学生开展建模与仿真研究奠定坚实的基础。
第一,通过课程学习让学生全面了解该领域研究现状、前沿、采用的主流研究方法,以及研究资料收集的一般途径和整理研究资料的常用工具。
第二,通过课堂讲授、文献讲解培养学生掌握Petri网的理论和方法;学习并掌握Petri网的仿真算法设计和实现;最终掌握基于Petri网的系统建模、仿真和分析方法;让学生熟悉这些方法的主要应用过程和应用范围,提高研究生对科学研究工作的系统认知。
第三,结合实验利用各种实例使学生能够在各自的领域内实际运用Petri网。Petri网是控制、计算机等多个学科中的重要工具,在多个领域具有重要的应用价值,掌握其应用能够为学生学习和今后工作打下基础。
二、教学内容的创新
本课程主要是讲授如何利用Petri网来实现系统的建模与仿真。由于教学目的与其它已有Petri网课程的教学目的不同,因此需要对教学内容进行创新。针对上述教学目的,本课程的讲授主要分为以下两个部分。
第一部分讲授Petri网的基本知识,包括概念、结构属性、行为属性和分析方法等,从而使学生首先了解和掌握Petri网的基本理论,为下一部分的讲授和Petri网的实际应用打下基础。
第二部分主要从系统建模与仿真的角度来讲授Petri网。首先讲授包含Petri网的各种扩展的建模框架,然后对随机、连续、有色等各种不同类型的Petri网分别进行讲授。讲授过程中重点关注如何利用各种不同类型的Petri网来建模不同应用领域的实际系统,如何设计不同的仿真算法来实现系统的仿真和分析等,最终使学生掌握基于Petri网的系统建模、仿真和分析方法。本课程的主要内容可以概括为图1。
本课程由哈尔滨工业大学控制与仿真中心开设,该课程的讲授将密切联系实际的工程项目,因此需要学生进行大量的计算机建模与仿真实验。
三、提高教学效果的措施
结合本课程的理论与工程密切结合的特点,笔者建议从以下几个方面开展教学活动。
第一,案例式课堂教学:根据本课程的具体教学内容,尽量多设计一些典型的案例,利用案例进行课堂讲授或者进行小组课堂讨论。例如,在讲授随机Petri网时,可以设计排队系统、Lotka-Voltera系统等多个案例来讲授随机Petri网的基本概念以及如何设计随机仿真算法。这样学生就会容易理解为什么会应用随机Petri网,如何设计和实现一个随机仿真算法等问题。
第二,研讨式文献阅读:针对课程的相关内容,给学生提供与之密切相关的典型学术论文,要求学生分组阅读和讨论,并递交简短研究报告,培养学生的科学研究能力。例如,针对文献,[3]让学生阅读并理解如何使用不同类型的Petri网来建模与分析同一个生物系统,从而使学生加深理解不同类型Petri网的建模能力。
第三,工具软件应用:Petri网是一种图形化建模软件,离不开工具的支持。因此,从课程的开始,就要求学生学习自己开发的工具软件Snoopy[3]的应用。利用Snoopy可以建立和分析该课程中所有类型的Petri网。不仅如此,与Snoopy配套的相关软件工具还可以对Petri网从行为属性、结构属性、模型检查等多个方面提供自动化的分析功能。针对课堂的每个知识点,要求学生能够自己应用工具软件去建立和分析Petri网模型。这不仅锻炼了学生使用工具软件的能力,更重要的是加深了学生对知识点的理解。
第四,计算机实验:本课程需要进行多个计算机实验,如连续仿真算法设计与实现、随机仿真算法设计与实现、利用Petri网建立相关系统的概念模型等。针对每个实验,需要为学生提供足够的上机时间,让学生去自己编程实现相关的仿真算法或者建立相关的模型进行仿真和分析等。不仅安排学生在实验室统一进行计算机实验,而且通过将实验进行分割要求学生平时自己安排时间完成相应的模块。此外,对于每个实验,都让学生分组完成,但是同一小组的学生需要分工明确。
第五,结合科研项目教学:目前,Petri网已经大量应用于现在正在进行的科研项目中,如复杂仿真系统概念建模与分析、仿真剧情校核与分析等。为了让学生深刻理解理论与实践的结合,有必要从科研项目中提取相关的研究内容,让学生去讨论和实践。例如,针对该课程的需要,对相关科研项目中的模型进行模块划分,然后让学生充分了解课题的背景,完成相应的模块。最后还要求学生对此做出总结,并汇报各自的心得。
第六,论文指导:让学生阅读典型的学术论文,引导他们提出研究问题,然后书写科研论文,从而培养他们科学研究的习惯和能力,这也可以作为课程的考核结果。如果有必要,可以鼓励学生发表与课程学习相关的学术论文。
第七,积极指导学生查询Petri网相关的期刊和会议等,扩展学生的知识面,引导他们早日进入科学研究的殿堂。
四、理论和实践相结合的考核方式
考虑到本课程理论与实践密切结合的特点,采用以下考核方式:
课程考试成绩:开卷考试,该成绩占课程总成绩的40%。
课堂讨论成绩:根据学生在课堂参与讨论的具体情况给定成绩,评分标准为积极参与次数、表达能力、分析能力等方面,该成绩占总成绩的20%。
Petri网课程论文成绩:根据学生提交的Petri网课程论文的原创性、文献综述的全面性、撰写论文的规范性、研究内容的系统性情况给定成绩,该成绩占总成绩的20%。
实验成绩:本课程是一门工程实践课程,需要进行多个计算机实验,因此实验成绩在最终考核中应该占有一席之地,如20%。
五、面向应用自编讲义
“基于Petri网的系统建模与仿真”是航天学院控制科学与工程学科的一门研究生课程,是硕士阶段研究生重要的理论与应用密切结合的课程,在培养高素质应用型、综合型人才方面起着重要的作用。但是目前,还没有任何一本教材能够完全覆盖所有的教学内容,因此笔者结合相关的文献编写了自己的讲义。
教材不仅分析了Petri网课程的主要知识点,还把知识传授和能力培养有机地结合起来,由从前的“知识型”讲授模式转向“知识能力型”,从而培养学生发现问题、解决问题的能力,提高学生的学习兴趣和创新思维,使学生能扎实地掌握和灵活运用所学知识。
教材是以服务教学为目的,在整体上形成知识网络或知识链,一方面保持自身的系统性,另一方面与直接关联的实际操作内容上相衔接,结合实验利用各种实例使学生能够在各自的领域内实际运用Petri网,使教材在内容组织上形成有机整体,并具有强大的可操作性。其中,Petri网的基本理论部分参考文献;[2,4-6]随机Petri网部分参考文献;[7-9]连续Petri网部分参考;[6,9]有色Petri网部分参考;[9,10]针对每种网类还加入如何利用Petri网实现系统建模与仿真。
六、德国的Petri网课程教学
Petri网为德国人所提出,并且德国在很多高校都开设了该门课程。根据笔者在德国的学习和工作经历,认识到德国大学的Petri网教学主要存在以下几个特点:课堂上老师与学生充分互动,使得学生通常能够在课堂上深入透彻地掌握所讲授的内容;充分利用Petri网工具来辅助课堂教学,认真细致地讲解如何用Petri网建立和分析每一个实例;将学生进行分组,合作完成课程作业和实践项目,并在课堂上进行讨论,分享心得。
这些好的教学手段都是应该借鉴的。在教学过程中,笔者将充分利用上述这些宝贵的经验来提高教学效果。
七、总结
本文对研究生课程“基于Petri网的系统建模与仿真”的教学进行了一些探讨,希望与同行进行交流或对同行提供一定的参考。由于该门课程具有较强工程背景,因此在讲授时不能完全采用传统的教学习惯,必须充分考虑理论与实践的密切结合。在以后的教学工作中,笔者还要根据学生的反应继续探索适合的教学手段和方法,为培养具有创新能力和研究能力的学生做出贡献。
参考文献:
[1]C.A.Petri.Kommunikation mit Automaten [D].Institut fu?r instrumentelle Mathematik,Bonn,1962.
[2]T.Murata.Petri Nets:Properties,Analysis and Applications[J].Proc.of the IEEE,1989,77(4):541-580.
[3]Chen Ming,Hofest? dt, Ralf (Eds.).Approaches in Integrative Bioinformatics-Towards Virtual Cell[M].Berlin:Springer,2013.
[4]M.Heiner,M.Herajy,F.Liu,等.Snoopy - a unifying Petri net tool [A].Proc.of PETRI NETS 2012,LNCS 7347[C].Berlin:Springer,2012:398–407.
[5]吴哲辉.Petri网导论[M].北京:机械工业出版社,2006.
[6]袁崇义.Petri网原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.
[7]M.Heiner,D.Gilbert,R.Donaldson.Petri Nets for Systems and Synthetic Biology [A].LNCS 5016[C].Berlin:Springer,2008:215-264.
[8]林闯.随机Petri Nets和系统性能评价[M].北京:清华大学出版社,2005.
关键词:教学模式;课程资源;以学为本;师生交流;算法设计与分析
1 背景
实行师范生免费教育,有利于弘扬尊师重教的优秀民族传统,吸引更多优秀的有志青年学子从事教育工作,是国家为提高基础教育水平作出的重大战略举措。关心在校免费师范生的学习状态,重视他们的培养教育是部属师范院校的教学关键。
目前,一些不利因素对计算机专业免费师范生的培养和教育产生了消极的影响。学生方面,多数免费师范生来自贫困家庭,自卑心理严重,不善于交流;计算机基础薄弱、动手能力差,对计算机专业缺乏浓厚的兴趣;享受“两免一补”政策,就业有保障,学习动力不足[1-2]。教师方面,本科教育师资力量不足,大班教学和灌输式、填鸭式教学在所难免;教师在科研任务、研究生教育等多重压力下,时间紧张、精力不足,无暇在课余时间与本科生进行多层次交流。这些因素都给计算机专业免费师范生的教育培养带来了严峻的挑战。
笔者以计算机学科的核心课程“算法设计与分析”教学实践为基础,针对计算机专业免费师范生教育存在问题和“算法设计与分析”课程理论与实践并重的特点,在“本硕博多层次互动式教学模式[3]”基础上,提出基于师生交流互动式教学模式。旨在通过倡导“坚持以学为本[4]、注重师生交流”的教学理念,
激发免费师范生对计算机专业的浓厚兴趣,增强免费师范生的身份认同和职业认同感。为其将来更好地从事西部中小学计算机基础教育打下良好的知识基础和心理素质基础。
2 教学模式
师生交流互动对学生培养学习兴趣、增强学习信心、端正学习动机、塑造个人价值观有着重要的作用和意义[5]。学生需要教师的知识支持,同时也渴求教师的情感支持。如果只重视知识的灌输而忽视师生间的情感交流,教学活动便失去了活力。师生交流是教师满足学生的情感诉求的直接途径,然而诸多的因素限制了师生交流互动的机会、疏远了师生间的距离,如师资力量不足、教师科研任务重、课堂知识容量大、教师距教学区远等限制因素;又如师生代沟较大、知识结构差异等交流层次的限制因素;再如学生自卑心理严重、缺乏学习自信、不善与他人交流等心理因素限制。这些不利因素导致师生间的交流互动缺失,严重挫伤了学生的对专业课学习的积极性和主动性。学生在学习过程中没有充分感受到教师对自己的激励赏识、理解信任和关爱尊重,对专业课程学习动力不足,进而表现出对课程厌烦排斥、迷茫敷衍、课堂睡觉,甚至发生逃课的行为。
基金项目:国家自然科学基金项目(60970054);陕西师范大学研究生培养创新基金(2011CXS025)。
作者简介:王小明,男,教授,研究方向为无线多媒体传感器网络;李成博,男,硕士研究生,研究方向为无线多媒体传感器网络;卢俊岭,男,博士研究生,研究方向为无线多媒体传感器网络;刘丁,男,博士研究生,研究方向为无线多媒体传感器网络。
为了克服教学中的不利因素,增强师生交流,提高教学效果,笔者结合实际教学实践,提出了师生交流互动式教学模式,即本着“坚持以学为本、重视师生交流”的教学理念,注重学生对课程资源和师生交流的诉求,充分利用丰富的网络资源和多种交流方式,满足学生在知识支持和情感支持两方面的需要,调动学生学习的主动性,培养学生的思考钻研能力。师生交流互动教学模式主要由课程资源网站和师生交流互动平台两部分构成,如图1所示。
课程资源网站是本教学模式的基石。课程资源是学生学习的直接对象,丰富有效的教学资源是学生能够独立自主地学习的必要条件,也是提高学生成就感、消除挫折感、增强自信心、激发浓厚兴趣的直接物质资源。
师生交流互动平台是本教学模式的核心。具体来讲就是将博士和硕士研究生引入课程教学过程中,利用传统的交流方式和网络交流方式搭建师生交流互动平台,提供更多师生间、学生间多层次交流的机会。
此教学模式在一定程度上克服了高校师生交流缺失造成的弊端。通过引入博士硕士研究生做本科生的课程辅导老师、朋辈导师[6],利用传统交流方式和网络交流方式相结合,避免师生比悬殊、时空限制等因素对师生交流的影响,增加师生交流的机会,增多了知识传授的途径,拉近了师生之间的情感距离。
在此教学模式下,需要教师发挥积极主导的作用,不断引导学生积极参与互动交流,以丰富的话题去感染学生、激励学生,从而激发学生对计算机专业学习的浓厚兴趣,增强学生自身职业的认同感。这些丰富的话题包括日常学习、科学研究、专业前沿、人生阅历、名人轶事、文体活动、日常生活、兴趣爱好、人生规划、为人处事以及价值观、人生观、世界观等。
3 教学方法和手段
3.1 重视课程教学资源,倡导“问题驱动[7],以学为本”
针对“算法设计与分析”课程理论与实践并重的特点,转变以往的教学方法,从“以教为中心”转变为“问题驱动,以学为本”,变灌输式教学为启发式、探究式教学。课程资源网站(prowang.snnu.省略)上丰富的课程教学资源,为学生提供充分的学习资料支持,避免了时空因素的制约,增加了学生学习的自由度。通过以问题为纲,以学习课程、查找资料、理解问题、解决问题为主的方式培养训练学生的计算思维和研究创新能力。学生遇到不易理解、难以解决的问题时,便可通过师生交流互动平台获取解决问题的方法。
在“算法设计与分析”课程资源网站上我们向学生提供了诸如电子教材、教学课件、视频课程、习题资料、应用软件、课程评价等丰富的课程教学资源。同时,除了提供本课题小组制作的课件、视频等资料之外,还提供其他优秀的同类课程资源供学生参考学习。如向学生提供麻省理工学院(MIT)的开放课程“算法导论”教学视频、中南大学“算法设计与分析”教学视频等。丰富的课程教学资料开阔学生的眼界,降低了学生学习的困难,提升了学生学习的积极性。
3.2 多种交流方式多管齐下,多方位增强师生交流
师生交流互动平台是教与学的环境,是知识和情感传递的载体,它包括传统交流方式和网络交流方式,如图1所示。传统交流方式和网络交流方式有着各自的优点和不足,同时使用可以互相弥补、发挥优势。
1) 传统交流方式。
① 师生座谈会。定期通过网络收集、师生座谈会的话题,举办充分准备了的师生交流会,针对个性问题因材施教。学生与教师近距离面对面的交谈,教师可以向学生讲述求学经历、教学生涯、兴趣爱好等亲和力强的话题,激励支持学生努力拼搏、勤学善思;学生可以向教师谈论自己对生活学习中遇到的各种问题。轻松自由的交流环境有助于加深师生间的情感,增强学生的学习动机。
② 学习小组:学生小组是学习交流的最基本的团队,是提高学习效率的有效方式。学习小组由5~7人组成,由小组长总负责,监督管理小组成员的学习活动。小组内各成员分工协作,定期问题、讨论问题、总结问题,并以小组为单位参与到更大范围内的交流学习活动中去。
③ 学习报告:定期开展学术报告活动,挑选优秀的学生报告自己的学习情况,取得的成绩,存在的问题,改进的方法,教师给予点评。促使学生不断审视自己,寻找差距,改进学习方法,提高学习效率。
2) 网络交流方式。
① 课程留言板:学生可以将自己在课程学习中遇到的问题、对课程改进的建议、对教师的期望等在课程留言板,教师及时给予回复,并通过学生反馈的信息改进教学方法方式,做到充分满足学生的需求。留言板上的内容可以作为课程资源一直保留,以方便学生更好的了解课程、任课教师。
② 课程BBS:对于内涵丰富的话题,学生可以在BBS上发帖讨论,分享学习资料,发表学习心得。例如,对于蚁群算法,可以“蚁群算法专题讨论”,所有学生可以对看到的文献、程序代码、改进算法等内容进行讨论。学生可以通过查阅讨论结果、解题思路、分享心得、总结归纳等方式提高学习效率。
③ QQ交流群:建立QQ课程交流群实现师生间多层次的教学互动。QQ是目前流行的即时交流软件,具有强大的功能,可以实现一对一、一对多和多对多的交流,也可以实现语音、视频交流、共享资料和远程协助。QQ空间、QQ微博也是师生间的知识、情感交流的重要阵地。
④ 电子邮件:利用电子邮件可以实现教师与学生的个别对话,方便师生进行一对一的交流,也可以应用“抄送”、“群发”等功能实现一对多的交流互动。对学生心理方面的、不愿意公开交流的问题,教师可以通过电子邮件的方式给予指导解答。
通过师生交流互动平台实现师生之间、学生之间、本硕博之间的多方位、多层次互动交流,一方面教师把对学生的激励、信任、关心、尊重、赏识等关爱之情传递给学生,使学生领略到教师人格魅力,激发学生学习的主动性;另一方面,学生将学习过程中遇到的问题及时地反馈给教师和研究生,及时获取帮助,从而提高学习效率。
3.3 强化本硕博多层次互动,硕博出任本科生朋辈导师
师资力量不足是导致师生交流困难的重要原因。在“算法设计与分析”课堂中,2008级和2007级的师生比分别为195和1159,远超出了教育部规定的合格底数师生比118,师生比悬殊导致师生交流困难,影响教学质量。另外,师生代沟和师生知识结构差异也是导致交流困难的重要因素。
鉴于师资力量不足、师生代沟和知识结构差异的因素,我院采取博士、硕士研究生担任本科生的朋辈导师方式,对本硕博互动[4]的教学模式进行强化和改进。朋辈导师负责对本科生进行思想引导、专业辅导、生活指导、心理疏导的教育。采取朋辈导师制,一方面可以较好地解决课程师资力量不足的问题;另一方面,由于朋辈导师与学生在年龄、经历、兴趣爱好、知识结构、面对的社会压力和背景等方面的相似性, 使得朋辈导师更容易与学生形成亦师亦友、和谐互助的关系。在2008级“算法设计与分析”课程中引入7名硕士研究生和3名博士研究生,每位研究生出任7~9位学生的朋辈导师,负责其课程规划、学习监督、课程辅导,强化对每位学生的指导作用。“算法设计与分析”是计算机专业学生的核心课程,硕士博士研究生出任本科生的朋辈导师,不仅对本科生的学习有着巨大的帮助,而且对研究生的学习研究也是大有益处的。
3.4 适当凸显差距,营造竞争氛围
在2008级“算法设计与分析”课程中师范生和非师范生几乎各占一半,通过在学习小组完成课程小论文的“选题、设计、初稿、编程实验、定稿”环节中让师范生与非师范生同台竞技、互相评阅,适当营造竞争气氛,调动学生的积极性。使得后进的学生真实地感受到自己和别人的差距而奋起直追,先进的同学享受到成就感带来的快乐而再接再厉。
4 教学实施与评估
4.1 教学实施环节
学贵有疑,学贵有思。质疑和思考是学习最关键的两个过程,将师生交流互动平台作为学习交流的环境,同时也作为学习的工具,以训练计算思维为目的,将质疑和思考的思想作为学习的主线贯穿于整个课程的学习环节之中,促进学生高效地学习。
1) 发现问题,提出问题。提出确切的问题是思考的关键,决定着思考讨论环节的成败。教师通过师生交流互动平台将课程的重点知识点以问题的形式给出,明晰课程的重点、难点,引导学生思考解决。学生也可以将学习中遇到的问题、难点在师生交流互动平台上,以期教师或者其他的学生的解答。
2) 分析问题,寻找出路。学生在明晰了问题的难点之后,对于自己不能够解决的问题,通过师生交流互动平台寻求解决问题的方法。通过QQ交流群、BBS论坛、学习小组、朋辈导师、师生座谈会等交流方式,让问题解决的机会大幅提高。
3) 解决问题,评估结果。利用提供的丰富课程资源,搜集难点问题的相关资料,寻找问题的答案,评估结果的正确性,不断地改进解决问题的方法,最后总结方法、积累经验。学生通过教学评价系统及时反馈对知识的掌握程度、对课程教学的改进意见,教师根据反馈信息及时改进教学方法、提高教学效果。
4.2 教学效果评估
1) 评估方式。
基于师生交流互动的教学模式评估通过周期性的网络调查问卷完成。调查问卷设置了包括学生对课程资源、教学难点重点设置、教学方式的满意度和对课程学习的掌握程度等全方位刻画教学效果的问题。调查结果由系统自动分析生成,及时反馈给教师,以便教师反思教学的得失,为改进教学方式提供有力的统计数据支持。
2) 教学效果。
基于师生交流互动的教学模式在陕西师范大学2008级计算机科学与技术专业免费师范生的“算法分析与设计”课程教学发挥了重要的教学指导作用,取得了良好的教学效果,如图2所示。在本教学模式的作用下,学生学习积极性高、对教学模式认可度高、期末考核优秀率高。
图2 “算法设计与分析”课程教学满意度调查结果
5 结语
基于师生交流互动的教学模式避免了学习受教学资源的制约,极大地提高了学生学习的自由度,降
低了课程学习的困难;同时,基于师生交流互动的教学模式避免了时空对师生间多层次交流的限制,为教师和学生提供了高效的交流沟通平台,增强了教师对学生的影响力。
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Teaching Reform Based on Teacher-student Interaction
WANG Xiaoming, LI Chengbo, LU Junling, LIU Ding
(Computer Science and Technology College, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)
Abstract: In this paper, we analysis the factors of impact the computer free-charge normal school students’ education and discuss the important role of teacher-student interaction in teaching. Then, we propose a new teaching pattern which used ‘adhere to the student-centered learning, focus on teacher-student interaction’ as the teaching philosophy. Initial practice shows that the teaching patterns can significantly improve the teaching effect of the Algorithm Design and Analysis course for computer free-charge normal school students study.
Key words: teaching pattern; curriculum resources; adhere to the student-centered learning; teacher-student interaction; algorithm design and analysis
(上接24页)
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Teaching Reform of the Computer Specialty Hardware Series Basic Courses in University
QI Xuemei
(School of Mathematics and Computer Science, Anhui Normal University, Wuhu 241003, China)
关键词:物理; 新课程; 教学方法
实施中学课程改革,深入领会新课标,稳步推进素质教育既是我们每一位教师面临的巨大挑战,也是我们实现跨越式提升的良好契机。物理作为一门科学性、理论性和实践性极强的学科,物理教师所面临的挑战与压力就更加艰巨。因此我们要注重学生的个性化和创新力的发展,充分启发学生的思维能动性和求知积极性,培养学生对物理的认识、兴趣、爱好以及研究分析物理问题能力,培养和睦的师生关系,创造活跃的课堂气氛。根据本人的从教经验,结合实施中学物理新课程教学心得,我就创新物理教学模式,培养学生的学习兴趣谈一点个人的粗浅认识。
1 教师要全面把握新课程理念
作为新课程改革主导的实施者,教师必须得最先领会、理解和接受物理新课程的新理念。新课程改革把培养学生独立思考能力、发现问题与解决问题的能力以及探究式学习的习惯作为第一要务。那我们教师就得转变以往的传统教育观念,提高自身素质;适应课改要求。教师必须熟练掌握中学物理教学的全部内容和实验操作规范,认真钻研中学物理新课程改革的理念,熟悉素质教育、创新教育等方面的理论知识,努力提高自身的专业素质,以全新的教育思想、教育理念指导物理教学工作的开展。其次改变传统教学模式,转变教师角色,改变教学观念,更新课堂管理、创新课堂结构,采用课堂完全“开放”的办法,让学生轻松愉悦地获取知识,培养创新意识。自觉运用物理规律、定理和公式,将物理现象、物理问题引向现实生活;引导学生去发现问题,分析和解决问题,指导学生搜集、利用学习资源,设计实验,进行实验探究。注意探究物理知识的过程,使学生在自主学习和实践探究过程中培养情感态度和价值观。
2 充分引导学生适应新课程的新要求
学生是我们全面落实新课程改革理念的重中之重。我们从事教育教学工作的基层中学,学生的基础大多参差不齐,学习能力和接受能力相对较弱。如果一味以新课程理念马首是瞻进行授课,学生很难接受。所以必须坚持循序渐进的原则。首先要针对物理学科以观察实验为基础的特点积极引导学生自觉主动地进行实验探究。通过观察现象,分析推导论证,验证获得的物理规律、定理和关系式。课后要多深入学生生活,和他们敞开心扉,真实了解学生课堂知识的获取情况,注意观察学生对提出问题的反映,了解学生的思维动向。注重运用一些生动、形象、直观的事例来说明问题解释原理。其次要引导学生学会合作交流,培养师生间同学间的互助精神。着重强调人与人之间合作交流的平等性和互利性,营造有利于学生互助团结的课堂氛围,让他们在与周围人的合作当中探索物理规律,在学习交流当中讨论物理现象,在团结互助当中提高物理能力,充分发挥团体中每个人的智慧和能力,共同体验成功的喜悦;促进学生良好个性心理的形成。总之,一切从学生的实际出发,结合学生的实际学习水平不断引导学生适应新课改的新要求。
关键词:“互联网+”;MOOC;教学改革;机床数控技术
随着计算机硬件、软件技术的日益成熟,以及网络基础设施功能的不断提升,基于计算机技术和互联网功能的“互联网+”促进了教育行业的变革和发展,有效解决了传统课堂教学存在的诸多不足。教育部印发的《教育信息化十年发展(2011-2020年)规划》和《2017年教育信息化工作要点》对高校教师的信息化教育发展提出了整体的部署和明确的要求,旨在提高教师的信息化教育技能,保证教育教学质量,完善教育信息化基础环境建设,加强网络学习空间应用广度与深度,适应“互联网+”时代背景下的教育发展改革要求。[1]MOOC(MassiveOpenOnlineCourse)教育模式,即大规模开放在线课程,又称为“慕课”,是基于连通主义理论和网络化学习的开放教育学而发展起来的新型在线课程模式,具有教学内容丰富、实现方式多样化、学习主动性强等特点,学习者可以基于自身学习需求选择合适的课程,能够有效提升教与学的互动性和开放性。本文以《机床数控技术》课程教学为例,对MOOC教学模式的应用和发展进行深入研究。[2]
一、“互联网+”时代的教育教学特征
“互联网+”就是指“互联网+各个传统行业”,但其并非简单的叠加。《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》指出,“互联网+”通过将互联网信息通信技术与传统行业进行深入融合和演变,实现社会资源的优化配置和集成,促进了社会生产能力水平和创造力水平的发展,是在知识社会创新2.0推动下发展起来的互联网形态演进和社会发展形态。在教育领域,“互联网+”可以面向不同层次和类型的人群提供开放式的优质教学资源,丰富了教学手段和教学模式,优化了教学行为和学习效率,并有效推动了传统“课堂教育”方式向现代“智慧教育”的转变。“互联网+教育”是建立在现代电子计算机与网络通讯技术基础上的一种新型教育形态,它以受教育者为主体,通过多种网络交互方式实现学生、教师与学校之间的联系和通信。[3]“互联网+”时代下的教育并不仅仅是互联网技术在教育教学中的简单应用,而是教育与互联网的深度融合与变革,其主要的特征如下:第一,在“互联网+”时代背景下,教育领域中存在着诸多不同教育层面的跨界交互,并在跨界交互过程中得到了新的教育形态。该模式将教学、课程、考试、管理、考核、就业等教育元素通过互联网有效整合连接为一体,实现教育水平和教学质量的升级。例如微课、MOOC、SPOC(SmallPrivateOnlineCourse)[4]、云端大学、翻转课堂等线上课程教学方式就是“互联网+课程”的典型代表。[5]第二,“互联网+教育”体现了教育的创新性和开放性,并使传统教育模式产生了重要的变革和进步。互联网可以将网络视频、虚拟现实、智能移动通讯、在线语音、云搜索、大数据分析等新技术融合到教育教学过程中,形成不同的创新教育新模式,通过集成丰富的网络资源,构建不同类型的创新性教育众创空间和学习平台。互联网技术的开放性决定了“互联网+教育”模式可以解决传统课堂教育的局限性问题,使教育资源可以走出学校,实现共享。第三,“互联网+教育”可以实现不同教育主体间的关系优化和结构重组,使学习者在充分掌握教育教学资源信息的条件下,具有独立的受教育选择权和教学质量监督权,教师、学生以及教育机构三者之间的作用和角色发生了改变,学习者的主体地位能够得到更充分的体现。“互联网+教育”模式通过为学习者提供多元化的教学手段和共享平台,可以摆脱课堂教学的位置和时间局限性,为实现随时随地与终身学习提供了可能。
二、MOOC教学模式的发展和意义
基于MOOC的开放式在线课程教学模式是“互联网+”背景下实现教育共享化和国际化的重要途径。MOOC的概念是由加拿大爱德华王子岛大学和国家人文教育技术应用研究院于2008年提出的。[6]斯坦福大学于2011年将《人工智能导论》课程免费共享于网络,多达16万名学习者对此课程进行了网络学习,这标志着MOOC取得了重大突破并进入了高速发展阶段。[7]北京大学和清华大学于2013年5月加入了在线教育平台edX,这标志着MOOC教学模式正式被引进中国。2013年7月,上海交通大学与在线教育平台Coursera建立了合作关系,并宣布与北京大学、清华大学等诸多国内高校共同建立中国的MOOC在线教育平台。[8]2014年5月,由教育部创建的中国大学MOOC在线教育平台正式投入使用,为学习者提供了免费优质的知名高校MOOC教育资源。教育部于2015年出台了《关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》,推动了开放在线课程的进一步认定和推广。随着MOOC发展浪潮在全球范围内的迅速推进,中国的传统高等教育模式面临着重大的挑战,同时也迎来了改革和发展的良好机遇。MOOC教学模式的突出特点是大规模性、微课程性以及分层教学,学习者可以基于自己的时间安排完成学习任务,不受传统教学模式的时间和空间限制。但是,MOOC是无法取代正常教学环节的,其与传统教学模式并非相互矛盾的,而应该是相互促进的。就目前的发展阶段而言,以传统教学环节为主,MOOC教学为辅的教学模式具有更高的教学质量和效率。MOOC在现代大学教育中的意义主要体现在以下几点:1.MOOC教学质量高,教学资源多样诸多世界一流大学都通过MOOC共享优质的教学资源,课程的讲授者往往是学校的教学名师,课程制作精良,教学质量得到了充分的保证,并有利于培养国际化人才。学习者可以根据自己的兴趣,通过互联网移动终端接受跨文化、跨国界的课程教学,有效减少了外界干扰带来的负面影响,提高学习效率,拓宽学习视野。2.MOOC学习成本低,无须缴纳教学费用MOOC基于互联网技术进行在线教学,其注重的是教育资源的共享以及受教育者的学习过程,课程结束后并不提供任何学分和学位,也不需要交纳任何的学习费用,因此极大降低了学习者的受教育成本,有利于推进全民素质教育的进一步实施,真正实现“有教无类”。3.MOOC促进教师队伍提升专业水平素养由于MOOC具有共享性和开放性,来自全球不同地区的学习者都可以通过互联网接受在线课程的教学。教师的教学影响力得到了充分扩大,不再局限于单一的课堂和班级。因此,要求教师队伍进一步提高自身的教学素养和能力,并掌握新的在线课程教学技巧。4.MOOC推动和深化了在线教育创新模式相对于传统的在线教育而言,MOOC强化了教学资源的开放共享与师生之间的互动模式,有利于创造性地开展更深入高效的在线教育策略,克服传统在线教育存在单向传输性和课程多线性,缺乏教学交互性等缺点,对推进教学改革与提高教学质量具有重要现实意义。
三、MOOC环境下《机床数控技术》课程建设
随着数控机床在机械制造行业中的普及应用,数控技术越来越突显出其重要性。《机床数控技术》课程是机械工程专业的必修课,教材选用陈蔚芳教授与王宏涛教授主编的《机床数控技术及应用(第三版)》,具有课程内容丰富,涵盖知识面广,理论性和实践性强等特点。[9]该课程主要包括数控技术概论、数控加工程序编制方法、计算机数控装置、数控机床的运动控制原理、数控机床的检测装置、数控机床的伺服驱动系统、数控机床的机械结构与装置、分布式数控技术(DNC)、柔性制造系统(FMS)等几个模块,如图1所示。其中,课程的核心内容主要包括数控程序编程方法、数控插补原理以及数控机床伺服驱动系统。如图2所示为《机床数控技术》的MOOC课程建设思路,具体描述如下:制作、搜集并整合相关课程资源,包括课件、视频、音频、图片、动画以及相关的拓展知识网站链接等,以不同章节的知识单元为主体,进行知识点的碎片化处理,并根据课程体系进行系统地整合化处理,然后将课程资源于MOOC在线平台中,使学生能通过网络移动终端进行自主选择和学习课程资料。以“数控机床的运动控制原理”章节的难点“数字积分法(DDA法)圆弧插补”为例。在传统课堂教学中,教师对插补的原理以及课本插补例题的讲解往往占用大部分的课堂时间,导致学生独立思考和练习的时间被压缩,无法深入了解数字插补本质原理。为了解决这一问题,可以利用MOOC在线平台,共享相关课程资料。对于难点部分,学生可以结合课件、视频、动画进行反复的学习,并结合MOOC在线插补仿真软件,进行任意圆弧的插补过程的推导和验算,真正了解DDA插补运算的本质。学生完成在线课程学习以后,可以通过MOOC在线考核模块对自己的学习效果进行实时的独立测试,及时发现自己学习的不足和问题。试题由题库自动随机生成(包括数控概念选择填空题、主观数控编程、插补过程分析、数控机床核心部件设计等),并设有考试时间限制,保证考试内容与结果的合理性与代表性。考试结束后,MOOC在线评估模块会根据考试的结果输出学习效果报告,教师根据效果报告评估学生对知识点的掌握程度,以及在线课程的优缺点,并对教学内容进行具有针对性的调整和补充。MOOC在线教学平台可以通过交流讨论模块,实现教师和学生之间的实时与非实时互动交流。教师可以通过在线答疑、群体讨论、头脑风暴等方式了解学生的学习进度和问题,并调动学生的学习积极性与主动性,学生可以通过与教师的交流,解决自己在学习和测试过程中所遇到的难点和问题,更全面、准确地掌握课程内容相关知识点,并将自己的学习心得和经验总结推送到交流讨论模块中,提供给教师与其他学习者进行参考。MOOC在线教学平台的顺利推广需要政府、学校在政策和资金上的有力支持,推出合理的MOOC建设激励机制,并配备制作课程资源与维护平台运行所需的硬件设备和专业软件。此外,为了提高学生的动手实践能力(如数控机床编程与操作实践),应建立实训中心基地和实践平台,保证理论学习与实践相结合。
四、结论
在信息大爆炸的时代背景下,基于计算机网络技术的教学改革势在必行。本文讨论了“互联网+”时代背景下的MOOC教学模式对教育发展的影响与意义,并以《机床数控技术》课程为例,讨论了MOOC开放在线课程的建设思路和基本方法。MOOC适应了当代高等教育大众化的发展需求,有利于实现优质教学资源的共享,提高学习者的学习兴趣和效率,促进传统教育的创造性变革和发展。
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Abstract The theoretical course is the summary and sublimation of the practice of Art. The teaching effect of the theory course is often unsatisfactory because of the extensive way of arranging courses, the machine preparing for the lesson, the old way of teaching, and the single examination method and so on. This paper explores the reform path of theoretical course from four aspects: scientifically arranging courses, revising teaching materials, improving teaching quality and improving examination mechanism.
Keywords art design; theoretical course; reform; path
中国的艺术设计教育肇始于十九世纪后半叶,经历了“工艺传习―图案设计―工艺美术―艺术设计”这一历史进程,[1]同时,艺术设计的培养方案、课程设置、教学方法也在不断地与时俱进。从目前来看,艺术设计专业主要包括环境设计、产品设计、视觉传达设计、服装设计、工业设计等几个方向。课程设置主要是三大类:第一是学科基础课程,如三大构成、设计素描、设计色彩、Visual Basic等计算机辅助设计基础课程;第二类是各个专业的专业课程,如室内空间设计、版式设计、交互设计、家具设计、服装设计、各类产品设计等;第三类是理论课程,其中又包括史论课、概论课和设计理论课,如中外工艺美术史、世界现代设计史、世界现代家具史、现代设计史、艺术概论、设计概论、设计美学、设计文化等。[2]事实上,理论课程所占比例较大,它对提高学生的人文素养、培养创新思维和鉴赏能力有着不可替代的作用,然而在具体的教学过程中,理论课程的教学效果却不尽如人意。基于此,笔者拟从具体的教学实践中分析理?课程存在的弊端,提出相应的创新改革方案,以就教于方家。
1 理论课程存在的弊端
虽从数量上看,理论课程占了比较大比例,但是绝大多数艺术院校或者艺术设计专业是以实践为重的,学生的重心也放在如何设计并制作出“实物”,参加各类设计比赛,理论对她们来说似乎是“虚”的东西。这就造成了理论课程排课方式简单粗放、备课方式机械重复、授课方式陈旧单调、考核方式单一等四大弊端。
1.1 排课方式粗放
合班上课效果不如意。学生每个学期的学时有限,而理论课程的数量又比较多,因此理论课程基本上是合班上课,最多的达到七个班合班,人数在210人左右。这样任课老师无法在短时间内熟悉每位同学的基本情况,上课的过程中也无法全面掌握学生听课的状态。为了更好地了解理论课合班上课的效果,笔者专门对学生做了简单的调查,数据表明,认为合班上课听课无干扰的占6.9%,认为有一定干扰的占29.8%,认为干扰比较大的占63.3%。这说明合班上课超过一定人数后,教学效果必然受到影响。
课程内容有重复。理论课程门类众多,不可避免地有重复和交叉的内容,如世界现代设计史、世界现代家具史、现代设计史这三门课程,虽然侧重点不一样,但是世界现代设计史本身就包含了世界家具史、现代设计史的部分内容。类似的还有设计概论、设计美学、设计心理学等课程,这些课程的导论部分或第一章往往都对“设计”的概念、内涵、发展等问题做出论述,内容大同小异。
1.2 备课方式机械
教材一成不变。艺术设计属于前沿学科,无论内容还是形式变化都非常快,作为设计实践的总结和提升,理论也不是亘古不变的。但是很多高校订购的教材几乎没有变化,许多教材的编写甚至还停留在上世纪九十年代,一些新方法、新问题、新发现都没有及时补充到教材中来。
备课照搬教材。教材的编写和设计实践、考古发现之间存在一定的时间差,因此备课的过程中不能完全照搬,要及时关注学术界新动态。以工艺美术史为例,田自秉先生编写的《中国工艺美术史》史料丰富、图录详尽,堪称经典,然而由于时代的原因,该书主要汇集和整理了我国自原始社会至二十世纪八十年以来的工艺美术史料,一些新文物、新发现没能编写进去,这就需要教师在备课过程中及时补充说明。
1.3 授课方式陈旧
相较于实践操作类课程,理论课程比较抽象晦涩,需要学生有一定理论基础,这恰恰是艺术类学生的短板,因此理论课在授课方式上本身也是一种挑战。目前理论课主流的授课方式是以教师为中心的讲授型授课,虽然有了多媒体设备,可通过直观的方式向学生展示图片及案例,但是学生始终处于被动的接受的状态,也很难切实参与到课堂中来,长此以往,学生的学习热情被消磨,谈不上激发创新思维或提高审美能力。
1.4 考查方式单一
卷面考试。理论课程通行的考查方式是试卷考试,开卷或闭卷。题型基本上是选择题、填空题、名词解释、论述题这几大类,且试卷的内容几乎年年雷同。学生即便不上课,临考前通过囫囵吞枣式背书也基本上能过关,这种方式没有使学生真正理解课程的内容。
课程论文。基于试卷考试的弊端,有些理论课采用论文的方式进行考查。由于论文通常在结课后两周左右就需要提交,学生没有充足的时间查找文献、阅读并分析文献,因此常常出?F雷同、抄袭的论文。不仅如此,论文提交、批阅完了之后,老师和学生之间也没有时间和场地专门就论文进行分析和交流,因而对理论问题的认识依然没有提升。
2 理论课程改革的路径
2.1 精简课程数量,科学安排课程
理论课程宁精勿滥,在课程的选择上,可根据专业的需要选择几门与专业契合度高的理论课程。在安排专业课教师的同时,教师之间要及时沟通,对课程的内容、教学的进度做进一步统筹,避免相同的内容反复讲授。如“设计心理学”、“设计概论”、“设计美学”等课程都会涉及到对“设计”这一概念的阐述,那么这三门课程的教师则需要提前沟通,最早讲授的一门课对概念性的问题进行分析,其他两门课程则一两句话带过,避免重复。
此外,在安排授课时间的时候,注意理论课与实践课之间的有效衔接。绝大多数高校艺术理论课安排在大一、大二,而且是理论课先行,即理论课全部结束之后安排设计专业课程。理论课程本身就比较抽象晦涩,如果把理论课与专业课割裂开来,学生学到的可能就是一些生硬的概念,无法把理论和实践联系起来。笔者认为,艺术设计专业的理论课程应该和专业课程穿插或平行设置,如“中外工艺美术史”可以和“漆饰产品设计”、“陶艺产品设计”或“金属工艺产品设计”等实践操作类课程平行,学生既可以了解这些产品的发展历程,同时掌握其制作工艺,实现感性与理性的合一。
2.2 备课详略得当,合理修改教材
教材的编写要兼顾体例的完整性,所以导论或第一章常常对概念性的问题做详细分析。但是一门理论课的课时通常只有32节,以史论课为例,在短短的32节课里,要完整地将世界设计史或者中外工艺美术史的发生、发展、背景、内涵和各个时期的经典作品逐一分析,时间显然是很紧迫的,所以备课的过程中,教师也应当充分发挥主观能动性,根据实际情况调整、选择上课的内容,一些概念性的问题可以简单讲解。比如《设计与文化》(庾萍编著,电子工业出版社)这门课程,第一章、第二章、第三章介绍“什么是设计”、“什么是文化”、“什么是设计文化”,这三章在备课的时候可以合并为一章,甚至一章中的一节,将教学的重点放在中西方文化的内涵及其对设计的具体影响上。
自古教学相长,理论课教师在教学过程中可以根据学生的专业特色和接受理解程度不断地总结教学经验,自己编写相应的教材,这对教师自身的理论水平也是极大的提升。
2.3 提升授课质量,以学生为中心
衡量一门课的价值,最重要的标准是学生的接受度和理解度。传统的以教师为中心的教学模式有其适用性和优势,可以体现教师在某一学科领域研究的深度和广度,但此模式建立在教师绝对权威、学生具备相当的理解能力的基础之上。艺术设计专业的学生理论基础普遍比较薄弱,因此上课的时候要格外注意学生的接受程度。以学生为中心的教学方式核心是学生的主动、有效参与,基于此,在上课的过程中本人采取两种方式,第一,每节课的最后十分钟为学生提问环节,安排两次提问的机会,学生提出来的问题,先由全班同学集体思考讨论,最后再做小结。第二,每学期安排两个课时,由学生自己报名来讲与课程主题相关的内容,时间可以安排在期中或者期末。这一目标在第一节课上课的时候便交代给学生,学生从开课第一天起就要思考自己讲课的内容,他们在上课的过程中自然也会更主动地学习。
2.4 完善考查机制,追加考后反馈
单一的试卷或论文的考查方式常常会带来片面的结果。笔者认为,在试卷和论文的基础上,学生课上的发言、讨论、PPT制作讲解,课后的思考总结、与老师就某一主题的交流和心得都可以纳入课程考核体系中。这样一来,就能避免出现学生不重视课堂,考试的时候仅通过死记硬背来应付的局面,有利于学生主动参与课堂学习。[3]
此外,考查的结果必然会反映出学生在课程学习中的薄弱点,但是一般来说,考试结束也就意味着某门课程的结束,这样一来,学生在学习上的薄弱点得不到及时的反馈和修正。因此笔者建议,在考试成绩出来之后,教师可以专门组织一个考后反馈的环节,对学生学习上存在的问题进行分析和补充,这种反馈的形式可以是书面形式,也可以是集中讨论的形式。
关键词:遥感专业;研究型教学;课堂教学;毕业设计
作者简介:唐涛(1980-),男,陕西西安人,国防科学技术大学电子科学与工程学院,讲师;陆珉(1976-),男,江西南昌人,国防科学技术大学电子科学与工程学院,副教授。(湖南 长沙 410073)
中图分类号:G642.477 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)02-0203-02
所谓研究型教学,就是将课内讲授与课外实践、教师引导与学生自学、教材与阅读有机结合并达到完整、和谐、统一的教学。[1]研究型教学既能发挥教师的主导作用,又能发挥学生的主体作用;既能培养学生的学习兴趣,激发学生思维,又能培养学生分析解决问题的能力;既能使学生掌握系统扎实的基础知识,又能培养学生的实际操作能力,克服了接受性教学的缺陷。
本科生在校学习的过程包括课堂学习、实践学习、本科毕业设计等环节。作为国防科学技术大学(以下简称“我校”)信息工程专业本科生培养方案中重要的组成部分,遥感系列课程教学和专题毕业设计在信息工程专业本科学习过程中占据了重要的角色和相当的课时。遥感系列课程包括本科生公共选修课“军事遥感技术”、专业选修课“地理信息系统与遥感技术”、专业必修课“遥感原理”等。面向我校信息专业本科生,笔者所在的遥感信息处理教学科研团队每年设计遥感信息处理专题,包含若干具有科研任务性质的子课题。指导教师既是遥感系列课程教学主体,也是本科毕业设计指导主体,有充足的时间和经验在课堂教学和毕业设计指导中开展研究型教学探索。
课堂教学和本科毕业设计作为大学生本科学习生涯中重要的两个环节,开展研究型教学不仅是有益的探索,也是不断将遥感领域最新技术成果传授给学生,扩大学生知识层面和应用能力的重要途径。课堂教学可以将遥感领域研究趋势、研究成果、理论基础和处理方法传授给学生,奠定理论知识基础和初步的研究思维培养。毕业设计中,每一个课题作为科研任务布置给学生,使学生得到实践锻炼,将学习的知识转化为解决现实问题的工具,同时能够参与科研团队科研攻关的过程,互动探讨,体会研究过程的乐趣,最终培养科研兴趣,提高科研能力,推动学生素质全面发展。
一、课堂研究型教学探索
课堂教学在本科四年教育中承担着传授知识的重要作用,作为信息工程专业课程的重要组成部分,遥感系列课程需要在有限的课时内给学生传授足够的遥感学科的基础理论知识和初步应用技能。为了改变以往讲述式、填鸭式的课堂灌输教学,笔者所在教学科研团队一直在不懈努力地探索改革教育教学方法。研究型教学作为近年来比较成功的新型教学模式,成为教学研究的热点之一。[2-4]我们在如下方面开展了研究型教学的有益实践:首先,将最新的科研成果带入课堂教学,[5]拓展学生的视野和知识面,启发学生独立思考和实践;其次,在课堂教学中专门设计课时,由教师提出适合学生知识层次的研究型讨论课题,再将学生按照兴趣自愿组合成若干小组,在小组内开展资料查阅,课题探讨和交流;最后,经过一段时间的学习探讨,教师组织各小组分别就研究型课题的研究心得进行课堂交流或者书面交流,由教师对各小组的研究心得进行讲评和给分。
在上述实践中,有若干原则需要教师把握好:
1.题目难易适度
考虑到本科生学习专业知识的时间不多,专门知识和理论基础有待加强,过于“精”和“深”的题目会使学生觉得难度大和无从着手,从而产生畏难情绪,不利于研究型教学的开展。选择研究型教学内容时,我们考虑密切结合教材知识点,特别是需要学生掌握的重点内容,结合遥感领域最新成果,选择适当难度的题目引导学生开展。另一方面,学生尚不具备从事科研工作的经验,解决研究型题目的手段主要依托大学公共资源和互联网资源,查阅资料,分析现状,提出想法,有条件的可以进行简单的计算机仿真。例如介绍雷达图像军事目标判读解译时,我们引入美国的长曲棍球卫星及其拍摄的坦克目标的雷达影像,结合教材介绍的三种强散射结构,引导学生思考从雷达目标散射特性出发,探讨分析如何提高判读效率和准确性。
2.兴趣吸引
在授课过程中将科研成果引入课堂,将教员从事科研活动中获得的新方法、新技术、新成果、新灵感及时引入到教学中。例如,将SAR图像车辆目标自动识别、小型化复眼成像装备等科研成果结合教材内容,进行实例讲解,拉近学生与最新成果的距离,开拓学生思维,吸引学生注意力,提高从事科研工作的兴趣。
3.激励措施得当
研究型教学的开展,不仅要求教师开动思维,灵活牵引,也需要学生热情参与,适当发挥分数(学分)的指挥棒效应是有益的尝试。在学生本门课程最终成绩中,目前是研究型学习成绩占30%,考试成绩占70%,以后根据研究型教学探索的阶段性成果,考虑适当提高前者的比重。
二、本科毕业设计环节的研究型教学探索
随着高等教育改革的深入,毕业设计过程中的研究型教学探索也有不少创新,[6-8]主要是转换本科生的主体角色,由学生转化为科研人员,毕业设计课题转换为科研小任务,使本科毕业生能够主动参与团队科研活动,互动探讨,提高科研能力。“导师+研究生+本科生”的研究型本科毕业设计模式,已经成为共识。
1.课题设计与知识储备
信息工程专业本科生经过三年多的本科教育,基础知识和专业知识具有了一定的的基础。因而相对于课堂教学的研究型题目,毕业设计题目应当让学生在基础理论、基本技能、创新精神、科研方法、实践能力和团队协作等方面得到比较全面的综合训练,能够具备初步从事科研工作的能力。笔者所在的教学科研团队根据长期的科研工作经验和目前所从事的科研任务,每年设计一个遥感信息处理专题,每个教师设计2-4个子课题,这些题目处理该专题下的具体小的技术问题,涵盖遥感图像校正、去噪、配准、目标检测、目标识别等具体技术问题。题目及其主要工作内容下发给学生,学生可根据兴趣和自由选择题目和导师。导师提前与学生见面,了解学生的基本情况和学习特点,提供课题需要的部分资料,做好启动毕业设计工作的知识储备。
2.科研交流
在本科生进入课题后,导师应将其纳入所在科研团队,参与学术讨论、程序设计、文档撰写、阶段汇报等工作,使之成为科研攻关的一员。研究过程中,本科生可就毕业设计过程中的理论和技术问题,及时和导师、其他研究人员交流解决。
3.研究生的辅助作用
高校科研的主体是教师和研究生,因而研究生在本科毕业设计中的辅助指导作用不可或缺。高年级硕士研究生或者博士研究生已经受过较长时间的科研训练,比较熟悉课题,研究思路较为清晰,研究工作有进展,具备辅助指导的条件。毕业设计题目若与研究生本身研究课题和团队攻关课题相关,则更为有利。研究生也是从本科生成长起来,对于整个毕业设计和课题研究的过程更为熟悉,可以向本科生在更多细节问题上答疑解惑。
4.过程控制
良好的本科毕业设计离不开学校和导师对过程质量的监控。笔者所在院校从命题设计、学生选题、下达任务书、撰写开题报告、中期检查、论文撰写、毕业答辩等各流程环节进行了时间和质量上的规范。这就要求导师在毕业设计全过程密切跟踪学生的研究进度,及时交流,适时提供帮助克服困难。
三、结束语
研究型教学是系统性的工作,我们在遥感专业课程和本科毕业设计两个环节开展了研究型教学的探索。其中课堂研究型教学是引导学生接触科研活动,启发创新思维的起始,毕业设计则是研究型教学活动的重要实践环节。经过最近几年的探索,目前取得了一定的成效,未来将总结经验,开拓创新,更好地为遥感学科系列课程的建设和信息工程专业技术人才培养服务。
参考文献:
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[4]阿拉腾图雅,乌敦.《遥感导论》课程研究型教学的设计与实现[J].教育教学论坛,2012,(36).
[5]唐涛,李禹,赵凌君.“遥感技术”课堂教学方法改革初探[J].中国电力教育,2012,(Z2).
[6]薛光辉,吴淼,余镇危.研究型大学本科毕业设计教学模式的探索与实践[J].河北工程大学学报(社会科学版),2009,26(3).
关键词:环境工程概论;研究型教学;课题式教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)12-0125-02
研究型课程是学生在教师指导下,以身边及生活中获取的各种课题为学习载体,利用已有的专业知识开展主动性研究,在提出问题和解决问题的全过程中不断构建及完善专业知识体系、掌握研究方法,完成专业知识学习的过程[1,2]。研究型课程能够极大调动大学生主动参与学习的积极性。在研究型课程中,教师的作用不在于传授知识,而在于引导学生发现问题、思考问题和解决问题,而这些问题往往没有标准答案[3,4]。因此,研究型课程是一种强化学生主动学习的理念、策略和方法,侧重于学生主动探究的学习活动,是目前高校专业课程教学改革的重要方向。
目前在国内大多数高校中,对研究型课程的开设方式缺乏全面系统的认识,或者只进行了小范围的探讨,或者未开设。在此背景下,本文以桂林理工大学环境工程专业开设的《环境工程概论课》为例,提出了一套基于研究型课程理念的课程设计方案及学生能力培养方法。
一、课程改革目标分析
《环境工程概论》课程既是环境科学的一个分支,又是工程学的一个重要组成部分。在以往的教学体系中,该课程通常作为针对非环境工程专业学生开设的选修课程,主要介绍环境保护的基本理论、基本技术、环境现状,是当代大学生环境素质教育的基础课之一,使非环境专业学生能够对污水、废气、固体废弃物以及噪声等污染的治理方法和原理有所了解。近年来,随着《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020)》和《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》精神的深入贯彻[5],环境工程专业培养方案的调整,《环境工程概论》成为环境类专业新生学习的第一门必修专业基础课。
作为环境工程专业新生的入门课程,《环境工程概论》的教学效果直接影响到学生对后续专业课程的学习兴趣和学习效果。概论类课程的共同特点是涵盖内容多、知识更新速度快,基本内容既包含了水体污染、大气污染、固体废物污染、物理性污染的控制及治理原理与方法,也涵盖了环境监测与评价、环境规划管理等方面的有关内容,同时还介绍了环境领域最新研究成果和发展趋势,每一章节的内容就是一门独立的课程。由于课程内容多,知识点零散,传统的单个教师主讲的“灌入式”全讲课模式存在着较大的问题,不仅让授课老师上课吃力,浅显且泛泛的内容对学生也缺乏说服力,导致学生兴趣下降,课堂气氛不活跃。
对于刚入校的大学新生来说,他们对环境工程专业知识的理解还只局限在媒体报道的“雾霾”、“温室效应”、“富营养化”及各种污染事件上,迫切希望了解自己所选择的专业的具体方向及内容。在此情况下,为使学生明确学习目标和未来职业发展方向,找到自己的兴趣点,《环境工程概论》课程教学应通过宏观与微观相结合的方式,通过教师总体讲授,使学生对环境专业有总体认识。然后,学生在教师讲授的基础上,结合身边环境问题,成立课题小组,开展一些研究型课题的学习。这些研究型教学课题的开展,可以使学生在教师的指导下,通过查阅资料、社会实践调查等,对身边环境问题的发生根源、基本原理、解决措施等进行深入了解。这样,在完成课程任务的同时,既熟悉了环境工程专业的学习、研究方法,了解到环境工程专业在社会发展中的地位与作用,又激发了学生对环境工程专业的学习兴趣,建立起对我国环境保护事业的责任心,为今后专业课程的学习打下了坚实的基础。
二、环境工程概论研究型教学的具体实践
根据环境工程概论课程的培养目标、教学内容的要求,本课程的研究型教学由课题设计、课题实施、成果评价三部分组成。
(一)课题设计
课题设计是研究型教学的基础,是以课题为中心对学习内容进行的重新规划。根据学生人数,并考虑到学生的专业认知水平,结合桂林市在环境保护问题上取得的成果,将《环境工程概论》教学内容课题设计为以学生调查实践为主题。在课堂教学中,以学生通过调查发现的问题所作的汇报作为各章内容的开题,进而引出各章理论主题内容。然后,教师结合学生研究内容进行总体讲授、指导,使得课程生动、课堂气氛热烈,进而带动学生学习的兴趣。课题设计的具体内容包括:桂林市水污染状况调查、桂林市大气污染状况调查、桂林市固体废物状况调查、桂林市声环境以及桂林市的生态之城建设五个部分。
(二)课题实施
1.成立课题小组。课程第一堂课为导论课,由教师对目前的环境问题及环境工程研究方向等内容进行总体讲授,布置研究型课题并对课题进行说明。课后学生根据个人兴趣报名,教师根据“组间同质、组内异质、优势互补”的原则进行微调,保持各组同学水平相当,每组6名同学。
2.方案设计与实施。各小组成员首先根据课题题目,明确完成目标,讨论课题实施方案;然后进行组内分工,完成资料收集、查阅、现场调查、数据分析汇总、书面总结及口头汇报等工作。具体实施过程以课下业余时间完成为主,教师轮流跟组进行指导、答疑以及必要的理论知识补充,帮助学生解决在课题完成过程中遇到的问题。
经过分组讨论,各课题小组方案设计内容如下表1所示。
在完成过程中,数据信息来源主要包括图书馆的图书、期刊、统计年鉴、环境公报等纸质资料,图书馆的电子资源,如CNKI数据库等,以及环保局网站、环保局实时监测系统等网络数据资源。然后,再结合实地调查结果,完成课题的研究。
(三)课题成果评价
1.成果展示与评价。首先由组长作为代表对课题完成内容进行汇报,同时对课题完成过程中遇到的问题及解决方法进行介绍,课题组成员共同对其他小组的提问进行解答。根据汇报结果和答疑情况对课题成果进行评价,评价结果由三部分组成:组间评价、组内互评和教师评价。课题小组根据评价内容对课题内容进行进一步修改,并形成书面报告上交。
2.成绩评定。研究型教学课程的成绩评定方法采用形成性评价和总结性评价相结合的方式[6]。其中课程总成绩由学生个人的平时表现(包括课题表现、对小组课题项目的贡献)、所在课题小组成绩(要求3~4名环境工程专业老师对小组作品进行评定,取平均分)、期末考试成绩(闭卷考试)三部分组成。
三、总结与反思
在研究型教学过程中发现以下两点需要进一步完善。
1.完善学生在课题完成过程中的过程管理工作。小组成员应记录下课题完成过程中的日记与心得,不断总结课题完成过程中每个环节的安排是否合理,有无改进措施,如成员分工情况是否合理、时间安排是否得当等。
2.教师对课题完成过程的反思。如根据每个课题完成情况,评价课题设计是否合理、能否达到教学目标、研究开展过程中存在哪些问题,如何实现教学效果的最优化,以期在今后的研究型教学中不断完善。
参考文献:
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[4]赵洪.研究性教学与大学教学方法改革[J].高等教育研究,2006,27(2):71-75.
关键词: 高职机电专业毕业设计 质量提高方法 措施
毕业设计(论文)环节是高职院实现人才培养目标极为重要的综合性实践教学环节,是培养学生运用所学知识分析解决实际问题能力、增强学生专业工作能力、培养创新精神、进一步提高综合素质的有效教学手段。
近年来就业形势日益严峻、高等职业教育规模的扩张,毕业设计期间又恰逢学生寻找工作等诸多客观因素的影响,使得毕业设计出现了很多质量问题。具体表现在:(1)大部分学生对毕业设计不重视,不能处理好毕业设计、顶岗实习与就业的关系;(2)学生缺乏学术论文写作的基本素养,缺乏资料查阅、整理、分析、归纳、检索等获取信息的能力;(3)毕业设计过程流于形式,理论与实践脱节,有些学生仅仅依赖于教材、资料的理论知识拼凑论文,对于自己的设计没有通过实践验证,纸上谈兵多,实际动手少。最终创作的毕业论文很难有实际的应用价值。(4)成绩评定不能完全做到公正客观。学生论文抄袭原始资料现象严重,有些学生在最后答辩环节明显缺乏对所做内容的理解和把握。那么,如何改革毕业设计,提高毕业设计(论文)质量,达到高职教育人才培养目标的要求?我结合机电专业的毕业设计的探索与实践谈谈认识。
一、提前做好毕业设计准备工作
1.时间上的调整。指导老师提前在第四学期期末考试结束就与学生见面,布置题目,下达毕业设计任务。一方面使学生尽快了解课题的类型和方向,另一方面便于教师提前了解学生的情况,如专业学习情况、个人发展方向,等等,从而能够合理地安排设计任务。另外,安排学生利用暑假,对机械制图、计算机绘图、电路分析、单片机、电气控制与PLC、气压传动等毕业设计相关专业知识内容进行重新温习,并要求学生完成课题资料查询、研究方案的确立等工作,为第五学期毕业设计的顺利进行做好知识上的准备。第五学期第十一周起进入毕业综合实训环节,主要是毕业设计和赴企业进行顶岗实习,第十一周起有计划地在指导教师的指导下对毕业设计内容予以进一步完善,第五学期不进行答辩,待顶岗实习结束后,第六学期再回学校参加答辩。
2.指导教师充分准备,试做课题。在毕业设计过程中,指导教师准备得是否充分,将直接决定毕业设计质量的高低。教师除应认真准备毕业设计的课题和任务书外,还需对课题进行认真的试做。通过企业调研和分析,得到企业中机电应用产品研发和生产岗位典型工作过程,明确产品功能、准备技术器件资料、硬件设计、硬件制作、软件设计、软硬件联调、产品制作、产品测试。通过试做课题,教师能更好地把握课题的难度和工作量,科学地预测学生在毕业设计各个阶段可能出现的问题,从而能够根据学生的具体情况合理地分配设计任务。
3.毕业设计题目提前渗透至相关课程学习当中,为毕业设计的完成打下扎实的基础。毕业设计是一项综合性的实践环节,一个优秀的毕业设计离不开专业知识的支撑。因此,专业课程的学习尤为重要。在课程学习过程中将毕业设计课题渗透进课堂,让学生带着问题去学,这样可以激发学生学习的欲望,培养学生的创新能力。同时也为大三学生顺利地完成毕业设计打下扎实的基础。以“单片机应用技术”课程教学为例,本课程以智能运动小车作为教学内容载体,该教学载体以单片机作为控制核心,包括运动控制系统、显示系统、智能感应系统,等等。通过这一载体将单片机应用技术中的各种能力贯穿始终。由于智能运动小车的功能具有很强的扩展性,完全可以作为毕业设计的课题进行综合的设计和研究,因此在课程教学过程中要有意识地培养学生的设计意识和思路。
当然,在课程学习过程中,学生可以根据自己的专业兴趣在保证课程合格的前提下有侧重地加强某门课程或者某几门课程的学习,在此过程中专业老师可以了解学生的具体情况以便于今后毕业设计的分组和选题工作能有实效地开展。
二、立足实际,科学选题
1.以就业为导向,从实际出发,选择不同的课题。课题必须围绕专业人才培养目标,符合专业岗位能力要求,具有较高的应用性。目前,机电一体化专业就业岗位的需求有三个方向:机电一体化设备制造与维修、机床数控技术应用、自动机(线)的运行与维修。要按照不同的专业化方向,确定毕业设计课题,对于机电一体化设备制造与维修方向,课题方向重点应放在机械方面,加强钳工与电工电子训练;对于机床数控技术应用方向,应增强学生的车工实习及数控机床编程与操作能力;对于自动机(线)的运行与维修方向,应向电的方面适当偏移,加强电工及单片机与可编程控制器训练。我校机电一体化专业定向于自动生产线的运行与维修方向,在确定毕业设计课题时,结合制造业发展现状,选择那些围绕机电一体化进行产品开发或把微电子技术用于设计、制造、测试和研究等方面的题目,例如单片机控制系统设计、工业机器人系统分析、可编程控制器(PLC)技术及应用设计,等等。
2.毕业设计的选题要坚持理论与实践相结合的原则。课题的选定要结合目前专业的实际设备,立足实际,避免脱离实践的纯理论性的题目。我校机电一体化专业目前已经拥有较先进的PLC实训装置、气动实训装置、机电检测实训平台、单片机实训设备、自动生产线训练装置、机电一体化实训装置,等等。因此,毕业设计的选题应考虑到我们现有的实训设备,为学生毕业设计的实施提供良好的硬件环境。只有结合实际“真题实做”,才能培养出创新型、实用型人才。当然,在毕业设计期间已经开始顶岗实习的同学,可以结合生产岗位选择毕业设计题目。应鼓励学生结合岗位实践内容选择毕业设计(或论文)课题,但必须有企业专人指导并报学院批准。
3.通过各类技能大赛的锻炼和渗透,以学生兴趣为中心进行毕业设计选题,可以广泛发掘学生的创造力,选题更具有可行性。专业老师组织学生参加院内外的各类技能大赛,将技能竞赛与教学改革相结合。比如机器人大赛,结合单片机课程的学习,选择一个机器人项目,等等。我校目前已经成功举行了智能搬运机器人比赛,模拟了工业自动化过程中自动化物流系统实际工作过程。设计一个轮式或人形小型机器人,在比赛场地里移动,将不同颜色、形状或者材质的物体分类搬运到不同的对应位置。比赛的记分根据机器人将物体放置的位置精度和完成时间来决定。又如“自动线安装与调试”技能大赛,参赛队在规定时间内,根据任务书的要求,以现场操作“***自动生产线实训考核装置”的方式,完成自动生产线设备部分工作单元的机械安装和调整,气动回路的安装、连接和调整,电气控制电路的设计、安装和布线,传感器安装与调整,PLC编程,人机界面组态,电机驱动(含变频器及对应电机、伺服驱动器及伺服电机)参数设定,以及系统统调、运行等工作。我们通过大赛的锻炼,激发了学生的学习兴趣,开阔了学生视野,丰富了学生知识,提高了学生的综合素质与能力,培养了其团队意识与合作精神。参加技能大赛的同学,毕业设计的题目可选择大赛的某个方向展开设计,并撰写论文。通过技能大赛的锻炼和渗透,不仅可以提高学生的设计兴趣,而且能为毕业设计的顺利完成奠定扎实的专业基础。
三、加强过程指导和管理,严格考核制度
对毕业设计全过程实施质量监控是提高质量的保证。加强过程考核,量化毕业设计平时成绩的评定。表1为毕业设计(论文)总评成绩评定参考标准。总评成绩由指导教师考核成绩(40%)、作品(成果)鉴定成绩(20%)、论文评阅成绩(20%)、设计(论文)答辩成绩(20%)四大部分组成。指导老师考核成绩由指导老师评定,其余三项成绩由相应的评审组老师评定。
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实施周检查制度,要求学生每周以幻灯片形式进行汇报。汇报的主要内容是本周所做的主要工作、遇到的主要问题、问题的解决方法及心得体会等。汇报过程中,指导老师做好记录,填写《毕业设计指导工作记录本》,对毕业设计指导工作进行实时记载,学生汇报完毕后,指导教师综合各位学生的情况加以总结,并就学生所提出的问题加以解释与指导。周检查制度作为毕业设计平时成绩评定的重要依据。同时,学生随时写好《毕业设计日志》,内容与教师的《毕业设计指导工作记录本》相配套。这样,教师与学生交流紧密,双向监督,有利于加强毕业设计工作的全过程指导与管理。
毕业设计作品或成果可以是程序、实物、现象、方案等可以表现毕业课题成果的东西。让作品成为毕业设计的主要内容,并在总评成绩中占有一定比例。
对学生数集中的个别单位,因岗位需要无法回校参加答辩的由单位出具证明,学院安排老师到企业答辩。严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计。正确认识毕业设计的重要性将有利于保障和提高教学质量。
表1 毕业设计(论文)总评成绩评定参考标准
另外,毕业设计期间,指导老师要为学生进行资料查阅、文献检索、论文写作能力的培训,培养学生学术论文写作的基本素养。当然,在整个毕业设计指导过程中,要把学术道德教育和思想教育工作贯穿始终,加强学生的诚信教育,在处于即将走上工作岗位的过渡阶段,帮助学生树立良好的心态,促进毕业生克服不利情绪的同时顺利完成毕业设计。这种关心和指导可在每周进行检查时多与学生交流,也鼓励学生之间的交流。
四、尝试毕业设计与顶岗实习一体化改革方案
学生可选择到企业顶岗实习期间开展毕业设计,将毕业设计、顶岗实习有机结合。指导学生在顶岗实习的过程中,同时完成毕业设计(论文)。鼓励学生在顶岗实习期间,从事与专业对口的顶岗实习企业生产和技术领域相关的毕业课题设计。学生带着毕业设计的任务进行顶岗实习,不论是操作控制、质量检验还是装配、测试岗位,都能爱岗敬业,并随时记录,在生产实践中收集自己毕业设计所需的资料和数据。这样最终必然将以较高的质量完成顶岗实习和毕业设计。若能取得优异的成绩,则被企业接收,顺利就业。这样拓宽了就业渠道,增加了就业的机会。这种一体化的教学模式体现了工学结合、产学一体的职教模式。
当然,要想使这种一体化的教学模式取得良好的效果,校企双方应该共同指导、共同管理。每个学生都必须由校内专业教师和企业指导老师共同指导。校内老师可制定一个详细可行的计划和阶段性的目标,督查毕业设计的进展情况,指导论文写作的规范,并协助解决理论问题,定期与学生沟通,沟通方式可以多样化,比如:电话、QQ、Email,等等。企业指导老师负责从单位的实际出发,现场指导、规范操作、分析故障并解决问题。
五、结语
以上改革措施已在机电专业08级毕业生中进行了实践,经实践证明这些策略能充分调动学生的积极性和参与性,提高毕业设计质量。当然,如何提高高职毕业设计质量,是牵涉多个因素的综合课题,需要我们不断实践、不断总结,完善质量控制措施,使毕业设计教学真正成为培养学生创新精神、职业素质和综合实践能力的重要途径。
参考文献:
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