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關鍵詞:光電信息;教學實踐;創新能力;教育教學模式
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)17-0237-02
一、工程實踐教學模式現狀分析
光電信息技術是光學工程、激光、光電檢測、光電子學、信息光學、信號處理、電子學、通信和計算機技術互相滲透而形成的一門高新技術學科,是實踐性很強的學科領域。加強教學的實踐環節、強調工程設計的基本能力訓練、引領學生的創新傾向是培養光電人才的關鍵。以設計為導向的實踐環節在專業課程教學中必不可少,而且起著相當重要的作用。1989年,麻省理工學院提出了“回歸工程”新觀念,很快就得到了包括世界大學的普遍認同。回歸工程主要指將普通工科高校的一切工作回到以技術創新為中心的素質教育。與國外大學相比,目前我國工程類專業的培養模式和課程設置體系存在諸多缺陷,突出表現在學生工程訓練不足、學生學習被動等方面,對實踐課程的認知和重視程度欠缺,而且普遍缺乏校內和校外實習基地。因此,學校教育與行業、企業對人才的需求脫節。為了改變這一現狀,實現先進的教育理念,培養具有廣闊視野和學科前瞻性的創造型人才,以設計為導向的實踐教學在國內的專業課程教學越來越得到廣泛重視。清華大學和浙江大學分別于1996年和1998年開展了大學生科研訓練計劃,之后,已有多所大學把培養創新型人才作為重要舉措。就深圳大學而言,近兩年來我校和學院每年均有大量經費投入,每年均有創新項目和各類設計項目立項,給一部分學生創造了進一步參與訓練的機會,這對于本科生較早進入研究和設計領域,鍛煉自己的實踐能力、團隊合作能力與創造能力具有不可或缺的作用。
二、關于光電信息技術教學模式的初步設想
光電信息技術是光電信息工程專業本科生需要掌握的基本專業技術,光電信息工程專業目前開設內容以工程光學、光電子技術、激光原理、光電檢測、成像與顯示技術等課程作為核心點構成光電信息工程的專業知識體系。大學一、二年級學生,尤其是一年級學生,在思想上和發展方向上,正處于一個轉變期,這個階段的學生開始獨立的生活和學習,急需盡快適應大學學習生活,確立能實現自身價值的目標,找到適合自己的學習方法和生活方式。按照他們所接觸和感興趣的事物的不同,學生的關注點和發展方向開始出現向多方向分化的趨勢。而通常專業教學計劃中大學二、三年級仍然以公共基礎課和專業基礎為主,這些課程是最佳知識結構的重要基石。但是,這些課程一時還不能夠體現社會的實際需要和專業知識的特色。為了在這一轉型時期使學生把基礎課與專業課銜接好,盡快明確專業技術的學習目標,激發學習動力和興趣,對光電信息技術有基本的認識,產生學習的興趣和自信心,激發學生自主學習的熱情,并指導學生今后在專業上的發展,我們結合課程教學適時開展以設計為導向的光電信息技術科研訓練。主要是引導學生了解專業技術的特點,建立對工程和科技的認知,了解專業領域研究的一些技術手段,研究方法和儀器設備,增加學生的感性認識,以期提高學生的綜合素質和實踐能力。具體做法是,教師結合自身的科研和研究體會,讓學生們真切的感受到實際的創新過程,實現科研成果盡早進課堂。通過以設計為導向的教學實踐,使同學們學會將知識融會貫通,提升創新思維,活躍學習氛圍,增加學習興趣,啟發和發現學生的非常規思維,萌發創新的念頭。為了適應本科生的能力和認知程度,把科研項目中一些與專業基礎課程內容的聯系提取出來,向學生提出問題,引領學生思考。如果學生能夠提出一些合理方案和新想法,都可以作為創新的思路加以培養,并可以讓學生帶著問題進入專業課學習。由于本項目參與的學生年級低,所以要引導學生逐步認識科學實踐的過程和基本素質要求,其次體現在對設計、實驗方法的指導。通過引導、啟發學生,多指方向、辦法,少給答案,讓學生主動進行多方面的學習,積極思考,綜合分析。
三、以設計為導向的教學模式探索與實踐
實踐教學中,圍繞超快光電信號的探測分析為主題,以QUANTELYAG皮秒激光器為信號源,選取學生熟悉的CCD攝像機圖像信息技術為背景,通過講解、實驗、制作、科技寫作和展示等五個需要學生動腦思維,動手制作的教學環節,從思想、興趣和學習方法等各個方面對學生加以引導和教育,鼓勵學生認真學好第一階段的課程,掌握必要的知識。主要包括以下幾個方面。
1.選擇所要了解和研究的光電信息探測分析技術專題。學生獨立完成科技創新活動的第一步就是選題,這要求學生具備初步的專業常識,并要掌握一定的實際工作方法和手段,綜合運用自身的智力和能力。
2.相關文獻檢索和綜述。在教師指導下,學生通過檢索閱讀有關的文獻資料,學習和補充與選題相關的理論知識和技術,在閱讀文獻的基礎之上了解在所選題目領域中的科技動態及發展現狀。在這一環節中,學生應能學習到文獻檢索方法、歸納判斷能力和靈活運用知識的能力。
3.方案對比、論證和確定。學生首先要清楚光電檢測方案的基本思想,提出幾個檢測備選方案,然后通過對比,對選題的可行性、可實現性以及選題的實際意義進行論述。學生經過在學習中討論,能夠增長知識,提高自學能力。在選定題目后,指導教師重點指導學生經過分類、甄別、遴選查閱檢索與光電信息技術研究課題相關的文獻資料,初步提出一些自己的研究設想。
4.設計、計算及仿真。在本環節中,學生按照教師的指導和講授,對光電探測器件的各種參數進行必要的計算或仿真,將設計方案落實到實際可用的具體成果。
5.實驗。教師幫助學生進行理論模擬和實驗,但注意充分發揮學生的創造性和主觀能動性。依據實驗框圖、光路圖和軟件流程圖,學生自己動手,完成一系列的原始試驗和原理演示驗證實驗。在實驗過程中,體會學習知識點,發現問題,記錄工作的過程和實驗數據,并對實驗結果進行分析和判斷。并對結果進行分析處理,運用分析、比較、歸納等思維方法,從而得出具有意義的研究結論。
關鍵詞:實踐教學;實踐能力;傳統教學;新型教學
中圖分類號:G623 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)08(b)-0000-00
Study of undergraduate practical teachingsystem
Lin Chen1, Ying Lyu1,2, Hongzhi Jia1 and Boqing Xu1
1. School of Optical-Electrical and
Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, 516 Jungong
Road, Shanghai 200093, People’s Republic of China
2. ESIGELEC, Rouen, France, 2015
AbstractPractice teaching method is an effective way to consolidate the theoretical knowledge deepen understanding of the theory knowledge,it’s an important part of cultivating high-quality engineers with a sense of innovation. It’s an important platform to improve students’ abilities of scientific methods’ usage and practical skills. It helps students form a positive attitude towards science. From the view of ElectronicsInformation Engineering, this article analyzes some disadvantages of traditional teaching method, puts forward a brand new teaching method that consists of three points which are “Put internship as a part of curriculum”, “Experimental teaching in each courses”,“Encourage designing experiments and series experiments ” which improves students’practical skills effectively.
Key word:practical teaching; practical ability;traditional teaching; new teaching
1.引言
電子信息工程目前在眾多領域得到廣泛應用,是一門應用計算機等現代化技術進行電子信息控制和信息處理的學科,主要研究信息的獲取與處理,電子設備與信息系統的設計、開發、應用和集成。電子信息工程已經涵蓋了社會的諸多方面。電子信息工程專業是集現代電子技術、信息技術、通信技術于一體的專業。
法國ESIGELEC擁有1900人(員工、學生與教授)。五個部門包括:信息技術、電信和電子、電氣工程與能源、嵌入式系統、人文,語言和管理以及八個自動化實驗室。16個雙學位課程。在40多個國家和地區的90份與大學或工程學校的協議進行了簽署:包括歐洲國家,中東國家,非洲國家,北美國家南美洲國家和亞洲國家。學生總人數:工程計劃占34%的是國際學生其中包括30名交流學生。3000個公司與ESIGELEC建立網絡關系,其中有350個法國境外公司(他們可以提供境外實習機會)。有大部分相關課程在IRSEEM實驗室完成,為更多的學生提供了實踐的平臺。
接下來,本文就電子信息工程專業的教學作為例子,深究法國魯昂高等工程師學院是如何針對學生所學的知識從而提高他們的實踐能力和創新能力。學校課程安排突出表現了較強的理論性與工程性、實踐性,著重培養學生分析問題和解決問題的能力,切實提高動手的實踐能力,為經后從事電子開發,嵌入式工程設計,電路設計以及軟件開發等綜合性研發的工作打下堅實的基礎[1]。
2.傳統實踐教學中存在的問題
與國外理論結合實踐的教育理念相比,傳統教學過程中存在的問題主要表現如下:
2.1 課堂氣氛不夠活躍
當前,我國的大學課堂教學很大程度上還是沿襲中學的填鴨式教學方式,即老師教,學生就被動學和接受,學生缺乏相應的主觀能動性,并不能將所學知識做到真正的融合貫通。
2.2 理論與實踐的比重不合理
由于資源的限制,我國的教學主要以上課為主,實驗為輔,學生剛剛開始動手,實驗課就結束了,而且除了在實驗課程時間可以進入實驗室,其他時間學生不被允許進入實驗室復習。追其原因,是因為實驗室有限,電路板有限,學校無法保證資源的合理分配。由于已完成焊接的電路板價格普遍比較昂貴,學生沒有經濟能力和沒有實驗任務的壓力下,無法保證自覺購買電路板進行長期性的實驗[2-3]。
2.3 學生眾多
國內的課堂,假設班級有50位同學,老師講課的時候,如果同學有問題,老師不太可能在上課時間解決這個問題,而是在課間時找老師詢問進行解答,原因是學生不太會在老師講課的時候打斷老師,進行詢問。一方面原因是由于考慮到班里同學太多了,耽誤其他同學;另一方面原因是考慮到老師的講課效率,妨礙老師的授課進度。
2.4 筆試成績比重大
中國的課堂,期末筆試一向占有很高的比重,很多同學在上課時睡覺,卻在期末中仍然可以考出好成績。這是為什么呢?因為作為考試的基礎是用書本中的知識,學生只需要認真記憶書本上的知識即可。但讓人遺憾的是,這種記憶是短暫的,根本沒有通過實踐來加深印象的過程和途徑。最后導致學生什么都不記得,掌握知識的程度并不全面。
3. 國外可借鑒的實踐教學方法
3.1大四上學期企業實習
在國內教學中是很多老師不允許的。但是在國外的教學中,工程師學院要求學生在每個暑假進行兩個月的實習,而大四上半學期進行四個到六個月的實習,算作課標的一部分。這樣切身體會作為一個工程師,到工作環境中應該具備如何的工作狀態,讓他們在實習結束之后對自己未來的工作有更加切實清晰的方向安排。
學生自己尋找實習的過程中,可以參加學校組織的招聘會或者網上投簡歷,有很大的選擇空間。工程師學院的前兩年可以選擇做與專業相關性不大的暑假實習;之后強制性在暑期做與本專業相關的實習;最后一年上學期實習為4到6個月,最后要以實習報告進行期末答辯。在實習期間,學校實習輔導導師會到公司進行考察,跟公司的公司實習導師 (mentor)了解實習情況。
校園中的學習和工作有一定的脫節,所以要靠實習來充分理解掌握所學知識。從這個角度來講,實習不僅僅是一個橋梁,更是讓學生提早適應社會的關鍵性一步。實習結束后,運用實習報告在學校進行畢業答辯。這有很好的意義。因為公司招聘實習生,一般來講是讓實習生做整個團隊一年或者兩年之后將要做的事情。例如在開發團隊不確定電路板能否在一個新的軟件環境下運行,公司團隊會讓實習生用半年的時間來探究。對公司而言,當團隊進行到這一模塊的時候,就會有可參照的資料(實習生論文),同時也可以知道一些已經出現的問題,幫助整個團隊節約了時間和成本。
對于實習生而言,在工作中得到充分的歷練,熟練了學校所學知識,了解了一個公司的工作情況,同時完成了屬于自己的小項目。對于學校而言,提高了學生的綜合能力。在實習報告中通常會介紹大量新的產品和新的軟件環境,學校可以根據學生在實習期間探究的項目,更加有針對性的培養學生的知識與實踐結合掌握的能力。
3.2每門課都開設實驗
3.2.1理論聯系實踐
以電子信息工程專業課程中Labview為例,學生上課是在實驗室,老師先使用PPT進行講解Labview的用途,如何打開界面和每個模塊的作用等等。然后在兩個小時中同學必須完成實驗一的前提下,有步驟教學生如何進行操作。通過這一環節,學生基本了解如何使用Labview環境中的器件和程序的功能。接下來完成練習一,這個練習沒有任何實驗指導,只有題目要求,完全需要學生自己思考設計電路圖。在實驗課過程中,學生可以隨意問老師問題。無論是實驗步驟,還是調試問題,老師都很熱心的幫助同學解答。由于課堂氣氛異?;钴S,很多同學都有各種各樣的問題。四個小時后,絕大部分同學已經熟練掌握了幾個器件的使用。并且在兩周之后,部分同學已經可以自己編寫計算器的程序。
3.2.2 小組形式實驗教學
在國外的課堂中,小組活動是十分普遍的。一般由兩到三個人一組,比如在C語言的課程中,每個小組分配一塊電路板進行實驗。這樣做的目的,一方面讓學生不同的思路進行碰撞,互相學習;另一方面,也提高了學生之間的團隊合作能力。因為今后我們在科研工作中,團隊成員相互信任,協調合作,能事半功倍,加快研發效率,才能創造科研奇跡。
3.2.3合理規劃成績評定
在課程實驗設置中,基本上考試成績只占總成績的百分之五十到百分之六十。實驗課程占百分之三十到四十,出勤率占百分之十。基于這樣的考核比例,學生在平時非常重視實驗課,甚至在課后也會花時間和精力進行復習和研究。
3.3鼓勵設計性實驗及系列實驗
在法國魯昂高等工程師學院里,IRSEEM實驗室為公司提供技術,如:電子產品,自動化系統,數據處理,微處理器等。同時為學生或畢業生提供國家的最先進的技術進行項目研發,鼓勵他們創新,并且為企業創造收益。因此在學期結束大程序設計時,同學們就利用由公司提供的電路板和資料進行綜合的設計性實驗。課程要求用到給定的電路板,進行自我設計,語言編程,實現一定的功能。這不僅考驗了學生的動手實踐能力,更加考驗其創新能力和團隊合作能力。通過這樣綜合性的設計性實驗,讓學生將所學知識融會貫通,發揮長處的同時,又能激發學生興趣,完成他們的一個小作品[4-7]。
4.結論
學生畢業后基本都是到企業單位工作,很少有學生選擇讀博士搞學術研究。因此實踐變成是教學的重要的一個環節。電子信息工程主要面向已經掌握基礎的電路知識和電子知識的同學們,所以一定是學習和實踐相結合,是學以致用的。通過老師的講解和自己的動手實驗,就成了對所學有更深入的理解的目的。由于學校IRSEEM實驗室有長期與公司合作的項目,所以可以讓有興趣參與的同學有更加實際的操作和體會,為培養更強的動手能力的學生奠定了良好的基礎。
學校要培養的是有創新性和實踐性強的電子工程師們,而不是一味談論書本知識的“呆子學生”。只有切實提高自身的動手能力和創新能力,使得讓學生在工作中學以致用,在學生時代過去之后便開始的職業生涯,才能走得更加自信,更加順暢。
參考文獻
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[2]陳麟, 汪丹妮, 張蕾, 等. 從《微波與天線》課程看本科生科學素質的培養[J]. Advances in education research. Volume 64. pp. 120-123. 2014.
[3]Lin Chen, Zhaoxiang Cheng, Yiming Zhu. Exploration of the training of undergraduate innovation ability of information engineering. Advances in education sciences. Volume 1. pp.216-219. 2013.
[4]L. Chen, Z. Q. Cao, F. Ou, H. G. Li, Q. S. Shen and H. C. Qiao, Observation of large positive and negative lateralshifts of a reflected beam from symmetricalmetal-cladding waveguides, Opt. Lett,vol. 32, pp. 1432-1434, 2007.
[5] L. Chen, Y. M. Zhu, X. F. Zang, B. Cai, Z. Li, L. Xie and S. L. Zhuang, Mode splitting transmission effect of surface waveexcitation through a metal hole array, Light Sci. App,vol. 2, pp. e60, 2013.
與傳統的教學模式不同,一門慕課不再僅僅是一個班幾十個學生,而可以是幾百上千甚至可以多達上萬人。這種大規模開放式的教學模式必將對傳統的教學模式產生巨大的沖擊。慕課模式的啟動必將引發教育方式和教育理念的重大變革?!都す庠怼纷鳛楣庑畔⒓肮怆娮蛹夹g專業的一門專業課,也必將受到一定的影響。這是一個機遇,也是一個挑戰。本文將探討在信息化時代慕課浪潮中,如何充分利用慕課這個新型教學模式的優勢,結合《激光原理》課程的實際特點,促進《激光原理》的課程教學改革。
2引入慕課資源,促進課堂教學改革
《激光原理》屬于光電子類專業的一門重要專業課程。由于課程的針對性較強,相對于其他的公共基礎課而言每個學校擔任《激光原理》課程的教師為數不多。目前,《激光原理》課程教學內容多以教材為主,再加以教師教案和收集的各種資料,導致《激光原理》課程信息量少,形式也比較單一。當今我國光電產業迅猛發展,而激光是整個光電產業的靈魂,所以,讓廣大光電產業從業人員掌握和了解一定的激光原理知識是非常必要的。實際上,光電產業作為一個新興戰略產業,許多的從業人員并未受到過系統的光電子理論教育,因而,引入慕課,不僅可以讓在校的光電專業學生受惠,而且可以惠及社會上眾多非“科班”出身的光電產業從業人員。慕課突破了個別教師的界限,可以是一所大學,多所大學,其他社會機構,甚至是更多個人直接上傳視頻、文本、音頻來參與教育內容并在全球分享[2]。這樣一來,慕課進入課堂,使得教學模式多樣化,教學內容多元化和海量化,每位學生都可以隨時隨地地從慕課平臺中去獲取更多自己所需要的學習資源。《激光原理》課程理論性強,其中涉及到較多的復雜抽象的物理概念。在實際的教學過程中學生不易理解,僅僅依靠課堂教學很難達到預計的教學效果。這就需要改變傳統的教學模式,制作一些短小精悍的微視頻課件來實現慕課教學。慕課的主要載體就是十分鐘左右的微視頻,我們可以為每一個晦澀難懂的物理概念制作一個微視頻,并加以多媒體動畫講解[3]。每一個微視頻的時間不長,這樣可以集中學生的注意力,同時動畫講解可以提高學生學習《激光原理》的興趣,更大程度上提高學生自主學習的能力。另外,在慕課模式下,《激光原理》課程的考核方式也可以采用除傳統的試卷考試之外的更為靈活的方式進行。在整個《激光原理》課程的學習過程中,由于有了慕課這種方便、快捷的學習方式,學生可以隨時對自己感興趣的內容進行學習,所以,在學習過程中更能激發學生的主觀能動性。那么,在這種情況下,教師也可以根據所教授的內容和學生自身的特點對學生進行引導并提出一些跟課程相關的問題,叫學生自行尋找解決問題的方案。據此,教師可以判斷學生對課程的掌握程度和學生解決問題的能力,從而給出課程的考核分數。這樣的考核方式,也是激勵學生不斷學習的一種手段,在每次任務的完成和討論過程中既可以調動學生的積極性又可以增進師生互動,同時每次任務完成后可以及時的幫助學生了解自己對知識點的掌握效果。
3利用慕課平臺,建立虛擬實驗室
在大多數《激光原理》的實際教學過程中,多以理論教學為主,雖然在教學中輔以多媒體教學手段,但是教學效果不是很明顯,比如在講解諧振腔的損耗對激光器的影響的過程中,由于教學手段限制,很難讓同學們從抽象的理論中解脫出來。那么如何讓學生真切體會到諧振腔損耗對激光器的重要性?這是我們在《激光原理》教學中一直關注的問題。顯然,我們必須改變傳統的以理論教學為主的教學方法。這樣就要求理論教學內容緊跟實驗教學,但是由于目前激光實驗設備昂貴,針對性強,甚至有些大型精密儀器往往無力購買,這必然導致實驗教學的缺失。另外,實驗課教師面對學生講解實驗的時候,由于一個班人數較多,受到視角的限制,不可能所有的學生都能完整清楚的看到每一個操作細節。尤其是大型貴重的儀器受到經費的限制,臺數少,上課學生多的時候不是所有的學生都有實際操作的可能,甚至有時候很多的精密儀器都是作為演示實驗只有教師操作,學生只能在一旁觀看。利用慕課資源,建設虛擬實驗室可以在很大程度上解決激光原理實驗的問題。在教學手段上,可以利用LASCAD等激光器設計專用仿真軟件建立虛擬實驗室,演示激光的產生和激光束的傳播規律,以提高教學效果。虛擬實驗室可以大大減少設備資金的投入和各種實驗耗材的開銷,還可以使得每位學生都有親自操作的機會,可以使得學生更大程度上加深對深奧的概念理解。由于慕課建立在網絡平臺,課后只要學生有興趣就可以繼續在虛擬實驗室進行操作,方便學生利用零散時間來進行學習,如果有不熟練或有疑問的地方可以反復多次的實踐直至理解為止,這在傳統的實驗課堂上是幾乎不可能的。在慕課條件下建立虛擬實驗室可以在教學內容上,加大綜合性、設計性實驗課題的比重,體現理工科課程的特點。精選一部分實驗內容制定微型的基礎實驗用來完成一些驗證性實驗,例如模擬激光器和激光束的相關特性,加深學生對《激光原理》的感性認識。同時可以再加設一部分激光原理的課程設計的題目,啟發他們做一些新型的科學研究,滿足學生的高層次需求。比如,利用虛擬實驗室結合matlab編程等軟件設計,鼓勵學生開展激光器有源光學諧振腔設計等工作,開展高斯光束聚焦特性和中紅外激光器設計等專題活動。同時可以借鑒國外的教學模式,各種課程設計的實驗報告采用論文形式,培養學生的科學素養,提高學生撰寫專業論文的能力,為今后的畢業設計、畢業論文以及科技論文打下堅實的基礎。我校2014年獲批湖北省光電信息技術虛擬仿真實驗教學中心,以該項目為依托,我們已經著手建立激光原理虛擬實驗室。
4慕課可以增進師生交流與溝通
傳統的教學方式以課堂為中心,教師主導著課堂教學。而課堂教學則以灌輸理論知識為主,教師講解過程中學生處于被動接受的地位,師生間互動較少。受到多方面因素的影響,目前大部分學校的《激光原理》教學,教師在課堂上往往只根據教材的安排,按部就班照本宣科教授書本非常狹窄的理論知識,而不注意這門課程在生產實際中的應用以及這個行業當前發展的狀況。另一方面,在現有的教育體制下,高校教師更多的關注自己的科研,而缺乏在教學方面創新的動力,僅把知識的灌輸作為主要的教學目標,學生在學習過程中得不到有效的指導和監督[4]。然而教學的主要目的并不是為了培養學生的應試能力,而是為了訓練學生的自主學習能力使其更能適應社會化發展。慕課利用當代先進的信息技術,使得全人類能夠共享優質教育資源。慕課所提供的方便和快捷保障了學生的學習自[5]。與傳統的教學方式不同的是,慕課的內容匯聚了大量的優質資源,學生可以通過網絡觀看各種《激光原理》的微視頻,也可以根據自身的情況來制定學習目標,組建學習內容。學生可以觀看本校、外校甚至是國外教師教授《激光原理》的教學視頻并操作各種虛擬實驗室。學生可以利用慕課平臺與更多的教師和同學交流互動,分享各式各樣的學習資源,甚至于可以組建網絡討論小組和興趣小組,互相討論自己感興趣的課題,分享筆記,點評課程。在慕課模式下,教師和學生的角色都會有所轉變甚至于可以互換。慕課對教師提出了前所未有的挑戰,學生可以根據所需要的學習內容自行選擇上課教師,這樣對教師的教學水平、教學風格提出了更高的要求。學生也可以根據自己對某個知識點的理解制作微視頻上傳到慕課平臺,教師也可以通過學生的講解視頻來了解學生的思維方式和理解程度。有些學生通過參考文獻、虛擬實驗或是各種社會實踐來提出自己對《激光原理》課程中各種見解,這些都是教師在傳統教學中所無法得知的。可以想象在慕課環境下,沒有學生會選擇教學模式古板、教學質量差的教學視頻來觀看,這樣很多照本宣科、本本主義的教師將會消失,同時也對學生的自律性提出了更高的要求,是被動的學習轉變為自主的學習模式。所以,在慕課模式下,教師教學生學的傳統師生關系將會發生很大的改變。教師在教學過程中將會有更多的機會從學生處獲益,“教學相長”將會在慕課模式得到更加完美的詮釋。
5慕課模式下校企合作,了解更多的科技動態
激光原理是一門實踐性很強的課程。教學中需要學生多動手、多思考,在實驗中理解和應用課堂教學中學到的理論知識等。受限于激光器的構造特性,一般理論課堂難以進行實驗演示,即便演示,效果也不好。此外,在教材上,由于光電子技術的快速發展,新型光子器件和新的激光技術不斷涌現,導致教材的先進性有所欠缺,比如激光短脈沖技術一般教材都只介紹傳統的調Q,鎖模技術,而應用在高功率超短激光脈沖產生的啁啾放大技術卻很少涉及。這種教學模式與教學部提出的“應用型普通本科學?!笔窍噙`背的,大學從來不是“象牙塔”,不只是單純的要求學生參加應試教育的考試,而是要培養提高學生的綜合能力包括自主學習的能力、發現問題解決問題的能力和工程應用能力等。但是,綜合能力的培養與提高不是一朝一夕的事情,它貫穿于從學校到社會甚至整個人生。這就要求我們的大學課堂與企業的要求緊密的鏈接起來,可以根據企業合作要求搭建慕課平臺,企業可以根據他們對激光工藝的要求和大學院校共同開發慕課平臺,聘請企業工程師和一些有經驗的工人加入慕課的開發和制作[6]。根據企業要求制作的慕課,學生不僅可以學習理論知識,還可以學習到實踐技能。在所有完成慕課的學生中,企業可以根據完成情況擇優錄取,免去一部分招聘和培訓的成本,學生通過慕課的訓練也能很好地適應企業的工作,真正獲得雙贏的效果。由于《激光原理》課程專業性強,大多受到資金的限制,每個學校對《激光原理》課程的投入不會太大,難以添置高端儀器,而慕課是綜合各個院校及企業的各種教學資源,這樣實驗儀器設備要更為齊全,通過慕課可以了解到一些沒法見到的大型高科技儀器設備,熟悉儀器的用途、操作原理以及使用方法等。利用慕課模式,引進企業的研發機構,這樣可以綜合利用社會資源。在《激光原理》慕課建設內容中,可以以企業產品市場銷售走勢對教學重點進行適當的調整,以適應企業的需求[7]。從這個角度來講,這也可以激發學生學習《激光原理》的興趣,開拓知識面,開發其潛在的創造能力,通過這種課內外科技活動結合的教學形式,了解高科技知識,達到在本科階段參與科研的目的。這既為學生的進一步深造奠定了堅實的理論和實踐基礎,也實現了學校人才培養和企業需求的無縫對接。所以,在慕課模式下實現校企合作,對學生、學校和企業都是有好處的,是一舉三得的事情。
6結論
《中國電力教育》:我們注意到在2013年教育部公布的《2013-2017年高等學校教學指導委員會委員名單》中,成立了“電氣類專業教學指導委員會”,而在此之前電氣工程學科是以“電子信息與電氣學科教學指導委員會”下設的分委會存在的。能否請您介紹一下這一調整的背景?
王澤忠:各專業類教學指導委員會,作為教育部聘請并領導的專家組織,有著明確的工作任務,那就是:組織和開展本科教學領域的理論與實踐研究;就高等學校的學科專業建設、教材建設、教學實驗室建設和教學改革等工作向教育部提出咨詢意見和建議;制訂專業規范或教學質量標準;承擔有關本科教學評估以及本科專業設置的咨詢工作;組織教師培訓、學術研討和信息交流等工作;承擔教育部委托的其他任務。
在前兩屆的高等學校教學指導委員會中,電氣工程及其自動化與自動化、電子科學與技術、電子信息科學與工程、光電信息科學與工程和電子電氣基礎課程等6個教學指導分委會設在“電子信息與電氣學科教學指導委員會”下。2012年,為貫徹落實教育規劃綱要提出的要適應國家和區域經濟社會發展需要,建立動態調整機制,不斷優化學科專業結構的要求,教育部對1998年印發的普通高等學校本科專業目錄和1999年印發的專業設置規定進行了修訂,形成了新的《普通高等學校本科專業目錄(2012年)》和《普通高等學校本科專業設置管理規定》。新目錄的學科門類由原來的11個增至12個;專業類由原來的73個增至92個。其中“電氣信息類”做了重新的劃分,劃分成了電氣類、電子信息類、自動化類、計算機類4個一級學科。電氣類下設電氣工程及其自動化專業。除了一級學科劃分的更細,原有的很多相近或相關專業也進行了合并或調整。如新分出的電氣類下的“電氣工程及其自動化”專業由原先的“電氣工程及其自動化、電氣工程與自動化、電氣信息工程、電力工程與管理、電氣技術教育、電機電器智能化”幾個專業合并而來。新目錄分為基本專業(352種)和特設專業(154種),并確定了62種專業為國家控制布點專業。順應新目錄的調整,在2013-2017年的新一屆高等學校教學指導委員會中,設立了“電氣類專業教學指導委員會”,旨在進一步發揮教學指導委員會和專家委員們在人才培養、教育教學改革和教學質量保障體系建設等方面的研究、咨詢、評價和指導作用,促進電氣類教育工作內涵發展,提高人才培養質量。
《中國電力教育》:新成立的電氣類專業教學指導委員會工作重點有哪些呢?
王澤忠:根據教育部的指示,高等學校教學指導委員會的主要任務是“四個著力”,即著力推動教育理念轉變,確立科學的人才培養質量觀;著力研究制定國家標準,推動建立本科人才培養質量標準體系;著力研究改革人才培養模式的重大理論和實際問題,探索人才培養新模式;著力提高教師教學能力,推動建設優秀師資隊伍。那么,新一屆的電氣類專業教學指導委員會也將圍繞這4個方面重點展開工作:
第一,將利用多種形式推動各高校樹立科學的人才培養質量觀。首先,強化以人才培養為中心的理念,把人才培養質量作為衡量辦學水平的最主要標準;其次,強化以適應社會需要為檢驗標準的理論,把社會評價作為衡量人才培養質量的重要指標;第三,強化以學生為本的理念,把一切為了學生健康成長作為教育工作的首要追求;第四,強化以學生評價為先的理念,把學生評價作為衡量教育教學質量的重要依據。
第二,將推動建立具有中國特色、世界水平的本科人才培養質量標準體系。把促進人的全面發展和適應社會需要作為衡量人才培養水平的根本標準;認真聽取相關部門、科研院所、行業企業的意見和建議;分步實施國標、行標、校標,初步形成適應大眾化階段,具有中國特色、世界水平的本科人才培養質量標準體系。
第三,積極探索科學基礎、思想品德、實踐能力和人文素養融合發展的人才培養新模式。加強專業建設研究;完善高校與有關部門、科研院所、行業企業聯合培養人才機制研究;強化實踐教學研究。
第四,推動建設一支師德高尚、業務精湛、結構合理、充滿活力的師資隊伍。加強教師教學能力發展過程中重大理論和實際問題的研究,為高質量建立教師教學發展中心提供理論支撐和實踐指導;配合教育部門組織開展本學科專業任課教師培訓,提高他們的師德水平和教學能力;積極開展教學交流研討活動,促進教師更新教育理念,改進教學方法和手段;建立專業類教學資源共享平臺。
《中國電力教育》:剛才您談到“推動建立具有中國特色、世界水平的本科人才培養質量標準體系”將是新一屆教指委的一項重點工作。據了解,2013年教指委就已著手開始制定新的《電氣類專業教學質量國家標準》,目前這個標準的編制情況如何?能否就標準中的一些核心內容做一介紹?
王澤忠:目前《電氣類專業教學質量國家標準》(草稿)的編制工作剛剛完成,《標準》起草過程中參照并吸收了之前的專業規范、學科發展戰略的精華,并在此基礎上進行了更為深入、全面細致地研究與完善?,F在這一《標準》正在征求意見階段,我們將廣泛征求專家及社會各方的意見,并認真將各位專家反饋意見進行總結,進一步修改完善。2014年年底在上報教育部并經審定后,最終該標準將成為我國高校電氣類設置本科專業、指導專業建設、評價專業教學質量的依據。本標準適用的專業范圍包括電氣工程及其自動化和3個特設專業:智能電網信息工程、光源與照明、電氣工程與智能控制。
在《標準》中提出電氣類專業的培養目標:能夠從事與電氣工程有關的規劃設計、設備制造、廠網建設、系統調試、信息處理、系統運行、保護控制、狀態監測、維護檢修、環境保護、經濟管理、市場交易等領域工作,具有一定的科學研究、技術開發與組織管理能力的復合型工程科技人才。除數學、自然科學和通識教育外,該專業學生主要學習電工理論、電子技術、信息技術、控制理論、計算機技術等方面較寬廣的技術基礎知識和以電能產生、傳輸和利用為核心的相關專業知識;培養利用所學知識提煉科學和技術概念、解決工程問題和構建復雜工程系統的能力;具有良好的社會道德和職業道德、形成符合邏輯的思維方式和適應社會發展的綜合素養。畢業后,經過實踐鍛煉達到工程師的職業要求。
具體在人才培養方面,要求學生經過4年的本科學習,在業務方面:①具有人文社會科學素養、社會責任感和工程職業道德;②具有從事電氣工程專業所需數學、自然科學以及經濟和管理知識;③掌握電氣工程基礎知識和電氣類專業的基本理論知識,具有系統的工程實踐學習經歷;了解電氣類專業的前沿發展現狀和趨勢;④具備設計和實施工程實驗的能力,并能夠對實驗結果進行分析;⑤掌握基本的創新方法,具有追求創新的態度和意識;具有綜合運用理論和技術手段設計系統和過程的能力,設計過程中能夠綜合考慮經濟、環境、法律、安全、健康、倫理等制約因素;⑥掌握文獻檢索、資料查詢和運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法;⑦了解與電氣類專業相關的職業和行業的生產、設計、研究與開發、環境保護和可持續發展等方面的方針、政策和法津、法規,能正確認識工程對于客觀世界和社會的影響;⑧具有一定的組織管理能力、表達能力和人際交往能力以及在團隊中發揮作用的能力;⑨對終身學習有正確認識,具有不斷學習和適應發展的能力;⑩具有國際視野和跨文化的交流、競爭與合作能力。此外,對學生思想政治、德育方面以及體育方面也提出了相應的要求。
對師資隊伍提出的要求是:第一,數量和結構要求。電氣類專業的專任教師不少于10人,且專業生師比一般應不高于18:1;年齡在55歲以下的教授及40歲以下的副教授分別占教授總數和副教授總數的比例原則上應超過50%,中青年教師為教師隊伍的主體;具有碩士及以上學歷(學位)和講師以上職稱的教師占專任教師的比例不低90%,中青年專任教師中擁有博士學位比例不低于60%;學科帶頭人學術造詣較高、專業分布合理,學科隊伍陣容整齊,學術梯隊的年齡及知識結構合理,有數量適宜的骨干教師,為專業發展所需的學科基礎提供基本保障;有企業或行業專家作為兼職教師。第二,背景和水平要求。專業背景――大部分專任教師在其本科、碩士研究生和博士研究生的學歷中至少有一個階段是電氣類專業學歷,部分教師具有相關專業學習的經歷;工程背景――專任教師應了解電氣工程相關企業生產和技術發展現狀,保證在教學以外有精力參加學術活動、工程實踐,不斷提升個人專業能力。主講教師應具有工程背景,有企業工作經歷或承擔過多項工程項目的教師需占有相當比例。
此外,對實驗室、實踐基地等教學設施、計算機網絡以及圖書資料等信息資源及教學經費等教學條件做出了要求。為保障教學質量,還要求:專業應建立教學過程質量監控機制,建立畢業生跟蹤反饋機制以及有高等教育系統以外有關各方,特別是相關行業和企業參與的社會評價機制,對培養目標是否達成進行定期評價,專業應將各個環節的內部和外部評價結果用于專業的持續改進。
《中國電力教育》:在研究制定標準的過程中,教學指導委員會的專家委員們對目前的人才培養標準有什么建議?
王澤忠:我們對電氣類專業知識體系和核心課程體系提出了一些建議:
首先,在知識體系上,①通識類知識:數學與自然科學類課程至少占總學分的15%;人文社會科學類課程至少占總學分的15%,使學生在從事電氣工程設計時能夠考慮經濟、環境、法律、倫理等各種制約因素。②學科基礎知識應包括工程基礎類課程、專業基礎類課程,至少占總學分的25%,應能體現數學和自然科學在本專業應用能力培養。③專業知識應包括專業課程,至少占總學分的10%,應能體現系統設計和實現能力的培養。學校根據自身定位和專業培養目標設置專業課。在實踐性教學環節上,工程實踐與畢業設計(論文)(至少占總學分的20%)。應設置完善的實踐教學體系,與企業合作,開展實習、實訓,培養學生的動手能力和創新能力。對畢業設計(論文)的指導和考核應有企業或行業專家參與。
其次,專業類核心課程設置上。課程體系由學校根據培養目標與辦學特色自主構建。構建電氣類專業課程體系時,可參考標準附件專業類知識體系的要求。特別是技術基礎知識和專業基礎知識,必須達到對核心內容的基本涵蓋。課程名稱不必與知識領域完全對應,可以將知識領域進一步劃分并進行組合形成課程。課程設置應能支持培養目標的達成,課程體系構建應有企業或行業專家參與。理論課學分占80%,實踐課學分占20%。在設置必修課保證核心內容的前提下,根據學校管理水平逐步加大選修課比例力度。
第三,對人才培養的多樣化建議。電氣類專業是一個寬口徑的專業,隨著國民經濟的發展,許多領域對電氣人才都有需求,各學校服務對象不盡相同,因此建議設置電氣類專業時要在堅持專業核心知識的同時拓展專業課特別是專業方向課內容,使專業畢業生更好適應就業要求。
《中國電力教育》:新一屆的教學指導委員會目前取得了哪些工作進展?下一步有怎樣的工作計劃?
王澤忠:首先,建立起完善的組織架構。為高效推進教指委的各項工作,圓滿完成教育部“四個著力”的任務部署,教學指導委員會成立了發展戰略研究、人才培養研究、評估認證、師資培養與學術活動4個工作小組及秘書組。發展戰略研究工作組主要進行專業發展戰略、教育理念研究;人才培養研究工作組則是對人才培養模式與方案、課程與教材建設、教學模式改革、實踐基地建設等進行研究;評估認證工作組主要職能是負責對專業規范、專業教學質量標準、工程教育認證進行指導;師資培養與學術活動工作組主要負責師資培養、學術年會、學科競賽、創新活動、國際交流等。
第二,制定教學質量國家標準。剛才已經對《教學質量國家標準》的制定情況和一些具體內容進行了介紹?!氨究茖I類教學質量國家標準”是為保障本科專業類教學質量而制訂的國家標準,是對客觀條件(硬件)的最基本要求。制定標準是教學指導委員會的一項重要工作,同時,指委會還同時為工學專業類教學質量國家標準(2013年版)提供咨詢。
第三,舉辦大學生創新競賽。加強學生創新意識、合作精神、工程實踐能力的培養,是當前高等教育教學改革的重要內容之一。以競賽為載體,推動大學生的課外科技活動,將對深入開展高等學校教學改革,促進學生基礎知識教育與綜合能力培養、理論與實踐的有機結合等方面起到積極地推動作用。2013年8月5日-9日,我們在南京工程學院舉辦了第七屆大學生自動化大賽暨自動化系統創新設計競賽。目前,我們已經啟動“第八屆三菱電機杯全國大學生電氣與自動化大賽”,大賽將于2014年8月1日-4日,在金華職業技術學院舉辦。
第四,舉辦專題教學改革研討會。2013年6月14日在北京召開了全國電氣工程學科研究生教學與教材編寫研討會,會上討論了如何將近年來電力工業發展成果、新技術、新方法、新理論融入教材;確定了第一批待開發的27種電氣工程學科研究生系列教材,并明確了教材編寫牽頭院校。今年的1月2日-4日,在哈爾濱召開了2014年全國高等學校電氣類專業卓越工程師教育交流研討會。會議上對電氣類專業卓越計劃人才培養標準與評價體系;卓越計劃人才培養理念、目標定位及計劃模式、課程體系,人才培養方案的制定和執行,教學改革和創新模式;實踐創新能力培養體制與平臺建設,實踐基地與工程能力培養等問題進行了探討。
第五,建設專業導論精品視頻公開課。通過聯合東南大學、北京交通大學、武漢大學、西安交通大學、哈爾濱理工大學等幾所高校,建成了專業導論精品視頻公開課。
第六,建立教指委網站。希望能夠通過此網絡平臺的搭建,加強學科間委員、教師間的相互交流,提供信息的共享,努力使研究的成果及時分享,及時獲取相關反饋,使研究發揮積極作用。