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中图分类号:G71 文献标识码:A
目前国内工科教育有诸多问题亟待解决,高职工科教育的培养目标是高技术技能型人才,但培养出的人才仍就不能满足用人单位的需求,主要原因是高职人才培养模式惯性强,更新滞后。随着国家经济发展与行业转型升级,寻求培养创新型人才的方案成为我国教育界改革的目标和热点,基于CDIO理念的先进国际教育模式已经得到了国内外工科教育界诸多专家的认可[1],如果能对其加以分析并合理应用,将对我国的工科教育起到积极有益的改革和推动作用。
CDIO简称构思(Conceive)——设计(Design)——实施(Implement)——运行(Operate),最早于2001年提出,以麻省理工学院为主,与瑞典林克平大学和皇家技术学院等合作开发的创新教育理念,它是“基于项目的教育学习”(Project based education and learning)和“做中学”(Learn by doing)原则的集中体现[2]。CDIO 理念下的高等工科教育模式注重构思、设计、实践及运作的均衡发展,以培养和完成学生的工程能力为目的。
一、改革前“工程测量”教学中存在的主要问题
(一)课堂教学存在的问题
教材内容更新滞后,所用教材的部分内容已不能适应工程发展的需求。传统测量占据很大篇幅,现代测量新技术、新方法涉及较少。
现有教师多数是从学校到学校的毕业生,缺乏测绘工作经历。由于教学任务重,很少有时间在测绘生产一线实践的机会,下厂实习也是流于形式,导致教师的教学理论与教学实践脱节,难以适应工程需求。
(二)课间实践存在的问题
实训课时偏少加上实训仪器严重不足。目前学院招生人数居全校之首,平均每年有800多新生入学,实训仪器缺口较大。而实践课由于开设学期、周次以及课时偏少等客观问题,一位教师2个班级合班上课,至少6位同学一组且组数不少于12组,在这样的工作量压力下,教师实践课的演示和讲解只能粗枝大叶,无法讲细讲透;由于教师顾及不到每位学生,不自觉的学生就掌握不好实践内容,使实践教学效果大打折扣。
(三)综合实习存在的问题
专业多,测量教师相对较少,人均授课任务重,难以做到按专业特色组织教学,导致各专业的测量教学内容基本相同,不够细化,不能突出专业特点。
缺乏专业的实习基地。一方面,学生实习场所主要在校园及其周边,难以确定与生产场地相同或类似的实习项目,模拟生产实践难度大。另一方面,传统测量仪器劳动强度大,作业时间长,由于时间不够,很多测量任务只能做表面文章,实习效果很不理想。
二、基于CDIO理念的“工程测量”教学改革
(一)“工程测量”教学内容的改革
通过改革使经典测量知识得到了强化,现代新兴测绘技术得到了应用提升。课堂上既要打好经典测量基础知识,同时注重培养学生应用新仪器新方法灵活解决现实问题的能力。在具体教学中把各章节知识模块化,以基础—应用—提高为主线,以能力培养为目标,全面构建新型课程教学内容新体系[3]。
教材选用自编教材,内容取舍得当,摒弃了一些理论性较强而实际在工程中运用很少的内容,加强了新仪器的介绍和使用。同时强调项目案例,突出了专业特色,内容体现不同专业施工测量的要求。
(二)教学模式的改革
根据高职教育的特点,进行教学模式转变,在掌握基本理论前提下,突出动手能力的培养,注重理实一体,注重在实践中提出问题、学习问题和解决问题的能力,改变传统的“满堂灌”教学模式,培养学生综合运用不同课程解决实际问题的能力。
1.培养学生学习的自发性
在教学方式上根据测量课程和学生的性格特点,采取启发式教育,多方面引导学生学习的积极性,让学生享受学习知识和动手实践的乐趣,体会到自己在整个项目中的价值作用。注重发挥教师的调动作用,给学生提供更多的实际动手操作机会,布置具体的工程案例让学生完成,使学生通过实践来学习知识、发现问题、分析问题和解决问题[4]。
2.多种教学手段的运用
在传统教学之外,充分利用多媒体教学与网上视频录像。相比传统板书,多媒体教学的优势是变抽象为直观,信息量大、图文并茂。例如在测量仪器介绍教学时,采用三维图像可以更直观的看到仪器的内部构造细节和外部控制设置,教学效果非常好。
在仪器实践运用教学过程中,播放相关视频。例如水准仪测站测量方法、经纬仪一测站测回法、全站仪坐标测量和地形图碎步测量等,借助真人演示视频模拟实际操作,可让学生在较短的时间全方位学习测量过程中的主要操作步骤及注意问题。
对于重要的公式计算推导,比如闭合差、误差及限差等,仍以传统板书为主,多媒体为辅的教学方式。例如水准测量成果计算、测量误差基本理论知识和导线测量内业计算仍采用传统板书讲解。
(三)实践教学的改革
“工程测量”课程具有很强的实践性和专业性,由于实践内容多课时少,组织教学时必须有针对性的突出重点。实践教学主要培养学生熟练操作仪器的技能和运用测量仪器解决实际问题的能力,实践教学主要包括课间实践教学与综合实习两部分。具体改革如下:
1.测量实验室建设
学院对测量实验室进行了重新规划。首先,考虑到测量成果的精度主要取决于仪器精度,而传统测量仪器如水准仪、经纬仪精度都比较低,因此学院测量实验室先后引进数台高精度电子水准仪、全站仪。目前就GPS的仪器还没有购置到位,CASS地形地籍成图软件还需进一步落实应用。其次,充分挖掘现有仪器设备的潜力。比如,传统光学仪器有助于训练和提高学生的动手操作能力,如果学生能够熟练操作传统光学仪器,就能更容易的使用电子测量仪器。
2.建立灵活的实验室开放制度,对提高实践教学有积极的推动作用
为了满足学生实践的要求及培养主动实践学习能力,实验室全天候为学生免费开放,借用仪器自由方便,这样学生在完成指定的实践内容以外,还可自行安排设置感兴趣的实践项目;参加实践的人数自行组合,学生自主选择组员,不受年级和班级的差异,可以提前和高年级的同学一起实习,这在以往的实践课是没法实现的。
3.完善实践教学考核制度,采取实践教学单独考核的方式,将实践成绩考核细化
在实际操作中,将实践成绩分成三部分:实习任务及解决方案(30%),得分由现场提问判定。现场操作部分(50%),实行单独考核、测量、记录、计算和校核,由教师根据学生全过程操作给分。实验报告部分(20%),着重考查学生对理论知识和实践内容的理解,以及测量数据的处理及精度。考核方式的改革,不仅提高了学习的积极性和主动性,更提高了学生动手实践能力。
4.建立完善的校内外实习基地,有效提高实践教学效果
将教学实习和工程项目有机结合起来,做到在学校模拟生产实践,到企业以工程项目任务开展实习。通过具体项目的测量实践,使学生感受真实情境实践,完成项目的同时培养其分析和解决具体问题的能力,增强团队意识和创新能力。
三、结语
基于CDIO教育模式的“工程测量”教学改革是培养学生实践和创新能力的根本,国内外工科院校课程改革的成功案例离不开CDIO的主体思想,实践证明CDIO理念的“做中学”是确实可行的,完全契合工科测量教学过程。经过教学改革实践,在“工程测量”教学改革中取得了一些良好效果。我们还将继续完善细化“工程测量”教学改革。只有不断发现问题,勇于改革探索,才能培养出适合社会发展要求的实践创新人才。
参考文献
[1]朱绩超,刘晓蕾.CDIO理念应用于“工程测量”教学改革初探[J].中国电力教育.2009,(24).
自从我国实施《基础教育课程改革纲要(试行)》以来,我国教育领域改革进程不断加快,有效促进了中小学及高校学生的全面发展。高等师范院校在适应新课改理念基础上,在公共教育学领域对课程功能、教学结构、授课内容及教师、教学评价考核体系都进行了积极的研究与探索,在传统教育体制上突破了不适应经济社会发展和教育体制改革的落后部分,对公共教育学体系进行了积极有效的改革与创新。高师院校公共教育学课程是培养师范学生公共文化素养、教学能力水平等方面的重要课程,是为社会输送一批批先进教育工作者的重要载体,是为中小学培养具有改革创新精神、教书育人能力教师的“孵化器”之一,因此,加快高师公共教育学课程在新课改理念下的教学改革显得尤为重要。
一、高师公共教育学课程在新课改理念下进行教学改革的原因分析
当下,如何正确认识新课改主要理念和方向,如何科学把握高师公共教育课程内涵与意义,如何加快高师公共教育学课程改革创新并适应新改革形式已经成为摆在我们面前的重要课题。此外,如何培养培育出教学能力过硬、教学素养优良的优秀师范毕业生,如何增强师范学生在新形势、新常态、新课改下应对外部环境变化与内部心理活动波动的能力,也成为了摆在每一个高师院校及相关职能部门面前的一个十分紧急而迫切的工作任务。
高师公共教育学课程在新课改理念下进行教学改革首先要明白新课改的重要理念是什么。新课改理念核心部分是“为了实现中华民族的伟大复兴,为了促进每一位学生的全面发展”,具体来看主要分为三个方面,包括:教育要更加重视学生作为“整体的人”,在人的完整性有保证及生活的完整性有依靠的基础上成长发育;教育要更加重视学生作为主体对知识的吸收与接纳,从而内化于心,外化于行,逐步构建学生主体的知识结构与体系;教育要更加重视社会实践与生活体验,让学生学以致用、用之于行,把科学世界与生活世界融合为统一的人生世界。
首先,关注学生作为“整体人”的协调发展。教育要从过度重视单纯知识传授向注重学生智力发展、人格完善等方面转化,要全面贯彻“德、智、体、美全面发展”的基本教育要求。教育要尊重每个学生的个性和特点,做到举一反三、因材施教,在促进学生总体全面进步的基础上,挖掘每个学生的潜力和个性,形成教育中“百花齐放”“万紫千红”的自由成L与发展局面。新课改要求教育要尊重学生作为“人”的个体存在,要积极融入自然、融人社会,不能脱离周围环境成为“孤岛”,而是与自然、社会成为一个有机整体,形成完整的协调发展模式。
其次,寻求学生作为主体对知识体系的构建能力发展。“学而不思则罔,思而不学则殆”,只有学思结合才是真正的教育,单纯而被动地接受知识的灌输这种“填鸭式”的落后教育模式已经不适应新常态经济发展要求和社会进步要求。“我思故我在”,只有不断在学习中加强思考能力,在知识接受过程中学会消化与溶解,不断构建学生自己的知识体系和思维体系,用具有批判性质的眼光看世界,用具有辩证倾向的思维解决问题,才能提高学生对知识的甄别与鉴赏,提高学生智商与情商的共同发展,而不是成为传统教育体制下的试验品。
最后,统一学生的知识世界与生活世界。科学来源于生活而高于生活,科学世界是生活世界的总结和升华,生活世界是科学世界的来源和基础。教育应该用辩证唯物主义观点看待科学世界与生活世界的统一关系,在生活世界中贯彻教育意义,在科学世界中普及教育的普世价值,进行富有意义、充满人性的教育。在新课改要求下,教育要对课程内容进行循序渐进的改革,破除传统授课内容“繁复、难度大、偏科、陈旧”等缺点,把教育重点从书本知识传递转变到关注人性发展、社会进步、审美情趣等方面上来,增强课程改革与学生息息相关的联系程度,增强科学世界中的知识与生活世界中的实践逐渐融合与交汇,让科学更加生活化,让生活更加科学化,让理性认识和感性认识融合得更好。
二、高师公共教育学课程实行“三个结合”为主要内容的改革探索
新课改理念要求下,高师公共教育学课程实行教学改革探索,提高师范学院学生素质,为培养广大中小学教师做好准备,为各中小学校输送一批批能够胜任新课程改革要求的优秀教师。对此,高师公共教育学课程要实行以“三个结合”为主要内容的改革探索,包括“案例教学与集体讨论相结合”、“教师精讲与学生试讲相结合”、“教学艺术与信息技术相结合”三个方面。
1.案例教学与集体讨论相结合
当前我国高师公共教育课程在课堂上以案例教学为主是基于我国延续数千年的“科举考试”、“八股取士”、“私塾教育”等传统教学的结果。从新课改理念对教师教学要求来看,无论是高等院校、高等职业院校、研究生及博士生教育,还是九年义务教育阶段的中小学教育,都对课堂教育提出了最基本的目标任务,包括教学课堂要具有正确的世界观、人生观、价值观指向作用,具有明确的示范带动作用,课堂教师要将指向作用与示范作用相结合统一推进教学,而不能将两者进行剥离、分离,只对其中一个进行“重点突出”教育。案例教学方案中,教师首先对授课内容进行系统化讲解,其次引导学生就所教授内容进行思考,结合自我简介形成具有一定观点,并与其他学生、小组成员进行讨论,学生们各抒己见、充分发表自己意见,在辨析与讨论中构建自我价值体系和知识架构――这种课堂教学模式将案例教学与集体讨论进行有机结合,让两种教学方法相互借鉴与补充,取长补短、扬长避短,共同促进知识传授与价值观培养。在案例教学中,学生在知识接受压力之下会不自觉地提高获取知识的层次性,课前对教师指定的教学教材、课堂主题进行预习;集体讨论过程中,学生的生活经验与成长经历让他们形成各有特色的见解,积极投入发言过程之中,将自己的思考与结论分享给课堂,并从课堂中听取别人的意见与建议,感受到不同思想之间的差异性、多样性,感受到“我思故我在”的学习真谛。只有这样,学生才能真正成为课堂教学的主角,学会学习、善于学习、热爱学习,从自身学习中感受到师生互动的乐趣和积极作用,能够从不同思想火花的碰撞中提升创新能力,从承受错误、接受质疑过程中提高心理素质,从模拟教学决策过程中感受“教师”的神圣魅力,为以后从高师毕业走向各学校,承担教师任务做好准备。
2.教师精讲与学生试讲相结合
在我国传统教学模式中,教师常采用一言堂的填鸭式教学方式,把课堂内容一下子全部交给学生,难以把重点、难点等进行分类精讲,导致学生在课堂上缺少锻炼机会。为改变传统一言堂教学弊端,高师公共教育要在新课改的理念下加强教师精讲与学生试讲相结合的教学方法。具体来说,教师要在课堂开课初期就对整个学期甚至学年的教学任务、课程重点等内容向学生讲解清楚,与学生一起编制教学单元计划以及重点课程教学课件方向。将学生兴趣较强、实用性较强的课程内容进行分配,让学生提前熟悉授课内容,为课堂试讲做准备工作。学生试讲时,教师要认真听讲并针对学生试讲中的优势与不足进行详细记录,对教学内容的缺失进行补充。这样既能保证其他学生对知识的接收,又能提高试讲学生的教课技能和水平,提前将公共教育学课程的课堂优秀标准、评价体系、指标任务等内容进行传授,让学生逐步获得与新课改相适应的优秀教师资质,提高作为教师的课堂教学组织能力、语言表达能力、板书板画能力、现代化教学设施使用能力、师生互动能力等。
3.教学艺术与信息技术相结合
要会用、善用多媒体技术,打破传统教学模式中对时间、空间、地域和人数限制,用多媒体教学技术打造出前所未有的思维跳跃空间和灵感爆发空间,让丰富多彩的感性材料以更加逼真、更加形象、更加真实的方式被学生接受。这种创新型的将教学艺术与信息技术相结合的教学理念和模式是传统教学模式“一支粉笔、一块黑板、一本书”所无法代替和比拟的。此外,视频播放、PPT展示等多媒体教学还可以充分调动学生动眼观察能力、动手操作能力、动脑思考能力和动口表达能力,提高学生的课堂参与积极性,引导学生积极探索、获取知识,积极创新、提高技能。
三、“三个注重”的课堂教学改革原则
我院作为第二批国家级土木工程特色专业之一,在土木091、092、095班就按照卓越工程师教育培养计划,修订了专业教学培养方案并试点。而《土木工程施工》是土木工程特色专业的一门主干课程,基于“卓越计划”下的培养理念,工程建设愈来愈需要宽口径、厚基础的专业人才,而传统的《土木工程施工》课程的教学模式、内容、手段和方法等都存在一些问题。
一、《土木工程施工》课程教学存在的问题
土木工程施工类课程是土木工程专业课程体系中最重要的组成部分,其实践性和综合性都很强的施工课程有别于其他类别的课程。然而,目前我国土木工程施工类课程教学普遍存在着较大的困难和问题,主要表现在以下几个方面:
1.在课程内容体系方面
结构不合理,教材体系陈旧,没有解决好“大土木”平台课程与专业方向模块的关系,没有形成较好的课内课外相结合的有层次的互动式的施工类课程教学体系。
2.在课堂教学方法和教学手段方面
传统的施工课程课堂教学手段是黑板、粉笔加挂图,如不改革已达不到课程教学的基本要求。这是因为:
(1)随着“大土木”培养方案的实施,课程内容多,要求掌握的信息量增大,而传统的教学方法与手段费时费力,远满足不了这一课程的基本要求。
(2)施工课程有别于其他类别的课程,土木工程施工技术发展和变化是比较快的,教材也必须及时的更新与充实,这就必须通过新的教学手段与方法加以补充。
(3)施工课程十分注重和需要案例教学,但典型工程案例常常由于时间因素和其他原因往往又不易获得。
3.在实践性教学方法和教学手段方面
土木工程专业是一个实践性很强的工科专业,实践教学环节在培养计划中占很重的比例。常规的实习安排是时间集中、学生集中、场地单一,老师根据教学安排事先联系好实习单位,在规定时间内组织学生到工地去参观、见习,由现场技术人员和老师对工程概况及施工技术进行讲解,然后由学生自己去看。由于土木工程建设的工程量大、建设周期长、工序多且较复杂,短时间的实习往往只能看到工程的某个局部或某个工序,很难观看到工程的全过程,无法达到大纲要求。
二、《土木工程施工》课程教学改革措施
1.优化教材内容,实施调查研究[1]
过去的工民建、道桥、市政、港口和隧道等8个专业合并为“大土木”专业后,土木工程施工的教学内容既不能局限于原来工民建专业的建筑施工部分,也不可能将8个专业施工课的教学内容全部讲授。教学内容应该根据卓越工程师培养计划结合我校该专业就业情况分方向教学,不同方向的班级教学内容适当的增减。
2.进行教学方法的改革
教学方法的改革是教学改革的核心,要十分重视授课方法的科学性,精心设计每堂课,注意发挥学生的主体地位,注重培养学生的创新能力。讲课内容力求“少而精”,少讲学生通过自学就能掌握的知识;能在实习现场讲的内容不在课堂上讲。这样既突出了重难点,又可节约时问,适应现在少学时的要求,同时又可培养学生的自学能力。
3.运用现代仿真技术及多媒体教学手段
现代仿真技术、多媒体教学手段的运用是对传统教学手段的一场革命,对土木工程施工这类课程更具有独特优势。土木工程施工是一门重实践的课程,然而由于时间、空间的限制,学生们往往很难看到施工的全过程。若将典型工程的主要工序录下来再制作成课件,加上购买部分施工教学录像片等,则可跨越时空的界限,使学生领略某些工程施工的全过程,又可节省板书时间,优势十分明显[3]。
三、采用多元化教学方法,加强施工实践教学的设计思想与效果
1.施工实践教学设计思想
通过课程理论学习的同时到现场教学,加强理论基础的理解和应用;采用多元化教学方法,通过“散点-追踪”、“学徒制”形式实习,对施工现场和施工工艺过程有一感性认识,并培养学生操作技能、分析问题以及解决问题的能力;通过课程设计培养学生综合运用知识的能力。
2.施工实践教学的效果
为便于学生掌握施工技术并能指导实践,我土建学院探索出的一套“散点-追踪”实习模式,具体做法如下:参如实习的学生以技术人员(如施工员、质检员、管理员、监理员等)助手的身份,每3~6个学生为一组跟随一个技术员进行实习,将整个年级学生分散到附近各施工现场实习。根据教学计划的要求,实习时间安排在《土木工程施工》这门课程开始,连续两个学期和暑假,约为一年时间。学生利用课余时间或双休日,每周(考试周除外)至少去施工现场两个工作日,具体时间有学生根据工程进度情况灵活确定,但以不干扰正常上课为前提,形成一种工程进度“追踪”实习模式。
结论
在卓越工程师教育理念的土木工程施工教学中,采用多元化教学法可以弥补单一传统教学法的不足,教师可以根据不同章节的特点选择最易于学生接受的教学方法,对于这类实践性较强的专业技术课,既丰寓和拓宽了学生的专业知识面,又增强了实践能力。加强《土木工程施工》课程的教学改革力度, 积极合理地采用先进的教学手段, 是卓越工程师教育理念下的土木工程施工教学改革的大趋势,它适应了建筑业快速发展及对专业人才的现实需求。
【参考文献】:
[1].李大华.基于卓越工程师教育理念下的土木工程施工课程改革的探索[J].商情,2011(20):151,176.
Abstract: along with the vigorous development of higher vocational education, the country about the overall requirements of key colleges, train the quality as the basis, the ability as the standard, and the employment training high quality skilled talents has become a social consensus. The road &bridge engineering survey technology "course as a civil engineering an important bridge professional course, how can make our teaching adapt to the need of the enterprise, we need to reform, the idea and thinking how?
Keywords: engineering measurement; Education reform; Ideas and methods
中图分类号: TB22文献标识码:A文章编号:
一、路桥工程测量课程教学改革的背景
1.市场经济的发展及基础建设力度加大,形成测量员岗位需求增多
随着我国社会主义市场经济的发展,为改变民生和改善人民群众的生活条件,国家对于基础建设投入的逐渐加大,其中两个重要的设施就是住房建设和公路建设,随着国家的第十二五规划的“高速铁路网”建设的启动,国家对于公路建设投入的逐年加大,路桥工程项目愈来愈多,施工技术人员需求量愈来愈大,其中对于测量员岗位的需求就更加迫切。
2.课程设置与企业人才需求标准不相适应为课程改革的进行提供必要因素
原有课程设置的岗位针对性不强,所学与所用脱节;教学模式不科学,理论与实践结合不紧密,技能的培训不具有企业实际工作的针对性;教学内容与测量员岗位人才的能力素质要求不符,导致了学生的到实际工作岗位后应用能力低难以适应职业岗位需要,课堂教学缺乏真实的工作任务为依托,学生课堂参与性差,现行测量教材与学生基础、就业岗位的匹配度较低,这些问题都影响了培养测量员人才的质量,因此推行课程改革迫在眉睫。
3.课程教学的实践过程为课程改革提供了宝贵的经验
国内许多院校从国家示范性院校建设开始就开始大规模的课程教学的改革,其实践过程为我们继后从事改革提供了前车之鉴。试着理论课讲授后完成理论作业工单,实践课开始实施任务驱动教学,并把工地的图纸、坐标数据资料拿进课堂,在校内开始模拟施工放线,改革的效果是学生感觉到学到的知识和工地真正的路桥实物更加接近了,通过几年年的教学实践,为课程改革提供了宝贵经验。
4.从企业来、去企业实践锻炼及外出培训学习提高了教育教学的理念和水平
在路桥施工企业工作多年,积累了很多施工的经验,与课程的实践联系体会颇深,更通过到企业实践锻炼,具体实施并调研测量工作得到目前先进的测量实施是如何进行的,在学院总体安排下,到湖南交职院参加中德高职道桥专业师资培训班学习课程改革经验,又被派到泰国易三仓大学参加课改培训,使我的头脑得到清洗,教育教学的理念和水平得到提升,增强了我进行课程改革的信心,同时也给予动力和力量,对于适应现在路桥市场的需要测量员应该达到的知识、能力和素质要求,给我们开设的《路桥工程测量技术》课程应该如何去讲、去做才能培养出适合企业需要的测量人才,提出了更高的要求。
二、路桥工程测量课程教学改革的目标
完成《路桥工程测量技术》课程基于工作过程导向的课程开发研究,实现学生在教师的引导下,明确测量工作的目的和实施中的关键要素,能够借助设计文件及资料找到完成工作所需的工具、材料、方法,在完成工地实际工作任务的过程中通过自己掌握的测量知识解决施工放样存在的问题和困难,掌握在实践中对于施工放样的影响因素及如何减弱或消除误差的方法,并对测设的结果能够加以检核,以确认其正确性,最终达到培养职业素质高的路桥测量技术人才的目的。
三、路桥工程测量课程教学改革的思路
1.以教师教育教学理念提升为先导的理念
教师是课程改革的主导者和执行者,教师的职教思想和教学理念是否先进直接关系到课改的成败,因此,课程改革首先应使教师深刻认识到教育改革与发展的重大意义,与此同时加强教师的学习。传统的灌输式教学方法不能激发学生的主动性和积极性,在工程测量教学过程中,通过自己在工程实际中遇到的问题,从引导的角度讲授知识,让学生积极参与到课堂教学中。在讲授中要留出适宜的空间,让学生独立思考,教师可以适当的引导,也可以让学生有较大的发挥,比如在自由导线控制测量教学中就应该增加学生选点的随意性,其答案不是唯一的线路,但是过程是相同的,方法是一致的。
2.以培养学生的岗位职业能力、以就业为导向的理念
课程设计的理念与思路是按照学生职业能力成长的过程进行培养:选择一个真实的路桥工程测量实例为主线进行模拟教学。以行动任务为导向,着重突出项目教学,以任务驱动为手段,注重理论联系实际,在教学中以培养学生的测量方法运用能力为重点,以使学生全面掌握仪器的操作使用为基础,以培养学生现场的分析解决问题的能力为终极目标,在校内教学过程中尽量实现实训环境与实际工作的全面结合,使学生在真实的工作过程中得到锻炼,为学生在生产实习及顶岗实习阶段打下良好的基础,实现达到学生毕业时就能直接顶岗工作。
3.以工作任务为载体,实施任务驱动教学的思路
教学内容围绕测量员岗位综合职业能力,体现测量员岗位工作过程的完整性,实现课程和教学内容安排重新排序,以工作任务为载体划分教学单元,教学过程以完成特定工作任务为目标,实现知识与技能、工作任务的良好对接,以模拟的工作任务使学生真正能够体会到实际工作过程,使通过课程改革后培育的测量人才符合企业的人才规格,符合社会竞争的需要,使其在市场竞争中获得优势,达到培养人才的目的。
5.以过程考核为主、多元化考核的评价理念
对于课程的考核也逐渐接近职业化,考核以过程考核为主。按照确定的学习情境,根据培养学生知识目标、能力目标和素质目标,从知识、技能、工作报告、态度4方面考核,最终实现能够综合、客观的体现学生综合职业能力的考核分数。
四、结语
路桥工程测量课程作为道桥专业的一门重要专业核心课程,教学改革刻不容缓,如何才能改得适当、改得符合社会及企业要求,本文从有关工程测量的社会背景及教学背景中存在的一些良莠进行了分析,从而确定了工程测量教学改革的理念与思路,可供兄弟院校同仁参考、指教。
关键词:工程能力;回归工程;教学改革;计算机仿真
Key words: engineering ability;returning of engineering;teaching innovation;computer simulation
中图分类号:G642.421 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)22-0160-01
0引言
近年来,随着高等院校的不断扩招,国民的整体素质得到了普遍提高,我国工科教育取得了较大的成就。然而存在的问题依然不少,如学校硬件设施不足、教育思路和方法有待更新、教育体系重理论轻实践等。使得我们培养的学生在很多方面得不到产业界的认同[1]。因此,如何培养具有综合工程素质和能力的创新型工科大学生,成为我国高等工程教育的改革热点。本文以当今工程教育中的回归工程理念为指导思想,针对计算机仿真课程的特点进行课程改革的探讨和实践,进而提高大学生在课程教学中的工程素质。
1当前的高校工程教育现状分析与回归工程教育
中国当前的工程教育面临着巨大的挑战,联合国教科文组织产学研合作教席主持人,北方交通大学查建中教授在全国网络工程应用型人才培养模式成果交流会暨网络工程课程建设研讨会上指出:2009年中国的新生儿从2500万下降到1300万;同年即北京市参加高考的学生下降了20%;国际工程教育竞争日趋激烈,我国每年出国留学人数达23万人,其中90%自费;仅赴美中国留学生2009年上升19%,这些情况使得国内教育资源面临巨大的竞争压力。同时,国内高校的教育与社会和产业需求脱节,培养目标与社会定位失准,工程教育的质量评估结果失真。而造成工程教育环境与社会职场环境脱离的主要原因体现在如下几个矛盾:理论教育与实践的矛盾,闭门造车与开门的矛盾,学术与工程的矛盾,学科与体系关联的矛盾,听中学与做中学的矛盾,以及应试评价与工程评价的矛盾。
应对上述的竞争压力和我国高效工程教育的问题,我国众多的教育家已经提出了高等教育的回归工程,总的趋势就是要从原来的重视工程科学(工程背后的原理)回到重视工程实践。美国工程院规划了2020年工程师的主要特质,体现在如下几个方面[4]:很强的分析技能;实践独创性;良好的交流技巧;商务和管理技能以及领导能力;高伦理标准,有强烈的职业责任感;敏捷,灵活变通;终身学习能力;设计和描述问题的能力。说明了回归工程理念下的高等教育的内容和最终结果。在此背景下,对高等教育中各个环境的改革势在必行。
2计算机仿真课程的改革实践
2.1 教学目标和要求的转变随着计算机技术的日新月异,采用计算机仿真成为了大学生进行各类研究工作的重要手段和方法,而且仿真技术随着计算机技术同步发展和前进。作为一门重要的课程,计算机仿真由于应用领域很广,其数学基础涉及面也是非常广的,除了要有一定的专业知识和数学建模知识,还必须具有将数学模型转换为计算机模型的计算机仿真建模能力,为此在教学过程中,应该以点带面,突出学生对仿真的实践动手能力,从一个方面入手,抛砖引玉,将对计算机仿真的动手能力,和对新技术的学习能力作为课程教学的目标,以符合培养工程型应用人才的最终要求。
2.2 突出工程背景,优化教学内容本着回归工程的理念,在教学内容上,本课程以工程应用为教学背景,以工程需求作为基础和出发点,加强实用性教学,教学以“基于知识的仿真”为切入点,以建立计算机仿真模型和模型在计算机上的实现为重点内容,教学内容的优化以舍弃大而全注重高精尖为宗旨。在对专业背景知识理解的前提下,首先关注于数学建模点知识的学习,在提高学生理论知识学习的同时,突出教学的实用性、系统性。同时精选课程内容,调整教学内容的深度和广度,将讲课、作业、实验、实习与课程设计有机结合,培养具有较强的动手能力和创新能力的大学生。
2.3 综合运用各种教学方法和手段回归工程理念注重培养学生逻辑思维和创新意识,在教学中,各种教学方法和手段的运用也以这个为目标。由于计算机仿真课程涉及面比较广,因此课程内容中的概念多,原理多,算法公式多而且理解有一定的难度。记忆量过大而且内容繁琐,很多公式过于抽象缺少感性认识。因此,学生大部分感到课程内容枯燥无味,理论性太强,内容易于混淆,做题有时又不知如何下手。针对这种情况,我们采用多种手段相结合的办法,灵活运用启发、引导、歇留、展现等教学方法,提高学生思维的积极性,培养学生的创新意识,力求全面掌握计算机仿真的教学内容,扩大专业视野,开发创新教学。同时选择一到两个具体的工程项目贯穿于整个教学过程中,调动学生的学习主动性,启发学生思考解决工程问题的方法,变给予式的教学为主动获取式的学习。工程项目的进展过程,不但包括了课程教学内容中的各个知识点,也促使学生综合运用学到的各种知识,与实践相结合融会贯通,真正达到学会,能用的教学目标。
2.4 实践性的评价模式课程的评价方法和考核对学生的学习目的和态度具有很重要的引导作用,在教学中不容忽视,这种方法是手段不是目标。回归工程理念下,评价一个学生的成绩对老师提出了较高的要求,评价更加注重学生的平时表现,对新知识的学习获取、综合运用能力。结合理论考试的成绩,共同评价出一个学生最终的成绩。这种方式与传统的方式不同,应试型的学生必须在实践动手能力上有所提高才能获得较好的成绩。
3结束语
在计算机仿真课程的教学改革中,始终贯穿回归工程的理念,在强调专业知识教育的同时,注重工程能力的培养,加强实践环节的教育,同步提高个人职业技能与人际沟通技能。突出培养学生的创新精神、实践能力、自学能力、综合能力、交流沟通与表达能力、团队合作精神和对大系统的适应与调控能力。实践证明,把它引入计算机仿真课程教学是可行的,并对其他课程的教学改革具有重要的借鉴意义。
参考文献:
所谓CDIO,即构思―设计―实现一运行四个英文单词的缩写。它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。CDIO模式强调综合的创新能力与社会大环境的协调发展;同时更关注工程实践,加强培养学生的实践能力,它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。CDIO模式的要求是直接参照工程界的需求制定的,并将这种需求通过教学大纲、教学计划得以实现,在每门课程、每个教学环节都能落实产业对能力的要求,以满足产业对工程人才质量的要求。
二、传统“土建工程概论”教学存在的问题
1、学生的学习现状
学生对学习不感兴趣,对所学专业没有激情,学习目的不明确,没有目标,混沌的生活。他们对为什么学、为什么读书等问题认识不清,没有明确的学习目标。学习态度冷漠、厌倦、缺乏兴趣、自主性差。学习的内容和进度都局限于老师的课堂讲授,对老师的依赖性比较强,期望比较高,缺少探索性的学习。很多学生仅仅把通过课程的考试、获得学分作为学习的目的,还有相当一部分学生在学习上不求进取,及格就行,这种学习态度造就了平时学习马虎、考前临时抱佛脚的现象。
2、教学内容的问题及教材的问题
长期以来,土建工程概论教学大纲过分强调课程本身理论性、专业性知识的介绍,与相关课程的联系较差,并且联系实际工程不够,尤其是学生对将要从事的职业具有的特点、性质、内容一无所知。
土建工程概论课程一贯的“满堂灌”教学方法,教学内容主要是一些专业性词语的介绍,增加了学生接受和消化知识的困难,也不利于学生独立思考和分析与解决问题能力的培养,更谈不上培养学生分析解决工程实际问题的能力。教材方面的问题:对于应用型人才来说,实践是第―要素。教材的编写需要结合更多的实践,传统的教材偏重理论。因此在教材的编写过程中应更加注重学生工程理念的培养,更加注重对本课程的全面认识。通过现场专家对土木工程的重要性,房屋建筑与特种结构,交通运输工程,水利工程,防灾减灾,地下工程,历史、发展与未来等内容结合在现场的实际做一简单介绍。以上内容的介绍和以前只注重专业术语的介绍相比,使学生更有学习兴趣和动力。
三、基于CDIO理念的“土建工程概论”的课程改革
1、由于传统“土建工程概论”教学模式存在诸多弊端,难以满足国家提出的创新型人才培养的目标,因此基于对CDIO理念的理解,本着重点培养学生分析和解决问题的能力,让学生带着解决工程问题的追求进行课程学习,具体教学改革探索如下:
(1)自主式学习。学习知识其实是一个发现的过程,需要用脑思考,动手实践,在这个过程中学生才是真正的主角,教师更多的是要担当指导者和辅助者的角色。虽然在学习过程中教师不是主角,但还是起着比较重要的作用。因此要求教师必须明确所授课程在本专业知识结构中的地位和作用,以及学生学习本课程应该掌握的基本知识和能力,要特别强调相关知识和能力在实践中的有机联系;应从实际或已有的知识中发现和提出问题,要引导学生主动学习,提供更多的动手实践机会,强调发现问题、分析问题和解决问题能力的养成。具体教学过程中安排一些自学内容,让学生带着问题去学习。
中图分类号:G42 文献标志码:A 文章编号:1000-8772(2013)09-0203-02
我国高等工科教育迫切任务是尽快培养与国际接轨的中国工程师,然而我国工科的教育实践中还存在不少问题,例如重理论轻实践、强调个人学术能力而疏忽团队协作问题。这种现象在本科计算机与软件工程学科的教学过程中尤为明显。
《软件工程》作为本科计算机相关专业的核心专业课程,具有理论与实践紧密结合、专业基础与综合能力并重的特点,对培养合格+优秀的软件工程师具有决定性意义,也极大影响着中国软件行业的未来。然而,当前本科《软件工程》教学过程中存在着诸多问题,例如只注重理论的讲授而忽视动手能力的培养,只开设理论课时而放弃实践环节、缺乏项目训练机制、教学方法落后导致课堂教学效果差等。
1 CDIO概述
根据CDIO官方的定义:CDIO代表构思(coneeive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。国内关于CDIO飞研究与实践最早起源于广东省的汕头大学。从2005年起,汕头大学工学院在常务副校长顾佩华教授的指导下,开始学习研讨CDIO工程教育模式并加以实施,现在已经取得明显的效果。在此之后,CDIO模式迅速在中国其他高校得到推广,开展了各种形式的围绕CDIO的研讨、推广和培训活动。第一批18所CDIO试点高校名单于2008年12月由教育部高教司在CDIO工程教育模式试点工作会议上确定,随后,第二批21所CDIO试点高校在2010年4欲望产生,全国共计有39所高校在开展CDIO试点工作,这种规模还在继续扩大。
2 基于CDIO理念的本科《软件工程》四步教学法
遵循CDIO理念的培养模式,本文探索基于CDIO理念的本科《软件工程》教学改革,根据《软件工程》课程的特点,提出来基于项目案例的原型-设计-实现-测试(PDIT)的迭代四步教学法。
2.1 原型
对每个项目案例,首先引导学生思考如何理解并运用《软件工程》中讲述过的软件开发方法的理论知识,然后鼓励学生选择其中一种开发方法进行尝试。在此基础上,对基础不同的学生,提出不同的要求。对基础一般的学生,鼓励他们遵照已有的课本知识,进行原型学习。对基础较好的学生,引导他们去查阅课外资料,研究最新的开发方法,并运用在项目开发中。
2.2 设计
在设计工程中,引导学生自由组合,构成一个开发团队,但给予一定的限制,即进行男生女生搭配,基础薄弱与基础良好搭配,基础较好的学生偏重项目的管理,这样使得团队既能协调完成工作,又能使学生都能收获知识。对于软件设计,引导学生理解教材中常用的设计方法和设计原则,然后给予一定的事例参考,让学生首先进行模仿设计。在此基础上,鼓励每个团队查阅课外资料,研究最新的软件方法和设计泛型,并亲自实践这些方法,从而达到最佳的学习效果。
2.3 实现
实现是学生最感兴趣也是最能看到实际效果的软件开发阶段,在此阶段要引导学生学习《软件工程》中优秀的编码方法和良好的编码规范,督促学生认真完成编程任务。鼓励团队负责人按照项目模块进行适当的分工,并对分工结果给予知道和评价,对不合理的分工给予纠正,并促使团队成员思考如何合理的分工。对于编码过程,引导学生温习以往的编码知识,树立良好的编码习惯,引导学生自我鼓励,按照进度完成编码任务。养成进度和成本观念。
2.4 测试
测试工作是传统软件工程教学工程中最不受重视的一个环节,然而,当前的软件开发行业,对于软件测试的要求越来越高,相应的,对于软件测试人员的素质要求也越来越高。在这个环节,要引导学生学习《软件工程》中成熟和经典的测试方法,掌握这些测试理论和技术并运用在项目测试中。在此基础上,鼓励学生去查阅课外资料,研究最新的测试方法和自动化测试工具,并试用这些测试工具辅助软件测试过程。同时,在软件测试环节,对一些复杂的测试工具给予一定的教学指导。
3 结语
遵循CDIO理念的培养模式,本文探索基于CDIO理念的本科《软件工程》教学改革,提出来基于项目原型一设计一实现一测试的迭代四步教学方法,指出来教学过程中需要注意的问题。通过在本科生《软件工程》课堂的教学实践,证明这些基于项目案例的四步教学方法可以很好地调动学生学习的兴趣和积极性,有效提高了《软件工程》教学效果。
参考文献:
[1]Crawley E.F.,Malmqvidt J.,Ostlund,S.Rethinking Enginee-ringEducation:The CDIO Approach,Springer,New York,2007
[2]吴鸣,熊光晶,以工程能力培养为导向的工程教育改革研究[J],理工高教研究,2010,29(3):54-59
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1002-2589(2013)26-0308-02
工程教育改革项目CDIO自2000年由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等工程院校发起[1]以来,在全世界得到传播和推广,对国际高等工程教育界产生了重要的冲击和影响,为工程教育从以往注重专业理论教育,轻视实践能力和应用性教育,转向较高专业理论水平和符合产业需求的综合性应用能力并重的高等工程教育,起到了积极的推动作用。近年来,CDIO工程教育模式在国外受到产业界的好评,在国内也逐渐受到了充分重视[2][3],有不少工程类院校和高校中的工程学科都开始关注、学习和实践CDIO工程教育模式,借鉴CDIO的先进理念和教学方法。但在安全工程专业领域中CDIO教育模式的探讨尚未充分展开。
一、CDIO的内涵
CDIO的名字来源于对产品、工程和系统生命周期的强调,是Conceive-Design-Implement-Operate的简称。CDIO计划强调学生在构思(Conceive)-设计(Design)-实现(Implement)-运行(Operate)现实世界的系统和产品过程中,来学习工程的理论和实践[4][5]。具体包含四个阶段:第一是“构思”,包括定义需求与技术,考虑战略与规章制度,开发概念、构架与商业案例;第二是“设计”,主要关注于创建设计,即描述将被实现的计划、草案和运算法则;第三是“实现”,指的是把设计阶段的计划等转化成真正的产品,包括制造、编译、测试和验证;最后一个阶段是“运行”,即使用实现的产品来达到想要的价值,包括维护、演进和报废系统[6]。
二、CDIO对安全工程教育的启示
CDIO工程教育模式虽然在不同的工科学科中,有不同的适应性,并不能说是“放之四海而皆准”的教育模式,但是对于安全工程专业的教育也能起到一定的启示作用,某种程度上可以成为安全工程专业未来教学深化改革的借鉴之一。当前我国的安全工程学科逐渐受到重视,已经获得了长足发展,取得了令人瞩目的成绩,培养了一批优秀高等安全工程人才。但是如果用CDIO理念来衡量,我们当前安全工程人才培养还存在着过分偏重专业理论知识学习,缺乏在系统性视角下对学生实际工作能力的培养等不足之处。
从安全工程专业本身特征来看,扎实精深的专业知识是安全事业的可靠保证,安全工作本身对专业知识的较高要求,是以往课程设置和教学重视理论知识的原因之一,这是无可厚非的,安全工程相关的基础理论研究往往也能很大程度上推动学科本身以及安全事业的发展与完善。但是安全工程本身所具有的实践性指向,要求我们的理论知识必须服务于各个领域中的安全工作实际,知识教育和能力培养必须有机地结合起来,要让学生在实践中增强发现问题和解决问题的能力,这样才能使基础知识的学习真正地、更好地落到实处,才能更好促进我国安全事业的发展。
和纯粹理论研究的教学相比,安全工程的实践主要包括安全工程设计、安全评价、安全问题改良和解决等环节,这些环节中无疑对专业基础理论的要求是较高的,但是CDIO理念中所提出的包括人际交往、团队合作、与社会背景环境、企业与商业环境的配合等领域在实践中仍然是不可忽视的。如何根据安全工作实际运行的要求,拓展安全工作的观照视野,切实做好理论与实践的结合,在一定意义上讲是安全工程学科教学科研发展的重要思路之一。
针对CDIO理念对工程学科教学改革的要求,笔者认为安全工程学科的改革和发展,在当前条件下,可以从以下几个方面进行推进。
1.结合安全工程实际工作中的要求,加强CDIO理念所提出的个人能力和态度、人际交往能力、与社会、商业环境的配合等方面能力的培养。要结合这种要求,改良教材和教法,在理论教学中补充和丰富模拟性场景和现实的案例。如果将来条件成熟,应该将课程设置进行丰富和完善,增加符合安全工程实际工作要求的人际交往、团队合作、商业运作等领域的相关课程,使整个安全工程教育体系在CDIO理念指导下逐渐趋于合理和完善。增加实践性课程与环节的学分比例,以提高师生对这一领域的关注度。目前来讲,如果不能在较短时间内在本学院开设相关课程,较为实际的做法是可以让学生在已经开设相关课程的其他学院或者其他学校选修相关课程,但是需要在培养计划和学分分配上予以倾斜和照顾。
2.积极扩充实践性教学平台,推进产学结合。争取校内外资金建立安全工程实践基地,并与有合作意向和要求的企事业单位进行产学研战略合作,把课程教学与具体安全工作实际紧密结合起来,实现产学双赢。积极争取安全工程横向课题和资金支持,促进安全工程专业的良性循环和纵深发展。比如南京工业大学安全工程学科现有的产学结合平台有南京消防集团有限公司、南京化学工业公司化工机械厂、南京化学工业公司氮肥运行部、中石化扬子石化公司烯烃厂、储运码头及罐区等,这虽然已经在一定程度上满足了CDIO理念实践教学的需要,但是从CDIO理念的要求来看,实践性教学平台还可以在通盘考虑的前提下,系统地进行规划,从而实现全面发展。
3.在安全工程领域深化对CDIO理念的系统性的研究和认识,避免由于对CDIO理念认识的片面、肤浅和偏颇,所导致的实践中的跑题和脱轨,从而使整个安全工程教育改革受到影响和拖累。当前我国的CDIO理念在应用过程中,出现了一些片面化、简俗化、功利化的倾向,其具体表现是:其一,把CDIO工程教育简化为问题教学;其二,把CDIO工程教育等同于项目教学;其三,把CDIO工程教育曲解为典型产品组织教学;其四,把工程教育视为“做中学”等[1]。这些倾向对CDIO理念的推广和应用都不同程度上产生了消极影响,这是我们在实践中需要警惕的。要避免这一点,需要强化在CDIO领域的师资培训和继续教育,积极开展各种类型的学术交流和调查研究,加深教师对CDIO理念的重视和理解。目前来看,在本校和本学院开展相关专题的研讨是较为务实的做法,比如可以开展专题座谈会、论文评比等活动,以加深本校师生对CDIO理念的认知。
4.CDIO理念在安全工程专业中的推广和应用,不能简单化和标签化,应该在深入对CDIO和安全工程本质和特殊性的认识基础上,找到两者结合的着力点和合理的模式,这样才能使在安全工程专业中实现CDIO理念真正落到实处。另外,CDIO理念在安全工程专业中的推广还必须考虑到CDIO理念对中国文化的适应性问题,CDIO理念产生于西方文化,建立在西方产业文化需求之上,面对中国的特殊制度和文化,肯定存在水土不服的问题,比如海归人士常发现在国外所学的知识,在国内实际运用过程中会遇到一些意想不到的问题。在落实人际交往、团队合作、产学合作等环节时必须认识到这种中西方的文化差异,并在实践中做出相应调整,这是工科中一些与实践关系紧密学科普遍会遇到的困境。如何进一步深入认识这些困境的内在规律,找到解决这些问题的实际模式和办法,是该领域需要做深入研究的重要课题。
三、结论
CDIO模式提倡培养具有较高专业理论水平和符合产业需求的综合性应用能力并重的高等工程教育专业的学生,这种模式在安全工程专业领域具有一定的借鉴意义。在安全工程学科中推进CDIO理念的教学改革可以从以下四点着手:加强CDIO理念所提出的个人能力和态度、人际交往能力、与社会、商业环境的配合等方面能力的培养;积极扩充实践性教学平台,推进产学结合;深化对CDIO理念的系统性地研究和认识,避免由于对CDIO理念认识的片面、肤浅和偏颇,所导致的实践中的跑题和脱轨;在深入对CDIO和安全工程本质和特殊性的认识基础上,找到两者结合的着力点和合理的模式,使在安全工程专业中实现CDIO理念真正落到实处。
在我国经济文化腾飞的当今时代,安全工程的重要性越来越凸显,在国际经济一体化、国家人才战略这样一个制高点上,从战略角度考虑研究型高校安全工程专业的应用性转型,尤其显得迫在眉睫。通过以上分析,我们对安全工程和CDIO理念结合的重要性已经有了一定程度的认识。笔者希望有更多研究者重视并介入此领域的研究,为我国安全工程学科的建设和发展插上飞翔的翅膀。
参考文献:
[1]张凤娥.CDIO工程人才培养模式的研究[J].实验技术与管理,2010,(12)
[2]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究,2009,(5).
[3]陶勇芳.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究,2006,(11)
随着电工电子技术迅猛发展,课程信息量日渐增加,高校必须以社会市场为导向,优化调整专业教学计划,为了增添更多的电工电子教学内容,必须进一步压缩课程教学学时。随之,如何利用有限的课堂教学时间向不同专业学生传授电工电子专业理论知识,确保教学任务顺利完成,已成为新时期各高校急需解决的重大课题。由于长期受到应试教育的影响,“放羊式”、“鸭填式”传统教学模式仍然被广泛应用到课堂教学中,而这已经无法满足素质教育提出的客观要求,各方面存在的问题不断显现,导致课堂教学效率极其低下。针对这种情况,高校电工电子教学改革迫在眉睫,全面、客观地分析电工电子课程教学现状,多角度、多途径采取各种有效的措施,丰富课堂教学内容,优化课堂教学形式,为学生营造一种“轻松、和谐”的课堂教学氛围,促使他们更好地学习课程知识与技能,促进自身的全面发展,成为新时期需要的高素质专业人才。
1 新课程概念下电工电子教学现状
1.1 课程教学方法落后,教学手段单一化
在新课程理念下,满堂灌传统教学模式仍然在电工电子课堂教学中扮演着关键性角色,教师是整个课堂教学的中心,师生、生生之间的互动极少,学生处于被动学习状态,真正吸收的知识并不多。在传统教学手段作用下,电工电子神奇的世界并不能完美地呈现出来,也在一定程度上削弱了课程内容已具有的新颖性、互动性,导致课堂教学氛围沉闷,加上电器原理极其复杂,电器种类特别多,而学生对这方面的了解并不多,生活经历也非常有限,导致教学效果低下。就实验操作而言,在课堂教学中,教师大都按照相关的规程、套路,引导学生连接各电器元件,不利于培养学生发散思维,跳出定势思维圈子,把专业理论知识学“活”,将其灵活应用到实践中,导致学生的综合应用能力、创新能力低下。
1.2 学习内容与课程体系不合理
在传统教学中,教师大都引导学生理解电流、电压、电感等方面的理论知识,全面、客观地分析整个电路,并详细介绍三极管、开关门电路等理论知识,有利于学生更加准确地理解课程,掌握必要的理论知识,完善他们已有的知识结构体系。但由于学习内容、专业课程体系长期固定不变,没有以社会市场为导向优化调整,导致该专业课程和电工电子技术发展无法有效衔接,无法满足新时期发展的客观要求,理论与实践相脱离,重理论轻实践现象普遍化,无法激发学生学习兴趣,课堂教学水平低下,学生已掌握的理论知识无法满足新时期企业相关岗位需求,无法很好地胜任工作岗位,充分展现自身才能,顺利就业。
1.3 教师综合素质低下
由于长期受到应试教育影响,在电工电子课程教学中,教师没有以社会市场为导向,树立全新的教育理念,分数仍然是评价学生各方面才能的重要标尺,重心都在考核学生记忆力、应试能力方面,没有意识到提高学生创新能力、实践能力的重要性。该课程教师不具备较高的综合素质,没有全方位分析学生的兴趣爱好、个性特征、心理特征等,没有坚持因材施教的原则,尊重学生的个体差异,过分注重理论教学,导致理论与实践教学比例失衡,课堂教学整体质量低下。
2 新课程概念下电工电子教学优化措施
Course Teaching Reformation of Process Equipment Manufac-turing Technology based on OBE’s Education Idea//SONG Minxia, LU Yi, PANG Mingjun, WEI Anan, PEI Junfeng
Abstract Outcome-based Education is the basic principle of engi-neering education reform. OBE’s education idea is applied to course reformation of process equipment manufacturing technology, and combination of objective of talents training of process equipment and
control engineering and characteristics of process equipment manu-facturing technology course, the course teaching reform were discussed.
Key words OBE idea; process equipment manufacturing technology;
course teaching reform
1 前言
成果导向教育(Outcome-based Education,简称OBE,
亦称能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育)作为一种先进的教育理念,是中国工程教育认证的基本原则,是以质量保证和持续改进为基本指导思想和出发点,以人为本,以学生为中心,重视学生的学习结果的教育理念,从上至下、自下而上、从始至终贯穿于专业人才培养的全过程。成果导向教育理念强调四个问题:我们想让学生取得的学习成果是什么?为什么要让学生取得这样的学习成果?如何有效地帮助学生取得这些学习成果?如何知道学生已经取得了这些学习成果?
过程装备制造工艺课程是过程装备与控制工程专业的核心专业课程之一,该课程是把所学的机械制图、机械设计、过程设备设计、国家标准规范与过程装备制造厂生产工艺过程紧密结合起来,具有工程实践性强、多专业知识交叉应用的特点,对培养学生的工程实践应用能力和创新意识起到重要作用。本文以工程教育认证成果导向教育为基本原则,通过课程改革,将该教育理念深入过程装备与控制工程专业的人才培养过程中。
2 课程介绍
过程装备的制造包括过程机器的制造和过程设备的制造两大部分。由于很多过程机器是过程装置中的关键设备,结构复杂,制造工艺和要求也非常高,因此,过程机器的制造比一般机械的制造要求更加严格。很多过程设备属于压力容器,它们的工作条件非常严酷,比如高温、高压、极低温等。另外,它们处理的介质很多是易燃、易爆、具有强腐蚀性的介质,这就对过程设备的制造提出更高的要求。按照成果导向教育理念,遵循以学生为中心的指导原则,尝试将成果导向教育的教学落实在课程知识点和课程能力培养,探索细化可测评的教学目标、学习活动、评分标准及评分过程。
3 教学目标
工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度,也是实现工程教育的国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。我国开展工程教育认证的目标是:构建中国工程教育的质量监控体系,推进中国工程教育改革,进一步提高工程教育质量;建立与工程师制度相衔接的工程教育认证体系,促进工程教育与企业界的联系,增强工程教育人才培养对产业发展的适应性;促进中国高等教育的国际互认,提升国际竞争力。
常州大学已经分批次进行几个专业的工程教育认证,包括学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍、支持条件七个要素,涵盖国际通行的12条毕业生能力要求。常州大学过程装备与控制专业的培养目标为:本专业培养具备自然科学基础知识,化学工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面基本知识,掌握过程原理、装备设计理论和方法,能在过程工业领域从事过程装备的研究开发、设计制造、监督检测、过程控制、运行维护和技术管理工作,具有解决过程装备复杂工程问题的能力,具备健康、安全、环境责任意识及创新精神、协作品质和国际视野的应用型工程技术人才。采用问卷调查、座谈会等方式深入调研,对具体的知识目标和能力目标进行细化,在课程上体现企业和社会的需求,提高学生的培养质量。根据国家工程教育认证要求,结合专业培养目标,本课程设置两个教学目标:
1)能运用文献检索、资料查询的基本方法获得过程装备制造领域的相关信息,对过程装备制造过程中遇到的工程问题可以提出解决方案;
2)能运用数学、自然科学和过程装备及控制工程科学的基本原理,分析和解?Q过程装备制造中的工程问题。
4 制定课程教学大纲
传统教育的课程教学大纲,实际上是对教材所规定的教学内容按照章、节顺序对讲授时间做出的安排。它规定了每一章、每一节的讲授学时以及每堂课的讲授内容,至于每一章、每一节、每堂课的教学内容与毕业要求是什么关系、对达到毕业要求有什么贡献却无人问津,以至于教师“教不明白”、学生“学不明白”。
成果导向教育理念要求教学大纲的编写,必须首先明确本门课程对达到毕业要求的哪几条有贡献,然后对这几条毕业要求逐条确定与之相对应的教学内容,最后确定完成这些教学内容所需的教学时数。
常州大学过程装备与控制工程专业的培养方案按照工程教育认证的要求,遵循成果导向教育理念,明确过程装备制造工艺这门课程应对毕业要求问题分析有贡献。本课程制订教学大纲时,针对该条毕业要求设置两个教学目标,并且教学大纲的内容并不是按照教材的章节编写,而是按照所涉及的毕业要求而制定的教学目标编写的。这样,对于每一堂课,无论是教师还是学生,都会十分清楚自己所教或所学对达到毕业要求的贡献,因此使教师教得明白、学生学得明白。
5 学习活动
学习任务和活动是过程装备制造工艺课程教学改革最重要的部分。这个过程是贯彻成果导向教育理念最重要的环节。
1)课堂活动。传统的过程装备制造工艺在课堂教学方式上存在明显的不足,无论是板书、幻灯片,还是PPT教学,都是以平面图形和文字的形式把过程装备制造工艺过程展现出来,难以给学生营造直观印象。因此,课堂上将当今多样化教学方式结合起来,采用板书、PPT、视频等手段,增加?W生对过程装备的具体细节结构、制造工艺过程的直观认识。如教学过程设备焊接部分时,不仅要通过板书和PPT的形式告之各种焊接方法的原理和在过程设备中的应用,还要以照片形式展示各种焊接设备,以工程装配图表示各种焊接结构形式,以实物的形式展示制造厂的各种材料的焊接工艺卡,以及以视频录像形式展示最新的焊接方法,从而从各个角度增强学生对焊接在过程设备制造中的重要性认识,加深学生对过程设备这种特种设备焊接质量控制的理解。这样既开阔了学生的视野,又收到较好的教学效果。
2)作业。围绕课程学习目标,针对性给学生布置作业,包括问答分析题、计算题,以及运用文献检索、资料查询等方式获得过程装备制造的相关知识信息,更好地训练和考查学生对相关知识的深度理解和掌握情况。
3)实验。针对本门课程的无损检测部分,采取专业实验课程,让学生动手操作,从实物及实际操作来更加深入熟悉无损检测的方式、步骤和应用等。
4)考核。围绕课程学习目标,根据课程性质,以教学大纲为依据,进行针对学习目标所要达成的知识和能力测试,可以通过课题报告、考试等多种考核方式综合考量,这样既可以保证考核目的的达到,又较好地反映了学生的实际学习水平。
作者简介:何莉(1971-),女,四川达州人,重庆理工大学电子信息与自动化学院,副教授;徐勤(1981-),女,重庆人,重庆理工大学电子信息与自动化学院,讲师。(重庆 400054)
基金项目:本文系2011年重庆市高等教育教学改革研究项目(项目编号:113031)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0067-02
“电工学”课程是高等工科本科教育非电专业的一门重要电子电气基础课程,涵盖了电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、电机及传动控制、电工测量、安全用电、EDA技术等七个部分,在高等学校工科教育中具有非常重要的地位和作用。该课程的作用与任务是:使学生通过本课程的学习,获得电工电子技术必要的基本概念、基本知识和基本技能,了解电工电子技术应用和我国电工电子事业发展的概况,为今后学习和从事与电工电子技术有关的工作打下一定的基础。据了解,“电工学”课程目前大多分了三个层次教学,一是多学时(80学时),主要是针对机械、汽车类等工科学科;二是中学时(64学时),主要针对是材料类等专业;三是少学时(40学时),主要针对生物化工类等专业。所用教材以高教出版社秦曾煌主编的《电工学》(上下册)为主。随着高校扩招和本科教学学时调整,“电工学”教学中普遍存在的教学学时少与教学内容多之间的矛盾、高等教育的生源大众化与创新型实践型应用型工程教育人才培养之间的矛盾一直是普通高校电工学教学研究和思考的重要问题。在少学时“电工学”课程教学中,这种矛盾尤其突出。面向普通高校的大众化生源,在少学时“电工学”课程教学中如何有效地完成教学任务,以及保障并提高教学质量,CDIO工程教育理念提供了新的思路。
一、CDIO工程教育理念
CDIO工程教育是本世纪初国际工程教育改革的最新成果。它是从2000年起,由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过四年的探索研究,提出的一种全新工程教育理念和实施体系。CDIO是英文单词“构思”(Conceive)、“设计”(Design)、“实施”(Implement)、“运行”(Operate)的缩写。这种工程教育理念是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概况和抽象表达。CDIO工程教育理念以产品从研发到运行的生命周期为载体,让学生以自主的、实践的、各课程之间有机联系的方式学习工程,培养学生各方面的能力。CDIO工程教育理念倡导问题驱动,注重学生自主学习,能有效地激发和引导学生学习兴趣、转变学习态度、提高专业基础知识和工程实践能力综合素质,使高校培养的大学生更能符合社会、企业需求。当然,这也将明显增加教师工作量,提高教师工作强度以及任教水平。CDIO工程教育模式多被用于指导高校各学科的专业人才培养上,但是在基础教学中尤其是工科基础教学中借鉴CDIO工程教育理念,有效地组织教学内容,改变教学方法和手段,对于增加学生的基础知识,培养学生的工程应用实践意识,提高学生的实践动手能力和自主的、实践的求取理论知识的综合能力,是一件非常有意义的事情。
二、应用CDIO调整教学内容
传统的“电工学”教学内容一直是按照电类基础课程电路分析、电机及控制、模拟电子技术、数字电子技术四门课程的顺序安排的,一个教学单元相当于电专业一门基础课的浓缩版,从电专业的教学学时分配能很好地循序渐进完成教学任务,实现夯实基础的教学目的。但是在“电工学”教学中,非电类专业学生明显感觉学习内容太多,跳跃太大,学习困难,学生学习兴趣和主动性明显不足。这在少学时“电工学”课程教学中尤其突出,按照上述教学内容循序渐进教学,在40学时内完成所有教学内容,并保证教学效果是有很大难度的。
按照CDIO教育理念,笔者把少学时“电工学”课程的作用和教学任务重点放在引导学生学习兴趣和学习方法上,改变面面俱到的教学模式,加强对学生工程实践意识地培养。在此基础上,选用高教出版社秦曾煌主编的《电工学简明教材》作为参考教材,甚至不限制任何教材,重新组织教学内容,自编教学讲义,突破固定的教材教学模式,打破电类基础课程的单元教学模块,以器件特性和应用为主线设置教学问题和应用实例,引发学生思考和学习,结合EDA仿真软件加强工程实践意识培养,以此解决学时与教学要求、教学内容与学生能力培养之间的矛盾,完成教学任务并保证教学质量和教学效果。
1.以器件应用为主线编写讲义内容
针对少学时的“电工学”教学任务和要求,改变原来《电工学》教材编写的固有模式,以器件介绍为主线,以引导学生学习兴趣为目的,重新编写了教学讲义大纲如表1所示。讲义与大纲要完成的教学要求变化不大,主要做了两点调整:由于授课学时限制和学生对象以生物化工为主,因此省略了电机及控制部分的教学;讲义内容安排不再是以理论知识为主线,而以器件应用为主线贯穿教学内容,强调工程测量和工程实际应用,因此在教学中可以灵活掌控器件及电路内部原理性的知识讲解和学时分配,以此激发学生的学习兴趣,带动他们主动学习。
2.以兴趣引导为主线组织教学内
在教学内容组织安排上,不再拘泥于以往的理论知识,以器件及应用划分单元教学,在每个单元教学内容组织安排上,也不再以理论知识讲解和分析为主线,而以元器件介绍为切入点,以元器件的特性及应用为主线讲解,精心选择应用实例,引发学生思考和学习,从繁到简分析讲解,同时结合工程应用实例及EDA仿真实例,以此激发学生学习兴趣,引导学生的学习方向和方法,培养学生的工程实验实践意识。
三、应用CDIO改变教学方法
CDIO这种工程教育理念是一种新的教育理念和系统的人才培养模式,它使得知识、素质、能力培养紧密结合,理论、实践、创新相互结合,在培养学生自主学习、人员沟通合作能力上效果显著。这在基础教学中可以体现在引导学生自主学习能力和工程实践意识培养上。
1.精心设计教学实例,贯穿整个教学内容
CDIO工程教育理念是以项目设计为载体,将学习、实践、能力培养等各个环节有机结合起来,促使学生自主的、实践的进行学习工程。在“电工学”教学中精心选择实际生活或工程电路,以此引入教学内容,提高学生学习兴趣,引导学生主动分析和学习。比如第一单元电路元件,直接以手电筒日光灯这些大家司空见惯的器件入手,导出电路模型和电路元件,再结合工程实际应用说明元件标称值和更多的应用特性,这就首先调动学生学习的兴趣和积极性,在后续教学中能起到事半功倍的作用。
2.结合EDA仿真软件,加强实践意识培养
“电工学”是一门实践性很强的电子电气基础课程,实践环节是非常重要的环节。在教学中结合仿真软件教学,不仅能克服教学中的抽象性,同时还能增加教学实践环节,培养实践意识。比如在讲解门电路及应用时,选用大家常见的各种抢答器电路为实例,导出数字电路的教学讲解,同时以仿真软件展现不同抢答器的应用效果,增强学习兴趣和主动性,同时也调动学生自行仿真分析和设计的学习兴趣,教学效果明显。
3.多种考核方式结合,重在学习过程
教学的最终目的是在引导学生学习知识技能的同时让其掌握学习方法。“电工学”课程作为非电类本科专业教学的一门电子电气基础课程,要防止陷入习题作业教学的误区。在少学时“电工学”教学中,把平时作业分成两种,一种是自己巩固练习,学生自查;一种是课堂随机练习或提问,教师考核。在最后的考核中,可以采用常规试卷考试方式,也可以采用小课题或论文考核方式,但是在学生的期末成绩评定中比例不高于70%。教师在学生平时学习过程的监控可以采用多种方式,灵活掌控,让学生没有压力地轻松入门“电工学”。
四、结束语
在基础教学中应用CDIO工程教育模式是有一定的难度,但是CDIO这种工程教育理念对于工科基础教学是非常有借鉴意义的。笔者在少学时“电工学”课程(考查)教学中结合了CDIO教育理念进行了这种教学改革尝试,从器件特性和应用入手,在教学中采用基于实例展开教学的模式,结合仿真软件,引导学生自主地“做中学”,培养学生工程应用实践意识,这不仅仅提高了学生的学习兴趣和学习主动性,在非电类“电工学”教学中也取得了较好的教学效果。
参考文献:
[1]教育部高等学校电子电气基础课程教学指导委员会.电子电气基础课程教学基本要求[M].北京:高等教育出版社,2011:35-38.