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關鍵詞:物聯網導論 高校教育 教學方法
物聯網導論作為新興復合型學科“物聯網工程”的入門引導課程,旨在引導學生對物聯網專業知識內涵建立起整體認識,為后續課程的學習打下基礎。由于物聯網導論兼備理論性與實踐性,知識覆蓋面廣,加之學生認識偏差和學習方法等主觀問題,能夠讓學生很好地掌握課程知識點并非易事。筆者結合實際教學工作,對教學過程中若干問題進行分析,探討提高課程教學質量的辦法與學習建議。
1 課程特點與存在問題
1.1 物聯網復合型學科涉及技術廣
從智慧地球到感知中國,物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業浪潮。物聯網通過射頻識別、激光掃描、紅外感應器等信息傳感設備,按協議規范,把物品與物品之間以互聯網為基礎連接起來,進行信息交換資源共享,從而實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理[1]。在技術體系上物聯網融合了計算機科學、通信工程、微電子檢測、自動化等多門專業技術。如何將多門學科綜合起來,較好地運用于物聯網工程是掌握好這門專業的關鍵。物聯網作為典型交叉學科,涉及技術廣,因此在物聯網導論教學過程中必須貫穿以全局指導局部的思想,對教學內容進行整體優化,力求為后續的技術學習構建一個基本知識框架。
1.2 教學對象一年級新生的特點
大學一年級學生初步涉及物聯網專業學習,了解專業知識總體較少,普遍欠缺動手能力,但是他們對新知識、新技術具有較強的好奇心和求知欲,因此物聯網導論在教學過程應該根據每名學生的特點合理組織教學內容,引導他們掌握了解相關基礎知識,理清物聯網專業課程體系的基本脈絡,通過綜合運用各種教學手段,調動學生的學習積極性。與此同時,培養他們的職業素養、職業道德,為今后的學習與工作打下良好基礎。
1.3 教學過程中教師的自我完善
物聯網工程作為新興的研究領域,面臨著涉及專業多、學科建設不成熟、課程體系有待完善和高校缺乏能夠全面掌握實踐教學的師資隊伍等問題,因此對這門學科的任課教師提出了更多要求。教師在授課之前必須充分備課,通過自學、參加培訓、教研探討、學術交流等多種方式擴充自身知識結構,不斷更新自我認知內容,并且要根據學生提問、師生交流、平時作業、考試等環節的反饋信息,及時調整教學內容,改進教學方法,保證教學質量。
2 教學方法思考與探討
2.1 注重系統性教學
物聯網導論課程內容豐富,各部分知識點要求程度并不相同,在教學過程中應注重系統性授課。(1)突出重點,把握好內容難易程度適中,運用多樣化教學方式。例如:物聯網歷史、研究現狀、應用案例等內容可以作為一般性介紹,而在物聯網的技術基礎、信息處理與軟件服務等方面則要重點介紹。(2)在講授新知識點時,應盡量避免過多使用專業詞匯。由于物聯網導論課程內容比較抽象,新生還不能掌握大多數專業詞匯,如果過多使用會增加學生理解的難度。如果遇到必須掌握的專業詞匯,比如射頻識別(Radio Frequency IDentification,RFID),則在教學過程中必須對縮寫詞原文、詞匯含義、主要特點、運用領域等內容做出合理的解釋說明。(3)在教材選擇上應避免使用過于簡單或過于復雜的教材。由于物聯網專業剛剛設立,在教材和參考資料上相對比較欠缺,所以教材選擇一定要根據學生的實際情況和教學效果綜合考慮,力求通俗易懂,比如一些專著,雖然內容、組織論證非常好,但作為一年級新生專業入門教材并不太適合,可以選擇一些具有引導作用的入門性優秀教材。
2.2 教學方式多樣化
由于一年級學生知識掌握程度參差不齊,而且物聯網導論課程內容比較抽象,如果采用單一的授課方法,很難達到預期的教學效果,可能對學生的后續課程學習產生消極的負面影響,甚至會讓他們產生厭學情緒。因此,多樣化教學方式應該貫穿于整個授課過程。
2.2.1 案例式教學
通過直觀方法分析抽象的內容,把實際生活案例編織到教學內容中,以案例帶動知識點。例如:在介紹ZigBee技術[2]時,可以引入世博園中運用ZigBee無線技術實現無線路燈控制案例;在介紹物聯網與傳感關系時,可以引入上海浦東機場防入侵系統傳感節點如何感應物品、傳輸數據等成功案例。
2.2.2 啟發式教學
啟發式教學是把學生被動性學習轉變為主動性學習的一種方式,將課程內容歸納提煉,提出問題啟發學生思考,從而提高學生分析問題和解決問題的能力。例如在分析中間件技術時,讓學生通過學習教材、研討、資料查閱等多種形式了解目前在物聯網里主要有幾種中間件技術[3],例如:RFID,WSN,設備中間件,軟硬件關系等,從而達到對問題的充分認識,得到解決實際問題的方法,最后在教師的指導下圓滿解決問題。
2.2.3 交互式教學
運用多媒體教學環境輔助教學。例如在分析物聯網中的移動技術時,對比802.20廣域網技術與3G技術[3],則可以使用多媒體以表格形式同時列出2項技術的主要特性,直觀對比2項技術特點。在講授物聯網底層技術—無線移動自組織Adhoc網絡[4]的移動節點兼具主機、路由、天線功能的這個知識點時,可以運用PPT等工具制作動畫,形象描述節點移動性、路由探測、天線覆蓋等過程。另外,在授課時隨時解決學生提出的問題,以免影響學習效果,保證教學質量的提高。
2.2.4 多元化課外輔導
構建課堂之外的教學環境,例如:精品課程網站、遠程輔導、網絡教室、網上討論輔導平臺BBS、電子圖書等網上教學資源,打破傳統課堂教學時間和空間受限的弊端,可以通過計算機、掌上電腦、手機等終端通信設備隨時隨地進行教學,為學生課余提供一個自主學習、思索、討論的開放空間。
2.3 通過實驗突出專業特點
物聯網工程作為實踐性很強的工科學科,實驗是教學中的必備環節。學生通過實驗操作的感性認識可以加深對理論知識的理解。在實驗教學過程中應該注意以下幾方面。
(1)實驗內容應該豐富多樣。例如大部分物聯網專業學生都有自己的筆記本電腦,在講解物聯網中對等式網絡時,為加深學生對技術的認識,可讓學生開啟無線網卡,配置對等式模型,實現小型對等式無線局域網搭建實驗;在講解無線個人區域網時,可以讓學生運用手機中的藍牙通信功能進行數據傳輸,進一步了解無線個人區域網的特點,如10米內傳輸、傳輸速度、主從節點關系等;在講解物聯網安全知識時,可以演示一些趣味防御實例,調動學生的學習積極性。(2)在實驗環節設計時必須精心選題,突出專業特點。實驗題目應具有代表性,知識點覆蓋全面。例如在講解傳感器感知知識時,可以選擇圖像采集、鍵盤與顯示屏模擬感知等典型實驗[5]。(3)可以組織小組互助。實驗前對學生進行分組,合理搭配小組成員,并選出組長。實驗過程中遇到問題時可以讓學生先在小組內討論,養成主動積極的學習態度。(4)組織豐富多彩的集趣味性、專業性于一體活動,讓學生在一起交流學習心得和方法,并可以去實習基地實踐,提高實際運用能力。
3 結束語
物聯網作為一項戰略性新興產業,在國內剛剛起步,并飛速發展。據CCID預測,未來3年內我國將有50萬物聯網人才缺口,因此高校教育任重道遠。“物聯網工程”已經逐步成為一門重要學科,物聯網導論肩負著如何把“物聯網工程”專業新生引入物聯網科學殿堂的重任。在教學過程中必須不斷地改革和完善教學模式,積極探索、研究并推廣教學方法,調動學生主動學習的積極性,著力理論與實踐的雙向培養,達到本課程的教學目的,指導后續課程的學習,培養出社會急需的高級物聯網專業人才。
參考文獻
[1]胡永利,孫艷豐,尹寶才.物聯網信息感知與交互技術述[J].計算機學報,2012(6):1147-1163.
[2]詹青龍,劉建卿.物聯網工程導論[M].北京:清華大學出版社,2012.
[3]汪濤.無線網絡技術導論[M].北京:清華大學出版社,2012.
關鍵詞:系統建模與仿真;Petri網;課程教學方法
作者簡介:劉飛(1976-),男,山東平度人,哈爾濱工業大學控制與仿真中心,副教授,博士生導師。(黑龍江 哈爾濱 150080)
基金項目:本文系國家自然科學基金項目(項目編號:61273226)的研究成果。
中圖分類號:G643.2 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)05-0099-02
Petri網是由德國科學家C. A. Petri于1962年在其博士學位論文“自動機通信”[1]中首次提出的,后來,Petri網為眾多計算機科學家所認識和重視,成為計算機、自動化等學界的熱門研究課題。Petri網已經廣泛應用于計算機網絡、通信協議、軟件工程、柔性制造系統、離散事件動態系統、生物系統等眾多領域。[2,3]目前,許多高校都開設了Petri網相關課程,但是他們通常只關注Petri網的理論和應用。與之不同的是,本課程“基于Petri網的系統建模與仿真”不僅講授Petri網的基本理論和方法,而且重點講授如何利用Petri網實現系統建模與仿真,目的是讓研究生學習和掌握一種可視化的數學建模語言和方法,培養學生良好的思維習慣和邏輯能力。本文將對基于Petri網的系統建模與仿真課程的教學從教學目的、內容、方法等多個方面進行探討和研究。
一、基于Petri網的系統建模與仿真課程的教學目的
Petri網是一種重要的離散事件建模方法,已廣泛應用于各個領域的建模與仿真中,因此,筆者在教授本課程時,要教給學生一種強大的可視化建模與仿真方法,為學生開展建模與仿真研究奠定堅實的基礎。
第一,通過課程學習讓學生全面了解該領域研究現狀、前沿、采用的主流研究方法,以及研究資料收集的一般途徑和整理研究資料的常用工具。
第二,通過課堂講授、文獻講解培養學生掌握Petri網的理論和方法;學習并掌握Petri網的仿真算法設計和實現;最終掌握基于Petri網的系統建模、仿真和分析方法;讓學生熟悉這些方法的主要應用過程和應用范圍,提高研究生對科學研究工作的系統認知。
第三,結合實驗利用各種實例使學生能夠在各自的領域內實際運用Petri網。Petri網是控制、計算機等多個學科中的重要工具,在多個領域具有重要的應用價值,掌握其應用能夠為學生學習和今后工作打下基礎。
二、教學內容的創新
本課程主要是講授如何利用Petri網來實現系統的建模與仿真。由于教學目的與其它已有Petri網課程的教學目的不同,因此需要對教學內容進行創新。針對上述教學目的,本課程的講授主要分為以下兩個部分。
第一部分講授Petri網的基本知識,包括概念、結構屬性、行為屬性和分析方法等,從而使學生首先了解和掌握Petri網的基本理論,為下一部分的講授和Petri網的實際應用打下基礎。
第二部分主要從系統建模與仿真的角度來講授Petri網。首先講授包含Petri網的各種擴展的建模框架,然后對隨機、連續、有色等各種不同類型的Petri網分別進行講授。講授過程中重點關注如何利用各種不同類型的Petri網來建模不同應用領域的實際系統,如何設計不同的仿真算法來實現系統的仿真和分析等,最終使學生掌握基于Petri網的系統建模、仿真和分析方法。本課程的主要內容可以概括為圖1。
本課程由哈爾濱工業大學控制與仿真中心開設,該課程的講授將密切聯系實際的工程項目,因此需要學生進行大量的計算機建模與仿真實驗。
三、提高教學效果的措施
結合本課程的理論與工程密切結合的特點,筆者建議從以下幾個方面開展教學活動。
第一,案例式課堂教學:根據本課程的具體教學內容,盡量多設計一些典型的案例,利用案例進行課堂講授或者進行小組課堂討論。例如,在講授隨機Petri網時,可以設計排隊系統、Lotka-Voltera系統等多個案例來講授隨機Petri網的基本概念以及如何設計隨機仿真算法。這樣學生就會容易理解為什么會應用隨機Petri網,如何設計和實現一個隨機仿真算法等問題。
第二,研討式文獻閱讀:針對課程的相關內容,給學生提供與之密切相關的典型學術論文,要求學生分組閱讀和討論,并遞交簡短研究報告,培養學生的科學研究能力。例如,針對文獻,[3]讓學生閱讀并理解如何使用不同類型的Petri網來建模與分析同一個生物系統,從而使學生加深理解不同類型Petri網的建模能力。
第三,工具軟件應用:Petri網是一種圖形化建模軟件,離不開工具的支持。因此,從課程的開始,就要求學生學習自己開發的工具軟件Snoopy[3]的應用。利用Snoopy可以建立和分析該課程中所有類型的Petri網。不僅如此,與Snoopy配套的相關軟件工具還可以對Petri網從行為屬性、結構屬性、模型檢查等多個方面提供自動化的分析功能。針對課堂的每個知識點,要求學生能夠自己應用工具軟件去建立和分析Petri網模型。這不僅鍛煉了學生使用工具軟件的能力,更重要的是加深了學生對知識點的理解。
第四,計算機實驗:本課程需要進行多個計算機實驗,如連續仿真算法設計與實現、隨機仿真算法設計與實現、利用Petri網建立相關系統的概念模型等。針對每個實驗,需要為學生提供足夠的上機時間,讓學生去自己編程實現相關的仿真算法或者建立相關的模型進行仿真和分析等。不僅安排學生在實驗室統一進行計算機實驗,而且通過將實驗進行分割要求學生平時自己安排時間完成相應的模塊。此外,對于每個實驗,都讓學生分組完成,但是同一小組的學生需要分工明確。
第五,結合科研項目教學:目前,Petri網已經大量應用于現在正在進行的科研項目中,如復雜仿真系統概念建模與分析、仿真劇情校核與分析等。為了讓學生深刻理解理論與實踐的結合,有必要從科研項目中提取相關的研究內容,讓學生去討論和實踐。例如,針對該課程的需要,對相關科研項目中的模型進行模塊劃分,然后讓學生充分了解課題的背景,完成相應的模塊。最后還要求學生對此做出總結,并匯報各自的心得。
第六,論文指導:讓學生閱讀典型的學術論文,引導他們提出研究問題,然后書寫科研論文,從而培養他們科學研究的習慣和能力,這也可以作為課程的考核結果。如果有必要,可以鼓勵學生發表與課程學習相關的學術論文。
第七,積極指導學生查詢Petri網相關的期刊和會議等,擴展學生的知識面,引導他們早日進入科學研究的殿堂。
四、理論和實踐相結合的考核方式
考慮到本課程理論與實踐密切結合的特點,采用以下考核方式:
課程考試成績:開卷考試,該成績占課程總成績的40%。
課堂討論成績:根據學生在課堂參與討論的具體情況給定成績,評分標準為積極參與次數、表達能力、分析能力等方面,該成績占總成績的20%。
Petri網課程論文成績:根據學生提交的Petri網課程論文的原創性、文獻綜述的全面性、撰寫論文的規范性、研究內容的系統性情況給定成績,該成績占總成績的20%。
實驗成績:本課程是一門工程實踐課程,需要進行多個計算機實驗,因此實驗成績在最終考核中應該占有一席之地,如20%。
五、面向應用自編講義
“基于Petri網的系統建模與仿真”是航天學院控制科學與工程學科的一門研究生課程,是碩士階段研究生重要的理論與應用密切結合的課程,在培養高素質應用型、綜合型人才方面起著重要的作用。但是目前,還沒有任何一本教材能夠完全覆蓋所有的教學內容,因此筆者結合相關的文獻編寫了自己的講義。
教材不僅分析了Petri網課程的主要知識點,還把知識傳授和能力培養有機地結合起來,由從前的“知識型”講授模式轉向“知識能力型”,從而培養學生發現問題、解決問題的能力,提高學生的學習興趣和創新思維,使學生能扎實地掌握和靈活運用所學知識。
教材是以服務教學為目的,在整體上形成知識網絡或知識鏈,一方面保持自身的系統性,另一方面與直接關聯的實際操作內容上相銜接,結合實驗利用各種實例使學生能夠在各自的領域內實際運用Petri網,使教材在內容組織上形成有機整體,并具有強大的可操作性。其中,Petri網的基本理論部分參考文獻;[2,4-6]隨機Petri網部分參考文獻;[7-9]連續Petri網部分參考;[6,9]有色Petri網部分參考;[9,10]針對每種網類還加入如何利用Petri網實現系統建模與仿真。
六、德國的Petri網課程教學
Petri網為德國人所提出,并且德國在很多高校都開設了該門課程。根據筆者在德國的學習和工作經歷,認識到德國大學的Petri網教學主要存在以下幾個特點:課堂上老師與學生充分互動,使得學生通常能夠在課堂上深入透徹地掌握所講授的內容;充分利用Petri網工具來輔助課堂教學,認真細致地講解如何用Petri網建立和分析每一個實例;將學生進行分組,合作完成課程作業和實踐項目,并在課堂上進行討論,分享心得。
這些好的教學手段都是應該借鑒的。在教學過程中,筆者將充分利用上述這些寶貴的經驗來提高教學效果。
七、總結
本文對研究生課程“基于Petri網的系統建模與仿真”的教學進行了一些探討,希望與同行進行交流或對同行提供一定的參考。由于該門課程具有較強工程背景,因此在講授時不能完全采用傳統的教學習慣,必須充分考慮理論與實踐的密切結合。在以后的教學工作中,筆者還要根據學生的反應繼續探索適合的教學手段和方法,為培養具有創新能力和研究能力的學生做出貢獻。
參考文獻:
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[8]林闖.隨機Petri Nets和系統性能評價[M].北京:清華大學出版社,2005.
關鍵詞:教學模式;課程資源;以學為本;師生交流;算法設計與分析
1 背景
實行師范生免費教育,有利于弘揚尊師重教的優秀民族傳統,吸引更多優秀的有志青年學子從事教育工作,是國家為提高基礎教育水平作出的重大戰略舉措。關心在校免費師范生的學習狀態,重視他們的培養教育是部屬師范院校的教學關鍵。
目前,一些不利因素對計算機專業免費師范生的培養和教育產生了消極的影響。學生方面,多數免費師范生來自貧困家庭,自卑心理嚴重,不善于交流;計算機基礎薄弱、動手能力差,對計算機專業缺乏濃厚的興趣;享受“兩免一補”政策,就業有保障,學習動力不足[1-2]。教師方面,本科教育師資力量不足,大班教學和灌輸式、填鴨式教學在所難免;教師在科研任務、研究生教育等多重壓力下,時間緊張、精力不足,無暇在課余時間與本科生進行多層次交流。這些因素都給計算機專業免費師范生的教育培養帶來了嚴峻的挑戰。
筆者以計算機學科的核心課程“算法設計與分析”教學實踐為基礎,針對計算機專業免費師范生教育存在問題和“算法設計與分析”課程理論與實踐并重的特點,在“本碩博多層次互動式教學模式[3]”基礎上,提出基于師生交流互動式教學模式。旨在通過倡導“堅持以學為本[4]、注重師生交流”的教學理念,
激發免費師范生對計算機專業的濃厚興趣,增強免費師范生的身份認同和職業認同感。為其將來更好地從事西部中小學計算機基礎教育打下良好的知識基礎和心理素質基礎。
2 教學模式
師生交流互動對學生培養學習興趣、增強學習信心、端正學習動機、塑造個人價值觀有著重要的作用和意義[5]。學生需要教師的知識支持,同時也渴求教師的情感支持。如果只重視知識的灌輸而忽視師生間的情感交流,教學活動便失去了活力。師生交流是教師滿足學生的情感訴求的直接途徑,然而諸多的因素限制了師生交流互動的機會、疏遠了師生間的距離,如師資力量不足、教師科研任務重、課堂知識容量大、教師距教學區遠等限制因素;又如師生代溝較大、知識結構差異等交流層次的限制因素;再如學生自卑心理嚴重、缺乏學習自信、不善與他人交流等心理因素限制。這些不利因素導致師生間的交流互動缺失,嚴重挫傷了學生的對專業課學習的積極性和主動性。學生在學習過程中沒有充分感受到教師對自己的激勵賞識、理解信任和關愛尊重,對專業課程學習動力不足,進而表現出對課程厭煩排斥、迷茫敷衍、課堂睡覺,甚至發生逃課的行為。
基金項目:國家自然科學基金項目(60970054);陜西師范大學研究生培養創新基金(2011CXS025)。
作者簡介:王小明,男,教授,研究方向為無線多媒體傳感器網絡;李成博,男,碩士研究生,研究方向為無線多媒體傳感器網絡;盧俊嶺,男,博士研究生,研究方向為無線多媒體傳感器網絡;劉丁,男,博士研究生,研究方向為無線多媒體傳感器網絡。
為了克服教學中的不利因素,增強師生交流,提高教學效果,筆者結合實際教學實踐,提出了師生交流互動式教學模式,即本著“堅持以學為本、重視師生交流”的教學理念,注重學生對課程資源和師生交流的訴求,充分利用豐富的網絡資源和多種交流方式,滿足學生在知識支持和情感支持兩方面的需要,調動學生學習的主動性,培養學生的思考鉆研能力。師生交流互動教學模式主要由課程資源網站和師生交流互動平臺兩部分構成,如圖1所示。
課程資源網站是本教學模式的基石。課程資源是學生學習的直接對象,豐富有效的教學資源是學生能夠獨立自主地學習的必要條件,也是提高學生成就感、消除挫折感、增強自信心、激發濃厚興趣的直接物質資源。
師生交流互動平臺是本教學模式的核心。具體來講就是將博士和碩士研究生引入課程教學過程中,利用傳統的交流方式和網絡交流方式搭建師生交流互動平臺,提供更多師生間、學生間多層次交流的機會。
此教學模式在一定程度上克服了高校師生交流缺失造成的弊端。通過引入博士碩士研究生做本科生的課程輔導老師、朋輩導師[6],利用傳統交流方式和網絡交流方式相結合,避免師生比懸殊、時空限制等因素對師生交流的影響,增加師生交流的機會,增多了知識傳授的途徑,拉近了師生之間的情感距離。
在此教學模式下,需要教師發揮積極主導的作用,不斷引導學生積極參與互動交流,以豐富的話題去感染學生、激勵學生,從而激發學生對計算機專業學習的濃厚興趣,增強學生自身職業的認同感。這些豐富的話題包括日常學習、科學研究、專業前沿、人生閱歷、名人軼事、文體活動、日常生活、興趣愛好、人生規劃、為人處事以及價值觀、人生觀、世界觀等。
3 教學方法和手段
3.1 重視課程教學資源,倡導“問題驅動[7],以學為本”
針對“算法設計與分析”課程理論與實踐并重的特點,轉變以往的教學方法,從“以教為中心”轉變為“問題驅動,以學為本”,變灌輸式教學為啟發式、探究式教學。課程資源網站(prowang.snnu.省略)上豐富的課程教學資源,為學生提供充分的學習資料支持,避免了時空因素的制約,增加了學生學習的自由度。通過以問題為綱,以學習課程、查找資料、理解問題、解決問題為主的方式培養訓練學生的計算思維和研究創新能力。學生遇到不易理解、難以解決的問題時,便可通過師生交流互動平臺獲取解決問題的方法。
在“算法設計與分析”課程資源網站上我們向學生提供了諸如電子教材、教學課件、視頻課程、習題資料、應用軟件、課程評價等豐富的課程教學資源。同時,除了提供本課題小組制作的課件、視頻等資料之外,還提供其他優秀的同類課程資源供學生參考學習。如向學生提供麻省理工學院(MIT)的開放課程“算法導論”教學視頻、中南大學“算法設計與分析”教學視頻等。豐富的課程教學資料開闊學生的眼界,降低了學生學習的困難,提升了學生學習的積極性。
3.2 多種交流方式多管齊下,多方位增強師生交流
師生交流互動平臺是教與學的環境,是知識和情感傳遞的載體,它包括傳統交流方式和網絡交流方式,如圖1所示。傳統交流方式和網絡交流方式有著各自的優點和不足,同時使用可以互相彌補、發揮優勢。
1) 傳統交流方式。
① 師生座談會。定期通過網絡收集、師生座談會的話題,舉辦充分準備了的師生交流會,針對個性問題因材施教。學生與教師近距離面對面的交談,教師可以向學生講述求學經歷、教學生涯、興趣愛好等親和力強的話題,激勵支持學生努力拼搏、勤學善思;學生可以向教師談論自己對生活學習中遇到的各種問題。輕松自由的交流環境有助于加深師生間的情感,增強學生的學習動機。
② 學習小組:學生小組是學習交流的最基本的團隊,是提高學習效率的有效方式。學習小組由5~7人組成,由小組長總負責,監督管理小組成員的學習活動。小組內各成員分工協作,定期問題、討論問題、總結問題,并以小組為單位參與到更大范圍內的交流學習活動中去。
③ 學習報告:定期開展學術報告活動,挑選優秀的學生報告自己的學習情況,取得的成績,存在的問題,改進的方法,教師給予點評。促使學生不斷審視自己,尋找差距,改進學習方法,提高學習效率。
2) 網絡交流方式。
① 課程留言板:學生可以將自己在課程學習中遇到的問題、對課程改進的建議、對教師的期望等在課程留言板,教師及時給予回復,并通過學生反饋的信息改進教學方法方式,做到充分滿足學生的需求。留言板上的內容可以作為課程資源一直保留,以方便學生更好的了解課程、任課教師。
② 課程BBS:對于內涵豐富的話題,學生可以在BBS上發帖討論,分享學習資料,發表學習心得。例如,對于蟻群算法,可以“蟻群算法專題討論”,所有學生可以對看到的文獻、程序代碼、改進算法等內容進行討論。學生可以通過查閱討論結果、解題思路、分享心得、總結歸納等方式提高學習效率。
③ QQ交流群:建立QQ課程交流群實現師生間多層次的教學互動。QQ是目前流行的即時交流軟件,具有強大的功能,可以實現一對一、一對多和多對多的交流,也可以實現語音、視頻交流、共享資料和遠程協助。QQ空間、QQ微博也是師生間的知識、情感交流的重要陣地。
④ 電子郵件:利用電子郵件可以實現教師與學生的個別對話,方便師生進行一對一的交流,也可以應用“抄送”、“群發”等功能實現一對多的交流互動。對學生心理方面的、不愿意公開交流的問題,教師可以通過電子郵件的方式給予指導解答。
通過師生交流互動平臺實現師生之間、學生之間、本碩博之間的多方位、多層次互動交流,一方面教師把對學生的激勵、信任、關心、尊重、賞識等關愛之情傳遞給學生,使學生領略到教師人格魅力,激發學生學習的主動性;另一方面,學生將學習過程中遇到的問題及時地反饋給教師和研究生,及時獲取幫助,從而提高學習效率。
3.3 強化本碩博多層次互動,碩博出任本科生朋輩導師
師資力量不足是導致師生交流困難的重要原因。在“算法設計與分析”課堂中,2008級和2007級的師生比分別為195和1159,遠超出了教育部規定的合格底數師生比118,師生比懸殊導致師生交流困難,影響教學質量。另外,師生代溝和師生知識結構差異也是導致交流困難的重要因素。
鑒于師資力量不足、師生代溝和知識結構差異的因素,我院采取博士、碩士研究生擔任本科生的朋輩導師方式,對本碩博互動[4]的教學模式進行強化和改進。朋輩導師負責對本科生進行思想引導、專業輔導、生活指導、心理疏導的教育。采取朋輩導師制,一方面可以較好地解決課程師資力量不足的問題;另一方面,由于朋輩導師與學生在年齡、經歷、興趣愛好、知識結構、面對的社會壓力和背景等方面的相似性, 使得朋輩導師更容易與學生形成亦師亦友、和諧互助的關系。在2008級“算法設計與分析”課程中引入7名碩士研究生和3名博士研究生,每位研究生出任7~9位學生的朋輩導師,負責其課程規劃、學習監督、課程輔導,強化對每位學生的指導作用。“算法設計與分析”是計算機專業學生的核心課程,碩士博士研究生出任本科生的朋輩導師,不僅對本科生的學習有著巨大的幫助,而且對研究生的學習研究也是大有益處的。
3.4 適當凸顯差距,營造競爭氛圍
在2008級“算法設計與分析”課程中師范生和非師范生幾乎各占一半,通過在學習小組完成課程小論文的“選題、設計、初稿、編程實驗、定稿”環節中讓師范生與非師范生同臺競技、互相評閱,適當營造競爭氣氛,調動學生的積極性。使得后進的學生真實地感受到自己和別人的差距而奮起直追,先進的同學享受到成就感帶來的快樂而再接再厲。
4 教學實施與評估
4.1 教學實施環節
學貴有疑,學貴有思。質疑和思考是學習最關鍵的兩個過程,將師生交流互動平臺作為學習交流的環境,同時也作為學習的工具,以訓練計算思維為目的,將質疑和思考的思想作為學習的主線貫穿于整個課程的學習環節之中,促進學生高效地學習。
1) 發現問題,提出問題。提出確切的問題是思考的關鍵,決定著思考討論環節的成敗。教師通過師生交流互動平臺將課程的重點知識點以問題的形式給出,明晰課程的重點、難點,引導學生思考解決。學生也可以將學習中遇到的問題、難點在師生交流互動平臺上,以期教師或者其他的學生的解答。
2) 分析問題,尋找出路。學生在明晰了問題的難點之后,對于自己不能夠解決的問題,通過師生交流互動平臺尋求解決問題的方法。通過QQ交流群、BBS論壇、學習小組、朋輩導師、師生座談會等交流方式,讓問題解決的機會大幅提高。
3) 解決問題,評估結果。利用提供的豐富課程資源,搜集難點問題的相關資料,尋找問題的答案,評估結果的正確性,不斷地改進解決問題的方法,最后總結方法、積累經驗。學生通過教學評價系統及時反饋對知識的掌握程度、對課程教學的改進意見,教師根據反饋信息及時改進教學方法、提高教學效果。
4.2 教學效果評估
1) 評估方式。
基于師生交流互動的教學模式評估通過周期性的網絡調查問卷完成。調查問卷設置了包括學生對課程資源、教學難點重點設置、教學方式的滿意度和對課程學習的掌握程度等全方位刻畫教學效果的問題。調查結果由系統自動分析生成,及時反饋給教師,以便教師反思教學的得失,為改進教學方式提供有力的統計數據支持。
2) 教學效果。
基于師生交流互動的教學模式在陜西師范大學2008級計算機科學與技術專業免費師范生的“算法分析與設計”課程教學發揮了重要的教學指導作用,取得了良好的教學效果,如圖2所示。在本教學模式的作用下,學生學習積極性高、對教學模式認可度高、期末考核優秀率高。
圖2 “算法設計與分析”課程教學滿意度調查結果
5 結語
基于師生交流互動的教學模式避免了學習受教學資源的制約,極大地提高了學生學習的自由度,降
低了課程學習的困難;同時,基于師生交流互動的教學模式避免了時空對師生間多層次交流的限制,為教師和學生提供了高效的交流溝通平臺,增強了教師對學生的影響力。
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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頁)
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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)
關鍵詞:物理; 新課程; 教學方法
實施中學課程改革,深入領會新課標,穩步推進素質教育既是我們每一位教師面臨的巨大挑戰,也是我們實現跨越式提升的良好契機。物理作為一門科學性、理論性和實踐性極強的學科,物理教師所面臨的挑戰與壓力就更加艱巨。因此我們要注重學生的個性化和創新力的發展,充分啟發學生的思維能動性和求知積極性,培養學生對物理的認識、興趣、愛好以及研究分析物理問題能力,培養和睦的師生關系,創造活躍的課堂氣氛。根據本人的從教經驗,結合實施中學物理新課程教學心得,我就創新物理教學模式,培養學生的學習興趣談一點個人的粗淺認識。
1 教師要全面把握新課程理念
作為新課程改革主導的實施者,教師必須得最先領會、理解和接受物理新課程的新理念。新課程改革把培養學生獨立思考能力、發現問題與解決問題的能力以及探究式學習的習慣作為第一要務。那我們教師就得轉變以往的傳統教育觀念,提高自身素質;適應課改要求。教師必須熟練掌握中學物理教學的全部內容和實驗操作規范,認真鉆研中學物理新課程改革的理念,熟悉素質教育、創新教育等方面的理論知識,努力提高自身的專業素質,以全新的教育思想、教育理念指導物理教學工作的開展。其次改變傳統教學模式,轉變教師角色,改變教學觀念,更新課堂管理、創新課堂結構,采用課堂完全“開放”的辦法,讓學生輕松愉悅地獲取知識,培養創新意識。自覺運用物理規律、定理和公式,將物理現象、物理問題引向現實生活;引導學生去發現問題,分析和解決問題,指導學生搜集、利用學習資源,設計實驗,進行實驗探究。注意探究物理知識的過程,使學生在自主學習和實踐探究過程中培養情感態度和價值觀。
2 充分引導學生適應新課程的新要求
學生是我們全面落實新課程改革理念的重中之重。我們從事教育教學工作的基層中學,學生的基礎大多參差不齊,學習能力和接受能力相對較弱。如果一味以新課程理念馬首是瞻進行授課,學生很難接受。所以必須堅持循序漸進的原則。首先要針對物理學科以觀察實驗為基礎的特點積極引導學生自覺主動地進行實驗探究。通過觀察現象,分析推導論證,驗證獲得的物理規律、定理和關系式。課后要多深入學生生活,和他們敞開心扉,真實了解學生課堂知識的獲取情況,注意觀察學生對提出問題的反映,了解學生的思維動向。注重運用一些生動、形象、直觀的事例來說明問題解釋原理。其次要引導學生學會合作交流,培養師生間同學間的互助精神。著重強調人與人之間合作交流的平等性和互利性,營造有利于學生互助團結的課堂氛圍,讓他們在與周圍人的合作當中探索物理規律,在學習交流當中討論物理現象,在團結互助當中提高物理能力,充分發揮團體中每個人的智慧和能力,共同體驗成功的喜悅;促進學生良好個性心理的形成。總之,一切從學生的實際出發,結合學生的實際學習水平不斷引導學生適應新課改的新要求。
關鍵詞:“互聯網+”;MOOC;教學改革;機床數控技術
隨著計算機硬件、軟件技術的日益成熟,以及網絡基礎設施功能的不斷提升,基于計算機技術和互聯網功能的“互聯網+”促進了教育行業的變革和發展,有效解決了傳統課堂教學存在的諸多不足。教育部印發的《教育信息化十年發展(2011-2020年)規劃》和《2017年教育信息化工作要點》對高校教師的信息化教育發展提出了整體的部署和明確的要求,旨在提高教師的信息化教育技能,保證教育教學質量,完善教育信息化基礎環境建設,加強網絡學習空間應用廣度與深度,適應“互聯網+”時代背景下的教育發展改革要求。[1]MOOC(MassiveOpenOnlineCourse)教育模式,即大規模開放在線課程,又稱為“慕課”,是基于連通主義理論和網絡化學習的開放教育學而發展起來的新型在線課程模式,具有教學內容豐富、實現方式多樣化、學習主動性強等特點,學習者可以基于自身學習需求選擇合適的課程,能夠有效提升教與學的互動性和開放性。本文以《機床數控技術》課程教學為例,對MOOC教學模式的應用和發展進行深入研究。[2]
一、“互聯網+”時代的教育教學特征
“互聯網+”就是指“互聯網+各個傳統行業”,但其并非簡單的疊加。《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》指出,“互聯網+”通過將互聯網信息通信技術與傳統行業進行深入融合和演變,實現社會資源的優化配置和集成,促進了社會生產能力水平和創造力水平的發展,是在知識社會創新2.0推動下發展起來的互聯網形態演進和社會發展形態。在教育領域,“互聯網+”可以面向不同層次和類型的人群提供開放式的優質教學資源,豐富了教學手段和教學模式,優化了教學行為和學習效率,并有效推動了傳統“課堂教育”方式向現代“智慧教育”的轉變。“互聯網+教育”是建立在現代電子計算機與網絡通訊技術基礎上的一種新型教育形態,它以受教育者為主體,通過多種網絡交互方式實現學生、教師與學校之間的聯系和通信。[3]“互聯網+”時代下的教育并不僅僅是互聯網技術在教育教學中的簡單應用,而是教育與互聯網的深度融合與變革,其主要的特征如下:第一,在“互聯網+”時代背景下,教育領域中存在著諸多不同教育層面的跨界交互,并在跨界交互過程中得到了新的教育形態。該模式將教學、課程、考試、管理、考核、就業等教育元素通過互聯網有效整合連接為一體,實現教育水平和教學質量的升級。例如微課、MOOC、SPOC(SmallPrivateOnlineCourse)[4]、云端大學、翻轉課堂等線上課程教學方式就是“互聯網+課程”的典型代表。[5]第二,“互聯網+教育”體現了教育的創新性和開放性,并使傳統教育模式產生了重要的變革和進步。互聯網可以將網絡視頻、虛擬現實、智能移動通訊、在線語音、云搜索、大數據分析等新技術融合到教育教學過程中,形成不同的創新教育新模式,通過集成豐富的網絡資源,構建不同類型的創新性教育眾創空間和學習平臺。互聯網技術的開放性決定了“互聯網+教育”模式可以解決傳統課堂教育的局限性問題,使教育資源可以走出學校,實現共享。第三,“互聯網+教育”可以實現不同教育主體間的關系優化和結構重組,使學習者在充分掌握教育教學資源信息的條件下,具有獨立的受教育選擇權和教學質量監督權,教師、學生以及教育機構三者之間的作用和角色發生了改變,學習者的主體地位能夠得到更充分的體現。“互聯網+教育”模式通過為學習者提供多元化的教學手段和共享平臺,可以擺脫課堂教學的位置和時間局限性,為實現隨時隨地與終身學習提供了可能。
二、MOOC教學模式的發展和意義
基于MOOC的開放式在線課程教學模式是“互聯網+”背景下實現教育共享化和國際化的重要途徑。MOOC的概念是由加拿大愛德華王子島大學和國家人文教育技術應用研究院于2008年提出的。[6]斯坦福大學于2011年將《人工智能導論》課程免費共享于網絡,多達16萬名學習者對此課程進行了網絡學習,這標志著MOOC取得了重大突破并進入了高速發展階段。[7]北京大學和清華大學于2013年5月加入了在線教育平臺edX,這標志著MOOC教學模式正式被引進中國。2013年7月,上海交通大學與在線教育平臺Coursera建立了合作關系,并宣布與北京大學、清華大學等諸多國內高校共同建立中國的MOOC在線教育平臺。[8]2014年5月,由教育部創建的中國大學MOOC在線教育平臺正式投入使用,為學習者提供了免費優質的知名高校MOOC教育資源。教育部于2015年出臺了《關于加強高等學校在線開放課程建設應用與管理的意見》,推動了開放在線課程的進一步認定和推廣。隨著MOOC發展浪潮在全球范圍內的迅速推進,中國的傳統高等教育模式面臨著重大的挑戰,同時也迎來了改革和發展的良好機遇。MOOC教學模式的突出特點是大規模性、微課程性以及分層教學,學習者可以基于自己的時間安排完成學習任務,不受傳統教學模式的時間和空間限制。但是,MOOC是無法取代正常教學環節的,其與傳統教學模式并非相互矛盾的,而應該是相互促進的。就目前的發展階段而言,以傳統教學環節為主,MOOC教學為輔的教學模式具有更高的教學質量和效率。MOOC在現代大學教育中的意義主要體現在以下幾點:1.MOOC教學質量高,教學資源多樣諸多世界一流大學都通過MOOC共享優質的教學資源,課程的講授者往往是學校的教學名師,課程制作精良,教學質量得到了充分的保證,并有利于培養國際化人才。學習者可以根據自己的興趣,通過互聯網移動終端接受跨文化、跨國界的課程教學,有效減少了外界干擾帶來的負面影響,提高學習效率,拓寬學習視野。2.MOOC學習成本低,無須繳納教學費用MOOC基于互聯網技術進行在線教學,其注重的是教育資源的共享以及受教育者的學習過程,課程結束后并不提供任何學分和學位,也不需要交納任何的學習費用,因此極大降低了學習者的受教育成本,有利于推進全民素質教育的進一步實施,真正實現“有教無類”。3.MOOC促進教師隊伍提升專業水平素養由于MOOC具有共享性和開放性,來自全球不同地區的學習者都可以通過互聯網接受在線課程的教學。教師的教學影響力得到了充分擴大,不再局限于單一的課堂和班級。因此,要求教師隊伍進一步提高自身的教學素養和能力,并掌握新的在線課程教學技巧。4.MOOC推動和深化了在線教育創新模式相對于傳統的在線教育而言,MOOC強化了教學資源的開放共享與師生之間的互動模式,有利于創造性地開展更深入高效的在線教育策略,克服傳統在線教育存在單向傳輸性和課程多線性,缺乏教學交互性等缺點,對推進教學改革與提高教學質量具有重要現實意義。
三、MOOC環境下《機床數控技術》課程建設
隨著數控機床在機械制造行業中的普及應用,數控技術越來越突顯出其重要性。《機床數控技術》課程是機械工程專業的必修課,教材選用陳蔚芳教授與王宏濤教授主編的《機床數控技術及應用(第三版)》,具有課程內容豐富,涵蓋知識面廣,理論性和實踐性強等特點。[9]該課程主要包括數控技術概論、數控加工程序編制方法、計算機數控裝置、數控機床的運動控制原理、數控機床的檢測裝置、數控機床的伺服驅動系統、數控機床的機械結構與裝置、分布式數控技術(DNC)、柔性制造系統(FMS)等幾個模塊,如圖1所示。其中,課程的核心內容主要包括數控程序編程方法、數控插補原理以及數控機床伺服驅動系統。如圖2所示為《機床數控技術》的MOOC課程建設思路,具體描述如下:制作、搜集并整合相關課程資源,包括課件、視頻、音頻、圖片、動畫以及相關的拓展知識網站鏈接等,以不同章節的知識單元為主體,進行知識點的碎片化處理,并根據課程體系進行系統地整合化處理,然后將課程資源于MOOC在線平臺中,使學生能通過網絡移動終端進行自主選擇和學習課程資料。以“數控機床的運動控制原理”章節的難點“數字積分法(DDA法)圓弧插補”為例。在傳統課堂教學中,教師對插補的原理以及課本插補例題的講解往往占用大部分的課堂時間,導致學生獨立思考和練習的時間被壓縮,無法深入了解數字插補本質原理。為了解決這一問題,可以利用MOOC在線平臺,共享相關課程資料。對于難點部分,學生可以結合課件、視頻、動畫進行反復的學習,并結合MOOC在線插補仿真軟件,進行任意圓弧的插補過程的推導和驗算,真正了解DDA插補運算的本質。學生完成在線課程學習以后,可以通過MOOC在線考核模塊對自己的學習效果進行實時的獨立測試,及時發現自己學習的不足和問題。試題由題庫自動隨機生成(包括數控概念選擇填空題、主觀數控編程、插補過程分析、數控機床核心部件設計等),并設有考試時間限制,保證考試內容與結果的合理性與代表性。考試結束后,MOOC在線評估模塊會根據考試的結果輸出學習效果報告,教師根據效果報告評估學生對知識點的掌握程度,以及在線課程的優缺點,并對教學內容進行具有針對性的調整和補充。MOOC在線教學平臺可以通過交流討論模塊,實現教師和學生之間的實時與非實時互動交流。教師可以通過在線答疑、群體討論、頭腦風暴等方式了解學生的學習進度和問題,并調動學生的學習積極性與主動性,學生可以通過與教師的交流,解決自己在學習和測試過程中所遇到的難點和問題,更全面、準確地掌握課程內容相關知識點,并將自己的學習心得和經驗總結推送到交流討論模塊中,提供給教師與其他學習者進行參考。MOOC在線教學平臺的順利推廣需要政府、學校在政策和資金上的有力支持,推出合理的MOOC建設激勵機制,并配備制作課程資源與維護平臺運行所需的硬件設備和專業軟件。此外,為了提高學生的動手實踐能力(如數控機床編程與操作實踐),應建立實訓中心基地和實踐平臺,保證理論學習與實踐相結合。
四、結論
在信息大爆炸的時代背景下,基于計算機網絡技術的教學改革勢在必行。本文討論了“互聯網+”時代背景下的MOOC教學模式對教育發展的影響與意義,并以《機床數控技術》課程為例,討論了MOOC開放在線課程的建設思路和基本方法。MOOC適應了當代高等教育大眾化的發展需求,有利于實現優質教學資源的共享,提高學習者的學習興趣和效率,促進傳統教育的創造性變革和發展。
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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
中國的藝術設計教育肇始于十九世紀后半葉,經歷了“工藝傳習―圖案設計―工藝美術―藝術設計”這一歷史進程,[1]同時,藝術設計的培養方案、課程設置、教學方法也在不斷地與時俱進。從目前來看,藝術設計專業主要包括環境設計、產品設計、視覺傳達設計、服裝設計、工業設計等幾個方向。課程設置主要是三大類:第一是學科基礎課程,如三大構成、設計素描、設計色彩、Visual Basic等計算機輔助設計基礎課程;第二類是各個專業的專業課程,如室內空間設計、版式設計、交互設計、家具設計、服裝設計、各類產品設計等;第三類是理論課程,其中又包括史論課、概論課和設計理論課,如中外工藝美術史、世界現代設計史、世界現代家具史、現代設計史、藝術概論、設計概論、設計美學、設計文化等。[2]事實上,理論課程所占比例較大,它對提高學生的人文素養、培養創新思維和鑒賞能力有著不可替代的作用,然而在具體的教學過程中,理論課程的教學效果卻不盡如人意。基于此,筆者擬從具體的教學實踐中分析理?課程存在的弊端,提出相應的創新改革方案,以就教于方家。
1 理論課程存在的弊端
雖從數量上看,理論課程占了比較大比例,但是絕大多數藝術院校或者藝術設計專業是以實踐為重的,學生的重心也放在如何設計并制作出“實物”,參加各類設計比賽,理論對她們來說似乎是“虛”的東西。這就造成了理論課程排課方式簡單粗放、備課方式機械重復、授課方式陳舊單調、考核方式單一等四大弊端。
1.1 排課方式粗放
合班上課效果不如意。學生每個學期的學時有限,而理論課程的數量又比較多,因此理論課程基本上是合班上課,最多的達到七個班合班,人數在210人左右。這樣任課老師無法在短時間內熟悉每位同學的基本情況,上課的過程中也無法全面掌握學生聽課的狀態。為了更好地了解理論課合班上課的效果,筆者專門對學生做了簡單的調查,數據表明,認為合班上課聽課無干擾的占6.9%,認為有一定干擾的占29.8%,認為干擾比較大的占63.3%。這說明合班上課超過一定人數后,教學效果必然受到影響。
課程內容有重復。理論課程門類眾多,不可避免地有重復和交叉的內容,如世界現代設計史、世界現代家具史、現代設計史這三門課程,雖然側重點不一樣,但是世界現代設計史本身就包含了世界家具史、現代設計史的部分內容。類似的還有設計概論、設計美學、設計心理學等課程,這些課程的導論部分或第一章往往都對“設計”的概念、內涵、發展等問題做出論述,內容大同小異。
1.2 備課方式機械
教材一成不變。藝術設計屬于前沿學科,無論內容還是形式變化都非常快,作為設計實踐的總結和提升,理論也不是亙古不變的。但是很多高校訂購的教材幾乎沒有變化,許多教材的編寫甚至還停留在上世紀九十年代,一些新方法、新問題、新發現都沒有及時補充到教材中來。
備課照搬教材。教材的編寫和設計實踐、考古發現之間存在一定的時間差,因此備課的過程中不能完全照搬,要及時關注學術界新動態。以工藝美術史為例,田自秉先生編寫的《中國工藝美術史》史料豐富、圖錄詳盡,堪稱經典,然而由于時代的原因,該書主要匯集和整理了我國自原始社會至二十世紀八十年以來的工藝美術史料,一些新文物、新發現沒能編寫進去,這就需要教師在備課過程中及時補充說明。
1.3 授課方式陳舊
相較于實踐操作類課程,理論課程比較抽象晦澀,需要學生有一定理論基礎,這恰恰是藝術類學生的短板,因此理論課在授課方式上本身也是一種挑戰。目前理論課主流的授課方式是以教師為中心的講授型授課,雖然有了多媒體設備,可通過直觀的方式向學生展示圖片及案例,但是學生始終處于被動的接受的狀態,也很難切實參與到課堂中來,長此以往,學生的學習熱情被消磨,談不上激發創新思維或提高審美能力。
1.4 考查方式單一
卷面考試。理論課程通行的考查方式是試卷考試,開卷或閉卷。題型基本上是選擇題、填空題、名詞解釋、論述題這幾大類,且試卷的內容幾乎年年雷同。學生即便不上課,臨考前通過囫圇吞棗式背書也基本上能過關,這種方式沒有使學生真正理解課程的內容。
課程論文。基于試卷考試的弊端,有些理論課采用論文的方式進行考查。由于論文通常在結課后兩周左右就需要提交,學生沒有充足的時間查找文獻、閱讀并分析文獻,因此常常出?F雷同、抄襲的論文。不僅如此,論文提交、批閱完了之后,老師和學生之間也沒有時間和場地專門就論文進行分析和交流,因而對理論問題的認識依然沒有提升。
2 理論課程改革的路徑
2.1 精簡課程數量,科學安排課程
理論課程寧精勿濫,在課程的選擇上,可根據專業的需要選擇幾門與專業契合度高的理論課程。在安排專業課教師的同時,教師之間要及時溝通,對課程的內容、教學的進度做進一步統籌,避免相同的內容反復講授。如“設計心理學”、“設計概論”、“設計美學”等課程都會涉及到對“設計”這一概念的闡述,那么這三門課程的教師則需要提前溝通,最早講授的一門課對概念性的問題進行分析,其他兩門課程則一兩句話帶過,避免重復。
此外,在安排授課時間的時候,注意理論課與實踐課之間的有效銜接。絕大多數高校藝術理論課安排在大一、大二,而且是理論課先行,即理論課全部結束之后安排設計專業課程。理論課程本身就比較抽象晦澀,如果把理論課與專業課割裂開來,學生學到的可能就是一些生硬的概念,無法把理論和實踐聯系起來。筆者認為,藝術設計專業的理論課程應該和專業課程穿插或平行設置,如“中外工藝美術史”可以和“漆飾產品設計”、“陶藝產品設計”或“金屬工藝產品設計”等實踐操作類課程平行,學生既可以了解這些產品的發展歷程,同時掌握其制作工藝,實現感性與理性的合一。
2.2 備課詳略得當,合理修改教材
教材的編寫要兼顧體例的完整性,所以導論或第一章常常對概念性的問題做詳細分析。但是一門理論課的課時通常只有32節,以史論課為例,在短短的32節課里,要完整地將世界設計史或者中外工藝美術史的發生、發展、背景、內涵和各個時期的經典作品逐一分析,時間顯然是很緊迫的,所以備課的過程中,教師也應當充分發揮主觀能動性,根據實際情況調整、選擇上課的內容,一些概念性的問題可以簡單講解。比如《設計與文化》(庾萍編著,電子工業出版社)這門課程,第一章、第二章、第三章介紹“什么是設計”、“什么是文化”、“什么是設計文化”,這三章在備課的時候可以合并為一章,甚至一章中的一節,將教學的重點放在中西方文化的內涵及其對設計的具體影響上。
自古教學相長,理論課教師在教學過程中可以根據學生的專業特色和接受理解程度不斷地總結教學經驗,自己編寫相應的教材,這對教師自身的理論水平也是極大的提升。
2.3 提升授課質量,以學生為中心
衡量一門課的價值,最重要的標準是學生的接受度和理解度。傳統的以教師為中心的教學模式有其適用性和優勢,可以體現教師在某一學科領域研究的深度和廣度,但此模式建立在教師絕對權威、學生具備相當的理解能力的基礎之上。藝術設計專業的學生理論基礎普遍比較薄弱,因此上課的時候要格外注意學生的接受程度。以學生為中心的教學方式核心是學生的主動、有效參與,基于此,在上課的過程中本人采取兩種方式,第一,每節課的最后十分鐘為學生提問環節,安排兩次提問的機會,學生提出來的問題,先由全班同學集體思考討論,最后再做小結。第二,每學期安排兩個課時,由學生自己報名來講與課程主題相關的內容,時間可以安排在期中或者期末。這一目標在第一節課上課的時候便交代給學生,學生從開課第一天起就要思考自己講課的內容,他們在上課的過程中自然也會更主動地學習。
2.4 完善考查機制,追加考后反饋
單一的試卷或論文的考查方式常常會帶來片面的結果。筆者認為,在試卷和論文的基礎上,學生課上的發言、討論、PPT制作講解,課后的思考總結、與老師就某一主題的交流和心得都可以納入課程考核體系中。這樣一來,就能避免出現學生不重視課堂,考試的時候僅通過死記硬背來應付的局面,有利于學生主動參與課堂學習。[3]
此外,考查的結果必然會反映出學生在課程學習中的薄弱點,但是一般來說,考試結束也就意味著某門課程的結束,這樣一來,學生在學習上的薄弱點得不到及時的反饋和修正。因此筆者建議,在考試成績出來之后,教師可以專門組織一個考后反饋的環節,對學生學習上存在的問題進行分析和補充,這種反饋的形式可以是書面形式,也可以是集中討論的形式。
關鍵詞:遙感專業;研究型教學;課堂教學;畢業設計
作者簡介:唐濤(1980-),男,陜西西安人,國防科學技術大學電子科學與工程學院,講師;陸珉(1976-),男,江西南昌人,國防科學技術大學電子科學與工程學院,副教授。(湖南 長沙 410073)
中圖分類號:G642.477 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)02-0203-02
所謂研究型教學,就是將課內講授與課外實踐、教師引導與學生自學、教材與閱讀有機結合并達到完整、和諧、統一的教學。[1]研究型教學既能發揮教師的主導作用,又能發揮學生的主體作用;既能培養學生的學習興趣,激發學生思維,又能培養學生分析解決問題的能力;既能使學生掌握系統扎實的基礎知識,又能培養學生的實際操作能力,克服了接受性教學的缺陷。
本科生在校學習的過程包括課堂學習、實踐學習、本科畢業設計等環節。作為國防科學技術大學(以下簡稱“我校”)信息工程專業本科生培養方案中重要的組成部分,遙感系列課程教學和專題畢業設計在信息工程專業本科學習過程中占據了重要的角色和相當的課時。遙感系列課程包括本科生公共選修課“軍事遙感技術”、專業選修課“地理信息系統與遙感技術”、專業必修課“遙感原理”等。面向我校信息專業本科生,筆者所在的遙感信息處理教學科研團隊每年設計遙感信息處理專題,包含若干具有科研任務性質的子課題。指導教師既是遙感系列課程教學主體,也是本科畢業設計指導主體,有充足的時間和經驗在課堂教學和畢業設計指導中開展研究型教學探索。
課堂教學和本科畢業設計作為大學生本科學習生涯中重要的兩個環節,開展研究型教學不僅是有益的探索,也是不斷將遙感領域最新技術成果傳授給學生,擴大學生知識層面和應用能力的重要途徑。課堂教學可以將遙感領域研究趨勢、研究成果、理論基礎和處理方法傳授給學生,奠定理論知識基礎和初步的研究思維培養。畢業設計中,每一個課題作為科研任務布置給學生,使學生得到實踐鍛煉,將學習的知識轉化為解決現實問題的工具,同時能夠參與科研團隊科研攻關的過程,互動探討,體會研究過程的樂趣,最終培養科研興趣,提高科研能力,推動學生素質全面發展。
一、課堂研究型教學探索
課堂教學在本科四年教育中承擔著傳授知識的重要作用,作為信息工程專業課程的重要組成部分,遙感系列課程需要在有限的課時內給學生傳授足夠的遙感學科的基礎理論知識和初步應用技能。為了改變以往講述式、填鴨式的課堂灌輸教學,筆者所在教學科研團隊一直在不懈努力地探索改革教育教學方法。研究型教學作為近年來比較成功的新型教學模式,成為教學研究的熱點之一。[2-4]我們在如下方面開展了研究型教學的有益實踐:首先,將最新的科研成果帶入課堂教學,[5]拓展學生的視野和知識面,啟發學生獨立思考和實踐;其次,在課堂教學中專門設計課時,由教師提出適合學生知識層次的研究型討論課題,再將學生按照興趣自愿組合成若干小組,在小組內開展資料查閱,課題探討和交流;最后,經過一段時間的學習探討,教師組織各小組分別就研究型課題的研究心得進行課堂交流或者書面交流,由教師對各小組的研究心得進行講評和給分。
在上述實踐中,有若干原則需要教師把握好:
1.題目難易適度
考慮到本科生學習專業知識的時間不多,專門知識和理論基礎有待加強,過于“精”和“深”的題目會使學生覺得難度大和無從著手,從而產生畏難情緒,不利于研究型教學的開展。選擇研究型教學內容時,我們考慮密切結合教材知識點,特別是需要學生掌握的重點內容,結合遙感領域最新成果,選擇適當難度的題目引導學生開展。另一方面,學生尚不具備從事科研工作的經驗,解決研究型題目的手段主要依托大學公共資源和互聯網資源,查閱資料,分析現狀,提出想法,有條件的可以進行簡單的計算機仿真。例如介紹雷達圖像軍事目標判讀解譯時,我們引入美國的長曲棍球衛星及其拍攝的坦克目標的雷達影像,結合教材介紹的三種強散射結構,引導學生思考從雷達目標散射特性出發,探討分析如何提高判讀效率和準確性。
2.興趣吸引
在授課過程中將科研成果引入課堂,將教員從事科研活動中獲得的新方法、新技術、新成果、新靈感及時引入到教學中。例如,將SAR圖像車輛目標自動識別、小型化復眼成像裝備等科研成果結合教材內容,進行實例講解,拉近學生與最新成果的距離,開拓學生思維,吸引學生注意力,提高從事科研工作的興趣。
3.激勵措施得當
研究型教學的開展,不僅要求教師開動思維,靈活牽引,也需要學生熱情參與,適當發揮分數(學分)的指揮棒效應是有益的嘗試。在學生本門課程最終成績中,目前是研究型學習成績占30%,考試成績占70%,以后根據研究型教學探索的階段性成果,考慮適當提高前者的比重。
二、本科畢業設計環節的研究型教學探索
隨著高等教育改革的深入,畢業設計過程中的研究型教學探索也有不少創新,[6-8]主要是轉換本科生的主體角色,由學生轉化為科研人員,畢業設計課題轉換為科研小任務,使本科畢業生能夠主動參與團隊科研活動,互動探討,提高科研能力。“導師+研究生+本科生”的研究型本科畢業設計模式,已經成為共識。
1.課題設計與知識儲備
信息工程專業本科生經過三年多的本科教育,基礎知識和專業知識具有了一定的的基礎。因而相對于課堂教學的研究型題目,畢業設計題目應當讓學生在基礎理論、基本技能、創新精神、科研方法、實踐能力和團隊協作等方面得到比較全面的綜合訓練,能夠具備初步從事科研工作的能力。筆者所在的教學科研團隊根據長期的科研工作經驗和目前所從事的科研任務,每年設計一個遙感信息處理專題,每個教師設計2-4個子課題,這些題目處理該專題下的具體小的技術問題,涵蓋遙感圖像校正、去噪、配準、目標檢測、目標識別等具體技術問題。題目及其主要工作內容下發給學生,學生可根據興趣和自由選擇題目和導師。導師提前與學生見面,了解學生的基本情況和學習特點,提供課題需要的部分資料,做好啟動畢業設計工作的知識儲備。
2.科研交流
在本科生進入課題后,導師應將其納入所在科研團隊,參與學術討論、程序設計、文檔撰寫、階段匯報等工作,使之成為科研攻關的一員。研究過程中,本科生可就畢業設計過程中的理論和技術問題,及時和導師、其他研究人員交流解決。
3.研究生的輔助作用
高校科研的主體是教師和研究生,因而研究生在本科畢業設計中的輔助指導作用不可或缺。高年級碩士研究生或者博士研究生已經受過較長時間的科研訓練,比較熟悉課題,研究思路較為清晰,研究工作有進展,具備輔助指導的條件。畢業設計題目若與研究生本身研究課題和團隊攻關課題相關,則更為有利。研究生也是從本科生成長起來,對于整個畢業設計和課題研究的過程更為熟悉,可以向本科生在更多細節問題上答疑解惑。
4.過程控制
良好的本科畢業設計離不開學校和導師對過程質量的監控。筆者所在院校從命題設計、學生選題、下達任務書、撰寫開題報告、中期檢查、論文撰寫、畢業答辯等各流程環節進行了時間和質量上的規范。這就要求導師在畢業設計全過程密切跟蹤學生的研究進度,及時交流,適時提供幫助克服困難。
三、結束語
研究型教學是系統性的工作,我們在遙感專業課程和本科畢業設計兩個環節開展了研究型教學的探索。其中課堂研究型教學是引導學生接觸科研活動,啟發創新思維的起始,畢業設計則是研究型教學活動的重要實踐環節。經過最近幾年的探索,目前取得了一定的成效,未來將總結經驗,開拓創新,更好地為遙感學科系列課程的建設和信息工程專業技術人才培養服務。
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關鍵詞:環境工程概論;研究型教學;課題式教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)12-0125-02
研究型課程是學生在教師指導下,以身邊及生活中獲取的各種課題為學習載體,利用已有的專業知識開展主動性研究,在提出問題和解決問題的全過程中不斷構建及完善專業知識體系、掌握研究方法,完成專業知識學習的過程[1,2]。研究型課程能夠極大調動大學生主動參與學習的積極性。在研究型課程中,教師的作用不在于傳授知識,而在于引導學生發現問題、思考問題和解決問題,而這些問題往往沒有標準答案[3,4]。因此,研究型課程是一種強化學生主動學習的理念、策略和方法,側重于學生主動探究的學習活動,是目前高校專業課程教學改革的重要方向。
目前在國內大多數高校中,對研究型課程的開設方式缺乏全面系統的認識,或者只進行了小范圍的探討,或者未開設。在此背景下,本文以桂林理工大學環境工程專業開設的《環境工程概論課》為例,提出了一套基于研究型課程理念的課程設計方案及學生能力培養方法。
一、課程改革目標分析
《環境工程概論》課程既是環境科學的一個分支,又是工程學的一個重要組成部分。在以往的教學體系中,該課程通常作為針對非環境工程專業學生開設的選修課程,主要介紹環境保護的基本理論、基本技術、環境現狀,是當代大學生環境素質教育的基礎課之一,使非環境專業學生能夠對污水、廢氣、固體廢棄物以及噪聲等污染的治理方法和原理有所了解。近年來,隨著《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010―2020)》和《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》精神的深入貫徹[5],環境工程專業培養方案的調整,《環境工程概論》成為環境類專業新生學習的第一門必修專業基礎課。
作為環境工程專業新生的入門課程,《環境工程概論》的教學效果直接影響到學生對后續專業課程的學習興趣和學習效果。概論類課程的共同特點是涵蓋內容多、知識更新速度快,基本內容既包含了水體污染、大氣污染、固體廢物污染、物理性污染的控制及治理原理與方法,也涵蓋了環境監測與評價、環境規劃管理等方面的有關內容,同時還介紹了環境領域最新研究成果和發展趨勢,每一章節的內容就是一門獨立的課程。由于課程內容多,知識點零散,傳統的單個教師主講的“灌入式”全講課模式存在著較大的問題,不僅讓授課老師上課吃力,淺顯且泛泛的內容對學生也缺乏說服力,導致學生興趣下降,課堂氣氛不活躍。
對于剛入校的大學新生來說,他們對環境工程專業知識的理解還只局限在媒體報道的“霧霾”、“溫室效應”、“富營養化”及各種污染事件上,迫切希望了解自己所選擇的專業的具體方向及內容。在此情況下,為使學生明確學習目標和未來職業發展方向,找到自己的興趣點,《環境工程概論》課程教學應通過宏觀與微觀相結合的方式,通過教師總體講授,使學生對環境專業有總體認識。然后,學生在教師講授的基礎上,結合身邊環境問題,成立課題小組,開展一些研究型課題的學習。這些研究型教學課題的開展,可以使學生在教師的指導下,通過查閱資料、社會實踐調查等,對身邊環境問題的發生根源、基本原理、解決措施等進行深入了解。這樣,在完成課程任務的同時,既熟悉了環境工程專業的學習、研究方法,了解到環境工程專業在社會發展中的地位與作用,又激發了學生對環境工程專業的學習興趣,建立起對我國環境保護事業的責任心,為今后專業課程的學習打下了堅實的基礎。
二、環境工程概論研究型教學的具體實踐
根據環境工程概論課程的培養目標、教學內容的要求,本課程的研究型教學由課題設計、課題實施、成果評價三部分組成。
(一)課題設計
課題設計是研究型教學的基礎,是以課題為中心對學習內容進行的重新規劃。根據學生人數,并考慮到學生的專業認知水平,結合桂林市在環境保護問題上取得的成果,將《環境工程概論》教學內容課題設計為以學生調查實踐為主題。在課堂教學中,以學生通過調查發現的問題所作的匯報作為各章內容的開題,進而引出各章理論主題內容。然后,教師結合學生研究內容進行總體講授、指導,使得課程生動、課堂氣氛熱烈,進而帶動學生學習的興趣。課題設計的具體內容包括:桂林市水污染狀況調查、桂林市大氣污染狀況調查、桂林市固體廢物狀況調查、桂林市聲環境以及桂林市的生態之城建設五個部分。
(二)課題實施
1.成立課題小組。課程第一堂課為導論課,由教師對目前的環境問題及環境工程研究方向等內容進行總體講授,布置研究型課題并對課題進行說明。課后學生根據個人興趣報名,教師根據“組間同質、組內異質、優勢互補”的原則進行微調,保持各組同學水平相當,每組6名同學。
2.方案設計與實施。各小組成員首先根據課題題目,明確完成目標,討論課題實施方案;然后進行組內分工,完成資料收集、查閱、現場調查、數據分析匯總、書面總結及口頭匯報等工作。具體實施過程以課下業余時間完成為主,教師輪流跟組進行指導、答疑以及必要的理論知識補充,幫助學生解決在課題完成過程中遇到的問題。
經過分組討論,各課題小組方案設計內容如下表1所示。
在完成過程中,數據信息來源主要包括圖書館的圖書、期刊、統計年鑒、環境公報等紙質資料,圖書館的電子資源,如CNKI數據庫等,以及環保局網站、環保局實時監測系統等網絡數據資源。然后,再結合實地調查結果,完成課題的研究。
(三)課題成果評價
1.成果展示與評價。首先由組長作為代表對課題完成內容進行匯報,同時對課題完成過程中遇到的問題及解決方法進行介紹,課題組成員共同對其他小組的提問進行解答。根據匯報結果和答疑情況對課題成果進行評價,評價結果由三部分組成:組間評價、組內互評和教師評價。課題小組根據評價內容對課題內容進行進一步修改,并形成書面報告上交。
2.成績評定。研究型教學課程的成績評定方法采用形成性評價和總結性評價相結合的方式[6]。其中課程總成績由學生個人的平時表現(包括課題表現、對小組課題項目的貢獻)、所在課題小組成績(要求3~4名環境工程專業老師對小組作品進行評定,取平均分)、期末考試成績(閉卷考試)三部分組成。
三、總結與反思
在研究型教學過程中發現以下兩點需要進一步完善。
1.完善學生在課題完成過程中的過程管理工作。小組成員應記錄下課題完成過程中的日記與心得,不斷總結課題完成過程中每個環節的安排是否合理,有無改進措施,如成員分工情況是否合理、時間安排是否得當等。
2.教師對課題完成過程的反思。如根據每個課題完成情況,評價課題設計是否合理、能否達到教學目標、研究開展過程中存在哪些問題,如何實現教學效果的最優化,以期在今后的研究型教學中不斷完善。
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關鍵詞: 高職機電專業畢業設計 質量提高方法 措施
畢業設計(論文)環節是高職院實現人才培養目標極為重要的綜合性實踐教學環節,是培養學生運用所學知識分析解決實際問題能力、增強學生專業工作能力、培養創新精神、進一步提高綜合素質的有效教學手段。
近年來就業形勢日益嚴峻、高等職業教育規模的擴張,畢業設計期間又恰逢學生尋找工作等諸多客觀因素的影響,使得畢業設計出現了很多質量問題。具體表現在:(1)大部分學生對畢業設計不重視,不能處理好畢業設計、頂崗實習與就業的關系;(2)學生缺乏學術論文寫作的基本素養,缺乏資料查閱、整理、分析、歸納、檢索等獲取信息的能力;(3)畢業設計過程流于形式,理論與實踐脫節,有些學生僅僅依賴于教材、資料的理論知識拼湊論文,對于自己的設計沒有通過實踐驗證,紙上談兵多,實際動手少。最終創作的畢業論文很難有實際的應用價值。(4)成績評定不能完全做到公正客觀。學生論文抄襲原始資料現象嚴重,有些學生在最后答辯環節明顯缺乏對所做內容的理解和把握。那么,如何改革畢業設計,提高畢業設計(論文)質量,達到高職教育人才培養目標的要求?我結合機電專業的畢業設計的探索與實踐談談認識。
一、提前做好畢業設計準備工作
1.時間上的調整。指導老師提前在第四學期期末考試結束就與學生見面,布置題目,下達畢業設計任務。一方面使學生盡快了解課題的類型和方向,另一方面便于教師提前了解學生的情況,如專業學習情況、個人發展方向,等等,從而能夠合理地安排設計任務。另外,安排學生利用暑假,對機械制圖、計算機繪圖、電路分析、單片機、電氣控制與PLC、氣壓傳動等畢業設計相關專業知識內容進行重新溫習,并要求學生完成課題資料查詢、研究方案的確立等工作,為第五學期畢業設計的順利進行做好知識上的準備。第五學期第十一周起進入畢業綜合實訓環節,主要是畢業設計和赴企業進行頂崗實習,第十一周起有計劃地在指導教師的指導下對畢業設計內容予以進一步完善,第五學期不進行答辯,待頂崗實習結束后,第六學期再回學校參加答辯。
2.指導教師充分準備,試做課題。在畢業設計過程中,指導教師準備得是否充分,將直接決定畢業設計質量的高低。教師除應認真準備畢業設計的課題和任務書外,還需對課題進行認真的試做。通過企業調研和分析,得到企業中機電應用產品研發和生產崗位典型工作過程,明確產品功能、準備技術器件資料、硬件設計、硬件制作、軟件設計、軟硬件聯調、產品制作、產品測試。通過試做課題,教師能更好地把握課題的難度和工作量,科學地預測學生在畢業設計各個階段可能出現的問題,從而能夠根據學生的具體情況合理地分配設計任務。
3.畢業設計題目提前滲透至相關課程學習當中,為畢業設計的完成打下扎實的基礎。畢業設計是一項綜合性的實踐環節,一個優秀的畢業設計離不開專業知識的支撐。因此,專業課程的學習尤為重要。在課程學習過程中將畢業設計課題滲透進課堂,讓學生帶著問題去學,這樣可以激發學生學習的欲望,培養學生的創新能力。同時也為大三學生順利地完成畢業設計打下扎實的基礎。以“單片機應用技術”課程教學為例,本課程以智能運動小車作為教學內容載體,該教學載體以單片機作為控制核心,包括運動控制系統、顯示系統、智能感應系統,等等。通過這一載體將單片機應用技術中的各種能力貫穿始終。由于智能運動小車的功能具有很強的擴展性,完全可以作為畢業設計的課題進行綜合的設計和研究,因此在課程教學過程中要有意識地培養學生的設計意識和思路。
當然,在課程學習過程中,學生可以根據自己的專業興趣在保證課程合格的前提下有側重地加強某門課程或者某幾門課程的學習,在此過程中專業老師可以了解學生的具體情況以便于今后畢業設計的分組和選題工作能有實效地開展。
二、立足實際,科學選題
1.以就業為導向,從實際出發,選擇不同的課題。課題必須圍繞專業人才培養目標,符合專業崗位能力要求,具有較高的應用性。目前,機電一體化專業就業崗位的需求有三個方向:機電一體化設備制造與維修、機床數控技術應用、自動機(線)的運行與維修。要按照不同的專業化方向,確定畢業設計課題,對于機電一體化設備制造與維修方向,課題方向重點應放在機械方面,加強鉗工與電工電子訓練;對于機床數控技術應用方向,應增強學生的車工實習及數控機床編程與操作能力;對于自動機(線)的運行與維修方向,應向電的方面適當偏移,加強電工及單片機與可編程控制器訓練。我校機電一體化專業定向于自動生產線的運行與維修方向,在確定畢業設計課題時,結合制造業發展現狀,選擇那些圍繞機電一體化進行產品開發或把微電子技術用于設計、制造、測試和研究等方面的題目,例如單片機控制系統設計、工業機器人系統分析、可編程控制器(PLC)技術及應用設計,等等。
2.畢業設計的選題要堅持理論與實踐相結合的原則。課題的選定要結合目前專業的實際設備,立足實際,避免脫離實踐的純理論性的題目。我校機電一體化專業目前已經擁有較先進的PLC實訓裝置、氣動實訓裝置、機電檢測實訓平臺、單片機實訓設備、自動生產線訓練裝置、機電一體化實訓裝置,等等。因此,畢業設計的選題應考慮到我們現有的實訓設備,為學生畢業設計的實施提供良好的硬件環境。只有結合實際“真題實做”,才能培養出創新型、實用型人才。當然,在畢業設計期間已經開始頂崗實習的同學,可以結合生產崗位選擇畢業設計題目。應鼓勵學生結合崗位實踐內容選擇畢業設計(或論文)課題,但必須有企業專人指導并報學院批準。
3.通過各類技能大賽的鍛煉和滲透,以學生興趣為中心進行畢業設計選題,可以廣泛發掘學生的創造力,選題更具有可行性。專業老師組織學生參加院內外的各類技能大賽,將技能競賽與教學改革相結合。比如機器人大賽,結合單片機課程的學習,選擇一個機器人項目,等等。我校目前已經成功舉行了智能搬運機器人比賽,模擬了工業自動化過程中自動化物流系統實際工作過程。設計一個輪式或人形小型機器人,在比賽場地里移動,將不同顏色、形狀或者材質的物體分類搬運到不同的對應位置。比賽的記分根據機器人將物體放置的位置精度和完成時間來決定。又如“自動線安裝與調試”技能大賽,參賽隊在規定時間內,根據任務書的要求,以現場操作“***自動生產線實訓考核裝置”的方式,完成自動生產線設備部分工作單元的機械安裝和調整,氣動回路的安裝、連接和調整,電氣控制電路的設計、安裝和布線,傳感器安裝與調整,PLC編程,人機界面組態,電機驅動(含變頻器及對應電機、伺服驅動器及伺服電機)參數設定,以及系統統調、運行等工作。我們通過大賽的鍛煉,激發了學生的學習興趣,開闊了學生視野,豐富了學生知識,提高了學生的綜合素質與能力,培養了其團隊意識與合作精神。參加技能大賽的同學,畢業設計的題目可選擇大賽的某個方向展開設計,并撰寫論文。通過技能大賽的鍛煉和滲透,不僅可以提高學生的設計興趣,而且能為畢業設計的順利完成奠定扎實的專業基礎。
三、加強過程指導和管理,嚴格考核制度
對畢業設計全過程實施質量監控是提高質量的保證。加強過程考核,量化畢業設計平時成績的評定。表1為畢業設計(論文)總評成績評定參考標準。總評成績由指導教師考核成績(40%)、作品(成果)鑒定成績(20%)、論文評閱成績(20%)、設計(論文)答辯成績(20%)四大部分組成。指導老師考核成績由指導老師評定,其余三項成績由相應的評審組老師評定。
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實施周檢查制度,要求學生每周以幻燈片形式進行匯報。匯報的主要內容是本周所做的主要工作、遇到的主要問題、問題的解決方法及心得體會等。匯報過程中,指導老師做好記錄,填寫《畢業設計指導工作記錄本》,對畢業設計指導工作進行實時記載,學生匯報完畢后,指導教師綜合各位學生的情況加以總結,并就學生所提出的問題加以解釋與指導。周檢查制度作為畢業設計平時成績評定的重要依據。同時,學生隨時寫好《畢業設計日志》,內容與教師的《畢業設計指導工作記錄本》相配套。這樣,教師與學生交流緊密,雙向監督,有利于加強畢業設計工作的全過程指導與管理。
畢業設計作品或成果可以是程序、實物、現象、方案等可以表現畢業課題成果的東西。讓作品成為畢業設計的主要內容,并在總評成績中占有一定比例。
對學生數集中的個別單位,因崗位需要無法回校參加答辯的由單位出具證明,學院安排老師到企業答辯。嚴格的答辯將有利于學生樹立良好的學風,促進學生認真做好畢業設計。正確認識畢業設計的重要性將有利于保障和提高教學質量。
表1 畢業設計(論文)總評成績評定參考標準
另外,畢業設計期間,指導老師要為學生進行資料查閱、文獻檢索、論文寫作能力的培訓,培養學生學術論文寫作的基本素養。當然,在整個畢業設計指導過程中,要把學術道德教育和思想教育工作貫穿始終,加強學生的誠信教育,在處于即將走上工作崗位的過渡階段,幫助學生樹立良好的心態,促進畢業生克服不利情緒的同時順利完成畢業設計。這種關心和指導可在每周進行檢查時多與學生交流,也鼓勵學生之間的交流。
四、嘗試畢業設計與頂崗實習一體化改革方案
學生可選擇到企業頂崗實習期間開展畢業設計,將畢業設計、頂崗實習有機結合。指導學生在頂崗實習的過程中,同時完成畢業設計(論文)。鼓勵學生在頂崗實習期間,從事與專業對口的頂崗實習企業生產和技術領域相關的畢業課題設計。學生帶著畢業設計的任務進行頂崗實習,不論是操作控制、質量檢驗還是裝配、測試崗位,都能愛崗敬業,并隨時記錄,在生產實踐中收集自己畢業設計所需的資料和數據。這樣最終必然將以較高的質量完成頂崗實習和畢業設計。若能取得優異的成績,則被企業接收,順利就業。這樣拓寬了就業渠道,增加了就業的機會。這種一體化的教學模式體現了工學結合、產學一體的職教模式。
當然,要想使這種一體化的教學模式取得良好的效果,校企雙方應該共同指導、共同管理。每個學生都必須由校內專業教師和企業指導老師共同指導。校內老師可制定一個詳細可行的計劃和階段性的目標,督查畢業設計的進展情況,指導論文寫作的規范,并協助解決理論問題,定期與學生溝通,溝通方式可以多樣化,比如:電話、QQ、Email,等等。企業指導老師負責從單位的實際出發,現場指導、規范操作、分析故障并解決問題。
五、結語
以上改革措施已在機電專業08級畢業生中進行了實踐,經實踐證明這些策略能充分調動學生的積極性和參與性,提高畢業設計質量。當然,如何提高高職畢業設計質量,是牽涉多個因素的綜合課題,需要我們不斷實踐、不斷總結,完善質量控制措施,使畢業設計教學真正成為培養學生創新精神、職業素質和綜合實踐能力的重要途徑。
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