時間:2023-03-29 09:27:25
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人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法 技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支 它企圖了解智能的實質,并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器.該領域的研究包括機器人.語言識別、圖像識別 自然語言處理和專家系統等。電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統運行、自動控制,電力電子技術、信息處理、試驗分析 研制開發以及電子與計算機應用等領域的一門學科。實現機械的自動化,讓機械部份脫離人類的直接控制和操作自動實現某些過程是電氣自動化和人工智能研究的交匯點。積極運用人工智能的新成果無疑有利于電氣自動化學科特別是自動控制領域的發展.也有利于提高電氣設各運行的智能化水平.對改造電氣設備系統,增強控制系統穩定性.加快生產效率都有重大意義。
1、人工智能應用理論分析
人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬,延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支,它企圖了解智能的實質.并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器 該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別 自然語言處理和專家系統等。自從1956年“人工智能 一詞在Dartmouth學會上提出以后,人工智能研究飛速發展,成為以計算機為主.涉及信息論.控制論, 自動化、仿生學、生物學、心理學、數理邏輯、語言學、醫學和哲學的一門學科。人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復雜的工作。
當今社會,計算機技術已經滲透到生產生活的方方面面.計算機編程技術的日新月異催生自動化生產,運輸 傳播的快速發展。人腦是最精密的機器,編程也不過是簡單的模仿人腦的收集、分析、交換、處理、回饋.所以模仿模擬人腦的機能將是實現自動化的主要途徑。電氣自動化控制是增強生產.流通、交換、分配等關鍵一環.實現自動化,就等于減少了人力資本投入,并提高了運作的效率。
2、人工智能控制器的優勢
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但Al控制器例如:神經、模糊、模糊神經以及遺傳算法都可看成一類非線性函數近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解.也有利于控制策略的統一開發。這些Al函數近似器比常規的函數估計器具有更多的優勢.這些優勢如下:
(1)它們的設計不需要控制對象的模型(在許多場合,很難得到實際控制對象的精確動態方程,實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素,例如:參數變化,非線性時,往往不知道)。
(2)通過適當調整(根據響應時間 下降時間、魯棒性能等)它們能提高性能。例如模糊邏輯控制器的上升時間比最優PID控制器快1.5倍 ,下降時間快3.5倍, 過沖更小。
(3)它們比古典控制器的調節容易。
(4)在沒有必須專家知識時.通過響應數據也能設計它們。
(5)運用語言和響應信息可能設計它們。
總而言之,當采用自適應模糊神經控制器、規則庫和隸屬函數在模糊化和反模糊化過程中能夠自動地實時確定。有很多方法來實現這個過程,但主要的目標是使用系統技術實現穩定的解,并且找到最簡單的拓樸結構配置.自學習迅速,收斂快速。
3、人工智能的應用現狀
隨著人工智能技術的發展,許多高等院校及科研機構就人工智能在電氣設備的應用方面展開了研究工作,如將人工智能用于電氣產品優化設計,故障預測及診斷、控制與保護等領域。
3.1 優化設計
電氣設備的設計是一項復雜的工作 它不僅要應用電路、電磁場、電機電器等學科的知識,還要大量運用設計中的經驗性知識。傳統的產品設計是采用簡單的實驗手段和根據經驗用手工的方式進行的.因此很難獲得最優方案。隨著計算機技術的發展,電氣產品的設計從手工逐漸轉向計算機輔助設計(CAD),大大縮短了產品開發周期。人工智能的引進.使傳統的CAD技術如虎添翼.產品設計的效率及質量得到全面提高。用于優化設計的人工智能技術主要有遺傳算法和專家系統。遺傳算法是一種比較先進的優化算法,非常適合于產品優化設計。因此電氣產品人工智能優化設計大部分采用此種方法或其改進方法。
3.2 故障診斷
電氣設備的故障與其征兆之間的關系錯綜復雜,具有不確定性及非線性.用人工智能方法恰好能發揮其優勢。已用于電氣設備故障診斷的人工智能技術有:模糊邏輯、專家系統、神經網絡。
變壓器由于在電力系統中的特殊地位而備受關注,有關方面的研究論文較多。目前對變壓器進行故障診斷最常用的方法是對變壓器油中分解的氣體進行分析.從而判斷變壓器的故障程度。人工智能故障診斷技術在發電機及電動機方面的研究工作也較為活躍。
3.3智能控制
人工智能控制技術在自動控制領域的研究與應用已廣泛展開.但在電氣設備控制領域所見報道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3種:模糊控制、神經網絡控制、專家系統控制。由于模糊控制是其中最為簡單、最具實際意義的方法.因而它的應用實例最多。
4、結語
人類智能主要包括三個方面.即感知能力.思維能力 行為能力。而人工智能是指由人類制造出來的 機器”所表現出來的智能。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力。人工智能的應用體現在問題求解.邏輯推理與定理證明,自然語言理解 自動程序設計.專家系統,機器人學等方面,而這諸多方面都體現了一個自動化的特征.表達了一個共同的主題,即提高機械人類意識能力,強化控制自動化.因此人工智能在電氣自動化領域將會大有作為,電氣自動化控制也需要人工智能的參與。
“十二五”時期國家以科學發展為主題,以加快轉變經濟發展方式為主線,把經濟結構戰略性調整作為主攻方向,促進經濟長期平穩較快發展和社會和諧穩定。因此,我國高等職業教育也正在加快改革與發展的步伐,為地方經濟發展服務、為就業服務,培養生產和服務第一線的技術技能人才,培養敬業創新的優秀人才。由于種種原因職業院校設置的專業往往與社會經濟的發展需求存在偏差,一方面有的專業畢業生過剩,有的急需人才缺乏相應專業的培養,出現“產銷不對口”現狀;另一方面畢業生所具備的職業能力與其就業崗位的要求相差甚遠,不能與職業崗位進行很好的對接。
我校是國家首批重點建設的高職示范院校,電氣自動化技術專業是國家重點示范建設專業之一,在示范和后示范建設以及人才培養工作評估過程中非常重視專業的內涵建設,對專業人才培養方案重新進行了審定,把提高教學質量、創新教學模式和打造專業特色作為重點,以對接產業為切入點,實行校企合作、工學結合,促進教學內容與職業標準對接、教學過程與生產過程對接、學歷證書與職業資格證書對接。
1 通過專業調研明確專業定位與培養目標
1.1 深入市場調研分析人才需求
人才需求分析是制訂專業人才培養方案的基礎。通過制訂詳細的調研計劃,采用“走出去、請進來”的方式進行深入和廣泛的專業調研。“走出去”就是分批派出專業調研組到相關企事業單位、院校、畢業生就業單位進行實地走訪,“請進來”就是聘請企業的專家和技術能手到學校進行研討。了解畢業生在哪些單位、哪些崗位從事哪些工作,這些崗位需要什么職業資格證書和等級;了解專業發展狀況及對人才的需求情況,企業對人才培養的規格和質量要求,以及社會對本專業畢業生的評價等。針對調研的信息進行綜合分析,明確畢業生就業崗位及崗位群,找出專業人才培養過程中存在的問題和偏差,從而確定電氣自動化技術專業的專業定位、專業培養目標和人才規格與質量標準,為專業課程體系設計提供依據。
1.2 面向就業崗位和職業證書要求準確把握進行專業定位
通過專業調研匯總的電氣自動化技術專業畢業生主要面向就業崗位分布來看,近50%的學生從事電氣自動化設備及系統的安裝、調試、運行與維護等工作,近30%的學生從事電工、電子類產品質量檢驗監督等工作,有近15%的學生從事生產管理工作,其余5%的學生從事產品銷售或其他工作。因此,電氣自動化技術專業要面向企業生產第一線培養具備專業職業能力和技能,具有較強的繼續學習能力和創新能力,具有良好職業道德和較強法律意識的高技能人才。由于行業準入制度對職業資格證書的嚴格要求,畢業生在畢業前至少應該獲取對就業有幫助的一種國家職業資格證書或技術等級證書,如電工上崗證、電氣設備安裝工證等。
2 基于崗位工作過程分析構建專業課程體系
2.1 以崗位工作任務為導向設置專業核心課程
電氣自動化技術專業教學團隊從產業、行業、企業、職業調查入手,廣泛聽取企業專家、技術能手、企業兼職教師、下企業鍛煉教師、頂崗實習學生和畢業生及家長的意見,對專業主要崗位的典型工作任務進行剖析,得出工作崗位的業務范圍,通過歸納得出相應的工作領域,并轉換為對應的專業核心技能課程。如“工業自動化工程師助理”工作崗位的職務范圍是從事自動化設備及系統設計、選型、系統編程、系統集成和維護等工作,其工作領域為電氣工程制圖、成套電器控制柜安裝調試、PLC自動化系統設計和維護,自動化生產線安裝調試及維護、工控網絡設備及系統的安裝與維護,在課程設置中轉換為相應的核心課程。
2.2 以職業技能培養為核心構建模塊式專業課程體系
通過分析相同專業在不同崗位的工作過程,分析學生畢業后所從事工作任務和應具備的職業能力,突出企業需求和學生自我發展,從知識、能力和態度3個方面,設計“融素質教育與業務培養為一體,知識傳授與能力培養為一體”的模塊式專業課程體系。由職業核心能力課程、專業基本技能課程、專業核心技能課程、職業拓展課程、頂崗實習等模塊組成專業課程模塊。使之具備:基礎性—為學生就業打下堅實的文化基礎和專業基礎;針對性—以職業核心技能課程為主干,培養學生的技術與技能;實踐性—加強實踐操作技能培養,提高學生的崗位勝任力;實用性—技能訓練針對學生的崗位設置;拓展性—相同專業不同崗位能力的培養,滿足企業崗位能力需求,拓寬畢業生就業渠道,增強就業競爭力。
2.3 以工作過程為主導設計項目化課程
對于專業核心技能課程和職業拓展課程模塊,打破傳統學科性“理論+實驗+實習”的課程體系結構,把圍繞核心能力培養和職業適應性的原有理論課程和實踐教學環節重新分解整合,設計了基于工作過程的項目化課程結構,確定了本專業7門專業核心技能課程和4門職業拓展課程,不再單獨設置實驗和實習等實踐教學環節。在項目化課程標準中引入國家職業資格標準、行業標準、技術規范,教學內容中精選實際工程案例并經教學化處理形成學習型項目,每個項目又分解為若干個對應的學習型工作任務,將知識點、技能要求融入到各個項目和任務中,并將職業資格鑒定考核與課程考核相融通,以實現課程內容與職業標準對接。
3 以工學結合為切入點的創新教學模式
3.1 靈活、可操作性強的教學組織設計
在教學設計上采取“3+2+1”的教學組織形式,第1~3學期主要學習職業核心能力課程和專業技能基本課程,在培養學生掌握專業基本理論的基礎上,融入基本職業技能訓練,學會表達、交流、溝通的方式和方法,具備基本職業素養;第4、5學期安排專業核心技能課程和專業拓展課程,培養學生具有必備的職業(崗位)技能,同時組織開展學生的職業技能培訓與鑒定,使學生獲取相關的職業資格證書或技術等級證書;第6學期進行畢業前的綜合職業技能實訓,安排學生到企業頂崗實習,實習結束后完成論文撰寫及答辯,在真實的工作環境中不僅易于將理論知識轉化為實際操作技能,而且易于養成良好的工作作風、職業道德、職業素養,有利于學生融入社會。因此,在整個教學組織過程中應貫穿、覆蓋適應社會能力、職業能力的教育與訓練。
3.2 貫穿職業能力培養的遞進式課程教學模式
針對不同的課程模塊采用不同的教學模式。專業基本技能課程以校內學習為主,采用“理論+實訓+實習”的教學模式,基礎理論以“必需、夠用”為度,精講多練。實踐教學中將“指導書”更改為“任務書”,采用“實踐與創作”相結合的方式,按照任務書的要求,學生自主完成方案設計、儀器設備選擇、制作、測試,充分調動學生的積極性,促使學生感知體驗、觀察探究,在培養職業基本技能的基礎上,養成獨立思考、科學嚴謹的工作作風。
專業核心技能課程和職業拓展課程實行分段集中強化訓練的教學模式。在實訓室以單班為單位采用項目化課程組織教學,如2010級電氣自動化技術專業4個班在同一時間分別進行4門專業核心技能課程的教學,根據學期教學計劃每門課程4~5周,依次輪換。課程教學在實訓室以學習型項目為載體,以教師為主導、學生為主體組織實施,經過強化實踐訓練師生共同完成一個完整的項目,在“教、學、練、做”有機融合的一體化教學過程,實現職業(崗位)技能和職業素質的培養,達到教學過程與生產過程的對接。
3.3 “課程考核+職業技能認證”的考核方式
按照課程類型的不同,采用不同的考核方式。職業核心能力課程的考核以校內為主,引入國家職業核心能力測評標準,主要考核“與人交流、與人溝通、信息處理、自我學習、解決問題、數字應用”等6項職業核心能力。專業技術基礎課程以校內考核為主,采用過程考核與期末考試相結合的方式,不僅考查學生的知識積累和素質養成,也對學生的知識運用能力進行考核。
專業核心技能課程和職業拓展課程考核關注學生的素質培養,采用“課程考核+職業技能認證”的方式。課程總成績由課程考核成績和技能認證成績兩部分組成,二者各占一定的比例。課程考核采用百分制按項目分別考核然后匯總,每一個項目均從知識、技能、態度3方面考核,知識考核重在考查知識的應用和相關的操作規程,技能操作考核采用現場實際操作方式,態度考核則重在對學生合作意識、溝通能力、創新思維等方面的評價。職業技能認證有理論和實操兩部分組成,分為兩種情況:一是國家職業資格證書對應的課程,在課程結束后可直接參加國家職業資格認證考核;另一種是課程結束后,參照國家職業資格考核標準由學院統一組織進行考核。
4 結束語
電氣自動化技術專業經過幾年的重點建設,在課程體系建設、師資隊伍建設、實驗實訓條件建設等方面取得了一定的成績,專業建設的整體水平有了顯著提高,也積累了一些建設經驗。深刻體會到專業建設必須堅持校企合作,只有深入企業,才能了解企業的需求,把課程體系切實融入職業崗位要求,將專業技能標準與職業標準相融合,將考核與評價和職業資格認證相銜接,強化學生職業技能的訓練,培養出企業需要的高技能人才。
參考文獻
[1] 許戈平.專業與企業崗位對接的專業人才培養方案研究[J].中國電力教育,2012(3):62-63.
作者簡介:劉遠義(1979-),男,江蘇常州人,黑龍江科技大學電氣與控制工程學院,講師;江曉林(1978-),男,浙江金華人,黑龍江科技大學電子與信息工程學院,副教授。(黑龍江 哈爾濱 150028)
基金項目:本文系黑龍江省教育科學規劃課題(課題編號:GBC1212080)的階段性研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)20-0130-02
由于我國的電氣自動化產業已全面與世界接軌,許多企業的產品和設備使用手冊及說明書都是采用英文編寫,仿真軟件、前沿學科的研究論文、互聯網上的專業技術信息等多數也是英文,這一客觀現實對電氣自動化專業人員提出了新的要求,電氣自動化專業人才不僅要精通本專業知識,還要能夠熟練的應用外語閱讀、翻譯、交流,掌握相當水平的專業英語知識。[1]然而從目前的教學來看,電氣自動化英語教學還沒有完全滿足市場對電氣自動化專業人才的要求。從教學實踐中可以看出,電氣自動化專業英語教學存在著以下問題:一是學習內容涉及面廣,專業詞匯多,專業知識與英語的結合不深入;二是理論講授過多,實踐操作過少;三是學生學習的積極性不高。針對上述問題前人也做過大量的研究,但主要集中在教學方式、方法、手段上。而本文將從個體認知角度入手,基于認知負荷理論研究如何降低學習者的內在和外在認知負荷,提高其相關認知負荷,從而獲得較好的教學效果。
一、認知負荷理論內容
1988年澳大利亞心理學家J.Sweller在Miller研究的基礎上,以資源有限理論和圖式理論為基礎提出了“認知負荷理論”(Cognitive Load Theory,簡稱CLT)。[2]該理論認為人類的認知結構包括有限的工作記憶和無限的長期記憶,在學習過程中主要依靠工作記憶的作用。工作記憶主要處理通過視覺和聽覺渠道獲得的信息以及從長期記憶中調用的信息,使人們能夠有邏輯的思考問題和解決問題。人們在學習新的材料知識時,都是通過工作記憶將信息進行編碼然后存入長期記憶中,但工作記憶在注意和處理信息時是要消耗一定的認知資源的,如果個體需要處理和加工的信息超過其認知資源的總量,就會出現認知超載從而影響其學習效率。由于人的知識是以圖示的形式存儲在長期記憶中,當需要時這些圖示能夠被提取到工作記憶中進行無意識和自動化的處理,自動化加工無需消耗認知資源。
認知負荷主要與完成某項特定的任務相聯系,該任務在工作記憶中進行信息加工,該信息加工需要耗用一定的認知資源。認知負荷是指在工作記憶中必須注意和處理的信息所耗費的認知資源總量。研究者們根據認知負荷的來源將認知負荷分為以下三類:
第一類是內在認知負荷,它取決于所要學習材料的本質特征與學習者的專業知識之間的交互程度。材料的本質特征取決于材料本身的復雜程度,學習者的專業知識通常取決于學習者對前知識的掌握情況,如果材料本身很復雜而學習者的前知識又很匱乏,那么內在認知負荷就會很大,反之亦然。[3]因此一般認為內在認知負荷是相對固定的,一般較難被教學設計所改變。但有學者指出可以通過減少一些元素的交互作用縮減學習內容來達到降低內在負荷的要求。
第二類是外在認知負荷,材料信息的呈現方式或者要求學習者從事學習活動都會增加工作記憶的負荷,當這種負荷是不必要的、阻礙了圖式的獲得和自動化處理時,這種負荷即為外在認知負荷。外在認知負荷一般可以通過教學設計予以降低。
第三類是相關性負荷,它是與圖式建構及與圖式自動化過程努力程度相關的認知負荷。相關性認知負荷與外在認知負荷一樣都是在信息呈現過程中產生的,但相關性認知負荷旨在幫助學習者獲得知識,圖式可以是學習過程中的任何知識結構或所學信息組成的任何知識結構,圖示將存儲在長期記憶中,建構充分且豐富的圖式可以提高學習效率。[4]
二、認知負荷理論在電氣自動化專業英語教學設計中的應用
認知負荷理論在教學設計中的主要思想是降低內在認知負荷和外在認知負荷并在確保工作記憶資源有所盈余的前提下,適當引導學生投入更多的心理努力提高其相關認知負荷,實現圖式的獲得與規則的自動化。
1.按順序和分塊呈現課程內容
分階段呈現小段的學習材料能夠減少初學者的認知負荷。對于大多數電氣自動化專業的學生來說,電氣自動化專業英語不僅涵蓋了大量的專業理論知識而且還是應用非母語的形式來表述,當學生學習到這些復雜的內容時工作記憶需要處理的信息數量加大,而且各個信息要素間的交互關系又比較高,這會加大學生的內在認知負荷。因此,應該將電氣自動化專業英語教學內容分解為多個教學模塊,使每個模塊中包含的信息要素減少,降低要素間的交互作用,從而降低內在認知負荷。如在介紹自動控制原理基本理論時,應該將其分成自動控制原理的基本概念及自動控制原理的基本定律兩個大模塊,再將基本概念和基本定律逐一分解。在應用分階段呈現學習內容時對教師的要求比較高,教師應該對整個教學內容非常熟悉,可以按照學生對知識的認知能力來建構每一個知識模塊,但并不一定按照教材內容順序來建構,在建構的知識模塊中應考慮先呈現的知識是可以獨立加工,并對后續的學習內容打下基礎。通過對全部知識的分解,可以在一定程度上降低材料間的交互作用,節約學習者的工作記憶消耗,同時也有利于學生對專業英語知識在長期記憶中圖式的構建。
2.創建學習情境,促進圖式構建
在教學過程中可以依據具體的教學內容來創建學習情境,具體的情境可以把專業英語的學習和實際生活聯系起來,幫助學習者在相對真實的環境中學習新的知識。通過媒介或教育材料的安排來創建學習情境以引起學生的注意力,激發其學習興趣,讓學生主動的思考,構建新知識,學生就會投入更深層的圖式建構和存儲的記憶能量,構建長時記憶圖式要素并能提升圖式自動處理。
如在講到控制系統反饋的專業知識時,可以利用生活中常見的抽水馬桶,將其工作原理和相關的專業詞匯利用多媒體呈現出來如圖1、圖2所示。學生對抽水馬桶都很熟悉,它的工作原理在前沿課程中也都學習過,在此學生就可以對照其圖示內容將專業詞匯很容易的掌握。這種方式的學習可以有效地降低外在認知負荷,增強相關認知負荷,有利于信息的加工。
3.利用多媒體教學手段,發揮“雙重感官效應”
既有研究表明人的工作記憶可以同時處理視覺信息和聽覺信息,通過視覺和聽覺同時獲得的信息更容易形成圖示而存儲于長期記憶中,提高學習效率。隨著現代多媒體技術的發展同時采用視覺和聽覺雙重感官模式輸入信息已經成為可能。既往研究表明相對于單純的視覺形式,聽覺—視覺的雙重教學模式更有效,尤其是涉及指令或解釋操作規則時,采用視聽雙通道方式輸入信息更具優越性。如在講到限制性定語從句的翻譯方法時,傳統的教學方法是首先在課件上顯示每一種方法如何使用,然后再舉例,這種方式會使學生在規則和例句之間來回搜索信息耗費認知資源,基于認知負荷理論最好的解決方法是將例句以文字的形式放在課件上,而規則方法則采用教師口述的方式來達到教學效果。
多媒體課件還可以結合仿真軟件進一步強化視聽雙重效應,如講到智能樓宇技術時,利用LabVIEW仿真或組態王仿真動畫界面,吸引學習者的注意力。首先強化學習者對專業知識的理解,然后在講解英語,這樣可以有效地降低外在認知負荷,增強相關認知負荷。但在使用多媒體教學手段時也要注意認知負荷理論中的分散注意力效應和信息冗余效應,也就是說不要在多媒體課件中加載大量的學習內容或是添加一些不必要的音頻、視頻內容,因為這些會耗用學習者的認知資源,加大外在認知負荷,會引起學生注意力的分散,而忽略主要信息的獲得。
4.靈活運用樣例效應,提高學習效率
電氣自動化專業英語課程的主要教學目標之一是培養學生的翻譯能力,樣例輔助是在英語翻譯學習中必不可少的一種輔助手段。樣例教學是指教師對所要講解的教學內容呈現具有詳細解答步驟的樣例,通過樣例分析和學習,學生可以歸納出隱含的抽象知識來解決類似的問題。在專業英語教學中如果教師一味的講解翻譯的規則方法會讓學生感到枯燥和無趣,相反如果教師能夠設計一些具有典型代表的樣例,可以降低學生的認知負荷。如:Electrical energy can be stored in two metal plates separated by an insulating medium. Such a device is called a capacitor,or a condenser,and its ability to store electrical energy is termed capacitance. It is measured in farads.電能可儲存在由一絕緣介質隔開的兩塊金屬極板內。這樣的裝置稱之為電容器,其儲存電能的能力稱為電容。電容的測量單位是法拉。這一段短文中各句的主語分別為:Electrical energy、Such a device、its ability to store electrical energy、It(Capacitance)。它們都包含了較多的信息,并且處于句首的位置,非常醒目。此外,四個主語完全不同,避免了單調重復,這種方法可以廣泛采用。Sweller等人的研究發現,在樣例學習中知識的獲得明顯比傳統的基于練習的模式更省時間,而且在解決相似的同構問題時用的時間明顯較少,也更少犯錯誤。[5]
5.提升心理努力程度,降低無效負荷
認知負荷理論認為認知負荷的核心是心理努力。心理努力是指學習者分配給任務的認知資源。心理努力也就是學生在學習中所花費的注意、感知、記憶、思維、想象等認知成分,學習者的心理努力反映了認知負荷的實際水平。對于電氣自動化英語學習而言,如果學生肯集中注意力,其想象力、邏輯力、理解力比較強,對電氣自動化專業知識和英語的掌握比較好,其內在認知負荷就會下降,相關認知負荷就會增加。雖然個體的感知能力、記憶能力、理解力會有先天的差異,但情感、態度、動機等后天因素對學習者認識影響更大。因此在電氣自動化英語學習中,教師應該通過各種手段激發學生的斗志,集中精力提高學生學習興趣,加強學生學習動機,降低外在和內在認知負荷。
參考文獻:
[1]劉中利.電氣工程及其電氣自動化專業英語教學的探討與嘗試[J].中國科技信息,2011,(1):176-177.
[2]李志專.認知負荷理論的解讀及啟示[J].煤炭高等教育,2009,(1):50-52.
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2015.09.053
Discussion on some issues in automation teaching
ZOU Dexuan
(School of Electrical Engineering and Automation,Jiangsu Normal University, Xuzhou, Jiangsu 221116)
Abstract In recent years,the automation industry develops very fast, and a variety of higher schools increase investment on training the specialized personnel of electric automation technology. This paper summarizes the advantages of the disciplinary building of automation, and provides several efficient complements for its disadvantages.
Key words automation; specialized personnel; disciplinary building
1 國內外自動化專業發展現狀
自動化①②③專業重點研究自動控制理論及方法,并將其廣泛應用于各種復雜系統中。該專業在自動控制理論④的基礎上,依托信息電子技術、電力電子技術、計算機技術、網絡與通信技術等先進技術手段,實現對工業生產過程自動控制及相關領域的自動化。自動化的概念首先由美國福特公司的工程師D.S.哈德于1946年提出,并主要用于描述發動機汽缸的自動傳送和加工的過程。當時,人們對自動化的理解僅僅局限于用機械的動作來代替人類操作,這其實屬于自動化代替人的體力勞動的概念。然而,自動化的概念自產生到現在已經經歷了將近70年的時間,人們對于它的理解也發生了較大改變,即自動化指的是使用機器(包括計算機)來代替人的體力勞動,并用其代替或輔助腦力勞動,以自動地完成特定的作業。
在自動化領域,美國具有雄厚的實力,且始終保持著世界領先地位。雖然我國對該領域的研究也比較早,但真正將其引入高校課堂卻比美國晚了許多。這使得我國現階段自動化行業的人才市場還有很大缺口,與美國等一些西方發達國家還有較大差距。隨著近幾十年中國經濟的飛速發展,綜合國力的不斷增強以及科學技術的不斷進步,國內迫切需要一大批自動化專業的高水平、高素質的技術人才投身祖國建設,并全面實現國家工業自動化。為了完成該宏偉目標,我國“十二五”計劃已明確提出了相關的方針政策:⑤以節能環保、新信息技術、生物醫學、新裝備技術、 新能源、新自然資源和環保交通為重點,以新領域、新能源、新技術為突破點。經歷了2008、2009年的經濟危機,經歷了2010年以來的經濟平穩、快速地發展,我們欣喜地看到:“十二五”期間是自動化行業發展的重要階段。為了加快自動化技術在國內工業生產等重要領域的普及,國家急需培養出大批具有自動化專業背景的拔尖人才,這就要求各高校領導及師生都應給予自動化專業更多的關注和支持。
2 問題及對策
江蘇師范大學電氣工程及自動化學院(以下簡稱電氣學院)是一個年輕、充滿活力的學院,自建院以來已經走過了十幾年艱苦而又不平凡的歷程,現有教師60多人,本科生900多人。與一些老牌學院相比,電氣學院是江蘇師范大學具有較大發展潛力的工科學院。學院將培養學生作為一切工作的重中之重,把提升學生綜合能力作為首要目標,發揚學風建設的精神,具有獨特的辦學特色。在全院師生的共同努力下,學院已經有數十位學生的學習及比賽成果獲得了國家級、省級獎勵。而且,電氣學院的學生整體素質較高,他們不但具有較扎實的專業知識基礎,而且還具有較強的動手能力。因此,我院培養出來的學生都深受一些企業和公司的青睞,這也保證了電氣學院畢業生較高的就業率。電氣學院現設有三個本科專業,分別是自動化、電氣工程及其自動化⑥和電氣信息工程。⑦另外,學院還設有自動化、電工電子、軌道交通、電氣工程等教研室、四個實驗中心和一個自動化技術研究所。值得一提的是,我院的電工電子實驗中心為江蘇省實驗教學示范中心。近幾年來,我院的自動化專業師資力量有一定提高,軟、硬件基礎更加牢固。在自動化專業的人才培養方案中,一些基礎課程及專業課程的設置和安排較為合理,很好地促進了自動化專業的全局調整和優化。為了拓展學生的專業知識,提升學生的實踐能力,學院建設了實訓基地、實驗室。另一方面,學院還購置了一些新的硬件設備,并對這些設備的使用給出了相關規定及要求。以上的種種措施更加完善了我院自動化專業的教學體制,能滿足自動化專業學生的基本需求。
雖然電氣學院在培養自動化專業人才方面取得了一些成績,但我們也應該清醒地看到自己的不足,具體體現在以下幾個方面。另外,本文針對每個方面,特別是教學改革,⑧⑨都提出了相應的建議和措施,以期達到更好的自動化專業教學效果。
2.1 學生對自動化專業課的重點理論知識理解得還不夠深,掌握得還不夠牢
自動化專業的課程分為專業基礎課和專業課,專業基礎課主要包括“電工技術”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”等,專業課包括“電力拖動與控制”、“電力系統分析”、“電力系統繼電保護”等,這些課程的知識點繁多,邏輯性較強,且課程與課程之間存在交叉與聯系。一些學生急于求成,想在短時間內吃透這些重要課程。然而,隨著時間的推移,這些學生對這些基礎課缺乏耐心,他們上課不虛心聽講,課下又不認真完成作業。另外,一些學生只注重使用公式來進行計算,而疏忽了理論知識的推導過程,更沒有進一步研究這些理論知識與實際應用之間的密切關系,久而久之,他們的學習效果自然會大打折扣。
建議:(1)邀請其他兄弟學院的優秀專家和教師給學生作學術報告、科技講座,這有助于擴寬學生的思路,增強學生自身的邏輯推理能力。(2)倡導學生多參加學術交流,并撰寫自動化方向或與之相關的科技論文,在學習的過程中,學生會逐漸加深對自動化專業的一些基礎理論知識的理解。(3)學院近幾年有一些老師拿到了國家或者省級科研項目,這些老師可以拿出一部分經費來鼓勵學生參與到理論研究中。
2.2 學院的部分老師對自動化教育的研究和發展缺乏積極性
在培養自動化專業人才的過程中,部分老師教學方法不合理、不科學,他們只是死記硬背書本上的一些基礎專業知識,并年復一年地將其傳授給學生。這種保守的教學方法降低了學生的學習質量和學習效率,不利于學生對自動化專業最前沿科學技術的學習和了解。另外,有的老師在課堂上只關心自己在講臺上面的講課內容,甚至過于注重自身的著裝及儀態。而對于下面在座學生的反應卻毫無察覺。換句話說,這些老師并不知道學生是否聽懂他(她)所講的內容,是否跟上了他(她)的講課節奏,長此以往,一些學生就會失去對上課的興趣,從而導致厭學情緒。在一些老師眼里,他們只要講完課就算是完成了教學任務。實際上,這種做法是極其不負責任的,這樣做只能更加疏遠老師和學生之間的關系,使學生逐漸失去對老師的信任。
建議:(1)每學期在院內舉辦自動化專業教學比賽,學院應根據參賽老師的教學內容及方法建立有效的獎勵機制,并將其與年底工作評優直接掛鉤,這種競爭機制必然會促進老師不斷改進和完善自身的教學方法。(2)每年到校外聘請一些自動化專業的資深專家和教授來我校對一些年輕教師進行輔導和培訓,這有助于拓寬教師的教學思路,規范其教學方法。(3)院領導應不定期帶領一些教學經驗豐富的老教師對一些教師的教學進行隨機檢查,這可以有效防止部分老師作風渙散。
2.3 自動化專業實驗設備⑩不足
對一些自動化專業的基礎實驗,因實驗設備的損壞或不足,學生們不得不以兩個,甚至三五個人為一組來使用一臺設備。在同一組的幾個學生共同完成了一個實驗題目,不同的步驟由不同人完成。顯然,這無法保證每位學生對整個實驗流程的全局性把握,無形當中破壞了自動化專業實驗的完整性,降低了對學生實踐能力的培養要求。
建議:(1)相關實驗老師要及時修理好實驗設備,對一些具有安全隱患的設備,需找專業工人來進行維修。(2)學院應制定合理的實驗設備采購計劃,其中,特別要加大對自動化專業所需設備的投資力度。通過招標的形式采購一定數量的自動化專業實驗設備,并在招標公告或投標邀請書中詳細說明招標的實驗設備及相關配套服務等要求。(3)加強對教師實驗教學的管理。對于一些新購入的實驗設備,需聘請技術人員來學院對相關實驗老師進行培訓,直到老師完全理解和掌握實驗設備的使用情況為止。(4)鼓勵一些技術水平過硬的老師自主研制學院所需的自動化專業實驗設備,并參加國內一些實驗設備展覽會。
2.4 學生缺乏主動性和創新性
在大學四年的學習生活中,一些學生苦讀專業書,記下了數以百計的公式,也做了了大量的練習題,最終獲得了較為滿意的考試成績。另外,他們還參加了一些自動化專業的相關實驗,并獲得了正確的實驗結果。然而,這些成果的取得大多數都是在老師的指導下完成的,也就是說,學生在大部分時間內都是被動地接受教育。這種缺乏主動性的學習過程只能是像用“機器”加工“產品”一樣,如此往復,缺乏新鮮的教學和培養內容。而且,學生在這種教育模式下很容易形成定式思維,無助于發揮主觀能動性,激發自身的主動性和創新性。
建議:(1)鼓勵學生學習課本以外的自動化專業知識,實時為自己補充能量,并在老師的幫助下去發現問題、解決問題。(2)鼓勵自動化專業學生踴躍參加論文撰寫、科技制作以及專利申報等活動,增強其動手能力和分析問題、解決問題的能力。(3)建立導師組,由導師們組織一些專業技術本領過硬的學生參加“全國機器人大賽”、“全國電子設計大賽”、“挑戰杯全國大學生課外科技作品競賽”以及“飛思卡爾”全國智能汽車大賽等各類學科競賽。在準備和參加科技競賽的過程中,學生們會充分發揮主觀能動性,激發出自身的創新性。
在教學過程中,應以基礎理論知識為指導,以提高學生實際動手能力為目標,通過理論和實踐相結合的方式來激發學生的學習熱情,提高學生的創新性思維能力。另外,為了滿足社會發展和自動化行業的需求,應不斷完善教學計劃,改進教學方法,并幫助學生合理、充分地利用自動化專業教學資源,使他們能夠不斷提升自身的專業素養,并最終成為符合自動化行業需求的高水平復合型人才。
3 結語
在自動化專業建設的道路上,江蘇師范大學電氣工程及自動化學院已經走過了十幾年不平凡的發展歷程。隨著國民經濟的快速發展,人才市場的競爭越來越激烈,用人單位對求職者的個人綜合能力要求也越來越高,學生的就業壓力也變得越來越大。為了更好地提高大學生的專業技能和就業競爭力,拓寬就業渠道,學院本著“以人為本”的管理理念,加快了自動化專業建設的步伐。雖然學院在專業建設的過程中取得了一定成績,但仍需迫切解決幾個突出問題:第一,如何提高學生的專業課理論水平;第二,如何激發教師對自動化教學的積極性;第三,如何充分利用學院一些重要實驗設備等教學資源;第四,如何激發學生的主動性和創新性;本文針對以上四個問題展開探究性討論,給出了一些中肯的建議和有效的措施,以期學院在自動化建設中能夠實現快速成長、結構優化、師生共建的科學發展目標。
基金項目:國家自然科學基金資助項目(61403174)
注釋
① 郭麗.電氣工程及自動化專業應用人才培養教改探討.時代教育,2014(7):97-99.
② 武際花.關于技能大賽對電氣自動化專業教改的促進作用.職教論壇,2012(29):39-40.
③ 于洋.自動化技術對安全生產領域的影響.遼寧行政學院學報,2009.11(7):171-172.
④ 魯登峰,黃蓉.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用.廣東科技,2013(20):118-119.
⑤ 梁秀Z.自動化行業“十二五”前瞻.自動化博覽,2011(1):28-37.
⑥ 黃肇,羅慶躍,袁旭龍,王曉芳.電氣工程及其自動化專業人才培養模式的研究與實踐.中國電力教育,2010(31):46-48.
⑦ 沈雄威,仇潤鶴,孫培德等.電氣信息專業實驗教學改革研究與實踐.實驗室研究與探索,2013.32(6):145-147.
教育部于2006年頒布了《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》,明確了高職教育要“以服務為宗旨,以就業為導向,走產學研結合的發展道路”,同時還明確了高職教育的主要任務是培養高素質技能型專門人才,這與以傳統的學科為導向的教育模式有著明顯的區別。隨著高職教育培養模式的不斷更新,使得高職教育的辦學宗旨、教學內容與課程體系、教學方法與手段以及教學管理等諸多方面也隨之改變。因此,教學改革也成了《常用電器設備控制與檢修》課程設計理念中值得深入思考的問題。本文僅就高職高專《常用電器設備控制與檢修》課程的教學改革作一些探討。
一、《常用電器設備控制與檢修》課程的特點、學習目的和教學現狀
1.《常用電器設備控制與檢修》課程的特點。《常用電器設備控制與檢修》課程是電氣自動化、電子信息技術和機電一體化等專業的一門專業課,涉及的基礎理論和知識面廣,是電磁學、力學等學科的綜合。該課程的主要內容有常用低壓電器、繼電器、接觸器控制電路基本環節、三相異步電動機控制線路、常用機床的電氣控制、橋式起重機的電氣控制等幾個部分[1]。在學習該課程時,經常運用到法拉第電磁感應定律、楞次定律、基爾霍夫定律、能量守恒定律等知識。本課程銜接著必修課程《電子電路分析與實踐》、《電機檢修》和后續課程《PLC控制系統編程與實現》、《自動線的安裝調試與檢修》,是整個培養方案中的橋梁。對學生適應電氣設備檢修、安裝、調試、維護及管理工作的職業能力培養起主要支撐作用。
2.《常用電器設備控制與檢修》課程的學習目的。通過本課程的學習,使學生具備工具儀表使用、電器元件選擇、電路制作和檢修的基礎知識;使學生能夠借助維修手冊、設備技術資料、維修資料作一般電路的制作和檢修的工藝計劃并實施;同時還要使學生能夠組織對較復雜控制電路進行測試、繪制原理圖、故障分析及處理。
可見,該課程與其它課程相比而言,不僅要求學生掌握好理論,更要求學生側重對所學理論加以應用,進行實際操作,根據故障現象分析故障原因和故障點,是一門理論性、實踐性、技術性和操作性都非常強的專業課程。
3.《常用電器設備控制與檢修》課程的教學現狀。不同教育層次的教學要求是不同的。在高等教育中,本科教學側重理論研究,中專教學側重實際操作技能和動手能力的培養。而高職教育是介于兩者之間的一個特殊教育群體,其教學要求是理論知識以“夠用”為度,突出相關技術分析和實際應用方法的傳授。高職高專《常用電器設備控制與檢修》課程的教學現狀不容樂觀,主要表現在以下幾個方面:
第一,授課仍以教師講授為主,教學模式單一,從書本到書本,從理論到理論,完全是研究型的一套教學方法,課堂教學與實際生產脫節、與社會需求脫節,不能學以致用。學生實際動手能力的沒有得到一定的提升。
第二,部分從事《常用電器設備控制與檢修》課程教學的教師缺乏必需的企業實踐經驗,尤其是年輕教師都從學校到學校,沒有實際的生產操作經歷經驗,只能從書本到書本,從原理到原理。授課內容單一,學生的學習積極性難以調動起來。
第三,學校對《常用電器設備控制與檢修》課程的實習實訓設備的投入不足,對培養和提高既懂理論又有實際操作能力的“雙師型”教師隊伍建設重視不夠。
第四,課程教學形式單調,缺乏生動的教學手段,以致學生的學習興趣不高。再加之該門課程理論較強,部分內容的理論還較深,學生聽起來有些枯燥乏味,課堂氛圍非常沉悶,學習效果不太理想。
二、《常用電器設備控制與檢修》課程的教學改革
1.轉變教育思想和觀念,以學生的就業需求為導向。高職教育不是學科教育,教學過程中除了加強理論知識的系統性、學科體系的完整性以外,還要以應用為目的,理論以必須夠用為度,以講清概念、強化應用為教學重點。這就要求教師要改變傳統的重理論輕實踐的教學理論,樹立理論服務與實踐以“實踐而教”、“技能而教”的教育理念,要不斷強化面向基層和生產一線培養技能型人才的觀念,一切教學要以學生就業為導向。
在《常用電器設備控制與檢修》課程的教學中,教師應改變過去要學生完整地掌握一整套電氣控制理論的做法,而應該突出的是各類電氣控制線路分析思路都是相似的,要善于對各類電氣控制方式進行比較和剖析。根據控制電路掌握最基本的控制環節,將整個控制電路按功能不同分成若干局部控制電路,逐一分析,然后再統觀整個電路,形成一個整體概念。而對于常用機床、銑床、橋式起重機的電氣控制等內容由于比較抽象,理論較深,不必花太多時間要求學生掌握,教師只需簡單介紹,讓后續內容夠用即可。
2.加強實踐性教學,提升學生的操作技能。高職教育是培養高素質技能型人才的教育,實踐技能是它的核心。同時,《常用電器設備控制與檢修》課程本身又是一門實踐性很強的專業課、需要作大量的驗證性實驗、線路故障檢測訓練和控制電路的控制效果實驗。應該說,《常用電器設備控制與檢修》的大多數章節的內容都需要結合實際反復進行驗證,才能達到較好的學習效果。對于該課程的實踐教學可分成四大模塊,首先是三相籠型異步電動機的安裝與維修、正反轉控制電路的安裝與維修。其次是三相籠型異步電動機降壓啟動控制電路的安裝與維修、順序控制電路的安裝與維修。再次是三相籠型異步電動機的制動控制電路的安裝與維修、三相繞線轉子異步電動機控制電路的安裝與維修。最后是機床電氣控制電路模擬故障排除,對C6140車床、Z3050搖臂鉆床、X62W萬能銑床等人為設定的故障,進行觀察和故障現象分析、歸納,并確定故障點。通過對模擬機床電氣故障的分析,加深對機床機械、電氣、液壓等之間的配合關系的了解,更加完整、準確地掌握機床電氣控制電路的要求。
當然,教師在對這類實踐性很強的課程進行教學時,應采用工作過程系統化對實際問題進行剖析,運用所學的專業理論知識來分析、解釋實際現象。讓學生學以致用,不斷提升專業水平。
3.要改進教學方法,培養學生的學習興趣。大部分高職學生基礎知識比較薄弱,缺乏良好的習慣,這就要求教師要利用多種形式進行形象、生動的教學,以激發學生的學習熱情,提高其學習興趣,從而達到較好的學習效果。具體可采用以下方法:
多媒體教學法。將現代化的教學手段融入課堂,使授課內容通過聲音、文字、圖形、動畫、歸納圖表等形式傳遞給學生,特別是將過去在課堂上難以表達的圖形、難以演示的操作過程通過屏幕直觀、生動、形象地展示出來,往往可使高深的理論簡單化,使抽象的問題形象化,有利于培養學生的學習興趣。
項目教學法。在項目教學中,學習過程成為人人參與的實踐活動,注重的不僅僅是最終的結果,而是整個項目的完成過程。學生在項目實踐過程中,理解和把握課程所要求的專業知識和技能,體驗創新的艱辛與樂趣,培養分析問題、解決問題的能力及協作能力和團隊精神等。項目教學法在《常用電器設備控制與檢修》課程設計中的應用與實踐,教學效果顯著,主要體現在激發了學生的學習興趣,促進了學生獨立思考、自主學習、互相借鑒、自主規劃、自主完成任務的意識,充分調動了學生的學習積極性,并學會運用所學知識去處理遇到的問題,提高了學生的實踐技能。
開放式教學法。開放式教學結合教學內容、教學過程、教學形式、教學評價等方面進行實施;開放的基本原則必須堅持以學生為主體、以教師為主導、以提高學生的專業技能和創新意識為目的。通過開放式教學在《常用電器設備控制與檢修》課程中的運用,使學生的學習能力和創新意識得到進一步增強,學生的專業技能有所提高,加深了對電氣控制理論知識的理解、掌握和應用,學生查閱文獻資料的能力也大大提高,同時也促進了教師自身的成長,教師的科研水平和教學業務水平在教學過程中得到了顯著提高[2]。
4.以打造優秀教學團隊為契機,加強“雙師型”隊伍建設。高職教育的教學內容是隨著生產實踐的發展而不斷變化的,教學時空跨度大,學生的求學目標與知識基礎有很大的差異,這就從客觀上決定了從事高職教育的教師必須是“雙師型”的。目前,揚州工業職業技術學院電氣自動化技術專業為江蘇省示范性重點建設專業,教學團隊作為院級優秀教學團隊,其隊伍結構合理、人員穩定。教師水平高,教學效果好。專職教師由教授、副教授、高級技師、高級工程師、講師、考評員等17人組成,聘請企業一線技術專家及引進企業人才共6人參與課程開發全過程。課程組多次組織專業骨干教師到企業參觀學習[3],但是,由于長期存在的教育管理體制缺陷,大部分教師基本上都是高等教育完成后就一直從事教育工作,直接參與企業生產實踐機會不是太多,缺乏專業實踐工作的經歷、經驗和技能,實際動手能力欠缺。要解決這個問題。可以通過以下兩個途徑。
一方面通過一些鼓勵性的政策措施,分期、分批地將理論較系統的教師送到企業去做訪問工程師,讓他們在實踐中掌握專業技能、提高自身的科研能力,而且直接從企業獲得信息反饋,推動教育體系和教學內容的改革。另一方面可以從行業或企業中引進具有豐富實踐經驗、相關職業能力強的技術人員作專職或兼職教師,優化高職教育教師隊伍的知識素質和專業技能結構,使理論型與技能型教師相互轉化,從而不斷加強“雙師型”隊伍建設。
三、結語
教無定法,但需得法。從現代教學改革設計思想的理念出發,但在新形勢下,面對不一樣的學生群體,我們現在對《常用電器設備控制與檢修》課程的教學內容、教學方法和教學手段的設計只是進行了初步探索和改革。隨著社會經濟的不斷發展和知識的不斷更新,在信息化時代的背景下,把教與學更好地進行結合,才能使教學活動真正建立在學生自主學習和獨立探索的基礎上,為提高學生的專業技能、創新意識和綜合素質提供更大的空間[4]。
參考文獻:
[1] 李宗華.電氣控制技術[M].重慶:重慶大學出版社,2008.
電工電子基礎課程是高等學校電類專業的通用基礎和專業核心課程,其顯著特點是量大面廣,教學內容幾乎涉及電氣電子信息學科的各個領域,在培養學生的工程意識、實踐能力和創新精神等方面具有十分重要的作用。近年來,南京航空航天大學以培養航空、航天、民航(以下簡稱“三航”)領域的未來開拓者為目標,以提升學生實踐創新能力為核心,結合國家級電工電子實驗教學示范中心建設項目的實施,整合優質教學資源,持續深化電工電子教學改革,形成了具有南航特色的電氣電子信息人才培養模式,人才培養質量進一步提高。
一、注重基礎與強化能力并重,構建綜合性、一體化的電工電子基礎課程體系
進入21世紀以來,國家和社會對高素質、創新型工程技術人才的需求越來越強烈,更新教育教學理念、創新人才培養模式是時代對高等學校的客觀要求,構建科學合理的課程體系是最基礎、最核心的任務。當前,電工電子基礎課程體系建設必須遵循兩個基本原則:一是適應性原則,即課程體系必須適應國家經濟社會發展對創新人才的素質要求,厚基礎、強能力、重創新,促進學生的全面發展,提高他們的綜合素質和社會適應性。二是針對性原則,即課程體系必須根據不同層次、不同類型高校的人才培養目標,依托學校的辦學特色和優勢,促進個性化人才培養特色的形成,提高人才培養的針對性。據此,我們做了兩個方面的工作:
(1)拓寬知識面向,凸顯“三航”特色,構建綜合性的電工電子基礎理論課程體系。電工電子基礎課程是電氣電子信息類學科的共同基礎和公共平臺,不論是電子信息,還是電氣自動化,都基于這個公共平臺組織教學。同時,航空、航天和民航都是以自動控制為核心,機、電高度綜合的學科領域,具有系統化、數字化、信息化、智能化等特點。因此,為適應航空航天器在系統分析、設計、綜合等方面對人才知識體系和能力結構的要求,我們依托電氣、電子、控制、計算機科學與技術、儀器儀表工程等學科,參照世界一流大學相關學科的課程設置,在傳統課程體系的基礎上引入“自動控制原理”、“現代控制理論”和“運動控制系統”等“控制”類課程,形成了涵蓋“路”、“場”、“信號”、“控制”和“計算機”五大知識模塊,基礎厚、口徑寬、多學科交叉、強弱電結合的綜合性電工電子基礎理論課程體系,為夯實學生的理論基礎、提高綜合素質創造了有利條件。
(2)整合實驗內容,強化能力培養,構建一體化的電工電子基礎實驗課程體系。多年來,傳統的電工電子實驗課程雖然大多已經獨立設課,但過分強調實驗課程所在學科體系的系統性和完備性,實驗內容與理論課程嚴格對應,將實驗項目束縛在課程知識體系之內,容易造成實驗課程之間的相互隔離、實驗內容的重疊和教學時數的膨脹,不僅影響實驗教學效果,而且難以開展跨課程、綜合性的創新型實驗,制約學生實踐創新能力的培養。因此,我們打破實驗課程的學科本位桎梏,整合實驗教學內容,強化實驗課程的整體性,將“電路實驗”、“數字電路實驗”、“模擬電路實驗”、“在系統編程技術”和“電子工藝實踐”等課程,融合成為一門分階段實施、跨多門電工電子基礎理論課程的“電工電子實驗課程”。主要包括電工電子實驗基礎(18學時)、數字電路與系統設計(24學時)、模擬電路與系統設計(24學時)、電子電路綜合課程設計(36學時)等系列實驗模塊。新的實驗課程體系各實驗模塊之間相互銜接、逐層深入,最后通過“綜合課程設計”對全部實驗內容進行系統集成與綜合實踐訓練,使學生在實驗中進行大量跨課程的一體化的研究創新實踐活動成為現實。
二、知行統一、學思結合,創新實踐教學模式
長期以來,電工電子基礎實驗沿用傳統實驗教學模式,教學內容和方法單一。從實驗教學內容來看,實驗項目大都屬于基礎驗證型實驗,設計型和研究型實驗偏少,具有工程背景或實際應用價值的綜合型實驗更少,學生在做實驗過程中基本上是按照規定的步驟操作,難以激發學習興趣和主動性,影響學生獨立思考問題能力的培養。在實驗教學方法上,大多采用老師板書,示范講授為主,學生自主參與、自行設計的機會較少,不利于學生實踐創新能力的培養。
為此,我們遵循知行統一、學思結合的育人原則,堅持以提高學生的實踐創新能力為核心,重構實驗教學內容體系,改革實驗教學方法,完善學生課外科技創新體系,積極推進實踐教學模式創新。
(1)重構實驗教學內容體系,從“以驗證型實驗為主”向“以研究創新型實驗為主”轉變。精心設計實驗項目,在優選基礎實驗項目、減少低水平重復的同時,強調知識的綜合應用,依托教師的科研項目,增加跨課程的綜合型、設計型項目的比重,增強實驗內容的典型性、應用性和研究性,形成了“四層次(驗證型、設計型、綜合型、創新型)遞進、多模塊(必做模塊、選做模塊和拓展模塊)菜單式”的實驗教學內容體系,有步驟地、系統地提高學生的實踐創新能力。該體系有利于學生根據興趣、特長選擇適合自己的實驗項目和模塊,滿足了不同學生的實踐能力培養和創新研究需要,為學生提供了自由發展的空間。
(2)改革實驗教學方法,從“以教師為中心”向“以學生為中心”的轉變。本著“以學生發展為本”的理念,實施以學生為主體、教師為主導、強調學生“三動”的實驗教學方法,即學生自己動手、自己動腦、主動學習。針對每一個實驗模塊,教師重點講解實驗目的、內容與要求,注重啟發式、討論式、引導式等多種教學方法的有機運用,倡導學生多動腦、勤思考、勤提問,引導學生運用所學知識自主解決實驗中的問題,而整個實驗過程則由學生獨立自主地完成,學生必須自己查找資料,自己制訂實驗方案、設計電路、選擇、安裝和調試儀表、測量和分析實驗數據、撰寫實驗報告,真正實現從“以教師為中心”到“以學生為中心”的轉變,從而開拓學生思維的深度與廣度,培養學生善于思考、主動解決問題的能力。同時,高度重視現代教育技術的運用,注重將多媒體教學與網絡化輔助教學、實驗室做實驗與網絡化虛擬仿真實驗相結合、紙質教材與CAI課件相結合,用多樣化的教學手段賦予學生更大的學習自主性,充分調動了他們的學習積極性和主動性。
(3)完善學生課外科技創新體系,將創新實踐由課內延伸到課外。學校整合全校資源,建成了智能控制系統實驗室、嵌入式系統開發實驗室等6個集綜合性、先進性、開放性為一體大的學生電類創新實驗室。學校為實驗室配備科技創新指導教師,實驗室的日常運行全部由學生自主管理,向學生全天開放。依托這些科技創新平臺,我們以“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽和全國大學生電子設計競賽為龍頭,以國家、省、校、學院四級大學生科技創新項目及教師科研項目為載體,鼓勵學生積極開展參與科技創新沙龍、科技節等各類豐富多彩的課外科技創新活動,努力打造系列化、特色化、品牌化的課外科技創新體系。多角度、多層面、大范圍資助學生的創新實踐,讓學生享受到參與科技創新的愉悅,在愉悅的參與中培養學生的實踐能力和創新意識。
三、堅持問題導向,引導自主探索,積極推進研究性教學
研究性教學是以研究解決問題為主線,以充分調動學生的主動性和積極性為前提,以培養學生的探究意識和研究能力為目的的教學模式。它一般由五個基本環節有機組合而成:“設趣與展演”、“指要與自學”、“精講與答疑”、“研討與回顧”及“訓練與總結”。其中,“設趣與展演”是引導激發學生善學、樂學、會學的前提;“指要與自學”是幫助學生自主、自為、探究的關鍵環節;“精講與答疑”是傳道、授業、解惑的主要途徑;“研討與回顧”是夯實與深化知識的重要保障;“訓練與總結”是知識提升與轉化為能力的實踐檢驗。這五個教學環節相對獨立、互相依存,形成了一個有機整體,層層深入、環環緊扣,體現了以問題為導向、以引導學生自主探索為重點的現代教學理念。從2006年開始,我們以強化“國家級電工電子實驗教學示范中心”的內涵建設為契機,以學生的自主性、探索性學習為基礎,在“電子線路”、“電路理論基礎”、“自動控制原理”等電工電子基礎理論課程推行研究性教學,深受學生歡迎。比如,在“電子線路”課程的研究性教學中,我們將“電子線路”理論教學內容劃分為半導體器件及模性、二極管應用電路、集成放大器、電路的頻率響應、信號運算及處理電路、波形的產生與變換電路、電子系統設計自動化等13個專題及若干子專題,針對這些專題進行 “五環節”教學。下面以“集成放大器”專題下的子專題“差分放大器”的教學為例加以說明:在“設趣與展演”階段,首先簡要介紹集成工藝的特點,如大電容不宜集成、直接耦合易集成等,引導學生得出集成放大器應采用直接耦合,然后通過PSPICE等仿真軟件演示直接耦合放大器在環境溫度變化時存在溫漂現象,從而引出集成放大器如何克服溫漂的問題。在“指要與自學”階段,提示學生思考克服溫漂的可能方法,結合集成工藝的特點找出可行方案——差分放大器,然后指導學生從提高共模抑制比的角度出發,逐步完成由“基本差放”到“長尾差放”最終到“恒流差放”的差分放大器的改進和完善過程。在“精講與答疑”階段,對差分放大器的特點、結構和主要技術指標計算等重點、難點及關鍵之處,或學生自學中存在的其他共性的問題進行精講與答疑。在“研討與回顧”階段,分組討論差分放大器的特點、結構和主要技術指標的計算方法,讓同學們競相發言、表達觀點,形成共識,并可利用PSPICE等仿真軟件對“基本差放”、“長尾差放”和“恒流差放”進行仿真比較,引導學生系統回顧有關差分放大器的教學內容,幫助學生梳理知識體系。在“訓練與總結”階段,進行差分放大器的分析計算和差分放大器的設計調試訓練,前者就是通常的習題訓練,后者在實驗室進行,在此基礎上,學生在教師的指導下,對有關差分放大器的教學內容進行總結,也可以撰寫課程研究論文。
研究性教學極大地激發了學生的學習積極性,促進了研究能力和創新精神的提高。我們對近三屆全國大學生電子設計競賽獲獎學生的調查結果表明,92%的學生認為研究性教學中的探索過程訓練及課程研究論文的寫作訓練,讓他們受益最大,對他們高質量完成競賽作品起到了非常關鍵的作用。
四、面向過程,突出創新,實施多元化的學生考評體系
學生學習效果的考評是人才培養的重要環節,考評方法直接影響教學效果。傳統的終結性考評方式,主要是依據一張試卷或一份實驗報告來評定學生的學業成績,直接導致學生格外關注考評結果,忽視學習過程,抑制了學生自主學習、自由探索的積極性,不利于實踐創新能力的培養。因此,我們把學生考評體系建設作為深化電工電子基礎課程教學改革的重要內容,按照“面向教學過程,重平時表現,重實踐能力,重創新思維”的原則,建立和實施總結性考試與過程性考查相結合的多元化考評體系。根據理論課程的目標要求,我們主要采用“隨堂測試+課程研究論文”的方式,全面評價學生的學習效果。具體做法是:在課堂教學中,強化診斷性的過程考核,每完成一個知識點的教學任務,隨即進行隨堂測試,及時了解和反饋學生對已講授知識的理解和掌握情況,并據此及時調整教學進程,使得教師的教與學生的學同步、協調。同時,在課程學習結束后,學生需要撰寫相應的課程研究論文,并將其納入學習效果評價之中。在課程總評成績中,隨堂測試成績和課程考試成績占70%,課程研究論文占30%,對于少量創新性強、具有較高研究水平的論文,其占比最高可以達到50%。
針對實驗課程教學形式多樣、過程復雜的特點,我們采用“平時成績+實驗操作考核+實驗報告”的形式,把實驗過程的各個環節均納入考評要素中,從實驗態度、能力、結果幾個方面進行學習效果的綜合評定。在教學過程中,教師通過觀察,了解每位學生的實驗態度及動手能力;通過提問和討論,了解學生對理論和實驗的掌握程度;通過實驗報告,了解學生分析和處理實驗結果的水平。在實驗成績中,實驗操作占60%,課堂討論和提問占15%,預習報告占10%,實驗報告僅占15%。實踐表明,這種考評形式突出強調了實驗教學的過程性,有利于引導學生做好、做透、做精每一個實驗項目,可以有效地提高實驗教學質量。
作者簡介:顧明亮(1963-),男,江蘇無錫人,江蘇師范大學物理與電子工程學院,教授;魏明生(1976-),男,山東濟寧人,江蘇師范大學物理與電子工程學院,講師。(江蘇?徐州?221116)
基金項目:本文系中國高等教育學會“十一五”教育科學研究規劃課題(課題編號:06AIJ0090048)、江蘇省教育科學“十二五”規劃課題重點項目(項目編號:C-b/2011/01/15)的研究成果。
中圖分類號:G642.0?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)23-0048-02
培養具有實踐創新能力的應用型人才是當今高等教育的培養目標之一,課程教學改革是培養創新人才的根本措施。“電子測量技術”是現代科學獲取信息的重要手段,是從事現代電子科學研究的必備基礎,該課程也是電子信息、電氣自動化和機械電子等專業的骨干專業必修課程,旨在提高學生所學專業課程中的專業基礎理論和單元技術知識及獨立設計、構建、調試儀器與檢測系統的能力,強化學生對儀器與檢測系統工程的感性認識。本課程是實踐性非常強的一門專業課程,近年來,隨著科技迅速發展,特別是隨著自動化技術和信息技術的發展及其在工業控制中的廣泛應用,電子測量技術在測量技術的研究、生產測試方法、信號處理方法和技術等方面發生了一系列的變革。為了配合高等學校培養實踐創新性人才的需要,同時也為了培養的人才能適應現代科學技術的發展,教研室人員對“電子測量技術”課程的授課內容、教學方法和考核方法等進行了一系列的改革探索,教學中的實踐證明該課程的一系列改革取得了良好的教學效果。
一、課程內容的改革
由于目前科學技術的迅速發展,電子測量技術正從傳統的電子測量儀器向智能化、復雜化自動測試儀器和虛擬儀器等方向發展,使得當前的“電子測量技術”課程內容結構已經不能滿足當前人才培養的新要求。其主要缺陷包括電子測量技術教材建設的滯后,該課程內容未及時全面反映技術新發展而導致體系陳舊等。因此,電子測量技術教材應與時俱進,在講述傳統測量內容的前提下應補充智能化儀器、虛擬儀器和復雜自動測試系統等一些新的技術理論,以及先進的儀器設計方法和操作方法,而且授課內容應全面反映現代測量技術的新方向和新技術。
在該課程教學內容的改革中,主要以電子測量技術的教學大綱為主要依據,以該課程的原理、結構和測量系統為主要體系,從電子信息科學的角度來理解和觀察該課程,突破以往教學中就器件論器件的傳統教學方式,努力做到思路開闊,層次清晰,闡述準確,結構科學合理。按照“理論教學模塊”和“實踐教學模塊”相結合的體系結構進行授課,課堂教學主要采取理論教學模塊,重點講授該課程教學大綱基本要求的內容。內容主要分為:檢測系統的誤差理論部分,非電量檢測方法及智能儀器設計應用部分,信號調理與數據采集技術部分和檢測儀器系統設計部分。輔以實踐教學模塊,主要以實驗教學、調研論文、智能儀器及虛擬儀器測試技術綜合設計為主。
根據學生的專業方向選取不同的授課教材,并且根據不同的專業實際情況自編講義加以補充,主要對教材中沒有涉及的內容和講解不充分的內容進行補充。還可以聯系社會熱點問題,如社會上地溝油問題出現之后,教師隨時給學生補充探討地溝油的測量方法,這樣課堂和現實生活緊密聯系在一起,使學生感覺到課堂授課內容的重要性和實用性,提高了學生課堂聽課的積極性。
為了在授課中縮短理論與技術實踐的差距,在課堂授課中,通過運用案例教學,大大提高了學生解決客觀實際問題的能力,教學過程中進行校際合作,提高教學效果。讓學生從教學內容融入到實際科研項目中去,比如講到電磁檢測時,給學生列舉一些在研的省部級科研項目,使學生了解管道泄露的不同檢測方法,使學生認識到某一種物理量不同測量方法,讓學生體會到檢測一些物理量的新方法、新思路,引發學生思維,激發他們的創新意識,取得了很好的教學效果。
為適應創新型本科人才培養目標和教學實際,在實驗課程的教學中,把理論教學和實驗教學結合起來,適當增加設計型實驗和綜合型實驗對學生能力的鍛煉,共設計了4個驗證性實驗和3個設計性實驗。實踐教學中一方面為了使學生理解電子測量技術的基本原理保留了基礎性的實驗,另一方面,開發了新的工程應用性綜合性實驗,可以對高年級各專業學科之間的學生因材施教。
二、教學方法的改革
中圖分類號:G640 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)18-0003-03
隨著高新技術發展和經濟發展速度的加快,教育的作用和人才培養方法顯得越來越重要,《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010―2020年)》中指出人才培養觀念要更新,必須加強校企之間、學校與科研機構之間合作以及中外合作等多種聯合培養方式。教育部教高[2012]4號文也指出,通過創新教育教學方法,提倡啟發、探究、討論、參與等多種教學方式,鼓勵開展多方面、多途徑教學改革。
美國是世界高等教育的頭號強國,美國大學培養人才在學術論文、諾貝爾獎和專利等方面創造出輝煌成就,在世界科技、經濟、軍事和政治等方面做出卓越貢獻,為美國培養了大批科學家和工程技術人才,其成果有目共睹。其根本原因就在于美國大學的教育實踐是以創新理念為指導。文獻[1]分析和介紹了美國大學本科生創新教育體系。強調創新能力培養就是以學生為主體,注重學生開拓與創新精神培養,將學習中的感知與記憶的低水平,提高到想象、求異與推理、思維的高度,引導大家思考、鉆研、質疑和挑戰。著重培養學生創新意識與思維,激發大家的創造潛能和健全人格。文獻[2]研究分析了美國、英國、德國和日本等四國的創新人才培養模式的方法和特點,發達國家創新教育體系完整,倡導“探索、調查和發現”為大學的核心,在加強設備和師資力量建設、精選基礎科學情況下,加強探索式、討論式、工程實踐訓練、科研計劃、寫作、科學與人文結合等創新能力培養,方法值得借鑒。必須根據當前創新能力培養存在的問題與本專業的培養需求,有針對性地進行專業體系建設和教學改革。
一、創新實踐能力培養的一些瓶頸問題
我國經濟高速發展,高等教育也得到快速發展,但教學能力和水平與發達國家差距明顯,面對新興產業發展,應用型工科教學一些問題比較突出[2、3],迫切需要反思和改革。廣東處于產業轉型升級、高新技術發展進程中,需要大量創新工程應用人才,廣東工業大學以工科為主,現在每年招收全日制本科生1萬人、測控專業本科生在校700人。學校不斷加強教學改革探索和實踐能力培養,為沿海地區培養了大批工程應用型人才。現面臨經濟快速發展,人才培養出現困境和新的要求,其原因是多方面的,但主要是教學體系和方法不適應,師資力量和實驗設備等資源不足,這也是許多地方工科院校存在的瓶頸問題[3、4],主要表現如下:
1.學生實踐和創新能力不強。大家往往重視最終應用的專業課程,習慣知識和技能傳授的方式,學習主動性較差。必須注意到學生能力、興趣和就業目標的個性化和多樣化,就業范圍一般有軟件、單片機、嵌入式、售前售后服務、網絡、銷售和技術管理等工作,知識面要求有所不同,需要采取多種模式、實踐環節和因材施教等。
2.教學師資力量不足。擴招后學生數量劇增,教師編制增加不多,加之科研任務重,面對創新教學培養模式,教學師資的數量和素質、教學模式和方法等,不適應個性化和多樣化的要求。
3.實驗設施和場所不足、教學環境有待改善。學生數量多,設施和場所缺乏,工科儀器和信息專業實驗設備較貴,跟不上科技發展速度,另外學校創新環境與外部社會環境差異較大。國內一些高校在地方院校應用型人才培養、專業改革、校企合作和實踐能力培養等創新教學方面進行了很多嘗試,取得了一定效果[4-8]。但是必須根據本單位情況和存在問題,抓住主要矛盾,確定系統建設方案和教改對策。為探索培養創新人才體系與模式,科學制定發展規劃,6次組織教師系統討論和論證,進行四次專門全國性學科調研、參加全國儀器儀表創新大會、中國機械工程學會教學指導委員會和中國儀器儀表學會等學科會議,對國內外相關教改研究分析,調研清華、北航、天津大學、上海大學、中國計量學院等20多所大學的相關專業。通過參觀走訪、資料研究和專題座談等,收獲很大。其中天津大學儀器光電學院和電氣自動化學院的產學研合作辦學、上海大學國際聯合海亞克鐘表專業、中國計量學院的海克斯康專業班與校企聯合實驗室等使人印象尤其深刻。
為此采取個性化和多樣化的培養方式,以實踐為主導的教學體系和教學資源建設為突破,解決瓶頸問題,從教學理念、課程體系、教學方法、創新教學實踐環境、師資力量、教材和網絡資源等展開研究,探索大幅度提高學生創新實踐能力的方法。
二、多途徑拓展教學資源,加強創新教學意識
師資、實驗場地及設備是創新培養的基本保障,這些方面不足短期往往無法解決,近年新興產業發展迅速、人才緊缺,企業也意識到人才的重要,既希望與學校在科研方面合作,還更注重人才培養等方面的投入,并開展多種有益嘗試。
校企合作模式為本科人才創新培養形成歷史性的新機遇,我們與一批企事業單位共同制定規劃,與美的集團、工信部第五研究所、中國電科院、惠州華陽電子、勤上光電等大批知名研究機構和企業,以產學研為基礎進行人才培養合作,利用雙方技術、人才、場地和設備,共建聯合實驗室,進行3+1本科培養和研究生聯合培養,為企業和研究機構培養人才,他們可以優先選用人才,大大擴展了教學資源。
增強師資力量和創新意識是師資隊伍建設的迫切問題,必須提高認識、明確目標,制定確實可行的方案。通過研究國內外一些創新教育方法、分析目前教學狀況,現階段學生間的思維方式、愛好興趣、學習能力和就業取向等差異較大,人才培養應該有針對性和個性化。因此創新教學的核心是個性化和多樣化的培養方式,必須在教學資源、方法手段等全方位進行創新,才有可能突破。
除了挖掘本校教師的潛力外,聘請校外兼職專家和實習教師多種途徑,聘請10多名校外研究機構高水平兼職教授,講授學科前沿與高新技術,利用校外聯合產學研基地、本科實習基地和培養研究生示范基地等,聘請具有豐富實踐經驗的60多名技術人員為兼職教師,對實習和創新活動輔導。
開展多重針對性培訓,針對創新與科技活動,先對教師進行動員與培訓。要求學生參加教師科研項目培訓,每名教師指導10名以內學生;學生還可以申報有教師指導的國家、省、學校和學院四級的創新項目;每年開展常規學生競賽(如電子大賽、博創杯大賽)等專業培訓,通常暑假進行培訓,根據競賽題目和知識結構等劃分培訓模塊內容,由10多名具有實踐和大賽經驗的教師分別主講和輔導。
三、強調創新實踐的教學體系
教學體系強調學科課程完整性和遞進性、教學內容先進性和工程應用的科學性,在2014版本科培養方案中,按照個性化和多樣化培養需求,進一步優化專業課程體系、改革教學方法。以專業主干課建設為重點,按學科平臺設置專業課程;專業包括兩個方向,每個方向可以有三個專業課程模塊供選擇。重點建設網絡教學課程、50多個綜合性與設計性實驗項目、三個分類系統綜合實驗以及一批自主實驗;聯合合適的企業,開展中小規模3+1模式的卓越工程師培養;挑選符合興趣和要求的本科生,開展多層次課外實踐。課內推廣開放式實驗,不斷增加實驗課程、工程訓練、實習實訓等;課外科研訓練、工程師培訓、暑期實習、特別相關企業實習,校內的電子大賽和工程師培訓等計算學分,加強學生創新實踐引導。雖然還會遇到一些困難,但是已經收到較好效果。
為規范創新培養體系,充分發揮教學雙方的積極性,建立了系列激勵和反饋機制。對教師的教改項目和教學論文、雙語教學課程、3+1教學、PBL教學、課外學生培訓與輔導等給予相應工作量獎勵,學生也按照規定到得學分,同時作為考評依據;建立了教學督導制度,切實發現和糾正教學中的問題,并且由督導和學生對教師各個環節教學進行評分,出現問題及時進行約談,提出確實改進措施。
通過上述有針對性的培養措施,發揮了學生和教師的積極性,充分調動學生在學習中的獨立性、主動性、質疑性和創造性等,有效拓展學生自我發展空間。
四、教學方法探索和教材建設
不斷開展教改探索,承擔了廣東省名牌專業和特色專業建設等系統教改項目,開展系列教學方法研究。網絡教學資源是一種最具有開放性和個性化的學習的教學資源,進行了重點建設,測控技術與儀器專業資源庫建設多年、特色鮮明,獲得廣東省教學成果三等獎,是國內該專業最完整的專業資源庫,包括有媒體素材、網絡課件、文獻資料、教學案例、網絡課程、專業試題等;包含40多門課程、近500個課件、600個圖片與視頻,2600多條資源索引,為課外網絡教學提供了比較完整豐富的資源和手段。
教材是教學的一個關鍵環節,應該結合本專業和地區創新教學與實踐體系特點,教材要融入科研實踐、創新培養和專業特色。近年撰寫出版了一批優秀教材,在出版10多本部級規劃教材中有《傳感與檢測技術》等3本國家“十一五”規劃教材。
五、共建校內外基地,開展多層次創新活動
創新教學場地和實驗設備一直是工科專業最關注的問題,為此采取三種對策,一是以學科發展爭取政府投入和實驗室改造,與美的集團共建國家級工程實踐教育中心,已經建立教育廳和重點學科的3個專業特色實驗室;二是利用企業已有資源建立多層次聯合實驗室,其中建立了6個校企專項聯合實驗室,建設1個校內學生實踐創新基地;三是校企合作建設校外基地,與美的集團、工信部五所、中國電科院、廣東省檢驗檢疫中心等建設校外30多個產學研基地和學生實踐實訓基地,每年安排學生實習。與湖北十堰中國第二汽車發動機總廠長期合作,每年暑假有150名學生參加生產實習。
與美的集團共建國家級工程實踐教育中心等一批創新實驗室,開展科研訓練、競賽培訓以及其他多層次實踐活動。與中國電子學會和博創集團建立“嵌入式聯合培訓認證中心”,4年多來,以培訓本科生和研究生為主,共培訓青年教師和10多批學生,培訓300多人,近200人考核獲得中國電子學會的工程師資格證書。與中國儀器儀表學會合作開展儀器儀表工程師培訓,共培訓40多人,18人獲得該學會的助理工程師資格證書。每年對重要競賽的專項培訓,如電子大賽每年培訓20天、10多項課程培訓講課,安排專門老師講課和答疑輔導,一批年輕教師成為學生創新實踐培養的中間力量。
六、結語
經過多年努力,形成較有特色的培養學生創新能力的體系和新機制,測控專業在建設成為廣東省名牌專業的基礎上,獲得國家級工程實踐教育中心建設項目和廣東省特色專業建設項目通過中期考核。師資隊伍創新意識和培養能力大大加強,校企合作單位和基地達到30多個,實驗設備和師資力量顯著增強。形成課內外的個性化與多樣化培養方式和學生自主學習的風氣;實驗課程化和網絡教學成績顯著,參與學校實驗課程化教學改革獲得教育部教學成果二等獎,“培育信息測控類學生創新實踐能力的特色專業建設”項目、“網絡教學模式和資源共享項目”分獲2013和2007廣東省教學成果一等獎等多個獎項。培養了大批多樣化和個性化人才,學生獲得全國挑戰杯科技作品競賽一、二等獎和廣東省一等獎多項,參與其他國家與省級科技競賽共獲得一等獎等個獎項,一批學生在校就已開發電子產品創業,取得較好效果。本專業歷年就業率達98%以上,學生就業到相關的聯合培養企事業單位以及相關工作單位,創新實踐能力獲普遍好評。
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The Innovation Practice Ability Build Bottleneck and the Characteristics of Professional Practice System
TANG Luxin,WU Liming,LI Yang,LUO Dehan
(Faculty of Information Engineering,Guangdong University of Technology,510006)
Abstract:Analysis of the current problems of innovation ability training,according to the requirements of electronic information engineering and equipment and other professional training,targeted to professional practice system construction,combined with personalized and diversified training ways;Resolved through a variety of ways,such as integration of teaching resources,such as teachers,equipment and the bottleneck problem of insufficient,from teaching concept,teaching resources,such as teacher and experiment course system,teaching method,multiple innovation practice environment,construction of teaching material practice,explore the path of greatly improve students' practical ability in innovation,through many years practice,form a good environment for the innovation of the teaching practice,students' practical ability and significantly improve professional cultivated manners,received in good condition.
職業教育立交橋應當是一個中職教育與高職教育、高職教育與本科和專業碩士有機協調、均衡發展、相互促進,彼此間不掣肘的有機整體。它打破了人才成長獨木橋這一瓶頸,以素質教育、終身教育和學習化社會的理論為思想基礎,以教育社會化和辦學主體多元化為基本前提。當前,在唐山市構建職業教育的立交橋,實現職業教育的可持續發展已經具備了一定的條件。
一、唐山市高職教育體系現狀
唐山是一個典型的資源型城市,是河北省乃至全國的重工業基地,第二產業相對發達,第三產業發展相對滯后。“十二五”期間,唐山按照“控制總量、淘汰落后、聯合重組、技術改造、優化布局”的原則,以科技創新為支撐,推進發展方式轉變和調整,加快構建具有唐山特色的現代產業格局。改造提升鋼鐵、裝備制造、化工、建材、能源等傳統優勢產業,培養發展新能源汽車、節能環保、高端裝備制造業、生物醫藥、電子信息等戰略性新興產業項目。隨著唐山產業結構的不斷調整升級,一批新興產業正在崛起,傳統產業更需要運用現代技術進行改造和升級。產業結構變化和調整趨勢必將對唐山人才需求產生重大的影響,呼喚高職教育的及時跟進。唐山市現有高職院校四所,既有國家骨干院校,又有省級示范院校;既有綜合型院校,又有行業背景明顯的院校。
唐山工業職業技術學院依托前校后廠和集團化辦學優勢,選取動車組技術、港口物流管理、陶瓷藝術設計、數控技術、機電設備維修與管理等作為中央財政支持的重點建設專業。會計電算化、機電一體化技術、汽車類、計算機類及旅游管理類等專業進行單獨招生,藝術設計類、計算機類、自動化類、汽車類、機械設計制造類、港口運輸類、旅游管理類實施大類招生。面向現代制造業和現代服務業開設41個專業,38個專業依托校內外生產性實訓基地,營造了真實的工作環境,便于學生實踐能力的培養。擁有四個國家職業教育實訓基地和五個國家行業企業培訓中心,組建了河北省曹妃甸工業職業教育集團。學院招生范圍覆蓋全國14個省市,現有全日制在校生8273人,其中高職生7261人。
唐山職業技術學院作為擁有工醫農經類專業的綜合型院校,口腔醫學技術、園林技術為中央財政支持的“高等職業學校提升專業服務產業發展能力”項目重點專業。選取酒店管理、旅游管理、機電一體化技、園林技術等專業實行基于文化測試、綜合素質測試兩科目考核的單招改革,目的在于選拔綜合素質較高、具有創新能力、實踐能力和特殊才能的優秀高中畢業生和對口學生進入高職院校學習,選取財務會計類、工商管理類、計算機類進行大類招生。開辦40個專業,涵蓋制造、醫衛、農林、財經、旅游、藝術等13大專業門類,形成與唐山主導產業和新興產業緊密銜接,以現代裝備制造業、現代服務業、現代農業為特色的優勢專業集群。以學院為龍頭,組建唐山現代服務業、現代農業兩大職業教育集團。學院面向全國13個省市自治區招生,在校生10551人,其中高職生9442人。
河北能源職業技術學院作為以工科為主,多學科相結合的普通高等職業技術學院,以開灤(集團)有限責任公司為行業依托,開設煤礦開采技術、電氣自動化控制工程等40個專業,業已形成了以煤礦開采技術、礦山機電等專業為核心的專業群建設格局。學院組建了河北煤炭職業教育集團,以高職教育為龍頭,以高職、中職、成人教育等學歷教育為支柱,以企業在職員工崗位培訓和安全培訓為支持,實現了各類職業教育培訓協調發展,是中國北方和全國煤炭戰線具有影響力的人才培養基地、企業員工技能素質培訓基地和新技術、新工藝研發基地。現有在校高職生7258人。
唐山科技職業技術學院作為工科院校,具有校企一體和“前校后廠”的優勢,以河北鋼鐵集團唐山鋼鐵集團有限責任公司為行業依托,集職業教育、職工培訓、應用研究、技術開發、職業技能鑒定為一體,以服務冶金企業為主體,以企業需求為目標的校企一體辦學特色。開辦19個專業,涵蓋材料與能源、制造、資源開發與測繪、電子信息、財經、旅游6個專業大類,形成了以冶金技術、材料工程技術、機械設備維修與管理、機電一體化技術專業為重點, 計算機、財經等專業協調發展的專業結構。學院招生范圍覆蓋全國15個省市,現有全日制在校生4184人。
二、高職教育立交橋體系構建的基本需求
《教育部關于推進中等和高等職業教育協調發展的指導意見》(教職成[2011]9號)提出:“中等職業學校應發揮基礎作用,重點培養技能型人才;高等職業學校要發揮引領作用,重點培養高端技能型人才;探索應用型本科層次職業教育高端技能型人才培養途徑;積極探索高端技能型人才專業碩士培養制度,系統提升職業教育服務經濟社會發展的能力和支撐國家產業競爭力的能力。”《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020 年)》提出:“到 2020 年,形成適應發展方式轉變和經濟結構調整要求、體現終身教育理念、中等和高等職業教育協調發展的現代職業教育體系,滿足人民群眾接受職業教育的需求,滿足經濟社會對高素質勞動者和技能型人才的需要。”加快發展職業教育已成為未來十年我國教育發展的一項重要任務。由于經濟轉型、產業結構調整,新增了大量技術崗位,這些崗位需要大批懂理論、有專業技術和技能的人才。經濟、技術的發展和勞動力市場對人才的要求都決定了需要各種層次的中高端技能型的職業教育人才。建設現代職業教育體系要求職業教育既適應經濟發展,又體現學生發展理念,還要實現中高職教育協調發展。
構建高職教育立交橋體系旨在打通職業教育和普通教育與繼續教育、中職教育和高職教育、高職教育和高等教育等的內外部相互溝通機制,在不同層次、類型的教育間搭建橋梁,合理配置教育資源,滿足學生多樣化學習的需要,努力實現教育公平。
構建較完整的高職教育立交橋體系,是為了給職業院校學生的繼續學習發展提供條件,從而滿足不同學生成長發展的需要。積極開辟高職以上的高等教育,向上延伸,能體現以人為本的精神,能盡可能滿足廣大青年學子的求學愿望,它是一項民心工程。人才多樣化的培養路徑,可以緩解社會的就業壓力。
三、構建唐山市高職教育立交橋的思路
1.加大政府主導作用,規范高職教育發展。為了提高唐山教育效率,加強頂層設計,政府應該在政策層面營造良好的政策環境,充分發揮政府的主導作用,保證中職、高職、地方本科院校在合作過程中的責權利關系,健全彼此共贏、互信、融合發展的體制機制。構建大學教育與中高職教育立交橋是一個系統工程,涉及大學、中高職院校、行業企業、政府、學生及家長等多方相關利益主體,需要一套完善的政策法律法規來進行約束和規范,使各利益主體的需求都能得到滿足和實現。只有在政府的統一領導之下,合理統籌教育與經濟社會發展的關系,豐富教育的類型和層次,才能實現學校、行業企業的真正結合,使各類教育的人才培養更有針對性和實效性,從而形成人才成長的多樣化途徑。