0 引 言
改革开放后,我国的高等教育迅速发展,2006年中国高校在校学生、科研经费分别是1998年的四倍和六倍,中国高等教育已进入大众化发展阶段,高等教育毛入学率大于21%,教育思想发生了根本性的变化。为适应社会主义市场经济的需要,人才培养从单一化向多样化转变,专业教育从专才教育向通识教育转变。中北大学测控技术与仪器专业,其前身是1981年成立的“兵器测试技术”专业。1998年根据国家教育部新专业目录调整为“测控技术与仪器”专业.该专业是我国高等学校仪器科学与技术学科唯一的本科专业。由于仪器学科包含了当代先进的科学技术,测控技术与仪器专业培养具有复合型知识结构的人才,所以市场需求良好,导致这个学科近年来迅速发展,短短的几年中,设置该专业的院校由几十所发展到160余所,遍布全国近30个省、市、自治区。为适应人才培养模式由“专才”向“通才”转变的客观需要,在教学过程中既要重视知识的传授,又要注重能力和素质的培养,尤其要激发学生的独立思考和创新意识。而能力和创新意识的培养、离不开实验教学,尤其工科专业,更是如此。
1 传统实验教学的现状分析
在本科教学中,实验教学承担着两项任务:其一是帮助学生理解和掌握课堂教学的内容,掌握从事专业工作所必须具备的基本操作技能;其二是培养学生分析问题、解决问题的能力和创造性思维能力,理论联系实际的工作作风和严谨的科学态度。但在以往的教学过程中,实验教学多与课堂教学捆绑在一起,实验内容与课堂教学内容联系密切,针对性强。实验往往针对某一个知识点而设计,内容简单、琐碎;实验步骤明确,学生思维限制在教师所设计的实验题目的狭小范围内,所作的仅仅是被动的验证工作,不利于对学生综合利用所学知识分析和解决实际问题能力的培养,更谈不上创造性思维能力的培养。其次,教学安排以课堂教学为主,实验为辅。实验教学大体上实行的是“课前预习—课堂实验—课后学生完成报告—教师评阅”的四段串行模式,实验只对课堂知识进行验证,而对学生应该掌握的基本实验技能没有足够的训练环节,更没有人去关心实验内容间的相互联系和课程之间的技术相关性对实验教学的影响;实验内容低水平重复。这种实验教学方法,很难发挥学生的主观能动性,学生没有从实验中得到应有的收益,因而对实验教学不感兴趣,更没有积极性。这样的实验教学难以适应培养高素质、创新型人才的要求。
目前,中北大学测控技术与仪器专业共有14门课程开设了76个实验项目,教学实践主要对验证性、提高性、设计性、综合性和发挥性实验内容的不断改革并且对学时进行合理分配;基础学习阶段按验证性、提高性和设计性三个层次教学,以设计为主;专业课程阶段以设计性、综合性为主;毕业设计阶段以综合性和研究开发性为主。突出“强调动手、加强实践、培养兴趣、积极创新”的理念,实施了循序渐进,从单一电路到系统电路设计的教学模式,实施了“基础→综合→系统→创新”的教学体系,逐渐打破了以往以验证性实验为主的教学模式,达到了因材施教的目的,形成了与本专业学科基础类课程相关的实践能力培养体系,使整个教学过程做到规范、合理、有序。但是,还存在以下问题:
1)教学形式单一。实验只以课堂教学的各个课程分类,完全割裂开各课程中理论知识与技术技能的联系。这种分类,虽然可以训练基本技能,但不利于创新能力的培养。
2)评价方法的不足。学生实验成绩的评价,以教师为中心,完全按是否符合老师事先给定的答案来评价,学生总处于被动的地位。这容易使学生的性格和情感受到压抑,不易形成创造性人格,严重影响了学生学习视野的拓宽。
2 实验教学的改革框架
2.1 改革实验教学体系
改革按课程、按专业设立实验室导致的重复建设、分散闲置和资源浪费等弊端,实行按学科功能建立实验中心,建设学科实验平台。根据校一级总的培养目标和方向,笔者通过多年对测控技术与仪器专业课程课堂教学内容、效果与该专业技术市场需求特点的比对分析,初步拟定出如下五个学科实验平台:机械学科、电子学科、光学学科、测控技术、计算机技术。
2.2 改革评价体系
教学评价的主要作用在于改善和促进学生的学习。评价体系改革及其被学生的接受程度是改革能否成功的一个重要标志。实施学生自我评价,把评价的主动权一部分移交给学生,重视鼓励学生自我评价和相互评价,教师仅起一定的引导作用。变以教师为中心的评价为以学生自我评价为中心的实验评价体系。
2.3 把科学研究引入大学教学过程,努力使实验教学过程带有研究性质
实验室建设与规模要与本专业教学体系的需要相配套,应按照基础实验科目、专业实验科目、能力扩展实验科目三方面的要求配置相应的教学实验设备,形成一定规模的教学实验体系,其中要求基础实验科目和专业实验科目的教学实验设备能满足该专业全部学生的实验需要,能力扩展实验科目的教学实验设备能满足该专业部分学生的实验需要。能力扩展实验科目是对学生思维能力的高层次要求,它要求学生运用所学知识和一定的实验技能,通过分析、综合、推理、联想、想象等多种思维活动设计出实验的具体方案,并用实验加以验证。测控技术与仪器专业是从科研实践中诞生的,本专业科研实力雄厚,近三年来,测控技术与仪器专业教师承担的国家、省部级等纵横向研究项目57项,年均科研经费157万元;研究服务的对象为兵器、航空、航天、石油、船舶等行业。目前,本专业有70%以上的教师参与到科研当中,拥有代表国内测试技术最高水平的专家,现已形成两个明确的研究方向:动态测试技术与智能仪器方向,主要研究在高温、高压、高加速度、燃烧、爆炸、强冲击振动和狭小空间紧凑条件下,实时实况地测取各种武器系统、飞行体、动力传动系统及其零部件动态参数的理论和技术;光电仪器科学与传感技术方向,主要以光电子、新型传感器技术和动态测试校准的理论研究为基础,重点开展光电测试技术,新型传感技术和测试系统动态校准技术研究。
能力扩展实验由老师结合自己的科研课题将科研项目模块化,把最新科研成果及时转化成学生实验项目,鼓励学生参加教师科研课题,鼓励教师开发高水平实验,使学生了解学科发展,增强感性认识。老师提出实验目的和要求,提出要完成的任务,让学生自己选择仪器、设计实验方案、拟定实验步骤,进行观察、分析和测量,直到最后得出实验结果,完成实验要求,相当于工程设计的模拟训练。同时设计性实验的规模、难度一般不大,完成一个设计性实验,相当于让学生做一个微型科研项目,培养学生的科研能力。
能力扩展实验一般分为四个阶段:第一个阶段是准备、设计阶段;第二阶段是实验阶段;第三阶段为书面小结阶段,写出实验报告,能以论文形式提交实验结果则更好;最后一阶段按照科研项目评审的方式进行答辩。
通过教学与科研的相结合,使学生在非电量转换、信息的采集、处理、传输、显示和控制等技术方面得到系统的训练,具有扎实的基础理论、宽广的知识面、综合应用知识和创新的能力。
2.4 培养创造性人才,注重学生的个性发展
利用理论知识以及所建的学科实验平台,加强多学科之间的融合,把五类学科实验系列课程贯穿起来,构成一个完整的知识体系;充分体现宽口径、厚基础、强实践、重素质、求创新人才培养目标,既要注重学生知识的获得,又要注重每个学生的个性发展,即个人的性格、气质特点得到健康发展,个人的兴趣爱好得到良好的发展,个人的潜在能力得到充分发展,个人的主动性、创造性得到有效发展;使学生不仅具有扎实的基础理论知识,而且具有较强的实践能力,并能够跟踪科学技术发展,具有可持续发展能力;对教育者而言是因材施教,对学生而言是鼓励其各显神通特别是发展他们的创新意识和创造精神。
实验教学改革突出“以学生为本”的现代教育教学理念,建立一切为了学生,为了一切学生,适合专业培养目标要求的实验教学新体系。新体系从机制上突出学生的主体地位,充分尊重学生的兴趣和特长,激发学生个性的弘扬,全面调动学生学习的主动性、积极性,促使学生自我约束,自我激励,敢于竞争,主动学习,不断进步,促进优良学风的形成。
3 发展目标与环境初探
用三到五年的时间,实现学科专业的重组,新的培养计划、教学大纲、课程体系和教材体系的制订(编写)与完善,配齐学科专业方向带头人,构建完成老中青专业班子,建成高效率、低投入的特色测控实习基地、承担国家级、省部级或大型企业的重要课题研究和相关实验等,进一步凸显我校测控技术与仪器专业特色。
要取得测控技术与仪器专业实验教学改革的成功,环境建设十分关键。首先,国内同行专家齐心协力,可能时在相关学会的支持下,交流这项工作的经验、方法措施和体会,造成一种气氛和声势;其次,高校和企业联合办学,即人才培养和市场需求挂钩,高校通过与企业进一步合作,可以实现科技与生产力之间的转换作用,充分体现高校科学技术的社会价值;同时高校也可以通过项目开发使学能力得到锻炼,还可以为学校引进新的研究项目。
参考文献
[1]尹海明,王辛莉.教育部长:中国高等教育属国际较先进水平[EB/OL].[2007-01-22].http:∥news. xinhuanet.com/edu/2007-01-20/content-5628761/htm.
[2]林玉池.测控技术与仪器实践能力训练教程[M].北京:机械工业出版社, 2005:2-4.
[3]郝晓剑.仪器电路设计与应用[M].北京:电子工业出版社, 2007:260-262.81
摘 要: 中北大学测控技术与仪器专业自1981年建立以来,为促进国防工业建设和仪器科学与技术学科的发展培养了大量的专业人才。新世纪之初,中国的高等教育进入了大众化阶段,科技的进步和社会的发展对仪器科学与技术学科人才的培养呈现出知识多元化和能力专业化的需求。本文结合对这些问题的思考,讨论了测控技术与仪器专业实验教学存在的问题以及为解决这些问题所进行的教学改革实践探索。
