王錫明

(合肥學院機械工程系,安徽合肥230022)

德國應用科技大學實驗教學特色分析及借鑒
——我國機械類專業(yè)應用型人才培養(yǎng)的思考

王錫明

(合肥學院機械工程系,安徽合肥230022)

通過對德國奧斯納布呂克應用科技大學機械專業(yè)實驗課課時與理論教學課時的設置比例和內燃機實驗實施過程的分析,提出更有效地發(fā)揮實驗教學在中國工科類院校應用型人才培養(yǎng)中的作用和可供借鑒的經驗。

德國應用科技大學;應用型人才;機械專業(yè);實驗

現代社會的發(fā)展離不開應用型人才的培養(yǎng),應用型人才的培養(yǎng)需要大學具有相應的培養(yǎng)模式。在培養(yǎng)模式上,德國應用科技大學(Fachhochschule,簡稱FH)的經驗就值得我們借鑒。由于FH在辦學指導思想、人才培養(yǎng)目標、師資要求、課程設計、教學環(huán)節(jié)等方面體現出了明顯的特色,因而在工業(yè)發(fā)達的德國,目前仍約有3/4的工程師、1/2的企業(yè)經濟學家和計算機信息技術人員畢業(yè)于FH,而且FH畢業(yè)生的就業(yè)率始終高于其他受教育人群,尤其企業(yè)更青睞FH的畢業(yè)生[1]。

奧斯納布呂克應用科技大學屬于德國高等教育體系中的兩根支柱之一的應用科技大學,它以工科為主,同時還設有農學、醫(yī)學、藝術和經濟專業(yè),它培養(yǎng)的是高層次技術應用型人才。據中國人力資源研究報告,未來5至10年,我國社會經濟發(fā)展將面臨專業(yè)技術人才嚴重短缺的問題。因此,深入研究德國應用科技大學教育的本質特點,學習借鑒其辦學模式和成功經驗,對推進我國技術本科教育,培養(yǎng)高層次技術應用型人才具有重要的現實意義[2]。

本文以奧斯納布呂克應用科技大學(簡稱FHOS)機械專業(yè)的實驗課的開設過程為例,分析實驗課在應用型人才的培養(yǎng)方面可供我們借鑒的經驗。

1 工科專業(yè)應用型人才的特點

工科專業(yè)應用型本科人才的“應用型”主要是指“技術應用型”,是對技術、工藝的應用。技術應用型人才在生產第一線或工作現場從事技術指導和工程管理工作,他們具有形成技術應用能力所必須的理論基礎和專業(yè)知識,同時具有較強的綜合運用各種知識和技能來解決現場實際問題的能力。

而實驗課在機械專業(yè)的應用型人才培養(yǎng)中起著非常重要的作用。首先,從培養(yǎng)動手能力來看,機械專業(yè)是非常典型的應用類專業(yè),需要從業(yè)者有很強的動手能力,而作為學生從實驗中培養(yǎng)動手能力是最好的途徑之一;其次,機械專業(yè)的很多理論產生于實踐,而通過實驗的過程和結果來檢驗學過的理論知識,可以更進一步幫助學生理解和掌握理論知識;第三,在實驗中,學生接觸了大量的機械設備,測量儀器并且了解了機械的性能和儀器的是用方法,在此基礎上可以激發(fā)出學生的創(chuàng)新意識。

2 奧斯納布呂克應用科技大學實驗教學特色分析

2.1 實驗教師的配備及實驗室的開放

FH-OS具有帶實驗的教師有兩類,一是任課教師,二是實驗室專職實驗人員。由于任課教師必須具有教授頭銜,而獲得這一頭銜需要有博士學位和五年以上的企業(yè)工作經驗,然后取得教師資格。教授親自參與實驗的開發(fā)、指導和考核,自己編寫實驗指導書,這樣既可以保證實驗教學與理論教學的一致性,也使得實驗過程更加貼近實際。

專職實驗人員也可以在實驗過程中對學生進行指導,日常工作是對實驗設備的維護、保養(yǎng),同時根據教授對實驗的要求,搭建必要的實驗臺以及購買必要的設備。由于實驗室是開放式的,學生可以在任何時候實驗室開放時間內,來實驗室了解所要進行的實驗內容,所涉及的儀器儀表,在實驗之前,學生就要了解和掌握實驗中所涉及的設備的使用方法和性能,提前做好實驗準備。

2.2 實驗課在所有課程中所占的比重

在德國應用科技大學的教學中,實驗課占的比重,通常占整個教學活動的25-30%,下面是機械專業(yè)部分通用課程中實驗課所占比例的比較(按照本科專業(yè)設置要求)。

表1 兩所學校的部分課程課時比較

由表1可見,在FH-OS的課程設置中,其實驗課所占的課時比重(包括做實驗以及實驗的預習和討論)遠遠大于合肥學院的設置,實際的實驗課時數相對也較高。

2.3 理論課和實驗課的教學進度關系

FH-OS安排的實驗課時間與理論課教學安排沒有必然的聯系。內燃機這門理論課是第六和第七學期開設的,而實驗課于第六學期開設。但是,只要是學這門課的學生(包括正在上此課的和已經學完此課的學生,比如有些已學完第七學期課但當時沒有做此實驗的學生),都可以報名參加實驗。這樣學生完全可以根據自己的實際情況,參加實驗。不會因為某一個學期課程多,同時又必須完成這一實驗,就對其敷衍了之,而達不到實驗應有的效果。

2.4 一個具體的實驗全過程

下面就FH-OS的內燃機實驗的全過程做一介紹。

2.4.1 實驗的可選擇性

在內燃機實驗教學中,FH-OS教授給出了實驗中的3項不同的實驗內容以及相應的時間表,學生可以根據自己上課的課表報名選擇參加一個組,但是教授總體上控制每個實驗的參加人數為總人數的三分之一左右。每組同學要完成3個實驗,這樣每組又要分為3個實驗小組分別對應3個不同的實驗,每個實驗小組負責完整做完其中的一個實驗。

這3個實驗分別是[3](P18-30):

實驗1 乘用車汽油發(fā)動機的特性曲線

實驗2 發(fā)動機的摩擦測量

實驗3 摩托車發(fā)動機的特性曲線

這3個實驗和學校的專業(yè)培養(yǎng)方向完全一致,并且具有很強的實用價值。既可以用來驗證理論知識,又可以培養(yǎng)學生的實戰(zhàn)能力。而且實驗的對象是不同的發(fā)動機,實驗的同時,也擴大了學生的知識面。

2.4.2 實驗的講解

表2 FH-OS實驗講課時間表

由表2可見,FH-OS教授每次實驗前對每個組都先進行專門的實驗課理論教學,非常詳細地講解每個實驗的原理、所要測量的參數、數據的整理和實驗結果的描述等,作為參考,教授也會展示往屆學生所做的實驗報告。

2.4.3 實驗過程

FH-OS實驗課的實際過程包括操作、讀數和記錄。在實驗過程中,FH-OS教授全程參與,而實驗對象及實驗儀器的調試則由實驗室工作人員完成,兩者同時進行實驗指導。在一個小組進行具體操作,完成整個實驗過程的同時,負責另外兩個實驗的同學雖然不參與實際的操作過程,但是必須在一邊仔細觀看,這樣每個同學實際上都參與了所有的實驗過程。

2.4.4 實驗報告和陳述

實驗完成后,FH-OS要求每個小組共同完成一份本組實驗的實驗報告。大家約定好時間對實驗的全過程進行討論,每個人根據自己的特點,提出撰寫實驗報告的某一個部分,最后由一位同學進行匯總,并完成諸如封面設計、目錄編排、總結、參考文獻的編排等工作,總量相當于一篇論文,一般都超過20頁A 4紙,并制成pp t格式用于陳述。

每個小組推選一人對本組實驗進行陳述。選出的同學要花時間根據大家的意見寫好詳細的發(fā)言稿,同時對照所做的pp t做精心的準備。在課堂上,做陳述的同學對整個實驗進行詳細的講解。陳述完畢后,還要解答其他同學的提問,這就要求對實驗必須完全理解。

3 我國機械專業(yè)實驗課教學中存在的主要問題

3.1 重理論輕實驗的現象突出

目前我國許多高校機械專業(yè)的實驗教學仍然依附于理論課教學,重理論輕實驗的現象突出,實驗教學長期定位于輔助教學的地位上,成為理論教學的附屬品;由此在教學觀念、教學模式、實驗室建設及管理的水平上,也不能充分滿足高校培養(yǎng)具有創(chuàng)新和實踐能力的應用型人才的根本要求。

具體體現在實驗課的開設與理論課同步,學完理論后進行實驗,實際上是進行驗證性實驗,學生沒有機會進行創(chuàng)新性思維和實踐。

3.2 學生在實驗中處于被動地位

我國許多高校機械專業(yè)的實驗課通常由任課教師選定實驗教學的內容,自編實驗講義,學生按照講義中的實驗步驟進行實驗,所有學生分組完成相同的實驗。通過這樣的實驗,雖然可以起到提高學生操作技能和鞏固理論知識的作用,但是在激發(fā)學生主動學習的精神上還存在一定的問題。同時,由于大多數實驗課都是封閉的,學生只能在實驗課表的時間內進行實驗,而在其他非課表的時間,實驗室又是不開放的,實際狀況是做實驗時到實驗室,聽教師現場講解,然后直接進行實驗。這樣學生就沒有更多的時間和機會對實驗內容進行深入的了解,更沒有機會對實驗中用到的儀器儀表做深入的分析,學會靈活使用。

3.3 實驗過程面面俱到、重點不突出

目前我國許多高校機械專業(yè)的實驗課,要求每個學生都進行所有試驗的操作,看似面面俱到,實際上卻沒有抓住重點,沒有使學生通過對某一個實驗的深入研究而真正理解實驗原理,從而做到舉一反三[4]。

我們的學生要求完成所有實驗的全部過程,直到完成實驗報告。這樣會出現重復的工作,使學生失去興趣,同時也會使部分同學抄襲數據,根本就失去了做實驗的目的。比如通常只要求在編好的報告紙上寫實驗報告,復述實驗原理,描述實驗過程和記錄測得的實驗數據,一般不要求對數據進行處理。每個同學都要寫同樣的報告,這肯定避免不了抄襲和雷同,同學以寫完報告交差為目的,又不需要對實驗進行陳述,因而不會深入地對實驗結果進行分析,自然從實驗中所得到的收獲也就有限。

4 德國經驗對我國機械專業(yè)實驗課教學的借鑒與啟示

4.1 從培養(yǎng)應用型人才的戰(zhàn)略高度,切實提高實驗課在教學中的地位

應用型本科教育是目前我國高等教育發(fā)展的一個重要方向,應該使畢業(yè)生在大學的學習過程中就掌握實際工作的本領,成為應用型的人才。因此,切實提高實驗課在教學中的地位,可以在大學教育階段就有效地培養(yǎng)出具有“應用型”能力的人才。

具體措施如使實驗課相對獨立于理論課,其實驗內容不是作為理論課的附屬,而是根據人才培養(yǎng)目標進行設立;實驗課進度可以與理論課的進度不同步,增強實驗課的獨立性;實驗項目可以由實驗課老師根據培養(yǎng)目標的需要提出。同時開放實驗室,使學生可根據需要隨時了解實驗,充分發(fā)揮學生的主觀能動性。

4.2 從培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的角度出發(fā),改進和創(chuàng)新實驗課教學方案設計

機械專業(yè)的應用型人才培養(yǎng)要定位于機械、電子、計算機一體化的應用型工程教育,面向現代化的機電行業(yè),培養(yǎng)具有扎實的理論基礎與基本技能,具有較強工程實踐與技術開發(fā)能力,而通過實驗教學可以有效地培養(yǎng)學生具有這種綜合能力。因此從培養(yǎng)機械專業(yè)創(chuàng)新型人才的角度出發(fā),在進行實驗課教學方案設計時,就要考慮從各個方面都要使學生得到鍛煉,真正體會到機械、電子、計算機一體化之間的聯系。

實驗的選擇,要盡可能練習實際,這樣既可以完成教學大綱的要求,也可以使學生有效地應用所學的知識。在設計實驗過程時,要考慮實驗方案既要有使學生了解、學習和模仿的部分,比如在材料力學實驗的受力變形量的測量時,讓學生使用現成的方案進行實驗,那么從中就可以了解使用傳感器,連線,使用測量儀器,記錄數據以及可能會產生的誤差等,這樣在以后類似的測量中,學生就學會了模仿;同時,也要設計出讓學生自己可以搭建的實驗,如一臺裝置,要進行幾個參數的測量,就可以要求學生根據要測的參數,自己選擇相應的傳感器和測量儀器,然后進行安裝,接線,進行所需數據的采集,再利用計算機進行數據分析和處理。

4.3 從工科應用型人才的特點出發(fā),建立以學生為中心的實驗教學模式

應該在整個實驗實施過程中,都重視發(fā)揮學生的主觀能動性。在實驗項目選擇、實驗方案設計上,要有利于啟迪學生科學思維和創(chuàng)新意識;改進實驗教學方法,建立以學生為中心的實驗教學模式,形成以主動式、研究式為主的學習方式;變整班同學共同進行同一實驗的方式為學生自主選擇某一實驗的方式;變實驗課程中形式單一、種類固定的實驗項目為內容豐富多樣的實驗方式,以增加實踐環(huán)節(jié)的自主性和靈活性,推行以學生個性需求為主導的教學管理模式;要求學生在實驗報告完成后,對實驗的整個過程進行陳述,真正理解所做的實驗。這樣可以使實驗成為連接理論與實踐的橋梁和培養(yǎng)學生實踐能力的場所,從而在應用型人才的培養(yǎng)中發(fā)揮其應有的作用。

4.4 從理論與實際結合的角度出發(fā),幫助學生深入了解實驗的全過程

首先,需要任課教師或實驗室工作人員具有扎實的理論知識和豐富的實踐經驗,這對提高教師自身素質也提出了更高的要求。

其次,教師對每一個實驗都要進行充分的準備,對實驗的全過程,使用的儀器設備,測量的數據處理,誤差的分析要非常了解,這樣才能指導學生進行實驗。

第三,教師本身也要具有創(chuàng)新的意識,才能對學生進行科學的引導。這就要求教師在實驗準備中收集大量有關的資料,自己預先進行分析和實驗,盡可能多地找出不同的方案。

應用型人才的能力是可以培養(yǎng)的,關鍵是如何提供機會,使得在校學生全面提升自己的能力?！白鰧嶒灐边@一看似非常平常的過程,如果能夠有效地實施,就可以成為工科類院校培養(yǎng)應用型人才的有效手段。從FH-OS的內燃機實驗的實施過程中,我們可以從其實驗課的教學、學生在實驗前對實驗的自行了解以及實驗后的實驗報告的完成和實驗的陳述中得到啟迪。

[1]張慶久.德國應用科技大學與我國應用型本科的比較研究[J].黑龍江高教研究,2004,(8):31-33.

[2]王群珉,李康康,翁震華.德國應用科技大學辦學特色及其啟示[J].職業(yè)技術教育,2007,(35):81-82.

[3]F.Hage.Schleppversuch zur Ermittlung der Reibungsverluste von Ventiltrieben[M].FH Osnabrück,2007.

[4]唐銳,文廣.機械類專業(yè)應用型人才培養(yǎng)的實踐教學探索[J].攀枝花學院學報,2007,24(4):124-125,128.

[5]胡愛武.主動式機械類實驗課教學模式[J].株洲工學院學報,2004,18(2):154-155.

Characteristic Analysisand Reference of Experiment Teaching about German Universities of Applied Science

WANG Xi-ming
(Department of Mechanical Engineering,Hefei University,Hefei 230022,China)

This article analyzes the experiment courses setting in major of mechanical and the experiment process of internal-combustion engine in German Universitiesof App lied Science ofOsnabrück.Some referential experiences in experiment courses are put fo rward for training app lied talented person in engineering and polytechnic universities

German FH;applied talented person;majo r of mechanical;experiment

TH11-4

A

1009-9735(2010)05-0042-04

2010-09-07

王錫明(1963-),男,安徽合肥人,合肥學院機械工程系講師,碩士,研究方向:力學和機械設計、高等工程教育。