馮梅琳, 何學(xué)文, 羅小燕, 周賢娟
(江西理工大學(xué)機電工程學(xué)院,江西贛州 341000)
實踐教學(xué)是鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑,是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)工程技術(shù)人員的重要環(huán)節(jié)[1],是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動手能力的重要平臺,因此高校專業(yè)實踐教學(xué)體系的構(gòu)建尤為重要。CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果,是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達[2]。CDIO理念繼承和發(fā)展了歐美20多年以來的工程教育大改革的理念,更重要的是提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實施指導(dǎo)(包括培養(yǎng)計劃、教學(xué)方法、師資、學(xué)生考核以及學(xué)習(xí)框架)以及實施檢驗的12條標(biāo)準(zhǔn)[3],具有可操作性和較強的指導(dǎo)性,為高等院校培養(yǎng)實踐創(chuàng)新人才提供了指南和實施方向,為我校測控技術(shù)與儀器特色專業(yè)建設(shè)、課程教學(xué)、實踐教學(xué)改革等方面起到了很好的啟示與借鑒意義。
我校測控技術(shù)與儀器專業(yè)于2002年開始招生,第一屆本科生于2005年順利畢業(yè),同年獲批碩士點“測試計量技術(shù)及儀器”,目前已有7屆400多名畢業(yè)生。在長期的教學(xué)研究工作中,課題組成員根據(jù)專業(yè)特點以及我校的傳統(tǒng)特色,引入CDIO工程教育理念對測控專業(yè)實踐教學(xué)體系進行優(yōu)化,主要在實踐教學(xué)目標(biāo)、實踐教學(xué)內(nèi)容、實踐教學(xué)課程等方面進行了系統(tǒng)的研究和實踐,取得了一定的經(jīng)驗和成效。
測控專業(yè)培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、知識面寬,能在生產(chǎn)、科研部門及其他相關(guān)部門從事參數(shù)自動檢測,控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試,各類儀表和自動裝置的設(shè)計、開發(fā)等方面工作且具有良好品質(zhì)、創(chuàng)新意識、協(xié)作精神及實踐能力的德、智、體全面發(fā)展的高級工程技術(shù)人才[4-6]。因此,在實踐教學(xué)體系設(shè)置上以有色、冶金、礦山等行業(yè)人才需求和特色專業(yè)建設(shè)為背景,在國際先進的CDIO工程教育理念的指引下,對當(dāng)前測控專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)及培養(yǎng)模式進行改革,采取“知識、能力、素質(zhì)”協(xié)調(diào)發(fā)展的一體化測控人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu),構(gòu)建基于CDIO理念的測控專業(yè)全方位、動態(tài)、閉合的立體化實踐教學(xué)新體系,該體系主要由實踐教學(xué)目標(biāo)體系、實踐教學(xué)內(nèi)容體系、實踐教學(xué)課程體系、實踐教學(xué)管理體系、實踐教學(xué)保障體系和實踐教學(xué)評價體系6個子體系組成,其中六大體系相對獨立、相互銜接、相互支撐并與素質(zhì)創(chuàng)新教育協(xié)調(diào)運作,其構(gòu)建思路如圖1所示。
圖1 測控專業(yè)實踐教學(xué)新體系構(gòu)建思路
實踐教學(xué)目標(biāo)是實踐教學(xué)體系構(gòu)建的基礎(chǔ)。CDIO認為,應(yīng)用型工程教育有4個重要的利益相關(guān)者集團:學(xué)生、工業(yè)界、大學(xué)教師和社會,專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案的確定依賴于對所有利益相關(guān)者需求的全面分析和調(diào)查[7]。因此。通過廣泛地社會調(diào)研、畢業(yè)生就業(yè)狀況、往屆畢業(yè)生的反饋信息、企業(yè)對畢業(yè)生就業(yè)能力和素質(zhì)的綜合評價以及相關(guān)企業(yè)專家的建議,了解社會對該專業(yè)人才知識、技能和素質(zhì)等方面的實際需要,以CDIO能力大綱為指導(dǎo)綱領(lǐng),確定培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的整體目標(biāo),構(gòu)建了由基礎(chǔ)實踐能力目標(biāo)、綜合實踐能力目標(biāo)、創(chuàng)新實踐能力目標(biāo)和社會實踐能力目標(biāo)組成的專業(yè)能力和素質(zhì)要求,如圖2所示。
圖2 基于CDIO理念的實踐教學(xué)目標(biāo)體系
實踐教學(xué)內(nèi)容是實踐教學(xué)目標(biāo)任務(wù)的具體化。在CDIO理念的指導(dǎo)下,采用按能力層次劃分的“分層一體化”實踐教學(xué)內(nèi)容體系,即將各個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)(實驗、課程設(shè)計、實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、創(chuàng)新實踐、社會實踐等)通過合理配置,構(gòu)建以實踐應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)為主體,循序漸進地安排實踐教學(xué)內(nèi)容,將實踐教學(xué)的目標(biāo)和任務(wù)具體落實到各個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,如圖3所示。具體內(nèi)容如下:
(1)基礎(chǔ)實踐層。該層包括必做實驗和課外選做實驗,是為理論教學(xué)設(shè)置的基本實驗單元,培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能和科學(xué)態(tài)度。在實驗過程中堅持以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)的方針,提示學(xué)生根據(jù)理論知識分析造成問題的幾種原因,引導(dǎo)學(xué)生自己主動解決,并對實驗結(jié)果進行分析和處理,積極培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性。因此該層采取“實驗準(zhǔn)備—實驗任務(wù)—實驗操作—分析處理”的方式,為CDIO的早期體驗階段。
圖3 基于CDIO理念的實踐教學(xué)內(nèi)容體系
(2)綜合實踐層。該層主要包括設(shè)計型、綜合型以及創(chuàng)新性實驗,是根據(jù)多門課程知識點的內(nèi)在聯(lián)系將課程內(nèi)容打破界限而設(shè)置的綜合實驗項目,主要來源于教師的教學(xué)研究或科研項目,學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣靈活申請,在老師的引導(dǎo)下完成設(shè)計和開發(fā)過程,培養(yǎng)學(xué)生綜合把握和運用學(xué)科知識的能力和創(chuàng)新意識。因此該層主要采取“實驗構(gòu)思—實驗設(shè)計—仿真實現(xiàn)—調(diào)試運行”的方式,為CDIO的初級階段。
(3)創(chuàng)新實踐層。該層主要包括獨立課程設(shè)計、綜合課程設(shè)計、創(chuàng)新訓(xùn)練項目、學(xué)科競賽以及科技活動,是對應(yīng)若干門關(guān)聯(lián)的課程知識構(gòu)建的課程群實踐項目,著重增強學(xué)生的實踐動手能力、溝通與協(xié)作能力以及創(chuàng)新意識,挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能和創(chuàng)新能力,實物設(shè)計制作成功率大幅提高,增強了學(xué)生的成就感。因此該層主要采取“方案設(shè)計—硬件仿真—軟件調(diào)試—實物制作”的方式,為CDIO的中級階段。
(4)社會實踐層。該層主要包括專業(yè)實習(xí)、頂崗實踐、工程實踐和畢業(yè)設(shè)計,使畢業(yè)設(shè)計與教師的科研項目、企業(yè)的生產(chǎn)實際相結(jié)合,促進學(xué)生主動參與、主動實踐、主動探索,充分發(fā)揮創(chuàng)新潛能,全面提升工程實踐能力和創(chuàng)新能力,便于學(xué)生畢業(yè)后在生產(chǎn)單位“上手”快,縮短“磨合期”,達到帶動就業(yè)率、提高畢業(yè)生就業(yè)薪資水平的目標(biāo)。因此該層主要采取“系統(tǒng)構(gòu)思—系統(tǒng)設(shè)計—系統(tǒng)調(diào)試—系統(tǒng)運行”的方式,為CDIO的高級階段。
CDIO的標(biāo)準(zhǔn)3是集成化課程設(shè)置,此標(biāo)準(zhǔn)要求發(fā)展建立課程之間的關(guān)聯(lián),使多門課共同支持專業(yè)目標(biāo),使學(xué)生掌握各門課程知識之間的聯(lián)系,用于解決綜合的問題[8]。CDIO的標(biāo)準(zhǔn)7是集成化教學(xué)過程,該標(biāo)準(zhǔn)是通過集成化教學(xué)過程使學(xué)生獲得專業(yè)知識,同時培養(yǎng)個人自身能力、團隊合作能力和產(chǎn)品及系統(tǒng)的建造能力[9]。因此,按照CDIO標(biāo)準(zhǔn)要求,把相互聯(lián)系的數(shù)門課程建立課程群模塊,以工程實際項目為紐帶進行統(tǒng)一規(guī)劃貫穿于測控系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的整個過程,如圖4所示。該課程體系主要包含三級大的項目,其中1級項目能完整的、有銜接的貫穿于整個本科教學(xué)階段,使學(xué)生系統(tǒng)地得到構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作的整體訓(xùn)練;2級項目為包含核心課程群和能力要求的項目,作為1級項目的支撐,2級項目是對相關(guān)課程群的綜合,用以加強本專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)與應(yīng)用;3級項目為單門課程內(nèi)為增強該門課程能力與理解而設(shè)的實踐項目,其形式由任課教師根據(jù)實踐教學(xué)大綱確定。
實踐教學(xué)管理在整個體系中起到信息反饋和調(diào)控作用,因此在實踐教學(xué)管理體制上引入PDCA(Plan,Do,Check,Action)管理模式[10],形成學(xué)校教務(wù)管理部門(由學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會、教務(wù)處長、實踐教學(xué)管理科、學(xué)校督導(dǎo)組共同組成)和學(xué)院教學(xué)管理部門(由學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會、教學(xué)院長、教學(xué)秘書、實驗中心主任、教研室主任共同組成)構(gòu)成的校院兩級管理模式,做到“責(zé)、權(quán)”協(xié)調(diào),各司其職,高效運行。在此過程中密切結(jié)合具有CDIO理念的實踐教學(xué)目標(biāo)體系,制定完整的實踐教學(xué)計劃、編制實踐教學(xué)大綱、修訂實踐教學(xué)指導(dǎo)書、落實實踐教學(xué)經(jīng)費、提供實踐教學(xué)場所、規(guī)范實踐教學(xué)的考核辦法和成績評定方法、注重實踐教學(xué)環(huán)節(jié)工作總結(jié),制定實踐教學(xué)環(huán)節(jié)和學(xué)科競賽等方面的管理文件,建立實踐教學(xué)激勵機制,保障實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的順利開展。此外,加強實踐教學(xué)監(jiān)控力度,由學(xué)校和學(xué)院督導(dǎo)組進行實踐教學(xué)全過程檢查,并提出反饋意見,同時由學(xué)生對實踐教學(xué)教師進行評教,并將評教結(jié)果納入人事考核,全面提高實踐教學(xué)管理水平。
圖4 測控專業(yè)實踐教學(xué)核心課程體系魚骨圖
實踐教學(xué)保障體系是影響實踐教學(xué)效果的重要因素。主要包括實踐教學(xué)師資隊伍建設(shè)、校內(nèi)外實習(xí)基地及校企合作實驗室建設(shè)以及實踐教學(xué)經(jīng)費保障等。
(1)實踐教學(xué)師資隊伍建設(shè)。CDIO強調(diào),如果希望教師能夠講授融合了學(xué)科知識的個人、人際交往能力以及產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)建造能力的課程,那么他們自己必須熟練地掌握這些能力,而且需要有在工業(yè)環(huán)境中的工程實踐經(jīng)驗,有完成一個實際產(chǎn)品或系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行的經(jīng)歷[7-11]。因此采取多種形式提高教師的生產(chǎn)實踐水平,滿足實踐教學(xué)的需要,如有計劃地組織教師參加企業(yè)培訓(xùn);選送優(yōu)秀青年教師到企業(yè)去掛職鍛煉;鼓勵教師參加國內(nèi)CDIO組織活動以及各類學(xué)術(shù)會議;加強與行業(yè)兄弟院校的合作關(guān)系,鼓勵師生互訪、進行科研交流;從企業(yè)引進工程實踐經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員作為客座教師,定期指導(dǎo)學(xué)生實踐。
(2)校內(nèi)外實習(xí)基地及校企合作實驗室建設(shè)。建立滿足該專業(yè)要求的實習(xí)基地,以滿足產(chǎn)學(xué)研要求,使學(xué)生提早進入角色,接觸實踐,為專業(yè)實習(xí)及頂崗實踐奠定堅實的基礎(chǔ);加強與東風(fēng)汽車有限公司、新鋼、杭鋼、中鋁河南分公司等現(xiàn)有實習(xí)基地的聯(lián)系,積極拓展其他地域的專業(yè)實習(xí)基地;積極探索與行業(yè)內(nèi)著名企業(yè)進行合作實驗室建設(shè),引進先進的測試儀器及實驗設(shè)備,為學(xué)生提供良好的實驗和創(chuàng)新平臺,滿足學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需要。
(3)實踐教學(xué)經(jīng)費保障。各實驗室根據(jù)規(guī)劃制訂實踐教學(xué)各環(huán)節(jié)的經(jīng)費以及實驗設(shè)備維修經(jīng)費使用預(yù)算計劃,經(jīng)學(xué)院、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)小組論證并批準(zhǔn)后形成標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。每學(xué)期按計劃下達,??顚S?,對于學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目以及參加競賽的經(jīng)費必須及時落實,保證實踐教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn),同時盡可能節(jié)約經(jīng)費使用。
實踐考核是檢查和評價教學(xué)效果的重要手段。根據(jù)CDIO理念的指導(dǎo)思想,主要圍繞實踐能力、創(chuàng)新精神和綜合素質(zhì)為價值取向,采取靈活多樣的考核評價方法,構(gòu)建了分層一體化實踐教學(xué)考核評價體系,滿足學(xué)生的求知欲望,引導(dǎo)學(xué)生全身心地投入到實踐活動,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維方式,促進學(xué)生的全面發(fā)展[12-17]。
(1)基礎(chǔ)實踐層。注重激發(fā)學(xué)生實驗興趣,提高學(xué)生科學(xué)思維和敢于創(chuàng)新的積極性,按照實驗預(yù)習(xí)、實驗考勤、實驗操作、實驗態(tài)度和實驗報告等給出實驗成績并計入課程考試總成績。
(2)綜合實踐層。注重激發(fā)學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng),按照實驗方案設(shè)計報告、實驗過程態(tài)度、實驗結(jié)果(如電路仿真結(jié)果、軟件調(diào)試結(jié)果、軟硬件聯(lián)調(diào)結(jié)果)、實驗成果、實驗報告等給出成績,目的在于鼓勵創(chuàng)新,樹立嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
(3)創(chuàng)新實踐層。課程設(shè)計主要通過設(shè)計過程、設(shè)計作品、設(shè)計報告、答辯情況等綜合考慮給出成績,并按優(yōu)秀、良好、及格、不及格等次單獨計入成績檔案;另外實施創(chuàng)新學(xué)分制度,學(xué)生申請的創(chuàng)新訓(xùn)練項目已結(jié)題并取得成果,如申請專利、發(fā)表論文、優(yōu)秀設(shè)計以及取得其他突出成果者,經(jīng)專家評定,可以授予相應(yīng)的創(chuàng)新學(xué)分,并可以免修相應(yīng)課程;對學(xué)生參加國家級、省級、校級各類競賽中取得優(yōu)秀成績,或參與老師科研并做出一定成果的學(xué)生授予相應(yīng)的創(chuàng)新學(xué)分,并頒發(fā)一定的獎勵證書,給予實踐證明。
(4)社會實踐層。專業(yè)實習(xí)和頂崗實踐主要通過考勤、態(tài)度、操作能力等由企業(yè)工程師和帶隊教師共同給出成績并單獨計入成績檔案;對畢業(yè)設(shè)計主要通過考勤、設(shè)計過程、設(shè)計成果、論文質(zhì)量、指導(dǎo)教師成績、評閱教師成績、答辯過程等綜合給出成績并單獨計入成績檔案,并對CDIO相關(guān)能力采用記錄、報告、自評、互評等形式進行。
綜上所述,我校測控專業(yè)教師在總結(jié)多年實踐教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,借鑒CDIO工程教育理念,構(gòu)建了完整地實踐教學(xué)體系,著重突出“知識、能力、素質(zhì)”協(xié)調(diào)發(fā)展、“目標(biāo)、過程、效果”一體化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu),調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作精神,提高了學(xué)生的動手實踐能力、創(chuàng)新能力和工程能力,拓展了學(xué)生的綜合素質(zhì)。近3年來,測控專業(yè)學(xué)生積極參加由教育部、江西省組織的機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、電子設(shè)計大賽、“ZLG”杯嵌入式系統(tǒng)設(shè)計大賽、虛擬儀器設(shè)計大賽、機器人大賽等賽事,并取得了很好的成績;2012年度該專業(yè)學(xué)生獲批國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目4項,占全校的10%;學(xué)生考研率以及考取全國985、211高校的錄取率均大幅提高;畢業(yè)生也普遍受到用人單位的好評,提高了學(xué)生的就業(yè)競爭力,造就了一批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)社會發(fā)展需求的測控領(lǐng)域和儀器儀表行業(yè)高級工程技術(shù)人才。
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