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中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)50-0158-02
一、引言
對(duì)于我國高等院校的各電子類專業(yè),如電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)等而言,電子測量與儀器這門課程由于其獨(dú)特的特性,對(duì)于學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)以及實(shí)際動(dòng)手操作能力的提高具有重要的意義[1]。但是由于傳統(tǒng)教學(xué)方式的限制,使學(xué)生在聽課過程中經(jīng)常感到枯燥無味,并缺乏學(xué)習(xí)熱情。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,提高授課效果,需要授課老師不斷提高自身業(yè)務(wù)能力,改變傳統(tǒng)教學(xué)思路,尋找更為新穎、高效的教學(xué)方法,為學(xué)生創(chuàng)造輕松、愉快的課堂氛圍。
近年來,伴隨著微課的興起,為電子測量與儀器課程教學(xué)方式的改革提供了新的思路與方法[2-3]。本文將結(jié)合微課與電子測量與儀器這門課程的特點(diǎn),對(duì)微課在電子測量與儀器課程教學(xué)過程中的應(yīng)用前景進(jìn)行重點(diǎn)討論。
二、什么是微課
1.微課簡介。微課(microlecture),顧名思義,指的是一種長度較短的教學(xué)過程,時(shí)長通常為5~8分鐘。它以視頻為主要載體,圍繞著某一具體的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)展開。“微課”最早是由美國圣胡安學(xué)院的高級(jí)教學(xué)設(shè)計(jì)師戴維?彭羅斯(David Penrose)提出的,一經(jīng)引入,就迅速在我國的各中小學(xué)以及大中專高等院校中推廣開來,并引起了眾多教育工作者廣泛的研究熱情[4]。
微課的核心是關(guān)于某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的課堂教學(xué)視頻,同時(shí)還包含了與該知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、素材及點(diǎn)評(píng)等輔內(nèi)容。教師在編制微課課件的過程中,可以將教學(xué)內(nèi)容以動(dòng)畫的形式形象地展示給學(xué)生們,引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)還可以添加音頻內(nèi)容,將對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的點(diǎn)評(píng)加入到課件中去,使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)同時(shí)受到視覺和聽覺上的刺激,由于此時(shí)學(xué)生的注意力較平時(shí)更為集中,因此會(huì)使教學(xué)效果大幅提高。
2.微課的特點(diǎn)。微課經(jīng)過近幾年的不斷發(fā)展,逐漸形成了如下幾個(gè)自己獨(dú)特的特點(diǎn):
(1)短小精悍。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中,對(duì)某一具體知識(shí)點(diǎn)的講解可能需要10~20分鐘的時(shí)間,包括板書、PPT等教學(xué)資源的使用,但收到的效果卻是一般。而微課雖然長度只有短短的幾分鐘,但是它以更為直觀形象的方式將教學(xué)內(nèi)容傳遞給學(xué)生,輔以聲、光等多種感官刺激,勢必取得更為良好的教學(xué)效果。
(2)重點(diǎn)突出。由于微課的時(shí)間短,因此它所包含的內(nèi)容都是經(jīng)過精挑細(xì)選的,并且都是與教學(xué)內(nèi)容的主旨密切相關(guān)的,這就使得教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)更為突出,便于學(xué)生接受與掌握。
(3)素材豐富。微課的教學(xué)素材來源豐富,并且形式多種多樣,除了傳統(tǒng)的圖片、視頻等,目前還有各種專門用于制作微課課件的軟件,如可以進(jìn)行屏幕錄制的Camtasia Studio,制作交互式視頻課件的Adobe Ultra、Adobe Captivate,以及對(duì)視頻進(jìn)行后期處理的Adobe Premiere等,這些都為微課課件的制作提供了大量新穎的素材,是微課質(zhì)量的重要保障。
(4)學(xué)習(xí)時(shí)間靈活。借助現(xiàn)在發(fā)達(dá)的英特網(wǎng),只要將微課課件上傳至指定服務(wù)器后,學(xué)生們就可以在任何時(shí)間訪問這些課件并進(jìn)行自主學(xué)習(xí),而且由于時(shí)間短、重點(diǎn)突出等這些特點(diǎn),學(xué)生在進(jìn)行微課學(xué)習(xí)時(shí)不易疲憊,并且會(huì)迅速掌握教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn),取得事半功倍的效果。
三、目前階段《電子測量與儀器》課程教學(xué)面臨的問題
《電子測量與儀器》該課程處于電子類專業(yè)課程中的后繼階段,是其他基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程的綜合應(yīng)用,對(duì)學(xué)生提高實(shí)踐能力和電子測試水平至關(guān)重要。筆者通過近年來對(duì)《電子測量與儀器》課程的教學(xué)授課經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合查閱相關(guān)的文獻(xiàn),對(duì)目前階段《電子測量與儀器》課程教學(xué)面臨的問題進(jìn)行了歸納總結(jié),主要有以下幾點(diǎn):
1.部分內(nèi)容枯燥乏味。在《電子測量與儀器》這門課程中,前期內(nèi)容主要是關(guān)于各類電子儀器的原理性介紹,如示波器中示波管的結(jié)構(gòu)與各部分功能,各種類型的模擬信號(hào)發(fā)生器的組成以及內(nèi)部的主要模擬電路等,都涉及了大量的電路圖和原理分析,需要耗費(fèi)大量的課堂時(shí)間對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)講解,容易使學(xué)生產(chǎn)生枯燥乏味的厭學(xué)情緒[5]。
2.知識(shí)點(diǎn)多但課時(shí)有限。隨著電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)階段的各種電子測量儀器正逐步朝著多功能的方向發(fā)展,各種性能不斷提高,各種新穎的功能也層出不窮,直接導(dǎo)致了該門課程知識(shí)點(diǎn)的迅速增多。僅以數(shù)字示波器為例,在課堂講解時(shí)不僅要對(duì)各按鈕、按鍵的功能進(jìn)行說明,還要針對(duì)不同形式的波形信號(hào)的具體調(diào)節(jié)進(jìn)行講解才能使學(xué)生對(duì)該儀器有一個(gè)全面的了解與掌握,這就會(huì)占據(jù)大量的課時(shí)資源。在上實(shí)驗(yàn)課時(shí),由于學(xué)生數(shù)量較多,因此不可能對(duì)學(xué)生進(jìn)行逐一輔導(dǎo),直接導(dǎo)致了事倍功半的教學(xué)效果。
3.學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性?!峨娮訙y量與儀器》課程的開課時(shí)間一般是在大三的上學(xué)期或者下學(xué)期,此時(shí)的學(xué)生經(jīng)過兩年大學(xué)生活的洗禮,逐漸產(chǎn)生兩級(jí)分化,有的學(xué)生保持了高中階段好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,能夠積極主動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習(xí),有的學(xué)生則放松懈怠,上課時(shí)注意力不集中,自然得不到好的學(xué)習(xí)效果。
綜上所述,針對(duì)目前階段《電子測量與儀器》課程教學(xué)所面臨的種種問題,需要授課教師不斷探索,尋找一種更為新穎有效的教學(xué)方式來提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性與學(xué)習(xí)興趣,才能從根本上保證該門課程的教學(xué)效果。
四、微課在《電子測量與儀器》中的應(yīng)用研究
由于《電子測量與儀器》這門課程與實(shí)際應(yīng)用密切不分,因此筆者在授課時(shí)經(jīng)常會(huì)找一些與授課內(nèi)容相關(guān)的小視頻播放給學(xué)生觀看,如某型號(hào)數(shù)字示波器的演示視頻,基于應(yīng)變片的自動(dòng)測試系統(tǒng)等等。通過觀察筆者發(fā)現(xiàn),學(xué)生們對(duì)這些視頻的興趣很高,通過播放短片能夠極大地吸引學(xué)生們的注意力,此時(shí)學(xué)生們認(rèn)真聽講的程度較之傳統(tǒng)的語言講解高了不止1~2倍。
微課正好擁有這種短小精悍的特點(diǎn),而且它本身作為一種特殊的視頻資源,能夠極大地引起學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。將微課這種新穎的教學(xué)方式引入到《電子測量與儀器》課程的教學(xué)過程中來,必將取得良好的效果。
同時(shí),《電子測量與儀器》這門課程本身所具有的一些特點(diǎn),也特別適合進(jìn)行微課的開展。在這門課程中,不僅包含了各種電子儀器,如示波器、信號(hào)發(fā)生器、電壓表、萬用表等的使用方法、注意事項(xiàng),還包含了自動(dòng)測試系統(tǒng)的組建和實(shí)現(xiàn),以及虛擬儀器的使用,這些教學(xué)內(nèi)容都特別適合使用微課來進(jìn)行展示。例如,可以將基于LabVIEW的虛擬儀器的組建和演示過程用屏幕錄像軟件進(jìn)行錄制,然后通過后期的處理,添加一些動(dòng)畫特效,將其制作為一個(gè)5~8分鐘的微課課件。不僅能在課堂上對(duì)學(xué)生進(jìn)行演示,還可以使學(xué)生在課下進(jìn)行隨時(shí)的觀看。這樣的教學(xué)方式,不僅新穎,而且收效更好。
五、總結(jié)
作為一種新出現(xiàn)的教學(xué)方式,微課正在因其自身的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)引起諸多教育工作者的關(guān)注。本文通過對(duì)微課的介紹,以及對(duì)《電子測量與儀器》這門課程現(xiàn)階段所面臨的各種問題的深入分析,對(duì)微課在《電子測量與儀器》中的應(yīng)用前景進(jìn)行了簡要探討。經(jīng)過分析筆者得出結(jié)論,由于《電子測量與儀器》本身的一些特點(diǎn),特別適合進(jìn)行微課的開展,通過對(duì)微課的合理利用,必將對(duì)提高《電子測量與儀器》的教學(xué)效果起到極大的推動(dòng)作用。
參考文獻(xiàn):
[1]陳尚松.《電子測量與儀器》課程的沿革與發(fā)展[J].國外電子測量技術(shù),28,(1):3-4,2009.
[2]蘇小兵,管鈺琪,錢冬明,祝智庭.微課概念辨析及其教學(xué)應(yīng)用研究[J].中國電化教育,2014,(330):94-99.
中圖分類號(hào):G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
“教學(xué)做一體化”的思想,對(duì)指導(dǎo)職業(yè)學(xué)校的電子專業(yè)課教學(xué)有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。理實(shí)一體化教學(xué)是打破理論課、實(shí)驗(yàn)課和實(shí)訓(xùn)課的界限,理論和實(shí)踐同時(shí)進(jìn)行,突出學(xué)生動(dòng)手能力和專業(yè)技能培養(yǎng),充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一種教學(xué)方法。
電子測量是一門知識(shí)面很廣,理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程,電子測量技術(shù)又是一門綜合性技術(shù)。我們?cè)陔娮訙y量課程教學(xué)中進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)的研究表明,開展理實(shí)一體化教學(xué)有利于學(xué)生操作技能的提高,有利于加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握與理解。
1理實(shí)一體化教學(xué)是“教學(xué)做一體化”的實(shí)踐
它基本主張是:事怎樣做便怎樣學(xué),怎樣學(xué)便怎樣教,在做上教、在做上學(xué),做既是學(xué)的中心,也是教的中心?!袄韺?shí)一體化”教學(xué)模式要改變以往的教學(xué)模式,在課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置上做到理論知識(shí)的講授以“必需、夠用”為原則,強(qiáng)調(diào)“實(shí)用、適度”,技能操作則強(qiáng)調(diào)與實(shí)際接軌,同時(shí)注重學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2“教學(xué)做一體化”在電子測量課程中的應(yīng)用探索
2.1“教學(xué)做一體化”需要優(yōu)化課程標(biāo)準(zhǔn)
隨著技術(shù)進(jìn)步,社會(huì)需求的改變,電子測量的課程體系和內(nèi)容已跟不上社會(huì)、企業(yè)對(duì)本專業(yè)人才提出的培養(yǎng)目標(biāo),與理實(shí)一體化教學(xué)的要求不相適應(yīng)。同時(shí),現(xiàn)有的電子測量課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)理論知識(shí)的要求較多,而實(shí)踐操作的要求相對(duì)較少。因此,課程標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整是十分必要的。如第一部分電子測量的基本知識(shí),設(shè)置一些關(guān)于實(shí)際測量結(jié)果的數(shù)據(jù)的處理,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的應(yīng)用能力。第二部分常用的電子測量儀器及其測量技術(shù),主要將掌握信號(hào)發(fā)生器、電子示波器、電壓表儀器的工作原理改為理解儀器的工作原理。第三部分其他電子測量儀器及其測量技術(shù),只要求學(xué)生掌握電子計(jì)數(shù)器、掃頻儀、晶體管特性圖示儀等相關(guān)儀器的操作方法就可以了。
2.2“教學(xué)做一體化”應(yīng)具備合適教材
實(shí)施“教學(xué)做一體化”需要根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況,編寫適合本校的校本教本。在編寫過程要注意以下問題:
(1)要依據(jù)上級(jí)教學(xué)大綱、課程標(biāo)準(zhǔn)和國家技能鑒定的標(biāo)準(zhǔn),按科學(xué)合理性和實(shí)用夠用的原則編寫一體化教材;
(2)深入企業(yè)進(jìn)行調(diào)研,了解企業(yè)崗位要求,以企業(yè)用人標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),在專業(yè)知識(shí)的安排上,堅(jiān)持夠用、實(shí)用的原則,去除復(fù)雜的理論知識(shí),同時(shí),提高技能訓(xùn)練學(xué)時(shí)的比例;
(3)對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)場所的情況進(jìn)行調(diào)查,掌握現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)實(shí)施的可使用情況,結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)中的實(shí)踐要求編制適合學(xué)校設(shè)備的技能操作指導(dǎo)手冊(cè);
(4)關(guān)注行業(yè)的發(fā)展趨勢,多介紹新技術(shù)、新知識(shí)、新工藝、新方法,使教材與行業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系。
2.3“教學(xué)做一體化”需要理實(shí)一體化的教學(xué)場所
教學(xué)場所是保證教學(xué)實(shí)施的重要環(huán)節(jié),傳統(tǒng)的教學(xué)是理論和實(shí)踐分別在不同的教室進(jìn)行的。以往的電子測量課程教學(xué)安排,理論課程大多在多媒體教室進(jìn)行,介紹儀器的基本原理與操作方法,而到實(shí)習(xí)室進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)操步驟已經(jīng)忘記了,老師又要重新講,十分浪費(fèi)時(shí)間,影響教學(xué)效果。這種理論與實(shí)踐分割的教學(xué)場地安排,是與實(shí)踐教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)的,因此要改變理論課與實(shí)踐課地點(diǎn)分離的教學(xué)模式,創(chuàng)造一體化的教學(xué)場地。
2.4“教學(xué)做一體化”需要“雙師型”教師
長期的理論和實(shí)踐分開教學(xué),導(dǎo)致部分專業(yè)課教師只在專業(yè)理論知識(shí)的教學(xué)方面下功夫,而忽略了實(shí)踐操作方面的能力的提高 ;另外,專職實(shí)訓(xùn)教師在理論教學(xué)的方面能力比較欠缺,而操作方面的比較突出。要進(jìn)行一體化教學(xué),對(duì)專業(yè)教師提出了更高的要求,這不僅要求教師具有較扎實(shí)的專業(yè)理論功底,也要具有較熟練的實(shí)踐技能。所以專業(yè)課教師要通過各種培訓(xùn)、下廠實(shí)習(xí)等學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),逐漸成長為能勝任理論教學(xué)又能指導(dǎo)實(shí)習(xí)操作的“雙師型”教師。
2.5“教學(xué)做一體化”需完善課程評(píng)價(jià)體系
以往電子測量課程的考核偏向于理論考試,而對(duì)實(shí)踐操作的考核是忽略的,導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)很不全面。因此,需要對(duì)課程評(píng)價(jià)體系進(jìn)行改革,可以從過程評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)兩個(gè)方面著手,逐漸完善考核方法。對(duì)于理論知識(shí)的考核可以采用結(jié)果評(píng)價(jià),可以采取理論考試的方法,根據(jù)學(xué)生的考試成績,給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)。而操作技能需要從過程考核入手,根據(jù)學(xué)生對(duì)操作技能掌握的情況給出不同成績?cè)u(píng)價(jià)。這樣使學(xué)生對(duì)職業(yè)技能的掌握就有較高的積極性和主動(dòng)性,教學(xué)效果顯著。
3結(jié)語
運(yùn)用“教學(xué)做一體化”的思想探索理實(shí)一體化教學(xué)的過程中,要緊緊把握課程改革的動(dòng)態(tài),創(chuàng)新地應(yīng)用新教學(xué)方法;要不斷地進(jìn)行反思,并在實(shí)際教學(xué)過程中加以改進(jìn)和提高。只有這樣才能更好地將理實(shí)一體化教學(xué)應(yīng)用到實(shí)踐教學(xué)中提高教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1] 李明生.電子測量儀器[M].北京:高等教育出版社,2008.
要培養(yǎng)出新型高素質(zhì)的技術(shù)人才,首先必須提高學(xué)生的思想道德素質(zhì)。否則,將難以勝任各種工作崗位的需求。因此,要求教師遵循中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生身心發(fā)展的規(guī)律,增強(qiáng)新形勢下德育教育的主動(dòng)性、針對(duì)性和實(shí)效性,在整個(gè)教育教學(xué)過程中都要滲透德育教育。如引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)清職業(yè)教育的特點(diǎn)是要求他們具備熟練的專業(yè)技能,樹立健康的學(xué)習(xí)觀和擇業(yè)觀,正確評(píng)價(jià)自己,增強(qiáng)愛崗敬業(yè)意識(shí)等等。
二、刻意強(qiáng)調(diào)安全生產(chǎn),文明生產(chǎn)
出于學(xué)科的特點(diǎn),本學(xué)科的大部分時(shí)間都是和電打交道。這就涉及到一個(gè)很嚴(yán)峻的問題,那就是安全問題。退一步講,不論技術(shù)學(xué)得怎樣,都要確保安全萬無一失。要做到這一點(diǎn),就是要嚴(yán)格要求。如不準(zhǔn)學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)嬉鬧,電源總開關(guān)不能忘記關(guān)閉,電源線漏電要及時(shí)維護(hù),不要違章操作等。消除人為的安全隱患。師生齊抓共管,按章法辦事,一絲不茍,不可粗心大意。除此之外,還要做到文明生產(chǎn)。不論課程的那一個(gè)環(huán)節(jié),只要走進(jìn)了實(shí)訓(xùn)室,就要在安全的前提下,做一個(gè)文明的學(xué)生。工具用完了,不要隨意亂扔亂放;焊錫絲要節(jié)約使用;電烙鐵要適時(shí)保養(yǎng);萬用表使用要規(guī)范,不能故意拉斷表筆線,斷了要及時(shí)焊上,使用完畢要關(guān)表;實(shí)訓(xùn)臺(tái)要保持整潔,不經(jīng)老師允許不得亂動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置,用完后單臺(tái)關(guān)閉等。這些看起來都是容易做到的事,但也是容易忽視的小事,只要大家共同努力,形成習(xí)慣,就一定能夠構(gòu)建一個(gè)安全文明的學(xué)習(xí)環(huán)境,使學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)的大道一路暢通。
三、夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ),激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
我們的學(xué)生入學(xué)程度絕大部分低于初中二年級(jí)水平,對(duì)本學(xué)科內(nèi)容一無所知或知之甚少,近乎于啟蒙教學(xué)?;谶@一點(diǎn),必須從頭開始,進(jìn)行點(diǎn)滴積累。在實(shí)際教學(xué)中根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況,根據(jù)自己對(duì)教材的理解和整體把握,依照“以就業(yè)為導(dǎo)向”的方針。力爭做到以基本技能為主,以基礎(chǔ)理論為輔,重在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生的專業(yè)思維,從日常生活出發(fā),留心觀察,尋找本學(xué)科與生活的關(guān)系,要求學(xué)生從認(rèn)知常用電子元器件入手,從符號(hào)到實(shí)物,如電阻器、電容器、半導(dǎo)體二極管、三極管。通曉他們的功能及特性,同時(shí),引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)一些相對(duì)較生疏的元器件。如光敏電阻器、熱敏電阻器、陶瓷濾波器、晶振,可控硅、駐極體、電子音樂芯片、電源變壓器等,為下學(xué)期實(shí)踐整機(jī)聯(lián)裝做好感性儲(chǔ)備。
要想使學(xué)生真正打好基礎(chǔ),首要問題是要引發(fā)他們學(xué)習(xí)本學(xué)科的興趣,激起他們的好奇心和學(xué)習(xí)欲望。具體的做法是:(1)列舉自己最熟悉或喜歡的電子產(chǎn)品,如手機(jī)、mp3等;(2)學(xué)會(huì)操作先進(jìn)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備;(3)教學(xué)中引進(jìn)競賽機(jī)制,如用色標(biāo)法判讀電阻器的標(biāo)稱阻值及實(shí)際阻值的測量;用數(shù)碼表示法判讀電容器的標(biāo)稱容量及容量大小比較。看誰做得又快又準(zhǔn)。(4)參觀歷屆畢業(yè)生的優(yōu)秀作品,感悟電子產(chǎn)品的無限魅力。
興趣調(diào)動(dòng)起來了,就要進(jìn)一步著手對(duì)學(xué)生進(jìn)行識(shí)圖能力的培養(yǎng)。目的是讓學(xué)生能讀懂電子整機(jī)的原理圖和印制電路板圖,提高整機(jī)連裝的速度和質(zhì)量。從繪制一些簡單的串并聯(lián)電路開始,一步步由淺入深,以至于能夠自行設(shè)計(jì)稍微復(fù)雜一點(diǎn)的電路。
四、指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知并準(zhǔn)確檢測電子元器件
要做到準(zhǔn)確檢測電子元器件,首先必須學(xué)會(huì)檢測工具的使用。常用的也是最基本的檢測工具就是萬用表。每位同學(xué)都必須掌握測量技術(shù),否則,后面的學(xué)習(xí)將無法繼續(xù)進(jìn)行。
在實(shí)際教學(xué)中,要求學(xué)生能夠使用萬用表測量電阻器的實(shí)際阻值,判別晶體二極管的引腳極性,識(shí)別晶體三極管各極的位置及相關(guān)參數(shù),判識(shí)電解電容器的引腳極性,元器件的質(zhì)量判別等等,掌握了測量技術(shù),是在前面基礎(chǔ)上的一個(gè)飛躍。
五、教會(huì)學(xué)生掌握熟練的手工焊接技術(shù)
要組裝出一部性能良好的整機(jī),除具備上述能力之外,還要具有高超的手工焊接能力。首先要學(xué)會(huì)焊接工具及材料的使用。即電烙鐵的握法、焊接的五步法、三步法;焊料供給要適量有度,焊劑不宜過多,做出圓潤、光亮、美觀的焊點(diǎn),杜絕虛假焊、拉尖及橋連現(xiàn)象。所以我們也稱手工焊接技術(shù)為手工焊接工藝。還要掌握拆焊技術(shù),力爭做到電路板和元器件兩不損,這是技術(shù)全面的重要表現(xiàn)。只有熟練掌握手工焊接技術(shù),才能進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的技能訓(xùn)練。
《國際貿(mào)易》課程是一門理論(含實(shí)踐)課程,在國際經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易專業(yè)的課程體系中處于主干課和必修課的地位。以這一定位為基礎(chǔ),本門課程對(duì)于國際經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易專業(yè)的學(xué)生來說,教學(xué)的目標(biāo)是著力培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)能力。即通過該課程的教學(xué),使學(xué)生明確國際貿(mào)易產(chǎn)生、發(fā)展的規(guī)律以及國際貿(mào)易利益分配的特點(diǎn),夯實(shí)國際貿(mào)易的基本理論,掌握國際貿(mào)易政策措施;強(qiáng)化和拓展學(xué)生的探索意識(shí),并學(xué)會(huì)運(yùn)用基本理論分析國際貿(mào)易領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,對(duì)國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易發(fā)展及變化敏銳的觀察能力和學(xué)習(xí)能力等等,使學(xué)生將來能較好地適應(yīng)國際競爭。本文將采用因子分析法來對(duì)國際貿(mào)易教師的課堂教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。
一、確立指標(biāo)體系
本文在請(qǐng)教有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的專家的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出國際貿(mào)易課程教學(xué)質(zhì)量的評(píng)估體系表,運(yùn)用多元統(tǒng)計(jì)學(xué)中的因子分析法,對(duì)Y學(xué)院國際貿(mào)易專業(yè)的11位教師的教學(xué)情況進(jìn)行分析,具體指標(biāo)如表1。
將以上評(píng)估體系設(shè)計(jì)成問卷,總分值為100分。發(fā)放到該學(xué)院國際貿(mào)易專業(yè)的120位同學(xué),回收試卷112份,回收率為93.3%,問卷具有代表性,根據(jù)回收的問卷計(jì)算均值,得到表2數(shù)據(jù)。
二、數(shù)據(jù)的因子分析
1、判斷數(shù)據(jù)是否適合因子分析(見表3)
由表3可知,KMO 統(tǒng)計(jì)量為0.793>0.7,因子分析的效果比較好,在由Bartlett球形檢驗(yàn),可知各變量的獨(dú)立性假設(shè)不成立,故因子分析的適用性檢驗(yàn)通過。
2、計(jì)算因子載荷和共同度(見表4)
Extraction Method: Principal Component Analysis.
由相關(guān)系數(shù)矩陣R計(jì)算得到特征值、方差貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率,如上圖所示,可知第一因子的方差占所有因子方差的81.2%左右,前兩個(gè)因子的方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了95.59%,因此選前兩個(gè)因子已經(jīng)足夠描述國際貿(mào)易教師教學(xué)的總體水平。提取了兩個(gè)公因子之后可以計(jì)算共同度,如表5所示。
Extraction Method: Principal Component Analysis.
從表5中可以看出所有的共同度都在90%以上,可知被提取的公因子對(duì)各變量的解釋能力是非常強(qiáng)的。
3、因子旋轉(zhuǎn)
采用主成分法計(jì)算的因子載荷矩陣可以說明各因子在各變量(上接第250頁)上的載荷,即影響程度。但為了使載荷矩陣中系數(shù)向0―1分化,對(duì)初始因子載荷矩陣進(jìn)行方差最大旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣如表6所示。
Extraction Method: Principal Component Analysis.
由輸出的表可以看出,第一公因子備課情況、重難點(diǎn)處理和教學(xué)效果方面的指標(biāo),因此可以定義為講授水平因子。第二公因子體現(xiàn)了教材處理、多媒體運(yùn)用和語言表達(dá)在課堂中的重要性,定義為教學(xué)展示因子。這兩個(gè)因子的性質(zhì)及其順序較好的體現(xiàn)了這些因素在教學(xué)質(zhì)量中的影響及其地位,表明教學(xué)展示與講授水平的發(fā)揮是相輔相成的。
4、計(jì)算因子得分,對(duì)各位教師的教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)
為了考察各位教師的課堂教學(xué)質(zhì)量情況,并對(duì)其進(jìn)行分析和綜合評(píng)價(jià),采用回歸法求出因子得分函數(shù),spss輸出的函數(shù)系數(shù)矩陣如表7。
由系數(shù)矩陣將兩個(gè)公因子表示為7個(gè)指標(biāo)的線性形式。因子得分的函數(shù)為:
F1=-0.185X1+0.216X2+0.178X3+0.088X4+0.193X5+0.219X6+0.176X7
F2=0.897X1-0.141X2-0.006X3+0.282X4-0.044X5-0.166X6+0.016X7
Spss已經(jīng)計(jì)算出兩個(gè)因子的得分,兩個(gè)因子分別從不同的方面反映了各位教師課堂教學(xué)的總水平,但單獨(dú)使某一公因子并不能對(duì)各位教師作出綜合的評(píng)價(jià),因此按各公因子對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)數(shù)計(jì)算如下綜合統(tǒng)計(jì)量:
F=0.798058F1+0.201942F2
通過計(jì)算得可以得到綜合得分,并求出各教師的排序(見表8)。
從表8中可以看出講授水平得分因子得分最高的是教師A,其次是D,教學(xué)展示水平得分因子最高的是教師G,其次是教師I,H,K。
兩個(gè)因子加權(quán)綜合后即表示教師教學(xué)質(zhì)量的整體水平,綜合得分最高的是教師A,靠前的有教師D,G。靠后的是教師E和F。綜合得分的不平衡,說明了教師教學(xué)各個(gè)方面的不平衡性。有的老師語言表達(dá)準(zhǔn)確生動(dòng)、善于啟發(fā),但是重難點(diǎn)把握不準(zhǔn);有些老師教材熟悉、理論聯(lián)系實(shí)際,但學(xué)生心不在焉,教學(xué)效果差。
三、提高國際貿(mào)易教學(xué)質(zhì)量的建議
從以上因子分析的結(jié)果,我們可以看出各位教師的教學(xué)質(zhì)量水平不平衡,所有教學(xué)方法改革的出發(fā)點(diǎn)與歸宿是調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性的根本途徑就是讓學(xué)生最大限度地參與教學(xué)。除了參與課堂教學(xué)活動(dòng)外,應(yīng)特別重視讓學(xué)生參與各種形式的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。例如:
1、教案的欄目化。通過設(shè)立多個(gè)聯(lián)系外貿(mào)業(yè)務(wù)實(shí)踐的欄目,力求為課堂營造一種仿真模擬環(huán)境。如每一節(jié)課的開頭,通過相關(guān)業(yè)務(wù)案例分析將學(xué)生引進(jìn)課堂情景教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中。
2、構(gòu)建互動(dòng)式課堂。每次課都安排一定數(shù)量的師生互動(dòng),并對(duì)該節(jié)重點(diǎn)設(shè)計(jì)重點(diǎn)互動(dòng)教學(xué)活動(dòng)。
3、經(jīng)常實(shí)施全課堂滲透式案例分析。案例分析滲透到整個(gè)課程教學(xué)的全程。
4、角色扮演。是學(xué)生設(shè)身處地,模擬公司相關(guān)業(yè)務(wù)角色,如:組織貨源業(yè)務(wù)、報(bào)關(guān)業(yè)務(wù)、租船訂艙業(yè)務(wù)、報(bào)檢業(yè)務(wù)。⑤業(yè)務(wù)軟件模擬。運(yùn)用外貿(mào)業(yè)務(wù)軟件模擬商務(wù)運(yùn)作的全過程。課程開始,就組建模擬外貿(mào)公司,從詢盤、發(fā)盤、還盤到接受,訂立貿(mào)易合同開始,從信用證項(xiàng)下的FOB進(jìn)口合同、CIF項(xiàng)下的出口合同各環(huán)節(jié)來鍛煉學(xué)生開展進(jìn)出口業(yè)務(wù)的實(shí)際能力。通過模擬實(shí)踐的形式,有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生參與業(yè)務(wù)活動(dòng)的積極性,強(qiáng)化了他們的工作體驗(yàn),激活了他們的創(chuàng)新思維,從而獲得了顯著的成效。
參考文獻(xiàn):
本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是希望學(xué)生通過學(xué)習(xí),了解網(wǎng)絡(luò)營銷相對(duì)于傳統(tǒng)營銷的新理念,對(duì)“網(wǎng)絡(luò)軟營銷”的應(yīng)用技巧有一定直觀的認(rèn)識(shí),具體做法如下:
一、傳統(tǒng)營銷理念案例分析
在引入新課的時(shí)候,我先提出問題:“何為新理念,新在何處?”讓學(xué)生帶著思考進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)。
要知道什么“新”,先要知道什么是“舊”,我先通過常見的電視廣告——腦白金、戶外平面廣告——電線桿上的小廣告、人員推銷——街頭攔截等等傳統(tǒng)營銷手段的案例展示,讓學(xué)生思考:傳統(tǒng)營銷有沒有效果——當(dāng)然是有效果的;傳統(tǒng)營銷有何特點(diǎn)——學(xué)生會(huì)有直觀的感受,例如重復(fù),強(qiáng)制,直接,甚至有些粗暴,無聊。以此,為接下來引出網(wǎng)絡(luò)營銷新理念做好鋪墊。
二、微博活動(dòng)過程
接下來就是通過微博活動(dòng),讓學(xué)生全員參與,對(duì)網(wǎng)絡(luò)營銷有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)如下:
1、活動(dòng)介紹:
什么是微博活動(dòng)?
微博活動(dòng)是網(wǎng)絡(luò)營銷手段的一種,在微博迅速走紅的今天,越來越多的企業(yè)開始嘗試?yán)梦⒉┻M(jìn)行網(wǎng)絡(luò)營銷活動(dòng)。微博所具有的快捷性、交互性和廣泛性,為企業(yè)拉近與用戶距離,增強(qiáng)用戶忠誠度,獲取用戶需求提供了一個(gè)非常好的平臺(tái)。
企業(yè)通常采用的形式是,在新浪或騰訊微博平臺(tái)上注冊(cè)自己的官方微博,利用企業(yè)官方微博組織一場消費(fèi)者與企業(yè)之間的互動(dòng)活動(dòng),在這個(gè)過程中通過一定獎(jiǎng)品的利益驅(qū)使,激勵(lì)用戶為其轉(zhuǎn)發(fā)傳播企業(yè)信息。并在此過程中強(qiáng)化消費(fèi)者對(duì)于企業(yè)品牌的認(rèn)知度和忠誠度。
教學(xué)活動(dòng)目的:
本節(jié)課,是想通過一個(gè)模擬的、縮小的微博活動(dòng),讓學(xué)生親身體驗(yàn)微博活動(dòng)的做法,認(rèn)識(shí)到微博營銷的特點(diǎn)、成效,以及從中體現(xiàn)出的網(wǎng)絡(luò)營銷新理念。由于該班學(xué)生為物流專業(yè),所以在模擬活動(dòng)的時(shí)候,以著名物流企業(yè)“順豐速運(yùn)”為例。
活動(dòng)內(nèi)容:
假設(shè)物流企業(yè)“順豐速運(yùn)”擬在新浪微博上開展?fàn)I銷活動(dòng)。本物流公司認(rèn)為物流工作不僅僅是為廣大消費(fèi)者傳遞物品,其實(shí)也在傳遞寄收雙方的愛意。冬天已至,也希望能鼓動(dòng)微博網(wǎng)友為其下一階段的廣告宣傳口號(hào)出謀劃策。
活動(dòng)微博內(nèi)容為:
“#微博速遞#寒冬已至,XX速運(yùn)為您傳遞暖暖的愛意,轉(zhuǎn)發(fā)此條微博,并@你特別關(guān)注的三位好友,就有機(jī)會(huì)獲得獎(jiǎng)勵(lì)。另外,在評(píng)論中留言,為我們策劃一個(gè)“宣傳口號(hào)”,一經(jīng)采用,將有更加豐厚的獎(jiǎng)勵(lì)?!?/p>
活動(dòng)規(guī)則:
(1)使用各自的新浪微博賬號(hào),在新浪微博上搜索并關(guān)注“教師活動(dòng)微博”。
(2)轉(zhuǎn)發(fā)活動(dòng)微博,并@你的三位好友,前5位轉(zhuǎn)發(fā)者可獲得平時(shí)成績+3分。
每個(gè)賬號(hào)可進(jìn)行多次轉(zhuǎn)發(fā),總轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)第50次的轉(zhuǎn)發(fā)者,可獲得平時(shí)成績+4分。第100次轉(zhuǎn)發(fā)者,可獲得平時(shí)成績+6分。
(3)為本次主題活動(dòng)策劃“宣傳口號(hào)”。這個(gè)可以是每個(gè)同學(xué)獨(dú)立思考,也可以小組內(nèi)共同討論協(xié)作制定,以小組內(nèi)某同學(xué)的賬號(hào)在活動(dòng)主帖下以評(píng)論形式留言。
評(píng)選出最佳宣傳口號(hào),該留言同學(xué)可獲得平時(shí)成績+10分,同時(shí),該同學(xué)同組同學(xué)每人+2分。
(4)活動(dòng)時(shí)間限定為5分鐘。
在課前我已經(jīng)做好了布置,讓他們每個(gè)人都注冊(cè)一個(gè)微博,并且關(guān)注了我的“教師活動(dòng)微博”,熟悉微博的轉(zhuǎn)發(fā)評(píng)論功能。這個(gè)微博活動(dòng)當(dāng)中,有一項(xiàng)策劃廣告詞的內(nèi)容,鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意,也是一種營銷能力的鍛煉。
在活動(dòng)過程中,我利用機(jī)房教室的投影屏直播活動(dòng)進(jìn)行過程,根據(jù)活動(dòng)進(jìn)行情況作出適當(dāng)?shù)募?lì)和控制。在5分鐘的過程中,學(xué)生的表現(xiàn)甚至超出我的預(yù)期,轉(zhuǎn)發(fā)量超過150次,評(píng)論——即廣告詞30余條,其中有不少很優(yōu)秀的廣告詞,
2、活動(dòng)分析:
活動(dòng)完成,趁熱打鐵,對(duì)微博營銷的活動(dòng)進(jìn)行分析。
(1)成果分析
(2)成本分析
(3)效率分析
三、新舊營銷理念對(duì)比思考
活動(dòng)做完,成效也進(jìn)行了深入地分析。我又提出了一個(gè)新的問題。
“這是一個(gè)典型的網(wǎng)絡(luò)營銷案例,與傳統(tǒng)營銷相比,它的理念新在何處?好在哪里?”
這是一個(gè)比較寬泛、比較大的問題,學(xué)生在思考時(shí)可能較難找到出發(fā)點(diǎn)、落腳點(diǎn),因此我把它分解為6個(gè)小問題。
從以下角度思考,在這個(gè)營銷活動(dòng)中:
1、主要參與者是企業(yè)還是消費(fèi)者?
2、信息的傳播者是企業(yè)還是消費(fèi)者?
3、獲益的是哪一方?企業(yè)還是消費(fèi)者?
4、消費(fèi)者轉(zhuǎn)發(fā)評(píng)論的行為是主動(dòng)自愿進(jìn)行的還是被脅迫進(jìn)行的?
5、企業(yè)與消費(fèi)者之間的溝通有沒有經(jīng)過中間商或者是廣告商?
6、企業(yè)與消費(fèi)者之間的信息傳遞是單向的還是雙向的互動(dòng)?
由小組討論來回答。
四、由問題探討引出網(wǎng)絡(luò)營銷的三種新理念
這六個(gè)分解問題的設(shè)計(jì)是與網(wǎng)絡(luò)營銷的三種新理念相互呼應(yīng)的。
網(wǎng)絡(luò)營銷的三種新理念分別為:
1、 整合營銷
2、 網(wǎng)絡(luò)“軟營銷”
3、 網(wǎng)絡(luò)直復(fù)營銷
五、課堂總結(jié)
最后與學(xué)生一起回顧本節(jié)課的重點(diǎn)——通過微博活動(dòng)引出的三種網(wǎng)絡(luò)營銷新理念。然后再引導(dǎo)學(xué)生思考,網(wǎng)絡(luò)營銷的手段僅僅只有微博營銷一種嗎?
當(dāng)然不是,網(wǎng)絡(luò)營銷的手段有很多,例如搜索引擎營銷、病毒式營銷、SNS營銷等等。所以布置的作業(yè)即是每個(gè)小組分配一項(xiàng)任務(wù),尋找某種網(wǎng)絡(luò)營銷手段的案例,下次課向全班同學(xué)分享展示。這樣在作業(yè)中,讓學(xué)生去鍛煉,去了解,加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)營銷的認(rèn)識(shí),為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)也做好準(zhǔn)備鋪墊。
六、教學(xué)反思
電子商務(wù)是一個(gè)對(duì)時(shí)效性與實(shí)踐性要求很高的專業(yè)。作為一個(gè)年輕的學(xué)科,電子商務(wù)的理念以及應(yīng)用模式一直在不斷地發(fā)展和進(jìn)化。因此,電子商務(wù)的教學(xué)絕不應(yīng)該僅限于故紙堆當(dāng)中的理論,或者是已漸漸過時(shí)、被淘汰的工具應(yīng)用,而是要做到:一,與時(shí)俱進(jìn),適應(yīng)當(dāng)下,面向未來;二,重視實(shí)踐,學(xué)校的教學(xué)要與企業(yè)的實(shí)際結(jié)合,培養(yǎng)企業(yè)需要的電子商務(wù)人才;三,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,企業(yè)需要?jiǎng)?chuàng)新,經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新,電子商務(wù)的進(jìn)步需要?jiǎng)?chuàng)新。
電子商務(wù)行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)每天都在誕生新鮮有趣的創(chuàng)意和應(yīng)用,年輕學(xué)生更喜歡接受新鮮事物,電子商務(wù)的課堂可以用時(shí)下最流行的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用點(diǎn)亮。
中圖分類號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731(2016)22-0117-03
應(yīng)用型本科教育作為一種新的教育現(xiàn)象和教育類型在我國是20世紀(jì)90年代末隨著科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)不斷升級(jí)對(duì)知識(shí)與技能兼?zhèn)涞母邔哟螒?yīng)用型人才需求背景下產(chǎn)生的[1]。在我國,應(yīng)用型大學(xué)是相對(duì)于研究型大學(xué)和教學(xué)研究大學(xué)而言的,它是按照我國目前大學(xué)培養(yǎng)的特點(diǎn),在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)現(xiàn)代化和高等教育大眾化推動(dòng)下產(chǎn)生的一種新型的本科教育[2]。目前,我國本科高??倲?shù)的1/3定位為應(yīng)用型大學(xué),由于這類高校大多設(shè)在地級(jí)市,所以又稱為地方應(yīng)用型本科高校[1]。安徽科技學(xué)院于2009年獲批安徽省示范應(yīng)用型本科高校建設(shè)單位,2014年獲批安徽省地方應(yīng)用型高水平大學(xué)建設(shè)單位,確定了“地方性、應(yīng)用型、高水平”的辦學(xué)定位。
1 地方應(yīng)用型本科高實(shí)踐教學(xué)存在問題
實(shí)踐教學(xué)是高等教育教學(xué)體系的重要組成部分,是培養(yǎng)學(xué)生基本技能、實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神的有效途徑[3]。服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、面向行業(yè)內(nèi)部的實(shí)際需要是地方應(yīng)用型本科高校的立足之本;培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用和實(shí)際操作能力是地方應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)的根本出發(fā)點(diǎn);培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)比高職高專生深厚、實(shí)踐能力比傳統(tǒng)本科生強(qiáng)的應(yīng)用型人才是地方應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)的優(yōu)勢[3-4]。因此,實(shí)踐教學(xué)在地方應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)過程中具有舉足輕重的作用。目前許多地方應(yīng)用型本科高校在實(shí)踐教學(xué)方面仍存在諸多問題,如師資制度不健全、隊(duì)伍力量不夠、基地建設(shè)不完善、評(píng)價(jià)體系不科學(xué)、監(jiān)控不到位等等[5]。具體表現(xiàn)為:多數(shù)教師缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),新教師多數(shù)是從高校到高校,缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),老教師不能及時(shí)掌握現(xiàn)代實(shí)用技術(shù),因此學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力不能得到很好的提高;資金和場所不能保障實(shí)踐教學(xué)的正常運(yùn)行,學(xué)生不能及時(shí)對(duì)課堂理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)際操作和現(xiàn)場實(shí)踐;實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建合理、教學(xué)計(jì)劃的制定與執(zhí)行、教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)執(zhí)行不到位,實(shí)踐教學(xué)教師也各自為戰(zhàn),無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),監(jiān)控與管理較為混亂;實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)不科學(xué),多數(shù)仍采用傳統(tǒng)的“筆試”形式,不能真正放映學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)水平,極大地挫傷了學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
2 種子專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與優(yōu)化
為適應(yīng)地方應(yīng)用型本科高校建設(shè)的需要,我校種子專業(yè)主動(dòng)出擊、全面調(diào)研、統(tǒng)籌規(guī)劃,緊緊圍繞地方應(yīng)用型高水平種業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo),科學(xué)構(gòu)建了與理論教學(xué)體系相對(duì)獨(dú)立又相互呼應(yīng)、課內(nèi)外相結(jié)合、校內(nèi)外相結(jié)合、集中與分散相結(jié)合、實(shí)習(xí)與實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的“三能合一、十六個(gè)環(huán)節(jié)”的實(shí)踐教學(xué)體系。在學(xué)科基本素質(zhì)的基礎(chǔ)上突出了專業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和社會(huì)活動(dòng)能力的培養(yǎng),“三能合一、十六個(gè)環(huán)節(jié)”即專業(yè)課程實(shí)習(xí)、專業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐、專業(yè)綜合技能訓(xùn)練、專業(yè)技能大賽、職業(yè)技能鑒定、企業(yè)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)實(shí)習(xí),創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)論壇、大學(xué)生創(chuàng)新課題、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、校企合作創(chuàng)業(yè)課題,個(gè)性化拓展實(shí)習(xí)、暑期社會(huì)實(shí)踐、大學(xué)生村官、暑期企業(yè)營銷實(shí)戰(zhàn)。構(gòu)建的實(shí)踐教學(xué)體系中規(guī)定課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)不少于26周、課外不少于17周,在166個(gè)總學(xué)分的人才培養(yǎng)方案中,實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)占3分,加上課內(nèi)實(shí)驗(yàn)折合的學(xué)分,實(shí)踐學(xué)分占總學(xué)分的39.6%。此外,根據(jù)種子專業(yè)特點(diǎn),實(shí)行農(nóng)忙學(xué)期制(6月下旬至9月底),安排學(xué)生進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行崗位實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練,在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力的同時(shí),更突出學(xué)生社會(huì)活動(dòng)綜合能力的培養(yǎng)。
3 種子專業(yè)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量保障與監(jiān)控體系的構(gòu)建與實(shí)踐
為確保實(shí)踐教學(xué)體系的順利執(zhí)行,并取得實(shí)效,我校從實(shí)踐教學(xué)規(guī)章制度、實(shí)踐師資隊(duì)伍、實(shí)踐基地、實(shí)踐教材、實(shí)踐經(jīng)費(fèi)、實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)及監(jiān)控等方面構(gòu)建了以系統(tǒng)論為支撐,辦學(xué)理念先進(jìn)、培養(yǎng)方案科學(xué)、組織機(jī)構(gòu)健全、管理制度完善、條件保障得力、運(yùn)行機(jī)制規(guī)范、效果評(píng)價(jià)科學(xué)合理的地方用型本科高校種子專業(yè)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量保障和監(jiān)控體系。
3.1 制定規(guī)章制度,確保實(shí)踐教學(xué)有章可循 要確保實(shí)踐教學(xué)各環(huán)節(jié)按計(jì)劃有條不紊地進(jìn)行,制定相關(guān)的規(guī)章制度是非常有必要的,因?yàn)橹挥兄贫冉∪耍拍鼙WC實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)有章可循、監(jiān)控有制度可依。為此,我校在學(xué)校層面制定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理辦法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與成績考核評(píng)定、課程實(shí)習(xí)管理規(guī)定、實(shí)踐教學(xué)工作的若干意見、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))管理工作細(xì)則等實(shí)踐教學(xué)相關(guān)制度。學(xué)院結(jié)合種子專業(yè)特點(diǎn),對(duì)相關(guān)制度進(jìn)行了補(bǔ)充和細(xì)化,從實(shí)踐課程、實(shí)踐師資、實(shí)踐教材、實(shí)踐基地、實(shí)踐教學(xué)考核辦法及質(zhì)量評(píng)價(jià)與監(jiān)控等方面對(duì)實(shí)踐教學(xué)相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行了細(xì)化和完善。
3.2 強(qiáng)化隊(duì)伍建設(shè),確保實(shí)踐教學(xué)師資力量 地方應(yīng)用型本科高校要求教師不僅要有扎實(shí)理論知識(shí),更要有豐富的行業(yè)企業(yè)專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用能力,但目前許多應(yīng)用型高校教師主要來自剛畢業(yè)的(碩士、博士)研究生,這些青年教師大部分是從學(xué)生直接過渡到老師,缺乏實(shí)踐教學(xué)的能力和經(jīng)驗(yàn),從而導(dǎo)師應(yīng)用型本科高校所要求的“雙能型”教師缺乏。針對(duì)這種情況,我校主要通過“內(nèi)培”與“外引”相結(jié)合的方式來提升實(shí)踐教師的專業(yè)實(shí)踐技能?!皟?nèi)培”主要有以下幾種形式:一是對(duì)新進(jìn)青年教師實(shí)行導(dǎo)師制,由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師擔(dān)任其導(dǎo)師,制定指導(dǎo)計(jì)劃,通過指導(dǎo),2a內(nèi)獲得“雙能型”教師資格。二是選派中青年教師到專業(yè)對(duì)口的企業(yè)掛職鍛煉或利用課余和假期擔(dān)任大學(xué)生假期社會(huì)實(shí)踐的專業(yè)指導(dǎo)老師,以提高專業(yè)實(shí)踐能力。三是鼓勵(lì)和引導(dǎo)中青年教師參加行業(yè)、職業(yè)培訓(xùn)和相關(guān)資格考試,獲取職業(yè)資格證書。四是鼓勵(lì)教師積極參與產(chǎn)學(xué)研合作、項(xiàng)目申報(bào)、技術(shù)服務(wù)等,通過項(xiàng)目和實(shí)戰(zhàn)提高教師專業(yè)實(shí)踐能力?!巴庖敝饕峭ㄟ^彈性引進(jìn)或聘請(qǐng)行業(yè)企業(yè)專家承擔(dān)相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)教師,如種子生產(chǎn)、種子加工、種子營銷等實(shí)踐環(huán)節(jié)邀請(qǐng)種子企業(yè)技術(shù)人員或種子管理部門相關(guān)專家指導(dǎo)學(xué)生,以彌補(bǔ)校內(nèi)實(shí)踐教師的不足或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)的不足,從而提高實(shí)踐教學(xué)效果。
3.3 加強(qiáng)基地建設(shè),確保實(shí)踐教學(xué)場所需求 實(shí)踐教學(xué)場所一般包括專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、校內(nèi)實(shí)踐基地(訓(xùn)練中心)和校外實(shí)習(xí)基地等。許多應(yīng)用型本科高校的實(shí)踐場所存在實(shí)驗(yàn)室利用效率不高、校內(nèi)實(shí)踐基地管理混亂、校外實(shí)習(xí)基地流于形式等問題。我校種子專業(yè)實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)的具體做法是:一是加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。通過國家綜合改革試點(diǎn)專業(yè)、省級(jí)特色專業(yè)和省級(jí)卓越農(nóng)藝師支撐計(jì)劃等項(xiàng)目的建設(shè)改善實(shí)驗(yàn)室軟硬設(shè)施,在原有遺傳育種實(shí)驗(yàn)室和種子學(xué)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上,籌建了分子育種室、種苗培育室(組織室)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,并根據(jù)種業(yè)崗位群建立了種子檢驗(yàn)室、種子加工室、種子發(fā)芽室等功能室,實(shí)驗(yàn)室面積超600m2以上,儀器設(shè)備價(jià)值1 000余萬元,完全能滿足種子專業(yè)實(shí)踐和種子科技創(chuàng)新的室內(nèi)要求。二是加強(qiáng)校內(nèi)實(shí)踐基地的建設(shè)和管理。利用省振興計(jì)劃和高水平大學(xué)創(chuàng)建專項(xiàng)資金加強(qiáng)校內(nèi)實(shí)踐基地的建設(shè)、規(guī)范管理,新建種質(zhì)資源圃、種子生產(chǎn)試驗(yàn)田、微型種子倉庫等,并推行校院二級(jí)管理,確保校內(nèi)課程實(shí)習(xí)有保障。三是校企合作共建校外實(shí)習(xí)基地。與皖墾集團(tuán)、安徽隆平等種業(yè)企業(yè)共同建立校外實(shí)習(xí)基地,選派專業(yè)教師到企業(yè)掛職,負(fù)責(zé)實(shí)習(xí)基地的建設(shè)與管理,聘請(qǐng)企業(yè)專家在種子生產(chǎn)、加工及銷售等關(guān)鍵環(huán)節(jié)全程指導(dǎo),從而確保校外實(shí)習(xí)見成效。
3.4 完善教材建設(shè),確保實(shí)踐教學(xué)地方特色 質(zhì)量高、操作性強(qiáng)的實(shí)踐教材是開展實(shí)踐教學(xué)的有力保障。為了充分體現(xiàn)地方性、應(yīng)用型和高水平的特點(diǎn),學(xué)院組織種子專業(yè)課教師根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo),深入行業(yè)、企業(yè)及生產(chǎn)一線進(jìn)行專業(yè)調(diào)查,了解社會(huì)對(duì)現(xiàn)代種業(yè)人才的真正需求,結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),編寫能體現(xiàn)地方特色、實(shí)用性強(qiáng)、系統(tǒng)規(guī)范的種子專業(yè)系列實(shí)踐教材,如根據(jù)學(xué)校具體情況和安徽沿淮淮北種植業(yè)特點(diǎn),編制地方性、操作性強(qiáng)的《種子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》《種子生產(chǎn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》《種子加工貯藏實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》《種子實(shí)踐》和《種子實(shí)訓(xùn)》等實(shí)踐教材。
3.5 多渠道籌集資金,確保實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi) 目前許多地方應(yīng)用型本科高校由于實(shí)踐經(jīng)費(fèi)得不到保障,使得實(shí)踐教學(xué)停留于紙上,得不到很好的實(shí)施。我校主要采取以下措施保障充足的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi):一是學(xué)校每學(xué)期劃撥實(shí)驗(yàn)室易耗品維持費(fèi),確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開展。二是利用省級(jí)振興計(jì)劃、高水平大學(xué)創(chuàng)建等專項(xiàng)經(jīng)費(fèi),確保實(shí)驗(yàn)室、校內(nèi)實(shí)踐基地硬件設(shè)施建設(shè)。三是利用國家綜合改革試點(diǎn)專業(yè)、省級(jí)特色專業(yè)和省級(jí)卓越農(nóng)藝師支撐計(jì)劃等,通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng),確保專業(yè)綜合技能訓(xùn)練、創(chuàng)新訓(xùn)練等正常運(yùn)轉(zhuǎn)。四是通過種業(yè)企業(yè)的橫向合作經(jīng)費(fèi),確保校外實(shí)習(xí)基地的建設(shè)。通過以上幾種渠道,種子專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)充足,確保了實(shí)踐教學(xué)扎實(shí)有效開展。
3.6 科學(xué)評(píng)價(jià),確保實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量 目前許多學(xué)校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)仍采用傳統(tǒng)的“筆試”形式或根據(jù)實(shí)踐報(bào)告或?qū)嵨镞M(jìn)行評(píng)價(jià),缺乏對(duì)過程的考核評(píng),導(dǎo)致考核評(píng)價(jià)結(jié)果不能真正反映出實(shí)踐過程,很難對(duì)教師的實(shí)踐教學(xué)水平和學(xué)生的實(shí)踐操作進(jìn)行準(zhǔn)確判斷,不僅挫傷了學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性,而且嚴(yán)重影響了實(shí)踐教學(xué)的有效開展。我們根據(jù)學(xué)校和學(xué)院實(shí)際,構(gòu)建了學(xué)生評(píng)價(jià)體系、教師評(píng)價(jià)體系以及企業(yè)、行業(yè)、學(xué)生家長、研究機(jī)構(gòu)等利益相關(guān)方共同參與的第三方實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系,通過以上3個(gè)層面的評(píng)價(jià)體系來衡量實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的好壞。學(xué)生評(píng)價(jià)體系主要以過程操作考核為主、結(jié)果(目標(biāo))考核為輔,旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能,結(jié)果只作為評(píng)價(jià)的參考。教師評(píng)價(jià)體系主要依據(jù)實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃的制定與執(zhí)行、過程考核標(biāo)準(zhǔn)的制定及執(zhí)行、專業(yè)技能大賽指導(dǎo)成績等方面對(duì)實(shí)踐課教師進(jìn)行考核。利益相關(guān)方共同參與的第三方實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系主要根據(jù)學(xué)生實(shí)習(xí)企業(yè)的評(píng)價(jià)、行業(yè)對(duì)實(shí)踐內(nèi)容及成效的評(píng)價(jià)、學(xué)生家長對(duì)學(xué)生掌握實(shí)踐技能滿意度以及被研究機(jī)構(gòu)采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)等情況對(duì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
3.7 全程監(jiān)控,確保實(shí)踐教W落到實(shí)處 一是實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃的制定不能由任課教師說了算,要通過課程組、教研室和學(xué)院討論后制定執(zhí)行,避免了實(shí)踐內(nèi)容的重復(fù)性,保證實(shí)踐內(nèi)容的連貫性;二是學(xué)院督導(dǎo)組對(duì)實(shí)踐教學(xué)過程的全程監(jiān)督和指導(dǎo),及時(shí)協(xié)調(diào)解決實(shí)踐過程中出現(xiàn)的問題,保證實(shí)踐教學(xué)順利進(jìn)行;三是學(xué)校督導(dǎo)組加強(qiáng)對(duì)實(shí)踐教學(xué)的督導(dǎo),杜絕師生散漫實(shí)踐教學(xué)思想的產(chǎn)生。
4 種子專業(yè)實(shí)踐教學(xué)成效顯著
通過構(gòu)建科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)體系及質(zhì)量保障和監(jiān)控體系,我校種子專業(yè)實(shí)踐教學(xué)取得了明顯成效。一是學(xué)生的實(shí)踐技能顯著提高。畢業(yè)生獲得國家級(jí)“作物種子繁育員”和“農(nóng)業(yè)技術(shù)指導(dǎo)員”的比率達(dá)100%,部分學(xué)生獲得了省級(jí)種子檢驗(yàn)員資格證書。二是學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)明顯增強(qiáng)。通過構(gòu)建“三個(gè)環(huán)節(jié)、三項(xiàng)課題、三大訓(xùn)練、多種大賽的專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新體系”(即“學(xué)科帶動(dòng)―項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)―教師指導(dǎo)三個(gè)環(huán)節(jié),大學(xué)生創(chuàng)新課題、企業(yè)創(chuàng)新課題、科技創(chuàng)新興趣課題三項(xiàng)課題,暑期專業(yè)技能訓(xùn)練、學(xué)生綜合訓(xùn)練田、企業(yè)專業(yè)實(shí)訓(xùn)三大訓(xùn)練,種子檢驗(yàn)技能大賽、生物標(biāo)本制作大賽、農(nóng)科學(xué)子風(fēng)采展之農(nóng)科專業(yè)技能大賽、挑戰(zhàn)杯創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能大賽”等),并以“三進(jìn)二促一創(chuàng)”(即“應(yīng)用性研究進(jìn)課堂、進(jìn)教材和進(jìn)學(xué)生畢業(yè)論文,科研促實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的開展,通過科研創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍和平臺(tái)”)為途徑,學(xué)生參與科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的積極性明顯增強(qiáng),學(xué)生的科技創(chuàng)新項(xiàng)目和畢業(yè)論文90%以上源于教師的科研課題或生產(chǎn)實(shí)踐,近3a來,學(xué)生參與申報(bào)專利的達(dá)20余人次,學(xué)生參與發(fā)表的論文達(dá)20余篇。三是畢業(yè)生就業(yè)率明顯提高。2012-2014屆種子專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率分別為98.4%、98.6%和100%,學(xué)院多次獲校就業(yè)先進(jìn)集體稱號(hào),學(xué)校連續(xù)3a榮獲“安徽省普通高校畢業(yè)生就業(yè)工作標(biāo)兵單位”榮譽(yù)稱號(hào)。四是企業(yè)和社會(huì)對(duì)畢業(yè)生的滿意度大幅度提升。從畢業(yè)生跟蹤調(diào)查情況來看,用人單位對(duì)種子專業(yè)畢業(yè)生的能力素質(zhì)給予高度評(píng)價(jià),一致認(rèn)為“思想道德素質(zhì)”過硬,90.1%的單位認(rèn)為專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí);在實(shí)踐能力、人際交往能力、創(chuàng)新意識(shí)和能力的評(píng)價(jià)中,選擇“很強(qiáng)”、“強(qiáng)”的分別占到93.8%、95.1%和92.6%;畢業(yè)生能“完全適應(yīng)”或“基本適應(yīng)”工作崗位要求,58.0%的畢業(yè)生獲得過銷售冠軍、優(yōu)秀員工、工會(huì)活動(dòng)積極分子、優(yōu)秀新聞獎(jiǎng)等單位、縣級(jí)、省級(jí)獎(jiǎng)勵(lì);在對(duì)畢業(yè)生工作滿意度、人才培養(yǎng)質(zhì)量滿意度的調(diào)研結(jié)果中,超過98.5%的用人單位表示“很滿意”或“滿意”,畢業(yè)生技能符合工作崗位要求的達(dá)到74.1%以上,29.6%的單位指出,種子專業(yè)社會(huì)需求處于供不應(yīng)求的狀態(tài),需加大學(xué)科專業(yè)建設(shè)力度。
參考文獻(xiàn)
[1]陳小虎,吳中江,李建啟.新建應(yīng)用型本科院校的特征及發(fā)展思考[J].中國大學(xué)教學(xué),2010(6):4-6.
[2]王良瑩.地方應(yīng)用型本科高校內(nèi)涵式發(fā)展的戰(zhàn)略思考[J].河南科技學(xué)院學(xué)報(bào),2014(10):10-13.
[3]金晶,陳斌,臧靖.對(duì)地方應(yīng)用型本科院校實(shí)踐教學(xué)管理改革的探索[J].科教文匯,2012(12):27-28.
[4]王麗霞.地方應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)模式存在的問題及路徑探索[J].湖北函授大學(xué)學(xué)報(bào),2014,27(17):13-14.
《量子力學(xué)》是物理學(xué)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,其教學(xué)質(zhì)量的高低不僅影響到其他后續(xù)課程的學(xué)習(xí),而且直接影響到物理學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。衡量物理教學(xué)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該有三個(gè)維度,一是知識(shí)與技能維度,二是物理思想和方法論維度,三是物理品格維度。過去的教學(xué),我們往往過多地重視第一維度,而忽視第二、第三個(gè)維度。在量子力學(xué)教學(xué)中,我們結(jié)合量子力學(xué)及其發(fā)展歷史所涵含的豐富的物理思想與方法,開展了學(xué)生創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐研究。
一、創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求
考慮到培養(yǎng)21世紀(jì)需要的應(yīng)用型人才目標(biāo)的要求,而且結(jié)合新建本科院校的課程設(shè)置的特點(diǎn),《量子力學(xué)》課程的教學(xué)方法和教學(xué)體系建設(shè)應(yīng)從以下兩方面著手:一方面,著重量子力學(xué)概念、規(guī)律和物理思想的展現(xiàn),使學(xué)生在知識(shí)層面上夠用并且能用,并注意科學(xué)人文精神的闡發(fā),為進(jìn)行物理素質(zhì)教育與物理教學(xué)研究提供量子力學(xué)方面的科學(xué)素養(yǎng),如勇于創(chuàng)新、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)取A硪环矫?培養(yǎng)學(xué)生建立正確的量子力學(xué)概念和物理圖像,掌握基本規(guī)律,廣泛了解量子力學(xué)在推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步方面的作用,開拓思路,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理規(guī)律解決應(yīng)用技術(shù)問題的能力。
二、《量子力學(xué)》教學(xué)中創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo),我們一直致力于探索一套合適的物理學(xué)專業(yè)量子力學(xué)課程教學(xué)的共享數(shù)字化教學(xué)體系,創(chuàng)建完整的教學(xué)資源,力求使學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程的同時(shí)受到實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。相應(yīng)措施主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。
(一)創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)情景,以實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐為基礎(chǔ)深化量子力學(xué)的原理。
由于量子力學(xué)主要研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,理論太抽象,許多量子現(xiàn)象和日常的生活經(jīng)驗(yàn)不符合甚至相違背,因此在教學(xué)中教師必須強(qiáng)調(diào)量子力學(xué)首先是一門試驗(yàn)性的科學(xué),應(yīng)從實(shí)驗(yàn)事實(shí)去推理分析,不直接與主觀經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系,并時(shí)時(shí)將新的概念和結(jié)論與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)果作比較,使學(xué)生能正確理解量子力學(xué)的基本概念,從而學(xué)會(huì)處理具體問題的方法,掌握量子力學(xué)的精髓。在講述量子力學(xué)基本內(nèi)容的時(shí)候,尋找合適的接口與量子力學(xué)原理在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用相聯(lián)系。通過這兩方面的著重討論,學(xué)生能感受到量子力學(xué)的抽象原理是實(shí)實(shí)在在的、來源于實(shí)踐又回到實(shí)踐中得到檢驗(yàn)的、正確的理論。
量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)從可操作的層面上可大致分為三類,一類是僅存在于人們想象中或目前還不能實(shí)現(xiàn)的理想實(shí)驗(yàn),一類是在高水平的實(shí)驗(yàn)室中可以實(shí)現(xiàn)的科學(xué)研究實(shí)驗(yàn),一類是我們讓學(xué)生自己動(dòng)手做的有關(guān)教學(xué)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。但無論何種實(shí)驗(yàn),我們都可以利用多媒體技術(shù)在課堂上將其生動(dòng)形象的展現(xiàn)出來,讓學(xué)生不僅深刻認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)在量子力學(xué)發(fā)展中的重要作用,而且培養(yǎng)用實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題和驗(yàn)證假說的能力。例如在講解物質(zhì)粒子的波粒二象性時(shí),我們用多媒體課件演示單電子衍射實(shí)驗(yàn)。單電子發(fā)射時(shí),在熒屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn),說明電子的粒子性;再發(fā)射大量電子,屏幕上出衍射條紋,說明了電子的波動(dòng)性。這樣,難以講解清楚的知識(shí)變得生動(dòng)活潑,使學(xué)生能更快地理解所學(xué)的知識(shí),且加深了學(xué)生的認(rèn)知印象,大大提高了學(xué)習(xí)效率。
(二)充分利用現(xiàn)代媒體的作用,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造興趣。
以電腦和互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)已演變?yōu)槔^傳統(tǒng)媒體后的“現(xiàn)代媒體”?,F(xiàn)代媒體將為教學(xué)過程提供新的教學(xué)手段,并為培養(yǎng)創(chuàng)新人才奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù),學(xué)生可以突破傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)空限制,不但可以享受本校教學(xué)資源,而且可以享受到全國高水平的教學(xué)資源,從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享,也為各學(xué)校的師生討論交流提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。
對(duì)于《量子力學(xué)》這樣一門抽象的理論課,多媒體技術(shù)將圖、文、聲、像等各種教學(xué)信息有機(jī)的組合在一起,直觀、形象、生動(dòng),即使對(duì)那些比較抽象,難以理解的理論和日常看不到或拍攝不到的情景,也可以通過三維動(dòng)畫虛擬實(shí)現(xiàn)。多媒體豐富的表現(xiàn)力不僅能打破人類視覺上的樊籬,使得學(xué)生從科學(xué)與藝術(shù)相融的視覺信息中感知抽象、復(fù)雜的理論,而且能引發(fā)學(xué)生無限的遐想,極大地激發(fā)了他們的想象力。學(xué)生的思維高度活躍從而激發(fā)創(chuàng)新火花。
(三)密切結(jié)合當(dāng)前的科技前沿和高新技術(shù),將量子力學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。
量子力學(xué)在各學(xué)科中已經(jīng)有很多成功的應(yīng)用并催生了許多交叉學(xué)科及現(xiàn)代高新技術(shù)的產(chǎn)生。在教學(xué)中,教師應(yīng)盡可能進(jìn)行知識(shí)的滲透和遷移,及時(shí)將當(dāng)前與量子力學(xué)相關(guān)的科技前沿和高新技術(shù)引入到教學(xué)中,一些知識(shí)可以作為簡單的介紹,也可以就某個(gè)方面詳細(xì)分析,闡明其量子力學(xué)原理。例如量子力學(xué)與非線性科學(xué)的關(guān)系,量子理論在耗散系統(tǒng)、納米技術(shù)、分子生物學(xué)中的應(yīng)用,量子力學(xué)與正在研究的量子計(jì)算機(jī)、量子保密通信的關(guān)系,等等。在教學(xué)中教師適當(dāng)?shù)卮┎暹@些知識(shí),既不會(huì)花費(fèi)太多的時(shí)間,又能使教學(xué)更生動(dòng)、易于理解,而且可使學(xué)生開拓視野,活躍思維,激發(fā)興趣。這樣學(xué)生不僅可以學(xué)到運(yùn)用基礎(chǔ)理論指導(dǎo)科學(xué)研究的方法,而且可以克服原有的“量子力學(xué)就是一種純理論的學(xué)科”的片面認(rèn)識(shí)。如我們?cè)谥v解一維無限深勢阱時(shí),將其與半導(dǎo)體量子阱和超晶格這一現(xiàn)代科學(xué)的前沿相聯(lián)系;在講解隧道效應(yīng)時(shí),將其與掃描隧道顯微鏡相聯(lián)系,進(jìn)而可以介紹掃描探針操縱單個(gè)原子的實(shí)驗(yàn)。我們通過這種方式使學(xué)生對(duì)這一部分的知識(shí)有了直觀的認(rèn)識(shí),從而不再感到量子力學(xué)的學(xué)習(xí)枯燥無味。
參考文獻(xiàn):
[1]曾謹(jǐn)言.量子力學(xué)教學(xué)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].物理,2000,(7).
[2]錢伯初.我的教學(xué)生涯[C].2003.
量子霍爾效應(yīng),于1980年被德國科學(xué)家發(fā)現(xiàn),是整個(gè)凝聚態(tài)物理領(lǐng)域中重要、最基本的量子效應(yīng)之一。它的應(yīng)用前景非常廣泛,比如,我們使用計(jì)算機(jī)的時(shí)候,會(huì)遇到計(jì)算機(jī)發(fā)熱、能量損耗、速度變慢等問題。這是因?yàn)槌B(tài)下芯片中的電子運(yùn)動(dòng)沒有特定的軌道、相互碰撞從而發(fā)生能量損耗。實(shí)際上,量子霍爾效應(yīng)就是粒子在低溫條件下所發(fā)生的一種奇特現(xiàn)象。普通狀態(tài)的電子是雜亂無章的,它們無序運(yùn)動(dòng),不斷發(fā)生碰撞。而處于量子霍爾態(tài)的電子則好像置身在一條“高速公路”上,中間有隔離帶,將兩個(gè)方向的“車流”隔開。
也就是說,量子霍爾效應(yīng)能解決電子碰撞發(fā)熱的問題,因而在未來的量子計(jì)算、量子信息存儲(chǔ)方面具有巨大的應(yīng)用潛力,據(jù)此設(shè)計(jì)新一代大規(guī)模集成電路和元器件,將會(huì)具有極低的能耗。
量子霍爾效應(yīng)可以對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)制定一個(gè)規(guī)則,讓它們?cè)诟髯缘呐艿郎稀耙煌鶡o前”地前進(jìn)。這就好比一輛高級(jí)跑車,常態(tài)下是在擁擠的市區(qū)街道前進(jìn),而在量子霍爾效應(yīng)下,則可以在“各行其道、互不干擾”的高速路上前進(jìn)。
然而,量子霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生需要非常強(qiáng)的磁場,相當(dāng)于外加10個(gè)計(jì)算機(jī)大的磁鐵,這不但體積龐大,而且價(jià)格昂貴,不適合個(gè)人電腦和便攜式計(jì)算機(jī)。而量子反常霍爾效應(yīng)的美妙之處就是不需要任何外加磁場,在零磁場中就可以實(shí)現(xiàn)量子霍爾態(tài),更容易應(yīng)用到人們?nèi)粘K璧碾娮悠骷小?/p>
說起量子衛(wèi)星,就得先講講什么是量子。對(duì)一般人來說,“量子”一詞似乎有點(diǎn)深?yuàn)W,難以理解。實(shí)際上,量子是組成物質(zhì)的基本單元,是能量不能再分割的最小單位。如,量子是光能量的最小單位,不存在“半個(gè)光子”。
量子通信的安全性,就是基于單個(gè)光子的不可分割性和量子態(tài)的不可復(fù)制性,從而保證了信息不被竊聽和不可破解的安全性。
量子通信絕對(duì)安全,還因?yàn)榱孔佑袃蓚€(gè)基本特性,即量子的疊加和量子糾纏。量子疊加,是指一個(gè)量子系統(tǒng)可以處在不同量子態(tài)的疊加態(tài)上。也就是說,任何一個(gè)干擾包括光照都會(huì)使量子改變狀態(tài),即它剛才還在隨機(jī)蹦Q,忽然就停止不動(dòng)了,變幻莫測。
著名的“薛定諤虐貓”理論就形象描述了這一現(xiàn)象:裝在盒子里的貓,在盒子沒打開時(shí),貓可以同時(shí)既是活的又是死的,只有打開看才知道。這表明,量子狀態(tài)隨機(jī)變化,兩種狀態(tài)可疊加存在,這就是量子的疊加態(tài);量子糾纏,是指量子間具有像孫悟空和其分身那樣“心有靈犀”的功能,兩個(gè)量子無論相隔多遠(yuǎn),若對(duì)其中一個(gè)量子態(tài)做任何改變,另一個(gè)會(huì)立刻感受到,并做相應(yīng)的狀態(tài)改變,這就為遠(yuǎn)距離同步傳遞不被破解的信息提供了可能性。
歐洲、美國、日本等國的科學(xué)家很早就對(duì)量子通信進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn),但由于種種原因而成效甚微。我國研究量子通信雖然起步較晚,于2011年才啟動(dòng)量子衛(wèi)星研制計(jì)劃,然而在黨和國家極其重視和大力支持下,一舉獲得開創(chuàng)性的突破,成功地發(fā)射了“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星,成為這一科技領(lǐng)域的領(lǐng)路者。
“墨子號(hào)”開創(chuàng)安全通信新時(shí)代
“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星發(fā)射后,將實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)距離傳輸不可破解信息的方式,即衛(wèi)星升空后,其主要任務(wù)是建立一個(gè)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò),并在太空中首次進(jìn)行量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn),從而展現(xiàn)一種讓用戶免受最精明的竊聽者傷害的安全網(wǎng)絡(luò),開創(chuàng)安全通信的新時(shí)代。
潘建偉院士是研制“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星的領(lǐng)軍人物。20世紀(jì)80年代初,法國科學(xué)家阿蘭?阿斯佩首次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了“量子糾纏”現(xiàn)象存在后,潘建偉于20世紀(jì)90年代赴量子力學(xué)創(chuàng)始人薛定諤的祖國奧地利留學(xué),學(xué)習(xí)最先進(jìn)、最完整的量子科學(xué)知識(shí),奠定了其在量子科學(xué)方面的基礎(chǔ)。潘建偉學(xué)成回國后,很快就投入到量子通信方面的研究實(shí)驗(yàn)。
2003年,潘建偉研究小組正式成立,主攻自由空間量子通信方面的研究。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)點(diǎn)制備出成對(duì)的糾纏光子,再利用專門設(shè)計(jì)加工的發(fā)射望遠(yuǎn)鏡將容易發(fā)散的細(xì)小光束“增肥”后,向東西相距13千米的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)站發(fā)送。然后,實(shí)驗(yàn)站的接收端用同樣型號(hào)的望遠(yuǎn)鏡收集。實(shí)驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn),在如此遠(yuǎn)距離的傳送中,竟有許多糾纏光子“夫妻對(duì)”仍能保持相互糾纏狀態(tài),其攜帶信息的數(shù)量和質(zhì)量完全能滿足基于衛(wèi)星的全球化量子通信的要求。
在國家的大力支持下,量子衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過精心研究實(shí)驗(yàn),終于在2016年8月16日將我國研制的世界首顆量子衛(wèi)星成功發(fā)射。這次發(fā)射不僅使我國走到世界量子通信研究領(lǐng)域的最前沿,更重要的是,它使我們?cè)讷@得網(wǎng)絡(luò)安全“圣杯”(即令黑客無法滲透的數(shù)字通信系統(tǒng))方面大大領(lǐng)先于全球競爭對(duì)手。
全球的量子通信網(wǎng)絡(luò),起步
首顆量子衛(wèi)星上天,我國在國際上將率先實(shí)現(xiàn)高速星地量子通信,借助連接地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò),初步構(gòu)成全球量子通信網(wǎng)絡(luò)。
據(jù)潘建偉院士透露,京滬干線大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)工程將于2016年下半年完工交付。該工程將構(gòu)建千公里級(jí)高可信、可擴(kuò)展、軍民融合的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò),并建成大尺度量子通信技術(shù)驗(yàn)證、應(yīng)用研究和應(yīng)用示范研究平臺(tái)。
參與量子衛(wèi)星研制的奧地利科學(xué)家/潘建偉導(dǎo)師蔡林格強(qiáng)調(diào)說:“量子衛(wèi)星有助于信息傳遞者和接收者遠(yuǎn)距離交換令信息無法破解的密鑰,而量子衛(wèi)星將首先同北京交換密鑰,今后還可在北京和維也納之間分發(fā)量子密鑰”,逐步構(gòu)筑成全球量子通信網(wǎng)絡(luò)。
值得慶賀的是,“墨子號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射后一直表現(xiàn)很好,所有參數(shù)都已達(dá)標(biāo),有些甚至高于預(yù)期?!澳犹?hào)”衛(wèi)星發(fā)射升空一周時(shí),中科院國家天文臺(tái)興隆觀測站觀測到罕見的紅、綠光束。人們形象地說,“墨子號(hào)”實(shí)現(xiàn)了天地“握手”, 這一觀測顯示“墨子號(hào)”可以正常通信聯(lián)系了。
量子通信,許你美好未來
目前,量子通信這一“永不被破解”的信息安全傳輸方式,已在市場上得以產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,如工商銀行等多家銀行率先試用量子通信加密技術(shù)。工商銀行通過國盾的量子加密技術(shù),將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)中心傳輸?shù)酵堑牧硪粋€(gè)機(jī)房內(nèi)。這樣做是因?yàn)橥ㄟ^設(shè)備產(chǎn)生量子密鑰,再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸是不會(huì)被竊取的,這對(duì)金融數(shù)據(jù)傳輸非常必要。
早在2008年10月,中國科技大學(xué)通過實(shí)驗(yàn)將合肥市內(nèi)的本校區(qū)、杏林苑、濱湖新區(qū)三個(gè)本不相干的點(diǎn)連接在一起。由于這三個(gè)點(diǎn)組成三節(jié)點(diǎn)可擴(kuò)展的量子通信網(wǎng)絡(luò),因而實(shí)現(xiàn)了全球首個(gè)量子保密電話系統(tǒng)建設(shè),開創(chuàng)了量子通信網(wǎng)的先河。隨后,五節(jié)點(diǎn),四十六節(jié)點(diǎn),合肥、濟(jì)南城域網(wǎng),“京滬”城際網(wǎng)……量子通信網(wǎng)在不斷擴(kuò)張。
如今量子通信衛(wèi)星發(fā)射成功后,量子通信網(wǎng)絡(luò)如虎添翼,就能真正升到“廣域”“洲際”傳播,為信息保密傳輸開辟了“天地一體”的廣闊天地。預(yù)計(jì)今年12月貫通的量子通信京滬干線(總長2000多千米)建成后,將主要用于軍事、金融、政務(wù)等領(lǐng)域的信息安全傳輸。此外,媒體、大型企業(yè)、金融機(jī)構(gòu)等都可以成為量子通信用戶。量子通信關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā),初步形成構(gòu)建空地一體廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)體系的能力,并在全天時(shí)量子通信上取得突破。
量子通信的應(yīng)用前景美好,但普及應(yīng)用是逐步進(jìn)行的,就像電話、手機(jī)的普及過程一樣。起初,量子通信會(huì)應(yīng)用于科學(xué)研究、國防、政務(wù)和金融等領(lǐng)域,之后才會(huì)在大眾中廣泛應(yīng)用。至于要讓每個(gè)人都能用上,估計(jì)需要10至15年。屆時(shí),每個(gè)人的家里、手機(jī)上或許會(huì)有一個(gè)量子加密芯片,銀行轉(zhuǎn)款、電子賬戶等操作將不用擔(dān)心被盜用或者遭到攻擊。
量子計(jì)算機(jī),有望走入現(xiàn)實(shí)
更引人注目的是,隨著對(duì)量子科學(xué)的深入研究和量子衛(wèi)星的成功發(fā)射,進(jìn)一步促進(jìn)了量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。
在“墨子號(hào)”發(fā)射前不久,中國科技大學(xué)量子實(shí)驗(yàn)室成功研發(fā)出半導(dǎo)體量子芯片和量子存儲(chǔ)技術(shù),取得了量子計(jì)算機(jī)研制的突破性進(jìn)展。量子芯片用于計(jì)算機(jī)的邏輯運(yùn)算和信息處理,被稱為計(jì)算機(jī)的“大腦”;有了量子存儲(chǔ)裝置,科學(xué)家利用它能實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的量子信息傳輸。因此,該技術(shù)的突破特別振奮人心。
為什么要研制量子計(jì)算機(jī)?早在1981年,物理學(xué)家理查德?費(fèi)曼就提出了此觀點(diǎn):如果用傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)模擬量子力學(xué),那么微觀粒子的數(shù)量越多,計(jì)算量就越大,也就越不可能實(shí)現(xiàn)模擬。這種情況下要實(shí)現(xiàn)量子力學(xué)的模擬,就必須用和它的原理相同的方式。人們認(rèn)為他的說法有道理,而且也得到事實(shí)的證明。于是,量子力學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)便開始結(jié)合,人們開始研究量子計(jì)算機(jī)了。
量子計(jì)算機(jī)優(yōu)勢大,關(guān)鍵在于它一個(gè)量子位可同時(shí)處于0和1兩個(gè)狀態(tài),這是由量子疊加特性決定的。與此形成對(duì)比的是,傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)中的晶體管一次只能處于0或1的狀態(tài)。如此一來,如果要進(jìn)行海量運(yùn)算量子計(jì)算機(jī)更合適。
因?yàn)?,傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)只能按時(shí)間順序來進(jìn)行運(yùn)算;而量子計(jì)算機(jī)能做到超并行運(yùn)算,即它的N個(gè)量子位可同時(shí)表示2的N次方個(gè)狀態(tài),數(shù)量呈指數(shù)增長。譬如,目前我國性能最強(qiáng)大的天河二號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)需要100年才能處理的任務(wù),一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)只需0.01秒就能完成。
因而,量子計(jì)算機(jī)適用于龐大運(yùn)算量的項(xiàng)目,如太空探測、核爆模擬、密碼破解、氣候變化、藥物研究和模擬復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)等。量子計(jì)算機(jī)對(duì)解決精確的天氣預(yù)報(bào)和大城市交通擁堵等難題,也能大顯身手,迎接挑戰(zhàn)。
人類正被數(shù)據(jù)淹沒,卻饑渴于知識(shí)。面臨浩瀚無際而被污染的數(shù)據(jù),人們呼喚從數(shù)據(jù)中來一個(gè)去粗取精、去偽存真的技術(shù)。而數(shù)據(jù)挖掘就是從大量數(shù)據(jù)中識(shí)別出有效的、新穎的、潛在有用的,以及最終可理解的知識(shí)和模式的高級(jí)操作過程,所以數(shù)據(jù)挖掘也可以說是一個(gè)模式識(shí)別的過程,因此模式識(shí)別領(lǐng)域的許多技術(shù)經(jīng)過一定的改進(jìn)便可以在數(shù)據(jù)挖掘中起重要的作用。計(jì)算智能(Computational Intelligence-CI)方法是傳統(tǒng)人工智能(Artificial Intelligence,AI)的擴(kuò)展,它是模式識(shí)別技術(shù)發(fā)展的新階段[1]。
科學(xué)家預(yù)言:“21世紀(jì),人類將從經(jīng)典信息時(shí)代跨越到量子信息時(shí)代”。創(chuàng)立了一個(gè)世紀(jì)的量子力學(xué)隨著20世紀(jì)90年代與信息科學(xué)交叉融合誕生的量子信息學(xué),已成為量子信息時(shí)代來臨的重要標(biāo)志[2]。量子計(jì)算智能導(dǎo)論作為信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、智能信息處理、人工智能等相關(guān)專業(yè)的研究生專業(yè)課程,已經(jīng)在越來越多的高等學(xué)校開設(shè)。
由于量子計(jì)算智能是一門跨越包括物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子機(jī)械、通訊、生理學(xué)、進(jìn)化理論和心理學(xué)等學(xué)科在內(nèi)的深?yuàn)W科學(xué),因此量子計(jì)算智能導(dǎo)論的教學(xué)內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)的安排目前仍處在探索階段,尤其作為研究生課程如何使得學(xué)生在掌握深?yuàn)W理論的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際應(yīng)用,將理論轉(zhuǎn)化為技術(shù)與工具,從而提高動(dòng)手能力,這是每個(gè)研究生專業(yè)課任課老師的核心探索所在,因此就要求老師在授業(yè)解惑的同時(shí)關(guān)注前沿,以該學(xué)科的前沿領(lǐng)域?yàn)榻虒W(xué)指引,進(jìn)而更好的培養(yǎng)研究生主動(dòng)探索知識(shí)的能力。
1教材選擇
一本好的教材為教學(xué)起到了畫龍點(diǎn)睛的作用,因此教材的選擇即是老師對(duì)教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法的選擇。我們選擇教材,期望該教材由淺入深、深入淺出、可讀性好,具有系統(tǒng)性、交叉性、前沿性等特點(diǎn)。由于量子計(jì)算智能導(dǎo)論為全校研究生的專業(yè)課程,而量子計(jì)算智能是一門多學(xué)科交叉的綜合型學(xué)科,因此我們要考慮到來自學(xué)校不同專業(yè)背景,以及在物理,數(shù)學(xué),工程優(yōu)化和進(jìn)化理論基礎(chǔ)有限的兩難困境,所以首先選擇了一本關(guān)于量子計(jì)算的英文原版書作為教材之一,Michael Nielsen等人所著的《Quantum Computation and Quantum Information》[3],2003年高等教育出版社出版,該書全面介紹了量子計(jì)算與量子信息學(xué)領(lǐng)域的主要思想與技術(shù)。到目前為止,該領(lǐng)域的高速進(jìn)展與學(xué)科交叉的特性使得初學(xué)者感到困惑而不易對(duì)其主要技術(shù)與結(jié)論有綜合性的認(rèn)識(shí),而該書特色在于對(duì)量子機(jī)制和計(jì)算機(jī)科學(xué)給予了指導(dǎo)性介紹,使得那些沒有物理學(xué)或計(jì)算機(jī)科學(xué)背景的學(xué)生對(duì)此也易于接受,為學(xué)生提供了詳實(shí)的關(guān)于量子計(jì)算的物理原理和基本概念;另外考慮到這門課程面向研究生,無論將來他們是直接就業(yè)還是繼續(xù)深造,都要注重實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng),要能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)的書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為技術(shù)和工具,去解決實(shí)際的工程和科研問題,因此我們還選擇了另外一門書,由李士勇教授所著的《量子計(jì)算與量子優(yōu)化算法》[4],哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社于2009年出版,該書著重講解了量子優(yōu)化算法,為實(shí)際工程應(yīng)用提供了新的思路,并啟發(fā)大家在量子計(jì)算機(jī)沒有走出實(shí)驗(yàn)室的今天,如何利用現(xiàn)有的數(shù)字式計(jì)算機(jī)構(gòu)造具有量子特性的快速算法。當(dāng)然考慮到全校研究生的專業(yè)知識(shí)背景不同,我們也推薦了中南大學(xué)蔡自興教授等編著,2004年由清華大學(xué)出版社出版的《人工智能及其應(yīng)用:研究生用書(第三版)》[5],該書是蔡自興為主講教授的國家精品課程人工智能的配套教材,該本書中系統(tǒng)全面的講解了高級(jí)知識(shí)推理、分布式人工智能與艾真體、計(jì)算智能、進(jìn)化計(jì)算、群智能優(yōu)化、自然計(jì)算、免疫計(jì)算以及知識(shí)發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘等近年的熱點(diǎn)智能方法,從而輔助學(xué)生了解人工智能,以及人工智能如何發(fā)展到計(jì)算智能,使得學(xué)生全面認(rèn)識(shí)學(xué)科的發(fā)展和傳承性,為今后學(xué)習(xí)量子計(jì)算智能打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
2教學(xué)內(nèi)容
本課程從量子計(jì)算的基本概念和原理出發(fā),重點(diǎn)講解量子計(jì)算基礎(chǔ)和基本的量子算法;并從量子優(yōu)化算法拓展開來。該門課程我們安排了46學(xué)時(shí),具體安排如下:第1章,量子力學(xué)基礎(chǔ)(2學(xué)時(shí));第2章,量子計(jì)算基礎(chǔ)(4學(xué)時(shí));第3章,基本量子算法(4學(xué)時(shí));第4章,Grover量子搜索算法的改進(jìn)(4學(xué)時(shí));第5章,量子遺傳算法(8學(xué)時(shí));第6章,量子群智能優(yōu)化算法(8學(xué)時(shí));第7章,量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與算法(8學(xué)時(shí));第8章,量子遺傳算法在模糊神經(jīng)控制中的應(yīng)用(8學(xué)時(shí))。
3教學(xué)方法
3.1理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法
量子計(jì)算智能導(dǎo)論是一門多學(xué)科交叉的綜合型學(xué)科。選課的同學(xué)來自全校,各個(gè)的專業(yè)背景不同,但是大家的共同需求是一樣的,就是從課程中掌握一種用于解決實(shí)際問題的工程技術(shù),但是工程技術(shù)的掌握也需要理論的支撐,因此我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中總結(jié)出了一套方法,具體做法是將教學(xué)內(nèi)容劃分為:理論型和實(shí)踐型。
理論型教學(xué)指的是發(fā)展完善的量子計(jì)算基本原理和方法。其內(nèi)容包括:量子位、量子線路、量子Fourier 變換、量子搜索算法和量子計(jì)算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)等。而其中量子位、量子線路以及量子算法都是以量子相對(duì)論為基礎(chǔ)的,這也是量子計(jì)算的本質(zhì)原理,而較之我們熟悉的數(shù)字式計(jì)算機(jī)和計(jì)算方式有著本質(zhì)的區(qū)別。我們?cè)诮虒W(xué)中由淺入深,通過PPT授課,采取理論與實(shí)例相結(jié)合的講授方式。下面給出了一個(gè)我們?cè)诮虒W(xué)中的實(shí)例:將量子計(jì)算問題形象化。具體內(nèi)容如下。
讓我們想象一下下面這個(gè)問題。我們要找一條穿過復(fù)雜迷宮的路。每次我們沿著一條路走,很快就會(huì)碰到新的岔路。即使知道出去的路,還是容易迷路。換句話說,有一個(gè)著名的走迷宮算法就是右手法則――順著右手邊的墻走,直到出去(包括繞過絕路)。這條路也許并不很短,但是至少您不會(huì)反復(fù)走相同的過道。以計(jì)算機(jī)術(shù)語表述,這條規(guī)則也可以稱作遞歸樹下行?,F(xiàn)在讓我們想象另外一種解決方案。站在迷宮入口,釋放足夠數(shù)量的著色氣體,以同時(shí)充滿迷宮的每條過道。讓一位合作者站在出口處。當(dāng)她看到一縷著色氣體出來時(shí),就向那些氣體粒子詢問它們走過的路徑。她詢問的第一個(gè)粒子走過的路徑最有可能是穿過迷宮的所有可能路徑中最短的一條。當(dāng)然,氣體顆粒絕不會(huì)給我們講述它們的旅行。但是 量子算法以一種同我們的方案非常類似的方式運(yùn)作。即,量子算法先把整個(gè)問題空間填滿,然后只需費(fèi)心去問問正確的解決方案(把所有的絕路排除在答案空間以外)。這樣以來,一個(gè)枯燥晦澀的量子算法就被很形象的解釋,因此增強(qiáng)了學(xué)生的記憶也加深了理解,從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
實(shí)踐型教學(xué)指的是正在發(fā)展中的量子計(jì)算智能方法的熱點(diǎn)問題。其內(nèi)容包括:量子遺傳算法,混沌量子免疫算法,量子蟻群算法,量子粒子群算法,量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與算法,和這些算法在實(shí)際工程優(yōu)化中的應(yīng)用。這部分內(nèi)容屬于本學(xué)科的前沿,但也是熱點(diǎn)問題,因此這部分我們?cè)诮虒W(xué)中忽略理論推導(dǎo),重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)際操作,在PPT課件中增加仿真實(shí)例的講解;并在課下布置相應(yīng)的上機(jī)操作習(xí)題,配合上機(jī)實(shí)踐課程,鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力,同時(shí)也引導(dǎo)學(xué)生去關(guān)注這些前沿,從而培養(yǎng)他們的科研素養(yǎng)。
為了體現(xiàn)該門課的教學(xué)特點(diǎn),我們?cè)诳己朔绞缴?,采取考試與報(bào)告相結(jié)合的方式,其中理論部分我們采取閉卷考試,占總考評(píng)分?jǐn)?shù)的40%;實(shí)踐部分采取上機(jī)技術(shù)報(bào)告考核,內(nèi)容為上機(jī)實(shí)踐課程布置的大作業(yè),給出詳實(shí)的算法流程圖和仿真結(jié)果與分析,占總考評(píng)分?jǐn)?shù)的40%;出勤率占總考評(píng)分?jǐn)?shù)的20%。
3.2科研素養(yǎng)的培養(yǎng)與實(shí)踐能力的提高
科研素養(yǎng)的最核心部分,就是一個(gè)人對(duì)待科研情感態(tài)度和價(jià)值觀,科研素養(yǎng)的培養(yǎng)不僅使學(xué)生獲得知識(shí)和技能,更重要的是使其獲得科學(xué)思想、科學(xué)精神和科學(xué)方法的熏陶和培養(yǎng)。正如溫總理說的那樣:“教是為了不教,學(xué)是為了會(huì)學(xué)”,當(dāng)學(xué)生將課本內(nèi)容遺忘后,遺留下來的東西即是他們所具備的科研素養(yǎng)。因此,在教學(xué)中,我們的宗旨也是提高學(xué)生的科研素養(yǎng),量子計(jì)算智能導(dǎo)論是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的學(xué)科,該學(xué)科的發(fā)展日新月異,在信息處理領(lǐng)域的關(guān)注度也越來越高。在教學(xué)實(shí)踐中,我們采用了上機(jī)實(shí)踐和技術(shù)報(bào)告相結(jié)合的教學(xué)方式。掌握各種量子計(jì)算智能方法的原理和流程是這門課程教學(xué)的首要任務(wù),因此學(xué)生結(jié)合各自研究方向?qū)崿F(xiàn)量子智能算法在實(shí)際科研任務(wù)中的優(yōu)化問題求解。在上機(jī)實(shí)踐中,學(xué)生不僅要掌握該智能算法的流程而且重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對(duì)
自己科研任務(wù)的建模,學(xué)會(huì)系統(tǒng)分析問題,建立合理的數(shù)學(xué)模型,并給出理論分析。上機(jī)實(shí)踐驗(yàn)收中,我們不但考察其結(jié)果展示,更增加了上機(jī)實(shí)踐的技術(shù)報(bào)告,用來分析模型建立的合理性,從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)待科研問題的分析素養(yǎng)和建模素養(yǎng)。在技術(shù)報(bào)告中,我們要求學(xué)生給出幾種可供參考的建模模型,并分析各自的優(yōu)勢,和選擇這一解決方案的依據(jù)。由于量子計(jì)算智能導(dǎo)論是面向研究生開設(shè)的課程,在教學(xué)中,我們更佳關(guān)注其分析問題的能力,和解決問題的合理性的思考能力,從而培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。
4結(jié)語
把教學(xué)當(dāng)做一門藝術(shù),是我們作為高校老師畢生追求的目標(biāo),如何做到重點(diǎn)講透,難點(diǎn)講通,要點(diǎn)講清,這也是我們多年教學(xué)中一直關(guān)注的關(guān)鍵點(diǎn)。我們?cè)诮虒W(xué)中反對(duì)“灌輸式”,強(qiáng)調(diào)“啟發(fā)式”,以實(shí)際應(yīng)用先導(dǎo)教學(xué)是非??扇〉模彩盏搅肆己玫男Ч?。量子計(jì)算智能導(dǎo)論是一門綜合型交叉學(xué)科,且面向研究生開設(shè),因此在教學(xué)實(shí)踐中,我們十分重視學(xué)生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)。通過上機(jī)實(shí)踐和技術(shù)報(bào)告的形式引導(dǎo)學(xué)生積極動(dòng)手,積極思考。希望這些教學(xué)中的點(diǎn)滴供同行們交流探討。
參考文獻(xiàn):
[1] 焦李成,劉芳,緱水平,等. 智能數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)[M]. 西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2006.
[2] 田新華. 跟蹤國際學(xué)術(shù)前沿迎接量子信息時(shí)代:《量子計(jì)算與量子優(yōu)化算法》評(píng)介[J]. 科技導(dǎo)報(bào),2010,28(6):122.
[3]Michael A. Nielsen ,Isaac L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information [M]. 北京:高等教育出版社,2003.
[4] 李士勇,李盼池. 量子計(jì)算與量子優(yōu)化算法[M]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2009.
[5] 蔡自興,徐光v. 人工智能及其應(yīng)用:研究生用書[M]. 3版. 北京:清華大學(xué)出版社,2004.
Exploration on Introduction to Quantum Computational Intelligence
LI Yangyang, SHANG Ronghua, JIAO Licheng