時間:2024-02-05 15:17:33
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇航空航天概論知識點范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)04-0124-03
“工程材料學(xué)”是航空主機類專業(yè)(包括飛行器設(shè)計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程和機械工程等專業(yè))的學(xué)科基礎(chǔ)課程。該課程雖然僅有48學(xué)時,但承擔(dān)著為未來的航空工程師構(gòu)建材料知識體系的重任,對學(xué)生今后的發(fā)展起著重要作用。本文結(jié)合近年的工作實踐,對該課程在教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面的改革進(jìn)行研討。
一、高度重視航空和材料領(lǐng)域發(fā)展對“工程材料學(xué)”課程教學(xué)的影響
材料學(xué)既是基礎(chǔ)科學(xué),也是應(yīng)用科學(xué)。材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展,解決了很多工程領(lǐng)域的關(guān)鍵問題,有力地推進(jìn)了相關(guān)科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步,使得材料科學(xué)成為最活躍的科學(xué)領(lǐng)域,材料產(chǎn)業(yè)也成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)。“工程材料學(xué)”以物理學(xué)、化學(xué)等理論為知識基礎(chǔ),系統(tǒng)介紹材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論和實驗技能,著重培養(yǎng)學(xué)生把這些知識應(yīng)用于解決工程實際中提出的對材料結(jié)構(gòu)、性能等方面問題的能力。作為一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課程,“工程材料學(xué)”具有較長的開設(shè)歷史,在人才培養(yǎng)中發(fā)揮了重要的作用。航空航天領(lǐng)域的發(fā)展對工程技術(shù)人員的能力素質(zhì)提出了更高的要求,特別是“卓越工程師”教育培養(yǎng)計劃的實施,對工程類課程建設(shè)的需求更加迫切,有必要以新的形勢為背景反思該課程的教學(xué)改革。航空以眾多學(xué)科知識、先進(jìn)研究成果為基礎(chǔ),已發(fā)展成為一個由多個分系統(tǒng)組成的大系統(tǒng),需要工程技術(shù)人員采用系統(tǒng)工程的方法進(jìn)行綜合設(shè)計。現(xiàn)代航空技術(shù)一百多年的發(fā)展,使得人們可以在更大的范圍內(nèi)探索天空,也使得飛行器的工作條件更加惡劣,工作環(huán)境更加嚴(yán)苛。現(xiàn)代飛行器不僅要具有速度快、航程大、載重多等特點,還要滿足節(jié)能低碳等要求。材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,為解決航空航天領(lǐng)域的諸多難題提供了可能,“一代材料,一代飛機”已成為飛行器發(fā)展公認(rèn)的規(guī)律。這對航空航天工程技術(shù)人員的材料知識提出了更高的要求。在飛行器及其主要部件的設(shè)計、制造和維護(hù)工作中,要全面認(rèn)識材料的性質(zhì)和特點,才能挖掘材料的潛能,充分利用材料的特性,滿足工作需要。面對航空航天迅猛的發(fā)展形勢,僅了解和掌握已有材料的知識是不夠的。具有創(chuàng)新素質(zhì)的工程技術(shù)人員,要了解材料科學(xué)與工程的發(fā)展方向和趨勢,分析材料領(lǐng)域的發(fā)展對航空航天領(lǐng)域的影響,同時要認(rèn)真研究具體工作對新材料、新工藝的要求,明確材料發(fā)展的需求。在新型飛行器的研發(fā)過程中,要綜合考慮用戶對飛行器總體性能的多種要求,對各項技術(shù)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的優(yōu)化。在落實對飛行器性能的要求時可以發(fā)現(xiàn),很多要求是相互矛盾的,比如飛機的航程和機動性就存在著較大的矛盾。為了獲得較好的綜合性能,需要對飛機進(jìn)行一體化設(shè)計,要及時掌握各種設(shè)計方案對飛機主要材料和工藝的要求,對飛機整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合優(yōu)化。在此過程中,各部門工程師都需要和材料系統(tǒng)密切配合,才能實現(xiàn)信息和資源共享,降低全系統(tǒng)的風(fēng)險,提高系統(tǒng)的可靠性和綜合性能。材料科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展也對課程教學(xué)提出了新的要求。材料科學(xué)與技術(shù)是研究材料成分、結(jié)構(gòu)、加工工藝與其性能和應(yīng)用的學(xué)科。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中,材料科學(xué)是發(fā)展最快速的學(xué)科之一,在金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、耐磨材料、表面強化、材料加工工程等主要方向上的發(fā)展日新月異,促使“工程材料學(xué)”課程內(nèi)容的不斷充實。
“工程材料學(xué)”課程要系統(tǒng)講授材料科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)理論和實驗技能,使得學(xué)生掌握工程材料的合成、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用等方面的知識。早期的航空工程結(jié)構(gòu)以自然材料為主,如在美國萊特兄弟制造出第一架飛機上,木材占47%,普通鋼占35%,布占18%。隨后,以德國科學(xué)家發(fā)明具有時效強化功能的硬鋁為代表,很多優(yōu)質(zhì)金屬材料被開發(fā)出來,使得大量采用金屬材料制造飛機結(jié)構(gòu)成為可能,也使得研究者們投入了更多的精力于金屬材料的探索。相應(yīng)地,這一時期“工程材料學(xué)”課程內(nèi)容也以金屬材料為主。上世紀(jì)70年代以后,復(fù)合材料開始在航空領(lǐng)域應(yīng)用。復(fù)合材料具有較高比強度和比剛度的優(yōu)點使得工程技術(shù)人員對其抱有很大的希望。航空工程師首先采用復(fù)合材料制造艙門、整流罩、安定面等次承力結(jié)構(gòu),而現(xiàn)在復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于機翼、機身等部位,向主承力結(jié)構(gòu)過渡。復(fù)合材料因其良好的制造性能被大量應(yīng)用在復(fù)雜曲面構(gòu)件上。復(fù)合材料構(gòu)件共固化、整體成型工藝能夠成型大型整體部件,減少零件、緊固件和模具的數(shù)量,降低成本,減少裝配,減輕重量。復(fù)合材料的用量已成為先進(jìn)飛行器的重要標(biāo)志。相應(yīng)地,復(fù)合材料必然要在“工程材料學(xué)”課程中占重要地位。鈦合金的開發(fā)和應(yīng)用使得飛行器具有更好的耐熱能力,提高了發(fā)動機、蒙皮等結(jié)構(gòu)的性能,有效解決了防熱問題。“工程材料學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該及時反映材料科學(xué)在提高飛行器性能方面的新應(yīng)用與新進(jìn)展。與此同時,其他相關(guān)學(xué)科也取得了長足的發(fā)展,使得主機專業(yè)教學(xué)內(nèi)容大幅度增加,“工程材料學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時之間的矛盾愈加突出。
二、認(rèn)真分析專業(yè)教學(xué)對“工程材料學(xué)”課程的不同要求
“工程材料學(xué)”課程是一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課,是基礎(chǔ)課與專業(yè)課間的橋梁和紐帶,在航空航天主機類專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生實踐動手和創(chuàng)新創(chuàng)造能力,提高學(xué)生綜合素質(zhì)等方面具有重要作用。在多年的教學(xué)實踐中,該課程對主機類各專業(yè)采用同一標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)。雖然主機類各專業(yè)人才培養(yǎng)有其共性要求,但隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展,專業(yè)分工越來越細(xì),差異化特征也越來越明顯,因此“工程材料學(xué)”課程應(yīng)該充分考慮不同專業(yè)的具體需求,結(jié)合各專業(yè)的課程體系安排教學(xué)。飛行器設(shè)計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程和機械工程等主機類專業(yè)根據(jù)航空領(lǐng)域中的分工培養(yǎng)學(xué)生,畢業(yè)學(xué)生的工作要求有所不同,對知識結(jié)構(gòu)的要求也不一樣。就材料方面知識而言,不同專業(yè)學(xué)生也會有所區(qū)別,應(yīng)按照專業(yè)特點縱向劃分對“工程材料學(xué)”課程的要求。不同專業(yè)主要服務(wù)對象的材料特點是確定課程要求的主要依據(jù)。
飛行器設(shè)計與工程專業(yè)要全面統(tǒng)籌飛行器產(chǎn)品及各部件的設(shè)計和制造,主要從事飛行器總體設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、飛機外形設(shè)計、飛機性能計算與分析、結(jié)構(gòu)受力與分析、飛機故障診斷及維修等工作,要求了解材料科學(xué)與工程的發(fā)展對現(xiàn)代飛行器設(shè)計技術(shù)的影響,因此要較全面地掌握主要航空材料的性能、制造等方面的知識,了解輕質(zhì)高強材料的發(fā)展動態(tài)和發(fā)展趨勢。飛行器動力工程專業(yè)要求學(xué)生學(xué)習(xí)飛行器動力裝置或飛行器動力裝置控制系統(tǒng)等方面的知識,主要培養(yǎng)能從事飛行器動力裝置及其他熱動力機械的設(shè)計、研究、生產(chǎn)、實驗、運行維護(hù)和技術(shù)管理等方面工作的高級工程技術(shù)人才。飛行器動力的重要部件對抗氧化性能和抗熱腐蝕性能要求較高,要求材料和結(jié)構(gòu)具有在高溫下長期工作的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此,材料在高溫下的行為、性能和分析、選擇方法應(yīng)該是該專業(yè)“工程材料學(xué)”課程的重點。飛行器制造工程和機械工程等專業(yè)要針對現(xiàn)代飛行器工作條件嚴(yán)酷、構(gòu)造復(fù)雜的特點,采用先進(jìn)制造技術(shù),實現(xiàn)設(shè)計要求,并為飛行器維護(hù)提供便利。該專業(yè)要求學(xué)生理解飛行器各部件的選材要求,掌握材料的制造工藝。飛行器零部件形狀復(fù)雜,所用材料品種繁多,加工方法多樣,工藝要求精細(xì)。很多新材料首先在航空航天領(lǐng)域得到應(yīng)用,其制造技術(shù)具有新穎性的特征,設(shè)計、材料與制造工藝互相融合、相互促進(jìn)的特點非常明顯,這就要求學(xué)生在“工程材料學(xué)”課程中把材料基礎(chǔ)打好,適應(yīng)工藝和材料不斷發(fā)展的要求。雖然各專業(yè)對“工程材料學(xué)”課程的要求有所不同,但課程基礎(chǔ)一致。
該課程名稱為“工程材料學(xué)”,即明確其重點在于將材料科學(xué)與技術(shù)的成果運用于航空航天工程,把材料基本知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。“工程材料學(xué)”是相關(guān)專業(yè)材料學(xué)科的基本課程,學(xué)生要通過該課程了解金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等微觀和宏觀基礎(chǔ)知識,學(xué)習(xí)材料研究、分析的基本方法,掌握材料結(jié)構(gòu)與性能等基礎(chǔ)理論,研究主要材料的制備、加工成型等技術(shù),為更好地學(xué)習(xí)專業(yè)課程創(chuàng)造條件,為將來從事技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計等打下基礎(chǔ)。由此可見,在明確了各專業(yè)對該課程的個性化要求的基礎(chǔ)上,更要明確共性要求。“工程材料學(xué)”課程要培養(yǎng)學(xué)生材料方面的科學(xué)概念,提升材料方面的科學(xué)素質(zhì),扎實的材料科學(xué)與技術(shù)知識基礎(chǔ)是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程、提高綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的必備條件,是進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)。因此,“工程材料學(xué)”課程采用“公共知識+方向知識”的模式比較合適,即把教學(xué)內(nèi)容劃分為每個專業(yè)均要求了解的材料領(lǐng)域知識和根據(jù)各個專業(yè)特色需要重點介紹的知識兩部分,既滿足了寬口徑、厚基礎(chǔ)的教學(xué)需要,又注重了后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)的要求,促進(jìn)了基礎(chǔ)理論和專業(yè)應(yīng)用的融合滲透,較好地滿足了材料、設(shè)計、制造、維護(hù)一體化發(fā)展的需要,增強了跨學(xué)科、跨專業(yè)認(rèn)識問題、思考問題和研討問題的能力。
三、多管齊下建設(shè)豐富的教學(xué)環(huán)境
作為一門學(xué)科基礎(chǔ)課程,“工程材料學(xué)”課程要根據(jù)學(xué)校人才培養(yǎng)創(chuàng)新目標(biāo)和相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、方案,結(jié)合卓越工程師教育培養(yǎng)的要求,注重與專業(yè)課程體系的融合,注重與工程實踐教育的結(jié)合,注重對學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)能力及綜合運用知識能力的培養(yǎng)。在充分調(diào)研與分析專業(yè)人才培養(yǎng)對課程教學(xué)要求的基礎(chǔ)上,要對課程的教學(xué)大綱和內(nèi)容進(jìn)行修訂,與相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)有效整合,拓展教學(xué)活動的空間,營造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍,加強與后續(xù)課程及實踐活動的聯(lián)系,解決學(xué)科基礎(chǔ)課的教學(xué)與專業(yè)人才培養(yǎng)需求的脫節(jié)或不銜接等問題。
“工程材料學(xué)”在第四學(xué)期開設(shè),是一門承前啟后的課程。在前期開設(shè)的課程中,“大學(xué)物理”和“航空航天概論”是兩門直接相關(guān)的課程。“大學(xué)物理”提供了學(xué)習(xí)“工程材料學(xué)”的科學(xué)基礎(chǔ),認(rèn)真分析“大學(xué)物理”知識點在“工程材料學(xué)”中的應(yīng)用,有助于學(xué)生更好地理解相關(guān)概念。“航空航天概論”以航空航天領(lǐng)域的發(fā)展為主線,介紹飛行器的組成及工作原理。如果在“工程材料學(xué)”課程講授之初讓學(xué)生重新回到機庫,從材料發(fā)展的角度再次審視航空航天的進(jìn)步,結(jié)合材料學(xué)的概念研究飛行器的組成及工作原理,會使得學(xué)生對該課程有比較全面的認(rèn)識。在相關(guān)專業(yè)的后續(xù)課程中,有好多課程與“工程材料學(xué)”密切相關(guān),如“飛行器總體設(shè)計”、“發(fā)動機原理”、“先進(jìn)制造技術(shù)”等,如果在“工程材料學(xué)”中對有關(guān)知識點作簡單介紹,可以使學(xué)生更好地綜合分析相關(guān)概念,加深理解。在主機類專業(yè)培養(yǎng)方案中,“工程訓(xùn)練”是集中式的工程能力培養(yǎng)環(huán)節(jié),其教學(xué)內(nèi)容與“工程材料學(xué)”密切相關(guān)。“工程訓(xùn)練”教學(xué)內(nèi)容以機械制造工藝和方法為主,包括熱處理、鑄造、鍛造、焊接、車削加工、銑削加工、刨削加工、磨削加工、鉗工、數(shù)控加工、特種加工、塑性成型等,每一種制造工藝和方法都與工程材料密切相關(guān)。在以前的教學(xué)工作中,材料是加工對象,對材料的性能等的介紹很簡單,學(xué)生的認(rèn)識較淺。如果在“工程訓(xùn)練”教學(xué)過程中,針對不同的加工工藝和方法對材料作較深入的介紹,從應(yīng)用的角度分析不同材料加工工藝和方法的適應(yīng)性,可以促進(jìn)學(xué)生把材料理論知識的學(xué)習(xí)和工程實際聯(lián)系起來。通過讓學(xué)生分析研究實際材料在加工過程中的表現(xiàn)來認(rèn)識材料的性能,通過感性認(rèn)識來體會材料變化的規(guī)律,把深奧的材料科學(xué)理論知識和生動形象的加工過程結(jié)合起來。這樣不僅強化了工程訓(xùn)練效果,還能讓學(xué)生把材料的知識學(xué)活,留下更深刻的影響,更好地發(fā)揮學(xué)生的潛力。
航空航天主機類專業(yè)的課程設(shè)計是重要的綜合學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計任務(wù)一般是完成一項涉及本專業(yè)一門或多門主要課程內(nèi)容的綜合性、應(yīng)用性的設(shè)計工作,通過一系列設(shè)計圖紙、技術(shù)方案等文件體現(xiàn)工作成果。很多主機類專業(yè)的課程設(shè)計涉及材料的選用、處理等方面的問題。按照教學(xué)計劃,“工程材料學(xué)”先行開設(shè)。因此,在相關(guān)課程設(shè)計中,有目的地提出材料問題,引導(dǎo)學(xué)生在更廣的范圍里選材,在更加深入的層面上分析材料性能,可以更好地調(diào)動學(xué)生自主探究材料科學(xué)的積極性,幫助學(xué)生把材料知識轉(zhuǎn)化為初步的工作能力,克服課程知識的碎片化傾向。
四、結(jié)語
航空航天是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的集大成者,該領(lǐng)域發(fā)展很大程度上取決于材料科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。材料學(xué)是航空航天工程技術(shù)人員知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分。“工程材料學(xué)”要按照現(xiàn)代大工程觀的要求組織教學(xué),才能實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),提高培養(yǎng)質(zhì)量。航空航天領(lǐng)域和材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展,極大地豐富了“工程材料學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容。要根據(jù)學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展需要選擇教學(xué)內(nèi)容,按照理論實踐結(jié)合、突出工程應(yīng)用的要求構(gòu)建知識體系。在教學(xué)工作中,應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)要求,深入研究材料學(xué)的基本要求和各專業(yè)的發(fā)展方向,形成“公共知識+方向知識”的“工程材料學(xué)”課程結(jié)構(gòu),提高教學(xué)效率。統(tǒng)籌考慮專業(yè)教學(xué)與其他課程的聯(lián)系,以及課程設(shè)計、工程訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié),以“工程材料學(xué)”課程為中心,注重課程的縱向推進(jìn)和知識的橫向聯(lián)系,不斷加深對材料學(xué)的理解和掌握,培養(yǎng)多角度研究分析、跨專業(yè)交流合作、多學(xué)科解決問題的能力。
參考文獻(xiàn):
[1]朱張校,姚可夫.工程材料[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011.
[2]周風(fēng)云.工程材料及應(yīng)用[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2002.
[3]王少剛,鄭勇,汪濤.工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)[M].國防科技出版社,2016.
[4]閆康平.工程材料[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2008.
[5]于永泗,齊民.機械工程材料[M].大連理工大學(xué)出版社,2010.
Discussion on Reform of "Engineering Materials" Course Teaching for Aeronautic Majors
WANG Tao,ZHOU Ke-yin
中圖分類號:G423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
Analysis of Flight Technical Professional Course Construction
Abstract Flight technology professional course construction is an important guarantee for high-quality flight talent to improve China's civil aviation industry. For student pilots training mode, the internal characteristics of the professional characteristics of the student pilots and flight career, reasonably optimize the construction of the professional courses and curriculum system; curriculum planning, curriculum-building measures, curriculum construction standards, effectively rationalize flight technology courses implementation of the construction process, and the establishment of a reasonable course construction assessment mechanism.
Key words flight technology; student pilots; course construction; curriculum assessment
0 引言
目前,在國內(nèi)、外,針對普通大學(xué)生進(jìn)行的課程建設(shè)研究較多,但是,就飛行技術(shù)這個特殊專業(yè)而言,可行、有效的,符合我院實際的課程建設(shè)研究比較少見,主要是因為,飛行技術(shù)專業(yè)所培養(yǎng)的大學(xué)生是為民航系統(tǒng)輸送高素質(zhì)的飛行員,①其特殊的身份就決定了這方面的研究資料較少。
研究飛行技術(shù)專業(yè)課程建設(shè)改革的原因在于,通過近幾年的飛行學(xué)員的教學(xué)工作可知,來自這兩種模式的飛行學(xué)員的基礎(chǔ)參差不齊,學(xué)習(xí)興趣②不是很濃。分析這些學(xué)員的專業(yè)特點,據(jù)統(tǒng)計,來自“2+2”模式的飛行學(xué)員的原學(xué)專業(yè)大多不相同,他們的飛行基礎(chǔ)知識相對短缺,由此,會造成學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣不濃,其根源在于缺少一個比較完善的課題體系建設(shè),因此,開展這方面的研討,使得任課教師具有一個完整的課程建設(shè)目標(biāo),從而有助于教學(xué)工作的順利開展。
盡管國內(nèi)外存在一般大學(xué)生的課程建設(shè)等方面的研究資料,但是,對行員的特殊大學(xué)生來說,已有的研究不能夠完全照搬到飛行技術(shù)專業(yè)的理論課程的教學(xué)之中,這就需要我們自己的飛行技術(shù)專業(yè)教師,根據(jù)自己學(xué)生的專業(yè)特點,研究適合行員教育的課程建設(shè),只有這樣,才能做到為我們的民航運輸業(yè)輸送高素質(zhì)的飛行人才。
1 飛行技術(shù)專業(yè)課程建設(shè)的必要性
飛行技術(shù)本科專業(yè)是一個綜合性、跨學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用型專業(yè),其主要任務(wù)是為航空運輸業(yè)培養(yǎng)航線運輸機職業(yè)飛行人才。飛行技術(shù)專業(yè)既為學(xué)歷教育,又要符合行業(yè)對飛行員的職業(yè)要求,同時由于民航是一個高新技術(shù)應(yīng)用日益廣泛的行業(yè),因此,對飛行員這種專業(yè)技術(shù)人才在知識結(jié)構(gòu)、技術(shù)應(yīng)用能力、綜合素質(zhì)、身心素質(zhì)等方面都具有較高的要求。為此,在飛行技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的過程中,必須處理好基礎(chǔ)理論教育、專業(yè)知識與技能教育和實踐訓(xùn)練之間的關(guān)系,不斷完善符合本科層次人才培養(yǎng)要求、滿足行業(yè)規(guī)范和與國際接軌的具有鮮明特色的師資隊伍、課程體系、實驗設(shè)施和人才培養(yǎng)模式。
課程建設(shè)是保證教育質(zhì)量最基礎(chǔ)的工作之一,也是教學(xué)建設(shè)中最基本的內(nèi)容之一。根據(jù)飛行技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求,構(gòu)建與培養(yǎng)高素質(zhì)飛行技術(shù)專業(yè)人才相適應(yīng)的富有特色、水平先進(jìn)、整體優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容和課程體系。目前飛行技術(shù)專業(yè)的課程設(shè)置特色不夠鮮明,課程體系需要進(jìn)一步梳理、規(guī)范,課程內(nèi)容與行業(yè)執(zhí)照考試內(nèi)容銜接不夠緊密,有必要進(jìn)一步優(yōu)化該專業(yè)的課程設(shè)置,建立合理的課程體系,為任課教師指出明確的教學(xué)目標(biāo)。
2 飛行技術(shù)專業(yè)課程建設(shè)的實施過程
2.1 課程建設(shè)規(guī)劃
飛行技術(shù)專業(yè)的課程體系分為:公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)知識課程、專業(yè)知識課程、專業(yè)實踐課程。以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目的,以飛行技術(shù)專業(yè)規(guī)范為指導(dǎo),根據(jù)學(xué)科領(lǐng)域、知識點以及教學(xué)內(nèi)容和方法,不斷優(yōu)化課程體系,梳理課程內(nèi)容的銜接,構(gòu)建涵蓋飛行技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)知識課程、專業(yè)知識課程的五個課程群。
(1)飛機基礎(chǔ)知識(理論)課程群:飛機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)、航空動力裝置、民航飛機電氣儀表及通信系統(tǒng)、飛行氣象學(xué)及其應(yīng)用。(2)飛行基礎(chǔ)知識課程群:航空醫(yī)學(xué)、航空運輸?shù)乩怼w行技術(shù)概論、基礎(chǔ)飛行模擬訓(xùn)練、飛行員職業(yè)素質(zhì)與能力概論、民航概論、民航運輸系統(tǒng)概論、航空公司的經(jīng)營與管理、航空公司機隊規(guī)劃。(3)航行基礎(chǔ)知識課程群:空中領(lǐng)航學(xué)(I)、空中領(lǐng)航學(xué)(II)、儀表飛行與航圖、空中交通管理基礎(chǔ)、現(xiàn)代導(dǎo)航技術(shù)。(4)飛行理論與管理課程群:飛行原理、飛行性能與飛行計劃、安全飛行原理與事故案例分析、飛行法規(guī)、飛行心理學(xué)與人為因素、駕駛艙資源管理、飛行運行與安全管理基礎(chǔ)、飛行資料與手冊(5)飛行英語課程群:飛行英語(I)、飛行英語(II)、飛行英語(Ⅲ)、飛行英語(Ⅳ)、英語無線電陸空通話、ICAO英語。
2.2 課程建設(shè)措施
重點建設(shè)幾門核心課程,建成校內(nèi)、行業(yè)內(nèi)有影響力、有特色的優(yōu)質(zhì)課程、精品課程。以提高培養(yǎng)質(zhì)量為重點,加強教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革,實現(xiàn)課程建設(shè)的整體優(yōu)化。同時,加強教材建設(shè),在參考國、內(nèi)外優(yōu)秀教材的同時,不斷加強高質(zhì)量自編教材的比例,爭取五年內(nèi)具有鮮明特色的、符合行業(yè)和國際化需求的高質(zhì)量的自編教材比例不低于60%。實踐教學(xué)資料齊全、科學(xué)、實用,實驗項目全部具有指導(dǎo)書。
課程建設(shè)涉及到教育思想、教育理念、教學(xué)過程等諸多方面內(nèi)容,課程建設(shè)的內(nèi)容主要包括:師資隊伍建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方法改革、教學(xué)手段改進(jìn)、實踐教學(xué)改革、教學(xué)文件與資料建設(shè)、教材選用與編寫等幾個方面。考慮到飛行技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)歷教育與職業(yè)教育相結(jié)合、培養(yǎng)模式多樣性等特點,課程群內(nèi)的課程之間以及不同課程群的課程之間必須相互關(guān)聯(lián)、緊密銜接,保障課程建設(shè)的科學(xué)性和系統(tǒng)性。
2.3 課程建設(shè)基本標(biāo)準(zhǔn)
每門課程以局方執(zhí)照考試大綱、執(zhí)照題庫、相關(guān)規(guī)章、飛行技術(shù)專業(yè)規(guī)范等為依據(jù),學(xué)習(xí)借鑒國內(nèi)外相關(guān)院校的經(jīng)驗。
2.4 特色課程的建設(shè)
重點圍繞核心課程加強雙語課程、模塊化課程建設(shè)。為適應(yīng)飛行技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)模式的不同,加強模塊化課程建設(shè)。為了適應(yīng)民航發(fā)展的要求和與國際接軌,切實提高學(xué)生的英語應(yīng)用能力,開展雙語教學(xué)課程。③
3 飛行技術(shù)專業(yè)課程建設(shè)的考核
課程考核是課程建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié),它所特有的評定、檢測、診斷、反饋和激勵功能,是其他環(huán)節(jié)難以替代的,可以檢驗課程建設(shè)的成功與否。課程考核工作的質(zhì)量是教學(xué)質(zhì)量的一個重要方面,并對教學(xué)質(zhì)量、教風(fēng)和學(xué)風(fēng)產(chǎn)生直接的重要影響。為使課程考核更加綜合化、制度化、科學(xué)化,需制定相應(yīng)的考核管理辦法。
另外,在教學(xué)過程中,教師要根據(jù)自己課程特點和教學(xué)風(fēng)格采用多種恰當(dāng)?shù)恼n程考核方式,針對飛行學(xué)員的自身特點,加強對飛行學(xué)員日常學(xué)習(xí)過程的考核,改變課程結(jié)束時“一考定成績”的做法,防止“考前突擊”的行為,促進(jìn)學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)。
注釋
通用航空廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、建筑等行業(yè),可對醫(yī)療衛(wèi)生、搶險救災(zāi)、氣象探測、疫情防控、海洋監(jiān)測、科學(xué)實驗、教育訓(xùn)練、文化體育等開展民用航空飛行作業(yè)。其適用面廣,前景好,是未來重要的新興行業(yè)。目前,通用航空專業(yè)人才需要緊缺,亟待加大通用航空人才儲備,因此,通用航空專業(yè)人才培養(yǎng)體系要為支撐通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展而構(gòu)建,并根據(jù)通用航空產(chǎn)業(yè)鏈崗位需求分析,形成相關(guān)的人才培養(yǎng)專業(yè)群,以期培養(yǎng)更具專業(yè)性,針對性,更適宜工作崗位特色與符合要求的人才,提升我國通用航空產(chǎn)業(yè)人才素質(zhì)與能力,為行業(yè)進(jìn)步與發(fā)展貢獻(xiàn)力量。通用航空專業(yè)群各專業(yè)課程體系的構(gòu)建應(yīng)當(dāng)根據(jù)通用航空各崗位所需的知識、技術(shù)、技能以及職業(yè)素養(yǎng),將相關(guān)專業(yè)平臺課程進(jìn)行融會貫通,使課程體系直接面向技術(shù)領(lǐng)域相同或相近的就業(yè)崗位群,這樣不僅可以充分發(fā)揮專業(yè)師資優(yōu)勢,充分挖掘?qū)嵱?xùn)基地的使用效能,有效提高實訓(xùn)設(shè)備使用效率,而且有利于復(fù)合型技術(shù)技能人才的培養(yǎng),進(jìn)而提升技術(shù)技能人才從事通用航空專業(yè)的適崗能力[1]。
1 通用航空專業(yè)群基本狀況
近幾年來,世界各國通用航空產(chǎn)業(yè)得到長足的發(fā)展,從事通用航空業(yè)務(wù)的企業(yè)數(shù)量不斷增加。2015 年時,中國通用航空器在冊數(shù)量只有不到美國的0.015%,頒證通用航空機場為美國的0.01%,通航專業(yè)飛行員約為美國的0.005%。但到2018 年底,我國在冊通用航空器總數(shù)相比2011 年增長了222%。同時我國出臺了促進(jìn)國內(nèi)通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見,明確提出“到2020 年,通用航空器達(dá)到5000 架以上,年飛行量200 萬小時以上,通航機場達(dá)到500 座”的發(fā)展目標(biāo),為國內(nèi)通用航空產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和市場拓展提供了強大的政策“助推劑”。鑒于發(fā)展通用航空產(chǎn)業(yè)的良好態(tài)勢,相關(guān)人才培養(yǎng)在各職業(yè)院校中陸續(xù)展開,但隨著產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,企業(yè)的多樣性增加,相較之下,職業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)就明顯滯后。[2]按照最新教育部公布的高職高專專業(yè)目錄顯示,通用航空專業(yè)僅有無人機應(yīng)用技術(shù)、通用航空器維修、通用航空航務(wù)技術(shù)三個專業(yè),其他皆為民航專業(yè),而且學(xué)界和院校更是缺乏對于通用航空專業(yè)技術(shù)技能人才培養(yǎng)以及專業(yè)群課程體系更為全面、系統(tǒng)的研究。
2 通用航空專業(yè)群“產(chǎn)教融合”課程體系構(gòu)建思路
通用航空專業(yè)群以通用航空航務(wù)技術(shù)專業(yè)為核心,通用航空器維修專業(yè)和無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)為支撐,同時融入無人機飛手、通用航空器飛行員等專業(yè)。通用航空專業(yè)群“產(chǎn)教融合”課程構(gòu)建時須適應(yīng)與職業(yè)院校深度合作企業(yè)相關(guān)崗位的共性要求,著力培養(yǎng)學(xué)生扎實的專業(yè)知識、寬泛的專業(yè)技術(shù)、高超的專業(yè)技能、優(yōu)秀的職業(yè)素養(yǎng)以及可持續(xù)發(fā)展能力,緊緊圍繞專業(yè)群面向的通用航空管制員、放行工程師、機械員、航務(wù)專員等核心技能崗位,有針對性地根據(jù)核心崗位要求設(shè)計核心專業(yè)課程,并不斷提高學(xué)生適應(yīng)專業(yè)群各崗位的職業(yè)能力和職業(yè)要求[3]。在專業(yè)群課程體系構(gòu)建過程中,首先要明晰通用航空航務(wù)技術(shù)、通用航空器維修技術(shù)和無人機應(yīng)用技術(shù)三個主干專業(yè)的定位關(guān)系,把握作為核心專業(yè)的通用航空航務(wù)技術(shù)與其他二個支撐專業(yè)在課程體系構(gòu)建上的內(nèi)在邏輯,依據(jù)行業(yè)內(nèi)大中型骨干企業(yè)和校企深度合作單位相同或相近崗位所需知識基礎(chǔ)和特定技能設(shè)置課程內(nèi)容。同時根據(jù)不同崗位工作任務(wù)的特點,有針對性地設(shè)定同一課程在專業(yè)群不同專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo),設(shè)計通用航空專業(yè)“群平臺課程”“群核心課程”和“各專業(yè)拓展課程”,并采用模塊化教學(xué)方式,形成具有行業(yè)企業(yè)特色、產(chǎn)教融合特點的專業(yè)群課程體系[4]。
3 通用航空專業(yè)群“產(chǎn)教融合”課程體系構(gòu)建基本框架
通用航空專業(yè)群“產(chǎn)教融合”課程體系以通用航空概論、航空法規(guī)、飛行原理、氣象學(xué)、航空運營管理等課程為基礎(chǔ),融入目前通用航空企業(yè)運行所需的基本技能和通用方法。建立以通用航空器結(jié)構(gòu)、動力系統(tǒng)原理、電子技術(shù)、民航信息管理、通訊和應(yīng)急救援等課程為專業(yè)群核心課程,強化專業(yè)核心技能與知識點。[5]同時面向?qū)W生未來職業(yè)競爭和專業(yè)成長潛力,開設(shè)遙感測繪、飛行組織保障、低空空域監(jiān)視、通訊導(dǎo)航等拓展課程。專業(yè)群課程實施平臺課程底層共享,核心課程中層分立,拓展課程高層互選,按照學(xué)科體系邏輯的先后順序確定開設(shè)時間,將技術(shù)類專業(yè)、管理類專業(yè)和服務(wù)類專業(yè)的課程按照基礎(chǔ)共享、核心分開、拓展交叉的原則確定三大課程模塊,形成通用航空多專業(yè)、多專業(yè)方向間彼此聯(lián)系、相互滲透、共享開放,又有所區(qū)別的一體化課程體系。
4 通用航空專業(yè)群“產(chǎn)教融合”課程內(nèi)容
通用航空專業(yè)群課程設(shè)置要避免專業(yè)定位不明確、課程設(shè)置不合理、技能崗位職業(yè)特色缺乏的缺點,也要補足實踐教學(xué)學(xué)時少、實訓(xùn)內(nèi)容單一,創(chuàng)新能力不足的短板。按照通用航空航務(wù)技術(shù)、通用航空器維修專業(yè)和無人機應(yīng)用技術(shù)三個專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo),其崗位必備的知識和能力為:掌握航空運輸?shù)幕疽?guī)章、航空氣象、航空器結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)等基本知識,具備通用航空航務(wù)運行管理、通用航空器維護(hù)維修及操控能力,能收集處理相關(guān)情報、制定飛行計劃、保管航材和設(shè)備等。圍繞以上人才培養(yǎng)目標(biāo)確定專業(yè)群課程,見表1 。
5 構(gòu)建工作任務(wù)驅(qū)動的通用航空專業(yè)群課程體系
工作崗位對員工知識、技能和態(tài)度的整體要求,是職業(yè)院校制訂專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的指導(dǎo)原則。在進(jìn)行通用航空專業(yè)群“產(chǎn)教融合”課程設(shè)計時,擬定總學(xué)時40%的課程作為實踐性課程,在教學(xué)計劃中安排學(xué)生在企業(yè)適崗學(xué)習(xí),在組織課程內(nèi)容時,以工作任務(wù)為核心,結(jié)合企業(yè)工作要求,開展項目任務(wù)實踐,突出項目任務(wù)與所需知識、技能和態(tài)度之間的關(guān)聯(lián)性,促進(jìn)學(xué)生理論知識的運用和實踐能力的提高,并在學(xué)習(xí)鍛煉中突顯新知識、新技術(shù)以及新工藝的要求,從而使課程教學(xué)內(nèi)容和職業(yè)崗位需求之間保持相應(yīng)性,達(dá)到職業(yè)能力的持續(xù)性提升。此外,采用工學(xué)結(jié)合方式對創(chuàng)新通用航空專業(yè)人才進(jìn)行培養(yǎng),重新定位企業(yè)內(nèi)特定或特殊工作崗位,加強校企對接,更加深入的對接學(xué)校教學(xué)實訓(xùn)和企業(yè)崗位實踐,構(gòu)建以企業(yè)真實工作環(huán)境為場景,以真實工作任務(wù)為載體的課程體系框架,同時建立校企共同育人的課程標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)校企特色教材,采用項目教學(xué)、模塊教學(xué)等方式,進(jìn)一步提升人才培養(yǎng)質(zhì)量,才能更好地滿足社會所需的“職業(yè)素養(yǎng)好、技術(shù)技能高、綜合能力強”復(fù)合型人才[6]。
參考文獻(xiàn)
[1]田靜,石偉平.走向共生:高職專業(yè)群課程體系的問題反思與重構(gòu)路徑[J].職業(yè)技術(shù)教育,2020,41(20):45-49.
[2]嚴(yán)志華,朱貴欽,陸金嫻.江蘇省通用航空產(chǎn)業(yè)鏈崗位分析及人才需求研究[J].中國管理信息化,2020,23(6):170-172.
[3]扈慧強.浙江省通用航空產(chǎn)業(yè)人才需求分析及培養(yǎng)對策探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(6):277.
中圖分類號:G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)15-0225-02
3D打印技術(shù)的產(chǎn)生與應(yīng)用有利于促進(jìn)相關(guān)專業(yè)與行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,高等院校的工業(yè)設(shè)計專業(yè)意在培養(yǎng)具有高素質(zhì)、高專業(yè)技能的工業(yè)設(shè)計人才,而3D打印技術(shù)在教學(xué)中的引入對人才的培養(yǎng)有著極大的推動作用,高校在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)對該技術(shù)的應(yīng)用予以重視,努力提高教學(xué)水平,使學(xué)生的能力與素質(zhì)能夠得到有效的提升,為我國工業(yè)設(shè)計行業(yè)提供不竭的人才支持。
一、3D打印在高等院校教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
3D打印的優(yōu)勢在于快速成型以及增材制造,3D打印設(shè)備能夠以三維數(shù)據(jù)圖為依據(jù)將圖紙上的設(shè)計制作成為實物,立體地展示出來。高校是工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)的重要場所,為了提高教學(xué)效率,使人才的能力與素質(zhì)能夠滿足市場的需求,很多高校都開始引進(jìn)3D打印設(shè)備,并將其應(yīng)用到實際的教學(xué)活動中。
我國的3D打印技術(shù)尚處于初級階段,技術(shù)、設(shè)備的研究仍不成熟,3D打印在高校教學(xué)中的引入,一方面是為了促進(jìn)教學(xué)工作的展開,另一方面也是為了加快3D打印技術(shù)的研究。華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等高校都有專門進(jìn)行3D打印技術(shù)研究的機構(gòu),且其水平較高。很多高校還與企業(yè)合作,將自己的研發(fā)成果供與企業(yè)生產(chǎn)。機械制造、航空航天、產(chǎn)品研發(fā)等領(lǐng)域都可應(yīng)用到該技術(shù),因此,相關(guān)的工業(yè)設(shè)計專業(yè)應(yīng)當(dāng)在教學(xué)中引入3D打印設(shè)備,以開拓學(xué)生的視野,提高學(xué)生的實踐能力,增強學(xué)生就業(yè)競爭力。但是在教學(xué)應(yīng)用的過程中也暴露出了一定的問題,首先,3D打印具有一定的局限性,例如其模型規(guī)模最大僅能達(dá)到1.8米,如果在課堂上需要生產(chǎn)設(shè)計一些大型的交通工具模型,僅憑3D打印技術(shù)是無法完成的;其次,由于我國在相關(guān)方面的研究仍然處于初級階段,因此技術(shù)成本、設(shè)備成本均相對較高,高校的經(jīng)濟(jì)收入有限,這種情況使高校難以大范圍地將3D打印技術(shù)與設(shè)備投入到教學(xué)實踐中;再次,3D打印可應(yīng)用的領(lǐng)域較多,由于不同領(lǐng)域的需求不同,因此3D打印設(shè)備也存在類型、型號等方面的差異,而高校一般引進(jìn)的技術(shù)設(shè)備都較為單一,這種情況對教學(xué)效果有一定的影響。
二、3D打印應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)的意義
1.提高學(xué)生的基礎(chǔ)理論素質(zhì)。工業(yè)設(shè)計專業(yè)具有較強的綜合性,其涵蓋的范圍廣,技術(shù)難度大,學(xué)科交叉明顯,而3D打印技術(shù)兼具材料科學(xué)、控制技術(shù)、機械技術(shù)、光學(xué)工程、計算機技術(shù)等內(nèi)容于一體,在教學(xué)中應(yīng)用這一技術(shù)能夠加深學(xué)生對專業(yè)知識的感知與了解,學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)能夠拓展學(xué)生視野,擴(kuò)充學(xué)生的知識結(jié)構(gòu),提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。社會的發(fā)展離不開人才的支持,具有實踐能力固然重要,但是學(xué)生同樣應(yīng)當(dāng)具備與自身能力相匹配的理論素質(zhì)。學(xué)生只有同時具備軟件操作能力以及設(shè)計知識才能夠熟練地對設(shè)備進(jìn)行操作,因此將3D打印技術(shù)的相關(guān)知識納入到工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)科體系建設(shè)中是十分必要且重要的,對這一技術(shù)的學(xué)習(xí)能夠提升學(xué)生的理論素質(zhì),提高學(xué)生的綜合能力。增加學(xué)生的知識儲備是3D打印技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的基本出發(fā)點。
2.提高學(xué)生的實踐操作能力。在傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)中,理論講述是重點,關(guān)于模型設(shè)計的內(nèi)容大多通過單純的講解或者二維圖像展現(xiàn)給學(xué)生,在實踐操作課程中,教師僅能夠指導(dǎo)學(xué)生制作簡單的模型,而對于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型,學(xué)生僅能通過自己的想象進(jìn)行理解,這種教學(xué)方法禁錮了學(xué)生的思維,不利于學(xué)生創(chuàng)造思維與設(shè)計能力的提升。而3D打印技術(shù)可根據(jù)圖紙以及相關(guān)數(shù)據(jù)將實物模型展示出來,保證一次成型,不會受到模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題的影響。在教學(xué)過程中學(xué)生可以充分發(fā)揮想象,設(shè)計產(chǎn)品,并利用3D打印機將自己的想法變?yōu)楝F(xiàn)實,這種教學(xué)方式能夠拓展學(xué)生的思維,提高學(xué)生的創(chuàng)造力與想象力。學(xué)生在專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中能夠親身實踐,自主設(shè)計產(chǎn)品方案,在利用3D打印技術(shù)進(jìn)行試驗的過程中,學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案中的不足并有針對性地對方案進(jìn)行改進(jìn),直到設(shè)計完全符合要求與標(biāo)準(zhǔn),這種反復(fù)修改的過程能夠提高學(xué)生在實踐設(shè)計中的科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性。
3.推動產(chǎn)學(xué)研模式的發(fā)展。工業(yè)設(shè)計專業(yè)的教學(xué)安排應(yīng)當(dāng)以當(dāng)前市場的需求為依據(jù),高校應(yīng)當(dāng)關(guān)注相關(guān)行業(yè)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動向,很多高校都開始逐漸意識到校企合作的重要性,并與周圍的企業(yè)展開了密切的合作,即努力建立產(chǎn)學(xué)研模式,促進(jìn)人才、高校、企業(yè)的全面發(fā)展。3D打印技術(shù)的應(yīng)用為產(chǎn)學(xué)研一體化教學(xué)模式的展開提供的有利的條件,這一技術(shù)在未來工業(yè)制造發(fā)展中起著重要的引領(lǐng)作用,無論是企業(yè)還是高校都應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到這一發(fā)展趨勢,但是當(dāng)前3D打印設(shè)備的成本較高,企業(yè)若想將其用于生產(chǎn),資金投入將達(dá)到幾十萬,甚至是幾百萬,這對企業(yè)來說是不利的,而當(dāng)前很多高校不僅有豐富的人才資源,同時還具有先進(jìn)的3D打印設(shè)備,二者的結(jié)合將促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研模式的深入完善。學(xué)生可以利用3D打印機將自己的設(shè)計想法展示出來,企業(yè)擇取最優(yōu)方案投入生產(chǎn)實踐。總的來說,3D打印技術(shù)在高校的應(yīng)用能夠促進(jìn)高校、人才與企業(yè)的共同發(fā)展,提高產(chǎn)學(xué)研的水平。
三、推動3D打印廣泛用于工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)的途徑
1.將手工制作與3D打印結(jié)合起來。3D打印雖然具有成型迅速等優(yōu)勢,但是在實際的教學(xué)過程中,課堂所需的實物模型有大有小,而學(xué)校引進(jìn)的打印設(shè)備較為單一,僅能滿足對某一個尺寸或某幾個尺寸的需求,過大的模型是無法通過3D打印展示出來的,因此在課堂教學(xué)中還應(yīng)當(dāng)對手工制作模型予以足夠的重視,在手工制作中,學(xué)生能夠切實體會模型制作的問題與不足,而3D模型則能夠?qū)?fù)雜結(jié)構(gòu)予以展示,兩種模型制作方法的綜合運用能夠使學(xué)生的動手能力與思維能力得到全面的提升。
2.應(yīng)用于教具開發(fā)。3D打印技術(shù)十分適合應(yīng)用在自主研發(fā)和小規(guī)模生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在高職院校工業(yè)設(shè)計教學(xué)中,很多課程在授課過程中都需要使用實物教具,以加深學(xué)生對知識的理解。但是,大多數(shù)教具都需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容加以定制,很難在市場中采購到。例如,《設(shè)計概論》課程中需要設(shè)計史上著名的設(shè)計作品的實物教具;《機械制圖》課程中需要通過實物模型向?qū)W生講解形體的三視圖;《產(chǎn)品設(shè)計》課程中需要把學(xué)生設(shè)計作品轉(zhuǎn)化成實體模型;《計算機輔助設(shè)計》課程中需要通過教具模型讓學(xué)生理解三維建模軟件的形面構(gòu)建。這些教具都可以通過3D打印技術(shù)實現(xiàn)自主設(shè)計和小規(guī)模生產(chǎn),這樣教具與學(xué)生所學(xué)知識就可以實現(xiàn)無縫對接。同時,教具還可以根據(jù)授課內(nèi)容的更新,實現(xiàn)自主設(shè)計和更新。通過3D打印技術(shù)將書上或紙上的知識或圖片立體地展示給學(xué)生,學(xué)生對知識點的理解會更加直觀,教學(xué)效果也會得到極大提升。
3.加深校企合作的深度與廣度。3D打印設(shè)備成本與打印材料的成本均較高,因此即使學(xué)校購買了相關(guān)設(shè)備,受到打印材料的限制,也無法將其廣泛投入到教學(xué)實踐中。而在企業(yè)的生產(chǎn)實踐中如果在設(shè)備引進(jìn)中投入大量資金,將造成自身競爭優(yōu)勢的損失,因此高校與企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大合作的深度與廣度,實現(xiàn)優(yōu)勢互補,高校為企業(yè)提供人才與設(shè)備支持,企業(yè)則為高校提供資金補助,并為學(xué)生的實踐提供空間與平臺,企業(yè)與高校共同開發(fā)相關(guān)項目,提高3D打印技術(shù)研發(fā)的效率。
4.建設(shè)區(qū)域性的3D打印服務(wù)平臺。為使企業(yè)與高校都能夠加深對3D打印技術(shù)的理解,促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研模式的深入應(yīng)用,政府應(yīng)當(dāng)參與到區(qū)域性的3D打印服務(wù)平臺的建設(shè)中,積極引導(dǎo)高校與企業(yè)參與到相關(guān)研究中,政府應(yīng)當(dāng)對高校予以適當(dāng)?shù)难a貼,鼓勵高校引進(jìn)不同類型的設(shè)備,建設(shè)區(qū)域化的服務(wù)體系,對3D打印研發(fā)進(jìn)行專業(yè)化的運營,實現(xiàn)區(qū)域資源的共享,讓更多的高校與企業(yè)有機會接觸到3D打印技術(shù)。
四、結(jié)語
3D打印技術(shù)對未來機械制造業(yè)的發(fā)展有著重要的意義,高校在教育改革與建設(shè)中應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到這一發(fā)展趨勢,在安排工業(yè)設(shè)計專業(yè)的課程時應(yīng)當(dāng)將3D打印相關(guān)的內(nèi)容納入其中,從而提高學(xué)生的理論素質(zhì)與實踐能力,促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研模式的進(jìn)一步發(fā)展,高校應(yīng)當(dāng)與企業(yè)展開深入合作,促進(jìn)工業(yè)制造業(yè)、高校與人才的共同發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]畢延剛.3D打印對高等院校工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)的影響[A].中國機械工程學(xué)會工業(yè)設(shè)計分會、遼寧省機械工程學(xué)會.2013國際工業(yè)設(shè)計研討會暨第十八屆全國工業(yè)設(shè)計學(xué)術(shù)年會.論文集[C].中國機械工程學(xué)會工業(yè)設(shè)計分會、遼寧省機械工程學(xué)會:2013:4.
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)16-0205-02
材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。復(fù)合材料對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,有著十分重要的作用。復(fù)合材料注重各組分材料之間相互取長補短、協(xié)同作用,具有組元選擇可設(shè)計性和結(jié)構(gòu)可設(shè)計性[1]。《復(fù)合材料》是貴州大學(xué)針對礦物資源工程本科專業(yè)所設(shè)置的一門專業(yè)選修課程,意在擴(kuò)展學(xué)生的專業(yè)知識。本文在近年來對該課程教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段以及課程考評方式等方面提出自己的一些設(shè)想,以供相關(guān)同仁參考。
一、課程背景及基本概況
調(diào)查發(fā)現(xiàn),國內(nèi)高校針對相關(guān)專業(yè)設(shè)置的與復(fù)合材料相關(guān)的課程除了《復(fù)合材料》之外,還有《復(fù)合材料學(xué)》、《復(fù)合材料學(xué)基礎(chǔ)》、《復(fù)合材料概論》等,單從課程名稱上看,前兩者屬于系統(tǒng)講授的必修類大課,后者屬于概論類課程。本校礦物資源工程專業(yè)所設(shè)置的《復(fù)合材料》僅32學(xué)時,具體講授中按照概論的思路開展,務(wù)求做到對相關(guān)基本概念和知識點都能夠講到。
當(dāng)前我校的專業(yè)選修課還沒有像其他公共選修課那樣按照個人興趣真正地自主選擇,而是根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案要求,在限定的學(xué)分?jǐn)?shù)及課程范圍內(nèi)以專業(yè)、班級為單位,按照指導(dǎo)性原則有針對性地集體選擇。這樣就會出現(xiàn)部分學(xué)生對所“強制”選修的課程不感興趣、缺乏學(xué)習(xí)主動性等現(xiàn)象。另外,我校礦物資源工程專業(yè)原本非材料類專業(yè),近年來雖然對課程設(shè)置體系有所調(diào)整,但在學(xué)分?jǐn)?shù)限定下,對于材料學(xué)科的課程無法系統(tǒng)化,所設(shè)置的課程無法全面覆蓋學(xué)生在學(xué)習(xí)《復(fù)合材料》時所要求先修的材料科學(xué)與基礎(chǔ)、材料合成與制備、高分子材料、材料物理、材料化學(xué)、金屬材料、無機非金屬材料、材料界面等材料學(xué)科主要基礎(chǔ)課程[2],這就給《復(fù)合材料》課程的授課帶來了一定困難,經(jīng)常會遇到學(xué)生對于相關(guān)基礎(chǔ)知識空缺的現(xiàn)象。當(dāng)前筆者課題組正在進(jìn)行礦物資源工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)研究,如何開展好專業(yè)選修課程的教學(xué)工作并達(dá)到預(yù)期目標(biāo)也是需要亟待解決的問題,值得我們認(rèn)真研究和思考。
二、對本課程的教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計規(guī)劃
《復(fù)合材料》課程涵蓋的知識體系寬廣、內(nèi)容豐富,是一門實用性非常強的課程[3]。作為一門選修課,要在培養(yǎng)方案中所限定的32學(xué)時內(nèi)系統(tǒng)地完成全部課程內(nèi)容教學(xué)任務(wù)幾乎不可能,因此必須對教學(xué)內(nèi)容根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求進(jìn)行合理調(diào)整。本課程主要內(nèi)容包括復(fù)合材料的定義及發(fā)展歷史、分類及基本性能、基體和增強體的結(jié)構(gòu)與種類、復(fù)合材料界面、復(fù)合材料的制備及應(yīng)用等。結(jié)合近年的教學(xué)實踐,擬按照下述思路著手教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整和設(shè)計。
1.按照專業(yè)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)確定教學(xué)重點。在教學(xué)之初,首先制定課程教學(xué)大綱,明確教學(xué)目標(biāo)及要求,確定教學(xué)內(nèi)容及重點。確定教學(xué)重點是實現(xiàn)有效教學(xué)的前提,只有在明確了教學(xué)目標(biāo)的前提下才能在教學(xué)過程中抓住重點、突破難點。針對礦物資源工程專業(yè)偏向礦物材料的特點,在課程內(nèi)容中對于金屬基復(fù)合材料部分作簡要概述,而對于聚合物基復(fù)合材料,由于其增強材料大多為礦物顆粒、纖維以及晶須,應(yīng)該和陶瓷基復(fù)合材料等進(jìn)行重點、詳細(xì)介紹。
2.結(jié)合專業(yè)目標(biāo)要求合理設(shè)計課程講授體系。雖然在各類教材中,復(fù)合材料的各章節(jié)看似獨立,但實際上章節(jié)內(nèi)容之間聯(lián)系非常緊密,在教學(xué)中要特別注重各章節(jié)之間的銜接以及知識點之間的內(nèi)在邏輯和關(guān)聯(lián),讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中從整體上把握課程學(xué)習(xí)方向,最終能形成一個完整的知識體系。比如課程概述部分關(guān)于復(fù)合材料組成的基體和增強體,在后續(xù)各類型復(fù)合材料的教學(xué)中都有所涉及,并且都可以按照基體材料、增強材料、界面性能、加工制備、復(fù)合材料性能的邏輯次序來展開,前四個方面都會對復(fù)合材料最終的性能及用途有所說明。所以,在整個教學(xué)過程中,都要嚴(yán)格把握材料組分、結(jié)構(gòu)與性能以及性能決定應(yīng)用等關(guān)系,把每章節(jié)的內(nèi)容和整門課程的內(nèi)容聯(lián)接為一個知識整體。
3.教學(xué)中注重理論聯(lián)系實際。隨著復(fù)合材料在日常生活和社會生產(chǎn)實際中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷發(fā)展擴(kuò)大,使得平時我們在衣、食、住、行各方面能夠看得到、摸得著的東西都能夠和復(fù)合材料搭上關(guān)系,甚至還是親密關(guān)系,比如我們所穿的衣服布料、吃飯用的碗碟和水杯、各類建筑材料等,都可分別歸類為課程中相應(yīng)的聚合物基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等大類。在課程講授中時常穿插這些生活中的實例有助于加深學(xué)生對課程內(nèi)容的記憶和提高學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生對此也非常喜歡。
4.及時更新與課程相關(guān)的知識和內(nèi)容。復(fù)合材料自從研究發(fā)現(xiàn)以來,一直處于迅速發(fā)展的態(tài)勢,每時每刻都會誕生新的復(fù)合材料,涌現(xiàn)出新的研究成果。因此在教學(xué)內(nèi)容中也要不斷地推陳出新,將之前的陳舊內(nèi)容進(jìn)行更新?lián)Q代,時常添加一些在復(fù)合材料領(lǐng)域發(fā)表的最新研究成果,尤其是把新型復(fù)合材料在航空航天、新能源、醫(yī)療、環(huán)境等尖端領(lǐng)域中的應(yīng)用實例貫穿到課堂教學(xué)中。
5.筆者目前正攻讀材料學(xué)礦物材料方向的博士學(xué)位,在課程內(nèi)容講解中,可以結(jié)合攻讀博士期間的研究內(nèi)容、方法以及所查閱的大量文獻(xiàn)資料等對課堂知識點進(jìn)行補充完善。
三、教學(xué)方法及教學(xué)手段的豐富和創(chuàng)新
現(xiàn)在的教學(xué)大多都采用多媒體方式教學(xué),但是多媒體教學(xué)過程也不僅僅就是做個PPT給學(xué)生演示講解一下就完事了,在教學(xué)中要不斷豐富和創(chuàng)新自身的教學(xué)方法和教學(xué)手段。
1.精心制作多媒體課件。當(dāng)今高校課堂,PPT課件已經(jīng)是最基本的要求了。即便如此,我們對這個最基本的PPT也要認(rèn)真對待。我們要做到課件美觀精練、圖文并茂,盡量避免大段文字堆積和由于粗心大意而產(chǎn)生的錯別字等小問題,還要避免為圖省事而隨意在網(wǎng)上下載別人現(xiàn)成的課件,即使是教材隨帶的課件,也得按照自己設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容和思路精心調(diào)整和修改,還要將好的視頻和音頻等素材融入到演示課件中。在計算機多媒體技術(shù)快速發(fā)展的今天,還要將已經(jīng)很成熟的計算機輔助教學(xué)(CAI)系統(tǒng)引入到自己的教學(xué)過程中,增大教學(xué)信息,給學(xué)生創(chuàng)造一個有經(jīng)歷感的學(xué)習(xí)環(huán)境。
2.調(diào)整和創(chuàng)新教學(xué)方式。首先,在教學(xué)過程中開展教師指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),讓學(xué)生真正成為教學(xué)環(huán)節(jié)的主題。總體而言,該課程多為陳述性內(nèi)容,以往的“灌注式”教學(xué)模式使得課堂氣氛沉悶,學(xué)生也覺得枯燥乏味[4]。因此課堂教學(xué)中無需做到面面俱到,針對設(shè)計的重點內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解,對于容易理解的內(nèi)容讓學(xué)生在教師指導(dǎo)下自學(xué),進(jìn)行學(xué)生匯報或提問式檢查等。其次,采用討論式教學(xué),加強課堂互動,鼓勵學(xué)生提問,引導(dǎo)學(xué)生思考,讓學(xué)生主動參與到教學(xué)中去。最后,每一章教學(xué)中期給學(xué)生布置題目,讓學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)資料,在課堂上進(jìn)行分組報告,也鼓勵學(xué)生針對自己感興趣的主題或內(nèi)容進(jìn)行報告,報告后其他同學(xué)進(jìn)行提問、點評和討論,此舉可以鍛煉學(xué)生利用各種媒介進(jìn)行文獻(xiàn)查閱和語言報告表達(dá)能力,使學(xué)生了解復(fù)合材料的最新發(fā)展動態(tài),接觸學(xué)科前沿領(lǐng)域,并提升自身綜合能力。同時也要借鑒國內(nèi)外其他高校在相同課程教學(xué)中好的思路和方法。
四、采取多元化的課程考評機制
課程考核是教學(xué)質(zhì)量管理體系中的一個重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的純知識記憶考試方式在很大程度上約束了學(xué)生的思維,也會對學(xué)生造成一定的壓力,最終的結(jié)果就是造成學(xué)生整天為了通過考試而學(xué)習(xí),缺乏學(xué)習(xí)的積極性和主動性[3]。教學(xué)中,我們要意識到考試從來都只是衡量和評價學(xué)生對所學(xué)課程知識掌握情況以及使用所學(xué)知識理解問題、分析問題和回答解決問題能力的一種手段,并非教學(xué)的最終目的。鑒于此,本課程開始之初就倡導(dǎo)學(xué)生輕松學(xué)習(xí),最終采取多種形式相結(jié)合的考查方式,主要包括開卷筆試、課堂報告、課程論文等,同時在很大程度上還兼顧考查學(xué)生平時的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力等綜合素質(zhì)。這種多元化的考評機制既達(dá)到了學(xué)生對課程知識的掌握情況,也注重對整個學(xué)習(xí)過程、創(chuàng)新思維以及綜合素質(zhì)的考查,符合學(xué)生在學(xué)習(xí)上的心理要求,也達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果,學(xué)生對此也表示滿意和贊同。
五、結(jié)語
教學(xué)過程是一個日積月累、不斷完善和熟練的過程。課程教學(xué)改革并非只是口頭上的說詞,還是一項長期的系統(tǒng)工程,需要在長期的教學(xué)過程中不斷探索和總結(jié)。我們要改變選修課曾不被很多老師和同學(xué)所重視的不良現(xiàn)象。通過不斷的學(xué)習(xí)和總結(jié),提高自身的教學(xué)水平,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)積極性和主動性,最終達(dá)到提高學(xué)生綜合能力、培養(yǎng)社會所需的綜合素質(zhì)人才的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn):
[1]尹洪峰,魏劍.復(fù)合材料[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2010:2.
中圖分類號:G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
文章編號:1671-489X(2013)27-0077-02
課程群建設(shè)與課程體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化,對提高高校本科教育教學(xué)水平具有重要意義。隨著近年來的發(fā)展,高等本科教育課程體系與課程群的建設(shè)中取得大量成果。有學(xué)者針對“課程群”教學(xué)管理體系的建設(shè)與實踐進(jìn)行了研究[1]。有學(xué)者以機械設(shè)計制造及自動化特色專業(yè)為對象,對其課程群建設(shè)進(jìn)行了探索與實踐[2]。有學(xué)者提出一個課程體系優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式,從外部環(huán)境與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相互作用上區(qū)分了課程體系改革及優(yōu)化必須考慮的因素,優(yōu)化劃分為5個基本環(huán)節(jié)[3]。有學(xué)者以軟件工程專業(yè)為對象,展開課程體系與課程群建設(shè)的研究[4]。有學(xué)者針對課程集群嵌入產(chǎn)學(xué)研合作教育模式進(jìn)行了研究與實踐[5]。
綜合文獻(xiàn)分析,目前針對課程群建設(shè)的研究基本都是以某一專業(yè)或者獨立學(xué)科為對象,而針對以特色基礎(chǔ)課程為對象,建立課程群關(guān)聯(lián)模型的研究尚不多見。本文將針對這一問題展開研究。
1 特色高等院校本科教育教學(xué)
特色高等院校以建設(shè)有自身特色的專業(yè)為重點,來培養(yǎng)學(xué)生具備某一特色領(lǐng)域的技術(shù)專長。比如交通類的包括航空航天類高等院校、鐵道類院校以及船舶類院校,還有其他的農(nóng)業(yè)類、林業(yè)類、礦業(yè)以及海洋類等多個類別的特色高等院校。為滿足多種不同行業(yè)需求,特色高等院校在各國高等教育中都占有較重的比例,而其他綜合類大學(xué),也都具備在某一方面的特色,因此,特色高等教育教學(xué)在高等教育中占有重要地位。
以上海海洋大學(xué)為例,上海海洋大學(xué)以海洋水產(chǎn)生命、海洋漁業(yè)、海洋工程以及食品等為發(fā)展重點,突出以海洋為特色,學(xué)校辦學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生面向海洋行業(yè)的人才發(fā)展需要。本文以海洋類特色高等教育教學(xué)為入手點,展開對課程群體系與模型建設(shè)的研究。
2 基于特色基礎(chǔ)課程的課程群分析
以特色基礎(chǔ)課程為對象,在建立課程群關(guān)聯(lián)模型之前,需要對相關(guān)課程進(jìn)行分析歸類。在海洋類特色高等工科院校中,流體力學(xué)是重要的特色基礎(chǔ)課程,是學(xué)生掌握其他相應(yīng)課程必備的基礎(chǔ)。本文以工程流體力學(xué)為對象,作為共享基礎(chǔ),采用層次式遞推方法研究建立課程群關(guān)聯(lián)模型。以工程流體力學(xué)為底層共享關(guān)聯(lián)對象,以專業(yè)為中層,構(gòu)建以海洋科學(xué)學(xué)院、海洋工程學(xué)院和食品工程學(xué)院三個二級學(xué)院課程為頂層的課程關(guān)聯(lián)模型。
依托培養(yǎng)計劃與教學(xué)大綱,在分析整理課程教材、實驗教材以及實踐教材的基礎(chǔ)上,頂層課程分析與歸類內(nèi)容包括:
1)海洋工程學(xué)科中與工程流體力學(xué)關(guān)聯(lián)的課程主要包括工程流體、流體力學(xué)泵與風(fēng)機、理論力學(xué)、流體力學(xué)、材料力學(xué)、液壓與氣動技術(shù)、機械設(shè)計、機械制造技術(shù)以及機械原理等。
2)食品工程學(xué)科中與工程流體力學(xué)關(guān)聯(lián)的課程主要包括工程熱力學(xué)、制冷空調(diào)自動化、熱能與動力機械基礎(chǔ)、機械制造基礎(chǔ)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械設(shè)計基礎(chǔ)、傳熱學(xué)、自動化控制理論及系統(tǒng)、熱質(zhì)交換原理與設(shè)備、流體輸配管網(wǎng)、建筑概論以及建筑環(huán)境學(xué)等。
3)海洋科學(xué)學(xué)科中與工程流體力學(xué)關(guān)聯(lián)的課程主要包括流體力學(xué)實驗、海洋科學(xué)導(dǎo)論、氣象學(xué)、物理海洋學(xué)、海洋生物學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)、數(shù)值計算方法、水域環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)、海洋生態(tài)學(xué)、海洋化學(xué)、海洋要素計算及預(yù)報、魚類學(xué)、海洋漁業(yè)技術(shù)學(xué)、海洋調(diào)查方法以及漁業(yè)資源評估和管理等。
3 基于特色基礎(chǔ)課程的課程群關(guān)聯(lián)模型的構(gòu)建
綜合上述分析的層次結(jié)構(gòu),基于工程流體力學(xué)特色課程,以專業(yè)為中轉(zhuǎn)層,構(gòu)建課程群關(guān)聯(lián)模型,如圖1所示。
4 結(jié)束語
課程群關(guān)聯(lián)模型的構(gòu)建能夠使得課程的知識結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)目標(biāo)依托課程群來實現(xiàn),理清課程之間的脈絡(luò),使得課程之間的聯(lián)系性更加緊密,交互性與融會貫通性更強。課程群關(guān)聯(lián)模型的構(gòu)建有利于提高教學(xué)質(zhì)量和辦學(xué)效益,增強學(xué)生掌握知識點、學(xué)科架構(gòu)的能力。在分析特色高等教育院校的特征后,本文以特色基礎(chǔ)課程為共享基礎(chǔ)層,以相應(yīng)專業(yè)為中層,以二級學(xué)院開設(shè)課程為頂層的層次化方式,構(gòu)建了課程群關(guān)聯(lián)模型,較好地梳理了課程結(jié)構(gòu)體系,使得學(xué)生更容易了解掌握課程關(guān)系。以海洋類特色高等教育院校為例,基于工程流體力學(xué)課程,采用上述方法,構(gòu)建了以工程、海洋與食品學(xué)院的課程群關(guān)聯(lián)模型,實施后的效果良好。本文提出的模式方法,為其他特色高等教育院校的課程體系與課程群建設(shè),提供了幫助和參考。
參考文獻(xiàn)
[1]張麗萍,劉東升,林民.“課程群”教學(xué)管理體系的建設(shè)與實踐[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報,2013(3):61-64.
[2]陸鳳儀,徐格寧.機械設(shè)計制造及自動化特色專業(yè)課程群建設(shè)的探索與實踐[J].高教論壇,2013(1):18-20.
1.1整合校內(nèi)理論教學(xué)內(nèi)容讓學(xué)生把更多的時間留到企業(yè)中去實踐,從而縮短校內(nèi)學(xué)習(xí)時間,這是目前高職教育中的工學(xué)結(jié)合,如何能夠真正做到這一點呢?這就要學(xué)校調(diào)整教學(xué)計劃,對理論教學(xué)的內(nèi)容和學(xué)時數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整,在保證實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上,根據(jù)需要減少學(xué)生在校學(xué)時數(shù).市場營銷專業(yè)的人才培養(yǎng)方案在制定時,我院財經(jīng)系充分考慮了工學(xué)結(jié)合這一要求,運用一系列手段把相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容加以整合,刪除舊的教學(xué)內(nèi)容,充實新的理論知識,同時調(diào)整教學(xué)重點,整合新課程,縮短課程的學(xué)時數(shù),突顯出高職教育的辦學(xué)特色.如我院的《公共關(guān)系與商務(wù)禮儀》這門課程就是將原有的《公共關(guān)系學(xué)》和《社交禮儀》兩門課程通過整合而成的,同時將原有的《公共關(guān)系學(xué)》中公共調(diào)查和市場調(diào)查與預(yù)測的教學(xué)內(nèi)容合二為一.結(jié)合市場營銷專業(yè)的特色,財經(jīng)系縮減了《社交禮儀》這門課程的教學(xué)內(nèi)容,與商務(wù)禮儀無關(guān)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪除,這樣做達(dá)到了精簡教學(xué)章節(jié)的目的.整合教學(xué)內(nèi)容后,能夠更加高效合理地安排校內(nèi)教學(xué)的學(xué)時數(shù),使任課教師能夠更加科學(xué)地安排教學(xué)內(nèi)容,讓講授進(jìn)行的更加深入,使學(xué)生在提高學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上更加系統(tǒng)地學(xué)到知識.
1.2形成模塊教學(xué)一門學(xué)科或多門學(xué)科中有很多具有同類功能的知識點或能力項,對這些知識點或能力項進(jìn)行組合,形成一個整體知識模塊,就是模塊教學(xué),形成的這個整體知識模塊的功能勢必大于某個單一模塊的功能.使教師有更加明確的的教學(xué)方向,讓學(xué)生能夠更專業(yè)的學(xué)習(xí).財經(jīng)系的市場營銷專業(yè)在應(yīng)用模塊理論改革的過程中,將職業(yè)素養(yǎng)模塊、核心能力模塊和拓展能力模塊三個小模塊整合成一個整體模塊.其中職業(yè)素養(yǎng)模塊又包括基本素質(zhì)模塊和行業(yè)素質(zhì)模塊兩部分,基本素質(zhì)模塊包括基礎(chǔ)、概論、等一些基礎(chǔ)課程;行業(yè)素質(zhì)模塊則包括市場營銷基礎(chǔ)、演講與口才等一些專業(yè)課程.核心能力模塊主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品銷售能力而開設(shè)的關(guān)于推銷技巧、商品學(xué)概論、商務(wù)談判等課程.在系統(tǒng)學(xué)習(xí)職業(yè)素養(yǎng)模塊課程的基礎(chǔ)上,為了提高學(xué)生的就業(yè)能力,財經(jīng)系開設(shè)了一些相近專業(yè)的核心能力課程,即拓展能力模塊課程,這個模塊主要包括國際貿(mào)易實務(wù)、電子商務(wù)實務(wù)等課程.綜上所述,所設(shè)置的每一個模塊都有明確的學(xué)生培養(yǎng)方向,這些教學(xué)模塊之間既相對獨立又相互聯(lián)系,既可以根據(jù)培養(yǎng)需要設(shè)置所需課程,又可以提高教學(xué)效率.
2通過校內(nèi)實踐教學(xué),提高學(xué)生的動手能力,適應(yīng)企業(yè)需求
校內(nèi)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在我院財經(jīng)系的市場營銷專業(yè)設(shè)置時有三種模式:一是課程實訓(xùn)模式,這種模式主要以案例分析、專題討論和課堂模擬表演為主,教師除了進(jìn)行理論教學(xué)外,還可以相應(yīng)增加一些學(xué)時,用于開展實訓(xùn)教學(xué),結(jié)束時要提交實踐教學(xué)的成果,實踐教學(xué)的成果可以分析報告、策劃方案等形式提交,且要作為分?jǐn)?shù)計入這門課程的學(xué)習(xí)成績中.在理論課程教學(xué)中引入實訓(xùn)課程教學(xué),可以改變教學(xué)方式,由傳統(tǒng)的單向灌輸理論轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熍c學(xué)生之間的互動,通過讓學(xué)當(dāng)充分參與,還可以更好地引導(dǎo)學(xué)生運用理論知識解決實際問題.二是構(gòu)建一個虛擬的市場營銷環(huán)境,可以利用專業(yè)的教學(xué)軟件,結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢,讓學(xué)生分別扮演公司不同的營銷人員,這樣做可以讓學(xué)生從不同的角度了解和執(zhí)行營銷決策.讓學(xué)生在這種模擬真實的的商業(yè)環(huán)境中演練營銷決策制定的整個過程,可以幫助學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和體驗市場營銷方法,最終通過銷售額、利潤等指標(biāo)把學(xué)生的運作效果進(jìn)行量化反映.三是利用校園環(huán)境,在校內(nèi)開展實戰(zhàn)技能訓(xùn)練.我院有11000多名在校大學(xué)生,實際上這就是一個“小型市場”,為了提高學(xué)生的動手能力,財經(jīng)系開設(shè)了一些實戰(zhàn)技能訓(xùn)練項目,要求學(xué)生根據(jù)消費需求制定調(diào)查方案、設(shè)計調(diào)查問卷,設(shè)置產(chǎn)品推銷和促銷策劃等項目,并在這個“小型市場”內(nèi)開展模擬的市場調(diào)查,提交市場分析報告;然后由學(xué)生去宿舍里上門推銷自己選擇的商品.同時,可以讓學(xué)生分成若干組,在校園內(nèi)為某一企業(yè)開展短期的促銷活動,從各個促銷方案中選擇最優(yōu)方案.
3推行動態(tài)教學(xué),改革校內(nèi)教學(xué)方式
根據(jù)工學(xué)結(jié)合的要求,財經(jīng)系規(guī)定在市場營銷專業(yè)的教學(xué)改革中,強調(diào)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、突出學(xué)生主體地位,變靜態(tài)教學(xué)為動態(tài)教學(xué),讓學(xué)生與授課教師之間形成互動,真正讓學(xué)生做到“動腦、動口、動手”.
3.1角色扮演教學(xué)法這是一種在假設(shè)的情景下讓學(xué)生按照設(shè)定的崗位職責(zé)、任務(wù)、工作程序等方面提出自己的觀點,進(jìn)而通過實際操作,達(dá)到體驗職業(yè)生活目的的一種教學(xué)方法.在這種教學(xué)中,教師可以讓一部分學(xué)生扮演成“推銷員”,另外一部分學(xué)生扮演成“顧客”,進(jìn)行一次模擬的“上門推銷”活動,推銷所選擇的商品.角色扮演教學(xué)法能夠使學(xué)生在表演過程中運用所學(xué)的理論知識和技能進(jìn)行實際推銷,寓教于樂,并且這種教學(xué)方法可以培養(yǎng)學(xué)生的人際關(guān)系和協(xié)調(diào)溝通的能力.
3.2案例分析教學(xué)法這是一種實踐性的教學(xué)方法,要求教師在教學(xué)過程中讓學(xué)生圍繞某一個具體案例進(jìn)行分析,根據(jù)分析的結(jié)果提出解決問題的方案,在同學(xué)或師生之間進(jìn)行探討、交流.在這種教學(xué)中,要處理好兩個方面的問題:首先要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)選取合理的案例,并且要保證案例資料的完整性和真實性,同時結(jié)合學(xué)生的興趣愛好,對案例進(jìn)行整理和歸納.其次教師要在對案例分析和討論的過程中,對學(xué)進(jìn)行積極的的引導(dǎo)和控制,能操控分析討論的全過程,引導(dǎo)學(xué)生圍繞教學(xué)目標(biāo)積極思考,防止出現(xiàn)脫離主題、漫無目的的討論.
3.3問題教學(xué)法問題驅(qū)動教學(xué)的方法即為問題教學(xué)法,也就是在教師講授理論知識前,先提出要解決的問題,讓問題貫穿學(xué)習(xí)的全過程.在應(yīng)用這種教學(xué)方法時,也應(yīng)該注意幾點:一是提出的問題否全面?是否能夠全面概括?如在《市場營銷》這門課程中,在講到“市場細(xì)分”這一章節(jié)時,應(yīng)該明確三個問題:“什么是市場細(xì)分?”“、為什么要市場細(xì)分?”、“怎么樣做市場細(xì)分?”.讓學(xué)生知其然———“什么是市場細(xì)分?”,也就是接受書本上的概念和方法;讓學(xué)生知其所以然———“為什么要市場細(xì)分?”領(lǐng)會原因;通過“怎么樣做市場細(xì)分?”達(dá)到讓學(xué)生提高實踐能力,接受“獲取知識的知識”的目的.二是提出的問題要有一定難度,要能吸引住學(xué)生的注意力,變被動思考為主動思考,從而產(chǎn)生積極主動的學(xué)習(xí)和思考興趣.
3.4探究式教學(xué)法在現(xiàn)行教材內(nèi)容的前提下,把周圍世界和生活實際作為參照對象,讓學(xué)生結(jié)合實際獨立自主學(xué)習(xí)和合作討論的教學(xué)方法就是探究式教學(xué)法.這種教學(xué)法可以為學(xué)生提供一個機會,讓學(xué)生能夠自由表達(dá)、質(zhì)疑和所探究問題的,運用所學(xué)的知識來解決實際問題.探究式教學(xué)法在實際運用中具有十分重要的作用,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生收集和運用信息的能力.
3.5項目教學(xué)法在這種教學(xué)法下,可以將若干個小技能單元整合成一個教學(xué)內(nèi)容,一個教學(xué)項目就是一個小技能單元,對這個小技能單元實行理論聯(lián)系實踐的單元式教學(xué),最終完成作業(yè).換句話說,這種教學(xué)法就是圍繞某一項具體的工作任務(wù)而進(jìn)行的教學(xué).在教學(xué)過程中,為了培養(yǎng)學(xué)生的工作實踐能力和社會適應(yīng)能力,可以通過強化和弱化來實現(xiàn),即強化“怎么干”“、怎么才能干得更好”,弱化“是什么”和“為什么”.
4完善考核方式,創(chuàng)新評價體系
4.1多元化的考核方式多元化的考核方式主要體現(xiàn)在考核內(nèi)容的全面化、考核方法的多樣化、成績評定的綜合化、考核過程的連續(xù)化幾個方面.在選擇考核內(nèi)容時要注意是否全面,既要做到理論知識和實踐能力統(tǒng)籌考慮又要增大實踐能力.在考核方式方法上的多樣化,就是可以采用多種方式如閉卷、開卷、口試、實際操作等來檢驗學(xué)生的成績.成績評定的綜合化是指在對學(xué)生成績進(jìn)行評判時,不能單純以期末考試作為評價體制,要結(jié)合平時布置的書面作業(yè)、課堂答問等對的成績進(jìn)行綜合考評.將考核過程貫穿于教學(xué)的全過程,通過各種方式(如進(jìn)行綜合考試),改變學(xué)生平時不努力學(xué)習(xí)、期末考試前臨時抱佛腳的不良學(xué)習(xí)習(xí)慣.
4.2構(gòu)建多方參與的評價體系工學(xué)結(jié)合模式下的教學(xué)改革,就是提倡要構(gòu)建一種和諧的評價體系,這種和諧的評價體系包括學(xué)生的自評、學(xué)習(xí)小組之間的互評以及教師的評價等方面.
4.2.1學(xué)生自評學(xué)生對學(xué)習(xí)完某一個教學(xué)內(nèi)容后的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行總結(jié)和評價,可以從以下幾個方面進(jìn)行:如團(tuán)結(jié)協(xié)作、理論知識、實踐操作技能等,這樣的自評活動既可以培養(yǎng)學(xué)生自我總結(jié)與正確對待錯誤的習(xí)慣,同時也能讓使學(xué)生樹立自信心,敢于開展自我批評,通過相互提意見發(fā)現(xiàn)自己的不足之處,養(yǎng)成更加健康向上的學(xué)習(xí)習(xí)慣.
中圖分類號:G 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
文章編號:1672-5913 (2007) 07-0035-03
嵌入式系統(tǒng)已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療儀器、智能儀器等眾多領(lǐng)域,“嵌入式無處不在”已成為現(xiàn)實。而社會對掌握嵌入式技術(shù)人才的大量需求,使嵌入式軟硬件工程師成為未來幾年最為熱門的職業(yè)之一。2004年6月,美國電氣及電子工程師學(xué)會計算機協(xié)會(IEEE-CS)和美國計算機學(xué)會(ACM)公布了“計算教程2004”(Computing Curriculum 2004,簡稱CC2004)。CC2004對原“計算教程CC2001”四個專業(yè)方向進(jìn)行了修改和擴(kuò)充,并給出了新的評述,其中在計算機工程專業(yè)課程中將嵌入式系統(tǒng)作為一門核心課程,分兩個學(xué)期進(jìn)行學(xué)習(xí)。可見,國內(nèi)外將嵌入式技術(shù)人才的培養(yǎng)已經(jīng)作為一個重點方向。本文根據(jù)江蘇技術(shù)師范學(xué)院以培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的教學(xué)體系,對在計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中增設(shè)嵌入式軟件專業(yè)方向進(jìn)行探討。
1 增設(shè)嵌入式軟件專業(yè)方向的可行性
20世紀(jì)70年代,隨著微處理器的出現(xiàn),計算機的發(fā)展出現(xiàn)了歷史性的變化。以微處理器為核心的微型計算機以其小型、價廉、高可靠性特點,迅速應(yīng)用在智能化控制領(lǐng)域中,這使計算機失去了原來的形態(tài)與通用計算機功能。為了區(qū)別于原有的通用計算機系統(tǒng),把嵌入到對象體系中,實現(xiàn)對象體系智能化控制的計算機,稱為嵌入式計算機系統(tǒng),簡稱嵌入式系統(tǒng)。
嵌入式系統(tǒng)所涉及到的知識有電子工程、通信工程和計算機技術(shù)等多種學(xué)科。在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中,人才可分為兩類,一類主要是搞硬件設(shè)計,他們大多數(shù)在本科階段學(xué)習(xí)電子類或通信類專業(yè);另一類主要從事嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的開發(fā),他們大多數(shù)在本科階段學(xué)習(xí)計算機專業(yè)。嵌入式產(chǎn)品硬件設(shè)計完成后,后期工作主要靠軟件技術(shù)人員進(jìn)行開發(fā)與設(shè)計,不同的軟件體現(xiàn)不同的功能,在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中軟件開發(fā)與設(shè)計占總工作量的80%左右,所以在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)中需要更多的嵌入式軟件開發(fā)人才。
目前,我校從事嵌入式應(yīng)用方向研究的教師有16人,其中副高以上5人,講師5人,助教6人,獲得碩士以上學(xué)位的教師有8人,在讀研究生4人。與嵌入式相關(guān)的實驗室有計算機組成、接口實驗室,以51序列為主的嵌入式實驗室,以ARM7為主的嵌入式實驗室,正在籌備的以ARM9為核心的嵌入式實驗室。
從社會需求、師資力量、實驗室建設(shè)等多方面可得出,在我校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中增設(shè)嵌入式軟件專業(yè)方向是可行的。
2 嵌入式軟件人才培養(yǎng)目標(biāo)與規(guī)格
2.1 培養(yǎng)目標(biāo)
嵌入式軟件專業(yè)方向是以應(yīng)用為主的專業(yè),其培養(yǎng)目標(biāo)是:德、智、體、美全面發(fā)展,掌握計算機基礎(chǔ)理論和軟件開發(fā)的過程,掌握必需的嵌入式軟件理論、主流嵌入式系統(tǒng)硬件架構(gòu),和嵌入式軟件編程的技術(shù)、方法和工具,基本具備本領(lǐng)域分析問題解決問題的能力,具備一定的工程實踐能力,并具備良好外語運用能力,從事嵌入式軟件設(shè)計與開發(fā)的應(yīng)用型人才。
2.2 培養(yǎng)規(guī)格
計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(嵌入式軟件方向)的學(xué)制一般為4年,授予工學(xué)學(xué)士學(xué)位。學(xué)生在專業(yè)知識的學(xué)習(xí)、實踐能力以及職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)過程中,逐步提高自身的獲取知識的能力、應(yīng)用知識能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊合作的能力。
(1)職業(yè)素質(zhì)
現(xiàn)代企業(yè)需要的人才是職業(yè)化的專業(yè)人才,企業(yè)選拔、考核人才主要從德、能、勤、績四個方面考核,德排在首位,因此,職業(yè)素質(zhì)是培養(yǎng)嵌入式軟件人才的基礎(chǔ)。在計算教程CC2004報告中,各專業(yè)方向的知識領(lǐng)域中都包含社會和職業(yè)生涯方面的知識,涉及與計算相關(guān)的哲學(xué)、歷史、社會、職業(yè)和道德責(zé)任、知識產(chǎn)權(quán)、隱私和公民自由、計算機犯罪等內(nèi)容。通過這些知識體培養(yǎng)學(xué)生的思想品德、職業(yè)道德和社會責(zé)任。一個合格的人才首先要具備良好的職業(yè)素質(zhì)。
(2)專業(yè)能力
嵌入式系統(tǒng)專業(yè)方向知識結(jié)構(gòu)比較龐大,為了在本科階段培養(yǎng)出合格的嵌入式軟件專業(yè)人才,需要將計算機知識、嵌入式系統(tǒng)知識、相關(guān)交叉學(xué)科(電子、通信)基礎(chǔ)知識結(jié)合起來,形成嵌入式軟件專業(yè)方向領(lǐng)域知識。
(3)實踐能力
培養(yǎng)嵌入式軟件人才,工程實踐能力非常重要,因為嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,要求學(xué)生能借助于硬件開發(fā)平臺進(jìn)行實際的研究與開發(fā),并且要求學(xué)生具有獨立設(shè)計產(chǎn)品的能力,同時也要求學(xué)生具有團(tuán)隊合作的能力,這就需要在實踐技能訓(xùn)練過程中,加強學(xué)生的動手能力、團(tuán)隊合作能力的培養(yǎng)。
3 課程體系結(jié)構(gòu)
從企業(yè)實際用人需求出發(fā),分析現(xiàn)階段嵌入式相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、行業(yè)人才需求特點及發(fā)展趨勢,合理地安排課程,是培養(yǎng)優(yōu)秀人才的關(guān)鍵。根據(jù)培養(yǎng)嵌入式人才的能力構(gòu)成將所學(xué)課程歸納為如下五個模塊:
人文社科模塊(A模塊):在于強化學(xué)生的思想道德素質(zhì)、文化素質(zhì)和職業(yè)素質(zhì),讓學(xué)生對社會環(huán)境有所認(rèn)識和了解。可安排政治思想、形勢與政策、法律等人文社科方面的課程,大學(xué)語文、英語、體育、心理學(xué)、經(jīng)營管理等方面的課程,以及培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作精神和溝通能力相關(guān)的課程也放在該模塊中。
基礎(chǔ)學(xué)科模塊(B模塊):在于為學(xué)生打下扎實的基礎(chǔ)知識,主要安排高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、計算機基礎(chǔ)等方面的基礎(chǔ)課程。
專業(yè)知識模塊(C模塊):是體現(xiàn)本專業(yè)業(yè)務(wù)能力和素質(zhì)的核心、涉及專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程。
專業(yè)基礎(chǔ)課程主要有離散數(shù)學(xué)、電路與電子學(xué)、邏輯設(shè)計、計算機組成原理、匯編語言程序設(shè)計、高級語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)概論和學(xué)科前沿講座。
專業(yè)核心課程主要有操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、嵌入式微處理器原理與接口技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)、算法設(shè)計與分析、軟件工程方法學(xué)、Java 語言程序設(shè)計。
實踐教學(xué)模塊(D模塊):培養(yǎng)學(xué)生實際工作能力和操作技能,主要安排為實驗、實習(xí)、課程設(shè)計、實訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計、職前培訓(xùn)或案例分析等環(huán)節(jié)。
專業(yè)擴(kuò)展模塊(E模塊):是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識和職業(yè)適應(yīng)能力,該模塊課程設(shè)置為選修課程,可分為專業(yè)必修課程和專業(yè)任選課程。必修課程主要有嵌入式實時操作系統(tǒng)、嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法、嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、DSP軟件開發(fā)技術(shù)、單片機原理與應(yīng)用。專業(yè)任選課程可安排多種不同要求的選修課,任選課有 Windows 環(huán)境與編程、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、無線局域網(wǎng)、計算機控制系統(tǒng)、計算機安全技術(shù)、J2ME、移動通信、家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、WinCE 操作系統(tǒng)、嵌入式Linux操作系統(tǒng)、傳感器概論等。
4 實驗室建設(shè)
為了讓學(xué)生能夠深入地理解和掌握嵌入式軟件開發(fā)與設(shè)計技術(shù),必須建立嵌入式軟件實驗室,在建立嵌入式軟件實驗實之前,首先要對嵌入式實驗課程內(nèi)容、實驗體系、實驗室?guī)熧Y隊伍等諸多方面進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計和規(guī)劃,以保證嵌入式軟件實驗室能夠滿足學(xué)生掌握嵌入式軟件開發(fā)與設(shè)計的要求。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo),實驗室要配備相應(yīng)的硬件開發(fā)環(huán)境和軟件。硬件包括開發(fā)板、仿真器等必須的硬件設(shè)備,最好采用以ARM9為核心的實驗開發(fā)平臺,軟件包括常用的Linux、μC/OS、VxWorks、WinCE等常用操作系統(tǒng),以及相應(yīng)的軟件開發(fā)工具。實驗室要有經(jīng)驗豐富的、具有項目開發(fā)經(jīng)驗的教師進(jìn)行實驗指導(dǎo)。
5 結(jié)束語
在計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中設(shè)置嵌入式軟件專業(yè)方向是可行的,它符合社會發(fā)展的需要。由于嵌入式系統(tǒng)將多種學(xué)科交織在一起,所以在制訂教學(xué)計劃,專業(yè)知識結(jié)構(gòu)和課程體系時要充分考慮各學(xué)科的知識點,形成嵌入式軟件專業(yè)方向人才培養(yǎng)的獨特體系。
參考文獻(xiàn):
[1] 魏洪興,王田苗. 軟件專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程體系研究[C].第三屆全國高等院校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)研討會論文集,北京:清華大學(xué)出版社,2005.
[2] IEEE Computer Society/ACM Task Force on Computing Curriculum. Computing Curricula-Computer Enginnering “Iron-Man Draft”. June 8,2004 (/ece/CCCE/).
[3] 康一梅. 嵌入式軟件工程人才系統(tǒng)化教育探索[C].第三屆全國高等院校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)研討會論文集.北京:清華大學(xué)出版社,2005.
[中圖分類號]G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A
虛擬現(xiàn)實技術(shù)于上世紀(jì)50年代誕生在美國,90年代在英美等發(fā)達(dá)國家得以快速發(fā)展,其應(yīng)用范圍從最初的軍事模擬和宇航訓(xùn)練逐步擴(kuò)展到工業(yè)制造、遠(yuǎn)程醫(yī)療、商業(yè)宣傳、互動娛樂、教育等諸多領(lǐng)域。該技術(shù)在我國的研究和應(yīng)用起步較晚。本世紀(jì)初,浙江大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校才開始研究和推廣該技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。
隨著高校教育改革的不斷深化,如何培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力已成為高教改革的重要關(guān)注點。傳統(tǒng)教學(xué)方法由于時空的局限性,難以將現(xiàn)實體系引入課堂以搭建學(xué)生與現(xiàn)實交互的平臺,難以充分展現(xiàn)宏觀或微觀空間場景,難以解決教學(xué)過程中的自然交互性要求,難以營造一種教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的探索性學(xué)習(xí)環(huán)境,不利于學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
環(huán)境類專業(yè)的研究對象是由包含大氣圈、水圈、巖石圈等圈層的自然環(huán)境和以生物圈為代表的生態(tài)環(huán)境組成的地球環(huán)境系統(tǒng),與反映人類生產(chǎn)、生活和技術(shù)活動的人類活動圈組成的龐大、復(fù)雜而開放的綜合體系,環(huán)境類專業(yè)課程傳統(tǒng)教學(xué)方法和手段難以針對環(huán)境體系的宏觀性、開放性和多元化等特點而進(jìn)行有效的教學(xué)活動。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠很好地解決這一問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建出一個與現(xiàn)實場景逼真的虛擬環(huán)境,解決教學(xué)過程中情景化及自然交互性要求,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,營造學(xué)生進(jìn)行自主性、探索性學(xué)習(xí)的環(huán)境,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。我校于2010年10月開始研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用,構(gòu)建了一個含虛擬實驗室和環(huán)境資源庫于一體的多元化虛擬現(xiàn)實教學(xué)平臺用于環(huán)境類專業(yè)主干課程的理論教學(xué)和實踐教學(xué)。實踐表明,該技術(shù)有效改善了課堂教學(xué)氛圍,使教學(xué)由平面走向立體,由靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài),由抽象化變?yōu)榫唧w,使教學(xué)穿越了時間和空間局限,很好地增加了教學(xué)容量,有效地提高了教學(xué)效果。利用該技術(shù)營造了一種教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的探索性學(xué)習(xí)環(huán)境,利于學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但是要把該技術(shù)和教學(xué)更加有效地融合,還有需要在其應(yīng)用形式和應(yīng)用方法等方面做進(jìn)一步研究和改進(jìn)。
一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢
1.虛擬場景有效解決了教學(xué)過程中的自然交互性要求
《環(huán)境科學(xué)概論》、《生態(tài)學(xué)》、《水資源管理》、《環(huán)境管理》、《環(huán)境評價》、《自然地理學(xué)》等專業(yè)課程所授知識具有環(huán)境體系的的宏觀性特征。傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式由于空間的限制,難以將現(xiàn)實環(huán)境體系引入課堂,難以充分展現(xiàn)宏觀空間,難以進(jìn)行有效的教學(xué)活動。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建環(huán)境資源庫,將虛擬場景引入課堂教學(xué),搭建了學(xué)生與環(huán)境交互的平臺,有效解決了教學(xué)過程中的自然交互性要求。
2.虛擬實驗室有效連接了課堂與實驗室
將虛擬實驗室引入理論教學(xué),可以解決《環(huán)境監(jiān)測》、《環(huán)境監(jiān)測實驗》、《儀器分析》等培養(yǎng)實驗技能的課程理論講授與實驗室分隔開進(jìn)行的問題,保證教學(xué)組織的整體性;對于《水污染控制工程》、《水污染控制工程實驗》、《水處理生物工程》、《大氣污染控制工程》、《大氣污染控制工程》、《大氣污染控制工程實驗》等培養(yǎng)系統(tǒng)性技術(shù)能力的課程,傳統(tǒng)教學(xué)多以系統(tǒng)工藝中的各個反應(yīng)單元為章節(jié)進(jìn)行授課和實驗,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)過程難以將整個系統(tǒng)工藝融會貫通,而虛擬實驗體系可以展示整個系統(tǒng)工藝,能將若干知識點串聯(lián)起來,起到匯總和系統(tǒng)化的作用,有效解決上述問題。
3.虛擬實驗室可以彌補現(xiàn)實實踐條件的不足
實驗實訓(xùn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié),但由于《環(huán)境監(jiān)測實驗》部分項目會涉及到硫酸汞、二氯化汞等劇毒試劑的使用,實驗教學(xué)中如果讓學(xué)生自己配置試劑并操作實驗則存在一定危險性。通過虛擬實驗室,學(xué)生既可以在虛擬實驗平臺上利用實驗儀器來操作該類型實驗,獲得真實實驗體會,豐富感性認(rèn)知,加深對教學(xué)內(nèi)容的理解,還規(guī)避了教學(xué)風(fēng)險。環(huán)境類專業(yè)《水污染控制工程》、《水處理生物工程》、《大氣污染控制工程》等課程部分實訓(xùn)項目對硬件條件要求較高,由于設(shè)備、場地、經(jīng)費等硬件的限制,導(dǎo)致一些實訓(xùn)項目無法進(jìn)行。而利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),學(xué)生在實驗室可以進(jìn)行虛擬仿真,獲得與真實實踐一樣的體驗。這不僅確保了實驗實訓(xùn)教學(xué)任務(wù)的全面進(jìn)行,還極大地節(jié)省了教學(xué)成本。
4.虛擬現(xiàn)實教學(xué)平臺為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了條件
虛擬現(xiàn)實教學(xué)平臺為學(xué)生進(jìn)行專業(yè)課程實驗實習(xí)的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)提供了一個自主學(xué)習(xí)的平臺,引導(dǎo)學(xué)生改變了原有的單純接受式的學(xué)習(xí)方式,形成一種對知識進(jìn)行主動探求的自主學(xué)習(xí)方式;該平臺可以成為學(xué)生走出課堂進(jìn)入實踐前的一個橋梁,利于學(xué)生將理論知識與實踐知識融會貫通,有利于學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。兩年來,環(huán)境類專業(yè)學(xué)生在全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽、浙江省“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、浙江省大學(xué)生化工設(shè)計競賽等賽事中多次獲獎。畢業(yè)生得到了社會認(rèn)可,環(huán)境工程2011屆、2012屆畢業(yè)生就業(yè)率達(dá)97%以上,環(huán)境科學(xué)2011屆、2012屆畢業(yè)生就業(yè)率達(dá)95%以上。麥可思公司的“2012年度浙江農(nóng)林大學(xué)社會需求與培養(yǎng)質(zhì)量年度報告”表明:環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生滿意度由2011年的76%提升至2012年的96%。
二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境類專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用尚需解決的問題
隨著高校教學(xué)改革的不斷推進(jìn)和社會對環(huán)境類專業(yè)人才素質(zhì)能力需求的變化,環(huán)境類專業(yè)的教學(xué)需要、教學(xué)目的、教學(xué)手段也都在發(fā)生變化,要充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢,就要遵循適用性原則,對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行充分的分析,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點以及教學(xué)過程中需要解決的問題,確定是否需要采用虛擬現(xiàn)實技術(shù),如果需要采用該技術(shù),則應(yīng)進(jìn)行試驗性教學(xué)后根據(jù)教學(xué)反饋再在不斷改進(jìn)中逐步推行,以確保教學(xué)手段科學(xué)合理。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和環(huán)境類專業(yè)教學(xué)有機融合,尚需解決以下問題:
1.通過虛擬教學(xué)設(shè)計的完善,縮小虛擬環(huán)境與真實環(huán)境的差異
《環(huán)境監(jiān)測實驗》、《儀器分析》等課程的實驗項目,對操作的精確度和準(zhǔn)確度要求很高,而外界環(huán)境因素對其精確度和準(zhǔn)確度干擾較大。虛擬現(xiàn)實環(huán)境是一種理想化的環(huán)境,學(xué)生在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí),與在真實環(huán)境中進(jìn)行實驗實訓(xùn)存在差異,而不能完全替代真實環(huán)境下的實驗實訓(xùn)教學(xué)。教師在設(shè)計虛擬現(xiàn)實教學(xué)體系時,應(yīng)充分考慮在真實環(huán)境中進(jìn)行實驗實訓(xùn)可能存在的各種各樣問題,在虛擬現(xiàn)實教學(xué)體系中提出這些問題,并讓學(xué)生思考如何解決這些問題,這樣學(xué)生在現(xiàn)實實驗實訓(xùn)中就會注意這些問題,避免現(xiàn)實操作中由于這些問題的存在出現(xiàn)差錯。
2.通過虛擬技術(shù)的改進(jìn),構(gòu)建集視、聽、嗅覺一體化的虛擬現(xiàn)實體系
目前,我國關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用主要關(guān)注感知方面,對于視覺合成研究的較多,對于聽覺、嗅覺和觸覺的關(guān)注較少,導(dǎo)致學(xué)生在虛擬體系中聽覺、嗅覺和觸覺等感官缺少充分體驗,而環(huán)境類專業(yè)很多實驗實訓(xùn)項目涉及聽覺、嗅覺的評判。因此隨著多媒體計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展,我們應(yīng)該通過技術(shù)的改進(jìn),構(gòu)建能夠帶給學(xué)生逼真的視、聽、嗅覺一體化的強感官感知的虛擬現(xiàn)實環(huán)境,給學(xué)生更為逼真的體驗,以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的興趣,更好地提升教學(xué)效果。
3.通過虛擬技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合,實現(xiàn)師生互動、學(xué)生互動
虛擬現(xiàn)實教學(xué)平臺為學(xué)生進(jìn)行專業(yè)課程實驗實習(xí)的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)提供了自主學(xué)習(xí)的平臺,但學(xué)生在該平臺學(xué)習(xí)時僅實現(xiàn)人機交流,不能實現(xiàn)師生互動交流,不能實現(xiàn)同學(xué)討論。對于學(xué)習(xí)自覺性較差的同學(xué),教師無法對其自主學(xué)習(xí)過程進(jìn)行監(jiān)督指導(dǎo)。因此,我們應(yīng)該將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合,研究可以實現(xiàn)人機互動、師生互動和學(xué)生互動等多向互動的虛擬現(xiàn)實教學(xué)平臺,以便學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)時,教師可以對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo),學(xué)生和學(xué)生可以組織討論,以強化學(xué)生的參與程度,豐富交互體驗,還利于教師掌控學(xué)情。
4.通過教師培訓(xùn),不斷提升教師的教育教學(xué)水平
隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的不斷發(fā)展,學(xué)校“現(xiàn)代技術(shù)教育中心”應(yīng)加強對教師的培訓(xùn),幫助教師提升應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)的能力和水平。虛擬現(xiàn)實教學(xué)對教師提出了更高的要求,要求教師從知識傳授型向指導(dǎo)型轉(zhuǎn)化。學(xué)校“教師教育教學(xué)發(fā)展中心”應(yīng)該通過教師培訓(xùn),提高教師綜合素質(zhì),改善教師的知識結(jié)構(gòu),幫助教師根據(jù)教學(xué)需求、教學(xué)手段的變化研究適合的教學(xué)方法和教學(xué)目標(biāo),更好地發(fā)揮教師在虛擬現(xiàn)實教學(xué)中的導(dǎo)向作用。
基金項目:浙江省新世紀(jì)教學(xué)改革項目“環(huán)境類專業(yè)多元化虛擬現(xiàn)實教學(xué)體系的構(gòu)建與實施”。
[參考文獻(xiàn)]
[1]孫江山. 基于學(xué)科領(lǐng)域知識的虛擬現(xiàn)實實驗系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電化教育研究,2012,232(8):70~74.
[2]安俊偉,孫雯,元冬. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的影響[J]. 山西廣播電視大學(xué)學(xué)報,2012,89(4):48~50.
[3]蔡蘇,宋倩,唐瑤.增強現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境的架構(gòu)與實踐[J].中國電化教育,2011,(8):114~119.
[4]蔡笑岳,何伯鋒.學(xué)科領(lǐng)域知識的研究與教學(xué)――當(dāng)代領(lǐng)域知識研究及其教學(xué)遷移[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(教育科學(xué)版),2010,28(2):43~51.
Education mode reform of metal material engineering specialty
Qiao Junwei, Liang Wei, Zhou Hefeng
Taiyuan university of technology, Taiyuan, 030024, China
Abstract: This study expatiates the evolution of metal material engineering specialty in Taiyuan university of technology. Specially, the detailed projects, including the reformation of the education mode, the study of theory, the improvement of experimental skills, the teaching contents, and the optimum of teachers, are focused on. These projects can enhances advantage intelligence of students, facilitate the practice skills, improve the compressive diathesis.
Key words: metal material engineering specialty; education mode; teaching reformation
我校材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬材料工程專業(yè)是1957年全國高校中首批建立的金屬材料及熱處理專業(yè),后更名為金屬材料工程專業(yè)。50多年來培養(yǎng)本科生2 000余名。我校材料學(xué)科的第一個碩士學(xué)位點―金屬材料及熱處理工學(xué)碩士學(xué)位點(1986年)就是依托金屬材料及熱處理專業(yè)建立起來的。在此基礎(chǔ)上,先后獲得了材料加工工程二級學(xué)科博士學(xué)位點(1998年)、材料學(xué)二級學(xué)科博士學(xué)位點(2003年)、材料科學(xué)與工程一級學(xué)科博士點(2005年),并獲得博士后流動站(2003年)和材料加工國家重點學(xué)科(2001年)等。
我校金屬材料工程專業(yè)建設(shè)的目標(biāo)為以材料加工工程國家重點學(xué)科為依托,強化金屬材料工程專業(yè)內(nèi)涵,將山西省地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)勢與學(xué)校教學(xué)資源優(yōu)勢結(jié)合,進(jìn)一步夯實理論基礎(chǔ),加強實踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)適應(yīng)國家和地方經(jīng)濟(jì)、科技、社會發(fā)展的高素質(zhì)人才。山西省是我國能源大省,例如與金屬材料專業(yè)密切相關(guān)的金屬鎂占據(jù)國內(nèi)龍頭地位。在山西經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型跨越的大環(huán)境背景下,如何發(fā)展綠色金屬鎂合金和走鎂合金可持續(xù)發(fā)展的道路不僅僅是政府的高層決策,而且關(guān)系到高等院校特別是作為山西省唯一一所“211”重點院校――太原理工大學(xué)金屬材料專業(yè)的學(xué)生的就業(yè)。目前,金屬材料專業(yè)在傳統(tǒng)的金屬材料及熱處理的基礎(chǔ)上,把本專業(yè)建設(shè)成為具有“新型金屬材料(包括新型不銹鋼、鎂鋁合金等)開發(fā)”“新型不銹鋼及輕合金鋁鎂鈦等的加工與改性”以及“材料表面改性”等特色的人才培養(yǎng)、專業(yè)知識創(chuàng)新和服務(wù)社會經(jīng)濟(jì)的重要基地。
教育部“高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)改革工程”中要求各高校應(yīng)在高等教育人才培養(yǎng)模式、教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方法等方面進(jìn)行綜合改革研究與實踐,培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的高素質(zhì)人才,為實施科教興國戰(zhàn)略和人才強國戰(zhàn)略奠定堅實的人才基礎(chǔ)。我校金屬材料工程專業(yè)的前身金屬材料及熱處理專業(yè)從成立時起,一直以發(fā)展鋼鐵材料及其熱處理新工藝為主。進(jìn)入21世紀(jì)以來,各種新型金屬材料層出不窮。例如:航空鈦合金、輕質(zhì)汽車用鋁鎂合金、磁致伸縮鐵鎵合金等。為了滿足當(dāng)前形勢下社會對金屬材料工程專業(yè)畢業(yè)生的要求,結(jié)合山西省作為金屬鎂、不銹鋼等資源大省的優(yōu)勢,利用表面工程研究所和材料界面與表面教育部重點實驗室等科研平臺,我校對金屬材料工程專業(yè)的培養(yǎng)模式進(jìn)行了綜合改革。該項改革獲得了山西省省級特色專業(yè)專項經(jīng)費資助,培養(yǎng)模式的具體改革措施如下:
1 延伸培養(yǎng)計劃,拓展培養(yǎng)模塊
過去,金屬材料工程專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)一、二年級學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程,包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、大學(xué)英語等課程,進(jìn)入三年級后開始學(xué)習(xí)課程,專業(yè)課程一直沿用與熱處理高度相關(guān)的專業(yè)課程,如金屬凝固原理、塑性成型原理、鑄造合金學(xué)等課程。而今,本專業(yè)大學(xué)生在學(xué)習(xí)完基礎(chǔ)課程后,進(jìn)入專業(yè)課學(xué)習(xí)時,專業(yè)必修課保留原來課程,如材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)、金屬材料學(xué)等,而其他專業(yè)課程則根據(jù)專業(yè)模塊進(jìn)行選修。我們劃分了兩個專業(yè)模塊:第一個模塊保留了原來的設(shè)置,為材料熱加工模塊;第二個模塊為拓展的新模塊,名稱為表面工程與新材料模塊。在表面工程與新材料模塊中開設(shè)了諸如表面冶金原理與技術(shù)、輕合金及其復(fù)合材料、非晶態(tài)合金、功能材料概論等課程。該模塊一方面培養(yǎng)金屬材料領(lǐng)域新型專業(yè)化技術(shù)人才――表面改性技術(shù)專業(yè)人才,另一方面開闊學(xué)生思維,將金屬行業(yè)領(lǐng)域前沿學(xué)科知識傳授給學(xué)生。同時,該模塊中開設(shè)的新材料課程也適合有志于繼續(xù)深造的學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)高深知識。學(xué)分設(shè)置上,兩個并行模塊選修學(xué)分最低均為14.5學(xué)分,足以滿足必要的課時學(xué)習(xí)。設(shè)置專業(yè)培養(yǎng)模塊的目的:一是體現(xiàn)人才培養(yǎng)的特色和辦學(xué)的優(yōu)勢;二是扎實推進(jìn)高等本科教育質(zhì)量工程,更好地符合經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的要求。
2 夯實基礎(chǔ),提升實踐技能
2012年,本專業(yè)重新修訂了培養(yǎng)計劃,除了拓展專業(yè)模塊,我們還對課程進(jìn)行了調(diào)整和改革,體現(xiàn)在以下幾方面:
(1)增加或新增專業(yè)基礎(chǔ)課課堂課時量。原來的材料科學(xué)基礎(chǔ)課堂課時量為88學(xué)時,而新課時量調(diào)整為96學(xué)時,調(diào)整的目的是加強專業(yè)基礎(chǔ)課基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)。近年來高校普遍發(fā)現(xiàn)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)掌握程度下滑,原因是大大壓縮重要專業(yè)課程的課時量,導(dǎo)致教師為完成講授不得不“照本宣科”,這樣使得本來應(yīng)重點講授的內(nèi)容“輕描淡寫”“一筆帶過”,學(xué)生掌握不了學(xué)科核心內(nèi)容。鑒于此,我們增加了重要課程的課時量。同時,近年來高校考研率節(jié)節(jié)攀升,越來越多高校在考研初試和復(fù)試中加大對專業(yè)基礎(chǔ)課的考查。因此,為進(jìn)一步夯實金屬材料工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ),本專業(yè)開設(shè)了金屬物理學(xué)、固態(tài)相變等課程,該類課程學(xué)習(xí)過程中從不同角度重復(fù)講解材料科學(xué)的基礎(chǔ)知識。
(2)注重學(xué)生實踐技能。傳統(tǒng)的以培養(yǎng)“學(xué)術(shù)型人才”為目標(biāo)的單一高等教育培養(yǎng)模式已難以滿足市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求,市場更需要能夠解決實際工程問題的“理論+技術(shù)實踐”型的“應(yīng)用型人才”。《中華人民共和國高等教育法》明確提出:“高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才。”在發(fā)達(dá)國家,如德國,工科學(xué)生約有一半的在校時間用于工程素質(zhì)訓(xùn)練;美國麻省理工學(xué)院學(xué)生累計用于實踐的時間相當(dāng)于全部課程時間的1/3[1]。我校金屬材料工程專業(yè)培養(yǎng)計劃中增加實驗所占比重,并將專業(yè)課程中的實驗單獨列為實驗課程,委派專業(yè)課教師講解實驗,學(xué)生分組動手操作,并完成實驗報告。實驗課期末成績?yōu)槎鄠€專業(yè)課實驗的結(jié)果,綜合反映學(xué)生的實驗?zāi)芰Α4送猓卣箤I(yè)實踐知識一直是本專業(yè)堅持奉行的原則。新培養(yǎng)計劃中在不同模塊中開設(shè)了提高專業(yè)綜合實驗技能的專業(yè)拓展實驗,學(xué)生可以根據(jù)興趣愛好自行組團(tuán)在專業(yè)指導(dǎo)教師幫助下進(jìn)行創(chuàng)新實驗。拓展實驗大部分是創(chuàng)新能力較強、前沿性強的專業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)實驗。這樣在鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力的同時,還可以為以后攻讀研究生學(xué)位的本科大學(xué)生儲備知識技能。
此外,本著激發(fā)學(xué)生對本專業(yè)學(xué)習(xí)的熱情,培養(yǎng)實踐型人才的理念,我們組織校內(nèi)和省內(nèi)的金屬材料工程專業(yè)大學(xué)生開展金相技能大賽,通過該平臺的鍛煉,使得本專業(yè)大學(xué)生優(yōu)質(zhì)高效地掌握基本技能。在實驗過程中,鼓勵學(xué)生敢于想象,大膽質(zhì)疑,并圍繞實驗內(nèi)容,設(shè)計適當(dāng)?shù)奶釂柤ぐl(fā)學(xué)生的思考質(zhì)疑[2]。例如:不同含量Fe和C元素組成的鐵碳合金為什么組織相差甚遠(yuǎn)?教師通過這些問題把知識點轉(zhuǎn)化為疑點,調(diào)動學(xué)生思維,加深學(xué)生對鐵碳合金相圖和“C”曲線等專業(yè)理論知識的學(xué)習(xí)和理解,從而使學(xué)生提高實驗積極性和興趣。實踐技能的提高是高校金屬材料工程專業(yè)大勢所趨,因此國內(nèi)很多高校非常重視[3,4]。
(3)加強本科畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)。在多年經(jīng)驗基礎(chǔ)上,本專業(yè)制定了本科畢業(yè)設(shè)計大綱。畢業(yè)設(shè)計(論文)以綜合性專業(yè)訓(xùn)練和初步科研訓(xùn)練為目的,堅持與科研、生產(chǎn)實際相結(jié)合。采取師生互選原則,確保學(xué)生真正開展自己感興趣的課題,督促教師開展中期檢查和不定時抽查。結(jié)合學(xué)生的就業(yè)情況,把畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容和企業(yè)的實際問題相結(jié)合,合理安排學(xué)生到與學(xué)院教師有多年合作歷史的企業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計。通過此項措施,可以使學(xué)生盡早進(jìn)入企業(yè),了解生產(chǎn)現(xiàn)狀,為畢業(yè)后盡快適應(yīng)工作、融入社會打下堅實基礎(chǔ)。例如:太鋼集團(tuán)在業(yè)界久負(fù)盛名,本專業(yè)利用人力資源優(yōu)勢和地理優(yōu)勢,安排本科生在太鋼實驗室開展聯(lián)合實驗,讓學(xué)生接觸現(xiàn)場環(huán)境,解決現(xiàn)場問題,使企事業(yè)單位更加青睞我校金屬材料工程專業(yè)的畢業(yè)生。此外,對于繼續(xù)深造的學(xué)生,指導(dǎo)其選擇前沿基礎(chǔ)性課題,這樣更利于鍛煉創(chuàng)造性思維。例如:對于21世紀(jì)初才出現(xiàn)的多組元高熵合金,目前研究甚少,諸多奇特的物理和力學(xué)性能使得該合金極具研究價值。把該課題列入本科畢業(yè)選題,使得本科生在畢業(yè)前,充分發(fā)揮主動性,提出自己的研究方案并合理實施。
3 改革課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法
金屬材料專業(yè)課程涉及熱處理原理、金屬凝固原理、材料性能學(xué)以及熱設(shè)備及儀表等多方面的理論與工程知識,學(xué)科之間相互涵蓋、穿插滲透,內(nèi)容繁雜抽象。教師在課堂教學(xué)時如果處置不當(dāng),學(xué)生容易感到枯燥乏味,產(chǎn)生厭學(xué)情緒。我校金屬材料工程專業(yè)以教學(xué)改革項目研究帶動教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革,不斷更新課程教學(xué)內(nèi)容,使課程的教學(xué)內(nèi)容充分反映金屬材料領(lǐng)域及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展、新要求。在課堂教學(xué)過程中,將典型案例引入其中,即開展例證教學(xué)。例如:在講授金屬材料疲勞失效的機理時,以美國空客飛機由機表面蒙皮在起飛和降落過程中受到反向作用力循環(huán)作用,使得在一定時間后發(fā)生開裂導(dǎo)致疲勞失效,引發(fā)災(zāi)難為實例,啟發(fā)學(xué)生設(shè)計避免疲勞的飛機金屬蒙皮,引導(dǎo)學(xué)生探討疲勞失效機理。在課堂書本知識傳授的同時,開展討論式教學(xué),使得學(xué)生更加積極主動地參與到專業(yè)知識討論中。例如:布置專業(yè)命題,當(dāng)堂開展小組討論,各抒己見,充分培養(yǎng)他們的獨立觀察、分析和解決問題的能力,教師及時進(jìn)行總結(jié)點評,從而培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)課程學(xué)習(xí)的興趣,激發(fā)他們的工程潛能。同時,本專業(yè)開展以科研帶動教學(xué)的方式提升學(xué)生綜合能力。教研室教師以自己的科研項目吸引本科生加入團(tuán)隊,開展本科生創(chuàng)新實驗,將學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識用于揭示基本現(xiàn)象。
本專業(yè)積極開展教學(xué)研究,并將教學(xué)研究成果加以推廣,及時應(yīng)用于教學(xué)實踐中,同時根據(jù)本專業(yè)畢業(yè)生的反饋意見和建議調(diào)整課程。大力推廣多媒體輔助教學(xué),推行網(wǎng)絡(luò)教學(xué),不斷提高教學(xué)水平。積極鼓勵教研組教師在金屬教研室討論會上建言獻(xiàn)策,鼓勵青年教師參加學(xué)校開展的教學(xué)名師示范課。
4 優(yōu)化專業(yè)教師隊伍,合理配備師資
我校金屬材料工程教研室共有10名教師,其中教授4名,副教授2名,講師4名,全部具有博士學(xué)位。本專業(yè)教研室敦促青年教師深入生產(chǎn)企業(yè)一線學(xué)習(xí)交流,加強與國內(nèi)外高校及科研院所的交流合作,積極參與各類科研項目與社會服務(wù),形成了一支科研能力強、教學(xué)經(jīng)驗豐富、熱愛教學(xué)工作的高水平專業(yè)教師隊伍。此外,實行青年教師導(dǎo)師制,讓具有博士學(xué)位的講師擔(dān)任學(xué)生輔導(dǎo)員,幫助青年教師盡快提高業(yè)務(wù)水平;實施教師到企業(yè)生產(chǎn)一線學(xué)習(xí)、鍛煉制度,豐富教師的實踐經(jīng)驗,提高解決工程實際問題的能力。
此外,教研室注重本科生師資力量調(diào)配,重點專業(yè)基礎(chǔ)課全部由教授講授,堅持教授上講臺,傳道授業(yè)。同時,堅持青年教師代課前先助課、試講等原則,以防缺乏授課經(jīng)驗的青年教師發(fā)生錯講、誤講等事件。
本專業(yè)將充分利用學(xué)校現(xiàn)有人才引進(jìn)政策,加大學(xué)科帶頭人和學(xué)術(shù)骨干的引進(jìn)力度,整合學(xué)術(shù)梯隊力量,促進(jìn)科研創(chuàng)新團(tuán)隊的建設(shè)。此外,高度關(guān)注新學(xué)科的形成和發(fā)展,由于大量引進(jìn)師資,使得我們有條件在原有成形的科研團(tuán)隊的基礎(chǔ)上適當(dāng)發(fā)展新研究方向。
5 結(jié)束語
我校金屬材料工程專業(yè)為適應(yīng)21世紀(jì)對應(yīng)用型金屬材料專業(yè)人才的需求,堅持不斷地改變傳統(tǒng)教學(xué)觀念和模式,在培養(yǎng)模塊、專業(yè)課理論教學(xué)、實踐性教學(xué)改革、師資隊伍優(yōu)化等環(huán)節(jié)上與時俱進(jìn),創(chuàng)造條件,加強對學(xué)生工程實踐素質(zhì)的培養(yǎng),優(yōu)化學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu),培養(yǎng)出了能滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會需要的金屬材料專業(yè)人才。
參考文獻(xiàn)
[1] 樊澤恒,張輝,孫垂謙.中外高等工程教育工程訓(xùn)練模式的比較及啟示[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2006(3):76-80.