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篇1
隨著物聯網產業的興起、移動互聯網業務的拓展、云計算等計算模式的應用、泛在服務的推廣,物聯網被麥肯錫全球研究院(MGI)在2013年5月的預測報告中認為是12項顛覆性技術之一[1]。車聯網是典型的物聯網,涉及汽車業、通信業和信息業三大戰略性新興產業,因此車聯網的發展,必然會帶動全新的產業鏈的建立和快速成型。
湖北汽車工業學院(以下簡稱“我校”)位于湖北省十堰市,該市因車而建、因車而興,不僅是東風汽車公司的發源地,而且擁有國家級汽車關鍵零部件產業基地和國家商用車零部件高新技術產業化基地,汽車工業在十堰市國民經濟中處于主導地位[2]。因此,在我校專業建設規劃中,學校依據自身的發展定位和人才培養目標,充分發揮大工程背景優勢,緊密圍繞“汽車產業鏈”,優化專業結構,拓寬專業面,按照“調整結構,突出特色,發揮優勢,注重內涵,提高質量”的專業建設與發展路徑,分層次、分類別的開展專業建設,并提出要圍繞“汽車產業鏈”積極培育汽車產業發展和地方經濟建設急需的新專業,如:新材料、新能源汽車、車聯網等國家戰略性新興產業相關專業或專業方向。
因此,我校結合當前車聯網發展的大趨勢和在科研、教研中積累的科研和教學資源,設置了電子信息科學與技術專業(車聯網工程方向)。在車聯網專業方向的綜合改革過程中,需要面對的一個重要課題是如何對新生進行專業教育,激發學生對本專業方向的興趣,進而為后續學習奠定良好的基礎。導論課程將承擔這一任務[3]。《車聯網導論》課程首次對2011級學生開課。在課程的教學過程中,借鑒了國外大學的教學方法,注重學生自主學習能力的培養,經過4年的教學過程,取得了較好的效果。
一、《車聯網導論》課程整體設計
(一)內容和方法并重
《車聯網導論》課程是本專業方向學生接觸到的第一門具有專業內容的課程,教學內容的設計十分重要。不僅要能夠全面概括本專業方向所涉及到的大學四年的教學內容,而且要能夠清楚地說明大學四年的教學課程之間的關系,讓學生對本專業方向的專業相關課程有一個有機整體的概念。
因此,設計本課程的目的和內容是“車聯網是能夠對車用信息進行采集、識別、傳輸、融合和利用的一種物聯網,能夠實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理,被認為是最容易形成系統標準、最具備產業潛力的物聯網應用。本課程從車聯網的感知層、傳輸層、支撐層和應用層這四層分別進行闡述,使電子信息科學與技術(車聯網工程)專業學生對車聯網的基本概念、技術框架、應用范圍具有初步認識,為后續相關課程的學習打下基礎。”
好的教學方法能夠對教學起到錦上添花的作用。在本門課程中,對學生的考核方法是“課程報告(60%)+課堂匯報(40%)。”這個考核方法要求學生在課后發揮主觀能動性,查閱資料,針對一個主題,以正式的科技文獻的形式完成相應課程報告,同時,還要以PPT演示的方式對課程報告進行匯報。這對學生來說,不僅具有很大的挑戰性,而且具有很強的趣味性。挑戰性體現在,學生剛剛從高中被動式學習向大學的主動式學習轉變,課程考核要求學生從查、思、寫、講等多個方面全面挑戰自己以前的學習方法;趣味性體現在,學生以團隊的形式完成考核,不僅能夠在合作中找到樂趣,而且能夠在PPT匯報過程中,體驗評價他人和自我對比的樂趣。
(二)前后知識貫穿
《車聯網導論》課程的一個重要內容是要清楚地說明本專業方向的專業相關課程之間的關系[3]。為了能夠組織教學課程關系,本課程在感知層、傳輸層、支撐層和應用層等四層的車聯網分層基礎上,通過把專業相關課程和車聯網體系結構各層進行分學期的對應,使學生能夠清楚地了解未來所學專業相關課程在車聯網中處于什么位置。專業相關課程與某層的分學期對應關系如下圖所示,其中,左圖分類課程中紅色字體的課程表示該課程與車聯網直接相關。
另外,本門課程在大一上學期開設,同期,學生正在學習《計算機操作基礎》課程,其中包括Word和PowerPoint等內容。本門課程要求學生用Word軟件完成課程匯報,用PowerPoint軟件完成課堂匯報的演示文稿。這不僅鍛煉了學生對所學知識的應用能力,而且讓學生體會到學有所用的成就感。
二、培養綜合素質
在《車聯網導論》課程的教學過程中,還對學生的綜合素質進行了培養。這種培養主要表現在三個方面。
一是對學生文獻檢索和科技寫作能力的培養。由于課程考核要求學生以正式的科技文獻的形式完成相應課程報告,因此,不僅需要學生在課外查閱大量資料,而且需要學生對科技寫作進行實踐。文獻檢索能力的培養過程以中國知網CNKI中的文獻檢索為例,給學生演示了如何從學校主頁找到圖書館主頁,進而一步步找到所需要的數據庫并進行關鍵字檢索。盡管演示很簡單,但是學生了解了文獻檢索的基本過程,為學生后續的文獻檢索工作打下了基礎。在科技寫作能力的培養過程中,以“湖北汽車工業學院學報”為例,給學生演示了如何查找期刊主頁,進而一步步找到所需要的投稿模版和論文撰寫要求。這里面涉及到的內容包括論文格式、論文組織方式、參考文獻,以及摘要、引言、結論等各個部分的撰寫要求等。同樣地,盡管演示很簡單,但是學生了解了科技寫作的基本要求,為學生未來的畢業論文以及科技資料撰寫打下了基礎。特別令人欣喜的是,通過任務式的教導方法,學生對文獻檢索和科技寫作的目的有了深刻的認識,不僅能夠找到所需要的參考文獻,而且撰寫了在形式和內容上都頗為專業的課程報告。
二是對學生表達能力的培養。由于本門課程還要求學生以10分鐘PPT演示的方式對課程報告進行匯報,因此,學生還要準備正式的課堂匯報。這不僅要求學生能夠清楚地表達課程報告內容,而且在匯報內容組織、課堂過程、儀態等方面都要做精心的設計。雖然部分學生是第一次以這樣的形式完成課程考核,但是都認真對待,順利完成了課堂匯報。每一屆學生的都能夠帶來驚喜,例如,有的學生充分利用圖文并茂、視頻穿插的設計,使得匯報內容豐富多彩;有的學生進行課堂互動,活躍課堂氣氛;有的學生語言幽默,結合當前時事和網絡語言,提升學習興趣。教師對每一組同學的課堂匯報都要即時點評,包括PPT的內容和形式、學生的表達能力和課堂組織等;這里需要特別注意的是,點評要突出優點,使得學生增強自信,但同時也不能回避缺點,但是要注意語言表達,不能挫傷學生的積極性。另外,還有一個附加效果是在最初設計課程教學時所沒有想到的,即學生對站在三尺講臺的教師課堂教學有了直接和深刻的感受,即這并不是一件隨意可以完成的事情,只有在課前做好充分的準備才能夠真正上好一堂課。
三是對學生團隊精神的培養。本門課程要求學生分組完成課堂匯報和課程報告,學生可以自由組合。在任務分配過程中,學生也需要自己選擇主事人,分配各個任務。只有大家分工合作才能夠出色地完成課程考核要求。在學生提交課程報告時,需要注明本組成員的分工,在考核成績上,會根據分工給予考慮。從對2011級學生開設本門課程開始,學生基本都屬于90后,大部分都是獨生子女。通過本門課程的小組任務,學生們理解了團隊精神的重要性。
三、課程教學效果
盡管《車聯網導論》只有16個學時的授課時間,但是課程信息量大,同時盡可能地對學生的綜合素質進行培養,取得了較好的效果,如圖2所示。
四、結束語
《車聯網導論》課程是我校電子信息科學與技術專業(車聯網工程方向)新生進行初步專業教育的重要課程。本文對該課程的課程教學進行了研究和實踐,主要包括課程內容和考核方法的設計,如何通^本門課程把前后知識貫穿起來,并闡述了在課程教學中對學生綜合素質的培養,特別強調了學生課堂匯報的有益效果。通過上述方法,課程教學取得了較好的效果;未來還需要在學生自我評價方面進行改進和探索。
參考文獻:
[1]盧錫城;顛覆性創新與信息技術――兼談高水平計算機人才培養[J].中國大學教學, 2015(8):4-8.
篇2
論文將從公共選修課《物聯網導論》的課程定位入手,簡單探討教學內容的選擇與設計、教案的設計和課件的制作、課堂教學技藝的選用、考試考核等幾個方面的問題,以使課程在人才培養中發揮其應有的功效。
1《物聯網導論》課程定位
《物聯網導論》作為我院公共選修課,其主要的面向對象是全院不分專業不分年級的在校大學生。旨在通過該課程的開設拓寬學生的知識視野、提升學生的科學素養、建立合理的知識結構,同時滿足學生不同興趣、愛好與特長發展的需要,促進學生創新意識、創新精神和創新能力、實踐能力的提高,實現人才培養目標。所以,課程內容不宜涉及過于專業的物聯網知識,而應結合學院整體教學規劃和選課學生的專業特點擬訂合適的教學內容。
2 教學內容的選擇與設計
教學內容的選擇與設計,要結合課程的培養目標,適應選修學生的專業特點。《物聯網導論》的總體目標: 讓學生掌握物聯網概念、市場運作、關鍵技術、應用介紹、標準化進程等諸方面的基本知識。這門課程要求學生能夠了解掌握涉及國內國際物聯網的各方面知識的同時,增強當代大學生對新興事物的了解; 以《物聯網導論》為載體,結合物聯網發展現狀,普及科學知識,提升學生科學素養; 以《物聯網導論》為載體,結合物聯網科技的應用進程及展望,培養學生嚴密的科學思維方法和開放式分析問題、解決問題的能力、激發學生的想象力和創新能力。具體包括: 知識、能力和素質三個層面。
由于該課程面向全院所有專業的專科學生開設,選課學生人數較多、專業各異,另外,學生背景參差不齊、選課目的各不相同,這就為教學內容的設計提高了難度。結合課程的目標和學生的特點,教學內容的選擇應遵循注意拓寬知識面、反映學科前沿、保持完整性等原則,同時還應加強知識性與趣味性,具有科學普及的特點。簡言之,課程內容由具有物聯網技術的相關領域應用延伸到“智慧城市”、“智慧地球”,由日常生活中的物聯網產品延伸到軍事與國防領域中的高科技產品,讓學生在感興趣的案例中汲取物聯網世界相關知識。
3 教案的設計、課件的制作
教案是備課內容簡要而有序的記錄,是教學過程中的參照系,可以提示教學內容、重點、難點、目標、思路,幫助教師有效完成每一次教學。
教案的設計,首先要打破傳統教案的固定、僵化模式,允許教案因人、因課程、因教學內容而異。其次,教案要開放、靈活。具體來說就是教案的設計和書寫體現出內容上的概要性、形式上的模糊性和結構上的不確定性,以便能夠適應新情境、容納新內容、確立新策略,擴散新思維,為教學中師生間的互動共振、互生新知、互建新情留有余地。再次,教案的設計要注意與問題驅動教學、案例教學、啟發式教學等課堂采用的教學方式相得益彰,結合學生的特點、選修課開設的目的,選取經典案例體現教學內容的趣味性、生動性和科學性。
課件制作的質量直接關系到教學效果。一個優秀的課件應該是好的內容與美的素材的完美結合體。除了課程內容本身的科學性,還應具備一定的技術性、藝術性。以“智能家居”的介紹為例,教學內容已經設定,即“智能家居”,然后根據“智能家居”課件腳本收集相關課件素材―――文本(智能家居的開發、性能、用途) 、圖像、視頻(智能家居的一些模擬應用以及所帶來的便捷效果),然后進行課件的編輯制作和展示。
4 課堂教學技藝的選用
選修課的性質和任務決定了它的教學應有不同于必修課的特點。它不強調知識的系統性、完整性,而重視的是研究興趣的激發、最新科研動態的傳遞和評價以及學習和科研方法的引導。物聯網導論課程是針對全院學生開設的,教師主要采用了以下幾方面的教學方法:
4.1 案例教學法
案例教學是從培養學生的實踐能力和積極進取精神為目的出發推出的一種特殊的教學方法,它是在教師指導下,根據教學目標的需要,采用案例來組織學生進行學習、研究和鍛煉能力的方法。
在講解智能交通的特殊性能時,可以挖掘現實生活中的案例,比如以常州快速公交(BRT)設置案例,討論智能交通的特殊性能。案例教學法的優點在于密切聯系實際,具有較強的針對性、目的性和時效性。在實際教學中運用案例教學法不僅有助于學生對課程內容的理解,而且能夠改善課堂氣氛,增加學生的學習興趣和動力,為學生利用所學知識解決實際問題奠定基礎。
4.2 換位法教學法
所謂換位教學法,簡單地說,就是上課時教師和學生對換位置,由學生主講、教師聽,之后教師加以補充和修正的一種教學方法。換位教學法中教師是一位導演,甚至是一部“辭海”,一個“資料索引”,指導學生表演,提供機會給學生翻閱、查詢資料。教師不僅教會學生掌握知識,更重要的是讓學生自己去獵取知識、研究問題,真正做到授之以“漁”。
在換位教學中,學生一般先要上網或去圖書館查找相關資料,然后實地觀察了解并制作課件,在課堂上將自己對該知識的理解和認識詳細地講給同學聽。
比如,可以將“二維碼技術在火車票中的應用”中的部分知識點作為換位教學的試點內容,組織學生進行資料收集、課件制作,最后在課堂上進行講解。通過這樣的實踐活動,可以有效促進學生主體性的發展和提高學生的自主學習能力,能幫助學生了解各種二維碼技術的性能、特點和用途。
4.3 啟發式教學
啟發式教學就是指教師在教學過程中根據教學任務和學習的客觀規律,從學生的實際出發,采用多種方式,以啟發學生的思維為核心,調動學生的學習主動性和積極性,促使他們深刻體會學習的一種教學指導思想。啟發式教學關鍵在于創設問題情境,根據教師所營造的問題引導學生思維,激發其學習熱情,培養獨立思考能力,真正地把學生的興趣和注意力引到課堂上來。
通過采取一定的選修課教學對策,選修課完全可以體現“以人為本”的教育思想,實現學生選課、上課的自主自由,達到培養學生個性,充分發揮學生潛能的目的。
5 考試考核方式
課程總成績按照平時成績( 出勤、作業) 和期末成績4:6 的比例嚴格執行。由于選課人數較多,平時的出勤可采取隨機點名的方式,缺勤一次扣除相應的分數。平時成績包括課堂討論、案例教學的互動、課后習題等。期末考試采取調研報告。最終成績可按90~ 100分、80~ 89分、70~ 79分、60~ 69分、0~ 59分劃分為優秀、良好、中等、及格、不及格5個等級, 一門課程考試成績等級應控制一定比例,例如優秀約15%,良好約30%、中等約40%、及格和不及格共約15%。
6 結語
總之,積極的教、學意識及合適的教學方法能夠保證《物聯網導論》課程理論對實踐的有效指導,學生普遍反映學習這門課程后,學習到實用的知識比較多。不過,該課程開設過程中還存在一些問題,實驗設備不齊全,需要進一步完善。為了促進教學質量的不斷提高,以使課程在人才培養中發揮其應有的功效,可以結合課程目標,豐富、更新教學內容,制作精美的課件,選用合適的教學方法,進行合理的考核。通過教師主體、學生主體的共同努力,從而可以較好地實現選修課教學相長的良好態勢。
參考文獻:
[1]何,黃麗儀,黃樹林.公共選修課教學方法改革實踐初探[J].山西醫科大學學報:基礎醫學教育版,2010, 12(9): 903-905.
篇3
隨著計算機信息技術的發展,我國傳統農業正在加快向現代農業轉型,而智慧農業將成為現代農業未來發展的趨勢。智慧農業將農業看成一個有機聯系的系統,依托嵌入式技術、感知技術、互聯互通技術、智能化技術等綜合、全面、系統地應用到農業系統的各個環節,使得農業系統的運轉智能化、多功能,大力推進農業科技創新。
智慧農業所涉及的關鍵技術包括嵌入式技術、檢測技術、通信技術等。嵌入式是當前發展最快、應用最廣、最有發展前景的信息技術應用領域之一。目前,許多高等院校的計算機、電子、軟件等專業針對市場需求,開設了嵌入式系統相關課程,也在逐步完善適應社會需求的嵌入式系統的教學體系。本文基于智慧農業背景,結合都市型現代農業開設嵌入式課程的經驗,對農林院校嵌入式課程教學改革進行了探討。
1 智慧農業物聯網嵌入式系統
智慧農業是最近興起的一個概念,出現的時間很短,目前還沒有一個公認的定義。中國農業大學李道亮教授認為: 智慧農業是以最高效率地利用各種農業資源,最大限度地降低農業成本和能耗、減少農業生態環境破壞以及實現農業系統的整體最優為目標,以農業全產業、全過程智能化的泛在化為特征,以全面感知、可靠傳輸和智能處理等物聯網技術為支撐和手段,以自動化生產、最優化控制、智能化管理、系統化物流和電子化交易為主要生產方式的高產、高效、低耗、優質、生態和安全的一種現代農業發展模式與形態。
要建設智慧農業,就要依托物聯網等先進的科學技術。物聯網(The Internet of Things,簡稱IOT)的概念是在1999年提出的,2005年國際電信聯盟(ITU)的ITU互聯網報告,對物聯網做了如下定義:通過二維碼識讀設備、射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
智慧農業物聯網唯一的物聯源頭是嵌入式系統。隨著嵌入式系統的各個領域應用需求的多樣化,嵌入式技術已成為當今電子技術發展的主流。
本文基于嵌入式技術,針對農林院校計算機專業嵌入式系統方向課程體系的特點, 通過一系列教學嘗試,對計算機專業嵌入式系統方向的課程體系建設進行了一些探索,使學生在保證專業原有課程的基礎上,根據專業方向的不同,側重點有所差別,將智慧農業貫徹課程體系始終,使學生在軟件和硬件設計方面都得到很好的鍛煉,最終為都市型現代農業培養全方位的信息技術人才。
2 嵌入式課程體系建設
(1)我校計算機專業嵌入式系統方向培養和教學目標。
我校計算機專業嵌入式系統方向培養目標培養側重嵌入式軟件設計開發的嵌入式系統開發人員。根據學生的接受能力,嵌入式系統的學習體現層次性、漸進性、注重實踐性,尤其側重培養在農業領域中的嵌入式系統應用能力。(圖1)
嵌入式系統課程體系的設置體現“注重工程能力培養的嵌入式系統人才知識體系”,學習側重嵌入式軟件設計部分。嵌入式系統教學體系教學目標是掌握四個“1”,即“一種主流嵌入式微處理器、一門開發語言、一種嵌入式操作系統、一套開發工具”,嵌入式開發語言主要有匯編語言、C和C++語言、Java語言等;嵌入式操作系統主要有Windows CE、Linux等;集成開發工具主要有Windows CE開發工具、ADS等。
(2)嵌入式系統課程體系。
北京農學院計算機與信息工程學院自2011年設置了計算機專業嵌入式系統方向,根據自由選擇的原則在大學三年級實施特定方向培養,同期購買了30套嵌入式開發實驗平臺設備,可實現每人一臺的教學環境。
嵌入式系統課程體系大致可分為:基礎課程、專業基礎課以及專業課。
基礎課程在大學一、二年級開設,主要學習理工科的一些基礎課程,如高等數學等。
專業基礎以及專業課的開設時間以及內容如表1所示。需要特別說明的是根據我校“3+1”本科人才培養模式,大學前六個學期完成的是課內學習,旨在掌握較寬厚的基礎知識和扎實的專業知識,最后一學年有計劃地到校內外實調基地進行為期一年的實踐和實訓,所以第七學期和第八學期是專業實習和畢業設計實習環節。
嵌入式導論課程:介紹嵌入式的主要應用領域、嵌入式軟件開發的基本概念、嵌入式軟件開發的基本流程和基本方法、嵌入式系統的特點。
嵌入式操作系統課程:介紹嵌入式系統基本知識,嵌入式操作系統與通用操作系統的差別。結合典型的嵌入式操作系統對操作系統的基本構成、工作機制、系統移植剪裁和實時任務調度等內容進行介紹。我校根據具體情況選擇、Linux、WinCE等嵌入式操作系統進行教學。
嵌入式程序設計基礎:介紹嵌入式系統體系結構、嵌入式系統設計的基本方法、軟件編程及設備接口和驅動等。通過該課程的學習,學生了解和掌握必要的嵌入式系統設計方法學的概念、方法和工具嵌入式程序設計基礎,掌握嵌入式系統的基本原理與設計開發思想,學生能完成簡單的嵌入式系統的軟硬件設計。
JAVA開發語言:介紹Java語言的體系結構、Java語言的基本概念和程序設計的基礎知識、面向對象的程序設計的思路和方法。培養學生的編程能力,使學生能夠運用Java語言作為完成應用程序設計。
嵌入式接口技術:介紹鍵盤接口、LED顯示器接口、觸摸屏、通信接口、中斷接口、A/D和D/A轉換、ARM的JTAG接口。
嵌入式高級編程:介紹Android嵌入式開發環境搭建的方法,項目結構;Android的體系結構,嵌入式軟件開發流程;嵌入式特性開發,多媒體開發,數據存儲開發,聯網開發等開發方法,學生通過實踐能達到獨立完成開發單機、網絡嵌入式軟件的能力。
3 嵌入式課程實踐教學
(1)層次化實驗實踐教學。
實驗室選用UP-Magic6410嵌入式實驗開發平臺,著重培養學生在該平臺下進行嵌入式Linux程序開發的相關環境搭建與軟件設計方法的能力。針對各模塊以及嵌入式系統的應用背景,按照由淺入深,不同課程層次對應不同實驗項目等原則,組織設計了三個層次的實驗,循序漸進,逐步提高,以滿足不同階段的實驗和實踐需求,分別為涉及嵌入式導論的基礎性實驗、涉及嵌入式程序設計基礎的實操性實驗、設計嵌入式高級編程的提高性實驗。基礎性實驗多以理論驗證為主,在于學習方法;綜合性實驗和提高性實驗則多以應用為主,在于提高能力。三個層次的實驗教學內容,為學生提高了動手能力,進一步的實踐開發和畢業設計打下了良好的基礎。
(2)通過項目案例,強化實踐教學。
首先,依托教師實際的科研或工程項目,教師在實驗課程實施時,可以按照模塊化將案例的分解到各個部分,鼓勵學生對實例所采用的技術和方案進行不同角度的評價,變被動知識灌輸為主動探索思考,使教學理論知識與科研實踐有機地結合在一起。
其次,在設計綜合課程設計等綜合性實驗時,結合教師實際的科研或工程項目,在強調基礎性知識掌握的同時,鼓勵學生創新的綜合設計。使得學生既掌握了一些具體的通用的嵌入式系統的開發方法,也能發揮主觀能動性,獨立設計并實現較完整的嵌入式系統,激發學習、創造熱情。在課程設計綜合實驗中,考慮到學生水平差異,按照“自由組合、自主選題”的原則,要求學生課外查找資料進一步地學習,引導學生進行主動性學習,對某些問題進行深入的分析研究,進而提出自己的設計思想,此環節中設計思想的原創性也將作為課程考核的重要內容。
(3)鼓勵學生參與科研項目,注重培養創新能力。
通過項目實踐來鍛煉和提高學生動手能力是非常重要的。我校實行導師制指導學生,在參與教師科研項目的過程中,本科生導師負責學生在整個科研期間從理論到具體操作的各個環節的指導工作,加強了指導力度。
學生在家禽食品安全追溯系統的嵌入式系統應用項目中,教師組織學有余力的同學成立興趣小組,直接參與到前沿的課題和項目中去,將食品安全追溯系統按照生產鏈的六個環節分解成若干子題目,交由各興趣小組,模擬項目的形式實踐開發,真正做到“在學中做,在做中學”,以務實的項目培養學生的實踐科研能力。
(4)鼓勵學生積極參與課外科技活動。
近年來,高等院校加大了學生的課外科技活動開展的力度,筆者指導的學生參與了北京市大學生科研計劃,利用嵌入式平臺,對溫室環境等參數檢測,進而對溫室大棚實現智能化控制,學生在該課題中,運用所學理論知識,系統的完成了整個項目,獲得了北京市大學生科研計劃成果二等獎,尤其值得一提的是,畢業的學生在擔任京郊村官期間,將課題成果應用于所服務的村鎮,取得了良好的效果。實踐證明,鼓勵學生參與課外科技活動,將會拓展學生的知識體系,并學以致用,對進一步提高學習興趣以及培養合作精神發揮了至關重要的作用。
(5)做好畢業設計及畢業實習
我校實行的是采取“3+1”人才培養模式。以往學生在第八學期進行畢業論文和實習,部分學生在校內機房根據教師給出的題目完成畢業實習和設計論文,學生如果不走出去。就無法完成理論與實踐的有機結合,部分同學雖然通過實習單位的學習完成畢業論文,但是畢業設計和論文的時間和質量也難以保證。因此,我們將畢業論文提前到第七學期安排任務,進行設計、論文的前期準備及調試工作,既可以保證充分的畢業設計時間又可以提高學生專業課的學習興趣和主動性,做到有的放矢.提高設計.論文和專業課的學習質量。
針對在校學生缺少行業背景知識這一缺點,在教學中大力開展了與企業的合作,直接把學生派到相關企業進行實習和畢業設計,使得培養的嵌入式人才能夠適應企業的需要,目前我院已經建立了中軟、中國農業科學院信息所等校外實習基地,并簽訂了相關的實習協議。一方面學生在實踐工程項目中完成畢業設計和論文,綜合能力得到極大的提升,另一方面用人單位在與學校合作辦學的過程中也為自己培養了急需的技術人才,實行了定單式培養,最終構筑高校.學生和企業獲利的共贏平臺,從而實現人才培養和社會需求的無縫對接。從以往經驗來看,選擇嵌入式系統開發課題并能按時保質保量完成課題的的學生知識面更廣,就業面更寬,既可以從事軟件開發,也可以適應硬件的開發工作。
4 結語
嵌入式系統作為應用性極強的課程,其教學體系建設是一項復雜而艱巨的任務,包括完整的課程設置體系結構、不斷的豐富實踐教學內容,獲取更多的實踐項目等內容。隨著嵌入式在現代農業應用的迅猛發展,如何真正立足于農業院校發展特色,培養高素質嵌入式系統農業信息化人才,將是我們今后教學的方向和努力目標。
參考文獻
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篇4
0引言
“互聯網+”理念早在2012年就被提出,在2015年“互聯網+”作為一項行動計劃正式在政府工作報告中提出。意在通過互聯網、云計算、大數據、物聯網等前沿的信息技術與傳統行業的深度融合,創造新的發展生態。高等教育作為傳統的行業之一,本就具有開放包容的環境,“互聯網+”的引入是借助先進的信息技術和網絡平臺,實現教育雙向互動、實時互動的模式,推動高校之間教育資源的共享,幫助高校打造更科學、合理行業生態。“互聯網+高等教育”的核心在于創新,真正做到以學生核心。
計量經濟學是經濟學科的一個分支,是一門經濟學方法論。在經濟理論的指導下解讀現實生活中的經濟現象、揭示經濟規律,并利用經驗數據檢驗經濟關系。自20世紀70年代末80年代初進入我國后,迅速得到我國經濟學界的認可,并在各大高校推廣普及。在1998年7月,教育部高等學校經濟類學科專業指導委員會在第一次會議上將《計量經濟學》確定為高等學校經濟學門類各專業的共同核心課程,此后各大高校廣泛開設《計量經濟學》課程。
1目前本科《計量經濟學》教學中存在的問題
1.1課程設置不合理
首先,課時量不足。《計量經濟學》這門課程主要講授經典和現代經濟學理論與方法,該課程的主要內容是以經濟理論為導向建立計量經濟模型,既要求學生學好經濟理論知識,又要求學生熟練運動計量經濟模型方法分析經濟關系,大概需要70個課時。但經過調查發現,國內各大高校安排的課時普遍偏少,在所有985高校中,北京大學課時最高,設置68學時。而一些農業院校計量課時設置更少,如中國農業大學、南京農業大學、華南農業大學、西北農業大學等農業院校本科計量教學課時平均僅為48學時。課時量的限制給學生學習該課程帶來重大阻礙。
其次,課程銜接困難。《計量經濟學》學習《計量經濟學》之前,要求學生具有一定的西方經濟學、統計學、數學三方面基礎。經調查發現,經濟學理論作為經濟學專業的基本課程,各大高校對微觀經濟學和宏觀經濟學等經濟理論基礎知識是比較重視的;而數理統計作為《計量經濟學》建模的基礎課程,學生通過系統的訓練能更好的理解一些統計指標、數據的收集、計算方法,更能深入的、全面的解釋經濟問題的一些數量關系,為今后寫課程論文或畢業論文打下堅實的基礎。但部分高校在數學課程設置與《計量經濟學》脫節,如《概率與數理統計》這門課,在大多數經濟學專業的學習中,側重講解概率部分的知識,對數理統計知識講解甚少;再如《線性代數》這門課,各大高校在該課程中講授矩陣及其特點,并未將其與多元回歸的分析相結合,以至于大多數學生沒法將其與計量經濟分析方法很好的融合。因此,教師在《計量經濟學》課上得花時間講解有關數理統計的基礎知識,因而大量減少對《計量經濟學》的授課內容。《計量經濟學》對數學基礎要求比較高,各大高校的基礎數學課程教授內容過于簡單,與經濟學結合不夠緊密,這就加大了學生學習該課程的難度。
1.2教學模式傳統
其一,課堂教學常以教師講授為主。由于《計量經濟學》課程存在大量的模型和公式,這種單一傳送知識的授課方式,會在短時間把教學內容強加給學生,從而增加了學生對知識理解難度。并且會讓課堂氣氛沉悶、學習熱情低、依賴性強,學生也難以理解,最終導致學習效果差。
其二,重理論輕實踐。受課時量的限制,教師在教學中主要針對重點理論知識所有側重的闡述說明,爭取在有限的時間內,以最有效的方式幫助學生掌握《計量經濟學》課程的重要理論知識。《計量經濟學》是一門實踐性較強的專業核心課,需要學生掌握從選擇研究的經濟問題、構建模型、到利用經驗數據進行檢驗這些過程。因此,對本科生而言,要學會利用《計量經濟學》這門工具研究經濟行為和經濟現象,而不是只了解理論知識。
1.3考核方式不科學
大多數高校對《計量經濟學》考核,70%-80%的成績由期末考試成績決定,這種單一的考核方式主要是測試學生對理論知識的掌握程度,難以測試出學生是否能將所學的理論知識應用于解決現實的經濟問題。在本科階段,《計量經濟學》課程的目標是定位在既能掌握其基本理論與方法,還要能構建理論模型,并利用經驗數據進行檢驗、修正,還要求對估計結果進行合理的經濟解釋,培養學生解決實際經濟問題的能力。而期末考試只能檢測學生對理論知識點的掌握情況,并不能測試出學生解決實際問題的能力。
2“互聯網+”背景下《計量經濟學》教學優化路徑
基于《計量經濟學》教學中存在的問題,并結合“互聯網+”的特性,本文從課程設置、教學方式和教學考核三個方面進行探討,有利于促進《計量經濟學》課程教學的優化,從而提高教學效果。
2.1改善《計量經濟學》課程設置
首先,合理安排學時。自克萊因教授等世界著名經濟學家到北京舉辦《計量經濟學》講學班后,計量經濟學在我國開始普及并得到廣泛應用。李子奈(2005)提出本科階段至少要掌握單方程計量經濟模型、經典模型的基本應用,并適當引入現代經濟學的理論方法分析。在本科階段需要掌握計量經濟學的基本理論與方法,還要學會熟練運用經典的計量經濟模型,所學的內容較多。但是從調查的資料看,目前高校《計量經濟學》課時偏少,難以保證基本理論與方法的講授,更無暇顧其次,加強相關課程的銜接。概率論與數理統計、統計學等課程不僅有利于培養學生數學建模、數據處理,而且還能有效增強學生的《計量經濟學》理論思維。沒有扎實的統計學和數學的基礎知識,對《計量經濟學》的理論、方法的掌握會很困難。目前,我國大多數高校經濟類的招生不分文理,相對而言,文科生對數學知識的掌握需要花費更多的課時。因此,在《計量經濟學》課程學時無法達到理想數量時,應加強數理統計的教學,并在課程內結合經濟現象進行基礎的經濟數量分析,提升學生對經濟數據的理解和應用,增強分析經濟問題的能力,為《計量經濟學》打下夯實的基礎。
2.2教學形式的多樣化
利用“互聯網+”的信息優勢,讓學生能夠隨時隨地反復學習課程內容。在開課初期,教師針對導論和一元、多元線性回歸模型章節進行講授,讓學生掌握《計量經濟學》初級理論知識。然后利用智能手機、IPAD等移動終端開設“超星學習通”,將前沿的信息技術與課程進行整合,營造“互聯網+”的教學環境,讓課堂更加多樣化。具體每節課安排如下:首先,提前把每章的重要知識點、拓展學習材料以文檔、視頻等形式放在“學習通”上,讓學生課前自主預習;其次,課中學習討論,課堂上教師可利用專題和討論等方式,通過小組討論、小組發言、學生互評和教師點評四個環節,提高學生的參與度,將被動學習轉為主動學習;最后,教師可利用“超星學習通”布置課后作業,針對任務點設置練習題和小測試,檢驗學生的學習效果。針對不懂的知識點,學生可反復觀看視頻及學習材料,還可在“超星學習通”平臺上和教師實時互動,增加教師和學生互動時間,從而使得學生更有效率的完成測驗。
其次,還應優化實驗教學。課時量的限制使大多數高校重理論輕實踐,教師應當將《計量經濟學》理論內容與專業案例相結合,利用“互聯網+”的信息技術,建立線上案例教學庫,案例以我國經濟社會熱點問題為主,比如將熱議的話題轉為案例分析,將這些案例與每一章知識點緊密結合,并適當引導學生在案例的基礎上進行拓展。另外,教師采用啟發式教育形式,引導學生從選題開始,選擇學生自己感興趣的熱點問題,學生通過查閱文獻、實踐調查、收集數據、建立模型最終形成學術論文,讓學生真正利用《計量經濟學》的工具分析現實的經濟問題,將教學成果轉化為科研成果。
2.3完善考核評價機制
篇5
1引言
“算法設計與分析”是計算機科學與技術學科的核心課程之一,受到越來越多的重視。對于一個計算機專業的學生,學好算法課是必要且是必須的。“算法設計與分析”這門課程的主要目的不僅是講授計算領域中不同問題的標準算法,更重要的是分析其算法復雜度,并且在諸多可行算法中選擇一種時間或者空間效率最高的方法。美國著名算法大師Donld Knuth認為“計算機科學就是算法的研究”,他主持設計的TeX排版系統被譽為是“不存在Bug的系統”,這是以大師嚴密的算法設計基礎為保證的。前微軟高級副總裁李開復博士認為“計算機科學實質是人工智能”,而人工智能則是模擬人類思維的一種算法科學。計算機算法的應用已經遍及人類社會的各個領域,包括計算機軟硬件機器學習、電信及互聯網、一般制造業、經濟與金融業等。算法技術不僅在計算機領域,而且在其它理工及社會科學領域都有極其廣泛的應用。任何問題的求解,都離不開一般性的算法設計原則,在筆者執教的學校,數學和信息安全兩個非計算機專業已將該課程列為必修課程。因此,提高“算法設計與分析”課程教學水平有著極其深遠的意義和重要的作用。
2教材選擇
近年來,國內引進了一些優秀的國外教材,其中的《算法導論》是國際上被引用頻率最高而且知名度也最高的專著,但是由于它篇幅過長,在國外多用于兩個學期的教學課程,因此難以將該教材系統地用于學時有限的本科教學;《算法設計與分析》是美國工程院院士UIIman等三位大師合著的優秀教材,該書的目的是將算法領域的基礎研究結果進行綜合,重點在于對算法思想過程的理解,而不是算法的實現細節和具體的編程技巧。但是該書內容和習題難度都較大,因此更適合作為研究生教材。國內的專家王曉東和周培德所編寫的教材也很優秀。這些教材都被我們重點推薦給學生作為參考書。
出于上述考慮,我們最終選擇了沙特學者M.H.Alsuwaiyel所著的《算法設計技巧與分析》作為教材,該書基本覆蓋了傳統算法設計的主要內容,此外還包含了概率算法和近似算法等一些基本內容,這些內容在傳統教材中并不多見,是一些高端算法經常使用的方法。雖然該書不是歐美傳統名校教材,但作者在南加州大學攻讀獲得碩士和博士學位,因此該書吸收了歐美優秀教材的風格,且文筆簡潔流暢。該書的內容及習題難度適中,便于課堂教學及自學,是一本適合本科教學的好書。
如果一個本科生能夠學好本教材,并在后面的碩士階段,學好UIIman的《算法設計與分析》,之后再將《算法導論》學習好,則必將打下堅實的算法理論基礎,為終身的職業生涯所受用。
3興趣培養
本課程的教學對象是大學理工科三年級學生,要求他們不僅具備數學分析、概率及線性代數的基礎,而且具備離散數學和數據結構等計算機專業基礎知識。很多學生剛學過數據結構,翻開算法教材,有似曾相識的感覺。教材中確實有部分章節如數據結構,排序算法,圖的遍歷等取材于數據結構課程。因此會有些學生學習熱情不高,認為是在學習重復的課程。
針對這一情況,首先我們會教育學生兩課程的目的是不一樣的。數據結構的目的是教會學生如果對現實世界中的事物及對其信息處理過程建立數據模型;而算法設計課程的重點是算法的效率問題,其主題是算法的空間和時間復雜度,主要論述如何運用算法技術改進已有一些算法的效率,或者對復雜問題進行求解。
近年來,計算機硬件和軟件技術發展迅速,CPU、外存、內存的性能在持續提高,價格卻大幅度下跌。因此有很多人認為,軟件的效率已經不再重要了,只要提高計算機系統的配置就足夠了。這種觀點顯然是錯誤的。
我們在第一節的緒論課中引用《算法導論》的例子,深入淺出地闡明了算法效率的重要性。設有兩個排序算法:其一是插入排序,時間復雜度為c1 n*n, c1是一個不依賴于n的常數;其二是歸并排序,時間復雜度為c2 nlog n,c2是一個不依賴于n的常數,一般情況下c1< c2。n是待排序數列的長度。對于這兩個實質上屬于不同數量級的算法,很多人并未真正感覺到log n比n優化多少,甚至當n較小時,插入排序比歸并排序還要快速一些。但是我們必須認識到,當n逐漸增大到一定數值以后,無論c1比c2小多少,歸并排序均比插入排序快速。在大規模數據集上排序結果的對比,則效果更為顯著。假若在高性能計算機A(10億指令/秒)上運行插入排序,而在低速計算機B(1千萬指令/秒)上運行歸并排序。此時硬件條件是機器A比機器B快了近100倍;軟件先決條件是 c1值為2, c2值為50;數據集的規模n為100萬。
計算得到:
機器A運行時間為2*(100萬*100萬)/10億=2000秒
機器B運行時間為 50*100萬*lg(100萬)≈100秒
結果是驚人的,用了快100倍的機器處理相同的數據集,反而慢幾乎20倍。如果數據集大10倍為1000萬,那么機器A要算2.3天,機器B只要20分鐘,這一差距是令人震驚的。
事實上,算法技術的發展沒能跟上硬件的發展,其發展空間還很大,盲目崇尚硬件建設而忽視算法技術的觀點是錯誤的。
在電信應用中,雖然硬件和軟件技術發展很快,但是用戶的需求更是呈爆炸式增長。一個國家網內就可能有成百萬實時在線用戶,每秒幾十萬次用戶交互發生,夜間有成千萬的話單記錄要處理。當一臺內存中存放近百萬用戶資料,則浪費16個字節就是浪費16M空間。如果記錄的數據結構及處理算法設計不合理,則內存很容易不夠用,大量工作任務會被拋棄。要在這樣的平臺軟件上構建軟件,必須對每個字節空間、每個計算機指令的使用優化到位。否則,即便有先進的計算機系統,一般的軟件技術是無法承受高性能、高容量計算的需要的。算法技術能支持開發人員在軟件設計階段從理論層面保障系統的效率達到最優。
經首次引論性教學,絕大多數同學認識了算法課程重要性,明確了學習目的,獲得了較好的教學效果。
4理論教學
課程教學組在教材內容上選擇了以下內容:
(1) 算法分析基本概念,數學預備知識。這些都是本課程工具性方法。
(2) 堆和不相交理論。介紹了能有效實現優先隊列的數據結構。
(3) 歸納法、分治、動態規劃。介紹了計算機技術中十分重要的遞歸為主題的設計技術,遞歸要求能夠將待解問題抽象為遞推表達式,確定初試值和遞推終止條件后就能將復雜問題化解為嵌套的簡單問題。
(4) 貪心算法。介紹了如何求解最優化問題。
(5)NP完全問題。介紹不確定性圖靈機在P時間內能解決的問題,這類論題對于培養學生將來思考問題復雜度是個導論。
(6) 回朔法。介紹有組織的窮盡搜索算法,對一些問題尤其是解空間很大的問題有效。我們介紹了3著色、8皇后等經典問題。
(7) 概率算法和近似算法。一般性介紹近20年來算法研究迅猛發展的領域,以擴展學生知識面,但不做考核要求。
其他內容如數據結構、圖遍歷等是數據結構和圖論課的內容,本課程內不做講解,供學生預習課程時選讀;對于域指定問題的迭代改進和計算幾何技術等高級課題,推薦學生根據興趣自學。
近年,越來越多的國內高校主張雙語教學。我們也有這樣的規劃,但是考慮課程有一定深度,三年級本科生英語運用還有限,為此達到最好的教學效果,在教學中先采用中文教學。但是我們鼓勵學生同步閱讀英文版教材,以更好地適應未來科研和國際化軟件研發的需要。
5科研方法及實踐能力培養
科研式教育并不是新生事物。在二十年前,我國清華大學、中國科技大學等名校就對高年級學生講授研究生課程,并進行導師制研教結合型教學,使得很多學生讀研時就能取得優秀的成果。作者所執教的是重點工科院校,有很多有利的因素便于我們展開科研式教學:一是有超過60%的學生主觀上有本科畢業后繼續深造的愿望;二是學校有豐富的圖書館資源,能全文檢索CNKI、碩博士論文、IEEE、ACM、ELSERVIER、SPRINGER等中外優秀電子數據庫。在教學中,作者也將在科研中讀到的一些新穎實用且難度適中的論文摘錄下來介紹給學生,并將自己研究生階段的學習方法介紹給學生。除了閱讀教材,我們還鼓勵學生讀一些高端的雜志,例如計算機學科領域的四大學報,ACM期刊,Software Experience and Practice,Information Processing Letter等刊物,從其中檢索感興趣的論題。讀核心期刊有幾點好處:這些刊物審稿嚴格,文章無論是學術性、前瞻性、理論正確性及寫作水平都有保證;減少檢索的開銷。讀者可以先在這些高水平雜志中找到自己感興趣的主題后,再廣泛檢索與主題相關的其它刊物或會議文章。引導學有余力的本科生讀高水平論文并不是過高要求,算法設計及數據結構教材中大部分章節內容其實也都是來源于前二十至五十年的國際知名算法學術期刊,其中選擇ACM、IEEE及ISAM雜志內容的比例最高。現在的一些學術期刊中刊出的優秀算法,過幾年就會被大量的引用或實際應用,也許再過十至二十年后就會被引入未來的教材之中。
我們認為,在本科高年級展開研究式教學對學生長遠發展有好處。對打算深造的同學,可以潛移默化地引導他們思索自己未來的發展方向,有很多成功的學者就是在大學受到某門課程老師的影響而走上科研道路的。科學研究是一個漫長的過程,很多工科博士生學習到第三、四年后才開始發表一級論文,很多碩士生畢業前才急忙撰寫可發表成果。而同時有些博士生入學兩年就能取得豐碩的成果,很重要的因素是他們在本科高年級階段就培養了研究型思維,為以后深造明確了方向并作好了理論準備。如果本科階段就培養研究型學習方法,那么在日后深造過程中多出成果就是水到渠成的事。而如何培養學生良好的研究習慣,正是我們教師要不斷探索的論題。
重視理論而實踐不足,是我國高校普遍存在的問題。
在國際上,知名的軟件鮮有來自中國人的原創。所以我們要更加重視培養學生實踐能力。
實驗環節,我們布置了基本的排序、遞歸、貪心、回溯等論題的實驗,鼓勵學生用不同的編程語言實現,不僅僅是單純的算法實現,最好能夠編制出實用美觀的界面,將算法更友好地呈現出來。無論以后的工作或者深造,目標是可應用或者可發表的成果,都需要研發者具有較高的實踐能力。我們認為實踐與理論教育是并重的。
6結束語
通過四年的教學實踐,學生對此課程實踐的參與度越來越高。通過教育方法的不斷改進,學生的課程成績也一屆好于一屆。更為重要的是,通過啟發引導式教育,很多同學開始萌發研究型思維,課余經常向老師提問,有的問題有較高難度,老師都要回去研究資料才能解答。在來自本校新入學的碩士生中,不少同學反映受益于此課,有些同學讀研究生后不久就在一級學報上發表了算法類論文,這也正是我們當初所期待的。我們教師仍然要不斷提高自身科研水平,并將研究成果及方法引進課堂,提高教學效果和質量。
教學中,還發現一個現象,數學系的學生比計算機系的考試成績要高一些。最簡單的因素,是他們理論思維能力更強,如何因材施教,改進教學方法及增強工科學生學習本課程能力,是我們課程教學組今后要探索與研究的方向。
參考文獻:
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文章編號:1671-489X(2013)30-0063-02
1 物聯網工程專業產生與現狀
自2009年8月同志提出“感知中國”以來,物聯網已成為國家戰略新興產業的重要組成內容,美國、歐盟、日本、韓國等國家紛紛開展該領域的研究工作。物聯網已成為當前全球各國應對經濟低迷的重要科技手段。2013年2月,國務院提出了關于推進物聯網有序健康發展的指導意見。物聯網是繼互聯網之后的又一次信息技術浪潮,具有廣闊的應用前景和難得的發展機遇。
作為面向21世紀的全新技術,越來越多的大學開始關注物聯網技術程。目前國內著名大學已經紛紛開設或準備開設物聯網相關課程,希望幫助學生了解和掌握這些新興技術,提高學術科研和工程水平,保持技術發展和人才培養的同步。在教育部首批戰略性新興產業相關本科新專業中,就包括增設物聯網專業。從教育部號召高校設立物聯網專業學科開始,全國已有近700所高等院校向教育部提交了增設物聯網相關專業的申請,目前已經有67所本科院校建立了“物聯網工程”或“傳感網技術”等相關專業。
然而,由于物聯網技術和專業建設都剛剛起步,高校在專業目標、人才培養、課程教材、師資和實驗設備等方面都面臨眾多問題。筆者長期從事物聯網技術方面的科研工作和相關領域的教學工作,希望能在本文給出物聯網工程專業人才培養模式的有益探索。
2 主要存在的問題
目前,在理論研究領域,從傳感器網絡和泛在計算發展到空間物理信息系統;在技術研究領域,從RFID和Zigbee發展到M2M;在市場應用領域,從企業關注和行業需求到政策層面推動,物聯網的發展正經歷著快速而深刻的變化。然而在人才培養方面,卻面臨一些挑戰。
1)專業歸屬不清。目前在已獲得物聯網工程專業的院校中,有的將物聯網工程專業歸屬通信學院,有些歸屬到計算機學院,還有的歸屬到自動化學院。出現歸屬不清有著其現實原因:物聯網是典型的新興交叉學科,涉及到通信、電子工程、計算機和測控等多方面的專業知識和多個應用領域,因此在專業歸屬方面存在多樣性。然而,由于歸屬的不同,每個學院根據各自的學科背景和基礎條件來建設物聯網工程專業和制定專業人才培養方案,導致在人才培養方案、課程規劃、實驗體系等方面出現較大的差異。
2)人才培養目標不明確。由于物聯網工程專業跨多個學科,其自身技術在不斷地發展和完善,物聯網應用也在推陳出新。如何制定出適應技術更新和滿足企業用人需求的人才培養方案,還需深入探索。從企業角度來看,物聯網以行業需求為導向,應用于智能電網、智慧城市、綠色制造和智能醫療等多個工業領域,這就要求專業人才培養需面向其行業應用。同時,作為高等學校本科專業,須符合國家素質教育要求,體現專業人才教育思想。
3)專業人才培養條件匱乏。物聯網工程專業剛剛起步,師資、設備和教材都面臨匱乏的境地。教學質量的核心問題是師資,既有行業應用背景又跨多學科的教師較為缺乏,培養學術水平高、結構合理的專業教學團隊是專業建設首先解決的問題;其次,實踐教學薄弱,物聯網專業的基礎實驗、綜合實驗和設計實驗所需的開發平臺、仿真平臺和應用平臺都較為欠缺,難以滿足人才培養要求;最后,物聯網專業教材更是缺乏,目前盡管已有一些物聯網書籍,但太偏應用,難以作為教材使用,且未形成完整教材體系。
4)科研、教學和人才培養相互促進機制尚未形成。物聯網/傳感網相關教學內容和培養方案等都來源于科研成果,盡管物聯網/傳感網研究開展得如火如荼,但很多理論和方法都還完全成型。同時,如何將已有的研究成果轉化用于課堂教學和人才培養,還需要進一步研究。在教學實踐過程中常常發現由于有些理論較為系統,涉及的背景知識較廣,學生理解起來很困難,實驗系統也較復雜。產生這些問題的根本原因正是由于科研、教學和人才培養相互促進機制尚未形成。
3 物聯網工程專業人才培養模式探索
重慶郵電大學物聯網工程專業依托于學校自動化學院和工業物聯網和網絡化控制教育部重點實驗室,在近年來承擔和完成國家科技重大專項、國家863計劃等項目的基礎上,通過對科研成果的總結和提煉,出版了《測量與控制用無線通信技術》等系列教材,自行設計和研發WIA-PAS、ISA100和6LowPAN等實驗實訓研發平臺,培養了學術水平高,知識、年齡和專業結構合理的教學團隊,在近2年的專業人才培養實踐中積累了有益的探索。
3.1 適應物聯網技術發展和人才需求的培養目標
符合國家《物聯網“十二五”發展規劃》的要求,突出“傳感器網絡”技術優勢與“三網融合”特色,充分發揮實驗室在物聯網核心專利、標準、測試和應用等方面的國際國內技術優勢,培養面向智能工業、智能電網、智能城市、智能建筑與智能家居等相關領域從事物聯網/傳感網系統規劃、應用設計、產品研發、運行管理等方面工作的跨專業復合型人才。
3.2 充分發揮學校信息學科特色和優勢,整合學校教學資源,探索適合新專業的人才培養模式
物聯網屬于集成、交叉技術,當前任何一個專業都難以覆蓋其全部內涵。成立物聯網工程專業建設指導委員會,聘請校內外相關專業、合作企事業單位專家參與課程體系規劃、實驗實訓體系建設、專業指導和人才培養方案制訂。比如通過實驗室和思科公司的科研合作項目,由思科公司贊助、本教學團隊負責組織實施面向重慶市高校的“思科杯”物聯網應用創新設計大賽,該項大賽還被納為2012中國(重慶)國際云計算博覽會的主題活動之一,得到相關部門的高度重視。引導學生參加各種科技活動,既培養了學生濃厚的專業興趣,又提高了學生的實踐能力,增強了就業競爭力。
3.3 探索新的教學方法和教學手段
充分發揮學生的主體作用,引導學生去思考,更有成效地完成課程的教學任務,培養學生的自學能力、實踐能力和創新能力;對專業核心課程,比如“無線傳感器網絡”,采用答辯、實做報告、課程論文相結合的評價方式,全面考核學生掌握的基礎知識與理論、前沿技術、相應的開發能力;對專業導論課程,采用教學團隊的授課模式,教學團隊教師在物聯網的不同研究方向有著多年的積累和研究成果,通過團隊授課,既帶來了各方向最前沿的研究成果,而且使得每個方向的講解更加透徹和深入;靈活多樣的教學手段,在重點實驗室現場講授理論課程,將實踐融入理論,充分溝通交流討論,增強了教學效果。
3.4 教學、科研、人才培養相互促進的良性循環機制逐步形成
如何有效地將最新的科研成果轉化為人才培養,平衡學科前沿技術、基礎理論與實際應用的關系,兼顧用人需求與教育教學,在物聯網工程專業建設上得到了完整的體現和驗證。這種相互促進的良性循環機制形成將是一個長期的工作,也將在后續的實踐活動中不斷完善和豐富。
4 結論
由于物聯網是一項新興前沿技術,本身又是處于不斷發展和變化之中,而且物聯網應用也呈現多樣性和復雜性,因此,如何規劃物聯網工程專業和建設人才培養模式,是一個基礎性問題。本文在分析物聯網工程專業目前存在問題的基礎上,給出了重慶郵電大學物聯網工程專業人才培養模式的有益探索,并將在后續的教育教學中不斷發展和完善。
參考文獻
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篇7
(1)會計教育的目標
美國是會計教育最發達的國家之一。在19世紀末20世紀初,美國的會計教育仍承襲英國的師徒制。在20世紀二十年代,美國會計教育的目標是使學生能通過注冊會計師(cPA)考試,大學開設的會計課程與CPA考試課程緊密相關。到1950年,美國會計教育形成完整的課程體系,建立起會計專業,但是會計教育的重心仍是為學生通過注冊會計師考試做準備。
20世紀80年代以后,由于互聯網等高新技術的發展、經濟的全球化和大公司經濟權力的空前集中等環境因素,社會對會計人才提出了更多新的要求,會計教育與會計職業界的需求發生嚴重背離,會計教育改革已是大勢所趨。1989年美國會計教育改革委員會(Aceounting Education Change Commission,簡稱AECC)成立。1990年9月AECC在《會計教育的目標》(Obiectives of Education for Accountants)中明確指出:學校會計教學的目的不在于訓練學生在畢業時即成為一個專業人員,而在于培養學生能夠在將來成為職業會計師,讓學生掌握終身學習(Lire-long leaming)的技能。也就是說,會計教育不可能傳授職業會計人員應掌握的所有知識,但應教會學生如何學習(Learning to learn)的技能,具備獲取知識的能力。
2008年1月31日美國商學院聯盟(Association to AdvanceCollegiate School of Business,簡稱AACSB)明確指出會計教育目標應多樣化。目前最盛行的會計教學目標為:專業勝任能力、溝通技能、團隊技能、道德規范、企業管理知識、批判性思維、有效決策和解決問題的能力。批判性思維要求會計人員能全面分析事物的各個因素,并不斷進行反思,實現對事物的正確理解或做出合理的決定。
在美國,會計教育界必須根據會計職業界提供的需求信息,訂立會計教育的目標。會計職業界對會計人才的需求信息,能通過一定的渠道反映給會計教育界,并不定期地對會計教育狀況進行評估。因此,美國會計教育總能培養出符合會計職業界要求的會計專業人才。
(2)美國會計教育非常重視會計入門教育
美國會計教育改革委員會AEEC在1992年6月公布的《會計教育狀況公報》中強調第一門會計課程的重要性,建議各大學在開設會計專業課程之前。應開設一門對會計學做總體介紹的課程,名稱可以叫《會計學導論》。它主要介紹會計的環境、歷史、發展、未來、會計信息在企業管理者、投資人和政府管理人員決策過程中的作用。會計入門課程的開設有利于培養學生對會計專業的學習熱情和學習興趣,加強學生對會計專業的認同感,也為學生日后學習其他會計課程奠定了基礎。
2、英國會計教育的特點
作為會計職業起源地的英國,在會計教育方面一直以注重學生素質和能力的培養而著稱。會計專業多隸屬于商學院、經濟學院、經濟與法律學院,會計通常與經濟學、管理學學位結合在一起設置專業,很少設置單純的會計專業學位。英國本科會計專業學制一般為三年,每個學年均包括兩個長學期和一個短學期,短學期經常開設一些課時較少的專題課程,聘請客座教授、實務界人士講授,開拓學生眼界。
(1)會計教育的目標
英國各大學會計專業都會在英國高等教育質量委員會規定的質量框架下,圍繞著專業知識的構建、認知和智力技能、核心和轉換能力、實務操作能力4個方面提出自己的教學目標。專業知識主要包括學生應知應會的會計專業基礎知識和道德修養教育。認知和智力技能主要指學生的分析、綜合、評價和運用能力。核心和轉換能力主要包括學生團隊合作、學習能力、自我評價能力、管理信息能力、自主能力、溝通能力和解決問題能力等。實務操作能力指學生的運用能力和自主技巧。
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1. 科學謀劃培養方案的校內部分和企業部分
學校相關專業“卓越計劃”培養方案著眼于學生四年全方位和全過程的教育和培養,堅持工程教育和素質教育相結合、課內教學和課外教育相結合、理論教學和實踐活動相結合、全面教育與個性化培養相結合,努力提高學生的綜合素質,采取“3+1”模式(要求學生3年在校學習,累計1年(不少于40周)在企業學習和畢業設計)。培養方案分為校內部分和企業部分。校內培養方案依據企業人才需求、技術發展、雙方師資和工程實踐條件、行業特色,確定相應的專業基礎課和專業課。校內以理論教學為主。企業培養方案則依據行業科學技術發展水平、自身特色、人力資源規劃、師資條件、實踐教學條件,制定相應的實踐教學、實習、畢業設計培養方案,以能力培養和案例教學為主線。
2. 大力開展課程體系和教學內容改革
課程體系和教學內容改革以通識教育、工程基礎教育和工程專業教育的課程模塊為基礎進行課程重組,實現課程體系的整體優化;根據不同的知識結構分別提出能力要求,并詳細給出實現能力要求的實現途徑;探索以問題為導向的綜合化課程組織形式,增加綜合性實驗和課程設計的比例,不斷提高課程的綜合化程度;建立“本科科研訓練+開放實驗+學科競賽+實物畢業設計+企業實習”多層次創新實踐體系,強調實踐環節四年不斷線,以強化工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心,設置由淺入深的綜合設計訓練環節,緊密聯系工程實際,以工程項目或產品設計生產全過程為載體,構建綜合性實踐項目,提升學生工程實踐能力。
例如,自動化專業以實際工程為背景,以工程素質和工程實踐能力培養為目的,構建自動化專業的知識體系和課程體系;以電子系統綜合設計能力、面向物聯世界的智慧控制系統的設計分析能力、工業控制計算機的編程能力、面向物聯世界的智慧控制系統的設計安裝調試能力、面向物聯世界的智慧控制系統的集成投運維護能力的培養為目的,在通識教育的基礎上,以能力素質模塊為主線打造工程教育課程體系結構;改革專業課程教學模式,將各類實踐、科創、實習、畢業設計或論文等環節融入工程專業教育,提高校企合作的實踐課程量。通過該課程體系的建立,進一步強化了數理等課程的基礎教學,使學生具備扎實的數理功底;進一步融入人文社科類通識課程,使學生的人文素養與科學素養得到全面發展;進一步拓寬專業課程的教學平臺,使學生的行業面向更為寬廣。
又如通信工程專業,全面整合課程,壓縮課堂講授式理論課學時和課程門數,增加實踐環節學時。理論學時由1920學時壓縮為1635.5學時,獨立實踐環節由40周增加為55.5周。在通識教育課程建設方面,有針對性地加強職業道德、人文關懷和社會倫理責任的教育,開設了職業規劃、國際卓越工程師教育導論等課程,由企業專家合作制定教學大綱并擔任主講。在工程專業的模塊課程設置中,緊扣當前通信行業發展的趨勢,設立了三個方向的模塊課程,分別與包括中興通訊、中國普天和悅成3G在內的三類企業進行合作共建,共同制定教學大綱,共同承擔教學任務,并把相應的實踐環節納入企業學習階段完成,以突出工程師實踐能力的培養。 三、強化培養過程,創新教學方式方法
1. 采用靈活多樣的教學方式提升教學效果
自動化專業“電機與拖動”課程設計了項目驅動教學法,學生在教師指導下,通過實際完成一個完整的“工作項目”學習知識。教師將傳統的學科體系中的知識內容轉化為若干個“教學項目”,圍繞項目組織和開展教學,使學生直接全程參與、體驗、感悟、論證、探究。網絡工程專業的“Web程序設計”課程采用案例教學法,通過設計并實現一個規模較大的、典型的、學生感興趣的實際案例,涵蓋本門課程中所有重要的知識點。同時,將此案例項目分解為若干個模塊,構建了一個模塊化的課程結構,將每個模塊融入到不同的課程教學階段。以對案例的分析和求解為主線,激發學生的求知欲,調動學生的積極性,使學生自覺主動地掌握原理和方法。
2. 開展創新活動注重與理論知識學習有機融合
各專業以學科競賽、開放實驗、科技創新項目為引領,將講授課程理論知識與培養學生解決實際工程問題的能力結合起來,實現學生創新實踐能力培養。例如,自動化專業結合控制工程領域需要和專業特色,以2013“大學生研究訓練中心(SRT)-車聯網創新應用研究訓練平臺”為基礎,開展各種物聯網和智能車的競賽活動并取得較好成績,提高了學生實踐能力。卓越班學生參加的2014中國機器人大賽暨RoboCup公開賽獲得一等獎4項;在第八屆 “飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽中獲得電磁組三等獎1項、光電平衡組三等獎1項、光電組優勝獎1項,攝像頭組優勝獎1項,獲獎人數12人;“博創杯”全國大學生物聯網競賽獲華北賽區二等獎等。
3. 改革課程考核方式檢驗學習實效
考慮到“卓越計劃”學生學習的特點和工程教育培養學生實踐能力的目的,各專業與企業共同制定企業學習階段綜合考評辦法,綜合考查工作態度、個人能力、團隊合作等多個方面。每門企業學習課程的綜合成績由平時課堂作業、個人項目答辯、小組項目答辯和期末考試等多個環節組成,學生學習效果的考核是多個環節的加權值,引導學生更注重知識學習的過程、知識的積累。 四、夯實校企合作模式,構建高水平實踐平臺
1. 校企共建聯合實踐基地
相關試點專業充分整合利用現有的創新實踐教學資源,豐富工程實踐的教育內涵,聯合企業共建實踐教學基地,為學生提供實戰訓練、生產實習、畢業實習。部分學生參加導師與企業合作的科研課題,參與企業產品的技術改造和新產品研制等實際工作。學生的畢業設計選題也源于企業合作項目,并在指導過程中采用雙導師制。目前,學校已與中興通訊、中國電子科技集團公司第十五所合作建設國家級實踐教育基地。在深化已有合作的同時,為了保證卓越培養計劃中三類模塊化培養任務落到實處,通信專業還不斷拓展合作企業的范圍,與大唐移動、中國普天等實力雄厚的知名企業簽訂校企合作協議,搭建起“專業+企業群”平臺,形成一批相對穩定的合作企業群。自動化專業與研華、泛華測控公司建立校企聯合培養機制,分別在2011年、2013年簽訂了校企聯合培養卓越工程師協議。
2. 構建高水平校內實踐教學平臺
學校每年向卓越計劃試點班投入專項經費500多萬元,推進專業建設、實驗實踐條件建設,已建成自動化、通信工程、網絡工程等專業實驗室以及面向北京地區卓越聯盟高校開放的工業智能化實驗室。學校建設的1個國家級實驗教學示范中心、4個北京市實驗教學示范中心、1個北京市級人才培養模式創新試驗區,也有力地保障了“卓越計劃”的人才培養。
3. 人才培養過程中校企深度融合
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(2)學生從大二第二學期才開始接觸到信息安全課程,在入學初期沒有培養起對信息安全的興趣,不了解信息安全的基本概念、重要性以及與信息安全有關的就業崗位,教師也沒有為學生科學地制定大學4年的學業規劃。
(3)隨著物聯網和云計算的普及,各種網絡安全攻擊手段和保障網絡安全的技術不斷推陳出新。目前,信息安全的一些專業課程還只是停留在基本原理的講解上,沒有做到與時俱進,很少講授前沿的網絡安全應用及其存在的安全隱患及解決方案。教師沒有引導學生利用發散性思維并投入到對前沿網絡技術和安全技術的研究中。
(4)缺少網絡安全工具實訓。現在很多網絡安全工具都是開源工具如Backtrack等,掌握這些工具需要花費大量時間,因此需要開設網絡安全工具實訓課程,讓學生掌握如何配置、安裝、使用和定制個性化的開源工具。
(5)缺少安全軟件設計等實踐課程。信息安全專業的學生除了要能夠利用安全工具進行系統安全測試外,還要掌握如何防御和解決系統安全漏洞,另外,還有很多學生希望從事安全軟件開發工作。這就要求高校設置安全軟件設計開發類的課程,幫助學生掌握安全軟件開發過程中所需的知識和技能。
(6)缺少創新思維的培養。國內大學生的創新性較歐美大學生有所欠缺,因此要注重信息安全專業學生的創新思維培養,并且要從大一開始就進行創新思維的鍛煉。
2創新思維在信息安全領域的重要性
物聯網、移動計算、云計算等新技術正在改變整個互聯網,新技術、新應用和新服務正帶來新的安全風險。這給網絡安全工作者和研究者帶來了新的挑戰,網絡安全從業人員應該具備創新思維以應對這些挑戰。我們將從以下幾個方面闡述創新思維在信息安全領域的重要性。
(1)社交網絡、智能終端、手機等逐漸成為病毒的攻擊目標。原有的安全防范技術和安全觀念已很難抵御新的網絡入侵技術和安全威脅。
(2)網絡犯罪日益增多,許多網站的服務以及手機操作系統向第三方應用程序開放,軟件通過掛木馬和隱藏后門的方式竊取信息并監聽用戶系統,因此安全隱患問題不容忽視[1]。隨著電子銀行、電子商務、網上支付和手機支付等應用的全面普及,攻擊支付網關、截取交易信息、搶奪虛擬財產等網絡犯罪行為增多,網絡犯罪的形式、手段和后果更加不可測。
(3)信息安全與網絡管理的變革勢在必行。由于互聯網的革命性發展以及云計算和物聯網的興起,未來的網絡將日益擴張并日趨融合,如“三網合一”。與此同時,網絡入侵、木馬病毒、手機病毒等惡意代碼和網絡犯罪方式也隨著新技術、新業務和新應用的誕生而不斷推陳出新,因此信息安全技術和網絡管理也需要與時俱進地進行創新性變革,應對互聯網的變革。
3網絡安全教學中融入創新思維培養的實踐
結合東華大學計算機科學與技術學院培養信息安全專業學生創新能力的經驗,我們闡述如何從學生入學到畢業的4年間培養其創新思維和實踐能力。
3.1培養學生對專業的興趣
首先,我們要積極發揮班級導師的作用。網絡安全的任課教師可以擔任信息安全專業學生的學業導師,學業導師在學生入學后通過學習方法和學業規劃等主題開展學習交流會,在會上介紹網絡安全的知識結構、科學背景、發展趨勢、行業需求、就業領域,并引用前沿網絡安全技術和最新的網絡安全隱患案例和視頻,如利用智能手機安全漏洞和“云”查殺病毒技術等案例激發學生的興趣。興趣是學生的學習動力,學生是教學的主體,在教學中對課程的參與度高低直接影響整個教學成果,因此要提高學生的學習效率,首先要增強他們對網絡安全技術的興趣。導師應在易班網上學生活動社區或其他社交網站上建立網絡班級,保持與學生的日常溝通,為學生選課提供幫助;協助學生進行學習生涯規劃,同時為專業學習提供幫助;在網上班級設置“我的Idea”專題,讓學生在論壇里發表自己的創新想法,如要做什么樣的系統或軟件解決生活中遇到的一些問題。該階段學生還沒有實現這些軟件的技術能力,導師可以指導學生學習某方面的技術以實現這些有創意的想法。
3.2以賽代練,參與國家和市級大學生創新項目和高水平信息安全競賽
在創新實踐中,輔導員和學業導師起著非常關鍵的作用。學業導師都是計算機學院的在職講師或教授,他們可以把自己主持或參與的科研課題介紹給學生,讓學有余力的學生參與學業導師的課題研究,一方面培養學生的自學能力并積累科研所需的知識,另一方面培養學生的創新思維。輔導員和學業導師經常組織學生參加信息安全大賽,如全國大學生信息安全競賽和信息安全技能大賽。同時,為了鼓勵學生進行科技創新,東華大學計算機科學與技術學院每年組織學生參與全國和上海市的創新實踐項目申請,學生組團挑選專業課教師作為項目導師,共同探討創新課題、撰寫科技創新項目
申請書并提交給專家組,學院組織專家評選2多個創新性高且可行性強的課題并給予資助,在大四上學期對給予資助的項目進行結題審核。學院鼓勵獲得上海市級以上大學生創新實踐項目的學生將創新實踐項目的實施與大四畢業設計(論文)相結合,獲得專利創新設計的學生還可提前完成畢業設計并參與創業基金項目的申請或到優秀企業實習。在這些科技創新項目中不乏優秀作品,如基于手勢識別的文檔加密系統的開發、基于Android的動態一次性口令生產器開發、基于Android系統的短信隱私保護軟件的開發等。學院每年舉辦的這種創新性競賽激發了學生的創新思維、團隊合作意識、項目管理和軟件設計開發能力。參與科技創新競賽學生的學習成績和項目實踐能力遠遠高于平均水平,同時他們的創新能力和工程實踐能力也得到廣大教師和實訓單位的認可,大部分學生獲得了直研和被優秀企業聘用的機會。 4工程實踐課程的成果展示
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1課程設計改革的意義
完備的實踐教學體系主要包括課程實驗、課程設計、實習、畢業設計(論文)等。通常,國內高校都將畢業設計(論文)環節作為實現解決復雜工程問題的重要載體。但近年來,畢業設計期間應聘、考研等擠占了學生很多時間和精力,設計內容往往弱化甚至忽略難以處理的學科交叉問題和非技術因素,且畢業設計往往采取一人一題,很難達到個人與團隊的教學指標。課程實驗往往隨理論授課逐周分散進行,受學時限制以及學生知識掌握處于積累階段等因素,一些深度型、探究型、綜合型的實驗往往很難開展。實習由于受到場地、經費、管理難度、企業技術保密等限制,往往缺乏理論指導下的實踐。一些計算機類專業學生到實習單位后,只能接觸一些前端頁面或模塊代碼的機械性編寫,無法接觸軟件或硬件的具體設計過程,有些專業實習甚至畸變為企業參觀。《計算機類專業教學質量國家標準》要求計算機類專業學生4年的實驗當量應不少于2萬行代碼。在課程設計方面,要求至少完成兩個有一定規模和復雜度的系統的設計與開發。調研發現,實踐教學體系中提高學生解決復雜工程問題的環節應保證時間的集中性,內容的規模和復雜度要達到國家標準中的要求,且應在理論的指導下開展,課程設計比較符合這一要求,應作為提升學生解決復雜工程問題能力培養的關鍵突破口。
2課程設計改革宗旨和研究方法
2.1課程設計改革宗旨
第一,以培養學生解決復雜工程問題能力為主線,突出工程技術應用能力的培養,強調自主學習和終身學習意識培養,全面提升學生的能力和素質。第二,使學生能夠設計針對復雜工程問題的解決方案,在設計環節中體現創新意識,實現多方案分析與評價,從而全面提升實踐教學效果。第三,使學生深入掌握工程原理,結合工程實踐,體現綜合運用,提升解決復雜工程問題的能力。第四,分解落實解決復雜工程問題能力的培養,課程設計的持續改進逆向推進課程體系的整體優化。第五,構建計算機專業完善的實踐教學體系和課程群體系,建立各項實踐教學活動的持續改進機制。
2.2基本研究方法
第一,調研法。采取調研問卷調查和訪談的方式,對目前已畢業學生、在校生(包括計算機類專業本科生、研究生)、教師(包括教學管理、教學一線、教輔等多層面)開展調研。同時走訪和調研部分高校、IT企業和專業培訓機構等。第二,逆向研究法。從實踐入手,逆向優化專業類知識體系教學。第三,分析建模法。對調研數據、教學環節統計與考核數據、質量保證監控數據進行科學分析,借助人工智能手段進行建模優化。第四,螺旋優化、研以致用法。杜絕紙上談兵,形成的專業課程設計內容設置實施方案(含教改方案、教學大綱、課程標準、考核標準等),直接實施于一線教學活動,并通過實施效果的反饋螺旋優化后續方案。
3課程設計改革實踐
課程設計計劃的實施要求指導教師明確課程設計對應于工程教育認證標準具體的畢業要求指標點,并要在課程設計過程中堅持實施。明晰課程設計對畢業要求指標點的支撐作用,為合理安排課程設計的內容明確了指導思想。本校計算機科學與技術專業培養方案以工程教育專業認證為背景,共設置11門課程設計。一類課程設計在前5學期開設,涉及專業類知識課程門數相對較少,具體包括以下7門課程設計:C語言程序設計課程設計、Java程序設計課程設計、數據結構與算法課程設計、數據庫原理課程設計、計算機網絡課程設計、C++程序設計課程設計、JavaEE編程技術課程設計。以上課程設計以語言開發為主,是培養學生計算思維、軟件工程設計規范、計算機語言開發能力的基礎。指導教師面向解決復雜工程問題培養,認真設定課程設計題目和內容。以學生為中心,強調基礎性、技能性、應用性、工程性和創新性,采用問題驅動和求解漸進化方式不斷提升學生解決復雜工程問題的能力。每門課程設計在具體實施中,指導教師始終探索課程設計如何解決承上(課程實驗)啟下(畢業設計和實習),并不斷思考和探索課程設計如何逆向優化專業類知識課程的教學活動。計算機科學與技術專業另一類課程設計在第6和第7學期設置,綜合性較強(在某些高校或專業有時被稱為“綜合開發實訓”或“綜合訓練項目”等,但通常拘泥于一種開發語言或技術)。綜合類課程設計有4門:A.體系結構課程設計。專業類知識課程涉及體系結構、計算機組成原理、編譯原理、匯編與接口技術、計算機網絡等硬件類和系統類課程。B.操作系統課程設計。專業類知識課程涉及操作系統、Linux系統等系統軟件類課程和部分高級語言類課程。C.軟件開發綜合課程設計。專業類知識課程涉及各種高級語言類課程(如Java、C、C++)、軟件工程、數據結構與算法、數據庫原理等軟件開發類課程。D.Python與人工智能課程設計。專業類知識課程涉及各種高級語言類課程(如Python、Java、C、C++)、數據結構與算法、人工智能導論等課程。綜合類課程設計涉及大量通識類知識和學科基礎知識,具有較高的綜合性,包含多個相互關聯的子問題,體現問題和系統的規模、難度、復雜度、綜合性。課程設計更強調培養學生的系統觀,使學生能夠站在系統的高度,以系統的視角去看問題,去適應錯綜復雜的應用場景,最終實現問題的系統化、科學化求解。“軟件開發綜合課程設計”綜合了之前的.NET綜合課程設計、Java綜合課程設計等軟件開發類課程設計。根據工程教育專業認證要求,這門課程設計并不拘泥于某一種語言或技術要求,要求學生能夠針對復雜工程問題,選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具等設計開發一套軟件系統,并通過對比得到有效結論。“Python與人工智能課程設計”以解決復雜工程問題入手,學生首先分析問題建立模型,然后給出解決方案和算法設計,通過Python語言及其擴展庫編程實現系統,最后通過設計方案、模型、算法、開發語言等多個角度對比分析給出所設計系統的客觀性評價。在2017版培養方案中該課程設計為“Python程序設計課程設計”,設計內容包含了軟件開發、大數據、人工智能、深度學習等。2019版培養方案中,專業增設了1門48學時的人工智能導論理論課,Python程序設計和人工智能導論合并為1門2周的“Python與人工智能課程設計”。“體系結構課程設計”和“操作系統課程設計”是專業認真研究工程教育認證標準后于2019版人才培養方案中新設置的2門課程設計。在學時緊張的情況下,專業仍增設了這2門綜合類課程設計,力圖保證學生硬件系統、組成原理、體系結構、操作系統方面的綜合設計能力培養質量,保證人才培養的系統性和專業性。課程設計具體實施過程中,指導教師以突破解決復雜工程問題能力培養為核心安排課程設計內容,使學生的能力培養達到工程教育認證標準的培養要求,反復思考和嘗試解決以下關鍵問題:第一,課程設計內容重點覆蓋了《華盛頓協議》7個特征中的哪些特征?課程設計的規模、難度、復雜度、綜合性是否能滿足工程教育認證背景下的解決復雜工程問題的要求?第二,課程設計中,如何運用深入的而不是淺顯的工程原理,經過什么樣的分析,而不是直接套用原理、公式來解決設計目標?第三,課程設計中學生在哪些理論指導下進行實踐?加深對哪些原理的理解?第四,為了突出復雜工程問題的解決,與課程設計相關的一門或多門相關課程的講授環節中,將對傳統的授課方式、方法和內容采取哪些變化?與課程設計相關的理論知識講授和基本實驗環節能否為學生完成課程設計奠定扎實基礎?第五,課程設計是否要引入混合式教學?如果引入,混合式教學將如何提高課程設計效果?第六,從以學生為中心的角度分析學生如何通過課程設計和相關理論的學習,實現從“學了”到“學會”再到“會應用”?第七,課程設計“能力培養”如何量化考核,“復雜度”如何評價?以產出為導向,如何建立持續的人才培養改進機制?通過指導教師的不斷思考和改革嘗試,使各門課程設計實現了設計理念的轉變、從簡單到綜合的轉變、從單一系統到增加對比分析、綜合評價等突破常規的轉變。
4課程設計改革效果
課程設計改革使計算機科學與技術專業逐步形成一套課程設計內容設置實施方案(含教改方案、教學大綱、課程標準、形成性考核標準等),并直接實施于現有教學活動。通過培訓和專家輔導講座等形式,指導教師深刻理解了工程教育認證的本質和內涵,改變了傳統的課程設計理念。以復雜工程問題的提出和解決為課程設計核心,突出產出導向,精心設計課程設計題目,優化課程設計考核指標,建立了課程設計持續改進機制。課程設計改革在人才培養方面取得了切實效果。第一,以培養學生解決復雜工程問題能力為主線,突出工程技術應用能力的培養,增強了學生自主學習和終身學習意識培養,設計理念更符合學科發展趨勢。第二,使學生能夠設計針對復雜工程問題的解決方案,在設計環節中體現創新意識,養成了多方案分析、對比和評價的設計習慣。第三,使學生逐步掌握深入的工程原理,結合工程實踐,綜合運用,提升了解決復雜工程問題的能力。第四,以課程設計內容設置為突破口,逆向推進課程體系設置整體優化,使學生通過實踐逆向推動理論課學習的興趣和動力,學生的理論素質進一步提升。課程設計改革首先在省級一流本科專業“計算機科學與技術”專業實施,并推廣至軟件工程、數據科學與大數據技術、物聯網工程三個計算機類本科專業。與信息技術密切且相關的電子商務、電子信息工程、機器人工程等專業也逐步開展了面向復雜工程問題能力培養的課程設計改革,取得了切實有效的實施效果。
5結語
截至2018年,計算機類專業已達3349個專業點,培養學生復雜工程問題的解決能力,是工程教育專業認證對工程類專業人才培養的核心要求,也是一流本科專業建設的核心目標之一。隨著工程教育認證的普及開展,面向OBE理念,突出解決復雜工程問題能力培養的課程設計改革越發迫切和必要。只有不斷改革,建立持續改進機制,才能不斷優化計算機教育教學工作,為信息技術產業培養更多優秀人才,推動我國信息技術產業的蓬勃發展。
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專業教育是指通過學校專門培養,使學生能夠獲得專業的理論知識和實踐技能的教育。在教育的過程中,學生的自身素質、學習能力也得到了提升。創新創業教育旨在培養學生的創新理念、創新思維和創業技能,通過專門教育,使學生掌握的創業基本知識,具備創業的基本能力。兩種教育并不是相互獨立進行的,而是相互促進的。“創新是引領發展的第一動力”“鼓勵更多社會主體投身創新創業”。這就要求高職院校積極探索推動專業教育與創新創業教育相融合的人才培養模式,培養高端技能型的創新創業人才。目前各高職院校的創新創業教育主要在“第一課堂”,面向全體學生在人才培養方案中設置創業基本知識的必修課和選修課,“第二課堂”活動只是納入了學分管理,學生結合自己的實際情況進行學分轉換。包頭職業技術學院電子創新工作室自2009年創立以來,一直致力于專業教育與創新創業教育融合的探索。作為創新創業教育的“第二課堂”,積極以社團活動為項目載體,分專業類、興趣類、實戰類等組建創新創業型小組,結合專業教育,定期開展創新研發、眾創空間等活動,培養和指導學院相關專業學生參加各類技能大賽與創新創業大賽。學生在實踐活動中能夠學到專業知識的同時,又將專業知識進行大膽的創新試驗、創業嘗試,從而提升了學生學習的主動性,提高了學生的創新創業能力。
二、專業教育與創新創業教育有機融合亟待解決的問題分析
(一)專業教育與創新創業教育融合存在不緊密、不銜接的現象
各高職院校均按照教育部要求將創新創業教育列入人才培養方案中,但只停留在創業基礎課上,并沒有實現與專業教育的有效銜接和融合。目前,各高職院校創新創業課程教育的課程體系中,絕大多數是帶有“創新創業”標簽性質的課程,如《大學生創新創業基礎》《創造性思維與創新方法》《大學生創業導論》等。而將創新創業教育的觸角從普通的社會創新創業教育延伸至與專業教育有機結合的課程卻很少,依托專業課開展的創新創業教育仍有很大的拓展空間。作為高端技能型人才的大學生創業,應該是有創新的創業,應該是站在所學專業領域的最高端、最前沿,走學術創業或專業創業的創新創業道路,以區別于社會上一般的創業模式,彰顯大學生創業的特色與活力,若無法對自身所學理論有持續性研究,就會使得學生創業就業發展領域較窄,不利于產學研轉化。具體表現在學生申報項目與所學專業嚴重脫節。據調研發現,我院電氣類專業學生往往習慣從餐飲行業入手進行創業項目的研究,忽略了專業與創業項目的有機結合,缺失了核心競爭力。所以說,扎實開展專業教育過程中有效融入創新創業教育,加強學生創新創業能力訓練,實現創新創業課程體系建設與專業教育的有機融合,才是創新創業教育教學改革的唯一出路。
(二)專業教育中缺乏具有創新創業教育知識和專業實踐經驗的復合型教師
目前,高職院校的專業教育基本都是有專業背景的教師來教授,很多專業課教師認為培養掌握專業知識和技能水平的人才即達到了教學目標,學生的創新創業教育與專業關系不大,主要是創新創業課老師,或是學工部、團委等部門的主要職責,這無形中人為地割裂了專業教育與創新創業教育的內在聯系。創新創業教育作為一門交叉學科,集合了經濟學、教育學、法學、哲學等多種學科,甚至包括專業知識也涵蓋其中。而高職院校的創新創業教育的教師大都是來自于教授經濟、管理類學科的教師,對專業教育的內容了解甚少,尤其是以理工類為主的職業院校。這就導致了授課內容變得單一,教師對創新教育課程的教學內容無法進行深度挖掘與反思,僅僅是創業基礎知識的灌輸。創新創業教育不僅包括理論知識的講授,還包括創業實踐的鍛煉。雖然部分高職院校也聘任了部分企業人員作為創新創業教育的兼職教師,但是這些外聘教師參與高校的創新創業教育僅僅局限于開展講座和比賽指導,對于學生培養創新創業能力缺乏持續性。所以說加強具有創業教育理論知識又具有專業教育實踐經驗的復合型教師隊伍建設是非常有必要的。
(三)專業教育與創新創業教育的融合
缺少“第二課堂”“第三課堂”的實踐平臺實現專業教育與創新創業教育真正意義的融合,不僅局限在“第一課堂”中,“第二課堂、“第三課堂”的育人效果也是不容忽視的。“第二課堂”即創業實踐平臺的建設。目前,高職院校創新創業基礎設施和平臺不完備,創新創業師生工作室、模擬公司等實踐場地數量少,無法滿足學生參與創新創業活動的興趣和程度,學生在“第一課堂”專業教育的理論知識無法轉化到具體的實踐中。“第三課堂”即社會平臺。“校企合作、產教融合”是高職教育的基本要求,而高職院校建立的校企互動激勵機制對學生的就業問題提供了巨大的幫助,但在學生的創新創業方面還有很大的提升空間。學生在實習中往往只是勞動力的輸出者,無法對專業拓展方向和創新創業方向進行梳理,無法獲取體現專業背景、符合市場需求的創業理念,對企業的流程規范、管理制度及企業文化感悟更是無法習得。所以說“第二課堂”“第三課堂”無法真正有效運行,學生在專業和創新創業方面的能力遞進、資源共享、多維聯動都無法發揮出來。
三、專業與創新創業有機融合的教育資源的建立與完善
(一)開展前沿微講座
專業教育中不僅要學生掌握多方位的專業知識和技術能力,最前沿的專業發展形勢也是架起專業與創新創業的重要橋梁。各專業通過定期開展專業方向的前沿微講座,并納入課程學分。讓學生通過對學科前沿知識的了解、雙創理念的更新,可自主進行創新實驗,完成創意作品等,并將科研成果有效服務于社會。電子創新工作室在課下針對學生的專業開設不同類型的前沿微講座,使學生的專業知識不斷升級。如針對電氣系專業開設的《機器人創意設計與前沿科技》《信息化技術與物聯網應用》等前沿微講座,對學生把專業知識進行創業轉化起到了助力作用。
(二)科研成果進課堂
產教研的融合也是專業教育與創新創業的教育有機融合的教學方式。積極鼓勵教師將科研項目、技術成果、學術成果帶入課堂,帶動學生廣泛開展討論式、啟發式、研究式的教學,激發學生創新創業靈感。課程的考核方式也趨向于能力和成果考核,真正培養學生分析問題、解決問題的能力。電子創新工作室的教師在專業課的教授中,將自己的立項課題《維修電工職業技能培訓設備資源的設計制作研究》帶到了課堂,學生通過低壓電器展柜里的設備進行認知,對電工職業資格有了直觀的印象,有效地促進了產學研的融合。
(三)教學與比賽互融
鼓勵學生結合自己專業技術知識參與到“挑戰杯”“創青春”“互聯網+”等各類技能大賽、創新創業大賽中。首先,對新入學的學生進行專業教育的同時,指導其結合專業進行實用性研究,鼓勵學生結合所學專業知識撰寫論文、開發專利,夯實學生創新創業發展的基礎。其次,創業通過各類競賽、活動等形式,篩選出具有發展前景的學生項目,之后將這些項目運行到創客空間等機構進行孵化。最后,將成熟的項目推向社會。在整個過程中,學生創新創業與專業實現了一次大融合。電子創新工作室的教師指導電氣系學生在發表了《基于物聯網的精準配方施肥的應用發展》論文,之后將論文內容進行深化,以《水肥一體化自動節水灌溉系統》項目參加自治區的“互聯網+”大賽,獲得銅獎。現已在獲獎項目基礎上建立了提供精準農業大數據技術和智慧農田灌溉技術的服務機構。
四、實現專業教育與創新創業教育有機融合的有效路徑
(一)構建專業教育與創新創業教育相融合的課程體系
借鑒“專業群”建設的方式,跨專業建設創新創業教育教學資源庫。各專業可根據自身專業特點與需求,創建適合于專業或專業群的創新創業教育課程,并納入課程體系之中。例如:機電、機械等專業群的教育目的是積極鼓勵培養學生創新思維,結合專業知識培育創新成果,促進成果轉化,所以在創建創新創業教育課程時,應設置知識產權保護、成果風險防控等實務類課程;而文秘、管理等專業群的教育目的是培養學生的創新和管理能力,所以在創建創新創業教育課程時,應設置設立公司企業、金融稅務等相關法律法規等實務類課程。積極推動校內系部之間的創新創業課程互選、學分互認工作,從而達到課程體系實現“專業共建、資源共享、課程互選”。
(二)加強專業教育與創新創業教育師資隊伍建設
聯合企業專業技術支持,與校外合作開展創業教育培訓,構建專業課教師、創新創業課教師和企業指導教師協同聯動的師資隊伍,校內教師與校外教師交叉教學,形成多渠道、分層級的教學模式。形成“專業導師+創業導師+企業導師”三位一體的結構合理、相對穩定的指導師資團隊,更好地將專業教育與雙創有機融合。校友創業的優秀經驗具有強大的示范作用,會潛移默化地影響學生的思想與行為,建立校友企業創業導師制度也是加強師資隊伍建設的重要方面。電子創新工作室對畢業且創業的學生進行建檔立卡,形成數據庫平臺,并對這些依托專業,進行創業的數據進行分析、研究,將其創業優秀經驗進行資源整合和分享。校友以自己的創業經驗和人生感悟來感染學生,以自身的專業技術和創業精神讓學生得以敬佩,無形中對專業與創新創業融合教育進行了深化,實現校友的反哺作用。
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1.構建師生之間網絡溝通渠道的必要性
1.1傳統師生溝通渠道的弊端與不足
傳統意義上的師生溝通渠道大致可以劃分為三類:一類是以聲音、體態為主要信息載體的課堂、課后面談式溝通渠道;第二類是以聲音為主要信息載體并借助通訊工具來實現交流的手機式溝通渠道;第三類是以文字為主要信息載體的作業式溝通渠道。這三類溝通渠道是在教學過程中最常見、使用頻率最高和最容易操作的,但也都存在著一定的顯而易見不足之處。一是溝通受到時空限制。一堂課一般是45分鐘,一門專業課程一星期常規設置是4節,除去知識的傳授與講解,剩下師生之間交流的時間有限,且要求師生同時共存與某一空間地點。對于實習期或一些常曠課的學生來說是無法操作的。二是溝通信息的即時性,難以存儲。除短信溝通外,傳統意義上的溝通渠道自身并不具有信息儲存的功能,不便于教師事后總結分析、發現問題、改進溝通。三是信息量不足,利用率不高。教師能從學生課堂溝通、作業上能獲得的信息量有限,常是與課本知識相關的信息,往往缺乏學生實際內心想法、意愿等信息。電話溝通又常被當做通知的渠道,無法深入交流。四是溝通通道狹窄,呈現單向性特征。課堂溝通多數時候是教師一對多的單向信息傳播,作業溝通和電話溝通往往只有一次雙向交流。
1.2網絡溝通的比較優勢
網絡溝通是指通過基于信息技術(IT)的計算機網絡來實現信息溝通活動。隨著網絡信息技術的快速發展,人類社會正在進入一個網絡信息化的時代。信息技術和網絡技術的發展正以驚人的速度改變著人們的工作、學習和生活方式。騰訊QQ、郵箱、微博、人人網、飛信等網絡溝通工具的使用人群不斷增加,逐漸改變著人們日常交流方式,成為商務信息公開、人際溝通的主要途徑之一。同時也正在引起教育領域的一場深刻變革。這些網絡溝通渠道相對于傳統的教學溝通渠道有以下幾點比較優勢:(1)及時。及時性是有效溝通的重要特征,網絡溝通可以通過文字、語音聊天等形式保證交流的及時性。(2)廉價。飛信、騰訊QQ文字、語音聊天可以網絡流量形式計費,溝通成本大大低于電信通訊費和面談式溝通的費用。(3)信息含量大,網絡存儲空間大,可以上傳文字、圖像、影像、聲音等各種信息形式。(4)不受時間、地域等自然因素影響。網絡溝通是一種24小時的虛擬空間交流,信息還可儲存。
1.3高職學生群體的網民化
2011年,中國互聯網絡信息中心(CNNIC)的《第二十八次中國互聯網絡發展狀況統計報告》相關數據顯示,中國網民規模達到4.85億,其中網民中學生群體占比最高,達到29.9%,共將近1.45億學生網民。除去部分中小學生,高職學生幾乎百分百網民化了。他們更熟悉和習慣網絡溝通渠道的使用。
2.高職學生常用的網絡溝通工具及普及率
根據本人對廣州涉外經濟職業技術學院管理學院3個班級的抽樣調查統計,在高職學生常用的幾種網絡溝通工具有:騰訊QQ及其相關產品、微博、郵箱、人人網。其中,騰訊QQ及其相關產品(如微信、空間)的使用率達到100%;微博的使用率達90%以上,其中新浪微博使用者最多,騰訊微博其次,再次是網易微博;郵箱的使用率也達到100%,其中QQ郵箱使用率高達95%以上,其次是網易郵箱,也有少數同學通過MSN發送郵件;人人網的使用率在80%上下,并成增長的趨勢。
3.高職教育教學中師生之間的網絡溝通范式思考
3.1樹立網絡溝通的意識,主動適應學生的交流習慣
要構建一個合理有效的網絡溝通渠道,首先就是要樹立網絡溝通的意識,承認網絡溝通的相關優點及便利性,并熟練掌握各類網絡溝通工具的使用方法。此外還應該習得相關網絡流行語言(如“親”、“高富帥”等)的使用情境,遵循主流網絡交流禮儀,在時間上、語言形式上主動適應學生的交流習慣。
3.2正確認識各類網絡溝通工具的功用
網絡溝通工具類別眾多,形式多樣,但不管哪類工具都有其特性,只有將各種網絡溝通工具的特性組合起來,打造一個全方位立體式的網絡溝通渠道。(1)利用騰訊QQ進行一對多溝通、信息。騰訊QQ最大優勢在于即時通信,大部分高職學生將其作為網絡實時交談的工具。因此,教師在與學生的溝通過程中可以申請加入所教班級的QQ群,每周選定一在線人數高峰日,最好是周日20點到22點,與學生暢通學習、生活、人生價值等相關話題,先做到學生愿意“親其師”。(2)利用微博傳播教學理念、人生感悟。微博的優勢在于移動網絡化、簡便性與生活化。微博和騰訊QQ都可以以手機為載體運行,不一定在電腦上運行,現在越來越多的高職學生使用智能手機,隨時隨地可以登陸微博進行交流,教師利用微博,與學生互為粉絲,通過發微博、轉發、評論、私信等新式與學生進行深度交流。(3)利用網絡郵箱收取課后作業、畢業論文、實習報告等電子材料。由于現在高職教育強調實踐教學,學生有相當的時間是在實習單位工作,每到畢業論文寫作時期,學生往返于學校及實習單位之間有諸多不便,這是可以通過網絡郵箱來收取相關電子材料,指導論文修改,突破時間空間上的限制。(4)利用人人網共享教學資料、擴大學生人際關系范圍。人人網將網民現實生活的社會關系搬到網絡上,不僅擺脫了以往網絡交往匿名、虛無的惡名,并成為了用戶擴大現實人際關系的希望所在。作為接受網絡新生事物最快的大學生,是人人網的唯一用戶群體。人人網用戶專一性決定了其信息交流的內容和層次。教師可以將人人網上一些名校的公開課視頻、經典電影、經典音樂以及經典文章共享,形成一個全國化的、從學生視角出發來構建教學資源庫,以便學生查閱共享其他大學生普遍認可的教學資源及新鮮事物。
3.3正視網絡溝通的缺點,將其與傳統溝通方式的結合
網絡溝通雖然有諸多便利,但也存在一些不足,主要表現為以下幾點。(1)溝通信息呈超負荷。(2)口頭溝通受到極大的限制。(3)縱向溝通弱化,橫向溝通擴張。在構建全方位立體式的網絡溝通渠道的同時,要正視網絡溝通普遍存在的上述缺點,借助傳統的溝通渠道的優勢來彌補這些缺陷。將網絡溝通渠道與傳統溝通渠道相結合,真正實現高職教育教學過程中師生之間的有效溝通。
【參考文獻】
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現代高科技的競爭在很大程度上依賴于人才的培養,因而社會對人才的綜合素質提出了更高的要求。培養專業知識面寬、實踐能力強、具備創新精神的高素質人才,是高等院校義不容辭的責任,是歷史賦予的使命。近年來,為了全面推進素質教育,提升大學生的社會競爭力,學院以教學為中心,不斷深化課程教學改革,創新教學體系,取得了顯著的成效。實踐表明,課程教學改革是一項圍繞人才培養目標而展開的系統工程,需要學校各方面的支持、配合以及全體師生的共同參與。筆者結合本校的課程教學改革實踐對《材料化學》課程進行了定位,并討論了該課程教學方法和內容的改革探索與實踐。
一、材料化學的定位
(一)材料化學的定義
材料化學是一門研究材料的制備、組成、結構、性質、應用及其相互關系的科學,它是材料科學的一個重要分支,又是核心內容。材料化學是一門新興的邊緣學科,是在學科的生長和發展中互相交叉、互相滲透下形成的,是作為基礎學科的化學更直接地介入到材料科學中的一個具體體現。因此,可以說《材料化學》課程是化學基礎課和材料學專業課程之間的一個重要橋梁。
為打破原有專業劃分的界限,在制定《材料化學》的教學內容時,必須進行以加強基礎、拓寬專業知識面和加強實踐訓練為主要目的的課程改革;在課程建設中,必須結合實際,明確了《材料化學》課程的定位:通過對這一課程的理論學習,使學生在掌握材料化學的基本原理基礎上,學習運用基礎化學理論解決實際問題。
(二)材料化學教材的選擇
材料化學學科的著眼點是培養創新型人才,而課程教學是實現高素質創新型人才培養的重要環節,它對全面加強學生知識、技能、能力、創新精神和綜合素質培養有著舉足輕重的作用。隨著現代科學技術的快速發展與知識的不斷更新,教材的選擇是關鍵點。自從2005年開設《材料化學》這門課程,我國出版的教材在質上發生了一些微妙的變化。最早的教材是1994年廈門大學丁馬太教授出版的《材料化學導論》,該教科書還被復旦大學、西北大學等采用,但內容相對比較陳舊。其后,北京師范大學李奇老師主編了《材料化學》,上海交通大學唐小真教授主編了《材料化學導論》以及南京師范大學周志華教授主編了《材料化學》等。直到2008年,中山大學曾兆華老師根據自己多年的教學經驗和實踐體會出版了《材料化學》教材,前半部分涉及材料的制備、結構、性能等材料化學的基本內容,后半部分則以金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料四大類材料為主線,對不同種類的材料進行介紹,其中涉及各種現代先進材料如高性能金屬材料、電子信息材料、納米材料、功能陶瓷、感光材料、生物醫用材料、航空航天材料、能源材料等,并敘述各種材料的性能和行為與其成分及內部組織結構之間的關系,這些內容與本課程以前的教學內容不謀而合。總之,教材是指引學生入門的工具,作為教師一定要把好教材關,找到適合自己學生的教材,方能做到事半功倍。
二、材料化學課程教學改革探索與實踐
雖然材料化學是一門理論性較強的專業基礎課程,但隨著材料科學的飛速發展,材料化學領域的研究成果逐漸得到應用。例如Motorola、保潔等公司每年都會招聘材料化學方向的人才到其研發中心進行新產品新工藝的開發。因此,從培養創新型人才角度來看,教學過程中應加強實踐性教學內容,增強材料化學理論知識與科研、生產實踐中的實際問題的聯系,從而提高學生綜合運用材料化學知識解決實際問題的能力,培養學生創新意識和創新能力。然而,由于受傳統教學方法的影響,其教學主要以教師、課堂、教材為申心教學模式。該模式過于依賴理論教學,由于材料化學綜合了材料學,普通化學等方面的內容,涉及的理論知識較為抽象,內容較為難懂,因此,單純地采取傳統教學模式,在授課過程中,教師很難將復雜的知識簡單化,把抽象的知識具體化,降低了學生對該課程的學習興趣。我們要培養創新型人才,就必須建立有利于培養創新型人才的教學體系,因此,進行材料化學課程的教學模式改革是十分必要的。
(一)教學方法與手段的改革探索與實踐
(1)采用循環式教學方法,加強理論與實際的聯系
科學地組織教學內容,采用循環式教學方法,使學生在學習理論知識的同時,加強能力的培養和訓練。在教學過程中,首先從生活或生產實際出發,讓學生了解一些材料的性能及應用知識,激發學生學習本課程的基本理論的興趣,再運用材料化學基本理論來解釋材料結構與功能之間的關系,凝煉出材料設計與制備的原理和方法,并以此原理和方法來設計和制各出有一定社會需求的新型材料。這種循環式教學方法既能提高學生的理論水平,又能培養學生解決實際問題的綜合能力。
2、實施三結合教學方式,營造生動活潑的教學氛圍
在教學中,我們采用自創三結合教學方式,即講解與討論相結合、講授與自學相結合、期末考試與平時小論文相結合。我們改革了傳統的“注入式”教學,建立了“啟發式”教學模式,采取“以學生為主體、教為引導”的方式,突出學生的學習主導地位。在教學過程中注意調動學生參與教學的積極_陛,隨時讓學生提出問題,然后大家共同討論,以此不斷提高他們分析問題的能力和對問題的理解、認知和表達能力。通過我們有意識地將講解與討論相結合,較大力度地變教師為主的傳統教學方式為教師與學生互動的教學形式。在教學過程中我們發現,最新的科研成果往往最能激發學生的興趣和開發學生的思維。因此在相應的章節教學中,我們會及時有效地插入一些最新的研究成果與數據,通過這種方式培養學生掌握學科最新發展動態和開拓知識的能力。
通過近幾年教學實踐表明,我們的教學方法在培養學生的新思維和新思路方面發揮了獨到的作用。通過三結合教學方式進一步鍛煉了學生解決問題的能力、表達能力、自學能力以及撰寫科技論文的能力,有利于學生綜合素質的提高。
3、豐富教學手段,提高學生的學習興趣
現代化教育技術的應用在很大程度上促進了教學手段的多元化,首先在參考其他學校相近課程課件的基礎上結合本課程的教學內容制作了《材料化學》電子課件。綜合運用圖片、動畫、文字等多種形式向學生提供豐富的感性材料,直觀而又形象地揭示事物的本質和內在聯系,有效地突破教學難點,提高課堂教學質量。例如在緒論部分,將材料科學發展的相關圖片做成課件在課堂上放映,使學生對本課程的發展、意義、主要內容有生動而深刻的印象;在納米材料章節中,一些納米材料的圖片能更形象、直觀,有效地幫助學生理解和掌握 知識點。此外,我們還充分利用flas直觀易理解的優勢,例如在材料的結構一章中,插入14種空間點陣結構模型,金屬晶體的3種典型堆積模型,晶體間隙的形成、缺陷和位錯的形成等:在材料的制各一章中,插入多個物理氣相沉積和化學氣相沉積裝置動畫;在無機非金屬材料一章中針對石英光纖的制各,插入了多幅動畫。在整個教學過程中,該課件產生了很好的教學效果極大地提高了學生的學習興趣。
另外,互聯網也是老師和學生、學生與學生之間交流的平臺,將主講教師的電子信箱告訴學生,學生可以給教師發電子郵件談學習、談思想,交流學習中存在的問題,以及學習、生活中的感受和困難,利用現代化的手段,拉近師生間以及學生之間的距離。
(二)教學內容改革探索與實踐
材料化學是從化學的角度研究材料的制備、組成、結構、性質及其應用的一門科學。它既是材料科學的一個重要分支,又是化學學科的一個組成部分,具有明顯的交叉學科、邊緣學科的性質,并且是材料科學的核心部分,具有明顯的應用理科性質,在理論和實踐上的重要性是不言而喻的。
1、優化課程結構
優化課程結構的重點在于突出理論知識的應用和實踐能力的培養,基礎理論教學以應用為目的,專業課教學強調針對性和實用性。在構建新的課程體系過程中一方面要規劃好專業的主干課程,另一方面以技術應用能力培養為主線,理順相關課程開課順序,加大實踐教學的比例,強化實踐性教學環節,實現理論教學和實踐教學并重。我院在課程設置上力求反映材料化學專業的培養目標、專業特點和培養要求,注意改變知識簡單任意拼湊、課程之間相互脫節的狀況,整個課程以通識教育課程、學科類基礎課程、專業必修課、選修課、跨學科任意選修課和實踐教學構成。選修課開設的原則是:有利于培養學生的一專多能、拓寬學生的知識面以及培養學生的實際工作能力和創新精神等。根據專業方向的不同,開設課程也有所區別。同時,結合專業特點,在課程體系中實施改革,增加人文教育內容,強化人文素質教育,促進專業教學質量的提高。
2、教學內容與特色學科建設相結合
材料化學以普通化學基礎和材料學理論為基礎,涉及的理論知識比較抽象,從學習的角度將,要求學生在學習過程中從宏觀的概念轉化到微觀。如從電子,原子、分子水平來理解材料的基本性能。因此,教學難度比較大,如果單純地采用單一的教學方式,會導致理論與試劑脫離,增加了教學難度,在一定程度上不利于培養學生對本課程的學習興趣。所以,在教學過程中,應該結合我院材料學科建設的特點,拓寬教材內容,結合我院材料學科的優勢和特色,在教學內容中融入我院金屬材料、無機納米材料的物理化學性能,以使學生更加容易接受,增強教學效果。同時結合材料的最新研究動態,理論聯系實際地將新興材料的最新進展向學生介紹,從而提高學生學習的興趣和實際應用能力。
3、教學內容體現材料化學專業人才的培養方案
針對材料化學課程特點,依托學科特色,圍繞培養和造就富有創新意識和能力的寬口徑、厚基礎、高素質、顯個性的人才培養理念并結合本專業現有的教學科研條件,對材料化學學課程進行了改革和探索。材料化學教學內容的選材要體現基礎寬、起點高、內容新、知識活的原則,強調從化學角度提出問題、分析問題、解決問題的方法和思路。教學內容應讓學生了解材料學科的概況和發展趨勢;了解材料制各過程中的化學現象和反應特征;了解所制得材料的形貌、物相和物理化學性質之間的關系:掌握材料制備過程中的化學原理與方法:了解材料的化學改性方法和新材料設計和開發的研究方法,同時也要培養學生的創新思維、創新意識、創新能力和創新精神。實踐證明,通過改革,學生的實踐能力、創新能力和綜合素質明顯得到提高。
(三)教師隊伍的建設