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關鍵詞:項目驅動 控制理論 分層分類
中圖分類號:F01,G642.0 文獻標識碼:A
文章編號:1004-4914(2014)08-247-02
一、背景
控制理論課程群包括自動控制原理、計算機控制技術、現代控制理論、智能控制技術等專業基礎理論課,重點研究自動控制系統的一般規律,包括控制系統的模型建立、系統分析、系統設計的基本理論和相關技術。其特點是概念多、抽象,理論分析和數學計算比重大。在講授過程中,若不注重教學理念、方法和手段的改革,就會讓學生感覺似乎在學一門“數學”課{1}。特別是在以信息化帶動工業化的進程中,信息技術日新月異,作為電氣信息類本科專業重要基礎的控制理論類課程教育如何應對,如何講授好“理論性強”的課程?讓學生不僅僅學習、掌握好基礎知識、基本理論和基本方法,更應該注重應用知識的能力與創新思維的培養,這也成為自動化及其相關專業教育研究和改革的重點。
針對于此,國內外很多高校對控制理論類課程的教學改革進行了積極的探索。{2}{3}其中,將“項目驅動”引入控制理論教學是教學改革的一種大膽嘗試,“項目驅動”教學法也成為近年來控制理論課程教學研究的熱點之一。{4}{5}
二、“項目驅動”在控制理論課程群中的教學改革實踐
項目驅動教學法是以項目任務為教學單元、通過完成項目來開展的一種教學方式?!绊椖框寗印苯虒W法將傳統的學科體系中的知識內容轉化為若干個“教學項目”,圍繞著項目組織和開展教學,使學生全程參與,體驗、感悟、論證和探究。{6}黑龍江科技大學自動化專業是黑龍江省重點專業,專業教學組歷來非常重視控制理論課程群的教學改革。多年來教學組以“面向工程、項目驅動,夯實理論、能力培養、全面發展”的教育理念為指導,著力對控制理論課程群的課程體系,教學模式、教學內容、考核模式和成績認定方式等方面進行了多方位的深化改革。建立了現階段符合本校特色的“項目驅動”模式下分層分類的控制理論課程群的課程體系,充分把學生轉為學習的主動體,提高學生自主學習能力、實踐操作技能和創新應用能力,使學生具備在控制領域和相關工作中的工程應用能力,促進學生個人發展,為社會用人單位培養應用性和適用性人才。
1.科學合理地選擇項目。項目要和生產或生活實際密切聯系,具有探索的價值。項目所涵蓋的理論知識要能夠反映課程教學內容。項目的難度要適中。項目太簡單,學生會感到乏味,沒有興趣;項目難度太大,不僅會超出課程教學要求,還將打擊學生學習知識的信心和積極性,產生消極影響。學生通過翻閱資料、調查研究、總結分析等提出自己的觀點,要求這些觀點具有創新性,不能抄襲別人的觀點,學生完成作業的情況最后要和該學科的考試成績掛鉤。授課教師要認真控制理論課程的教學內容和教學目標,深入分析教學內容和目標,并結合學生的能力水平,精心選擇合適的研究項目。例如,自動控制原理部分的教學,選擇了“永磁式直流電動機PID閉環調速控制系統”項目設計。該項目要求利用電阻、電容等無源器件和運算放大器等有源器件搭接針對固定被控對象的PID控制器,并根據計算出的性能指標分析系統的控制性能。項目涉及了控制系統建模、系統分析及系統校正等方面的知識,完全可以覆蓋教學內容,且難度適中,學生興趣很大。
又如計算機控制部分的教學,選擇了“畢杯”全國大學生電子設計創新大賽題目――“自動循跡小車控制裝置設計”項目,要求用數字PID、最少拍控制等算法完成控制任務。對大滯后被控對象的控制,我們采用“某熱電廠二級鍋爐汽包溫度控制”項目,通過設計Smith預估補償器、達林算法控制器等驗證控制算法的有效性。為降低設計的難度,可將部分項目采用Matlab仿真的方式說明設計方案。設計較好地覆蓋了課程教學內容。學生感覺通過努力可以完成工作, 應用效果較好。
2.優化構建“項目驅動”模式下分層分類的課程體系。實施“項目驅動”教學必須合理調整現有的課程體系,構建從簡至繁,從基礎到應用的分層分類的課程體系,否則學生會感覺無從下手?!胺謱臃诸悺钡恼n程體系是將“項目驅動”按課程性質及學生類型分為三個層次,層次一:控制理論基礎通識教育;層次二:面向專業的控制技術教育;層次三:拓展學習與創新能力教育。每個層次都有其基礎教學內容和目標,形成一個完整、獨立的控制理論課程體系。課程設置如表1所示。
3.針對不同課程層次改革課程教學模式?!绊椖框寗印苯虒W法是一種探究式教學方法,根據建構主義學習理論,學生掌握知識不是通過教師傳授得到的,而是學生在一定的情境下,借助老師和同學的幫助,利用必要的學習資料,通過意義建構方式獲得的。{7}因此,必須改革以往的“填鴨式”教學模式,讓學生自己去構建仿真、實踐系統開發的知識框架,才能真正掌握知識,形成能力。
(1)第一層次課程。第一層級課程主要針對剛入學的新生開展教學,因此教學中可采用“課堂理論教學為主,項目仿真為輔”的教學模式,重點內容精講精練,目的是夯實控制理論分析和設計所需的數學基礎,熟練運用控制理論分析仿真和設計工具,根據項目任務要求,學生將所學數學知識利用MATLAB仿真的形式完成項目的數學建模、性能分析、項目設計等過程,最后由教師對項目效果進行驗證。
(2)第二層次課程。在教學設計上,把項目實驗實習貫穿于整個課程的教學過程中。采用“項目導學+理論研究+仿真、實踐助學”三位一體的教學模式。所謂的項目導學,就是使學生接觸一個典型的研究項目,讓學生帶著問題學習所需的控制理論,明確項目任務、設計方案后,循序漸進地過渡到實驗仿真及實踐操作過程中。例如,在現代控制理論教學中,可引入倒立擺控制案例,教學前引導學生思考“如何設計控制器使一階倒立擺能保持平衡?”在該項目驅動下學生將學習和理解建立狀態空間模型,狀態空間求解、可控性、可觀性、李雅普諾夫穩定性判據,極點匹配、狀態觀測器設計等相關知識。在理論分析的基礎上,利用MATLAB控制系統仿真工具箱LTI進行項目驗證。有能力的學生還可以到國家級精品課教學基地――電氣工程實踐基地中現場設計和調試倒立擺控制器。
(3)第三層次課程。對于已經完成第一、第二層次課程的學習、具備了一定專業理論基礎的學生,應將第三層次課程的教學由課堂內拓展到課堂外,可采用基于“課堂+機房+實踐基地+網絡”的立體化教學資源的混合式教學模式,滿足起點不同、學習方式不同、學習能力不同的各專業、各層次學生的學習需要,提高學生自主學習的能力、創新應用能力、協作學習能力與自我管理能力,可進一步保障和提高課程教學質量。
4.改革課程考核與成績認定方式??己朔绞讲捎脝雾椏己伺c綜合考核、形成性考核與終結性考核相結合的方式。學生成績包括平時學習紀律、職業道德、學習情境考核、理論考試等方面。課程性質不同,考核方式也可以不同。
考試課:增加項目設計在總成績中的比重,課程成績=筆試成績+項目設計成績;選修課:選擇性考核,對于設計能力強的學生可采用“項目設計+答辯演示”的方式,“以評代考”;對于理論基礎比較扎實的學生可參考考試課成績評定方式改革。課程免修:素質高,能力強的學科可將技能競賽成績、參與導師科研情況與課程成績結合,采取自愿申請參加課程免修通過考核,以競賽成績、參加科研表現作為考核的依據。
三、項目驅動教學法的實施效果
幾年來,控制理論課程群課題組通過在授課過程中實施“項目引導、任務驅動”教學改革,取得了較為滿意的效果,控制理論教育教學質量有了明顯的提高。以黑龍江科技大學自動化專業為例,課題組在自動控制原理、現代控制理論、計算機控制技術等課程中分別引入了“電阻絲溫度自動控制系統設計”、“一階倒立擺控制器設計”、“煤礦井下通風機變頻控制系統設計”等十余項工程項目。在此過程中,學生自覺地參加到教學中來,從任務的理解,資料的收集,問題的分析和解決,學生都能獨立思考和獨立工作,而后再小組討論拿出解決方案。學生從原來的不敢發言到現在的主動發言,學生從被動學習變為主動學習,同時提高了搜索資料能力和自學能力。既鞏固了項目研究所需的控制理論知識,又激發了學生的鉆研精神。在2013年“瑞薩杯”全國大學生電子設計競賽中,我校自動化專業選送的參賽隊伍共獲國家獎3項,省一等獎8項、二等獎5項、三等獎6項。競賽獲獎率在獲獎的17所省內院校中排名第一,總成績全省排名第二。在全校評選的10篇電類專業優秀畢業設計論文中自動化專業優秀畢業設計4篇,占總數的25%??梢?,這種教學模式不但使學生深刻理解控制理論的知識內涵,提高理論聯系實際、動手操作和解決實際問題的能力,而且有利于畢業生提前進入科研或工作狀態,直接獨擋一面地承擔科研或工作任務。畢業生深受用人單位歡迎,就業率在黑龍江省一直處于首位。
四、結論
“項目驅動”教學法創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型學習模式。通過在課程中實施“項目驅動”教學法,不但鞏固了學生的控制理論專業基礎,而且讓學生接受工程和團隊工作的實際訓練,提高了應用專業理論知識解決實際問題的能力和創新能力,探索出了控制理論教學的新模式。
[基金項目:黑龍江科技大學校內科學研究基金項目,課題名稱:“項目驅動”教學法在控制理論課程群教學中的改革探索(項目編號:JY13-21)]
注釋:
{1}李昌春,韓力.自動控制原理課程建設的體會與思考.電氣電子教學學報,2010(2):74-78.
{2}趙可外.國外大學實踐教育的理念與實踐.國教育研究,2005(11):33-38.
{3}李東旭.對斯坦福大學的課堂教學模式的思考.高等教育研究學報,2000(4):81-82.
{4}梁曉明.項目驅動在《過程控制技術》課程中的應用.科技信息,2010(28):215.
{5}張正強.現代控制理論課程的教學探討.電氣電子教學學報,2009(31):31-32.
{6}傅四保.建構主義學習理論指導下的項目教學法初探.中國大學教學,2011(2):56-58.
{7}戚克強.項目教學法在《數控編程》課程中的應用.黑龍江教育,2012(4):42-43.
1 信息時代對檔案管理人員提出的新要求
在信息時代的潮流下,信息在推動社會發展的進程中發揮了關鍵性的作用,且成為一種非常重要的先進社會生產力。而檔案作為信息的主要載體,其利用效率也必須引起相關人員的重視。在以往的檔案管理工作中,“管理”經常與“保存”相聯系,“保管員”這個角色也常常是檔案管理人員的代稱,因為只重保存不重利用,在檔案中那些隱秘的信息資源沒有被充分使用,使得檔案管理工作的意義和價值也大打折扣。在科技信息時代,檔案事業的可持續發展要求管理者務必要思想和角色的轉變定位,必須要求檔案管理人員積極提升自己的綜合素養,優化自身的知識框架,轉變其服務理念,使其成為知識信息的提供者,并增強檔案利用的管理,在原有工作的基礎上充分實現檔案管理的工作價值。
2 檔案管理人員素質建設的途徑
2.1 提升檔案管理人員的信息道德
信息道德,主要是對保密類檔案而言的。現如今信息是一種高效生產力,信息的資源價值也相對很大,必須要做好檔案保密工作。特別是在涉及到國家安全或社會穩定的檔案管理中,檔案管理人員更是要做好相應的保密工作。檔案管理人員都要從思想和行為上遵守職業準則、合乎職業規矩,無論是在檔案的開發、保管,還是傳遞、利用等相關工作中,都要展現良好的職業操守。信息時代下,網絡技術比較發達,檔案也逐漸呈現數字化管理發展,對檔案信息的安全環境要求更加復雜。也就意味著,信息的保密工作和對檔案人員的信息道德要求也就隨之更加重要和更加嚴格,為此必須要盡快提升檔案管理人員的信息道德。
2.2 提升檔案管理人員的創新能力
隨著檔案管理工作不斷邁向信息化,在當前信息時展的過程中會涉及到傳統檔案管理中不曾觸碰的新問題,如果要讓檔案事業的發展和檔案管理水平在很大程度上有所提升,就必須要提升檔案管理員的創新能力。在此過程中,檔案管理員要善于發現新鮮事物,掌握新的知識,同時能夠根據隨機應變,在解決問題的時候得心應手,確保檔案管理信息化的穩固發展。還要積極摒棄陳舊觀念,轉變適合當代信息化發展的創新思維,提高自身的素質。以新思維去看待新問題,以新思想和新對策解決相應的問題,這是新時期檔案管理員必須要具備的能力。
2.3 努力掌握現代信息技術
信息時代的檔案管理者要能將檔案基礎理論和現代信息技術完美結合?,F代檔案信息管理需要懂檔案學的同時又掌握先進信息技術的全能人才,這與傳統檔案管理有很大差異。在信息數字化和網絡化時代下,信息技術給檔案管理工作帶來諸多方便,但在為用戶提供了更全面的查閱信息機會的同時,也將用戶帶入了完全陌生的數字化信息的海洋,這時就要檔案管理人員有很好的信息環境適應能力,成為用戶所信賴的咨詢師,能通過網絡系統快捷地找到用戶所需求的檔案信息。信息資源的開放和利用水平要求檔案人員的素質過硬,也就是檔案管理人員有寬闊的知識面和合理的知識結構,能熟練使用現代化辦公設備并能熟悉掌握信息網絡技術的技能,同時還要不斷充實自己的業務知識,去熟悉掌握檔案管理的相關理論知識、業務環節及基本工作技能。
除此之外,檔案管理主體單位還要制定出適合自身企業發展的管理制度,去適應檔案在新時期工作的發展,在組織人員積極參加上級部門的統一業務培訓外,還要結合實際的工作需要,認真開展內部培訓工作,對檔案管理者進行定期相關現代科學管理技術的傳授。并先后進行檔案工作新標準和檔案信息化建設等知識的相關培訓,使其能及時更新檔案工作的知識,并能不斷對管理人員知識結構進行更新,在一定程度上提高管理者的專業素質。為適應信息時代的發展要求,檔案人員要掌握檔案的專業知識,以保證檔案管理的科學化和規范化。
2.4 積極提升自身綜合素質
機遇和挑戰在信息化時代并存,形形的誘惑也逐漸增多,只有具備高度的工作熱情和責任感,懷著一種兢兢業業任勞任怨的態度,以及忠誠職守、甘愿拋棄個人名利的職業操守,才能做好檔案工作。檔案管理者不僅要擁有檔案專業的基本知識外,還應不斷拓展自己的知識水平,拓寬業務面,為使用者提供更優質的服務。例如,當前諸多檔案都用英語來表達,掌握外語已經成為現代信息檔案人員應該具有的能力。另外,信息時代的知識不斷增長和更新,檔案者要有較高的憂患意識,具有超強的自學能力和活到老學到老的意識,不斷努力,在擴大知識面的同時,還要注重知識的積累和探索,把理論與實踐有機地結合起來,更有效地提高自身綜合素養。
2.5 強化優質服務意識
檔案信息管理工作的實踐性很強,檔案工作的出發點和歸宿是信息服務的功能,管好企業檔案工作的重中之重是如何用好檔案和用活檔案,這也是管好并利用企業檔案的最終目的。檔案人員要和其他部門之間加強聯系,摒棄原有的被動服務,變成主動服務的工作模式,積極熱情的服務好每一位利用者;開展網絡檔案信息服務,把更便捷、更優質的服務提供給檔案使用者,使信息資源的作用充分發揮,提高檔案的針對性以及利用價值,是信息時代下檔案工作人員義不容辭的責任。因此,檔案管理者為做好檔案利用的工作,應當轉變積極的服務理念,主動改進積極的服務模式,樹立新型的服務意識。
論文關鍵詞:理論;二級學科;“輪式”理論
理論一級學科下設五個二級學科,即基本原理、發展史、中國化研究、國外研究和思想政治教育。研究五個二級學科之間的關系,對加強學科建設,開展科研和教學以及人才培養工作,都具有重要的意義。目前,關于五者之間的關系,國內學界存在兩種看法:一種為“圓式”理論,以三個放射狀圓圈來表述學科間的相互關系,思想政治教育因無法納入圓圈中而被視為上述各學科的應用(見圖1);另一種為“分式”理論,即視基本原理、發展史、中國化研究、國外研究為基礎學科,而思想政治教育為應用學科。
筆者認為,上述兩種看法對厘清五個二級學科的關系有所裨益,但都存在偏頗:第一種意見既不能反映五個二級學科的全貌,如思想政治教育學科就無法納入圓圈之中,同時也不應機械生硬地套用圓圈來表述,因為四者的關系根本就不是大小圓圈的關系;第二種意見的不足就更為明顯,因為這五個二級學科既具有基礎理論性,又具有實際應用性。筆者主張“輪式”理論,即本身位于中心,基本原理學科是從理論、現實、橫向或共時態角度來研究,發展史學科是從實踐、歷史、縱向或歷時態角度來研究,前者是靜態研究,后者是動態研究;而中國化研究、國外研究①、思想政治教育(又稱的思想政治教育)三個學科,都是圍繞縱橫兩條線展開環形運動的解讀、研究和運用,如圖2所示。
(1)馬克思恩格斯創立的本身,位于“輪式”理論的中心位置,是馬克思恩格斯以自身的理論修養和親身參加社會革命實踐為基礎,從所處的時代出發,運用辯證唯物主義和歷史唯物主義方法,在充分研究人類社會發展史,尤其是資本主義發展史的基礎上所創立的原汁原味的。
(2)基本原理和發展史是從橫向和縱向兩個層面來解讀。就目前的研究狀況來說,對馬克思恩格斯原著讀得還很少,尤其是受語言的限制,對原文著作接觸得就更少了。因此說,對無論是橫向還是縱向的研究,都只能說是“走近馬克思”,距離“走進馬克思”還很遠,但“走進馬克思”也不是可望而不可即的,兩者之間是一個逐漸從前者到后者的關系問題。
(3)“走近馬克思”涉及對解讀的客觀性原則問題。從對象的實際出發把握對象,以主客觀相符合滿足認識的真理性,這既是
認識論的基本原則,也是人們進行事實認知的客觀性原則。在解讀時,也應遵循這一原則,或者借用釋義學術語說。解讀者應該堅持從本義出發解讀文本。
一部文學作品、一幅畫、一件雕塑藝術品、一種科學理論,都凝聚著某種思想,蘊含著一定的意義,而這些又體現了某個精神主體的理念和愿望,這就是決定作品面貌的作者意圖。泛泛而論,作者意圖屬于主觀性的東西,然而它一旦物化為客體,就以精神客體的身份,帶著客體性的標記與解讀主體一同步人解讀的過程之中。因此,所謂解讀者能否從客體出發解讀客體,就突出表現為能否按作者意圖解讀作品。進一步說,是否承認作者意圖的確定性,這是能否滿足解讀客觀性的一個重要條件。
關于作者意圖的確定性問題,西方釋義學有客觀主義和懷疑主義兩種理論。前者突出強調作者意圖的客體含義,認為作者意欲表達的含義是自我統一的和明確的,一部作品的重要性可以隨時問和前后解讀關系的變化而變化,但作品隱含的意思是不變的。后者否認作者意圖對客體的決定作用,認為它是外在于客體的東西,與客體含義不具有同一關系。作品的意義是一個無限的過程,永遠從屬于一次次發展變化著的現實,所以客體的含義是不確定的和可塑的。對這兩種觀點,不能作出非此即彼的選擇。不過,就提出了理解的客觀依據和標準、指出離開作者意圖任意處置客體的主觀主義和相對主義錯誤這一點而言,客觀主義的解讀前提無疑是正確的。前提正確不能說明一切,正如霍埃所說,客觀主義與客觀性是兩個含義不同的概念。客觀主義將釋義的客觀性等同于作者意圖和客體含義的固定不變性,這確有形而上學之嫌。事實表明,作者在制作作品過程中改變初衷是常有的事。當一個作家發現其作品與他本意相左時,常會出現兩種情況:一是他人將其對某一作品的解讀當做是作者的本意而產生的誤解,由于這種誤解恰巧代表著對該作品普遍滿意的看法,這就使得作者完全可能采取默認態度,允許違背作品原意的解讀成立甚至認同;二是他人對作品的解讀包含著對作者意圖的干預,如作者確認其高明,亦可能通過修改作品來改變最初的意圖。
說作者意圖和客體含義并非固定不變,決不等于否認它們具有相對確定的屬性。在這一點上,懷疑主義走得太遠了。他們將作者意圖與客體含義割裂開來,認定客體含義不依賴其思想者,含義因人而異,這就必然導致對客體客觀對象性的否定。事實上,主觀、任意地設置解讀標準的反權威主義在實踐中是行不通的,因為這只能導致解讀的混亂狀態。
[關鍵詞]CDIO;工程教育;自動控制理論;教育理念
[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-4634(2012)03-0041-03
1 研究背景
CDIO工程教育培養模式是由教師簡潔明了地介紹要學的相關概念后,將學生分成小組,每個小組5~6人。各個小組自己設計實驗方案、確定操作流程、選擇器材,分工合作完成實驗。通過分析實驗結果,學生提出其中存在的問題,然后教師開始剖析概念、講解原理,并和學生一起探討。該模式可以培養學生分析問題、解決問題的能力,同時能夠增強學生的自學能力、溝通協調能力、團隊合作能力以及大系統的運作能力并最大地發揮學生的積極性和創造I生。自動控制理論是指導人們在一定工程背景下實現對復雜系統設計與分析的方法論,理論性很強,而CDIO工程教育模式的精髓——CDIO代表的構思、設計、實現和運作正是自動控制理論思想的具體體現,它以產品研發到產品運行的生命周期為載體,旨在培養學生的工程能力,是一種新的高等工科教育模式。它包括個人的工程科學能力和技術知識能力、終生學習能力、團隊交流能力和大系統協調等方面的能力。顯然,CDIO的教學目標與應用型高校本科專業的培養目標是一致的,即培養理論與實踐相結合、工程技術與市場需求相結合的高級專門人才。以人才培養為目標,以教學改革為指導,以教材創新為核心,以科學研究為基礎,對自動控制理論課程進行改革,以適應國內快速發展的工控領域對自動化人才的要求。
2 教學理念的轉變
2.1 教學模式改革
“培養什么樣的人才、如何培養人才”始終是高等教育的基本問題,“教什么、怎么教,學什么、如何學”始終是教學過程中的一對基本矛盾。很多教師認為“教什么”最重要,至于“怎么教”、“怎么學”全在個人,不重視教學方法的研究,習慣于個人傳統方式的延續。認為“怎么教”是教師的事情,“怎么學”是學生的事情,“教”與“學”分離,對教師主導、學生主體、師生互動交流認識不足;對教學大綱的把握、對教學目標的實現認識不足,認為教材、講義、網上資料師生可以自由使用,殊不知,這是教師不負責任、偷工減料的表現;對課程的規律性與學習能力培養的重要性認識不足,有的教師過分強調講課面面俱到,“填鴨式”教學方法反而貽誤了學生創造思維的訓練和培養。為此,提出如下理念。
1)學生的主體性與教師的主導性融合。教師視每次授課為一場表演,既是演員又是導演,學生是觀眾。這樣教師就要在如何演的精彩、如何引人入勝上下功夫,教學過程中教師主導活動和學生主體活動不斷融合實現動態轉換,隨著知識的潛移默化,學生的學習活動自主性逐漸擴大,教師的傳教活動制約性逐漸縮小,最后轉化為學生能夠完全自主學習,真正成為學習的主人。
2)學習的開放性與教學的關鍵點融合。信息時代提供了眾多的知識獲取途徑,課堂和教師已不再是獲得知識的唯一渠道,應該充分利用網絡、名師、資料、實驗、學科、專業等優質資源環境與學術氛圍,把學習的場所從課堂擴展到大型實驗室、圖書館、講壇等。自主研學、拓展訓練、思維創造,為學生知識創造和能力建構拓展了更加寬松的環境,這是當前教學模式改革的核心。強化自主性、綜合性、設計性實驗,重視工程實踐、課程設計、項目訓練以及大學生生產實習;將學生個體的學習擴展到小組學習、團隊學習等合作學習的形式;著力提高各種課外學習活動的覆蓋面和參與面,通過研究小組、討論班、報告會、俱樂部、沙龍、社團等各種載體,讓每一個學生都有鍛煉施展多方面能力和才華的舞臺。教學的關鍵點是教給學生一種思考問題的思維方法,有些知識問題的具體細節,忘記了可以查書,但思考問題的方式,一旦領悟并加以應用后,具備的是解決更多新問題、領悟更多新知識的能力,這才是教與學的關鍵。充分利用互聯網拓展學生網上學習、教師網上答疑、學生網上作業、教師網上批改的新途徑。
3)教學評價的綜合性與透明性融合。既然講課就是表演,演員演得如何觀眾最有發言權,采取學生匿名網上評議制,對每位授課教師按照統一的評價指標給予教學質量評價,教師可以隨時查閱學生評價做到有則改之無則加勉,這種方式有效提高了教師的教研水平。
4)學生成績評定的多樣性與靈滑性融合。采取平時考核(20%)+實驗考核(10%)+學期考核(70%)作為學生的最終成績,這樣充分調動了學生學習的自主性與積極性,避免了一考定終生和逃課現象。
2.2 明確精品課程的內涵
精品課程是指具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程,省級精品課《自動控制理論》是由自動化系負責開設的院級平臺課,是一門理論性和實踐性都很強的課程,理論比較枯燥,難以理解,其特點是概念多、抽象,理論分析和數學計算比重大,在課程講授過程中,若不注重教學模式的改進,就會讓學生感覺似乎在學一門“數學”課,跳不出抽象的理論框架,不知道如何把該課程的理論知識應用于工程實踐中,那么,這門課程的講授就是失敗的。在課程教學改革實踐中,引入CDIO模式,以小型控制課題為導向,引導學生自覺加深理論學習,依次完成控制系統建模、控制器設計、仿真實現,培養了學生的創新能力、動手能力及課題研究能力,激發了學生的學習興趣。因此,教師要有目的、有計劃、有步驟地結合教學的具體內容對學生進行思維方式的引導、指導和訓練,使學生理解并掌握諸如典型化、線性化等處理方法和意義,體會到數學作為一種工具處理工程問題的重要性和趣味性,使學生變被動學為主動學,提高學習積極性,既鞏固了知識體系,又樹立起工程思想。
3 基于CDIO教育理念的教學改革
探索了CDIO理念下的以研究型學習,以實際的物理對象為背景進行控制系統建模、控制器設計、仿真實現的教學模式,并相應地對教學內容、教學手段、考試方式進行了配套改革。
3.1 教材建設
教材是教學理念的載體,是課程體系改革的核心。為了充分貫徹課程改革建設,發揮團隊的特色,自2003年開始狠抓教材建設,相繼出版了兩部理論教材:《現代控制理論》(中國標準出版社2003)、《自動控制原理》(21世紀高等院校優秀教材,國防工業出版社2004);兩部與之配套的書籍:《自動控制理論學習指導》(大連理工大學出版社2004),《自動控制理論實驗及綜合系統設計》(華中科技大學出版社2008);一部用于指導學生進行計算機輔助設計的《控制系統數字仿真及MAT-LAB語言》(電子工業出版社2009)。形成了理論教學、實驗教學、學習指導、CAD實現的系列特色教材,為知識的有效傳播奠定了基礎。
3.2 良好的開端是成功的關鍵——緒論的重要性
在緒論中重點介紹自動控制理論的發展史,研究的對象、方法及主要內容,自動控制理論的特點和發展趨勢以及在工業生產、航空、航天等領域所起的重要作用。為了增強學生學習該課程的興趣,課程中利用多媒體技術制作了多個視頻資料,包括阿波羅登月、我國的神舟七號載人航天飛行、美國NASA的月球車、國際機器人大賽以及人在大腦支配下的行為過程等,并簡要介紹了這些系統中用到的自動控制理論知識、課程的重點及學習方法,學生由此對課程產生了濃厚的興趣及強烈的求知欲望,促進了學生從“要我學”到“我要學”的轉變。
3.3 強化實踐教學,提升工程實踐能力
圍繞工程實踐和創新精神培養這一目標,實踐教學構建三層體系,突出綜合性、設計性、研究性訓練,加強課內實驗、課程設計、畢業設計等實踐環節的有序銜接。提出以學生為主的“活躍課堂、積極實踐、學術探討、項目研究、網絡助學”的教學模式,進行了基于“學術探討、項目研究”的教學改革。將教學分成三個階段:課堂教學、課程設計、畢業設計。精心設計了一整套與之對應的三級項目體系:以隨堂進行的項目為三級項目,促進學生對專業核心課程的學習;以專業課程設計為二級項目,培養學生構建并運用知識模塊的能力;以畢業設計為一級項目,培養學生用專業知識開發設計復雜系統和產品的能力。為探索CDIO教學模式,將授課教師從科研項目中提煉出來的基于團隊的三級項目與課程實驗教學有機融合,讓學生在課堂上學習理論知識,課外進行三級項目的研究,使學生自主建立起以確定項目方案、設計和仿真為主要內容的學習體系。三級項目的最后,要求學生以撰寫項目報告和制作PPT的形式進行項目研究的匯報,改變了以往以課后習題來鞏固學生所學理論知識,類似于“紙上談兵”的學習方式。結合不同章節內容的特點,教學骨干自行開發了所有課程的多媒體助學課件,如針對根軌跡繪制制作了全動畫多媒體課件,受到學生的普遍歡迎。這種教學模式為創新人才成長提供了自主性、研究性、多樣性的寬廣舞臺,促進了學生創新實踐能力和綜合素質的全面提升。燕山大學學生先后在全國“飛思卡爾杯”智能車大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、“挑戰杯”創業計劃大賽以及全國電子設計競賽等許多重要賽事中均取得了十分優異的成績。
3.4 加強網絡教學平臺與資源共享建設
為培養學生自學能力,自行研發了網絡綜合教學平臺,提供了15個子系統供師生使用,形成了一個集教學、學習、實驗、設計、考研輔導、信息交流于一體的自動控制原理在線教學的專業網站,實現了教育資源共享。以圖文并茂的形式提供豐富動感的教學內容,利于突出重點、突破難點,優化課堂結構,創造良好的網絡教學環境,提供教學講義、教學視頻、課后練習測試、同步訓練、在線答疑、提交作業、考研專題等多個欄目,為學生提供了豐富的教學資源。
3.5 開展研究型學習
教學中引入的工程實例倒立擺裝置是一個復雜的、不穩定的非線性系統,是進行控制理論教學及開展各種控制實驗的理想實驗平臺。通過對倒立擺的控制,檢驗新的控制方法是否有較強的處理非線性和不穩定性問題的能力。同時,其控制方法在軍工、航天、機器人和一般工業過程領域中都有著廣泛的用途,如機器人行走過程中的平衡控制、火箭發射中的垂直度控制和衛星飛行中的姿態控制等。教學中,將倒立擺作為工程實例貫穿整個課程,在各階段理論教學后,完成倒立擺的系統建模、分析及控制器設計等,提高學生的工程應用能力及學以致用的信心。
研究型學習分三個階段:(1)引導學生充分利用圖書館和網絡,搜集相關資料;(2)學生分成研究小組,在6周的時間內,跟隨課程的學習進度依次完成被控對象的建模和性能分析,并完成控制器的設計,然后用Matlab/Simulink建立控制系統的仿真模型,對系統的控制性能進行仿真分析;(3)要求學生以組為單位撰寫研究報告,并以小組的形式進行研究匯報,匯報中要求小組成員全員參加,教師和其他組學生同時對研究情況進行打分評價。通過匯報,不僅可以活躍研究氛圍,加強各組學生之間的交流,開闊學生的視野,還可以檢驗每個學生在課題研究中的參與程度。
最后,可以在一、二、三級倒立擺實驗平臺上,實現學生自行設計的系統驗證。在課堂上,教師們也把工程項目的部分內容作為教學案例介紹給學生,注重知識講授與項目實踐有機結合。在課下,教師們帶領學生積極參與科研項目研發或專業競賽活動,培養了一批專業基礎扎實、動手能力強的優秀學生。利用好現有的實驗室和實習基地,探索出了一條行之有效的工程教育模式,使學生在實際動手能力、獨立創新能力、團隊合作能力方面有所提高。
4 結束語
教學實踐表明,基于CDIO教育理念的教學模式可以大大提高學生的學習積極性、主動性,促進學生從“要我學”到“我要學”的轉變,有利于培養學生的動手能力、綜合應用能力和創新能力。學生反映非常喜歡這種教學模式,并提出了很多很好的建議,加強了學生和教師之間的溝通與交流,起到了教學相長的效果。
作為一種工程教育教學模式,CDIO具有先進的理念和很好的借鑒作用。將這種工程教育思想貫穿于自動化專業人才培養方案改革、課程體系建設、師資隊伍建設、實踐教學建設等各個方面,構建理論與實踐相結合,技術與市場相結合的應用型人才培養體系,為國家、地方培養合格的高級專門人才,是教育工作者的不懈追求。
參考文獻
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[2]李昌春,韓力,左為恒.自動控制原理課程建設的體會與思考[J].電氣電子教育學報,2010,(2):74-76.
論文摘要:室內設計專業傳統理論課程是一門包括住宅室內設計、家具設計與陳設、展示設計等重要內容的傳統理論課程體系,教學改革和專業建設是一個長期的過程,針對高職??茖W院人才培養的要求及市場對人才的要求,結合本院室內設計專業多年的教學改革和專業建設經驗,本文對理論課程的教學改革和專業建設的要求及方法、內容作一些探討。
室內設計專業傳統理論課程是根據傳統的教學模式而產生的一個傳統的教學體系,是藝術設計理論的基礎和專業理論的根基,理論與實踐于一體的綜合性學科,勢必成為設計教育之舉足輕重的專業。但是由于理論課程傳統、單一話存在于以下很多的問題:
1.室內設計專業在我國是一個年輕的復合學科,即不是純藝術也不是純技術,而是涉及美術學、美學、藝術設計學、建筑學、材料學、工程學、人體工學、心理學、經濟學等學科,既需要藝術的設計,又需要技術的手段,兩者缺一不可。
2.我國的室內設計專業大多數起源于工業造型設計專業,先天不足,太偏重于加工技術,偏工科技術型,而藝術院校的室內設計專業起源于室內設計、美術、環藝、工業設計專業,側重于藝術型,而國際先進發達國家的室內設計專業大多數是起源于建筑學專業、注重建筑與室內的整體學科關系、文理交叉、藝術與技術相結合,更為科學、合理。
3.理論與實踐脫節,我國的高等教育的??啤⒈究拼T士直到博士都有,目前與歐美發達國家的最大差距是實踐能力,動手能力,將設計轉化為產品的能力,創新思維能力。WWW.133229.coM
4.職業院校室內設計專業傳統理論課程教學發展體現在教材老化、內容貧乏、課程設置不合理,實驗實訓設備陳舊與缺乏,教學手段單一,忽視個性與創新能力的培養,培養出來的學生和室內設計的需求有差距。
因此需要對室內設計專業傳統理論課程教學不斷進行調整、完善、充實、改革、提高。
一、堅持以專科起步、積極探索室內設計理論課程教育發展規律,加強學歷教育的同時,面向社會、服務企業、多形式多層次的培養技能型、應用型人才
(一)根據理論教學需求,科學合理構建課程體系,制定和完善教學大綱
室內設計專業理論課程是一個傳統專業,在教學和專業建設上,有很多傳統的格式。因此,在課程設置、學時分配、實習實訓等內容上,需要更多的結合專業方向及培養目標,緊緊圍繞把學生培養成具有實干精神和創新意識的應用型、技能型專門人才的要求,作為制定教學計劃和大綱的宗旨,根據市場要求和高職教育的要求,對有關課程進行調整、整合,對課時進行科學合理的調整,對專業教學計劃和大綱進行改革、創新。
(二)根據室內設計行業需求,確定人才培養方向和目標
室內設計理論課程目標定位是“以服務為宗旨、以就業為導向”的職業教育辦學方針的指導下,以適應中小型裝飾企業的工程技術崗位的需要,按裝飾行業標準和裝飾企業的要求,培養具有良好的職業道德,了解國家建設法規和行業標準,掌握建筑裝飾工程設計、施工、管理的理論知識及專業技能,具備“一技之長+綜合素質”的德、智、體、美全面發展的高素質技能型人才。
學生具備以下水準:1.掌握基本的專業知識,有深厚的理論基礎。2.具有相當的實際經驗,能夠進入市場就能獨立的進行設計和相關的施工指導。3.具有相關的營銷能力,能夠很好的和客戶溝通。4.掌握市場行情,包括材料以及裝修行業的具體動態。
二、室內設計理論課程教研教改具體措施
(一)項目牽引,課程以項目為驅動,結合理論課程進行興趣式教學。
針對高職院校室內設計學生普遍對理論課程沒有興趣和急于學習電腦課程、急于走入社會學習實際操作經驗的特點。在進行室內設計理論課程教學時首先確定實際項目。如:進行“住宅室內設計與陳設”課程教學,本門課程是學習住宅室內設計的基礎課程,理論性很強。針對現在學生普遍對理論沒有興趣的情況或不能耐心學習的情況,結合同學們想學習實際的經驗的情況。我們在教學之前首先確定“實際項目”。如在教授室內空間布局時,我們把東莞某小區的二樓樣板間作為項目,要求同學們合理分割空間,同時去現場量尺、核對設計等等步驟。再返回到課堂,結合理論知識以同學們自己分割的空間指出問題所在,這樣即解決了理論教學任務又滿足同學們走入市場的要求。極大的增加了同學們的學習積極性。
(二)建立課程信息反饋機制,由不同的同學擔任每一門課程的信息反饋員
由于室內設計專業屬于階段性授課,在進行室內設計理論課程階段性教學時,要分時段分情況的對同學們進行咨詢,同時要求同學以不記名的方式把本階段的學習和老師教授情況反饋給信息反饋員,老師及時總結提高自己的教學方式。廣納眾言,進行科學分析論證,為教學改革準備一手材料。
(三)建立相關的教學基地,進行實地教學活動
傳統的室內設計理論教學基本都在教室里面完成,這樣教學就變得死板,理論就無法結合實踐,學生就在死記硬背中對課程失去興趣。針對這種情況我們在學院附近建立相關的實習、實訓基地,把傳統的教室教學搬到實訓基地進行。比如:在進行“家具設計與陳設”學習時,我們將設計好的家具通過實訓基地直接分組自己創作,這樣既提高了同學們的積極性也增加了實踐經驗,能夠很好很快的掌握家具的構造。這種教學方法即節省了課堂教學時間也加深了教學的效果。
(四)建立一支創新、敬業、具有較高教學水平與科研能力、結構合理的的 “雙師型”師資隊伍
一是加強教研組的作用,經常進行老師之間的經驗交流。把老師各自掌握的教學方法教學方式和大家一起分享。同時增加教師之間的專業交流,互相學習專業知識,增強教師自身的專業技能。寒暑假期間教師也要走入市場,近距離的接觸市場,使自己的專業知識時刻保持在室內設計的最前沿。首先保證老師教授給高職院校學生的理論知識不落伍不脫離實踐。二是做好教師職業道德的培訓,要求教師們認真做到為人師表、嚴于律己、愛崗敬業,將自己的事業與學院發展緊密聯系,形成不斷學習、終身學習的氛圍以及凝聚、和諧、協作、互助的良好團隊精神。認真做好專業教師的定位,制訂激勵、約束政策,形成競爭機制,積極引導教師向“雙師型”方向發展,使他們既是合格的教師,又是室內設計相關行業的專家。
三、開闊教學領域,加大室內設計學生學習的范圍,讓同學們看到理論學習的好處和用處
(一)徹底改革傳統的單一教材加講義的教學模式,緊扣培養目標,重點抓每一位教師、每門課程的講義及教案的設計與編寫。積極的鼓勵室內設計理論專業教師把原有的室內設計理論教材結合自己的社會實踐經驗進行整合,“自編教材”讓同學們視野更加開闊,讓教學更加的開放。同時組織專業教師進行室內設計理論課程的院級精品課程的設置。
(二)組織參加工作而且工作業績突出的畢業生定期回來,和在校的同學進行交流。讓這些同學和在校的同學講解理論基礎的重要性,以及以后工作應用中的作用,讓同學帶同學的方式增強同學們學習理論課程的積極性。
(三)和本地區的室內設計協會保持長期的聯系,建立相關的機構,構建“雙證”教學體系 。
讓同學們了解本專業的一些行業信息以及分類級別信息,配合國家職業技能鑒定所進行職業技能鑒定宣傳組織工作,為學生在畢業前考取相關職業等級證書創造了便利條件。本專業可以考取室內設計師證,讓同學們了解考試的相關內容,如室內設計、家具設計的相關理論知識。定期組織學生進行級別以及資質證書的考試,加強理論課程的學習。
四、工作室式的室內設計專業理論教學方式
(一)打破傳統的系——專業教研室——教師的管理體系,由專業教師牽頭系和學院支持,設置室內設計工作室,直接面向市場。把室內設計理論課程和社會實踐最直接的結合起來,把同學們所學的理論知識和實踐相結合,由老師指導同學們合作設計一些實際項目,應用到實際的工程。
(二)通過工作室引進相關的教師,加強師資隊伍建設,多方位多渠道建設一支強有力的師資隊伍。專業教師有相關的實踐經驗,教學就更加得心應手了。
(三)建立相關的工作室,同時也可以為畢業生提供一個很好的實習和工作環境。保留理論基礎扎實的同學,鼓勵在校同學學習室內理論課程。同時利用創收所得,根據理論教學業需求完善教學設施,不斷采取先進的教學方法和手段。
參考文獻:
[1]張世禮.《中國室內設計研究散記》中國建筑工業出版社,2001年.