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畢業設計是培養學生綜合運用學過的各種理論知識來分析和解決實際問題的能力,是本科教學過程中不可或缺的一環。畢業設計的目的應該著眼于提高學生的能力,例如培養分析問題和解決問題的思路,擴展所學專業的知識面,加強鞏固所學的理論知識等。隧道工程專業畢業設計的主要目的有:
1.通過畢業設計可以讓學生把所學的理論基礎如結構設計原理、結構力學等和專業知識有機的融會貫通,并在指導老師的幫助下,進一步完善自身的專業素養,彌補自身的不足,鞏固所學知識;
2.畢業設計是學生畢業前的最后一次完成的綜合性作業,它能夠讓學生重溫本科階段的各科內容,對隧道工程及相關專業知識有一個整體的把握,為畢業后的工作和深造提供更加扎實的理論基礎和專業知識;
3.學生獨立完成畢業設計,可以培養獨立自主的意識,提高獨立分析問題和解決問題的能力,通過獨立完成文獻的查閱和資料的搜集培養學生親力親為、敢為人先的精神;
4.隧道工程的實際工程中,仍然有很多需要創新的地方,畢業設計可以培養學生求真務實,勇于創新的精神;
5.檢驗學校在本科四年的教學成果,從中發現教學過程中的不足。土木工程涉及廣泛、內容龐大,畢業設計是學生所學知識的大綜合大貫通,畢業設計的好壞直接關系到學校教學質量的好壞和學生本身專業素養的好壞。提高學生的畢業設計質量對于提高高校的教學品質和學生的就業競爭力具有十分重要的意義。
二、畢業設計存在的問題
(一)畢業實習方面
畢業實習是學生在畢業時通過動手去親自體驗和實踐本專業的專業技能和專業知識,但如今很多高校的畢業實習已經背離了這個基本思想。以隧道工程為例,我們可以指出的有:首先,出于安全、經費等多種因素的考慮,大部分高校的隧道工程系不讓學生親自參與,而僅僅局限于現場參觀,他們畢業實習基本上都是在已經建好的隧道中進行參觀,指導教師現場講解,對于正在施工的部分基本上是不會允許學生進去的。這樣對學生來說沒有現場見過隧道的施工就沒有一個直觀的感受,就不能根據現場所見的到各種施工情況聯系書本上的相關知識,從而提出自己的疑問,顯然這不利于學生把所學知識運用于實踐中去。其次,很多學生本身沒有意識到畢業實習的重要性,他們認為即將進入工作崗位,以后有的是時間去實踐。而把畢業實習更多的看成去完成學校交給的一個任務。同時在這段時間很多學生忙于找工作而忽視了畢業實習。最后,學校在畢業實習的投入不足。由于經費投入到教學科研方面的投入產出相對較高,很多高校把經費投入到教學科研中而忽視了畢業實習的投入,導致學生的實習地點不具代表性,沒有經驗豐富的工程人員現場指導甚至沒有動手的機會,這也無形中使學生認為學校也不重視畢業實習,學生本身就會更加怠慢。
(二)指導教師方面
指導教師主要存在以下幾個方面的問題:
(1)很多高校在教學和科研方面更加傾向于后者,甚至學校會給老師下達任務,如必須發多少篇論文,必須爭取到多少科研經費,必須獲得多少獎項等,這就導致了很多老師把工作重心放在了自己的科研項目上,而很少投入精力去檢查學生的畢業質量。
(2)隧道工程中很多老師都有自己的工程項目,所以他們一般都把時間精力放到自己的項目中去了,甚至根本無暇顧及學生畢業設計。
(3)部分老師沒有實際工程經驗,有部分隧道工程老師甚至沒有參與過隧道的設計和修建等,另外部分老師缺乏指導畢業設計的經驗,在指導學生畢業設計時顯得力不從心,導致部分學生畢業設計的質量不高。三是許多老師把往屆畢業設計的題目稍加修改甚至不改就給本屆學生,這就使得學生在做畢業設計時存在僥幸心理,認為即使做不出來也可以去會抄往屆的設計,而不會獨立的去思考和解決畢業設計中的問題。
(三)學生方面
學生方面的問題主要體現在以下幾個方面:
(1)前期準備工作不足。
(2)學生缺乏主動思考的能力。很多畢業設計幾乎都是一個套路,很少有創新的地方。
(3)學生在做畢業設計時往往會忽視相互交流的重要性。由于每個人的題目都有部分差別,因此大部分都是自己埋頭苦干而忽視了同學間相互交流的作用。
(4)缺乏把知識相互串聯起來的能力。
(5)很多學生的畢業設計都存在抄襲問題。部分學生平時不認真學習,完成畢業設計有困難,就在其他學生做完畢業設計后抄襲別人的。
(6)對畢業設計的認識不清楚。很多學生認為畢業設計是能拿到學位證和畢業證的前提,他們是為了拿證而去被動地完成畢業設計,認為只要設計合格了就可以畢業了。而對畢業設計的質量好壞不關心,僅僅只是能過通過答辯就行。
三、提高畢業設計質量的方法與思路
(一)培養學生嚴謹求實用于創新的學習態度
指導老師在指導學生畢業設計時應該著力于培養學生的學習態度,鼓勵學生嘗試不同的方法來完成設計。在畢業設計遇到問題時,老師不應該有問必答,而是鼓勵學生通過互聯網圖書館等資源去尋找答案。指導老師應該避免高高在上德高望重的思想,積極和學生探討所遇到的問題,適時引導學生思考問題,對學生在畢業設計中浮躁錯誤的態度及時進行批評并督促學生改正。
(二)提高指導教師素質,改善指導方法
指導教師素質參差不齊,應對畢業設計指導老師進行提前培訓,講授怎樣定題怎樣輔導等問題。各老師也可以分享往年指導畢業設計的經驗供其余老師揚長避短。同時應進行崗前的思想培訓,提高老師對設計的認識程度和重視程度,以良好的工作作風來幫助學生完成畢業設計。老師在指導過程中應不斷總結學生在畢業設計中的問題,思考出現這些問題的原因和解決方案,為后續指導提供經驗指導。另外還應注意學生在設計過程中的通病,指導過程中著重強調該類問題。對待不同學生采用不同的指導方法,因材施教、因人而異。嘗試不同的畢業設計指導方法,例如,有條件的情況下可以讓經驗豐富的設計人員定期進行隧道設計講座、可以讓學生自由組隊對同一工程進行多方案的設計,來多方面探索最適合本屆學生的指導思想。指導老師在指導學生畢業設計時應重在引導而不是直接告知。直接的告訴答案會讓學生形成一種依賴心理,這不利于培養他們自己尋找資料和答案的能力。老師可以在大方向上為學生導航,而要求學生自己去查閱相關文獻資料,培養學生獨立解決問題的能力。
(三)提高畢業設計的管理能力
畢業設計不僅僅是指導老師和學生的事情,也是學院乃至學校的事情。學院和學校的教學管理部分應該加大對畢業設計的管理,制定科學的管理模式。例如,在畢業設計時,應該隨時抽查指導教師的指導情況和學生畢業設計的完成情況。必要時可以邀請除指導老師以外的隧道工程系老師進行提問抽查。管理部門同時應該認真聽取老師、專家和學生的意見,不斷完善對畢業設計的管理和評價體系。畢業答辯是檢驗學生設計好壞和老師指導好壞情況的最終體現,院校應該切實深入實際,把握答辯這個最后的關卡,在最后這道線上做好畢業設計的質量控制。答辯之前應制定科學合理的答辯評判標準供老師和學生參考,答辯時一旦發現某個設計達不到要求的標準,應該認真徹查找出問題并認真修改設計,直到達到能夠通過答辯的水準。
(四)多帶學生去現場
關鍵詞:畢業設計(論文);指導;因材施教
內蒙古科技大學坐落在“草原鋼城”包頭,1956年建校,1960年更名為包頭鋼鐵學院,隸屬原冶金工業部,1998年劃歸管理,2003 年更名為內蒙古科技大學。它定位于一所教學研究型普通高等學校,以冶金工程、材料工程、礦業工程等優勢學科為依托,形成以工科為主,建設在冶金、材料、礦業、機電、建筑、能源等領域具有優勢的學科專業體系,培養“上手快、留得住、后勁足”,具有實踐能力、創新意識和創業精神的高級應用型專門人才[1]。
我校材料成型與控制工程系始創于建校伊始的1956年,由軋鋼這個具有相當長歷史的老專業發展和演變而來,專業改造后在名義上這一老專業方向不存在了,但新專業傳承了軋鋼這一老專業的特點與內涵。本專業是我校傳統的優勢學科,1996年獲得材料加工工程碩士學位授予權,2004年獲得材料工程領域工程碩士授予權,目前是材料科學與工程博士學位支撐點建設學科。1998年教育部進行高等院校本科專業目錄調整時,設立了材料成形與控制工程這樣一個新的本科專業,從該專業在我校的演變歷史可以看出其專業范圍重點還是傳統的軋鋼專業,以側重于為鋼鐵工業培養專業技術人才為主要目的,畢業生的去向也主要集中在鋼鐵企業[2]。wwW.133229.cOM
一、當前畢業設計(論文)中存在的主要問題
(一)設計(論文)的命題
命題是畢業設計(論文)的起航點,立題不當,可能會使整個畢業設計的創新性和目的性黯然失色[3]。實際畢業設計(論文)中選題不當常有發生,其原因各異。
有些命題過于陳舊,這尤其體現在畢業設計的命題上。按照我校本專業的傳統,畢業設計主要是針對鋼鐵企業軋鋼廠的生產車間進行設計。隨著我國的鋼鐵工業近10年來迅猛發展,發生了天翻地覆的變化,新的裝備和控制手段被大量的應用到現代化的鋼鐵生產線上,產品結構發生的更本的變化,很多傳統的觀點和思維被打破[4]。在這種背景下,部分命題仍然按照10年以前的標準來制定,就顯得有些更不上時代,不僅如此,還會造成學生可能存在抄襲現象,影響了對學生的鍛煉效果。
青年教師不能很好的把握畢業設計(論文)題目難度,這一點在筆者身上顯得尤為突出。筆者在博士畢業后,第一次指導學生做畢業設計(論文),在給部分學生制定畢業論文題目時,沒有考慮到學生本身的知識結構的局限,題目超出了學生所能承受的范圍,在完成畢業論文的過程中遇到了很多問題,影響了畢業論文的順利進行。
(二)學生投入不足
1、就業對學生畢業設計(論文)投入的影響。就業對學生畢業設計投入的影響是本專業近期才出現的問題,是一個新問題。鑒于我校本專業畢業生擁有較強的專業性,在2008年以前我國鋼鐵工業迅速發展期間,本專業大四學生一般在秋季學期就找到了相應的工作。然而近3年來,隨著鋼鐵工業整體的不景氣,我校本專業學生的就業形勢也受到不少影響,很多學生在大四的春季學期即進行畢業設計的學期還沒有能夠確定工作,尤其是女生。由于存在就業的壓力,迫使學生將更多的精力放在聯系工作之上,真正投入到畢業設計中的精力和時間有限,畢業設計時心不在焉,出現懈怠情緒。筆者所帶的學生中就存在這種現象,在整個期間,主要的精力放在聯系工作上,對整個畢業設計進程影響嚴重。
2、考研對畢業設計投入的影響。近些年來,隨著就業壓力的增加,為了緩解這種壓力不少學生選擇考研,一般初試成績約在3月份出來,那些過了初試需要準備復試的學生,在此期間難以全心去做畢業設計,這種狀態一般會持續到5月中旬,在研究生入取基本結束后,這部分學生才可能完全集中精力去準備畢業設計。
此外還有一部分學生是那種本身學習成績較差,在最后一學期不僅有就業壓力而且更重要的是還要疲于應付各種掛科的清考。這一類的學生本身基礎比較差,在理論學習階段就養成了對學習不認真、得過且過的習慣,在就業和清考雙重壓力之下,只能有很少的精力投入到畢業設計中。這類學生在筆者所帶的學生中也存在,也是另筆者最頭疼的學生。
3、學生投入不足,也有部分原因是學生對畢業設計(論文)的重要性認識不夠。部分同學對研究題目認識不足,準備不充分,設計過程往往流于形式,其表現往往是應付了事。這是一種普遍的心態,具有普遍性。
二、相關問題的改進
(一)完善命題
命題是指導教師的最重大的任務,為了保證質量,在命題是筆者認為需要在以下幾個方面把關:首先從專業培養目標出發,設計的內容應與本行業最新的發展趨勢密切相關,這需要指導教師密切關注當下國內外鋼鐵工業的發展趨勢;其次設計(論文)題目難度應適中,尤其是青年教師需要盡量避免這種現象的出現,針對青年教師容易出現這樣的問題,個人認為系主任要對青年教師制定的題目進行審核,對研究和設計的內容進行把關,以確保學生能夠運用所學知識和現有條件在規定的時間內完成畢業設計;最后,還需保證題目的多樣性,不僅要保證學生1人1題,更重要的是要避免題目重復出現。
(二)因材施教
學生經過大學四年的學習,個體存在很大的差異,且新時期的學生每個人所追求的目標亦不相同,自身想法很多,因此在面對畢業設計時,學生心中所想也不盡相同,當然最終的基本目的還是一致的即能夠完成畢業設計,順利畢業。
鑒于不同學生各自擁有不同客觀條件和自身追求,因此作為指導教師在面對學生是不能采用一刀切的方式進行指導,而是需要客觀的面對學生所固有的個體差異,因材施教,以確保每個學生都能完成畢業設計,順利畢業。
為此作為指導教師,首先應該主動了解學生的基本情況。在初見學生的時候,明確學生的就業情況,是否簽約,簽約的意向以及將來擬從事工作的類型;了解學基礎課的學習成績,是否存在補考和最后的清考;學生的考研狀況,報考的學校和專業。
其次在明確學生的相關背景之后,充分考慮到學生的個體化差異,為不同學生量身定做其畢業設計或論文的內容。具體的指導思想是重點培養對本學科有興趣的學生且精力足夠,將來要從事鋼鐵工業生產或者研究領域的學生,按照評優的標準去要求這些學生,激發這類學生的潛力,這類學生以做畢業論文為主,提前培養他們運用所學知識解決問題的能力,讓他們能夠學以致用;對于需要找工作,且將來樂于從事鋼鐵工業的學生要重點幫扶,這類學生以做畢業設計為主,我校本專業的畢業設計以軋鋼車間設計為主,整體套路成熟,但是缺乏創新性。讓這類學生做畢業設計可以讓學生了解軋鋼生產基本流程,設備狀況,了解車間設計的目的和意義,對將來熟悉工作環境打下一個良好的基礎。對于能力有限(主要是那些基礎課程成績很差,還需要參加補考和清考的學生),則需要重點照顧,適當降低對他們的要求,讓需要補考的學生有足夠的時間去準備補考,同時指導教師要花更多的時間去跟蹤指導他們的設計,以避免學生過于放松設計;對于那些完全無意于從事本專業的學生,則不能再專業方面對他們施加過大的壓力,因為學生已經對本專業的學習沒有興趣也就沒有做好畢業設計的動力,對于這樣子的學生,個人認為應該盡量的幫助他們完成最基本的畢業設計內容,確保順利畢業。
(三)嚴格紀律
當然,對待不同的背景的學生采用不同的指導思想,并不是說放松對學生的要求。嚴格紀律仍然是不可或缺的,是畢業設計能夠順利完成是一個重要保障。
指導教師在充分考慮學生個體差異情況下制定研究和設計內容后,在畢業設計的開始就要明確畢業設計的紀律,以嚴格的出勤、過程監控、結果檢查、畢業答辯規章制度以及考核辦法,使學生認識和重視畢業設計,端正畢業設計態度,認真完成畢業設計。
此外,認真做好畢業設計的教育、動員和宣傳工作,使學生充分重視畢業設計在教學中的重要地位,亦是不可缺少的過程。
三、總結
綜上所述,本科畢業設計工作是高等學校人才培養的重要環節,在面對新的環境下出現的系列問題,指導教師一方面需要加強在命題科學性,前瞻性以及合理性方面的探索,另一方面要充分考慮學生自身的背景以及興趣愛好,在指導學生時因材施教,充分發揮每個學生的積極性,并輔之以嚴格的紀律,使學生順利完成畢業設計,提高能力,為將來的工作和進一步深造打下堅實的基礎。
參考文獻:
[1]李保衛.內蒙古科技大學本科教學水平評估自評報告[j].包頭:內蒙古科技大學,2008.
[2]李振亮,陳林,包喜榮,郭瑞華,劉永珍.材料成型控制工程基礎課程建設與教學改革探索[j].中國冶金教育,2009,(2):30-33.
關鍵詞:大學生;科研平臺;創新成果
本科生參與科研活動是實施高等學校教學改革,培養高素質創新人才的重要舉措之一。近年來,浙江大學在“以人為本、整合培養、求是創新、追求卓越”的教育理念指導下,以提升學生創新能力培養為目標,以激發學生創新思維、自主學習、培養能力為核心,加強制度建設和硬件建設,完善本科生科研管理機制,大力推進以大學生科研訓練和學科競賽為主要形式的本科生科研訓練和創新活動,積極構建研究型大學本科生參與科研和創新活動的平臺,極大地調動了學生參與科研創新活動的積極性,激發了學生的創新思維,增強了學生的創新意識,提高了學生實踐創新能力,取得了一大批學生科研成果。
一、本科生科研平臺的構建
1、加強制度建設,保障本科生科研活動有序開展
為了有序地推進各類大學生科研創新活動,學校自1998年實施大學生科研訓練計劃(SRTP)以來,一直注重對本科生科研活動的規范化管理,并在不斷探索與實踐的基礎上相繼出臺了一系列管理文件,如:“浙江大學‘大學生科研訓練計劃(SRTP)’管理暫行辦法”、“浙江大學‘國家大學生創新訓練計劃’項目管理辦法”、“浙江大學‘浙江省新苗人才計劃’項目管理暫行辦法”、“浙江大學本科生第二課堂學分管理辦法”、“浙江大學本科生參加學科競賽的若干規定”、“浙江大學本科教學工作獎勵暫行辦法”等,成立各種學生科研項目領導小組和工作小組,明確各類項目的管理與組織機構、立項與實施程序、成績和學分認定管理等,使得各類學生科研和創新活動更為科學化、規范化、制度化和程序化,為本科生科研活動的順利開展及本科生實踐能力的提高提供了制度上的保障。
2、拓展項目途徑,擴大本科生科研活動參與面
學校不斷加大本科生科研專項經費投入,積極開展多層次、多渠道大學生科研訓練途徑,初步形成了國家、省、學校和學院四級學生科研實踐創新體系。其中學校層面開展的校、院二級大學生科研訓練計劃(SRTP)項目于1998年首次設立,立項數逐年增加,近兩年來學校和學院每年投入經費200多萬元,SRTP立項每年均在2 000項以上,參與SRTP的學生人數占同年級學生的70%-80%。2006年,我校成為全國10所首批“國家大學生創新性實驗計劃”試點高校之一,有63個由學生自主申請的項目被評為首批國家級大學生科研創新訓練項目,參加學生近200人。2006年,有42個學生科研項目獲得首批浙江省“新苗人才培養計劃”立項資助。據統計,2006年校院二級SRTP項目立項2021項,各類國家級和省級(含國家人才培養基地)學生科研立項159項。同時,學校還積極拓展學科競賽種類和參賽層次,目前開展的學科競賽有:數學建模、電子設計、機械設計、結構設計、程序設計、機器人、創業計劃、電子商務、多媒體作品、財會信息化、演講比賽、英語演講、課外學術科技作品、廣告藝術和智能汽車競賽等15個各級學科競賽,其中多個學科競賽項目已發展到省級、國家級和國際性競賽,參加各類學科競賽的學生人數迅速增多,2006年達3000多人次。
3、加強硬件建設,創造本科生科研活動良好環境和條件
學生科研創新能力的培育很大程度上依賴于學校濃厚的學術氛圍和良好的科研環境。為此,學校積極規劃和組織建設大學生創新能力培養的硬件環境,從導向和投入上支持有利于創新能力培養的教學基地、實踐基地、學科競賽基地和教學實驗室建設。投入3000萬元用于校內實踐教學和學科競賽基地建設,促進校內實踐基地由單一的教學基地向綜合性、創新型、多功能的本科教學科研實踐基地發展;結合世行貸款項目實施和新校區建設,投資2億多元在紫金港校區建設了十多個以本科實驗教學為主的基礎課及專業基礎課實驗教學中心和五個公共教學服務體系;積極申報國家級實驗教學示范中心和省級實驗教學示范中心,逐步實行實驗教學示范中心和創新實驗室向學生全天候開放。通過近幾年的建設,我校共有國家級人才培養和課程基地14個,校內外實踐教學基地230余個,校內大學生實踐創新教育基地13個,國家級實驗教學示范中心3個,省級實驗教學示范中心11個,本科教學實驗室40余個,為本科生廣泛開展科研訓練等活動,培養實踐動手和創新能力奠定了良好硬件支撐條件。
4、改革教學方法,創導啟發式教學和研究性學習
在“以人為本、整合培養、求是創新、追求卓越”的教育理念指導下,學校積極推進培養方案、課程體系、教學內容和方法手段改革,著力培養學生學習能力、實踐能力、創新能力。學校在2002年制定本科專業培養方案和修訂學籍管理條例時明確規定,本科學生在校期間必須通過參加各類科研訓練、學科競賽和發表學術成果等方式獲得4個第二課堂學分方能畢業。同時,為促進學生更快地了解研究、高效地進行研究,全校95%以上的專業開設了研究型、討論型等能力培養課程。還開設了由各學科專業學術和教學水平高的教學名師和教授擔任主講的新生研討課和學科導論課程,該類課程旨在對學生進行學習思維、學習方法和研究能力的初步訓練,使本科學生更好地了解各學科專業以及發展趨勢,激發學生學習興趣和探究精神。2006年共計開設學科導論課367門次,新生研討課34門,選課學生分別為71268人次、519人次。在本科實驗教學中,改革傳統的實驗教學內容和方法,倡導以學生為主體,教師為主導,研究探索為中心的實驗教學新模式,增加綜合性、設計性、創新性、研究性實驗在實驗課程中的比例,積極營造良好的本科生科研創新環境。在世行貸款“高等教育發展”項目資助下建設的生物、物理、電工電子、機械4個基礎實驗中心構建了基礎實驗、綜合實驗、設計實驗和研究實驗組成的三層次實驗教學體系,各基礎實驗中心的基礎實驗項目更新率分別達到87%、77%、84%、72%;被評為首批國家級實驗教學示范中心的化學實驗教學中心,開設多個平行實驗,不僅讓學生在課程開設的多個平行實驗中選擇自己感興趣的實驗,還鼓勵學生對同一實驗提出不同的實驗路線、方法,提倡學生自帶實驗和自己設計實驗內容,到實驗室去具體實施自己的設計思想,從而極大地激發了學生的學習興趣和創新意識。
5、制定激勵政策,促進學生科研活動可持續發展
本科生科研活動的有效開展離不開廣大學生、教師和教學管理人員的積極參與。為此,學校制定獎勵政策,并不斷完善激勵機制,在各類項目管理辦法中明確規定對各類人員的獎勵政策:對學生的獎勵包括學分獎勵、 成果獎勵、獲獎獎勵、科研項目轉化為畢業設計(論文)、優先推薦免試研究生獎勵等;對教師的獎勵包括指導項目立項津貼獎勵、指導獲獎獎勵、指導獲得成果獎勵、考核津貼獎勵等:對項目管理人員也視其業績分別給予適當獎勵。這些措施充分調動了廣大師生參與科研項目的積極性,進一步保障了學生科研項目和創新訓練的良好開展和高質量的完成。2006年浙江大學以學科競賽成績優異獲得推薦免試研究生資格的本科生共計63人,其中47人最終確定為07屆免試研究生:2006年學校對教師指導學生參加科研訓練、學科競賽、的獎勵津貼達50萬元。
二、本科生科研活動取得的成效
1、為學生提供了自主學習、發展個性、培養能力的平臺
學校充分利用學科門類齊全、教學資源豐富、師資科研力量雄厚等綜合優勢,初步構建了研究型大學本科教育教學體系,建立了以科研項目和學科競賽為主體的學生科研訓練和創新活動平臺。在此平臺中,學生可以自主提出科研項目,也可以通過參加教師的科研課題、在教師指導下自主開展研究,或組織團隊參加各類學科競賽等形式參與科研訓練和創新活動,有效地推動了學生的研究性、交流性、搜索性學習,滿足學生自主學習、創新學習的需求,為提高教學質量,培養高素質創新型人才起到了積極的作用。
2、學生創新意識不斷增強
各級各類學生科研活動的有效開展在本科學生中形成了濃厚的創新意識和科研氛圍,學生參與科研項目的積極性得到了極大的調動。如參與SRTP的學生人數從1998年第一期的156人增長到2006年第九期的近6 000人次,每年寒暑假都有數千名本科生繼續在實驗室和科教實踐基地開展科研活動;各類學科競賽的參加學生人數也從1999年的348人次迅速擴大到2006年的3000多人次。根據對SRTP實施效果調查,學生的科研素質得到了很好的鍛煉,查閱文獻資料能力、實踐操作能力、學習能力、研究能力、溝通能力、協作能力和創新能力等得到了顯著提高。
3、學生創新成果不斷涌現
據不完全統計,本科生通過實施SRTP項目正式約600多篇,其中在國外SCI、EI發表85篇,國內500多篇,申請專利20多項,研制與開發軟件30多項,科研技術鑒定2項,獲獎20多項; 2006年,生命科學學院的2002級陳曉輝同學在國際生物信息學最權威雜志BIOINFORMATICS上發表高影響因子的學術論文。
Abstract: The experimental teaching course system is the core content of experimental teaching, and is an important guarantee to realize the course experiment target and practice innovation ability training. In accordance with the requirements of industrial engineering discipline system reform, the goal of talent training and the connotation of the teaching system, the "three directions, three categories and four modules and three levels" IE experimental teaching course system framework and its experiment course content and logical relationship orienting at future industrial engineering discipline development needs is put forward. The "three directions" refer to manufacture, service industry and green supply chain; "three categories" refer to design and improvement, analysis and decision making, process control; "four modules" refer to efficiency and ergonomics, production and manufacturing systems engineering, modern management and industrial engineering; "three levels" refer to the cognitive experiment, comprehensive experiment and designing experiment.
關鍵詞:工業工程;實驗教學;課程體系
Key words: industrial engineering;experimental teaching;course system
中圖分類號:G482 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)02-0184-04
0 引言
工業工程(Industrial Engineering,IE)專業的目標是培養工程技術與管理相結合的復合型人才,在國外享有很高的聲譽。20世紀80年代,我國引入了工業工程,1993年西安交通大學、天津大學和重慶大學等高校試辦工業工程本科專業,開始了我國高等工程教育工業工程學科建設[1]。1999年12所重點大學招收工業工程碩士、博士研究生,形成了多層次、多形式、大范圍的辦學格局。截止2015年,根據教育部高考專業目錄檢索,2015年有267所高校(含獨立學院)開設了工業工程專業,其中“211”工程建設高校46所,中國最好的9所大學有7所開設了工業工程專業。
由于我國工業工程專業設立時間不長,在諸多方面的建設還不是十分完善,尤其是教學實驗環節更是落后于課堂理論教學的探索和發展。從開辦工業工程專業的實驗室建設情況統計分析,目前國內工業工程實驗室建設大致可以分成四個類型[2],即示范型工業工程實驗室、綜合型工業工程實驗室、驗證型基礎工業工程實驗室和規劃設計階段工業工程實驗室。而工業工程具有管理學和工程學雙重屬性,是一門實踐性極強的學科,其許多理論、技術和方法都來源于實踐,其效益更是直接體現在生產實際中。因此,在工業工程專業教學過程中,必須加強實驗及其他實踐環節,培養學生的實踐及綜合運用知識進行科學研究和工程設計的能力。
教學體系由理論和實驗教學兩大部分組成,而理論與實驗教學的關系是辯證統一的[3]。實驗教學具有直觀性、實踐性、綜合性與創新性等特征,對于培養學生的實踐能力、創新能力和創新精神起著理論教學不可替代的作用,是實現素質教育和創新人才培養目標的重要教學環節。國家教育部在《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》文件中明確指出:“實踐教學對于提高學生的綜合素質、培養學生的創新精神與實踐能力具有特殊作用?!?/p>
實驗教學課程體系是實驗教學的核心內容,是課程實驗目標和實踐創新能力培養實現的重要保障。因此,從工業工程學科發展及其專業人才培養角度,研究工業工程專業實驗教學課程體系有重要的現實意義。
1 工業工程實驗教學目標
1.1 工業工程的學科特性及其人才培養
1.1.1 工業工程的學科特性
IIE主席Allen Soyster在2005年國際工業工程年會上提出了“工業工程就是設計與改善系統(IE concerns designing and improving systems)”。而且,在許多文獻中,針對工業工程中的“工業”一詞的內涵界定為[4]:泛指一切機構(The overall organization)??梢?,工業工程是以社會生產系統為研究對象,是工程技術與科學管理相結合的綜合性學科。概括起來,工業工程學科具有四大突出特征:工程性、交叉性、應用性和創新性。
1.1.2 工業工程人才培養目標
經過多年的實踐總結,提出了工業工程專業的人才培養目標要求具備管理能力和工程實踐能力,富有開拓精神和創新能力的復合型、應用型高級專門人才,能從事生產、經營、服務等系統的規劃、設計、評價和創新工作,即采用系統化、專業化和科學化的思維方法創造性地進行相關系統的設計與改善。
1.1.3 我國工業工程專業人才需求分析[5]
工業工程是工程技術和管理科學有機結合的交叉學科,是將現代科學技術轉化為現實生產力的技術。它在世界上許多國家都得到迅速的發展,取得了顯著的經濟效益。隨著工業工程在我國的深入研究與廣泛應用,工業工程技術在我國實現經濟增長方式轉變、提高企業綜合管理水平和幫助企業形成適應世界市場經濟的管理模式等方面必然有著廣闊的需求前景。
1.2 工業工程實驗教學目標
工業工程是一門實踐性很強的應用科學,實踐教學是其教學過程中必不可少的環節。心理學家布盧姆認為,教育的目標大致可分為認知領域、情感領域和動作技能領域,每一領域都包含了從低到高逐級遞進的不同水平和學習類型[6]。認知領域的教學目標分為識記、理解、掌握、應用,動作技能領域的教學目標分為模仿、機械動作、熟練和創新,情感領域的教學目標為學習動機、學習興趣和學習態度。因此,根據工業工程學科特征及其人才培養的目標要求,工業工程實驗教學的目標可歸納為:
①知識目標:掌握基礎理論、基礎知識、基本技能及運用理論知識和實驗技能解決實際問題的能力。
②思維與方法目標:培養科學的實驗設計思想、實驗方法與科學的思維方式。
③精神目標:培養實事求是的科學作風和認真嚴謹的科學態度及其敏銳的創新意識和創新精神。
2 工業工程學科變革與實驗內容
2.1 中國制造業的轉變與未來
中國制造與中國工程聯動發展、制造業與服務業融合發展、制造服務業與生態環境協調發展是中國從制造大國邁向制造強國的有效途徑[7]。中國工程院在規劃《中國制造2025》時指出:從現在起到2025年,屬于中國制造2025階段,爭取使中國制造進入第二方隊。再經過十年發展到2035年,進入第二方隊的前沿。然后再經過十五年,到2050年挺進全球制造的第一方隊。中國制造首先面臨的是要努力完成四個轉變:由要素驅動向創新驅動轉變,由低成本競爭向質量效益競爭轉變,由資源消耗大、污染排放多向綠色制造轉變,由生產型制造向服務型制造轉變。
2.2 工業工程學科未來變革和新發展
工業工程專業內容體系廣泛,根據美國國家標準ANSI-Z94(1982年修訂版),工業工程知識領域可劃分為17個分支[8]。根據中國工業工程技術體系由專業技術基礎、專業技術和專業支撐技術構成[9],可構建傳統工業工程學科體系,如圖1所示。其中,社會學、經濟學、管理學、工程學和系統科學等學科是其理論基礎,即專業技術基礎;設計與改善類技術、分析與決策類技術、過程控制類技術為工業工程專業技術;工程技術(尤其是制造工程技術)和信息技術(IT)是工業工程專業支撐技術。傳統的工業工程學科內容發展成熟穩定,是工業工程學科及區別于其它學科的基石。
新的歷史時期,以人工智能、大數據科學、移動互聯網、物聯網和云計算等為標志的新信息技術、復雜系統理論、行為運籌學等相關理論發展,為工業工程學科創新發展提供了新的動力和機遇。工業工程學科的新發展與傳統工業工程學科相比發生了巨大的變革[10],如表1所示。
根據現在與未來工業工程學科的變革,工業工程未來的研究領域與方向有行為運籌學、基于大數據的復雜生產與服務系統分析與決策、服務與制造融合的生產運作管理、醫療健康服務系統優化與運作管理、可持續發展的生產運作管理、基于物聯網的運作管理理論方法、面向知識工作的人因工程。
2.3 綠色供應鏈及其內涵
源于供應鏈管理思想與可持續發展的思想的綠色供應鏈[11],其內涵(Green Supply Chain ,GSC)界定為:在以資源最優配置、增進福利、實現與環境相容為目標的以代際公平與代內公平為原則的從資源開發到產品的消費過程中物料獲取、加工、包裝、倉儲、運輸、銷售、使用到報廢處理、回收等一系列活動的集合,是由供應商、制造商、銷售商、零售商、消費者、環境、規制及文化等要素組成的系統,是物梳、信息流、資金流、知識流等運動的集成。綠色供應鏈由生產系統、消費系統、社會系統與環境系統組成,其本質特征直接體現在“5R”(Reduce、Reevaluate、Reuse、Recycle、Rescue)上。Reduce是節約資源、減少污染,Reevaluate是綠色生活、環保選購,Reuse是重復使用、多次利用,Recycle是分類回收、循環再生,Rescue是保護自然、萬物共存。
建立在綠色制造理論和供應鏈管理技術的基礎之上的綠色供應鏈管理是一種環保高效的現代供應鏈管理模式,其目的就是要在降低對環境負作用的同時使資源利用效率達到最大化,供應鏈各環節如供應商、生產廠家、銷售商、用戶都將從中收益。綠色供應鏈管理的內容體系包括綠色供應、綠色設計、綠色生產、綠色包裝、綠色營銷、綠色運輸和綠色回收。根據汪應洛院士提出的綠色供應鏈概念,共生原理、循環原理、替代轉換原理、系統開發原理是綠色供應鏈管理實施應遵循的原則。
2.4 面向加工制造、產業服務和綠色供應鏈的IE實驗模塊
現代工業工程的核心方向包括運籌工程、制造工程、信息工程和人因工程[12]。而工業工程方法理論的基本內容為效率與人因工程、生產及制造系統工程、現代經營工程和工業系統工程[1,13]。效率與人因工程研究主要包括基礎工業工程涉及的工作研究、現場管理、人因工程、組織設計及人力資源開發與管理;生產及其制造系統工程研究主要包括設施規劃與物流分析、現代制造工程、生產計劃與控制、質量管理與可靠性等在生產過程中常用的技術方法;現代經營工程主要包括工程經濟學、成本分析、企業經營戰略、工業設計等;工業系統工程主要包括系統分析方法、計算機系統技術等。
因此,根據工業工程面向綠色供應鏈管理服務于加工制造業、產業服務的要求以及工業工程基本理論方法內容,構建面向加工制造、產業服務和綠色供應鏈的IE實驗模塊內容,如圖2所示。
3 工業工程實驗教學課程體系
3.1 實驗教學體系內涵及其特征
從廣義上講[14],實驗教學體系是由實驗教學活動的各要素構成的相互聯系、相互制約的一個有機整體。它包括起驅動作用的實驗教學目標體系、受動作用的內容體系、反饋調控的管理體系和硬軟環境的保障體系。而通常所說的實驗教學體系是狹義的,即指實驗課程教學體系。
實驗教學體系是實現教學目標的具體體現,也是實驗教學建設的難點?!督逃筷P于開展高等學校實驗教學示范中心建設和評審工作的通知》指出,先進的實驗教學體系[15]“應當從人才培養體系整體出發,建立以能力培養為主線,分層次、多模塊、相互銜接的科學系統的實驗教學體系”??梢姡瑢嶒灲虒W體系應能體現先進的實驗教學理念、系統的實驗教學內容和突出的創新性三個方面,因此,可總結出現代實驗教學體系基本要求為獨立性、系統性和創新性三個方面。
3.2 工業工程實驗手段、類型與方式
實驗教學作為實踐教學的重要環節,建立符合培養目標和時代特色的實驗教學體系,實現基礎與創新相結合的教學模式,對培養學生的創新能力和綜合素質具有重要的作用[14]。因此,按照基礎訓練、綜合實驗、設計創新實驗三個層次組織實驗教學為培養學生動手能力與創新能力創造條件,實驗類型可分為認知型實驗、綜合型實驗和開發設計型實驗,實驗方式分為開放式與循環式[15]。
基礎工業工程實驗主要研究勞動者同勞動對象和周圍環境之間的內在聯系,以及人的心理、體力、能力與崗位作業要求、作業環境、疲勞狀態之間的關系,以及以生產系統的微觀基礎―作業或操作為研究對象,對工作過程中的程序、操作、動作進行診斷分析。以認知性、演示性和驗證性實驗為主?,F代工業工程實驗,主要利用現代高科技手段與計算機,采集、分析并優化供應鏈環節中人、財、物、設備、方法、信息、知識等資源的運行狀況,充分挖掘企業效率,進行整體分解并實現系統優化。因此,根據基礎工業工程實驗和現代工業工程實驗內容要求,工業工程實驗手段為現場認知與驗證、計算機系統仿真與虛擬現實技術。
3.3 工業工程實驗教學課程體系框架
根據工業工程實驗內容構建和實驗手段、類型與方式的確定,可知工業工程實驗教學課程體系框架構成為:三方向、三類別、四模塊和三層次,如圖3所示。三方向為面向加工制造、產業服務和綠色供應鏈;三類別為設計與改善類技術、分析與決策類技術、過程控制類技術。四模塊為效率與人因工程、生產及制造系統工程、現代經營工程和工業系統工程。三實驗層次為認知型實驗、綜合型實驗和開發設計型實驗。
3.4 實驗課程及其邏輯構成
據調研,清華大學、上海交通大學、浙江大學等國內8所重點高校設置的專業必修課為:工業工程導論、設施規劃與物流分析、生產計劃與控制、質量管理學、人因工程學、生產系統建模與仿真、管理信息系統和先進制造技術。國內必修課程設置一般順序為:工業工程導論、物流管理與設施規劃、生產管理(或生產計劃與控制)、質量與可靠性和人機工程等[16]。
佐治亞理工學院又譯喬治亞理工學院,簡稱Gatech,是美國頂尖的理工學院,代表學科就是工科,全美排名第四,其中工業工程專業連續多年全美第一。其專業基礎課程開設為經濟決策分析、優化、統計概率和計算機科學方面。專業課程設置為人機工程、制造、規劃、供應鏈、質量控制、經濟和金融系統等方面。其研究方向為經濟和金融系統、運籌學、物流工程、質量與統計和一般工業工程。普渡大學本科設置的4個專業方向為人因工程、制造系統工程、運籌和系統工程、生產和管理系統工程。美國高校工業工程學科的“人因工程”和“建模與仿真”在課程熱度排行中分列為第一和第二[17]。美國主流高校的工業工程專業都設有機器人、認知學、測量與評估、建模與仿真、工業控制和產品設計等課程。
因此,按照國內外高校開設的課程統計和工業工程專業知識領域要求可知工業工程核心課程為:基礎工業工程、人因工程、設施規劃與布局、物流與供應鏈管理、質量與可靠性、生產運作與管理、管理信息系統、系統工程與建模仿真、人力資源與工業心理學、先進制造工程。
根據國內外調研專業課程設置情況,給出實驗模塊所對應的課程、課程實驗內容及邏輯關系,如表2所示。
4 中國礦業大學工業工程實驗教學課程體系和創新人才培養實踐
中國礦業大學工業工程專業于2000年開始招生,每年本科畢業生人數近60人。經過多年的專業建設探索,尤其通過實驗教學課程體系建設,在基礎驗證實驗、綜合實驗和探索性實驗等實驗內容與課程實驗環節上,工業工程專業實現了產學結合、工程技術結合及實踐和理論的結合,幫助學生更加深入地理解專業知識及應用,提高了學生的動手能力,幫助學生樹立IE意識,增強了學生對就業崗位的適應能力,產生了一大批科研成果。近三年來由學生為主申請的科研立項近20項,參與學生人數過百,發表科研論文30余篇;獲得校級及以上科研與相關競賽獎勵近40人次。許多科研成果,解決了企業面臨的生產現場問題,獲得了認可和好評。
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[15]教育部.關于開展高等學校實驗教學示范中心建設和評審工作的通知(教高[2005]8號).