新型應(yīng)用技術(shù)大學(xué)建設(shè)的教學(xué)思考
時(shí)間:2022-01-11 09:34:26
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摘要:隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,建立新型的應(yīng)用技術(shù)大學(xué),培養(yǎng)高級應(yīng)用型技術(shù)人才已日益重要。德國應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的成功為我們提供了培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的、具有國際視野的、一線工程師為主的高層次應(yīng)用技術(shù)人才的寶貴經(jīng)驗(yàn)。圍繞計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(ComputerControlSystems)這一課程的教學(xué),從課程內(nèi)容、教學(xué)方法以及課程評價(jià)方法等方面,對建立及發(fā)展新型應(yīng)用技術(shù)大學(xué)提出幾點(diǎn)教學(xué)思考,以期為業(yè)內(nèi)的研究者和應(yīng)用者提供一些初步資料。
關(guān)鍵詞:德國經(jīng)驗(yàn);應(yīng)用技術(shù)大學(xué);計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
德國的工程教育處于世界領(lǐng)先水平。自上世紀(jì)六、七十年代以來,德國的應(yīng)用技術(shù)大學(xué)(UniversitiesofAppliedSci-ences,德文原文Fachhochschulen,簡稱FH,也譯作“應(yīng)用科學(xué)大學(xué)”,“應(yīng)用科技大學(xué)”),例如:科隆應(yīng)用技術(shù)大學(xué),亞琛應(yīng)用技術(shù)大學(xué)等等,作為德國高等教育系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分,為工業(yè)界培養(yǎng)了大量高級應(yīng)用型技術(shù)、管理人才。他們的優(yōu)質(zhì)辦學(xué)成果吸引了其他國家的注目及肯定,成為許多國家應(yīng)用技術(shù)大學(xué)學(xué)習(xí)的典范[1-5]。近來,我們國家啟動了相關(guān)計(jì)劃,《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》中提出,要重點(diǎn)擴(kuò)大“應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型”人才培養(yǎng)規(guī)模[6],建立、發(fā)展新型的應(yīng)用技術(shù)大學(xué)。為此,在借鑒、學(xué)習(xí)德國應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合我校(上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院)現(xiàn)有特色,以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的、具有國際視野的、一線工程師為主的高層次應(yīng)用技術(shù)人才為目標(biāo),我們在課程的教學(xué)上也相應(yīng)進(jìn)行了改進(jìn)嘗試。同時(shí),這個(gè)過程也促使我們對教學(xué)作進(jìn)一步思考。在此過程中,德國應(yīng)用技術(shù)大學(xué)課程教學(xué)展開的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),從課程內(nèi)容、教學(xué)方法到課程評價(jià)方法等,都給了我們較大的啟發(fā),實(shí)踐應(yīng)用中效果也較明顯。本文以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(ComputerControlSystems)這一課程的教學(xué)為例,圍繞以上幾個(gè)教學(xué)方面展開,對建立新型應(yīng)用技術(shù)大學(xué)提出幾點(diǎn)教學(xué)思考及教學(xué)實(shí)施,以期為業(yè)內(nèi)的研究者和應(yīng)用者拋磚引玉,提供一些初步資料。
一、課程內(nèi)容
德國的應(yīng)用技術(shù)大學(xué)在課程內(nèi)容的設(shè)置與教學(xué)計(jì)劃制定方面具有重視基礎(chǔ)理論教學(xué)、突出專業(yè)教育、注重校企合作教育等鮮明特色,完全不同于傳統(tǒng)大學(xué),所培養(yǎng)的應(yīng)用型人才得到社會的高度認(rèn)可,成為推動德國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展不可缺少的重要力量[7]。以此為參考,目前,我們對于課程內(nèi)容從三個(gè)方面作了改進(jìn)的嘗試:加強(qiáng)基礎(chǔ)理論、加強(qiáng)應(yīng)用結(jié)合以及加強(qiáng)國際化。同時(shí),這幾方面的改進(jìn)也不同程度提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深了理解程度,拓展了學(xué)生視野。
(一)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識,夯實(shí)理論根基
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)綜合了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制理論和先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù),是一門理論與實(shí)踐密切聯(lián)系的課程。目前,國際上幾乎所有研究型院校在本科高年級或者研究生學(xué)習(xí)階段都開設(shè)有這一課程。相應(yīng)的,本課程較偏重理論內(nèi)容。近年來,石油、化工、能源、動力、環(huán)保、生物工程等各行業(yè)都在向大型化、聯(lián)合化、自動化、高效化、節(jié)能化、環(huán)保化的方向加快發(fā)展,相關(guān)的控制工程要求越來越復(fù)雜。向這些行業(yè)輸送高層次專業(yè)技術(shù)人才的自動化專業(yè)在面臨培養(yǎng)要求越來越高的同時(shí),對計(jì)算機(jī)控制先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)的掌握需求也更為迫切。因此,作為專業(yè)主干課程及核心課程,我校為電氣工程及其自動化、自動化類專業(yè)學(xué)生在四年級上學(xué)期開設(shè)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程。作為應(yīng)用技術(shù)型大學(xué),我校開設(shè)的這門課程一向偏向技術(shù)應(yīng)用,理論部分比較淺顯,即使是有些重要的課程基礎(chǔ)理論,例如采樣定理,也只是點(diǎn)到即止,這對于學(xué)生對課程內(nèi)容的理解及技術(shù)的應(yīng)用,其實(shí)是不利的。在與德國一些應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的交流、合作過程中,我們發(fā)現(xiàn),即使是應(yīng)用技術(shù)大學(xué),實(shí)際上對于基礎(chǔ)理論的教學(xué)是十分看重與強(qiáng)調(diào)的。掌握基礎(chǔ)的理論,學(xué)習(xí)不浮于表面,不僅是知其然,更知其所以然,就會有更扎實(shí)的效果,進(jìn)而促進(jìn)對技術(shù)的更好應(yīng)用,同時(shí)保證學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展能力。為幫助學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容,我們適當(dāng)增加基礎(chǔ)理論的講解,對于原理性理論性內(nèi)容的解釋,盡量做到淺顯易懂,讓學(xué)生了解來龍去脈從而扎實(shí)掌握理論知識。同樣是采樣定理,通過深入淺出講解隱匿震蕩、頻率混疊等背景知識,輔以實(shí)例演示,使學(xué)生有更好的理解。同時(shí)學(xué)生對于綜合考慮被控對象、干擾噪聲等各方面因素下計(jì)算機(jī)控制所用采樣周期的選擇依據(jù),也有了更深刻的印象及切實(shí)的掌握。
(二)理論聯(lián)系實(shí)際,加強(qiáng)校企合作
德國應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的教師根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)、對專業(yè)的理解等來組織和選擇教學(xué)內(nèi)容,可以自編講義,自定進(jìn)度,同時(shí),根據(jù)企業(yè)的實(shí)際需要不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容[8]。新型的應(yīng)用技術(shù)大學(xué),培養(yǎng)的是新時(shí)代一線工程師。因此,在實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)之外,課程講授內(nèi)容的組織也需要著力推進(jìn)理論、實(shí)踐和能力培養(yǎng)相結(jié)合。以此為指導(dǎo)思想,在教學(xué)過程中,一方面需要密切關(guān)注國際院校、行業(yè)新趨勢,追蹤前沿技術(shù),以增加、調(diào)整與實(shí)踐結(jié)合的內(nèi)容和實(shí)例。一個(gè)例子是在講完計(jì)算機(jī)控制一大重要控制算法———PID控制的改進(jìn)方法后,可以進(jìn)一步分析汽車巡航模式不同情形下應(yīng)用這些方法的速度控制實(shí)例并展示相應(yīng)效果。對于一些重要的知識點(diǎn),進(jìn)一步采用相關(guān)軟件(這方面,同目前的許多德國高校一樣,我們向?qū)W生介紹并使用開源軟件SCILAB及SCI-COS)進(jìn)行仿真演示或驗(yàn)證,取得了較好的效果。另一方面,為提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力,有必要積極展開與企業(yè)的合作。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在不斷進(jìn)化,從軟件到硬件、從元件到系統(tǒng)都在快速地發(fā)展和更新。在這個(gè)過程中,企業(yè)是一大推動者———他們不但是日新月異更新技術(shù)的使用者,還往往是研發(fā)者。與企業(yè)建立直接的合作,不但有助于加強(qiáng)學(xué)生對課堂知識的掌握,還能加強(qiáng)他們實(shí)際的工作能力,積累經(jīng)驗(yàn)。目前,我們與RockwellAutomation公司簽署全面戰(zhàn)略合作協(xié)議,已建立有“集散控制實(shí)驗(yàn)室”,雙方正在共同建設(shè)“上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院--羅克韋爾自動化技術(shù)應(yīng)用研究工程中心”。多方面的合作為學(xué)生對課程知識的深化應(yīng)用提供了良好的平臺。同時(shí),通過校企合作,對部分課時(shí),我們直接請企業(yè)里有豐富工程經(jīng)驗(yàn)的一線工程師進(jìn)課堂,將RockwellAutomation公司自動控制領(lǐng)域的新技術(shù)融入到課程的知識體系結(jié)構(gòu)中,不但解決了課程教材的知識體系與現(xiàn)有的自動化產(chǎn)品技術(shù)資料明顯脫節(jié)的問題,還能把工程師的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)傳授給學(xué)生。這些不但提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,利于學(xué)生更生動直觀地理解相關(guān)知識,同時(shí)促進(jìn)他們對技術(shù)的應(yīng)用能力。
(三)引進(jìn)英語教學(xué),培養(yǎng)國際視野
在現(xiàn)代科技的促進(jìn)支持下,世界已經(jīng)是一個(gè)地球村,國際間的合作日益重要,國際化的企業(yè)數(shù)不勝數(shù)。對能勝任國際化背景中工作的人才需求,無論在哪個(gè)國家,都越來越普遍。加強(qiáng)國際化,正是德國的應(yīng)用技術(shù)大學(xué)目前的一個(gè)發(fā)展方向。這一點(diǎn)除了加強(qiáng)國際交流與合作[9],還體現(xiàn)在一些課程的授課語言使用的是較為通用的國際語言:英語。這些措施有益于培養(yǎng)具有國際視野工程師的措施,也與我們新型應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的人才培養(yǎng)目標(biāo)相符合,值得借鑒。在相當(dāng)長時(shí)期內(nèi),主流的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)都來自發(fā)達(dá)國家。同時(shí),計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的大量專業(yè)詞匯、知識點(diǎn)是自動化類專業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。況且計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)涉及多方面大量的前沿科學(xué),在知識信息呈爆炸性速度增長的時(shí)代,必須跟上甚至超越先進(jìn)國家的研究步伐。因此,與德國以及我國其他一些高校一樣,我們將英語教學(xué)引進(jìn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)這門課程。使用英文教材,制作英文PPT,課堂上引進(jìn)英語教學(xué),有助于進(jìn)一步培養(yǎng)具有國際化背景工作能力的一線工程師。課程的英語教學(xué),除了在一定程度上能提高學(xué)生的英語運(yùn)用能力外,更重要的是能幫助學(xué)生進(jìn)行專業(yè)層面的國際交流,使他們熟練掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的英文專業(yè)詞匯、專業(yè)術(shù)語,不至于在學(xué)了積分飽和PID的改進(jìn)后,在國際化企業(yè)的工作交流中不知道integratorwindup這類專用術(shù)語的含義。另一方面,英語教學(xué)也能促進(jìn)對課程內(nèi)容的更好掌握。例如,在講解間接的計(jì)算機(jī)控制連續(xù)域設(shè)計(jì)方法的時(shí)候,提出emulation的概念,在促進(jìn)學(xué)生理解理論方法的同時(shí),對于連續(xù)域間接設(shè)計(jì)及離散域直接設(shè)計(jì)兩種控制設(shè)計(jì)方法的效果也進(jìn)一步加深印象。
二、教學(xué)方法
不管是中國還是德國,啟發(fā)式的教學(xué)方法都是較為有效的一種教學(xué)手段。相比較而言,德國的教學(xué)中課堂交流討論更多一些。在啟發(fā)式教學(xué)的基礎(chǔ)上,強(qiáng)調(diào)課堂互動,多種教學(xué)方法靈活使用,以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新素養(yǎng)。為此,我們采取以下措施:
(一)問題驅(qū)動
進(jìn)一步注重以問題驅(qū)動的教學(xué)展開,在講解每個(gè)知識點(diǎn)時(shí),注意提出問題,強(qiáng)化學(xué)生的問題意識,培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力。同時(shí),引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生向解決問題的方向主動積極思考。例如,講解積分分離PID改進(jìn)控制的閾值設(shè)置問題,采用由教師先講解基本知識,并提出2-3個(gè)思考點(diǎn),由學(xué)生進(jìn)行討論并進(jìn)行陳述,之后由教師分析點(diǎn)評。通過這種方法,有效地實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的深入思考和積極參與,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生分析問題和解決問題的能力得到了提高。
(二)課堂互動
增加課程討論與課堂互動。同時(shí),課堂上隨時(shí)注意學(xué)生的了解程度,并鼓勵學(xué)生發(fā)散思維,尤其鼓勵學(xué)生積極提問。對于一些看似需要記憶的內(nèi)容,例如,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則這部分內(nèi)容,乍一看較為枯燥,因此我們采用課堂討論的形式,讓學(xué)生先討論設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)應(yīng)該具有什么樣的性能,經(jīng)過大家的思考及積極討論之后,六大設(shè)計(jì)原則基本都有同學(xué)提出,最后進(jìn)行總結(jié)歸納。通過討論,加深了學(xué)生的印象,不再有枯燥的感覺。
(三)課堂練習(xí)
增加課堂練習(xí),部分內(nèi)容改講為練,讓學(xué)生當(dāng)場加深印象,扎實(shí)掌握每節(jié)課所學(xué)知識。理論后緊接實(shí)例,一兩個(gè)實(shí)例講解后,再舉實(shí)例讓學(xué)生練習(xí)。典型的例子如模擬量輸入通道接口設(shè)計(jì)的講解,在學(xué)過AD574芯片各引腳功能之后,立即舉一個(gè)接線圖例子,針對其接線進(jìn)一步講解相應(yīng)具有的工作狀態(tài)及功能,接著再給出一張新的接線圖,讓學(xué)生練結(jié)。當(dāng)場練習(xí)往往能激發(fā)學(xué)生的興趣、注意力及主動性,比單純講授有效。
三、課程評價(jià)方法
德國包括應(yīng)用技術(shù)大學(xué)在內(nèi)的高校,往往比較注重對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價(jià),最終的期末考試有時(shí)候可以進(jìn)行三次:兩次考試不通過,還有一次口試機(jī)會。對于學(xué)生學(xué)習(xí)的評價(jià)考核,過去我們采用平時(shí)成績30%,期末考試70%的比例進(jìn)行評價(jià),過于看重期末考試。針對這個(gè)問題,我們加大了平時(shí)學(xué)習(xí)過程評價(jià)的比例。具體采用的過程評價(jià)包括平時(shí)的上課出勤情況,課上討論問題、回答問題的表現(xiàn),實(shí)驗(yàn)的成功完成與否等因素。
(一)平時(shí)的上課考勤
這部分一般不計(jì)入成績,僅在必要時(shí)作為平時(shí)成績的一個(gè)參考,其主要作用是激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺主動性,鼓勵學(xué)生積極出席課堂教學(xué),畢竟對多數(shù)學(xué)生來說,有老師教可起到事半功倍的效果。
(二)課上討論問題、回答問題的表現(xiàn)
對于一些問題或討論主題,不追求標(biāo)準(zhǔn)答案,學(xué)生可以開放式思考,暢所欲言。這部分與平時(shí)的作業(yè)完成情況一起作為平時(shí)成績的主要來源,一方面衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生積極思考,主動學(xué)習(xí),主動創(chuàng)新。
(三)實(shí)驗(yàn)的成功完成與否
實(shí)驗(yàn)的成功完成是參加期末筆試的必要前提,主要目的是培養(yǎng)并提高學(xué)生實(shí)踐動手能力、實(shí)際解決問題的能力。具體的要求即,若實(shí)驗(yàn)部分沒有成功完成,則課程總成績?yōu)椴患案?。在成功完成?shí)驗(yàn)部分的條件下:課程總成績=平時(shí)成績×50%+期末筆試成績×50%。同樣,期末筆試僅提供參考答案,而非標(biāo)準(zhǔn)答案,鼓勵學(xué)生創(chuàng)新思維。通過采用上述過程評價(jià)方法,一方面更真實(shí)的反應(yīng)學(xué)生的綜合能力、對課程的掌握程度與學(xué)習(xí)情況,另一方面不再是一考定乾坤,有助于激勵學(xué)生平時(shí)加強(qiáng)主動學(xué)習(xí)??偟膩砜?,采用過程評價(jià)對培養(yǎng)學(xué)生良好的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力及分析、解決問題的能力,促進(jìn)學(xué)生對課程知識的深入理解都有裨益。
四、結(jié)束語
借鑒德國應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的成功經(jīng)驗(yàn),建設(shè)我國新型應(yīng)用技術(shù)大學(xué),培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的、具有國際視野的、一線工程師為主的高層次應(yīng)用技術(shù)人才,依然需要重視基礎(chǔ)理論,加強(qiáng)理論應(yīng)用實(shí)踐,配合校企合作,引入英語教學(xué),加強(qiáng)國際化,同時(shí)在啟發(fā)式教學(xué)的基礎(chǔ)上,多種教學(xué)方法靈活使用,展開過程評價(jià)機(jī)制,對學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)、學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)、專業(yè)技術(shù)能力培養(yǎng)、素質(zhì)提升均有一定促進(jìn)作用。
作者:李丹菁 王建華 陳 嵐 萬 衡 單位:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
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