摘要:阐述了工程教育的目标是培养合格的工程师。详细论述了中国地质大学电气工程教育如何以科研促教学方式的改变、营造科技创新的氛围以提高本科生的教学质量以及体验式教学方法。
关键词:科研;教师;本科生;工程师
作者简介:徐惠勇(1965-),男,陕西韩城人,中国地质大学信息工程学院电气工程及其自动化教研室,高级工程师,工学博士,主要研究方向:电力电子与电气传动。(北京 100083)
工程教育肩负着培养工程技术人才的重任。正是这些人才创造了世间的工程、技术乃至一切物质文明,影响着人们的思维方式和生活方式。过去两百多年的实践充分证明了工程教育在人类文明史上发挥了巨大的推动作用。牢固确立人才培养在高校工作中的中心地位,着力培养信念执著、品德优良、知识丰富、本领过硬的高素质专门人才和拔尖创新人才。坚持科研与教学相结合,不断提高教学水平,努力提高本科生教学质量,培养大批合格的工程师,以满足产业发展和经济发展的需要。
一、国家科技发展面临着前所未有的重大机遇和挑战
当前,国际金融危机的影响尚未消除,世界经济政治格局进入了大变革、大调整的时期,国家也将进入全面建设小康社会和创新型国家建设的关键时期。科技发展面临着前所未有的重大机遇和挑战。
世界格局的调整为我国科技发展提供了难得的机遇,国际金融危机加速了世界政治经济格局的调整,全球增长模式面临深度转型;正在孕育的新技术革命和产业革命为我国实现战略性跨越提供了可能,无论是发达国家还是发展中国家,在应对金融危机的同时,都着眼未来和长远发展,把科技创新和战略性新兴产业作为突破口,积极实施新的科技和人才战略,力争重塑国家竞争优势;新的技术革命和产业革命将催生新的技术经济范式的出现,为我国结构调整和发展方式转变开辟新的方向和路径,从而使我们有可能打破传统的发展路径,使我国的发展方式真正转向创新驱动和内生增长的轨道上,切实奠定未来经济社会发展的动力基础,提高自主创新能力、建设创新型国家、实现跨越式发展。
当今世界,国际竞争日趋激烈,突出表现为科技、教育和人才竞争。科技是关键,教育是基础,人才是根本。提高教学质量是高等教育发展的核心任务,是建设高等教育强国的基本要求。
二、营造以科研促教学的创新氛围
高校承担着培养高级专门人才、发展科学技术文化、促进现代化建设的重大任务。教学和科研是现代大学的两个重要职能,教学与科学研究是继承已知与探索未知的重要途径。教学是传授基本知识和技能,是科研的基础;科研活动是基本理论和技能的检验和综合应用,是教学的价值体现,科研形成的思维方式促进了教学水平的提高。二者相辅相成,不能偏废一方,互相促进教学质量的提高。建立教学与科研统一评价体系,促使教学体系健康发展。
1.积极参与科研活动,努力提高教师学术水平
工程教育只有培养出既有扎实的理论基础,又有精湛的实战技能的综合素质人才,才能适应社会发展的需要。这就要求高等学校不单要注重理论教学,同样要做好实践教学。通过科研实践教学,不断提高教师的实践教学水平,培养学生的实践能力。
教师积极参与科学研究活动,才能把握本学科的国内外学术动态,准确地认识自己所授课程在整个学科中的地位以及课程内部的逻辑联系。把科研中获得的新知识、新理论、新方法、科技新成就及时反映到教学中去,丰富课堂教学内容,改善实践性教学的内容和形式,从而提高教学质量和学术水平。
2.通过科研活动,完善教学内容
随着科研项目的积累,实验环境和实验装备能够不断改善,综合实验的案例也会越来越多,并逐步渗透到基础性实验、综合性实验和创新性实验之中。
通过科研项目选设具有综合性、先进性、应用性的实验题目能够集成专业应用的系统原理、系统方案和控制手段,也能够激发学生求知欲,培养学生综合把握和运用知识的能力。如中国地质大学(以下简称“我校”)电气工程及其自动化专业开设的路灯远程控制系统、上位机监控的交流调速系统、矿井提升机模拟控制系统等实验案例均来源于科研项目。这些案例具有综合性,涵盖了“电力电子技术”、“计算机技术”、“自动控制理论”等多门专业基础课程和专业课程的知识点。这些实验的目的是提高学生综合实验的能力,加深对理论知识的理解和应用。
3.鼓励学生积极参与科技创新活动
高校作为培养创新人才的桥头堡,不仅仅是传道、授业、解惑,而应该成为未来人才创新意识的启迪者。传统教学只是一个知识的灌输过程,限制了学生创新意识的建立以及创新思维的形成。在传授知识的同时,营造创新氛围,去启迪学生大胆地创新,培养学生的创新意识。如我校开展科技创新竞赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、大学生创业计划大赛、大学生科技创新活动、电子设计竞赛、程序设计大赛等,能够激发学生的创新热情,促进学生创新思维的形成,对学生创新能力的提高起着重要的作用,同时也为创新人才的培养提供了必要的训练空间。通过科研活动,训练大学生的智能,培养开拓和创造精神。
三、发挥大学科研资源优势,强化培养本科生科研能力
1.建立完整的实验课程体系,开展层次训练
教学计划是本科教学活动的基础。从本科生教学计划和培养方案入手,有助于从根本上培养和提高学生的创新实践能力。以培养工程师为教学目标,在完成理论教学的基础上,让学生依次完成实验课程体系中基本技能层、基础实验层、综合提高层、专业创新层各层的实验项目。每个层次包含多个独立开设的实验模块,每个实验模块中又包含验证性、设计性和综合创新性实验项目。实验课程体系体现系统性,层次性、综合性以及模块化的特点,使学生掌握成为工程师必须具备的理论知识、基本系统分析方法、基本解决问题的技能和手段,达到准工程师的要求,为就业奠定良好的基础。
2.营造模拟研究场景,开展体验式课程
在理论教学的同时,发挥实验室科研资源优势,依据学科特点,营造模拟研究的场景。我校电气工程及其自动化专业自主研发了电气综合实验平台,注重开展体验式课程的实践环节,使学生从体验开始,进而产生想法,发表看法,然后进行反思,再总结成新的认识和理论,最后将理论与认识应用于实践,取得有效的学习成绩,进而追踪国际研究热点和高技术竞争焦点。
在实验室营造的研究场景中,学生开展“做中学”的“体验式”学习,按照“构思—设计—实施—操作”程序完成实验内容。能够将学习者掌握的知识、潜能真正发挥出来,从而达到全面掌握相关知识与实际操作技能的目的。
3.培养学生的团队合作精神
教授导师、研究生和本科生形成紧密团结的科研团队,充分信任并重用本科生,发挥本科生的主观能动性。研究生和本科生之间采取“传帮带”的学习方式,手把手地传授技艺,营造良好的学术氛围,强化科研团队的凝聚力和创造力。团队的构建应有梯队,并且有一定的延续性。学生一同参与到方案讨论、设计过程以及最终的文献整理中,各有分工,各有侧重。通过这样的过程,大大地锻炼了学生的团队合作能力,同时也能激发更多的创新性思维,取得更大的成绩。
4.结合科研项目进行毕业设计,练就综合实战能力
本科毕业论文(设计)是学生在教师的指导下,综合运用所学的基本理论和专业知识,提出问题、亲手设计和实验,发现问题,研究问题并最终解决问题的科学研究过程。一般由选题、项目需求分析、建立系统框架、提出方案、明确技术路线、实现具体方案,总结素材,撰写论文等环节组成。而选题是关键环节,结合教师的科研项目是首选方案。科研项目是解决具体问题的课题,有实际应用价值、配套的科研条件、配套的科研费用以及科研团队。在毕业设计的教学过程中,结合科研课题进行选题,将科研课题分成若干个子课题,每个子课题即是毕业设计的题目。一般能够激发学生的科研兴趣,使学生获得全面的锻炼和提高。
如“矿用大功率快速充电机的研制”是教师实际科研项目,将其分为“矿用大功率快速充电机控制策略研究”、“矿用大功率快速充电机主回路的分析与设计”、“矿用大功率快速充电机电子控制系统设计”、“矿用大功率快速充电机单片机控制系统设计”四个课题,分别组成研究团队,在教师的指导下共同研究,每个学生侧重点不同。从方案的提出、系统设计、器件采购、电子线路仿真与设计、控制程序编写、PCB板设计、机柜设计、器件组装、调试、测试全部由各团队完成。培养出了多名优秀的本科毕业生,学生找到了好的就业单位,而且很快胜任工作,实现了与就业的无缝连接,获得同行的好评。
四、结束语
随着知识经济的到来与创新型国家的出现,科研育人已经成为工程教育创新的基本特征。其核心是通过提高教师的科技创新能力,营造科技创新氛围,学以致用。科研是源,教学是流,两者具有内在联系,是不可分割的统一体,共同构建了以教师为中心,科研育人的两个基本点。教师要理论联系实际,通过科学研究提升自身能力;高校要营造科技创新的氛围,通过科学研究加强高校内涵建设,共同推动专业教学水平的提升,形成保证教学质量的有效途径。
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(责任编辑:苏宇嵬)