馬玉真 董學仁
濟南大學機械工程學院 山東濟南 250022
實踐教學是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析問題、解決問題能力的重要環(huán)節(jié),在高校教學中主要體現(xiàn)為實驗技能和科研能力的培養(yǎng)和提高。在實驗中學生要掌握實驗器材的功能、原理、使用方法,掌握實驗操作基本技能;實踐過程中,在理論知識的引導下,培養(yǎng)學生設計思維、科學的實驗方法和良好的科研素養(yǎng),為進一步理解理論知識、挖掘學生的智慧潛能打下基礎。
國外高校十分重視教學與實踐的有機結合,牛津大學前校長克林·盧卡斯認為,“只有在大學里,我們才最有可能找尋到經過深思熟慮,以證據(jù)為依據(jù)并且不受價值判斷污染的結論”。他認為大學的基本功能就是通過研究,切實地發(fā)現(xiàn)過去不為人知的現(xiàn)象或特性,檢驗繼承而來的知識,證實種種假設,并確認這些知識的合理可靠性。成立于1963年的約克大學是英國高校中的后起之秀,校長坎托認為大學應對教學和科研同等重視,教師應致力于開展杰出的教學工作,讓學生能夠有一流的學習體驗??梢?,國外著名高等學校的成功來源于研究和教學并舉的方針。
我國目前正在推進的“2011計劃” 以動態(tài)、多元、融合、持續(xù)發(fā)展為特色,重在推動高?!懊嫦颥F(xiàn)代化、面向世界、面向未來”,促進高校內部資源和外部創(chuàng)新力量的有機融合,大力推動協(xié)同創(chuàng)新,建立健全協(xié)同創(chuàng)新機制,大力推進高校深化改革,力爭突破高校內部與外部體制機制的壁壘,引導所有高校緊密結合各自實際,以不同方式踴躍參與協(xié)同創(chuàng)新[1]。由此看來,在教學上遞進式協(xié)同發(fā)展模式正是國家教育思想的體現(xiàn),在教學上有廣闊的發(fā)展前景。
隨著普通高校學生數(shù)量的增加,理論教學和實踐教學的任務也在逐步加大。由于理論課堂上時間和空間有限,不可能對學生一一輔導,因此只有增加課后學習的機會,延伸課堂教學的空間領域。實踐教學應該與理論教學相輔相成,互相促進,而現(xiàn)在高校的實踐教學是以課程為主導、有限學時的實踐活動,因為受到實驗學時的限制,所以不能取得滿意的效果。
由于資源的緊缺,學生只能在限定時間內完成一定的實驗操作,同時,實驗室管理制度也是制約學生自主進行實踐活動的一個重要因素,他們已經被這種教學模式禁錮住了思想。學生從來沒有想過自己去實驗室做點什么,都是被教師安排好,在有限的時間內完成一定的操作,從進入高校開始到畢業(yè),只能被動接受教師的安排。鑒于以上因素,實踐教學很難達到理想的效果。
針對普通高校的現(xiàn)狀,為了有效地利用教學資源,將本科教學與研究生教學有機結合起來。首先,應打破專業(yè)與專業(yè)間、學院與學院間的壁壘,實現(xiàn)資源共享,這一點對于有效地利用教學設備非常重要。每一個學科不可能把所有的設備、儀器購置齊全,學生在幾年的學習中會涉及多方位的知識,如果學生在學習過程中可以不受專業(yè)、學院的限制,根據(jù)需要享用教學資源,那么對學生的作用是不可估量的。再者,打破本科教學與研究生教學之間的壁壘,共用教學資源,創(chuàng)造互幫互帶、共同切磋的環(huán)境。讓研究生參與指導本科生的實踐活動,一方面他們對基礎內容了解透徹,另一方面,可以強化自己的認識,加深其理解。學生通過合作的學習形式,還能提高溝通、合作的能力,培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。同時,增加課外實踐項目,如暑期培訓、課程后實踐,把實踐考核作為課程考核的一項重要內容,把課程的集中考試分散到實踐活動、課程學習以及綜合考核幾個環(huán)節(jié)。
本科生實踐活動是全面打基礎的過程,不分主次輕重,通過實踐訓練夯實基本理論,強化基礎技能,提高基本素質,鍛煉科學素養(yǎng)。研究生的實踐活動具有針對性,是與課題內容相關的深入實踐,針對某一問題的深入研究與挖掘。因此,在實踐過程中,教師應親自到實驗室指導實驗,增加與學生交流的機會,可以及時發(fā)現(xiàn)問題。實驗中的疑點就是學生創(chuàng)新的起點,教師要鼓勵學生大膽質疑,提出新的假設并進一步求證,求證的過程就是創(chuàng)新過程。在研究生的實驗過程中有意識地進行科研滲透,將科研內容轉化為教學實驗,會提高學生的求知欲,提高學生的參與意識,培養(yǎng)學生對實驗信息收集、整理、加工、綜合分析的能力,提高其科研素質[2,3]。
在本科教學與研究生教學協(xié)同發(fā)展的基礎上,將學生按照水平高低、能力大小分出不同層次進行指導,以最大限度挖掘學生的潛力。下面針對機械類課程進行舉例說明:
對于數(shù)控機床,不同的學生可以達到不同的掌握程度,剛入學的學生,可以增加感性認識;對于學過數(shù)控加工的學生,可以熟悉數(shù)控系統(tǒng)的結構、控制方法、信號轉換方式等;對于學過測試技術的學生,可以利用機床的三坐標系統(tǒng)進行加工精度測量;對于研究生,則可以借助現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)進行二次開發(fā),以擴展其功能。同樣,對于電容測量系統(tǒng),本科生要了解電容傳感器的幾種應用,研究生可以針對電容傳感器薄膜厚度測量過程中的影響因素進行分析,如濕度、溫度、均勻度、材質、與傳感器的相對位置關系等。
再以測試技術課程實驗的轉子系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)由基座、回轉軸系、測量傳感器、信號處理及計算機系統(tǒng)組成,可以模擬機床的主軸振動。
對于本科生,可以采用單個電容傳感器或電感傳感器對轉子系統(tǒng)的振動進行測量,經過電容測微儀或電感測微儀進行信號放大,并由計算機采集獲得測量結果。在測試過程中,學生可以了解測試系統(tǒng)的組成、信號的轉換過程、信號的存儲方式等。
對于研究生,在學習了工程測試與信息處理課程后,采用三測點法測量的原理,以三測點法圓度測量方程所蘊含的理想基準點來比較被測轉軸輪廓上對應點的徑向偏離,即采用3個電容傳感器互成一定角度,同時測量轉軸的振動,通過對3種并行數(shù)據(jù)的采集控制,對測量誤差進行分離和修正等方法,實現(xiàn)大型軸類工件振動的高準確度動態(tài)測量[4]。由此,涉及的內容包括對三點測量系統(tǒng)的建模、數(shù)據(jù)分類處理、信號濾波、FFT變換、誤差分離等,整個測量過程克服了單個傳感器的測量缺陷,測試結果更加準確、可靠。該系統(tǒng)不僅注重測試過程,還強調信號的分析方法,使學生在實踐過程中對所涉及的理論知識更加深入了解,使得理論與實踐能力同時提高。
為了實現(xiàn)教學的階梯式協(xié)同發(fā)展,要給學生創(chuàng)造出多維的學習環(huán)境,讓學生從單一的課堂學習轉變?yōu)榻柚鷪D書館、網絡交流、實驗室探索等多種渠道,拓寬學習的空間。隨著實驗室的開放,圖書館和實驗室將成為大學生平等共享的兩大資源,學生可以自主安排時間完成計劃內或計劃外的實驗,這樣實驗的時間靈活了,單人單臺儀器效果會明顯加強,同時還實現(xiàn)了資源的高效合理利用。
在維持傳統(tǒng)實驗的基礎上,逐步增開新型、綜合的實驗作為自主實驗,既保留傳統(tǒng)的實驗內容和方式,又要推出新內容,多種實驗模式并存。學生在不影響正常教學的情況下,可以全天候進入實驗室與教師探討問題,教師也可以安排學生到實驗室獨立完成一定的實驗,或者親自去指導學生進行一定的實踐探索。這樣可以讓師生之間更加親近,更利于交流??梢越o勤奮好學的學生提供一個良好的平臺,學生可以不受時間與內容限制到實驗室完成自己想做的實驗;對于不太自覺的學生,按照教學大綱的要求,規(guī)定一個基本的實驗內容,也就是必須完成的、達到及格水平的實驗項目,這樣就靈活多了。同時,在疏通教學渠道后,學校教學資源可以高效的應用于教學,科研成果也能及時應用于教學
建立教學綠色通道、實現(xiàn)無障礙教學已經成為當前面臨的一個新課題。只有充分利用實驗室資源,改變管理方式,才能把實驗室變?yōu)閷W生與教師交流和自主學習的平臺。否則,永遠有一道屏障橫在教師和學生面前,成為制約師生關系的障礙。
讓實驗室真正面向學生開放,絕對不是一天兩天就可以做到的,也不是點滴投資就能實現(xiàn)的。這是一個需要長期完善的過程,這中間會觸及學校相關的管理制度,所以,除了資金的投入,恐怕更大的障礙是那些無形的約束。
總之,要使實踐教學實現(xiàn)遞進式協(xié)同發(fā)展,首先需要學校有力支持,偏離學校的辦學主導思想,任何想法也只能是一顆種子,即使再飽滿,如果沒有發(fā)育的土壤,也永遠不可能開花結果。因此,只有得到學校領導的支持,我們的教學思想才會有依附的主干,才會迎來百花齊放的春天!
[1]2011新華教育論壇[EB/OL].http://www.xinhuanet.com/edu/dgjyzs/hdsy.htm.
[2]劉友金,劉莉君.貫穿教育全過程的研究生創(chuàng)新教育體系構建:湖南科技大學產業(yè)經濟學研究生創(chuàng)新教育實踐[J].當代教育理論與實踐,2010,2(1):47-49.
[3]許家瑞,周勤,陳步云,程蕾,溫光浩.構建創(chuàng)新實驗教學體系的探索與實踐[J].實驗技術與管理,2009,26(5):1-4.
[4]劉珂,周富強,張廣軍.半徑約束最小二乘圓擬合方法及其誤差分析[J].光電子激光,2006,17(5):604-607.