基于解釋結(jié)構(gòu)模型的森林工程專業(yè)教學(xué)計劃的研究

薛 偉，辛 穎，王 悅

(東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150040)

教學(xué)計劃是高等學(xué)校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)和基本要求的總體規(guī)劃和實施方案，是高等學(xué)校教學(xué)改革的總體反映，是高等學(xué)校安排教學(xué)任務(wù)、組織和管理教學(xué)過程的重要依據(jù)。合理的教學(xué)計劃是高等學(xué)校教學(xué)工作正常運行的前提和根本保證。隨著高等教育事業(yè)的發(fā)展和社會對人才培養(yǎng)需求的變化，教學(xué)計劃在不斷更新和完善，各專業(yè)的課程設(shè)置也在不斷調(diào)整變化，課程設(shè)置作為教學(xué)計劃的中心內(nèi)容，制約著教學(xué)進(jìn)程、修業(yè)學(xué)期和學(xué)時分配等教學(xué)計劃的其它方面，需要對其進(jìn)行合理的統(tǒng)籌安排。

森林工程是以森林資源建設(shè)與保護(hù)、開發(fā)與利用為目的的一門綜合應(yīng)用性專業(yè)，為合理經(jīng)營和有效利用森林資源、保護(hù)森林生態(tài)環(huán)境、推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要的理論依據(jù)［1－2］，也是培養(yǎng)森工企業(yè)管理與技術(shù)人才的搖籃。高校森林工程專業(yè)是由20世紀(jì)50年代的森林工業(yè)專業(yè)和80年代的森林采運專業(yè)發(fā)展起來的［3］，隨著社會的發(fā)展變化對森林工程人才提出更高的要求，為了使高等學(xué)校的人才培養(yǎng)和專業(yè)設(shè)置更好地同社會需要相適應(yīng)，本文運用解釋結(jié)構(gòu)模型的思想與方法合理安排課程先后順序，科學(xué)合理地制定森林工程專業(yè)教學(xué)計劃。

1 森林工程專業(yè)課程結(jié)構(gòu)設(shè)置

1.1 解釋結(jié)構(gòu)模型原理

解釋結(jié)構(gòu)模型［4］(interpretative structural modeling，ISM)是一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，是美國J.華費爾忒教授于1973年提出的，為分析復(fù)雜的社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問題而開發(fā)的一種分析方法，它將復(fù)雜的系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng) (元素)，結(jié)合矩陣計算方法、有向圖模型及人們的實踐經(jīng)驗知識，借助計算機(jī)的幫助，最終將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成一個多級遞階的結(jié)構(gòu)模型，使眾多元素之間錯綜復(fù)雜關(guān)系層次化、條理化。

1.2 應(yīng)用ISM設(shè)置森林工程專業(yè)課程結(jié)構(gòu)

1.2.1 確定課程名稱及課程間先行關(guān)系

調(diào)研國內(nèi)外開設(shè)森林工程專業(yè)較早且極富特色高校，確定開設(shè)課程名稱及課程間先行關(guān)系調(diào)查表。以黑龍江省開設(shè)森林工程專業(yè)的高校相關(guān)教師為調(diào)查對象，根據(jù)東北林業(yè)大學(xué)森林工程專業(yè)學(xué)科特點、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)要求、師資力量、教學(xué)條件等因素咨詢相關(guān)專家，共發(fā)放66份問卷，回收有效問卷58份，統(tǒng)計出48門課程 (不含校內(nèi)公共選修課)之間先行關(guān)系，見表1(課程序號表示課程對應(yīng)的先行課)。

表1 課程間先行關(guān)系統(tǒng)計分析Tab.1 Statistical analysis of first relationship between courses

1.2.2 建立鄰接矩陣A和可達(dá)矩陣R

表1中1，2，3，4，5要素與后面的課程沒有關(guān)聯(lián)，所以在這里暫不考慮。根據(jù)表1中課程之間的先行關(guān)系確定鄰接矩陣A，即表示系統(tǒng)要素間基本二元關(guān)系或直接聯(lián)系情況的方陣，若A=(aij)n×n，Si，Sj為系統(tǒng)中兩個要素，矩陣中的元素aij=1時，表示Si對Sj有直接影響 (矩陣從略)。

可達(dá)矩陣R反映各課程之間的所有先導(dǎo)關(guān)系，包括直接先導(dǎo)關(guān)系和間接先導(dǎo)關(guān)系，計算公式R=(A+I)r=(A+I)r－1≠ (A+I)r－2≠L≠ (A+I)2≠ (A+I)，Opr≤n－1，運用布爾矩陣運算法求得可達(dá)矩陣R(矩陣從略)。

1.2.3 區(qū)域劃分

區(qū)域劃分是在可達(dá)矩陣基礎(chǔ)上確定各課程之間是否可達(dá)，并判斷系統(tǒng)中哪些課程是連通的，即有關(guān)系，把系統(tǒng)分為有關(guān)系的幾個部分或子部分。計算根據(jù)可達(dá)矩陣R得到各個因素的可達(dá)集R(Si)與前因集A(Si)的交集，求得共同集合T，T={6，7，9，16}，即為底層要素集合。

判斷它們的可達(dá)集合是否有共同單元，即R(Si)∩R(Sj)≠φ，則表示它們均屬于一個連通區(qū)域，否則，它們屬于不同連通區(qū)域。

R(6)∩R(7)∩R(9)∩R(16)={43}≠φ。所以該系統(tǒng)屬于一個連通區(qū)域。

1.2.4 級間劃分

級間劃分是將系統(tǒng)中的所有課程，以可達(dá)矩陣作為標(biāo)準(zhǔn)，劃分成不同級 (層)次。對連通區(qū)域進(jìn)行級間劃分得最高要素L1={13，24，27，30，31，32，33，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48}。在可達(dá)矩陣R中去掉 L1中要素，進(jìn)行第2級劃分。

同理得:L2={18，22，28，34，35，36}，L3={6，15，21，23，25，26，29}，L4={8，11，14，19}，L5={7，20}，L6={16，17}，L7={12}，L8={10}，L9={9}。

因為T={6，7，9，16}(即最底層要素的集合)，因此經(jīng)過9級劃分后，去掉上述9級中的這些要素，將系統(tǒng)重新劃分為:L1′={13，24，27，30，31，32，33，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48};L2′={18，22，28，34，35，36};L3′={15，21，23，25，26，29};L4′={8，11，14，19};L5′={20};L6′={17};L7′={12};L8′={10};L8'={6，7，9，16}。得到按級間順序排列的可達(dá)矩陣R'。

1.2.5 建立結(jié)構(gòu)模型圖

根據(jù)可達(dá)矩陣R'依次處理每一級間課程的前導(dǎo)和后續(xù)關(guān)系，建立解釋結(jié)構(gòu)模型圖，如圖1所示。

圖1 課程設(shè)置解釋結(jié)構(gòu)模型圖Fig.1 Interpretive structural modeling of the curriculum

2 森林工程專業(yè)新教學(xué)計劃制定

2.1 調(diào)查問卷分析

采用調(diào)查問卷的形式對森林工程專業(yè)學(xué)生和教師進(jìn)行抽樣調(diào)查，分析東北林業(yè)大學(xué)森林工程專業(yè)課程設(shè)置現(xiàn)狀。據(jù)調(diào)查，學(xué)生普遍認(rèn)為一些課程內(nèi)容較多，學(xué)時偏少，實際操作受限制，例如《運籌技術(shù)》、《起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計》、《人因工程學(xué)》等應(yīng)適當(dāng)增加學(xué)時;在課程難易程度上，有些課程難度較大被安排學(xué)期較前，當(dāng)時學(xué)生的學(xué)習(xí)能力還未達(dá)到與之對應(yīng)的水平，所以應(yīng)該將其安排在后續(xù)學(xué)期，例如《計算機(jī)輔助設(shè)計》、《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》等課程。

2.2 新教學(xué)計劃制定

在課程結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化中，堅持基礎(chǔ)化、綜合化、素質(zhì)化、能力化和個性化的人才培養(yǎng)模式的，以“厚基礎(chǔ)，寬口徑”為原則整合課程門類，突出森林工程專業(yè)特色;堅持共性與個性的有機(jī)結(jié)合，充分考慮學(xué)生的基礎(chǔ)、興趣、特長、能力等方面的差異，充分發(fā)揮學(xué)生的個性、潛力和特長;開闊學(xué)生的知識視野，了解國內(nèi)外學(xué)科前沿狀態(tài)，注重基礎(chǔ)的深度和廣度，加強運用，注重實踐。結(jié)合課程設(shè)置結(jié)構(gòu)模型圖，進(jìn)行如下分析。

2.2.1 按課程類型設(shè)置

(1)基礎(chǔ)性課程。對于理工科學(xué)生，高等工程數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)對其它課程的學(xué)習(xí)有著不可取代的作用，應(yīng)該從第1～4學(xué)期不間斷學(xué)習(xí)。政治理論等課程應(yīng)該貫穿于第1～6學(xué)期，有利于提高學(xué)生的政治思想和道德修養(yǎng)。

(2)原理性課程?！度艘蚬こ虒W(xué)》在新教學(xué)計劃中應(yīng)提前安排到第6學(xué)期。

(3)實驗和實踐性課程。第1～2學(xué)期開設(shè)計算機(jī)類課程，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。第2～3學(xué)期安排物理實驗、金工實習(xí)和測量實習(xí)，提高和鍛煉學(xué)生的實際操作能力。第4～5學(xué)期安排駕駛實習(xí)、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計和起重機(jī)機(jī)械課程設(shè)計，提高學(xué)生的實踐技能，學(xué)會把理論應(yīng)用到實際中。第6學(xué)期安排生產(chǎn)實習(xí)，使學(xué)生了解所學(xué)專業(yè)的生產(chǎn)實踐，了解自己所學(xué)知識和能力的不足，在今后的學(xué)習(xí)工作中不斷提高完善。

2.2.2 按課程學(xué)期安排

第1、2、3學(xué)期安排的課程主要是通識教育課和學(xué)科基礎(chǔ)課，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備，據(jù)調(diào)查，學(xué)生認(rèn)為《工程力學(xué)》實驗學(xué)時較少，新計劃將適當(dāng)增加實驗學(xué)時。第4學(xué)期開始以專業(yè)基礎(chǔ)課為主，理論技術(shù)課程相對集中，據(jù)調(diào)查，學(xué)生認(rèn)為《專業(yè)英語》課程應(yīng)提前，這樣可以較早的掌握專業(yè)中的英語專業(yè)名詞用法，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。第5、6、7學(xué)期主要以專業(yè)選修課為主，學(xué)生根據(jù)自己的興趣、發(fā)展方向自主選擇專業(yè)課程，同時，設(shè)有課程設(shè)計和生產(chǎn)實習(xí)環(huán)節(jié)，理論與實際相結(jié)合，使學(xué)生對專業(yè)知識有更深的了解與掌握，學(xué)生也可以通過開討論會或?qū)W術(shù)研討會的形式解決學(xué)習(xí)期間遇到的問題，互相討論研究學(xué)習(xí)。第8學(xué)期主要是畢業(yè)設(shè)計 (論文)和畢業(yè)實習(xí)，同時適當(dāng)開展專業(yè)講座，拓展學(xué)生知識領(lǐng)域，了解當(dāng)前專業(yè)發(fā)展趨勢。

2.2.3 計劃總學(xué)時及其分配

原計劃中理論、實驗課程學(xué)時比例分別為:92.5%、7.5%。而新教學(xué)計劃除理論和實驗課程外，增加了討論課程，理論、實驗、討論課程學(xué)時比例分別為:85.3%、11.5%、3.2%。新教學(xué)計劃中，通識教育課程約占23.59%，學(xué)科基礎(chǔ)課程占40.85%，專業(yè)課程占9.51%，選修課程占26.05%。

3 結(jié)束語

森林工程作為一門綜合應(yīng)用性專業(yè)，具有根據(jù)社會發(fā)展需求不斷調(diào)整自己發(fā)展方向的能力。結(jié)合解釋結(jié)構(gòu)模型及定性分析制定的東北林業(yè)大學(xué)森林工程專業(yè)教學(xué)計劃，通過對課程設(shè)置、學(xué)時分配及學(xué)期安排等教學(xué)內(nèi)容和方法的改進(jìn)，不僅提高了教學(xué)效率、加快教學(xué)進(jìn)程，同時也使課程設(shè)置更加科學(xué)合理，專業(yè)課程屬性更加明確，有利于學(xué)生對課程體系邏輯性和系統(tǒng)性的認(rèn)識，便于學(xué)生對不同類型課程的整體把握，促進(jìn)學(xué)生對新知識、新技術(shù)的理解與掌握，滿足社會對專業(yè)人才培養(yǎng)的需求。新教學(xué)計劃在人才培養(yǎng)模式上，實現(xiàn)了由“知識型”或“知識能力型”到“知識、能力、素質(zhì)型”的轉(zhuǎn)變，對我國森林工程專業(yè)人才培養(yǎng)有示范意義，可作為森林工程專業(yè)本科教學(xué)的參考模板，在全國推廣利用。

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［1］薛 偉，辛 穎，楊鐵濱，等.基于現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的森林工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制定原則［J］.中國林業(yè)教育，2010，28(3):20－22.

［2］辛 穎，薛 偉，王立海，等.森林工程涉外森林開發(fā)復(fù)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)創(chuàng)新實驗區(qū)探討［J］.中國林業(yè)教育，2009，27(3):9－12.

［3］薛 偉，辛 穎，楊鐵濱，等.基于現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的森林工程創(chuàng)新復(fù)合人才培養(yǎng)體系建立［J］.森林工程，2010，26(6):89－91.

［4］Warfield J N.Social Systems:Planning，Policy and Complexity［M］.New York:John Wiley ＆ Sons，1976.