研究生課程“現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)改革實(shí)踐

劉國(guó)福， 李 慧， 熊 艷

(國(guó)防科技大學(xué) a.機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院; b.人文與社會(huì)科學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410073)

0 引 言

實(shí)踐能力是研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是研究生具備自主創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)。而研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提升研究生實(shí)踐能力的重要途徑[1-2]。大量的事實(shí)證明，研究生實(shí)驗(yàn)技能的高低，決定其科技創(chuàng)新水平的高低。如何提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量，營(yíng)造良好的科研環(huán)境，促進(jìn)研究生科技創(chuàng)新能力的提高，成為當(dāng)代研究生教育工作者的主要課題[3-7]。

國(guó)防科技大學(xué)為加強(qiáng)研究生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，要求理工類研究生必須完成2學(xué)分獨(dú)立設(shè)置的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課。儀器科學(xué)與技術(shù)系承擔(dān)著學(xué)校儀器科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科的學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)任務(wù)，自2002年起就開(kāi)設(shè)了針對(duì)提高研究生動(dòng)手能力的實(shí)踐環(huán)節(jié)必修課程“現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)”。開(kāi)課的目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維；通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力。經(jīng)過(guò)十來(lái)年的摸索、改進(jìn)，通過(guò)課程內(nèi)容的設(shè)置、教學(xué)方法的改革，使得實(shí)驗(yàn)課收到了較好的效果。下面筆者依據(jù)從事該課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的工作積累，談?wù)勗谠撜n程教學(xué)改革方面的探索與認(rèn)識(shí)。

1 教學(xué)改革主要內(nèi)容

1.1 課程模式與教學(xué)內(nèi)容改革

傳統(tǒng)的課程設(shè)置與教學(xué)模式為：① 以理論課教學(xué)為主、實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔，少數(shù)選修課甚至根本不做實(shí)驗(yàn)。這種模式往往使理論與實(shí)際脫節(jié)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐與技術(shù)創(chuàng)新能力；② 理論課、實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)設(shè)課，這種方法表面看起來(lái)是強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，但是兩者之間融合、協(xié)調(diào)、溝通不夠，缺少系統(tǒng)性，實(shí)踐效果經(jīng)常事倍功半，有時(shí)對(duì)教學(xué)資源是一種浪費(fèi)[8]。

“現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程具有技術(shù)先進(jìn)、發(fā)展迅速、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，我們采取的教學(xué)模式既不同于理論課、又不同于實(shí)驗(yàn)課，也不同于技術(shù)培訓(xùn)班，而是一種結(jié)合各自優(yōu)點(diǎn)的新型教學(xué)模式。具體教學(xué)內(nèi)容安排與教學(xué)模式為：在36學(xué)時(shí)的課程總學(xué)時(shí)中，課堂講授12學(xué)時(shí)，設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)20學(xué)時(shí)，研討課4學(xué)時(shí)。課堂講授的12學(xué)時(shí)中，現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)2學(xué)時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)測(cè)試方法2學(xué)時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)與儀器2學(xué)時(shí)，現(xiàn)代測(cè)試?yán)碚?學(xué)時(shí)，總線技術(shù)與虛擬儀器2學(xué)時(shí)，現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法2學(xué)時(shí)。在20學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)時(shí)間中，安排了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為4～8學(xué)時(shí)，而12～16學(xué)時(shí)為設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，這種教學(xué)模式比較適合應(yīng)用廣泛的先進(jìn)通用技術(shù)類研究生課程教學(xué)，可在較短的時(shí)間內(nèi)，迅速有效地提高學(xué)生的理論水平、工程實(shí)踐與創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。4學(xué)時(shí)的研討課教學(xué)則可以充分挖掘課程參與者(學(xué)生和教師兩個(gè)方面)的學(xué)理潛能，最大限度地進(jìn)行認(rèn)知互動(dòng)，從而深化對(duì)課程主題的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)交流的最佳效果，達(dá)到“學(xué)有所獲，教學(xué)相長(zhǎng)，日學(xué)日進(jìn)”的教育境界。

1.2 教學(xué)方法和手段改革

改變以往只有課堂教師講授的教學(xué)方式，學(xué)習(xí)西方發(fā)達(dá)國(guó)家一流大學(xué)的研究生課堂組織方式，積極引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展自主研討[9-10]。研討內(nèi)容的確定采用以下兩種方式交叉進(jìn)行：① 授課教師根據(jù)不同教學(xué)環(huán)節(jié)指定研討內(nèi)容，并下發(fā)討論提綱，學(xué)生根據(jù)提綱課外準(zhǔn)備，然后集中討論，闡述自己對(duì)指定議題的看法；② 由學(xué)生根據(jù)課程大綱規(guī)定的內(nèi)容范圍，選定自己感興趣的相關(guān)議題，提交課堂進(jìn)行討論。首先是學(xué)生闡述其中的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題和相應(yīng)解決措施和方法，再由其他的同學(xué)進(jìn)行提問(wèn)、辯論和反駁。在教學(xué)方式上我們采取了以下幾種方式：完善課上演示實(shí)驗(yàn)條件，使授課內(nèi)容“形象化”；合理安排講授、研討和實(shí)驗(yàn)3個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)；將傳統(tǒng)的板書教學(xué)和現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合起來(lái)；樹(shù)立以人為本、興趣牽引實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)帶動(dòng)創(chuàng)新的理念，充分調(diào)動(dòng)學(xué)員的積極性；建立“現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程網(wǎng)站，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的作用，增強(qiáng)老師與學(xué)員的交流。

1.3 分層次模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

參加“現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程學(xué)習(xí)的學(xué)生來(lái)自于全校航空航天與材料學(xué)院、機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院、電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、光電學(xué)院等4個(gè)學(xué)院的不同學(xué)科，有應(yīng)屆的本科畢業(yè)生、工作多年再考取的研究生(有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人員)以及部分在職進(jìn)修人員，這些學(xué)生的水平相差很大，使得課程教學(xué)內(nèi)容安排、教學(xué)重點(diǎn)與進(jìn)度都難以掌握。實(shí)踐中，我們采用了分層次模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。① 我們以儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)為參考進(jìn)行課堂教學(xué)，統(tǒng)一施教，但對(duì)不同學(xué)科專業(yè)的學(xué)生提出了不同的要求。② 在實(shí)驗(yàn)課部分我們將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)部分；③ 根據(jù)每個(gè)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)科與科研方向、學(xué)生意愿，把全部學(xué)生分別組合成多個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，根據(jù)不同的培養(yǎng)任務(wù)來(lái)完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。我們特別鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合學(xué)位論文課題、科研項(xiàng)目進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，現(xiàn)已有部分研究生將專題實(shí)驗(yàn)與其所做課題結(jié)合起來(lái)綜合考慮，取得了較好的效果。這種分層次模塊化教學(xué)方式既有利于基礎(chǔ)好的學(xué)生更深入地鉆研，也有利于基礎(chǔ)一般的同學(xué)循序漸進(jìn)、由淺入深地學(xué)習(xí)，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性。近兩年的實(shí)踐表明，這種教學(xué)方式適合于不同學(xué)科、不同基礎(chǔ)的學(xué)生學(xué)習(xí)，增強(qiáng)了學(xué)生的獨(dú)立工作能力，優(yōu)化了教學(xué)資源，大大提高了教學(xué)效果[11]。

1.4 科研與教學(xué)良性互動(dòng)，豐富學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐內(nèi)容

任課老師大多同時(shí)主持或參與了多項(xiàng)國(guó)防科研項(xiàng)目或基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，具有豐富的科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。近年來(lái)，我們將一大批科研成果中的成熟關(guān)鍵技術(shù)編入教材或作為案例，充實(shí)豐富教學(xué)內(nèi)容。通過(guò)科研經(jīng)歷的生動(dòng)講述，使學(xué)生了解現(xiàn)代武器裝備對(duì)傳感器與測(cè)試技術(shù)的迫切需求。這樣就大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，也使得課程具備了明顯的軍事特色。同時(shí)，一批高水平科研成果運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)與建設(shè)以及學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐，充分發(fā)揮了科研對(duì)教學(xué)和人才培養(yǎng)的促進(jìn)作用。同樣，學(xué)生的創(chuàng)新思維和思想也給任課老師以極大的啟示，2003年至今課程組老師連續(xù)申請(qǐng)到現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)有關(guān)的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目6項(xiàng)，充分體現(xiàn)了教學(xué)與科研、教師與學(xué)生之間的良性互動(dòng)。

1.5 改革考試辦法，重在考核能力

研究生階段的教學(xué)方法與考試方法均與本科生階段有很大的不同[12-15]。本科生階段主要強(qiáng)調(diào)基本知識(shí)和基本訓(xùn)練，而研究生階段更強(qiáng)調(diào)素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。包括：動(dòng)手能力、工程實(shí)踐能力、實(shí)踐中運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力、相互合作能力和總結(jié)表達(dá)能力等。像本科生那樣只進(jìn)行筆試已經(jīng)不適合對(duì)研究生的諸多能力的考核，尤其是實(shí)驗(yàn)課程。改革后的考核方式為：根據(jù)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力及完成實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量給出相應(yīng)的成績(jī)，其中基礎(chǔ)部分實(shí)驗(yàn)占40%，設(shè)計(jì)和綜合性實(shí)驗(yàn)占40%，讀書報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和研討課占20%。綜合設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)該包括：方案設(shè)計(jì)、硬件原理圖、軟件流程框圖、調(diào)試中遇到的問(wèn)題及心得。這種考試方法能夠盡可能地考核學(xué)生的各項(xiàng)能力，督促研究生有意識(shí)地加強(qiáng)工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的鍛煉。

1.6 改革實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制

現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室掛靠在學(xué)院儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科研究生實(shí)驗(yàn)中心。該中心運(yùn)用全開(kāi)放式管理模式，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、個(gè)性發(fā)展、培養(yǎng)創(chuàng)新能力提供了充裕的時(shí)間和空間，使學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主人、教學(xué)的主體，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)實(shí)踐，極大地激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐興趣，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的發(fā)展[16]。我們還將實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和開(kāi)展的項(xiàng)目等公開(kāi)，讓研究生在自由、開(kāi)放的研究環(huán)境中選擇實(shí)驗(yàn)和接受專業(yè)指導(dǎo)。只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件的共享，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資源的動(dòng)態(tài)流動(dòng)，提高實(shí)驗(yàn)室的使用效率，最大限度地開(kāi)發(fā)研究生的科研創(chuàng)新能力。

2 結(jié) 語(yǔ)

上述教學(xué)改革措施圍繞專業(yè)理論知識(shí)、工程實(shí)踐和創(chuàng)新設(shè)計(jì)展開(kāi)，專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)與相應(yīng)的實(shí)踐知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)相統(tǒng)一，較好地解決了理論與實(shí)踐的二元分離，促使學(xué)生觸類旁通，將所學(xué)知識(shí)結(jié)合到今后的專業(yè)實(shí)踐中去，實(shí)現(xiàn)了既豐富理論學(xué)習(xí)內(nèi)容、又鍛煉和提高應(yīng)用與實(shí)踐能力的目標(biāo)。

幾年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐效果和學(xué)生的反饋信息來(lái)看，通過(guò)上述幾個(gè)方面的教學(xué)改革，確實(shí)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，拓寬了他們的學(xué)科視野，提高了他們的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，真正體現(xiàn)了“知識(shí)、素質(zhì)、能力綜合培養(yǎng)”，基本上達(dá)到了本門課程開(kāi)設(shè)的目的。今后需要注意跟蹤當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)水平，不斷修改教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)發(fā)研制新的實(shí)驗(yàn)，以滿足培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、實(shí)踐創(chuàng)新能力強(qiáng)的人才的需要。

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