與專業(yè)背景相結(jié)合的工科基礎(chǔ)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)模式探討

任園園 鄭雪蓮

摘要 對(duì)工科學(xué)生而言，本科階段基礎(chǔ)性課程的學(xué)習(xí)效果將影響學(xué)生在今后研究生和工作階段的建樹與成長(zhǎng)。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，消除學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的困惑和茫然，切實(shí)提高學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論課程的理解和掌握程度，本文提出在基礎(chǔ)課中開設(shè)與學(xué)生專業(yè)背景相關(guān)的課外實(shí)踐環(huán)節(jié)，探討了該實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)施模式。

關(guān)鍵詞 工科基礎(chǔ)課程 課外實(shí)踐 專業(yè)背景 應(yīng)用型人才

中圖分類號(hào)：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.10.062

Abstract For engineering students， the learning result of basic courses at undergraduate will affect their achievements and growth in postgraduate and working stages. In order to motivate students learning interest， eliminate the confusion about basic courses， and effectively improve their understanding and mastery of basic theory courses， the paper proposes to set up practice session related to students academic background， and investigate its implementation mode.

Keywords basic engineering course; practice session; academic background; applied talents

0 前言

高等院校工科教育立足于培養(yǎng)能熟練和準(zhǔn)確應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)的原理來解決實(shí)際問題的專業(yè)化人才。在大學(xué)四年的工科教育進(jìn)程中，基礎(chǔ)理論課程的學(xué)習(xí)約占學(xué)生受教育時(shí)間的1/4以上，基礎(chǔ)課的總學(xué)分也占到工科學(xué)生完成全部課程學(xué)分的1/3以上。基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)效果直接關(guān)系到工科學(xué)生在本科學(xué)習(xí)結(jié)束后進(jìn)一步展開更深層次學(xué)習(xí)或?qū)嵺`的能力和建樹。為了切實(shí)推進(jìn)工科應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)效果應(yīng)保持足夠的重視。

1 現(xiàn)有模式下工科基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果分析

以筆者所在交通運(yùn)輸學(xué)科-汽車運(yùn)用工程系為例，本科學(xué)生將在大一、大二階段完成線性代數(shù)、微積分、數(shù)理與統(tǒng)計(jì)分析、理論力學(xué)、機(jī)械原理等公共基礎(chǔ)課程，并在大三階段完成汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚摰葘I(yè)基礎(chǔ)課程。理論上，通過本科階段公共基礎(chǔ)課與專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生在進(jìn)入研究生階段的學(xué)習(xí)或者是在工作上，已經(jīng)基本具備利用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)踐中實(shí)際問題的能力。然而，通過對(duì)幾屆研究生一年級(jí)學(xué)生的觀察，發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況并非如此。可以舉幾個(gè)例子予以說明。

實(shí)例1：筆者所在課題組的研究方向之一是車輛的操縱穩(wěn)定性研究。該研究方向主要是利用理論建模的方法，分析車輛在不同工況下的穩(wěn)定性，獲取車輛在規(guī)定道路條件下的行駛穩(wěn)定域。對(duì)該方向的進(jìn)一步研究，是在穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上研究車輛失穩(wěn)時(shí)的控制策略。對(duì)該方向的研究，一般的研究思路是：車輛動(dòng)力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建、模型求解、模型穩(wěn)定性條件分析、控制策略分析、控制率求解。研究思路中的車輛動(dòng)力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建以及模型求解利用的正是學(xué)生在本科階段早已經(jīng)學(xué)習(xí)過的理論力學(xué)中的動(dòng)力學(xué)分析、微積分中的微分方程分析與求解的內(nèi)容。如果學(xué)生在本科階段已經(jīng)打好基礎(chǔ)，那么研究生初級(jí)階段的問題研究不成問題。然而，絕大多數(shù)剛剛進(jìn)入研究生階段的學(xué)生，在面對(duì)“車輛行駛穩(wěn)定性分析”這個(gè)研究?jī)?nèi)容時(shí)，表現(xiàn)出了不知從何處著手、完全不清楚該如何開展研究的情況。即便在老師的幫助下理清了研究思路，依然不能獨(dú)立完成動(dòng)力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建以及模型求解這三部分基礎(chǔ)性工作。這種情形嚴(yán)重打擊了學(xué)生開展研究工作的積極性，使其對(duì)自身的能力產(chǎn)生了強(qiáng)烈的懷疑，有不少研究生更是一看到“研究”這兩個(gè)字就內(nèi)心抵觸。

實(shí)例2：近年來隨著智能車輛的發(fā)展，自然駕駛成為車輛專業(yè)的重點(diǎn)研究，研究目的在于從大樣本的駕駛?cè)说淖匀获{駛數(shù)據(jù)中提煉、總結(jié)駕駛經(jīng)驗(yàn)，并將業(yè)已成熟的人的駕駛經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到智能車輛的設(shè)計(jì)開發(fā)中。對(duì)該領(lǐng)域的研究，重點(diǎn)之一就是試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，需要運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識(shí)進(jìn)行相關(guān)性分析、簡(jiǎn)單線性回歸、置信區(qū)間分析、無偏估計(jì)等處理，這些內(nèi)容依然是學(xué)生在本科階段的數(shù)理與統(tǒng)計(jì)分析中涉及到的內(nèi)容，理論上學(xué)生應(yīng)對(duì)此掌握系統(tǒng)的、成體系的處理步驟。然而，與導(dǎo)師對(duì)學(xué)生的期望所不匹配的是，絕大多數(shù)學(xué)生未能成功的將已經(jīng)“學(xué)過”的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問題的解決中。

上述兩個(gè)案例說明，學(xué)生在本科階段對(duì)基礎(chǔ)性課程（既包括公共基礎(chǔ)課，也包括專業(yè)基礎(chǔ)課）的掌握程度，是不足以支撐學(xué)生進(jìn)入到研究生階段開展研究性學(xué)習(xí)，或者進(jìn)入到工作階段順利開展工作的。雖然那些十分重要的課程都已經(jīng)學(xué)過，但要論起掌握程度，恐怕非常不樂觀。大多數(shù)學(xué)生并未具備將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問題解決中的能力。

2與專業(yè)背景相結(jié)合的實(shí)踐環(huán)節(jié)開設(shè)必要性分析

基礎(chǔ)課是大學(xué)階段學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間很長(zhǎng)、花費(fèi)精力比較多的課程，因其學(xué)分較高、對(duì)學(xué)生績(jī)點(diǎn)的影響較大，絕大多數(shù)學(xué)生在基礎(chǔ)課上都能取得較好的成績(jī)。然而，好成績(jī)并不能反映學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用能力。

目前，高校工科學(xué)院或?qū)I(yè)的基礎(chǔ)課一般由公共課教研室承擔(dān)，上課教師對(duì)所授課程有非常深入的理解，對(duì)課程中所涉及的定理、定義、公式都有清晰的把握。公共課教師在基礎(chǔ)課程上深厚的學(xué)術(shù)的造詣足以讓學(xué)生全面了解該課程的方方面面。然而，受限于學(xué)時(shí)和教師本身的工程技術(shù)背景，教師僅有很少的機(jī)會(huì)能在各行各業(yè)的專業(yè)背景下講授理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。不僅如此，目前流通的基礎(chǔ)課教材上所涉及的例題、課后習(xí)題也多是定理推導(dǎo)、公式求解的形式，多是從純粹理科學(xué)習(xí)的角度加深學(xué)生對(duì)定理的應(yīng)用、公式的推導(dǎo)，對(duì)學(xué)生理解理論知識(shí)在工程實(shí)踐中的具體應(yīng)用、培養(yǎng)工科應(yīng)用型人才的幫助不大。

正是由于上述基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，并不能清晰的把握每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)在解決實(shí)際問題時(shí)的邏輯作用，不能體會(huì)每一個(gè)基礎(chǔ)理論的進(jìn)步所帶來的科技進(jìn)步、所引起的改變生活、改變世界的力量，自然也不能理解和體會(huì)教師授課時(shí)的苦口婆心和慷慨激昂。加之基礎(chǔ)課程自身的難度本就較其他課程要大，理論課程又非常重視定理適用的條件、推導(dǎo)過程，與學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程時(shí)內(nèi)心的茫然和困惑疊加在一起，致使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)方法機(jī)械、學(xué)習(xí)主動(dòng)性差。

為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)工科應(yīng)用型人才，很有必要在基礎(chǔ)課的授課過程中引入專業(yè)背景的介紹，并在專業(yè)背景下講授基礎(chǔ)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，使學(xué)生能夠理解3類基本問題：專業(yè)實(shí)際問題的解決思路/邏輯步驟、基礎(chǔ)理論知識(shí)在解決專業(yè)實(shí)際問題時(shí)所發(fā)揮的作用，以及實(shí)際問題解決過程中的重點(diǎn)和關(guān)鍵科學(xué)問題，從而激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探索、深入學(xué)習(xí)的潛力，讓學(xué)生真正的掌握了基礎(chǔ)理論知識(shí)，達(dá)到靈活運(yùn)用、實(shí)際應(yīng)用的人才培養(yǎng)目的。

3實(shí)踐環(huán)節(jié)的開設(shè)模式探究

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可采取的有效途徑主要包括兩種：一是授課教師借助自身的專業(yè)背景，為學(xué)生介紹該背景下的基礎(chǔ)理論知識(shí)運(yùn)用。這種方法的不足在于教師的專業(yè)背景有可能與所教授學(xué)生的專業(yè)有很大差異，導(dǎo)致實(shí)施所帶來的效果不顯著;同時(shí)，在課堂上展開專業(yè)背景下的案例分析還會(huì)占用大量的學(xué)時(shí)，這對(duì)于本就學(xué)時(shí)不足的基礎(chǔ)課而言也是承受不起的。另一種方法是，在基礎(chǔ)課中開設(shè)課外實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生與其所在專業(yè)的老師取得聯(lián)系，在本專業(yè)老師的協(xié)助下，了解基礎(chǔ)理論知識(shí)在本專業(yè)中的應(yīng)用，并具體解決一個(gè)專業(yè)技術(shù)問題。這種方法不占用課堂時(shí)間，解決的還是跟學(xué)生日后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)或工作息息相關(guān)的問題，容易激發(fā)學(xué)生的興趣。這種方式還能幫助學(xué)生盡快了解本專業(yè)的前沿的、具體的、實(shí)際的研究問題，有助于學(xué)生培養(yǎng)良好的專業(yè)敏感度。

第二種途徑的有效實(shí)施需要學(xué)生所在專業(yè)的教師的大力支持。專業(yè)教師不僅要付出時(shí)間上的成本，更主要的是精力上的成本。專業(yè)教師需要為學(xué)生介紹行業(yè)發(fā)展、行業(yè)概況、行業(yè)內(nèi)一直以來關(guān)注的問題和今后面臨的一系列問題。在此基礎(chǔ)上，以實(shí)際問題的解決作為引導(dǎo)，耐心的為本科生講解該問題的解決從邏輯上如何進(jìn)行，每一個(gè)解決步驟都需要用到哪些學(xué)生目前正在學(xué)習(xí)或者日后將要學(xué)習(xí)到的基礎(chǔ)理論，以及理論知識(shí)的具體使用方法。這對(duì)于專業(yè)老師而言，的確是一項(xiàng)不輕松的任務(wù)，也是挑戰(zhàn)。為了鼓勵(lì)專業(yè)教師能夠承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù)，應(yīng)該出臺(tái)詳細(xì)的鼓勵(lì)政策和措施，并優(yōu)先考慮主動(dòng)愿意承擔(dān)此項(xiàng)任務(wù)的教師。這樣，才能切實(shí)的解決學(xué)生的問題，“與專業(yè)背景相關(guān)的實(shí)踐課”的開設(shè)才能起到它應(yīng)有的作用。

4總結(jié)

為了切實(shí)推進(jìn)工科應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，提高大學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解能力，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主探索潛力，提出了在工科基礎(chǔ)課程中開設(shè)“與學(xué)生專業(yè)背景相關(guān)的課外實(shí)踐環(huán)節(jié)”的想法，探討了該實(shí)踐環(huán)節(jié)的具體實(shí)施模式。實(shí)踐環(huán)節(jié)由學(xué)生所在專業(yè)的教師承擔(dān)指導(dǎo)老師，以本專業(yè)內(nèi)實(shí)際問題的解決作為指引，老師引導(dǎo)學(xué)生初探專業(yè)發(fā)展、運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)解決專業(yè)實(shí)際問題，從而加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的理解、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，真正做到學(xué)以致用。

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