張 磊,高春俠
(中國石油大學(xué)(華東)信息與控制工程學(xué)院,青島 266580)
課程體系建設(shè)在任何一個(gè)教育體系中都居于中心地位[1-3]。雖然傳統(tǒng)以單一課程為主體的研究生課程教育教學(xué)模式已為社會(huì)培養(yǎng)了大量合格人才,但在學(xué)科發(fā)展的新形勢下,各學(xué)科、各領(lǐng)域的知識快速融合,單一課程的教學(xué)內(nèi)容不能涵蓋專業(yè)研究熱點(diǎn)、無法系統(tǒng)闡述相關(guān)專業(yè)知識,因此也不能滿足社會(huì)對研究型人才的需求[4-7]。這主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
(1)傳統(tǒng)研究生教學(xué)模式造成教學(xué)質(zhì)量不高,不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和交流,也造成教學(xué)資源的浪費(fèi)。
目前研究生教學(xué)采用的是學(xué)科式傳統(tǒng)課程體系,在教授學(xué)生單一知識點(diǎn)方面非常具有優(yōu)勢。然而這種課程體系也存在較為突出的問題:首先,學(xué)科式課程體系只關(guān)注單一學(xué)科知識點(diǎn),而對其他在學(xué)科往往不關(guān)注,因此容易造成學(xué)生知識面狹窄,培養(yǎng)出來的碩士不“碩”,博士不“博”,沒有根據(jù)研究生的個(gè)人研究興趣來調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,整體教學(xué)質(zhì)量并不高。其次,學(xué)科式課程體系所設(shè)置的課程并沒有進(jìn)行優(yōu)化組合,門數(shù)偏多,各課程之間的重復(fù)性基礎(chǔ)內(nèi)容偏多,重復(fù)交叉的知識點(diǎn)多且雜,前沿性、研究型的知識少,不利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和交流。再者,由于學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)的限制,課程體系往往對于有實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)重視不足。尤其是與研究生的創(chuàng)新教育[8-10]密切相關(guān)的綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)存在知識老化、設(shè)備陳舊的問題,只能開設(shè)一些簡單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),造成了教學(xué)資源的浪費(fèi)。
(2)教學(xué)知識點(diǎn)覆蓋重復(fù),沒有形成知識共享機(jī)制,本、碩內(nèi)容區(qū)分度不高。
研究生階段的各專業(yè)課程知識相關(guān)度高、知識共享可行性強(qiáng),但目前課程之間普遍知識點(diǎn)覆蓋存在重復(fù)現(xiàn)象。往往一個(gè)知識點(diǎn)在本科階段、研究生階段講解的深度和側(cè)重點(diǎn)近似,學(xué)生往往多次面對相同的授課內(nèi)容。這一問題易造成學(xué)生對課堂教學(xué)重視程度不足,也降低了課堂教學(xué)的效果。無法通過近一年的學(xué)習(xí)為后續(xù)科學(xué)研究獲得足夠深、寬度的知識儲(chǔ)備。
(3)沒有合理安排各課程之間的銜接,學(xué)生無法實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式學(xué)習(xí)。
知識的學(xué)習(xí)和研究應(yīng)該是一個(gè)漸近的過程,但目前缺乏一個(gè)系統(tǒng)的貫穿本科和研究生的課程體系來指導(dǎo)專業(yè)課程開設(shè)。沒有合理的課程體系的引導(dǎo),往往造成本科階段和研究生階段課程之間存在較大的知識屏障,也對研究生提出了更高的知識儲(chǔ)備要求。剛進(jìn)入研究生階段的同學(xué),對學(xué)科現(xiàn)狀了解不夠充分,很難具備這樣的自主學(xué)習(xí)前沿知識能力。
(4)研究生課程中也存在較為普遍的“重理論、輕實(shí)踐”的現(xiàn)象,與專業(yè)的工科背景不符。
研究生課程普遍存在重視授課,忽視實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)象,不符合電氣專業(yè)的工科背景所強(qiáng)調(diào)的突出實(shí)踐能力的要求。這一問題的產(chǎn)生往往是受到當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室條件的限制,不可能開設(shè)本科階段類似規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。但隨著科研條件的不斷改善,各任課教師所研究課題已具備了足夠的硬件支撐。但目前不存在有效的政策措施,鼓勵(lì)教師開放研究設(shè)備,促進(jìn)學(xué)術(shù)交流。
(5)研究生的任課教師隊(duì)伍分散,沒有建立有效的溝通協(xié)調(diào)機(jī)制。
目前,任課教師之間以及任課教師與研究生導(dǎo)師之間缺乏有效的溝通,易造成教學(xué)內(nèi)容重疊,同時(shí)也不利于有效教學(xué)方法、前沿專業(yè)理論的交流,課上所教內(nèi)容并不能為研究生課題階段的研究工作提供必備的知識積累。因此必須要嘗試有效的溝通機(jī)制,鼓勵(lì)教師之間的教學(xué)和學(xué)術(shù)交流工作,取長補(bǔ)短、活躍專業(yè)、團(tuán)隊(duì)的學(xué)術(shù)氣氛。
綜上所述,對電機(jī)與傳動(dòng)類課程進(jìn)行課程群建設(shè)對學(xué)科發(fā)展十分必要,可以有效節(jié)省教學(xué)資源,優(yōu)化學(xué)科資源分享,突出課程前沿性,也必然讓研究生學(xué)習(xí)受惠。這需要對課程群的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌分析對課程內(nèi)容進(jìn)行融合和分解,構(gòu)建完善的知識共享機(jī)制,使任課教師和研究生導(dǎo)師積極參與進(jìn)來,從學(xué)科發(fā)展角度共同為研究生形成一套電機(jī)與傳動(dòng)課程群的現(xiàn)代教學(xué)體系。
根據(jù)文獻(xiàn)[2-3]的調(diào)查研究,對研究生階段課程學(xué)習(xí)的評價(jià)中,有25.0%的專業(yè)學(xué)位研究生和18.9%的學(xué)術(shù)學(xué)位研究生認(rèn)為“很好”,表示滿意;但46.9%的學(xué)術(shù)學(xué)位研究生和55.2%的專業(yè)學(xué)位研究生認(rèn)為“學(xué)不到有用的東西”或“課程內(nèi)容陳舊,與社會(huì)需求脫節(jié)”,整體上給予負(fù)面評價(jià)的研究生達(dá)到近80%。在課程結(jié)構(gòu)上,畢業(yè)研究生的評價(jià)也不太理想。學(xué)術(shù)學(xué)位研究生認(rèn)為最有幫助的一項(xiàng)是“同學(xué)間的交流與合作”(32.2%),這對傳統(tǒng)的主流課程是一個(gè)顛覆性的評價(jià),也成為本課題的一個(gè)重要方向。可見,各學(xué)校所開設(shè)的主流課程并沒有得到研究生的高度認(rèn)可。可以看出,現(xiàn)行課程體系遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)對研究人才培養(yǎng)的要求,也不能滿足研究生對知識的需求。針對前面所提出的問題,課程體系建設(shè)可以從以下幾個(gè)方面著手。
對課程內(nèi)容進(jìn)行整合,構(gòu)建知識共享機(jī)制,完善課程體系,突出前沿性。
選定研究生階段《交流電機(jī)動(dòng)態(tài)分析》、《現(xiàn)代電力電子技術(shù)》、《電機(jī)新技術(shù)與控制》、《新能源技術(shù)與發(fā)電》課程構(gòu)建課程群,并將本科階段《電機(jī)學(xué)》、《電機(jī)拖動(dòng)與新型電機(jī)》、《交流調(diào)速》、《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》作為教學(xué)輔助課程。其中,《現(xiàn)代電力電子技術(shù)》、《交流電機(jī)動(dòng)態(tài)分析》是本課程群的核心課程,它為后續(xù)課程《電機(jī)新技術(shù)與控制》、《新能源發(fā)電技術(shù)》提供理論支撐。通過這4門課程建設(shè),實(shí)現(xiàn)對教學(xué)資源的統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織,取得課程結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化功效。
調(diào)整理論教學(xué)內(nèi)容,強(qiáng)化知識共享機(jī)制,突出研究生課程的前沿性。知識共享主要包括兩個(gè)主要方面。
(1)打通本科、研究生階段的電機(jī)與傳動(dòng)類的基礎(chǔ)知識體系,內(nèi)容包括:交、直流電機(jī)原理和調(diào)速基礎(chǔ)理論、感應(yīng)電機(jī)的矢量控制技術(shù)、基本直接轉(zhuǎn)矩控制等知識作為通識知識,指導(dǎo)選課研究生必須完成相應(yīng)知識學(xué)習(xí)。
(2)融合《交流電機(jī)動(dòng)態(tài)分析》、《現(xiàn)代電力電子技術(shù)》、《電機(jī)新技術(shù)與控制》、《新能源技術(shù)與發(fā)電》課程的共享體系。對于共性知識由一門課程(以教學(xué)學(xué)時(shí)多的《交流電機(jī)動(dòng)態(tài)分析》、《現(xiàn)代電力電子技術(shù)》為佳)承擔(dān),從而為其他課程提供更充足的課時(shí)講授前沿知識。實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容的有效融合和優(yōu)化配置,具體學(xué)時(shí)調(diào)整如表1 所示。

表1 電機(jī)與傳動(dòng)類課程群在知識共享模式下學(xué)時(shí)調(diào)整Tab.1 Teaching hours adjustment of the motor and driving course group with the knowledge sharing mode
實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)教案式教學(xué)向復(fù)合式培養(yǎng)模式教學(xué)轉(zhuǎn)變,將優(yōu)秀教學(xué)方法應(yīng)用到教學(xué)環(huán)節(jié)中:應(yīng)用啟發(fā)式教學(xué)、理論教學(xué)和仿真軟件結(jié)合、發(fā)散式教學(xué)模式,加大研討式教學(xué)比重。
同時(shí),在教學(xué)過程中加強(qiáng)與其他專業(yè)課程的聯(lián)系,提出科研案例充分體現(xiàn)出課程的工程性,引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,樹立理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀念,提高分析問題和解決問題的能力。
建立合理完善的評價(jià)考核方法,引導(dǎo)研究生擺脫應(yīng)試教育的慣性思維,轉(zhuǎn)向以能力和課堂參與度為導(dǎo)向的評價(jià)。課程學(xué)習(xí)成績由理論考試和形成性考核兩部分組成。理論考試包括兩部分內(nèi)容:閉卷考試主要考查學(xué)生對課程的基本概念、基本內(nèi)容的掌握和基本學(xué)習(xí)能力,著重考核學(xué)生“學(xué)到”了什么;開卷部分考查學(xué)生的創(chuàng)新思維,重點(diǎn)考核學(xué)生“會(huì)用”什么。大作業(yè)形式的總評成績主要是考核學(xué)生對課堂所學(xué)知識的綜合應(yīng)用以及文獻(xiàn)調(diào)研、寫作能力,是傳統(tǒng)考試所無法考查的內(nèi)容。對于研究生而言,這種形式的總評只要能夠正確、合理地利用,就更能夠全面評價(jià)學(xué)生的綜合科研素質(zhì),是本課程體系改革的重要研究方向。
目前的研究生階段課程過度強(qiáng)調(diào)理論授課,對實(shí)踐教學(xué)往往重視不足。研究生教學(xué)階段主要集中在研究生第一學(xué)年,并且第一年后半階段開始接觸專業(yè)課題。因此可以考慮增加一些更加實(shí)踐型的環(huán)節(jié),例如可以在課堂當(dāng)場演示一些小型電機(jī)的控制系統(tǒng)或者拆解實(shí)際電機(jī),尤其是功率接口電路設(shè)計(jì)。這些內(nèi)容貼近工程教育的需求,對于一年級研究生非常重要,以實(shí)驗(yàn)推進(jìn)理論教學(xué)很容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣點(diǎn)。
近年來,我校依托“211 工程”和學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi),逐步加大了對學(xué)科發(fā)展亟需實(shí)驗(yàn)裝置的購置和升級工作,已經(jīng)初步具備了研究生實(shí)踐教學(xué)的基本需要。同時(shí),隨著科研條件和科研項(xiàng)目的不斷投入,任課教師也在購置所研究方向的設(shè)備方面較前階段有了較大改善。課程組向院、系申請相關(guān)政策支持,加大鼓勵(lì)各任課教師、研究生導(dǎo)師適當(dāng)開放先進(jìn)科研設(shè)備。并且采用校、院、系間學(xué)術(shù)交流、參觀學(xué)習(xí)、學(xué)術(shù)會(huì)議等形式為研究生提供接觸、使用專業(yè)前沿科研裝置的條件,提升實(shí)踐教學(xué)與前沿科學(xué)研究結(jié)合的深度與廣度。上述措施對于加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力培養(yǎng),具有重要的意義。
根據(jù)學(xué)科發(fā)展需要,建立核心骨干穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、不斷充實(shí)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。穩(wěn)定的課程團(tuán)隊(duì)是保障課題能夠持續(xù)開展、不斷改進(jìn)的重要條件。并且高水平的課程團(tuán)隊(duì)也為實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)順利開展、高水平學(xué)術(shù)交流、研究生接觸專業(yè)前沿科研設(shè)備創(chuàng)造了條件。
實(shí)施本科階段課程互認(rèn)制,同時(shí)加大課程群的知識融合和共享。課程的融合并不是簡單地將知識點(diǎn)組合在一起,而是需要詳細(xì)設(shè)計(jì)一套知識共享理論教學(xué)體系,將知識點(diǎn)有機(jī)融合:不僅可以避免相同知識內(nèi)容的重復(fù)講解、節(jié)省有限理論教學(xué)學(xué)時(shí),而且以更加合理的順序同步或者順序講授相關(guān)知識點(diǎn),易于理解和掌握,實(shí)現(xiàn)了課程體系的優(yōu)化。
電機(jī)學(xué)知識是構(gòu)建課程群穩(wěn)健專業(yè)知識的關(guān)鍵,而專業(yè)課程是整個(gè)課程群的核心,為研究生提供必備的綜合性知識。因此,在構(gòu)建電機(jī)與傳動(dòng)類課程群時(shí),要以電機(jī)學(xué)為基礎(chǔ),專業(yè)課程作為上層建筑,共同培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新意識。由于課程群中各課程均存在公式繁雜、理論性強(qiáng)的特點(diǎn),這就要求任課教師在講述各知識點(diǎn)時(shí)必須要講透徹每一個(gè)理論。
在教學(xué)過程中,以科研案例來引導(dǎo)學(xué)生對已學(xué)到知識的歸納和總結(jié),來解決實(shí)際科研工作過程中遇到的問題,達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力的目的。課程群中的《新能源發(fā)電技術(shù)》和《電機(jī)控制與新型電機(jī)》課程涉及到的知識面較廣,有大量數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)或電路波形。可以在授課過程中,引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)和解決問題,即把研究性教學(xué)引入課堂教學(xué)中,達(dá)到事半功倍的效果。當(dāng)然不可否認(rèn)的是,傳統(tǒng)課堂教學(xué)能夠?qū)⒒竟降耐茖?dǎo)過程講解更為透徹,也更易使學(xué)生達(dá)到融會(huì)貫通的目的。
電機(jī)與傳動(dòng)課程群在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中綜合應(yīng)用理論教學(xué)和工程實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方式。其中課程群中的《交流電機(jī)動(dòng)態(tài)分析》、《現(xiàn)代電力電子技術(shù)》的基本概念、理論和分析方法的系統(tǒng)性和理論性都很強(qiáng),而《電機(jī)新技術(shù)與控制》、《新能源發(fā)電技術(shù)》的工程實(shí)踐性較強(qiáng)。為此在學(xué)習(xí)本課程群時(shí),開展仿真、硬件結(jié)合實(shí)驗(yàn),從而使抽象的概念和理論具體化、形象化,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。這樣可以加深學(xué)生掌握基本理論、分析方法,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
2.4.1 實(shí)驗(yàn)課程融合
將電機(jī)與傳動(dòng)課程群4 門課程的實(shí)驗(yàn)合并為一個(gè)課程群公用的實(shí)驗(yàn)課程,重點(diǎn)是將《交流電機(jī)動(dòng)態(tài)分析》和《電機(jī)新技術(shù)與控制》、《現(xiàn)代電力電子技術(shù)》和《新能源技術(shù)與發(fā)電》兩兩課程的融合,類似實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起。通過優(yōu)化組合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,可以將一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容集中到更加緊湊的學(xué)時(shí)里,釋放更多的實(shí)踐學(xué)時(shí)給綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。
2.4.2 引入虛擬實(shí)驗(yàn)
在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排上時(shí),突出一些軟硬件結(jié)合的綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,充分利用MATLAB、PSIM 等仿真軟件功能,構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)[11-12]。在教師講解系統(tǒng)原理時(shí),先利用仿真軟件講解工作原理或?qū)嶒?yàn)波形,使學(xué)生先有一個(gè)直觀印象。在理論課后,學(xué)生可以用仿真軟件研究電機(jī)或電路參數(shù)改變對系統(tǒng)特性的影響,克服傳統(tǒng)實(shí)踐環(huán)節(jié)靈活性不足的問題。
利用一些學(xué)術(shù)交流的機(jī)會(huì),邀請一些具有豐富工程經(jīng)驗(yàn)的專家來校報(bào)告,為研究生展示工程現(xiàn)場圖片、視頻,交流經(jīng)驗(yàn)和心得,也是一個(gè)重要的研究生教學(xué)途徑。借助于學(xué)術(shù)交流環(huán)節(jié),研究生可以獲得課堂教學(xué)之外更前沿的專業(yè)知識。同時(shí),也鼓勵(lì)研究生走出校園,主動(dòng)參加校-校之間的學(xué)術(shù)交流。
本研究項(xiàng)目采用知識共享模式的研究生課程教學(xué)可以有效地優(yōu)化教學(xué)資源,實(shí)現(xiàn)“長、短結(jié)合,多課互通”的教學(xué)模式。電機(jī)與拖動(dòng)類課程群的建設(shè)充分體現(xiàn)了這一原則,實(shí)現(xiàn)本、碩課程打通式教學(xué),研究生階段課程實(shí)現(xiàn)專業(yè)理論互享:既能夠節(jié)約教學(xué)課時(shí),又能夠突出各課程的前沿知識,保障了教學(xué)資源的合理分配。在授課過程中,課題組成員也一直在追蹤研究生的教學(xué)反饋;優(yōu)評率一直保持在95%以上。并且隨著課程群建設(shè)的不斷深入,也在吸引更多的教師加入到課題組中,從而獲得更加豐富的教學(xué)和設(shè)備資源,形成了良性循環(huán)的實(shí)施效果。
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