“四級階梯型”教學(xué)法應(yīng)用的探索與實踐

何文森,楊華軍,江 萍,柯莎莎

(電子科技大學(xué)物理電子學(xué)院,四川成都 610054)

“四級階梯型”教學(xué)法應(yīng)用的探索與實踐

何文森,楊華軍,江 萍,柯莎莎

(電子科技大學(xué)物理電子學(xué)院,四川成都 610054)

重點介紹了加強科學(xué)基礎(chǔ)訓(xùn)練的主要方法和具體措施,構(gòu)建了以強化學(xué)生動手實踐能力、創(chuàng)新設(shè)計能力和自主編程能力培養(yǎng)為核心的創(chuàng)新實踐教學(xué)平臺。探索出了一條以課堂教學(xué)、創(chuàng)新實踐平臺和大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃相結(jié)合的“知識→實踐→創(chuàng)新”逐級訓(xùn)練與引導(dǎo)的立體化實踐教學(xué)途徑,經(jīng)過多年努力,取得了較好的教學(xué)效果。

空間光通信;四級階梯型教學(xué);四層次訓(xùn)練

2009年我校開設(shè)了“空間光通信創(chuàng)新實驗”課,該課程是一門注重理論與實踐相結(jié)合的基礎(chǔ)型、綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型的課程,同年建立了一個大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地[1-2]。針對空間光通信創(chuàng)新實驗課“四級階梯型”、“四層次訓(xùn)練”教學(xué)的應(yīng)用開展了長期教學(xué)研究型改革與實踐的探索,教學(xué)團隊探索出了一條以課堂教學(xué)、創(chuàng)新實踐平臺和大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃相結(jié)合的“知識→實踐→創(chuàng)新”逐級訓(xùn)練與引導(dǎo)的立體化實踐教學(xué)途徑[3-4],著力培養(yǎng)大學(xué)生應(yīng)用系統(tǒng)的理論知識、空間光通信創(chuàng)新實踐平臺和三維可視化仿真方法解決實際問題的能力。

1 構(gòu)建科學(xué)合理的實踐教學(xué)內(nèi)容體系

根據(jù)學(xué)校本專業(yè)培養(yǎng)方案與發(fā)展的目標(biāo),充分認(rèn)識到培養(yǎng)大學(xué)生的基本實驗技能、創(chuàng)新設(shè)計能力、工程實踐能力、科學(xué)研究能力的重要性。構(gòu)建了以強化學(xué)生動手實踐能力、創(chuàng)新設(shè)計能力和自主編程能力培養(yǎng)為核心的創(chuàng)新實踐教學(xué)平臺[5-6]。并把以設(shè)計為主線,以工程訓(xùn)練、科研訓(xùn)練為依托的實踐教學(xué)內(nèi)容體系,落實到電子信息類專業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容體系框架結(jié)構(gòu)中[7-9](見表1)。

表1 教學(xué)實踐內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)

通過空間光通信基礎(chǔ)性系列實驗課程的開設(shè),提出了空間光通信創(chuàng)新實驗課教學(xué)的主要方法。應(yīng)用理論教學(xué)、實驗教學(xué)、物理建模仿真設(shè)計及現(xiàn)代可視化手段,同時通過開展大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃、創(chuàng)新競賽活動和全國大學(xué)生暑期夏令營活動等,培養(yǎng)了大學(xué)生物理建模仿真、自主編程創(chuàng)新設(shè)計和綜合實踐動手能力[10]。改變了過去實驗課教學(xué)模式單一的問題,實現(xiàn)了理論課與實驗課教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合[11]。

以工程實踐訓(xùn)練和科研訓(xùn)練為依托,就是通過應(yīng)用空間光通信創(chuàng)新實踐平臺及科技創(chuàng)新中心等,采用多種現(xiàn)代化教學(xué)手段,開展引導(dǎo)大學(xué)生參加科研和科技創(chuàng)新競賽活動,通過強化基礎(chǔ)知識、專業(yè)實踐環(huán)節(jié)來提高大學(xué)生的工程實踐和科學(xué)研究能力[12]。主要目的就是著力培養(yǎng)大學(xué)生應(yīng)用系統(tǒng)的理論物理知識解決實際問題的能力。

2 “四級階梯型”教學(xué)法

2.1 研究創(chuàng)新型實驗教學(xué)——視野拓展式訓(xùn)練

(1)主要方法。科技前沿知識講座,主要內(nèi)容有:①高精度光纖耦合激光傳輸理論建模與仿真;②光學(xué)天線偏軸理論建模與仿真;③捕獲、跟蹤與對準(zhǔn)(ATP)技術(shù);④光子晶體光纖激光器結(jié)構(gòu)設(shè)計與光學(xué)天線的光傳輸特性研究等。通過講解,介紹了本教學(xué)團隊主要從事的科研方向和研究成果。

(2)具體措施。素質(zhì)教育與現(xiàn)代化教學(xué)手段并重法。加快入校新生對本專業(yè)研究領(lǐng)域的認(rèn)識和了解,對他們實行視野拓展式訓(xùn)練,引導(dǎo)他們朝著有利于自身發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域研究方向前進(jìn)。

2.2 自主科研新實驗教學(xué)——創(chuàng)新能力激發(fā)式訓(xùn)練

(1)主要方法。理論教學(xué)、空間光通信基礎(chǔ)系列實驗、仿真教學(xué)和創(chuàng)新設(shè)計。

(2)具體措施。提供各種仿真軟件、科技創(chuàng)新中心和物理建模仿真設(shè)計應(yīng)用實例。鼓勵動員一批學(xué)習(xí)基礎(chǔ)好、動手能力強的學(xué)生加入到創(chuàng)新訓(xùn)練計劃中來,通過多種現(xiàn)代化教學(xué)手段,有意識地引導(dǎo)他們朝著空間光通信研究領(lǐng)域發(fā)展,對他們實行開放式教學(xué)和創(chuàng)新能力激發(fā)式訓(xùn)練;定期舉行學(xué)習(xí)、交流與創(chuàng)新設(shè)計活動,提交一份課程小論文,由團隊教師兼職負(fù)責(zé)。

2.3 實踐互動新實驗教學(xué)——創(chuàng)新思維啟發(fā)式訓(xùn)練

(1)主要方法。理論教學(xué)、創(chuàng)新實踐平臺教學(xué)、物理建模仿真設(shè)計、課程小論文和新型教學(xué)評價體系。

(2)具體措施。提供空間光通信創(chuàng)新實踐平臺,依托大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃、創(chuàng)新競賽活動和教師新實驗綜合創(chuàng)新教改項目等,對參加創(chuàng)新訓(xùn)練計劃的大學(xué)生實行創(chuàng)新思維啟發(fā)式訓(xùn)練,定期舉行創(chuàng)新訓(xùn)練小組的工作進(jìn)展匯報和學(xué)術(shù)交流。及時提供技術(shù)指導(dǎo)和學(xué)術(shù)咨詢服務(wù),完成發(fā)表學(xué)術(shù)論文和項目驗收流程,由團隊教師實行專職負(fù)責(zé)。

2.4 開放學(xué)習(xí)新實驗教學(xué)——創(chuàng)新意識漸進(jìn)式訓(xùn)練

(1)主要方法。專業(yè)課后期拓展研究式教學(xué);科研促教。

(2)具體措施。課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等;鼓勵動員學(xué)習(xí)基礎(chǔ)扎實、動手實踐能力強和有一定系統(tǒng)分析能力的學(xué)生加入到研究探索實踐小組中來;對學(xué)生實行創(chuàng)新意識漸進(jìn)式訓(xùn)練和激勵制度,定期舉行探索實踐小組的工作進(jìn)展匯報和學(xué)術(shù)交流。及時提供技術(shù)指導(dǎo)和學(xué)術(shù)咨詢服務(wù),完成發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文和項目驗收流程,由教學(xué)團隊教授、科研人員、青年教師負(fù)責(zé)。為學(xué)生今后攻讀研究生或進(jìn)行科學(xué)研究打下堅實的理論基礎(chǔ)和積累實踐經(jīng)驗。

3 “四層次訓(xùn)練”

建立電子信息類專業(yè)實踐教學(xué)的運行模式,該專業(yè)學(xué)生實踐教學(xué)體系分為4個階段,大一、大二屬基礎(chǔ)訓(xùn)練,大三、大四把科研方法訓(xùn)練、創(chuàng)新設(shè)計、課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計、科技創(chuàng)新競賽活動結(jié)合起來,培養(yǎng)學(xué)生獨立分析思考問題、開展科研項目研究和實施解決實際問題的能力。

3.1 第1層：適應(yīng)與勵志教育(大學(xué)一年級)

班導(dǎo)師督促新生加強高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理基礎(chǔ)訓(xùn)練;闡述夯實基礎(chǔ)、強化實踐、敢于創(chuàng)新的重要性,通過理論學(xué)習(xí)與實踐完成認(rèn)識過程的基礎(chǔ)訓(xùn)練。

主要目的:提高學(xué)生對基礎(chǔ)課程的認(rèn)知度、重視度及積極探索科學(xué)知識的學(xué)習(xí)興趣,為今后專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下牢固基礎(chǔ)。

訓(xùn)練途徑:以班導(dǎo)師為引導(dǎo),以學(xué)生為主體,強化學(xué)生各門課程的基礎(chǔ)訓(xùn)練及實驗技能的培訓(xùn)。

3.2 第2層：探索與交流教育(大學(xué)二年級)

積極開展“空間光通信創(chuàng)新實驗”課的探索與交流活動;提供學(xué)習(xí)、交流與創(chuàng)新設(shè)計平臺——科技創(chuàng)新中心。

主要目的:培養(yǎng)學(xué)生空間光通信綜合知識應(yīng)用和系統(tǒng)分析的能力,以及強化學(xué)生創(chuàng)新意識,提高學(xué)生綜合分析和解決實際問題的能力。

訓(xùn)練途徑:提供學(xué)習(xí)、交流與創(chuàng)新設(shè)計平臺——科技創(chuàng)新中心,由教學(xué)團隊教師兼職負(fù)責(zé),提供技術(shù)指導(dǎo)和咨詢服務(wù)。

3.3 第3層：實踐與體驗教育(大學(xué)三年級)

導(dǎo)師負(fù)責(zé)制,提供創(chuàng)新實踐平臺、學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃、教師新實驗綜合創(chuàng)新教改項目、創(chuàng)新競賽和全國大學(xué)生暑期夏令營活動等。

主要目的:培養(yǎng)學(xué)生初步的創(chuàng)新設(shè)計能力和系統(tǒng)設(shè)計能力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情和參與科技創(chuàng)新活動的積極性。

訓(xùn)練途徑:提供空間光通信創(chuàng)新實驗平臺,由教學(xué)團隊的教師專職負(fù)責(zé),為學(xué)生提供技術(shù)指導(dǎo)和學(xué)術(shù)咨詢服務(wù)。

3.4 第4層：開放與提升教育(大學(xué)四年級)

綜合導(dǎo)師負(fù)責(zé)制,科研促教,發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文和進(jìn)行提高訓(xùn)練(鼓勵學(xué)生參與課題攻關(guān))。

主要目的:強化學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計的綜合能力,完成培養(yǎng)“具有鮮明工程實踐特色”的電子信息類應(yīng)用人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

訓(xùn)練途徑:鼓勵動員學(xué)習(xí)基礎(chǔ)扎實、動手實踐能力強和有一定系統(tǒng)分析能力的學(xué)生加入到研究探索實踐小組中來,參與課題攻關(guān)。由教學(xué)團隊教授、科研人員、青年教師負(fù)責(zé),提供技術(shù)指導(dǎo)和學(xué)術(shù)咨詢服務(wù)。

總之,從培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級應(yīng)用型人才的目標(biāo)出發(fā),將各種形式的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成了既層次分明、各有側(cè)重,又相互滲透、相互促進(jìn)的實踐教學(xué)內(nèi)容體系。

3.5 主要解決了2個教學(xué)問題

(1)傳統(tǒng)理論教學(xué)和實踐教學(xué)模式單一的問題。通過科技前沿與基礎(chǔ)相融合、理論建模與仿真相融合、工程實踐與創(chuàng)新相融合、更新課程結(jié)構(gòu)、充實課程內(nèi)容、完善課程體系,并將“理論、仿真、實踐”教學(xué)相結(jié)合,解決了專業(yè)課程傳統(tǒng)理論教學(xué)和實踐教學(xué)模式單一的問題。

(2)解決大學(xué)生自主創(chuàng)新實踐能力訓(xùn)練不足的問題。通過科研前沿與創(chuàng)新實踐相結(jié)合、自主設(shè)計與導(dǎo)師引導(dǎo)相結(jié)合、學(xué)術(shù)研討與自主撰寫論文相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)素養(yǎng)、縝密的科學(xué)思維、敏銳的洞察力,著力提升學(xué)生創(chuàng)新實踐能力,解決學(xué)生自主創(chuàng)新實踐能力訓(xùn)練不足的問題。

4 改革的實施成果

自從2009年本教學(xué)團隊開展了“空間光通信創(chuàng)新實驗”課“四級階梯型”、“四層次訓(xùn)練”教學(xué)應(yīng)用的改革與實踐以來,依據(jù)現(xiàn)代教育理念,建立理論完善、結(jié)構(gòu)合理、整體優(yōu)化的創(chuàng)新教材體系,充分反映了電子信息類專業(yè)的教學(xué)特色,同年編寫了“光學(xué)天線”、“空間光通信創(chuàng)新實驗”試用教材,并準(zhǔn)備修改完善正式出版。建立了大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地,成立了空間光通信工程技術(shù)研究中心,并依托這個創(chuàng)新實踐平臺開展了一系列的教學(xué)和科研項目。

(1)研發(fā)了20余個空間光通信綜合創(chuàng)新設(shè)計實驗;

(2)2013年“以結(jié)構(gòu)系統(tǒng)化、三維可視化、實踐自主化為特色的專業(yè)核心課程教學(xué)改革與實踐”獲四川省高等教育第七屆教學(xué)成果二等獎;

(3)2012年數(shù)學(xué)物理方法、三維可視化仿真及創(chuàng)新實踐的“三位一體”教學(xué)模式改革獲電子科技大學(xué)教學(xué)成果一等獎;

(4)《數(shù)學(xué)物理方法與仿真》教材2014年獲“十二五”四川省高等教育規(guī)劃教材;

(5)“數(shù)學(xué)物理建模、仿真與光通信創(chuàng)新實踐教學(xué)改革”獲2013—2016年四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項目;

(6)團隊教師指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新基金項目46項;指導(dǎo)大學(xué)生發(fā)表論文46篇(SCI收錄6篇);

(7)開展了一系列高水平的科研項目,獲得了國家自然科學(xué)基金項目2項(編號61271167、11274058)、國家自然科學(xué)青年基金項目3項(編號11004024、61006081、60908034)以及橫向建設(shè)項目等;

(8)發(fā)表教研論文30余篇、科研論文100余篇。

取得了顯著的教學(xué)成果,形成了交叉性學(xué)科前沿與創(chuàng)新實踐相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式。

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Exploration and practice for“four ladder-type”teaching method

He Wensen,Yang Huajun,Jiang Ping,Ke Shasha
(College of Physical Electronics,University of Electronic Science and Technology,Chengdu 610054,China)

This paper focuses on the main way and physical measure to enhance the scientific basic training,and constructs the innovation practice teaching platform,which centers on strengthening students’ability with the hands-on experience,innovation design ability,and independent programming ability.This paper also explores a“Knowledge-Practice-Innovation”step by step training and three-dimensional path of practice teaching, which combines the classroom teaching,innovation practice platform and college training program.With many years’efforts,the better teaching results are obtained.

space optical communication;four-ladder-type teaching;four levels of training

G642.4

B

1002-4956(2015)4-0182-03

2014-00-16

國家自然科學(xué)基金項目(61271167)

何文森(1959—),男,四川成都,高級工程師,主要從事光通信技術(shù)研究與儀器研發(fā).

E-mail:hewensen＠uestc.edu.cn