时间:2022-05-22 20:33:12
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇工科通信论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
本文作者:刘科许洪华工作单位:苏州市职业大学电子信息工程系
工业无线通信调度工业无线通信中一般采用时分多址(TimeDivisionMul-tipleAccess,TDMA)调度方式,通信调度周期分为多个时隙(TimeSlot,TS),通信节点依次进行数据交互。基于TDMA的多跳通信中,实时性要求更具有挑战。传统的有线通信和点对点通信中需要1个时隙情况,n跳端到端通信至少需要n个时隙,相应地,重传也需要更多时隙。在端到端时隙数约束下,时隙分配成为工业多跳无线通信重要的资源调度方法。工业无线通信中一般采用跳-跳重传方式。网络调度器为每个节点分配固定次数的重传时隙,以超帧形式下载到各个通信节点。如前所述,现有的工业无线系统一般是根据实时性约束等,为每跳平均分配重传时隙。2.2重传提高可靠性原理考虑基于TDMA调度中子链路Li上通信情况。设每个时隙中Li只传输数据报和相应的确认信息。由于确认信息数据帧较短,在数据报传输后立即接收,一般不考虑数据报传输成功而确认信息传输失败情况。此时,子链路Li上通信可以用图1所示的二维马尔可夫链描述[5]。图1子链路通信二维马尔可夫链图1中,Gi表示通信成功状态,qGi和pGi分别表示上一个时隙通信成功时,本次通信成功和失败的概率,Bi表示通信失败状态,qBi和pBi分别表示上一个时隙通信失败时情况。在考虑外界随机干扰的情况下,有qGi=qBi=qi,pGi=pBi=pi=(1-qi),此时,Li上通信情况符合贝努力概型,用di表示分配给Li子链路的时隙数目(包括重传时隙数目),记Ri为其通信成功概率,有:Ri(qi,di)=1-∏dij=1(1-qi)(1)显然,1-qi<1,随着di增加,通信可靠性Ri增大。2.3冗余路由提高可靠性原理为进一步提高链路可靠性,工业无线通信中可以利用邻居节点协作重传,构成冗余路由。图3为典型冗余路由形式。r1为冗余中继,当n0到通信失败时(如无视距路径、n1处持续强干扰、n1故障等),启用n0r1n2路由,以提高端到端可靠性。图2中,L11、L12为主链路中子链路,设其通信成功概率为q1和q2;L11、L12为冗余路由中子链路,设其通信成功概率为q11和q12;设R(n0|n2)表示节点n0到节点n2的通信成功概率,则R(n0|n2)=q1q2+(1-q1)q11q12(2)显然,R(n0|n2)>q1q2,有冗余路由情况提高了链路可靠性。考虑重传时隙时,可由(1)式计算各个子链路通信成功概率,代入(2)式,可计算端到端可靠性。
工业无线通信链路可靠性建模不失一般性,考虑N+1个节点组成的N跳链路,用N=n0,n1….n{}N表示链路节点,其中,n0表示源节点,nN表示目的节点,Li表示节点ni-1和ni之间的子链路,i∈{1,2,…}N。多跳无线通信链路如图3所示。如2.2节所述,由式(1)可以计算多跳链路中每个子链路通信成功概率Ri。对于N跳链路,用D={d0,d1….dN}表示链路时隙分配,用Q={q0,q1….qN}表示各子链路可靠性情况,则整条链路的可靠性表示为:R(Q,D)=∏Ni=1Ri(qi,di)(3)通过工业认知无线电技术可以实时感知通信信道信噪比等,从而获得各子链路通信可靠性情况[6][7]。由于工业现场实时通信周期短,可认为感知的链路可靠性Q在通信周期内不变,此时有:R(D)=∏Ni=1Ri(di)(4)工业无线通信链路可靠性优化工业无线通信链路可靠性优化即是最大化(4)式。考虑工业通信实时性约束,设从源节点n0到目的节点nN允许的最大时延为D个时隙,则最大化通信可靠性表示为:MAXDRs.t.∑Ni=1di{=D(5)式(5)优化问题可以采用非线性整数规划问题求解方法,从而为每个子链路分配时隙,在D个时隙时间内实现链路端到端可靠性最大化,但一般计算量大,难以应用于现场仪表实时通信中。以下通过转化,寻求易于应用的求解方法。定义3.1:定义子链路增益函数Ki(di)=Ri(di+1)/Ri(di),其含义表示当前子链路Li上分配的时隙数量为di,若再多分配1个时隙,子链路的可靠性增益。引理3.1:Ki(di)是di的减函数。证明:Ki(di)=Ri+(1-Ri)RiRi=2-Ri,同理Ki(di+1)=2-Ri+(1-Ri[)R]i=2-2Ri+R2iKi(di+1)-Ki(di)=Ri(Ri-1)<0命题得证。定理3.1:重传时隙分配过程中,每个时隙分配给Ki(di)最大的子链路,则链路可靠性最大。证明:对于N+1个节点的N跳路由,假设允许的最大时延为D个时隙,那么就有m=D-N个可再分配的重传时隙。考虑Q在通信周期内不变,由式(2)和定义3.1,链路可靠性可表示为:R(D)=∏Ni=1Ri(1)∏Ni=1∏di-1j=1Ri(1)Ki(j)(4)即R(D)=f(Ki(j))链路中各子链路增益函数可有mN个可能的取值,m个重传时隙分配对应m个Ki(j)。重传时隙实际分配中,每个子链路j从1到di递增,而Ki(di)是di的减函数,所以分配中Ki(j)满足递减。分配重传时隙时,取i=argmaxi=1,2…NKi(j),m个重传时隙分配过程对应着依次选取子链路增益函数mN个可能值中前m个最大值的过程,故R(D)=f(Ki(j))最大,命题得证。基于定理3.1,原资源分配问题可以转化为如下方法进行求解:1)为每一个子链路分配1个时隙作为初始值,既取D(0)=[1,1…1];2)取1个重传时隙进行分配,遍历每个子链路,计算每个子链路的增益函数值Ki(di);3)搜索增益函数值Ki(di)最大的子链路n*,该子链路时隙分配值加1;4)所有重传时隙分配完毕,则输出最终时隙分配结果D=[d1,d2…di];否则转2)步。利用该结果和信道感知情况,应用式(1)可以进一步计算每个子链路的可靠性,根据式(2)可以计算整个链路的可靠性。在工业无线系统中,由网络调度器以超帧形式,下传该结果到链路,从而实现链路优化。3.3有冗余路由情况有冗余路由的多跳无线通信链路如图4所示。图4有冗余路由的多跳无线通信链路通信调度上,主链路仍然基于传统的TDMA,但重传时隙为(D-2N)。当ni节点重传时隙耗尽仍不能成功通信时,启用冗余路由niri+1ni+2,数据从ni传送到ni+2。主链路采用前述方法优化分配时隙,Li1和Li2子链路使用Li+1子链路的时隙向ni+1传送数据,视为2跳链路进行重传时隙优化方法分配。设R(ni|nj)表示节点i到节点j的通信成功概率,可按如下方法求取链路可靠性:R(nN-1|nN)=RLNR(nN-2|nN)=RLN-1R(nN-1|nN)+(1-RLN-1)RLN1RLN2R(nN-3|nN)=RLN-2R(nN-2|nN)+(1-RLN-2)RL(N-2)1RL(N-2)2R(nN-1|nN)……R(n0|nN)=RL1R(n1|nN)+(1-RL1)RL11RL12R(n2|nN)当然,利用无线信道的广播特性,可以在主链路上节点nm(m∈(0,1,…,N-1))发起通信时,nm+1和rm+1同步接收,nm+1接收失败时,由rm+1将数据传送给nm+2;也可以设计为nm+2同时接收nm+1和rm+1数据,采用最大比拟合,可以进一步提高链路可靠性。这些方案会增加冗余路由节点时隙和能耗开销,对现场节点时钟同步等要求较高,与传统的TD-MA方式兼容也存在困难,在此不作进一步讨论。4数值仿真研究工厂环境无线信道一般近似为瑞利衰落[7]。仿真条件中设链路信道衰落服从瑞利分布,取σ=0.2瑞利序列作为各子链路一次通信失败概率,依次取N=1~19,即选取子链路数目为1~19情况。在Matlab中对平均分配时隙和优化分配时隙情况进行数值仿真。图5为D=3N时1000次数值仿真统计情况。图中可见,优化分配方法较平均分配时隙明显提高链路可靠性。在子链路L5、L10、L15施加干扰(失败概率增加30%)时,优化分配方法仍然有较好的可靠性。图6为N=19时,D=57时(对应平均分配时隙中每子链路3个时隙的典型情况),时隙分配情况统计,可见,优化算法能够将有限的时隙分配给信道质量较差的子链路,具有较好的链路自适应能力,避免形成通信瓶颈;图7中研究算法随重传时隙增加时可靠性情况,在图6基础上增加时隙,优化算法取D=19~95,平均分配取D=19、38、57、72、95(对应0、1、2、3、4次重传),分别进行1000次仿真统计平均。可见,优化分配方案在D=19~72时,即无重传到3次重传都可比较明显提高链路可靠性,覆盖了典型通信情况。在图5仿真条件下,对有冗余路由情况进行数值仿真。图8为1000次数值仿真统计情况,与图5比较,一方面,可图7多跳链路时隙分配统计见有冗余路由的多跳无线通信链路较明显改善了可靠性;另一方面,平均分配时隙、优化分配时隙及对应的有无干扰情况,与图5有类似结论,可见优化方法对有冗余路由情况也可以进一步提高链路可靠性。图8有冗余路由的1~19跳链路可靠性仿真
本文在传统的工业无线通信调度模式下,通过优化重传,提高了工业多跳无线通信链路可靠性。应用中,将优化的时隙分配结果以超帧形式下载到各个节点即可,具有应用价值。对无冗余路由情况链路重传优化,实际是对链路进行了时域上优化;对于有冗余路由的多跳链路重传优化,实际是对链路时域和空域资源调度优化。随着工业认知无线电理论和技术发展,以及现场仪表通信能力和数据处理能力提高,诸如频域、码域、功率域等多域资源均可以在通信中得到协同优化,从而可以进一步提高链路通信可靠性,为工业无线技术应用推广提供基础和空间。
1.1精选教材
我们早期使用的教材,定额陈旧,工程项目案例偏少,项目案例不够典型,不利于教学。现在我们采用的教材是于正永教师所主编的《通信工程概预算项目化教程》,该教材采用08版通信建设工程定额,适应新标准,新规范,以实际工作岗位及能力要求为依据,嵌入全国职业技能大赛项目内容,以实际工作过程为主线,以典型的工程项目案例为载体,强化学生职业能力培养,更适合高职教学使用。
1.2合理组织授课内容。
我们会根据学生专业不同,先修课程有所区别,选择授课内容并合理组织授课内容,当然对应的教学大纲要求也会不同,教学课时可分为45课时,60课时,90课时等。如果学生没有学过通信工程项目管理,工程设计等内容,我们在教学时就增加对这部分内容的教学。如果学生具有了一定的学习概预算课程的基础,我们就以通信建设工程概预算文件编制的实际工作过程为主线,根据实际的工作过程来序化知识的教授和相关技能的训练,这样就摒弃了传统的以学科体系为主线的章节安排方式,更遵循高职院校学生的认知规律,适应高职学生“不愿学习陈述性知识,而对过程性知识学习较快”的学习特点,与过去相比,更受学生欢迎。
2教学方式的改革
2.1板书与多媒体结合使用
《通信工程概预算》课程是一门实践性较强的课程,存在大量的概念,预算定额及相关法律法规条文,工程图纸等,因此在课堂讲解时,如果全部采用板书,很费时间,无法完成相应的教学内容。如果全部采用PPT讲解,虽然比较节约时间,丰富了教学内容,但教学效果仍有折扣。我们采取了多媒体为主,板书为辅的折中方式,对于陈述性内容,采用多媒体讲解,对于向工程量统计之类的内容,则采用多媒体和板书结合的方式,使学生对照图纸,与老师一起思考,进行工程量统计,提高学生分析问题,解决问题的能力。
2.2合理利用Excel软件和专业软件
市场上有很多专业通信工程概预算软件,通信企业也普遍使用软件进行概预算表格的编制。我们在教学中,要教会学生利用概预算软件编制概预算文件。但是,经验告诉我们,不要过早让学生使用软件进行通信工程概预算的编制。因为一旦让学生学会使用软件,就再也不想用Excel编制了。这样不利于学生深入了解概预算的详细过程,对表一至表五中各个表之间的关系也缺乏深刻的理解。笔者在教学中,在预算定额查找及台班费用定额使用,通信建设工程工程量统计,通信建设工程费用定额的使用等技能训练中全部采用Excel表格,在讲解概预算文件编制时,也采用Excel表格来演示。用Excel表格编制概预算虽然速度较慢,但可以培养学生细心严谨的工作态度。在概预算文件编制的技能训练环节,如果课时充足,教师应鼓励学生先利用Excel编制概预算,利用公式在多个Sheet之间的单元格中建立链接,每个Sheet占概预算表格表一至表五中的一个表。在学生能熟练运用Excel编制概预算表格之后,再让学生学习使用软件进行概预算表格的编制。在经历过采用Excel表格编制概预算文件,再利用专业软件编制,学生会觉得概预算编制原来如此简单。
2.3综合利用项目教学法与分组教学法
项目教学法是通过完成完整的项目而进行的教学活动。分组教学法可以让小组成员在组内讨论、讲解、交流,增强团队精神。该课程可以综合利用项目教学法与分组教学法进行教学。笔者在技能训练的教学实践中,采用这种教学方式,每个技能训练相当于一个项目任务,教学步骤如下:1)将学生分组,向学生阐明技能训练任务。2)要求组内成员积极讨论,可互相帮助,教师给予适当指导。3)学生独立完成相应任务并进行自检、互检。4)教师审核每组完成情况,了解技能训练效果。在技能训练中采用这种方式,可减轻教师的辅导工作量,并调动学生的学习积极性。
3考核评价方式的改革
考核是评价学生对课程的掌握程度,好的考核方式可以促进学生学习的积极性,引导学生向提高素质的方向良性发展,而差的考核方式则起到相反的效果。《通信工程概预算》课程采用结果考核和过程考核相结合的综合考核方式,基本考核方法是:学生平时成绩(出勤情况、课堂提问、学生作业)占20%,阶段测试占20%,技能训练占20%,期末考试占40%。出勤及课堂提问纳入考核,对于个别学生自控力较差,沉迷于游戏,逃课或上课玩手机,经常迟到等现象都能起到一定的遏制作用。阶段考核测试则是在完成一个阶段的学习以后,对学生进行的考核,这样有助于学生经常回顾,复习已学知识,加深对相关知识点的掌握程度。技能训练成绩主要取决于技能训练时的表现及报告情况,对学生学习具有较好的促进作用。期末考核作为一个传统的考核方式,用来考核学生对课程的基本概念,基本方法等知识点的掌握程度,仍然是非常必要及有效的考核方式。
一、内容目的及方案
1.加强校企合作教师培训基地建设
以华北理工大学信息工程学院为例,加强院校与企业间的密切联系,通过产学研密切合作,重视面向工业界的合作基地建设,并将工科类教师企业实践周期、内容及形式制度化,为工科教师不断更新知识结构、提高教育能力创造条件。通过论坛以及集中培训的方式提升“双师型”教师的综合素质,更新在校教师知识结构、授课技巧、设备调测等技能。了解企业的运营模式,公司业务与教学的关系,为通信工程专业实训课程教学改革提供技术支持(见下图)。
2.创新工科教师教育教学培训制度
实施校内外培训相结合。校内培训主要是更新教育教学理念、强化实践教学、整合重组课程体系、更新教学内容、采取研究性教学方式等方面,以提高教学素质。重点支持工科教师参加行业、企业培训,包括参与相关行业的短期培训或学术研讨会,了解行业发展的最前沿信息;创造条件与企业合作,定期选派教师去企业参加短期培训课程或企业内部培训计划。另外,组织工科教师参加国际培训,包括定期组织教师参加国际教育组织的国际学术会议;邀请国际教育专家到学校进行暑期短训;选送工科教师到海外高水平大学访问交流,并把熟悉一门工科课程教学全过程作为访学交流的要求之一。
3.工作中的任务及目标
针对信息工程学院通信类课程企业培训制定了详细的工作任务及目标。具体包括:深入学习无线网络设备开通、调测与维护工作,明确通信行业人力资源需求,形成通信专业人才需求报告,并在1年内能够独立承担与企业合作相关课程的授课任务;学习并掌握TD-SCDMA、TD-LTE系统结构及其关键技术,掌握移动设备的工作原理,熟悉设备的开通流程、调测方法及安装规范,完成设备现场安装调测案例,与企业合作编写完成无线网络设备调测、维护实训指导书,为通信工程的专业课程教学与教学改革提供支持;与企业专家合作,发表高质量论文;自挂职锻炼起,1年内成功申报科研项目一项。
二、解决的问题
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)34-0194-02
目前,我国开设工科专业的本科高校有1047所,占本科高校总数的91.5%;高校共开设工科本科专业14085个,占全国本科专业点总数的32%。从2005年起我国开始开展工程教育专业认证试点,组织开展相关专业领域的认证工作,在学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍和支持条件等7个方面与国际标准紧密对接。2013年6月19日,在韩国首尔召开的国际工程联盟大会上,《华盛顿协议》全会一致通过接纳我国为该协议签约成员,成为该协议组织第21个成员。这在一定程度上表明我国工程教育的质量得到了国际社会的认可。
毕业论文是高等工科院校非常重要的实践教学环节,是学生综合应用专业理论知识去分析、解决实际问题的实践锻炼过程,是提高教学质量的重要环节和完成人才培养计划的重要保证措施,也是大学生才华的第一次显露,最能反映出大学生的知识、能力和素质。然而随着我国高等教育进入大众化教育阶段[1],近年来,由于高校、教师和学生的重视不够,毕业论文整体呈现出质量不高、脱离实际的趋势,特别是工科毕业论文未能体现出工科特色,有的毕业论文理论性太强,未能抓住工科毕业论文要结合工程实际和工程应用背景的基本要求。
毕业论文的选题是决定毕业论文好坏的关键,毕业论文的选题要体现科学性、创新性、工程性、可行性等方面特点。本文结合江苏大学光电信息科学与工程专业特点,从毕业论文的课题来源谈谈工科类本科毕业论文的实践教学改革途径,以期提高本科毕业论文质量,进一步推进我校光电信息科学与工程本科专业工程教育认证工作。
一、结合导师科研项目选题,增强毕业论文内容的科学性、创新性
本科毕业论文的选题可以结合导师的科研项目进行[2],科研项目一般包含许多子课题,子课题之间又是相互联系相互支撑、相互渗透,它们的难易程度有所不同,可以让不同基础、不同兴趣的学生选择不同的子课题,培养学生基本的科研能力,对学生未来的学习和工作有着十分重要的意义。笔者所在系的教师都具有博士学历,大多为硕士生导师,科研项目来源丰富,有省部级、国家级博士后基金、国家自然科学基金和江苏省自然科学基金以及与企业进行的合作研究项目。如国家自然科学基金“飞秒激光诱导超快超高压冲击加载下金属箔材塑性成形机理及方法”、江苏省自然科学基金“飞秒激光加工制备光子晶体光伏电池及其抗反性能研究”和企业进行的合作研究项目“用于电力光纤到户的新型弯曲不敏感光纤研究”等项目,这些项目大多面向工程应用和基础研究。近年来,我们始终坚持将自身的科研课题与本科生的毕业论文相结合,表一为我校光电信息科学与工程专业近三年毕业论文课题来源统计结果,可以看出,每年大约有29%左右毕业论文课题来自导师自己的科研项目,导师通过毕业论文有意识地培养学生的基本科研素质。实践表明,这种方法能够充分发挥指导教师和学生两方面的积极性,为圆满完成毕业论文创造了良好的条件。通过研究生的传帮带,学生从查阅资料到拟定方案,从选择设备、器件到问题的发现及解决这一系列的研究过程,对科学研究和科学实验有了更深入的认识。通过与硕士生协同研究,他们学到了解决科学问题的方法和团队协作精神,很好地培养了学生的动手实践和科研创新能力。
二、结合企业生产工程实践选题,毕业论文内容面向工程应用
问渠哪得清如许,为有源头活水来。工科类毕业论文内容要想面向工程应用,最好的措施是结合企业工程生产实践选题,采用校企联合指导模式[3]。表一所示,近三年来本专业来自企业生产实践的毕业论文选题有增大的趋势,从2013届的20.7%提高到2015届的36.1%,这主要归功于学生充分利用本专业学生的实习基地和教师通过自己与企业建立良好的科研合作关系,积极落实学生到有关企业去完成毕业论文。具有工程技术背景的企业导师结合企业生产实际问题进行毕业论文题目的拟定,这样拟定的毕业论文题目都能与企业的工程应用相结合。通过校企联合指导,学生在毕业论文期间直接参与了具体产品的设计、性能分析、优化到产品试样制作一个系列实践活动,其分析实际问题的能力、创新能力和动手实践能力等得到充分锻炼。
结合企业生产工程实践选题也是当前现实的需要。一方面,现在学生就业观也有很大改变,不再都是把国企、外企作为首要就业去向,许多学生也愿意到私营企业去。他们认为到国企、外企很可能不会到研发部门,而到私营企业可以到研发部门从事研发工作,学到很多技术和能力。私营企业很希望学生能到单位去做毕业论文,同时学生也愿意到单位完成毕业论文。通常用人单位会给予学生一定的实习费、生活费,以本专业学生去长三角和珠三角实习为例,用人单位一般会给学生每月2500元左右的实习费,基本解决了学生生活上的后顾之忧。用人单位会安排有经验的工程师担任企业导师,这样毕业论文完成后,学生和企业之间能进一步地相互了解。学生基本能胜任企业的工作,企业也对学生的综合能力有了进一步了解,为以后合理安排工作岗位和工资待遇提供了依据。另一方面,可以解决校内毕业论文题目陈旧的难题。由于近年来招生规模扩大,每位指导教师指导的毕业生数量较多,为每个学生提供不同面向工程类毕业论文题目难度较大,校企联合指导毕业论文,使这一方矛盾得以缓解。今年来我校光电类本科毕业论文从企业选题,从激光加工、镜片检测到照明设计和通信光纤结构设计等,丰富了学生的选题范围。校企联合指导学生完成工程类毕业论文课题,高校教师的实际工程能力得到提高,学校聘任企业工程技术人员为特聘教授,他们定期到学校做学术报告,结合自己成长经验将企业的经营发展、先进管理经验传授给学生,激发大学生自主创业热情,促进学生健康发展。
三、借助专业软件,使设计类毕业论文内容面向工程应用
工欲善其事,必先利其器。近年来,本专业开设的课程中涉及的专业软件有CODE V、Rsoft、LightTools、Optiwave、TracePro、Matlab、Labview等。这些专业软件有效地衔接了本专业的基础专业知识和工程实践应用。通过专业软件的学习,提高学生分析问题、解决问题的能力,为顺利完成毕业论文提供了强有力的工具。相比于需要借助于一些大型实验设备来完成的毕业论文,软件设计类起点低,时间上灵活自动,不受场地等物理条件的限制,使学生能更快地完成课题目标。近年来,本专业借助专业设计软件完成的毕业论文内容主要有LED照明灯具的设计,光伏电池表面减发结构设计,光波导结构设计,光子晶体光纤结构设计,相机、手机以及显微镜的镜头设计等。本专业教师在专业软件的使用上经验丰富[4],设计内容有着自己的特色,面向于工程实际应用,因此,也受到本专业学生的青睐。表一中可以看出,近三年来,借助于专业软件完成的设计类的毕业论文平均选题率大概在30%左右。
四、结束语
本专业近年来结合导师科研项目、企业生产工程实践和专业设计软件进行本科毕业论文选题。总体而言,毕业论文能体现出科学性、创新性、工程性、可行性,但也存在近10%的毕业论文未能体现工科毕业论文要结合工程实际和工程应用背景的基本要求,这也要求我们在以后的毕业论文课题确定上要克服困难,推进我校光电信息科学与工程本科专业的工程教育认证工作。
参考文献:
[1]吕秋丰,李湘祁.提高本科毕业论文质量的改革与实践[J].广州化工,2013,41(10):241-242.
[中图分类号] TN913 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2014)05-0036-02
一、引言
通信工程专业是理论和实践紧密结合,理论性和实践性要求都很强的工科专业。大学期间实验和实践类课程贯穿其中,它在锻炼学生动手操作,培养学生专业能力方面起到了关键的作用。比如在本校的教学计划中,明确要求学生必须修读基础性实践课程6学分,提高性实践课程2分以及创新性实践4学分。
为了评价学生专业技能的掌握情况,本校依据教学大纲以及通信领域技能要求,制定了统一的专业技能达标考核体系。此体系的实施一方面能够指导实践类课程的课程设计,另一方面能够引导学生重视专业技能训练。本文详细介绍该考核体系,并反思实际实施效果。
二、考核体系建设
(一)考核项目和考核流程
论文梳理了本校实践类课程的项目内容,并充分依据现有的实验设备情况,在考核项目中设立必考核的《基本设备配置和操作类》项目以及随机选做的三大提高类(《网络通信类》、《程控交换类》和《现代通信类》)项目。具体项目如表1所示,考核流程按照图1开展。
(二)考核标准
为了对考核的评分标准化和规范化,对各项考核内容制定了评价标准,如表2所示。
三、反思
笔者在本校初步实施了通信工程专业技能达标考核项目,形成了一整套较为完备的考核方案以及层次化的考核项目题库,取得了较好的效果。考核小组在考核结束后进行了总结和反思,主要考虑到以下问题。
1.教学计划和专业技能达标考核的衔接问题。目前达标考核并没有体现在通信工程系的教学计划当中,如何将实践类课程和达标考核进行关联,使得达标考核是实践类课程的一种自然延伸,这是要考虑的问题。
2.达标考核的考核内容。本次考核的考核项目是针对之前实践类课程内容的汇总和综合。虽然难度上有所提升,但是本质上没有脱离之前实践类课程的影响。如果能够和中国电信、移动等业内公司建立达标考核的对接,将其对员工技能的考核加以借鉴,并应用到通信工程系的专业达标考核体系当中,那么更能体现考核的先进性和实用性。
3.考核方式的改进。目前采用的是集中进行考核,从早上8点到晚上6点。这种考核方式对学生的技能提高有限。建立一种贯穿整个大学生涯的长效技能考核机制是我们下一步的工作重点。
随着工科高校人文素质教育的发展,人文课堂教学效果显得愈发重要。人文课程的改革依赖教学内容的更新,师生间信息的流畅互动,而工科人文教学效果长期以来却不尽如人意。本文试图探讨人文课堂向互联网延伸的必然性和可行性,以期转变传统人文课堂的信息获取和传递方式,并通过几种论坛教学模式的比较,探究网络时代教学论坛的最优化模式。
一、高校人文课堂向互联网拓展的必然性和可行性
高校人文课程长期以来存在教学效果无法保证的现象,主要有以下原因:其一,人文类课程是通过大量信息材料论证观点。因此,必须追踪最新案例,跟上学生获取知识的速度,获取前沿信息。使课堂由教师单向掌握知识、输出知识的传统模式,向网络时代群体共享教师引导的信息模式转变。其二,学生对人文类课程兴趣不高,是由人文课程本身的普遍性和易识性造成。如今人文教师已无法仅凭自身研究领域获得的理论成果,获得具有网络背景的大学生的认同了。但这并不代表传统教学方式行将消失,相反,教师作为的真实价值和本质意义由此彰显。教师既是知识而且是学科思维系统和方式的传递者,又是人文精神和通识教育的传播者。但是,受互联网的影响,学生获取知识渠道的多元化,人文课程的教学资源和手段亟需改进。于是本文意在探讨网络化人文课堂教学拓展的崭新模式:即建立以课程为中心的网络平台,借助新媒体,将教师的教学意图延展为全网络教学模式。所以,人文课程的延伸是必然的趋势,也是可行的渠道。
二、高校人文课堂拓展的几种网络教学模式比较
网络论坛:高校人文课堂网络化延伸的师生互动模式网络教学平台的建设则是对课堂教学的一种延伸,它是对课堂内容信息资源的扩充、增添、置换和更新,对大学生的学习模式更具颠覆性意义。笔者参与了陕西省大学语文研究会2012年年会。会上南开大学大学语文课程负责人介绍了该课程近年来的课堂延伸式网络论坛教学模式。他们的主要思路和措施如下。[1]1.网络论坛提供了与课文相关的各类图片、视频、文献等资料,以及练习题,使学生有了课外自学的空间和自我训练的依据。2.为打破课堂考试的空泛无效性,网络论坛建立大学生语文水平指标体系与题库建设,以及一套课外自学系统和随机测评体系。编制了两千多道测试题。3.推进网络化交互式教学模式改革。从2004年起,南开大学陆续建立了大学语文精品课程“4A网络教学平台”、大学语文教学论坛。他们依托网络环境进行课堂教学任务的分化,确立了以课堂讲授为主,以网络课堂为重要辅导手段的教学模式。其中教学论坛的使用,成为学生主要的学习交流和写作训练的场域及教育实践基地。南开大学网络教学论坛主要设立板块有:(1)网络自修:网络教学平台提供30分值的选择题,全面覆盖教材,促进学生自学;(2)网络写作:教学论坛设立10分值的学生原创写作板块,通过经验值的控制,激励学生撰写各类文体的帖子;(3)网络互动:建立教学讨论板块,鼓励学生参与教学评点和资源共建,将指出教学失误或补充有效材料的帖子列为精品,并折算到考试成绩中;(4)网络杂志:教师在此发表自己的论文和创作,定期制作电子杂志供同学评议。同时展示学生的精品帖子;(5)名家课堂:邀请校内外各学科专家录制授课视频供学生观看。网络论坛有内部公开性和规范性,在教学管理上更具有严谨性和规范性。工科高校人文课程亟需建立完备的网络教学论坛,囿于工科院校教学论坛推进缓慢,加之建论坛需要人力、经费,所以私人网页中的博客、QQ就成为一种便捷式适合推广,成本低、效果尚佳的论坛替代模式。博客和QQ教学论坛———网络教学论坛的便捷化延伸为了尽快实现人文课堂的延伸,许多工科院校的教师曾经尝试过用博客和QQ取代论坛的先行做法。博客[2],通常是一种由个人管理、不定期张贴新的文章的网站。内容是以文字为主结合了图像、网站的链接及读者互动式留言或评论。笔者在西北工业大学大学语文课上,曾开辟了博客教学论坛:“李老师大学语文论坛”[3]。教师将该博客的用户名和密码告知参与课程的学生,师生共同发表文章。将新媒体的全民性、个人性和即效性运用到课堂延伸环节。在博客分类处还标明课程班级的名称:如“2012年某学期大学语文选修课班”“十三院汉语课小班”等。学生进入博客发文需标明班号和姓名。教师在文下写评论或点赞。对点赞或评论的同学予加分奖励。另外,教师可以在博客通知,将教学资源上传给学生。这种小型的网络论坛,有其师生分享性,情感贴近性和文字品评性等优点,通过发表机制刺激学生的写作欲望和对社会热点问题的品评。尽管这个新媒体平台鼓励学生博客写作,链接师生博客互动,但因版面限制还未扩及到全体学生的共同操作的水平。另外,笔者于2015年还建立了人文课程公共QQ群。QQ群[4]是一种基于即时通信(IM)软件。由腾讯QQ支持在线聊天、视频通话、共享文件等多种功能。是一种为青年喜闻乐见的密切交流空间。教师的课堂教学延伸到与QQ群衔接,是传统教学和时尚互动空间的联盟。这个交流平台比起博客更具随意交流和对话性特点,师生关于教学的讨论灵活高效,但由于QQ空间是年轻人的生活交流模式,课堂组织易流于松散,距离感的打破,教师身份的传统意义逐渐瓦解,加之网络的随意性和学生环境的宽松性,使交流欠缺严谨的组织管理。但随着课程的完结,该QQ号便失去作用。网络教学论坛则长期存在。新媒体中微信的功能特点及作为教学平台的有效性分析新媒体的迅速创新迎来了由腾讯开发的手机微信时代。微信[5]是腾讯公司于2011年初推出的一个为智能终端提供即时通讯服务的免费应用程序。它通过网络快速发送免费(需消耗少量网络流量)语音短信、视频、图片和文字,截止到2015年第一季度,微信已经覆盖中国90%以上的智能手机,用户覆盖200多个国家、超过20种语言。微信可加好友、聊天和在朋友圈文字、语音、图片等精彩内容内容。微信也是现代教学的补充形式,它对上面所谈网络教学平台空间形成有力的覆盖及冲击。现在微信所拥有的使用人数、使用时空渐居所有新媒体之首。而手机已成为当代人流的主要媒介。微信摆脱了以电脑为必备条件的其他网络平台的限制,将手机的交际性和互联网生活的虚拟性结合,体现网络时代远程生活模式的方向。特别是微信低廉的网资消费,显现出相对短信、电话和电脑网络收费的优越性。这样价廉高效的新媒体首先占据了广大校园学生群体,课堂上手机越来越作为强势媒介与传统教学媒介争夺着话语权。随着获取信息的公开化和互通性,人文课程的教师必须利用微信平台加强与学生的交流。但微信平台既涵盖其它教学空间的优点,相较其它论坛空间又有明显的不足,体现在如下几方面。其一,微信平台通过手机进行沟通交流的,手机中包含有教师个人的权益和隐私,50人以上的班级容易干扰教师的个人生活,人数过多也不便加老师为微信好友。其二,微信平台尽管可以利用聊天群作为人文课堂的延伸,将网上的信息输送给学生。而它所提供的文件往往属于社会性时事和一般案例,对那些具有一定深度的图书资料,它的下载空间十分有限,无法下载专业书籍或案例。其三,尽管微信通过朋友圈阅读名家文章比较便捷,但大多数文章尚未经过严格筛选和确认,不适合作为教学的入选文章。其四,微信中的视频聊天和语音聊天,以及自媒体(如荔枝FM等)、公众号的加入,都可以促进师生交流,但是,由于微信的载体较小,只可以作为教学中的辅助措施,不能当作主要的教学平台使用。其五,微信主要以传递信息方便迅速价廉为特点,但除了载体的便携性外,其功能与QQ、论坛、博客差别不大。微信全方位覆盖生活是未来发展的趋势,但是利用它作为一种教学平台还有限制和不足。另外教师和学生的心理距离的存在,使得QQ和微信的交流方式存在限制,教师的权威性不容忽视。
三、高校人文课堂拓展的网络论坛教学模式选择的初步结论
综观高校人文课堂拓展的几种网络论坛教学模式,可以初步得出以下选择性结论:网络论坛教学模式更具有严谨性和规范性,它有博客的文章和点评,没有QQ交流的频繁干扰,又适合论文和试题库建设进行答题操作。教学论坛还可以以BBS论坛形式,发帖、上传论文以延伸阅读,进行话题讨论或教学辅导。当然,微信和QQ的单聊空间便于教师同学生的思想交流和心理辅导,便于教师更好地教书育人,这在笔者实践中已经做过成功尝试。通过以上各类网络论坛和新媒体的分析,我们得出,BBS或其他课堂拓展式教学论坛是比较适当的人文课程网络教学延伸模式,也是现阶段可以基本满足课堂拓展需要的完备性手段及模式。它可以和其它新媒体和网络空间论坛一起,弥补人文课堂在互联网时代的教学资源和形式上的不足,更好地适应新时代对于人文课堂教学的紧迫要求,使得课堂教学向实用性、研究性、互动性发展,满足人文课程人性化、信息化的学科要求,将工科高等院校的人文课程所应有的通识性、感染性、分享性特点尽可能地发挥到极致。
作者:李亦文 单位:西北工业大学
参考文献:
[1]参见百度搜索“南开大学本科精品课程———大学语文课程”(南开大学文学院Copyright@2005-2007),zypt.wh-pu.edu.cn/2007-2008/%CE%C4%D1%A7/nankai/0103.html,2015年6月5日查阅。
[2]参见百度百科“博客”,baike.baidu.com/link?url=duy2eX5KKpuO84VLZb-2ou5uPLEc6GhHsegiwWyes9X4TrZU6QpHL2ZCPtuQEeGRJYqhqamEt5S8yvdAcJSXQFLIK798PZAPHrNvJ4mxft3,2015年6月5日查阅。
2.高校课程偏理论轻应用,对学生实际应用知识帮助不大学生对学习专业技能兴趣不大的原因,课程内容占很大部分。在基础课程部分,高校教材偏重理论,公式、算法占很大比重,而对理论方法在后续课程乃至实际工作中的应用着墨很少,即使介绍了算法在后续学科中的作用,也仅仅是专有名词的堆砌,与现实脱节很大。学生不能有感性的认识,反而更加困惑,也就无从谈起在以后的工作中应用该理论了。如“随机信号分析”课程中介绍均匀分布实际应用时,提到“由于A/D转换器的字长有限,模拟信号通过A/D转换时,势必要舍弃部分信息,丢失信息后相当于使信号附加了一部分噪声,称为量化噪声。量化噪声分为结尾噪声和舍入噪声,他们都是均匀分布的”,在学习“通信原理”课程之前,学生很可能并不理解该示例的含义,对相关原理也没有直观认识。这种应用介绍并不能帮助学生真正理解随机信号分布规律,其结果往往是学生考试过后就忘,在未来工作中即使遇到相关问题也回忆不起来它的解决办法。
3.一切以考试为重,忽视学生能力素质培养工科高等教育中知识是一方面,另一方面培养学生严谨的态度、缜密的逻辑思维以及较强的动手、创新能力也尤为重要。目前工科高校的考试体制以卷面成绩为主,对学生日常动手能力、课堂反馈考虑较少。这就造成了部分动手能力、自主研究能力较强的学生不能得到公平考察。比较典型的是在研究生报送过程中,一些日常专业能力、动手能力较强,甚至参与了实际应用项目的学生,因为课堂成绩不达标而痛失保送研究生资格。此外考试内容偏向考察上课讲到的概念、计算,对应用以及课堂外的考察基本不涉及。高等教育区别于以往中学教育的一点就是“书七讲八考九”,要求学生主动学习超过课本本身的内容,考试也应涉及课程知识的延伸,而目前考试内容的局限性导致学生只关注教师考前的“划重点”以及“突击复习”,并没有主动学习课程知识的意愿和动力。
4.高等教育投入不足,课程改革进度缓慢自2010年至今,中国毕业生年均人数接近679万人,2014年更是达到空前的727万人,这其中,近一半为理工科毕业生。可以看出,教育部门迫切希望提高我国基础人群的受教育水平,但教育资源增加的速度却落后于学生数量增长速度,工科教师待遇不高、师资不足、教师水平较低等问题仍然存在,导致部分地区受教育人数增加的同时,教育水平却在降低。此外,随着现行高校工科教育暴露出的问题越来越多,课程改革早已提上日程,虽然各级教育部门在课程改革上做出了很大努力,但资源配置不合理、课改体系混乱、评价体系陈旧等情况制约了改革进程。同时一线教师缺乏相应培训,教师对课改目标、授课方式了解不深,对创新教学方式信心不足,实际教学趋向保守,教授、考察方式往往以“照本宣科”为主,最终也只能保证学生的能力不低于专业学生普遍水平,应用能力更无从谈起。
二、解决办法
对于以上问题,解决方案应有一个总体目标,就是提高高校工科生实际应用能力。为社会培养应用型人才是高校教育的主要目的,企业用人也希望招收不需要太多培养即能投入实际工作的毕业生。针对这一目标,结合以上提出的问题,探讨解决办法。
1.提高学生学习兴趣在专业学习中,兴趣是非常重要的,学生需要有主动学习的意愿,才能将相关课程学好。因此,高校可以先期介入学生的专业选择中,通过进入高中介绍、招生宣讲等方式,向学生详细介绍专业内容、专业前景、教授方式等,让学生对候选专业形成体系化的认识。同时,高校可以与各级教育机构合作,尽可能地针对不同类型学生的特点,提供定制化的专业选择建议。此外,对于已进入高校学习的学生,可先进行专业导论课程学习。这类专业导论课程不是单纯讲授专业知识,而是着重介绍本专业在实际生活、工作中有哪些应用,多用实际例子,甚至结合实地参观操作,激起学生对所选择专业的兴趣。如北京工业大学电子信息工程专业和通信工程专业的大四本科生每年都要去联通公司大兴培训基地实践学习,内容包括C&C08机、3G、HW3COM和SDH传输,此类学习实用性较强,与本专业关联度很高,但专业知识深度较浅,容易被学生接受。如果类似这种实践学习能在本科阶段早期进行,相信会大大提高学生对本专业兴趣。
2.提高课程与实际关联性,培养学生动手能力对于如何增加工科教材理论知识与实际应用的联系,可以采用教材章节末尾详细举例本章知识如何解决实际工作中的某个问题,或者在课程开始时先提出一个问题的方式,随着课程推进逐步利用课堂知识予以解决。问题选用要贴近实际,最好是高校生活中实际存在的问题,同时解答也尽可能用平实的语言,适当减少专业词汇,这样能够便于理解,大大强化学生对知识的直观印象。此外,高校课程中设置了大量的实验课程,但这类实验课程往往与课堂教学脱节,关联性不强,现实中也存在学生本学期学完理论,下学期进行相关实验课时已将知识忘光的现象。因此,建议将实验课与理论课进行揉合,随着课程的推进逐渐进行一系列实验。同时实验内容也多以动手操作为主,尽量多安排看得见、摸得着的内容,对实验的考核也要跳出实验报告纸。如果通过通信电路学习能够制作一个无线遥控器,或者学习计算机网络课程时完成一次基于底层报文交互的文字聊天,学生不仅学到了知识,同时也从这些成就中获得了实际应用能力,这对他们未来步入工作岗位是非常有益的。
国家经济发展方式的转变、产业结构的转型升级需要大量高素质、多样化的应用型人才,向应用技术型高校转型是新建地方本科院校走向内涵式发展的必然选择和重大机遇。在向应用技术型大学转型的背景下,各新建地方本科院校突出了“应用型”办学定位[1]。然而,目前多数新建地方本科院校仍然沿用传统的大学物理教学模式,侧重理论知识的教学,对不同专业未加以区分,在教材选用、教学内容、授课方式和考核评价等方面仍采用同一标准。不同专业有不同的特点和人才培养目标,对大学物理课的教学的需求也不尽相同,缺乏专业针对性的大学物理教学模式显然已不适合新形势下应用型人才综合素质培养的要求。因此,如何将大学物理与各理工科专业有机结合,进行具有专业针对性的大学物理课程教学模式改革的探索与实践具有重要的意义。
1.目前大学物理课程设置中存在的问题
1.1大学物理课程与理工科各专业其它课程结合度差
目前,多数新建地方本科院校各理工科专业使用统一的大学物理教材,与各个具体的专业结合不够紧密,专业针对性差。虽然大学物理是理工科各专业的公共基础课,但各专业有各自的专业特色和要求,因此对大学物理课的要求也不尽相同[2]。大学物理课程缺乏专业针对性容易使学生产生物理无用论的错觉,认为学习物理对专业知识、课程的学习没有帮助,学习积极性不高,学习效果差。
1.2教学内容陈旧,较少体现现代性和专业针对性
当今社会科技发展日新月异,物理新知识、新技术不断涌现,为其它学科的进步奠定了重要的理论和物质基础,推动了诸如信息科学、材料科学、生命科学以及农业科学等学科的进步。然而目前多数新建地方本科院校使用的物理教材,教学内容陈旧,侧重于经典物理学中的力学、热学、振动和波动光学以及电磁学基本知识和理论的教学,较少涉及高新技术、科技在现实社会中的应用,同时缺乏专业针对性,对与信息科学、材料科学以及生物科学等学科关系紧密的激光信息技术、量子通信技术、同步辐射核磁共振波谱技术、新型显微技术、混沌理论和耗散结构等鲜有介绍。
1.3课程体系结构设置不合理
向应用技术型大学转型的大形势下大学物理地位被削弱,大学物理教学面临着学时少而教学内容多的突出的矛盾。目前,大多数新建地方本科院校各理工科专业主要是通过删减教学内容来克服学时少的矛盾,侧重于经典物理知识的教学而对于近现代物理技术及其应用仅作简单介绍或干脆完全删除,在课程体系设置方面则主要还是采用单一的必修课。物理新知识、新技术的发展带动了其他学科的发展,因此,有必要对物理学新进展、新技术及其在各专业中的应用加以介绍。显然,单一的课程结构已不能适应物理学知识的深度与广度上不断发展的趋势,不能满足各理工科专业对物理新知识的需求。
2.改革的具体措施
2.1优化教学内容、加强专业关联性
物理学包括经典物理学,近代物理学与当代物理学三个部分。经典物理学主要涉及力学、热学、光学和电磁学等内容,这部分内容的教学对理工科专业学生的科学素养、数理思维以及分析解决实际问题能力的培养具有重要意义。在向应用技术型技术大学转型发展的背景下虽然大学物理的地位被弱化、教学课时被缩减,但笔者认为大学物理中经典物理知识的完整性不应被削弱和破坏,但要结合各专业特点进行优化整合[3]。在学时有限的前提下,那些与专业课程联系不是特别紧密的内容只需围绕物理学基本知识、概念、定律和思想方法进行定性介绍,只要能够使学生建立清晰的物理图像即可,避免繁杂的数学论证和理论推导;而那些对专业课程具有较大影响的内容则要进行重点教学。比如,对于通信工程和电子信息工程类专业的学生,电磁学部分要进行重点教学。对于这些专业的学生而言,《电磁场理论》是一门非常重要的专业课。电磁场和电磁波作为信息的重要载体,在通信领域应用非常广泛,在雷达、遥感、导航等技术领域也有广泛的应用。因此,通信工程和电子信息工程类的学生必须熟练掌握电磁场与电磁波的基本性质、传播规律和传输、辐射、散射的基本理论。作为《电磁波理论》的先导课程,大学物理课程教学时应该突出电磁学部分的教学,重点介绍电磁感应现象和变化的电磁场等内容,使学生对感应定律、自感和互感、电磁振荡、电磁波和电磁波谱的基本理论和规律有充分的认识,为《电磁波理论》的学习奠定良好的基础。对于土木工程类专业大学物理在教学内容上应该侧重于力学部分;而对于石油化工等专业则需要侧重于流体力学和热力学基础定律等知识。近现代物理学与当代物理学前沿知识的教学可以开阔学生的视野,有利于学生创新意识和创新思维的培养。在有限的课时内,需结合理工科各专业的特点从众多物理学新知识和新技术中选择与专业紧密相关的内容进行重点教学。比如对于材料类专业,应选择与材料检测、分析息息相关的电子扫描显微镜、X射线衍射仪、激光超声检测等先进检测技术的原理和方法进行重点教学;对于通信类专业,应选择激光信息技术、量子通信技术、量子计算机和光复用与光放大等技术进行重点介绍。
2.2完善课程结构,将必修、选修和网络课程有机结合
各专业的特点和人才培养目标不同,对大学物理课的教学需求不尽相同。因此,需要对大学物理课程体系进行调整,改变单一化的课程模式,丰富大学物理课程体系[4]。根据大学物理教学内容与各专业的紧密程度,可以分成必修、选修和自主学习三个模块。必修模块主要包括经典物理理论基础知识和核心内容,其中重点在于与各专业联系紧密的物理知识,是学生必须掌握的部分,学生通过该模块的学习可以形成基本的科学素养、数理思维以及分析解决实际问题能力;选修模块则侧重于物理知识的延展与应用,主要包括与各专业联系最紧密的物理学前沿知识、技术及其在各专业中的应用,本模块可为理工科各专业学生后续的实践、操作课程奠定理论基础,增强学生的实际动手能力;科技发展日新月异,知识量、信息量剧增,除了通过必修模块和选修模块将经典物理学内容和与各专业联系密切的近现代物理学前沿知识、技术传授给学生,还应优选与专业关系紧密的物理学最新进展,如“高亮度发光二极管”、“超导体与超流体”、“混沌理论”和“熵信息论”等内容制成网络教学视频,供学生根据兴趣和需要自主学习,达到开阔学生视野,培养学生创新型思维的目的。
2.3丰富教学方式、手段,开展多元化教学
如上所述,为适应转型发展的需要大学物理课程的教学内容、课程体系需要根据理工科各专业的特点和应用型人才培养的目标做出相应调整。教学内容和课程体系的调整要求教学方式和教学手段也必须作出相应的变革。
2.3.1传统教学方式与研讨式、启发式有机结合
向应用技术型大学转型的背景下,大学物理课程课时被大幅压缩。传统的大学物理教学是以保姆式、注入式的教学方式为主,需要耗费较多的课时,而且教师一言堂讲授式教学往往忽略了学生的主体地位,教学效果普遍不佳[5]。因此,应该根据教学内容的特点和专业特色,将传统的教学方式与启发式、研讨式等教学方式有机结合。比如讲解“位移电流”时,教师可以利用奥斯特实验进行启发式教学。通过奥斯特实验学生已经知道了变化的电场会产生磁场。因此,教师可以类比地提出问题“变化的磁场是否产生电场”,通过类比的方法,引导学生提出“位移电流”的假设,并与“传导电流”进行比较,从而使学生对于“位移电流”的本质有一个清晰的认识。除了传统的讲授式和启发式教学外,对于那些与各专业的工程技术和实际生活联系紧密的,学生又易混淆、难以理解和掌握的物理概念和知识,可以通过创设问题情境的方式引导学生研讨,使学生对原本模糊的概念、知识和规律有清晰的认识。比如,为了加深学生对极性分子的极化、取向变化以及电磁感应和涡流加热原理的理解,在教学中可以让学生讨论为何金属容器不能放进微波炉而电磁炉只能使用钢、铁等金属容器?在学生文献查阅、交流讨论的基础上,教师进行物理相关知识进行总结概括,最终使学生电磁感应和涡流加热原理。
2.3.2优化多媒体、电视教学等现代教学技术的应用
多媒体、动画演示、仿真视频等技术手段可以将抽象的物理概念、现象形象化,可以帮助学生从直观的物理现象中加深对基本物理概念、物理规律的理解和掌握,同时避免概念、定理等文字性内容的板书,显著增加课堂的容量。但是,在大学物理课程教学中应当注意多媒体等现代教学技术不能偏离课堂教学辅助手段的定位,不能忽略教学内容的主导作用,应根据教学内容的特点适当地使用多媒体技术,避免过分依赖多媒体课件。对于抽象的概念和侧重演示与观摩的教学内容,使用多媒体和电视教学等现代教学技术进行辅助教学可以获得较好的教学效果;而对于侧重理论推导和定量计算的教学内容,传统的授课方式效果更好。比如推导“麦克斯韦方程”时,传统的推导式教学可以引导、培养学生的思维,学生更容易形成自己的逻辑推理能力,而用多媒体演示的效果要差得多。
2.4优化考核、评价体系
现有的大学物理课程基本上是采用结合平时作业、考勤和期末闭卷考试卷面成绩的考核方式,其中又以期末闭卷考试为主。闭卷考试的考核方式容易造成学生为了应付考试而死记硬背例题,从而忽略对知识的理解和应用。为适应应用型人才培养的要求,对学生的考核、评价体系也应当根据教学内容、课程体系和教学方法的改革同步地作出调整,宜采用多元化和累加式的考核方式,增加平时考核的项目和比重[5]。平时测试可以包括随堂测试、单元考核和攥写探究性论文等形式。比如在讲授电场强度时,教师在分析了均匀带电圆环在其轴线上的电场分布后可以随堂测试学生是否能够推导出均匀带电圆盘在其轴线上的电场分布情况。教师还可以将教学内容分成几个单元,在每个单元教学结束后针对本单元的教学重点和难点给出知识应用型题目,采用开卷答题考试的方式考察学生掌握情况。除此之外,教师还可以针对生活中常见的物理现象提出问题,让学生通过自主查阅文献资料,撰写科技小论文。除了平时测试,针对基本知识和教学重点,每学期末再进行一次开卷答题考试。最终按照作业10%,考勤10%,平时测试成绩40%,期末考试成绩40%的比例核定总成绩。
3.结语
围绕服务新建地方本科院校向应用技术型高校转型发展和高素质、应用型人才培养的目的,结合学科、专业的特点对《大学物理》课程从教学内容、课程体系、教学方式和考核评价体系几个环节开展教学改革的讨论和探索,给出了改革的具体建议,希望能够对转型发展形势下的《大学物理》课程教学工作有所促进。
作者:颜慧贤 曾振武 杨秀珍 单位:三明学院机电工程学院
参考文献:
[1]李宏,谷建生,莫文玲.结合专业特色的大学物理课程教学改革探索[J].物理与工程,2014,24(3):48-50.
[2]韩桂华,王钰.应用型人才培养模式下的大学物理课程教学改革[J].黑龙江高教研究,2009,6:185-186.
中图分类号:G645 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)03(b)-0211-02
作为一所民办本科院校,武昌工学院的人才培养目标定位于“知识结构合理、动手能力强、综合素质高”的应用型人才。通信工程专业是武昌工学院的重要工科专业之一。根据市场对专业人才多层次和多规格的需求,以及通信技术的发展趋势和湖北区域经济发展的需要,该校通信工程专业以电子信息类专业基础课程为基础平台,以现代通信技术为方向,以现代电子设计、应用为基础,以计算机为重要工具,将“通信技术及应用、通信系统集成技术” 两个方向相结合,培养具备从事现代通信系统和网络的集成、应用、安装、调测和工程应用基本能力的高素质应用型人才,为区域经济发展提供服务。
通信技术发展迅速,该专业课程内容更新快,专业性强,对学生的培养实践环节多,对专业教师的工程经历和实践动手能力要求高。因此,建设一支质量和数量能够满足通信工程专业人才培养的师资队伍,是保证人才培养质量的关键。
1 通信工程专业师资队伍目前存在的问题
工学专业自身的特点决定了通信工程是一个集理论与实践于一体的专业,不仅要求学生具有理论知识,还需要有动手能力。为了培养学生这两方面的技能,要求该专业的教师既拥有扎实的理论知识,又掌握通信技术的最新发展,具有较强的工程实践能力。从我校通信工程专业师资队伍现状来看,主要存在如下问题。
1.1 缺乏有影响力的学科带头人,不利于专业建设整体规划和具体实施
学科带头人对一个专业的发展起着非常重要的作用,直接影响着师资队伍整体建设水平。然而,同大多数三本院校一样,该校通信工程专业的专任教师绝大多数为年轻教师,能力和素质还不足以承担学科带头人的重任;由于各种原因,从一本、二本公办高校聘任学科带头人也有相当难度。这种现状严重制约了三本院校的专业建设及师资队伍建设。
1.2 师资队伍年龄结构、学历结构、职称结构、梯队结构不够合理
目前,该专业教师数量基本能满足正常教学需要,但师资队伍年龄结构不合理,绝大部分都是30多岁的年轻教师,教学经验丰富的中年教师占比太小。从学历结构来看,几乎清一色的硕士学历,博士学历的专职教师几乎没有。从职称结构来看,虽然这几年部分年轻教师陆续评上副教授职称,但绝大部分专任教师仍是讲师职称,专任教师中教授数量几乎为零。由于专任教师的年龄结构、学历结构、职称结构都不够合理,因此难以形成合理的教师梯队,不利于专业的长远发展。
1.3 青年教师整体欠缺实践经验,既精通该专业理论又具有本专业工程实践经验的双师型教师太少
同其它三本院校一样,该校电子通信类专业的教师大部分比较年轻,基本上都是刚硕士毕业就直接到学校任教,没有行业经历及背景,对新的技术和设备不熟悉,实践经验少,动手能力不强,因此难以做到将理论教学与实际应用密切联系,在一定程度上影响了教学的效果和人才培养质量。
1.4 资队伍流动性较大,影响师资队伍的稳定
作为民办本科院校,该校教师属于聘用性质,由于没有事业编制以及待遇不高等问题,教师缺少归属感和安全感,学校主人翁的意识不强,如果有合适的机会,往往会跳槽到具有固定事业编制的公办学校。例如,该院近几年在职读博的几名教师,无一例外地在拿到博士学位后跳槽到公办学校。这种现象对保证师资队伍的稳定性,持续提高教师的教学水平、教科研能力都有较大影响。
因此,有必要根据人才培养目标和该校的实际情况,对通信工程专业的师资队伍建设进行改革与实践。
2 师资队伍建设的目标与原则
为实现该校的应用型人才培养目标定位,建设一支高素质的师资队伍是关键。为适应社会需求和通信技术的发展,结合该校的具体情况,该校通信工程专业师资队伍建设目标为:以社会需求为导向,以培养学生能力为根本,通过产教融合,校企合作,实现专业链与产业链、课程内容与职业标准、教学过程与生产过程的对接,打造一支质量和数量能够满足通信工程专业人才培养需要的“双师型”师资队伍,为该校应用型人才的培养提供有力保证,同时也为三本院校解决师资队伍数量不足、质量不高的问题开辟一条新途径。
师资队伍建设应遵循以下原则:
(1)优化结构,形成梯队。在师资队伍建设中,要形成优胜劣汰的机制。既要重视学科带头人、骨干教师的引进和培养,也要逐步淘汰那些专业水平一般,不思进取的教师,从而形成一种互相竞争、积极向上的良好氛围。通过几年的努力,形成一支由学科带头人、骨干教师、一般教师构成的,年龄结构、学历结构、职称结构都较为合理的师资队伍。
(2)校企合作共建“双师型”师资队伍。建立和完善校企合作机制,搭建校企合作平台。通过校企合作,一方面可以让教师参加企业的生产实践,从企业获得最新的技术、知识、工艺,提高专业教师的专业理论水平和实践动手能力;另一方面通过校企合作平台可以聘请企业的技术骨干、专家担任兼职教师,保证教学(特别是实践教学)的质量。
(3)加强教学团队建设。在师资队伍建设中,要摒弃那种教师单打独斗、互不来往交流的观念,根据专业特点积极构建若干教学团队,让每一名教师都选择并且融入相应的教学团队,让教师与团队同进步、共成长。在教学团队建设中,要始终追踪市场变化和技术更新,保持同企业的不间断联系,在校企合作办学中保持团队建设的朝气,使师资队伍的知识结构和工程实践能力得到不断更新。
3 通信工程专业师资队伍建设的主要措施
该校通信工程专业2012年被批准为“湖北省普通高等学校战略性新兴(支柱)产业人才培养计划项目”。为了加强应用型人才培养以及更好地完成这一项目,近几年来,该校与烽火集团武汉虹信技术服务有限责任公司、南京嘉环科技有限公司等多家企业进行合作,开展了基于校企合作的通信工程专业产业人才培养模式的改革与实践,在多个方面进行了有益的探索,取得了一定的成效。除积极从一本、二本高校引进学科带头人外,师资队伍建设的改革主要体现在以下几方面。
(1)校企合作共同制定通信工程专业人才培养方案。在产业人才培养计划项目的支持下,该校与上述企业的专家和技术人员一起,结合通信行业企业特点及对人才培养的需求,共同探讨我校通信工程专业的人才培养模式与方案,经过多次调研、交流、探讨,校企合作修订了通信工程专业人才培养方案。在方案的制定过程中,该校专任教师对通信技术的发展现状及趋势,对该校通信工程专业学生应具备的专业素质有了更为清醒的认识。另外,从企业聘请有经验的技术人员参与教学大纲、实践教学计划的制定。
(2)校企合作,将通信工程实践中所需要的几门综合实践性课程《通信技术》《移动通信》《光纤通信》等安排到专业教学计划中,由企业工程师与我校专职教师按照教学大纲要求共同完成。并结合专业课程特点,结合学生在相关企业一线的实习实训环境,教师和企业技术人员共同编写与工程实际针对性较强的实训教材。
(3)在应用型人才培养中,特别增加了16学时由企业专家讲授的专家专题讲座环节。在学校聘请的42位特聘教授中,就有通信工程专业聘请的五位大中型企业的专家、高级技术人员,定期为学生作专题报告。
(4)结合应用型转型,加强“双师型”师资队伍建设。在学校政策支持下,通信工程相关专业先后有6名年轻教师,通过该校与武汉虹信技术服务有限责任公司等相关企业的合作平台,通过教师下企业挂职锻炼、与企业技术人员的项目合作等方式,跟踪通信领域最新的技术,了解该领域发展前沿,通过参与企业的实践活动丰富实践经验,教师教学科研能力素质显著提升。目前该校通信工程专业的教师中,“双师型”教师人数已达到教师总人数的三分之一。同时选聘企业中实践能力强的专业技术人员担任兼职教师。
(5)结合实习、实训,实行毕业设计(论文)“双导师”制。在与武汉虹信技术服务有限责任公司共建实习实训基地过程中,经学校和企业共同商定,结合实习实训的开展,把学生的毕业(设计)论文纳入实习过程中完成。企业的实习实训指导老师结合企业生产和工程中的实际问题,拟定课题,供学生毕业设计课题选择,同时企业根据学生选定具体课题委派有相关研究专长的企业工程师作为毕业设计的指导教师,两年来,共有16人次的企业工程师担任毕业设计指导教师。同时,学校也委派相关专业专职教师,与企业指导老师一起共同指导学生毕业(设计)论文,实行毕业(设计)论文“双导师”制。
经过几年来的探索和实践,依托校企合作办学,该校通信工程专业已基本构建了一支专兼结合,具有较高教学水平、较强实践能力、相对稳定的,质量和数量都能满足通信工程专业产业人才培养需要的“双师型”师资队伍,为应用型人才的培养提供了有力保证。同时也为其他三本院校解决师资队伍数量不足、质量不高的问题开辟了一条新途径。
参考文献
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)33-0189-02
一、引言
《通信原理》课程是通信工程、电子信息工程等相关专业的专业必修课,也是重要的专业基础课和研究生入学考试课程。课程学习过程中要求学生掌握通信的基本概念、原理,重点掌握系统的概念和系统的分析方法,为移动通信、光纤通信、通信网络安全、信息论与编码等后续课程提供了重要的理论支撑,在本科阶段教学过程中占有重要地位。该课程教学内容较多,且理论性、系统性、物理性强,抽象概念多,对数学要求也较高,在以往教学过程中,采用传统教授方式,学生往往觉得枯燥,学习难度较大。为了满足我校应用型人才培养的要求,在《通信原理》理论课程中引入研讨式教学方法,对教学方法、教学手段、考核方式均适当进行改革。让学生从实际的应用出发,结合理论知识来理解,提高学生分析问题、解决问题的能力,并在一定程度上使学生创新能力、团队合作精神得到提高。
“研讨式”教学模式起源于18世纪德国,作为德国大学一种重要的教学和研究制度,对于近代德国大学的发展有着重要影响。并且该模式已经在美国、英国、加拿大等西方国家大学本科和研究生教学中普遍使用。该模式中,在有限的课堂教学课时内,由老师进行引导,学生组成专题研究小组,定期集中讨论,丰富学术观点,追踪本学科领域最新技术发展。同时通过“研讨”过程,提升学生的自信心与表达能力,锻炼其团队合作能力及创新思维,既然是研讨,则没有准确的答案,学生可以在“研讨”过程中,对所研究的对象提出质疑,在老师和同学共同探讨下解决质疑。
“研讨式”教学模式在国内也被广泛使用。对于《通信原理》等工科类理论性较强的课程来说,采用“研讨式”教学模式更加有利于将理论知识与实际应用相结合,有利于应用型人才培养,提升学生创新及实践能力。
二、《通信原理》理论教学中存在的问题
(一)教学内容较为陈旧,理论与实践相分离
目前国内大多数学校该课程内容参照了樊昌信等编著的《通信原理》和由曹志刚等编著的《现代通信原理》这些经典优秀教材。在教授时,为了适应社会需求,学生培养方案不断改进,课程设置也进行调整,教学学时不断缩减。而课程中对理论基础要求高,又涉及多门前序课程知识,所以造成要补充通信领域新技术内容较为困难。教学内容都还停留在传统的通信系统原理基础上,更谈不上学生创新性的引导。
通信原理课程理论性、实践性都比较强。必须通过较好的实践,才能让学生掌握的理论知识转化成实践创新能力。而传统的教学模式中,理论教学与实践教学分离严重。一般都是先理论,后进行实验。或开展集中的课程设计等环节来培养学生的实践能力。这样的做法虽保障学生能有较为集中的实践时间,但也造成学生在理论知识学习过程中对知识点缺乏感性认识。最后在实践环节中,学生感到茫然,只能是形式上完成实践环节,却未能较好的锻炼其实践创新能力。
(二)教学方法单一,教学手段落后
在理论教学过程中,为了在规定课时内完成教学任务,使得课堂上不可能有多余时间让学生思考,只能以教师为中心,填鸭式的将知识灌输给学生。学生被动接受知识,导致听课积极性不高。通信原理课程与高等数学概率论、信号与系统等前期课程密切相关,且对数学要求高。部分学生由于前序课程掌握不理想,导致在该课程学习中困难重重,失去信心和兴趣。
课堂上虽辅助使用PPT等多媒体手段,但只有简单图形,对于通信过程中信号的传输,受信道的影响,很难让学生有直观的理解。教授的效率也比较低。往往一个知识点,如随机过程中平稳过程、各态历经性等概念只能单一使用数学形式来描述。
(三)考核方式落后
现阶段绝大部分的高校该课程考核均采用闭卷考试来进行成绩评定。虽然在成绩中一般要求平时成绩和实验成绩占有一定比例,但还是以实际卷面成绩为主。试卷客观题比例过大,未能与实际应用相结合进行主观考核,导致学生对所学知识点必须死记硬背,无法贯通理解,并与实际应用相结合,也不利于学生创新思维发展。
三、《通信原理》理论教学中研讨式教学模式的开展
结合应用型人才培养过程中对创新意识、动手能力、合作精神的要求,在我校通信工程专业,《通信原理》理论教学开展研讨式教学分为以下四个环节。
(一)研讨课题选择
由于《通信原理》课程理论性强,数学要求高,以往理论教学中大部分时间用于数学过程推导,难以将理论与实践相结合。而我校从事该课程教学师资有限,在科研水平上也受到限制,若单独以教师科研课题来用于教学实践,使得学生对科技发展的理解也受到限制,改革效果不明显。在研讨式教学过程中,对研讨的对象选择,从国内外各类学术期刊出发,由教师根据理论课程教学内容,选取合适的学术论文作为研讨的对象,让学生根据自身兴趣选择研讨课题。教师可以根据学生理论学习情况来给出相应难度的课题。将课题分为较难、适中、简单三个层次,每个层次选取2~3篇不同方向的学术论文。学生理论知识掌握较好的选择较难的课题;知识掌握一般的,选择难度适中的课题;基础理论掌握不太好的,则选择较简单的课题进行研讨。这样进行层次和方向的划分,满足不同层次学生的学习需求。整个课程学习过程中可以根据教学重点难点,选取适量的学术论文进行研讨。也可以兼顾课程教学任务完成进度决定研讨的次数。一般来说,整个课程学习过程为期一学期,期间进行2~3次研讨较为合适。研讨次数过少,达不到研讨促进理论学习的效果。研讨次数过多,加重学生学习负担,学生也难以完成相应研讨任务,或是勉强能理解部分学术论文的意思,不能深入进行研究,对其进行改进创新。
(二)引导学生对研讨课题进行探索
学生在选择了研讨的学术论文后,根据教师传授的学习和查找资料的方法,对课题进行独立探索。《通信原理》课程要求学生掌握通信系统的概念、系统的仿真和分析方法。这些知识在理论教学中很难以灌输的方式让学生理解掌握。而以学术论文作为研讨对象,其作者大部分是有一定理论研究基础的,在论文中往往涵盖了整个信号传输的过程,多次同类型文献的阅读,能帮助学生更快的建立系统的概念。而每次研讨内容会跟理论学习内容挂钩,学生独立探索具备一定的理论基础,能在现有层次上有一定水平提升。
学生独立探索过程中遇到问题,可以与老师讨论,或与选择了同类课题的同学进行小组讨论。研讨式过程学生根据所选课题难度和类型进行分组,定期在小组内开展讨论,一般以一周时间进行讨论。小组讨论时,组内成员轮流进行发言,对自己本周内的探索学习知识进行总结分享,并对研讨过程进行总结。
(三)研讨内容总结提高
小组讨论中总结的经验由教师负责筛选,选取其中表现优秀的学生,或是研讨内容能帮助学生对课程中理论知识理解的,分阶段在大班课程教学过程中,与其他学生分享其学习经验。由理论掌握好的学生精炼理论知识理解的内容,传授给全部学生,提高学习质量。由研讨过程中学习能力强的学生给其他学生传授其学习方法,并且在这些总结过程中,学生起主导作用,决定讲什么、怎么讲。教师则负责提供协助,遇到较模糊的知识点,教师协助学生讲解,或提供查询、学习知识的方法,以此来提高学生整体学习能力,也给部分学生提供了锻炼其表达能力的机会。
(四)课内研讨与课程考核相结合
理论课程中所有研讨内容由教师进行归总,以备后续研讨教学中作为参考。以往《通信原理》理论课考试存在客观题占比例大,造成学生死记硬背等问题。引入研讨式教学后,在理论考试中,增大主观题比例,且主观题的来源于课程学习中的研讨内容。将研讨内容中较新的科学技术作为主观题,考察学生对研讨内容的掌握情况,既与通信专业知识结合,又变相地出现学生可以自定考试题的情况,使得学生学习和研讨过程积极性大大提高,也在一定程度上促进了理论课考试改革。
四、结论
研讨式教学模式在国外高校已开展多年,取得了较好的教学效果。在国内高校中,研讨式教学模式也被认为是培养应用型人才的有效途径。本文主要研究在《通信原理》理论课程中开展研讨式教学,从研讨课题选择、引导学生独立探索、团队协作总结,最终将研讨环节延伸至课程考核等几个环节进行了探讨。通过研讨式教学的开展,解决了《通信原理》理论课中出现的教学内容较为陈旧、理论与实践相分离、教学方法单一、教学手段落后、考核方式落后等问题。研讨式教学的开展,使得课堂由教师为主体,变为学生为主体,有利于提高学生学习的积极性、主动性。并且每个人都有机会走上讲台,甚至决定考试的内容,这是在以往填鸭式教学、死记硬背的考试过程中不曾有的。通过研讨式教学,有利于提高学生学习能力、创新能力及团队协作能力。研讨式教学方法是对《通信原理》课程教学方法、考核方法的改革与尝试,也为应用型人才培养中理论课程的开展提供了新的思路。
参考文献:
[1]杨建华.德国高等院校研讨式教学模式及其启示[J].中国电力教育,2013,25(9).