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作者:尤培波 宋帥奇 劉恒 單位:河南城建學院
教師應順應潮流,充分利用網絡資源進行教與學的活動。授課教師可以專門創建一個橋梁工程的課程網站,介紹國內外橋梁建設的最新進展和研究成果,橋梁文化和橋梁人物,設置系列課程鏈接,引入兄弟院校專欄,不斷更新和豐富網站內容,打造特色鮮明的網站風格。將課程相關內容,如多媒體課件、工程案例、課外閱讀資料、各種橋梁結構的實際工程的圖片和視頻資料等到網站上,供學生下載閱讀和欣賞。同時開辟留言板塊,方便學生與教師的交流。通過提供這樣一個課外學習與交流的平臺,可大大激發學生對橋梁工程自主學習的興趣,充分培養學生的空間想象力和創造力,既有力彌補了課堂容量的不足,又增強了教學效果,大大提高了教學質量。
優化課堂內容課堂教學是高等院校教育的主陣地,理論課講授時切忌追求面面俱到,但求學會,必須注意處理好重點和難點的關系。根據教學大綱合理安排教學內容,在優化課程教學的基礎上重視對本課程重點與難點的處理。首先要明白學生在學習這些知識前需要哪些前期知識,其次要清楚學生學習的難點何在,然后認真備課,讓學生掌握重點,幫助學生理解難點。如橋梁結構構造教學,這部分內容規定性的東西多、內容零散,在授課時應進行適當歸納與分類,盡量使其條理化和簡單化,便于學生理解和記憶。同時,積極探索N+1的教學模式。比如教學任務15周,教師授課14周,學生有1周的時間練習、討論、答疑等。具體操作過程:教師選定某一章節的內容,將學生分為幾個小組,提前讓學生自己看教材,查找相關論文等課外資料,自己動手制作課件,然后將課件發送給教師。教師負責篩選一至兩個優秀課件,讓學生課堂上現場教學,然后讓其他學生提出疑問和建議,最后教師本人做總結。采用探索N+1的教學模式,可有效激發學生自主學習的動力和興趣,尊重學生的課堂主體,提高課堂教學質量。
由于許多條件的限制,現場教學往往被很多高校所忽視,若條件許可一定要安排這一環節,并應給予充分的重視,切忌走馬觀花,使現場教學流于形式,喪失現場教學所應達到的效果?,F場教學需要和課堂教學緊密結合,合理安排時間及現場教學地點,應注意選取比較有代表性的已建、新建及在建橋梁工程。現場教學時,首先將學生分成若干小組,先安排學生自由參觀,然后由教師一一介紹?,F場教學更應注意組織教學秩序,否則既不能保證學生安全,又無法達到預期的教學效果。通過現場教學與課堂教學的結合,可以使教師所講的橋梁工程專業知識更加切實、生動、易接受,同時也提高了學生的工程實踐能力,增強了學生作為道橋人的責任感和自豪感。
橋梁工程是一門專業性很強的課程,其教學效果直接影響到道路橋梁與渡河工程專業學生的專業素養,而且對學生的實踐能力要求很高。所以,應大力改革傳統的教學方式,采用多媒體、網絡教學與傳統教學相結合的方法,積極優化課堂內容,加大現場教學力度,注意與工程實際相結合,大力改革作業教學,促進整個教學質量的提高。
1工程的概念
目前有關工程的概念很多,但意思相近。普遍認為工程具有造福人類社會的目的,分歧是它究竟屬于科學還是藝術范疇。目前有學者認為,工程既不是單純的藝術,也不是單純的科學,而是溝通藝術與科學的橋梁,存在于科學、藝術與社會的交界點之上,不是三者簡單的疊加[3]。作為一個獨立自主的范疇,工程具有鮮明的社會目的性,即造福人類。
2工程教育的本質
工程教育是根據一定社會要求和受教育者身心發展規律,由工程教育者有目的、有計劃、有組織地對受教育者身心施加全面系統的影響以達到預期培養目的的社會活動過程[3-5]。它除了具有普通教育的特征外,還具有如下屬性。
1)實踐性:工程的社會性決定了工程教育的實踐性。
2)復合性:工程教育應當培養具備復合型知識背景的工程人才。
3)倫理性:工程活動必須符合法律以及倫理道德規范。
4)全球性:工程應具有全球視野,即培養出的人才能滿足全球大環境的需要。
3我國工程教育認證的要求
為了與全球工程教育接軌,我國對工程教育人才培養提出一些要求[6]:1)具備較好的人文科學素養、較強的社會責任感和職業道德;2)具備從事工程工作所需的數學、自然科學以及一定的經濟管理知識;3)具備綜合運用科學理論和技術手段分析和解決工程問題的能力;4)具備運用現代信息技術獲取所需信息的技能;5)了解國家對本專業職業和行業導向,熟悉環境保護和可持續發展等方面的政策和法規,正確認識工程對社會的影響;6)具備一定的組織管理能力、較強的表達能力和人際交往能力以及在團隊中發揮作用的能力;7)具備終身學習的能力;8)具備國際視野和跨文化交流、競爭和合作的能力。從我國對工程教育的要求來看,就一門單獨的課程而言,成功的工程教育必須讓學生具備積極主動學習和思考的能力、良好的溝通能力、優秀的團隊合作精神、對工程過程良好的認知能力和終身學習的能力。這是本文教學方法改革的依據。
2過程流體機械課程的特點
1理論性強,需要良好的基礎知識
要想較好地學習過程流體機械專業課程,學生不僅需具備扎實的力學基礎知識(如流體力學、工程熱力學、傳熱學、理論力學以及材料力學知識),還需具備良好的專業基礎知識(如機械原理、機械設計等)。對于以“講授”為主的傳統的教學方法而言,學生要想在課堂上完全理解教師講授的教學知識點,緊跟教師的備課思路,就必須對這些現行課程有良好的認識和理解。
2專業性強,內容復雜、繁多
過程流體機械專業課程涉及的內容非常廣泛,包括機構原理、熱力學計算、流體力學原理、動力學計算、結構設計、運行維護、故障診斷、總體方案設計與選型等。每一個知識點似乎都涉及一門獨立的基礎課或者專業課程。如果學生沒有充分的準備,聽課時似乎很難對教師講授的知識做出敏捷的反應,極大地影響課堂的互動氣氛。3知識點與工程實踐緊密聯系過程流體機械專業課程涉及的知識點與工程生產實踐緊密聯系,其理論水平遠高于實際,可用于指導流體機械在企業生產應用中的穩定操作和運行,以及機器的技術改造與新機型的開發。課程講授過程中需要注重培養學生的工程意識與理論聯系實際的意識和能力。結合課程的學習,勢必要學生開展一定的工程訓練,以加強學生的工程觀念,讓學生做到實踐與理論相結合,以及理論與實踐相結合。
3過程流體機械課程教學存在的問題
1基礎知識欠缺
不可否認的是,隨著教學改革的推進,一些非常重要的基礎課程(如工程熱力學和傳熱學)由于學時短缺而被逐漸砍掉。有的課程(如流體力學)雖在開設,但由于學時短或為選修課程,得不到足夠的重視,學習效果不理想,導致學習過程流體機械課程時,學生連最基本的概念(如內能、焓、熵等)都不知道,當涉及一些運用基礎課程知識點來理解工程問題時感到非常吃力。這就導致以講授為主的傳統教學方法很難適應目前的教學形勢,而且教學效果不佳,出現死記硬背、不善于理解應用的學習局面。
2實踐教學環節薄弱
實踐教學環節薄弱似乎是工程教學的通病[7]。實踐教學主要包括實驗、實習、實訓、課程設計、畢業論文(設計)等環節,是培養工科專業學生的必備環節,對學生工程意識與能力的培養至關重要。對于工程性極強的過程流體機械課程而言,實踐環節尤為重要。然而目前普遍存在一些問題。1)實習與實驗教學環節需要加強。就本專業的實習而言,目前主要集中于化工設備制造廠和化工產品生產車間的參觀和學習,基本上忽略了有關流體機械制造廠的參觀和學習,導致學生對流體機械沒有感官認識。而且實驗學時在不斷縮減,目前僅開設往復壓縮機示功圖測試和高速轉子靜平衡兩個實驗。離心泵汽蝕實驗被砍掉,導致學生對離心泵主要性能得不到很好的理解。2)畢業設計環節需要加強。鑒于一系列原因(比如工程熱力學知識的欠缺、有關流體機械書籍和標準的缺乏),目前絕大多數畢業課題僅局限于化工設備設計,基本上很少布置有關流體機械課程方面的畢業課題。這嚴重限制了學生對流體機械課程的進一步理解和工程應用能力的鍛煉。
3課程評價存在問題
由于課程學時的縮減,目前過程流體機械課程評價基本上是“一錘定音”——期末考試,忽略了大作業的訓練和熱點研究方向文獻的閱讀和總結。這種考核方式不能實事求是地反映學生對知識點的掌握和理解,更談不上運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力。因此,教師也很難及時對教學存在的問題給予修正和彌補。
4過程流體機械課程教法改革思路
眾所周知,教學方法并不是一成不變的,它隨著社會的進步和科技的發展不斷地發展和演變。工程教育也是如此。大約二戰時期,工程教育從工程實際技術教育過渡到工程科學教育,這就要求涉及工程教育的教學方法也必須進行相應的調整和改革。傳統的教學方法是單向性的,類似“學徒式”的教育,即以教師的“教”為主,學生只是被動地接受教學內容。這種教育方式僅適用于以技術教育為主的工程教育,很難適應以科學教育為主的工程教育方式。為此,發展了以學生為中心,積極主動的、學習式的教學方法,即將學生視為教師的角色[8]。學生能夠從教學活動過程中隱性地獲取知識,而教師主要的任務是開展有效的指導。教師和學生的角色界限模糊,二者有效地完成自身的任務,即教師良好的教學任務、學生有效的學習任務。過程流體機械課程教學方法的改革正是沿著該思路進行的。針對過程流體機械課程教學存在的問題,同時為了適應現階段工程教育的目的,下面從課程的準備、課程的講授和課程效果評價三個階段提出相應的改革措施。
1課程準備
首先,為了有效地完成教學任務,教師必須全面深入地理解教學內容。這必然要求教師大量查閱和學習與教學內容相關的資料(如與過程流體機械有關的國內外專著和書籍),彌補所選教材的缺點。查閱資料時,教師必須注意角色的轉換,查閱資料是為了更有效、更準確、更生動地給學生講解,而不是為了個人學習。教師通過大量地閱讀文獻,將教學內容給予重新組織和編排,以最合理的順序將教學內容呈現給學生,便于學生理解接受,而不是照本宣科。其次,教師備課時要充分了解學生前期課程的學習情況,從而合理安排教學內容,彌補存在的問題,避免影響學生對本課程知識點的理解;同時教師要了解學生個體在前期課程學習上存在的差異,這樣分組討論學習時便于優良搭配,學生之間互相學習,克服個人因前期課程學習不足而對本課程知識點理解帶來的障礙。再次,鑒于當前的教學方法,以引導和啟發學生自主學習和討論為主,教師的講解和訂正為輔。這就要求教師在備課時要制訂引導學生開展自主學習的教學方案。對教師備課提出更高的要求,教師課前要告知學生:1)每節課要學的教學知識點;2)理解知識點需具備的基礎知識;3)學生需要查閱的書籍和準備的內容;4)本節課內容在課程中和工程實際中的重要程度??梢哉f,備課是否充分直接決定了教學是否成功,因此,備課必須要做到備內容、備學生和備方法。
2課堂學習
課堂學習是教學的關鍵環節,直接決定了教學效果的好壞。課堂教學,不是以教師單向傳輸為主的教學,而是教師根據備課時制訂的教學方案,引導學生積極主動地討論教學內容,避免學生消極被動地思考教師到底在講或者要講什么內容。教師通過學生對教學內容積極主動地討論,發現和記錄教學存在的不足,便于課后進一步的思考、改進和反饋。教師上課時應做到:1)上課時,教師首先要給出本節課主要的學習內容、重點和難點;2)教師要給出每節課的“引子”,提出問題,并組織學生討論,評價每組學生給出的討論結果;3)最后教師要給出總結,要評價本節課程內容在工程實際應用中的重要性;4)對于難以理解的、抽象的概念,教師要引導學生與日常生活聯系起來,使之形象化,便于學生理解。比如“余隙容積”這個概念,如果僅是書上給出的解釋“活塞行至終端止點時氣缸剩余的容積”,學生很難理解,很難想象這部分空間是怎么回事;但如果將其與蓋房子用到的“公攤面積”類比的話,就很容易理解:二者對于用戶來講都是有害的,但是必須具備的,只能盡力減小,卻不能避免。
3課程評價
教學活動的最終環節是評價學生的學習效果。通過教學評價,教師一方面可以了解每個學生對知識點的理解程度,發現和思考教學存在的問題,便于及時反饋;另一方面能夠了解學生運用所學知識解決實際問題的情況。為了保證教學質量,及時了解學生對知識點的掌握情況和對所學知識的應用情況,課程的評價應從多個角度出發,絕不能是僅以考試為基準“一錘定音”。為此,教師應從兩個方面對學生的學習效果進行評價。1)對知識點理解的評價。通過課堂上觀察學生的一系列反應,如面部表情、提出的問題,及時了解學生存在的問題,并給予及時的解釋和補充;另一方面通過作業、課程考試來綜合評價學生對知識的掌握程度和理解情況,便于教師在以后的教學中調整和彌補不足的地方和存在的問題。特別是學生提出的問題非常重要,一方面,可以測試教師對內容的理解程度;另一方面,教師可以了解學生存在的困惑,明白師生間對知識點理解存在的偏差和分歧。教師應對學生的問題積極反思,對教學內容給予重新編排和闡釋,以便改進教師本身對基礎知識的理解。2)對學生運用所學知識解決實際問題能力的評價,可以通過實訓、大作業、課程設計乃至畢業設計的形式進行,并將存在的問題匯總和分析,彌補教學存在的問題??傊?,教學評價是個連續的過程,合理的教學評價是為了保證教學質量和促進教學改革,而不僅僅是為了給學生一個“成績”。
5教學改革對工程教育的促進
簡單的講,通過上述教學方法的運用和實施,學生獲得的技能基本能滿足工程教育的要求。具體體現在:1)通過對所學內容的思考、提問和討論,學生獲得了良好的交流技術;2)通過對教學內容的準備和講解,學生具備了一定的職業責任感;3)通過對教學內容和大作業的分組準備和討論,教學在團隊內相互進行,學生改進和具備了一定的團隊合作精神;4)通過“教”這一環節,學生對所學內容進行精選和重組,增加了學生對知識的理解程度,拓寬了學生的視野;5)通過一定的工程訓練,學生對待工程的態度和信心發生積極的變化,增加了對工程設計過程的理解;6)通過學生自己對知識的準備和理解,學生掌握了學習方法,具備了終身學習的素養。
6結束語
1項目教學法
1.1項目教學法的理論指導———CDIO理論指導
CDIO理論由美國麻省理工學院(MIT)發起,其中C代表構思(Conceive)、D代表設計(Design)、I代表實施(Implement)、O代表運行(Operate)。基于CDIO的項目教學法以實際產品項目為依托,重在培養學生對于項目的構思、設計、開發和實施能力。在參與并實施項目的過程中,學生將吸收世界先進的工程理念,不斷提高創新能力、組織溝通能力、協調能力和工程素質。CDIO理論是工程訓練項目教學法有力的理論指導。
1.2項目教學法在工程訓練中的實施要求
工程訓練項目教學法要求工程訓練的環境向準企業轉型。項目教學法要求學生完成實際產品生產,實踐教學環境也應該突出現場、突出實踐,也就是說工程訓練環境應該向模擬企業或模擬工程的方向發展。學生需要在接近企業實際生產的工程訓練中完成具體的生產過程,進行真實產品的生產、組裝、調試和運行,從而保證了學生“現在所學的”與“現在企業所用的”相一致,更進一步保證了學生“將來要做的”與“畢業時企業所要求的”相符合。
1.3項目教學法的課程目標
項目教學法要達到教學目的,對教學項目的甄選尤為重要。工程訓練項目教學法的教學重點在于培養學生的實踐動手能力。教學項目應該能體現工程訓練的各個環節,在完成項目的過程中,學生在教師的指導下參與完整的構思、設計、生產、安裝、調試及運行全過程。在構思、設計環節特別強調學生充分地發揮創新精神。通過實際項目產品的生產把以往的單機訓練模式轉變為由多個實踐訓練環節有機結合的訓練模式。
1.4項目教學法的評估
項目教學法的評估即為學生的工程訓練成績,包括學生的動手實踐操作能力的評價、參與項目的團隊協調能力評價、產品生產責任感評價、產品生產效率、產品的運行情況評價等。指導教師在項目實施的各個環節根據學生的各項表現,給予打分,最后分數總和即為工程訓練成績。
2工藝手電筒項目實踐實例
手電筒在日常生活中使用較多,學生對其結構特點比較熟悉,研發生產相對簡單。工藝手電筒項目,主要培養學生的實際產品研發設計能力以及實踐動手能力。
2.1項目立項
工藝手電筒的項目研發要求是滿足照明功能,外觀設計美觀大方,握持舒適,攜帶方便。
2.2整體結構設計,確定設計方案
學生進行市場調研,分析觀察,在指導教師的指導下,確定手電筒設計方案:第一,根據節能原理,確定選擇LED燈頭,耗電小,發光強;第二,根據外觀要求,滿足美觀耐用的特點,同時還要能夠形成導電回路,從而確定手電筒材質為鋁合金;第三,滿足握持舒適,方便攜帶的要求,確定手電筒整體外形尺寸為:高110mm左右,最大直徑30mm左右;第四,要求能夠支撐固定燈頭、電源及電池,手電筒選用金屬材料,結構可分為燈頭、套筒、端蓋3個部分,為保證各部分之間緊密相連,方便組裝及更換電池,采用螺紋連接的方式。
2.3具體零部件設計
2.3.1燈頭部分高度30mm,直徑28mm,一端設有臺階,用于安裝玻璃罩,另一端為M30×1的內螺紋,用于與筒套連接。如圖1所示。
2.3.2套筒部分高度90mm,直徑28mm,外壁加工出花紋,美觀的同時,還可以防滑,方便使用者握持;套筒左端為M30×1外螺紋,用于與燈頭連接;距離此端25mm處有一直徑9mm的電源開關孔;套筒右端為M26×1內螺紋,與端蓋連接。
2.3.3端蓋部分高度25mm,直徑28mm,一端為M26×1的外螺紋,與筒套連接。如圖3所示。
2.3.4其他配件考慮到制作成本等原因,其他配件,如LED燈頭、按鈕開關、電池架等、塔形彈簧等,可采用外購形式,由學生進行組裝。
2.4項目實施過程
2.4.1加工燈頭材料為直徑32mm鋁合金管材,通過普通車削加工成形,使用機床型號C6132車床,刀具為普通端面車刀、外圓車刀、內孔車刀和切斷刀。螺紋用M30×1機用絲錐及自制工裝進行加工。
2.4.2加工筒套材料為直徑30mm鋁合金管材,通過普通車削加工成形,使用機床型號C6132車床,刀具為普通端面車刀、外圓車刀、內孔車刀、滾花刀和切斷刀。兩端螺紋分別用M30×1板牙、M26×1機用絲錐及自制工裝進行加工。電源開關孔的加工采用臺式鉆床和自制夾具,鉆頭為9mm麻花鉆頭。
2.4.3加工端蓋材料為直徑30mm鋁合金棒料,通過車削加工成形,使用機床型號C6132車床,刀具為普通端面車刀、外圓車刀、內孔車刀、和切斷刀。螺紋用M26×1機用絲錐及自制工裝進行加工。
2.4.4測試、改裝外購配件用萬用表對外購的LED燈頭、開關等配件進行測試,并對所購電池架進行改裝。
2.4.5產品整體組裝調試學生將已加工完成的手電筒及各種配件進行組裝,并進行調試、檢驗。
2.5項目評價根據工藝手電筒產品的構思設計理念、產品外觀、使用功能以及學生在生產過程中各個環節的加工操作情況,指導教師給予最終的項目評價。
3結語
《工程流體力學》是工科專業的一門基礎學科,是力學的一個重要分支,主要目的是為了將流體力學知識充分運用到生產生活當中。工程流體力學的研究方法主要包括實驗研究、理論分析以及數值計算等。其中實驗研究主要是利用各種實驗儀器對流體現象進行觀測分析,總結出流體運動的規律,并在此基礎上進行預測,通常采用模型進行實驗分析;理論分析主要是根據質量守恒、動量守恒以及能量守恒等定律,加以數學分析的手段,對流體運動進行分析研究;數值計算則是利用數學語言將流體運動的普遍規律表達出來,從而獲得質量守恒、動量守恒以及能量守恒的計算方程,這些方程組合在一起成為流體力學基本方程組。《工程流體力學》課程設置的根本目的是為了讓學生熟練地掌握流體的機械運動規律,將其運用到實際生活當中,以此來解決各種與流體力學相關的問題,但是長久以來我們在課堂教學中所強調的是知識點的灌輸,學生進行機械化的記憶,缺乏創新,因此需要對傳統的教學理念進行徹底改變。
(一)幫助學生建立流體力學的思維方式
《工程流體力學》的教學大綱要求學生能夠了解及應用流體力學的基本運動規律,掌握流體力學的理論研究方法。在傳統教學理念中,課堂教學過分注重基本概念、基本理論和計算方法的學習,學生在應試教育的環境中對書本上的知識進行機械化的記憶,很大一部分學生對于知識點的記憶僅僅是為了完成考核任務,因此無法形成系統的知識體系,也無助于培養學生的科學的思維方式,使其在日后工作和學習當中遇到關于流體力學相關的問題時,無從下手。鑒于此,在現代教育理念下需要教師引導學生建立系統的流體力學知識體系,并學會運用科學的思維方式對流體力學相關的問題進行分析研究。
(二)提高學生綜合分析應用能力
《工程流體力學》課堂教學不僅要求學生建立科學的思維方式,還需要具備對流體力學知識的綜合分析和應用能力。在傳統教學理念的影響下,學生被動地接受知識,嚴重缺乏學習的積極性和熱情,對知識和計算公式的機械化記憶,無助于培養學生的發散思維。因此需要在《工程流體力學》課堂教學過程中引導學生對知識進行自主總結,通過對知識點的歸納總結,形成鮮明形象的記憶;與此同時在課后練習中需要增加綜合性,促進學生對流體力學知識的綜合應用。
(三)培養學生的實踐操作能力
實驗是《工程流體力學》教學活動的重要組成部分,通過實驗設計來檢驗一個理論或證實一種假設而進行的一系列操作或活動,從而更加清晰地理解和認識流體力學規律。通常實驗要預設“實驗目的”、“實驗環境”,進行“實驗操作”,最終以“實驗報告”的新聞形式發表“實驗結果”。在傳統教學模式下,學生只能在有限的范圍內進行實驗操作,根本無法鍛煉學生的實踐操作能力,因此需要學生自主獨立的進行試驗操作,讓學生自行設計實驗內容,確定實驗方案,在實踐中不斷提高自己的操作和知識的運用能力。
(四)充分體現學生的主體地位
傳統教學與現代教學理念嚴重背離之處在于課堂教學活動中,教師往往處于主導地位,而作為教學活動關鍵核心的學生群體則成為了知識的被動接受者,單方面機械地完成課堂教學任務,無法真正達到教學的目的。這就要求,在課堂教學過程中,教師必須時刻關注教學同步,充分調動學生的參與熱情,通過討論、提問等方式,讓學生真正參與到學習活動當中,學會發現問題,解決問題的方法。
二、啟發式教學的具體應用
(一)啟發式教學的實質
啟發式教學源遠流長,歷久彌新,“啟發”一詞最早源于古代教育家孔丘的“不憤不啟,不悱不發”。朱熹解釋說“:憤者,心求通而未得之意;悱者,口欲言而未能之貌。啟,謂開其意;發,謂達其辭。”憤與悱是內在心理狀態在外部容色言辭上的表現。就是說在教學前務必先讓學生認真思考,已經思考相當長時間但還想不通,然后可以去啟發他;雖經思考并已有所領會,但未能以適當的言辭表達出來,此時可以去開導他。在現代教育理念當中,啟發式教學主要是指教學活動中教師依據課程學習的客觀規律,引導學生積極主動自覺地掌握知識的教學方法。啟發式教學可以很好地詮釋教育學之間的關系,通過設置問題情境,充分調動學生參與的積極性和主動性,啟發學生獨立思考,發展學生的邏輯思維能力,并且通過教師的適當引導培養學生的動手操作能力和獨立解決問題的能力。
(二)設置問題情境
啟發式教學的關鍵在于設置問題情境,同時也是激發學生創新思維的一種有效方式。這就要求教師在《工程流體力學》課程教學中有目的、有意識地創設各種情境,鼓勵學生主動發現問題,讓學生獨立地進行探索分析。在《工程流體力學》課程教學過程中,學生遇到任何疑問都應該及時提出,向同學和老師進行探討。大量的教學實踐表明,提問可以充分調動學生的注意力和學習的積極性,通過提問鍛煉學生的探索欲和邏輯思維能力。學生在啟發式教學模式下還應該增加主動性,尋找自己的興趣點,去鉆研。這樣學生才會有問題意識,可以提出問題,而不是在別人背后去解答問題。另外,設置問題情境要與實際生活相融合??梢酝ㄟ^創設生活或工作式的教學情境,讓學生真正感受到《工程流體力學》課程教學的多樣性以及前瞻性,通過不斷探索激發出學生潛在的學習興趣以及好奇心。
(三)充分調動學生的主動性
在啟發式教學過程中,需要充分調動學生的主動性和積極性,讓學生真正意義上成為學習活動的主導者?!豆こ塘黧w力學》課程需要打破傳統應試教育的束縛,讓學生的積極性和主動性得到充分釋放。教師組織學生進行討論時,要注意學生的反映,激發起學生發的求知欲望,引導學生通過收集資料了解流體運動的基本規律以及這些規律在工程實際中的應用,幫助他們對問題的獨立思考。例如教師可以列舉一些流體力學在生活和生產中廣泛應用的實例,使學生了解流體處于平衡及運動狀態下的力學規律,加強理論概念與現實生活的相互聯系??傊?,只有主動參與其中,學生才能對問題有一個深入的了解,并且能夠切身地投入自身全部的精力想方設法去解決當前所面臨的問題,而教師則完全不用花費大量的精力進行講解,只需要進行適當的指引工作,使學生的自學能力能夠充分發揮。實驗是檢驗學生動手操作以及對知識運用的最佳方式,借助實驗也可以充分調動學生學習的積極性和主動性。在問題情境環節中,學生大膽假設和創新提問以后,就需要通過實驗對問題進行模擬分析,并得到結論。在安全的保障下,進入實驗室,在教師的引導下,自己動手去做,積極探索。這樣會對學習更有幫助,而這一過程會提高學生的研究熱情,也可以提高學生團隊的協作能力。此外,在《工程流體力學》課程教學過程中,學生還可以自由組合進行某一問題的研究,當假設足夠成立的情況下,通過查詢相關的文獻資料,并進入實驗室去尋找答案。這樣一來,學生在今后的學習或者工作中,如果遇到問題,就可以真正獨立地進行思考和研究。
(四)建立輕松愉悅的學習氛圍
建立輕松愉悅的學習氛圍是啟發式教學實現的前提。而長久以的來灌輸式教學,讓教師成為課堂教學的主體,其高高在上的形象,讓不少學生產生畏懼感,這也使得學習氛圍過于凝重、刻板甚至拘束。因此在教學方式上需要打破傳統教學模式的束縛,改掉以往死氣乏味的課堂教學,教師應該是教學活動的組織者和設計者,通過營造出民主、和諧、愉悅的課堂氣氛等方式更好地幫助學生調動他們的主觀能動性和積極性,鼓勵學生親自動手,并且給學生提供更多的進行流體力學討論研究的空間和機會,讓學生在獨立思考、互相討論以及動手操作中完成問題的發現與解決過程。此外,教師還需要引導學生相互尊重、相互理解,課堂氣氛做到張弛有度。讓學生在合作交流中真正理解和掌握《工程流體力學》的理論知識和基本技能,使他們真正成為學習的主人。
三、結語
1 構建微生物工程綜合實驗的重要性和必要性
近年來,國家對高校投入不斷加大,實驗室的硬件設施有顯著地改善,實驗教學內容和形式也從封閉的課堂小實驗改變為全天候的開放式綜合大實驗。以前教改形成的微生物制藥大實驗,發酵工程大實驗等整合若干有聯系的實驗技術,教學方式上強調培養學生獨立操作能力,但大實驗之間尚缺少實驗內容與實驗技術上的剛性聯系,學生們在不同的大實驗課程上學到的實驗理念和操作技能不能形成一個知識鏈條,難以綜合運用學到的知識和技能解決一個較大的科學問題或生產實踐活動。以科研提升教學,將科研實驗轉化為教學內容,并進一步實現教學內容向科研工作的延伸,對于學生了解前沿性的實驗技術與手段,提高創新能力具有不可比擬的效果。
如何選擇恰當的產品,作為生物工程綜合實驗的突破點?產品選擇的標準應包括:時代性、前沿性、市場價值、技術綜合性、微生物遺傳操作可能性。達托霉素是一種新型環脂肽抗生素,用于治療耐藥革蘭氏陽性菌感染,2003 年在美國上市,上市后其銷售額逐年上升,2016 全球年銷售額超過 20 億美元,已成為控制耐藥菌感染的最后一道防線。2016 年我國食品藥品監督總局批準了華東醫藥和恒瑞醫藥生產達托霉素。達托霉素是一種微生物次級代謝產物,結構復雜,產量非常低,通過微生物工程系統改造是提高達托霉素產量,降低生產成本的重要策略。通過國內外科學家的努力,克隆了達托霉素生物合成基因簇,并對達托霉素生物合成調控有了較為深入了解。達托霉素具備的突出特點以及課程教師長期從事達托霉素的代謝工程和合成生物學研究,形成了較為豐富的教學材料,使達托霉素產生菌菌株選育成為生物工程實驗的突破點。在此基礎上提出以達托霉素產生菌基因工程改造為主線,有機的整合基因工程,代謝工程和發酵工程的生物工程綜合實驗課程,學生將系統地學習現代生物技術的實踐理念,基因克隆,質粒構建,鏈霉菌發酵,抗生素含量測定等分子生物學,微生物學和發酵工程的基礎實驗方法及原理。本科學生通過該大實驗不僅夯實了相關課程的基礎理論知識,而且掌握了現代微生物學實驗技術,培養了團隊合作意識,獨立工作能力和科研創新能力。
2 以達托霉素產生菌菌株改造為主線的微生物工程綜合實驗課程的內容架構
為了追蹤微生物工程的發展前沿,提升本科生的實踐能力和創新能力,我們的生物工程綜合實驗包含基因工程,代謝工程和發酵工程三個模塊。以基因工程改造達托霉素產生菌-玫瑰孢鏈霉菌(Streptomyces roseosporus)為研究材料,以提高抗生素的產量為實驗目標,通過目的基因的克隆,重組質粒的構建和驗證,重組質粒整合到鏈霉菌基因組獲得工程菌,工程菌的發酵,抗生素效價的測定等一系列實驗為主線,貫穿基因工程實驗,代謝工程實驗和發酵工程實驗,重排實驗課程順序,建立以微生物學,基因工程和發酵工程為核心的實驗模塊組合的生物工程綜合實驗教學平臺。。通過該系列課程的學習,增強學生的基礎理論和掌握扎實的實驗技術,并體驗用現代生物技術構建工業生產菌株的完整過程。
2.1 基因工程實驗
基因工程模塊是整個綜合實驗的重要環節,負責構建后續代謝工程實驗所需重組質粒。實驗主要由 PCR 擴增抗生素高產相關基因,重組質粒的構建和驗證,感受態細胞的制備和轉化等一系列整套相互關聯的實驗,獲得一系列可用于后續代謝工程實驗的重組質粒。本模塊共學習 9 項基因工程實驗技術。學生通過本模塊的實驗課程學習,將增強基因工程的基本概論,掌握基因工程常用的核酸操作技術。
2.2 代謝工程實驗
經典的菌株改良技術是通過菌株的隨機誘變和選擇高產菌株。隨著研究的深入,通過代謝工程技術理性選育高產菌株得到了日益廣泛的利用。代謝工程實驗模塊利用基因工程實驗模塊制備的含有目的基因的重組質粒,通過轉化大腸桿菌 ET12567,通過接合轉移技術將目的基因整合到鏈霉菌基因組,獲得重組菌株。實驗包括接合轉移條件的摸索,重組菌株基因組 DNA 的提取和 PCR 驗證等。本模塊包含 4 個實驗。通過本模塊的實驗操作學生將會掌握 DNA 轉化,利用接合轉移將外源 DNA 導入鏈霉菌,以及通過 PCR擴增鑒定重組菌株等一系列鏈霉菌代謝工程實驗技術,加深對微生物遺傳學和代謝工程理論的理解。
2.3 發酵工程實驗
發酵工程模塊利用代謝工程實驗模塊構建的重組菌株,摸索最優發酵條件,測定抗生素的效價和重要發酵參數。本模塊包含 5 個實驗。通過本模塊的實驗操作,學生將增加對發酵罐的工作和使用,發酵條件優化,抗生素含量測定等一系列微生物發酵的原理的認識,掌握生產實踐中常用的發酵技術,獲得達托霉素。
3 生物工程綜合實驗的教學安排及效果
微生物工程大實驗由一系列的微生物學實驗和分子生物學實驗組成,學生需要具備遺傳學,發酵工程和基因工程的知識。遺傳學和基因工程在我校是大三上下學期開課,微生物學和發酵工程原理是大二開課。為了保證效果,在學院的支持下,其他課程的教學和考試在大學三年級下學期提前一個月結束,避免與生物工程綜合實驗的沖突。本課程在的最后一個月統一開課,持續四周,共 96 學時,全天候進行,以保證三個模塊的連續性,實驗完整性,實驗操作和科研思路訓練的連貫性。
3.1 教學模式
將教師的科研項目轉化為本科生綜合實驗,是一個新的嘗試和探索,具有相當的難度和不確定性。為了全面鍛煉學生的綜合素質和保證實驗的順利進行,我們采用了基于問題的教學模式,并采用模塊化的教學設計?;谔岣哌_托霉素產量的問題,引導學生查閱中英文文獻,產生候選改造基因,通過學生的小組討論以及和指導老師討論確定最終的基因,在指導老師的幫助下自行設計引物開展基因擴增和克隆,整個過程以學生為中心,基于問題的學習,極大地激發了學生的實驗熱情和鍛煉他們的綜合能力。實驗進行中,每個模塊都以目標導向的項目形式進行,學生有機會在規定的時間內重復某個失敗的實驗,有助于學生探究實驗成功的秘訣和總結失敗的教訓。通過綜合實驗,學生深刻體會到了微生物工程的連貫性,綜合性和前瞻性。
3.2 考核方式
本實驗的教學內容相互關聯,具有上中下的時間順序,相對獨立,對于每個模塊的具體實驗教學由各模塊實驗教師對實驗操作進行考核。整個實驗按照科研項目的形式展開,每個研究小組選擇的目的基因各不相同,學生在進入實驗室之前查閱文獻資料,撰寫開題報告,詳細陳述立項依據,實驗方案和預期實驗結果,全部實驗結束后按照西南大學畢業論文格式提交實驗論文。每個研究小組整理實驗結果進行匯報答辯,并針對實驗結果及在實驗過程中出現的問題進行討論。最終的實驗成績基于上述表現綜合判定。
我校生物技術專業的學生實踐能力的提高主要通過以下幾個層次進行:首先是基礎課實踐能力培養,主要是通過生物基礎、生物化學、分子生物學、細胞生物學、微生物學、免疫學和遺傳學課程的實驗與生物基礎課的野外實習得到初步的鍛煉;其次是在學習基因工程、發酵工程及設備、細胞工程、生物工程下游技術等專業課程中的實驗及實習得到進一步的訓練,主要涉及一些專業基本技術的培養;最后就是本科畢業論文的設計、研究及畢業實習。但在實踐能力培養過程逐漸發現存在諸多問題。
(一)實驗課內容陳舊重復
實驗教學是培養學生實踐能力的重要環節。生物技術是21世紀發展最快的學科,生物技術的研究內容、方法及設備日新月異。為了適應生物技術的發展,實驗教學要不斷地革新。而我校由于師資力量條件的限制,儀器設備年更新率不足5%,致使有些課程的實驗內容無法更新。比如,發酵工程及設備的實驗有3個:豆醬的生產、酸奶的發酵和固定化酵母細胞及酒精的生產,實驗內容仍舊停留在20年前的水平。而發酵工程及設備、酶工程兩門課程均有固定化細胞的實驗內容,基因工程、分子生物學也存在實驗內容重復的問題。實驗課內容的陳舊及重復,使培養的學生不能適應社會的發展,競爭力不強。
(二)課程實習實施效果良莠不齊
生物技術專業的課程實習主要涉及三門課,一是生物學基礎,在帽兒山進行為期1周的標本采集及鑒定實習,該課程的實習由學生直接參與,加之有豐富經驗的老教師帶隊,歷年實施效果較好,得到學生歡迎。另兩門是發酵工程及設備、生物工程下游技術專業課,也均有1周的課程實習,但該兩門課程的實習均是采用參觀實習的形式,由于該部分的實習均是參觀發酵車間,噪音大,學生聽不清楚,學生在實習過程中走馬觀花,預計的實習時間很難達到,存在著實習實際學時達不到理論學時及實習效果差的問題。另外,發酵車間均大同小異,選擇參觀好幾個發酵工廠,學習效果差異不大,學生通過實習學到的知識量少。
(三)畢業論文研究不能有效提高學生的動手和創新能力
學生是在指導教師的指導下進行畢業論文的設計、實施和撰寫,畢業論文的完成可以培養學生的創新能力和實踐能力。但目前存在著老師指導學生數量過多的現象,有的老師會指導10名左右本科生;同時需要老師填寫及督促、檢查學生完成的表格有選題執行情況統計表、指導教師情況統計表、教師工作總結、畢業論文執行情況檢查表、中期檢查表、工作進度表、教師指導記錄表、工作日志、學生工作總結和優秀論文推薦表等,這些均加重了老師的工作量,使老師平均指導每個學生的精力減少,不可避免地造成學生畢業論文完成質量不高的問題。
(四)畢業實習實施困難
教學計劃中安排學生在第八學期的1至15周進行畢業實習,是將四年所學的理論和實踐相結合的重要階段,可促進學生基本理論、基本知識、基本技能的融會貫通,提高學生運用知識解決問題的能力。而目前就業的嚴峻形勢、學校對就業率的要求使學生不能安心去實習,因為利用實習階段去找工作的學生較多,而學院為了完成就業的任務,也放松了對畢業實習的管理。另外,長期的教學實踐表明,由于學生的動手能力差,學生進入實習單位后不能很快適應角色,用人單位也不愿意接收實踐能力不強的學生。
二、工程中心建設的實踐條件
寒區農業廢棄物資源化綜合利用工程技術研發中心依托單位為黑龍江八一農墾大學,共建單位為哈爾濱世宏環保工程有限公司。中心目前擁有包括35L-500L-1000L發酵系統、厭氧操作臺、大型高速離心機、凝膠成像系統、高分辨率顯微鏡、蛋白質純化系統、高效液相色譜等儀器設備100多臺套,價值500多萬元。中心學術帶頭人王偉東教授目前為國家“十一五”科技支撐計劃項目首席專家、黑龍江省“十一五”重大科技攻關項目首席專家、黑龍江省普通高校新世紀優秀人才、黑龍江省杰出青年基金獲得者。研究團隊多年來在木質纖維素的微生物分解與轉化、畜禽糞便和秸稈資源化處理生產生物有機肥、沼氣發酵技術與工程和秸稈微生物發酵生產飼料技術等方面取得了眾多的研究成果。共建企業哈爾濱世宏環保工程有限公司是一家環保工程設計及施工、農林廢棄物及污水處理的生物技術與生物質能源工程公司。公司涉及農業廢棄物處理、環境污染(水、氣、固體廢棄物)防治厭氧處理工程、大型沼氣發電工程、發酵料液制肥工程、環保設備集成、環保產品、環境工程等諸多方面。公司自成立以來,完成了雞西市梨樹區堿廠村、阿城濱圣養殖基地、通河龍口等多處大型沼氣工程。公司通過多起大型沼氣工程的建設,具備了豐富的建設經驗,能夠承擔大型沼氣工程的建設與機械設備的開發、安裝、調試等工作。公司不僅致力于沼氣工程的建設工作,還致力于先進技術的開發與利用,開展畜禽糞便堆肥化、生物質能源工藝技術及相關工程設備研發、技術熟化、成果轉化、技術服務等。
三、依托工程中心的實踐教學改革措施
(一)優化實驗課設置,整合實驗內容
針對實驗教學過程中存在的問題,參考國內高校生物技術專業課程實驗的設置進行實驗項目的整合,把重復的內容進行了歸類,開設新的實驗項目。每門課程的實驗內容、方法及目的均由授課教師進行開會論證,參與者為生物技術專業所有的授課教師及學院主管領導,特別邀請共建企業技術人員進行指導,對實驗課的開設實行嚴格的論證,并對有些課程的實驗進行了整合,形成一門課程:生物技術綜合大實驗課程,總學時為40學時,在第六學期開課;教學內容主要是融會貫通生物與分子生物學、微生物學、發酵培養的實驗技能,綜合考慮學校的教學條件及今后進入企業進行實習的要求開展實驗;教學方式采用學生自行查閱資料、設計方案,由指導老師對實驗方案修正后實施。
(二)調整專業課程實習為生產實習
鑒于專業課程實習與畢業實習存在的諸多問題,對生物技術的教學計劃進行修訂,保留了生物基礎課程實習,取消了專業課程實習,在第五學期的開學之初增加4周的生產實習,主要是進入發酵企業進行頂崗實習。為了讓學生能在實習單位盡快適應生產單位的條件,充分利用工程中心擁有的發酵設備條件,在工程中心進行1周的操作訓練后分散進入實習單位,如大慶志飛生物化工有限公司、肇東日成酶制劑廠、大慶華理能源生物技術有限公司等10多個企業,采用學校教師與企業技術人員共同指導負責制對學生的實習進行指導和管理。
(三)建設“多師結構”的實踐教師教學團隊
在培養理論與實踐兼備教師方面,我院進行了有益的探索。[5]為了進一步提高教師和學生的實踐能力,本科畢業論文的指導教師打破完全由教師承擔的制度,采用企業技術人員和教師共同指導方式。一方面減輕老師的工作量,另一方面研究的課題在一定程度上也解決了企業的一些問題,同時學生的綜合能力也得到了提高。
(四)鼓勵學生依據工程中心的條件申請創新訓練項目
為推進創新創業人才培養模式改革,強化學生創新創業能力訓練,進一步提升大學生的創新能力和創業能力,培養適應創新型國家發展戰略需要的高水平創新人才,我省及學校從2012年起設立創新訓練項目、創業訓練項目和創業實踐項目。獲批省級項目,學校支持8000元/項;獲批校級項目,學校支持5000元/項。鼓勵學生利用工程中心的條件進行創新訓練項目申請,申請成功后,工程中心將依據項目的內容提供實驗條件。
四、人才培養效果實驗
課程整合后,改變了以往以小的實驗為主,實驗內容簡單,僅僅為理論中某一知識點驗證的弊端,將有相關的知識內容有機地結合在一起,對學生系統掌握理論知識起到了很好的詮釋作用。生產實習的安排在解決了專業課程實習僅是參觀而得不到實際鍛煉的問題的同時,還為更好地開展畢業實習奠定了基礎,在此過程中工程中心起到了良好的銜接作用?!岸鄮熃Y構”的實踐教師教學團隊使學生的畢業論文質量得到了進一步提高,解決實際問題的選題內容比例增加。2009級畢業生選題中,針對實際問題的選題占32.4%,雖然比例還不是很高,但比2008級畢業生增加了近10%。2009級畢生中有15人參加到創新研究項目中,有5人次獲得優秀畢業論文,投稿論文3篇。
五、結語
根據國家教指委的專業規范以及社會需求與各類人才的專業特點,在大量調研和充分論證的基礎上,結合辦學特色,研究確定了生物工程專業的人才培養目標是:培養出具備生物工程基本知識、掌握生物技術及其產業化的科學原理、工藝技術過程和工程設計等基礎理論和技能,能在生物技術與工程及中醫藥領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才。在培養方向上,既要培養學生掌握生物工程的基本技能、基本理論和基本知識,又要注重現代生物工程在傳統中醫藥中的應用與交叉融合,注重工程技術素養的培育,注重培養具有中藥發酵工程技術、中藥活性成分分離工程技術、能將細胞工程、基因工程應用于中醫藥研究的人才,充分發揮中醫藥背景的優勢和特色,培養出社會真正需求,并能在中醫藥領域發揮一技之長的復合型人才。
二、具有中醫藥背景的生物工程復合型人才的培養模式
建立科學的人才培養模式是人才培養的基礎性工作。圍繞著培養具有中醫藥背景的生物工程復合型人才這一目標,我校生物工程專業加強課程及教材建設,突出實踐能力的培養,堅持繼承與創新相結合,注重特色項目的培育,重視中藥發酵工程、中藥酶工程、中醫藥基因工程等中醫藥生物工程技能的培養,這也成為了專業建設的一大特色。
1實施課程改革,優化課程體系,注重中醫藥生物工程技術的培養
課程是教育的核心,課程水平決定了人才培養的水平。生物工程專業在課程設置上以優化學生知識結構、提高學生綜合素質為主線,注重其多學科交叉的特點。在廣泛學習調研國內生物工程專業人才培養方案的基礎上,根據國家教指委制定的專業規范要求,對現有的課程體系進行了整體優化和調整。為加強學生實踐能力的培養,增設了工程類基礎課程,并增設了實訓環節,以更好地促進學生綜合素質的提高。我校生物工程專業在培養學生具備生物工程基本技能的基礎上,注重中醫藥生物工程技術的培養,具有鮮明的中醫藥特色。除了開設細胞工程、酶工程、基因工程等通用課程以及工程制圖、化工原理等工程技術基礎課程以外,還充分利用學校在長期辦學過程中形成的中醫藥學這一優勢學科,開設了中醫學概論、中藥藥劑學、中藥復方藥動學等課程。同時,在專業實驗課中也融入了中醫藥相關的內容,而學生開放實驗項目、本科畢業論文中與中醫藥相關的比例均高達50%左右。
2選用優秀教材,編寫特色教材,融合鮮明的中醫藥特色
教材建設是制定人才培養方案和課程設置必備的基礎環節,教學內容和課程體系的改革必然反映到教材上。制訂教材建設規劃,完善教材選用機制,以此保證教材選用的先進性及中醫藥特色。針對我校生物工程專業的特色,編寫并出版了符合專業方向需要的中醫藥生物工程教材《生物與制藥工程實驗》,該教材既注重基礎知識,又著眼于實用性及學科發展性,并結合了中醫藥特色的實驗內容。這些實驗內容在生物工程基本理論的基礎上,注重中醫藥特色,對培養學生的動手能力和實驗設計能力具有很強的指導性。
3構建實踐教學體系,強化工程能力、實踐能力的培養
實踐能力的培養是高等教育教學的重點和特點,實踐教學不但是生物工程專業本科教學的重要組成部分,而且是培養具有創新精神和實踐活動的高素質工程技術人才的重要環節。生物工程作為一門實踐性及應用性較強的專業,不僅要求學生具備深厚的理論基礎,還應具備較強的實踐動手能力。因此在人才培養過程中,如何強化工程能力及實踐能力的培養是一個非常重要的問題。
(1)積極推進實驗教學改革我校生物工程專業非常重視實驗教學工作,在實驗教學體系、實驗教學內容、課程整合與優化、完善管理機制等方面進行了改革,以滿足生物工程專業發展的需要。
①在實驗教學體系方面,實行多層次改革,對課程實驗教學、學生參與教師科研、畢業設計實驗、開放實驗項目、企業實訓教學、實驗設計競賽等多個環節進行優化,建立更完善的實驗教學體系。
②在實驗教學內容方面,增加能更好地提高學生實踐動手能力的設計性、綜合性實驗項目,減少驗證性、認知性實驗項目,促進科研成果向本科實驗教學內容轉化,并根據學科發展更新實驗教學內容,引入特色實驗項目。
③在課程整合與優化方面,對實驗教學內容相關相承的課程,打破課程壁壘,進行課程整合,開設專業模塊大實驗,如將“基因工程”“、生化制藥學”的實驗課整合為“基因工程實驗”,將“工業微生物學”“、生物工藝學”“、發酵設備”的實驗課整合為“發酵工程實驗”?!盎蚬こ虒嶒灐睂⒒蚬こ坛S玫膶嶒灱夹g串聯起來,涉及基因克隆、菌種構建、工程菌的發酵、蛋白分離純化、產品電泳與檢測等環節,讓學生在整個產品生產流程中了解各項技術,既有“點”、又有“面”,改變了過去實驗課時少、實驗內容孤立、交叉重復等現象。
④在完善管理機制方面,建立開放式實驗教學平臺,通過該平臺實現信息、師生交流、資源共享、實驗管理等功能。
(2)建設特色實驗室,加大實驗室開放力度我校生物工程專業建有生化分離工程、發酵工程、細胞工程、基因工程、化學合成和化工原理等特色實驗室,面向全校開放。每年承擔150余項開放實驗項目供全校學生選擇,內容涉及生物工程各個方面,通過這些實驗項目可以提高學生的綜合素質及科研能力。同時,根據學生的科研興趣及就業方向,分不同專業方向,通過實行科研導師制、撰寫論文以培養學生的實踐動手能力和創新意識,如采用發酵工程技術培育藥用菌(中藥)、中藥成分分離分析工程、中藥制劑工藝、細胞工程、生物制劑等不同方向。
關鍵詞:人才培養;實驗教學改革;生物技術
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)15-0045-02
20世紀70年代現代分子生物學的誕生促進了現代生物技術的產生和發展,使生物技術躋身高新技術之列。它是21世紀科技發展中最富魅力的領域,成為推動世界經濟發展的巨大動力[1]。我國在1998年正式列入教育部專業目錄,隸屬理科辦學專業,培養應用型的專業技術人才。實驗教學是整個教學體系的重要組成部分,與理論教學相輔相成,是全面實施教學大綱、提高教學質量的重要環節。作為一門實驗性很強的學科,生物技術實驗教學在應用型人才培養過程中顯得尤為重要,因此,對實驗技能培養體系進行改革,對于培養社會需要的高級應用型專業人才極其重要,同時服務于區域經濟,創造良好的社會和經濟效益。隨著高等教育的發展,應用型人才培養模式的具體內涵是“以能力為中心,以培養技術應用型專門人才為目標”[2]。因此在教學過程中,我們以此為目標,對專業課實驗教學進行改革,形成了較為健全的實驗教學體系和實驗教學平臺,教學效果良好。
一、突破傳統教學觀念,建立獨立的實驗教學體系,進行單獨考核
實驗教學按“基礎性實驗—技能提高性實驗—綜合性實驗—研究型實驗”四個層次推進實驗教學內容改革進程,使各一級學科及專業能更好地結合,基礎課實驗教學與學科專業實驗進行有機銜接。因此建立厚基礎、寬專業、大綜合的實驗課程新體系是教育創新和時展的需要。在傳統的教學體系中,實驗教學以理論教學為中心,實驗的目的只是用來驗證理論結果,這種觀念導致重理論、輕實驗的現象長期存在,實驗教學得不到應有的重視3]。因此必須加大對高校實驗室的管理和結構調整的力度,改變其長期從屬地位。實驗教學獨立設課并進行單獨考試,可以引起學生對實驗課程的重視,改變重理論、輕實踐的思想,同時保證了實驗教學的系統性,使學生切實掌握基本實驗操作技能,培養學生獨立思考、綜合分析能力。根據各實驗課程的特點,以基本操作、實驗設計和分析問題的能力及實驗結果等按比例評定實驗成績,并以占總成績20%~30%的比例計入學生期末總成績。單獨考核增強了學生對實驗的重視程度,促進了學生基本技能和操作能力的提高,促進了實驗教學的質量的提高。
二、改革實驗教學內容,增加綜合設計性實驗項目
根據社會對人才的需求,我們將專業課程實驗課的內容進行系列化、單元化的調整,這樣有利于學生對專業知識及實驗技能的掌握,更有利于培養學生的綜合運用知識的能力、創新能力和實踐能力[3]。在實驗項目的選擇上突出為地方經濟建設服務和培養高素質應用型人才,增加綜合性和研究性實驗比重,引入科研成果和與地方經濟結合的實驗項目,使實驗內容與科研項目以及社會應用密切聯系,充分體現基礎與前沿、經典與現代的有機結合,使學生的創新能力和綜合素質得到了培養和提高。例如新的培養方案增加了《生物化學大實驗》、《發酵工程大實驗》等綜合性實驗內容。以《發酵工程大實驗》為例,實驗教學內容幾乎囊括整個發酵工程從生產用菌到發酵,再到發酵產物的提取和實際應用的所有技術環節,從而使學生從整體上駕馭發酵工程技術的能力大大提高。通過本課程的學習,不僅使學生加深理解和鞏固發酵工程的基本原理、方式、實驗技術等理論知識,同時使學生切實掌握發酵工程的基本實驗操作技能,并能對實驗結果進行分析討論,培養學生獨立思考、綜合分析、科學思維以及創新能力。這些實驗的開展,培養了學生們的系統運用知識的能力,最終達到了培養應用性、創新性人才的目的,使學生能夠接受較為完整的現代化發酵工程實驗技能的訓練。
三、專業實習、畢業實習與教師的科研項目相結合,鞏固學生的知識體系
引導本科生把生物技術專業實習、畢業實習和教師科研結合起來作為一種實習的可操作模式,制訂相配套的實踐環節的管理條例來保障實驗教學效果。例如我院在大三學生中組織專業實習,成立科研項目興趣小組,每組有一位指導教師,課題內容自擬或是教師的科研項目。在整個實習過程中,學生在教師的指導下,參與實驗從設計、準備、操作、結果分析等各個環節,激發了學生的學習興趣,使學生全面、扎實地強化了基本的實驗技能,培養了學生嚴肅認真的工作態度和嚴謹的工作作風。同時鼓勵學生積極申請學校省級、國家級的創新創業項目,“挑戰杯”創業規劃大賽等多種科學研究項目。通過實驗,獲得了較理想的實驗結果的學生可作為第一作者撰寫研究論文,發表在國內核心期刊上。這樣的方式給學生一個獨立思維的接近實際科研的環境,充分發揮了學生的主觀能動性,有利于學生了解最新的學科發展動向,拓寬學生的知識面,激發學生求新、創新的欲望,為今后盡快進入工作角色奠定了基礎。
四、建立穩定的企業綜合實習基地,提高實驗教學效果
當前高等教育中的實踐教學改革應確立新型的“大實踐觀”為前提。實踐教學基地的建設與實施對學生實踐動手能力的培養十分重要。以提高學生的綜合實踐能力為核心的實踐教學課程體系,并通過實踐教學的手段與方法改革,全面提升實踐教學水平。在加大力度建設專業實驗室的同時,注重與企業建立學生實習實訓基地,為培養學生的實踐動手能力和綜合素質提供良好條件。由此建立“教學、科研、實踐”結合的教學模式,增強學生的創新能力與實踐能力。目前,我院已與衡水老白干釀酒集團、衡水湖自然保護區等聯系建立了實習實訓基地。
五、增加儀器設備投入,完善實驗教學條件
學生基本實驗技能的訓練,創新能力、綜合分析問題能力、科學素養的培養離不開實驗條件的支持。為了使實驗條件能夠滿足實驗教學的需要,我院投資300萬元用于建設和改造省級動物學示范教學中心、衡水湖研究所、發酵工程實驗室等,構建了一個完善、先進的實驗教學平臺,為教學改革和實驗課教學質量的提高提供了硬件支撐。
隨著高等教育“大實踐觀”理念的普及,我國高等教育中的實踐教學改革會更加深入。我院將在鞏固、完善現有實驗教學改革成果的基礎上,進一步加快推進培養大學生綜合素質和創新能力的步伐,對高等學校人才培養與社會需要準確定位,滿足社會對人才的需求,在國家經濟和社會發展中做出更大的貢獻。
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文書檔案管理教學方法改革技能《文書與檔案管理》課程作為文秘專業的核心課程之一,教學目的是培養學生處理文書、管理檔案的能力。市場對文秘人才的技能要求越來越高,《文書與檔案》課程教學方法改革勢在必行。
一、《文書與檔案管理》教學方法改革的必要性
隨著社會發展、學校擴招,大批畢業生涌向市場。市場上出現了“就業難、招工難”的現象,為何?因為企業缺的是技能人才,而應屆畢業生實踐技能水平低。隨著計算機技術的普及以及新型辦公設備的出現、公文和檔案電子化,傳統模式的辦公室文書、檔案工作方法得到改進。這些對技工學校文秘專業學生處理文書、管理檔案的技能提出了新要求。
另外,技工學校的學生學習基礎相對薄弱,自我控制能力較弱,缺乏學習興趣。只有通過改變教學方法,提高學生學習興趣,培養他們的動手能力,提高專業技能。
二、《文書與檔案管理》教學中存在的問題
1.教學方法單一
以往該課程教學以理論講授為主,教學方法老套,上課枯燥,嚴重制約了學生的學習積極性和創新性。
2.教學中理論脫離實踐
教學中,主要講授知識點,甚至有些實踐內容都改為口頭傳授。比如,講授關于電腦處理公文、檔案等知識時,學生基本上接觸不到電腦、檔案辦公環境、文書處理的辦公設備等。學生的動手能力得不到鍛煉,只能紙上談兵。
3.教材落后
我國公文處理、檔案管理在逐步優化,不斷發展。傳統的教材沒有與時俱進,知識陳舊。比如,計算機輔助管理在檔案管理中的地位日益突顯。教材中闡述這方面的內容比重太少,不足以讓學生深入了解該知識點。又如教材理論知識多,內容很少涉及到實踐環節、工作情景模擬等,不能為學生提供工作環境所要求的知識。
三、《文書與檔案管理》課程教學改革方法
《文書與檔案管理》課程要改變以往教學中的弊端,除了采用傳統的講授方式之外,可采取以下教學方式:
1.案例分析法
案例分析法是以學生為中心、對現實問題進行交互式探討的過程,改變了過去教師“滿堂灌”、學生被動學習的局面。在案例分析教學的過程中,可靈活使用講授法、討論法和角色互換法等進行教學,以取得更好的教學效果。
比如,講解檔案庫房管理要求時,要求學生分析一個新建檔案館內照明條件的案例,大家討論、分析這個檔案館設計是否有問題,運用所學知識發表見解,教師總結,得出此檔案館設計違背了防光原則。又如播放北京衛視《檔案》欄目中的紀錄片《溥儀新生記》,片中有證明清朝末代皇帝溥儀如何改造成功的檔案資料。要求學生討論分析紀錄片中出現了何種類型的檔案,以及分析檔案利用的途徑和重要性問題。這些方法能讓學生鞏固所學知識,提高實踐運用能力,培養分析能力、判斷能力、解決問題的能力。
2.課堂專題討論法
課堂專題討論是針對教學重點和難點內容開設的參與式教學環節,能以學生為中心,讓學生多參與課堂,培養他們獨立思考、解決問題的能力以及創新性思維。
《文書與檔案管理》教學中,首先,教師要選擇好難度適中、值得討論的選題;選題要考慮技工學校學生的知識積累,能讓學生結合理論聯系實際展開討論,避免討論冷場。比如采用“比較紙質檔案、新型載體檔案保管,并舉例說明各自的優缺點”的選題。這兩種檔案的很多原始資料是學生經常在生活中接觸的,如文件、照片、錄像帶等,學生容易理解。
其次,是課堂分小組討論,一般以5人左右為宜。技校的學生自我控制能力有待加強,學習主動性不夠高。人數過多,個別學生濫竽充數或者干私事。人數過少,達不到集思廣益的效果。在討論會上,每個學生都有機會暢所欲言,甚至那些平時不愛發言的學生在比較輕松的課堂氣氛中也能加入小組討論中來。在學生討論期間,教師要巡堂指導,起到監督、指導作用。
討論結束,每組派代表發言,促進各組交流意見,擴大他們的思考角度,保證討論效果。最后,教師小結。
3.講練相結合
《文書與檔案管理》課程知識是技工學校文秘專業學生必考證――秘書資格證的重要內容。教師要結合考證內容,布置適合學生做的練習,讓學生多思考,鞏固所學知識,為文秘專業學生考證打下良好的基礎。同時,教師可從學生做練習中掌握學生的學習情況,改進教學方法。
4.專題講座法
文秘專業教師的知識面、實踐能力有限,需要請一些企事業單位的檔案管理人員不定期地做有關文書與檔案管理的專題講座。通過講解他們的工作體會,學生能更多地了解工作實際情況,從而借鑒他們寶貴的經驗,在今后的學習、工作中少走彎路。
5.實踐教學法
實踐教學法,即安排一定課時組織學生在校內檔案室、辦公室或校外實習基地從事具體的文書處理、檔案管理環節,將理論知識直接運用于實踐工作,培養動手操作能力,增加工作體驗感。實習期間,學校還可聘請檔案專家講課、現場指導,進一步提高學生技能。
6.情境模擬教學法
教學中可加大實訓比重,進行角色扮演、情景模擬等形式的情景模擬教學。比如,設定一個收文、發文的工作情景,學生扮演各種角色,模擬收發文的工作流程,完成情景中所要求的文書寫作內容。學生能深刻理解收發文的流程以及文書的寫作格式,培養他們的團隊合作能力。教師還可將學生的情景模擬錄成視頻文件,播放給學生看,學生找出情景模擬中出現的問題,教師及時指正,達到最終教學效果。
又如,教師指導學生模擬進行檔案紙質分類,擬寫案卷標題,編制立卷類目、檔號、目錄、備考表等。教師還可提供部分新型載體文件,讓學生上機房模擬管理電子文件、對新型載體文件歸檔。這培養學生熟練應用現代信息技術、從事文件與檔案管理和各類信息處理的能力。
7.參觀調查法
教學中,教師不定期組織學生參觀檔案管理部門,比如檔案館、檔案室、辦公室等。讓他們實地了解檔案部門的工作現狀以及不同種類檔案管理方法等。要求學生結合所學專業知識,撰寫調查報告。參觀調研能培養學生的職業素養和調查研究能力,讓他們深刻理解檔案管理實際情況。
除了以上七種教學方式之外,還可以通過更新教學內容、改變考核方式等來改變《文書與檔案管理》課程傳統的教學模式。該課教師可與校外文書檔案實訓基地共同制定教學大綱、授課計劃、實訓計劃和方案,編寫適合技校學生學習且與時俱進的校本教材??己朔绞缴?,將實訓成績、測驗成績、課堂提問、課后作業、調研報告、課堂練習、期末閉卷考試相結合,促進學生技能操作能力的提高,以適應社會對文秘人才的要求。
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