况迎辉,宋爱国
(东南大学,南京211100)
1 前言
“传感器技术”课程具有多学科交叉、工程型、应用性的显著特色,是测控技术与仪器专业的专业主干课,在东南大学宽口径大类培养模式构架下,我校该课程开设在三年级,在本专业课程体系中具有承上启下的作用;同时由于传感检测技术在各个领域的广泛应用,近几年来该课程已成为我校电子信息类专业乃至所有工科专业的重要跨学科选修课。
按照研究型大学创新人才培养的目标定位,依据课程团队的师资和学科优势以及长期课程建设过程中形成的良好教学传统,我们树立了“培养学生勤思考、能动手、敢创新”的人才培养目标和“一流师资+一流科研打造一流课程”的课程建设目标,打造科研教学能力俱佳的一流教学团队;在教学内容上,努力协调基础性与前沿性、原理性与创新性的关系;在教学模式上,将研究性教学模式贯穿到理论教学、实践教学、课外研学等整个教学环节;教学资源建设上,有效实现将高水平科研成果向优质教学资源的转化。通过引导和促进学习与研究一体化,使学生具备自主建立不断演进的知识体系的能力,适应终身学习的能力需要。经过近5年改革创新,课程建设成效显著,打造了一批优质教学资源,有效促进了学生创新意识和实践能力的提高。
2 传承与发展相结合,建设一流的课程教学团队
高水平教师队伍是保障一流教学的前提条件,尤其在学生创新能力培养中起着至关重要的作用。本课程团队形成发展历史悠久,起源于20世纪80年代,作为创办检测技术专业的早期倡议单位之一,团队在专业建设和教学改革方面走在全国同类专业前列,80年代末本专业检测技术及仪器实验室曾被教育部推荐为本专业示范教学实验室。同时团队较早开展机器人传感与临场感技术研究,逐步确立了在国内该领域的学术地位。
20世纪90年代团队在全面推进课程建设、教学改革和学科发展的过程中,着力培养新的学术带头人和青年骨干教师,在积累教学科研成果的同时完成了团队的新老交替,形成了目前以高水平学术带头人宋爱国教授为首、科研教学能力俱佳的中青年教师为骨干的课程教学团队。
新的团队继续发扬优良传统,坚持教学科研融为一体、科研为教学和人才培养服务的共同理念,通过老中青教师的传承,在教学和科研实践中锻炼培养青年教师,并通过引进、进修、出国交流等多种手段,发展团队和提高教师的素质水平。在青年教师培养方面采取了以下具体措施。
2.1 教学安排上注意新老教师的合理搭配,通过传帮带帮助青年教师成长
经常性开展老教师示范课、教学研讨、督导定期听课,并要求青年教师参加授课竞赛,通过一系列引导措施,青年教师教学水平得到显著提高。团队中先后有2名教师3次获得东南大学青年教师授课竞赛二等奖和三等奖;1名教师先后获东南大学教学工作优秀一等奖和二等奖,3名教师获东南大学奖教金。
有意识吸收青年教师参加教材编写,促进青年教师对课程理论体系、相关技术发展及如何将科研成果运用到教学当中的理解和运用。在课件建设过程中充分发挥青年教师的优势,在青年教师积极参与下,“传感器技术”课件2007年获江苏省第三届“天空教室杯”多媒体教学好课件奖。
2.3 将参与教学改革和指导学生课外创新实践纳入教师工作考核
团队要求每位教师必须积极申报教学改革项目、指导学生的自主研学、项目主题研学或学科竞赛。在这一过程中,通过师生间的高频互动实现教学相长,提高青年教师的教学能力。团队中以宋爱国教授为首,有5位教师获得过全国大学生挑战杯学术科技作品竞赛、电子设计竞赛、全国大学生机械设计竞赛等类高水平学科竞赛优秀指导教师称号。
2.4 引进与培养相结合,开阔教师的国际化视野
除利用适当时机从国外高水平大学引进人才外,还有计划选派中青年教师出国进修,了解国外知名大学本专业发展、学科发展和新技术发展状况以及教材建设和先进教学方法应用等信息。团队中1名教师为国外引进,另有3名教师拥有国外访问学习经历。
3 利用师资优势和科研成果,打造优质教学资源
本团队是在长期课程建设和学科建设过程中自然形成的,教学与科研融为一体是本团队的优良传统和特色优势。在科研和学科建设方面,团队近10年来先后主持和承担包括国家级和省部级重大科研项目50多项,获得省部级学术与科研成果奖励12项,在临场感遥操作机器人技术、机器人力触觉反馈技术研究方面处于国内领先水平,在国际上也具有一定的影响。与此同时,团队充分发挥了高水平教师在人才培养中的优势,有意识地将科研资源和高水平科研成果融入教材建设、实验建设和教学模式改革,打造了包括精品课程、精品教材、创新性实验项目等在内的一大批优质教学资源。
3.1 最新科研成果不断融入教材,教学内容持续优化,体系结构不断创新
贾伯年、宋爱国教授主编的《传感器技术》教材自1992年至今已先后出版三版。每版教材都吸收了教师当时的最新科研成果。例如,2000年《传感器技术》修订版融入了3项国家863高技术项目和2项国家自然科学基金项目取得的成果,更新教学案例,新编了“传感器信息融合”一章,重写了“智能传感器”和“机器人传感器”两章,将智能结构和临场感技术融入上述两章。2007年再度对教材做重大修订,出版了《传感器技术》第3版。删减和压缩陈旧内容和章节,新增“生物传感器”、“化学传感器”、“传感器新技术”三章,将自然科学基金项目有关无线传感网等大量新的科研成果作为典型案例引入相关章节。同时,根据传感技术的发展“已不仅体现在器件的发展、而更体现在新技术发展”这一趋势,教材第3版由原来三段式结构“传感器基础知识—常用传感器—新型传感器”变为四段式结构“传感器基础知识—常用传感器—新型传感器—新型传感技术”。传感器技术的各版教材无论在内容还是体系结构上都很好地协调了基础性与的创新性、理论性与实践性的关系,在国内产生了广泛的影响力,被全国近100所院校选用,累计发行量达80 000多册,成为国内同类教材中发行量最大的教材之一,2008年获全国高校出版社优秀畅销书一等奖,2009年5月获江苏省精品教材。
3.2 科研成果引入实验教学,建设一流的测控技术实验室,提升实验教学水平
课程团队在承担建设全校本科生共享的测控技术平台实验室的同时,结合传感器技术课程需要,一次性投资280万元购置了仪器设备,并利用科研成果对实验项目进行优化设计,开出了具有柔性接口、适用于不同专业、不同层次实验要求的近100项实验,为课内综合性实验教学、课外实验选修课、实验seminar(研讨)课、自主研学等提供了广阔的选择空间,如利用在机器人力/触觉传感技术领域的科研成果,自行设计制作传感器,研制开发实验设备,开发课外选修的创新性实验项目,极大地促进了创新意识的培养和实践能力的提高;由学科经费资助开发了“XYZ22传感器、检测技术综合实验仪”,2003年获江苏省高校自制实验设备三等奖,至今仍用于开设综合性实验。以测控技术实验室为主要成员的东南大学机电综合工程训练中心2006年获国家级实验教学示范中心。
3.3 建立课程资源网,拓展学习时空范围
课程团队发挥青年教师优势,设计和建立了课程网站,使多年来积累的课程建设成果、优质教学资源能够跨越时空界限为学生的自主学习和研究性学习提供资源环境。网站还专门设置了“学生资源共享”和“网上答疑”等互动性环节。学生可以将自己的研学成果上传到“学生资源共享”。该互动环节丰富了资源的来源和共享范围,提供了促进教师和学生之间以及学生和学生之间互动交流的平台。
4 开放重点实验室,提供高层次科研训练,构建立体化、渐进上升式学习训练体系
课程团队将开放“远程测控技术”江苏省重点实验室纳入实践教学范畴。该实验室在机器人力/触觉传感领域和无线传感器网络领域承担了包括国家863高技术项目、国家973项目、国家自然科学基金项目等在内的大批高水平研究项目。实验室科研项目与传感器技术密切相关,使得科研训练成为传感器实践教学的重要一环和有效延伸,形成了由理论教学、创新性实验教学、自主性课外研学、高水平科研训练所构成的立体化、渐进上升式学习训练体系。自2002年以来,该实验室坚持面向本科生开放,以国家级科研项目为背景设立主题研学项目,常年吸收优秀本科生进入学科实验室参与科研实践,并在教师科研团队的集体指导下,结合科研方向和高水平科研项目组织学生参加与传感器技术相关的国内外高水平学科竞赛。近两年还设立了1万元/年的大学生创新实验基金资助大学生的高水平创新实践活动。
同时课程团队以带头人为首亲自参与学生实践指导,教师本身的学术造诣和对教学与研学活动的直接参与,显著提升了研学活动的水平和层次,学生课程学习效果、创新意识、创新实践能力均得到很大提升。近几年来由于传感器使用方面的优势产生了一大批学生创新成果。在团队教师直接指导下,近两年学生立项和完成国家级大学生创新实践项目4项、江苏省项目2项,在全国大学生挑战杯学术与科技作品竞赛、电子设计竞赛、机械创新大赛等国内外重要学科竞赛中获得近30项大奖。
5 以学生自主学习能力培养为目标,着力推进研究性教学模式改革
课程团队通过承担教学改革项目,对研究性教学的内涵和特点进行了探索和研究,充分认识到教授学习方法远比知识的传递和储备更重要,结合课程改革进行了实践,探索将研究性教学模式引入本科教育的有效方法。
5.1 将研究性教学模式引入课堂教学
结合传感检测技术与工程实际结合紧密的特点,教师精选科研过程和工程应用中与课程教学联系紧密的案例,建立起基础理论与实际应用乃至最新科技发展之间的关联。改革了教师讲授为主的授课模式,引入了研讨环节,结合重要知识点和科研项目,针对低年级和高年级分别提出适合学生学习研究的兴趣普及性或专业方向性专题,引导学生利用多媒体资料库和其他相关资源,开展研究、讨论和交流,了解相关领域的研究热点,开阔视野,启发创新思维,并使学生逐步掌握研究性学习的方法。改革一张考卷定成绩的考核方法,加大实践环节和研讨报告考核的成绩比例,强化对学习过程的考核和对实践能力、创新能力的考核。使学生在教师引导下成为学习的主体。
5.2 将研究性教学模式扩展到实践教学及学生课外研学
基于传感器技术应用面广的特点,利用开发的100项实验及开放性重点实验室,有效实现研究性学习由课内向课外的延伸,形成综合性、创新性的课内实验教学、兴趣驱动的课外拓展性学习和以科研为背景、学科竞赛为载体的高水平主题研学等不同形式、不同层次、渐进上升的学习训练模式,搭建起由创新性实验教学、自主性课外研学、高水平科研训练等环节所组成的开放性实践平台,促进学生学习与研究一体化。
6 结语
人才培养是大学的根本任务,科学研究是大学的重要使命。而本科人才培养是高素质人才培养过程中的重要基石。只有将师资和科研优势充分利用到教学改革、课程建设和学生的引导上,才能真正有效发挥出研究性大学的资源优势,使之成为高素质人才培养的摇篮。
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