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实践教学是保障高等教育质量的重要教学环节。本文介绍了重庆交通大学水利水电工程专业实践教学开展概况,进行了实践教学效果问卷调查,从实践教学的总体认识与评价、实践教学硬件条件和软件条件三个方面分析了问卷调查,结果表明,实践教学效果总体较好,满意度较高,但有进一步提升的空间。为此,提出了提高实践教学效果的建议。
关键词:
实践教学;效果调查;课程体系;教学方法;校企合作
实践教学是高等教育教学活动的重要组成部分[1],也是保障高等教育质量的关键教学环节。实践教学是与理论教学相对应的教学方式[2],通过对理论教学的验证、补充与拓展,培养学生的实践操作能力、组织管理能力和创新能力。本研究以重庆交通大学水利水电工程本科专业实践教学为例,通过对近几年毕业学生的实践教学效果调查分析,准确把握实践教学效果,明确存在的问题,对进一步完善实践教学体系和提高实践教学水平提出了有针对性的建议。
一、实践教学开展概况
重庆交通大学水利水电工程专业创办于2001年,是重庆市唯一培养水利水电类高级人才的本科专业,2013年入选教育部“卓越工程师教育培养计划”和重庆市本科高校“三特行动计划”特色专业。专业定位紧密围绕国家建设重大需求,瞄准国内外水利水电工程专业教学科研一流大学的发展水平,强化教学科研特色,将本专业建设成为特色鲜明、教学、科研及总体水平达到国内先进的水利水电工程人才培养和科技创新基地。专业特色是注重水利和水运有机结合,把握国家大力发展水利、水运行业的契机,培养水利行业的复合型人才;紧密联系水利行业建设的第一线,注重学生实践能力培养。专业培养目标是培养德、智、体等全面发展,具有扎实的自然科学、人文科学基础,获得工程师的基本训练,掌握水利工程领域及其相关工程领域的专业基本知识和专业技能,知识面宽、能力强、素质高的高级工程技术人才及管理人才,毕业学生能够胜任水利水电工程项目的勘测、设计、施工、管理和应用研究工作[3]。重庆交通大学水利水电工程专业培养方案中的课程类型包括通识教育课、学科专业类基础课和专业课,并安排了相关实践教学。研究认为,实践教学体系有狭义和广义之分,其中狭义实践教学体系是指围绕专业人才培养目标而建立的实践教学体系,包括实验、实习、实训、课程设计、毕业论文或设计、课外科技活动、社会实践等实践教学环节[4-5]。从重庆交通大学水利水电工程专业实践教学体系的构成情况及学分组成来看,实践环节包括实验、实习实践、课程设计和毕业设计(论文)等4个部分,实践环节总学分为32.25分(必修课程),占培养计划总学分的18.4%,各实践教学环节的学分依次为4.75分、7.5分、8分和12分,占实践环节总学分的比例依次为14.7%、23.3%、24.8%和37.2%,相对较为均衡。
二、调查对象与问卷设计
(一)调查对象
本次问卷调查对象为重庆交通大学水利水电工程专业2010~2015届本科生毕业生,发放问卷400份,回收有效问卷331份,回收率为为83%。调查对象的基本情况:男生253人,比例为76.4%,女生78人,比例为23.6%;在校期间总评成绩前20%、中60%和后20%的分别为122人、178人和31人,各占36.9%、53.8%和9.3%;目前工作单位性质为管理、设计、施工、读研和其它(如自主创业、自由职业等)的分别为23人、65人、160人、58人和25人,各占6.9%、19.6%、48.4%、17.5%和7.6%。同时,问卷调查表还要求被调查人结合近几年的学习工作经历,给出提高水利水电工程专业实践教学效果的建议和意见。
(二)问卷设计
本次问卷调查内容分为实践教学硬件条件、软件条件、效果评价及后期改进四个部分,其中实践教学硬件条件包括课程体系、实践平台和师资力量等,软件条件包括教学方法、实践方式和管理考核等。围绕上述内容,共设计了三类题型,第一类为单项选择题,共10小题,每小题3~4个备选项;第二类为不定项选择题,可单选也可多选,共10小题,每题4~6个备选项;第三类为简答题,共1小题,主要征求对实践教学的意见和建议。
三、调查结果及分析
(一)对实践教学的总体认识与评价
对水利水电工程专业实践教学体系及环节组成的认知方面,表示了解和熟悉的毕业生分别占96.1%和61.9%,说明学生对于实践教学体系构成总体上有较好的认知。对实践教学质量水平及满意度方面,75.2%的毕业生认为我校本专业实践教学质量水平较高,有84.9%的毕业生对本专业实践教学的总体效果感到满意,但也有15.1%的毕业生认为有必要通过进一步的改革来提升实践教学效果。大多数毕业生认为,目前在专业上较缺乏知识应用能力和实践创新能力,因此,加强实践教学,培养在校学生的知识应用能力和实践创新能力非常必要。
(二)实践教学的硬件条件
实践教学内容设置方面,83.3%的毕业生认为现有实践教学体系内容与其工作需求是相适应的,但由于学生毕业后有跨专业甚至跨学科就业现象,仍有16.7%的学生认为本专业实践教学体系内容不太适应目前的工作需求,有必要丰富本专业的实践教学内容。实践教学学时方面,除少数毕业生认为偏多外,75.7%的毕业生认为本专业实践教学学时适宜,有13.6%的毕业生认为课时不足,占总课时的比例应从目前的18.4%提高到25%或以上。实践教学环节方面,大部分毕业生认为印象最深刻、总体效果最好的实践教学环节是毕业设计(论文),其次为实习实践、课程设计和实验。创新实践方面,有52.9%的毕业生在校期间参加过创新竞赛活动,主要参加的竞赛类型包括全国大学生水利创新设计大赛(28.4%)、全国大学生数学建模竞赛(23.6%)、挑战杯中国创业计划竞赛(23%)和学校举办的各类专业知识竞赛(29%),说明学生在校期间可参加的创新实践活动较多,但引导力度有待加强,以吸引更多的学生参与其中。科研训练方面,60.7%的毕业生在校期间参加过科研训练,主要参加的训练有学生自主实验(35.6%)、专业教师主持或主研的科研项目(34.7%)、大学生创新训练计划项目(29.6%)和开放基金资助项目(18.4%);今后仍有必要加强科研引导和训练,提升学生的知识创新能力,激发学生的科研兴趣,培养科学研究的初步能力。校内实训平台(如实验室、模型试验中心和校办企业等)是学生实践的良好场所,少数毕业生认为平台开放时间不够灵活、对学生的限制较多、实验条件有待更加完善;实验过程中应增强学生的自主性,培养学生分析问题和解决问题的能力。绝大多数毕业生对我校水利水电工程专业的师资力量具有较高的认可度,同时建议某些实践性非常强的课程内容可聘请校外具有较高理论水平和丰富实践经验的教师讲授。
(三)实践教学的软件条件
实践教学体系实施影响因素方面,73.4%的毕业生认为影响实践教学体系实施质量的关键因素是教学方法,54.1%的毕业生认为是实践方式,34.7%的毕业生认为是管理水平。可见,教学方法和实践方式对实践教学体系的实施质量有重要影响。实践教学方法方面,传统的做法是教师教授如何开展某个具体实践环节,学生按照规定的步骤复演,直至达到预期的实验结果;72.5%的毕业生认为这种方法很难充分调动学生参与实践活动的主动性和积极性,也较难培养学生分析问题和解决问题的能力。实践教学方式方面,70.7%的毕业生认为现有实践教学方式较为单一,今后应进一步加强与校外企业的合作,建立更多的校外实训基地,完善校企联合培养制度,让学生有更多的机会参与企业生产实习,增加理论联系实际的机会。实践教学管理考核方面,64.7%的毕业生认为实践教学组织管理最规范的环节是毕业设计(论文),87%的毕业生认为今后应重点加强实习实践和课程设计管理。
四、提高实践教学效果的建议
(一)健全实践教学体系
优化实践教学课程设置。受“大土木”传统思想[6]的影响,我校水利水电工程专业的实践教学内容包含了较多的课程实验和课程设计,然而,这些实践环节与理论教学的结合不够紧密,各环节之间的逻辑关系不够明确,尚未形成多层次递进式的实践训练体系。因此,建议进一步理顺实践教学的逻辑主线,优化实践教学课程设置,开展多层次递进式的立体实践教学训练。适当增加实践教学课时。目前,我校水利水电工程专业实践教学的时间大约为27.5周,约占教学总周数的18%。从问卷调查结果来看,虽有75.7%的毕业生认为本专业的实践教学课时适宜,但也有13.6%的毕业生希望能适当增加本专业实践教学学时,使学生获得更多的实践机会。因此,在培养计划制定与完善过程中,可适当考虑这一需求。加强创新实践和科研训练。调查显示,在校期间未参加过创新竞赛活动和科研训练的人数比例分别为47.1%和39.3%,这不利于学生创新能力的提高和科研兴趣的培养,对继续攻读研究生的学生也缺少必要的科研引导与训练。因此,在实践教学体系中应有针对性地强调创新实践和科研训练,使更多学生参与进来,提高其创新能力和实践能力。
(二)加强实践平台建设与开放
实践是工程的本质特征[7],增加实践教学机会是提高实践教学效果的重要途径。实践平台是开展实践教学的硬件条件和基础保障,加强实习平台基地建设对培养学生的实践能力和创新精神具有重要作用[8]。从问卷调查结果看,今后有必要进一步加强实验平台的建设与开放,建立实验室、实验中心、校办企业和校外实习基地等多种实践平台,增加平台的开放时间,提高开放的灵活度,完善实验设施和条件。同时,要调动学生利用实践平台开展实践教学的积极性,实践过程中要注重发挥学生的主观能动性,培养其分析问题和解决问题的能力。
(三)改进实践教学方法
现有的教学模式主要以教师讲、学生听为主,许多实验教学往往是严格遵照实验大纲去做,甚至连具体的实验步骤和目标结果都固定了,这种实验教学方法很难真正培养学生的知识应用能力和创新能力,达不到实践教学的预期目标。因此,应改进实践教学方法,注重调动学生的参与积极性,通过实践过程培养学生的知识应用能力、问题思考能力和解决能力。此外,结合我校水利水电工程专业学生今后大多进入施工单位的特点,在实践教学过程中要注重强调行业标准和技术规范的应用,使学生能更好地适应将来的工作。
(四)完善校企合作模式
校企合作通常指校企双方以各自的发展和需要为导向,借助对方的条件与资源优势,在平等互惠的基础上开展的合作[9]。校企合作是培养工程应用人才的有效模式,然而受多种因素的影响,目前我校水利水电工程专业的校企合作开展得还不够深入,导致学生校外实习机会不够多,难以真正深入企业开展实践教学活动,实践教学内容与工程实际问题的联系也不够紧密。为此,今后应进一步寻求校企合作机会,完善校企合作模式,达到学校和企业双赢。例如,对实践性很强的“工程测量”“水利工程施工”等课程,学校可尝试聘请企业高级技术人员来讲授,避免课堂教学与实践教学严重脱节,学生也可借此获得深入企业进行相关课程内容实践锻炼的更多机会。
(五)规范实践教学管理和考评制度
建立实践教学体系的评估、考核机制以及管理规章是提高实践教学质量的重要保障[10]。要全面提高实践教学质量,除要重视实践教学体系、平台、方法和模式外,实践教学管理与考评制度的规范与健全至关重要。今后应建立更为完善的实践教学管理体系,进一步规范实践教学活动的开展,做到全程跟踪与考评,确保相关规定的严格执行,从制度上保障实践教学的实施效果。
作者:钟亮 单位:重庆交通大学河海学院
参考文献:
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关键词:水资源评价与管理;课程建设;实践教学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)45-0095-03
一、概述
华北电力大学水文与水资源工程专业是继水利水电工程专业之后兴办的第二个水利专业,2006年经教育部审批,于2007年招收第一届本科生。2007级水文与水资源工程专业按照2006版人才培养方案设置专业课程,《水资源评价与管理》是这些专业课程中的一门必修课,这版培养计划安排是56学时(3.5学分),没有课程设计和实习等实践教学环节,2006版培养计划应用一年后,到2008年开始对2006版培养计划进行修订,制订2008版本科人才培养方案,根据《水资源评价与管理》这门课程的时代性、实践性和知识更新性都较强的特点,将2008版的《水资源评价与管理》的课程调整为48学时(3学分),另外增设了1周(1学分)的课程设计。依据新修订的2008版本科人才培养方案,华北电力大学2009年开始实施433核心课程建设计划,433核心课程包括4门公共基础课、3门专业基础课和3门专业课。其中,《水资源评价与管理》成为水文与水资源工程专业的433核心课程之一,经过2年的建设,该课程顺利地通过了学校433核心课程的验收,目前该课程的建设和教学改革正逐步进入优化完善阶段。
《水资源评价与管理》课程是水文与水资源工程专业本科学生完成了基础知识学习后接触的主要专业课之一,是水文学及水资源研究领域中不可或缺的重要组成部分。
二、课程建设
《水资源评价与管理》课程建设包括教学大纲、教材、课程设计任务书、教师队伍建设等内容。
1.教学大纲的制定。根据2008版本科人才培养方案的基本要求,以电力学科为主的“大电力”特色,水文与水资源工程专业要为“水电”做基础性工作的宗旨,在2006版培养方案的基础上重新编制了水资源评价与管理的教学大纲,对课程的性质、教学目的和任务、教学的基本要求和课程的内容进行了细化和规定。要求掌握水资源评价的概念、方法等,其中主要包括地表水资源量的计算和评价、地下水资源量的分析和评价、区域的水资源及水质评价等,掌握国民经济生产、居民生活和生态环境的需水预测,以及水资源供需分析方法,初步了解水资源分配及优化配置的模型和方法,掌握现代水资源管理的相关基本理论、经验和制度方法等。
2.教材的选择。目前,国内正式出版的水资源评价与管理方面的教材主要有:(1)朱岐武主编,由黄河水利出版社出版的《水资源评价与管理》,该教材主要是按照国家对高职高专人才培养的要求和特点编写完成的。(2)高桂霞主编,由中国水利水电出版社出版的教材《水资源评价与管理》,该教材适合于中等专业学校的学生。(3)李彦彬等编写,由中国水利水电出版社出版的教材《水资源评价与管理》,该教材涵盖了水资源评价与管理以及水资源利用方面的主要内容。
在水资源规划与管理方面的教材中也包含水资源评价与管理方面的内容,这方面的教材主要有:(1)左其亭等编著,由中国水利水电出版社出版的《水资源规划与管理》,该教材包含了水资源评价、社会经济发展预测、水资源系统分析方法、水资源规划以及水资源管理方面的内容。(2)董增川主编,由中国水利水电出版社出版的《水资源规划与管理》,该教材包含了水资源的概念及分类、特点,水资源评价的概念及方法,水资源需水预测、供需平衡分析,水资源优化配置,水资源系统运行调度、综合规划、管理及水资源科持续利用等内容。(3)水利部水利水电规划设计总院编制的《全国水资源综合规划技术细则》是一本很好的指导水资源评价与规划工作的工具书[1]。这些教材涉及的面较广,基本涵盖了水资源评价与管理方面的相关内容,但是作为本科生的教材,内容上既要有一定的广度,而且还要有一定的深度,更关键的是内容一定能反映最新的相关理论或技术方法,鉴于此,笔者主编了华北电力大学《水资源评价与管理》校内教材,该教材突出了《水资源评价与管理》这门课程的时代性和实用性,强调了《水资源评价与管理》是一门不断丰富和发展的课程,内容方面包含了水资源的数量和质量评价、水资源开发利用对环境的影响、水资源综合评价等,着重介绍评价的数据资料准备、评价的程序,评价的新方法中包括物元分析法、模糊综合评判法属性识别方法、主成分分析法、改进的灰色关联分析法和信息熵法等6种方法;水资源管理的内容增加了目前我国最新的水资源最严格管理以及“三条红线”制度等方面,而且随着科学技术的进步、经济社会的发展以及人们生活水平的提高,尤其是全球气候变化及人类活动对水资源的影响,新的水资源评价方法及水资源管理的理念将不断出现。
3.课程设计任务书。根据华北电力大学强化“重实践,强能力”的办学特色,依据一周5天的设计周期编制了水资源评价与管理的课程设计任务书,其内容包含课程设计的目的和意义、基本数据资料、课程设计要求以及时间安排等设计内容,具体包括水文数据资料的收集、整理及处理、不同保证率下水资源量的计算、可利用地表(地下)水资源量的计算、国民经济各部门的需水量的计算及预测、供水需水平衡分析、水资源管理对策和措施的制定等内容。
4.教师队伍建设。经过6年多的发展,已经形成了由3~4名副教授以上的中青年教师组成的水资源评价与管理教学的教师团队,由水文学及水资源、水力学及河流动力学以及管理科学与工程等专业背景的具有博士学位的年轻老师投入到一线教学的工作中来,可以充分利用具有不同专业背景的教师对该课程的不同的理解方面,使课程教学能够集思广益,使课程设计等实践教学效果更为显著。
三、教学过程中存在问题
1.课程学时数较少。我国高等学校在“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的培养目标要求下,基本都压缩了专业课的学时数[2]。一般3学分都是48学时,要想把水资源评价的基本理论、评价方法、评价程序以及水资源管理的基本理论等全面详细地教授给学生,难度比较大,而且学生在学习过程中,还需要补充很多课外的基础知识,比如补充经济学方面的知识,以满足水价理论方面的教学要求;补充优化原理与方法的知识,以满足水资源优化配置方面的学习等;补充工程水文及水利计算方面的知识,以满足水资源数量评价方面的学习等。
2..教学内容相对滞后。由于水资源规划与管理方面不断涌现出新理论、新方法、新技术、新规范等,但高校的专业课教材一旦选定就要使用几年,难免出现教学内容相对滞后的情况发生,其教学内容还偏重于传统的水资源评价与管理的基本原理及技术方法的讲解,而对诸如水安全评价、水资源管理信息系统研发以及制度建设等新理论、新技术的介绍较少,造成学生在校所掌握的知识滞后于当前学科发展进程[1]。
3.学科交叉性较强。随着水资源的紧缺,水资源问题的日益突出,水资源开发利用程度的不断提高,使水资源评价与管理越来越成为一门理论内容交叉性强、应用面广的课程,涉及到水与资源、水与环境、水与生态、水与经济、水与社会等诸多方面,另外,随着科学技术的发展,应用技术尤其是电子计算机技术、地理信息系统等“3S”技术的发展,水资源评价与管理的任务越来越复杂和多样。
4.学生主动学习的愿望较低。从日常教学的过程中发现,学生在听课中只是去记一些基本概念、基本原理、基本方程,而不是针对具体的水资源问题去寻求和思考具有针对性的对策或措施,主要是为了期末考试的试题而去听课,这样就使得学生没有主动学习的愿望,而是为了考出好的成绩而去学习,缺少对目前水资源、水环境、水生态出现的问题,以及如何将水资源管好、用好提出自己的、具有原创性的想法和建议。
四、教学改革
针对课程教学中出现的以上几方面问题,笔者逐渐从教材的改革、教学手段的多样化、考试方式的改革和鼓励学生申报创新创业项目等几方面进行了尝试。
1.教材改革。如前所述,笔者编制了一本校内教材,将水资源评价与管理的新理论和新方法引入到教材中来,比如在需水预测中,对于河道内生态需水量的计算方法,加入了改进的湿周法、Tennan法、以及流量历时曲线法等[3];对于水资源管理中的加入了水权理论以及我们国家从2011年开始实施的最严格水资源管理理论的“三条红线”制度等,以尽量减少教材与实际工作的滞后性。
2.教学手段的多样化。随着现代计算机技术以及图形图像技术的发展,尤其是多媒体技术的出现使现代教学逐步摆脱了传统的“粉笔+黑板”的教学模式。因此,在教学过程中积极开发和利用电子讲义、电子课件、水资源水工程方面的录像、图片、以及多媒体PPT课件等,尽量将比较抽象的基本概念、基本原理、难以理解的技术方法等用形象的多媒体形式表达出来,使学生更便于理解和明白,以提高学生学习专业知识的兴趣,并唤起学生的求知欲,从而使学生由被动的“听”变为主动的“学”。多媒体教学在一定程度上,弥补了现有课时的不足[2]。
3.考试方式的改革。为了防止学生只是死记硬背一些概念、原理和公式,以应付期末考试的试题,我校改革了传统的闭卷考试的方式,采取老师统一命题或自命题的方式撰写课程论文,课程论文要有统一的格式和内容,内容要包括摘要、英文摘要、正文、参考文献,其中摘要必须在200~300字之内,而且要有研究意义目的、研究方法、研究结果和结论四部分,参考文献在20~30篇以上,而且英文文献要占一半左右,通过这样的训练,可以使学生掌握撰写学术论文的基本要求,为撰写毕业学位论文打下扎实的基础,也为本科生参加各种竞赛、发表学术论文提供必要的支撑。
4.鼓励学生申报创新创业项目。由于水资源问题的复杂性、多样性和交叉性,在教学过程中,我们鼓励学生勤于思考,多发现跟水有关的问题,先后指导10多名学生根据水与环境、水与生态等方面的知识,申请了大学生创新创业项目,其中2项获得国家级优秀的好成绩,而且以这些创新创业项目为依托发表的SCI或EI收录学术论文3篇,增强了学生学习水资源评价与管理的兴趣。
五、结语
根据华北电力大学水文与水资源工程专业《水资源评价与管理》的课程教学经验,本文对这门433核心课程包括教学大纲的制定、教材的选择、教学手段、考试方式以及如何鼓励大学生申报创新创业项目等方面进行了一些改革探索。按照《水资源评价与管理》课程建设的基本要求,对教学内容进行了丰富、拓展和必要补充,逐渐培养学生对水资源专业领域的了解和把握,通过撰写课程论文逐步实现本科生独立完成学术文献的总结和综述、完成研究方法的实现、研究结果的阐述以及研究结论的得出的能力,真正培养本科生的实际能力。
参考文献:
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以科技竞赛为契机,培养提高学生的科技创新能力创新能力是在掌握了一定的理论知识的基础上进行创新与实践的能力素质,是将知识用于实践的过程,而参加科技竞赛能有力地调动学生主动学习的积极性。参加科技竞赛,尤其是“挑战杯”等综合性较强的竞赛,都要求参赛者的知识面宽、动手能力强,因此在准备过程中要促使学生主动去学习一些相关的先进技术和知识,同时积极主动的参加各种培训以系统地掌握相关知识,为学生创新实践能力的培养奠定良好的理论基础。西安理工大学水利水电类专业学生参加的科技竞赛主要有:“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛和“挑战杯”大学生创业计划竞赛;全国大学生水利创新设计竞赛;全国大学生节能减排社会实践和科技竞赛;大学生数学建模竞赛;全国大学生工程训练综合能力竞赛;全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛;学校、学院举办、组织的其他学术科技竞赛,等等。
加大对学生科技活动的资助和奖励力度,推进水利水电类专业学生科技创新活动的开展第一,以“国家大学生创新性实验计划”、“挑战杯”和其他各类竞赛为契机,积极组织教师和学生进行选题与立项申报,学校进行统一评审,从中择优资助,并加强阶段性考核。“国家大学生创新性实验计划”每年资助20项学生创新性实验项目,每项资助0.5万~1万元,主要用于购买必要的实验耗材、元器件、图书资料以及相关调研、学术交流等。学生按计划完成项目并经验收合格后,可获得2~4个创新学分。学校要对参加“挑战杯”、水利创新设计大赛和节能减排大赛等的申报作品提前在校内进行多次评审和改进,对创意较好并能按期完成各阶段任务的作品按其等级高低进行分级资助。对前期立项资助但未按期完成作品的资助经费予以收回;对前期自筹经费项目,只要最后能达到最终资助要求,也按相应资助额度补差。这种资助方式可以确保有限经费的合理使用,而且通过多次校内公开评审和答辩,可以加深学生对作品的理解,便于学生发现作品缺陷并及时改进,提高科技作品的质量;同时,这种公开的评审和答辩可以让更多的学生参与到学生科技创新活动中来。第二,科技作品完成后,学校积极组织学生参加各级各类竞赛,对获得较好成绩的项目进行奖励,促进学生科技创新活动的可持续发展。第三,为进一步加强企业与高校的合作和联系,推动学校教育事业发展,鼓励在校学生勤奋学习、刻苦钻研、积极参加科技创新活动,提高创新能力,2012年起,西安理工大学与江苏吴江经济技术开发区签署协议,由该单位向西安理工大学捐赠50万元,设立“吴江经济技术开发区创新奖学金”,创新奖学金重点资助学生开展的科技发明、制作、设计及分析等相关科技活动。该奖学金将连续5年,每年以10万元奖励20名在科技创新方面有突出成绩的在校本科生,每人奖励5000元人民币。
以校内开放实验室和工程训练中心为基地,支持学生制作样机并进行调试全校各实验室均向学生免费开放,提供所需要的实验设备,做到保证使用,悉心指导。第一,西安理工大学水利水电实验教学中心主要有水力学、水利水电工程、水资源与农业水土工程、动力工程和水利电力自动化等实验室,学生只要提前预约,均可在实验室开展相应的试验或研究工作。第二,学校的“机械工程实验中心”、“精密仪器实验中心”、“‘三电’实验教学中心”、“材料科学与工程实验教学中心”和“现代分析测试中心”等实验室均可面向学生开放,极大地方便了学生的科技创新活动。第三,学校的工程训练中心为国家级实验教学示范中心,配备有各种原动机、传动机构、执行机构、部分小型先进加工设备和常用工具等,学生在该中心可根据作品的设计方案,亲手制作样机,并完成测试、试验和改进等工作;对于无法做出样机的作品,也可以用计算机软件等手段实现动态演示,提高学生的动手实践能力。
针对水利水电类专业的特点,积极开展以社会调查为主的科技创新活动在西安理工大学水利水电类专业中,电气、热动专业(水动方向)的学生依托其专业,可以开展机械、电子、控制和信息技术类的科技活动,而水利水电工程和水文及水资源、农业水利工程等专业的学生由于缺乏机械、电子和控制方面的基础,制作科技作品不是其强项,针对这种情况,学院要积极组织教师和学生针对当前水利水电行业的一些热点问题,引导学生确定调研工作的总体方向,选准调查实践活动的突破口,组织学生提前准备好调查提纲,明确调查目的、调查范围、调查地点、调查对象和调查的重点,并设计统计表格或调查问卷等,学生经过充分的准备,带着问题深入实践,获得相应的调查结果并有针对性地提出相应的建言,最终形成社会调查报告或学术论文,也可作为作品参加“挑战杯”等竞赛。例如:近年西安理工大学水利水电类专业学生完成的社会调查报告类作品主要有:“西部大开发中水资源利用极限及临界调控模型”、“长安八水及社会经济生态环境调查报告”、“面向生态的黄河流域二次配水仿真模型研究”、“城市水问题现状分析与节水方案研究——以西安市为例”、“渭河径流过程变化对泾渭湿地水文的影响”和“西安市高校节水调查及对策研究”等,这些作品参加各级各类竞赛均取得了较好成绩。
关键词:水利工程;专业英语;教学
作者简介:曾玉红(1976-),女,湖北宜昌人,武汉大学水利水电学院,副教授;槐文信(1963-),男,陕西乾县人,武汉大学水利水电学院,教授,博士生导师。(湖北 武汉 430072)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)04-0235-02
随着大量的海外水电建设项目的开工,水利工程建设领域对专业人才英语水平的要求越来越高。同时,随着国际交流的日益广泛,国内学子出国深造的机会越来越多,对外学术交流的需求越来越强烈。[1,2]在此背景下,高校水利工程专业开展专业英语教学就显得十分必要,对开设课程的教师也提出了更高的要求,传统的“以教师为中心,讲授式授课,终结性评估”的教学方式显然无法适应新形势下专业英语的教学需求。[3]
专业英语是英语与专业课程的交叉课程,专业英语的教学可分为三个层次:第一个层次是英语与专业课程交叉,帮助学生掌握专业的英语词汇,使其具备一定的阅读和翻译能力;第二个层次是中英比较学习,掌握国际最新研究动态;第三个层次则是熟练利用英语这一工具开展研究和交流。[4-7]目前,很多高校自本科阶段就开设有专业英语课程,第一个层次的教学应在本科阶段即已完成,第二、第三层次的教学将在硕士专业英语教学中实现。考虑到目前专业英语教学上没有统一的要求,课程设置、教材建设方面也缺乏合理、科学的安排,如何提高专业英语教学的水平,是每个教学工作者必须考虑的问题。
一、水利工程硕士专业英语教学的思考
1.教学的定位
经过大学本科阶段大学英语的学习,学生已掌握基本的英语语法、句法,并有一定的阅读、写作及听说能力。现阶段,我国的英语教学仍以应试教育为主,在这种教育模式下,学生的英语应用能力普遍表现为阅读和写作能力相对较强,而听说应用能力则相对较弱。英语作为一门语言,其重要的功用是作为交流工具,因此,硕士专业英语的教学应体现专业英语的特点,以提高学生在水利工程专业领域的英语应用水平为目的,教学内容要兼顾听、说、读、写四个方面。根据这一思路,在教学过程中仅简单强调专业英语(或科技英语)的语言特色,如在句式(长短句、定语从句、分词结构)、词性等方面的特点,而更多的精力则放在如何撰写科技论文,如何与外刊交流,以及学术汇报的一些技巧和训练上面。
2.教学素材的选取
考虑到专业英语的训练应该是全方位的,现阶段很难找到一本能兼顾听、说、读、写四个方面的专业英语教材。同时,传统的专业英语教学中惯用的手段,即学生翻译加教师点评的方式很难吸引学生,起不到好的教学效果。因此,获取丰富的教学素材是开展专业英语教学的必要条件。在教学过程中,教学内容要不断更新,加强教学内容的实用性与针对性。
网络资源丰富且更新快,因此在教学实践中汇总的网络资源成为教学素材的主要来源。具体到水利工程专业有很多资源库可供选取,如在教学过程中,使用IAHR(International Association for Hydro-Environment Engineering and Research)以及USGS(United States Geological Survey)等网站媒体库中的图片以及影像资料。同时国外知名高校的公开课课件也是专业英语教学素材的重要来源,在教学过程中可参考国外知名教授的相关课程的课件。
另外,考虑到研究生们撰写学术论文的实际需求,国际高水平杂志已发表的论文是很好的教学范例。如在科技论文写作课程中,将ASCE(The American Society of Civil Engineers)会刊对的要求拿到课堂上讲解,帮助学生了解国际刊物对论文稿件的基本要求,这样因为教学考虑了学生的实际需求,学生的学习兴趣自然也会提高。在教学过程中,还应选择最新的行业论文作为范例,让学生在了解科技论文结构及特点的同时,也可以了解行业发展的最新动态,激发学生开展科学研究的兴趣。另外,很多教师在教学过程中发现文本资料容易收集,而影像资料难以获得,这方面可以借鉴国外知名高校的公开课视频,在课堂上选择性使用可起到画龙点睛的效果。同时TED(technology,entertainment,design)网站上()的很多演讲资源也可以作为教学素材所用,如收集的科技方面的演讲,因其内容新颖,观点独特,在教学过程中能起到很好的效果,除了可以训练听力外,对学生的科研精神、科研态度等方面也有很好的启发作用,真正达到了教书育人的目的。
3.教学内容的编排
教学方面可按专题的方式进行,如在课程初期介绍专业英语的语言特色时,就分别有词类专题、句法专题,而进入科技论文写作部分则有稿件准备、与编辑交流等专题,便于根据不同的专题开展针对性的训练。而进入专业知识方面按专题组织素材就体现的更加明显。比如在课堂上讲授“Concrete work”时,会从混凝土的组成、制造、特性讲到施工工艺,再结合典型工程如三峡工程的混凝土工程进行讲解,这样不仅内容完整,形式丰富,而且教学效果更好。
4.教学形式的组织
从近年的教学实践来看,多讲无益,精讲为妙,勤练提高。如在讲到论文“Introduction”部分的写作时有一些固定的框架,如一般会按照“What is the problem”,“Why is it important”以及“What solution do you propose”的顺序组织,但是对于具体的主体,这个框框显得过于刻板,不利于学生活学活用,且事实上专业英语应用上也没有放之四海而皆准、可四处套用的公式。因此,在专业英语的教学方面一定要注重实战训练。笔者在课堂上讲完该部分内容后,将学生按照相近的专业方向分成不同的小组,要求各个小组阅读10篇以上本专业方向的最新的顶尖杂志的英文论文,写出本领域最新的研究进展的英文综述,并做成PPT在课堂上轮番展示。通过这种方式,综合训练了学生检索和阅读英文资料、用英文写作以及用英文作报告的能力,这个综述也可以作为学生日后研究成果的“Introduction”部分的内容,在不增加学生额外工作量的基础上,达到了教学的目的。同时,讲演部分附带提问环节,是日后学生参加国际学术会议的小型预演,能够提高他们的自信心和表达能力。
二、水利工程硕士专业英语教学实践
以36学时的硕士专业外语课程为例,简单介绍水利工程硕士专业的英语教学实践。授课对象为水利工程专业硕士一年级学生。
1.教学指导思想
专业英语的教学应以提高学生的英语应用水平为目标,帮助学生尽快掌握利用英语这一工具开展科研和交流的能力,并以此为原则组织教学活动。
2.教学内容
第一单元:科技英语的特点,4个学时,包括语法特点、词性、句式等等;第二单元:科技论文的写作,8个学时,包括行业主流刊物介绍、用稿要求,以及科技论文结构及各部分的具体要求;第三单元:专业基础及研究前沿,12个学时,内容涵盖水利工程的大多数领域;第四单元:听力训练,4个学时,课堂播放20分钟左右的英文原音视频,并布置有根据听力内容写作的作业,此部分穿插在教学过程中进行;第五单元:Group work,4个学时,以小组形式要求学生自主收集英文期刊资料,自主整理并准备PPT文稿进行讲演,课堂模拟国际会议环境,此环节穿插在教学后期阶段。
3.授课方式
授课方式采用课堂讲述、小组讨论以及学生自讲的形式进行,课堂语言为英语。课堂讲述是为了帮助学生尽快进入角色,而小组讨论则是为了提高学生用英文思考和表达的能力。在教学实践中,发现学生自讲实则综合训练了学生的阅读、听写以及口述表达等多方面的能力。
4.考核方式
课程的考核未采用常见的教师出卷、规定时间完成的模式,而是将考试贯穿在平时的教学过程中,考核的形式多样。如根据学生在自讲中的表现或是提问回答环节的表现给分,或是根据学生写的英文综述给成绩等等,这种考核方式在教学过程中起到的效果也较好。
三、结束语
专业外语教学的重点是在教师的指导下,让学生多练习、多实践,侧重培养学生的专业英文文献阅读、翻译、写作和交流的能力,达到以英语为工具、获取专业研究所需信息的目的,从而为新时期水利建设培养既懂专业又熟练掌握外语的复合型人才。
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论文关键词:水电学科;实验教学;改革方案
重视和提高实验教学质量,不仅成为高等教育可持续健康发展的内在需要,而且也成为全社会关注的焦点问题。高校实验室作为人才培养、科学研究的重要基地,在培养具有创新精神和实践能力的高素质专门人才方面,正越来越发挥着不可替代的作用。随着高等教育管理体制改革不断推进,高等教育的跨越式发展以及社会对培养高素质创新型人才提出新要求,教学实验室建设工作目前显得滞后,需要理顺体制,强化管理,加强队伍建设,深化实验教学改革,以适应社会对培养创新人才的需要。
华北电力大学一贯重视实践教学,多年来形成了以“重实践,强能力”为培养目标的实践教学理念。以培养“基础扎实、知识面宽、素质高,具有一定的创新能力、较强的实践能力和良好的发展潜力的高级专门人才”为整体人才培养目标;坚持以学生为本,把“知识传授、能力培养、素质提高、协调发展”的教育理念贯彻到教学的各个方面;通过保证实践教学时间,严格实践教学管理,做到计划落实、经费落实、场所落实和考核落实,使重视实践教学真正落到实处;在学校制订的“十一五”规划中,明确提出了“要进一步加强实践基地和实验教学平台建设,促进工程实践和实验教学体系的整体优化”,加强实验教学改革。
21世纪水资源变成一种宝贵的稀缺资源,水资源问题已不仅仅是资源问题,更成为关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。同时,开发清洁、可再生的水电能源已成为我国能源工业的重点发展方向,西部开发和西电东送战略的实施为我国水电工程建设带来了前所未有的发展机遇。水电能源开局将进一步向西南和西北的大江大河高山峡谷转移,工程规模在逐步加大,从而需要高精度的仿真分析来解决工程中出现的实际问题。水电学科的实验教学工作也必须与时俱进。
一、改善实验设备
水电学科是华北电力大学的新建学科,目前有水利水电工程专业和水文水资源专业。针对水电学科目前软硬件环境较为薄弱的实际情况,学校近几年投入大量资金来建设水电学科实验室。按照学科规划和“十一五”规划,水电学科实验室一直本着高起点、高水平、高利用率的原则进行建设。目前水电学科共建实验室12个,基本上能满足水利水电工程和水文水资源工程两个本科专业实验教学需求,功能齐备,软硬件资源配置合理,为水电学科提供了实践教学基地与全方位开放式的创新平台。大型物理模型有水工建筑物模型、水电站模型和水文沙盘模型,能够模拟实际的水电工程运行过程,有利于学生建立工程的总体概念,已经成为相关课程教学的重要组成部分。水文气象室外实观测点有校内水文气象室外观测园、校内人工河和雁翅水文站。校内水文气象室外观测园不仅给学生提供了水文气象要素测量的场所,还可以为师生进行水文气象研究提供长系列水文气象数据。水文气象室外观测园中安装了自动蒸发站和DVIS自动气象站,可以把水文气象数据通过无线传输传到室内,在室内就可以查询到任何时段的数据。水安全与水情自动测报实验室安装有水安全与水情自动测报系统,可以把校内人工河、雁翅水文站和校内气象站的水情、气象数据传输到室内;并在人工河旁边设有液晶演示屏,显示校内人工河、雁翅水文站和校内气象站的水情和气象数据。其他基础实验室近几年也新购了一批仪器,实验设备得到了完善。实验设备的完善为实验教学的顺利进行打好了基础,为学生进行创新搭建了平台。
二、不断优化、完善实验教学体系、内容、方法、手段
水电中心在改革过程中逐步形成了“始终坚持理论与实践并重,能力培养与素质提高并行,基础实验与专业实验、创新设计、科学研究有机结合,创造以学生为本的人文环境,坚持把知识传授、能力提高、素质培养贯穿于实验教学始终的教学理念”,构建了具有鲜明电力特色的四年不间断的可再生能源实验实践教学体系,并不断加以完善。建立了以能力培养为主线,从专业基础到专业再到综合、创新,采取“分层次、多模块相互衔接”的科学系统的实验教学体系;实验教学与理论教学既有机结合又相对独立,适应不同类型学生的需求。
水电中心不断更新实验教学计划,不断完善和更新基础实验。在“水利学”一级学科的基础上展开各门课程的实验,并把实验分为基础实验、设计实验和创新实验。基础实验为课堂内实验,有课时,是为设计实验和创新实验服务;而设计实验和创新实验是基础实验的延伸。
水电中心历来重视实验教学方法和手段的改革,逐渐形成了特色鲜明的实验教学方法和手段。
1.先进信息技术为实验方法与手段创新提供了空间
实验中心在实验教学中广泛应用现代化教育技术,特别是运用现代直观教具进行教学,比如:多媒体教学、仿真技术、计算机网络教学等手段。开设流域模拟实验、水电站水库调度实验室、水工模拟实验等,学生的实验热情广泛提高,同时提高了教学质量和效率。
2.在实验教学中实现了从“以教师为主”到“以学生为主”的转变
实验中心革新实验方法,增加综合性和设计性实验的比重,鼓励学生自己动手、独立思考,教师只作为引导者和协助者。鼓励学生自己设计实验内容,实验室提供设备、场景,让学生在自己设计的实验项目中探索知识的运用效果、体会知识如何转化为能力,增强了学生的学习动力。
3.实验中努力锻炼学生的团队协作能力
综合和设计实验将学生分组进行实验,要求小组成员以团队的方式进行整个实验,共同去发现问题、分析问题、制定实验方案、组织实施。在各组竞争过程中,培养学生的团队意识,锻炼团队协作能力。这种能力对学生以后参加工作,甚至整个人生都是极为重要的。
三、调动学生的积极性,鼓励学生创新
传统的教育理念的特点是注重理论教学,在实验教学中注重向学生传输理论知识,强调实验的精确性,只要实验步骤正确,实验结果合理就算实验圆满结束。这样学生只能死记课本知识,兴趣得不到发挥,动手能力差,创新意识得不到激发。每次实验的步骤都是学生按照老师讲解的实验步骤进行,连实验仪器怎么使用也必须有老师示范。做实验本来是一件有趣的事,结果到最后变成学生应付了事。有些学生甚至在做实验时什么也不干,等着回去抄袭同组学生的实验报告。在这种实验教学模式下培养的学生必然缺乏创新意识和实践能力,走入社会后很难适应社会的发展。
水电中心在实验教学改革中坚持以学生为主体、教师为主导、实验技术人员为主力,以传授知识、培养能力、提高素质、注重创新为核心,着重培养学生的工程实践能力、综合素质和创新精神,适应我国可再生能源发展对全新实践型、创新型人才的需求。进行基础试验时,先让学生预习实验报告,研究怎么使用实验仪器,怎么做实验,老师只是在旁边起指导作用;这样既发挥了学生实验的积极性,又有利于发现问题,从而加深了对实验项目的理解。鼓励学生进行创新活动,加强学生创新活动的指导,安排从博士生导师到青年博士等各个层次的教师参与学生创新活动的指导,从制度上保证指导教师的数量和水平,同时兼顾特长学生的个性发展。对于创新实验项目,鼓励学生自由组合、自主设计创新性实验项目,项目选题要思路新颖、目标明确、具有创新性和探索性,在专业实验老师的指导下和经费资助下,学生自主组织实施完成创新性实验项目研究。今年学校水电实验中心的创新实验项目有“图形处理器(GPU)在水文数值模拟中的应用”、“三维数字流域模拟的处理”、“三峡工程与极端天气灾害以及当地水体生态环境的相关性研究”、“三峡工程对生态的影响评估”、“三峡水库运行模式及抗旱预警机制研究”、“区域水资源系统安全阈值分析”、“水循环驱动下的湿地生态演化研究”、“基于虚拟现实的流域电子沙盘设计与制作”。
在创新性实验项目的实施过程中,学生的自主学习能力、查阅文献能力、分析和解决问题能力、运用知识能力、动手能力等得到了锻炼和提高,团队协作精神显著增强。
四、改革实验教学考核方法,建立多元化的实验考核体系
实验教学中心积极探索实验考核方法的改革,根据实验教学的特点,从有利于激发学生实验兴趣和主观能动性、提高实验能力为目的,确定实验考核方式。建立了一套多元化的实验考核办法,根据不同层次采取不同考核办法。
根据学生的实验情况、学习态度、实验报告质量、实验结果分析,由实验指导教师进行综合评价,给出成绩,实验成绩按优、良、中、及格、不及格五个档次计入。
对于课内实验,按照期末总成绩的10%计入,采取平时成绩与操作考试、期末笔试成绩相结合的考核办法。平时成绩以实验操作、实验能力、实验结果及实验报告为依据。鼓励学生在实验中有所创新,对于有创见的学生可适当加分,实验成绩不及格应予重修。实验成绩要登记、建档,避免了以往考核基本知识的单一性和考核基本操作的片面性,促进学生自觉地进行自身能力的培养。
对于单独开设的综合设计型实验,单独计学分。采用“目标+环节+报告”的考核方式。学生综合与设计实验能力应包括资料收集与分析整理、方案设计、数据分析、报告撰写等全过程,因此,实验考核应分项进行,统筹兼顾实验过程、实验结果与实验报告。
五、完善实验室管理机制
【关键词】科技平台 创新能力 管理体制 探索与实践
【课题来源】本文系重庆市教育教学改革重点课题(课题编号:0824085)研究成果。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)11-0247-02
高校科技创新平台是为了将学科建设、人才建设与科技发展统一起来,实现人才和资源的充分共享,继而形成一种新的、交叉的、重要的科研组织运行模式。这种科技创新平台主要包含:设在学校的国家重点实验室、国家工程技术研究中心、教育部重点实验室、省部级重点实验室、省部级工程技术研究中心以及学校自荐的研究开发基地等。科技平台的主要作用是科技创新、成果转化和人才培养,近年来,高校科技创新平台在科学研究、学科建设、成果转化以及为社会经济建设服务等方面发挥了重要的作用,吸引了大量国内外科技人员进行学术交流,并直接参与了国际合作和竞争,为高校的持续、稳定和协调发展起到了重要的保障。然而,不难看到无论是重点实验室还是工程研究中心,在人才培养方面,主要集中在硕士、博士研究生等高级专门人才的培养上,而在本科生的创新能力培养方面由于管理体制和运行机制存在的各种问题,未能形成有效的培养体系和发挥其应有的作用。众所周知,高校科技平台是国家、地方和高校重点建设和重点投入的部门,拥有先进的仪器设备、优秀的科技创新团队和浓厚的学术氛围,同时承担了大量的基础研究、应用研究、工程技术开发以及科技成果转化等项目,具备了培养本科生创新能力的得天独厚的条件。如何充分利用高校科技平台条件实现本科生创新能力培养、依托科研全面提高本科教育教学质量和人才培养质量已经成为当前高校亟待解决的热点问题。
一、充分利用高校科技创新平台培养本科生创新能力需要解决的主要问题
在科技创新平台建设中,目前高校重点对创新条件、人才队伍、管理体制与运行机制等方面进行建设,并关注平台建设与学科建设的关系、平台建设与队伍建设的关系的处理。在平台建设与人才培养的关系方面,也认识到作为学校科技创新实体的科技创新平台,同样也要承担人才的培养任务,尤其是高层次人才培养的任务,这是高校的特色和优势,只有加强人才培养工作,平台才会有生命力,才会有科技创新能力和竞争力。但目前科技创新平台的建设主要结合研究生教育,把研究生培养工作作为建设的一项重要工作内容,却忽略了本科生的创新能力培养。就其原因可归结为如下两个方面:一是在现有的本科生创新能力培养的课程体系中,未结合科技平台的师资、设备及项目领域状况,使得科技平台无法发挥其在本科生创新能力培养中的作用。二是科技平台的现行管理体制和运行机制,主要针对科技创新、高层次人才(研究生)培养,由于本科生数量大,没有相应的配套教师指导及相应的管理办法和制度,从而阻碍了本科生充分利用科技平台的优势进行创新实践。三是缺乏科技创新平台在本科生创新能力培养方面的考核与激励机制。要充分发挥高校科技创新平台在培养本科生创新能力中的作用,必须解决如下主要问题:
(一)建立基于科技平台的本科生创新能力培养的课程体系。在研究现行本科生培养方案的基础上,结合现有科技平台的师资、设备及项目领域状况,对现行本科生培养的课程体系进行改革,进一步完善创新能力培养教学环节的设置与安排。
(二)构建适合本科生创新能力培养的科技平台管理体制和运行机制。在不违背国家有关部委对科技平台的管理要求的前提下,对科技平台的现行管理体制和运行机制进行改革和完善,建立适合于本科生创新能力培养的科技平台管理新体制和运行机制。强制性将科技平台纳入本科生人才培养体系中,并将本科生人才培养作为科技平台的重要考核指标,包括指导教师、开放、课题研究、经费、考核等。
(三)建立基于科技平台的本科生创新能力培养目标与考核体系。基于本科生培养的课程体系的改革和创新能力培养的教学环节研究,并结合创新平台运行和管理模式的改革研究成果,制订创新能力培养环节的考核目标和考核体系。
二、基于科技创新平台培养本科生创新能力的探索
为了充分发挥高校科技创新平台在本科生创新能力培养中的重要作用,并构建起完善、合理、可行的基于科技平台的本科生创新能力培养体系。我们依托本校国家山区内河航道整治技术工程中心、水利水运工程教育部重点实验室、重庆市航运工程技术研究中心、重庆市水工建筑物健康诊断技术与设备工程研究中心等四个水利类科技创新平台,以及港口及航道工程和水利水电工程两个水利类本科专业的本科学生培养,结合现有科技平台的运行与管理体制、现行本科生培养方案和培养模式,就基于科技平台的大学生创新能力培养体系开展了研究,并初步提出了适合当前我校水利工程专业类的、基于科技平台的本科生创新能力培养体系。
(一)基于科技平台的本科生创新能力培养的课程体系改革
我校现有的水利类专业有港口航道与海岸工程、水利水电工程专业,两个专业是培养适应21世纪社会主义现代化建设需要的德、智、体等方面全面发展的高素质水利类专业高等工程技术人才。从21世纪水利类学科发展来看,水利类高等工程技术人才要具备的素质包括:具有一定的人文社会科学、经济管理和自然科学基本理论知识。特别是有较好的人文素质;水利类基础及专业知识。依据创新能力要素的三个方面和创新实践应当建立三个模块的课程体系,分别是:水利工程知识积累模块;创新意识、创新精神和创新思维能力培养模块:创新实践模块。然而,现行人才培养方案中缺乏创新知识模块,无法实施创新人才的培养。为此,吸取国内外著名大学的办学经验,改变过去以课堂教学为主的单线条式的教学模式,以科学研究和工程实践成果为基础,以具有国际化视野的良好的科学素养和工程实践能力的名师和教学团队为保障,创建以递进式精品课程群和系列化双语课程群等为课堂教学链,以国家级人才培养模式创新实验区、重点实验室、规模化实习基地和创新研发基地等为创新实践链,以高频次国内外水利港航类创新竞赛、国际课程班、海外项目管理人才班、双学位等为交流合作链的立体化、开放性的人才培养体系。创新人才的培养采取“以人为本”的开放式、多样化、递进式的培养模式,以四年制本科为基础,以工程教育为导向,以培养卓越工程师为目标。将本科和硕士两个阶段综合考虑,相关课程贯通,减少本科毕业考硕士的环节,减少课程重复,提高人才培养效率,形成本科“3+1”人才培养模式。
在知识体系上,水利类专业知识体系由工具性知识、人文社会科学知识、自然科学知识、法律法规与经济管理知识、工程技术知识和专业知识等6个知识领域组成。专业知识,包括专业所必须的基础专业知识和核心专业知识。实践体系由基本素质、基础技能、综合训练、专业技能四个层次组成,并与教学知识体系相对应,实践体系重在培养实验技能、工程设计能力、科学研究能力和创新能力。课程模块上增设科技创新模块和科研训练模块,该模块紧密结合科技平台试验条件和项目,设立研究型和开放型自选课题,并设定学分,学生需完成相应的创新学分。最具代表性的是通过所承担的河工物理模型试验研究和水工结构试验研究,分别在“河流动力学”和“港口水工建筑物”课程中新增了“推移质实验”和“内河船舶撞击实验”等创新性实验项目23项。实践环节中,将毕业设计(论文)与科技平台工程设计和研究项目紧密结合。
(二)科技平台管理体制与运行机制改革试点
我校四个水利类科技创新平台除了满足各部委规定的管理体制和运行机制外,为了充分发挥科技平台在创新人才培养中的作用,培养大学生的创新能力和实践能力,促进学生科研活动的开展,并完成规定的创新学分。在实验室、工程中心管理体制与运行机制方面采取了如下措施:
1.设立大学生创新基金
实验室特设立了大学生创新基金。大学生科研基金的资助对象为本实验室依托的水利类全日制在校本科生。实验室成立大学生创新基金管理小组,组长由实验室主任担任,副组长由实验室副主任和学院分管本科学生工作的副书记担任,秘书由实验室秘书和学生辅导员担任,成员有5―7教师组成。大学生创新基金管理小组的职责是:(1)负责筹措基金;(2)负责接受项目的申请、审批、中期检查、验收、评奖等;(3)负责管理、使用科研基金。基金的筹措渠道:(1)实验室建设经费;(2)实验室科技开发收入;(3)教师、学生、校友和社会人士的捐赠;(4)从接受本基金资助的项目中获得收益。
每年资助额度控制在30000元左右,经费由实验室负责解决。基金的管理纳入重点实验室开放基金统一管理,单列科目,专款专用,由实验室主任审批。基金的使用实行项目负责人制度,本着“节约”和“包干使用”的原则,合理使用大学生创新基金,结余的经费收回,超支的部分由项目负责人自行解决。基金资助范围包括具有一定创新理念或应用前景的科学研究和技术开发项目(包括概念性设计方案、软件开发、科技制作、科技发明等)、有一定学术价值和学术水平的论文版面费、专利申请费和参加学术会议差旅费。资助额度为单项资助额度原则上不超过3000元。
2.实行科技创新平台向本科生全面开放制度
为了推动实验室的开放工作的进展,有效地培养学生的实践能力和创新能力,实验室特制定了《面向大学生开放的管理办法》,在八小时内面向全体学生全面开放,八小时以外通过预约登记面向学生开放。开放实验内容为各实验厅(室)常规实验项目和现有设备基础上能够完成的研究性项目,各实验项目内容及研究方向在《开放实验项目及设备清单》上。并要求学生和教师进入实验室时,必须在值班教师处登记,填写开放实验登记表,进入实验室的学生和教师必须遵守实验室管理规章制度。
3.对指导教师和学生实行奖励和考核制度
重点实验室对凡按协议要求保质保量完成科研项目的,优先推荐参加重庆市和全国的“挑战杯”科研竞赛及其它各种评奖活动。取得突出成果者,根据成果涉及的课程范围、专业领域、研究和实践的学时数,经专家评审,报教务处批准,作为任选学分,记入“大学生科技创新与实践学分”。项目完成质量优秀的负责人,在下一年度项目申报评审中予以优先考虑。老师指导学生完成科研项目,并取得突出成果或成绩,可在实验室开放基金项目申报中予以优先考虑,同时纳入教师本科教学工作奖励范畴。在教师的年度考核中,专业教师每年至少完成一项本科生创新训练指导项目,同时记入教师绩效。
三、基于科技创新平台培养本科生创新能力的实践效果
按照“厚基础、宽专业、强能力、善管理、会创新”的指导思想,以培养复合型和创新型人才为目标,通过优化教学内容,突出创新能力培养,对水利类专业人才培养方案进行全面优化,增加创新能力培养模块。将科研成果转化为创新实验项目,并纳入课程实验教学,作为必修内容,以培养和锻炼每个学生的创新能力。从2008年开始,我校充分发挥国家内河航道整治工程技术研究中心、教育部水利水运重点实验室、交通运输部内河航道整治重点实验室、重庆市航运工程技术研究中心及重庆市水工建筑物健康诊断与设备工程技术研究中心等科技创新平台的资源优势,开始在水利类专业实施基于科技创新平台的本科生创新能力培养。近4年来先后利用各类重大工程科技项目吸纳学生近3000人次参与各项目组的研发活动;每年设置开放性试验项目30余个、学生参与开放性试验活动1000余人次;连续4年每年设置了10万元大学生实践与创新活动开放基金。支持大学生实践与创新项目近100项。4年来我校水利类专业学生共获得各类国家奖项96项,其中,挑战杯大学生课外学术技术作品大赛全国一等奖1项,创业计划全国铜奖1项,水利创新大赛全国特等奖1项、一等奖4项、数模竞赛全国一等奖8项、二等奖11项,英语竞赛全国二等奖6项; 2010年、2011年、2012年连续三年均有学生获得全国水利专业优秀毕业生;研究生考取率连年稳定在20%―25%。近2年来,我校水利类本科学生公开发表学术论文12篇,作为主研获得发明专利3项。2009年获得国家级人才培养模式创新试验区。基于科技平台的本科生创新能力培养的课程体系改革有效指导了我校“土木工程”等16个“卓越工程师教育培养计划”试点工科专业人才培养标准和培养方案的制定,同时从2012年开始,在全校实行了本科生创新创业训练和创新创业学分的认定,不仅提高了学生参与科学研究的积极性,同时也有效地培养了学生的创新能力。
四、结束语
本文在分析高校科技创新平台在培养本科生创新能力中存在的主要问题的基础上,介绍了我校依托水利类科技创新平台培养本科生创新能力的探索与实践。实践表明,在不违背国家有关部委对科技平台的管理要求的前提下,对科技平台的现行管理体制进行改革和完善,通过设立大学生创新基金、实验室对本科生实行全面开放、对指导教师和学生实行激励机制等方式,构建适合本科生创新能力培养的科技平台运行管理体系;通过改变过去以课堂教学为主的单线条式的教学模式,以科学研究和工程实践成果为基础,以科技创新平台、规模化实习基地和创新研发基地等为创新实践链,构建立体化、开放性的人才培养体系;有利于充分利用高校科技创新平台的优势资源、充分发挥科研优势、有效推动科研成果深度融入教学、激发本科学生参与科学研究的兴趣、提升本科学生的创新能力和工程实践能力。
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(水利水电勘测设计院,内蒙古 呼和浩特 010020)
摘要: 常见的纵横断面数据处理方法主要从数据或格式着手,往往容易忽略了其“图形”意义,本文尝试从“图形化”角度编写了基于VISUAL LISP 的纵横断面数据处理程序,可以应用于各种纵横断面测量数据处理。
关键词: 图形化,纵横断面测量,数据处理,VISUAL LISP, AUTOCAD二次开发
A Graphical Data Processing Method and Implementation of Vertical and Horizontal Cross-Section
PU Shengliang1
(Inner Mongolia Water Resources and Hydropower Survey and Design Institute,Inner Mongolia Hohhot 010020)
Abstract : The common methods of data processing of vertical and horizontal cross-section mainly started from data or format, often easy to overlook its "graphics" meaning, this paper attempts from the "graphical" point of view to write the vertical and horizontal cross-section of data processing program based on VISUAL LISP, can be applied to the kinds of vertical and horizontal cross-section measurement data processing.
Keywords: Graphical, Vertical And Horizontal Cross-Section Measurement, Data Processing, VISUAL LISP, AUTOCAD Secondary Development
引言
随着GPS-RTK技术在测量工作中的广泛应用,传统的测量手段得到了大程度地提升,以测点为主要方式的测绘任务面临着“多文件”、“大体积”的数据整理及处理困境。虽然众多断面测量软件大放异彩,可是各有其千秋,并且大多基于纯程序设计语言的文本操作得以实现,有的以“固定”格式的数据成图为主,有的仅以本职工作出发编写而其他行业应用有限或繁琐,而且都有一个共同的特点:无不使程序使用者容易陷于“文(件)山点海”,极为不方便,且不得不牺牲了测点数据的可见性与直观性,稍有特色者也不过参考点图而已。正是基于以上思考,本文尝试从点数据的图形角度出发,增加了纵横断面数据整理及处理过程的形象直观性、简易性。
1 需求分析与功能设计
首先,我们必须知道“要解决的问题是什么?”也即如何从测点源数据得到目标数据,从而生成测绘最终成果。其次,也要知道“是否有行得通的解决办法?”也即采用何种编程方法,达到什么样的功能效果,实现数据的转化,因而本文选择了AUTOCAD VISUAL LISP集成开发环境作为程序编码与测试工具。最后,要弄明白“怎样具体实现?”也是程序开发最关键的步骤,需要反复进行模块编码、调试、精化与集成,从而实现程序编写所预期的各项功能。
图表 1.1 E-R图
(1)开发目标。如图1.1 所示,我们要实现测量点的集合AI到成果元数据的集合BJ的转化,I为源点数据的数目,J为目标元数据的数目,也是众多纵横断面数据处理程序的设计思路和目标,而我们要实现“图形化”的目的,即要完成数据图形化(DI)和图形数据化(ID)两个过程,其功能转化过程如图1.2 所示。
图表 1.2 功能图
(2)应用范围。从理论上讲,可以实现纵横断面设计与成图。在实际测量工作中可以应用于渠道、河道纵横断面等相关数据成果的生产过程。
2 流程设计与编码实现
(1)根据图表 1.2 ,其功能所对应的程序流程图如图表2.1 所示:
图表 2.1 程序流程图
(2)根据图表 2.1 我们可以编写相关函数,以实现功能,函数列表如下:
主程序单元 C:ZD () C:HD ()
纵断面数据处理程序 横断面数据处理程序
一级调用单元 C:E2C() C:L2C ()
高程点生成数据文件 复合线输出XY坐标
二级调用单元 C:STRPARSE () C:L1R ()
字符串转换为字符串列表 判断点在直线上的位置
图表 2.2 函数功能及其关系调用
(3)根据图表2.2 我们可以得到其抽象数据类型定义,如下所示:
ADT ZD_HD {
数据对象:C={AI,BI|AI为点数据集合;BI为元数据集合}
数据关系:R={,}
基本操作:
C:ZD (/ LSTS LSTZ B D Z C ZA ZZ S SA FF Z1 ZA1 ZZ1)
// 操作结果:返回一个非NIL值
C:HD (/ LSTS LSTZ P PP P1 FF STR B Z C ZA S SA ZZ ZN FLAG D)
// 操作结果:返回一个非NIL值
E2C (/ SN LSTS P1 P2 SS I SI PT Y X H)
// 操作结果:返回一个XYH点列表
L2C (/ PL ENTDATE A N LSTZ FIND KEY YY XX)
// 操作结果:返回一个XYH点列表
STRPARSE (STR DELIMITER / SEARCHSTR STRINGLEN RETURN N CHAR)
// 操作结果:返回一个子字符串列表
L1R (P1 P2 P3 / B C P)
// 操作结果:返回一个INT值,等于0时点在线上,大于0时点在线的左侧,小于0时点在线的右侧。
} ADT ZD_HD
3 程序测试与成果生成
(1)打开AUTOCAD,加入CASS环境,展绘点号和高程点。输入命令APPLOAD,选择和加载文件“*.FAS/*.LSP/*.VLX”;若命令无效可重复加载。开启圆心和节点捕捉,从上游至下游(前进方向)连接纵断线,从前进方向左端至右端连接横断线。输入命令“ZD”,框选高程点(包含纵断线),生成纵断数据文件及成果图。输入命令“HD”,框选高程点(包含横断线),选择(横断线),选择中心桩和方向点(前进方向),输入中心桩号,生成纵断数据文件及成果图。
(2)以某长1KM纵横断测量项目所采集数据为实例,其原始数据格式为“点名,注释,东坐标,北坐标,高程”,展绘后散点图如3.1所示。目标纵断成果和横断成果格式为“距离,高程”,并生成横断面图(以第一条为例,如图3.2所示)和纵断面图(如图3.3所示)。
图表 3.1 测点数据散点图
图表 3.2 纵断面成果图
图表 3.3 横断面成果图
4 结语
(1)通过该程序的设计、编码与测试,以及成果生成,取得了预期的结果,操作更加简便、尤其适合于电脑操作不太熟练的同志。
(2)通过断面线的绘制,避免了多人协作测量数据凌乱无章的特点,断面点的选择也更具灵活性,断面数据的可靠性更高,出错率更低。
(3)LISP语言在人工智能方面有着称奇的优势,虽然本程序在生产实践中应用尚可,但是仍立足于简单数据源、图元素,本质上还是文本操作处理,因而将来在数据处理智能化方面有着很大的空间,需要结合本职工作进行更深一步的学习和研究。
参考文献:
[ 1 ] 阎聚群.AUTOCAD 2000 VISUAL LISP开发[M ] .武汉:华中理工大学出版社, 2000.
[ 2 ] 孙江宏,丁立伟,米洁. VISUAL LISP编程与应用[M]. 北京:科学出版社,1999.
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