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【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 實踐性教學(xué) CDIO 改革與實踐
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)22-0078-02
一 引言
工科院校的實踐性教學(xué)一般分為:課程實驗、課程設(shè)計、實習環(huán)節(jié)和畢業(yè)設(shè)計。在這些教學(xué)環(huán)節(jié)中,“重知識、輕能力,重學(xué)術(shù)、輕應(yīng)用,重說理、輕實效”是工科教學(xué)存在的普遍問題。基于這種現(xiàn)狀,我院以體現(xiàn)當今工程教育中先進教育理念CDIO模式為指導(dǎo)思想,對整個學(xué)院人才培養(yǎng)模式作了較為深入的改革和探索。本文結(jié)合我院人才培養(yǎng)模式的改革背景,將CDIO教育理念融入實踐性課程設(shè)置和教學(xué)過程中,針對電力系統(tǒng)方向的實踐環(huán)節(jié)中課程實驗、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)思想、教學(xué)模式、設(shè)計內(nèi)容和實施過程做出總結(jié),希望對應(yīng)用型本科學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)能起到一定的指導(dǎo)作用。
二 我院電力系統(tǒng)方向設(shè)置的背景與定位
1.電力系統(tǒng)方向設(shè)置的背景
我院從2005年開始實行“按電氣信息類大類招生,兩年后按學(xué)生的興趣和需要分專業(yè)”的“2+2+x”教學(xué)改革。即兩年基礎(chǔ)課學(xué)習,兩年專業(yè)平臺課學(xué)習,“x”就是同一專業(yè)的學(xué)生到專業(yè)平臺課學(xué)習完成后,根據(jù)自己的專業(yè)興趣和目前的社會需求選報專業(yè)方向,選修一組某專業(yè)方向的限選課程和該方向的選修課程,并進入該方向為期一年的畢業(yè)設(shè)計過程,以達到學(xué)以致用,學(xué)有所長。我院電氣工程及其自動化專業(yè)在這項大的人才培養(yǎng)模式改革的背景下形成了“電機設(shè)計”、“電機控制”、“建筑電氣”和“電力系統(tǒng)”幾個專業(yè)方向。進入專業(yè)方向后,實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的安排除了課程實驗外,主要有:為期3周的方向課程設(shè)計,為期2周的畢業(yè)實習和為期1年的畢業(yè)設(shè)計。
2.電力系統(tǒng)方向人才培養(yǎng)目標定位
電氣工程及其自動化專業(yè)電力系統(tǒng)方向人才培養(yǎng)的目標定位是:培養(yǎng)能從事電力系統(tǒng)運行、設(shè)計、試驗、控制和計算機應(yīng)用等領(lǐng)域工作的高級應(yīng)用型工程技術(shù)人才。畢業(yè)生可在電力系統(tǒng)、發(fā)電廠、供電企業(yè)、電力工程設(shè)計單位、電力設(shè)備及電力自動化設(shè)備開發(fā)單位及用電單位等較寬范圍內(nèi)就業(yè)。
三 基于CDIO工程教育模式的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的改革與實踐
1.CDIO工程教育模式概述
CDIO是構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)、運作(Operate)四個英文單詞的縮寫,它是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習”的集中概括和抽象表達。CDIO工程教育的理念是充分利用大學(xué)學(xué)科齊全、學(xué)習資源豐富的條件,以盡可能接近工程實際,涉及技術(shù)、經(jīng)濟、企業(yè)和社會的團隊綜合設(shè)計項目為主要載體,結(jié)合專業(yè)核心課程的教學(xué),使學(xué)生能得到全面的訓(xùn)練和提高。
2.基于CDIO工程教育理念的“板塊式”課程實驗設(shè)置
我院基于CDIO工程教育理念的“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習”的思想,改革以往課程實驗以課程為主題,以知識點為核心,專業(yè)內(nèi)各課程間條塊分割,沒有整體優(yōu)化和統(tǒng)一的培養(yǎng)目標的缺點,提出課程實驗的“板塊化”設(shè)置。板塊化實驗項目的設(shè)置以專業(yè)核心課程和相應(yīng)的選修課程之間知識點的相互聯(lián)系為原則,強調(diào)基于項目的實驗構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作。讓課程實驗真正起到“親身經(jīng)歷與感受”的作用。
基于以上原則,我院把教學(xué)實驗設(shè)計成若干個具體的實際工程系統(tǒng),每個工程系統(tǒng)由3級項目組成:1級項目為工程要求,提出總的培養(yǎng)目標和要培養(yǎng)的工程實訓(xùn)能力;2級項目為進一步劃分的工程各子系統(tǒng)的設(shè)計與分析;3級項目
才是具體的實驗內(nèi)容和試驗科目。如我院設(shè)置變電站設(shè)計與保護大板塊的實驗課程,將電力系統(tǒng)分析、發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)、電力系統(tǒng)繼電保護、計算機仿真、電力系統(tǒng)規(guī)劃、高電壓技術(shù)等課程融合成為一個大板塊的實驗課程,這些課程都具有很強的內(nèi)在聯(lián)系,即以發(fā)電廠電氣主接線方案為平臺,依托短路計算和潮流計算來實現(xiàn)電力系統(tǒng)中設(shè)備選擇與運行、保護的整定與實施、能量的變換和傳遞、系統(tǒng)的控制運行及其動態(tài)過程仿真分析等環(huán)節(jié)。學(xué)生通過這一個大板塊理論和實驗課程的學(xué)習,其工程實踐能力的培養(yǎng)在機制上就更加靈活,學(xué)生的實驗課程安排就不再受到理論課程的教學(xué)學(xué)時數(shù)的局限和理論課程教學(xué)前后次序的束縛,學(xué)生在學(xué)習理論課程的細節(jié)之前,就能樹立電力系統(tǒng)整體知識的要點和宏觀概念。在教學(xué)時間上也能夠得到有效的保障,如學(xué)生通過開放性實驗室的運行,可以獲得遠遠超過課內(nèi)實驗學(xué)時的工程操作的訓(xùn)練時間,通過自主性、綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗內(nèi)容的設(shè)置,在學(xué)習效率和質(zhì)量上能得到進一步的提高。
3.基于CDIO模式的課程設(shè)計的設(shè)置
從電力系統(tǒng)方向培養(yǎng)目標和基本要求中,可以看出:(1)課程設(shè)計是本方向主要實踐環(huán)節(jié),傳統(tǒng)的課程設(shè)計一般是按照各主干課分別設(shè)置的,鑒于上述我校的專業(yè)設(shè)置背景,不可能有這么多的學(xué)時。(2)課程設(shè)計以發(fā)電廠、變電所設(shè)計和運行控制為主?;诖?,我校在課程設(shè)計的模式上作了一些改革,即在完成全部課程后,進行為期3周的電力系統(tǒng)方向課程設(shè)計。我校選定電力系統(tǒng)分析、發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)和電力系統(tǒng)繼電保護三門課程作為方向必修課程,選定高電壓技術(shù)、電力系統(tǒng)綜合自動化、電力系統(tǒng)規(guī)劃和電力系統(tǒng)運行和控制作為方向選修課程。按照人才培養(yǎng)模式的要求、知識體系的要求和時間的限制,把課程設(shè)計內(nèi)容定為以發(fā)電廠、變電所設(shè)計為主線,貫穿所有課程的內(nèi)容,完成一個完整的項目設(shè)計過程。
基于CDIO工程教育思想,把課程設(shè)計分解為一個具有三級項目的工程。項目設(shè)計的核心思想是鼓勵學(xué)生進行主動學(xué)習和綜合學(xué)習,開展學(xué)術(shù)研討活動,推動學(xué)生學(xué)習系統(tǒng)構(gòu)建、模型分析、算法比較、仿真開發(fā)、科學(xué)結(jié)論分析等技能。在課程設(shè)計項目中,教師只起引導(dǎo)作用,通過專題講座、技術(shù)研討、方案研究等形式啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。通過CDIO模式下的課程設(shè)計,學(xué)生對于所選研究對象進行系統(tǒng)模型分析計算,可以培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)邏輯方法準確描述電力系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)、反映系統(tǒng)行為的參數(shù)體系、系統(tǒng)行為的能力。項目內(nèi)容可以完全跳出學(xué)生個體能力的差異,不同水平的學(xué)生可以選擇不同復(fù)雜程度且適合自己的設(shè)計方案,按照要求完成各個環(huán)節(jié)設(shè)計任務(wù),同樣能起到能力鍛煉和鞏固知識的作用。另外,優(yōu)秀的選題和成果可以用于替代今后教案中陳舊老套的實例,為更新教學(xué)素材作充分的積累。
4.基于CDIO模式的“產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合的畢業(yè)設(shè)計過程改革
CDIO工程教育思想是讓學(xué)生以主動、實踐和課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習工程技術(shù)。教學(xué)過程中加強與社會各行各業(yè)特別是專業(yè)技術(shù)行業(yè)的聯(lián)系,這也是當前高等教育改革與發(fā)展的趨勢之一。我院基于CDIO工程教育思想,實施按“產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合的模式來組織和管理為期一年的畢業(yè)設(shè)計(包括畢業(yè)實習)的教學(xué)過程。
我院按照以下三個環(huán)節(jié)來管理畢業(yè)設(shè)計過程:首先,建立嚴格的設(shè)計課題審批制度。指導(dǎo)老師按要求填寫畢業(yè)設(shè)計選題審批表,包括課題來源、設(shè)計內(nèi)容、技術(shù)要求、學(xué)生人數(shù)等。審批表先后通過課程組和學(xué)院組織的專家組審核合格后方可作為畢業(yè)設(shè)計題目;如果學(xué)生到生產(chǎn)單位或?qū)嵺`性教學(xué)基地去做畢業(yè)設(shè)計,須事先提出書面申請,還必須按教學(xué)要求選題和選派指導(dǎo)教師,將課題內(nèi)容摘要、主要指標、文獻資料和校外指導(dǎo)老師的姓名、學(xué)歷、職稱等以及單位提供的軟硬件條件以正規(guī)格式報送學(xué)院,經(jīng)過審查后方準前往,并同時指定校內(nèi)指導(dǎo)教師做教學(xué)指導(dǎo)。其次,進行定期的檢查匯報。為確保畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量和進度,要求學(xué)生定期向?qū)I(yè)課程組匯報畢業(yè)設(shè)計情況,我院的畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控體系設(shè)計了四個環(huán)節(jié),即開題、中期檢查、畢業(yè)設(shè)計課題驗收、畢業(yè)設(shè)計答辯。這也是整個畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控體系的四個觀察點。其中開題要檢查的重點是檢查文獻閱讀與利用的情況、總體方案的設(shè)計內(nèi)容;中期主要檢查總體方案中采用到的核心技術(shù)的試驗情況;課題驗收主要檢查學(xué)生所設(shè)計的系統(tǒng)運行情況,數(shù)據(jù)分析與結(jié)果如何,是否完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù);答辯主要考查學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計論文、學(xué)生的語言表達能力。最后把好答辯與綜合評分關(guān)。學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計成績應(yīng)由綜合評分來確定,包括工作表現(xiàn)、能力和素質(zhì)等方面的平時考查成績、畢業(yè)設(shè)計成果的驗收成績、論文成績及答辯成績。無論是在單位還是在學(xué)校答辯,都要求綜合考慮上述幾項成績,以確保畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。
四 結(jié)束語
從2005年開始,我院開始實施基于CDIO的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的改革措施,通過這幾年的實施,取得了良好的效果。我院根據(jù)社會和企業(yè)的急需技術(shù),有針對性地安排實踐性教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的一技之長與工程實踐能力;堅持這個方針,我院培養(yǎng)的學(xué)生在激烈的人才市場競爭環(huán)境中,具有了自己的獨特優(yōu)勢和生存空間,提高了學(xué)生的就業(yè)競爭力。同時,我院與企業(yè)聯(lián)合加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),在企業(yè)建立了長期穩(wěn)定的實踐性教學(xué)基地,也彌補了學(xué)校實驗設(shè)備不足帶來的不便。因此,可以認為,這種教學(xué)模式的改革無論是對于學(xué)生,還是對于教師、學(xué)校乃至社會都是有利的。
參考文獻
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民辦高校電氣工程及其自動化實踐教學(xué)體系我國民辦高校電氣工程及其自動化專業(yè)是近些年逐步建立的新專業(yè)。專業(yè)建立的初期,基本上沿用了精英化高等教育的教學(xué)計劃和培養(yǎng)模式,因此不能完全適應(yīng)民辦高校學(xué)生理論基礎(chǔ)較弱,但思維活躍、動手意愿較強的特點,因此,如何構(gòu)建合理的教學(xué)體系、尤其是實踐性教學(xué)體系,積極探索適應(yīng)民辦高?,F(xiàn)狀、切實可行的、以提高學(xué)生實踐、創(chuàng)新等專業(yè)綜合能力為導(dǎo)向的電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)體系。
一、實驗及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在問題分析
電氣工程及其自動化專業(yè)實驗及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)一般分為三類:課程實驗類、課程設(shè)計類、教學(xué)實習類。近些年,隨著教育成本的提高,尤其民辦高校教育經(jīng)費的限制,以及辦學(xué)經(jīng)驗不足等因素的限制,有些民辦高等院校淡化了的實驗及實踐教學(xué)質(zhì)量的提高,甚至忽視了此教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用,實驗及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)成了理論教學(xué)的附屬品。那么就不能順應(yīng)時代的發(fā)展潮流,更不能培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型本科人材。
結(jié)合本項目組老師的教學(xué)體會以及本項目的研究內(nèi)容,在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,分析現(xiàn)存實驗及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題如下。
1.課程實驗的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容單一
課程實驗內(nèi)容以驗證性實驗為主,很多教師采用多年不變的實踐教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)內(nèi)容陳舊,不能跟上新技術(shù)的發(fā)展,而學(xué)生又按部就班地做一樣的實驗,雖然學(xué)生為了獲得平時成績到實驗室上課,但在課堂上幾乎不動手,最后抄襲實驗報告上交了事。學(xué)生缺乏基本的學(xué)習興趣,無法調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生學(xué)習的積極性和主動性,不利于學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng),不利于教學(xué)質(zhì)量的提高。
2.課程設(shè)計及實習的教學(xué)考核內(nèi)容不全面、不完善
課程設(shè)計及實習是本科教學(xué)過程中的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié),一般都是在學(xué)習完相關(guān)理論課程后,結(jié)合所學(xué)理論知識進行設(shè)計應(yīng)用,或深入到生產(chǎn)實踐中進行觀察學(xué)習、實際操作,以達到理論與實踐應(yīng)用相結(jié)合的過程,是培養(yǎng)應(yīng)用型人才不可或缺的教學(xué)環(huán)節(jié)。目前,很多高校實踐在該環(huán)節(jié)的考核方式上比較簡單,一般僅憑學(xué)生出勤情況、課程設(shè)計或?qū)嵙曋械谋憩F(xiàn)以及最后提交的材料來評定學(xué)生的成績,考核內(nèi)容簡單,沒有與相關(guān)課程設(shè)計或?qū)嵙暤膬?nèi)容及實踐課程的特點相結(jié)合,不能夠客觀評價學(xué)生的設(shè)計或?qū)嵙曅Ч?,不能準確評價學(xué)生的能力和水平。缺少科學(xué)合理的考核測評指標體系,不利于實驗及實踐教學(xué)內(nèi)容的改革。
3.教師的實踐教學(xué)能力有待提高
電氣工程及其自動化專業(yè)是實踐性很強的專業(yè),專業(yè)學(xué)習是螺旋式上升的過程,即理論-實踐-再理論-再實踐的提高過程。而目前很多教師,大多是由理論到理論的高學(xué)位的人才,但高學(xué)歷不等于高技能,實際的專業(yè)實踐教學(xué)能力比較薄弱,教師的動手能力與技術(shù)創(chuàng)新素質(zhì)有待進一步提高。
4.校企雙贏合作有待加強
技術(shù)創(chuàng)新是現(xiàn)代企業(yè)生存發(fā)展的源動力,企業(yè)需要技術(shù)創(chuàng)新,高校需要實踐教學(xué),要真正提高實踐教學(xué)質(zhì)量,校企合作是雙贏的最佳途徑。目前很多合作都流于形式,如何真正達到校企合作雙贏,還需探討。
二、實踐教學(xué)體系的改革思路和對策
為了解決上述問題,切實提高實驗及實踐教學(xué)的實效性,從民辦高等學(xué)校電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生的特點入手,構(gòu)建科學(xué)合理的實踐教學(xué)體系,只有這樣,實驗及實踐教學(xué)才能真正落到實處,才能切實起到鍛煉和培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的作用。
1.構(gòu)建科學(xué)合理的實踐教學(xué)體系
根據(jù)電氣工程及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標,對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)作精心梳理和研究,使各個實踐環(huán)節(jié)和相應(yīng)的理論教學(xué)密切銜接。以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力為目標,遵循實踐教學(xué)先基礎(chǔ)后應(yīng)用,構(gòu)建科學(xué)合理的實踐教學(xué)體系,如下圖所示。
多年的教學(xué)實踐證明,該實踐教學(xué)體系有利于提高實驗及實踐教學(xué)的質(zhì)量,對提高學(xué)生創(chuàng)新能力和培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)起到了積極作用。采用了如下的方法:
整體優(yōu)化課程體系與課程設(shè)置,構(gòu)建合理的實踐性教學(xué)體系,充實實踐教學(xué)內(nèi)容,明確能力培養(yǎng)目標;適當減少理論課教學(xué)學(xué)時,增加實驗學(xué)時;重點學(xué)科基礎(chǔ)課(如電子技術(shù)、單片機原理及應(yīng)用等)、專業(yè)課的理論課與實驗課內(nèi)容,應(yīng)有機的結(jié)合,嘗試了理論課搬到實驗室上課,邊上課邊做實驗。
對重點的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課,設(shè)置課程設(shè)計環(huán)節(jié),重點增加設(shè)計、制作、調(diào)試環(huán)節(jié),目標是培養(yǎng)專業(yè)技能和實踐能力;同時加強對課程設(shè)計的選題、設(shè)計內(nèi)容和指導(dǎo)能力等方面的研究與實踐,提高教師指導(dǎo)課程設(shè)計的質(zhì)量,提高學(xué)生工程實踐與創(chuàng)新能力。
2.實驗及實踐教學(xué)效果要靠考核來檢驗。
實驗及實踐教學(xué)考核評價也必須充分考慮實驗及實踐教學(xué)的特點,細化評價內(nèi)容,明確評價方法,增加考核模式的可操作性,以期徹底解決現(xiàn)有實驗及實踐教學(xué)考核模式存在的具體問題。
3.加強“雙師型”的師資隊伍建設(shè),以及與企業(yè)合作建立實習基地
要提高實踐教學(xué)質(zhì)量,實驗指導(dǎo)教師的工作不應(yīng)只停留在一些驗證性的實驗上,而應(yīng)花更多精力在提高學(xué)生工程觀念和創(chuàng)新能力上。讓更多既有深厚理論知識,又有豐富實踐經(jīng)驗的教師到實驗室中去。
針對民辦高等學(xué)校實踐教學(xué)經(jīng)費不足,要加強與企業(yè)建立產(chǎn)學(xué)研實習基地,充分利用一切資源,優(yōu)化改善技術(shù)創(chuàng)新條件,實現(xiàn)真正意義上的產(chǎn)學(xué)雙贏。
三、新型實踐教學(xué)體系的實踐與效果
新型實踐教學(xué)考核體系已進行了試點實踐,取得了理想的效果。不但可以激發(fā)學(xué)生參與實驗及相關(guān)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的主動性,提高了出勤率,而且使學(xué)生綜合運用知識分析問題、解決問題的能力得到增強,對學(xué)生學(xué)習相關(guān)課程起到促進作用。
學(xué)生的實踐能力和水平明顯提高,學(xué)生積極參加各類科技競賽活動、小發(fā)明、小制作、課外科研活動,哈爾濱劍橋?qū)W院電氣與電子工程學(xué)院學(xué)生自2008年以來,參加全國電子設(shè)計大賽、美新杯國際大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、飛思卡爾杯全國大學(xué)生智能車競賽、K-工具“挑戰(zhàn)杯”黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽,全國“TRIZ”杯大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計大賽,累計共獲各類獎項55項,其中獲國家二等獎2項,國家優(yōu)勝獎4項,國家三等獎1項,省一等獎6項,省二等獎8項,省三等獎34項。
本文研究提出的新型實踐教學(xué)體系為高等學(xué)校實驗及實踐教學(xué)改革探索出一條行之有效的途徑。但在實踐教學(xué)的進程中,還有很多內(nèi)容值得進一步研究,使實踐教學(xué)體系更加完善。
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社會經(jīng)濟發(fā)展到如今階段,生命科學(xué)、電氣工程、建筑、化學(xué)、計算機等各個領(lǐng)域的問題變得越來越復(fù)雜,問題間的內(nèi)部聯(lián)系更為盤根錯節(jié),每類問題出發(fā)于同一現(xiàn)象的不同視角而得出迥異結(jié)論,技術(shù)與理論的研發(fā)已經(jīng)不能局限于一個學(xué)科內(nèi)或一學(xué)科內(nèi)的某個分支領(lǐng)域,而物理學(xué)基于它的研究對象和研究方法的普適性、理論的成熟性,對各個學(xué)科具有強大的調(diào)和與指導(dǎo)作用,為人類社會的發(fā)展提供了獨特的創(chuàng)新方法。這些方法運用于教學(xué)實踐既能夠提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力,又能夠增強學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。是應(yīng)用型本科院校建設(shè)與發(fā)展過程中大學(xué)生知識與能力與創(chuàng)新意識協(xié)調(diào)發(fā)展的催化劑。
1.1物理學(xué)課程對于生命科學(xué)中的作用
物理學(xué)為生命科學(xué)提供了現(xiàn)代化的實驗手段和技術(shù),物理學(xué)的許多技術(shù)方法已成為生命科學(xué)研究中的重要技術(shù)手段。在生物學(xué)中開設(shè)《大學(xué)物理》課及《大學(xué)物理實驗》課可以讓學(xué)生掌握或了解顯微鏡、中子衍射、核磁共振譜儀、同步輻射、掃描隧道顯微鏡等種種研究手段及其原理,讓學(xué)生知其然還知其所以然,必定會對今后的新技術(shù)研發(fā)帶來極大的便利。
1.2物理學(xué)課程對于建筑工程學(xué)科的作用
物理學(xué)為建筑提供了非常大的理論支撐,建筑中光學(xué)、聲學(xué)、熱工學(xué)的物理現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定規(guī)律都是由物理學(xué)進行闡述。許多建筑理論都是在實驗室進行理論實驗研究,通過實驗結(jié)果揭示物理現(xiàn)象的基本規(guī)律,形成比較完整的理論,然后在生產(chǎn)實踐中發(fā)展為一種新的技術(shù)。在建筑學(xué)專業(yè)中開設(shè)《大學(xué)物理》課及《大學(xué)物理實驗》課程不僅可以使學(xué)生學(xué)習建筑專業(yè)應(yīng)具有的專業(yè)基礎(chǔ),還可以使學(xué)生具有技術(shù)研發(fā)的功底。為成為行業(yè)的領(lǐng)先者鋪好寬泛且堅實的道路。
1.3物理學(xué)課程對于化學(xué)學(xué)科的作用
物理與化學(xué)的交叉歷來就是最融洽的,并且經(jīng)常是難以區(qū)分的。如導(dǎo)電聚合物的研究,有機光電材料研究,或是近年來納米科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展等等。而許多電化學(xué)測試原理就是大學(xué)物理學(xué)中電學(xué)的積分電路與微分電路原理。不懂得物理學(xué)的化學(xué)技術(shù)工作者在以后的工作中遇到的困難是難以想象的。在化學(xué)專業(yè)中開設(shè)《大學(xué)物理》課及《大學(xué)物理實驗》課程能讓學(xué)生學(xué)習基本的物理研究方法與實驗方法,對于學(xué)生在今后工作中技能的培養(yǎng)和應(yīng)用型研發(fā)視野的拓展有相當大的好處。物理學(xué)與其它自然科學(xué)的交叉、融合、滲透,不僅在以上幾個方面,當今科學(xué)技術(shù)前沿科學(xué)中,例如機械制造,電氣自動化,計算機科學(xué),甚至藝術(shù)領(lǐng)域沒有與物理學(xué)無關(guān)的。所以,我們可以肯定,放棄了物理學(xué),也就放棄了當今世界的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。我們也應(yīng)該認識到,應(yīng)用型學(xué)校物理學(xué)的發(fā)展雖然是必要的,但著眼點不在于使非物理專業(yè)學(xué)生達到綜合性大學(xué)理科生的水平,而是在于通過構(gòu)建學(xué)生基礎(chǔ)性、交叉性的知識體系,解決在技術(shù)學(xué)習、研發(fā)中遇到的基礎(chǔ)性技術(shù)問題,拓展其眼界,為學(xué)校轉(zhuǎn)型提供有力支撐。所以筆者認為我們的物理課程也必須進行相應(yīng)的改革。
2目前我校物理課程的改革方向
2.1加大物理學(xué)課程與其它專業(yè)課程的橫向聯(lián)系
根據(jù)上述轉(zhuǎn)型過程中對于物理課程的任務(wù),就要求教非物理系普通物理的教師,了解物理學(xué)與其所教院系的學(xué)科的結(jié)合點,講課時指出所講內(nèi)容在后續(xù)課中哪一部分有應(yīng)用,對提高學(xué)生學(xué)習物理學(xué)的興趣也有益。然而就在那些結(jié)合點上,我們也只能從物理學(xué)角度把問題交待清楚,不可能去講其它學(xué)科課程本身;另外,我們要站得高些,看得遠些,從交叉學(xué)科發(fā)展的角度來看,今天尚未有結(jié)合到的內(nèi)容,說不定明天就會是結(jié)合點。所以既代表現(xiàn)代物理學(xué)的支柱,又是將來科學(xué)發(fā)展的方向的量子力學(xué)、狹義相對論等近代物理學(xué)知識,就必須要讓學(xué)生了解。我們必須把物理學(xué)真正當作基礎(chǔ)科學(xué)來教,更多地強調(diào)物理學(xué)的思想、概念、方法對其它自然科學(xué)的滲透,把物理學(xué)完整的體系教給非物理類學(xué)生,使他們通過普通物理的學(xué)習,打下一個堅實的物理學(xué)基礎(chǔ),為今后的學(xué)習和研究拓寬思路。
2.2鼓勵物理相關(guān)專業(yè)教師做科研
隨著各個學(xué)科的逐步交叉與融合,人們對許多科學(xué)現(xiàn)象及其本質(zhì)的聯(lián)系有了新的更加寬泛、更加深入的認識和解釋。但教科書中的概念和范疇卻由于其具有的相對穩(wěn)定不變的滯后性而無法去更加全面、及時地反映這些已經(jīng)變化了的現(xiàn)實,所以筆者認為必須大力鼓勵物理教師做相關(guān)的科研工作,在科研活動中,教師創(chuàng)新的能力、實踐的能力均得到訓(xùn)練和提高,而這些能力又會內(nèi)化為教師的知識能力,擴展了教師的知識范圍,認識水平,使之在教學(xué)中對學(xué)生知識的傳授更具有前沿性、綜合性。這些對于普通物理教師找到物理學(xué)與其他學(xué)科的結(jié)合點有很大的幫助。物理教師對于這些結(jié)合點的闡述加上學(xué)生在本身專業(yè)知識范疇內(nèi)的理解,誰知道會不會催生出一項新的技術(shù)、發(fā)明呢?
2.3重視大學(xué)物理實驗在應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型中的作用
由于工科院校一般課程任務(wù)都比較繁重,物理實驗一般都是考查課程,造成了學(xué)生和教學(xué)院系對實驗課程的輕視,一定程度上挫傷了實驗課教師的教學(xué)積極性。然而科學(xué)家密立根說過:科學(xué)靠兩條腿走路,一是理論,一是實驗,有時一條腿走在前面,有時候另一條腿走在前面,但必須靠兩條腿才能前進。大學(xué)物理實驗是通過精心設(shè)計準備實驗過程,排除了次要干擾因素,使學(xué)生預(yù)測、驗證或獲取新的信息,通過技術(shù)性操作來觀測由預(yù)先安排的方法所產(chǎn)生的現(xiàn)象,根據(jù)產(chǎn)生的現(xiàn)象來判斷假設(shè)和預(yù)見的真?zhèn)巍K畲笙薅鹊啬M了真實的科學(xué)發(fā)展的過程,通過多個基礎(chǔ)性的實驗讓學(xué)生對物理的力、熱、光、電、原子等概念有深刻的認識,對研究與發(fā)現(xiàn)過程有清楚的脈絡(luò)。極大地拓展了學(xué)生的視野,在學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)中加強了學(xué)科之間的交叉融合。大學(xué)物理實驗必然在學(xué)校應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型中起著巨大的推動作用。
3結(jié)束語