将探究式教学思想融入人才培养过程

摘要:本文结合教改项目“自动化专业创新人才培养体系研究”,从理论和实践两方面研究在自动化专业人才培养过程中,如何实施以探究为基础的教学模式和学习方法。经过多年的实践,逐渐形成以学生探究行为为主体、教师探究式教学思想为主导,学生创新人格、创新思维、创新能力培养为内在目标,以规模化、系统化、规范化的学生实践教育体系为依托的创新人才教育格局,完善和发展了人才培养的多元化模式。

关键词:探究式教学;自动化专业;创新人才培养模式

1推动以探究为基础的教学模式和学习方法的应用

教育有三个层次:让受教育者知道世界是怎样的,成为一个有知识的人,成为一个客观的人;让受教育者知道世界为什么是这样的,成为一个会思考的人;让受教育者知道怎样才能使世界更美好,成为勇于探索创造的人。传统教育教学大都停留在第一个层次,许多学生反映在学完课程后,觉得学了许多东西,又似乎什么也不会,不知道所学的东西有什么用。其原因在于传授式教学将传授知识作为教学的唯一目的,而且传授的知识仅在“是什么”的层次上,至于为什么,知识是如何形成的,能解决什么问题则很少顾及。

自动化学科发展具有实践性、时代性、系统性和交叉性,结合国际高等工程教育改革的趋势,我们可确定自动化学科专业实践教学与创新人才培养的方向[1],通过专业基础课的精品化建设(建成市级和校级精品课程各1门)推动专业系列课程向以探究为基础的教学模式转变。我们不能仅仅把学生作为知识的储蓄工具,而是要使之成为有知识的人,而且要使之深化至上述第二层次和第三层次,使之成为会思考、善探索、能创新的人。

探究式教学法是一种基于探索研究的教学模式 (如图1所示)。建立探究式教学法,实施互动教学,可以从以下几方面着手。

1.1巧妙地设疑、布疑,精心设置教学情境

教师在专业课程教学中把教学重点从传授知识转移到以探索、研究知识为基础的教学上来。学生带着在课外学术科技活动中遇到的难题和疑问,回到课堂学习,教师从自身参与的实际科研项目、指导课外学术科技活动中分类提炼出典型的专业技术问题,不断扮演“导演”的角色,以问题引领教学内容,注意发掘学生的潜质,激发学生学习的兴趣和动力,把活跃在舞台上的主动权交给学生。

1.2以问题为中心激疑、质疑,培养学生的问题意识

创新就要见人之未见,思人之未思,行人之未行, 其思想源泉是以“敏于生疑,敢于存疑、勇于质疑”为内核的求异思维。根据创新思维求异性的特点,教师在教学过程中,不能把“问题”强加给学生,而应教给学生发现问题的方法,培养学生提出问题的能力和怀疑精神[2]。为了使学生克服原有的思维定势,突破书本设定的知识逻辑框架,教师应引导学生从以下几个方面探寻问题:分析书本上的方法是否正确,各个结论之间是否有矛盾;结合实践教学分析各种方法的优劣,结论的适用条件;分析已有方案的优劣。

1.3科学地释疑、解疑,培养学生综合分析问题的能力

教师在授课过程中要创造各种鼓励学生探求知识的环境和条件,另外,还要不失时机地将知识点进行有机融合,引导学生全面探索和研究问题,这有益于学生对专业知识的理解和拓宽,从而帮助学生把所学的专业知识加以综合运用,形成完整的知识体系,提高实际分析问题和解决问题的能力。在课堂上教师要鼓励和支持学生上讲台,对于某些重点和难点内容,提前布置一些知识点,并要求学生课后查阅资料、整理思路,以便让他们在下次课上先行讲解,教师对学生讲解过程中出现的问题及时纠正并加以引导,同时,将知识点加以延伸。这可使学生在研究中学习,在学习中研究,提高学生的逻辑思维能力、语言表达能力等综合素质。

实行探究性教学模式,教师是专业知识建构的组织者、指导者和促进者,学生是建构的主体。通过激发学生独立思考和创新意识,让学生感受、理解知识的产生和发展过程,参与解决实际问题,培养学生的科学探索精神和创新思维习惯,强化学习、思考、创新、合作和表达能力。这种模式不但教给学生各门课程的知识,还教给学生“发现问题――提出问题――分析问题――发现新问题”的能力,使之获得终身学习和自主发展的能力,从而推进创新教育的开展。

2建立长效机制,形成两个课堂的良性互动

以课外学术科技活动和学科竞赛引领创新型人才培养,其关键是第一课堂与第二课堂实现有效融合,其难点在于相互渗透的密切性、实施过程的长期性、参与对象的广泛性[3]。学院一直重视两个课堂的有效融合,从制度、管理、人员、经费等各方面建立了组织学生开展课外学术科技活动的长效机制,保证学科竞赛深入持久开展,使之成为创新型人才培养的一个重要举措。

2.1组建稳定的“双肩挑”型的指导教师队伍,是促进两个课堂融合的催化剂

学院将有实际项目开发经验的专业课程一线教师组成稳定的课外学术科技活动指导教师队伍,通过第一课堂和第二课堂“双肩挑”的形式,促进两个课堂互容互通。一方面,教师将“注重能力培养,提高创新素质”的思路渗透到各门课程教学的过程中,将实际科研项目开发中的体会和技术、指导学科竞赛的重点难点解析穿插在课堂授课内容中,丰富理论知识的讲授,同时还结合课程内容布置带有研究性质的习题、提供开放式实验;另一方面,在指导学生课外学术科技活动中适时恰当地告诉他们如何灵活运用课堂所学的知识。

2.2落实专职人员管理负责制,搭起两个课堂之间的桥梁

学院设置专人负责学生课外学术科技活动中的组织、管理、实施和总结工作。将学生在活动中的情况、竞赛的重要信息反馈到各专业任课教师,根据不同竞赛的需要组织有经验和特长的教师或研究生开设专题辅导讲座。分阶段对活动进行总结,组织学生对成功案例进行经验交流,并在全院进行推广。定期联系并组织实践教学基地的开放日活动,让更多学生了解基地情况,参与课外学术科技活动,实现两个课堂的良好沟通。

2.3提高学生对第二课堂的参与积极性,是两个课堂融合的源动力

学院充分利用机器人系统培养现代复合型人才,这样的天然平台提高了学生参与第二课堂的积极性。因为机器人系统是一个多学科交叉的系统,需要多学科人才组成团队解决复杂问题,机器人创新实验基地通过与“机器人技术”、“运动控制系统”、“电机与拖动基础”、“单片机原理及应用”、“自动控制原理”、“传感器与自动检测技术”、“电力电子技术”、“计算机控制技术”等多门专业课程结合,在开展一般性素质教育,提高大学生的机器人知识素养和动手能力的同时,使优秀的人才接触更有挑战性的实验课题,通过机器人足球研讨班模式开展精英教育。

由于学院有校级机器人创新实验基地、控制基础教学实验中心、罗克韦尔自动化实验室、西门子自动化实验室、自动控制实验室等多个专业实践教学基地的支撑,所以,学生有条件组织、成立重庆大学机器人爱好者协会、重庆市电机工程学会重庆大学自动化学院分会,并开展丰富多彩的活动。

在专业课程教学中,教师适时地让参加课外学术科技活动的学生走上讲台,将第二课堂的体会和收获回馈到第一课堂,激发更多学生的学习兴趣和研究热情。

2.4组织参加丰富多彩的大学生学科竞赛,是两个课堂融合的载体

大学生学科竞赛具有显著的实践性,是整合课内外实践教育教学的重要环节。该环节让学生所学知识和理论立体化,实现知行合一,缩短了高等教育与大学生成才及社会需求之间的距离,是培养学生创新精神和动手能力的有效载体[4]。

2002年,在学校的支持下,以“服务全校学生,培养一流的机器人人才,力争在不长的时间内将重庆大学建设成为西部智能机器人人才培养的桥头堡”为宗旨,学院成立了机器人创新实验基地,并面向全校相关学院的教师、研究生和本科生,多次组队参加CCTV机器人大赛、全国机器人大赛等活动,先后获奖十多项。通过多年不懈努力,学院已经建立了颇有实力的机器人研究团队,有能力设计制作微型、中型自主和类人型足球机器人,从机械、传感器、电路、算法、软件等各方面进行全方位自主设计,在智能机器人领域有了一定的影响力,在探索机器人教学模式上积累了丰富的经验。实验基地还组织学生参与“重庆大学科技创新年”、“海峡两岸机器人学术交流”和“面向中学生的实验室开放日”等活动,展示重大学生的创新实力。

2005年全国“挑战杯”飞利浦科技多米诺大赛,学院4位同学与其他学院同学齐心协力,赢得全国总冠军。学院的科技作品“非接触电能传输系统”和学院同学负责的“机械手臂”作为首发关口,为整个设计方案的顺利实现起到了重要的作用,受到在场专家和裁判的一致好评。专家组组长高度评价其设计思想体现了重庆大学学生的综合素质,体现了较高的科技和文化素养。

2007年在上海交通大学举行的第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛总决赛中,重庆大学自动化“速”队在众多参赛队中脱颖而出,一举拿下全国总决赛一等奖和优秀论文奖两项大奖,此次大赛有全国5大赛区130余所高校的240多支队伍参赛,共有76支优胜队从分赛区预赛中脱颖而出进入总决赛。2008年重庆大学自动化“速”队再次获得全国总决赛一等奖。智能汽车竞赛是以迅猛发展的汽车电子技术为背景,涵盖控制、模式识别、传感技术、机械、电子、电气、计算机等多个学科的科技创意性比赛,这项比赛加强了大学生实践、创新能力和团队精神的培养,学生得到了多方面的锻炼和提高,它也促进了学院的教育教学改革。

2.5完善切实有效的激励机制,是两个课堂融合的剂

学院建立了各种奖学金激励机制,在院内,针对学生参加课外学术科技活动设立创新奖学金,用于表彰在学科竞赛活动和科技创新、学术论文、科研成果、发明创造等方面表现突出的学生个人和集体,同时在学生的各种评优、推免研究生环节给予适当的加分奖励;制定针对教师的教学奖励办法,对指导学生课外学术科技活动取得突出成绩的教师给予表彰和奖励。

综上所述,两个课堂互动融合的机制如图2所示。

3人才培养硕果累累,成效显著

学院学生在全国性各大机器人赛事中,屡获佳绩,获1项冠军、4项亚军、2项季军、2项一等奖、3项二等奖和3项三等奖。获“飞思卡尔”杯第二届、第三届全国大学生智能车竞赛全国总决赛一等奖。在全国“挑战杯”科技竞赛中获全国特等奖1项、全国三等奖1项,在“挑战杯”飞利浦科技多米诺大赛总决赛中获得总冠军。在历届全国大学生数学建模竞赛中,获美国一等奖3项、二等奖4项,获全国一等奖3项、全国二等奖3项。获得2007年、2008年国家大学生创新性实验项目3项、重庆大学大学生创新基金26项。在全国大学生电子设计竞赛中获全国一等奖2项、二等奖1项、重庆赛区本科组一等奖3项。

学院多次荣获学校授予的“学生科技活动优秀组织奖”,学院科协被学校评为“先进学院科协”,学院举办的“自动化学院系列科技培训”活动被学校评为“十佳活动”。学院多名学生被评为重庆市“科技学术创新先进个人”,被学校评为“学生科技创新先进个人”。

由于学院对学生综合素质培养的高度重视,在执行第一课堂培养计划、培养学生专业素养的同时,通过第二课堂针对学生自身特点实施个性化培养,注重学生创新、交流、组织等能力的锻炼,毕业的学生具有较强的竞争力和适应性,在人才竞争中优势突出。在就业形势日趋严峻的情况下,近几年学院毕业生就业率和就业质量逐年稳步提高。

4结语

学院从教师、学生两个主体着眼,通过建立长效机制,教师的双重身份和学生在两个课堂的贯通学习,让两个课堂进行实质性的有效融合,这是素质教育思想在高等学校教育教学中的具体体现,加强了对学生创新精神和实践能力的培养。在两个课堂中推广以探究为基础的教学模式和学习方法,使学生成为会思考、善探索、能创新的人,成为新知识的探索者和创造者。构建了既满足大众化教育的需要,又考虑精英教育的实践教学体系,按照动手能力的基础性、专业能力的综合性、竞争能力的创新性的基本思路与特点,充分考虑大学本科人才培养目标出现分化,在同一层次上的人才出现多样化的需求,给学生个性发展预留充分的时间与空间。

通过教育思想的“五个转变”,即从狭窄的专业教育向注重全面素质教育转变;从单一培养模式向因材施教、注重个性发展转变;从单纯知识传授向增强实践动手能力、创新能力转变;从以教师为中心的教学观向以学生为主体、教师为主导的学习观转变;从单纯的科学教育向注重科学精神与人文精神相融的全面育人观转变,实现自动化工程人才的多元化培养。

参考文献:

[1] 申功璋. 自动化学科专业实践教学改革与创新人才培养若干问题的思考[J]. 实验室研究与探索,2005,24(9):101-105.

[2] 陈玮,曾岳南,廉迎战. 自动化专业的定位、特色及人才培养模式的探讨与实践[J]. 广东工业大学学报:社会科学版,2006(12):5-6.

[3] 张艳,黄乾贵. 用系统论思想论普通高等工科院校的创新教育与学生创新能力的培养[J]. 黑龙江高教研究,2004(7):91-93.

[4] 刘志明. 高等工程教育培养创新型人才的思考[J]. 中国高教研究,2003(9):10-13.

Application of Inquiry Learning in Talent Cultivation System

LI Nan, HUANG Qin, SUN Yue, SHI Ying

(Automation Department of ChongQing University, ChongQing 400044, China)

Abstract: Combined with the education reform project for the research of the cultivation system of creative people majoring in automation, the author researched on how to integrate the first class and the second class, implemented teaching mode and learning method focusing on inquiry learning. After years of practice, a creative education system has been constructed, which bases on students’ inquiry leaning, aims at cultivating students’ creative spirit and ability. The education system developed the multi-modality approach of training. This article describes the process.

Key words: inquiry learning; the automation specialty; mode of creative talent cultivation