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【摘要】精品课程建设是一项系统工程,涉及各个教学环节的改革和创新。本文介绍了针对“机械设备故障诊断”研究生精品课程的队伍建设、教学内容建设、教材建设、教学方法与手段创新以及保障制度建设等方面,总结课程建设中的一些经验,目的在于推动高校教学体系的创新,进而全面提高研究生教学质量。
【关键词】研究生 精品课程 课程改革 教学质量
【中图分类号】G622.3 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)02(a)-0117-02
依据研究生精品课程建设总的指导思想[1-2],为推进研究生课程建设,武汉大学研究生院在校内启动了研究生精品课程建设工程。我们课题组所承担的“机械设备故障诊断”课程是第二批被批准建设的校内精品课程,其目标是按照高等工程教育思想对课程进行整体规划和设计,用信息技术和科研成果对课程内容进行提高和完善,从而将“机械设备故障诊断”课程建设成符合教育规律,具有科学性、先进性,并体现本学科特色的国内知名的精品课程。
研究生精品课程应当体现“五个一流”,即是具有一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材和一流的教学管理等特点的示范性课程。“机械设备故障诊断”课程属于研究生专业基础课,涉及机械、控制、信息、计算机应用以及工程数学等学科领域。内容涉及范围广,覆盖知识点多,教学难度较大。
1 目前精品课程建设过程中普遍存在的不足
精品课程建设是一项浩大的系统工程,它涉及面非常广,从学校管理部门、教师、教材和教学手段等方方面面,最终目的是为了提高教学质量。目前,在精品课程建设中存在的主要不足有以下几点[2-3]:
1.1 对共享资源建设的重视与投入力度不够
精品课程都要求有网络课程和课件,以方便学生自学和复习。由于此项工作须耗费大量人力资源,往往带来建设滞后或导致所建系统不完善,难以发挥共享资源的优势。
1.2 师资队伍建设缺乏规划
一门精品课程的建设,往往需要几代人的努力,不是一朝一夕就能完成的。需要一支知识结构和年龄结构均合理的课程团队,自然长期的合作才能结出丰硕的成果。
1.3 课程内容与时俱进不够
任何一门课程的建设都应与时俱进,要随时更新内容,否则课程的生命力就会丧失,同时教学手段也应由传统的黑板式教学转变为更多地利用多媒体教学,适时地引入双语教学。
2 课程原有状况的分析
2.1 原课程教学的优点
1)内容新
教学内容是课程组 10多年来科研成果的结晶,不仅总结了国内外机械设备故障诊断领域发展的前沿技术,而且融合了课题组长期的科研实践体会。内容充实、具体,具有可操作性和可实现性。
2)题材广
本课程为武汉大学动力与机械学院动力与机械类研究生专业的通开课,主题是探究为发电服务的旋转机械的状态监测与故障诊断的理论和技术问题,涉及旋转机械的状态监测与故障诊断的基础理论、数学模型、对象特性、诊断仪器及诊断系统等内容。
3)教材专
该课程尚没有合适的出版教材,课程组通过多年的教学实践,加上不断进行的科学研究和探索,在吸取其它同类教材经验的基础上,编写了一本教学参考书。书中的例子全部为课程组近几年科研成果的总结。尤其是水力发电机组、火力发电机组故障诊断两章内容,凝聚了课程组十几年来的科研成果精华,具有明显的行业特色。
4)队伍好
在原来零散教学的基础上,重新组织了一支知识结构和年龄结构均合理的课程团队,教学经验丰富。
2.2 原课程教学的不足
课堂讲授比例过大,学生被动接受的多,尚没有很好地发挥学生主动学习的积极性。
由于学生专业不同,学生之间协作少,交流少,讨论少,且不太注意表达能力的培养。
3 课程建设的指导思想与内容
3.1 课程建设的指导思想
1)转变以课堂教学为主的教学方式,在适当进行基础理论课堂教学的基础上,通过选择该领域最新发表的学术论文,结合经典著作,进行科技论文导读,并要求学生结合自己的研究方向,写出研究报告,在课堂上交流,以引导学生积极主动地学习。
2)加强和落实 5 种能力的培养,包括获得新知识的能力、实践能力、创新能力、团队协作能力与表达能力。这些能力的培养将通过各课程要素中采取的具体措施加以落实。
3.2 课程内容的建设
1)建设一支高水平的教师队伍
拥有一支高水平的主讲教师队伍和实验教师队伍是保证课程教学质量的基础。在教学队伍建设方面,采用主讲教授负责、青年教师参与、实验教师配合、研究生辅导的方式,逐步形成了一支结构合理、人员稳定的高水平教师和实验教师梯队。
2)建设宽口径立体教材
按照加强基础部分,淡化专业的原则,根据学校制订的研究生人才培养的目标,从机械大类所覆盖的机械设计制造及自动化、能源与动力工程、材料与控制工程等专业的教学需要出发,探索出一个适合宽口径教学需要的“机械设备故障诊断”课程教学内容和体系结构,编写出具有特色的宽口径精品教材。
3)创建有学科特色的一流教学内容和方法
进一步完善所提出的“以工程案例和实验为主线的‘机械设备故障诊断’课程教学模式”。借鉴国外“做中学”、“体验式学习”的创造性人才培养思路,建立以学生为主体、教师为主导的基于探索和研究的教学模式。并按照“如何解决一个诊断问题?”来进行“机械设备故障诊断”课程教学规划和组织教学活动,不断探索、研究与课程特点相适应的教学方法与手段,不断探索在专业基础课中开展研究型、体验型教学的可行性。形成具有学科特色的一流教学内容和方法。例如科技论文导读和课堂讨论环节,其中部分论文由教师指定,并要求学生在课外自己再查找相关文献并阅读,写出读书报告。在读书报告的基础上,组织课堂讨论,先做PPT报告。对学生的报告情况,教师当场给予点评,指出其优缺点,以提高学生的口头表达能力和报告水平。
4)创建自主知识产权的高水平机械设备故障远程虚拟诊断实验室
进一步完善所提出的“计算机化机械设备故障诊断课程教学体系”。并以课程教学改革带动实验教学改革和建设,以项目组自主知识产权的故障诊断系统为基础,建设以可重构、可装配软、硬件模块、传感器模块为基础的自主知识产权的高水平机械设备故障远程虚拟诊断实验室,增加综合性、创新性、研究性实验开出能力。
5)开展双语教学,建设一流英文教学网站
在引进最新原版教材《Fault-Diagnosis Systems》、《Computational Intelligence in Fault Diagnosis》的基础上,切实开展双语教学,加强与国际同行间的交流与合作。力争将本课程建设成为一门国内知名的精品课程。在项目组英文网站教学部分基础上进行扩充和完善,建立“机械设备故障诊断”精品课程英文网站。
6)建设新的教学评估指标体系
改革考试方法,加大工程实践技能和表达能力、组织能力、合作能力等综合素质在学习成绩评定中的比重。摸索更合理的课程评估指标体系,以利于创新性人才培养。
7)规范教学管理
进一步完善已实行的课程负责人和课程组教学管理模式。实行课程负责人领导下的集体备课制度,开展主讲教师指导性听课和新教师学习性听课工作。积极组织申报教学改革项目,鼓励教师从事教学法研究,提高教学质量。
4 课堂要素的处理
4.1 讲课
充分利用多媒体教学手段,增大讲课信息量;讲课内容体现“少、精、宽、新”的教学改革思想;每部分理论问题后面都配有工程应用案例;
4.2 讨论
围绕讲课内容展开讨论,加深对所学知识的了解;围绕某种新理论、新方法或新技术开展讨论,开阔视野。指定若干讨论题目或自拟题目,要求学生自行查阅相关文献资料,对该问题进行文献综述与分析,进行分组讨论与交流,最后写出报告。
4.3 作业
作业类型:论文报告;PPT文档;口头报告。
4.4 教材
采用以下形式的教材:以自编教材“机械设备故障诊断”为主;指定中英文参考书目,并请教师通过各种渠道来获取这些书目,为学生服务;指定参考文献;自行查阅的参考资料。
4.5 实践
结合教学内容,开展以下几方面的实践活动:文献查阅实践 为深入理解和扩展讲课内容或为开展专题研究,要求学生自己查阅参考 资料。系统实践 根据各专业学生的不同学习要求,结合自己拟做的硕士论文内容,针对课程要求,设计一个具有专业特色的诊断系统。科学报告实践 按学生各专业要求完成书面报告和口头报告。
4.6 考核
以平时成绩、学术论文、课程报告以及期末开卷考试四部分计算课程成绩。学术报告和课程报告成绩采用学生之间相互打分和教师打分结合的方法评定,做到客观公正。各部分成绩所占比例如下:
平时成绩(报告、讨论、实验等)30%学术论文和报告 20%课程报告 20%期末考试 30%。
5 总结和展望
5.1 总结
按照精品课程建设的要求,进行了两轮教学实践,学生普遍反应良好。本课程建设取得了以下初步成果:
1)在教学思想上:力图体现“少、精、宽、新”的教学改革思想。减少讲课学时,增加学生自主训练环节;精选课程内容,构建精品课程体系;拓宽知识领域,覆盖现代诊断技术的主要方面;跟踪最新技术,介绍现代故障诊断领域的前沿技术和研究热点。
2)在课程体系上:实现理论与实践相结合,课堂教学与工程实践相结合。
3)在教学方法上:提倡基于问题的学习方法,努力结合案例进行教学。
4)在教学组织上:采用小组的方式开展教学实践,培养创新意识、独立工作能力和团队合作精神。
5.2 展望
今后工作的重点在以下几方面:
1)加强网络建设
互联网在不断发展,正一步一步深入到我们的生活、学习和交流的方方面面,要学会利用好它,把它用到教学当中,还需要我们不懈的努力。
2)加强双语教学的投入,双语教学目前还不十分完善,应把它提升到提高专业知识和语言能力的层次上来,因此还需要投入更大的力量,进一步完善教学方法。
3)编写出更优秀的教材
课程的建设要体现出与时俱进的精神,新知识在不断地涌现,须不断跟踪国际前沿研究,结合课题组的科研工作,编写出符合建设内容和目标的高质量教材,随时对内容进行更新,组织更加符合时代特色的教学内容。
参考文献
[1] 童秉枢,田 凌,冯 涓. 研究生精品课程建设的探索与实践—“现代CAD技术”课程的改革,工程图学学报,2004.4.
[2] 张乐永,殷述广.研究生精品课程建设和实践,石油教育,2007.6.
[3] 行红明. 浅谈高等院校精品课程的建设,中国科技信息,2008.2.
[4] 汪旭晖.我国高等院校精品课程建设的战略性思考,理论界,2008.2.
[5] 许建安.精品课程建设的实践与探索,中国电力教育,2008.2.
[6] 余沛明,赵树凯,赵韩强.积极开展精品课程建设,切实提高教育教学质量,中国电子教育, 2008.1.
【关键词】研究生 精品课程 课程改革 教学质量
【中图分类号】G622.3 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)02(a)-0117-02
依据研究生精品课程建设总的指导思想[1-2],为推进研究生课程建设,武汉大学研究生院在校内启动了研究生精品课程建设工程。我们课题组所承担的“机械设备故障诊断”课程是第二批被批准建设的校内精品课程,其目标是按照高等工程教育思想对课程进行整体规划和设计,用信息技术和科研成果对课程内容进行提高和完善,从而将“机械设备故障诊断”课程建设成符合教育规律,具有科学性、先进性,并体现本学科特色的国内知名的精品课程。
研究生精品课程应当体现“五个一流”,即是具有一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材和一流的教学管理等特点的示范性课程。“机械设备故障诊断”课程属于研究生专业基础课,涉及机械、控制、信息、计算机应用以及工程数学等学科领域。内容涉及范围广,覆盖知识点多,教学难度较大。
1 目前精品课程建设过程中普遍存在的不足
精品课程建设是一项浩大的系统工程,它涉及面非常广,从学校管理部门、教师、教材和教学手段等方方面面,最终目的是为了提高教学质量。目前,在精品课程建设中存在的主要不足有以下几点[2-3]:
1.1 对共享资源建设的重视与投入力度不够
精品课程都要求有网络课程和课件,以方便学生自学和复习。由于此项工作须耗费大量人力资源,往往带来建设滞后或导致所建系统不完善,难以发挥共享资源的优势。
1.2 师资队伍建设缺乏规划
一门精品课程的建设,往往需要几代人的努力,不是一朝一夕就能完成的。需要一支知识结构和年龄结构均合理的课程团队,自然长期的合作才能结出丰硕的成果。
1.3 课程内容与时俱进不够
任何一门课程的建设都应与时俱进,要随时更新内容,否则课程的生命力就会丧失,同时教学手段也应由传统的黑板式教学转变为更多地利用多媒体教学,适时地引入双语教学。
2 课程原有状况的分析
2.1 原课程教学的优点
1)内容新
教学内容是课程组 10多年来科研成果的结晶,不仅总结了国内外机械设备故障诊断领域发展的前沿技术,而且融合了课题组长期的科研实践体会。内容充实、具体,具有可操作性和可实现性。
2)题材广
本课程为武汉大学动力与机械学院动力与机械类研究生专业的通开课,主题是探究为发电服务的旋转机械的状态监测与故障诊断的理论和技术问题,涉及旋转机械的状态监测与故障诊断的基础理论、数学模型、对象特性、诊断仪器及诊断系统等内容。
3)教材专
该课程尚没有合适的出版教材,课程组通过多年的教学实践,加上不断进行的科学研究和探索,在吸取其它同类教材经验的基础上,编写了一本教学参考书。书中的例子全部为课程组近几年科研成果的总结。尤其是水力发电机组、火力发电机组故障诊断两章内容,凝聚了课程组十几年来的科研成果精华,具有明显的行业特色。
4)队伍好
在原来零散教学的基础上,重新组织了一支知识结构和年龄结构均合理的课程团队,教学经验丰富。
2.2 原课程教学的不足
课堂讲授比例过大,学生被动接受的多,尚没有很好地发挥学生主动学习的积极性。
由于学生专业不同,学生之间协作少,交流少,讨论少,且不太注意表达能力的培养。
3 课程建设的指导思想与内容
3.1 课程建设的指导思想
1)转变以课堂教学为主的教学方式,在适当进行基础理论课堂教学的基础上,通过选择该领域最新发表的学术论文,结合经典著作,进行科技论文导读,并要求学生结合自己的研究方向,写出研究报告,在课堂上交流,以引导学生积极主动地学习。
2)加强和落实 5 种能力的培养,包括获得新知识的能力、实践能力、创新能力、团队协作能力与表达能力。这些能力的培养将通过各课程要素中采取的具体措施加以落实。
3.2 课程内容的建设
1)建设一支高水平的教师队伍
拥有一支高水平的主讲教师队伍和实验教师队伍是保证课程教学质量的基础。在教学队伍建设方面,采用主讲教授负责、青年教师参与、实验教师配合、研究生辅导的方式,逐步形成了一支结构合理、人员稳定的高水平教师和实验教师梯队。
2)建设宽口径立体教材
按照加强基础部分,淡化专业的原则,根据学校制订的研究生人才培养的目标,从机械大类所覆盖的机械设计制造及自动化、能源与动力工程、材料与控制工程等专业的教学需要出发,探索出一个适合宽口径教学需要的“机械设备故障诊断”课程教学内容和体系结构,编写出具有特色的宽口径精品教材。
3)创建有学科特色的一流教学内容和方法
进一步完善所提出的“以工程案例和实验为主线的‘机械设备故障诊断’课程教学模式”。借鉴国外“做中学”、“体验式学习”的创造性人才培养思路,建立以学生为主体、教师为主导的基于探索和研究的教学模式。并按照“如何解决一个诊断问题?”来进行“机械设备故障诊断”课程教学规划和组织教学活动,不断探索、研究与课程特点相适应的教学方法与手段,不断探索在专业基础课中开展研究型、体验型教学的可行性。形成具有学科特色的一流教学内容和方法。例如科技论文导读和课堂讨论环节,其中部分论文由教师指定,并要求学生在课外自己再查找相关文献并阅读,写出读书报告。在读书报告的基础上,组织课堂讨论,先做PPT报告。对学生的报告情况,教师当场给予点评,指出其优缺点,以提高学生的口头表达能力和报告水平。
4)创建自主知识产权的高水平机械设备故障远程虚拟诊断实验室
进一步完善所提出的“计算机化机械设备故障诊断课程教学体系”。并以课程教学改革带动实验教学改革和建设,以项目组自主知识产权的故障诊断系统为基础,建设以可重构、可装配软、硬件模块、传感器模块为基础的自主知识产权的高水平机械设备故障远程虚拟诊断实验室,增加综合性、创新性、研究性实验开出能力。
5)开展双语教学,建设一流英文教学网站
在引进最新原版教材《Fault-Diagnosis Systems》、《Computational Intelligence in Fault Diagnosis》的基础上,切实开展双语教学,加强与国际同行间的交流与合作。力争将本课程建设成为一门国内知名的精品课程。在项目组英文网站教学部分基础上进行扩充和完善,建立“机械设备故障诊断”精品课程英文网站。
6)建设新的教学评估指标体系
改革考试方法,加大工程实践技能和表达能力、组织能力、合作能力等综合素质在学习成绩评定中的比重。摸索更合理的课程评估指标体系,以利于创新性人才培养。
7)规范教学管理
进一步完善已实行的课程负责人和课程组教学管理模式。实行课程负责人领导下的集体备课制度,开展主讲教师指导性听课和新教师学习性听课工作。积极组织申报教学改革项目,鼓励教师从事教学法研究,提高教学质量。
4 课堂要素的处理
4.1 讲课
充分利用多媒体教学手段,增大讲课信息量;讲课内容体现“少、精、宽、新”的教学改革思想;每部分理论问题后面都配有工程应用案例;
4.2 讨论
围绕讲课内容展开讨论,加深对所学知识的了解;围绕某种新理论、新方法或新技术开展讨论,开阔视野。指定若干讨论题目或自拟题目,要求学生自行查阅相关文献资料,对该问题进行文献综述与分析,进行分组讨论与交流,最后写出报告。
4.3 作业
作业类型:论文报告;PPT文档;口头报告。
4.4 教材
采用以下形式的教材:以自编教材“机械设备故障诊断”为主;指定中英文参考书目,并请教师通过各种渠道来获取这些书目,为学生服务;指定参考文献;自行查阅的参考资料。
4.5 实践
结合教学内容,开展以下几方面的实践活动:文献查阅实践 为深入理解和扩展讲课内容或为开展专题研究,要求学生自己查阅参考 资料。系统实践 根据各专业学生的不同学习要求,结合自己拟做的硕士论文内容,针对课程要求,设计一个具有专业特色的诊断系统。科学报告实践 按学生各专业要求完成书面报告和口头报告。
4.6 考核
以平时成绩、学术论文、课程报告以及期末开卷考试四部分计算课程成绩。学术报告和课程报告成绩采用学生之间相互打分和教师打分结合的方法评定,做到客观公正。各部分成绩所占比例如下:
平时成绩(报告、讨论、实验等)30%学术论文和报告 20%课程报告 20%期末考试 30%。
5 总结和展望
5.1 总结
按照精品课程建设的要求,进行了两轮教学实践,学生普遍反应良好。本课程建设取得了以下初步成果:
1)在教学思想上:力图体现“少、精、宽、新”的教学改革思想。减少讲课学时,增加学生自主训练环节;精选课程内容,构建精品课程体系;拓宽知识领域,覆盖现代诊断技术的主要方面;跟踪最新技术,介绍现代故障诊断领域的前沿技术和研究热点。
2)在课程体系上:实现理论与实践相结合,课堂教学与工程实践相结合。
3)在教学方法上:提倡基于问题的学习方法,努力结合案例进行教学。
4)在教学组织上:采用小组的方式开展教学实践,培养创新意识、独立工作能力和团队合作精神。
5.2 展望
今后工作的重点在以下几方面:
1)加强网络建设
互联网在不断发展,正一步一步深入到我们的生活、学习和交流的方方面面,要学会利用好它,把它用到教学当中,还需要我们不懈的努力。
2)加强双语教学的投入,双语教学目前还不十分完善,应把它提升到提高专业知识和语言能力的层次上来,因此还需要投入更大的力量,进一步完善教学方法。
3)编写出更优秀的教材
课程的建设要体现出与时俱进的精神,新知识在不断地涌现,须不断跟踪国际前沿研究,结合课题组的科研工作,编写出符合建设内容和目标的高质量教材,随时对内容进行更新,组织更加符合时代特色的教学内容。
参考文献
[1] 童秉枢,田 凌,冯 涓. 研究生精品课程建设的探索与实践—“现代CAD技术”课程的改革,工程图学学报,2004.4.
[2] 张乐永,殷述广.研究生精品课程建设和实践,石油教育,2007.6.
[3] 行红明. 浅谈高等院校精品课程的建设,中国科技信息,2008.2.
[4] 汪旭晖.我国高等院校精品课程建设的战略性思考,理论界,2008.2.
[5] 许建安.精品课程建设的实践与探索,中国电力教育,2008.2.
[6] 余沛明,赵树凯,赵韩强.积极开展精品课程建设,切实提高教育教学质量,中国电子教育, 2008.1.