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[教学成果国家级]加强大学生电类工程能力的培养

信息来源:【教务科】 更新时间:【2009-3-23 0:00:00】 阅读:【0】次

成果名称:加强大学生电类工程能力的培养

成果完成人:罗炎林  林其伟  翁惠辉  孙启军  熊俊俏

获奖等级:国家级教学成果奖二等奖

获奖时间:2005

 

一、成果主要内容

本项目成立了6个子课题组,对项目的研究内容进行了总体规划,在具体研究的过程中,抓住学校划转地方与本科合格评估的特定环境,更新教育观念,坚持以学生为中心,以培养高素质人才为目标,开展教学研究改革与实践。项目研究的主要内容包括:

(一)开展了大学生电类工程能力培养的目标的研究

随着社会主义市场经济体制的逐步建立,打破了计划经济体制下的计划分配和吃大锅饭的传统作法,给人们带来挑战、带来机遇,让那些识时务者,抓住机遇得到发展,并悟出一个道理:“以市场为导向,以质量求生存”。作为高等学校,同样也面临挑战,特别原江汉石油学院划转地方,失去了原来的依赖与靠山,又迎来了本科合格评估的危机。为了生活与发展,必须迎接挑战,深入研究、大胆改革,抓住机遇培养高素质人才,时时刻刻坚持高等教育法所指出的“所有高等学校,必须以培养人才为中心,开展教学、科学研究和社会服务”。

作为普通工科院校,不能将人才培养目标与北大、清华、武大、华中科技大相提并论,不能以精英教育为中心,更不能以培养高级研究性人才为总目标。应脚踏实地,面对现实,以工程应用能力培养为中心,作为自己的办学特色,学校才有生命力、竞争力,特别是普通院校划转地方后,为油田现场和地方基层培养人才,他们更需要的是应用能力,综合分析问题、解决问题的工程能力,其中以油田野外(钻井采油)工作最为突出,他们工作环境恶劣,远离都市,交通不便,即时解决现场事故、安全正常工作极为重要,所以为我们学校发出了强劲的呼唤:作为电类与非电类的学生,在现场工作必须掌握安全用电、配电、电气控制、电气修理、现代化的仪器仪表的正确使用,故障排除,同时充分发挥大学生的聪明才智,大胆改革创新为企业和社会创造更多的财富。这一切,在普通企业和大都市,突出不了重要性,但在野外油田和地方基层,往往因为一个小小生产故障,就会给国家财产带来巨大损失,所以我们学校的定位就是以培养“两创”人才为中心(即培养大学生的“创业精神”与“创新能力”为中心)。

社会主义市场经济体制的逐步建立与人才市场的呼唤,带动了高等学校教学改革的高潮,纷纷开展以高素质创新人才为目标的各种教学研究与改革,石油部也于1994年在四川乐山召开了包括十多所石油高校和科研院所在内的教学改革研讨会,并出台了第一批教学改革项目,以高标准、大投入重点支持。从此我们学校便展开了声势浩大的教学改革,率先创出了“产学研”相结合的教学改革模式,收到了可喜的成效。

但是,非石油主干专业,其重视程度就大有区别,特别是新办的电类专业和全校性的电类课程教学,基础差条件坏,与石油主干专业的办学水平差距遥远。为了突出石油主干专业,学校领导也无力顾及非主干,特别是学校划转地方,依赖与靠山没有了,学校投入欠缺,甚至连一些起码的基本教学条件都缺乏,连电工电子实习基地也基本没有,自动化与电信专业的实验实习条件更是缺乏,甚至最基本的电子课程设计也没有经费,学生不得不空对空,纸上谈兵,哪里还谈得上工程能力培养?如此状况将如何迎接市场经济的挑战?我们不能等待,只能从自己做起,从教学研究与改革做起,所以从1994年开始就积极准备,开展研究,作出长远规划,分四步改革,第一步:加强大学生电类工程能力培养;第二步:建立创新基地加强大学生创新能力培养;第三步:深入开展创新教育,努力培养高素质创新人才;第四步:全面启动创新教育工程,提高整体办学水平。

对于第一步我们的目标是改变当时现状,使学生的工程能力得到较大提高:

1)抓住本科合格评估的机遇,加强实践教学基地建设,争取教学经费,让实践教学真题真作,真正能培养学生的动手能力和工程实践能力。

2)开展自力更生,自己研制仪器设备,自己改造、建设实验室和实习基地,同时争取学校加大投资,为学生提供创新培养的有利教学条件。

3)开展育人先育已,学习新知识,加强师资队伍建设,以便实践教学内容、方法手段的更新。

4)充分考虑用人现场对学生工程能力的需求,采取针对性研究,有目的性培养,并从实践中研究改革提高。

5)积极深入开展实践教学内容、方法和手段的研究改革与实践,使学生在电工电子基本能力,用电配电、电气控制能力,特别是独立设计、制作与综合分析与解决问题的电类工程能力比原来有明显的提高。

6)改革实践教学与管理方式,充分利用第一、第二、第三课堂,激励与挖掘学生的能动作用,积极培养学生的创新思维与创新能力,并能在实际应用与解决难题中显示出加强电类工程能力培养带来的效果。

7)在作好本项目的研究与实践的同时,经过用人现场的反馈不断研究、调整、改进完善,同时总结成果,为第二、三、四步的教学研究与改革作好准备。

(二)积极研究改革与建设,为加强学生电类工程能力的培养营造良好的实践教学平台

1.从基层和油田现场需求,研究改革建设实践教学基地

深入油田现场调研,广泛收集基层厂矿企业的需求和本校学生工作单位的反馈信息,归纳学生电类工程能力的基本要求,学生既要具备电工基础知识,又要具备工业用电与配电、电气控制能力;既要具备电子装配与维修调试,又要具备设计制作、新产品开发能力,特别是采用现代化的手段,进行电子设计自动化的工程能力。所以建设以电工电子实践教学基地为起点,逐步上升到建设各专业实践教学基地;以传统的实验室实习基地建设为基础,发展到现代化控制、智能化设计等实践教学基地建设。构建一个从基础到专业,从动手到综合能力培训,从设计制作到现代化设计创新的实践教学基地。到目前已完成预先设计要求,兴建和改造实习基地3个,实验室13个。

2.以育人为中心,以市场(现场)为导向,研制教学仪器与装置,充实提高实践教学基地

在实践教学基地的建设中,打破原来建设模式(购买设备、摆在桌上,接上电源,大功告成),而是以培养人才为中心,以加强大学生的电类工程能力培养为目标,紧扣人才市场(用人现场)与科学技术发展的趋势,开展立项→研究→设计制作→改革建设。再将研制的仪器和实验实习基地用于实践教学,提高学生的工程能力。毕业生投入社会工作,又对教学研究成果进行检验,反馈信息,我们便开展针对性的下一步研究改革或改进原来研究中的不足,其流程如图3所示。

近几年来,在全系广大教职工的共同努力下,为了加强学生电类工程能力培养,研究、设计、开发制作的仪器、设备及系统装置充实到实践教学中已有15项之多(见表1)。

1  本系研制、开发的实践教学仪器设备统计表

序号

名称

负责人

用途

1

配电柜、转换接口与多机驱动电气控制系统

罗炎林

工业用电与电气控制实习

2

民用电装配系统活动装置

罗炎林

电工基础与民用电实习

3

电子装配流水线

罗炎林

电子装配、制作、调试、维修实习

4

FPGA的开发与应用系统

熊俊俏

用于EDA实习

5

多功能高频信号发生器

熊俊俏

用于电子实习与提高

6

交流电机数据采集系统

余仕求

用于电气控制实习与深入探讨

7

电机调速模糊控制仪

余仕求

用于智能控制实习与创新学习

8

过程参数测控系统

杨三青

用于过程控制检测与智能控制实习

9

电机综合参数测试仪

 

用于电气控制实习

10

工程参数检测实验仪

祝道高

用于检测技术实验

11

智能可逆式直流稳压电源

时爱民

用于电子实习与探讨学习

12

智能控制仪

陈安新

用于自控实验实习

13

通用信号处理实验系统

刘益成

用于信号分析处理、通信、数字信号处理等课程的实验实习与创新

14

真有效值测试仪

徐爱钧

用于课外培训与创新

15

自然伽玛和声幅测井仪

胡官阳

用于测井实习

3.加强了校外实践教学基地建设的探索与实践

为了加强学生的工程能力培养,充分利用校外有利条件,积极开展实践教学。近几年来,厂校合作成为本校的教学特色也是全国产学研教学改革的试点。作为电类专业,毕业生的去向既有油田又有地方,所以我们在校外实践教学基地建设中,开展了更多的探索。

1)努力在油田与地方均建立有校外实践教学基地。如南阳油田、江汉油田、荆门炼油厂、武汉化工厂、荆襄磷矿、沙市化工厂、杨州电子厂、荆州邮电局、深圳电脑公司。

2)重点突出加强电类工程能力培养为原则,探讨更为合适的教学对象。

自动化专业:选择化工自动化、钻采自动化、炼油自动化、采矿自动化、过程控制自动化。

测控技术与仪器专业:选择物探测井、自动测控、电子仪器生产制造。

电子信息工程专业:选择通信、信息处理、电子设备等相关单位。

3)突出科学研究与实践教学相结合,积极开展教学基地建设的探讨。

为了将校内的理论教学与校外实践教学紧密相结合,让学生探讨老师们科研成功的途径,同时激励学生的创新思维,鼓励他们大胆参与科学研究,我们采用本单位教师在外研究成果作为校内外实践教学基地的有益探讨(见表2)。

2  科研成果用于校内外实践教学基地建设的统计

序号

科研成果内容

实践教学(基地)对象

1

油田污水处理自动控制系统(附图5-10

过程自动控制实践教学

2

钻采安全监控系统(附图5-12

安排控制实践教学

3

IP通信系统

通信与信息处理实践教学

4

电机参数测控与节能研究(附图5-6

电气控制与电机节能实践教学

5

电机调速模糊控制(附图5-7

变频调速控制实践教学

6

校内电话站的监控系统(附图5-11

通信与控制实践教学

(三)改革了教学体系与教学内容

1.更新了教学观念

更新了教育思想与观念:从完成教学任务转变到实践教学必须努力提高学生综合分析与解决问题的能力,提高动手能力,工程实践能力和创新能力,一切应以培养高素质人才为中心。导致了从“应付式”教学模式向“研究式”的实践教学模式转变的研究与探讨。为了加强学生的电类工程能力培养,广大教师积极开展实践教学条件(实践基地、仪器和设备)的研究与实践。同时开展教学内容、方法与教段的研究、改革与实践,有7项教学研究成果通过鉴定,公开发表教研论文50篇,研究成果也直接用于教学中,提高了教学质量。

2开展了形式多样的实践教学研究改革与实践

1)从科学技术的发展,市场(现场)的需求改革教学内容

电子技术的飞速发展,导致长期不变的教学内容已显得落后,特别是石油行业的新仪器、新设备、新方法、新手段日新月异,所以教学内容必须积极更新。①紧跟科学技术的发展,研究改革课程体系。②跟随专业规范调整,教材内容也随之更新。③新器件、新知识带动了实践教学内容更新。

2)以科研促进实践教学的改革

科学研究不仅为社会主义建设创造经济效益,更是促进教师水平不断提高,促进教学改革,促进人才培养,产生更大的社会效益。如研制油田污水处理自动控制系统,钻井、采油安全监控系统和电气控制系统,电机变频调速系统等对实践教学起到了巨大的促进作用。

3)“以点带面”试点教学的研究与实践

为了加强大学的电类工程能力培养,广大教师积极改革教学内容,减少验证性实验,增加综合性、设计性实验,甚至发展到创新性实验,收到较好教学效果。同时,在具体改革的实施过程中,如何将有限的实践教学时间让学生有更大的收获成了我们改革与实践的重点,广大教师积极研究探讨,各展奇能,从我做起,从每个实验实习做起。开展以点带面的重点实践教学改革,探讨每一次实验的内容要求、方法和手段,以什么方法才最为有效,才最有利于人才培养。

4)从理论教学中加强工程能力培养的探索与实践

学生的工程能力主要指动手能力、综合分析问题的能力、设计制作能力和创新能力。在课堂教学中,我们重视理论联系实际的实例分析,注重综合分析能力培养,同时将自己的研究成果写入教材中,如刘益成教授的“DSP原理与应用”,孙传友的“测控系统原理与设计”,罗炎林的“数字电路”,熊俊俏的“可编程原理与应用”,徐爱钧的“单片机高效语言C51 Wondows环境编程与应用”,这些教材特别注重新知识的引入,理论联系实际的实用举例,在课堂教学的实践中,对加强学生工程能力培养,均收到了较好的效果。此外,我们进行了考试改革:①在考试中以综合大题作为内容,考核学生们的综合分析与解题能力;②在考试中引入实用设计,要求根据技术指标与功能设计原理图,计算参数,选择元件将理论考试与实用设计紧密结合;③采用计算机仿真考试与理论笔试相结合使学生从理论设计逐步向计算机仿真设计发展。

5)“设计功能与技术指标相结合”的实践教学的研究与实践

以前的实践教学是极端“爱护式”的“关心”教学法,每当学生进入实验室,老师总要对照实验指导书仔细讲解,学生们针对详细的指导书将电路图一一对位,找准每个元件的管脚插孔,按照老师讲解的指示精神插元件、接线,再按固定的方式连接测试仪器观察结果。若结果未能显示或与老师讲的不符,则当堂立即举手请老师帮助解决。一次实验下来,虽然老师累得满头大汗,不过辛勤的劳动总算有“收获”:大家在老师的指点与帮助下总算按时“顺利”完成了这次实验。针对这些情况我们展开了讨论:这样的实验学生得到了什么?他们今后会感老师们的辛勤劳动吗?大家苦笑一阵,不得不承认这样的模式只能培养机械手,培养永远不能独立走路的“怀抱婴儿”,我们的过度“偏爱”的确得不偿失。所以展开了针对性的研究与改革,从教学要求上改革,从实践教学中做起,提出了以“设计功能和技术指标”为目标的实践教学模式,并将此研究改革的模式积极用于实践教学中,经过实践检验,证明了这一改革的正确性收到了可喜的成效。

6)智能化实践教学的探讨与实践

在实践教学中,为了更有利于加强学生的工程能力培养,展开了多种形式的智能化教学方式的研究探讨与实践。①研制开发智能化仪器设备与实验实习系统,以便检测控制更准确、直观方便,同时引导激励学生今后向智能仪器,自控系统进一步研究探讨,培养他们的创新设计能力。②采用多媒体辅助教学,使实践教学更深动形象、直观,学生更容易接受。③开展CAI课件的研究制作,积极用于教学,提高教学质量。④开展虚拟仪器、仿真设计等计算辅助教学的研究与实践,使投资较小教学收获更大。最可贵的是一些老师积极开展研究改革,其实践教学效果更是显著。

7)积极开展新技术、新方法、新器件用于实践教学的探索与实践

为了培养学生学习新知识,利用新技术、新器件、新方法进行创新设计的工程能力。如单片机开发系统的应用与设计、可编程逻辑器件在实践教学中的探索与实践、DSP器件的开发与应用、可编程逻辑控制器(PLC)的在实践教学中的探索与实践,为了培养学生综合应用可编程技术,开发应用不同专用芯片,已将所有实验完整中,成立实验中心,该中心将以上四种可编程技术与器件综合于一室,建立EDA综合实习基地,以便学生采用不同方法设计对比,选优创新。经过大家的积极探讨与摸索,逐步形成了实践教学的新局面。

3.积极探索“三种课堂教学”相互渗透互相促进的教学模式

第一课堂是指在教室(或实验室),是大学生成才的基础,是老师向学生传授知识的主渠道,也是学生取得真实本领,学得知识的最关键环节。第二课堂是在教学计划之外,由学生自发或在老师启发下,但仍在校内开展的实践学习训练以及研究创新设计等实践教学活动,第二课堂是第一课堂的继续与发展,与其说是实践教学,还不如说是以“自学为主,以自我创作为主”。

1)开放实践教学基地,为学生们的自学与自主创作提供仪器设备和场地,甚至可借用一些材料与元器件,让他们顺利开展自学自练自我提高、大胆创新。

2)鼓励学生大胆设计制作,尽量为他们把关指导,以便少走弯路。同时为他们指点参考资料,以便学生跳出计划教学与固定教材的圈子,广泛开展自学,获取更多的知识,吸收更丰富的营养,逐步开展更加深入的探讨。

3)启发激励学生立项申请,开展小型课题的研究,使学生由动手制作上升到研究设计、创新。其步骤为:经过立项申请审批,配备指导教师,资助一定经费,以便学生顺利开展研究设计创新(近四年来,电信系学生开展立项研究共有58人次)

4)鼓励和支持学生积极开展科技活动和科技服务。①本系无线电兴趣小组的成员逐年增加,积极开展维修、制作等活动。②鼓励经济条件好的学生,不必立项申请,便可自选题目由老师审核,开展研究设计创作。③鼓励学生积极参加每年的科技文化节,近几年来,参加人数与获奖人数居全院之首。④鼓励学生开展献爱心科技服务活动,无线电兴趣小组及其他科技小组的成员,每年都要免费为广大师生修理家用电器或仪器,既提高自己的能力,又加深了师生感情,更培养了为人民服务的道德品质。

5)积极支持和鼓励学生参加校内外举办的电子设计竞赛。近年来,参加各种竞赛和科技活动的人数迅速增长,学生的收获与成果也大幅增加,仅电信系学生获得省校级奖就有121人次。

第三课堂教学是指一般离开学校,深入到现场或者人虽在学校,但直接承担厂矿企业的实际应用课题的研究。在第一课堂实践教学中,尽量联系实际应用研究,培养学生的科研意识,独立思考、创新思维的能力;利用第二课堂实践教学的基础,为学生走进第三课堂升级教学准备条件;鼓励学生走出校门参加实际科研项目或直接到企业进行毕业设计,解决具体难题。

(四)开展“育人先育已,能师出高徒”的师资培训途径的探讨

1.“借船出海”的师资培训探讨:为了教师在校内既不影响教学又能接受高层次教育与培训,我们率先采取与华中科技大学联合开办在职研究生班的培养模式,该班近30人现成为教学与科研的骨干力量。所以陈耀奎教授当时称此模式为“借船出海”。

2.走出去与请进来相结合的师资培训探讨:特别是国内外专家几周的专题培训,为许多青年教师后来从事科研打下了基础。

二、创新点

(一)抓住学校划转与本科合格评估的特定环境,更新教育观念,以人才培养方案和课程体系改革入手,开展教学研究与改革。

(二)将教研与人才培养、专业建设、课程建设、实验室和实习基地建设,教材建设以及师资队伍建设融为一体,系统规划、相互促进、、协调发展。

(三)以6个专题子项目研究小组的形式,分工明确,责任到人,效果很好。

(四)采用“场—研—学”相结合,“三种课堂教学”相互渗透相互促进,为学校与社会共同培养优秀人才探索了很好的途径。

(五)突出科研成果转化为教学服务,特别是研制的15种教学仪器中,有许多突出石油行业特色(属于首创),十分有利于培养学生现场应用的工程能力。

(六)始终把握以学生为中心,以培养高素质人才为目标,开展激励式,灵活式、爱护式的管理改革与探索,十分有利于优秀人才脱颖而出。

三、应用情况

(一)新建或改造13个实验室和3个实习基地一直用于教学,大大改善了实验条件。

(二)研制的15种仪器投入使用后,有多种反映本校的特色,深受学生欢迎,对学生的现场应用工程能力培养效果很好,产生了很好效果。

(三)通过对几个班级的电子课程设计抽样调查(学生填表),不仅改变了原来纸上谈兵,而且显示出对学生的工程能力培养方面的可喜收获。

抽样班级

随机抽查数

真题真作比例

收获很大的比例

收获较大的比例

收获较小的比例

基本没收获的比例

建议

电信994

15

100%

68.9%

22.3%

8.8%

0%

加强校外实习;

加强自由开放;

提高教学要求

仪器991

15

100%

71.1%

17.8%

11.1%

0%

自动化991

15

100%

71.7%

16.6%

11.7%

0%

(四)“场—研—学”相结合,“三种课堂教学”相互渗透的创新培养效果跟踪例子。

仪器951张汉志,在校立项申请开展科研,担任科技小组副主席,1998年到恩施科技扶贫,为农民开办家电维修辅导班,讲授几十学时,指导农民修理家电,受到当地高度赞扬,荆州电视台曾作过报导。毕业分配到辽河油田工作,先后攻克2种仪器的技术难关,主持2项重要科研项目,并负责为油田立项3个重大科研项目(总额近1亿元)。并成为辽河油田中唯一具备“流量仪器审定”资格的(权威)科技人员,多次被评为有突出贡献的青年科技工作者。

   (五)研究成果在“示范中心”建设中的深化研究与推广应用。

1.研究成果为(省级)《电工电子示范中心建设》立项和建设打下了良好基础。

2.进一步更新教育观念,使全院教职工在“示范中心”建设中思想更统一,目标更明确。

3.将“示范中心”建设与人才培养融为一体,更深入开展软件建设(新编讲议31册,研制仪器5种,管理系统4套),大大促进了“示范中心”建设。

4“电工电子示范中心”已接待48所高校104人次参观,受到大家的高度赞扬。

 

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