一个平台两种功能 电子电工中心创特色——记我校电工电子综合实验教学中心

发布时间:2019-12-08  栏目:国际学校  评论:0 Comments

[编者按]
继2011年上半年推出“身边的感动”系列报道受到广泛好评后,从2011年10月起,我们推出了新栏目“学者笔谈”。本栏目将陆续推出一批我校有影响的学者,重点展示他们在人才培养、科学研究、服务社会和文化传承与创新等方面的观点和见解、思路和做法及理论和实践,旨在弘扬科学精神,激荡人文情怀,回归学术本位,浓郁学术气象,全面提升交大学术的影响力和传播力。

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自2013年立项以来,与学校同步成长的电工电子综合实验教学中心秉承“以学生为本,知识、能力、素质协调发展,学习、实践、创新相互促进”的实验教学理念,进一步加强实践教学的基础性和综合性,拓宽专业技能训练,突出创新意识和创新能力培养,逐步建设成全校各相关专业电工电子类基础实验教学的系统实验平台和学生电工电子类自主训练、设计创新的开放实践基地。目前,“中心”承担信息工程学院、机械工程学院和生物技术与食品科学学院13个专业的教学和学生电工、电子方面实践创新能力培养任务。作为我校工科人才培养的重要实践基地,天津市普通高等学校实验教学中心示范中心的称号也实至名归。

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科技竞赛是培养学生工程能力的重要手段,能引导学生将课堂所学理论知识应用于解决实际问题,使之在科技竞赛活动中充分体会实验和创造的乐趣,从而锻炼动手能力,点燃创新的激情,并在此过程中形成精益求精的作风。

原标题:让学习的过程成为发现与寻找的过程

加大建设投入 合理配置资源

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兴趣是工程技术探究的动力,激发学生的兴趣是开展研究性学习的前提。通过特殊的手段引领学生兴趣的发展,能更好地促进其研究能力的增长。

北京中学学生在课堂上。

“十三五”期间,学校明确了“建设商科特色鲜明、对接社会需求的高水平大学”的办学定位,把实践教学摆在了人才培养的重要地位。“中心”的良好运行,硬件条件是基础保障。在多年的持续建设中,学校通过“十二五”、“十三五”综合投资建设经费和“中央与地方共建经费”加大对“中心”的建设,先后投入231余万元,专款专用,为“中心”配置实验设备1543台套,购置和更新了692台套实验设备,固定资产总值达820万元,其中不乏示教控制台、SYKZ-1型电源无线总控制台、直流电机台等先进实验设备,同时配置了消防器材和监控设备等必要的安全措施,保证了实验室人员及仪器设备的安全。

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以“在做中学,用实验教”的“实用主义”理念,强调综合化、系统化的实践,以“回归工程”为基本出发点,对工程实践训练课程进行改革。用“突出基础、跨越学科”的工程实践通识教育和技能训练,打通在专业学习过程中从学术世界向现实世界转变的道路。

丁柏明摄

在1699平方米的有限空间内,“中心”打破专业界限,采取资源整合、实验室复用等建设形式,实现了资源的合理分配,充分发挥“中心”的“实验平台和实践基地”两个功能,使课内实验与课外科技创新活动相结合,将有限的课程实验与无限的实践创新相结合,形成了科学合理的布局和以人为本的设施环境,为人才培养更好地提供了设备支撑、场地支撑和智力支撑。

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工程实践是创新的基石,工程创新教育,就是要给学生自主发展的时间和空间,引导、呵护学生把自己独特的创新潜能充分发掘出来。

“描述一下你口中榴莲糖的味道。”

深化教学改革 创新教学体系

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“回味无穷”“刚开始似乎有点臭,但很快就能品尝到甜甜的味道。人生不正是如此吗?只有经历了风雨,才能品尝甘甜”……

“中心”立足学校实验教学的需要和电类学科的发展趋势,以大电类宽口径专业基础课程平台为先导,构建了“三三制”的实践教学体系。在搞好理论教学与实践教学、硬件建设与软件建设、实验教学与科学研究“三结合”的基础上,开展基础训练、综合设计、研究创新“三个层次”和验证型、综合设计型、研究创新型“三类实验”的开放型、模块化的实践教学,使学生的实践活动从传统的实验课、课程设计及毕业设计等课程实验扩展到大学生创新创业训练计划项目以及各类学科竞赛等,拓展了学生实践活动的时间和空间,全面培养学生的实践动手能力和科研创新能力。

  1982年大学毕业后,我曾经在国家船舶检验局温州渔船检验站担任验船师工作,因工作关系能较多地接触并了解各国的船舶及船用设备。当时,我们国家的相关技术远落后于国外,在对待国内外船舶检验时经常会碰到许多不对等的问题需要处理,令我特别尴尬的是,当时国内一些公司会从日本进口船龄超过30年而且在日本已经报废的船舶继续用于生产,而这些船舶配备的设备居然比当时我们国家新建造的船舶还好。有次在与一名日方技术人员交流时,此人不无骄傲地说,之所以日本技术处于世界领先地位,主要归功于日本国内历来对工程教育的重视。为此,带着想体验一下“日式工程教育”的愿望,91年我放弃了国内这一份在当时为很多人所羡慕的工作,东渡日本留学,又在获得博士学位后怀着以从事工程教育事业报效国家的梦想,回到了以工科见长的上海交通大学工作。转眼15年过去了,令我欣喜的是,这些年来交大在步入快速发展轨道的同时,对工程教育的重视度也在不断提高,已形成了有庞大的实体群支撑、有庞大的实践教学队伍推进的体系,工程教育从弱到强并取得了令人瞩目的成绩,工程训练中心的发展就是其中一个缩影。在世行贷款、“211”“985”项目建设工程的资助下,通过多年努力,工程训练中心已从原来功能单一的金工实习工厂改建成校内最大的工程教育实践基地,07年被评为国家级实践教学示范中心的建设单位。

“如果让你向朋友介绍这款榴莲糖,你会用怎样的语言来描述?”

“中心”根据学校的人才培养方案不断深化教育教学改革,整合实验教学内容和项目,完善和优化验证性实验项目,提高综合设计型和研究创新型实验的比例,增强学生的学习兴趣,提高实验效果。“中心”以能力培养为核心,不断进行课程建设,充实和完善了各课程的实验教学内容,增加综合设计型、研究创新型实验的比例,大大提高了学生实践动手能力和分析解决问题的能力。课内实验还设置了必做模块和选做模块,学生可以根据自己的兴趣爱好和对课程内容的理解程度自由选做,并预约时间,在教师指导下自主完成实验。

  07年始,我有幸走上了工程训练中心主任岗位,回国后在工程教育领域的思与行,也从原来在一个教授能及的工作范围,即从专业课教学、本科生和研究生指导时通过引入科技竞赛内容来增强学生的工程意识和提高工程能力,转变到站在工程训练中心层面上思考,在面临当今技术的突飞猛进,工程系统所呈现出的复杂性、多尺度性、不确定性、多学科和跨学科性特点日趋突出的要求下,如何加强学生工程能力和创新能力的培养,改革工程实践教学课程体系,营造突出综合性、实践性、设计性、研究性、创新性为特点的工程实践和创新环境。以下是我这些年来对工程教育思与行的ABC。

11月29日,北京中学六年级3班的语文微写作课堂上,同学们分享品尝榴莲糖的感受,授课教师杲振洪创设的真实学习情境,力求唤起学生的生活经验,突出学生的主体地位,促进写作思维的发展。

在教学方法和手段上引入现代化仿真技术和多媒体技术,融合多种方式改进实验教学,提高学生的学习积极性和主动性。“中心”建立以学生为主体的实验教学模式,初步形成了自主式实验、合作式实验、研究创新型实验等多种学习方式。电路、模拟电子技术、数字电子技术、电工技术等课程均建立了教学资源网站,在部分课程实验中还引入现代仿真技术,软硬结合、虚实相辅,注重融合多种方式辅助教学,激发学生的实验兴趣。2013年以来,“中心”坚持立德树人,将实验教学与科学研究、毕业设计、学科竞赛相结合,积极组织学生参加教师科研项目,开展学科竞赛,组建了电子设计学会等学生社团,利用课余开展培训,先后指导学生参加大学生创新创业训练计划项目60项,发表研究论文18篇,获得各类学科竞赛奖励147项,包括大学生“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖、全国大学生电子设计竞赛天津赛区一等奖等好成绩。

  科技竞赛是工程能力培养的提升

与语文微写作课堂同时进行的,还有讲述“旋转与全等三角形”知识点的数学专题课,不同于常规的从知识点切入,教师通过一段短视频展示中国航天事业成就,让学生在视频中寻找旋转在生活中的广泛应用。

建强配齐师资队伍 教研相长硕果累累

  刚来交大工作时发现当时学校实施的教学方法和手段与日本相比还是有较大差距的,在学生的培养计划中虽然比较重视理论知识学习,但不免采取较传统的灌输式、填鸭式教学方法,实验课的资源比较匮乏,有条件开出来的实验课大多采用可重复利用的教具进行“走过场”式的实验方式和填写表格式的实验报告。而日本的大学实验课上,实验设备往往直接采用工业和现场的设备,无论老师或者学生对每一次实验都必须精益求精细心推导,实验报告中对每一个实验数据都要标注清楚用什么型号的仪器在什么时候测到的,对实验结果进行分析。尤其交大在工程教育非常重要环节-本科毕业设计因为只安排了有限的半年时间,往往是完成了设计但没有时间完成制造,或是完成了制造但没有时间完成调试,再加上考外语、考研和找工作面试各种活动等又占用了大量时间……工科大学生实际工程能力培养的效果确实不如人意。

“通过合作、探究、启发、探讨、对话,让学生感知真实的生活”,北京市教委基础教育一处处长魏旭斌评价,“课程通过跨学科整合,启发学生更好地认识生活,并建立今日学习与未来发展之间的联系,为终身学习打下基础。”

良好的教学效果无非是老师教得好、学生学得好,师资队伍建设是提高实验教学质量的关键。“中心”现有专兼职教师18名,正高2名、副高9名、中级6名;博士9名,硕士8名,是一支老中青相结合,以博士生导师为负责人、教授副教授为骨干、中青年博士硕士为主力军的,爱岗敬业、结构合理,具有丰富实践教学经验的实验教学团队。

  如何在已有教育体制下激发大学生对工程的痴迷和激情,我尝试以科技竞赛的手段来提升学生的工程能力。结合我所从事的专业引入了集人工智能、机器人学、网络、传感技术为一体的“RoboCup世界杯”足球机器人竞赛,希望通过科技竞赛达到促进工程教育的效果。这些年实践的收获是参加机器人竞赛的学生在毕业设计环节屡屡获得学校和上海市的优秀:如李彦之同学的本科生毕业设计获得了第七届(2002)“讯通杯”上海大学生机电21世纪毕业设计一等奖,填补了交大连续七年在该奖项中没有获得一等奖的空白;同样参加机器人竞赛的孙英杰同学获得了上海市2006年优秀硕士论文;杨扬和罗伟航同学获得了第七届陈嘉庚青少年发明奖青年组一等奖,填补了该奖项从设立起连续七年一等奖的空缺……,担任工程训练中心主任后,更是利用校企联合实验室的有利条件,千方百计筹资开展各种竞赛活动,通过科技竞赛引入新理念、新运行方式引导实践教学内容“回归工程”。如:国际上著名的面向本科生工程教育的科技竞赛IDC
RobCon(International Design
Contest)突出国际交流、团队协作、创新思维和工程素质的理念,与我们学校“三位一体”人才培养方向有异曲同工之处,为此就致力于把这项赛事和具体实施方法直接引入到工程训练中心的实践教学改革中。(IDC始于1990年,日本东京工业大学和美国麻省理工大学师生为交流各自开设的创意设计课程而形成了首届比赛,之后逐渐发展到现已有日本、韩国、英国、德国、巴西、泰国、美国、法国和中国9个国家的20所顶级工科大学生参与的知名比赛活动。与其他赛事不同,其特色在于突出以学生为中心,强调团队协作和技术文化碰撞交流,所以参赛选手不是以国家或是大学为单位参加竞赛,而是在各国参赛者聚集后,不分国家和学校,混合抽签组队参加的竞赛活动。组队后参赛选手现场拿到题目后,需要克服语言和异国文化的交流障碍,发挥团队分工与协作,充分展示想象力,共同设计和制作作品并参与竞赛。在持续2周的赛事中,从头脑风暴、方案形成、设计制作、调试操作一直到最终比赛,赛事的每一个环节都突出了团队合作与交流的重要性。)我认为,工程教育中引入科技竞赛手段的意义主要有如下四个方面:

“全国教育大会对基础教育改革发展作出重大部署。北京市努力强化基础教育的高质量发展,以北京中学为代表的一批学校努力探索在真实的情境中教学,让学生感知真实生活,实现了将学生放在正中央。”北京市教委副主任李奕介绍。

“中心”以先进的实践教学理念与体系为支撑,培养了一支高水平的实验教学团队,并培育了一批有影响的教学研究成果。“中心”特别重视教师的培养与提高,鼓励教师在职攻读博士学位,提高学历层次,经常就实验教学内容实验教学方法等问题组织教师进行专题研讨,组织相关人员考察学习,相互交流,取长补短。近五年,1人获天津大学博士学位,3人进入天津大学博士后流动站,2人博士在读,2人晋升副教授。“中心”团队在大电类基础课程平台、精品课程、教改项目等领域都取得了可喜的教学成果。天津市级精品课程1门,校级精品课程3门,天津市教学成果一等奖和二等奖各1项,“十一五”国家级规划教材4部
,“十二五”天津市级规划教材2部,天津市教学名师1人,天津市教育系统首批“劳模创新工作室”1个,入选天津市“131”创新型人才培养工程第三层次人选3人,入选天津市国际化优秀博士后资助人选2人。中心成员主持国家级项目5项、省部级项目11项、校级项目4项,发表学术论文89篇,其中SCI、EI收录29篇,出版学术专著3部,申请专利13项,获得软件著作权38项,获得科研奖励4项,将科研项目引深为大创项目和学生毕业设计课题等,有效促进了教研相长。

  创新精神往往隐性存在于学生内心,需要充分激发才能运用并发挥出能量。科技竞赛的基本上都是来源于真实的社会应用背景,不像课堂习题或课程实验那样具有直接和确定的答案。这样的选题往往需要学生发挥创新探索能力,在已有知识结构和理论水平的基础上,综合分析、科学规划并最终创造性地提出自己独特的解决方案。

“五育”并举培养“有根的人”

  科技竞赛的选题一般具有系统性、综合性及灵活性的特点,一方面需要学生综合运用多方面的知识和能力,创造性地解决实际问题,另一方面这些选题往往没有唯一正确的答案,因此需要学生充分发挥创新能力,提出与众不同的解决方案,往往是相互间创新意识与能力的比拼。实践中,每年的参赛作品也充分证明了广大青年学子无穷的创意来源和出众的创新能力。

一堂以“积极参与民主生活”为主题的道德与法治课,从一则新闻报道展开:

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