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流體力學學科評估范文1
【關鍵詞】橋梁工程;健康監測;有限元模型;多尺度
目前對于大型復雜土木結構,結構有限元建模都是借助于大型商用有限元軟件來實現的,如ANSYS、ABAQUS(青馬大橋) [1]、ADINA、SAP等。與傳統的斜拉橋簡化有限元分析模型相比,對用于健康監測系統的有限元分析模型的精度要求更高。現有的大跨徑橋梁結構有限元模型大多采用的是“脊骨梁”模型,即整個橋面系采用梁單元來模擬[2,3]。這樣建立起來的有限元模型對于橋梁設計階段來說足夠勝任整體結構動力特性分析、靜力響應分析的要求,但是卻無法得到主梁某個截面內或某個局部構件的應力分布情況。在結構健康監測系統中,由于結構構造上的限制,傳感器的安裝部位不一定是結構中的危險部位,這需要建立更為精細的有限元模型來反映結構中關鍵構件及部位的局部應力集中分布。夏品奇和Brownjohn[4]通過分別建立新加坡Safti斜拉橋完整的三維有限元模型與簡化的單主梁模型進行對比,指出斜拉橋簡化模型具有明顯的局限性,不能完整地反映實橋的真實動力行為。因此,斜拉橋的簡化模型不能作為長期監測的基準有限元模型。而通過建立全橋的精細模型來“仿真”分析斜拉橋的行為特征顯然是既不經濟也是沒有必要的。比如李兆霞等[1]建立了潤揚大橋斜拉橋(跨度為406m)完整的有限元模型,模型單元數達到32532個,巨大的單元規模給有限元模型的修正和具體的應用帶來不便。
對于局部構件的分析,目前有2種方法:①對需要同時關注結構整體和局部信息的模型,按照結構實際構造建立精細模型,這樣建立起來的有限元模型單元節點數目將十分龐大,對于實際結構的運算效率有很大的影響,而我們關注的只是結構關鍵部位的關鍵構件,并非整體結構,因此這樣的模型對于實際工程問題來說也是沒有必要的;②采用先整體分析,然后再建立局部精細有限元模型,用整體分析的結果作為邊界條件再施加到局部精細模型上進行“二次分析” [5,6],這種做法的難點在于邊界條件的選取,由于從整體到局部,施加在局部模型上的邊界條件的選取很復雜,如果邊界條件選取不當,會導致局部分析相差很多[7]。
因此,在結構有限元建模和分析過程中恰當地考慮發生于結構最不利部位的缺陷和其演化過程以及對結構響應的影響是以結構狀態評估為目的的大跨結構建模需解決的關鍵問題[8]。
李兆霞等人[9]通過對一座大跨橋梁的多尺度研究,認為大跨結構應用結構一致多尺度建模方法和策略,能夠有效地建立適用于實際大跨橋梁結構損傷分析的多尺度有限元模型,滿足不同尺度下結構特性分析和局部損傷演化過程仿真計算的需要。孫正華等人[7]提出,多尺度建模必須采用一致(或并行)的多尺度方法,即同時建立結構在低層和高層尺度上的模型,進行結構行為一致多尺度模擬。在采用結構行為一致多尺度方法來模擬時,對局部關注細節部位采用精細的“小尺度”建模,而整體結構采用簡化的“大尺度”建模的結構多尺度模擬方法來處理。其原理是運用有限元方法中的子結構法,子結構法可以將復雜的結構分成較易處理的、較小的子結構,在子結構內部,采用單元特征長度為10-3m級的細觀尺度來精細模擬所關注的局部細節部位,然后將子結構內部自由度凝聚掉,整個子結構在整體宏觀尺度下模擬的有限元模型中僅僅作為一個單元和整體結構有限元模型連接,工作荷載作用在宏觀尺度下模擬的整體結構上,對在整體宏觀尺度下建立的有限元模型可以求解得到結構整體特性,而在子結構內部擴展求解結果可以得到小尺度下局部細節處的單元特性,從而做到在一次分析的基礎上同時得出兼顧結構整體和局部細節部位特性的結果,實現結構行為一致多尺度模擬。
對于大跨結構而言,傳統的單一分析尺度內的模擬和計算已經無法達到結構損傷分析的目標,存在結構響應多尺度模擬和計算的需要。要解決這類能夠同時兼顧結構整體特性與局部細節特性的有限元模擬問題只有通過采用結構多尺度模擬方法建立結構行為一致多尺度有限元模型來解決,這樣才能做到既能反映局部細節特性又不影響結構整體模擬。
多尺度模擬和計算是一個正在迅速發展的熱點與前沿研究領域,多尺度現象是一個跨學科研究課題,其涉及到數學、物理學、化學、材料科學、生物學及流體力學等各個學科領域。在物理學和力學前沿領域中,跨物質層次的固體變形直至破壞,跨越了從原子結構到宏觀結構的近十個尺度量級,必須進行跨越多尺度的研究;復雜工程項目研究中的多相多態介質耦合、多物理場耦合以及多尺度耦合分析已成為工程優化設計所必然面對的問題。目前國內外針對多尺度的研究大都集中在材料特性上,應用于復合材料性能的模擬上,關于上述的結構行為一致多尺度模擬(Consistent Multi-Scale Modeling of Structural Behavior-CMSM-of-SB)問題還幾乎沒有相關參考文獻[10]。因此需要建立一套基于多尺度建模技術的有限元分析模型的方法,在健康監測系統的有限元分析體系中同時實現全橋結構及局部構件的模擬分析,結合時間成本與效益成本,合理地劃分單元特征尺寸,最大限度地發揮多尺度建模技術的優點,提供準確的橋梁結構有限元模型分析數據,為以后橋梁狀態評估打好分析基礎。
【參考文獻】
[1]李兆霞,李愛群,陳鴻天等.大跨橋梁結構以健康監測和狀態評估為目標的有限元模擬[J].東南大學學報(自然科學版),2003(5):562-572.
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[3]蘇成,韓大建,王樂文.大跨度斜拉橋三維有限元動力模型的建立[J].華南理工大學學報(自然科學版),1999(11):51-56.
[4]夏品奇,Wbrownjohn James M.斜拉橋有限元建模與模型修正[J].振動工程學報,2003(2).
[5]徐偉,李智,張肖寧.子模型法在大跨徑斜拉橋橋面結構分析中的應用[J]. 土木工程學報,2004,37(6):30-34.
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流體力學學科評估范文2
關鍵詞: 綠色建筑;CFD;自然通風
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
1概述
建筑活動是人類對自然資源、環境影響最大的活動之一。我國正處于經濟快速發展階段,資源消耗總量逐年迅速增長。因此,綠色建筑已成為是建筑設計發展的方向。綠色建筑設計強調全過程控制,各專業在項目的每個階段都應參與討論、設計與研究,綠色建筑以充分地利用自然資源、減少建筑能耗為特征,采用綠色技術與環境友好的技術設備。自然通風作為健康、舒適、節能的室內環境調節方式是綠色建筑不可或缺的一項。
長期以來,建筑設計中有關自然通風設計普遍采用的方法是基于定性分析的常規靜態設計,即以城市的主導風向和風速為主要設計依據,采用簡單流量平衡,估計建筑物內部空間在主導風向和風速下的靜態空氣流向和流量,從而定性地給出采用自然通風時的估計結果。而綠色建筑設計強調以定量化分析與評估為前提,提倡在規劃設計階段進行包括自然通風在內的多種技術策略的定量化分析與評估。CFD技術,即計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics,簡稱CFD),是通過計算機數值計算和圖形顯示,對包含有流體流動和熱傳導等相關物理現象的系統所做的分析。目前,CFD計算模擬已成為綠色建筑自然通風設計定量分析的重要手段,能為建筑物的平面布局、空間組織、剖面設計和門窗設置等提供理論上的依據。
2CFD方法簡介
計算流體動力學是20世紀60年代起伴隨計算科學與工程(Computational Science and Engineering, 簡稱CSE)迅速崛起的一門學科分支,經過半個世紀的迅猛發展,這門學科已經是相當的成熟了,一個重要的標志就是近十幾年來,各種CFD通用軟件的陸續出現,成為商品化軟件,服務于傳統的流體力學和流體工程領域。由于CFD通用軟件的性能日益完善,應用的范圍也不斷的擴大,現在我們利用它來模擬計算建筑自然通風狀況,也算是在較新的領域中應用。
目前國際上可以用于通風模擬的CFD軟件有很多,最典型并且公認精確、可靠的CFD軟件大致有 PHOENICS、FLUENT、AIRPAK等。
PHOENICS是世界上第一套計算流體動力學與傳熱學的商用軟件,除了通用CFD軟件應該擁有的功能外,PHOENICS軟件還最大限度地向用戶開發了程序,用戶可以根據需要添加用戶程序、用戶模型,可以讀入幾乎任何CAD軟件的圖形文件。PHOENICS可以定義物體的運動,克服了使用相對運動方法的局限性,提供了多種湍流模型、多項流模型、多流體模型、燃燒模型、輻射模型等。同時,PHOENICS提供了若干專用模塊,用于特定領域的分析計算。如FLAIR可用于小區規劃設計及高大空間建筑設計模擬。
FLUENT軟件是當今世界CFD仿真領域最為全面的軟件包之一,具有廣泛的物理模型,以及能夠快速準確的得到CFD分析結果。FLUENT軟件擁有模擬流動,湍流,熱傳遞和反應等廣泛物理現象的能力,在工業上的應用包括從流過飛機機翼的氣流到爐膛內的燃燒,從鼓泡塔到鉆井平臺,從血液流動到半導體生產,以及從無塵室設計到污水處理裝置等等。軟件中的專用模型可以用于開展缸內燃燒,空氣聲學,渦輪機械和多相流系統的模擬工作。
Airpak是面向工程師、建筑師和室內設計師的專業領域工程師的專業人工環境系統分析軟件,特別是HVAC領域。它可以精確地模擬所研究對象內的空氣流動、傳熱和污染等物理現象,它可以準確地模擬通風系統的空氣流動、空氣品質、傳熱、污染和舒適度等問題,并依照ISO 7730標準提供舒適度、PMV、PPD等衡量室內空氣質量(IAQ)的技術指標。從而減少設計成本,降低設計風險,縮短設計周期。Airpak是目前國際上比較流行的商用CFD 軟件。
目前,國內外的CFD技術發展較快,在建筑通風的應用研究方面,主要可分為以下五個方面:
(1)自然通風的數值模擬:主要借助大渦模擬工具研究自然通風問題;
(2)置換通風的數值模擬:如地板置換通風、座椅送風等;
(3)高大空間的數值模擬:以體育場館為主的高大空間的氣流組織設計及其與空調負荷計算的關系研究;
(4)潔凈室的數值模擬:對型式比較固定的潔凈室空調氣流組織形式進行數值模擬,指導工程設計;
(5)有害物散發的數值模擬:借助CFD研究室內有機散發污染物在室內的分布,研究室內IAQ問題;大氣環境污染模擬。
3CFD在建筑通風設計中的應用
CFD在綠色建筑通風設計中的應用主要有兩個方面:建筑室外風環境的模擬分析和建筑室內通風的模擬分析。
3.1建筑室外風環境的模擬分析
建筑室外風環境對在建筑區域內活動的人群有著重要的影響,所謂的建筑小區二次風、小區熱環境等問題日益受到人們的關注。
室外風環境還涉及建筑節能,建筑室外風環境不良,在夏季可能阻礙室內外自然通風的順暢進行,增加空調的負荷;在冬季又可能會增加維護結構的滲透風而提高采暖能耗。因此,設計良好風環境品質的建筑能有效地降低建筑能耗。
在《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2006中明確規定,建筑物周圍人行區風速低于5m/s,不影響室外活動的舒適性和建筑通風,嚴寒、寒冷地區冬季保證除迎風面之外的建筑物前后壓差不大于5Pa,夏季、過渡季建筑前后壓差大于1.5Pa。
采用CFD技術可以方便地對建筑室外風環境進行模擬分析,定量地評價建筑通風效果,從而設計出合理的建筑單體和建筑群布局。
圖1 室外風速分布圖2建筑外表面風壓分布
3.2建筑室內通風的模擬分析
室內空氣品質的優劣,直接影響室內人員的身體健康和舒適度,充分合理的利用自然通風,既能滿足室內人員對空氣品質的需求,同時還能減少對空調通風設備的依賴,從而大大的降低建筑運行能耗。
在《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2006中明確規定,各戶型在夏季和過渡季形成有效的貫穿式自然通風,主要居住空間不處于通風死角區域。
采用CFD技術可以對建筑戶型和房間進行自然通風和熱舒適性模擬,通過改進建筑外窗的位置、大小、室內空間分隔等,保證住戶在室外氣象條件滿足自然通風的時間段能夠利用自然通風來滿足室內的熱舒適性要求,以達到節約能源和提高人體舒適性的目的。
圖3 室內風速分布
4結論
自然通風作為被動式通風降溫方法,即有利于改善建筑室內外空氣質量,又有助于減少建筑能耗,因而受到高度重視。研究自然通風條件下的室內空氣流動以及對熱環境影響的規律,是保證科學設計室內環境的重要條件。通過運用CFD技術,能夠定量的分析評價建筑自然通風設計效果的優劣。隨著流體計算模型的完善和計算速度的提高,數值模擬方法將會成為建筑室內外氣流模擬、室內空氣品質及舒適評價的有效工具。
參考文獻:
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流體力學學科評估范文3
關鍵詞:土木工程;大類;復合型人才;培養模式
【分類號】:F284
21世紀是信息與知識的時代,是專業化向綜合化發展的時代,各種交叉學科的研究越來越多,跨領域的學術交流、技術應用的普遍化程度越來越高,因而也造成了人才培養路線的轉變,強化了市場對復合型人才培養的需求。學科大類培養學生屬于新型的人才培養模式,經過浙江等其它南方一些學院的實踐結果較好,因而也有效的推動了我國高校教育體制改革的新發展,通才目標的實現有力于專業調整的便利,淡化專業概念,在促進專業化向復合型轉化的過程中,也有力的將學生培養成了“多才多藝”的復合型人才。以下就從這方面展開具體討論。
一、概述
建造各類工程設施的科學、技術、工程統稱為土木工程。從教育的角度來看,主要目的在于培養高素質的研究人員、設計人員、施工與項目管理人員,促進我國的基本建設,推動建筑行業向著利好方向發展。在1998年的《普通高等學校本科專業目錄》中就將所謂的“建設專業”統一合并為土木工程專業,從而具備了大類人才培養的雛形。經過十多年的發展與探索,在我國市場經濟體制日益成熟、對外開放程度日益有效的前提下,各種工程得到了如火如荼的發展,我國也真正實現了“舊貌換新顏”的景象,一切都呈現出“現代化”的新型特征。另外,由于材料科學的創新、施工法式的變遷、綠色發展理念的日益深入人心、品質化的生活享受觀念逐漸為人所需,土木工程大類人才培養也出現了新的機遇與轉機,尤其是高校與社會交流的擴大,使得復合型人才培養的新人才培養理念得到了認同,并且諸多院校也將其付諸了實踐,取得了較好效果。
二、土木工程大類復合型人才的培養模式討論
1、確立復合型人才培養目標
根據土木工程學科的要求,復合型人才應該“會設計、會施工、懂管理、強體魄、高素質”,所以,在確立人才培養目標時,就要注重身體、德育、知識結構、能力結構幾大方面的的綜合與對應;在身體方面要求體育、軍事方面的基本素質,也就是說要掌握健康的運動、衛生技能,強健體魄;其次,在德育方面,主要是職業道德的培育、交往技巧的鍛煉、科學心理的塑造以及良好的公民意識,做到遵紀守法,親身力行社會公德;第三,在知識結構方面的構成應該包括工程力學、流體力學、巖土力學、結構工程學科,而且應該從理論到實踐都進行嘗試與體驗;第四,在能力結構方面,以基本的施工項目管理、施工方法、施工工藝等能力為主,還要求學習能力、判斷能力、理性思維能力得到通常的訓練與鍛煉,能夠勝任實踐中的變動不居,應對各種壓力下的工作任務。
2、制定教學計劃、構建課程體系、改善課程內容
首先,在四年學制的前提下,應該從復合型人才培養的教學目標切入,進行教學計劃的重新思考,避免盲目的以增加專業課來解決問題;而是要以系統化的思維,構建起新的課程體系,以基本的專業知識、技能為主線進行貫穿,將所有的課程進行主次間的劃分,并進行分層式的關聯性研究,盡可能達到一個課程體系內的統一化教學,也就是說將這些課程進行整體上的科學研究與安排,促進教學有理有序的進行,并根據人才培養目標、學生具體情況,對課程內容進行一些調整與革新,從而形成一個中心,多個輔環節的教學模式。
其次,教學內容的設置應該遵循新規范、新理論、新觀點,進行前瞻性的思考,因為現代社會的經濟性根本支柱作用日益擴大,造成了不斷的創新,無論是在速度上、還是在質量上,都可能達到一日千里之功,知識的更新較快,因此要注重從戰略上進行考量與反思,爭取將現代化的信息技術、設計軟件相結合,將現實中的實踐與模擬的實踐進行結合,培養學生各方面的能力。
3、注重對實踐能力的培養
實踐能力的培養,一是要求教學中真正意識到學生的主體地位,積極轉變教學主體,將注意力集中到學生身上;充分調動起學生的主觀能動性;二是將能力培養教學進行分層,比如從啟蒙到理論到實踐,形成“知行合一”的實踐性教學,推動學生能力的培養;三是將建筑工地的實踐與學校的學習相結合,最好是利用“校企結合”的辦法,讓學生在接受校內教育之時,能夠真正的去到工地進行測量、學習、技能參考,因為實際的工程類建設施工與教學之間還存在一個“實體對接”的問題,有時會因為未見到真實的實踐操作而不能形成一個“實在”的概念,理解不足,深刻性差;四是讓學生多做實踐反思,將學習的結果與心得進行匯總與理性探討,可以讓知識更加扎實,在這方面可以采用案例教學法、主題討論法,屬于具體的知識運用,透過這種過程達到能力的鍛煉。
4、加強師資隊伍建設
首先,教師也被稱作“靈魂工程師”,雖然所從事的工作很平凡,但是卻在享有崇高地位的同時也承擔著非常高尚的職責;默默的奉獻之時雖然看不到明顯的成績,然而隨著時間的推移,漸漸的潛移默化之功也會顯露出來?,F代社會與教育日益向著復雜化方向發展,于是,在教書育人,培養人才的同時,也要注重教師的培訓,可通過鼓勵自學、增辦培訓班、設立講座、制定與其它學校的交流計劃等,實現對教師的再教育;另一方面,應該建立長期有效的教師培養計劃,構建起專業化的教師教育模式與復合型人才培養模式相對應,因為隨著時代與企業不斷的發展,對人才素質要求與能力要求也會發生相應的需求轉變,與此同時,教師也面臨著再一次的挑戰;另外,應該建立起長期有效的評估機制、激勵機制,并將其統一納入復合型人才培養模式之中,促進教育與教學的發展,人才培養能力的提升。
其次,應該注重師資隊伍建設,利用合作精神構建起教師團隊,形成整體效應;一方面可以通過利用知識復用水平的方法,達到教師隊伍的結構構建;另一方面,也可以通過專業化的教師隊伍組合達到復合功效;還可以真正的向著培養復合型的教師隊伍培養計劃挺進,真正做到“師強則生強”,帶動整個復合型人才培養模式的發展。
結束語
總之,在新的時代就要堅持發展的理念,真正做到與時俱進、因時制宜。在土木工程學科的大類復合型人才培養模式探究方面,應該注重社會、市場、建筑行業的發展動向,認真研究現代化的建筑業發展新傾向,并根據準確的評估結果,設定相應的人才培養目標,制定出與之相匹配的人才培養計劃;現代社會已經構成了“牽一發而動全身”的局面,任何一個環節的改變都會影響到全局發展的結果,所以,應該注重全局觀念,從具體的人才培養教學模式開始,努力為社會培養真正的復合型人才,從而推動就業與建筑行業向新的發展挺進。
參考文獻
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流體力學學科評估范文4
關鍵詞:數值分析;分層次教學;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)46-0118-02
隨著大學本科教育由精英教育向大眾化教育的轉變,各高校招生規模的擴大以及各地區教育發展的不平衡,學生間的水平差異相對加大,學習困難的學生人數相對增多,兩極分化現象日益嚴重。傳統課程教育所采用的三個統一的教學模式,即教學大綱、教材、考核方式統一,不能充分照顧學生的個體差異,使得基礎好的學生可能吃不飽,基礎較差的學生可能跟不上。一個班里的學生基礎相差較大時,這種“吃不飽”和“消化不了”的學生就比較多,不利于教學質量的提高。數值分析課程是綜合性大學數學專業的一門核心基礎課程,它既有數學課程理論上的抽象性和嚴謹性,又有解決實際問題的實用性。數值分析課程內在知識結構及理論系統性,決定了該課程教學應該遵循可接受性原則。在數值分析知識鏈條中,不掌握前面基礎知識和數值算法,就難以接受后面知識和算法。要解決學生數學基礎和計算機應用基礎差異大的問題,就必須實施分層次教學。所謂的數值分析分層次教學,即在原有的師資力量和學生水平的條件下,通過分層次教學,充分承認學生間的個體差異以及考慮各層次人才數學素質的要求,引導學生朝著自己感興趣和能發揮其優勢的方向發展,讓優秀人才更快更好地成長。近年來分層次教學改革模式的研究與實踐已被國內不少學者了解和重視。其中,有從宏觀方面進行分析論證的[1],也有從微觀方面針對某些學科和課程進行研究的[2-5]。然而,針對數值分析這門課程進行分層次教學改革研究的比較少。本文在結合作者近兩三年來的教學經驗基礎上,針對該課程的教學特點,提出了對該課程實施分層次教學改革的一些積極探索。
一、數值分析課程的特點
數值分析是一門與計算機密切結合、實用性很強的數學課基礎課程,它主要研究運用計算機解決數學問題的方法及其理論??偟膩碚f,這門課程具有以下幾個特點:
1.課程知識面跨度大。數值分析課程內容豐富,知識面跨度大。內容包括數值逼近、數值積分、線性方程組的直接解法和迭代解法、非線性方程組的數值解法、矩陣特征值問題的數值解法、常微分方程初值問題的數值解法等,知識面涉及數學分析、高等代數、微分方程等眾多課程的重要知識理論。學生必須在掌握好這幾門課程基本內容的基礎上才能更好地學習數值分析。
2.注重理論知識與實際應用的結合。數值分析課程與其他數學基礎課程強調理論分析和邏輯推理不同,數值分析課程更注重利用這些理論,構造適合計算機運行的數值方法去解決工程實際中抽象出來的數學問題。
3.特別強調上機實踐。數值分析主要研究那些在理論上有解但手工求解計算量很大,必須借助計算機求解的數學問題或者實際工程問題抽象出來的不需要精確解的數學模型。它的許多理論及數值計算方法本身并不是數學學科的產物,而是以工程應用為背景、以“計算”為目標發展起來的。因此,在本課程的教學過程中,特別強調上機實踐。
二、具體實施數值分析課程分層次教學的幾點建議
1.學生主體層次化的劃分。分層次教學是以學生主體的層次化為基礎。學生層次的劃分,可以參考學生高等代數和數學分析的學習成績、學習態度、學習能力和學習興趣等實際狀況來制定。在指導教師的幫助下,通過學生自選和學院篩選,將學生分為基礎班和遞進班。但應強調的是,這樣的分層是暫時的、流動的。經過一個月或者半學期時間的觀察,根據學生學習能力的變化或學生的具體情況,可以做出相應調整,以達到鼓勵學生的學習積極性和主動性的目的,同時也能避免引起學生情緒的波動。
2.教學大綱的層次化模式。分清學生主體的層次后,應根據不同層次學生的特點,在滿足信息與計算科學和數學與應用數學專業學生培養方案要求的前提下,制定不同層次授課的教學大綱。基礎班理論課的教學大綱側重于基礎理論知識的掌握及算法能力的培養,在學時分配上側重于各類數值算法的工程背景及具體應用,如線性方程組求解理論的工程應用,函數插值及函數逼近等算法在經濟學和數學建模中的應用等?;A班實驗課的教學環節注重學生對基礎實驗的掌握和各種數值算法的運用能力。遞進班理論課的教學大綱在學時分配上側重于數值算法的收斂性及穩定性等,如解線性方程組迭代法的收斂性證明和誤差估計、各種插值算法的誤差估計理論、數值積分中的外推原理等理論性較強的教學環節,各章節理論的應用部分主要采用自學或大作業的方式,實踐環節主要引導學生開展綜合性、設計性實驗,并吸收學生參加教師的科研項目,以培養學生的研究能力和創新能力。
3.實驗課教學的層次化模式。數值分析實驗課程也應進行相應的分層次教學模式,以滿足學生個性化發展的需求??梢詫嶒灧殖扇齻€層次:基礎訓練性實驗、綜合設計性實驗和創新研究性實驗?;A性實驗即對各類數值算法的驗證性實驗和基本的算法應用性實驗,側重于對數值分析基本知識、基本算法的訓練。綜合性設計性實驗是各種數值計算方法和手段的綜合應用訓練,側重于培養學生知識綜合能力和分析解決問題的能力。創新研究性實驗,即對研究過程和研究方法進行推廣,以解決工程應用中的實際模型而設立的實驗,側重于培養學生的科學研究能力和創新能力。
4.課外作業分層次。數值分析課程課外作業布置的原則是兼顧學困生和優等生,使學困生“吃得了”,優等生“吃得飽”。對基礎班的課后作業,只要求完成劃定的基礎練習題,針對各章的重要數值算法,布置相應的課后作業。對遞進班學生,不僅要完成基本訓練題,還要完成專門制定的有代表性、變形的習題和各章的重點思考題。同時在數值分析課程網頁上一些課程難題,供學有余力的學生思考,鼓勵學生發揮他們的潛能。也可以嘗試布置不同形式的課后作業。例如對于基礎班的學生,可以布置關于教材的比較報告。老師選定幾本具有代表性的教材,要求學生根據選定教材中的某一章,通過閱讀進行分析對比,寫出總結報告。通過這種類型的課后作業的布置可以培養數學基礎稍差學生的自學能力、分析問題和解決問題的能力,逐漸培養他們學習數值分析課程的興趣,同時可以深化學生對課程內容的理解和掌握。對于遞進班的學生,可以讓其以小論文的形式提交課后作業。精選一些重要數值算法,由教師提供具有工程應用背景的小案例,讓學生運用所學到的方法構建數學模型,進行數值求解,并上機實驗得出數據,進而寫出小論文。這種教學方式既可以提高學生自主學習的能力和創新能力,又能考核學生掌握知識的能力、歸納總結能力和文字表達能力。
三、分層次教學實施過程中應注意的問題
1.教師應該充分理解分層次教學的意義,注重教育資源的公平分配。在關注各層次學生學習狀況時更應該注意關心學習能力較差的學生,可以在每周的固定時間固定地點安排答疑,或者利用雙休日安排專門課時為這些學生補課,幫助他們克服數值分析學習中的障礙,促進他們取得數值分析學習的進步,進一步減少不及格率。
2.數值分析分層次教學應該注意制定不同的評估考核標準。因為學生在學習的過程中,所處的層次不同,對學習付出的精力也是不同的。對于不同層次的學生,相應的考核成績所對應的總評成績應該有所差異。對此可以制定出不同難易程度的試卷,對于基礎班學生的考核,應該重點考查其基礎知識的掌握情況,而對遞進班學生則要考查其對各種數值算法的綜合理解能力及其分析應用能力。通過分層次考核方式,對不同層次的學生予以合理的綜合評估。
3.有針對性地加強師資隊伍建設。分層次教學的原則是因材施教,因此對教師的要求更高,工作量也更大??梢园才徘嗄杲處煂W習國內高校其他學科或課程分層次教學的成果經驗,并開展一系列針對分層次教學的教研活動。擔任各層次教學的教師要充分了解和熟練掌握相關層次教學方法手段,大膽嘗試新的教學方法和手段,充分調動學生學習數值分析課程的積極性和主動性,充分發揮分層次教學的效果。
數值分析作為大學信息與計算科學和數學與應用數學專業的一門重要基礎課程,目前國內很多學者也對該課程的教學改革進行了很多積極有效的改革探索[6,7]。然而,針對這門課程進行分層次教學模式的研究較少。本文針對數值分析課程的特點,對該課程進行分層次教學進行了一些有益的探索,提出了一些具體實施建議和實施過程中應該注意的幾點問題。當然,在具體實施分層次教學過程中還會碰到很多現實的困難,需要在實施試點班改革的基礎上,不斷完善學生主體層次標準劃分的指標體系和教學管理體制,以真正達到分層次因材施教的目的。
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流體力學學科評估范文5
[關鍵詞]高等學校;教學改革;國家級教學成果獎
筆者受教育部高教司的委托,對2005年國家級教學成果獎的獲獎項目進行了分析。本分析包括四個部分:我國教學改革的背景、2005年國家級教學成果獎獲獎項目的概況、我國高校教學改革的現狀與趨勢以及關于國家級教學成果獎評審工作改革的幾點建議等。雖然,2005年的教學成果獎評選已經結束,但這些成果對我國高校今后的教學改革無疑具有重要的影響和意義。
一、我國高等學校教育教學改革的背景
毫無疑問,高等學校的改革是多種因素影響的結果,可以說,教育系統本身——社會環境——國際影響三個方面的因素共同構成了當今高等教育改革的動力。
1.知識經濟與全球化的挑戰
知識經濟是以信息技術和網絡技術等知識的革命為基礎的,新技術使我們的學校教育面對一個全新環境,它不僅正在改變著高校的教育方式、學習方式,也使我們的教育管理模式正在發生革命性的變革。
與知識經濟和信息技術緊緊聯系在一起的是全球化。雖然全球化主要是經濟領域的事情,但知識領域的全球化也正在形成。國際學術標準、世界一流大學的建設、國際留學生市場的競爭、國際合作辦學、國際文憑與資格證書的互認等都是教育全球化的具體表現。
2.市場機制的形成和社會經濟的持續發展
通過一系列的改革,中國長期的計劃經濟及其相關的制度環境20世紀90年代以來已經發生了根本性的變革,市場在高校資源配置中開始發揮基礎性的調節作用,大包大攬的現象得到根本性扭轉。如學生由“包分配”轉變為“面向市場自主就業”;由“福利上學”轉變為“繳費上學”等。拓寬培養口徑、增強畢業生適應能力成為新時期高校教學改革的一個重要方向。
始于1978年的經濟改革使中國經濟發生了歷史巨變。在過去的26年中,中國經濟獲得了持續的高速發展。2000年以來,我國的人均GDP超過了1 000美元,經濟的發展不僅極大地增加了社會對高等教育的需求,而且提出了高等教育改革與發展的客觀要求。同時,經濟的發展也為高教改革與發展奠定了必要的物質基礎。
3.高等教育的規模迅速擴張,凸現了教學質量的核心地位
圖1表明,本次獲獎情況的區域分布非常不均,東部地區的高校獲得了絕對多數的獎項。值得注意的是,即使各區域內部的分布也高度不均,如東部地區的獎項主要分布在北京、天津、上海、江蘇等地,而同處東部地區的浙江、廣東、福建、山東所獲獎項則相對較少,海南省甚至一項都沒有獲得;中部地區主要集中在湖北、湖南兩省,其他如山西、安徽、江西等地則較少;西
1999年以來,我國高校的規模得以持續擴張。2004年,我國高等學校在學總人數達2 000多萬人,高等學校毛入學率達到19%以上,進入了國際公認的大眾化發展階段。如此龐大規模的高等教育體系如何保障相應的質量成為所有高校都必須面對的現實問題。為此,教學評價、教學基地建設、精品課程建設、教學內容改革、跨專業培養等成為新的教學改革的熱點問題。
二、2005年國家級教學成果獎獲獎項目概況
2005年7月,教育部正式公布了本次國家級教學成果獎獲獎項目和名單。其中,特等獎3項、一等獎59項,二等獎537項。這里我們就這599項獲獎成果的獲獎學校區域分布、學校所屬、學校層次、項目類型、學科分布等分別進行分類統計分析。
1.獲獎單位的區域分布概況
關于獲獎單位的區域分布,我們統計的原則是按照獲獎者的排序,取排名第一的獲獎者所在單位進行分析,不重復計算。關于區域劃分,目前中國有各種分類方法,這里我們按照政府年度統計的辦法,按地理位置,把中國分為三大區域:東部、中部、西部①。
本次特等獎共三項,按照學校所在區域劃分,全部在東部地區,而且集中分布在北京市。本次一等獎共59項,按照區域劃分,東部44項,中部6項,西部9項。從二等獎的區域分布來看,東部為325項,中部為116項,西部為96項。具體分布情況見圖1。部地區則基本集中在陜西、四川和重慶,其他省區如云南、甘肅、寧夏、新疆、貴州、廣西等都只有一到幾項,而青海、西藏等地則一項也沒有。
這種分布狀況,反映了高等學校的教育、教學改革與經濟發展水準、經濟改革的程度具有較強的相關關系。經濟改革力度大的地區,教學改革也相對走在全國的前列;相應的,經濟發展滯后也影響了高等學校的改革與發展。同時,區域內的分布不均也表明,這種分布與傳統上我國的高等學校布局具有密切的關系,如北京、上海、南京、武漢、重慶、西安、沈陽等高校集中的地區一般獲獎的項目也比較多。
2.獲獎單位的所屬、層次與學校類型分布
本文所說的所屬是指獲獎單位屬于什么部門,即該校是國家部委所屬學校、軍事學校、地方政府所屬學校還是民辦學校;層次是指學校屬于研究型大學(本文指設有研究生院的大學)、教學研究型學校(本文指沒有設立研究生院,但屬于“211工程”的學校),還是教學型學校(本文指非“211工程”學校);類型是指學校屬于普通本科還是高職、高專。
以上統計表只是一個粗略的分類,但從表1的統計結果,我們可以看出,教育部所屬的高校獲獎數額除特等獎以外,一、二等獎分別占一、二等獎總額的64.4%和53.3%,而教育部所屬的高校為巧所,僅占全國各類高校的4.2%。與教育部所屬學校情況相反,地方高校占全國普通高等學??倲档?4.0%左右,而獲得的一等獎僅占18.6%,二等獎也只有35.2%,民辦高校獲得的一、二等獎各只有1項。
同時,如果我們把我國的高等學校層次按上文的分類法劃分為研究型、教學——研究型和教學型三類的話,研究型大學獲得了69.5%的一等獎、49.3%的二等獎,教學——研究型大學獲得了5.1%的一等獎、12.1%的二等獎,教學型學校獲得了25.4%的一等獎和38.5%的二等獎。因此,本次教學成果獎在不同層次學校之間的分布是非常不均勻的,研究型大學獲得了總獎項的51.3%。
如果按普通本科院校與高職、高專來劃分,普通本科院校則占有了91.5%的一等獎和95.2%的二等獎,高職、高專獲得的獎項僅占一、二等獎的8.5%和4.8%。而在2004年全國1 731所高校中,本科學校的比例為39.5%,高職、高專學校占60.5%。也就是說,占全國普通高校數60.0%的學校僅獲得了整個獎項的5.2%。
從以上的分析來看,2005年的國家級教學成果獎分布從學校的隸屬關系來看,主要集中在教育部所屬的學校;從學校的層次來看,主要集中在研究型大學;從學校的類型來看,主要集中在普通本科院校;而地方學校、一般院校,尤其是高職、高專獲得的獎項相對很少。
以上的結果說明:一方面,這些年來高校教育、教學改革力度大的學校主要是那些教學、科研水平比較高的學校,而相對于這些學校而言,普通院校,特別是那些高職、高專,在教學改革的潛力方面還有待進一步的挖掘。
另一方面,我們也必須正視,高等學校是分層次和分類型的,不同類型的學校,其培養目標和培養規格是非常不一樣的,教學內容、教學方式都有很大的差異。因此,在衡量和評價各級各類學校的教學改革和教學質量時,是否只能有一個統一的標準?筆者認為,這是值得商榷的。實際上,近年來,隨著畢業生面向市場自主就業,各個學校都面臨著很大的就業壓力,不少高職高專學校,甚至一些民辦高校為了適應市場的需求,在教育教學方面的改革力度是很大的,尤其在人才培養模式方面的改革并不比一些本科院校的改革力度小。當然,這些院校教學改革關注的內容和清華大學、北京大學等研究型大學教學改革的重點并不一定一致,但只要有自己的特色,就應該得到鼓勵。人才培養模式應該是多元化的,不同層次和類型的學校都應該在自己的類型和層次中辦出特色。有特色才有競爭力。但在我們的教學獎勵中,對高職、高專和民辦大學的教學成果是關注不夠的。
3.獲獎項目的類型分析
從本次獲獎的599項成果的內容來看,大致可以分為這樣幾類:人才培養模式、課程與教材建設、教學基地與學科建設、教學法和教學手段等的更新、實踐教學與學生能力培養、教育制度與教育管理的創新、師資隊伍建設、素質教育與德育等。
根據初步統計,各類項目數見表2。
從表2可以看出,本次教學成果獎獲獎項目的主題主要集中在8個領域。其中,關于人才培養模式的問題最為集中。其次是課程與教材建設以及教學法的改革也受到了高校的普遍重視。另外,與人才培養相配套的教學基地與學科建設、實踐教育(包
4.獲獎項目的學科分布概況
由表3可知,從一等獎的獲獎情況來看,人文社科類的獲獎數為19項,占32.2%;理工科類的為21項,占35.6%;綜合教改項目(包括人才培養模式、辦學模式、教學管理、文化素質、未標明某一專業的專業建設、未標明某一學科的教學方法改革等項目)為19項,占32.2%。從二等獎的獲獎情況來看,在537項獲獎成果中,人文社科類為151項,占28.1%;理科類為133項,工科類為116項,占46.4%;綜合教改項目137項,占25.5%。
值得注意的一個傾向是,一些傳統的學科教學改革普遍要比新興學科的改革活躍,如物理、化學、數學、醫藥學科、管理、財經金融、英語、教育學、電子技術、計算機與通訊、機械工程、農學等。這反映了傳統學科為了適應新的科技和社會發展而加強自身改造的必然要求。
根據教育部的統計資料,2004年,我國高校在校生中,理、工、農、醫類學生占高等學校學生總數的51.71%,人文、社科和管理類學生占48.29%。從人文社科學生規模與理工農醫類學生規模的比例來看,二者的比例為0.93:1。因此,差異不是很顯著。但從獲獎總數來看,二者的比例為0.63:1,理工類的獲獎數大大高于人文社科類。因此,學科分布很不均勻。尤其是三項特等獎中,人文社科類一項都沒有。
三、我國高等學校教學改革的現狀與趨勢
從以上的分析可以看出,我國高校近年來的教學改革幾乎涵蓋了所有的學科,其中關乎人才培養質量的問題已經成為高校最關心的改革課題??梢哉f,我國目前高校的教學改革面廣量大,市場因素已越來越顯示其對高校人才培養目標與模式的巨大影響力。我國高校教學改革的重點與趨勢主要表現在如下幾個方面:
1.人才培養模式與目標趨向多元化
計劃經濟時期,總體來講,我國高校的人才培養模式和目標單一,培養口徑過窄,適用性差,而且各高校缺乏主動創新精神,培養的人才也缺乏特色和個性。這種局面在近年來的教學改革中開始得到扭轉,分層分類培養開始受到各類學校的重視。
(1)重點大學注重培養具有國際競爭力的寬口徑、創新型人才。在“211工程”和"985工程”的推動下;一些重點大學在創建世界一流大學或高水平知名大學的過程中,以培養具有國際眼光的創新型人才為重點,提出了追求卓越的教育目標。
這種創新型人才培養模式一般都注重吸收當今世界高等教育發展的經驗,把通識教育置于人才培養的重要地位,實行寬口徑的人才培養,強調各學科的融合。如北京大學生命科學學院就提出了“加強基礎、淡化專業、因材施教、分流培養”的方針,成功地進行了本科教學體系的改革,初步建立了創新型生命科學基礎人才的培養體系,重視培養學生的科研能力。幾年來,該院的本科生作為第一作者或主要作者發表在國內核心刊物以及被SCI收錄的研究文章數目大幅度增長。不少學生已在國內外的科研領域做出了突出的成績。如王俊同學本科畢業后被免試推薦為本校的博士研究生,在讀期間的科學研究成果分別發表在“Nature”和”Science”上。他的論文被評為2002年教育部全國優秀博士論文,他本人現在已經被南丹麥大學和丹麥奧胡斯大學聘為客座教授。清華大學探索了一種新的教學模式,即研究型教學體系,它強調學生的主體性地位,在本科階段為學生創造探究式學習的機會,使學生在自主學習、研究活動中逐步建立基于教師指導下的探索研究的學習模式。其中,一項大學生研究訓練計劃(SRT)自2001年實施以來,共設立SRT項目2 339項,5 300余名學生參加,已有2 461人取得學分,本科四年中參加過SRT的學生比例達到了50%。
同時,一些重點大學還在人才培養制度上進行了大量的探索,如清華大學、北京大學、北京航空航天大學等提出了“本——碩——博”相貫通的高層次創造性人才培養模式。北京航空航天大學的計算機學院著眼于創新能力培養的本——碩——博一體化培養方式,從本科抓起,針對本——碩——博創新能力的培養進行了全過程設計和動態管理。通過一系列具體措施,本科生的科技自主創新意識和創新能力得到顯著提高。2001年,該院學生獲“微軟亞洲大學生軟件開發大賽”中國區和亞洲冠軍,2003年,兩名學生進入了Intel未來科學家計劃,2004年在法國獲“全球智能卡設計大賽”第一名等。
(2)地方院校以需求為導向,著力培養具有實踐創新能力的應用型人才。在我國經濟市場化和高等教育大眾化的進程中,地方性院校的發展如何定位是我國高教界普遍關注的問題。那種盲目追求學校發展高層次、綜合性、研究型的辦學模式,對于地方院校來說,已經越來越不合時宜。那些具有比較優勢和辦學特色的高等學校更受社會青睞。在這樣的背景下,面向地方、面向企業、面向人才市場,培養具有實踐創新能力的應用型人才逐步成為地方高校人才培養模式改革的重點。
如湖南文理學院是一所升格不久的地方本科院校,該校提出的辦學方針是立足地方求發展。在學校定位上,將學校類型定位為“教學型”;人才培養目標定位為以培養“應用型”本科高級人才為主;學科定位堅持“以應用學科為主,注重文理滲透、理工結合,師范與非師范教育協調發展,建立與地方和區域經濟文化建設相適應的學科專業體系,逐步形成自身學科專業的比較優勢與特色品牌”。通過以市場(社會需求)為導向,以地方為依托,同當地及周邊地區9個縣、市、常德卷煙廠等20多家企業簽署了??h、校企合作協議;與地方企業、中學等單位建立了百余個穩定的實習教學基地;建立了數個具有鮮明地方特色的國家級、省級研究基地;出現了深受學生和地方歡迎的“扁豆教授”、“鱔魚博士”等,本科畢業生一次性就業率穩定在95%以上。
尤其是一些地方職業技術學院,一般都能從人才市場的需求出發,密切學校與企業的關系,及時調整培養方向和模式,滿足市場對人才的需求。如大連東軟信息技術職業學院針對盯產業迅猛發展對IT職業人才的緊迫需求以及學校在IT職業人才培養上存在的問題,以培養面向應用的實用型IT職業人才為目標,積極探索汀人才培養的新模式,再造課程體系,強化實踐教學,構建了以能力為導向的知識體系,創立了學教并重的“面對面+實訓+e—Learning"的“混合式教學模式”,建立了產學互動式校內外實踐訓練基地,通過與SUN、IBM、HP等知名IT企業合作,搭建了校企教學資源的共享平臺。在校內建立了基于應用的實驗室、基于企業的實驗室、基于WEB的模擬實驗室等實驗體系,在校外建立了18個企業實訓基地。實施IBT(1ndustryBasedTrainingOrTeaching)培養,即基于產業需求的定制培養,通過課程與學分替代等方式,開設企業定制課程,使企業能夠參與到學校專業設置、培養目標確定、教學計劃制定、指導學生頂崗實訓等培養全過程,使學生在學校階段就能夠認可企業文化,了解企業業務,順利完成由學生向職業人的過渡,形成了校企共同培育人才的良好機制。4年多來,獲得了良好的教育教學效果和社會評價。2004年畢業生的就業率達到了98%,21%以上的畢業生進入HP、IBM、GE、東軟等知名.IT企業工作。
2.課程體系改革和教材建設成為新時代人才培養的重點工程
人才培養目標的多元化和人才培養模式的轉化,要求教學內容作出相應的變革,教學內容的變革是通過課程體系的改革和教材建設來實現的。
(1)以培養學生的綜合素質和創新能力為突破口,加強課程體系建設。長期以來,我們教學的目的重在向學生灌輸某門學科的知識,強調知識的系統性和完整性。隨著我國人才質量觀的轉變,教學過程中,在向學生傳播知識的同時,更注重學生的基本素質和能力的培養。
如浙江大學充分利用自身的學科優勢,以“知識、能力、素質并重”的教育理念為主導,將因材施教與強化培養相結合,將知識與創新能力培養相結合,以1984年首創的混合班和在其基礎上成立的竺可楨學院為平臺,對本科拔尖創新人才的培養進行了20年不間斷的探索和實踐。從更新教育理念,改革培養模式人手,注重知識的交叉復合,建立了厚基礎、寬口徑、模塊化的課程體系和自主型個性化的培養方案。學校全面建立了重基礎、寬口徑的課程體系,全校110個專業分12大類打通基礎課平臺,并提高選修學分比例至25%一30%。各專業逐步設置了自學與討論課、創業訓練課等特色課程,引導研究性學習。學校教學改革的全面推開和不斷深入,促進了廣大學生知識、能力、素質的協調發展,也為進一步推進拔尖創新人才培養提供了良好的支撐。
(2)教學內容強調創新性、前沿性和實用性。教學內容改革的一個重要方面就是要把最先進的科學研究成果及時充實到教材之中,使學生及時把握各學科領域的最新發展方向和前沿。
毫無疑問,重點大學一般在課程內容更新、教材建設等方面會走在前列,但隨著我國高校教學改革的深人,一些地方性院校也把教材的創新性和實用性作為教材建設與改革的重要方向。如湖南邵陽學院在進行內燃機專業的建設過程中,根據現代內燃機的發展方向,構建了突出研究重點、充分挖掘潛力、適應環境需要與創新開發的《內燃機原理)課程新體系。該課程體系融合國內外先進技術,突出了技術創新與應用特色。通過與這一課程體系配套的教學創新平臺建設,形成了創新教學與工程實際相結合的創新教育模式。他們深入生產實際找課題,針對課題,老師、學生與企業工程技術人員共同進行方案論證、實驗設計、加工制作與試驗研究,既提高了學生分析問題與解決問題的能力,又加快了攻破技術難題的進程,并激發了學生的學習積極性、創造性。如2002年楊英慧同學開發的內燃機新型空氣濾清器獲得國家專利;張英等同學2004年獲全國大學生機械創新設計大賽中南地區一等獎;近4年該校的畢業生供不應求。
3.注重學生實踐能力的培養成為教學改革的重要理念
實踐教學作為培養人才的一個重要環節,越來越受到學校的重視。不少學校堅持“基礎理論與實踐訓練并重”的培養模式,通過狠抓實驗室建設、實習平臺與實踐基地建設,努力提高實驗實踐教學水平和學生的實踐創新能力。
(1)實踐創新能力的培養是不同學科、不同類型學校共同關注的重點。面向工程實際,注重學生解決實際工程問題的能力對于工科學生來說無疑是十分重要的,但近年來,我國高校理科中的一些基礎學科;如物理、化學、生物等也不斷加大綜合性、設計性的實驗,純粹的演示性實驗逐漸減少,而且研究性學習也隨著教學改革的深入在不斷加強。人文、社會科學近年來也加大了學生解決實際問題的能力培養,學生有更多的機會接觸社會、了解社會,如法學、經濟學、社會學、國際貿易、思想政治等就不斷地進行著實踐教學的創新。
北京航空航天大學針對多年來材料專業本科生實驗教學模式以各門課程為核心,缺乏研究性、探索性,“只見樹木、不見森林”,難以通過實驗教學環節培養學生的科研方法及分析問題與解決問題的能力等問題,以培養綜合性、創新性、能力型、高素質材料科學與工程人才為目標,實現了①從演示驗證型實驗到綜合自主型實驗,②從單項技能訓練到材料設計、材料制備/加工、材料組織結構、材料性能、材料使用性能一體化綜合能力培養,③從材料微觀結構表征定性分析到定量分析,④從課堂知識驗證型訓練到研究探索型訓練,⑤從被動灌輸實驗到主動尋知求學教學實驗的五大轉變。培養了學生的實驗動手能力、創新意識及獨立分析問題和解決問題的能力。
天津職業大學創建了“三三分段”教學模式,校企合作培養軟件人才。“三三分段”是指與學生職業崗位直接相關的三種關鍵能力的分階段培養,即網絡工程能力、網絡數據庫的開發與維護能力、網站建設能力。每個階段又分為三個教學層次,即實踐
(2)校內外實踐教學基地的建設成為學生綜合素質培養的有力保障。一直到現在,由于經費緊缺,加上一些企業積極性不足,許多學校的實踐教學無法深入進行,難以真正起到培養學生實踐創新能力的作用。但近年來,在教學改革大環境的影響和推動下,已經有不少學校在加強校內實驗實習基地建設的同時,也積極尋找各種途徑,主動地走出校門,尋求企業和社會的合作與支持,通過校企合作、校社(會)合作,共同建立學生的實習和社會實踐基地,不僅成功解決了學生實習、實踐基地的問題,還積極參與到企業和社會的生產實踐中去,幫助企業和社會解決問題,達到了雙贏的效果。
如石家莊鐵道學院,10多年來,為了改變“兩課”教學實踐環節薄弱的狀況,探索實踐育人的長效機制,增強“兩課”教學的感染力和實效性,他們在西柏坡建立了“兩課”實踐教學基地,把西柏坡社會實踐作為全院本科生的一門必修課程,定為1個必修學分,單獨考核。實踐證明,這一實踐教學基地的建設,不僅解決了長期困惑“兩課”教學中理論和實踐脫節的問題,提高了學生政治和思想道德素質,增強了艱苦創業的信念和社會責任感、社會公德意識,也鍛煉了社會交往、獨立思考、動手等多種能力。13年來,已有13屆、12000多名本科生參加了為期一周的西柏坡集中社會實踐活動。
雖然校外實踐基地的建設是必要的,但在教學資源嚴重不足,學校與企業的聯系還很薄弱、缺乏法律保證,校外的實踐教學基地還不穩定的情況下,為了保證實踐教學的順利進行,并能夠真正培養學生的實踐創新能力,綜合性的校內實踐教學基地建設也是十分必要的。尤其是與校園比鄰的高等學校,完全可以合作辦學、資源共享,共同建設相關的實踐教學基地。如天津大學結合“國家級機械基礎課程教學基地”建設項目,同時和南開大學一道,結合教育部“天津大學——南開大學共同建?!表椖亢吞旖蚴小皩嵺`教學改革項目”等,充分發揮教學資源的綜合優勢,避免重復建設,首先把分散的、相對獨立于各門課程的實習廠、實驗室全部打通,按照資源共享的原則,在機械工程一級學科的平臺上組建了機械工程實踐教學中心。該中心建成了貫穿于本科教育人才培養全過程、服務于多層次工程實踐教學活動和科技創新活動的實踐教學基地。目前,該中心已經成為工程訓練、綜合性試驗、畢業實習、畢業設計和大學生科技創新活動的綜合實踐教學基地,實現了校際資源共享,具有很強的示范和輻射作用。成多元語言文化,有利于國際化人才的培養。經過六年多的研制和完善,目前該成果已推廣到全國27個省市,被國內216所院校、國外兩所學校使用,具有很大的推廣價值。
4.現代教育技術普遍運用,教學手段和方法日益更新
隨著計算機技術在教育領域的廣泛運用,教育技術和手段也獲得了很大的改進?,F在,不僅教學管理中大量運用現代教育技術,而且教育技術與各門學科之間的整合程度也越來越高,多媒體和網絡教學環境正在形成。同時,不同的學科還結合現代教學手段的發展和自身的特點,創造性地探索出了許多新的教學方法。
(1)網絡技術的運用促進了優質教學資源的共享和學生的自主學習??傮w而言,優質教學資源是不足的,如何發揮優質教育資源的最大效益,使希望學習的人都能夠有機會學習并真正發揮優質教育資源促進學習者自主學習能力的作用呢?網絡教學平臺是實現這一目標的有效途徑。
由南開大學、中山大學、中國人民大學、華東師范大學、東北師范大學、首都師范大學、北京大學等聯合開發的歷史學科網絡資源庫
(2)樹立系統思想,突出研究性學習,創新教學模式。教學過程是一個系統而不是一個孤立的元素或過程。在教學過程中,不僅要認真選擇教材和教學內容,還要考慮教學對象,從而選擇相關的教學方式、教學方法和教學手段以及配套的考試、評價方法等。傳統的教學以傳授知識為主,而現在的教學更多地傾向于培養學生的自主學習能力,因此研究性學習受到普遍重視,教學模式不斷創新。
如中國礦業大學電類專業自1997年以來結合(通信電子電路)和(多媒體計算機技術》進行教學改革,對啟發式、創新性教學進行了系統研究與實踐,形成了一個全方位的啟發式教學模式。該教學改革貫穿培養學生的全過程,體現了一種研究型、創新型的教學理念,大大調動了學生的主動性、積極性和創造性,使課堂教學充滿活力。
(3)適應高等教育國際化趨勢,重視雙語教學。隨著經濟的全球化和高等教育的國際化,高等學校培養的人才不僅要掌握深厚的理論知識,培養較強的實踐創新能力,還必須具有國際眼光,具有參與國際競爭的實力。為此,雙語教學在各類大學中都得到了逐步推廣。
如遼寧工程技術大學、青島科技大學、東北大學等高校就聯合開發了力學系列課程的《英漢雙語電子教程》,出版了《英漢雙語理論力學電子教程》、《英漢雙語材料力學電子教程》、《英漢雙語工程力學電子教程》、《英漢雙語結構力學電子教程》、《英漢雙語有限元法電子教程》、《英漢雙語振動力學電子教程》、《英漢雙語彈性力學電子教程》、《英漢雙語流體力學電子教程》等8部雙語電子教程。力學課程的英漢雙語教學,不僅對培養學生雙重語言文化的思維能力和創新能力大有幫助,而且還有利于校園形
5.高校內部質量保障機制日漸完善
教育質量始終是教育發展的生命線,確保高校的人才質量就需要有一套嚴密而有效的內部教學質量保障體系。這套保障體系包括:教學管理手段的科學化與現代化、教育制度的創新、教學質量的監督與評估體系的完善等。
(1)轉變人才質量觀,促進教學管理制度的變革與創新。很長一段時間,我們的人才質量觀是“唯分數論”的,重分數輕素質,重成績輕能力,重教師的主導作用,忽視學生的主體性。而新的人才質量觀要求把學生的能力和個性發展放在人才培養的突出位置,建立起有利于學生綜合發展的管理機制。為此,不少學校開展了教學管理制度的改革,如實行學分制、主輔修制、雙學位制等。
華北電力大學1995年以來,把人才培養作為一個系統工程,確立“以學生為本”的教育理念。在教學管理上,建立起了有利于促進學生全面發展的靈活自主的管理保障機制,充分調動學生學習的積極性、主動性,全面推行學分制,賦予學生多方面的學習自主權,包括選擇主講教師,選擇課程,選擇學習時間與學習方式,選擇修業年限、輔修專業,以及優秀生轉專業的自主權。此外,還實施了課程免聽、免修制度,學生可通過自學參加考試獲得學分。這些措施充分調動了學生學習的積極性、主動性,滿足了學生多樣化的教育需求。同時,改變以掌握知識的多少來評價學生質量的知識質量觀,建立”綜合性、全程”課程考試模式,改變學生被動應付考試的局面。根據課程性質與特點,制定各課程《考試指南》,在教學的不同階段,采取開卷與閉卷、口試與答辯、筆試與操作、小論文、大作業等各具特色的考核方式。建立學生綜合素質評價體系,從思想道德素質、知識素質、身心素質、文化素質、社會活動能力、創新實踐能力等多個方面對學生進行綜合評價。重視對學生創新能力的評價。凡在各項科技活動、科技競賽和科技成果、發表科技論文、科技發明專利等方面成績突出的學生,在免試推薦研究生和評優、頒發獎學金等方面都給予傾斜。
(2)充分利用現代教育技術,促進教學管理手段的現代化。隨著計算機、信息技術和網絡技術的發展和廣泛應用,教學管理信息化、網絡化已經成為高校教育教學管理的一個主要趨勢,教學管理從傳統的手工模式躍進到自動化模式。
如沈陽理工大學配合學分制改革,以校園網為運行平臺,自主開發了一套現代化的基于校園網的學分制管理軟件,為學分制的全面實施提供了技術及手段上的保證。與此配套,構建起了基于校園網的教學質量監控和評價體系,構建了基于網絡的學生對教師授課的實時反饋機制及課程結束后的全樣本學生評教機制,并對評價結果進行科學的統計處理,形成反饋意見,對教學質量起到了有效監控、評價及反饋,實現了教學質量的科學化管理。對學生考試成績的查詢、分類、統計、分析、輸出也完全實現了自動化,擺脫了繁重的體力勞動。該校還為導師制的實施配套設計了基于Intemet網絡的導師對學生指導的虛擬工作室,為導師和學生在不受地域和時伺限制情況下的快速聯系及導師及時掌握所指導學生的學習狀況、加強針對性指導捉供了網絡平臺。
(3)高校內部自律機制逐步完善,質量監控和評價受到普遍重視。隨著高校招生規模的不斷擴大,如何加強高校的自律及自我監督機制的完善是整個社會都非常關注的問題。為此,不少高校為了保證教學質量,逐步建立起了一套完整的內部教學質量監督與評估體系,自律機制逐步完善。
如大連海事大學依據中華人民共和國國家標準GB/T19001—2000《質量管理體系要求)和國家教育部高等教育司《普通高等學校本科教學工作水平評估方案),結合大連海事大學七年來實施IS09001質量管理體系的實際經驗,構建了高等學校內部教學質量監控體系。該校不僅從理論上論證了高等教育領域引入IS09000系列標準的必要性和可行性,還提出了基于IS09001標準的學?!爱a品”的定義、特性和教育質量觀,設計了基于IS09001:2000標準的高等學校教育質量管理體系要素,形成了(高等學校內部教育質量監控體系要求)的文件,提出了基于IS09001標準的高等教育質量管理監控方法,提出了將本科評估與質量管理有機結合的思想,認為質量管理和教學評估都是教育質量監督的有效手段。將兩者有機地結合起來,一方面用本科評估作為質量管理體系有效性測評的手段;另一方面,用質量管理體系的過程管理來保證本科評估指標的實現。實踐證明,質量管理與教學評估的結合是一種更加有效的教育質量監控的方法。大連海事大學建立和實施的IS09001:2000質量管理體系,已經通過了挪威船級社的質量認證,成為全國第一所通過IS09001:2000質量管理體系認證的普通高等學校。該項目的實施,完善了學校的教育質量監控體系,促進了學校教學管理水平和教育質量的提高。
四、關于改進國家級教學成果獎評審工
作的幾點建議
為了進一步促進我國高校的教學改革,真正發揮國家級教學成果獎的政策導向作用,根據2005年國家級教學成果獎評審工作中存在的相關問題,特提出如下建議:
1.國家級教學成果獎要適當注意地區分布平衡
根據我國高等教育區域發展的不平衡現狀,建議在國家級教學成果評選時,對西部地區以及一些高等教育基礎薄弱的省區給予適當的政策性傾斜。尤其是對青海、西藏、貴州、甘肅、寧夏、廣西、云南等省區,在評價的具體方式上可以適當靈活,如答辯的問題,這些地區教育經費非常有限,地處偏遠,可以委托當地的教育主管部門負責組織答辯。
2、國家級教學成果獎要充分反映各級各類高等學校教學改革的成果,鼓勵分層分類辦學,突出辦學特色
國家級教學成果獎的評選應該充分反映各級各類高等學校的教育、教學改革成果,在評選時,建議對不同類型的學校,根據情況進行分門別類的評選,而不是把所有高校作為同一類型來評選。尤其是我國的國情要求我們既鼓勵創新性、拔尖人才的培養,也要注重高素質的技能型人才的培育,‘而不是把所有高校都辦成研究型大學。因此,今后的評選應該適當地考慮高職、高專院校的教育教學成果。同時,我們也要考慮民辦大學、獨立學院的教學改革動力和積極性問題。
3.國家級教學成果獎應繼續加大對教學管理制度創新的鼓勵
在適應市場需求,改革人才培養模式以及加強教育、教學改革的同時,建議加大管理制度創新的力度。同時,把實踐教育納入我國高等學校改革的重點之中。在進行素質教育的過程中,應充分考慮方式、方法的可行性與實效性,把素質教育真正貫穿到每一門課程之中,多途徑地提高人才素質和質量,特別是如何加強學生實踐創新能力的培養應該在所有學科中予以重視。
4.國家級教學成果獎要有利于引導學科的均衡發展
教學成果獎應該在學科之間作適當的平衡,雖然不是要絕對平均,但學科之間獲獎的項目數差異不宜過大,尤其不可以造成重理工、輕人文的現象。要充分反映各學科教學改革中最優秀的成果。
5.國家級教學成果獎推廣應用力度要加大
加快對相關教學成果的推廣和運用。在本次教學成果獲獎項目中,有不少項目具有很大的推廣應用價值,我們不應該是為獲獎而獲獎。對于那些有推廣價值的項目,要盡快地在全國相關高校予以推廣應用,最大限度地發揮其效益。
(鳴謝:本文在寫作過程中獲得了教育部高教司的大力支持。同時,清華大學教務處的段遠源、劉潔等老師也給予了大量的幫助并提出了相關的修改建議。文中所引材料全部來自相關高校中報的教學成果獎材料,在此一并致謝!)