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关键词:轨道交通车辆 CCTV摄像机
中图分类号:TN948文献标识码: A
一、摄像机技术要求
考虑新增摄像机的用途及应用环境,所选择的摄像机至少应满足以下要求:
1)分辨率:应不低于现车摄像机的分辨率;
2)防尘、防水等级:车外需满足IP65等级,车内需满足IP54等级;
3)其他:应具备防爆、防震功能,有白夜环境自适应性、逆光补偿等功能。
二、加装摄像机方案
2.1 车辆CCTV系统简介
车辆CCTV系统由车载CCTV主机、媒体网关、摄像机、LCD触摸屏等组成。
各硬件的数量及功能为:
序号 设备名称 数量 功能
Tc1 M1 M3 T3 M2 Tc2
1 CCTV主机 1 1 视音频数据存储
通过广播接口与TMS通信
无线传输接口
VGA输出
2 媒体网关 1 1 1 1 1 1 客室内视频图像采集、编码
为摄像机提供DC12V电源
集成以太网交换机,视音频信息传输
3 司机室摄像机 1 1 司机室图像采集
4 客室摄像机 2 2 2 2 2 2 客室图像采集
5 LCD触摸屏 1 1 系统操作人机界面
实时视频显示
2.2加装摄像机方式
摄像机的安装有安装在车头外部和安装在司机室内两种方式可供选择。综合分析摄像范围、安装难度、维护成本等因素,对这两种安装方式对比如下:
安装位置 摄像
范围 图像
质量 摄像机
技术要求 改造难度 改造成本 维护成本
方式一:
车头外面 拍摄角度略大
可满足要求 可以满足要求 防尘、防水、防爆等要求较高 安装、走线等较困难 较高 由于隧道环境相对较差,需经常对摄像头保护罩进行清洁。维护工作量较大
方式二:
司机室内 拍摄角度受限
仍可满足要求 可以满足要求 防尘、防水、防爆等要求较低 安装、走线等相对较容易 较低 同一般车内设备,维护工作量较少
通过以上对比,在车头外部和司机室内安装摄像机两种方式均可满足使用需求,但在车头外部的安装方式施工难度、改造成本、维修成本和工作量等都较大。所以,建议选择将摄像机置于司机室内的安装方式。
2.3加装摄像机方案
以下各方案均采取“在司机室内安装摄像机”的方式,目前使用的摄像机视角均为120°。
方案一:每个司机室加装一个摄像机
(1)方案说明
列车司机室内加装一个摄像机,用于拍摄车头外部图像,如下图所示:
图 方案一摄像机摄像范围
该方案,摄像机拍摄范围120°
(2)改造内容
车辆目前的CCTV设备在Tc车只有3路视频输入通道,而且均已使用(2个客室摄像机和1个司机室摄像机)。如在Tc车司机室新增摄像机,需对Tc车CCTV媒体网关进行硬件升级改造,以支持4路视频输入。
同时,为了新增摄像机录像数据的存储、下载,以及在监控显示器中显示,还需对CCTV系统软件进行修改。
具体改造内容如下:
项目 改动内容/列
硬件 摄像机 Tc1和Tc2司机室内各增加1个。
媒体网关 Tc1和Tc2的媒体网关均进行升级。
配套附件 Tc1和Tc2各增加1套。
包含摄像机安装座或安装支架、同轴电缆、电源线、接线插头等。
软件 媒体网关 修改软件,以支持4路视频的采集、编码、压缩、传输等工作。
CCTV主机 修改软件,以支持新增图像数据的存储和CCTV显示器显示新增视频画面。
PTU 修改软件,以支持新增视频数据的下载。
方案二:每个司机室加装两个摄像机
(1)方案说明
列车司机室内加装2个摄像机,用于拍摄车头外部图像,如下图所示:
图 加装两个摄像机摄像范围
该方案,摄像机可拍摄车头160°的区域。
(2)改造内容
同方案一,该方案也需要对媒体网关进行硬件升级和CCTV系统软件的修改,使系统支持Tc车5路视频输入。
此外,CCTV主机硬件配置已无法满足增加4路(每个司机室各2路)视频采集的要求。所以需要对CCTV主机进行硬件升级,提高主机的视频存储、解码、播放等性能。
具体改造内容如下:
项目 改动内容/列
硬件 摄像机 Tc1和Tc2司机室内各增加1个。
媒体网关 Tc1和Tc2的媒体网关均进行升级。
CCTV主机 Tc1和Tc2的CCTV主机均进行升级
主机硬件改造部件较多,还需更换存储硬盘;
配套附件 Tc1和Tc2各增加1套。
包含摄像机安装座或安装支架、同轴电缆、电源线、接线插头等。
软件 媒体网关 修改软件,以支持4路视频的采集、编码、压缩、传输等工作。
CCTV主机 修改软件,以支持新增图像数据的存储和CCTV显示器显示新增视频画面。
PTU 修改软件,以支持新增视频数据的下载。
方案总结
将以上两个方案汇总如下:
摄像
范围 硬件改造 软件改造
方案一:
加1个摄像机 120° 增加2个摄像机;
升级2个媒体网关;
增加2套附件;
增加2套安装座。 修改媒体网关、主机、PTU等相关软件。
方案二:
加2个摄像机 160° 增加4个摄像机;
升级2个媒体网关;
升级2个CCTV主机;
1.1社会的需求
随着社会的不断发展,科学技术的进步,市场上出现越来越多的产品,人们也逐渐对产品的质量各方面有了更高的要求,并且随着观念的改变,人们在质量,使用性能等方面的重视要远远高于外观等方面。因此,企业要实现自身的可持续发展,机械产品的可靠性就必须有保证,这也是为什么要进行机械工程可靠性优化设计的重要原因。
1.2科技的进步,产品复杂性增强
二十一世纪,是一个科技高速发展的阶段,它为我们的所带来的益处逐渐开始遍及生活的方方面面。当然其中也包括机械产品的更新换代,一方面它的更新换代使得产品可以拥有更多更复杂的功能,但是另一方面,这也代表着机械产品生产者,需要花费更多的精力在保证产品的使用性能的实现也就是其可靠性上。因此,机械工程的可靠性优化设计便应运而生。
2我国的机械产品的可靠性设计水平
虽然自从改革开放以来,我国的机械制造业得到了前所未有的发展,并且在产品的可靠性设计上也有了质的飞跃。但是我国的机械制造行业相对于西方发达国家来说,起步较晚,发展较为缓慢,因此在产品的可靠性设计上面还远远不如他们。为了缩小这样的差距,不少的企业也逐渐开始对产品的可靠性设计有所重视,许多的企业为了提高自身产品的可靠性设计水平都设立专门的研究部门,并且引进了大量的专业人才对这一方面进行研究。但实际上,许多的研究还是处于最初的理论时期,极少部分能够得到实践,对产品的可靠性水平的提高并没有起到什么实质性的作用。
3我国在机械产品可靠性设计研究方面的缺陷
3.1教育体制造成的人才缺口
无论是在哪一个行业,要实现行业的发展,人才都是非常重要的因素。自然地,机械产品的可靠性设计也是一样的,要想实现机械产品的可靠性设计水平,人才的培养是非常重要的而且是必要的。而高校就是培养这类人才的重要场所。但是,现实的情况是,虽然近年来我国许多高校都开设了与机械工程相关的专业,但是机械产品的可靠性设计这类专业却只有少数几所高校有。这就无疑为我国的机械产品可靠性设计人才的培养造成了阻碍。前面就有提到过,随着社会的进步的和科技的发展,机械产品的可靠性设计也变得越来越重要。但是因为这种教育方面的问题,却造成严重的人才缺口,这对我国的机械行业的发展是极为不利的。因此,相关的教育部门必须要对这一方面予以重视,相关的高校也要根据社会的需要开设相关的机械产品可靠性设计的专业和课程,并安排有丰富经验的教师予以指导,切实提高教学质量,培养优秀的机械产品可靠性设计人员。
3.2企业自身重视力度不够
虽然说影响机械产品可靠性设计的原因可能会有很多,但是其中最为关键的还是企业自身。虽然,近年来,我国的机械制造行业处于蓬勃发展的阶段,部分的企业已经开始重视产品的可靠性设计。但是因为我国的机械制造业起步较晚,在企业的经营方面,很多的企业还存在着误区。在不少企业的观念里,机械产品的可靠性设计并没有那么重要,甚至可以忽略不计。但这其实是非常错误的观念。上面就有提到过,随着社会的发展,人们逐渐地对产品的质量和使用性能的实现给予了前所未有的重视。如果一件机械产品人们在购买之前,清楚地了解了它的功能,但因为可靠性设计的问题,有功能无法得到实现,这必然会引起消费者对企业产品质量的质疑。这对企业来说将会是非常严重的名誉损失。因此,企业必须要对产品的可靠性设计予以重视,要有专门的部门对这方面进行管理,同时也要注意产品设计的可靠性研究不能仅仅停留于理论阶段,要切实地运用于实践当中,因为只有这样的研究才是真正有意义的。
4相应的设计方法介绍
4.1稳健性设计
稳健性设计顾名思义就是指让产品的相关的使用性能对于产品制造过程中的会遭遇到的环境变化等有一定的抵御能力,不会随着环境的变化让其产品性能也发生变化。同时也要保证产品在保质期内都能够较大程度上地维持它的工作状态,不会轻易地丧失工作能力。这种设计方法虽然可以有效地提高产品的可靠性,但因为需要的投入较大,所以比较难以实现。
4.2预防故障设计
预防故障设计方法是通过对同类产品发生故障的相关经验从而对产品进行相应的加工,预防故障的出现或者是尽量地缩小故障发生的可能性。这是最为有效地保证产品的可靠性的方法之一。具体的操作,简单举例,如果是要对机械产品的某一个部分进行预防故障设计就可以先从那部分的选材做起,首先要参照过去的一些产品参数,选择最为合适的材料,并且也要考虑到相应的产品维修等方面,从而做出最为完善的产品可靠性设计。
4.3降额设计
降额设计即通过减低产品零部件的使用应力,并使它低于产品原本标示的额定应力。从而在一定程度上减少其发生故障的概率,保证其可靠性的设计方法。因为,在过去的经验中,大部分的机械产品在低于额定应力的环境下运行,其可靠性能够到达最高的状态。但是这个方法的实施往往存在着很大的难度。因为具体要降多少最为合适并不是可以大概估算的,而是必须要通过长时间,大量的实验才能够得出最精确的数据。从而切实地保证产品的可靠性。
5结束语
中图分类号:G807 文献标识:A 文章编号:1009-9328(2014)09-000-01
摘 要 本文针对高校体育专业开设瑜伽课程的必要性和可行性问题进行了研究。文章首先从开设瑜伽运动是促进学生身心发展的需要、当今社会体育发展的需要以及促进瑜伽运动发展的需要三个方面分析了高校体育专业开设瑜伽课程的必要性,然后又进一步从开设瑜伽课程的理论依据层面、设施环境层面、学生需求层面等三个主要方面具体分析了开设瑜伽课程的可行性,希望对瑜伽课程纳入我国高校体育教育专业课程体系的问题能够有所启发。
关键词 瑜伽课程 体育专业 高校 必要性分析 可行性分析
瑜伽起源于印度,是一种有助于身体、心灵、精神和谐统一的运动。近些年来,瑜伽运动正以其独特的魅力,影响着越来越多的人,并逐渐成为了我国大众体育中的一道新风景。在这样的背景下,高校体育专业作为培养专业体育人才的重要途径,其课程设置更应该随着社会的变化而不断发展和完善,因此,本文就针对高校体育专业开设瑜伽课程的必要性和可行性问题进行了分析,希望对瑜伽课程纳入我国高校体育教育专业课程体系的问题能够有所启发。
一、高校体育专业开设瑜伽课程的必要性
(一)开设瑜伽课程是促进学生的身心发展的需要
瑜伽运动作为一项将健身和健心有效的融为一体的体育运动项目,不但能够通过练习发展学生的力量素质、柔韧素质以及耐力素质等多个方面的身体素质,让学生通过瑜伽练习,使得身体的各个部位肌肉和韧带得到牵拉和锻炼,促进学生的身体形态向着匀称、协调和健美的方向发展,还能够通过其中的呼吸、意念和伸展等方法,消除紧张、疲劳等消极情绪,缓解学生在学习和生活中的压力,促进学生心理健康水平的提升。由此可见,瑜伽有助于促进学生的身心健康的全面发展,因此,在高校体育专业开设瑜伽课程是十分必要的。
(二)开设瑜伽课程是当今社会体育发展的需要
高校体育专业的课程设置,不但要涉及传统的竞技体育运动项目,同时,也要兼顾到新兴的体育运动项目,只有这样才有利于学校体育、群众体育和终身体育的协调发展,才能够确保课程体系的科学性。而近些年瑜伽健身热的客观事实,就决定了高校体育专业应有积极的进行瑜伽运动的理论研究和人才培养,才能够与社会对体育人才的需求相契合。因此,开设瑜伽课程实际上也是当今社会体育发展的需要。例如:近些年的瑜伽健身热使得各类瑜伽健身俱乐部、瑜伽会所以及与瑜伽相关的社会体育活动大量涌现,对瑜伽健身运动专业人才的需求不但增加,在这样的情况下,以培养专业体育人才为目标的高校体育教育专业,在人才培养工作上也应跟上社会需要,据此建立符合社会市场需求的瑜伽课程体系,将瑜伽课程引入高校体育教学系统之中。
(三)开设瑜伽课程是促进瑜伽运动发展的需要
在高校体育专业开设瑜伽课程,能够有力的推进关于瑜伽健身理论和瑜伽教学的科学研究,并通过研究不断的促进瑜伽运动的科学化,使得瑜伽运动更好的中国化、国际化,使得瑜伽运动能够得到健康、可持续的发展。例如:高校体育专业开设瑜伽课程,就有助于带动课题组对于瑜伽运动的本质、历史以及健身理论等多个方面的研究,有助于瑜伽运动的科学化发展。
二、高校体育专业开设瑜伽课程的可行性
关于高校体育专业开设瑜伽课程的可行性问题,本文主要从高校体育专业开设瑜伽课程理论依据层面的可行性、设施环境层面的可行性、学生需求层面的可行性等几个主要方面进行了具体的分析。
(一)理论依据层面
在2003年所颁布实施的《全国普通高等学校体育课程教学指导纲要》中,关于体育课程内容的选择,有了新的变化。其中,关于体育课程内容的选择原则有如下规定:一是,健身性与文化性相结合;二是,选择性与有效性相结合;三是,科学性和接受性相结合,优化教学内容,以“健康第一”的指导思想、终身体育的思想以及学生个性发展的教育思想作为选择体育教学内容的基本出发点。
由此可见,新的《纲要》在体育课程内容的选择上,给予了学校和任课教师更多的选择空间,有助于新的运动项目在体育教育教学中的应用和实施。因此,新的《纲要》为高校体育专业开设瑜伽课程提供了所必须的理论依据。
(二)设施环境层面
目前,绝大多数的体育学院或是体育院系,都设有室内馆,而且有专人管理和维护。而瑜伽运动作为一项静态的、无对抗、无竞争的运动项目,对开课的场地、时间以及空间等均没有过高的要求,只要一个安静的场地、一个瑜伽垫,一曲合适的音乐,能够让练习者达到身心的和平、安宁和放松就可以进行。因此,目前,绝大多数体育学院或是体育院系现有的场馆设施就能够满足开始瑜伽课程的需求,为体育专业瑜伽课程的开设提供了所需的物质基础。
(三)学生需求层面
随着瑜伽热的蔓延,越来越多的学生也认识到了瑜伽运动价值,认为瑜伽运动不但可以缓解精神压力,提高自身的柔韧素质和体质健康水平,而且还有助于减肥塑身,提高自身的形象气质,甚至还有助于某些疾病的预防和治疗。因此,很多高校学生,尤其是女生均表示非常喜欢瑜伽运动,有主动学习瑜伽运动的意愿,从而为瑜伽课程在高校体育专业的开始奠定了良好的学生基础。
除此之外,体育学院或高校的体育院系一般都具有全面的理论课程体系,如运动生理学、运动心理学等等,为体育专业瑜伽课程的开设提供了全面扎实的理论参考。而现有的师资队伍,在经过有针对性的培训和进修之后,也能够为瑜伽课程的开始提供一定的师资基础,从而从多个方面确保了高校体育专业瑜伽课程开始的可行性。
基金项目:四川省健身气功管理中心科研与培训基地课题,项目编号:SCQG2014C029。
参考文献:
[1] 王学敏,巴朝平.重庆市高校瑜伽课程的开展现状及前景分析[J].西南师范大学学报(自然科学版).2009(03).
基金项目:本文系2012年东北电力大学教学改革研究项目(项目编号:20120010)、吉林省教育科学“十二五”规划课题(课题编号:GH13201)的研究成果之一。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)15-0036-02
“卓越工程师教育培养计划”的主要目标是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各类型高素质工程技术人才,即卓越工程师后备人才(简称“卓越工程师”)。[1]在西方的发达国家,政府高等教育改革的方向是将学生置于教育教学系统的核心,随之而来的在世界一流大学里的人才培养模式改革也将培养卓越工程技术人才视为重点。卓越工程师的培养不但需要重新构建课程体系和教学内容,制订切实可行的培养方案,还要注重教学组织形式和教学方法的研究和改革用以保证卓越工程师培养目标的实现。东北电力大学能源与动力工程专业卓越工程师培养就是在此基础上开展的,制订了相应的培养计划。但对于具体的教学组织形式和教学方法的改革、研究和设计的探讨,更有助于“卓越工程师教育培养计划”的实专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net施。如何充分利用本专业现有的教学资源,改变教学手段,充分调动学生主动学习的积极性,是保证参与“卓越计划”的学生日后具备较强的工程能力和创新意识的关键。这就要求在培养的过程中,将学生置为中心,将学生掌握知识和应用知识的能力置为出发点,将综合素质提高和创新能力培养置为指导思想,按照行业的需求来改革教学组织形式和教学方式,以适应卓越工程师的培养。
研究性学习作为一种教学组织形式和教学方式,符合工程能力培养的规律和综合素质形成的逻辑。[2]它适合用于“卓越计划”人才的培养,可以帮助参与“卓越计划”的高校实现卓越工程师培养的目标和达到卓越工程师培养的标准。所以,在卓越工程师培养中开展研究性学习是非常必要的,而研究如何在卓越工程师培养中开展研究性学习就成了首要解决的问题。
一、研究性课程设计
课程设计是专业课学习过程中的一个非常重要的实践性环节,是教学环节的重要组成部分。课程设计注重培养学生应用基本理论解决工程实际问题,提高学生综合应用所学专业知识的能力,在能源与动力工程专业方向的教学计划中占有重要的地位和作用。通常在课程设计前,指导教师会根据课程内容拟定一个设计题目,将设计过程中指定的条件和所需要数据交给学生,然后讲解一些主要的相关知识点,在指导教师的指导下由学生来完成。有的课程所选用的课程设计指导教材上有整个计算过程的图和表格,学生只是改变一下计算条件,用手算的形式就能完成。这样,在课程设计的过程中学生就不会动脑思考“为什么要这样计算”,“可不可以不这样计算”,也就达不到培养学生应用课程的基本理论知识解决实际问题的能力,也就更谈不上创新。此外,计算机以及各种语言、算法已经应用到了各个领域,不能借助计算机来解决工程实际问题的工程技术人员是不能适应社会发展的。而卓越工程师的培养更加注重学以致用,尤其是实践能力的培养。所以,传统的课程设计的指导方式已不再适用,对课程设计进行研究和改革有助于卓越工程师的培养。
研究性课程设计的主要目的是培养学生将所学专业知识融入到实际工程应用中,所培养的学生不仅有扎实的专业知识,而且有较高水平的分析问题和解决问题的能力,并能利用计算机去解决实际问题。通过研究性课程设计,不但能使学生很直观地掌握课堂上所学的专业基础知识,还能体会到计算机与专业课知识相结合所带来的成就感,从而在激发学习兴趣的同时提高了分析和解决实际工程问题的能力。并且,借助于学生的主动性,还可培养学生的科研创新能力和实践创新能力。基于项目的参与式学习是研究性学习的一种方式,[2]学生通过参与工程项目或工业产品的设计、开发、研究的过程,锻炼应用所学知识解决实际问题的能力,它为研究性课程设计的开展奠定了良好的基础。
二、基于卓越工程师培养的研究性课程设计的过程
为了保证研究性课程设计的实施,达到培养学生解决工程实际问题的能力和创新能力的目的,除了将学生置为中心,指导教师改变角色外,还需要注意以下几个方面:
1.结合工程实际选题
指导教师应通过对电力生产中出现事故或故障的调查,编制课程设计的题目,以丰富专业主干课程的课程设计内容,实现课程设计题目的多样化和实际化,达到理论与实际相结合的目的。并且,尽量使课程设计的题专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net目针对大容量发电机组经常出现的问题而设置,以进一步提高学生解决实际问题的能力,并促进对所学课程内容的深入理解,达到培养具有科研创新能力和实践创新能力的高素质人才的目的。
比如“汽轮机原理”的课程设计,所选的题目就是综合利用学过的基础知识分析与解决某电厂汽轮机组实际发生的问题,即“在汽轮机通流部分缺省情况下(拆除其中一级)机组最大允许负荷确定及经济性和安全性核算”。这个设计中涉及到回热系统的热力计算、强度校核和汽轮机变工况下的经济性。这样,学生在完成设计之后,不但掌握了整台机组的经济指标计算和安全性核算,还掌握了汽轮机的变工况和回热系统变工况的理论知识和应用。
2.丰富课程设计的内容
课程设计的教学目的是培养学生运用所学的原理和技术知识解决实际问题,同时训练学生使用计算机和查阅资料的能力,使学生在课程设计的过程中巩固所学的理论知识,培养利用这些知识解决实际问题的能力,逐步树立正确的设计观念。在课程设计过程中,应将学生置为主体,指导教师起引导作用,充分发挥研究性学习的作用。“设计”本身就是一个创新的过程,应尽量发挥学生的自主创新能力。指导 教师应该将课程设计的内容制订得比较宽泛,学生可以根据自己的能力和兴趣选择已知条件,真正达到“设计”的意义。一般情况下,参加课程设计的同学应该是一个年级,班数不等,人数较多,为了达到课程设计的预期效果可以分组进行,每组的设计内容有所变化。如“汽轮机原理”课程设计“在汽轮机通流部分缺省情况下机组最大允许负荷确定及经济性和安全性核算”,在保证学生所运用的基本原理和训练目的相同的情况下拆除不同的级,可使每位学生的计算内容都不相同,给学生留一个探索的空间,不但巩固了所学的理论知识,还增强了利用这些知识解决实际问题的能力,同时也培养了学生查找资料和归纳总结的能力。
3.加强计算机在课程设计中的应用
随着专业课教学与计算机应用的结合,课程设计要加强计算机的应用,包括程序设计、绘图和界面设计,以训练学生高效率解决工程实际问题的能力。在课程设计的过程中,要求学生编程计算和手算相结合,这样既应用了计算机知识,又能更好地理解算法的基本原理。课程设计的最后,要求用工程绘图软件绘制热力系统图及其原理图,便于学生在绘图的过程中了解整个系统及工作原理。如在“汽轮机原理”课程设计中,通过绘制机组全面性热力系统,使学生对整个热力发电厂的生产过程及各个主辅设备之间的联系有了比较清晰的了解和认识,基本上树立了正确的工程观念,增强了学生的实践能力。另外,计算机的应用与课程设计的结合,也加强了学生的计算机使用能力,为其今后从事各种工作奠定了有力的基础。
4.制订严格的成绩考核标准
课程设计的成绩考核可以由两部分组成:检查设计说明书和学生独立答辩。第一部分是课程设计说明书的质量,它反映着学生的逻辑思维能力和条理明晰的书面表达能力。通常,课程设计说明书都有统一的书写规范专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net,既美观又便于查阅有关数据。说明书要阐述计算过程中的主要依据和基本计算公式;文字要简练,字迹要工整,逐页编号;图表要列名,并按照先后次序统一编号;所附图纸应正确、清晰。在考核时,重点检查计算结果合理性、设计过程说明条理清楚性、内容充实性和插图清晰美观性。第二部分是考查学生对课程所学基础理论知识的掌握、应用和创新。通过答辩的形式,根据课程设计内容和过程中涉及到的基础理论,提出不同的问题,根据学生的具体情况来考核,不但能考查学生分析和解决问题的能力,还能考查到学生的创新之处。同时也能锻炼学生的语言表达能力、交流能力和临场应变能力。最后,教师根据课程设计说明书和所提出的问题的回答情况给出课程设计的考核成绩。
课程设计完成后,每名同学的课程设计说明书和答辩记录装在统一设计的档案袋中分班级保存。
三、结论
在卓越工程师培养中开展研究性课程设计是切实可行的。为了保证卓越工程师培养目标的实现,研究性课程设计的选题至关重要,既要和工程实际相结合,又要保证在设计过程中锻炼学生的综合素质和创新精神。指导教师要将学生置为主体,转变教育思路,充分调动学生的主观能动性,才能保证研究性课程设计的实施。研究性学习为培养具有科研创新能力和实践创新能力的高素质人才提供了新思路,也可以在各类课堂教学中进行实施。
参考文献:
关键词:高校 综合性实验 设计性实验
生物科学专业人才培养的内容包含生物科学理论和生物技术两个方面,注重对学生技能的培养,其培养任务是学生在掌握基本理论知识的同时,接受一定程度的实践训练,培养学生良好的科学素养及科研能力。因此,实验课程的开设是生物科学专业人才培养的重要环节。
当今高校人才培养目标的重点是培养创新型、应用型人才。相对理论教学来说,实验教学更多的承担了培养学生创新性、应用性、自主性能力的任务。教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》(教高[2005]1号)中指出高校在实验教学中要增加综合性与创新性实验的比例,从而提高学生对本学科领域的自主学习和独立研究能力。《关于加强“质量工程”本科特色专业建设的指导性意见》(教高[2008]208号)中也指出,高校特色专业建设应特别注重加强实验教学,改革创新实验教学内容和实验教学方法,建立基础性、综合性、创新性、研究性等多种实验构成的实验教学体系。因此,对于生物科学专业来说,建立健全实践教学体系是人才培养的关键部分,其中实践教学体系中综合性、设计性实验课程的定位则尤为重要。
一、综合性、设计性实验的定位
教育部《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》中指出,设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实现的实验,而综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或相关课程知识的实验。综合性实验具有实验内容紧密,实验方法多元,实验结果综合的特点,而设计性实验具有实验内容自由,实验方法多元,实验结果多样的特点,这与单一的基础性和验证性实验有很大区别。因此,综合型和设计性实验从定位上应高于基础性和验证性实验,应在基础性和验证性实验的基础上进行综合性和设计性实验的开设。
二、综合性、设计性实验开设的限制因素
《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》中对开设综合性、设计性实验课程占总实验课程的比列有一定要求:综合性、设计性实验课程开设达到80%以上为实验教学效果好,达到50%~60%为效果较好。但是在实践教学过程中,大多数高校,尤其是新建本科院校的生物科学专业,其综合性、设计性实验的开设率很难达到50%,并且在实际教学过程中存在诸多的限制因素。
1.实验课程安排的盲目性
开设综合性和设计性实验课程,需要先考虑如何安排专业实验课程。生物科学专业的实验课程主要由专业基础课、专业方向课和专业选修课组成。专业基础课包含生物化学、分子生物学、细胞生物学、微生物学、植物学、动物学、植物生理学、动物生理学等,所涉及的实验知识和技能是整个生物科学专业培养课程的基础和核心。专业方向课是在专业基础课的基础上进一步深入和扩展的针对性较强的专业课程,如基因工程、发酵工程、酶工程等。专业选修课是专业方向课的补充和扩展,如蛋白质组学、分子遗传学、生物技术制药等,学生可以根据自身的需要和接受程度自行选修相应的实验技能,从而针对性地提高专业技能。
基础性、验证性、设计性、综合性等类型的实验内容在开设的过程中需要考虑各专业课程的性质。不同的专业课程对实验的要求存在一定差异。目前,绝大多数高校在开设综合性、设计性实验课程时很少去区分专业基础课、专业方向课和专业选修课的课程性质,仅仅是为了满足教育部的评估要求而盲目的增加综合性、设计性实验课程,这导致学生在上专业基础课时无法适应综合性、设计性实验内容,而上专业方向课和专业选修课时又对综合性、设计性实验中涉及的基础性实验内容没有完全掌握,从而产生专业实验技能培训的混乱现象。
2.实验课时分配的不合理性
综合性、设计性实验内容覆盖广,对实验技术要求高,所以需要更多的教学时数支撑。如《分子生物学》实验中仅PCR过程至少需1小时、《生物化学》的蛋白质分离纯化实验需3~4小时、《微生物学》的细菌培养需1~2天等,这在有限的学时下很难完成教学任务。
通常,实验课程的课时分配需要结合总课时量的分配情况,再安排不同专业课程的理论和实验课时比例。理论课时和实验课时分配本身就存在矛盾,如果再增加对综合性和设计性实验分配比例的考虑,势必会造成这种矛盾的加剧。部分高校能够将一部分专业基础课的实验内容独立出来,如生物化学实验、分子生物学实验、微生物学实验等,保证该实验课程拥有较多的课时。而大多数高校能独立出来的实验课程相对较少甚至为零,实验内容只能附属于理论课程之下,导致实验课程教学时数较少,教学内容不完整,这是制约高校实验课程改革的重要的问题之一。
3.实验教学模式的保守性和封闭性
受传统教育思想的影响,我国高校生物科学专业的实验教学基本上延续了以理论知识为主,实践技能为辅的教学模式。实验课程教学模式更是偏重于基础性、验证性、演示性实验。这些实验内容简单、固定,实验内容之间很少有过渡和衔接,甚至部分课程之间的实验内容存在大量的重复。
综合性、设计性实验课程的开设,要求实验教学模式多样化、开放化和灵活化。不同的实验场地、实验对象、实验内容和实验方法可能会在一个实验项目中涉及,这不同于传统、单一、封闭的实验教学模式。无论从时间、空间,还是内容和方法上,对高校生物科学专业的专业建设和实验教学模式都提出了新的挑战。
4.实验室管理模式的固定
传统实验教学模式产生了传统的实验室管理制度,其要求实验课程的开设应在规定的时间和地点完成教学任务,仪器设备和试剂的管理都是统一的,任课教师为了在不违反实验室管理制度的前提下完成实验教学任务,只能尽可能多的开设传统的、简单的实验内容,这也是基础性和验证性实验内容比例较高的原因之一。综合性和设计性实验需要开放的实验室管理制度相配套,传统的实验室管理体制与之存在严重的矛盾,这是限制高校生物科学专业实验课程教学改革的重要因素之一。
5.实验资源的不合理分配和使用
实验设备及经费的分配是限制高校生物科学专业实验课程改革和发展的瓶颈之一。生物科学专业对仪器设备、实验材料和经费的依赖较高,尤其是分子生物学相关实验涉及的仪器,动辄十几万到几十万元一台,这对于部分新建本科院校来说是个门槛。也因此受到了限制,大多数高校在开设综合性、设计性实验课程的时候往往需要考虑已有的实验仪器设备、配套设施等是否满足课程需要,而不是去考虑如何合理的设置实验内容,这违背了综合性、设计性实验开设的宗旨。
三、综合性、设计性实验开设及实施的建议
1.实验课程的层次化和实验内容的模块化
综合性、设计性实验课程的开设,需要根据人才培养方案的目标和任务,制定专业基础课、专业方向课和专业选修课的课程群,在实验课程的安排上要严格区分不同性质的专业课程对不同类型实验的需求,使实验课程形成完整的技能链条,具有明显的层次,即实验内容由浅入深,实验方法由少变多,实验原理由简入繁。
实验课程模块化是解决实验课程课时不足的有效途径。根据人才培养方案中实验课程涉及的实验技能,精炼实验内容,做到一个基础性实验包含一个实验方法和原理,形成基础实验模块,并使该实验模块能在今后的专业方向课和选修课中被涉及。这样在专业方向课和选修课的实验课程中将基础实验模块进行组合,从而建立综合性、设计性实验课程内容,使专业基础课、专业方向课和专业选修课的实验课程形成有机的整体。
实验课程层次化能够明确不同课程的教学目标和任务,避免课程之间知识和技能的重复和断裂,建立课程之间良好的过渡和衔接。实验课程的模块化能够更好的细化知识和技能,避免专业课程之间实验内容的无序和重复。
2.实验课程课时的分配及设置
根据专业课程的性质,将专业基础课的实验独立出来,分配较多的课时,使专业基础课能够开设更多的基础性和验证性实验。这些实验通常能够在1~2个课时完成,内容简单,使学生能够在较短的时间内掌握。每学期一门专业基础课安排至少20课时的基础性实验,这能够充分培养学生的基本实验技能,为将来的综合性、设计性实验的学习打好坚实的基础。
专业方向课和专业选修课的实验内容以综合性、设计性实验为主。综合性和设计性实验在课时安排上不局限理论与实验课时的分配比例,实验和理论课时可以灵活调度,将实验内容作为理论内容的延续和补充,同时也能在实验内容中进一步深入理论内容,实现“从做中学,边学边做”的教学效果。
3.开放式、信息化的实验教学模式及管理方式
开放的实验教学模式是综合性、设计性实验开设的必要保障。在开放式实验环境中,学生以分组的方式进行实验,可以自行安排实验时间,从而避免实验室学生人数过多,实验资源紧张的情况,同时也能使教师最大限度的指导学生;学生可以选择内容进行实验,避免实验资源的不合理分配,提高仪器的利用率;学生在一定范围内自由选择实验方法及手段,避免实验教学的单一性和局限性。开放式实验教学模式不仅解决实验教学课时紧张、实验资源的不合理分配问题,还可以调动学生实验操作的积极性,使学生在实验中变被动为主动,提高学生的综合素质。
在开放式实验环境中,实验室应根据不同学科将实验室进行分类,以实验仪器设备的利用率及价值进行分区,不同分区有专人负责管理。开放式实验室可建立信息化管理方式,统计实验室及仪器的使用频率,对频率较高的实验室采取开放式管理,对频率较低的实验区域进行统筹管理。此外,考虑到生物科学专业的一些仪器设备价格昂贵,可以专人专管,并使用网络信息系统建立预约机制,采取计划性、集中性安排仪器的使用时间,实行半开放策略。
四、结语