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基金项目:本文系2012河北工业大学教改项目“PBL教学法在信息论与编码课程中的应用研究”的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)16-0090-02
信息论是描述现代信息传输和表示方法的基本理论,是电子信息类专业基础课程之一。[1]人类社会的高速发展时时刻刻都离不开信息,尤其在高度信息化的21世纪,其重要性更是不言而喻。自20世纪80年代后,我国大学本科阶段逐渐开设“信息论与编码”课程,实践表明该课程可以进一步完善学生的知识结构,开阔学生的视野,增强学生解决实际问题的能力,为后续专业课程的学习奠定基础。但是在教学实践中,发现该课程教学中存在一些共性问题,导致学生学习兴趣不高,教学效果不佳。因此,探讨“信息论与编码”课程教学改革与实践研究,对于培养学生的应用能力和创新能力,改善课程的教学质量和提高学生培养质量具有重要意义。
一、教学中存在的问题
当前,几乎所有高校的通信、电子及信息类专业都开设了“信息论与编码”这门课。[2]我们在多年的教学经验的基础上,通过对教学现状的分析,将课程教学过程中存在的共性问题总结如下。
1.内容枯燥,学生难以理解
“信息论与编码”是应用概率论、随机过程和数理统计等数学方法,阐释信息的存储、传输、处理、控制基本原理和普遍规律的学科。课程涵盖了大量的应用数学知识,其中有些数学概念复杂、抽象,甚至在研究生阶段才涉及,从而使工科学生感到学习过程枯燥,理论太多,难度很大。
2.理论多,应用少,学习积极性差
“信息论与编码”课程理论性极强,课程讲授中如果不能具体联系实际中的应用,学生容易因为弄不清该课程的学习目的而使学习的积极性受挫,长此以往会导致学生厌学的情绪出现。此外,如果在教学中以教师为主的理论讲解占据课堂的绝大多数时间,非常容易造成理论和实际缺乏联系的困境,让学生感觉到就是理论课,没什么用处。反过来,如果能将枯燥理论知识与学生感兴趣的应用或日益发展的信息前沿结合,让学生在学习过程中既接触到信息领域的尖端技术,又对乏味的信息基础和编码理论产生浓厚兴趣,则可有效提升教学效果。
3.教学实验手段单一
实验是“信息论与编码”课程教学的重要环节,目前在高校中,验证性实验是信息论实验课的普遍教学模式。实验内容多为验证课程所授基本理论知识,验证所学定理和编码结论。这种方法偏重于知识点的掌握,但是却减少了系统概念及其应用的介绍,即是所谓的“只见树木,不见森林”现象。
4.考核方法不灵活,不能反映学生正常学习状况
教学实践已经表明,在课程教学中规范的考核评价体系对于准确衡量教学效果至关重要。“信息论与编码”课程普遍采用的是传统考核方法,学生在规定的时间里进行闭卷测试,用卷面考分的高低来衡量学习效果的好坏。该考核方式以得高分为导向,容易引起学生盲目追求高分数,而轻视学习过程和应用能力的锻炼。同时还会助长部分平时不认真学习的学生在考前突击复习,功夫没有用到平时,教学效果大打折扣。实际情况也说明考分最高的学生往往并不是该课程掌握最扎实的学生。
二、教学改革措施
针对前述问题并结合自身的授课实践经验,在对现有课程培养体系进行充分分析的基础上,从课程规划调整、课堂授课方式、实验教学、考核方式四方面对该课程进行了改革尝试,对学生的知识应用与水平创新能力进行重点培养。
1.调整教学大纲和教学内容,弱化理论教学环节
在“信息论与编码”本科教学中,香农信息论是它的核心阐述内容,其中无失真变长信源编码定理、有噪信道编码定理和保真度准则下的限失真信源编码定理等定理是“信息论与编码”教学内容的主线。基于这些定理,可以将教学内容分成五部分[3]——信息论的基本概念、信源、信道、信源编码、信道编码。在这些教学内容中,对概率论、随机过程和数理统计的知识有多处应用,往往工科本科生面对繁多的定理、公式证明会不知所措,我们尝试在教学过程中对课程内容做适度调整:将大部分精力用于讲授基本概念和含义,适当简化甚至省略那些繁琐枯燥的数学定理证明过程,可以推荐学有余力的学生阅读相关参考材料。
在这五块内容中,信息论的基本概念是学习其他章节的基础,在讲授这部分内容时,把侧重点放在物理意义的讲授方面,让学生从具体的物理现象来理解抽象概念。比如在讲授“信息熵”这一基本概念时,在理论分析的基础上,辅以“掷骰子”这个实例代替理论推导和证明。
在讲授信源与信道章节时,鉴于数字处理方法是当今的信息处理及编码技术的主流,且模拟部分的大规模集成化也从另一个方面降低了对模拟信号处理的要求,因此教学中选择性将离散信源与离散信道部分作为重点来讲解,同时弱化教学大纲内容中涉及连续信源与连续信道部分的讲解,可以避免学生因缺乏随机过程、信号检测等基础知识储备而耗费大量精力去理解连续部分的理论。
在教学内容上还需要做到与时俱进,信息理论和编码技术是在不断发展和丰富的,在上述基本内容之上,可以适量引入信息技术的部分前沿内容,像Turbo码、LDPC码、多天线MIMO系统、稀疏编码和压缩感知理论等。在讲授这些新技术时,不从理论上过多分析,重点讲述新技术的用途和影响。比如压缩感知技术利用信号稀疏的可压缩性进行采样,突破了奈奎斯特抽样定理的限制,已被应用到超光谱成像、地理数据分析、雷达和通信领域。通过实验中仿真无线通信系统,多方面介绍信道编码技术,可以帮助学生对这些技术原理有更好的认知和理解,在兴趣的驱使下学生就会乐于探寻新的知识。
2.实际问题为导向的课堂教学模式(PBL)
教学过程设计中,多调动学生的积极性和主动性,教师主动引导,让学生多思考、勤思考,试着自己去寻求问题的答案。为此,通过“向学生提问—学生解决问题—教师对学生的解答做引申”这样三步,将“信息论与编码”中晦涩难懂的理论知识转化为具有工程背景的实际问题,让学生在简单轻松的实例中去寻求问题的答案。
例如讲述重复编码时,可以先向学生提出一个实际问题——当两个人在嘈杂的环境中、远距离对话时,由于噪声的存在,可能会听不清楚,该怎么解决?当学生说出解决方案时,引导学生将“让喊话者再重复一遍”这种解决方案和信道重复编码相对应起来,由此引出对重复编码提高通信系统可靠性的理论说明。此外,教师还可以针对工程实际,提一些相对较为复杂的问题,让学生通过课下查找资料来回答。比如率失真理论比较抽象,学生们普遍感觉对D失真允许试验信道概念难以理解把握。而该理论在视频编码中应用得非常广泛,如视频编码标准H.264,中国制定的音视频编码标准AVS等。因此在讲授率失真函数时,可以先从神州八号的视频传输系统说起,让学生课下查找视频压缩的相关资料,教师在课堂上给学生演示H.264参考代码JM,[4]让学生在实际应用中理解率失真理论。
教学实践和学生的反馈表明,启发式互动教学能够有效调动学生学习的积极性和主动性,同时锻炼学生提出、分析、解决问题的能力。尽量避免将直接的理论结论教授给学生、让学生死记硬背,鼓励学生思考和发表不同的见解,激发学生的自我学习意识。
3.搭建实验教学平台
实验是“信息论与编码”课程教学的重要环节,设计一个科学的实验教学平台也是“信息论与编码”课程教学改革的重要内容。验证性教学模式是目前“信息论与编码”课程实验教学的普遍模式。具体操作模式为以巩固所学理论知识为目的,学生在教师指导下对学习过程中的公式、定理、结论进行验证。
实验平台以“信息论与编码”课程的基本内容为出发点,在验证性实验基础上引入研究性实验,将课程实验划分成三个层次。第一个层次为验证性实验,主要为具体算法的验证,根据学生的实践经验和能力有针对性设计实验内容,在综合考虑学生理解能力、动手能力和专业特点的基础上,设计若干个经一定的努力可以实现的、对促进课程内容理解吸收有帮助的、有助于培养学生创新意识和应用能力的实验。第二个层次为课堂演示实验,是教师在课堂上给学生演示的实验项目,主要以理论的验证为主,例如对信源变长编码定理的演示实验。第三个层次为综合应用实验,由学生利用课余时间执行,包括图像编码的综合应用、语音编码在3G环境下的实现以及综合应用保密编码技术三个实验模块,实验的软件内容结束后,学生可以借助通信实验箱,实现其硬件电路,真正做到为了应用而实验,改变了传统为了验证而实验的模式。学生完成综合应用实验后,让他们将实验报告写成论文的形式,组织学术讨论会,让学生在会上宣读结果,总结经验得失,增强学生的科技创新能力。
4.采用全程式考核方式
为了更好地检验学生的学习效果,在“信息论与编码”课程考核中一改传统的一份试卷定结果的考核方式。在课程考核方面重视学生的平时成绩和实验考核成绩。平时成绩以作业完成质量和参与教学效果为主,为鼓励学生积极参与课堂教学,对学生提出问题和回答问题等情况分别予以加分,教师将其量化记录在平时成绩册中。实验考核方式:综合平时考勤,平时学生对实验的态度,实验报告评定成绩,以及最后的实验论文宣读情况对学生进行考核。
考试试题中不能只要求学生熟练使用公式进行机械计算,还应该注重考核学生对基本概念、原理和方法的掌握情况,考查学生综合分析问题的能力。控制考试成绩在学生的期末综合成绩中所占比重为70%,余下分值由平时成绩和实验成绩构成。该方式可以在不增加学生期末复习和备考压力的同时,促使他们加强对日常课程的复习与知识总结,功夫用在平时,收到事半功倍的效果,学生普遍乐于接受。
三、结论
由教学实践可知,“信息论与编码”的基础理论和应用实践作为课程教学的两个方面,均应得到重视。“信息论与编码”课程的教学改革必须从转变教育观念、整合教学内容、改善教学方式和优化教学手段等方面出发,强调以培养学生理论基础和综合运用能力为课程目标,不断提高和改进教学方法和质量,为信息社会培养更多有用人才。
参考文献:
[1]傅祖芸.信息论——基础理论与应用[M].北京:电子工业出版社,2004.
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广东省高端新型电子信息产业发展方向包括了软件和集成电路、数字家庭以及高端消费类电子产品。本次电子信息工程专业培养方案改革应契合产业发展方向,针对智能家电、智能家居、智能医疗和智能安防领域,培养应用型本科人才。此次电子信息工程专业培养方案改革的目标是培养学生动手能力,强调与产业的对接,强化学生的就业能力。为实现该目标,需要对目前电子信息工程专业培养方案进行修订。
3电子信息工程专业培养方案改革思路
3.1培养学生的职业定位
以电子信息工程专业为例,研究型高校中电子信息工程专业的学生参加工作后主要从事系统软硬件底层开发。硬件相关工作方面:学生通过传感器、变送器和执行元件等基本原理的学习,能够从事相关基础元器件的研发工作。软件相关工作方面,学生通过操作系统、处理器内部体系结构和接口电路工作原理的学习,能够编写硬件的底层接口程序,从事一些基础的研究工作。高职高专学校培养的电子信息工程专业学生,需要熟悉生产设备的工作过程,能够应用和操作设备生产出合格的产品。应用型高校中电子信息工程专业的学生层次处于上述两种类型学校学生的中间,必须要实现差异化培养,具有自身不同于研究型和高职高专学生的特色,在产业结构中寻找自己的定位,这样才能保证在未来的就业竞争中取得优势。应用型高校培养的电子信息工程专业学生应该熟悉传感器、变送器和执行元件的工作原理,了解元器件的性能参数以及影响其工作的因素,能够根据客户提出的设备的性能指标和不同要求,“选择”传感器、变送器和执行元件,通过合理的组合连接,形成生产设备,或是能够测量某些物理参数的仪器和仪表,或者是智能家居中的控制系统、安防系统等等。该类型学生主要从事的是系统集成工作。从目前我国产业发展结构来看,大部分企业还是生产型的,从事研发的企业和研发方面提供的工作岗位相对较少,所以对从事底层设备研发的人才需求有限,而对系统集成人才需求较大。
3.2工作岗位分析
根据以上分析,确定嘉应学院电子信息工程专业的改革思路。智能化是电子信息技术发展的一个必然的趋势。未来的仪器设备会根据预先设定的程序和算法运行,脱离人的控制,具有一定的智能性。基于此,确定培养的学生的未来的职业定位为智能电子产品设计工程师。广东省电子行业发达,提供的相关产业岗位较多,95%以上的学生会在广东省内就业。就业的学生主要从事智能电子产品的设计、调试和安装工作。作为智能电子产品设计工程师,就业之初可以做为企业研发部门的软件、硬件工程师,随着相关经验和技术的积累,以及自己本人的不断努力和学习,有部分优秀的智能电子产品设计工程师可以成长为产品的项目工程师。如果掌握企业的核心技术,则可以成为企业的技术负责人,只要努力,职业提升空间较大。
3.3课程模块设置
学生要想在将来能够胜任智能电子产品设计和系统集成工作,需要掌握的知识要点包括信息采集、数据处理、信号转换变换、总线接口和软件编程等方面的知识。需要学习的模块设置为基础模块、提高模块和产业对接模块。针对学生将来从事的智能电子产品设计工作,要求学生学习的课程体系如下:基础模块包括了电路分析基础、模拟电子技术、数字电路与数字逻辑、信号与系统、传感与检测、数字信号处理、虚拟仪器设计和C语言程序设计。提高模块包括了应用电子设计自动化、嵌入式系统、微机与单片机原理和数字信号处理技术及应用。产业对接模块含有数据采集与智能仪器、电子产品设计与实践和智能家居等课程。基础模块电子系统工作的基本原理和基本的分析方法,为提高模块的学习打下基础。提高模块中的课程主要学习由8位,16位和32位处理器内部体系结构和编程方法和系统硬件描述语言,这些是智能电子产品的核心。而产业对接模块开设的课程主要要求学生能够根据所学知识设计满足生产和人民生活需要的智能电子产品系统。
4电子信息工程专业培养方案框架
4.1通识教育课程模块
该模块包括国防教育、思想政治理论课、语言与技能课、体育和全校性公共任选课,总计57学分,1004学时。具体课程为军事理论与训练、思想道德修养与法律基础、廉洁修身、基本原理概论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、中国近现代史纲要、形势与政策、大学英语I-IV,含口语与写作)、大学计算机基础、健康与心理教育、大学语文(含应用写作)、大学生职业发展与就业指导、创业教育、体育(含选修),公共任选课。通过通识教育课程的教授使学生掌握一定的外语、法律和国学知识,具有一定的人文情怀,成为一个道德和人格上成熟的人。
4.2专业课程教育模块
该模块包括专业必修课、专业选修课、毕业实习和毕业论文(设计),总计105学分,1498学时。其中专业必修课包括学生必须了解的本专业的一些基础知识。其中学科基础课电子类工科学生必须学习的本学科的基础知识,含30学分,总计548学时,主要课程有:大学物理及实验、高等数学、工程数学、概率论与随机过程、工程制图与AutoCAD、电子工艺训练、电路分析基础、电路分析基础实验。专业基础课是学生学习后续专业课程的基础,是本专业不同于其他专业的基础课程组合,通过专业基础课程的学习学生可掌握本专业的基础知识。含18学分,总计287学时,主要课程有:C语言程序设计、数字电路与数字逻辑、数字电路与数字逻辑实验、通信电子线路、模拟电子技术、模拟电子技术实验、电子技术课程设计及见习。专业课程组合则是本专业的一些较为重要的课,按照不同专业方向开设不同的专业课,总计13学分,204学时。智能电子系统方向主要专业课程有智能电子系统方向、信号与系统、微机与单片机原理、嵌入式系统。专业选修课是本专业的一些特色课程,包括专业限选课18学分,28时,课程主要课程有:数据采集与智能仪器、数字信号处理原理及技术、传感与检测、电子产品设计与实践、虚拟仪器设计与应用。专业任选课10学分,170学时,主要课程有计算机网络、印刷电路板设计、Matlab程序设计、电子设计自动化、智能家居系统设计等。毕业设计是本科教学最为重要的环节,需要学生应用所学知识设计符合生产实际的能够实现一定功能的智能电子系统。毕业实习是学生毕业前进行的直接参与企业生产实践的活动,相当于入职前的岗前培训,均为8学分,8学时。
4.3职业教育模块
该模块均为选修课程,包括心理学2学分,32学时;教育学2学分,32学时;教师职业技能2学分,32学时;教育实习4学分,4周。学生可以在修完此模块后申请教师资格证,扩大就业面,从而拓宽就业途径。
5电子信息工程专业培养方案改革内容
5.1调整专业方向,强调产业对接
紧密结合广东省十二五规划中高端新型电子信息产业发展规划内容和专业的发展方向,根据专业技术技能型人才培养需要,将专业方向调整为智能电子系统方向。为实现专业调整和改革的最后一公里,最终摆脱学生所学知识与到企业工作后所需能力相脱节的现状,开设与企业生产实际相近的课程,如数据采集与智能仪器、电子产品设计与实践和智能家居等课程。提高学生的学习兴趣的同时,真正做到与企业生产实际的对接,让学生到企业工作后可以尽快进入角色,找到自己在企业的一席之地。
5.2突出专业基础课和专业方向课的核心地位
针对学生到企业工作后主要从事智能电子系统设计相关技术的工作,专业基础课中的核心课程设置为:数字电路与数字逻辑、通信电子线路、模拟电子技术、电子技术课程设计及见习、C语言程序设计。专业方向课中的核心课程设置为:数据采集与智能仪器、数字信号处理原理及技术、传感与检测、电子产品设计与实践、虚拟仪器设计与应用、嵌入式系统课程设计及见习。强化学生在智能电子系统设计方面的专业技术知识,为学生将来在本行业从事技术工作打下坚实的基础。让学生在此基础上,能够有较大程度的职业上升空间,使开设的专业课程更有利于学生将来在专业技术方面的成长和发展。由于专业选修方向的调整,增加了相应课程,如数据采集与智能仪器、电子产品设计与实践和智能家居系统设计。删除了理论性较强的相应课程,如信息论基础和数字图像处理。
5.3进一步强化实践教学环节
根据应用型本科教学工作面临的形势和特点,提出加强和改进实践教学工作的几项措施:一是加强实践教学师资队伍建设,鼓励教师从事实践教学工作;二是推进科学研究与实践教学的有效结合,不断提高教师的实践教学水平;三是加大经费投入,通过优化、整合加强实验教学示范中心和工程训练中心等实践教学平台建设;四是推进产学研合作,建设好大学生实习和实践基地;五是实施好卓越工程师计划,培养和造就高层次工程型人才。实践教学是学校进行人才培养的重要组成部分,可以有效提高人才培养质量,是与课堂教学相辅相成和互相促进的重要方面。
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我校电子信息工程专业定位为以满足西北地区特别是陕南地区的电子行业需求为目的,为社会培养电子信息工程领域适应面宽、实践动手能力强、具有敬业精神及创新能力的高级工程技术人才。对照国家教育部高等学校电子信息科学与工程类专业教学指导委员会2010年制订印发的《高等学校电子信息科学与工程类本科指导性专业规范(试行)》,在培养方案的制订中对素质要求、能力要求和知识要求做了细化分类,进行了明确的解释。重点突出了对电子信息工程学生专业素质的要求,指出专业素质包括科学素质和工程素质,科学素质包含科学思维方法、科学研究方法和求实创新意识;工程素质包含工程意识、综合分析素养和革新精神。在能力要求方面做了细化分类,获取知识的能力包括自学能力、交流能力和文献检索能力;应用知识能力包括综合应用知识能力、综合实验能力和工程综合实践能力;创新能力包括创新思维能力、创新实践能力、科研开发研究能力,重点突出工程实践能力。在知识要求方面指出专业知识包括工程技术知识和专业方向知识。电子信息工程专业的课程体系设置分为通识教育课程、学科基础课程和专业课程三大层次模块,课程的基本内容覆盖了知识体系中大部分的知识单元和知识点。通识教育课程包括思想道德修养与法律基础、中国近现代史纲要、基本原理、军事理论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、形势与政策、高等数学、大学英语、计算机文化基础、大学体育、素质教育选修课等。创新教育模块选修课程包括大学生职业生涯规划、心理健康教育、中小企业管理、技术创新管理、电子商务案例分析等。学科基础课程包括电子信息工程专业概论、C语言程序设计、线性代数、大学物理、电路分析基础、复变函数与积分变换、概率论与数理统计、信号与系统、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与单片机应用等。专业必修课程包括信息论与编码、高频电子线路、电磁场与电磁波、数字信号处理、通信原理、现代传感与检测技术;专业选修课程包括MATLAB程序设计、EDA技术、电子测量技术、专业英语、数字图像处理、数字语音处理、物联网技术、DSP原理与应用、Labview图形化编程等;校企联合开设课程包括Linux操作系统基础、ARM嵌入式应用技术基础、基于SOPC的硬件系统设计、行业工程标准与规范、数字电视技术、微波与天线技术等。
三、实践教学体系的改革与建设
工程创新人才培养的实践环节严格控制课内理论课时,增加社会调查、实践,综合实训和课程综合设计等实践教学环节。构建独立设置的实验课、专业实验课、实习课、社会实践相辅构成的实践教学体系。还包含科研训练课程、科研训练活动、大学生创新实验计划项目等在内的科研训练课程与活动体系,侧重培养学生分析和解决实际问题的能力,以及自主性学习能力和研究能力[5]。
(一)实践环节设置
电子信息工程专业是实践性很强的工科类专业,强调培养学生动手能力和实践能力,包括实验技能、工程设计和技术协调等。在实践教学环节过程中,提倡专业教学实践与人文社会实践结合,教育学生学会做人、做事,锻炼适应社会的能力,提高学生的素养和创新意识。电子信息工程专业实践环节设置包括基本环节的国防教育、公益劳动,专业环节的金工实习、电工电子实习、电子技术课程设计、认识实习、高频电路课程设计、企业工程实习、嵌入式系统及EDA课程设计、毕业设计,专业拓展环节设置为选修模块,学生可以通过科研训练、学科竞赛、大学生创新项目及相应的学术成果和竞赛获奖获取课外实践创新学分。
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为此,我院领导根据当前教育的发展形势,并结合我校的实际情况,探索了以成立课程组为基础,以积极推进课程建设为基本手段,以全面提高课程教学质量为直接目标,使课程向重点课程、精品课程等高层次目标迈进,最终提高课程的社会地位,发挥更大的社会效益和经济效益的方法。
1.通信技术课程组现状
笔者所在系开设有电气工程及其自动化专业、自动化专业、电子信息工程专业、通信工程专业四个本科专业及应用电子、电气工程等专科专业。其中每个本科专业又分为2-3个方向。因此,专业及其方向多、跨度大,青年教师多、学历高,承担教学任务繁重,但缺乏教学经验,依此现状,尝试以课程组的教学管理组织形式,较好地解决老教师与年轻教师传、帮、带的作用,通过学习、合作、优势互补,实现新老两代人资源的有机整合,从而提高教学质量和效益[1]。
因此,根据通信工程专业和电子信息工程专业人才培养方案所开设的课程,以及课程的广泛度,将通信工程专业和电子信息工程专业按课程属性组成了相应的课程组,如:高频电子课程组、通信技术课程组、信号处理课程组、电子设计课程组、专业基础课课程组。课程组成员的安排完全打破教研室的界限,每个课程组至少有3人组成,每个教师可以参加多门课程建设,但应有主攻方向。课程组注意老、中、青教师的结合,形成梯队建设,课程组实行组长负责制。
其中,通信技术课程组包括信息论与编码、通信原理、程控交换技术、移动通信技术、CDMA移动通信技术、现代通信网六门课程。课程组现有主讲教师6名,相关实验人员若干名。课程组师资队伍的年龄结构、职称结构、专业结构已趋合理的格局。
2.充分发挥课程组模式优势
目前,很多高校都在采用课题组或课程组的方式进行教学活动,这是一种很有效的方法,可以充分集中有限的人力,有意识、有组织地加深教学研究,提高教学质量[2]。因此,为了充分发挥课程组的优势,合理组织教学资源,加强教师和教师间以及教师和学生间的交流,我们利用计算机和Web系统建立了基于通信技术课程组的网络教学平台。网络教学平台是信息、网络、多媒体环境下形成的一种全新的教学方式,通过网络教学平台不仅可以使课程资源得到很好的集中存储和共享,实现协作学习、共享教学成果,也使因材施教和个性化学习成为可能,完全提升教学管理质量。
基于通信技术课程组的网络教学平台能实现课程组内各课程的网络辅助教学,其具备以下特点:
(1)重点建设教学资源,合理存储、分类和有效共享。对教学资源的有效合理分类,使教学资源有处可找,实现资源的精确快速搜索。
(2)打破单一课程单个教师的单独教学局面,促进同一课程组教师和教师、教师和学生、学生和学生之间的交流,实现良好的信息交互平台。
(3)形成教学资源的累积,使教师和学生可以了解到课程发展的情况,共享教师的教学经验以及历届学生的优质学习成果,促进教学的改进。
(4)实现课堂辅助教学,应用灵活,提供课程的相关信息、教学资源随时上传下载,课程信息、作业的快速,同步、异步的网络答疑,小组、课题的交叉讨论等功能,根据课程需要进行功能自定[3]。
3.基于课程组的网络教学平台设计
3.1 教学平台的功能模块设计
本网络教学平台结构灵活,采用B/S模式,使其在使用上不受空间的限制,客户端只需Web浏览器即可。由于基于课程组的网络教学平台的设计需针对课程组内多门课程,所以在平台的设计过程中,既要考虑多门课程的独立性,更要充分体现课程组各课程间的联系性,使各课程形成一个统一的整体。这也是实现网络教学平台的意义之一。通信技术课程组的网络教学平台的设计结构框图如图1所示。
其中,各模块功能如下:
(1)教学团队。对课程组中各主讲教师做详细介绍。
(2)师生聊学。此模块为论坛交互模式,能充分利用网络资源,为教师间和教师和学生间构建实时的信息交互平台;教师可在此模块进行在线答疑、学生可以反馈关于课程的意见和建议。
(3)公告信息。以新闻的形式,将课程组活动进行实时记录和播报。此模块有助于促进课程组建设。
(4)精品资源。本模块用于将教师和学生在教学过程中精心制作并搜索到的参考价值的资料,如课件、教案以及学生的优秀作业等,进行收集并整理上传,以供教师和学生随时共享,这样也能使资源发挥其更大的价值。
(5)综合实验。结合课程教学大纲以及实验教学大纲的具体要求,开发基于课程组的综合实验,充分利用现有实验教学设备,整合各课程内容,将学生所学知识点有机的联系在一起,是提高学生学习兴趣,也是促进课程组建设,提高教学效果的有效手段之一。此模块内容以综合实验指导书和综合实验案例为形式。
(6)通信人生。此模块包括通信行业最新现状、为学生提供一些求职就业信息、毕业生也可以来此模块分享一下任职经历与感受。
(7)教学改革。此模块用于收集关于教改的项目和论文相关资料,此模块的建立意在突出教改的重要性,集思广益,互相交流,共同促进课程组各课程的大力发展。
(8)各课程资源。此模块为网络平台最重要也最基础的模块。主要用于共享基础教学资源,主要包括各课程的教学大纲、电子教案、电子课件,试题样卷,习题等资源。并且各课程资源分栏收集,可随时下载。
3.2 教学平台实现的相关技术
教学平台综合应用了HTML语言、、数据库和SQL结构化查询语言等技术,有Web服务器统一进行管理,用户通过Web浏览器以HTTP协议向Server发生请求,并接收和显示服务器提供的Web信息[4]。本网络教学平台的原理框图如图2所示。.ASP是Microsoft在ASP平台上对数据存取问题的解决方案,是由ODBC数据访问模型演变而来的,可用于结构松散的、本质非链接的Web应用程序,采用ASP数据库的库访问技术能够保证系统的设计与实现能达到最佳的效果[5]。
4.结论
网络教学平台的实现使得将网络技术应用于课程组建设中,不仅为教师间和教师与学生间提供了良好的信息交互平台,而且将课程组的各课程形成一个有机整体,有利于教师进一步推进教学改革,使学生的学习更系统化,以提高学生学习的积极性、主动性,使教和学得到很好的协调。实践证明,网络教学平台为传统的教学注入了新活力,教师可以在网络环境下不受时空的限制,利用新型教学设备展示网络上的教学资料,更有效的进行答疑和辅导,高效率地开展教学活动。
参考文献
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[4]廖竞,周永.面向课程组的教学资源管理平台设计[J].安徽警官职业学院学报,2006,5(4):81:82.
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学科实验课教学既是对理论教学的验证、补充,又是培养学生理论联系实际、增强动手能力和创新能力的重要措施。目前,各高校实验教学大都使用现成的综合实验台或实验箱等设备,虽然提高了实验效率,但是学生却失去了动手参与的机会。实践教学要求在实验课中要努力变验证性实验为综合性和创新设计性实验。如模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与接口技术、数字信号处理通信原理、数字图像处理、数字语音处理、移动通信、光纤通信、交换技术、信息论与编码、计算机通信与网络等专业课程的实验不能单纯地开展验证性实验项目,综合创新性实验项目也要占有一定的比例;而电子线路cad(一体化课程)、数字逻辑系统设计、电信仪器仪表(一体化课程)、单片机原理与应用(一体化课程)、sopc技术及应用、c++编程、java语言程序设计、matlab通信系统仿真(一体化课程)、dsp技术及应用、dsp高级语言开发等课程要求设计性、开发性实验或编程题目达到80%以上;并且每门课程的实验都要求学生要完成实验报告,实验成绩按一定比例计入学科总成绩。
二、实施学科综合课程设计
课程设计是学习某一专业学科过程中,对课程的基本分析、计算和设计方法的过程。实施学科综合课程设计就是面对当前通信系统的复杂性、硬软件结合的紧密性以及必修课与选修课的相关性,对学科课程进行分类组合和构建课程群的课程设计过程。
1.电子技术综合课程设计
电子技术基础课程是信息与通信技术类专业的重要专业基础课。通过模拟、数字、数模混合电路的综合设计,通过使用电路开发板、计算机设计和本文由收集整理实际制作相结合的手段,可以使学生进一步掌握电子线路设计的基本理论和方法。
2.单片机课程的综合设计
单片机课程设计过程是和其他学科紧密结合,不断实践、创新的过程。在完成电子技术基础、数模电、通信线路、单片机等课程后,学生已具备了较多的通信电子方面的知识。在此基础上,让学生完成一个与单片机应用相关的项目,设计出一个实际产品,可培养学生的电子信息系统观和工程意识,提高学生的专业实践能力,使课程设计更接近实际产品设计。
3.信息处理类课程的综合设计
信号处理课程是重要的专业课程,包括信号与系统、数字信号处理、通信原理、数字图像处理、语音信号处理等。但是,由于本课程概念比较抽象,许多理论是基于烦琐的数学理论和数学推导而产生的,学生学起来比较枯燥吃力,也与实际联系不够,教学效果不够理想。考虑到实际硬件制作的难度和成本,根据学校学生的实际情况,在课程设计和教学中,我们主要采用matlab/simulink软件,按照仿真的方法进行课程设计。这种课程的教学重点并不在于提高学生的软件编程能力,而主要是让学生掌握信号处理课程的基本概念、方法、技能及应用。
4.应用软件编程课程的综合设计
信息与通信专业软件类课程包括基础层次的“c语言程序设计”和高层次的“数据结构与算法设计(c++版)”“java语言程序设计”“dsp高级语言开发”等课程。计算机语言系列的课程实践性非常强,为此在综合设计中我们重点突出实用性。我们指导学生用所学的一门或几门计算机语言对一些小型项目进行模拟编程开发,目的在于训练学生综合应用所学编程知识独立完成项目设计开发的能力,加深对软件系统的理解,提高其编程水平。实际教学中主要指导学生进行通信网络编程、网站的开发设计、开发网络小游戏和dsp课程设计等。
三、强化校内外实践实习
强化学生校内外的实践实习,就必须建立健全校内外实践实习基地,密切与企业和科研单位的合作,共同承担应用型和技能型人才的培养。校内实践实习主要包括金工实习(校内金工实训基地)、电子工艺实习(印刷板制作、收音机组装等)、现代通信网基础实训(学校建立电子实训中心);校外实习实践主要包括现代通信网方面的实训(资金不足可与外校共享现代通信网设备)。要与社会上的电子、信息、通信类的相关企业、公司密切合作,每年有计划地组织学生到这些公司企业进行实地参观实习、实训、生产劳动和顶岗实习等。这些实习不仅增加了学生与社会接触的机会,扩大了学生的视野,而且有效地提高了学生的实践能力。此外,毕业前夕也可以让学生进行毕业实习,可由学生自由选择单位见习或学校帮学生联系单位实习。
四、设置课外学分,开展专业能力拓展活动
1.开放实验室
设立开放性实验室,设立大学生创新性实验项目,鼓励参加电子协会组织以及电子兴趣小组的活动。要对学生在开放性实验室的实践活动进行跟踪记录并纳入相应学分制考核。
学生在校期间能够自觉地到开放实验室进行实践活动,并有记录可查,经开放实验室指导老师认定,可每学期给与相应课外学分。学生每学期到实验室完成专业基础实验、设计性和综合性实验、在开放实验室完成设计性项目开发等活动,也可以获得相应分值的学分。
2.开展各类竞赛活动
要组建大学生创新中心,配备完善的实验设备,设立多种产品设计和研究课题,由专业教师全天指导,并邀请相关企业的经验丰富的高级工程师作为兼职辅导老师协同指导学生,学生业余时间可以随时去学习、交流、做实验,鼓励学生根据自己的特长、兴趣和爱好进行研发。同时,每年可有计划地组织学生参加全国、全省的大学生电子设计、制作大赛、全国大学生挑战杯大赛、物联网大赛等;也可经常组织一些中小型的校内竞赛活动。在各类电子竞赛中,积极参加并按要求完成任务者可以获得相应学分;在全省及全国电子设计大赛中获得名次的,要给予物质和精神奖励并记录相应学分。
3.开展专题学术讲座
学校要定期为学生开展学术讲座。可由本校高学历、高职称的人员举办讲座,也可以邀请外校的知名学者、教授来学校举行专业学术讲座。讲座内容涉及到电子、信息、通信、计算机等最前沿的理论与应用技术,使学生更加深入地了解信息与通信技术的最新发展动态。
4.毕业综合技能测试
在毕业前夕,要求每个学生参加毕业综合技能测试并获得相应学分。内容涉及常见电子元器件的识别与使用、仪器仪表的使用、通信电子线路设计、移动通信、程控交换、光纤通信、通信系统仿真、计算机网络、数字信号处理、数字图像处理、dsp开发设计、程序开发等,几乎涵盖了大学四年期间所学的所有专业基础课和专业课。这样做的目的是为了在学生即将毕业走向工作岗位之际,对学生进行一次全面的专业知识与动手能力的考查,使学生更好地适应将来的工作岗位。此外,发表学术论文、协助教师进行科研项目研究、参加暑期“三下乡”社会实践、参加各类专业资格考试的学生也应获得相应的学分。
五、突出毕业设计
毕业设计是大学本科生在校期间一次系统、全面和综合性的实践教学环节。它既是对学生在校期间所学知识和技能的复习、巩固和提高,又是将所学基础知识、专业知识和相关知识综合运用并解决实际问题的一次实践,是培养学生独立分析和解决实际问题能力的一个重要过程,对培养学生的工程实践能力具有重要意义。因此,毕业设计的选题应尽可能结合生产、科研、实验室建设、教学建设等任务,要有一定的先进性和实用性,目的在于强化学生的专业基础知识,增强学生的专业应用能力。毕业设计选题应力求有益于学生综合运用多学科的理论知识和技能,以培养学生的综合能力、自学能力、钻研探索能力和创新能力等。
毕业设计的课题类型主要有理论研究型、应用型和工程设计型三类。理论研究型毕业设计属于分析仿真研究范畴,其领域包括现代通信、信息技术、电子技术、电子商务等新技术所涉及的最新理论、系统设备部件设计方面的研究、数学模型的建立以及软件仿真与技术分析等。应用型课题包括软件开发型和硬件开发型。软件开发型毕业设计项目属软件技术范畴,其领域包括通信技术、信息技术、电子商务、数据库等所涉及的应用软件及系统软件、协议、信令、网站、cai课件的开发等;硬件开发型毕业设计项目属电路设计开发范畴,其领域包括实现数据、语音、图像等业务所涉及的信号处理、传输等技术所应用的电路部分、设备部件、控制电路和实验板开发等。工程设计型毕业设计项目属系统方案设计范畴,其领域包括数据、语音、图像等业务的传输网络设计和优化、各种通信方式的组网技术、电子商务系统的构建与组织等。
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在20世纪80年代的西方教师专业化运动中,美国斯坦福大学的shulman教授,针对当时在对教师的资格认证中,将教师的教学能力简单理解为教师具备的学科知识和教学知识的问题,指出对教师知识的分析是推动我们对教师行为分析的最主要的因素,提出了“学科教学知识”(pedagogicalcontentknowledge/pck,也有人译为教育学内容知识、教学学科知识、教学专业知能、学科内容教学知识等)这一重要概念。舒尔曼认为,学科教学知识是学科知识和教育学知识的特殊混合体,是教师对学科知识独特的专业理解,为教师所特有,是“教师对如何帮助学生理解具体学科内容而做出的理解”。学科教学知识使教师学会如何组织和呈现具体学科的主题、问题、结果,使之与学习者多样的兴趣与能力相适应,从而组织教学。学科教学知识的提出,为教师的专业化发展提供了理论基础。
学科教学知识是教师在教学中将特定的学科教学内容加工转化而形成的能为学生接受的知识。wWW.133229.cOM学科教学知识的形成需要教师对学科知识、教学知识、学生知识、情景知识等进行整合,并对教学经验不断归纳、总结与调整。因此,学科教学知识具有实践性、情景性和个体性。学科教学知识的形成揭示了教师教学能力发展的复杂过程,使对教师教学能力的研究更为深人与科学。
舒尔曼提出的“学科教学知识”概念引起了学者们对与教师教学实践相关知识的重视,学者们进行了大量的论述与研究,“学科教学知识”理论成为教师教育、课堂教学行为分析、科学教育等学科教育研究的重要内容与基础框架。后经过修改和补充,舒尔曼又进一步阐释了学科教学知识的框架。以此为基础,学者根据自己的理解,提出了学科教学知识的内涵;尽管不同的学者有不同的见解,但大同小异,基本上都认为学科教学知识包括:教师教育信念、学科知识、教育学知识、关于学生的知识、教学情境知识等几个方面。
二、《通信原理》课程教师的学科教学知识
现代社会是信息社会,电子与通信类专业从而也成为极为热门的专业。在电子与通信类专业的课程结构中,《通信原理》是极为重要的专业基础课程。此课程的主要任务在于研究通信系统中的基本概念和基本原理,让学生掌握通信系统的基本组成、理论原理、实现方法和系统性能,能够在后续课程的学习和工作中灵活应用,并激发他们对通信学科方面的学习兴趣和热情,使他们有足够的自信和能力来适应这一日新月异的领域。该课程内容涉及随机过程、复变函数与积分变换、信息论、信号与系统、数字信号处理等多方面的知识。高等教育是人才培养的主渠道,而教师则是决定学校教育质量的关键。在创新人才教育的大背景下,有必要对《通信原理》课程教师的知识结构框架进行分析、研究。
对于教师学科教学知识框架,除理论研究之外,也要进行实证研究,如调查分析、测量、比较等;而教师知识结构必然会涉及学科和专业。以往的研究多涉及基础教育领域的教师;近年来,高等教育专业的教师学科教学知识也开始受到重视。笔者在理论分析、听课、亲历教学的基础上,提出了高校《通信原理》课程教师的学科教学知识框架。高校《通信原理》课程教师的学科教学知识应该包括如下主要内容:
(一)《通信原理》课程教学模式知识
《通信原理》课程教学方法因课程中具体内容的性质而有所不同,常用的教学模式有:仿专家思考模式,是要求学生像通信专家一样思考,强调学术严谨,以传授专业知识为主的教学模式。概念转换模式,是通过使学生产生情景上的冲突,改变学生原有的概念,帮助他们建立通信科学概念的模式。探究模式,包括一般意义上的探究和以学习共同体为中心、分工负责、利用实验室条件进行研究的“小组合作学习”或“合作探究”模式。基于项目或课题的教学模式,即以“导向”性的问题为中心,围绕一个主题组织概念、原理,指导学生通过实验和调查得出解决方案等。
在熟悉《通信原理》课程教学模式的基础上,应根据本科和高职专科的《通信原理》课程教学目标的不同和学生基础的不同,采用不同的课程教学模式。根据作者的经验,本科教学中适合采用仿专家思考模式、概念转换模式、探究模式;高职专科教学中,则宜运用基于项目或课题的教学模式和探究模式。这些模式在教学中还需要灵活交替使用。不论采用何种教学模式,《通信原理》课程的教师都应当具备体现《通信原理》课程特点的教学策略。笔者在教学中大量使用了理论教学与实验、实习相结合,以及案例教学的策略。
(二)通信专业课程专业培养目标和教学目标知识
通信专业的培养目标是:培养一批具有坚实的理论基础、很强的创新意识和动手能力的人才,主要培养德智体全面发展、基础扎实、知识面宽、素质高、富有创新意识、在通信领域内获得专业训练的高级技术人才,以适应国家加速信息化发展对人才的需要。专业是以通信技术为主,结合计算机应用的宽口径专业。根据教学目标,我们应该重点围绕通信系统设计、智能信息处理、无线通信及测控、现代交换技术、光通信技术、计算机视觉与图像处理等展开教学应用型人才的培养。
只有从总体上理解了通信专业课程专业培养目标和教学目标,才能在课程教学中处理好《通信原理》和其他课程的关系,达到预期的专业培养目标。为此,我们需要根据创新人才教育的大思路,从高等教育特点和各学校具体条件出发,结合各个专业的特点,加强专业理论教学、实验教学、实践教学活动。
(三)《通信原理》课程目标与内容知识
为了适应新世纪的需要,《通信原理》课程的培养目标是:培养具有厚基础、宽口径、高素质、强能力,特别是具有工程实践能力和创新能力的科技人才。通过本课程的学习,使学生获得必要的信息通信与传输方面的基础理论知识和基本技能,为后续专业课程的学习打下扎实的理论基础和动手能力;使学生在模拟和数字通信方面建立清晰的系统概念,掌握通信系统的一般分析方法,并具备一定的通信系统设计能力;使学生了解通信技术的最新发展方向,从而把握通信学科发展脉络,激发学生的主动性与创新性,提高学生的综合素质和创新能力,为培养能够解决挑战性问题的新一代工程师打下坚实的基础。
《通信原理》课程内容具体包括:通信的概念、通信系统基本组成、数字通信系统、信道简介;信息嫡的基本概念;awgn信道下香农信道容量理论;信号的频域分析方法,自相关函数与功率谱密度,互相关函数与互谱密度;hillbert变换,解析信号,等效基带分析;随机信号与平稳随机信号,窄带平稳随机信号,高斯白噪声过程;模拟调制;模拟信号的数字化;高斯白噪声信道中的数字传输;带限awgn信道下的数字传输等。对这些内容的深入了解和精深掌握是做好《通信原理》课程教学的前提条件。
除了对这些基础知识的牢固掌握以外,教师还应该对通信的研究史和发现史、学科研究与开发最新进展,特别是光电子通信有较多的了解,并在教学中适当进行最新研究与开发成果介绍。
(四)学生对本专业知识的理解能力知识
通信专业教师应该了解学生对具体专业知识的理解能力,包括学生学习需要和学习困难的知识。所谓学生学习需要的知识指的是学生在学习某个通信原理课程内容之前必备的专业知识和技能。学生的学科理解能力是影响教学效果的重要原因。只有深人了解学生学习《通信原理》课程需要哪些预备知识、难点是哪些等,才能有的放矢,提高学生学习的积极性,提高教学效果。学生学习《通信原理》课程时,较难理解和接受的知识包括通信的抽象概念、随机过程概念、信息熵、hillbert变换,教师教学中应该努力让学生掌握这些方面的内容。
(五)通信安全意识
通信安全涉及国家、单位,以及个人的通信秘密保障,关乎国家、社会征集、经济、军事等各方面的安全。现有的《通信原理》课程教材都不涉及通信安全教育,这是一个很大的缺陷。《通信原理》课程教师不仅自己应该具有一定的通信安全知识和相关思考,更应该将其渗透于《通信原理》课程的教学之中。
三、《通信原理》课程学科教学知识的运用
《通信原理》课程教师应该具备上述学科教学知识,并能熟练地运用于教学实践活动中。作者在自己的教学实践中对《通信原理》课程学科教学知识进行了灵活运用。下面对其中的教学策略知识的运用举例说明如下:
(一)学科知识传授方面,教学重点放在数字通信系统部分
《通信原理》内容包括通信的基本理论、模拟调制、数字传输、编码技术几个大部分。由于现代通信的发展方向是数字通信,因此,教学重点在数字通信系统部分。在课程的开始阶段,让学生准确把握数字通信系统的组成、各模块的功能,使得学生能够把本课程的内容有机地组合起来,在学习具体知识点时能明确它们在通信系统中所起的作用,收到“既见树木,又见森林”的效果。《通信原理》是一门理论和实践并重的课程,在理论教学方面,要让学生掌握通信系统的基本组成、理论原理、分析方法。为了提高教学效果,在课堂上采用设问思考和逆向思考提问等教学方法,启发学生思考、诱发学生的思维、激起学生的求知欲望。在教学过程中注重考虑学生的学习方法和接受能力,在备课时,采用换位思考方法,感受学生的困惑,考虑讲解的技巧,以在最短的时间内收到最佳的教学效果。同时根据不同的教学内容和教学对象,注意将学生自学和精讲重点、难点结合起来。在每章及每小节结束时,注意进行课程总结,让学生及时巩固所学内容,便于继续学习新的内容。
(二)通过介绍新技术进展,提高学生学习的兴趣
《通信原理》是通信专业的基础课程,涉及的最新技术不多,而本院电子信息与科学技术专业通信方面的后续课程也不多。而且,在中国的高等教育中,工科教育的一个较明显的缺陷是最新科研与开发成果很难及时在教材中体现,用什么教材讲什么内容的传统也使得最新科研与开发成果很难在教师的授课过程中被包括进来。通信的发展日新月异,新技术层出不穷,如何在有限的课时里让学生掌握通信基本理论的同时,尽量了解更多关于通信方面的新理论和新技术是教学中需要解决的问题之一。作者在教学中采用课内附带介绍最新进展的形式来实现。例如,在讲解基本内容的同时,附带介绍了移动通信的发展状况、移动通信中常用多址方式、3g技术及其现状等内容,既能提高学生的学习兴趣,开拓其视野,也能为他们将来从事这方面的研究和开发指明方向。
(三)通过cai和仿真辅助教学,加深对理论的理解
大量使用多媒体进行教学,并在课件设计上注意突破简单的演示型模式,体现知识的建构过程,重视知识要点的剖析,提高学生主体的参与程度;在课堂讲解上,注意将重点内容在黑板上列出,避免让学生有看电影的感觉,同时便于学生理解掌握原理,从而弥补了传统教学和多媒体教学各自的不足;同时,利用仿真软件对通信系统进行仿真观察,提高了学生对理论的理解能力,培养了学生的系统观念。
(四)加强教学实践,巩固所学内容
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1、我国高等院校教学管理体系的理论研究
笔者以CNKI网络版作为统计源,使用“教学管理”为检索关键词,并用“体系”关键词进行二次检索,时间设定为1979-2009,检索时间为2009年7月31日,得到有关论文162篇,再将范围限制为高等院校,实际获得论文90篇,其中属于教学管理体系理论研究的有48篇,占53.3%,研究内容主要集中在对教学管理体系重要性的认识、院系教学管理体系、教学质量管理体系及教学管理体系的构建对策等几个方面。
1.1 教学管理体系的重要性研究。进入21世纪后,伴随着经济结构调整、社会经济转型、以及国家机关、企事业单位深化改革而形成的就业压力等,都对高等教育提出了改革和发展的要求。而教学管理体系的建立和运作,不仅能够有效地提高工作效率,而且能够保证学校人才培养目标的实现,并且为学校的重要决策提供信息依据。因此,在当前的社会发展环境下,建立现代化教学管理体系是高等院校适应社会主义发展需要的必然趋势。如刘艺、张黎指出:“高校教学管理的根本任务就是为提高教学质量,培养优秀的高级人才保驾护航。在高等教育已经转向‘大众化’教育的今天,转变教育管理观念,研究高校教育管理理论,探索高校教育管理规律,建立符合高校当前实际的科学化管理体系,不断提高管理水平和能力,是高校教育管理工作者的重要使命。”[2]齐毅也认为:“只有加快高校内部管理体制改革、特别是通过建立现代教学管理体系来培养适应社会发展需要的多层次、高素质、高质量的人才,才能使高等教育摆脱困境、走上良性发展的道路。”[3]
1.2 院系教学管理体系研究。如前文所述,随着高等教育由精英化教育向大众化教育的转变,教学管理也必然进行改革,教学管理体系也必然向着更适应实际、更科学的方向发展。“一方面,学院的教学管理与学校的教学管理应紧密联系,互相支持;另一方面学院要根据自身的学科特点及专业设置,采取一些灵活有效的管理措施推动教学改革和建设,这样才能使整个教学管理整体优化,具有活力。”[4]唐日梅也提出:“在学校的管理工作中,院系是高校教学的直接执行单位和管理单位,是教学管理的第一线。院系教学管理是高等学校教学管理的前提和基础,是学校管理的重要组成部分。院系教学管理工作的优劣直接影响学校的整体办学水平和人才的培养质量。”[5]林琼、周远成强调:“当前,随着高校教学改革的深入和发展,积极进行教学管理的创新研究,创建科学、完善的系级教学管理体系,已成为新形势下加快高校教学改革、提升高校教学水平和人才培养质量的一项迫切任务。”[6]
1.3 教学质量管理体系研究。20世纪70年代,西方国家企业管理的模式被大量引入高等教育,提出了“高等教育质量保障体系”的概念,并迅速发展成一种国际化的行动。国内有关教学质量保证的研究主要是从20世纪80年代开始的,但直到1999年高校扩招后,有关教学质量保证的研究才逐渐增多。21世纪则是更加注重质量的世纪,反映在高等教育方面,社会所急需的是各类高素质、高质量的人才,高校间的竞争主要是人才培养质量的竞争。如胡丽竹提出:“教学质量是高校的生命线。提高教学质量是高校永恒的主题。建立一套完整、规范的教学质量监控与评估体系是保障教学质量的重要手段。”[7]为此,许多学者尝试将IS09000系列标准等质量管理理念与方法引入高校教学管理领域,探讨了基于IS09000的高校教学质量管理新理念与教育教学质量观。比如王真真提出:“ISO9000质量管理模式是在全国质量管理理论和实践基础上发展起来的质量管理新模式。我国高等教育实施ISO9000质量管理模式,是适应高等教育国际化发展趋势的需要,是提高高校管理水平的需要,是提高高校竞争力的需要。高等学校实施ISO9000质量管理模式,要积极建立教学质量管理体系,严格按照实施步骤进行,领导以身作则,全员积极参与和实行配套改革。”[8]吴立伟也认为:“高校的教育教学质量关系到自身的生存和发展,对现有高校教学管理也提出了新的要求。而通过引入ISO质量管理体系理念,来完善高校教学管理体系,对高校教学质量的提高,必然会产生巨大的作用。”[9]此外,由于受地域经济发展不平衡的影响,地方院校在人、财、物、信息、师资队伍建设、资源设施等实力和教学质量上与省部属院校有很大的差距。因此,王贤生、孙悦亮认为地方院校要突出自己的优势,优化自己的行为,“非常有必要引进ISO9000质量管理体系来规范管理,激发教与学的 积极性”。[10]
1.4 教学管理评估研究。所谓评估,是对正在进行或已经结束的项目、规划或政策所进行的系统、客观的评估,包括其设计、实施和结果,其目的是为判断目标的相关性及其实现情况、效率、效果、影响和可持续性。对于我国高等院校的教学管理评估,一些学者进行了论述。比如王政铎指出:“把评估与整个教学管理工作结合起来,建立以质量为核心的教学管理机制,形成以课堂教学质量、教研室工作质量和学生学习质量‘三个评估’为龙头的教学管理体系,是一条较为适合目前教学环境的一种教学管理模式。之所以说应建立以上三个评估为龙头的教学管理体系,原因在于,在教学管理实践中,课堂教学、教研室教学工作以及学生的学习是教学系统中对教学质量起主要甚至是决定性作用的因素。抓住这三个方面,就其过程和效果进行全面考察,综合评估,进而实现有效调节和控制,无疑就抓住了关键,必将大大提高教学管理的效果,从而有效地保证教学质量。”[11]随后,王政铎又分别就评估方案的建立、实施及信息的反馈等环节详细论述了对这三个方面的科学的质量评估方法。
1.5 教学管理新体系的构建对策研究。针对教学管理体系在高校教学活动中的重要性,许多学者在教学管理实践工作的基础上,就如何构建高校教学管理科学化体系的关键与措施进行了研究。比如康德军提出:“教学反馈督导评价体系、教学研究体系、教学服务支持体系和教学监督体系是构成高校教学管理体系的框架。四个体系是一个有机的整体,需要相互协调、相互配合。只有四个体系高效率、高质量运行才能保证高校教学工作的高质量。”[12]杨国辉认为,我国高校实践教学改革的方向在于将实践的自交给学生,充分发挥学生在实践教学中的主动性,变“钢性实践教学管理体系”为“弹性实践教学管理体系”。而这种“弹性实践教学管理体系”是指高校本科教育中立足于学生自主开展、自由性强、开放式的实践教学管理与服务体系,包括三个相互联系的基本要素:弹性实践教学计划基础上的全新管理制度,开放、全方位的实践教学服务平台,学生实践教学自主管理与服务系统。它建设的目的在于使高校实践教学管理由“指令性”计划管理过渡到“指导性”的“弹性”管理,充分调动与发挥学生参与实践教学主观能动性,实现实践教学经常化、差异化、多样化、规模化,提升实践教学效果。[13]孙鹏、张东旭认为,目前高校教学管理偏重行政管理,造成学术型教学管理的弱化。因此,二人在论文中以思想更新为先导,从教学管理制度、二级管理体制、教学管理手段和管理人员优化机制几方面,系统地构建了学术型教学管理的基本框架,强化教学管理,提高管理水平。[14]耿艾莉等还进一步阐述:“如何提高教育质量是每个教育工作者都非常关注的问题,可以说是百家争鸣。基于服务功能的教学管理体系的建立,将会进一步转变教育观念,深化教育改革,优化教育结构,提高教育质量和管理水平,促进以教学为中心的各项工作的开展。”[15]胡丽竹则在“结合我国高等教育现状,从高校扩招、教育目标、社会发展需求、教学实施情况等多个方面入手,分析了影响高校教育质量的主要因素。为加大教育教学改革力度,提高本科教学质量,从教学质量保证、监控和评估方面入手,结合教学管理经验,确定了高等院校教学质量保障体系的构建思路与运行方式。为保证该体系的正常运行,提出了相应的具体的管理方法、监督体系与评价机制。”[17]
2、我国教学管理体系的实证研究
近年来,在大力加强教学基本建设,努力改善办学条件的同时,为不断提高教学质量和办学效益,各高校始终把管理作为重要工作常抓不懈,针对学校实际,在强化教学管理方而采取了一系列行之有效的措施,经过在实践中不断总结和完善,形成了具有自身特色的教学管理体系。在统计的90篇论文中,实证研究的共42篇,占46.7%,学者们在其中对高等院校教学管理体系的实践经验进行了总结。比如:吉林农业大学经过长期的探索与实践,建立了校、院、室二级教学管理体制以及校、院两级教学质量监控体系,通过实施“1234”教学质量监控工程,实现了教学质量全过程监控的目标。[17]山东农业大学历经八年的时间,研制开发成功了八个系列电脑教学管理系统,边研制边开发边应用,使教学管理由局部现代化走向整体现代化,由纸与笔走向了激光与电脑,由模糊的经验决策走向了量化的科学决策,结束了手工教学管理的历史,建立了现代化的教学管理新体系。[18]
近年来,浙江大学农业与生物技术学院在加强本科教学管理建设方面进行了有益的探索与实践,取得了明显的成效。在学院教学管理体制建设方面,学院在理顺四校合并后新浙江大学教学行政管理体制的基础上,建设了院、系两级教学管理体系。在教学管理制度建设方面,学院制订了一系列的教学管理规定,如《农业与生物技术学院教师教学工作规范实施细则》、《农业与生物技术学院本科任课教师教学质量考核操作方法》等,这些教学管理规定有效地促进了学院本科教学质量和管理效能的提高。此外,学院还十分重视各种教学数据的收集、整理,并及时实行纸质保存和电子信息保存,以便日后能随时调用。而且,学院在完善教学管理体制和管理人员配备的基础上,格外重视教学管理人员的服务理念建设,注意营造和谐的教学管理工作环境等。[19]
随着学校管理体制改革和教育改革的不断深入,原先的教学管理体系与模式,日益不能适应事业发展与人才培养的新要求。为此,华东理工大学于1998年7月确立了相关研究课题,并于2000年7月完成,构建了教务处与高教研究所两者的职能有机结合、“官方管理”与“民间管理”有机结合的教学管理新体系。实践表明,这一新体系突破了原先体系僵化、呆板、疲于应付、就事论事等计划经济时期固有的模式,突出了思想观念领先,注重了分析与调研,尤其是先后设立与完善了一系列以“民间”为主的管理机构,极大调动了各方面的积极力量,参与教学管理,使教务处有效摆脱忙于日常繁琐事务的栓桔,有效提高了管理水平。[20]
此外,经过长期勤奋耕耘,积极进取,清华大学在向国家源源不断输送高质量人才的同时,也逐渐形成了一整套有本校特色的本科教学管理体系。这个体系由以下几部分组成:①四项教学基础性建设,包括专业与学科建设,课程建设(含师资队伍与教材建设),教学基地建设,学风建设;②四项教学改革,即教学内容、体系、方法改革,教学、科研、生产实践相结合,多种形式因材施教,整体优化教学过程;③五方面管理,即教学秩序管理,教学质量管理,考试管理,学生学习管理,学籍管理。这个工作体系主要是在人才培养的全局上发挥作用,它保证了清华本科教学总体结构的先进性、合理性,体现了学校真正把培养学生作为主要工作的一贯做法。[21]呼和浩特指挥学院在教学管理中通过发挥党委、机关、教员和学员的作用,构建了“四位一体”的教学管理体系,进一步规范了教学秩序,提高了教学质量。[22]
3、我国高等院校教学管理体系研究的得失分析
就学术界目前关于高等院校教学管理体系的研究而言,一定程度上反映了我国高等教育管理体系研究的现状,对教学管理理论研究及实践开展具有一定的参考价值。但纵观国内学者研究的成果,无论是就教学管理体系研究本身,还是从研究者队伍来看,都还存在诸多不足。
3.1 我国高等院校教学管理体系的研究意义
教学工作是高等学校的中心工作,教学管理在高等学校管理中占有特别重要的地位。学术界对高等院校教学管理体系的重要性、院系教学管理体系、教学质量管理体系等理论问题进行了论述,并结合实际情况,探索建立起高效能的、灵活运转并能创造性工作的教学管理体系的措施,这对规范教学管理、提高教学质量,培养适应社会经济发展需求的应用型人才等无疑具有较大的理论意义和实践价值。具体体现为:
3.1.1 理论意义。教学管理工作是一个长期建设和积累的过程,如何克服传统的教育管理模式和旧观念存在的弊端,更好地提高高等院校教学质量,已经成为我国高等教育研究的一个广泛关注的课题。因此,学者们对我国高校教学管理做一系统的理论研究,并提出相应的思路和教学管理理念,构建教学管理新体系,有利于丰富教育管理学的学科内涵,扩大其研究视域。
3.1.2 实践价值。教育部颁发的《高等学校教学管理要点》(教育部高教司[1998]33号)明确提出,“研究教学及其管理规律,改进教学管理工作,提高教学管理水平”是教学管理的首要任务。然而,在计划经济体制下的高等院校管理体制一直以刚性的计划性行政管理为主线,作为高校管理体系中的子系统教学管理也一直遵循这一主线。随着高校改革形势的发展,生源质量、专业和课程设置、教学形式和手段等都发生了一系列重大变化,原有的管理模式已经无法适应,必须与时俱进构建一套适合高等教育跨越式发展需要的教学管理模式。因此,学者们对教学管理的相关理论进行了概述,并结合我国高等院校自身的特点,分析了这些理论在高等院校教学管理体系建立方面的具体应用,这为我国高等院校教学管理工作中存在问题的解决提供了参考依据。
3.2 我国高等院校教学管理体系的研究局限
虽然目前学术界关于我国高等院校教学管理体系的研究取得了一定的成果,但由于我国教学管理研究起步较晚,还处于一个变革、探索和实践的过程。从理论研究深度、研究的系统化、校内外的整个社会环境与条件等方面,与发达国家相比还有一定的差距。存在的问题主要有:
3.2.1 理论研究不足。从现有的研究来看,对于我国高等院校教学管理体系更多的是从条件层面对如何提高教学管理质量进行宏观探讨,很少涉及观念层面,尤其是较少借鉴系统论、控制论、信息论以及全面质量管理等学科的方法论思想。而且从整体上看,对于我国高等院校教学管理工作的基本规律及对高校教学管理体系构建原则和方法等尚缺乏研究,未能形成完整的、制度化、规范化的高校教学管理体系模型。
3.2.2 应用研究缺乏。长期以来,不少学者在结合高校实践的基础上,对高等院校教学管理新体系的构建提出了一些对策建议,极大地促进了教学管理工作的进展。但由于部分理论工作者因缺乏实际工作经验,仅作纯理论研究,实用性还不太强;而在一线工作的管理者,他们对某专题的研究具备实践经验,但较缺乏理论知识,对教学管理体系的实施经验和教训难以进行全面、深入的总结。
3.2.3 研究队伍相对薄弱。目前对教学管理体系进行研究的人员主要有两类:一类是教育理论研究方面的专业人员,如教育研究院所人员、高校教师与研究生等;另一类是在实践第一线的工作者,如教务处人员等等。但从高等教育科学的发展来看,许多学校还没有能够把高等教育教学管理作为一门科学来对待,学校的教学管理还不到位,也没有形成必要的校内外教育研究信息沟通的机制。因此,学校缺乏教学研究的氛围,缺乏有组织、有计划、有目的的教育教学以及管理研究,对学习、借鉴、继承、发展等一系列的问题缺乏系统的思考和具体的工作安排。
综上所述,我国对高等院校教学管理的研究已经取得了一些成果,但由于这项研究尚处于“初级阶段”,许多问题还有待探索。为了突破已有研究的局限,我们应在现有成果的基础上,借鉴国内外已有的先进管理思想和改革研究成果,并与我国优秀的传统文化相结合,以教育学、心理学、管理学等学科作为理论支撑,对高等院校教学管理作一系统研究,以期探索出适合国内高校特点的一套科学、系统、规范的教学管理体系理论模式与相关实践策略,将教育的各个过程及对其产生影响的可控因素进行全面、系统持续的有效调控,从而强化教学管理的效果,全面提高高等院校教育质量。
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Research Summary of the Teaching Management
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ZHANG Chang-hai LI Zhen