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伴随着学科评估、学科排名、大学排名、高校分类、名校工程建设等政策及文件的出台和实施,地方高校也经历了前所未有的压力、困境与挑战。虽然各级财政及主管部门加大了对高校的办学经费投入,各高校也陆续建设并运行了一批实验教学中心、重点学科(实验室);此外,本科教学质量工程、协同创新平台建设、名校工程建设、服务国家特殊需要博士人才培养项目及其它各专项建设项目投入了大量的经费,加之纵横向科研项目经费的投入,各高校均购买了大批高精先仪器、设备,整体实力及硬软件环境得到改善。但这些条件多用于学科建设、实验室建设、教师科研、研究生教育等方面,主动服务于本科生实践创新能力培养的部分尚待改进与提高,如何处理投入与产出的关系、特别是如何利用实验教学中心及学科建设平台提升地方高校理工科大学生实践创新能力是当前教育教学改革中面临的重要难题。
2对策与措施
我们结合自身特点,充分利用实验教学中心及学科建设平台培养理工科大学生实践创新能力,通过积极探索其交汇点及结合点、不断强化内涵建设,确保了教育教学质量的稳定与提高。近年来主要采取与探索了如下几方面的对策与措施。
2.1依托省级实验教学中心平台,提升大学生的实践创新能力
夜上海论坛 我校生命科学学院现拥有山东省省级生物学实验教学中心、省级“分离技术与工程实验中心”和“分子功能与工程实验中心”高校骨干学科教学实验中心等实验教学平台。省级实验教学中心及骨干学科教学实验中心的建设与运行,为学生实践创新能力培养提供了坚实的平台。实验中心从现有本科生培养的实际办学条件出发,充分考虑了学科建设的长远规划和时代对本科生质量的需求,专业结构合理、科学定位,对本科生的实践能力、就业能力、创业能力培养与提升,提供了强有力的技术支撑。该实验中心已形成了一支年龄学历结构合理、教学理念先进、教学能力较强、勇于改革创新、教学成绩突出的实验教学与实验管理队伍,建立了系统、科学的实验教学体系,具有配套完善、先进的实验教学设备;各项规章制度健全,运行机制科学,发挥了较好的辐射及示范作用;在实验教学中,树立以人为本的思想,遵循“加强基础、注重素质、培养能力、激励创新”的原则,在提高教学质量和效果的前提下,探索和实践以培养学生综合素质、创新能力为目标的实验教学模式。实验教学与理论教学紧密结合,注重实验项目的综合性、设计性、研究性和创新性,重视培养学生的实践创新能力、创新思维,开拓学生学科视野。实验中心还重点选择了各学科优秀科研团队以自身专业方向为基础,设计专业综合实验项目及开放实验项目内容,并具体负责实施实验教学,这样建立的实验课不仅能充分体现各研究方向实验技术特点及其综合应用,而且将教师的科研技能与经验直接融入实验教学,这种教学与科研的密切结合既可保证实验教学的先进性和实用性,又可使学生获得更具技术综合性和实战性的科研技能训练,这种以优势专业方向为基础的实验教学改变了以往实验教学与科研工作仪器设备,尤其是大型设备难于共用的弊病,实现了实验教学与科研工作互惠互利协同发展,获得了符合学科发展趋势、先进、高质量的实验教学效果,极大地减小了地方高校与名牌大学在本科生实验技术技能训练方面的差距。这种实验教学模式所产生的效果已在毕业生就业、考研中得到了充分的体现,并受到用人单位和接收单位的高度赞赏。
2.2依托学科建设平台,提升大学生的实践创新能力
地方综合性大学学科建设的重要内容之一就是面向地方经济社会发展需要,培养知识、能力、素质协调发展,基础扎实、知识面宽、实践创新能力强、综合素质高的高级应用型人才。烟台大学建设伊始,就把实现理工结合与学科交叉作为学科建设与人才培养模式的一个主要特色。经过多年的发展,学院已拥有十二五山东省“生物化学与分子生物学重点学科”、“海产品质量与安全检测”山东省高校重点实验室、山东省干细胞工程技术研究中心(共建)、山东省功能食品工程技术研究中心等较好的学科群及研究实验室,具有了充分发挥理工科多年来交叉的资源优势,为地方经济建设培养输送了大批合格人才。学院现有生物学硕士学位一级学科点一个,二级硕士学位授予点三个,可在植物学、微生物学、生物化学与分子生物学、细胞生物学、动物学、发育生物学、海洋生物学、农产品加工及贮藏工程、生物化工等专业招生,设有工程硕士(生物工程)和农业推广硕士(设食品加工与安全、作物、园艺、植物保护、农业科技组织与服务五个领域)两个硕士专业学位授权点。学院还建设有校级“水产养殖与加工质量安全控制技术”协同创新中心、“产学研结合”食品类应用型人才培养模式创新实验区、海洋生物资源保护与利用研究中心、生殖与发育生物学研究所、线粒体与健康衰老研究中心等多个研究平台及资源,上述学科建设平台也为学生实践创新能力培养提供了坚实的支撑。
(1)通过开设科研训练课,全面提升理工科大学生的实践创新能力。
根据高校要积极推动研究性教学,让大学生通过参与教师科研项目或自主确定选题开展研究的精神要求,我们结合学科及学院实际,充分认识到培养学生科研训练及开拓创新能力的重要性,以重点培养理工科学生实践能力、科研创新能力和主动获取知识能力作为重要的教改目标。在教学改革实践中,把《科研训练课》列为培养方案的组分之一,并辅以实践教学课程体系改革与建设,大学生科技创新活动的开展、开放实验室及自选课题进入实验室实施等诸多措施搭建科研训练平台,强化了地方高校理工科大学生创新能力的培养。
(2)实施大学生科技创新、大学生创新创业及大学生开放实验室项目等计划。
为提升学生的创新意识,进一步推进素质教育,培养高水平的青年科技创新人才,学校及学院每年都设立多项大学生科技创新、大学生创新创业及大学生开放实验室项目等,使更多的大学生积极投身于科技创新及创新创业实践中,通过直接参与实践锻炼提升其创新能力。
(3)积极开展学术交流,营造有利于理工科大学生实践创新能力培养的环境。
创造性成果培育需要营造一个有利于培养实践创新能力的环境。我们利用自身的学科特色和优势,通过开展学术活动、扩大学术科技交流与互访,使学生扩展了专业视野,增长了见识,启迪了思维,实践创新能力得到有效地提升。我们不仅定期邀请新西兰坎特伯雷大学、美国马里兰大学、韩国木浦大学、北京大学、清华大学、中科院烟台海岸带可持续发展研究所等单位的知名教授来校为学生作学术报告及进行座谈、交流,而且已与许多科研院所及高校建立了长期的研究合作,实施与国外高校互派留学生的措施,鼓励及支持学生参加各类学术会议。
夜上海论坛 (4)通过学生直接参与企业横向科研项目提升其实践创新能力。
夜上海论坛 探索与实践充分利用校外优势资源的产学研结合开放式人才培养模式,通过构建产学研一体的人才培养平台提高学生团队意识与艰苦创业精神,培养学生解决生产实际问题的实践创新能力及社会适应能力。学生通过直接参与企业横向科研项目得到科技创新锻炼,调动了他们的积极性,为其就业创造了技能培训及实用性研发人才的培养条件。
(5)此外,我们还采取了选派学生参加实验教学技能竞赛及各类学科竞赛等措施
整合并充分利用了学院具有的省级特色专业、省级精品课程、校级品牌专业、校级优秀教学团队等资源,发挥其在提升地方高校理工科大学生实践创新能力方面的作用,此处不再一一赘述。为保证上述措施及做法落到实处,学校及学院针对实验教学中心及学科建设平台在培养学生实践创新能力方面制订了一些列管理办法和措施,鼓励师生积极参与、大胆实践。通过扎实有效的师德建设活动开展,引导广大教师把更多的精力、时间用到本科教学特别是学生实践创新能力培养的教学过程指导中;注重发挥辅导员、班级导师及专业教师的作用。
3教改实践效果
经过近年来的教改实践,我们已在依托实验教学中心及学科建设平台提升大学生实践创新能力方面取得了初步成效,主要表现在:一是实践创新气氛浓厚,学生参加开放实验室、大学生科技创新立项、科研训练课、创新创业竞赛、科技文化节、学术讲座及学科竞赛活动的人数逐年增加。二是学生创新成果丰硕,以第一作者发表研究论文、获得省级优秀学士学位论文和“挑战杯”大学生课外学习科技作品竞赛及创新创业成果奖励多项。此外,本科生考研率和一次就业率得到显著提高,社会反响及声誉良好。从相关院所反馈的信息显示,我院考取研究生的学生的实验技能、动手能力和创新能力均得到了普遍认可,一些高校、科研院所主动联系、鼓励烟台大学本科学生报考其单位的硕士研究生;同时,学生的实践创新能力也受到了用人单位的肯定与一致好评。
4结语
课程是高校教育教学活动的载体,是学生掌握理论基础知识和提高综合运用知识能力的重要渠道,学生创新能力的形成必定要落实在课程教学活动的全过程中。“数学建模”是一门理论与实践紧密结合的数学基础课程,课程的许多案例来源于实际生活,其学习过程让学生体验了数学与实际问题的紧密联系。数学建模课程从教学理念及教学方法上有别于传统的数学课程,它是将培养学生的创新实践能力作为主要任务,利用课程体系完成创新能力的培养。由于课程教学内容系统性差,建模方法涉及多个数学分支,课程结束后还存在着学生面对实际问题无从下手解决的现象。通过深入研究课程教学体系,将传授知识和实践指导有机结合,实施以数学建模课程教学为核心,以竞赛和创新实验为平台的新课程教学模式。
一、数学建模课程对培养创新人才的作用
(一)提高实践能力
数学建模课程案例主要来源于多领域中的实际问题,它不仅仅是单一的数学问题,具有数学与多学科交叉、融合等特点。课程要求学生掌握一般数学基础知识,同时要进一步学习如微分方程、概率统计、优化理论等数学知识。这就需要学生有自主学习“新知识”的能力,还要具备运用综合知识解决实际问题的能力。因此,数学建模课程对于大学生自学能力和综合运用知识能力的培养具有重要作用。
(二)提高创新能力
夜上海论坛 数学建模方法是解决现实问题的一种量化手段。数学建模和传统数学课程相比,是一种创新性活动。面对实际问题,根据数据和现象分析,用数学语言描述建模问题,再进行科学计算处理,最后反馈到现实中解释,这一过程没有固定的标准模式,可以采用不同方法和思路解决同样的问题,能锻炼学生的想象力、洞察力和创新能力。
(三)提高科学素质
面对复杂的实际问题,学生不仅要学会发现问题,还要将问题转化为数学模型,利用数学方法和计算软件提出方案用于解释实际问题。由于数学建模知识的宽泛性,需要学生分工合作完成建模过程,各成员的知识结构侧重点有所不同,彼此沟通、讨论有助于大学生相互交流与协作能力的培养,最终的成果以科学研究论文的形式体现,科学论文撰写过程提高了学生科学研究的系统性。
二、基于数学建模课程教学全方位推进创新能力培养的实践
夜上海论坛 (一)分解教学内容增强课程的适应性
夜上海论坛 根据学生的接受能力及数学建模的发展趋势,在保持课程理论体系完整性和知识方法系统性的基础上,教学内容分解为课堂讲授与课后实践两部分。课堂教师讲授数学建模的基础理论和基本方法,精讲经典数学模型及建模应用案例,启发学生数学建模思维,激发学生数学建模兴趣;课后学生自己动手完成课堂内容扩展、模型运算及模型改进等,教师答疑解惑。课堂教学注重数学建模知识的学习,课后教学重在知识的运用。随着实际问题的复杂化和多元化,基本的数学建模方法及计算能力满足不了实际需求。课程教学中还增加了图论、模糊数学等方法,计算机软件等初级知识。
(二)融入新的教学方法提高学生的参与度
夜上海论坛 1.课堂教学融入引导式和参与式教学方法。数学建模涉及的知识很多是学生学过的,对学生熟悉的方法,教师以引导学生回顾知识、增强应用意识为主,借助应用案例重点讲授问题解决过程中数学方法的应用,引导学生学习数学建模过程;对于学生不熟悉的方法,则要先系统讲授方法,再分析講解方法在案例中的应用,引导学生根据问题寻找方法。此外,为了增强学生学习的积极性和效果,组织1~2次专题研讨,要求学生参与教学过程,教师须做精心准备,选择合适教学内容、设计建模过程、引导学生讨论、纠正错误观点。
2.课后实践实施讨论式和合作式教学方法。在课后实践教学中,提倡学生组成学习小组,教师参与小组讨论共同解决建模问题。学生以主动者的角色积极参与讨论、独立完成建模工作,并进行小组建模报告,教师给予点评和纠正。对那些没有彻底解决的问题,鼓励学生继续讨论完善。通过学生讨论、教师点评、学生完善这一过程,极大地调动了学生参与讨论、团队合作的热情。同时,教师鼓励学生自己寻找感兴趣的问题,用数学建模去解决问题。
夜上海论坛 3.课程综合实践推进研究式教学方法。指导学生在参加数学建模竞赛、学习专业知识、做毕业设计及参与教师科研等工作中,学习深入研究建模解决实际问题的方法,通过多层次建模综合实践能提高分析问题、选择方法、实施建模、问题求解、编程实践、计算模拟的综合能力,进而提高创新能力。
(三)融合多种教学手段,提高课程的实效性
1.利用网站教育平台实施线上课堂教学。线上教学要选取难易适中,不宜太专业化,便于自学,并具有与课堂教学承上启下功能,服务和巩固课程的需要的内容,利用互联网云教育平台,学习多媒体课件、教学视频,及通过提供的相关资料来学习。教师还可通过网站问题、解答疑难、组织讨论,学生通过网站学习知识、提交解答、参与讨论。学生能更有效地利用零散时间,培养自我约束、管理时间的意识和能力。
2.充分利用多媒体课件与黑板书写相结合的课堂教学手段。根据课堂教学要求,规划设计制作课件与黑板书写的具体内容,同时连接好线上的学习成效推进课堂教学。课件主要介绍问题背景、分析假设、建模方法、算法程序和模型结果,而模型推导和分析求解的具体过程,则通过板书展示增加了课堂教学的信息量,也促进学生消化理解难点和技巧。
3.指导学生小组学习的课后教学手段。指导学生以学习小组为单位开展建模学习与实践活动,提倡不同专业学生之间的相互学习、取长补短,通过学习与讨论增强学生自主学习的意识和能力。数学建模过程不是解应用题,虽然没有唯一途径,但也有规律可循,在小组学习中发挥团队力量、提高建模能力。
夜上海论坛 (四)构建多层次建模问题,培养学生创新能力
夜上海论坛 案例选择、教学设计、知识衔接是数学建模在创新型人才培养中的关键。
1.课堂教学建模问题。课堂教学通过应用案例讲解有关建模方法,所选问题包括两类:一是基本类型,围绕大学数学课程主要知识点的简单建模问题,如物理、日常生活等传统领域中的建模问题,学生既能学习建模方法又能感受数学知识的应用价值;二是综合类型,涵盖几个数学知识点的综合建模问题,如SAS的传播。问题要有一定思考的空间,且在教师的分析和引导下学生能够展开讨论。
2.课后实践建模问题。课后学生要以学习小组为单位完成教师布置的数学建模问题。问题要围绕课堂教学内容,难易适当,层次可分,以便学生选择和讨论。同时,问题还要有明确的实际背景,能将数据处理、数值计算有机结合起来。另一方面,鼓励学生学会发现日常生活和专业学习中的建模问题,引导学生提出正确的思考方向,帮助学生给出解决问题的方案。
(五)组织多元化过程考核,注重学习阶段效果
1.课堂内外考试与网上在线考试相结合的过程考核。教师按照教学要求将考试可以分解两种形式:课堂内结合应用案例组织课堂讨论,通过学生参与情况实施考核;课堂外针对基础知识可实施在线测试,对综合知识点设计一定量的大作业,根据学生完成情况实施考核,也允许学生自主选题完成大作业。
2.课程教学结束的综合考核。课程综合考核重点在于测试学生知识综合运用能力,可以采取两种形式之一。一是集中考试法,试题包括有标准答案的基础知识、课堂讲授的建模案例、完全开放的实际问题;考试采取“半开卷”形式,即可以携带一本教材,但不能与他人讨论。二是建模竞赛实践的考核法。数学建模选修课期间刚好组织东北三省数学建模联赛和校内数学建模竞赛,鼓励学生参加竞赛,依据竞赛论文实施考核。
在考核成绩评定上,采用综合计分方式,弱化期末考核权重,加大过程考核分量,注重过程学习,提高考核客观性。
(六)教学团队建设
1.1对大学创新体系及国家创新体系有重要意义。同志也曾多次强调:“科技创新,关键在人才。”高等学校是培养高素质创新性人才的基地,必须把培养大学生的创新意识、创新精神和创新能力作为自己重要的工作目标,为创新人才创造更为宽松的成长环境。大学生科技创新实践活动既是大学科技创新体系和科技创新活动的重要组成部分,也是国家创新体系中最具活力的组成部分。
1.2是提高综合国力和国际地位的需要。21世纪国际之间竞争的重点已经转化为以经济、科技为中心的综合国力的较量,而归根到底则是作为科技载体的人才的竞争。当下这个时代,加快培养具有科技创新精神和创新能力的高素质人才,已成为我们在未来竞争中赢得主动权的关键,谁率先拥有大批创新人才,谁就会在国际竞争中立于不败之地。当代大学生作为民族的希望和祖国的栋梁,是将来建设中国特色社会主义主力军,应发挥科技人才的主动性、积极性和创造性,与时代同步伐,把增强创新能力上升到关系中华民族兴衰存亡的高度来认识,承担起中华民族伟大复兴的历史重任,为提高我国的综合国力和国际地位做出贡献。
夜上海论坛 1.3是服务于大学生自身的需要。培养大学生实践创新能力和素质,是服务于大学生自身成才和全面发展的需求。经研究表明,人类创造思维的最佳时期是从二十多岁到三十多岁,大学生正处这个黄金时期,创新意识和自立能力都有很好的基础和条件。传统的学习看重知识的传授式,是继承性和选择性的学习,现在的学习重在素质教育,强调学生全面、可持续发展。实践创新能力不仅是智力表征,更是综合素质的折射,是知识、能力、素质三位一体的综合素质表现。
夜上海论坛 2、校园文化氛围与大学生实践创新能力的关系
2.1校园文化活动能促进与大学生实践创新能力密切相关的人格因素发展。人格是指个体所具有的比较稳定的心理倾向和心理特征的总和,它是由兴趣、需要、动机、情感、意志、性格、信念等内容构成。人格因素具有社会性、动态性和可塑性,是人在社会生活中形成和发展起来的。它具有始动、维持、调节、定向等多种功能,能使人的创造心理活动处于积极状态,使人的创造能力积极有效地转化为实践行为。因此,大学生不仅要通过课堂教学而且要通过丰富多彩的校园文化活动,培养积极健康的人格因素。(1)校园文化活动内容的广泛性和丰富性有助于培养学生广泛的兴趣,激发其探索的欲望。校园文化活动不受专业领域和课堂教学的限制,把丰富的活动内容和现实环境呈现在学生面前,适应不同层次的学生要求,满足他们的参与意识,学生从中可各取所需,引发兴趣,激发好奇心,从而产生新的探索欲望。(2)校园文化活动有助于磨练学生的坚强意志。良好的意志品质是任何创造性活动获得成功的保证。在参加各种校园文化活动的过程中,经常会遇到种种困难和大量问题,这就迫使学生主动去思考,去解决,从而帮助学生克服犹豫、胆怯、怠惰等不良的心理,学会用理智去克服奢望,排除来自主客观的干扰和障碍,按照既定的目标坚持到底,从而磨练学生的意志。(3)校园文化活动能促进学生良好性格的形成。形式多样的校园文化活动,可以扩大学生与人交往的范围,充分地调动他们的主动性和积极性,帮助他们增强自信,形成独立、主动、自觉、乐观及富于责任心和首创精神等良好性格。