德国应用科技大学实验教学特色分析及借鉴——我国机械类专业应用型人才培养的思考

王锡明

(合肥学院机械工程系,安徽合肥230022)

德国应用科技大学实验教学特色分析及借鉴
——我国机械类专业应用型人才培养的思考

王锡明

(合肥学院机械工程系,安徽合肥230022)

通过对德国奥斯纳布吕克应用科技大学机械专业实验课课时与理论教学课时的设置比例和内燃机实验实施过程的分析,提出更有效地发挥实验教学在中国工科类院校应用型人才培养中的作用和可供借鉴的经验。

德国应用科技大学;应用型人才;机械专业;实验

现代社会的发展离不开应用型人才的培养,应用型人才的培养需要大学具有相应的培养模式。在培养模式上,德国应用科技大学(Fachhochschule,简称FH)的经验就值得我们借鉴。由于FH在办学指导思想、人才培养目标、师资要求、课程设计、教学环节等方面体现出了明显的特色,因而在工业发达的德国,目前仍约有3/4的工程师、1/2的企业经济学家和计算机信息技术人员毕业于FH,而且FH毕业生的就业率始终高于其他受教育人群,尤其企业更青睐FH的毕业生[1]。

奥斯纳布吕克应用科技大学属于德国高等教育体系中的两根支柱之一的应用科技大学,它以工科为主,同时还设有农学、医学、艺术和经济专业,它培养的是高层次技术应用型人才。据中国人力资源研究报告,未来5至10年,我国社会经济发展将面临专业技术人才严重短缺的问题。因此,深入研究德国应用科技大学教育的本质特点,学习借鉴其办学模式和成功经验,对推进我国技术本科教育,培养高层次技术应用型人才具有重要的现实意义[2]。

本文以奥斯纳布吕克应用科技大学(简称FHOS)机械专业的实验课的开设过程为例,分析实验课在应用型人才的培养方面可供我们借鉴的经验。

1 工科专业应用型人才的特点

工科专业应用型本科人才的“应用型”主要是指“技术应用型”,是对技术、工艺的应用。技术应用型人才在生产第一线或工作现场从事技术指导和工程管理工作,他们具有形成技术应用能力所必须的理论基础和专业知识,同时具有较强的综合运用各种知识和技能来解决现场实际问题的能力。

而实验课在机械专业的应用型人才培养中起着非常重要的作用。首先,从培养动手能力来看,机械专业是非常典型的应用类专业,需要从业者有很强的动手能力,而作为学生从实验中培养动手能力是最好的途径之一;其次,机械专业的很多理论产生于实践,而通过实验的过程和结果来检验学过的理论知识,可以更进一步帮助学生理解和掌握理论知识;第三,在实验中,学生接触了大量的机械设备,测量仪器并且了解了机械的性能和仪器的是用方法,在此基础上可以激发出学生的创新意识。

2 奥斯纳布吕克应用科技大学实验教学特色分析

2.1 实验教师的配备及实验室的开放

FH-OS具有带实验的教师有两类,一是任课教师,二是实验室专职实验人员。由于任课教师必须具有教授头衔,而获得这一头衔需要有博士学位和五年以上的企业工作经验,然后取得教师资格。教授亲自参与实验的开发、指导和考核,自己编写实验指导书,这样既可以保证实验教学与理论教学的一致性,也使得实验过程更加贴近实际。

专职实验人员也可以在实验过程中对学生进行指导,日常工作是对实验设备的维护、保养,同时根据教授对实验的要求,搭建必要的实验台以及购买必要的设备。由于实验室是开放式的,学生可以在任何时候实验室开放时间内,来实验室了解所要进行的实验内容,所涉及的仪器仪表,在实验之前,学生就要了解和掌握实验中所涉及的设备的使用方法和性能,提前做好实验准备。

2.2 实验课在所有课程中所占的比重

在德国应用科技大学的教学中,实验课占的比重,通常占整个教学活动的25-30%,下面是机械专业部分通用课程中实验课所占比例的比较(按照本科专业设置要求)。

表1 两所学校的部分课程课时比较

由表1可见,在FH-OS的课程设置中,其实验课所占的课时比重(包括做实验以及实验的预习和讨论)远远大于合肥学院的设置,实际的实验课时数相对也较高。

2.3 理论课和实验课的教学进度关系

FH-OS安排的实验课时间与理论课教学安排没有必然的联系。内燃机这门理论课是第六和第七学期开设的,而实验课于第六学期开设。但是,只要是学这门课的学生(包括正在上此课的和已经学完此课的学生,比如有些已学完第七学期课但当时没有做此实验的学生),都可以报名参加实验。这样学生完全可以根据自己的实际情况,参加实验。不会因为某一个学期课程多,同时又必须完成这一实验,就对其敷衍了之,而达不到实验应有的效果。

2.4 一个具体的实验全过程

下面就FH-OS的内燃机实验的全过程做一介绍。

2.4.1 实验的可选择性

在内燃机实验教学中,FH-OS教授给出了实验中的3项不同的实验内容以及相应的时间表,学生可以根据自己上课的课表报名选择参加一个组,但是教授总体上控制每个实验的参加人数为总人数的三分之一左右。每组同学要完成3个实验,这样每组又要分为3个实验小组分别对应3个不同的实验,每个实验小组负责完整做完其中的一个实验。

这3个实验分别是[3](P18-30):

实验1 乘用车汽油发动机的特性曲线

实验2 发动机的摩擦测量

实验3 摩托车发动机的特性曲线

这3个实验和学校的专业培养方向完全一致,并且具有很强的实用价值。既可以用来验证理论知识,又可以培养学生的实战能力。而且实验的对象是不同的发动机,实验的同时,也扩大了学生的知识面。

2.4.2 实验的讲解

表2 FH-OS实验讲课时间表

由表2可见,FH-OS教授每次实验前对每个组都先进行专门的实验课理论教学,非常详细地讲解每个实验的原理、所要测量的参数、数据的整理和实验结果的描述等,作为参考,教授也会展示往届学生所做的实验报告。

2.4.3 实验过程

FH-OS实验课的实际过程包括操作、读数和记录。在实验过程中,FH-OS教授全程参与,而实验对象及实验仪器的调试则由实验室工作人员完成,两者同时进行实验指导。在一个小组进行具体操作,完成整个实验过程的同时,负责另外两个实验的同学虽然不参与实际的操作过程,但是必须在一边仔细观看,这样每个同学实际上都参与了所有的实验过程。

2.4.4 实验报告和陈述

实验完成后,FH-OS要求每个小组共同完成一份本组实验的实验报告。大家约定好时间对实验的全过程进行讨论,每个人根据自己的特点,提出撰写实验报告的某一个部分,最后由一位同学进行汇总,并完成诸如封面设计、目录编排、总结、参考文献的编排等工作,总量相当于一篇论文,一般都超过20页A 4纸,并制成pp t格式用于陈述。

每个小组推选一人对本组实验进行陈述。选出的同学要花时间根据大家的意见写好详细的发言稿,同时对照所做的pp t做精心的准备。在课堂上,做陈述的同学对整个实验进行详细的讲解。陈述完毕后,还要解答其他同学的提问,这就要求对实验必须完全理解。

3 我国机械专业实验课教学中存在的主要问题

3.1 重理论轻实验的现象突出

目前我国许多高校机械专业的实验教学仍然依附于理论课教学,重理论轻实验的现象突出,实验教学长期定位于辅助教学的地位上,成为理论教学的附属品;由此在教学观念、教学模式、实验室建设及管理的水平上,也不能充分满足高校培养具有创新和实践能力的应用型人才的根本要求。

具体体现在实验课的开设与理论课同步,学完理论后进行实验,实际上是进行验证性实验,学生没有机会进行创新性思维和实践。

3.2 学生在实验中处于被动地位

我国许多高校机械专业的实验课通常由任课教师选定实验教学的内容,自编实验讲义,学生按照讲义中的实验步骤进行实验,所有学生分组完成相同的实验。通过这样的实验,虽然可以起到提高学生操作技能和巩固理论知识的作用,但是在激发学生主动学习的精神上还存在一定的问题。同时,由于大多数实验课都是封闭的,学生只能在实验课表的时间内进行实验,而在其他非课表的时间,实验室又是不开放的,实际状况是做实验时到实验室,听教师现场讲解,然后直接进行实验。这样学生就没有更多的时间和机会对实验内容进行深入的了解,更没有机会对实验中用到的仪器仪表做深入的分析,学会灵活使用。

3.3 实验过程面面俱到、重点不突出

目前我国许多高校机械专业的实验课,要求每个学生都进行所有试验的操作,看似面面俱到,实际上却没有抓住重点,没有使学生通过对某一个实验的深入研究而真正理解实验原理,从而做到举一反三[4]。

我们的学生要求完成所有实验的全部过程,直到完成实验报告。这样会出现重复的工作,使学生失去兴趣,同时也会使部分同学抄袭数据,根本就失去了做实验的目的。比如通常只要求在编好的报告纸上写实验报告,复述实验原理,描述实验过程和记录测得的实验数据,一般不要求对数据进行处理。每个同学都要写同样的报告,这肯定避免不了抄袭和雷同,同学以写完报告交差为目的,又不需要对实验进行陈述,因而不会深入地对实验结果进行分析,自然从实验中所得到的收获也就有限。

4 德国经验对我国机械专业实验课教学的借鉴与启示

4.1 从培养应用型人才的战略高度,切实提高实验课在教学中的地位

应用型本科教育是目前我国高等教育发展的一个重要方向,应该使毕业生在大学的学习过程中就掌握实际工作的本领,成为应用型的人才。因此,切实提高实验课在教学中的地位,可以在大学教育阶段就有效地培养出具有“应用型”能力的人才。

具体措施如使实验课相对独立于理论课,其实验内容不是作为理论课的附属,而是根据人才培养目标进行设立;实验课进度可以与理论课的进度不同步,增强实验课的独立性;实验项目可以由实验课老师根据培养目标的需要提出。同时开放实验室,使学生可根据需要随时了解实验,充分发挥学生的主观能动性。

4.2 从培养创新型人才的角度出发,改进和创新实验课教学方案设计

机械专业的应用型人才培养要定位于机械、电子、计算机一体化的应用型工程教育,面向现代化的机电行业,培养具有扎实的理论基础与基本技能,具有较强工程实践与技术开发能力,而通过实验教学可以有效地培养学生具有这种综合能力。因此从培养机械专业创新型人才的角度出发,在进行实验课教学方案设计时,就要考虑从各个方面都要使学生得到锻炼,真正体会到机械、电子、计算机一体化之间的联系。

实验的选择,要尽可能练习实际,这样既可以完成教学大纲的要求,也可以使学生有效地应用所学的知识。在设计实验过程时,要考虑实验方案既要有使学生了解、学习和模仿的部分,比如在材料力学实验的受力变形量的测量时,让学生使用现成的方案进行实验,那么从中就可以了解使用传感器,连线,使用测量仪器,记录数据以及可能会产生的误差等,这样在以后类似的测量中,学生就学会了模仿;同时,也要设计出让学生自己可以搭建的实验,如一台装置,要进行几个参数的测量,就可以要求学生根据要测的参数,自己选择相应的传感器和测量仪器,然后进行安装,接线,进行所需数据的采集,再利用计算机进行数据分析和处理。

4.3 从工科应用型人才的特点出发,建立以学生为中心的实验教学模式

应该在整个实验实施过程中,都重视发挥学生的主观能动性。在实验项目选择、实验方案设计上,要有利于启迪学生科学思维和创新意识;改进实验教学方法,建立以学生为中心的实验教学模式,形成以主动式、研究式为主的学习方式;变整班同学共同进行同一实验的方式为学生自主选择某一实验的方式;变实验课程中形式单一、种类固定的实验项目为内容丰富多样的实验方式,以增加实践环节的自主性和灵活性,推行以学生个性需求为主导的教学管理模式;要求学生在实验报告完成后,对实验的整个过程进行陈述,真正理解所做的实验。这样可以使实验成为连接理论与实践的桥梁和培养学生实践能力的场所,从而在应用型人才的培养中发挥其应有的作用。

4.4 从理论与实际结合的角度出发,帮助学生深入了解实验的全过程

首先,需要任课教师或实验室工作人员具有扎实的理论知识和丰富的实践经验,这对提高教师自身素质也提出了更高的要求。

其次,教师对每一个实验都要进行充分的准备,对实验的全过程,使用的仪器设备,测量的数据处理,误差的分析要非常了解,这样才能指导学生进行实验。

第三,教师本身也要具有创新的意识,才能对学生进行科学的引导。这就要求教师在实验准备中收集大量有关的资料,自己预先进行分析和实验,尽可能多地找出不同的方案。

应用型人才的能力是可以培养的,关键是如何提供机会,使得在校学生全面提升自己的能力。“做实验”这一看似非常平常的过程,如果能够有效地实施,就可以成为工科类院校培养应用型人才的有效手段。从FH-OS的内燃机实验的实施过程中,我们可以从其实验课的教学、学生在实验前对实验的自行了解以及实验后的实验报告的完成和实验的陈述中得到启迪。

[1]张庆久.德国应用科技大学与我国应用型本科的比较研究[J].黑龙江高教研究,2004,(8):31-33.

[2]王群珉,李康康,翁震华.德国应用科技大学办学特色及其启示[J].职业技术教育,2007,(35):81-82.

[3]F.Hage.Schleppversuch zur Ermittlung der Reibungsverluste von Ventiltrieben[M].FH Osnabrück,2007.

[4]唐锐,文广.机械类专业应用型人才培养的实践教学探索[J].攀枝花学院学报,2007,24(4):124-125,128.

[5]胡爱武.主动式机械类实验课教学模式[J].株洲工学院学报,2004,18(2):154-155.

Characteristic Analysisand Reference of Experiment Teaching about German Universities of Applied Science

WANG Xi-ming
(Department of Mechanical Engineering,Hefei University,Hefei 230022,China)

This article analyzes the experiment courses setting in major of mechanical and the experiment process of internal-combustion engine in German Universitiesof App lied Science ofOsnabrück.Some referential experiences in experiment courses are put fo rward for training app lied talented person in engineering and polytechnic universities

German FH;applied talented person;majo r of mechanical;experiment

TH11-4

A

1009-9735(2010)05-0042-04

2010-09-07

王锡明(1963-),男,安徽合肥人,合肥学院机械工程系讲师,硕士,研究方向:力学和机械设计、高等工程教育。