海洋声学开放型创新实验平台的探索与建设

海洋声学开放型创新实验平台的探索与建设 摘要:本文结合海洋技术特色专业人才培养模式改革,针对其水声探测方向的实验教学体系,进行了海洋声学开放型创新实验平台的建设。通过两大类型创新实验建设,依托海上实习平台,实施开放性实践教学,教学与科研相结合以提高学生创新意识和实践能力。

关键词:创新实验平台;开放型;实践教学;海洋声学 基金项目:本文系教育部财政部第二批高等学校特色专业建设点项目(项目编号:TS10348)、中国海洋大学本科教育教学研究基金项目(项目编号:2009JY12)的研究成果。

一、背景

海洋是实现可持续发展的能源和资源宝库,海洋技术是研究、开发海洋最重要的支撑技术之一。重点建设海洋技术专业,培养实用的创新型海洋技术专业人才,不仅是重要和必要的,而且是极为迫切的。

在海洋技术特色专业建设过程中,除了进行海洋光学、海洋遥感和海洋信息等探测技术新开方向的建设,继续强化原有海洋声学特色,进行水声探测技术方向的理论课程改革,还应同时进行实践实验课程建设,培养学科基础扎实、专业知识丰富、实践能力突出、创新意识强的复合型水声探测技术人才。目前,中国海洋大学(以下简称“我校”)水声探测方向已开设了“声学基础实验”和“声学专业实验”两门实验课程,分别包括了12个和7个与“声学基础”、“水声学原理”等理论课程内容相关联的基础型和提高型实验科目。但上述实验科目大多依附于理论教学,存在着“三多三少”的现象:验证理论课程教学内容的普通常规实验多,反映水声探测技术新知识、新成果的内容少;验证性、学科认知性实验多,综合性、设计性创新实验少;教师讲解、示范操作、预先准备得多,学生自主独立思考、独立操作机会少。而且实验教学内容分散。这些现象的存在,造成已有实验缺乏自主性和设计性,学生实验报告雷同,甚至相互抄袭,非常不利于培养学生的独立思考和研究能力,不利于开发学生的创造性思维,不利于培养学生的实践能力。因此我们期望通过海洋声学开放型创新实验平台的建设,营造一个培养学生创新能力的良好环境,让学生在掌握有关知识和技能的同时,获得较强的创新意识和创新能力,从而真正满足海洋技术特色专业 “宽口径、厚基础、强能力、高素质、重特色”的人才培养思路。

二、基本指导思想

实践教学是高等院校高素质人才培养工程的关键环节,是让学生理论联系实际的重要纽带,是培养学生实践能力、创新精神和协作意识的最好手段。[3,7,8]面对国家和社会需求,依照水声探测技术方向人才培养目标,遵循专业发展规律,整合、利用现有教学实验室仪器设备资源,依托海洋技术特色专业建设、985学科建设支持,通过海洋声学开放型创新实验平台建设,实施开放性实践教学,进行“以学生为主体、以教师为主导”的高素质创新复合型水声探测技术人才培养方式的探索。

建设海洋声学开放型创新实验平台,培养学生科技创新能力的基本思路是:以兴趣引导为基础,启发思维,降低科技创新的门槛,与学生科技创新活动联动,教学科研相结合,开放探索,提高学生科学素养,培养自主创新能力和集体协作意识。

海洋声学开放型创新实验平台建设,主要从以下几个方面进行。

1.教学形式改革

实践实验教学过程从以“教”为中心转向以“学”为中心,贯彻“以学为主、以教为辅”的教学思想,使学生成为实验活动的主体,促使学生变被动学习为主动钻研。在教师有限的指导下,由学生自主学习,独立思考,自行设计,协作完成。通过整个教学过程,使学生经历全面分析研究问题的过程、全面锻炼实验技能的过程以及全面提高综合能力的过程。

2.教学内容创新

实验教学内容的选取应注意理论与实际应用的紧密结合,这样有利于学生将零散的理论知识融会贯通,整合专业知识与实验技能,促进学生将学过的知识转化为自身的能力与素质,真正实现理论与实践的结合。实验内容以学生自发拟题为主,教师引导启发为辅,结合水声探测技术的基本原理,跟踪当前海洋声学研究的热点前沿问题,充分体现平台的创新功能。

三、具体教学模式

针对海洋技术专业三、四年级学生,将实验分为两大类。

1.基本创新实验

大三及学有余力的大二学生,在完成数学、物理和电子等基础理论学习后,刚刚进入专业课的学习阶段,对所学的水声探测技术的研究方向认识模糊。此时针对他们既有强烈的探索欲望又无所适从、欲入无门的现状,开设基本创新实验,降低科技创新门槛,提高学生学习专业课的兴趣,初步培养他们的创新意识和创新能力,同时培养其互相协作的团队精神。

在开展基本创新实验时,可以通过科学讲座和科普活动,由教师讲授一些水声探测技术各方向的研究内容和实验方法,通过实际研究实例让学生初步了解科学研究的过程,启发学生如何发现问题、如何查找资料、如何设计方案、如何利用实验室的现有设备研究问题以及如何分析研究结果。

由学生自由组合、自主思考或根据教师提供的参考研究方向提出创新实验题目,写出研究内容的开题报告,由指导教师审查其研究内容的可行性、可操作性,并指导学生修改、完善。实验实施时由小组成员分工合作,共同完成,最后写出研究性报告交指导教师审阅。

2.综合创新实验

大四的学生已掌握了一定的水声探测技术专业知识,综合创新实验开设时不再进行课堂讲授,而由学生单独或组队完全独立地确定创新实验的研究题目,将专业知识与实际问题相结合。既可以自选方向,也可以结合后期本科生毕业论文、研究生深造阶段研究方向、指导教师的科研内容进行选择。

在实验过程中学生与学生之间、学生与教师之间可以通过即时讨论、定期举行学术研讨会来交流、讨论实验过程中遇到的难题,共同研究加以解决,使学生在收获研究成果的同时,享受科学研究带来的乐趣。同时培养其思索能力、辨析能力和探索求知精神,达到提高学生实践能力和综合素质的目的。实验完成后撰写研究性报告或论文。

3.海上实习平台

我校拥有丰富的海洋研究教学资源,拥有设备先进的“东方红2”科学实验调查船,可充分利用海洋技术专业学生海上实习的机会,依托海洋声学开放型创新实验平台,强化海上实践教学。提供水声实验仪器和设备,由学生自主设计实验,开展海水声速剖面测量、水声通信实验和利用声学手段进行水深、海底地形、水温、流速等观测实验,使学生充分理解、消化和应用所学理论知识,提升实践技能。wWw.LWlm.cOM

四、初步成效

教育思想和教育观念的改革是高校教育改革的先导,是实验教学改革成败的关键。虽然实验教学的重要性已成为共识,但学生和教师“重科研、轻教学,重理论、轻实践”的现象还比较普遍。必须转变教师的教学观念和学生的学习态度,充实实验教师队伍,更新实验教学方法,循序渐进地进行开放型创新实验平台的建设。

近两年来,我们在海洋技术专业进行了平台建设,取得了较满意的效果。学生的学习态度得到了极大转变,由以往的被动参与变为主动参加,积极主动地进行实验内容、实验方案的设计,遇到疑难问题时不是依赖教师,而是首先采取小组讨论、查找资料的方式解决,实验准备过程中的积极性和实验实施过程中的主动性都得到极大的提高。由于实验过程中学生始终处于主体地位,全面掌握实验内容,因此动手实践能力得到增强。学生不再将实验看做“鸡肋”、一个容易获取学分的手段,而是将其作为训练自身能力的有效途径。学生认为在实验中掌握了水声信号获取与处理的全过程,加深了对“水声学原理”等课程中各种水声学理论的理解。学生在实验中投入的精力越来越多,并以此为基础,进行我校本科生研究训练计划的前期申报准备。

海洋声学开放型创新实验平台的建设对教师的教学水平也起到了促进作用。理论授课教师积极参与实验教学,积极推动科研促进教学,充分利用其承担国家973、863计划、国家自然科学基金等多项国家级及省部级各类科研项目的优势,展现海洋技术特色专业的学科特色、专业特色以及师资特色,把学科的最新知识、前沿内容以及自己的科研成果有机地融入教学内容之中,积极吸纳优秀学生参与科研实践,通过创新研究型实验教学活动,促进教师知识的更新和教学水平的提高。

参考文献: [2]赵鸣,李刚.培养学生创新能力的教学探索[J].高等理科教育,2009,(3):148-150. [4]潘利梅,赵保全.构建研究型大学实验教学创新平台的探索与实践[J].实验室研究与探索,2009,(4):274-276.

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[8]章军军,崔秀红.创新实验的设计性和自主性[J].实验技术与管理,2008,(7):23-24.

(责任编辑:苏宇嵬)