以新理念改變高校教學方式 以新科技提升工程教學質量
發布時間：2011-8-2 09:46
發布者：老郭
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-- NI高校教師交流會觀感 首先有必要說明的是，本文標題中的“教學”一詞實際上并不妥當�，F代教育應當以學生的自主學習為中心，“學”應該在前；而不應以老師的教授為中心，“教”應當置后。這個理念也是本文的宗旨。不過因為我們已經習慣了“教學”一詞，標題還是這樣寫吧，免得讓人看了不知所云。 我們一直引以自豪的是，中華民族擁有重視教育的優良傳統。如今這個傳統正在發揮威力。有一組數據令西方國家感到震撼，那就是每年中國大學畢業生的人數。據中國教育部的數據，2011年有670萬大學生畢業，創歷史新高。而美國的情況是，據美國教育部數據，2008年高中畢業生有330萬，其中70%進入高校，進入高校后只有其中的約50%能夠畢業（美國實行寬進嚴出政策），到2012年將有115萬美國人大學畢業（不包括海外學生）�？傮w情況是，近年中國大學畢業生的規模將達到美國的5到6倍。 另一個令美國同行羨慕的數據是，中國的理工科學生占總人數的50%，而美國僅有17%。換言之，每年中國的理工科畢業生將超過300萬人，而美國只有20萬人（不包括海外生源）。由于社會時尚、風氣的原因，美國的理工科學生數量持續減少，這令不少有識之士憂心忡忡，因為理工科人才隊伍的萎縮將削弱美利堅民族的創新能力和國際競爭能力。 我們前面看到的都是中國在數量上的優勢。然而，冷靜分析，我們在教育質量方面則遠遠落后。麥肯錫公司的一項調查結果顯示，達到國際公認聘用標準的工程師比例，中國是10%，而美國是80%�？紤]到中國高校連續擴招造成的生源質量進一步下降和美國高校吸引海外優秀生源的能力，實際上美國每年“生產”的合格和優秀工程技術人員數量仍然高于中國。 教育部高等教育司《中國工程教育發展的新思路》一文指出了中國工程教育存在的一些問題，包括教育與工業界的脫節、學生實踐能力和創新能力的不足、師資隊伍工程能力的薄弱等。用美國國家儀器（NI）中國院校市場經理徐赟的話來說，就是理論與實際應用的脫節、缺乏動手實踐能力、缺乏系統設計的概念。 問題的之一是教育方式的落后。我們仍然停留在以“教”為中心的模式上，即一個教師對多個學生的廣播式說教。美國則是以“學”為中心，典型模式為數名學生組成一個小組，這些小組再形成一個網絡，教師的任務不是宣講，而是在學生中游走，進行指導、建議、提問、解答、評論、啟發，在與學生的交互中幫助學生學習。 要實現教育模式的轉變，學校和教育部應當發揮主體作用。此外，社會上的其他組織也可以在某種程度上產生影響。商業性公司尤其是跨國公司的高校項目的作用不可低估。 目前，許多國際公司都在中國開設高校項目。雖然公司的性質是盈利性的組織，但許多國際公司都具有相當的社會責任感。另外，高校項目也有助于這些公司培養未來用戶，所以高校項目是他們長期市場推廣的重要組成部分。不論其目的如何，公司在高校中的活動往往起到積極作用，幫助我們的教學方式向國際水平靠攏。7月19日，NI公司舉辦了第七屆高校教師交流會（ProfessorDay 2011），他們引入了美國的一些創新的教學理念和方法，并推出一些創新的教學設備，對改善我們的工程教育很有裨益。 我國的工程類學生的學習生活基本包括課堂教學、實驗室實驗和畢業設計三大部分。常規的實驗室教育存在很大弊端。正如哥倫比亞大學Yannis Tsividis教授指出的那樣，完全固化的實驗室教學方式壓抑了學生的創造性，不利于學習；學生很可能盲目地按照指示行事，當他們離開實驗室時其實并沒理解多少東西。實驗室試驗最適合前文提到的網絡式互動教學。NI公司為此推出了一款教學實驗室虛擬儀器套件，簡稱ELVIS（貓王？），非常適合實踐性學習。 
NI ELVIS集成LabVIEW與Multisim軟件，包含12種集成儀器，課件豐富，適合多種學科，如測試測量、信號分析與處理、電子電路、控制理論、嵌入式、電子通信、機電一體化、生物醫學和物理等。關于ELVIS的詳細情況請參閱http://www.ni.com/nielvis/zhs/。 在教師交流會主題演講中，NI工程師指出，要培養高素質的工程人才，課堂教學、實驗室實驗和畢業設計這三部分是不夠的。課后動手作業、科創項目、各類競賽是必要的補充。正如斯坦福大學Mark Horowitz博士所說，如今的學生更熟悉抽象、虛擬的世界，反而對直觀的真實世界十分陌生；我們需要的是一個強化工程實踐的平臺。為此，NI公司推出了一個全新的學生創新動手實踐平臺MyDAQ，幫助學生隨時隨地實踐工程創新。
MyDAQ包含即插即用的8種基于LabVIEW的儀器（數字萬用表、示波器、函數發生器、波特圖儀、動態信號采集儀、任意信號發生器、數字輸入、數字輸出）。它采用了德州儀器（TI）提供的模擬電路芯片，包括數據轉換器、放大器、各種接口和電源管理器件。NI MyDAQ硬件與LabVIEW軟件結合，讓學生能夠與真實的模擬電路、傳感器測量及實際信號處理進行實踐性交互。關于MyDAQ的詳細信息，請參閱http://www.portaltwn.com/thread-71488-1-1.html。 相對于ELVIS教學平臺，筆者認為MyDAQ更值得推廣。有了它，學生可以不用通過學校而靈活地進行各種實踐活動。學生們無需跑到實驗室使用設備，便可在家里、在宿舍、在公園、甚至在任何地方與自己的筆記本電腦連接，與他們身邊真實工程對象進行親密接觸。不過，徐赟介紹說，目前它的成本還比較高，在中國仍然是通過學校來推廣，而不像在美國那樣針對學生個人。我們期望NI公司將來能夠通過各種方法降低MyDAQ生產成本，讓更多的中國學生獲得親自動手的機會。 改變固有的以“教”為主的學習模式，幫忙我們的學生以“學”為主，加強實際應用能力，依托新科技、突破性產品帶來的便捷進一步提升我們工程教學的質量。相信工程教育的未來會越來越好。 |
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