教学方法相关本科毕业论文范文 跟以小课题为载体、创设实验室为开放情境的教学方法设计与实践相关毕业论文开题报告范文

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以小课题为载体、创设实验室为开放情境的教学方法设计与实践

摘 要:根据培养创新型人才对高等教育的迫切需求,调研分析当前研究型教学的发展现状和趋势,开展“以小课题为载体、创设实验室为开放情境”的教学方法设计及实践.通过结合大学生科创项目的执行,以科创题目作为小课题载体,创设开展科创项目实验研究的实验室为教学开放情境,引导学生确立小课题,通过选题、自主设计、实施实验研究,以及进行小研究课题的数据分析处理,提升研究内容,撰写总结报告等,培养学生以创新能力为代表的综合能力.

关键词:小课题;大学生研究训练;创新能力

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)43-0172-02

高层次、高素质和创新型人才的培养,是现代社会发展的迫切需求.1998年,卡内基教学促进会下属的博耶本科教育委员会发表了题为《重建本科生教育:美国研究型大学发展蓝图》的研究报告,指出:“学习是基于导师指导下的发现而不是信息的传递.在研究型大学,要由那些既传递知识,又发现、创造、应用知识的人来教学生,要将本科生从接受者转变为探究者.”报告公布后,在美国各研究型大学掀起了本科教育改革的浪潮,建构以科研与教学相结合的本科教育体系,成为美国高等教育改革的热门话题.美国的众多高校将“科学研究方法”作为大学低年级本科生的一门必修课开设,并且通过多种方式有目的、有计划地对本科生进行系统的科研训练,构建研究型的教学体系.例如,麻省理工学院实施“本科生研究机会方案”、加州伯克利分校实施的“本科生科研实习生计划”等,加强本科生教学和科研的结合.

国内方面,2009年《文汇报》发表了以“中国大学为何创新力不足”为题的“钱学森世纪之问”,引发了中国大学的深思和在教育教学方面的改革探索和实践.中国的大学推动教学改革,加速实现从单向知识传授的传统型教学向培养能力、关注创新型教育的研究型教学转变.清华大学通过对国外著名大学人才培养模式的深入调研,摸索实施了一系列重要的“研究型”教学改革举措,以培养“高层次、高素质、多样化、创造性”人才为目标,通过实施“强基础、宽口径”的通识教育基础上的宽口径专业教育模式,开设“新生研讨课”,推行“本科生导师制”,改善教学体系和评估机制等措施,以“大学生研究训练计划”、各种学科竞赛等作为有效载体,加强本科生的培养教育和科研的联系,形成了一套以培养能力为主要特征的“研究型”教育新机制.华中科技大学“Dian组合”创新了项目制本科研究性学习模式,开发了本科生的科研潜力.

综合上述,研究型教学是国内外高等教育发展的重要方向,对培养满足社会需求的高素质创新人才,具有十分重要的意义.其中,科创和研究训练等通过学生研究小课题的实践训练方式,是培养学生创新能力的重要方式.开展以小课题为载体的教学方法的设计和实践,势在必行.

在上述研究型教学的发展现状和趋势的背景下,本文开展了“以小课题为载体、创设实验室为开放情境”的教学方法的设计及实践.大学生创新训练项目的主要实施过程,是学生个人或几人组建创新团队,在科创项目导师的指导下,进行选题、设计实验、实施实验、数据分析处理和撰写总结报告等工作,培养学生的创新能力、组织能力和团队合作能力,包括提出、分析和解决问题的兴趣和能力.笔者在负责指导的南京航空航天大学大学生科创项目“光子辅助的宽带毫米波阵列收发系统”的实施中,通过以科创题目作为小课题载体,创设开展科创项目实验研究的实验室为教学开放情境的教学方法设计和实践,引导学生确立小课题,进行小课题的研究分工、自主设计实验、实施实验,以及数据分析处理、撰写总结报告等,培养创新能力.

第一,确立小课题的选题和研究分工.通过该环节,从选题开始激发学生探索问题的能力,创建能够激发学习兴趣的环境,同时培养团队合作和分工的能力.首先,引导学生负责人发挥主动性,组建出一个由4位同学组成的科创团队.随后,结合笔者自身在微波光子学方面的科研,以及学生对微波和光子结合的前沿技术的兴趣,通过讨论确定科创项目的题目为“光子辅助的宽带毫米波阵列收发系统”.在确定题目之后,通过对学生的引导和相互讨论,进行小课题研究的分工:四位学生分别负责“光子辅助的毫米波阵列收发实验系统的搭建”、“多路信号在光域的上转换”、“光子射频收发单元的实验搭建”以及“光载毫米波信号长距离传输的实验搭建”四个部分的内容.在这一过程中,师生组队的模式对学生的实践能力、团队合作能力进行了很好的锻炼.以科创小课题为载体的研究式学习活动,要求学生能够理论联系实际,不仅是要掌握相关学科的书本知识,还要发表自己的见解,提升通过查阅文献等自主调研学习的方式追踪和学习科研主题的能力.此外,要在课题选定、科研思路、可行性分析、合作分工等方面,尝试全新的学习方式和合作方式.人的创新能力体现在吸取知识的能力、对周围事物的理解能力、应变能力和对未来知识的驾驭能力,而不仅是学习和存储知识的多少.这种创新能力必须要在实践中培养,通过以小课题为载体、创设情境的研究讨论,正是推动对学生创新能力培养的灵活、有效的实践型教学方式.

第二,创设实验室为开放情境的实践性教学.通过自主设计、实施实验研究,以及进行实验数据分析处理,撰写总结报告等过程,培养学生提出问题、解决问题的创新能力,充分内化所学知识,掌握进行创新研究的基本方法.基于笔者所在的雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室的平台,小课题的执行主要通过引导、组织学生采样理论分析、仿真和实验相结合的方法来进行研究.首先,理论分析基于偏振调制构建光子辅助的宽带毫米波阵列收发系统的原理.在此基础上,基于Optic System仿真软件对子系统和子功能产生进行仿真.此阶段,引导和组织学生思考、讨论如何将光子辅助的宽带毫米波阵列收发系统分解成有互相关联的子系统,发展学生的逻辑思维能力.在仿真的基础上,让学生通过实验、分析、归纳,根据前述分工,对如何搭建“多路信号在光域的上转换”实验系统,“光子射频收发单元的实验搭建”以及“光载毫米波信号长距离传输的实验搭建”等问题提出假设性解决方案,并让学生通过实验、反馈、讨论,对假设方案进行验证,对原方案进行改进,最终通过自主发现问题、提出问题、解决问题,内化所学知识,掌握进行科学创新研究的基本方法.在完成实验的基础上,通过对实验数据的分析和总结,撰写总结报告,培养学生的总结提升和表达能力.这种对创新研究方法的实践训练,使得学生真正意义上地掌握了学习能力和创新能力,并能够把这种学习方法和能力运用到他们的其他学习和后续工作中,内化为个体的能力.

“以小课题为载体、创设实验室为开放情境”教学方法的实践,为以充分培养学生创新能力等多方面综合能力的研究性教学方法的实施提供了有益尝试.通过结合大学生科创项目的执行,以科创题目作为小课题载体,创设实验室为教学开放情境,引导学生确立小课题,通过选题、自主设计、实施实验研究,以及进行小研究课题的数据分析处理,提升研究内容,撰写总结报告等过程,全面培养学生的综合能力.

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