本站原创【摘 要 】针对研究生培养的创新性要求,分析了目前博士研究生实验环节存在的问题,并提出了开放实验室、引进先进实验设备、加强实验流程的灵活性、实验内容的可自选性、与科研项目相结合、以教师为主导,提高学生的自组织性等6点改进措施,并实施于北京理工大学自动化学院的博士研究生必修环节“控制科学实践”的“机器人控制”实验课中,获得了良好的教学效果.
【关 键 词 】研究生；实验教学；教学改革；机器人控制；创新能力
1引言
创新精神和创新能力是提高研究生教育质量的核心.研究生教育必须坚持面向创新教育,培养学生对创新需求的敏感性,培养学生对科技发展和社会发展的预见性,培养学生的创新能力.这也是当代研究生教育工作者要解决的主要课题之一.
目前博士研究生是我国科研力量的后备军,他们即将肩负或正在肩负着许多重大、重点项目的课题研究.培养符合时代要求的创新性人才关系着我国的科技发展,而实验教学是培养创新性人才不可或缺的一个重要环节.为了加强研究生、特别是博士研究生的科研创新能力,各个高校都在积极探索研究生的实验课程建设与教学改革.
2研究生实验教学存在的问题
2.1重视程度不够.
在目前的研究生培养过程中,博士生作为完成科研项目的主力军,承担了大量的科研项目工作.相对国外博士生的培养,国内博士生的实验性工作太少.同时,当前研究生教育中重理论教学、轻实践教学的现象仍然存在,各高校对研究生实验教学环节在经费、人力、物力、教学研究等方面投入不足,学生的创新实践研讨活动不足或流于形式,这影响了研究生科学研究能力的发展.［1］多数教师及学生对实验课程不够重视,仅仅为了完成学时、学分的任务而做实验.
2.2教学方法死板、内容陈旧.
目前最常见的实验教学模式是实验教师将实验内容提前准备好,在课堂上把实验的目的、原理、要求告诉学生,并具体到实验的每一个步骤.学生只需按照老师提供的步骤操作就可以完成实验.这种实验教学模式教师熟悉,实验技术人员有经验,学生不用多思考,导致学生既不用自己动脑设计,也无需仔细观察,就可完成实验报告,根本谈不上什么科研能力的培养,［2］更谈不上创新能力的培养.
另一方面,现代科技不断发展.多数实验课已经讲授多年,内容陈旧,教材内容往往也得不到及时更新,与当前的研究热点脱节,跟不上最新的科技发展.这样,导致学生失去了实验课学习的兴趣与热情.
2.3实验条件和设备落后.
由于实验内容多年不变,配套的实验设备数量有限,且陈旧、落后.加上教师对实验课不够重视,实验场地、环境等条件不佳,导致实验课程的作用没有充分发挥出来.
3改进措施
针对上述博士研究生实验课存在的几个问题,本文提出了一些改进措施,通过实验课来拓展学生知识范围的宽度、加强知识点的深度,旨在充分发挥实验课的作用,提高博士研究生的实践能力及科技创新能力.
3.1实验室的开放性.
目前,我国各高校的研究生培养条件尚有欠缺,研究生创新基地建设水平不高.研究生实验室的开放时间和开放程度均不能满足培养研究生创新能力的要求.因此应加强实验室的开放性,让研究生在自由、开放的研究环境中选择实验和接受专业指导.［3］
首先应改善实验室的环境,为学生提供良好、先进的实验条件,放宽实验室的开放时间,不局限于实验课时的时间,而是全天候对博士研究生开放.当学生有空闲时间或者对实验课题有一些思路的时候,可以随时到实验室做实验得到验证.另外实验室不应仅限于对本专业、本学院的学生开放,应面向全校范围开放,让有兴趣的学生都能够参与进来,了解不同的学科领域,扩展学生的知识面.
3.2实验设备的先进性.
随着近年来科技的发展,教育水平不断提高,很多公司都针对高校研发了新型的实验设备与装置.一些用于科学研究的设备也可以用做博士研究生的实验装置.作为培养博士研究生的高等院校应打破固有的实验思路,积极引入先进设备,开发新型、高水平的实验.
近年来,我校自动化学院为博士生开设了“控制科学实践”的实践性学位课程,其中的“机器人控制”实验课采用的是美国MobileRobots公司开发的Pioneer 3AT型多用途、四轮驱动机器人平台作为实验装置.以该系列的机器人作为博士研究生的实验教学平台,既可以提高研究生的实验能力,又能够让他们在课余时间接触到一个全新的技术领域,开阔了他们的眼界.其开放的实验平台有助于提高学生的科技创新能力.
3.3结合科研项目.
我校是一所研究型大学,既承担着高水平的研究生教育、教学任务,又承担着国家及各省部级重大、众多的科学研究工作.这两部分工作任务相互依托、相互支持,共同支撑着学校的建设.据统计,在我国的重大科技项目中,约70％的项目有研究生、尤其是博士研究生的参与,甚至研究生是主要完成者.
根据教育教学思想大讨论中“结合研究生从事科研能力的培养目标”的要求,可以考虑将博士研究生的实验课内容与科研项目结合起来,利用项目所用的仪器、设备,从中挖掘实验课题.这样,学生可以通过实验的方式了解近期的科研项目并间接参与到项目中,提高了他们进行实验的主动性与创新性.同时,研究生们思路活跃,通过在开展实验过程中对题目进行文献检索,会引入一些新方法、新思路对待问题,这样很可能为项目负责人提供意想不到的灵感,有利于项目的顺利开展.
3.4实验内容的自选性.
为了充分利用资源,每一台实验设备都可以开发出一系列不同的实验.因此可以考虑从一个基础实验中开发出多个实验供学生根据兴趣自己选择.如我院的“机器人控制”实验课以机器人的路径规划这一知识点为理论基础,开发了基于模型的路径规划、全区域覆盖路径规划和多机器人队形控制等三项实验内容.［4］这三项内容难度不同、所用的方法不同,学生可以根据自己的知识水平、兴趣爱好进行选择,激发了学生的学习热情.同时也避免了所有学生都做一个内容,容易存在相互抄袭的问题.