书城社会科学研究型大学建设本科教学改革的研究与实践
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第75章 教学内容与课程体系改革()(16)

以“信号抗干扰技术”课程为例,由于原有的信号设备以继电器和分立元件为主,采用微电子技术的比例还很低,因而抗干扰研究范围较小,重点主要在轨道电路、机车信号和计算机联锁设备。近年来随着大量电子设备和系统的应用,各系统间的干扰也不容忽视;由于电气化已成为最重要的牵引方式,大秦线2万吨重载运输条件下牵引电流已达1600A,信号设备的电磁环境更加复杂恶劣。本学科在研究和解决问题的同时,也不断面临新的挑战,教材应与时俱进,把有关背景和新成果体现出来。

二、教材编写指导思想和实践

研究型大学是以知识的生产、传播和应用为中心,以产出高水平科研成果和培养高层次人才为目标,在社会发展、经济建设、科学进步中发挥重要作用。就人才培养而言,研究型大学最突出的特点在于培养研究型、创造型人才。

我们认为,面向研究性教学的本科专业教材应该突出以下特点:①深入挖掘相关学科之间的关联性,强调基本原理的融会贯通和应用;②将新的科研成果转化为教材中的教学资源,但不能停留为简单的产品或实物罗列;③教材内容具备一定的开放性和前瞻性,引导学生树立科学研究精神、逐步掌握科学研究方法;另外,还应注意课堂、练习、作业和考查环节全过程的连贯和配套。

据此,本教材在编写过程中,主要从以下3个方面着手,体现研究性教学对专业教材的要求。

(一)突出相关基础学科融合和应用

信号抗干扰技术属于铁路信号专业的特色,是电磁兼容学科和铁路信号专业的交叉学科,内容涉及电磁兼容原理、电气化牵引供电系统、通信技术、铁路信号控制系统、信号处理、测试技术等多门学科,并且与铁路现场的应用密切相关,实用性很强。

对于自动化专业的本科生,尽管已经学习了多数基础学科,如电磁兼容原理、通信原理等,但在基本概念和原理的应用方面相对空洞和薄弱;同时,各门课程还没有融合和串联起来,形成较为系统的融会贯通的知识框架体系。

在编写教材时,作者立足于应用电磁兼容原理来解决工程问题,特别是铁路信号系统中具体问题的技术和手段。将电磁干扰源、耦合途径和受扰设备3个要素与实际紧密联系,重点揭示内在机理,而不是仅仅罗列出公式和进行烦琐的推导。例如,通过对铁路信号系统所处环境的干扰源进行分析,将电磁环境分为车站电子设备、轨旁电子设备、车载电子设备;通过分析各种环境中的主要干扰来源的特点,说明铁路信号控制系统受干扰的耦合途径;基于基本的电磁骚扰抑制技术,结合铁路信号系统应用中的实例,有的放矢地进行分析和阐述,找到适用的抗干扰技术。

在分析和应用的同时,注意把多学科的内容贯穿和融合在一起。例如,介绍轨道电路设备的抗干扰技术中,把通信中传输技术、电路理论中滤波器设计和阻抗匹配概念、数字信号处理中的FFT 和ZFFT 等频谱分析技术等有机地结合起来,使专业课与基础课环环相扣,让学生温故知新,巩固基础,学以致用。

(二)引入本领域的科研成果

编写教材过程中,作者密切结合铁路提速、高速、重载及大量应用电子、通信设备的背景,依托本领域研究的优势地位和相关科研项目,密切跟踪本领域中的新技术,尽可能地把当前新的科研成果和学科前沿知识纳入其中。

目前,进入本教材的部分科研成果有:在完成铁道部车站计算机联锁检测项目基础上,主持起草的铁道行业标准(TB/T 3073-2003铁道信号电气设备电磁兼容性试验及限值);科研成果“25Hz 轨道电路抗电气化干扰技术及BES 型扼流适配器的应用”,获中国铁道学会科技进步奖和国家专利;大秦线2万吨重载扩能改造信号设备抗干扰研究,获铁道部科技进步奖;客运专线站内轨道电路一体化抗干扰方案;等等。另外,教材中还包括了本领域的国外的研究成果、IEC(国际电工委员会)最新的标准等。

把科研成果及时反映到教材中,目的并不是单纯展示成果本身,让学生多记一些名词,而是让他们将所学知识与现实成果联系起来,不但了解学科历史,还能从行业和学科的发展中总结规律、把握方向,培养、提升其对本专业的兴趣。

(三)注重内容的开放性和前瞻性

研究性教学不应成为知识从教师到学生单向传输的过程,同时也是一个知识碰撞和创新的过程。因此,在介绍本学科基础理论、将最新的前沿研究成果引入教材的过程中,不应以绝对正确的权威形式出现,而是以提出问题并寻求解决方案的形式出现,引导学生主动讨论和质疑,促进他们形成独立的思维,培养学生的问题意识和批判精神。通过科学精神和思维方法的内化过程,使科学精神、科学观念和科学方法逐渐融入他们的综合素质和能力中。

在编写教材中,作者不把提供已知答案作为重点,而是力求站在学科前沿,将学生引入对未知领域进行探索的过程中。比如,在介绍抗电气化不平衡牵引电流干扰的器材——扼流适配变压器时,重点强调干扰的机理和相应的解决思路,因此在大秦线重载的抗扰度指标从100A 提高到200A 时,使学生明确应如何针对性地提出解决方案;通过分析不同形式的电气化干扰及其特点,在信号系统逐渐采用GSM-R 作为信息传输通道后,相应分析预测可能出现的电磁干扰问题。

除上述3方面内容外,作者还充分考虑了教学各个环节的配套和连贯。在设置课程作业时,注重习题的综合性、设计性和开放性,尽量避免没有创新性的、重复的题海练习。

三、教材使用效果和存在问题

本教材在近年的使用中,选修人数稳定在100人左右。问卷调查表明,多数学生希望在教材中引入行业和学科的前沿内容;面向研究性教学的教材可以较好地调动学生的学习兴趣,对于引导学生的毕业设计选题和就业也有良好效果。另外,教材建设也开阔了教师的视野,一定程度上促进了科研工作。

在教材编写和使用过程中,也面临一些问题,例如,教材内容如何与实践环节配套并有机结合;由于各个学科和专业相互交叉,专业教材之间如何进行整体规划和整合;学科前沿知识对教师提出的挑战;等等。2007年铁道部启动了信号专业等特色教材编写,面向研究性教学的教材建设还有待于不断探索和完善。

参考文献

[1]王耀中.研究型大学的本科教学:定位与特色.湖南师范大学教育科学学报,2005,4(6).

《习题集》之我见

张立军

(北京交通大学电子信息工程学院,100044)

摘要:针对当前大量出版的各种《习题集》,从学生和教师不同角度进行了深入分析,根据大量的事实和学生的表现,表明“习题集”对于教学和学生的培养,有利有弊,弊大于利,因此在课程建设中,应谨慎对待“习题集”的编写,不要盲目跟风。

关键词:习题集 通信原理 经典教材

一、前言

近年来,在本科教材中,各个学校自编教材越来越多。以“通信原理”为例,粗略统计一下,竟有几十种之多,名字也不尽相同。有《通信原理》、《现代通信原理》、《通信系统原理》等。与这些教材配套的习题集也应运而生。所谓“习题集”,顾名思义,就是习题集合,它们通常紧随教材,与教材配套。有的取名为《学习辅导及习题详解》,有的是《辅导》,有的是《学习指导与题解》,还有的是直截了当的《习题集》。除此之外,有些书名更加委婉含蓄,比如《学习指南》、《参考用书》等,其内容实际也是与教材中常见习题或者就是课后题相对应的,针对性很强。与以前教材中常见的《习题答案》不同的是,《习题集》不仅给出了最后的答案,还包含详细的解题步骤。那么,这种随着教材配套出版,或者不依靠某本教材单独出版的《习题集》,究竟是利大于弊,还是弊大于利?本文对此进行了分析。

二、《习题集》的利与弊

(一)对学生的影响

先从学生的角度看,《习题集》必然会受到绝大多数学生的欢迎,因为心里有底了。这些支持者大致分为两派。其中一派是勤奋的学生,他们需要的其实不是题目的详细解答过程,而是一个正确的答案,这纯粹是为了自我检查和自学的方便。这类学生很少关心习题集的详尽程度,一定意义上来说,习题集只不过提供了一种可以判断是非的标准而已,或者说,能够自己检查学习效果和解题能力。对于这类学生来说,《习题集》或许就是锦上添花的东西,可有可无,甚至他们可能不希望以单行本形式出现的《习题集》,对他们来说,印在教材最后几页的“答案”已经绰绰有余了。所以,这一派的学生,即使有《习题集》,他们不到检查结果那一刻,是绝对不会去碰一下那本书的。或者更加干脆,直接拒绝《习题集》,以免受到诱惑。关于诱惑这个字眼,下面会具体说明。

再来看另外一派,从表面看,他们与上面一派的唯一区别是,《习题集》更受他们的青睐。事实上,《习题集》的出现无异于给他们雪中送炭。众所周知,预习、听课、课后复习与作业,组成了大多数课程教学过程的完整周期和轮回,而这几个环节中,作业对于巩固学习内容,加深理解,提高解决实际问题的能力,激发创造力有十分重要的作用,但同时也是让学生感到压力大和费神(这个词或许不妥,不过对于这类学生,他们的不舒服感总是有的)的一个环节。

没有《习题集》的情况下,学生在解题过程中会反复翻看课上的内容以得到启发,这对于深入理解课上的内容并锻炼自己的思维能力大有裨益。当被难题卡住时也许还会集体讨论,发散思维,找到解决途径。这些对学生能力的提高很有帮助。《习题集》的出现不仅使这一环节的处理简单化,同时也弱化了这一环节的初衷。因为有了《习题集》,当面临难题时,他们首先想到去抓这根救命稻草。面对纷繁复杂的作业,何必如此费力,翻翻《习题集》,运气好,能找到与作业完全一样的题目,运气一般,也能找到题型近似的,只是参数不同而已。随手把答案抄上去,任务完成。抄写的过程,有的会略微思索一番,有的则照着葫芦画瓢,大脑一片空白,完全不知道所写为何物。我就多次遇到过这样的学生,从《习题集》上抄写答案,结果《习题集》的印刷错误一并照收不误,贻笑大方。

(二)疑问

前面提到《习题集》的出现对于一个勤奋的学生其实也是一个诱惑。为什么这么说呢?

其实很好理解,一个认真刻苦的学生,恰逢遇到一道难题,百思不得其解,正所谓“山重水复疑无路”,《习题集》的突然出现很自然地会让他奉行“拿来主义”。或许最初只是想参考一下解题思路,以期得到启发,但是一旦有了第一次,就会有下一次。一开始是30分钟解不出题目才去求教《习题集》,慢慢地,这个阈值变为25、20、10、3分钟,到后来索性拿来抄写,还自我安慰地说“边抄边理解”,其实已经沦为《习题集》的奴隶。所以,《习题集》的诱惑还是很大的,很容易使第一派学生蜕变为后面的一派。我曾经讲授过“信息论基础”,教材是傅祖芸先生的《信息论——基础理论与应用》,这本书有配套《习题集》。

讲授过程中,由于上述的顾虑,担心学生过于依赖《习题集》,便没有告诉学生相关的信息。等到课程结束,为方便学生复习,我才告诉学生有这本书。结果,很多学生抱怨,为何不在课程开始的时候就提供《习题集》的信息。言外之意是,写作业让他们吃了很多苦头。

从这件事可以看出,学生是多么渴望省时省力的《习题集》。我想,这也许是《习题集》备受关注、大肆泛滥的原因之一吧。

(三)对教师的影响

再来说说教师方面吧,其实《习题集》也给了教师“偷懒”的机会。“通信原理”课程需要讲解大量的习题,教材中的例题是一部分,但数量和涵盖范围非常有限,因此必须讲解补充例题,而补充例题往往选自习题。以往没有《习题集》,教师需要亲自做大量的习题,有时还要自己设计典型例题,这些都是备课的主要内容。一旦有了《习题集》,很多题目不需要再亲自去做,教师可以把更多的精力放在教案设计和改善讲课技能上面,提高了备课的效率。其实,所谓的教师《参考用书》的初衷便是如此。然而,与以前不同的是,《习题集》现在随处可得,再也不是教师的专利了。因此,本该教师专用的东西现在落在了学生手里,不妥之处也在意料之中。

三、结论

最后总结一下《习题集》之我见,罗列几大“罪状”:

(1)思维僵化,被《习题集》给出的解题方法和思路所禁锢,扼杀了创造力;

(2)应试教育模式,纯粹的记忆而非理解,对于“通信原理”等课程,是有百害而无一利的,而《习题集》给出的模式,更容易让学生陷入死记硬背的境地,去记忆题型和相应的解题步骤,而不去理解,即“知其然,不知其所以然”,这对将来学生的就业和继续深造都有不良影响;

(3)制造懒人,一本《习题集》打遍一学期,轻轻松松上完课,貌似轻松,实则教育之悲哀;

(4)拉人下水,也就是上述的第一类学生向后一类学生的蜕变。

有了这几条,很容易理解为何一些经典的教材,反倒没单独出版《习题集》。