時間:2023-01-29 02:14:20
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Abstract This paper adopts the advanced process of "Engineering" analysis method, "stagnation" analysis of the whole process of the graduation thesis, and explore the "stagnation" Association; and then proposed based on the process of "training" of civil engineering undergraduate thesis guidance mode. It is proved by practice that the method is effective in improving the scientific research quality and innovative ability of undergraduate students, and it is full of innovative value and significance.
Keywords process analysis; civil engineering specialty; graduation thesis
教育部在“關于加強普通高等學校畢業設計(論文)工作的通知”①中指出:“畢業設計(論文)是實現培養目標的重要教學環節。畢業設計(論文)在培養大學生探求真理、強化社會意識、進行科學研究基本訓練、提高綜合實踐能力與素質等方面,具有不可替代的作用,是教育與生產勞動和社會實踐相結合的重要體現,是培養大學生的創新能力、實踐能力和創業精神的重要實踐環節。”
近年來,針對土木專業本科生畢業設計/論文階段“時間短,任務重;不安定因素相對集中”的特點和難點,國內各高校對于本科畢業設計(論文)教學加大了改革和創新的力度。②③④
本文作者從事土木專業教學、研究生和本科生學位論文指導多年,積累了大量成功的方法和經驗。為適應我國高等教育的內在要求和大連理工大學提出的“精英教育”目標,貫徹“土木專業本科生畢業設計/論文指導工作方法”,提出了基于“過程培養”的土木專業本科生畢業論文指導模式,具有較好的實踐效果和創新意義。
1 “過程培養”模式的特色
高等教育要著力培養學生創造性思維,終極目的是培育創造型新人才。為此,結合當前的教育背景和形式,改革傳統的畢業論文指導模式和手段勢在必行。
本教學模式的特色即在于把畢業論文指導工作的重點放在“過程培養”上,目標是提高學生的“綜合科研能力”。結合畢業論文教學環節的特點,以最有效的方法,完成本科生由理論知識型行向實踐能力型人才的轉化,完成“理論與實踐的” 完美結合。
首先,只有在正確的方法論的指導下,才能制定科學可行的實施方案,進而才可能產生可靠的實施成果。本文采用先進的“過程工程學”分析方法,⑤⑥對本科畢業論文的全過程進行“駐點”分析,并探索各“駐點”的關聯性。
其次,教學模式的改革實質就是“教”與“學”有機結合為一體,這一點,在畢業論文環節顯得尤為突出。如何充分引發學生的熱情和興趣、調動其的主觀能動性,積極主動、全神貫注的投入到課題中。以教師的誘導、啟發為方向,最終達到對人才培養由知識型向能力型的轉化,實現“理論與實踐相結合”的根本目標。
第三,教學成果的總結及效果的評價對教學質量及效果的確認至關重要。申請者首先總結了歷年本科生畢業論文知道的經驗和教訓,從中提煉的理念和方法;同時,“他山之石,可以為玉”,本課題亦廣泛了解了國、內外有代表性的高校的相關專業在本科生畢業論文(設計)環節教學模式,充分研究各校特色,吸收先進的教學理念,吸取優質的教學素材,借鑒科學的教學方法和技術手段,用以補充完善本課題的實施方案,提升自我整體水平。進而探索本教學環節與精英教育相適應的教學模式和教學方法,將我校“精英教育”基本綱略的實施落在實處。
2 本科生畢業論文教學環節全過程駐點分析
針對在畢業論文環節提高學生科學研究能力的問題,結合作者多年的教學實踐經驗與土木專業本科生畢業論文階段的特點,采用先進的“過程工程學”分析方法,對本科畢業論文的全過程進行“駐點”分析(如圖1所示),將本科生畢業論文全過程確定為五個駐點,即選題與查閱文獻、研究方案制定與實施、試驗數據采集及分析、論文撰寫及成果深化、答辯。
駐點1:選題與查閱文獻。
該駐點是畢業論文的第一個環節,“過程訓練”的開端。好的開始是成功的一半。本“模式”所強調的全過程的學生參與,首先就是選題需要學生的參與,要充分考慮學生的特點和興趣。指導教師由于還有較重的教學和科研任務,不能全程地陪同學生的實驗研究,學生應是實驗工作的主體,教師僅起輔助的導向作用。學生對所做課題感興趣,他們通常能做到積極地去查文獻、用心地去設計實驗方案、認真地去做實驗,實驗出現問題,他們也會想方設法去加以解決,這樣學生往往能高質量地完成研究工作。反之,學生在心理上就有抵觸情緒、在工作態度處于消極狀態,被動完成任務,論文水平尚得不到保證,談何科研能力的培養和提高?因此,本課題實施中,指導教師應提供多個題目,采取自愿選題的原則,盡量讓學生選擇自己喜歡的課題,指導教師與學生充分溝通,亦可對課題的工作方向做適當的修正,共同確定任務書的內容,使論文質量能在現有條件下達到較高的水準。
駐點2:研究方案制定與實施。
學會運用文獻制定研究方案和進度計劃,是科研能力的重要方面,是獨立從事科研活動的基本素質之一。
學生通過第一階段的文獻分析,充分了解所研究問題領域的發展現狀和研究水平,通過對比分析,尋求、借鑒擬研究問題的解決方法;在此過程中,學生大量參考文獻及相關標準規程,以確定正確合理的試驗方法,制定嚴密科學、切實可行的研究方案和合理的進度計劃。
由于這一環節的工作質量直接影響論文工作的深度和質量,因此,指導教師要給予相對較多的關注和指導,幫助學生在研究方案細節的制定上力求科學、準確、可行;方案實施中以學生為主體,鼓勵他們勤動腦、多動手,積極解決實施過程中出現的各種學術及非學術問題。
駐點3:試驗數據采集及分析。
本階段著重培養學生客觀、實事求是的科學態度,訓練規范、縝密的思維習慣;學會尊重客觀規律,戒除急于求成和主觀臆斷的大忌。熟悉專業常規操作、培養實驗技能,提升發現問題、解決問題的實踐能力。
這個環節中,指導教師不僅要指導學生掌握基本的數據處理和分析方法,更應在一定的高度上,采用適當的形式(如組會討論), 啟發學生對實驗結果進行科學系統的討論和思考,不斷提升他們凝練科學問題、進行對比分析、舉一反三的科研能力。
駐點4:論文撰寫及成果深化。
相對于前三個階段,本階段重在對研究成果的深化分析,著重培養學生綜合的運用所學理論知識解釋試驗現象,提升論文工作的理論水平,避免“實驗報告”式畢業論文的出現。
指導教師應鼓勵、啟發學生做更多、更深入的理論分析,而不是圖省事地取而代之,淪為“重使用輕培養”、“重結果輕過程”的反面典型。
駐點5:答辯。
這是全過程分析的最后一個駐點。無論從形式還是內容,都是具有重要意義的一個環節。采用規范的論文評閱和答辯形式,對于提升論文質量,完成最后的升華至關重要。本課題組成員均具有多年的相關工作經驗,學生論文經由課題組指導老師之外的兩名其他老師實質性的評閱,給出具體評閱意見,并由學生經修改后再進行答辯。答辯采用PPT講述方式,全面考察學生在論文過程中的工作質量。
3 實施效果
2012-2015年,作者針對選題與查閱文獻、研究方案制定與實施、試驗數據采集及分析、論文撰寫及成果深化答辯五個駐點的具體內容,將“過程培養”模式的理念和方法實施運用到大連理工大學土木專業本科畢業論文指導的具體工作中――所指導的土木專業本科畢業生陳祝?012年)、李祝?013年)、白祝?014年)等同學,在論文過程及畢業答辯中表現突出,畢業論文成績均為“優”。特別是陳祝?012年)同學,不僅獲得2012年大連理工大學優秀本科生畢業論文,并于論文期間在學術期刊上發表了與其論文工作相關的學術論文,科研能力得到了全面的鍛煉和提升。
實踐表明,該方法對于全面提高本科生的科研素質和創新能力,確實是行之有效的。因此,作者認為,應繼續深入探索研究、并在在更大范圍內推廣基于“過程培養”的創新型土木專業本科生畢業論文指導模式。
4 結語
本文提出的“基于‘過程培養’的創新型土木R當究粕畢業論文指導模式”的實踐效果已經初步驗證,該方法對于全面提高本科生的科研素質和創新能力,確實是行之有效。相信經過不斷實踐改進和完善,其效果將更加顯著。這種模式能夠最大限度的解決好兩個關鍵問題:(1)在有限時間內,借助先進的“過程工程學”理論指導,高效率、高質量完成土木專業本科生畢業論文指導的實踐教學任務;(2)切實解決畢業論文過程中容易出現的個別學生懈怠敷衍、教師倉促放水的局面。從而將我國“精英教育”基本綱略的實施落在實處,進而提高本科生畢業論文指導工作的教學質量,培養理論扎實、富于創新的研究型人才,為社會打造合格的土木專業精英人才。
注釋
① 關于加強普通高等學校畢業設計(論文)工作的通知(教育部).教高廳[2004]14號,2004.4.
② 羅怡,李春天,許惠斌.材料類專業本科畢業設計教學改革探討.長春理工大學學報,2013(2):219-220,228.
③ 同濟大學本科生畢業設計(論文)工作的若干規定(同教[2012]28號).
2土木工程專業學生的職業道德行為
職業道德行為是指人的職業道德品質的外在表現,是衡量從業者職業道德水平高低的客觀標志.只有具備了正確的職業道德認知、良好的職業道德情感和堅強的職業道德意志的基礎上,才能形成正確的職業道德行為.然而,在調查中發現,只有35%的同學有主動培養自己的職業道德行為,26%的同學認為自己的職業道德水平低.
3“卓越計劃”背景下土木工程專業學生的職業道德教育模式研究
隨著“卓越計劃”開展的不斷深入,思想政治教育工作者必須結合建筑企業對行業從業人員的職業道德要求和土木工程專業學生的職業道德現狀,才能培養出適合建筑市場要求的卓越土建工程師.
3.1加強家校和校企溝通,為大學生思想品德教育創造有利的外部環境
一名卓越土建工程師的培養,離不開家庭、高校和建筑企業的共同努力.高校作為連接家庭和建筑企業的中間環節,應充分發揮自身的紐帶作用,加強和土木工程專業學生家庭和實習就業單位的聯系.通過了解學生的家庭環境和實習單位的表現,及時解決土木工程專業學生的思想動態,有針對性的開展職業道德教育.
3.2加強與任課或實習老師的交流和溝通,為大學生思想品德教育提供有利的內部環境
隨著卓越土木工程師計劃的實施,單純依靠輔導員或是專任老師都很難滿足學生成長成才的要求.因為,在專業技能培養、行業動態等方面,專業老師具有很大的優勢,但又存在著對大學生缺乏思想教育經驗的不足;而思想政治輔導員,雖然有著很強的教育學生、指導學生職業道德養成的能力,但又缺乏對建筑行業技能、專業知識的了解,造成對學生職業道德指導針對性不足.因此,思想政治輔導員和專業老師只有加強溝通了解、取長補短,才能為大學生思想品德教育提供有利的內部環境.
3.3通過榜樣引領作用,激發土木工程專業學生自覺履行職業道德的意識
社會學家研究認為,人的社會行為具有群體模仿和認同的特性,從大學生職業道德養成的過程來看這一現象尤其明顯.大學生往往會不自覺地模仿自己所崇拜的偶像,然后在周圍人的反饋中不斷調整自己的行為[3].因此,要加強大學生的職業道德教育,并收到良好的效果,就必須努力營造良好的氛圍.具體措施如下:(1)繼續深入開展“十佳大學生評選”活動“.十佳大學生評選”作為展示在校大學生風采的標志性活動,受到了越來越多的學生的關注.由于這些榜樣就在他們身邊,使得學生更容易找到自己的不足,進而明確今后努力的方向.(2)邀請建筑企業卓越的土建工程師來院講座.現在,部分學生對自己的未來充滿困惑,不知道畢業后該做什么、怎么去做,怎么才能夠成長為一名卓越的土建工程師.因此,可以通過邀請建筑企業卓越的土建工程師來院講座的方式,讓學生了解一名卓越土建工程師的成長之路.(3)邀請優秀校友來院交流.由于部分新建地方本科院校,在快速發展的同時,軟件硬件建設仍有不足之處.一小部分高考失利的學生在進入校園之后,難免有些失落而自暴自棄.此時,可以邀請優秀的校友來校交流,通過他們的親人經歷,激發土木工程專業學生對專業的熱愛.(4)通過宣傳海報、QQ群、微信、微博、校園網等方式大力提倡良好的職業道德風尚.宣傳恪守職業道德的模范人物,使良好的社會道德風尚對大學生產生潛移默化的影響,從而收到“潤物細無聲”的效果.
3.4深入開展專業技能競賽和科技創新活動,拓寬大學生職業道德教育途徑
職業道德教育有別于傳統的思想政治教育,其主要目的在于培養大學生良好的職業道德素質,為將來的就業做準備,這就決定了職業道德教育的特殊性,即技能性[4].一方面可以通過鼓勵學生參與各級的職業技能競賽,如測量大賽、CAD制圖大賽、手工繪圖大賽、力學大賽、結構設計大賽、紙橋設計大賽等,培養學生的職業資格意識和職業榮譽感;另一方面,可以鼓勵學生參與開放性實驗、校立學生科研、浙江省新苗人才計劃、挑戰杯創業創新計劃等,培養大學生的創新意識.
3.5大力開展職業道德類相關的校園文化活動,提高大學生培養職業道德的熱情
職業道德教育不能僅僅依靠職業道德教育課或是兩課課堂的理論灌輸,而是要結合學校的各項教學、實習環節,進行全方位的教育活動才能取得良好效果.對于剛步入大學校園的新生,面對陌生的學校和所學的專業充滿了好奇和疑問,這時高校要結合新生特點,著重開展始業教育、適應與成材、心理健康教育、專業思想教育、遵紀守法教育等活動.讓土木工程專業學生可以盡快了解專業培養計劃、目標及發展方向等;讓學生能充分認識到自己所學的專業將來一定可以大有作為,從而使他們熱愛自己所選擇的專業.只有熱愛自己的專業,才能產生學習的內在動力,使學生初步樹立職業理想和職業道德.對于大二、大三的學生,已經有了一定的專業基礎,可以積極鼓勵他們參與專業相關的社會實踐活動,使他們在服務社會的過程中國,切實了解土木工程專業的重要性與實用性.對于即將畢業的學生,則應結合就業形勢,開展就業擇業道德、職業生涯規劃和發展等內容的教育活動.
教育部在“關于加強普通高等學校畢業設計(論文)工作的通知”①中指出:“畢業設計(論文)是實現培養目標的重要教學環節。畢業設計(論文)在培養大學生探求真理、強化社會意識、進行科學研究基本訓練、提高綜合實踐能力與素質等方面,具有不可替代的作用,是教育與生產勞動和社會實踐相結合的重要體現,是培養大學生的創新能力、實踐能力和創業精神的重要實踐環節。”近年來,針對土木專業本科生畢業設計/論文階段“時間短,任務重;不安定因素相對集中”的特點和難點,國內各高校對于本科畢業設計(論文)教學加大了改革和創新的力度。②③④本文作者從事土木專業教學、研究生和本科生學位論文指導多年,積累了大量成功的方法和經驗。為適應我國高等教育的內在要求和大連理工大學提出的“精英教育”目標,貫徹“土木專業本科生畢業設計/論文指導工作方法”,提出了基于“過程培養”的土木專業本科生畢業論文指導模式,具有較好的實踐效果和創新意義。
1“過程培養”模式的特色
高等教育要著力培養學生創造性思維,終極目的是培育創造型新人才。為此,結合當前的教育背景和形式,改革傳統的畢業論文指導模式和手段勢在必行。本教學模式的特色即在于把畢業論文指導工作的重點放在“過程培養”上,目標是提高學生的“綜合科研能力”。結合畢業論文教學環節的特點,以最有效的方法,完成本科生由理論知識型行向實踐能力型人才的轉化,完成“理論與實踐的”完美結合。首先,只有在正確的方法論的指導下,才能制定科學可行的實施方案,進而才可能產生可靠的實施成果。本文采用先進的“過程工程學”分析方法,⑤⑥對本科畢業論文的全過程進行“駐點”分析,并探索各“駐點”的關聯性。其次,教學模式的改革實質就是“教”與“學”有機結合為一體,這一點,在畢業論文環節顯得尤為突出。如何充分引發學生的熱情和興趣、調動其的主觀能動性,積極主動、全神貫注的投入到課題中。以教師的誘導、啟發為方向,最終達到對人才培養由知識型向能力型的轉化,實現“理論與實踐相結合”的根本目標。第三,教學成果的總結及效果的評價對教學質量及效果的確認至關重要。申請者首先總結了歷年本科生畢業論文知道的經驗和教訓,從中提煉的理念和方法;同時,“他山之石,可以為玉”,本課題亦廣泛了解了國、內外有代表性的高校的相關專業在本科生畢業論文(設計)環節教學模式,充分研究各校特色,吸收先進的教學理念,吸取優質的教學素材,借鑒科學的教學方法和技術手段,用以補充完善本課題的實施方案,提升自我整體水平。進而探索本教學環節與精英教育相適應的教學模式和教學方法,將我校“精英教育”基本綱略的實施落在實處。
2本科生畢業論文教學環節全過程駐點分析
針對在畢業論文環節提高學生科學研究能力的問題,結合作者多年的教學實踐經驗與土木專業本科生畢業論文階段的特點,采用先進的“過程工程學”分析方法,對本科畢業論文的全過程進行“駐點”分析(如圖1所示),將本科生畢業論文全過程確定為五個駐點,即選題與查閱文獻、研究方案制定與實施、試驗數據采集及分析、論文撰寫及成果深化、答辯。該駐點是畢業論文的第一個環節,“過程訓練”的開端。好的開始是成功的一半。本“模式”所強調的全過程的學生參與,首先就是選題需要學生的參與,要充分考慮學生的特點和興趣。指導教師由于還有較重的教學和科研任務,不能全程地陪同學生的實驗研究,學生應是實驗工作的主體,教師僅起輔助的導向作用。學生對所做課題感興趣,他們通常能做到積極地去查文獻、用心地去設計實驗方案、認真地去做實驗,實驗出現問題,他們也會想方設法去加以解決,這樣學生往往能高質量地完成研究工作。反之,學生在心理上就有抵觸情緒、在工作態度處于消極狀態,被動完成任務,論文水平尚得不到保證,談何科研能力的培養和提高?因此,本課題實施中,指導教師應提供多個題目,采取自愿選題的原則,盡量讓學生選擇自己喜歡的課題,指導教師與學生充分溝通,亦可對課題的工作方向做適當的修正,共同確定任務書的內容,使論文質量能在現有條件下達到較高的水準。駐點2:研究方案制定與實施。學會運用文獻制定研究方案和進度計劃,是科研能力的重要方面,是獨立從事科研活動的基本素質之一。學生通過第一階段的文獻分析,充分了解所研究問題領域的發展現狀和研究水平,通過對比分析,尋求、借鑒擬研究問題的解決方法;在此過程中,學生大量參考文獻及相關標準規程,以確定正確合理的試驗方法,制定嚴密科學、切實可行的研究方案和合理的進度計劃。由于這一環節的工作質量直接影響論文工作的深度和質量,因此,指導教師要給予相對較多的關注和指導,幫助學生在研究方案細節的制定上力求科學、準確、可行;方案實施中以學生為主體,鼓勵他們勤動腦、多動手,積極解決實施過程中出現的各種學術及非學術問題。駐點3:試驗數據采集及分析。本階段著重培養學生客觀、實事求是的科學態度,訓練規范、縝密的思維習慣;學會尊重客觀規律,戒除急于求成和主觀臆斷的大忌。熟悉專業常規操作、培養實驗技能,提升發現問題、解決問題的實踐能力。這個環節中,指導教師不僅要指導學生掌握基本的數據處理和分析方法,更應在一定的高度上,采用適當的形式(如組會討論),啟發學生對實驗結果進行科學系統的討論和思考,不斷提升他們凝練科學問題、進行對比分析、舉一反三的科研能力。駐點4:論文撰寫及成果深化。相對于前三個階段,本階段重在對研究成果的深化分析,著重培養學生綜合的運用所學理論知識解釋試驗現象,提升論文工作的理論水平,避免“實驗報告”式畢業論文的出現。指導教師應鼓勵、啟發學生做更多、更深入的理論分析,而不是圖省事地取而代之,淪為“重使用輕培養”、“重結果輕過程”的反面典型。駐點5:答辯。這是全過程分析的最后一個駐點。無論從形式還是內容,都是具有重要意義的一個環節。采用規范的論文評閱和答辯形式,對于提升論文質量,完成最后的升華至關重要。本課題組成員均具有多年的相關工作經驗,學生論文經由課題組指導老師之外的兩名其他老師實質性的評閱,給出具體評閱意見,并由學生經修改后再進行答辯。答辯采用PPT講述方式,全面考察學生在論文過程中的工作質量。
3實施效果
2012-2015年,作者針對選題與查閱文獻、研究方案制定與實施、試驗數據采集及分析、論文撰寫及成果深化答辯五個駐點的具體內容,將“過程培養”模式的理念和方法實施運用到大連理工大學土木專業本科畢業論文指導的具體工作中——所指導的土木專業本科畢業生陳×(2012年)、李×(2013年)、白××(2014年)等同學,在論文過程及畢業答辯中表現突出,畢業論文成績均為“優”。特別是陳×(2012年)同學,不僅獲得2012年大連理工大學優秀本科生畢業論文,并于論文期間在學術期刊上發表了與其論文工作相關的學術論文,科研能力得到了全面的鍛煉和提升。實踐表明,該方法對于全面提高本科生的科研素質和創新能力,確實是行之有效的。因此,作者認為,應繼續深入探索研究、并在在更大范圍內推廣基于“過程培養”的創新型土木專業本科生畢業論文指導模式。
麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology,簡稱MIT)環境工程專業設置在土木與環境工程系里(Department of Civil and Environmental Engineering,簡稱CEE),是獲得美國工程技術認證協會認證的專業。多年來,MIT環境工程本科專業一直在全美國排名前十名,2014年被USNews排名全美本科環境健康專業第6[1],在全美乃至世界上享有很高聲譽。科學合理的課程體系無疑是MIT環境工程專業持續保持強競爭力的原因之一。
近年來,我國環境問題日益突出,尤其是因為環境問題而引發的健康問題,已引發人們廣泛關注,迫切需要對我國高校環境工程教學內容和課程體系進行改革。借鑒國外知名大學在環境工程教學上的成功經驗,對我國環境工程專業課程體系的改革具有重要的參考價值。本研究旨在通過對MIT環境工程課程體系的分析,從中得到對我國環境工程課程體系改革有益的經驗。
一、MIT環境工程專業教學計劃概況
培養目標:幫助學生掌握基本知識,發展能力,以應對現代社會挑戰。使學生能將科學的力量融入社會價值和社會目標中。培養學生成為環境工程領域的專家,具有創新能力的知識界領導者和問題解決者, 富有終身學習的熱情。使學生有能力就職于環境工程設計、教育、法律、醫學和公共衛生等部門或行業,能夠從事相關科學與工程的研究工作。
學制:4年
學位:學士學位(Bachelor of Science in Environmental Engineering Science)
總學分:384 units。說明:MIT幾乎每門課都是12units,即每周12小時學時。學時包括課堂教學+實驗或設計或野外考察+學生課外準備三部分時間,無實驗或設計或野外考察的為0。如Engineering Mechanics I(Units: 3-2-7),即工程力學I,周學時是12小時,其中3小時課堂教學、2小時實驗和7小時課外自學(后文中只寫總學時)。每學期每門課的1unit=14小時。2個6-unit的實驗課程算1門課程。可以把MIT的學時等同于國內的學分。
教學日歷:秋季(9月-12月);春季(5月-8月)
教學計劃實施過程大體如下:
(1)大學一年級,主要學習MIT要求的基礎科學,如數學、物理、化學和生物學。一般人文、藝術和社會科學課程是每學期上1門。
(2)大學二年級,繼續學習MIT要求的基礎科學,同時學習專業基礎課。
(3)大三、大四年級,學生根據自己興趣選擇環境工程專業課程(必修、限制性選修和任選)。第八學期主要學習畢業論文設計。
獲取一個本科學士學位共需完成32~34門課程的學習。
畢業要求:修完MIT和CEE要求的課程,且每門課程成績不低于3(5分制)。
二、MIT環境工程課程體系
環境工程專業課程體系分為兩個部分,即MIT的基本要求(General Institute Requirements,簡稱GIRs)和CEE的專業要求(Department Program) 。MIT環境工程專業課程體系如下[2]:
(一)基本要求(GIRs)
MIT的基本要求學17門課,共12×17=204學分
(1)6門自然科學
數學:從單變量微積分、單變量微積分及應用和微積分及理論I等3門中選1門;從多變量微積分I、多變量微積分II、多變量微積分Ⅲ、多變量微積分及應用和微積分及理論II等5門中選1門。
物理:從4門不同要求的經典力學課程中選1門;從2門不同要求的電力與磁力課程中選1門。
化學:從固態化學導論和2門不同要求的化學科學原理的課程中選1門。
生物學:從3門不同要求的生物學導論課程中選1門。
(2)人文、藝術、社科 (Humanities, Arts, and Social Sciences,簡稱HASS)
基礎HASS課程:選3門不同類別的課程。
專業性HASS課程:選3~4門課程。
其他HASS選修課程:選2門或1門。
(3)科技限制性選修課
從生態學I: 地球系統、工程力學I和微分方程3門中選2門。
(4)設計實踐課程
土木與環境工程設計概論I和土木與環境工程設計概論II。
(5)表達要求
4門寫說表達課程。其中2門包含在人文社科類里,不再計算學分;另2門是與專業有關的課程,主修課中已有,也不再計學分。
(6)體育要求
一般要求第四學期結束前修成。要求通過游泳測試;上完4節體育課。
(二)、專業課程要求
(1)必修課程(Required Subjects)
中圖分類號:TU24 文獻標識碼:A
簡支轉連續箱梁橋的施工順序為預制好的主梁安裝到位,形成簡支梁狀態。進而在墩頂兩側一定范圍內現澆混凝土,并且在主梁上部布設預應力短束來實現連續。該種橋型施工簡單可行,施工工期短,具有施工材料和設備投入小的特點。但,人們對該種橋型的認識遠遠不如單一的簡支梁和連續梁那么深刻。因此,通過現場檢測獲取第一手實驗數據是十分必要的。再者,該類橋梁在施工過程中和運營期間,也出現了一些病害,通過現場檢測,探明出現病害的該類橋梁的承載能力同樣十分必要。
1 工程概況
某嘉陵江大橋位于武勝縣境內,是典型的簡支轉連續橋型。主橋為90+2×170+90 m四跨一聯的預應力混凝土連續剛構橋,橋長520m。連續剛構采用單箱單室,三向預應力,箱寬6.35m,翼板懸臂2.5m,全寬11.35m。兩端副橋為簡支T梁。全橋共設8道橫隔板。另中跨24號截面設置加勁橫隔板,增加箱梁整體受力性能。此處只研究此橋的簡支梁。。橋面鋪裝C55混凝土,設計荷載為公路—I級。
2動力特性
2.1 建立有限元模型
為了能夠更好地模擬結構的質量和
剛度,利用商用軟件MIDAS/CIVIL建立
三維實體單元有限元模型,模型采用空
間實體單元模擬T梁結構。三維實體有
限元模型如圖1所示。
圖1 三維實體有限元模型
2.2有限元計算
本文基于MIDAS軟件,采用子空間迭代法對
某嘉陵江大橋進行模態分析,得出該橋的前5階
固有頻率對應的5階振型。橋跨結構理論計算振
型圖如圖2~圖6所示。
圖2 T梁一階振型圖
圖3T梁二階振型圖圖4 T梁三階振型圖
圖5 T梁五階振型圖 圖6 T梁五階振型圖
3 動力性能分析
3.1 結構頻率和阻尼比
利用所建立的有限元模型模態分析和對橋跨結構的脈動測試,獲得結構的前5階自振頻率實測值和理論計算值如表1所示。
表1 前5階自振頻率實測值和理論值表
通過實測結果和計算結果的對比可知:
(1)該橋結構自振頻率(周期)實測值與理論值吻合良好,變化規律基本一致。
(2)該橋結構自振頻率(周期)實測值均較計算值大,符合設計要求。
(3)實測阻尼比最大值為3.64%,說明該橋具有一定消耗外界能量的能力。
(4)橋跨結構阻尼比的實測值在2.15%~3.64%之間。根據《地震工程學》(胡聿賢著)的推薦數值,在小振幅振動時,結構物的阻尼比一般在0.1以下;根據《地震工程導論》(李杰,李國強編著)的推薦數值,對于鋼筋混凝土橋,阻尼比經驗值的平均值為0.032左右。對表1中的數據分析可以得出,該橋的阻尼比小于0.1,也基本在0.032左右波動,因此該橋的阻尼比處于正常范圍之內。
3.2動撓度和沖擊系數
此橋調用兩輛汽車進行動載試驗,分別進行了單車20km/h、30km/h、40km/h的勻速跑車試驗、20km/h障礙行車試驗和30km/h制動試驗,記錄了橋梁跨中截面處的振動反應。部分有關記錄與分析圖見圖7~圖12所示。
圖7 T梁豎向脈動時程曲線圖圖8 T梁橫向功脈動時程曲線圖
圖9 T梁20km/h跑車動位移曲線圖10 T梁40km/h跑車動位移曲線
圖11 20km/h跳車動應變移曲線圖12 40km/h跑車動應變移曲線
表2 典型工況下結構動撓度、沖擊系數
由表2分析可知:
(1)以40kM/h勻速運行的單車和車列(2輛)使橋跨產生豎向振動,測點瞬時最大振幅達到2.54mm,最大動應變-26με;
(2)以20kM/h勻速運行的單車跳車時,測試部位產生劇烈的豎向振動,測點瞬時最大振幅達到3.11mm,最大動應變-33με。
(3)橋梁結構沖擊系數比較低,最大值為1.158。
4結論
(1)通過軟件MIDAS/CIVIL建立簡支轉連續橋梁三維實體單元有限元分析計算模型,結構自振頻率(周期)實測值與理論計算值吻合較好,表明該軟件能夠比較精確、真實地模擬T梁的動力特性。
(2)橋梁結構頻率的實測值比理論值大,表明該種橋型的整體剛度較好,有較強的抗沖擊性能,即結構動力特性能夠滿足設計要求。
(3)該橋最大實測阻尼比為3.64%,既在正常適用范圍內,又具有一定消耗外界能量的能力。表明,簡支轉連續箱梁橋型在動力性能方面具有較好的適用性。
(4)該橋的結構沖擊系數較低,說明該結構行車性能比較好,充分反映了橋面的平整度良好。
參考文獻
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[中圖分類號]G639 [文獻標識碼]A
基金項目:黑龍江省省高教學會十二五規劃課題(HGJXHB2110343)。
本科畢業設計(論文)是本科培養方案中的一個重要的實踐教學環節,是對大學期間所學理論知識的一次綜合運用,是對本科生在校學習過程的一個實踐性的總結,是提高學生的綜合能力的最重要的環節。本科生畢業設計質量直接反映高校的辦學質量[1],本科生畢業設計質量問題一直以來就是高等教育工作者著重研究的課題之一,作為研究型大學的一個基層單位,學院有包含航空航天、土木和力學類等三個學科門類的7個本科專業,經過幾年的研究和探索,筆者對保證和提高學院本科生畢業設計環節的質量進行了一些嘗試。
加強宣貫力度,從思想上充分認識畢業設計環節的重要性
近年來,隨著高校畢業生就業形勢日趨嚴峻,在進行畢業設計期間,相當一部分學生忙于參加各種招聘會或者準備研究生入學考試,沒有足夠的時間和精力投入到畢業設計工作中,這也直接影響到其他同學進行本科畢業設計的熱情。而高校教師又有很多指導本科畢業設計之外的工作要完成,指導本科生畢業設計往往被認為是易于完成的工作而投入的精力有限。因此,提高教師和學生對本科生畢業設計工作重要性的認知程度,是提高本科生畢業設計質量的基礎和保證。
對此,學院采取相應的措施,主要是思想上疏導和制度上進行規范來提高教師和學生對此工作的認識。利用新生入學教育、專業教育、專業導論課程、學院青年教師學術交流促進會和全體教職工大會等機會對本科畢業設計工作的重要性進行宣講,同時從制度上進行規范,學生如果本科畢業設計成績不合格,將不能正常畢業,更談不上考研和參加工作了,所以,畢業設計環節是畢業生順利畢業離校的關鍵所在,指導教師所指導的畢業設計成績將直接影響到其職稱晉升、年終業績津貼的發放以及年終的評優評獎等直接關系到指導教師切身利益。
注重過程控制,把好本科畢業設計環節的質量關
1.注意畢業設計環節立題選題的科學性
為保證指導教師能夠投入足夠的精力,學院要求指導教師必須由講師以上的教師擔任,每名指導教師單獨指導學生數不得超過8人。助教可與講師以上職稱的教師聯合指導,但兩名教師聯合指導的總學生數不宜超過12人。
為做到因材施教,要求每個專業的立體數量應為應屆學生數的1.5倍以上,并且隱去立題教師姓名予以公布,供同學們根據自己的興趣愛好和特長進行選擇,沒有學生選擇的指導教師將取消其當年指導本科畢業設計的資格。
畢業設計立題要難度適宜,應盡可能結合生產、科研和實驗室建設的實際任務,題目符合專業培養目標、滿足教學基本要求,使學生得到比較全面的訓練[2]。
2.注意畢業設計環節開題的嚴肅性
學生需在畢業設計(論文)工作開始后第2周末前完成開題,開題報告必須在充分調研和論證的基礎上撰寫,體現個性和特色。指導教師必須親自把關,在開題前對每名學生的報告進行批閱。開題工作由各系組織,并報學院教務辦備案。要求每個學生必須展示自己的開題報告及相關材料,一般由學生本人進行5分鐘的公開講述,并進行至少5分鐘的答辯,接受專家組和在場同學的提問。
3.注意畢業設計環節畢業設計手冊填寫的規范性
畢業設計手冊是學生進行畢業設計工作的“日記”,此畢業設計手冊填寫的真實性直接反映出學生和指導教師對畢業設計環節的重視程度,因此畢業設計手冊必須按學校有關要求填寫,相關要求在畢業設計開始前,由專業負責人統一進行講解指導。手冊中的設計說明內容以2周為單位進行填寫,其填寫的內容一定與進度相符,寫清楚2周內完成的工作內容、遇到的問題、解決的方法等,必須填寫充分。指導教師必須逐個過目學生的設計手冊的填寫過程和結果,并按照時間節點要求進行簽字。
4.注意指導和過程跟蹤的靈活性
這一環節也是學院控制教師和學生投入畢業設計環節精力的主要手段[3],學院制訂如下要求框架,要求各系和各專業參考本框架結合本專業特點進行分別落實,并保留所有書面痕跡(教師簽字手稿等)以備檢查核實。
(1)指導教師每周必須與學生至少見面一次,進行輔導答疑,并對學生考勤和進度檢查(必須有記錄),其結果作為學生參與態度評價的依據。不準事后補填造假。
(2)各系根據進度安排每四周一次集中講座、指導或答疑,并對學生進行考勤。具體安排由各系負責,并報學院教務辦備案。
(3)各系根據具體情況安排2~3次指導教師匯報交流會,匯報所指導的學生畢業設計的進展情況。具體安排由各系負責,并報學院教務辦備案。
(4)每周進行集中考勤至少一次,由專人負責。
(5)配合學校進行前期、中期、后期的設計的檢查工作,進行進度質量檢查,具體時間為:前期第3周末,中期第9周末、后期第13周末(土木工程專業第15周末)。檢查內容是:設計手冊的填寫、編程演示、實驗準備、計算說明書形成過程的草稿、施工圖形成過程的相關草圖、指導教師的修改痕跡和簽字等相關內容。
(6)配合后期檢查在第13周末(土木工程專業第15周末)進行學生答辯申請工作。學生應完成設計成果包括:論文或設計說明書;設計手冊;施工圖紙;論文或設計說明書、圖紙、應用程序的電子版。以上成果必須是經過指導教師審核簽字的成果,經檢查合格后,學生親自簽寫申請答辯登記表,取得答辯資格。
5.注意畢業設計環節成績考核的公正和公平
對畢業設計環節進行公正、客觀、全面的評價,給出公平、合理的考核成績是提高畢業設計質量的重要保證[4],因此,學院要求各專業根據4.1-4.6各項進行記分積累,采取黃牌警告,紅牌罰下,分級答辯的機制,即中期檢查后積分低于40分者,對該學生進行黃牌警告,并于后期工作進行重點監控,對后期檢查后積分低于60分者,將終止其畢業設計環節的進行,不允許參加畢業設計答辯。分級答辯即累計積分大于等于86分者,答辯成績最高為優秀;75~85分者,答辯成績最高為良好;小于75分者,答辯成績最高為中等。
總之,本科生畢業設計的質量是直接反應高效本科生培養質量,直接關系到學生到工作崗位后的適應能力、表達能力等綜合能力的應用程度,提高本科生畢業設計質量將始終是高等教育工作者不斷探索求新的重要課題,本文的實踐成果可為各個兄弟院校和同行提供借鑒。
參考文獻:
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中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)29-0026-02
經濟全球化帶動國家經濟迅速發展,促使我國建筑行業蓬勃發展,同時行業內對高素質復合型的工程管理專業人才需求加大。目前我國高校工程管理專業教育模式存在缺乏系統規劃、專業知識體系重理論輕實踐等問題,導致所培養出的工程類人才與現代社會發展對工程類人才的要求不相適應,人才培養改革勢在必行。工程管理專業人才培養的改革和創新,可以在專業人才培養目標下,結合現代工程對人才的需要,借鑒CDIO工程教育理念,使學生在具有良好的專業知識素養同時,具備一定工程實踐動手能力,成為符合社會和行業發展要求的專業人才。
一、CDIO工程理念及內容
由麻省理工學院、瑞典皇家工學院、查爾摩斯工業大學、林雪平大學4所大學組成的跨國研究在2000年獲得了 Knut and Alice Wallenberg 基金會提供的近2000萬美元研究經費,通過不斷的探索研究,于2004年提出CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate),即構思―設計―實現―運行的工程教育理念,并成立了以 CDIO命名的國際合作組織。CDIO基本理念在完成能力培養目標的同時,提供一個構思、設計、實施及運作的全過程環境,讓學生主動的、參與式的進行學習,以此培養學生的學術、學習和工程三方面的能力。CDIO工程教育理念的內容包含了1個愿景(Vision),1條能力大綱(Syllabus)和12項標準(Standards),如表1、2、3所示。[1-2]
表1 CDIO工程教育理念愿景
從CDIO模式包含的教育理念可知,結合工程的方法培養學生,在完成培養目標,使學生具備相應專業知識素養的同時,學生的創新能力、合作能力、工程實踐能力以及工作后需具備的技術和職業道德能力不斷提高,這與現代社會對工程人才的要求相適應。據統計,目前已有30多個國家的大學加入了CDIO國際組織并實施CDIO工程教育模式。這些學校不僅有世界頂尖的理工大學,也有針對地區經濟發展培養工程人才的技術學院,而我國也有 39所高校成為采用CDIO模式進行工程類人才培養的試點高校,此種模式將成為培養適應現代社會發展要求的,高素質、創新型工程人才的有效途徑。
二、工程管理專業人才培養目標與基本特點
教育部頒布的《普通高等學校本科專業介紹》中,明確提出:工程管理專業培養具備管理學、經濟學和土木工程技術的基本知識,掌握現代管理科學的理論、方法和手段,能在國內外工程建設領域從事項目決策和全過程管理的復合型高級管理人才。本專業學生主要學習工程管理方面的基本理論、方法和土木工程技術知識;受到工程項目管理方面的基本訓練;具備從事工程項目管理的基本能力。本專業畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:掌握工程管理的基本理論和方法;掌握投資經濟的基本理論和基本知識;熟悉土木工程技術知識;熟悉工程項目建設的方針、政策和法規;了解國內外工程管理的發展動態;具有運用計算機輔助解決管理問題的能力;具有從事工程項目決策與全過程管理的基本能力;掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有初步的科學研究和實際工作的能力;修業年限為五年的,還應掌握進行國際工程項目管理所必需的相關商務知識(如國際工程合同與合同條件、外貿、金融、法律及保險等),具有較強的外語能力。[3]目前大多數開設此專業高校的做法是,對這四個平臺的課程采用鏈式教育,構成工程管理全過程專業知識體系。由此可以看出,工程管理專業人才既不同于土木工程人才要求掌握專和精的工程技術,也不同于管理人才對工程技術知識要求不高,其要求畢業生同時具備土木工程技術類知識、管理、經濟、法律多學科交叉知識等。
三、基于CDIO模式的專業人才培養要求
1.CDIO模式在工程管理教學中實施的可行性
Mc?Kinsey Global Institute在2005年10月發表的一份報告顯示,2005年我國畢業生大軍中工程技術人才約占60萬,但這些人在國際化公司工作的不到10%,它認為造成這種問題的原因是受傳統工程教育觀念的影響,我國工程教育模式和方法偏重理論,學生在學習過程中幾乎未受project和團隊工作的實際訓練,相比之下歐洲和北美學生以團隊方式解決實際問題。[4]目前建設行業內用人單位對工程管理與土木工程專業學生混用現象的出現,是因為自1998年我國開設工程管理專業,從教育部頒布的專業要求來看,工程管理專業內涵較寬泛,且高校培養專業人才多采用鏈式教育,很多學校重書本輕實踐,偏重對概念、原理的學術性知識的講授,雖然在整個學習過程中安排一定的實驗、實際工程設計、實習,但大多是側重于培養行動技能和能力,對學生的學習、信息、社會、創新、應用技能和能力的培養不足。因此,盡快培養與國際接軌的中國工程師,是工程管理專業,甚至是高等工科教育的迫切任務。
工程管理專業實踐性強,培養“理論+實踐”的應用型人才,將CDIO理念融入到工程管理專業人才培養模式中,根據CDIO能力培養大綱,把工程實踐環境作為工程教育環境,以學生為中心,在有限的學年中,通過完整的項目知識,引導學生主動思考,基于項目過程帶動學生去做、去學,在項目式學習中形成各種能力。此種培養模式加強了學生綜合素質的培養,學生不僅具有扎實的專業基本理論知識,而且團隊合作、交流、系統掌控、終身學習能力以及職業道德都有所提高。這些能力也正是工程管理專業人才所需要的。因此,CDIO模式非常適合工程管理人才的培養。
2.CDIO模式下工程管理專業人才培養核心工作
專業培養目標、培養內容、培養要求、培養方案、教學管理和評價管理等構成完整的專業人才培養體系。培養目標決定了課程體系和教學實施方法,需要與之相適應的培養要求、條件,培養目標能否實現也需要通過評價來反映。基于CDIO模式的工程管理專業人才培養可從以下幾方面開展:
(1)根據培養方案,優化課程設置。完成培養目標的關鍵之一是專業課程設置。課程設置的優劣直接影響到學生的專業知識體系和專業技能。CDIO理念要求課程設置在避免不必要的重復時體現關聯性,保證學生在掌握必要的專業基礎知識時,各課程之間需有一定的聯系,便于解決綜合問題。同時,課程設置也不能太窄,過窄的課程會弱化學生的工程能力培養,對學生的工程能力訓練不利。根據工程管理專業指導委員會制定的專業教學計劃,工程管理專業知識體系由技術、管理、經濟、法律四大平臺構成。以我院工程管理專業為例,結合CDIO工程教育模式,可將專業課程體系按如下圖示安排:
我院工程管理專業課程體系采用層級式結構,由“通識課程+學科基礎課程+必修主干課+方向選修課”構成。1級項目主要為初級的工程導論和高級的畢業設計(論文)項目。在大一年級開設工程導論課程,讓學生領略工程精華,激發學生對工程的興趣, 引導學生工程實踐入門。2級項目主要涉及工程管理專業四大平臺課程和專業方向課程。進入二年級以后進行2級項目的學習,開設常規課程,建立課程群,使四個平臺課程有機聯系,輔以必要的實際項目進行課程設計或認識實習,讓學生親手設計或計算相對簡單的實際工程項目,在項目式的學習過程中,不斷提高自身的專業知識素養和綜合能力。3級項目為2級項目的延伸,包含專業課程和專業方向課程以及相匹配的課程設計等。以我院分設的專業方向為例,分為工程造價和項目管理兩個方向。工程造價方向的專業課程為工程估價電算化、建設工程預算、工程造價與計價控制、項目投資與融資,項目管理方向的專業課程為建設項目評估、建筑企業管理、國際工程承包與合同等。相匹配的課程設計及實訓項目有:工程概預算課程設計、工程算量軟件應用、項目管理軟件應用(上機)、項目管理沙盤模擬等。
(2)結合課程特點,改進教學手段及方法。關鍵因素之二:教師隊伍素質和教學水平決定教學效果。從標準9“教師的CDIO能力”可以看出,CDIO理念不僅對學生做要求,也要求教師具備工程實踐能力。它要求提升教師基本個人能力和人際能力以及系統構建能力。一名優秀的工程師需具備不可或缺的職業技能,比如個人能力和人際能力,缺少這些無法成為一名合格的工程人員,更不可能進行項目式、工程化的教學。[5]所以,教師應該積極參與工程實踐,熟悉工程項目各個環節,掌握解決工程問題的實際技能,豐富自身工程經驗,使自己先成為一名合格的工程師,成為學生學習、模仿的榜樣,才可能培養出合格的工程人才。
標準10是“教師的教學能力”,它要求教師在具備完善的工程知識和工程實踐能力下,將工程能力和實踐經驗運用到課程教學中,與課堂教學有機結合,提高教學效果。鼓勵教師在教學過程中貫徹CDIO理念,采用“教、學、做”三位一體方式,利用啟發式、情景式、討論式、案例式等教學手段,引導學生主動思考、主動學習,鍛煉學生動手能力,提高實踐能力,使學生具備扎實的專業知識素養。
(3)完善教學環境,加強實踐教學環節。關鍵之三:良好的學習環境是成功開展項目式學習的保證,其中學習環境的改進是重點。通過具體的工程項目學習專業平臺課程,利用課程群的交叉性,對實際工程涉及的不同理論知識,進行由簡至深的實訓演練,提高學生發現和解決實際工程問題的能力,在此過程中,學生還能根據項目需要主動學習其他知識,更新專業知識,延伸和拓展專業技能。為更好的開展實踐教學,對教師進行工程訓練的同時,還可邀請業界理論水平高、經驗豐富的工程師來校兼職任教。
(4)開展校企合作,加快實習基地建設。我院在大一下期安排認識實習,以此增強學生對工程的感性認識,培養學生的專業興趣,在大四下期安排生產實習,組織學生到施工現場或行業相關工作單位參加實踐鍛煉,培養學生的專業感,但校企合作仍然比較欠缺。目前我國的工程類人才培養任務全部由學校獨自完成,企業很少參與教育,導致學生從學校到企業的身份過渡期較長,如果學生不能較好完成從學校基礎到企業實際操作的過渡,他們就無法具備實際動手能力,無法解決實際工程問題。CDIO要求開展工程教育應有一個穩定的供學生現場實習和綜合實訓的工程實踐場所,學校應主動與企業開展合作,以建設實習基地為契機,共同開發實踐性較強的專業課程,共建共享實習基地,達到雙贏的效果。
四、結語
建筑市場國際化趨勢日益明顯,世界各國高校都致力于如何培養出與行業要求相適應的專業人才,作為國際工程教育新理念,如何將CDIO工程教育模式本土化,使其更好的為我國專業人才培養更好的服務,要求我們不僅加深對其的理論理解,也要重視與傳統工程教育優勢相結合。積極推進工程教育改革的同時,總結經驗,在改革過程中提出問題、分析問題和解決問題,為我國工程類人才培養提供借鑒和參考。
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伊利諾伊大學香檳分校是“十大”盟校(The Big Ten)之一,建立于1867年,一直是全美最優秀的大學之一,理工科在“十大”中更是排名第一。該大學排名全美前10名的研究生專業有物理學、化學、計算機科學、心理學、教育學、工程學、會計學、大眾傳播學、圖書館科學、音樂、數論、代數、邏輯學、微生物學。工程學院在全美聞名遐邇,其電子工程、計算機工程、土木工程、材料科學與工程、機械工程、原子工程、農業工程、環境工程等系科都排在全美前五位,化學工程、航空航天工程排在全美前十位。
該校的教授和校友有不少知名人士,比如歷史上第一次在同一領域(固體物理學)中兩次獲得諾貝爾物理學獎的發明了晶體管并提出了低溫超導理論(BCS理論)的巴丁教授;哈肯教授與阿佩爾合作在計算機完成了四色定理的證明;網絡神童馬克?安德森(Mark Anderson)在伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校設計了因特網瀏覽器軟件Mosaic及Netscape;身價一度超過比爾?蓋茨成為世界首富的甲骨文公司(Oracle)董事長兼首席執官拉里?埃里森(Larry Ellison)曾在伊利諾大學香檳分校讀書;AMD創始人兼首席執官杰里?桑德斯(Jerry Sanders)是伊利諾大學香檳分校電子工程學士;通用電氣(GE)董事長兼首席執官杰克?韋爾奇(Jeck Welch)是伊利諾大學香檳分校化工博士。截至2003年,該大學共有二十位教授及校友榮獲過諾貝爾獎,兩位校友榮獲過圖靈獎,一位教授榮獲過菲爾茲獎,二十一位教授及校友榮獲過普利策獎,十一位教授榮獲過美國國家科學獎章,現任教授中有兩位普利策獎得主、二十六位美國國家科學院院士、二十九位美國國家工程院院士。
該校的計算機系創建于1972年,多年來在全美排名一直保持在Top5之內,一些事實也無可爭辯地捍衛著這一地位:世界上最早的計算機Eniac誕生在這里;世界上第一個網絡瀏覽器Mosaic誕生在這里;其畢業生所建立的公司(Netscape、YouTube、PayPal、Lotus和Sieble Systems)在計算機界赫赫有名;其國家超級計算機應用中心(NCSA)是全美國五大計算機研究中心之一。
課程設置
該校計算機系的課程設置乍一看上去和國內大學似乎沒有什么大的區別。對本科生來說,“1”開頭的系列基礎課程,主要是包括計算機導論,離散數學等計算機基礎課程;“2”開頭的是更專業一些的課程,比如類似國內操作系統的System Programming、計算機體系結構和數據結構;“3”開頭的目前僅有兩門課:397 Individual Study和398 Special Topics in CS,主要是擴展學生的學習興趣和能力。研究生的課程都是以“4”開頭的專業基礎課程和以“5”開頭的專業課程,其中以598開頭的為前沿學科討論課程。學生也分為碩士和博士,但對碩士的要求不高,所以很多直接跟隨教授做研究的學生都是博士。課程的要求也是作業、項目和最后的考試。但實質上,由于管理、研究水平等原因,這些設置還是有所不同。
該系目前提供三種類型的本科學位,一種是五年的本科和碩士生打通的學位,五年畢業后取得本科和碩士兩個學位;另兩種是計算機科學本科學位和軟件工程學位。每一種根據對學生都有不同的學分和課程要求。比如對于第一種學位,要求選夠120學分,其中理論(473 Algorithms或者475 Formal Models of Computation)、結構(431 Embedded Sys Arch and Software或者433 Computer System Organization)和軟件(421 Programming Lang and Compilers或422 Programming Language Design或423 Operating Systems Design)必須按研究生學分選修。
研究生分論文和非論文兩類。論文學位中和國內一樣分碩士生和博士生。普通論文碩士要求28個課程學分和4個論文學分。博士生的總學分要求是96個課程學分,包括課程學分和論文學分,其中至少要求32個論文學分;學士直讀的博士生要求96個課程學分。目前注冊的研究生人數近450人。
從課程設置方面看,該系的課程分得很細,從和國內相類似的專業基礎課,比如計算機導論、數據結構、軟件體系結構、數據庫系統、操作系統、軟件工程;到很專業的課程,比如算法、密碼學導論、程序驗證、自主信息系統、形式化軟件開發方法以及以598打頭的帶有主講教師名字代號的擴展課程。尤其以研究生的課程設置最為細致。數一下他們的課程可以發現,學生有很多方向可以選擇,本科生的課程多達77門,研究生的更是多達102門。當然有不少課程是兩者都可以選修的。一般一門課程3~4個學分(根據是否完成Project區分),每周兩次,一次75分鐘。
講授該課程的教師基本上都是該校專門從事這一方面研究的權威,有著多年的研究經驗。比如我所選修的“程序驗證”課程屬于該系的研究生基礎理論課程,任課教師Meseguer教授已經在這方面從事了近三十年的研究,而且目前也是這方面的權威。“數據挖掘”課程的教師是Han教授,也是數據挖掘的世界級權威。這保證了任課教師在講授課程的同時貫穿了該課程在學科中的領先技術和知識。同時,比較明顯的一點是課程結合實際動手的項目比較緊密。比如我所選修的“程序驗證”課程雖然有很強的數學背景,介紹了等式邏輯和重寫邏輯,但該課程輔以該實驗室的Maude系統作為實踐工具,所以所介紹的理論可以實實在在地在計算機上看到其作用和結果。“程序設計原理”這門課也使用了Maude系統作為高級程序語言的規格說明語言,這立刻就讓本來很抽象的兩門課有了感性認識的平臺,學生可以立刻通過工具感受邏輯在計算機中的作用,可以使用該工具立刻設計出自己的新的程序語言。相比而言,國內類似的課程都缺乏相應的輔助工具,學生學理論不知道怎樣用到計算機中,學程序語言設計多是看看別人設計的語言是怎樣的,難以在短時間內自己動手設計一個。
開放性
這半年中我感受最深的當數該系信息資源的開放性。從課程上來說,每學期的每一門課程都能在系里的網絡上找到相應的講義、作業、項目以及閱讀的參考資料。和課程相對應,每位教授都開設一個甚至多個專題討論會,這些討論會都有相應的MailList可以讓學生或是研究人員加入。根據我的研究興趣,我參加了Maude、Runtime Verification以及軟件工程討論小組。每一個討論組由教授主持每周定時討論一至兩個小時,同時維護一個網站公布每次討論的主題或是論文。所以,和國內的例會不同,這些討論會除了教授自己的學生,往往會有一些感興趣的學生或是像我這樣訪問學者參加。通過這樣的方式,也有教授的介紹,我和目前我感興趣的幾個教授都交流過,他們都很細致地介紹自己的研究,包括介紹實驗室開發的軟件工具。而這些軟件工具都放在他們自己實驗室的網站上,有的是可以免費使用的,有的甚至是源碼公開的,同時有他們公開發表的論文。有兩位教授的實驗室研究內容我比較感興趣,但他們還沒有源碼,經過兩次討論后,他們都表示可以提供源碼以便進行進一步的研究。同時,我找他們的學生詢問相關工具的一些細節技術,他們都詳細解答,有時甚至花費兩個多小時。
其實這一點在我聯系訪問的Host Professor時就感受頗深:每一位教授都可以在他們的主頁上找到非常詳細的資料,他們的研究概況、發表的論文、教授的課程、所做的研究項目、學生、聯系方式等等。對比國內同行,很多都沒有自己的主頁,有一些由于單位組織倒是有,但所找到的基本上都是僅僅一頁的概述而已。這導致國內很多信息無法交流。當然,我想這也有一點客觀原因,就該系的項目情況而言,縱向課題的資助就已經足夠教授們完成研究,所以他們并不在乎把研究成果轉化為實際產品,而是公開這些研究成果,讓其他人盡量多地使用,讓其他人或公司完成產品的轉化工作。反之,國內很難找到根據研究成果完成的軟件工具,因為一般如果做到工具,都希望更進一步做到產品化,能以此爭取到橫向課題的支持,以便彌補縱向課題經費的不足。由于橫向課題講求實用,有很多非前沿性,非研究性質的工作需要完成,直接影響了研究的深度。
開放性還反映在該系的研究領域交叉之中。該系的研究領域分為:算法和理論;人工智能;體系結構、并行計算機和系統;復雜生物及計算生物;數據庫及信息系統;圖形圖像和人機界面;系統和網絡;程序語言、形式化系統和軟件工程;以及科學計算。但在我所參加的討論中,經常可以看到多個實驗室的教師和學生相互參與討論。比如我上上周參加的形式化小組的討論會上,就有體系結構實驗室的學生;上一周的軟件工程討論會上,報告者是一個數據庫實驗室的學生,因為他的工作內容涉及到用數據挖掘和統計的方法進行軟件調試,同時與會的還有該實驗室的兩位教授以及其他實驗室的學生。同一個研究領域內的合作就更多,比如我所訪問的教授專注于程序語言、形式化系統和軟件工程領域,他自己的實驗室和另外該領域的另一位教授Rosu的實驗室相連,兩人合作過多篇文章,Rosu的程序設計語言以及形式化軟件開發方法課程中應用了Prof. Meseguer的形式化工具,甚至有一些講義。我大致看過該系教授們的簡歷,非常少有本校畢業的學生,這說明相關合作并不是以前師生關系的繼續。同時,這里常常有一些前沿講座是由斯坦福、劍橋、伯克利和愛丁堡大學的教授和博士生開設(應聘的博士生都要公開做一個面試形式的講座),也有微軟和IBM這樣的大公司的研究院或是一些著名公司的學者的講座,這些講座頻率很高,常常可以在該系每周的日歷上看到這些通知。
其實,訪問學者這樣的一個制度本身就是很開放的。半年一年的互訪,帶來了很多交互的信息。相比而言,國內有不少實驗室雖然也設有客座教授、開放項目等,但是很難落到實處,很難有人真正是在實驗室里交流這么長時間,更多的僅僅是每年幾次的互訪而已。不過,為每一位訪問學者提供一間寬敞明亮的辦公室,提供所有辦公服務恐怕也是目前高校難以提供的緊缺資源。
風氣
另一個讓我感受比較深的地方是該系的學習風氣。由于課程設置很細,很多課程選課的人并不多,一二十個學生的課堂是很常見的,有的課程僅僅4~5個學生。當然也有上百人的大課,這一般是本科和研究生共同選修的課程。我上學期選修的program verification課程共有12個學生,這學期選修的formal method software development也不過十七八個學生。但給我印象很深的一點是,從開學到學期末,學生數目基本上保持不變,可見很少有人缺課。上課的氣氛很活躍,課堂上幾乎沒有見過學生打瞌睡,講課中間學生隨時提問,教師也是當時就回答。對于教師提出的問題,也幾乎沒有冷場沒有人回答的情況,當然也不是每一次回答都正確。相比而言,國內大學目前缺課的現象相當嚴重,有的必修課程都有三分之一缺課的,選修課就更不用說了。這當然有教師的原因,目前教學普遍不受重視,所有職稱的評定基本上由科研決定,這從前年上海交大的倍受學生歡迎的教師始終僅僅是一個講師就可見一斑。而教學顯然是很需要花費時間和精力的。
也不是說這里的教授上課都很好,也有底下學生反映講課不好的,但無論是從教師的授課還是學生的學習,你可以明顯感受到兩個字:認真。研究生自己決定上什么課,一個學期一般也就選修2~3門。相比而言,國內碩士研究生一學期的課程多達七八門,其中不少都是必須選修的,學生的學習相對比較被動,很多學生就為拿學分,課堂上打瞌睡,學Tofel和GRE,復習考研的學生大有人在,課堂上很少看到學生主動提問。在我的一門電子商務的選修課上我就問過學生,他們是否愿意做我以項目的方式提供的考試,很多學生說很有興趣,可是卻沒有時間。必修課和學位課的項目、作業已經讓他們窮于應付,還要復習考研、考Tofel和GRE,實在是心有余而力不足。為此我還調整過項目完成時間,允許學生在第二個學期開學時交,可以看到效果要好一些,有一些學生利用假期完成了自己感興趣的內容。可是隨著教學管理的正規化,要求課程結束后一周內必須給成績,剛開放一些的項目只好又恢復原狀。
09:00-11:30
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A020105 金融
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00199 中外民俗 00067 財務管理學
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物流經濟學 B020230 公共事業管理 03331 公共事業管理 00147 人力資源管理(一) 00261
行政法學
B020232 勞動和社會保障
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B020279 工程管理 06086 工程監理 00067 財務管理學 06962 工程造價確定與控制
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B040107 教育管理 00442 教育學(二) 02111 教育心理學 00261 行政法學 00054
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體育教育 00442 教育學(二)
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對外漢語 00539 中國古代文學史(二)
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設計美學 B050418 數字媒體藝術 07219
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電腦動畫 07231 數字影視合成 09537 動態網站編程基礎 B070102 數學教育 00442 教育學(二) 02111 教育心理學 02009 抽象代數 02013 初等數論 B071602 信息管理與服務 02133 信息政策與法規 02134 信息系統設計與分析
09537 動態網站編程基礎 B080302 機械制造及自動化 02213 精密加工與特種加工 02204
經濟管理 02207 電氣傳動與可編程控制器(PLC)
B080612 電氣工程與自動化 10053 工程數學(線性代數、復變函數) 08182
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計算機網絡原理
B080713 信息技術教育 01263 數據庫VisualFoxpro及學校應用 01265 Photoshop圖形處理
07227 電腦動畫 02115
信息管理基礎 03137
計算機網絡基本原理 B080738 電子信息技術 07874 信息技術導論 06169 電子電路EDA技術 07871
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B081209 應用化學 02483 工業分析 02066 有機化學(二) 02471 環境生態學 05082 波譜學 B081311 營養、食品與健康
05766
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B082208
計算機信息管理 02378
信息資源管理
04741
計算機網絡原理
B082231
工程造價管理 08984
房屋建筑工程概論 04624
工程經濟學 04228 建設工程工程量清單計價實務
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汽車服務工程 08587
汽車服務工程
10053 工程數學(線性代數、復變函數) 04912
汽車電子控制技術
06906
汽車運行材料 02576 汽車構造 04946 汽車發動機原理與汽車理論 B090614 林業及園林高新技術與管理 02685 園林病蟲害防治 02831 林業企業經營化管理
06505 森林游憩概論 06509 園林植物配置與造景 06503 特種經濟植物生產技術 D030106
法律 00259 公證與律師制度 00226 知識產權法 00233 稅法
D050105
漢語言文學 00539 中國古代文學史(二) 00541 語言學概論 00538 中國古代文學史(一) 00537 中國現代文學史 D050201
英語 00840 日語
00600 高級英語 05844 國際商務英語 D050305 新聞學
00182 公共關系學 Y020106 金融
00067 財務管理學
00054 管理學原理 Y020110
國際貿易 00098 國際市場營銷學 00045 企業經濟統計學
Y020155
文化產業 04140 知識產權概論 04125 文化產業創意與策劃
04139
應用寫作(本) Y020202
工商企業管理 00152 組織行為學 00149 國際貿易理論與實務 00150 金融理論與實務 00054
管理學原理 Y020204
會計 00058 市場營銷學 00149 國際貿易理論與實務 00150 金融理論與實務 00160
審計學 Y020208
市場營銷 00098 國際市場營銷學 00149 國際貿易理論與實務 00150 金融理論與實務
Y020210
旅游管理 00058 市場營銷學
00152 組織行為學
00199 中外民俗 00197 旅游資源規劃與開發 00198 旅游企業投資與管理 00189
旅游與飯店會計
00200 客源國概況 Y020213
企業財務管理 00058 市場營銷學
00160
審計學 Y020216 電子商務
08395 網絡金融與管理 08674 計算機網絡基礎
Y020218
人力資源管理 06088 管理思想史 06093 人力資源開發與管理 06089 勞動關系與勞動法 00054
管理學原理
00182
公共關系學
06090 人員素質測評理論與方法 Y020221
建筑經濟管理 02460 工程質量與進度控制 02204 經濟管理 01564 工程建設監理概論
Y020222
物業管理
00147 人力資源管理(一) 05674 物業信息管理 00054
管理學原理 Y020227
資源經濟與管理 02560 資源經濟學 06726
資源政策與法規 06728 資源信息管理 06734
財政與稅收 Y020229
物流管理 00058 市場營銷學
07725 物流規劃 07114
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物流經濟學 Y020230
公共事業管理 03331 公共事業管理 00147
人力資源管理(一)
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項目成本管理 05059 項目管理學 05060
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工程財務管理 06072 企業財務審計 05293 國際工程與建設項目管理
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現代商務 00098 國際市場營銷學 00896 電子商務概論 00947 國際商務管理學
Y020279
工程管理 06086 工程監理 00067 財務管理學 06962 工程造價確定與控制
Y020302 酒店管理 08424 酒店管理 04929 旅游市場營銷 06126 旅游人力資源管理 06124
旅游文化學 Y020314 銷售管理
Y030106 法律 00259 公證與律師制度 00226 知識產權法 00233 稅法
Y030203
社會工作與管理 00279 團體社會工作 00285 中國福利思想 00281 社區社會工作
00282 個案社會工作 00283 社會行政
00284 心理衛生與心理咨詢 Y030302
行政管理學 01848 公務員制度
00320 領導科學 Y030405
偵查學 00382 刑事偵查學導論
08027 偵查措施與策略 08031 經濟犯罪偵查 08028 審訊學 08030
犯罪偵查 Y040102
學前教育 00881 學前教育科學研究與論文寫作 00399 學前游戲論
Y040107 教育管理 00442 教育學(二) 02111 教育心理學
Y040112 小學教育 00442 教育學(二) 02111 教育心理學
Y040202
思想政治教育 00442 教育學(二) 02111 教育心理學 00479 當代資本主義
Y040302
體育教育 00442 教育學(二)
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00499 體育游戲
02111 教育心理學 00502 體育管理學
09480 學校拓展訓練 00497
運動訓練學
09478
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漢語言文學 00539 中國古代文學史(二)
00567 馬列文論選讀 00541 語言學概論 00538 中
國古代文學史(一) 00537
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漢語言文學教育 00442 教育學(二)
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00537
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05844 國際商務英語 Y050305 新聞學
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Y050412
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藝術設計 05424 現代設計史 00709 室內設計 00755 廣告設計與創意 04026
設計美學 Y050443 服裝設計與工程 03908 服裝材料學 01014 針織服裝設計
Y070102 數學教育 00442 教育學(二) 02111 教育心理學 02009 抽象代數 02013 初等數論 Y070405
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林業及園林高新技術與管理 02685 園林病蟲害防治 02831 林業企業經營化管理
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07289 農業微生物應用技術 07286 農產品加工工藝學 02834 農產品市場與管理
06503 特種經濟植物生產技術 Y100311
檢驗 01651 儀器分析、檢驗儀器原理及維護
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衛生統計學 03011
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藥學 05522
有機化學(五) 01759
藥物化學(二) 01761
藥劑學(二) 01763
藥事管理學(二) Y100907
生物制藥 06711
生物制藥學 03748
伊利諾伊大學是“莫里爾法案”(由林肯總統在1862年簽署)生效最初十年期間通過公用土地贈與方式創立的全美37所高校之一,于1868年正式開學。其座落于美國伊利諾伊州南部安靜幽雅的姊妹城鎮-厄巴納和香檳,占地1458英畝,擁有272座主要建筑。此外,學校還擁有一個機場、433英畝森林保留地以及占地1765英畝的阿勒頓公園。
經過近140年的發展,伊利諾依大學已經是全美國最好的大學之一,位居全美公立大學的前五位。該校擁有僅次于哈佛大學和耶魯大學的美國第三大大學圖書館,圖書資料達一千七百多萬冊。此外,學校還有自然史博物館、世界傳統文化博物館以及一個美術館和一個表演藝術中心。該校能提供一百五十多個專業方向領域的四千多門課程,每年授予一萬五千多個學位,其中每年授予的博士學位獲得者人數穩居全美前五名。目前,該校擁有近兩千名教授和四萬余名學生。其中,學生由近三萬名大學生和一萬一千余名研究生組成,含外國留學生近五千名。
伊利諾伊大學以理工科尤稱翹楚,穩居全美大學排名前六位。進一步講,有十余個本科專業位列全美前二十五名,其中會計學、材料學、農業工程、土木工程、環境工程、計算機科學、核工程、機械工程等并位居前五位;有超過六十多個研究生專業位列全美前三十名,其中圖書館學、土木工程、材料學、微生物學、計算機科學、計算機工程、無機化學、分析化學、冷凝物質、邏輯學、數論等并高居前五位。該校共有11位教師及校友榮獲過諾貝爾獎,18位教師及校友榮獲過普利策獎。其中,該校教授巴丁因發明晶體管和提出低溫超導理論而成為歷史上在同一領域(固體物理學)兩次獲得諾貝爾物理學獎的第一人。另外,尼龍的發明者卡羅瑟斯、集成電路的發明者杰克科勒比、第78屆奧斯卡金像獎最佳導演獲得者李安等均為該校畢業生,我國前著名科學家竺可楨早年也曾在該校攻讀農學。
非常幸運和特別值得一提的是,此番留學團隊組成成員的研究興趣或主攻方向均屬伊利諾伊大學的優勢學科方向,這為各位老師的學習和提高創造了非常重要的基礎和前提條件,同時也從側面反映了國家教育部留學基金委的工作非常到位和值得肯定。
2計算機學科課程設置的比較
我是北京交通大學計算機學院的一名專業基礎課程任課教師,主要講授本科“操作系統”和研究生“安全操作系統”,有幸被分派到久負盛名的伊利諾伊大學計算機科學系進行訪問學習。網絡神童馬克?安德森曾在那里設計了互聯網瀏覽器軟件Mosaic及Netscape,著名的微軟IE瀏覽器至今還是構建在Mosaic的基礎上。留學期間和回國后,我曾對伊利諾伊大學計算機學科課程設置進行了較為粗淺的分析和對比性研究。
伊利諾伊大學計算機科學系可提供三種不同的大學學位教育(即工學院的計算機科學專業理學學士以及文理學院的數學與計算機科學理學學士、統計學與計算機科學理學學士)、五年制本碩連讀學位教育、輔修計算機科學專業學位教育及軟件工程學歷證書。本科學位教育主要由校院教學要求和專業教學要求兩部分構成。前述計算機科學專業理學學士、數學與計算機科學理學學士、統計學與計算機科學理學學士的主要區別就在于學院要求和專業要求的不同。例如,工學院要求物理與化學,而文理學院則不要求,同時兩個學院的一般教學要求也略微有所不同。不同專業間的教學要求區別在于數學與計算機科學專業要求多上三門不同的數學類課程,同時又比計算機科學專業少上五門計算機科學類課程。統計學與計算機科學專業和數學與計算機科學專業的要求大致相同,只是用統計學類課程替代了某些數學類課程。對于三個專業來講,有15門數學類或計算機科學類課程是相同的,所以共性大于不同。需要指出的是,計算機科學類課程由計算機科學系負責開設和講授,課號、名稱及要求完全一致。這和國內的大學是不一樣的,至少北京交通大學是如此:和計算機專業較為相似的理學院的信息與計算科學專業的某些計算機類核心課程(如“操作系統”)的要求和講授就與計算機學院無關。此外,國內大學本科培養方案則由通識教育、學科門類教育、自主教育三部分教學要求構成,它們與伊利諾伊大學的學院級或專業級教學要求間的對應關系并不明晰。其中,通識教育由綜合基礎和基本技能組成,為面向全校本科生的公共要求(伊利諾伊大學在這點上似乎不太明確或較弱);學科門類教育由學科門類基礎課程、大類專業基礎課程和專業課程構成;自主教育包括全校通識教育與各學科門類教育課程與實踐、系列講座、競賽、證書、科研論文、自主和開放實驗、就業實踐、科研實踐等,是我國高校為加強實踐環節和推動就業競爭力而引入的具有中國特色的課程學分組成,國外自然無等同物。
具體以計算機科學專業培養方案為例對比來講,伊利諾伊大學總共要求128學分,含學院級要求39-51學分、專業要求76-85學分(參表1所示);北京交通大學總學分要求為190學分,含通識教育必修40學分和選修20學分、學科門類教育必修97.5學分和選修22.5學分以及自主教育選修10學分(參表2所示)。后者比前者高出62學分,主要包括必修類的英語16學分(國外對外語的要求為0-12學分,注意其并未指定特定語種)、選修類的自主教育10學分。國內通識教育綜合基礎部分(必修22學分、選修14學分)近似等同于國外的人文社會科學類課程(18學分),但多出18學分的教學要求。另外,國外大學專門設立寫作課程(含4學分寫作I、3學分高級寫作)來傳授和培養學生的寫作技巧與能力,國內大學則主要通過畢業設計環節的論文寫作(畢業設計共16學分)來達到相同的目標。國外大學把普通化學I和普通化學實驗I(共計4小學分)作為工科專業的公共基本要求,而國內大學如計算機科學專業在內的工科專業則可以不選修化學類課程;同時,國內大學設定數學、物理類課程同為學科門類基礎課程,而國外大學則把其中的微積分、概率論或統計學作為計算機科學專業的專業要求。
表1 伊利諾伊大學計算機科學本科專業培養方案
注:表中大類專業基礎理論與實踐(必修)主要包括計算機科學技術導論、電子技術類課程(電路分析基礎3學分、模擬電子技術3學分、模擬電子技術實驗1學分、數字電子技術3學分、數字電子技術實驗1學分)、計算機數學類課程(離散數學8學分)、計算機軟件類課程(數據結構4學分、高級語言程序設計4學分、操作系統4學分,編譯原理3學分)、計算機硬件類課程(計算機體系結構2學分、計算機組成原理3學分、計算機組成原理實驗1學分)等;專業主修(必修)課程主要包括數據庫系統原理、接口技術、計算機網絡原理、接口技術實驗、計算機網絡原理實驗、畢業設計等。專業特色課程(選修)則劃分為四個方向給出可選課程:1、計算機軟件類(軟件測試、統一建模語言、高性能計算導論、軟件工程、Web程序設計、Unix/Linux環境下程序設計、XML程序設計、軟件類綜合實踐);2、計算機硬件類(計算機控制技術、硬件類綜合實踐);3、計算機網絡類(計算機安全保密、網絡安全與管理);4、計算機應用技術類(人工智能、人機交互技術、計算機輔助造型與動畫設計、數字圖像處理)。
伊利諾伊大學要求學生學習和掌握數字計算機的理論、設計和應用的廣博深厚的知識。前兩年主要學習數學與物理以及入門性計算機科學基本原理。第三年完成基本的計算機科學課程,并要求選修和拓展學生的理論基礎。第四年鼓勵學生就自己感興趣的方向和課題進行學習和深入的理解(均為選修課)。進一步說,國外大學計算機科學專業關于計算機專業特色課程的公共要求簡單明晰,僅包括計算機科學導論、數據結構與軟件原理、計算機體系結構I/II、系統編程、大程序設計項目、計算理論入門,等,而多達24-27學分允許學生可按計算機科學、科學計算(計算機科學與工程)、數學三大方向分軌選課(參表3所示);而其中在計算機科學方向并給出系統、數據庫、圖形學、人機交互、編程語言、人工智能、信息安全、網絡等八個子方向,在科學計算方向上并給出航空宇宙工程、應用數學、天文學、大氣科學、生物學、生物醫學儀器、生物分子工程、化學工程、化學、控制、電子工程、工程機械學、環境工程學、遺傳學、地質學、制造工程、材料科學、機械工程、建模與仿真、神經系統科學、原子工程、運籌學、優化、物理學、等離子工程、心理學、放射學工程、機器人學、信號與圖像處理、統計學、結構工程等三十多個子方向上給出細化且較為明確的各6-分的選課指導和教學要求。
表3 伊利諾伊大學計算機科學專業按方向分軌選課
相比較之下,國內大學計算機專業設立的公共特色專業課程則較多,有時即便劃分出一些方向,要么方向太大,要么選課思路和教學要求不太明確。
3教學科研、學生素質培養及其他
在伊利諾伊大學,我主要選擇了三門與我在國內所授課程及研究方向關系密切的計算機科學專業課程(包括CS 423 Operating System Design“操作系統設計”,CS 523 Advanced Operating Systems“高級操作系統”和CS498DM Software Testing“軟件測試”)進行旁聽學習。
從專業課程教學內容組織安排及教學環節課堂組織可以看出,國外大學始終貫徹教學過程以“學生”為主體的宗旨和理念,強調學生的自主學習,要求學生在課前完成充分的預習準備、課后完成復習思考或上機作業,否則課堂根本就是聽天書,學不會是學生自己的事情且歸因于其自身的問題);授課教師在課堂上主要扮演組織者的角色,引領學生在操作系統設計概念原理或軟件測試基本理論與技術的知識海洋中暢游,或快速前行或停下來慢慢品嘗,或提出問題讓學生分組討論和自己給出答案,或啟發式般把教學話題引向研究前沿進而開闊學生的課程視野和激發學生的學習興趣與熱情。相比較之下,國內課程教學則把更多的責任賦予教師,要求教師關于課程教學內容組織的科學性并深入淺出地講清楚、講徹底,對學生的要求不是非常強調。
同時,國外大學授課教師關于課堂組織的自主性更為靈活多樣。其間,軟件測試授課教師并邀請了知名計算機軟件開發公司的資深測試師就軟件測試的公司組織運作方式和軟件測試技術及實用技巧,使學生實現了與社會公司及實用技術的零距離接觸;操作系統設計授課教師并委托她的兩個研究生分別就他們當前所作科研課題項目階段成果的主題報告,使學生對操作系統領域的研究前沿及自己將來可以利用本門課程所學知識在實業界有所作為的方向有了感性和更為明確的認識;高級操作系統授課教師更是針對研究生授課對象、采取自己在課程前后把關、指定不同主題和分發文獻資料由所有學生依次輪流課堂匯報的形式,既完成了課程內容的深度挖掘拓展及學生關于課程內容全面掌握的教學任務,又培養了學生的自主學習意識和鍛煉了學生的自主學習能力,還提高了學生的科研文獻閱讀水平、科研調研能力和演講報告能力。另外,我還在伊利諾伊大學強化英語學院參加了教學術語與教育學(Professional Language and Pedagogy, 簡稱PLP)和美國文化與交流( American Culture and Communication, 簡稱ACC)等兩門課程的學習,其課堂組織形式和授課方式則更為多樣化,或讓學生自己走上講臺實踐和體驗課堂講授和組織技巧,或實地參觀訪問當地圖書館、校園問路、到餐館點菜用餐、到咖啡屋品嘗咖啡,甚至安排了與當地居民配對、每周定時交流談話一次的環節,這對于日益國際化的國內大學的語言教學的開展無疑具有非常重要的借鑒作用。
從課程評分環節而言,國外課程強調實踐環節并以較高權重計入課程最終成績,鼓勵分組協作但應通過團隊演講或逐個交流等來細化組員得分等級,課程最終成績由期中考試成績、平時成績(考勤與平時作業)、實踐環節成績和期終考試成績綜合構成從而避免單純依靠期終考試成績計分機制可能造成的期末突擊風與無法真正掌握知識等弊端,其中平時成績、實踐環節得分和期中成績的計算充分利用和信任研究生助教,當然,從另一方面講也起到了培養研究生工作態度和能力的效應。國內大學特別是計算機專業關于課程實踐環節的教學要求也在逐步增強,但課程成績更多地取決于期末成績,大多數課程不在設立期中考試(這在一定程度上可歸因于近年來一直不斷擴招的客觀現實及由此引發的龐大工作量、教學資源等條件的限制),學生當中抱有憑借期末突擊過關心態的現象較為普遍,對教學質量和教學效果的負面影響不可忽視。
當然,這并不是說國外大學不重視課堂教學質量;相反,國外大學對課堂教學和成績考評的重視程度較之國內大學有過之而無不及(只不過其更遵循“學生”作為主體的客觀教學規律并據此開展課堂教學活動而已),這從其在各門課程最后一節課給學生分發和要求填寫課堂教學評價表、學年末由學生自主推選產生“我最敬愛的老師”以及學校專門常設有考卷測評研究機構等可見一斑。國內也有類似的課堂教學評測手段,只不過基于校園網在網上展開而已,同課堂分發為聽課者有份的評價機制相比,網上硬行要求每一位同學參與測評的方法存在部分不聽課同學隨意評價的問題。
另外,我覺得伊利諾伊大學同一專業課程(主要指本科高年級專業課程,如CS 423和CS498DM)在本科生和研究生之間打通的做法非常值得借鑒。一方面,研究生本來就存在跨專業報考和錄取的現實,自然而然地某些專業課程需要補修;另一方面,即便是本科和研究生讀的是同一專業,也可能由于興趣或研究方向的改變而使得需要選修某些本科階段就曾開過但不曾選修的專業課程。況且,國內為研究生和本科生開設的同一類型課程的教學內容往往也是大同小異,只是掌握深度和難度有所區別而已;而從實際技能與水平而言,本科高年級學生與課程學習階段的研究生本來就沒有什么大的區別。如果專業課程在本科和研究生之間打通,則可以節省教學資源并便于統一專業課程體系與教學安排。至于相關專業課程的本科與研究生要求的區別對待,則可采取補充針對研究生的課程要求、增強研究生實踐動手環節或論文演講環節等措施。同樣地,碩士研究生和博士研究生的專業課程(如CS523)同樣可以打通。
如前所述,伊利諾伊大學的科研實力是非常強的,科研氛圍自然也非常濃厚。另外,從整個校園、工學院乃至計算機科學系層出不窮、從不間斷的各種類型的學術報告、研討會或研討班,大廳或樓道里相關單位最新科研成果的展示、科研項目或相關人員的獲獎快報以及包括微軟研究院、谷歌、摩根斯坦利等參與的主題活動日與信息技術講座中也驗證和說明了這一點。
現今美國社會有其好的一面,也有其不好的一面,我們在改革開放的過程中應該學習其好的地方,但同時必須堅持自己好的方面。換句話說,應該在堅持自己的好的方面的基礎上吸收世界文化的精髓,而非完全拋棄自我和全盤吸收他國的無論精華還是糟粕。我國從古至今一直賦予教育機構道德教育的責任,這是非常重要和必要的,應予堅持、加強。“十年樹木,百年樹人”,無論家庭,學校還是社會,要關注青少年的道德教育,付出再大也不為過。
另外,我們還利用春假參觀了著名的哈佛大學和麻省理工學院,給我的深刻影響是哈佛校園(建設)非常一般,草坪光禿禿的居多,難道真的是老牌名校不在乎這些?不過,其諾貝爾獲獎者人數又是非常之多。果真是“山不在高,有仙則靈;水不在深,有龍則靈”吧!國內高校是否應該由此得到啟發,把本不富足的經費優先用于人才引進和真正的科研資助上,而非老是富麗堂皇的表象第一。
三月份的一個周末,伊利諾伊大學曾舉辦了一場規模龐大、全校各單位甚至外聯單位一并參與、面向全社會(老少與年輕人皆有“節目”可看)的學術活動節,展示了該校相關的科研學術成果、學生科技成果及與日常生活緊密相關的科普演示實驗等,活動節全體總動員和面向社會開放的舉措值得國內高校借鑒,這其實是拉近市民與高校距離,并向社會宣傳學校的一次大好機會。
參考文獻