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法国精英工程师培养模式下的课程建设与持续改进

添加时间:2019-05-16 11:28 来源:未知 作者:优选论文网
  摘要:中欧航空工程师学院系统引入法国精英工程师培养体系的有益尝试, 已经运行数年。本文以中欧学院“传感器”课程为例简述了一些课程建设过程中的心得体会。首先简要分析了原课程所存在的问题, 指出了课程建设的必要性。接下来从参考书选择与课程资料准备、教学模式选择和引导学生从事工程研究三个大方面进行阐述, 指出课程建设工作不但是一项长期坚持的重要工作, 更应是一项能够做出特点、做出特色的工作。
  
  关键词:精英工程师培养; 参考书选择; 教学模式; 工程研究;
 
  
  1 引言
  
  中欧航空工程师学院 (简称:中欧学院) 由中国民航大学与法国航空航天大学校集团 (GEA, Groupement desécoles Aéronautiques et spatiales) (法国国立民航大学、法国航空航天大学、法国国立高等机械与航空技术学校) 合作创办, 旨在系统引进法国精英工程师培养体系, 培养民航产业大发展背景下, 具有高度责任感、卓越的工程能力与国际化视野的高水平民航工程师[1].
  
  自2007年4月成立至今, 中欧学院先后经历了3个重要的发展阶段, 本文以教学工作为线索将其归纳为:预科初创阶段, 实验室建设阶段, 课程承接与持续建设阶段。其中, “预科初创阶段”指2007年到2010年间, 其间学院首届学生完成预科三年的培养阶段。这一过程以法方教师为主导, 法语教学团队、数学中方教学团队和物理中方教学团队开始组建, 中方教师跟踪法方教师的所有教学活动吸收理解法国预科培养体系并参与教学工作 (主要是习题课教学) [2].“实验室建设阶段”指2011年下半年至2015年, 该项工作伴随着学院工程师阶段教学团队的创建与成长, 目前依托一期及二期建设, 共建设17个子实验室, 开出实验课程37门。在这一阶段, 工程师阶段教师开始有计划、有步骤地跟踪法方教师的教学活动, 为未来承接课程进行准备。“课程承接与持续建设阶段”开始于2015年并将长期持续。在这一阶段, 中方教师开始逐步承担课程的主讲工作, 其在课程活动中的影响也在不断加大, 为课程持续改进创造了可能[3,4].另一方面, 随着实验室建设工作的不断深入, 将工程实验融入课程教学不但成了中方师生共同的需求, 也是课程持续改进的必由之路[5,6,7].
  
  在上述背景下, 本文对“传感器”课程进行了进一步的建设工作, 逐步强化该课程的工程应用属性, 提升学生的工程训练效果。本文论述了这一过程中的一些心得体会。
  
  2 精选参考书, 搞好教学资料建设
  
  中欧学院工程师阶段法方授课教师是没有教材的, 与法国本土一致。法方教师们的讲义多是从他们多年从事教学研究工作的心得中总结体会而来, 授课过程中大量的实例也都来源于他们的科研项目。在法国, 这样做的好处能够使学生更好地接触本领域的科研活动及所学知识的实际工程应用, 有助于有兴趣的学生及早参与实验室工作。
  
  然而在中欧学院, 这种模式也带来了一些令人困扰的问题。首先, 法方教师授课时间相对集中, 在学院停留时间较短, 与中方教师的交流不够充分。其次, 没有教材, 导致中方教师在对法方教学内容的吸收理解上存在困难, 效率较低。最后, 法方的授课资料及授课过程都使用法语, 更是给没有系统学习过法语的中方教师带来很大难度。
  
  事实上, 即便通过中方教师的努力, 获得了法方教师的认可开始独立承担课程后, 仍有大量的课程教学资料建设亟待完成。在这一过程中, 好的参考书是必需的。一般而言, 通过参考书的目录、作者及出版商信息, 能够快速对其专业水平做出较为准确的估计。目前本课程所使用的专业图书, 销售商来自美国、英国、韩国及以色列等地, 如《Aerospace sensor system and applications》 (Springer) , 《Kalman filter for beginners》 (A-Jin publishing company) , 《Civil aircraft today》 (Amber books Ltd) .
  
  3 根据课程内容, 选择教学模式
  
  教学工作应根据教学内容选择授课方式, 在大学教学中还应考虑课程的性质, 对如基础课、专业基础课、专业课区别对待。对中欧学院来说, 所面临的情况则有所不同。学生首先要进行3年的预科学期, 在此基础上再完成为期3年半的工程师培养。这与法国本土的工程师培养体系是一致的。需要注意的是, 在中欧学院创建之初的工程师阶段实验教学资源几乎是从零开始, 加之法方教学体系下学生的课程内容非常广阔, 课时安排非常紧密, 导致课内实验被习题课所取代。事实上, 由于我院的实验室建设工作自2012年才进入实质性建设阶段, 因此上述教学模式被法方保留下来。法方在选派教师时也会更多地选择在理论研究方面更为擅长的教师来我院从事教学。这种方式虽然强化了理论深度, 却同样忽视了课程间的差异。
  
  举例来说, “自动驾驶与飞行控制”“传感器”及“数字调制”等多门电子类课程法方教师都是通过Matlab仿真完成习题课教学的。Matlab作为一种编程工具, 在理论教学中的重要性毋庸多言。但如果不分课程特点的全面应用, 所带来的弊端也很明显---它会使学生对知识的认知仅仅停留在一段代码的层面, 缺乏实际理解, 特别是在专业课教学中。
  
  “传感器”这门课程探讨的是一些应用民航技术中工程背景很强的问题。举例来说, 导航可以通过惯性元件、GPS、无线电等手段实现, 而滤波正是为了要解决单一导航手段精度不够, 稳定性不足的问题, 特别是惯性元件的漂移问题。那好, 为什么惯性元件会漂移?怎么漂移?通常回答可以是这样, 惯性元件的漂移可以被简化为一种白噪声 (或是有色噪声) , 在导航过程中, 惯性元件的输出不断积分, 从而导致导航数据发散。这看似清楚的答案背后其实存在着许多很基础的疑问, 现在使用的惯性元件是什么样子?除了老师给出的噪声协方差, 漂移到底是怎么表现出来的?现代的导航系统到底是怎么运行的?难道是通过Matlab?笔者曾仔细观察过这个现象, 并多次与之前的学生进行过交流, 大多数学生并不知道导航系统使用的导航元件到底是个什么样子, 却对导航原理非常熟悉。显然, 作为未来的工程师, 这是远远不够的。
  
  4 课堂教学延伸, 引导学生工程研究
  
  事实上, 在工程师专业课引入电子开发相关的实验教学内容也是存在一定困难的, 主要有: (1) 学生电子开发基础能力较为薄弱, 没有接受过单片机的训练, 对一些有关工程实际的基础问题很难理解到位; (2) 学生缺少电子开发方面的相关训练; (3) “传感器”仅有24课时, 无法在课上为同学们提供太多电子基础方面的讲解。
  
  因此, 在理论课教学中, 笔者会穿插展示一些实验室已有的导航系统, 如AHRS (姿态航行参考系统) 、霍尼韦尔系列磁罗盘 (HMR3300、HMR3500) 、小型微机电陀螺仪, 以便给学生直观的认识, 并点明此类设备运用了哪些类型的工程技术。事实表明, 学生对这些看得见、摸得着的商业级系统非常感兴趣, 由此也能对课上讲解的理论知识和工程实际建立初步的联系。
  
  受这种情况的启发, 我们在课上计划采取“介绍+讲解+演示+操作”的实验模式, 力求“大覆盖, 有重点”地让学生了解电子开发的整个流程, 熟悉课上所讲的各种原理的工程实现, 更重要的是激发他们的兴趣, 使有志于电子开发方向的学生能够主动进入实验室自主学习。毕竟对工程能力的训练是一个长期而艰苦的过程, 笔者相信如果在课程教学中能够展示同学们自己制作的导航系统, 将会产生非常大的正向激励作用。
  
  另一方面, 笔者也注意到, 对于未来的航空工程师而言, 工程研究的能力非常重要。因此, 授课过程中笔者会不时提及目前导航及传感技术研究中的一些重要内容, 或是还没有解决的有趣问题, 如:室内精确定位问题, 室内紧急蔽障问题, 卡尔曼滤波器的发散问题等等。意在提醒学生, 我们所学习的理论并不是完美的, 是不断进化的, 作为未来的工程师, 要勇于探索, 善于分析, 找出问题, 解决问题。
  
  5 结语
  
  课程建设作为一项长期而持续的过程, 不但伴随着教与学的全过程, 也伴随着教师的成长与成熟。而对于一门电子及自动化技术类的专业课而言, 只要相关领域科技的发展不止步, 课程建设就不会停止[8].一门好的课程, 要紧跟科技发展的前沿, 随时听来都让人有耳目一新之感;要紧贴工程实际, 既来源于我们的日常感受, 又高于我们的一般认知;要不拘泥于一家之言, 能够博采百家之长。课程建设过程是一个漫长的学习过程, 会遇到很多困难, 但只要坚持还是能够做出属于自己的特点与特色的。
  
  参考文献
  
  [1] 于丽君, 苏志刚, 陈亚军。卓越航空工程师计划建设与管理的研究与实践[J].现代教育科, 2013 (11) :164-167.  
  [2]徐登明。浅谈本科基础数学教学中分析与代数知识的融合[J].大学教育, 2015 (4) :117-118.  
  [3]皮骏, 陈亚军。CDIO理念在流体力学授课中的应用[J].华章, 2013 (32) :199.  
  [4]陈亚军。基于工程教育理念下实践教学体系的建设[J].华章, 2014 (18) :159, 173.  
  [5]傅水根。创建有中国特色的工程实践教学体系[J].中国大学教学, 2004 (7) :24-26.  
  [6]傅水根。深化工程实践教学改革, 全面促进可持续发展[J].实验技术与管理, 2008, 25 (1) :34-36.  
  [7]张家栋。研究型大学实验室向本科生开放的实践与思考[J].中国大学教育, 2009 (6) :74-76.  
  [8]孙克辉。专业性实践教学模式的改革与探索[J].高等工程教育研究, 2003 (2) :87-88.
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