淺談理工科研究生試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)

　　摘要:本文根據(jù)作者培養(yǎng)研究生試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的實(shí)踐和體會(huì),介紹了綜合運(yùn)用開(kāi)設(shè)講授研究生專業(yè)基礎(chǔ)課程“應(yīng)用數(shù)學(xué)――試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析”,培養(yǎng)學(xué)生掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用,引導(dǎo)研究生結(jié)合畢業(yè)論文工作或課題方向進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析,支持研究生參加全國(guó)高校數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽等等主要途徑和方法,有效提高理工科研究生的試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力,為國(guó)家培養(yǎng)更多高質(zhì)量、高素質(zhì)的復(fù)合型人才。
　　關(guān)鍵詞:試驗(yàn)設(shè)計(jì) 培養(yǎng) 研究生
　　
　　一名優(yōu)秀的理工科研究生應(yīng)該具備創(chuàng)新能力、綜合分析能力、動(dòng)手能力以及自學(xué)能力,因此通過(guò)著力培養(yǎng)理工科研究生的試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力,能夠有效促進(jìn)上述能力的提升,有利于提高理工科研究生的綜合素質(zhì)。
　　自2000年起,我們?cè)卩嵵荽髮W(xué)面向材料學(xué)科研究生開(kāi)設(shè)了“應(yīng)用數(shù)學(xué)——試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析”課程并出版了正式教材《現(xiàn)代試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法及應(yīng)用》,聽(tīng)課學(xué)生認(rèn)為有實(shí)用價(jià)值,反應(yīng)很好。同時(shí)我們也把數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代特征融入到研究生教學(xué)與培養(yǎng)過(guò)程中,使學(xué)生掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用、相關(guān)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用,在此基礎(chǔ)上結(jié)合學(xué)生自己的論文或課題方向進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用,有的同學(xué)還運(yùn)用所學(xué)參加了全國(guó)高校數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽并取得優(yōu)異成績(jī)。因此我們認(rèn)為采用科學(xué)的方式和方法、有針對(duì)性地培養(yǎng)理工科研究生的試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是非常有意義的。文獻(xiàn)探討了開(kāi)展“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理”類課程教學(xué)工作的情況,下面我們根據(jù)自己的實(shí)踐體會(huì)分幾個(gè)主要方面具體談?wù)劺砉た蒲芯可�試�?yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)問(wèn)題。
　　
　　一、加強(qiáng)理論與實(shí)踐教學(xué)
　　
　　試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其優(yōu)化是當(dāng)代科學(xué)研究、工程技術(shù)與管理中得到廣泛應(yīng)用的一門學(xué)科,也是數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的的應(yīng)用方法之一。在統(tǒng)計(jì)、農(nóng)業(yè)、冶金、材料、化工、機(jī)械電子、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠�(gè)行業(yè),以及經(jīng)營(yíng)管理和科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,并取得了顯著成績(jī)和非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益。穩(wěn)健設(shè)計(jì)和質(zhì)量工程學(xué)創(chuàng)始人日本科學(xué)家田口玄一博士曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“不懂試驗(yàn)設(shè)計(jì)的工程師只能算半個(gè)工程師�！崩砉た蒲芯可�在畢業(yè)論文或課題研究等環(huán)節(jié)需要進(jìn)行大量的試驗(yàn),系統(tǒng)地掌握科學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,加強(qiáng)學(xué)生科研能力的培養(yǎng)是很有必要的。如果試驗(yàn)安排得好,且分析得當(dāng),就能以較少的試驗(yàn)次數(shù)、較短的試驗(yàn)時(shí)間、較低的費(fèi)用,得到較滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果;反之,如果試驗(yàn)安排得不好,分析不得當(dāng),則試驗(yàn)次數(shù)增加、試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng),浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力,難以達(dá)到預(yù)期的結(jié)果,甚至導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。
　　因此我們?cè)卩嵵荽髮W(xué)開(kāi)設(shè)了研究生專業(yè)基礎(chǔ)課程“應(yīng)用數(shù)學(xué)――試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析”,為獲得更好地教學(xué)效果,還編著了37.5萬(wàn)字的教材《現(xiàn)代試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法及應(yīng)用》(鄭州大學(xué)出版社)。針對(duì)理工科研究生的具體情況,采用多媒體授課、課堂討論、啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式,改變了學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)課,使學(xué)生在課堂上積極思考、積極提問(wèn)、參與演講,加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的把握和對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析,培養(yǎng)了學(xué)生的演講能力。這種教學(xué)模式獲得較好的教學(xué)效果,得到了學(xué)生的歡迎。
　　“應(yīng)用數(shù)學(xué)――試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析” 這門課程理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng),教學(xué)過(guò)程中我們立足于理論與實(shí)踐相結(jié)合,既介紹各種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的原理,又講解討論這些設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用實(shí)例,綜合運(yùn)用各種教學(xué)方法和手段,達(dá)到學(xué)生既能聽(tīng)懂又會(huì)應(yīng)用的效果,努力將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于科學(xué)試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐之中,這樣才能培養(yǎng)出合格的應(yīng)用型高素質(zhì)研究生。
　　
　　二、培養(yǎng)學(xué)生掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用,提高計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力
　　
　　為努力培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自發(fā)展的能力,啟迪學(xué)生創(chuàng)新的意識(shí)和提高科學(xué)研究的能力,我們將數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代特征融入教學(xué)之中,專門增加了和“應(yīng)用數(shù)學(xué)――試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析” 這門課程同步的上機(jī)操作練習(xí)時(shí)間,培養(yǎng)學(xué)生掌握在windows環(huán)境下用excel, origin, mathcad這些實(shí)用數(shù)據(jù)處理應(yīng)用軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和分析;采用Statistics, SAS統(tǒng)計(jì)軟件包、正交設(shè)計(jì)助手、Monte Carlo計(jì)算機(jī)模擬軟件、PCA模式識(shí)別軟件、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代應(yīng)用軟件處理具體問(wèn)題。
　　我們?cè)谛�園網(wǎng)上建立了“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程網(wǎng)站”。網(wǎng)站有多個(gè)基本模塊,各具不同的功能,組合構(gòu)成服務(wù)于教學(xué)需要的網(wǎng)絡(luò)體系。在教學(xué)中充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,教會(huì)學(xué)生獲取資料,取得信息的方法。提交課程論文是培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和提高研究能力的有效途徑,許多同學(xué)習(xí)慣了老師問(wèn)學(xué)生答的考試模式,留戀著老師劃范圍、定重點(diǎn)的被動(dòng)學(xué)習(xí)方法,當(dāng)提出讓同學(xué)們自主選題時(shí),不知道研究什么,寫什么。針對(duì)這種情況引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)校園網(wǎng)瀏覽中國(guó)期刊網(wǎng),查看學(xué)術(shù)論文,另外把往屆同學(xué)的優(yōu)秀課程論文放在校園網(wǎng)的FTP站點(diǎn)上,讓大家參考借鑒,提倡大家勇于創(chuàng)新,爭(zhēng)取寫出優(yōu)秀課程論文放在網(wǎng)上,讓新的同學(xué)借鑒和共享學(xué)習(xí)的成果。
　　學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)踐操作和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,夯實(shí)了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理和計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ),并在軟件練習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,解決問(wèn)題,提高了計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力,同時(shí)也有效地培養(yǎng)了學(xué)生的試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。
　　
　　三、引導(dǎo)研究生結(jié)合畢業(yè)論文工作或課題方向進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析
　　
　　理工科研究生在畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)需要進(jìn)行大量的試驗(yàn),系統(tǒng)地掌握科學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,加強(qiáng)學(xué)生科研能力的培養(yǎng)很有必要。解決問(wèn)題的方式方法的優(yōu)劣,直接影響到對(duì)問(wèn)題的解決過(guò)程。高水平的策略可以使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)有效解決問(wèn)題。在研究生試驗(yàn)工作中,講究研究方法,注意試驗(yàn)技巧,嚴(yán)格對(duì)待各個(gè)所要經(jīng)歷的環(huán)節(jié),無(wú)疑會(huì)幫助學(xué)生把研究工作推向成功之路。
　　我們將研究生按專業(yè)方向分成學(xué)習(xí)小組,每個(gè)小組討論商定各自的問(wèn)題處理方法、應(yīng)用軟件類型和分析結(jié)果。不同專業(yè)學(xué)生通過(guò)課堂討論,還可達(dá)到相互交流,拓寬專業(yè)面和知識(shí)面的目的。掌握了試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析與數(shù)據(jù)處理的知識(shí)來(lái)解決生產(chǎn)和科研所遇到的實(shí)際問(wèn)題,對(duì)研究生來(lái)說(shuō)是非常重要的培養(yǎng)環(huán)節(jié),因此,我們引導(dǎo)研究生結(jié)合畢業(yè)論文工作或課題方向進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析,靈活運(yùn)用各類試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法來(lái)解決專業(yè)問(wèn)題,提高教學(xué)效果,又可讓學(xué)生學(xué)以致用,增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)積極性和自覺(jué)性。多個(gè)研究生應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容安排設(shè)計(jì)試驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)結(jié)果,寫出了高水平的畢業(yè)論文,獲得河南省和鄭州大學(xué)優(yōu)秀研究生畢業(yè)論文。
　　
　　四、大力支持研究生參加全國(guó)高校數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量
　　
　　全國(guó)研究生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽是教育部研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目之一,其目的在于培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神,提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量,提高實(shí)際應(yīng)用的綜合素質(zhì)。為更好地配合研究生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的開(kāi)展,同時(shí)也為培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神,促進(jìn)高校應(yīng)用數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革,我校對(duì)此非常重視,我們相關(guān)教師也全力以赴、創(chuàng)造條件支持研究生參加全國(guó)高校數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽。我們鼓勵(lì)學(xué)生積極參與這種非常有益的課外科技活動(dòng),對(duì)參賽學(xué)生集中培訓(xùn)、強(qiáng)化訓(xùn)練,通過(guò)這種形式培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)實(shí)踐應(yīng)用能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)。近年來(lái)我們學(xué)生組成的代表隊(duì),經(jīng)過(guò)積極努力取得了優(yōu)良的成績(jī)。獲得多個(gè)全國(guó)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)。
　　綜上所述,為了提高理工科研究生試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力,培養(yǎng)復(fù)合型、應(yīng)用型高素質(zhì)人才,我們采用了開(kāi)設(shè)講授研究生專業(yè)基礎(chǔ)課程“應(yīng)用數(shù)學(xué)――試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析”,培養(yǎng)學(xué)生掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用,引導(dǎo)研究生結(jié)合畢業(yè)論文工作或課題方向進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析,支持研究生參加全國(guó)高校數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽等等,以上途徑和方法的綜合運(yùn)用取得了顯著成效。試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和探究能力的培養(yǎng)不可能一蹴而就,所謂“冰凍三尺,非一日之寒”,必須潛移默化,由量變促成質(zhì)變。應(yīng)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,由淺入深,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,循序漸進(jìn),否則欲速不達(dá)。我們希望大家能重視理工科研究生試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng),共同努力為國(guó)家培養(yǎng)更多高質(zhì)量、高素質(zhì)的復(fù)合型人才。
　　
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