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第47章 工程教育动态与研究(18)

网络时代工科课程改革的作用

众多领域快速增加了对因特网的依赖,同时也使个人安全和隐私问题变得更复杂和尖锐。这些迫切需要对工科课程进行改革,使学生们能认清网络时代的安全和隐私问题以及与之相伴的机遇和挑战,使他们在进行工程设计时能够权衡得失。作者认为在学科和课程方面的研究就是为了满足这种需求。文章描述了作者设计的针对大一新生的课程。课程目的是向学生介绍网络时代的安全和隐私问题、保护隐私的道德和法律基础、提高安全性和隐私性的技术。文章探讨了对安全和隐私的侵犯和保护给人们带来的心理、生理、社会和文化方面的影响,以及这些影响与人一生发展的关系。

工科课程和实验室的实用CFD 教育接口

此研究描述了计算流体力学(CFD)课程的开发、实施与评价,该课程针对初、中级本科生水平和初级研究生水平。课程面向不同的学校而设计,这些学校的培养计划、实验室设施、校园文化等都有所不同。课程主要的目标是使学生从一个新手发展成为一名专业人员,以便为工程实践做好准备。研究提出了一种CFD 的教育接口,这个接口是为学生掌握实践经验而准备的,并能反映真实的工程实践和环境。这种接口通过自动化和交互性的内容展示和学习来教授CFD 的方法和步骤。一项独立的评估已证明了该学习方法的有效性,特别是对于学习初级和中级流体力学课程的学生。

离开工科:来自罗旺大学工学院的经验

文章主要关注Rowan University 工科专业的学生“保留率”的问题,这些专业具有“女性友好型”(female-friendly)的特点,但当初的设置是面向所有学生的。文章对所有在工科留下来的男生与女生和离开者在以下多方面进行了比较:大学预科、家庭背景、成绩、对罗旺大学计划的满意程度、读工科的自信、对工科专业和职业未来的展望等。上述数据来源于对罗旺大学所有工科学生的一项特别调查。

团队效用:校园文化、工程师特质和社会交互

大学的学生团队存在着很大的差异,有些是为了产生卓越的工程成果,并得到社会的广泛尊敬;另一些则是为了伪造成果,其团队成员期望他人承担任务而自己享受荣誉。当团队工作在工科校园内越来越流行的时候,了解学生们如何组织设计团队就变得尤为重要。文章从大量的从事工程设计的团队中,选择了两个团队的具体工作进行了案例分析。文章不仅描述了这两个团队的工作方式,还分析了学校培养的工程师如何将校园文化传播到社会,并产生交互作用。文章设计了一个团队工作的有效模型,同时指出讲授团队合作、改变校园文化以促进工程设计的重要性。

问题导向的学习方法实现土木工程本科生创新创业

香港理工大学土木工程本科教学的一大特色是在问题导向(PBL)的学习小组项目中对专业课进行评估。考虑到香港工程师协会即将实行基于结果的鉴定评估,学生在这一项目上的表现可作为教学结果的一项重要指标。项目最后一年的结果可看作工程专业的最终学习经历,培养的学生质量可作为衡量专业总体质量的指标。文章介绍了对工程项目规划、管理和评估的方法和意见,分享了实施该项目所获得的经验,并着重提出了学生、校长和雇主等主要利益相关群体对其的评价。

结果证明PBL 方法对土木工程本科学生的创新创业有着重要作用。

土木工程的教育培训

美国土木工程师协会465号声明引发了下面的讨论:专业土木工程实践需要的主体知识如何教授和由谁来教授? 美国土木工程师协会明确指出教授主体知识的教师的至关重要性,并列出了与主体知识教育能力相关的成功因素。465号声明成功的关键因素是它号召教师注重“学生学习过程中的有效参与”。文章探讨了这种挑战及有效培训教师积极响应465号政策声明中关于学生参与学习过程的项目。文章认为可以举出很多例子,来显示这种教育培训项目的积极效果。该效果是通过学生和教员的反馈总结而来的。此外,基于此项目的另外一种短期课程受到了多数工程项目教员和从业者的高度欢迎。

通过PBL 发展知识视野

传统的建筑工程和管理教育以土木工程教育为基础,重点科目有作业计划、评估和合同。文章介绍了这种教育的另外一种途径——基于问题的学习理念。论文为改变目前的教育方法提供了基础,教育形式从以授课为基础的形式向以问题为基础的形式转变。在新的教育方法下,学生要求掌握多样化的工程概念,并注重实际问题的应用;要求与来自建筑业和相关行业的专家进行交流。以问题为基础的学习课程的大纲体现了实践过程中经验和教训的作用。

K-12课堂的土木工程教育

最近一项调查,评估了从幼儿园到12年级(K-12)的一系列土木工程教育相关活动的效果。

尤其是一个叫“土壤魔术”的计划包含了各种简单的工程技术实验,用不同的形式展示给K-12的学生。文章概述了“土壤魔术”计划,提供了计划中选择实验的详细步骤。文章强调了不同经历的工科教授推动工程专业教育,并提出从事成果教育拓展计划的建议。该计划由已参与计划的人员的调查结果为依据来评估,提出促进科学和工程的宣传活动需要以K-12学生反馈的调查结果的方式进行。

归纳的教学方法:定义,比较和研究基础

传统的工科教育方法是演绎法,从理论开始,然后到应用。本文介绍的是归纳法,即通过现有的具体观测、案例学习或问题来提出教育主题,只有当理论必须被提及时才教授理论或者引导学生发现理论。文章回顾了几种常用的归纳教学方法,包括探究式学习、问题式学习、项目式学习、案例式教学、发现学习和及时教学法。文章对每种方法的定义和差别之处做了界定,回顾了关于方法有效性的研究。各方法间存在着较大的差别,但是就学习效果而言,归纳法通常被认为比传统的演绎法更有效。

创新和战略优势:从开放的资源中吸取经验

在一个充满活力的全球市场中,创新日益成为公司运营成功与否的决定性因素。在有用知识普及化的大背景下,支持以厂商为中心和以集中方式进行创新的逻辑已经开始瓦解,并正在被以用户为中心和以分散方式进行创新的逻辑所取代或补充。开放资源的开发为组织创新的实施提供了重要的管理经验。从创新过程中可以看出,在公司如何产生新观念和如何推广市场方面,开放资源的开发代表着一种更广泛、更根本的转变。

学生对工程企业家精神的认知

文章研究了学生对工科第一年课程中工程专业的认识、以培养学生工程企业家精神为目标的教学方法的效果,以及学生对工程企业家精神的认知。本研究把学生分成了两个对照组:一是以“市场博弈”为特点的试验组,即由20个学生形成一个IT 公司,主要任务是设计一个旅行代理系统;其他学生要完成传统的课程项目——设计和完成“land sailer”项目。首先,用Likert 调查方法对参与学生的工程专业认知作了预调查。随后又做了一份调查问卷以掌握学生对“市场博弈”及“land sailer”项目的认识。结果显示,所有学生对工程专业的认知都有了明显改善。更重要的是,与参与“land sailer”项目的学生相比,参与“市场博弈”的学生对工程企业家精神有更好的认知,特别是在专业技能方面。此研究结果对意图提高学生保持率和吸引更多学生到工科专业的工科学校有重大意义。

培养具有全球竞争力的工程师

文章提供并检验了一种使学生形成工程师全球竞争力概念的方法。文章开头列出了一些经常提及的在不同文化背景中行之有效的方法,不同文化背景的人往往对同一问题的判断是不同的。

文章提出了全球竞争力的最低学习标准和能帮助工科学生执行那些标准的三个学习成果。而且,文章通过这些标准建立了支持工科学生全球学习的方法。文章将“工程文化”这门课程作为整合在课堂教学中的案例,课程的目标是培养更多的工科学生拥有全球竞争力迈出关键的第一步,同时课程也提供了检验学生学习标准和学习结果的方法。

在工程实践和竞争中应用ABET 标准

美国工程技术鉴定委员会(ABET)已经采用了一套经过修订的标准来鉴定工程项目。然而,像过去一样,土木工程的学生仍然需要熟练掌握ABET 项目标准里所要求的特殊科目。这篇文章中作者调查了学生们对各种学科的掌握程度,包括:ABET 所要求的学科、土木工程类课程以及一般准则里所规定的学科,这里的一般准则指的是通过引入与钢结构桥梁和混凝土船舶有关的竞赛而取得改进后的一般准则。作者将对这些学生的考察结果与那些有着工程方面实际经验的学生做了对比。需要指出的是,这项调查表明了大多数直接参与项目工作的学生认为他们在以下四个方面获得了巨大的提升:结构工程,项目管理和评估,构造能力和团队合作精神。另外,这些学生在理解工程规则和标准、健康和安全问题、材料工程和相关道德事项等方面也获得了明显的进步。此外,该研究对美国钢结构学会的文献作了补充,还包括了对参与钢结构桥梁建设竞赛的学生的评价。

追寻土木工程师的词源

文章通过对“工程师”和“土木”两个词的追根溯源,认为“土木”一词在“土木工程”中的运用并没有表达出所谓的土木工程师的工作,是错误的。“工程师”一词的词根是来源于希腊语、拉丁语和梵文的词根“jan”,意思是生活。然而“土木”一词却不同,它来源于18、19世纪军队里相当于工程师的职位。“工程师”一词的运用可以追溯到14世纪,尽管那个时候不包含技术的内容。实践中土木工程的进化和社会演变的历史,都与“土木”一词的进化密切相关。特别地,可以观察实践者和社会的缔造者怎样介入到土木工程领域当中。文章将探索实践中的各种因素对于土木工程的影响以及为何要如此命名。文中研究了一系列工程学科名称的词根和来源,并给出了对它们的解释和评价,并且发现所有这些名称都与技术功能有关。文章指出土木工程的名字并没有很好地表达土木工程师的工作和作用,与其他工程学科的名字相比,已经显得有些过时了。

设想和开发可重复使用的学习设计系统

文章评论了当前在线学习存在的问题,并介绍了学习设计的新领域,该领域着重系列协作活动,这些活动可以在线完成、存储、反复利用和调整。它从学习活动管理系统(learning activitymanagement system,LAMS)的实施中讨论了一系列的研究案例。学习活动管理系统是一个开放资源系统,它受到学习设计方法的启示。如何将内容与学习设计结合起来,这可能预示着一个大规模进行网络学习的新时代的到来。

主要课程:学术事务的门户系统

文章讨论了门户系统的设计、开发和运用,该门户系统用于教学活动的管理和整合,目的在于提高教学活动的效率和连贯性。该系统具备以下三种功能:教学大纲的知识库和大学课程的教学设计;使员工能够在网上执行行政事务工作的功能;一个支撑知识库的合作环境。这三种类型的功能让主要的利益相关者受益:学生能更好地领会课程之间的联系,教师能看到行政事务工作的减少,管理者能把该系统作为一个报表工具使用。

建立无障碍的学习管理系统

现代学习管理系统最常见的问题之一在于它们未能符合无障碍的国际标准。无障碍标准确保学生无论身体残疾与否,都能使用教育网站。如果学习管理系统不符合无障碍标准,残疾学生可能无法正常进行在线学习。这不仅是因为明确的道德职责——教育机构要为所有学生提供平等的学习机会,而且还因为包括美国、加拿大、英国及澳大利亚在内的许多国家对无障碍适应性作了法律上的规定。开放资源系统的主要优势之一在于用户群体能根据需要自由地改进软件。文章描述了一个无障碍环境评估及适应开放资源网络学习平台的首要步骤。文章提供了评估的结果,并随之给出了发展变化的建议,这些发展变化能使学习平台符合无障碍W3C 国际标准。

电气工程教学分布式实践课程开发

电气工程的研究生需要更多高等电气工程的实践内容,在此要求的驱动下,六个高等工程教育机构从智能电气系统的不同方面(照明、电力电子学、EMC 等)联合开发了一门实践课程。该课程以专业化知识和不同场所的实验设备的共享和联合为基础,通过学生和讲师的流动使所有学生都能受益。为引导自主学习的理念,课程将实验室实践机会与以通信技术为基础的学习环境相结合。

在两年超过45次的交流中,学生和教师对该课程进行了广泛的评估,反馈显示有实践经验的学生比无实践经验的学生对学习内容有更深入的了解。

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