摘要:本文根據(jù)作者培養(yǎng)研究生試驗設(shè)計能力的實踐和體會,介紹了綜合運(yùn)用開設(shè)講授研究生專業(yè)基礎(chǔ)課程“應(yīng)用數(shù)學(xué)――試驗設(shè)計與分析”,培養(yǎng)學(xué)生掌握試驗設(shè)計與數(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)行試驗設(shè)計與分析,支持研究生參加全國高校數(shù)學(xué)建模競賽等等主要途徑和方法,有效提高理工科研究生的試驗設(shè)計能力,為國家培養(yǎng)更多高質(zhì)量、高素質(zhì)的復(fù)合型人才。
　　關(guān)鍵詞:試驗設(shè)計 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、動手能力以及自學(xué)能力,因此通過著力培養(yǎng)理工科研究生的試驗設(shè)計能力,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,我們在鄭州大學(xué)面向材料學(xué)科研究生開設(shè)了“應(yīng)用數(shù)學(xué)——試驗設(shè)計與分析”課程并出版了正式教材《現(xiàn)代試驗設(shè)計優(yōu)化方法及應(yīng)用》,聽課學(xué)生認(rèn)為有實用價值,反應(yīng)很好。同時我們也把數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的時代特征融入到研究生教學(xué)與培養(yǎng)過程中,使學(xué)生掌握試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用、相關(guān)計算機(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)行實際應(yīng)用,有的同學(xué)還運(yùn)用所學(xué)參加了全國高校數(shù)學(xué)建模競賽并取得優(yōu)異成績。因此我們認(rèn)為采用科學(xué)的方式和方法、有針對性地培養(yǎng)理工科研究生的試驗設(shè)計能力是非常有意義的。文獻(xiàn)探討了開展“試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理”類課程教學(xué)工作的情況,下面我們根據(jù)自己的實踐體會分幾個主要方面具體談?wù)劺砉た蒲芯可�試驗設(shè)計能力的培養(yǎng)問題。
　　
　　一、加強(qiáng)理論與實踐教學(xué)
　　
　　試驗設(shè)計及其優(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)計學(xué)的的應(yīng)用方法之一。在統(tǒng)計、農(nóng)業(yè)、冶金、材料、化工、機(jī)械電子、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠�行業(yè),以及經(jīng)營管理和科學(xué)研究等各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,并取得了顯著成績和非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益。穩(wěn)健設(shè)計和質(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)說過“不懂試驗設(shè)計的工程師只能算半個工程師�！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,系統(tǒng)地掌握科學(xué)的試驗設(shè)計方法,加強(qiáng)學(xué)生科研能力的培養(yǎng)是很有必要的。如果試驗安排得好,且分析得當(dāng),就能以較少的試驗次數(shù)、較短的試驗時間、較低的費(fèi)用,得到較滿意的實驗結(jié)果;反之,如果試驗安排得不好,分析不得當(dāng),則試驗次數(shù)增加、試驗時間延長,浪費(fèi)人力、物力、財力,難以達(dá)到預(yù)期的結(jié)果,甚至導(dǎo)致試驗失敗。
　　因此我們在鄭州大學(xué)開設(shè)了研究生專業(yè)基礎(chǔ)課程“應(yīng)用數(shù)學(xué)――試驗設(shè)計與分析”,為獲得更好地教學(xué)效果,還編著了37.5萬字的教材《現(xiàn)代試驗設(shè)計優(yōu)化方法及應(yīng)用》(鄭州大學(xué)出版社)。針對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)生被動聽課,使學(xué)生在課堂上積極思考、積極提問、參與演講,加深了學(xué)生對理論知識的把握和對實際問題的分析,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)――試驗設(shè)計與分析” 這門課程理論性和實踐性都很強(qiáng),教學(xué)過程中我們立足于理論與實踐相結(jié)合,既介紹各種試驗設(shè)計方法的原理,又講解討論這些設(shè)計方法的應(yīng)用實例,綜合運(yùn)用各種教學(xué)方法和手段,達(dá)到學(xué)生既能聽懂又會應(yīng)用的效果,努力將所學(xué)的理論知識應(yīng)用于科學(xué)試驗研究和生產(chǎn)實踐之中,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)生掌握試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用,提高計算機(jī)實際應(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)――試驗設(shè)計與分析” 這門課程同步的上機(jī)操作練習(xí)時間,培養(yǎng)學(xué)生掌握在windows環(huán)境下用excel, origin, mathcad這些實用數(shù)據(jù)處理應(yīng)用軟件進(jìn)行計算機(jī)數(shù)據(jù)處理和分析;采用Statistics, SAS統(tǒng)計軟件包、正交設(shè)計助手、Monte Carlo計算機(jī)模擬軟件、PCA模式識別軟件、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代應(yīng)用軟件處理具體問題。
　　我們在校園網(wǎng)上建立了“實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理課程網(wǎng)站”。網(wǎng)站有多個基本模塊,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)新意識和提高研究能力的有效途徑,許多同學(xué)習(xí)慣了老師問學(xué)生答的考試模式,留戀著老師劃范圍、定重點的被動學(xué)習(xí)方法,當(dāng)提出讓同學(xué)們自主選題時,不知道研究什么,寫什么。針對這種情況引導(dǎo)學(xué)生通過校園網(wǎng)瀏覽中國期刊網(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站點上,讓大家參考借鑒,提倡大家勇于創(chuàng)新,爭取寫出優(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)生通過計算機(jī)實踐操作和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,夯實了實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)處理和計算機(jī)應(yīng)用方面的理論基礎(chǔ)和實踐基礎(chǔ),并在軟件練習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,提高了計算機(jī)實際應(yīng)用能力,同時也有效地培養(yǎng)了學(xué)生的試驗設(shè)計能力。
　　
　　三、引導(dǎo)研究生結(jié)合畢業(yè)論文工作或課題方向進(jìn)行試驗設(shè)計與分析
　　
　　理工科研究生在畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)需要進(jìn)行大量的試驗,系統(tǒng)地掌握科學(xué)的試驗設(shè)計方法,加強(qiáng)學(xué)生科研能力的培養(yǎng)很有必要。解決問題的方式方法的優(yōu)劣,直接影響到對問題的解決過程。高水平的策略可以使學(xué)生在較短的時間內(nèi)有效解決問題。在研究生試驗工作中,講究研究方法,注意試驗技巧,嚴(yán)格對待各個所要經(jīng)歷的環(huán)節(jié),無疑會幫助學(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,每個小組討論商定各自的問題處理方法、應(yīng)用軟件類型和分析結(jié)果。不同專業(yè)學(xué)生通過課堂討論,還可達(dá)到相互交流,拓寬專業(yè)面和知識面的目的。掌握了試驗設(shè)計分析與數(shù)據(jù)處理的知識來解決生產(chǎn)和科研所遇到的實際問題,對研究生來說是非常重要的培養(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)行試驗設(shè)計與分析,靈活運(yùn)用各類試驗設(shè)計方法來解決專業(yè)問題,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)積極性和自覺性。多個研究生應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容安排設(shè)計試驗、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高校數(shù)學(xué)建模競賽,提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量
　　
　　全國研究生數(shù)學(xué)建模競賽是教育部研究生教育創(chuàng)新計劃項目之一,其目的在于培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力和團(tuán)隊精神,提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量,提高實際應(yīng)用的綜合素質(zhì)。為更好地配合研究生數(shù)學(xué)建模競賽的開展,同時也為培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力、創(chuàng)新意識和團(tuán)隊精神,促進(jìn)高校應(yīng)用數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革,我校對此非常重視,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高校數(shù)學(xué)建模競賽。我們鼓勵學(xué)生積極參與這種非常有益的課外科技活動,對參賽學(xué)生集中培訓(xùn)、強(qiáng)化訓(xùn)練,通過這種形式培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)實踐應(yīng)用能力、解決實際問題的能力和創(chuàng)新意識。近年來我們學(xué)生組成的代表隊,經(jīng)過積極努力取得了優(yōu)良的成績。獲得多個全國一等獎和二等獎。
　　綜上所述,為了提高理工科研究生試驗設(shè)計能力,培養(yǎng)復(fù)合型、應(yīng)用型高素質(zhì)人才,我們采用了開設(shè)講授研究生專業(yè)基礎(chǔ)課程“應(yīng)用數(shù)學(xué)――試驗設(shè)計與分析”,培養(yǎng)學(xué)生掌握試驗設(shè)計與數(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)行試驗設(shè)計與分析,支持研究生參加全國高校數(shù)學(xué)建模競賽等等,以上途徑和方法的綜合運(yùn)用取得了顯著成效。試驗設(shè)計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設(shè)計能力的培養(yǎng),共同努力為國家培養(yǎng)更多高質(zhì)量、高素質(zhì)的復(fù)合型人才。
　　
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