时间:2023-10-07 15:58:03
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇课程设计的结论,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
一、传统课程设计中存在的主要问题
(一)教师给定的设计题目少,内容单一、陈旧
过去我们课程设计题目均是给定电力系统的局部接线方式和运行方式,通过改变系统参数设定,对系统中某些线路及变压器进行继电保护方案设计、整定计算、灵敏度校验、继电器元器件型号参数选择等相关设计工作。这种设计方式由于系统接线简单,许多参数需要具体给定,运行方式变化很少,这种局限性使得学生发挥的空间较小,不能使设计与工程实际相结合,对电力系统的整体概念建立不起来,对电力系统的接线方式、最大、最小及正常运行方式等不能全面分析,内容相对单一。在设计过程中仅仅参考某些类似的习题及相应的设计指导书进行设计计算,难免会有学生互相抄袭。这种传统课程设计方式既不能调动学生的设计积极性,更谈不上创新能力的培养。
(二)教学形式单一
在课程设计中,指导教师根据《电力系统继电保护原理》这门课所涉及的主要内容,结合工程项目实际情况给出不同的设计题目和原始资料,为了使学生在两周时间内完成设计任务,通常课程设计指导书会结合实际题目详细讲解设计方案、内容、步骤、设计规范及要求、设计报告的格式等等内容。学生通过查阅相关设计手册和设备手册,参考某些类似习题及以往学生课程设计资料进行模仿设计。在设计过程中,指导教师虽然每天去教室指导,但由于多数学生不能够主动提出问题,教师无法全面了解学生在设计过程中出现的问题和错误,造成提交的设计报告存在许多错误,甚至会出现一些原则性错误。另外,由于缺乏对设计计算结果及结论进行实践验证,学生既不知道计算结果是否正确,也不知道设计结论是否合理,这样就大大削弱了课程设计的重要意义。
(三)成绩评定缺乏规范性和合理性
传统课程设计成绩评定的方法是根据学生所提交设计报告的正确性、合理性、完整性、规范性情况,结合学生在设计过程中的出勤率、态度是否端正以及主动性等,按照不同方面的分值比例,给学生评出优、良、中、及格或不及格的成绩。往往这种成绩评定方法会造成同一小组中不同学生差别不大,甚至会出现小组中主要参与设计人员的成绩由于报告书写稍差等原因得分较低的现象,造成成绩不能准确反映学生的真实能力。另外,由于缺乏对所得结论进行实际或模拟验证的手段,无法考核学生的设计动手能力及实践技能。
二、教学改革措施
为适应我国“卓越工程师培养目标”和学校应用型本科人才的培养模式要求,针对电力系统继电保护课程设计传统教学方法存在的弊端,我们结合近两年的教学实践经验,提出了将电力系统继电保护课程设计与综合性实验项目相结合的方法和具体措施,改革继电保护课程设计的教学内容,创新实践教学方法。
(一)根据“卓越工程师”培养目标的要求,结合专业课理论和实际工程,确定合理的课程设计题目
合理的课程设计题目对于学生加深理解和掌握所学专业理论知识,熟悉相关工程设计规范,掌握有关设计方法和设计步骤十分重要。设计题目一方面要紧密结合理论课程的专业知识,尽可能涵盖该专业课程的主要内容,另一方面要与实际工程设计紧密结合,尽可能采用已经实际运行并具有一定规模的供配电系统的原始数据资料,这样才能培养学生的工程意识,树立学以致用的思想,提高学生的专业兴趣,还能指明学生将来从事的专业方向。此外,设计题目还可根据相应的专业实验室实验条件,对学生设计结论进行仿真或模拟验证。这样就可以使学生在完成理论设计的基础上,在实验室能够得到验证。当验证结果正确时,可以使学生感到有成就感,从而激发学生学习的积极性和主动性,提高学生的自信心。考虑以上方面,结合不同学生的学习情况,教师提供课程设计题目的难易程度和工作量大小既要有区别,也要适中,保证所有学生能够在规定的时间内完成设计,又不使得一些学习稍差的同学因为题目难度或工作量较大没能够按期顺利完成设计任务而打击其积极性。例如:根据一些大型企业(如钢铁厂、炼油厂)或地区电力系统的实际接线方式,选择有2~3个发电厂(每个发电厂有2~4台发电机组)与1个无穷大电源系统,选择3~5个大型用电负荷构成的具有双回路、环路接线方式的闭式电力网络,针对该网络中的发电机、变压器及线路(架空线及电缆线路)进行保护方式选择及参数计算和装置选择。这可以使学生对电力系统网络结构和接线方式有一个比较全面的了解,而且便于学生理解系统在不同情况下的最大、最小及正常运行方式,从而更进一步理解各段保护以及上、下级之间的选择性、灵敏性、快速性、可靠性以及近后备、远后备保护的概念及相互间的关系,促进学生对电力系统接线方式、运行方式及继电保护作用的全面理解和掌握。
(二)加强课程设计的指导和管理,确保设计过程的严密性和正确性
针对部分学生对课程设计的重视程度不够,存在得过且过、相互抄袭现象,指导教师应投入足够的精力和时间指导学生设计,除了严格审核学生设计方案是否合理、中间设计步骤及计算结果是否正确,还要组织学生讨论和分析在设计过程中出现的错误。例如,对于给定的电力系统如何分析其最大、最小及正常运行方式是一个比较难的问题,既要考虑线路及设备的并列及分列运行情况,又要考虑因其他线路或设备故障引起负荷电流或短路电流的变化等,让学生通过讨论全面了解系统的各种运行方式,确定系统在不同 运行方式下的负荷电流、短路电流及功率流向等,另外,还要查阅相关的设计规范及设计手册,才能确定合理的保护方案。另外,在各种保护的整定计算时,部分学生对一些公式的应用存在较多问题,主要是对公式中一些电流量的含义理解不明确。例如:在线路-变压器组接线方式中的线路电流保护中,瞬时速断保护动作电流值一般应按照最大运行方式下变压器二次侧发生三相短路时流过变压器一次侧的短路电流整定,很多同学用的是变压器二次侧短路电流。在被保护范围内有变压器时,校验灵敏度既要考虑保护装置的接线方式,又要考虑变压器的绕组接线方式,在变压器差动保护的灵敏度校验时也存在类似的问题。学生通过讨论经常出错的问题,加深了对《电力系统继电保护原理》课程理论知识的理解,提高学生利用所学知识分析和解决这些实际问题的能力。
(三)将《电力系统继电保护课程设计》与设计性实验相结合,确保设计结论的准确性和完整性
在电气工程及其自动化专业培养方案中,通常安排《电力系统继电保护课程设计》课时为两周时间,我们教研室近三年来,把《电力系统继电保护课程设计》与设计性实验相结合,让学生利用一周时间基本完成设计课题的理论分析、方案确定、整定计算、设备选型等设计工作,第二周在实验室中,利用实验室现有条件,根据自己的设计结论,设计一个与课题相近的模拟供电系统,再将课程设计中确定的各种保护装置应用到该供电系统中,并进行相应的安装调试与整定。通过改变系统的运行方式,设置多个不同地点、不同类型(短路、接地等)的模拟故障,来验证上、下级各段保护动作的选择性、快速性、灵敏性及可靠性,从而确保理论设计的准确性和完整性。由于系统及保护装置均比较复杂,在实际的安装、调试及操作过程中,可能会遇到很多实际问题,比如计算数据错误、接线错误、继电器动作值不准确等等,在指导教师的帮助下,在同学的相互讨论中,利用所学知识进行分析并解决问题,这样不仅能培养学生的动手能力和专业兴趣,还能使学生学到一些课本上讲不到的知识,在该过程中,由于指导教师必须与学生一起安装、调试,对学生的各方面能力有较全面的了解,对评定课程设计的成绩亦会更加合理,且能较公正地反映学生的能力。
关键词 焊接工艺 课程设计 工程实践
中图分类号:G424 文献标识码:A
新的教育形势下,本科生的实践教学和工程训练环节越来越重要,设计类的课程和教学在工科教育中的地位更为突出。本科生课程设计是高等教育质量的重要评价内容,是实践实训教学环节中重要的组成部分。旨在培养学生综合运用所学理论知识,具备解决工程实际问题的能力。课程设计不但可以帮助学生巩固、扩展和融会专业的课程内容,而且通过相应项目设计任务的完成来培养学生的创新意识、创新思维及综合运用多学科知识解决实际问题的能力。①
焊接工艺是根据生产性质、图样和技术要求,结合现有条件,运用现代化焊接技术知识和先进生产经验,确定出的产品加工方法和程序,是焊接过程中的一整套技术规定。制定焊接工艺是焊接生产的关键环节,是管理生产、设计焊接工装和焊接车间的主要依据。焊接工艺课程设计是焊接专业本科生必修的实践性教学环节,是将专业理论知识与焊接材料及制造焊件有关的实施要求和加工方法联系起来的桥梁。在进行专业课程设计之前,学生需具备机械制图、材料科学基础、焊接方法、焊接冶金学等课程的知识。通过设计,在启发与督促学生综合运用所学的理论与专业知识的基础上,使学生初步具有分析材料焊接性的能力,并能根据产品的技术要求、结构特点等,正确确定焊接方法、编制焊接工艺,为毕业设计和实际工程设计奠定基础。
1 本学院焊接工艺课程设计的建设背景
从河南工业大学机电工程学院实际情况来看,近几年新增的理工科类专业并不多, 仅是根据国家政策、市场需求、师资力量、实验室建设才会设立新的专业。基于此,2009年机电工程学院根据已有的师资力量与实验力量,在材料成型与控制工程专业的基础上设立了焊接专业。由于是新增专业,缺乏经验,相关课程设计的教学模式并不成熟。制定合理的焊接工艺课程设计教学大纲,确定合适的教学模式,培养学生的独立思考、开拓创新、综合设计等能力,具有重要的意义。为了确保焊接工艺课程设计的合理性与科学性,本教研室教师参考相关院校的课程设计情况后经集体讨论与研究后制定了课程设计教学大纲,确定了课程设计的实施形式。在此,分析与研究了工科专业相关课程设计研究现状及优缺点,针对目前本学院焊接专业教学现状,制定出切实可行的课程设计教学模式,以期培养学生的独立工程设计能力与知识应用能力,为后续的专业课程学习、毕业设计及今后的工作实践等打下扎实的基础。
2 传统课程设计存在的主要问题
2.1 设计任务雷同、陈旧,与现实脱离;师资力量有限
已往的课程设计,一个班(大约30 人)的学生往往只有几个有限的题目。 设计任务相对较陈旧,与国内外的研究现状与工程实际脱节,学生看到较为落后的设计题目,缺乏设计兴趣; 部分学生发现设计题目相似会有轻视或者投机取巧的想法,甚至会发生抄袭现象,不利于学生的成长与教育,课程设计的意义与作用无法体现。在课程设计师资方面,由于没有经验和师资条件的限制,传统设计过程中一个班往往只配备一个指导教师。 一个老师的思路、精力与时间是有限的,提供的题目有限,教师与学生之间面对面的指导与交流也有限。
2.2 教学方法落后,课程设计组织形式松散,考核方式欠科学
传统的课程设计教学方法较为原始,其固有模式与程序没有突出学生在设计过程中的主体性地位,削弱了学生的主动性和创造性。设计过程中,教师的主要工作是辅导、答疑与成绩评定。辅导和答疑是随机和非强制性的,上交的说明书也为书面作业。部分学生产生畏难情绪或者对自己要求不严格,平时不按任务执行,说明书抄袭同学或找人。仅仅通过评阅上交的说明书衡量学生的成绩是不全面的,并且只重结果不重过程的放羊式的放开教学也存在需要改进的地方。
2.3 学生对课程设计的认识不够,缺乏工程意识,沟通交流不足
不少学生对课程设计的目的与意义认识不够,仅把课程设计看做是一门考查课,认为只是简单地根据设计任务书的要求撰写说明书。没有充分认识到课程设计是相关基础课程、专业课程与实践能力的综合提升及训练的过程。看似简单的焊接工艺性设计,从工程实践的角度要使焊接材料的选择和工艺设计合理,决非易事,需要付出大量的劳动。科学合理的课程设计应该保证与推动学生在联系、应用理论课程的基础上,通过认真思考、融会贯通,在实践中锻炼学生独立思考与设计的能力。
3 课程设计的建设思路与实践探索
3.1 设计题目多样化、系统化、实践化;加强、协调、优化师资力量
根据目前国内外的工程实践与研究现状,使设计题目围绕一个主题,把学生分成几个大组,每个大组的学生围绕一个主题,保持了课程设计的系统性;而设计选用的焊接材料或焊接工艺不同,避免了学生的互相抄袭,保证了单个学生课程设计学习与完成的独立性,同时要求每组学生进行讨论与总结,最后做出课程设计的主要结论,有利于培养学生的沟通能力与团队精神。
学科的交叉融合是目前科学研究和发展的大趋势,不同专业的教师在检索国内外最新研究与工程现状后可以协作命题。由于所选课题是国内外的研究热点与工程应用热点,学生的参与性增强,课程设计的质量也得到保证。本教研室指派了4位教师参与了焊接工艺课程设计的指导工作(每位老师辅导7~8个学生)。教师科研方向、学术专长不同,选题和成果具有多样性。每个老师所带的人数少,易于了解与管理学生;便于因材施教,可针对学生特点进行深入的辅导与引导。
3.2 加强课程设计过程管理;择优答辩, 改进考核方法
以往的放羊式管理模式存在一定的弊端。本教研室积极推进课程设计的科学合理进行,固定课程设计指导时间,教师在此期间要保证在岗,能够和学生进行面对面的交流与指导,引导学生确立课程设计的完成以学生自己的独立设计为主,顺利完成从理论课程的学习到工程实践设计的过渡。对设计中碰到的问题,督促与鼓励学生自己查阅文献寻找信息与答案,对于普遍或重要的问题可要求小组内讨论,必要时指导教师可进行引导与解答,但以学生自主解决问题为主要目的。
开题时,保证对学生文献检索情况进行细致到位的检查与记录,保证课程设计一开始的规范性;设计过程中,定期检查设计进度并认真记录,保证整个课程设计有条不紊地进行。 发现进度慢的设计督促要求其合理进度。课程设计结束时的成绩评定不再仅仅依靠学生上交的设计说明书和现场答辩成绩,是学生平时的考勤与表现、文献检索情况,设计说明书和答辩成绩的综合评定结果。
3.3 引导增进工程实践观念;鼓励推动交流合作
在基础课与专业课程的学习过程中,学生虽然进行了系统的理论知识学习,但在接近实践的课程设计中没有工程设计经验,对各种焊接方法、工艺细节和材料的焊接性等不够熟悉。教师应根据已有的理论课程特点,对学生进行启发与引导,比如材料科学基础的金属材料就是课程设计中的母材,焊接冶金学中学过的焊条也是课程设计中采用的焊接材料,教师可启发学生联系已学过的金属材料的特点,与焊接工艺相接合,完成指定材料的焊接工艺课程设计,圆满完成从理论课堂知识到工程实践设计的跨度。课程设计与生产实践相结合,鼓励学生理论联系实际,制定出不同的工艺设计方案。 课程设计过程中,教师要注重培养学生的团队合作精神。在工程实践中,一个项目的完成或一个新设计的成功,是各个部门各成员共同努力的结果,不是单独的个人能够做到的。教师按整机系统的设计任务划分小组,要求与督促学生在主要的设计环节进行讨论,不仅使学生获得科学研究的初步训练,而且亲身实践参与了共同完成课题的合作过程。
4 结论
目前河南工业大学全体教职工正在认真努力进行博士点授权单位的建设工作,这也是本校教学工作进一步提高的大好机会。焊接工艺课程设计的教学,不仅随着时代的潮流与时俱进,不合理的地方也将不断地改进与提高。结合本校的发展情况与师资力量,参考国内高校的课程设计模式及优缺点,我们提出焊接工艺课程设计教学建设与探索的思路与措施,亟待在教学与实践中得到长足、切实的改进、提高与发展。
1构建的要点
在构建“产品全过程”式课程设计的教学内容时,首先将各项课程设计的任务统筹规划,选题围绕同一产品展开,选择一般用途的机械传动装置或简单机械为设计对象,例如减速器。侧重于将相关的理论教学、实习内容交叉融汇,并考虑为毕业设计奠定基础,以建立各实践环节之间的有机联系。哈尔滨商业大学工业工程专业的课程设计共分为6项,根据其内容的衔接关系,分别设置在不同的学期,见表1。
2课程设计的方式与方法
在传统的课程设计教学环节中,无论是教师的指导方法,还是学生的完成方式都很僵化。对此,本文提出了创新型的课程设计方式与方法,其特点是:①指导方式与方法更加灵活化、多样化。在设计过程中,突破了传统的单纯理论指导方式,采用理论指导与现场教学相结合的方法,带领学生回到实际工作现场分析、解决设计中遇到的问题和难点。②突出协作精神以契合人才培养目标。由于课程设计的内容围绕“产品全过程”,所以,学生的完成方式可由原来的一人一题改为多人一组,每个小组成员分工不同,需要整个“团队”的团结合作才能完成一个完整的课题,并且一个“团队”一旦组建,即具有连续性,会一直存在于全部的课程设计过程中。这种方式可以有效地培养学生的团队合作意识,而“具有协作精神”也正是工业工程专业人才培养的重要目标之一。
3课程设计的考核
完整、规范的考评体系是实践教学质量和效果的有力保障,实践教学组织与管理工作的重点就是建立考核标准。由于课程设计的考核既涉及理论知识,又涉及分析、操作等实践技能,所以,其考核方式不能完全照搬理论教学的考核标准,应力求做到以下两点:①考核标准能够真实反映教与学双方的实际水平。一方面,课程设计应重点考查设计方案的深度及可行性。在对设计方案进行评估时,要组织所有的指导教师进行综合审查,保证考核结果的准确性和客观性。另一方面“,产品全过程”式课程设计的创新点也体现在考核标准当中。在对学生的成绩进行评定时,要考虑学生的“进步程度”。由于设计对象具有连续性和一致性,学生完成课程设计的“团队”基本不变,在考核成绩时,如果把“团队”及其成员在本次课程设计中的进步程度考虑在内,既可以有效地调动学生的学习热情,也可以更加真实地反映出学生的实践能力。②要注重过程管理、监督及教学质量监控。不同于理论教学环节的考核,课程设计应采用过程检查和最终答辩相结合的方式,总成绩由过程表现成绩、阶段检查成绩、答辩成绩组成。
4课程设计的基础条件建设
首先,建立相应的工作程序和组织保障。例如,在课程设计过程中,从指导教师资格审查、选题、设计、答辩等方面要严格把关,要求指导教师对选题、设计过程、答辩等每一阶段都要认真审阅、指导和签署意见。教师只有严格遵守教学程序,规范教学行为,教学过程才能得以实现。其次,加大实习基地的建设力度。良好的实习基地不仅是实习教学质量的强有力保证,也是课程设计环节得以完成的必要基础。通过着力建设校内外实习基地,可以建立起产学双方共同参与、双向推动的运行机制,为学生提供更多的实践机会。
5结论
本文立足于工业工程专业四年制本科教学,以培养学生的实践能力与创新能力为核心,对课程设计这一实践教学环节进行了改革与创新。“产品全过程”式课程设计,加强了各项课程设计之间的有机联系,使学生得到了连续、系统、全面、深入的实践训练,有效提升了学生的实践与创新能力。本文的研究可从不同方面解决多种教学问题,具有较强的指导性和可操作性,这种创新型的课程设计教学体系已在哈尔滨商业大学工业工程专业的本科教学工作中实施,应用效果显著,对同类院校的工业工程专业或相近专业的教学改革也具有参考和示范作用。
作者:兰爽董世成马丽心宫运启单位:哈尔滨商业大学轻工学院哈尔滨商业大学计算机与信息工程学院
一、课程设计课程基本情况
水污染控制工程是环境工程本科专业一门重要的专业主干课,也是一门工程应用性极强的专业课程。课程旨在培养学生对水体环境污染的分析评价、水污染治理的规划设计和工程管理能力,以及开展水污染控制的科学研究能力。要达到上述教学目的,没有充分合理的教学实践环节是不可能实现的。课程设计是高等学校实践教学环节的重要组成部分,是强化学生实践能力的重要环节,也是卓越计划培养的重点内容。与水污染控制工程课程配套且独立设课的课程设计作为重要实践环节,是连接基础知识、基本理论学习和生产实际的纽带和桥梁,是培养学生综合运用所学知识解决生产实际问题能力的有效手段。水污染控制工程课程设计是涉及到相关专业课程间的融合与应用的工程设计,课程设计内容要求完成污水处理设施平面及高程布置、主要单体构筑物的详图设计以及设计说明书。通过该课程相应的课程设计的学习,有助于提高学生对水污染处理理论与技术的理解,对于培养工科学生的工程素养、创新意识以及创新能力具有重要的作用。
二、改革总体思路
(一)目前存在的问题“水污染控制工程”理论课程重点讲授污染物去除过程的基本理论以及处理单元的工作原理和工艺流程,用于学习水污染控制工程设计的学时则很少。“水污染控制工程”课程设计的教学目标是要求学生初步具有分析和解决水污染控制方面实际问题的能力,即要求学生具有扎实的理论知识和初步工程应用能力。而学生本身工程基本知识及综合设计能力较弱,这对课程的教学效果有直接的影响。学生在进行“水污染控制工程”课程设计之前,没有工程设计基础、没有做过工程类的课程设计,而对“水污染控制工程”课程设计这样涉及到相关专业课程间的融合与应用的工程设计还是第一次。学生对利用工程设计手册、设计规范等相关资料进行设计的能力较弱,对实际工程的感性认识也较少。在明显缺乏工程基本知识的情况下,学生对课程设计往往感觉无处下手。课程设计通常又是以单个人的形式开展,在缺乏团队合作精神和团队学习能力的情况下,为了在有限的时间内完成课程设计任务,会出现盲目照抄课本或互相抄袭,不能综合运用所学知识来分析和解决实际问题的现象,不利于学生综合设计能力的培养和创新能力的提高。而且,目前课程设计是由一个老师指导学生,教师任务重、工作量大,有时难免会存在指导不周的情况。(二)改革思路———团队合作的课程设计模式组建指导教师团队:水污染控制工程课程设计涉及的理论课程较多,包括水污染控制工程、水力学、水泵与水泵站等课程,因此我们把讲授各门课程的老师组成一个指导团队,通过团队指导模式的构建,使各个教师在设计的不同阶段发挥自己的作用,不仅可提高学生的课设能力,同时也深化了不同课程教师对相关课程的认识,从多方面加强教师的教学水平,提高教学质量。组建师生课设团队:课设以团队为单位进行,1名导师和5个同学组建一个团队,鼓励各团队根据场址位置、水厂规模、自然和地理水文等条件,在团队成员互相合作的基础上,详细地论证所确定的工艺流程,提出个性化的创新方案并进行构筑物的设计计算和设备选型,这不仅提高了课程设计的质量,也促进了学生对所学理论知识的理解、运用和创新。(三)改革后课设的具体实施方案1.组建课程设计教师团队:由5名具有实际工程经验的双师型老师组建课程设计指导小组,每位老师参与全程指导,且根据课程设计进行的不同阶段,不同的教师发挥不同的作用。教师之间互相协作、讨论,确定最佳的指导方案2.组建课程设计师生团队:团队成员通过开放合作的自主学习以及在学习方法、个人性格和兴趣等方面的优势互补,形成优化的知识结构和能力结构,充分发挥成员的主观能动性和创新意识,有效弥补各成员在思维模式、能力和精力等方面的不足。为合理科学构建师生团队,指导教师要先了解学生的实际情况,根据学生的知识、能力水平和学习态度等,依据“组内异质、组间同质”的原则,将1名指导教师和5个学生组成一课程设计团队。3.合理命题,一人一题。由教师团队一起讨论,合理确定题目,题目不仅要能覆盖水污染控制工程理论的各个知识点,同时还要尽可能多地涉及到教学大纲中的重点、难点,且题目要多样化,以扩展和深化学生所学知识。4.强化下达任务书、设计过程中的授课和指导等环节。一人一题给出任务书,由学生选择,在不同的设计阶段,辅助课堂教学。由于学生的工程设计能力较弱,课程设计过程中由5位老师进行了5次的理论授课。主要针对课程设计的重点、难点以及设计规范和设计手册使用、绘图要求、设计说明书撰写等基础知识进行系统的介绍,使学生获得开展课设的基本知识和手段。同时教师通过针对性地参加每个小组的讨论答疑,帮助学生分析和解决课设计中的问题,以提高学生的工程设计能力。5.水厂参观、规范制图的学习和专业人员的指导。课程设计是培养“卓越计划”本科学生工程实践能力的关键环节,因此应采取多种有效手段,为学生深入社会进行工程实践创造条件。选择有代表性的污水处理工程作为课设实习基地,课设期间带领学生到基地进行1~2次的参观学习,同时聘请企业导师进行现场指导,有针对性地给学生讲解构筑物的结构和安装方式,5位校内指导教师随时解答学生的问题,使理论与实践相结合、技术与工程相结合;同时聘请设计院的设计人员对学生进行绘制工程图知识的培训。6.CAD图纸的绘制和设计说明书的撰写。5名教师全程指导学生的绘图和设计说明书的编写,并要对每个学生进行分阶段检查,及时指出问题予以纠正。7.答辩制度和考核标准的严格建立和执行。课程设计结束后,每位同学都需参加答辩,这对学生的工程素质的提高是重要的一个环节。
三、结论
我校的改革实践证明,执行“卓越计划”的环境工程专业的“水污染控制工程”课程设计教学中引入团队合作学习模式的思路与方法取得了较好的效果,不仅有利于培养和提升学生的团队合作意识与能力,也激发了学生的创新意识,对学生工程知识、工程素质和工程能力的培养有很大帮助。
作者:温青 李茹民 谭淑媛 单位:哈尔滨工程大学 材料科学与化学工程学院
摘要:化工原理课程设计是与化工原理课程相配套的一个必修的实践性教学环节。文章从理论学习、实验设计、设备选型、工程设计、创新能力的培养等4个方面总结了化工原理课程设计在提升化工原理教学质量中的作用。
化工原理主要介绍化工生产过程中的动量、热量和质量传递理论(三传理论)以及常用单元操作中典型设备的工作原理、基本结构及设计计算等知识ti.-I,教学内容中包含大量理论公式的推导和经验公式的运用。化工原理课程设计是学生在学完化工原理课程的相应教学内容后所安排的教学环节,不仅与化工原理课程的内容紧密相连,还要运用计算机编程.AutoC aD机械制图、化工仪表自动化及操作控制、化_L设备机械基础、化工制图等先修课程的知识,是一项综合性实践训练阴。该教学环节主要培养和锻炼学生以下3个方面的能力和素质:(1)系统训练学生的基本计算技能和文献资料利用能力,逐步培养其工程意识;(2)培养学生综合运用所学知识解决二(.程实际问题的能力;(3)塑造学生良好的设计理念。
在完成课程设计的过程中,学生需掌握厂程技术人员所必需具备的基本技能和工程素质,比如工具书、国家标准和规范的使用,经验公式和经验数据的选择,专业文献资料的查阅、设计成果的分析判断等等,因此课程设计可培养学生对综合知识的运用能力和对_L程问题的解决能力,是对学生的一次综合训练,也是对所学专业基础知识的一次总结,更是对化工原理和化工设备课程教学效果的一次检验。本文主要通过以下4个方面总结了课程设计在提升化工原理教学质量中的作用。
1 加深学生对“三传理论”和单元操作的理解
动量、热量和质量传递理论(三传理论)以及常用单元操作是化工原理的主要教学内容,虽然在平时的课堂教学中可通过多媒体教学、动画演示、课堂实验、课后练习、练习辅导等方面增强学生对化工原理基本理论和基本操作的感性认识和理解,但由于课堂教学的内容多,理论知识比较抽象,学习任务较繁重,学生自觉完成课程学习的动力明显不足,教学效果差强人意。课程设计要求学生在指定的时间内完成一个单元操作的设计,愁一个设计任务一般均涉及物料衡算、热.衡算、相平衡关系、传热传质速率关系等典型单元操作的基本内容,经历流程设计到!几艺设计计算、主体设备结构设计和附属装置的选用等过程,因此学生在具体设计中必须全而理解和应用“三传理论”,并选用合适的单元操作过程。过程必然影响结果,课程设计作为一个教学环节在实践中有效地督导学生加强对理论学习内容的消化,从而加深学生对理论知识的理解。
2培养实验设计和设备选型能力
实验设计能力和设备选型能力的培养是化工原理课程教学的基本目标之一。学习化工原理课程时,通过讲解、动画演示和参观等教学手段,学生熟悉了常用设备的基本操作规程,但大部分同学的实验设计能力和设备选型能力较差。为解决这一问题,在确定课程设计内容时,有针对性地选用部分化工原理中常用的单元操作,给学生下达一个明确的任务,让学生围绕任务所确定的主题在指定时间内完成具体的设计_L作。如,为加强学生对干燥单元操作的理解,可要求学生设计一套离心喷雾干燥塔或设计气流干燥器。课程设计的内容要求涵盖一个完整的工段,为此学生需完成不同艺的方一案选择、设备选型论证、工艺计算,并根据计算与生产经验进行主体设备结构设计,然后确定设备总体尺寸、管口尺寸与方位,还要求进行辅助设备选型与计算,最后绘制主体设备图及带控制点的工艺流程图。过程训练效果表明,学生的实验设计和设备选型能力得到了有效的培养。
3提高工程设计能力
化工原理课程设计是为培养学生设计能力设置的一个教学实践环节,也是使学生完成从理论知识到实际应用的重要一环。每一个设计任务均涉及相应单元操作的基本理论,并经历流程设计到艺设计计算、主体设备结构设计和附属装置的选用等过程。由于安排课程设计中只有任务而没有参数和条件限制,学生在设计过程中可根据自己的兴趣和知识背景选择设计线路,设定和收集操作参数,完成具体的设计工作:
经济效益是判断设计质量的重要指标,其中设备建设费和使用操作费是其中的关键,而设备费和操作费的综合考虑也是贯穿于化原理课堂教学中的一个重要问题。比如,精馏操作是化_工生产中常用的单元操作,其中物料的回流比是一个非常关键的操作参数C合理的物料回流比应使操作费用和设备折旧费用之和最低在该单元操作中,操作费用主要取决干再沸器中加热蒸汽消耗量及冷凝器中冷却水的消耗量,随着回流比的增大而增大。设备折旧费主要取决于精馏塔中再沸器、冷凝器等设备的投资费,一般随着回流比的增大而降低。为此,在设计过程中必须综合考虑设备折旧费和操作费的关系。通过课程设计的训练,学生不仅进一步提高了公式应用和数据运算能力,同时学会了主动寻求解决实际问题的方法,缩短了理论与实践的距离,也体会到理论在解决实际问题中的重要作用,提高了理论课程的教学质量。
4培养创新能力
在完成化工原理理论课和实验课的同时,为了满足部分学有余力,且对化工原理问题确有兴趣的学生的学习需要,教学小组创造条件为其提供进一步学习的平台,即结合科研任务的需要设计一定数量的课程设计题目,鼓励学生以小组的形式参与。在设计过程中严格坚持“以课题研究为平台,以创新为目标”的原则,有效地将课程设计、课程教学与科研有机地结合起来。在完成工艺设计计算之后、整理设计说明书之前,要求全体课题组进行交流和总结,即每个设计课题组里选派1-2名学生代表,将本组设计情况在交流会_[向全体同学和指导老师进行汇报。交流时要求主讲人用图表、数据、结论等工程术语表达自己的设计,并在规定时间内着重讲解自己设计的特点,对设计结果进行技术经济分析,突出自己的创造性。交流过程中,指导老师也主动指点设计要领,并对进行设计进行合理评价。这样的师生互动使学生的收获不仅局限于自己所做的课题,对其它设计课题也有一定程度的了解,更有效地开拓了学生的设计思路。
关键词:小组互助式;课程设计;应用型人才;教学手段
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)01-0023-02
数据库技术是现代软件类人才所必需的三大技能之一,在高校培养软件类人才的课程体系中,数据库原理课程占有举足轻重的地位[1]。数据库技术是一项应用最为广泛,发展最快的技术,几乎涉及所有的计算机应用领域[2]。特别是随着大数据技术的发展,数据库技术已经成为该技术的核心技术之一。而对应于传统的数据库原理课程设计,存在着重原理,轻应用,教学方法较为陈旧等不足[3]。很难适应应用型本科人才的培养目标。通过在数据库原理课程设计中,引入小组互助式教学方法[4],可以改善这些问题。采用小组合作教学模式,教学过程的所有环节以小组活动为核心,依靠小组成员积极的相互依赖关系,面对面的促进式互助来完成学习任务;以小组成绩为最终考核成绩,而非某个成员的成绩。本文探讨了小组互助式教学模式在数据库原理课程设计的运用。
1 数据库原理课程设计中存在问题分析
近几年来,全国大多数的高等院校都进行了数据库原理课程设计的改革研究,并取得一定的成果,但数据库原理课程设计教学过程中存在以下不足。
1)重理论轻实践,大部分高校开设数据库原理这门课程存在着理论原理学时和课程设计上机实践学时分布不均衡的问题。也就是注重理论知识的讲授,忽略了学生动手能力的培养,这与应用型人才培养是相矛盾的。
2)课程设计工作量较小,只适合一人独立完成。这与现代软件开发是相抵触的,从软件工程学角度来讲,软件开发需要团队协作完成。
3)课程设计考核制度较为陈旧。传统的数据库课程设计考核,大多以学生所做数据库系统的前台实现情况和后台数据库设计两个方面进行考核。所做系统相对简单,与实际要求的技术水平有出入。不利于激发学生实践的主动性,应用型人才培养的目标也无法真正落到实处。
2 小组互助式教学的实施
1)组建数据库原理课设小组
根据学生自选优先的选择,分成若干小组。各小组组建后,求小组成员推荐组长。老师布置好课程设计任务后,学生根据要求开会讨论确定实施方案。有组长牵头实施,统筹全局,并将课程设计任务分解,分配到各小组成员手中。按照相应的工作内容,将小组成员划分为需求分析、概要设计、数据库设计、详细设计等工作的负责人。也就是每个人负责组织在不同阶段的实施内容,例如召集例会讨论、调研、设计等工作。每个小组成员,并不意味着完成自己的相应工作就完成了,也要参与到其他环节中去。
2)数据库原理课程设计题目的选取
根据所学数据库原理知识,根据所给题目,进行数据库设计,选择SQL Server数据库管理系统作为后台开发工具。结合所学面向对象编程知识,选择合适面向对象程序设计语言作为前台开发工具。设计一个数据库应用系统,一般以中型题目为宜,能够对数据进行录入、编辑、修改、删除、添加、浏览等功能。教师规定学生可以从学生成绩管理子系统、课程管理子系统、图书管理子系统、通讯录子系统、教室管理子系统、宿舍管理子系统、个人事务管理子系统,库房入库出库管理子系统进行选取,也可小组自拟题目,但工作量必须由指导教师进行审核。对于题目,教师鼓励小组自拟题目,因为这样学生才能选取与实际项目相近的题目,提高学生的课程设计的兴趣。
3)课设中实施
指导教师,要对各小组的工作进行整体监控。在课设的前期准备工作中,参与到各小组的课设讨论中去,给予相应的开发建议。通过小组间的竞争,点燃各小组的课设工作的热情,激发学生的数据库设计工作的欲望。当各小组进入到课程设计实施过程中时,要进行必要的指导,省得学生走弯路。
课程设计环节对学生技能的提升来说非常重要,它能提升学生的设计能力和创新能力。学生在课设的实施环节中,按照小组进行,由组长统筹安排。依据数据库设计的工作流程进行开发,做到人员分工明确,以团队形式进行课程设计工作。课程设计结束后,要以小组为单位进行公开答辩,小组各成员表述自己设计的理念和实施方案,小组成员的结构和分工,遇到问题及解决方案等,由指导教师和各小组组长作为评委进行考核。这样有利于,增强学生的沟通能力,也提高了学生的社交能力和数据库原理实践能力,还培养了学生的团队精神。并且教师在整个过程中,既是主导者又是参与者,融洽了师生关系。
4)课设的总结
答辩结束后,各小组长要代表本组进行总结,主要总结课设过程中存在的不足,以及从其他组学习来的经验,还有对本组课设内容怎么进行完善等。最后教师对每组进一步的点评,包括各组的优缺点,课设中存在的共性和个性问题等。
3 小组互助式在课设工作中的优势和不足
小组互助式进行数据库课设工作,是以小组为主导,教师为辅助的一种课设教学方式。比以教师为主导的程序要复杂,但学生在参与热情上明显提升。比较优秀的学生通过此进程,可以提高自身理论实践的水平;中低层次的学生,可以通过与小组其他成员学习,增加自己的学习兴趣。这种方式,给予每名同学展现自我的平等机会,更有利于个体的发展。
当一个小组中,责任不清晰,工作不平衡时,会导致课设工作要集中到一两个人的手中,导致其他学生产生不劳而获的状态。所以,指导教师,要监控整个课设活动,积极进行巡查督导,发现问题,解决问题。
4 结论
本文分析了数据库原理课程设计中存在的一些问题,并进行了分析,提出了一种基于小组互助式的数据库原理课程设计的实施方案。该方案,为学生的想象力、创造力的发挥提供了平台,也为将来的团队式软件开发工作打下了坚实基础。为数据库原理课程设计和其他实践能力要求比较强的实践教学环节,提供了相应指导。
参考文献:
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【关键词】情境导向 小学科学 设计
【中图分类号】G623 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)10-0125-01
现如今,教育领域的改革工作正在如火如荼的进行着,小学科学课程改革工作也在顺利进行着。情境导向的科学课程设计,能够帮助有效提升教学质量,促进小学生的良好发展,推动教育事业的前进发展。
1.小学科学课程地位
从整体全面的角度来看,在小学教育中,科学课程所占地位极为重要且关键[1]。在小学低年级便进行了科学课程的设置。现今的教育工作崇尚素质教育,最为重要的便是能够在教育工作中更好地促进学生的个性全面发展,帮助培养其创新意识及能力,增强学生的成才动机。大部分小学生对于身边存在的事物都具有极强的好奇心。而科学课程的开设便能够充分满足学生对于周边事物探索的好奇心,同时还能够教会学生较为简单的科学知识,帮助小学生去充分感知、了解生活中的事物及常见的科学现象,并教会其探究、解决问题的方式方法。如果错过了小学阶段这一良好的时机进行科学学习,孩子的想象及创造力都会有所下降,对于其素质发展极为不利,且造成了极大的损失。
当今社会经济迅速发展的同时,现代科技也得到了极为良好的发展,且两者之间相互联系,相互作用影响。现代科学技术对于每个人的就业问题及日常生活均会产生直接性的影响。人们在社会发展中,只有自身具备一定的科学素养,才能够在现在这个科技化、信息化趋势越发明显突出的社会中生活、发展。科学素养的形成并非一朝一夕便能实现,真正需要的是从小培养。
2.情境导向的小学科学课程设计
真正科学正确的小学科学课程设计便是要进一步营造出一个与现实存在科学问题相关联的情境,并提出极具吸引、挑战性的劣构问题。为学生学习提供大量的情境资源,完成学习架构的科学设计。通过一系列的探究活动,帮助小学生在脑子里构建出一个科学概念,促进其探究技能的进一步发展,完成相关学习目标。
2.1将概念获取环节与情境相融合
课程情境需对小学生具有一定的吸引力且充满真实性。与此同时还需将科学概念的获取与应用融会贯通于整个情境之中。当前的小学科学教材对于情境设计问题缺乏必要的重视。极为常见的一种情况便是,为了在教学中获取学习到某个知识点,单一化的去进行一个或固定几个实验操作的再完成结论的获取,之后便进行与结论相关的问题分析与研究。整个教学课程未将相关知识与设定情境相融合。因此,在进行小学科学课程设计时,务必要实现概念获取、应用环节与情境的相融合。
2.2作为支架的渐入佳境情境设计
小学生进行科学探究的主要支撑点便是学习课程的支架部分[2]。在小学科学课程设计中,其支架部分需进行巧妙性的嵌入。学习支架主要还包括对于一些基础类科学知识的学习设计的良性架构,其所具备的示范性作用能够对一些劣构问题的妥善解决提供基础性帮助。从而促使良性架构与劣性架构身处同一个情境之中,相互作用影响。因此,在小学科学课程设计中,科学概念知识的获取及应用之间的关系应为递进式。先前所学习的内容作为后期学习的基础性依据,进一步形成一个渐入佳境式的情境,帮助小学生更好地理解掌握基础性的科学概念,并运用发散性思维思考。
2.3情境需集丰富多样性于一身
情境认知问题会对知识技能的迁移、发展产生一定的限制、影响。一个集丰富、多样性于一身的情境能够帮助小学生在学生科学知识时,实现技能突破进一步的迁移发展。因此,科学课程设计中,需从各个层面、角度尽可能提供丰富的情境资源便于选择。在当今网络信息技术迅速发展的社会,网页、照片、视频等均能够作为科学课程的呈现、认知、交流工具,进一步形成极为丰富及广博的情境资源。另外,智能手机、电脑等设备的广泛普及,促使一个极富信息化的情境资源建设也开始突现出其自身的课程设计价值。
2.4情境课程设计中的科学探究时间
在情境导向的课程设计中,时间具有一定的隐密性及重要性。其余的情境设计最终所构建出来的属于三维空间型的物理式情境,时间则属于情境课程设计中的第四维,能够帮助整个空间具有灵动性,小学生的科学学习能够得以发生、发展及演化。就如同一个无法从外表看见的温床一般,在经过了一段时间的孕育之后,能够帮助学生尽快达成学习目标。
学生探究时间在课程设计上的体现便是,小学生在进行各项活动时,对于所需的时间长短应有所估计,从而更好地对整体时间进行科学安排。在探究时间的安排上,必须时刻遵循少便是多的原则,懂得对内容进行科学取舍,进一步实现整个课程的精简化。在教学实施上,小学科学教师应运用科学措施对课程内容进行合理运用。与此同时,保持充分的耐心,给予学生更为丰富的自主探究问题的时间,从而有效帮助其增加科学知识。
3.结语
情境导向的小学科学课程设计工作的进行是需建立在大量教学实践经验基础之上的。一个科学合理的科学课程设计需能够充分反映学生的课程学习特点,并突出科学学习的建构特征。小学科学在教育领域中占据着极为重要且关键的地位,对其地位明确并给予充分重视,依靠情境导向进行科学课程的正确设计,才能够将情境导向作用发挥到实处,更好地提升教学质量与整体效率,促进整个教育事业的进一步良好发展。
参考文献:
1.1学生对课程设计的主动性和积极性不够
由于不少学生缺少对将来从事专业工作的了解,不清楚焊接夹具重要性以及在工程中的作用,更没有意识到焊接夹具课程设计是相关基础课程、专业课程与实践能力的综合提升及训练的过程,因此表现出对夹具课程设计兴趣不高,主动性不强,在设计过程中仅认为按照设计任务书要求,在规定的时间内简单地画完图就行,对设计结构的合理性、实用性、制造成本,以及是否合乎加工工艺要求等更是很少考虑。课程设计的成绩由指导教师自己给定,采用平时成绩加上设计成绩作为总成绩。由于缺乏有效的评价指标,不同老师之间题目的难易程度不同,给定成绩的标准不一,往往出现简单题目,学生花费时间少,还能得高分,而有些老师给的题目相对较难,学生需要付出较多的努力才可能获得高分,这种不均等的回报影响了公平性,使得学生的主动性和积极性不足。
1.2专业知识之间的衔接性和连贯性不够,任务相对陈旧
焊接夹具课程设计中,学生需要按照老师给的焊接组合件蓝图或实物要求,制定焊接工艺,构思焊装夹具设计方案,用时4周。在这期间,学生主要精力和时间都放在夹具设计上,由于不需要用实验验证所制定的工艺是否合适,所以为完成任务,学生往往从网上或其他文献上抄取一些数据应付,忽视了对所焊组件焊接结构和焊接工艺的综合考虑,造成课程设计内容单一、综合度低,焊接专业知识之间的衔接性和连贯性不够。课程设计题目由任课教师根据自己的想法和经验确定,设计任务通常多年不变,学生对这种较为陈旧、与国内外的研究现状及工程实际脱节的设计内容缺少兴趣。加上不少教师对设计过程指导过于详细,要求学生用同样的焊接方法、相同的定位夹紧方式进行设计,这样似乎表面上使设计质量提高了,但却忽视了培养和发挥学生的主观能动性和创新性。
1.3学生先修课程知识的交互掌握和应用能力较差
我校的焊接夹具课程设计,安排在本科第七学期末执行,这个阶段学生已经学完所有专业理论课程,但由于对自动控制、电子技术、机械方面的知识掌握较少,只能设计简单的手动装夹操作的焊装夹具,且绝大部分同学对所设计的零部件选材,热处理要求不清楚,零件加工工艺性差,所绘制的夹具图总习惯于机械模仿指导书,公差配合、粗糙度等级不会选,行位公差不会用,技术要求不会写,这主要是学生对先修课程掌握不牢或不会综合应用,学生的理论知识不能很好地融合实践知识。实际上,焊接夹具课程设计涉及多方面知识,综合性较强,除了基本的焊接理论知识外,学生还要对机械设计制造工艺流程、电气等知识有一定程度的掌握。
1.4缺乏工厂观点和工程设计规范指导
焊接夹具设计与现场自动化程度、焊接工艺,焊件的结构方案、产量有关,学生在设计时,很难从多角度考虑。由于接触不到工程实际,学生对一些焊接方法和设备的认识仅限书本上的理论、图片和指标,出现闭门造车现象。如一摩托车零件吊环与筒体端盖的连接,实际工厂基本淘汰了熔焊方法,普遍改为了点焊连接,但是由于点焊夹具设计涉及到电极结构,而学生对设备、电极以及夹具之间的装配、接口要求完全没有概念,再加上大部分教师没有丰富的工程经验,这样的结果是学生要么闭门造车,要么不敢选用先进自动化的焊接方法,只能选择不适用的焊接工艺并据此进行简单夹具设计。此外,高校课程设计题目由任课教师自己确定,大部分高校教师毕业后直接参加工作,缺少工程经验,对工厂使用的标准和法规认识不足,使得教师对学生的指导与交流有限;而且学生更多关注功能的实现,对性能指标、成本控制、设计报告的规范性不太重视,难以从工程实践的角度使焊接工艺设计和夹具设计达到合理。
2提高焊接夹具课程设计质量的措施
(1)充分提高学生对夹具设计重要性的认识,增强学习的主动性和积极性。为提高学生对焊接夹具课程设计的重视程度,教师在理论教学过程中,要用具体事例来强调焊接夹具设计的重要性和复杂性,加强学生对这门课程认识上的引导,端正他们的学习态度,激发他们的兴趣,使学生充分认识焊接夹具设计的特殊性,同时通过制定有效的检测考核评价指标,增加学生互评、答辩环节引导学生培养严谨、科学的工作态度。各专业课老师教学时要加强知识之间的相互交融讲解,让学生养成良好的习惯学会对知识的综合运用。
(2)更新拓宽选题,强调工程设计规范,鼓励探索与创新。工装夹具设计本身具有开放性和灵活性,③为了提高学生的主动学习能力,培养探究精神,老师可以对学生采用的焊接方法和夹具类型不做具体规定,留给学生较大构思空间。同时根据地区行业特点和实验室的设备情况,以工作过程为导向,设置面向工程实际,有基础性和代表性,适合教学的设计题目供学生选择。并有意识引导学生拓宽知识面,加强自动化和电气控制等知识的渗透,综合培养学生对焊接夹具系统设计和实施的能力。老师还应将工程技术指标纳入任务书,让学生对工程实际需求有明确的认识,帮助学生学习用工程的观点看待设计任务。老师自己也要强化工程背景,不断学习提高素质。
(3)加强相关课程之间的衔接,提高综合应用能力。建立课带实验和课程设计之间的联系,将焊接结构、焊接工艺课带实验与夹具课程设计选用相同的题目,增加课程设计之间的衔接和连贯性,增强焊接专业知识的综合运用。④学生首先在课带实验中进行焊接结构设计、尺寸计算、布置焊缝、焊接顺序、设计坡口等,然后进行工艺设计,完成工艺卡的编制,最后根据选定的焊接方法和设定的工艺设计夹具,使学生在相同的时间内,增加学习的深度和广度,在有限的时间内学到更多有用的东西,为学生的就业提供竞争力。
3结论
关键词:复杂工程问题;计算机科学与技术专业;课程设计
工程教育认证要求通过认证的工程专业不仅要深入理解和把握复杂工程问题,更要按照国际实质等效原则培养学生具有解决复杂工程问题的能力[1]。目前,针对计算机相关专业解决复杂工程问题能力培养的研究还处于探索阶段。许智宏等人认为可采用半开放式项目驱动教学方法达成目标[2];尚凤军提出课程群建设面向复杂工程设计的方案[3];黄永红等人认为可增设综合训练项目来达到培养目标[4]。刘秀平等人提出了分层实施方案,从知识、实践、设计的维度支撑了解决复杂工程问题的能力[5]。王宏宇等人提出了以学科竞赛主题为对象,遵循工程逻辑设计开发过程的课程建设改革方法[6]。许多研究成果对于分解落实解决复杂工程问题能力的培养缺乏深入探索,对于如何优化课程设计体系和内容来提高学生解决复杂工程问题的能力方面也缺乏深入研究。
1课程设计改革的意义
完备的实践教学体系主要包括课程实验、课程设计、实习、毕业设计(论文)等。通常,国内高校都将毕业设计(论文)环节作为实现解决复杂工程问题的重要载体。但近年来,毕业设计期间应聘、考研等挤占了学生很多时间和精力,设计内容往往弱化甚至忽略难以处理的学科交叉问题和非技术因素,且毕业设计往往采取一人一题,很难达到个人与团队的教学指标。课程实验往往随理论授课逐周分散进行,受学时限制以及学生知识掌握处于积累阶段等因素,一些深度型、探究型、综合型的实验往往很难开展。实习由于受到场地、经费、管理难度、企业技术保密等限制,往往缺乏理论指导下的实践。一些计算机类专业学生到实习单位后,只能接触一些前端页面或模块代码的机械性编写,无法接触软件或硬件的具体设计过程,有些专业实习甚至畸变为企业参观。《计算机类专业教学质量国家标准》要求计算机类专业学生4年的实验当量应不少于2万行代码。在课程设计方面,要求至少完成两个有一定规模和复杂度的系统的设计与开发。调研发现,实践教学体系中提高学生解决复杂工程问题的环节应保证时间的集中性,内容的规模和复杂度要达到国家标准中的要求,且应在理论的指导下开展,课程设计比较符合这一要求,应作为提升学生解决复杂工程问题能力培养的关键突破口。
2课程设计改革宗旨和研究方法
2.1课程设计改革宗旨
第一,以培养学生解决复杂工程问题能力为主线,突出工程技术应用能力的培养,强调自主学习和终身学习意识培养,全面提升学生的能力和素质。第二,使学生能够设计针对复杂工程问题的解决方案,在设计环节中体现创新意识,实现多方案分析与评价,从而全面提升实践教学效果。第三,使学生深入掌握工程原理,结合工程实践,体现综合运用,提升解决复杂工程问题的能力。第四,分解落实解决复杂工程问题能力的培养,课程设计的持续改进逆向推进课程体系的整体优化。第五,构建计算机专业完善的实践教学体系和课程群体系,建立各项实践教学活动的持续改进机制。
2.2基本研究方法
第一,调研法。采取调研问卷调查和访谈的方式,对目前已毕业学生、在校生(包括计算机类专业本科生、研究生)、教师(包括教学管理、教学一线、教辅等多层面)开展调研。同时走访和调研部分高校、IT企业和专业培训机构等。第二,逆向研究法。从实践入手,逆向优化专业类知识体系教学。第三,分析建模法。对调研数据、教学环节统计与考核数据、质量保证监控数据进行科学分析,借助人工智能手段进行建模优化。第四,螺旋优化、研以致用法。杜绝纸上谈兵,形成的专业课程设计内容设置实施方案(含教改方案、教学大纲、课程标准、考核标准等),直接实施于一线教学活动,并通过实施效果的反馈螺旋优化后续方案。
3课程设计改革实践
课程设计计划的实施要求指导教师明确课程设计对应于工程教育认证标准具体的毕业要求指标点,并要在课程设计过程中坚持实施。明晰课程设计对毕业要求指标点的支撑作用,为合理安排课程设计的内容明确了指导思想。本校计算机科学与技术专业培养方案以工程教育专业认证为背景,共设置11门课程设计。一类课程设计在前5学期开设,涉及专业类知识课程门数相对较少,具体包括以下7门课程设计:C语言程序设计课程设计、Java程序设计课程设计、数据结构与算法课程设计、数据库原理课程设计、计算机网络课程设计、C++程序设计课程设计、JavaEE编程技术课程设计。以上课程设计以语言开发为主,是培养学生计算思维、软件工程设计规范、计算机语言开发能力的基础。指导教师面向解决复杂工程问题培养,认真设定课程设计题目和内容。以学生为中心,强调基础性、技能性、应用性、工程性和创新性,采用问题驱动和求解渐进化方式不断提升学生解决复杂工程问题的能力。每门课程设计在具体实施中,指导教师始终探索课程设计如何解决承上(课程实验)启下(毕业设计和实习),并不断思考和探索课程设计如何逆向优化专业类知识课程的教学活动。计算机科学与技术专业另一类课程设计在第6和第7学期设置,综合性较强(在某些高校或专业有时被称为“综合开发实训”或“综合训练项目”等,但通常拘泥于一种开发语言或技术)。综合类课程设计有4门:A.体系结构课程设计。专业类知识课程涉及体系结构、计算机组成原理、编译原理、汇编与接口技术、计算机网络等硬件类和系统类课程。B.操作系统课程设计。专业类知识课程涉及操作系统、Linux系统等系统软件类课程和部分高级语言类课程。C.软件开发综合课程设计。专业类知识课程涉及各种高级语言类课程(如Java、C、C++)、软件工程、数据结构与算法、数据库原理等软件开发类课程。D.Python与人工智能课程设计。专业类知识课程涉及各种高级语言类课程(如Python、Java、C、C++)、数据结构与算法、人工智能导论等课程。综合类课程设计涉及大量通识类知识和学科基础知识,具有较高的综合性,包含多个相互关联的子问题,体现问题和系统的规模、难度、复杂度、综合性。课程设计更强调培养学生的系统观,使学生能够站在系统的高度,以系统的视角去看问题,去适应错综复杂的应用场景,最终实现问题的系统化、科学化求解。“软件开发综合课程设计”综合了之前的.NET综合课程设计、Java综合课程设计等软件开发类课程设计。根据工程教育专业认证要求,这门课程设计并不拘泥于某一种语言或技术要求,要求学生能够针对复杂工程问题,选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具等设计开发一套软件系统,并通过对比得到有效结论。“Python与人工智能课程设计”以解决复杂工程问题入手,学生首先分析问题建立模型,然后给出解决方案和算法设计,通过Python语言及其扩展库编程实现系统,最后通过设计方案、模型、算法、开发语言等多个角度对比分析给出所设计系统的客观性评价。在2017版培养方案中该课程设计为“Python程序设计课程设计”,设计内容包含了软件开发、大数据、人工智能、深度学习等。2019版培养方案中,专业增设了1门48学时的人工智能导论理论课,Python程序设计和人工智能导论合并为1门2周的“Python与人工智能课程设计”。“体系结构课程设计”和“操作系统课程设计”是专业认真研究工程教育认证标准后于2019版人才培养方案中新设置的2门课程设计。在学时紧张的情况下,专业仍增设了这2门综合类课程设计,力图保证学生硬件系统、组成原理、体系结构、操作系统方面的综合设计能力培养质量,保证人才培养的系统性和专业性。课程设计具体实施过程中,指导教师以突破解决复杂工程问题能力培养为核心安排课程设计内容,使学生的能力培养达到工程教育认证标准的培养要求,反复思考和尝试解决以下关键问题:第一,课程设计内容重点覆盖了《华盛顿协议》7个特征中的哪些特征?课程设计的规模、难度、复杂度、综合性是否能满足工程教育认证背景下的解决复杂工程问题的要求?第二,课程设计中,如何运用深入的而不是浅显的工程原理,经过什么样的分析,而不是直接套用原理、公式来解决设计目标?第三,课程设计中学生在哪些理论指导下进行实践?加深对哪些原理的理解?第四,为了突出复杂工程问题的解决,与课程设计相关的一门或多门相关课程的讲授环节中,将对传统的授课方式、方法和内容采取哪些变化?与课程设计相关的理论知识讲授和基本实验环节能否为学生完成课程设计奠定扎实基础?第五,课程设计是否要引入混合式教学?如果引入,混合式教学将如何提高课程设计效果?第六,从以学生为中心的角度分析学生如何通过课程设计和相关理论的学习,实现从“学了”到“学会”再到“会应用”?第七,课程设计“能力培养”如何量化考核,“复杂度”如何评价?以产出为导向,如何建立持续的人才培养改进机制?通过指导教师的不断思考和改革尝试,使各门课程设计实现了设计理念的转变、从简单到综合的转变、从单一系统到增加对比分析、综合评价等突破常规的转变。
4课程设计改革效果
课程设计改革使计算机科学与技术专业逐步形成一套课程设计内容设置实施方案(含教改方案、教学大纲、课程标准、形成性考核标准等),并直接实施于现有教学活动。通过培训和专家辅导讲座等形式,指导教师深刻理解了工程教育认证的本质和内涵,改变了传统的课程设计理念。以复杂工程问题的提出和解决为课程设计核心,突出产出导向,精心设计课程设计题目,优化课程设计考核指标,建立了课程设计持续改进机制。课程设计改革在人才培养方面取得了切实效果。第一,以培养学生解决复杂工程问题能力为主线,突出工程技术应用能力的培养,增强了学生自主学习和终身学习意识培养,设计理念更符合学科发展趋势。第二,使学生能够设计针对复杂工程问题的解决方案,在设计环节中体现创新意识,养成了多方案分析、对比和评价的设计习惯。第三,使学生逐步掌握深入的工程原理,结合工程实践,综合运用,提升了解决复杂工程问题的能力。第四,以课程设计内容设置为突破口,逆向推进课程体系设置整体优化,使学生通过实践逆向推动理论课学习的兴趣和动力,学生的理论素质进一步提升。课程设计改革首先在省级一流本科专业“计算机科学与技术”专业实施,并推广至软件工程、数据科学与大数据技术、物联网工程三个计算机类本科专业。与信息技术密切且相关的电子商务、电子信息工程、机器人工程等专业也逐步开展了面向复杂工程问题能力培养的课程设计改革,取得了切实有效的实施效果。
5结语
截至2018年,计算机类专业已达3349个专业点,培养学生复杂工程问题的解决能力,是工程教育专业认证对工程类专业人才培养的核心要求,也是一流本科专业建设的核心目标之一。随着工程教育认证的普及开展,面向OBE理念,突出解决复杂工程问题能力培养的课程设计改革越发迫切和必要。只有不断改革,建立持续改进机制,才能不断优化计算机教育教学工作,为信息技术产业培养更多优秀人才,推动我国信息技术产业的蓬勃发展。
参考文献:
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近年来,受多种因素的影响,普通工科院校的机械制造工艺学课程设计普遍存在着一些问题。(1)学生不重视课程设计,缺乏兴趣,存在应付了事的思想。(2)机械制造工艺学课程设计教学时间安排不合理,在课程设计专周期间,学生还要准备其他各种考试,或者忙于求职等,无暇顾及课程设计。(3)由于高校扩招后,生源素质有所下降,部分学生对理论知识掌握不好,课程设计自然无从下手,因而抄袭现象时有发生。(4)学生缺乏吃苦耐劳精神,在处理课程设计这种比较复杂的问题时,不愿意积极主动地寻求解决途径,同时不愿意反复修改课程设计成果,存在畏难情绪,学生总是希望老师告诉他们应该怎样去做,成为“复印机”。
2机械制造工艺学课程设计的改革探索
机械制造工艺学课程设计要求学生针对一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工工艺规程,设计一副教师指定的加工工序的专用夹具,并撰写设计说明书。学生应该在老师的指导下,认真地、有计划地、独立完成设计任务,整个课程设计侧重于让学生掌握机械零件加工工艺编制的完整过程。针对机械制造工艺学课程设计所出现的问题,从多方面入手,综合应用多种教学手段提高课程设计的教学质量。
2.1重视设计题目选择
选题要能充分实现教学目标,针对应用型本科培养的目标,机械制造工艺学课程设计所指定的零件应有很强典型性和现实性。首先,所用零件要有典型性,课程设计用到的零件应该是轴类、盘盖类、箱体类和异形零件中的代表性零件;其次,所选零件结构相对简单,加工工艺要求不高,旨在让学生能够掌握加工工艺设计的全过程,能够独立完成;最后,要鼓励学生从生产实践中或从生活中自选零件作为设计用零件。课程设计中选定的零件复杂程度不同,所造成的零件加工和夹具设计的难度也大不一样,学生可以根据自己的实际情况和兴趣爱好自由选择。教师在评定成绩的时候应该将零件加工的难易程度等因素考虑其中。这样就有利于不同能力学生水平的发挥,提高学生对专业课课程设计的积极性,增强学生的自信心。选题要能承接先修课程,选题要承接先修的机械测绘课程设计、金工实习及生产实习等课程。机械测绘课程设计使学生初步了解典型零部件的结构、装配关系和零件的连接方法;金工实习和生产实习有利于在课程设计中合理的选择加工方法和定位方案,机械零件的三维造型的学习,为学生提供了比较直观的设计成果,有效地克服了目前学生中普遍存在空间想象力问题所导致的二维制图错误百出的问题。课程所选题目能够紧密联系先修课程,这样既有利于培养学生工艺设计和夹具设计等方面的能力,又能训练计算、绘图、查资料、执行标准等基本技能。
2.2改进教学组织模式
改变传统的设计小组分组模式,在学生安排方面可根据零件的复杂程度确定每一个组的学生人数,但是在确定每一组学生时,指导老师往往根据学生理论课成绩的高低,把成绩好的和成绩差的分在同一设计小组,以图能够完成设计任务和减少教师的指导难度。而今大学生个性心理普遍较强,这样的分组方式会引起部分成绩较差学生的误解,认为这是教师的一种歧视,因而对设计有抵触情绪,不利于学生的课程设计。指导教师可以根据学生名单的顺序依次分组,实践表明,学生们之间的互相帮助和讨论并非一定要在同一小组内进行,所以顺序分组并不会影响学生间的相互协助。改变传统教学组织模式,一般工科院校采用两周左右教学专周来组织课程设计,这样虽然便于教学组织管理,但是设计任务过于集中,在此期间,学生既要完成课程设计,可能还要忙于其他考试,往往使得学生应付课程设计,缺少充足的思考时间。为了改变这一现状,指导教师在理论课程开始时就下发课程设计任务书,这样,学生会带着任务或问题学习理论课程,学生有充分的课外时间查资料、定方案、改错误。教师也有充足的时间解答学生的疑问,更可把课程设计中具有代表性的问题作为案例教学,将课程设计的问题与难点分解到整个教学过程。经过理论教学和课程设计同步进行,学生在设计专用周里能够很快进入状态,有充足的时间思考和修改,提高了设计质量,同时也丰富了理论教学。
2.3计算机辅助课程设计全过程
随着计算机技术的发展,现代工程技术人员在实际工作中广泛采用计算机辅助设计。但在传统的机械制造工艺学课程设计中,出于训练学生工程设计基础技能的需要,指导教师往往要求学生手工绘制设计图纸,这与工厂工艺技术人员实际工作情况相背。因此,我们要求学生尽量采用计算机辅助设计方式。首先,利用成熟的CAPP软件进行工艺设计,其次,运用三维CAD软件设计专用机床夹具并转化为二维图纸用于生产制造,然后,利用有限元分析软件进行夹具关键零件的强度和刚度分析,最后,利用常用办公软件撰写课程设计说明书等。通过全程计算机辅助设计,培养学生的计算机应用能力,提高了设计效率,把更多的时间用于思考,同时也弥补了学生空间想象能力差和二维制图错误多的状况。
2.4提高教师的指导效果
现代教育强调以学生为主体,教师为主导。课程设计应由学生独立完成,不能依赖教师。但是机械制造工艺学课程设计包括工艺路线制订、定位夹紧方案设计、工艺参数选择、夹具结构设计等,学生往往感到已知条件太少而无从下手。实践表明,机械制造工艺课程设计应借助教师的步步引导,不能完全放任,教师的指导是课程设计能否完成的关键。改善指导方式,教师应采用集体与个别相结合的指导方式。设计前一定要把任务交代清楚;中间穿插集体指导,解决共性问题;后期主要是检查与纠正细节。针对学生能力和基础上的差异,教师要注重因材施教。学生完成一部分设计后,送交教师批阅作为总评的依据,教师能对每个学生的设计情况进行动态检查。建立正确的指导理念,教师应有正确的指导理念。(1)要有参与意识,教师不能只作旁观者,教师的参与往往起到很好的示范效果。(2)对学生在设计中的遇到困难,指导教师不要急于给出解决方案或者过早地给问题下结论,要多引导和启发学生,给出解决问题的思路或者需要查阅的参考资料等,不可代替学生去做。(3)要把握好指导的度,指导教师不要过分地强调合理性而过多或频繁的指出学生设计中的“错误”,这样会使学生“不敢”设计下去,对设计失去了信心。对于学生的某些设计成果,只要不是原则性错误,指导教师应该多肯定同时也要指出这样设计的弊端,多鼓励学生大胆独立地设计。(4)要引导学生树立正确的设计思想,设计是一个反复推敲、反复修正、不断创新的过程,引导学生从错误和失败中找到问题所在,在反复地修改中体会理论知识。
2.5成绩评定
在设计完成后,安排时间分组进行答辩,答辩是教师检查设计质量高低和辨别抄袭的有效手段,也是对暴露出来的共性问题进行的一次集中答疑。同时通过答辩也锻炼了学生的口头表达能力。答辩既不能流于形式,也不能拘于形式,师生要认真做好答辩的准备和组织工作。答辩时,首先将本组完成的工艺卡提交给教师,由一名学生担任主要答辩人,对该组在零件工序设计的理由和每位组员在设计过程中所做的工作描述,阐述在设计过程中出现的各种问题以及组员是如何解决这些问题的等,其他小组成员协助主答辩人回答教师的提问;然后小组的每一位同学相老师展示自己所设计的夹具图纸,指导教师对每一位同学的设计成果的相关问题提问并对学生的回答和设计成果进行点评,当场给出课程设计成绩等级。课程设计成绩评定应该以图纸、计算说明书和答辩成绩为主,兼顾设计态度等表现;同时,评定成绩要有一个相对固定的考核标准,但又不拘泥于该标准,要鼓励学生大胆合理创新,创新意识在考核成绩中应有所体现。课程设计的最后成绩由工艺设计成绩和夹具设计成绩两部分组成,工艺设计成绩占40%,夹具设计成绩占60%。工艺设计部分的成绩根据小组提交的工序卡和答辩情况总体给分。夹具设计部分成绩是根据个人的夹具设计成果、答辩表现和平时表现等综合给分。
3结束语
1电子技术课程设计计划的制定
为进一步深化“3CE”应用型创新人才培养模式和课程体系的教学改革,期间教研室课题组老师对在电子信息工程专业开设电子技术课程设计的目的意义和任务要求以及教学内容和教学方式进行了深入研讨,制定了课程设计的实施细则:①将课程设计放在短学期的18至21这4周来集中实施;②制定课程设计报告规范性材料包括存档封面、课程设计过程表格、课程设计技术报告封面、课程设计技术报告目录、课程设计技术报告正文格式、课程设计技术报告打印设置);③建立了课程设计的课题库和元器件库,以及元器件的购置领用制度;④制定了乐山师范学院“2+1”学期制短学期电子技术课程设计课程教学工作计划。为保证课程设计正规化和规范化的实施作了扎实的基础性工作。
2电子技术课程设计具体方案的落实与实施
课程设计就是按设计题目任务要求,运用课程所学知识和客观条件,完成和实现课题目标的全过程。电子技术课程设计就是在开设了模拟电路和数字电路以及实验课程之后,运用所学模电和数电知识,完成特定功能电子电路的设计、安装和调试等。这要求学生在老师的指导下独立进行查阅资料、设计方案与组织实验等工作,并写出总结报告。我们根据课程设计的特点和所要达到的目标要求,采用了开放式的教学模式,真正把课程教学转换到以学生为主体的知识运用能力、创新能力和综合素质的培养上来。课程设计教学环节及主要设计流程如下:课题选题电路设计提交元器件清单电路安装、调试撰写设计报告验收、答辩成绩评定。
2.1课题与选题
电子技术课程设计的选题是课程设计首要的第一环节,既要符合电信专业的综合培养目标,覆盖所学主干课程知识,又要体现电子技术的先进性和应用性,拓展学生的知识面,以达到学生综合运用专业技术基础知识和工程设计实践能力的培养。所以我们课题组的指导老师精心设计了20个课程设计题目,并制定了每个题目的具体设计任务和要求,以任务书的书面表格形式,供各组(每组不大于2人)学生进行选题。刚开始同学们选题只想挑选简单易做的题目,这个过程老师要悉心讲解每个课题的具体任务、要求和所要达到的目的,使学生明确自己的任务,鼓励并对选择任务多、难度较大、完成得好的课题要酌情加分。
2.2电路设计
电路设计是整个课程设计中花费时间最多的环节之一,老师首先系统讲解课程设计的设计方法,设计步骤,设计要点,并以成功的设计案例进行分析、讲授;对每一个设计题目,要求学生必须明确系统的设计任务,根据任务进行方案的选择,然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数的计算和器件的选择,最后将各部分连在一起,画出一个符合设计要求的完整的系统电路图;指导学生要求利用EDA(电子设计自动化)技术来完成整个电路的设计与仿真。这个电路设计期间是一个仔细认真反复纠错的过程,只有电路设计通过了软件仿真各项设计指标以后,才能进行硬件电路板的设计与安装。
2.3电子电路的安装
电子电路的安装与调试在电子设计技术中占有重要位置。它是对理论设计进行检验、修改和完善的过程,任何一个新产品往往都是在安装、调试并反复改多次方能最终完成。在电路安装、调试之前,要求电路设计正确,软件仿真也通过后,提交元器件清单。虽然学生已经在大一就进行了电子安装及工艺训练课的实践,但时隔一年多,许多同学的安装焊接技术已退化,所以我们对学生进行了手把手的“师傅带徒弟”的方法来强化训练学生,严格要求学生在自己设计的PCB板或万通板上焊接时遵循以下安装原则。
(1)所有元器件在安装前应尽可能全部测试一遍,以保证所用元器件均合格。
(2)所有集成电路的安装方向要保持一致,以便于正确布线和查线。
(3)安装分立元件时应使其标志朝上或朝向易于观察的方向,以便于查找和更换。对于有极性的元件,例如电解电容器、晶体二极管等,组装时一定要特别注意,切匆搞错。
(4)为了便于查线,可根据连接线的不同作用选择不同颜色的导线。一般习惯是正电源用红色线、负电源用蓝色线、地线用黑色线、信号线用黄色线等。
(5)连线尽量做到横平竖直。连线不允许跨接在集成电路上,必须从其周围通过。同时,应尽可能做到连线不互相重叠、不从元器件上方通过。
(6)为使电路能够正常工作与调测,所有地线必须连接在一起,形成一个公共参考点。正确的安装方法和合理的布局,不仅可使电路整齐美观、工作可靠,而且便于检查、调试和排除故障。如果能在组装前先拟订出组装草图,则可获得事半功倍之效果,使安装既快又好。
2.4电子电路的调试
电路的调试对于电子装置的最终形成和达到预定的技术指标是至关重要的环节。老师详细讲解电子电路的调试步骤,指导学生在调试前要对电路进行检查,包括连线是否正确;元、器件的安装是否良好,有无短路和连接错误的地方;电源供电(包括极性)、信号源连接是否正确;电源端对地(┴)是否存在短路的情况等;通过了上述的直观检查无误后,就可转入调试。调试包括测试和调整两个方面,它是为达到电路设计指标而进行的一系列的“测量判断调整再测量”的反复过程。调试的方法通常采用先分调后联调(总调)的原则,它包括通电观察、静态调试和动态调试的过程。在调试过程中电路会不可避免出现异常工作状况,学生要学会去查找、分析故障的原因和排除故障的方法,并把它看成一次良好的学习机会。
2.5撰写设计技术报告
撰写课程设计的技术报告是对学生写科技论文和科研总结报告的能力训练。通过写报告,不仅把设计、组装、调试的内容进行全面的总结,而且把实践内容上升到理论的高度。我们对学生的设计技术报告进行了规范化的要求,技术报告应包括以下几点。
(1)课题名称。
(2)内容摘要。
(3)设计内容及要求。
(4)比较和选写设计的系统方案,画出系统框图。
(5)单元电路的设计、参数计算和器件选择。
(6)画出完整的电路图和PCB设计图,并说明电路的工作原理,截下仿真图并说明仿真数据和波形是否达到设计要求。
(7)组装调试的内容(包括使用的主要仪器仪表、电路调试的方法和技巧、测试的数据和波形与计算结果的比较、调试中出现故障的原因和排除方法等)。
(8)总结设计电路的特点和方案的优缺点,指出课题的核心及实用价值,提出改进意见和展望。列出系统所需元件清单。
(9)收获、体会。
(10)列出参考文献。
2.6验收与答辩
经过小学期的4周集中训练和实践,将自主设计的成果和作品以答辩的形式进行汇报和总结,答辩是有技巧的,答辩本身也是对学生进行综合素质、能力展示的训练,所以我们在课程设计的教学过程中也设计了这一环节,训练他们沉着冷静、自信应对在答辩过程中所遇到的所有问题。我们安排每组10分钟的答辩时间,要求先播放、阐述自己的设计幻灯(文档),然后演示自己的硬件作品,最后回答老师提出的2~3个问题。答辩过程中要求学生回答问题应该实事求是,不宜虚张声势,不懂装懂,回答问题要简明扼要;对确定自己无法回答的问题时,要态度平静地说明为什么未曾涉及这个问题的研究,不宜不着边际强行回答;有没有科学的求学态度,也是答辩的考核目的之一,千万不能给老师留下虚假狡辩的学术态度。遇到程度性问题,不能把话说得太死,恰当运用模糊词语,为自己留有余地。设计者对不同的意见要保持谦虚接纳的态度,同时要为自己的观点辩护。辩论中要客观、公正,言之有理、持之有据,语气平和,语言委婉,不能武断和伤人自尊,即使发问者有错误,也要举止文明,保持学者风度,不必将自己的观点强加于人,把自己的观点亮出来,供对方参考就可以。答辩完毕,无论气氛如何,应该有礼貌地向在场师友致谢。
3严格进行课程设计的成绩评定
教师主要根据学生课题完成质量情况即平时成绩20%+答辩及作品质量50%+技术报告30%,三个部分进行综合评定学生的课程成绩。平时成绩:主要考察学生在规定时间内是否在场并认真完成自己的设计,我们制定了工作指导、检查登记表,规定了9次师生见面辅导时间,并做好每次的指导记载。答辩及作品质量:主要验收学生的硬件作品的完成质量,采用作品演示加答辩方式来综合评定学生的答辩及作品质量成绩。技术报告:学生科技论文和科研总结报告的写作能力,我们同样制定了技术报告评分细则,主要包括:调查论证(资料的查阅与收集情况),方案设计与技能(方案的设计与选择,图形绘制与EDA软件仿真工具的掌握程度),分析与解决问题的能力(运用所学理论知识和技能去分析发现与解决实际问题),工作量工作能力与工作态度(按期圆满完成规定的任务,工作量饱满,难度较大;工作努力,遵守纪律;工作作风严谨务实),报告质量(综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结论严谨合理;方案正确,分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,书写工整规范,图表完备、整洁、正确;设计有应用价值),创新(工作中有创新意识;对前人工作有改进或突破,或有独特见解)。
1选题
《C#程序设计》内容涉及范围广泛,选题应立足于课程实践,兼顾学生的兴趣、社会的需要和知识体系,以解决实际问题为指向。对于学生来说,不应要求学生全面掌握所有内容,可结合学生的学习兴趣,设计一些与学习内容相关又具有实际意义的题目,供学生自主选择。课程设计的题目在内容上一定要丰富、新颖,特别注意难度适中,不能让学生可以轻易在网上直接查找到完整的源代码,然而也不能难度过大,让学生觉得束手无策,一点可学习、借鉴的知识都查不到。因此,选题来源上,主要采用以下两种方式。方式一:汇集指导教师主持或参与过的横、纵向课题作为选题,我校具有农业背景,为现代化农业服务,横向课题以各个农场的实际项目为主,为农场高效生产、科学管理搭建信息化平台,例如,温室大棚监控、党建管理系统、田间灌溉系统等,纵向课题包括厅局级科研项目,省、国家级自然基金项目,例如,奶制品溯源管理、育秧棚植株苗间监控、母猪行为采集系统等;方式二:来自往年大学生创新项目,如智能牛舍监控系统、仔猪饮水量管理系统等。选题时一定注意控制设计的工作量,明确训练的核心内容,并将题目及时下发。
2创新能力的培养
能力培养是一个长期漫长的、渐进的过程,利用课程设计一、两周时间,培养学生的创新能力几乎是不可能实现的事情,这里只将C#课程设计视为其中一个环节,作为对创新能力培养的一次尝试和探索。不同的需求,设计出的程序具有不同的表现形式,需要学生展现其创造力,学生可以设计出赏心悦目的界面、实用的功能按钮、功能封装的自定义函数,编写数据库操作的触发器和存储过程,及下位机的读写命令等等。凡是学生想要做的,就鼓励其大胆尝试,并配以指导教师,解决技术上的瓶颈问题,即使尝试失败了,也要求学生自己找出问题,总结教训,失败是为下次成功做最好的积累。
3时间安排和考核方式
课程设计的时间通常安排在理论课程之后,将理论与实践相结合,有助于学生理解和掌握。课程设计的题目多源自于实际项目,学生对于实际项目的需求和设计目标缺乏感性认识,盲目开始设计,会多走弯路,影响设计的时间进度。因此,在课程设计正式开始前,学生需要必要的准备工作,包括基础知识储备和项目需求储备。基础知识储备在《C#程序设计》的理论课程及其前续课程中已讲授;对学生而言,大部分实际项目已经超出了他们的眼界,因此,花费时间,深入了解整个实际项目流程非常必要,步骤为:首先,为学生提供每个项目负责教师的联系方式,要求学生自己主动沟通,了解课题的实际需求;其次,在指导教师的监督下,已了解需求的学生向其它学生表述项目需求的核心内容,通过学生的表述及其他学生的理解情况,评估每位学生的理解能力、沟通能力及语言表达能力;最后,要求学生在开展设计前提交项目的总体设计方案。前期准备就绪,正式进入实际操作环节,指导教师在该环节中,应多听少讲,主要负责科学评价和必要的技术指导。实践环节的考核,其方式和评分方法要实现公平、公开和公正是相当有难度的。通常在掌握学生基本编程能力的基础上,对其系统功能的实现进行考量,额外增加其创新部分的奖励。目前采用的考核为“三道基础问题的上机操作+系统汇报”结合的方式,尽管这种做法,教师和学生都需要付出更多的时间和精力。此方法已在我校《C#程序设计》课程设计中连续实验了4轮,每个学期选择一个实验班和参照班,学生人数和层次大致相近,共8个班级的学生成绩。从成绩分析,实验班学生的平均成绩为80.71比参照班的平均成绩高5分,其中优秀等级(90~100)的总人数多于参照班,课程设计的题目类型覆盖面广,学生按照自己的兴趣及需要选择题目,并且在掌握了需求的基础上开始设计,因此成绩相对理想。实验总体效果表明,对学生学习和能力培养具有一定的促进作用。
4结论
本文利用计算机专业课程设计结合农业特色背景,从选题出发,对创新能力培养、时间安排和考核方式方面进行了调整,并开展了多轮实践,从成绩比较结果表明,此方法有助于培养学生的学习兴趣,选题模拟实际项目,学生掌握实际编程能力,有益于缩短参与企业项目的对接时间。
作者:闫丽 单位:黑龙江八一农垦大学信息技术学院