时间:2023-02-24 08:04:01
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篇课程设计报告,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。
题目
基于单片机的智能晾衣系统设计
学院
电子信息工程学院
专业
通信工程专业
组员姓名与学号
指导教师
张红伟、赵博
2019 年 7月
基于单片机的的智能晾衣系统设计
摘 要
随着社会经济水平的发展,现在人们的生活追求个性化、自动化,追求快节奏,追求充满乐趣的生活方式,家装要求的档次越来越高,生活家居人性化、智能化的要求使智能控制技术在智能家居电子产品中得到了广泛应用,伴随着智能家居的快速发展,晾衣工具的智能化发展明显落后与其他家用器具智能化发展之后,现在己经引起社会的很大关注。本论文为了把握市场动态,顺应时代主题,设计并实现了智能晾衣架系统。 采用单片机进行采集光照、DHT11温湿度传感器采集外部空气湿度两,并通过单片机控制旋转衣架,旋转衣架通过步进电机进行调节,当外部天晴,且无雨时,将衣架转出,晾晒衣物;当下雨或者没有阳光时,转回室内,防止被雨打湿,或者天已黑。其中光照传感器采用光敏电阻,湿度采用DHT11,控制硬件采用步进电机,按键电路设定手动自动模式,L602液晶显示感测量和设定值,及工作状态。通过设计和实验调试完成了基于单片机的智能晾衣系统。
目 录
一 .引言...........................................4
1.1 课题研究背景与意义 ........................4
1.2 本设计的发展现状 ..........................4
1.3研究方法..................................5
1.4研究内容.................................5
二.智能晾衣系统的硬件设计........................... 5
2.1设计要求.......................................5
2.2 整体设计框图 ...................................6
2.3系统组成概述 .................................6
2.4系统设计要求 ..................................7
2.5光强采集模块...................................7
2.6液晶显示模块.................................8
2.7驱动模块.......................................9
2.8显示模块.......................................10
三.基于单片机的的智能晾衣系统的软件设计..............11
3.1 系统分析 .......................................11
3.2 STC89C52RC单片机介绍...........................12
3.3 程序设计 .......................................14
3.4 软件算法 ....................................14
四.实验调试...................................... 16
五.结论与展望.....................................18
六.心得...........................................18
参考文献...........................................20
一、引言
1.1研究背景与意义
基于现在晾衣架发展现状,本设计开发了一种能帮助人们摆脱原始操作的智能晾衣架。本新型晾衣架主要特点在于:可以伸缩,操作简单,占地面积小,美观实尸构优点。同类产品虽有可收缩式的,但属组装而成,操作比较麻烦,而本晾才架只需按下打开按键,衣架杆即可自动伸展开来。同时晾衣架能识别晴雨天气一自动完成收衣服功能的目的。晴雨智能晾衣架能有效地避免在下雨时,衣服无人收起而被雨淋湿;或在天色变晚时,衣架能自动收回,避免衣服在外面过夜
1.2智能晾衣架的发展现状
在中国各大中城市以及农村普遍是将衣物晾晒于阳台内部或外部,而传统的晾晒衣物方式是阳台内天花板下设置有钢筋挂钩,钩卜通常是挂有竹杆或其它杆体。人们通常习惯于用一支撑杆将衣物支撑到晾衣杆晾晒,这样晾晒衣物费时费力,而且布置钢筋及竹杆与当今现代化建筑结构的阳台也不搭配、有失雅观。另外,家庭通常大都是老人晾衣物,因此,传统的支撑晒衣、收衣不仅是费神费力,而目.容易扭伤筋胃·或支撑不顺扎伤人体。正因传统晾晒衣方式有众多的不便,后出现手摇晾衣架,手摇晾衣架改变了支撑晾衣架的传统习惯,同时也给众多家庭带来了更多的方便。但手摇晾衣架需设置多个机械装置和支撑点,同时需多根网线布置来带动其晾衣杆上下升降。由几支撑点及多根网线的布置,手摇式晾衣架给原本漂亮的阳台增添了不美的因素。其次,手摇晾衣架的升降每次都要人工转换接头,目.需要人力摇动慢慢将杆升降,若晾杆承载的衣物重量过大,摇上去既费力又容易伤手。因此,手摇晾衣架虽然改变传统支撑晾衣的不便,但没有彻底改变费神费力的根本状态。人们期望着一种更方便更美观的新型晾衣架的出现。
1.3 研究方法
(1)文献法。由于本研究将会触及到很多单片机方面的绘图以及变成等方面的知识和技术,为了能够更好的完成研究,所以需要对大量的期刊杂志等书籍进行浏览、整理和分析。这样做能够快速而且有效的获得大量对本研究由有利的信息和材料,因此成为研究方法不可缺少的部分。
(2)观察法。合理的观察对研究有很大的帮助,这种研究方法具有很强的目的性和计划性,在实验中往往能达到意想不到的效果,从而开辟人们的思路,招致新的发现,因此也成为研究方法不可缺少的部分。
1.4 研究内容
基于单片机的的智能晾衣系统设计,需要采用单片机作为控制中心,实现自动晾衣的功能,并根据具体情况进行相应的调整,具体性能和指标如下:
(1)智能晾衣杆全自动工作,可实现无人操控
(2)晾衣杆只有两个位置,伸出去,缩回来
(3)具有手动模式,可以直接强制伸缩晾衣架
(4)光敏传感器:天黑时候将衣服收回来,天亮时候或者阳光猛烈的时候伸出去晾晒
(5)湿度检查:通过DHT11温湿度传感器采集当前空气温湿度,如果湿度较大,将衣服收回来
(6)液晶显示:可以直接显示当前信息和状态
(7)供电:5V电源供给单片机、电机
(8)红外遥控器可以直接进行控制晾衣架进行工作
二、智能晾衣系统的硬件设计
采用单片机进行采集光照、雨滴两个外部天气信号,并通过单片机控制旋转衣架,旋转衣架通过步进电机进行调节,当外部天晴,且无雨时,将衣架转出,晾晒衣物;当下雨或者没有阳光时,转回室内,防止被雨打湿,或者天已黑。
2.1 设计要求
(1)构建一个型号为STC89C52的单片机系统(内含串口通信电路,单片机最小系统),作为系统的主控模块,负责数据的采集、处理与分析、执行部件的控制等;
(2)检测功能:实时检测是否下雨;实时检测环境的光强值;
(3)显示功能:通过液晶屏1602对系统的参数及系统状态进行指示;
(4)执行部件:过298驱动电机,为电机转动时提供停转信号;;
(5)程序编写:使用KEIL C软件编译环境,使用C语言进行系统程序的编写,并在程序中对采集到的数据进行分析、处理和显示。
2.1 整体设计框图
控制总体款图如下图2.1所示,通过光照传感器和雨滴(水位)传感器感知外部天气的光照和雨滴情况,按键设定光照和雨滴的阈值,衣架位置传感器采集衣架所在位置,最后单片机驱动步进电机,将衣架来回于室内室外。
开启开关电源后,温湿度传感器开始工作,采集过程首先是STC89C51单片机发起开始信号,通过I/O引脚发送给DHT11温湿传感器,之后DHT1温湿度传感器1反向单片机发送响应,并将采集到的数据按照40位数据帧格式输出,
温湿度传感器开始工作,把空气中的温度通过一定检测装置,测量到温度后,按一定的规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出,用以满足设计需求。市场上的温湿度传感器一般是测量温湿度量。常见的温湿度测量方法有:动态法(双压法、双温法、分流法),静态法(饱和盐法、硫酸法),露点法,和形形的电子式传感器法。DHT11温湿度传感器将检测到的温湿度值以数字量的形式输出给单片机,单片机内部计算后得出此时的温度,之后显示在LCD1602液晶显示器上。温湿度检测流程图如图4.3所示:
五.结论展望
本报告设计并实现了基于单片机的智能晾衣系统,通过实验调试,当外部天晴,且无雨时,衣架转出,晾晒衣物;当下雨或者没有阳光时,转回室内。完成要求中智能晾衣杆全自动工作,实现无人操控;晾衣杆有两个位置,伸出去,缩回来;可以进行位置检测:晾衣杆伸出去时,到达指定位置能够停下来;有软件容错处理:晾衣杆伸缩过程中遇到各种障碍,能够通过软件容错处理来停止;使用光敏传感器:天黑时候将衣服收回来,天亮时候或者阳光猛烈的时候伸出去晾晒;使用雨滴传感器:下雨的时候将衣服收回来;参数灵敏度可以调节(动态设置):按键+液晶显示;采用5V供电:5V电源供给单片机、电机。 本报告实现了智能晾衣系统,还需要结合市场,对衣架的结构和工作方式。比如旋转还是上下伸缩,前后伸缩等,进一步完善系统,使之满足市场需求,更好的为客户服务。
六、心得
1.通过这次单片机课设,我们学到了很多平时难得的东西,首先是团队协作,在这次设计当中,难免和同学产生观点和意见的分歧,以及分工明细、时间安排等不合理
2.通过这次设计,我们体会到了团结合作的重要性及力量之强大,还有让我们处理事情更加有条理,思路更加清晰明了了,发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都将受益于我在以后的学习、工作和生活中。
3.此次的设计,其实也是我们所学知识的一次综合运用,让我深深的认识到了学习单片机要有一定的基础,要有电子技术方面的数字电路和模拟电路等方面的理论基础,特别是数字电路;也要有编程语言的汇编语言或C语言。要想成为单片机高手,我们首先要学好汇编语言,然后转入C语言学习,所以我们不能学到后面就忘了前面的知识,更应该将所学的知识紧紧的结合在一起,综合运用,所谓设计,就是要求创新,只有将知识综合运用起来才能真正的设计好。
七、展望
本次毕业设计从题目的选定到方案的论证再到毕业设计的完成历时将近三个月,在这三个月的时间内我用自己最饱满的热情和最认真的态度来对待。很多问题看似简单,但是真正在实践过程中却举步维艰、问题百出,尤其是在程序调试的阶段要有极大的耐心,但是这个过程也很大程度上的提高了我分析问题和解决问题的能力。在毕设的实践中也提高了我的动手能力,强化了自己的专业理论知识。与此同时,我也发现了很多身上不足的地方,例如专业软件使用得不够熟练、编程能力不够、动手实践能力较弱等,我会在今后的学习实践中不断加以提高。
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参考文献
[1]潘清明,丁左武,蒋伟,郑孙伟.防雨、防暴晒、夜晚能自动收缩的智能晾衣架设计[J].机电产品开发与创新,2007,06:79-81.
[2]吕广红,黄崇林,陈晓铭.基于AT89C52的智能晾衣架的设计[J].自动化与仪器仪表,2013,02:71-73.
[3]刘秋呈,顾凯燕,刘辉.感光智能晾衣架的设计[J].科学咨询(科技·管理),2013,05:67.
[4] 赵金利,肖兴达.单片机原理及应用教程[M].机械工业出版社,2007.
[5]三恒星科技.MCS-STM32单片机原理与应用实例.北京:电子工业出版设,2008.1
[6] 康华光主编.电子技术基础模拟部分. 第四版. 北京: 高等教育出版社,1999
[7] 阎石.数字电子技术基础[M]. 北京:高等教育出版社,1998.
[8] 林伸茂.80STM32单片机彻底研究——实习篇.北京:中国电力出版社,2006
论文摘要:薪酬管理是人力资源管理专业的一门专业核心课,具有很强的实践性。为了使学生更好的掌握薪酬管理理论,很多高校在人力资源管理专业的培养方案中,加上《薪酬管理》课程设计环节。本文就《薪酬管理》课程设计的目的、实施过程以及常见问题等内容进行探讨。
薪酬管理是人力资源管理专业的一门专业核心课,不仅具有一定的理论性和政策性,而且具有很强的实践性。对于学生来讲,由于缺乏工作经验,仅凭课堂学习是远远不够的。因此,很多高校在开设薪酬管理这门课的同时,往往加上《薪酬管理》课程设计,以加强学生对于薪酬管理理论的掌握。本文就《薪酬管理》课程设计的目的、实施过程以及常见问题等内容进行探讨。
1.《薪酬管理》课程设计的目的
《薪酬管理》课程设计是为了检验学生综合运用所学专业知识,锻炼学生理论联系实际的能力而设置的,是培养学生综合素质、帮助学生更清楚地认识和了解实际的重要途径,是课堂教学和其它实践方式无法替代和不可少的重要的实践教学环节,也是人力资源管理专业本科培养方案的重要组成部分。通过《薪酬管理》课程设计,要求学生掌握薪酬管理的内涵、薪酬体系的设计、市场薪酬调查的步骤以及薪酬结构的设计等内容,学会根据在薪酬管理课程中所学的专业理论知识提出自己的见解、观点和解决方法。
2.《薪酬管理》课程设计的实施
《薪酬管理》课程设计不同于一般的理论学习,在实施方式、设计内容、进程安排等方面都有自己的特点。
2.1课程设计的方式
课程设计采用教师指导下的独立设计方式,即在指导教师的指导下,学生按课程设计指导书的要求,在规定的时间范围内独立完成课程设计报告。
2.2课程设计的主要内容
根据《薪酬管理》课程设计的目的,学生应设计以下内容:选择一个企业(最好是自己熟悉的企业、过去实习过的企业或者是虚拟企业),对所选企业的薪酬水平和薪酬结构等进行调查,再结合外部劳动力市场的薪酬调查资料,发现原有薪酬制度存在的问题,重新设计一个对外具有竞争性和对内具有公平性的薪酬体系。在设计过程中,需要分析具体岗位的岗位职责情况;调查市场薪酬状况;分析该企业的人员结构、业务特点;调查员工的薪酬满意度;分析该企亚在同类企业中的地位与财力状况,重新设计这些岗位的薪酬体系。
2.3课程设计的进程安排
根据人力资源管理专业的培养方案,一般专门安排一周的时间进行设计,大致分3个阶段。1)开始阶段(1天)。在这个阶段,老师对课程设计进行动员,要求学生了解课程设计的目的和要求,使学生在课程设计前对薪酬设计的基本内容,工作流程形成感性认识,并培养学生对课程设计的学习兴趣。另外,要求学生严格遵守课程设计纪律要求,不能无故缺勤,要尊重指导老师,虚心请教;指导老师要强调课程设计的要求和纪律,认真为学生提供实习指导。2)调查阶段(2天)。在这个阶段,学生独自或者分组进行市场薪酬调查,包括对某行业、某岗位的市场薪酬水平调查、员工薪酬水平与结构调查等。通过社会调查活动使学生加深对课本理论知识的理解,并提高学生的理论应用能力。要掌握薪酬调查方法和技巧,了解不同员工的薪酬体系。由于很多企业采取保密性的薪酬政策,所以在薪酬调查阶段也可以参考政府或者有关部门的薪酬行情报告。3)撰写课程设计报告(4天)。在这个阶段,要求学生认真分析所选企业的薪酬制度,发现原有薪酬设计方面的问题以及对这些问题提出个人建议。根据调查资料,重新优化设计企业的薪酬体系,并形成课程设计报告。 2.4课程设计报告的撰写
课程设计报告是对薪酬管理理论知识和实践应用的全面总结,基于对所选企业薪酬管理的认真分析,以及自己薪酬管理的理解与认识。主要包括以下内容:
1)导言,主要说明课程设计的意义。2)所选企业的薪酬制度介绍,包括企业基本情况简介,如组织结构、人员构成等;企业采取什么样的薪酬体系;企业的薪酬结构如何,阐明基本薪酬、可变薪酬以及员工福利等;企业的薪酬水平如何,结合外部市场薪酬调查对所选企业的薪酬水平进行评价;企业的薪酬政策介绍。3)对所选企业的薪酬制度进行评价。结合所选企业的特征,对比薪酬管理的“公平、合法、有效”三大目标,评价所选企业的薪酬制度,重点指出存在哪些问题与不足。4)重新设计所选企业的薪酬方案。在分析原有的薪酬制度存在问题的基础上,从薪酬体系、薪酬构成、薪酬水平、薪酬预算、薪酬政策、薪酬沟通等方面,优化设计薪酬方案。5)总结。主要说明本课程设计可能做出的改进;进行本次课程设计的收获与感想。
3.《薪酬管理》课程设计过程中常见的问题分析
由于对课程设计的目的不明确,收集资料相对困难,学生在《薪酬管理》课程设计过程中通常会出现以下问题。
3.1对薪酬管理的认识不够
薪酬管理,是指一个组织针对所有员工所提供的服务来确定他们应当得到的报酬总额以及报酬结构和报酬形式的一个过程。在这个过程中,企业就薪酬水平、薪酬体系、薪酬结构、薪酬构成以及特殊员工群体的薪酬做出决策。同时,作为一种持续的组织过程,企业还要持续不断地制定薪酬计划,拟定薪酬预算,就薪酬管理问题与员工进行沟通,同时对薪酬系统的有效性做出评价而后不断予以完善。许多学生在进行课程设计时,只包括了薪酬结构、薪酬体系、薪酬水平,而没有对薪酬预算、薪酬沟通等进行阐述。
3.2薪酬调查比较困难
薪酬调查,就是通过一系列标准、规范和专业的方法,对市场上各职位进行分类、汇总和统计分析,形成能够客观反映市场薪酬现状的调查报告,为企业提供薪酬设计方面的决策依据及参考。薪酬调查是薪酬设计中的重要组成部分,重点解决的是薪酬的对外竞争力和对内公平性问题,薪酬调查报告能够帮助企业达到个性化和有针对性地设计薪酬的目的。由于时间有限和薪酬保密等因素影响,许多同学在进行薪酬调查时遇到很多困难,获得的数据很难具有代表性。
3.3缺乏自己的见解
在课程设计过程中,要求学生对企业原有薪酬方案进行评价,并运用所学知识重新优化设计薪酬方案。但是,在指导学生进行课程设计时,发现很多学生缺乏自己的见解,只是收集了一般企业在薪酬管理方面存在的问题,并不具有针对性。因此,应当对照薪酬管理的“公平、合法、有效”三大目标,认真分析存在的问题,做到有的放矢。
3.4课程设计报告撰写不规范
关键词:环境影响评价;课程设计;石油;石化
《环境影响评价》课是环境类专业的重要骨干课程,兼具环境技术基础及专业课的特色。这门课程的教学一般由两部分组成,一是课程的课堂内容讲授;二是为课程配套一段连续时间的课程设计。课程设计是课堂教学内容的实践环节,是课堂知识的具体综合应用,是实践性很强的教学环节。一般是环境类专业学生必须修学的内容[1]。笔者从事环境影响评价工作20多年,是环境影响评价注册工程师制度施行以来第一批通过考试获得资格的人员。执教于石油大学的环境工程专业,所从事的环境影响评价工作大多和石油主流专业相关。石油大学培养的环境工程类学生的就业方向也偏于石油行业,所以我们课程实践环节教学的内容设计也必须考虑到这一特点。通过指导多届学生的环评课程设计,逐渐摸索到了自认为比较适合学生的教学方案,在这里略作介绍,借杂志平台广布,提供同道借鉴,并藉此获取同仁的批评指正,以便进一步完善教学方案。以下通过几个方面展开表述。
1环境影响评价课程的特点
环境这一概念的内含的广阔性,决定了环境影响评价技术的复杂性。这样复杂性的表现是环境评价的方法几乎可以说涵盖了人类所能积累的各种理论和技术的总和。这样的复杂性决定了环境影响评价课程的性质特点。哲学意义上的环境,是指围绕着中心事务的一切客观存在。语言学上的环境概念,外延很小,而内含很丰富。站在高层位讨论环境的概念,环境是有机整体,各要素之间互相依存,互相联系,互相制约。环境的概念决定了环境学科从属所有课程的性质特点。环境法层面,为了表示具体的保护对象,将环境划分了14个具体的方面[2]。看上去很精确,但是这样的分割有利于管控的同时,也狭隘化了环境概念内含的本身,往往容易顾一点而不及其余。环境本身一定是个有机的整体,具体划分类别的环境之间很多表现的是相关关系,而我们要解决的问题必须是建立在明了因果关系的基础上,从因的层面控制才能解决根本问题。而环境含义的广阔性又导致了人们去寻找事物的因果联系非常困难。这样带来的问题是环境评价类课程内容随着法规政策的变化而不时调整,否则不能适应变化了的形式,这是环评课程不同于环境专业其他课程的特点之一。环境影响评价技术是为了评估人类生产、生活活动对环境产生的可能影响而诞生,这种技术需要回答人类活动影响的程度,可能采取的措施,最终回答某种人类生产生活活动的环境可行性。不至于在没有预估的情形下,这种活动给环境带来的影响,严重超过了环境承受能力。反过来影响人类的生活发展[3]。基于这样的性质,所有一切人类的现有理论、技术成就都可以利用到环境评价过程中来,这样的性质决定了环境评价技术课程内容的极大广阔性。环境评价课程中的技术内容适应环境分类而设计,但是现实中的环境是按环境的哲学层面含义来运行的,所以要求环境评价技术是无限发展的,广度和深度时刻都在变化。从环评技术引入中国开始,中国的环评发展史也是一部反复多变调整史,是各路技术专家智慧汇集交流、碰撞提升环评水平的历史。环评技术的复杂化并不必然带来环境污染控制的高效化,这样的情况是因为环评技术层面的评价和最终控制好环境质量,不是单一的因果推定关系那么简单。这也是环评课内容所具有的特色之一。不断提高的环境质量要求,给环评的预评价技术提出了更高的要求,带来各种先进技术融合,导致环评课程内容的多方面,多层次。所以学生学起来也觉得内容丰富,知识面广阔,对于基础较差的同学,对环评课程有一定难度。还有环评课程课堂内容学的好,距离完成一门较好质量的环评报告还有相当距离。这也是环评课程所具特色之一。环评课程内容繁杂,要求学生具有各方面扎实的基础知识。而编制环评报告则需要学生具备快速学习理解、灵活运用、高度综合、排版、绘图、计算等各方面能力,才能成就一个好的环评编制人员,这对于在校生年龄阶段的学生,有很多同学还是感到有难度的。这样的情形对于课程设计题材、内容、格式的拟定是不能不考虑的现实情况。以上分析讨论环评课程性质特点,其要旨在于指出环境的复杂决定了环评的复杂,环评技术提升是一个自适应自调节的过程,是一个不断快速发展成熟的过程。但环评技术本身带有滞后科技技术进步的特点,这一点需要让学生明白,不得不在此说明。
2环评课程设计要训练的能力
实践性课程内容,重在锻炼学生这方面的能力。环评课程设计也不例外。多年环评课程执教经验总结下来,进入环评课程设计阶段练习的学生应培养以下几方面的能力。2.1查阅资料、识别、快速学习理解汇总能力;任何一个项目环评评价一般都要涉及到这些资料:国家、地方法律法规;国家、地方及企业相关规划;环境保护行业规范;设计标准及技术规范;项目资料等。作为在校阶段的大学生,要完成一个项目环评的编制,需要在短时间内,查阅上述所涉及的资料,还要注意识别甄选资料的有效性,还需快速找到并理解、领会资料中和项目相关的内容,并综合应用到报告编制过程中。这个能力需要多案例的锻炼才能成功,一次性的课程设计,是提供学生提升这方面能力的基本训练。建设项目种类的多样性,还要求编制人员,快速学习各种工艺过程原理及工艺环节的能力。如果在进入课程设计前有过类似课程知识储备,进入工艺分析还比较顺利,否则学习工艺,理解工艺内容是相当费精力的过程。石油大学的学生侧重于石油开发、石油加工、石油化工知识的学习,所以案例选择需结合这样的特点来选定。2.2排版设计、编辑处理资料能力;一本环评报告的形成,排版设计、编辑处理资料是非常重要的。排版反映内容的条理及清晰程度,各种资料如何很好地有机组合,表达编制者的意图,编者的编辑处理资料能力是基础能力。一般进入环评课程设计阶段的学生,处在大三阶段,真正系统编辑整理一本环评报告内容的同学并不多。所以环评课程设计必然提供了同学锻炼这方面能力的机会。2.3口头汇报表达能力;环评报告不仅文字、图表内容要表达好,在审查阶段,PPT汇报稿的汇总,口头表述明白报告的关键节点内容,回应各方面专家对报告书内容的质询,也是编制人员要面对的必然过程。课程设计训练也需考虑到学生这方面能力的培养。2.4常用计算机软件的使用能力;环评报告的文字表现组成中图、表是重要组成部分。一个好的环评人员最好有良好的地图、工艺图的绘制处理能力。常用的位图及矢量图软件也是需要掌握的。起码应掌握photoshop、autoCAD、coreldRAW等软件的使用。环评报告中涉及到大量的数据处理,及处理后数据的图示表达,所以常用数据处理软件也是环评人员需要掌握的,进入课程设计阶段的大学生最起码要熟悉Office办公软件中Excel等数据处理软件的使用,这是必须成就的基本能力。2.5综合汇总能力;报告书编制是建设项目的资料,建设地的环境资料,各种法律法规,污染控制措施等按照环评导则的条目要求进行高度的有机整合,最终回答建设项目的可行性。一个环评人员必须成就一番资料汇总能力。具体表现为,目录设计、图表设计、说明内容的有序条理等。这是环评课程设计必然的能力锻炼之一。环评课程设计的方案拟定一定要围绕以上能力的培养来展开,从过程计划、设计题材、编制要求等各方面充分体现出各方面能力的培养,使得学生能力得到全面提升和发展。
3环评课程设计方案的设计
3.1环评案例素材选择原则;合理地选择环评课程设计方案的素材是保证环评课程设计实践训练效果的基础。通过环评课程设计,让同学们进一步消化课堂课程内容,达到学以致用,灵活运用,为将来承担环评方面的工作打好基础。环评课程设计方案的素材选择按照《建设项目环境影响评价分类管理名录》和《环评法》的有关规定,起码要从大类别选择及具体的编制内容选择两方面考虑。按照自国家环保部2015年6月1日起颁布施行的《建设项目环境影响评价分类管理名录》[4],依照“术业有专攻”的基本原则,石油类高等院校环境专业学生适宜的选择类别应从“F石油、天然气”,“L石化、化工”大类中选择项目,这样的项目对同学们能力训练更有针对性,更能适合行业特色的要求。“石油、石化类”项目相对比较复杂,如果训练同学适应此类项目的环评报告编制,将来有机会编制其他类别项目也比较容易上手。按照《环评法》中建设项目的环境影响评价的要求,报告书的基本内容包括:(1)建设项目概况;(2)建设项目周围环境现状;(3)建设项目对环境可能造成影响的分析、预测和评估;(4)建设项目环境保护措施及其技术、经济论证;(5)建设项目对环境影响的经济损益分析;(6)对建设项目实施环境监测的建议;(7)环境影响评价的结论[5]。这是环评课程设计内容选择的根本依据。以上7条也是报告书的必要组成部分,但是作为在校生的环评课程设计内容,可以考虑作为学生环评实践训练的内容,仔细推敲下来,实际只有(2)、(3)、(4)条可选。3.2选题内容选项;环评课程设计的学时安排及对学生环评实践的要求,环评课程设计阶段还不能让学生从事一个完整报告书的编制。一是时间安排不允许,二是学生知识面及经验决定在环评课程设计阶段直接编制完整报告书,可能造成夹生饭现象,造成学生进步不能循序渐进,或者因报告书内容的繁杂,造成学生对环评信心不足,对教学效果不利。环评课程设计的选题只能抽取报告书的关键内容进行小环节的精确训练[6]。针对一般环评教材的内容,依据以上环评法的基本内容要求,参考多年积累的环评报告案例,对于石油、石化类为选题的环评课程设计方案可以从以下几个方面设题。(1)工程分析;(2)污染源现状调查;(3)工程建设造成环境要素的质量变化趋势预测分析;(4)污染控制措施的技术经济论证;(5)环境风险评价等几个方面,也可以选择比较典型的涵盖训练要点的“小型环境影响报告表”让同学进行编制。以上几种类型选题中,(2)污染源调查,只能提供学生现成的污染源数据,让他们进行处理,所受训练不够全面;(3)环境要素的质量预测,需在工程污染源数据准确全面,现状质量清楚的基础上,采用预测模式进行预测计算。如果让同学自己编制预测计算程序,两周时间难以完成,同学编程能力差别很大,难以有效完成训练目的。现实中环境预测方面都是环保主管部门认可的成熟软件进行预测,编制人员只需输入相关数据即可得到结果,即便编制人员对预测软件的内核机制不清楚,只要按说明操作,也能很好使用,达成目的。这样的选题在环评课程设计使用,对同学能力成长不够全面。(4)污控措施的论证,在环评课程开设时,相关专业课程同学们还没有全部学习,让他们从事这样的内容编制,也是不适当的。(5)环境风险评价涉及风险源辨识,可能事故风险后果预测,应急方案提出。这个是个相对独立的选题,内容类似环境要素预测,让同学受到的锻炼不够全面。也是不够理想的选题。比较下来,(1)工程分析专题内容包括工程工艺原理、工艺流程、物料平衡、水平衡、三废排放分析,还有附属工程内容等多方面,作为选题内容选择弹性大,覆盖面广,对上述所说环评能力训练照顾面全。是比较适合作为环评课程设计的选题,只不过不同的工艺差别较大。作为石油大学学生的环评课程设计选题,一般以石油开发、石油化工类工程作为选题对象,题材广泛,主体工程及辅助工程设计工艺内容较广,对学生能力培养比较全面。这也是我们多年指导课程设计的经验所感。3.3具体案例格式及编制要求;那么如何具体确定课程设计的体裁样式,才更利于课程设计的实施呢?可行的方式有以下几种形式可供参考。(1)案例式体裁:具体的报告书为素材,抽取其中关键内容,编成题案,提出编制要求,让学生根据题案结合导则,自行设计课程设计的目录,工程分析专题的图表,编制内容序列等。(2)可研报告为底本的体裁:提供一个建设项目可行性报告素材,提供参考报告书样式,提出编制要求让同学根据导则进行报告编制。(3)填空式报告体裁:根据一份环保主管部门审查通过的备案报告书,抽取其中编制要点内容,提出每个编制要点的编制要求,让同学按顺序,编制完善报告书的留白内容。作为石油化工类项目基本要点包括:①平面图合理性分析及污控措施标注。②循环水平衡分析。③初期雨水及事故池容积确定。④物料平衡图绘制。⑤水平衡图完善。⑥污染节点图分析污染环节污染物类型。⑦锅炉设施污染排放估算。⑧无组织排放源强估算。⑨三本账表格设计及数据完善。根据要点的设定,在报告书的不同位置设置相应的编制环节,按两周的课程设计时间,一般设置近20个左右的编制环节工作量已经相当饱满。以上3种题材格式曾经都做过尝试,以下把实际应用情况做汇总说明:方式(1),给同学留出较大的自由发挥空间,但是同学进入状态慢,领会掌握环评编制过程不快。实际训练效果不够理想。方式(2),给同学更大的发挥空间,同学们更是觉得无从下手,即便学习较好的同学,也很难适应这种方式。说实在的,现实中这种方式是熟练的环评编制人员才能适应的一种方式,用来作为教学选项不合适。方式(3),是采用一份通过严格审批的正式报告书为蓝本,抽取部分关心要点内容,在空白处写上编制要求,让同学像做填空题式地补充抽取的内容。只要抽取适当,格式设置合适,让同学们做这样的课程设计,很容易上手,因为采用的报考书总体框架已经限定了,同学有章可循,既能领略一本报告书框架概貌,又能根据所学课堂知识,力所能及地补充报告书留白的内容。多年指导实践证明,这种方式是比较适合在校大学生环评课程设计训练的题材格式方式。以下是从提供学生课程设计的素材中主要编制环节的示例,可以从中具体看出3种方式题材格式的样式。示例1(有关循环水部分):循环冷却系统排污水(W1)。本项目装置循环冷却系统新鲜水用量约为200m3/d。编制环节4:根据循环水系统新鲜水用量查阅有关规范估算循环冷却水排污及风吹损失(参阅国家标准《工业循环水冷却设计规范》(GB/T50102-2003),参阅其他环评报告资料)。示例2(有关雨水计算部分):初期雨水(W6)。初期雨水一般指雨水排放15min时厂区雨水收集系统收集的雨水量。计算主要根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)进行。编制环节5:查阅有关资料,计算厂区初期雨水产生量(查找东营市暴雨强度公式计算);汇水面积(取储罐区、装置区、装卸区总面积,为2.11hm2)。示例3(有关锅炉烟气计算):导热油炉烟气(G2)。本项目所需热源现由1台供热量600万大卡的导热油炉提供,以生物质及精馏工序不凝气为燃料,其中生物质年消耗量为10400t/a、精馏工序不凝气182.12t/a。编制环节10:查阅有关排放系数计算依据分析计算项目采用生物质燃料,不凝气燃料的燃烧污染物排放量(包括烟气、二氧化硫、氮氧化物等)。设计表格表示导热油炉的烟气产生排放情况。示例4(有关浮顶罐无组织排放):内浮顶罐大呼吸排放计算公式。编制环节13:查阅《石油库节能设计导则》计算内浮顶罐大呼吸无组织排放量,列出计算公式,并将计算结果表示在合适的表格中。示例5(有关污染物排放汇格式):本项目主要污染物排放情况汇总。编制环节19:根据前述数据,汇总给出全厂主要污染物排放情况表,设计表格内容包括:项目(废气、废水、固废)、污染物、产生量、治理措施、排放量、达标情况等。3.4专题报告编制基本要求;正式提交环保主管部门审查的环境影响报告书,各编制单位在满足国家地方规范标准要求的情况下,还都有自己本单位详细的作业手册,手册规定编制报告书的各部分具体要求,这些规定对于报告书成品质量有很强的指导作用。作为训练学生的课程设计案例,也应该做一些编制要求,一般应从以下几方面提出普适性的要求。(1)排版要求:封面内容、目录格式设计、标题、表格、字体大小、字、行间距等。(2)编制内容要求,目录内容设计,主要参考资料获取渠道及选用原则。(3)环评人员基本素质要求。3.5课程设计计划安排及实施;课程设计过程计划分列表1各项,并对应说明各环节所起到的功能。计划内容及安排次序,考虑到学生能力培养的相应要求(见表1)。
4环评课程设计的评分
如何拟定评分方案,反映同学的真实水平,合情合理地对同学们的工作成果给以评定,是需要合理设计评分体系的。评分体系合适,一方面反映同学的水平,调动同学的学习积极性;另一方面通过评分反馈真实的教学效果,对于持续改进教学内容及方式有利[7]。我校教务处的教学规定,要求课程设计以百分制给同学评分,对于一份环评报告式的作业给出百分制的评分,是需要分出很细致的档次的。这样的评分方式在实际操作中是有一定难度的。通过多届指导课程设计的摸索,设计了评分体系(见表2),自以为能较好反映教学效果。平时成绩和报告书成绩各占50%的比例,平时成绩中课堂讨论时的表现以老师感觉评分,占平时成绩的80%,学生自己工作态度工作能力表现自评占20%。每次课堂讨论的内容都要相应评分,最好合计平时成绩。然后和最终提交报告的批阅成绩一并核算每个同学总的课程设计总得分。指导多届课程设计的效果表明,这样的评分体系对于百分制评分的要求,还是比较合适的。判分结果和同学日常学习情况有较好的吻合性。
5学生学习课程设计普遍存在的问题
多届指导课程设计的经历,感受到参与环评课程设计阶段的学生比较普遍存在的问题有以下几个方面。在这里列出来以便同仁或同学借鉴。同学们普遍需要注意提升以下几方面能力。(1)工程内容的快速理解能力;理解工艺内容,看懂工艺流程,读懂各种参数及期间的联系。应该通过多读案例报告,有机会到现场多接触实际工程,有利于快速提高工程理解能力。(2)法律法规、规范、标准的理解与运用,需要日常多看多用,广博的知识面是提升这方面能力的基础。(3)计算机办公软件的熟练应用;同学们日常使用计算机的机会很多,但是利用办公软件完整表现一份报告书的机会并不多,所以在课程设计阶段排版,编程计算等能力不全面。(4)口语表述报告内容能力。有不少同学缺乏大众面前讲话的能力,汇报编制内容时条理性不好,语言乏词,表情紧张。日常创造机会多在大众前锻炼说话能力。准确表达自己的思想。这方面只有多去锻炼,才能真正提升。比较积极层面的经验是同学们之间广泛交流,也就是同学之间的互助互学,分享资料及经验,对提升教学效果助力不小于老师的辅导,应大力提倡。6结语工程专业学生能力提升的基本要素就是在明白工程原理的前提下,对实际工程内容进行不断实践,只有在不断重复实践的过程中提升工程能力。所以工程实践教学的最高原则就是让同学有机会重复-重复-再重复。真正成为一个成熟的环评报告编制人员,没有几年的时间和几个实际报告的编表1环评课程设计计划安排及说明表2环评课程设计评分体制说明课程设计进程功能说明启动动员讲座讲解课程设计的目的,建设项目环评特点,工程特征及环境要素,环评要做的工作,环评人员素质,本课程要锻炼的能力任务布置分组布置具体的课程设计选题内容,做必要的讲解说明课堂现场讨论多次两周时间内至少安排3次全员参与的课堂讨论。要求每个同学上台汇报自己的工作进度及完成情况、已完成工作的介绍、下一步计划、存在问题,这个环节重在锻炼同学口头表达能力。鼓励有专长的同学上台分享自己的经验心得。如编程软件使用,排版软件使用技巧等,这样实际效果很好课程QQ流无限次为课程设计建立专门的QQ群,以便分享资料,随时交流。这个方式不限时间、地点,公共交流和个别交流都比较方便重点内容教师专题辅导讲座针对编制要点中相对突出的难点部分,指导教师开设专门专题辅导讲座报告提交按规定时间提交完成的报告书评分项目权重分配计分说明平时考核50%课堂发言表现(师评80%)每个同学发言表述自己查阅资料,对资料文献的理解应用,各编制环节如何展开编制,编制工作进度,存在问题,遇到难题时寻找解决问题的思路等。发言时思路,口词表达清楚等评分平时工作情况(自评20%)同学对自己工作的情况评分,考查同学自明的程度,诚信的态度报告书批阅50%报告书分排版,编制环节内容分配计分。总体排版占10分(包括封面设计,目录内容及结构设计,标题格式,表格格式,图件规范,字、行间距合适等);各编制环节根据难易程度给出具体评分,合计占90分制历练,是难以成就的。学校阶段的教育过程,如何在学生阶段为将来的工作岗位储备好知识及技能,针对学生的实际情况,设计合适学生知识面及能力的锻炼环节和方式,是教师的基本责任,也是我们永远的追求。我们将一直努力下去。
参考文献
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关键词:数据结构;课程设计;教学过程;实施方法;评价标准
中图分类号:TP311.12 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)22-5101-02
数据结构是计算机科学与技术专业的一门必修的专业基础课,是计算机理论与技术的重要基石。该课程的主要特点是实践性很强,不仅要学习基本理论知识,更要注重上机实践,通过上机实践验证算法的正确性,掌握和巩固所学理论知识。该课程的主要目的是通过学习,使学生学会分析研究计算机加工的数据结构的特性,以便为涉及的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及相应的算法,并初步了解对算法的时间分析和空间分析技术;另一方面,通过算法设计和上机实践的训练,培养学生的数据抽象能力和程序设计的能力,为后续课程,特别是软件类课程打下坚实的基础。
数据结构课程要求学生掌握各种常用数据结构的逻辑结构、存储结构,及相关操作的算法,而学生在算法设计或程序设计方面还不具备足够的技巧,因而会感到难以理解和掌握。学生理解教材上的基本概念并不难,然而,他们在解决具体问题时就会感觉到力不从心,特别是对那些有一定难度的算法设计题更显得无从下手[1-2]。因此,培养学生的学习兴趣和自信心,提高其学习的主动性、创新性及应用能力,是数据结构课程教学中的重要任务。
数据结构课程一般是在大学二年级上学期开设,而数据结构课程设计在大学二年级下学期开设。作为一个重要的实践教学环节,该课程是数据结构课堂理论教学的延续与补充,其基本目标是运用所学知识,对实际问题进行分析,选取合适的数据结构,独立地进行设计相对应的存储结构,并用算法加以实现,从而解决所提出的问题[3-4]。在此过程中,进一步巩固、加深和融合所学的专业课程知识,锻炼学生独立思考的能力、分析问题和解决问题的能力、综合设计能力、开拓创新能力、自学能力,以及团队协作能力等。因此,课程设计对全面提高学生综合素质具有重要意义。
笔者在多年的教学实践中体会到,数据结构课程设计的教学要循序渐进,如何让学生理解课程内容与较好地解决实际问题两者相结合是本门课程教学的主要目标。为了让学生准确理解并巩固所学的基本概念、原理和方法,将所学的基本知识、基本技能用于解决实际问题,达到具备今后软件了开发工作所需的能力,最重要的是让他们勤加苦练。经过循序渐进地练习,使学生掌握更多的程序设计技巧和方法,提高他们分析、解决问题的能力,培养他们的团队协作精神。接下来,笔者就如何激发学生的兴趣,提高数据结构课程设计的教学效率和效果,阐述几点感受与体会,与同行一起探讨。
1 课程设计教学过程中的体会
数据结构课程设计比教学实验复杂一些,涉及的深度更广些,而且更加实用一些。教学过程中,教师根据学校的特点和教学计划选择相应的课程设计内容,帮助学生系统掌握数据结构这门课的主要内容,从而顺利完成教学任务。为实现课程教学目标,笔者结合自身的教学经验和研究成果,就教学过程中课程设计内容的选题,实施方法,以及评价标准等方面谈谈自己的一些体会。
1.1 课程设计内容的选题
数据结构课程设计应遵循以下原则:坚持以能力为本位,以学生为主体,教师角色转换为倡导者。选题时尽量达到以下特点:新颖性、实用性、难度适中、各有所需。
一个好的选题既可以反映课程设计大纲的要求,又能反映本学科新技术的发展前沿,还能通过本课程设计训练,培养学生分析问题、解决问题的能力,从而掌握数据结构这门课程的主要内容。首先,选题要新颖,因为新颖的选题能进一步激发学生的学习兴趣,调动其学习的积极性。其次,选题应具有实用性,接近实际工程的需要,引导学生根据需求分析,利用所学知识去解决与日常生活中密切相关的问题。再次,选题难易程度要适中。课程设计的内容基本上能让大多数同学接受,难度过大会让学生产生一种消极,甚至是抵触的情绪;难度过于简单也同样达不到预期目标。最后,选题范围要足够广泛,让不同层次水平的学生都有问题可想,为学生提供发挥其创新性思维的平台;同时,工程大的选题在一定程度上更能锻炼学生独立思考的能力和团队协作能力。对某些课程设计提出部分需要改进或进一步完善的要求,供那些学有余力的学生来拓宽自己的设计思路,提高自身的解题能力及水平。当然,学生也可以自主设计一些有挑战性的题目。
1.2 课程设计的实施方法
本课程是在保证基础理论教学质量的前提下,进一步加强学生解决实际问题的动手实践能力的培养。根据课程设计的实际情况,给出一些具有一定规模的问题,并对课程设计内容做系统安排,具体实施过程如下。
1.2.1 分组
以设计小组形式,每3~5人组成一组,同一班级自由组合;如需要跨班组合,可向指导教师提出申请。每个小组选出一名基础较好且具有一定组织能力的学生担任组长,组长负责本小组的选题,系统模块划分和任务安排,使每位小组成员负责一部分功能的实现。
1.2.2 选题与分工
各小组成员共同协商选择合适的题目,然后进行分工。小组之间也可以相互合作,将各自的系统模块进行整合,以解决更大规模的问题。指导教师根据各个学生的实际情况作适当调整,保证工作量的合理分配,以确保各小组设计工作的顺利进行。
1.2.3 定期检查
定期检查或抽查每个学生的完成情况,了解各个小组的课程设计进展;督促学生积极思考,比如,描述要解决的问题,根据操作对象选择相应的数据结构,建立模型,定义抽象数据类型,画出算法流程图,引导他们锻炼自己的分析问题和解决问题以及编程实现的能力。
1.2.4 提交实验报告
实验报告的正文必须至少包括以下内容:
1)问题描述:根据自己的理解,描述选题要实现的功能。
2)数据结构:为处理所需要的功能,自己设计数据结构,包括各自完成的有关数据类型,操作的定义,以及存储结构。
3)算法描述:根据问题的要求和所设计的数据结构,描述算法过程。
4)效果与测试情况:给出系统的测试情况与最终效果,可通过截取一些界面用于解释说明。给出测试数据结构的使用手册,以及完成其他数据类型的测试与测试报告。
5)分析与讨论:分析所采用算法的优缺点,时间复杂度,算法实现过程中遇到问题,所采用的解决方法,自己提出的算法的改进方案。本课程设计的不足之处,改进思路,以及实验过程体会。
6)参考资料:文中所引用的参考资料撰写格式参照国家标准(GB-T 7714-2005)。
7)致谢:感谢在完成本课程设计报告过程中对自己提供帮助的个人/集体。
8)附录:附上结构完整的程序,带有详细注释的源程序清单。
1.3 课程设计的评价标准
课程设计完成后,应对每位学生提交的课程设计报告进行评价,可分为小组互评和指导教师评价两个过程。
1.3.1 小组互评
小组互评包括自评和组长评价两部分。首先,每位组员根据各自参与程度、完成的工作量、效果在小组内自评,自评分值占50%。其次,组长在报告封面上描述组内每位组员的具体工作,并为组内各成员打分,组长评分值占50%,同时规定:组长100分,排名靠后的组员的成绩与前一位组员的成绩分数差距为6~10分。课程设计采用分组形式的宗旨是鼓励合作,但反对挂名。
1.3.2 指导教师评价
小组互评之后,由指导教师组织学生进行课程设计报告的现场答辩,答辩过程包括:以小组为单位进行现场演示,解答教师或其他组的同学所提出的问题。现场演示检查可以提高学生对课程设计方法的理解,锻炼他们对相关问题的表达能力。而在现场提问环节中,小组成员可以通过协商共同解答他人的提问,以此提高学生的临场应变能力和相互协作能力。指导教师对课程设计报告要进行认真的评判,评分时各部分的分值比例如下:选题难度,包括完成目标的难度,占20%;完成质量,主要考虑其设计方法和实现技术,占30%;实验报告撰写质量,占30%;演示效果,占20%。上述分值比例及评定方法可根据实际情况适当调整。
指导教师评价学生的设计时采用如下标准:
1)若完成的课程设计特别优秀,且创新性强,可给予90分以上,但严格控制90分以上的数量。
2)若能保证程序完全正确,则可获得80~84分;如果学生设计算法有自己独特的见解,并通过代码实现,而且具有一定的创新性,则可考虑加分到85~89分。
3)若在设计算法和代码实现的过程中出现极少的错误,则应给予70~79分。
4)若设计错误不算太多,大部分算法与实现程序都能通过,则应给予60~69分。
5)若程序中有比较多的错误,不能达到规定的要求,则其成绩给予不及格。
2 结论
课程设计是让学生综合运用所学知识解决实际问题的重要教学实践环节。如何通过课程设计环节实践,培养学生分析并解决具有一定规模的实际问题的能力,提高数据结构课程设计的教学效率和效果,是教师一直在不断研究和探讨的问题。笔者根据自己在教学中的体会,介绍并探讨了对课程设计内容的选取,组织与实施,以及评价标准,并将其应用到本校数据结构课程设计的实际教学中,取得了较好的教学效果,为同行提供一定的可参考价值。
参考文献:
[1] 严蔚敏,吴伟民.数据结构(C语言版)[M].北京:清华大学出版社,2006.
[2] 苏仕华.数据结构课程设计[M].北京:机械工业出版社,2005.
[关键词]专业课程设计 光电通信 教学模式 实践教学
[中图分类号]TN29
一、引言
目前,随着社会的发展与我国教育体系的逐渐完善,学生综合素质与能力的培养是当前高校人才培养的重点。能综合应用专业理论知识解决实际问题,具有较强的创造力和敏锐的观察力等都是能力的具体体现。实践教学是培养学生能力的重要环节,而注重从“应用型”向“设计型”人才培养的转变,已成为各大高校实践教学的指导思想。专业课程设计属于实践教学的主要环节之一,其旨在培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力,也是对前期理论与实践教学效果的检验[1-3]。为实现“设计型”人才培养,在专业课程设计中同样需要加强学生的实践创新思维引导。
“信息工程(光电通信)”专业是本校电子信息工程学院新发展的本科专业方向之一,其相对应的教学体系还处于不断探索与发展的阶段。目前,专业课程设计安排在大四秋季学期,共3周时间。在过去几年,专业课程设计都采用“信息工程”大专业统一进行的模式,内容一般包括4次讲课、5个基本实验和1个完整的专题设计。其目标是通过几个基本实验使学生了解典型的电路或系统结构、分析方法和设计实现方法;通过专题设计是学生能够综合运用专业知识、EDA设计工具、新器件、新方法解决专业问题。因此,本专业过去的课程设计采用了传统的组织模式,学生的参与热情不高;专业课程设计的内容也没有体现“光电通信”专业的特点。
针对上述问题,我们对本专业的课程设计教学模式进行了改革,并根据学生已有的专业知识结构,设置具有“光电通信”专业特点的课程设计题目,使学生能应用现有理论知识解决一定的实际问题,在设计能力方面有所提高,为毕业设计及以后步入社会参加工作奠定基础。
二、课程设计的教学模式
为使学生在最短的时间内掌握尽可能多得知识,平时的课堂教学大多采用教师讲授,学生被动式获取知识的模式。专业课程设计的教学不同于平时的课堂教学,应采用学生为主、教师为辅的方式。借鉴校内外其它专业课程设计的组织模式,并结合本校“光电通信”专业现有的教学体系结构,将本专业的课程设计分为三个阶段,即准备阶段、实施阶段和验收阶段[4]。
1)准备阶段。指导教师以加深基础知识、增强综合应用知识能力和提高创新研究能力为主线,制定合理的教学大纲,根据学生已有的专业知识结构,设置课程设计题目,在此过程中尽量做到以下几点:①设计内容具有一定的实用价值;②在突出本专业课程重点内容的基础上所覆盖的知识面尽可能广;③有利于学生综合能力的培养;④难易适中,并具有一定的挑战性。针对设计内容中学生还未学到的理论,安排理论辅导课。
学生根据大纲提供的课程设计选题范围,并结合个人爱好及特长确定题目,为保证每个学生都有一定的工作量,需限制每个题目的选择人数。题目选定之后,组织小组内讨论,明确个人分工。
2)实施阶段。学生通过查阅文献,组内讨论,运用所学知识对选定的题目进行分析、设计,完成设计内容。在此过程中,学生要做到以下几点:①明确设计任务与要求;②提出设计方案,给出总体原理框图;③对所选方案进行理论分析、仿真或实验;④讨论设计结果的可行性。
在此环节,教师进行启发与引导,只讲解难点,充分尊重学生的设计思想,并在中期检查每组设计的进展情况,及时指出其中可能存在的原理错误及设计缺陷,对于细节上的小错误,可以由学生自己在实践中自己发现和修改。
3)验收阶段。学生进行总结,完成课程设计报告并进行结果演示与答辩。教师根据学生在课程设计过程中的总体表现、书面总结报告、设计结果演示及答辩情况评定最后的成绩。
在上述三个阶段中,学生是主体,教师的任务在于抓住关键环节组织教学,将启发式教学、讨论式教学和研究式教学融会其中,给学生最大的发挥空间,最大程度发挥学生的自主能动性,启发其创造性思维,培养其综合应用专业知识解决实际问题的能力及团队合作精神。
三、课程设计的实践
按照上述课程设计的组织模式,本专业的课程设计已完成了三次实践。下面分阶段总结实践情况。
1)在准备阶段,充分利用现有的资源和条件,并结合学生的知识结构,设置了9个专业课程设计题目,如表1所示。表中的设计内容以光通信及光信息处理中常用的光器件设计和光学成像原理应用为主,其中包括4个应用型和5个设计型题目,具体内容稍有难易差别,学生根据自己的专长和基础水平,选择相应的设计题目,每个设计题目由3名学生分工完成。此外,根据学生当前还缺少的专业知识,相应地安排了6学时的理论课及2学时的答疑时间。
2)在实施阶段,学生通过查阅文献和组内讨论完成设计内容,在中期检查中,每个学生进行阶段总结,汇报设计任务进展情况及存在的问题,教师引导学生多方位、多角度地分析问题,提示解决问题的思路与方法,学生进一步查阅文献资料,完成设计任务。
3)在验收阶段,学生总结课程设计内容,撰写报告,并进行结果演示和现场答辩。最后考核包括了平时表现、书面报告及答辩三部分成绩,分别占总成绩的20%、60%和20%。这样的考核方式将评价标准分解在了学生课程设计的三个阶段中,因而可以比较全面、公正地反映学生完成课程设计的情况。
四、实践效果及存在的问题
从最后的考核结果来看,80%以上的学生态度认真,能主动找老师答疑;每组都实现了课程设计的内容,有的组还进行了扩展;有半数以上的学生总结了自己在课程设计中遇到的问题、解决的方法和收获体会,还有学生指出了当前结果的不完善之处。同时,也存在个别学生自己不做,抄袭别人的情况。另外,在课程设计总结报告中要求对结果进行讨论,但从报告及最终答辩情况看,学生对设计结果,主要是结果曲线的讨论很少,大部分学生只是单纯得完成了设计任务,对结果所反映的物理意义及应用价值理解较浅。综合评定后有60%的学生成绩为“良好”以上,也有不到10%的学生为“及格”。
针对实践中存在的问题,今后还需进一步启发学生多查阅文献,了解每个设计题目的实际应用方向,使学生能体会到学有所用,认识到专业课程设计的重要性,尽可能消除个别学生完全不动手的情况,让每组所有的学生都参与到课程设计中来。
五、学生的体会
学生在书面总结报告中这样写道:“虽然在设计的过程中,由于各种各样的原因,在一开始并没有想象中的那么顺利,但是在不断地停滞不前中,发现问题,解决问题,与此同时大脑得到充实,知识得到丰富,思维更加敏锐,总之是受益匪浅。”
“通过这次课程设计,我认识到理论方面的知识也是比较有趣的,结合以往学到的一些知识,比较顺利地解决了课设中遇到的问题,更加激发起了我学习的热情。”
“对于知识,需要经常回顾,否则再熟悉的技术也会变得非常陌生。”
“通过这次课程设计,我加深了对专业知识的认识,学到了不少新的知识,也锻炼了我程序编写的能力。同时,小组的同学,相互协助,各司其职,也是我们能顺利完成这个设计题目的重要原因。”
从这些切身的体会可以看出,学生对本专业课程设计的积极性比较高,在专业知识应用与设计能力方面都得到了一定的锻炼,并对团队合作的重要性也有了更高的认识。
六、结束语
专业课程设计是学生大学教育期间各阶段所学知识回顾和提高的过程,是培养学生实践能力的重要环节。结合本校“光电通信”专业的教学体系现状,我们对本专业课程设计的教学模式进行了初步的改革与实践。在实践中注重从“应用型”向“设计型”人才培养的转变,尽可能调动学生的主观能动性,从课程设计的选题、查阅文献、任务分工,到设计内容的实现、调试与总结答辩,都由学生自己完成,取得了较好的实践效果。但仍然存在一定问题,在今后的实践教学中还需不断探讨本专业课程设计的内容和组织模式,从多方面激发学生的学习兴趣,进一步提高课程设计的质量,使学生在发现问题、分析问题和解决问题的过程中逐步提高综合应用专业知识创新设计的能力。
基金项目:北京航空航天大学本科教学改革立项项目
[参考文献]
[1]胡兵.信息工程专业综合课程设计教学改革探讨[J].高等教育研究, 2011, 28(2): 28-30.
[2]邹道生,黄光华.独立学院电子信息工程专业课程设计教学改革与实践[J].赣南师范学院学报,2011(6): 89-91.
[3]王少刚.课程设计是培养学生创新能力的重要途径[J].中国大学教学, 2007(8): 23-25.
1安全评价课程设计模拟实验平台需求分析
安全评价课程设计模拟实验平台基于信息化平台软件的应用开发构建,实验平台利用传播手段灵活多样、教育资源和学习不受时空限制的特点,为学生提供多层次、多样化服务。其构成如图1所示。根据图1,构建的安全评价程设计模拟平台系统需要实现教师与学生的信息交互,学生使用该系统能够获取法律法规及有关技术资料、查询课程的作业和完成作业的时间,在系统自动提示下在线或离线完成作业并提交,查询作业成绩。教师使用该系统可以布置作业、查询学生完成作业的情况、给完成的作业打分并汇总成绩。安全评价课程设计模拟平台角色需求描述及功能需求描述如表1和表2所示。根据安全评价课程设计模拟平台角色需求描述及功能需求,通过综合比较各种信息化平台设计软件的实用性、经济性[5],以及与安全评价课程设计教学的契合性,选择设计软件AxureRP6.0开发安全评价课程设计模拟平台[6],其涉及的教师、学生关系图如图2、图3所示。
2安全评价课程设计模拟平台构建
运用AxureRP6.0对安全评价课程设计模拟平台进行搭建,模拟平台包括一个模拟安全评价课程设计的实验平台及三个系统操作界面,分别为登入界面、学生系统操作界面以及教师系统操作界面[7]。登入界面需输入姓名、学号、密码等信息,教师登入界面包括资料更新、参数设定、流程监控、资料审核、成绩录入、密码设置等内容,学生系统操作界面完成资料下载、进入流程、成绩查看、密码设置等内容。在平台数据库里存入学生、教师的基本信息,法规标准以及安全评价课程设计任务书、安全评价导则、通则等教学资料。交互关系如图4所示。安全评价课程设计模拟平台启动、注册、登录后,进入安全评价课程设计模拟实验平台,安全评价课程设计模拟平台具有信息交互、流程控制、作业管理等功能,图5为构建的安全评价课程设计模拟平台界面,其中5-1为学生界面,5-2为教师界面。学生界面包括四个部分,分别为功能选择区,基本信息区,公告接收区以及显示区。教师界面包括四个部分,分别为功能选择区,基本信息区,公告区以及显示区。
学生界面的功能选择按钮包括资料下载、进入流程、成绩查看、密码设置;教师界面的功能按钮包括资料更新、参数设定、流程监控、资料审核、成绩录入、密码设置。教师界面与学生界面存在交互关系。教师可通过资料更新按钮,进入资料更新操作界面,进行安全评价课程设计资料的添加或删除。教师需对流程中题目、职务、人数、学生选择安全评价课程设计题目及阅读评价导则的时间等参数进行设定。学生可以通过资料下载按钮,进入资料下载操作界面,进行相关资料的下载。在教师完成参数设定后,学生界面流程开启,进入开启状态1,同时教师界面的流程监控与资料审核界面同时开启。学生在规定时限内完成第一步“题目及职务选择”后,自动进入第二步“填写任务书及分工计划”,进入开启状态2,教师可通过流程监控了解所有学生的进度。学生在第二步“填写任务书及分工计划”中,上传安全评价课程设计资料,教师可通过资料审核按钮对提交的资料进行审核,若审核通过,学生可进入第三步“阅读评价导则”中进入开启状态3。安全评价课程设计模拟平台流程控制如图6所示。图6中所有流程节点都存在相应模块开启、关闭等设置内容。学生界面流程编制安全评价报告模块进展状态如图7所示。在学生界面的6个流程步骤完成后,教师界面成绩录入按钮得以开启,教师可根据学生提交报告的内容及表现进行评分,录入成绩,保存之后,学生即可查看安全评价课程设计成绩。
3结论
(1)新《安全生产法》对安全评价主体提出了更高的要求,也对安全工程专业学习安全评价课程提出了新的挑战。安全评价课程设计侧重实践运用,其应用性、实践性强的特点引起教学授课难度加大。教学方式的选择成为影响安全评价课程设计教学质量的重要影响因素。(2)运用AxureRP6.0完成安全评价课程设计模拟实验平台原型设计,开展模拟实验平台各角色需求分析,设置模拟实验平台信息交互关系、流程过程控制节点、作业数据分析管理等,构建了安全评价课程设计模拟实验平台系统,搭建了老师、学生、评价报告三位一体的交互授课、学习模式,拓宽了教学授课渠道。(3)安全评价课程设计模拟实验平台具备信息自动获取识别、数字系统信息化管理等特点,实现了安全评价课程设计实践教学数字化、智能化和可视化,为激发学生学习课程的兴趣,增强学生对安全评价过程控制内容的理解,提高安全评价课程设计的教学效率,提升学生创新思考能力、实际操作能力和专业技能,实现与其他教学软件或资源的接口对接功能,全面提升专业教学质量水平奠定良好的基础。
作者:王起全 单位:中国劳动关系学院安全工程系
关键词:实验教学;课程设计;示范中心;电工电子
一、引言
在现代电子技术发展日新月异的今天,电工电子相关课程的教学模式受到了很大的冲击。随着大规模集成电路、计算机技术、信息处理技术的迅猛发展,电子系统的设计手段和方法也在不断更新。在实践教学过程中如何提高学生的实践能力,培养满足社会发展需要的优秀人才是高校工作者在教学工作中需要不断思考和探索的问题。
按照知识传授、能力培养、素质提高、协调发展的教育理念,以学生能力培养为核心,建立有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学体系,是北京交通大学国家级电工电子实验教学示范中心建设的目标之一。为此,示范中心设计了一系列基础性、设计性、综合性、创新性和研究性的实验内容。
为了强化电子类专业学生的综合设计能力,示范中心进行了电子类系列课程设计的教学设计。系列课程设计的教学目的是巩固加深相关电子技术课程的理论知识和综合使用技能。通过对一个具体实际应用系统的设计过程,让学生掌握系统设计的一般方法和设计流程,熟悉现代电子产品设计过程中常用的计算机辅助设计工具及其使用方法。
通过系列课程设计,加强实践环节,提高学生的实践技能,为学生在本科学习期间工程设计能力的培养打下坚实的基础。而这种工程实践能力无论是对于一名工程师还是一名研究人员都是非常重要的基本素质。
二、建设基础和建设理念
为加强实践教学,近年来示范中心开设了四门课程设计:电子技术课程设计、DSP技术课程设计、EDA技术课程设计、单片机技术课程设计。四门课程设计均单独授课、单独考核。2001年“电子电路实验系列课程改革”教学研究项目获得国家教学成果二等奖,2004年“数字电子技术课程建设的研究与实践”教学研究项目获得北京市教学成果一等奖。示范中心奠定的良好基础和全体教师的不懈努力,为课程设计的课程建设奠定了可持续发展的基础。目前电子技术课程设计的课程建设已经被列入学校精品课程建设的行列。
在课程设计的建设过程中,示范中心一贯强调具有鲜明时代特征的“一个优先、两个结合、三种意识”的教学思想。即强调师资队伍建设优先,建立一支教学水平与科研能力兼备、教育思想和知识结构先进、年龄结构合理的从事电子技术基础教学的师资队伍;强调课程建设和当前教学改革、人才培养目标相结合,课程建设和科研相结合;强调领先意识、精品意识和特色意识。按照我校“国内一流、国际知名”的发展定位来建设课程设计,使课程设计的教材、网络课程、电子教案、实验教学等内容形成立体化规模,适应时展需求。
三、课程建设与实践
先进的教学理念需要切实有效的教学方法与手段来实现,这些手段和方法需要符合学生的认知水平和教育规律。在近几年的实践教学工作中,示范中心针对课程设计的教学内容、实验教学方法、实验组织方式、考核方式等进行了研究、探索与实践。课程建设与实践工作主要表现在以下几个方面。
1.以学生为本,尊重学生的学习兴趣
“兴趣”是最好的老师,一旦学生对学习的内容产生了兴趣,那么学生的学习积极性将会得到极大的提高,学生的潜能也会得到最大的挖掘。
考虑到电子技术、单片机技术、DSP技术、EDA技术应用的广泛性和学生兴趣的迥异,目前每门课程设计均提供多个设计性题目。
在课程设计过程中,学生根据自己的兴趣自主选择设计题目。题目的难易程度有一定的差别,每个题目均有基本功能和扩展功能两个部分,基本功能是要求学生必须完成的设计工作,是对学生实践能力培养的最基本的要求;扩展功能有一定的难度,属于选做的设计工作,这部分设计工作给优秀学生提供了发展的空间。这种教学设计兼顾了不同层次学生的水平,满足分层教学的需求。课程设计中的设计题目是在充分考虑通信工程、自动化、电子科学与技术不同专业的特点,考虑了设计内容的实用性和先进性以及学生的实际情况确定的,设计题目基本符合学生的认知规律。
在进行设计选题过程中,学生不仅可以选择课程设计讲义中提供的设计题目,还可以选择讲义以外自拟的设计题目,但是需要指导教师的审核,以确定学生自拟的题目能够达到教学计划的要求,把好教学质量关。这样做不仅提高了学生的学习兴趣,同时不同题目的设计工作同时在开放的实验室进行,学生们可以互相交流,扩展了视野。
2.实验室开放,提供自主学习环境
课程设计的教学内容强调学生的学习自主性,强调学生的发展是在学生自主学习与外部条件的相互作用中完成的。
为了达到强化实践教学环节的效果,课程设计基本是集中在小学期进行。为了能够让学生自主地安排学习、设计时间,有更多的时间自主选择设计题目、优化设计方案,示范中心在开放实验室的前提下,提前一个月的时间安排设计工作,明确设计要求。通过课程设计指导教师对不同题目的设计思想、设计方案、设计流程、设计方法和调试注意事项等相关内容的介绍,让学生自主选择题目,进行方案论证,最终确定设计方案。自主性学习尊重了人的发展规律和学习规律的客观需求,是学生创新意识和创新能力形成的基本要素。
3.发挥网络教学优势,提高教学效率
由于课程设计题目多、方案多,在课程设计教学指导工作中,为了保证教学质量,提高教学效率,每位指导教师仅针对一两个设计题目精心准备教学,进行课程设计题目和内容的介绍。同时授课电子教案在示范中心的网站,方便了学生自主学习。
4.重视启发式教学
在教学中重视启发式教学,将传统的在实验室手把手的指导方式转变为启发式的引导。
在课程设计教学过程中,理论课中注重总体方案设计思想的介绍、设计步骤的讲解,注重技术课程设计过程中设计错误典型案例的介绍,以及减少设计错误的措施、调试方法和一些经验。理论教学仅介绍部分设计方案中核心芯片的功能,不提倡给学生提供具体的设计电路,注重启发式教学,鼓励学生的创新精神。
针对学生设计中出现的问题,帮助学生分析问题出现的原因,探讨解决问题的有效方法。鼓励学生自主学习,并注重学生创新能力的培养。
5.重视实践过程和学生综合素质的培养
在教学工作中,我们不仅注重学生课程设计的结果,更加重视学生的实践过程,重视学生在设计过程中的每个细节。示范中心希望通过四门独立设课的课程设计,加强学生查阅资料的能力、工艺素质、市场素质、团队精神以
及综合设计和实践能力的培养,从而达到强化学生综合实践能力目的。
课程设计的最终目标是设计完成一个功能系统的物理实现,因此购买材料、器件成为设计过程不可缺少的一个环节。在设计过程中要求学生在设计方案确定之前,进行市场调查,自己到电子市场购买元器件。这样做锻炼了学生查阅芯片资料、确定参数、寻求各器件替代品、灵活修改电路的能力。不仅培养了学生进行工程设计的成本意识,而且让学生熟悉了市场。
由于设计工作涉及面广,任务繁重,因此课程设计要求以3人小组的形式完成。学生自由组合,自己选出组长,组长根据小组选择的题目进行分工。这种方式锻炼了学生与他人之间的沟通能力和团结协作能力。在设计方案论证、资料检索、器件购买、问题分析等过程中,培养了学生的团队精神和合作意识,提高了学生的综合素质。
6.完善科学的考核制度
考核的目的是检验教与学的效果、促进教学内容的完善和教学方法的改进。目前课程设计的考核包括三个方面:设计结果、设计报告和答辩结果。设计报告有初期的总体方案设计报告和最终的设计报告。考核过程中不仅注重设计结果,更加重视设计过程,重视学生设计报告中的问题分析及解决方法,重视学生答辩过程中分析问题的能力。突出考查创新能力,多方位、多角度地考察和评价学生的能力。
四、教学方法比较
近几年示范中心尝试了三种课程设计教学方式。一是全部工作由实验室教师完成,根据自然班安排指导教师,实验室开放,学生任选设计题目。二是由实验教师和理论课教师共同承担设计指导工作,根据自然班安排指导教师,实验室开放,学生任选题目。三是实验教师和理论课教师共同指导,实验室开放,任选题目,但教师的安排不再是以班级为单位,而是以设计题目为单位,每位老师仅负责一到两个设计题目。
实验教学结果说明第三种教学方式教学效果较好,不仅指导教师人员充足,而且便于工作细化,保证了教学质量。另外,由于每个教师仅指导一至两个题目,不再是十几个题目、近百种设计方案,这样教师有更充沛的精力研究分析设计题目的教学方法和设计方案,便于精品课程的建设。
五、存在的问题和改进思想
目前存在的问题主要有两个。
一是课程的时间安排问题。课程设计的最佳教学时间应该是学生完成相关技术理论课程之后。目前由于学分制、选课制等一些客观因素的限制,课程设计进行时,部分学生尚未完成相关课程的理论学习,这样在一定程度上影响了课程设计的质量,同时在一定程度上限制了学生设计题目的选择范围。
课程设计现状
目前课程设计教学是环艺类教学的重要环节,具有较强的实践创新性和综合性,实施好课程设计的教学任务,已经成为教学改革的重要课题。基础课程设计的研究虽然取得了理论成就,但其中存在较为明显的问题。课程设计的概念界定混乱。其主要原因是对课程设计的核心问题认识上的差异化。课程设计的核心的问题主要是处理理论及实践的关系:一是课程设计的理论层面问题,解决的问题是课程设计应具有一定的价值取向或者特定的理念,二是课程设计的实践操作层面问题,处理的是应该形成具体的课程基本形态。根据这样的基本认识,课程设计的主要原因本身是研究的内容多样性。解决这一问题,需要关注重视课程设计所隐含的基本内容,同时关注课程设计的的实践性,从课程的实践角度关注课程设计的应该解决的实际问题,从而形成基础课程设计的概念的确定。课程设计研究内容的泛化。其主要原因是由课程设计的概念混乱引发的。课程设计的内容泛化包括理论研究、价值取向、实践操作、课程授课形式等问题。内容范围宽广,需要关注的问题,应达到的预期目标变得复杂,混乱。解决这一问题需要经过各专业的相关课程设计实践,总结问题的所在,去进行实际的改革。
课程设计教学改革
1.课程设计的课前准备。课程设计的课前准备要求教师和学生做好该门课程的准备工作,明确课程设计的的基本原理、任务、目的、方法、步骤等。教师在上课前要针对这门课的理念,有目的的做准备,在下达任务书、设计课题、实施步骤、预期效果,都应有一定的目标性。让学生有计划有目的的完成课程设计的实践操作,并运用理论知识解决实际操作中遇到的问题,并且得到老师的启发与帮助进行总结。
2.加强引导采用启发式教学。在课程设计中针对学生在课程中实际遇到的问题采用启发式教学,可以不直接回答,加强引导作用,尽量让学生自己去发现问题的症结,思考问题的解决办法,教师从中去采用提问的方式给予学生帮助,让学生找到问题的源头,积极去解决。这种启发式教学可以激发学生的学习兴趣,培养和锻炼分析问题和解决问题的能力。
3.合理分配组员,人人做到实践动手的目的。课程设计是培养学生理论研究与实践操作相结合的学科。课程设计尽量减少每一组的课程设计人数,做到一般2-3人,可提高学生的的实际动手能力的机会。在男女比例的分配上做到合理划分,积极调动学生的积极性、主动性。
4.完善课程设计的审核管理制度。学生做完课程设计后,教师根据学生的设计方案作品、报告及实践操作的完善性给予分数,在审核学生作品时要注意学生的作品的真实度,防止抄袭现象。在结题时进行作品答辩,具体的做法:通过面对面的问答,教师可以直接了解学生对相关理论知识的掌握程度,以及相应的陈述表达、分析及判断能力,较为准确的评定学生的课程设计成绩。并给予设计作品的修改建议及注意事项。让学生重视课程设计的结题报告,重视和培养独立动手的能力,分析解决问题的能力。通过不断的探索,将理论教学与实践教学有机的结合起来,意在培养学生对环艺专业的课程设计产生浓厚的兴趣,增强学生的能动性,培养学生的实践动手能力、创新能力及综合培养素质教育的能力。
课程设计不单单是对相关课程理论知识的综合运用,更是学生综合运用所学课程知识的场所。综合运用所学的理论知识,提高学生的学习设计的原动性、创新性。通过综合课程设计的学习实践可以提高学生的设计创新能力,并可以接触到具有实践性操作的课题项目。教学模式改革下的课程设计,理论教学与实践教学相互渗透、紧密结合。理论知识指导学生的实践操作,在实践操作中学生遇到的问题结合理论知识可以迎刃而解。在这种学习的反复与实践中,启发学生的创新能动思维,锻炼学生实践操作的能力。学生在基础课程设计的实践活动中,看重学生探索创新问题的能力及过程。学生在在综合能力的研究与实践活动过程中得到培养与提高。随着教学体制的改革,教学内容和方法改革再上一个新的台阶,以便更好的促进教与学的效果。
作者:彭鸿坤张琳琳单位:东北电力大学艺术学院
关键词:测试技术基础 课程设计 实践创新能力 探索 实践
党的十报告强调:“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的核心位置。”面对我国经济发展转型升级与国际科技竞争日益激烈的形势,培养既熟练掌握实践技能,又具有创新能力和意识的综合型专门人才,既是国家发展的需要,也符合世界工程领域的发展潮流。
测试技术基础是我校机电学院面向机电类专业本科生开设的一门重要的专业基础主干课[1]。教学内容涉及信号分析基础、传感器技术、测试信号的转换与调理、误差分析与处理、数字信号处理技术基础等多方面知识,具有理论性、综合性和实践性较强的特点。测试技术基础课程设计作为课程实践教学的重要环节,是对学生所学理论知识的一次综合性应用与实践训练。课程设计通过对典型光、机、电、计算机一体化系统及各部分接口电路设计,使学生掌握常见物理量数字化测量系统设计方法以及信号分析方法[2]。课程设计是培养学生实践创新能力的重要教学环节,正日益受到教育界的广泛关注和重视。
1 传统教学模式和课程设计中存在的问题
目前,由于多种原因,学生实践创新能力普遍偏弱,无法适应社会发展的需求。在传统教学过程中,课堂教学内容与实践联系较少,灌输式的教学方式,对理论知识的课堂教学比较重视,而忽视实践环节对理论知识学习的巩固和加强作用,使理论学习和实践能力培养脱节,同时,这也压制了学生的创新意识。另外,传统教学形式过于单一和枯燥,教学目标仍然是以应试为主,学生始终处于被动学习和被动接受状态,学习目标不明确,缺乏主观能动性,容易失去学习兴趣和动力,主动的实践创新意识欠缺,无法培养当前社会和用人单位亟须的具有实践创新能力的人才。总之,这种传统的教学方式忽视了对学生实践能力和创新能力的培养。
虽然实践性较强的课程普遍开设相应的课程设计,以培养学生的实践动手能力,但在课程设计过程中,学生的设计题目和内容均由教师指定,甚至有些课程设计的方案和电路图等均由教师提供,学生只是做简单的系统搭建工作,完成预定的功能。由于没有充分调动学生的主观能动性和创新热情,学生虽然实践动手能力得到了一定的锻炼,但对于课程设计的内容和培养目的并不是非常清楚,因此很难达到理想的教学效果,无法有效培养实践创新能力。
近年来,笔者通过测试技术基础课程建设和教学改革对课程设计进行了有益的探索,明确了培养学生实践创新能力的教学目标,并以此进行了课程软硬件建设,确定了相应的课程考查方法、教学过程等,力求培养学生实践创新能力,以满足社会对实践创新人才的需求。
2 课程设计教学改进措施
2.1 加强课程的软硬件平台建设
在课程建设中,建立了较为完善的测试技术基础实验教学平台,主要硬件包括传感器系统综合实验平台、NI ELVIS教学实验室虚拟仪器套件、数字示波器、函数发生器和直流稳压电源等。其中,传感器系统综合实验平台具有强大的传感器测试与实验功能,可以利用十余种不同类型的传感器,进行四十余种不同的测试实验,并且这些实验都是开放式的,可以根据具体需求,对实验进行更新扩充,丰富实验内容。ELVIS集成了常用的12种测试仪器的功能,其中包括示波器、数字万用表、函数发生器和伯德图分析仪等。该ELVIS系统还配置了LabVIEW软件,可用于二次系统开发,以实现快速简单的测量采集与显示[3]。
这些软硬件平台建设,一方面,为学生提供了完善的实验条件,增强学生对课程教学内容和知识点的感性认识,另一方面,为学生课程设计过程中软硬件的设计和调试提供了开放而良好的训练平台。
经过近十年的不断探索和努力,测试技术基础已经成为校精品课程,并依托校园网络教学平台,采用信息技术建立了学生学习和教师交流互动的课程教学网络平台。这些都为学生的课程设计提供了良好的学习条件。
2.2 加强工程案例教学
在课堂教学过程中,通过案例教学,加强学生对课程内容的理解,激发学生的学习兴趣,有助于将所学的知识应用于课程设计。例如:在案例教学中,用光电传感器组成光幕,将其应用于锻压机床安全区域的入侵报警,引起学生的浓厚兴趣,并激起了学生的热烈讨论。在此基础上,有学生将光电传感器应用于液位报警、教室自习学生的计数等,起到了良好的案例教学效果。
2.3 加强学生选题的指导
在课程涵盖内容范围内,鼓励学生自主选择课程设计内容。作为范例,教师会提供四十多个采用不同传感器测量物理量、化学量等非电量的课程设计题目,供学生参考,启发学生自主选题。
同时,在学生课程设计选题之前,教师会将往届学生完成的优秀课程设计实例向学生进行详细讲解和分析。这些课程设计实例反映出学生具有良好的实践创新意识和能力,让学生了解到这些优秀课程设计的目的、内容、最终成果形式和具体要求等,着重介绍这些优秀课程设计的选题是如何从生活中提炼出来的,给学生提供较为清晰的指导和借鉴。
鼓励学生从日常生活和学习中发现问题,积极思考和相互讨论,提炼与课程教学内容相关的选题,使他们对测试技术基础课程设计产生浓厚的兴趣,调动他们的主观能动性,最大限度地激发学生的学习兴趣和实践创新意识,培养实践创新能力。
引导学生通过查阅资料,包括教材、期刊和网络等,初步确定课程设计方案和预期目标,通过与同学和教师讨论,进行充分的选题和可行性论证,确定课程设计最终方案及目标。
这一环节有效地启发了学生的自主实践创新意识,为课程设计的展开开启了良好的开端,并奠定了较为扎实的基础。
2.4 加强学生课程设计的过程指导和管理
在学生进行课程设计的过程中,不可避免地会遇到各种问题和困难。教师应及时与学生沟通,积极鼓励和有效启发,并提供必要的指导等,使学生克服畏难心理,勇于实践创新。
对于学生遇到的技术问题,教师会通过面对面的指导或推荐相关教材,积极帮助学生解决问题。
同时,定期了解学生课程设计进展情况,加强过程管理,建立过程监督和管理制度,将学生的日常表现、进度安排列入学生课程设计的期末成绩考核指标,督促学生按照预期目标进行课程设计,最终完成课程设计全部软硬件设计。
2.5 鼓励学生跨课程综合运用知识点
本科学生在学习测试技术基础课程和进行课程设计时,同时兼修多门实践性较强的课程,如机械设计和单片机等方面的知识,并且测试技术基础教学大纲也具有多学科知识交叉和融合的特点。因此,在课程设计过程中,教师鼓励学生将跨课程多知识点应用于课程设计中。如有些学生构建基于单片机的传感器检测系统;有些学生采用传感器测试系统控制机械设计课程中开发的机械系统运动等。这种做法可以有效地促使学生对本专业各课程知识点的融合和灵活运用,提高实践创新能力。
2.6 完善课程设计的考核方式
课程设计的考核不仅是提交书面报告,考核方式应更加多样。在课程设计结题时,首先进行现场演示,即学生需要对开发的测试系统包括软硬件的功能进行演示,在确定实现预定的功能之后,方能进行答辩陈述。在答辩环节,学生需要采用幻灯片的形式向教师讲解选题背景、硬件电路和软件框图等。除此之外,考核内容还着重考虑以下几方面:选题的来源和创新性、难易程度;完成课题过程中的分工和日常表现;课程设计报告的撰写等。在课程设计之前,要把课程设计的考核方式告知学生,使学生自觉约束自己,力图能全面考核学生的实践创新意识和能力。
3 测试技术基础课程设计改革与探索的成效
近几年来,我校通过对测试技术基础课程设计教学目的、软硬件建设和教学环节等方面的改革与探索,取得了预期的教学效果。
所有修学测试技术基础课程的学生均能不同程度地完成课程设计的要求,有效地培养了他们的实践创新能力。通过课程设计,许多学生将课程实践理论知识变成看得见摸得着的硬件系统,并能实现预定的测试功能,既掌握了理论知识,又加深了对课堂理论知识的理解。许多在课程设计中表现优秀的学生,在课程考试中同样表现优异。
有的学生在课程设计报告中总结,在课程设计过程中,通过自己选题,自己设计方案,自己完成,感觉非常有助于提高自己的实践创新能力,也非常喜欢这种教学和培养方式。许多学生在遇到困难时,通过和同学团结协作,在教师和同学的帮助下,最终完成课程设计,觉得对实践创新深有体会,增加了未来在实践过程中克服困难的勇气和信心。
4 结束语
课程设计既巩固了课程相关理论知识,同时使学生将理论知识与实际应用相结合,有效地培养了学生的实践创新能力。
社会和用人单位也十分重视学生在校期间的课程实践情况,并将实践创新能力列入评价学生工作能力的重要指标。
多年来的测试技术基础课程设计实践表明,通过以上课程设计教学模式改革与实践,可有效培养学生实践创新能力,深受学生的欢迎和好评。目前,通过积极引导和强化课程管理,所有修学测试技术基础课程的学生均能完成课程设计的要求。许多学生通过课程设计,提升了学习兴趣和实践的信心,对所学课程有了更深刻的理解,取得了良好的教学效果。
参考文献
[1]焦敬品,何存富.机电类专业《测量技术基础》课程教学模式研究[J].中国现代教育装备,2007(3):13-14.
关键词:数据库;课程设计;教学改革
中图分类号:G 642.0 文献标识码:a DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.02.028
0 引 言
培养和提高学生的创新思维和实践应用能力是高等教育改革的一项重要任务。在高校计算机专业中,数据库系统原理作为专业方向必修课,具有非常重要的地位和实际意义,而数据库课程设计作为其实践环节重要性也至关重要。数据库课程设计是计算机科学与技术专业集中实践环节的必修课,是学生学习完“数据库系统原理”课程后,进行的一次全面的综合训练。其目的在于加深对数据库基础理论和基本知识的理解,培养学生具有数据库应用软件系统的设计和开发能力,在课程设计实践过程中强化学生的实践意识,提高动手能力、创新意识和合作精神。然而目前有些高校本科计算机专业的数据库课程设计教学还存在一些问题,教学效果不够理想。本文结合琼州学院数据库课程的实践教学,就计算机专业数据库课程设计中存在的一些问题提出一些观点和建议。
1 高校数据库课程设计中存在的问题
1.1 对课程设计认识不足
根据我们在实际教学中掌握的情况,很多学生认为课程设计只不过是一门考查课,没有试卷,没有老师监考,自己知识把实验做一下,课程设计报告交上去就可以了。甚至有些同学根本就没有自己的东西,随便到网上下载一个管理系统应付了事,到验收的时间,具体的设计是怎么完成的,一问三不知,当问到通过课程设计学到了什么的时候,很多人表示自己也不清楚。可见,很多同学对课程设计的重要性认识不足。实际上,作为对理论的巩固与应用,数据库课程设计是一门综合性比较强的课程。它不仅要求学生具备基本的程序设计理论,还要求学生掌握规范化的软件开发流程,它不仅仅是像某些同学认为的比较复杂的程序,而是一个完整的软件,要包括规范的开发文档等一系列内容,在数据库课程设计中,学生就是一名数据库应用软件开发工程师。所以,我们要加强学生对这门课程认识上的引导,培养他们严谨,科学的研发态度。
对于课程设计的目标,有些同学并不清楚,他们只是根据老师的要求,完成自己的任务,而不知道通过课程设计,自己应该达到什么样的目标,应该收获什么东西。很多同学在课程设计中只是停留在老师给出的题目和任务上,没有进行更深层次的考虑,他们认为只要完成任务就可以了。事实上,数据库课程设计是对软件开发的一个系统模拟过程,通过这项课程设计,让学生熟悉软件开发,数据库及其应用开发的操作流程,掌握行之有效的软件开发方法和软件开发工具。更重要的是培养学生严谨细致规范的学习作风,为科研工作奠定基础。
1.2 课程设计选题存在的问题
优秀的课程设计选题方案不仅可以提高学生的学习兴趣,也会激发他们的创作性,从而在课程设计中做出一定的成绩。但是有些学校在选题上存在几个问题;选题没有新意,每年都是同样的几个题目,有些同学直接把师兄师姐们的东西拿来照抄,这种选题不仅不能引起学生的兴趣,也不能跟上发展的要求;题目过大,比如飞机订票系统,火车订票系统等。这些选题看似不错,能够锻炼学生的开发能,但实际上根本没有必要选择这么大的题目,学生也没有能力完成这样的题目,所以,课程设计的选题很重要,应大小适中,以实际能力出发,最好结合学生自己的兴趣爱好方向,贴近实际情况,让学生自主选题,指导教师提出针对性建议和方向,让学生发挥自己的特长与创造性,会获得更好的效果。
1.3 课程管理复杂,考核方式不够科学
通过调研一些高校学校,发现其数据库课程设计的考核方 式与其他课程的课程设计一样,但是数据库课程设计本身更注重实践、更贴近实际的特点使它不能跟其他课程同等对待。我们了解到很多学校通常采用平时分加实验分作为总成绩,但实验分数上面存在很大的问题,就是最终课程设计的验收往往只是随便问几个问题,根据学生的回答情况给出相应的分数。我们认为在这种考核方式下学生是在被动地完成任务,而不是进行创造性的思考,不能够通过课程设计有效地提升学生的创新能力。
2 加强数据库课程设计建设的几点措施
针对以上在数据库课程设计中存在的问题,我们结合本校教学研究实践,总结了以下几点措施。
2.1 引导学生树立严谨的学习研究态度
严谨的学习态度是培养学生的一个重要目标,他们在不久的将来要成为国家科技发展的脊梁,肩负着科技兴国的责任,一个没有严谨求实的研究态度的人,是不可能担此重任的,数据库课程设计中出现的应付了事、抄袭他人的现象,反映出学生学习浮躁、投机取巧的学习态度,这种现象的出现不是偶然的,具有一定的“遗传性”,它反映了一个学校近期的整体学习风气,从表面上看是学生的学习态度不端正,从深层次上看,这在一定程度上暴露了学科教师的科研治学态度问题。教师要求不严格,没有加以合理的引导,也会导致这一现象的产生。
所以,我们必须先从端正的学生学习态度,在教学过程中对学生进行学习研究以及科研工作的基本素养教育,这不仅促进了学生良好习惯的养成,更重要的是其在无形之中具备严谨、科学的学习研究态度,无论对他们课程设计的完成,还是以后的工作学习,都奠定了坚实的基础。
2.2 开放式教学方式,增强学习自主性与创造性
长期以来,在数据库课程设计中由于课时少时间紧,在选题上,大部分教师提供固定的题目供学生选择,这样可以更方便的进行指导与管理,但在另一个方面却忽视了学生的个性发展。每个学生对教学内容掌握情况不大一致,对课程的理解也参差不齐,所以有必要让学生自由发挥,自选题目,自由选择开发工具,只要完成所要求的设计内容即可。加入在数据库选择上,可以选择 SQL Server、Oracle、Mysql 等,在开发平台上,可以选择 Power Buider、Delphi、. net、J2EE,这些内容需要学生自己选择,老师尽量不去指定某个平台。这样学生的自主性、创造性可以更好地发挥出来。
在人员分工组织上,很多情况下还是一个人完成系统所有的开发任务,这种做法不符合实际情况,因为在公司里面几乎没有哪个软件是由一个人负责开发完成的。我们需要培养学生良好的合作、交流表达能力,而课程设计恰好提供了这样一个平台,在实际操作中,可以更具学生不同特点,合理进行项目的分组。比如,每个组里面各包含一个组织能力较强的同学、动手能力较强的同学、语言书写能力较强的同学,这样不仅可以发挥每个同学的长处,又可以避免有些组几个人都只擅长同一样东西,课题无法很好的完成的现象。另外,如果有条件,可以模拟公司的开发环境,组织每个小组进行团队开发,让他们掌握团队开发中的软件版本控制问题,这些都能为以后的实际工作积累很好的经验。
2.3 规范化课程管理的构建
在课程管理环节,建议采用了以下流程:确定选题,开题,中期检查,系统验收,课程设计答辩,提交设计报告。通过规范化管理模式,学生可以清楚的了解在什么阶段应该做什么,课程设计得以顺利进行。
确定选题要求学生根据自身情况,合理进行分组,确定题目,描述系统要实现的功能,为开题做好铺垫。
开题是整个开发过程中最重要的一环,我们要给学生以良好的指引。这个阶段要求学生对系统进行需求分析,确定系统边界,建立业务模型,对具体的业务流程绘出图表,确定各个业务功能模块之间的联系。之后根据系统的功能模块,进行数据库的概念设计,抽象出业务实体,进行数据库的概念模型设计,画出 E-R 图,描述各个实体的属性、联系。这是整个系统的关键,直接影响到后面的详细设计的完成。
中期检查是对学生上一阶段的设计情况作一个总结,解决开发中出现的问题,比如,小组成员之间的有效沟通,进度是否符合要求等。
系统验收是对完成后的系统的正确性、可用性、合理性及性能,实现的情况是否与初期设计目标一致进行的一个检查。这一验收结果是评价学生完成课程设计质量的主要依据,比如,系统是否能够完成基本的数据查询、更新,是否使用了视图机制保护数据库的安全,是否试用储存过程提高系统的性能,是否有完成的日志系统以保证系统具备良好的可维护性,系统界面是否符合操作习惯等。
课程答辩是对整个系统完成情况的一个系统的总结,也是最终评定课程设计成绩的重要依据。学生在此过程中可以提高总结描述能力,通过对整个开发过程的总结,对某些细节问题的回答,提高了学生的临场应变能力及口头表达能力。
2.4 考核方式的构想
在进行选题的开放性教学后,由于大家的选题不一样,开发平台不一样,最终系统完成的功能、效果不一样,很多老师会遇到一个共同问题就是如何对课程设计结果进行考核。根据课程设计的流程,我们可以分别在开题、中期检查、系统验收、设计答辩4个环节进行考核评价。由于各个小组完成系统功能的差异化相同的某项功能。开题考核占整个课程评价的15%,评价标准初步构想如下:
概念模型:E-R是否符合规范;实体属性师傅完整、恰当;实体联系师傅正确。(7分)
系统结构:系统设计整体思路师傅符合需求;难度、规范是否合理。(5分)
开题报告:开题报告是否符合规范。(3分)
中期检查主要是对学生进行课程设计进度的监督检查,目的是督促学生按照课程计划如期完成课程设计任务,检查的指标包括各种数据操作是否实现,系统功能模块完成情况。中期检查占整个课程评价的20%,评价标准如下:
各种数据操作:数据库连接;查询,更新。(10)
功能模块:模块划分是否合理;模块互操作是否实现;模块功能实现的程度;流程图是否正确。(10)
系统验收是对学生课程设计的主要评价,学生对整个系统开发设计的完成情况都体现在这里,我门主要对系统界面、功能实现、系统性能、创新点、帮助系统进行考核。占整个课程评价的45%,评价标准如下:
界面:界面显示效果;可操作性。((5分)
功能:正确性;实现程度;复杂性。(20分)
性能:稳定性;运行效率。(10分)
创新点:是否有创新之处。(5分)
帮助系统:完整性;操作是否方便快捷。(5分)
课程答辩是对整个系统完成情况的一个系统的总结,检查学生是否能够根据自身完成情况清楚流畅地介自己完成的工作,是否能够对老师提出的问题给出恰当的回答。占整个课程评价的20%,评价标准如下:
课题介绍:总结、表达能力。(5分)
答辩:正确性;实现程度。(7分)
课题评价:人员分工情况;团队合作情况。(2分)
课程答辩是对整个系统完成情况的一个系统的总结,检查学生是否能够根据自身完成情况清楚流畅地介绍自己完成的工作,是否能够对老师提出的问题给出恰当的回答。占整个课程评价的20%,评价标准如下:
课题介绍:总结、表达能力。(5分)
答辩:正确性;实现程度。(7分)
课题评价:人员分工情况;团队合作情况。(2分)
设计报告:课程设计报告是否符合规范。(3分)
技术文档:是否符合规范。(3分)
3 结束语
本文对数据库课程设计教学存在的几个问题作了深入的分析,提出了对学生严谨、科学、创新的教学目标,极大地调动学生的学习自主性,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新思维能力。几年来,我们在数据库课程设计教学中积累了丰富的经验,提高了学生分析问题和解决问题的能力,同时也提高了学生学习课程的兴趣和课堂教学质量,并将继续将其发展和完善,在教学指导方法上不断创新,并在其他课程的实验教学中逐步推广。
参考文献
[1] 陆慧娟. 数据库系统原理[M].杭州:浙江大学出版社.2004.
[2] 王珊,萨师煊. 数据库系统原理[M].4版.北京:高等教育出版社,2006.
1.1差异化教学思想
差异化教学策略是一种先进的教学模式,为我们解决自动控制课程设计教学实践中出现的上述问题提供了有力帮助。美国著名教育学家汤姆林森指出,“差异教学方式将学生的个体差异视为教学的组成要素,教师根据学生的准备水平、学习兴趣和学习风格设计教学内容,以适应学生之间的个别差异,从而最终促进每个学生的成长与进步”。差异教学以学生个体为中心,强调人的自主性、整体性和独特性,与我国传统的因材施教教学思想有相通之处。针对自动控制课程设计教学中的问题,我们借鉴差异化教学思想,提出一种基于差异化教学策略的自动控制课程设计新模式。该模式不但使得课程设计任务和内容具有层次化差异化,满足学生个体差异发展的需要,提高学生参与课程设计的积极性和主动性;并且,结合课程设计本身的特点,我们对差异化教学策略进行拓展,采用差异化的实验对象和多样化的课程设计手段,提高学生课程设计中的独立性,增强学生理论联系实际的能力。
1.2课程设计任务的差异化
在差异化教学策略的指导下,课程设计的具体任务和教学内容应该体现出明显的层次性,从而满足不同能力学生学习的需求。因此,我们把课程设计实验内容分为如下三个层次。(1)基础型实验—主要包括实验装置的机理建模、基于实验曲线的辨识建模、装置物理模拟和控制系统构建等;(2)综合型实验—是课程设计的主要工作,该部分内容包括Matlab控制系统工具箱的使用、PID控制器的设计、控制器参数变化与根轨迹的关系、串联校正技术、控制系统的能控能观性分析和状态反馈控制器的设计等;(3)提高型实验—其目的在于提高学生对自动控制系统的综合研究能力,包括最小拍控制器设计、纯滞后系统构建与控制和基于观测器的状态反馈控制等。
1.3课程设计实验对象的差异化
(1)不同的实验装置—在有限的实验室装置中,为每组学生随机指定不同的双容水箱装置,不同装置的物理参数有一定差别,必然会带来不同的被控对象数学模型。(2)不同的装置参数—在同一套实验装置,为每组学生设置不同的水箱出口挡板阀开度,从而使得每组学生测试得到不同的实验对象数学模型。(3)不同的装置工作点—要求学生设置不同的工作点,双容水箱系统本身为非线性系统,选择不同的工作点会导致不同的近似线性模型。虽然所有学生均针对双容水箱实验装置建立二阶被控系统作为实验对象,但是以上三种措施使得学生面临不同参数的二阶实验对象,做到实验对象相似而不相同。因此从根本上避免了设计方案和实验结果的雷同性,可以有效促进学生独立自主创造性的开展课程设计工作。
1.4课程设计实验手段的多样化
针对学生无法有效联系控制理论与工程实际的问题,采用控制理论分析、数字仿真分析与实验测试验证多种不同实验手段相融合的课程设计模式,学生课程设计过程中做出的每条实验曲线,教师都要求其应用控制理论进行解释分析,同时通过Matlab控制系统工具箱进行仿真对照。教师在课程设计中学生发现问题时不应直接解答,而是有意识引导学生结合理论概念进行思考分析,进一步利用Matlab仿真平台验证想法,并在模拟实验箱上进行测试,从而真正独立自主的发现问题、分析问题和解决问题。最后教师针对学生的问题,帮助其总结归纳分析,提炼使用控制理论分析解决实际控制问题的思路和步骤。
1.5课程设计考核方式的综合化
自动控制课程设计的考核,不但要测评学生的最终实验报告,更重要的是要考查学生的课程设计过程和平时表现。因此课程设计成绩评定过程中采用综合化考核方式,平时表现、成果检查与总结报告按照一定比例(如3:4:3)构成课程设计成绩。
2结语
[关键词]Visual C++ 工程实践 教学实验 课程设计
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2014)04-0114-02
一、引言
目前,Visual C++程序设计是计算机学科的一门专业必修课,在高等院校广泛开设。因为它能应用到具体工程项目,服务于社会各行各业,这也是为什么很多计算机公司招聘员工时需考查Visual C++程序设计知识的原因。
本校作为一所应用型本科院校,办学宗旨是培养学生的实际应用和工程实践能力,提高学生的就业竞争力。所以,Visual C++程序设计课程符合本校办学特色而受到了很好的重视。然而要想很好地掌握Visual C++并不是一件容易的事。学生们普遍反映Visual C++太深奥,传统的教学方式已不能胜任Visual C++程序设计的教学。下面结合在实际教学中的思考和实践,给出以工程实践为基础的教学改革方式。
二、教学内容改革
为了解决直接讲解MFC引起的学习难度过大的问题,将课程的教学内容按层次组织。具体地,将教学内容分为6层,教学时按层次从低到高进行。第1层为Windows介绍,主要讲解Windows操作系统、API、MFC等知识。第2层为Windows结构化编程,重点是Windows程序的数据类型、函数和程序结构。第3层为Windows面向对象编程。将结构化程序按对象组织成类,建立面向对象的Windows程序。第4层为MFC框架程序,讲解MFC框架可进行对比教学。第5层是MFC程序的基本应用,是MFC框架程序在实际中的基本应用,其主要内容有绘图程序,文本和字体,消息程序,菜单、键盘和鼠标编程,控件,对话框和文档/视结构。第6层是MFC程序的高级应用,是MFC程序设计的进一步深化和工程化的一层,主要内容有数据库编程、动态链接库编程等。
三、教学方法改革
在教法方面,依据教学层次和学生接受能力来展开,始终以吸引学生兴趣和适当挑战学生能力为原则。故采取以学生为主的教法,主要有案例驱动、负反馈教学法、练习法、讲解法等,并将这些方法组合成一个环路系统,如图1所示。
首先,向学生讲解主要的知识点,遇到需要的API函数进行查询。接着,将学过的知识通过一个案例进行演示。演示完了后,布置一个跟案例类似的练习进行巩固。这两个过程中存在错误或问题时,反馈到讲解和分析部分。这样在案例部分,学生带着任务进行学习,兴趣比较浓。碰到问题时及时反馈信息,引起思考,加以老师的指导和讲解,印象会非常深刻。
在学法方面,毫无疑问,Visual C++程序设计的学习离不开大量的实践。如果仅仅是提供练习题给学生,学生由于难度大,不仅不能很好地完成,而且极易挫伤学习的自信心。因此,必须改进简单的练习法,使学生练习时有一个良好的思路和一个化繁为简的流程。为此,改进如下:首先,分析练习的题意,画出程序的结构和流程。第二步确定其中的类和函数,不熟悉的则查询MSDN,获得详细的信息。第三步,编写代码,完成具体的功能。第四步,进行调试,处理程序的bug。经过这四步,问题的难度显著降低,练习效率大大提高。
四、教学实验改革
作为一门实践性很强的计算机程序设计课程,Visual C++程序设计配备了一半的教学课时用于实验。实验一方面要与课堂教学同步,另一方面也要有一定的挑战,激发学生的潜能。为此,本课程安排了12个典型的实验,如表1所示。
为了达到实验效果,采取分组实验和目标考核相结合的办法。学生按照优劣搭配的原则分组,达到相互学习,先进生带动后进生的目标。实验考核按实验是否达到预期目标为依据,给学生学习的压力和动力。整个实验课分为四个环节。第一步,按小组进行讨论,确定程序的结构和所需的函数和类的信息;第二步,进行实验,包括编写代码、调试程序、测试程序;第三步,教师评价,给出意见、评分;第四步,学生依据老师意见修改程序,并写出报告。经过这四个环节,能很好控制实验过程和实验质量。
五、课程设计改革
课程设计作为课程学习的综合训练,安排了单独的一周时间进行设计,并单独计算学分。课程设计要求学生能综合运用所学知识设计出一个综合性的设计项目。其主要环节是按软件工程方法进行可行性分析、需求分析、设计、模块划分、功能实现、软件调试、撰写报告等。主要设计项目为数据库应用类和图像绘制类。采取的设计题目一般如学校教职工管理系统、绘图软件等。课程设计的考核方法是:首先,检查完成后的程序能否正常运行和得出希望的结果;其次,程序检查通过后再检查所撰写的《VC++课程设计报告书》;最后,参加课程设计答辩。根据学生的动手能力,独立分析解决问题的能力和创新精神,课程设计报告和答辩水平以及学习态度综合考评。成绩分优、良、中、及格和不及格五等。考核标准包括:课程设计成绩=考勤10%+项目完成情况30%+答辩情况30%+设计报告质量30%+5%加分因素。
六、课程考评改革
Visual C++程序设计课程考评的重点在于实践应用能力的考评,因为学习Visual C++程序设计的最终目标是能应用到工程实践或工作学习中去。所以,考评按学时比例分配分值,即实验考评部分占50%的分值,理论考试占50%的分值。而课程设计部分单独考评评分。
七、结论
本文对Visual C++程序设计课程进行了改革并应用到了教学实践中。改革的要点主要有:对教学内容分层组织;教法采取师生互动、案例与反馈结合;学法采取改进的练习法,降低了练习时的难度,为学生做好练习和实验提供了指导;教学实验内容安排和考核能提高实验的质量和效果;课程设计突出综合项目的设计和管理;课程考核也强调实践能力的评价。从实践效果上来看,本校学生的考评及格率从之前的60%提高到了85%,虽然及格率还有待提高,但反映出学生的学习效果有了比较大的提高。学生的兴趣也提高了不少,学生的到课率显著提高,整个学期都能达到90%以上。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 陈建平,刘维富,王春明,等.VisualC++程序设计课程建设研究与实践[J].计算机教育,2007,(6):18-20.