时间:2022-04-07 02:00:31
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篇教师课程设计总结,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。
及早布置设计任务:虽然是在理论课程授课之后进行课程设计,但是有关课程设计的要求完全可以在理论课授课过程中穿插讲授并同时下发课程设计任务书和指导书,进而改变以前先课堂教学再布置设计任务赴学生在两周内集中设计的教学秩序。以往教学秩序导致学生最终不能按时完成或虽按时完成却不能保证设计质量。为确保学生在规定时间内能保质保量地完成设计任务,应该及早让学生清楚设计的任务。
二、设计过程严把质量关
1.课程设计资料管理:以往采用电子文档形式提交计算书和图纸,虽方便了教师对学生的设计管理和文档保存。但往届学生的设计资料文档一旦流入下届学生手中,就会变成进行课程设计的模板。一部分学生将模板的设计计算书和图纸中的相关数据直接修改成自己的设计数据,根本不关心设备结构设计方法、所用计算公式的含义、相关规范的选用和化工制图的规范表达等设计的基本程序。故课程设计资料不能电子化成为栓桔学生思想的枷锁。设计之初就应该明确计算书必须手算完成,图纸只能采用手绘而不允许采用专业软件。
2.强调学生的主体地位我们分组设计不同的题目,每5人分成一个小组并指定小组长。每组的过程设备的尺寸和材料各不相同但总体方案是可以相互借鉴的。小组成员可在一块查找与设计有关的书籍、资料,碰到问题互相讨论、学习,先在小组里解决掉一部分设计疑问。剩余小组中不能解决的问题小组总结出来,教师再予以指导,加强了指导的针对性。
3.发挥教师的引导作用设计全过程教师只是发挥引导作用应以学生自主设计为中心。引导学生清楚设计步骤提高独立分析、解决问题的能力教师不能只止步于让学生“学会”而是应引导学生“会学”;遇到疑难问题时,教师应通过典型案例分析,形象地引导学生对基本理论知识的理解启发学生的思路,培养学生的工程意识。改变以往教师全盘托出、学生依葫芦画瓢的传统方法。
4.重视课程设计总结与提高:课程设计后期组织学生开一个课程设计总结交流会,让每个小组说出自己在课程设计中遇到的问题及解决的方法、收获与体会设计中需进一步完善之处各组之间相互探讨教师作适当的点评。通过交流使学生对设计内容的理解更加深刻对工程设计的方法更加清晰。
三、设计时间合理安排
原课程设计安排在理论课结束后的两周进行,此时其他专业课程也即将结课学生既要进行高强度的课程设计又要分心复习其他课程的考试。急于完成设计任务段有足够的思考时间甚至出现抄袭现象等。考虑到同其他课程在时间上的协调,我们将这门课程设计安排到第六学期所有课程考试结束后的两周时间。
四、完善课程设计考核方法
以前主要是根据学生在设计期间的表现,计算书和图纸的完成情况答辩时对重要知识点等的掌握程度最终给出学生的成绩。这种考核方式存在一定的弊病厂方面冷别同学抄袭、甚至拷贝同组的计算书和图纸并经重新整理后版面比原创者编写的更规整;另一方面,只有两周时间的课程设计某位学生是积极设计还是应付差事教师难以精确把握。会得出一些不公正的结果使学生的学习积极性受到挫伤。故我们在考核中采用了以下评定方式。
1.学生自评、互评和教师讲评相结合:学生完成设计任务后,先自我检查设计计算书和图纸总结归纳存在的错误和不理解的问题,形成“自评”;之后随机分配合作同学,给对方的设计进行审查最后给出评阅意见形成“互评”。根据上述自评和互评情况,指导教师有针对性地再次检查学生的设计,找出设计中没有掌握的知识点,与学生进行讨论形成“讲评”。自评、互评对学生而言是一种行之有效的“自我引导”和“相互引导”方式,极大地提高了学生学习主动性和独立思考能力。教师讲评总结设计中存在的共性问题并充分了解了当前学生掌握知识的水平,为公正的评定设计成绩提供参考依据。
1.1电气控制类课程设计创新教学模式的思路
课程设计是综合一门或多门课程知识的实践性环节,是学校实践教学环节的重要组成部也是培养学生综合素质的重要环节。对于电气控制类专业,比如自动化和电气工程及其自动化等专业,常见的课程设计有计算机程序课程设计、电子技术课程设计、嵌入式系统课程设计、电气工程综合课程设计、可编程逻辑控制课程设计和工业控制系统综合课程设计等,大部分课程设计都具有“硬件和软件相结合”的特点,实践性和实用性很强,与企业需求结合非常紧密,契合度较高。基于该类课程设计的特点,在课程设计教学中,笔者打破原有的课程设计教学思路,采用与企业深度合作,将企业需求职位的专业和技能要求融入课程设计教学过程中,对学生进行有针对性的训练,在培养学生的创新精神和实践能力的同时,注重培养其良好的职业素养和综合能力。课程设计的内容结合相关企业的某个工程项目,教学过程尽可能与工程项目的运作过程接近,使学生熟悉工程项目的运作流程和不同职位的工作内容和专业技能要求。学生以团队合作的形式,由3~5人组成一个工作小组,根据企业需求,每位成员都有相对独立的任务分工。通过这种方式的课程设计,学生可以对企业的需求有深入的了解,对自己的能力有进一步的认识。在此基础上结合自己的专长和爱好,学生可以尽早明确自己的工作方向,完善个人的职业规划,最大可能成为企业需求的综合性人才。
1.2基于企业需求的电气控制类专业的职位
在课程设计创新教学模式中,课程设计的过程尽可能与企业中工程项目的运作过程接近。根据对企业职位设置的调研,笔者将该教学模式中团队中各成员的职位和任务说明如下:
(1)项目管理工程师是一个团队的核心人物,负责制定和管理项目进程,组织必要的讨论和会议。对于项目管理工程师而言,如何调动团队内每个成员的工作积极性,最大程度地发挥成员的专长是其主要任务。可见,良好的沟通能力和个人魅力最为重要。这个职位为学生毕业后的个人创业或某些管理职位提供了基本的训练。
(2)硬件工程师和软件工程师完成整个项目的核心技术工作,包括系统的方案设计、绘制图纸等。在国内外倡导工程教育的背景下,工程师的工作尤其要与企业需求和行业规范相结合,指导教师对软硬件工程师的具体工作提出严格的要求。
(3)外观或结构设计师需要机械类专业的知识,不是电气控制类专业的主要学习范畴,在教学实施过程中将机械类与电气控制类专业的学生进行混合,组成一个更加专业的团队,不仅有利于更好地完成任务,而且扩大了团队成员的知识面。而且,一般情况下电气控制类专业的学生也会学习机械制图(或AutoCAD),若设计要求不是很高,他们也能完成任务。
(4)销售工程师在企业人员的职位中也是比较重要的角色。在我校电气控制类专业的毕业生中,有不少同学都从事市场或销售方面的工作。一方面企业需要有该类专业背景的毕业生,另一方面电气控制类专业某些学生善于言谈,亲和力强,更喜欢做与人沟通的工作。销售工程师需要掌握一定的销售理论,做全面的市场调研,提炼产品特色和产品卖点,制定完整的销售计划。
(5)秘书的主要任务是会议记录,制作项目陈述PPT,撰写论文等文字性工作。从方案设计开始,秘书就开始构思并撰写论文。秘书的工作是整理和总结资料,大部分的文档原始资料都需要其它成员提供。秘书需要经常和每一个成员沟通,尽量按照毕业设计论文的标准完成课程设计论文的撰写。
2课程设计创新教学模式的实施
2.1对课程设计团队的要求
团队人数要适宜,若人数过多,任务分配不均,必然有成员的工作较轻松,易偷懒,造成不团结;若人数过少,每个人承担任务较多,不能起到成员间交流合作,培养良好职业素养的目的。经过实践,根据任务复杂程度,一个课程设计团队的组成人数以3~5人为宜。团队中每个成员根据需要可以承担多项工作,比如项目管理工程师可以兼任其他任何职位,外观设计工程师兼任销售工程师,采购人员兼任秘书;而软件和硬件工程师一般独立设置,而且在项目软件编程任务较多时,可以采用模块化设计,由多个人共同承担。团队内每位成员按照分工都有自己明确的工作任务,具有强烈的责任感和使命感。而且,由于是团队工作的性质,团队之间的竞争更为激烈,在工作过程中每位成员也会强烈地感受到集体的凝聚力和荣誉感。在这种情况下,个体能力强并不意味着集体的成功,只有大家团结合作、互帮互助才能取得最终的成功。因此,在做好课程设计的同时培养了成员的工作主动性、积极性和团队协作意识。
2.2选题要求
多数应用型大学的电气控制类课程设计都是诸如电子钟、交通灯的控制之类的小题目,设计题目单一,与专业技术的当前应用脱节[4],而且容易查找到现成的资料,不利于培养学生的实践能力和创新精神。由于以团队形式工作,人数增加,可以适当地增加课程设计题目的难度。课程设计选题可以结合教师科研项目,与企业进行深度合作并能为其解决实际问题的综合性选题最好。比如在单片机系统课程设计中,与某企业合作,设计题目为“多功能电压力锅”;在工业控制系统综合课程设计中,与某自动化公司合作,设计题目为“恒压供水系统的PLC控制与远程监控”[5]。在课程设计过程中不满足于只考虑软硬件是否能实现任务要求的基本功能,还可以在图纸的完整性和规范性、系统的安全性和可靠性等方面提出更高的工程要求。
2.3工作流程
在课程设计实施过程中,教师引导团队的工作过程尽可能与实际项目的运作过程接近[6],在任务量、时间节点等方面制定详细的计划,使成员在具有一定压力下,既紧张又有条理地完成任务。课程设计基本工作流程如图1所示。小组会议是一个较为正式的环节,由项目管理工程师主持,秘书做会议记录,指导教师或企业工程师以及组内成员参加,目的是引导学生明晰工作目标和工作内容,合理安排时间,顺利完成任务。在第一次会议上,项目管理工程师陈述系统总体设计方案,各成员分别总结前期研究内容和明确后期的工作步骤和内容,并制定详细的工作计划。在团队成员分工后,项目管理工程师也可以根据需要多次组织会议,秘书做好会议记录,为最终的论文提供素材。指导教师在以学生主导的会议中,有目的、有意识地引导,培养学生在设计过程中有计划地学习、研究问题,综合运用自己的理论、专业和实践知识进行解决问题,从而提高实践创新能力[7]。指导教师通过提问掌握每个学生的工作进展情况,并对存在的问题做出正确的启发,鼓励学生进行互动讨论。各成员总结自己的阶段性成果,提出工作中遇到的困难,成员之间充分沟通。项目陈述和答辩环节是课程设计创新模式中重要的一个环节,培养学生总结能力、表达能力和PPT的制作和展示能力,使其学生在公众下能够不怯场,敢于表现自己。
2.4考核与评分
在课程设计创新教学思路和创新模式的引导下,考核也要更新观念,要与人才培养目标相一致。借鉴荷兰高校对学生实践能力的考核方法,不仅注重基于任务分工表现出的实践应用能力,而且还要兼顾学生在课程设计过程中展现的思路创新、表达沟通和团队协作能力[8]。由于课程设计的教学时间一般为一至两周,所以考核与评分不能过于繁琐,笔者在两轮课程设计实践基础上总结了一套与培养目标一致、相对公平和便于实施的考核评分方案,如表1所示。个人的最终成绩是由小组成绩和个人成绩两部分组成[9],各占50%,其中小组成绩由指导教师根据不同分项及其权重给出,个人成绩由指导教师和组内成员共同给出。组内成员互评均分权重为0.2,这个独创的考核细节大大激发了学生的工作热情并营造了工作团队内互帮互助的和谐氛围,培养了学生的团队合作精神。
3课程设计创新教学模式的支撑体系
(1)加强师资队伍的培养。对于应用型大学而言,高水平的师资队伍是应用型创新人才培养的关键。要培养出企业需要的应用型人才,必须建立一支综合素质强的“双师型”教师队伍。而大多数教师从学校毕业又进入学校授课,本身没有在企业工作过,教师的工程素质和实践经验不足,具有丰厚工程背景又有学术水平的“双师”型教师尤其缺乏[10-12]。一方面,可以建立教师有计划分批次轮流到企业锻炼的常规制度;另一方面,吸引企业的优秀工程师兼职或全职到教师岗位,充分发挥其多年来的企业工作经验。
(2)重视校企合作。校企合作是解决实践教育缺失的根本途径[13-14]。一方面大力吸引企业参与到高校实践教学过程中来,在教学计划和教学内容上广泛征询和适当采纳相关业内专家的意见;另一方面,增加学生在企业进行专业技能训练和专业拓展课程的学习机会,理论联系实际,开拓视野,拓宽思路,促进学生的创新意识与创新灵感,为课程设计创新教学模式提供强有力的实践平台支撑。与相关企业建立长期合作关系,良性循环,最大可能实现更多学生毕业和就业上岗的零过渡,校企共同培养“适销对路”的应用型人才。
(3)开设公共选修课。公共选修课是高校面向全体学生开设的综合素质培养课程,对学生知识结构完善,知识面扩大,兴趣和个性发展和综合素质提高有重要意义。对于工科专业来说,根据企业对人才的需求,高校开设如市场营销、会计、社交技巧等人文类和经济类选修课,不仅有利于培养学生的综合能力,而且学生也可以结合自身职业生涯规划科学地进行选课,为将来的职业储备和积累知识[15]。
4结语
课程设计是土木工程专业教学计划中的一个重要环节。它可以使学生了解如何将课堂上所学的理论知识应用于实际工程中,并且通过课程设计更好地掌握课堂上所学的知识,从而为今后的工作打下一个良好的基础。
对于土木工程专业建筑工程方向的学生而言,课程设计通常包括:民用房屋建筑设计、单层工业厂房建筑设计、混合结构房屋墙体及条形基础设计、钢筋混凝土现浇楼盖结构设计、单层工业厂房结构设计、多层框架结构设计、钢屋架设计、门式刚架厂房结构设计、桩基础设计、土木工程施工组织设计和一般土建工程概预算设计等。每一门课程设计都是相对应课程的一个重要实践性环节,是培养学生动手能力及思考和创新意识的一个重要手段,是理论教学与实践相结合的重要途径,也是体现素质教育的一个重要方面。由此可见,提高课程设计的教学质量对于提高建筑工程人才培养质量起着至关重要的作用。
要提高课程设计的教学质量需要从课前准备、加强指导、注重设计过程、做好成绩考核及成果总结等多方面人手。当然要保证上述每一方面的工作质量,教师的责任心尤其重要。”下面结合笔者在建筑工程课程设计教学中的教学实践,谈几点建议。
2认真做好必要的准备工作
2.1精心选题及合理确定设计分量
在以往的课程设计中,有些指导老师为减少麻烦,把某一设计选题用很多届,致使设计内容陈旧,从而影响了学生的设计积极性。也有的课程设计其设计任务分量过大,导致设计过程草草收兵,应付了事;而另一方面,也存在个别的课程设计分量过少,使得设计过程中学生闲暇多,用到的知识少,动手能力得不到很好的锻炼,从而影响了教学质量。因此,在课程设计选题时,应结合新的教学内容和土木工程领域的新发展,不断补充和更新设计内容。对部分的课程设计,应尽可能选用近期设计的工程或正在实施的工程,以便学生在设计过程中能看到实物,以增强他们的感性认识和设计积极性。比如,多层框架结构设计、桩基础设计、土木工程施工组织设计和一般土建工程概预算设计等都应尽量将选题与实际工程结合起来。同时,在选题时,应考虑设计时间、复杂程度、提交成果的工作量等来确定合理的设计分量,使参与设计的学生都能经历一个完整的练习过程,收到较好的效果,从而达到课程设计预期的目的。
2.2认真编写设计指导书
课程设计指导书是引导学生进行设计的指导性材料,是课程设计教学中不可缺少的内容之一。有些指导老师为了省事,在课程设计开始的当天才口头布置设计任务或在黑板上大致抄写几条;有些老师虽然布置了较完整的设计任务,但任务书过于简单,对完成相关课程设计步骤、依据、设计进度、成果内容等未做出明确的交代,故指导性不强。每一门课程设计都应该按照教学大纲的要求明确设计的目的、任务和要求。在课程设计正式开始之前,指导老师应提前编写好内容详尽的设计指导书,并发给学生,让他们有一个熟悉的过程。指导书一般应包括以下内容:(l)设计目的、任务;(2)设计依据;(3)设计参考图纸及相关资料;(4)设计步骤与要求;(5)成果内容;(6)设计进度安排;(7)纪律要求;(8)成绩考核标准。如有必要,还应编人相应的设计例题,供学生进行课程设计时参考。
2.3准备必要的资料
工程设计过程中,设计者需要应用相应的规范、图集、标准、定额等基础资料。如房屋建筑课程设计中需要收集当地的气象资料和水文地质资料等原始数据,并提供《西南地区标准设计通用图》及有关制图标准;又如多层框架结构设计中需要准备《建筑抗震设计规范》、《建筑结构荷载规范》、《建筑结构可靠度设计统一标准》、《混凝土结构设计规范》、《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》等各类资料;再如根据四川省现行的工程造价编制方法,土建工程概预算课程设计需要提供国家标准《建设工程工程量清单计价规范》、《全国统一工程量清单编制规则》、《四川省建设工程工程量清单计价定额》、《全国统一安装工程预算定额四川省估价表》(2004)、某一时期的材料指导价、各类标准图集等。由于经费问题及应用范围上的限制,指导教师应根据设计内容的需要对上述资料中的必要部分进行收集整理,作为指导书的附件,这样可以帮助学生尽快做好设计准备和更充分地理解设计内容,为高效而顺利地完成课程设计提供保证。另一方面,由于资料种类和内容较多,对于有些资料,可提供电子版本或范围、出处供学生自己查阅、选用,这样也可以使他们查阅和利用资料的能力得到锻炼,为毕亚设计和今后的工作打下基础。
3加强指导与管理
3.1加强设计过程中的指导工作
对课程设计进行指导,仅是抽空到教室里对学生提出的问题给予解答是不够的。因为有的学生在设计过程中提不出什么问题,有的学生总是参考同学的设计步骤,他们甚至对书上、规范、标准或定额中的内容理解错了,就按他们自己错误的理解去做,影响了设计成果的质量。指导教师安排的指导时间每一天应不少于4学时,且具体时段应相对固定,以保证学生能按进度完成设计任务。同时,对课程设计的指导应把被动解答问题与主动提出问题相结合,对一些容易出现错误或混淆不清的地方进行提或在黑板上予以提示,了解学生的具体做法或算法,并通过检查中间结果来发现问题。同时,对计算中或绘图中一些共性、难点问题应讲解。
3.2加强对设计过程的管理
课堂教学有固定的时间,可以通过考勤、课后作业及讲评等手段检查学生的学习情况,从而保证一定的教学质量。目前对课程设计的管理则较为松散,有的指导老师在成绩考核中只依据学生最后提交的设计成果予以评定,对设计过程几乎没有任何监控或记录,因此导致学生的松懈和抄袭现象时有发生,甚至出现抄袭的学生得高分的情况,这显然不利于提高学生主动完成设计的积极性,也不利于设计质量的提高。对课程设计过程中的管理可采取如下做法:
(1)明确指导时间。
(2)合理划分和安排设计进度。
(3)对设计进度中的各个中间环节明确其具体要求(内容及必须完成时间),并不断检查;错误的地方可直接在初稿中批示出来;前一步骤未完成者不得进人下一阶段的设计。
(4)最后必须提交正式的成果和检查过的初稿或底稿;没有接受中间过程检查的学生,最后提交的成果不予批改,以不及格论。
通过上述的管理与督促,能够收到较好的效果。
4采取措施确保设计质量和效果
4.1设计分组或设计选题
在布置课程设计的任务时,应分组或分题,不能全班做同一题目。如果每个人完成完全相同的内容,不利于培养他们独立思考和主动学习的能力。比如钢筋混凝土现浇楼盖结构设计的选题应考虑不同的平面尺寸、荷载、建筑构造做法、材料强度等,还可以要求采用不同的楼盖类型,以确保一人一题,每人可以完成相对独立的设计任务。又如,房屋建筑课程设计需要绘制较多的图纸,可以在课程教学中期即公布设计题目,并采取学生选择与教师分配相结合的方法确定分组或选题,这样学生有更多的时间学习规范标准和构思方案,在课程设计周开始前即可初步确定合理的设计方案,为下一步完成施工图设计提供了保证。再比如土建工程概预算课程设计,一般的实际工程其工程量较多,在指导过程中,可以把课程设计的班级分成几个小组,一些小组模拟招投标中的甲方做标底,另一些则作为不同的投标单位(乙方)计算报价,最后让他们进行比较竞争。
由于每一小组是合作完成课程设计,所以必须要求小组成员每人独立完成相应的内容,然后成员中间再进行互审,促使他们去思考,去发现别人的和自己的不足,从而提高学生课程设计的主动性和积极性。PKPM结构软件进行建模、电算及施工图绘制,同时通过与手算的结果对比分析,校核手算的正确性;土建工程概预算设计也可以应用某种预算软件进行分析、汇总、打印,提高设计效率。通过上机操作,可以让学生对目前工程设计中一些常用的软件有所了解,同时也可以提高他们的计算机应用能力和独立思考能力,并从一定程度上提高设计质量。当然,课程设计又不完全等同于工程设计,学生不能完全依赖于软件,手工绘图、手算等基本技能的训练必不可少。
4.2安排上机操作时间
在课程设计中,还应安排一定的上机时间,要求每个学生会应用一种与课程设计相关的软件上机操作。譬如,房屋建筑设计可采用Au量oCAD、天正建筑等软件进行施工图绘制;结构及基础设计可采用PKPM结构软件进行建模、电算及施工图绘制,同时通过与手算的结果对比分析,校核手算的正确性;土建工程概预算设计也可以应用某种预算软件进行分析、汇总、打印,提高设计效率。通过上机操作,可以让学生对目前工程设计中一些常用的软件有所了解,同时也可以提高他们的计算机应用能力和独立思考能力,并从一定程度上提高设计质量。当然,课程设计又不完全等同于工程设计,学生不能完全依赖于软件,手工绘图、手算等基本技能的训练必不可少。
(1)设计题目、内容不规范,要求不统一。
由于每届或每班的指导教师不同,设计题目、内容、要求、难易程度偏离太大。如有数控机床改造设计、伺服系统控制设计、交通灯控制设计等,要求、工作量也不相同。有的设计任务偏难,有的设计任务又太简单。
(2)设计资料缺乏。
由于机电一体化是一门新兴的技术和专业,这方面的知识内容都在相关的杂志刊物登载,书籍相对少一些。要进行课程设计,收集这方面的资料较困难。没有现成的资料汇编及设计手册,学生要花费较多的时间找资料,往往是教师帮助寻找资料。而且没有像机械零件设计那样的系统完整的课程设计指导书。在设计中盲目性较大。
(3)师资不足。
最早几年机电专业方向只有一个班或两个班,指导教师有2~4人即可。一般由主讲或熟悉机电一体化控制系统课程的教师指导。近几年随着学生的扩招,机电专业扩展到4~5个班,指导教师需要8~10人,明显不够,因此有必要进行培养。
2机电一体化课程设计改进措施
(1)编写合适的机电一体化课程设计指导书,配齐设计资料。
到目前为止未见过公开出版的机电一体化课程设计指导书,所以有必要编写合适的机电一体化课程设计指导书,并收集较全的资料进行汇编,与指导书汇编成册。
(2)规范设计题目,统一要求。
规范设计题目不是整个设计都用同一个题目,而是在一个范围内选择题目,教师根据所选的题目按统一的要求下达任务书。设计题目一般以简易数控机床设计、数控机床改造设计、机器人及控制设计较为合适。在市场上可见的机电产品多得很,不是所有的机电产品都适合做题目,因其难易程度是不同的。机电专业的课程设置是以机床设计、机器人设计控制为典型产品的,在机电一体化课程设计中要反映课程设置的内容。机电专业方向课程有机电一体化系统设计、计算机控制技术、机械制造装备设计、机器人导论等课程。这些课程的内容在电的方面主要介绍了以计算机为核心的控制系统;机械方面介绍了机械运动、机械传动、机械结构及相关的标准部件,如滚动导轨、滚珠丝杠等。在选题及设计中要反映上述的内容。因此规范化的题目主要为数控车床(或铣床、钻床等)设计、车床(或铣床、钻床等)数控化改造设计、或是工业机器人及控制设计。这些都具有一定的机械部分内容,如数控机床进给轴传动部件,机器人的腰身、手臂运动部件及滚珠丝杠、导轨的应用等。电的方面包含数控系统电路设计,计算机控制系统设计及对机械部分的控制;从而实现了机电结合。对规范化的题目、要求及上述设计内容都已编入指导书中。
(3)指导教师的培养。
首先被培训的教师可以跟班听课,熟悉掌握相关的课程内容,然后在机电一体化课程设计进行中跟班辅导,以培养出合格的指导教师。
(4)加强督察。
当指导教师接到指导课程设计任务后,首先拿到机电一体化课程设计指导书,根据要求写出课程设计任务书;并由教研室主任或院教学指导委员会审查,合格才可向学生下达任务。指导中,教师要填写指导日志,随时记录指导中的难点、及出现的问题和解决方法,并进行小结,以便下一次指导时提高设计水平。
3机电一体化课程设计指导书主要内容
3.1设计题目确定及要求
3.2总体方案确定
(1)总体方案设计;
(2)绘制总体方案图。
3.3伺服系统机械传动部件设计
(1)切削力计算;
(2)滚动丝杠螺母副的计算与选型;
(3)伺服系统传动设计;
(4)步进电机当量扭矩计算及选型;
(5)机械传动结构设计(绘制一个轴的机械装配图)。
3.4控制系统硬件电路设计
(1)确定控制系统方案及绘制系统框图;
(2)单片机的选用;
(3)存储器的选用与扩展;
(4)译码电路设计;
(5)接口电路设计;
(6)绘制控制系统硬件电路原理图。
3.5基本的参考图表汇编。
4近一届学生机电一体化课程设计进行情况
4.1教师配备
近一届机电专业学生,每届有四个班进行机电一体化课程设计,共配备6名教师;其中有四名为独立指导教师,两名为辅导教师,为培养新的指导教师储备力量。
4.2指导书的使用及设计过程
设计学生和指导教师每人一份机电一体化课程设计指导书。教师按照要求写出机电一体化课程设计任务书,并经研究所长审查后发给学生。设计题目主要有CA6140普通车床数控化改造设计、C6132普通车床数控化改造设计。在同一个题目的学生中,要求设计进给轴部件时,一部分学生设计X轴进给部件,另一部分学生设计Z轴进给部件。整个过程根据设计任务书的题目、要求和机电一体化课程设计指导书给出的设计步骤、方法,先进行总体方案设计,再进行机械传动部件设计,最后进行CNC硬件电路设计。整个过程经过了机械、电子两方面的训练,实现了机电结合,达到预期效果。
4.3填写指导日志
教师在指导设计的过程中,及时填写指导日志,记录设计中的难点、问题,并进行小结。
5本文总结
通过采用启发式和讨论式的教学模式,使学生产生较高的学习热情,进而提高课堂教学效率和教学质量,使培养的学生觉得学有所用,学有所长。师生在讨论式互动教学过程中坦陈已见,做到良好沟通,促进教学良性循环,从而达到教学相长的目的。
教师既要在课堂上讲好本课程的基本概念、基本原理和基本计算、分析方法,又要指明本课程的重点和难点,使学生对所学知识有整体把握。这就要求教师讲课时能够做到突出重点,牢固基础,透析各知识点的内在联系,连接好知识网络。对于本课程和相关领域内的新知识点、新技术应用及时适当补充、说明,拓展学生视野,以适应其工作需求。对于本课程教学中的一些相对次要内容,可以采用多媒体课件的形式,或引导、帮助有兴趣的学生课后学习。这种针对不同教学内容采用不同教学手段的教学模式,可以充分发挥现代化教学设备的功效。所采用多媒体课件和仿真实验、配电柜装配、试验台操作等的先进教学手段,可以较好地改变过去的教师讲、学生记的弊端,对于一些比较抽象的物理概念,通过直观化图形、动画教学课件使学生理解相对容易,并可吸引学生注意力,培养其学习兴趣。并不是要求所有课程内容都采用多媒体教学模式,要根据不同章节的不同知识内容采用不同的教学方法。对于电力负荷计算、导线截面选择、短路电流计算及电气设备校验等内容,仍采用传统的板书教学方法,在课堂上讲授好重点知识,学生通过课后习题、作业等对知识点进行加深理解和拓展。对电气工程基础等基本概念,继电保护装置整定计算,工厂供配电装置防雷与保护接地,高低压供电线路选择、设计与敷设,变电所地址选择与供电系统设计、布置,以及系统无功补偿与高/低压放电实验等内容,可以采用计算机仿真教学、观看现场录象和校外供电厂实习基地教学等手段,进一步增强学生对该知识点和领域的掌握与理解程度。对变压器和高低压供、配电设备,如各种配电柜等的结构、原理、设计方案和设计标准等内容,则充分利用校外配电柜实习基地的便利条件,以下厂培训为主,实物教学为辅,使学生充分理解和消化相关内容。
二、增加课程设计环节
电气工程基础课程设计是对学生进行工程概念渗透和培养的重要教学环节,也是电气工程基础课程教学与实践的有机结合。通过课程设计训练,可以让学生集中精力进行课程复习与设计,包括工厂供配电系统设计方案经济、技术比较,方案选择,具体设计步骤及设计内容等,保证了课程设计质量。通过课程答辩,强化学生对知识点的掌握,到企业后经比较短的见习就能较快适应本专业技术工作。
(一)选择设计题目
通常选择10/35kV变电所作为设计蓝本。在设计中,提供给学生较新的参考资料,如设计规范、设备手册等,供学生设计时参阅。这样,可以使学生课程设计内容与当前电气工程基础技术相适应,不至于落后甚至流于形式。同时,采用AutoCAD等工程设计软件,使学生能够跟上社会发展,满足社会对毕业生工作技能的要求。
(二)加强过程管理
加强并做好课程设计过程管理工作,充分利用并发挥班级学生干部和学习骨干的带头作用。将学生分成几个小组,每小组中选出一到两名学习成绩较好、责任心较强的学生为小组长,全面管理本小组设计工作,如制定设计方案,合理安排设计进程,对设计任务和小组成员进行任务分配与协调,定时进行考勤和组织讨论等,向教师提供本小组的设计成果,并进行总结与报告。指导教师主动、及时与小组长联系,既不包办,也不放任。指导教师可以提出指导性建议和意见,培养团队精神和协作能力,使学生课程设计能够圆满完成[7]。
(三)注重总结和考核,及时点评
关键词: 车辆工程 课程设计 改革与实践
一、独立院校车辆工程专业课程设计设置存在的问题
经过几年的教学实践,笔者总结出了独立院校在课程设计设置上存在的一些问题:
1.学生底蕴不足,学习缺乏主观能动性。传统高校对车辆工程课程设计安排的做法是规定了学时和学分,但没有安排课表,学生可以在规定的期限内选择任何时间和地点完成课程设计任务。这样的课程设计安排赋予了学生较强的自主性和灵活性。但是,相对于传统高校的学生,独立院校学生底蕴不足,在学习方面缺乏主观能动性,在没有指导教师课堂监管的情况下,无法做到合理安排时间完成课程设计与建模,导致课程设计不能如期完成,甚至为了应付指导教师的检查而复制其他同学的课程设计,从而使得课程设计设置的目的偏离初衷,几年下来,学生的设计能力得不到提高。
2.学生建模能力不足。当前大学生多为“90”后,随着时代的发展,家长和学生的心态发生了变化,偏向理论的学习而忽视日常生活与观察实践能力的培养,甚至本专业的学生不认识汽车中常见的零部件,如,车用轴承、螺栓、油封等标准件,对复杂的汽车构件,如,离合器总成、变速器、驱动桥等更缺乏主观的认识。不少学生反映在宿舍或者图书馆进行建模时对事物概念模糊,导致建模无从下手。
3.指导教师工作压力大。传统高校的课程设计安排,指导教师会在指定的时间内对学生的课程设计进度进行检查,因此经常出现学生扎堆来办公室找教师检查课程设计的现象,甚至教师花费一整天的时间无法完成所有学生的课程设计检查,这不仅影响了教师的正常休息,而且影响了工作效率和进度。同时,因为没有明确规定指导教师对每个学生的指导时间,个别教师因为工作压力过大而忽略对学生课程设计的检查,或者分配给每个学生的检查时间不足,导致学生课程设计结果达不到要求。
综上所述,传统高校在课程设计安排上让学生课外进行课程设计,定期由指导教师检查进度的方法在独立院校这样的环境下取得的效果并不理想,通过课程实践,我们提出了相应的改革措施。
二、车辆工程专业课程设计课程改革措施
1.设置课程设计课程表。针对独立院校学生学习自主性不强的问题,将课程设计安排进学生课表,并且在实验楼里划分了区域,要求学生按课表的安排到指定区域进行课程设计,同时规定指导教师进行现场指导和监督。这样的安排可以现场督促学生准时完成课程设计任务,防止抄袭现象发生,教师可以随时检查学生课程设计进度和结果,避免了扎堆等待检查的现象。
2.课程设计实验室规划。规划专门的课程设计实验室,除了提供学生课程设计必备的桌椅之外,还在教室中设置了相应的展示栏和展示柜。教室墙面装订了相应的课程设计成果图片,展示往年优秀课程设计成果,既可以鼓励学生认真完成课程设计,又可以为学生提供设计参考,帮助他们完成课程设计。展示柜主要是摆放相应的课程设计实物,方便学生随时进行实物观察,增强学生对设计目标的感官认识,加速建模进度。
3.线路改造。由于大量同学在同一时间使用笔记本电脑进行课程设计建模,需要大量电插排供学生使用,带来了相应用电问题,因此需要重新布置课程设计教室电路。在每个桌子上安装固定的插座,取消原来的移动电插排,每个学生都可以在自己的位置上找到电源插头,从而消除了用电安全隐患。
4.进行交叉答辩。传统的高校,课程设计答辩方法是全部指导教师老师一起对全部学生进行答辩,每个学生安排一定的答辩时间。这样的方法需要消耗很长的时间,答辩效率低下。采取交叉答辩的方法,即每个指导教师抽签随机对某个班的学生进行答辩。采取这样的答辩方法,可以大大减轻教师的劳动强度,提高答辩效率,同时可以起到互相监督的效果。
1.1各课程设计单独开展,之间缺乏必要的联系
以往课程设计的开展,分别在各课程结束时,作为一个总结性和综合性的教学环节来进行,不同学期、不同设计内容、不同课程间独立开展,导致相互之间缺乏必要的联系,学生进行的只是局部的训练,缺乏一个整体的概念。比如在化工原理课程设计时,学生对化工制图、材料、设备的强度计算、各设备元件的选择与设计及标准不是特别清晰,最后所得的工艺及工艺尺寸计算数据甚至被弃之一旁;而在化工设备课程设计时,则需要对化工工艺问题有一个整体把握,依据计算所得工艺参数及工艺尺寸来指导设备设计与选型,这些都要用到化工原理和化工工艺学的知识。
1.2各课程设计的时间安排较短,学生仓促而就
这四门课程作为化工类课程的重要组成,其教学内容繁重,在课程结束时留给课程设计的时间就显得极为有限。而每门课程设计对学生来说其工作量都是极大的,且对于化工类学生来说又都是极其重要的,是学以致用、理论结合工程实际的重要一环。在短短的1~2周的课程设计期间,教师首先要下达设计任务书(布置设计任务),而后进行设计课程的专题指导和答疑工作。接着学生要查阅、搜集相关文献资料及实际工程信息,准备相关化工标准、手册以备随时查阅。设计期间学生要完成的工艺流程图和主设备图各一张、复杂设备的不同视图、若干零件图及一份详细的设计说明书(包括设计工艺核算、设备设计及各零件计算)。学生要在短期内完成这一系列任务,时间仓促,难以对设计内容整体把握和系统思考,对于设计细节考虑不周,导致略微改动已有图样的情况有之,原图照抄照搬情况亦有之,完全没有达到课程设计与实际结合的训练目的。
1.3独立课程设计内容单薄,系统综合性差
由于要考虑时间安排的限制,以往的课程设计会选取化工单元操作的一小部分作为设计任务,以达到任务量与时间安排的匹配。这往往影响了学生对于化工生产过程整体性与系统性的掌握,在设计过程中难免会“一叶障目不见泰山”,难以加强学生在化工生产基本原理、工艺流程设计、单元操作设备及核算方法等方面的综合素质。以上问题影响了实际教学效果的强化提高,难以达到化工课程设计学以致用、由理论入实际化工生产过程、培养创新型化工人才的目的。
2整合四门课程设计,设立化工专业综合课程设计的可行性
2.1设立化工专业综合课程的必要性
化工原理、化工设备、化工制图和化工工艺学作为化工专业的重要专业基础课程,其侧重点不同,但在实际设计中紧密联系。化工工艺学主要研究原料化学反应的过程和方法[4],从化工热力学、动力学的角度分析反应原理、反应影响因素,据此确定其工艺条件;并据反应特点设计工艺流程。化工原理则是以单元操作为对象,讲述其能量传递、动量传递、物质传递的基本原理,以及其操作过程对管道、容器设备等的条件要求,为设计部门提供参考依据。这两门课讲述的是化工工艺方面的知识。化工设备课程的主要内容是介绍单元操作中所用设备及其设计过程[5]、设计方法,这些设备的结构、形式、尺寸直接决定了它们是否能达到工艺设计中所要求的条件参数。也就是说工艺设计以及工艺核算是化工设备设计的前提,化工设备设计又是保障工艺条件实现的基础,而化工制图是化工设备设计的直接手段。首先根据化工工艺学确定生产工艺,再由化工原理的知识进行选型论证后,经过工艺核算确定设备的型号,最后依据化工设备的知识并借助化工制图的手段拿出设备图。由此可看出,四门课程的紧密联系及其不可分割性,完成任何一个独立的课程设计都要交叉运用这四门课程所学知识,这就为整合四门课程设计提供了基础。
2.2时间安排集中,各科教师联合指导,避免短板,可极大提高教学实践效果
本校惯例,课程设计一般安排在每门课程结束之时,结课考试之前,时间短而分散,各科任课老师“各自为战”,如此仓促的开展课程设计其教学效果大打折扣。整合四门课程,设置化工综合课程设计后,时间可由原来的2周改为6周。课程设计时间大大延长,学生有充足的时间和精力来认真、从容、细致地对所学四门课程用课程设计的方式做一次有系统、有目的的大总结,避免了学生因时间紧而仓促开始草草收场的应付现象。整合开展化工类专业综合课程设计还便于四门课程教师开展协同教学、互补教学,弥补了化工原理、化工工艺老师对设备、制图方面的不足,化工设备、制图老师对工艺设计的生疏。在学生遇到问题时可及时有效地给予更专业、更全面的解答,极大的提高课程设计的效率和教学效果,真正地实现在课程设计实践中提高学生能力的目的。
2.3课程设计选题的针对性更强,学生课程设计训练的系统性更强
整合后,课程设计任务书的编写与下达可由四科教师共同讨论,综合考虑来完成。可以有目的的选取设计对象,对学生进行侧重训练;也可根据实际应用,灵活设置课题。在设计中引导学生深入思考,综合考量自己所做设计的可靠性、经济性和实际可行性。指导学生正确使用设计行业的规范和标准,准确查阅设计手册和资料。这可有效的避免以前课程设计选题的随意性与设计过程的不完整性,使学生在了解生产工艺流程的基础上,进行塔设备的设计和换热器(泵)选型,然后立即对该塔设备和换热器(泵)进行强度校核及图纸绘制,同时引入计算机编程、AutoCAD等软件锻炼学生利用计算机解决问题的能力,使学生经历一次完整的化工单元操作设计的全过程,有机会将所学知识得以实际综合应用,为后续毕业设计及走上工作岗位打下坚实的实践基础,并使学生深刻理解化工原理课程的工程性、实践性和应用价值。
2.4可协调四门课程与其它课程的开设时间及授课内容的关联性
考虑到学生对课程知识的遗忘性,有必要协调四门课程的开设时间,将四门课程调整到同一个学期来开设,在该学期结束时统一时间开展课程设计,这对于化工专业的课程设置来说是完全可行的。在授课内容上,平时的授课中可有意强化课程间的联系,增强学生的综合思考意识。
3结语
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写作。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。
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。
课程设计的建设思路与实践探索
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。
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。
结论
【关键词】团队教学法 课程设计 评价
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)31-0094-01
团队教学法是以学生的自主性、探索性学习为基础,以团队学习为中心、以教学目标为使命,采用类似科学研究及实践的方法,促进学生主动积极发展的一种新型的教学方法。
在教学活动中,将学生分成若干团队,实行教师指导,组长负责制。教师可将教学内容的若干部分、大作业、课程设计等分别设置不同的“学术专题”,将这些专题分配给不同的学习团队,由各团队成员共同努力积极学习、主动探索、研究问题、解决问题、完成任务、实现目标。每个学习团队最终需把学习成果向全体同学展示,并进行评比。
生物工程设备课程设计实践课的教学,过去一贯采用教师讲、学生练的教学方法,使学生分析问题能力不能充分发挥出来。团队教学不但可以发挥学生分析问题、解决问题的能力,同时可以锻炼学生的团结合作意识,而且使设计成果更加完善。本学期在生物技术及应用专业生物工程设备课程教学中,采用团队教学法,取得了明显的结果。现将主要做法总结如下。
一 课程设计要求达到的目标
知识目标:知道设备的结构、工作原理;知道设备的性能及使用特点。
能力目标:学会设备工艺参数的选择;学会设备的设计思路与方法。
二 课程设计内容及实施方法
1.课程设计的内容
内容包括:(1)发酵工厂淀粉糖化罐设计。(2)酱油生产通风曲池的设计。(3)食醋生产酒精发酵罐设计。
2.实施步骤与方法
第一,组织形式。学生先进行随机分组,然后教师根据各个团队具体情况进行适当的调整,再推举团队组长,由组长协调团队成员的学习和统筹安排成员的任务分工,分8组,每组3~4人。
第二,布置设计题目。先由教师提出设计题目,对专题的名称、任务、目标等提出指导性要求,形成团队专题研究大纲。
第三,专题探究。(1)提供参考资料。实施前,教师为各团队的不同专题指定参考书籍、文献和网站等资料,以避免学生面对专题无资料、走不必要的弯路等问题,又可以提高学习效率。(2)细化任务、分工合作。开始实施时,组长根据专题的内容和要求,将任务分解分配给团队成员,并给各成员一个完成任务的最低标准。在这个环节,教师应给予指导和支持。(3)集体研讨。实施中要开展研讨,各成员报告研究进展、已解决问题、存在的问题,下一步的工作。对有分歧、不明确的问题,在老师的指导下,要进一步探究形成共识。(4)编写报告。实施结束时编写设计报告,总结研究的成果。
第四,成果展示与评价。(1)成果展示。团队集体进行介绍设计的依据和设计过程的基本方法,教师和其他学生可以进行互动。这样既锻炼了团队成员的能力,又调动了他们的积极性,增加了学习的兴趣,让学生在快乐中品味“学习的幸福”。(2)成果评价。主要以内容的正确性、完整性、讲解的逻辑性、条理性等为评价标准。(3)过程评价。对团队中每个成员的努力程度、合作程度、讨论交流、工作态度等方面进行评价。(4)实践反思。引导各团队成员对专题探究过程进行反思,对探究中的优点与不足进行书面总结。团队内交流、班内交流,帮助学生完成最后的提升。
三 总结
团队教学法突破传统的教学模式,它最显著的特点是以专题为主线、以任务目标为使命、以团队为载体、以教师为主导、学生为主体,改变了以往教师讲、学生听的教学模式,创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。
团队教学法比较适合于内容综合、实践性强、理论发展变化较快的专业课课程,但其内在精神所依托的基础比较厚实,在保留其精神内涵的前提下,将它做若干变通、修改和丰富,应该可以运用到更为广阔的教学实践中。
经过一个学期的实践,学生的学习效果明显提高。主要表现在以下几个方面:(1)锻炼了学生的团结合作意识。过去生物工程设备的课程设计,由学生独自完成,没有集体的合作,学生的合作意识较差。(2)提高了设计成果的质量。通过合作,开阔了学生的思路,提高了分析问题、解决问题的能力,课程设计中,资料的搜集、设备参数的选取等,都比较合理和完整,并且设计方案科学,具有实际应用意义。(3)培养了学生的自主学习能力。在设计过程中,各个成员分工明确,加强了各个成员查阅资料的意识。(4)充分地调动了学生的学习积极性,增强了学生的合作与竞争意识,促进了全体学生的整体发展。(5)有利于学生各种素质的全面发展,培养了学生的综合能力,有利于新课程标准的实施,符合教学改革的精神。
总之,在一学期的实践中,取得了明显的效果,但教学过程还不够完善,在今后的教学中,将进一步整改完善。
参考文献
【关键词】软件工程;课程设计;需求分析
一、引言
课程设计是指学生在学完相关课程后,综合利用所学知识分析问题、解决问题、实现理论向实践转换的重要教学环节,也是对前期理论教学效果的检验。
软件工程专业的大部分课程设计是有关软件开发的。这就要求学生在设计过程中经历一个完整的软件开发流程:项目定义、分析、设计、开发、维护[1]。作为软件开发过程中的一个重要环节,需求分析在实际的课程设计中由于各种条件的限制往往被忽略,没有得到应有的重视[2]。针对这一问题,本文首先阐述了需求分析在软件开发过程中的重要性,分析了软件工程专业课程设计中需求分析阶段存在的主要问题,并给出了相应的解决方案。
二、需求分析的重要性
软件需求定义了系统必须具备的能力,即软件能完成什么样的功能,达到什么样的性能,这种能力体现了用户的需要和开发者对用户需要的理解。软件项目的开始,就是因为软件需求的存在,需求是项目开发的基石。
一个项目成败的关键因素之一就是对需求的把握程度,研究表明,软件项目中大部分的问题都是在需求分析阶段埋下的隐患,需求问题发现的越晚,软件维护的开销就越大。很多项目的失败,也是由于需求分析的不明确而造成的,有些项目甚至是在需求没有完全确认的情况下就开始执行了,这必然会导致成本浪费、进度延迟等严重问题。所以分析是软件开发中最为基础和重要的环节,是软件项目迈向成功的第一步。
需求分析也称需求建模,主要任务就是借助当前系统的逻辑模型导出目标系统的逻辑模型,解决目标系统“做什么”的问题,即对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求[4]。分析用户需求主要过程如下:
(1)以图形描述系统的整体结构。
(2)为用户提供可视化界面供用户对需求做出评价。
(3)以模型描述系统功能、实体关系及状态转等内容[3]。
需求分析要保证需求明确,尽量避免需求描述不清楚、需求遗漏、需求互相矛盾等问题,避免在开发后期因需求问题对项目产生困扰。
三、课程设计中需求分析现状
(1)学生重代码,轻需求,急于完成可见的执行软件,大大压缩了需求分析时间。
(2)学生缺乏对所选课程设计题目相关的业务知识的了解,需求分析只是对需求的拼贴,不完善,不系统。
(3)教师缺乏实际项目经验,对需求分析的认知只是停留在理论阶段,不能在实践上给学生以高水平的指导。
四、解决方案
针对以上问题,文中给出解决方案如下:
(1)一方面转变学生对需求分析的认知误区,强调需求分析的重要性,通过一些案例及调研数据让学生了解忽视需求分析带来的严重后果,让学生重视需求。让学生了解软件项目开发工作和项目管理工作都与需求密不可分,如软件项目成本估算、进度计划、项目跟踪控制、验证、确认等工作都以需求为基础;软件设计、编码、测试最终的目的都是为了提交一个满足用户要求的可执行软件,用户的要求主要就体现在需求分析的制品上。
另一方面增强需求分析的趣味性,让学生主动参与需求分析,如选题上给学生充分的自主选择权利,或者让两个同学选相同题目(分别做不同模块),同组间进行需求分析竞赛等。
在软件开发过程中让学生记录并总结,自身项目中存在的那些需求问题,对项目产生了怎样的影响,让学生在实践中体验、总结需求的重要性,加深认识。
(2)题目选择范围上给学生更大空间,可从教师给定的题目中选取,也可学生自拟题目。因为课程设计的时间有限,需求又是一项要求精细、准确、全面的工作,所以在课设开始前至少一个月,让学生预先选好题目,进行需求调研、分析工作。需求分析开始前,由教师预先规定应分析什么,如:软件功能需求、性能需求、可靠性和可用性需求、接口需求、系统约束等;采用什么样的分析方法,建立什么模型,如:功能模型、数据模型、行为模型等;及最终要形成软件需求规格说明,该文档模板由教师提供。任何软件需求都离不开其涉及到的业务领域,因此也要要求学生对业务领域相关的标准模型进行分析和研究,对业界的一些标准和最佳实践进行熟悉,对业务领域进行大量调研。这样才能让才能分析出真正的需求,否则需求就会脱离实际。
(3)作为教师不但要有扎实的理论知识,还应具有较强的实践经验,指导学生完成由理论知识向实践技能的转换。所以在选择课程设计教师的一个重要条件就是教师要有软件项目开发经验及管理经验[5],熟悉软件开发的各个环节。若教师本身不具备这样的能力,也可以通过加强教师培训,让教师到企业中实习的方式来提高教师实践指导水平,通过考核的教师才可以指导课程设计。
五、结论
总之,需求分析是软件开发过程中非常重要的一个环节,是项目所有活动展开的基石,在软件工程专业软件类的课程设计中,作为教师在这一环节应为学生提供有效的理论和实践指导,让学生理解需求分析的重要性,积极主动地做好需求分析工作,为后续的各项软件工程活动展开打下良好基础。
参考文献:
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[3] 韩万江等编著.软件项目管理案例教程(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2009.48
内容规划
课程设计总体采用基于项目的方法展开,首先改革课程设计的内容,将理论与实践相结合,设计过程包括理论设计、仿真加工和实际加工三大部分。课程设计应体现综合性、探索性,根据培养方案和课程体系统一规划内容设计,将数控加工工艺与编程课程中的提高部分、实践性比较强部分、理论深奥难于理解需要配合实践才能掌握的部分放到课程设计中学习。课程设计要体现先进性,探索使用数控加工领域的新技术、新工艺,紧跟企业先进的工程应用技术,掌握数控加工与编程的发展方向。按照典型企业典型零件的实际制造程序规划课程设计流程,课程设计分为零件设计与建模、夹具设计、数控加工工艺设计、数控编程、数控加工仿真、零件加工等阶段环节。采用基于项目的方法开展设计,通过查阅数字化制造的资料,提出数字化综合制造的课程设计项目方案,利用三维设计软件设计数控加工零件,制定详细的工艺规程,设计工艺装备,进行工艺装备制造、结构零件数控加工程序编制、零件试切加工和现场问题处理、零件的检验、数控工艺和数控程序修改完善。数控加工的硬件设备是数控加工工艺与编程课程设计的基础支撑,所使用的主要仪器设备为:(1)数控车床4台,用于零件数控车削加工,机床的数控系统为FANUC0i、华中数控HNC-21T、SIE-MENS802s;(2)数控铣床3台,用于零件数控铣削加工,机床的数控系统为FANUC15、华中数控HNC-21M、SIE-MENS840D;(3)数控线切割机床1台,用于精密外形、异型孔、窄缝和槽的加工;(4)数控电火花加工机床1台,用于精密孔和型面的加工;(5)电锯1台,用于零件毛坯的下料加工;(6)数控三坐标测量机1台,用于零件的数字化测量;(7)CAD/CAM综合实训室1个,配备微机70台,用于零件数字化设计造型、零件夹具设计、数控加工工艺规程设计、数控加工程序编制、数控加工程序仿真、数控程序DNC传输、数控CMM测量机测量数据处理;(8)铝合金棒料、铝合金板材、塑料棒、塑料板若干,用于零件的试切加工和正式加工;(9)游标卡尺、千分尺、高度尺、角度尺、螺纹量规、标准量块、标准塞规、表面粗糙度样块和表面粗糙度仪,用于零件的规范尺寸检测。工程软件在数控加工制造过程中发挥着重要作用,是数控加工和编程技术的工具,工作人员对软件的应用能力在一定程度上反映了数控加工工艺与编程应用的技术水平。通过对近几年学生的就业企业和欲培植的产业企业就业客户群进行调研,从而掌握了典型企业所使用的数控加工工程软件情况,形成了基于企业实践的工程软件培养方案,以企业的工程实践环境为综合课程体系的支撑,构建了集成数控加工制造系统,具体使用的软件以及应用如表1所示。
项目实施
1.过程组织CDIO(C:Conceive,构思;D:Design,设计;I:Imple-ment,实施;O:Operate,运行)是由美国麻省理工学院、瑞典皇家技术学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学四所工程大学合作开发的工程教育新模式。具体项目课程设计的实施流程如图1所示。选定企业的实际零件作为项目,所选项目应难度适中,尽量选择多工艺、多编程考核点的项目,以利于综合能力的培养,项目应注重多学科知识点的融合。在项目构思阶段,将学生分成若干项目组。分组首先采用学生自我组合方式,而后教师根据学生情况进行微调,组内学员的分配按照近似的课程学习排名合理搭配,善于动手和善于思考的学生合理搭配,使每个组内的人员尽量平衡。每个项目组分为4个小组,各组由3~4人组成,分别为数控加工零件和夹具设计、数控加工工艺设计、数控程序编制、零件制造和检验。这4个小组类似于制造型企业的工程设计、工艺设计、数控编程、制造和检验部门。每个小组设组长1名,由组内人员民主产生,负责组内的项目任务安排及组间协调。在项目开始阶段,教师首先要布置任务,讲述课程设计的目的、内容、实验分组、总体时间安排、现有资源设备情况以及成绩考核方法,而后分组进行设计。在课程设计时间安排上采用2周集中设计,在形式上采用教室理论设计、CAD/CAM机房和实验室开放使用相结合的方式。每天实验开始时,组长总结上一天的成绩和不足,提出本次设计的任务安排,大家共同讨论,形成可行性方案和具体分工,将任务具体落实并实行。在执行过程中互相配合、团结协作。组长每天记录完成情况,并按指导教师的需求,不定期地当面汇报项目完成情况,组长根据组内的工作情况向教师提出集中指导需求申请。指导教师也要不定期地到现场,对学生的设计情况进行检查指导,并记录学生的完成情况。教师还应针对学生所存在的共性问题,采取集中传授的方法讲解,或采取启发式方式,给学生布置探索性问题,以利于学生思考,也可以组织学生讨论,对研究方向和方法提出建议。每小组在各子阶段项目完成后提出阶段性总结报告,总结项目的完成情况和不足,提出下一个阶段的目标要求,整个项目完成后由各组组长汇总阶段报告,形成项目总结报告。对于项目中涉及的新技术、新工艺和工程软件的使用情况,教师提出原则和可行性研究方向,学生自主探索完成。项目进行过程中,应按照企业的管理理念,每组设置任务分配和完成展板,以利于设计的进行。
2.项目评价项目评价是项目实施的最后阶段,在基于CDIO的课程设计中意义重大。数控加工工艺与编程综合课程设计的目的侧重于学生工程技能的培养,激发学生独立思考和创新能力,同时培养团队协作精神。项目评价首先要考查团队整体的表现能力,其次要分清个人在团队中的具体贡献度。在集体项目中评价个人能力是关系设计能否取得满意效果的关键,通过项目评价可以督促每名学生能够真心投入设计,而不是简单抄袭他人的设计成果。最终评价成绩由四部分组成,其中平时成绩占20%,实验报告占20%,答辩占20%,互评占40%。平时成绩包括出勤、教师现场打分、进度完成情况;设计报告包括每天设计报告书、总结报告书,报告书要求用计算机软件排版打印,注意言简意赅、图文并茂;答辩是指在机床边和CAD/CAM实验室口试或利用PowerPoint制作的幻灯片进行演讲答辩,课程设计指导教师团队针对答辩表现以及回答问题情况给出成绩,其间包含现场操作实际设备加工和演示软件的环节;互评包括不同项目组成员互评成绩、同一项目组内各小组互评成绩、各小组之间互评成绩、组长和组员互评成绩等。每个项目组和项目组内小组的团体成绩将直接影响到个人成绩的优劣,互评结果将考虑组员在小组内的贡献权重。评价结果应做到“公平、公开、公正”,即客观给出分数,肯定贡献,促进学习。
3.拓展学习为巩固已经学习的知识,教师还要布置一定的作业,以便于学生课后练习和掌握;适当介绍些在企业生产实践中有关复杂零件加工和编程技术的新技术,开拓学生视野;在数控加工仿真和编程方面布置些可行的研究课题,由有兴趣和精力的学生在课后业余时间自主完成。针对具体项目可布置如下的可拓展性题目:(1)数控车床和铣床加工零件的误差来源有哪些,如何提高数控车床和铣床加工零件的质量和效率;(2)在复杂结构件的加工过程中,筋条的上顶面可以使用哪些方法加工,在利用CAM软件编制程序的过程中如何实现;(3)数控五坐标铣床的结构形式有哪些特点,数控铣床五坐标零件的程序如何进行编制,数控五坐标机床如何进行后置处理;(4)市场上主流的数控加工仿真软件有哪些,各有哪些优缺点和适用范围;(5)数控技术在机械制造行业还有哪些应用,哪些领域与你学过的课程相关,如何编制数控加工程序。
4.资源库建设为了方便学生学习,可建立数控加工工艺与编程教学资源素材库,也可以把学生在构思项目阶段查找的素材纳入资源库,所有素材都可供学生进行项目试验时选择使用。素材包括文本文档类、图形和图片类、动画类、音频和视频类素材等。具体包括教师布置的任务、学生的作品、学生的工作过程录像等。在资源库建设方面应侧重于三维实体和动画类等直观素材的收集。学生完成课程设计后所上交的所有电子文档类素材,指导教师组在整理后应纳入清华大学网络教学资源库管理系统中,以便于日后交流使用。综上所述,通过基于CDIO的数控加工工艺与编程综合课程设计项目的改革,加深了学生工程综合应用能力的培养,使学生将知识应用于实践,激发了他们的学习兴趣,培养了动手能力,加强了团队合作精神,收到了一致的好评。
作者:李铁钢单位:沈阳工程学院机械工程系
【关键词】高中数学 重视 课程设计
中图分类号:G4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2014.01.054
作为数学教师,我们就要为工作负责,对学生尽责。在高中数学的教学方面,我们必须要打一场有准备的战斗。这个重要而又关键的准备过程就是教师们的课程设计。合理的课程设计会指导教师们在教学上做到有的放矢,能有效地分配课堂时间,能沉着冷静地应对课堂问题。就个人而言,我非常看重课程设计,充分、全面的课程设计会增加教师们教学的信心。根据多年的教学经验,我觉得高中数学的课程设计非一朝一夕就能完成,它需要教师们从六个方面进行分析、准备,从而完成合理而又全面的课程设计。
一、教学岗位分析
作为数学教师,我们首先要明确地知道学生、教师以及教学过程中出现的所有元素应当占据的位置。这就是教师们需要进行的教学岗位分析。随着课程新标准的提出,总结高考教学经验,相信教师们都非常重视学生们的位置,明确地将学生们定位在主要位置。教学的重要元素是教师和学生,既然学生们占据教学中的主导位置,那么教师们就应当站在辅助的位置。相辅相成是高中生与教师们关系的体现。除了教师与学生,教师们还应该明确课本、练习、考试、讲解等多种元素的地位。课本是教学与学习的主要来源,练习是巩固知识的主要手段,考试是检验教学成果、锻炼心理素质的合适标杆,讲解是回顾知识、联系知识的有效方案。总之,教师们需要全方面地考虑到教学过程中所出现的元素,并且进行分析,将这些元素合情合理地分配,为数学课程设计做好充分的准备。
二、教学价值分析
教学价值的分析能让教师们清楚地认识到各个章节的价值,能指导教师们合理地安排教学进度,完成教学大纲。作为高中数学教师,我能理解大多数教师的想法。由于高中教学时间的紧迫,教师们希望学生们能够有更多的时间复习,能有时间查漏补缺。因此,大多数教师会选择加快教学进度,压缩数学知识。我并不反对这样的教学想法,毕竟这是为学生们的学习做出的全面考虑。教师们要做到提高教学进度,压缩数学知识,就必须明确掌握教学价值。
三、教学调查
既然学生是教师们传递知识的直接对象,那么教学调查工作首先应从学生入手。或许有的教师会认为这项工作是可以避免的。毕竟高中生更有自制力,也更加成熟,他们懂得学习数学的重要性,他们会主动要求自己跟着教师的思维进行学习。的确,这是高中生的优点。但是,教学是长期的过程,需要教师和学生的共同参与。我们为高中生的优点而欣慰,但我们同样应为高中生们的教学而努力。希望教师们的课程能在抓住学生们眼球的前提下开展,这样能让学生们更加全神贯注地跟上教学节奏。教学调查主要针对的是全班学生,了解他们对教师教学的意见与建议,了解他们的理想教学方式,了解学生们的学习程度与个人差别。当然,教学调查工作还可以分群体调查。按照学生们的知识掌握程度或者能力程度进行调查,了解他们对课程教学的需求。除了向学生们调查,教师们还可以在教师团体或者竞争学校中进行调查,从而了解更多教师的课程教学,可以从中获取有用的信息。全面的调查能让教师在课程设计时考虑周全,顾及全体学生,使教学做到真正意义上的公平有效。
四、确定教学程度
通过教学岗位分析,教师们掌握了各种教学元素之间的关系;通过教学价值分析,教师们明确了教学内容的轻重缓急;通过教学调查,教师们收集了学生与教师的信息,更加了解学生们的概况,也更加熟知教学课程的发挥。当这些基础都奠定之后,教师们就要确定教学程度,为全班学生制定一个学习标准,尽量让学生们都能达到所要求的学习水平线。教学程度的确定既要考虑到外界环境的影响,又要顾全学生素质、教学内容等本身因素的局限。学校或者是高考要求的改变等外界因素都会影响教学程度。教师们需要时刻关注数学动态,使教学内容跟上实际要求,避免做些徒用功。教师们还应熟知学生们的情况与教学内容的难易程度,尽量减少这两者之间的冲突,尽量让学生们适应教学进度与内容。作为教师,我们要做到具体情况具体分析,要从学生实际水平、教学实际要求等方面确定教学程度,开展有效的课程。
五、课程结构设计
课程结构又称为课程模式,课程模式能够代表一位教师的风格,也是学生们跟进教学的直接线索。由于学生们的情况不同,又根据教师们的个人经验与倾向,教师们在课程模式方面都保持着独有的风味。在教学工作中,教师们要做好课程结构的设计,也就是一堂数学课所涵盖的方方面面。例如有的教师按照问题、解析、举例、练习这四个简单的结构进行教学。通过数学问题引发学生们的思考,然后带领学生们进行理解分析。在此基础上再为学生们举例,让学生们熟知理解与分析过程,最后就是让学生们练习,从而巩固所有知识与方法。这是最简单的数学课程模式,也是为大多数教师与学生熟知的。但是这样的课程模式似乎不足以吸引学生,也不能完全符合数学课程内容。目前,数学学习已经与实际开始接轨,课本中出现更多的数学课题研究,这种新内容的出现需要教师们及时调整课程模式。课程结构的设计就是课程的大概,构建好一个完善的框架会为课程设计指引正确的方向。
六、丰富、实施与控制