时间:2022-10-29 08:19:18
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篇课程设计学生总结,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。
[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.电子技术课程设计的重点与要求
本课程的重点是电路设计,内容侧重综合应用所学知识,设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求,通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程,培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力,提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力,培养学生创新实践的能力。电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求,通过查阅资料、调查研究等,独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试,并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。
具体地说,学生通过课程设计教学实践,应达到以下基本要求:建立电子系统的概念,综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计;掌握电子系统设计的基本方法,了解电子系统设计中的关键技术;进一步熟悉常用电子器件的类型和特性,掌握合理选用器件的原则;掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法;掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法;进一步熟悉电子仪器的正确使用方法;学会撰写课程设计总结报告;培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
2.电子技术课程设计的教学过程
电子技术课程设计是在教师指导下,学生独立完成课题,达到对学生理论与实践相结合的综合性训练,要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识,因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。教学环节可以分为以下四个部分。
2.1课堂讲授。
课程设计开始前,需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学,明确课程设计的要求,主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。在课堂教学环节中,指导老师介绍课题的基本情况与要求,要求学生从多个课题中选择一个。
2.2设计与调试环节。
2.2.1前期准备、方案及电路设计。
前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材,根据技术指标,进行方案分析、论证和计算,独立完成设计。设计工作内容如下:题目分析、系统结构设计、具体电路设计。学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计,通过论证与选择,确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算,称为预设计阶段,包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图(原理图和布线图),此阶段约占课程设计总学时的30%。
2.2.2在实验室进行电路安装、调试,指标测试等。
在安装与调试这个阶段,要求学生运用所学的知识进行安装和调试,达到任务书的各项技术指标。预设计经指导教师审查通过后,学生即可购买所需元器件等材料,并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路(并制作相应电路板),使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点,所需时间约占总学时的50%。
2.3撰写总结报告,总结交流与讨论。
撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告,不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结,而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面:系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外,还应对以下几部分进行说明:设计进程记录,设计方案说明、比较,实际电路图,功能与指标测试结果,存在的问题及改进意见,等等。总结报告具体内容如下:课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图,并说明电路的工作原理。组装调试的内容,包括使用的主要仪器和仪表;调试电路的方法和技巧;测试的数据和波形并与计算结果比较分析;调试中出现的故障、原因及排除方法。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,列出系统需要的元器件清单,列出参考文献,收获、体会,并对本次设计提出建议。
2.4成绩评定。
课程的实践性不仅体现实际操作能力,而且体现独立完成设计和分析的能力。因此,课程设计的考核分为以下部分:设计方案的正确性与合理性。设计成品:观察实验现象,是否达到技术要求。(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力)实验报告:实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩:考查学生实际掌握的能力和表达能力,设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神,等等。
3.电子技术课程设计的步骤
在“电子技术基础”理论课程教学中,通常只介绍单元电路的设计。然而,一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此,一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计,还包括总体电路的系统设计(总体电路由哪些单元电路构成,以及单元电路之间如何连接,等等)。随着微电子技术的发展,各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现,电子系统的设计除了单元电路的设计外,还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要,不过从教学训练角度出发,课程设计仍应保留一定的单元电路内容。电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同(尤其单元电路的设计),但总体电路的设计步骤是基本相同的。电子电路的一般设计方法与步骤包括:总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。
本科生课程设计是针对建筑环境与能源应用工程专业一个重要的实践环节,北京工业大学建环专业开设分的课程设计。通过对2010级课程设计的教学组织介绍以及效果分析,体现该课程设计的基本内容以及教学方法在学生对设计内容、设计方法、方案确定等几个方面的能力培养都起到了重要的作用。通过有效的课程设计指导,培养学生独立思考和分析解决问题的能力,以及工程应用能力,实现理论和实践相结合的目标。
关键词:
建筑环境与能源应用工程;课程设计;组织;问题
一、课程设计的目的
“建筑环境与能源应用工程专业”是与实际工程紧密相关的专业学科,学生仅仅通过在校期间理论知识的学习,对于本专业知识的理解和应用是远远不够的。课程设计这一教学环节的设置意在指导学生将理论知识与实际工程相结合,将自己所学知识融会贯通;与此同时,结合实际的工程设计,了解设计的内容、方法和步骤,增强收集资料、理论联系实际的能力。最后,以小组的方式进行的课程设计,能够在培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力的同时,也培养学生的创新精神和团队合作意识,提高对未来工作的适应能力。
二、课程设计的教学组织
北京工业大学建环专业本科生课程设计安排在大四上学期第四周至十六周共14周,成绩总计分。课程设计内容主要以“空气制冷”、“供热锅炉”课程的教学内容为基础,要求学生以小组形式分工合作,完成从冷热源到末端的供暖空调系统的设计。
(一)课程设计步骤
(1)布置设计任务。北京工业大学建环专业的教师团队共同商讨确定课程设计的题目以及内容要求,针对以往同学们出现的问题进行改进,细化设计任务,制定详细的综合课程设计指南及任务书,并且为学生们提供必要的设计参数,设计对象为某高校办公楼供暖空调系统设计。(2)授课讲座答疑。在课程设计过程中,针对学生在课设中出现的问题,围绕课程设计的重点、难点,分阶段集中不定期安排几次专题讲座,如典型建筑暖通空调设计方法、计算机辅助软件应用、工程案例剖析等。通过专题讲座解决学生设计过程中存在的问题,引导学生将理论知识贯穿在整个设计过程中,并能熟练使用标准、规范和设计手册等资料。(3)导师监督考核。为了做到因材施教,努力发挥学生的积极性并且及时解决问题,提高设计效率,同时锻炼良好的团队合作精神,采取分组导师制度,每位教师负责3~4名学生。(4)课程设计答辩。课程设计答辩时间安排在第11周以及第17周,分别进行供暖和空调设计答辩,答辩方式为集中答辩,所有教师分组根据学生答辩情况提问,独立给分,最后全体教师汇总给出综合答辩成绩。
(二)课程设计讲座与内容
为了使学生了解整个课程设计时间安排并且增加对内容的了解,由课程设计负责老师安排一次课程设计动员及任务布置,选择两名研究生作为助教,由于他们对本专业内容熟知,并且熟悉课程设计流程以及内容,易于引导学生更快的从理论知识转化成实践设计中,建立学生与教师之间有效地沟通机制。具体的授课讲座内容分为以下五个部分。(1)采暖空调系统设计引论。综述本科生在前三年里学习的专业知识以及相关的专业课程,针对暖通空调设计基本常识,让学生讲理论知识转化为实践中,同时介绍在设计中基本注意事项,避免出现设计失误。(2)采暖负荷计算及常规设备选型。首先回顾学过的《供热工程》等相关课程,提出设计必须遵循行业规范,让学生逐步从学习转向设计,讲座教师介绍采暖设计步骤,为学生们详细讲解采暖中走廊、卫生间、楼梯间等供暖常见问题,避免学生走进误区。(3)锅炉房设计。结合《锅炉与锅炉房设备》课程以及锅炉房设计规范,从锅炉容量、循环泵流量、扬程确定、软化水系统、补水系统、定压系统以及送引风系统等各个方面介绍锅炉房设计的步骤。(4)空调系统设计及设备选型。结合《空气调节》课程,以及前面关于供暖设计的相关讲座,学生独立完成空调系统的设计,让学生在设计中体会到设计与理论知识的不同,设计中应当结合建筑中各领域的要求,融合到一起,完成设计要求。
(三)课程设计考核方式
课程设计的考核方式分为导师考核和集体答辩两个方面,各个设计阶段的考核,由各位指导教师灵活安排、分工负责。集体答辩分为两个部分:供暖设计以及空调设计。组织全学科部教师分组答辩,每次答辩每位学生限时15分钟,学生汇报8分钟,教师提问7分钟。最终的考核成绩总分为100分,学分为分。
三、课程设计的效果分析
通过一学期的课程设计,学生在各个方面都有了很大的提高,主要表现有:(1)学生能将自己的专业知识与理论进行有效的结合。在课程设计初期,学生由于没有经验,对于工程会犯一些常识性问题,比如管道的设计中,没有考虑阀门的分类和使用。经过锻炼,学生能够很好的更加全面的考虑问题,考虑实际工程的需要,将自己的理论知识与实际工程更好的结合。(2)自主学习以及分析问题解决问题的能力提高。学生在校期间学习的理论知识都是书本上的,而实际的项目中会遇到许许多多的意想不到的问题,学生通过自己动手,通过收集资料,查阅规范,与同学探讨等方式,不仅仅加深了对专业知识与行业规范的了解,更加加强了自己独立分析和解决问题的能力。(3)培养了团队合作能力与教师的沟通能力。得益于团队合作的教学方式,学生通过团队合作,使得学生能够更好的培养团队意识;教师的直接指导,加强了学生与老师之间的交流,使得学生与教师共同学习,交流,增强了他们的表达能力。
四、问题分析及解决方法探讨
通过本次的课程设计,可以看出大部分同学能够对整个暖通设计的流程及基本的设计问题有比较清晰的认识和把握,但从平时的答疑、课程设计讲座的提问及答辩的情况来看,很多同学的课程设计还是存在着一些不足,现主要提出以下几点:(1)设计手册及节能规范的熟知度不够。工程设计手册及国家、地方行业规范、标准作为暖通工程设计的基本依据,理应是最为重要的参考资料,理论教学难以涵盖工程设计的各个方面,需要从这些参考资料中寻求答案。由此看出,面对诸多暖通行业的参考资料,在理论教学中进行适当的解读与学习很有必要。(2)系统方案的确定缺乏深入的思考和有力的依据。供暖、空调系统形式的确定是整个课程设计中最重要的环节。很多同学在系统形式确定这一环节只懂得选用而不懂得比较。从最终课程设计的结果可以看出,在方案确定这一环节,不同方案的思考与评比这一内容还有待完善。(3)水力计算部分有所不足。风系统及水系统合理的水力计算不仅关系到冷热源部分所输出的冷热量能否按需分配到末端用户,更关系到整个系统的运行是否稳定、有效、节能。水力计算的理论学习往往是最难掌握的部分,一个简单的小系统就需要很大的计算量,不同的系统形式往往有多种不同的计算方法,并且计算步骤繁杂,虽然很多同学的水力计算部分能够完成,但其中的步骤并不明晰。如何寻求理论设计与软件辅助设计的平衡变得极为重要。(4)分类设计理念不强。同一建筑往往有不同形式、不同使用功能的房间,尤其对于综合性建筑,很多房间的使用时间不一,所以,对不同的房间、空间,应有不同的分类,同时应划分不同的系统。通过本次课程设计的情况来看,系统划分单一。另外,对各类型房间的供暖、空调的形式不明确,对特殊类型空间如走廊、楼梯间、卫生间、地下车库、门厅的设计知识缺乏,是普遍存在的又一问题。无论在参考书籍还是在理论教学中,往往重视供暖、空调的共性而忽视适用于不同类型空间的个性。所以,此方面理论的学习与指导还有待加强。(5)对系统的认识缺乏整体性。无论是空调系统还是供暖系统,都是与冷热源机房相连。所以,冷热源侧与用户侧是不可分割的整体,系统设计应该有整体的理念。但很多同学只知道供暖系统需要补水定压而不知锅炉房需要有补水定压装置,只知道供暖系统需要补水定压而不知空调系统需要补水定压,只知道用户侧需要水力计算而不会机房侧的管路平衡与确定。多数时候,理论教学教授的是共性的知识,但往往,这种共性没有推广到个性中去,这同样是理论教学有待完善的重要内容。
五、结语
通过专业课程设计的学习,学生不仅仅对于专业知识有了更深的了解,同时对于将来从事的行业,有了更近一步的认识,根据课程设计过程中反映的问题,教学工作还需要从以下几方面进行改进:(1)在平时的教学中,注重将实际与理论相结合。学生在课程设计中,尤其对于工程知识,会犯一些常识性错误。这就要求在平时的教学过程中,教师能够针对一些重要的工程常识性问题进行归纳总结和讲解。(2)在课程设计过程中,给予及时有效的指导。学生对于一个完整的设计,缺乏整体的认识,指导老师应当给予及时有效的指导。这需要指导教师和学生能够进行密切的联系,良好的沟通,使老师能够及时了解学生的问题,并给与恰当的指导。(3)课程设计完成后,及时进行总结。由于课程设计中会遇到很多意想不到的问题,学生需要多次进行修正和完善,这就需要在每一个阶段学生和指导老师都需要进行设计的总结,通过总结,学生能够学会如何更好的解决问题,避免类似错误的出现,老师能够总结经验,对今后的教学进行更好的指导。
作者:潘嵩 王新如 李娜 王未 许传奇 王云默 单位:北京工业大学建筑工程学院建筑环境与能源应用工程系
参考文献
[1]陈超,蔺洁,李俊梅,等.课程设计•毕业设计指南(第二版)[M].江苏凤凰出版传媒股份有限公司,2013.
[2]谢静超,刁彦华,毕月虹,赵耀华.探讨科研与教学结合的必要性[A].土木建筑教育改革理论与实践(第12卷)[C].2010.
关键词: 电子技术课程设计 教学设计 教学过程
电子技术课程设计是在电子技术实验的基础上进行的综合性的实验训练,是电子技术课程的实践性教学环节,是对电子类和其他相近专业学生进行综合能力培养的实践课程,对于全面、系统、深入地理解与掌握电子系统的知识、设计方法具有重要的教学意义。
1.电子技术课程设计的重点与要求
本课程的重点是电路设计,内容侧重综合应用所学知识,设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求,通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程,培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力,提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力,培养学生创新实践的能力。
电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求,通过查阅资料、调查研究等,独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试,并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。
具体地说,学生通过课程设计教学实践,应达到以下基本要求:建立电子系统的概念,综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计;掌握电子系统设计的基本方法,了解电子系统设计中的关键技术;进一步熟悉常用电子器件的类型和特性,掌握合理选用器件的原则;掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法;掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法;进一步熟悉电子仪器的正确使用方法;学会撰写课程设计总结报告;培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
2.电子技术课程设计的教学过程
电子技术课程设计是在教师指导下,学生独立完成课题,达到对学生理论与实践相结合的综合性训练,要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识,因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。
教学环节可以分为以下四个部分。
2.1课堂讲授。
课程设计开始前,需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学,明确课程设计的要求,主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。
在课堂教学环节中,指导老师介绍课题的基本情况与要求,要求学生从多个课题中选择一个。
2.2设计与调试环节。
2.2.1前期准备、方案及电路设计。
前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材,根据技术指标,进行方案分析、论证和计算,独立完成设计。设计工作内容如下:题目分析、系统结构设计、具体电路设计。
学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计,通过论证与选择,确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算,称为预设计阶段,包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图(原理图和布线图),此阶段约占课程设计总学时的30%。
2.2.2在实验室进行电路安装、调试,指标测试等。
在安装与调试这个阶段,要求学生运用所学的知识进行安装和调试,达到任务书的各项技术指标。
预设计经指导教师审查通过后,学生即可购买所需元器件等材料,并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路(并制作相应电路板),使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点,所需时间约占总学时的50%。
2.3撰写总结报告,总结交流与讨论。
撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告,不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结,而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面:系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外,还应对以下几部分进行说明:设计进程记录,设计方案说明、比较,实际电路图,功能与指标测试结果,存在的问题及改进意见,等等。
总结报告具体内容如下:课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图,并说明电路的工作原理。组装调试的内容,包括使用的主要仪器和仪表;调试电路的方法和技巧;测试的数据和波形并与计算结果比较分析;调试中出现的故障、原因及排除方法。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,列出系统需要的元器件清单,列出参考文献,收获、体会,并对本次设计提出建议。
2.4成绩评定。
课程的实践性不仅体现实际操作能力,而且体现独立完成设计和分析的能力。因此,课程设计的考核分为以下部分:设计方案的正确性与合理性。设计成品:观察实验现象,是否达到技术要求。(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力)实验报告:实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩:考查学生实际掌握的能力和表达能力,设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神,等等。
3.电子技术课程设计的步骤
在“电子技术基础”理论课程教学中,通常只介绍单元电路的设计。然而,一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此,一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计,还包括总体电路的系统设计(总体电路由哪些单元电路构成,以及单元电路之间如何连接,等等)。随着微电子技术的发展,各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现,电子系统的设计除了单元电路的设计外,还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要,不过从教学训练角度出发,课程设计仍应保留一定的单元电路内容。
电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。
虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同(尤其单元电路的设计),但总体电路的设计步骤是基本相同的。
电子电路的一般设计方法与步骤包括:总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。
4.电子技术课程设计的效果
学生经过这样系统训练后,各方面技能都通过考核,为后续课程的学习打下了扎实的基础。
参考文献:
[1]高吉祥,易凡,丁文霞等.电子技术基础实验与课程设计(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2006.
[2]杨志忠,华沙,康广荃.电子技术课程设计[M].北京:机械工业出版社,2008.
1课程设计前的调查与辅导
在开始化工原理课程设计之前,充分了解学生对前修课程如物理化学、化工热力学、化工原理等课程理论知识的掌握程度,了解学生查阅文献获取物性参数和相关公式的能力,了解学生是否具有一定的工程、经济观念,了解学生对计算机CAD绘图能力的掌握情况。上述内容均是在化工原理课程设计过程中学生应具备的知识与能力,通过课前调查,掌握学生的基础,进行适当的辅导与指导,使学生在开始课程设计之前提前进入状况,让学生建立信心,激发学生积极主动的完成将要开始的课程设计。
2课程设计教学过程
课程设计的任务(或题目)是教学的核心,也是能否培养和锻炼学生工程实践能力的关键。在教学过程中,为了全面的地锻炼学生的查阅文献、设计计算、实际分析和CAD绘图能力,课程设计的选题在符合教学大纲要求的前提下结合工业实际,设计结果有较好的参比性。
2.1任务布置
在分配任务时根据学生的理论知识基础和储备进行合理的搭配与分组,做到每组成员具有较均衡的知识能力。设计题目做到每人一题,尽量避免抄袭现象发生,如进行精馏塔设计时,所有学生都有自己的产量、馏出液组成、釜液组成、原料状况与组成、回流比等;组内成员具有个别不同的数据,根据计算结果可以对比不同条件对设计结果的影响,如回流比的不同、原料状况不同、馏出液组成不同、釜液组成不同等。如此一来,组内成员在进行设计计算时,都能积极参与到整个过程中来,每个人计算设计结果都是对比分析与工程评价的一部分,能够较好的提高学生的参与性、积极性,同时激发学生主动思考和创造。另外在课程设计开始之前,指导教师应仔细地讲解设计内容所对应的工艺流程,并将整个设计计算过程进行具体的说明,就设计计算过程中容易出错的位置进行重点指出。
2.2答疑与引导
在进行课程设计的过程中,方案设计是设计计算的重点,如在进行换热器设计时,如何选择合理的工艺流程和换热器的类型,需要根据加热介质和冷却介质的状况、换热器在整个工艺流程中的地位等因素来综合考虑,如进行精馏塔设计时,是选用板式精馏塔还是选用填料精馏塔,都需要根据物料的物性参数和实际工艺条件来共同决定。设计过程中应及时引导学生改进方案,组织学生讨论分析,通过对比综合选用较合适的设计方案。在课程设计的进行过程中,要及时了解与掌握学生设计的进度与状况。由于学生的知识基础和能力的差异,在获取基础数据、物性数据、方案设计、公式选用等方面都会有或多或少的困难,对学生遇到的问题可以通过以下三种方式进行解决:(1)对于个别同学遇到的个别问题,教学过程中采取一对一的答疑方式进行,就学生的问题进行个别解答和指导。如在换热器的设计过程中,就管程和壳程走何种流体,主要从介质的安排能够达到提高传热效率和节省材料的方面来考虑,易产生污垢、腐蚀性强、高温高压的介质走管程,粘度较大的介质走壳程;(2)对于大部分学生在课程设计过程中遇到的共性问题,采取集中详细讲解的方式进行,并对该设计过程进行中所涉及的知识点在实际工程中的影响进行引导与分析。如板式精馏塔的设计计算中,对于塔板数的计算,可以通过图解法和逐板计算法来进行,根据查阅文献获得的基础数据做出物系的平衡曲线或计算出物系的平均相对挥发度,再根据原料、馏出液、釜液的浓度和选择的适宜回流比获得精馏段、提馏段的操作线方程,由原料状况获得进料线方程,根据上述内容可以选择图解法或逐板法来进行计算;(3)对于设计过程中学生遇到的不了解设备形状和结构等方面造成的困难,指导教师通过实物、多媒体图片及动画的方式向学生展示说明,让学生充分了解设计中所选用设备的结构和特点。
2.3课程考核
化工原理课程设计的主要目的是进一步加强学生对理论知识的理解与掌握,同时培养学生综合运用专业知识的能力和处理实际工程问题的能力。因此,在课程的考核方面也主要从这些方面着手,课程考核主要通过如下三个方面来综合评定学生完成课程设计的成绩:(1)遵守课程设计纪律的情况,对基础数据的获取方式或途径,重点考察学生对前修理论课程的掌握情况;(2)考察学生在设计计算过程中,针对实际问题是否能够结合理论知识、实际经验和工程经济方面进行全面分析与预判;(3)分组合作过程中考察学生团队合作意识,课程设计总结与答辩过程中考察学生的语言组织及表达能力。
3总结与展望
关键词:电子技术;课程设计;教学实践
在科技高速发展的今天,电子技术在人们的生活、学习、科学研究等各个领域都得到了广泛的应用。因此在大学电子技术课程设计的教学过程中,教师如何教好,学生如何学好这门课程也成为值得我们探究的问题。
1电子技术课程设计介绍
电子技术课程设计是继“模拟电子技术”和“数字电子技术”课程的理论学习和实验教学之后进行的一个非常重要的实践性教学环节。课程设计的目的旨在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力的基础之上,能够综合运用所学知识进一步学习和掌握电子电路系统的分析、设计和实现方法[1-3]。我院电子技术课程设计是针对物联网工程专业开设的,该课程开设在第四学期,也就是大二的最后一个学期,而学生在第三学期刚学完模拟电子技术和数字电子技术基础课程。有了这两门课程做基石,给电子技术课程设计的顺利完成打下了良好的基础。接下来,以我院物联网工程13本1班的电子技术课程设计的教学实施为例,对该课程的实施情况进行分析和总结。电子技术课程设计的时间安排表。
2电子技术课程设计的实施过程
2.1确定题目
在教师的指导下,学生可以自主选择课题,并对课题的基本要求和扩展要求加深理解。然后,学生就要通过图书馆、网络等多种途径查阅与课题设计相关的资料,积累与课题相关的知识。物联网13本1班共有44人,教师组总共给出30个题目,每个题目都有扩展要求,虽然有一部分同学选做了同样的题目,但是同学们都对自己做了较高的要求,同样的题目采用了不同的芯片,最后制作的实物也不尽相同,比较圆满的完成了课程设计。全部课程设计题目如表2所示。前16个题目主要是采用模拟电子技术的知识来完成的,其余14个题目主要依靠数字电子技术的知识来完成。
2.2仿真电路设计
随着电子技术的不断发展,电子设计自动化技术(EDA,ElectronicsDesignAutomation)已经成为实用电路设计过程中不可忽视的重要手段[4]。现在流行的EDA软件有很多,比较常用的有Proteus、Multisim和EWB。EWB是其中相对简单好用的一种仿真软件,也是这次课程设计中学生们较为常用的一种软件。通过仿真软件的应用,学生可以对自己的设计思路进行验证,还不用担心损坏元器件。当设计好的电路能在仿真软件中达到预期的效果后,再进行实物的搭建就会事倍功半了。但是仿真软件也存在一定的问题,例如,在电路仿真时,二极管、数码管等器件即使不接限流电阻也不会烧毁,但是在实物搭建中如果也不接限流电阻,往往就会烧坏这些器件。这也是实物搭建过程中需要注意的事项。
2.3实物搭建
实物搭建是和仿真电路设计几乎同样费时甚至更为费时的过程。电路越复杂,实物搭建的过程就越长。因为条件所限,一部分同学设计的电路在面包板上搭建完成,一部分同学设计的电路通过实物焊接来完成。而在面包板上搭建的电路因为接触不良,导线连接错误等问题,常常会出现电路搭建好后却不能得到预期效果的情况。事后寻找错误原因时却并不那么容易找到问题所在。有时候寻找问题花费的时间往往比重新搭建一遍电路还要长。所以电路的搭建最好在一开始就细心认真,争取一次成功。
2.4课程设计评分
课程设计历经表1所示6个环节,评分时针对其中的4个主要环节,也即仿真电路设计、实物搭建情况、设计报告完成情况、答辩情况,分别进行评分,从而得到最终成绩。课程设计各环节占总成绩百分比情况如表3所示。最后要求学生提交仿真电路、设计报告和答辩PPT的电子版,以及打印好的纸质设计报告。
3总结
通过电子技术课程设计,学生们在2周的时间之内完成了一个实用电路的设计和实现,培养了学生正确的设计思想,严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神;促使学生综合运用所学的电子技术知识对工程实际问题进行分析和解决。通过课程设计,使学生对于仿真软件的使用和电子产品实物的搭建、焊接能力得到训练和提高[5-6]。然而,在整个课程设计过程中也发现了一些值得思考的问题,希望在以后的课程设计过程中能够进行改进。
(1)题目难易程度不尽相同。
尽管题目组老师尽力使得每个题目都难易相当,但是还是存在有些题目容易些,有些题目难一些的情况。导致学生们完成的进度不一致,最后成绩评定不能完全公平。建议在以后的课程设计中,对于难易程度不同的题目设置不同的难度系数,这样在学生自由择题的时候就会慎重选择题目了。
(2)实物搭建方法最好统一。
采用面包板搭建简单的电路是非常方便快捷的,电路改错也很方便。然而当电路变得复杂时,面包板就不是最好的选择了。因此以后的课程设计可以考虑采用万能板来进行实物搭建,既锻炼了学生在万能板上进行实物电路搭建的能力,还能锻炼学生的实物焊接能力。虽然存在一些不足,但是学生们的收获依然很大。有的学生甚至表示:两周的课程设计做完,感觉自己收获的知识比一学期的理论学习还要多。虽然不排除有夸张的成分,但是也间接体现了学生在电子技术课程设计中确实获益匪浅,这也是设立这门课程设计的初衷和希望达到的目的。
参考文献:
[1]刘芸,陆洪毅,王学慧.浅谈模拟电子技术的学习难点及教学策略[J].大学教育,2015(01):120-122.
[2]王美玲,陶涛鑫君,,等.基于PSoC的数字电子技术教学改革探索[J].实验室研究与探索,2014(08):162-165.
[3]孙炳.模拟电子技术与数字电子技术的优势比较[J].电子技术与软件工程,2015(16):146.
[4]徐晓霞.基于EDA的电子技术课程设计探究[J].电子测试,2015(05):148-150.
[5]李宁,罗琴娟,钱桦,等.数字电子技术自主设计性实验教学实践及分析[J].实验技术与管理,2015(06):161-163.
一、课程设计的目的与基本要求
在全国开设动力机械及工程专业方向的高校中,很多都安排"内燃机课程设计"这一教学环节,旨在通过课程设计使学生应用、巩固、丰富、提高所学内燃机专业知识,加深对所学理论知识的理解,获得与专业有关的实践经验,培养学生的实践能力和专业技能以及综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法与能力。因此,课程设计是对前期理论与实践教学效果的检验,也是对学生综合分析能力与独立工作能力的培养与检查过程。
课程设计通常包括:设计目标和内容制定、方案选择、设计计算、设计绘图、设计报告和图纸的提交、答辩及教师的成绩评估。课程设计目标和题目选择由实践教学大纲确定,设计目标必须清晰和明确,设计题目和内容必须符合专业方向要求,在深广度与分量上要求合理;方案选择是由学生在指导教师的指导下完成;设计计算即学生本文由收集整理根据所学相关理论知识进行设计计算的过程;设计绘图是工科学生必须具备的能力,一般可以手绘或利用绘图软件在电脑上完成;设计报告为学生在设计结束时完成和提交的成果;教师最后根据预定标准对学生设计效果进行评估,并给出成绩。
二、原课程设计内容安排和存在的问题
1.课程设计内容安排
课程设计安排在第6学期末进行,为期3周。指导教师提供一套四缸发动机的设计横向和纵向参考图纸,要求每个学生根据实际比例画出横向和纵向图,并熟悉其中的结构特点,然后进行发动机在某转速下的运动分析,并提交一份相应的设计报告,最后教师利用两天时间对学生的课程设计进行答辩评分。
2.存在的问题
(1)原课程设计内容安排中绘图工作量大,在两周左右时间内要求每个学生在认识、消化和整理原图的基础上,完成两张四缸发动机的横向和纵向图,这对于大部分学生来说是一件很难完成的事情。所以,到最后造成的结果就是大部分学生无法达到课程设计基本要求,即学生并不能通过课程设计掌握发动机的工作特点和设计要点,掌握基本尺寸和结构的确定原则以及计算方法,更谈不上在设计中发现问题,进行创新设计。另外,学生在课程设计中没有应用内燃机现代设计理论和方法进行设计,从而背离了课程设计锻炼学生实际应用能力、尽可能实现零距离上岗的目的。
(2)课程设计答辩是以教师提问为主的"问、答"方式,不能全面地考核学生们对课程设计的掌握程度。更重要的是,学生们对自己的设计过程及结果并没有系统地总结,对自己的成功与不足之处没有一个明确的认识,使他们在今后的学习中没有明确的努力方向,这并不是一个好的学习习惯。
(3)课程设计的组织形式单一。课程设计的目的之一就是要培养学生分析和解决问题的能力。从人才培养的过程来看,在一个人的经验还很不丰富的情况下,团队合作是迅速提升其分析问题和解决问题能力的最好途径之一,也是知识共享、成长最快的方式。然而,原课程设计还只是处于单打独斗、一人一题的局面。为了在短时间内迅速完成自己所承担的课程设计内容,每个学生都只顾埋头做自己的事情,这样也直接造成学生们在遇到问题的时候,没有互相讨论、互相学习、相互借鉴的可能,同时,对于职业意识、合作精神的培养也没有起到应有的效果,这也不符合我们所倡导的工程教育的理念。
三、课程设计的改革探索
1.改进课程设计内容
内容安排中减少机械重复的画图工作量,将四缸发动机设计改成二缸机设计,并强调团队合作设计理念,安排2人一组,每个学生只要求手画一张纵向图或横向图,另加两张用绘图软件绘制的零件图,由此一方面补充了现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训,也使得学生
有时间对设计进行全面思考,保证了对设计计算过程的理解。
2.加强现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训
分别以动力机械及工程专业的两大主干课程"内燃机原理"和"内燃机设计"为基础,将学生分为内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算两大组,加强了现代设计方法在课程设计中的应用。要求进行内燃机工作过程热力学计算的学生根据热力计算公式,对内燃机各热力参数、指示参数进行计算,并绘制示功图,它对内燃机的设计有一定的指导意义。要求进行内燃机运动学和动力学计算的学生以发动机运动学与动力学仿真分析为目标,掌握发动机运动学与动力学分析问题的思路与方法,并能将思路与方法付诸于程序语言进行仿真,通过仿真结果进一步加深对发动机发火顺序、转矩波动和轴承负荷图的理解。
3.设计过程进度安排阶段化
第一阶段:大约1~2天时间,进行内燃机总体设计和方案选择,在产品总体设计中要选择和确定内燃机的主要设计参数,在进行热计算和外特性计算及主要零部件设计前,首先要选择零部件的类型、布局方式,如:气缸的布局方式、燃烧室的选择等。
第二阶段:大约2~3天时间,进行内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算,学生依据分组情况分别按要求进行具体的计算。
第三阶段:大约8~9天时间,进行绘图工作,每个学生手画一张纵向图或横向图,另加一张用绘图软件绘制的零件图。
关键词:机械设计;课程设计;教学改革
一、机械设计课程设计存在的问题
目前,我国大多数高校机械类学生通常在第5学期进行机械设计课程设计,该设计是学生学完工程制图、工程力学、机械原理、机械设计课程后完成的一门较为综合的课程设计,同时,这也是为学生毕业设计和今后工作后机械设计能力培养奠定一定基础。但是长期一成不变的课程设计时间和题目,以及传统的教学模式,早已不能满足现代信息快速发展的今天。
1.传统的课程设计时间短。机械设计课程设计通常是在《机械设计》课程结束以后的3周内进行,在期末的这3周中学生考试科目较多,很难集中精力集中时间做好课程设计。由于目前招生人数的增加,而指导老师的数量并没有增加,这就造成了老师精力不足,最终导致课程设计的质量越来越低。学生没有足够的时间保证,导致学生思考问题不认真、不周全,照搬照抄,计算绘图盲目仓促,难以达到课程设计所设置的目的要求。课程设计由于时间紧张,工作量大,老师不能及时地鼓励学生的创新设计,从而限制了学生创新能力的培养。而对于学生单一的、不协作的课程设计,时间紧张,思维狭窄而受限就更难以充分发挥学生的创新才能。虽然有一些学生有好的想法,但是没有充足的时间考虑,加上老师对学生的监管不到位,没有老师的认真点拨和指导导致学生的创新能力受到限制。
2.课程设计题目陈旧、缺乏创新。机械设计课程设计通常选择一般用途的机械传动装置或简单机械。通常以齿轮减速器或蜗杆减速器为主体的机械传动装置作为设计课题。因为减速器包括了机械设计课程的大部分零件,具有典型的代表性。传统的课程设计重点是巩固和加强所学的理论知识,设计题目和给定数据多年不变,只需要按设计任务中给定的数据、方案及规定的设计方法完成一定的工作量即可,这就导致了相互抄袭的后果。学生缺乏主动性、积极性,教师缺乏新思维,师生同受其害。同时,传统课程设计题目与专业、毕业设计相关度不大,使得学生所学专业课程无用武之地,缺乏学习兴趣,设计与专业课程学习不同步达不到学以致用的目的和充分培养学生理论联系实际的能力。
3.考核方式较为传统死板,没有调动学生的积极性。教师对课程设计的考核方式也过于简单,学生最后提交的是图纸说明书等纸质材料,由于学生考试的穿插,加上期末老师的年终总结任务较多,用于集中指导的时间少,教师只凭印象批阅说明书和图纸,自行决断,确定最终得分。整个课程设计过程前期组织动员工作准备不充分,缺乏师生的交流与互动,对学生的监督与管理不严,部分学生的抄袭很难评判。考核缺乏标准性和透明度,助长了懒惰学生抄袭的不良风气,影响了勤奋好学学生的积极性,严重违背了课程设计教学的初衷。
二、改革手段和方法
针对目前课程设计学生态度不积极、时间较短、流于形式等现象,我们就本科生专业实习提出“长时间课程设计”的概念,即在机械设计课程初进行持续近一个学期的时间,以加强学生创新能力训练,锻炼学生在工作中解决实际问题的能力。这一概念通过近几年的实施取得了一定的成果,但有些方式仍需继续探讨。
1.采用“化整为零”法。通过将课程设计融入平时课程作业中,学生在进行课程学习时,有的放矢,应用所学知识完成课程设计计算工作;课程设计中先进设计方法和手段的训练,使学生在实践中应用设计软件,掌握三维建模知识,了解虚拟装配过程。在平时上课时完成课程设计的计算部分,课程设计节省的计算时间用于对学生的应用现代设计软件,开展先进设计方法训练及应用;增强实践性环节教学,建议实验室允许学生借出减速器模型,在课程设计室内使用,从而通过先进设计方法训练和增强实践能力,提高学生设计能力和综合素质。“化整为零”法推动课程设计的改革。根据教学大纲的要求,在不减少学生的设计工作量的前提下,采用“化整为零”法来完成课程设计任务,就是在开始讲述机械设计部分的时候就把课程设计任务书发给学生,将课程设计的部分计算内容(如带传动设计、齿轮传动的设计)放在机械设计课程教学时,作为课外作业布置给学生,这样可以发挥学生学习的主动性和积极性,同时老师在日常教学期间通过批改课程设计作业,及时地发现学生的计算错误或不合理的设计,督促学生及时改正。
2.在课程设计中引入现代设计软件,提高学生的兴趣。学生在机械制图课程教学中已经学习了Auto-CAD,但是没有把它与具体的工程设计结合起来。我们根据学生的具体情况,在课程设计中以不同的方式把计算机CAD技术应用到设计中,鼓励一般的学生能够进行零件的平面CAD绘图,对于基础好的学生鼓励他们对零件进行三维CAD绘图或者运用UG、Pro/E、SolidWorks软件绘图,也可以在电脑上完成装配图的绘制。机械设计基础的课程设计并不是孤立的,它不仅是与任课指导教师有关的教学活动,也是在先修的相关课程基础上的实践教学环节。因此,可在设计中聘请制图、公差、力学等相关课程的教师,从各个不同的角度加强业务指导,进一步提高学生的工程素养和素质。
3.结合机械创新设计第二课堂,提高学生创新能力。为避免设计的雷同,采用多题目、多数据,将全班分成若干小组,每组3~5人,经小组成员民主选出组长全面负责设计工作,小组各成员按照自己的学习优势进行合理分工:数据计算与整理、查阅手册资料、绘制图样、三维造型与装配等,每人各负其责,独立完成,但要数据共享,步调一致。由于学生缺乏实际经验,往往需要对某些结构不够合理的地方进行多次修改,采用软件只需修改零件某个参数的数值即可完成整体修改,方便省时,且整个设计过程符合学生的认知规律,使学生能够更加深入地理解设计的内涵,并可以直观地看到自己的设计成果,增强学生的成就感。采取灵活多样的教学方法,根据设计对象的不同和设计过程中随时出现的具体问题,针对年轻人思想活跃的特点,鼓励学生在总结前人经验的基础上有所创新,引导学生获取知识与方法。此外,在设计节点组织学生相互间互查,以提高其对技术文件的审核、鉴定的能力,以及对工作精益求精的态度和责任感。采用第二课堂和课程设计想结合的方式,设立专项基金,针对学有余力的学生,激励其进行创新性实验研究。根据所申请项目的内容及课题完成情况进行审批,给予一定额度的资金支持并配备专门教师给予指导。对于特色较为鲜明、成果比较出众的项目资助其申报发明专利、撰写论文和参与学术交流,并优先推荐评选“国家大学生创新性实验计划”。同时,积极创造条件、出台措施,鼓励学生参加教师的科研项目,给学生提供广阔的自由发展平台与空间。
4.结合科研项目提高教师的积极性。这虽然加大了教学的难度,要求教师具备扎实的工程功底,但既满足理论联系实际的要求,又可达到综合训练的目的,让学生体会到机械设计中既要参考原有样机,又要积极思考,有所创新,对提高学生的设计水平和促进教师教学水平的提高都非常有益。需要注意的是选题的适当和题目的相对稳定,并设立合适的考核节点,对课程设计的全过程进行约束和监督,以利完成课程设计的教学要求。在《机械设计基础》课程伊始,即下达设计任务,通过系统的设计任务将原教学内容中相互独立且略显繁杂的知识点联系起来,置学生于实际的工作情境之中,使其切身去解读一个机械装置的实际设计过程,并掌握由此所涉及到的原理、知识以及问题解决思路和方法。带着问题来学习课程,设计中每一步结果的取得,无论是数据还是结构,都与教学的各章节密切相关。在教学中进行实际工作的演练,是抽象知识与具体行动的有机融合,能够极大地激发学生的学习兴趣和学习潜力,锻炼学生的实战设计能力,培养全面的设计素质,为课程设计的顺利完成奠定良好基础。
三、结论
经过几轮的课程设计实践,本项目取得如下成果:
1.针对学生能力,开展分层次教学,让学有余力的同学利用课程设计的平台锻炼三维建模能力,二维绘图能力,并起到辐射带动作用;
2.以“做中学”的模式让学生自主自发学习应用先进的设计软件,一方面提高了他们软件水平,另一方面,提高了他们的自信心和主动性,促使他们掌握了一种有别于死记硬背的新的学习方法。
作者:李霞 陈建萍 魏敏 葛云 单位:石河子大学机械电气工程学院 新疆交通职业技术学院汽车与机电工程学院
参考文献:
[1]郝秀红,邱雪松,王琼,等.机械设计课程设计教学改革初探[J].教学研究,2011,(03):51-54.
[2]易传佩.机械设计课程设计融入课堂教学的探索[J].职业技术教育,2007,(14):20-21.
[3]成经平,林建华.提高“机械设计”课程设计教学质量的探讨[J].湖北理工学院学报,2012,(05):59-61.
关键词:课程设计;能力;培养;工程设计
1课程设计形式
课程设计的形式采取学生分组的方式,每个小组分配一个设计题目,各个小组的设计题目大同小异,将学生分组的目的是要求每个小组组员之间都有明确的分工,让每个同学都能参与整个课题的设计,达到真正激励每一个同学参与的目的。在对学生进行课题分组之前,首先对学生进行问卷调查,了解学生的相关学习情况及个别学生在某些方面的专业特长,比如:绘图或者计算方面的特长,这样在进行课程设计分组时,能较好搭配分组,让学生的特长得到很好的发挥。我们将一个自然班级分成5~6组,每组5~6人,小组内成员有相应的分工,每个小组选取一名组长,采取组长负责制,组长的任务是给各个组员分配设计任务,同时管理和协调小组的整个设计过程。
2课程设计内容
课程设计的内容主要根据各门课程的特点和课程的培养方案进行设计,课程设计内容设置必须符合教学大纲的要求。设计的内容尽量选择综合性较强的设计类题目,课程设计题目的设置要综合考虑多门课程相关知识的综合应用,还要考虑课程设计题目对学生工程设计能力的培养。比如:在化工设备机械基础课程中,分配课程设计题目———反应釜设计,在该课题设计中包含了化工原理、化工设备机械基础、化工制图及AutoCAD绘图等多门课程内容的综合运用;在化工制图课程设计中,给学生分配化工模型及阀门等部件的设计及图纸绘制,该课程设计也包含了化工制图和计算机辅助绘图等课程知识的运用。因此,一个课程设计考核了学生多门课程知识的掌握情况,是对多门课程学习效果的很好的总结和应用,对学生工程设计能力的综合培养起到了很好的作用。课程设计的整个设置过程是通过教师下发设计任务书,学生小组在组长的组织下按照设计任务书的要求完成各项设计内容,各项设计任务的时间分配和完成地点由小组内部协商决定,整个课程设计方式比较灵活,便于小组成员的协调合作与沟通。课程设计的评定包括学生小组提交设计成果和教师进行课程设计评价等部分。任务书中详细说明课程设计的设计目的、设计要求和设计内容;设计成果包括设计说明书及设计答辩PPT、图纸等内容。
3课程设计评价方式
学生小组完成设计题目后,除了提交设计任务书中要求提交的设计成果外,还要准备PPT进行课程设计答辩。每个小组分配15min左右的答辩时间,首先由小组组长进行设计阐述,然后由教师提出问题,小组成员进行解答。教师根据小组设计完成情况和答辩情况综合评定课程设计的总成绩。因此,整个课程设计成果的评价方式由答辩阐述、设计完成情况和答辩表现三部分组成。整个课程设计答辩过程是各个设计小组展示设计成果的过程,在此过程中锻炼了学生的语言表达能力和团队合作能力,同时也验证了学生对基础知识的掌握程度。
4课程设计在期末成绩中的占比
课程设计的进行一般在每门课程的理论课结束后进行,课程设计作为课程的一种形成性考核方式,在课程总成绩中占有较大的比例。对于有实验课的课程占据和实验课成绩大致相同的比例;对于没有实验课的课程占课程总成绩的30%~40%。课程设计在一门课程中属于课程综合性评价的一种方式,也是检验课程学习效果的重要指标。
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前言:
在全国开设动力机械及工程专业方向的学校中,很多都安排“内燃机课程设计”这一教学环节,旨在通过课程设计使学生应用、巩固、丰富、提高所学内燃机专业知识,加深对所学理论知识的理解,获得与专业有关的实践经验,培养学生的实践能力和专业技能以及综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法与能力。因此,课程设计是对前期理论与实践教学效果的检验,也是对学生综合分析能力与独立工作能力的培养与检查过程。
一、原课程设计内容安排存在的问题
1.存在的问题
(1)原课程设计内容安排中绘图工作量大,在两周左右时间内要求每个学生在认识、消化和整理原图的基础上,完成两张四缸发动机的横向和纵向图,这对于大部分学生来说是一件很难完成的事情。所以,到最后造成的结果就是大部分学生无法达到课程设计基本要求,即学生并不能通过课程设计掌握发动机的工作特点和设计要点,掌握基本尺寸和结构的确定原则以及计算方法,更谈不上在设计中发现问题,进行创新设计。
(2)课程设计答辩是以教师提问为主的“问、答”方式,不能全面地考核学生们对课程设计的掌握程度。更重要的是,学生们对自己的设计过程及结果并没有系统地总结,对自己的成功与不足之处没有一个明确的认识,使他们在今后的学习中没有明确的努力方向,这并不是一个好的学习习惯。
(3)课程设计的组织形式单一。课程设计的目的之一就是要培养学生分析和解决问题的能力。从人才培养的过程来看,在一个人的经验还很不丰富的情况下,团队合作是迅速提升其分析问题和解决问题能力的最好途径之一,也是知识共享、成长最快的方式。然而,原课程设计还只是处于单打独斗、一人一题的局面。
二、课程设计的改革探索
1.改进课程设计内容
内容安排中减少机械重复的画图工作量,将四缸发动机设计改成二缸机设计,并强调团队合作设计理念,安排2人一组,每个学生只要求手画一张纵向图或横向图,另加两张用绘图软件绘制的零件图,由此一方面补充了现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训,也使得学生有时间对设计进行全面思考,保证了对设计计算过程的理解。
2.加强现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训
分别以动力机械及工程专业的两大主干课程“内燃机原理”和“内燃机设计”为基础,将学生分为内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算两大组,加强了现代设计方法在课程设计中的应用。要求进行内燃机工作过程热力学计算的学生根据热力计算公式,对内燃机各热力参数、指示参数进行计算,并绘制示功图,它对内燃机的设计有一定的指导意义。要求进行内燃机运动学和动力学计算的学生以发动机运动学与动力学仿真分析为目标,掌握发动机运动学与动力学分析问题的思路与方法,并能将思路与方法付诸于程序语言进行仿真,通过仿真结果进一步加深对发动机发火顺序、转矩波动和轴承负荷图的理解。
3.设计过程进度安排阶段化
第一阶段:大约1―2天时间,进行内燃机总体设计和方案选择,在产品总体设计中要选择和确定内燃机的主要设计参数,在进总第250期 专业教学行热计算和外特性计算及主要零部件设计前,首先要选择零部件的类型、布局方式,如:气缸的布局方式、燃烧室的选择等。
第二阶段:大约2~3天时间,进行内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算,学生依据分组睛况分别按要求进行具体的计算。
第三阶段:大约8―9天时间,进行绘图工作,每个学生手画一张纵向图或横向图,另加一张用绘图软件绘制的零件图。
第四阶段:大约2~3天时间,整理并编写课程设计说明书。
4.细化课程设计成绩的评定方式,鼓励创新意识,加强平时考核监督
课程设计改革要做到成绩评定严肃、认真、科学、公正,只有制定合理的成绩评定标准才能取得学生对成绩的认同感。改进后的课程设计从一开始就明确给出评定的办法以及细则,并严格加以实施。最后的总成绩是将设计说明书质量、创新意识、图纸质量、答辩以及平时成绩进行加权综合计算得出。其中说明书质量包括方案说明、设计计算过程,以及学生对课程设计的理解、认识和收获等,要求报告思路清晰、文字通顺,书写规范,符合技术要求与撰写规范。总成绩别考虑了创新意识的成绩点,只要学生在教师给的简单的原设计模板上有所创新的都予以成绩上的鼓励。此外,加强平时成绩的考核,主要参照出勤、提问和平时阶段性任务的抽查情况等方面给出成绩。出勤情况除了教师抽查记录,还委任几个组长进行记录。四个设计阶段完成情况均分别记人平时成绩。
5.改进课程设计答辩方式
答辩时除了采用教师提问的“问、答”方式外,还要求学生能指出自己在图纸方面和报告方面的问题,注意引入学生自我的认识,允许学生参与对成绩的评定。或者要求学生指出别人图纸问题,以考查学生对实际问题的处理能力和对基础知识掌握的程度,侧面也反映该学生是否亲自完成了课程设计任务。此外,答辩时还现场抽查某些学生对绘图软件的使用情况。对于不合要求的学生,必须要求在规定时间内重新完成,否则不予通过。
三、总结
动力机械及工程专业改革后的课程设计注重了对知识运用、能力训练和素质培养的要求,在课题的深广度与分量上进行了调整,保证了90%以上的学生能够按照设计与进度完成设计工作。本次课程设计改革探索反映出来的正面效果比较明显,锻炼了学生的团队合作和创新意识,提高了学生分析问题和解决问题的能力,对该专业的课程设计具有较好的参考价值和示范作用。
参考文献:
[1]石彪,周鲜成,刘利枚.提高工科课程设计质量的思考[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2006,(3):58―59.
[2]朱克敌.应用型本科计算机专业课程设计教学模式研究[J].沈阳工程学院学报(社会科学版),2010,6(3):407―408.
[3]李建奇,陈日新,王建君.工科课程设计中存在的问题及改革思路的探讨[J].德州学院学报,2007,23(6):96―98.
施工图预算编制具有自己的特点。它不同于土木工程专业的结构设计类课程设计,施工图预算的原理相对简单。在《建设工程工程量清单计价规范》中,对清单构成、如何编制以及各种建筑工程和装饰装修工程的分部分项工程的工程量计算都有十分明确的计算规则[3]。施工图预算的难点是其准确度。建设方根据施工图编制的工程量清单是确定其招标价的依据,施工方编制的施工图预算是确定投标价的依据,也是确定投标策略的基础。没有施工图预算的准确度,建设方会因为增加清单外项目而无法控制工程造价,施工方或因为投标策略不当而不能中标。可见,施工图预算编制准确与否是施工图预算编制的核心问题,也是课程设计中应该培养的基本工程素质。不同于造价专业,在土木工程专业的培养计划中,施工图预算编制课程设计仅是土木工程专业的实践教学体系中的一个组成部分,且其学时相当有限。以辽宁工业大学(以下简称我校)为例,土木工程专业建筑工程方向的课程设计共计11个学分,其他的课程设计均为2周,而施工图预算编制课程设计的时间只有一周。同时,对于土木工程专业的学生来讲,由于施工图预算编制原理相对简单,容易在学生中形成错误的理解,而忽视了施工图预算编制要解决的核心问题。并且,按我校的教学计划安排,施工图预算编制课程设计在最后一个学期,在这样特殊的时间段,如何做好土木工程专业的施工图预算编制课程设计成为教师教学的一个难点。否则,课程设计将流于形式,达不到培养学生基本工程造价控制与管理的能力训练的目的。基于此种情况,我们对施工图预算编制课程设计进行了全面的梳理,尝试了一些方面的改革和调整。
二、保证施工图预算编制课程设计质量的几点措施
(一)不断提高教师的指导水平
改变课程设计停留在模拟或仿真的层次的现状,紧跟工程实际,用实际的项目做课程设计的选题对指导教师提出了更高的要求。要指导学生完成一份建筑工程施工图预算文件的编制,要求指导教师是“双师型”的教师[4]。一方面,具备造价工程师的水平,不仅熟悉预算文件编制的基本流程和要求,而且能很好地把握行业发展趋势,使得学生的课程设计不与工程实践脱节;另一方面,作为一名指导教师,要熟悉和掌握学生的知识构成和水平,根据学生实际水平采取有效的教学手段和方法,有的放矢,真正把学生引入工程实践,在其遇到问题时能给予针对性的指导。
(二)重视课程设计选题
建筑工程的施工图预算,要求完成单位工程的土建工程的施工图预算。选题是课程设计第一环节,选题的核心就是施工图的选择。建筑施工图或结构施工图过于复杂,学生在识图方面遇到太多的困难,就会影响学生完成的积极性,挫伤他们的工作热情。为达到对学生的施工图预算文件编制能力训练目的,我们选择的题目以框架或框架剪力墙结构的一般的办公楼、教学楼、住宅项目为主,其基础部分,选择钢筋混凝土独立基础、筏板基础,而不选择桩基础。选择这样的题目基于如下的考虑:首先,对这类项目学生比较熟悉,识图方面不存在太多问题;同时,其建筑图形状相对规则,项目功能相对比较单一,装饰装修工程量的计算既全面,又不复杂,满足课程设计的训练要求。其次,作为土木工程专业的学生,结构施工图识读是学生走入工作岗位的基本功,并且,钢筋工程量的计算也正是课程设计需要重点训练的内容。
(三)明确课程设计内容、任务量与要求
在短短的一周内,要求每个学生完成一个单位工程的土建工程的预算是不可能的。根据土木工程专业的培养目标,考虑工程实践工作需求,我们确定建筑工程施工图预算编制课程设计的训练重点内容包括:土建工程分部分项工程清单列项、基本混凝土结构构件钢筋工程量的计算、基础土方工程工程量的计算。课程设计采用个人独立完成与小组协作共同完成的形式。教师要合理确定每个学生需完成的工作任务,制定任务分配单,并且根据任务分配单检查每个学生的完成进度和质量。教师要根据施工图纸认真考量,既要工作量饱满,能了解一个土建预算的全工程,同时,也要在给定时间内能够完成。具体来讲,每个单位工程由一个小组学生共同完成并按工程标准提交相应的成果。对每个单位工程项目的施工图按照楼层划分,每两个同学负责一个楼层,在对建筑施工图和结构施工图识读的基础上,对照清单计算规则,共同完成所在楼层的工程量清单列项和计算。清单列项经指导教师确认无误后,每位学生独立完成所在楼层的某一类构件的钢筋工程量的计算过程。根据平法图纸计算钢筋工程量是课程设计的重点,要求每个学生必须独立完成其所在楼层基本结构构件的钢筋工程量的计算。
(四)教师预做课程设计
同其他课程的实践环节一样,要指导好课程设计,要求教师有一定的预算工作实践。首先,教师要具备独立编制一个实际土建单位工程预算的能力,熟悉预算编制的全部过程,熟悉应提交的各种表格及其在计算工程量过程中应注意的问题,以便在课程设计的指导过程中有足够的实际经验。工程预算的准确性是预算的基本要求,也是终极目标。施工图预算编制课程设计的难点是准确性,没有了准确性的要求,课程设计就流于形式,学生只是对施工图预算编制过程有个基本印象,根本不能胜任任何有关工作,也就失去了这门课程设计存在的意义。因此,教师必须在课设前亲自完成学生课程设计任务。在课程设计教学之前,教师通过专业软件,画图,算量,获得课程设计的“标准答案”,也作为检验学生课程设计成果准确性的手段。标准答案的存在,既可以帮助教师及时发现存在的问题,对学生计算结果进行补充和修改,也有助于激发学生的目标感,学生完成课程设计任务的主动性和积极性得到充分发挥。
(五)课程设计指导重点与难点
施工图预算编制课程设计的指导采用每天集中指导加个别指导的模式。按照预先制定的课程设计计划,每天先安排对当日工作内容的重点难点讲解,然后,由学生根据自己的工作任务,独立完成实际操作训练过程,在学生实操过程中,教师要及时给予针对性的指导。结合我们几年的工作实际,以下几个方面是指导的重点:1.课程设计的分部分项工程的清单列项。列项准确是预算准确的前提条件。对于一个初学者来讲,有了建设工程工程量清单计价规范,有了完整的建筑和结构施工图纸,并不能保证每个人都能完整地完成一个单位工程的清单列项工作。教师的指导重点在三个方面,第一是工程图识读,第二是列项顺序,第三是对清单计价规范的理解。目标是准确、全面,不重不漏。2.钢筋工程量计算。目前,工程实践中多是以软件计算来完成各分部分项工程量的计算,但是,对于钢筋工程量的手工计算仍是基本要求。我们在工程量计算这部分,也把对学生的手算钢筋工程量能力训练作为重点内容。对基本的梁、板、柱、墙以及基础等构件,首先选择典型案例图纸,按不同构件类型讲解计算原理,构造要求,实际施工中的做法等,然后,要求学生完成自己承担的相应楼层的钢筋工程量的计算。这部分,必要的重复计算过程是十分必要的。3.综合单价的确定。综合单价的确定是预算的一个核心问题。指导重点是使学生在熟悉清单模式下综合单价的构成前提下,能根据定额规则,同时充分考虑施工组织设计与施工方案,确定一项分部分项工程的综合单价。4.课程设计的按日检查制度。为督促学生独立完成课程设计任务,我们实行对课程设计每日的签字检查制度。按照预先制定的任务计划,对照教师预做的“标准答案”,按日检查,并将每日检查结果作为成绩评定的依据。5.发现问题,及时解答并进行整理。在课程设计指导过程中,对学生提出的问题不仅回答了事,更要及时进行分析、总结,形成常见问题集,为今后课程设计指导积累资料。
三、结束语
铸造工艺课程设计是学生综合运用理论知识,根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程。通过铸造工艺课程设计可以使学生完成铸件工艺设计能力方面的基本训练。铸造工艺课程设计所涉及的课程知识包括铸造工艺、造型材料、铸造设备、工程制图、AutoCAD、三维绘图等知识,是一次综合性工程设计实践课。
2铸造工艺课程设计存在的问题
铸造工艺课程设计目前在教学中存在以下主要问题:
(1)学生学习兴趣较低。由于传统铸造工艺课程设计通常采用试错法进行确定,设计者要凭借经验及理论知识确定较合理的方案、选用铸造工艺参数,故往往需要反复选择方可获得满意的结果。且传统的设计模式不能直观地通过改变设计参数进行方案比较进行设计性训练,这造成了学生主动获取知识的兴趣较低。
(2)铸造工艺课程设计要求学生具有较强的识图、绘图能力。但由于目前工程制图学时的缩减以及学生学习兴趣的降低,致使学生在三周的课程设计时间里有一周的时间是用来识图的,这严重影响了课程设计的进度。
(3)铸造工艺课程设计需要学生对型板、砂箱、芯盒等工装进行设计,学生对这些工装的认识往往通过书本得来,即便学生在实习时见过部分工装,但由于条件限制,这些工装的结构、工作原理等均未搞清楚。而且课程设计工作量很大,学生学习的自主性差别很大,因此部分学生只是机械的照猫画虎,从而无法训练和提高学生分析和解决工程问题的能力。
4)我校铸造工艺课程设计一般集中安排在秋季学期第18~20周,由于此时学生面临着期末考试、考研等,加之师资不足,造成师生及时沟通存在困难,一般在教师集中将任务书发给学生后,有一部分学生就很少到设计室了,当课程设计快要结束时才开始设计,其中不乏抄袭现象,使课程设计失去了原有的意义。
(5)传统的铸造工艺课程设计题目都已沿用了很多年,很少与现在的工厂有关,使课程设计与工程实践脱离了衔接。
3铸造工艺课程设计改革与实践
针对课程设计目前存在的主要问题,笔者对课程设计流程、内容、考核方式等进行了改革与实践,使铸造工艺课程设计作为“三维一体”能力应用型人才培养计划中重要的实践性教学环节充分发挥作用。
(1)提高学生的学习兴趣,改革课程设计的内容和流程,重点培养学生分析、解决实际工程问题的能力。课程设计内容是课程设计的基础,内容的好坏直接关系到教学目的能否实现。为了达到培养目的,一方面让学生通过实习建立对工艺及装备的感性认识,另一方面抛弃传统的设计题目,选择多个工厂里实际生产的典型零件作为课程设计的题目,实现课程设计与工程实践的衔接。为了防止抄袭现象,学生4~5人一组做同样的零件,但每个学生的设计参数不同。为了提高学生主动获取知识的兴趣,对传统的铸造课程设计流程进行了改革。新的课程设计流程中增加了AutoCAD、三维绘图、计算机模拟等,通过改变设计参数进行方案比较的设计性训练能够直观地体现,这在很大程度上提高了学生的学习兴趣。同时学生的识图、绘图能力得到了充分的锻炼和提高,为以后参加工作奠定了坚实的基础。图2为大学生采用Pro/E软件完成的铸件三维设计。
(2)课程设计与大学生竞赛相结合,促进实践教学改革。大学实践教学的根本真谛在于它能够培养学生未来从事研究、探索活动的一种思维品质和习惯[3-4]。学科竞赛可以锻炼学生提出问题、设计方案、探索解决问题方法的能力。整个竞赛从组织队员开始,就是学生的主动思维、发散思维、直觉思维、批判性思维,甚至是“梦想”的过程,是学生利用多年学习的知识进行分析、组合与判断的过程,也是培养学生创新思维和应用实验基本技能、发挥创造性的过程。通过学科竞赛使学生的创新活动成为了学业的一部分。兰州理工大学在实践中出台了一系列相关配套政策,例如创新学分实施办法中规定每位学生必须获得1个创新学分;参加校级及以上学科竞赛的同学可以获得创新学分,竞赛作品可以替代课程设计等。在一系列制度的支持下,大学生踊跃报名参加,利用寒暑假时间参加竞赛,通过校内竞赛选拔推荐参加国家级竞赛的人员。通过参加铸造工艺大赛,学生成为了学习过程的主体,激发了学生自主学习的积极性。从2009-2014年,我校学生连续六年参加了“永冠杯”全国大学生铸造工艺大赛,获一等奖3项,二等奖2项,三等奖18项。同时通过竞赛,提高了学生解决实际工程问题的能力,培养了学生科学研究的基本素质、动手能力和勇于创新的精神。虽然参加全国铸造工艺大赛的是学生,但同时比的是创意以及学校的教学方法和教学手段。许多企业工程师、研究人员作为竞赛评委,这些都增加了高校教师的压力,促使教师对实践教学方法和手段进行改革,有利于提高学生的综合素质。
(3)规范化管理模式,改革考核方式,将过程考核和能力考核相结合。在课程管理方面,我们通过任务书明确了以下时间点:开题,中期检查,课程设计答辩,提交设计报告。通过规范化的管理,学生可以清楚地知道各个阶段的内容,并能合理安排时间。开题时要让学生知道课程设计的目的、内容及意义。这个阶段要求学生充分利用图书馆纸质及电子资源,积累大量的原始资料,并充分了解铸件的结构特点;中期检查主要解决设计中出现的问题;课程设计答辩环节是对整个铸造工艺设计进行的总结。通过答辩环节可以提高学生口头表达能力以及临场应变能力。根据课程设计的流程,在开题、中期检查以及课程设计答辩三个环节分别进行考核。开题占整个课程设计考核的10%;中期检查占70%,包括以下内容:合理选定铸造工艺参数,占15%;浇冒口等的设计,占25%;工艺图、型板图、合箱图的绘制,占30%;课程设计答辩占20%。
4结语