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電大是我國高等教育的重要組成部分,與普通高校(也就是通常所說的“正規大學”)一起承擔培養各類專門人才,提高勞動者素質的任務。電大屬于高等職業教育,以培養技術應用型人才為目標,培養我國改革開放和現代化建設急需的專門人才。它所實施的是以就業為導向的職業能力系統化課程,實踐性是其的基本特征之一。
計算機專業的課程體系中部分課程的實踐性較強,故實踐教學是計算機專業教學的一個重要環節,它使學生的理論知識與實際工程相結合,使學生動手能力得到培養。而課程設計是實踐教學的關鍵環節。課程設計是專業理論聯系實際的橋梁,是學生綜合運用本課程和其他課程的基本知識,融合貫通,獨立思考解決實際問題的初次嘗試,也是培養應用性人才的重要手段,,課程設計體現了“以學生為中心、以教師為指導”的協作學習環境。學生在教師的組織指導下,圍繞某一實踐設計題目,按照課程設計任務書的具體要求,通過查閱資料、分析資料、確定方案,掌握相關課題的原理、設計、調試技術并撰寫設計報告,進行一次綜合性、系統性的“練兵”。可以說,課程設計為學生畢業設計乃至將來畢業后的實際工作奠定了堅實的基礎。甚至可以把課程設計看成是一個小型的畢業設計,所應用到的知識應略高于課堂上所講授的知識,教師應該重點培養學生的自學能力、創新精神和團隊合作意識,而不是單純對課堂知識的鞏固。通過課程設計,可以提高學生綜合運用知識的能力、計算能力、分析問題與解決問題的能力,也可以培養學生學習的自主性、探索性和創造性以及團隊合作的精神。
對于我們電大的學生來說,由于教育目標和和正規大學本科生教育不一樣,所以教育方法也不能把對本科生的要求、規范生搬硬套過來,必須針對這樣一群學員建立自己的體系,
為此我從以下幾個方面進行探討:
一、課程設計當前存在的問題
經過對往年課程設計工作計劃及相關材料的審閱,發現我校實踐教學環節中的課程設計主要存在以下問題:
1.重視程度不夠。電大的培養計劃中普遍都是以一些考試課程為主,學生也主要重視這些課程。而課程設計環節多為考查課,學生認為“不出意外,都能通過”,抱著得過且過的態度。部分學生不太重視或有畏難情緒,互相抄襲現象嚴重。
2.課程設計計劃內容不合理。課程設計計劃目標不明確,沒有明確的計劃實施細則,往往由教師布置具體設計內容及要求,設計選題也沒有專門的要求。
3.課程設計教學過程不規范。沒有對課程設計教學過程的管理提出明確要求,教師上課和課程設計的考核規范不明確,從而使課程設計教學過程缺乏規范,極大地影響了課程設計的教學效果。
4.課程設計課效果不明顯。由于沒有明確的課程設計教學計劃和教學規范,直接導致課程設計教學效果不明顯,使課程設計對人才培養目標的實現沒有起到良好的支持作用。
5.時間安排上,通常沒有安排在課程教學完成之后,與課程教學內容在時間上有脫節現象,導致時間長了學生再進行相關設計時又必須重溫之前學習的內容,在一定程度上耽誤了真正設計的時間。
二、解決問題的總體思路
針對以上存在的主要問題,我們應從思想上引起高度重視,召開課程設計說明動員會,進行有關課程設計實踐教學重要性的教育,端正他們對該教學環節的正確認識,使學生明確課程設計的指導思想、目標要求及方法步驟,課程設計的紀律、要求及評分標準,課程設計任務,使學生對課程設計做到胸中有數,能自覺、積極、認真地著手進行課程設計。學校應組織相關人員在深入研究課程設計與本專業應用性人才培養目標適應性基礎上,制訂專業、詳細的課程設計工作計劃,確定課程設計的教學目標、總體要求、時間安排、主要內容、教學任務安排、考核標準、質量控制措施等內容,讓教師有據可依,認真按照具體要求并結合教學實際來組織設計過程并最終完成設計、進行考核,學校安排人員進行組織監控、意見反饋和成績考核。
三、課程設計實施的具體過程
1.選擇合理的、有吸引力的課題
好的開始是成功的一半,選擇一個合適的題目是課程設計成功的首要條件。首先,題目要符合教學實際,既要盡量覆蓋相關課程理論知識,又要有一定的實用價值,這樣,讓學生感到學有所用,認識到該課程的重要性。內容上要富于現化科技色彩,與現實生活聯系密切,具有一定的實用性和趣味性,這樣的題目對學生的吸引力大,可激發學生設計與創造的激情。如《圖像處理》課程可讓學生自己設計的影集、樓盤出售的樓書等。其次,課程設計的題目范圍要廣,應保證每個學生的設計內容有所不同;題目的難易度要適中,要形成一定的梯度,同時要有一定的挑戰性。課題的難易使學生在選題時量力而行,基礎好的學生可選擇難度較大的題目,原則上應由二至四名學生選擇一題,分工合作,使每個學生都有需要獨立完成的內容,這樣可促使每個學生都積極動手進行課程設計,減少不認真設計和盲目抄襲的現象,使課程設計真正達到鍛煉和提高學生能力的目的。基礎一般的學生可選擇較為簡單的題目。這樣既可滿足學有余力學生的強烈的求知欲,又不會使基礎差的學生感到太難以致出現厭學情緒,真正體現因材施教的原則,也可充分發揮學生的潛力。與之相配套的措施是在成績評定時可根據課題難度的不同,適當提高或降低評分標準。
2.課程設計過程中充分發揮教師的指導作用和學生的主觀能動性與合作精神
課程設計是一次培養學生獨立分析問題和解決問題能力的重要機會,在整個設計過程中,學生是主體,老師的任務在于引導和啟發。教師在整個實踐課程的實施階段應該做到全程跟蹤,才能切實得到效果。全程跟蹤的主要目的不是為了督促和檢查學生,而在于參與到學生的設計當中,了解學生的思路,解決學生的困難,提供給學生更多有參考價值的意見,將學生的被動學習轉化為在老師引導下的主動探索性學習。當學生在設計中遇到問題時,指導教師應鼓勵他們多方位、多角度地去思考,盡可能找到比較好的解決問題的方法。教師只是在必要時妥善地將學生的思維引導到正確的軌道上來,這樣既可培養學生獨立思考的好習慣,又可以培養他們敢于創新和獨立思考的能力。通常的課程是以向學生傳授知識為主,采用的是“注入式”的教學方法,學生的主體地位沒有得到體現,學習積極性得不到充分調動。課程設計的教學方法應以“啟發式”替代“注入式”,由傳授知識轉為教會學生如何學習,讓學生由“學會”變成“會學”,激發學生的學習欲望,引導學生自主、主動地獲取知識。課程設計實施過程中的及時跟蹤,不僅僅是針對技術層面引導學生,通過跟蹤,還可以監督學生在小組合作中是否做到了積極協助他人和獨立完成任務,是否在課程設計中保持了做人的誠信,而沒有投機取巧甚至是剽竊他人的成果。
課程設計進行時,可對學員分組合作來共同完成設計任務。每個小組安排3-4人,將設計內容分解,小組中每人安排一定的工作量,小組成員分工合作共同完成,各成員承擔的工作既相互獨立,又相互關聯,必須認真完成各自的任務,又要及時和小組其他成員經常溝通,獲得有用信息,才能完成全部工作。這樣會調動小組中每個成員的積極性和增強他們責任感,從而既激發了他們的主觀能動性,同時又在團結合作中感受到了合作的責任和樂趣。
3.提交課程設計成果,典型作品點評,按評價方案進行認真評價總結
我認為,對學生的測評應該由終結性評價走向過程性評價,要鼓勵學生積極參與自我評價,相互評價。學生完成設計后向教師提交設計成果,提交的方式采用個人總結展示并自我評價來完成。自我評價主要讓學生客觀公正地評價自己在課程設計過程中的努力程度和收獲;在此基礎上,聽取小組對小組各成員的評價,可以讓大家了解小組成員與其他成員的團隊協作精神和對本組課程設計的貢獻;然后再最后進行總結性評價。主要通過3個方面來評定:課程設計報告(含課程設計總結)的質量、成果的演示及自我評價的效果以及課程設計過程中的態度及小組合作的表現,分別占教師評價的60%、30%、10%。隨后,教師從學生的作品中選取3到5個典型設計進行點評,重點分析該設計的優點和不足,并詳細說明理由,最后指出改進方法和措施。
前面談到過,在提交設計成果時主要是學生自己講述設計的特點。這雖然鍛煉了學生的能力,但學生的總結很可能比較片面或者不成熟,因此需要教師最終給出一個更為科學的總結。總結是對課程設計的歸納、提高和深化的過程,可以使學生對知識的理解更深刻。通過總結,學生和教師都有機會反思整個課程設計的過程,總結經驗教訓,從而更有利于師生各自今后的學習。
四、結束語
課程設計是涉及一門課程甚至幾門課程的一個重要的綜合性實踐教學環節,是該課程基本理論與工程和科研實際相聯系的訓練,它包含了對理論知識的復習深化,也結合了對科研和工程設計的方法、程序的初步嘗試,是培養應用性人才總目標的有相當影響的一個步驟。所以,不斷探討課程設計的內容和形式,提高課程設計的質量,則是每位教師必須研究和探討的問題。只有聯系本校實際,不斷創新,才能使課程設計達到更好的效果,為社會培養真正有用的人才,這方面仍有許多在理論和實踐方面的問題需要研究探討,可謂任重而道遠,需要我們與時俱進,不斷學習、實踐、總結、研究,為實現教育目標多作貢獻。
參考文獻
[1]劉敦文,沈志男.創新教育與高校課程設計教學創新[J].黔東南民族師范高等專科學校學報,2003(6).
關鍵詞:機械設計;課程設計;問題;對策
引言
課程設計是機械類專業在完成機械設計或機械設計基礎課程后進行的一項重要的實踐教學環節,是學生首次接受較全面的工程設計訓練。該課程要求學生綜合運用已學過的多門基礎課程來解決工程問題,對學生樹立正確的設計思想、提高綜合分析能力、培養良好的工程素質具有重要作用,學生在課程設計中的收獲會直接影響到后續專業課程的學習,甚至對以后的畢業設計和實際工作都有著重要的影響。
1. 當前課程設計中存在的問題
1.1 對課程設計興趣不高,不能積極地投入課程設計工作
部分學生認為課程設計就是畫圖,對課程設計認識不足,加之課程設計長期沿用減速器設計作為設計對象,使設計內容陳舊、單一,設計過程太枯燥,學生興趣不高。
1.2 時間短,任務重;學生多,教師少
我校《機械設計》課程設計分三類:(1)一周,學生需要完成螺旋起重器設計和繪制螺旋起重器裝配圖一張(2 號圖),設計說明書計算說明書一份;(2)二周,學生需要完成減速器設計(單級)和繪制減速器裝配圖一張(1號圖)和零件圖二張,設計說明書計算說明書一份。(3)三周,學生需要完成減速器設計(雙級)和繪制減速器裝配圖一張(0號或1號圖)和零件圖二至三張,設計說明書計算說明書一份。課程設計的期間,學生每天要工作十個多小時,有時個別學生還需要熬夜加班。常有學生在完成課程設計后感嘆,這門課程是上大學以來學的最累的一門。由于繪圖工作量較大,繪圖占據了學生大部分的時間和精力,學生對設計理念、過程和方法的體會與思考相對較少,削弱了課程設計的教學效果。
另外,隨著招生規模的增大,教師數量相對偏少,經常是一名教師指導一個班,甚至兩到三個班,教師很難在指導課程設計時照顧到每一個學生。
1.3 學生工程意識不強,對機械設計的過程和一般規律認識不足
在開始階段,學生面對課程設計題目往往心中一片茫然,不知道從何處入手;在課設中,少數學生對教師指導過于依賴,自主性差,遇到問題,即使對一些很容易就可以從設計指導書或手冊中直接查到的問題,也不能主動地通過查找手冊資料和獨立思考來尋求解決方案,而是一味地詢問指導教師,或互相抄襲。
1.4 相關課程基礎不夠扎實,直接影響了課程設計的效果和進度
課程設計要應用機械設計課程知識,還要用到工程圖學、理論力學、材料力學、工程材料、加工工藝以及公差和互換性等多門課程的知識,這些課程中任何一門基礎不牢固,都會在課程設計中表現出來,影響課程設計的教學效果。在這些先修課程中,工程圖學對設計的影響尤為突出。比如,課程設計時有相當一部分學生視圖投影概念不清,對螺紋連接、齒輪以及軸承等標準件的表達方法不能熟練運用,出現大量的制圖錯誤。另外,現行機械設計或機械設計基礎教材有關零件設計的內容主要是圍繞零件的強度設計展開,對零件的結構設計言之甚少,造成學生的結構設計能力較弱, 而實際機械設計中結構設計的工作量要遠大于強度設計的。
2. 提高課程設計教學效果采取的對策
2.1 做好學生的思想工作,提高學生對課程設計的興趣,充分調動其積極性
部分學生對課程設計興趣不高,在課程設計中不能積極主動地投入,最根本的原因是對課程設計的重要性和必要性認識不足,不清楚課程設計的作用、地位,以及對后續課程的影響,這就需要教師在布置任務時進行充分的說明和正確的引導, 使學生提高認識,端正態度,自覺地投入到課程設計工作中去。
在機械設計或機械設計基礎課程中,介紹各種常用機構及通用零部件的設計方法,這些內容一般自成章節,具有一定的相對獨立性,學生對各章節之間的聯系認識不夠明確。在此之前,學生已完成了基礎課程一系列先修基礎課程,如工程圖學、理論力學、材力力學、工程材料、加工工藝學等,但由于沒有進行綜合性的訓練,還不能熟練地應用這些知識解決工程問題。
2.2 強調對機械設計過程的理解與認識,培養學生的工程意識
課程設計的過程比結果更重要。課程設計最根本的目的是培養學生綜合運用所學知識解決工程問題的能力,使其初步掌握解決工程問題的一般過程和方法。強調機械設計過程主要有幾個方面:
一是了解完成一項機械設計項目要經過哪幾個階段,每個階段需要考慮哪些問題。學生在課程設計過程中之所以感到時間緊張,不完全是因為計算和繪圖的工作量太大,而在很大程度上是因為對機械設計的工作過程和一般規律理解不夠深刻,在拿到題目時一片茫然,不知道從何處著手,漫無目的的翻閱資料,或等待觀望,無謂地浪費時間;再者由于設計時考慮問題不全面,導致返工而浪費時間。學生若知道了機械設計的過程,也就明確了前進的方向,知道什么時候該干什么,每一步的前后有何關聯,做某項工作必須具備哪些條件,哪些是已知的,哪些是可以查到的,哪些是必須經過必要的預先計算得到,這樣就可以有條不紊地展開設計工作,不會顧此失彼,避免無謂的返工,也就不會感到時間緊張。
二是要學會面對工程問題時的解決思路和方法。課程設計的一個重要目的,就是培養學生設計機械產品時對創意的實現能力,雖然課程設計一般僅設計傳動系統,但其內容包含了機械設計過程的最關鍵部分:制定方案、工作能力設計計算、結構設計和各部分的協調等。理論課程與實際工程中所要解決的問題的區別在于, 前者是要求明確、規范化了的,而后者往往是籠統、模糊的。如何將敘述模糊、概括的設計要求進行明確、細化,從而將一個復雜的工程問題分解為一系列條件明確易于求解的簡單問題,然后將這些問題逐個解決,最后再綜合起來,通過統一協調,得到一個系統完整的解決方案,并形成規范的圖紙和計算說明書等工程文件,學生必須在課程設計過程中認真實踐、體會,才能學到手,而掌握了這些思路和方法,對畢業設計和將來的實際工作都是非常有益的。
三是養成嚴謹細致、認真負責的工作作風。設計時要重視培養學生養成嚴謹細致、認真負責的良好工作作風,這也是工程技術人員的基本素質。要求學生在課程設計過程中,每一個數據,每一條線都要有所依據,不能想當然地隨意定,或者盲目地照搬手冊或圖例中的數據和結構。要讓學生意識到,在自己完成的說明書和圖紙上簽下自己的名字,就代表要為所提交的材料負責。
2.3 進行課程設計前做好充分的技術準備工作
課程設計之前,指導教師應與學生互相配合,做好充分的準備工作,主要包括以下幾個方面:
(1)講課時復習和補充必要的相關知識,如機械制圖、公差與互換性、工程材料與機械加工工藝等。學生所提交的設計說明書和圖紙存在的問題主要包括兩類,一類是純粹的繪圖錯誤,另一類是由于對公差與互換性、加工工藝等課程相關知識理解不夠而導致的制圖錯誤,主要是標注錯誤,比如形位公差、精度等級、粗糙度的選擇與標注錯誤以及尺寸鏈閉合等。有的課程,比如機械制圖,一般在大一完成,由于在后續課程中應用較少,到課程設計時很多知識已經淡忘,致使課程設計中出現過多的繪圖問題,即使一些最基本的標準件畫法(例如螺紋連接、齒輪、軸承等),都有不少同學畫錯。在機械設計課程中講到相關章節時, 附帶將一些課程設計中容易出現錯誤的問題回顧一下,這樣可以使學生加深印象,從而在課程設計中少犯繪圖錯誤,以便將主要精力放在設計上。比如講到螺紋聯接的類型時,結合每種聯接型式的特點回顧螺紋聯接的畫法,指出容易出現的錯誤;介紹齒輪結構設計時,復習齒輪嚙合位置的表達方法和齒輪零件工作圖的內容及常見問題;講解軸承類型時,結合軸承結構特點,回顧各種軸承的規定畫法以及特征畫法等。
(2)對課程設計中的關鍵問題,通過作業和討論課的形式,加深學生的理解和認識。比如軸系結構設計,是課設中學生感到的難點,教學中,可通過分析減速器各種軸系結構設計,比較軸上零件的布置,固定與定位、裝拆、軸承的類型和安裝,與密封形式等,分析比較軸系結構設計的正誤,引導學生通過討論來糾正設計中存在的問題,幫助其加深理解,提高認識,增進學生結構設計的能力。
(3)熟練運用技術標準、規范、設計手冊等有關設計資料,是機械設計人員的一項基本技能。在平時的作業中應該注意加入這方面的訓練內容,以提高學生查找設計資料的能力。
2.4 重視答辯與總結
答辯與總結是課程設計的最后一個重要環節。答辯是對學生設計成果的一種肯定,也是學生間、師生間相互交流的重要方式,是教師檢查設計質量高低的有效手段,也是對暴露出來的共性問題進行的一次集中指正,答辯方式可以是單個學生或分小組答辯,由于教師時間緊,指導的人數多,采用小組答辯學生之間可以通過相互討論,培養學生的團隊精神,提高答辯效果。答辯時通過提問和質疑可以引發學生思考,幫助學生提高對機械設計過程的理解和認識水平。
總結包括學生在完成設計后的個人總結和指導教師在答辯后所作的集體總結與點評。學生通過認真總結,剖析自己設計中的得失、成敗,有助于進一步掌握設計方法和步驟,找出今后設計中應注意的問題。教師也要認真地對學生整體設計情況有一個針對性的總結,指出設計的不足,要肯定成績并給予鼓勵。通過系統總結和答辯,可使學生進一步發現設計計算和設計中存在的問題,進一步搞清不甚理解的或未曾考慮到的問題,從而使學生有更大的收獲,圓滿地達到課程設計的目的與要求。需要特別說明的是,答辯之后教師的總結點評非常必要,學生經過課程設計的實踐之后,對教師的點評會有更深的體會。對機械設計中有些問題的認識,學生在課程設計過程中感覺到了,但限于實踐經驗和知識面,不能很清楚地歸納表達出來,這時教師進行總結和點評,常使學生有醍醐灌頂之感。
3. 結束語
課程設計在工科課程體系中承上啟下的特殊地位,決定了該課程對培養學生的工程意識、創新意識、使其形成初步機械設計能力和獨立處理工程問題的能力方面具有不可代替的作用。培養學生對機械設計的興趣是課程設計順利開展的前提,對機械設計過程的深刻理解與認識是學會解決工程問題的思路和方法的關鍵,充分的準備工作是基礎。只有這些工作都做好了,才能保證課程設計的教學效果。
[參考文獻]
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0、引言
軟件工程專業本科生的培養目標是面向軟件產業界對軟件工程專業技術人才的需求,培養具備扎實的計算機科學技術基本知識,受過良好的軟件設計、開發和工程管理方法基本訓練的應用型高級技術人才。
Java程序設計是軟件工程專業的一門重要課程,該門課程的課程設計作為實踐教學的重要環節,對培養學生的學習能力、問題分析與解決能力、實踐創新能力起著重要的作用,同時還可以培養學生的軟件工程思想,提高學生的軟件開發能力。
1、什么是課程設計
課程設計是學生在學完課程之后集中一兩周時間,以個人獨立完成或團隊分工合作等方式,圍繞某一設計題目進行專業實踐活動,旨在鞏固、強化、拓展所學知識,提高學生實踐操作能力和自學創新能力,培養學生團隊合作意識。
課程設計是針對性較強的實踐教學環節,將課程基本理論與工程實際相聯系的綜合訓練,是培養應用型人才的一個重要步驟。課程設計可以使學生通過查閱資料、分析題目、確定設計方案等一系列步驟將理論知識與工程實踐相結合,從而加深對所學知識的理解與鞏固,提高整體思維能力、綜合應用能力和創新能力。
2、Java課程設計大綱的制定
根據Java程序設計課程的教學大綱要求,制定相應的課程設計大綱,明確課程設計的目的、任務要求、時間安排、設計文檔要求、考核方式、備選課題等。由于課程設計以個人獨立完成為主,因此課程設計的難易程度應適當,保證學生在指定的時間內能順利完成。根據計算機技術的應用范圍與學生當前的知識儲備情況,備選題目可設置多種類型,如小型桌面軟件類、管理系統類、網絡編程類等題目,當然,學生也可以自擬題目。課程設計文檔是學生對自己的作品在系統總體結構、功能模塊、程序流程圖、類圖、主要算法、遇到的主要問題與解決方法等方面進行說明的文字材料,同時要求學生在文檔的最后總結在完成課程設計過程中的心得體會。
3、Java課程設計方案
Java課程設計的實施主要由選題、指導、考核3個環節組成,其中,選題是首要的步驟,指導是教師了解學生遇到的問題和完成進度并給予輔導建議的過程,考核是對學生的作品進行檢查與評價。
3.1 選題
Java課程設計題目的設置要與軟件工程專業培養目標和Java課程的教學大綱要求相一致。課題應盡量滿足理論知識與專業技術相結合、軟件工程理論與項目實際需求相結合的要求,既要全面覆蓋理論課程所學知識,適合實踐教學和啟發創新,又要聯系工程實際,并適應本專業的發展趨勢。課題應具有一定的可操作性、設計性、靈活性、挑戰性和趣味性。課程設計內容難易程度的確定要以中等水平的學生在規定時間內經過努力能完成任務為依據。
另外,課題應盡可能地與學生的實際學習、生活相關,這樣學生在調研、分析設計時更容易了解需求。例如,學生成績管理系統、圖書信息管理系統、宿舍管理系統、ATM柜員機模擬程序等課題與學生的學習、生活相關,在使用計算機時常用的計算器、畫圖板、音頻或視頻播放器等都可以作為選題。
在學生明確課程設計的大綱要求后,根據自己對Java語言知識的掌握程度與感興趣的研究方向,可以從課程設計大綱的備選題目中選擇適合自己的題目,也可以自擬題目。
3.2 指導
在課程設計中,學生是主體,教師是主導,因此指導應講究方法與藝術,最大程度地發揮教師的導向作用與學生的主動性與創造性。指導分為兩個階段,第一個階段是對學生選題的指導,第二個階段是學生在完成課程設計的過程中教師對學生的集中輔導與答疑。指導過程同時也是教師對學生進度的檢查與監督過程。
1)選題指導。
教師在指導學生選題時要說明各種題目的難度與要求,根據學生基礎與能力的不同,因材施教,推薦不同的題目,幫助學生把握好方向。
對于理論基礎好、動手能力強的學生,可以給他們提供難度較高、有挑戰性的題目;對于理論基礎好動手能力一般的學生,難度較高、可操作性強的題目可以激發他們的探索精神、提高動手能力;對于理論基礎與動手能力都一般的學生來說,難度中等、有可參照原型的題目較適合他們;基礎差的學生要獨立完成設計比較困難,因此教師可以建議他們選擇源于教材、難度低的擴展性題目。
2)設計指導。
學生在課程設計的具體執行過程中主要由個人獨立設計與教師指導兩個部分構成。個人獨立設計是學生利用課余時間對自己的課題進行設計實現。除此之外,在課程設計期間,教師安排每周2次,每次4~5學時在實驗室集中指導與答疑。通過這樣的方式,教師可以參與到學生的設計中,了解并開拓學生的思路,發現問題并引導如何解決問題,還可以發掘學生的潛能,同時也可以對整個課程設計的過程進行監督與管理,提高課程設計的質量與效果。
在Java課程的教學過程中,教師應該逐漸了解學生的學習態度與學習情況,因此,鑒于學生態度與基礎不同,教師在設計的指導上也要因材施教,有針對性。對于理論基礎好、動手能力強的學生,教師可以引導他們進行深入的探索與研究,進行創新性的設計,而不僅僅局限在基本設計要求上。教師要參與他們的設計中,聽取他們的思路,對有一定創新性、合理的想法給予鼓勵,并給他們提出建議,推薦有關的資料。由于這類學生對新技術的求知欲強,但新技術在最初應用時容易出現問題,所以教師在聽取學生的思路時,要及時發現并糾正他們設計中的不合理成分,引導他們朝著正確的方向前行。
對于理論基礎好動手能力一般的學生,他們在系統分析與設計中一般都能夠完成得很好,但是編程實踐的能力欠缺,因此教師通過啟發式的方法引導學生,發揮學生的理論水平進行創新性的設計,在系統實現時給學生推薦參考資料,加強對基礎知識的應用能力。
對于大部分理論基礎與動手能力都一般的學生,教師要幫助學生加深對理論知識的理解,同時在設計上多加指導與啟發,引導學生更為完善地完成設計,并在設計中或多或少地表現出一些自己的特色,然后在編碼實現時給予更多實際操作性的指導。
在課程設計的指導中,除了教師的指導,也可以采取“強幫弱”的形式,讓能力較強的學生參與能力較差的學生的系統設計與實現中,促進他們之間的交流與幫助。
3.3 考核
學生在規定的時間內完成課程設計之后,教師要對學生的作品進行考核,考核的目的不僅僅是為了檢查學生完成的情況,更重要的是給他們一個講解其設計思路并演示作品的機會。考核主要采取學生講解作品分析設計思路并演示說明作品、教師提問的答辯考核方式,這有助于學生加強知識的全面理解,培養其語言組織與表達能力、應變能力等。
答辯過程要求全班學生參加,分為學生自述、教師提問、學生提問3個環節。首先由學生針對其作品從系統分析、設計、關鍵技術與算法、存在問題等方面進行講解,然后演示作品。之后,教師與其他同學可以對答辯人的作品從設計思路、功能、性能、代碼與技術等方面進行提問。通過答辯,并結合學生的設計說明書、答辯水平、動手能力、獨立分析問題與解決問題的能力、創新精神與學習態度等進行綜合考評。對優秀設計者,給予表揚與鼓勵,并號召其他同學學習,在評分時適當加分,以調動學生進行課程設計的積極性;對僅完成基本要求的學生,肯定他們的努力,并鼓勵他們多實踐;對未達到要求的學生,要求其進行整改或限期令其重做。
4、關于Java課程設計的幾點思考
這幾年Java課程設計的教學效果表明,課程設計為學生鞏固所學知識并能學以致用、提高綜合應用能力提供了重要的實踐平臺,教師也從課程設計實踐教學中獲得了一些有用的經驗,為進一步完善課程設計教學提供幫助與參考。
1)注意因材施教,根據學生的基礎布置不同的課題。
制定課程設計大綱時,首先制定一個對于大多數學生都比較合適的基本實踐要求,然后再針對不同學生的基礎設置難易程度不同的課題。這樣對大多數學生來說,他們既不會感到實踐要求高不可及,又感覺到有一定的難度,比較有挑戰性。
2)及時發現并總結問題,積累經驗。
在課程設計的整個教學環節中,教師要善于從中發現并總結問題,給予及時、到位的指導。例如,在指導學生完成課程設計時,對于大部分學生普遍遇到的問題,教師要及時發現并進行講解;從學生上交的課程設計文檔中發現學生利用面向對象技術進行程序設計存在的問題,分析問題產生的原因,以改進教學方法;在課程設計答辯考核之后,教師還要對全班課程設計的情況進行全面總結,不斷改進。總之,在課程設計的任何一個環節,教師都要善于發現問題,總結經驗。
3)教師要不斷完善自己的知識結構。
從課程設計的大綱制定、任務布置到指導與考核都需要教師付出很多時間與精力,而且對教師的專業知識與能力要求也很高,因此要想保證課程設計的質量與效果,很大程度上取決于教師的責任心和知識結構的完善。
4)在課程設計中培養學生的軟件工程思想。
JaVa程序設計是軟件工程課程的先修課程,在講授程序設計語言時,教師可以適當灌輸一些軟件工程的思想,讓學生對軟件開發的基本過程有初步的認識,避免學生陷入“學習程序設計課程只是學編程、軟件開發就是編程”的思想誤區。實際上,學生在課程設計過程中對系統進行分析、設計、編碼、測試等都體現了軟件工程思想的運用,程序設計是軟件開發過程的一個階段,通過課程設計能夠加深學生對程序設計語言的理解,同時也能較好地培養學生的軟件工程思想,為后續軟件工程課程的教學打下良好的基礎。
5)根據任務的大小,可適當采取小組協作方式。
中等職業技術學校計算機專業的《數據庫原理與應用》課程的任務是:介紹數據庫技術的基本概念,熟悉數據庫管理軟件xBASE系列的基本操作,掌握程序設計的基本方法,初步掌握交互式開發工具,通過課程實習掌握小型應用軟件的開發過程。
因此,本課程的教學目標是:使學生掌握數據庫技術和數據庫管理軟件的基礎知識和基本技能,掌握程序設計方法,具有開發小型應用系統的能力。為實現這一教學目標,要進行相應的教學改革,主要是課程的教學由傳統“理論教學+筆試”模式改為“基礎(包括基本理論和基本技能)教學+課程設計”模式。課程設計的目標是:培養學生利用各種媒體(包括傳統媒體和Internet技術等)獲取、加工、處理信息的能力,能夠完成小型軟件的開發。
二、活動目的
通過課程設計教學活動,讓學生在已掌握數據庫原理的基礎上,通過對社會或生活需要的調查、分析,做出規劃、設計,培養學生搜集信息的能力,開發小型應用軟件,從而使學生掌握數據庫知識意義和信息技能,提高自學能力和知識的綜合能力和信息素養。
三、活動內容
活動內容包括指導學生從生活出發,搜集相關資料,分析需求情況,確定開發項目;要針對開發的項目再采集數據,進行系統規劃,確定系統的框架;畫出流程圖,并以此寫出FoxPro程序及進行調試和修改;編寫系統使用手冊;指導學生進行演示和組織評價工作;在課程設計中指導學生自學。
四、教學設想
課程設計采取以學生學習活動為主體的教學活動,學生在教師的要求和指導下,自主地確定設計的課題,確定軟件的內容和表現方式,通過各種媒體進行自學。因此,在課程設計教學中教師是教學過程的組織者、指導者、意義建構的幫助者、促進者。
五、教學對象
2000級計算機應用專業全體學生。
六、教學時間
2001年5月~6月。
七、教學過程
共分為五個階段:
1.動員布置階段
強調進行課程設計的意義,鼓勵學生積極參與課程設計,激發學生的學習熱情,培養良好學習環境。印發《〈數據庫原理與應用〉課程設計說明》,詳細地布置設計內容,完成工作,并推薦一些設計項目供學生參考,提高學生參與的積極性,動員更多的學生參與其中。
2.指導學生收集資料階段
指導學生收集原始資料,初步確定課程設計項目,并上報指導教師,再由指導教師匯總,教師再根據情況進行個別或集中指導。
3.協助學生對資料進行分析、歸納階段
對學生所收集到的資料進行分析,提出所要解決的問題,研究解決該問題的可行性。通過論證,確定課程設計項目。在這個階段,教師要對學生所要解決的問題及解決問題的方法的科學性、合理性、可行性進行分析歸納。
4.指導規劃設計階段
學生根據所選課題,進行系統規劃設計。包括確定軟件(課題)功能、系統結構(數據流程)、程序流程、編寫代碼、調試程序。這是課程設計的主體部分,這個階段我們對學生的指導原則是嚴格要求、規范設計、耐心指導、發揚個性、鼓勵創新。
5.總結評價階段
總結采取三種方法:學生自己演示課題,教師組織其他學生進行評價;教師總結表彰;學生書面總結。這個階段的主要目的是“表揚先進,激勵后進”,讓學生展示自己的成果,分享成功的喜悅,總結學習成績,增強學習信心;相互了解,通過對比發現差距,確立奮斗目標。
八、指導學生學習
在課程設計的教學過程中,學生的“學”是教學的中心。學生主動地學習,并自覺地應用相關知識,同時利用反饋的信息總結解決實際問題的方法。在教學中,一方面,教師要著力為學生創造一個良好的學習環境,使學生可以在其中進行自由探索和自主學習,并及時地為學生在探索過程中提供相應的幫助。另一方面,教師指導學生如何利用各種工具去獲得信息資源(如文字資料、書籍、Internet資源等),使學生的學習環境空間得到充分擴展。
九、課程設計結果統計
課程設計結果統計是完整教學活動的組成部分,主要包括:
1.課題分布
2.課程設計評價統計
如何科學地進行課程設計的評價,主要考慮下列因素:(1)學生的綜合能力;(2)學生應用信息的能力;(3)學生對教學之外知識的汲取能力;(4)學生的創造能力。具體從軟件作品(包括所有要求上交的內容)的外觀、軟件說明書的編寫、軟件界面和使用方法、軟件的結構、編寫程序的算法和創新精神等方面進行評價。
十、問題思考
如何理解課程設計的目的和如何給學生進行科學的評價,是課程設計教學的重要問題。
機械零件課程設計是工科類中等專業學校學生第一次比較全面地運用所學的專業理論知識和生產實踐知識,并借助設計資料、標準、規范和一些經驗數據進行的綜合設計訓練。機械零件課程設計是一門實踐教學課,其目的是培養學生理論聯系實際的設計思想,讓學生掌握機械設計的一般方法,能利用所學知識解決工程實際問題。通過學習,最終讓學生掌握一般機械傳動裝置、機械零件的設計方法及設計步驟,同時對學生進行基本技能訓練,例如計算、繪圖、熟悉和運用設計資料(手冊、標準、圖冊和規范等),讓學生了解、掌握常用機械零件、機械制圖、機械傳動裝置、簡單機械的設計過程和實施步驟。
機械零件課程設計的課題很多,而選擇帶式運輸機的設計計算為零件課程設計的典型題目,其難易程度符合工科類中等專業學校教學大綱的要求。內容包括電動機功率及類型的選擇、帶傳動和齒輪傳動的設計計算、軸和鍵的設計計算、軸承的選擇和軸承壽命的計算以及減速箱的結構和附件的設計等。就課題的工作量來說,除上述內容外,學生還需完成減速箱的裝配圖和部分零件工作圖。對于理論知識與實踐經驗均不足的中專學生來說,要在規定的時間內圓滿完成以上任務不是一件容易的事情。
采用什么樣的教學方法來指導學生,以較高的效率完成這一設計工作呢?筆者認為,采用“分步教學法”(即一看、二講、三討論、四總結、五答辯),指導學生進行機械零件課程設計,可以較好地達到預期目的。
一、看
要進行機械零件設計,必須認識設計對象。鑒于機械零件設計一般安排在下廠實習以前,學生現有的實踐經驗不足,因此必須由指導老師帶學生到實習工廠進行一次減速箱的現場拆裝,使學生對減速箱的組成、類型、結構、附件和作用以及機械傳動裝置有一個完整的感性認識。若條件許可,教師最好一并介紹幾種外形各異、采用不同類型傳動方式的減速箱,以開闊學生視野。
二、講
指導老師的講授包括平時的機械零件理論課程講授和進行零件課程設計時的講授兩部分。首先,對于教材的講授,要有的放矢地提出理論課結束后將要進行的機械零件課程設計任務。如帶式運輸機,教師要概略地闡述在帶式運輸機的設計過程中將要遇到哪些問題,用哪些知識去解決,把機械零件的各章內容用一個實際問題有機地聯系起來。這樣,學生學習時就可以不斷地體會教材本身的完整性和各章之間的相對獨立性,從而帶著帶式運輸機這個待解決的實際問題積累知識,為機械零件課程設計打下堅實的基礎。其次,在講授機械零件課程設計初期,學生已經掌握了一定的設計知識,但接到具體的設計任務時卻往往感到不知從何下手,即對機械零件課程設計的程序缺乏全面了解。在這個階段,教師講授的重點則要結合課題講清設計程序、步驟以及在設計過程中應正確對待的一些問題,如查閱已有資料與創新的關系,正確使用標準和規范,零件強度、剛度的計算與結構和工藝要求的關系,以及如何處理計算與圖幅的比例關系等。在講授傳動裝置的總體設計時,教師要求學生按照規定的傳動方案選定電動機的功率、型號,合理分配傳動比以及計算傳動裝置的運動和動力參數等,具體的運算過程留給學生自己完成。
三、討論
經過減速機實地拆裝和教師的講授,學生們對帶式運輸機的整體設計過程已經比較清楚,即可按照“三邊設計法”(即邊畫圖、邊計算、邊修改)進行設計計算。在這一階段,教師工作的重點應轉到觀察發現學生們在設計過程中出現的錯誤上來,特別是一些共性錯誤,進行歸納分類,為機械零件課程設計答辯收集資料。在適當的時候,教師可組織討論,讓學生自己提出糾正錯誤的辦法。在討論中,教師只作啟發性的引導,經過討論待問題已基本清楚時,再由教師作總結性發言。這種討論大致要經過兩輪,第一輪要解決傳動裝置的總體設計和傳動零件設計計算中出現的問題,第二輪要解決減速箱的結構、附件及在工作過程中可能出現的問題。
四、總結
總結,即整理編寫設計計算說明書。設計計算說明書是圖紙設計的理論依據,又是設計計算過程的整理和總結,它是設計工作的一個重要組成部分。毫無疑問,學生自我總結、編寫設計計算說明書的過程是獨立獲取知識的過程。通過總結,學生回過頭來系統地分析整個設計過程中存在的問題,進行必要的更正和修改。同時還可以通過這一典型的課題設計,從中悟出一般機械設計所遵循的普通規律,舉一反三。在這一階段,教師要提出統一要求。
五、答辯
本文作者:焦詠梅高艷玲徐紅作者單位:石家莊鐵道大學四方學院
課程設計內容的改革
首先,探索全系專業課程體系框架,將內容緊密聯系,增強內在邏輯性。把同一個培養能力范疇的同一類課程作為一個課程群,形成目標明確的課程群層次,把圍繞一個技能培養目標的、含有若干課程的知識點抽象出來,在更高層次上連貫起來,使該技能的培養隨課程設計的推進而不斷遞進、加深和拓展。如自動化專業的課程群層次結構。在課程群的建設基礎上,我們的課程設計題目既要考慮前后課程縱向的貫通與銜接,又要充分考慮課程橫向間的相互融合,實現整體優化。如把模擬電子、單片機、傳感器課程設計內容縱向聯系,遞進升級,模擬電子課程設計題目應做到熟練掌握器件特性及參數計算,理解電路原理,并仿真出結果,使學生通過課程設計過“三關”,即“器件關”、“分析關”和“動手關”,此階段培養了學生具備一定的硬件設計能力。在此階段基礎上進入下梯級,即單片機課程設計階段。讓學生在具備一定硬件設計能力的基礎上學習系統軟件設計,并且為了激發學生的學習興趣,把電子電路和單片機課程設計進行橫向優化組合。單片機題目要求學生應用電子電路的手段,即Protel原理圖設計PCB設計并制版,做出實物,完成程序燒錄,最終完成系統調試。結束時,學生親身經歷了硬件、軟件的每一階段,鍛煉了學生工程應用能力。此階段學生已具備了軟、硬結合的能力,為進入下一個梯級做了充足的準備。課程設計的最高梯級傳感器課程設計,即題目應綜合模電、電子電路、單片機、傳感器四類課程的理論知識,在具備軟、硬件結合的能力的基礎上,應用各類傳感器采集數據,應用單片機、電路模塊等手段完成一個應用系統的綜合設計并做出實物,例如紅外報警系統、溫度檢測系統設計、光敏元件控制系統等。培養學生結合實際應用的綜合設計能力,做到環環相扣,相輔相成,為畢業設計打下良好的基礎。
成績評定體系改革
建立完善的成績評定體系是保證課程設計教學質量的關鍵,在注重結論正確的同時,應強調整個設計方案實施的全過程。1.撰寫總結報告。總結報告是學生對課程設計全過程的總結,不能等同于平時的實驗報告,因此內容要完善,格式要規范。此環節占總成績的30%。2.實驗動手能力。包括器件選擇、仿真設計制版焊接、儀器使用、調試過程中分析和解決問題的能力以及創新精神。此環節占總成績的30%。3.學生實行全員答辯制。為避免學生互相抄襲或找人代做,我系自2009年開始施行課程設計全員答辯制度,每生5分鐘自述,10分鐘答辯,通過答辯情況給出答辯成績。此環節占總成績的40%。這樣一種相對完善的成績評定體系使學生在課程設計的任何一個環節都能認真對待,提高了學生的積極性和主動性,從而保證了課程設計的質量。
以往課程設計的開展,分別在各課程結束時,作為一個總結性和綜合性的教學環節來進行,不同學期、不同設計內容、不同課程間獨立開展,導致相互之間缺乏必要的聯系,學生進行的只是局部的訓練,缺乏一個整體的概念。比如在化工原理課程設計時,學生對化工制圖、材料、設備的強度計算、各設備元件的選擇與設計及標準不是特別清晰,最后所得的工藝及工藝尺寸計算數據甚至被棄之一旁;而在化工設備課程設計時,則需要對化工工藝問題有一個整體把握,依據計算所得工藝參數及工藝尺寸來指導設備設計與選型,這些都要用到化工原理和化工工藝學的知識。
1.2各課程設計的時間安排較短,學生倉促而就
這四門課程作為化工類課程的重要組成,其教學內容繁重,在課程結束時留給課程設計的時間就顯得極為有限。而每門課程設計對學生來說其工作量都是極大的,且對于化工類學生來說又都是極其重要的,是學以致用、理論結合工程實際的重要一環。在短短的1~2周的課程設計期間,教師首先要下達設計任務書(布置設計任務),而后進行設計課程的專題指導和答疑工作。接著學生要查閱、搜集相關文獻資料及實際工程信息,準備相關化工標準、手冊以備隨時查閱。設計期間學生要完成的工藝流程圖和主設備圖各一張、復雜設備的不同視圖、若干零件圖及一份詳細的設計說明書(包括設計工藝核算、設備設計及各零件計算)。學生要在短期內完成這一系列任務,時間倉促,難以對設計內容整體把握和系統思考,對于設計細節考慮不周,導致略微改動已有圖樣的情況有之,原圖照抄照搬情況亦有之,完全沒有達到課程設計與實際結合的訓練目的。
1.3獨立課程設計內容單薄,系統綜合性差
由于要考慮時間安排的限制,以往的課程設計會選取化工單元操作的一小部分作為設計任務,以達到任務量與時間安排的匹配。這往往影響了學生對于化工生產過程整體性與系統性的掌握,在設計過程中難免會“一葉障目不見泰山”,難以加強學生在化工生產基本原理、工藝流程設計、單元操作設備及核算方法等方面的綜合素質。以上問題影響了實際教學效果的強化提高,難以達到化工課程設計學以致用、由理論入實際化工生產過程、培養創新型化工人才的目的。
2整合四門課程設計,設立化工專業綜合課程設計的可行性
2.1設立化工專業綜合課程的必要性
化工原理、化工設備、化工制圖和化工工藝學作為化工專業的重要專業基礎課程,其側重點不同,但在實際設計中緊密聯系。化工工藝學主要研究原料化學反應的過程和方法[4],從化工熱力學、動力學的角度分析反應原理、反應影響因素,據此確定其工藝條件;并據反應特點設計工藝流程。化工原理則是以單元操作為對象,講述其能量傳遞、動量傳遞、物質傳遞的基本原理,以及其操作過程對管道、容器設備等的條件要求,為設計部門提供參考依據。這兩門課講述的是化工工藝方面的知識。化工設備課程的主要內容是介紹單元操作中所用設備及其設計過程[5]、設計方法,這些設備的結構、形式、尺寸直接決定了它們是否能達到工藝設計中所要求的條件參數。也就是說工藝設計以及工藝核算是化工設備設計的前提,化工設備設計又是保障工藝條件實現的基礎,而化工制圖是化工設備設計的直接手段。首先根據化工工藝學確定生產工藝,再由化工原理的知識進行選型論證后,經過工藝核算確定設備的型號,最后依據化工設備的知識并借助化工制圖的手段拿出設備圖。由此可看出,四門課程的緊密聯系及其不可分割性,完成任何一個獨立的課程設計都要交叉運用這四門課程所學知識,這就為整合四門課程設計提供了基礎。
2.2時間安排集中,各科教師聯合指導,避免短板,可極大提高教學實踐效果
本校慣例,課程設計一般安排在每門課程結束之時,結課考試之前,時間短而分散,各科任課老師“各自為戰”,如此倉促的開展課程設計其教學效果大打折扣。整合四門課程,設置化工綜合課程設計后,時間可由原來的2周改為6周。課程設計時間大大延長,學生有充足的時間和精力來認真、從容、細致地對所學四門課程用課程設計的方式做一次有系統、有目的的大總結,避免了學生因時間緊而倉促開始草草收場的應付現象。整合開展化工類專業綜合課程設計還便于四門課程教師開展協同教學、互補教學,彌補了化工原理、化工工藝老師對設備、制圖方面的不足,化工設備、制圖老師對工藝設計的生疏。在學生遇到問題時可及時有效地給予更專業、更全面的解答,極大的提高課程設計的效率和教學效果,真正地實現在課程設計實踐中提高學生能力的目的。
2.3課程設計選題的針對性更強,學生課程設計訓練的系統性更強
整合后,課程設計任務書的編寫與下達可由四科教師共同討論,綜合考慮來完成。可以有目的的選取設計對象,對學生進行側重訓練;也可根據實際應用,靈活設置課題。在設計中引導學生深入思考,綜合考量自己所做設計的可靠性、經濟性和實際可行性。指導學生正確使用設計行業的規范和標準,準確查閱設計手冊和資料。這可有效的避免以前課程設計選題的隨意性與設計過程的不完整性,使學生在了解生產工藝流程的基礎上,進行塔設備的設計和換熱器(泵)選型,然后立即對該塔設備和換熱器(泵)進行強度校核及圖紙繪制,同時引入計算機編程、AutoCAD等軟件鍛煉學生利用計算機解決問題的能力,使學生經歷一次完整的化工單元操作設計的全過程,有機會將所學知識得以實際綜合應用,為后續畢業設計及走上工作崗位打下堅實的實踐基礎,并使學生深刻理解化工原理課程的工程性、實踐性和應用價值。
2.4可協調四門課程與其它課程的開設時間及授課內容的關聯性
考慮到學生對課程知識的遺忘性,有必要協調四門課程的開設時間,將四門課程調整到同一個學期來開設,在該學期結束時統一時間開展課程設計,這對于化工專業的課程設置來說是完全可行的。在授課內容上,平時的授課中可有意強化課程間的聯系,增強學生的綜合思考意識。
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)09-0071-02
一、課程設計的目的
“建筑環境與能源應用工程專業”是與實際工程緊密相關的專業學科,學生僅僅通過在校期間理論知識的學習,對于本專業知識的理解和應用是遠遠不夠的。課程設計這一教學環節的設置意在指導學生將理論知識與實際工程相結合,將自己所學知識融會貫通;與此同時,結合實際的工程設計,了解設計的內容、方法和步驟,增強收集資料、理論聯系實際的能力。最后,以小組的方式進行的課程設計,能夠在培養學生獨立分析和解決工程實際問題的能力的同時,也培養學生的創新精神和團隊合作意識,提高對未來工作的適應能力。
二、課程設計的教學組織
北京工業大學建環專業本科生課程設計安排在大四上學期第四周至十六周共14周,成績總計分。課程設計內容主要以“空氣制冷”、“供熱鍋爐”課程的教學內容為基礎,要求學生以小組形式分工合作,完成從冷熱源到末端的供暖空調系統的設計。
(一)課程設計步驟
(1)布置設計任務。北京工業大學建環專業的教師團隊共同商討確定課程設計的題目以及內容要求,針對以往同學們出現的問題進行改進,細化設計任務,制定詳細的綜合課程設計指南及任務書,并且為學生們提供必要的設計參數,設計對象為某高校辦公樓供暖空調系統設計。
(2)授課講座答疑。在課程設計過程中,針對學生在課設中出現的問題,圍繞課程設計的重點、難點,分階段集中不定期安排幾次專題講座,如典型建筑暖通空調設計方法、計算機輔助軟件應用、工程案例剖析等。通過專題講座解決學生設計過程中存在的問題,引導學生將理論知識貫穿在整個設計過程中,并能熟練使用標準、規范和設計手冊等資料。
(3)導師監督考核。為了做到因材施教,努力發揮學生的積極性并且及時解決問題,提高設計效率,同時鍛煉良好的團隊合作精神,采取分組導師制度,每位教師負責3~4名學生。
(4)課程設計答辯。課程設計答辯時間安排在第11周以及第17周,分別進行供暖和空調設計答辯,答辯方式為集中答辯,所有教師分組根據學生答辯情況提問,獨立給分,最后全體教師匯總給出綜合答辯成績。
(二)課程設計講座與內容
為了使學生了解整個課程設計時間安排并且增加對內容的了解,由課程設計負責老師安排一次課程設計動員及任務布置,選擇兩名研究生作為助教,由于他們對本專業內容熟知,并且熟悉課程設計流程以及內容,易于引導學生更快的從理論知識轉化成實踐設計中,建立學生與教師之間有效地溝通機制。具體的授課講座內容分為以下五個部分。
(1)采暖空調系統設計引論。綜述本科生在前三年里學習的專業知識以及相關的專業課程,針對暖通空調設計基本常識,讓學生講理論知識轉化為實踐中,同時介紹在設計中基本注意事項,避免出現設計失誤。
(2)采暖負荷計算及常規設備選型。首先回顧學過的《供熱工程》等相關課程,提出設計必須遵循行業規范,讓學生逐步從學習轉向設計,講座教師介紹采暖設計步驟,為學生們詳細講解采暖中走廊、衛生間、樓梯間等供暖常見問題,避免學生走進誤區。
(3)鍋爐房設計。結合《鍋爐與鍋爐房設備》課程以及鍋爐房設計規范,從鍋爐容量、循環泵流量、揚程確定、軟化水系統、補水系統、定壓系統以及送引風系統等各個方面介紹鍋爐房設計的步驟。
(4)空調系統設計及設備選型。結合《空氣調節》課程,以及前面關于供暖設計的相關講座,學生獨立完成空調系統的設計,讓學生在設計中體會到設計與理論知識的不同,設計中應當結合建筑中各領域的要求,融合到一起,完成設計要求。
(三)課程設計考核方式
課程設計的考核方式分為導師考核和集體答辯兩個方面,各個設計階段的考核,由各位指導教師靈活安排、分工負責。集體答辯分為兩個部分:供暖設計以及空調設計。組織全學科部教師分組答辯,每次答辯每位學生限時15分鐘,學生匯報8分鐘,教師提問7分鐘。最終的考核成績總分為100分,學分為分。
三、課程設計的效果分析
通過一學期的課程設計,學生在各個方面都有了很大的提高,主要表現有:
(1)學生能將自己的專業知識與理論進行有效的結合。在課程設計初期,學生由于沒有經驗,對于工程會犯一些常識性問題,比如管道的設計中,沒有考慮閥門的分類和使用。經過鍛煉,學生能夠很好的更加全面的考慮問題,考慮實際工程的需要,將自己的理論知識與實際工程更好的結合。
(2)自主學習以及分析問題解決問題的能力提高。學生在校期間學習的理論知識都是書本上的,而實際的項目中會遇到許許多多的意想不到的問題,學生通過自己動手,通過收集資料,查閱規范,與同學探討等方式,不僅僅加深了對專業知識與行業規范的了解,更加加強了自己獨立分析和解決問題的能力。
(3)培養了團隊合作能力與教師的溝通能力。得益于團隊合作的教學方式,學生通過團隊合作,使得學生能夠更好的培養團隊意識;教師的直接指導,加強了學生與老師之間的交流,使得學生與教師共同學習,交流,增強了他們的表達能力。
四、問題分析及解決方法探討
通過本次的課程設計,可以看出大部分同學能夠對整個暖通設計的流程及基本的設計問題有比較清晰的認識和把握,但從平時的答疑、課程設計講座的提問及答辯的情況來看,很多同學的課程設計還是存在著一些不足,現主要提出以下幾點:
(1)設計手冊及節能規范的熟知度不夠。工程設計手冊及國家、地方行業規范、標準作為暖通工程設計的基本依據,理應是最為重要的參考資料,理論教學難以涵蓋工程設計的各個方面,需要從這些參考資料中尋求答案。由此看出,面對諸多暖通行業的參考資料,在理論教學中進行適當的解讀與學習很有必要。
(2)系統方案的確定缺乏深入的思考和有力的依據。供暖、空調系統形式的確定是整個課程設計中最重要的環節。很多同學在系統形式確定這一環節只懂得選用而不懂得比較。從最終課程設計的結果可以看出,在方案確定這一環節,不同方案的思考與評比這一內容還有待完善。
(3)水力計算部分有所不足。風系統及水系統合理的水力計算不僅關系到冷熱源部分所輸出的冷熱量能否按需分配到末端用戶,更關系到整個系統的運行是否穩定、有效、節能。水力計算的理論學習往往是最難掌握的部分,一個簡單的小系統就需要很大的計算量,不同的系統形式往往有多種不同的計算方法,并且計算步驟繁雜,雖然很多同學的水力計算部分能夠完成,但其中的步驟并不明晰。如何尋求理論設計與軟件輔助設計的平衡變得極為重要。
(4)分類設計理念不強。同一建筑往往有不同形式、不同使用功能的房間,尤其對于綜合性建筑,很多房間的使用時間不一,所以,對不同的房間、空間,應有不同的分類,同時應劃分不同的系統。通過本次課程設計的情況來看,系統劃分單一。另外,對各類型房間的供暖、空調的形式不明確,對特殊類型空間如走廊、樓梯間、衛生間、地下車庫、門廳的設計知識缺乏,是普遍存在的又一問題。無論在參考書籍還是在理論教學中,往往重視供暖、空調的共性而忽視適用于不同類型空間的個性。所以,此方面理論的學習與指導還有待加強。
(5)對系統的認識缺乏整體性。無論是空調系統還是供暖系統,都是與冷熱源機房相連。所以,冷熱源側與用戶側是不可分割的整體,系統設計應該有整體的理念。但很多同學只知道供暖系統需要補水定壓而不知鍋爐房需要有補水定壓裝置,只知道供暖系統需要補水定壓而不知空調系統需要補水定壓,只知道用戶側需要水力計算而不會機房側的管路平衡與確定。多數時候,理論教學教授的是共性的知識,但往往,這種共性沒有推廣到個性中去,這同樣是理論教學有待完善的重要內容。
五、結語
通過專業課程設計的學習,學生不僅僅對于專業知識有了更深的了解,同時對于將來從事的行業,有了更近一步的認識,根據課程設計過程中反映的問題,教學工作還需要從以下幾方面進行改進:
(1)在平時的教學中,注重將實際與理論相結合。學生在課程設計中,尤其對于工程知識,會犯一些常識性錯誤。這就要求在平時的教學過程中,教師能夠針對一些重要的工程常識性問題進行歸納總結和講解。
(2)在課程設計過程中,給予及時有效的指導。學生對于一個完整的設計,缺乏整體的認識,指導老師應當給予及時有效的指導。這需要指導教師和學生能夠進行密切的聯系,良好的溝通,使老師能夠及時了解學生的問題,并給與恰當的指導。
(3)課程設計完成后,及時進行總結。由于課程設計中會遇到很多意想不到的問題,學生需要多次進行修正和完善,這就需要在每一個階段學生和指導老師都需要進行設計的總結,通過總結,學生能夠學會如何更好的解決問題,避免類似錯誤的出現,老師能夠總結經驗,對今后的教學進行更好的指導。
參考文獻
[1]陳超,藺潔,李俊梅,等.課程設計?畢業設計指南(第二版)[M].江蘇鳳凰出版傳媒股份有限公司,2013.
差異化教學策略是一種先進的教學模式,為我們解決自動控制課程設計教學實踐中出現的上述問題提供了有力幫助。美國著名教育學家湯姆林森指出,“差異教學方式將學生的個體差異視為教學的組成要素,教師根據學生的準備水平、學習興趣和學習風格設計教學內容,以適應學生之間的個別差異,從而最終促進每個學生的成長與進步”。差異教學以學生個體為中心,強調人的自主性、整體性和獨特性,與我國傳統的因材施教教學思想有相通之處。針對自動控制課程設計教學中的問題,我們借鑒差異化教學思想,提出一種基于差異化教學策略的自動控制課程設計新模式。該模式不但使得課程設計任務和內容具有層次化差異化,滿足學生個體差異發展的需要,提高學生參與課程設計的積極性和主動性;并且,結合課程設計本身的特點,我們對差異化教學策略進行拓展,采用差異化的實驗對象和多樣化的課程設計手段,提高學生課程設計中的獨立性,增強學生理論聯系實際的能力。
1.2課程設計任務的差異化
在差異化教學策略的指導下,課程設計的具體任務和教學內容應該體現出明顯的層次性,從而滿足不同能力學生學習的需求。因此,我們把課程設計實驗內容分為如下三個層次。(1)基礎型實驗—主要包括實驗裝置的機理建模、基于實驗曲線的辨識建模、裝置物理模擬和控制系統構建等;(2)綜合型實驗—是課程設計的主要工作,該部分內容包括Matlab控制系統工具箱的使用、PID控制器的設計、控制器參數變化與根軌跡的關系、串聯校正技術、控制系統的能控能觀性分析和狀態反饋控制器的設計等;(3)提高型實驗—其目的在于提高學生對自動控制系統的綜合研究能力,包括最小拍控制器設計、純滯后系統構建與控制和基于觀測器的狀態反饋控制等。
1.3課程設計實驗對象的差異化
(1)不同的實驗裝置—在有限的實驗室裝置中,為每組學生隨機指定不同的雙容水箱裝置,不同裝置的物理參數有一定差別,必然會帶來不同的被控對象數學模型。(2)不同的裝置參數—在同一套實驗裝置,為每組學生設置不同的水箱出口擋板閥開度,從而使得每組學生測試得到不同的實驗對象數學模型。(3)不同的裝置工作點—要求學生設置不同的工作點,雙容水箱系統本身為非線性系統,選擇不同的工作點會導致不同的近似線性模型。雖然所有學生均針對雙容水箱實驗裝置建立二階被控系統作為實驗對象,但是以上三種措施使得學生面臨不同參數的二階實驗對象,做到實驗對象相似而不相同。因此從根本上避免了設計方案和實驗結果的雷同性,可以有效促進學生獨立自主創造性的開展課程設計工作。
1.4課程設計實驗手段的多樣化
針對學生無法有效聯系控制理論與工程實際的問題,采用控制理論分析、數字仿真分析與實驗測試驗證多種不同實驗手段相融合的課程設計模式,學生課程設計過程中做出的每條實驗曲線,教師都要求其應用控制理論進行解釋分析,同時通過Matlab控制系統工具箱進行仿真對照。教師在課程設計中學生發現問題時不應直接解答,而是有意識引導學生結合理論概念進行思考分析,進一步利用Matlab仿真平臺驗證想法,并在模擬實驗箱上進行測試,從而真正獨立自主的發現問題、分析問題和解決問題。最后教師針對學生的問題,幫助其總結歸納分析,提煉使用控制理論分析解決實際控制問題的思路和步驟。
1.5課程設計考核方式的綜合化
自動控制課程設計的考核,不但要測評學生的最終實驗報告,更重要的是要考查學生的課程設計過程和平時表現。因此課程設計成績評定過程中采用綜合化考核方式,平時表現、成果檢查與總結報告按照一定比例(如3:4:3)構成課程設計成績。
機械設計課程設計是機械類及近機械類各專業學生必修的實踐性教學環節。它是學生首次綜合運用所學的工程制圖、工程力學、機械原理、機械設計等理論知識解決工程實際問題,培養學生基本技能的最重要實踐環節之一。它在技術基礎課與專業課之間起到一個承上啟下的作用。在課程設計中,不僅能使學生得到基本技能的訓練,還能提高他們的工程設計及創新設計的能力。
一、目前存在的問題
機械設計課程設計的傳統教學題目是減速器設計。它涵蓋了機械設計中所有基本通用零件的設計,而且體現了通用典型部件設計計算和機械系統設計概念和方法。課程設計是所學機械基礎系列課程的總結,綜合性很強,設計題目很成熟,與之配套的圖冊、手冊和課程設計指導書也一應俱全,這對于第一次搞綜合設計的學生有很大幫助。它對學生提高自身的系統學習能力,是一次很好的實踐機會。在教學過程中也發現了一些問題,主要是:
1.學生對課程設計興趣不高,學習態度不夠端正,不能積極主動地投入課程設計工作。有人認為課程設計就是畫圖,認為課程設計長期沿用減速器設計作為設計對象,內容陳舊、單一,設計過程太枯燥。
2.時間短,任務重;學生多,教師少。機械設計課程設計一般為期三周,學生需要完成二級齒輪減速器裝配草圖和正圖,關鍵傳動零件的零件圖,以及相關的設計計算說明書,時間非常緊張。課程設計期間,學生每天要工作10個小時以上,有時個別學生還需要熬通宵加班。
3.在設計過程中照搬照抄的現象較為突出。部分學生基于完成任務的觀點,設計過程中不注重自我獨立設計能力的培養,出現普遍的照抄圖冊中的減速器的結構,而不能綜合考慮零件的強度、剛度、工藝、裝配、調整、和密封等問題。
4.相關課程基礎不夠扎實,直接影響了課程設計的效果和進度。除了機械設計基礎以外,課程設計要用到工程圖學、力學、工程材料、加工工藝以及互換性等多門課程的知識,這些課程中任何一門基礎不牢固,都會在課程設計中表現出來,影響課程設計的教學效果。在這些先修課程中,工程圖學的影響尤為突出。
二、教學內容和方法的改進
1.課程設計題目多樣化和實用性。在進行理論教學時就對學生公布本學院各位老師的科研項目,讓學生們主動去找他們感興趣的內容,鼓勵他們積極參與。組織學生參加大學生機械創新大賽或者由學生聯系生產實踐自創設計題目,老師提供課程設計指導講義上的若干題目等,實踐證明這種形式大大增強了學生學習的積極性和主動性。
2.相關課程采用以項目為線索的教學方式。機械設計課程設計屬于實踐性教學環節,理論與實踐相結合的深度決定了本課程的教學質量。由于本課程設計與幾乎所有的基礎課程相關,質量保障必然要求上溯到這些課程。理論與實踐相結合的教學方法方面,要加強先修課程與課程設計的聯系。例如,在講制圖時,講到零件圖、裝配圖的表達方法、尺寸的標注、技術要求等等,要以課程設計中要涉及到的零部件為例。力學、材料、加工工藝以及互換性等也要以課程設計中涉及到的零部件的要求為例,逐個詳細介紹。
3.引進先進的繪圖工具,如CAD、Solidworks、ProE等。在講解Solidworks中的三維建模時,就以課程設計中常用的箱體、軸或齒輪為例,并且讓學生們在學習、設計完這些課程中相關內容后,不要把這些內容輕易丟掉,要好好保存,以便在課程設計中加以應用,這樣在課程設計時就可以節省很多時間。應用相關的電腦軟件,可以很方便地觀察出在改變某一設計參數時,設計結果和承載能力的變化。
4.采用提前預做的辦法,例如在講授機械設計課程時,等到講完齒輪、軸、軸承、聯軸器等章節時,可以讓學生們做一個大作業。大作業的內容就是軸及軸上零件的設計、定位以及安裝問題,這樣就可以讓學生們提前熟悉課程設計的過程及方法,做完作業的資料也不要丟棄,等到真正課程設計時可以再用或參考。
5.改進以往的一位教師指導多位學生與一名學生由固定的一位老師去指導的做法。以前,一名教師指導多名學生,這有很多弊端。教師本身的精力有限,再加上專業與學識的限制, 指導多名學生會感到力不從心,效果不會太好。因此,學生做課程設計時要由與設計內容相關的科研教師的團隊去指導,這樣,可能一個教師指導多個學生,也可能一個學生的課程設計由多名教師去指導。老師與學生應根據他們的設計內容與擅長專業自由組合,這樣設計出來的題目就更專業,更符合生產實際。
6.學院可以有計劃地安排教師到相關企業、廠礦等進行調研和專業實踐,了解新設備, 學習所教專業在生產實踐中應用的新知識、 新技能、 新工藝和新方法,以此促使教師加快對現代化設計技術的了解和掌握,促使教師結合企業的生產實際不斷完善教學內容,深入了解機械創新設計的理念,提高教師的專業水平和實踐能力。
三、考核及答辯
堅持進行課程設計總結和答辯,在完成課程設計以后,要對課程設計進行總結。要求學生對所進行的設計做一個比較系統、全面的回顧和總結,把還未弄懂或尚未考慮的問題弄懂, 學生將會獲得更大收獲。答辯結束后,學生必須要修改課程設計里面出現的錯誤,尤其是結構錯誤。由于學生的設計成果是以電腦繪圖和word文檔編輯,再打印出來的形式提交,為了真實、合理地反映學生的實際設計水平,指導老師加強設計中的階段性抽查考核,并以此作為評定學生最終設計成績的一個重要依據。老師想檢查哪個同學的圖,可以隨時讓他發來。學生在最終提交打印圖紙和文檔的同時也需提交電子稿,這些都有利于督促每個學生都去認真分析研究,積極動手設計,提升實踐教學效果,也有利于教師及時發現問題、解決問題。
四、結束語
機械設計課程設計是一個涉及多方面知識的重要教學環節,如何抓好這一教學環節是一個需要認真探討的問題。企業需要的是實用型人才,因此我們的教學實踐應以培養學生的工程意識,提高學生的工程素質,增強學生的工程能力為目標。因此,每一個從事機械設計課程設計教學的教師,都要拋棄傳統教學方法中的不合理做法,努力探索課程設計教學改革之路,使學生的知識結構適應社會發展的需要,培養出符合時代要求的具有創新精神的機械行業的人才。實踐證明,改革后的機械設計課程設計教學體系調動了學生學習的積極性,學生機械設計的水平明顯提高。
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