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关键词:室内设计 课程结构 设计过程
室内设计专业从上世纪70年代末设立以来,走过了20多年的历程。这期间因为学科设置概念的超前性,室内设计专业经历了低沉的初始发展期,与市场认知度之间形成了巨大的反差。90年代,市场经济地位的提升快速推动了室内设计的专业发展。几十年来,室内设计专业无时无刻不在改革与探索中进行。高校中的设计教学模式和课程设置也在亦步亦趋地转变与探求。
技术与艺术的比重、表现和创意如何平衡、手绘与计算机辅助设计是否矛盾,这些不断在教学中产生的疑问困扰着学生的同时,也对教师提出了新的要求。如探究问题的起源,多是与设计的课程设置息息相关。现今,各校之间的课程设置不尽相同,教育目的性与培养目标的不同决定了课程设置的差异。以中央美术学院为例,因其传统美术专业的主导和师资基础,必然在课程设置中将绘画技法与基础造型教学置于相对重要的位置,如四年的本科教学,其中约一年半到两年的时间是以美术基础与造型训练为主,这意味着学生将要在大学三年级才开始接触专业课。而在一些新兴的设计学院内,因其专业的单一和新的教学理念,将室内设计的造型基础训练课程部分压缩到半年以内,虽然这种课程设置保证了专业课程的时间,但基础的缺失是无法弥补的,并且在后续的专业课程中凸显出了比较严重的矛盾。如何合理地设置课程的比重,让教学中的知识结构合理地为学生和教师服务,是我们需要探讨的问题。从理解学科本身出发,室内设计专业是一个需要多交叉学科的综合专业,从绘画到史论、从手绘到计算机辅助设计等,其整合了大部分设计相关内容和部分美术训练内容。通过对教学实践过程的总结,笔者将这些内容划分为以下三个基本板块:设计基础课程、设计辅助课程、设计专业课程。
一、设计基础课程
基础课程包含了能够为专业提供支持的造型和理论基础,主要为基础素描、设计素描、色彩写生、构成训练、美术史论与设计史论、基础制图等课程。这类课程在教学过程中不仅是基础的强化规范,还担负着如何将学生的思维模式从固定的还原式表达向创造性发散思维进行转换,这种目的性给传统课程赋予了新的任务和意义。比如设计素描课程,通过和教师交流后发现,大家都在尝试着以更接近于设计命题或自由组合的形式去和学生交流,共同探讨传统造型的技法内容如何在以创意为主的作品中发挥。又如色彩写生课程不仅是针对色彩认识,更强调色彩本身的语言性和影响力,强化对情绪、环境、周围的侵略性等色彩在设计中的特点。在基础训练过程中的技法练习贯穿在了意识训练中。对于空间意识的培养也是在这部分课程中完成的,特别是空间的概念,从学生入学的第一堂课开始,就应该建立空间的概念,这是室内设计专业特点决定的。美术史论与设计史论课程,是基础部分与设计结合最为紧密的课程部分,在教学中突出的矛盾是其不可避免的枯燥性使学生对这部分内容失去耐心,而史论对实践设计的指导意义是不容置疑的。现实教学中我们尝试着将史论课程的时间段分隔开,穿插到设计核心课程时段中,让学生自己通过专业课程的反馈感受到史论的重要,自发地去学习。并且在专业课程中的资料收集、分析等阶段有意识地去和设计史论结合,这种互相支持的课程设计对教学结果有很好的影响。
二、设计辅助课程
这部分课程在教学过程中起到了承上启下的作用,并且属于设计的范畴,我们可以理解为与专业密不可分的设计相关课程。主要包含人体工程学、照明设计、家具设计、相关设计软件技法、材料学、表现技法、摄影、设计原理等课程。这部分内容在学习时间上是与专业课程、基础课程相渗透的,期望能够达到平稳过渡的效果。学生能够通过这部分内容的学习达到对设计有自己原创的理解深度,能养成自我学习能力和良好的设计习惯,为核心的专业设计内容夯实基础。设计习惯并不能够在教学中以理论的形式去灌输,是依靠连贯的设计课程和引导,让学生自己意识到设计习惯的重要性而自觉地去实现。这部分中的设计软件技法课程是争议较大的内容,如何去界定软件表现课程的归类,各个院校的侧重点不同。比如职业教育类的高校,其培养目的是为了培养具有熟练的技术能力的工作人员,能够快速地进入工作角色,因此在课程教学中将软件课程提高到核心主干课程的层面,增加了其学习教学时间,系统地提出了一系列围绕技术表现技法的课程设置。这种方式在实践中也有自己的优势,如果能探索尽可能地结合项目教学来指导课程的方向,并加强差异化的教育目的,会更完善和为市场服务。但是如果整体课程结构是从培养具有独立性的设计人才的角度去理解,软件课程部分不应突破自己辅助课程的地位,仅仅是表现课程的一部分。
三、设计专业课程
作为室内设计专业核心课程,专业课程无疑是最为重要的部分,也是对前两部分课程的运用和整合。课程设置中以室内空间的类型为划分依据,包含了居室与别墅、商业空间、餐饮空间、娱乐空间、办公空间、酒店设计、观演空间、展示设计等课程。这部分课程的核心教学目的是让学生掌握合理的设计方法与设计观念,同时有针对性地强调设计表达的方式方法。对整体设计过程的把握与创造性的思维是课程的中心,所有的教学方法和课题内容都围绕着这两点去进行。设计专业课程的矛盾在于结果与过程的平衡点很不容易把握,对于教育者来讲过程是重要的和决定性的,在设计过程中要根据学生的特点去一对一地引导与制定培养计划,才能实现关于创造性的教育目的。在教学过程中,规范引导过程设计是行之有效的方法,具体做法是将一个完整的设计过程分解为有承启关系的若干个部分,一步步引导学生深入到设计中去。
比如,一个项目首先是关于项目原始资料的收集和资料整合,这个过程的重点是将横向思维与纵向思维的观念应用到分析过程中。横向是尽可能地让相关资料丰富完整,而纵向则是发展深入的阶段,是让学生找到自我擅长的兴趣点与个性,并初步提出自己对课题项目的理解和创意原点。然后进入到设计的进展阶段中,我们在教学中注重关于功能的合理与恰当,良好的设计并不是设计出的图纸漂亮与否,而是是否能够在具体的限制条件下提出恰当的解决方案,应该在设计过程中逐步地让学生意识到条件的重要和限制的不可突破性,只有在符合限制条件下实现的设计才是完整的、有意义的。这部分包含了关于设计方案的功能设计、界面设计、表现设计等内容。如何去选择表现方式,一是根据设计需要确定,二是参考学生擅长的内容。这是从教学的激发和自发原则角度出发,让学生尽可能地发挥自己的优势,尽可能地与市场相结合,通过这种教学方法让学生意识到解决之道即是设计之道。
对于设计的评判,是教育教学区别于市场的一个特殊内容。如何评判?各个学院和教师都有着自己不同的理解,而将设计过程量化和完善的讲评制度,是能够激励学生的一种教学方式。设计进展册的推行是将设计过程量化的非常完善的教学模式,尝试推行这种模式的高校是内蒙古师范大学国际现代设计艺术学院,并在社会实践中得到了良好的反馈。讲评制度是和项目现实接轨的一种教学方法,对设计作品的表述与恰如其分地表达自己对设计的理解和针对项目的设计理念讲解,是在项目投标中很重要的一环,而将“讲标”的模式推行到设计过程中并参与评判,学生与教师进行互动点评,能够让设计的教学结果不仅仅针对了个体,而且让整个团体都分享到了设计的收获和快乐。在讲评的推行制度下,学生可以一步一步地提高自己对设计的理解,锻炼良好的设计讲解能力。
在专业设计课程中,根据具体课程融入设计辅助课程能够起到事半功倍的作用。比如在居室设计专业课程中,对于设计风格与流派的把握一直是教学的弱点,学生对这部分内容不甚明了。针对这种情况可以在前期的资料收集阶段,将学生以分组的形式对设计流派进行整理分析,促使学生自主地去消化设计史课程,最终以图文汇报为教学手段进行评定,让各组的分析整理结果全班共享,既能够在专业课程中让学生理解史论内容,又能对专业设计课程有促进作用,从而打破了各门课程的独立性。
摘 要: 根据普通高校培养全面发展的复合型人才的方向,以及教育部在2002年8月颁布与实 施的《全国普通高等学校体育课程教学指导纲要》的精神,以课程论、系统论和方法论等基 本理论为依据,以“健康第一”为指导思想,以学生发展为本,素质提高为中心来统摄课程 结构板块设计的思路。对普通高校体育课程结构板块进行系统的设计,从而构筑体育课内教 学(常规性课程)、课外体育活动(拓展性课程)、校外体育活动(开放性课程)等三个板 块共同组成的体育课程整体结构。通过对本文的研究,为我国普通高校体育课程结构的改革 与发展提供参考依据。
关键词:普通高校;课程结构;板块设计;体育课程;理论研究
中图分类号:G807.4文献标识码:A文章编号 :1007-3612(2009)02-0096-03
A Theoretical Study on Structural Plate Design of Sports Coursesin General Colleges
JIN Huijuan1, LU Changqing2
(1.Department of Public Sport, College of Education, Zhejiang U niversity, Hangzhou 310028, Zhejiang China;
2. Zheijiang SciTech Unive rsity,Hangzhou 310018,Zhejiang China)
Abstract: To develop compound talents in general colleges as the spirit of Sylla bus for Sport Course in General Colleges issued by Ministry of Education in Augu st, 2002, this paper aims at constructing a studentoriented curriculum of spor t , which consists of the following three aspects: inclass teaching (regular cur r iculum), extracurricular physical activities (exploratory curriculum), and out o fschool physical activities (open to the outside curriculum). With “health fi rs t" as its principle, this paper provides reference for the reform and developmen t of the structure of sport course in general colleges.
Key words: general colleges; curriculum structure; plate design; sport c ourses; theoretical study
新的《全国普通高等学校体育课程教学指导纲要》明确提出:要把有目的、有计划、有组织 的课外体育锻炼、校外(社会、野外)活动、运动训练等纳入体育课程,形成课内外、校内 外有机联系的课程结构。这种大课程体系的构建是体育课程改革面临的重要任务。为此,面 对新的教育观念、新的要求,对普通高校体育课程结构的板块设计如何形成特色,使其与课 程目标以及培养人才的目标相协调已成为体育教育界的一个重要研究课题。
1 国内外课程结构设计的理论取向概况
1.1 学科中心的课程结构设计以有组织的学科内容作为课程结构设计的基本依据,即为学科中心的课程结构。这种 设计方式长期占据课程结构设计的主导地位。以学科中心的设计,第一个重要特点是对课程 内容的组织和选择,强调对学习内容进行合乎逻辑的组织;第二个重要特点是课程计划预先 为学生设计好的,强调的是学生掌握那些预设需要学习的内容。在这种理论指导下建构的课 程结构,比较强调课程的“学科教育”特征,课程实施的模式主要体现为传习式教学,从而 造成设计上容易走向僵化,尤其在促进学生个性发展方面有它的弊端。
1.2 学生中心的课程结构设计学生中心的课程结构设计是把学生作为设计占主导地位的或唯一的依据。在这种设计 中,学生的能力发展、需要、兴趣和已有的经验是课程结构设计的基础。与学科中心课程结 构设计相比,课程要素之间的关系比较松散,学习活动通常未经充分的组织,课程不能保证 提供任何确定的学习范围和顺序。另外,教师处于比较被动的位置,在学生自发学习过程中 很难随时满足学生的各种需要,如果完全以学生的兴趣、需要为依据来设计,那么教师这一 职业就失去了存在的意义。
1.3 社会中心的课程结构的设计社会中心的课程结构设计把社会作为占主导地位的或唯一的依据,设计者把这种设计作 为实现他们了解和改进社会的一种途径。杜会中心的课 程结构设计强调内容的统一性和实用性,更多地是为学生适应社会而不是改进社会。这种设 计的缺陷在于课程的范围和顺序没有确切的规定,设计中缺乏有组织的内容,更多针对现实 而忽略文化遗产,并且教师很难对这种设计做系统准备,学校的课程材料通常也难以适应这 种设计。
笔者认为课程结构设计的理论取向对本文研究有着以下的启示:1) 课程结构设计的 理论取向有助于我们在课程结构设计中减少盲目性,增强课程结构设计的主动性;2) 借 鉴国内外关于课程结构设计的理论取向时,应注意到社会背景的差异,结合我国高校体育课 程的实际分析应用有关成果,有利于开拓视野,更新观念。
2 普通高校体育课程结构板块设计的理论取向
众所周知,在课程发展史上围绕着“以何种因素为核心来设计”的问题,存在着种种的理论 取向。学科中心论、学生中心论、社会中心论在不同的国家和地区、不同的历史年代都曾发 挥过不同的作用,直到今天也有着深远的影响。根据我国普通高等学校体育课程的现状及实 际情况,结合课程理论专家的研究,构建学科――学生――社会三维价值取向的体育课程结 构较为合适。以学科――学生――社会三维价值取向的课程结构是指谋求学科逻辑、学生的 身心特点、当代社会生活中的问题几方面的结合,即综合取向的课程结构。图1所示,正 三角形的三个顶点分别代表学科取向、学生兴趣和发展取向、社会需求取向,正三角形的三 条高、三条中线和三条角平分线必然相交于一个点,这个点代表了学生素质的协调发展取向 。该图较全面地反映了素质教育形成理论的基础,也说明了传统的理论取向与新理论取向在 继承和发展方面的关系。[1]
事实上任何课程结构取向都具有综合的性质,学科取向并不绝然否定学生的兴趣和发展的重 要性,也不否认社会需求在课程结构中的价值。同样,学生兴趣和需要取向认为课程结构的 核心应源于学生的兴趣和发展,社会需求取向认为课程结构的核心应源于社会生活情景中的 主要问题,它们都不否认其他方面在课程结构中的价值。因此,体育课程结构板块的设计也 应以学生发展为本,素质提高为中心,但仍然需要考虑学科取向、学生兴趣与发展取向和社 会需求取向,合理地吸收他们的内核,同频共振地发挥整体最优功能,真正地在经验的基础 上实现三方面的整合。
3 设计普通高校体育课程结构的板块
设计的板块主要从以下几方面考虑:1) 必须把体育课程结构设计的视角从关注学生 的当前扩展到学生的未来;2) 现有的体育课程结构体系必须重新组织,使之具有足够的 灵活性、多样性,以适应学生的选择;3) 体育课程内容的设置必须与中学体育、社会体 育等内容相联系,具有整体性和连续性。因此,本文顺应课程发展的思潮,改革单一的体育 课程结构,重新建立一个以“健康第一”为指导思想,以学生发展为本,将课内体育教学、 校内课外体育活动以及校外体育活动三部分作为一个整体来考虑,课内体育教学侧重于学生 的共性教育,校内课外体育活动侧重于学生的个性教育,校外体育活动侧重于学生适应性教 育,从而构筑普通高校体育课程结构的三大板块(图2,图3)。
3.1 板块一:体育课内教学――常规性课程的设计
3.1.1 扩大课的类型由于目前中小学体育课程改革的力度较大,新的课程标准扩大高中阶段的教学单元, 选项课一般以半学期或一学期为一个教学单元。因此,高校体育课程应与高中体育课程相衔 接,确保课程内容的连续性、完整性,并逐渐取消或减少现有的基础课类型的设置。大学一 年级体育课程在基础课或选项课的基础上,可逐步对具有一定体育能力的学生开设俱乐部分 级教学课或指导课。针对身体或心理存在或出现某种疾病或障碍的学生开设体育医疗保健课 等。
3.1.2 改进课的开设时间、方式课的开设时间、方式应趋向灵活机动,有些课可集中与分散相结合,与社会、自然相结 合。如游泳、水球、救生等水上项目的课可相对集中在夏季;滑雪、滑冰等项目的课可相对 集中在冬季;定向运动、野外生存、登山(攀岩)等项目的课可结合休假期、双休日、春假 以及暑、寒假等组织教学。另如球类教学课可采用三段教学单元,即基本技术教学――基本 战术、比赛规则教学――教学比赛。前两个教学单元时间不变动,第三个教学单元可进行平 行班的教学比赛或集中在双休日的教学联赛。这种机动灵活的开设方式,一则能充分利用各 种设施为教学服务;二则提高学生多项选择机会,提高积极性;三则可利用更多的机会让学 生接触社会、接触自然,有利于学生终身体育观念的培养。
3.1.3 增加课的实践内容和理论内容课程内容应根据各校的实际情况及专业特点,增加新的教学内容,加大选择余地,加强 课程内容与社会、生活的紧密联系。实践部分应增加娱乐类、休闲类、冒险类、救生类、养 生保健类等内容,井融入体育文化、体育美学、体育欣赏等的教育。理论部分以掌握健身原 理、心理卫生、健康教育、体育美学和保健学等基本知识,聘请专业的体育理论教师以讲座 的形式,发放相关资料进行体育知识竞赛的形式或网上学习形式等,使学生对体育有更深层 次的认识。特别是高年级学生的体育课程应尽量多开设与社会体育相接轨的实践内容和理论 内容。
3.2 板块二:校内课外体育活动――拓展性课程的设计本文研究的课外体育活动是专指在校园范围内,学生在课余时间里,运用各种身体练习 的方法,以发展身体、增强体质、活跃身心、提高运动技术水平和丰富业余文化生活为目的 而进行的体育教育活动。课程目标以实践活动、竞赛为主,发展学生的个性,培养体育锻炼 的习惯。课程的组织形式丰富,包括课外体育俱乐部或协会、假日体育活动、早操、运动队 训练、体质健康测试、校运会、学校体育节以及各种课外竞赛活动等。
3.2.1 成立各单项体育俱乐部,开设课外俱乐部活动课课外俱乐部活动课的开课形式以自主活动、指导课为主。课外俱乐部活动课应根据学校的场 馆设施和师资等具体情况统筹安排,以学生自定目标、自选内容和自主实践活动为主,定位 于提高学生的体育实践能力和培养学生体育锻炼的习惯。指导课主要用来帮助学生巩固和运 用必修课上所获得的知识、技能,以学生自练为主,教师指导为辅,使体育教学与辅导从课 内延伸到课外,将教与学自然地衔接起来。活动课的时间安排应在双休日、课外时间,每个 单项俱乐部安排一、二名专业的指导老师,学生随时可得到指导老师进行指导,也可采用网 上咨询。
3.2.2 组建体育社团高校的体育社团是由各活动项目负责人组织管理,自由参加的大众性的体育团体。一般 由学生会、团委出面发起组织,得到学校体育部的支持和指导,注册成立自由体育协会,并 允许他们免费或交少许费用即可使用学校的场地设施。大都以单项体育协会的形式出现,如 篮球协会、游泳协会、网球协会、健美协会等。学生根据协会章程,自愿报名参加,缴纳一 定的会费,民主选举管理人员,实行会员制的自我管理。
3.2.3 丰富课外的体育竞赛活动1) 校体委直属竞赛活动。以学校体委牵头的重大赛事,具体由各学院(系)、团委、学生 会、体育部协助进行的院(系)际的竞赛活动。如校运动会、体育节、学校传统体育项目的 比赛(1年约10项左右)。
2) 院(系)际的竞赛活动。由各院(系)组织的班际及班级组织的各类竞赛活动。如各类 小型的、游戏型的、趣味型的竞赛活动,可采取师生同队、男女同队。其目的是为了吸引更 多的学生、教师参加此类活动,以竞赛促锻炼(1年约20项左右)。
3) 学园或宿舍楼际的竞赛活动。由学工部、团委等组织的各学园或宿舍楼之间的各项竞赛 活动。如体育知识竞赛、辩论演讲比赛、棋类、桥牌、体育摄影、体育征文等智力性的竞赛 活动。
4) 宿舍楼层际的竞赛活动。指由各楼层的学生体育骨干牵头组织的各项小型的趣味性浓的 竞赛活动。如不同项目的”擂台赛”、“对抗赛”、“邀请赛”(拔河、三人制篮球赛、各 种花样跳绳比赛)等。
3.2.4 开设课外兴趣指导课由体育部开设的各项体育锻炼指导课,指定有经验的教师指导各个项目的实践学习。以 学生自愿报名的基础上开设科目,并且以教学以外的一些技术和技能项目,实施有偿与无偿 相结合的教学。如健美操、跆拳道、散打、游泳、芭蕾、体育舞蹈、裁判等级学习等内容采 取有偿教学,以提高身体素质以及参加各种娱乐活动为主的则不收费,如跳绳、踢毽子等。
3.2.5 组建校运动代表队主要把那些运动技术上具有一定水平井且取得优秀成绩的学生选,组成单项代表 队(或单项俱乐部队),进行系统的训练。
3.2.6 成立体质健康测评中心一、二年级学生的体质健康评定由任课教师负责,三、四年级学生的体质健康评定可采 用三段管理的办法进行:首先由院系发动宣传并组织学生参与课外体育锻炼;其次是体育部 集中安排测评时间,集中教师进行一段时间的辅导、测试;最后是因特殊情况没能按时参加 测试或测试不合格者,由院系教师或体育教师个别进行辅导并测试。也可成立学校测试中心 利用周末或课外时间集中测试。这样的运行体系,使体质健康评定有人抓,有人管,保证了 体质健康评定工作有序地进行。
3.3 板块三:校外体育活动――开放性课程的设计本文研究的校外体育活动是指社区体育活动中心、社会体育俱乐部、野外体育活动场所 等由学校体育活动机构对学生进行的多种多样的、有目的、有计划、有组织的体育活动。课 程目标以实践活动、欣赏、感受为主,提高体育能力,完善体育知识。课程组织形式包括野 外体育活动、体育旅游、校外体育俱乐部、体育冬夏令营、体育观摩交流等。学生参加校外 体育活动几种可能性的设计:
可能性之一:因大学的集合环境制约,体育课内教学一般选择在校内体育场馆进行体育 活动,但由于本校在某些项目上缺乏场馆设施或项目的自身特点的原因不得不到校外去活动 ,如登山、划船、攀岩、野外生存、定向运动等项目。
可能性之二:随着大学生的“独立自主”意识的不断加强,选择参加各种社会活动的心 理逐渐增强,为了能促进学生社会交往能力与社会适应能力,有目的、有计划地组织学生进 行体育观摩交流、体育冬夏令营、体育旅游、假日户外训练营的探险活动等。
可能性之三:为了增进校际之间、社会、社区等体育活动的学习交流,有目的、有计划 地组织校外的各种竞赛活动,与社会体育俱乐部或杜区体育活动中心联合举办各种培训活动 ,如社会体育指导员、优秀运动员等的培训。
大学生希望实现自主,自立于社会,学生参加校外体育活动既提高某项运动的技术水平 ,还能使其体育能力和健康水平得到很大的提高。除此以外还可以充分发挥其自主性与能动 性,培养学生的开拓精神。
4 结束语
本文设计以“健康第一”思想为指导,按“素质教育”的要求以及新《纲要》的精神,形成 课内外、校内外相结合,共同构建了体育课内教学(常规性课程)、课外体育活动(拓展性 课程)和校外体育活动(开放性课程)3个板块共同组成的体育课程整体结构。从而为培 养、强化学生的体育参与意识,促进终身体育观念在高校中的形成和定型提供一种理论设想 ,为加强大学生的素质教育,提高体育文化素质水平和修养奠定基础,同时为高校体育与健 康教育、生活教育相结合提供契机。
参考文献:
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【关键词】原电池设计;归纳记忆;物理化学
物理化学课程是制药、环境、材料、应化与化工等专业的一门必修专业课,具有承上启下的重要作用。这门课涉及到热力学、化学动力学、电化学及一些相关的理论,比较抽象,需记忆的公式也比较多,具体推导过程比较繁琐,学生记忆起来有一定实际困难。要学好这门课,它不仅要求学生对相关理论具有透彻的理解,而且更需要学生掌握一种良好的归纳记忆方法,这样才能达到事半功倍的效果。下面我们以原电池设计这一节内容为例,来探讨一下归纳记忆在物理化学学习中的显著作用。
1.原电池设计一节内容介绍
在物理化学课程电化学中,有一节是原电池的设计举例。这节的主要目的是要求学生根据电池反应设计成相应的原电池。电池设计的过程分为两步:(1)拆分化学反应,即将化学过程分解成两部分:一部分发生氧化反应,另一部分发生还原反应。并且使两部分的总结果与所要求的化学过程相同。(2)将氧化部分作为阳极,还原部分作为阴极,从而构成相应的原电池。不管是阳极,还是阴极,它们都属于电极。电极共分为三大类[1,2],第一类电极是将某金属置于含有该金属离子的溶液中构成的,或吸附了某种气体的惰性金属置于含有该气体元素离子的溶液中构成的。具体来讲,它又可细分为金属电极、卤素电极、氢电极和氧电极。第二类电极包括金属-难溶盐及金属-难溶氧化物电极。其中金属-难溶盐电极是指在金属上覆盖一层该金属的难溶盐,然后将它浸入含有与该难溶盐具有相同负离子的易溶盐溶液中而构成。最常用的有银-氯化银电极和甘汞电极。而金属-难容氧化物电极则是指在金属上覆盖一层该金属的难溶氧化物,之后再浸入含有H+或OH–的溶液中构成。最后第三类电极是氧化还原电极,具体来讲,它指的是参加电极反应的物质都在溶液中,而电极极板Pt只起到输送电子的作用。理解了这三类电极后,接下来我们通过一些例子具体地讲解一下原电池该如何设计,以及归纳记忆在其中的巨大作用。
2.归纳记忆在原电池设计一节的应用
例:请将此反应设计成原电池。看到这道题,第一步先观察,显然,这个一个氧化还原反应,H2的化合价升高,被氧化,O2的化合价降低,被还原。根据规定,被氧化的物质做阳极,在电池表示中书写在左边,被还原的物质做阴极,书写在右边。第一步找到阳极(H2)、阴极(O2)。第二步,由于电极被归纳为三大类,而H2、O2则显然属于第一类电极。由于H2、O2都属于气体,根据第一类电极的定义:第一类电极是由吸附了某种气体的惰性金属置于含有该气体元素离子的溶液中构成的。在这句话中,有三个关键词:气体、惰性金属及含有该气体元素离子的溶液。由于H2、O2都属于气体,符合第一个关键词,因此只需要满足另外两个关键词那么阴极和阳极这两个电极就完整了。对于惰性金属而言,我们一般选择Pt。对于阳极H2来讲,最后一个关键词“含有该气体元素离子的溶液”指的是含有H+的溶液,广义地讲,OH-中也含有H+离子,所以这个溶液可以是酸性的水溶液也可以是碱性的水溶液。因此,阳极最终可以表示为:Pt H2(g) H+ 或者Pt H2(g) OH-。
同样地,对于O2来讲,“含有该气体元素离子的溶液”指的是含有O2-的溶液。显然,不管是酸性的水溶液还是碱性的水溶中都含有O2-。因此,阴极最终可以表示为Pt O2(g) H+ 或者Pt O2(g) OH-。第三步,将阳极写在左边,阴极写在右边,构成一个完整的原电池。最终,设计的原电池为: Pt H2(g) H+ O2(g) Pt (酸性)或者Pt H2(g) H+ O2(g) Pt (碱性)。由此可见,在原电池设计中,归纳记忆的作用非常明显,首先先归纳得出它属于哪一类电极,之后在根据此类电极的定义,归纳出它的所有关键词,一一满足后,根据电池书写方法就可以将原电池设计出来。下面我们再通过一道例题来巩固一下这种方法。
例:请将此反应Ag+ + I- ?? AgI(s)设计成原电池。同样地,第一步也是先观察,这是一个沉淀反应,反应前后物质的化合价没有发生变化,因此,很难从表面判断出阳极与阴极。但是,此反应中涉及了AgI沉淀,不难发现,对应的AgI沉淀符合第二类电极的特征。根据第二类电极中金属-难溶盐电极的定义:在金属上覆盖一层该金属的难溶盐,然后将它浸入含有与该难溶盐具有相同负离子的易溶盐溶液中而构成。在这句话中,可以归纳出三个关键词:金属、该金属的难溶盐及含有该难溶盐负离子的溶液。由于AgI沉淀符合第一个关键词,因此可以想到此反应中必用到金属-难溶盐电极。由于AgI沉淀在此反应中为产物,因此金属-难溶盐电极Ag AgI I-为阳极,阳极发生氧化反应,其电极反应为:Ag + I– ? AgI(s) + e–。阳极及阳极反应找到后,用题目中的电池反应与阳极反应相减即得到阴极反应。即,阴极反应为:Ag+ + e– ?? Ag。在此阴极反应中,涉及了Ag及相应的Ag+离子,根据归纳法,显然这属于第一类电极中的金属电极,且由于此电极反应为还原反应,因此,阴极最终可表示为Ag+ Ag。最后,将阳极写在左边,阴极写在右边,构成一个完整的原电池。最终,设计的原电池为:
Ag | AgI(s) | I– ??Ag+ | Ag。
从以上两个原电池设计的例子可见归纳记忆在其中的显著作用。在做这类题目时,首先根据给出的电池反应中反应物及产物的特征,确定其中一个或者连个电极的种类。其次,根据这三类不同电极特点归纳其关键词,确定至少其中一个电极,写出其电极反应,之后,用电池反应与该电极反应相减得到另一电极反应,再根据此电极反应中反应物及产物特点归纳得到其所属哪类电极。最后,根据电池的书写方法,将阳极写在左边,阴极写在右边,构成一个完整的原电池。
3. 结束语
为提高教学质量,启发学生思维,本文以物理化学课程中原电池设计一节为例,系统介绍了归纳记忆法在其中的应用。由于物理化学课程涉及到热力学、化学动力学、电化学等相关理论知识,学习起来较比较抽象,需记忆的公式也比较多,学生记忆起来有一定实际困难。而利用归纳记忆法我们就可以将相关知识“定性划分”为几个必要的关键词。这样既节省了记忆时间,学习起来又事半功倍。
参考文献:
一、传统课程设计中存在的主要问题
(一)教师给定的设计题目少,内容单一、陈旧
过去我们课程设计题目均是给定电力系统的局部接线方式和运行方式,通过改变系统参数设定,对系统中某些线路及变压器进行继电保护方案设计、整定计算、灵敏度校验、继电器元器件型号参数选择等相关设计工作。这种设计方式由于系统接线简单,许多参数需要具体给定,运行方式变化很少,这种局限性使得学生发挥的空间较小,不能使设计与工程实际相结合,对电力系统的整体概念建立不起来,对电力系统的接线方式、最大、最小及正常运行方式等不能全面分析,内容相对单一。在设计过程中仅仅参考某些类似的习题及相应的设计指导书进行设计计算,难免会有学生互相抄袭。这种传统课程设计方式既不能调动学生的设计积极性,更谈不上创新能力的培养。
(二)教学形式单一
在课程设计中,指导教师根据《电力系统继电保护原理》这门课所涉及的主要内容,结合工程项目实际情况给出不同的设计题目和原始资料,为了使学生在两周时间内完成设计任务,通常课程设计指导书会结合实际题目详细讲解设计方案、内容、步骤、设计规范及要求、设计报告的格式等等内容。学生通过查阅相关设计手册和设备手册,参考某些类似习题及以往学生课程设计资料进行模仿设计。在设计过程中,指导教师虽然每天去教室指导,但由于多数学生不能够主动提出问题,教师无法全面了解学生在设计过程中出现的问题和错误,造成提交的设计报告存在许多错误,甚至会出现一些原则性错误。另外,由于缺乏对设计计算结果及结论进行实践验证,学生既不知道计算结果是否正确,也不知道设计结论是否合理,这样就大大削弱了课程设计的重要意义。
(三)成绩评定缺乏规范性和合理性
传统课程设计成绩评定的方法是根据学生所提交设计报告的正确性、合理性、完整性、规范性情况,结合学生在设计过程中的出勤率、态度是否端正以及主动性等,按照不同方面的分值比例,给学生评出优、良、中、及格或不及格的成绩。往往这种成绩评定方法会造成同一小组中不同学生差别不大,甚至会出现小组中主要参与设计人员的成绩由于报告书写稍差等原因得分较低的现象,造成成绩不能准确反映学生的真实能力。另外,由于缺乏对所得结论进行实际或模拟验证的手段,无法考核学生的设计动手能力及实践技能。
二、教学改革措施
为适应我国“卓越工程师培养目标”和学校应用型本科人才的培养模式要求,针对电力系统继电保护课程设计传统教学方法存在的弊端,我们结合近两年的教学实践经验,提出了将电力系统继电保护课程设计与综合性实验项目相结合的方法和具体措施,改革继电保护课程设计的教学内容,创新实践教学方法。
(一)根据“卓越工程师”培养目标的要求,结合专业课理论和实际工程,确定合理的课程设计题目
合理的课程设计题目对于学生加深理解和掌握所学专业理论知识,熟悉相关工程设计规范,掌握有关设计方法和设计步骤十分重要。设计题目一方面要紧密结合理论课程的专业知识,尽可能涵盖该专业课程的主要内容,另一方面要与实际工程设计紧密结合,尽可能采用已经实际运行并具有一定规模的供配电系统的原始数据资料,这样才能培养学生的工程意识,树立学以致用的思想,提高学生的专业兴趣,还能指明学生将来从事的专业方向。此外,设计题目还可根据相应的专业实验室实验条件,对学生设计结论进行仿真或模拟验证。这样就可以使学生在完成理论设计的基础上,在实验室能够得到验证。当验证结果正确时,可以使学生感到有成就感,从而激发学生学习的积极性和主动性,提高学生的自信心。考虑以上方面,结合不同学生的学习情况,教师提供课程设计题目的难易程度和工作量大小既要有区别,也要适中,保证所有学生能够在规定的时间内完成设计,又不使得一些学习稍差的同学因为题目难度或工作量较大没能够按期顺利完成设计任务而打击其积极性。例如:根据一些大型企业(如钢铁厂、炼油厂)或地区电力系统的实际接线方式,选择有2~3个发电厂(每个发电厂有2~4台发电机组)与1个无穷大电源系统,选择3~5个大型用电负荷构成的具有双回路、环路接线方式的闭式电力网络,针对该网络中的发电机、变压器及线路(架空线及电缆线路)进行保护方式选择及参数计算和装置选择。这可以使学生对电力系统网络结构和接线方式有一个比较全面的了解,而且便于学生理解系统在不同情况下的最大、最小及正常运行方式,从而更进一步理解各段保护以及上、下级之间的选择性、灵敏性、快速性、可靠性以及近后备、远后备保护的概念及相互间的关系,促进学生对电力系统接线方式、运行方式及继电保护作用的全面理解和掌握。
(二)加强课程设计的指导和管理,确保设计过程的严密性和正确性
针对部分学生对课程设计的重视程度不够,存在得过且过、相互抄袭现象,指导教师应投入足够的精力和时间指导学生设计,除了严格审核学生设计方案是否合理、中间设计步骤及计算结果是否正确,还要组织学生讨论和分析在设计过程中出现的错误。例如,对于给定的电力系统如何分析其最大、最小及正常运行方式是一个比较难的问题,既要考虑线路及设备的并列及分列运行情况,又要考虑因其他线路或设备故障引起负荷电流或短路电流的变化等,让学生通过讨论全面了解系统的各种运行方式,确定系统在不同 运行方式下的负荷电流、短路电流及功率流向等,另外,还要查阅相关的设计规范及设计手册,才能确定合理的保护方案。另外,在各种保护的整定计算时,部分学生对一些公式的应用存在较多问题,主要是对公式中一些电流量的含义理解不明确。例如:在线路-变压器组接线方式中的线路电流保护中,瞬时速断保护动作电流值一般应按照最大运行方式下变压器二次侧发生三相短路时流过变压器一次侧的短路电流整定,很多同学用的是变压器二次侧短路电流。在被保护范围内有变压器时,校验灵敏度既要考虑保护装置的接线方式,又要考虑变压器的绕组接线方式,在变压器差动保护的灵敏度校验时也存在类似的问题。学生通过讨论经常出错的问题,加深了对《电力系统继电保护原理》课程理论知识的理解,提高学生利用所学知识分析和解决这些实际问题的能力。
(三)将《电力系统继电保护课程设计》与设计性实验相结合,确保设计结论的准确性和完整性
在电气工程及其自动化专业培养方案中,通常安排《电力系统继电保护课程设计》课时为两周时间,我们教研室近三年来,把《电力系统继电保护课程设计》与设计性实验相结合,让学生利用一周时间基本完成设计课题的理论分析、方案确定、整定计算、设备选型等设计工作,第二周在实验室中,利用实验室现有条件,根据自己的设计结论,设计一个与课题相近的模拟供电系统,再将课程设计中确定的各种保护装置应用到该供电系统中,并进行相应的安装调试与整定。通过改变系统的运行方式,设置多个不同地点、不同类型(短路、接地等)的模拟故障,来验证上、下级各段保护动作的选择性、快速性、灵敏性及可靠性,从而确保理论设计的准确性和完整性。由于系统及保护装置均比较复杂,在实际的安装、调试及操作过程中,可能会遇到很多实际问题,比如计算数据错误、接线错误、继电器动作值不准确等等,在指导教师的帮助下,在同学的相互讨论中,利用所学知识进行分析并解决问题,这样不仅能培养学生的动手能力和专业兴趣,还能使学生学到一些课本上讲不到的知识,在该过程中,由于指导教师必须与学生一起安装、调试,对学生的各方面能力有较全面的了解,对评定课程设计的成绩亦会更加合理,且能较公正地反映学生的能力。
关键词 焊接工艺 课程设计 工程实践
中图分类号:G424 文献标识码:A
新的教育形势下,本科生的实践教学和工程训练环节越来越重要,设计类的课程和教学在工科教育中的地位更为突出。本科生课程设计是高等教育质量的重要评价内容,是实践实训教学环节中重要的组成部分。旨在培养学生综合运用所学理论知识,具备解决工程实际问题的能力。课程设计不但可以帮助学生巩固、扩展和融会专业的课程内容,而且通过相应项目设计任务的完成来培养学生的创新意识、创新思维及综合运用多学科知识解决实际问题的能力。①
焊接工艺是根据生产性质、图样和技术要求,结合现有条件,运用现代化焊接技术知识和先进生产经验,确定出的产品加工方法和程序,是焊接过程中的一整套技术规定。制定焊接工艺是焊接生产的关键环节,是管理生产、设计焊接工装和焊接车间的主要依据。焊接工艺课程设计是焊接专业本科生必修的实践性教学环节,是将专业理论知识与焊接材料及制造焊件有关的实施要求和加工方法联系起来的桥梁。在进行专业课程设计之前,学生需具备机械制图、材料科学基础、焊接方法、焊接冶金学等课程的知识。通过设计,在启发与督促学生综合运用所学的理论与专业知识的基础上,使学生初步具有分析材料焊接性的能力,并能根据产品的技术要求、结构特点等,正确确定焊接方法、编制焊接工艺,为毕业设计和实际工程设计奠定基础。
1 本学院焊接工艺课程设计的建设背景
从河南工业大学机电工程学院实际情况来看,近几年新增的理工科类专业并不多, 仅是根据国家政策、市场需求、师资力量、实验室建设才会设立新的专业。基于此,2009年机电工程学院根据已有的师资力量与实验力量,在材料成型与控制工程专业的基础上设立了焊接专业。由于是新增专业,缺乏经验,相关课程设计的教学模式并不成熟。制定合理的焊接工艺课程设计教学大纲,确定合适的教学模式,培养学生的独立思考、开拓创新、综合设计等能力,具有重要的意义。为了确保焊接工艺课程设计的合理性与科学性,本教研室教师参考相关院校的课程设计情况后经集体讨论与研究后制定了课程设计教学大纲,确定了课程设计的实施形式。在此,分析与研究了工科专业相关课程设计研究现状及优缺点,针对目前本学院焊接专业教学现状,制定出切实可行的课程设计教学模式,以期培养学生的独立工程设计能力与知识应用能力,为后续的专业课程学习、毕业设计及今后的工作实践等打下扎实的基础。
2 传统课程设计存在的主要问题
2.1 设计任务雷同、陈旧,与现实脱离;师资力量有限
已往的课程设计,一个班(大约30 人)的学生往往只有几个有限的题目。 设计任务相对较陈旧,与国内外的研究现状与工程实际脱节,学生看到较为落后的设计题目,缺乏设计兴趣; 部分学生发现设计题目相似会有轻视或者投机取巧的想法,甚至会发生抄袭现象,不利于学生的成长与教育,课程设计的意义与作用无法体现。在课程设计师资方面,由于没有经验和师资条件的限制,传统设计过程中一个班往往只配备一个指导教师。 一个老师的思路、精力与时间是有限的,提供的题目有限,教师与学生之间面对面的指导与交流也有限。
2.2 教学方法落后,课程设计组织形式松散,考核方式欠科学
传统的课程设计教学方法较为原始,其固有模式与程序没有突出学生在设计过程中的主体性地位,削弱了学生的主动性和创造性。设计过程中,教师的主要工作是辅导、答疑与成绩评定。辅导和答疑是随机和非强制性的,上交的说明书也为书面作业。部分学生产生畏难情绪或者对自己要求不严格,平时不按任务执行,说明书抄袭同学或找人。仅仅通过评阅上交的说明书衡量学生的成绩是不全面的,并且只重结果不重过程的放羊式的放开教学也存在需要改进的地方。
2.3 学生对课程设计的认识不够,缺乏工程意识,沟通交流不足
不少学生对课程设计的目的与意义认识不够,仅把课程设计看做是一门考查课,认为只是简单地根据设计任务书的要求撰写说明书。没有充分认识到课程设计是相关基础课程、专业课程与实践能力的综合提升及训练的过程。看似简单的焊接工艺性设计,从工程实践的角度要使焊接材料的选择和工艺设计合理,决非易事,需要付出大量的劳动。科学合理的课程设计应该保证与推动学生在联系、应用理论课程的基础上,通过认真思考、融会贯通,在实践中锻炼学生独立思考与设计的能力。
3 课程设计的建设思路与实践探索
3.1 设计题目多样化、系统化、实践化;加强、协调、优化师资力量
根据目前国内外的工程实践与研究现状,使设计题目围绕一个主题,把学生分成几个大组,每个大组的学生围绕一个主题,保持了课程设计的系统性;而设计选用的焊接材料或焊接工艺不同,避免了学生的互相抄袭,保证了单个学生课程设计学习与完成的独立性,同时要求每组学生进行讨论与总结,最后做出课程设计的主要结论,有利于培养学生的沟通能力与团队精神。
学科的交叉融合是目前科学研究和发展的大趋势,不同专业的教师在检索国内外最新研究与工程现状后可以协作命题。由于所选课题是国内外的研究热点与工程应用热点,学生的参与性增强,课程设计的质量也得到保证。本教研室指派了4位教师参与了焊接工艺课程设计的指导工作(每位老师辅导7~8个学生)。教师科研方向、学术专长不同,选题和成果具有多样性。每个老师所带的人数少,易于了解与管理学生;便于因材施教,可针对学生特点进行深入的辅导与引导。
3.2 加强课程设计过程管理;择优答辩, 改进考核方法
以往的放羊式管理模式存在一定的弊端。本教研室积极推进课程设计的科学合理进行,固定课程设计指导时间,教师在此期间要保证在岗,能够和学生进行面对面的交流与指导,引导学生确立课程设计的完成以学生自己的独立设计为主,顺利完成从理论课程的学习到工程实践设计的过渡。对设计中碰到的问题,督促与鼓励学生自己查阅文献寻找信息与答案,对于普遍或重要的问题可要求小组内讨论,必要时指导教师可进行引导与解答,但以学生自主解决问题为主要目的。
开题时,保证对学生文献检索情况进行细致到位的检查与记录,保证课程设计一开始的规范性;设计过程中,定期检查设计进度并认真记录,保证整个课程设计有条不紊地进行。 发现进度慢的设计督促要求其合理进度。课程设计结束时的成绩评定不再仅仅依靠学生上交的设计说明书和现场答辩成绩,是学生平时的考勤与表现、文献检索情况,设计说明书和答辩成绩的综合评定结果。
3.3 引导增进工程实践观念;鼓励推动交流合作
在基础课与专业课程的学习过程中,学生虽然进行了系统的理论知识学习,但在接近实践的课程设计中没有工程设计经验,对各种焊接方法、工艺细节和材料的焊接性等不够熟悉。教师应根据已有的理论课程特点,对学生进行启发与引导,比如材料科学基础的金属材料就是课程设计中的母材,焊接冶金学中学过的焊条也是课程设计中采用的焊接材料,教师可启发学生联系已学过的金属材料的特点,与焊接工艺相接合,完成指定材料的焊接工艺课程设计,圆满完成从理论课堂知识到工程实践设计的跨度。课程设计与生产实践相结合,鼓励学生理论联系实际,制定出不同的工艺设计方案。 课程设计过程中,教师要注重培养学生的团队合作精神。在工程实践中,一个项目的完成或一个新设计的成功,是各个部门各成员共同努力的结果,不是单独的个人能够做到的。教师按整机系统的设计任务划分小组,要求与督促学生在主要的设计环节进行讨论,不仅使学生获得科学研究的初步训练,而且亲身实践参与了共同完成课题的合作过程。
4 结论
目前河南工业大学全体教职工正在认真努力进行博士点授权单位的建设工作,这也是本校教学工作进一步提高的大好机会。焊接工艺课程设计的教学,不仅随着时代的潮流与时俱进,不合理的地方也将不断地改进与提高。结合本校的发展情况与师资力量,参考国内高校的课程设计模式及优缺点,我们提出焊接工艺课程设计教学建设与探索的思路与措施,亟待在教学与实践中得到长足、切实的改进、提高与发展。
在构建“产品全过程”式课程设计的教学内容时,首先将各项课程设计的任务统筹规划,选题围绕同一产品展开,选择一般用途的机械传动装置或简单机械为设计对象,例如减速器。侧重于将相关的理论教学、实习内容交叉融汇,并考虑为毕业设计奠定基础,以建立各实践环节之间的有机联系。哈尔滨商业大学工业工程专业的课程设计共分为6项,根据其内容的衔接关系,分别设置在不同的学期,见表1。
2课程设计的方式与方法
在传统的课程设计教学环节中,无论是教师的指导方法,还是学生的完成方式都很僵化。对此,本文提出了创新型的课程设计方式与方法,其特点是:①指导方式与方法更加灵活化、多样化。在设计过程中,突破了传统的单纯理论指导方式,采用理论指导与现场教学相结合的方法,带领学生回到实际工作现场分析、解决设计中遇到的问题和难点。②突出协作精神以契合人才培养目标。由于课程设计的内容围绕“产品全过程”,所以,学生的完成方式可由原来的一人一题改为多人一组,每个小组成员分工不同,需要整个“团队”的团结合作才能完成一个完整的课题,并且一个“团队”一旦组建,即具有连续性,会一直存在于全部的课程设计过程中。这种方式可以有效地培养学生的团队合作意识,而“具有协作精神”也正是工业工程专业人才培养的重要目标之一。
3课程设计的考核
完整、规范的考评体系是实践教学质量和效果的有力保障,实践教学组织与管理工作的重点就是建立考核标准。由于课程设计的考核既涉及理论知识,又涉及分析、操作等实践技能,所以,其考核方式不能完全照搬理论教学的考核标准,应力求做到以下两点:①考核标准能够真实反映教与学双方的实际水平。一方面,课程设计应重点考查设计方案的深度及可行性。在对设计方案进行评估时,要组织所有的指导教师进行综合审查,保证考核结果的准确性和客观性。另一方面“,产品全过程”式课程设计的创新点也体现在考核标准当中。在对学生的成绩进行评定时,要考虑学生的“进步程度”。由于设计对象具有连续性和一致性,学生完成课程设计的“团队”基本不变,在考核成绩时,如果把“团队”及其成员在本次课程设计中的进步程度考虑在内,既可以有效地调动学生的学习热情,也可以更加真实地反映出学生的实践能力。②要注重过程管理、监督及教学质量监控。不同于理论教学环节的考核,课程设计应采用过程检查和最终答辩相结合的方式,总成绩由过程表现成绩、阶段检查成绩、答辩成绩组成。
4课程设计的基础条件建设
首先,建立相应的工作程序和组织保障。例如,在课程设计过程中,从指导教师资格审查、选题、设计、答辩等方面要严格把关,要求指导教师对选题、设计过程、答辩等每一阶段都要认真审阅、指导和签署意见。教师只有严格遵守教学程序,规范教学行为,教学过程才能得以实现。其次,加大实习基地的建设力度。良好的实习基地不仅是实习教学质量的强有力保证,也是课程设计环节得以完成的必要基础。通过着力建设校内外实习基地,可以建立起产学双方共同参与、双向推动的运行机制,为学生提供更多的实践机会。
5结论
水污染控制工程是环境工程本科专业一门重要的专业主干课,也是一门工程应用性极强的专业课程。课程旨在培养学生对水体环境污染的分析评价、水污染治理的规划设计和工程管理能力,以及开展水污染控制的科学研究能力。要达到上述教学目的,没有充分合理的教学实践环节是不可能实现的。课程设计是高等学校实践教学环节的重要组成部分,是强化学生实践能力的重要环节,也是卓越计划培养的重点内容。与水污染控制工程课程配套且独立设课的课程设计作为重要实践环节,是连接基础知识、基本理论学习和生产实际的纽带和桥梁,是培养学生综合运用所学知识解决生产实际问题能力的有效手段。水污染控制工程课程设计是涉及到相关专业课程间的融合与应用的工程设计,课程设计内容要求完成污水处理设施平面及高程布置、主要单体构筑物的详图设计以及设计说明书。通过该课程相应的课程设计的学习,有助于提高学生对水污染处理理论与技术的理解,对于培养工科学生的工程素养、创新意识以及创新能力具有重要的作用。
二、改革总体思路
(一)目前存在的问题“水污染控制工程”理论课程重点讲授污染物去除过程的基本理论以及处理单元的工作原理和工艺流程,用于学习水污染控制工程设计的学时则很少。“水污染控制工程”课程设计的教学目标是要求学生初步具有分析和解决水污染控制方面实际问题的能力,即要求学生具有扎实的理论知识和初步工程应用能力。而学生本身工程基本知识及综合设计能力较弱,这对课程的教学效果有直接的影响。学生在进行“水污染控制工程”课程设计之前,没有工程设计基础、没有做过工程类的课程设计,而对“水污染控制工程”课程设计这样涉及到相关专业课程间的融合与应用的工程设计还是第一次。学生对利用工程设计手册、设计规范等相关资料进行设计的能力较弱,对实际工程的感性认识也较少。在明显缺乏工程基本知识的情况下,学生对课程设计往往感觉无处下手。课程设计通常又是以单个人的形式开展,在缺乏团队合作精神和团队学习能力的情况下,为了在有限的时间内完成课程设计任务,会出现盲目照抄课本或互相抄袭,不能综合运用所学知识来分析和解决实际问题的现象,不利于学生综合设计能力的培养和创新能力的提高。而且,目前课程设计是由一个老师指导学生,教师任务重、工作量大,有时难免会存在指导不周的情况。(二)改革思路———团队合作的课程设计模式组建指导教师团队:水污染控制工程课程设计涉及的理论课程较多,包括水污染控制工程、水力学、水泵与水泵站等课程,因此我们把讲授各门课程的老师组成一个指导团队,通过团队指导模式的构建,使各个教师在设计的不同阶段发挥自己的作用,不仅可提高学生的课设能力,同时也深化了不同课程教师对相关课程的认识,从多方面加强教师的教学水平,提高教学质量。组建师生课设团队:课设以团队为单位进行,1名导师和5个同学组建一个团队,鼓励各团队根据场址位置、水厂规模、自然和地理水文等条件,在团队成员互相合作的基础上,详细地论证所确定的工艺流程,提出个性化的创新方案并进行构筑物的设计计算和设备选型,这不仅提高了课程设计的质量,也促进了学生对所学理论知识的理解、运用和创新。(三)改革后课设的具体实施方案1.组建课程设计教师团队:由5名具有实际工程经验的双师型老师组建课程设计指导小组,每位老师参与全程指导,且根据课程设计进行的不同阶段,不同的教师发挥不同的作用。教师之间互相协作、讨论,确定最佳的指导方案2.组建课程设计师生团队:团队成员通过开放合作的自主学习以及在学习方法、个人性格和兴趣等方面的优势互补,形成优化的知识结构和能力结构,充分发挥成员的主观能动性和创新意识,有效弥补各成员在思维模式、能力和精力等方面的不足。为合理科学构建师生团队,指导教师要先了解学生的实际情况,根据学生的知识、能力水平和学习态度等,依据“组内异质、组间同质”的原则,将1名指导教师和5个学生组成一课程设计团队。3.合理命题,一人一题。由教师团队一起讨论,合理确定题目,题目不仅要能覆盖水污染控制工程理论的各个知识点,同时还要尽可能多地涉及到教学大纲中的重点、难点,且题目要多样化,以扩展和深化学生所学知识。4.强化下达任务书、设计过程中的授课和指导等环节。一人一题给出任务书,由学生选择,在不同的设计阶段,辅助课堂教学。由于学生的工程设计能力较弱,课程设计过程中由5位老师进行了5次的理论授课。主要针对课程设计的重点、难点以及设计规范和设计手册使用、绘图要求、设计说明书撰写等基础知识进行系统的介绍,使学生获得开展课设的基本知识和手段。同时教师通过针对性地参加每个小组的讨论答疑,帮助学生分析和解决课设计中的问题,以提高学生的工程设计能力。5.水厂参观、规范制图的学习和专业人员的指导。课程设计是培养“卓越计划”本科学生工程实践能力的关键环节,因此应采取多种有效手段,为学生深入社会进行工程实践创造条件。选择有代表性的污水处理工程作为课设实习基地,课设期间带领学生到基地进行1~2次的参观学习,同时聘请企业导师进行现场指导,有针对性地给学生讲解构筑物的结构和安装方式,5位校内指导教师随时解答学生的问题,使理论与实践相结合、技术与工程相结合;同时聘请设计院的设计人员对学生进行绘制工程图知识的培训。6.CAD图纸的绘制和设计说明书的撰写。5名教师全程指导学生的绘图和设计说明书的编写,并要对每个学生进行分阶段检查,及时指出问题予以纠正。7.答辩制度和考核标准的严格建立和执行。课程设计结束后,每位同学都需参加答辩,这对学生的工程素质的提高是重要的一个环节。
三、结论
摘要:化工原理课程设计是与化工原理课程相配套的一个必修的实践性教学环节。文章从理论学习、实验设计、设备选型、工程设计、创新能力的培养等4个方面总结了化工原理课程设计在提升化工原理教学质量中的作用。
化工原理主要介绍化工生产过程中的动量、热量和质量传递理论(三传理论)以及常用单元操作中典型设备的工作原理、基本结构及设计计算等知识ti.-I,教学内容中包含大量理论公式的推导和经验公式的运用。化工原理课程设计是学生在学完化工原理课程的相应教学内容后所安排的教学环节,不仅与化工原理课程的内容紧密相连,还要运用计算机编程.AutoC aD机械制图、化工仪表自动化及操作控制、化_L设备机械基础、化工制图等先修课程的知识,是一项综合性实践训练阴。该教学环节主要培养和锻炼学生以下3个方面的能力和素质:(1)系统训练学生的基本计算技能和文献资料利用能力,逐步培养其工程意识;(2)培养学生综合运用所学知识解决二(.程实际问题的能力;(3)塑造学生良好的设计理念。
在完成课程设计的过程中,学生需掌握厂程技术人员所必需具备的基本技能和工程素质,比如工具书、国家标准和规范的使用,经验公式和经验数据的选择,专业文献资料的查阅、设计成果的分析判断等等,因此课程设计可培养学生对综合知识的运用能力和对_L程问题的解决能力,是对学生的一次综合训练,也是对所学专业基础知识的一次总结,更是对化工原理和化工设备课程教学效果的一次检验。本文主要通过以下4个方面总结了课程设计在提升化工原理教学质量中的作用。
1 加深学生对“三传理论”和单元操作的理解
动量、热量和质量传递理论(三传理论)以及常用单元操作是化工原理的主要教学内容,虽然在平时的课堂教学中可通过多媒体教学、动画演示、课堂实验、课后练习、练习辅导等方面增强学生对化工原理基本理论和基本操作的感性认识和理解,但由于课堂教学的内容多,理论知识比较抽象,学习任务较繁重,学生自觉完成课程学习的动力明显不足,教学效果差强人意。课程设计要求学生在指定的时间内完成一个单元操作的设计,愁一个设计任务一般均涉及物料衡算、热.衡算、相平衡关系、传热传质速率关系等典型单元操作的基本内容,经历流程设计到!几艺设计计算、主体设备结构设计和附属装置的选用等过程,因此学生在具体设计中必须全而理解和应用“三传理论”,并选用合适的单元操作过程。过程必然影响结果,课程设计作为一个教学环节在实践中有效地督导学生加强对理论学习内容的消化,从而加深学生对理论知识的理解。
2培养实验设计和设备选型能力
实验设计能力和设备选型能力的培养是化工原理课程教学的基本目标之一。学习化工原理课程时,通过讲解、动画演示和参观等教学手段,学生熟悉了常用设备的基本操作规程,但大部分同学的实验设计能力和设备选型能力较差。为解决这一问题,在确定课程设计内容时,有针对性地选用部分化工原理中常用的单元操作,给学生下达一个明确的任务,让学生围绕任务所确定的主题在指定时间内完成具体的设计_L作。如,为加强学生对干燥单元操作的理解,可要求学生设计一套离心喷雾干燥塔或设计气流干燥器。课程设计的内容要求涵盖一个完整的工段,为此学生需完成不同艺的方一案选择、设备选型论证、工艺计算,并根据计算与生产经验进行主体设备结构设计,然后确定设备总体尺寸、管口尺寸与方位,还要求进行辅助设备选型与计算,最后绘制主体设备图及带控制点的工艺流程图。过程训练效果表明,学生的实验设计和设备选型能力得到了有效的培养。
3提高工程设计能力
化工原理课程设计是为培养学生设计能力设置的一个教学实践环节,也是使学生完成从理论知识到实际应用的重要一环。每一个设计任务均涉及相应单元操作的基本理论,并经历流程设计到艺设计计算、主体设备结构设计和附属装置的选用等过程。由于安排课程设计中只有任务而没有参数和条件限制,学生在设计过程中可根据自己的兴趣和知识背景选择设计线路,设定和收集操作参数,完成具体的设计工作:
经济效益是判断设计质量的重要指标,其中设备建设费和使用操作费是其中的关键,而设备费和操作费的综合考虑也是贯穿于化原理课堂教学中的一个重要问题。比如,精馏操作是化_工生产中常用的单元操作,其中物料的回流比是一个非常关键的操作参数C合理的物料回流比应使操作费用和设备折旧费用之和最低在该单元操作中,操作费用主要取决干再沸器中加热蒸汽消耗量及冷凝器中冷却水的消耗量,随着回流比的增大而增大。设备折旧费主要取决于精馏塔中再沸器、冷凝器等设备的投资费,一般随着回流比的增大而降低。为此,在设计过程中必须综合考虑设备折旧费和操作费的关系。通过课程设计的训练,学生不仅进一步提高了公式应用和数据运算能力,同时学会了主动寻求解决实际问题的方法,缩短了理论与实践的距离,也体会到理论在解决实际问题中的重要作用,提高了理论课程的教学质量。
4培养创新能力
在完成化工原理理论课和实验课的同时,为了满足部分学有余力,且对化工原理问题确有兴趣的学生的学习需要,教学小组创造条件为其提供进一步学习的平台,即结合科研任务的需要设计一定数量的课程设计题目,鼓励学生以小组的形式参与。在设计过程中严格坚持“以课题研究为平台,以创新为目标”的原则,有效地将课程设计、课程教学与科研有机地结合起来。在完成工艺设计计算之后、整理设计说明书之前,要求全体课题组进行交流和总结,即每个设计课题组里选派1-2名学生代表,将本组设计情况在交流会_[向全体同学和指导老师进行汇报。交流时要求主讲人用图表、数据、结论等工程术语表达自己的设计,并在规定时间内着重讲解自己设计的特点,对设计结果进行技术经济分析,突出自己的创造性。交流过程中,指导老师也主动指点设计要领,并对进行设计进行合理评价。这样的师生互动使学生的收获不仅局限于自己所做的课题,对其它设计课题也有一定程度的了解,更有效地开拓了学生的设计思路。
关键词:小组互助式;课程设计;应用型人才;教学手段
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)01-0023-02
数据库技术是现代软件类人才所必需的三大技能之一,在高校培养软件类人才的课程体系中,数据库原理课程占有举足轻重的地位[1]。数据库技术是一项应用最为广泛,发展最快的技术,几乎涉及所有的计算机应用领域[2]。特别是随着大数据技术的发展,数据库技术已经成为该技术的核心技术之一。而对应于传统的数据库原理课程设计,存在着重原理,轻应用,教学方法较为陈旧等不足[3]。很难适应应用型本科人才的培养目标。通过在数据库原理课程设计中,引入小组互助式教学方法[4],可以改善这些问题。采用小组合作教学模式,教学过程的所有环节以小组活动为核心,依靠小组成员积极的相互依赖关系,面对面的促进式互助来完成学习任务;以小组成绩为最终考核成绩,而非某个成员的成绩。本文探讨了小组互助式教学模式在数据库原理课程设计的运用。
1 数据库原理课程设计中存在问题分析
近几年来,全国大多数的高等院校都进行了数据库原理课程设计的改革研究,并取得一定的成果,但数据库原理课程设计教学过程中存在以下不足。
1)重理论轻实践,大部分高校开设数据库原理这门课程存在着理论原理学时和课程设计上机实践学时分布不均衡的问题。也就是注重理论知识的讲授,忽略了学生动手能力的培养,这与应用型人才培养是相矛盾的。
2)课程设计工作量较小,只适合一人独立完成。这与现代软件开发是相抵触的,从软件工程学角度来讲,软件开发需要团队协作完成。
3)课程设计考核制度较为陈旧。传统的数据库课程设计考核,大多以学生所做数据库系统的前台实现情况和后台数据库设计两个方面进行考核。所做系统相对简单,与实际要求的技术水平有出入。不利于激发学生实践的主动性,应用型人才培养的目标也无法真正落到实处。
2 小组互助式教学的实施
1)组建数据库原理课设小组
根据学生自选优先的选择,分成若干小组。各小组组建后,求小组成员推荐组长。老师布置好课程设计任务后,学生根据要求开会讨论确定实施方案。有组长牵头实施,统筹全局,并将课程设计任务分解,分配到各小组成员手中。按照相应的工作内容,将小组成员划分为需求分析、概要设计、数据库设计、详细设计等工作的负责人。也就是每个人负责组织在不同阶段的实施内容,例如召集例会讨论、调研、设计等工作。每个小组成员,并不意味着完成自己的相应工作就完成了,也要参与到其他环节中去。
2)数据库原理课程设计题目的选取
根据所学数据库原理知识,根据所给题目,进行数据库设计,选择SQL Server数据库管理系统作为后台开发工具。结合所学面向对象编程知识,选择合适面向对象程序设计语言作为前台开发工具。设计一个数据库应用系统,一般以中型题目为宜,能够对数据进行录入、编辑、修改、删除、添加、浏览等功能。教师规定学生可以从学生成绩管理子系统、课程管理子系统、图书管理子系统、通讯录子系统、教室管理子系统、宿舍管理子系统、个人事务管理子系统,库房入库出库管理子系统进行选取,也可小组自拟题目,但工作量必须由指导教师进行审核。对于题目,教师鼓励小组自拟题目,因为这样学生才能选取与实际项目相近的题目,提高学生的课程设计的兴趣。
3)课设中实施
指导教师,要对各小组的工作进行整体监控。在课设的前期准备工作中,参与到各小组的课设讨论中去,给予相应的开发建议。通过小组间的竞争,点燃各小组的课设工作的热情,激发学生的数据库设计工作的欲望。当各小组进入到课程设计实施过程中时,要进行必要的指导,省得学生走弯路。
课程设计环节对学生技能的提升来说非常重要,它能提升学生的设计能力和创新能力。学生在课设的实施环节中,按照小组进行,由组长统筹安排。依据数据库设计的工作流程进行开发,做到人员分工明确,以团队形式进行课程设计工作。课程设计结束后,要以小组为单位进行公开答辩,小组各成员表述自己设计的理念和实施方案,小组成员的结构和分工,遇到问题及解决方案等,由指导教师和各小组组长作为评委进行考核。这样有利于,增强学生的沟通能力,也提高了学生的社交能力和数据库原理实践能力,还培养了学生的团队精神。并且教师在整个过程中,既是主导者又是参与者,融洽了师生关系。
4)课设的总结
答辩结束后,各小组长要代表本组进行总结,主要总结课设过程中存在的不足,以及从其他组学习来的经验,还有对本组课设内容怎么进行完善等。最后教师对每组进一步的点评,包括各组的优缺点,课设中存在的共性和个性问题等。
3 小组互助式在课设工作中的优势和不足
小组互助式进行数据库课设工作,是以小组为主导,教师为辅助的一种课设教学方式。比以教师为主导的程序要复杂,但学生在参与热情上明显提升。比较优秀的学生通过此进程,可以提高自身理论实践的水平;中低层次的学生,可以通过与小组其他成员学习,增加自己的学习兴趣。这种方式,给予每名同学展现自我的平等机会,更有利于个体的发展。
当一个小组中,责任不清晰,工作不平衡时,会导致课设工作要集中到一两个人的手中,导致其他学生产生不劳而获的状态。所以,指导教师,要监控整个课设活动,积极进行巡查督导,发现问题,解决问题。
4 结论
本文分析了数据库原理课程设计中存在的一些问题,并进行了分析,提出了一种基于小组互助式的数据库原理课程设计的实施方案。该方案,为学生的想象力、创造力的发挥提供了平台,也为将来的团队式软件开发工作打下了坚实基础。为数据库原理课程设计和其他实践能力要求比较强的实践教学环节,提供了相应指导。
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