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本文通过对我校在运输管理教学系统、校内实训基地、校外实践基地等几个方面的建设经验进行了介绍和分析,探索了运输管理课程实践教学的新模式,希望能对相关院校的运输管理课程教学有所裨益。
[关键词]运输管理 实践教学 方案
一、运输管理课程实践教学培养体系的整体构建
运输管理课程是一门实践操作性较强的课程,也是很多院校物流管理、国际贸易等专业的核心课程,因此运输管理课程不仅要做好理论教学,同时要设计好实践教学体系。而运输管理课程实践教学培养体系的构建,是一项复杂的工程,我们认为至少应该从三个方面下功夫:一是加强以运输实验中心为核心的实验教学体系建设;二是开展好校内运输管理实训基地的建设;三是开展好校外实习基地的建设。下面对我校在这三个方面的建设情况进行分别介绍。
二、运输实验中心教学体系的建设方案
运输实验中心教学是整个运输实践培养体系的基础,具体内容包括虚拟商业环境训练、运输情景模拟训练,运输系统软件训练、运输自主实验,运输管理课程实践教学的主线。
在进行运输实验中心建设时,应根据运输管理的教学情况,建设一个具有多功能和灵活性的运输实验中心教学体系。该中心可以作为开展运输管理理论与模拟实训教学、案例分析、实证研究、运输方案设计及运输自主实验的平台。因此实验中心应做好以下几个方面的工作。
1.选好运输管理培养模块。我们把运输实验中心的实验教学环节分成四个模块,形成一个有机的实验教学体系,它们是:基本知识综合运用能力、专业技能应用能力、创新创业能力、可持续发展能力。
2.选好每一模块的教学软件。一些软件结合课程进行教学,一些软件可以独立训练。
3.设计好每一软件的课时。课程软件以18个课时为主,独立软件以24、36课时为主,运输自主实验以12课时为主。
4.设计好每一模块的考核方法。每一模块以自动考核、自动打分为主系统。这样既可以反应学生真实的实训效果,又能减轻上课老师的负担。
三、校内实训基地的建设方案
校内实训基地的建设的目的是让学生不出校门就有真刀实枪的实习场所。这是培养大学生理论结合实际、理论应用实践的校内实体。根据运输管理课程的特点,我们设立了校内实习快递运输调拨中心。
校内实习快递运输调拨中心选在学校校门口的副楼,开设由运输管理课程授课老师和学生共同管理的快递运输调拨中心,在这个小型运输中心进行运输业务各项目教学的实习,我们设计了下面这个实训方案:
1.运输管理环节的分解。针对运输活动的特色,对运输管理的具体岗位进行划分,将实习学生进行岗位分工,主要有订单接收、订单处理、运输调度、单证跟踪、运输成本核算等业务岗位,学生各司其职,各负其责。责任与工作岗位相挂钩,按运输企业的规章制度和工作职责要求学生,使学生通过实习,真正培养职业精神和职业技能。
2.将学生以前所学的运输理论知识有选择的进行组合,综合运用到实践中来。例如,在每学期期末,指导学生结合快递运输的市场特点,结合运输管理、仓储管理等课程的理论知识,分析快递运输的盈利模式、发展前途等内容。
3.在教学实习过程中,进一步渗透专业以外的的知识,如市场分析、市场调研、人力资源管理、项目团队管理、财物分析等,拓宽了学生的知识面和视野,增强了学生的竞争能力。
4.实习以班组为团队,培养学生的团队合作精神,以及团队之间的协调沟通能力。在实践中,快递运输调拨中心的大量工作,学生都是以团队形式进行的,各班之间的业绩进行比较,增加学生的责任感和竞争意识。通过实习,学生熟悉了快递业的运输流程以及服务的技巧等。
四、校外实践基地的建设方案
这是把学生送到企业去真枪实弹的操作,到企业去检验自己的能力。要做好这项工作,如何选择好校外实践基地是关键问题,要与一些信誉高、管理好的企业,组织建立紧密、稳定的合作关系,以促进产学研结合,提高教学水平。在建立校外实践基地时,我们采取了以下两种类型的校外实践基地:
1.“协作型”校外实践基地。主要合作模式是:
(1)企业派专家来学校作讲座(每学期多次)
(2)企业派专家来学校协助老师完成实践环节教学工作
(3)企业负责提供学生实习所需岗位
(4)高校给企业提供必要的咨询或其他方面的知识服务
(5)高校在企业提出需求的情况下,给企业推荐实习生和毕业生
2.“校企共建型”校外实践基地。
所谓的校企共建即学院与企业联合,把实训基地建在企业,将教学的实习环节延伸到企业中去。这种校企共建型实践基地的优势体现在:一是不仅能充分利用企业的资源、技术力量和文化环境,而且大大降低了学院的办学成本,克服了学院办学经费严重不足的困难,提高了办学效益;二是校企携手共建职业素质拓展培训基地,对于企业品牌推广和学生的综合素质提高都是一个双赢的局面。双方在拓展学生素质教育、增加学生就业竞争力、推广企业就业品牌、合理发现储备企业人才四个大方向上达成共识。基地成为培养学生创新精神和实践能力的重要场所,成为学生课堂教学之外的重要补充,成为学院实现人才培养目标的有效途径。企业也很好地利用了学校的资源,在人力资源的培训上,达到“选、用、育、留”并重的人才战略,可以为企业员工的素质发展注入新鲜血液和创新活力,促进了企业的和谐快速稳定健康的发展。
这种校企合作模式是:
(1)校企双方以项目建设的形式进行合作。企业除了无偿提供实训场所外,还提供富有实践经验的物流技术人员作为兼职指导教师共同指导学生实习。
(2)高校由学院主管负责人成立实习基地建设小组负责领导本项目实施工作,企业指定主管负责人分管此项工作。
(3)双方分别指定一名项目联系人在本协议有效期内负责具体联络工作。
(4)项目联系人负责定期交换信息,沟通和协调双方关系。
五、结论:
目前运输管理课程的实践教育体系还很不完善,需要我们不断总结,不断提升,做好实践教学各个环节的建设工作,既要做好校内实验中心和实训基地的建设,也要做好校外实训基地的建设,这样才能使我们的运输管理课程实践教学做的有声有色。
[参考文献]
[1]宋洋.物流情景综合实训[M],清华大学出版社,2011,11。
[2]王成林,张旭凤,物流实践教学.中国物资出版社[M],2O10,11.
关键词:课堂教学方案;教学分析;教学策略
作者简介:吴玉蓉(1975-),女,湖北巴东人,武汉纺织大学机械工程与自动化学院,讲师。(湖北武汉430073)
基金项目:本文系中国纺织工业协会教学研究项目“面向纺织服装产业链的自动化专业创新人才培养体系的构建与实施”(项目号:2011049)、湖北省高等学校教学研究项目“地方纺织院校自动化专业应用型创新人才培养模式的研究与实践”(项目号:2011286)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)07-0037-02
近年来,我国高等教育规模迅速发展,质量也有较大提高。但是,诸多因素致使高等教育质量还不能完全适应经济社会发展的需要。基于“人才培养是高校的根本任务、质量是高校的生命线、教学是高校的中心工作”的教育理念,课堂教学是高校传授知识的主要渠道,课堂教学质量是高校教学质量最重要的环节之一,直接影响人才培养质量。因此,不断提高课堂教学质量,是每一个学校、每一位教师都要面对的永恒的课题。如何提高高校课堂教学质量?古人云“凡事预则立,不预则废”,教学工作也一样,课前准备工作是否充分直接影响课堂教学质量。课前准备工作包括教学方案设计书、教案、讲稿、多媒体课件四方面。现以“C语言程序设计”课程为例阐述课堂教学方案设计书的撰写。
一、什么是课堂教学方案设计
课堂教学方案设计是指高校教师在上课前对课程的课堂教学工作的总体设计。[1]它是教师基于学生基础和心理特点,围绕课程教学大纲、教材、学科特点、教学目的等,选择合适的教学方法、手段和教学资源,科学地应用于课堂教学之中,从而激发学生的学习兴趣和求知欲望,提高教学质量,实现教学目标。课堂教学方案设计书是教师上课前准备工作的系统要求,既是教师系统授课的内容与方法等诸多方面的精练文字记录,也是撰写课程教案、讲稿和制作多媒体课件的前提和基础。设计书的撰写应遵循科学性、系统性、针对性和创新性四个原则,在方法上应了解学生的基础情况和心理特点,对课程所用教材特色进行分析,并根据具体班级探索新的教育理论,选择最适合的教学方法等。
二、课堂教学方案设计的内容
课堂教学方案既是教师系统授课内容与方法等方面的文字记录,也是教师授课的依据。课堂教学方案是体现教师为什么这样教,学生为什么这样学的教育理论。教学方案设计是教案的进一步理论化,给教学指导提供了方案。教学方案设计包括设计理念、教学分析、教学策略、教学过程、教学评价等几方面的内容。[1]设计理念主要是阐明本课程课堂教学方案设计的背景、指导思想、总体目标以及现代教育思想的渗透,是对课程设计宏观化的总体指导,它主要通过教学目标体现出来。教学分析是指教师应以“学生为中心”,进行学习对象和学习内容的分析,主要体现在备课要求上,其中备学生、备教材就集中反映了设计者对学习对象、学习内容分析后所做出的选择。教学策略主要包括教学内容的重组和加工、教学技术和手段的应用、教学信息的收集和处理等内容,充分体现设计者的精心构思和巧妙编排,是教师能否掌控教学过程,顺利实施教学方案的关键所在,亦是备课要求和教学方法的集中反映。教学过程包含教学内容、教师活动的设计、学生活动的设计和活动设计的意图,体现在如何处理好课堂教学与实践(实验)教学、课内与课外教学、教与学等关系。教学评价主要是指教学过程中教师对学生、学生对同学和学生对自己在学习过程中的表现的评价。
三、如何撰写教学方案设计书
写好一门课程的教学方案设计书,不仅要求教师对课程整个教学过程、教学内容要相当熟悉,更为重要的是要将教育指导思想、新的教育理念、学校人才培养特色、学科特点、现代教育手段、教学改革贯穿于整个教学设计中。在书写内容安排上,设计理念应着重写出教学设计的意图、整体思路和教学目标;教学分析主要包括教学内容分析和学情分析;教学策略着重于教材、教学方法、教学手段的选择。教学方案设计的书写不是一成不变的,可以根据具体的内容要求灵活呈现。教学过程的设计可详可略,但对有些学习内容,如引用的资料、教学资源等方面则要详细。教学目标应简洁明了,可操作性强,包括对象、行为、标准等要素。在教学难点和重点的处理上,除了简单地说明教学重点、难点等内容外,更重要的是考虑如何强化重点,化解难点。对教学方案设计而言,最后的教学评价也是一个必不可少的内容和环节。下面以“C语言程序设计”课程为例介绍教学方案设计书的撰写。
四“C语言程序设计”课程教学方案的设计
1.教学目标
“C语言程序设计”课程是自动化专业本科生的一门专业基础课,设置该课程的目的是使学生掌握C语言的基本语法、语句、控制结构以及结构化程序设计的基本思想和方法,使学生认识到算法、良好的程序设计风格以及实践在本课程学习中的重要性,培养学生熟练使用C语言编程分析和解决实际问题的能力,培养学生无论以后在学习、工作中使用什么语言编程,都能灵活应用这些思想和方法的能力,为学生进一步学习“数据结构”、“单片机原理及应用”、“DSP原理及应用”等其他课程打下坚实的基础。
2.教学对象
教学对象为武汉纺织大学本科自动化专业2011级1班和2班的全体学生,共60人,均属于理科高考生,大一学生,对自动化专业有相当的兴趣,专业思想基本稳固。
3.教学时数
自动化专业“C语言程序设计”课程共64学时,其中理论教学44学时,上机实践20学时。
4.教学要求
(1)理论课程基本要求。了解软件开发的基本过程,理解用计算机求解实际问题的基本过程;理解算法的概念和描述方法;掌握结构化程序设计的基本思想和方法;掌握顺序、分支和循环三种基本控制结构及其控制语句;掌握向函数传递数组、字符串和结构体数据的函数设计方法;理解传值调用和传地址调用两种参数传递方式的区别;理解指针和指针变量的含义及应用;掌握结构体和共用体数据类型的定义及应用;了解文件的概念和文件的基本操作。
(2)上机实践基本要求。熟悉C程序的开发环境Visual C++ 6.0;学会用C语言编写常用的算法程序,具备初步的C语言程序设计能力,以及利用计算机求解问题的基本能力;学会程序测试、调试的基本方法,能够熟练运用C程序开发环境提供的调试工具对程序进行排错;在提高上机编程实践能力的同时,了解程序编写的基本规范,养成良好的程序设计习惯。
5.备课要求
(1)教材分析。采用《C 程序设计(第四版)》,该教材是由清华大学谭浩强教授著,2010年由清华大学出版社出版。该教材的优点是按照C99标准介绍C语言,能够适应C语言的发展;采用先具体后抽象、先实际后理论、先个别后一般的顺序编排内容,更加通俗易懂,降低了学习难度;重新组织了教材内容。配套实验指导书增加了“C程序案例”一章,综合应用各章的知识,可以提高学生编写应用程序的能力,还介绍了Visual C++集成环境运行程序的方法,比Tubo C环境易学好用,但是缺少程序改错、调试方法等内容。
(2)学情分析。由于高校扩大招生,学生的学习基础普遍较差,自学学习能力欠缺。“授人以鱼”不如“授人以渔”,由此,在教学过程中一定要注重学生自主学习能力的培养。C语言程序设计对于大一学生而言,比较抽象,增加了学习难度,部分学生认为该课程高不可攀,往往学完了该课程,还不会独立地编写程序;大一学生渴望赞美和鼓励,自我意识较强,特别希望获得教师的肯定和认同,因此真诚恰当地赞美,能感动学生、鼓舞学生和激励学生。
(3)教学方法。教学有法、教无定法、教学得法。要求设计者在熟悉教育理论、教育技术和教育方法的基础上,根据学科特点,结合校情、学情、教纲和教材,采用最适合本课程的教学方法。在“C语言程序”课程的课堂教学中,常采用如下几种方法:
1)自学启导法。自学启导法的实施步骤为:“引学导探―自学解疑―精讲释疑―迁移应用―自我构建”。“引学导探”:教师介绍与学习内容有关的背景以开拓学生的思路;提出自学内容,列出自学提纲,供学生自学时有所侧重;提供探究方法,如解读、分析、归纳、查阅图书馆及网络资料、同学之间相互讨论、实验等寻找答案。“自学解疑”:学生利用课余时间进行探究,根据教师拟定的自学提纲独立地钻研教材,初步掌握教材内容;对于似懂非懂甚至不懂的问题和疑点通过各种探究手段进行解疑;对于仍然似懂非懂甚至根本就没弄懂的问题做出记录,由学习委员收集起来交给教师。“精讲释疑”:教师接受学生学习活动的反馈信息,讲清楚教材蕴含的思想、方法、技巧,自学过程中的疑难问题,启发学生独立地分析问题和解决问题。由于学生迫切要求解决问题的欲望能在这一环节实现,因此学生会高度集中注意力,参与到教学活动中来,与教师进行互动,大大提高学习的兴趣和效率。“迁移应用”:一方面,教师给学生布置作业并及时检查,可以强化学习成果、及时评价学习目标,把学生理解的知识通过训练转化形成技能;另一方面,联系实际,让学生应用所学知识,分析、解决实际问题,有意识地对学生进行科学思维、科学方法的培养。“自我建构 ”:在掌握了新的知识后,教师及时引导学生将新知识从结构、内在联系、方法等方面进行归纳整理,将新知识纳入自己的知识体系,使学生掌握的知识系统化,建立后续学习的基础,深化所学知识。[2]
2)故事导入法。先从将要讲解内容相关的故事情节开始,然后导入正文的讲解方法。此方法引人入胜、印象深刻,教学效果好,适用于有生动故事情节的内容。例如在讲解循环结构程序设计一章时,首先就给学生们讲一个故事:相传古代印度国王舍罕要褒奖他的聪明能干的宰相达依尔(国际象棋的发明者),问他需要什么,达依尔回答说:“国王只要在国际象棋的棋盘上的第一个格子上放一粒麦子,第二个格子上放上2粒,第三个格子上放上4粒,依次类推,每格是前一格的2倍,一直放到64格,我就感恩不尽了”。国王答应了,结果全印度的粮食用完还都不够。国王很纳闷,怎么也算不清这笔帐。告知学生们学习循环结构程序设计后,就可以很容易地帮国王算清楚这笔账。这个故事可以激发学生的求知欲望,提高学生听课的注意力。讲完循环语句语法规则后,引导学生们画出流程图,然后编写C语言程序并在Visual C++ 6.0中运行,将结果展示给他们。
3)互动教学法。为了提高学生的学习积极性,使学生由被动地跟着教师的思维变成积极主动地和教师一起思考,应在某些内容上采用互动教学法。譬如在讲到某一个难点时,教师先提出问题,给出几分钟时间让学生进行思考,然后针对学生思考的结果再给予相应的讲授。另外,还可以将学习难度相对较小的章节交由学生讲解,对于讲得比较好的学生给予奖励,根据学生讲解的情况再给予针对性的点评,这样可以提高学生学习的积极性和热情,锻炼学生语言的组织和表达能力。
4)课堂提问法。为了使学生对上一堂课的内容能及时地复习,我们在每次讲授新课之前,利用5分钟时间随机检查几位学生对已学知识的掌握程度,并根据情况提出意见,以促进学生的学习。另外在上课过程中,对注意力不太集中的学生进行随时提问,以使大部分学生都能精力集中,从而提高课堂效率。
6.课件要求
(1)课件的内容要精心编排,做到主题鲜明,重点突出,语言精练,如果课件内容过于详细,将会分散学生听课的注意力。
(2)课件不是板书的替代品,教师应注意课件与板书相结合,尤其是讲解C程序设计例题时,边分析边板书程序,有时间让学生边听边思考,在例题中加深学生对C语言语法规则的掌握,进一步提高学生结构化程序设计的水平。
(3)字体、颜色及图像等组合运用合理,版面清晰,画面优美,动静结合。
7.教学评价
(1)课堂提问。检查学生对C语言语法规则的记忆理解情况。
(2)课后作业。选择教材中的两道习题和一道补充题作为课后作业,对于稍难的题先提示,学生课后思考,画流程图,编写程序,上机时调试,若还存在问题,再个别辅导,共性问题集中讲解。对学生每次的作业认真批改,写出恰当的评语,并做出详细的登记。
(3)考核。期末考试是对教与学的全面验收,是不可缺少的教学环节。考试题目要全面,符合大纲要求,同时要做到体现重点,题量适应,难度适中,难度和题量的梯度应按照教学要求的不同层次来安排。
本课程学生的考核成绩采用期末考试成绩与平时作业及上机实践相结合的方法。期末考核成绩满分为100分,期末考试成绩占50%,平时作业占15%,课堂表现占5%,上机实践占20%。
8.课外活动
(1)课后答疑,定期辅导。课间交流答疑、班级QQ群答疑、电话答疑以及电子邮箱答疑等多种形式,培养学生通过上网方式交流的习惯。每周安排固定的时间、地点进行辅导。
(2)指定课外阅读书籍或材料。要求学生对《C Primer Plus》、《C陷阱与缺陷》和《C专家编程》等图书等进行学习,要求学生至少设计并调试一个综合性的C语言程序。
(3)举行C语言语法知识和程序设计竞赛。在教学进行中期,分组进行C语言知识竞赛,以加强学生对C语言语法规则的记忆,激发学生的学习兴趣;在教学结束前,分组进行C程序设计竞赛,以进一步提高学生C语言程序设计的能力。
9.参考书目及网址推荐
(1)《C Primer Plus》,普拉塔(Prata,S.)著,云巅工作室译,人民邮电出版社2005年出版。
(2)《C程序设计试题汇编》,谭浩强主编,清华大学出版社2002年出版。
(3)http://省略/program/c/.
五、结束语
课堂教学方案设计质量是高校课堂教学质量关键所在,直接影响人才培养的质量。本文从教学设计理念、教学分析、教学策略、教学过程、教学评价等方面介绍了自动化专业“C语言程序设计”课程课堂教学方案的设计过程,希望能对高校的青年教师课堂教学具有一定的指导意义和借鉴意义。
参考文献:
关键词:电子技术;课程设计;教学改革
作者简介:成开友(1963-),男,江苏盐城人,盐城工学院电气工程学院,副教授。(江苏 盐城 224052)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)08-0045-02
“电子技术课程设计”是学完“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”后配套的重要实践性教学环节,是实现基本理论知识和实际工程相联系的桥梁。学生通过“电子技术课程设计”可以将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来,不仅可以巩固及加深对基本理论知识的理解,还对学生动手能力和创新能力的提高起着十分重要的作用,并培养了学生正确的科学态度和科学精神。盐城工学院电类相关专业的学生都进行电子技术课程设计。为了更好地培养学生的动手能力和创新意识,学校对这门课程从内容到形式进行了有效的探索和改革,取得良好的实际效果。
一、传统课程设计中存在的主要问题
1.课程设计的题目少,内容单一、陈旧
以前,课程设计只有一个题目而且年年如此,后来改为三个,但还是太少,内容也陈旧,学生根据自己的兴趣爱好可选择的题目不多,致使学生的设计积极性不高。由于老师对设计任务给的太细,学生可发挥的空间就小,在进行预设计时难免会有学生相互抄袭的现象,不能更好地调动学生设计的积极性。
2.教学形式呆板
过去担心学生受能力的限制在规定时间内完不成设计任务,所以在课程设计开始教师总是详细讲解,并且给出具体的设计资料,将学生限制在教师指定的范围和指定的器件内,结果在同一个课题上学生给出了相同的设计方案,不利于发挥学生的主观能动性。
3.成绩的评定缺乏规范性
建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键。以往的评定方法只看做出试验结果的快慢和课程设计报告的内容,不顾过程,其弊端是教师的主观性较大,评定的标准不能具体量化,很难真正反映学生的真实水平。
二、改革的方法
1.设计题目及内容的改革
对于“电子技术课程设计”题目的选择尤为重要。首先,设计的题目要够多,这样学生的可选择性才够大;其次,设计内容要新颖有趣,有一定的使用价值,每个题目都可以巩固学习电子技术课程重要的知识点,比如:电压超限报警电路的设计可巩固学习比较器和555电路以及各种逻辑门的使用;编码电子锁的设计可巩固学习触发器和门电路;多路数据巡回检测电路会用到包括寄存器、计数器、数据选择器和数据分配器等多个中等规模集成电路的内容;广告灯控制电路包括了可逆计数、逐位显示和蜂鸣报警电路等单元部分,会用到显示译码器、计数器和555电路等电子知识。指导教师在告诉学生设计题目的同时还要把实验室的现有资源给学生讲清楚,学生可在这些限定的条件下进行设计,比如:实验室可提供的触发器只有D触发器,逻辑门只有与非门。这样,学生在设计过程中用到其他的触发器和逻辑门时可以相应地改成实验室已有的器件。这就要求他们要熟练地掌握课本上的理论知识,能够随机应变。当然如果实验室确实无法提供器件,也要鼓励学生自己去购买,这使得他们熟悉了更多新型电子器件的规格和功能,提高他们亲历亲为的能力和学习兴趣。
2.预设计方案的确立
进行预设计时要鼓励学生用模块化的分析和设计方法进行设计。学生通过查阅资料,根据设计要求自行确定实施方案,给学生提供更大的自,使学生能够相对独立地进行实践,充分扬其所长。由于学生受到知识面的限制和其他主、客观原因的影响,初步的设计方案难免存在遗漏和错误,教师要对学生的设计进行把关,保证他们的设计能实现基本功能。同时,也可通过集体答疑的方式组织学生公开讲解设计方案,让学生互找问题、讨论解决方法,从而达到优化设计方案的目的。这些方法增强了教学的互动性,同时也为学生提供了充分发挥个人能力的空间,调动了学生们学习和创作的积极性。初步的设计方案确定以后就要进行仿真实验。Multisim是非常适合模拟/数字电路仿真的软件,它提供了大量的仿真元件模型,且仪器仪表种类之多是很多电子实验室无法比拟的。通过Multisim进行功能仿真可以发现一些设计中存在的问题,进一步优化设计方案,同时增强了学生学习的兴趣,加深了学生对理论知识的理解,提高了学生的实践能力,也使学生掌握了电子仿真软件的使用方法,为后续课程学习打下良好基础。最后,学生把初步的设计方案上升到理论的高度,写出一份详细的预设计报告,包括设计题目、设计任务、总体方案的设计、单元电路的设计、元器件的选择与参数计算,画出总体电路图,列出所用元器件的详细列表和参考文献。这样,做到设计思路清晰明了,为后面的安装调试做好充分的准备。
3.安装调试
按照自己的设计方案进行安装调试,是学生非常期待也是最能得到满足感的一个环节。按照预设计报告中元器件列表领取器件,然后分模块进行安装。在这个环节指导教师要引导学生注意整体布局的美观、规范,比如:电源线和地线要分开,各成一列,并分别用不同颜色的导线进行区分。在确定安装无误的情况下进行通电调试。在调试阶段,有些学生只要发现实验结果不对就手忙脚乱无从下手,指导教师要引导学生从信号输入的一端开始逐个模块进行调试,排除故障的方法要从大范围到小范围,最终找到故障的确切地点。在调试过程中要启发学生自己查找、分析原因,找到解决的方法。通过调试使学生加深对电路工作原理的理解,学会调试电路查找故障的方法。调试完毕后,不要马上拆线交给老师完事,指导老师要鼓励学生用调试好的电路做实验,例如:可以对单元电路的输出进行实际的测算,并跟理论分析结果进行比较,进一步理解电路的特性。这样做可以通过课程设计为学生提供锻炼的平台,提高学生的实践能力和学习积极性。
4.撰写总结报告
总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结,不能等同于平时的实验报告,因此,学生应按规定的格式进行书写。总结报告的图纸要规范,所有图纸都按工程设计标准严格要求。这样可提高学生的方案表达能力、工程制图能力和科技写作能力等基本综合素质,为毕业论文的书写打下基础。
5.建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键
在注重结论正确的同时,应该强调整个设计方案实施的全过程。成绩评定包含五个部分:一是预设计方案的正确性与合理性及仿真的结果,占总成绩的25%;二是实验动手能力(包括安装工艺水平、仪器使用、调试过程中分析和解决问题的能力以及创新精神等),占总成绩的30%;三是学生的答辩情况,占总成绩的10%;四是设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神,占总成绩的10%;五是总结报告(包括方案的论证、调试过程中出现的问题及解决方法、数据处理、结果分析、收获和体会等)占总成绩的25%。这样一种相对完善的成绩评定体系使学生在课程设计的任何一个环节都能认真对待,提高了学生学习的积极性和主动性。
三、改革的效果
1.培养了学生对设计性实验的兴趣,增强了学生动手实验的信心
由于设计题目与实际紧密联系,充分调动了学生的学习热情和自觉性,学生在独立完成电路后兴奋不已,很多同学对自己设计并调试成功的电路爱不释手。
2.提高了学生多方面的能力
在动手实践设计过程中,学生们从通过查找资料给出预设计方案到互相配合着进行安装调试,最终得出实验结果,每一环节都发挥了他们的主动性和创造性,提高了分析和解决各种问题的能力以及相互合作的能力。
四、结束语
课程设计时间虽短,但在培养学生学习兴趣和实践创新能力方面成果显著,为了保证电子课程设计顺利高效进行,除了老师的正确指导外,还需要先进的实验室设备和器件的配置,并希望以后能够建立完善的实验室开放系统,将专业实践课程科学合理地进行整合,开设综合性的大实验,以达到更好的教学效果。
参考文献:
[1]粟田禾.电子技术基础课程设计的教学改革与实践[J].高职教育研究,2006,(2).
[2]李志强,等.数字电子线路课程设计的教学实践[J].西北职教,
1.设计题目及内容的改革
对于“电子技术课程设计”题目的选择尤为重要。首先,设计的题目要够多,这样学生的可选择性才够大;其次,设计内容要新颖有趣,有一定的使用价值,每个题目都可以巩固学习电子技术课程重要的知识点,比如:电压超限报警电路的设计可巩固学习比较器和555电路以及各种逻辑门的使用;编码电子锁的设计可巩固学习触发器和门电路;多路数据巡回检测电路会用到包括寄存器、计数器、数据选择器和数据分配器等多个中等规模集成电路的内容;广告灯控制电路包括了可逆计数、逐位显示和蜂鸣报警电路等单元部分,会用到显示译码器、计数器和555电路等电子知识。指导教师在告诉学生设计题目的同时还要把实验室的现有资源给学生讲清楚,学生可在这些限定的条件下进行设计,比如:实验室可提供的触发器只有D触发器,逻辑门只有与非门。这样,学生在设计过程中用到其他的触发器和逻辑门时可以相应地改成实验室已有的器件。这就要求他们要熟练地掌握课本上的理论知识,能够随机应变。当然如果实验室确实无法提供器件,也要鼓励学生自己去购买,这使得他们熟悉了更多新型电子器件的规格和功能,提高他们亲历亲为的能力和学习兴趣。
2.预设计方案的确立
进行预设计时要鼓励学生用模块化的分析和设计方法进行设计。学生通过查阅资料,根据设计要求自行确定实施方案,给学生提供更大的自,使学生能够相对独立地进行实践,充分扬其所长。由于学生受到知识面的限制和其他主、客观原因的影响,初步的设计方案难免存在遗漏和错误,教师要对学生的设计进行把关,保证他们的设计能实现基本功能。同时,也可通过集体答疑的方式组织学生公开讲解设计方案,让学生互找问题、讨论解决方法,从而达到优化设计方案的目的。这些方法增强了教学的互动性,同时也为学生提供了充分发挥个人能力的空间,调动了学生们学习和创作的积极性。初步的设计方案确定以后就要进行仿真实验。Multisim是非常适合模拟/数字电路仿真的软件,它提供了大量的仿真元件模型,且仪器仪表种类之多是很多电子实验室无法比拟的。通过Multisim进行功能仿真可以发现一些设计中存在的问题,进一步优化设计方案,同时增强了学生学习的兴趣,加深了学生对理论知识的理解,提高了学生的实践能力,也使学生掌握了电子仿真软件的使用方法,为后续课程学习打下良好基础。最后,学生把初步的设计方案上升到理论的高度,写出一份详细的预设计报告,包括设计题目、设计任务、总体方案的设计、单元电路的设计、元器件的选择与参数计算,画出总体电路图,列出所用元器件的详细列表和参考文献。这样,做到设计思路清晰明了,为后面的安装调试做好充分的准备。
3.安装调试
按照自己的设计方案进行安装调试,是学生非常期待也是最能得到满足感的一个环节。按照预设计报告中元器件列表领取器件,然后分模块进行安装。在这个环节指导教师要引导学生注意整体布局的美观、规范,比如:电源线和地线要分开,各成一列,并分别用不同颜色的导线进行区分。在确定安装无误的情况下进行通电调试。在调试阶段,有些学生只要发现实验结果不对就手忙脚乱无从下手,指导教师要引导学生从信号输入的一端开始逐个模块进行调试,排除故障的方法要从大范围到小范围,最终找到故障的确切地点。在调试过程中要启发学生自己查找、分析原因,找到解决的方法。通过调试使学生加深对电路工作原理的理解,学会调试电路查找故障的方法。调试完毕后,不要马上拆线交给老师完事,指导老师要鼓励学生用调试好的电路做实验,例如:可以对单元电路的输出进行实际的测算,并跟理论分析结果进行比较,进一步理解电路的特性。这样做可以通过课程设计为学生提供锻炼的平台,提高学生的实践能力和学习积极性。
4.撰写总结报告
总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结,不能等同于平时的实验报告,因此,学生应按规定的格式进行书写。总结报告的图纸要规范,所有图纸都按工程设计标准严格要求。这样可提高学生的方案表达能力、工程制图能力和科技写作能力等基本综合素质,为毕业论文的书写打下基础。
5.建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键
在注重结论正确的同时,应该强调整个设计方案实施的全过程。成绩评定包含五个部分:一是预设计方案的正确性与合理性及仿真的结果,占总成绩的25%;二是实验动手能力(包括安装工艺水平、仪器使用、调试过程中分析和解决问题的能力以及创新精神等),占总成绩的30%;三是学生的答辩情况,占总成绩的10%;四是设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神,占总成绩的10%;五是总结报告(包括方案的论证、调试过程中出现的问题及解决方法、数据处理、结果分析、收获和体会等)占总成绩的25%。这样一种相对完善的成绩评定体系使学生在课程设计的任何一个环节都能认真对待,提高了学生学习的积极性和主动性。
二、改革的效果
1.培养了学生对设计性实验的兴趣,增强了学生动手实验的信心由于设计题目与实际紧密联系,充分调动了学生的学习热情和自觉性,学生在独立完成电路后兴奋不已,很多同学对自己设计并调试成功的电路爱不释手。
2.提高了学生多方面的能力在动手实践设计过程中,学生们从通过查找资料给出预设计方案到互相配合着进行安装调试,最终得出实验结果,每一环节都发挥了他们的主动性和创造性,提高了分析和解决各种问题的能力以及相互合作的能力。
三、结束语
关键词:建筑环境与设备工程 实践 教学
一、实验环节
实验环节教学分为以下几种模式:(1)演示实验技术教学模式;(2)验证实验技术教学模式;(3)自主设计性实验技术教学模式;(4)综合性实验技术教学模式;(5)研究性实验教学技术模式;(6)创新实验技术教学模式。不同的实验技术教学模式可归属于不同层次的教学,即基础层教学、提高层教学和创新层教学。以下重点探讨创新层教学,即自主设计性实验教学。(1)自主设计性实验技术教学方式。自主设计性实验教学以学生自主设计、独立实验为主。教师只起辅的指导作用。整个实验从立题、设计到安排,从实验过程设计到实验操作,从结果分析到完成实验报告都要求学生独立完成。在设计性实验中,要求学生根据实验给定的实验器材条件来设计,完成该项实验内容。一个实验台可以完成多项实验。学生在自主性实验过程中不受时间限制,学生可充分利用自己的业余时间到实验室来独立完成自己所选的项目。自主设计性实验对学生的培养是多方位的,例如方案设计、方案比较、方案实施、归纳与分析、团队意识、相互协作等等。可以从实验过程的多个环节评价学生的学习主动性、参与性和学习能力等等。(2)自主设计性实验技术教学。方法在自主设计性实验技术教学过程中要求学生在深入理解系统工作原理和实验条件的基础上提出各种可能的实验方案。每种实验方案内容包括实验过程的设计、实验原理和可行性分析、画出必要的原理图。通过分析与比较,确定最佳实验方案。在实验方案确定后,学生对实验方法进行分析与设计,确定出最合适的测量方法和使用仪器,确定出数据处理方法。完成可以实施的实验设计方案。最后完成实验,并进行实验数据的处理与分析。
二、实习环节
实习环节包括认识实习、生产实习及毕业实习。通过这一环节,使学生有机会把课本的理论知识到实践中去理解、深化、掌握,以增强学生的动手能力。为满足实习要求,达到教学目的,可开发实习基地的建设。实习基地的建立应该是广泛的、全面的,能基本覆盖整个专业的内容,使学生在实习中熟悉今后的工作环境及方向,对专业有更深的了解,还可发现一些在实际应用中存在的专业问题,以激发专业学习的热情和主动性。实习基地的建设方案:(1) 暖通设备基地:以设备生产厂家为基地,使学生从中了解各种设备的生产过程,深化对其工作原理的理解,对工程中应用设备的多样化需求有所了解,拓宽思路。(2) 系统运行管理基地:以工厂的通风除尘车间、具有中央空调系统的商场、旅馆、办公楼等建筑为实习基地。使学生参与各系统的运行管理,有机会遇到各种各样的故障,在分析故障、排除故障的过程中,学生可了解到在系统设计中应该注意改进的地方,尽量减少同样问题的发生。还可对一些初建成或者已运行一段时间的系统进行调试和参数测定,以了解系统形式设计的合理性,为课程设计、毕业设计打下坚实的基础。(3) 设备安装基地:以建筑安装单位为实习基地,使学生在参加安装加工的过程中,了解各专业设备、管道及部件的加工情况,增加一些实践经验,这样可提高学生在设计中理论联系实际的能力,使设计方案合理可行。
三、课程设计环节
课程设计环节是学习建筑环境与设备工程专业课程后的一个重要的实践教学环节,也是本科教育最重要的教学环节之一。因此要强化课程设计教学环节在人才培养方案中的地位。一是要设计综合化。针对课程设计单独设置存在的众多弊端,把空调工程、通风工程和供热工程三门单个课程设计整合为4周左右的暖通空调综合课程设计,有助于进一步加强学生整体设计能力的培养。进行暖通空调综合课程设计改革后,部分学习成绩不太好的学生感觉比较吃力,无法按时保质完成设计,甚至自暴自弃,应付差事直至抄袭舞弊。为了保证这些学生在有限的学时内完成设计任务,允许他们执行原来的设计模式,即三门课程设计仍然分开做,且给他们增加了1 周的学时。二是要题目多样化。传统的单一命题模式有诸多弊端,学生选择的余地小,无法避免相互抄袭和应付差事的现象。打破单一命题模式,让学生尽可能多地接触不同类型的设计命题,可以避免因全班同学做同一题目而产生的抄袭舞弊现象。以暖通空调综合课程设计为例,通过建立囊括办公建筑、娱乐休闲建筑、宾馆建筑、商业建筑、体育建筑、医疗建筑、学校建筑等七个类型的多样化题库,学生采取自由组合的形式分成七个设计组。每个组基本上都是有共同兴趣爱好的学生组成的一个课程设计团队。这种开放自由的设计环境,最大限度地满足了学生的兴趣方向,有利于发挥他们的团队优势,可以充分调动学生的积极性、主动性,激发设计灵感。三是要方案个性化。鼓励同一设计小组内的学生提出不同的设计方案。其实,通过命题的多样化,每个人提出的设计方案应该是不同的。因为,不同的设计小组由于建筑功能的不同,设计方案肯定有所区别;即使同一设计小组内的学生,由于设计地点的不同,气候、能源条件和采暖空调习惯的不同,也会使设计方案有所区别。设计方案论证阶段,要求所有学生选择不同的设计方案,并进行分组讨论,最终确定合理方案。例如在空调系统方案设计中,有的学生选择全空气系统,有的选择空气-水系统;有的采用定流量系统,有的采用变流量系统;还有的学生则大胆尝试多联机空调系统、冰蓄冷空调系统、水环热泵空调系统等。再如在冷热源方案选择中,有的学生选择电动冷(热)水机组,有的采用溴化锂直燃机组,有的选择空气源热泵或水源热泵,还有部分设计地点位于北方的学生则利用城市热力管网作为热源等。通过设计方案的个性化,学生对课本上所学的原理和设计方法有了更深层次的理解,同时可以有效杜绝同一设计小组内方案雷同或相似等软作弊现象。
四、毕业设计环节
物流管理具有系统性、流程性、操作性等特点,并且学科的交叉性强,其涵盖了管理、经济、工程、计算机等多门学科。高校物流专业的教学既要注重物流理论的传授,把握物流技术发展的脉搏,更需要加强物流流程、操作能力、系统规划能力的培养[3]。因此,物流管理专业是一门实践性很强的学科,需要通过课程设计,促使学生了解物流行业现状与发展趋势,将所学的物流理论知识与技术方法融会贯通,应用到实践当中。从而巩固学生所学的物流理论知识与技术方法,提高学生的物流认知和物流应用能力,培养学生的创新意识和创造精神。物流管理人才教育不仅仅为了获取知识,更重要的是掌握知识创新和技术创新的本领和能力[4]。通过物流管理专业课程设计,学生深入实践、独立调研和查阅参考文献。培养了学生发现问题、分析问题和以创造性的思维去解决现有问题的能力,使创新能力得到了提高。从而达到物流管理专业的培养目标,即培养适应社会主义现代化建设需要的德、智、体、美全面发展的,掌握物流经济与管理领域必需的基本理论及基本知识、具备企业物流与采购管理的专业技术技能、具有较强的实践能力和创新精神,能从事企业物流管理与制造企业物流管理领域一线工作的应用型人才。物流专业具有较强的操作性及应用性,对于学生的实践能力要求较高。物流管理课程中提到的众多物流设施和设备,与日常生活相距甚远,学生无法形成直观的了解。学生对专业知识重要度的认识与企业的需要也有较大偏差,企业苦于找不到合适的物流管理人才。因此,通过物流管理专业课程设计,组织学生参观制造企业及物流企业、社会调研和使用物流软件,让学生系统化的了解社会对物流管理人才的要求。培养学生对物流设施设备和物流软件的操作与应用能力,满足社会对物流管理人才的要求。
2面向创新能力培养的物流管理专业课程设计的三维体系构建
基于物流管理专业培养方案的定位与特色,构建了面向创新能力培养的、以物流专业的项目方案设计及制造实现的课程设计三维(竞赛型、实验型、课题型)体系,并对课程设计的支撑体系进行建设,系统化、规范化、可操作化开展专业类课程设计,如图1所示。在此基础上,学生参加学校一年一度物流设计大赛及毕业设计、参加全国二年一届大学生物流设计大赛,均取得很好的效果。①竞赛型设计维:把全国大学生物流设计大赛模式移入到课程设计(物流管理、运输与配送、物流系统分析与设计等)中。针对反映某企业实际问题而形成的案例集,按照竞赛要求与步骤(方案设计内容:针对性、有效性、覆盖面、综合性;方案设计方法:科学性、复杂性;方案表现能力;方案创新与应用性),参照竞赛评价指标体系,结合课程内容不同,把物流管理专业主干课程的课程设计首次规范化、程序化地进行。形成一套“知识准备—企业案例集—方案设计—答辩汇报—评价”五个阶段及考核点的指导与评价方式,把课程设计与每年一次的学校物流设计大赛、二年一次的全国大学生物流大赛进行对接,从中选拔参赛队比赛,有效提高了学生的综合分析、解决企业实际问题的能力。2007年探索至今,物流管理专业学生参赛队连续全国三届(二年一届、一校二队、一队五人)全部进入复赛,二届进入决赛,获全国银奖与优胜奖各一届,五人次获全国优秀指导教师奖。②实验型设计维:《生产管理》、《工业工程》、《质量管理》的课程设计是借鉴工科的课程设计方式来进行。设计是在经管院实验中心,把企业实际生产过程中的典型性问题作为解决对象。设计方案是围绕化油器、玩具小汽车等产品的装配工艺路线、装配操作、工序定额、装配流水线组织设计、流水线效率平衡与提高、过程控制与质量管理来进行三门课程设计的方案设计,且均需要在实验中心进行验证与实现。提升了学生的动手能力。③课题型设计维:利用课程教学老师的课题,主要包括国家自然科学基金、国家社会科学基金以及企业横向课题等,以及学生创新计划的项目资源,对项目合理分解、形成相关的课程设计方案(物流管理、质量管理、生产管理等)。
3物流管理主干课程设计的支撑体系
①建设稳定的指导教师与教研团队:从2007年开始,江苏科技大学建立了指导团队,且定期开展课程设计方面的实践教学改革研究,完成了“基于创新能力培养的物流专业实验教学研究”、“大学生物流设计大赛引入物流管理课程设计中的若干问题研究”、“基于三维仿真式教学的物流管理课程建设”等课题,发表了“基于创新能力培养的管理类大学生实践教学改革的探索”、“大学生物流设计大赛方式的课程设计与实践探索”等文章,初步探索出课程设计三维体系工作方式。充实的教研活动与团队协作为获得优秀教研室称号打下基础。②建立课程设计的项目库:把二年一届的全国大学生物流设计大赛案例集作为基本的方案设计项目,以设计性实验项目及部分科研课题方案设计项目的为补充。基本建立起物流管理专业主干课程的课程设计项目库,且进行更新。③构建课程设计指导的网络互动平台:基于2009年建成的《现代物流管理》、《生产运作管理》等精品课程网络互动交流平台,在课程开始时就在平台上布置课程设计的大纲、任务、进度、模版与范本,推行课程教学与课程设计互相衔接、部分并进、“细水长流”式指导方式,最后用1-2周集中突破,收到较好的效果。④以教科研课题与活动支撑课程设计:现在的物流专业课程设计指导团队,既是学院“物流与供应链管理”科技创新团队,又是学校物流管理专业品牌建设团队,承担着学科、教学、专业建设与教科研工作的多重任务,有力地支持了课程设计三维体系构建与实施工作,2011年起是物流管理专业为校级品牌建立专业建设点。
4结束语
关键词:OBE;工程教育;《机械原理》课程设计
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)21-0057-02
为了推进工程教育改革,促进中国工程教育的国际互认,培养与国际接轨的中国工程师,由专门的职业或行业协会(联合会)、专业学会针对高等教育机构开设了工程类专业实施专门性认证,工程教育认证强调工科专业人才培养质量达到行业提出的基本质量标准要求,是一种合格性评价[1,2]。工程教育专业认证强调的三个核心理念:产出导向(Outcome based education,简称OBE)、学生为中心、持续改进,这些理念代表了工程教育改革的方向,是一种先进的教育理念[3]。我国若要成为《华盛顿协议》正式签约组织,就必须基于OBE理念,深化我国的工程教育改革和工程教育认证体制。
《机械原理》是机械类专业必修的一门重要的技术基础课,它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科,而《机械原理》课程设计是紧随《机械原理》课程之后的实践性教学环节,是《机械原理》课程的延伸[4]。基于OBE工程教育认证的12条毕业能力要求及课程规划,《机械原理》课程设计需培养的主要能力包括:1)掌握工程基础理论知识并能将其应用于工程问题(毕业要求1);2)具有分析和解释数据,得到合理、有效结论的能力(毕业要求2);3)具有综合运用机械设计理论和技术手段设计复杂机械系统、部件和过程的能力(毕业要求3)。
本文基于OBE工程教育理念对《机械原理》课程设计课程能力的上述四条要求,结合近年实践经验,阐述我校《机械原理》课程设计改革模式,并为其《机械原理》课程设计改革提供参考。
一、机械传动系统设计能力
《机械原理》内容包括两部分,其一是对现有机构的学习,包括构型分析、运动学和动力学的学习;其二是针对具体任务,利用所学机构学知识,设计传动方案。前者称为分析,后者称为型综合,《机械原理》学习的最终目的,就是要达到型综合的高度,《机械原理》课程设计正是锻炼综合能力的实践教学。
遗憾的是,传统的《机械原理》课程设计,体现不出OBE所要求的设计系统的能力,复杂机械系统更无从谈起,因此,改革势在必行。
基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化,调动学生设计的积极性而不限制其思维,并且课程设计只提出最终要求而不限制方法,为了让学生在规定的时间内独立完成设计任务,题目不宜太深太复杂,其原则为:题目具有综合性,以运动方案设计为主;题目要覆盖《机械原理》课程的主要内容;题目应结合生产实际,是学生在日常生活、生产实践中所熟悉的;题目的设计结果应包括两到三种基本机构,也允许选用其他常用机构或组合机构;题目要有一定的灵活性和创新性,有利于发挥学生的创造力。
在设计题目确定后,需对已选题目提出三种运动方案,并经反复论证,确定一种最佳运动方案进行设计和分析。这种自由选题的模式可大大提高同学的兴趣。设计方案由学生独立提出,经独立地分析、比较后确定最佳方案,以发挥其主观性、创造力,使学生受到一次真实的设计训练,进而提升其机械传动系统设计能力。
此外,改革后的课程设计,学生们可以自由组合,每个小组自由选择设计题目,小组成员分工协作,共同完成设计任务。从选题、论证、设计到最后提交设计成果,共同讨论、研究,各自发挥自己的长处,不仅培养了创新意识和创新能力,也使他们体会到团队合作的作用。这也符合OBE培养大纲中工程毕业生个人能力和人际团队能力培养的要求。
二、工程基础理论知识应用能力
传统的《机械原理》课程设计中,方案确定之后,其相关运动参数也随之给定,每个学生需要做的就是绘制机构运动简图,利用图解法和解析法对所选机构的位移、速度、加速度及力进行分析,并绘制机构运动线图和作误差分析,最后编写课程设计说明书。从本质上来说,这样的设计仅能算一次作业,效果并不理想。尽管学生都能按部就班地完成设计任务,但却调动不了学生的设计兴趣,对工程基础理论知识的应用缺乏深刻理解,谈不上对学生的毕业能力的培养。
基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化,只提出最终要求而不限制方法,学生可以充分地利用所学的理论知识去解决实际的问题。考虑到《机械原理》课程设计时间较短,教师在《机械原理》课程教学中,需提前做出安排,如现代工具的使用、软件的学习、各种方法的比较、综合性作业安排等。
任务的不确定性导致解决方法的多样性。学生需要根据所选择任务,基于所学的机构学知识,甚至查阅相关文献去设计解决方案,当多个设计方案确定后,需要比较各方案的优缺点,必然会深入了解每个所设计的传动方案,最终方案确定后,需对其进行结构、运动学和动力学分析,因有了方案设计的深刻理解,设计的目的已非常清楚,在相应分析时,对方法的选择和掌握自然水到渠成,加深了对所学理论知识的认识,明确了理论知识的实际应用,从而不至感觉学无所用。
三、分析和解释数据能力
在我国的工程教育认证中,第二条毕业要求学生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题,以获得有效结论[5]。传统课程设计整个传动方案为教师所指定,分析方法固定,无需学生深入了解,只需按部就班完成画图和分析即可,可见,传统课程设计在第二条毕业能力要求上基本没起到培养作用。
改革后的课程设计,从设计任务到设计方案的确定,均需要学生根据具体情况进行分析,然后根据所学知识,自己设计传动方案,并需要通过多方案的比较而得出可行方案。在方案确定后,详细设计传动系统时,需要根据实际任务确定各参数,最后对机构进行分析,并对数据进行误差分析。为了更真实地让学生理解数据的意义和正确性,要求学生对所设计的传动方案进行全部或者部分的搭接实验,通过搭接实物并测量参数,再与理论分析数据进行对比,找出误差存在原因,从而得出相应结论。
四、考核方式的改进
评估学习产出是OBE教育模式中十分重要的环节,如何合理地对各项能力进行客观评价,对课程的改革及持续改进有非常重要的作用,与课程设计所培养能力相对应,《机械原理》课程设计成绩分为四部分:选题成绩、平时成绩、设计成绩及答辩成绩。各部分成绩分值及考核依据如下。
选题成绩占总成绩的30%。主要考查设计机械传动系统方案能力。每个团队均需通过PPT形式,结合参考文献查阅或调研情况,对自己团队的设计任务进行说明,根据所定任务设计两到三种机械传动方案,每个方案中必须包含两至三种典型传动机构,并且必须包含四杆以上连杆机构。根据传动方案是否合理、考虑是否周全、有无创新点、是否实用进行综合考核。
平时成绩占总成绩的10%,主要依据设计阶段的出勤情况和态度评定,这是设计正常进行的基本保证,也是初步对毕业要求9中个人与团队能力的培养。
设计成绩占总成绩的40%,主要评估工程基础理论知识应用能力与分析和解释数据能力,根据所选择分析方法、数据分析的正确性、模型建立、运动仿真、简图绘制等进行评价。
答辩成绩占总成绩的20%,各组将集中设计阶段的工作及成果以PPT形式作汇报,主要介绍组员分工及完成情况,组员自评分,搭接视频等,并回答提问,据此评判答辩成绩。
通过此类考核方式,对毕业生的能力9(个人与团队)和10(沟通,包括撰写报告和陈述发言、清晰表达或回应指令)也起到初步培养的效果。
此外,上述基于OBE工程教育理念的考核方式对教师的教学投入提出很高要求。例如:教师需要投入较多的精力和心血研究繁琐的教学目标分解和教学方法选择,要求其自身具有扎实的专业理论知识、较广博的基础知识面、较强的动手能力及计算机应用能力。对设计中可能出现的各种方案及其特点要有充分认识,能够正确引导学生,使他们经过认真思考和分析比较后,可以选择一个适当的方案。这样才能适应当前实践教学改革和发展的需要,从而有效引导学生积极思考,培养他们的创新能力。
五、结束语
经过近两年的实践,发现根据OBE教学理念改革后的《机械原理》课程设计,为学生机械传动系统设计能力、工程基础理论知识应用能力、分析问题和解决问题的能力以及团队合作和工程实践能力的锻炼和提高提供了很好的平台,并确实取得了较好的效果。然而,OBE工程教学模式是一个系统的工程,无论是在设计内容,还是在设计方法和评估方式上,还有很多需要完善之处,需要进一步的改革和探索,持续改进,以更好地培养学生相应的毕业能力,实现培养与国际接轨的中国工程师的目标。
参考文献:
[1]中国工程教育专业认证委员会.工程教育认证一点通[M].北京:教育科学出版社,2015.
[2]余天佐,刘少雪.从外部评估转向自我改进―美国工程教育专业认证标准EC2000的变革及启示[J].高等工程教育研究,2014,(6):28-34.
[3]顾佩华,胡文龙,林鹏,等.基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式――汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究,2014,(1):27-37.
2010年起,我校交通运输专业按照卓越工程师专业标准进行培养,国家提出的“卓越工程师培养计划”旨在培养适应社会经济发展需要的工程技术人才,重点在于提高学生的实践能力。随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展,对从事轨道交通系统规划与运营管理方面的人才提出了更高的要求,需要加强相关人才的培养,既要全面掌握基础理论知识,也必须具备较强的实践能力。《站场与枢纽规划设计》是交通运输专业的专业主干课,该课程涉及铁路工程与运输组织学两门学科,是一门交叉学科,是一门实践性很强的课程,侧重于技能训练,要求加强课程的实验与实践环节。《站场课程设计》正是继《站场与枢纽规划设计》理论课程之后的实践性环节,是在学生学习了站场与枢纽设计基本理论和方法的基础上,有针对性地安排的实践训练,促进学生将所学的理论知识向实践能力转换。因此,迫切需要加强对课程设计环节教学的改革,从而启发学生的创新意识,培养学生的实践能力,使学生在站场的设计和分析过程中将所学的基础理论知识融会贯通,并掌握站场规划与设计的新技术、新方法。
二、课程的教学现状及存在问题
《站场课程设计》已经形成了双线、单线枢纽区段站设计的不同情景设置。区段站课程设计的教学基本要求是:(1)根据给定的资料,选定站型,确定主要设备的位置;(2)计算到发线、调车线、牵出线、机走线及中间站台等设备的数量;(3)设计车站两端咽喉,绘制非比例尺详图;(4)计算坐标,推算到发线、调车线有效长;(5)绘制1∶1000比例尺详图;(6)计算车站通过能力(到发线、咽喉及车站最终通过能力)。以上课程设计内容的覆盖面较广,经过多年的教学总结发现仍存在如下问题。1.对铁路运输组织的作业流程掌握不全面。车站咽喉设计是车站设计的关键,由于对车站的主要作业流程没有深入理解,造成车站咽喉设计中存在较多的不足,对平行进路的设置不够合理、灵活。2.对铁路站场设计规范和标准的理解不深。铁路站场与枢纽的设计规范和标准是站场设计的主要依据,部分同学由于没有深入理解相关设计规范和标准确定的方法,缺乏对相关标准说明的深入解读,导致站场设计坐标计算以及车站能力计算时,相关参数的选用不准确,迫切需要加强这方面的训练。3.对现场的计算机辅助设计软件不了解。长期以来,铁路区段站课程设计都是学生在计算分析比较的基础上,运用CAD画出设计方案图。目前随着计算机技术的快速发展,铁路站场计算机辅助设计系统已广泛运用到铁路勘测设计部门的站场设计工作中,铁路站场计算机辅助设计CASD系统可用于普速、客运专线和高速铁路各种速度目标值铁路站场设计。为了使学生能够深刻地理解铁路站场规划及设计的内涵及方法,掌握该学科的最新技术规范以及专业技能,快速适应今后相关工作岗位的要求,需要基于CASD系统对站场课程设计的内容和方法进行重新整合,使学生在掌握了相关理论知识的基础上,熟练运用铁路站场计算机辅助设计CASD系统快速解决站场设计难点问题的能力,提升学生专业技能和综合素质,全方位地提升教学质量。4.教学时间的安排上理论课程的教学与课程设计教学同步。由于《站场与枢纽规划设计》理论课程与《站场课程设计》安排在同一学期同时开始,因为没有进行理论课程的学习无法进行课程设计,因此,通常是把前6周的站场课程设计的课时安排上理论课,随后在学习了相关理论知识后再布置区段站的课程设计。同时,课程设计的教学安排一周2学时,不具有连贯性,理论课程经常会占用课程设计的时间,影响了课程设计的效果。5.成绩评定的手段和方法单一。长期以来,站场课程设计的成绩评定最主要的依据就是提交的设计报告和图纸。这种以“终稿”来确定成绩的做法,使得学生不知道课程设计的哪些地方需要改进以及如何改进。而区段站课程设计的目标是使学生掌握车站设计的理论和方法,有必要通过讲评与交流来提高学生的实践能力与设计水平。
三、《站场课程设计》教学改革的探索
1.增加本专业知识的扩展以及课程的实验内容。随着高速铁路的快速发展,铁道部修编和新颁布了《铁路技术管理规程》、《铁路车站及枢纽设计规范》、《铁路200km/h既有线技术管理暂行办法》等规范,站场与枢纽规划设计理论课程及课程设计需要对相关内容进行更新和补充。通过教师在课外查阅大量的资料,将当前轨道交通站场设计的新情况和新技术融入到课程的教学中去,扩展学生的视野与知识结构。增加高铁车站行车组织和相关动力学知识的扩展,扩充了车站各类作业车的运行径路和作业流程,以及车辆行驶轨迹等内容,使学生更好地理解相关技术标准的确定原因。为了配合站场课程设计的顺利完成,在学习完铁路站场技术条件后,布置中间站设计的实验,重点训练学生中间站平面设计的过程,车站设计各环节应该考虑的重点,使学生在实践中体会设计的重点与难点,使其牢固地掌握车站设计的基本方法,为后期的区段站课程设计打下基础。
2.调整《站场课程设计》的教学时间。改变一直以来理论课程与课程设计同步开始的做法,将《站场与枢纽规划设计》的理论课程教学安排在前,同时将《站场课程设计》集中安排在2周的时间里进行,利用连续的2周时间来集中完成区段站的设计任务。调整后的安排使得理论课程和课程设计能很好地进行衔接,在有了理论知识储备的基础上进行课程设计,同时课程设计的时间具有连贯性,便于学生集中时间与精力完成课程设计的相关任务,避免了部分计算和设计等工作的重复,能够帮助学生在短期内较好地掌握区段站设计的各个环节。时间集中,便于老师与学生之间的面对面的沟通与指导,及时发现课程设计中存在的问题和不足并解决,提高教学效果。区段站课程设计最好能在理论课结束后的小学期内进行,让学生在掌握了理论基础后开始实践能力的培养,但由于小学期内其他实践环节的安排,目前区段站课程设计是安排在理论课程学习后一年进行的。因此,这需要精心安排理论课程和课程设计的教学计划,在理论课程教学的同时安排课程实验和大作业,进行铁路中间站的设计和编组站初步设计,使学生更加牢固地掌握相应的专业知识,为后期的区段站课程设计打下基础,同时在课程设计开始前,让学生提前复习站场与枢纽规划设计理论课程,保证课程设计的效果。
3.传统设计方法与CASD计算机辅助设计系统的结合。CASD(开思得)计算机辅助设计系统是基于AutoCAD和Access数据库,采用面向对象的Objec-tARX、VC等开发技术进行二次开发完成的。该系统适用性强,可适用于普速、客运专线、高速铁路站场设计,可满足站场专业在预可研、可研、初步设计及施工图等设计阶段的设计工作,可用于进行复杂枢纽及各种站型车站的新建及改建设计工作。该系统将车站看成股道的集合,而股道是由线路、各种类型的道岔、信号机和车挡等实体组成的集合,即将这些实体赋予相应的专业设计信息及行为特征,对它们进行连接编辑等操作,就可以形成站场股道,最终可形成站场平面图。该系统分担了设计者站场设计过程中的大部分工作量,减少了站场设计强度,缩短了设计周期,提高了设计质量。目前铁路勘测设计部门在站场设计中已广泛采用。但是在软件的使用中发现学生过多地依靠辅助软件来完成设计,缺乏应有的思考。而区段站课程设计的目标是全面、系统地掌握铁路车站设计的基本理论和方法,因此,在课程设计环节要求学生必须要勤于思考,反复计算、推敲与对比各设计方案的优缺点,而不能对设计理论和方法一知半解,仅仅是依靠CASD辅助设计软件来完成任务。影响铁路站场设计的相关因素诸多,站场平面布置的灵活性很大。为了既能使学生掌握铁路站场设计的理论与方法,培养学生把握设计方案的能力,又能使学生掌握站场设计领域内的新技术与新方法,本次《站场课程设计》教学改革要求学生必须运用所学的理论知识完成区段站设备设施的选型,参数的确定,车站咽喉的设计方案比选,绘制出区段站平面布置的详图,相关设备设施坐标的计算,以及线路有效长的计算,然后通过CASD辅助设计软件来验证与优化,并输出相应的成果。通过两者的紧密结合,发挥了学生的主观能动性,使其积极思考,同时又掌握了CASD计算机辅助设计系统的使用,能运用CASD辅助设计软件进行车站的设计。上述训练,增加了学生对区段站设计的探索,提高了学生的专业能力和素质,使课程更加切合铁路站场与枢纽规划实际,增强了课程的适应性和先进性,以便快速适应今后相关工作岗位的需要。
4.完善课程设计教学大纲、任务书和指导书。与《站场与枢纽规划设计》理论课程相配合,按照“加强基础、提高能力、综合培养”的原则,基于铁路站场计算机辅助设计CASD系统软件,对区段站课程设计任务书进行补充与完善,增加系统软件应用,以及设计方案对比分析的内容。同时,编制区段站课程设计指导书,该课程设计指导书在最新设计规范指导下,通过广泛征求学生和教师意见,对基于铁路站场计算机辅助设计CASD系统的站场课程设计内容和方法进行重新整合与补充完善,指导书的内容全面详细,可操作性强,确实起到指导实践教学的目的。逐步完善区段站课程设计题库。课程设计是锻炼学生动手能力的主要手段,目前,站场课程设计课程已经形成了双线、单线枢纽区段站的不同情景设置,为了进一步避免抄袭现象,可以逐步完善区段站课程设计题库,确保基础数据不重复,使学生能独立分析问题与解决问题,同时加强与任课老师的交流与探讨。
5.改进课程设计考核办法。课程设计的考核采用设计过程考核与设计结果考核相结合的方式,其中设计过程部分成绩的比重为30%,设计结果考核成绩的比重为70%。设计结果的考核主要考核设计内容的完整性、设计方案的合理性、计算过程的准确性、设计图纸和设计说明文本的规范性。为了让学生更好地了解自己的设计存在的问题并及时改进,除了要求学生在设计报告说明书的最后做课程设计的总结与体会说明外,课程设计还应专门安排成果展示环节,从学生的课程设计报告中筛选出若干具有代表性的设计,在课堂上进行设计成果展示,为了调动学生的能动性,让其他学生对其展示的成果进行点评,最后进行任课老师的讲评,学生在成果展示中的表现也计入到最终的设计结果考核成绩当中。通过这种方式,学生能较深刻地体会到课程设计的难点,设计中存在的问题和不足,进一步理清设计思路,掌握设计的一般方法,提高自己的设计水平。
关键词:机械制造技术基础;教学方法;课程设计
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)30-0218-02
引言
“机械制造技术基础”课程设计是“机械制造技术基础”课程结束后的实践性教学环节,是对该课程所学知识的巩固和系统应用。该课程设计专业性特色突出,培养锻炼学生在独立检索资料、查阅相关设计手册、综合分析论证设计方案、理论计算、工程制图、计算机应用、编写技术文件等方面的工程实践能力。[1]
一、课程设计存在的问题
1.“三多三少”问题。该课程设计是将综合知识合理运用并有机结合起来的训练过程,涉及机械制造工艺学、金属切削原理与刀具、金属切削机床及机床夹具设计等内容,应用知识较多;设计内容工作量较多,包括专用刀具、工艺规程制定、专用夹具设计三方面内容;参加设计的学生人数较多。同时,学生综合运用理论知识和信息资料的能力较欠缺;为期3周的设计时间较少;指导课程设计的教师人数较少。
2.“三不”问题。学生自主性不强。首先,学生对课程设计重要性认识不够,比较懈怠,造成前松后紧的设计局面。其次,设计初始阶段,不能从设计题目和任务中发现主要问题,不会和设计内容相结合,一味等待和依靠指导教师,甚至需要指导教师提出设计方案。再次,针对一些参考资料提供的设计思路和方法,不能进行合理选择,生搬硬套,导致设计方案不合理,设计思路混乱,不能体现创造性。有小部分同学对设计中出现的种种困难产生畏难情绪,等待抄袭别人的成果,独立自主性较差。图纸绘制不规范,说明书撰写不规范。部分学生图纸标注错误,零件制造工艺和装配工艺差。设计说明书中对设计方案的提出,解决问题思路和方法不能明确表述;设计原理、计算方法阐述条理不清;目录和内容不对应,缺少参考文献,参考文献格式错误等。
3.“三部”问题。课程设计成绩评定一般依据三部分:一、出勤及平时表现;二、设计图纸及说明书质量;三、答辩情况。指导教师不能长期在设计教室,出勤靠学生的自觉性;学生图纸内容相似,说明书内容相同,存在拷贝现象;答辩时间较短,提问问题有限。据此评定成绩,必然存在弊端。
二、采取的教学管理措施
为保证“机械制造技术基础”课程设计的质量,培养学生创新能力,提高学生综合素质,采取以下教学管理措施。
1.教师授课同时下达课程设计任务。当讲授“机械制造技术基础”课程内容与课程设计内容相关时,教师下达设计任务,让学生带着任务听课,逐步探索解决实际问题的方法,激发学习兴趣。当相关授课内容结束时,有目的的指导安排学生查阅相关资料,既巩固知识,拓宽思路,又可以深层研究课程设计内容。将授课内容和课程设计任务有机结合起来,为学生提前一步进入课程设计做好准备。
2.调整课程设计内容安排。课程设计内容安排,“刀具设计”部分,安排15组数据,2~3名学生一组,绘制刀具图;“机械加工工艺规程”安排5个零件,6~8个同学一组,要求每组同学至少安排两套方案,这样3~4名同学一套方案,制订机械加工工艺卡片1套;“机床夹具”设计,要求在自己制订的工艺方案中,选取相应工序的专用夹具进行设计,一般2人一组,绘制夹具装配图;撰写课程设计说明书一份。学生既有分工又有合作,同组的学生之间可以共同讨论,互相协作,互相督促,更快地设计出合理的零件机械加工工艺规程;指导教师对学生选择设计题目的难易程度做到整体把握。指导教师指导内容既集中又分散,集中在5个零件,分散在不同的工序安排,不同的夹具设计方面;既避免学生一人一题的大工作量,又可使实现设计题目的多样化。
3.指导方法改进。一对一指导:改变答疑式指导方法,采用一对一指导。在每个工作日,逐个了解学生的工作进度,鼓励进度快的同学,督促进度慢的同学,重视每一个学生。及时了解每个学生具体的设计思路,查看草图,校正设计错误和不妥之处,和学生一起探讨改进的措施,对个别的问题单独解决,如遇共性的问题,及时向全班同学提出,希望大家引以为鉴,使设计顺利进行。
阶段性指导:将整个设计过程分为三个阶段,即刀具,工艺和夹具。学生每完成一个阶段的设计任务,教师针对绘制的总图和该阶段的说明书做出相应的评判,审核图纸,指出错误和欠妥的地方,指导学生及时修改,说明书指出计算方法,方案论证的优缺点,及说明书撰写格式的谬误,为下一阶段的设计打下基础,避免同样的错误重复出现。
利用现有资源条件,开拓指导方法。“机械制造技术基础”课程设计实践性强,可以参考相似结构图进行指导。利用多媒体教学手段,绘制所给零件的三维图,使学生用最短的时间明确零件的结构,各种夹具的虚拟装配视频演示,掌握夹具各部分结构的功用,细致观察,拓宽设计思路。鼓励学生独立分析、思考解决问题,指导过程中,细心听取学生设计思路,引导学生,不将教师的主观意见强加给学生,遇到难题,建议学生查找哪些资料,共同探讨解决方案。开发利用笔记本电脑这一资源,调动学生积极性,鼓励学生探讨进行CAD/CAM在该课程设计中的应用。
4.成绩评定方式。课程设计成绩评定采用针对图纸及说明书,指导教师置疑、自评、答辩和同班同学点评4个环节相结合的方式进行。既要设计学生明白自己设计的优缺点,又要使其他同学从中得到收益。
课程设计前,要明确设计标准,包括考勤、图纸和说明书质量、答辩三项内容。指导教师置疑阶段:绘制图纸质量反映刀具设计是否正确,夹具结构设计是否紧凑合理,是否符合国家制图标准。设计说明书反映零件加工工艺规程制订是否合理,计算是否准确和详实,说明书撰写是否规范等等。所以指导教师置疑阶段和阶段性指导评价同步,既可以完成对所指导学生一一进行当面置疑,使学生设计中存在的问题及时更正,又可以使学生最后对自身的评价更趋于合理。自评阶段:设计过程中,同学之间互相观摩图纸,参考说明书,对自身设计水平、设计质量有一个客观认识,同时根据图纸上指导教师置疑记录,结合实际情况给自己一个客观的评价,以此成绩作为课程设计的自评分。答辩阶段:课程设计完成,要进行课程设计的答辩,根据学生回答教师提出的问题情况,进一步了解学生独立完成课程设计的程度和创新能力[2],更准确地把握学生的实际水平。根据答辩的情况,在自评分的基础上进行分数调整。同班同学点评:针对某些学生而言,自评可能不太客观,答辩比较紧张,都可能影响学生的成绩。同学互相比较了解,由同学之间点评成绩,综合之后适当调整成绩。调整之后公布所有同学的成绩,如果有争议,就个别同学的成绩探讨;如果大家没有意见,作为最后的成绩。
三、结语
“机械制造技术基础”课程设计教学是一个复杂的过程。设计初期,学生要了解课程设计的目的、性质、任务和基本要求、设计过程、时间安排;教师对设计工作提出严格要求,按时完成设计任务,避免学生最后赶工的现象。设计中期,学生需要结合设计题目和教师提供的图纸灵活地运用所学知识,独立完成设计任务;教师选用合适的教学方法指导学生,讲解可能出现的问题给学生借鉴,同时启发设计思路。设计后期,结合设计实际情况,给予学生综合评价。“机械制造技术基础”课程设计给学生提供一个学习和培养能力的空间,更好地完成教学任务。
参考文献:
[1]邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].北京:机械工业出版社,2004.
[2]李传芳,林丽纯.课程设计实操成绩评分标准的探讨[J].广东工业大学学报,2008,(8):268-269.