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我校化工专业课程设计安排顺序是在大二学完《化工原理》课程后做《化工原理课程设计》,大三学完《化工设备机械基础》后做《化工设备机械基础课程设计》,但是《化工设计》这门课后没有课程设计,《化工原理》着重于介绍工艺流程操作条件优化和设定,而《化工设备机械基础》着重于设备的介绍,在学习完《化工仪表自动化》、《化工反应工程》、《化工工艺学》后学习《化工设计》。《化工设计》是一个综合性的化工设计知识的介绍,把以前的设计知识融合为一体,所以在《化工设计》课程后安排一个《化工综合设计》可以让学生把以前所学的知识串联起来,通过设计学生明白了以前所学的课程知识的真正用途,知道了怎样利用理论知识去思考和解决实际问题,并且对以后的毕业设计在心理上也有了一定的准备[4]。课程设计的时间安排上也应有所调整,专业课程设计是一个综合性的环节,每一个化工工艺和化工设备等方面的设计问题的解决要想让学生达到理想的设计效果,需要大量的时间查阅资料,计算画图,所以一个星期的设计周期太短,完成不了工作量。这个问题可以通过两种途径解决:第一在课程设置上,理论课结束后安排两到三周的时间让学生做设计。第二授课老师在理论教学过程中就可以根据所授内容把设计内容安排给学生,让学生边学习理论知识边进行设计,带着目的去学习,效果更好。
2本科院化工类教师队伍的建设
2.1教师知识体系的调整
作为理科出身的教师要拓展自己的知识结构,从理科思维模式里面跳出来,可以从两个方面改变自己的知识结构。首先作为高校教师肯定要有自学的能力,通过自己学习拓展化工方面的知识,第二学院采取“请进来”和“走出去”的模式。“请进来”就是请相关院校经验丰富的老师来授课,“走出去”就是让教师到外面办学成熟的工科院校去学习相关的理论知识或者到相关企业挂职,积攒实践和工程经验,培养工程和创新思维[6]。教师的知识体系的完整和实践经验的丰富才能提高化工类学生课程设计的能力。
2.2建设一个以化工类课程设计为中心的教学团队
作为化工类课程设计的指导老师,一般一门课程实践最多只能指导20人左右的学生,一门课程设计就需要5个左右的老师进行指导。要想达到一个很好的指导效果,指导老师必须对所指导的内容和相关知识有很深的专业功底。而化工类课程设计所涉及到的内容比较多,比如说《化工设备机械基础课程设计》着重于设备的计算设计[7],《化工原理》着重于工艺流程条件的优化[8],指导老师可能只上其中的一门课程,那对其它课程体系和主要内容的掌握可能就不够。这样在指导过程中就不能够全面的解决学生的问题。基于这种情况,我们可以建设一个以化工类课程设计为中心的教学团队。在这个团队里面,每个人都要讲授与化工类课程设计相关的每一门课程。这样教师不仅可以在授课的过程中做到真正的集体备课,采他人之长,避己之短[9]。团队里每一个教师还可以通过这种方法掌握所有与化工类设计相关的知识,在指导每一门课程设计的时候都能做到把握大局。只有你对这门课程有深入的了解,你才能够很好的指导化工类课程设计。
3教学方法的改革
传统的化工类课程设计的教学方法就是在理论课结束后老师布置课程设计的题目,一般设计周期为一周,一周时间类学生进行设计计算,中间有问题随时和老师交流,设计结束后交给老师检查。这样的课程设计题目单调重复,学生在设计的过程中没有形象的设备工艺流程实体概念,只是教条的按照书本知识计算模拟,很难达到化工课程设计的创新实践能力的培养。所以教学方法和教学方式也应该有所调整。
3.1授课过程中的加大案例分析与实践的部分
在授课过程中的加大案例分析与实践的部分,我校从单一师范性院校转型为应用型本科学院后加大了与企业的合作,走产学研发展的道路。每年都有很多老师到企业挂职,也提供了很多实习见习的基地,在发展产学研的同时也给教学提供了一定的优势。以《化工设备机械基础课程设计》为例,《化工设备机械基础课程设计》主要是对三种典型化工设备换热器、塔设备、反应釜的设计,在讲解它们结构的时候,带学生到企业里面变看实物变讲解,这样学生才能对法兰、对裙座、对换热器的不同管板有形象的认识,这样面对相关设备的设计时就能有很好的把握[10]。另外在传统化工设计的设计书和图纸完成后可以根据具体的课程设计让学生分组做与设计相关的模型。比如《化工原理课程设计》可以让学生做一个工艺流程模型,化工设备机械基础课程设计》可以让学生做一个设备的模型,我们所在的课程小组就用卡纸做过相关的设备模型和工艺流程模型,极大激发了同学们的积极性,学生为了能做好其中的附件和主体设备,会自主的去查阅大量资料。在课程设计答辩后做一个模型展览,既能增加设计者的自豪感,也会激发下一届学生的学习积极性。
3.2以参加化工类设计比赛带动学生工程能力的培养
国内现在以化工设计为主的大赛很多,比如“华南化工设计大赛”、“中国石化-三井化学杯”等化工设计大赛[11]。对于化工专业的学生,在授课过程中教师传授一些相关赛事的内容,展示一下以往参赛者的作品,激发学生的积极性。在具体的指导过程中,可以采用专兼职教师同时指导的模式,由学校的教师指导专业课基础的学习,由企业的工程师进行课程设计专项训练,提高学生的工程设计能力。在2013年的“中国石化-三井化学杯”材料与化工学院学生第一次参赛就获得华中赛区一等奖,国家二等奖的好成绩,不仅让参赛学生的综合实践工程能力得到了大幅度的提高,还给下一届的学生树立了好的榜样。很多化工专业的学生从大二就开始着手为化工竞赛打基础,学习相关软件和绘图工具,提高自己的工程实践和创新能力。参加比赛很好的带动了化工课程设计能力的培养。
4结语
【关键词】数控技术课程设计;教改;互动
0 引言
作为新建本科院校,培养服务本地区的经济社会发展的应用型人才是人才培养的主要目标。数控技术作为机械设计制造及其自动化专业的一门非常重要的专业课,对学生的应用能力的培养就应该放在首位。数控技术课程设计是学习数控技术课程后进行的一个重要的实践教学环节,可提高学生的数控编程能力,加深对数控原理及数控机床结构的理解,为学生进一步学习数控机床知识及从事相关工作打下基础。本着理论够用,重在实践的教学思想,针对数控技术实践能力培养的重要环节课程设计进行必要的教学改革就势在必行。
1 传统的数控技术课程设计的方法及存在的问题
1.1 传统的数控技术课程设计的方法
传统的数控技术课程设计主要是对针对数控编程部分,其流程如图1所示:通常有老师指定相关的编程题目,学生根据相关的题目,按照数控编程的步骤编写零件的加工程序;在宇龙或沃斯软件上进行简单地设置后,对程序进行加工仿真,检验程序的正确性。对课程设计的评价方法为一般的批阅相关资料,给出单一成绩的方法。
图1 数控技术课程设计流程图
1.2 传统的数控技术课程设计的不足
传统的数控技术课程设计存在的不足主要有:
1.2.1 满足不了学生的多样化要求。因为题目有老师指定题目比较单一,对一些要求比较高的学生,可能仅仅是平时练习题。对于基础不好的同学,可能又比较难。
1.2.2 数控技术课程的特点是理论与应用并重,理论要指导实践,在应用中让学生对理论的知识有更深层的理解。传统的数控技术课程设计强调了数控编程部分,对理论的知识涉及很少,使理论与实践脱节,达不到对学生全面能力培养的目标。
1.2.3 评价方法不够科学。通过学生上交的资料,仅能反映学生对基础知识的掌握,很难反映学生综合能力的培养。同时师生互动比较差,学生存在的问题很难及时反馈到学生那里。批改后只有少数不合格的课程设计会发到学生那里,而大部分同学并不知道自己课程设计到底存在什么问题,看到自己合格了,就好像万事大吉了,也不关心自己的课程设计是否存在问题。
2 教改思路和措施
2.1 教改思路
传统数控课程设计存在种种缺陷,很难满足应用型本科对学生实践能力的培养目标。针对以上问题,教改思路为:允许自主选题与教师选题并存;引导学生在课程设计中,积极创新,通过各种方式复习和验证理论;改革考核方式,及时把课程设计的情况反馈到学生那里,使学生及时改正存在的问题。改革后数控技术课程设计流程图就如图2所示。教改主要强调师生互动,通过集中指导和现场答辩等方式,课程设计流程不再是一个单一的开环系统,而是带有反馈调节的闭环系统。
图2 数控技术课程设计循环流程图
2.2 教改措施
2.2.1 自主选题和指定题目相结合
老师选定的题目往往难度适中,满足不了学生的多样化要求。因此在选题的基础上,允许学生根据自己的基础和要求自主选题。部分基础比较好的学生,可以选择比较复杂的加工编程,比如泵壳、箱体、叶轮、模具等;选择比较复杂的加工仿真方法,比如用Vericut软件进行仿真;也可以在手工编程的基础上采用自动编程。这样不仅可以检验学生对基础知识掌握程度,而且可以培养学生自学能力和理论与实践的综合运用能力。部分基础稍差的学生,可以选择简单点零件,仿真软件采用宇龙或者沃斯。这样也可以检验学生对编程基础知识的应用,达到课程设计的目的。
2.2.2 以机房为依托,集中指导
考虑到数控技术课程设计的特点既有CAD,又有CAM,要大量采用电脑,因此把课程设计教室选在机房。这样就解决了传统课程设计放羊式的指导模式,为学生提供比较好的设计条件和设计环境。便于集中管理和集中指导。对在设计过程中普遍存在的问题,可以现场及时指导,同时对设计进度可以有比较好的把握和督促。方便在设计过程中进行师生互动。
2.2.3 理论与实践相结合,引导学生积极创新
在课程设计过程中,不能为了编程而编程,要引导学生将数控技术的基础知识加以验证和灵活应用,从而加深对基础理论的掌握。比如对刀,在理论课中,学生对对刀没有一个感性的认识,仅有一个概念。在仿真的过程中,通过不同的对刀方式设置,让学生对对刀有进一步的了解。同时加深学生对机床的机械结构和机械加工工艺装备的认识。
2.2.4 改革考核方法,提高课程设计效果
采用批改纸质资料和组织现场答辩相结合的办法。在批改纸质资料的过程中会发现很多问题,采用现场答辩的方式,把这些问题及时反馈到学生手里。答辩类型分为三类,一类为申请答辩,如果申请优秀或者良好,就必须申请答辩。这类学生,主要向同学们展示课程设计中的亮点,创新点。让同学们都有一次共同学习的机会;一类为指定答辩,主要是在课程设计中有创新点的学生,和存在问题比较典型的学生。指定答辩的同学,主要通过提问的方式,让学生把创新的思路或者出现问题的思路给大家阐述出来。让学生思路更加开阔。同时对照答辩同学存在的问题看自己有没有出现同样的问题,并且对存在的问题加以分析和解决。让同学们对这些问题能有一个更深刻的认识;另一类为随机抽取。主要是推动大家对参与答辩的积极性和热情,人人准备,让同学们不要觉得答辩跟自己没关系,让每个同学都通过答辩可以对课程设计中存在的问题和课程设计全过程进行全面总结。
3 结论
通过以上教改措施,使学生更深入掌握数控编程方法、数控原理等方面的知识。同时更好培养学生运用理论知识解决有关本课程实际问题的能力。提高了学生进行课程设计的积极性,解决了课程设计中存在的众多问题,取得了良好的教改效果。为理工科进行课程设计教改提供了一种新的思路。
【参考文献】
[1]孙业荣.应用型本科人才培养模式下的数控技术课程教改与探索[J].装备制造技术,2011,1:164-166
通过培训课程设计将培训课程体系分为培训课程和组成课程的模块两大部分。
1、胜任能力项目的合并与排序
首先,培训课程设计要适度合并胜任能力项目,形成若干项胜任能力项目集合,进而根据这些集合设计相应的培训课程,并确定各门课程的培训目标。胜任能力项目模型是培训课程设计的依据,而适度合并胜任能力项目是培训课程设计的前提。
(1)合并胜任能力项目的依据
合并相近与相关的内容。不同的胜任能力项目虽然分列于胜任能力模型中的品德、基本知识、领导力、专业知识和专业管理技能中,但有些胜任能力项目内容相近或相关,只是有的作为知识要求,有的作为能力要求。因此,将这种具有相关性的胜任能力项目合并,可以避免相近或相关内容在所设课程中重复。
根据业务流程的连续与完整来合并。一项完整的业务流程由一系列的工作程序组成,这一系列工作程序涉及不同的胜任能力项目,要完成这一完整的业务流程,就必须同时具备这一系列不同的胜任能力。换句话说,业务流程的连续性与完整性,要求完成某一工作任务应具备的一系列不同的胜任能力项目在内容的衔接上具有不可拆分性。因此,将这种具有不可拆分性的胜任能力项目合并,可以保证所设课程更准确、更全面地反映业务流程的连续性与完整性。
根据教学环节和过程的趋同性来合并。不同的胜任能力项目分列于胜任能力模型中,又为不同的业务流程所必需,但这些不同的胜任能力项目围绕着某一教学内容,可以用同一教学环节或过程来解决。因此,将这种可以用同一教学环节或过程来解决的胜任能力项目合并,有利于教学的组织和实施。
(2)胜任能力项目集合的排序
按照上述原则,可以将高级管理人才胜任能力模型中的胜任能力项目合并为若干胜任能力项目集合,并按照一定的逻辑关系将其排序。合并后的胜任能力项目集合的排序依据是:
第一,按所涉及内容的递进次序,即合并后的胜任能力项目集合涉及基础性内容的排列在前,涉及专业性内容的排列在后。
第二,按所涉及业务流程的先后,即合并后的胜任能力项目集合涉及的业务流程在先的排列在前,涉及的业务流程在后的排列在后。
第三,按所涉及工作的综合程度,即合并后的胜任能力项目集合属于专项性工作的排列在前,属于综合性工作的排列在后。
2、课程设计
培训课程设计是将胜任能力项目集合转化为培训课程的过程。一般根据合并后的胜任能力项目集合设计培训课程,一项集合设计一门培训课程。
在胜任能力项目合并和排序中,将品德、基本知识和领导力三要素中的能力项目在各自的要素内合并,将专业知识和专业管理技能二要素中的能力项目跨要素合并,因而形成了品德、基本知识、领导力、专业知识和专业管理技能四类能力项目集合和相应的四类课程(四类课程依次简称“CT”、“CK”、“CL”和“CP”,相应地,四类课程所含模块依次简称“MT”、“MK”、“ML”和“MP”)。
(1)品德类课程的特点
第一,课程的主要目的和突出特点是改变态度、转化行为。品德类课程虽然集知识、技能和态度为一体,是一种综合性的培训课程,但这类课程的主要目的和突出特点是改变态度、转化行为。为此,品德类课程的设计要特别关注培训内容能够得到学员认同,促使学员思考和内省,以达到使其态度和行为得到转变的培训目的。
第二,学员要求亲历、体验和领悟的心理强烈。与其他类课程比较,学员更关注对品德类课程内容的“感同身受”。亲历直观的场景、直面典型的人物、体验触及灵魂的事例,对学员的态度改变和行为转化具有极大的震撼力、感召力和推动力。为此,品德类课程的设计要特别关注学员对所学内容的亲历和体验,要使学员从亲历和体验中体会、感悟、总结和提高。
第三,体验式、研讨式等教学方式更有助于品德类课程教学目标的实现。品德类课程改变态度、转化行为的突出特点和学员亲历、体验的强烈心理,要求培训者运用多种培训方式,特别是运用体验式教学方法和手段,通过精心设置各种场景,甚至是实地考察,力求培训过程生动活泼,促使学员参与,引发学员共鸣。
(2)基本知识类课程的特点
第一,基本知识类课程中的“基本知识”,主要指胜任领导岗位必须掌握的通用知识,以及随着形势发展补充、更新的新知识。“基本”是这类课程的重要特点。所选课程内容应充分考虑这一特点,注意把握胜任领导岗位必须掌握的哪些知识,应该补充、更新哪些新知识,体现必备、够用。
第二,基本知识类课程的主要目的和突出特点是传授知识,即补充或更新学员的知识。基本知识类课程的设计要关注学员对所学内容的理解和掌握,更要关注学员对所学知识的运用。
第三,讲授是这类课程主要的教学方式。但同样需要直观、生动、易于接受的教学方式,大力提倡研讨式教学。即使是讲授,也应以启发式、双向交流式、发现式(指学员在教师的指导下学习探索,并试图得出自己的结论)讲授为主。
(3)领导力类课程的特点
第一,领导力类课程的综合性。课程不仅涉及经济学、管理学、领导科学等经济管理类学科,还涉及心理学、哲学等其他学科,综合性强。
第二,领导力类课程的主要目的和突出特点是开发潜能。即把学员已有的知识转化为具体的领导能力的提高,通过改变观念和思维定势,更大限度地开发领导潜质。
第三,领导行为的改变受到各种环境因素的制约,甚至与人的先天禀赋不无关系。因此,领导行为的改变需要一个长时间的磨砺过程。为此,领导力类课程的设计要特别关注这类培训课程的阶段性和时限性。
第四,领导力类课程在教学中,要充分运用相互交流和实践环节等教学方式。领导行为的改变和潜能开发更强调相互交流和实践环节,突出案例和模拟环境下的实际训练项目,使学员在实际训练中获得处理各种复杂问题的思维过程、解决办法和行动方案。为此,这类课程要注意设计好专题研讨交流和分组实践活动,前者可以使学员通过交流获得改善自身领导行为的信息、观点和方法;后者可以使学员通过分组实践相互学习、相互促进、共同提高。
(4)专业知识和专业技能类课程的特点
第一,专业知识与专业技能类课程具有很强的专业性,不同专业的课程,内容区别很大。为此,专业知识与专业技能类课程的设计要注意把握不同专业课程的专业特点。
第二,专业知识与专业技能类课程的主要目的和突出特点是
提高学员的专业技能,专业知识只是所需专业技能的必备基础和必要条件。为此,专业知识与专业技能类课程的设计要特别关注对专业知识和专业技能的系统整合,专业知识要服从、服务于专业技能,为专业技能的提高打基础。
第三,这类课程的教学以“能”和“会”为中心,即使学员能用会做。为此,专业知识与专业技能类课程的设计要特别关注让学员“动手”操练。
3、课程目标确定
课程目标是对学员经过本门课程的学习后应当达到的标准的概括说明。课程目标确定得是否准确,直接影响到这门课的课程模块设置得是否恰当。课程目标的确定,一方面要满足胜任能力项目集合的要求,另一方面又要在教学上具有可操作性。一般而言,可以根据每门课程所对应的胜任能力项目,确定若干项课程目标,每项课程目标具有相对的独立性(以便根据课程目标设置相应的模块)。
(三)模块设计与模块目标确定
1、模块设计
所谓模块,就是从某一相对独立的问题出发,打破学科界限,将解决这一问题所需要的相关知识、分析方法和解决手段有机地结合起来,组合为一个相对独立的教学单元。
一般而言,一门课程含有一个或若干个模块。一门课程所含模块的多少,取决于模块的相对独立程度,模块间在内容、流程、教学过程上相互依存,相对独立程度就低,这些模块就趋向于组成一门课程;反之,模块间相对独立程度高,这些模块就趋向于各成一门课程。
模块设计的主要依据是课程目标,一般地,一个模块对应于一项课程目标。
2、模块目标确定
模块目标是对学员经过本模块的学习后能做什么以及做到什么程度的详细说明,也是对课程目标的分解和细化。模块目标确定得是否准确,直接影响该模块及其课程的培训效果。为此,模块目标的确定要遵循SMART原则:
第一,具体性(Specific)原则。即模块目标应该是具体的、可操作的,而不是抽象的、模糊的。
第二,可衡量性(Measurable)原则与可实现性(Attainable)原则。即模块目标要有“量”和“度”的要求,能够用一定的方法和手段来衡量,能够通过一定的培训环节得以实现;而且,教与学要在这个“量”和“度”上达成一致,这样可以增强学员的认同感和参与意识。
第三,现实性(Realistic)原则与时限性(Time-bound)原则。即模块目标的确定要考虑现实条件和培训时间的限定,要力争在一定的条件和规定的时间内达到模块目标的要求。
(四)培训模块教学内容的开发
1、内容开发的依据
根据课程目标设计出的培训模块大致指出了模块的内容框架。为了使各培训模块的教学更具针对性和可操作性,必须准确地确定每一培训模块的教学内容。培训模块教学内容开发的依据是培训模块的教学要求和学员在每个模块所处的学习阶段。学习是一个渐进的发展过程,一般要经过获得、组织、尝试和表现四个不同阶段,对能力缺口图进行认真分析,辨别学员在每个培训模块所处的学习阶段,据此进行内容开发。
2、教案的编写
教案是授课教师为培训而准备的书面实施计划,作为一个完整的教案,一般包括培训内容和培训过程设计两部分内容。培训内容是根据课程目标和模块目标设计的。
培训过程设计是教案编制工作中最为重要的部分,包括培训过程的步骤设计和培训环节设计。
培训过程的步骤设计包括:
组织教学,既是课堂教学过程的起始环节,必须贯穿整个教学过程;引入新课或激发学习动机;讲授新课;小结;布置作业。
课后作业的形式是多种多样的,其目的都是为了巩固当天的培训内容。我们建议每次课后都要向学员布置三个永恒的作业:老师今天讲了些什么?这些与我的工作有什么关系?在今后的工作中如何使用这些东西?除此之外,还要求学员把当天最重要的心得记在日记本上。这样,使学员巩固培训内容的同时,不断地挖掘和改造自己的工作经验。
关键词:物流系统仿真 多元平台 物流仿真软件
中图分类号:TP391.6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)07(a)-0023-02
物流系统仿真是物流类专业的一门主干课程,是验证物流系统设计及优化的重要手段。该课程以概率论和数理统计为理论基础,以计算机技术和可视化技术为技术手段,通过对物流系统各环节进行抽象建模并进行模拟仿真,结合仿真结果进行数据分析从而得出结论,验证物流系统设计以及优化方法的可行性。物流系统仿真课程主要分理论讲解和软件操作两个部分,也有很多院校采用了案例教学法,以典型案例为切入点,在教授软件的使用方法的同时,融入基础理论。大部分院校都是基于某一种软件进行的教学,学生对于物流系统仿真的理解很容易拘泥于某一种平台。为了更好地培养学生在物流系统仿真建模中的抽象思维能力,并使学生更加深入透彻的理解物流系统仿真的实质,该文将从仿真软件多元化的角度,对物流系统仿真课程多元平台建设进行探讨。
1 物流仿真软件平台
物流仿真软件平台很多,其仿真特点及侧重点虽各有千秋,但仿真的思路及结果分析都大同小异。目前从仿真效果的角度主要分为二维仿真和三维仿真两种,二维仿真软件侧重系统流程的模拟,仿真的过程中对计算机的硬件要求较低,运行更为顺畅,而三维仿真软件仿真运行的效果更吸引人,在学习仿真的入门阶段更容易引起学生的兴趣。随着市场需求的发展,许多二维物流仿真软件的高版本也都支持三维效果演示,但是在建模初始阶段还是需要在二维空间进行操作。常见物流系统仿真软件如表1所示。
2 物流系统仿真多元平台整合
众多物流系统仿真平台各有特点及其适用环境,根据学习的难易程度及实际条件,选用了Flexsim、Em-plant和Anylogic3种仿真软件作为整合对象,应用与物流系统仿真课程的教学之中。
考虑到课程学时的限制,整合过程中并未将3种软件全部安排到课程的讲授部分,而是通过课程讲授、课程设计和毕业设计相结合的形式进行多元平台的整合,如图1所示。
(1)讲授部分。课堂讲授部分除了基础理论外,在案例教学当中以Flexsim软件为主,辅以Em-palnt软件。Flexsim软件在解决简单问题时可通过直接拖拽实体和属性设置的方式进行,操作简单,界面友好,可直接进行三维效果演示。通过案例教学培养学生的抽象思维建模能力并熟悉一般物流系统仿真软件的操作流程。在大体掌握了Flexsim软件的使用方法后,引入Em-plant软件,根据软件的特点,从流程仿真的角度针对Flexsim的类似案例进行建模仿真,讲授Em-plant软件的建模思路,及代码编写基础,实现课程讲授部分的两种仿真软件的结合。
(2)课程设计部分。课程设计采用分组的形式,给出实际的案例,分别应用Flexsim和Em-plant两种软件,通过数据调查、系统简化、抽象建模、参数设置、仿真运行、结果分析等环节,针对同一案例进行仿真分析,并比较两种软件的各自特点。
(3)毕业设计部分。毕业设计可用的时间较长,针对同一案例,在Flexsim和Em-plant的应用基础上,再加入Anylogic仿真软件,应用3种软件对案例进行现状仿真分析及优化方案验证。此阶段,学生对物流系统仿真已经有了较为深入的认识和理解,对于一般仿真的流程也较为熟悉,为较快掌握Anylogic软件提供了良好的基础。通过Flexsim、Em-plant和Anylogic三种软件的学习和运用,完成物流系统仿真多元平台的整合。
3 结语
物流系统仿真课程主要是培养学生的抽象思维能力和应用仿真软件解决问题的能力。单一平台的学习容易导致学生思维的模式化和对仿真理解的片面化,在一定程度上对学生的发展将会产生一定的束缚。通过物流系统仿真课程多元平台的建设,可以使学生对物流系统仿真有更为全面和深入的理解。
参考文献
[1] 陈雷雷.建模与仿真课程设计的教学实践与探索[J].实验室研究与探索,2014,33(7):210-213.
[2] 李晓栋.典型物流仿真软件特点简析与教改探讨[J].广东农工商职业技术学院学报,2013,29(1):59-62.
关键词:课程设计;VB;内容和形式
中图分类号:G642 文献标识码:B
文章编号:1672-5913 (2007) 22-0009-04
1VB课程设计的作用
VB课程设计属于VB程序设计的实践环节,一般安排在教学内容基本结束后进行,目的是使学生进一步理解和掌握程序设计语言的知识、扩展VB的知识、掌握利用VB编写应用程序的技巧、了解VB应用程序的编写规范和设计方法、加强学生应用VB程序设计语言解决实际问题的能力、培养和考核学生对编程知识的理解和综合应用能力。因此,如何确定VB课程设计的内容和形式是一个非常重要的问题。下面介绍我校VB课程设计内容和形式的改革。
2VB课程设计的内容
VB课程设计的内容决定了课程设计的质量。虽然目前市场上有一些VB课程设计指导书[1],但是这些指导书要么过于简单,达不到训练学生解决实际问题能力的目的;要么偏难,在规定时间内无法完成课程设计任务,给课程设计评定工作带来一些困难。因此,我校以教研室为单位,按照教学大纲的要求,组织该课程教师编写VB课程设计指导书,交教研室讨论,呈教务处审阅,最后付诸实施。
2.1VB课程设计的选题原则
(1) 课题的综合性
课题应尽可能多地覆盖VB程序设计的各个知识点,要尽可能涉及该课程的重点和难点,这样才有利于学生知识的扩展和深化。VB在多媒体、网络、数据库方面的应用都很广泛,课题的设计应强调学生对VB课程设计知识的综合运用能力。
(2) 课题的实用性
课题要能解决现实生活中的某个问题,即具有一定的实用性,以便学以致用,从而有效地激发学生的学习兴趣。
(3) 课题的灵活性
课题应当给学生一个创造发挥的空间,避免要求太死,这样才能促进学生思考和探索,充分发挥学生的想象力。由学生根据设计指导书中的要求自己查阅资料、获取数据、确定方案、选择流程等,并要求对自己的设计做出选择、论证和评述。
(4) 课题的创造性
课程设计是一次培养学生独立分析和解决问题的能力的机会,在整个设计过程中,学生是主体,老师的任务在于引导和启发。当学生在设计中遇到问题时,应鼓励学生刻苦钻研,自己去找资料,请教业内人士,尽可能找到比较好的解决问题的方法。这样可培养学生独立思考的好习惯,从而培养他们敢于创新和独立思考的能力。
(5) 课题的可操作性
课题不能太难,也不能太容易,应该使大部分学生在经过努力之后可以完成。课题设计得太难不利于课程设计的顺利进行;课程设计太容易,不利于学生能力的培养。
2.2VB课程设计的内容改革
为了全面训练学生应用程序设计知识解决实际问题的能力,我校VB课程设计内容主要以综合性、设计性项目为主。每个学生可以根据自己的兴趣、爱好和能力任选一个完成。这样使课程设计内容既具有指导性,又具有灵活性,每个学生都可以从中找到适合自己的课程设计内容。
根据VB课程设计大纲要求和VB程序设计的重点,VB课程设计的内容主要集中在三个方面。其一,数组和函数在实际中的应用;其二,利用VB进行图形图像处理的技术;其三,利用VB操作数据库的技术。其中利用VB操作数据库的技术是重点,也是难点。
下面是我校VB课程设计中有关数据库应用的参考题目和基本要求介绍,实际课程设计指导书的要求更具体。
为了充分发挥学生的能动性和创造性,还可以允许学生自己收集资料,自行确定课程设计题目。
3VB课程设计的形式
3.1小组模式的组织方法
VB课程设计以培养学生系统设计与分析能力为目标。为了达到目标,必须确定合适的课程设计形式。按照大纲规定,VB课程设计只有1~2周时间。一般来说,一个学生很难在规定时间内单独完成一个较复杂的中小型系统或软件,我校教师在近几年的VB课程设计教学中吸取过去的失败教训,总结归纳出一套有效的课程设计形式,即变过去的个别模式为现在的小组模式。小组模式的组织方法如下:
(1) 分组选题:
根据学生的兴趣、能力和计算机水平进行分组,每小组一般2~4人。每组由一名协调能力较强、计算机水平较好的学生担任组长,负责本组课程设计任务的分配和课程设计过程的监督管理。各小组通过调查和讨论,确定本组课程设计课题,递交课程设计开题报告[2]。
(2) 分组设计:
1) 确定具体设计方案,建立数据库,确定表结构及表间关系,确定程序模块,并进行明确分工;
2) 各人分别完成自己的设计任务;
3) 程序汇总、编译和调试等;
4) 根据学生特长进行分工,进一步美化界面,设计个性化的菜单和对话框等。最后打包,制作成安装盘;
5) 按教师指定的格式完成课程设计报告。
3.2小组模式下课程设计的保障
为了使小组模式下的课程设计顺利进行,必须为学生的课程设计提供一定的保障。
(1) 为学生提供方便的交流平台
小组模式下的课程设计必须有方便的交流平台,当学生在课程设计过程中遇到问题时,学生之间、学生与教师之间可以随时交流。VB课程设计一般在学生机房内进行,保证一人一台电脑。学生可以通过BBS和QQ实时交流,也可以通过本校的网络教学平台进行交流。
(2) 为学生提供丰富的信息资源
在课程设计过程中,学生会遇到一些在课本上无法找到答案的问题,学生一般靠自学来解决,教师必须为学生的自学提供各种信息资源的获取渠道,主要包括电子文档、图书、上网、调查等。
3.3小组模式下课程设计的管理
(1) 课程设计的监督
由于课程设计的组织形式是比较松散的,如果缺乏有效的监督机制,学习态度不端正的学生就会得过且过,平时不和其他同学交流,对自己的任务敷衍了事,到最后抄袭他人成果,企图蒙混过关,严重影响本组课程设计的质量和进度。因此,平时对学生的监督显得尤为重要。在课程设计过程中,由组长负责管理本组同学,组长每天记录各个同学的课程设计的进展情况、讨论情况、出勤情况等,遇到不良现象及时向老师汇报,这些记录也将作为教师对学生进行考核评定的重要依据。
(2) 课程设计的指导
课程设计是学生在教师指导下的一个实践过程,在此期间教师给以适当的指导不仅可以帮助学生解决一些难题,避免学生走弯路,而且可以引导学生培养正确的设计思想及设计方法。我校VB课程设计坚持以学生自主探讨为主、以教师理论指导为辅的原则。为此,我们在指导设计时采取代表性的问题集中讲解,个别问题单独指导的方法。教师的指导侧重引导和启发,逐步培养学生分析和解决问题的能力[3]。
3.4小组模式下课程设计的考核
(1) 考核内容
我校VB课程设计的考核形式由三部分组成:自我评价、小组评价和教师评价,分别占总成绩的10%、20%和70%。
自我评价部分主要让学生客观公正地评价自己在课程设计过程中的努力程度和收获;小组评价主要考查该同学与其他同学的协作精神和对本组课程设计的贡献;教师评价主要通过三个方面来评定:课程设计报告的质量、程序的效果和课程设计的态度,分别占教师评价的60%、30%、10%。
(2) 考核模式
为了保证教师评价的客观公正,教师对学生的考核分两步进行,先分组考核,再个别考核。首先由学生分组展示课程设计报告和程序,评出优秀的课程设计报告和程序,然后有针对性地给每个小组设计5个问题,对同一组的学生进行个别考查,根据各个学生的答辩情况分别评定。
3.5小组模式下课程设计的交流
(1) 小组交流
完成课程设计之后,每小组安排一次经验交流会。让每位同学回顾课程设计的构思,课程设计过程中遇到的问题和解决办法,课程设计的得失。交流不拘形式,各位同学畅所欲言。在此基础上,推选出本组代表到班级进行交流。
(2) 班级交流
安排一次班级课程设计经验交流会。各组代表介绍本组课程设计完成情况,由教师进行点评,并对本次课程设计进行综合评定。通过交流,可拓宽学生的视野,活跃同学们的思维方式,促进开放的学习理念。
4结束语
同样课程不同专业的课程设计会有不同的要求,同样课程同样专业不同学校也会有不同的课程设计理念。但是,不断探讨课程设计的内容和形式,提高课程设计的质量,则是每位教师必须共同研究和探讨的问题。只有联系本校实际,互相借鉴,不断创新,才能使课程设计达到更好的效果,为社会培养真正有用的人才。
参考文献
[1] 黄娟琴, 何钦铭. 计算机专业课程设计教材建设研究[J]. 计算机教育, 2007, (14).
[2] 胡国强. 课程设计的教学探索[J]. 焦作大学学报,2002, (01).
[3] 王廷山. 关于教师参与课程设计几个问题的思考[J]. 教育探索, 2007, (02).
作者简介
范士喜,北京印刷学院计算机科学系教师。主要研究方向:计算机教育应用。
通信地址:北京市 大兴区 北京印刷学院 计算机科学系,102600
关键词:管理信息系统;实验;课程设计;教学改革
中图分类号:G640 文献标志码:B 文章编号:1674-9324(2013)08-0097-03
管理信息系统课程实验与课程设计是信息技术类课程培养创新人才的必要性实践环节,理论课程的巩固、实践能力和创新能力的培养都需要通过实验与课程设计环节来实现。管理信息系统实验与课程设计长期以来对学生的培养起到了重要的作用。随着时代和网络的发展,传统的实验与课程设计模式很容易使这样一个重要环节流于形式,很难达到实验与课程设计的目的。因此如何提高实验与课程设计对学生的锻炼,真正达到实验与课程设计的目的,是一个摆在我们面前的重要课题。
一、存在的问题
1.学时少任务重。《管理信息系统》课程的学习,不仅需要理论上的深入探讨,而且需要通过实践上机,自己开发一个管理信息系统,才能真正理解书本知识,牢固掌握课堂教学内容。因此,本课程设计的目的就是要通过一个实际的管理信息系统的分析设计和开发,提高学生应用所学知识分析问题,解决问题和实际动手的能力,更加熟练地掌握管理信息系统开发的基本方法和工作步骤,对管理信息系统开发实践有进一步体会。在时间安排方面,通常采用理论教学在先,课程设计在后的串行方式,这种方式要学生在较短(通常36学时)的时间内完成从系统调研、分析、设计到编程实现的所有工作,同时还要编写出规范的课程设计报告,往往导致学生敷衍了事或下载抄袭,难免降低了课程设计对于理论理解、能力培养的作用。
2.重心偏离,学生只见树木不见森林。一个基于应用的信息系统对于刚学习了理论知识的学生而言,仅用30多个学时时间,连具体的业务流程尚不能梳理清楚,课程设计对系统的认识只能停留在一个模糊的轮廓上。因此,课程设计时间往往多数用于信息系统的细节开发与工具的熟悉,注重“微观”技术细节,而忽略系统“宏观”的构架,造成重心偏离、本末倒置。
3.组织和考核方式的不足。在人员组织方面,一般有一人一题或3~5名学生组成课程设计小组共同完成任务两种形式,一人一题方式存在时间过紧工作量大的问题;多人一题方式教师难以判断设计过程中每个学生的工作数量和质量并给出一个公正成绩,由此造成小组成员间相互依赖、学生缺乏压力和动力,不利于调动学生的积极性。
二、实验与课程设计改革方案
管理信息系统实验与课程设计创新首先确定目标,然后从课程选题,任务安排,设计过程监管和成绩评定几个方面入手进行改革,重塑人才培养模式。
1.精心选题。对课程内容和设计题目进行了精心设计。针对不同专业的学生特点、兴趣爱好,从案例库中选择相应的设计题目,对每一题目做出相应的描述,并按题目类型进行分类,整个教学过程和进度在教师的控制中,并按以往经验估计学生会遇到问题,提前做准备。
2.收集整理成熟案例,建立相应的资源库。从教学过程、实际项目开发和网络资料中不断积累成熟案例的资料,逐步形成案例库。在每届学生进行完课程设计后,都及时进行整理,把合适的案例加入案例库中。
3.学生自由组合,自由选题。将项目管理的思想应用于MIS课程设计,改变一人一题的做法,采取“项目小组”的形式,全面实行项目管理负责人制度。改革后以4~5人的规模让学生自由组合,由教师确认。具体明确各组设计题目内容、小组负责人、小组成员分工。小组长承担项目负责人的角色,负责计划制订、进度安排、过程监督和协调等工作,全面负责项目的实施和综合管理,对实验任务是否完成领导负责,扮演主要角色。在项目实施过程中小组成员有权利重新制定小组长,以实现民主化。指导教师的主要工作是起指导作用完成这个目标,起辅助作用。具体要求如下:①各小组制订计划和进度安排:依据“实验指导书”和“实验大纲”,在教师指导下,采用甘特图制订详细的项目实施计划;明确各阶段的进度、成员的任务分工和各阶段的目标要求。②各小组依据项目实施计划(甘特图)进行实施:实验与课程设计主要分为调研、分析、设计、实现等阶段,也有不少工作是并行的,其中团队内部监督和协调尤为重要。项目管理的成功很大程度上是团体努力的结果,团队中成员的平时成绩实现互评。③设计过程中,各小组首先要对项目进行深入和充分的调研,针对调查所了解到的业务流程,提出新的业务过程模式。这就要求学生要综合运用所学的管理知识,否则就无法发现问题、提出问题的解决方案。提出管理模型或业务流程改造之后,学生考虑采用何种信息技术和手段.来构造新的信息系统。教师在此过程中要给予适时指导。④系统实现时,采取分功能模块、自由组合,以发挥每个学生的特长和积极性,负责同一模块的学生必须分工合作才能完成设计,各模块设计完毕后,分别进行调试,通过后,全体再进行系统联凋,直至全体通过。在合作设计和调试过程中,学生的团结精神和协作能力得到了锻炼,由于各模块间存在密切联系,因而学生必须运用系统论的观点,分析自己模块在整个系统中的地位以及与其他模块的关系,这样才能顺利完成设计。小组必须在计划的指导下,分头负责,团结协作才能完成实验;如果某个人的任务不完成,不仅其个人成绩受到影响,小组进度也会受到影响。从试验情况来看,这种组织形式,比单独一个人完成设计的形式更接近实际环境(团队工作是实际信息系统开发的一个特点),不仅可以完成实验.还可以培养学生的组织、协作、协调能力和竞争精神。实验之所以这样设计,让学生得到较为真实和有效的训练,全面培养学生的多种能力和素质。通过实验与课程设计这门课,学生不仅要完成实验设计本身这个内容,也学习了如何进行项目开发和管理,以适应实际需要。
4.实验与课程设计的过程管理。实验与课程设计的指导,做到全程、多方位,并保证给学生留有足够大的自主和创新空间。设计过程控制,分为两个方面。一方面是老师指导,另一方面学生自己监督,负责。变依赖教师管理为学生自我管理为主在实验与课程设计过程中,坚持做到严而不死、放而不散。为了全面训练学生、完成设计任务,除了给予及时的指导时解决出现的问题之外,还必须加强监控,对学生的阶段性成果如需求分析、设计报告必须严格要求,中期检查也采取答辩汇报形式,不合格的一律要求重写。因此实验与课程设计指导书事先做到具体明确,一方面“集权”进行严格的要求、控制和考评,防止过去那种无人管无人问,让学生完全自由设计,到时间随便交个报告就行了的情况发生;另一方面,还是更多地“放权”让学生加强自我管理和自我控制,通过让学生参与课程考核,保证学生能在自我管理乃至自觉行动中,按质按量地完成各项任务,达到预期的教学目的。
5.实验与课程设计的考核改革。根据课程设计特点,考核方式宜以过程考核为主,课程的考核内容分三部分:设计文档完成情况、设计任务完成情况、团队评价情况。其中任务完成情况考核主要采用答辩的方式进行。答辩分为两次,第一次答辩主要是针对小组成员形成共识的系统方案、前期分析、设计和部分公共文档。后一次答辩针对学生个人在小组中承担的任务所应完成的内容进行答辩,要求进行系统演示。一般采用从小组成员中现场随机抽学生的方式,以检查每位同学对题目总体掌握情况和个人完成任务的程度。团队评价可以体现小组成员的个体差异,主要由小组组长评价和责任教师评价组成。考核成绩由答辩成绩(40%)+报告成绩(30%)+平时成绩(30%)。
管理信息系统课程设计作为课程实践性环节之一,是教学过程中必不可少的重要内容,使学生加深理解、验证巩固课堂教学内容;增强管理信息系统的感性认识;能够运用结构化的系统开发方法进行小型管理信息系统的开发。本课程在教学内容方面着重基本理论、基本知识和基本方法。在实践能力方面着重培养系统分析方法、系统设计方法与基本技能的训练。在实施的过程中,我们发现创新改革后的实验与课程设计效果理想。学生的积极性很高,学习态度非常端正:学生通过实践对复杂、抽象的管理信息系统理论和管理理论理解得更深,结合的更好;在能力培养方面,学生独立分析和解决问题的能力、实际操作能力和沟通协作能力都有一定增强,通过答辩,培养了学生的胆量和应变能力;在个性品质培养方面,学生的独立、务实、敢于创新的思维习惯,勤奋肯干、团结协作的行为习惯得到了锻炼。该实验与课程设计对培养学生的系统分析能力、研究能力、项目管理能力、团队协作精神以及综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力,提高学生的创新素质,起到了很好的促进作用,形成新的创新人才培养模式。
参考文献:
[1]黄梯云.管理信息系统(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]纪贤标,邵哲平.管理信息系统实验与课程设计教学改革研究[J].集美大学学报,2008,9(1):83-86.
关键词:钢屋盖;课程设计;整体设计;工程应用
中图分类号:G6420 文献标志码:A 文章编号:
1005-2909(2012)03-0121-04
进入21世纪以来,随着国内钢结构建造事业的迅猛发展和大量钢结构建筑物的快速崛起,钢结构设计类课程在土木工程专业本科教学中的地位日渐凸显。该类课程以提高学生的工程设计素质为重心,依托钢屋架、门式刚架、吊车梁等课程设计,帮助学生形成系统的设计思路,培养学生处理工程问题的能力,架设校园学习与未来应用的桥梁。但钢结构设计计算量大,图纸表达繁琐,学生在设计过程中常出现思路不清晰,与工程实践脱节,细节处理不完善等问题。笔者以钢屋盖设计为例,对设计流程详细梳理,总结了几处常见问题并给出处理方法,以供教学与学习参考。
一、构建整体设计思路
钢屋盖设计是钢结构课程设计中的常用选题。屋盖系统是由若干榀屋架、支撑体系、屋面材料、檩条等组合而成的[1-2]。笔者于教学中发现:学生大多拘泥于钢结构原理中一再强化的“材料—连接及节点—构件”的思路,虽然对经过离散的钢屋架的构件或节点设计非常熟悉,但常常无法将它们拼装成完整的屋盖体系,顺畅地完成整体结构的选型和分析工作,即缺乏整体结构意识。而树立这种意识,做到面对任何工程时都能具备大局观,从结构规划着手,再细化到构件、节点计算和最终图面实现,恰恰是从事设计工作的必备素质。所以,在课程设计指导过程中,帮助学生形成整体设计思路就显得尤为重要。这种思路的形成,依赖于钢结构原理和钢结构设计课程链的有效衔接和相关知识的整合,即通过规范设计流程,将学生对钢结构的认知从“连接方法—构件”
修正为“整体结构—构件—连接及节点” [3]。钢屋盖的设计流程[4],即可从搭设大骨架着手,首先确定结构的基本形式,明确荷载与内力,再落实具体的杆件与节点设计,直至勾勒出有骨架、有血肉的丰盈的建筑物,如图1所示。
在实践整体设计的过程中,很多工程、办公软件起到了良好的辅助作用,如STS可以完成屋架的建模、内力求解以及施工图绘制,有限元软件可以模拟屋盖的变形形态, CAD可以直接测量屋架起拱前后杆件长度,EXCEL可以编程解决重复计算问题等。但有些软件从输入参数到获得图纸的过程过于简单化,不利于学生切实理解和掌握结构设计的要核。因此课程设计中还应贯穿以手算—手绘为主,电算—电绘为辅的指导原则,提高学生的钢结构设计实践能力。
二、强化工程实践概念
初次接触钢结构设计的在校生,大多能够参照理论知识完成设计流程,但却无法规避因缺乏工程经验而出现的各类疏漏,造成理论与实际的脱节。根据笔者的教学实践,将屋架设计的常见问题总结如下。
(一)跨中起拱问题
屋架承受荷载后,下弦将因受拉而伸长,跨中节点将下垂若干毫米。如果拼装时不起拱,跨中节点下垂后很不美观,且给人不安全感。故而施工过程中,常将跨度≥24 m、下弦无曲折的梯形屋架给予L/500的跨中起拱[5](图2)。而该起拱值对屋架杆件长度及内力大小的影响是否考虑,应当向学生推导演绎清楚。以跨度为24 m、屋面坡度为1/12的某梯形屋架为例(图3),起拱方法一般为抬高下弦中点使之成倾斜状,并保持所有竖杆长度不变以保证屋架原有高度。经计算发现,起拱后各杆件交角改变不大,仅屋架斜腹杆长度有明显改变,内力计算结果也只有微小差异。为简化处理,施工详图中屋架的主视图仍可按起拱前形状绘制(即下弦杆轴线仍为水平),仅需在图纸左上角的几何尺寸图中画出起拱高度,并标出起拱后杆件几何长度,从而为施工时下料拼装提供参考。内力计算时,也可取起拱前模型,起拱对计算结果产生的极小误差忽略不计。
(二)杆件交汇问题
在屋架的实际制作过程中,应充分考虑三角形的稳固性,尽力保证弦杆、腹杆轴线汇交于一点,否则会使屋架的上、下弦杆产生偏心弯矩,引起局部杆件变形。理论上各杆轴线应是型钢的重心线,初学者习惯上也会直接根据型钢表中重心距确定杆件定位。但杆件是双角钢时,角钢截面的重心距,即形心与肢背的距离常不是整数。为了工程制作方便,焊接屋架中通常取角钢肢背至轴线的距离为 5 mm的倍数,螺栓连接时则选用角钢的最小线距来汇交。角钢杆件的轴线与重心线虽然没有完全重合,但引起的偏心很小,计算时可忽略不计。
(三)杆件拼接问题
屋架弦杆的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。工厂拼接为型钢长度不够或弦杆截面有改变时在制造厂进行的拼接,拼接位置在节点范围以外,通常设在内力较小的节间。工地拼接用于屋架分为几个运送单元时在工地进行的拼装,拼接位置一般在节点处。课程设计中涉及的多为中小跨度屋架,以跨中工地拼接节点居多。该类节点构造复杂,除要设置节点板、拼接角钢及加劲肋板,还要特别指导学生注意焊缝的处理方法。根据运送单元的划分,节点处的部分构件与节点板在工厂制造时即需焊好,行工厂焊缝,而另一运送单元上的构件必须在工地拼装后才能与节点板焊牢,行工地焊缝,施工图中应以表达。以屋架下弦中央拼接节点为例(图4),工厂制造时节点板和直腹杆属左半榀屋架,其间焊缝为工厂焊缝,节点板与右方杆件均为工地焊缝,拼接角钢为独立零件,与左右两半榀屋架的弦杆都用工地焊缝连接,以避免拼接时角钢穿插困难。为便于工地拼装定位,右方腹杆和拼接角钢水平肢上均应设置安装螺栓,拼接角钢竖直肢因切肢后尺寸较小可不设安装螺栓。运送屋架时,宜利用下弦连接水平支撑的螺栓孔,将拼接角钢临时固定在某一侧弦杆上以免散失。
【关键词】高职;烹饪;课程设计;研究;实践
【中图分类号】G640
“课程始终处在人才培养的核心地位。现代教育学认为,课程包含教学”[1]。因此,课程设计更多的是指课程的教学设计。有学者认为“课程教学设计是运用系统方法,综合考虑教师、学生、环境等因素,针对教学对象,通过创设教学情境,科学合理地规划教学进程,制定教学策略,并实施有效的评价,以实现学习目标的过程”[2]。本文以我院高职烹饪工艺与营养专业天津市级精品课程“中医食疗与药膳应用”为例来阐述基于专业背景的“系统化”和“工作过程化”的课程设计要点和实践结论,以期为职业院校的课程设计提供有价值的参考。
一、课程设计的背景
我院烹饪工艺与营养专业的培养目标定位为“面向四星级以上饭店和四钻级以上酒楼,培养懂营养、会管理、精一技,具备厨师长潜质的高级厨师”,学生毕业时应取得两本证书,即 “高级厨师证书”和“高级营养配餐员证书”。
根据这一定位,该专业在“基于职业分析”的课程开发观指导下,参照职业资格证书的标准和要求,按照“分析典型工作任务”、“归纳行动领域”、“转化学习领域”、“设定学习情境”的开发流程(见图1),并根据职业成长规律、社会需要,设置并系统化了专业课程,构建了专业课程体系(见图2)。
由图2可见,本专业根据培养定位,形成了三大专业课程组群,即“岗位专项技能课程群”、“岗位辅助之管理类课程群”和“岗位辅助之营养类课程群”。岗位辅助之营养类课程群包括《营养食谱编制技术》、《中医食疗与药膳应用》和《营养餐制作》三门课程(其递进关系见图3)。其设定是根据该专业未来就业岗位的“6大行动领域”之一的“菜单设计”领域的岗位工作任务,以及现代社会对餐饮业的新要求和新时代厨师的高要求而开设,并使学生具备高级营养配餐员的能力。
因此,烹饪工艺与营养专业《中医食疗与药膳应用》的开设,既是从事现代烹饪操作岗位必备的专业素质课程,也是从事菜单设计工作必须的基本技能训练课程。学生通过学习与训练,一方面进一步熟悉并掌握菜点、套餐、宴席设计的流程、原则和主要方法,另一方面对食疗学的必备知识有全面的了解,树立正确而全面的健康饮食观,特别是使学生具备将之更科学、准确地应用于岗位工作的能力。
二、课程设计路径与内容
(一)学习情境设计
本课程的学习情境是根据对该专业职业资格的深入分析,经企业、行业专家充分论证的基础上,通过概括能力目标,确定学习载体,并根据学生特点、课程目标,从实际工作对象中选取适宜的对象,进而设定学习情境。(详见表1)
(二)学习内容设计
1.学习情境具体化――构建内容体系框架
在《中医食疗与药膳应用》内容构建过程中,我们与企业专家合作,按照职业资格证书标准设定的“学习情境”,即“设计功能性菜点、套餐和宴席”,通过载体具体化、需求具体化过程,匹配组合成3个难度和复杂度递进的“具体任务”作为“学习性工作任务”,构建了“任务化”的内容体系框架(见表2)。
18个具体子任务 1.设计调理阴阳菜点;
2.设计调理气血菜点;
3.设计调理心脏菜点;
4.设计调理肝脏菜点;
5.设计调理脾脏菜点;
6.设计调理肺脏菜点;
7.设计调理肾脏菜点。 1.设计明目套餐;
2.设计聪耳套餐;
3.设计美容套餐;
4.设计益智套餐;
5.设计美毛发套餐;
6.设计抗衰老套餐。 1.设计春季宴席;
2.设计夏季宴席;
3.设计长夏宴席;
4.设计秋季宴席;
5.设计冬季宴席。
2.学习任务典型化――设定内容结构
《中医食疗与药膳应用》的三个学习项目和18个学习任务,均须经历6个典型的工作步骤:即“背景分析、原料选择、匹配、标准化食谱、定价、分析评价”,使学生在完成任务中,反复经历该典型化工作流程,掌握设计菜点、套餐、宴席的环节要求和特点,形成工作意识,构建了“流程化”的单元内容框架。
3.学习内容“理实合一”化――匹配具体内容
在遵循工作流程、完成学习性工作任务的过程中,需要应用相应知识。为此,课程组根据课程培养目标要求,以完成任务所面临的“问题”为导入点,将解构的传统《中医食疗与药膳》、《菜单设计》的针对性知识点,以及中级营养配餐师和高级中式烹调师职业资格证书的理论知识内容,与“具体工作项目”进行“应答式”匹配,形成了“理实合一”的学习内容,体现了知识“必须、够用”的高职教育特征。
4.学程设计――应对成长规律
(1)总体学程安排
《中医食疗与药膳应用》的各教学任务即相互独立,又相互关联,前者是后者的基础,后者是对前者的补充和提高。课程组针对上述特点,按照由“初学者”到“熟练者”的职业成长规律和由筑基到提高的学习规律,序化了本门课程的学习进程(见表3)。
表3 总体学程设计
(2)子任务学习安排
《中医食疗与药膳应用》三个总任务中均有既相互联系,又自成系统的若干子任务,对于每一个总任务中的子任务,我们进一步按照成长规律、学生的成熟度和学习效率,安排了以导学型任务为铺垫,自主型学习任务为提高的子任务学程(详见表4)。
(三)教学过程设计
为落实《中医食疗与药膳应用》课程内容的设计思想,实现课程目标,达到知识、能力、素质的要求,我们设定了相应的学习性工作角色、不同的教学模式、针对性的教学方法、适应性的学习方式,并对学习场地和教师配置提出了具体要求(见表5)。
三、课程设计的效果分析
(一)教学设计的针对性分析
1.学习任务的具体性,保证了学习的工作针对性
《中医食疗与药膳应用》根据菜单设计工作中有关“菜点设计、套餐设计和宴席设计”任务,选取了三个具体的学习任务,即“调理作用普通菜点设计”、“滋养一般性套餐设计”与“四季保健一般性宴席设计”作为学习性工作任务,使得实践训练的“实际、实用”性特征明显,学习的工作针对性增强。
2.能力与职业资格证书相匹配,保证了学习的技能针对性
《中医食疗与药膳应用》学习载体的选择,参照了职业资格证书所要求的职业能力中与菜单设计有关的能力,概括其成果形式而设定。学生通过完成任务、形成成果,从而达到相应的能力要求,体现出学习内容与工作技能的针对性。
3.知识与工作需要相匹配,保证了学习的知识针对性
《中医食疗与药膳应用》以经历工作过程,完成学习性工作任务为框架,并在这一全新的框架内,将知识性内容有针对性地整合、匹配,知识点排序的方式,围绕工作环节发生了“应答式”变化,保证了知识的“必须、够用”,体现了知识的应用针对性。
(二)教学设计的适用性分析
1.学习过程的典型性,保证了学习的工作适用性
《中医食疗与药膳应用》“任务化”的学习内容,均须经历“背景分析、原料选择、匹配、标准化食谱、定价、分析评价”,六大“典型性”工作过程,完成由易到难、由简单到复杂的三个具体任务。学生在完成任务中,掌握设计的环节、流程,以及重要原则和方法,保证了内容的工作适用性。
2.学习载体的典型性,保证了学习的职业适用性
《中医食疗与药膳应用技术》以典型性的工作成果作为学习载体,学生通过完成任务,达到了综合能力培养的目的,保证了学习内容与职业活动的适用性。
3.学习进程的成长性,保证了学习与发展的适用性
《中医食疗与药膳应用》的学习内容是按照成长规律予以序化,完成方式也是从“模仿到自主”、从“个人到小组”,因而体现了引导认知到实践认知的学习规律,使学生在学习过程中,不仅得到了知识、能力循序渐进的提高,也体现了对学生学会学习、学会合作、学会表达等核心素质培养,体现了学习内容的发展适用性。
[主要参考文献]
[1] 姜大源.论高等职业教育课程的系统化设计[J].中国高教研究,2009(4)
[2]黎华 刘柳.如何进行高职课程的整体设计和单元设计[J].广西职业技术学院学报,2010(5)
关键词:Excel;Aspen Plus;AutoCAD
中图分类号:TQ021.4 文献标志码:B 文章编号:1674-9324(2016)22-0209-02
化工原理课程设计属于化工原理的一个分支,是化工原理不可或缺的一个分支,是化工类专业的学生在校期间进行的第一次设计,是化工原理课程理论教学结束后,针对化工生产过程中某一具体单元操作,利用大一、大二学过的机械制图、计算机基础、Auto CAD、物理化学、化工原理等相关学科的基础知识,在给定的工艺条件下,由学生独立进行的一次设计实践[1]。
计算机科技的进步是计算机软件的应用和发展突飞猛进,使现代工业飞快发展。由于化工原理课程设计所采用的公式多,计算工作量大,并且复杂,学生做起来费时费力。随着工程软件的发展,利用工程软件进行化工原理课程设计,可以给学生注入现代设计理念,使学生的计算量和计算强度大幅度降低,使学生的设计水平得到大大提到,以便适应企业将来的需要[2-4]。
一、利用EXCEL软件简化计算
Excel是微软公司办公软件Office的重要组成部分,Excel具有强大的数据分析和数据处理能力,在分析、计算和优化复杂工程问题时应用较广。例如,回归分析试验或统计数据,求解多变量、非线型方程组,定量预测技术、经济可行性等。化工类专业的学生在大一学习过计算机基础,学生比较熟悉该软件。Excel具有自动填充功能、简单函数功能以及单变量求解功能,利用Excel的自动填充功能可以自动计算一些要逐板计算法或者图解法求解的一些化工问题,该方法高效、准确、简便,减少学生的计算量,提高学生的积极性[5-6]。大多数院校的化工原理课程设计题目大多选择的是精馏塔(含换热器)的设计,对于精馏塔(含换热器)的设计,需要多次的反复试差计算,再确定气液两相的相平衡关系;精馏塔塔顶、塔底的温度的确定;理论塔板数的逐板计算和图解计算;适宜回流比的确定;换热器传热系数的选取与校核;精馏塔负荷性能图的绘制等方面均可以使用Excel软件,从而简化很多烦琐的计算,并且计算结果相对于手工计算更趋合理和可靠性,可使学生对Excel的功能有深层次的认识和理解。
比如:利用逐板计算方法计算精馏塔的理论塔板数,需要交替利用相平衡方程和操作线方程进行多次重复计算,当理论塔板数很多时,若是手工计算必将难以胜任的。而利用Excel具有循环功能,只需要输入操作线方程和平乡县方程中所需要的判断条件和参数,精馏段理论板数、加料板位置以及全塔理论板数就能很快得到。
刘承先[7]进行精馏塔理论板数的计算时使用了Excel,利用Excel软件强大的数据处理能力,既显示出利用手进行逐板计算法的准确,还显示出各板汽液组成能算出的优点,而且免去了烦琐的逐板计算法,特别是在操作性计算类型中更显示出优越性。结果表明,Excel软件无论是对简单的二元精馏还是对多元物系复杂的精馏,均可减轻试差或计算的麻烦。
刘俏[8]等人在计算不同回流比下各个塔板上的汽-液平衡组成时也使用了利用Excel软件,通过物系的温度-组成数据表,求取各板上泡点液利用了其液相组成,即可快速找到不同回流比下最大泡点差所对应的理论板――灵敏板。当进料组成及回流比发生波动时,既有助于控制精馏塔的正常运转,又稳定了馏出液的组成。
二、利用Aspen Plus流程模拟软件使设计变得高效、快捷
化工过程流程模拟就是将一个由许多过程组成的化工流程用数学模型表现,用计算机求解描述整个化工生产过程的数学模型,得到有关该化工过程性能的信息。受数据可得性和手算可行性的限制,教师往往选择简单或简化的化工原理课程设计题目,难以真正反映实际的化工设计过程,势必使课程设计的效果受到影响。因此,有必要将先进的计算机模拟技术引入计算过程中。
化工过程流程模拟软件Aspen Plus的单元模块类似于化工原理课程中的单元操作,都是将抽象出操作过程中的共性来进行数学建模,从而对计算问题进行解决;但Aspen Plus软件根据自己的算法建立了一系列的模型以适应计算机计算的,用户只要解决问题时,根据不同模型的特点选择即可[9-12]。
化工原理课程设计的工艺计算中的部分环节,如:获得理想物系理论板数和回流比之间的关系可以利用流程模拟软件Aspen Plus中的DSTWU这一简捷法设计模块[2];利用灵敏度分析工具可以优化设计进料板的位置,确定最适宜的进料位置;获得化工原理课程设计所需要的物性参数;利用Aspen Plus中的严格精馏计算模块RADFRAC和换热计算HEATX模块对冷凝器和再沸器的热负荷以及换热器面积和公用工程耗量进行计算;充分挖掘Aspen Plus的各项功能可以计算总费用等等。通过Aspen Plus软件可以全部完成化工原理课程设计中的工艺计算部分,这样显著提高设计的效率,避免手工计算的高工作量,而且设计结果更可靠,更贴近工程实际。
三、利用Auto CAD软件强化学生工程意识
化工类专业一般开设有AutoCAD和化工原理两门课,并且AutoCAD在化工原理课程之前先行开设,为了强化学生的计算机应用能力,在化工原理课程设计中可以要求学生利用AutoCAD来进行画图,淘汰费时费力的手工画图。比如可以要求学生利用AUTOCAD解决如下问题:绘制相平衡曲线;图解法求取理论塔板数;不规则平衡线下的最小回流比的求取;板式塔的汽液负荷性能图;工艺流程图;工艺条件图;装配图;吸收计算中利用CAD查询法求取传质单元数;三元物系萃取的图解计算[13-16]。
由于AutoCAD的图解过程直观、简单、精确,可以大大提高学生将计算机应用于工程计算的能力,培养学生的工程意识,为培养高水平应用型人才目标打下了一定的基础。
例如:XD=0.95,XF=0.40,XW=0.05,R=1.6,q=1.22,α=2.92,精馏段操作线方程:y■=0.667x■+0.317;提馏段操作线方程:y■=1.44x■-0.022,泡点进料,塔顶为全凝器,利用Auto CAD软件求取理论塔板数的方法精馏塔的理论塔板数的求取见图1。
四、结束语
将计算机技术与工程问题相结合,利用工程软件辅助设计是提高化工原理课程设计质量的有效方法,一次成功的化工原理课程设计训练,可以有效培养学生的创新精神科学和计算能力,提高学生学习的积极性和主动性,提高学生的工程观念和综合能力,从而培养出以工程软件为工具的高等技术应用型人才。
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