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曾有人提出这个世界的一切事物按照学派划分的话,可以分为两个学派,即数学和哲学,在我们的日常生活中。数学的运用极为广泛,比如天气预报、股票涨跌、收入统计,各行业都要用到数学的描述或者分析方法,作为一门建立科学研究基本理论的学问,数学的发展带动了其他自然科学的发展与进步。现代的一切科学研究都离不开数学理论和方法,应用数学与背景学科的结合更加紧密,而数学则更倾向于理论的学习和研究,这类专业主要是培养具有坚实的数学基础,并借助现代数学思想方法辅以计算机等手段对科技、经济、金融及管理问题进行数学建模、定量分析,为科技、管理及诸多经济金融行业的决策行为提供科学依据的高级人才,数学与应用专业应该是有志于从事数学研究的学子的一个很不错的选择。
专业课程分析学、代数学、几何学、概率论、物理学、数学模型、数学实验、计算机基础、数值法、数学史等。
就业方向教师,从事数学教学工作:数据分析师,从事数据的分析和相关规划工作;数学科研人员,从事数学领域的相关研究工作;软件工程师,从事计算科学方面的工作和研究。
推荐院校
重点大学:北京大学、复旦大学、浙江大学、中国科学技术大学等
二本高校:天津师范大学、重庆工学院等
工程力学
说到工程力学,或许你第一时间想到的便是大型建筑,例如三峡大坝的修筑,公路桥梁的修建,实际上工程力学就是研究有关物质宏观运动规律及解决实际工程当中有关力学的问题,分为流体力学和固体力学两大部分,其中,工程给力学提出问题,力学的研究成果又给工程改进提供设计思想,工程力学主要针对21世纪的船舶与海洋、航空与航天、机械与动力、建筑、车辆、公路、道桥、水利、军械等工程领域培养从事工程分析、科学计算、产品CAD、产品优化、国内外大型工程软件应用和开发的人才,待你学有所成之后便可在相关领域一展雄风。
专业课程理论力学、材料力学、弹性力学、流体力学、振动力学、计算力学、实验力学、结构力学、电工与电子技术等。
就业方向可在各种工程(如机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等)中从事与力学有关的科研、技术开发、工程设计和教学工作。
推荐院校
[关键词]跨专业选修课 液压与气压传动 纺织工程 教学 实践与体会
[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)06-0138-03
随着不同学科之间的相互交叉、融合、渗透而出现了交叉学科,而科学上的新理论、新发明的产生,新的工程技术的出现,经常是在学科的边缘或交叉点上。因此,作为以人才培养为首要任务的高等院校应重视交叉学科将使学科本身向着更深层次和更高水平发展。交叉学科人才培养要求学生选修与本专业相关的基础课程即跨专业选修课程,以使学生具备交叉学科及专业发展的必要基础理论知识。纺织机械是一种集机、电、光、液、气等于一体的装备,其本身就要求相关学科交叉与融合。
本文以纺机液压与气压传动课程为例,分析了学生专业与跨专业选修课的特点,指出开设跨专业选修课程的必要性,重点阐述跨专业选修课程教学中遇到的问题及解决措施,对跨专业选修课程的教学和进一步实践与探索具有普遍而又重要的意义。
一、学生专业与跨专业课程特点分析
现代科学的发展是在多学科交叉、融合、渗透中不断发展的,对于人才能力的需求是多元化的、综合性的。2008年11月11日,在2008诺贝尔奖获得者北京论坛上,华人图灵奖得主姚期智指出,多学科交叉融合是信息技术发展的关键:当不同的学科、理论相互交叉结合,同时一种新技术达到成熟的时候,往往就会出现理论上的突破和技术上的创新。在高等院校,开设跨专业选修课目的就在于让学生掌握与自己专业相关的交叉学科的基础理论知识,为学生进一步全面综合发展提供后劲。
(一)学生专业特点分析
纺织工程专业培养具备纺织工程方面的知识和能力,能在纺织企业、科研、教学等部门从事纺织品设计开发、纺织工艺设计、服装设计与工程、纺织生产质量控制、生产技术改造以及具有经营管理初步能力的高级工程技术人才。毕业生可在纺织行业、高等院校、科研院所、商检等单位从事纺织品生产、纺织品贸易、教学、科研、开发及市场营销等工作。纺织工程主要课程包括机械设计基础、电工与电子技术、计算机原理及应用、纺织化学、纺织材料学、纺纱学、织造学、纺织品设计学、企业经营与管理、生物工程在纺织上的应用等。[1]
纺织工程是一个有关纺织产品设计、质量控制、生产技术等的系统工程。纺织机械是一种科技含量高,品种繁多,性能各异,批量中等,连续运转,集机、电、光、液、气等于一体的装备。[2]纺织机械是纺织工业的生产手段和物质基础,其技术水平、质量和制造成本,直接关系到纺织工业的发展。为提高纺织机械的高效化和自动化,一般纺织机械动力部分普遍采用液压与气压传动系统。比如DT-4C纺丝机液压系统、ZTE型浆纱机液压系统、清棉机气动系统[3]等。学生在学习本专业的过程中,一个中心环节就是对于纺织机械本身构造与工作原理的了解和掌握,这对于学生后续就业、深造具有重要意义。因此,学生学习纺机液压与气压传动课程是自身专业属性所决定的。
(二)跨专业选修课程与学生专业相关性
纺机液压与气压传动属机电及机械类(非热能与动力工程专业流体传动与控制方向)专业的一门技术选修专业课,主要讲解液压气压元件及系统的基本原理、结构及其应用。要求学生在学习本课程之后,能够掌握液压及气压传动系统的特点和基本概念;熟悉各种液压泵、液压执行元件、液压阀、液压辅件和气源装置、气动辅助元件、气动执行元件、气动控制元件;了解液压和气动基本回路,初步具有阅读简单液压、气动系统图的能力。[4]这对于纺织工程专业学生来讲,正是从事纺织工程专业产品设计、质量控制、生产技术的要求,尤其是在生产技术、质量控制方面,也是实现自身全面、综合发展的需要。
二、跨专业选修课教学过程中的问题及解决措施
在从事跨专业选修课程纺机液压与气压传动教学中,笔者遇到学生专业基础薄弱、重视程度低及兴趣不浓、适用教材参考资料少、实践环节欠缺、考核方式选择等普遍而又实际问题,现逐一分析并提出探索性的解决措施。
(一)学生专业基础薄弱
纺机液压与气压传动是一门主讲液压气压元件及系统的专业技术课,它除要求学生具备机械设计基础、电工电子技术等基础知识外,更重要的是要求学生具备流体力学基础知识。流体力学是理解和掌握好液压气压元件及系统的核心专业基础知识。而纺织工程专业学生没有先修流体力学相关课程,这给学生理解相关问题比如液动力、气穴现象等造成先天不足和困难。
因此,在进行液压气压元件及其系统教学之前,对学生进行流体力学基础部分的补充教学十分必要。在本课程中主要讲解流体静力学、流体运动学及动力学基础知识,让学生了解液压与气压传动中工作介质――液压油和空气的基本属性比如黏性等,连续性方程、动量方程及伯努利方程等基本定律,雷诺数及流态等流体流动规律。这对于学生后续学习和掌握液压气压元件基本工作原理及性能分析提供有力保证,也使得教学过程更加顺畅、高效。
(二)学生重视程度低及兴趣不浓
选修课在学生看来,一般认为是不重要的、与自身专业关系不大的课程。尤其在学分制下,学生的主要目的在于拿学分。因此,在学习过程中,学生重视程度及兴趣远不如必修课程和专业课程,他们通常有这样的表现形式――不专心听讲。这对选修课程的教与学造成一定的不良影响。
“兴趣是最好的老师”,只有学生对课程产生浓厚的兴趣,才能激发他们的学习热情与主动性。在纺机液压与气压传动教学中笔者始终贯穿纺织机械与液压气压传动相结合的思想,使液压气压传动扎根于纺织机械土壤中,让液压气压传动烙上纺织工程的专业特色。在一开始的绪论教学中,除了介绍液压气压传动在国防、工业生产及生活中的应用,更重要的是介绍其在纺织机械中的广泛应用,比如简介液压式压辊加压系统、GA331浆纱机液压无极变速器控制牵引辊传动系统等,激发学生的学习兴趣和热情。在平时教学中,比如讲解液压泵、液压阀及液压执行元件时,有意识地介绍其在相关纺织机械中的应用及举例,播放纺机液压气压系统实际工作过程录像。另外,结合时事新闻讲解相关知识,比如在讲液压换向阀及液压基本回路及系统时,结合最近(2014年10月17日)为纪念中法建交50周年,法国设计制造的巨型机械神兽“龙马”和“蜘蛛”在北京奥林匹克公园苏醒,进行巡游表演的新闻,其中巨型机械神兽“龙马”和“蜘蛛”使用最先进的自动化控制系统和电子设备控制,它可以行走、腾跃,[5]其动力及执行部分就是液压系统,从相关新闻报道图片中可以直接看到液压多路换向阀及液压缸。这对于激发学生对纺机液压与气压传动课程的学习十分有利,可以极大地促使他们产生兴趣,进行主动学习,也有力地促进课堂教学的顺利开展。
(三)适用教学参考资料少
目前,热能与动力工程专业流体传动与控制方向专业(即液压专业)对于液压气压传动有一个系统的学习体系,主要课程包括流体力学、自动控制原理、液压元件、液压传动系统、气压传动系统、液压控制系统、液压技术进展等专业课程,其知识模块之间具有一定的内在逻辑关系,使用的教学参考书籍比较模块化、专业化。这对于纺织工程学生来讲,在有限的学时内学习,有较大的困难。而且,目前还没发现一本既有机结合相关课程核心知识“流体力学――液压元件――液压气压传动系统――液压控制系统”又结合纺织机械专业背景的适用教学参考书目。
笔者在现有的液压教材中找到两本比较适合的书籍:《纺织机械液压与气动技术》(魏俊民主编),《液压气压传动与控制》(冀宏主编)。前者特点是在讲液压与气压系统时很好地结合纺织机械中的液压与气压传动系统进行分析和讲解;后者则从最基础的流体力学基础――液压元件――液压系统――气压元件――气压系统,全面系统地介绍了液压气压传动的基本原理。[6]在讲授过程中,笔者结合两本书,一方面补充学生欠缺的流体力学基础,另一方面结合学生的纺织机械专业知识,讲解液压气压元件及系统的基础理论及应用,收到了较好的教学效果。
(四)实践环节欠缺
纺机液压与气压传动作为一门讲解液压气压元件及系统的专业技术课,本身具有实践性强的特点。但在跨专业选修课中教学大纲并没有安排相应的实践教学环节,学生缺乏对于液压元件及系统的直观认识和感受,这也可导致学生学习兴趣低、热情不够,实践动手能力不足。
在课堂教学中对重要液压元件比如液压泵、液压阀等进行实物拆装,让学生直观认识元件结构,这对于其理解相关工作原理有很大好处。另外,可选择性进行实验演示,如液压泵性能实验、液压阀性能实验、液压气压回路及系统性能实验等。对学有余力或者感兴趣的学生开放实验,让他们自己动手操作,这对于学生的专业认知和理解会更加深刻到位。
(五)考核方式的选择
在纺机液压与气压传动的教学大纲中规定考核方式为综合测评。一般的选修课大多采用“出勤成绩+答辩(或大作业)”的形式进行综合测评。但我们认为,作为一门技术型的专业选修课程不应该是技术概论型的课程,要实实在在地在学生的脑海中留下一些印象,就要对学生的后续学习、就业、深造等提供一些支撑。而答辩或大作业往往只侧重于某一块知识的考查,对于学生的整个液压气压传动知识体系的构建意义不大,同时也对教师掌握教学效果以及后续教学改进提供不了太多的有效信息。
参考必修课程和专业课程的考核方式,提出并采用“出勤成绩×30%+‘测试1’×40%+‘测试2’×30%”的考核方式。其中将测试部分分为测试1和测试2(均为闭卷考试),测试1侧重于液压气压元件基本原理、符号识别的考查,测试2侧重于液压气压基本回路及系统的识别与分析。通过批阅试卷,发现学生对于液压气压传动基本原理及元件符号识别掌握得不错,但是对于液压气压基本回路及系统的分析能力欠缺,因此,教师可以根据这些信息,在结课时,再次重点讲解相关知识,可以有力填补学生的知识漏洞,同时也为后续教学活动的进一步改善提供有力信息,比如教学中加强和提升学生液压基本回路及系统的分析能力。
三、总结
纺机液压与气压传动是纺织工程专业一门十分必要的跨专业选修课程,其讲授的有关纺织机械的液压气压传动知识直接关系到纺织产品质量控制和制造成本以及纺织工业的发展,同时也是培养交叉综合型纺织工程人才的需要。作者以跨专业选修课程纺机液压与气压传动的教学为例,重点阐述跨专业选修课程教学中遇到的学生专业基础薄弱、重视程度低及兴趣不浓,适用教材参考资料少,实践环节欠缺,考核方式的单一等大多数跨专业选修课程所面临的普遍而实际的问题,并逐一进行分析,提出探索性的解决措施。这对跨专业选修课程的教学和进一步实践与探索具有普遍而又重要的意义。
[ 注 释 ]
[1] 兰州理工大学纺织工程专业培养计划[M].兰州:兰州理工大学,2010.
[2] 陈革,杨建成.纺织机械概论[M].北京:中国纺织出版社出版,2011.5.
[3] 魏俊民.纺织机械液压与气动技术[M].北京:纺织工业出版社,1986.
[4] 兰州理工大学液压气压传动课程教学大纲[M].兰州:兰州理工大学,2013.
[5] 中国网,法国巨型机械“神兽”将在京演绎“龙马精神”(高清组图),2014.10.10.
[6] 冀宏主编.液压气压传动与控制[M].武汉:华中科技大学出版社,2009.
摘要:采用正交组合回归设计试验方法研究了亚温淬火条件下,淬火温度和回火温度对45钢强度及硬度的影响规律,并分析了该钢亚温淬火后的组织与性能。结果表明,在740~800 ℃范围内,随淬火温度升高, 45钢的强度及硬度升高,淬火组织中铁素体量逐步减少,其分布形态也发生明显变化, 800 ℃淬火后的力学性能接近于常规的840 ℃淬火。在试验的基础上,提出了45钢活塞(780 ±10) ℃淬火+ (550 ±10) ℃回火的调质处理新工艺。
关键词:调质处理 抗拉强度 显微组织
1 金属热处理的实在意义
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度冷却的一种工艺。金属热处理是材料生产中的最重要的工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体化学成分,而是通过改变工件的内部的显微组织,或改变工件的表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能观察到的。金属热处理中的“四把火”指退火、正火、淬火(固溶)和回火(时效)。
退火是指将工件加热到适当温度,根据材料的和工件的尺寸采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,其目的主要是降低材料的硬度,提高塑性,以利于后续加工,减少残余应力,提高组织和成分的均匀化。退火根据目的不同分为再结晶退火、去应力退火球化退火、完全退火等。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,有时也用于对一些要求不高的零件的最终热处理。淬火是将工件加热保温后,在水、油或其他无机盐、有机水溶液淬冷介质中快速冷却。淬火后材料为不平衡组织,通常很硬很脆,需要在高于室温的某一温度进行长时间的保温,再进行冷 却,这种工艺叫回火(时效)。
2 成型处理方法的研究
从以上定义可以看出,不论是退火、正火、淬火还是回火,热处理过程中都要对工件进行加热、保温和冷却。所以金属热处理中,加热速度,保温时间和冷却速度成为热处理工艺中最重要的工艺参数。
“四把火”中,淬火和回火(时效)关系最为密切,常常配合使用,二者缺一不可。但在实际生产中,为了节约成本,提高生产效率,对于性能要求低的产品,往往用在线淬火代替淬火炉淬火,用自然时效代替回火。
3 热处理和材料成型结合验证
在微观设计活动的语境下,材料、成型、形态三者有着相互作用的关系,不仅仅是选择和被选择或是选择和接受的一般关系。材料和成型——材料是微观设计活动中所涉及到的材料(包括天然材料和人造材料),成型是材料基于其物理和化学特性上的成型 ;成型是材料在物理上和化学上变化后的结果或以化学变化为手段产生的物理上的形态结果。如 :铝材在铸造的过程中,利用其化学特性使之在特定条件下改变材料特性,又因特定外部条件的作用恢复铸造之前的特性,但此时的物理形态已经发生了较大的变化,达到设计师的设计需求。材料决定成型,也就是说,在材料既定的前提下,成型是材料的特性(物理、化学特性)规定的;超出材料特性(物理、化学特性)的成型方式,在现实的微观设计活动中存在的几率很小,或只能通过材料和材料的复合使用才能达到 ;即使在CAD软体中可以近似模拟,在微观设计活动中可能成本很高失去实用价值或存在本身并不合理。如:一个由塑料制成的箱子和一个由木材制成的箱子,由于他们应用的材料不同,使得在实践加工之后产生的形态结果迥然不同。在为广大受众服务的批量化生产条件下,塑料的箱子以注塑成型的方式制成,材料的物理和化学特性,如上文所介绍的,其转角和过度的部位应呈现r半径转角的形态,以方便液态的塑料在模腔中的均匀流动和分布,减少生产缺陷 ;而换一种加工方式,塑料箱子的形态也可能是清棱清角的形态,但其结果理想程度不如前者。
4 热能动力工程的研究方向
热动主要研究热能与动力方面,是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。目前我国有120多所院校开设有该专业,它由旧本科的九个相关专业合并而成,包括了原来的热力发动机(080311)、热能工程(080501)、流体机械及流体工程(080313)、热能工程与动力机械(080319W)、制冷与低温技术(080502)、能源工程(080506W)、工程热物理(080507W)、水利水电动力工程(080903)、冷冻冷藏工程(081409)专业。
热动主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。专业通过理论力学、材料力学、工程制图、机械设计、电工与电子技术、工程热力学、流体力学、传热学、控制理论、热工测试技术以及专业方向课程的学习,使我们具备工程热力学、流体力学、传热学和热工测试技术等热能与动力工程领域的基础理论、实验技能和基本专业知识,掌握制冷空调设备、制冷装置、动力机械与动力工程、流体机械等设计、制造和实验研究的基本技术。在此基础上,它是一个宽口径的专业,拓展空间很大,就业方向很广,有电厂热能工程及其自动化方向、工程热物理过程及其自动控制方向、流体机械及其自动控制方向、空调制冷方向等。同时,热动还是现代动力工程师的基本训练,可见热动是现代动力工程的基础。
5 金属热处理在成型技术中的应用
由于材料的特性决定这样的缺陷明显——应力的分布没有注塑成型的形态分布均匀,在粘接处应力集中,容易变形或损坏。并且,从生产的角度考虑,由于粘接成型加工特点的限制,这样的成型方式在大多情况下要由手工完成,很难适应服务广义大众的批量化生产。成型和形态不一定是一一对应的方式,相同的成型方式由于所应用的材料不同而产生不同的加工形态 ;不同材料之间的相似性决定了不同材料,在不同的外部环境下(如温度不同、压力不同、应用于材料中的添加剂不同等),可以应用同一种或是原理相同的成型方式 ;而材料之间的差异性使材料在应用了相同的成型工艺之后产生的形态不尽相同。两种材料在工艺成型上,采用了相似的方式,却产生了不尽相同的形态和外观 ;导致在微观设计活动中,设计师在最终形态上的要求改变。相同的形态可以由不同的成型方式来实现 ;相同的形态在结构上不一定相同,即同样的产品形态可以由不同的结构方式结合而成,不同的材料在实现同一个形态时采用的方式不尽相同。
参考文献:
1.美国高校。仅为大四学生开设顶峰(又译高峰)体验课程,基于工程学开设,绝大数高校(如麻省理工、加州理工等)是(专业)必修课,从3学分到分,学生自行选择,有的甚至长达三个学期,学分也从分到18学分不等。还有课程属于选修课,通常能拿到3~4个学分,教师提出课题,学生解答,不要求写毕业论文。教学的模式是接受(Receive)—联系(Relate)—反思(Reflect)—提炼(Refine)—建构(Reconstruct)。接受指教学内容和方法。打通学生知识和技能之间的壁垒。科目基础上选择恰当的主题,整合经验。专家评估后,编写课程大纲———课程目标、考核方案等。
2.德国高校。应用型大学课程设置和内容多偏重于应用,毕业设计以校企合作的方式为主。联邦政府和州政府均提供经费、制定法规和优惠企业的政策,学生可以从多种渠道选择自己感兴趣的题目。(1)本科生教育分两个阶段,第一阶段一般为两年,通过考试进行选拔和淘汰。第二阶段学生选择专业方向,完成必修课、选修课和任选课程的学习任务,还要完成规定实验、课程设计、专题报告、实习和毕业论文,第五学年,学生花3~6月时间写毕业论文[5]。(2)毕业设计选题。①大企业在网站或报纸杂志上贴出课题信息,学生申请企业选择是否录取。②小企业由校内相关部门企业需求信息和课题内容。③一些校内课题信息。(3)毕业设计管理方式。①一旦学生被企业选中,企业就会派一名工程师指导学生的毕业设计工作,包括给出具体的课题名称、任务要求、课题截止时间、预期结果等。②学生在设计课题一段时间后,要找导师审查课题。(4)毕业设计基本要求。①大约100页的文字材料、论文格式、需要的图表说明。②对于论文的质量控制,坚持应用为本。即使课题未能完成,以科学的方法进行课题研究,也可以获得通过。(5)毕业设计成绩评定。五分制评定。毕业论文分数加上专业考试分数而得出的平均分数是毕业的总分。评定毕业论文原则上有两位考官,其中一位是毕业论文题目的指定者,另一位(教师或毕业设计单位工程师)由考试委员会主席委派。两位考官在评定毕业论文中发生意见分歧时,以地方性考试规则的评分办法为准。成绩由学校教授给出,毕业设计单位不参与成绩评定。
二、机械工程专业毕业设计教学模式探讨及实践
提出毕业设计与生产、科研、教学相结合的教学模式。以指导老师为中心、学生为主体管理,对毕业设计全程质量监控。
1.时间安排。工科院校的毕业设计基本都是安排在大四下学期,16周,每周5天,要求学生每天必须保证8学时,学时总数是640学时,便于集中做好毕业设计,管理与指导学生。缺点是学生没有充足自由安排时间,设计质量得不到保证。暑期期间,重点学习冶金工艺、相应重点设备结构、传动原理及零件或材料加工机理。大四上学期,基础知识学习、夯实及拓展专业知识、研究及设计工具掌握。如本课题组研究重要方向之一,金属材料控冷强韧化,就需要学生学习流体力学、传热学及材料相关理论,并且熟悉研究及设计工具,如流体仿真软件Fluent、有限元软件ANSYS、设计软件CAD二维或三维等掌握及熟练应用。大四下学期,进入学校规定的毕业设计阶段,重点是研究及设计方案的创新。
2.结合生产实际或者实验室建设任务,努力做到真题真做。本专业选题绝大多数仍然以冶金行业中课题进行设计及研究。作者所在的“金属材料控冷强韧化”研究团队,分为钢板、钢管、棒材及型钢等方面控冷题目的设计或研究,根据品种规格,在一大题目下,分若干小专题。如“浸入式钢管淬火装置研究与设计”题目下,有几小专题“浸入式钢管淬火装置影响因素研究”、“浸入式钢管淬火装置上料装置设计”等,这样选题能对学生进行流体力学、传热学、液压传动及机械等各专业的综合训练。对于已经明确就业意向或者是找到就业单位的学生来讲,作为指导教师必须要根据学生在就业时的选择以及需要设计相关的毕业课题,如准备读研学生分配做论文(研究)类题目,拟到公司就业学生分配做设计类题目。
3.借鉴国外高校做法,以小组为单位进行毕业设计。培养团队合作精神。如“浸入式钢管淬火装置研究与设计”题目的几个专题,研究题目可以为设计题目提供设计合理结构参数,设计题目又可为液压设计或研究题目提供合理结构模型。
4.国内设计成果主要有二类:设计类提供图纸,设计类课题的设计图纸工作量,一般控制在4~7张(折合A1);机类专业学生必须有用计算机绘制的图纸;研究类提供毕业设计(论文),要求使用计算机打印。将毕业设计成果多样化。只要能反映学生的创新成果,达到学生锻炼的目的成果形式均可。
5.采取“专题讲座”、“学术汇报”、“个别辅导”、“科研实践”、“小组讨论”等多种指导方式指导学生。第三类是校企联合指导毕业设计,提高设计质量。但必须组织得当,在校企联合中“以我为主”,坚持学校主导作用。
6.毕业答辩时,一般会根据专业大类分成几个小组,学生单独答辩,答辩组对学生的态度、能力水平、论文质量及应用价值给出评定意见,给出成绩。以答辩组成绩为最终成绩。建议还是建立指导教师、评阅教师及答辩组共同给学生成绩较为合理,当然可以给答辩组成绩更高的权重,有的高校达到50%。作者所指导本科生中,优良率一直较高,尤其是在设计方面,图纸规范,结构合理,较好地传承了我们工科院校对本科生进行良好设计综合训练的传统。
三、结语
【关键词】液压传动技术 教学 改革
一 引言
《液压传动技术》课程既有基础课的属性,又包含了专业课的内容。作为一所培养应用型人才的高职院校,如何在有限的教学时间内,让学生学有所成,对教师是很高的要求。课程组在教学活动实践中,不断改革教学方法,更新教学内容,理论联系实际,取得了良好的效果。
课堂是教书育人的主阵地,也是师生沟通交流的主舞台。因此课程改革是提高教学质量的核心,也是教学改革的重点和难点。如何提高课堂授课质量,设计好课堂教学环节及课堂进展程序,是《液压传动技术》课程组努力探索和实践的问题。
二 深化课程体系和教学内容改革
1.建立由个别到局部,由局部到整体的课程体系
粘性流体力学作为液压技术的理论基础,在讲授时以水静力学基本方程、帕斯卡原理、连续性方程、实际液体柏努利方程、动量方程等五个基本定律为一条线,把流体力学与液压传动的关系联系起来。对公式不是简单的推导,讲清其来源、变化、物理意义、实用范围及局限性,使学生觉得理论性较强的课程学起来也不枯燥。针对液压元件的特点,以各液压元件的结构、性能、工作原理、特点及应用场合为重点,由各元件组成基本液压回路,再由各基本回路组成一个完整的液压系统,帮助学生建立由个别到局部,由局部到整体的概念。在液压元件的讲授中,以电液换向阀为主,介绍换向阀的位、通和机能;以先导式溢流阀为主,介绍液压系统压力的控制与调节方法以及系统压力由外负载决定的基本概念;以调速阀为主介绍液压系统速度的控制与调节以及无级调速的概念;以活塞液压缸为主,介绍执行机构的力、速度和功率的计算;由滤油器的使用讲到液压系统的可靠性与油液的清洁度是同名词等,由此讲解方向控制回路、压力控制回路和速度控制回路,最终达到读懂、分析、设计液压系统的目的。通过这种课程体系的建立和教学内容的整合,将液压传动的重点、难点、基本概念逐一教给学生,使他们循着教师讲授的来龙去脉消化课程内容,收到了良好的效果。
2.将生产实例融入教学内容中
除了有计划、有目的地引导学生利用课余时间参加各种实践活动以外,课堂教学也应理论联系实际。对一些企业中应用的典型液压系统,如机床液压系统有针对性的讲解,特别增加各液压元件的故障分析及排除方法,并将教师在实践中遇到和收集的一些液压系统的故障现象及处理方法介绍给学生,使他们碰上类似情况时能正确处理。
3.注重向学生介绍新技术和前沿知识
在教学过程中,将最新的科学技术及学术观点介绍给学生,如液压技术的发展动向、国内外液压元件的研制情况、国内液压技术存在的主要问题、与国外先进水平的差距、国内液压界所取得的成就及一些著名专家的研究方向和研究成果等。
4.依托行业整合课程内容,重视教材建设
《液压传动技术》课程组应依托南通地区行业特点,结合在国内企业液压系统中使用较多的典型液压回路实际情况,作为范例,阐述其原理与应用,使学生在校期间能够接触和了解到企业的先进技术,为就业打下良好的基础。在校本教材编写时,不刻意追求理论知识的系统性和完整性,简化流体力学中的一些烦琐的公式推导、论证以及液压元件和基本回路中的部分内容,充实液压系统的安装、常见故障诊断及排除方法等内容,从而使学生专业知识的学习更贴近实际应用。课程组正在探索把校本教材打造成实用化、活页化、实践内容项目化。
三 改革教学方法,优化教学手段
1.明确课程目标,讲好每一节课
教师的第一节课要讲本课程与其他课程先行后续的关系,课程的地位和作用,给出本课程的重大技术难题、有关学术争论等,以激发学生的好奇心和求知欲望,并介绍辅助学习资料,如网络课程资源、参考书目等。
作为任课教师,还要立足未来,面对学生,充分发挥主导作用,不断地激发学生的求知欲望,坚持采用启发式,促使学生独立思考,认真地组织教学内容,督促和帮助学生驶向知识的彼岸。
常言道:“无病不用求医服药,不饿不去觅食充饥。”要想学生学到东西,首先要使学生产生求知欲望。实际上,求知欲望每个学生都有,但强弱不同,原因也很复杂,不仅因人而异,还会随时变化。
教师要善于利用知识本身的趣味性吸引学生的注意力,要尽可能密切联系行业实际,还要注意未讲正文预先交代整置,激发学生的求知欲望。例如,液压缸结构十分简单,学生觉得听不听无所谓,可以列举起重汽车、常见升降装置及立式组合机床变速工作循环等,说明液压缸技术大有用场,很有学问。如果教师讲课生动活泼,善于调动学生的积极性,就可以避免单调和枯燥无味。比如,把元辅件比作词语,把后来要讲的基本回路比作造句,而把系统设计比作写文章,说明各类元件各有各的作用,强调“今天不清楚,明天肯定要吃苦”。这样提出问题,引导学生积极思考。
元辅件和基本回路的作用不同,其工作原理、结构组成和性能也就不同。但是,它们都是实践的产物,都是人们解决实际问题的研究成果,有差异也有共性,反映了人们的认识过程。比如电磁换向阀和液控换向阀作用都是换向,其差异在于控制方式不同。使用电磁换向阀,控制方便,应用广泛,但在工作流量较大的场合,引起的工作机构的换向冲击也较大。这样,液控换向阀便应运而生。采用液控换向阀能解决电磁换向阀不能解决的大流量油路的换向缓冲问题(换向时间可调)。同样,调速阀用减压阀实现等差减压,对节流阀进行压力补偿,作用仍是节流调速,但能克服节流前后压力差波动对通流流量的影响,解决了负载多变油路的速度稳定问题,如此等等。教师讲课时抓住共性,讲清差异和来龙去脉,依照人们的认识过程提出问题和分析问题,通过比较,加深讲解,效果就会更好。
要使学生能够掌握液压气动技术内容的要领,把核心知识变成自己的东西,还要引导学生精读教材,提高学生的读书方法。注意不是一般地抽象地讲,而是经常地具体地讲。要一边讲教材内容,一边分析介绍各部分内容之间的内在联系。进行系统原理分析时,告诉学生,先看系统组成,后看工作要求,再看油路走向,三者清楚了,系统原理就出来了。例如,讲C7620型卡盘多刀半自动车床液压传动系统图时,要求学生首先读懂图中每一图形符号,正确地说出图中主要元件及其作用;其次,弄清系统的两个工作要求,一是卡盘的夹紧与松开,二是刀架(包括前、后刀架)的纵横运动(包括快进、工进、工退和快退)。再围绕工作要求,联系相关元件,逐一分析油路走向(包括进油油路和回油油路)。最后,把实现所有工作要求的油路走向依次拼凑起来,穿插说明相关元件的作用,描述系统图工作原理便水到渠成,一清二楚。为了便于学生领会教学内容,掌握读书方法,应要求学生按教师板书作好课堂笔记。有的学生开始不大习惯,需要讲清道理,多做引导,多做比较,严格要求,潜移默化。不用多久,学生就能养成良好的读书习惯,并将终生受益。
平时讲课,教师既要持续提供知识,还要善于提出问题,培养学生独立思考和创新的能力。既要紧扣规划教材,又要比规划教材更接近行业实际,源于教材,又高于教材。例如,提出自动循环往复动作问题、连续供油增压装置问题、立式组合机床和多刀自动车床整机液压原理问题等,引导学生独立思考,这样有助于开发学生的智力,提高学习积极性,为进一步掌握液压气动技术奠定基础。
当一个液压系统出现故障时,人们处理起来往往无从下手。而液压系统的故障大多数是由液压元件的密封损坏、堵塞或磨损引起的。一般只要将元件拆下清洗,更换密封圈或个别零件就可解决,但人们因为对液压元件的结构不熟悉而不愿去拆装元件。因此,我们建立了液压元件的拆装开放实验室、液压系统组装开放实验室。通过对泵类、阀类、液压缸及一些辅助元件亲手拆装,培养了学生的动手能力,同时也加深了学生对课程内容的理解,使学生可以自己设计系统并组装。
2.开发网络辅助课程,优化教学手段
在校本教材的基础上开发《液压传动技术》网络辅助课程,充分发挥计算机技术的特点,使文字、图片、动画等多媒体有机结合,将书上的文字描述转换成立体的结构和生动的动画,使元件和回路的结构、运动形式和工作原理等抽象的、枯燥的学习内容转化成形象的、可视和可听的生动内容。目前课程组正在研究将《液压传动技术》课程学习、多媒体课件、要点提示、师生交流、模拟实验、电子教案等组成网络辅助课程,使开发的网络课程具有开放性、仿真性、针对性等特点,为学生自主学习提供充裕的时间和空间。
四 以科学研究促进教师教学水平的提高
课程组教师重视科学研究和学术交流,收集了大量的科技信息,扩大了自己的知识领域,建立了学术联系,积累了新经验,充实了新知识,具备了再现各种知识的才能。在《液压传动技术》教学实践中不断探索、总结、创新,确定新的研究方向,逐渐形成《液压传动技术》的教学特色。同时尝试将研究与实践中总结的一些研究成果转化为实验项目、编入教材或固化为教学内容,比如将课题作为实验内容,把课题的案例编入教材。使学生再不孤立地学习液压系统,知道工厂的实际设备,为学生就业上岗做好准备。同时,把课题作为学生的毕业设计题目,让学生尽早进入液压技术的应用领域。
五 结语
我们在对《液压传动技术》的教学改革中,以先进的教学内容与方法为核心,以现代化的信息手段为平台,以提高师资队伍素质为前提,以建设实用的立体化教材为基础,进行了集内容、方法、实验、师资、特色等为一体的整体建设。课程组紧紧围绕“一个特色的教学大纲,一套实用的教学方法,一套有工程背景的教材,一套实践技能培训体系,一套现代化的教学手段和一支高水平的教学团队”这六项标准进行建设,使应用型高职教学质量得到提高。
参考文献
[1]施良方.课程理论:课程的基础、原理与问题[M].北京:教育科学出版社,1996
[2]杨叔子.创新源于实践[J].实验室研究与探索,2004(7)
关键词 热质交换原理与设备;专业知识;空调系统
中图分类号:G642 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)10-0076-02
First Lesson Design for Principle and Equipment of Heat Mass Transfer//ZHANG Jie, LIU Zehua, NING Yongfei, LIU Yuanquan
Abstract In this paper, it starts from the composition of the central air conditioning system and spreads out the introduction of teaching, so that to improve the teaching efficiency and provoke students’ learning enthusiasm.
Key words principle and equipment for heat and mass transfer; pro-fessional knowledge; air conditioning system
1 前言
热质交换原理与设备是建筑环境与能源应用工程专业的一门专业理论课,是将本专业中的传热学、工程热力学、供暖工程、工业通风、空气调节、空调用制冷技术和锅炉与锅炉房设备等课程中牵涉的流体热质交换原理和相应设备的内容抽出,经综合整理、充实加工而形成的一门课程,起着连接本专业基础课与技术课的桥梁作用[1]。由于这门课主要内容为本专业所有设备的热量交换、质量交换的原理及相应设备的热工计算方法,这就造成这门课程涉及面广、理论性强、综合性强、公式多、难度大,学习起来易感觉到枯燥乏味。因此,讲好该课程的第一次课,将本书的脉络及牵涉的相关知识进行整理和讲解,对激发学生的学习兴趣有着至关重要的作用。
2 本课程的疑难所在
由于在热质交换原理与设备课程学习之前,专业知识仅学习了流体力学、工程热力学,还未进行专业课的学习,学生对空调系统还没有概念,对本专业涉及的设备还很陌生,因此,教师如果突然讲解这些原理、设备,会让学生觉得很困惑,不知道该设备用于什么地方,也不清楚该设备在系统中的作用,亦不能把这些设备有效地串联起来形成系统。
3 第一次课设计
有鉴于此,本文对该课程的第一次课提出以下建议。
1)解决专业学生毕业以后是干什么的问题。南华大学该课程开设于大三第一学期,不少学生抱怨已进行了2年的专业学习,但还不清楚本专业主要的研究方向,毕业以后究竟是做什么工作,对前景感觉十分迷茫。这可能是每一个本专业的学生都会经历的心理认识过程,这个问题迫切需要解决。
在绪论1.1.2节“本专业中的典型热质交换现象”中就简述了这一内容,在此基础上,任课教师应就这一问题进行展开,阐述本专业的就业方向,包括供暖工程:建筑采暖、区域供热(城市热网、热力站)、工业通风(污染物控制、建筑防排烟)、空气调节(舒适性空调、工业空调、洁净空调、地源热泵等)、制冷技术、锅炉及锅炉房设备、城市燃气、建筑给排水、建筑电气、建筑节能等方面,并对各就业方向进行简单的介绍。通过此部分的讲述,采用与学生互动交流的教学模式,可以及时消除学生的困惑,激发学生的学习热情。
2)重温蒸汽压缩式制冷的理论循环。为了减少学生的陌生感,在第一次课上先重温工程热力学中的蒸汽压缩式制冷的理论循环。重温压焓图、温熵图,回顾制冷剂在四大部件中的状态变化,以及蒸发温度、冷凝温度对制冷循环COP值的影响。这为后续讲解空调系统做铺垫,也为后续课程中讲解温湿度独立控制系统的优缺点埋下伏笔。
3)从中央空调系统的组成发散开来,简明扼要地介绍本专业中的热交换、质交换和涉及的设备。采用多媒体的方式展示空调系统的组成,如图1所示。先对空调系统的工作原理进行讲解,然后对其组成部分展开进行教学,分别讲述空调系统中的设备(如冷凝器、蒸发器、风机盘管、冷却水塔中发生的热交换和湿交换的过程,以及这些设备的大致原理和归属类别)。通过这样的讲解,可以引导还没有本专业理论知识的学生对本专业的理论和设备有初步的了解,为以后学习本课程和暖通空调课打下基础。
4)通过中央空调系统的讲解,帮助学生理清本专业课程的架构。教材在第一章的第2节中把建筑环境与能源应用工程的专业课划分为四大部分:①研究对象及目标,指被处理对象的物理要求、热工性质与人体需求(建筑环境学);②能源供给(冷热源);③输配方式(流体输配管网);④能源转换设备(热质交换原理)。
对应于前面阐述的空调系统来说,①指的是风机盘管或空调末端维持的室内温湿度;②指的是制冷机;③指的是图1中的管路系统;④指的是空调系统中用到的诸如冷凝器、蒸发器、风机盘管、冷却水塔等设备。通过这种方式,引导学生对本专业所有的课程分类,可以加深学生对本专业整体架构的了解。而且通过中央空调系统的讲解,可以使学生更清楚地了解在本课程中所讲的热交换和质交换,以及本专业所采用的设备在系统中的位置、作用以及与其他设备的联系。
5)本专业科普性知识的教学。由于在讲授这门课之前,学生基本无专业理论知识,因此,在开始这门课程之前,对生活当中有关于本专业、本课程的小知识进行科普性教育是非常必要的,可以极大激发学生的学习热情。
如本专业的一个重要内容就是空调,那么家庭、办公室该如何选择合适的空调呢?这是学生非常感兴趣的话题,由此引出变频、定频和能效等级等概念,理清输入功率和制冷量的关系,导出COP值的概念,帮助学生掌握如何选择合适的家用空调。然后进一步讲解分体式空调的结构,其室内机和室外机本质上就是一种间壁式的换热器,说明室内机夏季就是蒸发器,冬季就是冷凝器。除此之外,也可以引申讲述空调回风口过滤器有微生物滋生,从而引出“晨臭”的问题。这部分内容跟大家的生活息息相关,也有利于成就学生的满足感,学生的热情较高。
4 结语
热质交换原理与设备这门课,公式多、内容杂、难度大,不易学,所以第一次课应侧重于激发学生的学习热情,拉近该课程与学生的距离显得尤为重要。通过以上几部分内容,对第一次课绪论加以重新整合,可以激发学生的学习热情,收到较好的教学效果。
关键词:航空航天专业;人才培养模式;课程体系
中图分类号:G641 文献标志码:A 文章编号:1002-2589(2015)30-0145-02
引言
航空航天代表了科技和工业发展的最前沿,是促进国家科技发展、满足经济建设、增强国防安全和加快社会进步的重要力量。加强航空航天类高校教育,培养一批具有高素质、创新能力的航空航天类专业人才是服务我国战略发展的必然需求。航空航天类本科人才是高层次航空航天类人才的基础,培养适应国际竞争的航空航天类本科人才,是我国航空航天科技发展的关键。当前,以美、俄为代表的航空航天大国都建设了自己特色的航空航天专业院系,开展了多年的教学实践,具有丰富的经验。论文旨在通过材料的梳理,了解国外航空航天专业人才培养模式,对国际一流大学航空航天类专业设置、课程安排、学生培养特点等方面进行研究,从中总结经验,为国内航空航天类专业教学教改提供参考。
一、国外著名航空航天院系
(一)美国著名航空航天院系
美国是世界上航空航天类研究最发达、人才培养最成功的国家,其人才培养主要依赖其国内的大学。比较有代表性的有麻省理工学院和斯坦福大学。
麻省理工学院航空航天类教学与科研由航空航天系负责,下设三个部门,分别是信息部、航空系统部、飞行器技术部。信息部分主要研究航天系统有关的信息获取、处理、传输技术,如卫星通信、高空侦察、空中通信、集成防御系统等,负责教授导航、制导、控制、通信、网络、实时软硬件系统等课程。航空系统部门主要研究航空航天高复杂性系统的设计、制造、操作方法,教授最优化方法、故障诊断、系统容错等课程,建有人机实验室、空间系统实验室、国际空运中心、操控台研究中心、复杂系统研究实验室等。飞行器技术部门负责计算方法、流体力学、推进技术、材料科学、结构技术等的研究和教学,建有宇航计算设计实验室、空气涡轮实验室、宇航微小结构协会、空间推进实验室、先进材料和结构技术实验室等。
斯坦福大学航空航天系隶属于工学院,承担航空专业的教学科研任务。该系的研究领域包括空气弹性变形及流体仿真、飞行器设计与控制、应用航空动力学、空气声学计算、流体动力学计算、动态系统计算、机器人控制、复杂材料与结构、湍流模拟、推进、高超声速流体、导航、控制系统辨识与优化、卫星工程、湍流与燃烧等。
(二)俄罗斯著名航空航天院系
俄罗斯也是航空航天强国,开设航空航天专业的主要学院有莫斯科国立航空学院、西伯利亚国立航空航天大学。莫斯科国立航空学院建于1930年,拥有12个学院,56个系,128个实验室,3个设计局,几个计算机中心,一个实验工厂,一套运动航空训练设施,一个莫斯科附近的飞机场,两个科研机构(应用力学和电气力学,低温研究)。该学院通常以数字编号代替学院名称,从一院到十二院分别为航空工程院、发动机院、控制系统院、信息与电力院、无线电电子学院、经济与管理院、航空航天院、机器人与智能系统院、应用数学和物理院、应用力学院、人文科学院、预科院。西伯利亚国立航空航天大学拥有空间研究及高技术学院和航天技术学院,设置了飞机制造系、航空发动机与能源装备系、飞行器管理系统系、航空导弹技术系、飞行器无线电技术系统系。
(三)欧洲著名航空航天院系
英国帝国理工学院在其工学院设置了航空系,主要负责飞机设计制造方面的研究与人才培养,包括航空动力学与航空结构学两个研究方向。航空动力学方向包含流体基础、航空飞行器设计、控制、生物医学、环境与工业关系等方面的研究。航空结构学方向包括计算力学、冲击与损伤、复合材料等方面的研究。
法国国家高等航天航空学院已经有90多年的历史,它位于欧洲航天业发展的中心地带,致力于培养顶尖的技术工程师,在研制协和式客机的工程师当中,有许多就是从法国高等航天航空学院毕业的。学院下设5个系和一个研究中心,分别是空气动力学、能源、推进系、结构与材料力学系、光电子与信号系、语言文化艺术系、航空宇航中心。
二、国外著名航空航天院系专业设置与课程体系
(一)学位与专业设置
国外著名航空航天院系多数是本科四年,研究生二年,英国有本科3年,研究生1年。俄罗斯不同,如莫斯科国立航空学院预科1年、本科4年、硕士2年、博士3年。在学位设置上,各个院校有所不同,归纳起来,主要有工学学士、航空航天工程学士、航空工学学士、航空航天工学学士、航空工程理科硕士、航空航天工程学士、航空与宇航工程学士、航空学理科硕士、航空与航天学理科硕士、机械与航天工程理科硕士。
(二)国外著名航空航天院系课程体系
麻省理工学院(MIT)航空与航天专业是美国同领域中最有名的专业,其人才培养理念和课程设置世界闻名。MIT航空与航天系设有两个本科专业方向:航空与航天科学工程专业和航空与航天信息科学工程专业,两个方向的课程设置都建立在航空航天基础(核心)课程上,下面分别以A和B代指这两个专业。课程主要包括全校统一要求课程和系课程构成。全校统一要求课程包括基础科学课程(6门)、人文、艺术、社会科学课程(8门)、科学与技术限选课程(2门)、实验课程(1门);系课程包括系核心必修课程、专业课程、试验与进展课程,其中系核心必修课程包括一体化工程I、II、III、IV,计算机和工程问题求解引论,自动控制原理、动力学、随机系统分析、微分方程;专业课程中专业A包括空气动力学、结构力学、推进系统引论、航天工程中的计算方法,专业B包括航天系统的评估与控制、数字系统实验室介绍、实时系统与软件、交互系统工程、人为因素工程、自主决策原理;试验与进展课程包括飞行器工程、空间系统工程、试验项目I、试验项目II、飞行器进展、空间系统进展I、空间系统进展II。
(三)学时学分要求
1.学分组成。课程学分组成考虑教学环节,如MIT飞行动力学课程,总学分12分,构成包括课堂3分、实验1分、预习和复习8分。另外还有无学分课程,课程必修但无学分,如普林斯顿没有学分制、强调上课门数,斯坦福大学基础课程要求5门航空航天基础课程,专业课程4选3。英国大学一般不设立学分制,所有学生都按部就班完成规定课程的学习。
2.学分要求。美国大部分学校有明确的毕业学分数要求。如MIT航空航天工程系根据培养计划设课程学分,又分成4类,分别是核心课(core)108、专业领域课(professio-
nal area)48、实验和综合应用(experiment and Capstone)30、非限制性选修课(unrestrictived elective)48,总学分大于234学分。但是在学分数量并不统一,差异很悬殊,如密歇根128学分、MIT大于234学分、宾州州立132学分。航空航天专业必修课比例很高,有的高达90%以上,如斯坦福、佐治亚理工、普渡。另外还有只要求课程而不要求学分的,如普林斯顿毕业要求共36门课。
3.学时要求。有些大学要求学时达到一定数量,如悉尼大学本科至少192学时,研究生核心课程和选修课程,至少144学时。斯坦福大学研究生基础课程设置门数要求,其他按学时要求,数学(6个学时)、技术选修(12学时)、人文社科类选修(45学时)。
三、国外著名航空航天院系专业培养特色
归纳起来,国外著名航空航天院系在专业培养上具有如下特色。一是国外著名大学航空航天专业设置宽、窄各有特色。美英等专业设置以宽口径、大类培养为主,基本不针对特定航空航天器划分专业,学生专业方向只是体现在个别课程的选择上。俄罗斯、乌克兰等的专业划分细而精,如莫斯科国立航空学院几乎整个大学的院系专业就代表了航空航天器的各个不同部分,专业面向具体而明确。二是国外著名大学航空航天专业课程体系具有少而精且多样化特色。美英等课程每学期课程数量相对较少,但课业工作量不少。学生毕业所需学时学分也不少。美英等航空航天专业的课程必修多、选修少,完全学分制的作用并不明显,反映了航空航天专业的特殊性。课程学习课内外并重,还有较多实践环节、交流讨论、项目设计等。课程的环节丰富多样(如剑桥)。教授授课。三是注重通识教育与专业教育的结合。在通识教育上,在课程设置中有重视科技写作、科研道德规范、表达与交流、团队协作、人文素质培养和工程师就业指导。在专业教育上,强化多样化实践环节、注重专题课程和生产实习。四是注重综合素质和个性化培养。例如南安普敦大学设置有工程管理与相关法律的必修与选修课程,让学生学习在工程实践中如何领导团队、进行项目管理与风险评估、做出决策以及熟悉与之相关的法律知识。还会从工业部门请来客座教师来协助授课,并安排有相应的实践环节。针对个性化培养需求,在课程设置上具有较大的选择基数。
四、总结
航空航天类本科人才是高层次航空航天类人才的基础,是航空航天类研究生人才的后备军。论文主要对国际一流大学航空航天类专业学位与专业设置、课程体系、学时学分要求点等方面进行了梳理,总结了人才培养特色,为国内航空航天类专业建设和教学教改提供参考。
参考文献:
[1]田正雨,李桦.麻省理工学院航空航天类本科生课程体系分析[J].高等教育研究学报,2010(1).
[2]MIT航空航天系战略计划[Z].北京航空航天大学高教所译.1991.
关键词:课程改革;体系;内容;特征
中图分类号:G71文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)06-0239-02
一、课程改革的意义
1.课程概念。课程的概念有很多不同的理解:有的说,课程是指学校的一切教育和学习活动;有的说,课程是教学内容和进程的总和;也有的说,课程是为实现教育目的而规划的教学资源、活动形式和关系体系等因素的总和。我们认为,高职课程是指围绕专业教学目标的实施,而制定的一系列教学内容和规定,也可以定义为一种为学生提供的学习计划。它包括学科内容、经验素材、活动事件、关系结构、价值取向、运行程序等。
2.课程的地位。(1)从某种意义上讲,课程比专业更重要。可以说专业决定了课程,同时,也可以说课程构成了专业,专业是由课程来体现的。专业大体上是受社会分工影响的,即受已有或将要有的职业影响的;同时,专业还受到学科及其发展的影响。职业通过什么途径影响专业呢?专业不可能与既存的或可能的职业一一对应,一个专业可能考虑到某种或若干种职业及其变化,无论哪一种情况,职业对专业的影响都是通过课程而发生的。学科又通过什么途径而影响专业呢,也必须通过课程。(2)课程直接关系人才质量和学生发展。只有课程才真正触及每个学生的人生,良好的课程设计就是为学生的美好人生提供设计蓝图。
随着时代的发展,社会和家长也以更深沉的眼光看待学校,他们不仅看学校为他们或其子女提供了什么专业,而且直接询问学校提供了哪些课程。
3.如何对待课程改革。课程改革是专业改革的必需。课程是调节专业面宽窄的有力杠杆。所以,任何一项有效的专业改革都必须以成功的课程改革为阶梯而攀升。从某种意义上讲,专业改革的基石(核心)实际上是对本专业的课程改革,对专业改革的评价必然是以对课程改革的评价为基本尺度,专业的特色也必然是以若干门课程的特色为亮点而展现于社会。
二、课程改革的指导思想
高职的教学目标是使学生获得相应职业领域的职业能力和职业素质。因而,高职的课程改革和建设的指导思想可表达为:形成职业能力和职业素质是课程编制的基础,是课程的教学目标和评价标准,是课程的出发点,也是课程的终结点。
高职教育的职业能力和职业素质的内涵包括以下几方面:(1)职业能力不仅仅是操作技能或动手能力,而是指综合的称职的就业能力,包括知识、技能、经验、态度等为完成职业任务所需的全部内容;(2)在一定专业领域内具有可持续学习和发展的能力;(3)具有创新精神和开拓能力;(4)具有组织协作能力、公关能力、解决矛盾的能力、心理承受能力等非技术性的职业素质。
三、高职课程的特征
(一)内容特征
要满足针对性和适应性两方面的要求,高职人才必需有合理的知识结构。高职课程的知识内容,大致可分为三种类型:基础理论、专业理论和专业技术。现分别阐述如下:
基础理论的内涵是普遍的客观规律,包括自然科学和社会科学,课程如物理、数学、政治经济学、哲学等。
专业理论是基础理论在一定专业范围内,沿实际应用方向的综合和发展,课程如理论力学、流体力学、电工基础、自动控制理论等。
专业技术知识是与高职人才的具体工作直接相关并频繁应用的知识,课程如发电厂电气设备、继电保护测试技术、热力发电厂、电子商务技术等。
从三类知识的性质可知,专业技术知识是直接反映当前职业岗位的工作需要,体现了高职教学的针对性。专业理论是专业技术的基础,它常常是相近专业的共同基础。
三类知识的逻辑联系(或内容排序)是基础理论专业理论专业技术。高职人才合理知识结构的关键,就是协调这三类知识的比重。根据高职教育的性质和人才培养目标定位,我们认为,在高职课程内容中,应该加强的是专业理论,其理由可归纳为以下三点:(1)专业理论是基础理论沿一定专业方向的综合和发展,是根据专业需要精选和提炼了的基础理论,因而,它是针对性要求和适应性要求的统一。(2)专业理论是学习和发展多种同类专业技术的基础。(3)专业理论具有足够的稳定性。
必须指出,加强专业理论,绝非加大课程深度或是本科知识的“压缩”,而是一定要使其具有宽而新的内容体系。注重理论的应用形态,在理论与实践相结合上下工夫。
(二)结构特征
高职课程结构特征体现在三个方面,即专业口径、课程体系结构和课程内容结构。
1.专业口径。高职课程是一定专业的课程,而高职专业的口径宽窄是一个结构性的选择。由于高职面对的是种类繁多又千差万别的社会职业,所以,高职的专业口径一般针对一个职业(或行业)领域,或一组岗位群,以确保教育效益和教学稳定。
2.课程体系结构。必须指出,高职课程体系不应是工程本科课程体系的简化型或压缩型。根据本专业领域内职业技能的基本要求和学生掌握本专业必备的基础理论、专门知识来组建课程,即构建课程模块。这样的课程体系既便于保证学历层次的要求,又体现了以理论的应用为特征,落实了以技术应用能力培养为主线。
3.课程内容结构。高职课程内容绝不应是本科课程内容的压缩型。由于高职课程具有针对性的特点,因而高职课程内容的组合呈现定向化、综合化和模块化的趋势,并构成高职课程的特色。
(1)定向化。高职的基础理论课程内容组合常是一种定向结构,例如电厂化学、电工数学、电力应用文写作等,专业理论课程更是基础理论的定向发展,如建筑力学、流体力学、电工学等。(2)综合化。在科学、技术、生产三者结合互动下,使科学发展出现了综合化、整体化的趋势。出于教育自身发展和培养的人才符合社会的需要,单纯地基于学科分化的课程设置已明显不能适应现代高职教学的要求。学科结构型的课程内容必须作出相应调整,实行课程结构重组和教学内容的综合化。构建新的课程,必须克服门户之见,体制老化乃至既得利益导致的学科“壁垒”,按新的观点实行几门相关课程教学内容在更深层次上的相互融合(绝不是原有内容的简单结合)。综合化不仅体现在学科知识间的综合,也体现在知识学习与技能训练的综合。(3)模块化。课程模块化就是将各种课程分别编制成在深度和广度上有差异的几种模块,如高等数学(Ⅰ)、高等数学(Ⅱ)等。校内(或校外)相关专业或专门化可以按照需要选择各种适用的课程模块,再加上少量自己开发的课程,组合成专业教学计划或培训计划。这样,就能够大大节省学校开发课程的精力和财力。
四、课程改革应处理好的几个问题
1.参与课程改革的教师和管理人员必须加强学习和研讨现代高职高专教育的人才观、质量观、教学观和人才培养目标定位。以教育思想、观念改革为先导,改变传统的学科结构的课程观;以“要使学生在掌握必需的文化知识的同时,具有熟练的职业技能和适应职业变化的能力”为目的,重新审视现有的课程知识体系和内容结构。
2.在构建高职课程体系和整合教学内容时,应注意以下三点:一是不要向本科的学科化方向发展,或是将课程内容变为本科的简化型或压缩型,而是强调理论的应用形态,注重理论与实践相结合;二是不在某些知识点上加深(除部分专业技术知识外),而是在知识面上拓展;三是要将已在工程技术领域较为广泛应用或即将广泛应用的、新的科学技术成果纳入教学内容,不求严密的数学推导论证,而是了解其物理概念和应用形态。
3.综合化的专业技术知识模块课程,要强调教学内容的针对性、应用性、实践性和一定的先进性,同时要注意对传统教学内容的更新。对专门知识的教学,建议采用“案例教学法”或“项目教学法”等来构建课程内容体系。
4.理论课教学必须也应该为高职学生获得职业资格证书服务。因此,在不同性质的理论课中应结合相应专业特点,针对性地融入实用、适度的设备工具知识、工艺技术知识、质量标准知识、计算机应用知识、材料性能知识、安全防护知识、施工技术知识、操作技术知识等内容。
5.在构建新的高职课程时,要注意将人文社会科学与技术教育相结合,教学内容改革与教学方法、手段改革相结合;在发展和继承的关系上,要注重发展、注重创新。要改变长期习惯于让学生采用收敛型的思维方式,通过一步一步的求证,继承传统的知识,而不善于启发学生采用发散型的思维方式,针对给出的问题,寻求多种解决问题的途径和方法,训练和培养学生的创新精神和创新能力。要使人文科学、社会科学、自然科学在人文的统领下融合并见诸课程。
6.理论课改革的重要成果之一就是建设有高职特色的教材。教材是实现高职教学目标的主要载体,也是创新高职教育新三样――“双师型”教师、高职特色教材和校内外实训(实验)教学基地的三大重要任务之一,必须高度重视,列入课程改革的重要议题。在编写高职新教材、教参时,必须采用简约化、集成化和综合化的方式,实行课程重组和相关教学内容的结合、整合、进而达到融合。新教材应为自学型教材,注意尽可能地补充与职业岗位有关的实例和题目,以引发学生的学习兴趣。
7.理论课改革的主要目标,一是构建能够反映高职专业特色的理论教学体系;二是编写出具有高职特色的教材;三是创新课程教学模式;四是实现教学目标优化、教学内容优化、教学方法优化、教学手段优化、能力训练优化、考核方式优化、教学活动优化。
参考文献:
[1]黄清源.构建高等职业教育课程体系的目标和选择.高职高专教育改革与建设――2000年高职高专教育文件资料汇编[G].
北京:高等教育出版社,2001:7.
关键词:热工;改革;实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2013)26-0033-02
教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见教高(2006)16号文件中指出,“高等职业院校要积极与行业企业合作开发课程,根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容,建立突出职业能力培养的课程标准,规范课程教学的基本要求,提高课程教学质量。改革教学方法和手段,融“教、学、做”为一体,强化学生能力的培养。”可以说高职教育实行课程改革是提高教学效果的必由之路。为此我院对所有课程都进行了课改。
一、《热工技术与应用》课程的特点
城市热能应用技术专业是我院的主干专业,《热工技术与应用》课程是本专业的一门主要专业基础课,在东北地区主要研究制热方向。一方面,它为学生今后学习专业课,如《锅炉原理》、《热工仪表与自动控制》等提供必要的基础理论知识和热工分析与热工计算能力,另一方面,通过实验、测试技能等综合训练,提高学生运用理论分析和解决工程实际问题的能力。但是该课理论性强、概念抽象、公式繁多,是学生公认的较难的课程。尤其对于城市热能应用技术专业(高职层次)教学来讲,由于学生高等数学基础薄弱,很多学不好本课程的学生,主要问题是出现在数学基础上。加上学时(56学时)有限,让初次接触该课的学生难以入门,从而产生畏惧心理。如何使《热工技术与应用》课程化难为易、化繁为简、化抽象为具体,以提高教学效果,在这里做初步研究。
二、课程改革的内容
1.教学内容的改革。本课程主要是研究热功转换及热传递规律的基本原理、概念,以及在热能工程问题上的应用。针对本课程概念多、公式多和线图多、理论性和应用性较强这些特点,在组织教学内容时努力做到:①重视基本概念和理论,精简公式推导,让学生理解基本概念和定理的实质,不必过分强调公式如何推导。②强化实际工程应用,将大量实际热力工程知识引入教学,列举大量工程实例,使学生能用热工知识分析和专业相关的实际问题,突出热工知识在城市热能应用技术专业中的应用,有助于培养学生对知识的理解和分析问题、解决问题的能力。③运用图表分析,紧密联系实际。图表分析是热工课中很重要的一部分内容,无论是工程热力学中的过程、循环、热量与功量分析,还是传热学中的换热分析计算,都以图表分析为基本工具。
2.教学方法和教学手段的改革。教学方法和教学手段的改革目的就是要提高课程教学内容的形象性、生动性和通俗易懂性,提高教与学的效率,提高教学质量。根据本课程的性质和内容,选择切实可行的教学方法,如头脑风暴法、分组讨论法、案例分析法和现场教学法等。充分利用现代化教学手段,制作了实用的多媒体课件;借助计算机多媒体演示,使抽象的概念具体化,复杂的问题简单化,繁琐的内容精炼化,实际问题形象化。①头脑风暴法。在教学过程中,针对基本概念和基本理论内容的讲解,应多引用学生身边的例子、工程应用的实例。教师引出问题,有意识地启发学生思考,让他们积极踊跃回答问题,提出自己的见解和方案。最后老师总结,选取最佳方案。这样既加深了学生对概念的理解,又充分调动了学习的积极性、主动性和创造性,并且提升了学生的工程意识和分析问题、解决问题的能力。比如在讲解圆筒壁导热章节时,向学生提出问题:为什么保温饭盒具有保温性能,并设计几种提高保温性能的方案。引导学生积极思考,最后再引申到工程实际-供热管道保温问题上来。②案例分析法。在《热工技术与应用》的教学过程中,应始终把握理论教学联系实际案例的教学思想,突出热工理论和专业相结合的重要性,让学生体会到本课程是与专业密切相关的,进一步增强学生的学习兴趣。比如讲解热力过程与循环时,联系到热力设备是如何制热的。讲解水蒸气饱和压力与饱和温度对应关系时,联系到锅炉热力设备额定工作压力与温度的调解关系。在讲到传热学稳态导热部分时,提出冬天怎样穿衣服会更温暖等问题。学生往往会反应热烈,感到热工学就在自己身边,热工理论并不是高深莫测的,从而消除了畏惧心理,提高了学习兴趣。然后再从身边的问题引申到工程实例,比如锅炉等动力设备的工作原理、热工计量测试仪器仪表的设计开发等,由浅入深,使学生由被动学习变为主动学习,充分提高的了学习效果。③现场教学法。利用实验实训室、实训基地、校企合作单位等途径,组织学生现场教学,帮助学生更好地理解、巩固所学的理论知识,也可以学到更多课堂上学不到的知识,同时加强了学生实践技能的培养。在实际授课过程中,由于我们学院地处哈尔滨,冬天特别寒冷。学院有自己的供暖锅炉房,夏天正值锅炉维修期间,我们可以带领学生到锅炉房现场讲解锅炉炉墙的组成结构。冬天是锅炉运行的季节,我们可以带领学生到现场体会锅炉炉墙的保温效果,并可以参与锅炉的热工测试全过程。不但提高了教学效果,还培养了学生的职业能力。
3.考试改革。在以往的教学过程中,对学生学习效果的评价,无论考试课还是考查课,主要是通过课程考试来实现,存在评价目标单一、评价内容片面、评价方法简单化的缺陷。所以,应该在评价标准方面做改进,督促学生学习。为了体现学生是否对所学知识真正掌握和使用,克服学生为了考试而学习的弊端,使学生走出死记硬背的学习习惯,应探讨灵活多变的考核形式,发挥学生的学习潜能。通过多种考核方式,来评定学生的成绩,有助于督促学生对基础知识的掌握与巩固,以及分析问题解决问题的能力和实际动手操作的能力。
我院是骨干高职院校,城市热能应用技术专业的人才培养模式不同于其他院校,我院的特色和优势是更加强调对学生实践应用能力的培养,注重对学生应用开发、研究、科学咨询和技术转换能力的训练。因此《热工技术与应用》课程作为城市热能应用技术专业的主要专业基础课程,通过课程改革,更加注重行业化的专业方向、应用化的课程教学方法的实施,达到工程热力学和传热学在课程设置上条理清晰,内容关联性强;充分发挥教师备课的创造性,有效避免照本宣科;更能适应行业就业特点和社会经济的发展需求,更能激发学生学习的兴趣,有利于培养学生独立思考问题的能力。
参考文献:
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