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【关键词】新专业 市场 可行性 分析 需求
【中图分类号】U472 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2012)04-0117-01
一、开设新专业的指导思想
在职业院校开设新的专业,应以市场为导向,以社会需求为准则,充分发挥地方资源优势和人才培养优势。积极地探寻市场、发现市场,把供需链条紧紧连在一起。在北京市同层次院校的专业中,做到人无我有,人有我强,人强我特,形成品牌,形成特色。专业设置逐步从“条件驱动”型向“发展需求驱动”型转变,即根据社会经济发展需求确定专业设置。从强调我能做什么,能培养什么样的人才,转变为强调需要我做什么,需要培养什么样的人才。本着以上指导思想,现提出开设微电子技术与器件专业的一些方案设想。
二、市场需求分析
微电子技术与器件专业,其就业导向涵盖了集成电路和半导体材料产业。根据首都“十一五”电子信息产业发展规划,集成电路、TFT?鄄LCD、计算机及网络设备、移动通信产业、数字电视产业、半导体照明材料产业和智能交通及汽车电子产业等7个产业是信息产业下一步发展的重点领域。其中集成电路排在了第一位,半导体照明材料排在了第六位。早在2000年,北京市委、市政府就首次向全球宣布:北京将建设中国北方微电子产业基地。从那时到现在,北京集成电路产业走过了蓬勃兴起的10年,初步建立起了集成电路设计、制造、封装测试以及装备材料互动协调发展的良好格局,确立了北京在全国集成电路产业中的重要地位。
以2010年为例,该年北京集成电路产业全产业链实现销售收入245亿元,比2009年增长了31%,产业规模是2000年的20倍左右,占全国的17%。在北京市,电子信息产业产品销售收入排名位居全市工业第一,占全市工业23%,而集成电路产业全产业链的销售就占了近四分之一。
目前,北京有各类集成电路设计企业约80多家,年总销售收入约90亿元,占全国的1/4。集成电路制造企业3-4(大型)家,实现总销售收入约60亿元,约占全国14%。集成电路封装测试企业2-3家(大型),实现总销售收入约90亿元,约占全国15%。集成电路装备制造企业3-4家(大型),实现销售20多亿元,多项装备在全国处于领先地位。另外,还建有生产集成电路关键原料的硅材料科研、生产基地。
当前,北京集成电路产业正迎来跨越式发展的新机遇。国务院2011年4号文为集成电路产业的发展提供优越的外部环境。相信要不了多久北京就会建成具有全球影响力的集成电路产业基地。
政府的大力支持,坚实的产业基础,广阔的发展前景,优惠的国家政策,可以说集成电路产业在北京具有得天独厚的条件。产业的发展必然伴随着人才的巨大需求,虽然集成电路产业是知识和资金密集型产业,但它同样需要大量应用型技术人才。比如集成电路设计,需要大量的程序录入和辅助支持技术人员;集成电路制造,需要大量的高科技设备仪器操作员、工艺技术员、质量检验员和设备维护技术人员;集成电路封装测试,同样需要大量的高科技设备仪器操作员、工艺技术员、质量检验员和设备维护技术人员。另外,半导体硅材料及单晶硅片的生产等,都需要大量的应用型技术人才。
三、可行性分析
在我院设置微电子技术与器件专业具有非常好的条件并且可行,其理由主要有以下几个方面:
1.我院在中专学校升高职院校之前,南校区就有这个专业。因此,在师资力量、教学资源、实训资源、招生分配等方面都有一定的基础和经验,设置微电子技术与器件专业可以说是驾轻就熟。
2.该专业的设置符合国家产业政策,契合北京“十一五”电子信息产业发展规划,因此,获得上级单位批准的几率大。
3.在北京“十一五”电子信息产业发展规划中,7个重点发展领域,集成电路产业排第一,半导体照明材料产业排第六,因此,设置该专业可获得国家和北京市资金的大力支持。
4.分配就业前景良好,正如市场需求分析中所提到的,集成电路产业在整个电子信息产业已经占到了四分之一左右,而且,今后将跨越式发展,必然需要大量的应用型技术人才,因此,该专业毕业学生的就业前景良好。
四、困难及解决途径
在我院设置微电子技术与器件专业也会遇到一些困难,仔细分析有以下几个方面:
1.生源问题。微电子技术与器件这一名称,属于比较新的科技名词,一般人在日常生活中很少接触,理解起来有一定困难,不知道这一专业到底学什么,毕业后干什么。因此,会出现专业招生困难,或招不到相对高素质的学生。
解决办法:一是改专业名称,起一个即通俗易懂,又能代表专业含义的名称,这有一定困难。二是加强宣传,在招生时,宣传材料、现场解说、视频资料等全方位进行,使考生了解北京市的产业政策和就业前景,提高对该专业的认知度。
2.实训问题。微电子技术与器件专业的实训环节比较困难,我们知道现在强调实训模拟真实场景,而集成电路产业链的工序非常多,每一道工序的设备仪器都非常昂贵,动则几百万,建立校内实训基地,场地和资金都是问题。
解决办法:一是计算机模拟,现在多媒体教学设备完善,各种模拟软件很多,通过购买和教师制作等方式来模拟实际工艺,替代昂贵的真实设备仪表。二是下厂实训,校企合作办学是学院发展的方向,我院有良好的基础和得天独厚的条件,北京分布着众多的集成电路设计、生产、测试企业可供我们选择实习参观,而且,我院已经和许多这方面的企业签有校外实训基地协议,如中国电子集团微电子所,北京飞宇微电子科技有限公司,中国科学院微电子所,燕东微电子有限公司等。我院应充分利用这一优势,解决微电子技术与器件专业的实训问题。
参考文献:
[1]尹建华,李志伟 半导体硅材料基础,北京.化学工业出版社,2012
[关键词] 苦碟子注射液; 液质联用技术; 化学成分; 代谢产物鉴定
Rapid characterization of chemical constituents and rats metabolites of
Kudiezi injection by UHPLCLTQOrbitrap
LIU Siyi1, ZHANG Xiuping1, SHANG Zhanpeng1, WANG Fei1, ZHANG Xiaoxin1, ZHANG Jiayu2*, LU Jianqiu3*
(1 School of Chinese Pharmacy, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102, China;
2 Beijing Institution of Chinese Medicine, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China;
3 Library of Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China)
[Abstract] A rapid and sensitive UHPLCHRMSn method was used for the identification of Kudiezi injection and its main metabolites in rat plasma After the tail intravenous injection of Kudiezi, ACQUITY UHPLC BEH C18 (21 mm×100 mm, 17 μm) was used, with 01% formic acidacetonitrile solution as the mobile phase for gradient elution Kudiezi injection and plasma were detected by ESILTQOrbitrap equipped with an ESI ion source in a negative mode Based on the accurate mass measurements, the retention time and the mass fragmentation patterns, a total of 53 compounds were tentatively identified and characterized Furthermore, metabolites in rat plasma after the intravenous administration of Kudiezi injection were also analyzed A total of 38 compounds were identified, including 27 prototypes and 11 metabolites through metabolic pathways of methylation, glucuronide conjugation, sulfate conjugation and hydrolysis As a result, UHPLCLTQOrbitrap technique was applied to comprehensively expound Kudiezi injection′s chemical components and constituents migrating to rat plasma, and provide scientific basis for further studies on Kudiezi injection′s in vivo metabolic process and effective material base
[Key words] Kudiezi injection; UHPLCLTQOrbitrap; chemical constituents; metabolites identification
doi:10.4268/cjcmm20161211
苦碟子为菊科苦荬菜属抱茎苦荬菜Ixeris sonchifolia (Bunge) Hance的全草,具有清热解毒等功效。由其精制而成的苦碟子注射液,具有改善微循环、抗血小板凝聚、降血脂、抗肿瘤等作用[1],主要用于治疗冠心病、心绞痛、脑梗死等病。现代研究表明,苦碟子注射液主要成分为黄酮、有机酸、倍半萜内酯以及核苷类成分[24]。然而,苦碟子注射液中化学成分的体内过程以及药效物质基础尚不清楚[5]。
LCMS可先应用色谱将中药有效成分加以分离,再应用质谱对相关成分进行在线分析检测,得到丰富的化合物结构信息[6]。其中,线性离子阱与Orbitrap 傅里叶扫描质谱组成的串联质谱仪(LTQOrbitrap hybrid mass spectrometry)将线性离子阱的多级质谱功能和Orbitrap 高分辨能力质谱结合起来,可同时实现多级质谱碎裂和母离子的高分辨采集,为小分子药物及大分子蛋白质的鉴定提供了更准确信息[78]。本文基于UHPLCLTQOrbitrap建立苦碟子注射液化学成分及其在大鼠血中的移行成分分析检测方法,并结合精确相对分子质量数据、碎片离子、对照品比对等手段进行结构鉴定,以期为阐明苦碟子注射液体内代谢过程以及药效物质基础提供科学依据。
1 材料
Accela 超高效液相色谱仪与LTQOrbitrap XL 质谱,配有电喷雾离子源(ESI),Xcalibur 21 工作站(美国Thermo Scientific公司);R200D 型电子分析天平(1/10万,德国Sartorius 公司);Millipore Synergy UV 型超纯水机(美国Millipore 公司);KQ250DE 型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);GracePureTM SPE C18Low固相萃取小柱(500 mg/3 mL)。
绿原酸(批号110753200413)、木犀草素(批号111520200504)、木犀草素7OβD葡萄糖苷(批号11720201106)、芹菜素(批号111901201102)均购自中国食品药品检定研究院;阿魏酸、单咖啡酰酒石酸、新绿原酸、隐绿原酸、异绿原酸A、异绿原酸B、异绿原酸C对照品均购自成都普瑞法科技开发有限公司;木犀草素7OβD葡萄糖醛酸苷、芹菜素7OβD葡萄糖苷购自成都德天生物科技有限公司。所有对照品纯度均大于98%。苦碟子注射液购自吉林通化药业有限公司(规格10 mL/支,批号141209);乙腈和甲醇(质谱级,德国Merck公司),甲酸(色谱级,德国Merck公司)。
Sprague Dawley (SD) 大鼠,雄性,体重220~250 g,购于北京维通利华实验动物技术有限公司,许可证号SCXK(京)20120001。
2 方法
21 混合对照品溶液的制备
分别取绿原酸、咖啡酸、阿魏酸、单咖啡酰酒石酸、新绿原酸、隐绿原酸、异绿原酸A、异绿原酸B、异绿原酸C、木犀草素7OβD葡萄糖醛酸苷、木犀草素、木犀草素7OβD葡萄糖苷、芹菜素、芹菜素7OβD葡萄糖苷等13个对照品适量,精密称定,加甲醇制成质量浓度约为100 mg・L-1的储备液;分别精密吸取各储备液适量,加甲醇定容于5 mL 量瓶中,即得。
22 供试品溶液的制备
取苦碟子注射液以022 μm 微孔滤膜滤过,取续滤液,即得。
23 色谱条件
色谱柱ACQUITY UHPLC BEH C18 (21 mm×100 mm, 17 μm),流动相01%甲酸水溶液(A)乙腈(B),梯度洗脱(0 min, 2% B; 10 min, 10% B; 25 min, 20% B; 30 min, 30% B; 40~43 min, 45% B; 44~47 min, 90% B; 48~51 min, 2% B),流速025 mL・min-1,进样量3 μL。
24 质谱条件
负离子检测模式,毛细管温度350 ℃,鞘气流速30 arb,辅助气流速10 arb,喷雾电压3 kV,毛细管电压-35 V,管透镜电压-110 V。样品采用FT进行FS扫描和PIL扫描,分辨率为3万,扫描范围m/z 100~1 200,隔离宽度2;二级和三级质谱采用数据依赖性扫描(data dependent scan, DDS),选取上一级丰度最高的3个峰进行碰撞诱导解离(collision induced dissociation, CID)碎片扫描,CID激活单位025 q,激活时间30 ms,归一化碰撞能量为35%,以离子阱打拿极检测碎片离子。
25 动物实验与样品采集
SD大鼠10只,饲养于室温22~26 ℃,湿度为40%~70%,12 h昼夜更替的动物室内,实验前适应性喂养一周,受试前禁食12 h,全程不禁水。
给药剂量:按001 mL・g-1的剂量给予大鼠苦碟子注射液。
血浆样品采集:给药前,从大鼠眼底静脉丛取血05 mL置肝素钠抗凝EP管中,静置15 min,6 000 r・min-1,4 ℃,离心20 min,取上清合并,即得空白血浆。给药后,分别于5,10,20,40,60,120 min,从大鼠静脉丛取血约1 mL置肝素钠抗凝EP管中,静置15 min,离心20 min(3 000 r・min-1,4 ℃),合并上述6个时间点的血液上清液,即得含药血浆。上述血浆样品-20 ℃冷冻储存,备用。
26 大鼠血浆样品处理
依次用4 mL甲醇和4 mL水活化固相萃取柱,然后加入1 mL血浆,最后用2 mL水和3 mL甲醇洗脱,收集甲醇洗脱液,室温下用氮气吹干,残渣加入100 μL 10%乙腈溶液复溶,涡旋2 min后离心15 min(14 000 r・min-1,4 ℃),吸取上清液,即得。
3 结果
通过分析UHPLCESIMS 检测得到苦碟子注射液中各化学成分的准确相对分子质量、保留时间和质谱信息,并结合提取离子流图及与对照品、相关文献数据进行化学成分结构的确认。最终,从苦碟子注射液中鉴定化学成分53个;同时从给药后的大鼠血浆中鉴定了38个血中移行成分,包括27个原型成分及11个代谢产物,结果见图1,表1。
31 有机酸类化合物的分析鉴定
从苦碟子注射液中鉴定出18个有机酸类成分,同时从给药后的大鼠血浆中鉴定了原型成分5个。
311 绿原酸类化合物的鉴定 绿原酸类化合物是由反式肉桂酸(如咖啡酸、阿魏酸、香豆酸等)和奎尼酸及其衍生物缩合而成的酯类化合物。根据奎尼酸单元羟基成酯的数目,可大致分为单酯类、二酯类、三酯类及四酯类化合物[9]。单酯类、二酯类绿原酸类化合物在苦碟子药材中较为常见[10]。
根据所获得的高分辨质谱精确相对分子质量以及多级质谱碎片离子信息,推断化合物4,7和11均为单咖啡酰奎宁酸类化合物。它们的准分子离子峰均为m/z 35309 [M-H]-,推断最可能的分子式为C16H17O9,误差均小于5。单咖啡酰奎宁酸类化合物的ESIMS2谱碎片具有明显自身特征[1112],多产生m/z 191,179,173,135等特征碎片离子。其中,m/z 179或m/z 135表明存在咖啡酸基团,m/z 191或m/z 173表明存在奎尼酸基团,4个离子可分别归属为[quinic acid-H2O-H]-,[caffeic acid-CO2-H]-,[quinic acid-H]-和[caffeic acid-H]-。当咖啡酰基在奎尼酸母核上的取代模式为4位取代时,ESIMS2谱的基峰离子为m/z 173,因此化合物11为隐绿原酸。当咖啡酰基在奎尼酸母核上的取代模式为3位和5位取代时,它们的基峰离子均为m/z 191,其中3位取代时的m/z 179 离子碎片相对丰度较5位取代时要高,由此可鉴定化合物4为新绿原酸,化合物7是绿原酸,这也符合单咖啡酰奎尼酸类化合物在反相色谱填料上的保留行为[13]。最终的对照品比对结果也进一步验证了上述鉴定结果。
根据所获得的高分辨质谱数据,化合物17,18和20准分子离子峰均为m/z 51514 [M-H]-,推断最可能的分子式为C25H23O12,误差均小于5。它们的多级质谱主要特征离子碎片为m/z 353,335,191,179,173,135,裂解规律与双咖啡酰奎宁酸一致。因此,将这3个化合物鉴定为双咖啡酰奎宁酸[13]。通过与对照品比对,将化合物17,18和20分别鉴定为异绿原酸B、异绿原酸A和异绿原酸C。
312 酒石酸类化合物的鉴定 酒石酸类化合物一般指含羟基或羧基的化合物与酒石酸(tartaric acid,TA)形成的酯。
化合物5,15准分子离子峰分别为m/z 311039 09[M-H]-,311039 76[M-H]-,推断其最可能的分子式为C13H11O9,误差均小于5。其产生二级碎片离子m/z 149[TA-H]-,m/z 179[caffeic acid-H]-,说明结构中存在1个咖啡酰基和1个酒石酸基团,故而推断化合物5,15为咖啡酰酒石酸类化合物[14]。与对照品比对,将化合物5鉴定为单咖啡酰酒石酸,化合物15为单咖啡酰酒石酸同分异构体。化合物19准分子离子峰为m/z 325055 82 [M-H]-(C14H13O9,127),产生二级碎片m/z 149,193,判断该化合物由酒石酸与阿魏酸缩合而成,因此将化合物19鉴定为阿魏酰酒石酸[15]。化合物8,16准分子离子峰分别为m/z 295045 20 [M-H]-,295045 26 [M-H]-,推断最可能的分子式为C13H11O8,误差均小于5。这2个化合物在MS/MS裂解过程中均产生m/z 163[p-coumaric acid-H]-碎片离子,由此确定化合物为对香豆酰酒石酸[16]。
313 小分子酚酸类化合物的鉴定 化合物3的准分子离子峰为m/z 191055 71 [M-H]-,推断最可能的分子式为C7H11O6,误差为364,ESIMS2谱产生特征碎片m/z 173[M-H-H2O]-,127[M-H-2H2O-CO]-,因此将化合物3鉴定为奎尼酸。根据高分辨数据,化合物9准分子离子峰为m/z 163039 84 [M-H]-,推断C9H7O3为最可能的元素组成,误差为533,且其MS2谱产生特征碎片离子m/z 119 [M-H-CO2]-,故将其鉴定为对香豆酸。化合物6,10,12和13准分子离子峰均为m/z 19305 [M-H]-(C10H9O4,误差≤5),均产生碎片离子m/z 149 [M-H-CO2]-,134 [M-H-CH3-CO2]-,178[M-H-CH3]-,并经对照品比对,确定化合物6为阿魏酸,鉴定化合物10,12和13为阿魏酸或其同分异构体。化合物14准分子离子峰为m/z 179034 74 [M-H]-,推断最可能的分子式为C9H7O4,误差为477,且其ESIMS2谱产生特征碎片离子m/z 135 [M-H-CO2]-,故将其准确鉴定为咖啡酸[15]。
32 黄酮类化合物及其代谢产物的鉴定
苦碟子中的黄酮类成分主要是以芹菜素或木犀草素为苷元的黄酮苷。黄酮糖苷类化合物的裂解一般为糖苷键断裂,糖完全脱去后产生丰度最大的苷元离子,同时在ESIMS/MS谱产生黄酮苷元开环裂解后的一系列碎片离子峰[17]。结果,从苦碟子注射液中鉴定黄酮类成分15个;同时从给药后的大鼠血浆中鉴定了20个血中移行成分,包括12个原型成分和8个代谢产物。
化合物42的准分子离子峰为m/z 285040 1 [M-H]-,推断最可能的分子式为C15H9O6,误差为258。在其ESIMSn谱中,m/z 285040 1离子首先丢失1分子CO2,产生离子m/z 241,同时产生碎片离子m/z 199 [M-H-C2H2O-CO2]-,217[M-H-C3O2]-,175 [M-H-C2H2O-C3O2]-,243 [M-H-C2H2O]-;并发生RDA 裂解产生1,3A-m/z 151 离子,由此鉴定化合物42为木犀草素。最终的对照品比对也进一步验证了上述鉴定结果。化合物37和39的准分子离子峰均为m/z 29906 [M-H]-,根据所获得的高分辨质谱精确相对分子质量以及多级质谱碎片离子信息,推断最可能的元素组成为C16H11O6,误差均小于5。它们的准分子离子峰为峰经CID裂解后均产生碎片离子m/z 284,质量数减少15,即丢失1分子甲基,而m/z 284离子进一步碎裂产生的碎片离子与木犀草素的碎片信息一致。因此,推断它们两者均为甲基化木犀草素或其同分异构体。化合物41的准分子离子峰为m/z 283060 88 [M-H]-,推断最可能的分子式为C16H11O5,误差为276。ESIMS2谱中基峰离子m/z 268,说明其分子结构中存在甲基或者甲氧基等基团。经文献比对[18],该化合物裂解途径与刺槐素相类似。因此,推断该化合物为刺槐素或其同分异构体。化合物43的准分子离子峰为m/z 269044 49 [M-H]-(C15H9O5,误差323)。其ESIMS2谱中产生基峰离子m/z 225 [M-H-CO2]-,同时产生m/z 201 [M-H-C3O2]-以及m/z 183 [M-H-C2H2O2-CO2]-碎片离子,同时其还发生特征RDA裂解,产生1,3A-m/z 151离子,结合对照品比对,将化合物43准确鉴定为芹菜素,其可能的裂解途径见图2[19]。
321 黄酮单糖苷及其代谢产物的鉴定 经与对照品比对,化合物31和34分别为木犀草素7OβD葡萄糖苷和芹菜素7OβD 葡萄糖苷。化合物29的准分子离子峰为m/z 623124 39 [M-H]-,根据所获得的高分辨质谱精确相对分子质量以及多级质谱碎片离子信息,推断最可能的分子式为C27H27O17,误差为018。化合物经CID裂解后产生碎片离子m/z 447,质量数减少176,即丢失1分子葡萄糖醛酸残基。而m/z 447离子进一步破裂产生的碎片离子与木犀草素7OβD葡萄糖苷的碎片信息一致。因此,推断化合物29为木犀草素7OβD葡萄糖苷葡萄糖醛酸结合物。化合物27的准分子离子峰为m/z 527049 00 [M-H]-,根据所获得的高分辨质谱精确相对分子质量以及多级质谱碎片离子信息,推断最可能的分子式为C21H19SO14,误差为049。准分子离子峰为丢失1个中性分子SO3,产生二级碎片离子m/z 447,表明化合物为硫酸酯化代谢物。同时,化合物27还结合1分子葡萄糖,因此,推断化合物27为木犀草素O葡萄糖苷的硫酸酯结合物。
化合物32的准分子离子峰为m/z 461070 95[M-H]-,推断最可能的分子式为C21H17O12,误差为-109。该离子丢失176,产生ESIMS2苷元基峰离子m/z 285,表明化合物为葡萄糖醛酸苷。根据化合物苷元离子进一步破裂产生的碎片离子,推断化合物32为木犀草素O葡萄糖醛酸苷,最终的对照品比对结果也进一步验证了此鉴定结果。同理,推断化合物36为芹菜素7OβD葡萄糖醛酸苷。化合物38和40均为甲基化木犀草素O葡萄糖醛酸苷。化合物23的准分子离子峰为m/z 621108 64 [M-H]-,根据所获得的高分辨质谱精确相对分子质量以及多级质谱碎片离子信息,推断最可能的分子式为C27H25O17,误差为-027。经CID裂解后产生碎片离子m/z 445,质量数减少176,即丢失1分子葡萄糖醛酸残基。而m/z 445离子进一步破裂产生的碎片离子与芹菜素7OβD葡萄糖醛酸苷的碎片信息一致。由此推断化合物23为芹菜素7OβD葡萄糖醛酸苷的葡萄糖醛酸结合物。
322 黄酮双糖苷的鉴定 由于α16糖连接结构易形成强烈的分子内氢键,所以黄酮龙胆二糖苷经CID裂解,双糖基易直接丢失,产生基峰离子[M-H-324]-,而[M-H-180]-和[M-H-162]-离子则丰度较低或并不产生。化合物25的准分子离子峰为m/z 609144 10 [M-H]-,推断最可能的分子式为C27H29O16,误差为-150。在其二级质谱中生成的主要质荷比m/z 285[M-H-324]-,即失去了1分子二糖;此外,m/z 447 [M-H-162]-离子的丰度很小(203%)且没有检测到[M-H-180]-离子,可进一步推知失去的二糖为龙胆二糖。而m/z 285离子进一步破裂产生的碎片离子与木犀草素的碎片信息一致,因此,鉴定化合物25为木犀草素O龙胆二糖苷。同理,化合物30的准分子离子峰为m/z 593150 27 [M-H]-,推断最可能的分子式为C27H29O15,误差为 029。 ESIMSn碎片离子m/z 269 [M-H-324]-和m/z 225 [M-H-324-CO2]-等,而m/z 269离子进一步破裂产生的碎片离子与芹菜素一致,因此,鉴定化合物30为芹菜素O龙胆二糖苷。
槐糖为α12位连接双糖,因此黄酮槐糖苷易形成一个弯曲的线性去质子化离子,在发生碰撞诱导解离过程中,α12位连接的糖苷易逐一丢失糖残基,生成丰度较高的[M-H-162]-离子。化合物22的准分子离子峰为m/z 639155 03 [M-H]-,推断最可能的分子式为C28H31O17,误差为-085。MS2谱图中基峰离子m/z 477 [M-H-162]-,并产生m/z 315 Y0-离子,表明该化合物为黄酮醇类,并推测其苷元为异鼠李素,由此推断化合物为异鼠李素O槐糖苷[20]。同理,鉴定化合物24和化合物26均为木犀草素O槐糖苷。
芸香糖为鼠李糖16葡萄糖连接,经CID裂解,易直接丢失芸香糖残基,产生[M-H-308]-离子,且不产生[M-H-120]-离子。结合上述苷元离子裂解特征,可推断化合物28为木犀草素O芸香糖苷,化合物33为芹菜素O芸香糖苷,化合物35为甲基化木犀草素O芸香糖苷。
化合物21的准分子离子峰为m/z 625140 01 [M-H]-,推断最可能的分子式为C27H29O17,误差为 013,产生二级碎片m/z 301 [M-H-324]-,463 [M-H-162]-,462 [M-2H-162]-,表明该化合物为黄酮醇双葡萄糖苷,由此推断化合物21为槲皮素双O葡萄糖苷[21]。
33 核苷类化合物的分析鉴定
从苦碟子注射液中鉴定核苷类成分2个,分别为尿苷和鸟苷,同时从给药后的大鼠血浆中也检测到了尿苷的碎片信息,鉴定过程如下。
化合物1的准分子离子峰为m/z 243061 69 [M-H]-(C9H12N2O6,217),MS2谱图中基峰离子m/z 200 [M-H-NHCO]-,并产生碎片离子m/z 110 [M-H-Rib-H]-,由此鉴定化合物1为尿苷[22]。化合物2的准分子离子峰为m/z 282083 29 [M-H]-(C10H12N5O5,误差065),MS2谱图中基峰离子m/z 150 [M-H-Rib]-,碎片离子m/z 133 为鸟苷碎片离子[M-H-Rib-OH]-,故而鉴定化合物2为鸟苷[22]。
34 倍半萜内酯类化合物及其代谢产物的鉴定
1、自我介绍:自我介绍作为答辩的开场白,包括姓名、学号、专业。介绍时要举止大方、态度从容、面带微笑,礼貌得体的介绍自己,争取给答辩小组一个良好的印象。好的开端就意味着成功了一半。
2、答辩人陈述:收到成效的自我介绍只是这场答辩的开始,接下来的自我陈述才进入正轨。自述的主要内容包括论文标题;课题背景、选择此课题的原因及课题现阶段的发展情况;有关课题的具体内容,其中包括答辩人所持的观点看法、研究过程、实验数据、结果;答辩人在此课题中的研究模块、承担的具体工作、解决方案、研究结果。文章的创新部分;结论、价值和展望;自我评价。
3、提问与答辩:答辩教师的提问安排在答辩人自述之后,是答辩中相对灵活的环节,有问有答,是一个相互交流的过程。一般为3个问题,采用由浅入深的顺序提问,采取答辩人当场作答的方式。
4、总结:上述程序一一完毕,代表答辩也即将结束。答辩人最后纵观答辩全过程,做总结陈述,包括两方面的总结:毕业设计和论文写作的体会;参加答辩的收获。答辩教师也会对答辩人的表现做出点评:成绩、不足、建议。
上海应用技术学院教改项目:轨道工程毕业设计指导模式改革(1020T110023)
作者简介: 王长虹(1978.11- ),男,汉族,湖南衡山人,博士,副教授,研究方向:轨道工程
摘要:根据教师和学生特点,首先对轨道工程大类的毕业论文方向进行分组,毕业设计以专题设计为主,对毕业设计内容进行调研、研究、探讨,拓展专题毕业设计内容,强化后续设计过程,使学生对工程的全过程有比较清楚的认识,培养学生查阅相关文献分析问题、解决问题的能力。在此基础上初步建立轨道工程大类毕业设计指导的数据信息表,不断补充新的资料。
关键词:轨道工程 大类专业 毕业设计
中图分类号:G647文献标识码:A文章编号:1673-9795(2014)01(b)-0000-00
轨道工程大类专业以“依托行业”为办学宗旨,必须建立具有明显的轨道交通特色、专题性很强的毕业设计模式。因此,夯实专题设计的基础,延伸毕业设计的自身内涵,拓宽毕业设计的范围,使学生能够对设计全过程相关的设计环节都能参与,充分了解专题设计前导、后续的工作环节,培养学生设计总体的概念,以开阔学生的视野,毕业后尽快适应各种不同的新角色[1]。
轨道工程大类专业毕业设计方向涉及线路、桥梁、隧道、地下结构、岩土工程等[2]。对于一个新办专业而言,需要进行相关的毕业设计专题研讨。构建一个动态的毕业设计体系,根据教师和学生的特点,进行毕业设计选题,严格毕业设计过程,以保证设计内容高质量按期完成。
1毕业设计存在的问题
1.1设计内容单一
通过调研发现,铁路高校的轨道工程大类毕业设计可分为线路、桥梁、隧道和地下结构、岩土工程方向。比如轨道工程以轨道结构强度计算、缓和曲线设计、缩短轨计算及无缝线路稳定计算等内容为主的模式;桥梁工程以钢筋混凝土连续梁和连续刚构桥为主。指导老师根据毕业设计教学大纲拟定设计方面的题目,没有考虑学生毕业后的去处,学生毕业设计选择的余地很小。
1.2工作量不足
通过调研发现,由于大量计算软件的使用,如AUTOACD、ANSYS、桥梁博士、FLAC3D、同济启明星等软件。这样在较短时间内即可以完成结构的计算要求,如果仍按照结构计算和设计的要求做毕业设计,则显得设计工作量不够饱满。
1.3 毕业设计反馈情况
鉴于本专业的性质,有必要对轨道工程大类专业毕业课题进行改革,不仅是轨道工程毕业设计类型,让学生根据自己以后所从事的工作选择相关的题目,如线路、桥梁、隧道、基坑工程、深基础等。充实设计任务量,让学生在有限的时间里尽可能多的把所学的线、桥、隧专业知识应用于工程实践,掌握轨道交通工程设计、施工和维护的要点,增加就业机会。
2毕业设计内容的改进
2.1毕业设计题目拟定
拟在制定2014 届毕业设计任务书之前,由教研室主任牵头,了解每位教师的学习背景,和学生以后工作和学习的方向,尽量为同学制定切合工程实际的毕业设计题目。比如毕业生所签单位主要从事地铁隧道建设的公司,可以让教师增设与盾构隧道相关的论文组,对于考取研究生的学生,可以尝试让他们做毕业设计加论文的形式。通过这种“因才施教”制定题目的方法,让学生提前了解以后要从事的工作或研究,起到一个很好的衔接作用。
2.2有效利用计算机辅助软件
随着计算机辅助计算的发展,结构有限元软件、工程制图软件发展迅速,我院专门在第7学期为轨道工程专业的学生开设了ANSYS应用选修课,为毕业设计奠定了良好基础,另外AUTOCAD的广泛使用,为施工出图奠定了良好基础,为了保证工作量饱满,可以适当增加手算、编程计算和施工、管理方面的内容。
3过程控制方法
3.1充分利用两阶段实习收集资料
轨道工程专业学生将于第7学期在企业生产实习4周,学校规定要将毕业设计任务书于第七学期末之前下达给学生,第八学期第1-3 周为毕业实习阶段,在此两阶段实习过程中要求学生通过对工程实施过程的了解,进一步掌握所学的理论知识,尤其是去签约单位实习的学生,可以结合生产任务完成毕业设计。
3.2严格控制设计进度
在设计任务书中明确了各阶段应完成的任务,让学生了解各阶段的设计内容的份量和比重,结合自己的实际情况,参考教师建议的时间表,做出自己的控制性计划。在各个设计阶段,学生及时收集查阅资料,认真完成设计,指导教师亦通过学校的毕业设计管理系统,及时检查学生的阶段性成果,2周和教师完成一次面对面法的交流,以确保保质、按时完成设计任务。
3.3 明确量与质的要求
学校规定除了完成毕业设计以外,对于外文翻译、文字编排要求严格按照学校范本执行。由于办学规模的扩大,学生人数的剧增,教师队伍显得不足,以至于答辩时每组答辩教师人数偏少,答辩过程亦控制不够严格。根据教师人员专业情况,答辩拟按线路、桥梁、隧道分为三组、每答辩组有3-5位教师,每位学生自述设计内容10 分钟,提问5分钟。最后由答辩教师根据学生文本质量、论述情况和回答问题情况严格评分,保证答辩评分的合理性。
4资料整理
拟打算通过2至3届毕业设计的积累,初步建立轨道工程方向毕业设计指导的电子课件及设计资料等数据信息表,规范化毕业设计指导过程。构建一个规范化的毕业设计指导过程体系,在具有实际工程背景的条件下,完整、对口的获取设计资料,具有针对性积累参考资料。
5结语
以培养“卓越一线工程师”为目标的高等学校实践教学研究―高校轨道工程类毕业设计指导模式改革与探讨是完善我院教育教学改革的一个重要环节,是培养创新型毕业生的客观要求,理论上可以促进高校教学及管理环节合理有效,根据毕业设计中反映的问题,可以进一步完善轨道工程大类的毕业设计和专业知识的设置方式,使资源配置更趋合理,实践中可以培养具有鲜明特色、适应性强、能较好服务于社会、服务于行业的工程技术人员。
参考文献:
关键词:高职院校;毕业设计;软件开发
中图分类号:G642.477文献标识码:A
毕业设计是高职学生由在校学习到参加工作之间的、十分关键的综合教学环节,是毕业前的一次重要的系统实践训练,也是对高职院校的教学管理、师资水平和学生综合素质的集中体现和检验。这个环节把握得好,对学生就业有很大的帮助。实践证明,毕业设计是计算机软件各相关专业理论教学、实验、实训等有机结合的最佳途径之一。笔者多年来一直从事高职计算机软件专业的毕业设计指导工作,经过长期的实践和探索,同时吸取他人经验,对毕业设计工作有如下的认识。
一、毕业设计的选题
选题是毕业设计的第一步,也是非常重要的一步,包括教师选题和学生自选题两种。高职计算机软件专业实现毕业设计的途径和空间是多种多样的,只要有研究开发的环境即可。可以在学校内部组织开展,也可以走出去,到企业、到社会中去完成。例如,校企合作、产学研结合是高职毕业设计实现开放性的有效途径。一是学生到企业、公司实际工作中去,运用所学知识和单位的短期培养,按规定格式和要求写出总结报告或毕业论文,或在参与实际项目设计中完成设计,采取校内指导老师和企业指导人员共同指导学生的毕业设计,在我院的软件专业这种形式的设计占到了近1/3;二是充分挖掘校内资源,寻求多种途径开展毕业设计。例如,参与教师的科研项目,承担部分任务;主动与学校各部门联系,帮助设计各种中小型信息管理系统,如学生档案管理系统、教务管理系统、后勤水电管理系统、学校图书管理系统等,由各部门根据使用情况进行评价。
选题时的原则主要有:(1)符合专业或大类培养目标、满足教学基本要求,使学生得到比较全面的训练,要尽可能进行有软件工程背景的毕业设计;(2)应尽可能结合生产、科研和实验室建设的实际任务,促进教学、科研和生产进行选题。也可是模拟真实的软件项目课题;(3)应有一定的深度与宽度,工作量饱满,使学生在规定的时间内经过努力能按时完成,并鼓励学生有所创造;(4)毕业设计的选题应面对学院的实际情况,从培养目标出发,充分利用学院的计算机资源和人力资源,力求实现学生掌握知识的实际水平与市场经济的需求相符合。
二、毕业设计的管理
要完成高水平的毕业设计,除了要求毕业设计指导教师提供的选题应是新颖的、实用的、能适合当前社会的市场需求的外,还必须要有严格的毕业设计管理制度相匹配。
1、学生毕业前的上一个学期末,确定指导教师,并进行毕业设计动员。有关教师提供指定格式的、“毕业设计(论文)选题报告”、“毕业设计(论文)自选题目申请书”、“毕业设计(论文)格式、书写规范”等表格供学生填写或参考,其内容包括毕业设计的选题来源、要实施的技术方案、要完成的研究工作、需配备的硬件和软件环境、需要的资金等。其中,还给出近三届本专业学生做过的论文题目,防止重复或抄袭。表格填写后交由教研室集体讨论并提出修改意见,然后由计算机系部与有关指导教师统一审批。再将所有选题和指导教师名单提供给学生,由学生和指导教师进行双向选择,有关部门根据选择情况做适当调整后公布指导教师及学生的对应名单。
2、经统一审查后,指导教师给每一个学生下达“毕业设计(论文)任务书”。指导教师与学生见面时,要针对任务书向学生讲解课题目标、实施方案、需要收集的参考书目、需要自学的内容及应做社会实践活动等,并向学生提供相关网站,让学生自己上网学习有关预备知识。
3、指导教师根据系部的统一安排向学生提供“毕业设计工作进程安排表”。该表包括在毕业设计过程中,安排对学生完成毕业设计需补充的专业知识讲座的内容与时间、上机时间、教师辅导时间、检查时间、完成每一设计步骤的进度要求、毕业设计说明书初稿上交和举行毕业答辩的时间等。学生应根据毕业设计任务书的要求,在毕业设计工作开始一周内写出开题报告,内容主要包括:资料准备情况、设计的思路与期望成果、目标任务的分解、各阶段完成的内容计划等,交由指导教师审查后,再按计划开始设计。毕业设计的时间一般在12周左右。
三、毕业设计过程中的几个重点环节
1、资料查询和实地调查。任何一个课题都是有学科基础或技术基础的。学生在做毕业设计开始,通过进行资料查询,可以了解本选题在相应学科领域中的发展进程和研究方向,特别是近年来的发展趋势和最新成果,然后准备与该题目相关的参考资料。通过与对资料研究成果的比较说明自己的选题是符合当前的研究方向,或是否采用了当前的最新技术并有所改进,以进一步了解选题的意义。值得注意的是,要做好毕业设计,必须阅读一定量的近期中、外文资料,这不仅反映学生的外文阅读能力,而且有助于设计的先进性。高职学生在毕业设计之前进行必要的社会调查,是了解和加深题目理解的另一重要途径。以《企业仓储管理信息系统》这个题目为例,学生可以到实习工厂、中小企业等场所进行实地考察、了解管理信息系统的实际应用状况,通过系统现象的感性认识,逆向推测如何进行模块设计才能实现这些功能。另外,网络查询也是学习、资料查询的重要方式。指导教师要让学生按毕业设计任务书要求深入地了解本毕业设计课题,准备资料,写出文献综述并完成初步的外文翻译任务。
2、制定和论证技术方案。明确所要解决的问题后,就要提出自己解决问题的思路和方案。包括一般的程序设计、数据库设计和网站建设等,应选定编程语言、根据目标提出总体模块设计图、流程草图等,通过比较表明自己方案的价值、方案的创新之处或有新意的思路、算法和关键技术。学生阐述自己的设计方案时,要说明为什么要选择该方案,如何进一步优化数据,不足之处如何得到克服,最后完成的工作具有什么样的性能或达到什么样的水平。
3、充分发挥教师在毕业设计中的引导、辅导作用。教师在整个毕业设计工作中应该起到引导、辅导交流的作用,激励学生有足够的信心完成毕业设计工作,鼓励学生突破旧系统,展开思维的翅膀,尝试别人没有想过或没有做过的工作,注意对学生创新思维的培养。在毕业设计过程中,指导教师布置任务后,要进行具体指导和及时检查。指导教师要注重针对性与适用性,力争使毕业设计内容与学生毕业后所从事的技术岗位对口,使人才培养目标与社会的需求相一致。
4、毕业设计的先期总结和答辩准备。在毕业设计的后期,指导教师应及时进行总结,针对每个成员指出毕业设计过程中的改进之处,提出后期需要进行工作的重点和方向。并发放统一格式的编制设计说明书的有关文档,如毕业设计说明书的装订顺序、目录和正文的格式要求及正文基本结构及毕业答辩应当做的准备工作。指导教师检查资料是否齐全、是否符合规范要求、程序运行有无缺陷及答辩时要注意的问题等,然后做最后的答辩准备。毕业设计答辩开始前三天,学生需上交毕业设计的相关文档和程序资料。文档部分按规定格式装订成册,供答辩委员评阅。
5、毕业答辩、成绩评定。毕业答辩评分要做到客观、公正、公平。人员除本院教师外还聘请企业项目开发人员参与评阅和答辩工作。答辩分数可分为自述、回答问题、论文内容三部分。最后,通过答辩委员会及各位指导教师统一讨论,得出学生的答辩成绩。答辩后,答辩委员会及时总结答辩中遇到的问题,并组织部分同学参加座谈会,了解学生对毕业设计的反馈意见,以备下一届进行设计时加以改进。
四、结束语
高职学生理论基础相对较弱,但实际动手能力并不差。毕业设计给了他们一个良好的提升能力的机会。毕业
设计多选择一些项目单位的实际软件项目,让学生到公司、企业这些项目实际场合进行毕业设计,最好是在生产实际中选择那些真刀真枪的设计题目。经过我院近四届高职计算机软件专业毕业生采取以上方法和环节进行毕业设计实践,已取得较好的效果,学生适应性和实际能力有了很大提高。但也存在不完善的地方,只有通过不断地实践、研究、总结和改进方法,不断地进行毕业设计教学的改革,为培养出计算机软件专业应用型的高技能人才做贡献。
(作者单位:大连水产学院职业技术学院)
参考文献:
[1]李志宏.以就业为导向,深化改革,推动高职高专教育健康发展[J].中国高教研究,2004.1.
1.优化课程结构体系。我校设置了人文社科、公共基础、学科基础、专业课程、实践教学、素质教育、创新创业教育七大平台,各平台既相互联系又逐层递进,体现了人才培养的基本规格和全面发展的共性要求,实现了人文素质教育、科学教育、工程教育和个性化培养有机结合。环境工程专业培养方案充分体现了各门课程的相互关联与衔接。从环境化学、环境工程微生物、环境监测,到水污染处理工程、大气污染控制工程和固体废弃物处理处置等,从时间安排和教学内容上将专业基础课、专业课系统地整合为一体。在学科建设中围绕学科发展前沿和社会发展需求,注重学科的渗透与融合,环境工程专业课的设置,既要面向社会环保部门,又要突出化学工程领域环境工程的行业特色。
2.进一步增加选修课比例,提高选修课程的多样性和灵活性。2009版培养方案选修课比例为23.5%,2014版方案已增加到24.2%。为满足社会对环保应用人才的需求,增加了与环境工程专业相关性较强的选修课,如给排水工程、化工安全、管道工程、工业通风与净化、工程技术经济和造价管理和环境法学等,引导学生根据自己的兴趣和特长主修某些专业模块,拓展其专业视野,提升其专业综合实力。还设置了环境工程CAD制图课程,注重实例与理论相结合,重点培养学生的工程设计和CAD技术应用能力。同时,还利用学术讲座的形式,从市政设计院请来工作经验丰富的工程师讲解“毕业设计CAD图纸规范”相关内容,这更有利于拓展学生的视野,弥补课堂教学的不足,提高了学生的工程制图能力。
3.以综合为导向,引导学生学会运用综合知识去解决实际问题。在教学模式上,不断增强课程的系统性,注重知识与能力的综合传授及多种知识间的相互联系,培养学生多角度的工程思维模式与综合应用能力。环境工程专业课程的课堂教学、实验教学、课程设计、综合大实验及毕业设计,教学内容涵盖了化工开发过程和化工加工过程等背景知识和对环境工程技术的需求。注重从思想、方法、推理上培养学生渴望学习、善于学习的科学思维素质,鼓励学生大胆创新勇于实践。在加强基础教育的同时,专业教师在课堂教学中还让学生了解本学科的国内外最新动态与发展趋势,培养学生获取新知识和运用新知识的能力。在2014年本科教学评估中,环境工程专业基础教育环节得到评估组专家们的高度评价。
二、强化实践教学,促进人才创新精神和工程实践能力的培养
1.近两年根据工程教育认证标准,环境工程专业进一步加强了公共实践环节、专业实践环节等教学内容,大幅增加了实践教学环节的总学时。通过毕业实习和生产实习、工程实训等环节,多方位、多角度地引导学生积极思考,加深学生对工程项目设计和实施的认识,使学生真正感受到教学活动和所学知识的实践意义。在2014版培养计划中,已将环境专业课程实验又增加了20学时;又新增了污染控制综合试验,学时数为48学时;环境监测课程增加16学时的实验内容;将认识实习和生产实习增至七周;进行为期十八周的毕业实习和毕业设计。当然,强化实践教学,不仅仅是在形式上增加总学时和总学分,还应改革实践教学方法、内容,提高实践教学质量。
2.采取新的举措,加强毕业设计教学环节的管理。为保障本科生毕业设计的质量,实行校、院、系三级严格管理和跟踪考核制度,将毕业设计分为初期考核、中期考核和答辩考核等几个不同的考核阶段。初期考核阶段,以环境工程系为单位进行学风教育、开题报告及方案设计的考核审查;中期考核阶段,分别由学院和学校督学组对毕业设计的进度、完成的质量进行考核,针对考核结果和建议,专业导师及时督促、指导学生进行调整、改进;最后进入答辩考核阶段,由5~7名专业教师组成答辩委员会,考核内容包括毕业设计(论文、设计结构方案、图纸、图表、计算及外文)的质量和数量,设计(论文)的新见解及成果,自述及回答问题情况等,对不合乎要求的需重新修改,应付了事的打不及格成绩者需参加二次答辩,二答仍不合格者需重修。通过对毕业设计的严格要求、层层把关,使学生充分认识到毕业设计的重要性和严肃性,端正学习态度、养成良好的学习风气,从而提高毕业设计的质量。
3.加大综合性、设计型实验开放,推行创新性实验,培养科学思维能力和实践动手技能,为培养学生创新精神和实践能力打下坚实基础。自2012年开始进一步开放实验室,提高实验室利用率,学校设立实验室开放基金,保证学生更好地于实验室根据需要自主地进行实验研究、产品开发等,不断加强学生的实验技能和动手能力。环境工程实验室也不断加强建设、积极创造条件,加大对在校本科学生的开放,采取全天开放、阶段性开放、预约开放等多种形式,吸引有兴趣或特长的学生进入实验室学习。
4.加快校内实践基地建设。自启动吉林省教育厅高教强省项目———环境工程专业综合实验平台建设以来,充分利用省教育厅和学校为环境工程专业实验室累计投入的近300万的建设经费,创建了独具工程特色的实验条件和研究场所。新建了一批能够充分体现环境工程基础知识和专业知识的实验装置;同时建立了具有仿真和操作功能的污水处理的综合实训实验系统,包括传统活性污泥曝气系统、Orbal氧化沟系统、MBR池和二次沉淀池等;还新引进城市污水处理厂工程设计和实训软件、通风与大气污染控制工程实验模拟软件。这些实验平台建设,工程性强,极大地提高了学生的工程意识,为训练学生工程实践能力提供了有力保障。
三、加强素质教育,培养全面发展的应用型人才
1.长春工业大学将专业教育和素质教育紧密结合,在传道授业解惑的同时,更注重学生的情商培养,为其立足于社会打下基础。学校完善了教育教学、咨询服务和危机干预“三位一体”的大学生心理健康教育工作体系,建立了校、院、班三级的危机预防和干预系统,形成“125-要爱我”的心理健康宣传教育格局。在素质教育课程平台中,开设《大学生心理健康教育》2学时必修课程和与心理健康教育相关的近20门必选1学分课程。我校为了体现“为学生健康成长服务”的办学宗旨,提出并实践了“离学生最近的教育”,形成了自己的人才培养特色。
2.坚持素质教育贯彻于教书育人过程始终的教育观,促进人文教育与专业教学的融合。我校环境工程专业人才培养方式,注重培养学生提高哲学素养,不断地提升学生的人文精神和职业道德修养。在培养计划的品德与业务素质模块中,已将基本原理概论实践、思想道德修养与法律基础实践等作为必修课程。通过对学生哲学素养教育和人文综合教育与专业教学的有机融合,能够加强学生分析问题的能力、提高学生看待事物的全面性与整体性,有利于学生工程思维方式的建立,更好地将联系的、发展的、辩证的观点和工程思路运用于工程设计、施工以及污染治理,更好地适应社会科技迅速发展的需求。
四、加强师资队伍建设,保证高素质应用型人才培养
“机械设计”课程设计是机械类本科专业学生进入专业课程学习前最重要的实践性教学环节之一,对于机械装置的设计能力、创新思维的培养具有十分重要的意义。但近几年来,我们发现“机械设计”课程设计环节的教学存在一定的问题,影响了教学质量;希望通过剖析下面的问题,改进教学方法和手段,切实提高“机械设计”课程设计的教学质量。
1“机械设计”课程设计选题
目前机械设计课程设计选题比较单一,传统题目仅考虑机械部件的设计,忽略了机械方案设计,缺少培养创新设计思维的环节,学生对机械方案设计不熟悉,创新设计思维和能力缺少锻炼。
2课程设计时间安排
现在“机械设计”课程设计的时间安排是:本科机制专业学生安排3周,机电专业安排2周,车辆工程专业安排2周;专科学生安排2周。课程设计任务书一般是在设计开始的前1周发给学生,2周或3周后学生上交设计计算说明书和图纸。
3设计过程指导
“机械设计”课程设计指导教师的指导缺乏灵活性。学院现在要求指导教师在指定教室对学生进行指导,但学生完成基本设计计算进入用计算机设计和绘图阶段后,学校的计算机机房无法满足学生的需求,指导教师只好让学生带U盘到教师办公室,用办公室电脑对学生进行指导,效率不高。学生在课程设计期间走过场、抄袭现象严重,到了毕业设计阶段,许多学生连机械设计的过程都不熟悉。
4课程设计审核和答辩
目前指导教师要负责所有学生设计资料的审核和答辩工作,所有答辩需在1天内完成,课程设计常常安排在学期末,而此时,学生要忙于期末考试,时间紧,任务重。此外,指导教师还有其他的教学任务或工作,2位指导教师要对40余位学生的设计资料进行审核并负责答辩工作,工作量很大,指导教师要花费大量的时间和精力,在课程设计指导工作中十分辛苦。
5设计参考资料选用
在课程设计阶段,学生每人会有一本《机械设计课程设计指导书》,指导书编者将课程设计中要用到的资料都汇编在这本书中,这样虽然减少了学生的负担,但不利于对学生查阅和运用各种设计图册、手册的能力培养。例如,笔者今年指导的学生在进行毕业设计中要选用离合器,学生按照指导书上的内容直接选用,致使学生过于依赖指导书,而不会使用工具书———“机械设计手册”、“机械工程手册”等专业机械设计资料。
“机械设计”课程设计的改革措施
为了使学生能够综合地运用所学的理论和实践知识,提高“机械设计”课程设计的教学质量,我们从下面几个方面做了改革与调整。
1“机械设计”课程设计选题
“机械设计”课程设计选题可以采用多样化的设计题目,可将“机械设计”课程设计与机械创新设计比赛相结合,或与大学生第2课堂相结合。选题不仅可以是二级展开式减速器设计,也可以是其他类型减速器,或其他典型的简单机械装置。学生可以采用机械创新设计比赛的题目,也可以另外选题。争取做到1人1题。鼓励学生创新设计思维,对于具有创新设计的选题,要专门指定指导教师进行有针对性的指导,由教学院审核并确定指导教师的教学工作量。对于既满足课程设计要求又具有创新性的选题,在课程设计成绩评定中可加分。
2强化课程设计的过程控制
加强“机械设计”课程设计的过程指导和阶段控制。在课程设计过程中,指导教师除了要给学生上3~4次引导课,及时指出学生在设计中出现的问题和错误外,还必须要求学生严肃认真、刻苦钻研、一丝不苟,并要有有错必改、精益求精的工作态度。不要害怕返工,一旦发现不合理的地方要求学生及时修改,要让学生把虚拟课题当做实际工程来做,让学生认识到设计是一项复杂而细致的工作,任何马虎和敷衍了事的态度都会带来不必要的损失。学生通过改正错误,可修正和补充掌握不够全面的知识,将问题弄懂、弄透。指导教师要随时掌握每个学生的设计进度,应及时指正发现的问题,尽量避免以后的设计由于前面的差错而需大量返工。
加强课程设计的过程控制,不是将学生和指导教师简单地安排在教室里,而是要切实做好阶段性检查。例如,在有机械设计课程设计教学环节的学期初,指导教师要提出课程设计选题的具体要求,介绍备选题目,鼓励学生提出具有创意的选题。到学期中,指导教师进行选题和自选题目的审核,明确每一位学生的选题,学生开始课程设计的方案设计。在课程设计开始的前2周,学生进行设计计算,到集中时间进行课程设计时指导教师审查设计计算过程和计算结果的正确性;学生在集中时间进行课程设计的主要任务是进行零件图及装配图设计,整理设计资料,准备答辩。
3课程设计成果审查与成绩评定
加强“机械设计”课程设计的设计资料审查和答辩。成立答辩小组,由教研室或课程负责人组织包括指导教师在内的4~5名教师成立课程设计设计资料审查和答辩小组;在答辩前严格审核学生的设计计算说明书和图纸资料,审核通过后才允许答辩;答辩中要做到形式和内容的统一,严格按照答辩程序,从自述、提问到答辩,使学生感受到课程设计的严肃性;对于未按要求完成课程设计或确实较差的少数学生,要进行重新答辩,个别课程设计极差的学生判定其成绩不及格。对于课程设计设计资料审查和答辩小组的教师要核定和计算教学工作量。
4“机械设计”课程设计的改革成效
经过近几年的改革,我们对课程设计题目的选择、设计方法和手段、时间的安排进行了改进,课程设计期间对学生创新能力的培养等方面进行了大胆的改革与探索。在课程设计中鼓励学生应用PRO/E、UG、CAXA等通用三维设计软件进行零部件三维设计、虚拟装配、有限元分析和动态运动仿真等,大大提高了机械类本科专业学生创新设计的能力、综合应用相关知识的能力及工程素质。通过应用三维设计软件,学生对自己所设计的机械装置有了直观的认识,验证了各零部件之间的位置和运动关系是否正确,是否会发生运动干涉等,并能及早发现和解决在设计中未能全面考虑到的问题和存在的缺陷,同时也增强了学生利用现代化手段进行机械创新和工程应用的能力。
结束语
[关键词]讨论式教学法 材料成型及控制工程 教学
一、讨论式教学简介
所谓讨论式教学是为了实现一定的教学任务,指导学生就教学中的某一问题相互启发、相互学习的教学方法。讨论教学方法是为了实现一定的教学任务,在教师的指导下,围绕中心问题,通过讨论或辩论活动,各抒己见,相互启发,互相学习,达到获得知识或巩固知识的一种教学方法。与讲授式教学不同,讨论式教学摒弃了传统的灌输式、填鸭式的做法,它是在教师指导下,让学生积极主动地参与教学过程的一种教学方法。学生围绕某一中心内容进行讨论,可以激发学习热情,激发学生的思维,集思广益,从而加深对知识的理解,提高学生的学习兴趣。由此看来,这对于革新教育教学观念,体现学生的主体地位,培养学生的创新能力,提高学生的综合素质是非常有意义的[1]。
二、材料成型及控制工程专业的特点
材料成型及控制工程专业是教育部1998 年进行高等学校专业调整时设立的一个本科专业,该专业涵盖了原来的铸造、锻造、焊接等材料加工类老专业的工艺及设备内容。材料成型是跨越材料和机械两大学科的一种制造技术,既要控制几何形状,又要控制材料的性能。根据专业属性和学院定位,确立了材料成型及控制工程专业的知识、能力、素质结构为:一条主线(工程应用),二个基础(材料、机械),三个能力(工程实践能力、创新能力、外语和计算机的应用能力);四种素质(人文素质、思想道德素质、专业素质、身心素质)。专业人才目标是:培养德、智、体全面发展,具备材料成型及控制工程基础知识与应用能力,能够在生产一线从事材料成型工艺及装备的设计、制造、试验和生产管理等方面工作的应用型高级工程技术人才。专业特色是:工程实践能力强、熟悉汽车制造中的材料成形加工。
三、“讨论式教学”在材料成型及控制工程专业教学中的实施
1.“讨论式教学”在材料成型及控制工程专业理论教学中的应用
“讨论式教学”能够发挥学生的主动性,使学生真正成为课堂教学的主体,挖掘学生的潜能,培养大学生的创新性[2]。以《特种铸造》的教学为例,笔者有几年教授《特种铸造》课程的实践经验。《特种铸造》是材料成型及控制工程(铸造方向)的工艺性专业课,通过学习本课程让学生初步了解并掌握特种铸造方法的实质、基本理论、工艺特点和应用范围;了解铸造生产中实现少、无切削的途径,为进一步提高铸件质量,改进现有工艺、摸索新的方法奠定基础,以适应现代化工业生产和科学技术发展的需要。最初采用教师讲授学生听讲的传统教学模式,这种模式以教师讲授为主,教师是课堂的主体,无法发挥学生在课堂中的主体地位,学生觉得枯燥无味。笔者对该门课教学方法进行改革,采用案例教学与讨论式教学结合的方法。教师对每种特种铸造方法进行简单的讲解,然后,学生根据自己的兴趣,选择其中一种特种铸造方法,介绍其研究进展或应用,学生用幻灯片讲解。第二个环节为互相讨论,其他同学对讲述同学进行提问,互相讨论。这种教学方法与传统教学方法相比较,有几个方面的优势。首先,学生需要查阅大量关于所报告特种铸造方法的文献,这锻炼了学生的查阅文献能力,语言组织能力。其次,学生需要把自己的报告内容讲解出来,这要求学生对内容有深刻透彻的了解。第三,学生之间互相提问,讨论,激发了学生的学习兴趣,引发了学生对专业知识的思考,培养了学生提出问题的能力。第四,课堂氛围活跃自由,增进了同学之间感情以及师生感情。
采用这种教学方法,教学效果得到了很大提高,学生主动参与课堂教学,成为课堂教学的主体,有几个方面需要注意:
(1)课程的前期准备要充分。包括具体采取的形式,实施方案,考核方式。
(2)教师在讨论过程中起到“穿针引线”的作用,需要具备丰富的专业知识以及较高的组织能力。既需要发挥学生的主动性,又需要进行适当的引导,发挥学生的潜能。根据罗杰斯的理论,即创造一个自由、互相尊重的课堂氛围。
2.“讨论式教学”在材料成型及控制工程专业实践教学中的应用
实践教学是理论教学的延伸和扩展,相对于理论教学更具有直观性、实践性、综合性和创新性。它作为全面推进素质教育的前沿阵地,担负着培养21世纪创新人才的重任,它是培养学生动手能力和思维能力的重要手段, 是实现科教兴国战略的重要基础。但是,实践教学往往被看做理论教学的附属,并未引起足够的重视。现行教学实验模式是将实验教学作为理论教学的补充,从属于理论教学,在客观上易让学生产生理论知识比实践知识重要,甚至认为实验可有可无的思想[3]。课程设计形式大于内容,多年采用同样的版本,学生依葫芦画瓢,并未进行深入地思考。实习教学多数是参观实习,学生只是走马观花地看一下,未能把理论联系实际。总之,由于诸多不足,使实践教学不能充分调动学生的积极性,达不到学生自主思考问题,解决问题的要求。
高校讨论式教学是指为了实现一定时期的教学目标,教师引导学生自行学习思考有关内容,并在集体中发表各自见解,提出问题,从而相互讨论启发、贯通学识、提高认识能力的一种教学法[4]。基于此概念,“讨论式教学”应用于实践教学中能够充分发挥其作用,深化实践教学内容。
以“讨论式教学”在材料成型及控制工程生产实习教学中的应用为例。学生生产实习的目的是进一步掌握目前汽车制造业中材料成型相关汽车零部件生产水平和生产状况,加深对专业课程内容的理解,为后续地相关课程设计、毕业设计以及今后所从事的专业工作打下较好的工程实践知识基础。重点学习重要汽车零部件关于材料、设备、工艺等方面的知识,把握汽车制造业中铸造、锻压、焊接技术的发展趋势,学习工人师傅的优良品质,培养吃苦耐劳精神和组织纪律性。我校生产实习是为期四周的分流定岗实习,学生在相关专业厂进行定岗实习。笔者所带的学生是在东风精密铸造有限公司定岗实习,实习期间学生的所有要求都与在职员工相同。学生被分配在制模、制壳、熔炼、清理、热处理等不同车间。四周实习后学生进行答辩,答辩采用的是讨论式。分为三个环节,第一个环节,学生自述自己在实习期间所做工作;第二个环节,提出问题与解答问题,根据在实习岗位时做的工作,提出相关问题,其他同学可以对问题进行解答;第三个环节,互相讨论。针对提出问题中有代表性的问题,进行集体讨论。
这种答辩方式改变了“老师问,学生答”的传统答辩模式,要求学生在实习期间对所做工作有细致的观察,深入的思考,善于提出问题,解决问题。有几个学生针对在实习中发现的问题,提出了具体的解决方案,并与厂里沟通,考虑立项继续合作。这种答辩方式充分调动了学生的积极性,而且增进了学生之间的交流,增加了学生对专业的兴趣。学生对专业流程有了深刻具体的认知,提高了学生的生产实践能力,为培养应用型人才探索了一条行之有效的途径。
四、结束语
“讨论式教学”充分发挥学生的主体地位,打破了枯燥沉闷的课堂氛围,创造了自由活跃的课堂氛围,学生积极参与到课堂中来,从“要我学”到“我要学”。这种教学方式与多媒体案例教学结合,在教学过程中取得了很好的效果,启发学生思考,笔者把这种方法应用于《材料成形专业英语》、《铸造工艺学》等多门课程中,激发了学生的兴趣,提高了提出问题,解决问题的能力,发挥学生的潜能,教学效果好。运用讨论式教学,需要改变教学思路,教师需要有充分的课前准备,丰富的专业知识,较强的组织和沟通能力,引导作用。
[参考文献]
[1]马玉真,王新华,宋方臻.普通高校讨论式教学模式的探讨与实践[J].中国现代教育装备.2010,11:168-169
[2]孙跃.培养大学生创新能力的有效方法――讨论式教学.中国电力教育[J],2010,27:54-56
[3]王洪武.实验课的讨论式教学模式初探.渝州大学学报(自然科学版),2002,19(2):101-103