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分析当前《机械设计》课程设计教学中存在的问题,从提高学生兴趣,课程设计前的准备、设计过程以及答辩总结等方面提出了相应对策,以切实提高课程设计教学效果。
关键词:机械设计;课程设计;问题;对策
引言
课程设计是机械类专业在完成机械设计或机械设计基础课程后进行的一项重要的实践教学环节,是学生首次接受较全面的工程设计训练。该课程要求学生综合运用已学过的多门基础课程来解决工程问题,对学生树立正确的设计思想、提高综合分析能力、培养良好的工程素质具有重要作用,学生在课程设计中的收获会直接影响到后续专业课程的学习,甚至对以后的毕业设计和实际工作都有着重要的影响。
1. 当前课程设计中存在的问题
1.1 对课程设计兴趣不高,不能积极地投入课程设计工作
部分学生认为课程设计就是画图,对课程设计认识不足,加之课程设计长期沿用减速器设计作为设计对象,使设计内容陈旧、单一,设计过程太枯燥,学生兴趣不高。
1.2 时间短,任务重;学生多,教师少
我校《机械设计》课程设计分三类:(1)一周,学生需要完成螺旋起重器设计和绘制螺旋起重器装配图一张(2 号图),设计说明书计算说明书一份;(2)二周,学生需要完成减速器设计(单级)和绘制减速器装配图一张(1号图)和零件图二张,设计说明书计算说明书一份。(3)三周,学生需要完成减速器设计(双级)和绘制减速器装配图一张(0号或1号图)和零件图二至三张,设计说明书计算说明书一份。课程设计的期间,学生每天要工作十个多小时,有时个别学生还需要熬夜加班。常有学生在完成课程设计后感叹,这门课程是上大学以来学的最累的一门。由于绘图工作量较大,绘图占据了学生大部分的时间和精力,学生对设计理念、过程和方法的体会与思考相对较少,削弱了课程设计的教学效果。
另外,随着招生规模的增大,教师数量相对偏少,经常是一名教师指导一个班,甚至两到三个班,教师很难在指导课程设计时照顾到每一个学生。
1.3 学生工程意识不强,对机械设计的过程和一般规律认识不足
在开始阶段,学生面对课程设计题目往往心中一片茫然,不知道从何处入手;在课设中,少数学生对教师指导过于依赖,自主性差,遇到问题,即使对一些很容易就可以从设计指导书或手册中直接查到的问题,也不能主动地通过查找手册资料和独立思考来寻求解决方案,而是一味地询问指导教师,或互相抄袭。
1.4 相关课程基础不够扎实,直接影响了课程设计的效果和进度
课程设计要应用机械设计课程知识,还要用到工程图学、理论力学、材料力学、工程材料、加工工艺以及公差和互换性等多门课程的知识,这些课程中任何一门基础不牢固,都会在课程设计中表现出来,影响课程设计的教学效果。在这些先修课程中,工程图学对设计的影响尤为突出。比如,课程设计时有相当一部分学生视图投影概念不清,对螺纹连接、齿轮以及轴承等标准件的表达方法不能熟练运用,出现大量的制图错误。另外,现行机械设计或机械设计基础教材有关零件设计的内容主要是围绕零件的强度设计展开,对零件的结构设计言之甚少,造成学生的结构设计能力较弱, 而实际机械设计中结构设计的工作量要远大于强度设计的。
2. 提高课程设计教学效果采取的对策
2.1 做好学生的思想工作,提高学生对课程设计的兴趣,充分调动其积极性
部分学生对课程设计兴趣不高,在课程设计中不能积极主动地投入,最根本的原因是对课程设计的重要性和必要性认识不足,不清楚课程设计的作用、地位,以及对后续课程的影响,这就需要教师在布置任务时进行充分的说明和正确的引导, 使学生提高认识,端正态度,自觉地投入到课程设计工作中去。
在机械设计或机械设计基础课程中,介绍各种常用机构及通用零部件的设计方法,这些内容一般自成章节,具有一定的相对独立性,学生对各章节之间的联系认识不够明确。在此之前,学生已完成了基础课程一系列先修基础课程,如工程图学、理论力学、材力力学、工程材料、加工工艺学等,但由于没有进行综合性的训练,还不能熟练地应用这些知识解决工程问题。
2.2 强调对机械设计过程的理解与认识,培养学生的工程意识
课程设计的过程比结果更重要。课程设计最根本的目的是培养学生综合运用所学知识解决工程问题的能力,使其初步掌握解决工程问题的一般过程和方法。强调机械设计过程主要有几个方面:
一是了解完成一项机械设计项目要经过哪几个阶段,每个阶段需要考虑哪些问题。学生在课程设计过程中之所以感到时间紧张,不完全是因为计算和绘图的工作量太大,而在很大程度上是因为对机械设计的工作过程和一般规律理解不够深刻,在拿到题目时一片茫然,不知道从何处着手,漫无目的的翻阅资料,或等待观望,无谓地浪费时间;再者由于设计时考虑问题不全面,导致返工而浪费时间。学生若知道了机械设计的过程,也就明确了前进的方向,知道什么时候该干什么,每一步的前后有何关联,做某项工作必须具备哪些条件,哪些是已知的,哪些是可以查到的,哪些是必须经过必要的预先计算得到,这样就可以有条不紊地展开设计工作,不会顾此失彼,避免无谓的返工,也就不会感到时间紧张。
二是要学会面对工程问题时的解决思路和方法。课程设计的一个重要目的,就是培养学生设计机械产品时对创意的实现能力,虽然课程设计一般仅设计传动系统,但其内容包含了机械设计过程的最关键部分:制定方案、工作能力设计计算、结构设计和各部分的协调等。理论课程与实际工程中所要解决的问题的区别在于, 前者是要求明确、规范化了的,而后者往往是笼统、模糊的。如何将叙述模糊、概括的设计要求进行明确、细化,从而将一个复杂的工程问题分解为一系列条件明确易于求解的简单问题,然后将这些问题逐个解决,最后再综合起来,通过统一协调,得到一个系统完整的解决方案,并形成规范的图纸和计算说明书等工程文件,学生必须在课程设计过程中认真实践、体会,才能学到手,而掌握了这些思路和方法,对毕业设计和将来的实际工作都是非常有益的。
三是养成严谨细致、认真负责的工作作风。设计时要重视培养学生养成严谨细致、认真负责的良好工作作风,这也是工程技术人员的基本素质。要求学生在课程设计过程中,每一个数据,每一条线都要有所依据,不能想当然地随意定,或者盲目地照搬手册或图例中的数据和结构。要让学生意识到,在自己完成的说明书和图纸上签下自己的名字,就代表要为所提交的材料负责。
2.3 进行课程设计前做好充分的技术准备工作
课程设计之前,指导教师应与学生互相配合,做好充分的准备工作,主要包括以下几个方面:
(1)讲课时复习和补充必要的相关知识,如机械制图、公差与互换性、工程材料与机械加工工艺等。学生所提交的设计说明书和图纸存在的问题主要包括两类,一类是纯粹的绘图错误,另一类是由于对公差与互换性、加工工艺等课程相关知识理解不够而导致的制图错误,主要是标注错误,比如形位公差、精度等级、粗糙度的选择与标注错误以及尺寸链闭合等。有的课程,比如机械制图,一般在大一完成,由于在后续课程中应用较少,到课程设计时很多知识已经淡忘,致使课程设计中出现过多的绘图问题,即使一些最基本的标准件画法(例如螺纹连接、齿轮、轴承等),都有不少同学画错。在机械设计课程中讲到相关章节时, 附带将一些课程设计中容易出现错误的问题回顾一下,这样可以使学生加深印象,从而在课程设计中少犯绘图错误,以便将主要精力放在设计上。比如讲到螺纹联接的类型时,结合每种联接型式的特点回顾螺纹联接的画法,指出容易出现的错误;介绍齿轮结构设计时,复习齿轮啮合位置的表达方法和齿轮零件工作图的内容及常见问题;讲解轴承类型时,结合轴承结构特点,回顾各种轴承的规定画法以及特征画法等。
(2)对课程设计中的关键问题,通过作业和讨论课的形式,加深学生的理解和认识。比如轴系结构设计,是课设中学生感到的难点,教学中,可通过分析减速器各种轴系结构设计,比较轴上零件的布置,固定与定位、装拆、轴承的类型和安装,与密封形式等,分析比较轴系结构设计的正误,引导学生通过讨论来纠正设计中存在的问题,帮助其加深理解,提高认识,增进学生结构设计的能力。
(3)熟练运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料,是机械设计人员的一项基本技能。在平时的作业中应该注意加入这方面的训练内容,以提高学生查找设计资料的能力。
2.4 重视答辩与总结
答辩与总结是课程设计的最后一个重要环节。答辩是对学生设计成果的一种肯定,也是学生间、师生间相互交流的重要方式,是教师检查设计质量高低的有效手段,也是对暴露出来的共性问题进行的一次集中指正,答辩方式可以是单个学生或分小组答辩,由于教师时间紧,指导的人数多,采用小组答辩学生之间可以通过相互讨论,培养学生的团队精神,提高答辩效果。答辩时通过提问和质疑可以引发学生思考,帮助学生提高对机械设计过程的理解和认识水平。
总结包括学生在完成设计后的个人总结和指导教师在答辩后所作的集体总结与点评。学生通过认真总结,剖析自己设计中的得失、成败,有助于进一步掌握设计方法和步骤,找出今后设计中应注意的问题。教师也要认真地对学生整体设计情况有一个针对性的总结,指出设计的不足,要肯定成绩并给予鼓励。通过系统总结和答辩,可使学生进一步发现设计计算和设计中存在的问题,进一步搞清不甚理解的或未曾考虑到的问题,从而使学生有更大的收获,圆满地达到课程设计的目的与要求。需要特别说明的是,答辩之后教师的总结点评非常必要,学生经过课程设计的实践之后,对教师的点评会有更深的体会。对机械设计中有些问题的认识,学生在课程设计过程中感觉到了,但限于实践经验和知识面,不能很清楚地归纳表达出来,这时教师进行总结和点评,常使学生有醍醐灌顶之感。
3. 结束语
课程设计在工科课程体系中承上启下的特殊地位,决定了该课程对培养学生的工程意识、创新意识、使其形成初步机械设计能力和独立处理工程问题的能力方面具有不可代替的作用。培养学生对机械设计的兴趣是课程设计顺利开展的前提,对机械设计过程的深刻理解与认识是学会解决工程问题的思路和方法的关键,充分的准备工作是基础。只有这些工作都做好了,才能保证课程设计的教学效果。
[参考文献]
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[4]于明礼. 当前机械设计基础课程设计中的问题与解决措施[J]. 科技信息2009, (35): 163-164.
[关键词]专业课程设计 光电通信 教学模式 实践教学
[中图分类号]TN29
一、引言
目前,随着社会的发展与我国教育体系的逐渐完善,学生综合素质与能力的培养是当前高校人才培养的重点。能综合应用专业理论知识解决实际问题,具有较强的创造力和敏锐的观察力等都是能力的具体体现。实践教学是培养学生能力的重要环节,而注重从“应用型”向“设计型”人才培养的转变,已成为各大高校实践教学的指导思想。专业课程设计属于实践教学的主要环节之一,其旨在培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力,也是对前期理论与实践教学效果的检验[1-3]。为实现“设计型”人才培养,在专业课程设计中同样需要加强学生的实践创新思维引导。
“信息工程(光电通信)”专业是本校电子信息工程学院新发展的本科专业方向之一,其相对应的教学体系还处于不断探索与发展的阶段。目前,专业课程设计安排在大四秋季学期,共3周时间。在过去几年,专业课程设计都采用“信息工程”大专业统一进行的模式,内容一般包括4次讲课、5个基本实验和1个完整的专题设计。其目标是通过几个基本实验使学生了解典型的电路或系统结构、分析方法和设计实现方法;通过专题设计是学生能够综合运用专业知识、EDA设计工具、新器件、新方法解决专业问题。因此,本专业过去的课程设计采用了传统的组织模式,学生的参与热情不高;专业课程设计的内容也没有体现“光电通信”专业的特点。
针对上述问题,我们对本专业的课程设计教学模式进行了改革,并根据学生已有的专业知识结构,设置具有“光电通信”专业特点的课程设计题目,使学生能应用现有理论知识解决一定的实际问题,在设计能力方面有所提高,为毕业设计及以后步入社会参加工作奠定基础。
二、课程设计的教学模式
为使学生在最短的时间内掌握尽可能多得知识,平时的课堂教学大多采用教师讲授,学生被动式获取知识的模式。专业课程设计的教学不同于平时的课堂教学,应采用学生为主、教师为辅的方式。借鉴校内外其它专业课程设计的组织模式,并结合本校“光电通信”专业现有的教学体系结构,将本专业的课程设计分为三个阶段,即准备阶段、实施阶段和验收阶段[4]。
1)准备阶段。指导教师以加深基础知识、增强综合应用知识能力和提高创新研究能力为主线,制定合理的教学大纲,根据学生已有的专业知识结构,设置课程设计题目,在此过程中尽量做到以下几点:①设计内容具有一定的实用价值;②在突出本专业课程重点内容的基础上所覆盖的知识面尽可能广;③有利于学生综合能力的培养;④难易适中,并具有一定的挑战性。针对设计内容中学生还未学到的理论,安排理论辅导课。
学生根据大纲提供的课程设计选题范围,并结合个人爱好及特长确定题目,为保证每个学生都有一定的工作量,需限制每个题目的选择人数。题目选定之后,组织小组内讨论,明确个人分工。
2)实施阶段。学生通过查阅文献,组内讨论,运用所学知识对选定的题目进行分析、设计,完成设计内容。在此过程中,学生要做到以下几点:①明确设计任务与要求;②提出设计方案,给出总体原理框图;③对所选方案进行理论分析、仿真或实验;④讨论设计结果的可行性。
在此环节,教师进行启发与引导,只讲解难点,充分尊重学生的设计思想,并在中期检查每组设计的进展情况,及时指出其中可能存在的原理错误及设计缺陷,对于细节上的小错误,可以由学生自己在实践中自己发现和修改。
3)验收阶段。学生进行总结,完成课程设计报告并进行结果演示与答辩。教师根据学生在课程设计过程中的总体表现、书面总结报告、设计结果演示及答辩情况评定最后的成绩。
在上述三个阶段中,学生是主体,教师的任务在于抓住关键环节组织教学,将启发式教学、讨论式教学和研究式教学融会其中,给学生最大的发挥空间,最大程度发挥学生的自主能动性,启发其创造性思维,培养其综合应用专业知识解决实际问题的能力及团队合作精神。
三、课程设计的实践
按照上述课程设计的组织模式,本专业的课程设计已完成了三次实践。下面分阶段总结实践情况。
1)在准备阶段,充分利用现有的资源和条件,并结合学生的知识结构,设置了9个专业课程设计题目,如表1所示。表中的设计内容以光通信及光信息处理中常用的光器件设计和光学成像原理应用为主,其中包括4个应用型和5个设计型题目,具体内容稍有难易差别,学生根据自己的专长和基础水平,选择相应的设计题目,每个设计题目由3名学生分工完成。此外,根据学生当前还缺少的专业知识,相应地安排了6学时的理论课及2学时的答疑时间。
2)在实施阶段,学生通过查阅文献和组内讨论完成设计内容,在中期检查中,每个学生进行阶段总结,汇报设计任务进展情况及存在的问题,教师引导学生多方位、多角度地分析问题,提示解决问题的思路与方法,学生进一步查阅文献资料,完成设计任务。
3)在验收阶段,学生总结课程设计内容,撰写报告,并进行结果演示和现场答辩。最后考核包括了平时表现、书面报告及答辩三部分成绩,分别占总成绩的20%、60%和20%。这样的考核方式将评价标准分解在了学生课程设计的三个阶段中,因而可以比较全面、公正地反映学生完成课程设计的情况。
四、实践效果及存在的问题
从最后的考核结果来看,80%以上的学生态度认真,能主动找老师答疑;每组都实现了课程设计的内容,有的组还进行了扩展;有半数以上的学生总结了自己在课程设计中遇到的问题、解决的方法和收获体会,还有学生指出了当前结果的不完善之处。同时,也存在个别学生自己不做,抄袭别人的情况。另外,在课程设计总结报告中要求对结果进行讨论,但从报告及最终答辩情况看,学生对设计结果,主要是结果曲线的讨论很少,大部分学生只是单纯得完成了设计任务,对结果所反映的物理意义及应用价值理解较浅。综合评定后有60%的学生成绩为“良好”以上,也有不到10%的学生为“及格”。
针对实践中存在的问题,今后还需进一步启发学生多查阅文献,了解每个设计题目的实际应用方向,使学生能体会到学有所用,认识到专业课程设计的重要性,尽可能消除个别学生完全不动手的情况,让每组所有的学生都参与到课程设计中来。
五、学生的体会
学生在书面总结报告中这样写道:“虽然在设计的过程中,由于各种各样的原因,在一开始并没有想象中的那么顺利,但是在不断地停滞不前中,发现问题,解决问题,与此同时大脑得到充实,知识得到丰富,思维更加敏锐,总之是受益匪浅。”
“通过这次课程设计,我认识到理论方面的知识也是比较有趣的,结合以往学到的一些知识,比较顺利地解决了课设中遇到的问题,更加激发起了我学习的热情。”
“对于知识,需要经常回顾,否则再熟悉的技术也会变得非常陌生。”
“通过这次课程设计,我加深了对专业知识的认识,学到了不少新的知识,也锻炼了我程序编写的能力。同时,小组的同学,相互协助,各司其职,也是我们能顺利完成这个设计题目的重要原因。”
从这些切身的体会可以看出,学生对本专业课程设计的积极性比较高,在专业知识应用与设计能力方面都得到了一定的锻炼,并对团队合作的重要性也有了更高的认识。
六、结束语
专业课程设计是学生大学教育期间各阶段所学知识回顾和提高的过程,是培养学生实践能力的重要环节。结合本校“光电通信”专业的教学体系现状,我们对本专业课程设计的教学模式进行了初步的改革与实践。在实践中注重从“应用型”向“设计型”人才培养的转变,尽可能调动学生的主观能动性,从课程设计的选题、查阅文献、任务分工,到设计内容的实现、调试与总结答辩,都由学生自己完成,取得了较好的实践效果。但仍然存在一定问题,在今后的实践教学中还需不断探讨本专业课程设计的内容和组织模式,从多方面激发学生的学习兴趣,进一步提高课程设计的质量,使学生在发现问题、分析问题和解决问题的过程中逐步提高综合应用专业知识创新设计的能力。
基金项目:北京航空航天大学本科教学改革立项项目
[参考文献]
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[2]邹道生,黄光华.独立学院电子信息工程专业课程设计教学改革与实践[J].赣南师范学院学报,2011(6): 89-91.
[3]王少刚.课程设计是培养学生创新能力的重要途径[J].中国大学教学, 2007(8): 23-25.
[关键词]精度设计 培养方案 教学实践 改革
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A
引言
机械产品往往由于丧失精度而报废,周期性检修的实质就是对其精度的检定和修复,没有足够的几何精度,机械产品就失去了使用价值。因此,从理论上讲,无论何种生产类型、何种功能要求,都应该对零件的几何要素提出精度要求。精度设计用以确定机械各零件几何要素的公差。机械产品的精度设计是联系产品使用性能和生产制造过程的桥梁[1],精度设计给定的公差等级、采用的公差原则对生产设备的选择、工装夹具的设计和制造、检验方法的制定等方面有着决定作用,它直接影响着生产成本的高低,进而影响着产品的市场竞争能力。
《互换性与测量技术基础》是高等院校机械类、仪器仪表类和机电相结合类各专业必需的主干技术基础课程[2],涵盖了几何精度设计与检测两方面的内容。在几年的教学实践中发现以下问题:
(1)学生没有充分意识到几何精度对机械产品使用性能的重要性。在课程设计和毕业设计时,只做完系统设计与参数设计,精度设计基本就没做或者很少做。
(2)学生不具备相应的精度设计能力,不能灵活运用所学的相关知识进行机械产品设计。在课程设计和毕业设计时,精度的确定并没有考虑产品的性能要求和生产成本之间的关系,所做的设计在目前生产条件下无法制造生产,或者造成生产成本的增加。
(3)学生不能正确运用设计标准和规范。比如,在齿轮的设计中,图纸表达不完善,参数表只有结构参数的内容,而没有精度参数的内容,甚至没有参数表;标准件并没有按照国家标准选用规格;已废除的国标仍在使用。
鉴于此,作者对课程教学进行研究,并进行大胆尝试与改革。
一、建设课程群,确立精度设计地位
课程群是为完善同一施教对象的认知结构,而将本专业或跨专业培养方案中若干门在知识、方法、问题等方面有逻辑联系的课程加以整合而成的课程体系[3]。以实现学生综合设计能力、创新能力为培养目标,把“机械制图”、“机械原理”、“机械设计”、“互换性与测量技术”4门课程的各教学环节进行优化重组融合,形成机械类专业基础课群。机械产品的设计过程通常可分为三个阶段:系统设计、参数设计和精度设计[4]。如果说系统设计为机械产品的一次设计,那么精度设计就是系统的三次设计。系统设计以整机的功能为目标而进行的机械基本工作原理和总体布局设计,是运动学的设计,主要由机械原理课程承担;参数设计以保证系统的能量转换和工作寿命来确定机构各零件几何要素的公称值,由机械设计课程承担;精度设计以保证机械产品的性能要求同时考虑制造的经济性来确定机械各零件几何要素的允许误差,由互换性与测量技术课程承担。
通过分析,互换性与技术测量课程的教学内容应该以精度设计为主线,以提高精度设计能力为目标,和机械原理课程及机械设计课程共同研究机械产品的设计。
二、设计性能检测实验,增强精度设计意识
在几年的教学实践中发现,学生能够理解机械结构参数对机械性能的重要性,却认识不到几何精度对机械性能的重要影响,甚至错误的认为机械设计就是做系统设计和参数设计,认为精度无关紧要。
为了更好的帮助学生理解几何精度设计在生产实际中的应用,体会几何精度对机械产品性能的重要影响,增强学生综合运用知识能力,强化机械设计、几何精度和机械制造之间的相关性,指导毕业生研制出机械性能检测实验台,使学生通过实验,切身体验几何精度对机械产品性能的影响,增强精度设计意识。
本实验台的整体结构系统图如图1所示:
图1:机械性能检测实验台整体结构系统图
直流电机作为动力通过一个一级传动机构驱动发电机工作,并设计的检测系统(传感器、采集卡、PC机自行开发的测试系统)对其性能指标进行检测,如传动效率、振动、噪声、温度等。传动机构的主要零件是可以拆装的,同时,主要零部件配备有多套(结构参数相同,仅精度不同)。实验时,学生组装不同精度的传动机构,进行整机运行,通过测试性能指标比较来反映整机的运行性能。
通过本实验可以加强学生对几何精度影响产品使用性能的主要认识,增强工程意识,并通过此综合实验培养学生综合运用所学相关知识的能力。
三、进行综合设计,提高精度设计能力
依据机械类专业教学计划,机械原理课程和机械设计课程及互换性与测量技术课程一般都安排有相应的2~3周的课程设计。课程设计一般要求学生在相对集中的时间内运用所学的相关知识完成一个具体的小设计[5]。目前,一般教学安排都是每门课程独立安排相应的课程设计,而这样做的结果对学生造成一种误导,形成“机械设计就是系统设计”,或者“机械设计就是参数设计”,“质量(使用性能)是检验出来的”等错误认识;同时也不能增强学生综合设计能力的培养;另外,也不利于“培养学生的工程实践能力和创新能力”教学目标的实现。以至于做毕业设计甚至在实际工作中,出现图纸表达不清楚、不合理、不符合规范,或者设计出来的产品依据目前的生产条件根本没法生产或者是生产成本过高等问题。
针对以上问题,把机械原理课程设计、机械设计课程设计及互换性与技术测量课程设计进行优化、整合。以培养综合设计能力为目标,进行综合性课课程设计。
(一)课程设计内容优化改革
目前,机械设计课程设计所做的机械产品设计基本上都是只考虑系统设计和参数设计,至于精度设计,基本就没做或者做的很少,有的只是在图纸上参照相关的设计做了些公差标注,至于为什么要选用这些精度项目?为什么要确定如此精度?学生基本就不知道。
曾经针对此问题,提出在互换性与测量技术课程设计调整精度设计的内容,让学生各自找出自己所做的机械设计课程设计,对整个设计进行完善。学生在系统设计和参数设计的基础上进行精度设计,并对前期的错误进行更正,形成完整的机械产品技术资料。
通过此项改革,提升了学生对精度设计在机械产品设计的重要性认识,但是,这样就会由于工作的不连续就耽误了很多时间。首先,对机械设计课程设计、机械原理课程设计、互换性与技术测量课程设计时间进行调整,调整为同时进行;然后,对其设计内容进行整合,取消原来的独立课程设计,实行综合课程设计,涵盖系统设计、参数设计、精度设计等内容。
(二)选题来源于工程实际
目前,机械设计课程设计题目大多是“一级或二级齿轮减速器”的设计,它涵盖了“机械设计”课程中大部分内容,有助于学生加强相关的知识的综合运用能力,但这样就出现题目单一化,不能充分调动学生的创新意识。通过对以往的课程设计答辩情况来看,部分学生曾出现抄袭现象。基于此,课程设计的选题来源于工程实际,解决所在城市厂矿的实际问题。根据任务的大小对学生进行分组,使学生协同完成整个设计任务,而所做设计是否能满足实际需要,可以直接在生产中得到检验,在工程实际中体会精度设计与生产性能及生产成本的关系,增强学生的工程意识。另外,设计要变为产品,图纸是设计工作者和制造工作者之间的沟通语言,这样,图纸的表达必须规范。学生在实际工程中体会图纸表达规范化的重要性,并能运用国标进行规范化设计。
四、改革考核办法,激发学生学习动力
以往,对于课程设计的考核方法是“考勤(10%)+报告(20%)+答辩(70%)”,这种考核办法能够使老师对学生的知识及素质得到全面的考核。但对学生来说有种“课程到此为止”的感觉,学生只知道自己的一个综合分数,并不知道自己掌握的相应知识到何种程度,是否满足工程实际所需?或者对于实际工程,还需要哪此方面的知识?其它同学是个什么样的水平?
一种理想的课程考核模式,应该能够全面、正确、有效地实现检查评价、教育激励、诊断反馈和导向等多种功能[6,7]。因此,在对精度设计进行考核时,采取了以下措施:
1.学生作为评委对学生进行答辩。这时,老师只是作为场外指导,对学生解答不了,而对他们的能力提升有关键作用的知识点做出解释和阐述,同时也从学生的答辩时所提的问题及回答情况对答辩学生和答辩评委的知识和能力掌握程度做出全面判断。
2.指导老师和学生进行互动,并做总结。在答辩进行完毕,指导老师就精度设计和学生进行互动,学生在互动中调动学习的积极性,并能对知识理解的更深刻。然后通过老师的总结,使学生对精度设计的脉络有个更清楚的知识,能够掌握精度设计的要领,并能体会精度设计在机械产品设计中的地位。从而激发学生学习知识的积极性和动力。
五、结束语
精度设计作为机械产品设计的一个重要环节,在理论教学与实践教学中应该加强学生精度设计能力的培养。近年的教学实践,学生精度设计能力有了很大的提高,为以后的毕业设计和工作打下良好的基础。
[参考文献]
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关键字:机械基础 课程设计 教学改革
【中图分类号】 G640
随着社会经济的快速发展,教育在不断地改革和完善。然而在职校教学过程中,《机械基础课程设计》是一门实用性较强的学科,可见让学生学好这门课程是非常的重要的,因此,在经济全球化的今天,对其教学进行改革已成为当前重要的教学任务之一。机械基础课程设计是职业院校机械专业的一门基础课程之一,是连接学生理论知识和专业知识的桥梁,也是职业院校机械类专业的学生独立进行的一次工程实践活动,具有很强的实践性和综合性。那么如何做好课程设计,并且通过好的课程设计使学生的设计能力、实践能力、协作能力等综合能力有所提高。笔者结合自身的教学经验认为在机械基础课程设计中,要想使学生学有所成,就必须对其教学进行一定的改革,从而提高学生的工程素质和培养学生各方面的能力,使学生终身受益。
一、机械基础课程设计的内容改革
1.1课程设计的目的。机械基础课程设计是职业院校机械专业的一门基础课程之一,是连接学生理论课和专业课的桥梁,也是职业院校机械类专业的学生独立进行的一次工程实践活动,具有很强的实践性和综合性。其教学的目的是增强学生的实践能力、理解能力、交际能力以及协作能力,从而使学生快速、有效地学习,为以后的学习打下坚实的基础。
1.2课程设计的内容改革。课程设计的理念是培养具有良好职业道德的实践动手能力,适应经济发展地区的生产、建设、管理、服务的技术应用型职校人才。要对课程设计的内容进行改革,其中选题是关键,应以“工作过程的人才培养”为原则,重视学生的实践动手能力和专业水平的培养。在教学过程中教师应该尽可能的选择学生能够懂的、易掌握的题材将其课程设计中,从而使学生能够完全掌握,在此基础上教师还可以更深层次的介绍相关专业知识。在教学过程中,教师不应该用传统的教学观念将机械原理和机械课程设计分开来进行实验,应对机械基础课程设计进行改革,即将机械原理和机械课程设计融合为整个机械基础课程设计,不要分开实施。改革后的课程设计有利于同学们实践能力、协作能力、沟通能力、等综合能力的提升,从而达到教学目的――建设综合型人才。
二、改善教学的方法,重视各种能力的培养
2.1增加结构设计的训练,提高学生感性认识与动手能力的培养。《机械基础课程设计》是一门实用性较强的学科,也是机械内专业学生的第一次全面的设计训练,它的结构比较复杂难懂,然而受职校生生源差这一因素的影响,对其来说学习机械设计基础课程更是如此。分别从以下两方面来解决这一难题:一方面是加强教学过程中结构的设计(如:在讲述联接、齿轮的转动、轴等课程时,都对其上一次结构课)。在课程设计之前,教师可以让学生先做减速器拆装的实验,了解其各部分的作用,最后画一张轴系结构图,并从中学到知识和发现问题。另一方面是充分利用现代教学设施及手段,让学生在上课之前有充分的准备,并且使他们对课程设计中所存在的问题及时得到解决。教师可以利用多媒体设备进行教学,使学生能更进一步的了解箱体、轴、齿轮、皮带等常用零件的作用,并通过多媒体使其对机械中的零件直观的了解,使学生对零件的印象加深。在教学过程中,为了让学生更深入地了解课程设计的内容和步骤,教师可以利用软件中的动漫和交互性能,以此达到课程设计的效果和目的。
2.2重视对学生协作能力的培养。由于《机械基础课程设计》是一门实践性较强的课程,顾名思义学生之间的协作能力起着十分重要的作用。在基础课程设计中,一般以小组为单位进行试验,通过谈论和总结,制定出自己的方案,最后通过各组讨论指出每一组方案的优缺点。可见,小组成员之间的协作能力是决定实验成败的关键因素。在此过程中,不仅可以增强小组成员之间的协作能力,还可以对学生独立设计和思考能力的培养,更可以在竞争中激发学生的学习兴趣和工作热情。在课程设计过程中,应遵循以学生为本的原则,充分发挥教师的主导作用,对学生出现的问题进行指导,从而使学生熟练地掌握设计中的每一步骤。
三、改革考核的方式,提高课程的质量
俗话说:“有因必有果,有始必有终”。在教学中教师只传授知识,而不对其生进行考核是没有任何效果的,这样只是竹篮打水――一场空的表现。传统的机械基础课程设计教学的考核方式比较单一,即教师根据学生所完成的图纸质量和其平时上课的表现情况作为考核指标,这种方式存在一定的不合理性和片面性。为了避免不合理性和片面性的产生,对学生的课程设计的考核方式有了一定的改革,即把考核的指标分为四部分,分别是平时考勤、设计草图和图纸质量、答辩、设计的计算,并通过一定的的比例进行考核评分。通过这样的改革方式,不仅提高了学生在设计过程中的热情度,还激发其在过程中活跃的思维能力和创新能力,也促使其表达能力和心理承受能力的提高。可见,通过对机械基础课程设计中考核方式的改革,不仅能提高教学的质量,还能促进学生表达能力、实践能力、综合素质等综合能力的提高。
四、结语
随着社会经济的不断发展和科技的迅速发展,社会越来越需要机械实用型人才,《机械基础课程设计》是一门实用性较强的学科,因此,加强和完善职校机械基础课程设计教学的改革是职校机械类专业的重要教学任务之一。本文主要对职校机械基础课程设计的教学内容、教学方式以及考核方式的改革进行了分析,从而对全方位提高学生的课程设计水平与教学质量进行论述,最终达到教学目的与改革最终目标――使学生真正成为一个实践能力、表达能力、社交能力、协作能力、工程能力强的综合型人才。
参考文献:
[1] 项筱洁.《机械设计》课程教学改革与探索[J]. 当代职业教育. 2011(06)
关键词:水质工程学;教学研究;教学环节;合理安排
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)05-0174-02
《水质工程学》作为给排水科学与工程专业的核心专业课程,涉及理论教学、实验教学、生产实习及课程设计等四个教学环节。《水质工程学》的教学质量,将直接影响本专业毕业生从事专业工作的能力与水平。而教学质量除了受制于各单一教学环节本身的教学效果外,各教学环节的合理安排也会对教学质量的提高产生极大的促进作用。
近年来,我校成立了《水质工程学》课群组,教学团队完成了多项关于给排水专业教学改革的项目,通过总结教学经验、完善实践教学体系、合理安排教学环节,使得《水质工程学》的教学效果有了很大的提高,毕业生质量得到了用人单位的肯定。
一、《水质工程学》主要内容与教学环节
(一)《水质工程学》的重要性
给排水科学与工程专业作为一个工科专业,学生毕业后主要在市政设计院、建筑设计院等各类设计院所、自来水公司、环保公司等工作,毕业生应能从事与给水处理、污水处理相关的设计、施工、运行管理等工作。而这些专业知识的学习,主要来自于《水质工程学》。因此,《水质工程学》教学效果的好坏,直接影响到学生的专业水平和就业单位对学校教学工作质量的评价。
(二)《水质工程学》主要教学内容
《水质工程学》是给排水科学与工程专业最重要的专业必修课之一。课程内容按处理对象主要包括城市给水处理、城市污水处理、工业给水及污废水处理等;按处理原理包含物理处理、化学处理、物化处理和生化处理等,具体包括各种水处理技术的原理、工艺流程、最新成果和发展趋势。城市给水处理的教学目的:要求学生通过学习,具有解决城市给水处理技术问题的初步能力,熟悉城市水厂的运行管理,重点掌握凝聚与絮凝、沉淀、过滤、吸附及消毒等水处理单元的基本概念、基本理论与设计计算。了解该学科现状和发展趋势,具有进行给水处理技术科学研究的基本能力。污水处理部分的教学目的:通过本课程学习,使学生掌握污水的物理处理、活性污泥法、生物膜法、污水的自然生物处理、污水的深度处理与回用以及污泥处理与处置等方面的基本概念、基本理论、设计计算和运行管理技术,掌握污水处理的工程技术与方法、应用条件以及新工艺与新技术,为将来从事本专业的污水处理工程设计、科研及运行管理等工作奠定必要的理论和应用基础。工业水处理部分的教学目的:要求学生重点掌握水的化学处理、离子交换及各种膜法处理的基本理论和工艺技术;熟悉工业给水及工业废水处理的基本处理方法和设备运行管理,熟悉工业废水处理的排放标准;掌握工业给水和工业废水处理工程设计与计算的基本概念;初步具备从事工业给水和废水处理的科研能力,并对该学科现状和发展动向具有初步的了解。
(三)《水质工程学》主要教学环节
《水质工程学》涉及的教学环节主要包括理论教学、水质工程实验、课程设计以及生产实习等四个方面。与本专业的其他课程教学只覆盖一到两个教学环节相比,《水质工程学》的教学过程涵盖了所有相关的教学环节。每个教学环节都对保证教学质量起着重要的作用。理论教学为学生讲授水处理方面的相关原理,使学生全面了解与掌握水质与水质标准、水处理方法与原则、凝聚和絮凝、沉淀、过滤、吸附、氧化还原与消毒、离子交换、膜滤技术、活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理、污泥处理处置与应用、水的冷却、腐蚀与结垢、典型给水处理系统、城市污水处理系统、工业水处理等基本概念与理论,掌握城镇给水与废水处理技术的基本计算方法及其发展状况。水处理实验一方面使学生学习实验基础理论,包括仪器仪表的工作原理、测量方法、误差分析、实验原理,另一方面训练学生的基本实验技能,包括仪器设备的操作使用、维护、实验内容的设计与实验数据的整理等。让学生在学习水处理基本理论后,能更形象地理解理论的内容,巩固所学知识。
课程设计则可以加深学生对专业知识的理解与认识,学习有关设计规范与技术标准,掌握工程设计的基本方法,培养工程设计能力。生产实习则通过让学生参观实际的水处理工程(包括自来水厂与污水处理厂),使学生学习给水排水工程设施的施工、运行、维护与管理知识,学习现行的有关规范、标准与规程。能将课本上的理论知识、理论计算结果与实际工程相结合进行理解,进一步增加学生对实际工程的认知。
二、《水质工程学》教学环节的合理安排
(一)给排水主要专业课程
除专业理论基础与专业技术基础外,给排水科学与工程专业的主要专业课程有:《水质工程学》、《泵与泵站》、《水资源利用与保护》、《给水排水管网系统》、《建筑给水排水工程》、《水工艺设备基础》、《给排水工程仪表与控制》、《水工程施工》与《水工程经济》等课程。上述课程有的涉及课程设计和实习,有的则只有理论教学。《给水排水管网系统》与《泵与泵站》两门课主要涉及理论教学与课程设计两个教学环节,课程设计一般安排在理论教学之后进行。《建筑给水排水工程》主要涉及理论教学、课程设计与生产实习三个环节,很多学校都是先进行理论教学,然后直接进行课程设计,生产实习则是安排在课程设计之后进行。《水工程施工》、《水工艺设备基础》、《水工艺仪表与控制》与《水工程经济》等课程则只有理论教学一个环节。《水质工程学》教学环节涉及理论教学、实验、课程设计及生产实习等四个方面,这四个环节时间顺序上的安排,各个学校不尽相同。一般情况下,水处理实验都会与理论教学同步进行,而课程设计与生产实习,有的学校先安排课程设计,有的学校则先安排生产实习。目前,大多数学校都是课程设计安排在生产实习之前。
(二)《水质工程学》教学环节的合理安排
根据《高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范》,《水质工程学》作为水质控制核心知识领域的推荐课程,课堂教学核心学时数至少应安排64学时;水质工程学实验包含:混凝实验、颗粒自由沉淀实验、过滤及反冲洗实验、活性炭吸附实验、树脂总交换容量和工作交换容量的测试实验、污泥沉降比和污泥指数的测定与分析实验、鼓风曝气系统中的充氧实验、加压溶气气浮的运行与控制实验,安排至少16学时;课程设计包括水厂课程设计和污水处理厂课程设计,至少各安排1周;生产实习主要是水厂与污水处理厂实习,时间则至少安排2周。《水质工程学》涉及的四个教学环节既各有侧重又相互联系,不同的教学安排,对本课程的教学效果将会产生不同的影响。根据每个教学环节教学目的不同,各教学环节执行的顺序也需要合理安排。根据我校多年的教学总结,各环节安排应按如下顺序:首先,安排理论教学。理论教学作为专业知识学习的前提以及其他各环节的基础,应作为第一顺序安排。教师在课堂上详细讲授水质净化各种处理技术的原理、工艺流程及设计计算。其次,安排水处理实验。水处理实验作为课堂教学过程中理论知识的形象体现,应当跟随理论教学的进度随堂安排,这样可以保证学生在学习完理论知识点后,可以立即将其实践化,加深对课堂知识的理解。第三,应该安排生产实习。重点选择两个技术先进、工艺较齐全的给水厂和污水厂蹲点实习,再适当参观若干个工艺方面有不同特点的水处理厂。只有通过生产实习,学生才能进一步结合实际工程加深对书本知识的理解,切实掌握各种水处理构筑物的形式、结构、管渠连接等情况,熟悉各类泵房的布置形式、阀门控制及起吊设备,熟悉自动控制、水质检测等水处理运行过程中所需的设备及其作用,理解与厂区构(建)筑物、道路、绿化等相关的平面布置与高程布置原则。最后,安排课程设计。学生通过课堂理论学习及有关实验操作,并经过校外生产实习的实践活动,再回到学校进行水厂和污水厂课程设计时,将会得心应手,具有更加清晰的思维和逻辑,更能明白水处理厂各构筑之间平面布置与高程衔接的重要性,理解水泵选型及运行的合理设置,明白道路、办公用房、检修车间、化验室等等附属建筑物的布置特点。因此,设计方案会更加合理,更切合实际,为后续毕业设计及走上工作岗位打下坚实基础。
三、结语
《水质工程学》作为给排水科学与工程专业的一门核心课程,如何安排该课程各教学环节,对提高教学效果影响极大。我校成立了《水质工程学》课群组,教学团队完成了多项关于给排水专业教学改革的项目,通过总结教学经验,完善实践教学体系,合理安排教学环节,使得《水质工程学》的教学效果有了很大的提高,毕业生质量得到了用人单位的肯定。根据我校多年的教学经验,制定该课程教学计划,首先进行理论教学,相关实验可在理论教学过程中穿行,生产实习则需要在理论教学完成后安排,最后进行课程设计,这样能极大提高教学效果。当然,对于不同的学校,可能在教学计划、学时安排上都会有差异,但从教学效果考虑,应本着由浅入深、从课堂到实践再到课堂的教学顺序,这样才能保证良好的教学质量。
参考文献:
[1]杨庆,王淑莹,彭永臻.水质工程学课程两点一线教学模式的探讨与实践[J].中国现代教育装备,2011,(19):75-77.
计算机技术作为信息化的核心技术受到全社会的普遍重视。深入掌握计算机专业知识、具有良好系统设计与分析能力的计算机高级专业人才在社会上深受欢迎。而系统设计与分析能力的培养需要通过长期、系统的实践训练才能获得。
高等学校的实践教学一般包括课程实验、综合性设计、课外科技活动、社会实践、毕业设计,等。因此,实践教学基本上可以分为三个层次:第一,紧扣课堂教学内容,以掌握和巩固课程教学内容为主的课程实验和综合性设计;第二,以社会体验和科学研究体验为主的社会实践和课外科技活动;第三,以综合应用专业知识和全面检验专业知识应用能力的毕业设计。课程实践(含课程实验和综合性设计)是大学教育中最重要也是最基础的实践环节,直接影响后继课程的学习以及后继实践的开展质量。课程设计是属于第一个层次的综合性设计实践教学。
课程设计以培养学生系统设计与分析能力为目标,通过团队式合作、研究式分析、工程化设计完成较大型的系统或软件的设计题目。课程设计不仅有利于学生巩固、提高和融合所学的专业课程知识,更重要的是能培养学生多方面的能力,如综合设计能力、动手能力、文献检索与分析能力、团队合作、工程化能力、研究性学习能力、创新能力,等。因此,课程设计是提高学生动手能力和解决实际问题能力的一种非常有效的方法,越来越受到重视。
大力加强教学活动中学生的实践动手能力的培养已经引起了教育与社会各界人士的广泛重视。在教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会制订的“高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范”中,我们可以看出,教育部专业教学指导委员会对课程设计非常重视。从培养与提高学生综合能力出发,教学指导委员会制定的四个方向的专业规范均建议有单独课程开设综合性课程设计,每个专业方向分别给出了6个综合课程设计范例(每个本科学生可以选修其中3~4个)。
根据国家教育部教学指导委员会以及浙江省计算机教学指导委员会的调查,目前“计算机科学与技术”专业的开设数居全国专业点数之首,其中有很大部分为最近十年内开设的。这一方面反映了高等教育对国家信息化建设浪潮的积极响应,另一方面也反映了许多学校专业建设的经验不足。一些专业师资队伍薄弱,一些学生在校期间没有得到足够的、比较综合或系统的训练。根据浙江省计算机教学指导委员会的调查,浙江省高校计算机专业实践环节的学分差距较大,一般在16至30学分之间。一般学校安排的课程设计为5门左右,多的学校有7门,少的只有2门。因此,目前各高校对课程设计环节的理解与实施的力度存在差距,其效果也有很大的差别。一些学校课程设计的工作量与深度不够。
课程设计是提高学生实践能力与综合素质的重要与可行的手段。课程设计的内容建设与实施对教师的业务水平有较高的要求。一些师资队伍和学生基础相对薄弱的高校,实施高质量的课程设计确实存在较大的难度。因此,加强课程设计内容的研究与相应教材建设是十分必要的。教材是教学经验和成果的凝固。通过总结课程设计实施经验比较丰富的教师的成果,形成教材,必将有助于推动高质量课程设计在各高校中的开展,为提高计算机专业人才培养整体质量作出贡献。
2计算机实验教材出版状况
鉴于学生实践能力的培养引起了越来越广泛的重视,国内各大出版社纷纷开始重视实验教材的建设。目前实验教材基本上分以下两类:(1)课程基本实验教材,以课程基本实验为主,包含一部分设计实验,这是目前实验教材的主体;(2)课程设计实验教材,以综合性、设计型实验为主。
近年来,虽然出版的实验教材数量有所上升,但整体比重还是比较低。例如,作者对国内某大出版社公布的计算机类教材清单进行了统计分析:在570本教材中,实验教材共73本,占总数的12.8%;而这些实验教材基本上以大学计算机基础和程序设计类课程(包括数据库程序设计)的实验教材为主,其中大学计算机基础课程实验教材占实验教材总数的34%;程序设计类课程实验教材占实验教材总数的44%;其他所有课程的实验教材只占22%。从各类别教材中实验教材的比例上看,在大学计算机基础课程教材中实验教材占30%;在程序设计类教材中实验教材占31%;而其他类课程实验教材的比例仅占4.2%。可见,目前已出版的实验教材主要集中在大学计算机基础、程序设计这类计算机基础课程上,专业课程实验教材非常少,而综合性设计(课程设计)的实验教材更是非常缺乏。
从我们已经了解到的已出版的一些课程设计系列教材的情况看:
(1) 不同出版社计算机专业课程设计系列教材的侧重点和风格不同,各有特色。但整体上来说,这些系列教材基本上都比较注重市场应用性广的技术,专业覆盖面和系统性都还不够。已出版的课程设计教材主要也集中在程序设计、实用技术等方面。
(2) 不少教材的实验案例偏重课程知识与相关技术的巩固、掌握以及应用,而对系统分析与设计能力以及工程化方法方面的训练份量还不够。
因此,建设专业覆盖面广、体现综合性设计和工程化方法的课程设计实验教材是非常有必要的。
3计算机课程设计教材建设要点
课程设计是计算机及相关专业的主要实践性教学环节之一。好的课程设计应该围绕着一门或几门主要专业基础课或专业课,以培养学生系统设计与分析能力为目标,通过团队式合作、研究式分析、工程化设计完成较大型的系统或软件的设计题目。课程设计不应仅仅围绕着巩固、提高和融合所学的专业课程知识,更重要的是应该注重培养学生多方面的能力,如综合设计能力、动手能力、文献检索能力、团队合作、工程化能力、研究性学习能力、创新能力等。
因此,课程设计教材的建设应该紧紧围绕着以上目标进行,突出以下特点:
(1) 系统性。课程设计适用于计算机专业绝大多数专业基础与专业课程;学生系统分析与设计能力、工程实践能力的培养是长期、系统的过程。为了加强学生实践能力,课程设计教材最好能形成系统性,涉及专业主要课程,以给学生不同角度、不同层次、持续的实践训练。
(2) 典型性。课程设计中的案例应该围绕相关课程的主要知识与技术,具有典型的代表意义,这样有利于学生更深入地巩固与掌握相关课程的主要知识。
(3) 工程性。目前,计算机软硬系统的设计与开发基本上都需要应用工程化方法、进行团队式合作。因此,课程设计作为实践能力训练的重要阶段,也应该体现和突出工程化方法和团队合作意识。
(4) 探索性。课程设计不同于一般课程实验的主要表现点之一是:希望学生能围绕课程设计目标,通过查找与分析有关参考资料,进行探究式的学习,激发创造的意识和能力。所以,在案例分析与练习方面,不应该只是“手把手”地教,更应该留有进一步发挥与想象的余地。
(5) 可仿性。课程设计一般通过案例分析引导学生进行进一步的课题设计,因此这些案例本身应该具有可再现性,即学生通过教材的案例分析可以自己设计实现相应案例;另外,学生也可以在案例基础上进一步扩展和创新。
(6) 层次性。近几年来,越来越多、不同层次的学校在计算机专业中开始实施课程设计。由于不同学校学生层次的差异比较大,建议在课程设计的题目上有一定的训练梯度,尽量能使不同水平的学生都能从中受益,既有详尽的指导,也有适当的提示。
4浙江大学计算机专业课程设计实验教材
浙江大学计算机学院在专业课程中实施课程设计(project)已有10多年的历史,积累了丰富的经验和资料。目前,该学院80%以上的专业骨干课程要求学生必须完成相应的综合实验,其中大多数是以团队合作方式完成。
为全面总结专业课程设计的建设经验,推广建设成果,该学院特别组织相关课程的骨干任课教师编写了一部以课程设计内容为主的“高等院校计算机专业课程综合实验系列规划教材”,并将于2007年下半年由浙江大学出版社陆续出版。
该系列教材的作者们不仅具有丰富的教学经验而且还具有丰富的科研经验,是浙江大学计算机科学与技术学院和软件学院的教学核心力量。这支队伍目前已经获得了两门国家精品课程(C语言程序设计基础及实验、操作系统)以及四门省部级精品课程,出版了几十部教材。系列教材涵盖了绝大部分专业必修课程和部分选修课程,是一部比较完整的专业课程设计系列教材,也是国内首部由研究型大学计算机学科独立组织编写的专业课程设计系列教材。
系列教材由《C程序设计基础课程设计》、《软件工程课程设计》、《数据结构课程设计》、《数值分析课程设计》、《编译原理课程设计》、《逻辑与计算机设计基础实验教程与课程设计》、《操作系统课程设计》、《数据库课程设计》、《Java程序设计课程设计》、《面向对象程序设计课程设计》、《计算机组成课程设计》、《计算机体系结构课程设计》、《计算机图形学课程设计》等十三门课程的综合实验教材所组成。
下面举例介绍其中几本教材的主要内容及特点。
《C程序设计基础课程设计》:在分析C语言高级编程技术的基础上,通过对“通讯录”、“计算器”、“俄罗斯方块”等3个完整案例的解析,指导读者按照软件工程的生命周期开发过程,从问题分析、设计、编码到测试,循序渐进地完成大型程序的开发。教材还提供了9个大型程序训练的题目及简要分析,供读者练习。本教材还针对教学需要,提供了可参考的实施过程说明、开发文档模版、考核方法和评价标准,特别强调学生团队合作精神的培养。
《数据结构课程设计》:针对堆栈、树、图、排序、哈希查找、算法设计等方面的内容提供了8个课程设计案例,分别从基本知识回顾、设计题目、设计分析、设计实现、测试方法、评分要点等几个方面进行分析。教材还提供了8个课程设计习题,并对实现要点进行了简要的分析。
《计算机组成课程设计》:要求实验者用硬件描述语言(Verilog HDL)设计单元电路、功能部件和指令条数有限而功能较齐全的单时与多时钟CPU。在计算机功能单元仿真模拟正确后, 实验者能把自己设计的结果写入到Spartan-3 Starter Kit Board开发板的FPGA可编程芯片上,并能直接实验自己的设计(芯片)是否达到预期目标。实验设计由浅入深,内容丰富。
《数据库课程设计》:以图书管理系统的开发为例,从需求分析开始,到数据库设计、数据库应用和应用开发等过程。其中应用开发的环境和工具包括MySQL数据库和ODBC接口技术,以及SQL Server和JDBC等。本书侧重于介绍“怎么做”和做的过程,而非原理性和全面性的阐述。
《软件工程课程设计》:主要围绕软件工程的基本知识点,通过详细分析一套典型的实际案例――银行系统的开发,指导学生应用软件工程生命周期的理论以及使用相应工具完成实际项目的开发。同时提供了一系列练习项目,供读者进一步练习。
《编译原理课程设计》:主要围绕设计、实现一个简单的程序设计语言SPL(Simple Pascal Language)及其编译器;涵盖了编译原理的词法分析、语法分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等各阶段的内容。通过对该语言编译器的分析,使学生们对编译原理有一个形象、直观和透彻的认识和感受,以便更深入了解和掌握编译原理的内容和实现方法,进而提高分析问题与解决问题的能力。
关键词:课程设计 实践教学 效果评价
液压传动课程设计是在学完流体力学、液压传动等课程之后,进行的一个重要的实践教学环节。它一方面要求学生通过设计巩固教材中所学到的具体内容,同时获得综合运用过去所学全部课程进行液压系统及具体零部件结构设计的能力;此外,也为以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。
1 课程设计的目的、内容和步骤
通过液压传动课程设计,要求学生在以下各方面得到锻炼:一能熟练运用液压传动课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识,按所给机床工作运动要求,正确设计液压系统,选择液压元件,绘制工况图,保证满足机床所需运动和各项性能,提高理论联系实际的设计与计算能力;二能提高结构设计能力。要求学生通过对液压缸的结构设计,能按照性能要求设计合理的液压缸的基本结构,掌握结构设计的具体方法与步骤。三能学会使用手册及图表资料,掌握与本设计有关的各种资料名称、出处,并做到熟练运用,提高独立工作的能力。
液压传动课程设计的主要内容为按照要求设计某专用机床的液压系统。包括绘制液压缸负载图及工况图、液压传动系统原理图、选择标准液压元件、绘制液压缸装配图、课程设计说明书等。
大致步骤为明确设计要求,制定基本方案、绘制液压系统图、确定液压系统的主要参数、液压元件的选择与专用元件设计、液压系统性能验算、设计液压装置,编制技术文件等。
2 课程设计的现状及存在的问题
我校液压传动课程设计针对机械设计制造及其自动化专业的学生,在大三下学期或大四上学期开始,一般集中安排在两周时间内完成。最近几年,我校每年该专业的学生人数大约为260-300人左右,而教研室课程组教师只有7-8人,这样每个老师带学生数为40人左右,其工作任务非常繁重。每个老师又分为5-6组,这样大约有7-8人在做同一个课程设计题目,教师要同时指导多位学生,平均分配给每个学生的教学时间很少,难以及时对学生进行个别指导,由此引发了很多问题。第一,每组同学图纸抄袭现象严重。现在图纸绘制全部为电脑绘图,每组学生中往往只有少数几个同学在认真计算数据,其他同学等待在别的同学图纸基础上改图或者直接拿来用。第二,液压缸的图纸绘制不注重具体结构要求,人云亦云,雷同严重。液压缸的结构设计中缓冲装置、排气装置、密封装置等到底需不需要设计,很多同学没有考虑自己的系统要求,只是看别人怎样自己就怎样。这样的问题严重影响了课程设计的效果。
3 改革尝试
针对上述问题,教研室课程组教师进行了课程设计改革探讨,并在每班中选出几个学习好的学生进行调查和讨论,为进一步做好课程设计提出了几个改革方案。在2012年液压传动课程设计中进行了尝试性改革。首先,在课程设计开始前,主讲教师统一布置课题及划分组别。要充分发挥学生自身的主动性和创造性,提高他们的实践能力,消除学生们的依赖心理。要让他们明确自己是这个实践活动的主体,从领会题目、查阅资料、确定实现方法到设计计算乃至图纸绘制完成,都要亲历亲为,这样在今后遇到类似问题时,他们就会独立思考、找出解决问题的办法。其次,进一步细化组别,防止抄袭现象发生。要求每个老师多设题目或同一题目不同参数,最好2-3人一个组别。加强管理,注意平时出勤,采取教师点名和各组组长监督等措施,让学生在有限的时间里多出成绩。再次,购买具有各种结构的液压缸,要求学生在绘制液压缸图纸时,必须到实验室弄清楚实际液压缸结构。认真观察或拆装,力求做到按照要求绘制所需结构。对于少数基础特差的学生,可以直接要求他们测绘液压缸具体结构,然后画出来,加深他们对液压缸结构的理解。最后,答辩方式也要改革。采用基本知识问答加上图纸答辩的方式,再结合期末成绩等综合考察方式给出具体课程设计成绩。这样,学生的等靠思想会进一步减少,由被动设计转变到主动设计。
4 效果评估
在2012年秋季学期的液压传动课程设计中,我们大胆采用了以上的改革方式,从学生的绘图质量、答辩情况以及说明书中计算能力等来看,效果相当不错。一方面学生的积极性大幅提高,求知欲也被充分激发,独立课程设计能力更是得到很好的锻炼。学生掌握了液压系统设计的步骤和方法,熟悉查阅各种文献资料和国家技术标准的步骤和方法,能正确选用计算公式和数据,巩固了机械制图的原理和方法;另一方面学生在设计过程中培养了严密的逻辑思维能力和实事求是的科学态度,逐步树立起正确的设计思想,严谨的工作学习作风,提高了综合运用所学知识,独立分析和解决实际问题的能力。
5 结束语
精品课建设任重而道远,而其中的课程设计环节又尤为重要。要把一门课程真正建设成为具有一定特色和较高教学水平的示范性课程,成为课程中的“精品”,还需要我们不断摸索和实践。如何发现并改进课程设计教学中存在的问题,从而提高课程设计的教学效果是值得教学工作者共同研究和探讨的问题。作为教师,我们只有拥有广博的知识,创新的思维,不断提高自身素质,提升教师的人格魅力,加强修炼教学态度、教学艺术、教学能力、教学质量等方面,在教学实践中认真思考和总结,改进教学方法,才能使教学水平不断提高。
参考文献:
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[2]李世海,高兆宏,张晓宜.创新教育新探[M].北京:社会科学文化出版社,2005.
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