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关键词:给水排水专业;工程实践能力;卓越工程师计划
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)01-0152-02
随着社会经济的快速发展,人们的生产生活方式也发生了很大变化,环境问题在这种背景下越来越突出,受到了社会大众及国家的高度重视。给水排水工程专业是以培养城市给水排水、水资源开发利用以及污水治理等方面的高级工程技术为目标的,从而满足社会对应用型、实践型工程技术人才的需求,不仅应使学生具备全面扎实的基础理论知识,同时还应具备较强的实践能力与专业技能。
一、给水排水工程专业实践教学概述
目前,给水排水工程专业在课程设置方面以培养具有扎实基础知识及实践应用能力的专业技术人才为目标,主要包括基础课程的设置以及实践环节的安排,其中基础理论课程主要有《城市与建筑给排水工程》、《市政污水处理》、《给水排水工程仪表与控制》以及《工业废水处理》等十余门课程,从而使学生全面掌握给水排水专业的基础理论知识及方法,提高学生的工程素养[1]。
同时,作为以培养实践型、应用型专业人才为目标的专业,课外实践教学的质量与水平直接影响着学生的综合素质及专业实践能力,是对理论基础知识的延伸与拓展,对其在实际应用中的具体体现。在实践教学环节中主要从实习与设计两方面对学生的工程实践能力进行加强,其中课外实习主要包括认识、生产、毕业、金工以及测量等实习内容。在专业设计中包括课程设计与毕业论文的撰写,课程设计的内容具体包括给水处理厂、排水管网、水泵站、污水处理厂等方面的课程设计。
实践教学不仅能够进一步巩固学生的基础理论知识,使其在工程实践教学中检验自身的知识体系是否完整以及知识掌握及应用情况,同时能够培养学生的工程思维,使其深入了解工程一线岗位的要求与实际需求,具有不可忽视的现实意义。经过大量实践教学经验表明,实践教学环节能够反映出学生对专业知识及技能的掌握情况,学生通过在实习过程中进行观察和总结,并结合自身知识形成实习报告,教师对其工程设计所使用的计算方法以及图纸绘制进行评价能够得到有效的反馈信息,并作为教学跟进和完善的依据,从而更好地培养学生的工程素养。
二、给水排水专业毕业生需要提高工程实践能力的迫切性
当前,在给水排水工程专业的实践教学中仍存在部分问题,如部分教师虽然理论知识教学能力较强,但在实践教学中存在工程实际经验不足,导致教学质量得不到保证的问题。实际中,施工管理、工艺设备讲解以及工程设计等部分的内容都要求教师具有深入了解的知识储备。同时,教师的实践教学能力也有待提高,对于实践性特点突出的专业,要求教师能够在课程设计及实习等方面指导和帮助学生。但是,由于目前各高校在吸收优秀师资力量时存在以学历、科研成果为标准的现象,使得教师的工程实践能力得不到保证,对实践教学的开展十分不利。
此外,生产实习是提高学生工程实践能力最直接、有效的措施,能够使学生对水处理相关工艺进行更加全面、深入地了解。然而,由于水处理工艺需要系统化的机械设备、控制措施以及检测仪表等内容的支持,这使得高校在开展生产实习教学的过程中受限,课程设置方面对水处理设备的教学内容也较为缺乏,较少组织学生去水处理行业相关的企业进行生产实习,十分不利于培养学生的工程实践能力[2]。
随着高等教育改革的不断推进,“卓越工程师计划”的提出为各高校给水排水工程专业提出了新的要求,应以培养具有创新精神、实践能力的高级技术人才为目标,这同时也是设计院、施工单位、安装公司、政府管理部门等用人单位对学生在工程实践经验方面提出的要求。因此,当前高校给水排水工程专业在培养学生工程实践能力方面亟需进行改革和提高,以实现培养应用型、创新性的高级专业工程人才的教学目标。
三、加强给水排水专业学生工程实践能力的对策
(一)理论课程教学中的提高
在教授给排水理论基础知识的过程中应从培养学生给水排水工程系统的思维模式的角度出发,引导学生结合实习实践经验对基础理论知识进行梳理和归纳总结,对给排水管道系统、建筑给排水工程、新兴技术和需求以及水资源保护利用工程设计等内容进行了解,从而建立并完善自身的给排水整体知识体系结构[3]。此外,教师还应引导学生积极关注水处理工程相关的法规、经济、建立、施工等方面的知识与政策,形成完整的城市水系统运营管理的思维模式,从而提高自己在工程实践应用中的问题解决能力,为今后走入岗位工作奠定基础。
(二)课程设计、毕业设计中使用新的规范、标准、手册、产品的样本
在课程设计中以给水排水专业的教学大纲为依据,并以工程设计规范要求为基础进行设计,如泵站课程设计、排水管网课程设计以及污水处理厂设计等,并以校企结合的形式进行。在毕业实习与设计中可以采用组织学生进行“边实习边设计”的方式,学生在确定毕业设计的方向与内容后,通过参与现场实际工程项目从而提高设计的合理性与科学性。同时,在教师与现场技术人员的指导下,由学生独立进行设计并完整任务,不仅能够巩固学生对基础理论知识的掌握,同时能够有效提高学生的问题解决能力与实践应用能力。
(三)增加生产实习的方法提高工程实践能力
因此,有条件的高校应积极与水处理生产及管理单位进行联系,建立实习基地,为学生创造参与生产实习的机会,使其能够对风机的种类、管道的相关知识、阀门的特征以及PLC的控制原理等内容进行全面了解,帮助学生积累实践经验。同时还需注意在选择实习单位时应主要其是否具有一定的代表性,是否能够为学生提供充足的生产实习时间,并且应要求实习单位为学生提供参与主要生产环节的机会,能够全面熟悉水处理工程的实际运行及管理工作[4]。
(四)聘请企业技术人员参与教学
通过聘请工程设计、施工及监理单位具有资深经验的技术人员参与给水排水工程设计与施工的教学环节中,能够帮助学生更加全面、深入地了解工程设计及施工方面的规范性、实践性知识,培养学生的工程素养。同时,校方还可以聘请污水厂、排水公司以及自来水厂等单位中对给排水设施具有丰富管理和运行经验的专家,对给排水工程的运行管理特征以及设备的工艺进行讲解,从而提高学生对实践教学的参与积极性。在聘请技术专家进行教学的过程中可以通过专题讲座、学术报告以及研讨活动等方式进行,拓宽学生的知识视野,为学生了解给排水工程实际创造机会。
(五)在卓越工程师计划中实施经验的积累
卓越工程师计划是针对当前给水排水专业实践教学中存在的问题提出的,旨在培养具有实践应用能力的高级技能人才,某高校给水排水专业在实施“卓越工程师计划”的过程中从培养方案及实践教学环节的设置两方面进行:
1.以培养学生的工程实践能力为核心制定人才培养方案,从课设试验、施工实习、课程设计以及毕业设计等七个方面对培养计划进行安排,以培养目标为导向选择给水排水工程设计、施工及管理等企业作为实践教学基地,同时聘请具有工程实践经验的专家、技术人员在实习基地为学生进行现场指导[5]。
2.要求学生的实践学习实践累计足够40周,并在实践学习过程中撰写专业论文以及课程设计,从而提高学生的工程实践能力。同时,通过在课堂教学中以校企合作的方式培养学生的研究能力与创新能力,以给水排水实际工程项目为学习内容,让学生参与到项目研究、设计与开展的实际过程中,从而结合自身的理论基础知识切实运用到工程项目中,培养其成为卓越工程师的潜质。
3.在卓越工程师培养方案中设置基础教学、实践教学以及其他实践教学环节,为培养学生的工程实践能力创设良好的教学环境,如在基础教学中设置金工实习、计算机训练以及水分析化学实验教学等;在实践教学中设置认知实习、生产实习、毕业设计与实习等;在其他实践教学环节中积极组织创新能力拓展项目以及科技文化活动等。
四、结束语
综上所述,给水排水专业是以培养具有工程实践能力的应用型、实践型专业人才为教学目标的,以期为广大企业输出高质量、高能力的人力资源。实践教学环节作为提高学生实践应用能力的重要环节,应引起广大教育工作者的重视,针对当前存在的问题进行深入研究,从而提出有效的对策,保证教学质量,从而实现给水排水工程专业的长足发展。
参考文献:
[1]路程,柴蓓蓓.给水排水专业《水工程经济》课的教学改革探讨[J].新西部(下旬刊),2015,(3).
[2]沈红心,隋铭皓,邓慧萍,等.基于卓越工程师教育培养计划的给水排水专业人才模式探索[J].教育教学论坛,2012,(34).
[3]于文波.浅谈高职院校给水排水专业施工课程教学改革[J].价值工程,2014,(18).
关键词:水泵与水泵站;给排水工程;教学质量
中图分类号:S277.92-4
1.前言
《水泵与水泵站》是给排水科学与工程专业的一门重要的专业基础课,既有较强的理论,又与工程实践紧密联系。提高《水泵与水泵站》教学质量,培养学生的工程实践能力,注重学生知识、能力、素质的全面提高,使学生成为高级工程技术人才,是值得我们深入思考的课题。笔者结合自身的教学实践,对该课程的教学进行探讨。
2.《水泵与水泵站》在给排水科学与工程专业中的地位及重要性
水泵是一种应用广泛的水力通用机械,广泛应用于市政建设、农业、工业等各领域。水泵站是给排水工程不可缺少的重要组成部分,是保证给水、排水系统正常运行的重要设施,在给水、排水工程中具有不可替代的作用。
城镇中水的循环是借助于一系列不同功能的水泵站运行来实现的。取水泵站从水源取水将其送至水厂,净化后的清水由送水泵站送到城镇管网中去供用户使用,其工艺流程如图1中的实线所示。对于城镇中排出的生活污水和工业废水,经排水管渠汇集后,由排水泵站将污水抽送至污水厂,经过处理后由另外一座排水泵站排放到江河湖海中区。
3.《水泵与水泵站》的特点
《水泵与水泵站》是给水排水科学与工程专业的一门专业基础课,是学生学习专业课和从事本专业的工程设计、科研和工作必备的理论基础。本课程主要讲述水泵的工作原理、基本性能参数、水泵机组配置、泵站对土建的要求和特点、泵站噪声消除及维护管理方法。是《给水工程》、《建筑给水排水工程》和《排水工程》等专业课的基础课。
通过本课程的学习,可使学生掌握常用叶片泵的基本构造、工作原理、主要性能、运行工况的图解法原理和数解法、水泵机组的调速运行与节能原理;给水排水泵站的机组选择、管道布置、辅助设施、安全环保设施以及变配电设施和自动测控系统等内容与要求。
4.增强《水泵与水泵站》教学质量的几个环节和措施
4.1加强前续基础课的学习
《水泵与水泵站》所需的基础知识主要包括力学、高等数学、电工电子学以及水力学等方面。其前续课程包括《工程力学》、《高等数学》、《电工电子学》、《水力学》等。学生只有很好的掌握了这些课程的基本原理和概念,在学习《水泵与水泵站》时才不会出现知识储备不足。否则,当讲述《水泵与水泵站》时,如果还要教师去回顾和复习原应掌握的力学、高等数学、电工电子学以及水力学的基础知识,那么在现在这种压缩课程学时的趋势下课时将远远不够,很难完成教学计划。所以,加强学生对前续课程的学习,打下牢固的基础知识,是学好《水泵与水泵站》的前提。
4.2注意引导学生将共性的理论知识融会贯通
在《水泵与水泵站》课程中,水泵运行工况的确定、给水泵站的设计和排水泵站的设计,基本原则和理论是相同或相通的,比如给水泵站和排水泵站中都有水量、扬程的计算及相关的水力学公式。有些学生往往不能将这些共性的原理融会贯通,只是为应付考试而死记硬背理论知识,虽然通过了考试,甚至还得到较理想的成绩,一旦碰到实际问题,却不知道如何下手解决。这就需要在课堂教学时着重引导学生掌握基本原理,克服急躁心理,注重对水力学设计的实质性理解,了解给水泵站设计和排水泵站设计的共性,区分各自设计的个性。通过这样耐心细致地对给排水设计中带共性的理论知识的讲解和举例,可以加深学生对基本理论、基本原理的理解和运用,从而能提高学生对理论知识的融会贯通,提高他们在工作实践中解决问题的能力。
4.3注重学生工程设计能力的培养
给排水科学与工程专业的毕业生应该具有较熟练地应用所学专业知识和理论解决实际问题的能力,具有能够从事给排水系统的规划、设计、施工、运行、管理与维护的能力。因此,在专业教学中应注重于提高学生的工程实践能力。
4.3.1课堂教学中规范的引入
专业规范在我们工作中接触最多,也是学生毕业从事工作的基础和依据。随着国家产业政策、社会发展的变化,专业设计规范也在不断的更新,且规范的更新速度远远大于大学教材的更新速度,如何将现行的国家规范融合于教学内容之中,是本科教学必须面对的问题。作为给排水专业课教师有责任在课堂教学中在讲解理论知识的同时,将现行专业规范,行业发展知识传授给学生,实践证明这是比较受学生欢迎的教学方法之一。
4.3.2增加课程设计环节
我校现行的给排水科学与工程专业培养计划,《水泵及水泵站》没有课程设计的环节。《水泵及水泵站》课程设计是在理论教学的基础上,使学生进一步巩固和加深对本课程的基本理论和基本概念的理解,掌握水泵的工作性能、运行工况、串、并联运行工况点的确定;学会水泵选型和水泵配套机组的选择、管道布置、辅助设施及变配电设施的选择及要求;学习给水排水泵站设计的基本知识和基本原理,掌握泵站的工艺设计方法,熟悉相关设计工作的基本程序;提高查阅文献资料、使用设计手册、规范的能力,培养提高学生独立进行方案创作能力、表达能力、工程绘图能力、解决工程实际问题能力及创新能力。
4.3.3工程实践融入到课堂教学
在教学中,学生们往往反映理论听懂了,但在做作业或课程设计时仍感到难以下手。其实课本中的基本理论的内容是很充实的,但对事物的认识有其固有的规律性,即从理论到实践,再从实践到理论的螺旋上升式认识过程。作为双师型专业课教师有责任帮助学生加速完成这一认识过程,在课堂上讲解一些工程实例,对提高学生的学习兴趣和学习效果是有益的,讲解工程案例,应做到少而精,并与课堂教学内容密切相关。在有条件的情况下,将部分课堂教学直接移至现场讲解,既能使学生理论联系实践,增加感性认识,又能做到举一反三,提高其实际解决问题的能力;而且提高了学生的学习主动性和创新意识。这样的教学方法,不仅使教学质量明显提高,对教师从事工程设计、科研也起到积极的作用。
4.4学生自己做设计方案,注重实践能力的培养
泵是给排水行业应用最为广泛的动设备,对泵的选择和使用是工程技术人员需要掌握的基本技能,特别是从事工程设计、施工及设备管理行业的人员,能够根据实际情况选择不同的泵是非常重要的。
根据一个给定的工艺要求,学生要学会自己设计泵站方案,从泵站的选址、布置到泵房布局,泵的排列,到根据设计参数选择不同类型的泵、选择合适的组合形式,都需要学生自己设计方案,老师从旁指导。通过以上锻炼,学生培养了独立进行设计和计算的能力同时也加深对本门课程的认识。
4.5多媒体教学和现场生产实践相结合,提高学生感性认识
在课堂教学中,可以利用多媒体多放映一些不同类型泵的图片和运行动画,以及泵站平面布置和管线布置的图片,增强学生的认识能力,此外,还可安排4学时左右的实践课时,带领学生到现场去参观实习,使学生的知识和实际联系起来,也可取得较好的效果。
4.6课堂提问
课堂提问是教师常常用来考查学生课后复习及课堂理解效果的方法之一,控制及运用的好与坏,也是教学效果好坏的关键之一。往往采用两种方式:第一种方式是课前提问,可帮助学生复习前一次课所学的内容,增强上课效果。第二种方式是在授课中间,让课堂听讲不认真或影响周围其他学生听讲的学生来回答当时的问题,如果回答不出,则予以耐心地讲解和适度地批评。这样让开小差和听讲不认真的学生集中精力,又可以控制课堂秩序。
4.7介绍国内外最新研究动态,扩展学生思维
《水泵与水泵站》是一门发展的学科,科研人员进行了大量的科学研究,每隔几年就会涌现出许多新类型的泵,而教材限于篇幅与时效性,对学生主要起到引其入门的作用。为了扩展学生思维,让学生站在学科前沿的高度理解《水泵与水泵站》的精髓,教师应该多搜集和介绍各类型泵最新动态,使学生达到更高的层次。
此外,还要培养学生自我学习和查阅资料能力,全面提高学生素质除了教师讲授,还可以通过布置一些专题作业,让学生自己去查阅资料进行研究,然后在课堂上自己讨论,使教师的教与学生的学有机地结合起来,互为补充,激发学生的学习兴趣。
5.结语
教材、规范在不断更新和改革,学生的特点也在随时代而变化,作为专业课老师要根据给排水专业的发展方向、学生的特点采取灵活的教学方法,提高专业课程的教学质量。
以上内容是我在《水泵与水泵站》教学中的一点思考和实践,以后还要在教学中不断总结,继续提高教学质量。
参考文献
关键词:PBL教学模式;教学过程质量监控;教学模式选择
中图分类号:TU99;G642.4 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2013)01-0090-04
建筑给排水工程是给排水工程专业的专业核心课程之一。传统的建筑给排水工程的课程教学模式以教师课堂讲授为主,学生参照教材和教师提供的PPT课件进行系统学习。通常在课堂教学内容完成后,再根据教师提供的工程样图、设计方法和步骤,在教师的指导下完成课程设计等实践性教学环节的工程技能训练。整个教学过程大多是将基本的专业理论知识和工程设计程序强行灌输给学生。
传统的教学模式存在以下几个严重不足:课堂上,学生经常性处于“被动学习”状态,以“听讲”和被动性理解代替了积极思考,不能充分发挥学生的学习能动性和有效激发学生的学习兴趣;学习过程以教材和课件为参照,分章节进行,学生对教学内容缺乏整体性把握,无法有效形成工程整体性概念,学习效率偏低;教学过程中工程技能训练不足,学生难以将专业理论与工程实际进行有效结合,导致后续课程设计环节的简单模仿和抄袭。
目前,工程实践能力与创新思维的培养已成为高等院校环境类专业人才培养的核心与重点[1-3]。在此背景下,改革传统的建筑给排水工程课程教学方法,构建以本科生工程实践能力培养为核心的新型PBL教学模式,具有重要的理论和实际意义。
一、PBL教学模式及其应用
PBL(Problem-Based Learning)是以问题为中心,以学生为主体的教育学习模式,首创于20世纪60年代末。该模式自创建以来,在医学教育领域取得了显
著而丰硕的成果,继而在教育学领域得到了广泛的认同。近年来,PBL教学理念在世界各国高校得到广泛重视,并呈现出不同的实践形态。从院校或系科层面的大规模推行到单门课程的小范围采用,多种层次并存。联合国教育、科学及文化组织PBL科研所副主任杜翔云撰文谈到,研究显示,PBL的成效取决于其推行程度,但即使只在单门课程中采用,也可以促进学生学习动力和技能的发展。国内学者及教育工作者对PBL的研究和使用已历经十多年,研究表明,中国对PBL教学模式的研究和使用多集中在医学领域,在计算机、数学、化学、数控加工实训、电工电子学、机械基础、物流管理、体育、生物学、高等旅游教育、工程力学等课程教学领域也有过积极有益的尝试[4-5]。
PBL教学模式在高等工程教育领域的应用始于20世纪70年代。在北欧,以丹麦的奥尔堡和罗斯基洛德大学为代表,将PBL教学模式引入了工程学领域,创建了以问题为导向、以项目为基础的新型PBL教学模式,在培养学生的工程实践能力与创新思维等方面进行了积极有益的尝试[6-7]。近年来,不同层次的创新型、复合型人才培养已成为中国理工类院校教育改革与发展的目标和方向,在此背景下,有利于动手能力、分析能力、协作能力和开放性思维方法培养的PBL教学模式在国内高等工程教育领域得到了广泛关注。
二、建筑给排水工程PBL教学模式的构建原则与方法
(一)问题设置的基本原则
问题的设置是PBL教学模式的核心,问题既要以学生经验为基础又要与他们将要学习的专业知识相关联,需具备以下几个条件。
1.能引出与所学领域相关的概念和原理
在设计问题时, 首先要确定学生需要获得的基本概念和原理,由此出发设计问题。在建筑给排水工程的PBL教学过程中,可以以一幢建筑的给排水工程方案设计作为一个问题,也可以分别以建筑的给水系统、排水系统、消防系统或热水供应系统等单个子系统的工程方案设计作为一个问题。当然,除了工程方案设计之外,还可以从工程建设、施工等不同角度来设问。
2.能激发学生的学习兴趣并利于学生自己提出具体的子问题
大的问题是由教师设置的,但是在学习小组中,学生需要有自己小组的具体问题。通过提问可培养学生的自主学习意识,学生自己提出的问题才是对能力提高有帮助的问题。在实际教学过程中,教师可提出建筑给排水工程方案的设计任务(给出题图和设计任务书),同时提供一套图纸范例(学习目标样式),引导学生提问。
3.必须具有真实性、开放性和系统性
PBL的问题应来源于建筑给排水工程实际,与学生将来的职业生涯中所要面临的问题相似;问题同时也是没有标准答案的, 可以有很多的解决方案, 只是方案各有优劣;问题需具有系统性,能有效帮助学生理解和构建专业知识的框架体系。通常一套工程方案的设计可基本囊括建筑给排水工程的核心概念、设计原理和基本方法、步骤,因此,以工程方案设计来设问比其他形式的设问更合理。
4.涉及的专业知识面尽可能广
PBL问题的真实性与系统性决定了学生在解决问题时需要利用已经掌握的专业知识和基本技能。与建筑给排水工程的教学紧密相关的其他专业知识,包括
流体力学、管道工程学、流体机械、污水处理、建筑材料、热力学、自动控制原理、给排水工程施工等,问题的设置应有助于学生将这些专业知识串联起来,实现对所学知识的自主应用。问题越复杂,应用专业知识的要求就越高, 越有利于起到夯实基础、培养能力的教学目的。
5.问题的解决需要学生之间的合作学习
问题的复杂性和系统性决定了学生只有以小组合作学习的形式才能解决问题,单靠个人的力量去寻找答案并不是最优的选择。学习小组以学生寝室为单位,方便他们课后交流,并结合他们的学习基础合理搭配组员,确保教学过程能顺利进行。
(二)PBL基本教学流程与方法
以建筑给水系统课程教学为例,列出PBL教学模式的基本流程。
第一步:提出问题,开启思维(图1)。
第二步:分析探究,学习交流(图2)。
根据教学需要,第二步可重复进行多次,直至达到阶段性教学目标的要求。
第三步:总结归纳,成绩评定(图3)。
三、PBL教学过程管理
(一)提问阶段管理
从上述PBL教学流程可知,PBL教学模式与传统教学模式的最大不同在于学生是学习过程的主体,而教师在教学过程中主要起引导作用。教师除了设置问题,还要鼓励学生提出问题并对所提的问题进行合理分类。一种简单易行的问题分类方法是根据教材章节的目录进行。不管学生提出的问题多么幼稚和简单,教师都要先予以肯定和鼓励,同时引导学生学会对问题进行归纳。这样,学生在后续的学习过程中带着问题阅读教材、样图和参考资料,学习效率要比传统方法高得多。以下问题是教师在教学过程中常犯的错误,需尽可能避免。
1.问题设置难度过高、过低或过于具体
比如将“建筑给水系统的工程方案设计”改为“施工图设计”,施工图设计对于刚刚接触建筑给排水设计的三年级的本科生而言,综合性太强,学生可能因现有知识结构的缺陷(缺乏施工常识)而感觉难度较大,不易完成;还有一些具体的理论性问题如“建筑给水系统的节能供水原理”等,表面上看,这类问题通过阅读教材即可很容易获得答案,但仅从教材上了解基本原理远远不够,必须引导学生在了解基本原理的基础上学会将其用于解决实际问题,这样才能体现PBL的自主性、启发性教学的优势。
2.用主观性或暗示性的语言引导学生做出片面的判断在启迪学生提问和帮助他们进行问题分类时尤其要注意不要使用带有主观性或暗示性的语言。教师既要肯定学生提问和探究的热情,又要允许学生的思维在不偏离大方向和不犯原则性错误的前提下适当地走些弯路,这样对培养和锻炼学生的独立思维能力和工作能力大有裨益。
(二)分组学习和探究过程管理
引导学生制订合理的学习计划,根据组员个人的特长和学习基础进行分工,保证每个组员能积极参与学习探究过程;充分利用网络平台等现代教育技术手段,在课后与学生积极沟通,及时帮助学生纠正方向性和原则性错误,确保各小组学习目标的实现;充分利用课堂上的分组交流环节展示学生的学习成果,予以及时的肯定和鼓励,同时要善于发现和总结学生自主学习过程中的共性问题,并及时解答;在每一轮课堂讨论与点评结束后,引导学生在现有学习成果的基础上不断提出新问题。
(三)总结评分阶段管理
阶段性学习目标完成以后,应和学生一起总结之前的学习过程,结合学习报告(包括文本和图纸)归纳和梳理重要的概念、原理和方法。阶段性学习成绩的评定以小组为单位,按照自评(30%)+互评(30%)+教师评定(40%)的办法进行。
四、PBL教学模式与传统教学模式的比较与选用
(一)PBL教学模式与传统教学模式的比较
表1从教学主体、教学方法、教学手段、学习内容、教学目标和课程质量管理等6个方面对PBL教学模式和传统教学模式进行了比较。
(二)教学模式的选择
并非所有的教学内容都需要以PBL教学模式进行。如排水系统中水气流动的物理现象、自动喷洒灭火系统的设计计算等,此类问题的理论性、系统性均较强,问题相对抽象,不易借助实物或生活经验加以理解和想象。此时,若采用传统的课堂讲授方法,借助图片、PPT幻灯演示等手段可以帮助学生迅速准确地理解重要的概念和设计方法、步骤,很可能比PBL教学效果更好。
在教学过程中,是采用PBL教学模式还是传统教学模式,需结合教学内容和目标灵活运用,同时还要充分考虑学生的学习基础、现有能力和思维习惯。此外,也可以将教学内容和教学阶段进行适当划分,将传统教学模式与PBL教学模式结合应用,可以发挥各自的优势。
五、结语
要冷静客观地看待PBL教学模式,切忌盲目照搬和机械套用。目前,许多学生尚未掌握自主学习的正确方法,因此,采用PBL教学模式时必须慎之又慎,要在充分调研的基础上制订切实可行的教学方案,方能达到激发学习兴趣、启迪思维和培养能力的目的。
参考文献:
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Construction and practice of PBL teaching-studying pattern for the course of water supply and drainage systems of buildings
YANG Qun, WANG Zong-ping, LUO Fan
(School of Environmental Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. China)
针对所存在的问题,本研究以给水工程为例,通过在给水工程及实验教学中引入自来水厂布置及全套流程装置模型,进行给水排水专业“模型式”实验教学模式改革,对调动教师教学的主动性和学生学习的积极性都能起到良好的促进作用。
1.1建立以自来水厂主系统为核心的实验教学新模式
根据以往的教学模式,开设给水工程实验时,和环境工程一样,仅从全部单元实验项目中选符合大纲要求的6~8个单元实验,独立进行实验。例如过滤实验,仅需在单元构筑物“无阀滤池”上完成实验,分析准备好的水样进出无阀滤池的水质情况,观察滤池效果即可,无需考虑其他构筑物有没有相关影响,缺乏水厂工艺流程的系统实验认识。给水排水专业学生毕业后,大多从事给水排水工程设计、施工工作,学生应该在掌握单元实验的基础上,更加侧重于系统地掌握全套流程装置的整体运行状况,并熟悉各构筑物的工程结构、设计施工及整体布置,以便毕业后从事相应的给水排水工程设计工作。因此,在实验教学中引入水厂布置及全套流程装置模型,建立以自来水厂工艺流程系统为核心的实验教学新模式,提高专业认识。主要有以下两点:(1)在模型展示中提高工程感观性。在开展实验时,可通过全套流程装置模型展示水厂从进水到出水的整体工艺流程布置,把原来单独开设的过滤、自由沉淀、活性炭吸附等单元实验系统地展示在流程中,通过这种展示,学生可以熟悉各构筑物的结构原理,也可观察水厂各单元构筑物之间的高程关系及其设计的重要性,为以后设计打下基础。(2)改进实验教学方法。由于模型的引进,给水工程实验也可围绕该模型开展设计性工程实验项目,把实验教学由“独立型”转向“系统型”,学生可以根据设计的流程连接各单元构筑物,模拟水厂设计运行效果,分析实验结果并思考改进的措施;由此,不仅能让学生学到观察、分析、推理、判断、归纳总结的技能,而且能结合专业理论进行实际应用,从而更好地理解专业理论知识,全面训练学生科学实验能力、工程应用能力、综合创造能力,掌握解决工程实际问题的方法。通过实验模拟运行水厂的设计效果,突出专业的工程性,学生在夯实实验基础的同时,还体现出了水厂全套流程的工程设计,明确给排水专业的工程设计内容,实现“给水排水实验、设计、实习”三位一体的一体式教学。
1.2建立给水排水模型设计等实践活动,构建新型模式
创新教育中,创造性思维的培养和训练是重点[3]。给水排水工程学生在扎实专业基础知识的同时,需具有较强的分析研究和实践创新能力,才能在以后的工作中解决工程技术难题,这需要不断地进行各种形式的强化训练,开发学生的各种潜能。2011年10月,我校首次在2009级给水排水专业学生中举行“第一届给水排水模型制作大赛”,学生通过自由组队,制作相关给水排水专业模型参赛。比赛有以下特点:(1)模型范围:给水排水专业方向为主,①建筑给水排水方向:生活(或消防或合用)水箱、生活(或消防或合用)水池、消火栓箱、建筑给水(或排水、消防)管道系统、自动喷水灭火系统;②室外给水排水方向:室外小区给水(或排水)管道系统、检查井、隔油池、化粪池;③给水厂和污水厂方向:沉淀池、滤池、清水池、曝气池等。相关设计尺寸均可参考相关教材,或从网上下载相关标准图片和设计图纸作为模型参考尺寸,要有相应模型的基本简图。(2)评分标准:对模型的整体完整美观程度、实用性、创意、工艺等方面进行评比。(3)学生层次:不同层次的学生可根据自己的综合素质、知识结构、理解能力和实践水平等,自主选择设计水厂的单体构筑物或水厂整体装置模型进行创新性设计,通过实验试运结果或创新程度等方式进行评选,提高学习的兴趣。通过查阅课外资料与动手制作模型,增加学生对专业相关知识的了解,从理论知识联系到实际的工作构件,加深学生对各构筑物的结构形状及原理的认识和了解,另一方面,可促进班级间的交流,营造更好的学习氛围,教学由“被动式”转为“主动式”,为学生提供“创新”的模拟平台。
2实践与效果
2.1实验教学突出本专业方向,区别环境工程,工程性突出通过教学实践,本届学生较往届学生专业认识明确,通过对水厂总体布置的感观形象认知,对各构筑物的具体结构有更深入的体会;同时,本届学生在进行相应课程的课程设计时,例如,给水厂课程设计、污水处理厂课程设计等,比往届学生更能理解设计的原理和基础,更能注意设计相应结构时的细节问题,设计更完善,更合理,各门课程设计平均成绩比往届高2~4分,为毕业后较快地胜任实际工作打下工程基础。
2.2有利于提高学生的应用能力和创新能力、提高教学效率通过模型比赛,学生在自主进行水厂模型设计时,往往会主动参观实验室水厂模型或上网查找相关资料并进行思考,一方面,加强了工程设计能力,创新能力,另一方面,提高了自主学习的能力,营造了浓厚的学习气氛,班级凝聚力加强。由于状态积极向上以及对专业认识深刻,2009级学生多人次获得院校级优秀奖学金,班集体也多次获得院级优秀称号;2013年1月,全级77人中有17人参加考研,创往届学生考研比例的高峰;在进行课程设计和毕业设计时,领悟程度和设计能力较往届都有很大的提升。
3结束语
关键词:理实一体化; 教学模式; 建筑给水排水工程
1.理实一体化教学模式特点及意义
理实一体化(理论与实践一体化)是近些年在高等院校教学中进行探索、创新、推广的一种教学模式,它强调立足于以学生为主体,发挥教师主导作用,大胆突破理论与实践的界限,关注探索学习的过程,融教、学、做于一体,将专业理论课与生产实习、实践性教学环节重新分解、整合,安排在专业教室中进行教学,从而不断提高教学职业技能。
理实一体化教学模式不仅仅是理论教学与实践教学内容的一体化,也是教师在知识、技能、教学能力上的一体化,同时,还包含教学场所的一体化。它绝不是理论教学和实践教学在形式上的简单组合,而是从学生技能技巧形成的认知规律出发,实现理论与实践的有机结合,将理论教学与实训教学融为一体,使理论与实践更好的衔接,实现了教师一体化,教材一体化,教室一体化。
土木工程学科传统的教学体系由基本教材、配套讲义、多媒体资料组成。配套讲义包括新技术、新材料、新设备、新规范。多媒体资料包括工程案例、授课视频、动画资料、模拟试卷等。实践课程为课程设计,课程设计是在理论课程后进行的实践课程,在时间上是先理论后实践。理论教学与实践教学内容、地点、教师相分离,不但给学生的学习造成很大困难,也造成了重复教学和资源浪费,更影响了教学质量的提高,不能突出应用型人才培养目标。
本课题的理实一体化是要做到①理论教学体系和实践教学体系融为一体。②教学情境和教学手段融为一体。做到空间和时间上的理论与实践并行。
在大土木工程中,建筑给水排水工程是工业民用建筑中不可分割的有机体, 是建筑设备工程的重要组成部分。给排水、暖通、电气构成建筑设备,建筑设备与建筑学,结构专业组成建筑整体,如图1所示。在给水排水工程专业内部,建筑给水排水工程与给水工程、排水工程构成给水排水工程与科学专业的三大专业主干课程,是毕业设计和生产实习的重要组成部分;直接为建筑给水排水方向的学生就业提供理论支持和技能支撑。
图1 建筑组成图
本项目将立足于以建筑给水排水工程为例,创建理实一体化教学模式,提高学生的工程实践能力培养。将这种模式应用到土木类其他专业课程的教学当中。
2.理实一体化教学模式的实践探讨
建筑给水排水工程是给水排水科学与工程专业的重要组成部分,是一门应用型专业课程,以培养具有工程实践能力的建筑给水排水工程技术人才为目标。通过课程教学和课程设计等教学环节的学习,使学生对国内建筑给水排水工程体系的基本组成、发展和应用状况获得全面系统的了解,获得初步的工程实践技能,为成为适应建筑给水排水工程市场需求的应用型人才打下基础。该课程教学内容包括:给水系统,排水系统,消防系统,雨水系统,热水系统,小区及特殊建筑等几大系统。每个系统自成一章,所有章节可分为三大步骤:管网布置、水量计算、水力计算。如图2 所示。
图2 教学步骤
在这三大步骤中,水力计算属于前续课程《流体力学》、《给水管网》、《排水管网》理论知识的演变,学生可以较快地实现该知识点的迁移。水量计算和管网布置属于全新的内容,属于工程实践,涉及规范最多。如何将规范融入到教学中,提高学生的工程设计能力,是实践的主体。本课题的解决思路是:弱化理论,加强实践。在管网布置上加大教学力度。
若在教学过程中有效实施“理实一体化”教学模式,必须要研究和落实好以下几个关键环节:
① 理论教学真题化,实景化;本课程所有章节选择同一实际工程案例,从卫生间洁具布置,到生活给水排水系统,雨水系统,消火栓系统布置,从一个卫生间拓展到一层楼再至整个楼层,逐步提高整个建筑的认知。增强学生对知识点熟悉的连贯性,有利于学生对工程整体的掌握,案例要选择得当,小而精,比如:某市11层商住楼,具有公共建筑和住宅的功能,可以包含本课程的主要知识点。在课下布置作业中,以学生的宿舍楼为主,贴近学生的生活,便于观察。同时在教学中可以利用专业软件,天正,理正,REVIT软件进行现场模拟,比如:卫生间中给水排水管道的连接,以及相应的三维管道系统。尤其是REVIT软件中的相机以及漫游功能可以达到身临其境的效果,达到让现场走进课堂的效果,如图3所示。进一步拓展学生软件应用能力如三维透视图的绘制等,进一步开拓学生创新能力。
图3 三维管道系统
②课堂实践多样化;在教学的过程中穿插实践环节,达到讲授、听课与操作等教学形式一体化实施。具体实践环节如下:随堂见习、课外实践、实践操作。
随堂见习:在课堂教学中利用课间时间让学生去观察本教学楼内的卫生间里洁具布置,以及生活给水排水系统,消火栓系统,随后在课堂上分析管道的布置方案,结合最新规范,讲解现在的布置变化,以及规范的变化原因。还可以利用课后时间,观察教学楼外部的室外消火栓,水泵接合器,判断给水管路的接入点。该种教学方式大大加深了学生对理论知识的了解,以及对施工图绘制的掌握。
课外实践:给排水所用的管材与设备,管件种类繁多,学生根据图纸作业,列出工程材料设备表,利用课余时间到建材市场或网上咨询各种设备(水箱、水泵)、管材及附件(金属管材、非金属管材)的种类、价格,提交一份安装造价分析报告。
实践操作:建立一实验室,一卫生间内布置了洗脸盆,浴盆,小便器,大便器(蹲便、坐便),让学生进行洁具的安装,管件、附件的连接,培养学生的空间感和尺寸感。让学生了解不同管材的连接方式。
通过以上几种实践方式让课堂走入现场。理论教学与实践操作训练穿行,增强了直观体验,激发了学习兴趣,实现了理论与实践的紧密联系,达到了提高教学质量和效果的目的,提高学生的实践能力。
表1 教学与实践安排表
整个教学过程中,如表1所示,理论教学和课堂实践让学生掌握了理论,设计,施工,造价等方面的知识,切实提高了学生的综合能力。
③构建理实一体化教学模式;在“理实一体化”教学中实现学生对本课程知识的掌握,以及对相关专业建筑学,结构工程,暖通空调和建筑电气知识的了解。在授课中加强专业之间的联系,全方位做到理中有实,实中有理,理实一体。可以将该种模式逐步应用到本专业课程《给水工程》、《排水工程》以及土木工程专业《建筑设备》等课程,《建筑设备》中的暖通和电气内容可采用同样的教学方法。比如:在电气教学内容中,布置教室的照明线路,以及整个教学楼的配电线路。
3.效果总结
该“理实一体化”教学模式,得到教师和学生的一致认可,教学效果具体体现在:
(1)调动了学生积极性,激发了学生的学习兴趣,通过资料的查阅和实践的设计,提高了学生的综合思考能力。
(2)通过对校园建筑中给水排水工程的观察和设计,加强了学生的实践能力。
(3)加强了专业相关知识的学习,拓展了教学内容,进一步提高了学生的专业配合能力。
我们在实施的过程中也发现一些不足之处:一、这种教学方法的应用有一定范围,主要适用实践操作性较强的课程内容。二、教学组织难度大。对于小课堂30个左右学生比较好控制,对于大课堂难以实施3.实训室设备不能满足要求。
因此在以后的教学中,我们要用积极的心态面对这个教学改革,在工作中不断的探索研究更科学合理的方法,提高教学质量和办学特色,将理实一体化教学模式进行到底。
参考文献
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[2] 范建波.理实一体化教学视角下的教师能力系统浅析[J].中国职业技术教育,2013(12):93-95.
[3] 刘治安、张军伟.开展理实一体化教学需要注意的若干问题[J].中国电力教育,2009(11):70-72.
大多数国家、市政公司和建筑小区都有相应的法律来规范工业废水和生活污水的排放,防止超标,保护环境。因此,需要采用相应的测量仪表和技术,根据行业规章监测排放口的水质、选择合适的控制策略,同时,为了过程优化、节省成本,在重要的处理步骤中需要进行工艺参数测量。在欧洲,水质在线监测比较成熟,但是在我国能熟练操作仪器的人才比较欠缺。
城市供水是城市的生命线,供水水质直接关系到市民的身体健康,关系到社会的稳定,为加强城市公共供水水质管理,保障供水水质安全,供水单位应当配备水质检验人员和设备,建立健全水源水、出厂水、末梢水的水质检验制度,依照国家规定的水质检测规范做好水质及相关净水材料、设备的质量检测,开展技术咨询、业务指导和人员技术培训工作等,保证供水水质符合国家卫生标准,卫生防疫机构应当定期对供水水质进行检测。自来水用户使用的二次供水设施,应定期进行清洗消毒和水质检验。有些自来水公司虽建立了化验室,配备了部分仪器设备,但化验员数量不足,且未持证上岗,自检空白。有些化验室只能检测几项指标,检测数据报表不规范、不齐全,化验员检测水平不高,现场操作考核成绩较差。有些供水单位均未建立水质监测三级(出厂水、管网、末梢水)网络,没有进行全过程的水质检测,检测能力不能满足国家规定的指标的要求。
操作技术和管理岗位实用型供排水水质检验人才紧缺是不争的事实,如何培养高级应用型人才是我们教学改革的重要课题。
社会在发展,人类在进步,现代教育以其独特的魅力吸引着世人的目光,对传统教育产生了强烈的冲击,教育教学工作面临前所未有的挑战和机遇。能力和素质的培养,古老而年轻的主题,是教育教学的精髓和真谛。教师运用的教学方法、教学手段和选择的教学内容、达到的教学效果直接关系到学生的就业和未来的发展,在实践中探索和研究教学规律、加大教学改革的力度非常迫切。
二、教学设计
2.1课程设计的理念与思路
给排水专业设置水质检验课程培养具有水质检验技术与管理工作职业资格的专门人才,为水处理工艺运行提供数据资料和科学的依据,能够正确及时地反映水质状况。
让学生获得工作过程知识,必须实施基于工作过程的课程,通过工作学会工作。因此,本课程基于“工作过程系统化”进行教学设计和开发,以相对独立又相对完整的工作任务构建学习内容,以培养学生的职业能力为核心,保持实训内容、实训环境与企业现场一致,使学生亲自经历结构完整的工作过程,完成从试液、仪器准备、采样、预处理、检验、数据记录与处理、水质评价、质控等各个工作步骤的完整训练,在工作过程中学会工作,获得职业活动的技能和知识,获得职业能力。
求知即行动,行动即学习,以完成典型水质指标检验工作任务为驱动力、教学出发点和目标,采用行动导向教学方式,改造不适于学生认知规律发展的不合理成分,发挥学生主体作用,开发学生潜能。实训中,充分尊重学生的个体差异,为学生创造主动学习、自主学习的环境,促进学生个性发展,强调对学生发现问题、分析问题和解决问题的职业能力的培养,以达到全面培养学生的职业能力的目标。通过学生独立计划、实施、检查,帮助学生学会学习、学会实践、学会协作,学生通过符合要求的水质检验全过程的专业行动和小组合作,完成一个具体的工作任务(项目),是直接学习行为,是有效的学习过程,在“做实验”过程中获得工作成果,技能、经验和知识、并归纳总结,符合学生的认知规律,学会科学的工作和学习的方法,在小组共同完成任务的过程中,学会与人合作,增强责任感。专业能力、方法能力和社会能力在行动中形成和提高。因此,根据学生认知规律、工作情境和能力要求设计课程,效果显著。
2.2教学目标设计
水质检验课程总体目标主要强调对学生职业能力的培养,因此,通过本课程的学习,使学生领会供排水水质标准、技术规范及有关规定,严格按照水质检验周期、操作规程开展检验工作,使学生具有从事水质检验工作的基本职业能力,并具有水质检验仪器设备维护、质量监督与控制、检验数据记录与处理、报告编写、采样等方面的基础能力,为水处理提供及时准确的数据资料,保证水处理工艺正常运行和水质合格/达标。
教学目标有具体的知识目标、专业能力目标、方法与社会能力目标几个方面,注重对学生关键能力、综合素质的培养。
2.3教学内容设计
结合污水处理中国家标准规定的基本控制项目、主要控制参数设计有两个项目,分别为污水进出水水质检验、污水处理过程水质控制与检测。结合给水处理中国家标准规定的水源水检测项目、主要控制参数和水质监测三级网络设计有三个项目,分别是供水水源水质检验、净水构筑物水质控制与检测、出厂水、管网水和管网末梢水水质检验,按照国家标准、技术规范及有关规定设计教学项目,具有针对性,适合给排水行业岗位需求。
对每一项目,确定典型工作任务,每一任务都对应一具体的工作过程。通过完成具体的工作过程使学生学会主要水质指标或参数的检测,并使学生具有水质检验方案设计、采样、仪器设备管理、检验质量监督与控制、检验数据处理、报告编写等基础技能。
2.4教学方法与手段运用
2.4.1项目教学
学生在教师的指导下亲自处理一个项目,全部或部分独立组织、安排学习行为,处理项目工作中遇到的困难。
首先,引导学生搜集信息,了解要做什么检验项目或完成什么任务以及为什么要做,检验哪种水样中有机物、重金属还是富营化物质等,了解其对环境或人身健康的危害。
然后,学生独立计划及判断计划的合理性,通过阅读教材或浏览网页知道怎样去做,目前有几种方案。水质检验是按照国家标准方法进行的,一般有常规法、快速法和在线法,学生主要查阅每一项目的几种方法。
开始阶段,学生不会做计划、方案,教师描述、讲解,引导学生看教材或提供网上信息,一段时间后,学生会慢慢习惯,成为自然,我们已经编写了适合项目教学法的教材,提供较为齐全的资料,逐渐地,学生结合实践会自己读懂或主动和同学、老师讨论问题,提出不同意见。
接下来是:学生独立实施及检查是否正确实施了计划、提出改进措施等。在方案实施中按照统一的过程如配溶液、仪器准备、采集样品、预处理、检验操作,得出结果几个步骤来进行。由于传统的应试教育,学生动手操作能力比较薄弱,因此,最初的项目教师采用示范、讲解、学生模仿、熟悉关键步骤、学生重复做这样的教学方法。结果得出后,需要检查,因为误差和偏差主要来源于操作是否规范,所以学生首先在这方面查找原因,然后利用标准物质对照等质控措施检查方案实施的情况,同学间进行讨论,找到问题,对项目或任务加以改进,反复做实验,完成任务。几个任务实施后,学生会自主完成新任务,达到目标要求。
2.4.2合作式学习
由于仪器、试剂和学时的限制,教学中把学生分成小组,按时间或空间进行合作,分别完成不同的任务进行汇报,因此,每个人对小组的成果有责任感,促进合作精神、交流能力和表达能力的提高。
2.4.3启发引导
在做的过程中启发学生的思路,引导学生完成项目,获得相关技能。
教学手段主要采用制作多媒体课件,运用多媒体教学设备和网上教学资源,录制、播放视频、展示图片,学生利用视觉、听觉和信息提高学习效果,获得足够的感性认识。教学生做,学生模仿,在“做”中学,教、学、做一体化。
关键词:高分子材料加工与成型;课程设计;指导方法;教学改革
高分子材料加工与成型课程设计是高分子材料专业系列课程中的重要组成部分,是学生在完成高分子材料成型与加工原理理论学习和工厂认识实习后的一项实践项目,是学生对所学相关基础知识的综合运用与实践[1-2]。通过这一实践环节,使学生熟悉并了解文献检索相关知识,培养学生资料收集及运用、设计及配方计算、计算机CAD作图的能力,为毕业设计打下基础[3-4]。高分子材料加工与成型课程设计通常是在给定设计题目基础上,根据设计要求,一人一题独立完成。通常安排2~3周,需要一定的独立思考能力和团队合作精神。在指导学生完成课程设计的过程中,我们发现不少同学只会死记书本知识而不会灵活运用,在接受设计题目后茫然无措,不能有效收集资料。此外,对课程设计环节不重视,懒于思考,经常坐等其他同学接近完成后拿来机械模仿,不去思之所以然,导致设计说明书漏洞百出。因此,为了提高学生课程设计完成质量,激发学生学习兴趣和主观能动性,帮助学生熟悉工程设计流程并掌握正确的工艺计算规则,指导老师必须针对学生实际情况,探索合适的指导方法,以达到培养合格工程实践人才的目的。现就课程设计的各个环节指导方法的改革和实践总结如下。
1课程设计题目的选定及时间安排
在课程设计开始之前,首先要对学生情况进行摸底,了解学生对相关理论知识的掌握及灵活运用程度,以及对本专业领域主流产品实际生产流程、工艺参数、基本配方的熟悉程度,了解学生获取文献及生产资料的渠道和学生对课程设计的重视程度。在辅导学生时,通过启发的方式引导学生提出问题并帮助其找到解决问题的思路。通过详细的调研和辅导,了解学生的基础,并使学生知道如何进行课程设计准备工作。在拟定课程设计题目时,尽量拟定学生感兴趣且资料收集较为容易的题目。如我们在生产实习中曾经组织学生参观株洲时代新材、株洲工业园金德管业,对改性塑料生产工艺、注塑、模塑和挤出加工成型方法积累了详细的一手资料,学生对一些应用性强的产品如家电专用PP塑料、汽车内外饰件的工程塑料、给排水管等产生了浓厚兴趣,我们拟定了一系列有针对性的题目供学生选择,如“高铁用PTFE滑块产品工艺设计”“耐高温聚乙烯管工艺设计”和“高铁用尼龙扣件加工工艺设计”等。课程设计开始的时间选择也极为重要。课程设计一般需要2~3周时间,程序为指导老师下达题目,进行具体安排和讲述基本要求,确定考核方式,使学生充分了解课程设计的内容和需达到的任务指标。但是如果采用集中的2~3周时间,完成从选题到设计方案优化和完善以及设计说明书的撰写,时间上较为紧迫。因此,需要机动灵活地安排设计各个环节的时间。同时,由于目前我校的高分子材料加工成型课程设计安排在理论课程结束后、期中考试周开始前,生产实习安排在学期初,虽然理论课程的学习和课程设计环节衔接紧密,有利于学生在对理论课程尚有深刻记忆时通过课程设计进一步加深理解,但即将开始的期中考试必然会分散学生的精力,占用不少时间,使课程设计完成的效率和质量难以保证。学期初的生产实习由于只是进入车间参观,听取工程师讲解,生产实习结束后马上是多门专业课程的学习,实习期间掌握的现场知识和工艺细节会随时间流逝慢慢淡忘,对课程设计没有起到应有的辅助作用。为了把生产实习、理论课程讲授和课程设计有机地结合起来,我们改革了课程设计的教学过程,在学期初安排生产实习时,根据实习内容安排了课程设计的选题工作,使学生带着课程设计的任务进行生产实习。在实习动员会议上,指导老师引导学生关注实际生产中原料配方、原料质量指标、设备参数、车间生产制度等与设计相关的问题,做好详细记录。学生在现场实习时,由于有确定的目标,可做到“带脑”“带心”参观生产过程,与工程技术人员深入交流,有利于获得更多的生产资料。实习结束后,要求学生在实习报告中添加和设计题目有关的生产工艺现状与发展、工艺流程及控制方面的内容,使学生对将要进行的课程设计有一个总体认识。为了让学生更好地消化理论知识,提高效率,课程设计集中的时间段可安排在期中考试结束后,一来学生可释放复习迎考的压力,心态最为放松,有利于课程设计环节的开展;二来老师结束理论课程也有更多的精力全程辅导。在组织课程设计的教学模式上,为了强化学生的独立性,减少对教师和其他同学的依赖,在选题上尽量体现不同,如在产品规格、原料来源和质量指标、生产工艺选择等方面存在差异。同时,指导教师需在统一的时间检查进度,召集3次设计讨论会议,时间节点设置在工艺计算部分初步完成、设计说明书初稿完成和图纸初稿完成阶段,在集体讨论中,对相关环节出现的错误可及时更正。在学生分组上,应考虑不同学生的层次,在对学生性格、心理的充分了解上进行分组,如有的学生工作细致,追求完美,有的学生善于整理文献,有的学生公式运用熟练,计算能力强,合理的分组能达到1+1>2的效果。
2课程设计应体现学生的自主性和教师辅导的有效性
在课程设计教学过程中,指导老师的辅导环节是十分重要的[5]。指导老师首先要消除学生面对选题时茫然无措、无从下手的心理,给学生详细讲解相关范例,帮助确定设计说明书框架并及时审阅相关内容。指导老师辅导可以采取在线随时辅导和线下集中组织两种方式相结合的形式。老师统一召集学生,以会议的形式对设计任务、设计说明书的内容和格式、图纸的要求和数量进行统一规定,对学生普遍存在的问题进行统一解答。引导学生查阅和使用工具书,对往届课程设计中出现的问题提前做好预警并提出解决的途径。由于学生在知识储备和接受水平上存在个体差异,开展有针对性的个别辅导十分必要。在线聊天工具是大多数学生使用频繁且得心应手的工具,在线讨论也可消除学生单独会见老师的紧张。设计组的学生和指导老师可建立讨论组,畅所欲言,开放和放松的氛围也有利于激发灵感,减少失误。学生遇到公式运用上的困难以及某些关键资料无法收集的情况,可以直接和老师进行一对一的讨论,获得及时有效的帮助。
3课程设计授课方式改革应体现科学性和学生独立性
3.1课程设计在课程体系中有承上启下的作用
课程设计是在学生已经掌握一定的基础理论知识之后和开展毕业论文(设计)之前的实践教学环节,具有承上启下的作用[3]。首先,它以某一理论课程为基础,如在学习了高分子成型加工原理这一门理论课后开始高分子成型工艺课程设计,学习了塑料成型加工设备后,相应地开始高分子设备课程设计等。根据课程所学内容对学生提出了设计任务和技术要求,又给学生动脑、动手的余地。这个环节对学生的毕业设计,乃至今后走上工作岗位后的实际工作都有着重要的影响。
3.2课程设计具有很强的综合性
为了使学生获得必要的工程设计能力,必须通过授课方式改革来体现科学性和学生的独立性。如指导老师从往届的设计中,挑选代表不同水平层次的设计,在课程设计开始前的课堂讲授环节进行详细的对比分析,帮助学生建立起一个设计质量标准。为了培养学生的独立性,在设计时,务必使每位学生有不同的设计基本数据,如产量、原料组成和配方设计,生产工艺等,减少学生对其他同学的依赖,积极参与到设计的整个过程,能够较好地提高学生的参与性、积极性,同时激发学生主动思考和创造。在课程设计过程中,工艺流程和设备类型的选择都需要根据物料的物性参数和实际工艺条件来共同决定。
3.3课程设计授课需针对不同学习层次进行合理设计
在实际指导环节,由于学生的知识基础和能力的差异,在获取基础工程数据、物性数据、方案设计、公式选用等方面都会有或多或少的困难,可对问题进行分析,采取不同的处理方法:1)针对少数同学遇到的非共性问题,单独辅导,对认识不清的问题进行答疑解惑。如注塑、挤出工艺中基本原理和工艺条件确定,对于PS,需考虑熔体温度、模具温度、平均注射速度的影响,而对于PP和PE,还需额外考虑保压时间和总循环时间的影响。2)对于大部分学生在课程设计过程中遇到的共性问题,采取集中详细讲解的方式进行,并对设计过程中所涉及的知识点在实际工程中的影响进行引导与分析。如在挤出机的设计计算中,对于挤压系统的计算,包括螺杆主要参数设计和机筒设计以及螺杆和机筒材料的选择与校核。然后根据市场上常见挤出机的型号和基本数据,结合挤出机生产能力、产量基本要求,根据物料特性、理论公式计算出螺杆加料段、塑化段和均化段长度尺寸,确定螺杆种类,并根据计算数据进行校核,选定挤出机设备。3)对于设计过程中学生遇到的因不了解设备形状和结构等造成的困难,指导教师可通过实物、多媒体图片及动画的方式向学生展示说明,让学生充分了解设计中所选用设备的结构和特点。
4考核方式应综合全面评价学生的实践能力
作为工科专业,我校材料化学专业的培养目标是培养高分子材料设计、加工改性领域的工程技术人才。仅仅通过提交设计说明书、由指导老师评定一个分数,对于评价学生的综合能力来说还较为片面。课程设计考核的是学生对理论知识的综合应用能力[6]。因此,有必要对考核方式进行改进,比如指导老师可以提出一些有针对性的问题,这些问题没有统一的答案,但可以开启学生思路。如原材料为什么要规定某些成分的最高含量值,超过规定值会有什么影响;如果在现有配方基础上进一步提高韧性或硬度应怎么改进等等。指导老师可以引导学生在专业知识基础上探索答案,使学生提高运用专业知识解决实际问题的能力。为了更好地考察学生的实践能力和综合思维能力,课程设计的考核方式可以实施弹性考核,从而更好地考察学生的实践能力和综合表现能力。考核成绩将按比例分配至课程设计的各个具体环节,即设计方案的提出和思路(20%)、课程设计方案的工程计算和工艺安排(35%)、工程图纸绘制(20%)、课程设计答辩(15%)和开放性工程实际问题回答(10%)。其中,设计方案的提出和思路主要从方案的合理性、实践性进行评价,同时考察学生思路是否清晰、文献调研是否周密以及系统总结能力等;课程设计方案的工程计算和工艺安排主要考察学生是否能充分利用所学相关知识在设计资料基础上完成正确的工艺计算,并根据平时实习环节获取的现场知识充分进行工艺安排;工程图纸绘制主要考察学生图纸绘制的正确、规范程度,课程设计答辩主要考察学生的综合表达能力;而通过对指导教师所提出的工程问题的解答可了解学生的理论知识基础是否扎实,能否活学活用。
5结语
综上所述,高分子材料加工与成型课程设计的选题需结合学生就业方向,因地制宜,难度适中;时间安排要灵活机动,适当分散,以安排在期中考试结束后为佳;教师辅导应方式灵活,统一与个别相结合,注意保护学生的学习自主性;考核方式应多样化,将设计的多个环节分开考核,综合评价,考察学生多方面的能力。应用上述指导方法,学生均感觉通过完成高分子材料加工与成型课程设计,既提高了对知识的理解和应用,又增强了动手能力和解决实际问题的能力,收获很大。
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