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1.1电气控制类课程设计创新教学模式的思路
课程设计是综合一门或多门课程知识的实践性环节,是学校实践教学环节的重要组成部也是培养学生综合素质的重要环节。对于电气控制类专业,比如自动化和电气工程及其自动化等专业,常见的课程设计有计算机程序课程设计、电子技术课程设计、嵌入式系统课程设计、电气工程综合课程设计、可编程逻辑控制课程设计和工业控制系统综合课程设计等,大部分课程设计都具有“硬件和软件相结合”的特点,实践性和实用性很强,与企业需求结合非常紧密,契合度较高。基于该类课程设计的特点,在课程设计教学中,笔者打破原有的课程设计教学思路,采用与企业深度合作,将企业需求职位的专业和技能要求融入课程设计教学过程中,对学生进行有针对性的训练,在培养学生的创新精神和实践能力的同时,注重培养其良好的职业素养和综合能力。课程设计的内容结合相关企业的某个工程项目,教学过程尽可能与工程项目的运作过程接近,使学生熟悉工程项目的运作流程和不同职位的工作内容和专业技能要求。学生以团队合作的形式,由3~5人组成一个工作小组,根据企业需求,每位成员都有相对独立的任务分工。通过这种方式的课程设计,学生可以对企业的需求有深入的了解,对自己的能力有进一步的认识。在此基础上结合自己的专长和爱好,学生可以尽早明确自己的工作方向,完善个人的职业规划,最大可能成为企业需求的综合性人才。
1.2基于企业需求的电气控制类专业的职位
在课程设计创新教学模式中,课程设计的过程尽可能与企业中工程项目的运作过程接近。根据对企业职位设置的调研,笔者将该教学模式中团队中各成员的职位和任务说明如下:
(1)项目管理工程师是一个团队的核心人物,负责制定和管理项目进程,组织必要的讨论和会议。对于项目管理工程师而言,如何调动团队内每个成员的工作积极性,最大程度地发挥成员的专长是其主要任务。可见,良好的沟通能力和个人魅力最为重要。这个职位为学生毕业后的个人创业或某些管理职位提供了基本的训练。
(2)硬件工程师和软件工程师完成整个项目的核心技术工作,包括系统的方案设计、绘制图纸等。在国内外倡导工程教育的背景下,工程师的工作尤其要与企业需求和行业规范相结合,指导教师对软硬件工程师的具体工作提出严格的要求。
(3)外观或结构设计师需要机械类专业的知识,不是电气控制类专业的主要学习范畴,在教学实施过程中将机械类与电气控制类专业的学生进行混合,组成一个更加专业的团队,不仅有利于更好地完成任务,而且扩大了团队成员的知识面。而且,一般情况下电气控制类专业的学生也会学习机械制图(或AutoCAD),若设计要求不是很高,他们也能完成任务。
(4)销售工程师在企业人员的职位中也是比较重要的角色。在我校电气控制类专业的毕业生中,有不少同学都从事市场或销售方面的工作。一方面企业需要有该类专业背景的毕业生,另一方面电气控制类专业某些学生善于言谈,亲和力强,更喜欢做与人沟通的工作。销售工程师需要掌握一定的销售理论,做全面的市场调研,提炼产品特色和产品卖点,制定完整的销售计划。
(5)秘书的主要任务是会议记录,制作项目陈述PPT,撰写论文等文字性工作。从方案设计开始,秘书就开始构思并撰写论文。秘书的工作是整理和总结资料,大部分的文档原始资料都需要其它成员提供。秘书需要经常和每一个成员沟通,尽量按照毕业设计论文的标准完成课程设计论文的撰写。
2课程设计创新教学模式的实施
2.1对课程设计团队的要求
团队人数要适宜,若人数过多,任务分配不均,必然有成员的工作较轻松,易偷懒,造成不团结;若人数过少,每个人承担任务较多,不能起到成员间交流合作,培养良好职业素养的目的。经过实践,根据任务复杂程度,一个课程设计团队的组成人数以3~5人为宜。团队中每个成员根据需要可以承担多项工作,比如项目管理工程师可以兼任其他任何职位,外观设计工程师兼任销售工程师,采购人员兼任秘书;而软件和硬件工程师一般独立设置,而且在项目软件编程任务较多时,可以采用模块化设计,由多个人共同承担。团队内每位成员按照分工都有自己明确的工作任务,具有强烈的责任感和使命感。而且,由于是团队工作的性质,团队之间的竞争更为激烈,在工作过程中每位成员也会强烈地感受到集体的凝聚力和荣誉感。在这种情况下,个体能力强并不意味着集体的成功,只有大家团结合作、互帮互助才能取得最终的成功。因此,在做好课程设计的同时培养了成员的工作主动性、积极性和团队协作意识。
2.2选题要求
多数应用型大学的电气控制类课程设计都是诸如电子钟、交通灯的控制之类的小题目,设计题目单一,与专业技术的当前应用脱节[4],而且容易查找到现成的资料,不利于培养学生的实践能力和创新精神。由于以团队形式工作,人数增加,可以适当地增加课程设计题目的难度。课程设计选题可以结合教师科研项目,与企业进行深度合作并能为其解决实际问题的综合性选题最好。比如在单片机系统课程设计中,与某企业合作,设计题目为“多功能电压力锅”;在工业控制系统综合课程设计中,与某自动化公司合作,设计题目为“恒压供水系统的PLC控制与远程监控”[5]。在课程设计过程中不满足于只考虑软硬件是否能实现任务要求的基本功能,还可以在图纸的完整性和规范性、系统的安全性和可靠性等方面提出更高的工程要求。
2.3工作流程
在课程设计实施过程中,教师引导团队的工作过程尽可能与实际项目的运作过程接近[6],在任务量、时间节点等方面制定详细的计划,使成员在具有一定压力下,既紧张又有条理地完成任务。课程设计基本工作流程如图1所示。小组会议是一个较为正式的环节,由项目管理工程师主持,秘书做会议记录,指导教师或企业工程师以及组内成员参加,目的是引导学生明晰工作目标和工作内容,合理安排时间,顺利完成任务。在第一次会议上,项目管理工程师陈述系统总体设计方案,各成员分别总结前期研究内容和明确后期的工作步骤和内容,并制定详细的工作计划。在团队成员分工后,项目管理工程师也可以根据需要多次组织会议,秘书做好会议记录,为最终的论文提供素材。指导教师在以学生主导的会议中,有目的、有意识地引导,培养学生在设计过程中有计划地学习、研究问题,综合运用自己的理论、专业和实践知识进行解决问题,从而提高实践创新能力[7]。指导教师通过提问掌握每个学生的工作进展情况,并对存在的问题做出正确的启发,鼓励学生进行互动讨论。各成员总结自己的阶段性成果,提出工作中遇到的困难,成员之间充分沟通。项目陈述和答辩环节是课程设计创新模式中重要的一个环节,培养学生总结能力、表达能力和PPT的制作和展示能力,使其学生在公众下能够不怯场,敢于表现自己。
2.4考核与评分
在课程设计创新教学思路和创新模式的引导下,考核也要更新观念,要与人才培养目标相一致。借鉴荷兰高校对学生实践能力的考核方法,不仅注重基于任务分工表现出的实践应用能力,而且还要兼顾学生在课程设计过程中展现的思路创新、表达沟通和团队协作能力[8]。由于课程设计的教学时间一般为一至两周,所以考核与评分不能过于繁琐,笔者在两轮课程设计实践基础上总结了一套与培养目标一致、相对公平和便于实施的考核评分方案,如表1所示。个人的最终成绩是由小组成绩和个人成绩两部分组成[9],各占50%,其中小组成绩由指导教师根据不同分项及其权重给出,个人成绩由指导教师和组内成员共同给出。组内成员互评均分权重为0.2,这个独创的考核细节大大激发了学生的工作热情并营造了工作团队内互帮互助的和谐氛围,培养了学生的团队合作精神。
3课程设计创新教学模式的支撑体系
(1)加强师资队伍的培养。对于应用型大学而言,高水平的师资队伍是应用型创新人才培养的关键。要培养出企业需要的应用型人才,必须建立一支综合素质强的“双师型”教师队伍。而大多数教师从学校毕业又进入学校授课,本身没有在企业工作过,教师的工程素质和实践经验不足,具有丰厚工程背景又有学术水平的“双师”型教师尤其缺乏[10-12]。一方面,可以建立教师有计划分批次轮流到企业锻炼的常规制度;另一方面,吸引企业的优秀工程师兼职或全职到教师岗位,充分发挥其多年来的企业工作经验。
(2)重视校企合作。校企合作是解决实践教育缺失的根本途径[13-14]。一方面大力吸引企业参与到高校实践教学过程中来,在教学计划和教学内容上广泛征询和适当采纳相关业内专家的意见;另一方面,增加学生在企业进行专业技能训练和专业拓展课程的学习机会,理论联系实际,开拓视野,拓宽思路,促进学生的创新意识与创新灵感,为课程设计创新教学模式提供强有力的实践平台支撑。与相关企业建立长期合作关系,良性循环,最大可能实现更多学生毕业和就业上岗的零过渡,校企共同培养“适销对路”的应用型人才。
(3)开设公共选修课。公共选修课是高校面向全体学生开设的综合素质培养课程,对学生知识结构完善,知识面扩大,兴趣和个性发展和综合素质提高有重要意义。对于工科专业来说,根据企业对人才的需求,高校开设如市场营销、会计、社交技巧等人文类和经济类选修课,不仅有利于培养学生的综合能力,而且学生也可以结合自身职业生涯规划科学地进行选课,为将来的职业储备和积累知识[15]。
4结语
课程设计是土木工程专业教学计划中的一个重要环节。它可以使学生了解如何将课堂上所学的理论知识应用于实际工程中,并且通过课程设计更好地掌握课堂上所学的知识,从而为今后的工作打下一个良好的基础。
对于土木工程专业建筑工程方向的学生而言,课程设计通常包括:民用房屋建筑设计、单层工业厂房建筑设计、混合结构房屋墙体及条形基础设计、钢筋混凝土现浇楼盖结构设计、单层工业厂房结构设计、多层框架结构设计、钢屋架设计、门式刚架厂房结构设计、桩基础设计、土木工程施工组织设计和一般土建工程概预算设计等。每一门课程设计都是相对应课程的一个重要实践性环节,是培养学生动手能力及思考和创新意识的一个重要手段,是理论教学与实践相结合的重要途径,也是体现素质教育的一个重要方面。由此可见,提高课程设计的教学质量对于提高建筑工程人才培养质量起着至关重要的作用。
要提高课程设计的教学质量需要从课前准备、加强指导、注重设计过程、做好成绩考核及成果总结等多方面人手。当然要保证上述每一方面的工作质量,教师的责任心尤其重要。”下面结合笔者在建筑工程课程设计教学中的教学实践,谈几点建议。
2认真做好必要的准备工作
2.1精心选题及合理确定设计分量
在以往的课程设计中,有些指导老师为减少麻烦,把某一设计选题用很多届,致使设计内容陈旧,从而影响了学生的设计积极性。也有的课程设计其设计任务分量过大,导致设计过程草草收兵,应付了事;而另一方面,也存在个别的课程设计分量过少,使得设计过程中学生闲暇多,用到的知识少,动手能力得不到很好的锻炼,从而影响了教学质量。因此,在课程设计选题时,应结合新的教学内容和土木工程领域的新发展,不断补充和更新设计内容。对部分的课程设计,应尽可能选用近期设计的工程或正在实施的工程,以便学生在设计过程中能看到实物,以增强他们的感性认识和设计积极性。比如,多层框架结构设计、桩基础设计、土木工程施工组织设计和一般土建工程概预算设计等都应尽量将选题与实际工程结合起来。同时,在选题时,应考虑设计时间、复杂程度、提交成果的工作量等来确定合理的设计分量,使参与设计的学生都能经历一个完整的练习过程,收到较好的效果,从而达到课程设计预期的目的。
2.2认真编写设计指导书
课程设计指导书是引导学生进行设计的指导性材料,是课程设计教学中不可缺少的内容之一。有些指导老师为了省事,在课程设计开始的当天才口头布置设计任务或在黑板上大致抄写几条;有些老师虽然布置了较完整的设计任务,但任务书过于简单,对完成相关课程设计步骤、依据、设计进度、成果内容等未做出明确的交代,故指导性不强。每一门课程设计都应该按照教学大纲的要求明确设计的目的、任务和要求。在课程设计正式开始之前,指导老师应提前编写好内容详尽的设计指导书,并发给学生,让他们有一个熟悉的过程。指导书一般应包括以下内容:(l)设计目的、任务;(2)设计依据;(3)设计参考图纸及相关资料;(4)设计步骤与要求;(5)成果内容;(6)设计进度安排;(7)纪律要求;(8)成绩考核标准。如有必要,还应编人相应的设计例题,供学生进行课程设计时参考。
2.3准备必要的资料
工程设计过程中,设计者需要应用相应的规范、图集、标准、定额等基础资料。如房屋建筑课程设计中需要收集当地的气象资料和水文地质资料等原始数据,并提供《西南地区标准设计通用图》及有关制图标准;又如多层框架结构设计中需要准备《建筑抗震设计规范》、《建筑结构荷载规范》、《建筑结构可靠度设计统一标准》、《混凝土结构设计规范》、《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》等各类资料;再如根据四川省现行的工程造价编制方法,土建工程概预算课程设计需要提供国家标准《建设工程工程量清单计价规范》、《全国统一工程量清单编制规则》、《四川省建设工程工程量清单计价定额》、《全国统一安装工程预算定额四川省估价表》(2004)、某一时期的材料指导价、各类标准图集等。由于经费问题及应用范围上的限制,指导教师应根据设计内容的需要对上述资料中的必要部分进行收集整理,作为指导书的附件,这样可以帮助学生尽快做好设计准备和更充分地理解设计内容,为高效而顺利地完成课程设计提供保证。另一方面,由于资料种类和内容较多,对于有些资料,可提供电子版本或范围、出处供学生自己查阅、选用,这样也可以使他们查阅和利用资料的能力得到锻炼,为毕亚设计和今后的工作打下基础。
3加强指导与管理
3.1加强设计过程中的指导工作
对课程设计进行指导,仅是抽空到教室里对学生提出的问题给予解答是不够的。因为有的学生在设计过程中提不出什么问题,有的学生总是参考同学的设计步骤,他们甚至对书上、规范、标准或定额中的内容理解错了,就按他们自己错误的理解去做,影响了设计成果的质量。指导教师安排的指导时间每一天应不少于4学时,且具体时段应相对固定,以保证学生能按进度完成设计任务。同时,对课程设计的指导应把被动解答问题与主动提出问题相结合,对一些容易出现错误或混淆不清的地方进行提或在黑板上予以提示,了解学生的具体做法或算法,并通过检查中间结果来发现问题。同时,对计算中或绘图中一些共性、难点问题应讲解。
3.2加强对设计过程的管理
课堂教学有固定的时间,可以通过考勤、课后作业及讲评等手段检查学生的学习情况,从而保证一定的教学质量。目前对课程设计的管理则较为松散,有的指导老师在成绩考核中只依据学生最后提交的设计成果予以评定,对设计过程几乎没有任何监控或记录,因此导致学生的松懈和抄袭现象时有发生,甚至出现抄袭的学生得高分的情况,这显然不利于提高学生主动完成设计的积极性,也不利于设计质量的提高。对课程设计过程中的管理可采取如下做法:
(1)明确指导时间。
(2)合理划分和安排设计进度。
(3)对设计进度中的各个中间环节明确其具体要求(内容及必须完成时间),并不断检查;错误的地方可直接在初稿中批示出来;前一步骤未完成者不得进人下一阶段的设计。
(4)最后必须提交正式的成果和检查过的初稿或底稿;没有接受中间过程检查的学生,最后提交的成果不予批改,以不及格论。
通过上述的管理与督促,能够收到较好的效果。
4采取措施确保设计质量和效果
4.1设计分组或设计选题
在布置课程设计的任务时,应分组或分题,不能全班做同一题目。如果每个人完成完全相同的内容,不利于培养他们独立思考和主动学习的能力。比如钢筋混凝土现浇楼盖结构设计的选题应考虑不同的平面尺寸、荷载、建筑构造做法、材料强度等,还可以要求采用不同的楼盖类型,以确保一人一题,每人可以完成相对独立的设计任务。又如,房屋建筑课程设计需要绘制较多的图纸,可以在课程教学中期即公布设计题目,并采取学生选择与教师分配相结合的方法确定分组或选题,这样学生有更多的时间学习规范标准和构思方案,在课程设计周开始前即可初步确定合理的设计方案,为下一步完成施工图设计提供了保证。再比如土建工程概预算课程设计,一般的实际工程其工程量较多,在指导过程中,可以把课程设计的班级分成几个小组,一些小组模拟招投标中的甲方做标底,另一些则作为不同的投标单位(乙方)计算报价,最后让他们进行比较竞争。
由于每一小组是合作完成课程设计,所以必须要求小组成员每人独立完成相应的内容,然后成员中间再进行互审,促使他们去思考,去发现别人的和自己的不足,从而提高学生课程设计的主动性和积极性。PKPM结构软件进行建模、电算及施工图绘制,同时通过与手算的结果对比分析,校核手算的正确性;土建工程概预算设计也可以应用某种预算软件进行分析、汇总、打印,提高设计效率。通过上机操作,可以让学生对目前工程设计中一些常用的软件有所了解,同时也可以提高他们的计算机应用能力和独立思考能力,并从一定程度上提高设计质量。当然,课程设计又不完全等同于工程设计,学生不能完全依赖于软件,手工绘图、手算等基本技能的训练必不可少。
4.2安排上机操作时间
在课程设计中,还应安排一定的上机时间,要求每个学生会应用一种与课程设计相关的软件上机操作。譬如,房屋建筑设计可采用Au量oCAD、天正建筑等软件进行施工图绘制;结构及基础设计可采用PKPM结构软件进行建模、电算及施工图绘制,同时通过与手算的结果对比分析,校核手算的正确性;土建工程概预算设计也可以应用某种预算软件进行分析、汇总、打印,提高设计效率。通过上机操作,可以让学生对目前工程设计中一些常用的软件有所了解,同时也可以提高他们的计算机应用能力和独立思考能力,并从一定程度上提高设计质量。当然,课程设计又不完全等同于工程设计,学生不能完全依赖于软件,手工绘图、手算等基本技能的训练必不可少。
【关键词】基于项目;数据库;课程设计;教学研究
数据库课程设计是计算机相关专业的一门非常重要的专业实践课,该课程总的学习目标是让学生熟练掌握数据库技术的相关理论知识,并能够理论联系实际,解决实际问题。通过数据库课程设计的实践环节,培养学生分析、设计和编程实现数据库应用系统的能力,让学生具备较好的数据库项目实践能力,掌握过硬的职业技能。本文对数据库课程设计教学中存在的主要问题进行了细致的分析,提出了基于项目的数据库课程设计的详细教学方案。
1.数据库课程设计中存在的主要问题
(1)学生参与数据库课程设计的积极性不高、知识和技术储备不够。
(2)学生重编程实现而轻分析和设计。
(3)课程人员组织和时间安排不太合理,任务设计和要求偏低。
(4)课程考核方式、评价体系和管理过程不够科学。
2.基于项目的数据库课程设计教学方案的设计与实施
2.1 基于项目的数据库课程教学方案
本文提出的基于项目的数据库课程设计教学方案是指设计能够吸引学生兴趣、难易适中、选题丰富并且能够满足不同层次的学生需求的项目设计任务,参照软件公司分析、设计、编程实现应用软件的基本步骤和人员组织形式来安排和组织学生进行数据库课程设计。其重点在于把学生的课程设计任务提高到软件工程项目的高度,并通过模拟实训加以实施。按照软件工程传统方法学的思想,结合数据库设计的基本步骤,将数据库应用软件的开发简单划分为需求分析、总体设计、详细设计、编码和测试四个阶段。每个阶段的任务均在指导老师的指导下,由项目组成员通力协作、自主完成。在每个阶段结束后,采用项目评审的方法,对每个小组每个学生的具体工作进行阶段性评审,学生分组汇报工作成果,并按照软件工程的要求提交阶段性技术文档。项目模拟实训根据课程设计选题采用项目小组的形式进行分工,项目规模和难度由指导老师和项目小组全体成员根据课程设计指导书协商决定。每个项目小组由一名同学担任项目组长,项目组长可以根据小组内每个人的能力和经验合理分配任务。每个学生在项目开发过程中,担任不同的角色。在工作中,项目小组的成员相互沟通和交流,组与组之间也可以相互借鉴学习,提高学生的参与积极性,培养学生的团队合作精神。
2.2 基于项目的数据库课程教学方案的实施
2.2.1 课程设计的选题
数据库课程设计是培养学生创新能力的有效途径,其设计题目应该具有一定的应用背景,让学生能够遵循软件工程的基本原理设计一个具有实用价值的数据库应用系统,使所学知识能够融会贯通。
精心准备和策划设计适当的项目,是实施基于项目的数据库课程设计教学的关键。在确定项目时应综合考虑以下几方面的因素:(1)能将数据库的理论知识和实际应用技能较好的结合在一起;(2)所选项目数量要足够多,涉及面要广而且是学生比较熟悉和有兴趣的应用领域;(3)项目的难易程度要能够满足不同层次的学生的需求;(4)项目的整个开发流程要规范,以项目为主线,引导学生把掌握的程序编程知识、数据库和软件工程等理论应用到软件开发实践当中去,让学生掌握软件开发的整个开发流程,具备项目开发的实战经历。
2.2.2 课程设计的人员组织
按照开发流程,参照软件公司的人员组织形式,将班级的学生分组,每组5至6人,以学生自由组合为基础,教师可根据学生的兴趣和特长、编程水平、知识结构、学习能力、性格特点、男女搭配等因素进行调整。每个同学可以担任不同的角色:如项目管理员,系统分析员,系统设计员,系统开发员等。
每个小组由其成员推选产生一名项目组长,负责制定本小组的开发计划、工作任务的分配和调度、监督实施等工作。在组长的指挥下,对小组成员进行分工,语言表达能力强善于沟通的同学负责联系工作和调查研究,美工好的同学负责界面设计,编程能力强的负责代码的编写,程序设计能力强的负责系统的整体设计和程序调试,写作能力强的负责技术文档的书写等。教师要负责帮助把握进度,提醒学生合理分配工作时间等。
按小组形式开发项目,不但有利于培养学生的团队合作精神和提高学生的管理能力,而且更接近工作实际。
2.2.3 综合设计过程
学生发挥各自的特长分工协作,运用已学软件工程、数据库理论思想和数据库设计理念、C#或C++等编程语言,具体设计实现一个小型数据库应用系统。开发设计过程按以下顺序进行——自选课程设计课题,调查用户需求,总结归纳数据流程,分析性能,书写需求分析及总体设计报告(包括数据流图、数据字典、数据库概念模型、逻辑模型、系统功能模块),完成应用系统的开发,进行系统整合和测试,功能完善,汇报设计成果(包括撰写设计报告、系统验收、结果汇报)。主要分为需求分析、项目设计、项目实施和成果展示。
(1)需求分析是保证项目顺利完成的前提。需求分析做得不好,甚至会导致整个系统返工重做。因此,在课程设计环节中学生必须根据教师提供的项目背景资料,通过图书馆、网络或相应的组织、部门、企业去查找相关资料,结合自己的生活经验,对数据和处理进行分析,画出各层数据流图,做好详细地需求分析。教师要对学生的需求分析报告进行指导和评价。
(2)项目设计是关键。本阶段主要包括数据库的概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计。要求学生在需求分析的基础上,设计E—R模型,详细描述实体的属性及实体之间的联系;实现E-R图向关系模型的转换,并对关系模型进行优化;定义主键、外键、视图、索引等。此外学生还应该设计出系统的功能模块图。教师通过检查学生设计的E-R图、关系模型和功能模块图,对每个组进行分析、评价和指导。
(3)项目实施。项目实施即数据库的实施、运行与维护阶段,主要包括应用系统的编程与调试。指导教师为学生提供技术支持,适时组织讨论、讲解和归纳总结为学生提供解决问题的新思路、新方法。
(4)成果展示。学生以项目组的形式完成了项目的整体设计与开发后,各个小组将在课程设计末期进行成果汇报和展示,接受教师和其他同学的评价。通过作品展示和评价,可以激发学生的竞争意识,促进项目组成员之间的交流与协作。
2.2.4 课程设计的时间安排
针对课程设计时间安排上的不合理问题,采取双管齐下的方式。首先增加教学计划中数据库课程设计的教学学时,由原来的2周改变为4周,使得学生有足够的时间来完成课设任务。其次,提前让学生进入分组和选题环节,并将每个人要完成的任何合理分配,让学生提前进入做好项目的知识储备、调研等前期准备工作。
2.2.5 课程设计的考核与评定
加强过程考核,提高对课程设计的总体要求,细化评价指标。学生在课程设计结束后,不仅要提交软件系统,还要提交课程设计报告,并进行分组汇报。课程设计的最终成绩由以下几部分组成:考勤lO%,平时抽查1O%,答辩20%,课程设计报告30%,系统演示30%。其中前四项由教师评分,系统演示由学生评分,每组各选派一名代表给大家演示系统并介绍基本情况,由各组分组讨论,对其它组开发的系统进行评价和评分,最后取平均分并公布成绩。
为学生提供展示自我的平台,建立完善的考核指标和体系,这样不仅有利于激发学生的学习兴趣和积极性,也有利于提高学生运用数据库理论实际问题的能力。
3.总结
通过基于项目的数据库课程设计教学研究,不仅使学生能够在理解数据库理论的基础上,实际动手开发一个实际的应用系统,而且在一系列的开发设计过程工作中能够树立学生的项目开发管理思想,能够培养学生应有的团队协作、自主管理、主动学习、创新思维、综合运用、动手实践等能力。使数据库课程设计真正成为学生验证理论的“实验场”,成为开发学生潜力、培养实战能力的“战场”,成为体验项目开发过程的“运动场”。
参考文献
[1]王艳红,章小莉,姜湘岗.在数据库课程设计中培养学生项目开发能力[J].教育与教学研究,2009,13.
[2]杜华.项目驱动教学法在数据库课程设计中的应用[J].福建电脑,2012,5.
一、课程设计的目的与基本要求
在全国开设动力机械及工程专业方向的高校中,很多都安排"内燃机课程设计"这一教学环节,旨在通过课程设计使学生应用、巩固、丰富、提高所学内燃机专业知识,加深对所学理论知识的理解,获得与专业有关的实践经验,培养学生的实践能力和专业技能以及综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法与能力。因此,课程设计是对前期理论与实践教学效果的检验,也是对学生综合分析能力与独立工作能力的培养与检查过程。
课程设计通常包括:设计目标和内容制定、方案选择、设计计算、设计绘图、设计报告和图纸的提交、答辩及教师的成绩评估。课程设计目标和题目选择由实践教学大纲确定,设计目标必须清晰和明确,设计题目和内容必须符合专业方向要求,在深广度与分量上要求合理;方案选择是由学生在指导教师的指导下完成;设计计算即学生本文由收集整理根据所学相关理论知识进行设计计算的过程;设计绘图是工科学生必须具备的能力,一般可以手绘或利用绘图软件在电脑上完成;设计报告为学生在设计结束时完成和提交的成果;教师最后根据预定标准对学生设计效果进行评估,并给出成绩。
二、原课程设计内容安排和存在的问题
1.课程设计内容安排
课程设计安排在第6学期末进行,为期3周。指导教师提供一套四缸发动机的设计横向和纵向参考图纸,要求每个学生根据实际比例画出横向和纵向图,并熟悉其中的结构特点,然后进行发动机在某转速下的运动分析,并提交一份相应的设计报告,最后教师利用两天时间对学生的课程设计进行答辩评分。
2.存在的问题
(1)原课程设计内容安排中绘图工作量大,在两周左右时间内要求每个学生在认识、消化和整理原图的基础上,完成两张四缸发动机的横向和纵向图,这对于大部分学生来说是一件很难完成的事情。所以,到最后造成的结果就是大部分学生无法达到课程设计基本要求,即学生并不能通过课程设计掌握发动机的工作特点和设计要点,掌握基本尺寸和结构的确定原则以及计算方法,更谈不上在设计中发现问题,进行创新设计。另外,学生在课程设计中没有应用内燃机现代设计理论和方法进行设计,从而背离了课程设计锻炼学生实际应用能力、尽可能实现零距离上岗的目的。
(2)课程设计答辩是以教师提问为主的"问、答"方式,不能全面地考核学生们对课程设计的掌握程度。更重要的是,学生们对自己的设计过程及结果并没有系统地总结,对自己的成功与不足之处没有一个明确的认识,使他们在今后的学习中没有明确的努力方向,这并不是一个好的学习习惯。
(3)课程设计的组织形式单一。课程设计的目的之一就是要培养学生分析和解决问题的能力。从人才培养的过程来看,在一个人的经验还很不丰富的情况下,团队合作是迅速提升其分析问题和解决问题能力的最好途径之一,也是知识共享、成长最快的方式。然而,原课程设计还只是处于单打独斗、一人一题的局面。为了在短时间内迅速完成自己所承担的课程设计内容,每个学生都只顾埋头做自己的事情,这样也直接造成学生们在遇到问题的时候,没有互相讨论、互相学习、相互借鉴的可能,同时,对于职业意识、合作精神的培养也没有起到应有的效果,这也不符合我们所倡导的工程教育的理念。
三、课程设计的改革探索
1.改进课程设计内容
内容安排中减少机械重复的画图工作量,将四缸发动机设计改成二缸机设计,并强调团队合作设计理念,安排2人一组,每个学生只要求手画一张纵向图或横向图,另加两张用绘图软件绘制的零件图,由此一方面补充了现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训,也使得学生
有时间对设计进行全面思考,保证了对设计计算过程的理解。
2.加强现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训
分别以动力机械及工程专业的两大主干课程"内燃机原理"和"内燃机设计"为基础,将学生分为内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算两大组,加强了现代设计方法在课程设计中的应用。要求进行内燃机工作过程热力学计算的学生根据热力计算公式,对内燃机各热力参数、指示参数进行计算,并绘制示功图,它对内燃机的设计有一定的指导意义。要求进行内燃机运动学和动力学计算的学生以发动机运动学与动力学仿真分析为目标,掌握发动机运动学与动力学分析问题的思路与方法,并能将思路与方法付诸于程序语言进行仿真,通过仿真结果进一步加深对发动机发火顺序、转矩波动和轴承负荷图的理解。
3.设计过程进度安排阶段化
第一阶段:大约1~2天时间,进行内燃机总体设计和方案选择,在产品总体设计中要选择和确定内燃机的主要设计参数,在进行热计算和外特性计算及主要零部件设计前,首先要选择零部件的类型、布局方式,如:气缸的布局方式、燃烧室的选择等。
第二阶段:大约2~3天时间,进行内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算,学生依据分组情况分别按要求进行具体的计算。
第三阶段:大约8~9天时间,进行绘图工作,每个学生手画一张纵向图或横向图,另加一张用绘图软件绘制的零件图。
关键词:实物模型;课程设计;项目教学
在中等职业学校模具设计与制造专业的教学过程中,学校常常根据学生的特点以及学校具备的设备资源等因素,在学生的培养过程中更多地偏向培养学生的加工操作技能,而学生的自主设计和创造能力较低,学生在以后的就业、创业过程中难以得到更好的发展。因此,如何提高学生的创造性并充分发挥自己的专业技能,培养高素质的技能人才,已成为中职学校在未来教育教学过程的重点和难题。
一、当前中职学校模具设计与制造专业学生的技能学习情况
1.专业理论课程学习
本专业的学生在专业课程的学习方面主要有:《机械制图》《公差测量》《金属工艺》《模具制造工艺》《冲压模具设计》《塑料模具设计》《CAD/CAM软件》等。学校会根据课程特点分别采用项目教学、一体化教学等多种教学模式,学生都基本掌握模具专业的相关技能知识。
2.实践技能训练
在当前,中职学校都推行2+1的教学模式(两年在校学习,一年在校外进行顶岗实习)和双证制(学生在毕业时除具备毕业证书外,还要考取1~2个中级技能证书)。学校会根据自己具备的教学资源,在学生就读期间进行相关的技能训练,如,钳工实习、制图测绘实习、数控加工实习(以铣床加工为主)、模具组装加工实习等。一般每个实习项目安排课时4~5周,每学期进行两个实习项目。
学生在实习期间主要以应付技能考证为主,整个实习学习过程基本围绕即将考核的范畴进行训练,如,某种类型零件的重复加工。学生在实习期间基本按照教师给定的内容和步骤进行操作,学生的机床设备操作技能都有较大的提高,但独立完成能力和创造应用能力较差。
3.课外学习情况
中职学校与高等院校有较大的区别,如,学生的教学和管理模式、学校的设备资源和学习氛围等。中职学生的自由度受到较大的限制,学生的活动空间较小,缺乏学术氛围。中职学校在课余时间能为学生提供的教学资源和机会相对较少。如,有的学校对一些专业会开办兴趣小组、竞赛活动等。但参加活动的学生人数相对较少,未能普及到大多数学生,大多数学生在课余时间都在做与本专业不相关的事情,学生的技能学习和训练只能通过课堂时间来
完成。
4.学校设备资源的使用状况
一方面,由于学校推行2+1的教学模式和双证制,学生的课程安排比较紧张;另一方面,由于很多学校最近几年通过上等级、政府对职业教育的投入的加大,学校的设备在数量上不断得到增加,类型上不断得到丰富。如,模具专业的设备由原有的数控铣床、加工中心、冲床、磨床、线切割机床等传统类型机床,已经丰富到快速成型、电火花成型、注塑机、三坐标测量仪、高速冲压等设备。受到教学时间和师资的影响,很多设备都没有很好地应用到日常教学,被当作摆设而放置在一边。
二、以设计和制造实物模型为目的的课程设计教学模式的
构建
1.项目实施的目标和方向
以设计和制造实物模型为目的的教学模式是指建立以课程设计为导向的项目教学,在课程设计过程中通过调动学生的学习积
极性,有效地把学生的专业知识应用到实践生产中,培养学生的应用实践能力。通过零件机构的设计及工件加工,掌握零件的加工工艺流程的制订和熟悉各种机床设备的使用。在课程设计过程中通过团队协作,共同完成工作任务。学生最终通过学校具备的设备资源和加工手段完成设计机构各零件的加工和组装。
2.项目内容的制订
课程设计的内容要求为:设计一套比较复杂的机械机构组合体(如,车辆模型、模具组合机构、家电和电子设备组合模型等),并通过学校现有的机械设备和加工工艺能力,把设计的组合机构
加工成实体模型。课程设计内容的制订主要由学生自行设计,或由指导教师制订供学生选择,学生自行设计的方案需经指导教师审
核同意后才能进行。
3.参与人员组成与职责
课程设计项目教学的开展由于涉及学校教学人员和设备的使用,必须得到学校的大力支持,学校领导首先要关心和支持,并选派适合的相关专业教师成立工作小组,全体模具专业的学生共
同参与。考虑到学生的技能情况,本课程设计主要在二年级以上的班级进行。
学生成立课程设计工作小组,小组成员人数为3~5人,其中
1人为组长,负责主持小组日常工作开展。工作小组成立后上报指导教师备案,并不得随意更改。小组成员共同制订设计机构,并完成各零件的制作。
指导教师负责制订课程设计的要求、制订工作流程和工作规
范,审核学生的课程设计方案,并督促检查各小组学生的工作进展情况,班主任协调管理。
4.学生开展课程设计的流程
(1)学生接受课程设计任务后2周内完成工作小组的组建和设计内容的制订,并上报指导教师审核。
(2)设计方案经审核同意后,小组成员在5周内完成机构零
件图和组装图的设计及绘画。设计结束后要上交二维零件图纸
和三维设计结构图,主要使用软件为AutoCAD、Pro-E、CAXA、
MasterCAM等。
(3)机构设计完毕后,小组成员与指导教师共同分析各零件加工的可行性和工艺特点,修改设计内容,直到能适应学校设备加工的要求,要求两周内完成。
(4)学生制订各零件的加工方案、加工工艺设计(制订加工艺表),并制订和上报加工计划,要求三周内完成。
(5)指导教师把加工计划报实训管理部门,由实训管理部门安排加工设备和加工指导教师,指导教师监督和辅助学生的零件加
工过程,学生开始零件的加工和组装,要求五周内完成。
(6)零件完成加工后进行机构组装、调试和其他后续处理,并达到具备较好的性能和美观效果,要求三周内完成。
(7)机械机构成品修整完毕上交、课程设计个人总结上交、工艺图表和设计过程资料汇总上交。
(8)课程设计指导小组成员共同评议学生设计作品,并进行总结,举办设计展示会。
5.课程设计过程中的注意事项
(1)课程设计的进行时间主要在学生课余时间和实习期间。
(2)加工设备、工具等非损耗件由学校提供使用。根据加工生产的需要,零件加工用的材料、刀具等消耗用品要由学生自备(目的是让学生提高材料和工具的使用效率,珍惜实习机会)。
(3)学生在使用学校设备设施时要自觉遵守日常使用管理规范要求。
(4)学校积极配合课程设计的开展,提供相应设备、工具满足课程设计工作的需要。学生课程设计成果为学校和学生共享。
(5)为鼓励和促进课程设计的开展,学校对学生课程设计成果进行评比,获得优秀设计的小组成员将给予“优秀毕业生”和“优秀课程设计”称号,优先推荐到优质企业就业。
三、困难和不足
在整个课程设计进行过程中,出现的困难和不足有以下几个
方面:
1.学生参与学习的主动性和积极程度直接影响课程设计的
开展。
2.课程设计的进行主要在课余时间进行,受学校管理制度的影响,学生的业余时间和空间有限。
3.学生可使用资源也受到学校管理模式和设备资源的制约,
如,在设计过程中需要计算机,部分学生在学校没有个人计算机;学生使用机床设备与日常教学生产安排发生冲突等。
4.学生的个人知识水平和实际操作能力直接影响课程设计的效果和质量,辅导教师必须及时给予帮助。
5.工件制作过程中,实习指导教师必须作出适当的指导和监督,才能保证工件的质量以及生产安全,从而加大教师的工作量。
在中职学校开展这种新型、高层次的教学模式,是一种开创性的、挑战性的尝试。学校领导要有高瞻远瞩的规划,各部门工作人员积极配合,教师认真指导,学生积极主动参与才能顺利开展本次项目教学。在未来,我们坚持走适合自己的道路,探索适应学生特点的教学方法,让学生成为社会的栋梁。
参考文献:
[1]罗炳金,赵旭东.以职业活动为导向的课程教学设计[J].浙江纺织服装职业技术学院学报,2009(09).
[2]李勤道.基于工作过程和行为导向课程教学设计的认识与实践[J].山东电力高等专科学校学报,2012(03).