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目前核工程与核技术专业开展的主要课程设计有反应堆物理课程设计、屏蔽计算课程设计、核电仿真课程设计、电子电路课程设计、反应堆热工课程设计等。从社会需求以及培养具有工程实践能力专业人才的目标来看,目前核工程与核技术专业的课程设计还存在一些不足。具体表现如下:(1)课程设计的题目和内容跟工程实践联系不够密切,缺乏新颖性和挑战性,学生没有兴趣完成课程设计,亟待更新。(2)教学方法和手段单一,缺乏灵活性。以往课程设计都是教师先讲解基本原理与方法,然后学生开展课程设计,在教学过程中缺乏讨论、互动、引导、激发和案例驱动,学生在面对具体实际问题时,往往感觉无从下手,有的学生无法完成课程设计的任务。(3)考核方式单一。以往课程设计的成绩主要由课程设计报告内容决定,不可避免地存在照搬、照抄他人的现象,成绩评价缺乏标准和透明度,使得课程设计效果不理想。因此,围绕“卓越计划”的要求,合理构建课程设计的实践教学体系,更新课程设计的内容,改进课程设计的教学方法及手段,加强课程设计过程监控和改变考核方式都极为必要。
二、课程设计教学改革研究
针对目前课程设计现状,结合我校实际情况,从课程设计教学内容、教学方法与手段、考核方式等方面进行探索和实践。
(一)精心选取课程设计题目
为了提高课程设计实践教学环节的效果,必须及时更新课程设计题目。根据以下几个原则选取课程设计题目:(1)按照课程设计大纲的要求选题,内容的深度和广度符合教学要求;(2)根据学院教学条件选题,需要具备合适的设计工具完成课程设计;(3)题目内容与专业课程相关,通过课程设计更好地巩固专业理论知识;(4)选题具有一定的工程应用背景,能在以后的毕业设计或是以后的工作中用到。根据选题原则以及结合学生所学知识我们选用了一些多样化、实用性并具有一定挑战性的题目。比如,对于反应堆物理的课程设计,我们精心设计了采用MCNP程序进行栅元、组件的临界计算并设计了一个小堆芯的题目;对于核辐射探测方向,设计了采用MCNP程序计算不同探测器探测效率的题目;对于核电厂运行仿真,设计了采用MATLAB程序或者FORTRAN程序来实现核电仿真等。这些多样化和实用性的课程设计题目,加强了核专业特色,锻炼了学生的实践能力,提高了学生的积极性、主动性。
(二)转变课程设计教学方法
抓好课程设计过程是非常重要的。以前课程设计的教学方法大多是指导教师先讲解课程设计的原理和过程,然后学生自己完成作业,教师不能把握学生是否掌握了课程设计的全过程。为了调动学生的学习兴趣和动手能力,指导教师采用了图书指导法、讲授法、问题驱动和讨论法等教学方法[4]。在课程设计实践过程中,指导教师注重对学生的引导作用,采用启发性教学,要求学生亲自参与课程设计的全过程。对于不同题目,教师介绍基本原理、设计要求、设计方法、操作步骤及注意事项后,要求学生自主思考去完成一个类似的题目,检查学生是否理解课程设计过程,同时也鼓励学生采用不同的方法来完成同一个题目。指导教师注重讲解一些典型的例题,指出在设计过程中容易出错误的地方,以便学生吸取经验,尽量减少设计错误。为了提高学生的主观能动性,指导教师注重在大思路上进行引导,不干预具体的设计方案和设计细节,把关和解决疑难问题。例如:反应堆物理课程设计采用MCNP程序对组件进行临界计算,指导教师首先让同学们课前查阅资料,了解典型的组件类型、不同类型组件结构上的差别和组件组成等基本知识;然后指导教师在课堂上讲授怎样利用MCNP程序实现核电站15×15燃料组件临界计算的例题。课堂中教师重点讲解MCNP程序输入inp文件每一个部分的作用,然后让同学们当场运行MCNP程序,掌握作图及其生成输出out文件等基本运行操作。同学们运行完后,指导教师再讲解out文件的每一个部分,告诉同学们怎样看输出结果。讲解完例题后,教师要求同学们当场实现大亚湾核电站17×17燃料组件的临界计算,同时设计不同可燃毒物的布置方式,掌握不同可燃毒物布置方式下结果的变化趋势。每个做课程设计的同学都拥有一台电脑,可以单独完成作业,如果有什么问题和想法可以与同学或教师交流。指导教师全场监控每个学生作业的完成情况,并作为课程设计考核内容的一部分。做得好的同学,老师当场给予表扬以激发学生的学习兴趣;碰到问题能够自己想办法及时解决的同学也会获得表扬,同样会获得较好的成绩。指导教师除了注重学生独立完成课程设计的能力,同时也注重学生的协作创新能力。比如设计一个小堆芯可能有多种方案,输入文件的代码量不同,同学们可以分成小团队讨论后确定一个方案,团队每一个人完成方案的一个部分,最终实现小堆芯的临界计算。总结几年的课程设计教学经验,采用图书指导法、课堂讲授法、问题驱动和讨论法等教学方式,可以明显提高课程设计的教学效果。
(三)转变课程设计考核方式
以前课程设计的成绩主要由课程设计报告和平时成绩决定,课程设计报告占了大部分成绩,这种考核方式存在一定的问题。比如,课程设计报告可能存在抄袭的情况,指导教师无法判断,成绩评定很有可能不公平,这严重打击了学生的学习积极性。另外,学生只注重课程设计报告内容,不注重课程设计过程。为了培养学生的能力,提高课程设计成绩评价的公平性,课程设计成绩改由三部分组成:平时成绩30%、实践操作40%和课程设计报告30%。(1)平时成绩30%,包括考勤成绩、学习态度和课堂纪律。考勤采取签到的形式,上课前签到一次和下课前签到一次,保证学生在上课时间能全程到课学习;学习态度主要包括上课回答问题和独立解决问题情况;课堂纪律是指指导教师严格要求学生,严禁玩游戏和玩手机等,只能做与课程相关的事情,保证学生充分利用好上课时间。(2)实践操作40%,指导教师注重对课程设计每一个环节的考核,包括学生的动手能力、思考问题的方式、查找资料的能力、编程和解决问题的能力。(3)课程设计报告30%,成绩包括书写格式、完成情况和创新性等。课程设计最后一般会有附加题,因此设计报告成绩也包括附加题完成情况。成绩评定的方法在课程设计上课前就告知学生。实践证明,这种考核方式对学生认真开展课程设计工作起到较好的引导作用。
三、结语
关键词:道路工程;课程设计;土木工程;任务及指导书
一、“道路工程”课程设计在土木工程专业课教学中的意义
道路工程课程设计是对道路工程课堂教学的必要补充和深化,通过设计让学生更好地运用所学道路工程课程的核心知识,对沥青混凝土路面和水泥混凝土路面结构的受力情况、设计原理、方法和步骤有更深的认识。课程设计时间为一周。要求学生每天到设计教室,一天点名2次。具体要求如下:1)安排设计任务,在设计任务过程中,老师会时刻在教师里面对学生的问题进行解答,根据设计指导书及老师的现场答疑指导进行各部分的设计计算。2)根据设计题目,学生可利用各种途径查阅专业资料,如设计规范、手册和教材等;并结合当地气候条件、地质条件、水文条件以及给定的交通条件,合理拟定路面结构设计方案,进行路面结构厚度的计算和验算。编制设计计算说明书,绘制相关图纸。3)学生应在指导教师的指导下,独立完成设计内容。内容上要求条理清晰,内容完整,尽量采用简图和表格形式,计算的方法和结果符合我国现阶段路面设计规范的要求。外观上要求字体工整,纸张和封面统一。
二、“道路工程”课程设计存在的问题
(一)学生不能单独完成设计
在道路工程的课堂教学上,作为代课教师,我发现部分学生听课不认真,知识掌握的肤浅,在课程设计中,若每个人的设计题目相同,自然会出现这些学生相互抄袭的现象,不发挥自己的想象力和创造性。所以,如何端正学生的学习态度,提高学习的主动性,转变学习风气,从根本上解决课程设计中的抄袭现象,显得尤为重要。
(二)课程设计选题存在局限性
在内容上面,由于教师参与的实际工程较少,理论性较强,因此工程资料有限,所以在给学生选题的过程中,难免会出现题目的相似程度高,具有一定的局限性,达不到理想的课程设计效果。因此,从教师角度出发,应当通过各种渠道获取更多有价值的多方向的设计选题,尤其是选题要结合工程实际。
(三)学生设计思路不清
我们传统的教学方式,还是偏重于理论教学,尤其是对于“道路工程”这门课程来说,实践性较强。但是我们在学习这门学科时,并没有真正的去参与到实际工程中,对于实际工程了解不到位,而且理论教学过程中,由于课程内容多且课程时限等因素,使学生在理论知识方面也未能很好的消化,最终致使学生的设计思路不清晰。
(四)成绩评定不科学
在成绩评定方面,我们虽说是要根据平时的表现和最终的分数等综合情况进行打分,但是我们大部分教师存在的通病就是通过设计图纸质量、计算及说明书等书面材料来进行判断。往往忽略了平时的表现。这样会出现最终成绩不公平或不合理现象,所以应该考虑由提交的成果情况和平时表现共同构成最终的成绩。
三、“道路工程”课程设计指导书的编制与应用
(一)任务书及指导书的编制目的
为了节约时间,提高效率,让学生迅速进入设计状态,完成沥青路面设计和水泥路面设计两部分内容,熟悉路面设计流程,掌握路面设计方法,较准确地、完整地完成设计说明书的编写及相关图纸的绘制。
(二)任务书及指导书的编制内容
本任务及指导书分三章,第一章是课程设计任务,第二章为课程设计指导,第三章为课程设计实例。1)在课程设计任务中,给出设计题目,每人要求完成两个设计题目,即沥青路面设计和水泥混凝土路面设计。为了避免抄袭现象发生,尽量做到每人一题,在设计资料中将道路交通量数据根据情况进行一定的改动,不允许雷同。2)第二章为课程设计指导,本章将沥青路面设计中轴载换算方法、沥青路面结构及厚度组合、各层材料的相关参数,体系换算图及所用到的换算公式等均进行了总结归纳,目的是减少学生查阅资料的时间和麻烦,提高设计的效率。3)课程设计实例一章中,列出沥青混凝土路面和水泥混凝土路面设计的工程资料、不同路面结构初拟、各层材料参数拟定、验算弯沉和各结构层底拉应力等详细过程,学生可以从中掌握两种路面设计的步骤。
(三)任务书及指导书的应用情况
目前为止,此任务及指导书已使用3年,从这3年来学生的使用过程看,效果理想。在这几年中,每年都根据实际情况,对课程设计指导书进行一定的修改和完善。以前,在没有课程设计指导书时,学生在给出课程设计任务后,不知道从何下手,一两天进入不了设计状态,大大的浪费时间,导致进度缓慢,时间安排不合理。有了指导书之后,学生免去了查阅大量相关资料的时间,很快了解设计过程和方法。成绩的评定主要根据提交的路面设计说明书和路面结构图纸,以参考这一周的课程设计中表现情况给出最终成绩。评定标准也比较明确,我们一般会在任务书中清楚的列出来,同时,带课程设计的老师也会抽出一定的时间来进行疑难解答。
作者:赵桂娟 单位:西安科技大学建筑与土木工程学院
参考文献:
(一)基于工作过程,构建课程设计体系
通过钢铁企业调研、专家座谈和毕业生调查等方法,确定材料成型及控制工程专业培养的目标岗位,确定各个岗位的代表性工作任务,然后分析每个岗位的典型工作任务,根据工作任务提炼为行动领域,按照教育教学方法将行动领域转化为学习领域,再转化为该学习领域课程。
(二)多方参与,提高教学质量
在课程设计资源整合时,与中冶赛迪、重钢股份有限公司等单位的行业专家、校外兼职教师进行沟通、协商,共同确立改革方案。校内专业教师主要负责调研资料的整理、课程理论基础的搜集论证,以及协调校内外教师的工作。行业专家主要负责学生的现场实践工作,并指导校内教师,确保课程设计体系的准确性。校外教师有选择地参与课程的教学过程,提供相关的实践案例。在课程设计的实施过程中,坚持行业专家、校内专业教师和校外兼职教师的多元化教学,改善教学效果,提高教学质量。
(三)采用任务驱动,重点培养实践能力
按照教学大纲的要求确定课程设计教学内容,课程设计的内容要体现项目导向任务驱动的教学理念。具体做法是根据教学大纲设计学习情境,在各种学习情境下分解具体任务。如加热炉课程设计,其典型任务是熟练掌握加热工艺要求,并对加热生产过程进行控制,根据该典型任务确定加热炉设计的下分任务,包括燃料燃烧计算、炉子的热工制度(包括炉温制度、供热制度、炉压制度及钢种的加热工艺制度)和炉膛主要尺寸的确定、炉膛热交换和金属加热时间计算、炉体结构及烟囱等辅助设备的设计,在具体的设计过程中只需进行下分任务的设计即可。
(四)坚持行动导向,注重实践能力培养
以加热炉课程设计为例,一方面通过一个个下分任务的完成,使学生能够在完成每一个下分任务的同时,不断积累经验,逐步掌握加热工艺制度制订的方法,充分利用所学理论知识,逐步建构较为完整的加热炉作业区工艺和设备情况,明确加热岗位的任务和职责,初步形成职业习惯,毕业后可以直接胜任加热岗位工作。另一方面,该课程设计结合操炉工考试相关的内容,引入行业标准,实现理论和实践的融通,提高学生的实际应用水平。
二、基于“工作过程”法的设计思路
(一)以能力为本位,确定课程设计教学目标
课程设计教学目标,是学生通过课程设计的实践锻炼在职业能力和知识认知上要达到的具体标准,它既是课程教学的龙头,又是课程教学质量评价的依据,因此必须认真分析和论证。以加热炉课程设计为例,笔者根据分析论证,确定其课程目标为:(1)能力目标。学会制订加热工艺制度(包括加热温度、加热速度、加热时间);能正确进行炉膛尺寸设计,熟练掌握不同钢种的加热要求。(2)知识目标。熟悉加热制度制订的依据,掌握炉型特点和结构设计的要求;熟练掌握加热的特点和要求,准确掌握不同加热缺陷的特点和判断。
(二)以工作过程为导向,选取教学内容
同样以加热炉课程设计为例,通过在特定条件下进行加热炉初步设计(包括燃料燃烧计算、炉子的热工制度和炉膛主要尺寸的确定、炉膛热交换和金属加热时间计算、炉体结构及烟囱等辅助设备的设计),要求学生把理论和实践结合起来,培养学生综合应用所学的理论知识去分析和解决工程实际问题的能力,帮助学生巩固、深化和拓展知识面,使之得到一次较全面的设计训练,为实际工程设计奠定基础。
(三)以项目教学为手段,实现教学目标
课程设计教学充分体现了专业性、应用性和实践性。加热炉课程设计的具体思路是:首先,明确该课程与专业、职业的关系,确定该课程是材料成型及控制工程专业的核心课程。其次,进行学习情境和任务的设计,即确定教学内容。如在确定加热温度的过程中既考虑避免出现过热过烧,还要考虑Si、Mn等合金元素的影响及加热目的,从而进行综合确定。最后,进行考核与评价。通过聘请赛迪工业炉和重钢集团的专家进行现场数据对比分析,确定设计与现场生产的差距,从而确定合理的评价体系,促进课程设计的不断完善。
(四)构建多元化、开放式的教学评价体系
仍以加热炉课程设计为例,从入炉到出炉采用流程化作业,根据工艺的各个环节,将每一段的温度、速度和炉压确定有机结合起来,制订适合生产现场的工艺制度。在考核方面进行多元化考核,在结束设计后,学生采用答辩的方式将自己的设计思路、理念和工艺规程进行有效整合,老师结合学生的答辩提出问题,最后送行业专家评阅,从而实现过程性考核和结果性考核的有机结合。
三、基于“工作过程”法的实践效果
2012年下半年开始用基于“工作过程”法对材料成型及控制工程专业的课程设计类实践课进行改革,将现场数据采集和课堂工艺设计有机结合起来,经过两年的教学实践,采用平时观察、访谈等方式分析了该方法的实施效果。
(一)提高了学生的学习兴趣
采用基于“工作过程”法,将现场的工艺设计搬到课程设计里面,利用课程设计完成现场工艺参数的选择和确定,利用课程设计解决现场的实际问题,显著提高了学生的学习兴趣。
(二)提高了课程设计的学习效果
基于“工作过程”法将理论课程和实践课程有效结合起来,将知识体系进行重新构建,扩展了学习的时间和空间,为学生的深入思考和广泛交流提供了便利,加深了学生对理论知识的理解,能够从生产实际出发,主动提出问题、分析问题和解决问题,使学生从以前的不问所以然的埋头计算变成了分析工艺参数和处理现场问题的参与者,从而促进了对知识的理解与应用。
四、结语
实践教学是加强学生专业知识教育,提高学生综合素质,培养学生实践能力和创新能力的重要环节。社会上需要理论和实践能力充分结合的综合型人才,所以我们应该把实验教学提升到实践科学的高度来认识、探索、研究和实施,研究实践方法,强化实践过程,提高学生综合分析问题和解决问题的能力。工艺实验就是这样一类专业实验,实验项目的提出结合科研方向,以工程训练的方式完成实验项目。这类实验不同于一般的测试实验,它需要多个工艺过程才能完成,包括方案的提出,方案的论证,各工艺过程的完成,性能的测试等,每一个过程都相当于一个单一的小实验,有目的、内容、原理、步骤等,所以多工艺实验项目既能锻炼学生的动手能力,又能锻炼学生的创新能力、科研思维、综合能力,不仅理论性很强,技术性和实践性更强。华中科技大学光学与电子信息学院电子科学与技术专业开设的《电子器件制备工艺》就是这样一门课程。
二、课程组织方式
工艺实验不同于一般的课堂实验,完成它需要较长时间,所以以课程设计方式组织实验,教学形式以学生自主进行特定项目为主,教师参与指导并审核:学生自主完成方案的提出和论证,完成论证报告,指导教师审核,在理论可行的情况下,按照预约时间进入实验室完成各工艺过程,最后测试器件或材料性能。学生可以自行决定实验时间,在给定的期限内完成全部实验工艺。在电子器件制备工艺课程设计中,我们提供了学生实践的时间和研究条件,学生自行设计方案,自行完成实验,充分发挥了学生的主观能动性和创造性,调动了学生的积极性,促进了学生的能力发展。
三、教学内容的设计
电子器件制备工艺课程内容,注重加强各不同研究方向之间的综合,满足学生宽口径训练的要求,不同的学生可以选择不同兴趣方向的题目类型来完成。选择了兴趣方向以后,就进入自行完成实验的阶段。整个课程的内容包括:资料的查询—方案的制定—方案的论证及审核—工艺过程—性能测试。
1.资料的查询及方案制定。
选题后,学生要查阅资料,理解题目,消化和整理资料,写出本实验项目的设计报告,并从理论上论证实验方案及结果。实验方案确定后,在进入实验操作之前,需要指导教师审核设计方案,以可行性和理论正确性为原则。这一步很重要,如果方案制定正确,整个项目就等于完成了一半,以后的实验过程就会很顺利,在工艺操作过程不出错的情况下,基本能得出好的结论。
2.工艺的进行。
在进入实际工艺操作之前,学生应该充分了解工艺的原理、意义和目的,并且要了解各工艺的注意事项,以免出现设备的损坏、实验的失败等现象。在各个实验工艺进行过程中,学生应该严格按照工艺要求进行,实验教师也会要求学生严肃对待,发现问题要及时讨论,并提出解决方案,力求使实验出色完成。经过整个工艺实验过程,学生对专业的兴趣提高了,获得新知识的能力提高了,创新能力和研究思维得到了很好锻炼,动手能力、操作技能、分析和解决问题的能力得到了很大的提高。
四、实验教材的制定
工艺实验课程的实验教材内容,主要从实验过程入手,讲解各工艺过程的目的和意义,以及该工艺所需设备的操作注意事项。尽量能详细地讲解实验过程中可能存在的问题以及解决方法。
五、工艺实验的组织实施
第一次接触多工艺实验项目的同学,一般要先参观实验室,然后进行实验预约(设备预约),做好准备后进入实验室(进行各工艺过程)。
1.参观实验室。
实践教学是动手能力的培养,多工艺实验也不例外,但它与传统的专业测试实验又不同,需要完成一系列的操作才能达到教学目的。所以实验前对即将要接触的各环节(如设备、流程、注意事项等)必须做到心中有数,提前熟悉实验室,对实验设备有感性认识,实验过程可能出现的一些问题应该在进入实验室之前就有心理准备,才能做到实验时有的放矢。参观实验室可以以小组或班级为单位进入实验室,实验教师针对具体事项进行讲解,解答学生心中的疑问。这个环节可以大大减少实验中破坏性事件(如损坏设备等)的发生概率。
2.实验预约。
实验预约是一个很重要的环节。工艺实验的预约不同于一般实验,主要是针对设备的预约。由于实验学生人数多,设备有限,在实验进行期间,所有设备全天开放,而进行实验的学生要分时分段进入实验室。为了更好地安排实验时间,我们设计了一个预约表格(表1),学生可以根据表格提示预约。
3.实验过程参与情况跟踪。
在工艺实验中,由于以团队形式进行,团队成员中就存在自觉与不自觉、主动与不主动的问题,我们采用了实验环节的登记制度,保证每个同学参与到每个环节,就保证了让每个参与的同学都了解各工艺过程的意义和作用,也为成绩的评定提供参考。表2是小组完成工艺实验流程登记表。上述措施既保证了每个同学各个工艺过程都要参加,同时对每个同学来说也保证了项目研究的完整性。
六、实验评价体系的制订
工艺实验是以小组为单位进行,为了激发同学们的积极性,我们制定了特定的成绩评价体系。传统的成绩评定体系,以教师作为评价主体,对实验结果的判断占据了主导地位,一般是根据实验团队的实验结果判断实验团队的总体成绩,而无法对实验团队中的每一位成员做出具体评价。对于工艺实验这一类型的项目来说,团队多、周期长、环节多、课外工作量大,传统的评价体系不能准确评价团队中的每一个体。由于缺乏其他的评价主体,团队中学生个人的实验情况未得到充分考察,教师无法公平、公正地衡量每位学生在实验团队中的贡献,打击了部分学生的实践积极性,严重影响课程效果。为了解决传统成绩评定的弊端,我们在成绩评定中增加了学生的自评和互评环节,让学生自我评价,内容包括实验态度、资料检索、创新性、团队合作情况等,并让学生对所在团队中的其他成员进行评价。自评互评综合形成每个学生的平时成绩;再结合实验结果的老师评定,形成学生的最终成绩。通过成绩评定方式的改变,大大增强了学生参与实验的主动性,有助于学生进一步融入实验,成为实验课程真正的主人,端正实验态度,避免“被动实验”的消极情绪。
七、结论
1.1工程中热能与动力工程的概述从表面意思上可知,热能和动力项目主要研究的对象是热能的转换。其涵盖很多的内容,比如冷冻冷藏以及能源项目等九大类项目。我们国家目前的该项研究主要集中在热能和动力的互相转换等上面,而且在这方面也获取了非常多的成就,跨越很多的学科,像是机械工程等。站在现实的层面上来看,这类项目的发展有着其自身的特点,它的主要研究方向是电厂热能项目。站在另外的层次上来看,当前时期热能和动力项目探索工作的重点是自动化。在这个研究中最为关键也是非常特殊的一项研究内容是工程物理项目。目前我们国家在这方面的研究不是很深入,而且也缺少专门的工作团队,因此国家要对锅炉热能的转换、空调制冷、流体机械与自动控制的方向等相关专业人才进行重点培养。与此同时,热能动力工程作为当今时代动力工程基础工程之一,其主要方向为将能源方面存在的问题有效解决。
1.2热能与动力工程中锅炉的相关概述燃气锅炉的电器控制以及外壳部分有机组成锅炉,而燃气锅炉外壳有机组成冯芬亦包括面壳与底壳两方面。通常情况来说燃气锅炉底壳主要组成成分为主热交换器以及三通阀和板式的热交换器,还有电控盒以及燃气阀、轮回水泵、膨胀水箱等,其经过底壳连接主要作为整体而存在,且底壳可连接固体墙体,防灰尘以及防风等各类保护的作用是锅炉面壳主要功效。锅炉最重要的一个硬件部分为燃气锅炉的电器控制,对地暖温度的探测器、燃气阀与轮回水流、风压开关、风机、轮回水泵、燃料燃烧等装置有效运行进行控制是其主要的作用。目前使用最多的方式是电脑控制方式,这主要是因为这种方法对于温度的掌控更为合理,而且还能够平衡燃烧温度。
二、热能与动力工程存在的问题分析早在商周时期
2.1热能与动力工程中工业炉的应用发展分析对于工业生产来讲,工业炉的地位非常关键。在早些时候,工业炉一般是经由燃烧材料的方法来提供热能。在这种过程中,人们发现此种方法虽然能够带来热能,但是也会对我们的环境产生非常恶劣的影响。随着技术的不断发展,人们发现可以通过工业炉来实现电和热的有效转化。目前热能相关的研究工作在不断开展,而且锅炉的管理能力也得到了很大的提升,目前已经可以使用电脑控制锅炉,这就在无形中将能量的利用率显著的提升了。当前锅炉有两大类型,分别是推钢型的和步进型。这两者的差别是它们的输送材料方法不一样。
2.2热能项目中风机面对的问题锅炉设计风机的目的是为了压缩并且运输气体,也就是说把机械能合理的变化为动能。当设备运行的时候,风机能够将有关的气体运输到特定的设备中,它的功效比较显著。最近几年,我们国家的经济和社会获取了非常显著的成就,人们对于能源也更为需求,有关能源生产单位若想在激烈的竞争中获取发展,实现效益最大化,就应该切实的提升锅炉的工作总量。正是因为不断的增加其活动量导致风机因为长久的运转而发生破损,一旦破坏就会影响到设备的正常运行。所以必须变换风机的工作模式。除此之外我们还需要注意一个事项,叶轮本身结构非常复杂,在其测量温度的时候外在要素会对它的工作产生一定干扰。对于这个问题当前还没有合理的解决方法。虽然如此,然而值得一提的是为采取热能与动力工程已研发出的相关软件可从多种方向对风机叶片燃烧的速度进行有效测定,且可对数值进行二维模型的模拟,通过此创建来对网格进行有效划分,之后采取求解器对网格输出、所需结果进行有效求取,最终获取较为准确的一些模拟结果。
三、热能与动力工程的广泛运用了所取得的科技创新
3.1燃烧控制良好的环境。顶层设计的联合行动,为各省市的行动给出了明确的方向。科技部、文化部联合召开部际会商议定书签订仪式暨第一次工作会商会议,推出11项具体措施指导我国科技与文化融合工作的开展,其中包括联合研究、制定并《国家科技与文化融合联合行动计划》,联合认定“科技与文化融合示范基地”,为区域性科技部门与文化部门的深度融合注入了动力。科技部明确表态,今后在国家科技计划中优先启动数字、信息、网络等技术在公共文化与新型文化产业领域中的集成应用的科技项目,并在国家科技与文化联合行动中给予优先安排;在国家软科学研究计划中设立科技与文化融合的研究方向并给予重点支持,等等。这些政策是地方实施科技与文化融合发展的必需条件,对地方调整产业发展方向、重点发展科技型文化产业起到积极的作用。
3.2大力推进科技与文化融合。文化的进步需要有科技的支撑和铺垫,要实现文化产业的繁荣与进步,必须大力推进科技与文化融合,才能放射出文化产业灿烂的光彩。为此,科学技术部印发《现代服务业科技发展“十二五”专项规划》,明确提出:推动科技与文化融合,培育文化新业态。在技术上,要加强虚拟现实技术、资源共建共享、服务平台建设、内容集成存储等技术的应用,以现代服务观念,缩小服务实施环境差距,促进虚拟会展、在线体验、数字内容等新业态发展,扩大服务人群范围。要借助技术的进步,充分发扬我国传统文化、历史文化、名胜古迹的价值和意义,推出既体现我国科技水平又展现地域特色的文化产品。在政策上,要以促进文化产品市场的健康发展为目标,完善文化产品产权评估、定价标准体系,打造网络交易和服务平台。在具体措施上,从“技术研发、文化旅游平台、演艺文化服务平台、文化艺术品交易平台、数字内容交易平台、数字版权交易平台”几个方面,开展平台建设和应用示范,全面打造数字文化。
3.3我国科技与文化融合发展现状国家政策和各项举措有力促进了科技与文化融合的发展,各地在推动科技与文化融合方面做了大量工作,取得积极进展。北京中关村以高端人才、园区建设、创新企业、科研机构为特色。依托张江国家自主创新示范区建设,实施“一基地多园区”联动发展战略。深圳市2003年在全国率先确立“文化立市”战略,文化创意产业以年均接近25%的速度快速发展,形成了“文化+科技”“文化+金融”“文化+旅游”等产业发展新模式。全国16个国家级科技与文化融合示范基地呈现出良好的发展态势,产业凝聚力不断增强,呈现出文化产业特色鲜明、相关产业集群发展、核心技术水平高、创新能力强等特点,一批具有国内外影响力的文化企业和高新技术企业崛起,形成了龙头企业带动、重点项目驱动、科技创新支撑文化产业发展的产业链式发展格局。
四、特色鲜明,发展良好
4.1示范基地文化特色鲜明,园区基础设施普遍较好,在发展中注重整合优势资源,形成自身发展特色。示范基地普遍发展新闻出版、动漫游戏、文化旅游、广播艺术等文化产业,同时注重以现有资源为基础,对已有特色资源进行开发利用。北京市高校科研院所密集,文化氛围和科技实力较强,重点发展文化创意产业,已经初步形成四大新兴文化创意产业群:数字内容产业群、智能终端产业群、信息媒体产业群及应用服务产业群。2012年北京市文化创意产业总收入突破万亿元大关,产业增加值达到2205.2亿元,占地区生产总值的12.3%,是第三产业中仅次于金融业、批发和零售业的第三大支柱产业。哈尔滨素有“冰城”“文化之都”的美誉,是国家认定的文化产业示范基地、现代服务业新媒体产业化基地、动漫出版产业基地。以此为基础,哈尔滨重点建设冰雪文化产业、欧陆文化产业和音乐文化产业,走出一条特色鲜明的国际化、品牌化发展之路。兰州高新区集聚了一批特色鲜明、创新能力较强的文化科技企业和服务机构,发挥敦煌文化和伏羲文化的特色资源优势,以兰州创意文化产业园为主体文化,科技融合产业集群正逐步形成。
4.2环境建设不断完善。为了加快文化与科技融合环境的建设,各地区根据自身的特点,都从政策和资金等方面进行了不同程度的完善,支持示范基地建设,尤其是环境建设。当前国家级的示范基地入园企业可享受国家和当地的各项扶持政策,也可享受政府公共服务平台的一体化服务,如工商税务、法律维权、公共信息、企业孵化等。青岛市在《关于推进文化青岛建设打造文化强市的意见》中规定,“把重大文化科技项目纳入全市科技发展规划和年度计划”,设立“文化产业发展专项资金”,先后制定《促进文化创意产业发展若干政策》《青岛市文艺精品项目扶持奖励管理办法》《青岛市文化人才培养和引进计划》等一系列政策。西安市将文化科技融合工作列为《西安市“十二五”文化体制改革和发展规划》的重点内容,加大对重点项目的支持。2012年支持5个文化科技融合项目,资金达760万元;支持4个文化企业开展科技创新,支持资金200万元。陕西省科技厅也将西安文化科技创新工程列入地市重大专项,支持科技资金1000万元。上海了《上海推进文化和科技融合发展三年行动计划》,提出“把基地建设和文化创意园区作为文化科技融合的重要载体,把文化科技企业作为融合发展的推进主体,把培养和集聚各类文化科技人才作为关键”的原则,为文化科技融合发展提供有力的保障。
五、存在的问题
1是在企业融资渠道上,文化企业融资难问题还没有彻底解决。该类企业多为中小型“轻资产”企业,可用于抵押的固定资产少,而品牌、专利、技术等无形资产难以估值,因此从银行等传统渠道融资的门槛较高,而能够通过上市从资本市场融资的企业也在少数。虽然我国投融资环境在不断改善,各地也普遍重视解决企业资金不畅的问题,出现了科技金融等创新金融产品及服务模式,但这些都还处于发展初期,仍然需要完善相关机制,为中小文化企业创造良好的融资环境。在核心技术上,“加强文化领域共性关键技术研究”是《国家文化科技创新工程纲要》提出的五大任务之一,也说明我国文化领域核心技术和高端系统装备国产化不足的现状亟待解决,否则在技术上依赖进口,短期内将会造成文化产品制作成本昂贵和推广普及难的问题,长期则会形成文化产品技术含量低、文化服务效率低等问题,不利于文化产业的健康发展。
2是在品牌影响力上,我国缺少文化产业自主品牌,文化内涵缺乏,技术应用也与国际市场存在差距。国内大多数动漫制作公司靠拿外国订单做加工谋生存,既没有原创,更谈不上出精品。同时缺乏既通晓高科技又熟谙文化的复合型人才,科研产出与文化需求无法对接,难以创作出民族文化与高科技手段高度融合的文化精品。文化与科技融合走向地方的建议近年来,中央在推动科技与文化融合方面做了大量工作,并出台一系列文件进行鼓励引导,在示范基地取得了明显成效。但是科技与文化的融合,从试点推广到全国,才能真正体现科技文化产业给人类带来的进步。在一些小城市及西部地区,科技与文化融合的广度和深度还有待进一步拓展。
六、为了改善这种现状,提出如下建议
(一)促进科技与特色地域文化融合发展“百里不同风,十里不同俗”,在历史发展的长河中,每个城市都形成了特有的风俗和习惯,以及千姿百态的文化特色和历史遗迹。各地应充分利用这些资源优势走科技支撑文化发展的道路,促进传统文化产业发展。以烟台市为例,2013年,烟台成功收获“国家历史文化名城”和“国家公共文化服务体系示范区创建城市”两张“国”字号名片,展现了烟台市的文化成绩。同年,烟台市政府正式推出“红色烟台”建设规划,提出“打造‘胶东红色文化’,建经济文化强市”的口号,将在史料征集、史馆建设、艺术创作、文化研究等多领域展开活动,发掘渐被淡忘的胶东红色文化。这有别于当前争抢名人故里但却漠视名人精神的文化发展模式,是对开展文化事业和文化产业的更高要求。建设现代旅游景区、挖掘保护文化遗产离不开科技管理手段,如建设环保、安全、人性化的自然景点;史志的数字化管理;利用现代传媒技术和多种表现形式创作富有感染力的红色文化艺术精品、建设全景式的现代化展示场馆等。除此之外,各地区还可以依照国家设立“科技与文化融合发展”项目,设立专项资金,着重支持文化科技产业项目,以新兴科技文化产业刚起步为契机,尽快开展科技与文化融合发展工作。
(二)完善政策环境完善环境,支持文化产业发展,尽快制定与中央配套的一系列保障和鼓励措施,刺激科技与文化融合,扶持科技文化产业加快发展。有必要尽快出台规划指导类、专项资助类的实施细则,如“文化和科技融合产业专项资金”“文化和科技融合发展计划”“促进文化创意产业发展若干政策”等与区域城市社会经济和文化相适应的文件,不搞象征性、不具有针对性、具体措施欠缺的文件。建议从宏观层面,抓紧研究制定科技与文化融合总体规划;在政策安排上,参照国家级科技与文化融合示范基地的相关政策体系,细化优惠政策条文并落到实处。
(三)重视产业园区建设,争取进入“国家队”示范园区是文化科技创新载体。《国家文化科技创新工程纲要》指出:“加强科技创新载体建设,探索集群式发展、创新链和产业链互动结合的新模式。”各地区应以示范基地为借鉴,加快推动本地区的文化创意产业园区建设,要在政策、资金、规模上以区域社会经济为参考,按需求缩小与示范基地存在的差距,在提升园区质量和水平的基础上,培育产、学、研、用于一体的创新基地和科技研发推广基地,构建企业为技术创新主体、示范园区为发展载体、市场为导向、产学研相结合的文化和科技融合创新体系,争取早日进入“国家队”。
(1)高职生的职业面向。数控技术专业高职生的主要就业岗位为数控机床的操作、数控加工工艺设计、数控加工编程技术、数控机床的维护与维修、制造类企业产品的销售与生产管理。就业范围为机械、电子、模具、航空航天、汽车、船舶、军工等行业企业。同时,引入职业资格证书或技术等级证书,实施“双证书”教育,毕业时,学生要求获得毕业证书以及加工中心操作工或数控铣工或数控车工中级职业技能证书。
(2)课程培养目标的确定。《数控加工编程与操作》课程是本专业领域方向的核心技能课程。通过课程的学习,学生能熟练地操作数控车床、数控铣床与加工中心机床,熟悉数控加工的编程指令,掌握零件的数控加工工艺设计、编程的方法与技巧,综合运用数控加工的理论知识与操作技能,提高分析与解决生产实际问题的能力,为将来走向职业岗位打好坚实基础。
(3)课程教材模块设计过程。根据教学规律要求和核心能力的可融合性,首先组合设计出许多教学模块,同时参照国家职业技能鉴定考核大纲的内容要求,有重点的取舍模块内容,然后进一步明确各模块在学生未来工作中的意义和作用、完成模块教学应采取的方式、模块的权重和分值以及教学效果评价标准等,确定模块教学所需的学时数,最后将教学模块合理归类并组合为课程。《数控加工编程与操作》课程分为数控车削编程与操作项目和数控铣削编程与操作项目,每个项目又分为数控机床操作技能、数控加工工艺和数控编程三个教学模块。
2课程教材模块设计
2.1数控机床操作技能模块
(1)教学目标。数控机床操作技能模块的培养重点应放在具体机床操作的技能上,包括机械设备的操控技能和数控设备的操控技能。该模块主要是通过设计各个设备的实际操作练习项目来实现相关技能的培养。这个模块主要是要保证学生的设备操作时间,即要保证每个学生的设备操作时间。该模块不需要单独设计综合性的实训项目,只须单独设计各种设备操作技能考核的项目。
(2)教学内容。从内容上该模块应包括数控铣(加工中心)操作、数控车操作。数控机床操作技能是高职院校数控技术等专业学生最基本的专业技能,它也是高职学生的就业优势,因此高职院校的学生必须熟练掌握数控机床的操作。
2.2数控加工工艺模块
(1)教学目标。数控加工工艺技能模块对数控技术专业学生的培养重点应放在数控加工工艺制定能力上,可适当降低对相关知识的理论拓展。比如,工程材料可重点讲解各种常用材料的类型及一些机械性能,而可少讲一些材料组织方面的理论知识;切削方面的知识可重点讲解切削用量的具体确定方法,而少讲一些切削原理方面的知识。确定该模块知识体系时,要紧紧围绕培养学生数控加工工艺制定的技能。该模块在整个知识内容讲授后,需设计一个模块技能综合实训项目,以加强和检查学生对该技能的掌握程度。可以考虑设计一个或两个典型数控加工零件让学生进行数控加工工艺设计,包括工艺方案的制定、切削工艺参数的确定、进给路线的确定、工序尺寸与公差的确定以及工装方案等相关工艺内容的确定。
(2)教学内容。从内容上该模块包括工程材料知识、切削刀具知识、切削工艺参数确定的知识、数控加工工艺方案及机床夹具等知识。加工工艺是机械加工人员必须具备的专业知识,是基本功。
2.3数控编程模块
(1)教学目标。该模块内容非常多,但重点应该放在自动编程软件的应用上,因为在目前企业实际工作中,大部分情况是采用自动编程的。该模块应该设计一个综合实训项目,以提高学生的掌握能力。比如,可以用企业较典型的加工产品给学生做数控编程技能模块的实训项目。
(2)教学内容。数控编程模块是数控技术专业核心的技能模块,该模块最能体现高职数控技术专业学生的水平和能力。数控编程技能模块的教学内容包括数控车编程、数控铣床编程、加工中心编程。
3结语
(一)办学经验分享
南洋理工学院高级培训老师等专家分享了建校以来的NYP办学经历历程,;通识课程建设;教与学之的途径;质量管理框架;校企合作等等一系列的经验。这个过程有过失败,有过成功,但无论怎么样,NYP都一如既往的去追求和积极探索,大胆的尝试新。
(二)校内实地观摩与研习
参观了NYP的图书馆,校园设施,工商管理系课程活动与企业中心,工程系课程与项目开发活动之电子工程、精密工程、机电一体化、信息科技系课程活动以及参观互动与数码媒体系活动等等一系列校内的实体观摩。在这里,看到NYP校队在国际上机器人足球比赛对抗和他们连续几年获得世界第一名的奖杯;在这里,看到了学生给企业制作并开发的“给鱼打针防疫而研发的自动打针装置”,还看到了飞机涡轮研究项目,模具加工与制造项目,化工与药品研制实验实训室等等。
(三)校外参观与考察
在老师的带领下参观了新加坡植物园,新加坡国家胡姬花园,南洋理工大学校园,校园华裔馆,国家水源项目滨海堤坝,新加坡滨海花园等校外的考察活动。通过这些校外活动,让人想到了在我们改革深层次目标,不仅仅是知识和素质,还有课程改革的最高境界。
二、道路工程施工技术研修学习收获
(一)结合NYP办学理念,提升教师素质
通过对南洋理工学院研讨、参观、考察和交流,了解NYP办学理念与思路、改革模式、管理等内容后,觉得这里的专业一线老师的工作压力是比较大的,他们起码要具备两个条件。一个是要做专职教师角色给学生上课,进行辅导、作业批判、纠正,传授理论知识。另一个是做项目负责人,有具体可操作的实体研究项目,为企业订制服务,满足企业的要求,让理论和实践恰好融合在一起,得到完美的切入点,实现双赢。这个过程当中,老师的任务或者引领是关键节点,需要老师具备一定的知识高度,丰富的阅历,付出辛勤的劳动,发挥爱岗敬业的精神,做到舍小家爱大家的无私奉献的标杆式旗帜。所以,提升教师的素质是首当其冲的事情。
(二)学习NYP课程管理,转变课程建设思路
南洋理工学院的无界化管理模式对人启发很大,他们利用三个方面来达到专业发展的目的和效果。一个是学生参与竞赛项目,让学生成绩优秀并精力旺盛地去奋斗拼搏,因为这里需要毅力坚持和智慧搭配;另一个是学生做项目开发,一起和老师去为企业服务,做一些企业前沿的研究工作,和老师一起进步和前行;再一个就是学生去企业实习,听从企业的工作安排内容,让学生的理论知识和实践进行有机的融合。对于道路工程施工技术课程来讲,也是需要转变课程建设的这些方法方式,来达到企业或者将来就业岗位的要求水平而去引导学生,启发学生去学习,让学生自己知道怎么去学习,达到自发需求进步的效果而得到理论和实践知识的提升,这就要求教师改变课程建设思路,探索新的方向。
(三)利用通识课程,扩大专业视野
南洋理工学院对通识课程很是重视,这里的通识课程不同于我们的英语基础、高等数学等大学一年级的安排。它不是学习一些普通的知识,也不只是人文知识,通识是和专业相对应的,首要目的是培养富有责任感的人和公民,其核心是如何做人、培养goodman的目标,培育全面发展的毕业生,提高价值观和社会感,让学生具备创新和创业的基础知识和意识,提醒学生的专业兴趣,健康积极生活等等一系列的通识课程。
三、道路工程课改的应用
(一)加深校企合作机制
校企合作是双赢的结果,否则它将无法持续进展,应该让双方知道“企业和学校各会有什么好处?”学生在真实的场景下,学习并获得经验,为毕业作准备,提高企业界对培训体系和学生动手能力的信心。企业合作是能力提升的伙伴,有无限的机遇,无限的可能性;企业项目与创新伙伴,技术能力开发样品及市场开发商业化;合作让彼此成为事业上的伙伴,专业技能知识的提供也能引进企业专才成为兼职教师;同时为企业提供专业资源与技能培训。最终达到师资能力上升,双赢的考量,附合企业操作的机制文化,价值链上的提升。企业可以通过学校开发与创新,及相关行业协同合作专门的支援,得到全面的支持,教职工和学生能有更多的开发机会。学校能够在创新和人力资源开发上促进增长,也是一个学院对未来企业需求认识的窗口,使院校能在人力开发曲线上保持领先。
(二)加大实训实习力度
在校园内部,建立健全道路工程实训教室基地,根据规模来建设配置设施和资金的投入,如果条件允许下可以进行双轨制课程设置的探索,模拟企业环境配备仪器和场地,布置学生项目工作计划,全年不间断的进行学生实训实习安排实施,建立适合的实训教室一体化工程,进行学院能力开发和教职工专业培训的平台,积累经验、分享谈论推广实训成果。另外,进一步加大学生到企业道路工程施工实习的数量和强度,让更多的学生走向工作一线,参与具体的实习项目,真正体会将来面临工作的环境和自己需要提升的知识和能力,让学生自己更有方向感和追逐的目标。
(三)加强团队合作精神
由于工业设计专业是一个偏向产品和外观设计的专业,对于学生的培养更多的是美术、色彩、人机工程等相关的设计类课程。《工程力学》作为为数不多的理工课程存在于教学大纲中。钱学森先生曾说:“力学+计算机将成为21世纪工业设计的主要手段。”这句话从根本上说出了力学在工业设计的地位。设计产品的外观,从某种意义来讲属于艺术设计范畴,工业设计指通过合理规划(外形、功能、色彩、装饰等)设计符合人们生活和生产需要的工业产品的过程。为了实现设计产品的目标,从业者需要凭借训练、技术知识经验、对材料和结构的掌握程度进行设计而不是凭空想象。
2.《工程力学》课程教学思考
2.1鼓励为主,尽量用通俗易懂的方法调动学生的积极性
根据学生的生活经验,创设学生感到亲切的情境。由于工业设计专业的特殊性,教师可以尽量在工业产品设计过程中引入力学概念,如自行车设计中的车轮设计引入运动、座椅的设计中引入拉压弯扭等材料力学概念,等等。将工业设计中的某个细节放大化,从力学角度进行讲述。让学生觉得产品设计和力学息息相关,对力学产生学习兴趣和探索欲望。2.2合理调整学习内容,适当降低学习难度
2.2合理调整学习内容,适当降低学习难度
由于力学课程的学习需要一定的数学基础,并且课程内容比较抽象,多数是在力学模型基础之上的,使学生在学习过程中存在一定的困难。在教学中应当对学习内容进行调整。
2.2.1调整学纲,减少对理论性研究性内容的学习。从课程设置来讲这些属于必须要求掌握的内容,但是对于工业设计专业的学生而言,部分内容是多余的。工业设计主要是培养一部分产品设计人员,产品设计人员大多指产品的方案设计,而具体结构设计将交付给结构设计人员进行具体设计。产品设计人员只需要在对产品整体功能和人体工程学很好地把握的基础上进行产品功能设计和产品材料选择即可。对材料力学部分的强度理论、能量法等研究性内容的学习进行简单地讲解即可,重点强化拉伸压缩弯曲扭转和压杆稳定的内容学习。2.2.2强化概念的理解和掌握,适当减少计算作业量。
3.针对工业设计专业《工程力学》教学内容的调整
包含刚体静力学(受力分析、力系简化、平衡方程、摩擦)、材料力学中的拉压弯剪扭及组合变性条件下的内力计算及强度校核的方法、一般内力图的绘制、稳定分析即可。因为在掌握这些基本知识的条件下即可进行常规设计,并且在学习理论知识的同时,需要增强学生的动手实践能力。在学校课程设置合理的前提下,可以适当介绍一些和工业设计相关的力学计算软件,尽管软件学习增加了学习难度,但是学好这些软件对于加深对课程的理解及今后产品设计都将是一种助力。
4.结语
1.1设计合理的网络课程
网络课程的设计应坚持合理性、科学性的发展原则,如表1所示,高校应为学生制定合理的课程,每一学期的课程内容以及所要达到的课程目标,设计合理的课程能够帮助学生高效的学习计算机网络技术。同时高校在设计计算机网络课程时,应坚持精简的原则,突出授课的重点,尽可能让学生在最短的时间内,学到最多的知识。
1.2注重网络课程的交互性
学生在学校学习理论知识,很多情况下是为之后更好的走上从业岗位做准备,因而,高校在注重学生理论性知识学习的同时,也应定期组织学生参加相应的实习与实训活动。高校应与企业密切联系,充分实行校企联合的模式,让学生真正投入企业中,学习企业中先进管理者的经营理念,学习企业中计算机的应用。网络课程的交互性具体是指学生学习场所与实习产地的交互,优质的网络课程能够为学习者提供自主探索与合作学习的互动环境。长期的教学实践表明,互动的环境一方面能够激发学习者的学习兴趣,另一方面为学生之后更好的走上工作岗位奠定了基础。同时,需要我们注意的一点是,网络课程的交互性还体现在很多方面,包括学习者与学习环境的互动,网络课程的学习不同于其他课程的学习,很多情况下,学习者与教师处于时空分离的状态,因而,网络课程应该为广大的学习者提供各种交流的机会与空间。
1.3在网络课程设计与教学中综合利用多种媒体
随着知识型经济与科学技术的发展,很多高校在网络课程的设计中应用多媒体技术,从一定程度上讲,多媒体技术有其长处,也有其短处,没有一种多媒体技术是完整的,因而也没有一种多媒体技术能够解决教学过程中的所有问题。因此,在网络课程的设计与教学中,我们应该综合应用多种媒体,取长补短,充分发挥教学媒体的整体功能,满足教学过程中的种种需求。网络课程不同于其他文化课程的学习,网络课程是以现代信息技术为基础的课程,很多情况下,课程是借助于网络来完成的,因此综合利用多种媒体,能够突出不同媒体的教学效果与科学效果。
2基于校企联合的课程设计模式
校企联合的课程设计模式应将工作重点放在设计的特色上,体现“二合”、“一作”、“一演”的设计特色,所谓的“二合”具体是指“校企联合”与“虚实结合”,而“一作”是指“小组协作”,“一演”是指“角色扮演”。只要高校与企业坚持贯彻这些课程设计特色,那么一定会实现互利多赢的效果。另外,高校在网络课程的设计上还必须紧跟时代的发展要求,邀请一些IT行业的公司来高校指导课程设计,进而为实现校企双方多赢的目的奠定基础。总的看来,校企联合的课程设计模式最主要的工作是要做好课程设计工作,确保课程设计的质量,确保学生能够切切实实的学到知识与技能,实现校企课程设计的目标。计算机网络设计课程能够让广大的学生足不出户就能了解到IT行业知识以及最新的技术,同时,需要我们明确的一点是实现校企合作下的计算机网络课程设计,能够培养广大学生的执教能力以及创新能力。
3结语
剖析当前现代技术手段应用的问题
1技术设备的落后。随着工程施工建设的逐步深入,现代技术设备的更新也日新月异,但是,在实际的工程施工应用中,现代化手段的水平还远远不够,还停留在原始的技术阶段,对工程施工中的投标签约、施工准备、施工、验收交工与结算、运营维护等阶段没有形成现代化的管理模式,譬如G1S、多媒体技术、可视化信息系统等一些先进的管理技术没有普及,缺乏应用的空间,造成效率的低下。因此,就会促使工程施工中,原始数据采集、储存和维护缓慢,施工组织与施工方案不够优化等一些不良现象,影响整个工程的质量和进度。
2观念转变的不够。对于工程施工来说,也需要思想观念的更新和转换,尤其是跟着时代节拍,积极应用现代化管理手段来推进项目施工管理,尤其是使用计算机辅助施工项目。但是,当前许多的企业没有结合自身的特点,造成蛮目的管理,尤其是思想观念陈旧,不去开发新的管理软件,没有达到工艺控制软件的应用水平,对项目上的工程预决算、施工进度、工程技术、工程成本、工程资料、人力、财务、材料、设备等缺乏计算机辅助管理,造成施工应用过程中的环节脱节,影响工程的整体质量[3]。
探讨现代技术在工程施工中的应用
1框剪设计的整体思路。在现代高层楼盖的要求上,主要采用框剪结构设计,框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,在结构平面布置上除了布置了框架还增加了部分剪力墙吸取各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。对于框剪结构,由于两种结构协同工作变形协调,形成弯剪变形,从而减小结砍的层间相对位移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到提高[4]。因此,这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。尤其是抗震质量的不同,就会决定采取如何技术含量的计算方法,可以通过采用刚性、刚柔、柔性等不同的价值计算方法,在抗震验算技术的应用上,整体原则就是要注意场地的土质类别,对不同土质采取不同的加剪力墙,从多方面改善结构的抗震性能,在框剪的整体应用上,设计成双向梁柱刚接体系,形成一些框剪结构梁的网状构建,加强垂直地震作用的设计原理。
2数字化测绘技术的精准操作。在打破传统的人工绘图的基础上,把过往的人工草绘的等高线以及各种地形地貌、符号等购置的铅绘图转化为现代计算机管理的先进应用,在经过计算机的审核校对以及修改之后存贮下来,并进行准确的分析和计算,打破人工在图纸上进行量算,人耗、物耗较大的缺点[5]。尤其是当前普遍运用的CASS软件,CASS软件是我国南方测绘仪器公司基于AutoCAD平台开发的新一代数字化成图软件,它支持AutoCAD的所有版本,充分继承AutoCAD强大且方便的绘图、编图及打印等功能;外业由全站仪、GPS或回声仪实测的数据通过计算机以CASS6.0的格式,利用CASS6.0强大的功能自动生成等高线及各种相关图式和地形要素,打印草图,经审校在计算机上进行修改和编辑,最后一次性出图[6]。通过数字数的测绘技术运用,缩短工程周期,用于设计与分析中,包括路长量算、面积量算、断面分析等实现现代手段的综合运用,采取计算机的辅助功能,在测量人专业素质的配合下,更好地达到勘测的既定效果。
3无梁楼盖的构造要求。不同的结构方式就有不同的构造要求,可以从不同的角度来分析。在抗冲切箍筋配置上,要按计算所需的箍筋及相应的架立钢筋截面面积应配置在与45度冲切破坏锥体面相交的范围内;箍筋应做成封闭式,箍筋直径不应小于6mm,也不宜大于12mm。在抗冲切弯起钢筋配置方面,可以按计算所需的弯起钢筋其弯起角度可根据板的厚度在30-45度之间选取;弯起钢筋的倾斜段与冲切破坏锥体斜截面相交,其交点应在集中荷载作用或柱截面边缘以外1/2-2/3板厚的范围内[7]。弯起钢筋直径不宜小于12mm,且每一方向不宜小于三根。
电子信息工程是国内高校中开设数量较多的一个专业,社会对该专业的学生需求量大。如何使电子信息工程的人才培养真正形成特色、让学生能力更强是值得共同思考和探索的问题。结合多年教学实践经验和社会信息反馈,我们认为树立并强化培养方向是电子信息工程专业人才培养的重要问题,让学生明确学习的每门课程有什么用、经历的每个教学环节对其有什么提高、以至于明白毕业后能够干什么。具体到专业方向课程设计而言,其组织实施要以整个专业的培养方向为指导,并最终服务于既定的人才培养方向,这也是专业方向课程设计在教学中能否发挥应有作用的关键。
1.1电子信息工程专业的培养方向初探
电子信息工程专业旨在培养具备扎实的电子技术和信息系统的理论基础知识,知识面宽,实践能力强,能从事电子及信息系统的研究、设计、制造和应用工作,富有创新精神的宽口径高级工程技术人才。知识面宽容易使学生产生困惑,往往形成“什么都学又都学不精”的印象。让学生的学习具有方向感,明白学习的众多课程之间有什么关系,学完之后能够具备什么能力,通过树立培养方向去除学生的这些疑问。从电子信息工程的专业名称及培养目标来看,该专业主要由“电子”和“信息”两方面构成;当然二者是不能简单分开的,但在学生培养过程中可有所侧重,即形成偏重于应用电子类和信息处理类的两大方向。应用电子方向强调学生在硬件方面的能力,通过电路、电子技术、微机原理、单片机、DSP、嵌入式系统、EDA等课程的学习和实践,以电子系统的设计开发为发展方向。信息处理方向则强调算法开发与软件编程能力,以信息处理与信息系统开发为主攻方向,重点课程包括信号与系统、数字信号处理、语言信号处理、数字图像处理、模式识别、计算方法、高级语言编程、数据库等。上述大部分课程都是电子信息工程两个方向的公共课,两个方向是不能截然分开的。
1.2课程设计的方向把握
对于电子信息工程两个不同方向的学生,专业方向课程设计的组织实施是分开进行的,即分成应用电子技术方向课程设计和信息处理方向课程设计,这两类设计课程都安排在学生修完各方向的主干课程之后。课程设计题目的拟定要体现方向性,如应用电子类的题目可设定为小型电子系统的开发设计,如“室温控制系统”、“智能小车”等的设计开发,信息处理类的题目如“语音识别”、“人脸识别”、“车牌检测”等。学生根据个人兴趣和知识结构确定不同的发展方向,选择相应的专业方向课程设计题目。完成各方向的设计题目需要的实验条件是不同的,相应的成果形式、成绩评定方式也不尽相同。
2专业方向课程设计实施实例
电子信息工程信息处理方向注重算法开发与编程实践,主要研究利用信号处理、图像处理与模式识别等信息分析处理手段及编程工具进行相关信息系统的开发设计,专业方向课程设计中常采用图像处理类的设计题目。数字图像处理是电子信息工程的专业课,同时也是一门综合性学科,其内容多、跨度大、覆盖面广,主要学习应用计算机对数字图像进行分析和处理的基本理论、方法。要求学生在掌握有关图像处理和图像分析的基本概念、基础理论、典型方法的基础上,掌握一定的编程实践技能[5-6]。充实设计内容并改进组织形式,通过课程设计促进学生对知识的掌握和应用能力的提高。
2.1图像处理类课程设计的拟定思想
图像处理类课程设计要突出两方面的内容,一是对图像处理基础理论的巩固提高和解决实际问题的能力训练,二是至少熟练掌握一门编程语言、选择适当开发平台实现具体的图像处理算法[7]。为此在题目选择、设计方案制定等方面应考虑以下几个问题。
(1)设计题目的选择。课程设计不同于教学过程中的实验,与之相比要更加突出设计性和综合性;而从工作量和难度上讲低于毕业设计。题目不能太大太难,必须是学生经过认真思考、查阅资料和分组讨论,利用所学知识能给出解决方案或提出思路。设计内容要突出实用性,可以是实际问题的简化。解决问题需要综合应用图像处理多方面的知识点,但要避免图像处理算法的简单叠加,讲究合理应用。
(2)开发平台的选择。针对具体的应用实例可以采用不同的开发平台,如利用普通计算机下的Windows或UNIX平台、利用DSP、FPGA或其他嵌入式开发平台。
(3)编程语言的选择。图像处理中主要的编程语言是VC和Matlab,二者优缺点都非常突出。VC功能强大但要做到熟练使用难度较高,Matlab中有图像处理工具箱、包含了大量可直接调用的图像处理函数,应用简单但程序运行速度偏慢。不同的设计题目可能适于在不同的开发平台下选择不同的编程语言来解决[8]。题目设计时不仅要考虑题目自身的难度,还要兼顾各开发平台及应用不同编程语言的难度差异,比如在Windows下应用Matlab可以选择难度稍大的题目,而使用DSP或VC的设计题目相应要简单一些。
2.2课程设计范例—基于DSP的车牌检测
按照课程设计大纲的要求,考虑到具体设计中的多方面因素,实际教学中设计了多个题目,学生可以根据自身知识水平及兴趣爱好进行选择。现举一个具体实例,借以说明图像处理课程设计的组织管理过程。车牌定位是进行车牌自动识别的前序步骤,定位结果对车牌的识别会产生决定性的影响。设计的主要内容是综合运用所学的图像处理及相关课程的知识,建立基于DSP图像处理综合实验平台的车牌检测定位系统。
(1)设计要求与指导
布置题目,给学生下达课程设计任务书,同时提供课程设计指导书,让学生明确设计题目要解决什么问题、具体完成哪些内容,以及大致的解决思路。该设计题目要求在DSP平台下完成,完成该题目的关键在于两点,即车牌检测方案的制定和DSP平台下的编程[9]。制定车牌检测方案首先要对含有车牌的图像进行分析,找出车牌区域有别于其他区域的特点,然后根据这些特点及所学图像处理知识设计检测方法。为了便于进行车牌检测,通常还需要对图像进行预处理以提高图像质量。要在DSP平台下完成该设计,必须熟悉DSP的开发环境,同时具备较强的编程实践和算法开发能力。与学生进行初步的沟通,使其明确要完成该设计题目,可以从如下几个方面入手。①分析车牌区域的特点及与图像中其他区域的主要差别。②设计车牌定位的实现方案,主要包括图像的预处理(如平滑、锐化、消除光照不均匀等)、车牌边缘提取、干扰区域抑制、牌照搜索与截取等。③利用DSP实验系统编程实现设计方案,处理结果要求实现车牌区域的自动截取。
(2)组织协调与方案制定
承担设计的课题小组选出组长负责课题分工及组员间工作的协调。课题组长选择平时成绩较好、组织协调能力强的同学担任。组员分工以能圆满完成课题任务为原则,兼顾个人特长和兴趣爱好。如动手能力和编程能力强的同学可主要负责DSP平台下图像编程工作,理论知识掌握得比较好的同学可主要负责算法分析与流程设计。当然,分工时也可以考虑有针对性地进行“补短”,通过课程设计促进各方面知识和能力的全面提高。针对车牌检测这一问题,课题小组制定了处理流程。即首先对采集到的车牌图像进行预处理,以降低噪声干扰;然后根据车牌区域的灰度特点选择适当阈值将图像二值化;提取图像边缘,并可利用数学形态学的开闭运算或自定义模板中值滤波进一步去除干扰;牌照区域搜索利用投影法,即通过检测图像向水平和竖直两个方向的投影数据确定车牌区域;最后根据投影检测的结果截取车牌子图像[10]。
(3)算法设计与编程实践
根据处理流程,分工实现各步处理算法开发与代码编程。经过程序调试及对多幅车牌图像的测试改进算法,以逐步提高车牌检测的可靠性和算法执行效率。采集到包含车牌的图像,经过预处理、二值化、边缘检测、投影法定位,最终得到车牌子图像,为后续针对车牌的识别分析等工作做好准备。
(4)设计总结
学生根据自己所做的工作对课程设计进行总结,提交课程设计报告。设计报告重点反映个人所做的工作,交待清楚课题背景和设计内容、方案选择与理论分析、方案实现方式、结果分析以及设计总结等内容。
3结束语
首先,明确课程的职业定位。职业教育的特点是每个专业的设置、每门课程的设置,其职业的指向性很明显。对于课程设计来说,明确该课程所对应的职业,就可以根据职业的工作过程来选择课程内容,为课程的设计提供了依据。其次,分析该职业的工作过程及学习领域。工作过程是指“在企业里为完成一件工作过程并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序”。在职业教育中,学习领域是跨学科的课程计划,是建立在课程论基础上由职业学校制定的学习行动领域,包括实现该专业目标的全部学习任务。这里讲的学习领域,我们一般叫课程。描述该职业所必须掌握的学习领域即要指出胜任该职业所必须学习的课程。在我们现有高等职业教育体系中,一个专业往往可以胜任多个职业,每个职业往往对应多个学习领域,是一种一对多的关系。分析该职业的工作过程及学习领域这个环节相当于我们现行的课程体系的规划,经过这个过程,课程的授课者可以清晰地知道本课程在整个课程体系中地位和作用,知道本课程和其它课程的联系。最后,设计该课程的学习情境及学习任务。这个环节就是具体到每门课程的设计———根据这一职业的工作过程进行设计学习情境,同时根据工作要求细化每一个学习情境中的学习任务。每门课程(学习领域)往往由多个学习情境(学科化课程中的章节)组成,每个学习情境又可以根据工作要求设计若干个学习任务。这个过程好比学科化课程设计过程中课程章节的划分。但是,“如果说,学科知识系统化是以陈述性知识为主的普通高等教育课程内容序化的参照系的话,那么工作过程系统化则是以过程性知识为主的高等职业教育课程内容序化的参照系。”
二、工作过程系统化课程设计模式的主要优点
工作过程系统化课程设计模式主要有以下几个优点:
(一)有利于提高学习者的学习主动性
传统的教学以教师为中心,所有的教学要素围绕教师展开,教学内容主要根据学科体系决定,学生只是被动地接受教师知识的灌输,教学对于学生职业能力的提升作用不明显。现代教育教学理念提倡以学习者为中心,在职业教育中更是如此。工作过程系统化课程设计模式,秉承学以致用的理念,能使高等职业教育院校的学生对课程内容更感兴趣,有利于提高学习者的学习主动性。
(二)有利于专业核心能力的培养
专业核心能力是专业的核心培养目标,尤其是在职业教育中,学习者希望通过接受职业教育,能无缝对接职业岗位,实现就业目标。因此,依据工作过程进行课程内容设计,可使各级职业院校的学生通过学习,了解职业的工作过程,掌握各项职业技能,实现学做一体化的教育目标,有利于专业核心能力的培养。
(三)有利于职业核心能力的培养
“所谓职业核心能力,不针对某种具体的职业和岗位,也并非指具体的专业技能和专业知识以外的能力,而是对劳动者未来发展起关键性作用的,从事任何一种职业的劳动者都应具备的能力。”基于工作过程系统化课程理论设计的职业教育课程,除了重视对学生职业技能的传授外,还通过对工作过程的关注,强调在完成工作任务过程中的职业态度、合作精神;通过行动导向教学法、项目教学法等,培养学生独立解决问题的能力;通过一个个真实的工作任务培养学生的职业核心能力。
三、以《Flas设计》为例的课程设计
笔者以《Flas设计》课程的设计为例,通过介绍该课程的职业定位、分析其对应职业的工作过程及学习领域、设计课程的学习情境及学习任务,阐释基于工作过程系统化理论的具体课程设计模式。
(一)课程的职业定位
《Flas设计》是我院高等职业教育计算机应用技术专业(多媒体方向)一门重要的课程。该专业在迎接教育部高等职业教育评估专家检查的自评报告中指出:基于学院22年的办学经验,融合学院外语、艺术之优势,计算机应用技术专业(多媒体方向),招收应届高考毕业生,实行全日制三年大专教育,强调技术与艺术相结合,以技术制作为主,艺术设计为辅进行专业定位。培养德、智、体、美全面发展,既掌握多媒体专业基础理论又精通艺术,面向企事业单位及相关市场亟需的多媒体领域培养高素质技术技能人才。根据《Flas设计》的内容以及劳动和社会保障部职业技能鉴定中心已经颁布的国家职业标准,《Flas设计》这门课程对应的是高级多媒体制作员这一职业。当然,成为高级多媒体制作员需要掌握的知识绝不仅仅是《Flas设计》。
(二)高级多媒体制作员的工作过程及学习领域
劳动和社会保障部职业技能鉴定中心颁布的“多媒体作品制作员国家职业标准”中指出,多媒体作品制作员是指利用多媒体计算机技术,从事多媒体作品制作的人员。本职业共设三个等级,分别为:多媒体作品制作员(国家职业资格四级)、高级多媒体作品制作员(国家职业资格三级)和多媒体作品制作师(国家职业资格二级)。
四、小结
路基路面工程课程改革的目的是改变传统的先学后做教学模式,应以学生为主体,老师主导,利用项目和任务教学,精心设计系列任务,覆盖课程,推进学习。由近及远、由浅入深、由简单到复杂、由具体到抽象、由模仿到独立。在课堂上边学边做,让学生通过做来学,强化实践教学,理论联系实际。把路基路面工程这门课程建设成区别于普通高校、中职、培训班,具有高职特色的理论与实践教学相结合的课程。
2课程教学存在的问题
受传统教育教学的影响,路基路面工程课程教学重理论而轻实践,学生学习起来比较困难。主要体现在以下几点:教材内容陈旧。新的施工方法、施工工艺流程未能在教材中得以体现,课堂教学与实际脱节,未注重高技能应用型人才的培养。授课方式单一。采用“以讲为主”的教学方法,内容枯燥,无法调动学生学习的主动性、积极性,不利于学生专业技能的培养。上课经常存在围绕知识不断探讨、不做任务的现象。传统的教学模式还停留在“上课讲,下课练”“先学后做”“讲一半、练一半”“以讲为主,以练为辅”“师讲生做,害怕出错,不善示范”的形式。受学校教学条件限制,实践性教学环节薄弱。路基路面工程课程是一门实践性、工程性很强的课程,需要配套足够大的室外实训场及室内实训室,实践教学环所需的实验设备较多,而且要采用校企合作的方式,将学生分配到企业去锻炼实习,以增强学生的实践能力。但是,目前这门课程的实践环节多以教材讲授、课件图片、视频录像等方式实现。通过对毕业生跟踪调查、学生反馈及社会用人单位需求调查发现,路基路面工程填鸭式的课程教学模式难以适应当代社会发展的需要,迫切要求改革教学内容单一、教学方法和教学手段落后的问题,因此,课程改革势在必行。
3课程改革的基本思路
以学会“工作”作为课程的培养目标。以企业调研为基础,确定工作任务,明确课程目标,制定课程设计的标准,以能力培养为主线,进行项目导向、任务驱动的系统化课程设计。与企业合作,共同进行课程的开发和设计。通过多家企业的调研,对道桥与市政专业所涵盖的岗位群进行任务和职业能力分析,确定路基路面的工作任务,明确培养学生路基路面设计、施工能力的目标,制定路基路面工程的课程标准(包括教材编写、实训项目、课件制作、教学实施、教学方法和手段、课程考核、课程评价等内容)。以实际工程过程安排课程的教学顺序。构建学生为“主体”的教学模式,采用“项目教学法”组织课程教学,突出对学生职业能力的培养。通过校企合作,校内实训基地建设等多种途径,搭建教学资源平台,为学生提供多种学习途径。教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式,通过理论与实践相结合,重点评价学生的职业能力。
4课程改革的内容
教学模式采用项目教学,教学做一体化。教:以完成工作任务为主线,链接相应的理论知识和技能实训。学:通过路基及路面的设计和施工规范,分析路基、路面结构形式的确定方法;完成路面无机结合料及沥青混合料的配合比。做:边学边做,在制作过程中不断深入学习路基路面的设计、施工工艺流程及基本的理论知识。
4.1任务驱动、项目导向
采取“以任务为核心驱动、以项目为导向”的新型教学模式,利用项目和任务教学,即教师在课堂上通过引入的情境布置项目或任务,让学生在做任务的过程中独立思考以寻求完成任务的方法。通过完成任务学习理论知识,增强学生的实践能力。在教学过程中,应以学生为主体,老师主导,在课堂上边学边做,课程尽量全在实训室上课,大班改成小班,让学生都参与进来。将若干个子项目串成一个大项目,将整门课的内容形成很好的衔接。本门课以路基工程设计、路面工程设计两个项目为导向,将项目分解为:路基横断面设计、路基边坡稳定性设计、路基排水设计、路基边坡防护与地基加固设计、路面结构层设计、路面基(垫)层设计、沥青路面设计7个子项目。各子项目进行工作任务的设计,设计任务的原则:从简单到复杂,从单一到综合,依照认知顺序,结合职业技能证书考证要求,系统化设计任务,创设工作情境。
4.2多种方式结合,突出工程性
除了校内的课程实训、实践,学校还应建立校企合作基地,让学生真正感受企业的氛围,参与道路放线、设计、施工、检测的工艺流程,这对增加学生的实践能力,熟悉路基路面的新工艺、新技术非常有益。同时,可以邀请校内外的专家、教学名师、一线工作的高级工程师开展讲座,结合他们经历的重要案例和当前的国内外形式,介绍本学科在工程领域的成就和重要性,促进学生学习的积极性。此外,社会上对建筑行业各种注册工程师需求量旺盛,根据道桥与市政专业的培养目标,结合注册工程师资格考试的要求,课堂中融入一些考试知识点,增加学生的学习主观能动性。
4.3加强师资队伍建设
教师的教学质量是高职教育的生命线,想把学生培养好,学校首先必须具备一支高素质的教师队伍。教师不仅要求有丰富的理论知识储备,也要有丰富的实践技能。因此,学校应鼓励教师去施工一线企业培训,学习企业先进的技术和施工工艺,应增加教师到兄弟院校进修和交流的机会,加快建设“双师型”师资队伍。
4.4重新修订教学大纲
教学大纲也应结合高职高专的人才培养方案做修改,制定出符合道桥专业培养目标的教学大纲,新大纲修订过程中应充分考虑学生的实践能力。
4.5更新教材
目前,道路与桥梁工程中新理论、新技术、新工艺不断出现。为了让学生了解到新的内容,提高学生的社会实践能力,应及时更新教材,对于新规范、新标准、新材料、新技术应在课堂教学中及时更新。
4.6课程考核方案
改变原有的理论考核模式,引入小组过程性自评(各组成员对阶段性成果自评,填写自评表)、小组过程性互评(各组成员对阶段性成果互评,填写互评表,后将各表取平均值,即为该组互评成绩)、教师过程性评价(教师根据每组成员的阶段性完成成果和答辩情况填写教师评价表)、小组总结性自评(各组成员对项目最后的总成果自评,填写自评表)、小组总结性互评(各组成员对项目最后的总成果互评,填写互评表,后将各表取平均值,即为该组互评成绩)、教师总结性评价体系(教师根据每组成员的项目最后的总成果和答辩情况填写教师评价表)。
5结语
一、课程建设与相关课程紧密结合
《建筑给水排水工程》是一门综合性很强的专业课程,课程内容与水力学、建筑概论、给排水工程CAD制图、工程制图、泵与泵站等多门学科知识紧密结合。以上课程主要用于建筑内部给排水计算、圆管流体计算、给水当量及给排水工程施工设计等内容联系,是本课程的专业基础课,为建筑给排水工程的理论和设计原理奠定基础。建筑给排水课程中泵的选型、设备的选择、管线的绘制以及管道的敷设等均与基础课息息相关。除此之外,还应参考注册设备、公用设备工程师的考试大纲等内容,为今后考取设计行业的执业证书打下基础。另外,在建筑给排水工程教学中宜补充或开设有关防排烟、供热、通风、空调、供电和燃气等设备系统的基本知识,以利于设备专业各管线的相互配合及设计。
二、理论与实践相结合
教材多以理论为主,讲述的大多为原理,与实际工程相差太远,因此,在实际教学过程中,多引用一些工程实例,对提高学生的学习兴趣以及教学效果有着很大的帮助。同时也是对教材原理知识的拓展,方便学生记忆和掌握。实践教学环节中,通过构建“社会实践、大学生科研训练、课程调研”等课外实践教学体系。有针对性地走出教室,参观学习水泵房、高层建筑给排水系统、水箱间等建(构)筑物,对整个供排水系统的运行与管理有着全局的认识,并通过运行过程中存在的问题,指引学生发现问题,找出问题,锻炼学生的综合分析以及解决问题的能力,使学生初步掌握以工程实践为出发点,解决问题的方法,从而促进教学效果的提高。多媒体技术的发展使课程教学手段得到很大的改变。在教学中,利用现代化的教学方法可以使理论和实际很好地结合。借助多媒体教室播放照片、录像、动画等,缩短学生的实践认知过程,从而更加有效地加深学生对于课本知识的思考和理解。收集工程实例并精心穿插到各教学章节中,将一些典型工程作为课外作业留给学生,调动学生的积极性,激发其对课程的学习兴趣和参与意识。
三、教学内容与现行规范有机结合
随着社会和技术的进步,新技术以及新设备不断涌现。人民对供水的水量和水质要求也正不断提高,对建筑物的供水安全性以及消防的要求也不断提高。这一切都为建筑给排水工程的设计提过了许多新的要求。例如重新划分了各建筑物的消防用水量,将消防水力计算等内容重新编写了《消火给水及消火栓系统技术规程(GB50974-2014)》,对消防规范的理解更为简洁明了,删除了一些我国目前建设不适用的或与当前发展不协调的有关内容。目前国家规范出来之后,相应的教材很难紧随规范的步伐,及时更新新内容,这要求教师在教学过程中,及时补充新规范中的相关重要内容,使课堂教学与现行规范相统一。在具体教学过程中,可以将新规范的电子版拷贝给学生,并在学校的网络教学平台上,供学生下载预习,另外提供一些典型的网站,供学生下载资料和工程图纸。例如,中国水星、筑龙网、土木工程在线、中国水网、中国给水排水网等。
四、加强实践课程的教学环节
课程设计作为本课程的一个实践性教学环节,对于提高学生实践能力、创新能力以及科学素养具有课堂理论教学不可替代的作用。因此,这要求教师必须严格选题,即充分考虑到设计时间、工程量以及知识的掌握情况等因素,又要统筹课程的知识体系,使学生在有限的时间内既能完成任务又能梳理整个知识体系。通常课程设计时间为一周,一般选择多层的民用建筑(如住宅或学生宿舍)为设计任务。在整个设计工作中,主要培养和锻炼学生查阅资料、掌握规范、方案布置、图纸绘制、水力计算等方面的能力,让学生把理论知识应用到实践过程中去,实现知识的转化。另外在课程设计中,可以鼓励学生在现行规范的要求下,提供多种方案布局以及技术分析,选择最优方案进行设计。在不断提高教学质量的基础上,注重培养学生的自学能力、实践能力和创新能力,培养出适应社会发展的专业人才。
作者:王健康 杨广 汤骅 孙志华 王亚茹 单位:石河子大学水利建筑工程学院 石河子博力工程管理有限公司
参考文献:
[1]李伟英,高乃云,李树平.《建筑给水排水工程》课程教学改革与研究[J].给水排水,2007
(一)教育目标
工程教育应当以培养工程师为己任。教育目标应该体现培养什么样的工程人才,今后能够从事的职业或岗位等内容。教育目标是对人才培养使命或教育目的的分类型、分层次的规定。6所研究型大学的人才培养使命大多用“高素质”“拔尖创新”“高级专门”以及“高层次”“创新型”“复合型”等词汇来修饰;但C大学的学校人才培养使命相对具体。关于专业教育目标,6所大学主要关注知识基础和毕业后能够从事的职业和岗位类型,较少关注其他方面的内容。这实质上是将人才培养的重点放在知识和做事的层面。
(二)预期学习结果
教育目标和预期学习结果是课程改革的“指南针”。预期学习结果是对教育目标的细化,使之达到可操作、可实施的程度。预期学习结果反映了学生在毕业时期望的和所能达到的学习水准,它常常与学生掌握的知识、具备的技能和态度有关。6所大学工程教育的预期学习结果在知识、技能和态度这3个维度设置上大体一致。但不同学校设计的预期学习结果内涵也有差异。例如,A大学和E大学在知识要求中将经济管理知识单列;C大学特别强调工具性知识和社会发展及相关领域知识。我国大学对工程专业中“知识”要求的趋同性,说明自然科学知识的基础性得到了重视,但技术知识的分化、交叉与快速变化的特性没有受重视,工程科学知识没有很好地被重视。究其原因,可能是我国高校对工程的本质和工程实践的时代特性没有精准地把握。又如,关于学习结果的技能要求,C大学独树一帜,将终身学习能力、工程实践能力、解决问题能力、创新能力以及交流、协调、合作与竞争能力纳入其中。关于态度要求,6所大学的表述非常泛化,还停留在精神、思想、素养、意识层面。可见,我国大学对工程专业中“技能”和“态度”的要求,还需更关注21世纪工程师职业新形象和工程实践新特征对培养学生能力和素质的影响。
(三)课程结构
课程结构是课程设计的重要内容,它是连接教育目标和最终学习结果的桥梁。课程结构包含课程类别、内容、学分比例、选课性质等要素。由于我国大学课程模块划分没有统一标准,为规范统计口径,本研究将课程类别分为以下7类:(1)通识通选课程,包括政治、军事理论课,外语、体育和计算机工具类课程以及学校单独设置的通识教育课程模块;(2)自然科学课程,指数学、物理、化学类课程;(3)学科技术基础课程,指大类学科基础课、学科平台课、技术基础知识课或专业基础课;(4)专业课程,是指直接针对本专业的专业主干课、专业核心课;(5)专业方向课,是指单独划专业分类的课程,包括分组方向选修、分模块选修、分课程群选修等;(6)集中实践环节,是指对立于课堂教学的一类课程,不包括具体课程涵盖的实验、研讨和课外自学,但包括一门课程结束之后的课程设计;(7)单独设置的跨学科选修课。数据分析表明,6所学校课程学分总数从160~208不等;通识通选课总学分数超过40的学校有5所;自然科学课程学分平均为26;学科技术基础课学分从21.5~54,集中实践环节学分从14~45不等,这两类课程学分配置差异较大,说明课程学分设置被学校认识的重要程度有差异。各类课程占总学分的比例有所不同。如果按某类课程的学分数占本专业总学分的比例超过20%这一标准来衡量,6所学校的通识通选课比例全部超过该标准,学科技术基础课比例有5所学校超过该标准,集中实践环节有3所学校超过该标准。自然科学课程和专业课程的学分比例均低于总学分的20%。关于专业方向课和跨学科选修课,分别有3所和2所大学单独设置了该类型。自然科学类课程所占总学分比例变化不大,全距R=6.2;学科技术课程占总学分比例有波动,全距R=16.8,上异常值为30.2%,下异常值为13.4%;集中实践环节的下异常值为B大学的8.8%。上述数据表明,不同学校对不同类型课程的重要性程度认识不同。数据统计分析结果还说明了专业课程(学科技术基础、专业课、专业方向和跨学科课程)中必修与选修的学分配置情况。从选修课程学分占总学分比例来看,比例最高的是B大学,选修学分高达32;比例最小的是C大学,选修学分低至7;这说明这两所大学对选修课程的功能和学生学习选择的灵活性,有着不同的理解和做法。其余4所大学选修课程比例大体相同。如果单从选修门数的绝对值来图2专业课程选修与必修门数看,A大学高居榜首,其值为51;C大学最少,其值为8;选修课提供门数有下异常值,为C大学的8。绝对值只表明量的多少,要说明学生选课的自由度,还要考察可选门数与应选学分的比值。该比值越高,表明单位学分可选门数越多。从表3可以看出,D大学和A大学提供的选修门数与学分之比较高,可以推论,其学生的选课自由度可能较高。B大学和E大学提供的选修门数与学分之比较低,其学生的选课自由度可能较低。
(四)实践环节
工程专业的课程计划中,实践环节的设计对工程教育尤为重要。从6所大学课程计划的集中实践环节设置看,集中实践环节的学分数占总学分的比例有一定的差距,最低8.7%,最高24.4%。集中实践环节的类别按出现的频率由高到低依次是:认知实践、毕业设计论文、军训、课程设计、各类实习、综合项目设计。值得指出的是,“综合项目设计”本应是工程教育实践环节的重要内容。但遗憾的是,无论从学分设置(4~5学分)还是采用学校(3所)来看,均没有凸显该类实践环节应有的地位。富有个性化的是,A大学设置了大学生科研项目训练(2学分),旨在为学生提供课外科学研究、接触教授的机会。C大学设置了创新拓展项目(2学分),旨在鼓励学生积极参加校内实验室、教学基地、创新实践的学习活动。C大学还要求参加“卓越工程师教育培养计划”的工程专业必须建立学校与企业培养联合体。这代表着工程教育课程改革在实践环节方面的创新。
(五)学习经验与评价
关于学习经验,我国高校的课程计划大多没有专门规定。在课程计划中反映的学习经验,主要体现在不同类型课程与教学的要求中,个别大学还规定了课程内部各教学环节的学时要求。例如,A大学的课程计划规定,每个专业必须有2门双语教学的课程和2门研究型教学的课程(Seminar);每门课程的学时由5部分组成:授课、实验、讨论、上机和课外学时,各门课程可根据具体情况有侧重地设计相应环节。又如,C大学人才培养方案规定,为了实现人才培养的知识、能力与人格标准的要求,采用小班化教学、分小组学习、项目作业以及讨论式、案例式和做中学的学习方法。再如,F大学水利水电工程专业开设了“Project课程”,即项目课程,旨在为学生提供项目设计经验,培养工程设计能力;学生还可参加学校组织的“大学生科研训练”项目,获取科学研究的学习经验。上述教学要求为学生学习工程提供了一定的经验。学习评价在课程计划中反映的程度总体不高。从6所学校人才培养方案中捕捉到的关于学习评价方式,大致可归结为2类。第一类是“简化”模式,以E大学为典型。在课程计划中有一项“考核分配”的要求,规定了所列课程是“考试”或“考察”,仅此而已。第二类是“对应”模式,以C大学为典型。C大学除了在课程计划中表明考核方式外,还对成绩评价方法进行了限定,要求评价方法与专业培养目标中的“知识、能力与人格”要求相对应。例如,对“数学或逻辑学的基础知识”,其评价方法是“数理知识通过课程期中、期末考试并考虑平时成绩、实验报告等综合评价”;对“与人合作共事的能力”,评价方法为“若干专业课实行小班化、讨论式、案例式、做中学、大作业以及通过面试和笔试等方式综合评价学生成绩”。C大学的学习评价模式紧扣学习预期结果,其改革的先进性和政策力度值得借鉴。
二、讨论
上述研究结果呈现了案例大学工程教育课程现状的教育目标、预期学习结果、课程结构、实践环节、学习经验与评价等关键要素。从静态的课程设计角度进一步考察课程现状与工程实践的契合度,深入探讨这些现状背后隐藏的问题并揭示其潜在成因,是本研究关注的另一重要问题。
(一)课程现状与工程实践的契合度
从课程设计的角度分析课程现状与工程实践的契合度,可以看出我国高等工程教育课程与工程实践的关联度不高,具体表现在以下方面。其一,从教育目标来看,无论是学校人才培养使命还是专业教育目标,大多没有体现面向实践的工程教育愿景。案例大学均是具有良好工程教育声誉的研究型大学,理应肩负培养国家新型工业化战略所需工程师的使命。但其教育目标的表述,并没有突出培养工程人才这一重点。其二,从学习结果来看,知识、技能和态度之间是分离关系,没有体现工程实践的整合能力观。虽然知识要求面较广,但没有与工程实践相联系;技能要求还只是一般本科生所应达到的通用标准,没有体现“工程师”的能力特质;态度要求更是泛泛而谈,不易操作和评价。其三,从课程结构来看,总学分数和学分比例设置不合理。首先,总学分数偏高,这意味着课内学时太多,限制了学生自主学习时间,可能会遏制学生工程创新能力的培养;其次,各类课程学分比例设置不合理,理论课程过多,实践课程偏少,实践内涵不够丰富。这些现状与工程教育的实践特性这一本质属性的要求相差甚远。其四,从学习经验和评价来看,教学方法还是以讲授为主,学习经验的设计仅停留在研讨课、双语课等形式层面,远没有触及工程实践的本质。学习评价仍以“考试”或“考察”为主,从现行课程计划中几乎看不出改革与前进的步伐。唯一例外的是C大学提出采取不同的形式、与能力标准相对应进行学习评价,但这只是一个尝试,实施效果要拭目以待。
(二)课程现状隐含的问题及成因
我国工程教育课程偏离工程实践、与工程实践的契合度不高,这一现象背后隐含的问题颇多。若从静态的课程设计视角审视问题,我国高等工程教育课程的主要矛盾表现在课程目标和课程结构两个方面。一方面,课程目标脱离工业需求。本研究所揭示的我国本科工程教育课程目标呈现趋同化特点,各校之间“相互借鉴”表述空泛,针对性和个性化不强。同时,课程目标还呈现智性化特点,过分重视学科知识的掌握,忽视解决工程问题能力的培养,断失了工业界需求这一“活水源头”。工程教育课程目标的制定应当紧紧围绕工程师在企业环境中工作所需的知识、技能和态度。我国工程教育课程目标的内涵没有很好地吸纳工业界对工程师特质的诉求,课程目标的制定过程也没有充分考虑工业界企业雇主的参与,似乎只在学校内部“闭门造车”,脱离工业企业和工程实践的需求。另一方面,课程结构分离工程能力。研究表明,我国工程教育课程结构存在明显的学科壁垒,仍以学科知识为导向划分课程结构。按照严谨的知识体系划分课程结构的弊端是,在获得知识体系完备性的同时,牺牲了学科交叉的机会,而跨学科思维是工程师解决问题的重要思维。可见,课程结构的分离表现在两个层面:一是学科知识和实践能力的分离,两者缺乏必要的联结;二是学科课程之间的分离,各类知识缺乏渗透和有机联系。上述工程教育课程问题应当引起人们的反思。我国从20世纪80年代开始,一直在探索工程教育课程改革的新路,为何改革从未间断但问题仍很严重?究其根源,笔者认为这与我国高校工程教育课程改革缺乏工程观、人才观和课程观的指导有关。工程教育若不皈依工程本质、面向当代工程实践,如何谈及培养未来的工程师?过度科学化的课程割裂了工程实践的整体特性,而建立在“大工程观”基础上的“整体工程观”是指导工程教育课程改革的哲学思想。
三、结论与建议