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關鍵詞:室內設計 課程結構 設計過程
室內設計專業從上世紀70年代末設立以來,走過了20多年的歷程。這期間因為學科設置概念的超前性,室內設計專業經歷了低沉的初始發展期,與市場認知度之間形成了巨大的反差。90年代,市場經濟地位的提升快速推動了室內設計的專業發展。幾十年來,室內設計專業無時無刻不在改革與探索中進行。高校中的設計教學模式和課程設置也在亦步亦趨地轉變與探求。
技術與藝術的比重、表現和創意如何平衡、手繪與計算機輔助設計是否矛盾,這些不斷在教學中產生的疑問困擾著學生的同時,也對教師提出了新的要求。如探究問題的起源,多是與設計的課程設置息息相關。現今,各校之間的課程設置不盡相同,教育目的性與培養目標的不同決定了課程設置的差異。以中央美術學院為例,因其傳統美術專業的主導和師資基礎,必然在課程設置中將繪畫技法與基礎造型教學置于相對重要的位置,如四年的本科教學,其中約一年半到兩年的時間是以美術基礎與造型訓練為主,這意味著學生將要在大學三年級才開始接觸專業課。而在一些新興的設計學院內,因其專業的單一和新的教學理念,將室內設計的造型基礎訓練課程部分壓縮到半年以內,雖然這種課程設置保證了專業課程的時間,但基礎的缺失是無法彌補的,并且在后續的專業課程中凸顯出了比較嚴重的矛盾。如何合理地設置課程的比重,讓教學中的知識結構合理地為學生和教師服務,是我們需要探討的問題。從理解學科本身出發,室內設計專業是一個需要多交叉學科的綜合專業,從繪畫到史論、從手繪到計算機輔助設計等,其整合了大部分設計相關內容和部分美術訓練內容。通過對教學實踐過程的總結,筆者將這些內容劃分為以下三個基本板塊:設計基礎課程、設計輔助課程、設計專業課程。
一、設計基礎課程
基礎課程包含了能夠為專業提供支持的造型和理論基礎,主要為基礎素描、設計素描、色彩寫生、構成訓練、美術史論與設計史論、基礎制圖等課程。這類課程在教學過程中不僅是基礎的強化規范,還擔負著如何將學生的思維模式從固定的還原式表達向創造性發散思維進行轉換,這種目的性給傳統課程賦予了新的任務和意義。比如設計素描課程,通過和教師交流后發現,大家都在嘗試著以更接近于設計命題或自由組合的形式去和學生交流,共同探討傳統造型的技法內容如何在以創意為主的作品中發揮。又如色彩寫生課程不僅是針對色彩認識,更強調色彩本身的語言性和影響力,強化對情緒、環境、周圍的侵略性等色彩在設計中的特點。在基礎訓練過程中的技法練習貫穿在了意識訓練中。對于空間意識的培養也是在這部分課程中完成的,特別是空間的概念,從學生入學的第一堂課開始,就應該建立空間的概念,這是室內設計專業特點決定的。美術史論與設計史論課程,是基礎部分與設計結合最為緊密的課程部分,在教學中突出的矛盾是其不可避免的枯燥性使學生對這部分內容失去耐心,而史論對實踐設計的指導意義是不容置疑的。現實教學中我們嘗試著將史論課程的時間段分隔開,穿插到設計核心課程時段中,讓學生自己通過專業課程的反饋感受到史論的重要,自發地去學習。并且在專業課程中的資料收集、分析等階段有意識地去和設計史論結合,這種互相支持的課程設計對教學結果有很好的影響。
二、設計輔助課程
這部分課程在教學過程中起到了承上啟下的作用,并且屬于設計的范疇,我們可以理解為與專業密不可分的設計相關課程。主要包含人體工程學、照明設計、家具設計、相關設計軟件技法、材料學、表現技法、攝影、設計原理等課程。這部分內容在學習時間上是與專業課程、基礎課程相滲透的,期望能夠達到平穩過渡的效果。學生能夠通過這部分內容的學習達到對設計有自己原創的理解深度,能養成自我學習能力和良好的設計習慣,為核心的專業設計內容夯實基礎。設計習慣并不能夠在教學中以理論的形式去灌輸,是依靠連貫的設計課程和引導,讓學生自己意識到設計習慣的重要性而自覺地去實現。這部分中的設計軟件技法課程是爭議較大的內容,如何去界定軟件表現課程的歸類,各個院校的側重點不同。比如職業教育類的高校,其培養目的是為了培養具有熟練的技術能力的工作人員,能夠快速地進入工作角色,因此在課程教學中將軟件課程提高到核心主干課程的層面,增加了其學習教學時間,系統地提出了一系列圍繞技術表現技法的課程設置。這種方式在實踐中也有自己的優勢,如果能探索盡可能地結合項目教學來指導課程的方向,并加強差異化的教育目的,會更完善和為市場服務。但是如果整體課程結構是從培養具有獨立性的設計人才的角度去理解,軟件課程部分不應突破自己輔助課程的地位,僅僅是表現課程的一部分。
三、設計專業課程
作為室內設計專業核心課程,專業課程無疑是最為重要的部分,也是對前兩部分課程的運用和整合。課程設置中以室內空間的類型為劃分依據,包含了居室與別墅、商業空間、餐飲空間、娛樂空間、辦公空間、酒店設計、觀演空間、展示設計等課程。這部分課程的核心教學目的是讓學生掌握合理的設計方法與設計觀念,同時有針對性地強調設計表達的方式方法。對整體設計過程的把握與創造性的思維是課程的中心,所有的教學方法和課題內容都圍繞著這兩點去進行。設計專業課程的矛盾在于結果與過程的平衡點很不容易把握,對于教育者來講過程是重要的和決定性的,在設計過程中要根據學生的特點去一對一地引導與制定培養計劃,才能實現關于創造性的教育目的。在教學過程中,規范引導過程設計是行之有效的方法,具體做法是將一個完整的設計過程分解為有承啟關系的若干個部分,一步步引導學生深入到設計中去。
比如,一個項目首先是關于項目原始資料的收集和資料整合,這個過程的重點是將橫向思維與縱向思維的觀念應用到分析過程中。橫向是盡可能地讓相關資料豐富完整,而縱向則是發展深入的階段,是讓學生找到自我擅長的興趣點與個性,并初步提出自己對課題項目的理解和創意原點。然后進入到設計的進展階段中,我們在教學中注重關于功能的合理與恰當,良好的設計并不是設計出的圖紙漂亮與否,而是是否能夠在具體的限制條件下提出恰當的解決方案,應該在設計過程中逐步地讓學生意識到條件的重要和限制的不可突破性,只有在符合限制條件下實現的設計才是完整的、有意義的。這部分包含了關于設計方案的功能設計、界面設計、表現設計等內容。如何去選擇表現方式,一是根據設計需要確定,二是參考學生擅長的內容。這是從教學的激發和自發原則角度出發,讓學生盡可能地發揮自己的優勢,盡可能地與市場相結合,通過這種教學方法讓學生意識到解決之道即是設計之道。
對于設計的評判,是教育教學區別于市場的一個特殊內容。如何評判?各個學院和教師都有著自己不同的理解,而將設計過程量化和完善的講評制度,是能夠激勵學生的一種教學方式。設計進展冊的推行是將設計過程量化的非常完善的教學模式,嘗試推行這種模式的高校是內蒙古師范大學國際現代設計藝術學院,并在社會實踐中得到了良好的反饋。講評制度是和項目現實接軌的一種教學方法,對設計作品的表述與恰如其分地表達自己對設計的理解和針對項目的設計理念講解,是在項目投標中很重要的一環,而將“講標”的模式推行到設計過程中并參與評判,學生與教師進行互動點評,能夠讓設計的教學結果不僅僅針對了個體,而且讓整個團體都分享到了設計的收獲和快樂。在講評的推行制度下,學生可以一步一步地提高自己對設計的理解,鍛煉良好的設計講解能力。
在專業設計課程中,根據具體課程融入設計輔助課程能夠起到事半功倍的作用。比如在居室設計專業課程中,對于設計風格與流派的把握一直是教學的弱點,學生對這部分內容不甚明了。針對這種情況可以在前期的資料收集階段,將學生以分組的形式對設計流派進行整理分析,促使學生自主地去消化設計史課程,最終以圖文匯報為教學手段進行評定,讓各組的分析整理結果全班共享,既能夠在專業課程中讓學生理解史論內容,又能對專業設計課程有促進作用,從而打破了各門課程的獨立性。
摘 要: 根據普通高校培養全面發展的復合型人才的方向,以及教育部在2002年8月頒布與實 施的《全國普通高等學校體育課程教學指導綱要》的精神,以課程論、系統論和方法論等基 本理論為依據,以“健康第一”為指導思想,以學生發展為本,素質提高為中心來統攝課程 結構板塊設計的思路。對普通高校體育課程結構板塊進行系統的設計,從而構筑體育課內教 學(常規性課程)、課外體育活動(拓展性課程)、校外體育活動(開放性課程)等三個板 塊共同組成的體育課程整體結構。通過對本文的研究,為我國普通高校體育課程結構的改革 與發展提供參考依據。
關鍵詞:普通高校;課程結構;板塊設計;體育課程;理論研究
中圖分類號:G807.4文獻標識碼:A文章編號 :1007-3612(2009)02-0096-03
A Theoretical Study on Structural Plate Design of Sports Coursesin General Colleges
JIN Huijuan1, LU Changqing2
(1.Department of Public Sport, College of Education, Zhejiang U niversity, Hangzhou 310028, Zhejiang China;
2. Zheijiang SciTech Unive rsity,Hangzhou 310018,Zhejiang China)
Abstract: To develop compound talents in general colleges as the spirit of Sylla bus for Sport Course in General Colleges issued by Ministry of Education in Augu st, 2002, this paper aims at constructing a studentoriented curriculum of spor t , which consists of the following three aspects: inclass teaching (regular cur r iculum), extracurricular physical activities (exploratory curriculum), and out o fschool physical activities (open to the outside curriculum). With “health fi rs t" as its principle, this paper provides reference for the reform and developmen t of the structure of sport course in general colleges.
Key words: general colleges; curriculum structure; plate design; sport c ourses; theoretical study
新的《全國普通高等學校體育課程教學指導綱要》明確提出:要把有目的、有計劃、有組織 的課外體育鍛煉、校外(社會、野外)活動、運動訓練等納入體育課程,形成課內外、校內 外有機聯系的課程結構。這種大課程體系的構建是體育課程改革面臨的重要任務。為此,面 對新的教育觀念、新的要求,對普通高校體育課程結構的板塊設計如何形成特色,使其與課 程目標以及培養人才的目標相協調已成為體育教育界的一個重要研究課題。
1 國內外課程結構設計的理論取向概況
1.1 學科中心的課程結構設計以有組織的學科內容作為課程結構設計的基本依據,即為學科中心的課程結構。這種 設計方式長期占據課程結構設計的主導地位。以學科中心的設計,第一個重要特點是對課程 內容的組織和選擇,強調對學習內容進行合乎邏輯的組織;第二個重要特點是課程計劃預先 為學生設計好的,強調的是學生掌握那些預設需要學習的內容。在這種理論指導下建構的課 程結構,比較強調課程的“學科教育”特征,課程實施的模式主要體現為傳習式教學,從而 造成設計上容易走向僵化,尤其在促進學生個性發展方面有它的弊端。
1.2 學生中心的課程結構設計學生中心的課程結構設計是把學生作為設計占主導地位的或唯一的依據。在這種設計 中,學生的能力發展、需要、興趣和已有的經驗是課程結構設計的基礎。與學科中心課程結 構設計相比,課程要素之間的關系比較松散,學習活動通常未經充分的組織,課程不能保證 提供任何確定的學習范圍和順序。另外,教師處于比較被動的位置,在學生自發學習過程中 很難隨時滿足學生的各種需要,如果完全以學生的興趣、需要為依據來設計,那么教師這一 職業就失去了存在的意義。
1.3 社會中心的課程結構的設計社會中心的課程結構設計把社會作為占主導地位的或唯一的依據,設計者把這種設計作 為實現他們了解和改進社會的一種途徑。杜會中心的課 程結構設計強調內容的統一性和實用性,更多地是為學生適應社會而不是改進社會。這種設 計的缺陷在于課程的范圍和順序沒有確切的規定,設計中缺乏有組織的內容,更多針對現實 而忽略文化遺產,并且教師很難對這種設計做系統準備,學校的課程材料通常也難以適應這 種設計。
筆者認為課程結構設計的理論取向對本文研究有著以下的啟示:1) 課程結構設計的 理論取向有助于我們在課程結構設計中減少盲目性,增強課程結構設計的主動性;2) 借 鑒國內外關于課程結構設計的理論取向時,應注意到社會背景的差異,結合我國高校體育課 程的實際分析應用有關成果,有利于開拓視野,更新觀念。
2 普通高校體育課程結構板塊設計的理論取向
眾所周知,在課程發展史上圍繞著“以何種因素為核心來設計”的問題,存在著種種的理論 取向。學科中心論、學生中心論、社會中心論在不同的國家和地區、不同的歷史年代都曾發 揮過不同的作用,直到今天也有著深遠的影響。根據我國普通高等學校體育課程的現狀及實 際情況,結合課程理論專家的研究,構建學科――學生――社會三維價值取向的體育課程結 構較為合適。以學科――學生――社會三維價值取向的課程結構是指謀求學科邏輯、學生的 身心特點、當代社會生活中的問題幾方面的結合,即綜合取向的課程結構。圖1所示,正 三角形的三個頂點分別代表學科取向、學生興趣和發展取向、社會需求取向,正三角形的三 條高、三條中線和三條角平分線必然相交于一個點,這個點代表了學生素質的協調發展取向 。該圖較全面地反映了素質教育形成理論的基礎,也說明了傳統的理論取向與新理論取向在 繼承和發展方面的關系。[1]
事實上任何課程結構取向都具有綜合的性質,學科取向并不絕然否定學生的興趣和發展的重 要性,也不否認社會需求在課程結構中的價值。同樣,學生興趣和需要取向認為課程結構的 核心應源于學生的興趣和發展,社會需求取向認為課程結構的核心應源于社會生活情景中的 主要問題,它們都不否認其他方面在課程結構中的價值。因此,體育課程結構板塊的設計也 應以學生發展為本,素質提高為中心,但仍然需要考慮學科取向、學生興趣與發展取向和社 會需求取向,合理地吸收他們的內核,同頻共振地發揮整體最優功能,真正地在經驗的基礎 上實現三方面的整合。
3 設計普通高校體育課程結構的板塊
設計的板塊主要從以下幾方面考慮:1) 必須把體育課程結構設計的視角從關注學生 的當前擴展到學生的未來;2) 現有的體育課程結構體系必須重新組織,使之具有足夠的 靈活性、多樣性,以適應學生的選擇;3) 體育課程內容的設置必須與中學體育、社會體 育等內容相聯系,具有整體性和連續性。因此,本文順應課程發展的思潮,改革單一的體育 課程結構,重新建立一個以“健康第一”為指導思想,以學生發展為本,將課內體育教學、 校內課外體育活動以及校外體育活動三部分作為一個整體來考慮,課內體育教學側重于學生 的共性教育,校內課外體育活動側重于學生的個性教育,校外體育活動側重于學生適應性教 育,從而構筑普通高校體育課程結構的三大板塊(圖2,圖3)。
3.1 板塊一:體育課內教學――常規性課程的設計
3.1.1 擴大課的類型由于目前中小學體育課程改革的力度較大,新的課程標準擴大高中階段的教學單元, 選項課一般以半學期或一學期為一個教學單元。因此,高校體育課程應與高中體育課程相銜 接,確保課程內容的連續性、完整性,并逐漸取消或減少現有的基礎課類型的設置。大學一 年級體育課程在基礎課或選項課的基礎上,可逐步對具有一定體育能力的學生開設俱樂部分 級教學課或指導課。針對身體或心理存在或出現某種疾病或障礙的學生開設體育醫療保健課 等。
3.1.2 改進課的開設時間、方式課的開設時間、方式應趨向靈活機動,有些課可集中與分散相結合,與社會、自然相結 合。如游泳、水球、救生等水上項目的課可相對集中在夏季;滑雪、滑冰等項目的課可相對 集中在冬季;定向運動、野外生存、登山(攀巖)等項目的課可結合休假期、雙休日、春假 以及暑、寒假等組織教學。另如球類教學課可采用三段教學單元,即基本技術教學――基本 戰術、比賽規則教學――教學比賽。前兩個教學單元時間不變動,第三個教學單元可進行平 行班的教學比賽或集中在雙休日的教學聯賽。這種機動靈活的開設方式,一則能充分利用各 種設施為教學服務;二則提高學生多項選擇機會,提高積極性;三則可利用更多的機會讓學 生接觸社會、接觸自然,有利于學生終身體育觀念的培養。
3.1.3 增加課的實踐內容和理論內容課程內容應根據各校的實際情況及專業特點,增加新的教學內容,加大選擇余地,加強 課程內容與社會、生活的緊密聯系。實踐部分應增加娛樂類、休閑類、冒險類、救生類、養 生保健類等內容,井融入體育文化、體育美學、體育欣賞等的教育。理論部分以掌握健身原 理、心理衛生、健康教育、體育美學和保健學等基本知識,聘請專業的體育理論教師以講座 的形式,發放相關資料進行體育知識競賽的形式或網上學習形式等,使學生對體育有更深層 次的認識。特別是高年級學生的體育課程應盡量多開設與社會體育相接軌的實踐內容和理論 內容。
3.2 板塊二:校內課外體育活動――拓展性課程的設計本文研究的課外體育活動是專指在校園范圍內,學生在課余時間里,運用各種身體練習 的方法,以發展身體、增強體質、活躍身心、提高運動技術水平和豐富業余文化生活為目的 而進行的體育教育活動。課程目標以實踐活動、競賽為主,發展學生的個性,培養體育鍛煉 的習慣。課程的組織形式豐富,包括課外體育俱樂部或協會、假日體育活動、早操、運動隊 訓練、體質健康測試、校運會、學校體育節以及各種課外競賽活動等。
3.2.1 成立各單項體育俱樂部,開設課外俱樂部活動課課外俱樂部活動課的開課形式以自主活動、指導課為主。課外俱樂部活動課應根據學校的場 館設施和師資等具體情況統籌安排,以學生自定目標、自選內容和自主實踐活動為主,定位 于提高學生的體育實踐能力和培養學生體育鍛煉的習慣。指導課主要用來幫助學生鞏固和運 用必修課上所獲得的知識、技能,以學生自練為主,教師指導為輔,使體育教學與輔導從課 內延伸到課外,將教與學自然地銜接起來。活動課的時間安排應在雙休日、課外時間,每個 單項俱樂部安排一、二名專業的指導老師,學生隨時可得到指導老師進行指導,也可采用網 上咨詢。
3.2.2 組建體育社團高校的體育社團是由各活動項目負責人組織管理,自由參加的大眾性的體育團體。一般 由學生會、團委出面發起組織,得到學校體育部的支持和指導,注冊成立自由體育協會,并 允許他們免費或交少許費用即可使用學校的場地設施。大都以單項體育協會的形式出現,如 籃球協會、游泳協會、網球協會、健美協會等。學生根據協會章程,自愿報名參加,繳納一 定的會費,民主選舉管理人員,實行會員制的自我管理。
3.2.3 豐富課外的體育競賽活動1) 校體委直屬競賽活動。以學校體委牽頭的重大賽事,具體由各學院(系)、團委、學生 會、體育部協助進行的院(系)際的競賽活動。如校運動會、體育節、學校傳統體育項目的 比賽(1年約10項左右)。
2) 院(系)際的競賽活動。由各院(系)組織的班際及班級組織的各類競賽活動。如各類 小型的、游戲型的、趣味型的競賽活動,可采取師生同隊、男女同隊。其目的是為了吸引更 多的學生、教師參加此類活動,以競賽促鍛煉(1年約20項左右)。
3) 學園或宿舍樓際的競賽活動。由學工部、團委等組織的各學園或宿舍樓之間的各項競賽 活動。如體育知識競賽、辯論演講比賽、棋類、橋牌、體育攝影、體育征文等智力性的競賽 活動。
4) 宿舍樓層際的競賽活動。指由各樓層的學生體育骨干牽頭組織的各項小型的趣味性濃的 競賽活動。如不同項目的”擂臺賽”、“對抗賽”、“邀請賽”(拔河、三人制籃球賽、各 種花樣跳繩比賽)等。
3.2.4 開設課外興趣指導課由體育部開設的各項體育鍛煉指導課,指定有經驗的教師指導各個項目的實踐學習。以 學生自愿報名的基礎上開設科目,并且以教學以外的一些技術和技能項目,實施有償與無償 相結合的教學。如健美操、跆拳道、散打、游泳、芭蕾、體育舞蹈、裁判等級學習等內容采 取有償教學,以提高身體素質以及參加各種娛樂活動為主的則不收費,如跳繩、踢毽子等。
3.2.5 組建校運動代表隊主要把那些運動技術上具有一定水平井且取得優秀成績的學生選,組成單項代表 隊(或單項俱樂部隊),進行系統的訓練。
3.2.6 成立體質健康測評中心一、二年級學生的體質健康評定由任課教師負責,三、四年級學生的體質健康評定可采 用三段管理的辦法進行:首先由院系發動宣傳并組織學生參與課外體育鍛煉;其次是體育部 集中安排測評時間,集中教師進行一段時間的輔導、測試;最后是因特殊情況沒能按時參加 測試或測試不合格者,由院系教師或體育教師個別進行輔導并測試。也可成立學校測試中心 利用周末或課外時間集中測試。這樣的運行體系,使體質健康評定有人抓,有人管,保證了 體質健康評定工作有序地進行。
3.3 板塊三:校外體育活動――開放性課程的設計本文研究的校外體育活動是指社區體育活動中心、社會體育俱樂部、野外體育活動場所 等由學校體育活動機構對學生進行的多種多樣的、有目的、有計劃、有組織的體育活動。課 程目標以實踐活動、欣賞、感受為主,提高體育能力,完善體育知識。課程組織形式包括野 外體育活動、體育旅游、校外體育俱樂部、體育冬夏令營、體育觀摩交流等。學生參加校外 體育活動幾種可能性的設計:
可能性之一:因大學的集合環境制約,體育課內教學一般選擇在校內體育場館進行體育 活動,但由于本校在某些項目上缺乏場館設施或項目的自身特點的原因不得不到校外去活動 ,如登山、劃船、攀巖、野外生存、定向運動等項目。
可能性之二:隨著大學生的“獨立自主”意識的不斷加強,選擇參加各種社會活動的心 理逐漸增強,為了能促進學生社會交往能力與社會適應能力,有目的、有計劃地組織學生進 行體育觀摩交流、體育冬夏令營、體育旅游、假日戶外訓練營的探險活動等。
可能性之三:為了增進校際之間、社會、社區等體育活動的學習交流,有目的、有計劃 地組織校外的各種競賽活動,與社會體育俱樂部或杜區體育活動中心聯合舉辦各種培訓活動 ,如社會體育指導員、優秀運動員等的培訓。
大學生希望實現自主,自立于社會,學生參加校外體育活動既提高某項運動的技術水平 ,還能使其體育能力和健康水平得到很大的提高。除此以外還可以充分發揮其自主性與能動 性,培養學生的開拓精神。
4 結束語
本文設計以“健康第一”思想為指導,按“素質教育”的要求以及新《綱要》的精神,形成 課內外、校內外相結合,共同構建了體育課內教學(常規性課程)、課外體育活動(拓展性 課程)和校外體育活動(開放性課程)3個板塊共同組成的體育課程整體結構。從而為培 養、強化學生的體育參與意識,促進終身體育觀念在高校中的形成和定型提供一種理論設想 ,為加強大學生的素質教育,提高體育文化素質水平和修養奠定基礎,同時為高校體育與健 康教育、生活教育相結合提供契機。
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【關鍵詞】原電池設計;歸納記憶;物理化學
物理化學課程是制藥、環境、材料、應化與化工等專業的一門必修專業課,具有承上啟下的重要作用。這門課涉及到熱力學、化學動力學、電化學及一些相關的理論,比較抽象,需記憶的公式也比較多,具體推導過程比較繁瑣,學生記憶起來有一定實際困難。要學好這門課,它不僅要求學生對相關理論具有透徹的理解,而且更需要學生掌握一種良好的歸納記憶方法,這樣才能達到事半功倍的效果。下面我們以原電池設計這一節內容為例,來探討一下歸納記憶在物理化學學習中的顯著作用。
1.原電池設計一節內容介紹
在物理化學課程電化學中,有一節是原電池的設計舉例。這節的主要目的是要求學生根據電池反應設計成相應的原電池。電池設計的過程分為兩步:(1)拆分化學反應,即將化學過程分解成兩部分:一部分發生氧化反應,另一部分發生還原反應。并且使兩部分的總結果與所要求的化學過程相同。(2)將氧化部分作為陽極,還原部分作為陰極,從而構成相應的原電池。不管是陽極,還是陰極,它們都屬于電極。電極共分為三大類[1,2],第一類電極是將某金屬置于含有該金屬離子的溶液中構成的,或吸附了某種氣體的惰性金屬置于含有該氣體元素離子的溶液中構成的。具體來講,它又可細分為金屬電極、鹵素電極、氫電極和氧電極。第二類電極包括金屬-難溶鹽及金屬-難溶氧化物電極。其中金屬-難溶鹽電極是指在金屬上覆蓋一層該金屬的難溶鹽,然后將它浸入含有與該難溶鹽具有相同負離子的易溶鹽溶液中而構成。最常用的有銀-氯化銀電極和甘汞電極。而金屬-難容氧化物電極則是指在金屬上覆蓋一層該金屬的難溶氧化物,之后再浸入含有H+或OH–的溶液中構成。最后第三類電極是氧化還原電極,具體來講,它指的是參加電極反應的物質都在溶液中,而電極極板Pt只起到輸送電子的作用。理解了這三類電極后,接下來我們通過一些例子具體地講解一下原電池該如何設計,以及歸納記憶在其中的巨大作用。
2.歸納記憶在原電池設計一節的應用
例:請將此反應設計成原電池。看到這道題,第一步先觀察,顯然,這個一個氧化還原反應,H2的化合價升高,被氧化,O2的化合價降低,被還原。根據規定,被氧化的物質做陽極,在電池表示中書寫在左邊,被還原的物質做陰極,書寫在右邊。第一步找到陽極(H2)、陰極(O2)。第二步,由于電極被歸納為三大類,而H2、O2則顯然屬于第一類電極。由于H2、O2都屬于氣體,根據第一類電極的定義:第一類電極是由吸附了某種氣體的惰性金屬置于含有該氣體元素離子的溶液中構成的。在這句話中,有三個關鍵詞:氣體、惰性金屬及含有該氣體元素離子的溶液。由于H2、O2都屬于氣體,符合第一個關鍵詞,因此只需要滿足另外兩個關鍵詞那么陰極和陽極這兩個電極就完整了。對于惰性金屬而言,我們一般選擇Pt。對于陽極H2來講,最后一個關鍵詞“含有該氣體元素離子的溶液”指的是含有H+的溶液,廣義地講,OH-中也含有H+離子,所以這個溶液可以是酸性的水溶液也可以是堿性的水溶液。因此,陽極最終可以表示為:Pt H2(g) H+ 或者Pt H2(g) OH-。
同樣地,對于O2來講,“含有該氣體元素離子的溶液”指的是含有O2-的溶液。顯然,不管是酸性的水溶液還是堿性的水溶中都含有O2-。因此,陰極最終可以表示為Pt O2(g) H+ 或者Pt O2(g) OH-。第三步,將陽極寫在左邊,陰極寫在右邊,構成一個完整的原電池。最終,設計的原電池為: Pt H2(g) H+ O2(g) Pt (酸性)或者Pt H2(g) H+ O2(g) Pt (堿性)。由此可見,在原電池設計中,歸納記憶的作用非常明顯,首先先歸納得出它屬于哪一類電極,之后在根據此類電極的定義,歸納出它的所有關鍵詞,一一滿足后,根據電池書寫方法就可以將原電池設計出來。下面我們再通過一道例題來鞏固一下這種方法。
例:請將此反應Ag+ + I- ?? AgI(s)設計成原電池。同樣地,第一步也是先觀察,這是一個沉淀反應,反應前后物質的化合價沒有發生變化,因此,很難從表面判斷出陽極與陰極。但是,此反應中涉及了AgI沉淀,不難發現,對應的AgI沉淀符合第二類電極的特征。根據第二類電極中金屬-難溶鹽電極的定義:在金屬上覆蓋一層該金屬的難溶鹽,然后將它浸入含有與該難溶鹽具有相同負離子的易溶鹽溶液中而構成。在這句話中,可以歸納出三個關鍵詞:金屬、該金屬的難溶鹽及含有該難溶鹽負離子的溶液。由于AgI沉淀符合第一個關鍵詞,因此可以想到此反應中必用到金屬-難溶鹽電極。由于AgI沉淀在此反應中為產物,因此金屬-難溶鹽電極Ag AgI I-為陽極,陽極發生氧化反應,其電極反應為:Ag + I– ? AgI(s) + e–。陽極及陽極反應找到后,用題目中的電池反應與陽極反應相減即得到陰極反應。即,陰極反應為:Ag+ + e– ?? Ag。在此陰極反應中,涉及了Ag及相應的Ag+離子,根據歸納法,顯然這屬于第一類電極中的金屬電極,且由于此電極反應為還原反應,因此,陰極最終可表示為Ag+ Ag。最后,將陽極寫在左邊,陰極寫在右邊,構成一個完整的原電池。最終,設計的原電池為:
Ag | AgI(s) | I– ??Ag+ | Ag。
從以上兩個原電池設計的例子可見歸納記憶在其中的顯著作用。在做這類題目時,首先根據給出的電池反應中反應物及產物的特征,確定其中一個或者連個電極的種類。其次,根據這三類不同電極特點歸納其關鍵詞,確定至少其中一個電極,寫出其電極反應,之后,用電池反應與該電極反應相減得到另一電極反應,再根據此電極反應中反應物及產物特點歸納得到其所屬哪類電極。最后,根據電池的書寫方法,將陽極寫在左邊,陰極寫在右邊,構成一個完整的原電池。
3. 結束語
為提高教學質量,啟發學生思維,本文以物理化學課程中原電池設計一節為例,系統介紹了歸納記憶法在其中的應用。由于物理化學課程涉及到熱力學、化學動力學、電化學等相關理論知識,學習起來較比較抽象,需記憶的公式也比較多,學生記憶起來有一定實際困難。而利用歸納記憶法我們就可以將相關知識“定性劃分”為幾個必要的關鍵詞。這樣既節省了記憶時間,學習起來又事半功倍。
參考文獻:
一、傳統課程設計中存在的主要問題
(一)教師給定的設計題目少,內容單一、陳舊
過去我們課程設計題目均是給定電力系統的局部接線方式和運行方式,通過改變系統參數設定,對系統中某些線路及變壓器進行繼電保護方案設計、整定計算、靈敏度校驗、繼電器元器件型號參數選擇等相關設計工作。這種設計方式由于系統接線簡單,許多參數需要具體給定,運行方式變化很少,這種局限性使得學生發揮的空間較小,不能使設計與工程實際相結合,對電力系統的整體概念建立不起來,對電力系統的接線方式、最大、最小及正常運行方式等不能全面分析,內容相對單一。在設計過程中僅僅參考某些類似的習題及相應的設計指導書進行設計計算,難免會有學生互相抄襲。這種傳統課程設計方式既不能調動學生的設計積極性,更談不上創新能力的培養。
(二)教學形式單一
在課程設計中,指導教師根據《電力系統繼電保護原理》這門課所涉及的主要內容,結合工程項目實際情況給出不同的設計題目和原始資料,為了使學生在兩周時間內完成設計任務,通常課程設計指導書會結合實際題目詳細講解設計方案、內容、步驟、設計規范及要求、設計報告的格式等等內容。學生通過查閱相關設計手冊和設備手冊,參考某些類似習題及以往學生課程設計資料進行模仿設計。在設計過程中,指導教師雖然每天去教室指導,但由于多數學生不能夠主動提出問題,教師無法全面了解學生在設計過程中出現的問題和錯誤,造成提交的設計報告存在許多錯誤,甚至會出現一些原則性錯誤。另外,由于缺乏對設計計算結果及結論進行實踐驗證,學生既不知道計算結果是否正確,也不知道設計結論是否合理,這樣就大大削弱了課程設計的重要意義。
(三)成績評定缺乏規范性和合理性
傳統課程設計成績評定的方法是根據學生所提交設計報告的正確性、合理性、完整性、規范性情況,結合學生在設計過程中的出勤率、態度是否端正以及主動性等,按照不同方面的分值比例,給學生評出優、良、中、及格或不及格的成績。往往這種成績評定方法會造成同一小組中不同學生差別不大,甚至會出現小組中主要參與設計人員的成績由于報告書寫稍差等原因得分較低的現象,造成成績不能準確反映學生的真實能力。另外,由于缺乏對所得結論進行實際或模擬驗證的手段,無法考核學生的設計動手能力及實踐技能。
二、教學改革措施
為適應我國“卓越工程師培養目標”和學校應用型本科人才的培養模式要求,針對電力系統繼電保護課程設計傳統教學方法存在的弊端,我們結合近兩年的教學實踐經驗,提出了將電力系統繼電保護課程設計與綜合性實驗項目相結合的方法和具體措施,改革繼電保護課程設計的教學內容,創新實踐教學方法。
(一)根據“卓越工程師”培養目標的要求,結合專業課理論和實際工程,確定合理的課程設計題目
合理的課程設計題目對于學生加深理解和掌握所學專業理論知識,熟悉相關工程設計規范,掌握有關設計方法和設計步驟十分重要。設計題目一方面要緊密結合理論課程的專業知識,盡可能涵蓋該專業課程的主要內容,另一方面要與實際工程設計緊密結合,盡可能采用已經實際運行并具有一定規模的供配電系統的原始數據資料,這樣才能培養學生的工程意識,樹立學以致用的思想,提高學生的專業興趣,還能指明學生將來從事的專業方向。此外,設計題目還可根據相應的專業實驗室實驗條件,對學生設計結論進行仿真或模擬驗證。這樣就可以使學生在完成理論設計的基礎上,在實驗室能夠得到驗證。當驗證結果正確時,可以使學生感到有成就感,從而激發學生學習的積極性和主動性,提高學生的自信心。考慮以上方面,結合不同學生的學習情況,教師提供課程設計題目的難易程度和工作量大小既要有區別,也要適中,保證所有學生能夠在規定的時間內完成設計,又不使得一些學習稍差的同學因為題目難度或工作量較大沒能夠按期順利完成設計任務而打擊其積極性。例如:根據一些大型企業(如鋼鐵廠、煉油廠)或地區電力系統的實際接線方式,選擇有2~3個發電廠(每個發電廠有2~4臺發電機組)與1個無窮大電源系統,選擇3~5個大型用電負荷構成的具有雙回路、環路接線方式的閉式電力網絡,針對該網絡中的發電機、變壓器及線路(架空線及電纜線路)進行保護方式選擇及參數計算和裝置選擇。這可以使學生對電力系統網絡結構和接線方式有一個比較全面的了解,而且便于學生理解系統在不同情況下的最大、最小及正常運行方式,從而更進一步理解各段保護以及上、下級之間的選擇性、靈敏性、快速性、可靠性以及近后備、遠后備保護的概念及相互間的關系,促進學生對電力系統接線方式、運行方式及繼電保護作用的全面理解和掌握。
(二)加強課程設計的指導和管理,確保設計過程的嚴密性和正確性
針對部分學生對課程設計的重視程度不夠,存在得過且過、相互抄襲現象,指導教師應投入足夠的精力和時間指導學生設計,除了嚴格審核學生設計方案是否合理、中間設計步驟及計算結果是否正確,還要組織學生討論和分析在設計過程中出現的錯誤。例如,對于給定的電力系統如何分析其最大、最小及正常運行方式是一個比較難的問題,既要考慮線路及設備的并列及分列運行情況,又要考慮因其他線路或設備故障引起負荷電流或短路電流的變化等,讓學生通過討論全面了解系統的各種運行方式,確定系統在不同 運行方式下的負荷電流、短路電流及功率流向等,另外,還要查閱相關的設計規范及設計手冊,才能確定合理的保護方案。另外,在各種保護的整定計算時,部分學生對一些公式的應用存在較多問題,主要是對公式中一些電流量的含義理解不明確。例如:在線路-變壓器組接線方式中的線路電流保護中,瞬時速斷保護動作電流值一般應按照最大運行方式下變壓器二次側發生三相短路時流過變壓器一次側的短路電流整定,很多同學用的是變壓器二次側短路電流。在被保護范圍內有變壓器時,校驗靈敏度既要考慮保護裝置的接線方式,又要考慮變壓器的繞組接線方式,在變壓器差動保護的靈敏度校驗時也存在類似的問題。學生通過討論經常出錯的問題,加深了對《電力系統繼電保護原理》課程理論知識的理解,提高學生利用所學知識分析和解決這些實際問題的能力。
(三)將《電力系統繼電保護課程設計》與設計性實驗相結合,確保設計結論的準確性和完整性
在電氣工程及其自動化專業培養方案中,通常安排《電力系統繼電保護課程設計》課時為兩周時間,我們教研室近三年來,把《電力系統繼電保護課程設計》與設計性實驗相結合,讓學生利用一周時間基本完成設計課題的理論分析、方案確定、整定計算、設備選型等設計工作,第二周在實驗室中,利用實驗室現有條件,根據自己的設計結論,設計一個與課題相近的模擬供電系統,再將課程設計中確定的各種保護裝置應用到該供電系統中,并進行相應的安裝調試與整定。通過改變系統的運行方式,設置多個不同地點、不同類型(短路、接地等)的模擬故障,來驗證上、下級各段保護動作的選擇性、快速性、靈敏性及可靠性,從而確保理論設計的準確性和完整性。由于系統及保護裝置均比較復雜,在實際的安裝、調試及操作過程中,可能會遇到很多實際問題,比如計算數據錯誤、接線錯誤、繼電器動作值不準確等等,在指導教師的幫助下,在同學的相互討論中,利用所學知識進行分析并解決問題,這樣不僅能培養學生的動手能力和專業興趣,還能使學生學到一些課本上講不到的知識,在該過程中,由于指導教師必須與學生一起安裝、調試,對學生的各方面能力有較全面的了解,對評定課程設計的成績亦會更加合理,且能較公正地反映學生的能力。
關鍵詞 焊接工藝 課程設計 工程實踐
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
新的教育形勢下,本科生的實踐教學和工程訓練環節越來越重要,設計類的課程和教學在工科教育中的地位更為突出。本科生課程設計是高等教育質量的重要評價內容,是實踐實訓教學環節中重要的組成部分。旨在培養學生綜合運用所學理論知識,具備解決工程實際問題的能力。課程設計不但可以幫助學生鞏固、擴展和融會專業的課程內容,而且通過相應項目設計任務的完成來培養學生的創新意識、創新思維及綜合運用多學科知識解決實際問題的能力。①
焊接工藝是根據生產性質、圖樣和技術要求,結合現有條件,運用現代化焊接技術知識和先進生產經驗,確定出的產品加工方法和程序,是焊接過程中的一整套技術規定。制定焊接工藝是焊接生產的關鍵環節,是管理生產、設計焊接工裝和焊接車間的主要依據。焊接工藝課程設計是焊接專業本科生必修的實踐性教學環節,是將專業理論知識與焊接材料及制造焊件有關的實施要求和加工方法聯系起來的橋梁。在進行專業課程設計之前,學生需具備機械制圖、材料科學基礎、焊接方法、焊接冶金學等課程的知識。通過設計,在啟發與督促學生綜合運用所學的理論與專業知識的基礎上,使學生初步具有分析材料焊接性的能力,并能根據產品的技術要求、結構特點等,正確確定焊接方法、編制焊接工藝,為畢業設計和實際工程設計奠定基礎。
1 本學院焊接工藝課程設計的建設背景
從河南工業大學機電工程學院實際情況來看,近幾年新增的理工科類專業并不多, 僅是根據國家政策、市場需求、師資力量、實驗室建設才會設立新的專業。基于此,2009年機電工程學院根據已有的師資力量與實驗力量,在材料成型與控制工程專業的基礎上設立了焊接專業。由于是新增專業,缺乏經驗,相關課程設計的教學模式并不成熟。制定合理的焊接工藝課程設計教學大綱,確定合適的教學模式,培養學生的獨立思考、開拓創新、綜合設計等能力,具有重要的意義。為了確保焊接工藝課程設計的合理性與科學性,本教研室教師參考相關院校的課程設計情況后經集體討論與研究后制定了課程設計教學大綱,確定了課程設計的實施形式。在此,分析與研究了工科專業相關課程設計研究現狀及優缺點,針對目前本學院焊接專業教學現狀,制定出切實可行的課程設計教學模式,以期培養學生的獨立工程設計能力與知識應用能力,為后續的專業課程學習、畢業設計及今后的工作實踐等打下扎實的基礎。
2 傳統課程設計存在的主要問題
2.1 設計任務雷同、陳舊,與現實脫離;師資力量有限
已往的課程設計,一個班(大約30 人)的學生往往只有幾個有限的題目。 設計任務相對較陳舊,與國內外的研究現狀與工程實際脫節,學生看到較為落后的設計題目,缺乏設計興趣; 部分學生發現設計題目相似會有輕視或者投機取巧的想法,甚至會發生抄襲現象,不利于學生的成長與教育,課程設計的意義與作用無法體現。在課程設計師資方面,由于沒有經驗和師資條件的限制,傳統設計過程中一個班往往只配備一個指導教師。 一個老師的思路、精力與時間是有限的,提供的題目有限,教師與學生之間面對面的指導與交流也有限。
2.2 教學方法落后,課程設計組織形式松散,考核方式欠科學
傳統的課程設計教學方法較為原始,其固有模式與程序沒有突出學生在設計過程中的主體性地位,削弱了學生的主動性和創造性。設計過程中,教師的主要工作是輔導、答疑與成績評定。輔導和答疑是隨機和非強制性的,上交的說明書也為書面作業。部分學生產生畏難情緒或者對自己要求不嚴格,平時不按任務執行,說明書抄襲同學或找人。僅僅通過評閱上交的說明書衡量學生的成績是不全面的,并且只重結果不重過程的放羊式的放開教學也存在需要改進的地方。
2.3 學生對課程設計的認識不夠,缺乏工程意識,溝通交流不足
不少學生對課程設計的目的與意義認識不夠,僅把課程設計看做是一門考查課,認為只是簡單地根據設計任務書的要求撰寫說明書。沒有充分認識到課程設計是相關基礎課程、專業課程與實踐能力的綜合提升及訓練的過程。看似簡單的焊接工藝性設計,從工程實踐的角度要使焊接材料的選擇和工藝設計合理,決非易事,需要付出大量的勞動。科學合理的課程設計應該保證與推動學生在聯系、應用理論課程的基礎上,通過認真思考、融會貫通,在實踐中鍛煉學生獨立思考與設計的能力。
3 課程設計的建設思路與實踐探索
3.1 設計題目多樣化、系統化、實踐化;加強、協調、優化師資力量
根據目前國內外的工程實踐與研究現狀,使設計題目圍繞一個主題,把學生分成幾個大組,每個大組的學生圍繞一個主題,保持了課程設計的系統性;而設計選用的焊接材料或焊接工藝不同,避免了學生的互相抄襲,保證了單個學生課程設計學習與完成的獨立性,同時要求每組學生進行討論與總結,最后做出課程設計的主要結論,有利于培養學生的溝通能力與團隊精神。
學科的交叉融合是目前科學研究和發展的大趨勢,不同專業的教師在檢索國內外最新研究與工程現狀后可以協作命題。由于所選課題是國內外的研究熱點與工程應用熱點,學生的參與性增強,課程設計的質量也得到保證。本教研室指派了4位教師參與了焊接工藝課程設計的指導工作(每位老師輔導7~8個學生)。教師科研方向、學術專長不同,選題和成果具有多樣性。每個老師所帶的人數少,易于了解與管理學生;便于因材施教,可針對學生特點進行深入的輔導與引導。
3.2 加強課程設計過程管理;擇優答辯, 改進考核方法
以往的放羊式管理模式存在一定的弊端。本教研室積極推進課程設計的科學合理進行,固定課程設計指導時間,教師在此期間要保證在崗,能夠和學生進行面對面的交流與指導,引導學生確立課程設計的完成以學生自己的獨立設計為主,順利完成從理論課程的學習到工程實踐設計的過渡。對設計中碰到的問題,督促與鼓勵學生自己查閱文獻尋找信息與答案,對于普遍或重要的問題可要求小組內討論,必要時指導教師可進行引導與解答,但以學生自主解決問題為主要目的。
開題時,保證對學生文獻檢索情況進行細致到位的檢查與記錄,保證課程設計一開始的規范性;設計過程中,定期檢查設計進度并認真記錄,保證整個課程設計有條不紊地進行。 發現進度慢的設計督促要求其合理進度。課程設計結束時的成績評定不再僅僅依靠學生上交的設計說明書和現場答辯成績,是學生平時的考勤與表現、文獻檢索情況,設計說明書和答辯成績的綜合評定結果。
3.3 引導增進工程實踐觀念;鼓勵推動交流合作
在基礎課與專業課程的學習過程中,學生雖然進行了系統的理論知識學習,但在接近實踐的課程設計中沒有工程設計經驗,對各種焊接方法、工藝細節和材料的焊接性等不夠熟悉。教師應根據已有的理論課程特點,對學生進行啟發與引導,比如材料科學基礎的金屬材料就是課程設計中的母材,焊接冶金學中學過的焊條也是課程設計中采用的焊接材料,教師可啟發學生聯系已學過的金屬材料的特點,與焊接工藝相接合,完成指定材料的焊接工藝課程設計,圓滿完成從理論課堂知識到工程實踐設計的跨度。課程設計與生產實踐相結合,鼓勵學生理論聯系實際,制定出不同的工藝設計方案。 課程設計過程中,教師要注重培養學生的團隊合作精神。在工程實踐中,一個項目的完成或一個新設計的成功,是各個部門各成員共同努力的結果,不是單獨的個人能夠做到的。教師按整機系統的設計任務劃分小組,要求與督促學生在主要的設計環節進行討論,不僅使學生獲得科學研究的初步訓練,而且親身實踐參與了共同完成課題的合作過程。
4 結論
目前河南工業大學全體教職工正在認真努力進行博士點授權單位的建設工作,這也是本校教學工作進一步提高的大好機會。焊接工藝課程設計的教學,不僅隨著時代的潮流與時俱進,不合理的地方也將不斷地改進與提高。結合本校的發展情況與師資力量,參考國內高校的課程設計模式及優缺點,我們提出焊接工藝課程設計教學建設與探索的思路與措施,亟待在教學與實踐中得到長足、切實的改進、提高與發展。
在構建“產品全過程”式課程設計的教學內容時,首先將各項課程設計的任務統籌規劃,選題圍繞同一產品展開,選擇一般用途的機械傳動裝置或簡單機械為設計對象,例如減速器。側重于將相關的理論教學、實習內容交叉融匯,并考慮為畢業設計奠定基礎,以建立各實踐環節之間的有機聯系。哈爾濱商業大學工業工程專業的課程設計共分為6項,根據其內容的銜接關系,分別設置在不同的學期,見表1。
2課程設計的方式與方法
在傳統的課程設計教學環節中,無論是教師的指導方法,還是學生的完成方式都很僵化。對此,本文提出了創新型的課程設計方式與方法,其特點是:①指導方式與方法更加靈活化、多樣化。在設計過程中,突破了傳統的單純理論指導方式,采用理論指導與現場教學相結合的方法,帶領學生回到實際工作現場分析、解決設計中遇到的問題和難點。②突出協作精神以契合人才培養目標。由于課程設計的內容圍繞“產品全過程”,所以,學生的完成方式可由原來的一人一題改為多人一組,每個小組成員分工不同,需要整個“團隊”的團結合作才能完成一個完整的課題,并且一個“團隊”一旦組建,即具有連續性,會一直存在于全部的課程設計過程中。這種方式可以有效地培養學生的團隊合作意識,而“具有協作精神”也正是工業工程專業人才培養的重要目標之一。
3課程設計的考核
完整、規范的考評體系是實踐教學質量和效果的有力保障,實踐教學組織與管理工作的重點就是建立考核標準。由于課程設計的考核既涉及理論知識,又涉及分析、操作等實踐技能,所以,其考核方式不能完全照搬理論教學的考核標準,應力求做到以下兩點:①考核標準能夠真實反映教與學雙方的實際水平。一方面,課程設計應重點考查設計方案的深度及可行性。在對設計方案進行評估時,要組織所有的指導教師進行綜合審查,保證考核結果的準確性和客觀性。另一方面“,產品全過程”式課程設計的創新點也體現在考核標準當中。在對學生的成績進行評定時,要考慮學生的“進步程度”。由于設計對象具有連續性和一致性,學生完成課程設計的“團隊”基本不變,在考核成績時,如果把“團隊”及其成員在本次課程設計中的進步程度考慮在內,既可以有效地調動學生的學習熱情,也可以更加真實地反映出學生的實踐能力。②要注重過程管理、監督及教學質量監控。不同于理論教學環節的考核,課程設計應采用過程檢查和最終答辯相結合的方式,總成績由過程表現成績、階段檢查成績、答辯成績組成。
4課程設計的基礎條件建設
首先,建立相應的工作程序和組織保障。例如,在課程設計過程中,從指導教師資格審查、選題、設計、答辯等方面要嚴格把關,要求指導教師對選題、設計過程、答辯等每一階段都要認真審閱、指導和簽署意見。教師只有嚴格遵守教學程序,規范教學行為,教學過程才能得以實現。其次,加大實習基地的建設力度。良好的實習基地不僅是實習教學質量的強有力保證,也是課程設計環節得以完成的必要基礎。通過著力建設校內外實習基地,可以建立起產學雙方共同參與、雙向推動的運行機制,為學生提供更多的實踐機會。
5結論
水污染控制工程是環境工程本科專業一門重要的專業主干課,也是一門工程應用性極強的專業課程。課程旨在培養學生對水體環境污染的分析評價、水污染治理的規劃設計和工程管理能力,以及開展水污染控制的科學研究能力。要達到上述教學目的,沒有充分合理的教學實踐環節是不可能實現的。課程設計是高等學校實踐教學環節的重要組成部分,是強化學生實踐能力的重要環節,也是卓越計劃培養的重點內容。與水污染控制工程課程配套且獨立設課的課程設計作為重要實踐環節,是連接基礎知識、基本理論學習和生產實際的紐帶和橋梁,是培養學生綜合運用所學知識解決生產實際問題能力的有效手段。水污染控制工程課程設計是涉及到相關專業課程間的融合與應用的工程設計,課程設計內容要求完成污水處理設施平面及高程布置、主要單體構筑物的詳圖設計以及設計說明書。通過該課程相應的課程設計的學習,有助于提高學生對水污染處理理論與技術的理解,對于培養工科學生的工程素養、創新意識以及創新能力具有重要的作用。
二、改革總體思路
(一)目前存在的問題“水污染控制工程”理論課程重點講授污染物去除過程的基本理論以及處理單元的工作原理和工藝流程,用于學習水污染控制工程設計的學時則很少。“水污染控制工程”課程設計的教學目標是要求學生初步具有分析和解決水污染控制方面實際問題的能力,即要求學生具有扎實的理論知識和初步工程應用能力。而學生本身工程基本知識及綜合設計能力較弱,這對課程的教學效果有直接的影響。學生在進行“水污染控制工程”課程設計之前,沒有工程設計基礎、沒有做過工程類的課程設計,而對“水污染控制工程”課程設計這樣涉及到相關專業課程間的融合與應用的工程設計還是第一次。學生對利用工程設計手冊、設計規范等相關資料進行設計的能力較弱,對實際工程的感性認識也較少。在明顯缺乏工程基本知識的情況下,學生對課程設計往往感覺無處下手。課程設計通常又是以單個人的形式開展,在缺乏團隊合作精神和團隊學習能力的情況下,為了在有限的時間內完成課程設計任務,會出現盲目照抄課本或互相抄襲,不能綜合運用所學知識來分析和解決實際問題的現象,不利于學生綜合設計能力的培養和創新能力的提高。而且,目前課程設計是由一個老師指導學生,教師任務重、工作量大,有時難免會存在指導不周的情況。(二)改革思路———團隊合作的課程設計模式組建指導教師團隊:水污染控制工程課程設計涉及的理論課程較多,包括水污染控制工程、水力學、水泵與水泵站等課程,因此我們把講授各門課程的老師組成一個指導團隊,通過團隊指導模式的構建,使各個教師在設計的不同階段發揮自己的作用,不僅可提高學生的課設能力,同時也深化了不同課程教師對相關課程的認識,從多方面加強教師的教學水平,提高教學質量。組建師生課設團隊:課設以團隊為單位進行,1名導師和5個同學組建一個團隊,鼓勵各團隊根據場址位置、水廠規模、自然和地理水文等條件,在團隊成員互相合作的基礎上,詳細地論證所確定的工藝流程,提出個性化的創新方案并進行構筑物的設計計算和設備選型,這不僅提高了課程設計的質量,也促進了學生對所學理論知識的理解、運用和創新。(三)改革后課設的具體實施方案1.組建課程設計教師團隊:由5名具有實際工程經驗的雙師型老師組建課程設計指導小組,每位老師參與全程指導,且根據課程設計進行的不同階段,不同的教師發揮不同的作用。教師之間互相協作、討論,確定最佳的指導方案2.組建課程設計師生團隊:團隊成員通過開放合作的自主學習以及在學習方法、個人性格和興趣等方面的優勢互補,形成優化的知識結構和能力結構,充分發揮成員的主觀能動性和創新意識,有效彌補各成員在思維模式、能力和精力等方面的不足。為合理科學構建師生團隊,指導教師要先了解學生的實際情況,根據學生的知識、能力水平和學習態度等,依據“組內異質、組間同質”的原則,將1名指導教師和5個學生組成一課程設計團隊。3.合理命題,一人一題。由教師團隊一起討論,合理確定題目,題目不僅要能覆蓋水污染控制工程理論的各個知識點,同時還要盡可能多地涉及到教學大綱中的重點、難點,且題目要多樣化,以擴展和深化學生所學知識。4.強化下達任務書、設計過程中的授課和指導等環節。一人一題給出任務書,由學生選擇,在不同的設計階段,輔助課堂教學。由于學生的工程設計能力較弱,課程設計過程中由5位老師進行了5次的理論授課。主要針對課程設計的重點、難點以及設計規范和設計手冊使用、繪圖要求、設計說明書撰寫等基礎知識進行系統的介紹,使學生獲得開展課設的基本知識和手段。同時教師通過針對性地參加每個小組的討論答疑,幫助學生分析和解決課設計中的問題,以提高學生的工程設計能力。5.水廠參觀、規范制圖的學習和專業人員的指導。課程設計是培養“卓越計劃”本科學生工程實踐能力的關鍵環節,因此應采取多種有效手段,為學生深入社會進行工程實踐創造條件。選擇有代表性的污水處理工程作為課設實習基地,課設期間帶領學生到基地進行1~2次的參觀學習,同時聘請企業導師進行現場指導,有針對性地給學生講解構筑物的結構和安裝方式,5位校內指導教師隨時解答學生的問題,使理論與實踐相結合、技術與工程相結合;同時聘請設計院的設計人員對學生進行繪制工程圖知識的培訓。6.CAD圖紙的繪制和設計說明書的撰寫。5名教師全程指導學生的繪圖和設計說明書的編寫,并要對每個學生進行分階段檢查,及時指出問題予以糾正。7.答辯制度和考核標準的嚴格建立和執行。課程設計結束后,每位同學都需參加答辯,這對學生的工程素質的提高是重要的一個環節。
三、結論
摘要:化工原理課程設計是與化工原理課程相配套的一個必修的實踐性教學環節。文章從理論學習、實驗設計、設備選型、工程設計、創新能力的培養等4個方面總結了化工原理課程設計在提升化工原理教學質量中的作用。
化工原理主要介紹化工生產過程中的動量、熱量和質量傳遞理論(三傳理論)以及常用單元操作中典型設備的工作原理、基本結構及設計計算等知識ti.-I,教學內容中包含大量理論公式的推導和經驗公式的運用。化工原理課程設計是學生在學完化工原理課程的相應教學內容后所安排的教學環節,不僅與化工原理課程的內容緊密相連,還要運用計算機編程.AutoC aD機械制圖、化工儀表自動化及操作控制、化_L設備機械基礎、化工制圖等先修課程的知識,是一項綜合性實踐訓練陰。該教學環節主要培養和鍛煉學生以下3個方面的能力和素質:(1)系統訓練學生的基本計算技能和文獻資料利用能力,逐步培養其工程意識;(2)培養學生綜合運用所學知識解決二(.程實際問題的能力;(3)塑造學生良好的設計理念。
在完成課程設計的過程中,學生需掌握廠程技術人員所必需具備的基本技能和工程素質,比如工具書、國家標準和規范的使用,經驗公式和經驗數據的選擇,專業文獻資料的查閱、設計成果的分析判斷等等,因此課程設計可培養學生對綜合知識的運用能力和對_L程問題的解決能力,是對學生的一次綜合訓練,也是對所學專業基礎知識的一次總結,更是對化工原理和化工設備課程教學效果的一次檢驗。本文主要通過以下4個方面總結了課程設計在提升化工原理教學質量中的作用。
1 加深學生對“三傳理論”和單元操作的理解
動量、熱量和質量傳遞理論(三傳理論)以及常用單元操作是化工原理的主要教學內容,雖然在平時的課堂教學中可通過多媒體教學、動畫演示、課堂實驗、課后練習、練習輔導等方面增強學生對化工原理基本理論和基本操作的感性認識和理解,但由于課堂教學的內容多,理論知識比較抽象,學習任務較繁重,學生自覺完成課程學習的動力明顯不足,教學效果差強人意。課程設計要求學生在指定的時間內完成一個單元操作的設計,愁一個設計任務一般均涉及物料衡算、熱.衡算、相平衡關系、傳熱傳質速率關系等典型單元操作的基本內容,經歷流程設計到!幾藝設計計算、主體設備結構設計和附屬裝置的選用等過程,因此學生在具體設計中必須全而理解和應用“三傳理論”,并選用合適的單元操作過程。過程必然影響結果,課程設計作為一個教學環節在實踐中有效地督導學生加強對理論學習內容的消化,從而加深學生對理論知識的理解。
2培養實驗設計和設備選型能力
實驗設計能力和設備選型能力的培養是化工原理課程教學的基本目標之一。學習化工原理課程時,通過講解、動畫演示和參觀等教學手段,學生熟悉了常用設備的基本操作規程,但大部分同學的實驗設計能力和設備選型能力較差。為解決這一問題,在確定課程設計內容時,有針對性地選用部分化工原理中常用的單元操作,給學生下達一個明確的任務,讓學生圍繞任務所確定的主題在指定時間內完成具體的設計_L作。如,為加強學生對干燥單元操作的理解,可要求學生設計一套離心噴霧干燥塔或設計氣流干燥器。課程設計的內容要求涵蓋一個完整的工段,為此學生需完成不同藝的方一案選擇、設備選型論證、工藝計算,并根據計算與生產經驗進行主體設備結構設計,然后確定設備總體尺寸、管口尺寸與方位,還要求進行輔助設備選型與計算,最后繪制主體設備圖及帶控制點的工藝流程圖。過程訓練效果表明,學生的實驗設計和設備選型能力得到了有效的培養。
3提高工程設計能力
化工原理課程設計是為培養學生設計能力設置的一個教學實踐環節,也是使學生完成從理論知識到實際應用的重要一環。每一個設計任務均涉及相應單元操作的基本理論,并經歷流程設計到藝設計計算、主體設備結構設計和附屬裝置的選用等過程。由于安排課程設計中只有任務而沒有參數和條件限制,學生在設計過程中可根據自己的興趣和知識背景選擇設計線路,設定和收集操作參數,完成具體的設計工作:
經濟效益是判斷設計質量的重要指標,其中設備建設費和使用操作費是其中的關鍵,而設備費和操作費的綜合考慮也是貫穿于化原理課堂教學中的一個重要問題。比如,精餾操作是化_工生產中常用的單元操作,其中物料的回流比是一個非常關鍵的操作參數C合理的物料回流比應使操作費用和設備折舊費用之和最低在該單元操作中,操作費用主要取決干再沸器中加熱蒸汽消耗量及冷凝器中冷卻水的消耗量,隨著回流比的增大而增大。設備折舊費主要取決于精餾塔中再沸器、冷凝器等設備的投資費,一般隨著回流比的增大而降低。為此,在設計過程中必須綜合考慮設備折舊費和操作費的關系。通過課程設計的訓練,學生不僅進一步提高了公式應用和數據運算能力,同時學會了主動尋求解決實際問題的方法,縮短了理論與實踐的距離,也體會到理論在解決實際問題中的重要作用,提高了理論課程的教學質量。
4培養創新能力
在完成化工原理理論課和實驗課的同時,為了滿足部分學有余力,且對化工原理問題確有興趣的學生的學習需要,教學小組創造條件為其提供進一步學習的平臺,即結合科研任務的需要設計一定數量的課程設計題目,鼓勵學生以小組的形式參與。在設計過程中嚴格堅持“以課題研究為平臺,以創新為目標”的原則,有效地將課程設計、課程教學與科研有機地結合起來。在完成工藝設計計算之后、整理設計說明書之前,要求全體課題組進行交流和總結,即每個設計課題組里選派1-2名學生代表,將本組設計情況在交流會_[向全體同學和指導老師進行匯報。交流時要求主講人用圖表、數據、結論等工程術語表達自己的設計,并在規定時間內著重講解自己設計的特點,對設計結果進行技術經濟分析,突出自己的創造性。交流過程中,指導老師也主動指點設計要領,并對進行設計進行合理評價。這樣的師生互動使學生的收獲不僅局限于自己所做的課題,對其它設計課題也有一定程度的了解,更有效地開拓了學生的設計思路。
關鍵詞:小組互助式;課程設計;應用型人才;教學手段
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)01-0023-02
數據庫技術是現代軟件類人才所必需的三大技能之一,在高校培養軟件類人才的課程體系中,數據庫原理課程占有舉足輕重的地位[1]。數據庫技術是一項應用最為廣泛,發展最快的技術,幾乎涉及所有的計算機應用領域[2]。特別是隨著大數據技術的發展,數據庫技術已經成為該技術的核心技術之一。而對應于傳統的數據庫原理課程設計,存在著重原理,輕應用,教學方法較為陳舊等不足[3]。很難適應應用型本科人才的培養目標。通過在數據庫原理課程設計中,引入小組互助式教學方法[4],可以改善這些問題。采用小組合作教學模式,教學過程的所有環節以小組活動為核心,依靠小組成員積極的相互依賴關系,面對面的促進式互助來完成學習任務;以小組成績為最終考核成績,而非某個成員的成績。本文探討了小組互助式教學模式在數據庫原理課程設計的運用。
1 數據庫原理課程設計中存在問題分析
近幾年來,全國大多數的高等院校都進行了數據庫原理課程設計的改革研究,并取得一定的成果,但數據庫原理課程設計教學過程中存在以下不足。
1)重理論輕實踐,大部分高校開設數據庫原理這門課程存在著理論原理學時和課程設計上機實踐學時分布不均衡的問題。也就是注重理論知識的講授,忽略了學生動手能力的培養,這與應用型人才培養是相矛盾的。
2)課程設計工作量較小,只適合一人獨立完成。這與現代軟件開發是相抵觸的,從軟件工程學角度來講,軟件開發需要團隊協作完成。
3)課程設計考核制度較為陳舊。傳統的數據庫課程設計考核,大多以學生所做數據庫系統的前臺實現情況和后臺數據庫設計兩個方面進行考核。所做系統相對簡單,與實際要求的技術水平有出入。不利于激發學生實踐的主動性,應用型人才培養的目標也無法真正落到實處。
2 小組互助式教學的實施
1)組建數據庫原理課設小組
根據學生自選優先的選擇,分成若干小組。各小組組建后,求小組成員推薦組長。老師布置好課程設計任務后,學生根據要求開會討論確定實施方案。有組長牽頭實施,統籌全局,并將課程設計任務分解,分配到各小組成員手中。按照相應的工作內容,將小組成員劃分為需求分析、概要設計、數據庫設計、詳細設計等工作的負責人。也就是每個人負責組織在不同階段的實施內容,例如召集例會討論、調研、設計等工作。每個小組成員,并不意味著完成自己的相應工作就完成了,也要參與到其他環節中去。
2)數據庫原理課程設計題目的選取
根據所學數據庫原理知識,根據所給題目,進行數據庫設計,選擇SQL Server數據庫管理系統作為后臺開發工具。結合所學面向對象編程知識,選擇合適面向對象程序設計語言作為前臺開發工具。設計一個數據庫應用系統,一般以中型題目為宜,能夠對數據進行錄入、編輯、修改、刪除、添加、瀏覽等功能。教師規定學生可以從學生成績管理子系統、課程管理子系統、圖書管理子系統、通訊錄子系統、教室管理子系統、宿舍管理子系統、個人事務管理子系統,庫房入庫出庫管理子系統進行選取,也可小組自擬題目,但工作量必須由指導教師進行審核。對于題目,教師鼓勵小組自擬題目,因為這樣學生才能選取與實際項目相近的題目,提高學生的課程設計的興趣。
3)課設中實施
指導教師,要對各小組的工作進行整體監控。在課設的前期準備工作中,參與到各小組的課設討論中去,給予相應的開發建議。通過小組間的競爭,點燃各小組的課設工作的熱情,激發學生的數據庫設計工作的欲望。當各小組進入到課程設計實施過程中時,要進行必要的指導,省得學生走彎路。
課程設計環節對學生技能的提升來說非常重要,它能提升學生的設計能力和創新能力。學生在課設的實施環節中,按照小組進行,由組長統籌安排。依據數據庫設計的工作流程進行開發,做到人員分工明確,以團隊形式進行課程設計工作。課程設計結束后,要以小組為單位進行公開答辯,小組各成員表述自己設計的理念和實施方案,小組成員的結構和分工,遇到問題及解決方案等,由指導教師和各小組組長作為評委進行考核。這樣有利于,增強學生的溝通能力,也提高了學生的社交能力和數據庫原理實踐能力,還培養了學生的團隊精神。并且教師在整個過程中,既是主導者又是參與者,融洽了師生關系。
4)課設的總結
答辯結束后,各小組長要代表本組進行總結,主要總結課設過程中存在的不足,以及從其他組學習來的經驗,還有對本組課設內容怎么進行完善等。最后教師對每組進一步的點評,包括各組的優缺點,課設中存在的共性和個性問題等。
3 小組互助式在課設工作中的優勢和不足
小組互助式進行數據庫課設工作,是以小組為主導,教師為輔助的一種課設教學方式。比以教師為主導的程序要復雜,但學生在參與熱情上明顯提升。比較優秀的學生通過此進程,可以提高自身理論實踐的水平;中低層次的學生,可以通過與小組其他成員學習,增加自己的學習興趣。這種方式,給予每名同學展現自我的平等機會,更有利于個體的發展。
當一個小組中,責任不清晰,工作不平衡時,會導致課設工作要集中到一兩個人的手中,導致其他學生產生不勞而獲的狀態。所以,指導教師,要監控整個課設活動,積極進行巡查督導,發現問題,解決問題。
4 結論
本文分析了數據庫原理課程設計中存在的一些問題,并進行了分析,提出了一種基于小組互助式的數據庫原理課程設計的實施方案。該方案,為學生的想象力、創造力的發揮提供了平臺,也為將來的團隊式軟件開發工作打下了堅實基礎。為數據庫原理課程設計和其他實踐能力要求比較強的實踐教學環節,提供了相應指導。
參考文獻:
[1]楊進,鄭先榮,唐德玉.數據庫課程教學改革探討與實踐[J].教改創新,2011(32):136-137.
[2]王珊,薩師煊.數據庫原理概論[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]韓秋英,朱變,張少輝.地方師范院校數據庫原理課程教學改革與實踐探索[J].周口師范學院學報,2014(31-2):141-142.