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摘要:熱工過程控制系列課程是熱工過程自動化專業的重要專業核心課程,均設置二周課程設計。通過課程設計,可使學生進一步加深理解理論基礎知識,并初步掌握對火電機組及核電機組主要控制系統的分析和設計。如何通過實踐環節提升教學效果,進一步提高學生的綜合素質是需要深入思考的問題。本文從系列課程設計的重要性、主要內容及目前存在的問題入手,接著從幾方面對課程設計進行了思考探索。
關鍵詞:熱工過程;控制;課程設計
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)49-0068-02
一、課程設計的設置及重要性
我校的熱工自動化專業主要培養面向發電行業的設計、檢修和運行操作人員等,熱工過程控制系統和熱工過程控制儀表二門課程是熱工自動化專業的專業核心課,分別在第五學期和第六學期開設,除分別設有32學時的理論教學外,在教學計劃中都設有二周的課程設計。工科大學的課程設計的目的是為了讓學生在理論學習后深入體會和掌握理論知識,綜合運用已學知識,會使用工具資料、標準、規范等,掌握一定的識圖、繪圖能力,鍛煉解決工程實際問題的能力,綜合培養一定的實踐能力和創新能力,提高學生的綜合素質,是在畢業設計前的重要的實踐環節。本專業學生在畢業后大多到發電企業從事工作,對本行業的主要控制系統進行分析和設計的實踐能力、創新能力是必備的素質。
二門課的課程設計各有側重,使學生在分別完成二個實踐環節后,能夠對熱工過程控制對象的儀表和控制系統的分析與設計方面內容有較深入的理解,并掌握工程實際中一些常見的問題及其解決方法,都有較大的收獲。但隨著國家教育改革的深化以及世界范圍內能源結構的轉化,教學實踐環節該何去何從,也是擺在學校和教師面前的問題,對實踐環節的思考探索也刻不容緩。
二、目前課程設計的情況
1.總體情況。目前的課程設計都是在理論課結束后,在學期末進行二周的課程設計,有多位指導老師共同完成對學生的指導,將學生進行分組分課題進行指導,保證每個學生人手一題,一組學生完成一個子系統的設計,主要是針對火電機組或核電機組的各控制系統為主要控制對象,通過設計儀表控制系統或復雜控制系統來完成。有時略顯紙上談兵,實踐機會稍少,缺乏創新,學生大多是在已有的設計內容基礎上,對控制過程做深入分析理解,力所能及對方案進行改進,以完成整個設計過程。
2.熱工過程控制儀表課程設計的主要內容。本課程在理論課上重點講述控制器、變送器、執行器及現場總線等控制儀表及系統,在教學中同時也針對控制對象的儀表控制系統進行分析設計,因此在課程設計時也主要重點針對設備的分析、選擇和使用,最終進行儀表控制系統的設計及對比。在查閱參考文獻、手冊、工具書籍后,對控制器、變送器、執行器等進行選擇,設計一個完整的儀表控制系統,最后完成說明書的撰寫和sama圖、控制系統方框圖的繪制。以火電機組蒸汽溫度控制系統為例,要求將蒸汽溫度控制在給定值要求范圍內,學生通過溫度測量、控制、執行各環節設備的選擇,尤其現在可在智能設備、傳統設備、國產設備、合資設備以及進口設備等不同類別地進行組合,除完成儀表控制系統的設計外,給出幾個方案進行對比。經過設計過程,學生熟悉控制儀表的性能、價格以至生產廠家、市場行情等,了解各類圖紙的繪制規則及畫法,避免學生到工作崗位上一問三不知,不但掌握設備的原理,也熟悉市場上常規設備、價格等,進行了接地氣的設計。
3.熱工過程控制系統課程設計的主要內容。本門課是本專業的核心專業課,理論教學中包括控制系統的理論基礎及實際應用,有單回路控制系統、前饋控制、串級控制等復雜控制系統的原理及火電機組的蒸汽、給水、燃燒主要控制系統的分析。這樣,常規的課程設計中是進行火電機組或核電機組的給水、汽溫、燃燒等主要控制系統的設計,教師在布置任務時要求針對具體的機組參數、不同類型的鍋爐等參數,如亞臨界、超臨界、超超臨界機組,對沖式燃燒方式、四角切圓燃燒方式等不同類型鍋爐,或是核電機組,通過分析控制系統的任務、對象的特性、控制信號的處理以及全過程調節保護等內容,要求能看懂邏輯圖,并能繪制邏輯圖,進行初步的仿真驗證,最后撰寫設計說明書并進行答辯。以給水控制系統為例,汽包鍋爐、直流鍋爐的控制方案完全不同,從輸入到輸出,要求學生全過程進行設計,并可根據所學知識進行方案改進,如經典控制理論和先進控制理論的方案在仿真中進行對比。答辯后根據學生的口頭表達能力、書面表述能力、對知識的理解程度等項目,結合態度和能力進行考核。
4.目前課程設計中存在的問題。目前二門課程的課程設計各有側重點,主要對象都是火電機組或核電機組;控制儀表課程設計主要針對控制儀表的分析和選擇,控制系統課程設計主要針對主要控制系統的深入設計和分析,相比理論教學都更深入、更廣,著重解決一個系統的問題,解決后可以舉一反三。但是,根據目前的教學計劃安排,學生都是在教師的布置下,進行課題選擇、設計,從根本上屬于被動實踐,沒有讓學生主動地去發現問題、解決問題;其次,由于學校現有的實驗條件及設備,動手的內容相對少,這樣的方式也限制了學生的發揮和創新;另外,由于現在經濟形勢及環境污染等問題,火電行業的發展受到一定程度的限制,如果在教學中仍舊局限于傳統發電行業,將對學生的就業極其不利。由此看來目前的課程設計中存在著一些問題。
三、對將來課程設計的思考
目前進行的課程設計實踐環節能夠滿足常規的教學計劃的要求,培養學生綜合運用所學知識,鍛煉了學生解決實際問題的實踐能力,提高了學生的綜合素質。但基于目前國家乃至世界范圍內都在進行的能源革命及能源結構調整,作為能源與動力類的專業,對課程設計的思考c改革也是勢在必行。思考探索主要從以下方面進行:
1.課程設計的主旨要求的強化。課程設計是教學過程中重要的實踐教學環節,利用該環節把增強學生的社會責任感、創新精神、實踐能力作為重點任務。通過布置課題任務,甚至啟發學生在生活中、生產實習中自己主動發現問題,可不拘泥于本行業中的實際問題,從而讓學生在實踐中解決生活、生產工程實際中存在的問題,在實踐中鍛煉團隊協作的精神,在設計過程中切實解決問題。
2.積極開發數字資源,促進教育信息化與課程教學融合。目前在國家極力推進教育信息化及互聯網+的大環境下,如何開發和利用數字資源也是實踐環節中必不可少的。數字資源可以讓學生更方便、更多地汲取有用的知R和信息,隨時隨地學習。現在的學生大多對手機、計算機、網絡很有興趣,可利用此契機,開發數字資源,激發學生的學習興趣,也可以鍛煉學生的動手能力及創新能力。如開發網絡課程、開發手機APP等項目等,都在籌劃中。
3.拓寬設計范圍。本專業在以往就業方向大多面向火力發電廠及核電站,課程設計的題目也以火力發電和核電為主,學生能夠深入挖掘和發現火力發電廠中的問題并進行處理。但目前由于環境等原因,國家面臨能源結構改革,限制了火電的擴建和生產,直接影響到學生的就業方向,需提前為學生謀劃更寬的就業領域,提高競爭實力。
4.教學文檔的完善。教學文檔是教學環節的有力保障,教學大綱、課程設計指導書及課程設計指導教材可讓學生直觀具體地了解所做工作的要求、內容。完善更新教學大綱、編寫指導書和教材是重要的手段,目前教學大綱、指導書已有,但分別為獨立一冊,而且由于課程設計課題、方法、工具等的變更發展,教學文檔也應隨之更新完善。計劃通過立項完成一本課程設計指導教材的編寫,具體指導課程設計。
5.實驗設備的增加和利用。實踐環節可以虛實結合,一方面開發數字資源,但也要有些實驗設備讓學生去動手操作,可以加深對基礎知識的理解,才能在此基礎上進行創新。如果學生能更多地在設備上進行真刀真槍的訓練,會更有存在感。例如,可以在實驗設備上進行傳統控制理論和先進控制理論的控制對比運用、搭接數字化控制系統,觀察對象的控制效果,這樣學生也可以在充分理解課本上的概念、理論知識后,經實際運用后反過來更好地開發數字資源。
6.考核方式完善。以往是平時、答辯、書面材料分別占20%、20%和60%,這樣學生有時通過參考其他同學的材料也能過關,學不到真正的東西。基于此原因,在答辯和說明書中申明分析寫作過程,這是除了基本常規內容外的一項重要內容,作為評分的依據之一。另一方面加大創新內容的權重,如有設計新方案,可以不拘泥于常規考核,這樣才能鼓勵學生創新。讓考核成為最后一道把關環節。
其他實踐形式的開展。教學中的實踐環節可以走出校園,并不局限于校內,參與到教師的科研項目中,到相關企業甚至不相關的行業中體驗生活,從而讓學生盡可能體驗生活,體驗生產過程,盡可能去主動發現問題,主動實踐,這樣才能更好地做好教學計劃中的規定環節。
四、結語
熱工過程控制系列課程是熱工自動化專業的專業核心課程,它的實踐環節是提高學生的實踐能力和創新能力中重要的一環,如何更好地利用實踐環節提高學生的綜合素質是當前急需思考的問題。通過課題設計、設計方式、考核方式等的改革與實踐定能取得良好的效果,提高教學質量,提高學生的創新和實踐能力,當然這一切都需要教師的自我思考與自我進步。
參考文獻:
[1]申忠利,等.控制系統計算機仿真課程教學改革的CDIO實踐,教育教學論,2015,(5):101-102.
關鍵詞:水務工程課程群;課程設計;考核方式
水務工程專業是順應我國從傳統的多龍管水向現代的水務管理一體化轉換的新時代需求,為一體化解決城市各類水問題而發展起來的一門新的本科專業。水務工程專業工程實踐性強,課程設計多。水務工程專業課程群包括六門課程設計,即水泵與水泵站課程設計、給水管網課程設計、排水管網課程設計、給水處理課程設計、污水處理課程設計、城市防洪與排澇課程設計。現行的課程設計一般都安排在相應理論課程之后,由理論課任課教師獨立擬定題目,獨立設定設計參數,設計內容相對獨立。這種方法雖然便于組織教學,但各門課程設計內容缺乏關聯性,學生在經過課程設計學習之后,得不到良好的技術知識連貫性、系統性和整體意識的訓練。河北科技大學在電氣傳動課程群課程設計方面,開展了開放式課程設計體系的嘗試[1]。將綜合性開放性課程設計安排在課程群理論課都完成之后,大四第一學期進行。大連工業大學在計算機專業課程群課程設計中探索了集中實踐模式,即在所有課程群理論課結束之后,由相關課程多位老師同時指導,集中完成課程設計[2]。這兩種嘗試都收到一定的成效,但課程設計與理論課間隔時間較長,不利于學生及時掌握所學內容,同時必須對現行的教學計劃進行調整。本文根據水務工程專業課程群各課程設計間的相關性、連續性和系統性,對設計內容進行全面分析和優化整合,解決課程間的銜接問題。同時在不改變原有教學安排的前提下,對課程群課程設計進行實踐探索。
一、課程群課程設計題目的優化探索
(一)課程群課程設計題目的優化整合
水務工程專業課程群各課程設計不是獨立無關的,可解決某工程主體設計的不同設計任務。各課程的設計成果組合起來即是某項工程完整的設計文件,通過和所有指導教師的深入討論和分析,對各門課程內容進行重新審核和優化,并將六門課程設計題目整合為一個大題目(如某城市新區給水排澇系統設計),有其總的課程設計任務書。每門課程設計按各自優化后的設計內容,確定設計子任務。現就“某城市新區給水排澇系統設計”為例說明。整合的設計任務:對某城市新區的給水系統、排水系統和排澇系統進行設計,必須綜合考慮各系統間的兼容性。各課程設計的子任務:水泵與水泵站課程設計主要解決此設計中給水泵站、排澇泵站的設計,給水管網課程設計主要解決給水管網設計,排水管網課程設計主要完成污水管網和雨水管網設計,給水處理課程設計主要完成自來水廠設計,污水處理課程設計主要完成污水處理廠設計,城市防洪排澇課程設計主要完成排澇河道整治與堤防設計。課程群課程設計題目的優化整合,可以讓學生預先獲知總設計的目標,激發學生自我實現的欲望,有利于提高學習興趣。同時讓學生體會逐步完成設計成果的過程,使學到的專業知識更系統化,有利于學生認知結構的合理構建,培養綜合運用能力、工程實踐能力。
(二)課程群課程設計間的銜接問題
課程設計題目的優化整合需要做好各課程設計間的相互銜接問題,主要包括設計內容的關聯性、地形數據的統一性、設計參數的合理性。
1.課程設計間內容的關聯性
課程群涉及的六門課程設計內容既相互獨立,又緊密連接,往往前一門課程設計的成果為后續的課程設計提供設計資料。如水泵與水泵站課程設計(第4學期)的主要內容為給水泵站、排澇泵站的水泵選型和泵站布置。其中給水泵站的設計流量將為給水管網課程設計(第5學期)提供資料,水泵與水泵站和給水管網課程設計成果又將為給水處理課程設計(第7學期)提供資料。六門課程設計間的關聯情況可見下圖。這種關聯性使得后續課程設計的內容受前導課程設計內容的制約,而前導課程設計的內容和成果,必須滿足后續課程設計的需要,避免出現前后矛盾。
2.地形數據的統一性
課程群中的六門課程設計都需要地形數據。水泵與水泵站需要利用地形數據確定泵的型號、臺數及泵站的布置,給水管網和排水管網課程設計需要利用地形數據進行管渠定線及埋深計算,給水處理和污水處理課程設計需要利用地形數據確定工藝布局,城市防洪排澇課程設計需要利用地形數據計算河道水面線和堤防高度。所以在選擇原始地形數據時,需要綜合考慮所有課程設計的需要。
3.設計參數的合理性
某些設計參數在課程群課程設計間重復使用,如新區的人口數據和產業布局數據。這些數據要被水泵與水泵站課程設計、給水管網課程設計、排水管網課程設計、給水處理課程設計和污水處理課程設計使用。在選取這些設計參數時,要根據前后課程間的影響和制約關系,綜合考慮每一門的需要。
二、課程群課程設計的實踐探索
(一)課程群課程設計指導的實踐探索
課程設計的優化整合,要求每一位指導教師都要有全局觀念,統籌安排,系統管理。指導教師不能只注重自己課程的指導,需要幫助學生了解本次課程設計在整合題目中的作用,明確局部和整體的關系。同時要幫助學生協調好本次課程設計與前導及后續課程設計之間的關系,幫助學生掌握如何從先導課程設計成果中提取所需的設計資料,同時為后續課程設計的順利進行,為本次課程設計選擇合理方案,使得學生不再只停留在單門課程的局部設計上,培養學生的全局觀念[3]。
(二)課程群課程設計考核方式的實踐探索
現行的課程設計考核是由指導教師自行制定、執行的,各門課程的分數組成各不相同。課程群的課程設計考核需要制定水務工程專業統一的考核標準、分數組成一致。在課程設計的答辯環節,除注重本次課程設計成果外,還要分析前導成果的合理性以及后續課程所需的條件,從而檢驗學生對課程關聯性的掌握程度,同時能讓學生體會其中的相互影響和相互制約,初步了解實際工程的復雜性,增強整體性概念。
作者:趙超 朱木蘭 劉光生 單位:廈門理工學院
參考文獻:
[1]梁永春,劉建業.電動傳動課程群開放式課程設計體系研究[J].電力教育,2011,208:167-168.
實踐教學在地理信息科學專業整個教學工作中占有十分重要的位置。通過各類課程實驗、課程設計、實習、科技活動等實踐教學途徑,構建較為完善的實踐教學體系,強化地理信息科學專業學生的應用能力。
1.GIS數據采集與獲取能力培養
(1)地形測量與數字成圖實習。地形測量與數字成圖實習在第三學期開設,時間為4周。實習的主要內容為大比例尺地形圖測繪練習,通過實習使學生熟練掌握全站儀、紅外測距儀、DS3水準儀、DJ6經緯儀的使用,掌握小地區控制測量的實施、地物地貌的測繪方法及利用電子平板進行數字地形圖成圖的基本技能,使學生熟練掌握地形測量各種儀器、工具的操作和使用方法;熟悉數字測圖的全過程,掌握地形測量的測、算、繪技能。(2)攝影測量實習。攝影測量實習在第五學期開設,時間為2周。實習的主要內容包括基于ASTER制作三維地形場景、基于SPOT異軌影像和航空像片制作三維地形場景,讓學生掌握PCI、ENVI、ARCGIS軟件的應用等能力。(3)房產與地籍測量實習。房產與地籍測量實習在第六學期開設,時間為1周。實習的主要內容為房地產分幅圖編繪、界址點測量與宗地面積計算以及房產面積測算,使學生了解房產與地籍測量的內容和工作流程。(4)GPS測量實習。GPS測量實習在第六學期開設,時間為1周。實習內容包括技術設計書的編寫、選點及標志埋設、外業觀測、內業解算,使學生掌握GPS衛星定位技術的基本原理、GPS接收機的基本操作知識,能夠利用GPS接收機進行實際作業,并能夠比較熟練地運用隨機軟件和網平差軟件進行GPS測量數據的處理與分析。(5)遙感原理與應用實習。遙感原理與應用實習在第六學期開設,時間為2周。實習針對一個具體的生產項目,按照遙感圖像處理規范完成遙感圖像的預處理、遙感圖像的增強處理、遙感圖像的分類、遙感成圖等工作,讓學生掌握ENVI軟件應用能力。(6)控制測量與工程測量實習。控制測量與工程測量實習在第七學期開設,時間為3周。實習的主要內容為控制測量野外作業的基本技能訓練,三、四等控制測量作業訓練,等級導線的作業訓練,GPS作業訓練,使學生熟悉控制測量外業觀測的基本技能和內業數據處理的方法與工程測量的基本方法。
2.GIS軟件操作與應用能力培養
(1)城市規劃原理課程設計。城市規劃原理課程設計在第二學期開設,時間為2周。課程設計內容為居住區詳細規劃設計,主要包含居住區道路、住宅、公建及綠化的具體平面布置情況。采用需求調研、方案構思、方案完善修改和機房上機相結合的方式,最終完成規劃平面圖和戶型平面2張圖紙。(2)GIS基礎實習。GIS基礎實習在第四學期開設,時間為4周。實習內容包括ArcGIS軟件的應用實習(地圖矢量化、市級行政區劃圖制作、空間分析、數據轉換及3D數據集成)以及MapGISk9的應用實習(校正影像圖、地形圖繪制、地形圖編輯、地形圖圖幅入庫),通過實習使學生熟練掌握GIS軟件主要模塊的使用。(3)城市GIS實習。城市GIS實習在第六學期開設,時間為2周。實習內容包括野外調查(實地調查獲取益陽市基礎地理城市數據庫所需的基礎地理圖件)和室內作業(建立基于GEODATABASE益陽市基礎地理城市數據庫、建立局部三維場景),使學生掌握城市GIS項目開發與管理的基本技能。
3.GIS設計與開發能力培養
(1)數據庫原理課程設計。數據庫原理課程設計在第三學期開設,時間為2周。課程設計共分八個項目,分別是學生管理系統、圖書館管理信息系統、賓館管理信息系統等。學生組成項目組,根據任務分組采用需求調研和機房上機相結合的方式,設計并實現基于數據庫的管理信息系統的各項功能。(2)數據結構課程設計。數據結構課程設計在第四學期開設,時間為2周。課程設計內容根據指導老師給定的數據結構設計題目進行選擇,通過數據結構綜合設計使學生能將所學的GIS理論、GIS軟件、GIS應用等進行綜合整理。(3)面向對象程序設計課程設計。面向對象程序設計課程設計在第五學期開設,時間為2周。課程設計內容包括圖書管理信息系統和學籍管理信息系統的設計和實現,五人一個小組,選擇一個題目,學生按照軟件過程的各個環節進行系統分析、設計、實現、集成、測試,鍛煉學生項目實施的能力。(4)WEBGIS實習。WEBGIS實習在第五學期開設,時間為3周。實習內容包括基于Web的管理信息系統實現以及ArcGISserverwebadf的應用,使得學生掌握WebGIS開發平臺及網站設計的基本流程,具有一定的WebGIS開發能力。(5)軟件工程實習。軟件工程實習在第六學期開設,時間為2周。實習包括完成軟件的需求分析、總體設計、詳細設計、原型軟件設計與實現、軟件測試、提交等內容,使得學生掌握GIS軟件設計、編程、測試及維護的實用技術方法,按照GIS軟件工程的要求進行實際軟件項目的開發。(6)GIS二次開發實習。GIS二次開發實習在第七學期開設,時間為3周。實習內容為運用所學知識采用接口編程的技術和軟件開發的思維方式開發一個管理信息系統或其他應用系統,系統內容結合生產單位的具體實踐。培養學生綜合利用C#和ArcEngine進行GIS二次的能力,加強接口的運用及學生對GIS二次開發方法的初步認識,提高軟件系統分析能力和程序文檔建立、歸納總結的能力。
4.綜合能力培養
(1)GIS專業綜合實訓。GIS專業綜合實訓在第八學期開設,時間為8周。實訓包括:實訓一(2周)以益陽市內地形的測量數據為基礎,完成1∶500地形圖的編繪。實訓二(2周)以湖南城市學院新校區和朝陽校區的測量數據為基礎資料,要求把新舊兩個校區數據(CASS數據)轉換為MAPGIS數據,同時導出其屬性,然后在MAPGIS的屬性庫管理和圖形庫管理中進行入庫管理。實訓三(4周)運用GIS軟件工程思想對數字校園進行需求分析、總體設計、詳細設計、開發并實現。實訓以應用生產實際過程中的幾個綜合實踐為素材,培養學生GIS綜合應用能力和技巧。(2)畢業設計。畢業設計在第八學期開設,時間為12周。畢業設計采取由教師出題,學生根據自己的愛好選擇相關題目再由教師根據題目的難度、學生的水平及其他情況綜合評判選擇合適學生的模式。畢業設計以個人為單位,教研室老師邀請生產單位技術人員一起擔任畢業設計指導老師,對于由生產單位技術人員擔任指導老師的學生,可前往生產單位開展畢業設計。畢業設計評分綜合導師評分、評議員評分和答辯委員會評分。(3)崗位實習。崗位實習在第七、八學期開設,聯系公司和單位,推薦優秀學生進入GIS公司實習,具體時間視實習生工作情況最終確定。通過崗位實踐,讓學生近距離接觸GIS行業的生產應用,能夠幫助他們了解社會對GIS人才知識、能力素質的要求,提高今后學習的針對性和有效性,培養學生吃苦耐勞、愛崗敬業的職業素養以及團隊協作能力、人際交往能力。(4)GIS活動與資格認證。GIS活動與資格認證在各學期分散開展。聯合生產公司合作舉辦各種GIS活動,組織學生參加GIS類競賽和資格認證,讓學生了解GIS前沿技術、應用前景和最新發展動態,增長見識,開拓視野,培養學生專業意識和自信心,同時在競賽中和資格認證中鍛煉實踐能力,使得他們更具有就業競爭力。
二、結語
課程進程跨度為8周包括理論教學、課程設計兩部分課程設計與課堂內容穿行。第十一周開卷考試第十二周課程設計總體答辯。基本組成環節包括課堂講解、布置設計任務、外聘專家講座、設計指導、課程設計答辯。每章內容包括課堂講授、現場設計指導和集體匯報交流。講課可以多次進行第一次課重點布置本部分設計的主要內容、主要設計流程、主要設計方法介紹設計標準、參考資料包括網絡資源和資料確定任務的時間要求,確定設計任務,確定繪圖完成的內容。
二、主講教師
本課程采用按章節由在專業方向和研究領域有專長的教師擔任的方法。改革的初衷是車輛工程專業的教師學員結構合理不同教師的研究方向以及科研領域各有不同對汽車的某系統有長期的、深入的研究,而且掌握專門的研究方法了解學術前沿。尤其是部分教師掌握了現代設計方法和手段例如三維設計、有限元分析、汽車CAE方法等對機電液一體化有著較豐富的經驗。由這樣的教師擔任其所熟悉的系統的主講河以充分發揮其特長更容易將科研與教學結合到一起,還可以將課程設計題目和教師科研課題結合起來使學生獲益更多。
實施過程中,精心選擇了8位主講教師。他們大多有著豐富的教學和實踐經驗具有較高的職稱和學歷在汽車相關部分有著較深入的研究。講課全程進行錄音錄像,主講教師盡職盡責,充分備課從真講課悉心指導。這種形式赴學生認識了更多的專業教師頗略了不同教師的教學風格,汲取了豐富的知識得到了學生普遍歡迎。
三、外聘專家
課程組在重要章節聘請企業技術骨干或專家舉行講座或設計技術指導,經過與我省專業生產企業和設計研究院等單位廣泛接觸初步選定了四個單位的專家他們分別在汽車總體設計及總布置、汽車離合器產品開發與生產、汽車變速器產品設計開發、汽車驅動橋設計與制造等領域有著多年的工作經歷。當然,這個環節的實施,需要大量的前期準備工作投入包括專家聯系、日程安排、接送、講座內容設計等。專家講座讓學生一方面了解到了實際的企業研發過程、手段和方法,了解在設計過程中需要格外注意的問題學習專家的設計經驗;另一方面也了解了行業現狀,企業對人才能力、知識結構的需求,認識到了自己的不足,促使其更加努力。不同的講解角度和新穎的內容,極大地吸引了學生的注意力提高了學習效果。
四、課程設計
1.分組。通過廣泛征詢教師和同學的意見課程組研究決定本課程的課程設計分組進行仿照專業企業新產品開發項目小組的形式進行。每一個項目組內對于一個給定的項目要求分工明確。即任務分析、調研、資料查閱、設計、分析、繪圖、答辯、設計資料整理等工作由項目小組長指定或抽簽確定但要保證每個同學在8個項目的工作過程中都從事過不同的工作。項目小組成員按照班級宿舍自然形成海個宿舍自成一組這樣便于小組成員之間的討論、工作協同和教師分散指導。
2.設計任務。以我國市場上常見的幾種汽車產品整車布置及底盤系統的設計開發為目標,按照汽車總體需求及總布置、離合器、機械式變速器、萬向傳動裝置、驅動橋、懸架系統、轉向系、制動系共8個設計題目進行最終形成一個相對完整的汽車底盤系統設計。考慮到結構的差別、用途上的差別等因素,實施過程中選取了6類汽車進行設計分別是:輕型貨車、中型貨車、重型貨車、城市公交車、公路長途客車和中級轎車。每一部分的題目還要結合主講教師的具體要求,比如CAE應用,電子控制系統應用、液壓系統應用等內容。每一個項目完成進行集中答辯胺照小組進行,一人負責陳述全體成員接受質詢。需要指出的是,為了鍛煉學生的表達能力,規定每一名同學至少進行過一次答辯陳述和講解過程。
五、考核方式
1.汽車設計課程的考核方式開卷考試+平時成績。分值比例為:各主講教師根據課堂表現及出勤情況給出平時成績最后求平均值期末開卷考試成績。學生打分及教師給出的平時成績由5級分制轉為百分制。
2.汽車設計課程設計考核方式。考核內容和形式主要包括戈1)組長主要針對成員參加資料查閱、小組方案討論、設計過程、參與程度等環節給出每成員的成績(按照A日CO四個等級給出)。(2)各主講教師據本組總體情況給出本組的基本分數,結合教學指導過程和學生出勤情況、匯報效果等依次確定每個人的成績。(3)課程設計成果和答辯成績。課程設計最后完成所有材料的系統整理,完成整車的系統設計、計算和資料整理,撰寫設計說明書裝訂成冊,整理設計圖紙并最終答辯。
六、總結
(1)設計題目、內容不規范,要求不統一。
由于每屆或每班的指導教師不同,設計題目、內容、要求、難易程度偏離太大。如有數控機床改造設計、伺服系統控制設計、交通燈控制設計等,要求、工作量也不相同。有的設計任務偏難,有的設計任務又太簡單。
(2)設計資料缺乏。
由于機電一體化是一門新興的技術和專業,這方面的知識內容都在相關的雜志刊物登載,書籍相對少一些。要進行課程設計,收集這方面的資料較困難。沒有現成的資料匯編及設計手冊,學生要花費較多的時間找資料,往往是教師幫助尋找資料。而且沒有像機械零件設計那樣的系統完整的課程設計指導書。在設計中盲目性較大。
(3)師資不足。
最早幾年機電專業方向只有一個班或兩個班,指導教師有2~4人即可。一般由主講或熟悉機電一體化控制系統課程的教師指導。近幾年隨著學生的擴招,機電專業擴展到4~5個班,指導教師需要8~10人,明顯不夠,因此有必要進行培養。
2機電一體化課程設計改進措施
(1)編寫合適的機電一體化課程設計指導書,配齊設計資料。
到目前為止未見過公開出版的機電一體化課程設計指導書,所以有必要編寫合適的機電一體化課程設計指導書,并收集較全的資料進行匯編,與指導書匯編成冊。
(2)規范設計題目,統一要求。
規范設計題目不是整個設計都用同一個題目,而是在一個范圍內選擇題目,教師根據所選的題目按統一的要求下達任務書。設計題目一般以簡易數控機床設計、數控機床改造設計、機器人及控制設計較為合適。在市場上可見的機電產品多得很,不是所有的機電產品都適合做題目,因其難易程度是不同的。機電專業的課程設置是以機床設計、機器人設計控制為典型產品的,在機電一體化課程設計中要反映課程設置的內容。機電專業方向課程有機電一體化系統設計、計算機控制技術、機械制造裝備設計、機器人導論等課程。這些課程的內容在電的方面主要介紹了以計算機為核心的控制系統;機械方面介紹了機械運動、機械傳動、機械結構及相關的標準部件,如滾動導軌、滾珠絲杠等。在選題及設計中要反映上述的內容。因此規范化的題目主要為數控車床(或銑床、鉆床等)設計、車床(或銑床、鉆床等)數控化改造設計、或是工業機器人及控制設計。這些都具有一定的機械部分內容,如數控機床進給軸傳動部件,機器人的腰身、手臂運動部件及滾珠絲杠、導軌的應用等。電的方面包含數控系統電路設計,計算機控制系統設計及對機械部分的控制;從而實現了機電結合。對規范化的題目、要求及上述設計內容都已編入指導書中。
(3)指導教師的培養。
首先被培訓的教師可以跟班聽課,熟悉掌握相關的課程內容,然后在機電一體化課程設計進行中跟班輔導,以培養出合格的指導教師。
(4)加強督察。
當指導教師接到指導課程設計任務后,首先拿到機電一體化課程設計指導書,根據要求寫出課程設計任務書;并由教研室主任或院教學指導委員會審查,合格才可向學生下達任務。指導中,教師要填寫指導日志,隨時記錄指導中的難點、及出現的問題和解決方法,并進行小結,以便下一次指導時提高設計水平。
3機電一體化課程設計指導書主要內容
3.1設計題目確定及要求
3.2總體方案確定
(1)總體方案設計;
(2)繪制總體方案圖。
3.3伺服系統機械傳動部件設計
(1)切削力計算;
(2)滾動絲杠螺母副的計算與選型;
(3)伺服系統傳動設計;
(4)步進電機當量扭矩計算及選型;
(5)機械傳動結構設計(繪制一個軸的機械裝配圖)。
3.4控制系統硬件電路設計
(1)確定控制系統方案及繪制系統框圖;
(2)單片機的選用;
(3)存儲器的選用與擴展;
(4)譯碼電路設計;
(5)接口電路設計;
(6)繪制控制系統硬件電路原理圖。
3.5基本的參考圖表匯編。
4近一屆學生機電一體化課程設計進行情況
4.1教師配備
近一屆機電專業學生,每屆有四個班進行機電一體化課程設計,共配備6名教師;其中有四名為獨立指導教師,兩名為輔導教師,為培養新的指導教師儲備力量。
4.2指導書的使用及設計過程
設計學生和指導教師每人一份機電一體化課程設計指導書。教師按照要求寫出機電一體化課程設計任務書,并經研究所長審查后發給學生。設計題目主要有CA6140普通車床數控化改造設計、C6132普通車床數控化改造設計。在同一個題目的學生中,要求設計進給軸部件時,一部分學生設計X軸進給部件,另一部分學生設計Z軸進給部件。整個過程根據設計任務書的題目、要求和機電一體化課程設計指導書給出的設計步驟、方法,先進行總體方案設計,再進行機械傳動部件設計,最后進行CNC硬件電路設計。整個過程經過了機械、電子兩方面的訓練,實現了機電結合,達到預期效果。
4.3填寫指導日志
教師在指導設計的過程中,及時填寫指導日志,記錄設計中的難點、問題,并進行小結。
5本文總結
關鍵詞:土木工程 土木工程材料 課程標準
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)02(b)-0082-02
課程標準是規定某一學科的課程性質、課程目標、內容目標、實施建議的教學指導性文件[1-3]。課程標準與教學大綱相比,在課程的基本理念、課程目標、課程實施建議等幾部分闡述的詳細、明確,特別是提出了面向全體學生的學習基本要求。土木工程材料課程是土木工程專業的一門專業基礎課程,其教學目的是使學生掌握有關土木工程材料的性質,應用的基本知識以及必要的基礎理論,了解工程材料性質和材料結構的關系,以及改善性能的途徑,并獲得主要土木工程材料的試驗方法的基本技能訓練。通過該課程的學習,為將來從事專業技術工作時,能夠針對不同工程,合理地選擇和使用材料打下理論基礎,并能與后續課程密切配合,了解材料與設計參數及施工措施的相互關系。《土木工程材料》課程標準的制訂顯得尤為重要。
1 土木工程材料課程設計的理念及思路
該課程主要是為了使未來的建設工程師了解和掌握工程中常用材料的基本性能與應用方法,因此,在教學中應始終貫徹工程應用和創新兩種理念,加強土木工程材料在工程實際中的應用及重視感性認識, 通過實驗和情景式教學提高學生實踐能力,鼓勵科學探索,培養創新意識。因此,土木工程材料力學課程的教學,應從工程事例出發,回歸于工程應用,以項目的形式組織教學,加強演示實驗,采用啟發式教學,加強學生創新意識的培養。
2 土木工程材料課程目標
《土木工程材料》課程的知識目標是讓學生充分了解材料的組成以及結構對材料性質的影響,了解外界因素對材料性質的影響,了解各主要性質間的相互關系,初步學會主要建筑材料的試驗方法并掌握材料的組成、性質及技術要求等。通過學習使學生會利用理論知識知道改善材料性質的措施,熟悉有關國家標準或行業標準,根據工程要求能夠合理地選用材料。
3 土木工程材料課程內容及要求
土木工程材料課程可以以不同項目為教學組織主線[4],以不同任務作為教學模塊,分為11個教學單元。
(1)土木工程材料的基本性質。主要內容包括材料的基本物理性質、材料的力學性質、材料與水有關的性質、材料的熱性質、材料的耐久性。主要讓學生熟悉材料的物理性質,掌握從材料物理性質分析材料的性質方法,會根據材料的結構構造對材料的性能進行分析,熟練掌握材料的力學性質及耐久性和環境協調性,材料的結構構造對其性能的影響以及了解材料的熱性質。
(2)氣硬性膠凝材料。主要內容包括石膏、石灰、水玻璃。主要讓學生掌握膠凝材料的分類及特征,以及原材料和生產過程;了解石膏、石灰的種類及生產;了解其制備技術及制品的技術性質。掌握水玻璃的生產及特征,應用;掌握水泥的生產和水泥的組成材料,會根據膠凝材料的特征在實際生產中加以應用。
(3)水泥。主要內容包括通用硅酸鹽水泥,其他品種水泥。主要讓學生掌握水泥的生產和水泥的組成材料;掌握水泥水化硬化,水泥石的腐蝕與防止,水泥的技術性質;掌握水泥石防止腐蝕的措施;掌握通用硅酸鹽水泥的運輸、儲存,通用硅酸鹽水泥的特性及應用,簡單了解其他品種水泥。
(4)混凝土。主要內容包括混凝土的定義與分類,普通混凝土的組成材料,混凝土拌合物和易性,混凝土的強度,混凝土的變形性能,混凝土的耐久性,混凝土質量波動與混凝土配制強度,普通混凝土配合比設計,粉煤灰混凝土,輕骨料混凝土,其他品種混凝土。主要讓學生掌握混凝土組成材料的技術要求,掌握外加劑和摻合料的應用。混凝土的分類、組成材料及對組成材料的要求,混凝土常加的外加劑和摻合料的特性。通過學習混凝土拌合物的和易性及影響因素,會在實際中對混凝土的和易性進行調整;熟練掌握混凝土拌合物的和易性,了解影響和易性的主要因素;熟練掌握混凝土的強度及影響強度的主要因素;熟練掌握混凝土的配合比設計方法(初步配合比,基準配合比,實驗室配合比);熟悉混凝土配制強度波動規律;了解輕骨料混凝土的性能,配合比設計及應用,熟練掌握粉煤灰混凝土及輕骨料混凝土的配合比設計及應用。
(5)建筑砂漿。主要內容包括:靜矩和形心、慣性矩與慣性積、平行移軸公式主軸和主慣性矩、組合截面慣性矩的計算。主要讓學生掌握建筑砂漿的組成材料及性質,砌筑砂漿的配合比設計,抹面砂漿的配制和應用。
(6)砌筑材料。主要內容包括砌筑砂漿、抹面砂漿,其它建筑砂漿。主要是讓學生了解磚、砌塊、砌筑石材;掌握各種墻體材料的技術性質與特性。
(7)瀝青及瀝青混合料。主要內容包括瀝青的分類及石油瀝青的基本結構組成,瀝青的基本性質,瀝青的技術要求與性質,瀝青的摻配、改性及主要制品,瀝青混合料。主要是讓學生了解瀝青的組成結構及石油瀝青;熟練掌握石油瀝青的組成、結構;熟悉石油瀝青的技術性能及其標準和選用;了解改性的瀝青材料及其制品。
(8)金屬材料。主要內容包括建筑鋼材,鋁合金及制品。主要讓學生理解鋼材的性能及應用。熟悉鋼材的分類,掌握鋼材的主要技術性能,熟練掌握鋼材的拉伸性能,熟悉鋼材的化學成分對鋼材性能的影響,掌握鋼材冷加工及r效。基本了解鋁合金及其制品性能。
(9)木材及制品。主要內容包括木材的分類與構造,木材的物理力學性質,木材的防腐與防火,木材的綜合應用。主要讓學生理解木材的性質及土木工程中常用的木材。掌握木材的主要性質,了解木材的分類與構造,了解土木工程中常用木材,了解木質材料制品和木材的防腐與防火。
(10)建筑功能材料。主要內容包括絕熱材料、吸聲材料。主要讓學生了解絕熱材料,吸聲材料的概念;掌握絕熱材料的特性,了解常用的絕熱材料,掌握吸聲材料的性質;掌握吸聲材料的吸聲系數,了解常用的吸聲材料。
參考文獻
[1] 郭培英.淺談《化工單元操作》課程改革標準[J].內蒙古石油化工,2015(5):72-73.
[2] 任翔,石小平.基于崗位工作過程的《物流市場營銷》課程標準設計[J].交通企業管理,2016,31(6):74-76.
為了保證課程設計文檔的質量,做到說明書格式的規范化,特作如下規定: 一,內容要求及格式 課程設計說明書應用漢語(簡體漢字)撰寫,內容應層次分明,數據可靠,文字簡練,說明透徹,推 理嚴謹.說明書內容一般應由九個主要部分組成,依次為:1. 封面,2.課程設計任務書, 3. 目錄, 4. 說明書正文,5. 結束語,6.參考文獻, 7.附錄(根據設計的不同形式需要添加) .各部分的具體要求如下: 1.封面 格式:XXXXXXXX 學校(初號黑體) 課程設計說明書(初號黑體) 課題名稱————————(三號宋體) 專業名稱————————(三號宋體) 學生班級————————(三號宋體) 學生姓名————————(三號宋體) 學生學號————————(三號宋體) 指導教師————————(三號宋體) 2.課程設計任務書 3.目錄 列出說明書的大標題,一級和二級節標題,逐項標明頁碼,標題應該簡明扼要,點出各部分主要內容. "目錄"兩字居中(三號黑體) ,下空兩行為章,節,小節(靠左)及其開始頁碼(靠右) .章,節, 小節分別以如下方式:第 1 章,1.1,1.1.1 依次標出,章,節,小節與頁碼之間用"..."連接.每一 ... 級標題標題依次往后退一個漢字. 4.說明書正文 正文是主體,一般可包括設計要求與指標,理論分析,計算方法,具體設計內容,測試方法和實驗結 果,數據分析和討論,結論等. 標題:每章標題以三號黑體居中打印; "章"下空兩行為"節"以四號黑體左起打印; "節"下為"小 節" ,以小四號黑體左起打印.換行后空二個漢字打印論文正文.正文采用小四號宋體,正文行間距為固 定值 24 磅.例: 第 1 章 ×××× (居中書寫) 1. 1 ×××× 1.1.1 ×××× 圖,表,公式:文中的圖,表公式一律采用阿拉伯數字分章(或連續)編號,如:圖 2-5,表 3-2, 公式(5-1)等.圖序及圖名居中置于圖的下方,圖中的術語,符號,單位等應與正文表述所用一致;表 序及表名置于表的上方,表中參數應標明量和單位的符號;圖序及圖名,表序及表名采用五號楷體字.公 式的編號用括號括起寫在右邊行末,其間不加虛線. 圖,表,公式等與正文之間要有一定的行間距. 5.結束語 設計總結,主要成果或結論,存在的問題等 6.參考文獻 只列作者直接閱讀過,在正文中被引用過的文獻資料.參考文獻一律列在正文的末尾,不得放在各章 之后.在引用別人的結論時,應在引用處加以說明,嚴禁抄襲現象的發生. 作者姓名寫到第三位,余者寫",等"或",et al.. ""參考文獻"四字居中用三號黑體字,空一行 左起按順序依次列出參考文獻,將序號置于方括號內,用小四號宋體字. 幾種主要參考文獻的格式為: 連續出版物:序號 作者.文題. 刊名[J],年,卷號(期號) :起~止頁
碼 專(譯)或編著:序號 作者.書名[M].出版地:出版社,出版年.起~止頁碼 技術標準:序號 單位.技術標準代號. 技術標準名稱.出版地:出版者,出版日期 舉例如下: [1] 周綏平,陳宗基. DR 算法的更新時間間隔研究. 系統仿真學報[J],1999,7(2) :13~18 [2] 竺可楨. 物理學[M]. 北京:科學出版社,1973.56~60 [3] 中華人民共和國國家技術監督局. GB3100~3102. 中華人民共和國國家標準—量與單位. 北京: 中國標準出版社,1994-11-01 7.附錄(根據需要添加) 主要列入設計過程所做的實物圖,公式推導,與正文分開. 8.頁碼 頁碼從正文開始至全文結束按阿拉伯數字連續編排,前置部分用羅馬數字分別單獨編排;頁碼位于頁 面底端,居中書寫. 二,打印及裝訂要求
1
1.電子技術課程設計的重點與要求
本課程的重點是電路設計,內容側重綜合應用所學知識,設計制作較為復雜的功能電路或小型電子系統。一般給出實驗任務和設計要求,通過電路方案設計、電路設計、電路安裝調試和指標測試、撰寫實驗報告等過程,培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力,提高電路設計水平和實驗技能。在實踐中著重培養學生系統設計的綜合分析問題和解決問題的能力,培養學生創新實踐的能力。電子技術課程設計一般要求學生根據題目要求,通過查閱資料、調查研究等,獨立完成方案設計、元器件選擇、電路設計、仿真分析、電路的安裝調試及指標測試,并獨立寫出嚴謹的、文理通順的實驗報告。
具體地說,學生通過課程設計教學實踐,應達到以下基本要求:建立電子系統的概念,綜合運用電子技術課程中所學習到的理論知識完成一個電子系統的設計;掌握電子系統設計的基本方法,了解電子系統設計中的關鍵技術;進一步熟悉常用電子器件的類型和特性,掌握合理選用器件的原則;掌握查閱有關資料和使用器件手冊的基本方法;掌握用電子設計自動化軟件設計與仿真電路系統的基本方法;進一步熟悉電子儀器的正確使用方法;學會撰寫課程設計總結報告;培養嚴肅認真的工作作風和嚴謹的科學態度。
2.電子技術課程設計的教學過程
電子技術課程設計是在教師指導下,學生獨立完成課題,達到對學生理論與實踐相結合的綜合性訓練,要求本課程設計涵蓋模擬電路知識和數字電路知識,因此課程設計的選題要求包含數字電子技術和模擬電子技術。教學環節可以分為以下四個部分。
2.1課堂講授。
課程設計開始前,需要確定指導老師。由指導老師通過兩學時的教學,明確課程設計的要求,主要內容包括課程介紹、教學安排、成績評定方法等。在課堂教學環節中,指導老師介紹課題的基本情況與要求,要求學生從多個課題中選擇一個。
2.2設計與調試環節。
2.2.1前期準備、方案及電路設計。
前期準備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設計、電路仿真等。在確定方案時要求學生認真閱讀教材,根據技術指標,進行方案分析、論證和計算,獨立完成設計。設計工作內容如下:題目分析、系統結構設計、具體電路設計。學生根據所選課題的任務、要求和條件進行總體方案的設計,通過論證與選擇,確定總體方案。此后是對方案中單元電路進行選擇和設計計算,稱為預設計階段,包括元器件的選用和電路參數的計算。最后畫出總體電路圖(原理圖和布線圖),此階段約占課程設計總學時的30%。
2.2.2在實驗室進行電路安裝、調試,指標測試等。
在安裝與調試這個階段,要求學生運用所學的知識進行安裝和調試,達到任務書的各項技術指標。預設計經指導教師審查通過后,學生即可購買所需元器件等材料,并在實驗箱上或試驗板上組裝電路。運用測試儀表調試電路、排除電路故障、調整元器件、修改電路(并制作相應電路板),使之達到設計指標要求。此階段往往是課程設計的重點與難點,所需時間約占總學時的50%。
2.3撰寫總結報告,總結交流與討論。
撰寫課程設計的總結報告是對學生寫科學論文和科研總結報告能力的訓練。學生寫報告,不僅要對設計、組裝、調試的內容進行全面總結,而且要把實踐內容上升到理論高度。總結報告應包括以下方面:系統任務與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設計、參數計算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外,還應對以下幾部分進行說明:設計進程記錄,設計方案說明、比較,實際電路圖,功能與指標測試結果,存在的問題及改進意見,等等。總結報告具體內容如下:課題名稱、內容摘要、設計內容及要求、比較和選擇設計的系統方案、畫出系統框圖、單元電路設計、參數計算和器件選擇。畫出完整的電路圖,并說明電路的工作原理。組裝調試的內容,包括使用的主要儀器和儀表;調試電路的方法和技巧;測試的數據和波形并與計算結果比較分析;調試中出現的故障、原因及排除方法。總結設計電路的特點和方案的優缺點,指出課題的核心及實用價值,列出系統需要的元器件清單,列出參考文獻,收獲、體會,并對本次設計提出建議。
2.4成績評定。
課程的實踐性不僅體現實際操作能力,而且體現獨立完成設計和分析的能力。因此,課程設計的考核分為以下部分:設計方案的正確性與合理性。設計成品:觀察實驗現象,是否達到技術要求。(安裝工藝水平、調試中分析解決問題的能力)實驗報告:實驗報告應具有設計題目、技術指標、實現方案、測試數據、出現的問題與解決方法、收獲體會等。課程設計答辯:考查學生實際掌握的能力和表達能力,設計過程中的學習態度、工作作風和科學精神及創新精神,等等。
3.電子技術課程設計的步驟
在“電子技術基礎”理論課程教學中,通常只介紹單元電路的設計。然而,一個實用的電子電路通常是由若干個單元電路組成的。通常將規模較小、功能單一的電子電路稱為單元電路。因此,一個電子系統的設計不僅包括單元電路的設計,還包括總體電路的系統設計(總體電路由哪些單元電路構成,以及單元電路之間如何連接,等等)。隨著微電子技術的發展,各種通用和專用的模擬和數字集成電路大量涌現,電子系統的設計除了單元電路的設計外,還包括集成電路的合理選用。電子電路的系統設計越來越重要,不過從教學訓練角度出發,課程設計仍應保留一定的單元電路內容。電子系統分為模擬型、數字型及兩者兼而有之的混合型三種。雖然模擬電路和數字電路設計的方法有所不同(尤其單元電路的設計),但總體電路的設計步驟是基本相同的。電子電路的一般設計方法與步驟包括:總體方案的設計與方案論證、單元電路的設計、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關鍵電路試驗、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。
《熱工基礎與設備》課程設計是無機非金屬材料工程專業重要的實踐教學環節。在面向卓越工程師教育培養計劃要求下的目標,分析了現有課程設計存在的問題及不足。通過發揮指導老師的作用,改變教學模式,拓展設計內容,劃分設計小組,以及綜合評定課程設計成績等措施與實踐,從而達到課程設計教學改革的效果,以期為面向“卓越工程師教育培養計劃”培養的專業課程設計教學內容的改革探索提供參考。
關鍵詞:
卓越工程師;熱工基礎與設備;課程設計;教學改革
《熱工基礎與設備》課程設計是無機非金屬材料專業學生重要實踐教學環節,其教學目的是培養學生具有熱工設備設計能力,也是“卓越工程師教育培養計劃”中培養學生工程技術素質的實踐環節[1]。因此,本文按照“卓越工程師教育培養計劃”的總體要求,對《熱工基礎與設備》課程設計的教學內容進行了相應的改革與探索。首先從分析現有課程設計存在的問題及不足,提出課程設計改革的措施與實踐,培養學生的工程設計創新意識與創新技能為目標,實現較理想的教學效果,以期為面向“卓越工程師教育培養計劃”培養的專業課程設計教學內容的改革探索提供參考。
1《熱工基礎與設備》課程設計存在的問題
無機非金屬材料專業的《熱工基礎與設備》課程設計目前普遍采用回轉烘干機械設備作為設計對象,設計題目多為回轉烘干機選型及干燥工藝流程設計。這主要是因為回轉烘干機及干燥工藝過程的設計基本涵蓋了《熱工基礎與設備》理論課程的主要內容[2]。目前,從《熱工基礎與設備》課程設計教學效果來看,還有以下問題:(1)學生缺乏對《熱工基礎與設備》課程設計的重視,學習狀態不好,認為只要按照老師給定的計算步驟就能完成課程設計任務,草草了事,是一種被動的學習狀態。一旦在設計中出現難題,不去主動查閱文獻資料,尋找解決問題的途徑,而是依賴指導老師的解答,導致教學效果不理想。(2)一些學生基礎較差。部分學生在《熱工基礎與設備》課程內容的考試中還沒有及格,對先修課程的基本要求都還沒有達到,開展課程設計,必然存在綜合應用能力較差,無法進行創新設計。還有就是,學生在大學一年級時就完成了機械制圖課程,疏于訓練,導致一些學生在繪圖等方面都存在困難,出現圖紙不規范、質量不高等問題。(3)課程設計完成時間安排較短。通常是《熱工基礎與設備》教學課程上完后,就安排一周的時間要求學生完成設計資料的查詢,設備選型計算,繪圖,編制課程設計說明書。可見,學生是在較短的時間內完成指定任務,難以達到較理想的教學效果。(4)設計與實踐脫離,學生缺乏對工程知識和設計理念的掌握。這主要表現在學生對回轉烘干機各部件、燃燒室、收塵設備、管道布置等缺乏工程認識。學生在進行課程設計時,易出現照抄文獻中設計資料,課程設計敷衍了事,難以達到預期的教學效果和目的。(5)設計內容單一。課程設計題目多是回轉烘干機及干燥工藝流程設計,僅有的差別是規模大小的不同。學生多參照以往的文獻資料及設計模板進行抄襲式設計,難以達到培養學生具有熱工設備設計能力的教學目的,這與“卓越工程師教育培養計劃”的培養目標相悖。
2《熱工基礎與設備》課程設計改革與探索
2.1發揮指導老師的作用
原有的《熱工基礎與設備》課程設計,僅是讓學生簡單地按照要求完成課程設計任務內容,沒有充分發揮指導老師的作用。指導老師應按照“卓越工程師教育培養計劃”的要求來指導學生的課程設計,使學生知道,要成為一名卓越工程師,我們不僅要學習理論基礎知識,還要將所學知識應用到分析和解決實際的工程問題。由于學生是初次接觸到工程設計問題,很有可能不知道該如何入手工作,因此,指導老師要做好引導工作,在設計開始的第一天,把學生的主動性和積極性充分調動起來。同時,為了使學生能有組織性和紀律性,指導老師嚴格按照課程設計教學大綱及評定成績標準,嚴把各設計時間節點的質量關,讓學生重視課程設計的每一個環節。在課程設計指導過程中,要針對學生所面臨的問題,有耐心地講解,引導學生從工程實際出發,讓學生了解到工程設計的計算結果不存在標準答案,而要看計算結果是否合理,設備選型是否正確等。在課程設計答辯過程中,要有針對性地對學生的設計說明書及圖紙進行提問,培養學生的工程意識,增強分析問題和解決問題的能力,從而達到較好的教學效果。
2.2改變教學模式及拓展設計內容
為了增強學生對回轉烘干機及干燥工藝流程的認識,指導教師可以先組織學生查詢相關工廠設計資料。有條件的話,也可以組織學生去工廠進行實地考察,開展回轉烘干機工藝流程方案的討論,使學生了解到工藝流程與所烘干的物料種類不同而定。順流式回轉烘干機適用于初水分高并允許強烈脫水及對溫度敏感的物料,如粘土、礦渣、煤等,而逆流式回轉烘干機適用于終水分要求很低而又不能強烈脫水的物料或對溫度不敏感的物料,如砂子、石子等。然后學生再根據課程設計任務書中給定的物料要求,烘干水分等條件,提出設計方案,對設計方案進行論證后,確定為本次課程設計的方案。《熱工基礎與設備》課程設計的題目可以拓展到玻璃窯爐的工藝設備設計,陶瓷坯體烘干工藝設計、流化床干燥工藝設計等等。學生可根據自己的興趣進行選題,從而充分調動學生的學習興趣,培養學生解決工程實際問題的能力。
2.3劃分設計小組
劃分設計小組可培養學生之間的團隊協作精神。傳統的課程設計教學主要是學生單獨按時完成課程設計任務,存在以下缺點:一是時間有限,每個學生都將重復一部分設計內容,而在創新上沒有較多的時間進行思考。二是學生遇到設計問題時,同學之間沒有討論及交流的意識,學生之間也不會形成團隊合作精神。指導老師可以給每一個學生布置一個設計題目,然后按設計內容相近的學生組成設計小組(2~3人)。這既保持每位同學在設計任務上的相對獨立性,又可讓學生根據設計任務自行分解任務,明確組員之間的設計任務,營造團結協作的學習氛圍。
2.4手工及計算機作圖的應用
目前,CAD應用技術已廣泛應用于各工程領域及機械設備的作圖[3]。熟練掌握CAD技術已成為卓越工程師必須具備的基本技能。運用計算機作圖不僅可以使學生掌握CAD技術的應用,減少學生繪圖的工作量,而且又能將更多的時間和精力用在工藝流程方案的選擇以及設備選型等設計工作上。手工繪圖是檢驗學生的基本功和工程素質的重要手段,在一定程度上又可避免同學之間相互復制的現象。因此,在繪圖過程中,要求學生用手工繪制一部分機械設備圖,其余部分圖紙則用計算機繪制。采用手工及計算機作圖,這可以兼顧培養學生手工繪圖及計算機作圖的綜合應用能力。
2.5調整課程設計時間
課程設計在時間及內容安排上進行適當的調整,讓學生更加有效地去完成課程設計任務[4]。根據《熱工基礎與設備》理論課的特點,在學期的中后期,即在學習干燥過程與設備章節的理論部分時,可將設計任務書先下達給學生,讓學生帶著設計任務進行理論課的學習,這樣將對設計中遇到的工藝方案選擇、計算公式運用、設備選型等有深刻的認識。適當地把原來的課程設計時間由1周調整為2周,延長學生設計時間,指導教師對學生有更多的指導及答疑時間,從而保證《熱工基礎與設備》課程設計達到教學效果。
2.6綜合評定課程設計成績
課程設計成績評定是實踐教學的重要環節,也是對學生在設計過程中所做出的勞動進行一個評價[5]。指導教師要做到對學生在設計中所取得成績的肯定,也指出學生在設計中還存在的不足之處,不能單一地只給出一個總體分數,讓學生不知道自己今后在哪些方面還有待于進一步鍛煉和加強學習。根據《熱工基礎與設備》課程設計的特點。評定標準主要包括四個方面:平時成績20%、圖紙質量30%、設計說明書40%,以及答辯情況10%。由于課程設計講求設計方案、結構設計等的合理性,在成績評定標準中增加了學生對設計說明書答辯情況的評定,可避免一些學生在設計過程不認真、抄襲等現象的發生。
3結語
《熱工基礎與設備》課程設計是培養面向“卓越工程師教育培養計劃”的化工材料類卓越工程師的重要實踐教學環節。通過課程設計的改革嘗試,提高了學生對課程設計的主觀能動性,增強了學生的設計創新及工程意識,培養學生團隊協作精神以及分析解決工程實踐能力,為學生下一階段的畢業設計打下了夯實的基礎,取得了良好的效果。
作者:楊林 單位:貴州大學化學與化工學院
參考文獻
[1]張安富,劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].高等工程教育研究,2010(4):56-59.
[2]殷仕龍,趙俊鋒,王旭紅.熱工課程設計教學模式研究和改革[J].教育教學論壇,2016,37(9):209-210.
[3]王忠祥.加強CAD教學,培養學生的計算機應用能力[J].中國輕工教育,1999(4):30-31.