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曾有人提出這個世界的一切事物按照學派劃分的話,可以分為兩個學派,即數學和哲學,在我們的日常生活中。數學的運用極為廣泛,比如天氣預報、股票漲跌、收入統計,各行業都要用到數學的描述或者分析方法,作為一門建立科學研究基本理論的學問,數學的發展帶動了其他自然科學的發展與進步。現代的一切科學研究都離不開數學理論和方法,應用數學與背景學科的結合更加緊密,而數學則更傾向于理論的學習和研究,這類專業主要是培養具有堅實的數學基礎,并借助現代數學思想方法輔以計算機等手段對科技、經濟、金融及管理問題進行數學建模、定量分析,為科技、管理及諸多經濟金融行業的決策行為提供科學依據的高級人才,數學與應用專業應該是有志于從事數學研究的學子的一個很不錯的選擇。
專業課程分析學、代數學、幾何學、概率論、物理學、數學模型、數學實驗、計算機基礎、數值法、數學史等。
就業方向教師,從事數學教學工作:數據分析師,從事數據的分析和相關規劃工作;數學科研人員,從事數學領域的相關研究工作;軟件工程師,從事計算科學方面的工作和研究。
推薦院校
重點大學:北京大學、復旦大學、浙江大學、中國科學技術大學等
二本高校:天津師范大學、重慶工學院等
工程力學
說到工程力學,或許你第一時間想到的便是大型建筑,例如三峽大壩的修筑,公路橋梁的修建,實際上工程力學就是研究有關物質宏觀運動規律及解決實際工程當中有關力學的問題,分為流體力學和固體力學兩大部分,其中,工程給力學提出問題,力學的研究成果又給工程改進提供設計思想,工程力學主要針對21世紀的船舶與海洋、航空與航天、機械與動力、建筑、車輛、公路、道橋、水利、軍械等工程領域培養從事工程分析、科學計算、產品CAD、產品優化、國內外大型工程軟件應用和開發的人才,待你學有所成之后便可在相關領域一展雄風。
專業課程理論力學、材料力學、彈性力學、流體力學、振動力學、計算力學、實驗力學、結構力學、電工與電子技術等。
就業方向可在各種工程(如機械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等)中從事與力學有關的科研、技術開發、工程設計和教學工作。
推薦院校
[關鍵詞]跨專業選修課 液壓與氣壓傳動 紡織工程 教學 實踐與體會
[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)06-0138-03
隨著不同學科之間的相互交叉、融合、滲透而出現了交叉學科,而科學上的新理論、新發明的產生,新的工程技術的出現,經常是在學科的邊緣或交叉點上。因此,作為以人才培養為首要任務的高等院校應重視交叉學科將使學科本身向著更深層次和更高水平發展。交叉學科人才培養要求學生選修與本專業相關的基礎課程即跨專業選修課程,以使學生具備交叉學科及專業發展的必要基礎理論知識。紡織機械是一種集機、電、光、液、氣等于一體的裝備,其本身就要求相關學科交叉與融合。
本文以紡機液壓與氣壓傳動課程為例,分析了學生專業與跨專業選修課的特點,指出開設跨專業選修課程的必要性,重點闡述跨專業選修課程教學中遇到的問題及解決措施,對跨專業選修課程的教學和進一步實踐與探索具有普遍而又重要的意義。
一、學生專業與跨專業課程特點分析
現代科學的發展是在多學科交叉、融合、滲透中不斷發展的,對于人才能力的需求是多元化的、綜合性的。2008年11月11日,在2008諾貝爾獎獲得者北京論壇上,華人圖靈獎得主姚期智指出,多學科交叉融合是信息技術發展的關鍵:當不同的學科、理論相互交叉結合,同時一種新技術達到成熟的時候,往往就會出現理論上的突破和技術上的創新。在高等院校,開設跨專業選修課目的就在于讓學生掌握與自己專業相關的交叉學科的基礎理論知識,為學生進一步全面綜合發展提供后勁。
(一)學生專業特點分析
紡織工程專業培養具備紡織工程方面的知識和能力,能在紡織企業、科研、教學等部門從事紡織品設計開發、紡織工藝設計、服裝設計與工程、紡織生產質量控制、生產技術改造以及具有經營管理初步能力的高級工程技術人才。畢業生可在紡織行業、高等院校、科研院所、商檢等單位從事紡織品生產、紡織品貿易、教學、科研、開發及市場營銷等工作。紡織工程主要課程包括機械設計基礎、電工與電子技術、計算機原理及應用、紡織化學、紡織材料學、紡紗學、織造學、紡織品設計學、企業經營與管理、生物工程在紡織上的應用等。[1]
紡織工程是一個有關紡織產品設計、質量控制、生產技術等的系統工程。紡織機械是一種科技含量高,品種繁多,性能各異,批量中等,連續運轉,集機、電、光、液、氣等于一體的裝備。[2]紡織機械是紡織工業的生產手段和物質基礎,其技術水平、質量和制造成本,直接關系到紡織工業的發展。為提高紡織機械的高效化和自動化,一般紡織機械動力部分普遍采用液壓與氣壓傳動系統。比如DT-4C紡絲機液壓系統、ZTE型漿紗機液壓系統、清棉機氣動系統[3]等。學生在學習本專業的過程中,一個中心環節就是對于紡織機械本身構造與工作原理的了解和掌握,這對于學生后續就業、深造具有重要意義。因此,學生學習紡機液壓與氣壓傳動課程是自身專業屬性所決定的。
(二)跨專業選修課程與學生專業相關性
紡機液壓與氣壓傳動屬機電及機械類(非熱能與動力工程專業流體傳動與控制方向)專業的一門技術選修專業課,主要講解液壓氣壓元件及系統的基本原理、結構及其應用。要求學生在學習本課程之后,能夠掌握液壓及氣壓傳動系統的特點和基本概念;熟悉各種液壓泵、液壓執行元件、液壓閥、液壓輔件和氣源裝置、氣動輔助元件、氣動執行元件、氣動控制元件;了解液壓和氣動基本回路,初步具有閱讀簡單液壓、氣動系統圖的能力。[4]這對于紡織工程專業學生來講,正是從事紡織工程專業產品設計、質量控制、生產技術的要求,尤其是在生產技術、質量控制方面,也是實現自身全面、綜合發展的需要。
二、跨專業選修課教學過程中的問題及解決措施
在從事跨專業選修課程紡機液壓與氣壓傳動教學中,筆者遇到學生專業基礎薄弱、重視程度低及興趣不濃、適用教材參考資料少、實踐環節欠缺、考核方式選擇等普遍而又實際問題,現逐一分析并提出探索性的解決措施。
(一)學生專業基礎薄弱
紡機液壓與氣壓傳動是一門主講液壓氣壓元件及系統的專業技術課,它除要求學生具備機械設計基礎、電工電子技術等基礎知識外,更重要的是要求學生具備流體力學基礎知識。流體力學是理解和掌握好液壓氣壓元件及系統的核心專業基礎知識。而紡織工程專業學生沒有先修流體力學相關課程,這給學生理解相關問題比如液動力、氣穴現象等造成先天不足和困難。
因此,在進行液壓氣壓元件及其系統教學之前,對學生進行流體力學基礎部分的補充教學十分必要。在本課程中主要講解流體靜力學、流體運動學及動力學基礎知識,讓學生了解液壓與氣壓傳動中工作介質――液壓油和空氣的基本屬性比如黏性等,連續性方程、動量方程及伯努利方程等基本定律,雷諾數及流態等流體流動規律。這對于學生后續學習和掌握液壓氣壓元件基本工作原理及性能分析提供有力保證,也使得教學過程更加順暢、高效。
(二)學生重視程度低及興趣不濃
選修課在學生看來,一般認為是不重要的、與自身專業關系不大的課程。尤其在學分制下,學生的主要目的在于拿學分。因此,在學習過程中,學生重視程度及興趣遠不如必修課程和專業課程,他們通常有這樣的表現形式――不專心聽講。這對選修課程的教與學造成一定的不良影響。
“興趣是最好的老師”,只有學生對課程產生濃厚的興趣,才能激發他們的學習熱情與主動性。在紡機液壓與氣壓傳動教學中筆者始終貫穿紡織機械與液壓氣壓傳動相結合的思想,使液壓氣壓傳動扎根于紡織機械土壤中,讓液壓氣壓傳動烙上紡織工程的專業特色。在一開始的緒論教學中,除了介紹液壓氣壓傳動在國防、工業生產及生活中的應用,更重要的是介紹其在紡織機械中的廣泛應用,比如簡介液壓式壓輥加壓系統、GA331漿紗機液壓無極變速器控制牽引輥傳動系統等,激發學生的學習興趣和熱情。在平時教學中,比如講解液壓泵、液壓閥及液壓執行元件時,有意識地介紹其在相關紡織機械中的應用及舉例,播放紡機液壓氣壓系統實際工作過程錄像。另外,結合時事新聞講解相關知識,比如在講液壓換向閥及液壓基本回路及系統時,結合最近(2014年10月17日)為紀念中法建交50周年,法國設計制造的巨型機械神獸“龍馬”和“蜘蛛”在北京奧林匹克公園蘇醒,進行巡游表演的新聞,其中巨型機械神獸“龍馬”和“蜘蛛”使用最先進的自動化控制系統和電子設備控制,它可以行走、騰躍,[5]其動力及執行部分就是液壓系統,從相關新聞報道圖片中可以直接看到液壓多路換向閥及液壓缸。這對于激發學生對紡機液壓與氣壓傳動課程的學習十分有利,可以極大地促使他們產生興趣,進行主動學習,也有力地促進課堂教學的順利開展。
(三)適用教學參考資料少
目前,熱能與動力工程專業流體傳動與控制方向專業(即液壓專業)對于液壓氣壓傳動有一個系統的學習體系,主要課程包括流體力學、自動控制原理、液壓元件、液壓傳動系統、氣壓傳動系統、液壓控制系統、液壓技術進展等專業課程,其知識模塊之間具有一定的內在邏輯關系,使用的教學參考書籍比較模塊化、專業化。這對于紡織工程學生來講,在有限的學時內學習,有較大的困難。而且,目前還沒發現一本既有機結合相關課程核心知識“流體力學――液壓元件――液壓氣壓傳動系統――液壓控制系統”又結合紡織機械專業背景的適用教學參考書目。
筆者在現有的液壓教材中找到兩本比較適合的書籍:《紡織機械液壓與氣動技術》(魏俊民主編),《液壓氣壓傳動與控制》(冀宏主編)。前者特點是在講液壓與氣壓系統時很好地結合紡織機械中的液壓與氣壓傳動系統進行分析和講解;后者則從最基礎的流體力學基礎――液壓元件――液壓系統――氣壓元件――氣壓系統,全面系統地介紹了液壓氣壓傳動的基本原理。[6]在講授過程中,筆者結合兩本書,一方面補充學生欠缺的流體力學基礎,另一方面結合學生的紡織機械專業知識,講解液壓氣壓元件及系統的基礎理論及應用,收到了較好的教學效果。
(四)實踐環節欠缺
紡機液壓與氣壓傳動作為一門講解液壓氣壓元件及系統的專業技術課,本身具有實踐性強的特點。但在跨專業選修課中教學大綱并沒有安排相應的實踐教學環節,學生缺乏對于液壓元件及系統的直觀認識和感受,這也可導致學生學習興趣低、熱情不夠,實踐動手能力不足。
在課堂教學中對重要液壓元件比如液壓泵、液壓閥等進行實物拆裝,讓學生直觀認識元件結構,這對于其理解相關工作原理有很大好處。另外,可選擇性進行實驗演示,如液壓泵性能實驗、液壓閥性能實驗、液壓氣壓回路及系統性能實驗等。對學有余力或者感興趣的學生開放實驗,讓他們自己動手操作,這對于學生的專業認知和理解會更加深刻到位。
(五)考核方式的選擇
在紡機液壓與氣壓傳動的教學大綱中規定考核方式為綜合測評。一般的選修課大多采用“出勤成績+答辯(或大作業)”的形式進行綜合測評。但我們認為,作為一門技術型的專業選修課程不應該是技術概論型的課程,要實實在在地在學生的腦海中留下一些印象,就要對學生的后續學習、就業、深造等提供一些支撐。而答辯或大作業往往只側重于某一塊知識的考查,對于學生的整個液壓氣壓傳動知識體系的構建意義不大,同時也對教師掌握教學效果以及后續教學改進提供不了太多的有效信息。
參考必修課程和專業課程的考核方式,提出并采用“出勤成績×30%+‘測試1’×40%+‘測試2’×30%”的考核方式。其中將測試部分分為測試1和測試2(均為閉卷考試),測試1側重于液壓氣壓元件基本原理、符號識別的考查,測試2側重于液壓氣壓基本回路及系統的識別與分析。通過批閱試卷,發現學生對于液壓氣壓傳動基本原理及元件符號識別掌握得不錯,但是對于液壓氣壓基本回路及系統的分析能力欠缺,因此,教師可以根據這些信息,在結課時,再次重點講解相關知識,可以有力填補學生的知識漏洞,同時也為后續教學活動的進一步改善提供有力信息,比如教學中加強和提升學生液壓基本回路及系統的分析能力。
三、總結
紡機液壓與氣壓傳動是紡織工程專業一門十分必要的跨專業選修課程,其講授的有關紡織機械的液壓氣壓傳動知識直接關系到紡織產品質量控制和制造成本以及紡織工業的發展,同時也是培養交叉綜合型紡織工程人才的需要。作者以跨專業選修課程紡機液壓與氣壓傳動的教學為例,重點闡述跨專業選修課程教學中遇到的學生專業基礎薄弱、重視程度低及興趣不濃,適用教材參考資料少,實踐環節欠缺,考核方式的單一等大多數跨專業選修課程所面臨的普遍而實際的問題,并逐一進行分析,提出探索性的解決措施。這對跨專業選修課程的教學和進一步實踐與探索具有普遍而又重要的意義。
[ 注 釋 ]
[1] 蘭州理工大學紡織工程專業培養計劃[M].蘭州:蘭州理工大學,2010.
[2] 陳革,楊建成.紡織機械概論[M].北京:中國紡織出版社出版,2011.5.
[3] 魏俊民.紡織機械液壓與氣動技術[M].北京:紡織工業出版社,1986.
[4] 蘭州理工大學液壓氣壓傳動課程教學大綱[M].蘭州:蘭州理工大學,2013.
[5] 中國網,法國巨型機械“神獸”將在京演繹“龍馬精神”(高清組圖),2014.10.10.
[6] 冀宏主編.液壓氣壓傳動與控制[M].武漢:華中科技大學出版社,2009.
摘要:采用正交組合回歸設計試驗方法研究了亞溫淬火條件下,淬火溫度和回火溫度對45鋼強度及硬度的影響規律,并分析了該鋼亞溫淬火后的組織與性能。結果表明,在740~800 ℃范圍內,隨淬火溫度升高, 45鋼的強度及硬度升高,淬火組織中鐵素體量逐步減少,其分布形態也發生明顯變化, 800 ℃淬火后的力學性能接近于常規的840 ℃淬火。在試驗的基礎上,提出了45鋼活塞(780 ±10) ℃淬火+ (550 ±10) ℃回火的調質處理新工藝。
關鍵詞:調質處理 抗拉強度 顯微組織
1 金屬熱處理的實在意義
金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度,并在此溫度中保持一定時間后,又以不同速度冷卻的一種工藝。金屬熱處理是材料生產中的最重要的工藝之一,與其他加工工藝相比,熱處理一般不改變工件的形狀和整體化學成分,而是通過改變工件的內部的顯微組織,或改變工件的表面的化學成分,賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量,而這一般不是肉眼所能觀察到的。金屬熱處理中的“四把火”指退火、正火、淬火(固溶)和回火(時效)。
退火是指將工件加熱到適當溫度,根據材料的和工件的尺寸采用不同的保溫時間,然后進行緩慢冷卻,其目的主要是降低材料的硬度,提高塑性,以利于后續加工,減少殘余應力,提高組織和成分的均勻化。退火根據目的不同分為再結晶退火、去應力退火球化退火、完全退火等。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻,正火的效果同退火相似,只是得到的組織更細,常用于改善材料的切削性能,有時也用于對一些要求不高的零件的最終熱處理。淬火是將工件加熱保溫后,在水、油或其他無機鹽、有機水溶液淬冷介質中快速冷卻。淬火后材料為不平衡組織,通常很硬很脆,需要在高于室溫的某一溫度進行長時間的保溫,再進行冷 卻,這種工藝叫回火(時效)。
2 成型處理方法的研究
從以上定義可以看出,不論是退火、正火、淬火還是回火,熱處理過程中都要對工件進行加熱、保溫和冷卻。所以金屬熱處理中,加熱速度,保溫時間和冷卻速度成為熱處理工藝中最重要的工藝參數。
“四把火”中,淬火和回火(時效)關系最為密切,常常配合使用,二者缺一不可。但在實際生產中,為了節約成本,提高生產效率,對于性能要求低的產品,往往用在線淬火代替淬火爐淬火,用自然時效代替回火。
3 熱處理和材料成型結合驗證
在微觀設計活動的語境下,材料、成型、形態三者有著相互作用的關系,不僅僅是選擇和被選擇或是選擇和接受的一般關系。材料和成型——材料是微觀設計活動中所涉及到的材料(包括天然材料和人造材料),成型是材料基于其物理和化學特性上的成型 ;成型是材料在物理上和化學上變化后的結果或以化學變化為手段產生的物理上的形態結果。如 :鋁材在鑄造的過程中,利用其化學特性使之在特定條件下改變材料特性,又因特定外部條件的作用恢復鑄造之前的特性,但此時的物理形態已經發生了較大的變化,達到設計師的設計需求。材料決定成型,也就是說,在材料既定的前提下,成型是材料的特性(物理、化學特性)規定的;超出材料特性(物理、化學特性)的成型方式,在現實的微觀設計活動中存在的幾率很小,或只能通過材料和材料的復合使用才能達到 ;即使在CAD軟體中可以近似模擬,在微觀設計活動中可能成本很高失去實用價值或存在本身并不合理。如:一個由塑料制成的箱子和一個由木材制成的箱子,由于他們應用的材料不同,使得在實踐加工之后產生的形態結果迥然不同。在為廣大受眾服務的批量化生產條件下,塑料的箱子以注塑成型的方式制成,材料的物理和化學特性,如上文所介紹的,其轉角和過度的部位應呈現r半徑轉角的形態,以方便液態的塑料在模腔中的均勻流動和分布,減少生產缺陷 ;而換一種加工方式,塑料箱子的形態也可能是清棱清角的形態,但其結果理想程度不如前者。
4 熱能動力工程的研究方向
熱動主要研究熱能與動力方面,是跨熱能與動力工程、機械工程等學科領域的工程應用型專業。目前我國有120多所院校開設有該專業,它由舊本科的九個相關專業合并而成,包括了原來的熱力發動機(080311)、熱能工程(080501)、流體機械及流體工程(080313)、熱能工程與動力機械(080319W)、制冷與低溫技術(080502)、能源工程(080506W)、工程熱物理(080507W)、水利水電動力工程(080903)、冷凍冷藏工程(081409)專業。
熱動主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論,學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術。專業通過理論力學、材料力學、工程制圖、機械設計、電工與電子技術、工程熱力學、流體力學、傳熱學、控制理論、熱工測試技術以及專業方向課程的學習,使我們具備工程熱力學、流體力學、傳熱學和熱工測試技術等熱能與動力工程領域的基礎理論、實驗技能和基本專業知識,掌握制冷空調設備、制冷裝置、動力機械與動力工程、流體機械等設計、制造和實驗研究的基本技術。在此基礎上,它是一個寬口徑的專業,拓展空間很大,就業方向很廣,有電廠熱能工程及其自動化方向、工程熱物理過程及其自動控制方向、流體機械及其自動控制方向、空調制冷方向等。同時,熱動還是現代動力工程師的基本訓練,可見熱動是現代動力工程的基礎。
5 金屬熱處理在成型技術中的應用
由于材料的特性決定這樣的缺陷明顯——應力的分布沒有注塑成型的形態分布均勻,在粘接處應力集中,容易變形或損壞。并且,從生產的角度考慮,由于粘接成型加工特點的限制,這樣的成型方式在大多情況下要由手工完成,很難適應服務廣義大眾的批量化生產。成型和形態不一定是一一對應的方式,相同的成型方式由于所應用的材料不同而產生不同的加工形態 ;不同材料之間的相似性決定了不同材料,在不同的外部環境下(如溫度不同、壓力不同、應用于材料中的添加劑不同等),可以應用同一種或是原理相同的成型方式 ;而材料之間的差異性使材料在應用了相同的成型工藝之后產生的形態不盡相同。兩種材料在工藝成型上,采用了相似的方式,卻產生了不盡相同的形態和外觀 ;導致在微觀設計活動中,設計師在最終形態上的要求改變。相同的形態可以由不同的成型方式來實現 ;相同的形態在結構上不一定相同,即同樣的產品形態可以由不同的結構方式結合而成,不同的材料在實現同一個形態時采用的方式不盡相同。
參考文獻:
1.美國高校。僅為大四學生開設頂峰(又譯高峰)體驗課程,基于工程學開設,絕大數高校(如麻省理工、加州理工等)是(專業)必修課,從3學分到分,學生自行選擇,有的甚至長達三個學期,學分也從分到18學分不等。還有課程屬于選修課,通常能拿到3~4個學分,教師提出課題,學生解答,不要求寫畢業論文。教學的模式是接受(Receive)—聯系(Relate)—反思(Reflect)—提煉(Refine)—建構(Reconstruct)。接受指教學內容和方法。打通學生知識和技能之間的壁壘。科目基礎上選擇恰當的主題,整合經驗。專家評估后,編寫課程大綱———課程目標、考核方案等。
2.德國高校。應用型大學課程設置和內容多偏重于應用,畢業設計以校企合作的方式為主。聯邦政府和州政府均提供經費、制定法規和優惠企業的政策,學生可以從多種渠道選擇自己感興趣的題目。(1)本科生教育分兩個階段,第一階段一般為兩年,通過考試進行選拔和淘汰。第二階段學生選擇專業方向,完成必修課、選修課和任選課程的學習任務,還要完成規定實驗、課程設計、專題報告、實習和畢業論文,第五學年,學生花3~6月時間寫畢業論文[5]。(2)畢業設計選題。①大企業在網站或報紙雜志上貼出課題信息,學生申請企業選擇是否錄取。②小企業由校內相關部門企業需求信息和課題內容。③一些校內課題信息。(3)畢業設計管理方式。①一旦學生被企業選中,企業就會派一名工程師指導學生的畢業設計工作,包括給出具體的課題名稱、任務要求、課題截止時間、預期結果等。②學生在設計課題一段時間后,要找導師審查課題。(4)畢業設計基本要求。①大約100頁的文字材料、論文格式、需要的圖表說明。②對于論文的質量控制,堅持應用為本。即使課題未能完成,以科學的方法進行課題研究,也可以獲得通過。(5)畢業設計成績評定。五分制評定。畢業論文分數加上專業考試分數而得出的平均分數是畢業的總分。評定畢業論文原則上有兩位考官,其中一位是畢業論文題目的指定者,另一位(教師或畢業設計單位工程師)由考試委員會主席委派。兩位考官在評定畢業論文中發生意見分歧時,以地方性考試規則的評分辦法為準。成績由學校教授給出,畢業設計單位不參與成績評定。
二、機械工程專業畢業設計教學模式探討及實踐
提出畢業設計與生產、科研、教學相結合的教學模式。以指導老師為中心、學生為主體管理,對畢業設計全程質量監控。
1.時間安排。工科院校的畢業設計基本都是安排在大四下學期,16周,每周5天,要求學生每天必須保證8學時,學時總數是640學時,便于集中做好畢業設計,管理與指導學生。缺點是學生沒有充足自由安排時間,設計質量得不到保證。暑期期間,重點學習冶金工藝、相應重點設備結構、傳動原理及零件或材料加工機理。大四上學期,基礎知識學習、夯實及拓展專業知識、研究及設計工具掌握。如本課題組研究重要方向之一,金屬材料控冷強韌化,就需要學生學習流體力學、傳熱學及材料相關理論,并且熟悉研究及設計工具,如流體仿真軟件Fluent、有限元軟件ANSYS、設計軟件CAD二維或三維等掌握及熟練應用。大四下學期,進入學校規定的畢業設計階段,重點是研究及設計方案的創新。
2.結合生產實際或者實驗室建設任務,努力做到真題真做。本專業選題絕大多數仍然以冶金行業中課題進行設計及研究。作者所在的“金屬材料控冷強韌化”研究團隊,分為鋼板、鋼管、棒材及型鋼等方面控冷題目的設計或研究,根據品種規格,在一大題目下,分若干小專題。如“浸入式鋼管淬火裝置研究與設計”題目下,有幾小專題“浸入式鋼管淬火裝置影響因素研究”、“浸入式鋼管淬火裝置上料裝置設計”等,這樣選題能對學生進行流體力學、傳熱學、液壓傳動及機械等各專業的綜合訓練。對于已經明確就業意向或者是找到就業單位的學生來講,作為指導教師必須要根據學生在就業時的選擇以及需要設計相關的畢業課題,如準備讀研學生分配做論文(研究)類題目,擬到公司就業學生分配做設計類題目。
3.借鑒國外高校做法,以小組為單位進行畢業設計。培養團隊合作精神。如“浸入式鋼管淬火裝置研究與設計”題目的幾個專題,研究題目可以為設計題目提供設計合理結構參數,設計題目又可為液壓設計或研究題目提供合理結構模型。
4.國內設計成果主要有二類:設計類提供圖紙,設計類課題的設計圖紙工作量,一般控制在4~7張(折合A1);機類專業學生必須有用計算機繪制的圖紙;研究類提供畢業設計(論文),要求使用計算機打印。將畢業設計成果多樣化。只要能反映學生的創新成果,達到學生鍛煉的目的成果形式均可。
5.采取“專題講座”、“學術匯報”、“個別輔導”、“科研實踐”、“小組討論”等多種指導方式指導學生。第三類是校企聯合指導畢業設計,提高設計質量。但必須組織得當,在校企聯合中“以我為主”,堅持學校主導作用。
6.畢業答辯時,一般會根據專業大類分成幾個小組,學生單獨答辯,答辯組對學生的態度、能力水平、論文質量及應用價值給出評定意見,給出成績。以答辯組成績為最終成績。建議還是建立指導教師、評閱教師及答辯組共同給學生成績較為合理,當然可以給答辯組成績更高的權重,有的高校達到50%。作者所指導本科生中,優良率一直較高,尤其是在設計方面,圖紙規范,結構合理,較好地傳承了我們工科院校對本科生進行良好設計綜合訓練的傳統。
三、結語
【關鍵詞】液壓傳動技術 教學 改革
一 引言
《液壓傳動技術》課程既有基礎課的屬性,又包含了專業課的內容。作為一所培養應用型人才的高職院校,如何在有限的教學時間內,讓學生學有所成,對教師是很高的要求。課程組在教學活動實踐中,不斷改革教學方法,更新教學內容,理論聯系實際,取得了良好的效果。
課堂是教書育人的主陣地,也是師生溝通交流的主舞臺。因此課程改革是提高教學質量的核心,也是教學改革的重點和難點。如何提高課堂授課質量,設計好課堂教學環節及課堂進展程序,是《液壓傳動技術》課程組努力探索和實踐的問題。
二 深化課程體系和教學內容改革
1.建立由個別到局部,由局部到整體的課程體系
粘性流體力學作為液壓技術的理論基礎,在講授時以水靜力學基本方程、帕斯卡原理、連續性方程、實際液體柏努利方程、動量方程等五個基本定律為一條線,把流體力學與液壓傳動的關系聯系起來。對公式不是簡單的推導,講清其來源、變化、物理意義、實用范圍及局限性,使學生覺得理論性較強的課程學起來也不枯燥。針對液壓元件的特點,以各液壓元件的結構、性能、工作原理、特點及應用場合為重點,由各元件組成基本液壓回路,再由各基本回路組成一個完整的液壓系統,幫助學生建立由個別到局部,由局部到整體的概念。在液壓元件的講授中,以電液換向閥為主,介紹換向閥的位、通和機能;以先導式溢流閥為主,介紹液壓系統壓力的控制與調節方法以及系統壓力由外負載決定的基本概念;以調速閥為主介紹液壓系統速度的控制與調節以及無級調速的概念;以活塞液壓缸為主,介紹執行機構的力、速度和功率的計算;由濾油器的使用講到液壓系統的可靠性與油液的清潔度是同名詞等,由此講解方向控制回路、壓力控制回路和速度控制回路,最終達到讀懂、分析、設計液壓系統的目的。通過這種課程體系的建立和教學內容的整合,將液壓傳動的重點、難點、基本概念逐一教給學生,使他們循著教師講授的來龍去脈消化課程內容,收到了良好的效果。
2.將生產實例融入教學內容中
除了有計劃、有目的地引導學生利用課余時間參加各種實踐活動以外,課堂教學也應理論聯系實際。對一些企業中應用的典型液壓系統,如機床液壓系統有針對性的講解,特別增加各液壓元件的故障分析及排除方法,并將教師在實踐中遇到和收集的一些液壓系統的故障現象及處理方法介紹給學生,使他們碰上類似情況時能正確處理。
3.注重向學生介紹新技術和前沿知識
在教學過程中,將最新的科學技術及學術觀點介紹給學生,如液壓技術的發展動向、國內外液壓元件的研制情況、國內液壓技術存在的主要問題、與國外先進水平的差距、國內液壓界所取得的成就及一些著名專家的研究方向和研究成果等。
4.依托行業整合課程內容,重視教材建設
《液壓傳動技術》課程組應依托南通地區行業特點,結合在國內企業液壓系統中使用較多的典型液壓回路實際情況,作為范例,闡述其原理與應用,使學生在校期間能夠接觸和了解到企業的先進技術,為就業打下良好的基礎。在校本教材編寫時,不刻意追求理論知識的系統性和完整性,簡化流體力學中的一些煩瑣的公式推導、論證以及液壓元件和基本回路中的部分內容,充實液壓系統的安裝、常見故障診斷及排除方法等內容,從而使學生專業知識的學習更貼近實際應用。課程組正在探索把校本教材打造成實用化、活頁化、實踐內容項目化。
三 改革教學方法,優化教學手段
1.明確課程目標,講好每一節課
教師的第一節課要講本課程與其他課程先行后續的關系,課程的地位和作用,給出本課程的重大技術難題、有關學術爭論等,以激發學生的好奇心和求知欲望,并介紹輔助學習資料,如網絡課程資源、參考書目等。
作為任課教師,還要立足未來,面對學生,充分發揮主導作用,不斷地激發學生的求知欲望,堅持采用啟發式,促使學生獨立思考,認真地組織教學內容,督促和幫助學生駛向知識的彼岸。
常言道:“無病不用求醫服藥,不餓不去覓食充饑。”要想學生學到東西,首先要使學生產生求知欲望。實際上,求知欲望每個學生都有,但強弱不同,原因也很復雜,不僅因人而異,還會隨時變化。
教師要善于利用知識本身的趣味性吸引學生的注意力,要盡可能密切聯系行業實際,還要注意未講正文預先交代整置,激發學生的求知欲望。例如,液壓缸結構十分簡單,學生覺得聽不聽無所謂,可以列舉起重汽車、常見升降裝置及立式組合機床變速工作循環等,說明液壓缸技術大有用場,很有學問。如果教師講課生動活潑,善于調動學生的積極性,就可以避免單調和枯燥無味。比如,把元輔件比作詞語,把后來要講的基本回路比作造句,而把系統設計比作寫文章,說明各類元件各有各的作用,強調“今天不清楚,明天肯定要吃苦”。這樣提出問題,引導學生積極思考。
元輔件和基本回路的作用不同,其工作原理、結構組成和性能也就不同。但是,它們都是實踐的產物,都是人們解決實際問題的研究成果,有差異也有共性,反映了人們的認識過程。比如電磁換向閥和液控換向閥作用都是換向,其差異在于控制方式不同。使用電磁換向閥,控制方便,應用廣泛,但在工作流量較大的場合,引起的工作機構的換向沖擊也較大。這樣,液控換向閥便應運而生。采用液控換向閥能解決電磁換向閥不能解決的大流量油路的換向緩沖問題(換向時間可調)。同樣,調速閥用減壓閥實現等差減壓,對節流閥進行壓力補償,作用仍是節流調速,但能克服節流前后壓力差波動對通流流量的影響,解決了負載多變油路的速度穩定問題,如此等等。教師講課時抓住共性,講清差異和來龍去脈,依照人們的認識過程提出問題和分析問題,通過比較,加深講解,效果就會更好。
要使學生能夠掌握液壓氣動技術內容的要領,把核心知識變成自己的東西,還要引導學生精讀教材,提高學生的讀書方法。注意不是一般地抽象地講,而是經常地具體地講。要一邊講教材內容,一邊分析介紹各部分內容之間的內在聯系。進行系統原理分析時,告訴學生,先看系統組成,后看工作要求,再看油路走向,三者清楚了,系統原理就出來了。例如,講C7620型卡盤多刀半自動車床液壓傳動系統圖時,要求學生首先讀懂圖中每一圖形符號,正確地說出圖中主要元件及其作用;其次,弄清系統的兩個工作要求,一是卡盤的夾緊與松開,二是刀架(包括前、后刀架)的縱橫運動(包括快進、工進、工退和快退)。再圍繞工作要求,聯系相關元件,逐一分析油路走向(包括進油油路和回油油路)。最后,把實現所有工作要求的油路走向依次拼湊起來,穿插說明相關元件的作用,描述系統圖工作原理便水到渠成,一清二楚。為了便于學生領會教學內容,掌握讀書方法,應要求學生按教師板書作好課堂筆記。有的學生開始不大習慣,需要講清道理,多做引導,多做比較,嚴格要求,潛移默化。不用多久,學生就能養成良好的讀書習慣,并將終生受益。
平時講課,教師既要持續提供知識,還要善于提出問題,培養學生獨立思考和創新的能力。既要緊扣規劃教材,又要比規劃教材更接近行業實際,源于教材,又高于教材。例如,提出自動循環往復動作問題、連續供油增壓裝置問題、立式組合機床和多刀自動車床整機液壓原理問題等,引導學生獨立思考,這樣有助于開發學生的智力,提高學習積極性,為進一步掌握液壓氣動技術奠定基礎。
當一個液壓系統出現故障時,人們處理起來往往無從下手。而液壓系統的故障大多數是由液壓元件的密封損壞、堵塞或磨損引起的。一般只要將元件拆下清洗,更換密封圈或個別零件就可解決,但人們因為對液壓元件的結構不熟悉而不愿去拆裝元件。因此,我們建立了液壓元件的拆裝開放實驗室、液壓系統組裝開放實驗室。通過對泵類、閥類、液壓缸及一些輔助元件親手拆裝,培養了學生的動手能力,同時也加深了學生對課程內容的理解,使學生可以自己設計系統并組裝。
2.開發網絡輔助課程,優化教學手段
在校本教材的基礎上開發《液壓傳動技術》網絡輔助課程,充分發揮計算機技術的特點,使文字、圖片、動畫等多媒體有機結合,將書上的文字描述轉換成立體的結構和生動的動畫,使元件和回路的結構、運動形式和工作原理等抽象的、枯燥的學習內容轉化成形象的、可視和可聽的生動內容。目前課程組正在研究將《液壓傳動技術》課程學習、多媒體課件、要點提示、師生交流、模擬實驗、電子教案等組成網絡輔助課程,使開發的網絡課程具有開放性、仿真性、針對性等特點,為學生自主學習提供充裕的時間和空間。
四 以科學研究促進教師教學水平的提高
課程組教師重視科學研究和學術交流,收集了大量的科技信息,擴大了自己的知識領域,建立了學術聯系,積累了新經驗,充實了新知識,具備了再現各種知識的才能。在《液壓傳動技術》教學實踐中不斷探索、總結、創新,確定新的研究方向,逐漸形成《液壓傳動技術》的教學特色。同時嘗試將研究與實踐中總結的一些研究成果轉化為實驗項目、編入教材或固化為教學內容,比如將課題作為實驗內容,把課題的案例編入教材。使學生再不孤立地學習液壓系統,知道工廠的實際設備,為學生就業上崗做好準備。同時,把課題作為學生的畢業設計題目,讓學生盡早進入液壓技術的應用領域。
五 結語
我們在對《液壓傳動技術》的教學改革中,以先進的教學內容與方法為核心,以現代化的信息手段為平臺,以提高師資隊伍素質為前提,以建設實用的立體化教材為基礎,進行了集內容、方法、實驗、師資、特色等為一體的整體建設。課程組緊緊圍繞“一個特色的教學大綱,一套實用的教學方法,一套有工程背景的教材,一套實踐技能培訓體系,一套現代化的教學手段和一支高水平的教學團隊”這六項標準進行建設,使應用型高職教學質量得到提高。
參考文獻
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[2]楊叔子.創新源于實踐[J].實驗室研究與探索,2004(7)
關鍵詞 熱質交換原理與設備;專業知識;空調系統
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2016)10-0076-02
First Lesson Design for Principle and Equipment of Heat Mass Transfer//ZHANG Jie, LIU Zehua, NING Yongfei, LIU Yuanquan
Abstract In this paper, it starts from the composition of the central air conditioning system and spreads out the introduction of teaching, so that to improve the teaching efficiency and provoke students’ learning enthusiasm.
Key words principle and equipment for heat and mass transfer; pro-fessional knowledge; air conditioning system
1 前言
熱質交換原理與設備是建筑環境與能源應用工程專業的一門專業理論課,是將本專業中的傳熱學、工程熱力學、供暖工程、工業通風、空氣調節、空調用制冷技術和鍋爐與鍋爐房設備等課程中牽涉的流體熱質交換原理和相應設備的內容抽出,經綜合整理、充實加工而形成的一門課程,起著連接本專業基礎課與技術課的橋梁作用[1]。由于這門課主要內容為本專業所有設備的熱量交換、質量交換的原理及相應設備的熱工計算方法,這就造成這門課程涉及面廣、理論性強、綜合性強、公式多、難度大,學習起來易感覺到枯燥乏味。因此,講好該課程的第一次課,將本書的脈絡及牽涉的相關知識進行整理和講解,對激發學生的學習興趣有著至關重要的作用。
2 本課程的疑難所在
由于在熱質交換原理與設備課程學習之前,專業知識僅學習了流體力學、工程熱力學,還未進行專業課的學習,學生對空調系統還沒有概念,對本專業涉及的設備還很陌生,因此,教師如果突然講解這些原理、設備,會讓學生覺得很困惑,不知道該設備用于什么地方,也不清楚該設備在系統中的作用,亦不能把這些設備有效地串聯起來形成系統。
3 第一次課設計
有鑒于此,本文對該課程的第一次課提出以下建議。
1)解決專業學生畢業以后是干什么的問題。南華大學該課程開設于大三第一學期,不少學生抱怨已進行了2年的專業學習,但還不清楚本專業主要的研究方向,畢業以后究竟是做什么工作,對前景感覺十分迷茫。這可能是每一個本專業的學生都會經歷的心理認識過程,這個問題迫切需要解決。
在緒論1.1.2節“本專業中的典型熱質交換現象”中就簡述了這一內容,在此基礎上,任課教師應就這一問題進行展開,闡述本專業的就業方向,包括供暖工程:建筑采暖、區域供熱(城市熱網、熱力站)、工業通風(污染物控制、建筑防排煙)、空氣調節(舒適性空調、工業空調、潔凈空調、地源熱泵等)、制冷技術、鍋爐及鍋爐房設備、城市燃氣、建筑給排水、建筑電氣、建筑節能等方面,并對各就業方向進行簡單的介紹。通過此部分的講述,采用與學生互動交流的教學模式,可以及時消除學生的困惑,激發學生的學習熱情。
2)重溫蒸汽壓縮式制冷的理論循環。為了減少學生的陌生感,在第一次課上先重溫工程熱力學中的蒸汽壓縮式制冷的理論循環。重溫壓焓圖、溫熵圖,回顧制冷劑在四大部件中的狀態變化,以及蒸發溫度、冷凝溫度對制冷循環COP值的影響。這為后續講解空調系統做鋪墊,也為后續課程中講解溫濕度獨立控制系統的優缺點埋下伏筆。
3)從中央空調系統的組成發散開來,簡明扼要地介紹本專業中的熱交換、質交換和涉及的設備。采用多媒體的方式展示空調系統的組成,如圖1所示。先對空調系統的工作原理進行講解,然后對其組成部分展開進行教學,分別講述空調系統中的設備(如冷凝器、蒸發器、風機盤管、冷卻水塔中發生的熱交換和濕交換的過程,以及這些設備的大致原理和歸屬類別)。通過這樣的講解,可以引導還沒有本專業理論知識的學生對本專業的理論和設備有初步的了解,為以后學習本課程和暖通空調課打下基礎。
4)通過中央空調系統的講解,幫助學生理清本專業課程的架構。教材在第一章的第2節中把建筑環境與能源應用工程的專業課劃分為四大部分:①研究對象及目標,指被處理對象的物理要求、熱工性質與人體需求(建筑環境學);②能源供給(冷熱源);③輸配方式(流體輸配管網);④能源轉換設備(熱質交換原理)。
對應于前面闡述的空調系統來說,①指的是風機盤管或空調末端維持的室內溫濕度;②指的是制冷機;③指的是圖1中的管路系統;④指的是空調系統中用到的諸如冷凝器、蒸發器、風機盤管、冷卻水塔等設備。通過這種方式,引導學生對本專業所有的課程分類,可以加深學生對本專業整體架構的了解。而且通過中央空調系統的講解,可以使學生更清楚地了解在本課程中所講的熱交換和質交換,以及本專業所采用的設備在系統中的位置、作用以及與其他設備的聯系。
5)本專業科普性知識的教學。由于在講授這門課之前,學生基本無專業理論知識,因此,在開始這門課程之前,對生活當中有關于本專業、本課程的小知識進行科普性教育是非常必要的,可以極大激發學生的學習熱情。
如本專業的一個重要內容就是空調,那么家庭、辦公室該如何選擇合適的空調呢?這是學生非常感興趣的話題,由此引出變頻、定頻和能效等級等概念,理清輸入功率和制冷量的關系,導出COP值的概念,幫助學生掌握如何選擇合適的家用空調。然后進一步講解分體式空調的結構,其室內機和室外機本質上就是一種間壁式的換熱器,說明室內機夏季就是蒸發器,冬季就是冷凝器。除此之外,也可以引申講述空調回風口過濾器有微生物滋生,從而引出“晨臭”的問題。這部分內容跟大家的生活息息相關,也有利于成就學生的滿足感,學生的熱情較高。
4 結語
熱質交換原理與設備這門課,公式多、內容雜、難度大,不易學,所以第一次課應側重于激發學生的學習熱情,拉近該課程與學生的距離顯得尤為重要。通過以上幾部分內容,對第一次課緒論加以重新整合,可以激發學生的學習熱情,收到較好的教學效果。
關鍵詞:航空航天專業;人才培養模式;課程體系
中圖分類號:G641 文獻標志碼:A 文章編號:1002-2589(2015)30-0145-02
引言
航空航天代表了科技和工業發展的最前沿,是促進國家科技發展、滿足經濟建設、增強國防安全和加快社會進步的重要力量。加強航空航天類高校教育,培養一批具有高素質、創新能力的航空航天類專業人才是服務我國戰略發展的必然需求。航空航天類本科人才是高層次航空航天類人才的基礎,培養適應國際競爭的航空航天類本科人才,是我國航空航天科技發展的關鍵。當前,以美、俄為代表的航空航天大國都建設了自己特色的航空航天專業院系,開展了多年的教學實踐,具有豐富的經驗。論文旨在通過材料的梳理,了解國外航空航天專業人才培養模式,對國際一流大學航空航天類專業設置、課程安排、學生培養特點等方面進行研究,從中總結經驗,為國內航空航天類專業教學教改提供參考。
一、國外著名航空航天院系
(一)美國著名航空航天院系
美國是世界上航空航天類研究最發達、人才培養最成功的國家,其人才培養主要依賴其國內的大學。比較有代表性的有麻省理工學院和斯坦福大學。
麻省理工學院航空航天類教學與科研由航空航天系負責,下設三個部門,分別是信息部、航空系統部、飛行器技術部。信息部分主要研究航天系統有關的信息獲取、處理、傳輸技術,如衛星通信、高空偵察、空中通信、集成防御系統等,負責教授導航、制導、控制、通信、網絡、實時軟硬件系統等課程。航空系統部門主要研究航空航天高復雜性系統的設計、制造、操作方法,教授最優化方法、故障診斷、系統容錯等課程,建有人機實驗室、空間系統實驗室、國際空運中心、操控臺研究中心、復雜系統研究實驗室等。飛行器技術部門負責計算方法、流體力學、推進技術、材料科學、結構技術等的研究和教學,建有宇航計算設計實驗室、空氣渦輪實驗室、宇航微小結構協會、空間推進實驗室、先進材料和結構技術實驗室等。
斯坦福大學航空航天系隸屬于工學院,承擔航空專業的教學科研任務。該系的研究領域包括空氣彈性變形及流體仿真、飛行器設計與控制、應用航空動力學、空氣聲學計算、流體動力學計算、動態系統計算、機器人控制、復雜材料與結構、湍流模擬、推進、高超聲速流體、導航、控制系統辨識與優化、衛星工程、湍流與燃燒等。
(二)俄羅斯著名航空航天院系
俄羅斯也是航空航天強國,開設航空航天專業的主要學院有莫斯科國立航空學院、西伯利亞國立航空航天大學。莫斯科國立航空學院建于1930年,擁有12個學院,56個系,128個實驗室,3個設計局,幾個計算機中心,一個實驗工廠,一套運動航空訓練設施,一個莫斯科附近的飛機場,兩個科研機構(應用力學和電氣力學,低溫研究)。該學院通常以數字編號代替學院名稱,從一院到十二院分別為航空工程院、發動機院、控制系統院、信息與電力院、無線電電子學院、經濟與管理院、航空航天院、機器人與智能系統院、應用數學和物理院、應用力學院、人文科學院、預科院。西伯利亞國立航空航天大學擁有空間研究及高技術學院和航天技術學院,設置了飛機制造系、航空發動機與能源裝備系、飛行器管理系統系、航空導彈技術系、飛行器無線電技術系統系。
(三)歐洲著名航空航天院系
英國帝國理工學院在其工學院設置了航空系,主要負責飛機設計制造方面的研究與人才培養,包括航空動力學與航空結構學兩個研究方向。航空動力學方向包含流體基礎、航空飛行器設計、控制、生物醫學、環境與工業關系等方面的研究。航空結構學方向包括計算力學、沖擊與損傷、復合材料等方面的研究。
法國國家高等航天航空學院已經有90多年的歷史,它位于歐洲航天業發展的中心地帶,致力于培養頂尖的技術工程師,在研制協和式客機的工程師當中,有許多就是從法國高等航天航空學院畢業的。學院下設5個系和一個研究中心,分別是空氣動力學、能源、推進系、結構與材料力學系、光電子與信號系、語言文化藝術系、航空宇航中心。
二、國外著名航空航天院系專業設置與課程體系
(一)學位與專業設置
國外著名航空航天院系多數是本科四年,研究生二年,英國有本科3年,研究生1年。俄羅斯不同,如莫斯科國立航空學院預科1年、本科4年、碩士2年、博士3年。在學位設置上,各個院校有所不同,歸納起來,主要有工學學士、航空航天工程學士、航空工學學士、航空航天工學學士、航空工程理科碩士、航空航天工程學士、航空與宇航工程學士、航空學理科碩士、航空與航天學理科碩士、機械與航天工程理科碩士。
(二)國外著名航空航天院系課程體系
麻省理工學院(MIT)航空與航天專業是美國同領域中最有名的專業,其人才培養理念和課程設置世界聞名。MIT航空與航天系設有兩個本科專業方向:航空與航天科學工程專業和航空與航天信息科學工程專業,兩個方向的課程設置都建立在航空航天基礎(核心)課程上,下面分別以A和B代指這兩個專業。課程主要包括全校統一要求課程和系課程構成。全校統一要求課程包括基礎科學課程(6門)、人文、藝術、社會科學課程(8門)、科學與技術限選課程(2門)、實驗課程(1門);系課程包括系核心必修課程、專業課程、試驗與進展課程,其中系核心必修課程包括一體化工程I、II、III、IV,計算機和工程問題求解引論,自動控制原理、動力學、隨機系統分析、微分方程;專業課程中專業A包括空氣動力學、結構力學、推進系統引論、航天工程中的計算方法,專業B包括航天系統的評估與控制、數字系統實驗室介紹、實時系統與軟件、交互系統工程、人為因素工程、自主決策原理;試驗與進展課程包括飛行器工程、空間系統工程、試驗項目I、試驗項目II、飛行器進展、空間系統進展I、空間系統進展II。
(三)學時學分要求
1.學分組成。課程學分組成考慮教學環節,如MIT飛行動力學課程,總學分12分,構成包括課堂3分、實驗1分、預習和復習8分。另外還有無學分課程,課程必修但無學分,如普林斯頓沒有學分制、強調上課門數,斯坦福大學基礎課程要求5門航空航天基礎課程,專業課程4選3。英國大學一般不設立學分制,所有學生都按部就班完成規定課程的學習。
2.學分要求。美國大部分學校有明確的畢業學分數要求。如MIT航空航天工程系根據培養計劃設課程學分,又分成4類,分別是核心課(core)108、專業領域課(professio-
nal area)48、實驗和綜合應用(experiment and Capstone)30、非限制性選修課(unrestrictived elective)48,總學分大于234學分。但是在學分數量并不統一,差異很懸殊,如密歇根128學分、MIT大于234學分、賓州州立132學分。航空航天專業必修課比例很高,有的高達90%以上,如斯坦福、佐治亞理工、普渡。另外還有只要求課程而不要求學分的,如普林斯頓畢業要求共36門課。
3.學時要求。有些大學要求學時達到一定數量,如悉尼大學本科至少192學時,研究生核心課程和選修課程,至少144學時。斯坦福大學研究生基礎課程設置門數要求,其他按學時要求,數學(6個學時)、技術選修(12學時)、人文社科類選修(45學時)。
三、國外著名航空航天院系專業培養特色
歸納起來,國外著名航空航天院系在專業培養上具有如下特色。一是國外著名大學航空航天專業設置寬、窄各有特色。美英等專業設置以寬口徑、大類培養為主,基本不針對特定航空航天器劃分專業,學生專業方向只是體現在個別課程的選擇上。俄羅斯、烏克蘭等的專業劃分細而精,如莫斯科國立航空學院幾乎整個大學的院系專業就代表了航空航天器的各個不同部分,專業面向具體而明確。二是國外著名大學航空航天專業課程體系具有少而精且多樣化特色。美英等課程每學期課程數量相對較少,但課業工作量不少。學生畢業所需學時學分也不少。美英等航空航天專業的課程必修多、選修少,完全學分制的作用并不明顯,反映了航空航天專業的特殊性。課程學習課內外并重,還有較多實踐環節、交流討論、項目設計等。課程的環節豐富多樣(如劍橋)。教授授課。三是注重通識教育與專業教育的結合。在通識教育上,在課程設置中有重視科技寫作、科研道德規范、表達與交流、團隊協作、人文素質培養和工程師就業指導。在專業教育上,強化多樣化實踐環節、注重專題課程和生產實習。四是注重綜合素質和個性化培養。例如南安普敦大學設置有工程管理與相關法律的必修與選修課程,讓學生學習在工程實踐中如何領導團隊、進行項目管理與風險評估、做出決策以及熟悉與之相關的法律知識。還會從工業部門請來客座教師來協助授課,并安排有相應的實踐環節。針對個性化培養需求,在課程設置上具有較大的選擇基數。
四、總結
航空航天類本科人才是高層次航空航天類人才的基礎,是航空航天類研究生人才的后備軍。論文主要對國際一流大學航空航天類專業學位與專業設置、課程體系、學時學分要求點等方面進行了梳理,總結了人才培養特色,為國內航空航天類專業建設和教學教改提供參考。
參考文獻:
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[2]MIT航空航天系戰略計劃[Z].北京航空航天大學高教所譯.1991.
關鍵詞:課程改革;體系;內容;特征
中圖分類號:G71文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2010)06-0239-02
一、課程改革的意義
1.課程概念。課程的概念有很多不同的理解:有的說,課程是指學校的一切教育和學習活動;有的說,課程是教學內容和進程的總和;也有的說,課程是為實現教育目的而規劃的教學資源、活動形式和關系體系等因素的總和。我們認為,高職課程是指圍繞專業教學目標的實施,而制定的一系列教學內容和規定,也可以定義為一種為學生提供的學習計劃。它包括學科內容、經驗素材、活動事件、關系結構、價值取向、運行程序等。
2.課程的地位。(1)從某種意義上講,課程比專業更重要。可以說專業決定了課程,同時,也可以說課程構成了專業,專業是由課程來體現的。專業大體上是受社會分工影響的,即受已有或將要有的職業影響的;同時,專業還受到學科及其發展的影響。職業通過什么途徑影響專業呢?專業不可能與既存的或可能的職業一一對應,一個專業可能考慮到某種或若干種職業及其變化,無論哪一種情況,職業對專業的影響都是通過課程而發生的。學科又通過什么途徑而影響專業呢,也必須通過課程。(2)課程直接關系人才質量和學生發展。只有課程才真正觸及每個學生的人生,良好的課程設計就是為學生的美好人生提供設計藍圖。
隨著時代的發展,社會和家長也以更深沉的眼光看待學校,他們不僅看學校為他們或其子女提供了什么專業,而且直接詢問學校提供了哪些課程。
3.如何對待課程改革。課程改革是專業改革的必需。課程是調節專業面寬窄的有力杠桿。所以,任何一項有效的專業改革都必須以成功的課程改革為階梯而攀升。從某種意義上講,專業改革的基石(核心)實際上是對本專業的課程改革,對專業改革的評價必然是以對課程改革的評價為基本尺度,專業的特色也必然是以若干門課程的特色為亮點而展現于社會。
二、課程改革的指導思想
高職的教學目標是使學生獲得相應職業領域的職業能力和職業素質。因而,高職的課程改革和建設的指導思想可表達為:形成職業能力和職業素質是課程編制的基礎,是課程的教學目標和評價標準,是課程的出發點,也是課程的終結點。
高職教育的職業能力和職業素質的內涵包括以下幾方面:(1)職業能力不僅僅是操作技能或動手能力,而是指綜合的稱職的就業能力,包括知識、技能、經驗、態度等為完成職業任務所需的全部內容;(2)在一定專業領域內具有可持續學習和發展的能力;(3)具有創新精神和開拓能力;(4)具有組織協作能力、公關能力、解決矛盾的能力、心理承受能力等非技術性的職業素質。
三、高職課程的特征
(一)內容特征
要滿足針對性和適應性兩方面的要求,高職人才必需有合理的知識結構。高職課程的知識內容,大致可分為三種類型:基礎理論、專業理論和專業技術。現分別闡述如下:
基礎理論的內涵是普遍的客觀規律,包括自然科學和社會科學,課程如物理、數學、政治經濟學、哲學等。
專業理論是基礎理論在一定專業范圍內,沿實際應用方向的綜合和發展,課程如理論力學、流體力學、電工基礎、自動控制理論等。
專業技術知識是與高職人才的具體工作直接相關并頻繁應用的知識,課程如發電廠電氣設備、繼電保護測試技術、熱力發電廠、電子商務技術等。
從三類知識的性質可知,專業技術知識是直接反映當前職業崗位的工作需要,體現了高職教學的針對性。專業理論是專業技術的基礎,它常常是相近專業的共同基礎。
三類知識的邏輯聯系(或內容排序)是基礎理論專業理論專業技術。高職人才合理知識結構的關鍵,就是協調這三類知識的比重。根據高職教育的性質和人才培養目標定位,我們認為,在高職課程內容中,應該加強的是專業理論,其理由可歸納為以下三點:(1)專業理論是基礎理論沿一定專業方向的綜合和發展,是根據專業需要精選和提煉了的基礎理論,因而,它是針對性要求和適應性要求的統一。(2)專業理論是學習和發展多種同類專業技術的基礎。(3)專業理論具有足夠的穩定性。
必須指出,加強專業理論,絕非加大課程深度或是本科知識的“壓縮”,而是一定要使其具有寬而新的內容體系。注重理論的應用形態,在理論與實踐相結合上下工夫。
(二)結構特征
高職課程結構特征體現在三個方面,即專業口徑、課程體系結構和課程內容結構。
1.專業口徑。高職課程是一定專業的課程,而高職專業的口徑寬窄是一個結構性的選擇。由于高職面對的是種類繁多又千差萬別的社會職業,所以,高職的專業口徑一般針對一個職業(或行業)領域,或一組崗位群,以確保教育效益和教學穩定。
2.課程體系結構。必須指出,高職課程體系不應是工程本科課程體系的簡化型或壓縮型。根據本專業領域內職業技能的基本要求和學生掌握本專業必備的基礎理論、專門知識來組建課程,即構建課程模塊。這樣的課程體系既便于保證學歷層次的要求,又體現了以理論的應用為特征,落實了以技術應用能力培養為主線。
3.課程內容結構。高職課程內容絕不應是本科課程內容的壓縮型。由于高職課程具有針對性的特點,因而高職課程內容的組合呈現定向化、綜合化和模塊化的趨勢,并構成高職課程的特色。
(1)定向化。高職的基礎理論課程內容組合常是一種定向結構,例如電廠化學、電工數學、電力應用文寫作等,專業理論課程更是基礎理論的定向發展,如建筑力學、流體力學、電工學等。(2)綜合化。在科學、技術、生產三者結合互動下,使科學發展出現了綜合化、整體化的趨勢。出于教育自身發展和培養的人才符合社會的需要,單純地基于學科分化的課程設置已明顯不能適應現代高職教學的要求。學科結構型的課程內容必須作出相應調整,實行課程結構重組和教學內容的綜合化。構建新的課程,必須克服門戶之見,體制老化乃至既得利益導致的學科“壁壘”,按新的觀點實行幾門相關課程教學內容在更深層次上的相互融合(絕不是原有內容的簡單結合)。綜合化不僅體現在學科知識間的綜合,也體現在知識學習與技能訓練的綜合。(3)模塊化。課程模塊化就是將各種課程分別編制成在深度和廣度上有差異的幾種模塊,如高等數學(Ⅰ)、高等數學(Ⅱ)等。校內(或校外)相關專業或專門化可以按照需要選擇各種適用的課程模塊,再加上少量自己開發的課程,組合成專業教學計劃或培訓計劃。這樣,就能夠大大節省學校開發課程的精力和財力。
四、課程改革應處理好的幾個問題
1.參與課程改革的教師和管理人員必須加強學習和研討現代高職高專教育的人才觀、質量觀、教學觀和人才培養目標定位。以教育思想、觀念改革為先導,改變傳統的學科結構的課程觀;以“要使學生在掌握必需的文化知識的同時,具有熟練的職業技能和適應職業變化的能力”為目的,重新審視現有的課程知識體系和內容結構。
2.在構建高職課程體系和整合教學內容時,應注意以下三點:一是不要向本科的學科化方向發展,或是將課程內容變為本科的簡化型或壓縮型,而是強調理論的應用形態,注重理論與實踐相結合;二是不在某些知識點上加深(除部分專業技術知識外),而是在知識面上拓展;三是要將已在工程技術領域較為廣泛應用或即將廣泛應用的、新的科學技術成果納入教學內容,不求嚴密的數學推導論證,而是了解其物理概念和應用形態。
3.綜合化的專業技術知識模塊課程,要強調教學內容的針對性、應用性、實踐性和一定的先進性,同時要注意對傳統教學內容的更新。對專門知識的教學,建議采用“案例教學法”或“項目教學法”等來構建課程內容體系。
4.理論課教學必須也應該為高職學生獲得職業資格證書服務。因此,在不同性質的理論課中應結合相應專業特點,針對性地融入實用、適度的設備工具知識、工藝技術知識、質量標準知識、計算機應用知識、材料性能知識、安全防護知識、施工技術知識、操作技術知識等內容。
5.在構建新的高職課程時,要注意將人文社會科學與技術教育相結合,教學內容改革與教學方法、手段改革相結合;在發展和繼承的關系上,要注重發展、注重創新。要改變長期習慣于讓學生采用收斂型的思維方式,通過一步一步的求證,繼承傳統的知識,而不善于啟發學生采用發散型的思維方式,針對給出的問題,尋求多種解決問題的途徑和方法,訓練和培養學生的創新精神和創新能力。要使人文科學、社會科學、自然科學在人文的統領下融合并見諸課程。
6.理論課改革的重要成果之一就是建設有高職特色的教材。教材是實現高職教學目標的主要載體,也是創新高職教育新三樣――“雙師型”教師、高職特色教材和校內外實訓(實驗)教學基地的三大重要任務之一,必須高度重視,列入課程改革的重要議題。在編寫高職新教材、教參時,必須采用簡約化、集成化和綜合化的方式,實行課程重組和相關教學內容的結合、整合、進而達到融合。新教材應為自學型教材,注意盡可能地補充與職業崗位有關的實例和題目,以引發學生的學習興趣。
7.理論課改革的主要目標,一是構建能夠反映高職專業特色的理論教學體系;二是編寫出具有高職特色的教材;三是創新課程教學模式;四是實現教學目標優化、教學內容優化、教學方法優化、教學手段優化、能力訓練優化、考核方式優化、教學活動優化。
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北京:高等教育出版社,2001:7.
關鍵詞:熱工;改革;實踐
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A?搖 文章編號:1674-9324(2013)26-0033-02
教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見教高(2006)16號文件中指出,“高等職業院校要積極與行業企業合作開發課程,根據技術領域和職業崗位(群)的任職要求,參照相關的職業資格標準,改革課程體系和教學內容,建立突出職業能力培養的課程標準,規范課程教學的基本要求,提高課程教學質量。改革教學方法和手段,融“教、學、做”為一體,強化學生能力的培養。”可以說高職教育實行課程改革是提高教學效果的必由之路。為此我院對所有課程都進行了課改。
一、《熱工技術與應用》課程的特點
城市熱能應用技術專業是我院的主干專業,《熱工技術與應用》課程是本專業的一門主要專業基礎課,在東北地區主要研究制熱方向。一方面,它為學生今后學習專業課,如《鍋爐原理》、《熱工儀表與自動控制》等提供必要的基礎理論知識和熱工分析與熱工計算能力,另一方面,通過實驗、測試技能等綜合訓練,提高學生運用理論分析和解決工程實際問題的能力。但是該課理論性強、概念抽象、公式繁多,是學生公認的較難的課程。尤其對于城市熱能應用技術專業(高職層次)教學來講,由于學生高等數學基礎薄弱,很多學不好本課程的學生,主要問題是出現在數學基礎上。加上學時(56學時)有限,讓初次接觸該課的學生難以入門,從而產生畏懼心理。如何使《熱工技術與應用》課程化難為易、化繁為簡、化抽象為具體,以提高教學效果,在這里做初步研究。
二、課程改革的內容
1.教學內容的改革。本課程主要是研究熱功轉換及熱傳遞規律的基本原理、概念,以及在熱能工程問題上的應用。針對本課程概念多、公式多和線圖多、理論性和應用性較強這些特點,在組織教學內容時努力做到:①重視基本概念和理論,精簡公式推導,讓學生理解基本概念和定理的實質,不必過分強調公式如何推導。②強化實際工程應用,將大量實際熱力工程知識引入教學,列舉大量工程實例,使學生能用熱工知識分析和專業相關的實際問題,突出熱工知識在城市熱能應用技術專業中的應用,有助于培養學生對知識的理解和分析問題、解決問題的能力。③運用圖表分析,緊密聯系實際。圖表分析是熱工課中很重要的一部分內容,無論是工程熱力學中的過程、循環、熱量與功量分析,還是傳熱學中的換熱分析計算,都以圖表分析為基本工具。
2.教學方法和教學手段的改革。教學方法和教學手段的改革目的就是要提高課程教學內容的形象性、生動性和通俗易懂性,提高教與學的效率,提高教學質量。根據本課程的性質和內容,選擇切實可行的教學方法,如頭腦風暴法、分組討論法、案例分析法和現場教學法等。充分利用現代化教學手段,制作了實用的多媒體課件;借助計算機多媒體演示,使抽象的概念具體化,復雜的問題簡單化,繁瑣的內容精煉化,實際問題形象化。①頭腦風暴法。在教學過程中,針對基本概念和基本理論內容的講解,應多引用學生身邊的例子、工程應用的實例。教師引出問題,有意識地啟發學生思考,讓他們積極踴躍回答問題,提出自己的見解和方案。最后老師總結,選取最佳方案。這樣既加深了學生對概念的理解,又充分調動了學習的積極性、主動性和創造性,并且提升了學生的工程意識和分析問題、解決問題的能力。比如在講解圓筒壁導熱章節時,向學生提出問題:為什么保溫飯盒具有保溫性能,并設計幾種提高保溫性能的方案。引導學生積極思考,最后再引申到工程實際-供熱管道保溫問題上來。②案例分析法。在《熱工技術與應用》的教學過程中,應始終把握理論教學聯系實際案例的教學思想,突出熱工理論和專業相結合的重要性,讓學生體會到本課程是與專業密切相關的,進一步增強學生的學習興趣。比如講解熱力過程與循環時,聯系到熱力設備是如何制熱的。講解水蒸氣飽和壓力與飽和溫度對應關系時,聯系到鍋爐熱力設備額定工作壓力與溫度的調解關系。在講到傳熱學穩態導熱部分時,提出冬天怎樣穿衣服會更溫暖等問題。學生往往會反應熱烈,感到熱工學就在自己身邊,熱工理論并不是高深莫測的,從而消除了畏懼心理,提高了學習興趣。然后再從身邊的問題引申到工程實例,比如鍋爐等動力設備的工作原理、熱工計量測試儀器儀表的設計開發等,由淺入深,使學生由被動學習變為主動學習,充分提高的了學習效果。③現場教學法。利用實驗實訓室、實訓基地、校企合作單位等途徑,組織學生現場教學,幫助學生更好地理解、鞏固所學的理論知識,也可以學到更多課堂上學不到的知識,同時加強了學生實踐技能的培養。在實際授課過程中,由于我們學院地處哈爾濱,冬天特別寒冷。學院有自己的供暖鍋爐房,夏天正值鍋爐維修期間,我們可以帶領學生到鍋爐房現場講解鍋爐爐墻的組成結構。冬天是鍋爐運行的季節,我們可以帶領學生到現場體會鍋爐爐墻的保溫效果,并可以參與鍋爐的熱工測試全過程。不但提高了教學效果,還培養了學生的職業能力。
3.考試改革。在以往的教學過程中,對學生學習效果的評價,無論考試課還是考查課,主要是通過課程考試來實現,存在評價目標單一、評價內容片面、評價方法簡單化的缺陷。所以,應該在評價標準方面做改進,督促學生學習。為了體現學生是否對所學知識真正掌握和使用,克服學生為了考試而學習的弊端,使學生走出死記硬背的學習習慣,應探討靈活多變的考核形式,發揮學生的學習潛能。通過多種考核方式,來評定學生的成績,有助于督促學生對基礎知識的掌握與鞏固,以及分析問題解決問題的能力和實際動手操作的能力。
我院是骨干高職院校,城市熱能應用技術專業的人才培養模式不同于其他院校,我院的特色和優勢是更加強調對學生實踐應用能力的培養,注重對學生應用開發、研究、科學咨詢和技術轉換能力的訓練。因此《熱工技術與應用》課程作為城市熱能應用技術專業的主要專業基礎課程,通過課程改革,更加注重行業化的專業方向、應用化的課程教學方法的實施,達到工程熱力學和傳熱學在課程設置上條理清晰,內容關聯性強;充分發揮教師備課的創造性,有效避免照本宣科;更能適應行業就業特點和社會經濟的發展需求,更能激發學生學習的興趣,有利于培養學生獨立思考問題的能力。
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