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[關(guān)鍵詞]專業(yè)課程設計 光電通信 教學模式 實踐教學
[中圖分類號]TN29
一、引言
目前,隨著社會的發(fā)展與我國教育體系的逐漸完善,學生綜合素質(zhì)與能力的培養(yǎng)是當前高校人才培養(yǎng)的重點。能綜合應用專業(yè)理論知識解決實際問題,具有較強的創(chuàng)造力和敏銳的觀察力等都是能力的具體體現(xiàn)。實踐教學是培養(yǎng)學生能力的重要環(huán)節(jié),而注重從“應用型”向“設計型”人才培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變,已成為各大高校實踐教學的指導思想。專業(yè)課程設計屬于實踐教學的主要環(huán)節(jié)之一,其旨在培養(yǎng)學生綜合運用理論知識分析、解決實際問題的能力,也是對前期理論與實踐教學效果的檢驗[1-3]。為實現(xiàn)“設計型”人才培養(yǎng),在專業(yè)課程設計中同樣需要加強學生的實踐創(chuàng)新思維引導。
“信息工程(光電通信)”專業(yè)是本校電子信息工程學院新發(fā)展的本科專業(yè)方向之一,其相對應的教學體系還處于不斷探索與發(fā)展的階段。目前,專業(yè)課程設計安排在大四秋季學期,共3周時間。在過去幾年,專業(yè)課程設計都采用“信息工程”大專業(yè)統(tǒng)一進行的模式,內(nèi)容一般包括4次講課、5個基本實驗和1個完整的專題設計。其目標是通過幾個基本實驗使學生了解典型的電路或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分析方法和設計實現(xiàn)方法;通過專題設計是學生能夠綜合運用專業(yè)知識、EDA設計工具、新器件、新方法解決專業(yè)問題。因此,本專業(yè)過去的課程設計采用了傳統(tǒng)的組織模式,學生的參與熱情不高;專業(yè)課程設計的內(nèi)容也沒有體現(xiàn)“光電通信”專業(yè)的特點。
針對上述問題,我們對本專業(yè)的課程設計教學模式進行了改革,并根據(jù)學生已有的專業(yè)知識結(jié)構(gòu),設置具有“光電通信”專業(yè)特點的課程設計題目,使學生能應用現(xiàn)有理論知識解決一定的實際問題,在設計能力方面有所提高,為畢業(yè)設計及以后步入社會參加工作奠定基礎(chǔ)。
二、課程設計的教學模式
為使學生在最短的時間內(nèi)掌握盡可能多得知識,平時的課堂教學大多采用教師講授,學生被動式獲取知識的模式。專業(yè)課程設計的教學不同于平時的課堂教學,應采用學生為主、教師為輔的方式。借鑒校內(nèi)外其它專業(yè)課程設計的組織模式,并結(jié)合本校“光電通信”專業(yè)現(xiàn)有的教學體系結(jié)構(gòu),將本專業(yè)的課程設計分為三個階段,即準備階段、實施階段和驗收階段[4]。
1)準備階段。指導教師以加深基礎(chǔ)知識、增強綜合應用知識能力和提高創(chuàng)新研究能力為主線,制定合理的教學大綱,根據(jù)學生已有的專業(yè)知識結(jié)構(gòu),設置課程設計題目,在此過程中盡量做到以下幾點:①設計內(nèi)容具有一定的實用價值;②在突出本專業(yè)課程重點內(nèi)容的基礎(chǔ)上所覆蓋的知識面盡可能廣;③有利于學生綜合能力的培養(yǎng);④難易適中,并具有一定的挑戰(zhàn)性。針對設計內(nèi)容中學生還未學到的理論,安排理論輔導課。
學生根據(jù)大綱提供的課程設計選題范圍,并結(jié)合個人愛好及特長確定題目,為保證每個學生都有一定的工作量,需限制每個題目的選擇人數(shù)。題目選定之后,組織小組內(nèi)討論,明確個人分工。
2)實施階段。學生通過查閱文獻,組內(nèi)討論,運用所學知識對選定的題目進行分析、設計,完成設計內(nèi)容。在此過程中,學生要做到以下幾點:①明確設計任務與要求;②提出設計方案,給出總體原理框圖;③對所選方案進行理論分析、仿真或?qū)嶒灒虎苡懻撛O計結(jié)果的可行性。
在此環(huán)節(jié),教師進行啟發(fā)與引導,只講解難點,充分尊重學生的設計思想,并在中期檢查每組設計的進展情況,及時指出其中可能存在的原理錯誤及設計缺陷,對于細節(jié)上的小錯誤,可以由學生自己在實踐中自己發(fā)現(xiàn)和修改。
3)驗收階段。學生進行總結(jié),完成課程設計報告并進行結(jié)果演示與答辯。教師根據(jù)學生在課程設計過程中的總體表現(xiàn)、書面總結(jié)報告、設計結(jié)果演示及答辯情況評定最后的成績。
在上述三個階段中,學生是主體,教師的任務在于抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)組織教學,將啟發(fā)式教學、討論式教學和研究式教學融會其中,給學生最大的發(fā)揮空間,最大程度發(fā)揮學生的自主能動性,啟發(fā)其創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)其綜合應用專業(yè)知識解決實際問題的能力及團隊合作精神。
三、課程設計的實踐
按照上述課程設計的組織模式,本專業(yè)的課程設計已完成了三次實踐。下面分階段總結(jié)實踐情況。
1)在準備階段,充分利用現(xiàn)有的資源和條件,并結(jié)合學生的知識結(jié)構(gòu),設置了9個專業(yè)課程設計題目,如表1所示。表中的設計內(nèi)容以光通信及光信息處理中常用的光器件設計和光學成像原理應用為主,其中包括4個應用型和5個設計型題目,具體內(nèi)容稍有難易差別,學生根據(jù)自己的專長和基礎(chǔ)水平,選擇相應的設計題目,每個設計題目由3名學生分工完成。此外,根據(jù)學生當前還缺少的專業(yè)知識,相應地安排了6學時的理論課及2學時的答疑時間。
2)在實施階段,學生通過查閱文獻和組內(nèi)討論完成設計內(nèi)容,在中期檢查中,每個學生進行階段總結(jié),匯報設計任務進展情況及存在的問題,教師引導學生多方位、多角度地分析問題,提示解決問題的思路與方法,學生進一步查閱文獻資料,完成設計任務。
3)在驗收階段,學生總結(jié)課程設計內(nèi)容,撰寫報告,并進行結(jié)果演示和現(xiàn)場答辯。最后考核包括了平時表現(xiàn)、書面報告及答辯三部分成績,分別占總成績的20%、60%和20%。這樣的考核方式將評價標準分解在了學生課程設計的三個階段中,因而可以比較全面、公正地反映學生完成課程設計的情況。
四、實踐效果及存在的問題
從最后的考核結(jié)果來看,80%以上的學生態(tài)度認真,能主動找老師答疑;每組都實現(xiàn)了課程設計的內(nèi)容,有的組還進行了擴展;有半數(shù)以上的學生總結(jié)了自己在課程設計中遇到的問題、解決的方法和收獲體會,還有學生指出了當前結(jié)果的不完善之處。同時,也存在個別學生自己不做,抄襲別人的情況。另外,在課程設計總結(jié)報告中要求對結(jié)果進行討論,但從報告及最終答辯情況看,學生對設計結(jié)果,主要是結(jié)果曲線的討論很少,大部分學生只是單純得完成了設計任務,對結(jié)果所反映的物理意義及應用價值理解較淺。綜合評定后有60%的學生成績?yōu)椤傲己谩币陨希灿胁坏?0%的學生為“及格”。
針對實踐中存在的問題,今后還需進一步啟發(fā)學生多查閱文獻,了解每個設計題目的實際應用方向,使學生能體會到學有所用,認識到專業(yè)課程設計的重要性,盡可能消除個別學生完全不動手的情況,讓每組所有的學生都參與到課程設計中來。
五、學生的體會
學生在書面總結(jié)報告中這樣寫道:“雖然在設計的過程中,由于各種各樣的原因,在一開始并沒有想象中的那么順利,但是在不斷地停滯不前中,發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,與此同時大腦得到充實,知識得到豐富,思維更加敏銳,總之是受益匪淺。”
“通過這次課程設計,我認識到理論方面的知識也是比較有趣的,結(jié)合以往學到的一些知識,比較順利地解決了課設中遇到的問題,更加激發(fā)起了我學習的熱情。”
“對于知識,需要經(jīng)常回顧,否則再熟悉的技術(shù)也會變得非常陌生。”
“通過這次課程設計,我加深了對專業(yè)知識的認識,學到了不少新的知識,也鍛煉了我程序編寫的能力。同時,小組的同學,相互協(xié)助,各司其職,也是我們能順利完成這個設計題目的重要原因。”
從這些切身的體會可以看出,學生對本專業(yè)課程設計的積極性比較高,在專業(yè)知識應用與設計能力方面都得到了一定的鍛煉,并對團隊合作的重要性也有了更高的認識。
六、結(jié)束語
專業(yè)課程設計是學生大學教育期間各階段所學知識回顧和提高的過程,是培養(yǎng)學生實踐能力的重要環(huán)節(jié)。結(jié)合本校“光電通信”專業(yè)的教學體系現(xiàn)狀,我們對本專業(yè)課程設計的教學模式進行了初步的改革與實踐。在實踐中注重從“應用型”向“設計型”人才培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變,盡可能調(diào)動學生的主觀能動性,從課程設計的選題、查閱文獻、任務分工,到設計內(nèi)容的實現(xiàn)、調(diào)試與總結(jié)答辯,都由學生自己完成,取得了較好的實踐效果。但仍然存在一定問題,在今后的實踐教學中還需不斷探討本專業(yè)課程設計的內(nèi)容和組織模式,從多方面激發(fā)學生的學習興趣,進一步提高課程設計的質(zhì)量,使學生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的過程中逐步提高綜合應用專業(yè)知識創(chuàng)新設計的能力。
基金項目:北京航空航天大學本科教學改革立項項目
[參考文獻]
[1]胡兵.信息工程專業(yè)綜合課程設計教學改革探討[J].高等教育研究, 2011, 28(2): 28-30.
[2]鄒道生,黃光華.獨立學院電子信息工程專業(yè)課程設計教學改革與實踐[J].贛南師范學院學報,2011(6): 89-91.
[3]王少剛.課程設計是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要途徑[J].中國大學教學, 2007(8): 23-25.
1.電子技術(shù)課程設計的重點與要求
本課程的重點是電路設計,內(nèi)容側(cè)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(tǒng)。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(diào)試和指標測試、撰寫實驗報告等過程,培養(yǎng)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(yǎng)學生系統(tǒng)設計的綜合分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐的能力。電子技術(shù)課程設計一般要求學生根據(jù)題目要求,通過查閱資料、調(diào)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(diào)試及指標測試,并獨立寫出嚴謹?shù)摹⑽睦硗樀膶嶒瀳蟾妗?/p>
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(tǒng)的概念,綜合運用電子技術(shù)課程中所學習到的理論知識完成一個電子系統(tǒng)的設計;掌握電子系統(tǒng)設計的基本方法,了解電子系統(tǒng)設計中的關(guān)鍵技術(shù);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(guān)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(tǒng)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(jié)報告;培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。
2.電子技術(shù)課程設計的教學過程
電子技術(shù)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(jié)合的綜合性訓練,要求本課程設計涵蓋模擬電路知識和數(shù)字電路知識,因此課程設計的選題要求包含數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)。教學環(huán)節(jié)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(nèi)容包括課程介紹、教學安排、成績評定方法等。在課堂教學環(huán)節(jié)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(diào)試環(huán)節(jié)。
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(jù)技術(shù)指標,進行方案分析、論證和計算,獨立完成設計。設計工作內(nèi)容如下:題目分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、具體電路設計。學生根據(jù)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(shù)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(diào)試,指標測試等。
在安裝與調(diào)試這個階段,要求學生運用所學的知識進行安裝和調(diào)試,達到任務書的各項技術(shù)指標。預設計經(jīng)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(diào)試電路、排除電路故障、調(diào)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(jié)報告,總結(jié)交流與討論。
撰寫課程設計的總結(jié)報告是對學生寫科學論文和科研總結(jié)報告能力的訓練。學生寫報告,不僅要對設計、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進行全面總結(jié),而且要把實踐內(nèi)容上升到理論高度。總結(jié)報告應包括以下方面:系統(tǒng)任務與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設計、參數(shù)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(jié)果,存在的問題及改進意見,等等。總結(jié)報告具體內(nèi)容如下:課題名稱、內(nèi)容摘要、設計內(nèi)容及要求、比較和選擇設計的系統(tǒng)方案、畫出系統(tǒng)框圖、單元電路設計、參數(shù)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(diào)試的內(nèi)容,包括使用的主要儀器和儀表;調(diào)試電路的方法和技巧;測試的數(shù)據(jù)和波形并與計算結(jié)果比較分析;調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法。總結(jié)設計電路的特點和方案的優(yōu)缺點,指出課題的核心及實用價值,列出系統(tǒng)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(xiàn)實際操作能力,而且體現(xiàn)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(xiàn)象,是否達到技術(shù)要求。(安裝工藝水平、調(diào)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(shù)指標、實現(xiàn)方案、測試數(shù)據(jù)、出現(xiàn)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(tài)度、工作作風和科學精神及創(chuàng)新精神,等等。
3.電子技術(shù)課程設計的步驟
在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”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(guī)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(tǒng)的設計不僅包括單元電路的設計,還包括總體電路的系統(tǒng)設計(總體電路由哪些單元電路構(gòu)成,以及單元電路之間如何連接,等等)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,各種通用和專用的模擬和數(shù)字集成電路大量涌現(xiàn),電子系統(tǒng)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(tǒng)設計越來越重要,不過從教學訓練角度出發(fā),課程設計仍應保留一定的單元電路內(nèi)容。電子系統(tǒng)分為模擬型、數(shù)字型及兩者兼而有之的混合型三種。雖然模擬電路和數(shù)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(guān)鍵電路試驗、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。
本科生課程設計是針對建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)一個重要的實踐環(huán)節(jié),北京工業(yè)大學建環(huán)專業(yè)開設分的課程設計。通過對2010級課程設計的教學組織介紹以及效果分析,體現(xiàn)該課程設計的基本內(nèi)容以及教學方法在學生對設計內(nèi)容、設計方法、方案確定等幾個方面的能力培養(yǎng)都起到了重要的作用。通過有效的課程設計指導,培養(yǎng)學生獨立思考和分析解決問題的能力,以及工程應用能力,實現(xiàn)理論和實踐相結(jié)合的目標。
關(guān)鍵詞:
建筑環(huán)境與能源應用工程;課程設計;組織;問題
一、課程設計的目的
“建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)”是與實際工程緊密相關(guān)的專業(yè)學科,學生僅僅通過在校期間理論知識的學習,對于本專業(yè)知識的理解和應用是遠遠不夠的。課程設計這一教學環(huán)節(jié)的設置意在指導學生將理論知識與實際工程相結(jié)合,將自己所學知識融會貫通;與此同時,結(jié)合實際的工程設計,了解設計的內(nèi)容、方法和步驟,增強收集資料、理論聯(lián)系實際的能力。最后,以小組的方式進行的課程設計,能夠在培養(yǎng)學生獨立分析和解決工程實際問題的能力的同時,也培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和團隊合作意識,提高對未來工作的適應能力。
二、課程設計的教學組織
北京工業(yè)大學建環(huán)專業(yè)本科生課程設計安排在大四上學期第四周至十六周共14周,成績總計分。課程設計內(nèi)容主要以“空氣制冷”、“供熱鍋爐”課程的教學內(nèi)容為基礎(chǔ),要求學生以小組形式分工合作,完成從冷熱源到末端的供暖空調(diào)系統(tǒng)的設計。
(一)課程設計步驟
(1)布置設計任務。北京工業(yè)大學建環(huán)專業(yè)的教師團隊共同商討確定課程設計的題目以及內(nèi)容要求,針對以往同學們出現(xiàn)的問題進行改進,細化設計任務,制定詳細的綜合課程設計指南及任務書,并且為學生們提供必要的設計參數(shù),設計對象為某高校辦公樓供暖空調(diào)系統(tǒng)設計。(2)授課講座答疑。在課程設計過程中,針對學生在課設中出現(xiàn)的問題,圍繞課程設計的重點、難點,分階段集中不定期安排幾次專題講座,如典型建筑暖通空調(diào)設計方法、計算機輔助軟件應用、工程案例剖析等。通過專題講座解決學生設計過程中存在的問題,引導學生將理論知識貫穿在整個設計過程中,并能熟練使用標準、規(guī)范和設計手冊等資料。(3)導師監(jiān)督考核。為了做到因材施教,努力發(fā)揮學生的積極性并且及時解決問題,提高設計效率,同時鍛煉良好的團隊合作精神,采取分組導師制度,每位教師負責3~4名學生。(4)課程設計答辯。課程設計答辯時間安排在第11周以及第17周,分別進行供暖和空調(diào)設計答辯,答辯方式為集中答辯,所有教師分組根據(jù)學生答辯情況提問,獨立給分,最后全體教師匯總給出綜合答辯成績。
(二)課程設計講座與內(nèi)容
為了使學生了解整個課程設計時間安排并且增加對內(nèi)容的了解,由課程設計負責老師安排一次課程設計動員及任務布置,選擇兩名研究生作為助教,由于他們對本專業(yè)內(nèi)容熟知,并且熟悉課程設計流程以及內(nèi)容,易于引導學生更快的從理論知識轉(zhuǎn)化成實踐設計中,建立學生與教師之間有效地溝通機制。具體的授課講座內(nèi)容分為以下五個部分。(1)采暖空調(diào)系統(tǒng)設計引論。綜述本科生在前三年里學習的專業(yè)知識以及相關(guān)的專業(yè)課程,針對暖通空調(diào)設計基本常識,讓學生講理論知識轉(zhuǎn)化為實踐中,同時介紹在設計中基本注意事項,避免出現(xiàn)設計失誤。(2)采暖負荷計算及常規(guī)設備選型。首先回顧學過的《供熱工程》等相關(guān)課程,提出設計必須遵循行業(yè)規(guī)范,讓學生逐步從學習轉(zhuǎn)向設計,講座教師介紹采暖設計步驟,為學生們詳細講解采暖中走廊、衛(wèi)生間、樓梯間等供暖常見問題,避免學生走進誤區(qū)。(3)鍋爐房設計。結(jié)合《鍋爐與鍋爐房設備》課程以及鍋爐房設計規(guī)范,從鍋爐容量、循環(huán)泵流量、揚程確定、軟化水系統(tǒng)、補水系統(tǒng)、定壓系統(tǒng)以及送引風系統(tǒng)等各個方面介紹鍋爐房設計的步驟。(4)空調(diào)系統(tǒng)設計及設備選型。結(jié)合《空氣調(diào)節(jié)》課程,以及前面關(guān)于供暖設計的相關(guān)講座,學生獨立完成空調(diào)系統(tǒng)的設計,讓學生在設計中體會到設計與理論知識的不同,設計中應當結(jié)合建筑中各領(lǐng)域的要求,融合到一起,完成設計要求。
(三)課程設計考核方式
課程設計的考核方式分為導師考核和集體答辯兩個方面,各個設計階段的考核,由各位指導教師靈活安排、分工負責。集體答辯分為兩個部分:供暖設計以及空調(diào)設計。組織全學科部教師分組答辯,每次答辯每位學生限時15分鐘,學生匯報8分鐘,教師提問7分鐘。最終的考核成績總分為100分,學分為分。
三、課程設計的效果分析
通過一學期的課程設計,學生在各個方面都有了很大的提高,主要表現(xiàn)有:(1)學生能將自己的專業(yè)知識與理論進行有效的結(jié)合。在課程設計初期,學生由于沒有經(jīng)驗,對于工程會犯一些常識性問題,比如管道的設計中,沒有考慮閥門的分類和使用。經(jīng)過鍛煉,學生能夠很好的更加全面的考慮問題,考慮實際工程的需要,將自己的理論知識與實際工程更好的結(jié)合。(2)自主學習以及分析問題解決問題的能力提高。學生在校期間學習的理論知識都是書本上的,而實際的項目中會遇到許許多多的意想不到的問題,學生通過自己動手,通過收集資料,查閱規(guī)范,與同學探討等方式,不僅僅加深了對專業(yè)知識與行業(yè)規(guī)范的了解,更加加強了自己獨立分析和解決問題的能力。(3)培養(yǎng)了團隊合作能力與教師的溝通能力。得益于團隊合作的教學方式,學生通過團隊合作,使得學生能夠更好的培養(yǎng)團隊意識;教師的直接指導,加強了學生與老師之間的交流,使得學生與教師共同學習,交流,增強了他們的表達能力。
四、問題分析及解決方法探討
通過本次的課程設計,可以看出大部分同學能夠?qū)φ麄€暖通設計的流程及基本的設計問題有比較清晰的認識和把握,但從平時的答疑、課程設計講座的提問及答辯的情況來看,很多同學的課程設計還是存在著一些不足,現(xiàn)主要提出以下幾點:(1)設計手冊及節(jié)能規(guī)范的熟知度不夠。工程設計手冊及國家、地方行業(yè)規(guī)范、標準作為暖通工程設計的基本依據(jù),理應是最為重要的參考資料,理論教學難以涵蓋工程設計的各個方面,需要從這些參考資料中尋求答案。由此看出,面對諸多暖通行業(yè)的參考資料,在理論教學中進行適當?shù)慕庾x與學習很有必要。(2)系統(tǒng)方案的確定缺乏深入的思考和有力的依據(jù)。供暖、空調(diào)系統(tǒng)形式的確定是整個課程設計中最重要的環(huán)節(jié)。很多同學在系統(tǒng)形式確定這一環(huán)節(jié)只懂得選用而不懂得比較。從最終課程設計的結(jié)果可以看出,在方案確定這一環(huán)節(jié),不同方案的思考與評比這一內(nèi)容還有待完善。(3)水力計算部分有所不足。風系統(tǒng)及水系統(tǒng)合理的水力計算不僅關(guān)系到冷熱源部分所輸出的冷熱量能否按需分配到末端用戶,更關(guān)系到整個系統(tǒng)的運行是否穩(wěn)定、有效、節(jié)能。水力計算的理論學習往往是最難掌握的部分,一個簡單的小系統(tǒng)就需要很大的計算量,不同的系統(tǒng)形式往往有多種不同的計算方法,并且計算步驟繁雜,雖然很多同學的水力計算部分能夠完成,但其中的步驟并不明晰。如何尋求理論設計與軟件輔助設計的平衡變得極為重要。(4)分類設計理念不強。同一建筑往往有不同形式、不同使用功能的房間,尤其對于綜合性建筑,很多房間的使用時間不一,所以,對不同的房間、空間,應有不同的分類,同時應劃分不同的系統(tǒng)。通過本次課程設計的情況來看,系統(tǒng)劃分單一。另外,對各類型房間的供暖、空調(diào)的形式不明確,對特殊類型空間如走廊、樓梯間、衛(wèi)生間、地下車庫、門廳的設計知識缺乏,是普遍存在的又一問題。無論在參考書籍還是在理論教學中,往往重視供暖、空調(diào)的共性而忽視適用于不同類型空間的個性。所以,此方面理論的學習與指導還有待加強。(5)對系統(tǒng)的認識缺乏整體性。無論是空調(diào)系統(tǒng)還是供暖系統(tǒng),都是與冷熱源機房相連。所以,冷熱源側(cè)與用戶側(cè)是不可分割的整體,系統(tǒng)設計應該有整體的理念。但很多同學只知道供暖系統(tǒng)需要補水定壓而不知鍋爐房需要有補水定壓裝置,只知道供暖系統(tǒng)需要補水定壓而不知空調(diào)系統(tǒng)需要補水定壓,只知道用戶側(cè)需要水力計算而不會機房側(cè)的管路平衡與確定。多數(shù)時候,理論教學教授的是共性的知識,但往往,這種共性沒有推廣到個性中去,這同樣是理論教學有待完善的重要內(nèi)容。
五、結(jié)語
通過專業(yè)課程設計的學習,學生不僅僅對于專業(yè)知識有了更深的了解,同時對于將來從事的行業(yè),有了更近一步的認識,根據(jù)課程設計過程中反映的問題,教學工作還需要從以下幾方面進行改進:(1)在平時的教學中,注重將實際與理論相結(jié)合。學生在課程設計中,尤其對于工程知識,會犯一些常識性錯誤。這就要求在平時的教學過程中,教師能夠針對一些重要的工程常識性問題進行歸納總結(jié)和講解。(2)在課程設計過程中,給予及時有效的指導。學生對于一個完整的設計,缺乏整體的認識,指導老師應當給予及時有效的指導。這需要指導教師和學生能夠進行密切的聯(lián)系,良好的溝通,使老師能夠及時了解學生的問題,并給與恰當?shù)闹笇А#?)課程設計完成后,及時進行總結(jié)。由于課程設計中會遇到很多意想不到的問題,學生需要多次進行修正和完善,這就需要在每一個階段學生和指導老師都需要進行設計的總結(jié),通過總結(jié),學生能夠?qū)W會如何更好的解決問題,避免類似錯誤的出現(xiàn),老師能夠總結(jié)經(jīng)驗,對今后的教學進行更好的指導。
作者:潘嵩 王新如 李娜 王未 許傳奇 王云默 單位:北京工業(yè)大學建筑工程學院建筑環(huán)境與能源應用工程系
參考文獻
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關(guān)鍵詞: 電子技術(shù)課程設計 教學設計 教學過程
電子技術(shù)課程設計是在電子技術(shù)實驗的基礎(chǔ)上進行的綜合性的實驗訓練,是電子技術(shù)課程的實踐性教學環(huán)節(jié),是對電子類和其他相近專業(yè)學生進行綜合能力培養(yǎng)的實踐課程,對于全面、系統(tǒng)、深入地理解與掌握電子系統(tǒng)的知識、設計方法具有重要的教學意義。
1.電子技術(shù)課程設計的重點與要求
本課程的重點是電路設計,內(nèi)容側(cè)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(tǒng)。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(diào)試和指標測試、撰寫實驗報告等過程,培養(yǎng)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(yǎng)學生系統(tǒng)設計的綜合分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐的能力。
電子技術(shù)課程設計一般要求學生根據(jù)題目要求,通過查閱資料、調(diào)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(diào)試及指標測試,并獨立寫出嚴謹?shù)摹⑽睦硗樀膶嶒瀳蟾妗?/p>
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(tǒng)的概念,綜合運用電子技術(shù)課程中所學習到的理論知識完成一個電子系統(tǒng)的設計;掌握電子系統(tǒng)設計的基本方法,了解電子系統(tǒng)設計中的關(guān)鍵技術(shù);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(guān)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(tǒng)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(jié)報告;培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。
2.電子技術(shù)課程設計的教學過程
電子技術(shù)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(jié)合的綜合性訓練,要求本課程設計涵蓋模擬電路知識和數(shù)字電路知識,因此課程設計的選題要求包含數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)。
教學環(huán)節(jié)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(nèi)容包括課程介紹、教學安排、成績評定方法等。
在課堂教學環(huán)節(jié)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(diào)試環(huán)節(jié)。
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(jù)技術(shù)指標,進行方案分析、論證和計算,獨立完成設計。設計工作內(nèi)容如下:題目分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、具體電路設計。
學生根據(jù)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(shù)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(diào)試,指標測試等。
在安裝與調(diào)試這個階段,要求學生運用所學的知識進行安裝和調(diào)試,達到任務書的各項技術(shù)指標。
預設計經(jīng)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(diào)試電路、排除電路故障、調(diào)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(jié)報告,總結(jié)交流與討論。
撰寫課程設計的總結(jié)報告是對學生寫科學論文和科研總結(jié)報告能力的訓練。學生寫報告,不僅要對設計、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進行全面總結(jié),而且要把實踐內(nèi)容上升到理論高度。總結(jié)報告應包括以下方面:系統(tǒng)任務與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設計、參數(shù)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(jié)果,存在的問題及改進意見,等等。
總結(jié)報告具體內(nèi)容如下:課題名稱、內(nèi)容摘要、設計內(nèi)容及要求、比較和選擇設計的系統(tǒng)方案、畫出系統(tǒng)框圖、單元電路設計、參數(shù)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(diào)試的內(nèi)容,包括使用的主要儀器和儀表;調(diào)試電路的方法和技巧;測試的數(shù)據(jù)和波形并與計算結(jié)果比較分析;調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法。總結(jié)設計電路的特點和方案的優(yōu)缺點,指出課題的核心及實用價值,列出系統(tǒng)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(xiàn)實際操作能力,而且體現(xiàn)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(xiàn)象,是否達到技術(shù)要求。(安裝工藝水平、調(diào)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(shù)指標、實現(xiàn)方案、測試數(shù)據(jù)、出現(xiàn)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(tài)度、工作作風和科學精神及創(chuàng)新精神,等等。
3.電子技術(shù)課程設計的步驟
在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”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(guī)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(tǒng)的設計不僅包括單元電路的設計,還包括總體電路的系統(tǒng)設計(總體電路由哪些單元電路構(gòu)成,以及單元電路之間如何連接,等等)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,各種通用和專用的模擬和數(shù)字集成電路大量涌現(xiàn),電子系統(tǒng)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(tǒng)設計越來越重要,不過從教學訓練角度出發(fā),課程設計仍應保留一定的單元電路內(nèi)容。
電子系統(tǒng)分為模擬型、數(shù)字型及兩者兼而有之的混合型三種。
雖然模擬電路和數(shù)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(guān)鍵電路試驗、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。
4.電子技術(shù)課程設計的效果
學生經(jīng)過這樣系統(tǒng)訓練后,各方面技能都通過考核,為后續(xù)課程的學習打下了扎實的基礎(chǔ)。
參考文獻:
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1課程設計前的調(diào)查與輔導
在開始化工原理課程設計之前,充分了解學生對前修課程如物理化學、化工熱力學、化工原理等課程理論知識的掌握程度,了解學生查閱文獻獲取物性參數(shù)和相關(guān)公式的能力,了解學生是否具有一定的工程、經(jīng)濟觀念,了解學生對計算機CAD繪圖能力的掌握情況。上述內(nèi)容均是在化工原理課程設計過程中學生應具備的知識與能力,通過課前調(diào)查,掌握學生的基礎(chǔ),進行適當?shù)妮o導與指導,使學生在開始課程設計之前提前進入狀況,讓學生建立信心,激發(fā)學生積極主動的完成將要開始的課程設計。
2課程設計教學過程
課程設計的任務(或題目)是教學的核心,也是能否培養(yǎng)和鍛煉學生工程實踐能力的關(guān)鍵。在教學過程中,為了全面的地鍛煉學生的查閱文獻、設計計算、實際分析和CAD繪圖能力,課程設計的選題在符合教學大綱要求的前提下結(jié)合工業(yè)實際,設計結(jié)果有較好的參比性。
2.1任務布置
在分配任務時根據(jù)學生的理論知識基礎(chǔ)和儲備進行合理的搭配與分組,做到每組成員具有較均衡的知識能力。設計題目做到每人一題,盡量避免抄襲現(xiàn)象發(fā)生,如進行精餾塔設計時,所有學生都有自己的產(chǎn)量、餾出液組成、釜液組成、原料狀況與組成、回流比等;組內(nèi)成員具有個別不同的數(shù)據(jù),根據(jù)計算結(jié)果可以對比不同條件對設計結(jié)果的影響,如回流比的不同、原料狀況不同、餾出液組成不同、釜液組成不同等。如此一來,組內(nèi)成員在進行設計計算時,都能積極參與到整個過程中來,每個人計算設計結(jié)果都是對比分析與工程評價的一部分,能夠較好的提高學生的參與性、積極性,同時激發(fā)學生主動思考和創(chuàng)造。另外在課程設計開始之前,指導教師應仔細地講解設計內(nèi)容所對應的工藝流程,并將整個設計計算過程進行具體的說明,就設計計算過程中容易出錯的位置進行重點指出。
2.2答疑與引導
在進行課程設計的過程中,方案設計是設計計算的重點,如在進行換熱器設計時,如何選擇合理的工藝流程和換熱器的類型,需要根據(jù)加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)的狀況、換熱器在整個工藝流程中的地位等因素來綜合考慮,如進行精餾塔設計時,是選用板式精餾塔還是選用填料精餾塔,都需要根據(jù)物料的物性參數(shù)和實際工藝條件來共同決定。設計過程中應及時引導學生改進方案,組織學生討論分析,通過對比綜合選用較合適的設計方案。在課程設計的進行過程中,要及時了解與掌握學生設計的進度與狀況。由于學生的知識基礎(chǔ)和能力的差異,在獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、物性數(shù)據(jù)、方案設計、公式選用等方面都會有或多或少的困難,對學生遇到的問題可以通過以下三種方式進行解決:(1)對于個別同學遇到的個別問題,教學過程中采取一對一的答疑方式進行,就學生的問題進行個別解答和指導。如在換熱器的設計過程中,就管程和殼程走何種流體,主要從介質(zhì)的安排能夠達到提高傳熱效率和節(jié)省材料的方面來考慮,易產(chǎn)生污垢、腐蝕性強、高溫高壓的介質(zhì)走管程,粘度較大的介質(zhì)走殼程;(2)對于大部分學生在課程設計過程中遇到的共性問題,采取集中詳細講解的方式進行,并對該設計過程進行中所涉及的知識點在實際工程中的影響進行引導與分析。如板式精餾塔的設計計算中,對于塔板數(shù)的計算,可以通過圖解法和逐板計算法來進行,根據(jù)查閱文獻獲得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)做出物系的平衡曲線或計算出物系的平均相對揮發(fā)度,再根據(jù)原料、餾出液、釜液的濃度和選擇的適宜回流比獲得精餾段、提餾段的操作線方程,由原料狀況獲得進料線方程,根據(jù)上述內(nèi)容可以選擇圖解法或逐板法來進行計算;(3)對于設計過程中學生遇到的不了解設備形狀和結(jié)構(gòu)等方面造成的困難,指導教師通過實物、多媒體圖片及動畫的方式向?qū)W生展示說明,讓學生充分了解設計中所選用設備的結(jié)構(gòu)和特點。
2.3課程考核
化工原理課程設計的主要目的是進一步加強學生對理論知識的理解與掌握,同時培養(yǎng)學生綜合運用專業(yè)知識的能力和處理實際工程問題的能力。因此,在課程的考核方面也主要從這些方面著手,課程考核主要通過如下三個方面來綜合評定學生完成課程設計的成績:(1)遵守課程設計紀律的情況,對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取方式或途徑,重點考察學生對前修理論課程的掌握情況;(2)考察學生在設計計算過程中,針對實際問題是否能夠結(jié)合理論知識、實際經(jīng)驗和工程經(jīng)濟方面進行全面分析與預判;(3)分組合作過程中考察學生團隊合作意識,課程設計總結(jié)與答辯過程中考察學生的語言組織及表達能力。
3總結(jié)與展望