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關鍵詞:培養方案;教學計劃;滑鐵盧大學機械工程專業;湖南大學車輛工程專業
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)30-0001-04
一、引言
隨著市場經濟運行的不斷深入,企業的技術基礎、工作手段、專業化分工、工作方式、對產品的要求及制約企業發展的主要矛盾都發生了顯著的變化,這種需求的變化導致企業對大學畢業生的能力需求發生巨大的變化。目前,國內外都非常重視學生能力的培養。中國機械工程學會2012年12月的機械工程教育峰會主題就是“聚焦學生能力的培養”,大連理工大學的李志義教授提出以學生能力為導向的培養方案和課堂教學改革,從克服培養方案的十個傾向、重構培養方案的十個方面及實現課堂教學的十個轉變詳細地討論了研究型大學如何以學生能力為導向來構架專業培養方案及實現課堂教學的轉變。華中科技大學吳昌林教授提出改革課程教學方法、營造學生自主探究的環境。推進了基于主動實踐“機械設計”課程教學改革和機械設計與制作能力培養系列Project。重慶大學的陳兵奎教授將畢業要求細化到每門課程中,采用課堂講授+自學環節+專題作業+項目設計+小組討論+……的過程性評價和考試環節的終結性評價的綜合評價手段對課程教學過程和方法進行評價,并且在制度上保證期末考試在總成績比例中不超過40%。國外在十多年前就提出并持續發展和倡導了全新的CDIO(Conceiving-Designing-Implementing-Operation,即構思―設計―實現―運行)工程教育理念和以能力培養為目標的CDIO大綱。這些都說明以學生能力培養為導向的高校人才培養方案和課程教學改革已提上日程。筆者受國家留學基金委資助,在滑鐵盧大學進行研究和訪學,能夠深入院系和課堂了解該校本科教學情況。又鑒于國外大多數綜合性大學本科專業只有機械工程專業沒有車輛工程專業,筆者對比研究滑鐵盧大學機械工程專業和湖南大學車輛工程專業的培養方案和課程設置,為各高校人才培養方案和教學計劃修訂提供一定的可參考的經驗。
二、滑鐵盧大學機械工程專業培養方案
滑鐵盧大學位于加拿大滑鐵盧市,是一個以數學著名、以工科為主、以產學合作教育為辦學特色的綜合性大學。現有本科生30000人,研究生5100余名。工程院是滑鐵盧大學最大的學院,機械工程專業是工程院14個專業之一,機械工程專業本科四年的學習是在四年零八個月內完成的,每年分為秋(9月到12月)、冬(1月到4月)、春(5月到8月)三個學期,每個學期為期4個月的時間,學生需要完成八個學期的學術學期和六個學期的工作學期,沒有寒暑假。學術學期的課程由核心課程、通識選修課程和專業選修課程組成。
1.核心課程。包括學位31門學分核心課程和7門非學分核心課程。31門學分核心課程主要包括兩大類:(1)自然科學基礎核心課程6門(1門化學領域、3門數學領域、1門力學領域和1門電學領域的課程),分別是:CHE102工程化學、MATH115工程線性代數、MATH116工程微積分1、MATH118工程微積分2、PHYS115力學、GENE123電氣工程。(2)專業核心課程25門,分別是:ME100機械工程導論1、ME101機械工程導論2、ME115材料結構和屬性、ME201高等微積分、ME202工程統計學、ME203常微分方程、ME212動力學、ME219固體力學1、ME220固體力學2、ME230材料行為學、ME250熱力學1、ME262微處理器和數字邏輯器導論、ME269機電設備和電加工、ME303高等工程數學、ME321機械運動學和動力學、ME322機械設計1、ME340機械制造、ME351流體力學1、ME353傳熱學1、ME354熱力學2、ME360控制系統導論、ME362流體力學2、ME380機械工程課程設計、ME481機械工程項目設計1、ME482機械工程項目設計1。(3)7門非學分核心課程分別是研討課(ME100B、ME200A、ME200B、ME300A、ME300B、ME400A、ME400B)。這些課程內容大致包括機械工程專業的課程結構和選課方法;學校、院系的組織架構和日常運轉;學生社團;就業機會;安全教育;圍繞核心課程的主題討論;機械工程前沿研究討論及學校已做的科學研究等。*課程后面括號內的編號為課程代碼,以1開頭的代碼是大學一年級的課程,依此類推。
2.通識選修課程。需要在技術對社會的影響、工程經濟學和人文社會科學三類課程中選修4門課程。分別為:(1)技術對社會的影響類課程選修1門;這類課程有:ANTH102社會與文化人類學導論、ECE390工程設計及經濟學和對社會的影響、ENVS105環境管理與倫理、ERS215環境與可持續性評價、SOC232技術和社會變革等20門。(2)工程經濟學類課程選修1門;MSCI 261機械工程專業規定選修工程財務管理。(3)人文社會科學類選修2門;這類課程有哲學、政治學、歷史、人文、和平與沖突、人力資源管理、音樂、心理學、國際關系研究等。
3.專業選修課程。需要在六個專業方向流體力學、機械設計與固體力學、材料工程與工藝、焊接、自動化與控制、熱工程選修7門課程。大三選修3門,大四選修4門。(1)流體力學方向:ME564渦輪機、ME564空氣動力學、ME564工程設計、ME567計算流體動力學和消防安全工程、ME571空氣污染。(2)機械設計與固體力學方向:ME423機械設計、ME435工業冶金、ME542先進的動力學與振動、ME526疲勞和斷裂分析、ME538焊接的設計制造和質量控制、ME555計算機輔助設計、ME559有限元方法。(3)材料工程與工藝方向:ME435工業冶金、ME463焊接工藝、ME526疲勞和斷裂分析、ME531物理冶金應用于制造、ME533金屬及復合材料、ME535焊接冶金、ME538焊接的設計制造和質量控制。(4)焊接方向:ME435工業冶金、ME463焊接工藝、ME526疲勞和斷裂分析、ME535焊接冶金、ME538焊接的設計制造和質量控制、ME547機器人運動學動力學和控制:(可選)。(5)自動化與控制方向:ME435工業冶金、ME538焊接的設計制造和質量控制、ME547機器人運動學動力學和控制、ME548數控機床1、ME555計算機輔助設計、ME559有限元方法、ME561流體動力控制系統。(6)熱工程方向:ME452能量轉移的建筑物、ME456傳熱學2、ME459能量轉換、ME557燃燒學1、ME559有限元方法、ME567消防安全工程、ME571空氣污染。滑鐵盧大學機械工程專業的定位是培養機械工程師,機械工程師需要能處理任何運動的機器,如機器人、馬達、泵和車輛等。在所有的工業技術領域中,機械工程師都需要從工藝和系統的角度參與設計、制造、研發和維護機械的幾乎每一個階段。機械工程師需要理解力學和熱力學基本定律、力對固體和流體的影響、熱在物質內傳遞的規律、工程材料的性能以及針對特定的功能設計機械系統的能力。從以上的課程設置可以看出,滑大機械工程專業正是從培養一個合格的機械工程師的角度來設置課程的。從數學、力學、動力學、熱學、材料學、制造工藝、機械設計學、自動化和控制這些方向完成一個機械工程師應該具備的知識結構。
三、湖南大學產學合作教育的開展情況車輛工程培養方案
湖南大學起源于中國古代四大書院之一、創建于公元976年的岳麓書院,迄今已歷時千余年,故又稱“千年學府”。是一所理科基礎堅實、工科實力雄厚、人文學科獨具深厚文化背景、經濟管理學科富有特色的綜合性、開放式、研究型全國重點大學。現有本科生20400余人,研究生11000余人。車輛工程專業隸屬于湖南大學機械與運載工程學院,形成了以汽車車身、汽車底盤、汽車安全等核心內容見長的專業教學特色;推進產學研結合,實現高水平的專業教學與高水平的科學研究相結合,注重能力導向,培養工程創新人才。湖南大學車輛工程專業的學位課程由通識課程、核心課程、選修課程及集中實踐環節組成。
1.通識課程。包括通識必修和通識選修兩大類:(1)通識必修課程(思想和中國特色社會主義理論體系概論、思想道德修養與法律基礎、形勢與政策、中國近現代史綱要、基本原理、大學英語、計算機基本能力測試、計算機導論與程序設計、心理素質與生涯發展、體育)。(2)通識選修課程(岳麓講壇、文學藝術領域必選一門、社會科學領域必選一門)。
2.核心課程。包括三大類:學門核心課程、學類核心課程和專業核心課程。(1)工學學門核心課程(高等數學A、線性代數A、概率論與數理統計A、普通物理A、普通物理實驗A、普通化學)。(2)機械學類核心課程(機械工程圖學、機械原理、機械設計、理論力學、材料力學、流體力學、熱力學基礎、電工電子學、控制工程基礎、工程中的數值方法)。(3)車輛專業核心課程[汽車構造(含發動機原理)、汽車理論、汽車設計、汽車電子技術(含嵌入式系統)、汽車制造工藝]。
3.專業選修課程。包括兩大類:專業限選課程和專業方向選修課程。(1)專業限選課程選修6門[汽車導論與法規(必選)、新能源汽車基礎(必選)、機械振動學(必選)、有限元分析、工程優化設計、汽車NVH技術、汽車結構CAE技術、汽車碰撞CAE技術、汽車試驗學]。(2)專業方向選修課程:任選一個方向修課。①車身方向(車身結構與設計、車身制造工藝學、汽車空氣動力學、汽車人機工程學、車身CAD技術)。②底盤方向(汽車系統動力學與控制、汽車懸架、液壓氣壓與電傳動、汽車底盤性能仿真)。③安全方向(汽車安全技術、人體損傷生物力學、汽車安全性實驗技術、智能車輛、汽車安全仿真理論與方法)。④新能源汽車方向(電動車輛原理與構造、電動車輛設計、電動汽車動力電池技術、電驅動及控制技術、電動汽車性能仿真)。
四、對比分析
滑鐵盧大學機械工程專業和湖南大學車輛工程專業教學計劃對比見表1:
從以上的對比可以看出,滑鐵盧大學機械工程專業的課程門數和學時數都大大少于湖南大學車輛專業,尤其是通識課程部分。滑鐵盧大學每門課基本上都是每周只上3小時,可以一次上完,也可以分兩次上,由教師決定。每門課程的課程大綱(SYLLABUS)包括以下8個部分:(1)Contact Info(任課教師的聯系方式):列出任課教師的姓名、辦公地點、電話和郵箱地址;(2)Lectures(課程講授):列出上課的時間地點;(3)communication(交流):明確學生跟老師交流的平臺;老師的課件、作業、實驗和課程中包括的編程代碼都會以郵件的形式上傳到UW-Learn平臺,學生通過該平臺提交作業、實驗報告和編程代碼;(4)Labs(實驗):明確實驗的地點、時間安排、學生分組安排及實驗的題目;(5)Assignments(作業):布置作業的題目、作業要求、提交作業的時間;有些課程還有Project的要求;(6)Tutorials(輔導):按學生的姓氏的字母排序分組安排輔導及各組輔導的具體時間和輔導的內容;(7)Final Exam(期末考試):明確考試的要求;(8)Grading(成績構成):明確實驗、作業和期末考試所占的比例;基本上每門課程的期末考試的比例不會超過50%、實驗的比例會在20%左右、作業在30%左右。滑鐵盧大學本科生的課程任務很重,課后作業量很多,并且要求很嚴,必須在規定時間提交作業的,否則零分計算。每門課程有完善的TA(助教)制度。
湖南大學車輛工程專業大一大二大類招生,整個機械類的課程一樣,夯實數學力學和機械基礎,大三重在專業核心課程,大四實施方向課程,與就業和研究方向接軌,整體知識結構合理,突出了本專業的特色。從2011年開始,湖南大學要求每門課程都要在教務處課程中心建立課程網站,上傳與該課程相關的所有內容。課程大綱也必須包括以上八個部分,并且開設小班討論和助教制度,一門課尤其是核心課程實施多位老師一起上的制度,課程要求趨于合理和規范,教學質量也大幅度上升。但也暴露了一些問題,譬如助教水平參差不齊、小班討論內容不太明確、學生課時任務繁重等等。新一版的教學計劃正在針對這些問題進行修訂,相信隨著制度的規范和借鑒國外的經驗,本科教學質量一定會更上一個臺階。
參考文獻:
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目前建筑業企業要求未來的工程技術人員具備更多新的專業技術和更高的綜合素質,這就對高職建筑設備工程技術專業《供熱工程》課程的教學方法和手段提出了新的挑戰。《供熱工程》作為高職建筑設備工程技術專業的一門職業技術課,其課程教學內容及方法,必然要符合行業的發展要求,力爭培養出能夠應用新技術、新工藝,解決實際工作中遇到的各種問題的實用型、技能型人才。傳統的高職教學模式在很大程度上抑制了學生學習的主動性和綜合掌握專業知識的能動性,并在一定程度上阻礙了學生創新能力的發展。為此,有必要對該課程進行改革。
1課程設計理念
11課程定位與性質
《供熱工程》是建筑設備工程技術專業的核心職業技術課。所學習的內容即為崗位的工作內容,通過本課程教學使學生掌握《供熱工程》的基本知識和基本技能;培養學生供熱工程的設計能力、供熱管網運行管理能力、供熱工程施工能力;以及能運用所學基本知識解決工程問題的能力。該課程對學生職業能力培養和職業素養養成起主要支撐作用,它要以《建筑概論》、《流體力學泵與風機》、《熱工學基礎》課程的學習為基礎,也是進一步學習《建筑安裝工程造價》、《計算機輔助設計》、《工程施工組織管理》等職業崗位課的基礎。
12課程設計思路
在課程設計時,依據專業培養目標構建《供熱工程》的知識能力與職業素養相結合的課程目標。該課程注重學生供熱系統認知能力、供熱系統識圖能力、供熱系統設計能力、系統運行管理等能力的培養。本課程設計理念有以下特點。
(1)以職業能力培養為重點,以工學結合為切入點,以實現“做中學、做中教”和“畢業即就業、就業即上崗、上崗即頂崗”的教學目標,與行業企業合作共同進行課程開發與設計。
(2)以建筑采暖工程項目實施為導向,突出 “供熱技術”能力目標,以學生為主體,以任務為載體,以能力訓練為手段,涉及“供熱知識、供熱理論、供熱實踐”一體化課程。
2課程教學設計
21教學模式
在教學過程中,設定“專業核心課程教學”和“項目訓練教學”相結合“教、學、做”一體化的教學模式,即將知識和技能隱含在訓練項目中,將課堂教學活動的邏輯主線定位在實踐活動上,理論知識的組合按照實踐訓練任務的相關性進行,不同的任務按照不同特點,組合對應的訓練項目和理論學習,讓學生融入工作情景,經受實際工作的鍛煉,提高他們分析問題、解決問題的能力。
22教學內容的組織與安排
根據供熱工程設計的工作工序和工程特點,將本課程劃分為九個知識模塊,每個學習模塊的學習內容、技能內容具體要求見下表。
23教學方法設計
課程采用“專業核心課程教學”和“項目訓練教學”相結合的教學模式,以采暖施工圖設計為載體,將教學單元設計成單項任務,課程教學實施以學生為主體、以教師主導的“做中學,做中教”的教學方法,實現學習過程與工作過程的統一,突出了以學生為主體,教師為主導的教學理念。實現理論與實踐一體化,教學與評價一體化。在這種教學模式下,針對不同學習內容,采用多種教學方法。
(1)PowerPoint課件演示。利用PowerPoint課件多側面、多層次地演示教學內容。主要用于設備介紹、工作原理分析和知識點的總結等方面。例如采用PPT課件展示供熱系統的形式效果很好。
(2)現場板書授課。現場板書主要用于臨時詳細表述某個部分的教學內容,和PPT課件結合使用。例如公式的演繹,細部構造示意圖等均使用現場板書進行,教學效果很好。
(3)現場參觀。現場參觀的目的是提供實物系統的環境來增加學生的感性認識。例如已建或在建的建筑供熱系統的參觀,為同學們牢靠掌握本課程的理論與實踐知識提供很好的平臺。
(4)項目教學法。將一個獨立的工程的項目,交由學生自己處理。其包括信息的收集、方案的設計、項目的實施及最終的評價,都由學生自己負責。學生通過該項目的進行,了解并把握整個過程及每一環節中的基本要求。在“項目訓練教學”中,教師處于主導地位,學生處于主體地位,人人參與創造性實踐活動,注重完成項目的過程性;學習過程成為學生在項目中實踐的過程,理解和把握課程要求的知識和能力,體驗創新的艱辛與樂趣,培養分析問題和解決問題的思想和方法。其教學過程按照:
(1)發放任務單,提出引導性問題;
(2)教師講解完成工作任務所涉及的知識;
(3)教師演示學生分組操作或討論;
(4)學生自評、互評;教師評價,指出不足,學生整改。
24教學考核方法
關鍵詞:建筑設備專業;立體化專業課程;實踐教學體系
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)19-0235-02
一、前言
建筑設備專業的主干學科包括了供熱工程、空調工程以及通風工程和燃氣工程,對上述學科進行學習,一方面有利于專業學生全面掌握其所學專業的各類知識,提高自身專業能力,另一方面,對于我國建筑工程產業的發展也具有積極的促進作用。本文通過對建筑設備專業的培養目標與培養要求進行分析,在結合建筑設備專業課程實踐教學過程中出現的問題,為通過立體化專業課程實踐教學體系的建立以促進專業學生實踐能力的提高提出了合理的意見和建議。
二、建筑設備專業簡述
1.培養目標。建筑設備專業主要培養學生具有建筑公共設施系統的設計、安裝、調試、運行、管理以及室內環境設備與系統和國民經濟建設過程中所需的特殊環境研究與開發的理論知識與能力[1]。
2.培養要求。建筑設備專業的培養要求即培養學生具備何種能力,就現階段而言,我國建筑設備專業要求學生在接受教育后主要具備如下能力:(1)系統掌握專業要求的基礎理論知識,主要包流體力學、流體機械、工程熱力學、傳熱與傳質以及計算機、電工、電子、機械和建筑環境等;(2)系統掌握建筑環境與建筑設備工程的基礎理論知識,進而了解專業以及相關技術在未來的發展趨勢;(3)具有室內環境與設備的系統測試以及調試和運行管理能力;(4)初步掌握室內設備系統的設計方法并具有較強的工作適應能力[2]。
三、專業課程實踐教學過程中出現的問題
對建筑設備專業課程在教學過程中,特別是在實踐教學過程中出現的問題進行說明和分析,不但有利于高校準確掌握當前實踐教學的發展現狀,而且對于促進專業學生專業實踐能力的提高也具有重要意義。
1.教學實踐與校外基地實踐脫節。教學實踐與校外基地實踐脫節是當前建筑設備專業課程實踐教學存在的首要問題。由于建筑設備專業屬于建筑工程土建類專業的一種,在其專業實踐方面具有建筑類高職專業的共同特點,因此,其工作內容與其他專業的銜接也極為重要[3]。對建設工程自身的特點進行分析可知,其建設周期一般在3~5年,由于周期較長,要想使學生通過短期的專業實踐來完成一個完整的工作周期是相當困難的,這使得學生在有限的時間內并不能全面掌握全部的建筑環境及設備系統設計與運行管理方面的知識,加之現行高職院校所實施的工學教學改革無法完全以企業的施工現場為教學載體而完成專業課程中的實踐教學任務,在降低了實踐教學效果的同時,也阻礙了學生專業能力的提高。
2.缺乏健全的課程實踐體系。就當前建設類高職院校而言,在學生的實習階段便將其安排到施工員和資料員等施工管理類的崗位,企業要求學生對各類建筑設備的操作技術進行了解,并注重其人際關系、環境適應和團隊合作等能力的培養,但對專業學生動手能力的要求不高。產生上述情況的原因在于,在傳統的專業課程當中,高職院校經常將實踐教學定義為一種單一職業的培訓,而并未將建筑設備專業學生的實踐教學納入到學生在企業的工作實踐當中,使得此種教學觀點偏離了學生能力培養的軌道[4]。對我國當前建筑設備專業的實踐教學體系進行分析可知,實踐教學中主要重視視圖方法、管道安裝的相關技能培養,并不能使學生在參與實際工程建設時具備對整體工程的全面認識,嚴重阻礙了專業學生自主能力與創新能力的提高。
3.資源利用率較低。資源利用率較低主要表現在實踐基地建設不規范以及企業資源利用不充分兩方面。就現階段而言,我國并無對建筑設備專業實踐教學進行指導的課程標準,而規范性的實踐教學體系與設備也比較匱乏,使得校內的專業實踐基地建設缺乏規范性,加之受實踐基地投資與規模的限制,使得工位不足及工作任務缺乏全面性的情況在實踐教學中屢屢頻出,阻礙了專業學生的發展。在企業資源的利用方面,由于當前高職院校并未充分利用企業所提供的財力、人力和物力等方面的資源,使得學生無法了解新材料與新工藝在實際施工中的應用。而在施工技術以及施工質量管理等方面,由于學生所攝入的信息量較少,使其無法對建筑設備專業及職業領域的轉向技能進行全面認識。
四、建設立體化專業課程實踐教學體系的意義
建設立體化專業課程實踐教學體系具有如下幾點意義:(1)更新職業能力的培養平臺。與原有的教學體系相比,立體化實踐教學體系在考慮到學生識圖能力以及操作能力的基礎上,將設計能力、創新能力以及質量控制能力、團隊合作能力與職業綜合能力等進行全面考慮,進而構建出集設計、施工、設備系統運行控制與團隊合作為一體的職業能力培養平臺,全面提高建筑設備專業學生的專業實踐能力。(2)拓展校企合作渠道[5]。立體化專業課程實踐教學體系以實際的工程建設為基礎,通過將工程現狀如實展現在企業面前,進而吸引有關企業與高校進行合作,并統籌資金于技術資源,實現優勢互補、合作共贏的目的。在此基礎上,建設出與實際工程相符的校內實踐基地,使其作為合作教學與教育培訓的主要平臺,為專業學生的實踐提供良好的環境保障。(3)突出學生學習的主體地位。在建筑設備專業的建設過程中,立體化實踐教學體系以學生“能做”到“會做”的轉變為教學宗旨,以小組的方式組織學生參與實訓工作,從而使其對整體的任務方案進行全面了解,并將相關任務逐一落實到組內各個成員,充分體現學生在實踐教學過程中的主體地位,并提高其自身的專業實踐能力。
五、立體化專業課程實踐教學體系建設
1.改革課程實踐模式。改革課程模式是立體化課程實踐教學體系建設的重要措施。高職院校需要改革原有的教學模式,并以豐富課程教學內容和原有實踐教學體系的缺陷彌補為出發點,建立健全的立體化課程實踐教學體系。課程實踐模式改革的主要方法如下:以工作任務作為實踐教學的載體,將相應的專項能力匯成教學課程中學生的職業能力,并對實踐教學過程中各環節的層次規律進行探索,進而建立起以核心課程為主的立體化實踐教學模式,全面開展基于此模式下的建筑設備專業的實踐教學。
2.明確立體化實踐教學體系的構成條件。明確立體化實踐教學體系的構成條件以及任務要求是以實踐教學體系促進學生專業實踐能力提高的主要方法。立體化實踐教學的主要任務為基礎型任務、核心型任務以及拓展型任務。建筑設備專業立體化實踐教學體系構成的條件如下:(1)基礎型任務、核心型任務以及拓展型任務應對其各自所包含的訓練模塊進行指導,例如,施工設備圖識別模塊以及系統安裝視頻和施工工藝視頻模塊應該以基礎型任務為前提,進行相關教學的開展。(2)同一任務的訓練模塊在實踐教學中并不在統一情境內,但其所包含的知識與技術層次相同[6]。例如,核心型任務中的設備運行模塊與拓展型任務中的設備聯合運行模塊具有較大關聯,即聯合運行模塊是在單一設備模塊得以順利運行的基礎上進行的,雖然設備運行模塊分別存在于兩個不同類型的實踐任務中,但其具備的知識與技術層次均是相同的。(3)不同層次任務模塊的知識與技能應存在著緊密聯系,而在立體化實踐教學的過程中,應該注意對不同任務模塊的配合應用。例如,基礎型任務中的設備施工圖培訓應以核心型任務的設備系統的安裝訓練為目的進行開展,而設備系統的安裝訓練又要與拓展型任務中的施工配合教學相一致,從而保障實踐教學體系的順利構建。
3.建設并完善校內實踐環境。建設并完善校內實踐環境是立體化實踐教學體系構建并得以指導實踐教學的重要外部保障。在建筑設備專業的建設過程中,應以課程能力的訓練目標為主要依據進行實踐內容的設計工作,并根據時間任務需要,建設并不斷完善校內的實踐環境。通過加強學校的形象建設與相關政策的宣傳力度,吸引企業將更多的人力、物力和財力投入校內實踐環境的建設中去,以加強校企合作力度的方式,使學生了解到更多的實踐工程案例,并編寫教師的實踐教學與學生實踐學習文件,從整體上提高立體化課程實踐教學的教學水平和學生的專業能力。
六、結論
本文通過對建筑設備專業學生的培養目標及能力要求進行闡述,分析了專業課程實踐教學過程中課程實踐體系缺失以及資源利用率較低的問題,在結合建設立體化專業課程實踐教學體系的基礎上,從改革課程實踐模式、明確立體化實踐教學體系的構成條件與任務要求以及建設并完善校內實踐環境等方面為立體化轉業課程實踐教學體系的建設提出了有價值的參考意見。由此可知,未來,加強對基于建筑設備專業立體化專業課程實踐教學體系建設方法的研究與應用力度,對于促進我國建筑設備專業人才發展,使其更好地支持我國建筑工程建設具有重要的現實意義。
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關鍵詞:非電類工科專業;計算機課程;教改
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)14-0222-03
引言:
隨著數字化技術的發展,計算機課程已經成為大學的公共課程,幾乎所有的專業都學習計算機相關課程。目前,高等院校的計算機教學主要分兩類:一類是指計算機專業的學科教育;另一類是面向非計算機專業大學生的計算機基礎教育。然而,非計算機專業的學生畢竟占全體學生的絕大多數,而且其專業領域千差萬別,因此,這些學生對于計算機的基礎知識的掌握,以及對于計算機學習的要求都相差很大。比如對于社科、文管相關專業的學生,他們大多數人將來的工作和學習都不需要太艱深的計算機知識,因此,一本基礎的計算機組成原理教材并結合學習一些網絡知識和技能、相關的計算機語言(比如C語言)和相關專業的典型軟件(如Office等)就足可以讓他們應付將來的工作和學習。而對于非計算機專業中電類專業學生,由于他們以后的工作主要是基于計算機、單片機、智能系統,因此,這類學生對計算機知識的要求相對前面的學生要高很多,比如他們除了學習計算機組成原理,還要學習計算機原理與接口技術、單片機原理,以及一些較難掌握的計算機語言,如匯編語言、C++語言,甚至有些學校還要求其學習數據庫知識以及離散數學教程。因此,由于專業自身的特點,對于電類非計算機專業的學生,其對于計算機知識理解與掌握要遠遠高于其他給計算機專業的學生,甚至接近于計算機專業的學生。
那么,上述非計算機專業中,除了社科、文管以及電類專業以外,還有一大類非電類專業,如機械、能動、核能、材料、化工、建筑等等工科專業。這些非電類工科專業自身對于計算機知識的要求就很不一樣。比如核能領域的學生,如果主要是搞熱工流體方面的研發,則對計算機知識的要求不高;如果搞核技術方面的研發,則其對計算機知識的要求和電類專業是完全相同的,甚至要求能獨自設計電路板、單片機以及DSP智能系統。
因此,對于非電類工科專業的計算機課程的學習,用非計算機專業的計算機教學方法、一刀切的方式來對待是不科學的。這也是讓這些非電類工科專業的計算機課程教師頭痛的事情。正是基于這樣的考慮,本文在分析高校非電類工科專業計算機教育問題的基礎上,提出了一些新的教學思路和方法。對非計算機專業的工科學生的計算機課程的學習提出一點建議,以期拋磚引玉。
本文結構如下,引言部分提出了主要問題,第二部分詳細分析了目前非電類工科專業的計算機課程存在的問題,第三部分提出了解決的辦法,最后一部分給出結論。
一、非電類工科專業計算機課程存在的問題
筆者曾經在哈爾濱工程大學的核能科學與工程專業任教,主講微機原理與接口技術,本課程共用學時56學時,包括48學時理論課以及8學時上機實驗課。曾用教材共有兩本,一本是清華大學出版社出版的《微型計算機原理及應用》(第三版),由鄭學堅、周斌編著。另一本是機械工業出版社出版的《計算機組成原理》,主編為耿恒山。當然,本課程只講授教材中的部分內容,主要包括計算機的基礎知識、計算機的基本工作原理、處理器結構、指令系統匯編語言以及計算機的輸入輸出接口。
經多年的教學實踐發現,每次課程結束,大多數學生都幾乎完全無法掌握這門課程的基本理論,比如觸發器的結構、計算機基本工作原理、CPU的基本原理、指令系統以及一些計算機接口技術,諸如8255芯片、8259芯片等。
表1顯示了筆者在2012年針對“計算機基本工作原理的理解程度”對自己所教的班級以及另一個教師所教班級共63名學生進行的一次調查。
表2顯示了筆者在2012年針對“所用教材的難易程度”《微型計算機原理及應用》(第三版)對自己所教的班級以及另一個教師所教班級共63名學生進行的一次調查。
表3顯示了筆者在2013年針對“所用教材的難易程度”《計算機組成原理》對自己所教的班級的32名學生進行的一次調查。
針對2013年期末考試的最后一道比較典型的接口編程填空題,筆者發現,全班31個人,只有一個同學得了滿分,而其他試卷大多數不是空著就是不知所云。
有很多學生在學完這門課后居然問我,5V的電平在計算機里面是如何產生的?觸發器有沒有電源?觸發器的結構是什么?……諸如此類基礎性問題。筆者分析發現,對于非電類工科專業的學生,雖然表面上看來是由于課程太難導致學生無法掌握,其根本原因在于非電類工科專業的計算機的相關基礎課程設置不全面,很多課程比如數字電路、模擬電路、電工學基本沒有學過。而我們目前并沒有針對這類專業的合適教材,因此,導致上述問題是可以理解的。正是針對這個問題,本文提出如下的解決思路。
二、非電類工科專業計算機課程改革的思路
(一)學習目的調整
人們常說,計算機學習的目的在于應用,這是有一定道理的,但是也需要具體問題具體分析。比如對于我們前面提到的非電類工科專業的學生。現在非電類工科專業的學習課程本身也很復雜,以動力能源類專業為例,其主要課程除了熱工物理之外,還有流體力學等大量基礎性且難度很大的課程,學生們在這樣的教學要求下,是很難達到計算機應用這個目的。因此,以這個目的為落腳點來進行課程的設置與教學,最后導致學生連基本的計算機原理都無法理解,其計算機應用的目的就成為了空中樓閣,難以達到。基于此,本文建議,將非電類工科專業的計算機課程的學習目的由計算機應用改為計算機原理學習。我們這里對學習目的的要求并不是無原則地降低,而是基于現實形勢所做的調整。因為:
1.很多非電類工科學生以后不一定從事與計算機相關性很高的專業,因此對于這部分人,過多的學習計算機課程并無太大必要。
2.改變學習目的是為了更好地學習、理解這門課程,太高的目標并不一定帶來好的結果,稍微降低一些目標,反而能使這些學生學得更好。
3.對于其中的一部分人,將來工作可能需要較艱深的計算機知識,但是我們現在的改革也是必要的,因為對于計算機原理更好地理解對以后深入學習計算機專業的知識是有極大的好處的。
筆者認為,非電類工科專業的計算機課程學習的目的如果改為以學習計算機原理為主,再輔以應用,將會收到更好的效果。
(二)教材改革
調查發現,在目前的計算機教材市場上并沒有專門針對非電類工科專業的計算機教材。筆者認為,有必要針對這類專業的特點,專門設計一本針對性較強的教材,在這里有如下建議:
在教材的緒論部分,應著重介紹計算機的基礎知識,以計算機的基礎數學理論為主,包括數制、布爾代數以及加法電路。布爾代數部分應著重講解邏輯函數的概念,包括真值表、最大項、最小項以及卡諾圖原理。這部分直接關系到后面處理器結構中指令譯碼器以及控制器的基本設計原理。第二部分為計算機的基本組成電路。以計算機的基礎硬件理論為主,包括觸發器的基本結構和原理、R-S觸發器、D觸發器以及J-K觸發器、寄存器和較典型的門電路。第三部分則為全書的重點章節,講授計算機的基本工作原理,主要包括計算機結構的簡化形式、最簡單的指令系統、基于簡單指令系統的程序設計、執行指令的例行程序、微處理器中的控制部件。這部分難度較大,卻是整門課程的基礎,建議課時量安排在全部課時量的三分之一左右。對于這該部分章節的理解直接決定了學生對于匯編語言、8086以及接口電路設計和可編程芯片的理解與掌握。第四部分可以簡單介紹一下8086的結構以及匯編語言的編程方法。以匯編語言程序為主,介紹幾個典型的程序。第五部分講授計算機的可編程芯片。筆者建議,這部分內容不宜講授過多,只一個典型的可編程控制芯片電路為好,建議講述8253定時器。因為學生們可以在自己的計算機上自由控制該定時器,并可通過計算機自帶的小喇叭來檢驗,方便實施且易于理解。
最后一部分可以對有余力有興趣的學生進行引導。內容難度可加深。
(三)教學模式改革
雖然本文一再強調對于非電類工科專業計算機課程的學習要以原理的學習為目的,但是并不是說完全拋棄實踐。事實證明,對于計算機課程的理論學習與實踐是相輔相成的,沒有深入地實踐,就無法理解這門課程的精髓。
因此,本文建議,從教材的第四部分,即8086的結構以及匯編語言的編程方法開始,教師就應該主要在計算機上而不是在黑板上講解。以運用MASM調試典型程序為主要線索,講解匯編程序的功能及匯編過程、DEBUG程序的典型子命令、CPU的各參數,狀態變化過程、存儲器和CPU交互過程、匯編語言程序的結構等等。隨著信息技術的進步以及與其他學科的交叉,計算機課程教學內容也在發生著日新月異的變化,而高校教學改革的趨勢是大量縮減課程學時[5]。為了化解學時縮減與授課內容急劇增加的矛盾,本文建議計算機教學應借助網絡平臺,大力開展網上學習與討論等學習活動。利用網絡,學生既可以下載和觀看相關教學課件也可以搜索到大量匯編語言程序代碼,既能豐富學生的學習活動,又提高了學生的學習能力和對計算機的理解水平。同時,教師還要根據學生們掌握的情況,在教學過程中,精心安排實驗程序、將理論付諸實踐,讓學生更好地理解理論知識,同時也是對學生技能的培養,訓練其動腦、動手能力。
三、結語
目前,非電類工科專業的學生對于計算機課程的學習存在較多的問題,學生們學習深入的計算機知識的相關基礎薄弱、教材難以理解、學習效果不好。根據這些特點,本文針對非電類工科專業的學習目的、教材、教學模式提出了相應的解決策略。非電類工科專業的計算機教學必須要贏得高校和相關部門的大力支持與配合,取得相關的教育工作者的共同關注,才能適應目前的教育教學形勢。
參考文獻:
[1]陳丹桂.高校非計算機專業計算機基礎教學改革新思路[J].湖南廣播電視大學學報,2008,(4).
[2]戴振華.高校非計算機專業計算機基礎教學改革探討[J].實踐教學改革與創新,2009,(12).
[3]牟連佳,梁皎,李丕顯,孫文安.高校非計算機專業計算機基礎教學改革的研究與實踐[J].高教論壇,2005,(1).
[4]代小紅,王光利.高校非計算機專業計算機基礎教學改革的研究與實踐[J].重慶工商大學學報:自然科學版,2011,28(3).
【關鍵詞】暖通空調 施工 調試
引言:
在暖通空調施工過程中,由于其施工具有復雜的特點,因此常常出現多種問題,導致對建筑施工整體質量和進度造成影響。由于暖通空調施工所涉及內容較多,對暖通空調施工造成的影響因素也較為復雜,不僅涉及資金配置、設備設計、暖通空調施工材料等多方面,而且暖通空調的安裝和系統噪聲問題都會影響到暖通空調的施工質量。
1、暖通空調施工過程中的常見問題
1.1標高和管線交叉
目前,絕大多數的施工圖紙是通過工程繪圖軟件CAD完成輸出的,暖通工程也不例外。它工程龐大,專業涉及復雜,包括流體力學、傳熱學、建筑環境學、供熱工程、電工學等10余種必修專業。此外還與制冷技術、自動控制原理等選修專業相關,因其各自的用途差異,管道線多而復雜。一般施工圖中的管道設備標高只是大概的規劃,并未完全核實,或忽視了繁多管線交叉的問題,這就給后期的安裝埋下了隱患;還有可能標高的定義是準確的,但是施工人員不專業或沒有嚴格按標準安裝,使實際尺寸偏離設計尺寸,最終導致標高和管線交叉問題的出現。這不僅使施工協調的難度大大增加,更導致了后續安裝的不規范性,嚴重影響著工程質量和進度。
1.2水循環不暢
水循環系統在整個空調系統中有著舉足重輕的地位,一旦其出現問題,整個系統就難以運作甚至癱瘓,失去了暖通空調的意義。冷凍水循環管道堵塞在水循環問題中出現頻率最高,主要是因為在施工過程中各專業管線鋪設不合理,管線的復雜交叉使得相互之間不能正常協調運行,甚至擠壓空調管道導致其變形,之后的管道內氣囊堵塞也就不足為奇了,進而造成了水循環不暢;另外管道的清潔問題也不容忽視,安裝前沒有清洗管道,也沒有對其進行吹除處理,而施工后也沒采取任何措施進行清潔維護或清潔工作不到位,使得管道內雜物阻塞,直接導致水循環系統不能正常運行;有時因為管道變徑的接口設計或制作的不標準,造成氣流不暢,影響水循環。
1.3噪音
噪音超標歷來是建筑行業的一個難題,暖通空調施工過程中的噪音也難以避免,而且比較常見。風機盤管是暖通空調理想的末端產品,雖然這方面的技術已有所改善和提高,各項指標也符合相關標準,但是很多大風量的空調設備應用到實際環境中產生的噪音遠高于參考值,結果不盡如人意,這不僅影響著施工人員的身心健康,對周邊居民的工作和生活也造成了一定干擾。
1.4管道結露滴水
這一問題形成的原因是多方面的。材料質量是第一,暖通空調保留并發展了空調最基本的功能即調節溫度,此時材料的選擇是重中之重,即使有很好的設計原理,但管道材料低劣,保溫散熱功能差,根本無法發揮它的真正作用。如果在施工過程中,為了降低成本或檢驗系統不完善而忽視了管道材料所應有的功能,選擇了劣質的材料,就會降低暖通空調的調節力度,導致在后期的使用過程中出現凝露滴水問題;另一個重要原因是施工人員的不規范操作,比如對管道之間接口的處理,操作不當會導致氣體泄漏,不能保證其嚴密性,或安裝后沒有檢查,沒有定期檢測水壓等,這些由于施工人員的大意和不標準的操作,都會引起管道的凝露滴水。
2、施工中的問題對策
2.1針對標高和管線交叉現象,首先應該以綜合全局為原則,設計規范、合理的施工圖,同時標明風管、水管等主要設備的尺寸和標高,采用這種設計方式最大的優點是明確各專業管線的具置和標高的尺寸,避免管線交叉。施工前暖通空調專業人員應加強與其他專業的人員交流,會審圖紙,整體把握管線布局,檢查是否存在管線交叉情況。此外在施工中應嚴格按照標準規范操作,避免問題的產生;
2.2由于管線交叉錯亂會擠壓管道變形,造成水循環系統不能正常運行。我們應做好清理工作,如封閉管口前除去管道內的銹斑和異物,為防止水分及雜物進入,暫時不能封閉的管口,應做好封堵工作,在將所有管道連接前應分段清洗,方便封口的同時能很好地防止管道阻塞,以免引起水循環系統的異常運行;
2.3作為質量通病的噪音超標,目前的解決方法主要是使用彈簧吊鉤固定風機,用軟接頭連接水管和風機組合,采用減震器減少安裝風管和風機時造成的部件震動等方法以減輕噪音。隔音材料的使用在施工過程中也比較常見,如在天花板和墻面安裝吸收功能好的吸聲板,門窗數量盡量少的同時也采用吸音材料,在一定程度上也能減少噪音的外散。安裝后還要在現場進行運行測試,若噪音還是超標,應重新安裝、調試,必要時應更換設備,直至達標;
2.4解決管道凝露滴水問題的首要任務是對材料的嚴格把關。通過專業技術人員的檢查,對檢驗不合格、不達標的材料和設備堅決不準許其入場。因為只有管道材料合格了,才能保證流動氣體的嚴密性,更好地調節溫度,確保舒適環境的營造。另外,要求施工人員嚴格按照要求做好管道工作,如根據管徑的大小選擇合適的保溫套管,給穿墻的冷凍管安裝保護套管等,還要加強各環節的檢查力度,尤其是在封底前做好防護,避免漏水。
3、暖通空調調試中的常見問題
3.1制冷機組事故
在上述問題中我們提到不按標準選擇施工材料很難達到保溫散熱的預期效果,即材料問題,或由于測試人員不專業,缺乏相關知識和經驗,測定時沒有按照說明書逐步進行,都會使制冷機組產生事故。另外,當測試的壓力超過容器所能承受的最大限度,也會引起其問題的出現。
3.2空調局部效果不理想
一般是由于施工時或施工后沒有及時檢查和清理系統內的異物,導致堵塞,或者是因某部分的設計不符合常理,加上調節有難度,導致系統局部無法達到預期效果。
3.3冷水機組的制冷量不足
水泵輸出的力量達不到標準,冷卻塔的水溫低于規定的參數,泠凝器中有異物堵塞管道或其隔離墊錯位喪失降溫作用,是造成制冷量不足的常見原因。
3.4運行時結霜
回風閥的開口過小,或沒有清理回風過濾器致其堵塞無法過濾,風機皮帶松動后沒有足夠的排風量都會出現結霜現象。
4、調試中常見問題的對策
請專業技術人員在保證測試的壓力在容器額定壓力范圍內的同時嚴格按照說明書對暖通空調進行調試;首先對局部不合理的設計進行修改、更正,使其符合常理并便于調節,在此基礎上,對該部位系統進行清洗,保證其整潔、順暢;清除管道內的雜物,檢查冷凝器的隔離墊是否錯位,還有對冷卻塔進行維修使其水溫和水量符合標準;按要求調節回風閥的大小,清洗回風過濾器,固定風機皮帶至能排出足夠的風量。
5、結語
總之,做好各專業之間的溝通協調工作,減少相互影響,預防易出現的問題,認真正確地處理已有問題。只有這樣,才能保證暖通空調系統更好地運行,為用戶創造更多的效益。
參考文獻
[1]黃道蘭,卞開朱.淺談暖通空調安裝施工的質量控制[J];山西建筑,2011(8)