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[摘要]本文针对飞行器环境与生命保障工程专业的专业课程设计的实施现状,提出了建立一套专业课程设计的规范化教学体系和质量保障体系的新思路,以实际应用为背景,以课程内容为依托,从教师队伍的建设、教学手段的扩充、教学模式的探索和教学观念的转变四个方面论述了本专业课程设计的改革方法,具有较好的示范作用和教学效果。
[关键词]课程设计教学改革探索
引言
飞行器环境与生命保障工程专业的专业课程设计环节是学生在学完专业基础课程(如工程热力学和传热学)及专业方向课程(如换热器设计、飞机环境控制)后的一个重要教学环节。专业课程设计是将课程理论转化为课程实践的“桥梁”,同时也是实践教学与大学本科教学中的一个关键环节,是对学生应用所学理论知识解决实际工程问题能力的培养[1]。它要求学生在教师的组织指导下,围绕某一实践设计题目,按照课程设计任务书的具体要求,通过查阅资料、分析资料,综合运用有关基础理论、专业知识和实际经验,从而确定设计方案,撰写设计报告,进行一次综合性、系统性的“练兵”。通过课程设计的练习,使学生能独立地解决专业范围内比较简单的具有典型性的设计任务,为毕业设计以及毕业后在专业工作中解决更全面而复杂的技术问题打好基础。因此,课程设计是培养学生独立解决专业实际问题的一个基本训练过程,通过要求学生从技术、经济、工艺等角度分析设计方案,培养学生树立正确的设计观点;通过要求学生收集、阅读、判断技术资料培养学生使用技术资料的能力;通过进行设计、结构等计算培养学生对具体对象进行设计的能力;通过制图和编写说明书培养学生精确地表达设计思想的能力。
专业课程设计在本科教学大纲体系中起着承先启后的作用。专业课程设计环节是在学生学完专业基础课程工程热力学和传热学以及专业方向课程热交换器设计和飞行器环境控制等课程之后开设的实践教学内容,如何培养出具有工程实践知识的创新人才和建立规范化的教学保障体系是专业课程设计环节追求的目标,因此开展专业课程设计的规范教学体系项目的研究,具有十分重要的意义。
一、现状及存在的问题
飞行器环境与生命保障工程专业在以往的课程设计环节中,专业课程设计指导教师处于不固定状态,题目类型虽有延续性,但在要求上易产生不规范性,具体体现在以下几个方面:
第一,缺少规范化通用设计指导书,特别是制图部分,急需请厂所的工艺人员审核图纸。课程设计是实践教学环节,学生的设计应以实际应用为基础,在专业理论知识的指导下,设计出符合实际生产过程的产品。但目前的课程设计与实际生产联系的不紧密,学生的设计不规范,有时不符合实际情况,特别是制图部分,拿到生产实际时,不符合标准,生产人员看不懂,也就不能将设计图纸转化为实际的产品。所以需要请一些相关厂所的工艺人员来审核图纸。
第二,指导教师队伍年轻化,缺少在工厂实践的锻炼,制造工艺相关知识缺乏,工程制图能力也存在不足,急需提高工程实践能力。教学团队中有近两年才留校的年轻教师,没有在工厂工作的经历,缺少生产实践,对产品的制造工艺也不是十分熟悉,造成在指导学生课程设计时的吃力。
第三,缺少教具(如实物、录像资料、3D动画等)或其他教学手段的支持。现代教学中应当运用一些现代的教学工具和教学手段,如多媒体技术。在指导学生课程设计过程中,如能适当运用多媒体或一些相关的实物,对学生进行情景化教学,能达到事半功倍的效果。
第四,与其它教学环节如实验室实践环节和课程实验及生产实习等的联系尚不密切。专业课程设计与现场参观实习结合,能使学生带着问题有针对性地认识专业对象,从而强化对所设计系统的总体功能感的认识,印象会更深刻,也有助于问题的理解和解决[2]。因此,有必要解决实习如何与专业课程设计紧密结合的问题。
二、课程设计改革
针对本专业课程设计的现状及存在的问题,进行以下几个方面的改革。
(一)教师队伍的建设
2008年,本专业成立了专业课程设计指导小组,组成了以教授1人、副教授4人和讲师2人组成的教学团队。该教学团队成员年龄在28—45岁之间,多为教学和科研工作的领头军或骨干。同时为了保持教师队伍的教学力量的延续性,本教学团队在成员的组成上有一定的开发性,也就是说鼓励年轻的新留校老师加入教学团队,这些年轻老师多承担班主任工作,当他们所带班级的学生在四年级进入专业课程设计时,这些老师已经有了2～3年的指导经验,如此延续下去,使得本专业的课程设计环节始终保持了新生力量的输入。但考虑到教学团队成员的年轻化,其教学经验和工程经验相对不足,教学团队采取定期召开研讨会;请厂所(如南京机电液压中心、新航集团134厂、校机械加工厂等)的工程技术人员到学校来交流培训;利用指导老师带队生产实习的机会等方式提升教学团队的整体业务水平。
(二)教学手段的扩充
专业课程设计与实践环节联系紧密,现代化的工程设计应与生产实际相结合,为了避免出现设计的东西与工程实际脱节,让学生认识到工程实践知识与能力在设计中的重要性。通过购买热交换器设计和机械设计等方面的参考教材、外协制作换热器样件、借鉴科研积累的与厂所良好的合作关系请合作厂所赞助制作视频录像和学生制作3D动画等教学手段,扩充了现有的教学手段。通过教学手段的扩充,提高学生对相关产品的感性认知,也对所学理论知识有了更深刻的理解,对学生今后的毕业设计和贴近工程实际有很大的帮助,使学生能够全面系统地回顾和运用理论教学环节中所学到的专业理论知识,学会全面统筹地思考问题、分析问题和解决问题,为将来在工作中协调各专业、各工种之间更为复杂的问题打下基础[4]。
(三)教学模式的探索
在课程设计的教学中,运用多种教学模式,如采用组织学生现场答疑和网上答疑相结合的方式,教师定期例会、组织学生问卷调查、学生预答辩和答辩等环节。通过这些教学模式的综合运用,有效地保证了课程设计的质量。运用这些教学模式时,不流于形式,尽量做到因材施教,不同的教学模式解决不同的实际问题,如现场答疑可以面对面的帮助学生解决设计中遇到的问题,效率高且效果好。而网上答疑可以不受时间和空间的约束,随问随答,及时地帮学生解决问题。教师定期例会是教学团队成员之间互相交流沟通、相互学习的平台,对提高团队的整体水平有很大益处。学生问卷调查是教师了解学生观点看法、掌握学生思想动态的重要方法。学生预答辩可以提前发现课程设计中的问题,查漏补缺,以便能更好的完成设计,提高自己的设计水平和专业技能。对学生课程设计的最终考核方式是答辩,通过对学生设计方案、工艺计算、结构尺寸设计、辅助设备选型、总装配图、管路布置图和设计说明书的考核,来检测学生的专业技能。
(四)教学观念的转变
在课程设计中,不仅要着眼于知识的传授和传递,更重要的是注意培养学生运用知识解决具体问题的能力,注重学生思维品质的形成和认知技能的发展,考虑专业知识的不断更新和世界前沿技术的长期跟踪,着重培养学生利用所学知识提出问题、分析问题和解决问题的能力。图1为学生能力培养的流程示意图。
此外,在本专业课程设计中,考虑学生今后工作需要,改变了以往手工制图的要求,通过运用制图软件平台,增加学生的计算机绘图能力。
但由于采用了计算机设计,也带来了一些新的问题,如一些学生直接复制别人的设计成果。稍加修改就作为自己的设计。为此,我们要求学生在特定时间段内在学校的电子制图教室进行课程设计,指导教师到场考勤和监督,有效地减少了此类现象的发生。
图1:换热器课程设计思路
三、结论
课程设计是以工程设计训练为核心的实践性环节,要培养学生的工程实践观念。工程实践具体来说就是要将工程实践中的有关实践知识和能力带到课程设计中去。这主要是为了避免出现所设计的东西与工程实际脱节。当然,这方面的知识和能力主要来源于工程实践中经验的积累,但作为课程设计这一实践性环节,至少要让学生认识到工程实践知识与能力在设计中的重要性,专业理论知识的运用需要与工程实际相结合。作为指导教师,应尽可能多地传授与培养学生这些实践知识和能力。另一方面,随着高校毕业生就业形势的严峻,用人单位对毕业生提出了更高的要求。用人单位往往希望找到既具有理论知识又具有工程实践能力的人才。因此,我们应当在课程设计中重视工程实践知识和能力的培养。通过对教师队伍的建设、对教学手段的扩充、对教学模式的探索和对教学观念的转变,我们建立了一套专业课程设计的规范化教学体系和质量保障体系,对课程设计的顺利开展及取得预期效果起到了很重要的作用,但由于实施时间不长,有些方面还有待进一步完善。
[参考文献]
[1]霍加·托和塔森.课程设计教学模式探索[J].伊犁师范学院学报(自然科学版),2009,(1):72
[2]姚寿广,路诗奎,陆金铭,马哲树,陈宁,陈育平.热能与动力工程专业课程设计教学改革的探索与实践[J].大学教育科学,2003,(2):39
[3]罗清海,刘泽华,柳建祥,顾炜莉.传热学课程中多媒体资源库的建设与应用[J].高等建筑教育,2009,(5):139
[4]衣秋杰,李志敏.热能与动力工程专业课程设计的探索与实践[J].中国电力教育.2009,(151):150
(作者单位:北京航空航天大学 航空科学与工程学院)
[关键词]课程设计教学改革探索
引言
飞行器环境与生命保障工程专业的专业课程设计环节是学生在学完专业基础课程(如工程热力学和传热学)及专业方向课程(如换热器设计、飞机环境控制)后的一个重要教学环节。专业课程设计是将课程理论转化为课程实践的“桥梁”,同时也是实践教学与大学本科教学中的一个关键环节,是对学生应用所学理论知识解决实际工程问题能力的培养[1]。它要求学生在教师的组织指导下,围绕某一实践设计题目,按照课程设计任务书的具体要求,通过查阅资料、分析资料,综合运用有关基础理论、专业知识和实际经验,从而确定设计方案,撰写设计报告,进行一次综合性、系统性的“练兵”。通过课程设计的练习,使学生能独立地解决专业范围内比较简单的具有典型性的设计任务,为毕业设计以及毕业后在专业工作中解决更全面而复杂的技术问题打好基础。因此,课程设计是培养学生独立解决专业实际问题的一个基本训练过程,通过要求学生从技术、经济、工艺等角度分析设计方案,培养学生树立正确的设计观点;通过要求学生收集、阅读、判断技术资料培养学生使用技术资料的能力;通过进行设计、结构等计算培养学生对具体对象进行设计的能力;通过制图和编写说明书培养学生精确地表达设计思想的能力。
专业课程设计在本科教学大纲体系中起着承先启后的作用。专业课程设计环节是在学生学完专业基础课程工程热力学和传热学以及专业方向课程热交换器设计和飞行器环境控制等课程之后开设的实践教学内容,如何培养出具有工程实践知识的创新人才和建立规范化的教学保障体系是专业课程设计环节追求的目标,因此开展专业课程设计的规范教学体系项目的研究,具有十分重要的意义。
一、现状及存在的问题
飞行器环境与生命保障工程专业在以往的课程设计环节中,专业课程设计指导教师处于不固定状态,题目类型虽有延续性,但在要求上易产生不规范性,具体体现在以下几个方面:
第一,缺少规范化通用设计指导书,特别是制图部分,急需请厂所的工艺人员审核图纸。课程设计是实践教学环节,学生的设计应以实际应用为基础,在专业理论知识的指导下,设计出符合实际生产过程的产品。但目前的课程设计与实际生产联系的不紧密,学生的设计不规范,有时不符合实际情况,特别是制图部分,拿到生产实际时,不符合标准,生产人员看不懂,也就不能将设计图纸转化为实际的产品。所以需要请一些相关厂所的工艺人员来审核图纸。
第二,指导教师队伍年轻化,缺少在工厂实践的锻炼,制造工艺相关知识缺乏,工程制图能力也存在不足,急需提高工程实践能力。教学团队中有近两年才留校的年轻教师,没有在工厂工作的经历,缺少生产实践,对产品的制造工艺也不是十分熟悉,造成在指导学生课程设计时的吃力。
第三,缺少教具(如实物、录像资料、3D动画等)或其他教学手段的支持。现代教学中应当运用一些现代的教学工具和教学手段,如多媒体技术。在指导学生课程设计过程中,如能适当运用多媒体或一些相关的实物,对学生进行情景化教学,能达到事半功倍的效果。
第四,与其它教学环节如实验室实践环节和课程实验及生产实习等的联系尚不密切。专业课程设计与现场参观实习结合,能使学生带着问题有针对性地认识专业对象,从而强化对所设计系统的总体功能感的认识,印象会更深刻,也有助于问题的理解和解决[2]。因此,有必要解决实习如何与专业课程设计紧密结合的问题。
二、课程设计改革
针对本专业课程设计的现状及存在的问题,进行以下几个方面的改革。
(一)教师队伍的建设
2008年,本专业成立了专业课程设计指导小组,组成了以教授1人、副教授4人和讲师2人组成的教学团队。该教学团队成员年龄在28—45岁之间,多为教学和科研工作的领头军或骨干。同时为了保持教师队伍的教学力量的延续性,本教学团队在成员的组成上有一定的开发性,也就是说鼓励年轻的新留校老师加入教学团队,这些年轻老师多承担班主任工作,当他们所带班级的学生在四年级进入专业课程设计时,这些老师已经有了2～3年的指导经验,如此延续下去,使得本专业的课程设计环节始终保持了新生力量的输入。但考虑到教学团队成员的年轻化,其教学经验和工程经验相对不足,教学团队采取定期召开研讨会;请厂所(如南京机电液压中心、新航集团134厂、校机械加工厂等)的工程技术人员到学校来交流培训;利用指导老师带队生产实习的机会等方式提升教学团队的整体业务水平。
(二)教学手段的扩充
专业课程设计与实践环节联系紧密,现代化的工程设计应与生产实际相结合,为了避免出现设计的东西与工程实际脱节,让学生认识到工程实践知识与能力在设计中的重要性。通过购买热交换器设计和机械设计等方面的参考教材、外协制作换热器样件、借鉴科研积累的与厂所良好的合作关系请合作厂所赞助制作视频录像和学生制作3D动画等教学手段,扩充了现有的教学手段。通过教学手段的扩充,提高学生对相关产品的感性认知,也对所学理论知识有了更深刻的理解,对学生今后的毕业设计和贴近工程实际有很大的帮助,使学生能够全面系统地回顾和运用理论教学环节中所学到的专业理论知识,学会全面统筹地思考问题、分析问题和解决问题,为将来在工作中协调各专业、各工种之间更为复杂的问题打下基础[4]。
(三)教学模式的探索
在课程设计的教学中,运用多种教学模式,如采用组织学生现场答疑和网上答疑相结合的方式,教师定期例会、组织学生问卷调查、学生预答辩和答辩等环节。通过这些教学模式的综合运用,有效地保证了课程设计的质量。运用这些教学模式时,不流于形式,尽量做到因材施教,不同的教学模式解决不同的实际问题,如现场答疑可以面对面的帮助学生解决设计中遇到的问题,效率高且效果好。而网上答疑可以不受时间和空间的约束,随问随答,及时地帮学生解决问题。教师定期例会是教学团队成员之间互相交流沟通、相互学习的平台,对提高团队的整体水平有很大益处。学生问卷调查是教师了解学生观点看法、掌握学生思想动态的重要方法。学生预答辩可以提前发现课程设计中的问题,查漏补缺,以便能更好的完成设计,提高自己的设计水平和专业技能。对学生课程设计的最终考核方式是答辩,通过对学生设计方案、工艺计算、结构尺寸设计、辅助设备选型、总装配图、管路布置图和设计说明书的考核,来检测学生的专业技能。
(四)教学观念的转变
在课程设计中,不仅要着眼于知识的传授和传递,更重要的是注意培养学生运用知识解决具体问题的能力,注重学生思维品质的形成和认知技能的发展,考虑专业知识的不断更新和世界前沿技术的长期跟踪,着重培养学生利用所学知识提出问题、分析问题和解决问题的能力。图1为学生能力培养的流程示意图。
此外,在本专业课程设计中,考虑学生今后工作需要,改变了以往手工制图的要求,通过运用制图软件平台,增加学生的计算机绘图能力。
但由于采用了计算机设计,也带来了一些新的问题,如一些学生直接复制别人的设计成果。稍加修改就作为自己的设计。为此,我们要求学生在特定时间段内在学校的电子制图教室进行课程设计,指导教师到场考勤和监督,有效地减少了此类现象的发生。
图1:换热器课程设计思路
三、结论
课程设计是以工程设计训练为核心的实践性环节,要培养学生的工程实践观念。工程实践具体来说就是要将工程实践中的有关实践知识和能力带到课程设计中去。这主要是为了避免出现所设计的东西与工程实际脱节。当然,这方面的知识和能力主要来源于工程实践中经验的积累,但作为课程设计这一实践性环节,至少要让学生认识到工程实践知识与能力在设计中的重要性,专业理论知识的运用需要与工程实际相结合。作为指导教师,应尽可能多地传授与培养学生这些实践知识和能力。另一方面,随着高校毕业生就业形势的严峻,用人单位对毕业生提出了更高的要求。用人单位往往希望找到既具有理论知识又具有工程实践能力的人才。因此,我们应当在课程设计中重视工程实践知识和能力的培养。通过对教师队伍的建设、对教学手段的扩充、对教学模式的探索和对教学观念的转变,我们建立了一套专业课程设计的规范化教学体系和质量保障体系,对课程设计的顺利开展及取得预期效果起到了很重要的作用,但由于实施时间不长,有些方面还有待进一步完善。
[参考文献]
[1]霍加·托和塔森.课程设计教学模式探索[J].伊犁师范学院学报(自然科学版),2009,(1):72
[2]姚寿广,路诗奎,陆金铭,马哲树,陈宁,陈育平.热能与动力工程专业课程设计教学改革的探索与实践[J].大学教育科学,2003,(2):39
[3]罗清海,刘泽华,柳建祥,顾炜莉.传热学课程中多媒体资源库的建设与应用[J].高等建筑教育,2009,(5):139
[4]衣秋杰,李志敏.热能与动力工程专业课程设计的探索与实践[J].中国电力教育.2009,(151):150
(作者单位:北京航空航天大学 航空科学与工程学院)