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【中圖分類號】G642物流管理專業是一個多學科交叉、理論與實踐并重的專業,傳統的課堂教學很難滿足物流管理專業人才培養的需要。而實踐教學作為課堂理論教學的延續、補充和深化,在物流管理專業的教學中具有重要的意義。
一、物流系統規劃設計課程設計
目前物流管理專業的實踐教學安排仍需逐步完善,很多實踐教學停留在驗證、認知階段,實踐教學的開放性和綜合性沒有得到充分的體現,不能滿足物流管理專業人才培養的需求。而《物流系統規劃課程設計》作為《物流系統規劃與設計》課程理論學習之后的實踐教學環節,要求學生融會貫通、獨立思考,是學生綜合運用所學物流領域的基本知識的機會。
《物流系統規劃課程設計》可以利用綜合實訓的模擬系統,利用先進的仿真模擬軟件,使學生在綜合實訓的模擬系統內進行互動式實戰性操作,從而讓學生掌握專業的基本技能、增強綜合實踐能力、培養創新和解決實際問題的能力。
二、常見的物流仿真系統
目前,ProModel、Flexsim、Witness等都是市場上常常看到的模擬仿真軟件。在實際應用和國內外本科和研究生教學中采用的物流仿真系統普遍需要具有以下基本功能和特點:強大的建模規劃功能、先進可靠的優化仿真、直觀便捷的可視化的功能要求,以及能夠產生運行數據分析報告。這里簡單介紹ProModel和Flexsim,RaLC三種仿真分析軟件。
(一)ProModel系統
ProModel是由美國ProModel公司開發的離散事件仿真軟件,可以構造多種生產、物流和服務系統模型。它采用圖形化用戶界面,并向用戶提供人性化的操作環境,提供二維和3D建模及動態仿真環境場景。用戶根據需求,利用鍵盤或鼠標選擇所需的建模元素,就可以建立仿真模型。ProModel仿真軟件,主要針對生產制造業的系統仿真,對制造和物流系統的人員、機器、物料、夾具、機器手、輸送帶等動態建模元素,可以設定元素的速度、加速度、容量、運作順序、方向等屬性。
(二)Flexsim系統
Flexsim是工程師、管理者和決策人對提出的“關于操作、流程、動態系統的方案”進行試驗、評估、視覺化的工具,能使決策者輕易地通過計算機建構及監控任何工業及企業的分布式流程,可以從Excel讀取資料和輸出資料(或任何ODBC數據庫),可以從生產線上讀取現時資料以作分析功能,Flexsim也允許用戶建立自己的模擬對象。Flexsim采用部件(Object)來建模,通過部件的參數設置,可以對幾乎所有的物理現象進行模型化。
(三)RaLC物流系統仿真軟件
RaLC系列物流系統仿真軟件是一款三維動畫物流系統仿真快速建模與分析工具軟件系統。RaLC系列軟件以3D動畫為載體,對智能作業人員、搬運設備、貨物、控制系統、數據信息等多個物流系統元素進行仿真抽象和設置,快速構建三維動畫計算機系統仿真驗證模型,采用視窗操作、功能模塊直接拖放使用,操作簡單、模型建立快速便捷。
本文將以RaLC軟件為例,探討《物流系統規劃與設計課程設計》教學。
三、課程設計教學
(一)RaLC軟件功能
1.軟件功能組成:RaLC仿真軟件中包含了倉庫、配送中心的所有的設備。不僅有普通倉庫用到的:貨架、叉車、手推車等常用設備;也有先進的自動智能設備:自動碼垛機、AGV無人搬運車、自動軌道車、升降機、自動立體倉庫、移動貨架、旋轉貨架等百余種與現實物流環境相對應的物流設備模塊,只需點擊按鈕就可以添加設備。使用時只需按要求對其屬性做相應調整即可,無需進行復雜編程。
2.建模方式:RaLC仿真軟件采用視窗操作方式,物流設備及功能模塊可直接點擊按鈕添加使用。各個設備之間的邏輯關系可根據在設備上的貨品流向方便地通過雙擊鼠標即可建立連接,在建模過程中可隨時根據需要,調整和修改人員動作、物流設備功能與參數、仿真數據驅動。
3.數據分析:RaLC仿真軟件包帶有仿真數據分析工具,通過解析模型日志,可以得到設備的能力圖、作業時間分布圖、作業內容分布圖等數據圖表。以此反映物流配送中心的總體運行情況,為改善決策提供有力參考依據。
(二)課程設計案例的提出
課程設計的案例問題最好是企業的實際問題,但這就存在企業信息或數據資料的獲取問題。企業資料的獲取是課程設計的首要環節,但如果讓學生通過實地調研獲取數據,往往存在不能找到合適企業、或企業不愿意提供相關數據的問題。教育部高等學校物流類專業教學指導委員會、部分省市及大型物流公司都有舉辦各類物流設計大賽,這一類大賽往往提供了非常詳細的企業數據與案例資料,同時兼具問題導向。建議可將該類大賽的案例資料提供給學生,作為規劃、設計與仿真的企業案例資料。
(三)課程設計教學步驟
1.給出企業案例信息與數據資料,由學生選擇感興趣的案例進行課程設計。
2.組建學生課程設計小組,并選出項目組長,通常小組為3-5人。
3.分小組查找資料及討論課程設計的總體方案、任務分解方案,及各小組的任務分工情況,將方案上報教師,教師可以加以指導;
4.課程設計環節,建議由學生獨立進行,期間遇到的問題由各小組自行探討解決,以此訓練學生的分析、解決問題的能力,及獨立思考能力;
5.課程設計初始方案研討。各小組將獨立完成課程設計在此次研討會上提交,包括在課程設計中遇到的問題和解決方法。同時,也將至今尚未解決的問題提出,在教師的指導下,讓各組暢所欲言、相互交,尋找解決的問題的方法。
6.各小組進行課程設計方案的修改,解決問題、優化模型。
7.課程設計總結交流會,提交最終的課程設計方案,由每組組長介紹總體設計思路和方案,以及收獲體會等。再由指導教師進行點評講解,并對本次課程設計進行評述與總結。
四、結束語
在完成課程設計的建模、運行以及優化方案后,需要學生根據仿真的結果提交課程設計報告,報告應包括整個課程設計各個環節中遇到的問題、解決方法,最后設計方案與初始方案之間的區別,課程設計優化的過程等重點環節。根據模型運行結果對系統參數進行調整,比較調整前后的運行結果有何不同,并寫出學習仿真軟件和建模的心得體會和建議。
參考文獻:
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)02-0243-02
一、軟件工程課程實踐教學現實情況
長期以來,由于軟件工程課程偏重于方法學理論的講授,其中心是軟件生命周期的工程技術方法。然而這些技術和方法,對于缺乏工程開發經驗和管理知識的在校學生來說非常難以理解。在實踐教學中學生感覺軟件工程理論對軟件開發的幫助作用不大[1]!盡管實踐教學對學生有嚴格的要求,但是他們往往為了能完成任務的考核,只能按照要求粗略地完成或者收集現成的文檔來充數,而未能通過實踐對所學的知識進行理解與消化。此外,靠死記硬背的知識、概念常常未能得到有效理解,從而難以轉化為軟件工程技能。多年來,各個學校在不斷地探索和改進其實踐教學方法,當前也有些對傳統實踐教學改進的方法并且取得了一些效果[2][3]。經過對這些方法的分析,可知其大致可分為兩類:一類是直接套用軟件工業界的要求,但學生缺乏技能和實踐條件對任務根本無法完成,只能敷衍了事,達不到對軟件工程知識理解和應用的目的;而另一類則是要求不明確且缺乏規范,因要求過于簡單而無法達到增強對軟件工程理論應用的目的。
鑒于這樣的情況,學校迫切需要對軟件工程實踐教學加以改革,逐步建立實踐與理論緊密結合的教學方法,著力培養學生的工程化開發能力,進而形成一個融基礎理論、實踐教學和參加軟件科技競賽的一種培養機制。因此,使課程設計成為對課堂教學的有效補充是實踐教學改革的一個重要任務[4]。
二、“課程設計與科技競賽”相結合的實踐教學方法
課程設計與科技競賽相結合就是要打破傳統實踐教學法的不足,充分調動學生學習的積極性和主動性,極大地激發學生的學習興趣,以實踐教學活動帶動軟件工程理論的學習。這樣實踐教學就能改變成為對理論知識的鞏固應用和對工程實踐能力培養的主動學習方式,從而使教學出現可喜的變化。它能把教師要求轉變為以學生自主要求,把常規工程文檔寫作轉變為以任務為驅動的分析、設計和實現的學習。
該實踐教學是在教師的指導下由學生實施的一個較為完整的“項目”而進行的實踐教學活動。參照科技競賽題目的特點,并依據軟件工程理論、方法的特點,制定了本課程設計的知識要求結構如圖1所示。在軟件工程理論知識的基礎上,挑選某種易于擴展、應用的工程技術方法,在軟件工程規范文檔的要求下進行課程設計。從而使其按需求分析、總體設計、詳細設計、實現和測試的流程來開發軟件。這樣,經過課程設計較為完整的項目訓練,能有助于對學生工程技能的培養和對工程理論的理解,最終使學生在有限的時間內,對軟件工程的核心理念有較好的把握。它能幫助學生有效地參與各級軟件類科技競賽,提高自己就業時的信心和社會競爭力,使其畢業后能夠順利過渡到實際的軟件應用開發中,并在實踐中對軟件工程理論加以檢驗和完善并逐步鍛煉成為社會急需的各類軟件人才。
課程設計與科技競賽相結合的教學方法是以學生為主體,教師為輔助,在課程設計實踐中加深對軟件工程理論的理解,培養學生在工程實踐中發現知識與分析、解決問題的能力。要達到這樣的實踐教學目的,軟件工程課程設計要做到以下的要求。首先,關于課程設計與科技競賽相結合的教學內容的設計上,要以學生興趣為中心自由選擇題目。針對實踐教學要求,學生選擇合適的題目是保證該實踐教學順利開展的關鍵。因此,題目要以理論教學內容為依據,同時要考慮學生的知識結構特點和實踐教學的要求。此外,題目要注重以解決身邊的軟件需求為背景,充分使其既包含教學知識點,又能激發學生軟件開發的興趣,達到培養學生軟件工程能力的目的。其次,實踐指導老師要提供合適的示范案例,并不斷地引導學生向正確的方向前進。由此,在課程設計的準備階段需要對為完成設計所需的基本知識進行明確且扼要地講透。這樣學生在遇到困難時,才知道行進的方向而不至于迷茫和不知所措!在課程設計中,要使學生明確課程設計的要求,并盡快地掌握工程的基本方法和使用工具的基本技能。同時,應盡量使學生獨立地解決設計中所遇到的問題,而教師則需要對學生進行全程的指導和監督。再次,應確定合適評價標準,客觀考核學生的學習效果。主要方法是以學生完成課程設計的情況來評價學生的學習效果,要求各課程組定時匯報開展的進度和情況,并及時地對各階段性成果進行評價。
三、課程設計的教學實施
1.工商管理專業開設課程設計環節的必要性
工商管理本科層次的目標是培養具有管理、經濟、法律及企業管理方面的知識和能力,能在企事業單位及政府部門從事管理以及教學、科研方面工作的工商管理高級專門人才,而根據當前用人單位的信息反饋,企事業單位最重視學生的綜合素質,特別是結合實際,獨立分析和解決問題的能力。因此,實踐與創新是工商管理專業本科生能力培養的重點。課程設計環節給學生提供了理論與實踐相結合的練習平臺,也可以鍛煉學生的獨立思考、文獻查閱、團結協作等多方面的能力,是實現工商管理專業本科培養目標,全面提高學生綜合素質的重要保證。
2.工商管理專業課程設計中存在的問題
2.1 各課程設計之間銜接不足
課程設計是理論教學后的環節,許多任課教師在完成一門課程后,自主出題,要求學生進行本課程的設計,而不會過多的考慮到本課程與其他課程設計之間的聯系,這樣就難以讓學生對工商管理專業理論形成一個綜合整體的認識。 由于一些工商管理專業課程之間具有重疊的內容,也造成了課程設計中內容的重疊。這都是在課程設計改革中應該解決的問題。
2.2 課程設計教學方式單一
從課程設計形式上分析,目前許多工商管理專業的課程設計采用的都是由教師出題,學生回答,并完成書面報告的方式,單一的方式不利于提高學生學習的興趣,許多學生隨便到網上下載一個跟題目相符的報告應付教師。這樣的課程設計起不到對學生素質培養的作用。
2.3 課程設計選題不適當
恰當的課程設計選題應該有新意,考慮到社會當前的管理問題和用人單位的需求。但是一些教師在課程設計中給出的選題沒有及時更新,每年題目相近,于是有些學生直接把上屆學生做好的東西拿來照抄。這種選題難以吸引學生的興趣,也不能及時與社會需求匹配;選題的另一個問題是不具有可操作性,太大或太空,這都不利于課程設計作用的發揮。
3.基于“一體三層次”的工商管理專業課程設計教學改革原則
3.1 實踐能力的培養
(1)內容的設計應符合系統性特點
每一門課程都是相對獨立的,在課程設計中,設計方案應該綜合反映相關課程的理論體系,以項目管理課程設計為例,項目管理理論是一個完整的體系,包括項目目標確定、范圍管理、進度管理、質量管理、費用管理、人力資源管理、采購管理、溝通管理、集成管理等模塊,這些模塊之間有密切聯系,進度管理的目標及手段就會作用于費用管理、質量管理等,對于一個單一的模塊,從過程上說,又分為計劃、組織、控制等環節,為了讓學生在課程設計中體會到各模塊之間的關系以及各管理環節之間的聯系,教師應該要求學生做出綜合設計。
(2)內容應該具有可操作性
在校學生的劣勢是缺乏實踐經驗,進行課程設計的初衷也在于此,通過對給定課題的分析,診斷,提出相應的方案,從而培養了學生理論與實踐相結合的能力。但這種能力的培養要有一個循序見進的過程,考慮到學生的實際水平,本科課程設計階段選定的題目應該滿足可操作性原則,盡量選擇學生熟悉的、易于收集數據的課題。
3.2 創新能力的培養
了解研究領域的現狀與發展動態,有助于提出新的思想和方法 完成學術上的重大突破,因此,課程設計中選擇的題目應該具有一定的前沿性。特別是鼓勵教師將科研與教學相結合,把承擔的科研項目引入到課程設計中,使本科學生提前接觸到學術前沿的課題。
課程設計的開放性是指教師在給出課程設計題目時,應該給予學生自行發揮的空間。當前的課程設計教學中,教師往往已經把設計的環境、要求、條件給定,學生只需要套用理論方法即可,這就如給出了一個綜合習題,雖然鞏固了學生的理論知識,對理論與實踐結合的能力有一定鍛煉,但沒有給予學生提出新方法的機會。為此,建議在給出課題時,應該有一定的開放性,如在技術經濟課程設計中,我們只給出部分數據和限定條件,其他的由學生根據當前的市場環境補充。
3.3 綜合能力的培養
(1)對于綜合性較強課程設計,應該采用團隊形式完成
教師對課程設計的要求中,都會強調獨立完成,目的是鍛煉學生的獨立性,考核學生理論與實踐相結合的真實水平,但獨立完成不等于沒有分工合作。對于一些知識綜合性較強的課程設計,如市場營銷課程設計、技術經濟學課程設計,建議采用團隊形式完成,成員明確分工,最后進行整體考核。這樣,對學生組織能力、溝通能力的提高都有很大的幫助。
(2)課程設計考核采用設計報告加答辯的方式
課程設計的成果通過設計報告表現,完成報告的過程也是對學生匯總、歸納、總結提煉等能力培養的過程,除此之外,我們還建議在考核中,加入答辯環節,即由學生對所做的工作以及取得的成果進行陳述,教師對關鍵的知識點提出問題,學生回答。這種方式能夠更準確地判斷學生掌握知識、運用知識的能力,也使學生對知識點有了更深刻的理解,同時,還鍛煉了學生的語言表達能力。
(3)廣泛應用模擬軟件中
在課程設計中引入應用軟件或模擬軟件,可以提高學生應用專業軟件的能力,如在項目管理課程設計應用的project 2007、技術經濟學課程設計中應用的技術經濟分析軟件、電力負荷預測課程設計中所應用的Matlab或自行開發的經濟預測系統軟件等,都是一些專業軟件,學生可以應用這些軟件進行規劃、測算。
4.課程設計實施中的全過程管理
過程管理由過程策劃、過程實施、過程監控和過程改進四個環節組成,為了提高課程設計實踐教學的效果,應該建立相應的過程管理體系,每一個實踐環節,應該有詳細的過程設計,包括設計任務書下發,給出設計實踐過程的要求,讓學生按任務書規定的時間完成階段性任務。指導教師要認真負責地對課程設計實施全過程進行監控,分析和總結出現的問題,及時進行處理。根據學生的設計效果和評價進行適當的改革,從而進一步提高該課程設計環節的教學效果。
一、引言
軟件工程是計算機科學、信息技術、軟件工程等專業的教學計劃中一門重要專業必修課[1],而軟件工程課程設計是針對軟件工程這門課程展開的一項理論與實踐相結合的重要教學活動;它不同于畢業設計,更不同于簡單的實驗過程。它是軟件工程教學的一個重要實踐環節,為學生綜合能力的運用、技術思維的形成、創造能力的培養搭建了一個平臺,使學生除了掌握軟件工程理論和方法外,還能夠綜合運用已學過的程序設計、數據結構、計算機網絡、管理學和經濟學等課程的技能、工具解決與其相關的理論或實際問題。
在軟件工程課程設計中,很多本學科的學者與施教者總結了不錯的經驗,比如“激勵機制”[2]、面向對象的自主實驗教學[3]、課程相關體系研究[4]及相關的案例法教學實踐設計[5]等,這些方法各有所長。我取其所長,結合親身教學實踐,從課程設計的目標要求,設計內容,設計的具體實施,學生成績評價體系等方面,對軟件工程課程設計教學模式作了系統的探討。
二、軟件工程課程設計的教學現狀
長期以來,很多高校培養的學生存在著“什么都學過,卻什么都不會”的尷尬局面,專業教育、教材與實際應用需求嚴重脫節[6]。傳統的軟件工程課程設計雖然也有設計的要求,但一般只是停留在組織學生編寫軟件項目若干設計文檔這個單一環節上,忽略了對教學方法和內容的更新。目前,大多數院校軟件工程課程設計課程教學中普遍存在的問題有以下幾點。
1.課程設計目標不夠明確,實驗和設計不加區別。把軟件工程實驗和設計的要求同等對待,從而使設計內容偏少,驗證性實驗內容和方法偏多,實驗過程變成了重復的復制和操作的過程,實驗教學效果不理想,達不到培養學生獨立思考和創新能力的目的。
2.課程設計內容比較陳舊,不能與時俱進。很多從事軟件工程課程設計教學的教師本身缺乏項目開發的實戰經驗,對課程設計的內容往往從一些參考書籍的實例中拿過來讓學生去做,有的甚至多年不更新設計內容,這樣很容易給學生抄襲的機會,達不到課程設計的要求;同時,很多學生對設計的內容也不一定感興趣,因此也容易扼殺學生的積極性和創新能力。
3.在項目組劃分確定方面,缺乏對學生專業基礎,性格和技能的分析與匹配,導致沒有凝聚整組成員的合作精神和團隊的開發能力。組長的核心作用很重要,但在具體的設計中,一般就是簡單的按學號自然的分化,或者學生的自由組合分組,前者失去了團隊能力的柔化組合與應用,后者導致少數技能較差的學生不能分到組中去而處于孤軍作戰的局面。
4.教師制定課程設計的指導要求目的不明確、不詳細,監管力度不到位,導致項目開發團隊在執行的過程中出現安排任務不合理,出現某些成員任務過重或者過輕的情況。
5.學生成績的評分結果過于單一,評價體系不夠科學合理。對學生的設計成績的評價往往是指導老師根據學生提交的報告和設計結果來評分,這樣容易忽略對學生綜合能力(包括學生的口頭表達能力,組織能力,團隊協調能力等各方面)的評價。
因此,為了培養高素質的綜合型軟件人才,高等學校探索良好的軟件工程課程設計教學模式就顯得十分必要。
三、軟件工程課程設計教學模式的探討
針對當前多數院校軟件工程課程設計課程教學中普遍存在的一些問題,我根據多年的教學經驗,對該課程的教學模式作了如下探討。
1.指導老師根據軟件工程教學的特點,制定出軟件工程課程設計的目標與通過該課程設計后可取得預期的收獲。下面是我對軟件工程課程設計制定的目標和可能的預期收獲。
(1)通過本課程設計的實踐及其前后的準備與總結,復習、領會、鞏固和運用軟件工程課堂上所學的軟件開發方法和知識,比如,軟件項目的完整設計與開發過程、結構化技術、快速原型法和面向對象方法,等等。
(2)為學生適應畢業后團隊合作開發規模稍大項目和綜合應用本專業所學習的多門課程知識(例如,軟件工程、程序設計語言、操作系統、數據庫、網絡編程等)創造實踐機會。為學生提供主動學習(比如,對Web網頁設計、或ASP交互網頁技術、Java開發環境、網站構架如Struts,Hibernate,Spring,商用數據庫應用、電子商務、客戶機/服務器技術、Visio與Rational Rose,Sybase powerdesigner軟件工具等內容的學習)、積極探索與大膽創新的機會。
(3)使學生通過參加小組團隊的開發實踐,了解項目管理、團隊協作、與客戶交流、文檔編寫、口頭與書面表達的重要性。
(4)使每個學生了解軟件工具與環境對于項目開發的重要性,并且重點深入掌握好一、兩種較新或較流行的軟件工具或計算機應用技術、技能。
(5)通過“稍大的”富有挑戰性的軟件設計項目開發實踐,提高學生的自學能力、書面與口頭表達能力、創造能力和與團隊其他成員交往和協作開發軟件的能力,提高學生今后參與開發稍大規模實際軟件項目和探索未知領域的能力和自信心。
2.課程設計內容選擇應該具有科學性和與時俱進性。課程設計內容選擇十分重要,既要體現時代性,又要體現科學性和難度的適當性,因此要求指導老師對當前軟件開發領域的整個動態有總體掌握。下面是我對當前軟件開發領域進行的大致歸類。
(1)網站開發類:包括休閑娛樂(音樂,影視,聊天,休閑運動,旅游景點等)網站;工商經濟網站(攝影,日用家居,玩具等);文學網站(詩詞/韻文,港臺文學,民間文學,科幻文學等);體育與健身網站(極限運動,球類,健美/健身,運動常識,網球,乒乓球等);衛生與健康網站(醫學理論,醫療器械,保健/養生,論壇等);國家地區網站(北京,上海,廣東,江蘇,天津等);教育培訓網站(小學/中學教育,職業教育,高等教育,教育軟件,培訓機構等);其他等類型網站。
(2)應用軟件類:如信息管理系統,漢字輸入,轉換翻譯,文字處理,壓縮解壓,電子閱讀,文檔管理,字體工具,數據恢復等。
(3)系統軟件類:如系統管理,內存管理,文件管理,系統測試工具等。
(4)游戲娛樂類:如網絡游戲,Flash游戲,牌和棋游戲等。
(5)其他:如安全病毒,桌面工具等。
這樣,課程設計的內容可以根據學生的興趣和愛好從以上幾方面進行選擇,也可以由學生自己選擇設計內容,指導老師把握學生選擇的項目難易程度,同時提出所要達到的要求(包括完成日期,演示時間,學生所要提交的成果,文檔資料,等等)。
3.課程設計項目具體實施
(1)確定開發團隊。指導老師在班長和學習委員的協助下充分了解學生的興趣、愛好、基本技能和未來學生的就業意向,學生在教師的指導下,有選擇性地進行分組,一般3至5人為一組,并選定好組長。
(2)確定開發項目。指導老師給小組成員分配好開發任務,組長寫好開發計劃進程安排并提交指導老師檢查以便及時修進。
(3)中期檢查與指導。指導老師根據各個團隊提交的開發計劃,對各團隊開發項目進程定期進行中期檢查,檢查各團隊的項目進展情況,包括各個小組的開會記錄,所查閱的資料,當前所遇到的困難,協助與指導小組面對困難所要采取的解決方法等。
(4)成果提交與演示。課程設計結束時指導老師要求按時提交項目的相關成果,并組織小組團隊進行演示與簡短的答辯。演示過程要求學生用5―10分鐘時間敘述設計原理、過程、系統運行的情況和體會,敘述完畢后由指導老師或其他小組成員提問,指導老師和小組成員記錄該學生演示情況和回答問題的情況,并以此作為下一階段評定該學生成績的一部分。
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4.建立合理,科學公正的評價體系。為了對每個開發團隊中的成員成績有個公正、公平和合理的成績,因此必須建立合理、科學、公正的評價體系,本文建立的評價體系包括:學生提交成果,學生演示與答辯,學生自評與互評,教師評分。學生提交成果根據表1學生所承擔的角色來交付;學生演示與答辯重點體現對系統的原理、過程、結論,以及開發體會進行表述;學生自評和互評體現了學生的自我認同和互相認同感;最后是教師的評分,教師的評定從以下幾方面全面考慮:(1)學習態度是否端正,總體表現;(2)項目組織是否有條理,協作程度;(3)軟件系統文檔資料表達格式是否規范、符合要求,表達是否準確、完整、簡單明了;(4)系統結構是否合理,功能是否正確,人機界面是否友好;除了符合上列基本要求具體評定可以參見下表1。最后學生的總評定成績為:0.4×教師評定分+0.2×學生互評分+0.2×學生演示與答辯評分+0.2×學生自評分。
表1 評定標準
四、結語
軟件工程課程設計是一門理論與實踐相結合的應用性很強課程,我結合自身從事軟件開發的經驗和多年的教學,從以上幾個方面探索了該課程的教學模式,在實踐工作中雖然取得了一定的成效,獲得了學生的認可與好評,但仍處于嘗試和探索階段。在實際指導過程中還存在不少問題,例如:個別學生的積極主動性不夠,存在抄襲設計成果現象,等等。這些都需要繼續努力,尤其是隨著軟件產業的飛速發展,如何培養高素質軟件人才,對教師來說更是一種挑戰。因此,教師應不斷學習新的知識,提升自身的能力,把握學科的最新發展動態,探索新的教學模式,深化實踐教學改革,為我國教育事業作出更大的貢獻。
參考文獻:
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中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)21-0022-02
教育部2012年對《普通高等學校本科專業目錄》和《普通高等學校本科專業設置管理規定》進行修訂。以此為契機,結合華北水利水電大學(以下簡稱“我校”)軟件人才培養模式,根據軟件工程專業的培養目標和培養要求,積極借鑒“高等學校本科教學質量與教學改革工程”實施以來的教學改革理念、措施和經驗,對“數據庫課程設計”實踐教學環節存在的問題進行反思,提出將工程設計的理念固化在課程設計的各個環節,對其進行改革和研究,旨在提高學生的實踐動手能力和自主創新能力。
一、“數據庫課程設計”現狀概述
“數據庫課程設計”為軟件學院(以下簡稱“我院”)軟件工程專業在學習完“數據庫系統”(包括“數據庫原理”與“數據庫應用”)課程之后于學期末獨立開設的一個綜合實踐教學環節。實踐教學在工科教學領域是一個不可忽視的環節,它不但是理論知識得以遷移的手段,也是抽象與具體、理論與實踐結合的基點。數據庫系統是一門理論性、實踐性均非常強的課程,開設該環節旨在加深學生對數據庫系統相關理論知識的理解,培養學生分析、設計和編程實現數據庫應用系統的能力,并在具體的數據庫應用系統開發過程中強化學生的專業技能。
“數據庫課程設計”是讓學生獨立地根據具體的應用環境,構造滿足相應需求的數據庫應用系統,它屬于設計性實驗范疇。設計性實驗不但能夠促使學生運用所學知識培養綜合解決問題的能力,而且也會充分激發學生的學習動機,培養學生的學習興趣,加強學生的實踐能力。但在目前的實施過程中達不到預期的效果,通過分析和反思主要原因如下:
1.輕視實踐教學環節
“數據庫課程設計”于學期末開設,為期2周。從時間上考慮課程已全部結束,從心理上處于一個放松的狀態,已不能全身心地投入學習。且時間較短,學生總以為2周的時間學不到專業技能,不能充分認識安排實踐環節的目的和重要性,缺乏學習的興趣,不能積極參與。
2.缺乏軟件工程觀念
在學習完“數據庫原理”之后進行“數據庫課程設計”,大部分學生認為該課程設計只需編程完成數據庫的建立、各位數據庫對象的建立及數據的添加、刪除、修改和查詢等功能。學生根據老師布置的課程設計題目馬上就做這部分工作,對系統設計缺乏一個整體認識。這部分工作一天時間足以完成,在實際的實踐教學環節中,學生大部分時間會浪費在數據庫的連接、登錄等問題上。這就出現了重程序設計技能,[1]輕軟件工程方法,熱衷于探索各種機巧的程序設計方法,忽視需求分析、評審、測試等軟件工程的基本原則與方法。
3.考核模式過于傳統
“數據庫課程設計”作為一個獨立的實踐教學環節,傳統的考核方式為出勤率(10%)、電子版系統(30%,界面+數據庫連接+數據庫設計)和紙質課程設計報告(50%),沒有對學生所設計的數據庫應用系統進行深入分析,投入的人力、精力不足,沒有充分調動學生的自主創新能力。
如何充分發揮“數據庫課程設計”的作用,收到良好的教學效果,是本次教學改革的主要研究任務。基于以上分析,主要從以下幾個方面進行研究。
二、課程設計實踐環節改革思路
1.任務提前分配
通過“數據庫系統”課程的教學及“數據庫課程設計”實踐教學環節的實施,經過反思和討論,認為通過對課程設計任務的提前分配可以充分認識到實踐環節中的要求,調動學生的學習興趣積極參與其中。關鍵問題是任務如何分配,提前到什么時候。
“數據庫課程設計”是在學習完“數據庫系統”課程之后于學期末開設,課程與實踐環節是前后連貫的。那么在講授“數據庫系統”時就把“數據庫課程設計”的題目、內容、要求、目標及成果提交的方式等分配給學生,在學生認識到學習完課程之后還有一項重要的任務。在學習課程的過程中,學生自己就能認識到學習的重點與難點。
“數據庫系統”課程與“數據庫課程設計”各個環節的對應關系如圖1所示。
2.注重題目設計
“數據庫課程設計”的第一個環節:題目的設計,至關重要。教師查閱資料,認真選題。首先題目的難度要適中,若選題簡單,會讓學生誤認為數據庫應用系統開發是一件很容易的事情,學生不能在設計中全面了解數據庫設計的全過程及數據庫系統的各種功能,達不到課程設計的目的;若選題過難,部分學生會知難而退。其次,題目要充分,避免抄襲現象,要設計到較多的領域,題目示例如表1所示。由于在學期初進行任務分配,學生有充分的時間對自己感興趣的題目進行詳細地實地調研,并能讓學生充分認識到所學的知識并不抽象,能用來解決現實生活、工作中的實際問題,理論與實踐完美結合。
由于學生的工作經驗和社會閱歷都不夠豐富,在給出題目時,不但包括系統應該完成的功能需求,也包括一些描述系統的素材,同時還對各系統中現實環境中的情景用flash或DV制作了一系列的虛擬片斷,從而為學生直觀地理解系統中的業務需求奠定了基礎。[2]
3.培養團隊合作意識
學生分組,每組一題,不能重復,組內成員分工合作,培養團隊協作能力,避免出現注重個人程序設計技能的運用和各種經典程序設計難題的解決,輕視團隊協作能力和具體項目環境下的工程開發能力。
尤其在設計環節,要求學生靈活運用學過的知識進行設計,給同學們提供了較大的思維想象空間,調動了學生的學習興趣,勤于思考,充分表達對不同設計的看法,然后集體討論和總結,發揮集體的智慧,得到較優的數據庫模式。
4.加強軟件工程觀
根據學生在進行數據庫信息系統設計時重編程、輕設計的問題,提出把軟件工程的觀念貫穿到信息系統設計的各個環節。基于國際軟件工程學科CC-SE2004規范,軟件工程的教學與實踐,從早期注重培養學生的軟件工程觀。
軟件開發過程是一個系列活動,應包括:需求分析、軟件設計、實現與調試、測試與驗收、部署、維護等活動,具體過程如圖2所示,在此過程中要借鑒工業工程中的“過程決定質量”的理論,強調過程對于軟件開發的作用。[3]由此可見,編程只是其中很小一部分工作,應把重點放在分析和設計階段。
為幫助學生以工程方法構建中小規模軟件系統的知識和技能,演示一完整的項目作品,并制作開發視頻,視頻中展示數據庫應用系統開發中每個階段的主要任務和具體做法,尤其是需求分析和項目設計階段,從而避免重編程實現而輕分析、設計的現象。
5.考核模式創新
為充分調動學生積極參與到課程設計各個環節,課程設計最后一天,每個設計小組分別答辯,講解項目開況并回答老師提出的問題,最后提交課程設計報告。最終的成績由考勤記錄、課程設計報告和答辯三部分組成,成績比例為2:3:5。該方式可充分調動學生的積極性,讓每個學生均參與其中。
在此基礎上,院里可以組織系統設計大賽,課程設計的作品可以參賽,并把獲獎作品上傳到院系網站,讓學生自己進行投票,評選出界面設計獎、功能獎、代碼設計獎等獎項。
6.實踐效果的評價與反思
在課程設計結束后要做好教學效果的反思工作,通過問卷、交談、建議等方式了解學生的心得體會,[4]特別是在實踐動手能力方面的收獲以及不足之處,以便進行教學改革,逐步提高教學水平,達到更好地教學和實踐效果。
三、總結
根據軟件工程專業特色,對“數據庫課程設計”實踐教學環節的任務分配、題目設計、團隊意識、軟件工程觀及考核模式等方面進行改革和研究。近幾年的實踐表明,改革后效果良好,提高了學生的實踐能力,達到了課程設計的預期效果。
參考文獻:
[1]何福保,道,胡開華.基于項目模擬實訓的“數據庫課程設計”教學方法研究[J].福建電腦,2012,(1):31-32.
中圖分類號:G642.0文獻標識碼:B
文章編號:1672-5913(2007)08-0045-04
計算機操作系統是與硬件直接相關的系統軟件,計算機中的關鍵性技術,它的設計與實現體現了程序設計與軟件工程的精髓[1]。計算機操作系統原理課程是計算機科學與技術及相關專業的核心課程之一,對理論與實踐要求都很高,歷來為計算機及信息學科所重視。操作系統課程設計正是該課程實踐環節的集中表現,不僅可使學生鞏固理論學習的概念、原理、設計、算法及數據結構,同時培養開發大型軟件所應擁有的系統結構設計和軟件工程素養。對該課程考核體系的構建可以促進學生設計能力、創新能力和科學素養的全面提升。
1 操作系統課程實踐現狀分析
國內外高校對操作系統課程的實踐環節極為重視[1]。北大、清華、西電、國防科大等院校均分兩個學期,設立理論、實踐環節來共同完成該課程的教學工作。實踐內容主要分為模擬仿真型、解剖型或設計型。由于操作系統課程內容的抽象性、復雜性,決定了許多學生在學完理論以后,對實踐環節感到束手無策;同時該課程內容承上啟下,涉及以前學習的許多課程,如C語言、數據結構、計算機組成原理等,要求學生有較強的綜合分析問題和設計的能力。課程的難度阻礙該課程的考核,實踐考核往往成為程序設計考核或算法編程考核,沒能成為有效促進操作系統學習的有力工具。一些院校在此方面進行了有益的改革與嘗試。北京大學根據MIT的開放課程經驗和自己學生的特點,建立操作系統實驗室,提出了一套自己的試驗平臺和實驗體系,包括實習授課、進程控制、實習反饋等環節控制教學質量[2]。考核模式中增加成果演示和期末答辯環節,借助交流開發心得、壓力測試等方法檢查進度控制好壞,達到促進學生學習的目的。南開大學提倡使用系統仿真的實驗環境加強學生理論聯系實際的能力,降低試卷考試的壓力,建立多元化考核體系,使用“彈性考核制度”培養學生的綜合素質和能力[3]。
我校是農業類院校,操作系統課程設計是緊接操作系統原理課程的實驗型必修課,安排在上完理論課的下一學期。過去兩三年里,借鑒其他院校的經驗,根據自己學生的生源特征和課程特點,本著“承上啟下、提高綜合能力”的宗旨,為提高學生的軟件設計能力、動手編程能力,摸索與總結了一些控制實踐課程質量的方法。但也暴露出一些問題。(1)無法將操作系統理論與實踐結合起來。一些同學只為完成表面上的功能進行軟件設計與開發,沒有借鑒前人成果;(2)同學之間依賴性嚴重,加之Internet網提供的便利功能,一些同學出現網上拷貝,不勞而獲、渾水摸魚的現象;(3)缺少考核體系與測試環節。對原理課程的認識不足,缺少軟件工程的思想指導。實踐環節的軟件開發等同于以前的算法設計或編程,沒能突出該課程系統性的特點;(4)缺少分組協作能力、口頭表達能力、進程控制能力等方面的訓練,許多同學會做不會說、不會寫;能單獨開發,不會小組共同協作。
2操作系統課程設計考核體系構建思路
學習評價是課程學習的一部分,能夠有效地促進課程學習。一個完整的課程考核體系應該有過程性學習評價和終結性學習評價兩部分。針對本課程的現狀,考核體系應具體解決如下問題:(1)量化考核指標;(2)量化考核每位同學的協作能力、分析解決問題能力。由于分組協作完成設計任務,給老師有效地分辨出每位同學具體完成的工作量及工作質量帶來困難,需要考核環節中具體的量化措施來保證。(3)體會軟件開發全過程。操作系統是計算機中管理軟硬件資源的系統軟件,其設計與實現的著眼點均是“一切為了用戶”的系統觀點。通過考核環節的設定,使沒出過校門,沒有實踐經驗的學生,在校期間體會到軟件的開發過程。
與理論考核模式相比,實踐考核不僅注重結果,更加注重過程、技術和素質考核。分析操作系統課程設計實踐現狀,結合具體的考核量化問題,本著過程與結果并重的原則,提出如下指導原則:
(1)堅持多樣化考核與多次考核機會相結合的考核方法。建立以考察專業技術和職業素質為基礎的考核體系。考核內容的選擇,既要體現和課程培養目標,又要有利于培養學生運用所學知識和技術分析問題和解決問題的能力。真正做到既考知識,又考能力(技能)和素質。
(2)強調理論與實踐的結合。課程設計從題目的選擇到設計與實現,均應借鑒前人成功的設計理念,采用或擴展已學過的算法和策略,考察將抽象的理論知識滲透到實踐設計的能力。
(3)根據課程設計考核改革模式,設計考核評測體系及考核評價指標。過程考核、技術考核及結果考核相結合,最終得出綜合成績。同時,注重每一考核環節的交流與指導。
(4)將軟件工程的思想融入課程設計,培養學生分工協作能力,進度控制能力。
本研究在總結我校前三屆學生課程設計經驗的基礎上,學習借鑒其他高校的成功經驗,針對農業院校學生的特點,突出內容的系統性、設計性和可操作性的同時,本著綜合能力提高的宗旨,通過協作學習與模擬性學習相結合,設計出一套適合本校學生特點的學習考核模式,采用過程考核、技術考核、結果考核等多種形式建立實踐教學的考核評價體系(圖1),提高實踐環節的質量,調動學生的學習熱情,“以考促學”,培養學生多元能力,為農林類院校操作系統課程實踐考核趟出有益的道路。
3 考核評測體系的構建
操作系統實踐教學的考核目標是在軟件工程思想指導下,提高大型軟件的分析設計能力,小組成員的分工協作能力,設計結果的分析測試能力。因此,考核體系的制定既要考慮理論知識與技能提高,又要加強團隊精神與素質培養。本研究按照該課程實施過程中的五個步驟:明確目標――小組計劃――協作研究――分組測試――最終評價設立考核環節。
3.1 考核評測環節的建立
操作系統課程設計考核體系根據課程考核的指導原則和課程設計流程,本著科學合理,重理論、重技能、重素質的原則,設定為五大考核環節,分別是設計考核、算法考核、測試考核、能力考核和提優考核,最終考核成績是五部分乘權重之和。表1,體現各考試環節的考核內容與方法。其中,設計考核針對課程設計的開始部分,檢查學生整體規劃和協作分工能力;算法考核主要考核每位學生的參與程度,具體實現措施;測試考核屬于對課程設計成果的檢查,是以往實踐考核的薄弱環節。該考核體系中強調測試,通過制訂組內測試、組間測試和教師測試制度完成整體測試。具體測試過程是教師提供測試報告書格式及考核項目,組間成員按照對方提供的操作說明對軟件作品進行相互測試,并填寫測試報告,然后由教師組成的測試小組進行綜合性測試,給出測試評語。能力考核貫穿實踐的每個環節,通過學生制作PPT、口頭匯報并回答問題,考察語言表達能力、進度計劃實施情況及工作匯報能力。提優考核是在課程設計結束后,針對部分優秀的學生主動申請,通過撰寫小論文的形式體現。
3.2 考核評價指標的建設
考核測評環節是指導實踐考核的基礎,考核評價指標具體量化考核環節,是成績評定的依據,它的構建必須有系統和全局的眼光。我校操作系統課程設計是停課一周進行,時間安排在三年級下學期開學第一周。三年級上學期理論課結束后學生分組、選題,利用寒假時間準備資料,開學后完成具體實踐工作。課程設計的好壞很大程度取決于假期準備工作的好壞。為了有效考核學生準備工作和實踐情況,針對考核環節設定具體的匯報考核指標和測試報告考核指標。由教師和四年級優秀學生組成考核小組,按照匯報考核指標打分,存檔源碼程序、可運行程序、測試報告和課程實踐報告,綜合測試報告考核指標給出課程設計的綜合成績。
(1)匯報考核指標
匯報考核如表2,屬于過程性考核,主要考查學生整體計劃,分工協作與進程控制能力,語言表達能力和幻燈匯報能力,有利于提高理工科學生的綜合素養。采用PPT幻燈形式,匯報時間穿插在實踐設計的過程中,是量化設計考核、算法考核和綜合能力的主要手段之一。同時,總結性匯報促進同學之間彼此交流成果與心得。
(2)測試報告考核指標
軟件測試是保證軟件質量的重要環節,測試考核指標的設立有助于建立良好的軟件測試觀,養成良好的測試習慣,為后續軟件工程課程的開設積累實踐經驗。測試考核以測試報告的形式存檔,考核指標既要體現整體構思,又要能夠促進被測試軟件的完善,有助于錯誤的發現與改進;同時,該項工作的開展是同學之間交流與學習的機會。核心測試指標如下:
理論依據是否充分。
功能、結構設計的合理性、是否考慮充分。
算法正確性及容錯程度、算法性能情況,要求評測人用具體的測試數據進行說明。
用戶界面友好性、直觀性、易用性,并要求具體列舉。
總結評價該設計的優缺點,具體描述特色與創新,并提出改進建議。
4 實踐與效果分析
4.1 操作系統課程設計的實踐
2005~2006學年第二學期,在我院院級實踐教學改革項目的資助下,計算機科學與技術系02級共63位同學分成20個小組,按照操作系統課程設計考核體系進行實踐。教師提供20道參考題目供學生選擇,同學也可根據自己的興趣愛好自定與操作系統相關的題目。有模擬內存可變分區的系統,有模擬Linux 2.6內核的進程調度系統,也有圖形化動態模擬磁盤調度各種算法的系統。兩名教師和兩名四年級同學組成考核小組,經過三階段的匯報考核,組間測試考核,實踐報告考核,作品測試等考核,順利通過課程設計課程實踐。每組同學鞏固理論學習的同時,加強軟件設計與編程能力,整體素質得到鍛煉與提高。每個小組提交軟件作品,其中5個小組提交提優論文。圖2和圖3分別是課程設計學生作品樣例。
4.2 實踐效果
經過一周的停課實踐,學生們普遍感覺加強了對操作系統理論的認識,同學之間的協作能力提高,自身的編程能力、系統設計能力及表達能力得到鍛煉和改善。通過課程設計考核體系的實施,使廣大學生在如下幾個方面得到了提升:
(1)協作學習能力普遍提高。每個小組非常重視三個階段的匯報,從查閱資料到幻燈結構、內容和色彩都經過仔細琢磨;小組內討論氣氛熱烈,有些小組甚至在宿舍熄燈后仍在探討問題;還有的小組到處尋找通宵教室,加班加點工作。
(2)真實能力明顯提高。量化課程設計過程和考核指標,完善了過程監督,有效地防止了學生實踐“做弊”現象,使所有學生的能力都得到一定鍛煉。
(3)提升綜合應用知識的能力。操作系統模擬的許多題目,不僅涉及數據結構,同時要求活學活用操作系統理論中的概念與方法。如,模擬內存管理的設計中,為突出并發和共享特征,一些小組使用了多線程實現并發。另外,數據結構中樹、鏈表以及Hash表的知識得到鞏固。
(4)計劃表達與交流能力提高。課程設計三個考核環節,將自己的成果展現給同學和老師,并且解答老師的提問,有助于老師與學生、學生與學生之間交流。老師可以及時發現問題,指導學生改進設計方案;學生也可在匯報過程展現自己,鍛煉語言表達能力,對于不善表達的理工科生來說是很好的鍛煉。此外,該考核方法使學生不敢懈怠,按時完成任務。
(5)學習主動性和創新性得到激發。課程設計的所有考核環節均開放式進行,學生在考核過程中可以相互對比,有效促進了比學趕超的學習熱情;考核壓力促進基礎薄弱的同學在基礎較好的同學帶動下進行主動學習。學生潛力得到很大發揮,不再局限于教學過程中所學知識,自學相關內容,力圖將設計做到最好。
5 結束語
該套考核環節、方法和考核指標的建立,強化了操作系統原理的掌握,激發了學生學習熱情,提高了實際軟件設計、編程能力,培養了組織協作與團隊精神,為抽象理論課的實踐環節的理論提升探索出一條有益的道路。由于該考核體系處于實驗階段,有待于進一步發展和完善。
參考文獻:
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收稿日期:2006-9-14
資助項目:南京農業大學信息技術學院院級教改項目的資助
作者簡介:姜海燕(1967-),女,浙江臨安人,副教授,研究方向:農業信息技術、軟件工程。
軟件工程專業是國家教育部在2002年新增的專業。該專業以計算機技術為主的專業,實踐性很強,專業的實踐教學體系是培養學生實踐能力、計算機工程能力、創新能力的重要途徑。我們應該充分了解市場和企業的需求,制訂和實施切實可行的實踐教學體系。[2]
曲靖師范學院軟件工程專業從2008年開辦至今,已經培養5屆學生,一直以來,我們不斷豐富和完善該專業的實踐教學體系,形成了相對完備、效果好的實踐教學體系。
2 實驗室建設是硬件基礎
實驗室是開展實踐教學的硬件保障,實驗室建設的好壞,直接關乎實踐教學體系執行的成敗。一直以來,我們非常重視軟件工程專業的實驗室建設。實驗建設能充分滿足軟件工程專業實踐教學體系的硬件要求。實驗設備采購的指導思想是實驗設備要先進、實用,充分滿足學生的學習和教師的實踐教學需要。
該專業已經建成硬件實驗室有2個,分別是“計算機組成原理實驗室”、“計算機組裝與維護實驗室”;通信與網絡實驗室有2個,分別是“計算機通信實驗室”、“計算機網絡實驗室”;軟件類的實驗室有3個,分別是“軟件開發與測試實驗室”、“數據庫實驗室”、“信息技術創新實驗室”。同時,為適應當今云計算的研究需要,我們投資200多萬建立了云計算平臺。
以上實驗室的更新及新建,能充分滿足師生完成實踐教學的需要。
3 軟件工程專業技能訓練是實踐教學體系的抓手
在學生大學期間,為了在不同學期適時提高學生的綜合實踐能力,我們結合“軟件工程專業人才培養方案”的要求,開展了貫穿大學4年的專業技能訓練。我們把專業技能訓練當作實踐教學體系的抓手,專業技能訓練根據訓練大綱,著力提升學生應具備的專業素養和能力。
我院的專業技能訓練主要包括兩個級別,一級是課程設計訓練,本訓練以課程為依托,制定課程級別的訓練大綱;二級是綜合設計訓練,主要訓練學生的軟件論文項目的開發能力,要求學生能靈活應用所掌握的知識和技能,完成一個綜合性、設計性的軟件項目。下面分別對這兩級訓練作詳細介紹。
3.1 課程設計訓練
“課程設計”是一個多義詞詞條。它可以指“為掌握某一課程內容所進行的設計”[3]。課程設計是課程實驗的高級環節,課程實驗是提升學生立體實踐能力的根本,課程實驗分為驗證性實驗、綜合性實驗和課程設計實驗,我們在傳統驗證性實驗的基礎上開展課程設計實驗,提升學生的課程綜合實踐能力。
以《Java程序設計》課程設計為例,課程設計的目的:利用Java語言的語法特性,結合數據結構算法、網絡知識、文件處理和數據庫等知識完成綜合題目的設計和代碼實現,并培養鍛煉分析程序、撰寫報告等能力。
軟件工程專業的已經開出課程設計的課程有4門,分別是:OFFICE辦公軟件、計算機組裝與維護、C語言程序設計、JAVA程序設計。我們針對這些課程,在編寫實驗大綱時,要求包含課程設計,設計方案要經過專業系的審核和教授委員的審定。最后,以審定通過的課程設計為依托,為后續綜合實踐能力的提升打下堅實的基礎。
3.2 綜合設計訓練
綜合設計訓練的目的是鍛煉學生綜合所學知識,設計和開發一個小項目的能力。這些項目有“JAVA程序設計”、“商業數據庫開發”、“J2EE企業應用”、“JAVA Web開發”等,這些小項目的訓練要基于幾門課的知識和技能,如“JAVA Web開發”就需要學生綜合數據庫、軟件工程、JAVA程序設計語言等知識與技能。
綜合設計訓練要與畢業設計區別開來,此訓練的主要目的是讓學生體驗和掌握項目開發流程,同時鍛煉綜合應用所學課程來完成一個具體的小項目。
3.3 軟件工程專業技能訓練安排
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為鼓勵學生多渠道獲得技能分,我們規定,學生參加通過全國軟件資格(水平)考試(中級),可以獲得2學分,參加通過軟件資格(水平)考試(高級),可以獲得3學分。
4 畢業設計是實踐教學體系總結性的實踐環節
畢業設計是教學過程的最后階段采用的一種總結性的實踐教學環節。通過畢業設計,學生可以綜合應用所學的各種理論知識和技能,進行全面、系統、嚴格的計算機技術及軟件工程能力的練習。[4]畢業論文(設計)是實踐教學體系的技能整合,我院對畢業論文(設計)作重大改革,著力打造學生綜合實踐能力。
參加畢業論文(設計)的學生分兩部分,一部分在公司實習,同時要在公司完成畢業論文(設計)工作,余下的學生在曲靖師院完成畢業論文工作,為提高畢業論文(設計)的質量,經向教務處請示,允許我院結合專業實踐性強的實際,改革本專業畢業論文(設計)工作。改革思路包括三點,一是我院學生的畢業論文(設計)以畢業設計為主,弱化對學生文本的要求,強化對實踐動作能力的提升和檢查,二是做好規范管理工作,制定相關文件,如:“信息工程學院畢業論文(設計)工作規定”、 “信息工程學院畢業設計開發文檔的撰寫與打印規范” 、“信息工程學院畢業設計開發文檔”等。
5 校企合作助力實踐教學體系
為提升學生的實習效果和就業質量。我們自2012年開始,與四川華迪信息技術有限公司開展畢業實習的合作,該公司是一家集軟件外包、信息服務、學生專業技能培訓為一體的公司,在以上業務深耕12年,在全國小有名氣。我們的學生參加校企合作實習有兩種類型,一是為期三個月的專業實習,二是為期四個月的就業培訓。三個月的專業實習分為Java開發方向和計算機網絡方向,Java開發實訓的重點是提升學生的軟件開發實踐能力和水平,計算機網絡方向的實訓重點是提升學生的網絡規劃、設計、實施、部署的能力。
從2013年開始,軟件工程專業的學生幾乎都參加校了企業合作的實習,取得了良好效果,學生的專業實踐能力提升了,就業質量明顯提高,很多學生就在四川成都就業、創業。
6 結語
本文結合長期的思考和實踐,不同的實踐環節有機整合,大大提高了學生的職業能力和素質。軟件工程專業的實踐教學體系的構建和實踐是一個系統的、長期的過程,還需要我們不斷地探索,進一步提高人才培養質量。
作者簡介:張艷(1976-),女,河南南陽人,上海理工大學光電信息與計算機工程學院,講師。(上海 200093)
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)05-0096-01
計算機是一門技術性、工程性和應用性很強的學科,教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會的發展戰略研究報告中也指出:計算機專業的人才應該被分為科學型、工程型、應用型三類,而絕大多數應該是工程型和應用型的。許多高校注重學生專業能力的培養,紛紛開設實踐類課程以滿足信息社會對實用型人才的需求。因此,如何建設實踐類課程無疑是擺在每位一線專業教師面前的重要課題。本文以“應用軟件課程設計”課程的建設為主要探討對象,介紹了該課程的設置意義、教學方法和實施細則,希望能對計算機專業實踐類課程的建設和教學以及學生的就業有所幫助。
一、課程設置的重要意義
在大學里,設置一門課程,不能只關注這門課程所含的內容,更要考慮本科教育培養學生基本專業能力、可持續發展能力等這些本質性的問題。計算機學科問題求解的基本思路是“問題形式化描述計算機化”,以抽象、理論、設計為其學科形態。按照計算機科學與技術專業本科生的培養目標,到學生畢業時應具備計算思維;算法設計與分析;程序設計與實現系統的認知、分析、開發與應用等四大基本能力。
“應用軟件課程設計”課程面向大三的學生開設,在計算機科學與技術專業四年本科教學中,是以前期的“數據結構”、“計算方法”、“離散數學”、“軟件系統”(包括編譯原理,操作系統)、“軟件工程”、“程序設計”、“數據庫原理”以及“計算機網絡與通信”等課程為基礎的一門軟件開發技術綜合應用的專業課程。該課程讓學生綜合運用專業知識,通過動手實踐,以團隊協作的方式根據軟件工程的原理選擇難度適中的課題,完成網絡環境下基于B/S架構的綜合應用軟件的系統設計與實現任務。課程設置的目的就是通過本課程的系統學習與實訓,達到全面提升學生綜合應用軟件的實際開發能力和團隊合作能力,以解決傳統教學中理論學習與工程應用相脫節、單門課程孤立地學習與缺乏正確運用學科體系的理念來指導學生實現綜合技術全面應用的突出問題,以期有效地實現計算機科學與技術專業本科學生的培養目標。
課程開設近10年的實踐證明,學生綜合運用計算機專業基礎知識,科學設計、開發軟件,合理進行軟件開發的能力得到全方位的、實戰型的鍛煉,不僅實現了專業理論知識與實踐有效地相互結合,而且很好地鍛煉了學生的動手實踐能力和團隊協作能力,為日后的擇業起到很好的鋪墊作用。
二、“應用軟件課程設計”的教學內容
“應用軟件課程設計”主要以曹渠江教授編寫的《綜合運用軟件設計》一書為教材,輔助以課程網站和網絡上的各類學習資源,要求學生利用軟件工程、面向對象程序設計的思想,根據課程項目任務和功能完成課題的需求分析;制定課程項目詳細的時間進度規范;利用面向對象程序設計、計算機網絡、數據庫原理、多媒體技術等相關知識來進行數據庫設計與開發;熟悉和掌握網絡應用的開發環境,分析課題中技術難點并進行技術攻關;根據制定的時間進度計劃和需求分析,進行網絡環境下基于B/S架構的系統軟件模塊的編寫、開發與整合;對整個項目所有模塊進行代碼集成測試、軟件產品完善;最后提交課程設計個人報告、課程設計小組報告以及完整程序。整個課程總學時為64學時,主要以機房實踐為主,通過演示軟件、答辯的形式公開、公平地評定成績。
三、應用軟件課程設計的實施方法
1.本課程的實施原則
實踐類課程不同于其他計算機專業課程,主要以實踐為主,這就比較難控制進度和公正地評價學習成績,因此筆者制定了如下實施原則:
由教師提供網上新聞管理系統、網上寵物商店、網上公文流轉系統、藥品管理系統、繼續教育管理系統、網上用戶投訴系統、在線同學錄、企業倉庫管理系統、班級相冊管理系統、在線學籍管理系統、網上聊天室、客戶關系管理系統等難度適中的十幾個項目,對于每個項目都講明設計要求和要求實現的基本功能;按照自愿原則,四到六個同學組成一個項目小組,推選出一位組長。對于沒被組合的同學,由教師統一安排,每組配備一位有項目開發與項目管理經驗的研究生為指導教師,負責學生的上機輔導、課外答疑、技術咨詢與指導;每組由組長填報所有成員的個人信息,以便師生之間緊密聯系;每組組長代表小組全體成員與指導教師商定每周一次的輔導、提問與答疑的時間,并互通聯絡信息;教師每周安排兩次上機,每次4個學時。最初的3周(12學時)進行理論授課,主要講課程基本要求和安排以及軟件工程、軟件開發工具和方法的基本知識;設立課程公共電子郵箱,上傳所有課程資料、進度安排和學生要提交的各個階段的文檔模板,每位學生必須根據給定的工作模板與課程要求,在不同時間節點完成個人與小組的初期、中期、末期三個時期的階段報告和最終的課程設計報告;最后進行大組公開演示和答辯,全體指導教師根據答辯情況、提交的報告質量、平時上機表現與平時的檢查情況集體打分,綜合評定出每位學生的最終成績。
2.本課程的教學安排
整個課程在實際教學過程中,按照16周的總體時間共分為以下5個階段。
(1)課程設計第一階段(3周):認真學習教材和閱讀課題任務說明書,根據軟件工程的理論和選定項目任務完成課題的需求分析;制定本課題的實施方案,完成個人角色任務分配等各類文檔和開發規范;確定課題技術難點及其攻關措施;熟悉和掌握.NET的開發環境、后臺數據庫開發工具以及與課題相關的開發工具。在本階段結束時,向指導教師提交課程設計個人及小組的初期報告。
(2)課程設計第二階段(4周):根據制定的時間進度計劃和需求分析,進行系統數據庫的實現及應用軟件的初步模塊編寫與開發。在本階段結束時,向指導教師提交課程設計個人與小組的中期報告以及個人階段性開發的程序源碼。
(3)課程設計第三階段(4周):本階段是項目開發的實質性階段,對整個項目所有模塊進行開發并進行代碼集成測試、完善整個軟件產品。在本階段結束時,向指導教師提交課程設計末期的個人和小組的報告。
(4)課程設計第四階段(3周):完成全部代碼的開發工作,檢查并匯總本課題小組成果,課題小組完成項目開發總結報告,個人完成各自的課程設計個人報告。在本階段結束時,向指導教師提交課程設計個人與小組的報告以及小組的完整的、可供運行的代碼文檔。
(5)最后是課程設計綜合評價階段(2周):對本課題設計項目綜合評價,最后進行大組公開演示和答辯,檢查程序運行效果;全體指導教師根據答辯情況、提交的報告質量與平時的上機情況集體打分,綜合評定出每位學生的最終成績,力求公平、公正。
另外,在課程結束后會召開師生座談會,集中講評、總結課程的教學、學習情況,征求學生對課程和教學方面的建議和意見,同時給學生指出專業學習的努力方向,學生給教師提出今后課程需改進的地方,使教與學相互促進從而不斷完善該課程。
四、結論
“應用軟件課程設計”在上海理工大學已經開設10年,是上海理工大學精品課程與上海市教委重點課程建設項目,它很好地體現了計算機專業課程的系統性、完整性、科學性和原理性,有效鍛煉了學生的動手實踐、軟件開發和團隊協作能力,對提高學生的專業能力和專業素質起到了關鍵作用。任課教師在教學實踐中付出了很大的努力,不斷完善課程的教學模式和評價手段,積累了大量經驗,該課程多次受到學生的好評,很多已就業的學生反饋的信息表明:該課程對學生專業素養的培養和從學校到職場的銜接起到了很好的作用,為計算機專業的實踐教學探索出一條切實可行的道路。
中圖分類號:H191
近幾年來,隨著高考生源減少和本科院校的擴招,低分生源進入高職院校已是不爭的事實。他們文化基礎知識薄弱、學習能力偏低,抽象的機械類專業的學科知識讓他們感到很難學懂,傳統的教學方法不能激發出他們的學習興趣。機械設計基礎,是各個專業中學時最多,任務最重的一門課程,在人才培養計劃中起著舉足輕重的作用。它既具有很強的工程應用價值,也為后續相關專業課的學習奠定了基礎。因此,如何上好這門課,使學生在有限的教學時間里,既能掌握課程的基本內容,又具備一定的基本技能訓練和工程實踐的能力,成為教師教學方法研究的重要課題。為了客觀真實反映教學現狀,我們在7個高職院校進行了為期6個月的調查研究。
一 問卷調查的主要內容
我們于2012年3月至2012年9月開展調查,本次調查問卷主要涉及《機械設計》的課堂教學、實驗、課程設計,考試安排,任務驅動法的學生反饋五個方面,共40個問題。調查學生包括不同職業院校,不同專業學生共計1200人左右,題型以選擇為主,選作安排學生對課程講解的建議和意見。發放試卷采用任課老師安排作業的方式,這樣可以避免學生敷衍了事,反映真實的教學現狀。
二 調查結果反映的問題
調查共收到有效答卷960份。問題集中反映在以下幾個方面
(一) 學生學習時目的性不強。課程的教學和實踐活動沒有結合學生所學專業的特點,使學生感覺這門課程與今后所學專業沒有太大關系。
(二) 課程設計質量下降。
(三) 學生工程意識薄弱,學習方法不適應課程要求。
(四) 考試方式陳舊單一,過程不透明,沒有新穎性。
三 基于任務驅動的教改方案的實施
一、教學內容模塊化,增強立體感
高等職業教育重視技能訓練和綜合素質培養的要求,機械設計基礎課程教學應減少原理闡述,把重點放在與生產一線緊密結合的機械零件部分,在教學中將課程內容分為必修、選修和自修三種,另外,針對我校數控、模具和機電專業的特點,涉及到的機械設備都是高速回轉機械,回轉件的平衡和滑動軸承中的靜壓軸承在本專業中有很重要的地位,也作為必修內容,將教學內容分成牛頭刨床刨刀驅動機構的傳動分析、縫紉機踏板機構的運動分析、單缸四沖程內燃機的傳動結構分析、圓柱齒輪減速器的傳動分析四個情景。每個情景安排學習目標,內容,方式方法建議。根據教學內容下發若干任務,每個任務中具體化知識點、能力點、教學形式、方法、環境要求。以牛頭刨床刨刀的教學情景示例如下表一。
5.材料與工具 實驗實訓指導書,教學模型機構
6.教學重點 自由度的概念和運動副對自由度的限制,機構具有確定相對運動的條件,機構自由度的計算。
二、突出課程的工程性和實踐性,提高創新積極性
應用型高職教學不僅要重視常用機構和通用零件工作原理和設計理論,而且要將與工程實際緊密聯系的部分作為教學重點,才能使理論教學與實際緊密聯系起來。例如,在緒論中研究機械的組成和功用,以汽輪機和內燃機為例子講授,這兩個例子中,包括連桿機構、凸輪機構、連接件、傳動件、軸系件以及彈簧等。這兩個典型例子的選取,既滿足了教學要求,便于學生理解,又突出了課程的實用性和我校的專業特色。課程設計題目的搜集有多種途徑,例如:結合教師的科研項目擬定合適的課程設計題目;建立學校與企業的合作關系,了解企業的需求,將企業一線急需解決的設計問題引入到課程設計中;從往屆畢業設計的題目中截選出合適的傳動裝置設計部分作為題目;允許并鼓勵學生根據經驗和興趣自己擬題;結合國家、省和市機械創新大賽主題尋找一些題目作為課程設計題目。在此類題目的課程設計中,由于有明確的設計目標,學生投入精力很大,興致也很高,課程設計效果較明顯。
三、使用現代工程設計方法和手段,
隨著計算機科學技術的迅速發展,世界機械制造業已進入數字化設計、分析與制造的新時代,先進的三維設計及其制造方式正在全面展開。所以在"機械設計課程設計"中,將三維數字化設計代替傳統的二維制圖是課程改革的一個重點,并對二維設計的機械課程進行整體優化。現在領先的三維設計軟件有Pro/E 和UG 等。現階段許多學生選用傳統二維設計軟件AutoCAD 繪制工程圖,對于缺乏感性知識的學生來說有一定困難,有礙于學生設計能力和創新意識的培養。應當鼓勵學生采用三維設計軟件進行三維實體設計,使設計手段與現代企業要求接軌,完成零件與系統的設計,先建立三維模型,再形成二維投影,符合一般人的思維習慣,有利于學生創新形象思維。三維圖形模型可直接調入有限元軟件,進行CAE 分析。這樣可拓寬學生創造設計能力的培養,也是軟件發展多樣化的需要。隨著機械制造企業信息化工程的進展,廣大工程技術人員使用計算機進行數據處理和設計計算工作,對機械設計制造中通用基礎信息資源也提出了新的需求。在使用CAD/CAM/CAPP/CAE/PDM 等軟件工具進行產品設計制造過程中,經常涉及各種標準規范、常用基礎數據、曲線圖表等信息資源的查詢和選用,也涉及常用機械零部件、標準件校核計算和設計分析等專業應用問題,設計手冊的查詢是設計時遇到的一件非常繁瑣的事情。我們推薦使用《機械設計手冊(軟件版)》,實踐表明,學生應用該軟件進行傳動部件相關零件計算和數據查詢所花時間只有以前的一半,不但可以留下更多時間去進行傳動機構的三維造型,而且也通過傳動部件設計實踐,掌握了有別于手工計算、人工查詢手冊的軟件版手冊用法,為今后更有效地工作,打下了堅實的基礎。
四、堅持并加強課程設計的總結和答辯,培養學生團隊意識
答辯是對學生設計成果的一種肯定,也是學生間、師生間相互交流的重要方式;是教師檢查設計質量高低的有效手段,也是對暴露出來的共性問題進行的一次集中答疑。以往的答辯方式是單個學生逐一答辯,由于時間緊,提出問題的覆蓋面小,難以真正反映學生對課程設計知識的掌握程度。采用分小組答辯的方式,學生之間可以通過相互的討論,培養學生的團隊精神,這樣可以獲得一次學習提高的機會,提高答辯效果。同時要重視課程設計總結。學生通過認真總結,剖析自己設計中的得失、成敗,有助于進一步掌握設計方法和步驟,找出今后設計中應注意的問題。教師也要認真對整體設計情況有一個針對性的總結,指出設計的不足,要肯定成績并給予鼓勵。通過系統總結和答辯,可使學生進一步發現設計計算和設計中存在的問題,進一步搞清不甚理解的或未曾考慮到的問題,從而取得更大的收獲,圓滿地達到課程設計的目的與要求。
五項目化教學的考核評價方法
基于項目驅動教學的考核強調以人為本的整體性評價觀,重視對學生能力高低認定具體手段和實用方法。根據《機械設計基礎》課程特點及教學目標, 結合職業崗位能力的需求, 該課程學生學習成績由學習過程態度考核、學習過程知識技能考核、綜合能力考核及理論知識考核四個部分組成。具體考核評定標準如下。
準時提交作業、實驗報告且內容基本正確和符合要求可得滿分;遲于規定時間上交作業者每次扣1分;不交作業者每次扣2分;作業內容有明顯抄襲痕跡或完全不符合要求者每次扣1分。
實驗、設計課遵守紀律。不大聲喧嘩。實驗操作規范得滿分。明顯擾亂課堂秩序,影響他人的扣2分,扣完為止。
全部按時交作業準確率80%以上得15分;準確率(70-80)%得12分;(60-70)%得10分。不交作業一次扣一分,扣完為止。
客觀題部分,主要用來考查學生必須掌握的基礎知識; 主觀題部分,考查學生對知識的應用能力。
四、結束語
教學實踐表明,本次在機械設計基礎課程中采用任務驅動和模塊化教學模式的改革是成功的。教育模式是能力本位的培養模式,是對傳統教育模式的顛覆性改革。其優勢體現在:第一,構建以培養學生具備在現代工程環境下賴以生存和成長的團隊協作精神、交流溝通能力,對新產品、新流程、新系統的掌控意識和能力為核心的教學目標。第二,將教學內容與工程實踐緊密聯系在一起,順應先進制造技術發展的需求,適應日益擴大的國際經濟交流,以及日益增加的工程全球化競爭環境。第三,營造有利于創新人才培養的環境,激勵學生的創新精神、創新能力,以滿足社會對工程人才知識結構和素質能力的要求。第四,在理論課堂教學中強化實踐教學,提高學生的工程意識和工程素養。以適應信息時代對工程技術人才的需求,適應高職院校對高技能高素質人才培養的要求。但是,這種教育模式的實施,對教學環境,對教師的素質都提出了新的挑戰。我們應該共同努力使中國的工科教育能夠走在世界前列。
參考文獻
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一、機械設計課程設計存在的問題
目前,我國大多數高校機械類學生通常在第5學期進行機械設計課程設計,該設計是學生學完工程制圖、工程力學、機械原理、機械設計課程后完成的一門較為綜合的課程設計,同時,這也是為學生畢業設計和今后工作后機械設計能力培養奠定一定基礎。但是長期一成不變的課程設計時間和題目,以及傳統的教學模式,早已不能滿足現代信息快速發展的今天。
1.傳統的課程設計時間短。機械設計課程設計通常是在《機械設計》課程結束以后的3周內進行,在期末的這3周中學生考試科目較多,很難集中精力集中時間做好課程設計。由于目前招生人數的增加,而指導老師的數量并沒有增加,這就造成了老師精力不足,最終導致課程設計的質量越來越低。學生沒有足夠的時間保證,導致學生思考問題不認真、不周全,照搬照抄,計算繪圖盲目倉促,難以達到課程設計所設置的目的要求。課程設計由于時間緊張,工作量大,老師不能及時地鼓勵學生的創新設計,從而限制了學生創新能力的培養。而對于學生單一的、不協作的課程設計,時間緊張,思維狹窄而受限就更難以充分發揮學生的創新才能。雖然有一些學生有好的想法,但是沒有充足的時間考慮,加上老師對學生的監管不到位,沒有老師的認真點撥和指導導致學生的創新能力受到限制。
2.課程設計題目陳舊、缺乏創新。機械設計課程設計通常選擇一般用途的機械傳動裝置或簡單機械。通常以齒輪減速器或蝸桿減速器為主體的機械傳動裝置作為設計課題。因為減速器包括了機械設計課程的大部分零件,具有典型的代表性。傳統的課程設計重點是鞏固和加強所學的理論知識,設計題目和給定數據多年不變,只需要按設計任務中給定的數據、方案及規定的設計方法完成一定的工作量即可,這就導致了相互抄襲的后果。學生缺乏主動性、積極性,教師缺乏新思維,師生同受其害。同時,傳統課程設計題目與專業、畢業設計相關度不大,使得學生所學專業課程無用武之地,缺乏學習興趣,設計與專業課程學習不同步達不到學以致用的目的和充分培養學生理論聯系實際的能力。
3.考核方式較為傳統死板,沒有調動學生的積極性。教師對課程設計的考核方式也過于簡單,學生最后提交的是圖紙說明書等紙質材料,由于學生考試的穿插,加上期末老師的年終總結任務較多,用于集中指導的時間少,教師只憑印象批閱說明書和圖紙,自行決斷,確定最終得分。整個課程設計過程前期組織動員工作準備不充分,缺乏師生的交流與互動,對學生的監督與管理不嚴,部分學生的抄襲很難評判。考核缺乏標準性和透明度,助長了懶惰學生抄襲的不良風氣,影響了勤奮好學學生的積極性,嚴重違背了課程設計教學的初衷。
二、改革手段和方法
針對目前課程設計學生態度不積極、時間較短、流于形式等現象,我們就本科生專業實習提出“長時間課程設計”的概念,即在機械設計課程初進行持續近一個學期的時間,以加強學生創新能力訓練,鍛煉學生在工作中解決實際問題的能力。這一概念通過近幾年的實施取得了一定的成果,但有些方式仍需繼續探討。
1.采用“化整為零”法。通過將課程設計融入平時課程作業中,學生在進行課程學習時,有的放矢,應用所學知識完成課程設計計算工作;課程設計中先進設計方法和手段的訓練,使學生在實踐中應用設計軟件,掌握三維建模知識,了解虛擬裝配過程。在平時上課時完成課程設計的計算部分,課程設計節省的計算時間用于對學生的應用現代設計軟件,開展先進設計方法訓練及應用;增強實踐性環節教學,建議實驗室允許學生借出減速器模型,在課程設計室內使用,從而通過先進設計方法訓練和增強實踐能力,提高學生設計能力和綜合素質。“化整為零”法推動課程設計的改革。根據教學大綱的要求,在不減少學生的設計工作量的前提下,采用“化整為零”法來完成課程設計任務,就是在開始講述機械設計部分的時候就把課程設計任務書發給學生,將課程設計的部分計算內容(如帶傳動設計、齒輪傳動的設計)放在機械設計課程教學時,作為課外作業布置給學生,這樣可以發揮學生學習的主動性和積極性,同時老師在日常教學期間通過批改課程設計作業,及時地發現學生的計算錯誤或不合理的設計,督促學生及時改正。
2.在課程設計中引入現代設計軟件,提高學生的興趣。學生在機械制圖課程教學中已經學習了Auto-CAD,但是沒有把它與具體的工程設計結合起來。我們根據學生的具體情況,在課程設計中以不同的方式把計算機CAD技術應用到設計中,鼓勵一般的學生能夠進行零件的平面CAD繪圖,對于基礎好的學生鼓勵他們對零件進行三維CAD繪圖或者運用UG、Pro/E、SolidWorks軟件繪圖,也可以在電腦上完成裝配圖的繪制。機械設計基礎的課程設計并不是孤立的,它不僅是與任課指導教師有關的教學活動,也是在先修的相關課程基礎上的實踐教學環節。因此,可在設計中聘請制圖、公差、力學等相關課程的教師,從各個不同的角度加強業務指導,進一步提高學生的工程素養和素質。
3.結合機械創新設計第二課堂,提高學生創新能力。為避免設計的雷同,采用多題目、多數據,將全班分成若干小組,每組3~5人,經小組成員民主選出組長全面負責設計工作,小組各成員按照自己的學習優勢進行合理分工:數據計算與整理、查閱手冊資料、繪制圖樣、三維造型與裝配等,每人各負其責,獨立完成,但要數據共享,步調一致。由于學生缺乏實際經驗,往往需要對某些結構不夠合理的地方進行多次修改,采用軟件只需修改零件某個參數的數值即可完成整體修改,方便省時,且整個設計過程符合學生的認知規律,使學生能夠更加深入地理解設計的內涵,并可以直觀地看到自己的設計成果,增強學生的成就感。采取靈活多樣的教學方法,根據設計對象的不同和設計過程中隨時出現的具體問題,針對年輕人思想活躍的特點,鼓勵學生在總結前人經驗的基礎上有所創新,引導學生獲取知識與方法。此外,在設計節點組織學生相互間互查,以提高其對技術文件的審核、鑒定的能力,以及對工作精益求精的態度和責任感。采用第二課堂和課程設計想結合的方式,設立專項基金,針對學有余力的學生,激勵其進行創新性實驗研究。根據所申請項目的內容及課題完成情況進行審批,給予一定額度的資金支持并配備專門教師給予指導。對于特色較為鮮明、成果比較出眾的項目資助其申報發明專利、撰寫論文和參與學術交流,并優先推薦評選“國家大學生創新性實驗計劃”。同時,積極創造條件、出臺措施,鼓勵學生參加教師的科研項目,給學生提供廣闊的自由發展平臺與空間。
4.結合科研項目提高教師的積極性。這雖然加大了教學的難度,要求教師具備扎實的工程功底,但既滿足理論聯系實際的要求,又可達到綜合訓練的目的,讓學生體會到機械設計中既要參考原有樣機,又要積極思考,有所創新,對提高學生的設計水平和促進教師教學水平的提高都非常有益。需要注意的是選題的適當和題目的相對穩定,并設立合適的考核節點,對課程設計的全過程進行約束和監督,以利完成課程設計的教學要求。在《機械設計基礎》課程伊始,即下達設計任務,通過系統的設計任務將原教學內容中相互獨立且略顯繁雜的知識點聯系起來,置學生于實際的工作情境之中,使其切身去解讀一個機械裝置的實際設計過程,并掌握由此所涉及到的原理、知識以及問題解決思路和方法。帶著問題來學習課程,設計中每一步結果的取得,無論是數據還是結構,都與教學的各章節密切相關。在教學中進行實際工作的演練,是抽象知識與具體行動的有機融合,能夠極大地激發學生的學習興趣和學習潛力,鍛煉學生的實戰設計能力,培養全面的設計素質,為課程設計的順利完成奠定良好基礎。
三、結論
經過幾輪的課程設計實踐,本項目取得如下成果:
1.針對學生能力,開展分層次教學,讓學有余力的同學利用課程設計的平臺鍛煉三維建模能力,二維繪圖能力,并起到輻射帶動作用;
2.以“做中學”的模式讓學生自主自發學習應用先進的設計軟件,一方面提高了他們軟件水平,另一方面,提高了他們的自信心和主動性,促使他們掌握了一種有別于死記硬背的新的學習方法。
作者:李霞 陳建萍 魏敏 葛云 單位:石河子大學機械電氣工程學院 新疆交通職業技術學院汽車與機電工程學院
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1.引言
數字電子技術課程設計是配合數字電子技術基礎課程與實驗教學的一個非常重要的教學環節。它能幫助學生鞏固數字電子技術的理論知識,提高學生電子電路的設計水平,增強學生綜合分析問題和解決問題的能力,培養學生的實驗技能和動手能力,強化學生的創新意識,發展學生的創新思維。
如今越來越注重學生的實踐動手能力,我們有必要對數字電子技術課程設計的教學進行改革,適應市場對人才的需求。
2.數字電子技術課程設計的現狀及存在問題
2.1重理論,輕實踐。
數字電子技術課程設計一般為期一周,學生在一周內很難完成查閱資料、選擇方案、設計電路、安裝調試及撰寫報告的任務。由于時間緊迫,所選課題受到限制,因此大多數學生只重視理論設計,而忽視實踐制作及調試,整個設計變得枯燥乏味,使得課程設計有名無實,不能真正提高學生的動手能力。
2.2選題盲目。
數字電子技術課程設計一般由指導教師擬定若干課題,學生從中選擇,由于選題時間有限,學生選題帶有一定的盲目性。另外,指導教師擬定的課題往往難度太大,內容太偏,使學生失去設計興趣,過于依賴教師,加重輔導教師的負擔。
2.3綜合職業能力認知度較低,積極性不高。
數字電子技術一般在大二第一學期開設,學生參與的實習實訓較少,大多數學生的工作崗位職業意識淡薄,綜合職業能力認知度較低,在學習過程中只注重數字電子技術理論知識的學習,理論學習與實踐脫節,使學生學習興趣降低,自我懷疑,造成在數字電子技術課程設計過程中積極性不高、動手能力較差。
2.4仿真軟件利用率較低。
目前,應用EDA軟件進行電子線路輔助設計已經成為一種潮流。Prote1具有功能強大、操作方便等諸多優點,是目前最為流行、使用最多的EDA軟件之一,在課程設計中學生完全可以利用EDA仿真軟件進行電路仿真,利用Prote1軟件設計印刷電路板,彌補自行設計電路的不足。由于很多學生對這些軟件了解不多,現代化的軟件利用率較低,與現代企業實際脫節。
3.關于數字電子技術課程設計改革的幾點建議
3.1合理制訂計劃。
合理的課程設計計劃對課程設計教學的實際效果起著很重要的作用。將數字電子技術課程設計的時間改為兩周,課程設計的內容在原來的基礎上增加設計制作印刷電路板及組裝調試。這樣,學生就有充裕的時間完成任務,充分發揮主動性,使課程設計的成果多種多樣。課程設計的計劃制訂擬定如下:
數字電子技術課程設計計劃表
3.2靈活選題,教師把關,貼近實際。
合理選題對課程設計完成的質量及學生的能力培養有很大的影響,選用實用性較強的課題能激發學生的興趣,提高課程設計質量,增強學生的成就感。目前,隨著電子技術的不斷發展,各種成熟的電子電路數不勝數,為適應這一發展趨勢,在平時的授課過程中,教師要為學生灌輸課程設計的必要性及要求,有意識地多介紹一些常見芯片的典型應用,多提一些趣味性較強、實用性較高的題目(如電子密碼鎖、循環流水燈等),激發學生的學習熱情,鼓勵學生自由選題,指導學生合理選題,選出感興趣的課題,這樣既可進一步調動學生設計的積極性,又可減輕輔導教師的負擔,還可避免以往課程設計中學生抄襲的現象。
3.3營造職業氛圍,樹立職業意識。
講解現代企業的運行模式、管理理念,產品的開發、生產流程,設計時按課題對學生進行分組、分工,權責明確,將一個個設計課題當成產品去做,努力培養學生的實驗技能和動手能力,啟發學生的創造意識及創新思維能力,積極營造職業氛圍,樹立學生的職業意識,幫助學生形成社會人的基本品格。
3.4充分利用現有的仿真軟件。
在授課過程中,介紹電子線路設計中的常用軟件,讓學生提前了解,在平時實驗時就學習使用,在課程設計時鼓勵學生用仿真軟件進行電路仿真,用繪圖軟件進行繪圖。
3.5合理制定評定體系。
合理的評定指標是激發學生的學習動力,對于數字電子技術課程設計可采用以下方案評定:
3.5.1審閱課程設計報告,報告占總評成績的40%,報告要求條理清楚,格式規范,圖表完備,技術用語正確等。
3.5.2現場實物測試并提問,其中指標完成占30%,外觀占5%,焊點質量及布線占5%,該項占總評成績的40%。
3.5.3集體答辯,根據組員分工情況集體答辯,該項占總評成績的20%。
3.5.4總結分析設計、調試中出現的問題,就課題中出現的問題進行綜合分析,評選出優秀作品,予以獎勵。
4.結語
課程設計是數字電子技術課的一個重要實踐環節,如何提高學生的創新能力、切實加強學生動手能力的培養是各高校普遍重視的問題。制訂合理的設計計劃、合理選題及應用先進的軟件進行輔助設計等,可以激發學生對課程設計的濃厚興趣,使學生的創造力和綜合技能得到提高,為將來的畢業設計及工作打好基礎。
參考文獻: