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有机合成的教学设计精选(九篇)

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有机合成的教学设计

第1篇:有机合成的教学设计范文

关键词 机械基础课程 设计训练 创新教学

中图分类号:G642文献标识码:A

机械基础系列课程,具有较强的理论性和实践性,在机械教学体系中起着承上启下的关键作用,其教学的创新性在新世纪机械工程创新型人才培养的环节中至关重要。如何提高学生的创新能力,如何进行相应的行之有效的创新教学改革,成为该学科的一大课题。针对知识、素质和能力三位一体的培养理念,教研室以基本理论教学的创新性为先导,特别突出工程素质、工程实践与创新能力的培养,构建了理论教学、实验教学和设计训练的新体系,进一步促进学生的自主学习、研究性和创造性学习。

实践是以理论为指导,理论在实践过程中得以验证和深化。随着教学改革的层层深入,机械基础系列课程在理论教学上充分运用多媒体和现代教育技术手段,丰富课程课堂教学素材和网络教学资源,增加立体化教学比例,建立创新教学理论,推进课堂创新教学模式,极大地调动了学生的学习积极性和自主性,为指导实践教学打下坚实的基础。同时,实践教学也改变了实验课程与设计训练的割裂局面,除了加强各自实力之外,二者有机融合,达到了相互配合、相互促进的效果,增强了学生的动手动脑能力和主观能动性。下面介绍教学实践改革的几条措施:

1 增加综合性与研究性实验和创新实验

学生的工程实践环节比较薄弱,要培养学生的动手能力和创新能力就必须依靠课程的实验环节配合。实验不能光是对书本知识的验证与演示,而应产生验证理论、提高动手能力与激发创新思维的三重效果。

为此,教研室在传统的实验项目基础上增加一定量的创新与综合实验项目,如机械原理课程的JPCC平面机构组装实验 、3DMC机构组合与创新实验、机械设计课程的轴系结构创意设计实验及机械传动性能综合实验等。如3DMC实验台根据创造性思维原理和机构组成原理设计,是二十一世纪新一代综合性智能化实验测试设备。学生通过机械原理、机械设计和机械创新设计学习所萌发的创造性思维可以从本实验台上得以实现。实验台既有组成机构的低副杆组、高副杆组及组成这些杆组的各构件、机架和其他辅助连接件等,也有机械传动等内容,可拼装连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动以及由它们组合成的性能各异、平面的、空间的机械传动系统,培养了学生机械传动方案的设计能力。实验台可以测试原动件和执行构件以及中间任意构件的位移、速度、加速度。无论构件是转动还是移动,计算机都能准确地反应这些机构的参数,对已知机构的运动参数进行验证分析;也可测试创新机构的运动参数,为动力学分析提供依据。

学生在实验过程中,将课堂知识与自身的判断、联想、动手能力结合起来。通过对实验题目的分析、实验方案的构思和优化、对实验设备的拆装、实验过程成与败的反复,不断提高学生分析问题、解决问题的能力,提高学生理论与实践相结合的基本素质,真正发现理论与实践的不可分离性,理论在实践中得以验证、延伸与创新。

2 改变课程设计模式,增加设计内容的创新性

机械基础设计训练主要包括相关课程设计及机械设计创新活动。课程设计是课程体系中的一个重要实践环节,传统的课程设计模式和设计内容已经不能满足现代人才培养的需要,为此教研室对课程设计进行了相应的改革。如机械原理课程设计由原来的利用图解法或解析法进行机构的运动分析变成了机械系统的运动方案设计。课程设计任务可在理论课结束进行,也可在理论课上到一定程度时与理论课并行。提前布置任务,学生就可提前入手,调研资料。这样就可带着问题设计,不懂的内容可通过网络查询或到书本上提前自学,或在老师讲课的时候有针对性地去学,从而获得更深刻的理解。课程设计本着学生为主、教师为辅的思想,激发学生的主观能动性,实际上是对学生将来成为一名工程技术人员的提前演练。设计内容灵活化,可由教师给出,也可由学生自定,自定时就又增加了相关的很多调研工作,增加了对更多设计内容的了解。机械系统运动方案的设计一般分组进行,同学们既群策群力,又有自己的独特之处,大大提高了学生的综合素质和创新能力。又如机械设计的课程设计模式发生转变,由减速器传统设计模式变为CAD编程,既让学生了解现代设计理论,又提高了计算机编程水平。计算机仿真软件也运用到课程设计环节中,便于学生在设计中完成虚拟样机的制作等。

3 开展创新型实验开发与创新设计活动,促使实验与设计训练的有机融合

将实验装置作为课程设计或创新设计的载体,也成为教研室课程改革的一项内容。课程设计或创新设计在实验室进行,如利用3DMC组合与创新实验成部分同学的课程设计,学生通过机械原理、机械设计和机械创新设计学习所萌发的创造性思维可以从实验台上得以实现。各种基本机构的性能是有局限性的,对基本机构创新也是困难的,而将多个基本机构联合起来组成一种组合机构来使用,往往能较好地满足人们对运动形式、运动规律和机械性能的要求。实践中已产生和创造发明了多种实用的组合机构,实验台可提供大量的组合机构供拼装,从中可以很好地认识组合机构的多种性能,为今后的创新和工程设计打下良好基础。课程设计内容可通过“黑箱” 的形式给出机构的功能要求,作为机构创新设计题目,同学们仔细研究机构的功能要求,将总功能分解为各子功能,选择确定各子功能的功能元解,完成机构的功能设计。所解方案灵活多样,要能满足题目要求,同时展开积极的交流与方案对比,促进学习提高。同学们也可自行拟定题目,但涉及的构(零)件应在实验台配置范围内。在题目自行设计过程中,不断研究,不断发现问题,并进一步开发出新的创新性实验,完成了实验内容的积累工作,使设计与实验良好地融合起来。

为了激励学生创新设计的热情,教研室开展了机械创新设计活动。好的作品可参加机械创新设计比赛,以便设计成果的验证,促进技术交流。这给学生又一提高自我、展示自我的平台。创新设计同样可在实验室进行,部分实验开放,学生可自主选择实验内容,可以是创新科技小制作,甚至是小型科学研究。自主安排设计步骤,在教师指导下独立完成,至今已有同学的作品在省机械设计创新竞赛中获奖。

4 结论

课程实验与设计训练的改革,为机械基础课程理论与实践的结合搭建了更多的平台,将创新的触角延伸到多自由度的空间。实验与设计理念、模式的变化以及内容的完善补充,特别是二者的有机融合,大大提高了学生的学习积极性和责任感,进一步培养了创新设计能力,对将来学生走上工作岗位,独立从事科学研究非常有利,也大大提高了教学效果。

参考文献

[1] 强建国.改革实践教学,培养学生综合能力.兰州理工大学学报,2007(5).

第2篇:有机合成的教学设计范文

关键词:机械设计基础;课程体系;课程教学

《机械设计基础》是新疆交通职业技术学院汽车制造与装配技术专业的一门介于基础课和专业课之间的重要的设计性技术基础课程,通过本课程的学习,可为学生学习后续专业课程提供必要的基础知识;为学生将来从事产品设计、开发提供必要的理论基础;为将来从事工艺、运行、管理工作时,能对所使用机械传动原理有正确的了解,获得对设备正确使用、维护和故障分析的能力;使学生具有运用标准、规范、手册和图册查阅有关技术资料及编写说明书的能力。《机械设计基础》是理论知识和实践知识综合运用的课程,在整个课程体系中从理论性课程过渡到结合工程实际的设计课程,起到桥梁作用。该课程体系目前仍延续过去的模式,新体系尚处于探索之中。为了突出高职高专的教学特点,提高教学质量,本文就该课程在课程体系、教学内容、教学方法和教学手段、实践环节等方面的问题,提出一些探讨意见。

一、《机械设计基础》传统教学模式存在的突出问题

(一)教学方法单一落后

《机械设计基础》是机械原理和机械零件的综合,主要讨论机械设计的常用方法和一般过程。传统教学方法,授课内容多,而实际教学课时安排不足;讲述原理多,结合实际偏少;纵向论述多,横向比较较少;讲述常规原理多,介绍行业最新技术成果不够;课堂讲授多,课堂课外讨论少。实践教学,仍以劳动性操作为主,对学生独立获取知识能力和自主学习、创新思维能力培养不够。教学手段也不尽如人意,课堂教学仍沿袭粉笔板书、挂图和简单的教具,很难取得好的教学效果。

(二)课程没有针对专业要求合理设置

《机械设计基础》课的知识点非常丰富、繁杂,如不精心组织、把握重点,全部灌输给学生,将适得其反。因此,教学前,教师要对所教的内容加以精选与提炼,把握教学重点,丰富教学内容,以激发学生的学习兴趣。例如,在组织齿轮传动教学时,并不是把教材上所有内容都教给学生,而是根据高职学生的特点和各专业不同的要求,选择不同的侧重点进行教学。工程机械运用与维护专业的学生,就业岗位是销售及维修,因而对他们的教学注重的是应用方面,如齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封等;而对于机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业的学生,就业岗位主要是机械加工操作、机械加工工艺编制及机床设备的维护等工作,因而对他们的教学重点,除了齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封外,还要把齿轮的切齿原理作为重点,同时应了解变位齿轮的基本概念。只有针对不同专业组织教学内容,才能有的放矢,取得好的教学效果。

(三)实验教学比重偏低,学生动手能力的培养欠缺

实验及实践教学是帮助高职学生理解课堂理论教学内容的必要手段,也是提高他们动手能力的重要途径。传统的实验课在实验室中进行,由于实验器材陈旧、缺少,不能保证每位学生的动手操作机会,为此,可将实验与生产实践结合起来。在课余时间可至校办工厂和校外实习基地进行有关实践,如参与维修设备、加工简单的零件等。

二、《机械设计基础》课程体系的设计

(一)改革内容

1.改革思路

本课程组以企业需求为基本依据,按照生产一线实际需要,结合高职教育的特点,强调基本知识,注重实际应用,从机械的组成及特性出发,形成工程力学――材料及热处理――公差与配合――常用机构――联接――机械传动――支承零部件――机械系统设计综述这一新课程体系。该体系将以往的理论力学、材料力学、公差与配合、机械原理和机械零件几门单列的技术基础课程有机地融为一体,理论分析以适度够用为限,突出了针对性和实用性。

2.整合教学内容

在教学内容整合上,删除繁琐的公式推导、理论证明,注重如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际设计问题。例如将齿轮、轴、滚动轴承等工程实践性很强、并对工程设计与应用能力有很大帮助的章节作为教学重点内容;将与磨损、螺纹连接、弹簧等章节安排作为学生自学的内容,通过答疑的方式对学生进行辅导;将教材中介绍很简略,但与生产第一线联系很紧密的一些工程知识比如轴承的安装、拆卸、、组合设计以及失效形式、齿轮加工、蜗轮蜗杆加工等知识内容进行补充。

3.结合专业培养目标取舍教学内容

由于各专业的培养目标不同,所安排的课程和教学要求也不同。因此《机械设计基础》课应根据工程机械运用与维护专业、机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业课的学习要求,对各专业毕业生就业岗位的要求选取适合的教学内容,使学生能把有限的时间和精力花在学习掌握有用的知识上。

4.增加创新设计内容

《机械设计基础》课程需适应现代科技发展的要求,牢牢把握住本学科的发展脉络,及时补充新型机构、传动零件知识,介绍新的设计理论、方法、技术、计算机辅助设计等内容,以拓宽视野,培养创新设计的思路和方法。在课程设计实训中加强对学生在课程中应用计算机CAD/CAM主流软件(如MATLAB、AutocAD、UG和Pr∥Engineer)的工程实训。专周设计实训的课题主要包括从动件、轴、滚动轴承和联接件等的设计计算、三维造型装配、二维工程图和设计说明书等内容,使学生能够综合运用多门专业课程的知识和技能,在计算机辅助下完成,提高了专业素质和工程应用能力。

5.通过设计培养学生的自学能力和独立工作能力

《机械设计基础》教学中常用机构的设计、通用零件的选择和设计是教学中的重要内容。在教学中可以通过设计作业,如“凸轮机构设计”、“齿轮机构设计”及“轴系部件设计”等,使学生对常用机构和通用零件设计获得必要的工程实战训练,培养学生严谨的学习态度。“机械零件课程设计”是《机械设计基础》课程教学的重要环节。课程设计要让学生一方面加深对已学知识的掌握,培养自身综合运用所学知识和技能独立、灵活地分析问题和解决问题的能力,另一方面,课程设计也要让学生掌握使用工具书的方法和使用技术资料的技能,培养自身的设计能力和独立工作能力。此外,课程设计还要有利于学生形成良好读书习惯和自学能力,以满足自身的终身教育的需要。

(二)课程体系设计思路

1.整体教学设计

按照典型减速器设计的流程所必须的知识和能力结构,归纳《机械设计基础》课程学习领域的主要工作任务,选择一级直齿圆柱齿轮减速器设计作为载体,构建主体学习单元(学习情境),按照资讯、决策、计划、实施、检查与评估六步法,工学交替、任务驱动、项目导向,将真实生产过程和产品融入教学全过程,设计学习情境。并根据行业、企业标准建立《机械设计基础》课程教学体系,选定合适的载体,设计教学单元,完成教学设计。

本课程遵循学生职业能力培养的基本规律,以真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容,设计了4个学习主情境,分别以减速器机械联结的设计、减速器机械传动的设计、减速器轴系的设计和减速器的与密封为载体。4个学习情境包含17个学习性工作任务,把理论学习和实践训练贯穿其中。

2.单元教学设计

学习情境1:减速器机械联结的设计通过螺纹联结、键联接、销联结的设计计算,让学生熟悉机械零件的受力分析,熟悉杆件拉压变形、剪切变形、挤压变形的强度计算,熟悉螺纹联结、键联接、销联结的选用方法和工作原理,并掌握相应联结的设计与安装方法和工艺要求。

学习情境2:减速器机械传动的设计通过圆柱齿轮的设计计算,让学生熟悉齿轮失效形式、材料选择、热处理方法、各类齿轮受力分析和设计准则,并掌握相应的齿轮的选用方法。通过带传动的设计计算,让学生熟悉带传动的组成、工作原理、特点、类型和应用;V带传动;V带轮的常用材料和结构;带传动的安装、张紧和维护;了解同步齿形带传动简介。

学习情境3:减速器轴系的设计计算通过减速器轴的设计计算,让学生熟悉轴的材料及选择;轴的结构设计;轴强度的粗略计算;按扭转强度计算;按弯扭合成强度计算。通过减速器轴承的设计选择,让学生熟悉轴承功用、类型;滑动轴承类型、结构;轴瓦的结构及材料;液体与非液体摩擦轴承简介;滚动轴承类型、特点、精度及代号;滚动轴承失效形式;滚动轴承组合设计。通过减速器输出端的联轴器的设计选择,让学生熟悉联轴器的功用,类型、结构、特点和选择;离合器主要类型及其结构。

学习情境4:减速器的与密封通过减速器的与密封的设计,了解机械中有关与密封的基本知识。

减速器专用周:通过对减速器整体的设计,让学生掌握整个机械设计过程。教、学、做有机融合,把理论学习和实践训练贯穿其中。

三、教学方法和教学手段的改革

(一)启发引导式

机械设计基础是一门理论性和实践性很强的课程,我们在讲授理论知识的同时非常重视联系工程实际,重结论,重应用。例如在讲述摩擦的自锁概念时,列举大量常见的实例,启发学生去思考,并同时从反面提出问题,请学生回答并解释,以此来培养和提高学生独立思考的能力。

(二)多种教学方法进行组合

采用理论教学、多媒体教学、现场教学、实验教学、课堂讨论、做学合一及综合能力训练等教学手段相结合,常用机构讲解改变过去罗列式的教法,从创新的角度用大量的应用实例让学生对生产和生活中的机械装置有更广泛的了解,开阔眼界,学以致用。

《机械设计基础》课程实验是高职学生职业技能培养的重要环节,学生通过实验,可直接接触到生产一线的技术问题和操作技能问题。因此,该课程实验具有很强的针对性。如通过渐开线直齿圆柱齿轮参数测定实验和减速器的结构分析和装配实验等,使学生学习和掌握具体的测试技术,测量方法,从而接触和熟悉测量工具与设备。

采用课堂讨论方法调动学生的主观能动性,教与学融为一体,使学生成为课堂的主体。例如在讲授轴的设计时,先给出各种轴的结构,由学生从加工、装配、承载上讨论分析轴的特点,给出条件然后组织学生讨论,在教师的引导下,得出正确、合理的结论。使学生真正参与到教学中来,课堂气氛活跃,教学效果明显。

《机械设计基础》是与工程实际联系紧密的课程,在教学过程中应特别注重理论联系实际。例如,在讲解机构时,列举了实际机器(汽车、内燃机等)和日常生活中(客车上的折叠椅、缝纫机的踏板机构等)的应用实例,又特别介绍了与专业有关的金属切削机床(车床、铣床、牛头刨床等)应用实例,因而增强了基础课与专业课之间的联系。

(三)利用现代教学手段,激发学生学习兴趣

将多媒体教学手段引进课堂教学。在遵循教学基本规律和学生认识规律的基础上,恰当地制作CAI课件可以将传统教学手段难以表现的内容、教材中的重点和难点表达清楚。

利用生产现场拍摄的录像,再现范成法加工齿轮的过程及根切现象;利用多媒体动画片展现带传动中的弹性滑动现象、展现四杆机构的演化、展现各种间歇运动机构的原理、展示行星轮系与差动轮系的区别、齿轮的失效机理等等。通过多媒体课件直观而形象的展示出来。

如在齿轮一章授课过程中,学生对渐开线的形成等内容的理解较困难,若利用相关软件,编制并演示渐开线的形成过程,然后对渐开线上各点进行齿形角和受力分析,学生很快就理解了什么是渐开线,为什么通常采用基圆附近的一段渐开线作为齿廓。同样通过两齿廓的啮合、啮合线和啮合角的动态显示、中心距的变化等又能使学生对渐开线齿轮的啮合特性有更深刻的理解,从而大大提高了课堂教学的效率和效果。

四、搞好课程设计,培养学生的综合技能

《机械设计基础》课程设计是综合本课程以及相关课程的理论知识、基本技能,独立完成机械传动装置或简单机械设计任务的一种途径,具有较强的实践性、综合性,是一次提升和整合知识的过程。通过课程设计培养学生分析问题和解决机械设计问题的能力,同时教会学生查阅和使用各种资料和手册,熟悉国家有关标准和规范,掌握常用的设计方法和手段(如计算机绘图和计算机辅助设计等)。在选题上,仍以单级或两级直(斜)齿圆柱齿轮减速器设计为主。在课程后期,组织学生对该传动装置进行拆卸、安装和到减速器生产厂家现场参观,提前下发设计任务书,让学生进行一些前期的计算工作,最后通过编写设计计算说明书和答辩,提高学生对设计的论证能力和可行性分析能力。

课程结构决定课程功能。课程能否体现出它的创新价值,在一定程度上取决于课程结构是否有利于师生创造性的发挥和培养,能否为学生的创新提供宽松适宜的时空条件和环境,使学生积极、主动地创造性地学习和发展。教师应在教学中注重提高学生处理实践中具体问题的能力,形成课程知识与实践的连贯沟通,使学生逐步具备适应社会的能力,尽快成为国家需要的高技能应用型专业人才。

参考文献:

[1] 史新民,高飞.高职《机械设计基础》课程教改与研究[J].常州信息职业技术学院学报,2005,(3).

[2] 程帆,王洪飞.机械设计教学中的改革与实践[J].杭州电子工业学院学报,2003,(5).

[3] 王世辉,韦林.高职《机械设计基础》课程教学改革[J].高教论坛,2007,(3):

[4] 陈立德.机械设计基础课程设计指导书[M].北京:高等教育出版社,2004.

[5] 姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究[M].北京:清华大学出版社,2007.

第3篇:有机合成的教学设计范文

关键词:机械工程;机械设计能力;培养模式;典型案例

机械制造业不仅是现代工业发展建设的发动机,更是国民经济的支柱产业。近年来随着科技的进步,“中国制造2025”正推进制造业由传统制造向现代制造与智能制造进行转型与发展。“科技强国,人才兴国”,为适应产业的飞速发展与转型的需求,社会对具有较强机械工程实践与创新能力的高素质应用型高级专业人才需求量增大。因此,在高校机械专业人才培养中,亟须强化工程实践能力与现代机械设计能力的培养[1]。为提高机械专业人才培养质量,各高校在人才培养体系、核心课程的教学内容与教学方法等方面都进行了大量的有益探索[2-3]。但目前,相关教改研究主要集中在教学内容与教学方法的改进与优化以及实践教学改革研究等方面[4],而对深度融合多课程、多环节的全过程专业能力培养的研究较少。为提高毕业生的现代机械设计能力,开展基于典型案例的多课程、多环节、深度融合的培养模式研究,符合机械专业工程教育专业认证的大潮流,具有重要的意义和推广价值。

一、现状及问题

地方院校主要为区域经济建设和社会发展服务,承担着为行业技术进步培养卓越工程人才的责任。然而,一直以来部分地方院校沿袭高水平院校机械专业人才的培养模式,未根据自身实际情况修改导致所培养的人才与社会需求错位,社会急需能胜任现代机械制造行业发展的研发、设计工作的专业技术人才。此外,地方院校学科专业硬件建设的投入较小,先进仪器设备与实训平台的台套数少,实践教学环节较为薄弱。我国已广泛开展工程教育认证工作,基于工程认证以成果为导向的教育理念,学生毕业能力是人才培养的核心任务,而现代机械设计能力是机械设计制造及其自动化毕业生的核心能力。由于机械设计类课程多、教学内容比较抽象、理论深奥且比较枯燥,学生多有畏难、厌学情绪,教师授课比较困难,导致学生机械设计知识掌握不扎实、机械设计软件应用不熟练、机械创新设计与综合设计能力较弱等现象,学生的专业能力与机械工程实际需要存在一定的脱节,不能满足机械制造业发展的人才培养需求,人才培养效果还需继续改善。本文以哈尔滨商业大学的机械专业为例,该专业已开展工程教育认证工作,根据培养方案要求毕业生须具备包括机械产品设计能力、机械零件制造能力、机电系统控制能力、特色食品包装机械研发能力的机械工程综合应用能力,其中最基本、最核心的是机械产品设计能力,专业能力形成体系如图1所示。针对培养目标,培养方案中不仅设置了“机械原理”“机械设计”“机械系统设计”等理论课程,也安排了机械设计课程设计、专业综合课程设计、专业生产实习、CAD/CAE实训及毕业设计等实践教学环节,形成了比较完整、规范的现代机械设计能力培养体系(如图2所示)。通过这些教学环节的训练,机械专业的毕业生能比较熟练地掌握现代机械设计方法及手段。但是,由于各门课程、各个实践环节的缺乏交流协商机制,都按各自的思路与模式开展教学,没有形成一个统一、有机的全过程培养体系,导致出现部分基础薄弱的学生工程软件应用不熟练、机械创新设计与综合设计能力较弱等现象,毕业生的现代机械产品设计能力还有待提高。

二、培养模式改革的具体方案与措施

在工程教育背景下,哈尔滨商业大学机械设计制造及其自动化专业优化人才培养途径,研究建立了基于典型案例的深度融合的多课程、多环节的现代机械设计能力全过程人才培养模式。

(一)完善机械设计能力全过程培养体系

为实现符合工程教育专业认证的毕业生专业能力培养要求,机械专业修订了人才培养方案和课程教学大纲,并整合、优化工程案例,通过齿轮传动及减速器设计的典型案例,将现代机械设计的能力培养贯穿课程教学、生产实习与课程设计、毕业设计等人才培养的全过程,全面夯实学生的机械设计能力,提高毕业生的工程素养与工作适应性。基于学科认知规律,从机械专业的初步认识机械→简单机械产品设计→现代机械设计方法设计→机械产品综合设计→复杂机械产品设计→复杂产业机械设计及研发→实际工程应用的人才培养规律,综合分析机械专业的师资队伍、硬件条件以及历史传承,建立机械专业基于典型案例的现代机械设计能力全过程培养体系,如图3所示。

(二)充实机械设计能力培养的教学内容

以齿轮传动及减速器设计为案例,将机械原理、机械设计、机制工艺等核心课程与课程设计、实训、生产实习、毕业设计等实践环节深度融合,经过多轮从理论到实际、从实际到理论的循环培养过程,逐步培养学生运用专业知识去分析、解决机械工程问题的能力。形成规范、完整的机械设计能力培养体系,解决了机械设计类课程追求理论体系完整、忽视工程实践的弊端。1.第三学期。“机械原理”课程教师可通过学生感兴趣的汽车及变速箱动画,使他们了解汽车变速箱的工作原理及齿轮传动原理,增加其对传动机构有感性认识,激发学生的学习热情,同时,着重讲解齿轮传动的工作原理及轮系设计,解决由于课程理论深奥且比较枯燥的难题。2.第四学期。首先,可通过“金工实习”让学生近距离观察CA6140车床主轴箱,使其对齿轮传动有更深入的认识和理解。其次,教师可通过“机械设计”课程教学,重点讲述齿轮传动设计、齿轮校核等内容。最后,通过齿轮减速器课程设计,让学生深入理解齿轮传动设计过程及设计要点,使他们初步了解机械产品设计的基本过程。3.第五学期。教师可通过“机械CAD/CAE/CAM技术”课程,让学生掌握三维设计软件Solidworks、二维平面设计软件AutoCAD的使用,建立轴、齿轮、箱体等典型零件的三维模型,了解ANSYS、COSMOS等先进机械设计软件的应用;通过机械CAD/CAE实训,建立圆柱齿轮减速器三维模型,完成齿轮减速器的装配图及典型零件图,使学生真正理解如何运用先进工具完成机械产品的设计。4.第六学期。可通过大型机械制造企业生产实习,让学生理解齿轮、齿轮轴等典型零件的加工工艺;通过“机械制造工艺学”课程,重点理解齿轮加工工艺、设计计算以及尺寸链等内容;通过齿轮加工工艺及夹具设计,使学生深入理解机械产品、机械零件的设计及加工,形成机械产品设计过程中要综合考虑机械零件加工的良好工程设计习惯。5.第七学期。通过“机械系统设计”课程教学,重点讲述有级变速传动的设计;通过车床主轴变速箱课程设计,让学生能进行复杂机械系统整体布局、传动系统设计、操纵机构设计等,形成复杂机械产品设计的初步能力。6.第八学期。通过毕业设计,让学生运用Solidworks等工程软件完成一个比较复杂的机械产品设计,形成复杂机械产品设计能力。通过6个学期全过程机械产品设计能力的培养,可使学生具备熟练运用机械专业知识和专业技能的能力,能够运用自然科学和工程科学的基本原理,去表述与分析复杂机械工程问题,提出解决方案,完成比较复杂的机械产品的设计与开发,提升专业能力和工程素养。

(三)改革教学方法,提升教学效果

为提升教学效果,教师要全过程贯彻案例式教学方法,并形成自己的课堂教学、实践教学及课外科技活动相结合的立体化教学思路。1.采用案例驱动教学方法,提高学生的工程设计能力。通过齿轮传动及减速器设计的典型案例,全过程贯彻齿轮传动及减速器的工作原理、设计理论及工程实践,逐步培养学生运用专业知识去分析、解决机械工程问题的能力,夯实学生的现代机械设计能力,提升学生的工程素养和工作适应性。2.采用系统论方法,完善机械设计能力培养体系与课程内容。采用系统论方法,将机械设计类各门课程、各个实践环节各自为政开展教学的现状,通过齿轮传动及减速器设计的案例教学,形成一个统一、有机的机械设计能力全过程培养体系,提升学生的工程素养和工作适应性。3.采用重点论方法,提升学生对机械产品设计的理解。教师要全过程地重点讲解齿轮传动及减速器的设计、加工、材料选用、总体设计以及三维建模等,通过课堂讨论及习题课,让学生举一反三,充分调动其学习积极性,促进其对课程内容的消化和理解。4.采用理论联系实际的方法,将教改、科研成果及学科前沿融入教学。教师可采用理论联系实际的方法,将教改、科研成果、学科前沿和高新技术信息有机地融入教学过程,不断补充、更新教学内容,深化学生对机械理论知识的理解和掌握,锻炼其实际动手能力,并向其传授更多、更新、更先进的知识,激发学生的兴趣。5.结合实践教学与课外科技活动方法,提升教学效果。教师可结合生产实习、课程设计与课外科技活动,通过现场实物教学法,提升学生对机械的感性认识,激发他们主动学习的积极性,提升教学效果。

三、结论

本文在对机械制造业发展现状及需求的大量调研基础上,分析地方商科院校的现实困境及现状,并以哈尔滨商业大学机械专业为例,建立了基于典型案例的现代机械设计能力的全过程培养体系。通过齿轮传动及减速器设计的典型案例,将现代机械设计能力的培养贯穿课程教学、实践教学等人才培养全过程,全面夯实机械专业毕业生的机械设计能力,提高毕业生的工程素养与工作适应性。通过对机械专业培养模式的改革,将会使培养出的机械专业人才更符合国家发展战略以及产业转型需要。通过该项目的研究,也可为其他地方院校在进行机械专业培养模式的教育改革与实践中提供有效的经验借鉴与参考。

参考文献:

[1]唐庆菊,陈少云,于凤云.以工程能力培养为导向的“专业综合实践”课程教学改革[J].黑龙江教育(理论与实践),2021(4).

[2]彭翔,李吉泉,姜少飞,等.面向工程能力培养的机械设计课程教学改革研究[J].机械设计,2018(S2).

[3]娄燕.专业认证驱动下的机械专业工程实践能力探讨[J].当代教育实践与教学研究,2019(21).

第4篇:有机合成的教学设计范文

关键词:实践教学;自主探索;创新能力

中图分类号:G642 文献标识码:B

文章编号:1672-5913(2007)05-0016-03

1引言

目前,在全国高校计算机科学与技术专业学生的培养中,普遍存在一种现象:重软轻硬,甚至只软不硬,即只重视计算机软件方面知识的学习和培养,忽视对计算机硬件方面知识的学习和实践,特别是在硬件工程实践方面,学生得到的实践锻炼更少。在当前国内高校计算机专业本科生方面,尽管硬件课程的设置已与欧美等计算机发达国家的课程设置基本接轨,但教学知识体系和内容却不容乐观,不能适应时代的需求,与现实严重脱离,学生的学习积极性不高,学习效果不好[1]。与国外相比,我国几乎所有高校的实践教学都有一定的差距。目前很多课程都开设实验课,但一般的实验都属于验证性实验,只能教会学生一些固定的内容,照葫芦画瓢并不能启发学生的思维能力和锻炼学生的动手能力。正因为这样,很多高校都作了一些改革,希望能够改变这样的局面。近几年,我院进行了课程设计教学的探索,并首先在“计算机组成原理”这门重要的专业基础课中开设。课程设计的题目具有一定的灵活性,可以把知识比较全面地蕴藏在实际题目中,对于学生掌握书本知识是有益的。总的来说,课程设计的开设取得了不错的效果。

但是,仅靠课程设计的实践是不够的,通过课程设计,学生根据题目要求,自行设计各种部件,可以培养学生部件综合设计能力。但课程设计在整个实践教学中所占的比重不大,要想进一步提高实践教学,培养学生的系统设计能力,满足社会的需求,还需要向前继续探索和尝试,教学中的实践不应该是验证性的实践,也不仅仅是设计性的实践,而应该是综合性、创新性的实践。

2 创新性实践教学

创新性实践就是指实践的成果在功能上是已知的,而在性能、实现方法和结果形式上是未知的,不同的学生按照自己的思路进行设计,得到不同的结果,既避免了抄袭,又可以开发各自的潜能。例如,在国外的“计算机系统设计”课程上,实践的内容是CPU的设计,不同的指令集对应着不同的设计结果,也可以采用不同的设计思想。复旦大学的实践教学已经作了很大的改革,复旦大学的计算机原理实验成为独立的一门课,包含计算机部件实验和CPU设计实验。实验课程由60学时组成,包括授课12-15学时,其他的学时用于实践,授课与实践穿行。复旦大学为国内的计算机教育开了一个好头,他们的教学改革体现了理论与实践并重的思想,有利于教育的发展,有利于人才的培养。清华大学“计算机组成原理”课程共安排48学时的实验,每三名同学为一组,合作完成一个硬、软件组成相对完整的全新计算机系统的设计、实现和调试任务。这样的实践活动可以加深学生对软硬件系统在功能划分和具体实现方面之间关联的认识,还初步调整了部分学生“喜软怕硬”的心态。

复旦大学和清华大学计算机教育改革给了我们一个启示,那就是在实践教学方面加强力度是可行的。所以我院在实践教学方面亦作了一些改革,于2005年秋季学期新开设了一门实践教学课程“计算机设计与实践”,作为我校国家级精品课程“计算机组成原理”的后续课程和重要实践环节,取代了原有的课程设计,旨在增加专业课中的实践教学力度,提高创新性实践的比重。

“计算机设计与实践”课程作为“计算机组成原理”的后续课程和重要实践环节,是探索综合性、创新性实践教学模式的具体实现形式。该课程是一门以应用实践为视角,进一步提高学生硬件方面的实际动手能力和设计能力的课程。课程采用理论和实践相结合的方法进行教学,以实践为主(18学时教学/60学时实践),旨在培养学生的综合和系统硬件设计及实现能力,培养学生掌握有关硬件设计工具的功能和用法,掌握计算机部件和CPU的设计方法和调试方法,极利于提高学生的动手能力和创新能力。

3 探索实践教学课程的教学模式

“计算机设计与实践”课程以实践教学为主,总学时78学时,其中课堂教学18学时,实践教学60学时,改变传统以课堂教学为主的教学模式,改变以教师为主体的“灌输式”的教学方法[2],采取“引、点、拨”的方式让学生独立进行实践,学生始终处于主动探索、思考的主体地位,教师由传统以教师为中心的讲解者转变为学生学习的指导者和组织者,教师在实践教学中贯穿应掌握的理论知识并引导学生将其应用到实践中。

在实践教学阶段,通过质疑引思、举例与联想、归纳与总结、启发式教学、互动式教学等方法来实现开拓创新。在实践阶段,不再拘泥于课本上解决问题的方式方法,更多地体现综合性、设计性和研究探索性,以及表现形式的多样性。培养学生理论与实践相结合的能力,提高学生自主探索能力和创新能力。

考核是监督学生学习的手段,不是目的,根据硬件课程的特点,以实验占一定比例,再以书面考试对基本知识、基本理论进行考核是最为理想的方式。“计算机设计与实践”是属于实践性为主的教学,是以平时的实践为主来进行考核的。重点解决教学过程中教师与学生的角色和地位问题和教学方法问题,以学生为主体,培养学生自主探索的能力。

4 设计实践教学内容

“计算机设计与实践”课程作为“计算机组成原理”课程的后续课程和实践环节,将计算机组成原理课程的教学内容深化到应用实践,教学过程中不仅仅传授有关硬件设计的课本知识,还将重视理论知识与实践过程的结合,实践教学内容不仅要将组成原理知识应用到实践中,还需将知识综合灵活运用,重视学生综合能力和创新能力的训练和培养。

在实践教学内容的设计上,要以创新为主线,开设一些与传统的验证性实验有本质区别的综合性、设计性和研究探索性实验,重点进行综合性、设计性和创新性教学内容的设计,根据计算机组成原理课程的理论知识,设计相应的实践内容,如利用所学习的计算机组成原理知识和硬件描述语言进行芯片级微处理器的设计、调试、模拟仿真和实际的可编程逻辑硬件实现,让学生自行设计、实现和调试,只要总体目标达到,可不作特别具体的要求,让学生多角度、多方位地思考。可为不同程度的学生提供不同难度的设计题目,学生也可根据自己的能力和兴趣自主地设计题目,培养学生科学研究的能力,使他们探索性地解决所提出的问题,培养学生的实际动手能力和创新能力,以全面提高教学质量,培养创新人才。

5完善实践教学平台,提供创新性实践教学环境

配合“计算机设计与实践”课程教学内容,设计实践教学内容,完善实践教学环境,创造自主创新性实验开发环境和实验开发平台。提供一个灵活的芯片级可编程逻辑硬件开发平台,结合实践教学内容进行实际的硬件实现,做到理论与实践的真正结合,为综合性和创新性设计的实现提供灵活的开发环境,培养学生的系统设计能力和创新能力。为更好突出对学生能力的培养,实践教学中教师与学生按1:15的比例进行实践指导,体现个性化教学思想。

建立新的开放式实践教学模式,提供创新性实践教学环境,提高学生的实践能力和创新能力。在具体实施中,可以把固定的实验时间安排改变成灵活的实验时间安排,把封闭的实验项目改变成支持自主设计的实验项目,把成批实验方式改变为满足学生个性化要求的实验方式[3]。根据学生动手能力的高低进行因材施教,进入开放实践教学的学生可以结成科研小组,采用自主选题、指导教师指定课题或项目提供课题等方式,经课程组指导教师评定后才能开始。科研小组必须在一定时期内完成一定的科研任务,并提交课题总结报告或论文。由于开放实践教学必须以课题小组形式申报课题,在培养学生创新能力的同时,还培养了学生的团队开发能力。为学生提供了自由发展的空间,可以大大激发学生的学习热情、创造激情,为其成才创造有利条件。实现“创新教育,实践教学,个性指导,能力培养”的宗旨,加强学生综合能力的培养。

6 结论

“计算机设计与实践”是一门刚刚开设的探索性实践课程。我们2005年秋开设的“计算机设计与实践”课程,得到了学生的认可,在学生中的第一次开设取得了不错的效果。这对巩固和深化课堂教学、提高学生的实践动手和科研创新能力、培养创新型人才是十分有效的。

开展实践环节的教学研究,开发真正以学生为中心的教学模式,让学生学会自主学习和主动研究,通过多种途径培养学生的自主性、探索精神、研究能力,以及与他人合作交流的能力。引导学生通过解决问题学习知识、发现知识,构建有利于创新教育的新型教学模式,由以教师为中心的逻辑讲解传授式的教学模式,转变为以学生为主体的探究发现式的教学模式。开展设计性与创新性实践教学内容的研究,完善实践教学环境,构建创新性实践教学环境和平台,培养学生理论与实践结合的能力,锻炼学生的设计能力和动手能力,培养学生的综合能力和创新能力,提高学生的综合素质。

参考文献:

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[2] 陈语林. 创新型“三性”实验教学模式的探索与实践[J]. 黑龙江高教研究,2005,(1):31-34.

[3] 龚声蓉,杨季文,朱巧明. 强化实践能力,培养计算机科学与技术专业工程型人才[J]. 计算机教育,2006,(2):21-24.

第5篇:有机合成的教学设计范文

关键词:计算机实验室;实验教学示范中心;建设

中图分类号:G642.0 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2014)10-0187-04

一、引言

高等院校的基本职能是人才培养、科学研究、社会服务和文化传承创新。对应用型本科院校而言,计算机实验教学中心是一个重要的实践教学基地,也是高校人才培养、科学研究、社会服务功能的重要载体[1]。实验教学示范中心具有引领与示范作用,计算机实验教学示范中心与其他实验中心相比具有其特殊性,涉及硬件及软件等建设。经过前一时期的建设,许多高校的计算机实验教学中心均形成了一定的规模,取得了一些成绩。在“十二五”期间,计算机中心如何进一步加强建设,实现可持续发展,这是需要进一步探讨的问题。从计算机实验教学中心的职能需求出发,三位一体的计算机实验教学示范中心建设是指实验教学体系建设、实验教学队伍建设、实验教学环境建设等三个方面的建设。

二、树立先进的教学理念明确建设目标

实践教学是应用型人才培养中不可缺少的重要环节,对提高学生的工程实践能力、加深理解理论知识具有十分重要的作用[2]。建设计算机实验教学示范中心,需要有先进理念的引领,需要有明确的建设目标。

1.树立先进的实践教学理念。建设计算机实验教学示范中心,应充分发挥信息技术在教学及管理中的作用,做到以教师为主导,以学生为本,理论与实践相结合,突出实践教学,实现知识传授、能力培养、素质提升协调发展,注重培养学生的动手能力、应用能力和创新精神,探索满足新时期人才培养需要的实验室建设和教学改革方向。

2.明确建设思路和目标。为培养应用型人才,计算机实验教学示范中心应充分发挥实验室在人才培养、科学研究、社会服务中的重要作用,以实验教学改革为核心,以建立高素质实验教学队伍和良好的实验教学环境为保障,创新管理机制,整合实验教学资源,提高计算机实验教学水平和实验室使用效益,全面提高实验教学质量[3]。建立模块化、层次化的实验教学结构,动态调整实验教学内容,深入改革教学方式方法,建设出理念先进、环境优化、管理规范,有良好示范辐射作用的计算机实验教学中心。

三、实验教学体系建设

教学体系(Teaching System),是教学过程的知识基本结构、框架、教学内容设计、教学方法设计、教学过程设计和教学结果评价组成的统一的整体。计算机实验教学是课程教学的深入与提高,与课程教学相辅相成,是有机结合的一个整体。实验教学体系建设是三位一体的实验教学示范中心建设的主要内容。

1.实验教学层次构建。根据应用型人才培养的特点,计算机课程实验应从知识验证性实验向能力培养的实验转变,从个体式实验教学模式向“启发式、互动式、探究式”的合作式实验教学模式转变[4]。计算机中心实验教学环节的构建,应以工程技术应用实验教学为主线,以能力培养为核心,构建验证性基础实验、综合性设计性实验、应用性综合训练以及探索创新性实验等4个层次的实验教学层次,形成一套具有系统性和科学性的有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学层次体系,如图1。

验证性实验:在计算机实验中心涉及的课程中,计算机文化基础、程序设计语言、数据库技术等计算机课程均有一定量的验证性实验,主要让学生掌握基本的计算机应用基础软件的使用、程序设计语言的使用等。培养学生的实验技能、基本程序设计能力以及基本的分析和处理问题的能力。综合性设计性实验:通过将各课程单元内容或整门课程的内容进行综合,设计出相应的实验项目、实验过程,完成实验操作,撰写实验报告。通过实验,学生将所学的专业知识和应用有机地结合起来,从而提高思考问题、解决问题的能力,培养学生独立分析处理问题的能力。应用性综合训练:针对实际应用性项目或模块,集中1~2周的时间进行综合应用性开发实验。如程序设计工程训练、数据库设计工程训练、网络技术工程训练等,对学生进行综合应用能力的培养。探索创新性实验:在计算机实验教学中,还应引导学生参加多种科技活动与竞赛。如大学生“挑战杯”科技竞赛、电脑知识竞赛、软件设计大赛等,培养学生的创新精神和创新能力。

通过构建4个层次的实验教学层次体系,计算机实验中心可为学生提供多层次的实验教学平台,学生根据自身情况,能得到不同层面的训练。在满足基本实验教学要求的同时,强化应用能力,也使优秀学生有发展空间,体现了知识传授、能力培养、素质提升、协调发展的实验教学理念。

2.计算机课程实验教学模块构建。不同专业的学生,对计算机课程的学习要求不同,为此需建立不同专业学生的计算机课程实验教学模块。从计算机课程的教学要求分析,各学校的专业一般可分为:文学类、艺术类、经济管理类、计算机与电子类、机械与土木类等,不同类别专业有不同的计算机基础课程及后续计算机课程要求,如文学类专业,计算机基础课程一般为大学计算机基础、后续计算机课程一般为办公自动化等;如计算机与电子类专业,计算机基础课程一般为大学计算机基础、计算机程序设计基础,后续计算机课程为数据库、计算机网络、各种高级程序设计语言等。详细计算机课程实验教学模块如图2。

通过构建各类专业的计算机课程实验教学模块,一方面可以构建不同专业的计算机实验教学内容体系,另一方面可以使计算机基础课程教学为后续计算机课程教学服务。

3.实验教学内容改革。计算机技术发展迅速,各计算机课程实验需要深入进行实验教学内容改革,减少验证性实验项目,增加综合性设计性实验项目,每年需对实验项目内容进行更新。实验教学内容应随计算机技术的发展及计算机应用情况进行动态调整,融入新的计算机创新技术和实践教学改革成果,将实验教学内容与企业项目训练相结合,与科研项目相结合。将全校性计算机公共基础课全部设置为实验课,将C语言程序设计、数据库系统、Visual FoxPro程序设计语言等课程的实验从理论教学中分离出来单独设置实验课,以强化实践能力培养,提高学生的实践技能。

4.实验教学方式方法改革。计算机课程是实践性很强的课程,需要用先进的教学方法与教学手段进行教学。对基础性验证性实验,应遵照精讲多练的原则,讲授基本方法及使用技巧,给学生充分的练习时间;对综合性设计性实验,应采用引导式教学方法,给学生充分的思考余地;对应用性综合训练,应采用项目式教学方法,给学生足够的用武之地;对探索创新性实验,应采用开放式教学方法,给学生充分的发挥空间。为提高实验教学效果,对设计类、综合类的教学内容,可以引入现代教育技术设备,将多媒体技术、网络技术、仿真教学实验平台等多种方式融合到实验教学中。在考核过程中,应推进教考分离,提高教学质量和教学水平。成绩考核应采用实践性考核,注重操作结果。对计算机文化基础、C语言程序设计、Visual FoxPro程序设计语言等课程可以建立网络教学平台,制作丰富的教学资源,创造良好的实验环境,进行计算机无纸化考试。

5.实验教学资源建设。在计算机和网络普及的时代,计算机实验教学中心资源建设比硬件建设更显重要。(1)实验教材建设。实验教材是实验教学中的重要资料,计算机不同课程的实验教材(指导书)品种繁多,良莠不齐,不易选到优秀教材,许多学校都自编实验教材。但许多自编教材是为自编而自编,缺乏特色,影响教学效果。要编写出有特色的实验教材,需要考虑以下几点:一是根据学校应用型人才培养定位,明确课程教学目标,明确课程在专业人才培养中的地位和作用;二是了解学校学生的学业基础及学习能力情况;三是深入研究计算机各课程的发展情况,了解教育部计算机课程教学指导委员会制定的教学基本要求;四是根据应用型人才培养目标,梳理改革思路,制订课程大纲,根据大纲制订实验教材知识体系、实验操作要求等,从而编写出适合学校应用型人才培养的特色教材。(2)实验教学数字化资源建设。在计算机实验教学过程中,数字资源的使用越来越频繁,作用越来越大。计算机实验教学数字化资源主要包括:网络课件、题库、试题库、媒体素材、典型教学案例、文献资料、常见问题解答等。数字化教学资源的制作不能只是简单电子文档的堆砌,应按照课程知识体系进行构建,遵照数字化教学资源的制作技术规范进行制作。(3)构建网络化信息资源平台。为了适应信息化时代实验教学的需要,计算机中心应充分利用现代信息技术手段,加强实验室管理信息化、教学网络化和智能化建设,配备视频管理与监控系统等,实现网络化、开放化的实验教学方式,构建资源共享平台[5]。建立信息资源平台后,实践教学的相关课件、习题库、电子教案及实验指导书等多媒体文件可以在网上公开,学生可通过网络进行自主学习或下载有关的实验训练内容。

四、实验师资队伍建设

1.实验师资队伍建设目标。计算机中心的师资队伍一般是由专职实验教师、实验室管理人员、计算机专业教师及外聘实验教师等组成[6]。师资队伍建设包括师资数量建设和师资质量建设,师资质量建设是关键。师资质量包括师资结构、师资能力水平。师资结构包括学历(学位)、年龄、职称、学缘等结构。师资能力水平与师资结构有所不同但也密切相关,师资能力水平包括教学能力水平、科研能力水平等,这是师资队伍建设的主要目标。要建设计算机实验教学示范中心,需要有一支数量充足、质量优良的实验教学师资队伍,这样才会有一流的教学水平、实验室管理水平、服务水平。

2.实验师资队伍建设措施。要做好师资队伍建设,需要从数量建设和质量建设要求出发,按照“稳定、培养、引进”的原则,做好实验教学队伍建设规划。打破重视理论教学轻视实验教学的错误观念,制定管理制度,鼓励教师从事实验教学,鼓励青年教师攻读硕士、博士学位,激励实验教师提升能力水平。每年暑期派专业教师到校企合作单位进行锻炼,培养实验教师的工程素质,提高教师的实践能力。鼓励教师开展教学研究及学术研究,以科研促进教学。按照建设规划,每年引进实验教师,注重引进有实践经验的教师,也可聘请有实践经验的兼职教师。

3.实验教学团队建设。重视实验教学团队建设,采用课程群的模式组织教研室教师组建实验教学团队,选择经验丰富、职称较高的教师担任团队负责人。课程群按课程的知识特性进行组建,如分别按计算机基础课程、软件设计课程、数据库课程等作为课程群。课程群所包含的课程不能太多,一般由2~4门课组成,团队成员由所有担任课程实验教学的教师组成。

通过队伍建设,不断充实数量,提升质量,提高计算机实验中心教师的实验技能和水平。形成教育理念先进,由高水平教师牵头,实践经验丰富的专兼职教师结合,结构优良的“双师型”实践教学教师队伍。

五、实验教学环境建设

实验教学环境建设包括硬件条件建设和软环境建设,软环境又包括管理机制建设和实验场所环境建设等。在计算机实验教学示范中心环境建设中,重点应放在软环境建设上。

1.仪器设备建设。(1)购置更新设备。计算机实验室的仪器设备主要包括电脑、服务器、交换机、投影仪等。计算机技术发展迅速,设备更新快。在仪器设备建设中,需根据学生电脑6~7年的使用寿命,制订每年设备更新率,一般电脑年更新率为15%左右。在设备的选型上,要按照实用性、统筹性、略有超前的原则,选择性价比较好的设备。(2)设备资源整合。由于历史原因,多数高校在不同学院或学科部均建有计算机实验室,分属不同部门管理,使用效率低,对此需要进行设备资源整合。若将分布在不同楼栋的计算机实验室搬迁至一处,在物理上进行整合,难度大、费用高,可以在逻辑上进行整合,即在管理上归属计算机中心管理,实验室仍处在不同楼栋,这样设备资源可以统一调配,统一管理,提高利用率。

2.实验管理机制建设。要构建良好的实验教学软环境,规范实验中心运行、促进实验教学,需要在实验室人员管理、实验教学管理、实验教学改革、仪器设备管理、实验室安全管理、实验室开放教学、实验室社会服务、实验教学质量评价等方面制定可操作的系列管理制度。(1)构建合理的实验管理模式。管理出成绩,管理出效益,计算机实验中心管理亦是如此。实验教学示范中心需要建立科学的管人和用人机制,建立科学、合理的实验中心人员工作绩效考核评价指标体系,客观公正地评价实验室管理人员、实验技术人员的工作业绩,提高实验中心人员工作热情、服务质量和工作效益。如对计算机中心专职实验室管理人员可进行四个方面的考核,即考勤与工作纪律、设备完好率、日常教学服务与工作量、安全防范等。制定相应的实施细则,每个项目设定相应分值。计算机中心每月对以上四个考评项目进行不定期抽查,按抽查结果及工作实绩进行考核,对业绩好的人员进行奖励。计算机实验中心需建立实验项目更新机制以及综合性设计性实验开发机制。如在实验项目管理中,每年需对实验教学内容、方法进行改进或新增实验项目,实验项目更新率每年应大于5%,从而保证计算机实验紧跟计算机技术的发展。(2)实验室开放机制。计算机中心开放应做到实验时间开放、内容开放和仪器设备开放,给学生提供必要的引导,建立一套培养学生应用能力和创新精神的实验室开放运行机制。通过制订激励政策,调动实验室管理人员的积极性,增加课余实验室开放时间,提高实验室的利用率,让学生在开放实验室进行自主实践学习,独立思考和解决遇到的问题[7]。计算机中心的开放与其他实验中心开放不同,可以简化预约手续,在规定的开放时间内,学生可以随到随学。在开放实验室电脑中,划分出多个系统,每个系统安装一类软件,如计算机语言类软件、财会类软件、艺术设计类软件、机械类软件等。学生根据需要选择相应的系统进行学习。(3)对外协作服务机制。计算机中心可以根据自身的设备及师资条件,开展对外合作,进行人才培养,或发挥社会服务的职能。如与信息类公司合作,进行校企共建实验室,建立实验实训基地;与软件培训机构合作,为企业提供技术和人才支持;与软件开发公司合作,共同建设实践型实验,让学生直接参加实际项目开发和研究,培养学生的实战能力和团队合作精神;承办软件设计大赛、电脑知识竞赛等赛事,扩大计算机中心的社会影响力。

3.实验场所环境建设。当前,计算机已非常普及,计算机实验室机台数量、设备优劣已经不能很好地说明实验环境的优劣,还要看软环境的建设情况。在一些人看来,计算机实验室只是一些机房,不重视环境建设。事实上,一个好的实验室环境,可以让师生心情舒畅,促进教学效果的提高。在建设实验场所环境中,一是要按实验室规范要求,标识出主要实验项目,列出管理制度等;二是创造计算机文化氛围,计算机实验室周围可以布置计算机界名人简介、先进技术介绍、典型发展事件介绍等,使学生进入计算机中心就感受到计算机学科的氛围,从而耳濡目染,提高学生学习计算机知识的兴趣。

六、结语

计算机实验教学示范中心与其他实验教学中心建设既有相同之处,也有其特殊性,在建设过程中会涉及到人财物等方方面面的问题,也会遇到一些困难,不可能一蹴而就。在计算机实验教学示范中心建设过程中,需要结合各个学校的具体情况,在树立建设理念,明确建设目标的前提下,在实验教学体系建设、队伍建设、环境建设等方面加大投入,循序渐进,就可实现建设目标,使计算机实验中实验心起到示范与辐射作用。

参考文献:

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[3]杨士强,全成斌.实践为本创新为魂[J].计算机教育,2009,(16).

[4]蔡长安.高师院校计算机实验教学示范中心的建设与实践[J].计算机教育,2010,(11).

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[7]刘吉轩,陈雪峰,訾艳阳.机械基础国家级实验教学示范中心建设与实践[J].实验科学与技术,2013,11(2).

第6篇:有机合成的教学设计范文

摘要:本文介绍了国防科技大学计算机学院在人才培养实践方面的具体做法,即将实验课程体系划分为基础验证性实验、课内综合性实验、综合课程设计和自主创新实践四个层次,在计算机科学与技术专业的计算机硬件、计算机软件和网络工程三个专业方向上大规模设立综合性课程设计。

关键词:实验课程体系;创新与实践;计算机学科

中图分类号:G642

文献标识码:B

1紧跟学科前沿,构建实验教学体系

我院长期跟踪、研究了ACM和IEEE联合推出的教学计划和美国CC2001教程,并深入剖析了国内外十多所一流大学和著名军事院校的专业课程体系,并据此制订了国防科技大学计算机学院计算机科学与技术2002本科教学计划。我们将实验课程体系划分为基础验证性实验、课内综合性实验、综合课程设计和自主创新实践四个层次,如图1所示。这四个层次之间点面结合、融会贯通、配合紧密、循序渐进、环环相扣。

以计算机硬件方向为例,在“模拟电子技术”、“数字电子技术”和“数字逻辑”三个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验基础上,开设“数字逻辑课程设计”;在“计算机原理”和“数字系统设计工程”两个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验以及“数字逻辑课程设计”基础上,开设“计算机原理课程设计”;在“计算机控制基础”、“计算机体系结构”和“嵌入式系统”三个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验以及“数字逻辑课程设计”和“计算机原理课程设计”基础上,开设“嵌入式系统课程设计”;形成从电子器件到功能单元、再到部件、最后到系统的实验课程体系,依次推进,最终让学生深入而系统地掌握计算机硬件的原理与技术。

这种创新性的实验体系科学、可行,有效保证了实验建设具有先进的水平和显著的效果,为后续实验内容、实验平台、实验组织管理等方面建设奠定了坚实的基础。综合课程设计和自主创新实践采用项目团队的方式组织和实施,帮助学生树立团队精神和协作精神,培养学生的组织能力和创新能力。

为了能够更好地发挥综合课程设计的作用,我们率先在计算机科学与技术专业学科课程体系三个专业方向上大规模设立了综合性课程设计并单独设课,见表1。这些综合性课程设计穿插在系列课程学习的各个阶段开展,实验内容结合了我们的科研方向,体现了综合性和系统性,不仅强调培养学生具有综合运用所学的多门课程知识解决实际问题的能力,更加强调系统分析、设计和集成能力,以及强化培养学生的独立实践能力和良好的科研素质。

图1 实验课程体系的层次

表1 计算机科学与技术专业的专业方向

2教学科研结合,创新实验教学内容

我院在坚持依照教学大纲施训的基础上,根据计算机技术发展迅速的特点,结合我院科研实践和成果,设置了9门综合课程设计并逐步开设一批新的实验项目,使学生能够学到较新的知识,取得了显著的效果。

例如“数字逻辑课程设计”课程,作为“数字电子技术”、“数字逻辑”的后续课程,要求学生在计算机系统综合设计平台上掌握计算机部件级的逻辑功能设计,通过数字闹钟、八位运算器、交通灯、乒乓球游戏、流水算术逻辑部件、串行收发器等课程实验内容,可以使学生在进一步理解课程内容的基础上利用较先进的设计手段掌握数字系统设计和调试的工具和方法,增加集成电路应用知识,培养学生的实际动手能力和分析、解决问题的能力;在后续的“计算机原理课程设计”课程中进一步要求学生学习和掌握HDL语言描述电路,并使用HDL语言设计和实现一个完整的八位机,通过逻辑模拟和综合,在计算机系统综合设计平台上测试和验证。通过这一系列课程的学习,可以使学生进一步理解计算机原理和组成,掌握计算机部件的设计方法,培养学生的实际操作能力和分析解决问题的能力。

再比如“人工智能导论”课程,我们在实验教学过程中尝试对以Agent为中心的教学方法进行扩展,以机器人为主线,将人工智能的各个论题处理成机器人任务,学生通过构建机器人并编程完成任务,更好地将人工智能的各个知识点有机整合起来。更重要的是,机器人论题对学生来说是个极大的激励,学生的学习过程有相当的成就感。目前我们用于实验教学的典型实验内容如表 2所示。在学校“十一五”实验教学经费的支持下,我们将继续丰富和拓展更深层次的实验教学内容。

表2 “人工智能导论”实验教学内容

3 依托学科优势,完善实验支撑体系

经过“十五”的建设,依托计算机科学与技术国家重点学科的优势,我们进一步完善了实验教学软硬件条件的建设,形成了完整的实验教学支撑保障体系。

在实验教学硬条件建设上,一方面我们建设并完善了专门的基础教学实验室“计算机技术与网络实验中心”,下分“计算机系统实验室”、“计算机软件及应用实验室”和“计算机网络实验室”三个分实验室,制定了一系列的实验教学规范和管理制度,方便老师与学生开展课程实验教学;另一方面我们依托“211”工程和“985”建设,利用“高性能计算中心”等专业科研环境支撑创新活动、毕业设计等实践教学活动。

在实验教学软条件建设上,一方面我们充分贯彻教学科研相互促进的宗旨,将一些科研成果,如银河系列巨型机系统等直接服务于课程实验教学,更好地帮助学生学习内容;另一方面我们充分开发调动老师的创造性和积极性,自主编写配套的实验教材、自主研制配套的软硬件实验平台。

在不断吸取国内外著名大学教材建设先进成果的基础上,面向我院的课程体系改革和建设需要,自编实验教材和讲义十余部,例如《收音机安装指南》、《数字逻辑课程设计》、《计算机系统课程综合设计指导书》、《嵌入式系统课程设计实验指导书》、《程序设计课程设计》、《操作系统课程设计》、《软件工程课程设计》、《网络工程课程设计》和《网络攻防课程设计》等,并有多部高水平教材已经正式出版。目前我们已经逐步建立起了和课程体系相配套、结合自身科研实际的富有特色的完整实验教材体系。

在硬件实验平台方面,我们在国内率先自主研制成功了计算机系统综合设计平台,见图2。该平台可以满足数字逻辑课程设计、计算机原理课程设计、数字系统设计工程、计算机系统结构和超大规模集成电路(VLSI)设计等多门课程的实验教学需求。

在软件实验平台方面,我们自主设计研发了NetDemo计算机网络原理辅助教学系统,见图3。该系统可以对计算机网络的主要原理和有关协议进行参数可配置的、直观的、动态的多媒体演示,使原来静态的板书式文字教学成为动态的、图文并茂的、交互式演示性教学,在提高学生对网络原理理性认识的同时增强了学生的感性认识,并提高了学生的学习兴趣。

图2 计算机系统综合设计平台

图3 NetDemo计算机网络原理辅助教学系统

4整合教学资源,加强实验队伍建设

我们十分重视实验教学队伍建设,通过各种途径加强实验教学队伍建设。目前我们的实验教学队伍主要包括专职实验教师、兼职实验教师、TA(教学助理)和研究生教辅组成。从2004年开始我们借鉴国外大学成功经验,在综合性课程设计课程中聘请TA。此外在学院的研究生培养方案中明确规定,所有研究生学生必须参加课程辅导,课程辅导成绩合格方可毕业,研究生教辅力量成为实验教学队伍的有力补充。通过整合各种教学资源,增强了学院实验辅导力量,促进了实验队伍建设,对人才培养起到了很好的支撑作用。

5注重全面发展,开展创新实践活动

通过“十五”期间的全面实施,实验教学效果明显,学生的综合素质、工程实践能力、团队意识、创造性思维得到进一步提高,2006年我院“创新实验课程体系、增强学生实践能力、培养高素质人才”获国防科技大学教学成果一等奖。我院毕业学生业务能力强,能够适应军队和国家建设要求,受到用人单位和领导机关的高度评价。

2004年以来,我们组织本科学生参加各种学科竞赛60余次,参加人员近700人次,有415人次获奖,学科竞赛成绩突出。其中有代表性的奖项有:8人次获国际数模竞赛一等奖;14人次获国际数模竞赛、ACM国际大学生程序设计竞赛二等奖;18人次获全国数模竞赛、电子设计竞赛、机械创新设计大赛一等奖;43人次获全国数模竞赛、嵌入式系统设计竞赛等二等奖。本科生组队参加主要由研究生参加的全国微软“创新杯”软件开发大赛获团体银奖。

6致谢

感谢国防科学技术大学“十一五”教学研究项目“探索开拓博士研究生国际学术交流空间的方法和途径”和国防科学技术大学“十一五”本科重点课程建设项目“计算机网络”和“计算机程序设计”的资助。

第7篇:有机合成的教学设计范文

关键词:计算机应用;专业;课程设计;研究

中图分类号:TP3-4

我国时代经济迅速发展,网络信息市场日益加剧膨胀,计算机人才需求大幅度提升。为了培养适应当前经济发展形势的高素质计算机人才,中职计算机教学中的课程设计需要与时俱进、不断地进行课程设计系统化的优化与整合,教学目标才能顺利实现。课程设计是教育教学的核心部分,科学有效的计算机课程设计是提高教学效率的重要保障,有助于提高中职学生的理论知识与实践技能水平。

1 课程设计模块化,深化综合适应社会能力

模块化教学应用到计算机教学中,具有科学性、实用性、灵活性、易操作性、教学效率高等特点,是将计算机教学中专业课程的整体知识,科学系统地进行分解,呈逐个独立的知识点,根据教学模块中每个知识点的内在联系进行重组与整合,而形成一个由教学目标、教学任务、教学手段、实验实训环境、课程开发模块课件、教材组成的相对完整的知识脉络。由于计算机行业本身具有日新月异的不断更新地特点,模块化课程设计可以通过调整教学内容实现与瞬息万变的信息时代保持同步。因此,模块化课程设计的适应性强、易于调整等特点,使计算机教学更能有效提高学生的综合能力。既顺应了中职教育的教学理念,又可以构建使中职生形成职业实践能力的课程模式。例如:针对于现在每个企业都拥有自己一个或多个的网站,在对这一知识点的学习中,我们可以将网站建设分解为:网站主题的确定、搜集、整理材料、网站规划、选择开发工具、网页制作、网站测试、网站上传、宣传推广、更新与维护九个子知识点,教师再根据九个方面根据制作顺序逐一指导完成。

2 课程设计网络化,增强网络E时代意识

中职学校的计算机课程设计的网络化,对于学生来说,既是学也是用,既是理论学习,也是实践操作。将教育目标、教学内容、教学活动与教学评价等内容的课程设计网络化,可以利用互联网的及时性进行QQ群通知、E-mail电子邮件上传课程预习附件,搜索海量的网络资源补充知识信息,实现中职计算机教学的“教、学、练、考、总结”五位一体课程设计,将计算机理论知识的实践操作得到强有力的考量,使课堂教学在实用性上更加丰富多彩。可以将教师的专业教学设备与学生人手一机同置于教室的学习环境中,教师为主导,学生为主体,进行现代化的“教”与“学”。可以充分调动学生的主观学习能动性,学习过程中更容易提高发现问题、分析问题、解决问题的能力,为学生的未来就业所需要的操作技能提供了实训平台。因此,中职计算机专业课程的网络化设计,可以有效地促进学生在未来的工作岗位上的职业技术能力的提高。例如:在进行Photoshop教学中,教师在课程设计中是:首先要将电子教案、电子课件、电子参考书、参考知识链接提前公布到QQ群或者发送到电子邮箱,供学生上课前预习,将发现的问题准备好,课堂学习中教师可以使用网络教学广播软件,在强化基础训练知识的同时,将教学难点与重点做细化分析与操作演示播放,增强学生的直观感性认识。通过讲解、正确引导、师生互动与Photoshop图像处理软件实际操作示范,从理论知识延伸到Photoshop实践操作,再从实践操作中证实理论知识。然后根据所学内容把学习要求、学习目的与实习步骤等注意事项重申,给学生布置出实际操作学习的任务,可以独立或者是分组完成,在学生讨论的过程中产生的问题,共性问题采取集中讲解的方式,帮助学生顺利完成学习任务。

3 课程设计工学结合,提高计算机应用能力

将工学结合模式纳入计算机课程设计中,既符合计算机行业的一个职业标准的要求,又非常具有实用性。中职学生在模拟的工作环境中进行实际操作,有助于培养具有实际操作经验的高技术能力人才。当前计算机时代的背景下,中职学校都为了迎合社会需求,配备了先进的计算机实验房,因此,教师在进行计算机课程设计时要充分将专业课程资源利用起来,力争“计算机教学学以致用在计算机上实践。”例如:在计算机课程设计中在讲解计算机专业知识后,根据校园的实际情况,可以为学生分配为学校设计网站和维护、构建学校的网络平台、联系多家企业在教师指导下进行企业网站建设与维护以及一些应用软件开发、2D、3D平面设计等项目都可以通过学校的计算机房,大家共同探讨研究学习,使中职学生的计算机专业知识得到应用方面的锻炼与提高。另外学校可以联合各大、中、小型企业进行“工学结合,校企合作”,将到企业中实训规划到课程设计中,校企合作过程中,可以根据课程进度,聘请企业计算机工程师把经验讲解到课堂上,理论与实践相结合,在计算机上为学生进行实操演示;学校和企业提前预约好时间、地点和环境,制定好一系列工作任务,让学生到企业环境中体验工作,增加实战经验,还可以巩固所学到的计算机理论知识。实践出真知,在不断地实地训练中不但可以学到更适合于到岗后的职业能力,而且使学生的认知能力和动手能力都得到不同程度的进步,实现了与计算机专业相关的工作的无缝对接,在计算机信息时代飞速发展的今天,高科技技术日新月异,需要思想意识的实时更新,只有将知识与能力不断地与时俱进,才能成为一名既能适应社会发展需要,又能融专业性与能力性为一体的高素质复合型人才。

综上所述,中职计算机教学中的课程设计以当前社会发展所需求的计算机人才为衡量标准、培养学生职业能力与就业能力为教育核心,着重于模块化、网络化、工学结合的三种设计方式,才能在计算机教学过程中激发学生的学习积极性与主动性,经过细致的观察、缜密的思考、认真地分析,发挥出独特的创造能力,达到中等职业学校教育、培养高素质计算机人才的目标。当前社会竞争日趋激烈,只有深入全面地了解社会对人才的需求条件,让学生拥有可以胜任到岗后的职业知识结构与职业能力水平,才能使学生顺利适应时展需求,既有利于学生高效率就业,同时可以形成学校独特的教学特色与竞争优势。

参考文献:

[1]隆平,石绍军,田伟军.职业技能竞赛对职业院校专业人才培养影响因素分析[J].职业教育研究,2012(08).

[2]张国峰.校企合作共同开发实践技能课程的探讨[J].职教研究,2012(01).

[3]戴琪瑛.中职计算机应用专业课程优化与整合方案的探究[J].新课程(教育学术),2010(09).

[4]李淑晓.探究中职计算机专业学生职业能力培养的途径[J].职业,2010(02).

第8篇:有机合成的教学设计范文

关键词:EDA技术;计算机专业;硬件体系;实验教学

中图分类号:G642 文献标识码:A

1计算机硬件类实验教学面临的问题

计算机技术不断进步与发展,若计算机硬件类实验教学仍采用传统的实验教学模式和传统的实验平台,开设自主性、综合性、创新性实验就面临一些问题和困难。

1.1硬件设备投入高,硬件项目开发周期长

硬件实验平台的建设需要大量的资金投入,而且硬件类实验消耗很大,需要持续的资金投入做保障。此外,硬件课程建设周期也较长,硬件实验项目开发也非一蹴而就,实验教师需要完备的理论知识和扎实的电子学知识,而且需要反复的实验和长期的实践,才能自如的设计实现,这一过程比掌握一门计算机语言或一种计算机软件开发工具要难得多和慢得多。实验设备的更新速度及实验项目长周期开发难以满足新技术、新方法的更新步伐。

1.2教学实验台的设计针对性强,硬件线路相对固定,实验内容受硬件设计的制约

很多教学实验台的设计针对性强,是针对某门课程而开发设计的,硬件线路部分相对固定,其扩展性很有局限,更新实验内容受硬件设计的制约。硬件实验设备的高投入和实验器件的大消耗,在没有足够资金投入的情况下,在现有硬件设备上进行实验内容的更新,开设自主性、综合性、创新性实验难以实现。

1.3硬件实验教学彼此脱节,缺乏系统化的实验体系

计算机专业硬件类课程必修课程一般包括数字逻辑、计算机组成原理、计算机接口与通信技术、计算机体系结构、嵌入式系统设计,选修课程一般包括单片机原理及应用、数据采集、计算机控制技术等。这些课程之间彼此存在内在的联系,学生通过这些课程的学习,应当能逐步建立起整个计算机系统设计的概念,掌握计算机系统的设计技术,掌握计算机的控制应用。但在具体课程和实验安排中,却往往忽略并割裂了这种内在联系,实验内容没有从模块化、系统化的角度整体考虑计算机系统设计和控制应用的要求。因此,分析这些课程之间的内在联系,设计阶段性、模块化、系统化的实验教学内容,建立计算机硬件实验教学体系,对于培养学生的计算机系统设计能力和应用设计能力十分重要和必要。

2构建基于EDA技术的计算机硬件实验教学体系

EDA技术的迅猛发展,以及可编程逻辑器件PLD的出现及不断推旧出新,为解决上述矛盾提供了一个良好的契机。EDA技术不仅是一种先进的硬件设计技术,而且将在计算机专业的硬件体系实验教学中发挥其重要作用。采用EDA技术可以实现硬件设计软件化,其实以软件实验替代硬件实验的方法也将是计算机硬件设计技术的发展方向,在美国一些著名大学的计算机硬件实验室,包括计算机组成原理实验早已不用那种传统接插式箱式实验台,采用EDA技术进行硬件实验,通过可编程逻辑器件进行修改和重构,实现系统编程和硬件逻辑设计的软件化,设计方法较灵活。由于所有的实验都在计算机上利用软件来完成,不需连接导线,修改测试极为方便,可大大提高实验效率。与通常的实验手段相比,“软件化”实验无器件损耗,可节省实验经费,并减轻实验管理人员的维护工作量。采用EDA技术将为学生进行自主实验、综合实验和创新实验提供广阔的发展空间的同时,全面提高学生工程实践能力和学习硬件设计的兴趣。因此,构建EDA技术贯穿于计算机硬件实验教学体系十分必要。

2.1研究计算机专业硬件类课程之间的关系,设计递进层次的实验结构

要合理设置计算机实验课的结构,在强调计算机实验课之间的逻辑顺序的同时,注意知识内容的相互衔接,上下呼应,以保证学生知识的增长、学生能力的发展和社会需求三者之间的统一。建立基于EDA技术的基础设计、综合设计、应用研究设计三个递进层次的实验结构。

基础设计:主要掌握基本技能、基本方法的运用,加深对理论知识理解。例如,数字逻辑实验课程中组合逻辑和时序逻辑电路的设计,计算机组成原理实验课程中功能部件的设计,计算机接口实验课程中I/O接口部件的设计,学生用EDA软件原理图和硬件描述语言的方法在设计或描述这些功能时,必须清楚部件的结构与性能,充分理解理论知识。以基础设计实验替代验证性实验不仅让学生掌握基本技能和方法,更能透彻理解理论知识。

综合设计:综合所学的知识,应用现代化的设计思想,设计计算机的硬件系统。如将计算机组成原理、计算机接口技术与计算机体系结构实验课程结合,学生用硬件描述语言完成中断控制器、总线控制器的设计,及RISC、CISC的CPU优化设计。综合设计实验可以在单科单个实验的基础上,进一步将计算机硬件课程的实验内容打通,建立统一的平台,完成多科目的综合应用。实现更加复杂的计算机硬件系统的设计,达到对整个计算机硬件知识的融会贯通。

应用研究设计:进行软、硬件综合设计,能够根据需要设计出一定规模的计算机硬件应用系统实例,此时的计算机硬件实验就不仅仅是单个或综合的实验教学了,而是一个总的计算机硬件应用系统的设计项目或软、硬件综合设计。学生以接近于实际应用环境,完成高质量综合设计为训练手段,使学生建立系统的概念与工程的概念。如基于SOPC的嵌入式设计项目,以掌握计算机硬件结构与应用系统设计作为主要训练目的,使学生对计算机的整个硬件系统、软件环境有较全面、较系统的掌握,才能完成设计任务。

2.2以EDA技术为纽带构建阶段性、层次化的实验教学体系

仔细研究计算机专业硬件类课程之间的关系,构建阶段性、层次化、系统化的实验体系。EDA技术好比纽带,将那些分散的计算机专业硬件类课程有机地连接起来。具体可构建如下几个层次的实验:

(1) 数字逻辑层次实验

完成常用组合逻辑和时序逻辑电路的设计,以及具有一定实用功能的逻辑系统的实验。通过这些实验使学生熟悉EDA设计的的全过程。

(2) 计算机组成原理层次实验

主要完成运算器、存储器、CPU等大规模器件的设计,通过计算机的功能部件或整个计算机系统的设计实现过程,锻炼学生的工程实践能力。

(3) 计算机接口与通信技术层次实验

完成计算机I/O接口部件的设计,侧重于硬件逻辑实现,如定时/计数器、中断控制器、DMA 控制器、并行接口、串行接口和VGA显示器的控制电路等。

(4) 计算机体系结构层次实验

完成诸如RISC、CISC和总线控制器等的设计,实现计算机的各种组成部件或整机系统,追求结构的优化和性能的提高,培养学生进行性能分析和测试的能力。

(5) 嵌入式计算机系统层次

主要完成嵌入式系统的硬件、软件的设计和软硬件综合设计、多机容错系统设计、多机并行算法设计等,使学生能熟练进行嵌入式系统应用程序开发和运用嵌入式操作系统进行任务调度和管理,最终设计出一个完整的嵌入式系统。

3实现基于EDA技术的计算机硬件实验体系的措施

3.1增设EDA技术课程是当务之急

EDA技术课程以应用为主,主要介绍当前可编程逻辑器件PLD设计的主导思想和设计方法,以及PLD的体系结构、硬件描述语言HDL、EDA开发工具和数字系统的设计方法。实验教学是EDA课程的一个重要实践环节,通过一系列由浅入深的、不同层次(如基础设计型、综合设计型、应用研究型)的实验,学生可在较短时间内掌握EDA技术的原理和方法,熟悉EDA设计的全过程。

EDA是以PLD及其开发板为硬件平台,以硬件描述语言HDL和EDA技术为开发工具,以软件设计的方法实现硬件的功能。EDA课程的意义不仅仅在于教会学生掌握某种HDL语言和某种EDA工具的使用,更重要的是引导学生掌握现代数字系统设计的方法与思想,能够用形式化的方法来描述硬件电路,并能综合运用先进的EDA技术对设计进行仿真、综合和测试、验证,从而培养和提高学生的硬件设计能力。国外加州大学伯克利分校、斯坦福大学、威斯康辛大学等高校早已经在计算机专业应用EDA技术进行数字系统的设计和CPU的设计。国内著名高校近年也在计算机专业开设了EDA技术课程,开始应用EDA技术进行计算机系统的设计。在计算机领域应用EDA技术是计算机硬件设计技术的发展方向,对于还没有开设EDA技术课程或在计算机硬件系统设计还不能自如应用EDA技术的计算机专业,应该尽早增设EDA技术课程。

3.2精选实验内容,优化实验设置

精选一些基本的实验作为计算机实验的必修内容。在内容选取上,可以打破传统的模式,如以基础设计替代验证性实验,实验内容以训练的性质、层次进行分类。在实验类型的设计上,强调实验项目的设计,拟定方案、调试方法等由学生独立完成,使学生在基础知识、基本方法和基本技能上得到系统的训练,提高学生的主动性。

实验教学项目的设计,应开展多种类型、多种层次、多种目的实验,如基础设计型、综合设计型、创新设计型或应用研究型。合理设置计算机实验课的结构,注意知识内容的相互衔接,前后呼应。如在计算机组成原理层次实验,学生需掌握EDA技术的原理和方法,熟悉EDA设计的全过程;在嵌入式计算机系统层次实验,学生需掌握嵌入式处理器组织结构,如NiosII CPU软核或MicroBlaze CPU软核。

3.3抓好计算机硬件师资队伍建设

要培养高质量的学生,就必须有高水平的教师。教师是实践教学改革的关键,其知识结构、业务素质、实践能力、敬业精神将影响学生久远。从事计算机硬件教学的教师需要具备丰富的计算机系统知识、扎实的理论功底、一定的工程实践经验。值得思考的是,在当今实践教学内容更新迅速,实践教学指导难度加大,社会用人单位急需实践能力强的应用型人才的情况下,高等工科院校的实践教学教师仍然被定义为“教辅人员”,在岗位津贴、晋升职称、项目申报等方面仍然处于弱势地位。这种现象与重视实践教学和提高人才培养质量并不合谐一致。需要尽快转变传统的观念,抓好计算机硬件师资队伍建设,一方面积极引进计算机硬件人才;另一方面定期进行新技术培训、实践教学方法培训;此外,加强与企业单位横向合作,鼓励老师走向社会,多参加科研项目的研究,不断更新知识,提高业务水平,为实践教学改革与应用型人才培养打下坚实的基础。

3.4建立开放式EDA实验室

可编程片上系统SOPC(System On a Programmable Chip)使得在一个芯片上实现一个完整的计算机系统成为可能。SOPC集成了硬核或软核CPU、DSP、存储器、I/O及可编程逻辑,采用基于SOPC的实验平台,使学生调试、验证自己的设计项目成为可能,为学生的自主实验提供广阔的发展空间。比如软硬件协同设计实验,面向DSP等实际应用的实验,基于SOPC嵌入式系统设计实验等,使学生能够应用EDA技术完成大型硬件的原型设计,或进行创新性课题的研究。

由于PLD自身的特点,学生最初完全可以在计算机上借助于EDA工具完成设计输入、编译、仿真和综合,这样学生在普通的计算机上即可完成PLD设计的大部分工作,最后再到EDA实验室进行编程下载和验证。借助EDA技术学生能完成涉及多门硬件类课程的实验,在不同的学习阶段,学生学习了相应的硬件课程后,就可以采用EDA技术,自行设计与本课程相关的实验设计或复杂应用系统设计。

采用这种模式开设硬件系列实验,建立一个一定规模的EDA实验室,配备一定数量的SOPC实验台和配套的计算机。这并不需要很大的实验室,也无须与学生规模相配套的实验设备,在计算机上安装各种成熟高效的EDA工具,实验室作为开放式实验室,可以是实验时间开放和实验内容开放,为计算机专业学生提供一个良好的硬件环境和软件环境。EDA技术的应用贯穿于计算机硬件体系实验教学,学生的自主设计能力和创新意识将得到极大提高,这无疑对培养具有创新意识的人才有着重要的作用。

4结束语

计算机科学是一门实践性很强且发展迅猛的学科,实践环节是计算机学科建设与发展的重要组成部分。构建合理

的计算机硬件实验体系,对培养学生良好的计算机硬件基础,提高学生设计、应用计算机的能力至关重要。构建系统的EDA技术的实验教学体系,实行开放式实验教学,有利于增加新技术、新方法的实践应用;有利于随时更新实验内容,开设自主性、综合性、创新性实验。建立EDA技术的实验教学体系必将极大地推进计算机专业硬件实验教学内容和教学形式的改革,为创新人才的脱颖而出创造条件。

参考文献:

[1] 万晓冬,王友仁等. 计算机硬件系列课程体系改革探讨[J]. 电气电子教学学报,2007,(2):4-6.

[2] 郑秋梅. 计算机专业硬件系列课程的改革与实践[J]. 石油教育,2002,(2):69-71.

[3] 艾明晶. EDA课程在计算机专业硬件体系实验教学中的作用[J]. 实验技术与管理,2005,(10):88-91.

[4] 徐煜明. 计算机专业硬件教学的研究与改革[J]. 常州工学院学报,2007,(3):83-86.

第9篇:有机合成的教学设计范文

Abstract: We takes the cultivation of compound talents as the goal, and makes reform on the teaching content, teaching method and way, practical teaching, and evaluation method of mechanical design and achieves some positive result, which plays positive effect on cultivating students'' mechanical design ability, innovative awareness, and the engineering design ability.

关键词: 机械设计基础;课程改革;能力培养

Key words: mechanical design basis;curriculum reform;ability training

中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1006-4311(2012)09-0199-01

0引言

机械设计基础课程是机械类各专业的一门重要的技术基础课程。通过该课程的学习,要求学生掌握各种常用机构及通用零部件的工作原理、特点和应用的基本知识,使学生初步学会根据具体条件及与本课程有关的标准、规范,选用机构及零件类型,并能对机构的运动、零件工作能力进行简单的校核,从而具有设计简单机械传动装置的能力。由于本课程的特点,不仅为后续的专业课程,也为课程设计、毕业设计和解决生产实际问题建立基础。近几年来,随着教学改革的深入,学科建设的进行和课程体系的调整,我们围绕培养复合型人才的培养目标,结合学校的学科建设和实验室建设对机械设计课程建设采取了一系列改革,且取得一定成效。

在机械设计基础课程教学改革中,我们坚持以人才培养目标为依据,不断更新教学内容,优化课程体系,确保课程内容的前瞻性、课程结构的科学性和合理性,实现教学内容和课程体系的整体优化。

1教学内容更新

随着教学改革的深入,我们将工程力学和以前的机械设计基础两门课程整合为一门机械设计基础课程,课时大幅减少,因此必须对教学内容进行精选。课程内容的选取本着基础知识够用,主要从理论知识和操作技能两个方面,选择课程的内容,满足职业岗位的需求。机械设计基础课程教学任务的设计以工业产品和常用机构为载体的分析与设计为载体,将课程内容进行解构和重构,序化教学内容,设计学习模块6个,每个模块进一步分解为若干个任务。教学过程中以学生为主体,以实施完成工作任务为途径,培养学生正确选择通用零件及传动装置的能力,掌握重要机构、零部件的设计方法,具有使用设计手册查阅参数的能力,重点培养分析和解决问题的综合能力,最终达到本课程的培养目标要求。

2采用先进的教学方法和手段

在教学过程中以激发兴趣、培养能力为主导,根据教学内容表现的需要,我们采用任务驱动、实例贯穿、课堂与实习地点一体化相结合的教学模式。

任务驱动教学模式:以减速器设计等典型任务为导向,将齿轮的设计、轴的设计、轴承的选择、联轴器的选用、V带的设计等作为主要教学模块,每个教学模块由若干个教学任务组成。

“实例贯穿式”教学模式:以典型机构设计为“案例”,提出解决方法,注重教学过程,将课件、录像和现场教学融为一体。

课堂与实习地点一体化:为了全面提高学生的综合素质和动手能力,培养符合企业岗位技能要求的技术人才,把一部分教学的课堂搬到实训室进行,让学生更直观、准确地认识机械设备工作原理,加深对理论知识的理解和掌握。在这种教学模式下,讲述理论部分时,通过CAI课件、录像、动画等现代教育技术的运用以及现场相关机织设备的运转演示与指导教师的动手操作,让学生更直观、准确地认识机械设备工作原理与操作方法,加深了对理论知识的理解和掌握。在理论部分讲完后可立即安排相应的动手实验,使学生在理论的指导下独立动手操作,并通过实验验证所学的理论知识,这样使理论教学和实验教学的衔接更紧密,时间的安排上也较灵活。通过实践,学生的学习兴趣普遍提高,而且独立思考和分析问题的能力提高,同时对机器设备原理与工艺调整以及操作技能都掌握得较好。这些技能对他们成为能力较强的应用型人才有很大帮助。

3实践性教学环节的改革

培养学生的实践和创新能力目前已经成为高职教育的一项重要教学改革内容。在实践性教学环节的改革中,我们坚持理论教学和实践教学并重,注意提高学生的实践动手能力,启迪创新思维,培养学生分析和综合运用现代技术手段,解决工程实际问题的能力。

机械设计基础课程实践环节包括实验和课程设计。我们有机械设计陈列室和机电一体化创新实训室,每学期我们安排一定的课时在这些实训室进行现场讲解。在创新实验室,学生可以自己动手做各种实验,有的内容在课堂上不能完全理解,就到实验室通过相关机构或各种零部件的组装加深理解。

在课程设计改革中,我们改变了以往的仅单纯按理论知识设计一级圆柱直齿轮,现在我们以各种类型的减速器为课题,先对减速器进行拆装和测绘,然后设计出符合工厂实际需要的各种类型的减速器。同时为调动学生的积极性,我们允许自由选题。在教师的指导下,学生可根据自己的想法对现有机械进行改进设计。在完成本课程的学习后,我们推荐学生参加大学生创新设计比赛。

4考核方式的改革

在考核方法上,注重全面考察学生的学习状况,通过参与课堂讨论的质量、分析能力、对新知识的接受和消化能力、学习迁移能力等多方面的评价,与基础理论知识考核结合评价学生的学习效果。形成了过程性评价70%与成果性评价30%相结合的评价体系,其中过程性评价综合考虑小组成员互评和教师评价。这种考核方式充分关注学生的个性差异,发挥评价的启发激励作用,增强学生的自信心,教师还可以利用评价所提供的大量信息,适时调整和改善教学过程。

5结束语

通过改革和实践,学生的学习积极性、主动性和学习兴趣普遍有所提高。特别是在动手能力,工程实践能力,综合素质,创新设计能力等方面的提高更为显著。

虽然我们在机械设计基础教学内容、教学方法和手段等的改革方面做了一些尝试,并取得了一定的成绩,但仍存在一些问题和不足之处,有待今后的教学改革实践中不断地改进和完善。

参考文献:

[1]张庆玲.机械设计技术.北京:清华大学出版社,2009.

[2]张晓桂.机械设计基础课程的教学改革与探讨.全国机械设计教学研讨会议,2007.

[3]杨枚.《机械设计基础》课程教学内容改革总结.科技信息,2010(36).

[4]刘碧俊.高职《机械设计基础》课程改革与实践.《教育研究》2010年1月.

[5]陈海波.机械设计基础课程整合教学模式的探索.湖南科技学院学报,2009.