组成原理课程设计总结范文

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在开始化工原理课程设计之前，充分了解学生对前修课程如物理化学、化工热力学、化工原理等课程理论知识的掌握程度，了解学生查阅文献获取物性参数和相关公式的能力，了解学生是否具有一定的工程、经济观念，了解学生对计算机CAD绘图能力的掌握情况。上述内容均是在化工原理课程设计过程中学生应具备的知识与能力，通过课前调查，掌握学生的基础，进行适当的辅导与指导，使学生在开始课程设计之前提前进入状况，让学生建立信心，激发学生积极主动的完成将要开始的课程设计。

2课程设计教学过程

课程设计的任务(或题目)是教学的核心，也是能否培养和锻炼学生工程实践能力的关键。在教学过程中，为了全面的地锻炼学生的查阅文献、设计计算、实际分析和CAD绘图能力，课程设计的选题在符合教学大纲要求的前提下结合工业实际，设计结果有较好的参比性。

2.1任务布置

在分配任务时根据学生的理论知识基础和储备进行合理的搭配与分组，做到每组成员具有较均衡的知识能力。设计题目做到每人一题，尽量避免抄袭现象发生，如进行精馏塔设计时，所有学生都有自己的产量、馏出液组成、釜液组成、原料状况与组成、回流比等；组内成员具有个别不同的数据，根据计算结果可以对比不同条件对设计结果的影响，如回流比的不同、原料状况不同、馏出液组成不同、釜液组成不同等。如此一来，组内成员在进行设计计算时，都能积极参与到整个过程中来，每个人计算设计结果都是对比分析与工程评价的一部分，能够较好的提高学生的参与性、积极性，同时激发学生主动思考和创造。另外在课程设计开始之前，指导教师应仔细地讲解设计内容所对应的工艺流程，并将整个设计计算过程进行具体的说明，就设计计算过程中容易出错的位置进行重点指出。

2.2答疑与引导

在进行课程设计的过程中，方案设计是设计计算的重点，如在进行换热器设计时，如何选择合理的工艺流程和换热器的类型，需要根据加热介质和冷却介质的状况、换热器在整个工艺流程中的地位等因素来综合考虑，如进行精馏塔设计时，是选用板式精馏塔还是选用填料精馏塔，都需要根据物料的物性参数和实际工艺条件来共同决定。设计过程中应及时引导学生改进方案，组织学生讨论分析，通过对比综合选用较合适的设计方案。在课程设计的进行过程中，要及时了解与掌握学生设计的进度与状况。由于学生的知识基础和能力的差异，在获取基础数据、物性数据、方案设计、公式选用等方面都会有或多或少的困难，对学生遇到的问题可以通过以下三种方式进行解决：(1)对于个别同学遇到的个别问题，教学过程中采取一对一的答疑方式进行，就学生的问题进行个别解答和指导。如在换热器的设计过程中，就管程和壳程走何种流体，主要从介质的安排能够达到提高传热效率和节省材料的方面来考虑，易产生污垢、腐蚀性强、高温高压的介质走管程，粘度较大的介质走壳程；(2)对于大部分学生在课程设计过程中遇到的共性问题，采取集中详细讲解的方式进行，并对该设计过程进行中所涉及的知识点在实际工程中的影响进行引导与分析。如板式精馏塔的设计计算中，对于塔板数的计算，可以通过图解法和逐板计算法来进行，根据查阅文献获得的基础数据做出物系的平衡曲线或计算出物系的平均相对挥发度，再根据原料、馏出液、釜液的浓度和选择的适宜回流比获得精馏段、提馏段的操作线方程，由原料状况获得进料线方程，根据上述内容可以选择图解法或逐板法来进行计算；(3)对于设计过程中学生遇到的不了解设备形状和结构等方面造成的困难，指导教师通过实物、多媒体图片及动画的方式向学生展示说明，让学生充分了解设计中所选用设备的结构和特点。

2.3课程考核

化工原理课程设计的主要目的是进一步加强学生对理论知识的理解与掌握，同时培养学生综合运用专业知识的能力和处理实际工程问题的能力。因此，在课程的考核方面也主要从这些方面着手，课程考核主要通过如下三个方面来综合评定学生完成课程设计的成绩：(1)遵守课程设计纪律的情况，对基础数据的获取方式或途径，重点考察学生对前修理论课程的掌握情况；(2)考察学生在设计计算过程中，针对实际问题是否能够结合理论知识、实际经验和工程经济方面进行全面分析与预判；(3)分组合作过程中考察学生团队合作意识，课程设计总结与答辩过程中考察学生的语言组织及表达能力。

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《机械原理》是高等工科院校机械专业必修的一门重要的专业技术基础课[1，2]，《机械原理课程设计》则是使学生较全面系统地掌握及深化机械原理课程的基本原理和方法，培养学生综合运用所学知识，提高分析和解决工程实际问题的能力的重要实践环节。

一、问题的提出

我校《机械原理课程设计》所选用的设计题目以往多为针对不同类型的连杆机构进行运动分析及动态静力分析。机构的类型机构及尺寸由教师指定，一般为平面六杆机构。班级各学生所需分析的机构类型或机构的尺寸不同。

随着科技的进步与发展，对高等教育的要求也在不断提高。培养具有创新精神和实践能力的人才，提高工科学生的综合能力已成为机械工程教育工作者的共识。在此大环境下，对《机械原理课程设计》进行改革，将以分析为主的《机械原理课程设计》改变为“机械系统运动方案设计[3，4]——型综合——尺度综合——运动动力分析”的设计型《机械原理课程设计》，势在必行。

二、设计型《机械原理课程设计》

课题组首次在大三詹天佑班及车辆专业部分学生中试点，进行了设计型《机械原理课程设计》的探索与实践。

课题组在充分调研查阅的基础上，选用文献[5]作为主要参考教材，并自编了与之配套的任务书等教学资料。

1.设计的目的及任务。设计型《机械原理课程设计》的目的在于：使学生巩固理论知识，并使其对于机械的组成结构、运动学以及动力学的分析与设计建立较完整的概念；掌握机械运动方案设计的内容、方法和步骤，培养机构选型与组合和确定运动方案的能力；培养学生表达、归纳、总结和独立思考与分析的能力。其任务为：针对某种简单机器（它的工艺动作过程比较简单）进行机械运动简图设计，包括机械系统运动方案的设计与评定，机构尺度综合等。

2.设计题目。本次《机械原理课程设计》选择了“圆盘型自动包本机进本系统”、“水稻插秧机”等六种机械系统作为设计与分析的对象。各个机械系统由多个能够完成具体工作的机构组成，其各组成机构必须动作协调，方能实现预期要求的功能。教师根据各机械系统所包含的具体工作机构的数目，将学生分为2～4人一组，每位学生在完成所要求的整体机械系统运动方案设计的前提下，还须独立完成该机械系统中的指定工作机构的型综合、尺度综合及其运动分析（动力分析部分为选作）。因此，任意一名学生的工作均需各自完成，不可能“拷贝”他人成果。

3.设计内容及要求。设计型《机械原理课程设计》要求学生根据教师下达的任务书完成：①全组讨论及提出两个以上系统设计方案；②经比较、选优，确定系统最终方案；③每个学生设计分析总体系统中的一个机构；④每个学生对自己设计的机构运用解析法完成机构运动分析；运用解析法选作机构受力分析；⑤每个学生运用软件选作机构的仿真与验证；⑥完成设计说明书。

三、《机械原理课程设计》指导方法的改革

1.《机械原理课程设计》前期工作。《机械原理课程设计》为期两周，为使学生能够有充分的时间消化理解《机械原理课程设计》的内容，做好先期准备工作，我们提前一周半进行《机械原理课程设计》授课。许多学生听课后即开始查阅资料，重温课程设计中所用到的相关先修课程的知识，讨论方案，主动找老师答疑等，教师也插空到班级辅导，收到良好的效果。

2.集思广益，确定机械系统运动方案。各组学生拟定出两个以上机械系统运动设计方案。所有参加设计型《机械原理课程设计》的六十多名学生一起进行讨论，集思广益，优选机械系统运动方案。具体做法为：每组选派一名学生主讲，其他学生补充，借助PPT介绍本组初定的几种设计方案，指出各方案的优缺点及筛选原因，其他学生提出问题及建议。通过讨论，学生对许多概念、基本理论有了新的认识和理解，巩固了课堂教学中学到的知识，并且各组学生取长补短，相互学习，开阔了思路，对本组原有的设计方案又有了许多新的设想。

3.理论联系实际，完成机构设计。由于所承担的任务不同，每个学生必须独立完成总体系统中一个机构的设计，难度较大。指导教师与实验室老师一道，带领学生参观各类机构模型，演示各类机构动画，讲解各类机构的优缺点及适用场合，一一解答学生的各种问题。指导学生运用solidworks软件对自己设计的机构进行仿真与验证。

4.综合运用知识，对机构进行运动分析和力分析。教师对运用解析法对机构进行运动分析和动态静力分析进行了较为详细的讲解，对运用solidworks软件和ADAMS软件进行机构的运动分析和力分析的方法及常见问题的解决进行了辅导，使得学生在求解机构的运动过程中即“知其然”又“知其所以然”。

5.在课程设计的各环节中强化学生综合素质的培养。教师在课程设计整个过程中注重对学生查阅文献、基础理论知识的掌握、各科知识的融会贯通、理论联系实际、独立思考、综合运用所学知识解决实际问题、动手能力、克服困难、创新意识、团队协作精神等多方面的能力进行培养，并在对每位学生单独进行答辩的过程中加以考核。强化了对学生综合素质的培养，效果较为理想。许多学生感慨，这次课设虽经历了许多困难，但收获了知识，获得了成功的喜悦。

四、结束语

开展“设计型《机械原理课程设计》”，收效明显：

1.使学生进一步巩固和加深了对理论知识的理解，并逐步掌握了工科学生应具备的理论联系实际的学习方法。

2.调动了学生学习的主动性和积极性，使学生动手实践能力、创新设计能力、团结协作精神和综合素质得到了提高。

3.促进了师资的培养，教师自身的业务水平得到提高，队伍得到了锻炼。

参考文献：

[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]谢进，万朝燕，杜立杰.机械原理[M].第二版.北京：高等教育出版社，2010.

[3]孟宪源，姜琪.机构构型与应用[M].北京：机械工业出版社，2004.

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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：

[1] 赵若阳，李宁，库少平. 计算机硬件课程体系及内容改革的思考[J]. 计算机教育，2006，（3）：27-29.

[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.

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房屋建筑学是一门综合性较强的专业基础课，目前该课程使用的教材内容陈旧，尤其是建筑构造部分。例如:刚性基础、墙体中的墙体承重体系、门窗一章中的木窗等在实际生活中已不适应当前建筑业的发展形势，基本不再使用，但教材却占据大量篇幅。另一方面建筑工程的发展日新月异，新技术、新材料、新工艺层出不穷，而在教材中并未加涉及。例如:屋面材料中的沥青卷材，现早已被SBS、APP改性沥青卷材或三元乙丙代替，而教材中沥青卷材却是重点，新材料被一笔代过;再如墙体保温，国家节能标准已实施多年，教材介绍较少，此类问题在此不一一例举。教师在教学中应减少此部分内容的课时，适当增加新结构、新技术、新材料、新规范的讲述，以开阔学生视野，使他们能适应将来实际工作的需要。

(二)构造内容要立足基本原理和方法

建筑构造教学的难点是建筑构造方式种类繁多，做法各异，涉及到建筑材料、建筑力学、建筑物理、建筑施工等学科的相关原理，学生只是被动的听讲而不知在实际中的应用，因而在讲授构造内容时要向学生阐明不同的构造方式都基于构造的基本原理和方法。构造的重点是向学生讲明构造与功能要求、建筑技术、建筑结构、自然环境、建筑经济之间的关系，而它们间的关系决定了不同构造做法中的材料的选择和结合方式。新材料、新技术虽然造就出新的构造形式，但其基本原理和方法不会改变［2］，因此在教学中注重基本原理和方法的讲解，是帮助学生掌握建筑构造的关键。

二、改革教学方法，提高教学效果

(一)采用启发式教学，帮助学生树立学习信心

启发式教学可以激发学生的学习热情，培养学生独立思考的能力。在学习的开始阶段，首先从“建筑—凝固的艺术”作为切入口，从建筑的发展史开始讲述，使学生对课程产生兴趣。在课程过程中加强师生互动，避免“满堂灌”。如在建筑构造概述章节，启发学生思考教学楼的组成，学生很容易找到答案，此时教师只需将教学楼组成的六大部分及其它构配件进行条理化归纳即可。

(二)开放式直观教学，提高学生学习质量

感性认识对巩固知识有事半功倍的效果。在构造讲述时通过模型认识构造，从认识开始逐步深入，在交流过程中经常向学生提问“构造是如何组成的，怎么做才能达到设计要求?”一般不提供答案而是让学生自己思考、讨论、查阅相关资料，同时配合绘构造图作业，学生学习效果及积极性显著提升。以建筑物进行直观教学能进一步加深学生的理解。在组织参观前，教师应就此次参观的内容提出明确要求，以减少盲目性。如参观单层工业厂房，首先提出观察单层工业厂房受力体系、纵横向受力构件及其它构配件与民用建筑的区别，在参观中教师对重点部位着重讲解，使学生的理解更加深入，避免参观流于形式。

(三)教学资源多样化，激发学生学习兴趣

教学资源的多样化可以提高学生的学习兴趣。在课堂教学中采用文字、绘图、挂图、图片演示及多媒体课件等手段，使教学生动化。多媒体课件有集文字、声音、图片演示为一体的功效，且有知识密度大，素材多样、形象直观的特点，使教学变得生动有趣。例如:讲述屋顶一章时，屋面细部构造中的泛水由于基层的不同做法也不同，此时用幻灯片就可清楚地了解砖墙和钢筋砼墙处构造的差别。但也要注意，多媒体教学尽管生动活泼，但一味采用学生犹如“看热闹”，不利于消化掌握知识要点。教学中的重点和难点教师应通过板书帮助学生加深理解。

三、构建完善的实践教学环节，激发学生的求知欲

传统教学模式主要强调课堂教学。在房屋构造原理的学习时，学生虽然能听懂，但动手能力较差，真正到工程设计时，学生无从下手，因而需要构建完善的实践教学环节，以保证教学内容的先进性和实用性。

(一)从识图、抄绘图入手，训练学生的观察能力作为应用型高校的学生，看懂弄通建筑施工图纸是将来工作的基本要求。教师可结合课堂讲授的知识，每章布置构造图的识读及绘制作业。如在讲述楼梯一章时，为解决楼梯口下作进出口净高不够的问题，让学生通过观察楼梯实物，了解双跑楼梯设计及楼梯剖面绘图，知晓在设计时如何实现，启发学生展开空间想象，培养学习的主动性及获取知识的能力，为下一步课程设计奠定基础。

(二)建筑构造融入课程设计，加强综合训练课程设计是对房屋建筑学课程的一次总结，通过学习不仅能帮助学生将所学设计原理和构造原理应用于自己设计的建筑，而且能解决实际遇到的问题。但在布置课程设计时通常对构造技术要求较少，造成学生以为建筑构造不是设计内容，在设计时经常抛开构造技术而单纯的追求形式和空间。因此，在下达任务书时，设计题目不仅要符合教学要求，而且内容要涵盖建筑设计及构造设计部分，同时要提出学生应查阅的设计资料、设计规范和标准图集。为使学生更好地完成课程设计，课程设计任务应选择相对简单的砖混结构住宅楼、中学教学楼、学生宿舍等，教师可给出若干平面方案，也可由学生自拟方案，完成初步设计和施工图设计。课程设计指导时，教师要让学生明白建筑构造设计对建筑形式、空间的形成的重要影响，因此，在方案阶段就要考虑能否实现，而不是在施工图设计时才想办法解决。设计过程中教师要善于启发学生，循循善诱，引导学生独立分析、解决设计中的问题。如在方案阶段:门窗的选择、卫生间的布局、楼梯数量及位置等，教师不宜详细回答，使学生产生依赖思想，应启发学生查阅资料，找出解决问题的办法。课程设计结束前，指导教师要组织学生开展评图，帮助学生分析图纸中的问题，而不是简单给出成绩。评图时可组织学生分组进行，由设计者先介绍自己的图纸及设计体会，再由其他学生提出自己的见解，最后指导教师进行总结，对优秀的作品积极肯定，对出现的问题指出不足及解决的措施，使课程设计最终达到培养学生综合分析问题和解决问题能力的目的。

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关键词：硬件课程群；实验体系；实验内容；实践能力

中图分类号：G642

文献标识码：B

我校计算机专业自99级开始进行了较大规模的扩招，但由于师资力量跟不上、实验条件和实验内容相对落后等原因，造成计算机硬件教育存在层次单一、教学内容滞后、理论与实践脱节等问题，学生普遍存在着“重软怕硬”的现象，毕业后硬件设计能力差，软件开发缺少后劲。为提高学生的硬件动手能力，增强毕业生的社会适应性，学院自2002年开始进行计算机硬件课程群建设及相应的硬件课程群实验体系建设，包括“计算机组成原理”等九门硬件课程及5门相关的实践课程。本文对我院计算机硬件课程群实验体系建设及硬件实践教学环节的改革进行了探讨与总结。

1构建科学完整的硬件课程群实验体系

在原有的课程体系下，我院为本科生开设的硬件实验教学课程有“数字逻辑实验”、“计算机组成实验”、“微机接口实验”、“单片机实验”。由于实验条件的限制，各课程实验内容相对独立，综合性、系统性较差；尚有部分硬件主干课程没有对应的实验课程，如系统结构。实验课程体系存在诸多问题。

(1) 缺乏对学生系统设计能力的培养。传统的硬件设计和软件设计相分离的设计方法成为阻碍设计和实现复杂、大规模系统的关键因素。系统平台的搭建、软硬件的协同设计验证和软硬件功能模块的可重用性已成为现阶段设计方法的热点。培养学生具有系统设计的思想成为当务之急。

(2) 缺乏对学生可编程芯片设计能力及EDA技术的培养。可编程芯片与EDA技术是现代电子设计的发展趋势，将可编程芯片设计及EDA技术引入实验教学中是时展的需要。

(3) 缺乏综合性的实践课程，学生的创新能力发挥受限。由于实验条件限制，原有的多数实验是基于纯硬件逻辑设计的，只是在面包板上用器件构建小系统，功能扩展性差；并且只能开设数量有限、技术含量较低的实验，学生无法开展自主的综合性设计，无法进行创新能力的培养。

为此，经过充分调研和论证，我院首先从修改03级教学计划入手，对课程体系中的多门课程进行了调整，同时理顺各门课程间的关系，构建起了新的硬件课程体系。该课程体系由必修课程、选修课程及配套实践三部分组成。必修课包括“组成原理”、“接口技术”、“系统结构”等基础课程。为适应社会需求，在选修课中删去原有的“诊断与容错”等一些过时的课程，增加“数据采集”、“计算机控制技术”、“嵌入式系统”等社会需求较强、实用价值高的应用性课程，同时新开了“模型机设计与组装”、“硬件综合实践”等实践课程。在07版教学计划中，又新增了“DSP原理与应用”、“嵌入式系统实践”等新课程，保证课程体系的实用性与先进性。

硬件系列课程从体系结构上划分为三个层次：基础层、应用层和提高层，其课程间的关系如图1所示。基础层为“数字电路”与“组成原理”。“数字电路”课程虽然在教学体系上不属于计算机硬件系列课程，但它是计算机硬件系统的技术基础，是必修的前续课；“组成原理”介绍计算机的基本组成和工作原理，解决整机概念；通过“电工电子实习”与“模型机设计与组装”两门实践课程，强化学生的硬件动手能力。在应用层中，通过“接口技术”介绍应用层的接口和相关外设，以“嵌入式系统”等四门实用性强的课程作为选修课，每门课程都配有相应的实验环节，并通过“硬件综合实践”、“嵌入式系统实践”强化学生对基础知识的掌握和综合应用。提高层为“系统结构”及“性能测试与分析”实践课程，通过学习和实践，能够使学生比较全面地掌握计算机系统的基本概念、基本原理、基本结构、基本分析方法、基本设计方法和性能评价方法，并建立起计算机系统的完整概念。

在硬件课程群实验体系建设过程中，突出强调课程体系的系统性和完备性。从第1学期到第7学期硬件实验不断线，层次逐步提高，实验内容衔接连贯。注意各硬件实践的相互次序和互补，使硬件实践训练层次化、系列化，以此来系统强化学生的硬件动手能力。同时调整各课程的开设顺序，理顺每门课与前导课和后续课之间的关系，从而保证硬件课程体系的系统性和完备性。

注：所有必修课程与选修课程均开设课内实验，包括验证实验(20%)、设计实验(80%)；实践课程单独开设，包括综合实验(80%)、探索实验(20%)。

2改革实验教学内容与模式

计算机硬件系列课程的重要特点之一是工程性、实践性强。为了使学生在学过该系列课程后具备较强的实际动手能力和计算机应用系统的开发能力，应在实验教学内容的设置上体现出基础性、系统性、实用性和先进性，既要重视计算机硬件的基础内容，又要结合当今电子与计算机的最新发展。为此，我们对该硬件系列课程的实验教学内容和教学模式进行了改革创新。

2.1优化实验内容，引进实验新技术，提高硬件设计的效率和兴趣

随着计算机硬件技术的日益发展，各种各样的微处理器不断更新，功能不断增强，以FPGA为代表的数字系统现场集成技术取得了惊人的发展，嵌入式系统设计也逐步成为主流。为了使学生跟上时代潮流，了解最新技术，需要不断引入新设备、新技术，提高硬件设计的效率和兴趣。如更新的“组成原理”和“系统结构”实验台，通过RS232串口与PC机相连，可在PC机上编程并向系统装载实验程序，还可在PC机的图形界面下进行动态调试并观察实验的运行，使学生像设计软件一样来设计硬件，做到了硬件设计软件化，大大提高了硬件设计的效率和兴趣。“模型机设计与组装”，将CPLD和FPGA等技术引入，用CPLD来设计复杂模型机。“汇编语言”和“接口技术”补充Windows下设备驱动程序的设计与实现，增加PCI、USB的应用等内容。“系统结构”通过局域网组建小型的微机机群，研究探索多处理机操作系统，试验并行程序的运行与任务分配调控等功能。为适应当前嵌入式芯片的迅速普及应用，新开设了“嵌入式系统设计”课程设计。针对学生已学过多门硬件课程，但仍不能完成一个完整的、可独立工作的计算机系统设计问题，新开设了“硬件综合实践”，使同学亲自体会设计一台微型计算机系统的全过程。

2.2建立“验证型－设计型－综合型－探索型”的多层次实践教学模式

在实验教学内容的改革上，本着“加强基础、拓宽专业、注重实践、提高素质”的方针，将实验项目分为4类，即验证型、设计型、综合型、探索型,实验项目由浅入深，循序渐进。在所有硬件必修和选修课程中，全部开设课内实验。课内实验由验证实验(20%)、设计实验(80%)组成。所有实践课程都单独开设实验，包括综合实验(80%)、探索实验(20%)。这样，课内课程中开设“验证型”和“设计型”的实验，在后续课程设计中，开设“综合型”和“探索型”的实验，形成“验证型－设计型－综合型－探索型”的多层次实践教学模式，系统强化学生的综合设计和硬件动手能力。

在验证型实验中，注重使学生巩固基本理论，进一步掌握基本概念和基本技能。在设计型的实验中，注重培养学生的创新意识、设计能力和动手实践能力。在这一类实验中，以学生动手为主，教师辅导为辅，只给定实验的课题及达到的目的，中间过程需学生自己去查阅资料和设计方案，直至最后调试完成。在综合型实验中，注重培养学生综合运用所学知识的能力，使学生受到更为实际、更加全面的科学研究的训练。综合实验的特点是没有现成的模式可循，学生需要独立完成硬、软件设计和调试。在调试过程中，学生自己动手分析解决实验中出现的问题，虽然有一定的难度和深度，但对学生很有吸引力，能使学生从应付实验变为主动实验，不仅提高了基本操作技能，也发挥了学生的主观能动性和创造性。课程设计的部分内容属于探索型实验，学生可以自主选择感兴趣的课题及相关开发工具，写出设计书，交给指导教师审核后实施。在这一过程中，学生需要查阅大量的资料，培养了学生的自学能力、研究设计能力、独立分析问题及解决问题的能力和创新能力。

2.3确立“系列化硬件实践训练”方案

硬件实践训练由“课程实验－课程设计－综合训练－毕业设计”四个系列组成。课程实验――所有硬件课程都开设。课程设计――在“嵌入式系统”、“组成原理”等重点课程中开设，在这些课程的课内实验中进行部件或模块实验，在课程设计中进行综合性、创新性设计。综合训练――通过“硬件综合实践”展开。该课程安排在大四开设，是一门综合性设计实践课程，也是对前面所学课程的一个全面应用和总结，在硬件课程群建设中起着“总练兵”的作用。通过让学生亲自设计一台小型计算机控制系统，包括计算机的各个部件和功能，“麻雀虽小，五脏俱全”，旨在让学生真真切切感受到如何设计一个可独立工作的计算机系统，强化和提高学生的综合实践能力，培养学生的创新思维和创造能力。毕业设计――每年精选一定数量的硬件毕业设计题目，提供实验场所、设备及材料，让对硬件感兴趣的同学去实现自己的设计，放飞自己的理想。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，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有较全面、较系统的掌握。要求学生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，从模板设计、制作、总线的走向、计算机部件选取、工作原理的分析、部件在模板上的部局、部件的焊接、运算能力的调试、结果正误的判断分析等流程的设计到具体的制作，直至最后写出毕业论文，使学生建立系统的概念与工程的概念。

3结束语

上述改革取得了令人满意的效果。大学生对计算机硬件实验课程学习的兴趣增强了，实验室开放期间，有更多的学生走进了硬件实验室。在毕业设计时，有更多的学生选择了与计算机硬件系统设计和开发相关的课题。学生做完硬件综合实习和硬件毕业设计课题后，普遍充满自豪感和成就感，感到硬件设计及底层软件开发不再可怕。通过这样的训练，提高了其综合设计能力和创新能力，同时也锻炼了他们的团队合作精神，步入单位就能直接胜任计算机应用系统设计、开发的工作，实现高校、学生、用人单位等各方面的多赢。同时我们也应该看到，随着新技术的不断发展，计算机硬件系列课程及其实验体系的建设和实验内容的改革是一项长期不懈的工作，需要不断完善。

参考文献

[1] 罗家奇,李云,葛桂萍等. 计算机硬件系统实验教学改革的研究[J]. 实验室研究与探索,2007,26(8):98-99.

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关键词：房屋建筑学；教学方法；教学内容

Key words： housing architecture；teaching methods；teaching content

0 引言

《房屋建筑学》是土木工程专业的一门重要的专业基础课程，它是研究建筑设计原理与建筑构造的一门学科。房屋建筑学的研究对象是：建筑构造和建筑设计原理。建筑构造部分，研究房屋的构造组成，各组成部分的构造原理和构造方法。构造原理研究各组成部分的构造组成及其要求，以及满足这些要求的理论；构造方法则研究在构造原理指导下，用建筑材料和制品构成构件和配件，以及构配件之间连接的方法。建筑设计原理部分，研究房屋的设计原则、设计程序和设计方法，包括平面设计、剖面设计、立面设计、室内外装修及总平面布置等方面的问题。本课程涉及建筑材料、建筑美学、建筑技术和建筑经济等领域，可见《房屋建筑学》综合性、实践性极强，要用48学时完成好教学任务，首先对教学内容进行精心筛选梳理，其次根据不同的内容深入思考和研究不同的教学方法。

1 教学内容

教材的编写为了使内容的系统性，写的面面俱到，但给学生讲授时一定要结合实际情况进行取舍。例如楼梯、楼板，教材介绍了预制楼梯、楼板，现在很少使用，那么在讲课时就应去掉或提及一点即可。另外教材不可能与新规范同步，即滞后于规范规程，例如屋顶一章编写教材时《屋面工程技术规范》是GB50345-2004，而讲课时执行的规范是GB50345-2012，那么授课内容必须依据新规范内容的变化进行修改和调整，《屋面工程技术规范》新版将屋面防水划分为两级（原规范为四级），淘汰了细石混凝土防水层，那么讲课时防水等级、合理年限就要修正，刚性防水屋面一节就去掉。总之教学内容一定要随时更新。

2 理论知识教学方法

2.1 建筑设计原理部分 建筑设计原理部分的特点是叙述性强，内容涉及到许多建筑设计规范，学生常常会感到枯燥乏味。如何激发学生的学习兴趣是课堂教学的关键，要激发其学习热情必须按照不同内容采取不同的教学方法。

2.1.1 采用案例式教学法 案例式教学有利于培养学生独立分析思考问题、逻辑思维能力、发散思维能力。例如在平面设计的原理部分，带几套不同建筑的平面图纸，如住宅楼、办公楼、教学楼（幼儿园、中学），先让学生阅读图纸，提出一些问题：为什么房间的面积大小、形状不一样？门的宽度不是固定的？门的数量不同、门的位置不同等等问题，调动学生自主学习的积极性，让其自己总结为什么？最后教师引出确定房间面积、形状以及门窗大小位置的影响因素，以及相关的设计规范。

实施案例教学，要做好两点：①做好图纸的选取，工程一定要具有代表性，简单易懂；②教师事先结合教学内容，设计出对应的问题。

教师分析总结后，再让学生去学习一住宅楼（结合生活紧密）的平面图，结合所学知识分析图纸中是否存在不合理的地方？如何修改就更加合理？为什么？并根据自己的想法来修改；这样就把所学的识图、画图及设计知识连贯起来，为下一步课程设计奠定一定的基础。通过这样的教学，巩固了学生对建筑设计原理的知识，提高了学生识图的能力，也提高了学生观察、分析问题的能力。

对于剖面设计、立面设计都可以用此方法，同时立面、剖面的方案要针对做过的平面图来设计，具有系统性，学生可以形成整体的思路。

2.2 建筑构造部分 建筑构造内容分为两种类型，一是外部构造的内容，如楼梯、屋面、散水、勒脚、台阶、窗台、楼地面、变形缝等等；二是内部构造内容，如基础、楼板等。根据不同的内容采取不同的教学方法，打破教材的章节顺序，进行整体规划教学内容。

2.2.1 现场教学法 现场教学法是根据一定教学任务，组织学生到工厂、农村和其他场所通过观察、调查或实际操作进行教学的组织形式。其优点是提供学生丰富的直接经验，有助于理解和掌握理论性的知识，缺点是在室外干扰因素多，学生注意力容易分散，教学秩序不易控制。针对其特点要做相应对策。

房屋建筑学中外部构造的内容采用现场教学法，增强学生的感性认识，更深刻地理解理论知识。例如讲授墙体细部构造散水（明沟）、勒脚、窗台知识时，将课堂移至校园内某一较安静的建筑物前，一边看一边讲，散水的坡度、伸缩缝等知识点一目了然。再如楼梯的构造，特别是一层平台下做出入口时净高要满足2m要求的处理方法，学生不易理解，更不提自己设计，到现场看着实物讲，很快就明白了局部降低地面标高，首层设长短跑梯段等等。 如何避免现场教学法的缺点？首先上课前做好充分的准备工作：①设定好要讲的知识点；②根据知识点选择好建筑物，同时建筑筑物的周围环境最好要安静；③同时与任务驱动法教学结合，将教学内容转化为相应的任务、问题，让学生带着任务走进参观现场。其次现场教学回到教室后要做总结，将教学内容再系统梳理，这个过程要采用向学生提问的形式，同时针对回答情况打分，将其记入平时成绩，促使下次现场教学时，学生能认真去思考问题。

2.2.2 提问式与多媒体相结合教学法 提问式教学法有利于调动学生学习积极性，培养学生独立思考问题、分析问题、解决问题的能力；多媒体教学法是一种现代的教学手段，它是利用文字、实物、图像、声音等多种媒体向学生传递信息，能将一些施工中的真实情形展示给学生。

房屋建筑学中内部构造的内容采用提问式与多媒体相结合教学法，例如，在讲授建筑构造时，从具有代表性、针对性的施工图中截取构造图样，特别是从正在施工或已竣工的实际工程项目中选取构造图样，加强构造内容的直观性，讲构造柱与墙体连接的构造时，演示砌墙时预留马牙槎、拉接筋、构造柱浇筑完的一系列图片，其中的一些数据很容易就记下来了，学生不必要死记硬背。在介绍屋顶时，首先提问：谁愿意住顶层？为什么？学生回答是都不愿意，怕热、怕漏，这时肯定学生的回答，并将屋顶漏雨的图片用PPT展示出来；进而提问如何防止顶层热及漏雨的现象呢？即设计好屋面。在介绍门窗这章时，先提问：同学们的家、宿舍用的门（窗）是什么开启方式？什么材料做的？通过设问，可以在较短的时间内把学生的注意力集中起来，同时让他们觉得这门课程与生活实际密切相关，学好这门课能解决生活中的实际问题，激发学生认真听讲的欲望。

3 课后学习方法

讲授完《房屋建筑学》课程，与学生交流时，学生总说，听懂了但记不住，房屋建筑学课程的内容缺乏连续性，比较零散，对所学的知识容易产生混淆、记不住。针对此问题，就给学生讲各章节的相关性，实际上各章之间内在是有联系的，如在民用建筑中主要讲述建筑构造和建筑设计原理两部分内容。建筑构造部分又分基础、墙、楼地面、楼梯、屋顶、窗与门等章节来讲房屋的构造组成、构造原理及构造方法。每章之间看似独立但却是相互关联的，如：基础是墙体的延伸，楼板支承在墙上并形成上下空间，这些空间的交通疏散靠楼梯，采光靠门、窗，顶部是屋顶，阳台是楼板的延伸，散水、勒脚是为保护墙体设计的等等。这样，在教学中注意前后相关内容的联系、概念的重复，并使同一个问题从不同角度去认识，使学生巩固记忆、灵活应用知识来理解问题，克服盲目学习、死记硬背现象。

4 实践教学

大学的教育特征是以培养学生实践和创业能力为重点，特别是应用性大学。房屋建筑学课程实训（设计）是让学生在掌握建筑设计、建筑构造原理和方法的前提下，运用制图知识和技能表达出自己的设计意图，这是一个让学生的知识得到升华的过程。通过教学，达到使学生既巩固了建筑制图、建筑材料知识，又掌握了房屋建筑学内容的目的。

房屋建筑学课程设计是土木工程专业学生进行的第一次课程设计，因而课程设计任务要简单一些――住宅、教学楼等，旨在其掌握设计的方法。设计任务书应该在讲设计原理前就下达（因课程设计时间紧），在每讲到一部分内容时，提醒学生设计应注意什么问题、应去查阅什么资料，要让学生通过查阅大量资料来开扩思路、学到更多的知识，从而培养其自学能力（学会查阅图集并会应用），为今后的工作奠定基础。在课程指导过程中，注意在肯定其方案优点的基础上指出不足，切忌否定其方案，令其失去信心，让学生具有积极活跃的态度而不是消极被动地进行，引导其树立踏实作风。课程设计评阅完成后，决不能将成绩上报就了事。要与学生进行交流，错在哪儿，如何改。同时要将优秀的设计展出来，让学生从中学习优点，指出自己的不足，明白自己的设计存在哪些不足，真正起到其应有的作用。

经过这样的实践教学方法，学生的错误率逐渐降低了5%左右。

《房屋建筑学》课程是一门重要的专业基础课程，它是建筑结构、建筑施工、工程估价等专业课的基础。授课过程中应丰富、更新教学内容，恰当地运用多种教学方法，获得良好的教学效果，从而提高教学质量。注重房屋建筑学基本理论讲授的同时，结合房屋建筑学课程设计强化实践教学环节，才能打好土木工程专业的“建筑基础”。

参考文献：

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本课程的重点是电路设计，内容侧重综合应用所学知识，设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求，通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力，培养学生创新实践的能力。电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求，通过查阅资料、调查研究等，独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试，并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。

具体地说，学生通过课程设计教学实践，应达到以下基本要求：建立电子系统的概念，综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计；掌握电子系统设计的基本方法，了解电子系统设计中的关键技术；进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用器件的原则；掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法；掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法；进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

2.电子技术课程设计的教学过程

电子技术课程设计是在教师指导下，学生独立完成课题，达到对学生理论与实践相结合的综合性训练，要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识，因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。教学环节可以分为以下四个部分。

2.1课堂讲授。

课程设计开始前，需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学，明确课程设计的要求，主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。在课堂教学环节中，指导老师介绍课题的基本情况与要求，要求学生从多个课题中选择一个。

2.2设计与调试环节。

2.2.1前期准备、方案及电路设计。

前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材，根据技术指标，进行方案分析、论证和计算，独立完成设计。设计工作内容如下：题目分析、系统结构设计、具体电路设计。学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算，称为预设计阶段，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图），此阶段约占课程设计总学时的30％。

2.2.2在实验室进行电路安装、调试，指标测试等。

在安装与调试这个阶段，要求学生运用所学的知识进行安装和调试，达到任务书的各项技术指标。预设计经指导教师审查通过后，学生即可购买所需元器件等材料，并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路（并制作相应电路板），使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点，所需时间约占总学时的50％。

2.3撰写总结报告，总结交流与讨论。

撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告，不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面：系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外，还应对以下几部分进行说明：设计进程记录，设计方案说明、比较，实际电路图，功能与指标测试结果，存在的问题及改进意见，等等。总结报告具体内容如下：课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。组装调试的内容，包括使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，列出系统需要的元器件清单，列出参考文献，收获、体会，并对本次设计提出建议。

2.4成绩评定。

课程的实践性不仅体现实际操作能力，而且体现独立完成设计和分析的能力。因此，课程设计的考核分为以下部分：设计方案的正确性与合理性。设计成品：观察实验现象，是否达到技术要求。（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力）实验报告：实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩：考查学生实际掌握的能力和表达能力，设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神，等等。

3.电子技术课程设计的步骤

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但是，这门课程知识点多，理论部分抽象，尤对学生来说这是第一门接触工程实际的课程，其工程思维方法难以被学生们适应和掌握，因此学生们普遍感觉这门课学习难度大，甚至被很多学生称为“魔电”。

传统的模电课程讲授是以书本理论知识讲授为主并进行习题训练的教学模式，学生被动接受教师课堂讲授的内容，这在客观上弱化了该课程的实践性和趣味性，学生接触电路符号和数学公式多，接触实际少。传统教学方式容易使学生感到课程枯燥乏味，甚至产生厌学情绪。

教师的价值首先在于使学生对学习产生兴趣，兴趣是最好的老师，没有兴趣就难以将一件事情做好。笔者尝试将基于专题作业和课程设计的实践性教学环节引入模电课程的教学中，经过几年的实践性教学探索，发现实践性教学环节可以提高学生学习的兴趣，使抽象枯燥的知识更容易被接受，同时也培养了学生的团队协作精神，收到了良好的教学效果。

一、实践性教学可以激发学生的学习兴趣

西方发达国家从中小学教育开始就注重培养学生们的学习兴趣和动手能力。在美国，家庭常备有用做实验室的房间，父母从小就注重培养孩子的实践能力和兴趣爱好，在这方面有投资预算，给孩子们一个认识自我、发现自己兴趣所在的平台。在英国，课堂的教学内容经常延伸到教室外，比如上植物学课程就带领学生们去观察各种植物；上历史课，就几个学生组成一个组演绎历史剧情，每次课的内容是充满实践的，学生们也并不感到疲惫，教师在必要的讲解后主要是学生在完成实验或者项目，让学生用所学知识解决实际问题，在用中学习。这些先进的教学理念值得中国教育工作者们借鉴。

二、基于专题作业和课程设计的实践性教学

在模电课程中，除了布置与理论教学同步的习题作业外，根据教学进度拟定若干专题作业和课程设计题目，专题作业和课程设计与理论教学同步，并注意这两方面在教学进度上的配合。本文以2013学年模电课程的实践教学环节设计为例，介绍该实践教学方法的基本内容和教学体会。

1.电路仿真专题作业

模电课程的第一次课用1学时左右介绍电子电路仿真软件的使用。目前很多电路仿真软件提供了大量虚拟仪器，有一般实验室配备的电压表、电流表、万用表、双通道示波器、信号源等，此外还提供一些虚拟仪器，如波特仪等，学生在使用该软件的同时也对电子测量仪器有了全面的了解，扩展了知识面。教师可以现场演示，完成一个简单电路的原理图绘制、仿真和结果输出。模电课程有较多结论可由仿真实验验证，如放大电路静态工作点、输入电阻、输出电阻、电压增益等。在课程前期，讲解了二极管应用电路之后，布置一个电路仿真专题作业，将书内的内容用软件进行验证。要求学生上交电路原理图，以及电路仿真输出和结果分析。经过这个专题作业的训练，学生们基本掌握了仿真软件的使用，并可以用于之后的课程学习中。

2.单元电路分析与设计

在期中阶段，学生已经掌握了多级放大电路、功率放大电路等理论知识，但书本知识限于篇幅，主要讲解直流分析、交流分析及各种参数，以分析为主，这时布置一个单元电路分析与设计的课程设计题目，如设计一个多级电压放大器，满足电压增益、输入阻抗、最大输出电压、截止频率等指标，要求学生提交设计报告。学生们先进行电脑仿真设计，然后在模电实验箱上搭建电路，确定无误后选择电子元器件和万用电路板，然后进行调试和修改，撰写设计报告。这个课程设计可由几名学生组成小组合作完成，在相互交流中得到知识理解和动手能力的提升。

3.功能电路设计及制作

在模电课程的后半期，布置一个综合性的功能电路设计与制作题目，包含模电课程的重要知识点（放大器、滤波器、信号发生和处理电路、稳压电源），给出一些题目供学生选择，如变调门铃、直流稳压电源、函数发生器、数字万用电表、音乐彩灯控制器，要求学生组成项目团队，将该设计与制作作为一个项目进行。该项目完成后，安排时间让各位同学以小组为单位上台展示自己的设计和实物作品，总结在设计制作过程中遇到的问题以及解决办法，鼓励同学对演讲的同学进行提问，教师负责掌控课堂秩序和提出问题，把学生解决问题的思路和方法进行归纳总结，把叙述不充分的部分从理论的高度进行阐述完整。在这个课程设计中，学生完成了电路仿真设计、制作、撰写报告、答辩等一系列内容。

三、需要注意的问题

1.学时安排问题

在总学时不变的情况下，增加实践性教学内容必然会占用理论教学学时，如果处理不好会顾此失彼。在理论教学中，应以理论够用为度。对于一门课程，总是可以分出主干部分和细枝末节部分。对主干部分应详细讲解，对枝节部分则引导学生自学，在实践中巩固理论，用理论指导实践，使学生掌握理论知识的同时，提高实践能力和创新能力。

2.传统教学手段与多媒体设备的合理运用

对于理论难度大而需要详细讲解的部分，应采用传统的板书方式，教师和学生一起努力，完成数学公式的推导、难点的理解，使学生听后印象深刻，思维节奏也容易跟上老师的节奏；而对于难度较小的内容，可以充分利用多媒体课件讲授，使用课件可以使讲课内容形象生动，并且可以提高授课的效率。传统教学手段与多媒体课件各有所长，二者合理搭配可以解决教学信息量大、课时有限的矛盾，并可以收到良好的教学效果。

3.专题作业和课程设计的选题

由于教学时间有限，在专题作业和课程设计的选题方面应紧贴理论教学内容，注意控制题目的难度。由于学生处于大二阶段，学生的专业知识较少，选题除了要紧密结合理论教学内容外，还要注意趣味性，难度以学生们适当扩展知识就可以实现为度。否则不仅难以调动学生的学习兴趣和积极性，反而会起到相反的作用。

四、总结

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中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）05-0141-03

Reform and Practice of Course Design of Database based on CDIO

LU Lu， LING Jie

（School of Computer Science and Technology， Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006， China）

Abstract： Aiming at the problems of the shortcomings of the traditional pattern of traditional course design of database，Based on the concept of the CDIO engineering education， combining with the present teaching situation of course design of database of computer-related specialty in an university of Guangdong， the specific measures on the teaching system and evaluation for course design of database is expounded. The practice results show the teaching reform expands the students' open minds，stimulates students' initiative and raises the students' practical abilities .

Key words： CDIO engineering education； Course Design of Database； teaching reform

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念。CDIO代表构思（conceive）、设计（design）、实施（im-plement）、运行（operate），它是“做中学”和“基于项目教育和学习”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表达。它体现了现代工程师所应具备的服务于现代工业产品从构思、设计、实现到运行的全过程所必须拥有的基本能力。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、 个人能力、 人际团队能力和工程系统能力四个层面[1-2]。然而我国工科的教育实践中还存在不少问题，如重理论轻实践、忽视团队协作精神等问题。国内外的经验表明CDIO的理念和方法是先进可行的，适合于工科教育的教学改革。

1 数据库课程设计传统教学模式培养现状

数据库课程是计算机及其相关专业课程体系中的核心和基础；而数据库课程设计是数据库课程的实践科目，其特点是综合性强，对动手操作能力要求比较高。但是，传统数据库课程设计的教学模式，往往偏重理论，这会让学生处于课堂教育与实践操作严重脱节的尴尬境地。因此，针对计算机专业人才培养的现实需求，数据库课程设计教学改革势在必行。

2 数据库课程设计教学改革研究

为了达到让学生主动学习的目的，基于CDIO的模式理念，本文构建了数据库课程设计教学内容体系。该体系自始至终与数据库理论内容以及CDIO模式相结合，通过项目驱动，让学生参与其中，按照数据库设计的每个阶段由学生自发独立的发现问题以及解决问题，最终完成课程设计的各个内容。

2.1 数据库原理教学内容以及传统数据库课程设计教学安排

数据库原理针对计算机相关专业本科教学内容主要涉及关系数据库、关系数据库标准语言SQL，数据库安全性完整性、关系数据理论、数据库设计、查询优化、数据库恢复和并发技术[3]。

以广东某高校计算机学院为例，数据库原理理论教学56课时，授课时间为学期第1周至第16周。数据库课程设计16课时，课程设计准备工作主要集中在第13周到16周，设计完成以及检查时间为第17周。（教学内容与进度如图1所示）

这种传统教学的弊端主要体现在：

1）理论教学与实践操作相互脱节。学生不能发挥主动学习的积极性；

2）课程设计实践操作部分学时少，准备不够充分；

3）课时分布不均匀，前松后紧，学生动手实践部分大多放在学期末，容易造成学生在期末考试的压力中忽略动手能力的提高和培养，眉毛胡子一把抓；

4）单凭一个课程设计报告和程序很难衡量学生对知识的理解和掌握程度；

鉴于以上的内容，本文提出了基于CDIO模式的新的数据库课程设计教学体系。

2.2 数据库课程设计教学模式改革

数据库课程设计教学模式改革主要体现在：课程设计在理论教学中贯穿始终。基于CDIO的数据库课程设计教学改革内容如图2所示。

2.2.1 课前准备

CDIO模式不仅重视个人能力的培养，同时也关注团队协作的能力培养。因此，团队协作也作为数据库课程设计教学改革的一个重要内容。为了学生沟通方便，每个行政班中以寝室为单位（4个学生）组成若干个开发团队，选取组长，并且向老师上报各个组员的分工情况，之后各个开发小组可以根据老师给出的备选题目进行选题。

2.2.2构思（Conceive）

CDIO的精髓在于让学生“做中学”。但是对于没有任何数据库基础知识的学生来说，课程开始就投入到实践中是不现实的，所以范例教学十分重要。在理论教学开始时教师利用大概2周的时间，讲解数据模型、数据库系统结构、数据库系统的组成、数据库技术的研究领域以及前沿的知识体系、开发工具，让学生对该领域的知识产生浓厚的兴趣。然后，教师可以从典型案例着手――以学生管理系统为例，讲解如何进行业务流程分析、功能分析和数据需求分析，如何绘制用例图，在数据库设计过程中如何完成数据流图和数据字典分析，让学生在范例讲解中一步步的学会如何绘制ER图，如何设计数据字典中的各项内容。该阶段是构建系统蓝图的阶段，所以，教师要引导学生立足于不同项目的实际需求，通过调查问卷、查阅资料、客户走访等形式，深入探析软件的功能和性能，确定软件设计的限制和软件同其他系统元素的接口细节，定义软件各项有效的需求，与此同时，在确定需求过程中，团队成员之间的磨合与沟通也是必不可少的。通过各个成员的协调，才能最终确定该团队共同的软件需求以及数据库整体规划策略。该阶段的汇报成果即是各团队小组的需求分析报告。

2.2.3设计（Design）

数据库设计包括概念结构设计、逻辑机构设计和物理结构设计，所涵盖的理论知识点比较多。传统数据库原理教学和数据库课程设计在设计阶段几乎是相互脱节的，见图1。为了能让学生提高完成项目的主动性以及自我认知性，数据库课程设计调整幅度也相对比较大。

1）课堂学习关系数据库时，引导学生以课程设计中的选题项目为基础，编制相关的关系代数的演算

2）课堂学习关系型数据库标准语言SQL时，引导学生以课程设计为基础，利用SQL语句解决数据的增删改查的一系列问题，并且针对需求分析中不同的设计模块，设计不同的SQL操作，其中包括单表查询、多表查询、模糊查询、相关子查询、不相关子查询、多表更新操作、视图操作等。

3）课堂学习数据库的安全性和完整性时，通过一系列反例，例如违反实体完整性的数据操作会带来怎样的后果；违反了参照完整性的操作会有哪些危害等等，让学生强烈感知如何能设计出效率高、安全性较好的数据库基本表。此时，可以让学生根据项目选题设计出系统的各个分ER图并且形成初步ER图，在合并过程中找出冲突和问题所在，为后续内容做准备。

4）课堂学习规范化理论时，利用循序渐进的方法，举例说明，让学生利用范式的思想，对项目中的表格进行规范化分析，判断属于第几范式，有什么样的优缺点，能否进行优化。此时，课程设计的概念结构设计，逻辑结构设计已经初具雏形。

5）课堂学习第七章数据库设计时，结合实例，让学生独立完成概念机构设计中的消除冲突与优化，完成由基于项目的初步ER图到基本ER图的转变；同时结合需求分析中的数据字典，根据联系转换为关系表的知识点以及规范化理论，对初步的逻辑结构表进行修改和完善。

该阶段的汇报成果是各团队小组的概要设计报告。

2.2.4实现（Implement）

设计阶段其实是将任务离散化，那么实施阶段就是将项目综合化。该阶段中，书本上的重点内容已经基本结束，学生可以根据学过的基础知识自由发挥，将之前的需求文档以及概要设计文档进行拓展和完善，并且将自己设计的关系代数以及SQL语句转换成高级程序语言中的数据库操作的语句。这时候，有能力的同学也可以根据老师上课讲授的查询优化等内容针对具体项目实际进行查询算术优化和物理优化，并且对比执行效率，感受在不同的实际应用中对不同问题的处理方式。

该阶段的汇报成果是各团队小组成员的详细设计报告的综合文档。

2.2.5运作（Operate）

系统模型建立好之后，要进行软件的各项测试。学生可以通过学习恢复和并发控制等内容，对系统的完整性、安全性等性能进行进一步的改善，完善详细设计报告，补充系统测试内容以及使用系统安装使用说明。最后，通过小组的公开答辩，向老师和全班同学展示系统的设计思路、完成过程以及跟同学们交流心得和体会，并由其他非小组成员的同学作为评委进行点评。

2.3 课程设计考核评价改革

课程设计是一门衡量学生动手操作能力、综合运用能力的科目，所以这门课程更要体现对学生是实践能力的检验。数据库课程设计考核评价改革主要体现在：改变单一的评分标准为多角度综合性评价标准（如图3所示）。

2.3.1 项目文档（分数比例50%）

项目文档包括需求分析报告、概要设计报告、详细设计报告。

1）需求分析报告（分数比例10%），内容包括：

①可行性分析；

②拟采用的开发工具；

③用例图；

④数据字典，包括数据项，数据结构

⑤软件模块初步设想以及每个模块可能进行的操作。

2）概要设计报告（分数比例20%）：

①数据库设计方面：分ER图和总体基本ER图（标明各实体之间联系的类型）、逻辑结构设计（有完整性约束说明，标明主码、外码，分析范式类型）、物理结构设计（索引、存储路径等）、数据库完整性设计（违反实体、参照完整性时的解决办法，比如触发器、存储过程等）

②软件设计方面：功能结构图以及各功能模块主要功能（明确小组成员的分工）

3）详细设计报告（分数比例20%），内容包括：

①系统与后台数据库连接的执行过程；

②系统各模块的主要界面和UI接口；

③系统各个模块的流程图以及详细实现过程；

④关键问题的解决方案；

⑤总结系统后续有待优化和改善的方面。

2.3.2 项目成果演示（分数比例40%）

该类别主要考核的方面如下：

1）系统运行正确；

2）功能完善：有增、删、改、查功能，输入、输出功能；

3）有基本的统计、报表功能；

4）有多表连接查询、自身连接查询、字符串匹配查询、模糊查询、分组查询等；

5）工作量饱满，系统实现技术的难度；

6）是否符合软件开发规范；

2.3.3 团队综合素质（分数比例10%）

该类别主要通过系统演示、课题答辩以及团队的出勤和会议纪要等信息考核团队成员的协同合作的能力，而且，尤其要注意有些同学过分依赖他人的思想。所以答辩过程中要求每个小组成员都要对自己所做的内容进行阐述和说明。

3 结束语

通过一系列的基于CDIO模式课程设计教学改革，使得每一个同学都有公平的主动参与的机会，同学们从这门课程开始就主动思考项目中各种实际问题，由“学中做”转变为“做中学”，极大发挥了学生的积极性和创造力，从而使得数据库课程设计的实践教学取得了非常好的教学效果。很多同学都对数据库产生了浓厚的兴趣，而且也有一部分同学毕业之后选择了数据库相关的行业。

参考文献：

篇10

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）15-0036-02

“卓越工程师教育培养计划”的主要目标是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各类型高素质工程技术人才，即卓越工程师后备人才（简称“卓越工程师”）。[1]在西方的发达国家，政府高等教育改革的方向是将学生置于教育教学系统的核心，随之而来的在世界一流大学里的人才培养模式改革也将培养卓越工程技术人才视为重点。卓越工程师的培养不但需要重新构建课程体系和教学内容，制订切实可行的培养方案，还要注重教学组织形式和教学方法的研究和改革用以保证卓越工程师培养目标的实现。东北电力大学能源与动力工程专业卓越工程师培养就是在此基础上开展的，制订了相应的培养计划。但对于具体的教学组织形式和教学方法的改革、研究和设计的探讨，更有助于“卓越工程师教育培养计划”的实专业提供论文写作和写作论文的服务，欢迎光临dylw.net施。如何充分利用本专业现有的教学资源，改变教学手段，充分调动学生主动学习的积极性，是保证参与“卓越计划”的学生日后具备较强的工程能力和创新意识的关键。这就要求在培养的过程中，将学生置为中心，将学生掌握知识和应用知识的能力置为出发点，将综合素质提高和创新能力培养置为指导思想，按照行业的需求来改革教学组织形式和教学方式，以适应卓越工程师的培养。

研究性学习作为一种教学组织形式和教学方式，符合工程能力培养的规律和综合素质形成的逻辑。[2]它适合用于“卓越计划”人才的培养，可以帮助参与“卓越计划”的高校实现卓越工程师培养的目标和达到卓越工程师培养的标准。所以，在卓越工程师培养中开展研究性学习是非常必要的，而研究如何在卓越工程师培养中开展研究性学习就成了首要解决的问题。

一、研究性课程设计

课程设计是专业课学习过程中的一个非常重要的实践性环节，是教学环节的重要组成部分。课程设计注重培养学生应用基本理论解决工程实际问题，提高学生综合应用所学专业知识的能力，在能源与动力工程专业方向的教学计划中占有重要的地位和作用。通常在课程设计前，指导教师会根据课程内容拟定一个设计题目，将设计过程中指定的条件和所需要数据交给学生，然后讲解一些主要的相关知识点，在指导教师的指导下由学生来完成。有的课程所选用的课程设计指导教材上有整个计算过程的图和表格，学生只是改变一下计算条件，用手算的形式就能完成。这样，在课程设计的过程中学生就不会动脑思考“为什么要这样计算”，“可不可以不这样计算”，也就达不到培养学生应用课程的基本理论知识解决实际问题的能力，也就更谈不上创新。此外，计算机以及各种语言、算法已经应用到了各个领域，不能借助计算机来解决工程实际问题的工程技术人员是不能适应社会发展的。而卓越工程师的培养更加注重学以致用，尤其是实践能力的培养。所以，传统的课程设计的指导方式已不再适用，对课程设计进行研究和改革有助于卓越工程师的培养。

研究性课程设计的主要目的是培养学生将所学专业知识融入到实际工程应用中，所培养的学生不仅有扎实的专业知识，而且有较高水平的分析问题和解决问题的能力，并能利用计算机去解决实际问题。通过研究性课程设计，不但能使学生很直观地掌握课堂上所学的专业基础知识，还能体会到计算机与专业课知识相结合所带来的成就感，从而在激发学习兴趣的同时提高了分析和解决实际工程问题的能力。并且，借助于学生的主动性，还可培养学生的科研创新能力和实践创新能力。基于项目的参与式学习是研究性学习的一种方式，[2]学生通过参与工程项目或工业产品的设计、开发、研究的过程，锻炼应用所学知识解决实际问题的能力，它为研究性课程设计的开展奠定了良好的基础。

二、基于卓越工程师培养的研究性课程设计的过程

为了保证研究性课程设计的实施，达到培养学生解决工程实际问题的能力和创新能力的目的，除了将学生置为中心，指导教师改变角色外，还需要注意以下几个方面：

1.结合工程实际选题

指导教师应通过对电力生产中出现事故或故障的调查，编制课程设计的题目，以丰富专业主干课程的课程设计内容，实现课程设计题目的多样化和实际化，达到理论与实际相结合的目的。并且，尽量使课程设计的题专业提供论文写作和写作论文的服务，欢迎光临dylw.net目针对大容量发电机组经常出现的问题而设置，以进一步提高学生解决实际问题的能力，并促进对所学课程内容的深入理解，达到培养具有科研创新能力和实践创新能力的高素质人才的目的。

比如“汽轮机原理”的课程设计，所选的题目就是综合利用学过的基础知识分析与解决某电厂汽轮机组实际发生的问题，即“在汽轮机通流部分缺省情况下（拆除其中一级）机组最大允许负荷确定及经济性和安全性核算”。这个设计中涉及到回热系统的热力计算、强度校核和汽轮机变工况下的经济性。这样，学生在完成设计之后，不但掌握了整台机组的经济指标计算和安全性核算，还掌握了汽轮机的变工况和回热系统变工况的理论知识和应用。

2.丰富课程设计的内容

课程设计的教学目的是培养学生运用所学的原理和技术知识解决实际问题，同时训练学生使用计算机和查阅资料的能力，使学生在课程设计的过程中巩固所学的理论知识，培养利用这些知识解决实际问题的能力，逐步树立正确的设计观念。在课程设计过程中，应将学生置为主体，指导教师起引导作用，充分发挥研究性学习的作用。“设计”本身就是一个创新的过程，应尽量发挥学生的自主创新能力。指导 教师应该将课程设计的内容制订得比较宽泛，学生可以根据自己的能力和兴趣选择已知条件，真正达到“设计”的意义。一般情况下，参加课程设计的同学应该是一个年级，班数不等，人数较多，为了达到课程设计的预期效果可以分组进行，每组的设计内容有所变化。如“汽轮机原理”课程设计“在汽轮机通流部分缺省情况下机组最大允许负荷确定及经济性和安全性核算”，在保证学生所运用的基本原理和训练目的相同的情况下拆除不同的级，可使每位学生的计算内容都不相同，给学生留一个探索的空间，不但巩固了所学的理论知识，还增强了利用这些知识解决实际问题的能力，同时也培养了学生查找资料和归纳总结的能力。

3.加强计算机在课程设计中的应用

随着专业课教学与计算机应用的结合，课程设计要加强计算机的应用，包括程序设计、绘图和界面设计，以训练学生高效率解决工程实际问题的能力。在课程设计的过程中，要求学生编程计算和手算相结合，这样既应用了计算机知识，又能更好地理解算法的基本原理。课程设计的最后，要求用工程绘图软件绘制热力系统图及其原理图，便于学生在绘图的过程中了解整个系统及工作原理。如在“汽轮机原理”课程设计中，通过绘制机组全面性热力系统，使学生对整个热力发电厂的生产过程及各个主辅设备之间的联系有了比较清晰的了解和认识，基本上树立了正确的工程观念，增强了学生的实践能力。另外，计算机的应用与课程设计的结合，也加强了学生的计算机使用能力，为其今后从事各种工作奠定了有力的基础。

4.制订严格的成绩考核标准

课程设计的成绩考核可以由两部分组成：检查设计说明书和学生独立答辩。第一部分是课程设计说明书的质量，它反映着学生的逻辑思维能力和条理明晰的书面表达能力。通常，课程设计说明书都有统一的书写规范专业提供论文写作和写作论文的服务，欢迎光临dylw.net，既美观又便于查阅有关数据。说明书要阐述计算过程中的主要依据和基本计算公式；文字要简练，字迹要工整，逐页编号；图表要列名，并按照先后次序统一编号；所附图纸应正确、清晰。在考核时，重点检查计算结果合理性、设计过程说明条理清楚性、内容充实性和插图清晰美观性。第二部分是考查学生对课程所学基础理论知识的掌握、应用和创新。通过答辩的形式，根据课程设计内容和过程中涉及到的基础理论，提出不同的问题，根据学生的具体情况来考核，不但能考查学生分析和解决问题的能力，还能考查到学生的创新之处。同时也能锻炼学生的语言表达能力、交流能力和临场应变能力。最后，教师根据课程设计说明书和所提出的问题的回答情况给出课程设计的考核成绩。

课程设计完成后，每名同学的课程设计说明书和答辩记录装在统一设计的档案袋中分班级保存。

三、结论

在卓越工程师培养中开展研究性课程设计是切实可行的。为了保证卓越工程师培养目标的实现，研究性课程设计的选题至关重要，既要和工程实际相结合，又要保证在设计过程中锻炼学生的综合素质和创新精神。指导教师要将学生置为主体，转变教育思路，充分调动学生的主观能动性，才能保证研究性课程设计的实施。研究性学习为培养具有科研创新能力和实践创新能力的高素质人才提供了新思路，也可以在各类课堂教学中进行实施。

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［中图分类号］G640［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2013）08-0046-03

一、卓越工程师教育与CDIO的关系

“卓越工程师教育培养计划”是国家宏观的培养目标要求，其工作思路是借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验，创建具有中国特色工程教育模式，通过教育和行业、高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养造就一大批创新能力强、适应企业发展需要的多种类型优秀工程师。CDIO工程教育理念和培养模式注重培养学生系统的工程技术能力，尤其是项目组织、设计、开发和实施能力，以及较强的沟通和协调能力，体现了当今工程教育的国际共识。可见，CDIO人才培养模式和理念与卓越工程师教育培养计划的教育理念是高度一致的，而且CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，应该作为实现卓越工程师教育培养计划的重要途径，也是加入卓越工程师教育培养计划的基础。

二、机自专业卓越工程师教育培养要求

机械设计制造及其自动化专业是典型的工科机电类专业，培养卓越工程师正是这类专业教育教学所追求的理想目标。根据近年来专业进行CDIO工程教育改革实践取得的经验，开展卓越工程师教育培养模式的探索具有更积极的意义，而且卓越工程师教育对学生的知识、能力和素质的培养要有具体的要求。

1.接受通用知识的基础教育，具有扎实的数学、物理、化学等自然科学基础知识，较强的外语和计算机应用能力，较好的人文、艺术和社会科学基础，初步的经济管理知识。

2.接受专业基础教育，较系统地掌握机械制图、力学、机械设计、电学、机械工程专业基础领域的基本知识和技能。

3.接受专业基本技能训练，掌握本专业必须的零件测绘、力学分析计算、实验、测试、数据分析、文献检索和基本工艺操作等方面的基本实践技能。

4.接受专业知识教育与专业技能训练，具有本专业领域或方向所必需的专业知识，了解专业领域技术标准，相关行业的政策、法律和法规，了解本专业及相关学科前沿及发展趋势。

5.接受工程意识与创新意识的培养与训练，具有综合运用所学理论、分析解决工程实际问题的能力，能够参与生产、并具有基本的运行和维护能力，具有进行产品开发和设计、技术改造与创新的初步能力。

6.获得综合素质的教育与培养，具有较强的交流沟通、环境适应和团队合作的能力，具有较好的组织管理能力，具有良好的质量、环境、职业健康、安全和服务意识，具有应对危机与突发事件的初步能力，以及较高的综合素质和职业道德修养。

三、课程体系改革规划与实践

课程体系改革始终是贯彻CDIO工程教育改革理念，落实人才培养方案的具体保证。

（一）调整两课开设学期，优化课程布局

两课是标示中国特色高等教育的重要课程，共有356学时，16个必修学分，一般集中开设在大学一、二年级，在限制每学期计划学时的要求下，一些基础性课程被迫后延，对学生的工程意识和创新能力培养和训练非常不利。本专业在CDIO工程教育改革实践过程中，多方考察、学习，并与学校主管领导和教务处领导多次研究，做出了调整两课开设学期的重大决定。将两年完成的两课主要教学任务调整为四年完成，即每学年开设一门政治哲学类课程，保证两课四年不断线：大一第一学期开设 “思想道德修养与法律基础”，大二第一学期开设“中国近代史纲要”，大三第一学期开设“基本原理”，大四第一学期开设“思想和中国特色社会主义理论体系概论”。在两课教学过程中，可以通过课程内容的改革，重点教育和培养学生的职业道德和社会责任感。在大三、大四学年开设政治课更有利于准备考研的学生学习和复习，大二调整两课余出的学时由技术基础课来递进填补，优化了课程布局，为学生开展创新训练提供了专业基础，更有利于专业培养目标的实现。

（二）公共基础课程体现工程应用意识

英语课分层次教学，入学即可参加大学四、六级考试，通过者可以进入专业实验室接受工程意识和创新能力训练。

数学课教学内容与方式改革，在讲述数学知识的过程中，启迪学生的数学思维方式，教会应用数学理论进行工程建模的方法，数学中的实例应该以机械工程的具体对象为目标，使学生体会到学以致用的感觉，激发其学习兴趣。

大学物理课教学内容与方式改革，在讲授物理知识的基础上，传授和训练进行物理实验的基本方法、基本技能，训练观察现象与数据分析的能力，为工程实验奠定基础。

（三）技术基础课程培养工程意识

在大一第二学期新增开设机械工程导论课程，介绍机自专业的培养目标、教学计划、学科发展、工程案例，为学生提供一个开发产品、装备和系统的理论知识与工程实践的基本思维框架；勾勒出一个工程师的任务和职责，以及如何应用科学知识来完成这些任务的思维方法；并有意识地引导学生培养必要的个人能力和人际交往能力；进行学为所用的工程意识的启蒙教育。

改革机械制图课程体系，增加三维图形教学内容，将独立开设的零件测绘教学环节融入机械制图理论课的进程中，理论与实践应用综合在一起，同步进行，初步培养学为所用的工程意识。

机械原理和机械设计课程体系改革，将独立开设的机械原理课程设计和机械零件课程设计教学环节调整到对应的理论课学期，将课程设计内容与理论课内容综合在一起，同步进行。在机械原理或机械设计理论课开始之初，将课程设计的任务布置给听课学生，并要求理论课程结束时完成课程设计任务。教师讲授理论课时始终关注课程设计内容，督促和指导学生完成所讲相关内容的课程设计任务，使学生边学、边练、边用，理论紧密联系实际，不断建立学为所用的工程意识。机械原理与机械设计课程与原培养计划比较，分别提前1个学期开课，以便为后续专业基础课提供前期知识。

（四）专业课程增强实践能力训练

专业课程的改革方式是减少专业课的理论授课学时，大幅度增加实验、实践训练学时，尽量将CDIO理念贯穿于课程教学中。根据培养目标、对主要课程及学时比例进行了综合调整，构成如表1所示，其中单片机原理及应用、井下作业设备与工具和海洋石油装备概论为新增课程，目的是增强机电基础和突出石油特色；合计增加100个实验学时、88个理论学时。取消了独立的专业英语课程，设置两门以上的专业课程采用双语教学，从而保证学生专业外语应用水平；专业英语（64学时）和思想和中国特色社会主义理论体系概论（96学时）后置余出的160个必修课程学时基本平衡了增加的专业课理论和实验学时。

表1课程改革新增实验学时课程列表

■

（五）课程设计实施CDIO模式

“机构分析创新设计”和“机电一体化系统创新设计”是东北石油大学机械设计制造及其自动化专业参加教育部CDIO工程教育改革试点，实现“卓越工程师教育培养计划”的目标，为培养本专业学生的个人、人际交往和团队合作能力，产品、过程和系统的设计、建造和控制能力，而分别在大二和大三短学期新增设的2个理论与实践相结合的教学环节。目的是为学生逐步获得优良的工程素质和综合能力（学会求知、学会做人、学会做事、善于合作）奠定基础。

每个班分成6~7个设计小组，每个小组独立承担一个设计题目，由4~5人组成，自选组长，组长负责设计小组任务分配、组织管理和工作协调。每个小组提交一份设计报告和每个小组成员的个人工作过程记录（手写），并进行ppt汇报答辩。机构分析创新设计提交的设计报告包括：设计分析说明书、CAD 设计图纸；机电一体化系统创新设计提交的设计报告包括：设计分析说明书、CAD 设计图纸、控制原理图、电气回路图、程序设计图。

课程设计的考核方式进行了如下探索：

1.组长给定本设计小组成员的个人贡献或成绩排序。设计小组组长根据小组同学的个人贡献、合作表现，按分差不小于2分给出小组成员个人成绩，或给出小组成员成绩排序。

2.指导教师组成的答辩组评定设计小组成绩。答辩组根据每个小组设计总结报告撰写的质量（结构层次、语言表达、分析计算、撰写规范）；设计图纸的质量（图纸完整、表达正确、符合规范）；答辩过程表现（汇报讲述、回答问题、PPT质量）等项目按百分制综合给出该组设计的综合成绩。小组的答辩综合成绩为小组成员的个人成绩中间值偏上。

3.指导教师还可以根据设计小组每个同学的平时表现（出勤情况、工作态度、提问情况）调整个别同学的个人成绩，更好地维护公平性。

4.学生自评与团队成员互评可以调整小组组长给出的成绩排序偏差。小组成员自评主要考核学生的诚实性；团队成员互评主要考核学生的公正性和团结互助精神。

（六）毕业设计实施CDIO模式

大四第二学期全部进行毕业设计，将毕业设计从13周延长至18周，有利于完整系统地实施CDIO工程教育模式。

在毕业设计的准备、进行和总结的全过程中，对各个环节都进行严格把关。首先在选题上，采取指导教师申报题目，然后由教研室从中优选确定，保证工程实际设计题目占到80%的比例。将确定好的设计题目下发给学生，使学生有很大的选择权利，在个别严重冲突的题目上，由教研室做适当调整。这样做，能够激发学生的兴趣，提高学生对毕业设计的积极性。

学生在毕业设计过程中，把几年中所学的理论知识综合应用于工程实际，不仅锻炼了他们分析研究问题的能力，而且增强了他们的工作责任感，从而使他们投入更多的精力；遇到疑难问题，指导教师能及时地给予启发，并与之研究、讨论，激发他们的创新意识。对于常出现的问题事先讲给学生，使其自检、互检，有问题及时修改，争取交出一份质量较高的毕业设计答卷。

在毕业设计的最后阶段，教师根据毕业设计的任务书对设计图纸严格审查，杜绝在答辩时出现“设备无法安装、机构不能转动、机件互相碰撞、工件不能加工”等原则性问题。随着毕业设计的完成，多数学生基本掌握了进行工程设计和解决工程实际问题的方式和方法，并培养了创新意识，已具备直接服务于生产与工程建设的能力。在教师严格要求、认真把关下，学生完成较好的毕业设计可以直接转化为生产力，经过近两年的统计，学生的毕业设计经修改后直接应用于工程实际生产的占18%左右。

四、CDIO实践总结

2010年机械设计制造及其自动化专业代表东北石油大学成为教育部CDIO工程教育模式第二批试点院校。经过多年的实践探索，机自专业基于CDIO教育理念的人才培养模式已经逐步形成，对专业培养目标、培养方向、教学计划、课程教学大纲、实践环节教学大纲、课程教学体系等进行了卓有成效的改革与建设。

东北石油大学机械设计制造及其自动化专业已经分别在机自07级、08级、09级的部分课程和环节逐步开展了CDIO工程教育模式的探索性实践，完成了机电一体化原理及应用、数控加工技术、电气控制技术、液压与气动、机械控制工程、石油钻采机械等课程为载体的CDIO三级项目实施试点工作，都取得了预期的效果，并获得了良好的经验；机自2010级、2011级的人才培养方案已经融入了CDIO理念，并根据调整后的课程体系有序地进行全面实践和总结；机自2012级、2013级的人才培养方案在CDIO实践基础上又加入了卓越工程师培养计划的新要求，正在进行着初步的实践探索。

CDIO工程教育模式的广泛实践有效促进了本专业大学生创新创业训练计划和科技创新活动的开展。在创新实践活动中，学生明确自己的发展目标，积极性、主动性非常高， 2010~2013年本专业学生承担或完成 “国家大学生创新创业训练计划项目”15项，发表科技论文10篇，获得以“挑战杯”为主的科技竞赛奖励30余项。

五、结束语

东北石油大学机械设计制造及其自动化专业在CDIO工程教育改革实践过程中不断探索和总结，逐渐积累了一些工程教育改革的经验，基本建立起CDIO工程教育的实施环境，为培养一批工程意识好，实际工作能力强的优秀学生奠定了良好的基础。同时，我们也在实践中渐进性地理解卓越工程师教育培养计划的内涵，并逐步明确：CDIO工程教育与卓越工程师教育培养计划的理念是一致的，卓越工程师教育培养计划是宏观指导方针，CDIO是具体实施模式和重要基础。

［参考文献］

［1］顾佩华,包能胜,康全礼,等.CDIO在中国（上）［J］.高等工程教育研究，2012,（3）.

篇12

【基金项目】本文章受：2013年江苏省高等教育教改研究立项课题（项目编号：2013JSJG139）和工业中心2012年国家级实验教学示范中心实践（工程训练）教学改革研究项目（项目编号：ZXJG201202）项目的支持，在此表示感谢。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）03-0251-02

本文所要解决的主要问题在于，如何紧扣“强化培养卓越学生的工程能力和创新能力”的大目标[1][2][3]，针对目前我国高等学校基础工程教育教学模式的弊端创新教学模式，变传统的“个体思维”的线性教学模式为“整体思维”的复式教学模式[4][5]。让学生在整个基础工程教学训练过程中看到每门课程、每个知识点的工程背景、学习目标，变“盲目”为“明目”，变被动为主动，变“等着喂”为主动“觅食”，从根本上解决学生的学习方法、学习动力及学习效率问题，从而主动参与到自身工程能力和创新能力培养的活动中来。

1.基础工程教育课程性质的共性研究

教学模式，是指以课堂教学、实验实践、课程设计等为教学环节，以教学方法与教学手段来保证教学内容和教学目标的贯彻执行的总和。

目前我国的基础工程教育设置有工程图学、工程力学、工程材料、机械原理、机械设计、机械制造基础等课程。为了找到一个能覆盖整个基础工程教育的普适性教学模式，本文首先对这些课程的性质共性和相关度进行了深入细致的研究分析，总结归纳如下：

（1）它们都具有系统的理论性，具有如数学、几何学、物理学、化学等基础理论的支撑。

（2）它们都具有相同的从设计到制造的系统的工程背景，且每门课程及其中每一个知识点都可以找到具体的工程对象；反过来，对于相同的一个工程对象，又可引出每一门课程的相关内容和知识点，如该产品的工程设计方法、构件的强度、刚度及压杆稳定性计算方法，设计表达及工程制图方法，生产加工与材料选择等。由此也就体现了这些课程的另一个共性，即实践性。

（3）这些课程各有本课程知识点的目的，却又互相关联、互为基础。例如：工程图学提供工程产品的建模、成型原理，解决设计思想及制造方法的分析表达及理解问题，要学习并掌握其知识点，就必须同时了解工程设计方法、生产加工与材料选择、结构的力学分析与计算等方面的知识，了解从生产到制造的全过程；机械原理与机械设计课程内容解决有关机器、机构、构件和零部件的设计方法和一般步骤，就必须同时具备工程力学与工程材料的基础知识，并会用现代的工程图方法对设计进行记录、联想、分析、表达及交流，等等。

2.基础工程教育类课程教学模式的建立

本文研究建立的教学模式是一种适用于基础工程教育的普适性教学模式，不受课程设置的限制。它基于工程对象，是一种“整体思维”的复式教学模式。它由两大过程组成一个螺旋式递进的回路。首先是一个从整体到个体的过程，一个“面-线-点”的过程，即由一个具体的工程对象（与实验、课程项目、课程设计相对应），引出整体工程概念及工程基础工程教育的整体目标，再以由此伸展从设计到制造全过程（概念设计、结构设计、力学分析、材料选择、建模成型等）多条支干，所有支干并行、但每条支干都由相应课程的知识点作为分支；第二是一个回归整体，提升掌握的过程。在这一“回归提升”的路径上，所遇到的知识点及期间的联系、工程背景和概念不再陌生，而是通过各种实验实践、项目和课程设计等手段加深、验证和升华。真正达到了“实践-理论-实践”的螺旋式上升的目的。

要执行这样的教学模式，对教师而言，启发式、互动式、项目式等教学方法是必然的手段，不必生硬刻意去求。由此而带来的教学目标及测评方法也必然不同于传统形式，而是重于过程而不苛求唯一答案；对学生而言，由顶而底的方式，使他们面对的是有着具体目标和工程背景的知识点，如果不去顺藤摸瓜，主动寻觅，动手亲验，是无法求解求知的。因此，这样的教学模式是对学生工程能力和创新能力的培养是必要而可行的。

3.案例实验

在基础工程教育系列课程中，工程图学是第一门技术基础课，往往安排在学生进入大学学习阶段的第一学期，与基础理论课程的学习同时起步。这一阶段的学生的学习方法、学习效率正处于一个从高中到大学、基础理论学习到专业学习的关键的转型期。同时，工程图学又是工程师通用的技术语言，在一个工程产品从设计创造到制造使用的全过程中，起着记录设计灵感及不断修改完善、表达沟通设计思想和创造结果的举足轻重的重大作用，因此我们选择了这门课程作为成果的切入点，并以江苏大学卓越计划教改项目为背景。