工程学课程论文范文

时间:2023-03-20 16:28:17

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工程学课程论文

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2综合应用多种教学手段,强化工程教育教学方法

CDIO工程教育理念强调理论课程与工程技术实践的有机结合。在基本理论公式推导的讲授过程中,课堂教学可采用板书的形式,有助于学生思维记忆。但是在讲授工程应用案例时,如对某交叉口的设计改造,可以采用多媒体教学的方式,采用课件的形式能够以图像、声音的形式动态阐述工程实施前后的效果。根据不同的方案要求,通过修改交通流要素等基本参数,可以实时使学生掌握理论与实践的分析方法,从而极大激发学生主动学习的兴趣,提高学习效果。为了提高学生工程能力的培养,在教学实践中引入了仿真软件如vissim、transCAD等,利用软件的强大功能,系统地让学生了解人、车、路、交通量、车速以及密度等特点,便于学生分析和设计不同的交通调查报告、规划方案等。强调以学生为中心的教学手段,采用小组讨论、对话演讲等形式,鼓励学生在教材之外主动搜集与交通工程学有关的素材,参与网上微博、微信、论坛等各种现代化交流平台,开放学生的思维,调动学生与外界社会的交往能力,在社会环境的背景下,运用所学的专业知识,讨论交通问题,更有助于学生明确课程的意义和目的。

3培养教师实践教学能力,提高课程教学效果

为了更好地提高教学效果,教师需要提升自身的基本素养,包括理论和实践素养。新开课教师至少要承担与本课程相关的实验教学,每年课程专任教师需要轮换到实验室从事相关实验工作。有效利用学校实验室,教师在带实验的过程中,加深对交通工程学的教学理解,有助于在课堂上把握学生的实践能力,强调实验教学内容的重点难点。工程教学模式强调以企业产品的基本生产流程来培养学生,同样也就要求教师必须有在企业事业单位从事研究生产的相关工作。传统的课内封闭式实验方式显然还不能满足需要。因此,鼓励授课教师利用课余时间与交通管理部门、规划设计院等工作部门建立联系,采用产学研合作的方式,帮助相关部门解决交通问题,积累工程实践经验。同时,也可以采用外聘具有丰富经验的工程师来课堂讲授,采取教学相长的方式。交通工程学所涉及的问题牵涉社会各个方面,多学科交叉的性质决定了学生掌握课堂知识的同时,必须增强解决现实交通问题的能力。

4采用合理的课程考核方式,提高教学质量

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2测绘工程领域专业学位硕士研究生的培养模式

根据人才培养标准,借鉴我国的测绘行业目前正处于升级转型期,各事业单位、国企、民营企业单位都亟需掌握基础理论、能从事高新技术工程的人才。从人才培养和企业需求两方面入手,设计以下培养模式。

2.1“高校+企业+项目”模式

这种模式的核心是与企业联合培养。以校企共建专业学位硕士研究生联合培养基地或联合实验室为培养平台,充分利用校企双方在人才、技术、设备和环境方面的资源,优势互补,以企业的生产或科研项目为牵引,通过共同承担科研项目或共同完成生产项目,为专业学位硕士研究生培养提供良好的工程环境,营造真实的工程氛围,同时创造良好的社会和经济效益,实现合作双赢。这种培养模式的关键是调动企业的积极性,让企业能够从专业学位研究生的联合培养中得到利益,尝到甜头,弥补企业在培养专业学位研究生方面的投入,保障专业学位研究生实践教育与科研生产紧密结合。

2.2“培养+就业”模式

这种模式是以就业为导向,兼顾研究生和企业双方利益,保证企业能引进需要的专业人才。专业学位硕士研究生与企业双方有合作意向后,签订就业意向协议。企业投入一定的培养经费,指定专门的工程技术人员作为第二导师,实际参与企业的生产和科研项目,专业学位硕士研究生毕业后必须到企业任职若干年。这样,如果是在职学员就读新模式的全日制工程硕士学位更容易得到企业的支持,有利于校企联合培养基地建设,非在职人员也能较好地解决本人的就业问题,一举两得。

3课程体系的设置与建设

按照2009年教育部《关于做好全日制硕士专业学位硕士研究生培养工作的若干意见》有关课程设置文件精神,以培养测绘工程高层次创新型、应用型、复合型人才为目标,遵循实用性、针对性、创新性和综合性原则,融合“卓越工程师教育培养计划”实施方案和“CDIO”工程教育理念,参照国家“注册测绘师”任职资格标准,构建全新的课程体系。

3.1课程设置突出职业色彩

全日制专业学位硕士研究生培养因其生源的特殊背景,所应掌握基础知识的广度和专业知识的深度以及研究能力和工作能力等方面特点,导致了其课程体系构建必须遵循以下规律:课程教学从强调学科内容转变为强调学生的经验和体验;课程体系从单一教材转向强调教师、学生、教材、环境因素的整合;关注学生职业背景及工程体验,在课程教学中加重职业的色彩,强调理论性和职业性的完美统一。

3.2课程体系构建

1)以企业需求和职业能力培养为导向,构建课程体系。由于专业学位硕士教育作为具有显著职业背景的一种学位教育,其目的是培养具有扎实理论基础,并适应特定行业或职业实际工作需要的应用型高层次专门人才。所以,专业学位硕士研究生课程体系的构建必须从深入行业企业调研入手,认真分析行业背景、企业技术现状和人才需求,根据国家及行业发展需求确定专业学位硕士研究生人才培养目标;以培养职业所需要的“构想—设计—实现—运行”能力为主线,对照行业企业所需的知识、技术和能力,遵循理论与实践相结合的原则,进行职业核心能力分析与目标设计;提炼专业核心知识和能力要素,明确理论课程设置、实践环节安排和学位论文方向等内容,以此构成专业学位硕士研究生的课程体系。2)按模块化组织教学内容。专业学位硕士研究生课程体系构建应以职业需求为目标,改变以往以学科知识为基础设计课程体系的传统,按照行业企业所需的知识、技术和能力,按理论与实践相结合的原则进行学科知识重组。为此,黑龙江工程学院测绘领域专业学位硕士研究生课程的设置从行业发展需求出发,在遵循学科和知识内在联系规律的基础上,以职业能力培养为主线设置课程体系。在组织课程体系时,实现教学内容的模块化。1)公共必修课模块:主要包含自然辩证法、外业、知识产权课程。与此同时,设置信息检索、资源环境与可持续发展、工程建设管理、计算机网络技术与应用等公共选修课。主要目的是使学生具备一定的政治思想品德、较高的学术基础、较好的职业素养,重在培养专业学位硕士研究生的科学意识和必要的知识修养。2)基础理论模块:主要包括应用数理统计、高等应用测量、现代测量数据处理、软件工程课程,主要目的是夯实专业学位硕士研究生的专业基础,为专业课学习创造条件。3)专业课模块:包括专业必修课和选修课。专业课以专业知识和实践能力为本位进行设计,适当把“注册测绘师”职业资格认证所要求的知识、能力和职业素养进行归纳、凝练,融合到专业学位硕士研究生教育的部分课程及相关的各种教育教学活动中,形成若干模块化课程,为学生参加职业资格应试打下基础,推动专业学位硕士研究生培养与国家职业资格考试内容的衔接,使学生具备一些岗位需要的专项知识和能力;根据学生可能的就业去向,设置现代工程测量技术研究及应用、地理信息工程、遥感信息工程、GNSS技术研究与应用等方向模块课程供学生选择。4)学位论文与专业实践模块:这一模块是培养专业学位硕士研究生的综合环节,也是比较重要的一环。它是在理论课程学习的基础上,经过在企业的综合实践,结合自己所参与的实际工程项目进一步锻炼提高专业学位硕士研究生的学术水平和职业综合能力。

3.3与职业任职资格对接

形成专业学位硕士研究生职业素质指导与训练研究是新课程体系建设的目标之一。依据国家“注册测绘师”资格认证标准,以“测绘工程案例”教学及以满足“注册测绘师”任职资格为核心设计课程教学体系,补齐测绘工程技术人员通过国家注册测绘师资格考试困难之短板题,专业学位硕士研究生能顺利通过任职资格考试,获得国家承认的任职资格,同时提高他们的工程技术应用能力和工程项目的管理能力。

3.4将实践教学环节纳入课程体系

目前,我国专业学位硕士研究生教育的主要手段还是课程教学,它包括理论教学和实践教学两种形式。以往工程实践能力培养的缺失在课程教学方面较为突出,为避免专业学位硕士研究生课程设置一直存在的知识传授和能力培养之间不能兼顾的矛盾,专业学位硕士研究生的课程体系构建要以提高学生工程技术应用能力、管理能力、创新能力为核心,继承测绘工程学院办学传统,发挥专业学科优势,利用合作企业测绘工程项目资源,产学研结合,企业深度参与理论与实践课程设置、实施及管理,构建测绘专项设计实践、工程项目设计实践、工程项目实施实践、工程项目管理实践、测绘新技术应用创新实践等实践教学体系,以企业为主导,全面参与课程体系的构建及实施。

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现有的课程教学手段单一,内容多为陈旧的中文教材,这与“卓越工程师”计划中要求的“积极引进国外先进工程教育资源”“积极组织学生参与国际交流”不相符。对此,我们提出在现有网络工程课程教学中,选用合适的英文教材作为辅助教材,采用中文、英文相结合的教学模式,为培养“具有国际合作能力的工程师”奠定基础。现有的网络工程教学大多运用传统的教学手段,这不利于培养学生的学习兴趣,很难达到良好的教学效果。基于此,我们采用先进的教学手段,制作精良的多媒体课件,化抽象难懂的概念为直观清晰的影像,使原本抽象枯燥的教学内容变得活泼生动。此外,在网络工程实验课程教学中,我们采用虚实结合的虚拟仿真实验平台,这种虚拟仿真实验教学体系与传统实物操作型实验教学体系相互融合,将原本无法开出的实验通过虚拟仿真的形式直观呈现在学生面前,能有效地帮助学生夯实基本知识,培养基本能力,提高基本素质,成为具有创新精神和实践能力的应用型、复合型和创新型人才,确保“培养具有创新精神和实践能力的高素质人才”培养目标的实现。

1.2设置面向“卓越计划”的教学内容

由于课程的教学以概念介绍为主,缺乏合适的工程案例教学,使现有的教学效果很难达到“卓越工程师”计划的培养要求。对此,笔者提出设置面向“卓越工程师计划”的教学内容,将案例教学法引入网络工程课程教学,将复杂抽象的概念用具体案例进行解释,同时在教学中穿插介绍各种与课程中各个知识点相关的新技术和新方法,让学生学到国内外先进的规范化网络工程方法,掌握新工具软件的使用,为培养具有较强工程实践能力的网络工程师奠定基础。

1)案例教学。对于每种网络类型,课程中要提供数个工程案例,从不同侧面进行定性和定量分析,而且尽可能实现网络原理和网络工程两门课程之间的良好衔接。通过案例教学可以明显提高课堂上“教”和“学”的效率,达到事半功倍的教学效果;同时,教师可将案例教学与课堂讨论结合起来,通过课堂讨论深入分析和研究案例。例如,在学完需求分析知识点后,我们以学生都熟悉的“家庭局域网”为讨论案例,经过小组深入讨论后,将讨论的结果整理出书面化的需求说明文档。这种“大家讲”式的讨论课大大激发了学生对网络设计项目的兴趣,提高了他们参与工程项目的积极性和能动性,增强了他们发现、分析和解决实际问题的能力。

2)开放式教学。教师可在日常教学中引入企业常用的网络设计工具,以实现学校培养与企业需求的无缝对接。例如,在讲授综合布线系统设计时,我们补充工程化布线技术及相应工具PacketTracer、Visio等;在讲服务质量分析与设计时,引入Qos流量控制机制、Qos队列调度技术等;同时,在课堂教学中还结合相关的知识点,介绍分布式系统、IPv6、网络管理技术、云计算、网络测试技术等较新的网络技术,使学生了解当前网络设计和发展的方向。

3)面向工程教学。笔者结合多年的网络工程教学经验和网络工程设计经验,在课堂上介绍了大量的系统设计方法、技术参数、设计图表和工程案例分析。例如,在讲授集群技术时,以华为3Com公司推出的IRF(智能弹性架构)集群技术为例,告诉学生通过IRF技术可将多台交换设备构建为一个联合设备,这样既实现了设备的扩展性,又实现了设备的可靠性和可管理性。这些新技术案例的引入使教学具有很好的工程实用性,而掌握了这些工程技术将大大提高学生的工程应用能力。

4)全面教学。网络工程课程从结构设计、性能设计、安全设计、物理设计等各个侧面探讨网络设计方法,教学范围涉及局域网、园区网、接入网、传输网、广域网等,讨论的网络工程设计案例包括以太网、存储网、IP电话网、工业以太网、无线局域网、固定无线网、SDH网、DWDM网等几十种网络类型。除了上述主流技术和方法,课程教学中也会涉及实用新型网络技术并介绍这些技术的实际应用情况。例如,在讲解VPN技术时,以安徽大学教师在校外通过VPN技术访问学校图书馆文献资源为例,介绍远程访问VPN技术。

1.3采用面向“卓越计划”的课程考核机制

在现有网络工程传统理论考核的导向下,学生对实践经验并不看重,甚至有时会出现高分考生连基本的组网设计都不会的情况。对此,我们提出设置以能力考核为主的新课程考核方式,提出以课堂测试、课堂讨论、课外作业、课程设计、卷面成绩等多种方式相结合的综合考核方式,这些环节的得分以灵活的权重体现在总评成绩中。

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2.对教学内容进行改革

重点是施工图纸的设计园林工程的教材的主要内容主要包括栽植工程、园林给排水工程、园林水景工程、土方工程、假山工程、园路工程六大部分。但是由于内容多、课时少,教师难以在这一时间内对这六大部分讲述清楚,因此,学生往往学得宽而泛,对以后就业产生不利的影响。根据行业调查,使用较多的工程为做地形、铺路、种植等等,但是有一些,例如水闸工程等等就用的较少。因而要对教学内容进行调整,对学生不实用的部分进行删减,对学生有很大的影响的部分进行详细、重点讲述,使学生切实能够学到东西,对以后的工作能够切实有用,这样,才能培养出面向市场的专业性人才,增加学生的就业优势。根据市场调查,关于园林工程这一科目重点的教学内容设定为要突出园林特色,面对市场需求,重点加强对学生的园林规划方案设计、园林施工图纸设计以及园林的相关的管理人才方面,这样,在教学中重点把握,使学生着重了解这方面的知识,同时,也要立足于当前社会,对于现代社会园林施工等方面的新技术、新机器等等,都要使学生能够有所了解。教师在教学的时候,一定要注重市场需求,避免原课程与市场脱节的现象出现。所以,对于园林工程这一课程,从市场需求的角度来看,要注重对园林特色明显的内容的讲解,比如说,园路工程、园林水景工程、土方工程等等,就要进行重点讲解,对于园林排水方式这一类的就要简要讲解,缩短课时。这样,教师才能在有限的时间里着重讲解更多的知识点,学生也才能在有限的实践里学到更多的更加实用的对将来工作有很大益处的园林知识。总而言之,对园林工程的人才的培养一定要立足于市场需求,培养出企事业单位亟需的专业的技术人才。

3.加强对实践教学的改革

注重项目教学高校院校的学生大多都对单纯的理论教学不感兴趣,对实践教学反而更加有兴趣。园林工程的理论方面的知识恰恰就是非常枯燥的那种,往往使很多学生产生厌学情绪。因此,教师在教授园林工程这一课程的时候,可以采用项目教学。将整个课程内容以项目的形式出现,以学生为主,教师为辅,教师指导学生完成项目。这样,学生就能在项目的进行过程中华,既能学会园林工程的各种理论,又能增强自己的实践与动手能力。当然,教师在设计教学项目的时候也要注意项目的难度,难度太高会使学生望而却步,难度太低学生会觉得没有挑战能力,觉得非常简单,因而,教师在设计的时候可以选择难度适中的教学项目,将学生学到的园林知识用在园林项目中去。按照园林工程整个的所学内容,划分为10个项目,其中9个为单向教学项目,1个为综合教学项目。园林工程教师在教学的时候,将所学知识模块与教学项目结合起来,使学生学会将所学的知识运用到实践中去,真正做到学有所用。在教学前期,主要就是训练学生园林水景工程、土方工程、园林给排水工程、花坛砌体工程、栽植工程、园路工程、山石景观工程等单项工程施工图设计能力。在教学后期,随着教学内容的结束,单项教学项目也结束了,就开始着手综合教学项目。

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自然界中的和谐系统比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生态系统是和谐的,动植物群落是和谐的,人类社会体系是和谐的,健康的人体更是一个绝妙的和谐体。所有这些和谐系统遵循着同样的辩证综合的规律,具体可以归纳出三条:1.统一律;2.层次律;3.进化律;所有和谐系统具有同样的性质:1.开放性;2.自组织性;3.非线性;4.无限发展性[1]。当爱因斯坦把大半生致力于统一场论时,其哲学上的需要相对物理学上而言或许要来得大,面对物理学的系统和谐,理论规则的分立是不能令他觉得满意的。而化学工程的发展是不是因循同样的哲学历程呢?

在化学工程作为学科开始被重视之前,化学工业已具有了相当的规模,各种具体的工程与工艺都被独立开来,在认识上是被分为各门特殊的知识,因此,当国外高等院校在十九世纪末开始设置"化学工程学"时,开设的课程大多是学习当时化学工业的各种工艺学,"化学工程"的概念在当时还是相当模糊的,在理论上充其量是化学与机械的一种混合(amalgam)。然而这种理论混合的模式在德国人看来却是很正统的,即使在今天,他们也避免专论"化学工程",而是称之为"过程工程"(ProcessEngineering),这一名称实际上要比"化学工程"的范畴更广,甚至更为准确,凡是涉及一定流程与工艺的领域都是适用的。但我们习惯上还是沿用"化学工程"的名称。

二十世纪开始,化学工业迅猛发展,在社会经济中占的比重越来越大,客观上需要化学工程学科的发展和支持。随着生产力的发展,人们对事物运动规律性的认识也愈来愈深化,愈来愈有概括性。伴随着其他领域科学技术的快速进步,人们逐渐认识到化学工业中各门看似不相干的工程和工艺中存在着共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化学工程手册》的发表,初步提出了"化工物理过程"的原理。1900年始,以合成氨、纯碱、燃料等为代表的近代化工厂出现,如1913年,德哈勃-博施法高压合成氨技术的产业化,星火燎原的,化学工业呈现出巨大的发展前景。到了二十年代,美MIT的一些学者提出:不管化工生产的工艺如何千差万别,它们在众多的典型设备中进行着原理相同的物理过程。1920年,美MIT成立了第一个严格意义上的化工系,时W.K.Lewis任系主任。1922年美国化工学会认同了新的见解,引出了"单元操作"(UnitOperation)的概念,这一概念在苏联时期和我国则广泛称为"化工原理"。

1900年始的"分离工程"研究使"单元操作"的概念日趋成熟。被称为单元操作的过程主要有流体流动、传热、干燥、吸收、蒸发、萃取、结晶和过滤等,以这些单元操作作为研究和学习的主要内容,是化学工程学科在二十世纪前半期发展的核心,其理论迅速成为发展化学工业的重要基石。这种把千变万化、千差万别的过程和工艺概括成"单元操作"是生产力发展到一定水平的反映,是化学工程学从"个性"到"共性"的第一个哲学性概括,是在一个系统整体性把握的高度上建立了一门技术科学,体现了系统科学发展的和谐统一规律。

随着"单元操作"概念的确定,另一方面,化学工程学科中重要支柱之一的"反应工程"亦逐渐浮出水面。从最初的德Winkler流化床煤气化炉的应用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工艺的开发,又到1931年丁纳橡胶和氯丁橡胶的投产,化学工业上发展的高峰持续不绝,1940年美国FCC炼油开发成功,成为石油化工的起点。直到1957年,欧洲第一届反应工程会议,明确提出"反应工程"的概念,成为化学工程学科的重要组成部分,是化学工程学的进一步和谐统一。"反应工程"的建立,乃至今日仍备受困扰的"过程放大效应"问题,及从"逐级放大"到"数模放大"的研究都带动了"化工过程系统工程"的发展,并共同体现了系统科学发展的和谐层次律。

就在"反应工程"发展的同时,"单元操作"得到了更加深刻的认识,人们发现各单元操作之间存在着更为普遍的原理,"过滤只是流体传动的一个特例;蒸发不过是传热的一种形式;吸收和萃取都包含着质量的传递;干燥与蒸馏则是传热加传质的操作……"[2]于是单元操作可以看成是传热、传质及流体动量传递的特殊情况或特定的组合。这种认识的深化过程并没有停止,人们进一步又发现了动量传递、热量传递和质量传递之间的类似性。于是从二十世纪50年代开始,人们综合了以往的成果,开始用统一的观点来研究三种传递过程。1960年,美威斯康辛大学(Univ.Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《TransportPhenomena》一书,系统地采用统一的方法来处理三种传递现象,从此化学工程学科的核心过渡到了"三传一反"的系统性概念。"三传"的研究是系统科学和谐进化律的又一体现,使化学工程学达到了一个新的整体性高度,这种高度的和谐统一是对客观世界本质性的认识,并在学科上反映出了系统科学的基本原理和性质,其影响力是普遍性的,是跨学科的,不仅使"传递原理"成为化学工程学的重要基础,同时在生物工程、机械、航天和土木建筑等工程学科上也具有重要意义,并日益成为工程专业共有的一门技术基础课,只是侧重点有所差异而已。

至此化学工程学科自身经历了一系列的演化和发展,并在短短的一个世纪中达到了一个前所未有的高度,涵括了众多的生产和应用领域,如医药、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化学品等,每年为社会提供数以亿吨计的千百万种产品,是人们衣、食、住、行须臾不可离开的物质基础,为社会繁荣作出了巨大贡献。然而事物总是一分为二的,从人类发展最为激动人心的口号"征服自然"到今天庞大的工业化进程,地球自然生态系统遭遇了前所未有的严峻局面,这之中,化学工业是造成大规模环境污染及恶性重复污染的主要过程之一,化学工程学科需要肩负起新的使命。1990年,"生态化工"(Eco-ChemicalEngineering)的概念提出来了,相应在化工生产和过程工艺中提出了"清洁化工"和"绿色化工"的概念,因时应势,化学工程学开始了系统科学的自组织过程,这也是和谐系统对立统一发展的需要。在系统科学看来,自组织是和谐系统的基本性质之一,只有自组织系统能通过外部和自身内部的不断协调、整合,在适应环境的同时保持自己的特性并产生新的功能。从自发到自觉地,化学工程学吸收了自组织的理论,不断在广度和深度上充实、完善和发展。随着新世纪的到来,世界正发生着全球性的变化,经济、社会、环境和技术等领域都面临着新范畴新理念的变更和冲击[3]。化学工程学科需要因应时展而改变传统的限制,不断有新的概念提出来,如化学工程应是伺机而待的专业(aprofessioninwaiting);化学工程师必须"besteepedintechnology",能够创新、开发、变换、调控和适应取代;化学工程学科要从"ProcessEngineering"达到"ProductEngineering"再到"FormulationEngineering"。进一步的综合认为,化学工程学关注着同时发生在非常广泛的时空跨度内的现象,必须具备多尺度、多目标的方法来达到过程的总体优化。涵括了五个方面[4,5]:

①Nanoscale(纳观尺度):研究量子化学、分子过程与分子模拟等。

②Microscale(微观尺度):研究微粒、气泡、液滴、控制界面胶束和微流力学规律等。

③Mesoscale(介观尺度):研究换热设备、反应设备、塔器以及传统的"单元操作"和"三传一反"等。

④Macroscale(宏观尺度):研究生产装置和生产过程等。

⑤Megascale(兆观尺度):研究环境过程和大气生态过程等。

于是化学工程学的核心转变到了"多尺度、多目标择优"的概念,化学工程学科又到达一个新的和谐统一的高度,进入了更高层次的系统工程领域。

新的发展的深度促使化学工程学科作出了一定尺度的"分化",然而这还远未结束,人们对世界的认识还在不断探索不断深入,一个更深刻更普遍也更一般的问题已经触到了化学工程学科的神经,触到了化学工程学的认识本质,并促使化学工程学需要有新的"融合"。这一问题就是"非线性及其包涵的混沌原理",相对于"线性"是人类认识客观世界的基本工具,"非线性"则是客观世界的本质特征,是"线性"反映的目的,是从科学角度看待世界的一种和谐统一;而在对"混沌发展"的研究表明,"混沌运动的普遍存在,揭示了自然界中实际系统发展演化的新行为,混沌态的自相似性使这种时间演化表现为一种空间结构,而且以其不同空间尺度上的相似性,揭示了系统复杂运动的统一性。这种统一性是一个观察"整体"的问题,只有在长时间范围(因为混沌运动是一种长时间行为)和更高层次复杂性中才能显现出来。"[6,7]这一问题涵盖了自然科学和人文社会科学的众多领域,具有重大的科学价值和深刻的哲学方法论意义。马克思曾经预言:"自然科学往后将会把关于人类的科学总括在自己下面,正如关于人类的科学把自然科学总括在自己下面一样:它们将成为一个科学。"从这一角度上,"非线性"问题是这种过程一体化的契合点以及整体认识论上的共性[8]。当站在这种整体性的高度上,化学工程学科获得了全新的视野和更强大的分析解决问题的能力,并最终具有了学科融合的基础。

在整个化学工程学科的孕育、诞生和发展过程中,始终交织着学科的"分化"与"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外还有着所谓的石油化工、精细化工、高分子化工等专业上的分化;另一方面,作为近代工程技术,它又是自然科学(化学、物理等)和技术科学(机械、材料等)的融合。正如物理学家普朗克(Planck)所指出的:"科学是内在的整体,它被分解为单独的部分不是取决于事物的本身,而是取决于人类认识能力的局限性,实际上存在着从物理到化学,通过生物学和人类学到社会学的连续的链条,这是任何一处都不能被打断的链条。"事实上,当化学工程学科的核心发展到"非线性混沌系统"时,实现科学的融合已是其客观系统性的需要,它需要强有力的非线性解算能力和综合分析能力。基于人工智能和神经生物学的人工神经网络(ArtificialNeuralNetworks)技术为这种系统性的融合提供了新的思路和途径。人工神经网络特有的信息处理能力在愈来愈多的领域中展现出广阔的应用前景,它具有如下特点[9,10]:

①学习:神经网络可以根据外界环境修改自身行为,这使它比其他任何方法接受自身感兴趣的外界信息更敏感。

②概括:经过学习训练后,神经网络的响应在某种程度上能够对外界信息的少量丢失或自身组织的局部缺损不再很敏感,反映了神经网络的健壮性(鲁棒性),即工程上说的"容错"能力。

③抽取:神经网络具有抽取外界输入信息特征的特殊功能,在某种意义上可以说它能"创造"出未见的事物。

④模拟:神经网络由众多的神经元组成,以并行的方式处理信息,大大加快了运行速度,可以逼近任意复杂的非线性系统。

当然,神经网络并非十全十美,其自身的发展就曾经历过相当曲折的过程,但是,人工神经网络(ANNs)特性的融合将是化学工程学科发展到非线性核心系统的自组织适应和需要。例如采用神经网络设计的控制系统,适应性、稳定性和智能性均较好,能处理复杂工艺过程的控制问题,也使得化学工程师不但也是机械工程师,还首先是系统工程师,并能从最一般的非线性原理出发,解决实际过程的创新、应用、开发、生产等问题。

生产力的不断发展,科学技术的持续进步,人类认识自然和改造自然的不断深化,化学工程学科必将不断"分化"和"融合",体现出和谐系统的无限发展性质。

参考文献

[1]李立本.系统的和谐与和谐观[J].自然辩证法研究,1998,14(5):39.

[2]韩兆熊.传递过程原理[M].浙江:浙江大学出版社,1988,11:3.

[3]季子林,陈士俊,王树恩.科学技术论与方法论[M].天津科技翻译出版公司,1991,9:115.

[4]金涌,汪展文,王金福,等.化学工程迈入21世纪[J].化工进展,2000,(1):5-10.

[5]黄仲涛,李雪辉,王乐夫.21世纪化工发展趋势[J].化工进展,2001,(4):1-4.

[6]张生心,梁仲清.从量子混沌再看物理学的统一性[J].自然辩证法研究,1996,12(10):8.

[7]苗东升.系统科学精要[M].中国人民大学出版社,1998,5:20.

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2实践导向型运筹学课程体系架构设计

2.1近机类工业工程专业运筹学课程需求

从专业背景方面看,近机类工业工程专业通过大量的机械平台专业基础课如:画法几何与机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、互换性与测量技术、金属工艺学、电工电子技术等,使学生掌握扎实的机械设计制造基础知识。在此基础上,设置管理类课程如:基础工业工程、人因工程、管理信息系统、生产计划与控制、质量管理与控制、工程经济学、财务管理、物流设施规划、物流设备自动化、物流管理等,使学生具备制造系统的设计与优化、工程技术经济分析与生产组织管理等基本能力。从就业需求方面看,对近机类工业工程专业培养出来的毕业生的需求大多来自机械制造企业。有了这样的区别,就使得近机类工业工程专业的运筹学与其他管理类专业的相关课程从教学目标、教学内容、教学方法等方面都应有很大的不同。

2.2实践导向型工业工程专业情境化运筹学课程体系架构

实践导向模式的教学理论认为,知识是学习者主动构建的,教学应以学习者为中心,但由于每个学习者之间存在着很大的差别,因此它主张情境化教学并强调知识的表征与多样化的情境相关联,以及根据不同情境来组织课程等。目前,国内外很多高校院校工业工程专业都在积极应用实践导向模式,例如浙江工业大学提出了基于制造业的工业工程专业教学体系,西安电子科技大学针对学生了解现代制造企业生产、物流等设施的布局的需求构建了工业工程专业情景教学平台。吉林大学提出了职业生涯规划导向型人才培养模式。这些研究和实践在教学体系和实践环节方面取得了一些成果。在工业工程专业运筹学教学改革方面,现有研究和实践主要集中在减少数学推导、增加案例分析、正确引导学生主动学习等方面,缺少针对近机类工业工程专业的特殊专业背景和就业需求的运筹学的实践导向教学模式的研究,特别是解决运筹学作为一门专业平台必修课与后续专业课和实践环节的衔接方面的尝试还未见报道。而实践导向教学模式不仅需要课程体系中的各种实践环节的支持,更重要的是像运筹学这样的专业教育平台课对实践环节的支持。为了满足近机类工业工程专业学生对运筹学课程的学习需求,本文在分析近机类工业工程专业学生基础课程结构及其对运筹学课程的支持内容,以及后续应用课程(实践环节)对运筹学课程的需求的基础上,应用实践导向理论,提出实践导向型的工业工程专业情境化运筹学课程体系架构如图1所示。该体系结构采用“引例-模型-算法-应用”一体化教学模式进行教学内容的阐述,其中:引例过程:充分利用基础课程及其对运筹学课程的支持,如高等数学中的函数与极限、导数与微分及其应用、定积分及其应用、向量代数、多元函数、微分方程等知识;概率与数理统计中的基本概念、随机变量及其分布、随机变量的数字特征、抽样分布、参数估计、假设检验、方差分析、回归分析等知识;线性代数中的行列式、矩阵运算、矩阵初等变换与线性方程组、向量组的线性相关性、相似矩阵及二次型、线性空间与线性变换等知识;以及学生在金工实习、理论力学、材料力学等机械类基础课程中接触过的工程示例,将这些基础课程中涉及的知识和问题以引例的形式加入到课程教学中去。通过例举学生在基础课程中学习过的背景知识,引导学生加强对已经学过的相关基础数学知识及其应用问题的温习,尽量提高续前课程的利用率,避免重新学习老知识,减少学生学习的心理负担。模型和算法过程:由引例归纳、引出问题的数学/逻辑等抽象描述,将学生易于理解的工程实际问题归结为运筹学和系统工程典型问题,提出该问题的建模相关的理论、方法和过程,建立系统模型。通过用基础知识求解和运筹学算法在求解范围和能力等方面的对比,增强学生对学习运筹学算法的兴趣。在教学内容的优选与设计的过程中,根据各主要运筹学分支和系统工程理论体系中与基础知识的结合程度,以及对应用课程(实践环节)的支撑程度进行课程内容的重构和设计,形成以系统思维、系统建模与仿真、系统分析与规划、系统预测、系统评价决策和系统优化几大主题为中心的相关理论、方法等组成的全新运筹学课程知识体系结构。其中系统思维重点进行霍尔三维结构、定量化方法、以重构为重点的分析-重构法等方面的训练;系统建模与仿真主要内容包括数学模型、逻辑模型、模拟模型、系统动力学模拟技术及随机模拟技术;系统分析与规划内容包括线性规划、非线性规划、动态规划、网络计划技术及随机服务系统分析等;系统预测包括定性预测方法、线性回归预测、时间序列预测及判别分析预测等;系统评价决策包括九级评分法、系统综合评价法、层次分析法、风险决策及不确定性决策;系统优化包括线性系统最优化方法、非线性系统最优化方法、随机服务系统费用优化及网络最优化方法等。应用过程:充分考虑应用课程及其对运筹学课程的需求,从相关的制造过程、管理过程等实际问题的层面出发,以案例应用的形式引导学生以实践为导向进行相关模型和算法的推广练习。相关需求包括后续课程中:生产计划与控制中的需求预测、生产计划编制等,设施规划与物流分析中的设施选址问题、选址评价等,工程经济学中的多方案经济评价、风险分析、设备更新分析等;以及实践环节中:机械设计课程设计中的优化设计、工业工程实习中的工作分析与评价等。

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优秀的教学理念是与时俱进的,对于学生是一贯有益的。老年教师教学经验丰富,中年教师有经验有创新,青年教师创新多,想法多。如今信息时代新媒体层出不穷,通过老、中、青三代老师的交流合作,能够有效地传承本院本课程中的指导性思想和教学特点,保证优秀有效的教学方式能够延续。

(二)互帮互助,协同提升教学力

教学力是指教师进行有效教学的能力,教学力综合反映了教师的教学水平及课堂效果。教学的具体过程与时代背景及教师的个人特色有着重要联系。组建专业核心课程教学团队,能够促进教师们探讨在教学中发生的问题与自己的教学心得。共享信息资源,汲取其他教师在教学中的优秀经验及教学方法,互帮互助,协同提升教学力。

(三)产学研合作,不断更新教学内容

只有理论与实践相结合,才能有效促进人才的培养。目前,国家提出了“2011计划”,该计划的重点在于建立健全协同创新机制。课程教学团队通过企业实际产业状况,高校的最新研究成果及教学三方面的有机结合,能够向学生及时提供相关专业的最新动态,让学生及时了解专业最新的应用及发展方向,能够使学生思考所学的知识,加深理解,并激发他们新的想法。

二、现有教学团队建设中的问题及分析

(一)普遍单干,缺乏紧密的实质合作

各成员在教学团队之外也还有一定的教学,科研或是行政工作,在团队固定合作事项之余,教师交流合作不多,因此,目前一些团队成员合作质量并不高。可以建立团队专用讨论室,鼓励老师间多交流。规定老师间需要进行实质的合作教学项目,并将此计入验收标准。希望通过此举,教学团队中的各成员能够更加有效地互相协作,共同提升教学能力,并增加教学团队的凝聚力。

(二)权责不清,缺乏有效的激励措施

由于团队成员都有各自的教学与科研任务,部分队员对于自己在教学团队中的权责不明晰或是没有高效地完成自己的任务。可以建立权责档案,每期任务权责需签字确认,在期末团队验收对各人权责履行情况进行验收,将其计入考核标准。

(三)研教比重不清,缺乏自身优势

教学和科研的比重设置相对重要,各位成员应该充分发挥自己的优势,可有一定的偏向性,有所成就,优势互补。总体上不能顾此失彼,需保证教学与研究大致平衡;其次,应注重及时将科研成果应用于实际的教学中,让学生及时了解到最新的科研动态及专业发展方向,学习到最前沿的知识,激发学生对于专业及所学知识的思考,有利于其专业课程学习及创新。

三、南航工业工程核心教学团队建设举措

(一)组建

实行教学团队建设的首席负责人制度。每个教学团队设首席负责人1人,成员为有该课程建设意愿和从事该课程教学意向的任课教师。教学团队负责人应为具备有较高的教学水平、较深的学术造诣和创新性学术思想,持续奋战在教学一线的副教授及以上职称在编在岗教师,同时,应有高尚的个人品德,严谨的治学态度,良好的团队协作和组织管理能力。在遴选方面,团队首席负责人可由成员推举或者系主任指派产生。一名教师只能担任一个教学团队的首席负责人。团队负责人负责该教学团队的建设任务制定、分工、建设和质量控制,负责提交检查和验收材料。教学团队的建设课程属于本科生和研究生的主干、核心或有特色的课程(群)。团队中至少有2名成员在3年内承担过本团队课程或相关课程的教学任务,同时团队需拥有较好的年龄和学历层次构造,团队成员的教学和研究成果积累较为丰富。为了高度融合,提高团队的建设效率,鼓励能同时进行双语或者英语课程建设、同时进行本科生和研究生课程建设的教学团队优先。

(二)激励

为了持续鼓励团队协作进步,采取“建设启动—合格验收”的资助模式,学院按照年度预算,给每个系一定的建设启动经费。拟建设团队按照实施方案,认真进行建设工作,各系按照实施方案的计划节点进行检查。参考赫茨伯格提出的双因素理论,建立了专业核心课程教学团队的激励机制。首先,建立分目标完成的激励机制。在专业建设团队目标方面,按照时间或者效果设立不同的分目标。教学分目标的设立能够有效促进团队总目标的完成。分阶段完成相对应的目标,当分目标完成后,即给予相应的激励。其次,建立多方面激励。各系根据情况给予拟建设教学团队适度的启动经费支持。启动经费主要用于拟建设教学团队的课程建设调研差旅费、资料费、教学改革研究、论文版面费和教材出版费等。由于团队核心成员相较于普通成员要为团队付出更多的时间与精力,故团队核心成员应当给予更多的激励。另外,对于有重大科研成果的团队,给予特别表彰与奖励。

(三)考核

团队需提供各门课程教学计划、教学大纲和教学日志等基础性材料,积极建设教材(含自编讲义)、习题集、案例集和试题库等教学资源,且

质量良好;在学校教学共享平台系统中架构教学网站。各团队应积极建设教学资源,如含课程内容的教学视频、微课程视频,与课程内容相关的企业视频,课程相关的前沿教学素材等,并有效应用于教学实践。同时,团队应重视实践和实验教学,积极创造条件提升学生的实践能力,具体如专业核心课程设计和论文、围绕相关专业课程内容的企业参观、实习、课程竞赛等。教学改革和探索是教学过程中的头等大事,教学团队积极进行教学改革和研究,在教学手段和教学内容等方面取得创新进展,在研究性教学、案例式教学等方面成绩突出,团队成员合作并发表与课程建设紧密相关的2~3篇教学研究论文。为了鼓励教学一线教师参与团队建设,要求建设期内有3名以上老师从事该课程的实际教学工作;团队有明确的建设规划和发展目标,能主动参与院系的各类学科、专业建设和实验室的申报、研讨和建设工作,这些公益工作对团队、学院的发展具有积极作用。团队成员重视教学和人才培养,教学效果良好,团队成员的学生有效评教结果100%达到良好及以上;教学督导组听课效果良好,团队成员无教学事故,这些是基本的要求。 (四)交流分享渠道

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2.《工程力学》课程教学思考

2.1鼓励为主,尽量用通俗易懂的方法调动学生的积极性

根据学生的生活经验,创设学生感到亲切的情境。由于工业设计专业的特殊性,教师可以尽量在工业产品设计过程中引入力学概念,如自行车设计中的车轮设计引入运动、座椅的设计中引入拉压弯扭等材料力学概念,等等。将工业设计中的某个细节放大化,从力学角度进行讲述。让学生觉得产品设计和力学息息相关,对力学产生学习兴趣和探索欲望。2.2合理调整学习内容,适当降低学习难度

2.2合理调整学习内容,适当降低学习难度

由于力学课程的学习需要一定的数学基础,并且课程内容比较抽象,多数是在力学模型基础之上的,使学生在学习过程中存在一定的困难。在教学中应当对学习内容进行调整。

2.2.1调整学纲,减少对理论性研究性内容的学习。从课程设置来讲这些属于必须要求掌握的内容,但是对于工业设计专业的学生而言,部分内容是多余的。工业设计主要是培养一部分产品设计人员,产品设计人员大多指产品的方案设计,而具体结构设计将交付给结构设计人员进行具体设计。产品设计人员只需要在对产品整体功能和人体工程学很好地把握的基础上进行产品功能设计和产品材料选择即可。对材料力学部分的强度理论、能量法等研究性内容的学习进行简单地讲解即可,重点强化拉伸压缩弯曲扭转和压杆稳定的内容学习。2.2.2强化概念的理解和掌握,适当减少计算作业量。

3.针对工业设计专业《工程力学》教学内容的调整

包含刚体静力学(受力分析、力系简化、平衡方程、摩擦)、材料力学中的拉压弯剪扭及组合变性条件下的内力计算及强度校核的方法、一般内力图的绘制、稳定分析即可。因为在掌握这些基本知识的条件下即可进行常规设计,并且在学习理论知识的同时,需要增强学生的动手实践能力。在学校课程设置合理的前提下,可以适当介绍一些和工业设计相关的力学计算软件,尽管软件学习增加了学习难度,但是学好这些软件对于加深对课程的理解及今后产品设计都将是一种助力。

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电气工程学科的发展重在理论实践的结合,因此要重视理论基础的巩固,同时扩展知识面的宽度。随着现代社会的发展对新技术的要求,电气工程科技必须不断的进步和创新,其专业的人才必须掌握多方面的技术,把自动化专业技术和计算机信息技术综合在一起。

1.2重要性

在信息技术化的今天,电气工程影响着整个民族科学技术进步的水平。电气工程的开始要追溯到十九世纪上半叶“磁效应”和“电磁感应定律”的发现,电磁理论的发明奠定了电气工程的理论基础。不久,西方国家开设了电气工程专业。在我国,电气工程专业始于1908年的南洋大学堂,在之后的一个多世纪,开设该专业的大学数量不断增多,这是我国相关人才的匮乏的体现,电气工程专业在我国大专院校中的地位日益提高。

2专业建设

科学技术发展到今天,广泛的电气工程学科下的很多技术都陆续被独立出来,成为独专业的学科,但由于它们来自于电气工程学科,与电气工程的内容有着扯不断的联系,不是其他学科能够比较的。所以,现在电气工程具有良好的发展和就业前景。本专业把电气工程包含的所有专业以及交叉学科的相关知识都做了系统的分析,理论与实践相结合,注重德育的教育,培养了一大批合格的高技术型人才。电气工程专业将来会以电机控制、电力与电子技术、电力系统的自动化三个专业为发展方向。

3建议

为了更好的发展电气工程专业,把培养技术人才作为目标观念,采取开放性的人才策略,充分利用现有的人才,并不断培养和引进人才。就必须成立优秀的教师队伍,完善师资力量,培养和引进两手都要抓。

3.1人才引进

各学校要根据发展规划,积极引进拥有高资历的国内外人才,尤其是具有国家性的专业研究经历、参与过过国内河国外较大工程项目的人才。根据学校学科建设和教学的需要,制定引进计划和人员的数量。

3.2师资建设

积极培养现有的教师队伍,通过学习参观的方式进行深造。不断提高教师自身的水平,使各科老师的学历、年龄等结构分配上更加合理。加强年轻老师的计算机和外语水平,对其进行岗前培训,并加入到社会实践中。指定德高望重且教学水平高的老教师指导青年教师,使青年教师尽快了解教学重点,顺利进入教师的角色。针对青年教师的教学,学院可组织听课或座谈的形势,改进青年教师的教学方法,提高他们的教学质量。

3.3提高教学水平

教师教学水平与科学新领域的开拓息息相关,教学水平的高低影响着教师在学生面前的威信。教师是否有威信,也是教师的品质、能力、知识以及教育方式的一种体现,直接表现在学生在内心深处崇拜和敬佩的态度。老师的教学水平是影响着学生的学习兴趣和爱好,是影响教学效果的一个关键因素,是学生是否愿意接受教育的前提之一。自古以来,我国的教师就有着爱岗敬业、默默奉献、工作负责、为人师表、以学生做为根本的优良传统。对教师业务水平的管理,是各个学校对教师教学的能力以及水平进行帮助和提高的一种表现,是学校管理层为使教师具备精湛的专业知识、渊博的文化储备和教育教学方法,运用多种模式对教师业务水平有计划有安排进行整体加强的过程。由于教师是知识的传授者,并对学生的能力进行培养和发展,因此教师的水平直接对学生的智力开发有着影响。教师业务水平的管理,有助于提高专业知识的教学水平,教师只有对教材内容熟练的掌握和适度的拓展,才能更好的进行专业知识的教育,把合适的学习方法传授给学生,使学生对专业知识轻松的掌握和理解,很好的运用到现实生活中。

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2教材编写

《电工学》这门课的授课内容很多,涉及的知识面特别广,而且随着科学技术的发展,每年的内容都有所增加,但是课时却越来越少,教材也编的较薄,并且讲的比较简略,很多概念和原理都是直接使用,学生很难理解,也增加了教员授课的难度。所以根据自己的实际,参考经典的《电工学》教材,自编教材很有必要,内容丰富、达到要求、基本够用即可。经过多次研讨,我觉得自编教材应该力争在以下几个方面体现特色:1)理念:教材的编写应该充分体现“以学员为中心,以教员为主导”的理念。2)定位:由于我们是军队院校,教材内容和体系上应该与其他院校有所区别。3)体系:教材分为两个部分:模拟电子技术和数字电子技术。两部分前后贯通,有机结合,既有基础理论,又有新技术、新方法,与时俱进。4)前瞻性:本教材能够联系后续专业课程及应用,甚至提出探索的问题,对现有知识或技能的展望介绍。5)思路:注重基本概念和知识性,不在计算上花费太多时间和精力,有效地提高学生对本课程的关注程度,激发学生的学习兴趣。6)简明:简明扼要,力争做到适用、实用和好用(本教材预计30余万字)。

3教学方法与教学手段课程改革

3.1教学方法的改革。“以学生为中心”培养学生学习的主动性和积极性。“以学生为中心”的课堂教学活动是教师与学生共同参与的双向交流活动。教师是教学活动的组织者和指导者,对教学活动的顺利进行起着主导作用,学生则以学习活动主体的姿态出现,在教师的指导下进行积极的思维活动。课堂上教师可通过一个个精心准备的问题达到师生互动、双向交流的效果,必要时可让学生进行讨论,然后老师给出解答,这样不仅可以提高学生的学习主动性,还可以培养其独立思考,自主学习的能力。

3.2教学手段的改革。教学方法的改革需要教学手段的配合。目前的多功能教室、多媒体教室、多媒体课件等已经发展得特别成熟,根据实际需要和教学实践,我认为还应在以下方面有所提高。

3.2.1网络教程建设。目前“电工学”电子教案的建设已经趋于完善,可以提高教学水平,但只限于课堂教学水平的提高,对学生的自学帮助不大。所以下一步的课程改革中的重点应放在网络课程建设上,以满足学生们的需求,大力开发视频教程,习题解答与考试复习系统,实验和课程设计等实践课程。通过这些课程内容的建设,促进“电工学”教学水平的提高。

3.2.2视频教程建设。目前,视频教程的建设仍然是一个薄弱环节,具体表现为:一是视频教程少;二是视频教程不全;三是视频教程质量不高。视频教程的建设具有重要意义:它可以使学员自主地进行学习;可以使学员选择最适合自己学习特点的教员的课程学习。它可以提高学员的学习效率。通过视频教程的建设,可以使各个院校互相进行交流和沟通。

3.2.3实践性课程建设。学员们学习理论课时,积极性并不是很高,但在电子实验或课程设计等实践课程上,学员们表现出的积极性却很高。因此,加强实验、课程设计等实践课程的建设,一方面能提高学员的动手操作能力,另一方面也能促进学员们理论课的学习,让学员带着问题学习,使理论与实践同步提高。网络课程建设,视频教程的建设,实践性课程的建设。这三个方面各有侧重,但又互相联系。它们共同的完善,将使电子技术基础的教学由以课堂教学为主,变为学员自学为主;由以学习理论课为主,变为理论与实践并重,由实践课促进理论课的学习,从而全面改革教学方法,促进学员素质的培养和提高。

4考核方法

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①力学基础课程的学时压缩幅度比较大;

②师资队伍情况不容乐观,主要表现在师资力量不足和学历层次较低;

③土木工程专业力学课程学分占总学分的比例较国外大学低,约为国外大学的三分之二;

④在课程体系上,国外大学已对力学课程的教学内容进行了整合,我国整合效果不理想。土木工程专业力学课程教学以单门力学课程为中心进行授课,每一门课程单独来说其理论是系统和完善的,但是人为阻隔了各力学课程之间的联系,造成在教学内容脱节或重复赘述。由于课程体系职责不清,导致知识的相互渗透不充分,难以使学生对力学课程充分理解并形成系统的力学知识体系。学生的学习积极性不高,学习起来比较吃力,导致教学效果不理想。各力学课程的授课老师交流沟通较少,课时分配不够合理。如果教材选择不合理,甚至在教学内容上存在冲突。不同课程的研究对象及研究方法各异,教师在授课时缺乏系统性,给学生造成“杂”和“乱”的印象,难以建立起完整的力学知识体系。同时,随着科学技术的高速发展,新学科不断涌现,学生需要学习的知识势必面广量大,难免要压缩其他课程的学时。力学课程是重要的专业基础课,力学课程的教学质量将直接影响和关系到土木工程专业后继课程的教学。所以,对力学课程系统性的教学改革势在必行。

2教学内容调整

力学是土木工程专业重要的学科基础课,既是基础学科,又是技术学科。其重要作用是使学生掌握土木工程类专业必备的力学基础知识和基本技能,初步具备分析和解决土木工程简单结构、基本构件受力问题的能力,为学习后续专业技能课程打下基础;对学生进行职业意识培养,使其形成严谨、敬业的工作作风,为今后解决生产实际问题和职业生涯的发展奠定基础。在力学课程体系方面,有些内容在不同课程中表述形式不同,甚至存在冲突。应加强各力学课程授课教师的交流与沟通,合理选择教材,及时修订教材及教学大纲,优化课时分配。由于教学学时普遍压缩,每门力学课程都不能把教材内容系统完善地讲完,造成部分内容脱节。同时,相关的新知识、新技术介绍偏少,远远滞后于科技发展。在现有的理论力学教材中,力学物理基础与大学物理中的内容重复出现。理论力学教材中的平面简单桁架的内力计算与结构力学中的静定平面桁架重复,而材料力学中的平面刚架和曲杆的内力图又和上述内容有所重复。不同的是平面简单桁架中的构件都是二力杆,二力杆的内力只有轴力,而材料力学中的静定平面刚架的内力除了轴力还有剪力和弯矩。材料力学中的简单的超静定问题在结构力学中多有重复,同时在能量法和压杆稳定等内容也有较多重复。在结构力学教材中,渐进法、无铰拱的内力计算等内容实际应用较少,但是内容仍然占了一定的篇幅,而新型工程的新结构、新理论却在教材中很难找到。依据高校培养应用型和创新型人才的培养目标和“实用性、针对性、先进性”的教育特点,需要打破土木工程专业力学课程之间的界限,对教学内容进行整合与优化,重新组织课程结构,摒弃陈旧内容,加入新血液。将理论力学、材料力学、结构力学课程的教学体系、教学内容进行系统的研究,按其内容重新划分教学模块。确保主要内容不削减,避免重复;相似内容合并;新加内容既要保持先进性,又要保证整个力学体系的连贯性和整体性。通过力学课程的教学内容调整,提高教学效率,强化基础,突出重点。

3教学方法改进

力学基础课程,尤其是理论力学、材料力学、结构力学是工程类专业的理论基础。但是近年来基础力学的教学学时在大幅度减少。如果课时减少又不能采取有效的措施保证教学质量,所谓的“厚基础”也就成了一句空话。在土木工程专业力学课程的教学中,利用有限的教学学时,充分发挥教师的引导作用,真正做到以学生为主体,建立良好的教学模式,是提高教学质量的关键。

3.1启发式教学

学生学习力学课程目的之一就是为将来从事各种有关工程方面的工作打下良好基础。力学教材中的理论知识都是经过实践总结出来的,而又为实践所用,因此,教师在授课时尽量把抽象的概念、理论与工程实际联系起来,扩大教学信息量及知识面,给学生留出充分的思维空间,留一定的余地让学生思考、反馈或提炼出若干问题,最大程度的激发和培养学生的学习能力,培养学生的学习兴趣。经过教学内容的调整,系统的力学知识体系又为学生后续的学习留下期待和想象的空间,将教学的重点从知识的传授转移到能力的培养上。

3.2多媒体教学

力学课程的公式推导较多,并且有大量的图形,利用传统的教学手段可以将复杂的力学问题分析的很透彻,并且有利于教与学的互动,缺点是推导过程和绘图占用了大量时间。多媒体教学具有图、文、声并茂甚至有活动影像这样的特点,合理利用多媒体教学可以使传统教学中抽象枯燥的概念变得生动具体,能增加学生的感性认识,激发学生的学习兴趣,大信息量、大容量性课堂教学节约了空间和时间,提高了教学效率。但是,多媒体教学只是一种辅助的教学手段,需要与传统教学的手段有机结合,共同参与教学过程,才能达到良好的教学效果。

3.3实践教学

实践教学是巩固理论知识的有效途径,是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要手段。通过课程实验教学或演示教学、认识实习等使学生通过实际观察获得感性知识以说明和印证所传授知识。实践教学能使学生获得生动而直观的感性知识,加深对学习对象的印象,把书本上理论知识和实际事物联系起来,形成正确而深刻的概念;能提供一些形象的感性材料,引起学习的兴趣,集中学生的注意力,有助于对所学知识的深入理解、记忆和巩固;能使学生通过观察和思考,培养他们的独立探索能力、实验操作能力和科学研究兴趣。

3.4考核方式

3.4.1统一学生作业在对学生实施练习的过程中,不同的任课教师按照自己的理解,在难度和知识点覆盖面上有一定的差异。随着力学各课程习题册的出版,节省了老师和学生的大量宝贵时间,使得学生有更多的时间理解教材中的内容。但是由于习题册与教材上的内容和教师讲授的内容可能不符,甚至存在冲突。所以基于教学所选择的教材和力学课程调整后的内容,各力学课程的教师应该加强交流和沟通,共同编制各力学课程的习题册。一方面对要求学生掌握课程知识点和覆盖面有个统一的标准,为实行规范的教学质量体系奠定了基础;另一方面,又为力学课程的最终考核增加新的参考。如在新章节内容开始时,布置一些思考练习题,该章节结束后,通过课上提问、课外作业等形式进行检查。

3.4.2考核方式考核的目的具有双重性的特点:考核既是为了检验学生对课程知识的掌握情况,帮助教师不断总结经验教训,改进教学内容和教学方法;同时也是为了对学生就该课程的学习做出客观公正的评价,并引导其学习方向,逐步适应学科课程的特点,最终起到夯实基础、强化能力的作用。但是单一的试卷考试,很难全部反映力学课程的所有知识,而且错综复杂的工程实际问题也不是简单的力学理论就可以完成的。因此对于力学课程的考核,选择过程性和阶段性相结合的方式。教学活动既有完整的过程性,又有鲜明的阶段性。重视过程性考核和阶段性考核,对检验教学质量和促进、引导学生学习都非常必要。在平时的教学活动中适当安排一些形式多样的考核,如课堂讨论、力学创新、应用力学理论分析解决工程实际中的问题等。

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工程经济学是工程管理类(工程管理、工程造价)专业的学科平台课程,是由工程科学、经济学与管理科学等相互融合渗透而形成的一门综合性应用学科,具有理论面宽、实践性强的特点。因此,在课程的授课过程中,适宜将理论教学与实践教学相结合,以实现知识的融会贯通,达到学以致用的教学效果。课程设计是工程经济学实践教学的一个主要形式,通常是在理论课程结束后,集中安排一周的时间来进行该项工作。课程设计的主题多采用“工程项目的经济评价”,其任务是让学生对某个具体的工程项目(通常是一个具体的工程项目案例)进行经济评价,学生要收集、整理、估算项目的基础数据,编制相关财务评价报表,计算相关经济评价指标,再根据工程项目财务评价的内容分别进行盈利能力分析、偿债能力分析、生存能力分析和不确定性分析,据此给出经济评价的结论和建议,并形成完整的经济评价报告。

1工程经济学课程设计的教学目标分析

(1)调动学生学习的积极性,深化学生对理论知识的理解,强化理论教学效果。在课程基本理论的教学环节中不难发现,工程管理类(尤其在土木工程学科背景下)学生经济方面的基础知识比较薄弱,而且在学习过程中存在“重计算轻分析”的心态,对一些知识的掌握比较模糊,他们知道净现金流量和利润的概念,却总搞不清二者的关系;他们知道折旧是固定资产转移到成本中去的价值,却想不通为什么折旧可以用于归还欠款;他们会计算净现值、投资收益率指标,却不会用这些指标来分析方案的经济效果。而这些基础知识的理解很难在工程经济学有限的课时讲授中交代清楚。课程设计以工程项目经济评价为主要任务,学生完成任务的过程即是对工程经济学基本原理和方法的全面综合运用,当面对难以解决的实际问题时,反而可以调动学生学习的主动性,在探寻解决方案的过程中使原本模糊的知识变清晰,使原本片段的知识融会贯通,将知识掌握得更为深入和扎实,为学生日后从事实践工作、参加研究生入学考试或相关注册工程师资格考试奠定了坚实的理论基础。(2)培养学生的实践应用能力,使其掌握从事建设领域相关决策分析的基本技能。工程经济学是强调实践应用性的一门学科,该学科的产生源于对工程师所肩负的经济责任的认识和需求,是为工程师提供的一套系统的用以分析工程项目经济性的方法。目前,工程经济分析方法已经成为工程建设过程中科学决策的有效工具,并得以广泛应用,无论是在项目前期的投资决策阶段,还是在项目实施过程中,运用工程经济分析方法研究工程项目活动的代价及目标实现程度,并在此基础寻求实现目标的最有效途径,可以有效节约资源,使工程项目建设活动取得事半功倍的效果。在工程建设领域的相关的注册工程师考试中,也体现出对工程师,尤其是从事项目管理类工作的工程师,所必须具备的工程经济分析能力的要求。因此,通过课程设计,着眼于工程建设过程中工程经济分析方法的重要应用领域——建设项目前期决策阶段的经济评价工作,让学生完成一个源于实际的工程项目案例的经济评价工作,可以培养学生综合运用所学解决实际问题的能力,为学生今后在工程建设、项目决策、工程咨询等领域工作积累了一定的实践经验。

2影响课程设计教学效果的因素分析

在课程设计的实际操作过程中,存在以下问题,影响了课程设计的实施效果。(1)学生在完成毕业设计过程中抄袭复制现象较多。一方面,是由于一些同学的理论基础较差,在综合应用所学知识来解决实际问题时较为吃力。另一方面,课程设计通常以小组的形式进行,每个小组成员完共用一个工程项目案例,尽管教师为了保证每个成员能独立完成工作,会在在参数的设置上进行一些调整,使每个同学的计算数据都有所差别,但是这种区别性对整体计算的影响较小,小组成员之间互相借鉴的情况还是较多出现。这就使得一些自觉性较差的同学不能通过课程设计获得应有的提高,课程设计的教学受益面缩小。(2)计算过程耗时较多,准确性低。项目财务评价的过程首先是基础数据的估算和财务评价报表填制的过程,是一个涉及到十几张表格的庞大数据系统,数据和数据之间的关系庞杂,有些情况在理论课教学时只是较简单的说明,而在实际操作时却有很多具体的表现,因此,对数据的整理和计算耗时较多,而且极易出错。这种情况使学生在工作中容易本末倒置,往往花费大量的时间纠结于一个一个的具体数字的计算,而忽视了对于项目整体的把握,达不到预期的教学目标,也容易消耗掉学生学习的积极性。(3)教师对课程设计结果的评价较为困难。课程设计成果的质量一般可以从两个角度进行评价,一是数据、指标计算的准确性,二是项目经济评价报告的完整性和合理性。其中,对计算准确性的评价较为困难,因为在十几张财务评价表格中,其中一个数据的错误,就可能使所有表格的数据都发生错误,所以仅仅通过最终结论来判断学生的应用能力是不合理的,这就需要老师寻根溯源,找到学生最初发生错误的那个知识点,并以学生知识点的错误率作为最终评判的依据。由于一名教师可能要指导几十份的课程设计,就使得这种评价工作量巨大,很难保质保量地实现。

3提升课程设计教学效果的基础环节建设

笔者认为,要想解决上述问题,除了要加强课程设计的过程指导和管理工作,以下几项与课程设计相关的基础工作的完善将会有效提高课程设计工作的教学效果。

3.1要进一步完善工程经济学课程设计案例库的建设

课程设计案例库中收集整理了来源于实际工程项目的可行性研究案例或经济评价案例,并在原案例的基础上进行适当的改编,使之能够适应课程设计工作的需要。首先,应该充实案例库中案例的数量,减少多个学生共同完成一个项目经济评价的情况,有利于控制在课程设计过程中的抄袭借鉴现象。其次,注意项目类型的选择,将生产性建设项目和房地产开发项目作为案例库的主要内容,一方面,是因为这两类项目经济评价相关的知识点是各类相关考试中的重点,另一方面,这两类项目也是学生在日后工作中较多面对的建设项目类型,所以以这两类建设项目为对象进行经济评价工作可以使学生取得更多的收获。然后,要对收集到的案例进行合理的改编,要将收集到的可行性研究报告(或经济评价报告)的形式改变成可提供给学生进行课程设计的任务书的形式,一是要用尽可能简洁的语言概括出案例的基本概况;二是要抽离出必要的基础数据,作为学生计算的基础;三是要设计出需要学生解决的问题,这些问题要能够尽可能广地涵盖所学知识点;四是还要对案例中的一些数据进行调整和更改,比如将过长的建设期缩短,减少学生不必要的工作量。

3.2要提高学生的Excel应用能力

Excel软件具有强大的数据处理功能、简明的表格编制功能和丰富的财务函数,可以轻松完成工程项目财务评价数据的统计整理、财务评价指标的计算工作。而且,完成的表格可以实现自动化分析,该功能在不确定性分析环节的发挥了极大的作用,只需要通过变动某个不确定性因素就可以实现整套表格和计算指标的数据更新,极大程度上减少了计算工作量,有利于降低计算失误率。因此,应该在进行课程设计工作前就让学生掌握Excel软件在工程经济评价中的基本应用方法。对于没有条件单独设置实验课程的,教师可以将Excel的应用方法灵活穿插到授课过程中,比如对于时间价值的计算、评价指标的计算这类比较简单清楚的函数运算问题,可以通过课堂演示和学生自学相结合的方式进行,对于编制财务评价报表这类综合性较强的问题,可以将案例讲授结合演示操作进行,有条件的可以将这部分内容搬到机房学习,让学生有机会边听边看边操作,在不额外占用课时的情况下,提升软件应用能力,确保课程设计工作的效率和效果。

3.3建立工程经济电算化分析平台

工程经济电算化分析平台是利用Excel软件编制的能够进行工程项目财务评价自动化运算的一整套财务评价运算系统。只要在该系统的参数页面输入评价项目投资、收入、成本、税率、借款及还款方式等所有相关参数,就可以输出一整套的财务评价报表并计算出各类评价指标值。利用该平台的自动化运算功能,在布置课程设计任务的时候,教师可以在案例有限的情况下,对案例的基础参数进行较大范围的组合调整,在一个案例基础上衍生出具有较大的差异性的多个可供评价案例,有利于确保课程设计过程中每个人都能独立完成自己的任务。该平台还可以帮助教师进行课程设计成果的检验,提高课程设计成果检验的准确性,并有助于降低教师在该环节的工作量。此外,电算化分析平台还可以帮助学生拓展项目财务评价的技能,在学生参与创新、创业大赛或在从事工程项目前期决策方向的毕业设计时,该平台也可以帮助其完成相关计算或检验工作。

4结束语

工程经济学课程设计是促进理论知识融会贯通的一个重要手段,是工程经济实践应用能力培养的一个基础环节,为了保证该环节教学目标的实现,笔者在多年的教学过程中,不断总结课程设计过程中发现的问题,积极探索相应的解决方案,通过完善课程设计案例库建设、采取提高学生excel应用能力的相关措施、建立工程经济电算化分析平台等工作,为工程经济学课程设计的实施搭建了一个良好的基础平台,有效提高了课程设计环节的教学效果。

作者:徐雪虹 单位:大连大学建筑工程学院

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