引论:我们为您整理了13篇工业设计专业论文范文,供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源,期望它们能够激发您的创作灵感,让您的文章更具深度。
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2.整合课程体系,立足学以致用,加强实践训练,重视培养学生创新精神和实践能力。重新构建工业设计专业课程体系,增加实践分量。根据本专业课程特点,在教学过程中可以设计如下专业实践教学模块:机械类课程设计与实训、计算机辅助设计实训、实物模型制作、设计竞赛、毕业实习等模块。
3.丰富选修课程,扩大专业选修课范围,帮助学生拓宽视野,可以开设“设计管理”“公共设施设计”“家具设计”“室内设计”“视觉传达设计”“模具设计”“产品摄影”“产品营销学”等选修课。
4.增设创新实践学分模块,鼓励学生利用开发第二课堂、参加社会实践、参与大学生竞赛、职业证书考取、创新团队训练等多种形式的课外活动。这对于培养学生创新意识和创新能力将起到推动作用。
5.建立以能力为导向的“形成性”考核模式,学生通过经典设计案例研讨发言、市场调查报告分析讲解、个人设计方案演示讲解、产品实物模型制作、课程设计、课程论文、创新能力加分等多种形式形成综合成绩,比较准确地反映了学生学习情况。
二、独立学院工业设计专业教学手段和方法创新
科学技术的飞速发展,信息时代多样化的媒体和无所不在的网络成为我们课堂教学手段的主体,利用多媒体和网络资源不但增强了学生的学习兴趣,也使学生自主体验和感受到知识的重要性。因此在教学过程中,设计专业大部分课程都应采用多媒体授课,其中专业基础课大多采用启发式教学、案例教学、现场演示、实例讲解等教学方法,专业课大多采用问题式教学、案例教学、动手制作等教学方法。除此之外教师还应将真实设计比赛和科研项目带入课堂,通过科研方法向教学方法的渗透、科研成果向教学成果的及时转化、科研团队向教学团队的和谐共生、科研平台与教学平台的互补共用等路径,实现教学和科研的有机结合,这样可以让学生更好地接受课程内容,并将理论与实践相结合。同时既拓宽了学生的知识面,又培养了学生的学习能力和创造能力。
三、独立学院工业设计专业培养机制创新
建立一支具有丰富实践经验和教学能力的、工程型的、专兼结合的专业教学团队是深化教学改革、创新人才培养模式的关键。人才培养模式创新要求教师既要具备扎实的理论知识和较高的教学水平,又要具有很强的专业实践能力和丰富的实践经验。学校应重视教师队伍的建设,构建合理的工程型专业教学团队。工业设计专业还可以采用导师制和工作室制,这种教学体制的优势在于教师对学生素质的全方位培养,使学生的学习有相当的深度和广度;学习的方式是以导师课题或工作室工作内容为中心,辅以相关的讲座。灵活多样的实践教学内容进一步满足了应用型人才培养的需要。
四、独立学院工业设计专业教学培养过程创新
为了适合社会需要,应该加强学生实践能力的培养,这就要求我们在教学过程中将传统的“知识传授型”向“能力培养型”转变。工业设计专业可以采用工学结合“3+1”的人才培养模式,前三年在校内进行课程教学、实验实训教学及生产性实训等,最后一年到企业顶岗实习并完成毕业设计。该模式根据理论与实践相结合的原则,充分利用和企业合作办学的优势,根据校内教学条件和实训基地的师资条件以及生产状况,统筹安排教学实施计划,把学生在校学习的四年时间划分为“3”和“1”两个阶段。
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2、“传”与“受”的程度差异给教学活动带来一定制约
教学过程总是涵盖着“传”与“受”两个部分,前者的主体是教师,而后者的主体则是学生,当“传”与“受”实现完美结合时,必然可以有一个较高的教学成效。然而,我国在工业设计专业设计素描的教学过程中,却存在着较大差异的“传”与“受”。这体现在以下三点:第一,某些学校的工业设计素描教学的课时较少,并且以学期阶段性和贯穿全学期的模式进行教学安排,由此必然导致那些美术基础相对薄弱的学生不能对设计素描的含义和教学的目的及意义有一个正确的认识;第二,某些教师的教学观念相对落后,由此必然会导致学生们在对课程认知和理解的过程中出现偏差,而他们的创意思维和造型能力方法也不能得到很好的培养;第三,在这一课程的开展中,教授方并没有对理工科学生的思维方式和分析能力做一个理性的研究,更有甚者,在教学中直接将教授艺术生的方式套用在理工科学生上,由此导致这些学生在学习过程中出现了茫然、信心不足、拘谨以及无从下笔的状态,试问这样的教学方法如何能够产生好的教学效果和高的教学效率。
二、工业设计专业设计素描课程教学改革的必要性
1、现代设计理念在革新与发展中的必由之路
设计基础教育这一奠定设计教育发展基石作用的课程也要学会与一些新的教学体系、教学观念和教学组成形式契合。而作为设计基础教育的组成类型之一的工科类工业设计专业设计素描课程,早进行教学时,必然要与“纯艺术绘画”这一美术教育观念相区分,从而实现与新的设计教育理念的吻合,由此才能对工科类学生的设计创意意识进行培养,才能实现工科类学生的形象思维能力这一基本目标,才能为思维到设计搭建好一座意识桥梁。而若要实现工科类学生在形成设计意识和今后专业特点上起到实质性的推动,则必须要改革现有工业设计专业设计素描课程的教学理念和模式、教学内容和方法等方面的内容。
2、构建工业设计专业基础教学体系的必备条件
设计素描课程在整个设计基础教学体系中占据“启下”的理念作用。当然,构建工业设计专业基础教学体系的主要内容包含有设计素描教学、设计色彩教学和构成设计教学等。与艺术类学生不同,一般说来,工科类学生都没有任何的绘画基础或绘画功底,因此,在对工科类学生做设计教学时,必须要从基本的造型技巧和创意思维两个方面开始,并且要做十足的重视。对于工业设计专业的学生而言,如果他们在创意思维和造型能力上呈现较差水平,则必然会对后续专业课程的学习造成影响,进而使他们在今后难以从事相关的设计工作。因此,为了构建设计基础教学梯次,促进工业设计教学体系结构的发展,为了合理优质的构建专业基础教学体系,实现专业教学体系的稳步发展与建设,我们必须改革工业设计专业的设计素描课程,以保证设计素描教学的形式要素和精神内涵得以很好的体现。
三、工业设计专业设计素描课程教学改革实践
1、确定层次分明的设计与实施环节,创建循序渐进的阶梯式教学
这一方法的运用主要体现在对具体的教学时段的安排和对教学实训内容的设置上,我们要遵循连贯性与针对性两大原则。首先,以“课时”作为基本单位,而“日”“周”“月”则被作为组合元素,通过对组合元素的设置运用,形成连贯性的组合式教学时段。其次,为了体现针对性原则,我们还要引入一定的教学内容,创建出阶梯式教学和训练模式。下面,我们通过一个小例子对这两点要素做更进一步的介绍。我们将教学总时段定为2个月,而总课时为96个,那么,我们则可以在每周设置4个连续日,每个连续日开设3个课时,如此,可实现为期8周的连贯性的组合式教学。而在同时,我们还可以对这一教学时段进行划分:第一时段教授结构素描,占据36个课时,第二阶段为构成艺术式素描设计,占据24个课时,第三阶段注重培养创意设计思维,占据最后36个课时。如此,便也实现了阶梯式教学。
2、实施以线型结构素描为主的多元化教学模式
工科类学生虽然不及艺术类学生的绘画功底,但好在有较强的理性逻辑思维分析能力,因此,在对工业设计专业设计素描课程进行教学设置时,应将对“线”的分析和表达方式作为重点,以“造型”为对象进行线性结构素描,由此在对结构的分析与研究上,给予学生们正确的引导。而通过较大强度的默写训练、多角度实物观察分析的训练等多种训练方式,可以加强学生们的设计理念与意识。
3、增加设置意象构成式的素描教学方式
所谓意象构成式素描,即是通过对构图设计原理的运用以素描的形式表达心中对于物象的认知与感受的一种方式。它是运用学生的主观审美意识进行的系列性视觉构成训练。以体验、认知、感受和实验为基本原则,以对物象结构的形态、质感等元素的研究为重点内容,而其教学内容则是研究设计造型表面视觉构成要素及相互关系。通过对意象构成式素描教学方式的运用,工科类学生的审美意识和创意设计思维可以得到很好的提高,同时,意象构成式素描教学的内容体现也正是今后工业设计领域中的产品设计元素的要点,这对于延伸今后的专业教学和构建工业设计专业教学体系起着基础性的作用。
4、灵活运用计算机三维设计作为教学辅助手段
通过对3DMAX设计软件的三维成像技术的充分运用,可以直观的演示设计素描中的形态、结构等因素的组合方式、构造原理和构成模式。因此,如果我们可以将这一技术运用在工业设计专业设计的设计素描课程的教学活动中,则必然可以令专业学生对于造型设计元素有一个更加深入的分析和研究,由此形成“四维一体”的艺术审美的教学气氛,更主要的是,学生学习的互动性、热情性、以及积极度可以在这一技术的运用中得到提高。
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2.1师资力量薄弱
近年来,随着各大高校办学规模不断扩大,工业设计类的教师也逐渐增多,同时也更趋向于年轻化,缺乏相关的教育教学经验,教学方法单一,教学手段落后,想要工业设计的毕业生生存发展的空间更广阔,作为工业设计的教师在教学中要有能力捕捉到新的信息并及时判断其价值,同时创造性地将它们转化为新的教学情境,为学生提供新的发展机会,好的教学方式对学生的发展有着重要意义。
2.2课程设计不合理
课程设计以拼凑为主,难以形成系统化的教学,专业不细化,一直以来惨淡的就业情况使得校方对专业不重视,由此形成恶性循环,使得专业止步不前甚至倒退。课程设计中的人文教学是不可缺失的,应增强设计教育中的人文学科(包括文学、史学、哲学、美学等)选修课程的课时比例。在设计专业课的教学中,应当注意人文知识与人文精神的融合与渗透。艺术设计教学除了在公共选修课中讲授人文文化知识以外,还应将相关的人文知识和人文精神融入设计专业教学的每一个环节中去,使二者有机的整合。除了在课堂上加强人文知识教育和人文精神的培育以外,还应通过各种讲座、论坛、报刊以及其他舆论形式,在大学校园中唤起对商业化及功利主义的警觉意识,建立起对各种流行思潮的批判性思考。
2.3传统教育的影响
工业设计专业作为新兴学科,与传统学科有很大区别,这也反映在教育手法的区别上,而很多院校没有注意到这一点,使得教学停留在传统的授课和考量,没有与社会市场接轨,学生设计能力低,学不到实用的知识。比如,在讲工业设计课时,教师可以结合工业的意识形态功能,来强调设计人应该负有的社会责任与职业道德;在讲授公益工业设计课时,教师可以结合社会公德、环境伦理和全球伦理等方面的问题(如环境保护、反对战争、维护和平,等等),布置课题,让同学们通过作业实践,深入思考这些关乎人类命运的重大现实问题,以培养他们的爱心、责任感与情操。而在工艺史、陶瓷设计、等课程的教学中,教师则可以随时穿插,讲解一些人文文化知识和优秀的人类文化遗产,以增强学生的人文修养和对历史文脉的把握,从而使他们能够在设计实践中融入更多的人文内涵。
3.对教育教学方法的分析
工业设计是艺术与设计的结合,也是方法与实践的结合,一方面要传授学生科学的设计方法,另一方面还要提供学生实践的机会。对于工业设计专业的教育教学应突破旧的思想观念,注重培养学生的创造性思维,运用创新性的方法。
3.1合理安排课程
工业设计专业的基础课程以绘画为主,包括素描,色彩等等一些偏艺术类的学科。在这一方应该注重设计素描,设计线描,加强学生对产品形态手绘的能力以及观察力,接受,分析,表达新事物的能力和创造性思维,创新能力,而不是专注于绘画技巧以及过多的传授经验教训。工业设计教育的目标是培养技术型设计人才,因此在教育教学过程中应该强调实用性,以市场为导向进行调研分析再设计。课程教育应该在实践中进行,让产品能够真实可行的存在,结合市场需求,而不是拘泥于传统的课堂教育,注重多个学科的综合,培养学生的发散性和创新性思维。基础课程要满足专业课程的需要,注重基础课程的适应性和专业课程的实用性。
3.2变革教学模式
工业设计专业教学必须从符合现代科学技术的实际出发,对教学模式的课程设置体系以及教学内容和教材等方面进行全面、系统的变革,提高综合素质培养,强调动手解决问题的技能培训教育,建立以艺术设计、技术施工和设计管理能力培养为主线的教学模式。从社会实际需要出发,有针对性地构建学生的知识、能力、素质结构以充实教学内容,加强以现代科学技术和设计管理为目标的学科建设,强化以操作技能为主的实践性教学环节,逐步建立学校与企业合作培养人才的机制。在教学实践中充实现代科学技术和设计管理的基础知识。
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学科研究有赖于学科方向的确立,工业设计学科方向必须依靠某个行业吗?也许机械需要、材料需要、会计需要、法律需要、建筑需要,然而工业设计很难以某个行业为背景。为什么呢?因为工业设计学科研究的本色是对设计方法的探索,如感性工学设计、人因互动设计、系统设计、通用设计、橘色设计、绿色设计、使用者行为设计等,都是设计方法,都可以成为学科方向,可能会在某一行业领域去运用相关的设计方法,但并不是只能依靠某个行业领域才能开展学科研究。就教师个人学术方向而言,是以兴趣出发,主张学术自由,如对工业设计历史与文化、工业设计思维与方法、工业设计工程与技术、工业设计经济与管理等领域都可以涉足,这些领域涵盖物理学、化学、力学、材料学、工程学等自然科学与工程技术学科以及美学、社会学、心理学、经济学、文化人类学等各种人文学科。所以,纯粹的工业设计学科研究是以工业设计所涉及的学科知识领域为范畴,整合创新知识于设计方法的研究。
三、行业导向下的工业设计专业教育
在国家建设“现代职业教育体系”、不少高校定位“应用技术大学”的办学目标下,任何“专业”都被要求贴近某一个行业开办。如果工业设计专业教育面对某个行业的话,那在一定程度上必定会束缚工业设计创造性人才的培养,从而限定了工业设计毕业生只能选择某个行业或就近行业的工作;否则就是“转行”,就被认为是专业教育的失败,这种观念是有偏颇的。再者,以区域行业(产业)为基点的人才培养目标是一百多年前德国包豪斯时期的教育观念,如今产业转型加快,传统工业经济走向衰退,任何地区很难保证区域周边的产业几十年不变。纵使周边的产业蓬勃发展,可每个学生的兴趣不是僵固的,未必会选择区域周边的产业工作。如此培养学生的风险很大,显得急功近利。在当下办学实践中,工业设计专业教育往往被导向为面向某个行业,这样才能被认可。又由于专业教育依赖学科知识的构建与传播,因而教师也只能围绕某个行业来进行学术研究;只有这样,才能更科学、更丰富地将某行业的学科知识传授给学生,这就削弱了工业设计方法论的学科本质。从工业设计学科规律来看,面向某个行业背景的学科研究是不自由的,面向某个行业背景的专业教育是局限的,这也是目前很多高校工业设计学科专业建设的现状。
四、能力导向下的工业设计学科专业建设思路
首先,学科研究要围绕人才培养来进行,工业设计人才的培养目标应该是使学生具有创作性的操作体验,能通过对人文、社会与科技工程等相关知识的理解、领会工业设计的多层次内涵与多面向的价值诉求,从而发展其具有独特性的创作理念、方法与能力,养成朝向专业学习、国际视野、实务导向三大目标努力。在工业设计学科团队中,由于教师的学科背景各有不同,对工业设计的理解也各有侧重,所具有的教学科研经历、经验也各有长处,学术兴趣是多样的,不应该被限制在某个行业背景来开展个人的学术研究,而是以形成学生上述能力的知识系统来开展学科研究,如设计文化、设计方法、设计工程、设计表现等。其次,专业教育应淡化行业界限,强调交互融合的大设计理念,确立以能力为导向的人才培养观。可从三个能力方向引导学生自主发展:一是工业产品设计能力:以机械、电子、自动化技术为支撑,具有系统解决工业产品的结构、机构、尺度、造型、材料工艺、界面操作、快速原型、产品试验与评测等方面的能力;二是数字互动设计能力:基于大数据时代创意产业发展的智能化服务理念,以网络互联、数据处理、云端计算等数字信息技术为支撑,具有用户体验、认知行为、界面交互、智慧空间等产品及非物质化的生活服务设计能力;三是文化创意设计能力:基于文化创意产业经济发展战略及当代美学经济思潮下的文化生态环境,以传统文化、在地文化资源为核心,着力于田野调查、文化元素提取、传统工艺文化继承、设计文化意涵生成等方面的物质与非物质整合设计能力。
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1.2选题的研究课题的选择要考虑两个方面的因素。一是题目与专业联系的紧密性,二是企业的实际需求。尽量避免纯粹的理论研究类课题,特别是指导老师的理论研究课,不适合作为本科生的题目。选题时可以根据企业提出的需求进行考虑,也可根据指导教师、学生调研发现问题来命题。结合企业特点和本专业主要方向,工业工程专业近几年主要确定了以下几类毕业设计题目(详见表1):1)生产线改善、优化类题目。如“××轴承厂生产线平衡与改善研究”;2)质量管理类题目。如:“某生产线工序能力分析与改善”;3)厂区、车间物流规划类题目。如“××车灯厂××车间物流设施优化研究”;4)工厂管理类。如“某企业5S推进与实施”、“精益生产的在某企业的推广应用”。
1.3时间的安排为了缓解学生考研复试、找工作等因素与毕业设计时间冲突的矛盾。建议从第7学期中期开始就公布毕业设计企业和相关题目,由学生自由选择,并将初步任务书下发给学生,一并包含时间进度表安排表。任务安排上,重点任务尽量避开考研复试期和找工作黄金月。通常第7学期要求学生查阅与课题相关的文献,复习相关知识。一般第8学期,安排学生到企业实习一段时间,在企业期间由企业根据实际需要,安排其工作,学生定期向老师反馈。大致时间安排如图2所示。
1.4做好过程指导与监督学生在实习企业,由于时间较短,企业一般不会安排特别复杂的事情,通常企业会告诉学生他们存在的问题,或者想把某些方面提高,但不愿花费很大的人力去指导学生,尽管企业也安排了指导人员。这时需要指导教师的及时指导,否则学生极易处于知道问题但无从着手的状态。因此,对实习过程的指导与监管就显得非常重要。为了避免学生实习中的盲目与茫然,要注意以下几点:1)根据课题,制定严格的目标管理。精确到每一天,这样即使企业放松管理,学生也知道每天该干什么。根据以往经验,学生初到企业,新鲜感和好奇心都较重,很容易偏离课题方向。而一段时间之后,新鲜感下降,学生处于盲目状态,不知道干什么。有了明确的目标后学生不至于无所适从。2)要求学生主动去生产一线,多与一线工人接触。要多问,善于问。充分了解公司目前的现状,并做好记录。3)要求学生每周汇报总结一周工作进展,遇到的问题,所需要的帮助。一般学生的潜力是较大的,初次完成独立的任务,给予一定的压力,给予一定的帮助,他们通常能较好地完成。特别是深入了解课题后,他们有解决问题的动力,并且常有创新,他们出的主意想的措施一旦得公司的认可,学生会感到很有成就感。故指导教师在前期要多指导,让他们尽早真正融入课题,到后期学生的自主能力很强。
1.5考核方式的改革在企业完成的毕业论文其考核评价方式应有别于完全在学校完成的毕业论文。可采取由企业评分、指导老师评分、答辩小组评分相结合的原则。企业指导工程师依据学生在企业的考勤、工作表现,对企业的贡献率等给予评分。教师评分可根据论文与任务书的符合度、工作量大小、论文的实用价值等方面评价。答辩小组根据论文的实用性、与专业知识结合性及现场答辩情况给予评分。在评价中注重论文核心内容和应用价值,淡化论文的写作及排版等。可采取如图3所示的加权平均考核方法。
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1.1.2防抄袭软件的引入,并不适用于给排水专业毕业设计。学校为了杜绝毕业设计(论文)的抄袭现象,特引入了防抄袭软件。但对于给排水工程专业专业的毕业设计,主要成果是图纸,防抄袭软件不能检测,所以只能检测设计说明书。而设计说明书中的计算方法、设计步骤大都来源于课本和规范,重合度很高。为了顺利通过学校的重合率检测,在毕业设计后期,学生们不是忙于修改图纸,而是把大量的精力放在了降低设计说明书的重合率上,有的甚至随意修改设计说明书,这已违背了引入防抄袭软件的初衷。
1.2指导教师存在的问题
1.2.1部分指导教师缺乏实践经验。我校给排水专业以青年教师为主,大部分教师毕业后直接任教,虽然理论知识丰富,但缺乏实践经验,甚至没有进行过真正的工程设计。对现行规范研究不够深入,近几年规范变动较大,哪里作了哪些修改,并没有作调查研究。这使得在毕业设计指导过程中出现了很多问题。
1.2.2部分指导教师投入精力不足。由于学校的教学工作任务比较繁重,大部分专业教师在指导毕业设计的同时,还承担其它教学任务,无法在毕业设计中时刻监督学生,只能做不定期的检查与指导,一些问题可能得不到及时解决。并且每位指导教师指导学生的数量较多,对学生毕业设计的指导很难做到全面兼顾,难以确保整个专业毕业设计的质量。
1.2.3成绩评定过于宽松。由于毕业设计是学生毕业前的最后一个环节,是学生在大学阶段学习、实践成果的全面总结。所以无论读研,还是工作,都对学生的毕业设计成绩有较高的要求。指导教师对毕业设计的成绩评定标准也因此而相对放宽,近几届毕业生中也从未出现因毕业设计成绩不及格而不能按时毕业的情况,以至于使学生对毕业设计的重视程度相对降低。
1.3学生自身存在的问题
1.3.1时间投入不足。毕业设计安排在大四最后一个学期进行,而这个时期恰好是学生找工作的重要时期,学生的择业与毕业设计在时间上发生冲突,导致部分学生忙于应聘不按时回校,不能把足够的时间和精力放在毕业设计上,这已严重影响了毕业设计的质量。
1.3.2重视程度不够。学生们知道,一般情况下毕业设计成绩都在及格以上,所以部分同学只是简单套用课本和规范中的计算步骤,以完成设计为目的。并不深究设计方案是否合理可行,设计成果是否能够应用,使得毕业设计与工程实践严重脱离。
1.3.3前期基础不够扎实。部分学生前期专业课程学习不够认真,基础理论知识薄弱;课程设计敷衍了事,以完成为目的,并不深究设计内容;毕业实习只是简单“走过场”,并未意识到毕业实习与毕业设计息息相关,这些都使后继的毕业设计不能顺利进行。
2提高给排水工程专业毕业设计质量的改革措施
2.1注重过程管理,提高教师和学生的积极性
在毕业设计过程中,应继续加强指导教师对学生的指导与督促,并适当辅以学校的检查,高效地完成毕业设计任务。防抄袭软件的引入,不适用于给排水等以图纸为主要设计成果的专业。给排水专业的图纸是否为学生独立完成,只能靠专业教师评定。而其设计说明书中引用课本和规范部分不能随意更改,学校在进行重复率检测时可适当放宽要求。
2.2坚持“请进来、走出去”,保障毕业设计的质量
在毕业设计过程中,积极邀请设计院的工程师来我校开办讲座,并对学生的毕业设计进行指导,以进一步提高学生的实践能力和设计水平。同时,鼓励青年教师利用课余时间走进企业,学习工程实践经验,提高自身实践能力,从而提高毕业设计的指导水平。
2.3提前安排毕业设计,加强学生的重视程度
为了在大四最后一个学期顺利完成毕业设计,我们在第七学期提前就把毕业设计的任务下达,让学生可以提前到实际工程中去考察,让学生有充足的时间准备毕业设计。指导教师严格把握毕业设计的进度,一旦进度滞后,通知该生的毕业设计成绩相应降低一个等级,从而提高学生毕业设计的紧迫感。消灭学生毕业设计100%及格率的思想,加强学生对毕业设计的重视程度,以保证毕业设计的质量和效果。
2.4精心准备毕业实习,使毕业设计事半功倍
毕业实习与毕业设计息息相关,毕业实习质量的好坏,将直接影响到后继的毕业设计质量。我们应对毕业实习做好充分的准备,让学生在毕业实习中充分了解自己的设计内容,使毕业实习与毕业设计紧密联系起来,充分发挥毕业实习的作用。
2.5建立校企合作机制,实施开放型毕业设计
鼓励学生到设计部门或相关企业做毕业设计。让学生走出校门,进入生产第一线,真正实现毕业设计与工程实践的有机结合,做到真题真做,从而提高学生的实践能力,为学生今后走向工作岗位奠定基础。并且一些单位可能就是学生将来的就业单位,这种方式不仅在一定程度上解决了择业与毕业设计时间上的冲突问题,还提高了专业就业率。
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1)思想认识上不够重视学生方面:有些学生存在完成任务式的应付心里,避重就轻,能简就简,敷衍了事。有些学生则只重视找工作而轻视毕业设计,不愿在毕业设计上花费太多时间和精力,甚至有些学生还以找工作为由,完全依赖于导师,向导师索要源代码,甚至花钱在网上购买来交差。已经找到工作的学生,更是认为毕业设计做的好与不好对自己没什么影响,对待毕业设计也更加心不在焉。导师方面:大多数指导教师除了要指导学生毕业设计之外,还要承担大量的教学和科研任务,在毕业设计指导工作上能够投入的精力和时间非常有限,致使有些导师对毕业设计的指导工作不太重视,对学生放任自流,不管不问,或者是直接将相关源代码发给学生,以“简化”指导工作。由于思想上的不重视,学生学习态度不认真,导师指导工作不到位,造成毕业设计流于形式,疏于管理,效果较差,使得学生白白浪费了毕业前的一次综合训练机会。因此,如何充分认识毕业设计的重要性,并进行相应的教学改革是软件工程专业毕业设计必须要面对并解决的问题。
2)时间安排上不够科学毕业设计一般安排在第八学期,这期间刚好是学生求职和考研的黄金时间段,由于目前就业形势的日益严峻,学生就业压力越来越大,当求职和考研时间与毕业设计时间发生冲突时,学生都会选择将主要精力投入到求职和考研上,有些还要去外地求职、应聘考试、面试等,毕业设计自然是无暇顾及。而且,学校方面,为了保证就业率,往往对学生毕业设计的质量也是睁一只眼闭一只眼,这又在无形中鼓励了学生消极对待毕业设计的态度,毕业设计质量下降也就成为必然结果。
3)题目设置上不够合理由于毕业设计在高校各类教学活动中是最具综合性和独立性的,相对于常规课程而言,对指导教师要求也就更高,尤其软件工程专业,工程实践性比较强,但每年真正来源于实际工程项目的题目所占的比例较小,很多题目都是虚构出来的,导致有些题目不是理论性太强,就是缺乏具体需求的支撑,使学生很难从毕业设计过程中真正领悟到真实的软件工程方法。而有些指导教师自己都没参与过实际的工程项目,本身就缺乏实践经验,对学生毕业设计的指导只是凭着自己的感觉来进行,缺乏系统性、整体性、科学性和严谨性,学生遇到问题后,难以得到及时的解决,导致抄袭现象时有发生,甚至有些学生直接照搬往届毕业生的设计成果。毕业设计的主要目的在于通过毕业设计的训练来提升学生对所学知识的综合应用能力以及创新能力,从而实现学生从学校到工作岗位的平稳过度。但由于题目设置上的不合理,题量太少,层次不清,导致选题匹配效果差。在选题时,部分能力差的学生所选题目难度太大,造成毕业设计很难完成,而有些能力强的学生所选题目难度过小,达不到能力提升的目的。
4)过程监管上不够到位众所周知,对于软件工程项目而言,过程控制与管理是项目执行的关注点,毕业设计也当如此。虽然学校也会在毕业设计过程中组织对各阶段的工作情况进行检查,但执行检查工作的不一定是专业教师,使得这种检查大多只是对指导老师所填写的各种表格和文档等表面内容进行检查,对毕业设计的过程起不到实际的监督作用,再加之有些学生在校外求职或实习等原因造成指导教师与学生无法定期见面和沟通不畅等问题,使得指导教师难以用软件工程方法对学生进行指导。毕业设计虽然启动较早,但实际上很多学生前期在毕业设计上很少投入时间和精力,只是在答辩前为了完成任务而赶工应付,这样的毕业设计质量自然也就不佳。
5)量化考核上不够严格毕业设计成绩一般由平时成绩+论文成绩+答辩成绩三部分按一定比例构成,平时成绩由指导教师自行把握,论文成绩则由其他有经验的教师进行评阅,答辩成绩由答辩委员会老师按照相关评分标准打分并取平均分,这样虽然基本可以保证成绩的公正性,但成绩构成太简单,未显示地将开题报告、文献翻译、分析和设计过程以及总结等纳入到考核范围,对毕业设计的前期和中期工作没有约束力。在成绩评定时,有些导师要求不严,采取宽容迁就的态度。答辩时,通过门槛较低,造成大部分学生仅以答辩及格为目标,在思想上不重视,答辩准备工作不扎实。同时,学校为了提高学生毕业率,在最终答辩时,对毕业设计的质量要求也有所放松,这也是导致毕业设计质量难以保证的一个重要原因。
3采取的对策
时间安排上,可以提前启动毕业设计工作,将原来的第八学期开始提前到第六学期中后期,此时学生已经学完大部分课程,具有了一定的知识基础,而且学生都在校,可以随时与导师见面,指导教师也有充分的时间对毕业设计项目随时跟进,随时指导。导师资格审查上,对于软件工程专业来说,学生毕业设计的导师,应该由长期从事实际工程实践或者有较好科研成果的“双师型”(双师即“教师”、“工程师”)教师来担任,也可以聘请校外科研单位或企业中水平较高的工程师来担任企业导师,这样不仅可以减轻指导教师短缺的压力,也能促进指导教师队伍多元化模式的形成。题目设置上,要求题量要充分,使得水平层次不同的学生都能选到合适的题目;难度和工作量要适中,且要有一定的创意,使学生通过毕业设计的训练,在综合应用能力和创新能力上都能够得到有效的提高。有课题的指导教师要尽量结合自己的课题来设计题目,没课题的指导教师可以从与学校有合作的企事业单位中获取有实际意义的题目。鼓励学生根据自己的兴趣点和就业取向自拟题目,允许学生到实习企业中根据企业的实际工程需要选题和实施毕业设计,这样既能解决实际问题又可完成毕业设计。过程监管上,首先要在指导教师和学生之间建立有效的沟通联系机制和问题讨论的例会制度,充分发挥指导教师的引导作用,在毕业设计过程中,坚持每周师生沟通一次。学生提出问题,指导教师引导和总结,鼓励学生发挥主观能动性和创造力。同时,学校要成立由领导牵头、具有一定工程实践经验的专业技术人员组成的督导组,对毕业设计过程包括选题、开题、中期检查、答辩和成绩评定等各个环节实施有效的监控和督导,加强管理学生的同时也要加强对指导教师工作质量的检查,确保毕业设计工作能够有序、有效的实施。量化考核上,要对毕业设计从前期的开题、文献查阅,到中期的分析、设计、实现,再到后期的总结等各个阶段的进行量化考核,前一阶段的成绩考核不合格者,不能进行下一阶段工作,必须加以整改,直到整改合格后才能进入下一阶段。对于未能按要求如期完成毕业设计的可以推迟答辩,对于首次答辩不合格的可以进行二次答辩,仍不合格的,可以缓发毕业证。只有建立严格的考核制度,才能对学生有约束力,让学生从思想上重视毕业设计,进而保证毕业设计的质量。
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毕业设计指导工作是决定整个毕业设计质量好坏的关键。基于专业导师制毕业设计指导工作的实施,有利于密切师生关系、促进教风和学风建设,有助于解决指导环节存在问题。专业导师负责制,即从大三开始,每位学生都选择一名专业指导教师,由专业导师指导专业课程学习、专业技能训练,由专业导师布置和指导其毕业设计。实施专业导师负责制,专业导师来自于科研教学骨干教师与企业工程师,学生和导师双向选择,建立专业导师制度;其次,三年级学生即可进入毕业设计环节,在导师指导下,确定专业方向,学习专业知识。
3毕业设计质量管理
3.1建立毕业设计规范制度
建立毕业设计管理办法与实施细则、毕业设计大纲、指导教师职责、评阅教师职责、成绩考核标准、答辩工作规范、工作流程、论文格式规范等系列文件制度,从过程管理上形成选题、指导、中期检查、评阅、答辩等环节的规范和标准。
3.2选题规范化管理
制定科学、合理、规范化的选题申报制度,毕业设计选题实行一人一题、题目不重复。严把指导教师质量关,选派有教学和科研经验、具有讲师职称或博士学位的教师担任指导教师。
3.3毕业设计过程监控
毕业设计质量监控机构有学校、院(系)及专业建设组(或教研室)三级,采取院(系)自查和学校检查相结合的方式进行,明确各级监控岗位职责。监控环节分为初期检查阶段,包括指导教师资格、选题、开题;中期检查阶段,包括教师指导、设计进度、学生工作情况等;末期检查阶段,包括设计质量、答辩资格审查和答辩情况,整个监控环节形成了毕业设计质量监控闭环。
3.4毕业设计量化考核
毕业设计工作的量化考核应以毕业设计规范制度为依据,对质量监控过程进行量化。毕业设计(论文)工作评估指标体系,分为一级指标(质量监控、题目选择、论文或设计质量),二级指标(组织领导、质量监控、选题、成绩评定、总体水平)及主观观测点,最终达到对毕业设计工作的量化考核。
3.5毕业设计网络化管理
毕业设计网络化管理系统实现了教师网上出题、开题下任务、中期检查、论文审阅的全过程指导,提供师生互动平台,为教学管理人员的组织立题、中期检查、答辩分组、论文评审、归档全过程监督管理提供了工具,从而在很大程度上提高了毕业设计管理水平和毕业设计的质量。
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一、存在的问题
(一)单位实习情况差在单位实习情况的好坏是决定是否能做好毕业实习的重要影响因素之一。每个煤炭学校的采矿专业学生都安排至少四周的单位实习时间,如果充分利用好这四周在单位现场实习,对矿井的各个环节有个初步认识并对重要部分重点了解,可以说毕业设计以及答辩就不是问题。但了解学生实际到单位实习情况不容乐观,据统计只有三成的学生实际到单位进行了现场实习,并且学生到单位后没有下井实习,只是做了收集矿上基础资料的工作,收集之后便离开单位,浪费了大量的宝贵时间,造成对煤矿情况不了解、巷道设计不清楚、实际的采煤生产一无所知,造成毕业设计和答辩的被动。
(二)毕业设计的选题及内容单一纵览近年来的采矿毕业设计题目,设计的矿井集中在河南、山西,相当一部分矿井被学生重复拿来设计,如焦作、平顶山和晋城的矿井,重复次多过多,甚至一个学期有两到三个学生做同一个矿的初步设计,设计的内容只是部分不同,缺乏创新。
(三)工程绘图全部依赖电脑,缺乏手绘能力2000年以前,电脑未能全面普及,采矿毕业设计普遍要求手绘图纸,手绘的内容有《井田开拓方式平面图》、《井田开拓方式剖面图》、《采区平面图》、《采区剖面图》与《井底车场》,抄袭较少,但电脑普及之后,出现了电脑绘图软件,如AtoCAD,为了减少学生工作量,学生可以利用CAD绘图,逐渐学生缺乏手绘图纸的能力,对图纸的熟悉度大不如以前,出现了诸多问题,如线性不对,图中比例不对、标注不规范等问题,并且学生可以轻易的复制,抄袭的严重。
(四)毕业答辩情况不容乐观部分毕业生在答辩时尽管设计说明书内容和排版较好,但答辩时对自己设计的论文的内容模糊,答辩时语言不流畅,思路不清晰,对设计的内容只知其一不知其二,很难用可衡量的标准去给学生定量给分,只能靠答辩老师定性给分,由于收到诸多因素影响,不能准确的去判断情况。
二、解决问题新思路
(一)改变毕业设计实习方式,建立三点一线的联络通道针对部分学生不去单位实习情况,建立“毕业生—指导教师—实习单位”联系通道,即实习学生、实习单位联系人与指导老师建立联系通道,及时沟通了解学生在实习单位的实习情况,指导老师及时进行实习指导和实习内容安排,目的让学生在最短的时候内,高效的将所需了解的内容尽快掌握,也约束了学生的行为,杜绝学生不去单位实习情况。
(二)利用3D模拟现场等手段建立新的实习场景由于煤矿行业性质决定,现场实习存在很大的安全风险,再加上煤矿行业不景气,各煤矿经营情况不好,学生寻找实习单位比较困难,下井进行一线实习更是难上加难,所以寻求新的实习模式刻不容缓,可以实验室为实践教学基础平台,可利用3D模拟现场场景,可为学生提供新的设计思路,打破常规只在现场实习才能了解情况。
(三)加强毕业设计中间环节的管制,建立周汇报答辩制度。毕业设计期间完全由学生自主安排时间,部分同学懒惰性太强,设计进程一拖再拖,到最后阶段随意糊弄过关,为了杜绝此现象,加强毕业设计中间环节的管制,建立周汇报答辩制度,即学生一周一次给指导老师汇报设计进程。
(四)建立完善的毕业答辩管理制度。可实施“三项答辩法”,即在原来采矿工程毕业设计答辩采用单一设计内容及图纸答辩的基础上,增加了基础知识答辩和采矿CAD设计能力考核两个答辩环节,并通过采用一定的指标权重进行综合得出毕业设计成绩。例如答辩成绩和指导老师的成绩比重分别为70%和30%;答辩成绩和指导老师的成绩相差20分时,以低分为最终成绩;答辩成绩和指导老师成绩一个不及格时,则答辩最终成绩不及格。
三、结语
采矿工程毕业设计环节的好坏是决定采矿工程专业人才培养能否成功的关键一步,毕业学生正处于青春期,叛逆和懒惰时常伴随着他们,但如果毕业实习环节严谨、科学、合理,及时打消学生其他想法,将精力全身心投入到毕业设计中,从中学到各项能力,使同学们能达到具备扎实牢固的基础知识和专业知识,具有较高的适应采矿工作能力,对新技术和新知识有所了解的复合型人才。
作者:李红斌 单位:河南理工大学
参考文献:
[1]董长吉,等.采矿工程专业毕业设计改革的研究与应用[J].黑龙江教育,2013(2):50-51.
[2]李怀珍,武俐.采矿工程毕业设计存在的问题分析与教改探讨[J].淮南职业技术学院学报.2011.38(11):85-87.
[3]查文华.采矿工程专业毕业设计教学环节现状及对策分析[J].科教文汇.2009(7):102-103.
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由于交通工程专业是一个较新的综合性学科,目前很多高校在教学目标上存在一定的差异,其毕业设计要求及教学方法也存在很大的差异。我校交通工程专业在借鉴其他高校教学方法基础上,每年都会根据实际情况对毕业设计的教学方法及管理方法进行必要调整。但在毕业设计过程中仍然存在不少的问题,具体如下:
(1)教学条件有待完善。主要表现在几个方面:首先毕业设计指导教师的指导时间投入不足,主要是由于毕业设计时间过于集中,而学校的师资力量有限,影响了毕业设计的质量。此外,学校对毕业设计重视程度仍然有待提高;其次,部分教师本身缺乏一定的工程经验,因此很难解决毕业设计中出现的问题,这也影响了毕业设计的质量;最后,学校在教学设备及教学经费上的投入非常有限,严重影响了毕业设计的质量。实验设备及经费的缺乏造成很多实验项目及调研考察无法开展,毕业设计只能避实就虚,影响了学生的积极性。
(2)毕业设计选题局限性很大。学校规定毕业设计选题由学生及指导教师共同完成,但实际上操作起来具有很大的难度。实际操作中一般各教师按照指导学生人数拟定毕业设计题目再由学生自主选择,学生在选题方面的自由度很小。部分学校要求毕业设计题目的拟定以学生为主也是不可取的,一方面学生的专业水平有限,缺乏实际经验,很难拟定出符合要求的毕业设计题目,另一方面,本专业作为工程学科,毕业设计中如果与实际工程结合起来,效果更好,学生显然不具备此条件。
(3)毕业生就业影响了毕业设计质量。大学生就业压力越来越大,而学生的就业率作为学科建设的一个重要考核目标,使得学校必须为学生的就业提供各种便利。而毕业设计时间上与学生找工作的时间基本上重合,这必然对毕业设计教学秩序造成严重影响。
(4)学校对毕业设计的管理力度不够。一般来说,学校对毕业设计都有较为严格的管理条例,但作为全校性的管理条例必然不可过于细致,同时学校在管理条例的执行上也不够严格规范。其具体表现在几个方面:一方面学校对教师的指导管理不够,教师对毕业设计的指导仅依靠责任心维持;另一方面,学校对教师缺乏必要的业务指导,部分教师在业务水平方面的缺陷必然影响了毕业设计的质量;此外,毕业设计管理过程中,对毕业设计工作量的标准有待完善。
(5)毕业设计工作量的标准不合理。目前我校对毕业设计工作量的要求主要以字数为准,其它要求过于松散。实际执行过程中以指导教师要求为准,这造成了毕业设计标准的不统一。部分教师要求较高,学生毕业设计工作量很大,而另外一些教师要求较低则学生毕业设计工作量很小。过高工作量使得学生毕业设计压力过大,而过低的工作量则不足以完成既定的教学目标,两者都不利于教学效果的提高。
3交通工程专业毕业设计的几点建议
基于毕业设计在本科教学体系中的重要性,如何提高毕业设计的教学质量从而提高本科毕业生的整体素质是教学改革的重点内容。
(1)加强科研工作与毕业设计教学的结合。指导教师在毕业设计选题阶段中应尽量选择难度相对较低的科研项目,以横向科研项目为主,可由学生完成协助科研工作的某一部分,如交叉口的调查及交通控制的模拟。尽量将学生的工作纳入科研团队的工作之中,这样才能真正起到教学与科研的互相促进作用。
(2)建立更加完善的毕业设计选题体系。教师在确定毕业设计选题时,应充分考虑学生的兴趣及就业去向。为了保证学生选题的自由度,应改变原有的一对一的选题模式及有多少学生选择多少题目,一个学生面对一名指导教师的模式。毕业设计题目总数应不少于2倍的学生数,同时每名毕业设计学生可安排;两名指导教师(包括一名指导教师以及一名专业辅导教师),这样既可以保证学生选题的自由度,可很好地解决教师的专业方向的局限。
(3)提前开题,合理优化毕业设计时间。由于毕业设计时间与学生就业存在一定的冲突,为了保障毕业设计的进度与质量,可适当延长毕业设计时间,将毕业设计的开题时间提前到第七学期初。学生在第七学期中教学任务不重,这样学生有充足的时间进行毕业设计文献收集及阅读,同时也减少了学生在最后一学期的毕业设计与工作的双重压力。此外,毕业设计时间的延长有利于毕业设计水平的整体提高。
(4)加强管理,建立完善的毕业设计质量控制体系。加强毕业设计的管理工作,在毕业设计开始阶段,教师应根据毕业设计内容的特点,指导学生完成毕业设计的进度安排表,具体工作应落实到每周。学生在每个阶段必须完成既定的工作,及时汇报毕业设计的进度,保证按时按量完成毕业设计任务。
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2013届石油工程专业共有414位学生获准进入了毕业设计环节,按重庆科技学院实践教学规范及石油工程系石油工程专业2013届毕业设计工作计划,开题答辩放在第六周。在第四周,在广泛征求指导老师和毕业设计学生意见的基础上,石油工程系制定了开题答辩方案,并传达到所有毕业设计指导教师和毕业设计学生,同时做好开题答辩准备。由于是首次搞开题答辩,因此随机抽取了毕业生总数的20%分油藏、钻井和采油三个组进行答辩。答辩分两个阶段:汇报和提问。在汇报阶段,毕业生从目的意义、国内外发展现状、主要内容、工作条件和工作计划等方面阐述自己的课题;在提问阶段,答辩老师着重从题目的适用性、国内外现状的阐述、内容的广度和深度、工作思路等方面就课题与答辩学生进行交流,针对性地提出建设性的修改建议和意见。总共有82位毕业生参加了开题答辩,建议修改题目的有15名,建议修改研究内容的有20名。同时,未参加答辩的学生也按时完成了开题报告,做好了开题答辩的准备。通过开题答辩,使学生能及时与指导老师协商,完善题目和内容,理清工作思路,保证了后续设计工作的顺利进行。
三、中期检查
2013届毕业设计在中期检查时,发现了进度滞后、题目宽、内容多、难度大以及实验条件不满足等问题,分别采取强化指导、调整题目和内容、补贴实验课题经费的方法来解决,保证了毕业设计的按时完成。
四、严格评阅
2013届毕业设计论文评阅采取“双盲评阅、异人评审”模式。在开展评阅前,石油工程系制定了2013届石油工程专业毕业设计答辩方案,详细规定了毕业论文的评阅标准、时间节点等,并传达到所有的毕业设计指导老师和毕业设计学生。评阅的具体做法为:答辩前一周,学生提交隐去指导老师和毕业设计学生信息的论文,然后指导教师在毕业设计系统中评审“双隐”的毕业论文,只有指导老师评阅成绩大于等于60分的论文才能进入下一个环节———交叉评阅。在交叉评阅前,系上根据每个课题的具体学科方向,在系统中预先指定研究方向与课题相同或相近的老师作为论文评阅老师,只要需要评阅的论文通过指导老师评阅,交叉评阅老师就会在毕业设计系统看到相关论文。交叉评阅根据学校实践教学规范的具体要求,从完成的工作与任务书的符合度、工作量、内容深度和广度以及格式的规范性等方面对看到“双隐”论文进行评阅,给出恰当的评语和成绩,只有评阅成绩为60分及以上的论文才能进入答辩前的预审阶段。这种评阅方式,避免了评阅时指导老师的干扰,保证了评阅结果的客观公正。交叉评阅结束后,2013届毕业设计学生有34位同学的论文未通过交叉评阅,不能进入答辩环节。
五、改革答辩
答辩是毕业设计质量控制的最后一个环节,也是最重要的环节。往届答辩时,自己指导的学生在老师所在的答辩组答辩,答辩多媒体和毕业论文上都有指导老师姓名,存在一定干扰因素。因此,2013届答辩总的原则为“匿名答辩、异组答辩”,匿名答辩要求学生答辩时所用的材料(毕业论文和汇报多媒体)必须隐去指导老师姓名;异组答辩是指学生只能在非指导老师所在的答辩组答辩。答辩分组时,采用按方向分组原则,不管指导老师的学科方向,只认毕业设计课题本身的学科方向,按课题学科方向分组,同时尽量避免分到指导老师所在的答辩组。在答辩前,系上组织人员进行二次形式复查,对照学校关于工科毕业论文的格式要求,对提交的“双隐”论文进行格式审查,格式规范的论文则直接进入答辩分组环节,格式严重不规范或未进行“双隐”的论文直接判定为不合格,进入补答辩。答辩时,答辩学生用多媒体从绪论、主要工作、结论等几方面阐述论文的主要内容,限时8分钟;然后答辩组就论文本身以及相关专业知识提5~8个问题,答辩学生即时回答,答辩组根据回答情况并结合论文本身给出答辩成绩。在答辩过程中,答辩小组秘书对论文进行一致性检查,检查完成的内容与任务书内容的一致性,发现内容不符则立即停止答辩并视为不通过。同时,如果发现答辩材料未进行了匿名处理,则直接进入二次答辩。2013届石油工程毕业设计答辩前,有10位同学未通过石油工程系组织的形式审查,共有370位学生进入了答辩环节。经过两批次共计4天时间的答辩,油藏有4人、采油5人、钻井14人共有23位学生未通过首次毕业设计答辩,其中包括3位未对答辩材料进行匿名处理的毕业生。随后组织了两次补答辩,最终有8位同学未通过毕业设计答辩,未按时取得毕业资格。
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计算机工程专业方向的主干课程包括数字逻辑、计算机组成原理、汇编语言、计算机系统结构、嵌入式系统、计算机设计与调试、计算机系统设计、VLSI系统设计等。课程各有目标,课程之间有宏观上的先后顺序,有微观上的相互穿插,有内容上的重叠。经过近几年的教学研究和改革,各门课程都发生了非常大的变化[1]:VLSI课程中会涉及算术逻辑单元的设计甚至处理器设计方面的内容;汇编语言的作用已经从编程工具转变为描述和理解计算机系统工作原理的有效工具;HDL语言和仿真工具不再专属于数字逻辑电路设计领域,已经成为计算机系统设计的通用语言和工具。但是,由于总目标不明确,导致课程分头讲,实验分头做,总体学时不少,最终效果欠佳。笔者的主要研究内容以计算机系统设计为目标,从能力培养的视角看待和理解数字逻辑、计算机组成原理、汇编语言、计算机系统结构、嵌入式系统、计算机设计与调试、VLSI、计算机系统设计等课程,借鉴CDIO的思想,将系统设计思想和设计实践贯穿整个计算机工程专业方向人才培养过程。
2.1重新审视和修订教学计划
在研究过程中,我们首先整理涉及的各门课程的全部知识点,对相互影响的重要知识点整体排序,整合相近和相似的知识点,归并出一些重要的专题,提出有利于培养计算机系统设计能力的完整实践教学体系,全线引入HDL语言,全线引入基于FPGA开发板的设计实验,紧密配合理论课、设计方法课、实践课,形成“学习—构思—设计—实现”的完整过程。
2.2数字逻辑电路设计课程内容的改革
数字逻辑电路设计课程改革的研究重点是设法强化和提升学生使用硬件描述语言说明硬件系统的能力,将硬件设计语言的介绍提前到课程的开始部分,使学生在学习数字逻辑电路设计过程中就开始使用硬件设计语言,相当于使学生掌握了一个设计工具,为计算机组成原理课程和计算机系统结构课程提供支持,另外,从教学上形成学习数字逻辑电路设计就是学习集成电路设计的理念。数字逻辑电路设计课程的实验既有使用逻辑电路器件搭建实验电路的传统型实验,又有使用FPGA开发板的设计实验。
2.3计算机组成原理课程的教学改革
计算机组成原理课程借鉴“深入理解计算机系统”教材中的思想,调整了部分课程内容和授课重点,比如,在数据表示部分增加了C语言的整数表示以及比较运算的示例,在存储器部分增加了程序访问局部性原理的C语言示例,在指令系统部分增加了寻址方式的C语言示例等。增加C语言的示例是进行教学视角调整的一种尝试,由于学生已经学习过C语言,已经初步掌握了编程方法,但是并不清楚程序在计算机内部,特别是在计算机系统底层硬件中是如何表示、如何执行的。通过在计算机组成原理课程中增加一些C语言的示例,让学生真正理解程序的执行过程。
2.4计算机系统结构课程内容的调整
计算机系统结构课程在课程内容方面进行了一些调整,主要为了更好地与计算机组成原理和计算机设计与调试等课程衔接。增加多核处理器和多线程调度等方面的内容;对教材中给出的一些具体处理器实例给予更多关注,比如Pentium、PowerPC和MIPS处理器实例等;重视向量运算和向量处理器部分的内容。
2.5计算机设计与调试课程实践教学改革
计算机设计与调试课程把以往让学生设计实现一个有十几条基本指令的微程序控制器改变为设计实现向量协处理器;以PowerPCRISC处理器的指令系统为参考,把设计PowerPC扩展指令协处理器AltiVec模块中的VSFX指令部分作为教学内容。整个设计任务分为8个相互联系、难度逐步增加的子任务,通过教师引导、分组讨论、学生实践、实现设计、完成测试等一系列教学环节,让学生完成协处理器中的部分设计工作并熟悉完整的协处理器的设计与调试方法。
2.6嵌入式系统设计课程实践教学改革
嵌入式系统设计课程开发出嵌入式系统计算机结构及相关软件的综合实验,使硬件与软件相结合,强化对学生计算机综合开发应用能力的培养,提高学生的实践能力。综合实验要求学生完成一个嵌入式系统开发实现的全过程,包括完成硬件、软件的功能分配,进行主控数字系统硬件的设计和制作,设计驱动和功能软件,硬件、软件的分别测试与综合测试等。
2.7VSLI系统设计课程实践教学改革
VSLI系统设计课程的实践教学改革,把实践分为3种类型:课程实验、自主实验和课程设计,3种类型的实验全部基于Nexys3FPGA开发板进行设计。课程实验包括XilinxFPGA设计流程、Nexys3FPGA开发板主要模块接口设计和基于IP的数字电路设计等。自主实验部分的题目类型包括:串—并转换电路、FIFO存储器设计、大数加法器设计和FIR数字滤波器设计等。课程设计部分的题目类型包括密码协处理器设计、数字信号协处理器设计和图像处理协处理器设计等。
3实验室建设
天津大学计算机科学与技术学院2006年建立了数字逻辑电路设计实验室、计算机组成实验室、计算机系统结构实验室、嵌入式系统实验室,建立了超大规模集成电路设计与应用研究所。实验室配备了数字逻辑实验台、计算机组成原理实验台、计算机系统结构实验台(带有FPGA模块)、嵌入式系统设计实验台等教学实验设备。这些实验室和实验设备能够满足常规的计算机系统实验,但对计算机系统设计能力培养的支持还不够。为此,学院2013年与美国Xilinx公司合作,建立了天津大学—美国Xilinx公司计算机系统设计联合实验室,实验室配备了50多块Nexys3FPGA开发板,实验时可以满足每人一块开发板的要求。超大规模集成电路设计与应用研究所于2012年引进BEECube公司先进的BEE3系统,该系统基于计算机系统的第三代商用FPGA系统,包括4个Virtex5FXTFPGA芯片,以及高达64GB的DDR2ECCDRAM和8个用于模块间通信的10GigE接口。有了Nexys3FPGA开发板和BEE3系统,我们具备了实现学生设计的各种计算机系统的设备平台,为培养学生计算机系统设计能力提供了强有力的支撑。
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课程教学及课内实验教学环节分为机械原理和机械设计两个部分,每部分。含课内实验,课程内容及培养目标如下:机械原理课程是一门培养学生机械机构运动设计与分析的技术基础课,主要研究机构的结构分析、运动分析和动力分析,常用机构设计的基本理论和方法,机械系统传动方案的规划与设计,其主要任务是培养学生:第一,理论联系实际的学风,设计实践能力和创新精神。第二,掌握机构运动方案设计的能力。第三,具有机械系统运动简图的绘制,计算机辅助机构分析和设计的能力。机械原理实验教学是机械原理课程教学中的实践环节。在实验中通过安排部分课程基本理论的验证性实验,使学生进一步加深对课堂教学内容的理解。通过增设一些综合性、设计性实验,培养学生基本知识、基础理论与实际项目需求的理论知识应用能力,同时培养学生创新意识和能力。通过设立较多的选修实验,促进学生的个性发展。机械设计课程是一门培养学生机械设计能力的技术基础课,在教学内容方面着重掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本方法和创新思维,通过对本课程的学习,使学生掌握常用机构和机器中各种通用零件的基本理论和基本知识,初步具有机械结构方面的分析、设计能力,同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。机械设计实验教学通过设立部分验证性实验,使学生进一步加深理解课堂教学的内容;通过设立一些综合性、设计性实验,培养学生理论联系实际的能力及机械结构设计的创新意识和创新能力;通过强调学生参与实验的全过程,培养学生的动手操作能力;通过设立较多的选做实验,满足学生的求知欲,促进学生的个性发展。
3基础设计能力培养
机械设计课程设计是机械设计基础类课程的重要实践性环节,通过对机械传动装置和简单机械的设计,使学生综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识,熟悉机械设计的一般规律,掌握机械通用零部件及简单机械的设计理论及设计方法。培养学生理论联系实际的正确设计思想,树立工程意识,培养独立分析和解决工程实际问题的能力,为毕业设计和以后从事工程设计工作打下良好的基础。课程的教学目的:第一,学习机械设计的一般方法、步骤,掌握机械设计的一般规律。第二,学会从机器的功能要求出发,合理选择传动机构的类型,制定传动设计方案,正确计算零件的工作能力,确定它的结构、形状、尺寸及材料,并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题,培养机械设计能力。第三,进行机械设计基本技能训练,例如计算、绘图,运用标准、规范、手册、图册和设计资料,以及使用经验数据和处理数据等。第四,通过编写设计说明书,提高学生文字表达能力,掌握撰写技术文件的有关要求;培养学生运用计算机撰写论文的能力。第五,训练学生用CAD绘图的能力。机械综合课程设计是形成机械装备设计能力的重要实践性教学环节。内容以车床或铣床的主传动系统设计为主线,以所学过的机械制造装备的基础知识为支撑,完成主传动系统设计、操纵装置布置、工程分析计算等环节的训练。其目的是在相关先修课程学习后,进行机械结构设计综合训练,使学生掌握机械系统分析和设计的基本步骤和方法,培养和锻炼学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力。
4创新设计能力培养
学生创新设计能力培养包括机械产品创新设计与仿真和机械创新设计与制作两个环节:机械产品创新设计与仿真是学生以项目组的形式自主开展的为期一年的研发与制作项目,在学院的统一命题下完成一项任务。提高学生自主学习、问题求解、团队协作、项目管理、综合创新等方面的能力和素质。机械创新设计与制作是结合学生已有的知识储备,充分发挥学生的创新设计思维,通过机构综合模拟现实自然界生物的动作行为,并辅以相应的控制系统达到机构的协调运动。在教师的启发和指导下,学生以组为单位自主地进行相关内容科技文献检索、方案设计、虚拟仿真、绘制加工图纸、撰写设计说明书并进行答辩,通过工程实践培养学生灵活运用所学机械设计知识的能力。