本站原创【摘 要 】专业综合课程设计是金属材料工程专业必不可少的实践性教学环节,对培养学生的设计思想和分析问题、解决问题的能力等具有重要作用.本文分析了当前专业综合课程设计中存在的问题,介绍了我校在设计内容、设计手段、指导方法等方面的改革措施.
【关 键 词 】应用型,本科高校,金属材料工程,课程设计
1.引言
《简明国际教育百科全书 课程》一书定义课程设计为“拟订一门课程的组织形式和组织结构”,既是根据教学计划的要求,在教师指导下对学生进行的阶段性基础或专业技术训练.“专业综合课程设计”是我校金属材料工程专业本科学生必修的实践性教学内容,是安排在修完工程制图、机械设计基础、电工电子技术、热处理工艺与设备等相关专业课程之后的一次综合性演练,是对学生动手能力和创新能力的一次全面训练.在课程设计的过程中,要求学生能综合应用先修课程的理论知识、原理和方法独立完成常用热处理设备的设计.通过这一教学环节的实施,使学生掌握设计热处理设备的基本方法和步骤,能结合工程实际,选择并设计出符合实际要求的热处理设备,培养学生树立正确的设计思想与方法、对工程技术问题的严肃认真和负责的科学态度、理论联系实际的设计思想、分析和解决工程实际问题的能力.本文针对金属材料工程专业当前专业综合课程设计中存在的问题,提出我校在设计内容、设计手段、指导方法及考核机制等方面的具体做法和经验.
2.存在的主要问题
传统的课程设计只是针对某一门课程独立进行,使得课程设计之间的衔接性较差,学生难以掌握完整的知识体系[1].为克服传统课程设计的不足,综合性课程设计应运而生,它是在学生修完主要专业课程之后,对学生所学专业知识的一次系统化、综合应用的实践锻炼.目前金属材料工程专业的综合课程设计主要以热处理设备的设计为主.作为典型热处理加热设备的热处理电阻炉,基本上涵盖了金属材料工程专业所学习的主要内容,有利于学生全面地掌握有关知识,所以热处理电阻炉设计这个设计题目被许多高校采用.然而,由于课程设计题目单一,而且现有的图书资料中与热处理电阻炉设计有关的设计过程千篇一律,学生在做课程设计的时候,只要按照资料上的步骤,按部就班的做,就能轻松地完成设计任务,无法调动学生的设计兴趣和创造能力,导致大部分学生的设计过程只是机械式的模仿而非主动积极思考,从而使学生发现、分析和解决实际问题的能力无法得到有效提高,具体表现在专业综合课程设计对先修课程所学知识的综合运用能力要求较高,学生不仅要了解掌握以前学过的基础知识,还要能够灵活运用.然而,大部分学生对炉体材料进行选择时不能灵活运用所学专业知识,往往都是照搬教材上的例题选择材料,在炉体结构尺寸计算时,不能根据热处理工艺及产能要求,利用经验计算法和理论计算法核算电阻炉加热功率、炉子热效率、空载功率、空载升温时间等参数,在绘制电阻炉总图时,未能树立边画、边算、边修改的总体设计思想.此外,部分学生基于完成任务的观点,对热处理电阻炉课程设计重要性的认识不够,设计过程中不注重独立设计能力的培养,出现照抄教科书中热处理电阻炉的计算公示和炉体结构,而不能综合考虑热处理电阻炉的技术要求、工作条件和安装环境等问题.再者,受限于目前的教学模式和实践条件,设计过程中学生对热处理电阻炉的设计、制造、安装、调试、使用和维护等工艺过程缺乏实际的感性认识,致使对大量的工艺问题缺乏认真的考虑,不能把热处理炉必须具备的良好工艺要求贯穿于设计过程.
3.具体措施
3.1 改革设计内容
为了避免现有课程设计内容中存在的不足,提高学生对课程设计的兴趣,加强学生独立进行热处理电阻炉设计的能力.首先,充分考虑学生间的个体差异,在现有课程设计内容的基础上,调整题目的广度、深度和难易程度,使学生在规定时间内既有饱满的工作量,又能经自身努力圆满完成设计任务,其次,在课程设计选题上要做到理论与实际相结合,优先选择生产中广泛使用的具有代表性的热处理设备作为设计题目,第三,在课程设计过程中,指导教师要摆正自己的位置,不能学生眼中的“拐杖”,对学生提出的疑难问题,只需点到为止,要给学生留出足够的想象空间,充分发挥学生的主动性和创造性.此外,对独立思考、深入钻研的学生要积极鼓励,对学习能力较强的学生要多从方法上进行启发,对采用新材料、新结构的特色设计在给予充分肯定的同时,应在考评成绩上予以倾斜,以激励更多的学生,从而更好的实现课程设计的目的.
3.2 提高检索能力
设计出“优质、高效、低耗、清洁、灵活”的热处理电阻炉,绝非易事,这其中既涉及各种筑炉材料的选择,也涉及到炉体结构的设计,需要查阅大量的文献资料.在课程设计过程中,让学生通过查阅相关的教材、参考书和手册找到所需要的数据资料,并从中受到启发,有利于激发学生的兴趣与自信,提升学生的辩证思维能力和逻辑推理能力,培养学生的创新设计能力,但图书馆的纸质图书资料中与热处理电阻炉设计有关的内容千篇一律[2].在这个信息化日新月异、网络化迅速发展的时代,敲一下键盘、点一下手机屏幕,大量的信息就会展示在我们面前,如何通过网络在海量的信息中检索到所需要的相关文献资料,也是学生应该具备的基本技能之一.鼓励学生从网上收集相关信息,多方面比较各种筑炉材料的适用性、炉体结构的实用性,挑选有代表性的学生讲解他们的观点,激发其他学生的参与热情.
3.3 改进设计手段
随着计算机科学技术的迅猛发展,加强计算机技术的应用.在热处理电阻炉课程设计中,鼓励学生运用CAD三维造型技术进行热处理电阻炉的结构设计,运用CAE软件进行炉墙、炉底、炉顶的力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计.由于整个热处理电阻炉的设计过程处于三维空间,与真实砌筑过程十分吻合,因而能为学生创新潜力的发挥提供广阔的活动空间.此外,热处理电阻炉课程设计与CAD/CAE应用技术相结合,也为学生提供了一个计算机应用的实践机会,克服了学生单纯学习计算机知识,而忽视对专业知识学习的倾向.
3.4 强化实践环节
让学生深入生产一线,通过现场观察、实际操作了解热处理炉的性能、结构特点以及生产过程,使学生懂得热处理电阻炉设计与热处理工艺是紧密不可分割的.为了切实提高学生的工程设计能力,在课程设计之前的几周,先安排学生在多媒体上观看相关热处理设备的生产案例然后再到工厂参观实习,以此来开阔学生的视野,扩展设计思路,使设计与工程实际接轨.
4.结论
在金属材料工程专业的综合课程设计改革中,通过改革设计内容,调动学生参与课程设计的积极性,培养整体设计意识和创新意识,通过改进检索手段,提高学生网络查阅资料的能力,通过计算机技术的应用,加强学生利用计算机技术进行热处理设备设计和仿真分析的能力,通过让学生接触工程实际,增强学生独立分析和解决工程实际问题的能力.