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现今世界正被计算机数字技术和新媒体艺术代表的信息科技所改变,传统的美术教学形式也正受到这种信息科技的冲击和挑战,乃至在当代数字教学格局中传统美术教学已经边缘化了。故此美术教学自身正发生着无声变革,教育者们正努力探索数字化时代内美术教学实现其技术与美育契合的可能,这些变革的实施正改变着今后传统美术教学的生存空间,更是变着美术教育的思维方式和学习方式。本文正是基于现代美术教学受多元化文化影响的思考,各种学习理论的竟相融入,提供给现代美术教学方法多元化参考及应用的原因,开展基于计算机数字技术辅助美术教学的研究性学习基础理论的研究,通过围绕建构主义学习理论、人本主义学习理论、情境教学理论和计算机数字化学习理念的学习研究,分析计算机数字技术开展研究性学习的优势,为我国艺术教育健康发展提供理论依据。
(1)瑞士学者让.皮亚杰(J.Piaget)最早提出来的建构主义(constructivism)也称为结构主义,后经科尔伯格(L.J.Spiro)、斯腾伯格(J.Sternberg),斯皮罗(R.J.Spiro)等人的研究而得到进一步的完善和发展。众所周知建构主义学习理论的特点,即教育者不是传授知识途径,是学习者借助其一定的情境条件下(即社会文化背景下),通过其他人(教育者和学习者伙伴)的辅助,现有学习资料的运用,采用意义建构方式获得来的。建构主义的学习理论丰富了计算机辅助美术教学模式的学习本质,使得学习者在美术的学习过程超越自我个体认识,获知更加广泛的理解,促进未知的领域转化成为已知领域,对今后更大的发展提供可能。
(2)正如人本主义理论阐述的学习者通过感性与理性、身体与心灵交融汇集,充分发展个人潜能、人格和自我价值,符合当代美术教育的教学思想。计算机辅助美术教学的学习模式中沁入人本主义理论所提倡的自主自决、自我实现、自我发展的理论观点,形成以学习者个体为中心选择学习材料、安排适合个体的学习情境。
人本主义理论具备四个要素特点:首先学习过程是以学习者个人完全参与为主,即拥有认知参与、情感参与等;其次自我发起是学习者内在动力的体现,在学习中内在动力起主要决定作用;再三学习者的渗透性学习,行为、态度、个性等等个体因素决定学习者的学习效果;最后自我评价是由学习者的个体学习总结,独立客观评价自己由想学知识内容,都已经学到知识内容,教育者仅仅起到学习的督促作用。教育者的主要任务是为学习者提供学习的手段,学习者对知识的学习方式由自己决定。可以说,人本主义理论就是创造特定的学习环境,辅助学习者确立学习方向和内容,指明适当的学习材料和资料获取途径,培养学习者个人获悉新知识的独立意义,进而促进学习者建立学习的心理氛围。
(3)自计算机信息科学技术蓬勃发展以来,美术的教学方式与教学形态正悄悄地发生变化,学习者获知的途径越来越多,知识来源不再是唯一从教育者获得,教育者角色已转化为学习者的鼓励者、示范者、辅助者、指导者甚至是团队队友,多角度的协助学习者学习成长。情境教学理论观点对基于计算机辅助美术教学的研究性学习模式的构建提供了有力的理论支持。
计算机辅助美术教学的学习模式创造性的发挥了情境教学理论,拓展真实学习环境的价值理论,借助计算机辅助技术营造了仿真情境的美术实际学习环境,将真实的环境下获得知识的学习实践理念进行转变提升,形成计算机数字环境下美术情境教学的虚拟空间。另外,情境教学理论所涉及的实践环节不足,使得真实的工作知识得不到充分补充,计算机辅助美术教学的学习的平台成为最佳补充平台,极大有利于美术知识的学习。
本世纪初,计算机数字化学习理念被国内教育界首次提出,计算机数字化学习理念对计算机辅助美术教学的学习模式的形成起到很重要的指引作用。数字化学习最佳教育环境是通过课程将技术、连通性、内容和人力资源有机的整合,这种整合方式是建立计算机辅助美术教学理论的主要核心体系。具体特征如下:
(1)数字化学习的基本要素:数字环境、数字资源、数字方式是构成计算机辅助美术教学理论基础的主要前提条件。数字环境包括计算机硬件、知识资源、网络平台、信息通讯和数字工具;数字资源即可被数字化编辑,可在计算机及网络平台中运行的多媒体素材;数字方式是多种学习途径,包括素材资源利用、自主研发创造、团队合作协商、实践实习创造。
(2)数字化学习的资源、课程共享即随意性获取;实效性、可操作性的学习内容;多层次性的学习内容等重要特点是计算机辅助美术教学理论基础。
(3)数字化学习的核心是信息技术和课程整合,这成为计算机辅助美术教学理论构建的核心模型体系。
(4)数字化学习的多种学习模式提供计算机辅助美术教学的选择。这些模式包括:“情景一探究”模式(课堂讲授);“资源利用一主题探究一合作学习”模式(校园网);“小组合作一远程协商”模式和“专题探究一网站开发”模式(互联网)等。
通过分析,可以预见计算机数字化学习模式给予计算机辅助美术教学很大的理论支持,过去对数字化技术在教学中仅仅是单纯呈现,忽视了技术与课程的有效整合,如今,教育者更多地认知计算机数字化学习的基本要素、重要特点、核心价值、技术特点和学习模式,这为提高学习者的美术学习成绩起到至关重要的作用,为探索基于计算机辅助美术教学的研究性学习具有指导作用。
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产品设计成本是指企业设计一种产品,从开始到完成整个过程所需要投入的成本。企业在进行产品设计时,根据设计方案中规定使用的材料、经过生产工艺过程等条件计算出来的产品成本,它是一种事前成本,并不是实际成本,也可以说是一种预计成本。以下是今天读文网小编为大家精心准备的:全生命周期成本中的产品成本设计思路分析相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘要:设计阶段的成本决定了大部分产品全生命周期成本,基于此,本文在分析产品成本设计的基础上,具体阐述了产品成本设计的步骤及各步骤产品成本设计的主要工作。
关键词:产品成本设计 目标成本 全生命周期成本
为保证核心竞争力,企业在保证产品质量、差异化与重点化同时,必需降低成本。成本成为决定产品竞争力的重要因素。传统的成本会计与管理控制侧重于制造过程,然而,产品成本的很大程度上是在产品设计阶段决定的[1]。如图1所示,设计阶段决定了整个产品生命周期成本的70%以上,但所需现金流出仅占5%左右,事实上,一旦产品设计完成,成本在以后阶段降低的空间相当有限。因此,应将产品成本管理的重点放在产品设计阶段,并将成本管理从制造阶段扩展到整个产品生命周期,实现全生命周期成本管理。而产品成本设计PCD (Product Cost Design)正是一种在设计阶段进行成本管理的方法体系。
产品成本设计源于于20世纪60年代日本丰田汽车公司的目标成本管理,是在“面向成本的产品设计(DFC)”和“按费用设计(DTC)”等方法的基础上发展起来的一种新体系,属于产品设计与企业管理两个领域的交叉部分,是当前多种技术发展后的结果,不仅包括设计方法学、企业管理学,还包括计算机科学、优化方法学、控制理论等[10]。
产品成本设计PCD (Product Cost Design),是面向产品设计全过程的根据产品设计信息对产品的目标成本进行估算建模、优化控制和分析决策的智能方法、技术和系统。其目的旨在配合功能, 引导和优化产品开发设计。产品成本设计过程如图2所示
上述过程图可见,成本设计的关键是与动态市场相适应的目标成本的确定和竞争性成本压力的分解传递。目标成本与开发设计过程的直接关联性决定了它在产品成本目标系统中的典型代表性。科学预测、推算、评价、优化产品设计目标成本, 不仅对未来产品价格、企业利润产生决定性影响, 而且对开发费用预算、使用成本的控制具有类推借鉴意义。
产品设计的每个阶段相应都有目标成本“确定à估算à评价反馈”的过程,每一次循环都是对成本的一次修正。在整个修正循环中各阶段的功能有所不同。下文结合各个设计阶段对产品成本设计的关键点进行阐述
3.1 采用协同设计确定目标成本
产品级目标成本确定基本公式如下[2]:
式中: Kziel ———目标成本;
P ———用户可接受的市场价格;
G ———计划利润;
I ———各种税金;
T ———营销费用;
KV ———可变计件成本(计划) ;
KPPE ———开发规划费用(计划) ;
Kftx ———产品寿命周期承担的固定费用份额(计划) ;
m ———产品数量。
等式第一项反映市场对目标成本的影响, 而第二项则指出了设计过程中为达到目标成本应控制的因素。从公式中可知,目标成本确定时, 既要考虑竞争对象的价格水平,还要考虑用户的经济能力。因此产品级目标成本的确定不是某一个部门的事,而涉及到企业甚至整个供应链的全过程各个环节。如图3所示,采用基于互联网的协同设计环境可在概念设计阶段改变了原有的线性设计流程,以并行工程的方式进行产品设计,各种功能小组互相作用与反馈重叠,目标成本方法在这种集成式设计中起了重要作用。
3.2 利用价值工程评价与修正目标成本
价值工程提供了一种系统性的方法评价设计与生产中可选方。企业中普遍运用价值工程的类型是功能分析,即对产品的每一主要功能或特征的效用和成本进行考察。这种分析的目的是确定效用与成本间的平衡。在复杂的产品设计中,所有组件累加形成最终产品的成本与价值。价值工程需要协同功能组去分析每种产品功能相关联的价值。这对每种功能价值的成本比率确定至关重要。价值工程由分析与确立两个步骤引导。在分析步骤中,决策与制造专家组调查产品功能价值与评价价值。在研究产品功能特点及成本、价值的基础上确定产品的价值系数:
Vi = Fi/Ci 其中∑Fi =1,∑Ci =1
Fi:第i项功能的功能评价系数
Ci第i项功能的成本系数
在确立阶段,使用分析阶段的结果以寻求创造性的方法以降低不需用的功能或特征,以降低成本或进行改善以提高客户价值。一般而言,Vi越接近1越好;若Vi大于1,说明功能重要,但所选材料材质不好或加工精度不够,要考虑成本是否低估;若Vi小于1说明这些零部件加工精度过高或材料太好,存在大材小用现象,应降低精度或采用更廉价的材料,是成本降低的重点;若Vi接近于零,就应考虑该功能有无存在的必要,其功能能否被替代。
总之,通过概念设计阶段的不断调整产品功能与成本之间的平衡,通过价值工程方法进行功能/成本权衡分析,寻找成本降低点。最终确定产品层合理的目标成本。
产品级目标成本确定后,在设计部门可根据概念设计的确定的方案进行产品详细设计的同时,财务部门需将产品层的目标成本进行分解,建立子件目标成本。这也是一个协同工作的过程,财务部需应用到设计部门提供的BOM、工艺路线、工作时间的信息,采用作业成本法,才能科学地进行目标成本分解。如图4所示
具体来说,从以下几方面入手:
4.1 物料清单(BOM/Bill of Material)
BOM是完整的、正式的、结构化的组成一个产品的部件清单。该清单包含每个部件的物料编号、数量和计量单位。物料清单是MRP的基础,也是自动生产材料成本的关键数据来源,并决定了计算顺序。物料清单可能包括半成品,而半成品本身也有物料清单,这样构成了多层物料清单。计算机系统首先计算出最低层次物料成本,随后逐步计算上层物料,这一过程称为成本上卷(Cost rollup)。通过成本上卷可以保存、分析每一生产层次的成本及阶值。
BOM可由设计部门创建,财务、生产、储运部门共享,具有惟一的BOM编号及用途。
4.2 工作中心(Work center)
工作中心是一种抽象的组织机构,可以灵活地定义为实际的工作中心(如一台机器、一条生产线、一个装配中心、一个生产班组、一个车间),工艺路线中每一个工序都必须在工作中心中完成。工作中心在产品目标成本分解中是计算人工成本和制造费用的基础,在工作中心定义了与产品成本相关的公式,如机器生产准备时间(setup)是批次的函数,生产机时或工时是批量的函数等。
4.3 工艺路线(Routing)
工艺路线描述了生产一种产品所需的每一道工序以及执行这些工序的先后顺序。除此之外。工艺路线中还包含了每一道工序在哪个工作中心中执行,需要哪些材料部件以及其他的一些计算生产期、产能、生产成本相关的技术信息。对每道工序,还需定义该工序的作业(Activity)数量。
4.4 成本中心
成本中心是目标成本分解、归集与控制的组织机构,在能明确成本控制责任和方便成本核算原则下,工作中心与成本中心可是多对一关系或一对一关系。在成本中心,通过各种BOM中物料成本、工艺路线定义的作业与工作中心定义的公式,汇总即可得产品各层级的目标成本。
关于成本的估计方法,国内外学者做了大量研究,主要有:
(1)[德] G 帕尔、W 拜茨的几何相似系列产品成本估计[3 ] :
(2)[德] Klasmeier 通用成本函数[4 ] :
(3)[美]Cawthorne ,Nugent 订货环境下基于知识的智能化成本估算函数[9] 。
(4)[英]A R Mileham , G C Currie 方案设计阶段参数化成本估算方法[5 ] 。
(5)中国学者采用统计法建立的成本估计模型[6~8 ] ,如组合化系列产品的成本增长规律, 功能参数和设计成本的关联分析, 零件尺寸公差与成本的关系等。
产品成本设计在产品设计阶段贯穿了战略成本管理和价值工程理念,将目标成本管理融入到产品设计中,在建立产品数字化模型和参数化的产品配置中,建立不同阶段对应的产品级、装配级、零件级、特征级的成本信息模型,实现产品设计与成本控制(目标成本设定、分解、估算、达成)之间的协调同步和动态反馈机制。这种方法体系将财务管理的思想与工程设计中的成本工程知识结合为一体,从根本上降低了产品成本。
[1]F Kramer ,M Kramer. 核心因素质量、时间和成本对产品开发成功所具有的重要意义[J ] . 工程设计,1994 (创刊号) :1 - 7.
[2]Robin Cooper andRegine Slagmulder.Target Costing for new Product Development[J].Journal of Cost Management,2002,16:.3~5
[3]G 帕尔,W 拜茨1 工程设计学[M] . 北京:机械工业出版社,19921
[4]厉正平,潘双夏,冯培恩1 产品成本估算策略及降低成本的设计方法研究[J ] . 中国机械工程,1995 , (6) 6 :35 - 38.
[5]A R Mileham , G C Currie. A parametric approach to cost estimating at the conceptual stage of design[J ] . Journal of Engineering Design ,1992 ,4 (2) :76 - 81.
[6]董仲元,蒋克铸1 设计方法学[M] . 北京:高等教育出版社,1991.1
[7]黄纯颖1 工程设计方法[M] . 北京:中国科学技术出版社,1989.1
[8]胡树华1 功能参数与设计成本的关联分析[J ] . 机械工程,1993 ,4 :27 – 301
[9]Atila Ertas , Jesse C Jones. The engineering design process [ M ] .Hamilton Printing Company ,1993
[10]产品设计中成本工程及其关键技术研究,赵亮,浙江大学博士学位论文,2003,1 ,P20
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强化实践教学环节,提高实践教学质量,培养学生实践能力和创新意识,已经成为高校教育“十二五”教学改革的重要方向。以就业为导向、校企合作、工学结合是高等工程教育的特点,而工程教育重要一环——顶岗实习,是一项由高校、企业、学生、政府等多方参与的综合工作,实习过程中由高校指导教师和企业实习指导人员共同指导学生学习生产及实习成绩评定等工作。由于顶岗实习具有管理主体多元化、实习地点分散化、实习内容多样化等特点,因此顶岗实习期间的教学和管理成为了高等院校的难点。以下是读文网小编为大家精心准备的:软件工程方向暑期实习实践教学平台的设计与分析相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】:高校在培养学生创新能力和提高学生综合素质的过程中,实习实践教学是其中非常重要的一个环节。结合中国石油大学(华东)软件工程专业大二暑期实习"J2EE软件架构实习"课程开展的实际情况,对当前高校软件工程方向暑期实习实践基础教学的现状进行了分析,对教学中存在的问题和不足提出了改进的措施。设计并实现了一个基于WEB的暑期实习实践教学平台,该平台实现了实习题目的管理、实习案例的管理、实习规范的管理和实习过程的管理,提高了实习实践的信息化管理水平。
【关键词】: 实习实践 教学平台 教学改革 动手能力
1.对实习实践教学环节重视不够。
传统的实习实践教学方法基本上是以灌输、教师定制题目为主,学生的学习主动性不能得到很好的发挥。实习实践教学方法的改革必须实现以学生自我训练为主的教学模式。在教师指导实习实践中要分出辅导性、指导性和发挥性三个不同层次的教学。辅导性教学阶段以传授理论知识为主;指导性教学阶段以培养学生的主动学习能力为主;发挥性教学阶段以启发学生的创新型思维为主。
2.实习实践题目设置不合理或缺乏更新。
目前,各高校软件工程方向暑期实习实践环节已经成为创新性人才培养模式中不可或缺的一个关键环节,目的在于培养学生的动手操作能力和提高学生综合解决问题的能力。但目前很多高校仍然采用传统的实习模式:教师布置一个题目,学生按照教师的要求进行实习,最后提交一份实习实践报告。这种实习实践过程已经不能跟上时代发展的需要,首先,实习实践题目的设置过于陈旧和单一,基本上都是诸如教学管理系统、学生信息管理系统、网上购物管理系统等;其次,学生实习实践只能基于教师给的题目进行设计开发,束缚了学生的主观能动性,限制了学生的创新性的发挥。
3.理论和实践脱节缺乏启发式教学引导。
许多教师认为暑期实习实践环节就是培养学生的动手操作能力,让学生动手实践,能够让学生体会编程的过程,会动手写代码就算是完成教学任务。这种观点是错误的。教师应该在暑期实习实践环节,既要注重理论知识的传授,又要能够引导学生在实际的项目实战中体会到运用理论指导实践的好处。这就需要教师对理论知识非常精通,并且对教师自身的实践经验有较高的要求,能够在实习实践过程中,进行一些启发式的引导,让学生能够在碰到问题的时候主动思考应该应用哪种理论知识来指导实践,提高软件开发能力和优化软件代码效率。例如:教师上课讲授了10个知识点,在实习实践教学过程中,教师应该非常明确在哪个环节引导学生运用哪个知识点来指导实践,最终达到能够让学生自主地选择利用一些知识点来指导实践,学生一旦体会到理论指导实践带来的好处,也会积极地在实际的实习实践环节中或理论学习中做到理论结合实践,使两者有机地结合起来。
4.创新能力培养不足。
如果教师在教学过程中没有给学生创造自主学习的机会,也没有为他们提供进行探究的渠道,创新就无从谈起。创新能力的提高主要是通过在实习实践过程中不断获取的。在探究和自主学习的过程中,学生能够形成多方面的能力和技能,如收集信息的技能,包括:倾听、观察、发问、探索、澄清;组织材料的技能,包括:概括、总结、对比分析、分类;传递信息的技能,包括:提问、讨论、撰写报告等。
软件工程方向暑期实习实践教学环节主要包括两个方面:一是理论,二是实践。二者相辅相成,缺一不可。但是,在实际的实习实践教学过程中,教师的主要精力要么放在基础理论知识的传授上,要么放在培养学生编写代码的能力上。“重理论,轻代码”、“重代码,轻理论”,这两种方式都不可取,都没有注重学生综合素质的培养。教师在这个环节应该是起到理论和代码之间的桥梁作用,通过一些启发式的引导,或者一些深入沟通交互,做出一些提示,让学生能够自主地运用理论指导实践。例如:老师讲解了3个设计模式,共10个知识点,也讲解了各个模式具体的应用场合。在具体的实习实践环节中,碰到应该运用设计模式来解决问题的时候,老师应该做一些启发性的引导,让学生能够自主地把所学的知识点分别运用到实际开发过程中,能够潜意识地将理论与实践相结合。
教学平台主要解决的问题有以下几个方面:
(1)实习题目的管理:能够在线自主申报题目或在线选择题目,能够对学生实习实践的每一个题目进行动态监控与跟踪,能够通过对学生实习进度日志的动态分析,动态监控每个实习题目中的每个小组成员的工作进展情况。
(2)实习案例的管理:通过信息化的手段,把一些好的经验、理论与实践相结合的经典的教学案例通过教学平台保存到数据库中,让学生可以任意地查询并对其经典教学案例进行反复研究学习,提高学生的工程实践能力。
(3)实习规范的管理:教师通过教学平台把暑期实习实践教学过程中的各个必修环节、各个环节中涉及到的知识点以及该知识点通过哪些典型的案例可以实践等分门别类地放到数据库中保存下来,并通过不断的实习实践进行总结完善,使学生能够通过教学平台进行各种查询。一方面能够规范实习实践教学的各个必修选修环节,另一方面能够保证实习实践教学经验的积累。(4)实习过程的管理:暑期实习实践教学平台能够实现学生实习代码管理、学生日志管理、学生在线评分管理、实习报告在线上传和教师在线审阅功能。通过系统设置各个模块在实习中所占比例,自动计算每个小组的实习总成绩,并可以通过系统导出到EXCEL文件中保存并打印。
1.教学平台的设计:暑期实习实践教学平台是基于MVC(Model、View和Controller)模式,采用B/S架构的WEB模式开发的。系统主要采用JSP为主要编程语言进行开发,应用WEB服务器采用开源的TOMCAT,数据库服务器采用流行的ORACLE数据库,结合HTML、CSS、JavaScript技术实现。
2.系统的主要功能:该教学平台的主要功能包括以下几个方面:
(1)学生管理子系统。学生管理子系统主要包括:自主申报题目管理、在线选择题目管理、学生日志上传管理、实习代码上传管理、学生在线评分管理。
(2)教师管理子系统。教师管理子系统主要包括:在线评分管理、在线视频管理、实习项目案例库管理。
1.实习实践课程改革过程简介
从2003年申报软件工程专业开始,中国石油大学(华东)计算机与通信工程学院就非常注重软件工程专业学生的动手操作能力培养,先后开设了“J2EE WEB编程”、“面向对象方法学”等软件方向课程。在大二暑假期间开设了“J2EE软件架构实习”这门实习实践课,目的是培养学生的软件工程动手能力、编程解决问题的能力,满足社会对软件工程专业人才的需要。本着这个教学目标,“J2EE软件架构实习”已经为软件工程专业学生开设了8届,共500名左右学生参加了实习实践教学改革。经过课程的训练,95%以上的学生能够独立地使用J2EE技术来解决实际问题,还对该实习实践课程的建设提出了很多宝贵的建议,学生反映良好,均从课程改革中受益。
2.实验机房环境问题与保障。
学院实验中心在8年实习实践课程改革中,也经历了很多困难时期,因为大部分已有机器配置较低,安装大型软件经常会出错。针对这种情况,中国石油大学(华东)计算机与通信工程学院实验中心积极与学校设备处联系,淘汰了大量的配置较低的机器,换上了很多配置高的电脑。实验中心机房可以同时供上百人同时上机,实验中心的教师也想尽办法尽量为学生提供一个良好的上机环境。
3“. J2EE软件架构实习”课程在教学平台中的应用实践。
“J2EE软件架构实习”是一门综合性很强的暑期实习实践类课程,注重理论知识与实际应用的相结合,运用理论知识来指导上机实践。通过为期四周的暑期实习实践教学活动,学生借助软件工程方向暑期实习实践教学平台进行教学活动,通过教学平台的辅助,对实习实践要求掌握的知识点更加明确了,对实习任务和实习要求更加清晰了,通过教学平台可以进行一些常见问题的查询,避免了实习教师每次实习都需要对关键点进行强调,使得学生的实习效率更加高效。通过教学平台的辅助实习实践,相比传统实习实践具有以下优点:
(1)通过教学平台实现自动考勤,自动计算平时成绩;实现在线选题和自主申报题目相结合的选题方式,让实习选题管理更加科学规范;能够通过学生定期上传的日志来动态监控学生实习的进度。
(2)通过教学平台中项目案例库的管理,实现资源不断积累,随着使用时间的推移,系统逐步完善,资源不断丰富,成为实习实践不可或缺的一个教学资源库。
(3)实现学生在线评分管理功能,让学生参与到实习实践的成绩评定中来,调动学生的积极性,让学生愿意实习,主动学习,从而提高实习实践的效果。
(4)学生独立解决问题的能力得到了锻炼和提高。有一些疑难问题,可以通过查询往届学生的技术资料库,通过仔细阅读便可解决。
4.课程实际运行效果。
该暑期实习实践课程在中国石油大学(华东)计算机与通信工程学院软件工程专业是最受欢迎的实践性课程,受到广大学生的好评,普遍反映经过一个月的实践操作,自己的动手能力得到了锻炼和提高。学生的评语:“理论联系实际,结合目前流行的J2EE技术开发基于B/S模式的系统,培养了动手能力,是软件工程专业最应该开设的一门课程”。在每年的学生评价中,学生的教学评价测评均在90分以上。
实习实践教学改革既是一门科学,也是一门艺术。一方面,应该合理设置实习实践课程内容,在培养人才的时候一定要紧密结合社会的需求,特别是软件工程这种实践性很强的专业,要按照社会的需求来设置课程内容。另一方面,应该加强理论与实践相结合,加强各个实习课程组之间的交流,不断地探讨教学方法和教学改革思路,定期组织教学研究活动,促进教师之间的交流。除了培养学生的学习兴趣外,也要让教师不断地研究探讨,遵循循序渐进的启发式的教学规律,这样,才能培养出社会真正需要的软件工程专业人才。暑期实习实践教学平台正是实现这种教学改革过程中运用的一种信息化的手段,通过教学平台规范软件实习实践教学环节,合理跟踪与监控软件实习实践教学过程,方便实习实践教学改革的实施,促进教学改革成果经验的积累,提高暑期实习实践教学效果。
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根据计算机辅助设计与制造专业领域和职业岗位(群)的任职要求,参照国家职业标准,确定该专业定位、核心岗位和相关岗位。通过分析职业能力的发展历程,确定适合本专业的能力分类,并对本专业进行职业能力分析,构建以培养学生的基本职业能力为出发点、以提高学生的关键能力为主线的技术基础课程、核心课程和拓展课程的系统化网络化课程体系,并提出了适用于职业能力的课程评价方法。以下是读文网小编为大家精心准备的:谈高职计算机辅助设计与制造专业课程体系与职业资格标准的融合相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】:为了培养出企业满意的具有较强综合职业能力的高素质技术技能型人才,构建符合人才培养需要的课程体系。文章调研了计算机辅助设计与制造专业学生就业岗位群,分析了岗位能力要求,并探讨了满足这职业能力的高职计算机辅助设计与制造专业课程体系建设及与职业资格标准的融合。
【关键词】:高职计算机辅助设计与制造专业课程体系 职业能力 岗位群
全国108 高职院校中,设置计算机辅助设计与制造专业(简称“计辅专业”)的院校有84 所,江苏省有8 所院校开设“计辅专业”,每年都为社会培养了一大批专业人才,但是在质量上还是难以满足用人单位的需求。麦肯锡公司2013 年报告,接受调查的企业中有1/3 称很难找到高技能人才,61%的企业将此归因于应届毕业生缺乏基本的就业训练,“无论是本科毕业生还是高职高专毕业生,毕业时对基本工作能力掌握的水平均低于工作岗位要求的水平”,高等教育和市场需求的不匹配造成一方面毕业生找不到专业岗位,一方面企业招不到符合条件的人才。毕业生“就业能力不足”的尴尬已经十分明显。构建适应先进制造业的新型课程体系,是提高计辅专业人才培养质量的有效途径。笔者结合常州机电职业技术学院(以下简称“该院”)计辅专业的课程体系和职业资格“双证”融通,对计辅专业的课程体系建设进探讨。
1.1 人才培养目标定位不清84 所高职院校计辅专业由于各自所处的地区和行业不同,所需要的人才规格也是不一样的,计辅专业的课程体系,必须结合区域经济发展状况,人才培养目标相适应。多数院,一般都将其定位于两个发展方向,模具设计与制造和数控技术应用,但一般院校会同时开设数控应用技术和模具设计设计与制造,使得计辅专业与数控应用技术和模具设计与制造专业人才培养目标缺乏明显的区分度,课程体系缺乏特色。
1.2 课程内容与职业资格认证标准没有相容由于先进设备的急剧增加和高新技术的应用,企业对计算机辅助设计与制造专业的人才需求量旺盛,企业需要的是集设计、加工、调试、检测等技能于一体的CAD/CAE/CAPP/CAM 复合型人才,用人单位希望学生到岗后,适应期尽可能短。而当前教育在教学机制、办学理念、课程设置、就业指导、实践教学模式、教材建设等方面都存在单方面的行为,没有充分与企业沟通、合作,培养出的学生与企业用人标准不符,学生能力达不到企业岗位要求。
1.3 课程内容陈旧从企业所需的人才类型看,25.5%的企业最需要创新型人才,24.1%的企业需要专业型人才,20.4%的企业需要技能型人才,另有19.7%和10.2%的企业需要复合型人才和通用型人才。许多学校计辅专业的专业技能还停留在二维CAD 和三维造型上,CAM 能力停留在数控操作和3 轴编程上;对多轴加工、产品正向设计、逆向设计、虚拟现实、CAE 分析等都较少涉及,难以满足现在用人单位需要。
1.4 岗位能力培养难以落实目前,政府缺乏有力的财政和政策支持,企业的短期行为,学校理论与实践的脱离,使校企合作机制还停留在浅层次的运行中。在目前已形成的校企合作中,大多都是学校为求生存、求发展和适应市场经济的要求,而主动向企业界寻求合作伙伴,主动来寻求与学校合作办学的企业少而又少,企业参与度不高,工学结合难以落到实处,实施较为困难,在教师配备和教学模式与教学内容上,不都能体现以企业为主的要求,岗位能力培养难以落实。
2.1 根据服务对象定位专业人才目标麦克斯公司自2006 年起就对该院毕业生进行跟踪调研,调研显示,该院学院毕业生就业集中在江苏地区,占总人数的96.15%,其中在常州就业的人数占毕业生总数的47.06%。在苏锡常地区就业的学生占总人数的73.37%;省外地区(北京、上海、浙江、安徽等)的就业人数比例为3.85%。现在3D 技术人才在常州的加工制造企业已经是标配,基本上只要上点规模的加工制造企业,每年对3D 技术人才的需求量都在20 到30 名左右,并有不断增加的趋势,企业在产品外形设计、结构设计、模具设计等方面都需要熟练的3D 技术人才来完成。该院将计辅专业学生培养目标定位在长三角地区的装备制造业生产第一线,从事计算机辅助设计与制造,即机械产品的三维数字化设计、产品的逆向设计、数控机床编程与操作(多轴加工)、三坐标测量、车间生产与管理等方面的岗位技能工作或工艺、技术和管理工作等工作。
2.2 根据专业人才目标确立就业岗位,提炼职业能力在进行充分的市场调研的基础上,分析计辅专业学生毕业后就业方向,明确适应的就业岗位,并对这些岗位进行能力分解。根据麦克斯公司对该院7 届毕业生跟踪调研,该院计辅专业毕业生就业量最大的行业主要是机械设备制造业,从事的主要职业为机械绘图员、数控机床操作与编程、机械工程师、逆向设计及快速成型等,通过分析得到各职业岗位的典型工作任务、职业能力。
2.3 根据职业能力需求构建课程体系结合岗位职业标准,遵循人才培养规律,以“按行业要求重构知识、按就业要求突出能力、按专业要求突出特色、按企业要求培养素质”为目标,以职业岗位工作任务分析为基本手段,从工作结构中获得“以项目课程为主体”的课程体系,构建“四合作、三层次、五融合、项目化”校企合作共建的计算机辅助设计与制造专业课程体系。实现该专业课程体系由学科体系到工作体系的转变。
2.4 课程内容与职业资格认证体系内容相容在课程内容上,以综合学科知识、贯通专业课程为目的,整合专业知识。教学设计凝练职业岗位的要求,精心设计教学内容,把职业资格认证体系的内容融入到项目中;以项目为导向,凝练每一项目、每一工作任务的教学目标、教学重点;指明如何以任务为中心,展开所需要的相关理论、实践知识教学;通过相关的拓展知识学习,扩大知识面;最后通过综合练习与训练,巩固所学知识,完成岗位能力培养。把计算机辅助应用工程师认证大纲要求融入到机械产品CAD 课程中,得教育部信息化中心认可,学生期末考试合格,可取得计算机辅助应用工程师资格证书。
2.5 工学结合落实职业能力养成我院联合科技部制造业信息化培训中心共建“三维数字化技术基地”;与上海博锐汽车技术有限公司建有校企合作平台;与常州博赢模具有限公司共建“校中厂”;联合博世力士乐(常州)有限公司建有“厂中校”。通过建设“校厂一体、开放共享”的实践教学资源,为“引企入校、工学交替”的实施提供保障。该院每学年除正常的第一、二学期外,增加暑期1 个月作为第三学期,以提高学制安排的灵活性。第一学年:第一学期在“校中厂”安排职业认知实习,并在校内各实训中心、项目教学室培养专业基本能力;第二学期在校内各实训中心、项目教学室培养专业基本能力;第三学期在校中厂、厂中校等完成机械加工岗位操作实习。第二学年:第一学期在项目教学室、校内实训中心、“校中厂”以及“厂中校”等培养专业专项能力;第二学期在校内实训中心、项目教学室、“校中厂”以及“厂中校”、校外实训基地培养专业专项能力,第三学期则在“校中厂”以及“厂中校”组织岗位工艺实习。第三学年:主要在“校中厂”、“厂中校”、校外实训基地完成毕业设计、顶岗教学实习等综合能力培养。
通过三学年不同学期、分阶段在不同情境中实现“工学交替”,实施“三层次、项目化”课程教学体系,实现“课程教学进车间,能力提升到岗位”,学做结合,将工学结合落到实处,促进职业能力培养的螺旋式上升。
[1]张信群.高职计算机辅助设计与制造专业课程体系建设的探索与实践[J].职业技术教育,2011(14).
[2]陶征,高建设.浅议如何提高计算机辅助设计与制造课程教学效果[J].中天学刊,2013(6).
[3]葛菊英,张德荣.基于专业群的《计算机辅助设计与制造》专业建设探索[J].机械管理开发,2010(6).
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随着我国经济和科学技术的不断发展,计算机辅助设计在我国各行各业的发展中越来越发挥着非常重要的作用。下面是读文网小编为大家整理的计算机辅助设计的论文,供大家参考。
摘要:伴随近些年我国社会经济发展速度的提升和科学技术水平的提高,计算机等辅助设备应用范围的不断拓展,使得人民群众日常的生产生活受到了极大的影响,其工作和生活质量得到了极大的改善。艺术设计作为美术教学门类中的重要组成,在计算机技术不断发展和教育教学改革不断加深的今天,美术教师要想提高其艺术设计的教学水平,应该借助计算机技术的相关功能。对此,文章以美术教学为切入点,通过对计算机辅助设计概念的分析,就该辅助设计在艺术设计教学中具体的应用情况进行研究。
关键词:美术教学;计算机辅助设计;艺术设计;课程整合
从艺术设计的角度来看,要想创造出一部优秀的艺术作品,不仅需要设计师具有完美的感官和创新性设计思路,还需要保证作品表现形式的多元化和形式的新颖,这些要求是传统设计方式无法达到的。然而,作为新兴技术,计算机辅助设计不仅可以弥补传统设计方式的弊端,还能对艺术作品进行进一步的创新,从而达到更好的设计效果。但由于计算机技术在我国的发展和应用情况还不是十分成熟,使其在教学应用的过程中还存在着一定的问题,所以,优化该项设计的应用方式对于提高艺术设计教学质量是十分必要的。
1计算机辅助设计的概念
所谓的计算机辅助设计,又称为CAD设计技术,其主要是依靠计算机设备的硬件和软件技术的支撑来帮助设计人员存储信息、设计仿真图像的一项辅助设计方式。并且,随着该项技术水平的不断提升,不仅使得其在全世界的应用范围不断拓展,还逐渐成为了艺术设计领域中的一门基础性的教学技术。视觉上的辅助技术主要包括色彩和图像构成设计,以及三维立体影响的设计等内容,该项辅助设计在艺术设计教学中的应用,有效地填补了传统手工绘图存在的弊端,使得艺术作品的视觉效果更加完美。
2计算机设计辅助教学的优缺点
2.1计算机设计的缺点
第一,过于依赖网络。网络技术的发展以及网络资源共享性等特点的存在,使得现代学生在学习时对于网络资源的依赖性逐渐增加。这一情况的存在,导致学生无法深刻地理解艺术设计专业的相关知识,只能够掌握一些较为肤浅的专业知识,造成学生艺术设计的专业水平无法得到有效的提升。
第二,过于重视计算机技术的教学。计算机设计技术在艺术设计教学过程中的广泛应用,使得学生的学习热情都放在了计算机上,其在进行作品创作的过程中应用的素材大部分也都来源于网络,这些素材虽然十分华丽,但是不能表现学生的个性,导致学生的设计水平逐渐下降。
第三,传统教学模式的束缚。传统教学过于重视理论知识的讲授和学生记忆能力的培养,忽视学生实践能力的培养,从而导致学生无法将理论知识和实践活动有效结合起来,造成教学效果受到较大影响。
2.2计算机设计的优点
第一,可以提升学生的创造能力。同传统手工绘制相比,计算机设计辅助技术具有强大的文字处理和着色能力,最大限度地拓展了学生自由发挥的空间,所以,该教学模式的应用,可以让学生尽情发挥想象力和创造力。
第二,便于掌握。学生在设计艺术作品的过程中应用计算机辅助设计,不仅能够省掉很多的绘图工具,而且绘图软件中大量的快捷操作方式提高了绘图的智能性和绘图的精准度,便于学生更好地掌握艺术设计这门技术,提高学生的学习兴趣。
第三,作品保存的便捷性。同传统手工绘制图不同的是,利用计算机设计绘制完成的图片可以被直接保存到计算机或者是外部设计中,并且,为了防止作品丢失,学生还可以进行备份保存,为学生制作和保存艺术作品提供了便利。
3计算机设计在艺术设计教学具体的辅助应用
3.1优化教学形式
从当前我国艺术院校和其他类型学校美术专业的艺术设计课程实际教学情况来看,部分学校的艺术设计教学模式不仅“四不像”,而且“不伦不类”,并不符合艺术设计这一专业的教学内容和教育目标的要求[1]。因此,在应用计算机设计技术进行辅助教学时,该专业的教师首先需要对课程教学的形式进行优化改进,将计算机辅助教学同传统手工绘制教学完美地结合起来,营造一个有序的教学环境。在优化教学形式的过程中,教师还需要改变原有的教学方法,不应该只是简单地讲授与计算机设计操作指令相关的知识,防止课程教学教条化。而是应该在利用计算机辅助设计的同时,穿插一些实际设计案例,通过对这些案例的分析和讲解来提高学生的动手操作能力,使得学生能够在理解的基础上记忆相关知识,提高学生的学习效率。
3.2课程安排的合理性
受学校自身性质和教学目标要求的影响,不同学校在艺术设计课程安排和教授的过程中也存在着一定的差异,所以,为了进一步提高计算机设计在艺术设计教学中的辅助作用,各个学校的教师应该加强沟通和交流,不断地相互学习,从而达到扬长避短、取长补短的效果。对此,教师首先需要对自己讲授艺术设计中的重点知识和内容进行有效的归纳和总结,尽可能地提高课程教学的标准化,避免课堂教学时间的浪费[2]。与此同时,教师需要规范计算机设计辅助教学课程的名称,按照其具体教学内容的不同,从基础上对计算机设计技术进行明确的分类,保证其名称的统一性,使得学生能够在看到名称时,就可以知道自己需要学习的内容。此外,教师需要保证授课课时的合理性,需要按照重要程度的不同对教学内容进行等级划分,并按照等级的不同适当安排授课课时,以便在帮助学生巩固知识的基础上,更好地学习和掌握重点和难点知识。
3.3准确定位计算机设计
虽然计算机设计在艺术设计教学过程中占据着重要位置,但无论是美术专业的教师还是学生,都不可过分夸大计算机设计的作用,需要明确其辅助地位的位置,在进行设计教学和操作的过程中,不能够利用计算机完成所有的设计工作。并且,在教学过程中,教师也不可以将讲解计算机设计相关知识作为课堂教学的重点,而要分清主次。学生需要明确自己应该学习的是艺术设计而不是计算机专业的知识[3]。此外,在练习过程中,学生只可以将计算机作为一种辅助的设计技术,不能够完全依赖网络资源,在设计作品的过程中需要加入自己的见解,以便更好地理解和运用本专业的知识,提高自己的专业水平。
3.4改革考核制度
就当前我国艺术设计教学情况来看,其存在的一个最大的弊端就是理论知识的教学内容和考核比例较多,有关实践知识的教学课时和考核内容相对较少。这一情况的存在,导致培养该专业学生综合能力和实践能力的目标无法实现。因此,在制定考核制度时,教师可以采用“平时成绩+理论考核成绩+时间能力考核”这种成绩考核制度。其中,平时成绩指的是学生在日常课堂教学过程中的表现以及平时练习作业完成的程度等;理论成绩指的是学生对于专业理论知识掌握的程度;实践成绩指的是学生在设计作品的过程中对于计算机设计这项辅助技术实际掌握的程度[4]。采用这种考核制度,不仅可以督促学生将学习到的理论知识和自身的实践操作能力结合起来,还能够让学生重视对日常课堂讲授的知识学习的认真度,帮助学生做好知识的积累,为其日后的学习奠定坚实的知识基础。
3.5加强师资队伍和硬件设施的建设
学校要想培养出专业知识和技能都比较高的学生,组建一支高水平的师资队伍是十分必要的。对此,学校管理者不仅需要招聘一些熟悉计算机设计软件和艺术专业知识的教师,还需要加强对现有教师队伍的教育培训,提高教师整体教学水平[5]。此外,学校领导者还需要加大在计算机设备方面的资金投入,保证硬件数量能够满足教学需要和学生的学习需要。
4结语
总而言之,伴随计算机技术在我国发展速度的提升以及应用领域的增加,使得由计算机技术衍生出的辅助技术在我国艺术设计教学,特别是课堂教学过程中的地位也随之不断提高。因此,美术教师在利用计算机技术辅助艺术设计教学时,首先需要明确该项技术的相关概念,找出其在课程教学过程中存在的缺陷和教学优势,以便为提高其应用效率、优化计算机技术的应用方式提供参考意见。对此,加强艺术设计教学过程中计算机技术辅助应用的程度,对于提高艺术设计课程教学质量、促进美术教学发展具有重要意义。
[参考文献]
[1]邱晨.环境艺术设计专业计算机辅助设计课程的教学创新[D].沈阳:沈阳师范大学,2014.
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[4]赵红绘.计算机辅助设计在艺术设计教学中的应用研究[J].太原城市职业技术学院学报,2012(7):46-48.
[5]李仁伟.浅议艺术设计专业教学中的计算机辅助设计[J].大众文艺,2010(11):224-225.
摘要:基于岩土工程设计中CAD(计算机辅助设计)软件的多年使用经验,通过依托计算机所编写的桩位平面布置图中桩位自动编号小程序在CAD中的使用,文章分析了CAD在工程设计中举足轻重的作用,引申出自动化控制在建筑工程中的应用。
关键词:建筑工程;工程设计;高新技术产业;自动化控制;计算机辅助设计
1自动化控制概述
随着现代化进程的加快,电子计算机应用的普及,自动化控制开始冲击着人们的视野及现实生活。它应用到社会的各行各业:工业、农业、国防等领域。由于它与人们的生产、生活密切联系,因而发展迅猛,现在已成为了高新科技产业、先进制造技术的重要组成部分,在现代起到前所未有的巨大作用,使得社会生产率以成倍的速度飞速提高。自动化的出现,使人类走上了省时省力、高效便捷之路。自动化控制理念的引入以及电子计算机的普及,使得社会生产力与九十年代相比提升了一大截。何为自动化控制?简言之就是非人工控制,即不需要人亲自动手的情况下,利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动化控制体现在过程自动化、机械制造自动化、管理自动化三方面,例如我们常涉及的电气自动化设备、自动生产线、可编程控制及其网络、计算机辅助设计、制造及计算机监控管理系统等领域。自动化控制已成为现代化实现的条件和标志。随着1946年第一台电子计算机ENIAC的诞生,自动化控制加快了它的进程,十几年后,工业方面出现了自动开关、自动作业、数控机床、加工中心、自动化仓库、计算机辅助制造、计算机辅助设计及之后的人工智能机器人等,开始它从机械制造向智能制造的转变。而在建筑工程的设计领域,应用最广泛的便属计算机辅助设计了。
2计算机辅助设计
2.1计算机辅助设计的概念及应用
CAD是ComputerAidedDesign的缩写,即计算机辅助设计,指设计人员在计算机、图形设备界面上进行设计工作。1972年10月,国际信息处理联合会(IFIP)在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义:CAD是一种技术,其中人与计算机结合为一个问题求解组,紧密配合,发挥各自所长,从而使其工作优于每一方,并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。CAD功能强大,多个行业、领域均有用到。如建筑工程、装饰设计、环境艺术设计、水电工程、土木施工中的工程制图;精密零件、模具、设备的工业制图;服装加工中的服装制版;电子工业中的印刷电路板设计等诸多领域。它有强大的、开放的用户界面,以此为平台供用户发挥各自专业的技术特点。在建筑工程中,应客户要求,设计通常要用计算机对不同方案进行比选;各种文字的、图形的、数字的设计信息电子格式,都需存储、修改、成图,且能快速检索。设计人员通常利用CAD从草图开始设计,将草图变为工作图,繁重工作由计算机辅助完成;CAD可以完成图形的编辑、放大、缩小、平移、复制和旋转等有关的图形数据加工工作,由CAD自动产生的设计结果,便于设计人员快速作出图形,并可及时快速修改完善。
2.2计算机辅助设计应用实例———桩位平面布置图中桩位编号的实现
2011年3月河北神池房地产开发有限公司在河北省平山县拟建神池商厦项目商业综合楼。高层部分设计采用框剪结构,筏板基础,设计要求处理后复合地基承载力特征值fak达到430kPa;多层部分设计采用独立基础,框剪结构,设计要求处理后复合地基承载力特征值fak不小于400kPa。我公司承担了该工程的地基加固处理工程设计与施工任务,设计采用素混凝土桩进行地基处理,经计算,确定复合地基面积置换率为9.5%,设计总桩数为2632根。设计方案需附《桩位平面布置图》,其中每一根桩都需按顺序编号,二千多根桩,我们在CAD中使用编号命令,仅用了一分钟,从左至右,从上至下,准确、快速,使设计人员从单调、重复的编号工作中解脱出来,把主要时间和精力用在设计理念、设计方案、关键参数的思考上,快速交出用户满意的作品。而在该工程施工时,根据现场实际地质情况及设计要求,共完成素砼桩4083根。如此大的变更,我们借助计算机辅助设计,仅用4个小时就完成了设计方案的修改。在CAD中重新布桩后仅仅一分钟即完成了桩位的重新编号。在CAD中调用一个“count”的程序小插件即完成了此项编号任务,由此可见它功能的强大。早在上世纪九十年代,我们所画的《桩位平面布置图》是通过直尺、三角板、圆规等工具手工绘制的,加班熬夜也需三四天才能完成,若需修改,只能重新再画,远不能满足用户需要,跟不上社会进步的步伐;进入二十一世纪后,计算机大范围普及,借助计算机辅助设计,运用三、四个小时便可完成《桩位平面布置图》的绘制,而当时给桩位编号时所用时间视布桩多少一般在三十分钟以内。该小程序使CAD实现了《桩位平面布置图》中桩位的半自动编号,即人工指定编号位置,CAD自动流水编号。虽是半自动,但相比手工绘图编号,已大大节省了人力。而我们现在所用的“count”小程序,已实现了编号完全自动化,编号完成时间快到以秒计算。随着科技进步,外部程序的功能提高、改进后,仍可在CAD中调用。由此可见CAD可以顺应社会的发展变化,不断提高自身以满足用户要求。
2.3计算机辅助设计的意义
计算机辅助设计已在建筑设计中广泛应用,非常普及,已到了缺之便无法工作的境地。CAD在设计领域已无人不知、无人不晓、无人不用。在建设过程中设计是建设的灵魂,是其必要的前期阶段,施工则是人们理念、目标的实现,是实体的建设。在建筑行业,自动化控制已成为其不可或缺的左膀右臂。
3结束语
分析表明,将自动化控制中的计算机辅助设计这一强大工具应用到设计工作中,会使得设计人员省时省力,修改便捷,作品准确、美观。因此我们应重视CAD的应用,熟练掌握该项技能,使其成为设计人员的必备技能,让CAD为我所用。在现代社会,高质高量高效,就代表巨大效益,而要实现此目标,自动化控制功不可没。自动化控制改变了人们的工作理念及工作方法,使我们能够高效完成工作任务。
参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
[2]ShamTickoo.万水计算机辅助设计技术系列:AutoCAD命令详解与问题剖析[M].齐舒创作室,译.北京:中国水利水电出版社,1998.
[3]王孝武,方敏,葛锁良.自动控制理论[M].机械工业出版社,2009.
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计算机辅助设计是各高校艺术类专业的基础课程,也是设计表现的基础工具。下面是读文网小编为大家整理的计算机辅助设计论文,供大家参考。
摘要:该文就高职高铁信号自动控制专业的《计算机辅助设计》课程谈谈如何认识和实现现代职业教育理念中关于行动导向、任务驱动、案例教学及课程评价等问题。
关键词:高铁信号自动控制;计算机辅助设计;教学改革
《计算机辅助设计》是高职高铁信号自动控制专业的一门专业拓展课程。近年来,出版市场上针对铁道信号工程领域的计算机辅助设计教材匮乏,该门课程一直借用的是其他专业的计算机辅助设计教材。实践证明,这样做有很大的弊端。不仅严重偏离行业特点,影响了学生的学习积极性,而且教学要求和课时分配有很大的出入。随着现代职业教育的发展,我们知道要想推进人才培养模式创新,必须强化教学、学习、实训相融合的教育教学活动,推行项目教学、案例教学、工作过程导向教学等教学模式。为此,编者对高铁信号自动控制专业的计算机辅助设计课程的教材和教学进行了大胆改革。通过一年多的实践,取得了比较好的教学效果。
1教学内容与时俱进
由于《计算机辅助设计》课程介绍的是AutoCAD软件,其为美国Autodesk公司开发的通用计算机辅助绘图与设计软件包。自1982年问世以来,已经进行了近26次的升级。所以,我们在教学内容的选取时,采用目前比较主流的AutoCAD2013版本。
2专业针对性强
随着我国铁路飞速发展,铁道信号工程领域中,计算机辅助设计也变得非常重要。因此,计算机辅助设计软件AutoCAD成为铁道信号相关专业的学生的必备知识。对于高铁信号自动控制专业的学生来说,不仅要掌握AutoCAD软件绘制图形的方法,还要针对高铁信号自动控制的行业标准和规定,绘制规范的图样。教学内容是将高铁信号自动控制专业绘图和计算机辅助设计制图有机融合在一起。在教学内容中均选用真实的高铁信号自动控制专业图纸作为图例。
3体现项目案例教学法
传统教学中的知识是按照系统的章节来划分的。也就是说,对于学生,知识通常是彼此割裂开来,学习完了相关内容后,还是不知如何运用。例如,学生学习某个工具的使用后,对于在什么情况下使用这个工具经常摸不着头脑。对于教师来说,也常常觉得知识点琐碎,无从下手,课堂教学效果无法保证。新的教学内容紧密结合信号专业图例,通过项目案例的方法,将教学内容分为四个主要的项目,17个任务。第一个项目包含2个任务,介绍了信号专业图纸绘图基础知识;第二个项目包含10个任务,介绍了信号专业相关的二维图形绘制编辑方法、图案填充及编辑方法和尺寸标注方法;第三个项目包含2个任务,介绍了信号专业图纸中表格及文字绘制方法;第四个项目包含4个任务,介绍了样板文件的建立以及综合绘制专业图纸的完整过程。
4层次清晰重点突出
由于计算机辅助设计软件AutoCAD涉及工具命令很多,知识庞杂。学生不能快速掌握,而常常缺乏动力。学习主动性不能有效调动起来。所以,在内容安排上,每一个项目都有课前导读,引导学生了解到该项目的知识目标和能力目标,做到心中有数。项目一到项目四的教学内容做到由点到面,例如,从宏观来看,项目四中的任务安排都是要以之前的几个项目学习内容为基础的。而每个项目中的任务划分也是从浅入深的逐层展开的。
5体现任务驱动教学方法
任务驱动教学本质上是通过“任务”来引导学生完成学习。所以,教学内容中划分出的“任务”就非常关键。任务划分的依据就是在一个完整的任务完成过程中,驱使学生主动学习那些必须掌握的技能,从而将分散的庞杂的知识点构建为自身的知识体系。每个任务都分为两个部分,一个是“知识准备”部分,一个是“实战演练”部分。知识准备部分是学生必须掌握的知识和技能,实战演练部分是学生需要完成的任务。这两个部分是相辅相成的。教师在课堂教学中,可以利用需要绘制的图形任务来引导学生,让学生探究式学习,明确目标后在引入需要掌握的知识和技能,学生掌握后,可以直接进入实践环节,通过完成任务,强化知识和技能,从而有效地系统地掌握教学内容。当学生拿到这个图形绘制任务,会主动去思考图形中的每个符号应该怎么绘制,各图形之间如何对正,现有知识能绘制什么?带着这一串问号,教师就很容易引导学生掌握多边形、圆和对象捕捉命令的使用。
6创新高职生课堂学习效果的评价方法
本着提高高职生的专业技能和综合素质的原则,大胆改革课堂学习效果评价方法。评价学生学习知识效果的优劣,不能仅凭一两次考试下定论,而应贯穿于整个学习过程中,尤其是对于综合知识运用的专业图纸的绘制过程。例如,检验每个项目模块的学习效果,可采用学生互评、自评及教师评价三者结合的方式,对学生的课堂学习效果进行综合考核。教师通过多种综合考核评定,最后定出考核等级,并对考核成绩优秀的学生给予适当的奖励,增加学生的成就感,增进学生学习专业的兴趣,提高学生的专业技能。
总之,教师要发挥出学生的主体作用,使学生能够积极主动,充分地体现出学生的主体地位,调动学生学习积极性、主动性,从而激发出学生的学习兴趣。确保专业人才培养目标的实现,真正促进职业教育的高速发展。
参考文献:
[1]邵玉祥.“案例教学+项目教学法”在计算机语言教学中的互补应用[J].高教论坛,2012(2).
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[3]郭银章.基于项目任务驱动的计算机网络课程教学方法[J].计算机教育,2011(13).
[4]郭静.现代职业教育体系建设背景下行业、企业办学研究[J].教育研究,2014(3).
[5]李丽明.高职院校课堂教学质量评价体系研究[J].职业教育研究,2011(2).
1CAD在农业机械设计中的作用
对空间多作用力农业机械的应用分析不同样式的挂结形式犁的分析与计算,成为了遭受空间力多作用力的农业机械的典型问题。传统分析方法主要采用图解法:平面作图,然后求其作用力。这样的做法有一定的局限性,它只能针对某一个平面进行作图分析,无法系统的对测试内容进行全面分析,这就会造成分析的过程中,各个子参量无法高度契合,可能就会导致,无法客观分析,最终可能测试不成功。但是利用计算机辅助分析及计算,通过所建的模型作为子程序,计算出犁的参数变化对各作用力的影响,也可以计算分析出高度调节和力位调节悬挂犁、牵引犁和半悬挂犁的作用力和机构参数的变化对各作用力的影响。
2CAD在典型农业机械设计中的应用与实践
2.1CAD在犁体设计中的应用与实践
犁体设计过程中主要还是利用了3D绘图思维,其仿真出的模型自然也就是3D模型,将仿真结果更为直观的表现了出来,这样的效果远远优于传统手工绘图的二维模式,实现真正的犁体CAD是离不开三维模型的表达。犁体设计中,3D模型构建有着其不可替代的优势,如图像直观,方便观察与修改数据,通常可在主菜单控对主要参数(样板曲线或翻土曲线的初始数据等)进行修改,直到符合最终要求,便可以得到样板曲线、犁体曲线的工程图纸。通过建立通用犁体数学模型,极大的改善了由二维设计所造成的无法整体规划、设计所带来的困扰,使得构建的模型整体性非常强。
2.2CAD旋耕机设计中的应用
作为一种应用极为广泛的耕作机具,在对其进行设计时,务必要确保其总体参数准确无误。传统的演算过程对于总体参数的设计来说一项巨大的挑战,由于其参数受到其他不同参数的制约,因此,设计的过程中就需要CAD的辅助,来完成如此繁重与复杂的演算。旋耕机总体参数设计的任务是:根据用户给定的条件和要求,运用专家系统和理论分析结果,在满足各种约束条件的情况下,确定最佳的幅宽、刀辊半径、刀辊转速、传动系统、悬挂系统参数及整机配置等。CAD可以对相关参数进行反复的测试,直到仿真出最佳效果。
2.3CAD在联合收获机设计中的应用与实践
联合收获机作为一台集收割、分离、清选为一体的综合性的大型农业机械,它具有非常全面的功能;同时,也从另一个角度说明了其结构的复杂程度(主要体现在机器本身涉及的零部件相对较多)。因此,若采用传统手工设计,则会造成极大的困难。借助于计算机辅助设计在联合收获机设计上的应用,会取得相对好较好的效果。在利用CAD进行设计时,应针对其零部件进行设计与测试,由于其总体参数信息量过于庞大,目前,对其总体设计并没有很成熟的应用。联合收获机总体设计除需数值处理和图形处理这两种功能外,还需要对设计时存在的一些关键性问题代替人进行思考和处理,即智能CAD系统。其作用是按照人类在实际设计时的思维方式所建立的智能设计系统,它以典型产品和经验为主要知识源,以模糊的方式进行处理。将专家系统引人联合收获机总体设计中,能够克服目前CAD进一步应用出现的障碍。
3结语
在对农业机械进行设计的时候,运用计算机的辅助,将会大大提升工作效率,减轻许多不必要的繁琐过程。通过计算机的辅助设计,可以对设计产品进行客观的仿真与测试,最终达到预期目标。
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随着科技的发展,计算机辅助设计技术越来越广泛地应用在各个设计领域。下面是读文网小编为大家整理的计算机辅助设计论文,供大家参考。
摘要:伴随近些年我国社会经济发展速度的提升和科学技术水平的提高,计算机等辅助设备应用范围的不断拓展,使得人民群众日常的生产生活受到了极大的影响,其工作和生活质量得到了极大的改善。艺术设计作为美术教学门类中的重要组成,在计算机技术不断发展和教育教学改革不断加深的今天,美术教师要想提高其艺术设计的教学水平,应该借助计算机技术的相关功能。对此,文章以美术教学为切入点,通过对计算机辅助设计概念的分析,就该辅助设计在艺术设计教学中具体的应用情况进行研究。
关键词:美术教学;计算机辅助设计;艺术设计;课程整合
从艺术设计的角度来看,要想创造出一部优秀的艺术作品,不仅需要设计师具有完美的感官和创新性设计思路,还需要保证作品表现形式的多元化和形式的新颖,这些要求是传统设计方式无法达到的。然而,作为新兴技术,计算机辅助设计不仅可以弥补传统设计方式的弊端,还能对艺术作品进行进一步的创新,从而达到更好的设计效果。但由于计算机技术在我国的发展和应用情况还不是十分成熟,使其在教学应用的过程中还存在着一定的问题,所以,优化该项设计的应用方式对于提高艺术设计教学质量是十分必要的。
1计算机辅助设计的概念
所谓的计算机辅助设计,又称为CAD设计技术,其主要是依靠计算机设备的硬件和软件技术的支撑来帮助设计人员存储信息、设计仿真图像的一项辅助设计方式。并且,随着该项技术水平的不断提升,不仅使得其在全世界的应用范围不断拓展,还逐渐成为了艺术设计领域中的一门基础性的教学技术。视觉上的辅助技术主要包括色彩和图像构成设计,以及三维立体影响的设计等内容,该项辅助设计在艺术设计教学中的应用,有效地填补了传统手工绘图存在的弊端,使得艺术作品的视觉效果更加完美。
2计算机设计辅助教学的优缺点
2.1计算机设计的缺点
第一,过于依赖网络。网络技术的发展以及网络资源共享性等特点的存在,使得现代学生在学习时对于网络资源的依赖性逐渐增加。这一情况的存在,导致学生无法深刻地理解艺术设计专业的相关知识,只能够掌握一些较为肤浅的专业知识,造成学生艺术设计的专业水平无法得到有效的提升。
第二,过于重视计算机技术的教学。计算机设计技术在艺术设计教学过程中的广泛应用,使得学生的学习热情都放在了计算机上,其在进行作品创作的过程中应用的素材大部分也都来源于网络,这些素材虽然十分华丽,但是不能表现学生的个性,导致学生的设计水平逐渐下降。
第三,传统教学模式的束缚。传统教学过于重视理论知识的讲授和学生记忆能力的培养,忽视学生实践能力的培养,从而导致学生无法将理论知识和实践活动有效结合起来,造成教学效果受到较大影响。
2.2计算机设计的优点
第一,可以提升学生的创造能力。同传统手工绘制相比,计算机设计辅助技术具有强大的文字处理和着色能力,最大限度地拓展了学生自由发挥的空间,所以,该教学模式的应用,可以让学生尽情发挥想象力和创造力。
第二,便于掌握。学生在设计艺术作品的过程中应用计算机辅助设计,不仅能够省掉很多的绘图工具,而且绘图软件中大量的快捷操作方式提高了绘图的智能性和绘图的精准度,便于学生更好地掌握艺术设计这门技术,提高学生的学习兴趣。
第三,作品保存的便捷性。同传统手工绘制图不同的是,利用计算机设计绘制完成的图片可以被直接保存到计算机或者是外部设计中,并且,为了防止作品丢失,学生还可以进行备份保存,为学生制作和保存艺术作品提供了便利。
3计算机设计在艺术设计教学具体的辅助应用
3.1优化教学形式
从当前我国艺术院校和其他类型学校美术专业的艺术设计课程实际教学情况来看,部分学校的艺术设计教学模式不仅“四不像”,而且“不伦不类”,并不符合艺术设计这一专业的教学内容和教育目标的要求[1]。因此,在应用计算机设计技术进行辅助教学时,该专业的教师首先需要对课程教学的形式进行优化改进,将计算机辅助教学同传统手工绘制教学完美地结合起来,营造一个有序的教学环境。在优化教学形式的过程中,教师还需要改变原有的教学方法,不应该只是简单地讲授与计算机设计操作指令相关的知识,防止课程教学教条化。而是应该在利用计算机辅助设计的同时,穿插一些实际设计案例,通过对这些案例的分析和讲解来提高学生的动手操作能力,使得学生能够在理解的基础上记忆相关知识,提高学生的学习效率。
3.2课程安排的合理性
受学校自身性质和教学目标要求的影响,不同学校在艺术设计课程安排和教授的过程中也存在着一定的差异,所以,为了进一步提高计算机设计在艺术设计教学中的辅助作用,各个学校的教师应该加强沟通和交流,不断地相互学习,从而达到扬长避短、取长补短的效果。对此,教师首先需要对自己讲授艺术设计中的重点知识和内容进行有效的归纳和总结,尽可能地提高课程教学的标准化,避免课堂教学时间的浪费[2]。与此同时,教师需要规范计算机设计辅助教学课程的名称,按照其具体教学内容的不同,从基础上对计算机设计技术进行明确的分类,保证其名称的统一性,使得学生能够在看到名称时,就可以知道自己需要学习的内容。此外,教师需要保证授课课时的合理性,需要按照重要程度的不同对教学内容进行等级划分,并按照等级的不同适当安排授课课时,以便在帮助学生巩固知识的基础上,更好地学习和掌握重点和难点知识。
3.3准确定位计算机设计
虽然计算机设计在艺术设计教学过程中占据着重要位置,但无论是美术专业的教师还是学生,都不可过分夸大计算机设计的作用,需要明确其辅助地位的位置,在进行设计教学和操作的过程中,不能够利用计算机完成所有的设计工作。并且,在教学过程中,教师也不可以将讲解计算机设计相关知识作为课堂教学的重点,而要分清主次。学生需要明确自己应该学习的是艺术设计而不是计算机专业的知识[3]。此外,在练习过程中,学生只可以将计算机作为一种辅助的设计技术,不能够完全依赖网络资源,在设计作品的过程中需要加入自己的见解,以便更好地理解和运用本专业的知识,提高自己的专业水平。
3.4改革考核制度
就当前我国艺术设计教学情况来看,其存在的一个最大的弊端就是理论知识的教学内容和考核比例较多,有关实践知识的教学课时和考核内容相对较少。这一情况的存在,导致培养该专业学生综合能力和实践能力的目标无法实现。因此,在制定考核制度时,教师可以采用“平时成绩+理论考核成绩+时间能力考核”这种成绩考核制度。其中,平时成绩指的是学生在日常课堂教学过程中的表现以及平时练习作业完成的程度等;理论成绩指的是学生对于专业理论知识掌握的程度;实践成绩指的是学生在设计作品的过程中对于计算机设计这项辅助技术实际掌握的程度[4]。采用这种考核制度,不仅可以督促学生将学习到的理论知识和自身的实践操作能力结合起来,还能够让学生重视对日常课堂讲授的知识学习的认真度,帮助学生做好知识的积累,为其日后的学习奠定坚实的知识基础。
3.5加强师资队伍和硬件设施的建设
学校要想培养出专业知识和技能都比较高的学生,组建一支高水平的师资队伍是十分必要的。对此,学校管理者不仅需要招聘一些熟悉计算机设计软件和艺术专业知识的教师,还需要加强对现有教师队伍的教育培训,提高教师整体教学水平[5]。此外,学校领导者还需要加大在计算机设备方面的资金投入,保证硬件数量能够满足教学需要和学生的学习需要。
4结语
总而言之,伴随计算机技术在我国发展速度的提升以及应用领域的增加,使得由计算机技术衍生出的辅助技术在我国艺术设计教学,特别是课堂教学过程中的地位也随之不断提高。因此,美术教师在利用计算机技术辅助艺术设计教学时,首先需要明确该项技术的相关概念,找出其在课程教学过程中存在的缺陷和教学优势,以便为提高其应用效率、优化计算机技术的应用方式提供参考意见。对此,加强艺术设计教学过程中计算机技术辅助应用的程度,对于提高艺术设计课程教学质量、促进美术教学发展具有重要意义。
[参考文献]
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[4]赵红绘.计算机辅助设计在艺术设计教学中的应用研究[J].太原城市职业技术学院学报,2012(7):46-48.
[5]李仁伟.浅议艺术设计专业教学中的计算机辅助设计[J].大众文艺,2010(11):224-225.
摘要:该文就高职高铁信号自动控制专业的《计算机辅助设计》课程谈谈如何认识和实现现代职业教育理念中关于行动导向、任务驱动、案例教学及课程评价等问题。
关键词:高铁信号自动控制;计算机辅助设计;教学改革
《计算机辅助设计》是高职高铁信号自动控制专业的一门专业拓展课程。近年来,出版市场上针对铁道信号工程领域的计算机辅助设计教材匮乏,该门课程一直借用的是其他专业的计算机辅助设计教材。实践证明,这样做有很大的弊端。不仅严重偏离行业特点,影响了学生的学习积极性,而且教学要求和课时分配有很大的出入。随着现代职业教育的发展,我们知道要想推进人才培养模式创新,必须强化教学、学习、实训相融合的教育教学活动,推行项目教学、案例教学、工作过程导向教学等教学模式。为此,编者对高铁信号自动控制专业的计算机辅助设计课程的教材和教学进行了大胆改革。通过一年多的实践,取得了比较好的教学效果。
1教学内容与时俱进
由于《计算机辅助设计》课程介绍的是AutoCAD软件,其为美国Autodesk公司开发的通用计算机辅助绘图与设计软件包。自1982年问世以来,已经进行了近26次的升级。所以,我们在教学内容的选取时,采用目前比较主流的AutoCAD2013版本。
2专业针对性强
随着我国铁路飞速发展,铁道信号工程领域中,计算机辅助设计也变得非常重要。因此,计算机辅助设计软件AutoCAD成为铁道信号相关专业的学生的必备知识。对于高铁信号自动控制专业的学生来说,不仅要掌握AutoCAD软件绘制图形的方法,还要针对高铁信号自动控制的行业标准和规定,绘制规范的图样。教学内容是将高铁信号自动控制专业绘图和计算机辅助设计制图有机融合在一起。在教学内容中均选用真实的高铁信号自动控制专业图纸作为图例。
3体现项目案例教学法
传统教学中的知识是按照系统的章节来划分的。也就是说,对于学生,知识通常是彼此割裂开来,学习完了相关内容后,还是不知如何运用。例如,学生学习某个工具的使用后,对于在什么情况下使用这个工具经常摸不着头脑。对于教师来说,也常常觉得知识点琐碎,无从下手,课堂教学效果无法保证。新的教学内容紧密结合信号专业图例,通过项目案例的方法,将教学内容分为四个主要的项目,17个任务。第一个项目包含2个任务,介绍了信号专业图纸绘图基础知识;第二个项目包含10个任务,介绍了信号专业相关的二维图形绘制编辑方法、图案填充及编辑方法和尺寸标注方法;第三个项目包含2个任务,介绍了信号专业图纸中表格及文字绘制方法;第四个项目包含4个任务,介绍了样板文件的建立以及综合绘制专业图纸的完整过程。
4层次清晰重点突出
由于计算机辅助设计软件AutoCAD涉及工具命令很多,知识庞杂。学生不能快速掌握,而常常缺乏动力。学习主动性不能有效调动起来。所以,在内容安排上,每一个项目都有课前导读,引导学生了解到该项目的知识目标和能力目标,做到心中有数。项目一到项目四的教学内容做到由点到面,例如,从宏观来看,项目四中的任务安排都是要以之前的几个项目学习内容为基础的。而每个项目中的任务划分也是从浅入深的逐层展开的。
5体现任务驱动教学方法
任务驱动教学本质上是通过“任务”来引导学生完成学习。所以,教学内容中划分出的“任务”就非常关键。任务划分的依据就是在一个完整的任务完成过程中,驱使学生主动学习那些必须掌握的技能,从而将分散的庞杂的知识点构建为自身的知识体系。每个任务都分为两个部分,一个是“知识准备”部分,一个是“实战演练”部分。知识准备部分是学生必须掌握的知识和技能,实战演练部分是学生需要完成的任务。这两个部分是相辅相成的。教师在课堂教学中,可以利用需要绘制的图形任务来引导学生,让学生探究式学习,明确目标后在引入需要掌握的知识和技能,学生掌握后,可以直接进入实践环节,通过完成任务,强化知识和技能,从而有效地系统地掌握教学内容。当学生拿到这个图形绘制任务,会主动去思考图形中的每个符号应该怎么绘制,各图形之间如何对正,现有知识能绘制什么?带着这一串问号,教师就很容易引导学生掌握多边形、圆和对象捕捉命令的使用。
6创新高职生课堂学习效果的评价方法
本着提高高职生的专业技能和综合素质的原则,大胆改革课堂学习效果评价方法。评价学生学习知识效果的优劣,不能仅凭一两次考试下定论,而应贯穿于整个学习过程中,尤其是对于综合知识运用的专业图纸的绘制过程。例如,检验每个项目模块的学习效果,可采用学生互评、自评及教师评价三者结合的方式,对学生的课堂学习效果进行综合考核。教师通过多种综合考核评定,最后定出考核等级,并对考核成绩优秀的学生给予适当的奖励,增加学生的成就感,增进学生学习专业的兴趣,提高学生的专业技能。
总之,教师要发挥出学生的主体作用,使学生能够积极主动,充分地体现出学生的主体地位,调动学生学习积极性、主动性,从而激发出学生的学习兴趣。确保专业人才培养目标的实现,真正促进职业教育的高速发展。
参考文献:
[1]邵玉祥.“案例教学+项目教学法”在计算机语言教学中的互补应用[J].高教论坛,2012(2).
[2]刘新荣.1+1>2:项目教学法+案例教学法在研究生英语教学中的互补应用[J].教育教学论坛,2013(9).
[3]郭银章.基于项目任务驱动的计算机网络课程教学方法[J].计算机教育,2011(13).
[4]郭静.现代职业教育体系建设背景下行业、企业办学研究[J].教育研究,2014(3).
[5]李丽明.高职院校课堂教学质量评价体系研究[J].职业教育研究,2011(2).
计算机辅助设计论文相关
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计算机辅助设计技术在我国社会的各个领域都获得了较为广泛的应用。在该技术不断发展的过程中,计算机辅助设计技术具有了独特的发展特色。下面是读文网小编为大家整理的计算机辅助设计毕业论文,供大家参考。
摘要:基于岩土工程设计中CAD(计算机辅助设计)软件的多年使用经验,通过依托计算机所编写的桩位平面布置图中桩位自动编号小程序在CAD中的使用,文章分析了CAD在工程设计中举足轻重的作用,引申出自动化控制在建筑工程中的应用。
关键词:建筑工程;工程设计;高新技术产业;自动化控制;计算机辅助设计
1自动化控制概述
随着现代化进程的加快,电子计算机应用的普及,自动化控制开始冲击着人们的视野及现实生活。它应用到社会的各行各业:工业、农业、国防等领域。由于它与人们的生产、生活密切联系,因而发展迅猛,现在已成为了高新科技产业、先进制造技术的重要组成部分,在现代起到前所未有的巨大作用,使得社会生产率以成倍的速度飞速提高。自动化的出现,使人类走上了省时省力、高效便捷之路。自动化控制理念的引入以及电子计算机的普及,使得社会生产力与九十年代相比提升了一大截。何为自动化控制?简言之就是非人工控制,即不需要人亲自动手的情况下,利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动化控制体现在过程自动化、机械制造自动化、管理自动化三方面,例如我们常涉及的电气自动化设备、自动生产线、可编程控制及其网络、计算机辅助设计、制造及计算机监控管理系统等领域。自动化控制已成为现代化实现的条件和标志。随着1946年第一台电子计算机ENIAC的诞生,自动化控制加快了它的进程,十几年后,工业方面出现了自动开关、自动作业、数控机床、加工中心、自动化仓库、计算机辅助制造、计算机辅助设计及之后的人工智能机器人等,开始它从机械制造向智能制造的转变。而在建筑工程的设计领域,应用最广泛的便属计算机辅助设计了。
2计算机辅助设计
2.1计算机辅助设计的概念及应用
CAD是ComputerAidedDesign的缩写,即计算机辅助设计,指设计人员在计算机、图形设备界面上进行设计工作。1972年10月,国际信息处理联合会(IFIP)在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义:CAD是一种技术,其中人与计算机结合为一个问题求解组,紧密配合,发挥各自所长,从而使其工作优于每一方,并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。CAD功能强大,多个行业、领域均有用到。如建筑工程、装饰设计、环境艺术设计、水电工程、土木施工中的工程制图;精密零件、模具、设备的工业制图;服装加工中的服装制版;电子工业中的印刷电路板设计等诸多领域。它有强大的、开放的用户界面,以此为平台供用户发挥各自专业的技术特点。在建筑工程中,应客户要求,设计通常要用计算机对不同方案进行比选;各种文字的、图形的、数字的设计信息电子格式,都需存储、修改、成图,且能快速检索。设计人员通常利用CAD从草图开始设计,将草图变为工作图,繁重工作由计算机辅助完成;CAD可以完成图形的编辑、放大、缩小、平移、复制和旋转等有关的图形数据加工工作,由CAD自动产生的设计结果,便于设计人员快速作出图形,并可及时快速修改完善。
2.2计算机辅助设计应用实例———桩位平面布置图中桩位编号的实现
2011年3月河北神池房地产开发有限公司在河北省平山县拟建神池商厦项目商业综合楼。高层部分设计采用框剪结构,筏板基础,设计要求处理后复合地基承载力特征值fak达到430kPa;多层部分设计采用独立基础,框剪结构,设计要求处理后复合地基承载力特征值fak不小于400kPa。我公司承担了该工程的地基加固处理工程设计与施工任务,设计采用素混凝土桩进行地基处理,经计算,确定复合地基面积置换率为9.5%,设计总桩数为2632根。设计方案需附《桩位平面布置图》,其中每一根桩都需按顺序编号,二千多根桩,我们在CAD中使用编号命令,仅用了一分钟,从左至右,从上至下,准确、快速,使设计人员从单调、重复的编号工作中解脱出来,把主要时间和精力用在设计理念、设计方案、关键参数的思考上,快速交出用户满意的作品。而在该工程施工时,根据现场实际地质情况及设计要求,共完成素砼桩4083根。如此大的变更,我们借助计算机辅助设计,仅用4个小时就完成了设计方案的修改。在CAD中重新布桩后仅仅一分钟即完成了桩位的重新编号。在CAD中调用一个“count”的程序小插件即完成了此项编号任务,由此可见它功能的强大。早在上世纪九十年代,我们所画的《桩位平面布置图》是通过直尺、三角板、圆规等工具手工绘制的,加班熬夜也需三四天才能完成,若需修改,只能重新再画,远不能满足用户需要,跟不上社会进步的步伐;进入二十一世纪后,计算机大范围普及,借助计算机辅助设计,运用三、四个小时便可完成《桩位平面布置图》的绘制,而当时给桩位编号时所用时间视布桩多少一般在三十分钟以内。该小程序使CAD实现了《桩位平面布置图》中桩位的半自动编号,即人工指定编号位置,CAD自动流水编号。虽是半自动,但相比手工绘图编号,已大大节省了人力。而我们现在所用的“count”小程序,已实现了编号完全自动化,编号完成时间快到以秒计算。随着科技进步,外部程序的功能提高、改进后,仍可在CAD中调用。由此可见CAD可以顺应社会的发展变化,不断提高自身以满足用户要求。
2.3计算机辅助设计的意义
计算机辅助设计已在建筑设计中广泛应用,非常普及,已到了缺之便无法工作的境地。CAD在设计领域已无人不知、无人不晓、无人不用。在建设过程中设计是建设的灵魂,是其必要的前期阶段,施工则是人们理念、目标的实现,是实体的建设。在建筑行业,自动化控制已成为其不可或缺的左膀右臂。
3结束语
分析表明,将自动化控制中的计算机辅助设计这一强大工具应用到设计工作中,会使得设计人员省时省力,修改便捷,作品准确、美观。因此我们应重视CAD的应用,熟练掌握该项技能,使其成为设计人员的必备技能,让CAD为我所用。在现代社会,高质高量高效,就代表巨大效益,而要实现此目标,自动化控制功不可没。自动化控制改变了人们的工作理念及工作方法,使我们能够高效完成工作任务。
参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
[2]ShamTickoo.万水计算机辅助设计技术系列:AutoCAD命令详解与问题剖析[M].齐舒创作室,译.北京:中国水利水电出版社,1998.
[3]王孝武,方敏,葛锁良.自动控制理论[M].机械工业出版社,2009.
1CAD在农业机械设计中的作用
对空间多作用力农业机械的应用分析不同样式的挂结形式犁的分析与计算,成为了遭受空间力多作用力的农业机械的典型问题。传统分析方法主要采用图解法:平面作图,然后求其作用力。这样的做法有一定的局限性,它只能针对某一个平面进行作图分析,无法系统的对测试内容进行全面分析,这就会造成分析的过程中,各个子参量无法高度契合,可能就会导致,无法客观分析,最终可能测试不成功。但是利用计算机辅助分析及计算,通过所建的模型作为子程序,计算出犁的参数变化对各作用力的影响,也可以计算分析出高度调节和力位调节悬挂犁、牵引犁和半悬挂犁的作用力和机构参数的变化对各作用力的影响。
2CAD在典型农业机械设计中的应用与实践
2.1CAD在犁体设计中的应用与实践
犁体设计过程中主要还是利用了3D绘图思维,其仿真出的模型自然也就是3D模型,将仿真结果更为直观的表现了出来,这样的效果远远优于传统手工绘图的二维模式,实现真正的犁体CAD是离不开三维模型的表达。犁体设计中,3D模型构建有着其不可替代的优势,如图像直观,方便观察与修改数据,通常可在主菜单控对主要参数(样板曲线或翻土曲线的初始数据等)进行修改,直到符合最终要求,便可以得到样板曲线、犁体曲线的工程图纸。通过建立通用犁体数学模型,极大的改善了由二维设计所造成的无法整体规划、设计所带来的困扰,使得构建的模型整体性非常强。
2.2CAD旋耕机设计中的应用
作为一种应用极为广泛的耕作机具,在对其进行设计时,务必要确保其总体参数准确无误。传统的演算过程对于总体参数的设计来说一项巨大的挑战,由于其参数受到其他不同参数的制约,因此,设计的过程中就需要CAD的辅助,来完成如此繁重与复杂的演算。旋耕机总体参数设计的任务是:根据用户给定的条件和要求,运用专家系统和理论分析结果,在满足各种约束条件的情况下,确定最佳的幅宽、刀辊半径、刀辊转速、传动系统、悬挂系统参数及整机配置等。CAD可以对相关参数进行反复的测试,直到仿真出最佳效果。
2.3CAD在联合收获机设计中的应用与实践
联合收获机作为一台集收割、分离、清选为一体的综合性的大型农业机械,它具有非常全面的功能;同时,也从另一个角度说明了其结构的复杂程度(主要体现在机器本身涉及的零部件相对较多)。因此,若采用传统手工设计,则会造成极大的困难。借助于计算机辅助设计在联合收获机设计上的应用,会取得相对好较好的效果。在利用CAD进行设计时,应针对其零部件进行设计与测试,由于其总体参数信息量过于庞大,目前,对其总体设计并没有很成熟的应用。联合收获机总体设计除需数值处理和图形处理这两种功能外,还需要对设计时存在的一些关键性问题代替人进行思考和处理,即智能CAD系统。其作用是按照人类在实际设计时的思维方式所建立的智能设计系统,它以典型产品和经验为主要知识源,以模糊的方式进行处理。将专家系统引人联合收获机总体设计中,能够克服目前CAD进一步应用出现的障碍。
3结语
在对农业机械进行设计的时候,运用计算机的辅助,将会大大提升工作效率,减轻许多不必要的繁琐过程。通过计算机的辅助设计,可以对设计产品进行客观的仿真与测试,最终达到预期目标。
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计算机工程又称为计算机系统工程或者电子和计算机工程,因为计算机工程包括电气工程与计算机科学。下面是读文网小编为大家整理的计算机工程毕业论文,供大家参考。
一、渐进式的工程化实践教学
数据库技术及应用是与各专业应用结合比较紧密的应用技术基础课程,是一门工程性和实践性都非常强的课程,因此我们主要以工程化实践教学模式进行数据库技术与应用课程的教学,根据“初步体验、独立项目实践、从业实践与实训”3个层次实行渐进式实践教学训练。在教学过程中,我们注重培养学生的工程能力,强化学生的工程实践意识,从教学内容的组织和实验环节的设计到课堂教学案例和实验教学的开展,都围绕工程素养的培养进行遴选。
1.1采用工程案例驱动的理论教学模式
在理论课讲授方面,我们以工程案例驱动模式进行教学,以网上书店的开发案例贯穿教学全过程,将数据库基本原理和设计技术融于案例教学过程。同时,根据浙江传媒学院电子信息工程专业的传媒行业特色,对教材的内容进行优化整合,增加与新媒体应用相关的多媒体数据库等新技术内容,加强数据库工程应用设计及网络数据库应用技术能力的培养。在各章的教学中,我们用案例进行分析,逐层引导,全过程地阐述数据库系统原理及应用中的各类概念和技术问题。
1.2实行渐进式的工程化实践教学过程
1)初步工程训练体验。课程的教学除了理论教学外,还有相应的课内实验教学。实验内容分成两部分,一部分是数据库技术的基本实践,主要包括特定DBMS的使用、SQL语言的编程练习以及数据库的连接技术;另一部分是小型数据库应用系统的开发,采用工程化的基本思想,组织学生分组设计实现一个初步的工程项目,培养学生的自学能力、主动学习能力、团队协作能力以及初步的工程实践能力。在初步工程训练体验阶段,教师提出工程设计的基本功能和性能要求,包括系统界面设计、基本的数据操作和查询统计功能设计、性能指标设计等基本要求。学生可自由组成小组,根据教师要求自主选题并自主选择开发工具和数据库环境,在完成基本功能要求的前提下,可以结合自己的工程项目设计实现一些特色功能模块,然后完成项目设计的总结报告。最后,教师对每个小组的作品进行项目验收,要求每个小组制作PPT进行项目工作汇报并演示所设计的作品,由学生推选出的若干学生评委负责项目评分。工程项目设计成绩作为该小组成员平时成绩的主要评分依据。
2)独立工程训练实践。独立工程训练实践要求学生在课程设计阶段完成。该阶段要求每个学生自主完成一个真实的或模拟的项目开发实践,以着重培养学生的自学能力、独立从事工程实践的能力、基本的分析问题和解决问题能力。课程设计阶段要求学生自学数据库开发工具和环境,强调独立设计,强化学生查阅资料能力、自学能力、创新设计和实践能力的培养。在此课程设计阶段,教师除了提出项目设计的基本能力训练要求和设计作品的基本功能和性能要求外,还给出一系列参考选题让学生选择。学生也可以自主选题,但需征得教师同意,以保证选题的质量。为避免抄袭等行为的发生,每个学生的题目和内容必须不同。同时,课程设计阶段会要求学生采用与上一次设计不同的工作模式(C/S或B/S),采用工程化的手段和方法完成基本的设计实现工作。课程设计完成后,指导教师组织学生评委(7人)对学生作品和设计方案进行检查,最后通过汇报答辩的形式评定作品设计成绩。作品设计和汇报答辩成绩由学生评委给定,教师在设计过程中负责答疑,在答辩过程中负责点评,但教师有权对成绩进行微调。另外,在课程设计结束后,学生要完成课程设计报告,教师对课程设计报告批注评语并给出成绩,课程设计的最终成绩由作品设计成绩和设计报告成绩组成。经若干次实践证明,上述实践教学方法既减轻了教师的工作任务,同时又促使学生相互学习并取长补短,在促进学生自主学习、主动学习和实践的同时,也提高了学生的表达能力;通过课程设计报告,学生提高了撰写规范的项目设计方案的能力和设计总结报告的水平。
3)从业工程训练实践。从业工程训练实践主要指学生在企业实习期间,以行业一线的真实工程项目为背景,参与并完成相应的工程项目设计实现工作(或作为其毕业设计),培养数据库工程应用实践开发和运用数据库技术从事服务外包等实际应用开发能力。第3阶段主要是结合实际数据库工程项目,尤其是与传媒应用密切相关的数据库工程项目的设计与实现工作,如电视节目查询点播系统、媒体资产管理系统、影视资料编目系统等。这一阶段的实践主要培养学生的实际应用能力,帮助其尽快适应社会需求,在离校前具备应对复杂工程实践的基本能力。通过3个阶段的实践教学,学生能够初步具备到一线从事数据库工程及服务外包等项目开发的基本能力。
二、以能力培养为目标的考核评价机制
教学方法和手段中的一些不足之处,不可避免地会导致考核评价机制不科学和不公平现象的发生。多数课程的考试都采用期末笔试形式,课程考试无法真正做到考核学生的实际工程能力,为此改革评价方式宜与教学模式改革相配套。为使实践训练能落到实处并能给出客观公正的实践评价,我们对于C语言、Java课程以机考为主,采用具有自动评价学生程序功能的程序设计上机练习及考试系统,改变期末笔试的考试形式,在开学半学期后每两周组织一次机考,采用多次开卷机考的方式进行课程考核。通过考试的学生如果不满意成绩,还可以在学期结束前的任何一次考试中重考。数据结构与算法课程考核分为笔试和机考两部分,期末总评成绩建议按照平时成绩占20%、笔试成绩占40%、机考成绩占40%的比例计算。数据库技术与应用课程的成绩由理论考试成绩和工程项目设计成绩两部分组成,理论考试和工程项目设计各占总成绩的50%,其中设计作品占40%,设计报告占10%,不再单独设置平时成绩,而以初步的工程项目实践成绩作为平时成绩。课程成绩的评价采用理论学习与能力培养并重的方式。
三、结语
通过组建由C程序设计、Java程序设计、数据结构与算法分析、数据库技术与应用4门课构成的计算机类课程,我们从以下几个方面对教学模式尤其是实践教学模式进行改革和探索。
(1)以案例驱动方式深化C语言课程的教学改革,完全由学生自学C语言语法,突出专业层面的基本程序设计能力训练。
(2)以案例驱动和项目驱动并重的方式深化Java语言课程的教学改革,前半学期主要采用案例教学法,让学生学会Java语言的语法规则和调试方法,熟悉Java特性和程序架构,特别是熟悉面向对象程序设计的理念;后半学期主要通过项目驱动教学方法,强化学生工程实践能力的培养,突出项目设计实现能力训练。
(3)以理论与实践并重的模式开展数据结构与算法课程教学,以学习传统的、经典的数据处理方法为核心,以掌握算法设计基本功能为目标,通过课堂教学与OJ系统中相应的配套练习,基本达到工程设计必需的基本技能要求。
(4)以工程案例驱动和分组数据库应用工程训练方式改革数据库技术与应用课程教学。我们通过工程教育相关课程的理论和实践教学模式改革,激发学生学习积极性,提高学生自主学习能力;始终坚持以培养学生的工程实践能力为目标,使学生能将工程设计理论和技术应用于实际系统中,更好更快地适应社会对工程人才的需求。
1983年12月,由国防科学技术大学计算机研究所研制成功的中国第一台亿次巨型计算机通过国家技术鉴定,国防科委主任张爱萍将其命名为“银河”。这是中国改革开放、独立自主与引进吸收相结合方针以及全国大力协作的产物,也是中国工程创新的成功案例。本文以银河亿次巨型计算机为例,着重探讨该工程的决策、组织管理中的成功经验,为后人提供有益借鉴。
1工程的背景与决策
国际巨型计算机的研制始于20世纪60年代中期。1976年美国CRAY公司研制成功的Cray-1流水线向量巨型计算机,标志巨型计算机技术的成熟,并开始进入商品化阶段。苏联、法国、英国、西德以及日本奋起直追[1][2],相继研制出各自的巨型计算机。技术先进、功能最强的计算机,历来被首先满足于军事领域的迫切需求。美国国防部以及和军事密切相关的航天局、能源部、国家安全局,一直是巨型机的最大用户,也是巨额研制费用的提供者。1976年,美国著名核武器设计发展中心洛斯•阿拉莫斯实验室以880万美元的价格购买了第一台Cray-1机[3],美国三军及战略武器部队的C3I系统也使用了Cray-1机[4]。因此,美国将巨型计算机看作“军备竞赛的基本要素”,决定“不应让这种计算机输出到任何国家”,尤其对社会主义阵营国家,实行技术封锁和禁运。第三台Cray-1机原本是苏联定购的,但被美国国防部一票否决[5]。
中国考虑研制巨型计算机始于20世纪70年代初。1956年中国的计算技术开始兴起[6],经过仿制苏联到自行研究、设计、制造等不同发展阶段,先后研制出电子管、晶体管、集成电路和超大规模集成电路计算机,为国家经济、科学研究尤其是国防科技做出重要贡献[7][8]。正是由于计算机技术与国家安全、国防科技以及武器装备发展密切相关,1967年9月聂荣臻就提议研制更高水平的计算机。据此,国防科委四局组织调查组到中国科学院计算技术研究所调研,准备百万次计算机的研制方案。1968年4月,在北京召开总体方案论证会,9月国家计委、国防科委、国防工办向中科院计算所下达百万次计算机研制任务书,代号1025。1970年11月,十院向国防科委报告,提议中科院计算所研制亿次巨型计算机,代号723[9]。1972年10月,国防科委根据国家尖端武器、增强国防实力的迫切需要,召开扩大会议,专门研究我国巨型计算机研制问题,并向中共中央专门委员会建议,将巨型计算机的研制列入国家重点工程项目。1974年初,中科院、四机部和国防科委联合向国务院、中央军委、中央专委提出组织全国力量,开展巨型计算机研制。1975年10月,国防科委主任张爱萍指示科委机关,组织国内计算机知名单位,进行全国性调研,了解国内对巨型机的需求、国产元器件质量状况、外部设备的生产能力与水平,以及性能价格比等情况。但是,由于““””的干扰,巨型计算机工程几经筹划,均未能正式实施。
““””结束后,巨型计算机工程问题被再次提出。1977年国防科委经过一段紧张的酝酿、准备,于11月14日向中央呈报了《关于研制巨型电子计算机事》的请示报告,四机部、中科院等部门亦积极争取。此时,中国巨型计算机的研制力量主要有两支:一支是专门从事计算技术研究的研究所,如中科院计算技术研究所、四机部第十五研究所(即华北计算技术研究所)和华东计算技术研究所;另一支是分散在地方和军队高校中从事计算技术教学、科研单位。1978年3月4日,在中央部署巨型计算机研制的汇报会议上,邓小平决定将研制任务交给国防科委,责成长沙工学院完成[10],规定用六年左右时间(到1983年底左右)、2亿元左右经费,研制出每秒运算1亿次的巨型计算机。
长沙工学院的前身是成立于1953年的哈尔滨军事工程学院,是新中国第一所直属中央军委领导的高等军事工程技术学院。1966年退出军队序列,改名哈尔滨工程学院;1970年南迁长沙,改名长沙工学院;1978年10月组建国防科学技术大学,重新回到军队序列。长沙工学院计算机研究所能够争取到巨型机工程项目,主要原因有三:一是由于研制武器装备的迫切需求,国防科委在国家财政困难的情况下,积极承担该项工程的经费。二是敢于拼搏、勇于创新的团队精神。长沙工学院计算机研究所是由哈尔滨军事工程学院海军工程系一个9人计算机小组发展而来,尔后逐渐发展成为军用计算机室、计算机专业、计算机系。自1958年以来,先后研制出一系列军用、通用计算机。1965年,在慈云桂的主持下,率先用国产元器件生产出稳定可靠的441B晶体管通用计算机,打破“国产元器件做不出稳定可靠计算机”的说法,先后生产30余台,用于国防科委各基地、国防科研院所、高等院校及国民经济各部门。1970年代研制的151-3/4型百万次计算机,在1979年、1980年洲际运载火箭发射、潜艇水下发射、同步卫星发射等一系列科学试验中应用。三是与慈云桂的运筹帷幄和不遗余力分不开。在中央决策到底由谁承担巨型机研制任务时,中科院计算所正在研制757工程千万次计算机(该工程直到1983年11月完成)[11];四机部十五所承担的718工程任务,“进展十分缓慢”[12]。此时,慈云桂正在主持国防科委巨型机国内需求及生产的调研工作,虽然也承担着718工程任务,但因前期工作进展较快,1977年下半年就把主要骨干力量抽出,提前进入巨型机的预研和方案论证,从而把握时机,抓住机遇。1978年5月,巨型计算机工程正式立项,代号785工程。
2工程的组织与管理
785工程的组织管理创新,主要体现在指导思想、工程指挥、组织队伍、建立制度以及政治工作等方面。
2•1制定正确的指导思想
工程创新首先是观念创新。在特定的历史条件下,制定一个正确的指导方针是保证工程得以顺利完成的重要前提。785工程是在改革开放之初上马的,当时中国的工业基础、技术水平远远落后于发达国家,不少人认为五年根本研制不出亿次机,即使勉强研制出来也不能工作。有人甚至上书中央、国务院、军委领导,希望制止这种“毫无成功希望”的工程[13]。慈云桂和同事们顶着压力,提出“豁出命也要把亿次机研制出来”[10]。慈云桂参加过1975年、1977年两次全国性调研,了解国内当时无法提供巨型机所需的大规模、高速集成电路和其他相关元器件。如果完全立足国内,从元器件攻关开始,十年也没有希望研制出巨型机。因此,他们大胆提出,785工程不能走闭关自守的老路,必须闯出内外结合的新路,进而制定出既符合中国实际又反映时代特征的工程指导思想:“学习国内、外先进经验,尽量以当前国际先进水平为起点,积极采用先进技术,引进必要的技术、设备,洋为中用。从我国实际出发,尽量采用行之有效的、先进成熟的工艺、技术和元件,把先进性和现实性有机地结合起来,加速完成研制任务”。785工程总体方案设计,集中体现了这一指导思想。1977年,亿次巨型机的总体方案设计是瞄准美国1972-1973年研制成的两台著名巨型机Star100和ASC,此方案1978年5月通过。几乎同时,设计人员偶然了解到美国新近推出的Cray-1产品简介。对新技术极其敏感的慈云桂,立即组织力量进行研究,认为Cray-1的设计思想和实现手段是先进的,是新一代巨型机的杰作,当即决定把瞄准目标转向Cray-1,重新设计既符合中国国情又与国际主流机兼容的总体方案[14]。1978年12月,建立在一个较高起点上的785工程总体方案获得批准。
2•2建立垂直的工程指挥系统
785工程立项后,即建立了由国防科委、国防科技大学、计算机系(所)、研究室和专业组构成的组织系统。国防科委组成785工程工作组,张震寰[15]副主任担任领导、组织协调。张震寰自20世纪50年代中期起,便协助聂荣臻、张爱萍组织“两弹”的研制,主抓试验工作。国防科技大学成立785工程领导小组,张文峰副校长担任组长,下设785工程办公室。计算机研究所分为教学、科研两大块,其中,科研人员按亿次巨型机的构成,分成若干研究室,室下设专业组,形成所、室、组三个层次。张震寰采取“一竿子插到底”的垂直指挥方式,亲自带领工作组定期到工程一线,调查研究,解决问题。他经常把电话直接打到计算机研究所下辖的室、专业组和车间,做到处理事情不过夜。工程涉及的境外订货,凭电话“热线”办理,按正常程序需几个月才能办成的事,缩短在几天完成。学校785工程领导小组、办公室主任也经常深入工程第一线。为保证及时通报工程进展情况,国防科技大学组办了“785工程简报”,将工程进展情况及时上报有关领导部门和单位。在这个工程指挥系统中,慈云桂担任了多重角色:作为副校长兼计算机系(所)主任、学校785工程领导小组成员,具有行政指挥权力;同时,作为785工程总设计师,直接负责技术工作;此外,上至直接接受钱学森、张震寰等领导的指示,下至深入到研究所各研究室、专业组以及工厂、车间,在整个工程中发挥了不可替代的作用。
2•3组织各种相关力量,联合攻关、协同作战
785工程上马之时,正值““””后第一批大学生入学,教学和科研工作全面展开,研制、设计、生产人员十分缺乏。在各级领导的大力支持下,陆续从校内、外调入近百名技术干部。国防科委司令部从各基地抽调50名战士集中培训,从事785工程试制、调试的辅助工作;招收100名知青经过政治和业务集训后,参加785工程的生产。“大力协同”是毛泽东对研制原子弹工程的重要批示[15],也是中国成功发展尖端武器的重要经验。鉴于785工程研制力量的短缺,“必须发扬社会主义大协作精神,组织各种相关力量联合攻关”。一方面在校内与各系及相关部门协作,另一方面与校外相关单位协作。这些协作,按其内容、方式及深入程度的不同,分为五大类,即直接参研、提供设备器材、人力支援、给予技术支持和参加试算,共计48个单位。为使研制出来的巨型机能够及时、有效地发挥作用,785工程开始不久,用户便派技术人员到计算机研究所参与工程,同步学习、掌握巨型机的使用、操作及维护。为解决这批协作人员的住宿问题,专门建了招待所,称其为“协作楼”。在785工程的推动下,计算机研究所(系)坚持教学与科研结合,狠抓师资队伍建设、教材建设、实验室建设,逐步形成学科专业门类齐全,包含本科、硕士、博士完整的教学体系。77级、78级和79级本科生的毕业设计,在研究室研制人员和教员的指导下,大多数是围绕785工程任务展开,既提高教学质量,又培养了技术人员,推动学科建设的发展。为保证785工程的生产,计算机研究所不仅为计算机工厂[10],抽调培养上百名技术工人,而且从国内、外购入相关设备,大大提高印制板生产、绘图与制板、打孔、层压、金属化孔、蚀刻、抗蚀镀金、外形加工、装联工艺等工艺水平[10],攻克许多技术和工艺难关。
2•4建立严格的工程管理制度
质量是工程的生命线,国防、军事工程尤为如此。为保证785工程按时按质完成,计算机研究所制定了一系列严格的设计、生产、保障等管理的规章制度。首先,制定了从设计研制人员到生产、加工、组织管理等一系列岗位责任制。整个工程期间,要求“严格岗位责任制,认真贯彻执行规章制度,提高产品质量,杜绝各种事故。……决不能迁就敷衍”。在研制设计层面上,所领导定期召开各室领导、各部分技术负责人的联席会议,讨论、解决工程研制中出现的问题。后逐渐形成每周一次的协调会制度。计算机工厂也建立相应的生产协调会制度。其次,成立器材设备科,负责785工程器材设备的采购、验收及经费管理。为保证工程顺利进行,实行“用采合作”方式:由科研人员提出所需器材清单及要求,器材设备科统一采购。涉及国外采购任务时,实行“技贸合作”方式:技术上由计算机所把关,贸易由相关部门专人进行商务谈判。为确保进口元器件设备及时而准确到位,有关部门简化审批手续[10]。此外,还建立器材进出库制度、请领申报制度、元器件老化筛选制度、工具申请登记制度等一整套严格的管理制度,各研究室也有专人负责器材的清理与保管。正是由于这些合理的器材管理制度,不仅保障了785工程的质量和工期,而且节省了大量资金,全部工程支出只为下拨经费的五分之一[10]。再次,坚持质量第一、可靠性第一,把“三严”作风贯彻到整个工程的始终。为保证生产质量,计算机工厂成立了质量管理领导小组,制定各类人员质量管理职责,对厂长、总工程师、科室、车间、工程技术人员直至生产班长、检验员、工人的质量管理职责,都做出明确规定,并建立严格的生产工艺规程,创下100多万个焊点无一虚焊等多个工程上的纪录,保证了工程的顺利完成。
2•5开展“以人为本”的政治思想工作
政治工作历来是中国大工程成功的保证。要想把有专家学者、工程技术人员、战士、工人、知青和政工干部组成的团队,长期集合在一个专业领域中,以创造精神和高超技术团结协作,不断做出贡献,没有共同的理想信念、思想基础、传统作风,是不可能达成的。政治工作在工程创新尤其是国防科技工程创新中发挥着重要作用,是中国大工程最重要的特征之一。计算机研究所注重理想信念教育,要求全体研制人员具有坚定正确的政治方向,竖立国家利益至上的观念,把个人的价值实现同国家计算机事业、国防科技事业联系起来。在工程实施的各个关键时刻,通过思想教育、动员会、总结表彰等各种方式,强调“任务光荣、责任重大”,“是立了军令状的,是极其严肃的问题”,大大提升研制人员为国增光、为军服务的政治热情和集体荣誉感。同时,785工程各基层党组织,始终注重将政治工作与科研、技术与生产工作相结合,紧紧围绕“弘扬献身国防、无私奉献和我军优良传统,倡导开拓创新、集智攻关和团结协作精神,坚持科学求实、质量第一和三严作风”这一主题展开。政治工作者深刻认识到,巨型计算机的研制是一项长期、艰巨的事业,需要付出极大的创造性劳动。政治工作的目的,在于激发全体研制人员的工作热情。因此,政治工作不能仅仅停留在讲大道理的层面,更要注重人文关怀,积极解决涉及研制人员切身利益的晋职晋级、学习进修、出国考察、夫妻分居、住房改善、子女教育、日常生活等一系列实际问题,解除大家的后顾之优。政治工作者的这些努力是卓有成效的。正是通过亿次巨型机的研制,逐步形成大家一致认同的“银河精神”:胸怀祖国、团结协作,志在高峰,奋勇拼搏。
3相关启示
通过以上分析,我们可以得出这样一个认识:银河亿次巨型机工程的顺利完成,与其正确的指导思想和合理有效的组织管理是密不可分的。其中的一些思想观念和组织管理措施,对于当今的工程创新尤其是国防工程创新,具有一定借鉴意义。概括起来主要有以下几点:
3•1国家支持与国家意志的集中体现
重大工程项目往往与国家利益、国家安全密切相关,它不仅包含着工程技术的综合集成,而且受国内外政治、经济、军事和文化等诸多因素的影响与制约。巨型计算机对当今人类社会的影响是不言而喻的。然而,现实中“用精度高、速度快的巨型机来解决的问题并不太多”,加之技术风险大、研制费用巨,不是某一个部门、单位能够独立承担并完成的。因此,必须在国家层面上,进行规划、决策、组织、协调与管理,并提供足够的人力、物力、财力的保障。银河亿次巨型机正是在国家鼎力支持和组织保障下完成的。它不仅填补了中国巨型机技术的空白,而且在国防尖端技术和石油地震勘探领域得到实际应用,促进了中国计算机技术的发展。然而,亿次巨型机工程完成之时,就已落后世界先进水平[13],其应用也非常有限。从这个意义上说,它本身的政治意义大于技术意义。它不仅充分表明中国改革开放的必要性和“独立自主与引进吸收相结合方针”的正确性,而且在一定程度上打破西方对中国的技术封锁,帮助中国人建立自信,向世人昭示中国人在高技术领域中是能够有所作为的。因此,亿次巨型机是大工程更是大政治,是国家意志的集中体现。
3•2两弹一星工程组织管理模式的示范作用
统一领导、行政和技术两线式指挥、总设计师制、“集中力量、大力协同”以及预先研究、计划评审技术(programevaluationandreviewtechnique,即PERT)等,是两弹一星工程总结出来的宝贵经验。银河亿次巨型机工程的决策与组织管理,以两弹一星工程为示范,并加以发展。如“一竿子插到底”的垂直指挥方式,“预先研究+模型机研制”(通过对模型机的生产、组装、调试、试算,及时发现和解决问题,积累经验,避免浪费)等。但有些方面还做得很不够,1979年钱学森视察785工程时就曾指出:亿次巨型机工程,从制定计划到组织管理,要使用先进的管理经验,如PERT,要提高效率,要进行质量控制。
3•3工程质量与规章制度的可靠保证
质量是工程的生命线,也是巨型机运行稳定可靠的重要保证。在工程的研制、生产、测试、质检等各个环节中,通过制定一系列的规章制度和岗位责任制,坚持“三严作风”(严肃、严密、严格)、“十六字方针”(严肃认真,周到细致,稳妥可靠,万无一失),从而有效地控制了工程质量和进度,按时保质达成设计目标。
3•4领军帅才与优良传统的有机结合
慈云桂院士作为国防科技大学副校长兼计算机研究所所长,是亿次巨型机工程的总设计师。他具有战略眼光,对新技术敏感,开拓进取,勇于创新,在总体方案、关键技术以及整个工程的组织协调方面,发挥了重要作用。在他的领导下,这支团队相继产生一名科学院院士、两名工程院院士,并为国防科技领域培养出一大批优秀技术人才。发扬我军艰苦奋斗优良传统、团结协作、无私奉献和勇攀科技高峰的银河精神,始终是支撑这支队伍从事巨型机工程创新的理想信念与内在动力。
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近年来,互联网技术不断普及、计算机发展迅速,计算机工程能够实现信息的有效传输,对网络与电子商务等的发展具有推进作用,计算机工程被广泛应用。下面是读文网小编为大家整理的计算机工程毕业论文,供大家参考。
1概述
近年来,科学技术不断进步,互联网与计算机技术也随之快速发展,信息技术向人类生活的各个领域全面推进,促进了商业、信息业、通信业等各个科学领域的发展,逐步演变成数字化时代。如今,计算机工程应用具备方便、快捷等优势不可否认,但网络环境的开放性,使非法用户有机可趁,随之带来了病毒入侵、数据丢失、黑客攻击等一系列影响人们正常工作与生活的问题。因此,计算机工程应用中存在的问题,值得我们深入探究,并挖掘计算机工程应用的优势,不断改进,不断取得创新,以确保计算机工程应用的安全性和可靠性。
2计算机工程应用存在的相关问题
在计算机工程的应用中,由于信息网络平台的开放共享,病毒与黑客极易入侵计算机系统,对信息数据的安全构成严重威胁。因此,计算机工程应用中的安全问题应该得到重视。对计算机安全的管理,包括软硬件结构管理、数据信息管理和应用程序的管理。首先,在计算机应用阶段,计算机的实体安全性应该得到有效确保,计算机实体、计算机的电磁辐射应该得到有效控制,使其符合各项安全指标。其次,针对计算机软件设施,应该进行高效安全的管理和控制,使计算机的存储功能得到体现,阻止非法入侵和数据丢失。除此之外,提高计算机的存储防护能力也很重要,约束用户的作业范畴,避免用户读写操作跨越规范的界限。对于数据信息管理,设置专人进行数据的安全管理以及数据的输出管控,实施安全体系监测,有效记录数据及系统运行状况。另外,对计算机传输数据的输出进行全面审核也很重要。在计算机系统中,用户识别身份的方式通常为口令识别,因此,应严格管理用户登记信息,当应用中出现非法请求,系统应实施全面追踪程序,进行有效识别,对非法用户实施拦截。此外,计算机应自动对应用中的日志记录进行全面记载,记录项目包括节点名、用户名、用户口令、使用终端、使用数据等方面,实施对信息的有效保护。在计算机中,计算机应用的安全性与便利性存在失衡。安全体系的安全水平等级不一,针对信息的重要程度,制定相应的安全措施进行保护。确保信息与数据的保密性、整体性、可用性。在计算机网络体系中,计算机信息的取用,使用者必须经过授权方可访问,这是确保网络管理信息保密性的根本[1]。在信息输入、输出过程中,未经授权用户禁止擅自更改数据,破坏数据的整体性。同时,要体现动态信息的可见性,提高系统静态信息的可操作性。
3计算机工程应用的优势
计算机工程在应用上存在诸多安全隐患,对计算机信息实施安全保护非常重要,计算机工程应用也因此得到发展。例如,运用入侵检测系统,对计算机软硬盘设施中的信息数据进行实时检测,及早发现恶意攻击。对于黑客的入侵和恶意攻击,采取防火墙、防病毒墙对计算机系统进行保护,防火墙可以对网络数据的合理性进行分析,防止外部入侵,对非法用户进行约束[2]。运用加密技术,使黑客无法还原数据,从而阻止其恶意攻击。优化端口保护也具有显著的保护作用,能够对单端及双端进行保护,解决远程终端在计算机应用中的不足。计算机工程的广泛应用,推动了信息化的发展,同时也对经济发展起到了促进作用,计算机工程的发展,带动起相关产业的发展步伐,使我国经济水平提高,同时网络平台的发展给就业者提供了更多的就业机会和发展平台,带动电子产业、商业、信息业、通信业等各大领域的大规模发展。在保证安全的情况下,充分发挥计算机工程应用的优势,让用户安全、放心的使用。在公共服务体系中,计算机工程得到社会的广泛应用,其与互联网技术相结合,有效提高了公共服务体系的管理水平和工作效率。过去,公共服务体系数据需要人工采用手工输入法输入,导致工作效率较慢、服务水平低下、服务质量欠佳等想象。如今,计算机工程与互联网技术的应用,使公共服务体系得到明显改善,服务效率有所加强,获得巨大的进步。
结束语
综上所述,计算机工程在应用过程中,尚存在一些相关的安全问题,但也具备相应的优势。因此,对计算机工程应用的不足与优势进行探讨,掌握存在的问题并针对问题提出解决方案,运用科学的管理手段,实施具有针对性的安全措施,以解决计算机工程应用存在的不足,提高其可靠性和安全性,充分发挥其应用价值,为人们提供安全、可靠的信息平台,促进经济、科学的发展,提高全民经济水平。
14所大学计算机工程课程设置
计算机工程是涉及现代计算系统、计算机控制设备的软硬件设计、制造、操作的科学与技术,建立在计算、数学、科学和工程学的基础上,主要研究计算机处理器、多处理器通讯设计、网络设计和存储器体系,着重研究硬件设计以及与软件和操作系统的交互性能,如嵌入式系统、分布式数据与大规模存储系统。绝大多数美国学校的电气工程和计算机工程是在一个系,除数学、物理等基础科学知识外,课程体系主要包括计算机科学和电气工程等学科的相关课程、设计和构建计算机系统及基于计算机系统的相关软硬件课程。培养的学生应具备从事计算机系统工作的能力,或具备基于计算机相关系统进行分析、设计、应用和集成工作的能力,具有扎实的计算机基础理论、良好的科学素质和工程实践能力,包括良好的团队合作和人际交流沟通能力[5]。下面主要介绍美国这4所大学的计算机工程课程设置情况。
1.1UIUC计算机工程专业本科课程设置
UIUC计算机工程专业学生需要修满128个学分,这些课程分为如下7大类:1)科学基础与数学课程(31学分),包括数学、物理、化学在内的10门课程。2)计算机工程核心课程(34学分),这些课程重点介绍计算机工程领域的基本概念、基本原理、基本实验方法和技术,共有10门课程。3)专业基础数学课程(6学分),包括离散数学和概率、工程应用两门数学课程。4)写作课程(4学分),1门写作原理课程,主要讲授研究报告的写作方法。5)专业技术选修课(23学分),其中1门必须选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程之外的课程,其他必须均选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程。这些课程强调计算机工程实践中用到的主要分析方法和设计原则。6)社会科学与人文科学课程(18学分),这些课程被工学院认可并满足学校对学生社会科学与人文科学课程通识教育的要求。7)自由选修课程(12学分),这些几乎没有限制的选修课可以让学生学习任何领域的知识。学生可以在计算机工程专业深入学习课程,也可以学习生物工程、技术管理或语言等课程。
1.2普度大学计算机工程专业本科课程设置
普度大学计算机工程专业学生需要修满125个学分,这些课程分为如下6大类:1)通识教育课程(24~25学分),包括6~7学分的两门交流技巧课程和18个学分的社会与人文学科选修课程。2)数学课程(21~22学分),数学课程有两种套餐,各6门课,学生可以根据自己的情况任选一种。3)科学基础课程(18~19学分),包括物理、化学、生物及面向对象编程等5门课程。4)工程基础课程(7学分),包括工程导论两门课程及计算机工程和计算机科学以外学科的工程学科选修课1门。5)计算机工程专业课程(49学分),包括32~33学分的13门计算机工程专业核心课程;两门共计1学分的研讨课程;2门3~4学分的高级设计课程;2门8学分的研究生课程;1~2门计算机专业选修课程,使计算机工程专业课程总学分达到49学分。6)任选课程(4~6学分),根据辅修要求或个人兴趣,任选课程可以从理学院或文理学院中适合工科学生的数学、科学课程中选择,目的是使总学分达到125学分。
1.3伊利诺伊理工学院计算机工程专业本科课程设置
IIT计算机工程专业学生需要修满130~134个学分,这些课程分为如下3大类:1)限选课程(109学分),学分分配如下:计算机工程专业限选课程47学分,包括计算机工程和计算机科学两类课程;数学限选课程24学分;物理限选课程11学分;化学限选课程3学分;工程科学限选课程3学分;社会科学与人文学科限选课程21学分。2)选修课程(15~19学分),包括专业选修课程9~12学分,其中含1门硬件设计选修课;科学选修课程3学分。3)跨专业实践项目课程(6学分),包括IPROI跨专业实践项目I和IPROII跨专业实践项目II两门课程。
1.4西北大学计算机工程专业本科课程设置
西北大学计算机工程专业学生需要修48门课程,这些课程分为如下7类:1)通用工程方法、数学、科学基础课程(15门),必修计算方法与线性代数GenEng205-1、线性代数与力学GenEng205-2、动态系统建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4门通用工程方法课程;必修微积分(I)MATH220,微积分(II)MATH224,微积分(III)MATH230及多元积分与矢量微积分MATH234四门数学课程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3两门科学基础课程;从McCormick工学院科学基础课程中任选其他2门课程;另外必修IDEA106-1工程设计与交流(I)、IIDEA106-2工程设计与交流(II)两门工程设计和交流课程。2)工程基础课程(5门),必修4门,包括EECS202电气工程导论、EECS203计算机工程导论、EECS211编程基础(C++)、EECS302概率系统与随机信号,并从McCormick工学院工程基础课程热电力学、系统工程与分析、材料科学和流体与固体中任选1门。3)交流与社科人文学科课程(8门),选修GenCmn102演讲或GenCmn103课程的其中1门,另外选修7门满足McCormick工学院要求的社科人文学科课程。4)专业核心课程(5门),必修EECS205计算机系统软件基础、EECS303高级数字逻辑设计、EECS361计算机体系结构、EECS311数据结构与数据管理和EECS343电路基础这5门课程。5)技术选修课程(10门),西北大学计算机工程专业分高性能计算、VLSI与CAD、嵌入式系统和算法设计与软件系统4个方向,每个方向开设若干门技术课程,每个学生必须在这4个方向中选修5门课;从专业基础课程EECS213计算机系统导论、EECS222信号与系统基础、EECS223固态工程基础、EECS224电磁场与光学基础、EECS225电子学基础5门课中根据学习方向选修2门;剩下3门从计算机科学、计算机工程、数学、科学基础等课程中选修,如可以是生物学BIOL210-1,2,3和化学原理CHEM210-1,2,3课程,也可以经申请同意选修相关计算机工程研究生课程。6)自由选修课程(5门),共修5门,学生可以根据自身情况和兴趣爱好自由选修。若从未学习过任何计算机编程语言,建议其中1门选修编程入门(Python)EECS110课程。7)高级项目课程(1门),至少在微处理器系统项目EECS347-1、计算机体系结构项目EECS362和VLSI设计项目EECS3923门课中选修1门。
24所大学计算机工程课程设置特色
4所大学计算机工程本科专业的课程设置都通过美国工程教育认证机构ABET的EC2000指标体系认证,有如下特点:
1)注重基础知识的学习,在贯彻通识教育中培养学生的各种能力。基础知识直接决定学生未来的发展潜力[7-8],而基础知识的掌握通常是通过通识教育实现的。与我国高校通识教育不同的是,这4所美国大学按照各种完整的项目组织基础知识,让学生在基于项目的学习中形成各种能力。他们还特别重视人际沟通能力的培养和学生对广泛深入的人文社科知识的理解,使所有工科学生在数学、物理、信息、物质、生命、技术和能源科学方面及人文社科方面打下广泛的基础。这种比知识更重要的能力是学生取之不尽、用之不竭的资源。普度大学第一年的工程基础培养及UIUC第一年的计算机工程训练从一开始就围绕能力培养,使学生能更好地理解和应用所学的基础科学和数学知识。
2)注重相关学科的交叉和融合,培养学生跨学科处理问题的本领。现代工程是一个复杂系统,不是狭隘的技术知识背景所能胜任的。解决现代工程问题要求工程师能够打破学科壁垒,把被学科割裂开来的工程再还原为一个整体。这要求学校在课程设置上必须充分考虑学科的交叉和融合,为学生提供综合的知识背景,以利于复杂工程问题的解决[6,8]。UIUC、普度大学、西北大学和IIT在课程设上均体现了学科交叉、学科融合的思想。UIUC规定学生在技术选修课中必须选1门计算机工程和计算机科学系以外的课程,例如宇航工程、农业与生物工程、土木工程、化学工程、生理学、生物工程、生物物理学、生物化学、大气科学、天文学、材料科学与工程、机械工程等。普度大学的计算机工程专业学生也必须选修1门电气工程和计算机工程领域以外的课程,以满足工程拓宽要求,可以是航空力学、化学工程计算、噪音控制、核工程导论、材料结构与特性、环境工程中的物理化学原理、环境可持续工程以及运筹学-优化、运筹学-随机模型中的任何1门。西北大学的计算机工程本身就是该校电气工程和计算机科学交叉和融合的结果,学生除必须选修科学基础选修课中的普通物理-电磁学、普通物理-波现象和现代物理外,还必须在遗传和进化生物学、工程分子和细胞生物学中任选1门。IIT规定科学选修课必须选1门生物学、材料科学、化学原理,工程选修课必须选1门机械学导论或热动力学。
3)强调工程实践能力培养,培养学生“以解决问题为中心”的工程设计能力。工程本身就意味着实践,意味着更加重视工程实际和工程的系统性和完整性。这4所大学都十分强调学生工程实践能力的培养,在课程设置上不仅有丰富的实验课程,而且通过更为灵活多样的基于项目学习(Project-basedLearning)课程培养学生的实践能力。如IIT有IPRO跨专业实践项目,西北大学要求学生在微处理器系统项目(EECS347)、计算机体系结构项目(EECS362)、VLSI设计项目(EECS392)等项目课程中必须至少选修1门。普度大学要求学生选修电气工程设计导论(ECE402)、计算机设计与样机(ECE437)、操作系统工程(ECE469)、编译器与翻译器工程(ECE495S)和数字系统高级项目(ECE495C)等项目课程。UIUC则有计算机组成与设计(ECE411)、高级数字系统项目(ECE395)、微处理器项目(ECE412)、数字信号处理项目(ECE410)等项目课程供学生选择。
4)发挥和保护学生的个性及兴趣,激发学生的自主性和创造性。工程教育应该在最大程度上发挥学生的个性并促进其创新能力的发展。在专业学习中,学生可以根据自己的水平、学习兴趣、个性特长选择不同的课程,从而促进个性和创造性的发展。为学生提供不同的培养计划是这4所大学的共同特点。西北大学为计算机工程学生提供了高性能计算、VLSI与CAD、嵌入式系统和算法设计及软件系统4个不同的学习路径。UIUC、IIT及普度大学则采用庞大的选修课程及明确的课程分类,使学生可以依据兴趣爱好自行组织课程和学习内容,以发展个性,提高创新能力。
5)坚持课程设置机构的开放性,改变只按学科知识、由教师单方面设置的做法。在课程设置机构方面,这4所大学均根据产业界对计算机工程师的能力、素质、技能和知识等要求,学生求职的需求,毕业校友学习和工作的经验反馈及ABET2000指标体系,成立由有工程背景的教师、产业界、教育认证机构、学生及毕业生等利益相关者组成的专门委员会,讨论、确认、不断改进计算机工程专业的课程体系及教学大纲。这与我国由高等院校计算机科学与技术专业教学指导委员会主导、以学科为导向,追求知识完备性为基础,由缺乏产业经验和工程背景的教师确定的课程设置和教学计划相比,在满足学生求职和产业界需要等方面有明显优势[8]。
3改进我国计算机科学与技术本科专业实践教学的思考
截至2006年,我国高校工科专业在校生为600万人,其中计算机相关专业在校生近45万人,在规模上基本适应我国经济社会发展的需求。问题是我国计算机工程教育与计算机工业界脱节较严重,不同类型、层次学校的培养目标趋同[8]。通过深入研究、分析和比较美国高等学校计算机工程专业的培养目标及课程设置特色,我们深刻认识到我国工科院校计算机专业本科教育存在的诸多弊端。比如工程实践环节薄弱;工科教师队伍的非工化趋向严重;评价体系错位;课程体系落后,学科交叉欠缺,导致创新与实践双向不足,计算机毕业生得不到产业界的认同,普通工科院校计算机专业毕业生就业率低下。以下是我们对工科院校计算机科学与技术本科专业实践教学改革的一些思考:
1)计算机科学与技术本科专业实践教学的改革应从培养目标、课程体系、师资建设和评价体系、产学合作等方面综合考虑。
2)从培养目标上,工科计算机人才培养应从学科导向转为求职导向,也就是以产业需求为导向。这使学生能形成胜任今后工作的能力,成为合格的公民和称职的产业人员,而不仅仅是只掌握系统、完备的学科知识。
3)课程体系要符合大工程观的要求,注重学科的交叉和融合,强调基础知识的同时强化对学生实践能力的培养。实践教学应加强实验课程、项目课程和企业实习项目的建设,强调做中学、用中学,提倡学生的主动学习和实践是实践教学改革的重点内容。
4)评价体系涉及如何评价学生的学习效果,是关系到教学是否能达到培养目标的重要因素。如果要培养符合计算机产业界需要的具有各种能力和素质的工程师,以理论考试为主评价学生能力的评价体系就尤显片面。如何制定科学有效的评价指标,对学生的各种能力进行综合评价,特别是在基于项目的实践学习中对学生的团队合作能力、交流沟通能力、解决工程实际问题的能力进行科学评价,是一个有待探索的问题。
5)工科院校的师资队伍建设不应片面追求高学位和高学历。一方面应加强对现有教师实践环节的训练,鼓励大学教师到产业界兼职、进修和实习,通过必要的产业实践提高他们理论联系实际的能力,加强他们对产业发展需求的了解和认识;另一方面应聘请产业界具有丰富理论及实际经验的工程师到工科院校兼课,帮助学生了解工程实际,指导他们应用理论解决实际问题。
6)目前,产学合作主要体现在校企科研项目联合攻关、科研成果转化等方面。今后,我们应将产学合作有计划、有步骤地深入到工科高等院校计算机专业的课程设置、教学内容制定、实践项目课程教学、教学评价、师资培训等方面中去。
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计算机工程已经逐渐地走进了人们的生活之中,在人们的日常生活中也在不断地扩大应用范围。下面是读文网小编为大家整理的计算机工程毕业设计论文,供大家参考。
一、计算机工程制图的概念
市场的快速扩大使得近年来环境艺术设计专业得以长足发展,据统计,全国已有超过百所院校开设此学科,有超过五百所院校开设了相关设计类学科,但在专业制图软件操作上的规范性与高效性仍相对滞后,制图能力与设计能力脱节的矛盾十分突出,无法满足日益发展需求的设计教育现状。工程制图是设计师之间相互交流的规范语言,是方案设计乃至整个方案实施过程中的一个施工依据。随着计算机技术的迅猛发展和普及性的提高以及行业的迫切需要,计算机辅助绘图(ComputerAidedDrafting)应运而生并被广泛应用,简称为CAD。
二、计算机工程制图教学现状
环境艺术设计专业在学制内开设的计算机软件课程从专业应用角度可分为四个方面。一类是使用AutoCAD辅助设计软件,完成工程制图,或三维模型;第二,是三维造型、场景设计和建筑动画,以3dsMax、Vray等软件为代表;第三,是版面编排和平面设计软件,用于效果图后期编辑和制版,如Pho-toshop、CorelDRAW等;四是非线性编辑软件(一般作为选修课程),用于建筑漫游动画等流媒体文件后期合成。作为院校的设计专业的软件教学,就应该在宏观上划分出软件类别,进而才能针对不同软件定位和应用领域确定课程教学方向,选择相关软件,分析专业差异,开展组织教学。环境艺术设计专业兼有文、理等学科的内容,具有学科跨度大等特点,因而,在课程的设置上要整合课程资源,突出专业特点。鉴于传统教学的模式,是根据专业文理倾向不同的特点而通常采用两种教学模式:即按艺术类的艺术教学模式和按工程技术类的理工科教学模式。这两种模式同时存在是专业教学的必然结果,但经过长期的教学实践会发现,这样的课程设置虽然各有千秋,但都缺乏符合专业教学特点的专业性和系统性。在环境艺术基础教学中,软件操作课程是环境艺术设计设计专业的必修课程,而计算机工程制图又是软件操作课程的基础,其目的在于培养学生空间的创造能力和想象能力,在室内设计中正确运用计算机软件通过图示、图解法阅读、绘制图形等技能,进而加强设计能力。学生可借用计算机制图技术设计再现各种施工图或设计全新的方案。自课程开设以来,已经逐渐形成了一种相对稳定的传统教学模式,即在教学内容、教学方式方法上都直接借用了工科类机械制图的教学方式方法。然而环境艺术设计专业的学生主要是由艺术类招考录取的,无论是数学运算和逻辑思维都不是强项,这种教学模式给教学带来诸多的困难和矛盾,如学生对知识的接受能力、逻辑性思维能力以及在教学内容、教学过程等方面都存在着不适的严重问题,归根到底就是传统的教学方式方法与本专业的教学不能完全匹配。艺术类学生的形象思维能力和造型表达能力十分突出,这就要求课程要因材施教、扬长避短,进行相应的改革,要根据专业的特点和需求,在教学方法上创造一种适合于环境艺术设计专业的教学模式,以满足真正适应专业要求和满足社会需求教学模式。
三、教学方法改革措施
(一)教学理念的改革
环境艺术设计专业是以室内空间设计为核心的设计学科,空间的布置、色彩的搭配、材料的选择、施工的工艺等,是环境艺术设计设计重要的研究方面,这就要求在课程中适当引入美学法则、人机工程学、材料学以及人文学等内容,要考虑空间的划分、构建等各阶段所涉及的方方面面因素,因此专业的学习目的在于解决空间环境与人、环境与社会、室内空间与室外空间的诸多关系。作为环境艺术设计专业所开设的第一个软件课程,它是培养设计思想的必要过程,是实现设计作品的重要手段,它的目的在于为今后的设计创意奠定基础,也为设计的传达和实施创造更多可能性。因此要指导学生明确学习的目的性,熟悉现代制图的观念,提高空间造型水平,促进设计表达能力,变再现为创新,理论与实践的交互,才能使学生把握知识、提高技能。
(二)教学内容的改革
从计算机工程制图的知识体系来看,它主要以专业制图要求为依据,以专业透视和手绘效果图为基础,通过AutoCAD软件确定各视图之间的造型关系,从而规范高效地完成制图。那么,如何将把前期相关课程的内容结合起来,贯穿在计算机工程制图课程中就成为教学的重要内容,使其并非仅仅停留在讲授计算机软件相关知识与操作技巧的层面上。此外,把握基本原则是建立一切关系的必要条件,不论是在图形的分析过程中,还是在设计作品表达过程中,制图规范要求和合理制图步骤都是至关重要的。目前我们将计算机工程制图教学内容分成两大部分:一是平面制图部分,包括平面图、天棚图、立面图、剖面图、节点大样图等。使用线型、线宽、图层工具、绘图工具、修改工具、标注工具等,结合投影理论,绘制施工图的各个元素,学习AutoCAD制图的常用表达方式(包括造型的构成与修改、图层的建立与编辑、尺寸标注与文字标注、图框绘制)等方面的内容。如案例教学中安排的学习内容有:家具组合平面图、建筑总平面图、建筑立面图、详图、园林规划图等。适合于环境艺术设计、建筑设计、工业设计的基础制图教学;二是三维制图部分,学习使用三维造型工具,建立基本体造型和三维造型编辑命令,让学生树立视图概念、三维空间想象能力,结合专业的要求进行内容设置。如案例教学中所安排的三维制图内容有:三维零件图、三维零件装配图、三维室内空间图、矢量图导出为位图等内容。另外,由于该课程是学制内学生所接触的第一个软件课程,教学初期需要引导学生了解Windows基本操作。这些都是环境艺术设计专业的实践课基础教学内容,是根据专业的特点而制定的,在教学内容的讲解中自始自终围绕着专业特点进行,内容设置上也以规范和创新为基础展开。
(三)教学方法的改革
首先,相对于传统手绘制图是一种锻炼手、眼、脑配合的练习形式,在制图应用的软件中Auto-CAD、3dsMax绘图制图软件其强大的数据治理系统和优选功则能给设计过程搭建了新平台,一方面可以高效制图、便捷传输,另一方面也能激发设计师的想象空间,激发设计灵感。因此,如果学习过程仅停留在简单的造型临摹,无异于放弃了计算机制图软件的思维拓展功能。在整个图形的表达过程中能充分进行思维构想,所以在课堂上除了案例操作演示、快速表现练习外,要通过临摹范图,强调制图规范,还要通过开放性题目,提高学生的创造能力和设计水平。其次,设计流程中,通常是先画出总平面图,然后分解画出各角度立面图、以保证设计表达的准确性;在内部图形的处理上则采用剖面图和节点大样图来明确表达出其细部线型关系、材料工艺等信息。借助计算机工程制图软件,利用对象属性、图层以及其他辅助工具,合理安排图形、文字、标注等制图内容,通过制图软件实现制图表达的准确性和规范性是练习过程中的学习重点。为了让学生在学习过程中明确专业定位和学习目的,要在课程中安排出适量课时进入到设计工作室了解整个环境艺术设计流程,了解所学知识在行业中的定位,明确学习的目的性。
1.计算机实践教学中存在的问题
随着国家对教育的不断投入,教学改革已经有了明显的成效,但实践教学还在诸多方面存在一些不足。
1.1实践经费相对不足
学校真正提供给实践的资金有限,校内实践场地和设备存在一定程度上的不足,这就出现了人均实际操作动手机会少,教学与设备不协调等现象,直接影响了实践教学的质量,也影响了学生技能的培养。
1.2实践指导教师结构不合理
在实践教学师资队伍中,“双师型”教师还比较紧缺。参与实践教学指导者多为从公司聘请的工程技术人员,他们虽有着深厚的实践经验,但不能很好地将实践操作与理论知识统一起来,属于会做不会讲。而本校的教师虽有一定的专业基础理论知识,但在生产实践方而缺乏一定的锻炼,属于会讲不会做。教师结构的不合理,使得理论知识与实践技能不能有效的形成统一体,也影响了实践教学的质量。
1.3校企合作实践存在不足
(1)能够接受实践的学生少。企业受到人员和场地的限制,不可能接收太多的学生进入企业实习。
(2)对学生管理不足。由于学校和企业对于学生实践的管理都较为松散,造成学生对实践教学缺乏正确认识,使得实践教学的质量难以保证。
(3)需要有专门的教师脱离工作岗位指导学生。如果没有专门教师指导,企业很难抽调人员为学生提供专门指导。另外,没有教师的参与,企业很难保证项目开发进度,也不愿意不熟练的学生参与项目开发。这样,学校和企业就失去了合作的基础。
1.4实践考核不严
学校对于实践教学没有建立规范的考核标准,对实践教学的考核往往低于理论考核的要求,使得实践考核流于形式,影响了实践教学的效果。
2.计算机工程教育实践教学改革
针对上面分析的问题,我们认为高等工程教育中计算机实践教学改革应该侧重以下几个方面。
2.1加强教师实践能力培养,提高教师专业素质
高素质、实践能力强的师资队伍是提高人才培养质量的保证。学校应该加强计算机专业具有丰富工程经验的“双师型”教师的引进,同时采取有力措施组织教师参加各类师资培训,努力提高师资队伍的业务水平和工程能力,不断更新和拓展专业知识,提高专业素养。学校发展过程中有许多与计算机相关的项目,教师应该关注这些项目的实施,学校要尽可能把这些项目放在学校内部立项、实施。这些可以为老师和学生提供一次实践锻炼的机会,并能够降低开发成本,方便维护。有计划地安排教师到相关企业实践,了解计算机行业管理知识和新技术发展动态,积累工程开发经验,努力打造“双师型”教师队伍。教师们将最新的软件技术和职业技能传授给学生,指导学生进行实践,培养学生的实践创新能力。在人才引进和教师培训有限的情况下,教师可以组成模拟项目开发教学团队,确定明确的设计目标,教师引导,学生直接参与,按照工程项目管理方法管理,按照项目验收标准验收,提高教师的实践教学能力和管理水平,促进学生工程开发能力和团队合作精神的培养。
2.2案例教学法
根据教材重点、难点和学生中存在的疑难问题,精心设计案例题,以巩固深化知识,发展能力,以达到热能生巧。案例教学模式就是打破“以教师为中心”的传统教学模式,扩展到“以学生为中心”的复合型教学模式。在这种教学模式下,整个教学过程,教师利用情境、协作、会话等学习环境,要求充分发挥学生的主动性、积极性和创造精神。在这种模式中,学生是主体,也是中心,是知识的主动构建者;而教师是教学过程的组织者、指导者、促进者;教材是学生主动构建的对象;媒体则是认知工具。这种模式是与现代社会对人才培养目标相适应的,因而也是最有效的新型教学模式。
2.3激发学生的自主实践兴趣
采取激励机制,鼓励学生以兴趣小组或课程实验小组的形式开展实验、展开实验讨论,并主动和教师交流;鼓励优秀学生和高年级学生参与课外实践指导,逐步形成学生合作、自主实验和自主指导的氛围,转变教师指导为学生自主研讨,缓解开放性建设中实验指导教师数量不足的问题。设置合理比例,严格规定学生应该完成的课内和课外实验,让学生带着任务进实验室或实习基地。根据学生的学习动态,启发和引导学生自主选择实验项目,自主设计实验,综合运用所学知识,解决学习中的困难和问题,显现自己的智慧和能力,体验自主实践的成果,从而达到充分调动学生自主实践的积极性和主动性的目的。
2.4开发虚拟实践教学平台
由于自主实验所占比例较高,实践教学条件势必有限,加上难以为每个开放实验室全程安排指导教师,那么,可以借助校园网络建设虚拟实践教学平台,方便各个实践课程项目案例的管理,缓解教师和设备短缺问题,也缓解外出校企合作费用过高问题,为学生自主学习创造条件。以此平台的软件虚拟实训环境为例,老师和学生分组充当项目经理、开发员和测试员角色,登陆虚拟实训环境,根据其中真实的软件开发实例课件内容要求完成不同的开发和测试任务,并分阶段提交各自的成果,项目经理对开发员和测试员的工作进行指导、评审、考核和答疑。这样,学生将置身于以真实工程项目职场为背景的实训环境中,以项目团队的组织形式完成实战训练,亲身感受到规范的软件开发流程,迅速掌握规范高效的软件项目开发步骤与方法,在真实的项目开发过程中提高实践动手能力,获得实际工作经验,从而大大缩短了就业后的岗位适应期,真正实现专业教育与企业岗位需求之间的相互衔接。为了提高实践教学资源的利用率,开发实践教学资源库也就显得尤为重要。计算机虚拟实践教学资源库的构建要与人才培养目标相一致,以专业岗位需求为根据,突出“能力”目标。如软件开发课程实践库应主要包括以下内容:软件开发的基本概念、方法和步骤,解决问题的思路和过程;完整的开发过程和各个过图1计算机虚拟实践教学资源库结构图程的实际成果资料,具体包括“软件开发计划书”、“可行性研究报告”、“需求分析说明书”、“概要设计说明书”和“详细设计说明书”;最终开发成果、编码集及操作使用说明书。实践案例按照行业工程标准规范化的、系统的制定原则,把行业的要求融合到教学案例中,使案例库丰富及多样。实践项目库的项目是非常典型的,具有代表性的任务,根据专业相关技术领域相关职业岗位的任职要求,充分体现职业性、实践性和可持续发展性;以职业岗位真实的项目和任务及其工作过程为依据,整合相应的知识、技能,在真实项目的基础上构建学习性的环境。
3.结束语
实践教学是高等计算机工程教育中的重要环节,也是培养学生实践能力、创新能力的重要手段,还有许多教学改革的问题值得研究,我们将不断努力,逐步完善实践教学体系,在改革中探索、提高,培养出更多适应社会需要的复合型、应用型工程人才。
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近年来,互联网技术不断普及、计算机发展迅速,计算机工程能够实现信息的有效传输,对网络与电子商务等的发展具有推进作用。下面是读文网小编为大家整理的关于计算机工程毕业设计论文,供大家参考。
1计算机工程专业方向培养目标
随着计算机领域新技术的不断涌现,“计算机科学与技术”原有的专业设置框架被突破,逐渐形成计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术、信息系统等多个专业方向的新格局[3]。计算机工程是计算机科学与技术领域最早出现的专业方向,它是现代计算机系统、计算机控制设备的软/硬件设计、制造、实施和维护的科学与技术。国际技术教育协会定义工程设计为:系统和创造性地把科学和数学原理运用于实践。鉴于此,在《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》中指出计算机工程专业方向的培养目标是:系统地掌握计算机科学理论、计算机软/硬件系统及应用知识,基本具备领域分析问题、解决问题的能力,具备一定的工程实践能力。因此,实践教学显得尤为重要。
2计算机工程专业方向嵌入式系统课程特点
嵌入式系统涉及到IT领域方方面面的新技术,它融合了计算机软、硬件技术、通讯技术和半导体微电子技术,针对实际应用系统需求,将相应的计算机直接嵌入到应用系统中。嵌入式系统设计需要设计者具有较强的综合理论知识和动手能力,是对设计者一个综合能力、特别是创新能力的考查。因此,嵌入式系统课程应更注重培养学生工程实践的能力、团队合作的能力[2]。目前,在计算机专业之外,国内许多高校还在电子工程、自动化、软件等专业开设了“嵌入式系统”相关课程。由于各专业培养目标、教学体系侧重点不同,课程内容也不尽相同。电子工程专业主要侧重于硬件基础平台的设计,自动化专业则侧重于智能仪器、仪表的设计,软件专业侧重于嵌入式应用软件开发。计算机工程专业方向则应从“系统”的角度出发,更侧重于软/硬件的协同工作,将计算机系统“自下而上”的专业课程有机地整合起来,形成一条清晰的逻辑线,让学生认识到计算机组成原理、微机接口技术、操作系统、数据库、程序设计、计算机网络、计算机控制等课程不再是独立的课程,而是一个有机的“整体”。在嵌入式系统工程设计中,会用到操作系统课程中所讲述的进程、线程、调度、文件系统的概念等;在通信中会用到微机接口课程中所讲述的串行接口的概念;在数据采集中会用到计算机控制课程中讲述的A/D转换、数字滤波算法等;在一个大型应用系统中还会用到计算机组网技术、套接字、数据库的概念等等。因此,计算机工程专业方向嵌入式系统课程内容应以实践为主,结合前修理论课程的内容,最终完成一个实际应用系统的开发[3]。
3嵌入式系统课程内容体系的构建及特色
我学院在2004年开设“嵌入式系统”专业选修课的同时,将计算机工程专业方向细分成嵌入式系统和网络技术两个培养方向,并制定了嵌入式系统专业方向培养计划,设置了4门实践性很强的专业方向课:计算机控制原理与技术(64学时)、嵌入式系统原理与技术(64学时)、嵌入式系统工程设计方法(32学时)和嵌入式系统课程设计(60学时)。IT领域的新技术发展之快、之多令人应接不暇,虽然大学生在校期间需要学习的都是一些基础知识,但他们毕业走向社会后,必然要面对这些新技术,如果我们的教学内容过于陈旧,就会加长学生毕业后的适应周期;如果我们能够提供给学生更多的接触这些新知识、新技术的机会,就能够缩短学生毕业后角色转换的时间,尽快地投入到工作中。因此,在教学内容设置上应力求将最新的技术、最新的设计方法传授给学生。为此,我们积极与国际知名企业建立合作关系,先后建立了“北京工业大学—Intel嵌入式系统联合实验室”、“微软嵌入式系统认证培训中心”和“北京工业大学—AlteraEDA/SOPC联合实验室”,为学生提供了一个接触、学习新技术的环境,同时也能使我们的教学内容与这些企业的新技术基本保持同步[4-5]。“嵌入式系统原理与技术”涉及目前嵌入式系统最为流行的两项新技术—英特尔公司的XScale技术(ARM架构)和微软公司的嵌入式操作系统WindowsCE,该课程以XScale应用处理机为硬件平台,讲述WindowsCE操作系统定制、优化方法以及驱动程序、应用程序的开发手段和方法。“嵌入式系统工程设计方法”则涉及了另一项新技术“IP(知识产权)复用技术”,该课程以Altera公司的Nios软核嵌入式处理器为核心,讲述了SOPC(片上可编程系统)设计方法和流程。上述两门课程均是以工程设计为主的课程,在讲述工程设计方法和设计流程时要涉及到开发环境、开发工具的使用,如果按照以往先在课堂讲授,再到实验室做实验的教学方式,不仅会使学生感觉到枯燥无味、不易掌握,而且在实验之前还要再花费时间复习。因此,我们借鉴美国卡内基•梅隆大学率先提出的“Learningbydoing”的教学理念,这种教学理念旨在强化工程学科的学生全面的实践能力和工程素养。从2005年开始,在实验室授课,采用教师边讲学生边做的教学方式,使学生“从做中学”,取得到了较好的教学效果[6]。
4实践教学安排
为了加强学生工程实践能力的培养,在实践教学体系中,采用了课内实验、课程设计和综合性课程设计3个阶段的培养模式,使学生全面掌握嵌入式系统的工程设计方法和设计流程。
4.1课内实验
以一个实际应用系统开发流程为例,设计了如下实验内容:(1)WindowsCE操作系统的定制:包括在硬件平台和模拟器上定制WindowsCE操作系统、添加组件以及使用远程调试工具进行调试。(2)修改WindowsCE操作系统映像配置文件:包括通过修改系统映像配置文件,在操作系统映像中添加各类文件和修改系统设置。(3)硬件定制实验:包括添加CF存储卡、802.11无线网卡和蜂窝注册表等硬件相关组件。(4)WindowsCE驱动程序的开发:包括流接口驱动程序的开发以及在PlatformBuilder环境下开发简单应用程序用以调用驱动程序函数。(5)WindowsCE应用程序的开发:包括导出SDK开发包,在EVC开发环境下开发、调试应用程序,制作自定义组件、系统优化和Shell实验。
4.2课程设计
课程设计的任务是完成一个应用程序的开发,课程设计题目每年不断更新,学生可以根据自身掌握的程度选择不同难度的题目,分值依据题目难易程度而定。学生也可以自拟题目,为保证题目的难度和规模能达到教学要求须经任课教师认可。题目有:在WindowsCE环境下的闹钟提醒程序、注册表编辑器、串口调试程序、文本编辑器、计算器、画图、贪吃蛇等[4,7]。
4.3综合性课程设计
“嵌入式系统课程设计”是综合性课程设计,要求学生结合专业方向的理论课程,充分发挥自身的能动性,3~4名学生组成一个项目组,自选题目,自选平台,完全按照工程项目管理规范严格检查各阶段完成情况。使学生掌握嵌入式系统实际工程设计的方法和流程,巩固理论课程内容,规范工程文档的建立,培养学生的创新能力和团队精神。通过答辩、演示给出成绩,将题目新颖、完成情况较好的项目组推荐参加国内外相关竞赛。今年正在进行中的项目有:家庭视频监控系统、食品安全追溯系统、家电语音控制系统等[8]。
4.4学生科技竞赛
2007年1月,教育部、财政部“关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见”中,要求继续开展大学生竞赛活动,重点资助在全国具有较大影响和广泛参与面的大学生竞赛活动,激发大学生的兴趣和潜能,培养大学生的团队协作意识和创新精神[4,9]。我校十分重视嵌入式系统学生科技竞赛活动,在2006年投资近60万元,建立了“嵌入式系统科技竞赛训练基地”。通过搭建一个学生参加科技竞赛、训练的基础平台,形成一个传、帮、带的梯队、达到“以点带面”的良性循环效果,增加了学生学习理论课程的兴趣,加强学生创新能力的培养[4]。计算机学院在国、内外嵌入式系统相关竞赛中取得了优异的成绩,在教育部、信息产业部举办的“全国大学生电子设计竞赛———嵌入式系统专题邀请赛(英特尔杯)”中,2004年获得了三等奖,2008年获得了二等奖。“2005年微软嵌入式系统全球大学生挑战赛”入围全球前30名,并参加了在美国西雅图微软总部举行的总决赛,获得“优胜奖”。在IEEE举办的“第六届计算机协会国际设计大赛(CSIDC)”,进入了在美国首都华盛顿举行的全球前10名总决赛,并获得“优胜奖”。在Altera公司举办的“Nios软核嵌入式处理器设计大赛”中,先后获得过优胜奖和三等奖[10]。
5结束语
嵌入式系统涉及的领域越来越广,发展速度越来越快,为了加强计算机工程专业方向学生工程实践能力的培养,就要求我们通过不断地探索、实践,完善嵌入式系统实践教学体系。
1现状及发展趋势
大多数高等院校计算机本科专业涉及的硬件教学课程主要有“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、“计算机组成原理”、“计算机系统结构”、“微机原理与接口技术”、“单片机”、“嵌入式系统”等,在新形势下部分课程内容设置显得不够合理,部分教学内容与实际应用脱节,影响了教学效果,无法完全满足教学大纲中要求的动手能力培养,更无法有效培养同学们的创新意识。目前,作为计算机教学重要专业基础课程的“数字逻辑”,要求学生掌握组合逻辑、时序逻辑电路的分析和设计方法,研究对象主要是分立元件、通用中小规模集成电路及基本的可编程器件等,介绍的方法也以传统方法为主,已无法适应目前应用的需要;作为专业主干课程的“计算机组成原理”、“计算机系统结构”,主要内容是讨论计算机的结构、各功能部件原理及设计方法,同时介绍当前的新技术、新方法,目的是让同学们熟悉计算机的结构,为以后应用和设计计算机系统打下基础。目前大家普遍采用的教材在部件设计中讨论的方法主要是硬布线逻辑或微程序设计方法:硬布线逻辑运行速度高,但缺乏灵活性;微程序设计方法有一定的灵活性,但资源占用多,运行速度慢。尽管这两种方法对于理解计算机组成原理不失为一种较好的选择,但由于缺乏实际应用背景,学生学习兴趣受到影响,教学效果也大打折扣,提高学生的动手能力、培养创新意识更是无从谈起。“汇编语言程序设计”课程也存在类似尴尬,讨论以16位个人计算机为背景的汇编语言程序设计知识,适合入门和了解基本原理,但与“计算机组成原理”、“计算机系统结构”课程一样,由于缺乏实际应用背景,教学目标无法完全实现。随着电子设计自动化(EDA)、系统编程(ISP)、片上系统(SOC)等技术的发展,32位个人计算机的应用已很成熟,多核64位计算机应用也将逐步成为主流。嵌入式系统设计需要较强的软硬件知识综合应用能力,因此在计算机硬件课程的教学中应加大相关新技术的比例,并根据实际及时调整教学内容。国外许多知名高校本科专业的教学内容已经作了适时调整,如麻省理工学院非常注重学生的设计能力的培养,为此专门开设了“计算机系统设计”课程,要求学生在实践环节中自主设计ALU、单指令周期CPU、多指令周期CPU乃至流水线32位MipsCPU和Cache;斯坦福大学也有相似的课程和实验环节;加州大学伯克利分校和杨百翰大学在基于可编程逻辑的超级计算机研制方面也有大量成果。当前在国内,案例教学已被越来越多的人所接受,尤其是在一些法学、工商管理类高校已经开始广泛运用。案例教学法是一种动态的、开放的教学方法,目标是解决学生如何用更有效的方式获得知识以提高应用能力的问题。案例教学法具有综合性、交互性、启发性、针对性和可操作性等多种特征,它的使用大大缩短了教学理论与实际应用之间的差距,同时对教师的教学观念产生了重大的影响。鉴于计算机专业知识与实际应用结合紧密的特点,教学中尤其适合案例式教学。目前在国内计算机课程的教学中,案例教学还处于一个起步阶段,主要表现在:案例教学比例不够,没有形成完整的体系;案例数量不足,质量欠缺;许多高校尽管重视案例教学的应用,但是在案例的搜集、整理与分析等方面相对滞后;案例陈旧,缺乏代表性等。
2以ISP技术为主线改革计算机专业硬件课程教学体系和教学内容
计算机本科专业涉及的硬件教学课程按合理教学顺序一般为“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、“计算机组成原理”、“计算机系统结构”、“微机原理与接口技术”、“单片机”、“嵌入式系统”等,一些课程可以在时间上重叠,如“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”等。由于ISP、EDA技术可以灵活地开发出具有自主知识产权的硬件产品,是目前工程实践领域和芯片设计领域运用最广泛也是最有应用前景的技术,因此在计算机硬件课程的教学中应该把相关技术列为重要内容,即以ISP、SOC技术为主线,使相关课程形成一个完整的体系,达到培养创新性人才的目的。为了实现这一目标,在“数字逻辑”课程中,应大幅增加可编程逻辑技术的比重,重点讨论用EDA方法,利用ISP技术、SOC技术设计IP核的方法,使学生对相关技术的应用及发展趋势有一个全面的理解,并具备基本的实践能力;在“计算机组成原理”课程中增加计算机设计原理和实践的内容,也可考虑再单独增加一门计算机设计课程以替代目前“计算机组成原理”课程设计,在该课程中重点讨论如何采用EDA方法,利用ISP技术、SOC技术设计计算机各部件如CPU、Cache等,通过实际应用和实践进一步加深对相关技术的理解和掌握。在“微机原理与接口技术”课程可以考虑以16位计算机应用知识入门,以讨论32位计算机的应用为重点。相应的,作为“微机原理与接口技术”课程的先行课程,“汇编语言程序设计”课程也应把相应的内容整体提升到32位,考虑到学习过程的先易后难,可以先介绍16位汇编语言程序设计知识作为入门,再对32位汇编语言程序设计相关内容展开。单片机系统本质上也是嵌入式系统,嵌入式系统是针对应用或用户定制的完整、高效的计算机系统,嵌入式系统设计需要较强的操作系统原理、应用程序设计和硬件设计方面知识的综合应用能力,其中特别是硬件系统设计能力可以通过以上几门硬件课程的系统学习逐步培养,因此相关课程的教学内容应注意衔接,同时遵循先易后难的原则,面向实际应用,以提高动手能力、增强创新意识为目的。针对实践教学,目前相关课程的实验教学的实验项目及内容固定,大多为验证性实验,实验步骤程式化,许多同学按教学实验计划做完实验,仍然无法充分理解课程的主要内容,无法真正拥有教学大纲所要求的动手能力。更重要的是计算机技术一直处于高速发展中,高等院校的计算机教学理应不断地适应这种要求,相关的实验教学应适时地调整教学内容。解决问题的一个好思路是利用ISP、SOC技术开发出一种内容可定制的硬件课程教学实验平台,由于作为控制对象的外围电路是相同或相近的,可以设计为通用模块,而实验平台控制部分则可以利用可编程逻辑改变,以适应不同的课程。如控制部分设计为基本CPU即可做“计算机组成原理”课程的相关实验;控制部分设计为单片机即可做“单片机”课程的相关实验;甚至控制部分可以设计为个人计算机CPU,配合有关的接口电路,即可做“微机原理与接口技术”课程的相关实验等。在我院的计算机本科专业相关硬件课程教学实践中,我们已作出了一些有益的探索,如我院“数字逻辑”教学大纲已在近年作过相应调整,EDA技术、可编程技术的理论和实践教学内容的比例从原来的20%增加到60%以上,经过多年的建设,“数字逻辑”课程在今年被评定为“湖北省精品课程”;在“计算机组成原理”课程中引入利用ISP技术设计CPU软核等教学和实践内容;“汇编语言程序设计”、“微机原理与接口技术”课程中也增加了32位计算机相关内容的学习和讨论,新的实验设备可以进行32位的相关实验等,这些安排增强了学生的学习兴趣,学生学习的主动性也明显提高了。
3采用案例教学法作为计算机专业硬件课程教学的主要方法
案例教学法是一种事半功倍的教学方法,在教学过程中围绕事先精选的典型的、具有工程背景的实际案例进行讨论,可以为同学们模拟实际应用的场景,获得近似于实战的经验。为完成设计目标,同学们自然会自己主动学习,在这一过程中掌握知识,并学会应用知识,提高解决问题的能力;也能通过用不同的途径解决问题,培养创新意识。这样教师在授课中可以把精力集中于教学内容的总体把握上,而不需要过分在知识细节上消耗时间,提高了教学效率。案例教学法关键在于选择合适的案例,案例首先必须有代表性和实时性,必须是实践中的典型应用实例。在实践中应用的几率高,具有普遍意义,这样的实例在教学过程中值得花费精力讨论和设计,才是有意义的。同样重要的是案例需具有实际工程背景,学生可以面对具体的实际问题和特定的环境,有针对性地通过自主学习和思考进行设计,培养实际解决问题的能力。案例还应该形成相对固定的案例集,并具备一定的开放性,应定期对案例集进行评估,剔除一些过时的案例,增加一些新的典型应用实例。这样就保证了案例的典型性、实时性及工程背景。在教学实践中,我们把案例教学法作为主要方法,并把案例分为4类:一是问题评论型,给出问题和解决问题的方案,让学生去评价;二是分析实现型,不给出解决方案,要求学生讨论分析以提出方案;三是实际模拟型,是指在教学过程中依据教学内容,让学生分别充当不同的角色,进行模拟性的实践活动;四是发展开放型,通过案例发现新的理论生长点,讨论相关理论的发展趋势。我院在相关课堂教学中采用的部分案例如表1所示。在“数字逻辑”、“计算机组成原理”等课程的重点章节教学中,我们通过采用上述案例法,调动学生成为积极参与者,而不是消极被动的听众,在案例学习和讨论中,鼓励学生提出更多解决问题的办法,在课堂上营造出积极发表意见和争论的气氛。这样提高了学生的学习兴趣,教学效果有明显改善,学生的动手能力有了显著增强。
4总结
为实现面向实际应用提高学生动手能力、增强创新意识、培养创新型人才、确定完整合理的计算机本科专业硬件理论教学和实践教学体系的目的,我们提出了以ISP技术为主线的计算机专业硬件课程教学改革方案。它的主要内容为两方面:一是调整现有教学体系和教学内容,如在“数字逻辑”、“计算机组成原理和系统结构”、“嵌入式系统设计”等课程中以“数字逻辑”课程为先导,以ISP、SOC技术为主线贯穿于各相关课程教学过程中;在“汇编语言程序设计”、“微机原理与接口技术”等课程中把主要内容全面提升到32位等。二是在教学中运用案例法,使学生成为教学活动的主体,形成学生自主学习、合作学习、研究性学习和探索性学习的开放型学习氛围。充分发挥案例教学有利于提高学生分析问题和解决实际问题的能力、有利于促使学生学会学习、有利于促使学生学会沟通与合作的优势。实践表明以ISP技术为主线的计算机专业硬件课程教学改革,符合国家高等质量工程建设中培养创新性人才的规划,有效地增强了学生的动手能力和创新意识。我们也意识到计算机工程教学是一个复杂的过程,牵涉到许多方面,我们将在实践中探索教学规律,不断提高教学水平,进一步改善教学效果。
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