为您找到与公路设计质量应采用什么进行检验相关的共200个结果:
【摘 要】公路的兴建有利于地区的经济发展,有利于改善沿线居民的社会发展质量,能快速的为人们提供运输等优越性,具有很好的发展前景,本文结合公路实际情况,对公路的路线设计进行分析探讨,争取把公路设计工作做得更好!
【关键词】公路路线设计;安全性;可靠性;存在问题;应对方法
公路线形设计是公路设计的核心,其设计应保证车辆行驶的安全舒适,驾驶员的视觉和心理反应,引导驾驶员的视线,保持线形的连续性,使驾驶员有足够的舒适感和安全感。公路线形质量的好坏,直接影响公路运营的安全、经济、舒适、快捷功能的发挥。目前我国公路路线设计采用中华人民共和国行业标准jtg d20-2006公路路线设计规范、jtg b01-2003公路工程技术标准所规定的各等级公路的线形设计标准值,采用设计车速为基础设计参数规定的最低设计标准,其他的设计指标根据设计车速相应取定。提高道路运输的能力和服务水平,达到线形设计最优经济性,建立合理、科学、完善的公路路线设计方案比选评价方法是科研和设计人员共同面临的挑战。
公路的路线定线是公路设计中最为关键的一步,因为路线线形是一条公路的骨架,线形是否合理,将直接影响到公路的桥隧、人工构造物、路基、路面等的设计,也是控制工程造价的主要因素,同时在公路建成后,如果再要改变线形,一般也是非常困难的。尤其是高等级公路的路线,一经建成将长期制约着公路的经济和社会效益的发挥。所以,有的国家提出公路路线是公路的生命,它对汽车行驶的舒适、安全、经济和道路的通行能力,都起着决定性的作用和影响。
(1)纵断线形标准不高。新建公路的平面线形设计标准大部分取上限,这样考虑非常好,其优点在公路改(扩)建过程中得到充分的证实。相反纵断线形的设计几乎完全受填挖方量控制,从而导致纵断线形设计竖曲线半径过小,竖曲线短。建议今后在线形设计上考虑公路的综合服务水平,适当提高纵断线形标准。做到平、纵、横的合理搭配。
(2)改建和扩建工程设计时,往往受利用旧路减少占地的思想所限,导致平面线形标准偏低,比较方案思想放不开,可能有好的方案落选。如果摆脱利用旧路的思维局限,新线取直后即可提高新形指标又缩短了平面距离。因此建议新建公路以发展的观点确定路线平面线形标准,对于旧路改建工程设计思维要尽量摆脱利用旧路的限制。
(3)以往设计文件提供的工程占地基本准确,这为工程管理部门前期拆迁提供了依据,但也有个别设计文件提供的占地不准或量不够,同样给工程管理部门带来极大麻烦。希望在今后的设计中更加重视。
百年大计,质量为本。公路路线设计要严格按照既有的规范和标准来,设计的好坏直接关系到后续施工的质量和效果,平原地区线形设计属于常规设计,按照常规设计规范把握好设计质量即可。山区线形比平原地区复杂,除了要控制常规设计质量外,还要注意平面线形、超高的设置、纵面线形设计及爬坡车道和视距等问题。
一般情况,路线大的走向在路网规划时就已确定。因此,路线选择需要从路网全局出发,根据路网整体情况觉得其中某条道路的走向,以使得整体路网的结构最佳,效益最大化。同时,局部道路的线路选择需要进一步细化,进行多方案必选。
公路线路设计往往穿越地形复杂。不同路段地质条件,施工条件和难度有所差别,尤其是山区道路,路线设计和选择需要考虑因素更多,设计要求、施工条件和造价、工期、技术角度、经济性角度等综合取舍,选定局部最佳方案。
(1)国外发达国家关于公路路线设计的理论已经从单纯考虑汽车的动力学要求,逐渐注重考虑驾驶员的生理心理特征,提倡以人为本的设计理念,注重线形设计后使用上的舒适性,并在开展设计的安全性、连续性、一致性、经济性等方面进行了研究。我国的路线方案基本上是采取传统的经济评价、财务评价以及工程技术方面比较方案优劣,存在的主要问题是忽视了环境、社会等方面的影响,不能全面反映线路的科学性和合理性,经济上最优的方案未必是最优方案。
(2)直线设计是最经济的方法,不但可以减少工程建设所需要的材料,还可以开课司机的视野,减少视线盲区,在一定程度上可以降低交通事故的发生,但并非是一味的将直线设计为公路线形。研究表明,长久设置直线又将导致司乘人员因线型单一,沿线景观单调而引起疲劳,故公路线形设计不能无限制的设计长直线。
(3)直线过长,在平原地区,由于路线选择受地形限制很小或基本不受限制,为了节约成本和缩短工期,在路线设计往往会设计过长的直线段。
(4)缓和曲线长度不满足总和要求,部分公路在路线设计师只满足和曲线的最小长度,而没有综合考虑到路线线形,这样就会出现缓和曲线的长度不符合线形和超更高要求。
(5)超高横坡度及超高过渡段位置不合适,公路经过居民区的路段,车辆必须限速,同时车辆必须受到当地交通的管制,这样的情况下适当的减小超高横向坡度是有利的,但是往往在设计时只考虑横坡设计,设计相同的双向横坡,这样就不能保证有足够的超高横坡,造成车辆在弯道出转弯困难进而引发交通事故。
公路路线优化问题具有设计目标不可公度性和目标间的矛盾性两大特点,设计目标的不可公度性是指各个目标没有统一的度量标准,很难加以比较。线性设计目标间的矛盾性是指如果采用某种方案去改进或改变某一目标值,可能会使另一目标的最优值变好或变坏。
可靠度理论在公路线形设计中的应用很早就已经开始研究,而我国将可靠度理论应用在公路路线设计方面研究还未全面开展。可靠度理论在一些领域特别是结构工程和岩土工程学中应用较广泛,同时在运输工程学领域也有研究,如公路排水管道设计、交通信号灯间隔时间可靠性分析,信号配时设计等。可靠度理论是以概率论为基础的极限状态设计,用概率来描述工程结构可靠性的问题。
《公路路线设计规范》中明确规定:公路路线设计应对公路的平、纵、横三个面进行综合设计,做到平面顺适、纵面均衡、横面合理;公路路线设计规范是公路设计的依据,也是评价公路路线设计可靠性质量的标准,其表现为一系列规范条文,这些规范条文既有原则性的。也有针对各个细部的,所有规范条文构成一个系统现状数据,包括路线设计成果及公路环境约束的数据。公路设计成果数据为主要技术经济指标采用值,环境约束状况则包括地形、地质、水文情况等。将公路设计现状与评价标准进行比对,将公路环境约束与设计现状比对,分析路线设计的合理性,论证需要加以改进的,基本合理但仍有改进余地的,基本达到技术要求而不满足经济要求的,满足经济要求而实际技术指标不太理想的;对公路分析评价中发现的问题进行合并、归类,找出重点.提出科学合理的优化方法,并付诸实施,同时对公路优化后的成果数据进行再分析与优化。
当前的公路线路设计中还存在着问题,从公路路线设计工作中存在的问题出发,提出了一些解决方法。这样做才能省工、省时还能有效节约资源,降低建设费用,因此设计工作着应该从多方面角度考虑,合理设计路线方案,为交通车辆提供安全,希望本文提出的方法能对公路路线设计更为安全和经济起到作用。
浏览量:11
下载量:0
时间:
浏览量:5
下载量:0
时间:
浏览量:3
下载量:0
时间:
设计是工程建设的灵魂,是工程质量的龙头,工程质量首先取决于设计质量。公路建设项目的前期工作很复杂,从规划、五项、可行性研究、项目评估、设计文件、招标文件、合同条款和规范,到招标项目实施,周期较长。与发达国家相比,我们高等级公路建设的设计还在起步阶段,国外公路建设项目的设计,产业政策明确,法律法规完善,设计程序合理,评估机构经验丰富,设计人才众多,项目库完备充实,设计使用的设备和软件先进,设计周期有的达20年以上,设计质量较高。我们到现在为止还没有建立项目库,设计任务基本上是一个接一个,不能也没有时间进行多项目多方案比选,没有上述保证设计完善的条件,因此有一定差距。
浏览量:2
下载量:0
时间:
摘要:本文分析了南京机场高速公路的景观设计,阐述其景观特色,探讨了高速公路景观设计中的景观元素以及综合评价方法,为景观保护和规划提供依据。
关键词:高速公路;景观设计;评价方法
0引言
高速公路作为国家重要的基础设施之一,其建设对我国社会经济的发展起到很大促进作用,但同时改变甚至破坏了沿线环境景观。如何把不断扩展的公路、社区、城镇及周边环境合理的融为一体已成为公路景观建设中的一个重要课题。高速公路景观是公路与其周围环境的综合景观体系,是一种功能性、观赏性与实用性、艺术性的结合、人与自然的交流的综合景观体系。合理的规划设计、评价高速公路绿化景观具有重要的意义[1]。
1景观的规划设计理念及运用
1.1建设背景
南京机场高速公路位于南京市以南、秦淮河以西,凤凰山、将军山以东,是江苏对外开放、迎接国内外和省内外宾客的重要窗口。是江苏省的标志性工程和禄口国际机场的重要配套工程,无论在道路和景观建设上,都使之成为一段独具特色的高速公路。
1.2规划目标
规划根据对现状的调查研究,结合总体建设的有关方针策略,提出景观规划的总体目标:通过系统的景观规划设计,将南京机场高速公路的规划建设引入现代景观生态规划设计理论和思路[2],在充分利用道路沿线的景观资源与特色的基础上,营造具有生态示范和指导意义的现代高速公路景观。
1.3总体设计理念
南京机场高速公路在绿化设计理念上,力求反映江苏特色、时代风貌、省会南京市现代化气息,并结合高速公路本身特点,绿化应突出景观、生态效益,满足高速公路绿化功能的需要,贯彻“四季常绿、三季有花、错落有致、色彩丰富、简洁明快大气势”的设计原则。为驾乘人员提供优美、舒适、安全的外部环境。
2高速公路景观元素设计
机场高速公路景观设计,着重就中央分隔带、边坡、路侧、互通立交等方面进行表述[3]。
2.1中央分隔带
设计在满足高速公路交通防眩、诱导视线和景观等多种功能的前提下,力求创造舒适、安全、富有地域特征的线性快速行车环境。由于中央分隔带土层薄、立地条件差,防眩树种选择枝叶浓密常绿的蜀桧,控制高度为1.6m为宜,单行株距2.0~3.0m,对于中央分隔带的地表绿化,从美化路容和改善小气候出发,则应以铺草坪和植地被物为主,使地表得以有效覆盖。地被物选择月季、美人蕉等花灌木。在中央分隔带内种植品种不一的绿色植物,既可防眩,又使人产生车移景异、赏心悦目的强烈动感,既丰富了分隔带景观,又调节了单调乏味的行车环境。
2.2路侧
机场高速公路东侧宽14m,不同树种搭配,色彩较丰富,视觉效果较好,路西侧较窄,宽仅4m,为使与东侧绿化尽可能对称,雪松、紫叶李、紫薇或碧桃、花带均采用单行布置,花带同东侧对称。从路侧绿化设置效果来看,上层林木与中层地被植物及下层草坪得到协调统一,相得益彰,并形成多层次、多色彩的立体线型,韵律感强,车移景异的效果明显。采用全花草、中灌木、远乔木的布局,乔木大株距,使得路线空间开阔,线型流畅、清晰、通视性好,避免了高填土路堤的悬空不安全感。
2.3边坡及垂直绿化景观
高速公路由于挖填方形成了大量的边坡,并多以毛石砌筑,不仅破坏环境,而且还给行车带来单调、压抑的感觉,成为了高速公路的景观盲点。
根据道路总体形象定位及沿线景观具体条件,从边坡的防护功能、美化效果和绿化管护难易程度考虑,以铺植或栽植多年生宿根草坪-矮生天堂草或地被植物为主。垂直绿化景观在挡墙上部、路堑顶部栽植垂枝型藤本地被植物,如迎春、藤木月季,并配置多花灌木紫薇、夹竹桃等。形成多层次空间立体绿化,快速遮蔽构造物,以减少构造物的压迫感和粗糙感,给人以生机勃勃之感。高速路的边坡是重要的带状景观。它的设计应富有人性化,才能有效缓解高护坡给人的压迫感,同时带给人们清新、浪漫的气息。但边坡设计还应建立在节约原则的基础上,强化立交区、跨线桥、隧道洞口等重要地段,以简约流畅的造型、自然和谐的色彩与环境相协调,同时避免复杂的形体和细腻的刻画,以适合高速公路的景观特征。
2.4互通式立交
互通立交是高速公路的重要组成部分,是司乘人员的视觉中心,也是高速公路进出口城市最感观的第一印象,规划在满足行车安全等功能需求的基础上,充分尊重基地周围生态环境采用大气、简约的自然主义手法。南京机场高速公路共设有4座互通式立交,绿化以植草为主,辅以少量植物造景来点缀,创造一种自然、开阔的意境。四处互通绿化采用简洁明快的布置手法,使互通空间更具有开阔的意境,大块面的绿色与庞大的立交在气魄上相协调,更能表现互通的线型美,突出行车标志,提供更佳的行车视距。同时减轻和消除司乘人员视觉的疲劳。
2.5服务区与管理中心
南京机场高速公路服务区集加油、修理、餐饮、住宿、娱乐、购物以及广告业为一体,并兼有机场路管理的综合区。其绿化设计主要是通过空间划分和植物配置,以建筑物为主体,常绿草坪为基调,配以常绿树种香樟、落叶树种银杏、月季、广玉兰、紫薇及各种小冠花,营造一个四季常青、花色随季节不但变化的绿色花园。
综上所述,高速公路的各种景观元素之间是相辅相成的,设计中既要对每个元素进行艺术加工,又要结合各元素间的关联性进行总体规划,使之和谐统一,同时还要明晰高速路的景观特征,区分与城市景观的不同,创造出融实用性、艺术性于一体的高速路风景线[4]。
3景观效果综合评价
景观效果评价是一个十分复杂的问题,需要建立一套能够全面反映绿化景观交通、环境、美观等功能的,多层次、多目标的指标体系。本文主要从美学质量、景观阔值、景观敏感度、景观特殊价值4个方面进行评价,以此作为景观规划的依据[5]。
3.1美学质量评价
美学质量,主要指风景视觉质量,它是景观信息和景观审美意识相互作用的功能表现,主要分两个方面进行评价:景观审美度量和景观构成要素分析评价。其中景观构成要素包括色彩、形状、线条、质地等景观特质。
3.2景观阔值
景观视觉环境阈值是指景观环境对人类干扰的抵御能力,是受干扰后自我平衡和自我恢复能力的量度,也反映了景观环境抵抗视觉污染的能力。它是合理保护、利用视觉环境以及视觉污染的基本指标。高速公路绿化景观视觉环境阈值取决于景观地貌、景观生态、景观视觉等方面。
3.3景观敏感性
公路景观敏感性是公路周围环境景观被人们所注意的程度的量度,是环境景观的清晰、可见以及醒目程度的反映。与绿化景观本身的空间位置,与道路的相对位置关系,物理属性等也有着密切关系。显然,绿化景观敏感度较高的区域或部位,即使轻微的干扰,都将对环境景观造成较大的冲击;相反,若能巧妙结合,则会带来较好的景观效果。可从视距、视角、相融程度三个方面进行评价。
3.4景观资源价值
景观资源价值主要从历史文化价值和稀有价值两方面进行评价。
3.5评价方法
采用专家与公众共同参与的方法。一般可分为4类群体:公众、专家、专业学生和非专业学生,分别对上述四个方面的景观指标层按照一定的评价标准进行评价,最后得出高速公路景观综合评价分值(表1),通过这种方法得到结果可对高速公路的景观进行具体的规划和设计,可减少人为对生态环境和优质景观的破坏,并且使景观组织趋于稳定。
对南京机场高速公路经过质量评价,通过景观美学质量评价、景观阔值评价、景观敏感度评价和特殊景观资源评价后,即可得到一个综合评价分值为90分,处于Ⅰ级。
评价的基本目的是为了更好地明确高速公路绿化景观的现状特征,更好的制定保护利用及改造措施,从而进行具体的规划和设计,并且使景观组织趋于稳定,有利于良性发展的生态系统。
4结束语
以人为本,创造良好的交通环境,营建绿色、生态、特色的高速公路景观,是高速公路建设、改善经济开发外部环境的关键,是社会实现可持续发展的保证。通过对高速路景观元素以及景观评价方法的研究与探索,将有利于我们创造出更多、更美、更人性化的高速公路。
参考文献:
[1]同济大学.城市规划原理[M].北京:中国建筑工业出版社,1991.
[2]和丕壮.道路绿化工程的景观设计[J].西安公路交通大学学报,1999,7.
[3]许冬林.南京机场高速公路绿化设计[J].华东公路,1998,8.
[4]徐华.杭州城市道路绿地景观规划设计初探[D].杭州:浙江大学,2003,6.
[5]崔松.高速公路两翼景观评价方法初探[J].辽宁林业科技,2001,2.
浏览量:3
下载量:0
时间:
浏览量:2
下载量:0
时间:
浏览量:2
下载量:0
时间:
浏览量:3
下载量:0
时间:
随着我国经济的复苏,各项基础设施建设事业将还会迎来一个高潮。现代公路建设施工的内涵比过去更为丰富,它不仅包涵思想、技术、组织、经济等方面的内容,还涉及到工程法规、行为科学及技术美学等诸多因素。公路建设的发展是国民经济的重要基础保障。项目的增加、资金投入的加大,使得施工管理工作有了新的内容,成本与质量的矛盾仍然会困扰着企业的质量管理。靠质量树品牌,靠品牌拓市场,靠市场求发展的理念被多数施工企业所认同。建设工程质量是施工企业整体素质的体现,同时也代表项目管理的水准。但是人们仍然不断地获得一些建设项目的质量事故信息,大桥垮塌、桥面断裂等一起起触目惊心的工程质量事故,时刻警醒着人们,质量是建设项目的命脉,是道路施工的永恒主题。下面就根据自己多年的工作实践,谈谈对公路施工质量控制的分析和思考,和大家探讨这个永远都是话题的问题。
试验段的施工被一些施工企业忽视,凭经验施工,固步自封式的思维方式来管理工程。导致正式施工时缺乏确切的理论以及实验数据的有效参考,无法确定切实可行的工程施工方案。试验段的施工目的主要是为后期的整体施工打下基础,为整个工程的工艺提供实际的数据参考。然后再按照试验段的施工经验确定具体的施工操作方法,去指导全线工程的整体施工。
浏览量:2
下载量:0
时间:
浏览量:2
下载量:0
时间:
浏览量:3
下载量:0
时间:
浏览量:2
下载量:0
时间:
首先是施工图审查,以国家法律法规和技术规范为依据,审查施工图是否符合法律法规和技术规范,是否符合抗震、消防等设计要求,施工图经过审查批准之后,不能够随便更改,若需更改,需要向原审批部门申请,然后由部门委托审查机构进行审查,经审查合格后,方可实施更改施工图纸。
其次是质量监督,作为工程质量监督的主体,政府的建设行政主管部门担任质量监督的职责,但由于工程项目数量多,这些部门不可能在较长的周期内监督所有的日常检查工作,因此将委托质量监督机构代为实施监督任务。质量监督机构建立质量监督制度,并按照政府部门的委托要求,制定质量监督管理方案,对施工现场的建设主体质量行为、工程实体质量、工程质量验收等进行检查。
再次是质量检验,以建设部颁布的《建设工程质量检测管理办法》和其他法律法规为依据,对现场的地基基础工程、主体结构工程、建筑幕墙工程、钢结构工程等进行质量检查,并对水泥、钢筋、砂石、混凝土、砂浆、简易土木、沥青等进行见证取样检测。
浏览量:3
下载量:0
时间:
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。
浏览量:6
下载量:0
时间:
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。
计算机工程毕业论文设计下载相关
浏览量:3
下载量:0
时间: