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大同大學由關系企業大同公司創辦,其教育特色是理論與實踐業重,按企業實際需求培養學生將來就業時所應具備的專業素質,畢業生崗位適應能力強。這種務實致用的能力培養首先體現在課程設置上,從大同大學工業設計專業的課程地圖可以看出(見表1),課程針對性強且實用,課程順序合理。學生從一年級下學期就開始循序漸進地接受專業課的學習,低年級的課程安排是專業基礎課與專業課交替進行,且在二年級上學期就開始安排產品設計課程,這種課程順序使學生能更早地形成對本專業的認知,更加明確專業學習目標。四年中各類必修的設計課程數量多,如產品設計一、產品設計二、產品開發一、產品開發二、專題設計一、專題設計二、人因設計。此外,還有造型設計、基本室內設計、包裝設計、產學設計實務等設計類選修課,學生在四年中受到了大量的設計實踐訓l練,提高了學生將來面對具體設計項目的應對能力。專業性課程呈現多樣化,且實用性強,其中系定必修課29門,專業選修課21門,專業選修課的數量遠遠超過內地高校同等專業,大最的選修課滿足了不同學生的學習興趣和需求,使學生極大地拓寬了專業視野,也擴展了將來的就業空間。更值得一提的是大同大學工業設計專業的實踐課程和實踐機會多,一年級就設有工廠實習課程,后續還有職場實習、草模制作、模型制作(分必修課和選修課)等實踐性課程,其他課程很多也含有實踐環節。老師們在教學中會讓學生通過親自動手制作,以對設計形態、材料和結構等進行各種嘗試和比較。即使在學生自身能力有限的情況下,也可以通過導師幫助,尋找臺灣當地工藝師進行合作和交流,從而驗證設計創意的可行性,強化學生設計實現技能的訓練。同時,產品方案的平面化體現也尤為重要,攝影技術和平面設計是優秀設計師的必備能力,有助于提升學生的綜合實力。為了更好的實現務實的教育理念,系里設有工廠化的實踐環境,有制作車間和專業攝影室,提供鐳雕機、切割機、銑床、砂磨機、真空成型、專業攝影器材等設備供學生使用。臺灣學生在平面設計、設備操作和動手制作等能力上明顯優于陸生,這得益于他們前期受到的大量實踐訓練,而內地高校的教學過程中,學生的設計方案大多只停留在電腦模型階段,使得學生對于產品方案的完整性,操作性和可行性難以驗證。
其實,這種在“學中做,做中學”的教育理念早在包豪斯的教學體系中已明確提出,大同大學工業設計系就是秉承這樣的理念,重視實務與理論并重的教學特色,這樣的培養原則能夠幫助學生從實務中驗證理論,實際體驗設計過程,很好地促進我們主動發現問題、分析問題和解決問題。大同大學獨特的工業設計教育模式,與本系教師的教育背景和業界經驗息息相關。大同大學工業設計專業教師大多數具備留學背景,這些老師都曾獲得美國、英國、日本、法國、荷蘭等工業設計發展較早國家的博士或碩士學位,借鑒了歐美、日本工業設計教育的教學方法、課程體系等。將世界前沿的設計理念貫穿于教學過程中,提倡學生最大程度的發揮材料的特性,講求人性、自然、簡約、情感的設計理念,注重取材于人文哲學與傳統文脈的設計元素,探尋能夠代表臺灣特色的本土設計。通過筆者親身體會,臺灣設計如今的國際化水平在亞洲位列前沿,已然超越功能主義,追求精致生活、本質設計和情感交互。臺灣的文化創意產業益發崛起,創新與傳統并進,這樣的設計特色落實到教學之中,已為臺灣培養出許多享譽世界的本土設計師。除此之外,大同大學工業設計系的許多老師至今仍活躍在業界,有的是知名公司特聘設計師,有的擁有自己獨立的設計團隊,有的為政府項目特聘設計顧問,他們保持著最敏感的設計觸覺和最務實的設計思維,能夠深切了解社會所需設計、企業所需人才以及大學生所需就職競爭力。教師在業界的人脈也能夠為學生爭取更多的校企交流空間,如更多的參觀、實習、就業等機會。筆者在大同大學交換期間,產品設計課程的流程就是嚴格按照企業產品開發流程進行,分為頭腦風暴、創意構思、產品設計、設計執行、產品發表5個階段,從前期市場調研、品牌文化、產品策劃、生產制造、銷售推廣等多個方面進行考量。在每一個設計方案結題之時,學生需展示和匯報自己的設計成果(見圖2),評審團是由任課老師、院系主任、校外學者、企業設計師組成。學生在成果匯報時要求身著正裝,精心打扮,上臺陳述自己的創意構思和設計理念,專家評審團對學生的設計專案進行提問、評價和評分。發表會過后的作品展覽會,更能促進本系師生與其他院校、專業設計團隊、知名企業進行專業交流。作品發表會和成果展示環節極大地鍛煉了學生方案陳述能力和臨場應變能力,這是學生將來入職后不可或缺的必備能力。同時,通過專家的提問和評析,學生能夠更深切認識到自己作品的優與劣,豐富和提高了學生解決設計問題的綜合能力。學生作品組成的大型展覽,有利于提升學生的設計自豪感,為各高校的設計專業提供更豐富多元的交流機會,為企業、設計團隊提供更加直觀的選拔人才的平臺,引導學生朝著更高的學習目標、以及更精益的專業能力發展。
2多元交籠
設計應該建筑在廣泛的知識基礎以及專業的美學能力之上,課堂學習固然重要,但多元化的課外經歷和豐富多彩的美學欣賞,更能拓寬學生的專業視域。在大同大學的學習期間,學校與系部時常舉辦展覽和演講,并經常邀請業界著名設計師或者合作企業伎臨課堂指導。在課堂之外,老師也會通過新銳的網絡媒體,例如faceb。。k、twitter等平臺,與學生們密切交流,頻繁互動,分享最前沿的時尚動態和設計資訊,并邀請同學們觀摩、參與自己的設計項目和所承辦的活動。值得一提的是,筆者在臺灣期間有幸受導師之邀,共同參與《臺灣百位新銳設計師》的采訪活動(見圖3)、《創設計》臺灣設計年鑒的編輯工作、以及臺灣設計師周的策展工作,極大地開闊了專業視野,加深了對設計的實際體驗。此外,大同大學還有著得天獨厚的地理條件,它位于臺北市中心,與臺北市立美術館毗鄰。課余時間,老師常常會帶領同學們前去美術館參觀、采風,還為我們導覽解說。在疲于模仿北歐與日式設計之后,臺灣設計師迫切想找尋屬于臺灣的設計特色和設計價值。因此,臺北市政府近幾年來致力于發揚臺灣本土設計,積極申報2016世界設計之都,全力推動臺灣與國際間的藝術交流。各種設計展會、創新賽事,講座演說等藝術活動層出不窮,政府還邀請眾多世界頂尖設計師伎臨臺北指導,筆者在臺交流期間有幸聆聽了日本著名設計師深澤直人和荷蘭著名設計師的講座,并與他們進行了有關專業方面的交流,受益匪淺。
3結語
關鍵詞:企業競爭情報作戰室 管理學 教學方法
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.13.033
1 引言
管理學是管理學專業學生的基礎課程之一,通過管理學課程的學習,學生能夠掌握包括計劃、組織、領導、控制職能及方法在內的基本管理技能,也會掌握一定的決策、信息分析、戰略制定的技巧和方法。管理學具有較強的實踐性、科學性和藝術性,在教學過程中,案例分析、仿真模擬等方法能夠提高學生對理論知識的認知度,因此對于學生來講,在分析管理實際問題過程中如何運用理論知識顯得尤為重要。在競爭情報領域中,企業競爭情報作戰室方法是一種有效分析環境和制定策略的思維方式和解決問題的方法,應用到管理學教學中能有效幫助學生提升綜合分析和處理問題的能力。
2 企業競爭情報作戰室方法概述
“作戰室”在歷史上是用來存放最新的情報報告的情報分析中心,這些情報使得軍隊或軍隊單元的高級軍官能在充分享有信息的基礎上作出指揮決策,或與上級或聯盟各方面互通訊息。事實上,作戰室這一術語已被應用到軍事、衛生、商業、科技、法律等各行各業,服務于不同的戰略目標。
2.1 企業競爭情報作戰室的應用
在商業領域中,競爭情報作戰室也得到了廣泛的應用,比較有代表性的應用有[1]:
①競爭對手分析型:主要領域為監測競爭對手,獲得競爭優勢。如:福特汽車在其總部設立了CEO的作戰室,預測通用、豐田等競爭對手可能對其F系列產品的任何攻擊行動。
②戰略管理型:主要領域為戰略決策、營銷策劃、質量控制等,支持戰略決策。如:通用電器成立了戰略規劃的總裁作戰室。TCL建立作戰室對其海外經營機構進行監督、管理、支持其重大戰略決策。
③實時監控型:主要領域為物流管理,保證及時生產。如通用汽車利用作戰室,嚴密監測運輸狀況、及時排除鼓掌。聯邦快遞也建立了實施監控作戰室。
④產品設計型:主要領域為產品設計,完成設計方案。如聯想的創新收集中心利用作戰室來制作產品的粘土實物模型,研究產品設計方案。
⑤危機公關型:主要領域為公關關系處理維護企業形象。如沃爾瑪在埃德爾曼公司的幫助下,聘用了前總統顧問Deaver等在阿肯色州建立了公關關系作戰室,處理輿論對沃爾瑪的批評。
2.2 企業競爭情報作戰室的功能
企業競爭情報作戰室是一個集成系統,集情報收集、分析與企業協調、指揮、決策于一身,兼具危機管理、應急響應與團隊決策功能。它的突出特點在于將競爭情報流程與企業決策的整體思想、主要活動過程置于相互關聯的環境中。企業競爭情報作戰室發揮環境監視、市場預警、對手分析、技術跟蹤、策略制定和信息安全等六大功能[2]。在實現這些功能的過程中,企業競爭情報工作室需要調動人員的環境分析能力,包括企業的內外部環境,即一般環境和行業環境,以及企業運行過程中的資源和能力、市場預警能力、對手分析能力、技術跟蹤能力、信息安全能力及策略制定能力等。而這些能力的基礎正是管理學原理中要求學生掌握的知識點。
3 管理學教學中的應用設計
當前企業的發展面臨著環境的不可預測性、復雜性和變化飛速的特點,學生在學習理論知識的同時要掌握劇烈變化的環境對企業戰略決策和分析方法的影響。競爭情報分析室的方法,可以使學生通過動態的模擬,運用所學知識,為企業管理者的競爭環境、競爭對手、競爭戰略分析提供多種選擇。
下面以競爭對手分析為例,分析企業競爭情報作戰室的教學應用設計:
3.1 準備階段
準備階段主要是對團隊組成進行設計,對案例內容進行梳理,從而進一步分析案例的重點問題,用最恰當的方法解決案例中的問題。
3.1.1 組建團隊,根據案例內容,組建兩支互為競爭對手的團隊
企業競爭情報作戰室中要求團隊的構成有情報專家、信息分析專家、戰略專家等,一般是由企業的高層管理組成,因此我們在設計案例分析時要求學生對自己團隊的構成要有初步設計,根據各自對問題的理解能力及掌握的專業知識領域的差異,給團隊成員一定的分工,這樣可以將案例中的不同任務分解給每一個團隊成員,發揮集體智慧的作用。
3.1.2 目標設定
根據案例內容分析目標,一個案例往往涵蓋多個目標及需要解決的問題,因此需要商定此次案例分析重點需要解決的問題,如能力提升、對手分析、策略制定等,或者是企業的運營、生產、營銷等冠軍環節問題。要根據案例的內容去商定。
3.2 設計定位階段
根據所學習的波特的四角分析方法,進行設計定位,確定團隊各成員的任務及分析方向。
3.2.1 確定競爭對手
通過案例內容分析競爭對手的現狀,及針對現狀對手可能采取的競爭策略。
3.2.2 建立四角分析剖析模板
從企業的文化、組織結構、團隊、財務目標等驅動因素;價值創造方式、投資領域、戰略形式等現行戰略;環境假設、對手假設、企業自身假設等假設因素;以及核心能力、成長能力、反應能力等能力這四個因素入手,分析可能的未來戰略,包含產品、價格、位勢等。完成對競爭對手的分析。
3.2.3 團隊分工
根據模板的要求,給團隊成員分配任務,各自整理相關信息。
3.3 模擬分析階段
企業競爭情報作戰室方法強調分析過程的模擬,即采用報告、反擊的方式對真實企業的市場競爭行為作出模擬。
3.3.1 組織四角分析報告
各小組在已知情報的基礎上,利用四角分析模型,精煉本企業的驅動、假設、現行戰略、能力四種要素,提出各自的四角分析報告。
3.3.2 匯報
各小組依次陳述本組四角分析報告,對其他小組提出的問題進行解答。
3.3.3 反擊
每個小組根據競爭情景,作出本小組針對競爭對手的反應,進行反擊,提出自己的競爭戰略。
3.3.4 確定戰略方案
根據在匯報、反擊中匯總的所有信息,對本小組的戰略和戰術的得失進行深入探討,提出最終的戰略方案。
企業競爭情報作戰室的方法能夠通過對企業現實競爭環境的模擬,使學生運用所學習的管理學知識,解決實際問題。在模擬過程中,教師的總體掌控能力要非常強,小組報告、反擊過程中,教師要積極引導學生圍繞設計定位階段所確定的分析目標進行,并適時引導競爭環境的狀態,因此,教師要充分發揮掌控、分析及把握進程的能力。
除了四角分析方法之外,PEST分析、SWOT分析方法也在企業競爭情報作戰室中得到經常的運用,這兩種方法是競爭環境分析中非常有效的工具,也是企業競爭情報作戰室方法中的有力分析框架。在教學過程中,教師應充分挖掘這些工具和方法的使用方法和適用范圍,通過競爭情報作戰室的應用,使學生更深入地理解、領會并應用這些方法解決實際的問題。
參考文獻:
[1]陳婧等.企業競爭情報作戰室的要素設計[J].圖書情報工作,2009,(1):87-90.
關鍵詞 三維協同設計 水利水電工程 應用研究
中圖分類號:TP39 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.06.016
Application of 3D Collaborative Design in Water Resources
and Hydropower Engineering Design
HUANG Hongliang
(Changjiang Institute of Technology, Wuhan, Hubei 430212)
Abstract In China, water conservancy and hydropower project belongs to the larger, more difficult is strong, high utilization rate of large-scale high-tech engineering. Water and hydropower projects dealing with the development and implementation process, the most basic and critical part is the design of the project construction, and water conservancy and hydropower engineering design, you need to consider a variety of factors, the need of multi-disciplinary cooperation in various fields in order to achieve a. Therefore, water conservancy and hydropower engineering design requirements accurately and quickly, in order to achieve less errors and saving resources. In recent years, water conservancy and hydropower engineering design and development of three-dimensional design software and to apply, three-dimensional design software to some extent, enhance the efficiency and effectiveness of project design, especially three-dimensional collaborative design.
Key words 3D collaborative design; water resources and hydropower; application research
水利水電工程的設計,是水利水電工程建設的重要依據。在水利水電工程設計的發展中,主要經歷了三個較為具有代表性的階段,分別是手工繪圖階段、電腦繪圖階段以及三維設計階段。目前國內最為尖端的技術,就是三維協同設計技術,三維協同設計技術是由三維CAD技術演進而來的,并在三維CAD技術的基礎上,實現了多領域協同的可能,具有許多CAD技術無法比擬的優勢,業已成為當前水利水電工程設計的發展主流趨勢。本文主要通過研究三維協同設計的概念、應用價值、發展現狀以及軟件的分析和應用,分析三維協同設計的發展前景。
1 三維協同設計的概念
三維協同設計是一種能夠將各領域技術人員進行同平臺工作的協作型設計軟件,也就是說,三維協同設計也可以被稱為是三維模型設計的協同效應。這種設計工作方法,能夠將各種不同領域的工作人員的工作變得精準化和可視化。并且能夠有效的提高水利水電工程設計的效率和質量。當代水利水電工程建設中,工程復雜性越來越高,工程的規模越來越大,而三維協同設計技術能夠充分滿足當前越來越高的設計要求,對設計過程中的多角度多領域的平衡能力也越來越高,使得三維協同設計在產生和發展之余,成為水利水電工程的熱門技術。在水利水電工程的設計發展中,另一項廣受關注的設計要求,就是環保節約的要求,而在水利水電工程的建設中,做到“投資省、耗能低、環保好”,也是當代水利水電工程設計中廣受重視的設計出發點之一。這些要求,都能通過三維協同技術得以實現,三維協同技術能夠極大的減少水利水電工程設計過程中的人才和物料的浪費,并且能夠通過虛擬模擬,極大地減少了水利水電工程建設施工中出現的問題,對水利水電工程的施工具有非常重要的指導作用。
2 三維協同設計的應用價值
三維協同設計在應用中,具有二維和三維CAD設計無法比擬的優勢,主要有設計形象、設計中空間布局設計率、設計準確性以及校審便捷性等五大特點。
2.1 設計形象的優勢
三維協同設計的一個最直觀的優勢,就是能形成虛擬的三維模型,并且能夠通過這種三維模型,模擬出水利水電工程建設的建設過程,通過對這種建設過程的模擬,找到建設過程中容易出現或可能出現的誤算,并將設計中不協調的問題查找出來進行修改,并且可以將所做的工程設計直觀地播放給審查和各級領導觀看,能夠直觀地表現出水利水電工程設計的效果,具有非常明顯的形象優勢。
2.2 空間優勢
空間優勢是指,三維寫作能夠通過空間建模,實現二維設計技術不能實現的空間布置設計,通過對水利水電工程進行空間布置設計,能夠最大程度地提高了二維設計技術中無法做到的對空間布置設計的把握,進而解決了二維技術下,空間布置的缺陷,使水利水電工程的空間布置更為直觀和合理。減少水利水電工程施工建設過程中的問題。
2.3 提高水利水電工程設計的設計效率
水利水電工程的設計是一項非常耗時的,且需要多領域技術人員合作的項目,因此,在設計過程中,講究團隊的協作和效率的提升,因為團隊的協作和效率是水利水電工程設計時間短、效果好的基本保證。通過三維協同技術,能夠使同一平臺上對不同領域的技術人員做到專業配合,避免了傳統二維或三維CAD設計當中需要各技術人員分別設計,然后進行修改和協商的問題。減少了設計稿件和設計模型的修改時間,保證了水利水電工程設計中的效率。
2.4 提高了設計方案的質量
三維協同技術在水利水電工程設計中,能夠有效提升設計方案的質量。這是由于三維協同技術在水利水電工程的設計過程中,能夠在計算機內設計出三維模型,這些模型中的數據就是實際建設中的準確數據,這種數據是唯一的并且能重復使用的。技術人員可以根據模型中的數據對設計方案進行修改,并且能夠做到修改過程中的數據十分精確。減少了設計方案的確定和修改過程中的數據不準確的問題。
2.5 減少了校審時間
傳統的二維或三維CAD設計技術,需要對圖紙和設計方案進行大量時間的校審,校審程序較為復雜,校審期間可能由于工作人員的疏忽,需要進行多次校審,出現錯漏的幾率較大,而通過三維協同技術,能夠在計算機上進行可視化校審,通過這種可視化校審,能夠自動批注和跟蹤管理,減少校審的步驟和次數,將校審時間大大縮短,并且提高了校審期間錯誤檢出率。
3 三維協同設計行業發展現狀
三維協同設計技術,作為一種高新水利水電工程設計技術,在我國的市場中具有非常好的發展前景,并且這種技術,已經率先在機械、電子、石油、電力甚至是航天領域中應用,并起到了非常關鍵的作用,提升了上述領域中的產品設計質量和使用體驗,而在水利水電工程設計中,三維協同技術從2003年期就已經開始研究,受到當時許多先進的研究單位的重視和研究,并于5年后在業界小范圍的應用,主要在我國的各個省份的樞紐建設中起到了關鍵的作用,也使業界看到三維協同技術的優勢。三維協同技術在水利水電工程的建設和設計中,能夠直觀地將設計的理念和結果通過計算機表現出來,更加符合人類的思維方式和思維習慣,將二維設計技術中,需要技術人員將二維的設計內容轉為三維的設計內容的步驟,減少了由于認知問題所出現的錯誤和誤差。從而減少了設計的修改和變化次數,提高了設計的效率。
但現如今,我國國內并沒有大面積地推廣和應用三維協同技術,這是由于我國國內應用于三維協同技術的計算機平臺較少,需要依托于其他國家的計算機應用平臺,才能夠使用和進行水利水電工程的三維協同技術的設計。并且三維協同技術的費用較高,許多省市三維協同設計平臺的應用和二次開發力度不夠,開發經驗和使用經驗貧乏,無法大范圍推廣使用三維協同技術,為三維協同技術的開發和使用帶來了一定的阻礙。我國的三維協同技術存在一定的廣闊空間,但目前的技術發展不成熟,發展速度較為緩慢。
4 三維協同設計的軟件使用優勢
目前在我國應用較多的三維協同設計軟件為Microstation Bentley系列軟件,下面主要分析Microstation Bentley軟件在三維系統設計過程中的使用優勢。
4.1 Microstation Bentley軟件在工作效率提升中的優勢
Microstation Bentley 軟件,是三維協同設計技術使用中較為常用的一種軟件,設計人員能夠在進行設計前,將該項目的各個領域的設計需求和設計目標進行文件建立,并分別將各個文件建立在Microstation Bentley 軟件中,以種子文件的形式表達出來,這種方式能夠使各領域的工程設計人員通過找到自己的子文件進行設計工作,并且文件在進行設計和修改后能夠保存在Microstation Bentley 軟件中,無需設計人員自己單獨創建文件進行保存,且在同一平臺中的各位工程設計人員可以進行溝通和分析,將設計中所遇到的問題進行及時的修改,也使得工程設計的團隊的設計速度和設計效率得到非常大的提高。
4.2 Microstation Bentley系列軟件具有非常精準的工程量計算結果
Microstation Bentley 軟件的另一大優勢,就是能夠非常精準地計算出工程計量的結果和數據,設計人員在使用二維技術或三維CAD技術進行設計時,需要進行人工手動計算各部分的數據和結果,人工計算的數據結果無法做到100%準確,不可避免地會出現錯誤和漏洞。但通過Microstation Bentley 軟件進行三維協同設計,設計人員能夠通過該軟件對設計過程中出現的不同的數據和結果進行精準的區分和計算,保證了工程量計算的零失誤。設計人員的主要工作就是將工程所需的材料和數據進行不同屬性模塊的定義,就可以達到零失誤的目的。
4.3 Microstation Bentley系列軟件的建模形象直觀
水利水電工程在設計完成后,需要向業主方進行設計理念和方案的匯報,傳統的二維技術或三維CAD技術,無法做到對設計方案進行三維立體和動態的建模,設計人員只能通過書面文字形式或者是通過手工制作模型的形式進行匯報,書面文字形式的匯報方法缺乏主觀感受,而手工制作模型又無法動態地表現出設計的成果和理念。因此,這兩種方法在設計結果的匯報上都給設計人員帶來了很大的不便。通過Microstation Bentley 軟件,設計人員能夠將設計理念和設計結果通過三維模型的方式進行展示,而設計成果能夠通過渲染、動畫、配音等方式,對水利水電工程建設后的使用做出模擬。保證了業主方在聽取匯報時的感官感受,大大提高了設計方案的回報效果,有效提高了業主方的滿意程度。
參考文獻
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[2] 高博.三維協同設計在水利設計院中的應用[J].水科學與工程技術,2013.5:94-96.
[3] 原婷婷.三維協同設計在水利水電工程設計中的應用[J].中小企業管理與科技(上旬刊),2014.7:296.
1.課程說明。《機械產品設計學》是我校“機械設計制造及其自動化”專業的一門專業課。該課程將《機械設計學》[5]作為主要教材,整合了《機械設計方法學》[6]的部分內容,以“產品”為研究對象,以“功能設計”、“結構設計”和“創新設計”為核心內容,其目的是使學生掌握產品設計的基本方法、促進設計過程中機械制圖、力學以及機械設計、制造等方面基礎知識的綜合運用,啟發創造性,訓練和培養學生的機械產品創新設計能力。“功能設計”是《機械產品設計學》的核心內容之一,也是教學重點與難點,它要求學生學會運用“功能”的觀點來看待產品,對產品進行功能分析。然而學生對于功能分析比較陌生,他們往往習慣于對機械產品進行結構分析和結構設計。因此在教學過程中,需要多方面探索,加強“功能原理設計”教學內容,注重培養學生的“功能”觀點,改變學生只重視產品“結構”、忽視“功能”和不習慣對產品進行“功能思考”的現狀,強化“功能設計”方面的訓練。
2.科學素質教育的動因。《機械產品設計學》涉及到許多關于機械產品設計的方法,如系統工程方法、產品設計的一般進程、解決問題的邏輯步驟、黑箱法、功能分解、物場分析法、技術矛盾分析法等。學習和掌握機械產品設計的一般性、通用方法是課程的主要教學目標之一。然而,這些方法理論性較強,在學習過程中,學生往往感到比較枯燥、不容易理解,從而影響學習效果。實際上,《機械產品設計學》課程中講述的關于機械產品設計的方法,不僅是指導機械產品設計活動的有效方法,還可以幫助我們正確、科學地思考問題、分析問題和解決問題,從而指導日常生活、學習、工作中一些問題的有效解決。因此,如果將機械產品設計中的一些問題及其設計方法,映射為日常生活、學習、工作中的有關問題與解決方法,進行類比講解,將科學與人文相融合,教學內容會更加豐富、充實和生動,學生也會豁然開朗,促進所學知識的理解、掌握和實際應用。與此同時,學生也在潛移默化中學會了舉一反三、觸類旁通,并能夠在今后的日常生活、學習、工作中,自覺地運用機械產品設計的相關科學思想方法去思考、分析和解決問題。由此可見,《機械產品設計學》課程為結合專業課教學、培養學生的科學思想方法提供了豐沃的土壤。設計的本質是革新和創造。機械產品設計中必須突出“創新”的原則,通過直覺、推理、組合等途徑,探求創新的原理方案和結構,做到有所發明,有所創造,有所前進。此外,機械產品設計是一項十分復雜的工作,也是一項嚴肅的科學活動,需要一絲不茍的求實精神。因此,教師在《機械產品設計學》的教學過程中,有責任和義務有意識地結合教學內容進行科學精神教育,注重啟迪學生的創新意識、培養創新精神,同時向學生強調做事、做學問必須本著嚴肅認真的科學態度和嚴謹求實的科學作風,培養學生對待科學工作和科學研究一絲不茍的求實精神。綜上所述,結合《機械產品設計學》專業課教學,對學生進行科學思想方法的訓練以及科學精神和價值觀的熏陶,是對大學生進行全方位科學素質教育的良好途徑。
二、培養學生的科學思想方法
在《機械產品設計學》這門課中,學生將學習和掌握很多有關機械產品設計的基本、一般性、通用方法。在教學過程中,本課程教師注意結合教學內容,有意識地將機械產品設計方法的相關知識上升到觀點、精神、方法、思想的層次上,在培養和提高學生產品設計能力的同時,也使學生受到科學思想方法的訓練,從而使學生在專業學習的過程中潛移默化地接受到科學素質教育,學會學習,并將一些方法自覺用于思考、分析和解決日常生活、學習、工作中的有關問題。下文結合系統工程思想方法和功能分解這兩個教學內容,介紹本課程教師如何通過專業教學與科學素質教育的融合來提升大學生的科學素質。
1.系統工程的思想和方法。為了使學生能夠正確、全面地理解“設計”,同時也促進學生更好地開展機械產品設計活動,課程教學一開始就從多個角度向學生闡釋講解“設計的基本內涵”。設計活動是一項系統工程,這是設計的基本內涵之一。然而對于“系統工程”,機械專業的學生并不了解。于是,我們進行了如下的延伸教學:首先,介紹了系統工程的概念,說明它是以大規模復雜系統為對象的一門交叉學科,而大規模復雜系統由許多相互作用、相互依賴、關系密切的子系統所組成。其次,舉例說明載人航天工程、登月工程等都是典型的系統工程。再次,說明系統工程思想的核心是整體觀念,就是要用系統的方法研究系統的對象,立足整體,統籌全局,全面規劃,協調處理,使系統的總體與部分之間、部分之間、系統與環境之間達到辯證統一。然后,強調產品設計,尤其是大規模復雜產品設計,需要以系統工程思想和方法作為指導,這樣才能處理好產品局部與整體之間的關系,通過協調配合實現整體最優,并有利于綜合考慮產品全生命周期的各個環節以及人(產品使用者)-機(產品)-環境的大系統關系。接著,說明系統工程方法是一種現代的科學決策方法,也是一門基本的決策技術,可以幫助我們科學、全面地分析和處理問題,也能夠有效指導解決日常生活、學習、工作中遇到的一些問題。例如,考研是高年級大學生面臨的一個重大現實問題,專業教師應該積極加以引導。事實上,考研的準備及其整個過程涉及到方方面面,完全就是一項系統工程。因此,可以引導學生有意識地運用系統工程的思想和方法進行分析、決策和實施,對整個考研活動進行全局規劃,對各方面需要解決的問題和矛盾進行協調考慮和處理,從而幫助學生順利、成功地完成考研。最后,借助講解閃耀著系統工程思想的杰出典范———都江堰水利工程,讓學生在人文知識的學習中進一步體會系統工程的思想和方法。
2.由“功能分解”學會“任務分解”。“功能設計”是《機械產品設計學》的核心內容之一,也是教學重點與難點。所謂“功能設計”是指“功能原理設計”,包括“功能分析”和“工作原理設計”兩個方面。“功能分解”是“功能分析”的重要內容,是指由產品的總功能分解得到各個分功能。“功能樹”表示了總功能的分解情況,是描述產品的總功能、分功能以及對總功能進行逐層分解的一種圖形工具,它既體現了功能分解的過程,也是功能分解的結果。因此,“功能分解”這一教學內容的講解和學習是圍繞“功能樹”進行的。教學過程中,“功能樹”的教學從什么是功能樹(What)、為什么要對總功能進行功能分解得到功能樹(Why)以及如何進行功能分解(How)這三個方面逐步展開。對于“功能樹”的“What”方面,除了相關定義、概念的講授外,重點是通過類比,講解功能樹中“上級功能”和“下級功能”之間“目的”和“手段”的關系,使學生能夠輕松理解和很好地把握“功能樹”的概念,在幫助學生學會看懂“功能樹”的同時,也啟發了功能分解的思路。在講解“Why”的時候,首先從“抽象和具體”、“復雜和簡單”的關系出發,向學生說明:功能分解是將產品抽象的總功能逐步具體化的過程,從而使得產品的功能易于實現;并且通過功能分解得到的各個分功能,其復雜程度相比總功能小得多,更容易實現。其次,通過舉例,進一步說明功能分解的目的和意義,也讓學生在直觀講解中更好地理解。最后,說明“功能分解是設計過程從抽象到具體的一種體現”,讓學生更好地理解設計過程和進行產品設計。“功能分解”既是教學重點,也是難點。為此,在“How”的教學中,為了幫助學生適應和逐步習慣“功能思考”方式,掌握功能分解的方法,并能夠靈活運用,我們反復向學生強調掌握分解思路的重要性,也非常重視思路、方法的啟發教學,并注意多種教學方法的綜合運用。例如,通過各種典型功能分解的案例分析,歸納總結出4條思路,幫助學生根據不同產品的特點,按照一定的邏輯步驟完成分解工作;通過大量案例教學,引導學生熟練掌握功能分解方法。此外,在“how”的教學中,注意采用師生互動的教學方法,調動學生的積極性,提高學習熱情。首先,布置開放式作業,選取學生比較熟悉的產品對象和日常生活中的小家電產品,如減速器、吸塵器、榨汁機、咖啡壺、加濕器等,讓學生進行功能分析,畫出功能樹,并了解和分析產品的工作原理。然后,鼓勵學生制作PPT和走上講臺,以PPT的形式對作業進行匯報,并組織同學們一起討論。在匯報、討論的過程中,教師注意捕捉學生思維中的閃光點,對于新穎、巧妙的解答方案及時鼓勵。設計問題不同于計算問題,具有多解性,沒有標準答案。開放式作業可以促進學生開動腦筋、積極思考,通過查閱資料、產品拆裝、咨詢討論等多種途徑探求解答方案,通過自主學習、探究學習和趣味學習,進一步鞏固掌握所學的知識、方法,提高產品設計與分析的能力。教學過程中,學生們普遍反映,開放式作業和匯報、討論的師生互動教學激發了他們學習的主動性和積極性,也為他們提供了自我展示的機會,各方面能力得到了綜合鍛煉。“功能分解”是將抽象、復雜的總功能逐層分解得到具體、簡單的各個分功能,從而使產品的功能更容易實現,其思想實際上體現了“任務分解”的思想:對于一個復雜問題,直接對它進行求解往往很困難,一個通常的辦法是先將原來的任務進行逐層分解,得到多個相對簡單、具體的子任務,然后對這些子任務進行求解,從而完成對原來復雜問題的求解。由此,在教學過程中,教師會很自然地由“功能分解”聯想和引出“任務分解”,并引導學生運用“任務分解”的思想、方法分析和解決日常生活、學習、工作中的一些復雜問題。例如,考研不僅是一項系統工程,也是一項十分復雜的重大任務,如果同學們在對考研進行全局規劃的基礎上,利用“任務分解”的思想,將考研任務逐層分解為若干個子任務,然后各個擊破,考研過程將會更加科學、有序。從上述“功能分解”知識點的教學過程中可以看出,教師十分注意思路、方法的分析、歸納和引導,同時也注意將知識上升到觀點、精神、方法、思想的層次上,從而結合專業教學,很好地對學生實施了科學素質教育。
三、提升學生的科學精神
科學精神是指由科學性質所決定并貫穿于科學活動之中的基本的精神狀態和思維方式,是體現在科學知識中的思想或理念。科學精神的提升不僅能夠幫助大學生培養正確的科學觀,與此同時也影響著大學生的世界觀、人生觀、價值觀。事實上,科學精神和人文精神是有機融合、相互滲透的。結合專業教學,以人文知識、人文精神為橋梁,讓學生體會和感受科學精神、受到熏陶,是提升學生科學精神的良好途徑。創新是機械產品設計的本質要求,而嚴謹求實、一絲不茍則是設計者所必須具備的科學態度和科學作風,其二者都是科學精神的重要體現。下文以創新精神和嚴謹求實精神為例,介紹本課程教師在《機械產品設計學》的教學過程中,如何有目的地結合教學內容,適當引入學生感興趣的人文知識,使學生通過人文精神和科學精神的有機融合,在開闊眼界、豐富知識、陶冶情操的同時,體會和感受科學精神并進行自我提升。
1.培養創新意識和創新精神。“創新設計”是《機械產品設計學》的核心內容之一,而啟發創造性、訓練和培養學生的創新設計能力是課程的重要教學目標。圍繞“創新設計”的相關教學內容,本課程教師在教學過程中注意深入淺出、循序漸進,專業教學與創新教育融為一體。首先,從設計內涵出發,說明“設計的本質是革新與創造”,讓學生認識到創新在機械產品設計中的地位和重要性。其次,講解考慮產品的不同屬性(包括功能、原理方案、結構、外觀等),從不同的角度和方面進行創新設計,并強調功能創新、工作原理創新,這是產品創新的根本所在。鑒于學生對“功能原理”以及“功能原理創新”的教學內容比較陌生,在對比分析講解了激光加工機床和金屬切削機床的工作原理之后,梳理分析講解了火車和打印機功能原理的演進過程,接著對各種鐘表、顯示設備的不同功能原理進行發散、分析,從而在生動活潑的趣味講解中,引導學生更好地理解和鞏固掌握“功能原理”的概念,同時啟發思維,開闊思路。然后,結合典型創新設計案例的分析,對創新思維特點、創造性思維方法、創造技法等進行講解,讓學生對創新設計的有關知識、原理、方法、思想獲得整體、全面的了解和認識,同時通過案例分析法,深入淺出、虛實結合,讓學生對理性的知識、思想、方法獲得直觀、感性的認識,提高講授效果。最后,補充講解全國大學生機械創新設計大賽的相關內容。通過介紹歷屆大賽的主題、內容以及比賽程序,使學生對全國大學生機械創新設計大賽有比較全面的了解和認識,便于學生為參加比賽做好相應的準備工作。此外,選取部分獲獎優秀設計作品,分析其設計目的、工作原理、設計方案、功能及特點、主要創新點,并播放作品演示的視頻錄像,從而使學生獲得對機械創新設計的感性認識,消除對創新設計的神秘感,激發他們的創新意識和創新熱情,同時在一定程度上為學生的機械創新設計活動提供啟發思路。
創新教育的目的是提高學生的創新素質,使他們能夠打破常規、突破傳統,具有敏銳的洞察力、直覺力、豐富的想象力、預測力和捕捉機會的能力等等,從而使思維具有一種超前性、變通性。科學家的故事可以幫助人們了解科學家的成長經歷和科學研究以及科學發明、發現的過程,從中學習科學家的科學思維方法,感受和學習科學家的情感、品德和價值觀,受到鼓舞。在“創新設計”教學過程中,結合相關教學內容,和學生一起分享科學家的故事,這是結合創新設計專業教學開展創新教育、培養學生的創新意識和創新精神的重要途徑。為此,我們在授課過程中穿插講解了許多科學家關于創新的故事。例如,分享德國科學家魏格納的個人經歷,以及他面對世界地圖,通過奇妙聯想提出了著名的“大陸漂移學說”,幫助學生認識和重視聯想、想象等感性思維對于創新的重要性。分享了富蘭克林揭示雷電秘密、發明避雷針的過程以及著名的“費城實驗”,讓學生認識到強烈的好奇心和濃厚的興趣對于創新的巨大推動力,感性地了解到通過聯想、推想、假設、實驗、驗證等一系列步驟進行發明、創造的創新思維方法和過程,強烈感受到科學家不畏艱難、勇于探索、執著追求真理的科學精神,激發學生的創新熱情和創新意識。又例如,iPhone、iPad等是風靡全球的電子產品,也深受大學生喜愛。于是分享了美國蘋果公司創始人、前首席執行官斯蒂夫·喬布斯這位貼上“創新”標簽的傳奇人物的人生經歷,展示了他給現代通訊、娛樂、生活方式等帶來的深刻改變,并通過他對世界的貢獻以及世人對他的評價,讓學生強烈認識到喬布斯擁有的那種全人類共同珍視和稀缺的財富:“創新精神和富有想象力的心靈”,由此激發、鼓勵學生的創新。
關鍵詞:課程;智能控制;項目式教學;教學改革
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2011) 16-0000-02
Vocational"Intelligent Control and Programming"Course of Project-Based Teaching
Xia Guangwei
(Wuhan Polytechnic,Wuhan430074,China)
Abstract:Let the students to learn professional knowledge to practical work to go,and ultimately the students'zero distance'posts,these are the curriculum reform in vocational schools of concern.We are in the"Intelligent Control and Programming"course in the implementation of the project approach,optimization and knowledge through the project of reconstruction and integration points to improve the efficiency and effectiveness of training to develop the abilities of students so that students in the electronic technology skills has been greatly improved.
Keywords:Curriculum;Intelligent control;Project-based teaching;Teaching reform
提高學生的職業能力,讓學生把所學的專業知識應用到實際工作當中去,最終實現學生的“零距離”上崗,這些都是目前高職院校課程改革中關注的問題。并且,用人單位對高職院校畢業生的考察主要是看學生有沒有實踐經驗,有沒有參與過實際項目的開發。針對這樣的現狀,我們在《智能控制與程序設計》課程中實施了項目教學法。教學實踐表明:通過項目的優化和知識點的重構和整合,在提高實訓的效率與效果,培養學生全面能力等方面,確實收到了一定的成效。它使我們的學生在電子技術應用方面的技能有了很大的提升。
一、課程來源及定位
(一)專業調研與崗位分析
組織專業教師走訪多家電子產品研發與生產企業,進行廣泛深入的調研,采取與企業的工程技術人員座談、交流和回訪畢業生等形式,了解電子信息技術專業的發展和人才需求,聽取他們對教學的意見和建議,召開專家論證會,確定了電子信息技術專業的職業領域,主要是電子產品生產、智能電子產品研發、電子產品技術服務3個方面。以上職業領域主要包括5個就業崗位――電子產品裝配與檢測、電子元件采購與管理、智能電子產品設計與調試、電子產品營銷、電子產品售后服務。
(二)人才培養目標與專業課程體系
根據就業崗位的要求,確定了專業人才培養目標為:主要面向電子產品制造行業,培養擁護黨的基本路線,適應生產、建設、管理和服務第一線需要,具有良好的職業道德和敬業精神,具備電子材料采購,電子產品制造、檢測、調試,工藝管理及銷售與售后服務能力,主要從事電子產品生產、研發、維護、銷售和技術服務,以及電子技術領域的生產和管理的高素質技能型人才。通過分析、提煉,將專業能力中導線與電纜的識別與使用、微處理器的應用、電子產品性能的測試以及電子產品現場安裝、調試、維修和應用等能力歸納為選、讀、焊、寫,測、裝、調、檢、編、設等10項職業能力,因此確定了本專業的專業課程體系。
(三)課程性質與定位
《智能控制與程序設計》課程主要是培養學生具有綜合應用單片機技術進行智能電子產品設計、制作和調試能力,面向電子產品裝配與檢測、電子產品設計與調試等主要崗位,在專業人才培養中起主要作用,因此確定本課程是電子信息技術專業的專業核心課程。
(四)課程目標
根據專業人才培養目標中智能電子產品的調試與應用等專業能力的培養需要,確定了本課程的課程目標:
1.知識目標:(1)了解單片機內部結構及工作原理。(2)了解單片機控制設備的工作原理。(3)掌握單片機匯編語言程序設計方法及指令系統。(4)掌握單片機系統開發工具的使用方法。
2.能力目標。選取了人才培養目標10項職業能力中的6種。(1)測:會檢測常用電子元器件。(2)編:會使用keil、proteus軟件進行程序的編寫、運行及仿真。(3)裝、調、設:會制作、調試、設計簡單小型智能電子產品。(4)寫:會規范撰寫設計報告。
3.素質目標:(1)培養耐心、細致的工作態度。(2)培養安全生產、規范操作的職業素養。(3)樹立質量、成本的意識。(4)養成交流與協作的習慣。
(五)課程設計
教學內容的選取電動玩具開發為載體。與深圳德普施科技有限公司、上海得實科技有限公司、武漢天藍宇智能科技有限公司密切合作,設計了以工作過程為主線的教學過程,如圖1所示。考評標準的制定以崗位能力的需要為依據,參考了電工、電子儀器儀表裝調工、計算機系統操作員等工種對智能電子產品調試與應用技術的要求。在教學過程中,著力提升智能電子產品調試與應用能力的同時,注重職業素養的培養。
圖1:以工作過程為主線的教學過程
二、教學內容
(一)內容選取
單片機技術的應用非常廣泛,如生活中常見的電動玩具、電子廣告牌、電飯煲、汽車導航系統、數控機床設備等,均用到了單片機技術。經過對比,我們選擇了電動玩具作為項目制作的載體。本課程具有注重技能訓練與理論學習相結合、注重過程考核、注重綜合應用能力培養的特點。根據知識點進行系統化的項目設計,設置了基本訓練項目和拓展訓練項目,構建能對學生相應單片機應用能力進行訓練的工作任務,并在課程教學結束后安排課外競技訓練項目,以促進學生學習和訓練。
(二)內容序化
項目及任務的設計遵循從運用單片機的內部資源,到控制外部設備,最后到設計實用產品的規律,前面的知識是后面學習的基礎,由簡單到復雜。通過對學生的實際情況和教學內容的難易程度進行綜合分析,共40學時。課外競技訓練在本課程教學結束后安排,教師自主命題,學生課外完成,不占課內學時。本課程在大二上學期授課。
(三)表現形式
課程組教師與深圳德普施科技有限公司等企業共同編寫的教學做一體化教材《智能控制與程序設計》,與武漢天藍宇智能科技有限公司聯合編寫了項目教材《智能控制-射頻卡項目》,課程組還編寫了《學生創新設計方案集》和《學生評價》等校內教材;制作了學生工作頁和圖文并茂的多媒體課件;錄制了教學視頻;制作了精品課網站;專業教師與企業工程師共同開發了智能控制-射頻系統。為不斷規范和完善《智能控制與程序設計》的課程教學,課程組教師與相關的企業工程技術人員制定了課程標準,其內容包括課程概述、課程目標、內容與學時分配、課程實施要求、標準說明及評價等方面。
三、教學設計
(一)教學模式
1.教學模式。本課程采用計算機虛擬仿真和實物制作相結合,課內教學、課外二課活動、競技教育相結合的教學做一體的教學模式。(1)課內學習。通過計算機虛擬仿真加實物制作的課內教學,要求學生具有簡單程序的分析、設計、調試能力,培養學生單片機的基本應用能力。(2)二課活動。通過課外科技活動,加深和鞏固單片機基本理論、強化基本應用能力的同時,鍛煉學生對單片機的技術應用能力。(3)競技教育。通過競技活動,培養學生應用單片機進行產品開發的能力。
2.考核反饋。(1)課程考核。本課程的考核主要包括3部分:平時成績占20%,包括學習態度,自主學習,語言表達等方面;專業知識考核占30%,通過理論考試測試專業知識掌握程度;項目訓練成績占50%,包括專業技能、文字表達能力和團隊協作意識等方面。另外,學生可以通過網上自測系統進行自我測試,檢查知識和技能的掌握程度。(2)教學反饋。在整個教學過程中,教師通過課堂提問、課外交流、作品評價、課后作業等直接反饋,了解學生的學習狀況;也可通過教學系部、學院督導(查、聽、評)和企業相關人員的評價等途徑,反饋教師對教學內容、重難點把握程度和學生運用單片機知識、技能的水平,不斷改善教學。
(二)方法手段
1.教學方法。本課程采用項目教學法組織教學,教學過程按照5個步驟進行,充分應用多媒體網絡資源,結合虛擬實訓室、單片機實訓室等實踐場所實現教學。
2.教學手段。教學過程中,我們充分運用現代教育技術,利用教學軟件輔助監控課堂教學;利用keil、proteus軟件進行系統的虛擬仿真;通過精品課網站實現學習資源開放、共享和師生互動,同時利用學院的教務管理系統將教案、課件、授課進度計劃等資料上傳,實現網上輔助教學管理。
四、教學組織與實施
本課程的教學過程按照5個步驟進行,如圖2。下面以顯示系統的制作的項目5輸入輸出接口與紅外線傳感器應用――(4學時)為例具體說明。
圖2:教學過程
任務布置(1學時):教師通過多媒體課件、視頻、實物等途徑展示產品效果,讓學生明確產品功能,確定本任務的教學目標,引導學生搜集相關資料。這個過程是讓學生知道做什么。
方案討論(1學時):學生分組,搜集資料,討論制定初步方案,填寫制作過程記錄卡。
方案確定(2學時):學生在老師的指導下通過計算機模擬仿真論證方案,完善并確定一個最優方案,學生匯報方案,老師講解知識,答疑解惑。這個過程是讓學生明確怎么做。
實物制作(3學時):學生根據最優方案,準備所需設備和元件,在單片機實訓室進行實物制作和產品調試,老師在制作之前介紹安全操作注意事項,制作之中巡查、糾正學生的不良習慣,指導學生分析、解決調試故障。目的是教會學生規范制作。
任務考評(1學時):學生展示作品,參加答辯,老師量化評分。學生總結,老師點評,布置下個任務及與本任務相關的拓展訓練任務,如往屆電子設計大賽題,以便學生能在創新工作室進行拓展訓練,最后收取制作過程記錄卡、任務考核評分卡、總結報告等資料。這個過程是檢查學生做得怎么樣。
五、特色與創新
(一)虛實結合、軟硬兼修
利用單片機軟件模擬仿真確定可行、合理的設計方案,結合方案制作出實物,一虛一實,培養學生軟、硬件系統的設計及調試能力。
(二)以賽促練、以賽促改
課程教學,通過基本訓練項目、拓展訓練項目,訓練學生的單片機技術的綜合應用能力;課外通過組織校內競技比賽項目,開展競技訓練,選拔優秀選手參加校外比賽,調動學生積極性,促進學生學習和訓練。通過成果總結促進教師不斷完善教學內容,改革教學方法,提高教學質量。
參考文獻:
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[2]王燕玲等.高職生就業與創業指導[M].遼寧大學出版社,2005