农业工程师论文范文

时间:2023-03-22 03:11:32

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农业工程师论文

篇1

在施工中还应注意对开挖环节的控制,要保证沟渠的质量有效的开挖是十分重要的,在施工中对U型槽的开挖是十分重要的基础环节,应全面勘探的数据指导下帮助进行沟渠开挖的指导,尤其是在土方开挖的施工中应注意开挖的范围和深度,一方面保证施工的顺利进行,一方面控制沟渠的高程,以此保证沟渠使用效果的实现。在此环节中还应控制工程量,保证沟渠质量的同时降低工程量过大而形成的成本超支。最后是培土环节的预先设计,在施工中沟渠培土的环节是十分重要的,对预制构件的应用是应保证培土作业的质量。实现逐级分层的夯实与回填,对沟渠乃渠堤顶部跨度进行有效的控制,沟渠与外部设施的比例应在合理规划的基础上进行施工。在应用过程中应对施工中的高程进行全面的控制,建立完整的高程控制系统,对施工环节进行控制,同时也在施工后的一段时间内进行监控,保证工程质量。总之,在应用中应对沟渠施工的质量因素进行分析,实现有效的前期控制,保证各项施工技术和措施在施工中获得有效的控制与质量提升。一方面避免对成本和材料的浪费,一方面则是保证沟渠施工的质量。同时还应考虑沟渠在施工中和使用中对环境的影响,尽量避免过度的干扰当地的水文和地质状态。同时在施工中还应做好各项工作的监督与管理工作。

2农业灌溉工程中沟渠施工的关键技术分析

2.1渠道施工技术

渠道主体是灌溉沟渠的核心设施,在施工中应注意各项施工技术的控制,其中包括了土模水泥砂浆施工、土模浇筑施工、预制混凝土小板、预制U型槽、预制涵管等工作。在实际的工程中,通过对灌溉网络的设计与调整,因此新建的沟渠往往会在回填的新土上进行施工,所以在施工中利用预制件来控制管道的质量以及沉降等就成为施工中的关键环节。同时预制件可以大幅度的降低施工作业的工程量,因此预制U型构件和涵管技术就成为沟渠施工的主要技术。按照干渠和支渠的设计,U型槽的尺寸也不同,所代表的深度和宽度也就不同,多数的预制件在宽度700-600mm;深度700-600mm,厚度则统一为30mm。在施工中应注意一下关键环节:

(1)土模构筑。

土模开挖是沟渠施工的第一步,开挖U型土模的时候应注意线路和深度的控制,首先应按照土质情况进行放样和划线,按照U型槽的尺寸、沟渠底部纵坡按照比例进开挖,渠道首段应考虑预制安置后与田面高度一致,尽量减少土方的开挖,控制开挖深度,保证U型槽顺利放入即可。

(2)U型槽施工。

土模开挖完成后,将U型的预制槽按照放样位置进行放置,安放过程中应保证槽的平稳和直顺,槽和槽之间预留缝隙,模型有出入的应从两侧进行找平,减少整体预制槽之间的高程差异,增加整体渠道的协调和美观性。

(3)培土施工。

完成U型槽的安放后,需要进行培土,将槽与渠堤之间的孔隙进行填充,培土时应注意质量控制,如果培土的质量差就容易导致土层流失,导致预制槽失稳,从而影响沟渠的使用效果。此时应注意进行分层夯实,回填。渠堤的顶部应保留一定的宽度,靠近田地的一侧应保留边坡,渠堤顶部应充分考虑沉降因素,夯实后高出预制槽顶10cm。

(4)镶嵌施工。

对施工嵌缝的处理也会影响整个渠道施工的质量,在施工中主要是利用嵌缝的材料对预留缝进行填充,选择C15的混凝土作为填充材料。嵌缝回填前应对缝隙进行清理,然后将混凝土填入,找平使其与U型槽内壁一致。过多或者过少都会影响渠道的使用和美观。

2.2排水干沟的施工技术

(1)修筑土模。

按照梯形开挖的方式进行土方处理,两侧按照渠道的规划进行放样,开挖时应注意渠道的高程差,保证落差从而实现顺利排水,沟底宽度应按照设计要求施工,沟底的纵坡按照一定的比例进行放样,边坡比例可以设计为1∶0.45,同时保证边坡平整。

(2)沟渠基础浇筑。

排水干沟往往设置在渠道的旁边。如有车辆行驶则会对干沟产生影响马路边的土对多孔板的影响也会随之增加,如果沟底不进行处理则会影响干沟的使用状况,多孔板会出现塌陷,所以应对基础进行浇筑处理,在开挖基础上铺设碎石垫层,并浇筑混凝土。

(3)设置多孔板。

完成开挖和基础浇筑后就是安放多孔板,将多孔板依照边坡的坡度安放,板与板之间保留5cm的嵌缝,然后在板顶的外侧铺设碎石垫层,厚度应保证大于10cm,在上面浇筑大于7cm的混凝土,最后安置预制的顶条。

(4)培土施工。

干沟的是也需要对土层进行回填,并夯实。干沟堤培土应注意的是边坡的控制,靠近道路一侧应与道路进行合理的衔接,靠近田地的一侧则应保证回填宽度大于5cm,高度10cm以上,并回填一个50cm平台,利用边坡1∶0.75与田地平面衔接。(5)嵌缝回填。和干渠施工一样,完成培土后就是对嵌缝进行处理,尤其是干沟的嵌缝处理应分层进行,上部利用混凝土回填,下端则利用无砂细石混凝土进行回填,使得板后的水沿着下端渗出,避免板后的积水过多而影响多孔板的渗透效果,甚至导致坍塌。

3结束语

篇2

学科主要研究与开发方向为农业工程装备及其自动化、流体传动系统和电液直接数字控制、自动化生产装备与自动化监控系统、微纳米制造中的控制技术与装备以及智能化电子与电气传动技术等五方面。学科曾先后承担国家科技攻关项目、国家自然科学基金、中国意大利政府间国际合作项目、浙江省主动设计重大科技攻关项目等国家和部省级科技项目40余项,横向科研项目50余项,累计创造经济效益超2亿元。经过多年耕耘,学科目前已形成自己的研究特色,研究成果居国内领先水平,部分成果达到国际领先水平,研究与应用前景良好,极具发展潜力。

学科设有浙江省工厂化农业装备工程研究中心、机电装备设计与控制实验室、加工技术与装备工程中心、纳米科学与技术工程研究中心等机构。学科现有学术梯队人员35人,其中教授11人、浙江省特聘教授1人、副教授7人、具有博士学位的教师16人、留学归国人员 10 人、博士生导师4人、入选省“151人才工程”5人、省“高校中青年学科带头人”5人。硕士以上学历者占91%。

学科带头人张立彬教授为机电一体化控制领域知名专家,获浙江省特级专家,“优秀留学回国人员”、浙江省“有突出贡献的中青年科技专家”、浙江省“首届十佳青年科技之星”等称号。曾先后应邀赴奥地利、匈牙利、前苏联、日本、意大利、德国、比利时等国家访问讲学,被聘为意大利Bologna大学客座教授。他还担任浙江省科协副主席、中国农业工程学会常务理事,浙江省机械工程学会副理事长、浙江省农业工程学会副理事长,担任国家科技进步奖评审专家,国家教育部科技进步奖评审专家,全国高校机械设计制造及自动化专业教学指导委员会委员、美国农业工程师学会(ASAE)国际会员、中国仪器仪表学会精密机械分会理事、浙江省机械工程学会副理事长、浙江省农业工程学会副理事长和《农业工程学报》编委等职,享受国务院政府特殊津贴,为浙江省有特殊贡献的中青年科技专家。

近年来,学科获国家科技进步二等奖1项、教育部科技进步一等奖1项、省科技进步一、二、三等奖各1项,其他厅级奖项共6项。通过鉴定成果8项,其中国际水平5项、国内领先3项。获授权专利11项,其中发明专利1项。发表学术论文200多篇,其中SCI 21 篇、EI 35 篇、ISTP 36 篇;出版科技著作10余部。目前学科承担科研项目50余项,经费1000余万元,其中国家级项目近十项,省部级项目20余项。

篇3

印地立桑冷静地质问学生:“你们是来自某个技工学校呢,还是来自印度理工?”听到这句话,男孩们安静了下来。“你们是印度理工人,所以你们是要学会解决问题的。现在出了一个问题,你们不是想着如何去解决它,而是表现得像暴民!明天一早,你们带着解决方案来见我,我们一起解决它。”学生们老老实实地散去了。第二天早晨,他们带来了三四个不同的解决方案。这就是印度理工的学生。

在印度有一句流行的话:第一流的学生进IIT(印度理工学院简称),二流的才念美国名校。美国《新闻60分》节目曾经评价说:“印度理工学院在印度的地位相当于把哈佛大学、麻省理工学院和普林斯顿大学加起来在美国的地位。”这话一点都不夸张,因为IIT最初就是完全按照美国麻省理工学院的模式建立起来的。有好事者曾经统计过,在全世界所有大学中,出身IIT成为百万(美元)富翁的比例最高。每年12月,IIT打开校门,来自欧美的各大跨国公司纷纷进驻,在两个星期之内,所有学生都会被“抢订一空”。

然而另一方面,印度拥有着世界上数量最庞大的文盲。小学的入学率,男孩只有50%,女孩不足50%。学校的教授和监考人经常在考试期间受到学生为了作弊而进行的暴力威胁。所以很多人难免产生这样的疑问:教育体系如此孱弱的印度,是如何创造出世界上极具竞争力和影响力的高等学府的?

在印度有一所世界一流大学

尼赫鲁作为印度的第一任总理曾经推动了“印度理工学院”这个梦想的实现。另一位充满活力的印度贵族――埃德舍・戴拉尔,则是印度理工学院的“织梦人”。他充分意识到技术的应用将会在独立的印度扮演重要角色,于是为印度的技术进步制定了这样的目标:培育世界一流的工程师群体。印度理工学院的诞生正代表了这个宏图大略的第一步。

学校成立后招收的第一批学生全部是各个学校前十名的尖子生。面试时考官说:“在原先的学校里数一数二的学生,请坐下。”结果将近80%的学生都坐下了。

在印度旁遮普邦的一个村子里有一位名叫格尔巴・威克的男孩,他的目标是IIT,因为在那里他可以就读全印度最好的船舶工程专业。威克向学校提出了申请。在面试时,这位农民的儿子面对的是六七位目光如炬,极难应付的教授。威克告诉面试官他是家里供出来的第一位大学生,他想成为一名造船工程师。随后,面试官问了一个他一直担心会被问到的问题:“你以前见过船吗?”“见过。就在昨天,在加尔各答的豪拉桥上,我看到了几艘小船。”农业工程学院院长潘德雅教授善意地问他:“你的父亲是一个农民,难道你不认为农业工程更适合你吗?”威克脱口而出:“先生,我认为这种世袭的等级观念是与宪法精神背道而驰的!”话刚一出口,他发觉似乎有些不妥,因为所有的面试官都在笑。当天晚上,当他步行到公告板前查看耐,发现自己已经被船舶工程学院录取了。

IIT的可敬、可怕之处在于,它的录取从来就是六亲不认,根本不存在通融之道。上至总理的儿子,下至校长的女儿,不论是谁,想进IIT,考试成绩一定要排在申请人的前2%,至于面试,更要走公正透明的渠道。Narayana Murthy被誉为“印度的比尔・盖茨”,他创立了印度的软件巨头Infosys(世界500强之一)。Murthy的儿子想报考IIT的计算机专业,却被无情地拒绝,结果被美国的常春藤学校康奈尔大学录取。去美国之前,Murthy恨铁不成钢地对媒体说:“他最后只能遗憾地到康大读书!”

IIT巴隆迪院长的女儿也曾三次申请IIT,不幸名落孙山。第一次落榜是因为法语成绩差了两分;第二次报考,专业课以一分之差落选;第三次各门功课笔试都通过了,但面试表现欠佳,再次被淘汰。幸运的是,2010年他的女儿第四次提交申请,终于以笔试成绩第一名,面试近乎完美的表现被IIT录取。

IIT里流传着许多令人难以置信的故事,激励着成千上万处于社会底层的印度年轻人。

活着出求就是精英

现如今,每年参加IIT联合入学考试的学生已经达到20万之众,胜出者只有2500人。也就是说,你至少需要击败99%的竞争对手才能进入IIT的大门!

许多学生会花费四五年的时间全身心地投入到备考当中,这意味着一个19岁、即将申请大学的男生,可能从15岁开始就再没看过电影、没玩过电脑游戏。在某些城市,高中生必须每天凌晨去参加联合入学考试的培训,在那里呆上四个小时,然后回高中上正课,晚上再跑到培训班上四五个小时课,最后回家做作业。据粗略统计,在IIT的学生中,有60%的人考过两到三次。

然而,考上IIT并不意味着万事大吉。相反,在这里,你首先面临的是更为激烈的竞争,因为你的对手是全国最优秀的人。

在IIT,每年都会有一些学生适应不了“落后”的感觉选择退学,他们宁愿到差一点的大学继续做第一名;更极端的,曾有一名学生在期末考试结束后自认为答得太差,担心不能及格而吊死在宿舍的电扇上。

被外界给予盛誉的学校,其实条件远不如我们想象的那么好。这里宿舍简陋,供水不足,厕所里满是爬虫。食堂里,鱼肉奇特的味道中混杂着肥皂的气味,鸡肉则泛着类似于工业油脂的味道。铁质的餐盘虽已千疮百孔,却也堆得下各种“美味”。在这里生活过六年的一位印度理工学生告诉我:“我现在终于明白,味觉只不过是主观的幻觉。印度理工看似简陋的生活,其实是在教育我们:在将来的职场中要绷紧神经,在疯狂而野蛮的社会中学会逆境生存。”

虽说IIT最初的模板是美国麻省理工,但它对待学生的苛刻程度可谓是后者居上。IIT学生的毕业论文需要准备300个/小时,而麻省理工只需要120个小时;印度理工的学生花在实践培训上的时间也远远超过麻省理工。在麻省理工,你不会看到有哪个学生拿着锉刀铸造和焊割金属,但IIT的学生每个学期都要花上百小时在车间里挥汗如雨,就是为了培养精湛的动手能力。

篇4

该课题组的负责人吴正岩告诉记者,该材料可以针对不同环境和土壤类型调整配方,以适用于矿山、工业用地、农田等条件。目前课题组发表的文章和专利中的技术优先适用于农田地块。同时,课题组正在研发工业重金属废水源头治理技术以及有机肥中重金属修复技术,重点治理对象为铬、镉、铜、砷等,预计1~2年后研发成功。

同时修复酸性土壤和重金属污染

随着全球经济的快速发展,含重金属的污染物通过灌溉、干湿沉降等多种途径进入土壤,造成土壤中重金属富集。其不但影响农产品产量与品质,而且涉及大气和水环境质量,并可通过食物链危害人类和动物的生命和健康。

目前,全世界平均每年排放汞约15000吨,铜约340万吨,铅约500万吨,锰约1500万吨,镍约100万吨。在我国,长三角、珠三角、环渤海等经济较发达地区,以及东北老工业基地等区域,都面临着土壤污染问题。

针对这一世界性难题,日前,中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所吴正岩课题组,利用黏土、生物炭等天然材料制备出一种复合纳米材料,能提高土壤pH值,从根本上修复酸性土壤。

与此同时,这种材料可以有效控制六价铬的迁移,将六价铬转化为三价铬,降低农作物对六价铬的富集,有效解六价铬污染。

据了解,铬在自然环境中最常见的价态是三价和六价,而六价铬的毒性远高于三价铬。特别是六价铬被人体吸入后可能具有致癌性,而一般认为三价铬毒性较小或无显著毒性。六价铬可以透过细胞膜刺激皮肤,使皮肤过敏,并对食道、呼吸道造成损害,通过食物链在人体内富集,引发一系列病变,严重威胁人类健康。

近年来,随着冶金、金属加工、制革、颜料和有机合成等行业的发展,铬及其化合物被广泛应用,随之而来的大量含铬废水、废气及废渣被排放到环境中,引发环境问题。2014年由环境保护部和国土资源部的《全国土壤污染状况调查公报》中,铬的点位超标率达1.1%。

新型修复材料成本低使用方便

吴正岩向记者简要地介绍了制备这种复合纳米材料的方式:首先需要将原材料进行重力分层和辐照处理;然后进行有机修饰,并按照一定比例进行复配;最后进行筛分、造粒和分装,得到重金属修复剂产品。

据了解,这种新型的土壤修复材料亩均成本只要10元~30元,修复过程直接融入耕种流程之中,使用便捷。另外相较于传统修复方法,效率也有提高。另外这种材料易于加工,可制成粉剂、液剂或颗粒剂。

这项技术的效果在实验中已得到初步验证。在盆栽试验(指用盆钵栽培作物进行农业科学实验,常用于模拟环境污染物对植物的危害)中,研究团队证实,使用这种修复材料,可以有效降低玉米对六价铬的摄取,对叶片的高度、叶绿素含量和玉米根长有积极的影响。

吴正岩告诉记者,除了盆栽试验外,研究团队还做了面积约为10平方米的小区试验,结果表明,该技术可以使植物中六价铬的富集量降低60%。他同时表示,今年将在江西、湖南、浙江等地进行大田试验。

值得注意的是,在2014年,吴正岩团队即已申请了“一种修复土壤重金属的功能性肥料及修复剂”专利。吴正岩告诉记者,这项专利与其新近发表的论文的技术相似,仅在配方和生产工艺存在一定差别。具体而言,论文中所述的是酸性土壤六价铬修复剂,而专利中的六价铬修复剂适用于普通土壤(即对土壤类型没要求)。

吴正岩介绍,酸性土壤大约占世界不冻土的30%,它能够造成农业减产,而且会激活重金属离子,加剧重金属对人体的危害和对环境的污染,已经成为我国乃至世界农业和环境领域亟待解决的关键问题。

广东:分类施策试点治理土壤污染

同样受到土壤污染困扰的广东,近年来将重金属污染防治与土壤污染治理相结合,在重金属污染综合防治、土壤污染调查、污染土壤治理修复试点示范等方面已开展一系列工作,并取得初步成效。

篇5

环境问题是指人为引起的生态平衡被破坏或环境因素被改变,直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在的问题。环境问题的出现,其实质在于人类社会的发展与自然环境之间的关系出现了严重的失衡,而围绕解决环境问题所做的一切努力以及因此而产生的技术方法和手段,则是环境工程学科所涉及的主要内容。

环境工程专业是一门交叉学科,与许多学科有着千丝万缕的联系。目前,由于国内外对工程教育和实贱教育越来越重视。因此,如何使学生在本科四年的学习过程中既有扎实的理论基础,又有一技之长,同时适应社会发展的需求,成为了环境工程教育面临的一大难题。而要培养既有专业素质又掌握一技之长的环境工程本科技术人员,其首要问题就是完善课程体系的建设,这也是人才培养是否符合规范要求和是否具有特色的关键所在。

二、国内外环境工程专业创新课程体系研究进展

环境工程是在20世纪60、70年代的全球社会、政治动荡年代兴起的。1970年,在新成立的美国环境保护局的不懈努力下,环境工程学科的地位得以确立。1970年之前,只有环卫工程师通过建造城市和工业废水处理厂来实现对环境的保护。到了80年代,经过工程技术培训的环卫工程师们改名为环境工程师,以便更好地与新环境保护局更广泛领域的环境职责保持协调。现代环境工程学科在经过20多年的发展历程后,正处在强劲发展阶段,涉及了大量的民用、化工及农业工程等领域。

在过去的20多年中,美国环境科学与环境工程领域的发展极不平衡。环境工程领域的科学研究经费不仅很不稳定,环境工程从业人员也面对着很多不稳定因素的挑战。有些大学院系内部的相关专业设置数量都在增加,也有些大学,涉及多学科的环境工程专业却在减少;正在服务于环境工程学科的从业人员都是一些有学术背景的环境科学专家而不是环境工程专家。最近,美国在环境工程领域出现了三种旨在改变目前现状以求得进一步发展的环境工程学科模式:第一种是以环境科学为基础的环境工程发展模式;第二种是可持续发展模式;第三种是依靠技术进步的模式。

欧洲环境工程专业的教学计划尚无统一模式,不同学校大多根据自身传统学科的特点和优势及政府机构和市场的需求,将环境工程专业教学纳入到传统专业中或作为主要的专业方向,独立设置的环境工程专业本科教学计划在欧洲并不普遍。目前,欧洲的许多高校或研究机构设有环境工程或环境科学硕士学位教学计划和有关课程,这些教学计划学制大多为1-2年,面向已获得学士学位的人员开设或实行5年一贯制的硕士培养方式,学生毕业后可授予环境工程学位或以环境工程为专业方向的传统工程学科学位,前种情形对高层次的学生更具吸引力。此外,有不少高校设有面向职业工程师的环境工程硕士培训课程,这与我国目前的工程硕士的培养模式较为相似。

我国环境工程专业的课程设置在教育部颁布的有关环境工程专业规范的指导下,在设置基础课和专业基础课以及选修课时主要是围绕“三废”处理。统一的专业规范对规定基本的教学内容有一定的帮助,但也会导致不同学校之间在培养计划、课程设置上出现雷同,进而失去自身的特色。纵观各个高校的环境工程专业,大致由以下三种形式发展而来:第一,以清华大学、同济大学为代表的传统的市政工程专业发展而来的环境工程专业;第二,以南京大学、浙江大学为代表的由传统的化学、化工类专业发展而来的环境工程专业;第三,由其他矿业、石油、冶金、地质、海洋、农业等院校的相关专业发展而来的环境工程专业。

三、环境工程专业创新课程体系建设背景

2008年临沂师范学院下发了《关于制定2008版本科培养方案的意见》(讨论稿)。根据学校的要求,组织教师搜索资料,使其掌握国际上着名学校对环境工程课程体系的设置。研究发现,各大学的课程都是根据该国或者当地实际设置的,因此各有特色、各有所长,并且都达到了很高的水平。

临沂师范学院主要参阅了新加坡大学环境工程专业的课程体系。之所以选择新加坡大学,主要是基于两个方面的考虑:中国和新加坡在文化、经济发展等方面存在相似之处。另外,新加坡国立大学环境科学与工程的课程设置是国际一流的课程设置,而且得到了国际上的广泛认可。他们有的课程,特别是专业基础课,临沂师范学院可以直接植入,如:“Airpol-iutionassessmentandcontrol”空气污染评价与控制)、“Haz-ardousandsolidwaste”(危险固体废物)等,但是有些课程临沂师范学院进行了适当调整,如“Environmentalmicrobiology&biotechnology”(环境微生物学与生物工艺学)调整为“环境微生物学”(Environmentalmicrobiology);另外根据临沂师范学院的专业特点删除了部分课程,如“Climatechange”(气候变化),“Energyresources”“conservationandalternatives”(能源保护)等课程。

另外,临沂师范学院还参考了美国爱荷华州立大学、耶鲁大学环境工程专业以及佛罗里达大学环境工程专业本科生与研究生的课程设置。由于国外大学环境工程专业各有其地域特色,因此简单照搬照抄是绝对行不通的。

近年来,临沂师范学院根据教育部高等学校环境工程专业教学指导委员会制定的《环境工程专业认证标准(试行)与《环境工程本科专业认证补充标准》,并充分结合已经召开的四届“大学环境类课程报告论坛”的主要精神,同时参考“注册环评师”、“注册环保师”以及《环境影响评价岗位培训教材》的主要内容,临沂师范学院进行了课程设置和调整。新课程的改革主要依托以下几方面的实施意见:

(一)指导思想

以应用型人才国际化培养模式改革为契机,积极推进课程体系建设和教学方式方法改革,进一步推进课堂教学模式改革,同时强化课外学习体系建设,重点突出学生能力培养和技能养成,以此提高人才培养质量和社会适应性。

(二)完善课程结构体系

在课程体系设计中,进一步加大实贱训练课程的比重,同时突出学生能力培养,并科学处理讲、练关系,按照三个“三分之一”的比例设计课程并组织教学,即把全部课程和课程教学内容按照各“三分之一”的比例设计:三分之一的课程(教学内容)采取讲授方式组织教学,三分之一的内容以边讲边练的方式组织教学,三分之一的内容以训练方式组织教学。

(三)改革课堂教学模式

进一步解放思想、更新观念、改革课堂教学模式,变灌输式教学为问题式、启发式、互动式教学模式,同时改变课堂以讲授为主、课内以巩固提高为主的传统教学模式,实现理论课与实贱环节的合理分离与有机结合,使课内课外形成一个有机整体,重点围绕以下几个方面进行改革:1.课堂教学改革。

(1)教学内容精心设计课堂教学内容,改变传统的系统讲授模式,使课堂教学内容的设计充分体现出学生的学习主体地位,并与作业布置有机融为一体。一般来说,课堂讲授内容一般包括以下几种类型:一是重点、难点和新知识点的讲授;二是学习方法的指导;三是教学内容的基本线索与基本思路;四是学生预习自学无法完成的部分或需要提高的部分。其余内容均通过学生预习、复习完成,并以作业、测验、训练等形式进行检查。

(2)组织形式改变以教师为主导、以讲授为基本形式的传统课堂教学模式,强调突出学生的主体地位,建立以学生为主体、教师组织、全校服务的教学模式。课堂教学以问题式、启发式、探宄式为主要教学方式,并根据教学内容及学生学习需要灵活选用,一般可采取讲授、讨论、训练、讲练结合等形式。

2.课外学习体系建设

以自学指导、课外训练、实习实训为主要内容,以课外作业为基本形式,进一步完善课外学习体系建设,强化学生课外的学习训练。

(1)强化预习性作业进一步强化预习环节,充分发挥预习环节在教学中的作用。主讲教师要精心设计预习作业,并在教学组织前布置给学生。预习性作业一般包括以下三种形式:一是以知识为主要内容的基础性预习,即通过学生自学,使学生掌握通过自学即能够学会的内容,以便教师减少课堂讲授时间。同时,针对教学内容找出问题和难点,以便教师确定课堂讲授和辅导答疑的重点;二是以研宄为主要内容的提高性预习,教师针对课程教学内容,以强化学生的思维训练和提高创新能力为主要目的,布置预习性作业,使学生在某些方面或某个问题上具有一定的研宄基础,以此为课堂讨论准备条件;三是以基本操作为主要内容的实贱性预习作业,使学生通过预习,掌握实验实训所需的基本技能或仪器设备的基本操作规范,以此为课堂实验实训奠定基础,提高课堂教学效果。

(2)提高实贱性作业比重为了提高学生的实贱能力以及强化技能培养,提高实贱性作业在作业中的比重显得尤为重要。实贱性作业一般包括实验、实习、实训、观摩、顶岗、调查等形式,主讲教师可根据课堂的性质、特点及学生的实际需要科学确定实贱性作业,并通过实验报告、实习报告、调研报告等形式进行检查督促。

(3)增加巩固提高性作业的数量进一步健全课外学习体系,增加巩固提高性作业的数量,使学生进一步巩固基础知识、基本理论和基本技能。同时增加以研宄、拓展为主要内容的提高性作业数量,并通过习题、读书笔记、论文、实验报告、设计说明书等形式进行检查督促。

通过课程体系的改革,特别是理论教学环节与实验教学环节的合理分离与有机结合,理论教学课程的门数减少了,但课程的内容却得到了凝练,教学的重点也更加突出,同时实验教学课程的门数随之得到了增加。实验教学与相关理论教学在内容上紧密结合,成为理论课程教学内容的自然延伸和必要补充,使学生能够更好地认识、理解和把握理论课程中学到的基础理论和基本知识。

四、环境工程专业创新课程体系的特点

第一,强化理论基础和工程专业基础,提升学生的基础研宄能力。为了提升学生的基础研宄能力,提高学生的综合竞争力,将环境工程专业的数学课程调整为”高等数学“、”概率统计“、”线性代数“,使学生能够更为系统地学习数学知识。保留原来的“普通物理学”,并加大课时量。化学课程进行调整,强化学科化学基础。为强化学生的专业基础,现对环境工程专业培养计划中的化学课程进行了课程合并以及对环境工程的化学课程进行了系统优化,现调整后开设的化学课程为:“无机化学”、“有机化学”、“分析化学”、“物理化学”。同时,加强工程专业基础,加开“电工学”、“工程力学”、“流体力学”等课程,但保留原来的“计算机辅助工程制图“和”信息基础“等课程的主要内容。

第二,对专业基础和专业课程进行调整,突出环境工程的实用性教育。为了使学生在社会上的竞争力得到提高,在课程设置上,除了传统的治理技术课程以外,一方面强调现有社会的需求,做到与时倶进,同时强调教学的实用性,扩大知识面,并充分考虑环境工程学习的系统性,环境工程开设的专业课程主要为:”环境监测“、“环境工程微生物”、“环境工程原理”、“水污染控制工程”、“大气污染控制工程”、“环境评价”、“固体废物的处理与处置”“物理性污染控制”“环境规划与管理”等。为提高学生的动手能力,充分利用各种资源培养学生的实贱能力,在专业课程的开设同时开设实验课程。

第三,结合学校特点,以重点课程建设带动环境工程专业发展,同时加强拓展学生的知识面,并且以“注册环评师”“注册环保师”考试科目作为参考。临沂师范学院的环境工程专业是在原来的地理专业的基础上建立起来的,因此在开设了“环境土壤学”“室内空气质量研宄”“清洁生产”“环境信息系统”“仪器分析”“城市环境学”等课程时,还开设了“环境工程名着导读”“环境专业英语”等课程。

第四,为强化人文社科知识的要求,注重学生能力的全面培养,将“其它选修课”设置为全校公选课,其中包括美术与艺术、经济管理、中国传统文化、音乐修养、美术、科学简史与英语口语等知识。

第五,加强实验和实习课程。环境工程专业及市场要求学生具有扎实的理论基础知识、宽广的知识面,同时也要求学生具有较强的分析和解决问题的能力,然而,分析和解决问题能力的训练则有赖于较多的实验和实习训练。对于高校来说,这方面主要的问题还体现在资金方面,如何在现有的实验室水平上,尽可能多地提高学生的动手能力,增加学生实验和实习的机会,是各高校面临的又一问题。实验课程方面,在现有的实验室水平基础上,主要的基础课、专业课应尽可能多地开设实验项目。实习方面则分为认识实习和生产实习。认识实习主要是使学生获得污染物治理工程、工艺、设备方面的感性认识,学生可以参观考察各个不同工艺的污水、大气、固废治理实例;生产实习可以将学生安排在环境监测站、污水处理厂或工厂的污染控制工程,让学生了解环境污染处理和控制的现状以及掌握污染控制工程的设计和施工程序等。这样一方面解决了学校实习场所、器材不够和落后的现状,另一方面也让学生了解到了环境部门的状况,使学生的专业学习与生产实际紧密相联。

第六,有组织的环保活动为学生实贱能力的培养开辟了广阔的空间。环保照片征集、环保课件制作大赛、环保知识竞赛、环保进社区、环保演讲赛、环保科技论坛等大型活动有效地促进了学生的积极性和环保意识,增强了其在学校及社会的影响力。根据专业培养目标、学科发展趋势和可持续发展的需求,不断地进行培养方案的优化和修订。所有课程基本上实现多媒体教学手段,大部分专业课程设置有实贱课程并设有配套经费。部分课程设置小论文教学、英文文献阅读、案例分析讨论等互动式教学模式。通过学生参与的交互式教学方式,以期达到拓宽学生思维和提高教学效果的目的。

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关键词:工程教育认证;模块;工程能力;权重

一、引言

我国高等院校培养出的工科技术人才总量居世界前列,但我国工程教育还没有使企业和学生满意,主要表现是,学生工程意识较弱,实践能力较差[1]。开展工程教育认证,一方面给我们带来新颖的育人理念,另一方面有助于我国未来工程专业毕业生获得国际执业资格。对于机械设计、制造及自动化专业来说,准备和通过工程认证,是学校培养合格机械工程师的有效保障,就是要以国家机械类工程教育专业认证标准为指针,对该专业的培养目标,教学理念、教学内容、教学方法、评价机制等方面进行相应的改革。

二、工程教育认证与“模块化”教学改革理念

工程教育专业认证就是工程技术行业的相关协会连同工程教育者对工程技术领域相关专业(如机械工程、土木工程)的高等教育质量加以控制,以保证工程技术的从业人员达到相应教育要求的过程[2]。工程教育认证是对工程教育最低标准的检查,保证未来工程师从业人员获得质量可靠的,与其职业发展密切联系在一起的专业教育,促进了工程教育的职业化和专业化,保证了工程教育与工程师职业密切联系,促进工程界与教育界密切联系[3]。其核心理念是,工程教育要以学生学习成果为目标导向,通过有力引导,确保工程专业毕业生达到专业认可的既定质量标准要求,这就需要将学生的培养目标和毕业出口导向要求放在极其重要的位置,以此做为合格性指标,推进工程教育工作。具体到专业课体系设置乃至每门课程安排,其要求和内容应把学生放在教学主体地位,围绕学生能力培养,以学生能力的全面提升为目标导向来组织和持续改进[4]。德国高等教学中“模块Module”通常由几个相关联的教学课程组成,一个模块构成一个相对独立的教学单元[5,6]。模块以培养学生的能力为目标,不过分强调学科的知识性和内在逻辑性。德国应用科技大学把能力分成三类,即专业能力(与专业相关的知识技能储备)、方法能力(用恰当方法解决实际问题的能力)、社会能力和自我能力(交际能力、团队精神、自学能力)。为了实现不同的能力可采取不同的教学活动,要有讲座课、研讨课、练习课、实验训练课、项目教学课、学生自学等。为了实现专业能力,多使用讲座课,而实现方法能力、社会能力和自我能力多采用研讨课、练习课、项目教学课等不同形式的教学活动。国际工程认证与德国高等教育“模块化”共同的教育理念是,把学生放在教学的主体地位,以学生的能力培养为主要目标,而专业认证更加注重学生的培养目标与学生学习成果的达成度,更加强调持续改进性。

三、面向工程认证的模块化教学改革探讨

(一)专业培养目标、毕业要求及课程模块化整合

通过走访用人单位,分析了机械行业对机械设计、制造及自动化专业人才的需求,及本地区的特殊需求,提出了本专业培养目标及毕业要求。其中,专业培养目标是学生经过五年的学习之后所达到的要求。该专业培养目标是,培养德、智、体、美全面发展,具有较高的思想道德、文化修养和较强的工程实践能力及创新精神,具备机械设计、制造、自动化基础知识及其应用能力,能在复杂的机械工程及相关领域从事机械设计、制造、技术开发、设备维护、生产管理等方面工作的工程应用型人才。针对培养目标,我们提出了学生毕业时达到的要求,即毕业要求。毕业要求共有7条,关于机械设计制造我们提出这样的毕业要求:能运用机械设计制造原理,正确理解和绘制复杂的机械加工零件图、产品装配图及加工工艺过程流程图,并综合分析经济、社会及相关工程因素,使用计算机进行复杂机械产品的辅助设计和制造。鉴于上述毕业要求,分析了从事机械制造领域工作的毕业生应具有如下几方面的能力。1.从事机械制造工艺规程编制与实施的工作能力。2.从事工艺工装的设计制造工作能力。3.对机械制造装备进行设计、维护、改造的能力。4.运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力;运用计算机进行辅助设计、制造的能力。围绕上述能力,我们对教学内容进行了模块化重组,把切削原理与刀具的内容与数控技术中数控编程并入机械制造技术I模块,而把数控机床的电控内容并入机械制造装备及其控制模块内容。这样处理的好处是机械制造I、机械制造II模块以编制机械制造工艺规程为主线,系统介绍了编制工艺规程所需要的知识,包括数控加工知识,从而大大提高编制工艺规程能力[7]。

(二)细化可评测的学习目标

机械制造技术模块的学习,有助于学生具备从事机械制造方面工作的能力,对专业培养目标及毕业要求达成,做出自己应有的贡献。为了实现上述能力,比如能从事机械制造工艺规程的编制与实施的工作能力,提出了如下学习目标及其权重值,如表1所示。目标要求2、3对于学生提高从事机械制造工艺规程的编制与实施的工作能力含权值较高。另外,编制工艺规程所需的基本概念,主要指工艺过程及其组成,生产纲领、生产类型、零件结构工艺性等问题,目标的实现,不是死记硬背,主要体现在能在实践中灵活运用,因而学生的实践能力,分析问题和解决问题能力也是也是很重要的。

(三)围绕学习目标设计学习任务和学习活动

根据学习目标的权重值,设计不同的学习任务及学习活动。对于权重值较高的学习目标,可以通过讲课、作业、实验、实习、项目驱动来达到目标要求。对于表1中含权值较高的学习目标,牵涉的概念较多,比如工序基准、定位基准、限位基准、粗精基准选用原则及工艺路线安排原则等。这些概念,大多都是在实践中进行的总结及理论提升。学生大部分来自学校,实践经验不足,对上述概念原则无法理解,因此会感到枯燥乏味,只能死记硬背通过考试,达不到学习目标要求。为了达到学习目标,除了讲课、作业等正常教学活动以外还可以通过以下教学活动来解决。1.夹具拆装实验。夹具拆装实验就是把学生分组对某个夹具及其工件进行测绘、组装,并画成相应的装配图。通过该实验,学生对夹具的功能、组成有所了解。尤其对定位元件及其作用有了较强的感性认识,加深对工序基准、定位基准、限位基准概念的理解,同时对精基准选择原则中基准重合原则有了直观的了解,锻炼学生的实践能力,促进了学习目标2达成。2.实习,项目驱动教学。机械制造技术模块中的工艺规程编制这一章的内容,大部分是如何编制的规则,如果在教学中照本宣科,学生无法理解,只能死记硬背通过考试,无助于提高学生的工程能力。因此,我们以项目驱动方法来完成教学。所谓项目驱动教学法,是指在教学过程中,以项目的展开为主线,将相关知识点融入到各个项目环节中去,进行层层推进,安排学生分小组围绕工程项目进行讨论,协作学习,最后通过共同完成项目的情况来评价学生是否达到教学目的的一种教和学的模式。为了达到使学生具有编制工艺规程的能力这一教学目的,使学生置身于工作现场中,以一个典型零件的工艺规程编制为项目,通过学生自主、互动学习编制工艺规程有关的理论知识,例如,加工零件粗、精基准的选择,加工工艺路线制定等理论,在老师的指导下,以学生为主,来完成该项目。通过教学实践,发现该种教学方法的特点是,由以教师为中心转变为以学生中心,由以教材为中心转变为以项目为中心,学生能真正理解编制规则,提高编制工艺规程能力。

(四)评估实际学习效果

通过不同的学习任务和学习活动,来促进学习目标达成。要想合理评估学生的学习效果,必须有一个正确的学习效果评价标准。过去只是以考试或者项目报告书作为评价标准,而不考核全过程,导致学生项目报告互相抄袭,考前重视背诵讲义内容,没有达到提高学生工程能力的目的。我们以考核学生的全过程作为学习效果评价标准,现推出一种n+2考核方法,n里面包括项目、论文、测验等多种考核方式,占总成绩的50%,平时笔记占10%,考试成绩占40%,考试成绩不超过50分或过程考试不及格,最终成绩均不及格。这样,不是以考试成绩作为最终成绩,使学生对过程更加重视,有助于提高学生的工程能力,考试中围绕学习目标及含权值出题目,题目源于各个教学环节,很多试题答案并不唯一,重点考查学生的工程能力及迁移能力。

(五)反思与持续改进

通过一学期的教学实践,学生对机械加工路线拟定掌握并不十分理想,平均得分较低,未达到预期的教学效果。究其原因,该部分内容是教学难点,学生在对口工厂实习机会较少,对加工手段认知较少,另外,学生的识图能力较差。下学期准备增加加工手段视频播放,以弥补学生的现场经验不足;和机械制图老师沟通,多进行识图方面的训练。

四、结语

通过上述面向国际工程认证和模块化教学改革的研究,我们得到如下结论。1.以工程教育认证及“模块化”教学理念,分析了机械设计制造及自动化专业培养目标及毕业要求,提出了从事机械制造领域工作所应具备的能力,并对教学内容进行模块重组,打破了学科的界限,突出学生工程应用能力培养,从而更容易促进培养目标及毕业要求达成。2.围绕某一工程能力的提高,提出了不同的学习目标及权重值,根据权重值不同,设计不同的教学活动,以加强学习目标达成;围绕不同的学习活动,提出了过程考核的考核标准,考试题目源于各个教学活动,以考查学生是否达到相应的毕业要求。3.围绕着工程认证所进行的教学改革,虽取得一定成绩,但也存在一些问题,学生的实践认知能力有待进一步提高,学生的识图能力较差,学习主动性有待进一步加强。在以后的教学中,我应继续深入研究,持续改进。

参考文献:

[1]曹小宇,幸继红,谢方平等.机械设计及自动化专业工程教育认证实践[J].农业工程,2014,4(5):93-95.

[2]陈文松.工程教育专业认证及其对高等工程教育的影响[J].高教论坛,2011,(7):29-32.

[3]韩晓燕,张彦通.工程教育专业认证制度及其对工程教育的影响[J].大学研究与评价,2008,(1):86-89.

[4]万林林,伍俏平,郑朝晖.工程教育认证下机械制造装备设计课程改革[J].当代教育理论与实践,2015,(4):40-42.

[5]宿静瑶,汪木兰,曹雪虹等.德中应用高校机械类本科专业模块化教学体系比较研究[J].中国现代教育装备,2013,179(19):89-92.

[6]张鸣放,窦力军,于雷.中德应用型大学课程设置比较分析[J].高教研究,2011,(6):50-55.