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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)03-0023-02
一、基于“卓越计划”的城市轨道交通类毕业设计(论文)实施现状
毕业设计(论文)是大学实践教学的重要环节之一,其不仅是学生整个大学四年所学知识的融会与应用,更直接影响该校本科教学质量的高低。教育部办公厅曾于2004年《关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知》,就本科毕业设计(论文)工作重要性的认识、教学过程质量管理、带教导师职责和论文选题等相关内容做出了明确说明,各地高校也相继出台了加强毕业设计(论文)工作的管理办法,同时还针对毕业设计(论文)的现状问题、过程质量控制、导师评分体系、管理模式等开展了各类教学教改研究。为贯彻和落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)》重大改革项目的开展,教育部在2010年推出高等教育改革的重大举措:卓越工程师教育培养计划。并于同年度在在国内遴选60余所国家重点和地方应用型本科院校率先实施首批“卓越工程师教育培养计划”本科专业试点。作为国内第一家以专门培养城市轨道交通专业人才的行业特色学院,上海工程技术大学城市轨道交通学院在其产学合作单位——上海申通地铁集团有限公司的大力支持下,相继在2010年城市轨道交通车辆工程本科专业方向,2011年城市轨道交通通信信号与城市轨道交通运营管理本科专业方向入选教育部第一批和第二批卓越计划试点,自2010年以来,城市轨道交通学院3个卓越计划专业的在校学生数为480人,约占学院本科学生的85%。2013年年底,首批国家卓越计划试点专业的本科毕业设计(论文)就将如期展开,毕业设计(论文)作为“卓越工程师教育培养计划”企业培养方案中最重要的实践环节,该环节实施得成功与否将直接影响卓越工程师人才培养的质量。为了保证国家卓越计划首批试点专业的本科毕业设计(论文)于2013年年底的顺利实施,城市轨道交通学院一直积极从事本科毕业设计(论文)的改革实践与探索,主要包括:
1.本科毕业设计(论文)的立题必须贴近城市轨道交通行业发展的实际需求,并与轨道交通企业就业前的见习实习相结合,紧密围绕城市轨道交通运营维护保障现场实际开展实战性的项目工作。
2.积极开展“双导师制”毕业设计(论文)带教计划,每年都聘请相当一部分上海申通地铁集团及其他轨道交通企业高级专业技术人员担任本科毕业设计(论文)的企业带教导师,与校内教师共同完成各本科毕业设计(论文)的立题、过程指导、论文评阅和答辩等工作。近年来,“双导师制”指导本科毕业生的人数已占总人数的15%以上,仅学院交通运输(城市轨道交通运营管理)专业2011—2013毕业设计(论文)企业带教导师就涉及上海地铁、无锡地铁、宁波地铁、杭州地铁、郑州地铁等共计13名高级专业技术人员,指导完成本科毕业设计(论文)34篇。
二、基于“卓越计划”的城市轨道交通类毕业设计(论文)实施过程中存在的问题
在率先采用校企合作实施“双导师制”指导城市轨道交通类本科毕业设计(论文)方面的大量探索及实际操作过程中,上海工程技术大学城市轨道交通学院发现该方案的实施主要存在如下三个问题:
1.学生参与实践程度不高、与带教导师沟通不频繁。采用“双导师制”的城市轨道交通类本科毕业设计(论文)的立题工作主要由企业导师确定,因此选题类型丰富,贴近运营实际。单以交通运输(城市轨道交通运营管理)专业为例,近年来采取“双导师制”指导的本科毕业题目就涉及到行车组织、客运管理、安全管理、班组管理、新线接管、运营网络化、设备管理等多个方向。企业导师极其希望学生通过为期半年时间的毕业设计(论文)解决现场实际问题,但部分毕业生受就业单位实习、培训、考研或出国等各方面因素影响,真正系统地参与毕业设计(论文)现场实际调研和相关实践的机会较少。同时,由于企业导师均为相关企业高级管理或专业技术人才,部分学生因胆怯心理而不敢主动联系企业导师,企业导师也时常会因为工作繁忙而疏于对学生的监督,最终导致双方因沟通不及时而造成论文进度滞后、论文关键问题处理不清等相关情况的发生。这些均会对论文的撰写工作产生较为严重的影响。
2.企业导师与校方导师权责不清晰。毕业设计(论文)由企业导师和校方导师共同带教,能充分发挥企业导师的丰富实践经验和校方导师的专业理论知识。一般而言,企业导师根据现场实际问题确立论文题目,并针对论文撰写思路、采用计算方法和具体内容进行指导和建议,是整篇论文的主要带教导师。校方导师主要负责对论文撰写过程中涉及到的专业理论进行解释说明,并负责整篇论文在最后定稿时的格式校对,辅助企业导师共同完成学生毕业论文的带教工作。但在实际操作过程中,企业导师时常因工作忙碌而忽略与学生的沟通,认为有校方导师监督,学生会抓紧完成论文,但校方导师则会因为企业导师负责学生专业内容而对学生不加以过多干涉,从而导致学生时常处于“两不管”地带,对毕业论文的撰写过程和按时完成有非常大的影响。
3.论文实际应用的评价体系不完善。采用“双导师制”的城市轨道交通类毕业设计(论文)题目主要来源于轨道交通企业,旨在解决轨道交通企业在现阶段亟待解决的实际问题,但学生在经过18周的毕业论文撰写后,如何对学生设计成果的实用性进行评价仍有待完善,比如:研究结论能否使问题得到解决?设计方案能否应用于现场?研究方法能否推广实施?……同时,企业方对毕业设计论文研究成果的认可度、重视度也缺乏全面的评估体系,因而可能使参与“双导师制”的城市轨道交通类毕业设计(论文)与普通论文相似,不能充分体现企业导师指导带教的优势。
三、基于“卓越计划”的城市轨道交通类毕业设计(论文)实施过程中突出问题的解决尝试
1.将毕业设计(论文)撰写与就业单位实习紧密结合。针对学生因受就业单位实习等情况影响,而未能系统参与毕业设计(论文)的相关现场调研的情况,上海工程技术大学城市轨道交通学院提出将论文撰写与就业单位实习相结合的探索实践,即在毕业设计(论文)选题时就充分考虑学生就业情况,如该生已与某地轨道交通企业签订三方就业协议,则优先安排该生参与毕业设计(论文)的“双导师制”带教计划,由未来任职企业的高级专业技术人才担任企业导师,针对未来任职企业的实际情况开展毕业设计(论文)工作。该方案不仅能有效保证学生投入毕业设计(论文)的时间和工作量,企业导师还能安排带教学生前往涉及论文相关问题的岗位进行跟班实习,真实了解问题产生的各种原因,使毕业设计(论文)充分结合现场实际,研究成果也将更具有工程实际意义。不仅如此,该方案还能帮助学生更进一步了解未来的任职企业,在毕业设计(论文)完成过程中增加对任职企业的归属感,而企业导师也能在带教过程中充分认识带教学生的优缺点,并在日后给予相关工作建议。经过学院近几年毕业设计(论文)的实践探索表明,该方案实践效果较好,深受企业导师和学生的普遍认可。
2.加强企业导师和校方导师间的沟通,明确双方权责。企业导师与校方导师权责不清晰的情况主要由于企业导师、校方导师和学生三方面沟通缺陷所致,为此,上海工程技术大学城市轨道交通学院在充分考虑三方人员的实际情况和具体操作可行性后,主要通过两个途径对此进行改进尝试:(1)提高选聘要求以加强校企双方导师的沟通。对于企业导师而言,除了需要在相关轨道交通企业任职,拥有较为丰富的现场实践经验外,还需要拥有高级(含)以上职称,能对学生在论文撰写过程中出现的问题进行解答与帮助。(2)敦促时间节点以加强导师与学生间的沟通。参与“双导师制”带教计划学生的毕业设计(论文),其主要撰写方向和撰写内容由企业导师负责,一旦学生和导师疏于沟通,论文进度在前中期阶段就会普遍滞后。针对该情况,学院将进度指标明确为校方导师职责,要求校方导师在联系自己带教学生的同时,敦促双导师制毕业设计学生的论文进度,并及时将进度情况与企业导师沟通,以提高学生对论文时间安排的合理性,保证论文按时间节点完成。
3.将企业方评价纳入论文考核评价体系。毕业设计(论文)的考核评价体系主要由带教导师自评、评阅老师互评和答辩成绩共同组成。其中,自评教师主要从学生论文运用的理论依据、数据处理方法与结果、工作量饱满程度、积极主动性等方面进行考核,互评老师主要从论文格式规范、阐述内容正确性、条理清晰、结构严谨、语言流畅等角度进行评定,最终的论文答辩则主要从思路清晰、论点明确、回答问题准确性等方面进行打分。为了更好地了解“双导师制”论文的实际应用情况,上海工程技术大学城市轨道交通学院还将企业方评价纳入考核评价体系,从现场可操作性、方案可推广性、实际应用情况等方面进行评价,帮助了解学生毕业设计的真实情况,同时为下一届论文选题工作进行有效指导。近年来,经过论文考核评价体系发现,通过“双导师制”完成的毕业设计(论文)不仅能有效帮助现场实际问题的解决,还能对学生专业实践能力进行提升。如2013年上海申通地铁集团在13号线试点站长责任制,企业导师制定了“城轨车站站长责任制管理模式利弊分析研究”题目,对于站长责任制问题进行调查及需求分析具有十分重要的意义。上海地铁第一运营有限公司周捷工程师指导的2011届本科毕业论文“轨道交通车站设施设备布局对大客流疏导作用的影响”,结合车站实际情况对于不同车站内部布局下的大客流疏导问题进行重点分析,该毕业论文的研究对于车站客流组织工作有较大的指导性,得到了运营公司的一致认可。
基于“卓越计划”的城市轨道交通类本科毕业设计(论文)作为卓越工程师教育培养计划的重要实践环节,应将所学理论与现场实际进行有效结合的“双导师制”毕业设计(论文)带教方式作为主要应用方式。同时,加强学生与带教导师的沟通、落实学生的现场实践、明确企业导师和校方导师的权责划分、完善毕业设计(论文)的评价体系等也是有效落实毕业设计(论文)工作中不可或缺的重要因素。只有加强落实、总结完善、有效监督,才能使城市轨道交通类本科毕业设计(论文)真正做到现场对接度高、设计效果理想、轨道交通企业满意。
参考文献:
[1]林健.校企全程合作培养卓越工程师[J].高等工程教育研究,2012,(3):15-20.
[2]王强,张治明.毕业设计质量评价体系的探讨和实践[J].华北工学院学报(社科版),2003,19(2):47-49.
[3]饶家辉,王宏娟,周虚.推进本科毕业论文模式改革探析[J].实验研究与探索,2012,(3):160-162.
关键词:冶金专业;毕业设计;质量监控体系
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)49-0157-02
2015年度全国高校本科毕业生749万,2016年度预计达到765万,本科生毕业数量大增,又恰逢经济紧缩下滑、冶金行业不景气的就业困难时期,内蒙古科技大学作为一所老牌冶金类工科院校,为提高冶金专业本科生就业竞争力,对本科生的毕业设计(论文)教学质量提出更严格要求,通过高质量的人才培B来提高学生的就业竞争能力。毕业设计(论文)是大学本科生在校期间最完整最重要最系统的一次综合性知识整合,其质量直接决定学生对专业知识的掌握与熟悉程度,对学生的职业生涯起着至关重要的作用。
大学本科毕业设计(论文)是提高教育质量,实现人才培养工作的重要教学环节,也是衡量教学水平、学生毕业与学位资格认证的重要依据。内蒙古科技大学校训是“百炼成钢”,学生能不能被炼成钢,炼成好钢,把握和监督好毕业设计(论文)对大学生四年知识的学习整合是至关重要的一个环节。以内蒙古科技大学冶金专业为例,2011级、2012级这两届毕业生中每名指导毕业论文的教师指导4名学生做毕业论文,指导毕业设计的指导6名学生做毕业设计,同时做这两项工作的不得超过10名学生数,并且要求指导教师指导毕业设计或论文选题要与工厂生产、科研、经营管理和经济建设紧密结合。冶金企业在2012年进入衰退时期以来,很多企业无法接受毕业生实习。在毕业实习受限和本校指导教师不足的情况下,学校采取外聘指导教师进行毕业指导,外聘设计院高工指导学生做工厂施工图毕业设计,外聘稀土院高工做科研毕业论文,外聘重点实验室青年博士教师指导科研毕业论文,在实际中由于指导教师的专业技术水平、工厂实践经验以及教学经验的不同直接造成毕业生毕业设计(论文)的差异[1]。
内蒙古科技大学冶金专业毕业生存在个体差异(例如内蒙古少数民族对汉语理解差异、毕业生考研占用做毕业设计时间等),但相对教师教学管理来说相对属于次要因素,可以通过加强毕业设计指导教学工作来减轻或消除这方面影响。如何建立有效的毕业设计(论文)的质量管理模式和监控制度?对指导教师的差异化管理应该如何进行?面对这些差异通过加强对指导教师的管理工作来加强毕业设计(论文)的教学管理工作,通过制度建设和标准化管理体系的构建是研究的重点,也是冶金专业毕业设计(论文)质量监控体系构建的研究对象。2011级冶金专业毕业生在指导过程中发现下列一些问题,例如毕业设计或论文中文献综述重复率高,不标注引用文献;为降低率,故意篡改化学分子式或故意写错字导致语句不通顺;工艺流程设计图平面和剖面图不一致等问题。这些问题是一个共性的问题,如果不进行整改,必然在下一届学生中重现。结合前期工作积累的经验,在2012级冶金专业毕业生进行毕业设计工作时,进行整改是建立健全毕业设计(论文)质量监控体系的一个非常有力的时机,也是为今后工作建立一个正确的理论指导体系。
在2011级冶金专业毕业生阶段首先进行了实验,按照导师有限优先选择学生和学生自选导师相互结合,对毕业生、导师进行了双向互选,利用这一措施激励学生自尊心和上进心,激发教师的责任心。在2012级继续这一措施的同时,借鉴国外的教学经验,提出实验室全开放政策,让一些有精力的高年级学生有机会尽早地进入实验室,自主参与教师的科研课题研究工作。把学生的毕业设计(论文)与课题研究结合起来,减轻了学生就业前的学习任务,同时也使学生在综合素质培养和创新能力提高方面受到了锻炼。在这些措施基础上,毕业设计工作改革要求:(1)指导教师严格把握选题环节。毕业设计(论文)选题要与生产实际、科学研究相结合,难度与工作量要适中,减少选题重复率。由于学生人数众多,指导教师所选毕业设计题目的范围受限制,确保近三年选题重复率小于20%。(2)强化指导教师管理环节。采用微信群、QQ圈等有效通讯手段建立信息沟通环节,对指导教师的每一个步骤进行有效认证,建立标准化制度,实施标准化管理。(3)通过从严治教,明确指导教师的责任,增强责任意识,使其认真完成毕业设计(论文)环节的各项教育教学任务。(4)建立校内指导教师与校外相结合,加强大学生综合素质的培养。同时建立适当的奖惩机制,淘汰落后时代不负责任的指导教师。
毕业设计(论文)质量监控体系构建实施方案见下图1,分阶段主要采取以下措施:(1)调查研究学院毕业指导教师组成,近三年人员变化,教龄、学历、职,称作为参照条件,按照毕业设计、论文分组利用数值分析找重点因素;(2)按照毕业设计(论文)进程科学分段设计管理制度;(3)合理安排制度节点,检查监督相结合,反馈信息,及时整改;(4)实行导师淘汰制,外聘教师不能认真履行职责,下一年度取消聘任资格,本部门教师停止指导工作一年,并延期聘岗;(5)实行毕业生评价与检查小组相结合,对毕业设计(论文)的质量进行自评与毕业学生、学术委员会评价相结合,根据评价结果给予奖励或取消聘任资格;(6)为保证这一计划顺利实施,采用微信群等有效现代化通信手段沟通信息[2]。
为确保毕业设计(论文)质量监控体系的构建,强化教师的教学管理,首先要在指导教师中树立责任感,树立正确的引导作用,净化教师队伍,采用团队群体讨论交流机制,培养一支干练高效负责的高质量毕业生指导教师队伍;对毕业设计进程采用分阶段评价机制对指导教师进行检查与督促,确保毕业学生进度的完成;采用三段式(自我、学生、学术委员会)评价相结合确保评价的公正、公平;采取优胜劣汰的机制增加人员流动增加正能量。
根据2011、2012级本科生毕业设计(论文)工作经验的总结,在下一届毕业生毕业设计工作开始前,首先根据毕业学生人数分配指导教师,统计指导教师类型;进行题目命名与统计;分阶段检查论文进度,反馈意见;对进度不合格及论文质量差的教师进行督促与修正;在毕业设计(论文)完成后,由毕业生进行质量与教学态度评价,学术委员会综合评价后进行下一年度总结与聘任。在教学中,指导教师分别按照专业和研究方向分组,在发挥团队的教学和科研经验体会同时考虑教学经验和科研经历老中青搭配合理,教学科研互补,比如炼钢工艺设计组组员徐掌印、赵凤光、刘丽霞分别在包铝、私企、包钢工作过后读研、读博,有丰富的实践经验;赵文广、姜银举教授则有丰富的实践、实验指导经验,张晓伟则是年轻博士刚毕业留校,对学生学习经历有切身体会,通过组内交流讨论来发现质量构建体系中的问题。同时我校利用教育部实行的卓越工程师培养项目,对卓越班毕业生实行毕业指导双导师制度,由校外导师进行实际毕业指导工作,由校内导师进行形式上的规范要求,达到理论与实践的一个完美结合。
在教学管理中建立以标准化规范化的管理制度和奖惩制度为核心的质量监控体系,通过制度管理来减少人为差异,解决不认真负责混工分的现象,提高毕业设计(论文)教学质量,使学生真正成为“上手快、留得住、后劲足”的企事业急需人才。其目的是通过加强对指导教师的管理来提高毕业设计(论文)的整体水平,通过规范化标准化管理来切实提高教育质量。
0、引言
为满足21世纪国家工业化发展需求,教育部启动了“卓越工程师培养计划”,旨在鼓励各大高校推进教育体制改革。针对国家新的发展战略,结合“国际化,工业化,高质量,高速度”办学理念,哈尔滨工业大学国家示范性软件学院(HIT-NPSS)提出了一套软件工程专业逐步工业化的教学改革模式。
在过去的10年中,HIT-NPSS对现有教学模式进行深入分析,结合IT企业实际需求和反馈,借鉴欧美国家的教育制度,逐步建立并完善了一套面向工业化的软件工程专业本科生培养模式。这种新的培养模式成功缩小了毕业生能力与企业期望之间的差距,成为哈尔滨工业大学教育体制改革的成功案例之一。
1、工业化课程体系模型
HIT-NPSS本科生课程体系的设置不仅注重学生课堂知识的获取,还以培养学生工业化技能(包括动手能力、交流和表达能力,以及自学能力等)为基本目标。对于软件工程专业的本科生,掌握专业基础知识固然重要,但在当今的工业化环境下,能否在实践中灵活运用这些知识才是衡量学生素质的首要标准。为此,HIT-NPSS本着为学生成长服务的宗旨,基于IT企业人才需求,充分吸纳优秀的IT企业文化,立足学院的国际化办学环境,提出了一套以学生为主体,教学与工业实践紧密结合的面向工业化的本科生课程体系模型,如图1所示。
该课程体系模型的核心包括3大知识领域:计算机技术、软件工程以及IT策略与管理;4大应用领域:网络通信与信息安全、服务科学与企业信息化、多媒体与信息处理以及嵌入式系统与软件。
2、逐步工业化的教学方法
HIT-NPSS的本科课程共分为4个学年、8个学期。学生前3个学年在校内学习理论课程和实践课程,第4学年到IT公司进行工业实习,不同学年的课程具有不同的针对性。
2.1 理论课程设置
第1学年以基础课程为主,包括基础理论类课程、专业基础知识类课程以及基本编程技术类课程。为了强化学生的动手能力,我们还增设了C++程序设计以及程序设计实践2门课程。特别是,HIT-NPSS本科生第1学年还开设了IT职业道德、交流技巧以及IT企业管理3门管理类课程,重点培养学生的团结协作能力等职业素养。基于以上课程设置,学生在完成第1学年的学习任务后,能够扎实掌握计算机基础知识,养成良好的编程习惯,提高交流和表达能力。
第2学年以计算机软件系统类课程为重点。通过数据结构与算法、操作系统、数据库系统以及计算机网络等课程帮助学生打下良好的计算机软件系统理论基础;通过软件工程课程帮助学生加深对软件开发生命周期的理解;通过面向对象技术与UML、Java编程技术以及软件开发实践等课程提高学生的软件开发能力和实践技能。此外,为了增强学生对现实IT工业领域的了解,该学年还开设市场营销学、合同法以及财务管理3门管理类课程,这也是HIT-NPSS课程体系的特别之处。
第3学年是学生在校内学习的最后一年,完成第3学年的课程学习后,所有学生将到IT企业进行为期一年的工业实习。第3学年的课程主要为了培养学生解决问题的能力和计算机技术应用能力。开设的课程包括编译原理、多核程序设计、面向服务的计算技术、用户界面设计、算法设计与分析以及软件测试与质量保证等。由于软件工程领域覆盖面较广,按照个性化的教育理念,HIT-NPSS软件工程本科专业下设网络通信与信息安全、服务科学与企业信息化、多媒体与信息处理以及嵌入式系统与软件4个专业方向,各方向按照培养学生相关专业技术和实践能力的目标分别设置不同的专业课程。在此基础上,本学年还开设了软件开发过程管理、项目管理、商务谈判及知识产权法4门课程,以培养学生的专业素养,为第4年的工业实习打下良好的基础。
2.2 逐步工业化实践环节
为逐步实现工业化教育目标,HIT-NPSS在每学年理论课程的基础上,分别设置了以下实践内容:
(1)大学生创新项目。大学生创新项目以“兴趣驱动、自主实验、重在过程”为原则,在第l学期课程结束后,要求学生以项目组形式自主完成软件研发课题。对于课题的选择,学院并没有统一规定,学生可以按照各自兴趣选题并分组。为了鼓励和支持学生的创新研究,学院将为各组安排一名指导教师,对软件开发的全过程进行监督和指导。学生利用课余时间完成创新项目,在第1学年结束前学院将对各组的创新项目进行评审,对前10名予以奖励。经过几年的实践,大学生创新项目已经成为HIT-NPSS一大文化特色。
(2)短期企业实训。企业实训是HIT-NPSS课程体系的一个重要组成部分。在第2学年的第2学期,学生将被分配到指定的企业基地进行为期4周的学习和训练。整个实训过程以实际项目开发为主导,中间穿插工具类、职业规划类等培训课程,学生在IT企业环境中参与企业项目开发,体验从需求分析、系统设计、编码实现、测试及交付使用的软件开发全过程。短期企业实训为学生提供了接触企业实际项目、发现自身兴趣和不足的良好机会。
(3)软件工程实践。软件工程实践在第3学年的第2学期进行,是逐步工业化教育的第3步,要求学生以分组的形式在2周时间内完成一个软件系统的开发。与短期企业实训相比,软件工程实践过程中学生要独立完成软件开发生命周期的各个阶段。通过软件工程实践,学生的编程能力、解决问题能力、一般平台应用能力、流行工具软件的使用能力以及项目管理能力将得到全面提升,这也为第4学年的工业实践打下良好基础。
2.3 企业实习
软件工程专业本科生第4学年将在IT企业实习中,完成具有一定技术难度和较大工作量的技术方案设计和软件开发等工作,并在此基础上完成(撰写)本科毕业论文。通过工业实习,学生的软件开发能力、工程实践能力以及自学能力都将得到大幅度提高,完成学生到企业员工的软件产业人才的逐步转变。
(1)双导师机制。HIT-NPSS要求所有的学生必须在IT企业进行至少一年的工业实习。为了保证课堂学习向工业实践的平稳过渡,学院不仅要帮助学生选择合适的实习基地,还要帮助学生确定指导教师。为此,HIT-NPSS提出了双导师机制,即学生在校内和校外(实习基地)各选择一名指导教师,校外导师主要负责指导学生软件项目开发,校内导师主要负责指导学生毕业论文撰写。HIT-NPSS要求软件工程专业本科生的毕业论文要基于其工业实习期间直接参与的软件工程项目,双导师机制不仅能够帮助学生填补不同领域的知识空白,还能够有效建立起大学和IT企业的沟通桥梁,保证学生工业实践和毕业论文的顺利进行。
(2)实习监管方法。在双导师机制的基础上,HIT-NPSS通过开题检查、中期检查以及结题验收对学生的整个实习过程进行监管。在工业实习的前3个月内,学生必须在校内导师和校外导师的共同指导下完成论文开题报告,即确定论文题目、主要内容以及关键技术等。在工业实习3个月后,学院将到实习基地对学生的选题情况进行检查,争取尽早发现存在的问题并对学生进行有效指导。中期检查将在选题后的3个月内进行,检查过程与开题检查相似,目的是检查学生的工作进展是否符合开题报告中的日程安排,帮助学生解决实习中的问题与困难。此外,中期检查也是学院与实习企业交流学生实习表现、调整未来实习派遣计划的重要手段。结题验收是学生工业实习结束前的最后一次检查,一般在实习基地进行,在学生展示自己的工作内容后,由企业顾问和校方专家共同评估其实习情况。
截至2013年,HIT-NPSS已有2937名学生在200家IT企业完成了工业实习。
2.4 校企合作模式
为充分发挥企业在工业化人才培养过程中的作用,HIT-NPSS采用多种模式加强校企合作。主要合作模式包括以下几种:
(1)校企合作高峰会。校企合作高峰会以不同的主题每年举办一次,是高校和企业高层以及产业高级人员共商共计的重要平台,有效促进了校企之间的沟通与合作,对全面实施卓越工程师培养计划起到了巨大推动作用。截至2013年,HIT-NPSS已成功举办了多届校企合作高峰会,累计邀请过220余家企业参会,并与中兴通讯股份有限公司、金山软件有限公司、浪潮集团等50多家知名企业保持着长期合作关系。
(2)校内工业实践基地。在广泛开展校外工业实习的同时,HIT-NPSS也与哈尔滨本地软件公司合作,在校内建立工业实习环境,提高学生的软件开发能力。学生可在校内工业实习基地进入企业的项目组,参与具体项目的开发。目前,哈工大首创科技股份有限公司、哈工大慧通新意信息技术有限公司、黑龙江省计算机网络与软件评测中心等公司已进驻校内实习基地。
(3)联合实验室。联合实验室是校企合作的另一种模式,主要用于教学和软件开发实践,由软件学院负责提供场地和设备,由企业提供开发平台和各种工具软件,并由企业定期为软件学院的师生开设专题讲座,进行相关指导。目前,HIT-NPSS已与浪潮通用软件公司、金山软件股份公司和英特尔亚太研发有限公司共同建立了联合实验室。联合实验室的建立,为软件学院建立科学的课程体系和工业化实践教学管理方法,实现工业化软件人才的培养创造了良好条件。
(4)学生俱乐部。学生俱乐部是由软件学院和软件公司共同支持的实践类学生社团组织。学生俱乐部依托实际项目、模拟企业真实经营环境,有效培养学生的IT实践经验和创新能力,同时加强校企技术交流。目前HIT-NPSS已组建起亦飞、零度、腾讯等7个学生俱乐部。其中,亦飞俱乐部由阿里巴巴集团支持在2003年创建;零度俱乐部由金山软件股份公司支持在2004年创建;腾讯俱乐部由腾讯科技有限公司支持于2005年创建。
(5)企业家论坛。HIT-NPSS于2003年发起了企业家论坛活动,主要形式是邀请国内外著名企业家到校进行讲座或演讲。论坛的宗旨是让学生了解行业动态、把握领先技术、了解企业发展历程,以实现活跃校园气氛、开拓学生视野、树立企业形象的最终目标,同时促进企业与哈工大软件学院的相互了解与广泛合作。到目前为止,HIT-NPSS已经邀请了30余名知名企业家作为演讲嘉宾。
(6)青年校友论坛。青年校友论坛是HIT-NPSS品牌活动企业家论坛的进一步延伸。青年校友论坛的演讲嘉宾主要是软件学院的毕业生,在企业工作2年以上。青年校友论坛是在校学生与学长们交流的平台,大家一同分享上学的心得、实习的体会、工作后的经历。青年校友论坛的创办宗旨是进一步落实学院的工业化教育模式,深化学院工业化办学理念。到目前为止,已邀请过10余名毕业生重返母校作为论坛嘉宾,青年校友论坛成为HIT-NPSS工业化教育模式中不可或缺的一部分。
3、学生就业情况
在工业实习期间,很多学生便已决定毕业后加盟实习公司或合作企业。工业实习机制不仅为学生创造了良好的就业环境,同时实现了高校和企业的双赢。一方面,高校能够与一流工业实践基地保持长期稳定的合作关系,以便为学生提供更好的实习机会;另一方面实习生可以成为实习公司的潜在员工,这不仅解决了企业的招聘难题,也大大缩短了企业新员工培训时间。经过9年的实践,哈工大软件学院已与一批知名企业建立了良好的长期合作关系,成为我国高校工业化实践的成功案例之一。
1理论课程设置
第1学年以基础课程为主,包括基础理论类课程、专业基础知识类课程以及基本编程技术类课程。为了强化学生的动手能力,我们还增设了C++程序设计以及程序设计实践2门课程。特别是,HIT-NPSS本科生第1学年还开设了IT职业道德、交流技巧以及IT企业管理3门管理类课程,重点培养学生的团结协作能力等职业素养。基于以上课程设置,学生在完成第1学年的学习任务后,能够扎实掌握计算机基础知识,养成良好的编程习惯,提高交流和表达能力。第2学年以计算机软件系统类课程为重点。通过数据结构与算法、操作系统、数据库系统以及计算机网络等课程帮助学生打下良好的计算机软件系统理论基础;通过软件工程课程帮助学生加深对软件开发生命周期的理解;通过面向对象技术与UML、Java编程技术以及软件开发实践等课程提高学生的软件开发能力和实践技能。此外,为了增强学生对现实IT工业领域的了解,该学年还开设市场营销学、合同法以及财务管理3门管理类课程,这也是HIT-NPSS课程体系的特别之处。第3学年是学生在校内学习的最后一年,完成第3学年的课程学习后,所有学生将到IT企业进行为期一年的工业实习。第3学年的课程主要为了培养学生解决问题的能力和计算机技术应用能力。开设的课程包括编译原理、多核程序设计、面向服务的计算技术、用户界面设计、算法设计与分析以及软件测试与质量保证等。由于软件工程领域覆盖面较广,按照个性化的教育理念,HIT-NPSS软件工程本科专业下设网络通信与信息安全、服务科学与企业信息化、多媒体与信息处理以及嵌入式系统与软件4个专业方向,各方向按照培养学生相关专业技术和实践能力的目标分别设置不同的专业课程。在此基础上,本学年还开设了软件开发过程管理、项目管理、商务谈判及知识产权法4门课程,以培养学生的专业素养,为第4年的工业实习打下良好的基础。
2逐步工业化实践环节
为逐步实现工业化教育目标,HIT-NPSS在每学年理论课程的基础上,分别设置了以下实践内容:(1)大学生创新项目。大学生创新项目以“兴趣驱动、自主实验、重在过程”为原则,在第1学期课程结束后,要求学生以项目组形式自主完成软件研发课题。对于课题的选择,学院并没有统一规定,学生可以按照各自兴趣选题并分组。为了鼓励和支持学生的创新研究,学院将为各组安排一名指导教师,对软件开发的全过程进行监督和指导。学生利用课余时间完成创新项目,在第1学年结束前学院将对各组的创新项目进行评审,对前10名予以奖励。经过几年的实践,大学生创新项目已经成为HIT-NPSS一大文化特色。(2)短期企业实训。企业实训是HIT-NPSS课程体系的一个重要组成部分。在第2学年的第2学期,学生将被分配到指定的企业基地进行为期4周的学习和训练。整个实训过程以实际项目开发为主导,中间穿插工具类、职业规划类等培训课程,学生在IT企业环境中参与企业项目开发,体验从需求分析、系统设计、编码实现、测试及交付使用的软件开发全过程。短期企业实训为学生提供了接触企业实际项目、发现自身兴趣和不足的良好机会。(3)软件工程实践。软件工程实践在第3学年的第2学期进行,是逐步工业化教育的第3步,要求学生以分组的形式在2周时间内完成一个软件系统的开发。与短期企业实训相比,软件工程实践过程中学生要独立完成软件开发生命周期的各个阶段。通过软件工程实践,学生的编程能力、解决问题能力、一般平台应用能力、流行工具软件的使用能力以及项目管理能力将得到全面提升,这也为第4学年的工业实践打下良好基础。
3企业实习
软件工程专业本科生第4学年将在IT企业实习中,完成具有一定技术难度和较大工作量的技术方案设计和软件开发等工作,并在此基础上完成(撰写)本科毕业论文。通过工业实习,学生的软件开发能力、工程实践能力以及自学能力都将得到大幅度提高,完成学生到企业员工的软件产业人才的逐步转变。(1)双导师机制。HIT-NPSS要求所有的学生必须在IT企业进行至少一年的工业实习。为了保证课堂学习向工业实践的平稳过渡,学院不仅要帮助学生选择合适的实习基地,还要帮助学生确定指导教师。为此,HIT-NPSS提出了双导师机制,即学生在校内和校外(实习基地)各选择一名指导教师,校外导师主要负责指导学生软件项目开发,校内导师主要负责指导学生毕业论文撰写。HIT-NPSS要求软件工程专业本科生的毕业论文要基于其工业实习期间直接参与的软件工程项目,双导师机制不仅能够帮助学生填补不同领域的知识空白,还能够有效建立起大学和IT企业的沟通桥梁,保证学生工业实践和毕业论文的顺利进行。(2)实习监管方法。在双导师机制的基础上,HIT-NPSS通过开题检查、中期检查以及结题验收对学生的整个实习过程进行监管。在工业实习的前3个月内,学生必须在校内导师和校外导师的共同指导下完成论文开题报告,即确定论文题目、主要内容以及关键技术等。在工业实习3个月后,学院将到实习基地对学生的选题情况进行检查,争取尽早发现存在的问题并对学生进行有效指导。中期检查将在选题后的3个月内进行,检查过程与开题检查相似,目的是检查学生的工作进展是否符合开题报告中的日程安排,帮助学生解决实习中的问题与困难。此外,中期检查也是学院与实习企业交流学生实习表现、调整未来实习派遣计划的重要手段。结题验收是学生工业实习结束前的最后一次检查,一般在实习基地进行,在学生展示自己的工作内容后,由企业顾问和校方专家共同评估其实习情况。截至2013年,HIT-NPSS已有2937名学生在200家IT企业完成了工业实习。
4校企合作模式
为充分发挥企业在工业化人才培养过程中的作用,HIT-NPSS采用多种模式加强校企合作。主要合作模式包括以下几种:(1)校企合作高峰会。校企合作高峰会以不同的主题每年举办一次,是高校和企业高层以及产业高级人员共商共计的重要平台,有效促进了校企之间的沟通与合作,对全面实施卓越工程师培养计划起到了巨大推动作用。截至2013年,HIT-NPSS已成功举办了多届校企合作高峰会,累计邀请过220余家企业参会,并与中兴通讯股份有限公司、金山软件有限公司、浪潮集团等50多家知名企业保持着长期合作关系。(2)校内工业实践基地。在广泛开展校外工业实习的同时,HIT-NPSS也与哈尔滨本地软件公司合作,在校内建立工业实习环境,提高学生的软件开发能力。学生可在校内工业实习基地进入企业的项目组,参与具体项目的开发。目前,哈工大首创科技股份有限公司、哈工大慧通新意信息技术有限公司、黑龙江省计算机网络与软件评测中心等公司已进驻校内实习基地。(3)联合实验室。联合实验室是校企合作的另一种模式,主要用于教学和软件开发实践,由软件学院负责提供场地和设备,由企业提供开发平台和各种工具软件,并由企业定期为软件学院的师生开设专题讲座,进行相关指导。目前,HIT-NPSS已与浪潮通用软件公司、金山软件股份公司和英特尔亚太研发有限公司共同建立了联合实验室。联合实验室的建立,为软件学院建立科学的课程体系和工业化实践教学管理方法,实现工业化软件人才的培养创造了良好条件。(4)学生俱乐部。学生俱乐部是由软件学院和软件公司共同支持的实践类学生社团组织。学生俱乐部依托实际项目、模拟企业真实经营环境,有效培养学生的IT实践经验和创新能力,同时加强校企技术交流[3]。目前HIT-NPSS已组建起亦飞、零度、腾讯等7个学生俱乐部。其中,亦飞俱乐部由阿里巴巴集团支持在2003年创建;零度俱乐部由金山软件股份公司支持在2004年创建;腾讯俱乐部由腾讯科技有限公司支持于2005年创建。(5)企业家论坛。HIT-NPSS于2003年发起了企业家论坛活动,主要形式是邀请国内外著名企业家到校进行讲座或演讲。论坛的宗旨是让学生了解行业动态、把握领先技术、了解企业发展历程,以实现活跃校园气氛、开拓学生视野、树立企业形象的最终目标,同时促进企业与哈工大软件学院的相互了解与广泛合作。到目前为止,HIT-NPSS已经邀请了30余名知名企业家作为演讲嘉宾。(6)青年校友论坛。青年校友论坛是HIT-NPSS品牌活动企业家论坛的进一步延伸。青年校友论坛的演讲嘉宾主要是软件学院的毕业生,在企业工作2年以上。青年校友论坛是在校学生与学长们交流的平台,大家一同分享上学的心得、实习的体会、工作后的经历。青年校友论坛的创办宗旨是进一步落实学院的工业化教育模式,深化学院工业化办学理念。到目前为止,已邀请过10余名毕业生重返母校作为论坛嘉宾,青年校友论坛成为HIT-NPSS工业化教育模式中不可或缺的一部分。
二、学生就业情况
中图分类号:G642 文献标识码:B
文章编号:1672-5913 (2007) 22-0154-03
1信息安全专业实践教学存在的主要问题
1.1实践教学资源匮乏
由于专业建设时间短,专门用于信息安全专业的实践教学资源极度匮乏。原因一方面在于各学校资金投入不够,另外一方面也在于对如何建设信息安全专业的实践教学平台,国内外都缺乏参考标准和借鉴依据。即便一些学校在开设信息安全专业之后,也投入了一定的资金用于信息安全专业实验室的建设,但是大都用于购置一些必要的安全设备(如计算机、路由器、防火墙、入侵检测系统等)。相对而言,计算机、通信等专业经过几十年的建设之后,不仅硬件实验平台,而且软件等实践教学资源也非常丰富。
1.2实践教学师资队伍参差不齐
对于信息安全这个非常年轻的专业来说,由于以往没有专门的人才培养机构,其师资队伍建设也存在较大问题。在实践教学师资队伍方面缺少专业的实验指导教师,很多信息安全专业实验指导教师均来自于计算机、通信等传统专业。这些实验指导教师由于自身对专业实验缺乏深刻认识和理解,在指导学生开展有关专业实验时往往或者缺乏深度或者寄托于任课教师参与实验指导。在此条件之下,学生很难完成具有一定深度的设计型实验,而往往是完成一些验证性的实验了事。
1.3实践教学内容单一
由于实践资源和实践教学师资队伍都存在一些问题,目前信息安全专业实验内容不仅单一,而且涉及面窄。例如,防火墙安装与配置、网络扫描、网络窃听、网络攻击、计算机病毒及防治、入侵检测技术等是常见的实验内容。除此之外,很难见到综合性强的设计型实验。造成这一现象的原因,不仅有建设时间短、师资队伍缺乏的原因,也有大家对信息安全所涵盖领域存在认识误区的原因。
1.4实践教学保障制度有待完善
从某种程度上说,我国目前的高等教育还处于粗放型阶段。教育带有普及性,重在传授知识,而指导学生解决实际问题的能力比较欠缺。同时从历史的因素来看,高校长期以来一直从属于政府管辖,自立意识不强,也使众多高校缺乏各自特色,办学模式雷同。对于信息安全专业来说,在办学定位、经费保障、科研与教学相互保障等方面均存在诸多问题。因此,与其他专业一样,崭新的信息安全专业同样面临实践教学保障制度不完善的问题。
2信息安全专业实践教学课程体系
对于一个完整的实践教学体系来说,本文作者认为,信息安全专业的实践教学体系可以从以下几个方面来建设。
2.1改变传统人才培养模式,积极探索具有信息安全特色的人才培养方案
对于具有较强工程实践性的信息安全专业来说,为了建设其实践教学体系,必须改变传统的人才培养模式,探索符合国家安全及行业需求的人才培养方案。为此积极探索“3+1”的信息安全专业人才培养模式是建设其实践教学体系的一种有效方案。所谓“3+1”模式,就是3年完成本科教学内容,1年开展实践教学(如科研实训、企业实习等)。在普通高校的人才培养模式中,一般来说都是采用教学内容贯穿大学四年的培养模式。这种人才培养模式有一定的合理性,但是对于信息安全专业来说,如果缺乏与实际的结合,就会成为真正的“万金油”:知识面广,专业技能差。
式中,学生前三年完成培养方案所规定的教学内容(包括课程、实验、课程设计、综合课程设计、创新学分等)。在第四年中,主要针对实际需要,进行“定制培养”。定制培养的方式可以多种多样,主要方式可概括为“请进来,送出去”,即聘请信息安全相关企业或IT企业结合自己的人才需求,开设有针对性的实践类课程;鼓励学生到企业进行实习或实践。此外也应结合行业需求,为学生开设创新型综合实践课程。
此外,积极探索暑期短期实践与短期授课的人才培养模式,有效利用寒暑假的空闲时间,聘请国外专业教授和企业工程人员为部分学生开设创新型和工程实用型课程,以提高专业技能,训练科技创新思维也是建设信息安全实践教学体系的一种方法。
2.2加强实践教学平台建设,丰富实践教学内容
在实践平台建设方面,首先应建立信息安全综合实验室和信息安全学生创新中心。除了购置必要的安全实验设备之外,必须持之以恒地投入经费,不断完善实验内容和实验环境。此外,学校应积极争取企业资金,设立信息安全专业的学生科技创新中心,进一步丰富本科生参与工程训练的环境。
在实践内容方面,探索课程实验、课程设计、综合课程设计、本科生科研训练、毕业设计等新内容和新形式,以形成一套有效的信息安全专业实验体系。例如,探索信息安全专业本科毕业论文的新模式。例如,电子科技大学信息安全专业自2007开始,积极探索通过课程实验、课程设计、综合课程设计和综合实验课程的有机结合的方式,来替代最终的本科毕业论文。此外,建设信息安全基础综合设计实验、安全协议综合设计实验、网络与信息系统安全综合设计实验、计算机操作系统与网络综合设计实验、程序设计与信息系统开发综合设计实验等。
其次,积极探索校企联合人才培养的新模式,建设校企联合人才培养基地,保证每个学生均能到该基地从事一定时间的实训。除了工程实践外,也可以和企业建立多种联合人才培养模式,例如成立学生创新基金、学生创新团队、学生创业基地等,进一步为本专业的学生提供更加广阔的实践平台。
2.3积极探索新的实践教学方法,提高实践教学的效果
在实践教学方法方面,应结合信息安全特色课程的教学内容,充分反映相关产业和领域的新发展、新要求,减少陈旧内容。例如,专业基础课程与实验结合、专业选修课程与实践结合、专业课程与产品或公司认证结合。即:对于专业基础课程(如信息安全数学基础、密码算法等),开设综合类设计实验,通过实验来加深对基础理论基础知识的理解和掌握;对部分实践性强的专业选修课,积极探索“请进来”的教学方式,邀请安全产品公司的有关人员讲授部分内容;对部分实用性专业选修课,探索与安全产品或公司对安全人员的认证结合起来的教学方式,以提高课程的针对性和实用性。
3信息安全专业实践教学配套及保障条件建设
在实践教学配套及保障条件方面,我们认为实践教材和专职实验指导教师建设是两个非常关键的内容。
3.1实践教材建设
围绕信息安全的专业基础课和专业选修课,应该加强综合实验教程(或教材)的建设工作。例如,《网络攻防综合实验》、《网络与信息安全基础实验》、《网络与信息安全协议实验》、《信息系统安全实验》、《安全编码》等教材的建设,不仅可以涵盖数学基础、安全算法、安全协议和网络与信息系统应用安全等课程的内容,也可以为学生参与工程实践提供必要的条件和奠定良好的基础。
3.2专职实践教学师资队伍建设
在师资队伍建设方面,积极推进“信息安全专业教师博士化和国际化工程”,经过四年建设,应该确保一定比例的实验专职指导教师具有信息安全的专业背景,一定比例的专业教师具有一定时间的企业培训经历。应该完善信息安全专业教师提高自身专业技能和实践技能的机制,完善校内教师到相关产业和领域一线学习交流、相关产业和领域的人员到学校兼职授课的制度和机制。建立教师培训、交流和深造的常规机制,形成一支了解社会需求、教学经验丰富、热爱教学工作的高水平专兼结合的教师队伍。同时,探索科研和教学紧密结合的有效方法,将信息安全专业教师在科研领域的成果和经验转化为教学内容,提高教师自身的专业修养,为信息安全专业的特色建设服务。
参考文献
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[2] 李宁. 我国开展信息安全人才培养工作的必要性[J]. 中国考试(研究版),2006,(10).
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为使机械设计制造及其自动化专业学生在学习过程中,有机会将所学到的各门专业课的知识综合性地应用到接近于生产实际的过程中,为他们走上工作岗位后应用这种新的理念打下基础,学院除了建立适合于现代教学法模式的几个独立的专业实验室外,筹建了一个开放式自动化综合实验室。在这个综合实验室中,我们开发了一套完全接近于生产实际的模块化柔性制造系统,由省部共同投资。实验室的开放性主要体现在两个方面:一是系统组成具有开放性,系统中不同生产厂家的设备可相互兼容,便于以后扩展;二是实验室资源具有开放性,实验室可面向校内外各种层次的学生或培训学员,做到资源共享,扩大受益面。
1FMS系统组成
柔性制造系统机电一体化训练设备,包含一条闭环柔性输送装置和六自由度并联加工中心(加工站)、三自由度数控雕刻机及其控制系统、四自由度上料检测站及其控制系统、搬运站、安装站、安装搬运站、智能分类站、现场总线、多层次立体原料库及其控制系统、多层立体成品库及其控制系统、自动化输送线及变频调速控制系统、PLC数据采集及物料监控系统、系统监控及管理控制软件。
工业控制计算机通过运动控制卡发送位置信号给旋转立体上料库电机驱动器,电机驱动器驱动步进电机旋转一定角度,实现零件位置对准,同时设置检测开关,通过PLC采集至计算机,判断托盘上相应位置是否存在零件。自动上料机器人将待加工物料送至加工位置后,系统驱动锁紧装置进行物料定位固定,上位机按指定程序控制六自由度并联机器人,进行零件前序的加工。在主界面中点击数控雕刻机控制按钮,进人数控雕刻机控制界面,三自由度数控雕刻机主要实现对工件端面的雕刻,通过用户编制G代码也可以用软件将模型转化为G代码,然后通过计算机的串口将G代码传到雕刻机,雕刻机执行G代码。
零件前序加工完毕后,计算机控制零件搬运机器人将加工完的零件搬运至下一工序的加工位置。
在主界面中点击立体仓库状态按钮,进人立体仓库状态界面。立体仓库状态是用来实时显示立体仓库仓位的占用情况,系统实时检测各个仓位的状态,然后系统给码垛机发指令决定码垛机下一次将装配的成品放人哪个仓位,操作者通过观察状态位的图标情况,操作者就可以知道哪个仓位是否为空,并且知道各个仓位物件的重量,通过生产统计还可以知道立体仓库一共有多少个成品,每一类成品的个数及总重量。
2系统特点
(1)包含多种关键技术及单元,使学生了解更多的知识;机器人技术;物流仓储自动控制系统;立体仓库;自动输送线;自动码垛机;物流仓储管理和监控;PLC控制系统;传感器技术;计算机网络通信技术和现场总线技术;计算机控制;网络化视频监控技术;数据库技术;多轴运动控制器;气动技术;步进电机及驱动;伺服电机及驱动;VC,VB等高级语言编程。
(2)结合机电教学,编制了的实验指导书,包含多个实验:为了方便教学实际使用,我们为系统提供了专门实验指导书,其内容涵盖机械、控制、机器人示教、插补、自动装配、码垛等多项实验,供本科生、专科生和研究生专业选开,教师也可以根据实际情况,在实验指导书的基础上增开设计性、综合性实验。
(3)交互式图形化操作界面:系统控制软件采用WINDOWS操作系统,具有交互式和图形化特点,操作简单易学,自动化程度高,使教师和学生在很短的时间之内就可以掌握对系统的操作。
(4)丰富的状态反馈功能:通过计算机与各单元及传感器的通讯,将系统中各环节的状态显示在操作界面上,使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据,掌握系统运行状态。
(5)完善的生产及物料存储统计功能:根据现代柔性制造系统的特点及仓储物流的发展动向,不但在工作过程和原理上仿真实际生产过程,而且开发了生产及物料存储数据库,根据系统的运行随时记录和分析生产和存储数据。
(6)开放式系统结构:为了增强学生的参与性,系统采用了开放式结构,提供了完善的控制功能动态链接库和二次开发函数,不用了解底层复杂的时序和操作过程,只需要在VC或VB中简单的几行代码,学生即可开发出自己的运动或控制功能,激发学生的学习兴趣。
(7)网络化视频监控:系统提供网络化视频监控模块,使操作者在操作系统的同时,也可通过电脑屏幕实时观看系统的实际运行状况。同时对于有条件的学校,可将控制计算机与校园网相连解,使更多的学生和老师通过网络观看现场实验过程,提高系统利用率,也可实现远程教学。
3如何应用FMS进行本科实验教学
由于近年来高校的扩招,学生人数大幅上升,而大型实验设备台套数少;而且大型实验设备的实验通常包括编程、上机、结果分析等,需要的时间较长。因此,大型设备开设的实验不能简单的照搬其它实验教学的模式。我们分别探索了以下几种模式:
3.1开设综合设计性实验
本中心老师提出项目申请,参加学校实验室设备管理处组织的“工程实践”和机电工程学院组织的“机电一体化实训中心”项目。这些项目结合指导老师的科研项目,通过双向选择接受学校相关专业本科三年级以上的学生参加。学生分为2-4人一组;在教师的指导下,首先查阅文献和学习FMS的有关知识,编制程序,上机测试;实验的内容根据项目的研究内容而定,一般涉及多种设备;实验时间根据老师和学生双方商定,实行弹性制,不拘泥于课堂安排的时间。由于学生人数少,在实验过程中可以做到师生面对面的随时交流。
例如:作业计划与调度教学实验。
“作业计划与调度教学实验”的内容是让学生根据给定的加工工件信息,设计一个单件小批量零件加工的“作业计划与调度”的仿真系统,使目标函数“最长流程时间”的值最小,然后对仿真结果进行验证。实验的目标是:使学生加深对“作业计划与调度”概念的理解,掌握车间调度的方法,培养学生理论与实践相结合的能力,提高学生的学习兴趣和积极性。实验系统要具备以下功能:
(1)提供一个很好的、有代表性的研究对象,也就是使学生知道他们是在那个车间、那个环境为加工那些工件设计“作业计划与调度”的方案;
(2)提供一个很好的仿真环境及工具,用来建立仿真模型,使学生形象直观地看到车间调度的运行过程;
(3)提供实现“作业计划与调度”的算法和软件开发环境,使学生了解并掌握该算法的原理,并在仿真环境中实现算法,得到仿真结果;
(4)提供一个真实环境,如FMS车间或可真正运行的FMS车间模型,在此环境中对上面得到的仿真结果进行验证。
针对“FMS教学实验系统”只讨论一种特殊情况,即最长流程时间Fmax的计算先讨论n/m/P/Fmax问题,目标函数是使最长流程时间最短。最长流程时间又称作加工周期,它是从第一个工件在第一台机器开始加工时算起,到最后一个工件在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间,由于假设所有工件的到达时间都为零(Ri,I=1,2,3,…,n),所以Fmax等于排在末位加工的工件在车间的停留时间,也等于一批工件的最长完工时间Cmax。
设n个工件的加工顺序为S=(S1,.S2,……,,Sn),其中Si为排第i位加工的工件的代号。以CK(Si)表示工件Si在机器Mk上的完工时间,Pk表示工件Si在Mk上的加工时间,K=1,2,3,……,m;i=1,2,……,n,
式(1)是一个递推公式,当由式(1)得出Cm(sn)时,Fmax、就求得了。在熟悉以上公式之后,可以直接在加工时间矩阵上从左向右计算完工时间。对于某一工作地,在给定的一段时间内,顺次决定下一个被加工的工件。
3.2开设选修课
由于学习FMS的有关知识,需要学生们具有一定的专业知识;而且大型设备一般只有一套设备,要面向学生人数众多的本科生开设实验课有一定的难度。因此,我们首先开设了FMS的选修课。在讲授FMS技术的理论知识的基础上,开设FMS的上机实验课,学生分为3-5人一组。由于课堂讲授FMS的时间有限,加之是选修课;因此,在实验课之前,面对设备再介绍一次设备的原理、结构和用途等,以加深学生的印象;然后指导学生编制程序、适当的上机操作,辅导学生处理实验结果。
3.3为本科毕业设计提供实验
本科生的毕业论文是进行专业基本技能培养的重要环节,同时也是培养学生创造性思维方法、提高动手和解决问题能力的不可缺少的过程。参加本科毕业论文的学生,有充分的时间利用所掌握的专业基础知识,解决具体的问题;因此毕业论文是本科生学习和掌握大型实验设备的一个非常好的机会。
4FMS进行本科教学的体会和希望
4.1FMS进行本科教学的效果
通过上述三种方式向本科生开放大型实验设备,对学生选择专业有一定的帮助,也增加了学生参加推荐免试研究生和就业等的竞争力。例如,一名机电学院的学生参加了“FMS研究”项目后,对数控技术有关知识和应用有了一定的了解和兴趣,报考研究生时选择数控技术专业。另一名机电学院的学生参加“开放式数控系统的研究”,学习了切削图形设计、数控雕刻机及其控制系统等一系列操作,在老师的指导下自己操作选择刀具和切削参数,观察不同的切削过程,加深了所学的理论知识,熟悉了作业计划与调度的原理、立体仓库的基本操作;该生通过面试后顺利地被华中科技大学录取为研究生。
近年来为了适应地方经济和社会发展的需要,拓宽人才培养领域,在开设综合性实验项目和选修课时,也接受其他学院的学生。学生结束项目后,对所参加的研究工作非常有兴趣。
相比较而言,综合设计性实验效果明显好于选修课的实验。前者由于有充分的时间,我们摒弃了传统的验证实验的模式,采取了“双向互动”,教师以更多的精力启发学生的创造力,调动其主动性和积极性,发挥他们运用所学的知识去解决实际问题。对这种实验模式,学生表现出极大的兴趣。这种实验教学模式,不仅拓展了学生现代科学技能的理论和知识;在实验方法,应用技能方面也得到了提高,为他们今后走上社会,服务于社会,缩短理论与实践的差距奠定了良好的基础。