控制工程课程设计论文

控制工程课程设计论文 篇1：

大气污染控制工程课程设计 翻转课堂教学模式改革探析

【摘 要】本文针对大气污染控制工程课程设计中任务书与时代脱节、时间安排不够合理、组织形式不合理、学生缺乏个性化指导、成绩考核方式不够合理等问题，提出引入翻转课堂教学模式，从设计任务的设计与发布、课程时间安排、任务完成形式、组织形式和评价体系五个方面进行教学改革与探索，从而有效地提高学生的学习兴趣，培养学生动手能力，发现问题、分析问题、独立解决问题能力，团队协作能力以及自学能力。

【关键词】大气污染控制工程 课程设计 翻转课堂 教学改革

大气污染控制工程课程设计是环境工程专业实践教学的重要一环，其教学目的是训练学生将“环境工程制图与CAD”“大气污染控制工程”“环境工程设备”等课程理论知识与技能进行综合运用，并注重培养学生查阅相关资料能力，方案构思和设计计算的工程能力，独立思考解决问题能力。传统大气污染控制工程课程设计一直以来都是教师进行任务分配，讲解基本要求、相关理论及注意事项后，学生以个人为单位在2周内独立设计一个完整的除尘系统，设计过程中教师只在规定的课堂时间内集中进行检查和指导，学生学习效果较差。本文通过分析大气污染控制工程课程设计教学中的突出问题，提出引入翻转课堂教学模式，并对这一模式进行了探索，同时调查学生对课堂效果评价。

一、大气污染控制工程课程设计教学中存在的问题

（一）课程设计任务书与时代脱节。大气污染控制工程课程设计已经开设很多届，设计选题并未随着开设年限的增长而不断改进，选题陈旧，导致学生抄袭现象严重，甚至出现一个课程设计作品被几届学生连续抄袭的情况。且设计书介绍的工艺与实际脱节，很多要求设计的工艺都属于淘汰的，并不能满足当下达标排放要求，学生理论联系实际不足，且机械模仿式设计并不利于学生发散思维的培养。

（二）课程设计时间安排不够合理。传统的课程设计安排是在大气污染控制工程理论教学和实验教学完成后进行的，与专业课的衔接性较差，造成设计内容与课堂教学内容脱节。设计要求学生以个人为单位在2周内设计一个较为完整的除尘系统，还要撰写设计书等，设计难度大。对于知识水平较差的学生来说基本是一个不可能完成的任务，而为了拿到相应的学分，学生只好抄袭或者拷贝往届的设计作品。

（三）设计组织形式不合理，设计节奏把控能力弱。大气污染控制工程课程设计要求每一个学生在教师指导下独立完成一个除尘系统的设计，设计任务繁重，设计过程也并不要求学生集中在教室进行，设计过程基本是学生单打独斗，有问题讨论机会不多，只能独自解决或求助于老师，虽然有利于学生独立思考解决问题的能力，但不利于学生团队协作能力的培养，而这个能力恰恰是学生所缺乏的。非集中式的设计也不利于教师对学生设计进度进行实时监控，设计过程全凭学生自我约束，让抄袭的学生有机可乘。

（四）教师答疑效率低下，学生缺乏个性化指导。设计过程教学过程主要包括课程设计设计任务布置、教师讲解常见的设计问题及注意事项、设计全过程的指导答疑及管理和最终成绩评定。在问题讲解过程中教师只能对常见的问题、往届设计中出现较多的问题进行讲解，然而每一届每一个学生的知识水平都不同，这就要求教师有针对性地对学生进行个性化指导，这在传统设计教学课堂中是很难实现的。集中答疑的指导方式导致学生问题解决的严重滞后，且教师时间和精力有限，不可能解答每一个学生的问题，有些害羞的学生完全没有机会得到教师的解答，最终导致设计失败，抄袭的现象时有发生。

（五）成绩考核方式不够合理。传统的课程设计成绩主要由设计说明书和设计图纸的质量两部分组成，且这两部分成绩都是由教师一人评定，带有较强的主观性。且说明书和图纸的质量并不能完全反映出一个学生对课程设计的真实领悟情况。

二、大气污染控制工程课程设计翻转课堂教学模式的改革

（一）任务的设计与发布。针对设计任务老旧与现阶段工艺脱节问题，通过走访相关高校、大学教师、学生个人、企事业用人单位，了解大气污染处理设备设计现状，收集合适的工程案例。开展校企合作，共同编写设计任务书，且设计案例做到“任务背景类似，设计选题显著不同”，以此有效规避学生抄袭。同时，教师将设计任务书、设计指导视频、设计参考资料等统一通过“网络教学平台”进行发布。

（二）合理安排课程设计时间。在大气污染控制工程课程开课第二周通过“网络教学平台”发布教学任务书，让学生边设计边学习，带着问题来上课，学生遇到困难有足够的时间思考并得到老师的指导，做到理论课程学完，课程设计也基本完成，而原来的集中两周课程设计时间则进行课程设计的修改和完善以及进行设计答辩。这样有效地锻炼学生发现问题、思考问题、分析问题和解决问题的能力。

（三）变革设计任务完成形式。改变过去一个学生独立完成一个课程设计任务形式，变为由2-3个学生协同完成一个设计的模式，在组队过程中，注重学生个体間的差异，将基础不同的学生尽量在各组中实现平衡。同时以小组为单位，通过“网络教学平台”对学生进行更正管理，有效培养学生的团队合作能力。

（四）重构课程设计组织形式。课程设计教学过程中不再安排教师进行教师集中讲授，设计难点、常见问题的讲解都通过网络微视频形式进行，让学生在网上合理安排时间自由学习，并在线上线下教学对学生进行跟踪指导，突破了教学时间和空间的限制：线上，通过信息化手段，有效地掌握学生设计进度、设计阶段成果，及时解决学生设计中的问题并通过QQ、内部邮件等进行交流解答；线下，合理组织安排学生集中讨论，设计最终成果展示答辩环节。通过线上线下教学活动的实施和监控，保证每组学生都能在规定的时间完成设计任务，达到教学设计的教学目标。

（五）构建合理的考评体系。为保证对学生设计成果有客观公平的评价，突破传统成绩评定中只重结果不重过程的情况，更加注重对学生知识的理解和运用能力的考核。所有学生的设计成果将上传到教学平台进行公开展示，同时在大气课程设计过程中增设“阶段性设计成果”检查和设计汇报、答辩环节。要求学生将设计过程材料与最终成果以PPT的形式展示出来，鼓励其提出自身设计的缺陷和可能的解决方案，并在展示过程中接受教师和其他同学的提问。改变以往成绩由教师一个人决定的情况，最终成绩由“阶段性设计成果”“设计说明书”“设计图纸”和“设计答辩”四部分分别按照15%、25%、25%和35%的比例组成，有效地提高了学生的参与度，以相互学习、相互评价潜移默化地提高学生的学习兴趣。

三、结论

通过引入翻转课堂教学模式，从设计任务的设计与发布、课程时间安排、任务完成形式、组织形式和评价体系五个方面进行大气污染控制工程课程教学改革与探索，有效地解决了传统设计实训课程设计任务与时代脱节、课程设计时间安排不合理、设计组织形式不合理、设计节奏把控能力弱、教师答疑效率低下、学生缺乏个性化指导、成绩考核方式不够合理等问题，提高了学生的学习兴趣，较好地培养学生动手能力，发现问题、分析问题、独立解决问题能力，团队协作能力以及自学能力。同时，也为其他实训类课程进行翻转课堂教学模式改革提供借鉴。

【参考文献】

[1]李乾军.任务式翻转课堂法在大气污染控制工程课程上的尝试[J].教育教学论坛，2017（29）

[2]蒋卉.“大气污染控制工程”课程设计教学改革的探讨[J].西南科技大学高教研究，2012（3）

[3]钱飞跃，王建芳，盛楠楠.基于翻转课堂的大气污染控制工程课程设计教学模式的重构[J].当代教育理论与实践，2015（7）

[4]陈晓菲.翻转课堂教学模式的研究[D].武汉：华中师范大学，2014

[5]魏连江，王德明，陈开岩.《矿井通风与安全》课程设计教学模式研究与改革[J].中国安全生产科学技术，2011（7）

【基金项目】桂林理工大学南宁分校课程改革与建设立项项目（2015KGA03）；2015年度广西职业教育教学改革立项项目“‘课证融合、训岗直通’提升地方环境工程技术专业人才培养质量研究与实践”

【作者简介】周 龙（1988—），男，湖南长沙人，硕士，桂林理工大学南宁分校讲师；马华菊（1970— ），女，桂林理工大学南宁分校副教授。

（责编 王 一）

作者：周龙　马华菊　曾妍骅　莫福金　赵　义

控制工程课程设计论文 篇2：

基于就业为导向的《水污染控制工程》课程设计建设初探

摘要：目前《水污染控制工程》课程设计在课程设置、选题上往往存在理论与实践脱节等问题，分析基于就业为导向的地方院校的教育特点和优势，在明确《水污染控制工程》课程设计的教学目标的基础上，从课程设计的任务布置、教学模式及评价反馈体系的构建等几个方面阐述我校水污染控制工程课程设计教学改革措施，以全面提高学生的学习兴趣、对理论课程的领悟能力和解决实际工程问题的能力。

关键词：水污染控制工程；课程设计；模式

《水污染控制工程》是环境工程专业一门重要的专业核心课程，也是一门综合性和实践性极强的专业课程。通过该课程的学习，学生要认识污水处理的必要性，并了解我国污水排放标准和相关规范，培养综合运用《水污染控制工程》基本理论和专业知识的能力，掌握城市污水二级处理厂工艺设计的程序、内容、方法和工艺计算。水污染控制工程课程设计是进一步巩固和加深学生对所学《水污染控制工程》理论课程知识和理解的重要环节，是连接基本理论和工程实际的纽带和桥梁，培养学生根据所学系统的理论课知识及感观的认识实习，分析解决工程实际问题，对于培养和提高学生的实践能力、创新能力以及团队协作能力具有重要意义[1，2]。

近年来大学毕业生就业形势严峻，而我国大学期间的课程设置及教学往往重视理论知识的传授，对于培养学生综合应用能力以及创新能力的关注相对较少，虽然目前逐步开设了一些创新创业课程，但仍然不能解决工科毕业生工程实践能力差、不能满足就业和社会的需要的问题；另一方面企业不愿意接受应届毕业生实习，不愿花时间和精力参与培养工程师，都造成大学生就业难的状况。上海理工大学是一所以理工科为主的培养工程应用型人才的上海市属重点大学，在就业形势日益严峻的情况下，我们在构建课程及教学内容体系上更加注重培养学生综合运用各种知识和技能解决工程实际问题的能力，通过课内与课外相结合、教学和实践工程相结合的方式，搞好课程设计这一实践性教学环节，对于提升本科生就业率，提高企业对我校环境工程专业毕业生满意率具有十分重要的意义。在环境工程专业本科生《水污染控制工程》课程设计的执教过程中，我们做了如下探索与建设实践。

一、改进教学模式

过去《水污染控制工程》课程设计通常安排在《水污染控制工程》理论课教学、认识实习之后集中一到两周时间进行，时间紧，任务重，而且通常安排作为本科阶段专业课程的第一个课程设计。学生没有相应的工程设计基础和工程类课程设计基础，因此对于工程设计的一般步骤、工程设计手册和设计规范的利用能力较差，往往感觉无从下手[3]。另外，这种先理论教学后课程设计的模式虽然能够令学生在掌握一定理论知识的基础上进行工程设计，但由于在实际教学过程中，理论课更注重原理和单个构筑物的设计计算，往往容易忽略构筑物的配水、衔接形式等内容，使得理论与实践相脱节；此外，课程设计与认识实习分离进行，时间间隔较长，学生基本对处理构筑物走马观花地看一遍，不能深入了解构筑物内部结构，对于学生实际了解构筑物结构及运行维护理解困难，对课程设计帮助不大。

新教学模式将课程设计贯穿于整个《水污染控制工程》教学的全过程，增加了课程设计的学时数，在理论教学初期，布置任务书，学生根据任务书一边学习理论知识，一边完成方案选择及构筑物计算，理论课结束后完成设计计算说明书的编制及工程图纸的绘制。在理论教学过程中，授课教师可针对构筑物的结构、原理、设计规范、设计计算、三维动画演示运行效果等方式更有针对性地进行授课；在实习实践环节，通过学院实验室现有构筑物模型或理论课期间安排认识实习，有利于促进课堂教学和课程设计的进行，有助于学生对课程设计和实习内容更深入的理解；期间通过查阅文献、设计手册、设计规范，独立完成设计计算，最后通过答辩、修改等环节提交课程设计成果，教师根据设计成果及时将问题反馈，进一步保证和提升课程设计质量。

二、合理选题，丰富设计题材

根据以往课程设计经验，我们摸索出一套质量监控措施，最关键环节在于我们对选题进行了严格控制，课程设计的题目尽可能选用污水处理设施的工程实例，选题范围尽可能覆盖理论课大纲的知识点、重点和难点，然后将任务书中的水量和水质进行改变，给出的任务书题目大于学生分组数，令每组学生设计任务书中涉及的污水总量、居民数量和水质（BOD、COD、SS、TP、TN、NH3-N）均不同，做到题目的多样化，同时对每个题目有人数要求，由学生选择相应水量和工艺，独立完成设计计算任务，加深学生对相关理论知识的理解和应用。

对于学生分组尽可能做到各组整体学习能力大致相当，但组内成员的理论水平、学习能力及CAD绘图能力等方面要有一定差异，组长根据组员实际情况对课程设计进行合理分工，明确每个组员的职责[4]并进行列表记录，用于检查，减少抄袭现象的发生。这样既可以让学生接触到更多的课程设计，防止全班同一个题目，促进学生独立思考，同時又能满足设计团队成员间相互交流、团队协作的需要[5]。

在课程设计任务书的编排上，按照教学大纲的要求，虽然在难度、深度和广度等要求上与实际工程设计有一定差距，仅为某城镇污水处理工艺的初步设计，但选题皆来自实际工程案例，有利于初步培养学生的工程思维和实践素养；此外，设计任务书明确课程设计的目的、具体设计内容、计划步骤安排，使学生明确任务，明确在哪些时间节点完成哪些工作，按计划有序进行，且使指导教师能够根据进度及时进行检查、督促和指导[6]。

三、评价体系改革

与传统课程设计模式中学生上交设计计算说明书和设计图纸相比，我们在评价体系上做出了相应改革，采用平时成绩、中期检查、答辩和成果评价的评价体系。

中期考核是课程设计完成的保障，在以往的毕业设计环节，我们发现学生由于实习、拖沓习惯等各种因素，习惯于在答辩前突击完成。因此，在指导教师根据课程设计任务书和指导书的相关时间节点进行监督的基础上，严格的中期考核可以较好地督促学生保质、保量、按时完成毕业设计。因此，我们借鉴相关经验，在穿插于整个理论教学周的课程设计中安排中期检查，根据学生中期检查的质量，给出相应的分数，作为平时成绩的一部分。

在学生完成课程设计初稿的基础上，组织答辩，让学生就课程设计的设计背景、设计规模及要求、设计内容、设计原则、工艺流程的选择、构筑物设计计算、图纸及设计说明书的编制等方面进行阐述，教师根据计算说明书及图纸中存在的问题进行点评并给出答辩成绩，在规定时间内学生就存在问题进行全面修改，然后提交最终课程设计成果。

平时成绩根据学生在设计过程中出勤率、讨论答疑参与度及按时间规划完成设计任务的情况（中期检查）给定；设计成果成绩由指导教师根据学生最终提交的设计说明书、设计图纸等文件的质量情况进行评价。教师根据平时表现、答辩情况及设计成果给出成绩。

四、课程设计反馈

通过答疑、中期检查、答辩和成果评价等环节中出现的一些问题、问题迹象或一些容易出错的地方，通过集中上课的方式给予讲解，保证课程设计稳中有序、按时、保质地完成；在课程设计最后，针对课程设计的一般设计步骤、设计计算说明书及图纸设计要点、主要问题等进行总结，令学生对污水处理厂的设计有一个系统的训练，同时巩固课程所学知识和概念；在课程设计结束后再安排一次认识实习，加深感性认识，同时对污水厂设备、设施的运行维护进一步加深了解，丰富课本外的实践经验；学生上交最终设计成果后，针对学生的设计内容，给出总结和意见建议，有利于学生工程实践能力及毕业设计质量的提高。

课程设计是高校培养卓越工程人才的重要实践教学环节，我校的改革实践证明，基于就业为导向的《水污染控制工程》课程设计建设取得了一定的效果，采用恰当的教学方法、丰富教学内容和加强实践环节，将学校教学与企业生产实习相结合，保证学生对实际工程有直观、全面的认识，对学生工程知识、工程素养的培养有很大帮助，有助于学生尽快适应工作岗位。

参考文献：

[1]郝桂珍，杨国丽.浅谈水污染控制工程课程教学模式的改革[J].教学研究，2014，37（4）：41-43.

[2]丁磊，汪明明，张新喜.给水厂课程设计新教学模式的构建与实践[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2012，29（6）：120-121.

[3]温青，李茹民，谭淑媛.基于“卓越计划”的团队合作的水污染控制工程课程设计模式的探讨[J].教育教学论坛，2014，（23）：226-227.

[4]仇春华，欧晓霞，张凤杰，王崇.团队合作学习在课程设计中的应用于探索[J].中国电力教育，2013，269（10）：154-155.

[5]王淑勤，张敬红.双语教学中课程设计的设置与考核[J].中国电力教育，2012：17-18.

[6]胡國强.课程设计的教学探索[J].焦作大学学报，2002，1（3）：62-64.

作者：杨一琼　王吟　张晓东　陶红　黄远东

控制工程课程设计论文 篇3：

现代装备与控制工程专业方向的专业课程设计环节安排的探讨

摘要：对现代装备与控制工程专业的专业课程设计环节设置相关课程，周密组织专业课程设计的过程，合理安排专业课程设计的教学内容，采用多形式的专业课程设计教学方法，培养学生综合运用机、电、控制、信息等多学科知识解决实际问题的能力。

关键词：现代装备与控制工程；课程设计；教学

专业课程设计作为本专业课程体系中的一个综合性实践教学环节，在本科教学体系中起到重要的作用。学生可以综合运用本专业的学科基础课程、专业课程和前修的基础理论课程，尝试对特定的对象进行工程设计，既可以有效地对前期教学效果进行检验和评价，又切实地培养学生的综合应用能力和创新意识，促使学生及时将课堂理论知识转化为实际应用能力。我校机械设计制造及其自动化（现代装备与控制工程）专业的专业课程设计方案曾获得上海市教学成果二等奖，并应用到本专业方向的专业课程设计中作为学生的实践环节。

一、专业课程设计的目的与基本要求

专业课程设计教学环节可以促进学生应用、巩固、丰富所学的专业领域知识，培养学生的实践创新能力，获得分析和解决实际问题的方法与策略。专业课程设计，需要达到以下基本教学要求：掌握数控铣床设计的基本要求和方法；能正确分析数控铣床各主要和关键零部件受力大小和性质，学会其基本尺寸和结构的确定原则以及计算方法[1]。

二、针对专业课程设计的相关课程设置

本专业的专业课程设计环节安排在第七学期的期末，该环节的主要任务是促使学生在经过三年半的理论课程学习后，进一步理解、巩固所学专业知识，并能综合运用所学的相关课程的理论和知识，也有助于第八学期的毕业设计环节。因此，专业课程设计的相关课程设置必须在培养计划中合理安排。这些相关的专业理论课程有：机电一体化系统设计、计算机控制技术、微机原理及接口技术、数控技术、单片机技术、PLC技术基础、控制理论基础、机械工程测量技术基础、液压与气压传动、机电传动控制、机械制造工艺等课程。

三、周密组织专业课程设计的过程

多年来的教学实践证明，专业课程设计的组织在形式上需严格过程管理，周密控制各个环节的时间节点。在整个阶段，事先必须充分进行动员，让学生明确专业课程设计的目的、意义、方法和要求等，促使学习态度不好或基础较差的学生转变思想，及时跟进。需要定期对专业课程设计的教学大纲进行重新修改或编撰，按课程设计指导书和授课教学方案等教学文件严格执行；在课程设计的跟踪指导交流和纪律执行方面严格执行过程考核的原则，最后的考评方式是每个学生必须参加答辩，将结果考核与过程考核结合起来。这种周密组织的教学过程对课程设计教学质量的提高起到了十分有益的促进作用。

四、合理安排专业课程设计的教学内容

专业课程设计与机械原理、机械设计课程设计不同，需要综合应用相关理论课程的知识与内容掌握和灵活运用机电系统、装备的设计方法与制造技术对各门课程涉及的独立分散的知识进行融会贯通来完成一项真正的机电装备的设计。本专业课程设计主要完成一台教学型数控铣床的设计，主要内容包括：系统方案设计、数控系统控制软件设计、主轴和进给系统电气控制设计和机床传动系统及结构设计[2]。系统方案设计是机床全部系统的总体框架设计，通过方案比较拟定系统整体方案，并合理确定机械部件、电气部件和系统控制软件的功能分配。机械部件按机床的功能来确定系统的基本结构，针对机械部件的功能和作用完成其结构设计；设计过程中应考虑结构的强度及其制造的工艺性等问题。电气部件设计部分要完成的主要内容有：控制部件的电气原理设计和电机驱动电路。系统控制软件是系统工作运行的控制核心，主要内容有：系统软件框图设计和部分软件的程序编写，其中包含步进电机的驱动程序，用C语言或BASIC语言编写的两轴联动插补的控制程序。调试部分包含：联接微机接口、驱动、步进电机；软件调试；综合调试机械、电气和软件部件。本教学型数控铣床有三个可控制的直线运动轴，其中X、Y轴两轴联动，因为精度要求不太高，采用步进电机驱动。把电机的旋转运动转换成直线运动采用丝杠/螺母机构。主电机采用直流伺服电机，直接驱动铣刀。导轨结构设计采用滑动圆柱导轨，结构简单，制造方便，成本低，精度一般，但精度保持特性差，磨损后需更换零件。机床结构设计时要注意满足机构的功能、结构的强度和刚度、结构工艺性等方面的要求。数控铣床机构的功能主要是围绕控制轨迹的精确实现，因此，其机构除了要保证各运动的实现外，还要注意运动的精度实现，精度的保持性等因素，进给系统要考虑消除机械部件的间隙。在结构工艺性方面要考虑操作方便、便于保养和维修、利于加工制造和装配；采用计算机绘制装配图和零件图；对于学习能力强的学生，鼓励采用solidworks/solidcam、Pro/Engineer、UG等软件进行机床的三维造型和装配仿真。最后撰写设计计算说明书。

五、采用多形式的专业课程设计的教学方法

在教与学的过程中，专业课程设计着重强调的是学生的自觉性和主动性，能够自主地负责自己的学习情况，指导教师每天定时进行集中辅导、答疑，教师在指导课程设计过程中的控制作用很重要。同时，采用多种形式的教学方法，根据学生的实际情况，按不同的学生分类指导和因材施教，有的学生学习基础较差，需依靠教师的主导作用，直接进行正面的帮助，确保学生提交合格的课程设计材料，并弄清基本设计内容，获得基本的综合应用的锻炼；有的学生学习基础较好，需要适时采用启发引导式的教学方法，激发学生的创新创意的思路；有的学生学习基础中等，则可将上述两种教学方法结合起来，既保证了其综合应用能力的提高，也可催化学生的创新意识的产生[3]。有些问题是大部分学生共同关心或者共同存在的，需要采用不同范围内讨论式的教学方法。学生经过这样的设计过程的思考和锻炼，教师再根据学生的设计结果进行成绩评定，就可以保证较高的图纸、设计说明书等的质量。

本专业课程设计可以进一步与学生的科技创新活动结合起来，按照这样的教学理念，我们鼓励学生在许可的范围内自主选题，借助机械科创竞赛的机会，学生自主拟定专业课程设计的题目，有助于提高学生的创新设计兴趣，培养学生创新思维。一旦设计完成时，教师对学生的创新设计进行评审，让学生利用课余时间把其设计思想由图纸加工制作成模型或实物，选拔出参加机械创新设计大赛的参赛作品。专业课程设计与学生的课外科技创新活动的紧密结合，也对提高设计质量有很大的促进作用。

参考文献：

[1]王春洁，李晓利.机械设计与自动化“专业课程设计”的改革与实践[J].北京航空航天大学学报（社会科学版），2002，15（4）：60-62.

[2]王明红.数控技术课程教学内容和教学环节的安排与实施[J].机械设计教学研究，2012：189-192.

[3]郑清平.动力机械及工程专业课程设计改革探索[J].中国电力教育，2012，（27）：66-67.

作者：王明红，王大中，金全意