工科專業課計算類課程設計指導方法與答辯方式探索

陶潔 甘容 左其亭

摘? ? 要：工科專業課計算類課程設計具有很強的專業特色，要求學生掌握一定的計算能力，在本科培養方案中占據重要地位。文章分析了課設過程中實施指導和答辯考核存在的問題，結合水利水電工程專業“水資源規劃與利用”課程設計的教授經驗，提出了課設啟動之初的思維引導、課設過程中的答疑指導、課設結束的答辯總結指導的全過程指導方法，以及答辯準備、答辯過程、成績判定標準的課程設計答辯方式。文章為工科專業課計算類課程設計提供一個可借鑒的思路和范例。

關鍵詞：工科專業課;計算類課程設計;全過程指導;指導方法;答辯方式

中圖分類號：G642.3? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2019）06-0060-03

專業課課程設計作為本科生的實踐教學方式之一，是對專業知識的進一步鞏固和系統綜合應用，是本科生培養方案中的重要環節，可很好地激發學生的創新能力[1]。歐美發達國家的本科生專業課教學中，實踐環節占了總課時的1/3左右，我國高校也愈來愈重視實踐課程[2]。最新（2015版本）的《工程教育專業認證標準》（中國工程教育專業認證協會）在課程體系設置中，明確指出了對實踐教學環節的要求：本科專業認證中評估課程體系對培養目標、畢業要求的支撐度和關聯性。工科專業課計算類課程的設計具有專業特色突出、問題導向和應用性強、計算要求較高等特點，單門課程學習差別較大，因此在有限的課程設計周期中如何高效有針對性地指導學生，合理有進度地開展課程設計是非常重要的。同時在設計工作完成之后，教師如何合理開展考核評定，并給出各個學生成績也是重點。本文從指導方法與答辯方式角度，分析總結工科專業課計算類課程設計存在的問題，結合教授課程設計的經驗，探索性地提出此類課程設計指導方法和答辯考核方式。

一、工科專業課計算類課程設計存在的問題分析

工科專業課計算類課程設計主要分為選題、任務分配、實施指導、考核評定四個環節。目前除了存在選題內容單一相似、任務分配過程中缺乏促進團隊合作和溝通能力的培養等問題之外[3-5]，在實施指導和考核評定方面也存在很多問題。

（一）實施指導方面

學生因對課程設計重要性和課設題目難易程度認識不夠、自主性不強等，常出現時間分配不合理、前松后緊的設計局面，容易導致在未能完全吸收相關知識的前提下，草草完成課程設計的現象，不能很好地進行具體問題思考和系統應用知識[6]。設計思路往往依賴教師提供或參照類似資料生搬硬套，部分學生甚至直接抄襲他人計算成果[7]，不能很好地體現創造性，不能達到課程設計的實踐教學目的。

同時由于當前大多院校課程設計都安排在課程結束之后，這段時間往往是其他課程授課期、考試高峰期或課程設計扎堆期，且專用的課程設計教室不多、給定的課程設計時間有限（大部分為1—2周），這就導致學生以及指導教師都無法在固定時間固定教室開展設計和指導工作，且部分課程的學生數遠遠超過教師數目，無法確保實現一對一的指導方式。

（二）考核評定方面

當前課程設計在考核評定方面沒有制定相對固定的流程及方式，成績評定主要依據出勤及平時表現、設計報告書及其質量、設計答辯狀況等。出勤及平時表現，沒有明確負責考核的主體，主要靠學生自覺;設計書報告存在抄錄或相似情況，往往無法客觀判斷;設計答辯具體考核哪些內容沒有相對標準。因此，考核評定的方式和評定出的成績往往不夠真實客觀，缺乏公正性[8]。

二、課程設計指導方法的探索

專業課課程設計指導工作雖然處于選題和任務分配環節之后，但從課程設計整體、課設進度安排、設計效率等方面考慮，建議在進程上實行從課設啟動之初、課設過程中、課設結束的答辯的全過程指導;在管理上實行指導教師全面負責、班長負責全班考勤和設計紀律、各組長負責協調組內工作（若以小組為單位，設小組長一名）的分層次管理模式。

下面以我們所指導的水利水電工程專業課計算類課程“水資源規劃與利用”為例進行說明。

（一）課設啟動之初——課設安排和要求說明，設計思維引導

課程設計正式啟動之初，教師提供不同課程設計題目，講解課程設計性質、設計任務、時間進度安排、成果及報告撰寫要求，闡明不同課設題目的基本資料情況、具體設計內容、需要掌握的知識群，及重點、難點、深度和廣度，引導學生開展創新性思考。學生或小組根據實際情況自由選擇題目開展設計工作。

“水資源規劃與利用”課程設計內容緊密銜接專業課課程，主要包括興利調節計算、洪水調節計算、水能計算與水電站在電力系統中的運行方式、水電站及水庫主要參數選擇等。不同的題目要求掌握的知識點不同，設計的思路和方法不同，難易程度也不同。本課程設計由于這些年來每年的學生數均超160人，若采取個人答辯的形式，時間上有點不切實際，因此采取小組的形式，根據參加課設總人數情況，設定小組人數（一般4—6人不等），由學生自由組合并自由選擇設計題目，要求各小組內每位學生均提交自己的設計報告書。設計內容方面以興利調節計算內容為例，本課程設計分別提供了新疆博斯騰湖流域、青山水庫、擬建水庫X的背景資料，任務是掌握興利調節的原理和計算方法，能合理確定年及多年調節水庫的V興和Z蓄，以及學會編制相應的計算軟件系統。提供的背景資料主要包括實例區基本情況、水庫特征曲線、特征水位、特征庫容、水庫水量損失，需要注意概念理解和特征水位、特征庫容的計算或確定。

（二）課設過程中——多方式答疑，設計過程指導

基于課程設計啟動之初開展的準備工作，學生進一步熟悉任務書及背景資料，根據要求開展設計。課設過程中，對學生的指導和答疑主要以三種方式展開，一是設計專用教室滿足的情況下，教師隨時到教室，若不能滿足，則固定幾個答疑時間，找好教室，教師過來指導;二是有問題的學生隨時預約，不定時指導;三是發email、短信、微信、QQ隨時聯系、隨時指導。答疑過程中建議多以研討方式對學生加以引導啟發，促進學生獨立思考、分析和解決實際問題。

以“水資源規劃與利用”課程設計中的興利調節計算內容為例，有的學生誤以為年調節情況下豐水期就是7—9月份;有的學生對興利調節計算中多次充蓄的原理和計算理解不到位;有的學生確定不了插值的選取方法，用拉格朗日插值和線性插值或其他插值方法哪個更合理;有的學生不知道怎么計算蒸發損失量;有的學生在軟件編制過程中如何進行數據輸入，如何更好地展示運行成果，如何將軟件更具普遍適用性存在難處。針對一些年調節、多次充蓄等概念或原理的問題，教師可詳細易懂地對這些知識點進行回顧和講解;針對插值、蒸發損失量計算等問題，教師可進行反問引導，插值的方法有哪些？想采取什么方法？不同方法間的誤差有多大？水庫水面蒸發量和蒸發皿監測的蒸發量怎么換算？水庫建設前后蒸發面是如何變化的？蒸發量是如何損失的？如何將mm為單位的蒸發量轉化為m3為單位的蒸發量？不同時期的水面面積數據怎么獲取？通過這樣的方法引導學生開拓思維，逐步解決問題。針對軟件編制的數據輸入、結果展示、普適性等方面的問題，教師若具備語言程序方面的知識儲備，可以給學生適當舉例示范，展示不同的輸入輸出方式、編制模式下軟件運行效果的差異，積極引發學生對相關編程知識點進行回顧和應用于實際（因為在水利水電專業的本科培養方案中，一般大一大二期間都會設置有相關計算機語言類課程），并從用戶角度激發學生不斷改進優化軟件;若教師缺乏這方面的知識儲備，可以邀請相關課程老師或有編程經驗的教師過來對學生進行針對性輔導。

（三）課設結束的答辯——總結點評，引發后續興趣和思索空間

學生完成課程設計，提供設計成果并進行答辯，教師當場評定成績，并總結課設過程及成果中發現的規律性問題，點評設計中好的地方和后續有待改進的方面，點評過程中不針對個人?？偨Y點評的目的有三：一是使學生深刻掌握本課程的設計方法和步驟，體會課程設計的思維方式和學習方法;二是為部分學生開展后續相關研究奠定基礎;三是便于教師整體了解學生掌握和應用知識點的情況，為后續不斷改善課程教學方式提供參考。

“水資源規劃與利用”課程設計以小組為單元，在每組答辯之后均立即給出成績，并指出提交成果和軟件系統中的優缺點;整體答辯結束之后，跟全體學生一起積極交流、總結本次課程設計的心得體會。對存在的一些規律型問題，如設計報告書撰寫問題（包括排版、圖表標注、參考文獻標注等）、設計原理認知問題等，進一步統一講解和說明;促使部分學生或小組進一步開展改進和深入研究的興趣與思索空間。

三、答辯方式的探索

答辯的過程是綜合考核學生課程設計成績的過程，可將其按照過程細分為答辯準備、答辯過程、成績評定三部分。

（一）答辯準備

答辯之前，指導教師依據人數，設置好答辯時間、答辯方式、答辯地點;班長安排好答辯順序，準備好答辯設備，（如果是小組形式，則和組長一起）做好會場安排;學生（或小組成員一起）準備好答辯材料。

“水資源規劃與利用”課程設計需要學生提前準備好答辯PPT（或使用其他匯報軟件亦可），并因為設計中有軟件系統的展示部分，班長和組長需要提前調試好答辯設備。答辯所用電腦的準備有兩種方案：一是使用答辯會場的電腦，提前在該電腦上安裝好相關軟件，并將各組答辯的所有材料都提前拷貝到電腦里;二是為防止軟件安裝或系統運行等突發狀況，每十組準備一臺學生自己的電腦，將這十組的答辯材料全部拷貝到這臺電腦里以備不時之需。

（二）答辯過程

正式答辯開始后，學生或小組依據事先安排好的順序進入會場;對不能按時到達會場的，除卻特殊情況（如生病等），按照最低分處理。進入會場后，學生或小組向教師遞交設計報告書等成果文件，闡述設計過程中出現的問題和難點、處理的方式方法、最終的計算結果，并進行設計成果展示;如果是以小組形式，則推薦一名學生代表小組進行匯報，并闡述小組成員分工。匯報之后，教師隨機提問，學生當場回答，并當場給出分數或等級。

“水資源規劃與利用”課程設計是以小組為單元，各個小組按照事先布置的順序，全組成員依次進入答辯會場。小組每位成員將自己的設計報告交給教師，依次闡述本人在小組課程設計中承擔的工作;然后由小組推薦一位代表（一般是組長）進行整體課設匯報，時間控制在5分鐘左右，然后向教師現場動作并展示計算軟件系統。教師針對這一組的具體設計和工作分配情況，隨即向某個學生提問，小組其他成員可補充作答，提問和回答時間控制在5—10分鐘。

（三）成績評定標準

成績評定是答辯流程中的重要環節。課程設計的成績評定依據設計及其結果、報告書質量、答辯表現、回答問題表現、平時表現等，按照一定的權重綜合評定。其中設計及其結果主要考察設計題目的難易，設計思路是否正確、有創新性，計算方法是否準確，結果是否合理等;報告書質量主要考察報告書布局是否有條理、內容是否詳實、撰寫是否規范、圖表和文獻標注是否符合標準等;答辯表現主要考察規定時間內的論述表達能力、PPT制作水平等;回答問題表現主要考察問題回答得是否正確合理、有針對性、有邏輯性;平時表現主要考察平時提問、平時出勤等。對以小組為單元的答辯情況，要在小組整體成績的基礎上，再評定個人成績。對在此過程中存在抄襲情況的小組或個人，一律給予不及格處理。

“水資源規劃與利用”課程設計的成績判定，由“小組總體成績+個人表現成績”兩部分組成，總分100分，各占50分。其中：“小組總體成績”是根據每人提交的報告、軟件和答辯總體給分，全組成績一樣;評定依據為報告成果的正確性，報告的條理性、系統性，軟件的編制水平和運行演示狀況，答辯論述表達能力?！皞€人表現成績”是根據個人在小組課程設計中所做的貢獻、答辯表現、平時表現、各自報告書編寫等綜合給分。

專業課課程設計在本科培養方案中越來越受到重視，它是鞏固并系統應用專業知識、開拓學生思維、鍛煉團隊協助的重要教學方式。由于我國當前高校學生多、教師少，教師指導精力不足等，往往專業課課程設計達不到課程設計的目的，在考核評定方面無法很好地體現真實客觀和公正性。基于多年的工科專業課計算類課程設計教學經驗，探索提出了課設啟動之初的思維引導、課設過程中的答疑指導、課設結束的答辯總結指導的全過程指導方法，以及答辯準備、答辯過程、成績判定標準的課程設計答辯方式，對本科課程設計持續改進具有借鑒意義。當然，我們也在不斷探索和提高學生多、教師少情況下課程設計質量的問題，歡迎同行交流討論，不斷促進課程設計質量的提升。

參考文獻：

[1]王少剛.課程設計是培養學生創新能力的重要途徑[J].中國大學教學，2007，（8）.

[2][3]左其亭，臧超.大學本科專業課課程設計的探索與實踐[J].高等建筑教育，2014，（1）.

[4]吳金榮.混凝土結構課程設計的內容優化與指導方法研究[J].東南大學學報：哲學社會科學版，2012，（Z2）.

[5][8]歷長云，王英，王狂飛.工科院校課程設計存在的問題及改進途徑[J].科教文匯：下旬刊，2010，（8）.

[6]卜勻，王會剛，劉海生.“機械制造技術基礎”課程設計指導方法探討[J].教育教學論壇，2014，（30）.

[7]趙曦.高職院校路橋專業課程設計過程性指導與考核[J]. 讀與寫：教育教學刊，2015，（3）.