時間：2022-10-02 19:53:30
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用Authorware繪制數學圖像，制作教學演示課件，非常簡潔直觀，尤其用在抽象的數學教學中，能有效地提升教學效果和質量。Authorware只提供了簡單的繪圖工具，Math類函數也只能繪制出簡單的圖像，在數學教學中，繪制圖像通常采用描點法，即在坐標系中標出主要的點，再用曲線把這些點連接起來。本實驗要求：在Authorware7.02中文環境下，用幾何描點法演示正弦三角函數。
1實驗課程設計任務分析
本實驗主要是利用計算機演示出代表正弦值的線段平移過程，并演示正弦曲線的描繪過程。根據屏幕來確定坐標系，默認情況下可以取（200，200）為坐標原點。在Y軸的左側繪制單位圓，圓心在X軸上，半徑為R，設圓上任意點與圓心的連線和水平方向的夾角為α，則該點的坐標為（Rcosα,Rsinα）。
2實驗課程設計實現
（1）畫單位圓新建一個文件，命名為“正弦曲線.a7p”；向流程線上添加一個計算圖標，命名為“坐標”，輸入如圖2所示代碼：再添加兩個計算圖標，分別命名為“畫圓”和“畫線”，輸入圖3和圖4所示代碼：此時，在（200，200）坐標處繪制了一個單位圓。
（2）描點在流程線上添加一個交互圖標，命名為“開始”，拖動兩個群組圖標作為它的交互分支，分別命名為“演示”和“退出”，選擇按鈕交互類型。雙擊“演示”群組圖標，按圖5所示添加相應的圖標并輸入代碼。運行程序，出現如圖6所示效果。
（3）連線雙擊打開圖5所示的“演示”群組圖標，在流程線上添加一個計算圖標，命名為“畫輪廓線”，輸入圖7所示代碼。關閉計算圖標，重新運行程序，便可直觀的顯示正弦曲線的繪制過程，效果圖如圖8所示。
3結語
【關鍵詞】金融數學；實驗教學；課程設計
一、實驗教學在金融數學專業培養中的地位和作用
金融數學，是利用數學理論與工具定量分析金融市場上風險資產的交易，以揭示金融學的內在規律并用以指導人們進行投資管理的一門學科，它是最新發展起來的一門交叉學科，數學與金融學的交叉[1]。1952年，馬柯維茨（Markovitz）的均值方差投資組合理論第一次用均值、方差等數學理論和工具探討了以何種投資方式使投資人收益可能最大的問題，具有重大的理論與實踐意義。隨著金融數學近半個世紀的不斷發展與完善，人們逐漸意識到金融數學是 “國際化金融” 的重要組成部分，是研究金融領域復雜問題至關重要的工具。金融數學在中國和世界金融市場有著巨大的應用前景[2，3]。在高校教學中，金融數學課程主要是運用概率論、隨機分析以及數值計算等數學方法處理銀行、保險、股票、期貨等領域的問題，如證券投資、壽險精算、風險控制、保險理財等[4]。
實驗教學在金融數學專業本科生培養中起到知識和技能的承接的作用，是學以致用，數學理論與實際應用相結合的關鍵環節。通過實驗教學，學生可以進一步吸收消化數學和統計學科相關基礎知識，轉化成自己的專業理論基礎，同時可以鍛煉自己的動手能力，培養獨立思考和解決實際問題的能力，為將來實踐操作打下堅實的基礎。
廣州大學金融數學專業的課程設置，主要參考了國內各大高校相關專業設置，傳統上還是以理論課程為主，除了數學基礎課程，還有多元統計分析，回歸分析等專業基礎理論課，而實踐操作性的課程相對缺乏，數學模型實驗課缺乏本專業針對性。因此，我們針對廣州大學地方高校的特點和專業特色，結合用人單位的需求，適當增加了若干實驗課程，如計算機編程語言，統計軟件和數理金融實驗等。金融數學由于其交叉學科的特點，十分重視數學理論與應用的結合。因此在完成數學專業課的基礎上，開設了很多實驗課程，包括數學模型，統計軟件，數據庫，程序設計語言等，涵蓋了證券投資模擬軟件，統計建模分析軟件，會計模擬軟件等上機實際操作模塊。這些實驗課程是理論與實際的有機結合，有效地銜接了數學與金融學兩大不同類型的課程，集中體現了金融數學交叉學科的特點。做好實驗課程建設，強化實驗課程教學的針對性和適應性，是金融數學專業本科生培養十分重要的環節[5，6].
幾年的教學實踐表明，這些實驗課程起到很好的效果，大大增進學生的學習興趣，并在理論學習與實踐應用之間架起了一座橋梁。廣州大學的學生有自己顯著的特點，動手能力比較強。實驗課程教學有助于廣州大學學生的發揮自己的優勢。
二、金融數學專業本科實驗課程設計的若干指導原則
根據金融數學專業實驗課程多年的教學經驗和學生反饋，課堂評估等綜合考慮，總結出實驗課程設計應該遵循的若干指導原則。
（一）實用性原則。
這是實驗課程設計的首要原則。實際應用是實驗課的出發點和最終歸宿，因此實驗課程設計應該始終貫穿這一指導思想。實驗教學是金融數學培養的重要環節，應根據因地制宜，因材施教的原則[7]，合理取舍教學內容，重點突出應用性，把它們作為培養學生創造性的重要渠道。在概率與統計中有很多經典的分析方法，與迅速發展起來的計算技術互相結合，日益煥發出新的生命力，很多已經成了金融和其他應用領域必不可少的基本方法，如蒙特卡羅方法，回歸分析方法，主成分分析和因子分析方法。然而在專業基礎課上，學生主要學習了這些方法的基本原理和基本步驟，在遇到實際問題時還是無從下手，這正為實驗課程留下很大的發揮空間。在課程設計上，我們把這些分析方法與一兩個具體的問題相結合，貫穿到數據的整理，計算和結果的分析過程，希望學生通過實際參與和具體操作，能夠舉一反三，熟練掌握有關統計分析方法及其實際應用。根據這一指導原則，我們設計了隨機數的的產生，隨機模擬計算方法，多元線性回歸，方差分析，主成分分析和因子分析等綜合性實驗項目。
（二）趣味性原則。
增加實驗課程的趣味性，可以大大提高學習的效率，并給學生留下深刻的印象，能夠起到事半功倍的效果。而實驗課本身具有很強的直觀性，對于課程趣味性的開發有很大的潛力空間，這正是教師需要特別留意和加于關注的方面。因此，實驗操作的方法和手段在嚴謹的基礎上盡可能多樣化，避免單一和過于詳細的規定，給學生留下一定的自由發揮空間。在案例的選擇上，要注意適用性和時效性，盡量選取學生比較感興趣的新興行業領域和熱點問題，尋求專業性，針對性和學生興趣的結合點。
此外特別是要注意挖掘學科本身的趣味性，讓學生在生動活潑的氣氛中潛移默化的接受嚴謹的態度和科學精神。概率論和統計學科是近年來發展迅速的新興學科，具有很強的應用性，很多深刻的概念和原理都可以通過具體的圖形來直觀的展示。因此教師要充分發揮計算機作為輔助教學的手段，通過實驗項目的設計把抽象的概念和規律轉化成具體可見的結果，并啟發學生去深入思考，同時結合采用分組討論的形式，讓學生重新去“發現”這些規律，引導學生積極主動的探索，在學習中獲得成就感，養成自覺主動學習專業知識的良好習慣，以適應金融數學專業快速發展的趨勢[8]. 金融理論不斷更新，金融產品不斷開發，金融理念不斷發展使得金融業始終處于快速更新的狀態[9-10]. 在實驗教學中，我們要始終體現金融數學作為交叉學科的特點，通過潛移默化讓學生接受新的學習理念.
（三）可操作性原則。
實驗項目設計要考慮學生是否可行，容易操作，計算量是否適當，計算時間會不會過長，這些都需要自己先做一遍。對于那些計算次數過多的情況，教師可以對一些參數進行調試，減少計算量。有些較復雜的問題，可以通過化簡來進行近似模擬，關鍵是抓住問題的本質，盡量避開繁瑣步驟和重復操作。
此外要考慮到是否會出現一些意外情況。金融數學的實驗項目經常都會涉及到隨機實驗，隨機實驗的特點是結果具有不確定性，并非每次操作都會出現相同結果，有時候可能會出現完全不相符的結果，甚至進入死循環，因此要充分估計到這種情況，采取一定的預防措施，及時終止，避免出現意外的狀況。
（四）規范性原則。
實驗目的和內容明確，實驗步驟清晰有條理，緊扣主題，哪些要做哪些不做，都清楚的列出來。實驗最后要能夠得出明確簡潔的結果，最好是能夠對每個學生都個性化分派數據，這樣每個學生都有不同的實驗結果，可以確保每個學生獨立完成實驗項目。同時從返回結果的設計上，要讓教師容易快速地判斷學生的實驗結果是否正確，可以在主要結果中附帶返回一些輔助圖表，輔助數據，以便于判斷學生的實驗方法和結果是否正確。此外，應該讓學生做一些文字性的闡述，對實驗過程和結果做進一步分析，從而判斷學生是否正確的理解實驗的原理，方法，便于教師評估本實驗項目的教學效果。
三、金融數學專業本科實驗課程設計案例分析
我們以實驗課《數理金融實驗（統計軟件）》的幾個實驗項目為案例，闡述實驗課程設計如何貫穿上述指導原則，取得較理想的效果。第一個案例是實驗項目《統計計算基本原理》，本項目主要是用數學軟件實現基本的統計分析和計算。實驗的目的是：1. 領會方差分析、線性回歸分析、假設檢驗等基本統計方法的綜合運用. 2. 學會應用Excel 進行簡單的統計分析. 要求學生通過本次實驗能夠了解方差分析、線性回歸分析、假設檢驗的基本知識，熟悉Excel 基本操作. 實驗內容和步驟主要有：
1）. 學生使用 Excel 創建一組數據 x：1，2，…，25.
2）. 教師給每位同學分配一組數據y：y1，y2，…，y25，學生在Excel 數據文件（實驗數據一.xls）中按自己在班里的序號找到自己的一組數據.
3）. 用 Excel 軟件對數據進行簡單的統計分析，求出y的均值、方差和中位數，以及x與y協方差和相關系數，將結果寫在實驗報告上.
4）. 用 Excel 畫出x與y 的散點圖，觀察x與y的函數關系，建立線性回歸模型.
5）. 應用 Excel 對數據x與y 作一元線性回歸，如有必要，可對x進行函數變換后再回歸. 將回歸分析結果寫在實驗報告上.
6）. 作回歸方程的方差分析，進行顯著性檢驗.
在本實驗項目中，我們給每個學生分派一組數據，讓學生進行基本描述統計分析和一元線性回歸分析。實驗結果應該包含：（1）基本統計量（均值和方差等）；（2）回歸方程；（3）方差分析表；（4）顯著性水平；（5）顯著性檢驗的結論. 實驗步驟1-3是基本操作，主要側重規范性，而實驗步驟4-5是訓練和考察學生的觀察、分析能力，以及對線性回歸方法的靈活應用。最后第6步是考察學生對于回歸分析結果的理解和顯著性檢驗。通過這些操作我們可以啟發引導學生把線性回歸方法應用到曲線擬合問題上，經過畫圖觀察對原始數據進行適當的變換。更重要的是這樣一些訓練可以培養學生形成良好的分析處理實際問題的習慣：先做簡單的描述統計，畫圖觀察，有了直觀印象以后再進一步做統計分析，數據統計分析要服從實際問題需要，充分發揮人的主導作用，避免生搬硬套和僵化的思維模式。
下面一個設計案例是《隨機數的產生》，作為一個重要的基礎性實驗項目，是蒙特卡洛方法和隨機模擬數學實驗的基礎。項目主要是讓學生掌握隨機數的產生方法，隨機數的變換以及隨機數分布的判斷，理解不同分布隨機數之間的轉化關系. 實驗原理是隨機變量的函數的分布的導出；均勻隨機數與其他分布隨機數之間的變換關系. 本實驗的主要內容有：
1）. 產生一組服從[0，1]上均勻分布的隨機數u：u1，u2，… u400 ；并構造另一組隨機數 v：vi=Φ-1（ui），i=1，2，…，400，這里Φ為標準正態分布的分布函數. 畫出v的直方圖.
2）. 產生一組服從正態分布 N（μ，δ2）的隨機數x：x1，x2，… x400 ；構造另一組隨機數y：yi=Φ[（xi-μ）/δ]，i=1，2，…，400 . 其中μ和δ由數據文件：實驗數據三.xls 給出. 同樣畫出 y 的直方圖.
在本實驗項目中，我們讓學生熟悉基本方法以后，引導學生在做實驗過程中來發現規律。通過分布函數及其反函數的作用，均勻分布隨機數可以和任何其他分布的隨機數相互轉化，例如正態分布、指數分布等等都可以轉化成均勻分布，反之亦然。這一原理是產生不同分布隨機的重要依據，其證明方法在理論課教材中都可以找到，但往往沒有引起學生的足夠重視。在本實驗項目中，我們讓學生通過自己動手自己注意到這種現象。通過實際教學，我們發現學生對這種情況感到很好奇，很多人都來提問，互相自己也有很多討論。這時候教師再來和學生一起探討，重新“發現”背后的規律，可以大大增加學生的學習興趣，同時給學生留下很深刻印象，能起到事半功倍的學習效果。
四、結束語
廣州大學是國內創辦金融數學本科層次教育較早的地方高校，已經走過十余年艱苦辦學歷程。現已初步形成了較為穩定的辦學和培養模式，為地方銀行、證券公司、保險公司、投資實業公司及財務部門培養了數以千計的金融數學人才。廣州大學的金融數學方向經過十多年的發展，在課程設置的有效性、合理性，教材的選編，課程教學環節的有機設計，學生實踐能力的培養等諸多方面作了積極探索，特別是理論教學與實驗教學并重，兩者互相促進，形成了自己寬基礎、重實踐的教育教學特色[6].我們相信，不斷改進金融數學專業實驗課程教學，積極探索實驗課程教學新思路，必定會越來越好地為廣州大學培養理論與實踐相結合的全面的專業型優秀人才服務。
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關鍵詞：項目課題模式；GIS原理；課程設計
中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）08-1828-03
地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）是一門集計算機科學、人工智能、網絡通訊技術、地理學、測繪學、環境科學、城市科學、空間科學、信息科學和管理科學等為一體的新興邊緣交叉學科，它的涉及面廣、技術性強、應用領域多。目前，全國有500多所高校開設了與GIS相關的專業和課程[1]。但各個高校所依托的學科部門不同，在GIS教學課程設計上也各有側重。但“GIS原理”作為該專業的一門重要的、核心基礎課程，在很多學科專業都有學習。以我系為例，我系現有地理科學、旅游管理、城鄉規劃和GIS四個專業，除旅游管理外，其他三個專業都開設了該課程，旅游管理也有一門專門的“旅游GIS”作為選修課。而該門課程理論性和實踐性都很強，只學理論或者只學實踐都是不合理的。因此，我系該課程的安排都是理論和實踐并重，在教學方法上不斷探索和改進，探索先進有效的教學理念和方法已經成為GIS教學的教改熱點。
基于項目課題的教學模式，也稱為項目驅動的教學模式，是一種建立在建構主義教學理論基礎上的新方法，建構主義學習理論認為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構方式獲得的探究式教學模式。與傳統的教學方法相比，“項目驅動”教學法能更大地激發學生的學習興趣和求知欲望，充分調動學生的學習積極性和主動性，從而培養學生自主學習、分析問題、解決問題的能力和協作、創新、探索的精神[2]。該文主要探討基于項目課題模式的“GIS原理”課程設計方案。
1 地理信息系統實驗課程教學現狀分析
1.1 國內外現狀教學現狀
國外教學靈活多樣，學生采用小課堂，教師不再是課堂的主體，學生也不是被動的接受和聽課，而是通過自己發掘的問題，采用小組討論的方式進行探討。我國在“GIS原理”教學中，大多還采用傳統的授課式，實驗安排也是按照理論-實踐-理論-實踐的大體思路[3-4]。該方法具有一定有優點，學生在理論知識學過后馬上進行相應的實驗，便于對所學的理論知識盡快的消化和理解，這有利于后續理論知識的學習；但該方法對實驗課程采取分散學習的方法，學生僅僅熟悉部分的軟件操作，自身很少進行技能的總結和聯通，容易造成學過就忘、考過就忘的現象。通過對很多同學調查發現，70%的同學都認為，該方法不利于實驗課學習。
1.2 我校“GIS原理”教學現狀
根據教育部教學改革精神，我校對GIS專業實驗教學進行討論，加重應用型學科的實驗教學部分，增強學生動手能力和綜合分析問題的能力。在專業課開設上，實驗課比重上升，一種方式是將原理論部分和實驗部分課時量均比較大的課程，分為兩門課程，實驗課作為技術學習單獨列為一門課程，以GIS二次開發為例，原來的一門課程54個學時，現在修改為兩門課，一門課以理論為主，另一門為專門實踐課，兩門課程的學時總計84學時，大幅度提升了實驗時間。第二種方式是在原理論課程基礎上，增加了為期一周的專業課程設計。通過一周的專項實驗來全面提升學生的動手能力和獨立解決問題的能力。如“GIS原理”、“計算機地圖制圖”、“遙感技術與應用”等。
2 課程設計要求
2.1 注重實驗項目的綜合性、連貫性
實驗內容設計不能僅僅依靠參考書一個小項目一個小項目的完成，實驗數據要求學生自己獲取，項目盡可能跟老師的科研課題或參與的橫向課題一致，這樣既保證了項目的意義，又能充分利用教師的科研成果。實驗不再是枯燥的簡單操作，而有了一定的研究價值。
2.2 培養學生獨立解決問題的能力
實驗項目以小組為單位，小組成員可對實驗中遇到的問題進行討論，并查閱相關的資料進行解決。實驗具體方案也由小組成果共同制定，方案的正確與否在后一階段的實驗中會得以檢驗。通過學生獨立自主思考，而不是老師按步驟指導來完成項目。
2.3 項目階段由易到難，總體難易程度適宜
實驗項目設計難易適當，既不打擊學生的學習興趣，又不過于簡單。各階段內容由易到難，循序漸進，一步步培養學生的興趣。盡可能結合老師自身的項目完成，項目具有更多的實踐價值。
3 基于項目課題模式的GIS專業實驗課程設計
項目驅動教學模式基于項目課題模式的實驗課程，擯棄傳統教學中教師和學生的教與學的主動被動關系，以課題模式設計實驗內容，避免傳統教學對實驗內容獨立演示，菜單操作，學生簡單重復模擬的弊病，注重對軟件應用的獨立性和自主性，提高自主分析問題和解決問題的能力。教師通過設定的課題，要求學生個人或者以小組模式進行問題分析和討論，并學會自主查詢相關資料以幫助對問題的解決，這種方式能最大的讓學生參與到問題的分析與解決中來，而不是老師提出解決思路，步驟，學生僅僅完成機械性操作。
以“GIS原理”為例，傳統教學強調知識點，如數據編輯與采集、數據格式轉換，空間數據庫建立，空間分析等等，每個實驗之間是相互獨立的，并且都由教師預先準備好實驗數據，教師提出任務和具體要求，學生只需按每個實驗分步完成就可以了。該方法讓學生在實驗中注重簡單的操作而忽略了對問題的分析和每步數據之間的銜接性，在以后參與實際項目時，學生稍微遇到點問題就不知從何入手。
在此基礎上，我們提出將所有實驗內容串聯起來，通過一個較為完整的系統性項目，讓學生從數據準備開始全部自己完成，如果前期數據完成不好，則會影響到后期的進一步數據處理，通過該種方法，鍛煉學生在完成項目時全面思考，注意前后數據間的銜接和分析。
3.2 基于項目課題模式的課程實驗設計
根據以上基本思路，我系“GIS原理”課程實驗設計采取項目課題模式，整個課程實驗為期1周，學生采用小組模式，5人左右為一個實驗小組，共同負責一個實驗項目。項目題庫由專業教研室老師共同討論擬定，一般10-15個供選擇，各實驗小組在題庫中自由選擇項目。一經選定，后續的所有實驗階段都以該項目為準，不能隨意變更。下面以實驗項目“鄉鎮級土地利用數據庫建立及成果分析”為例，介紹該課程的設計思路。
每一個階段都會進行成果匯報，各小組推選1～2人進行該組項目的成果報告，并進行成果展示，同時對遇到的問題及解決辦法進行交流，其他組同學可以提問并給出好的建議。全班所有同學對改組實驗結果進行成績評定，學生評價與教師評價各占50%，最為該組實驗成績。四個階段的平均成績作為該組最后的實驗課程成績。
4 結論
我系通過對該課程的綜合改革，實驗教學安排上，隨理論課堂的實驗課時由以前的28課時減少到14課時，但在課程結束后，專門開設為期1個星期的專業課程設計。這樣，既滿足了學生平時對軟件基本操作的學習，同時又滿足了對項目課題的綜合性實習；既結合理論進行了驗證性實驗，又有較大規模的綜合能力培養，學生獨立處理問題和分析問題的能力得到較大的提升。基于項目課題模式的課程實驗設計，能盡可能地帶動學生完成一個完整的項目或課題，且各階段相互銜接，也可以促進學生在每一個后續階段對前一階段的結果進行檢驗和改正。我系學生通過該方法的學習，反饋回來的意見總體較好，很多同學表示，通過為期一周的學習，對軟件應用不再迷茫和畏懼，綜合能力得到提升，團隊協作也進一步加強。
參考文獻：
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開設經濟學實驗課程，可以改變經濟學課程主要以課堂講授為主的單一教學模式，使理論知識動態化、具體化、過程化，使學生真實感受到所學知識的真實性和實用性，增強對相關經濟理論的深刻理解和融會貫通，提高解決實際問題的能力，激發主動創新精神，有效提高學生參與競爭的實力。經濟學實驗課程的開設，是我國高等院校經濟學及相關學科教學觀念、教學手段、教學方式改革與創新的重要途徑之一。
經濟學教學中的經濟學實驗是一種專門用來幫助學生理解經濟學原理的互動、簡短的游戲(不僅僅是游戲)。由教師依據經濟學原理設計特定場景，通過對現實經濟社會的模擬使學生置身其中，讓學生在親身體驗中學習經濟學原理，并通過參與者和觀測者的雙重身份，激發學生對于經濟事件的好奇心，鼓勵學生利用經濟學原理思考解釋現實經濟。
經濟學實驗與物理、化學實驗一樣，主要包括實驗設計、選擇實驗設備和實驗步驟、分析數據和報告結果等環節。具體來講，經濟學實驗課程的設計，需要確定研究的經濟問題，依據問題創建實驗條件。這個過程需要確定實驗條件的一些基本要素，并且選擇和確定哪些因素應作為需要處理的因素，哪些因素會干擾實驗結果，如何對其進行控制等。根據實驗條件，準備實驗說明，使學生能夠充分理解實驗的目的、條件和操作的具體過程。為了對實驗設計的有效性進行檢驗，應先進行測試性實驗，并根據測試的結果改進實驗條件和實驗說明。
大學物理實驗（設計性實驗）
實驗報告
指導老師：王建明
姓 名：張國生
學 號：XX0233
學 院：信息與計算科學學院
班 級：05信計2班
重力加速度的測定
一、實驗任務
精確測定銀川地區的重力加速度
二、實驗要求
測量結果的相對不確定度不超過5%
三、物理模型的建立及比較
初步確定有以下六種模型方案：
方法一、用打點計時器測量
所用儀器為：打點計時器、直尺、帶錢夾的鐵架臺、紙帶、夾子、重物、學生電源等.
利用自由落體原理使重物做自由落體運動.選擇理想紙帶，找出起始點0，數出時間為t的p點，用米尺測出op的距離為h，其中t=0.02秒×兩點間隔數.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，將所測代入即可求得g.
方法二、用滴水法測重力加速度
調節水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個（n取50—100）水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法三、取半徑為r的玻璃杯，內裝適當的液體，固定在旋轉臺上.旋轉臺繞其對稱軸以角速度ω勻速旋轉，這時液體相對于玻璃杯的形狀為旋轉拋物面
重力加速度的計算公式推導如下：
取液面上任一液元a，它距轉軸為x，質量為m，受重力mg、彈力n.由動力學知：
ncosα-mg=0 （1）
nsinα＝mω2x （2）
兩式相比得tgα=ω2x/g，又 tgα=dy/dx，dy=ω2xdx/g，
y/x=ω2x/2g. g=ω2x2/2y.
.將某點對于對稱軸和垂直于對稱軸最低點的直角坐標系的坐標x、y測出，將轉臺轉速ω代入即可求得g.
方法四、光電控制計時法
調節水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個（n取50—100）水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法五、用圓錐擺測量
所用儀器為：米尺、秒表、單擺.
使單擺的擺錘在水平面內作勻速圓周運動，用直尺測量出h（見圖1），用秒表測出擺錐n轉所用的時間t，則擺錐角速度ω=2πn/t
擺錐作勻速圓周運動的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上幾式得：
g=4π2n2h/t2.
將所測的n、t、h代入即可求得g值.
方法六、單擺法測量重力加速度
在擺角很小時，擺動周期為：
則
通過對以上六種方法的比較，本想嘗試利用光電控制計時法來測量，但因為實驗室器材不全，故該方法無法進行；對其他幾種方法反復比較，用單擺法測量重力加速度原理、方法都比較簡單且最熟悉，儀器在實驗室也很齊全，故利用該方法來測最為順利，從而可以得到更為精確的值。
四、采用模型六利用單擺法測量重力加速度
摘要：
重力加速度是物理學中一個重要參量。地球上各個地區重力加速度的數值，隨該地區的地理緯度和相對海平面的高度而稍有差異。一般說，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北兩極，重力加速度的值越大，最大值與最小值之差約為1/300。研究重力加速度的分布情況，在地球物理學中具有重要意義。利用專門儀器，仔細測繪各地區重力加速度的分布情況，還可以對地下資源進行探測。
伽利略在比薩大教堂內觀察一個圣燈的緩慢擺動，用他的脈搏跳動作為計時器計算圣燈擺動的時間，他發現連續擺動的圣燈，其每次擺動的時間間隔是相等的，與圣燈擺動的幅度無關，并進一步用實驗證實了觀察的結果，為單擺作為計時裝置奠定了基礎。這就是單擺的等時性原理。
應用單擺來測量重力加速度簡單方便，因為單擺的振動周期是決定于振動系統本身的性質，即決定于重力加速度g和擺長l，只需要量出擺長，并測定擺動的周期，就可以算出g值。
實驗器材：
單擺裝置（自由落體測定儀），鋼卷尺，游標卡尺、電腦通用計數器、光電門、單擺線
實驗原理：
單擺是由一根不能伸長的輕質細線和懸在此線下端體積很小的重球所構成。在擺長遠大于球的直徑，擺錐質量遠大于線的質量的條件下，將懸掛的小球自平衡位置拉至一邊（很小距離，擺角小于5°），然后釋放，擺錐即在平衡位置左右作周期性的往返擺動，如圖2-1所示。
f =p sinθ
f
θ
t=p cosθ
p = mg
l
圖2-1 單擺原理圖
擺錐所受的力f是重力和繩子張力的合力，f指向平衡位置。當擺角很小時（θ<5°），圓弧可近似地看成直線，f也可近似地看作沿著這一直線。設擺長為l，小球位移為x，質量為m，則
sinθ=
f=psinθ=-mg =-m x （2-1）
由f=ma，可知a=- x
式中負號表示f與位移x方向相反。
單擺在擺角很小時的運動，可近似為簡諧振動，比較諧振動公式：a= =-ω2x
可得ω=
于是得單擺運動周期為：
t=2π/ω=2π （2-2）
t2= l （2-3）
或 g=4π2 （2-4）
利用單擺實驗測重力加速度時，一般采用某一個固定擺長l，在多次精密地測量出單擺的周期t后，代入（2-4）式，即可求得當地的重力加速度g。
由式（2-3）可知，t2和l之間具有線性關系， 為其斜率，如對于各種不同的擺長測出各自對應的周期，則可利用t2—l圖線的斜率求出重力加速度g。
試驗條件及誤差分析：
上述單擺測量g的方法依據的公式是(2-2)式,這個公式的成立是有條件的，否則將使測量產生如下系統誤差:
1. 單擺的擺動周期與擺角的關系，可通過測量θ<5°時兩次不同擺角θ1、θ2的周期值進行比較。在本實驗的測量精度范圍內，驗證出單擺的t與θ無關。
實際上，單擺的周期t隨擺角θ增加而增加。根據振動理論，周期不僅與擺長l有關，而且與擺動的角振幅有關，其公式為：
t=t0[1+( )2sin2 +( )2sin2 +……]
式中t0為θ接近于0o時的周期，即t0=2π
2．懸線質量m0應遠小于擺錐的質量m，擺錐的半徑r應遠小于擺長l，實際上任何一個單擺都不是理想的，由理論可以證明，此時考慮上述因素的影響，其擺動周期為：
3．如果考慮空氣的浮力，則周期應為：
式中t0是同一單擺在真空中的擺動周期，ρ空氣是空氣的密度，ρ擺錐 是擺錐的密度，由上式可知單擺周期并非與擺錐材料無關，當擺錐密度很小時影響較大。
關鍵詞：實驗教學；課程設計；示范中心；電工電子
一、引言
在現代電子技術發展日新月異的今天，電工電子相關課程的教學模式受到了很大的沖擊。隨著大規模集成電路、計算機技術、信息處理技術的迅猛發展，電子系統的設計手段和方法也在不斷更新。在實踐教學過程中如何提高學生的實踐能力，培養滿足社會發展需要的優秀人才是高校工作者在教學工作中需要不斷思考和探索的問題。
按照知識傳授、能力培養、素質提高、協調發展的教育理念，以學生能力培養為核心，建立有利于培養學生實踐能力和創新能力的實驗教學體系，是北京交通大學國家級電工電子實驗教學示范中心建設的目標之一。為此，示范中心設計了一系列基礎性、設計性、綜合性、創新性和研究性的實驗內容。
為了強化電子類專業學生的綜合設計能力，示范中心進行了電子類系列課程設計的教學設計。系列課程設計的教學目的是鞏固加深相關電子技術課程的理論知識和綜合使用技能。通過對一個具體實際應用系統的設計過程，讓學生掌握系統設計的一般方法和設計流程，熟悉現代電子產品設計過程中常用的計算機輔助設計工具及其使用方法。
通過系列課程設計，加強實踐環節，提高學生的實踐技能，為學生在本科學習期間工程設計能力的培養打下堅實的基礎。而這種工程實踐能力無論是對于一名工程師還是一名研究人員都是非常重要的基本素質。
二、建設基礎和建設理念
為加強實踐教學，近年來示范中心開設了四門課程設計：電子技術課程設計、DSP技術課程設計、EDA技術課程設計、單片機技術課程設計。四門課程設計均單獨授課、單獨考核。2001年“電子電路實驗系列課程改革”教學研究項目獲得國家教學成果二等獎，2004年“數字電子技術課程建設的研究與實踐”教學研究項目獲得北京市教學成果一等獎。示范中心奠定的良好基礎和全體教師的不懈努力，為課程設計的課程建設奠定了可持續發展的基礎。目前電子技術課程設計的課程建設已經被列入學校精品課程建設的行列。
在課程設計的建設過程中，示范中心一貫強調具有鮮明時代特征的“一個優先、兩個結合、三種意識”的教學思想。即強調師資隊伍建設優先，建立一支教學水平與科研能力兼備、教育思想和知識結構先進、年齡結構合理的從事電子技術基礎教學的師資隊伍；強調課程建設和當前教學改革、人才培養目標相結合，課程建設和科研相結合；強調領先意識、精品意識和特色意識。按照我校“國內一流、國際知名”的發展定位來建設課程設計，使課程設計的教材、網絡課程、電子教案、實驗教學等內容形成立體化規模，適應時展需求。
三、課程建設與實踐
先進的教學理念需要切實有效的教學方法與手段來實現，這些手段和方法需要符合學生的認知水平和教育規律。在近幾年的實踐教學工作中，示范中心針對課程設計的教學內容、實驗教學方法、實驗組織方式、考核方式等進行了研究、探索與實踐。課程建設與實踐工作主要表現在以下幾個方面。
1．以學生為本，尊重學生的學習興趣
“興趣”是最好的老師，一旦學生對學習的內容產生了興趣，那么學生的學習積極性將會得到極大的提高，學生的潛能也會得到最大的挖掘。
考慮到電子技術、單片機技術、DSP技術、EDA技術應用的廣泛性和學生興趣的迥異，目前每門課程設計均提供多個設計性題目。
在課程設計過程中，學生根據自己的興趣自主選擇設計題目。題目的難易程度有一定的差別，每個題目均有基本功能和擴展功能兩個部分，基本功能是要求學生必須完成的設計工作，是對學生實踐能力培養的最基本的要求；擴展功能有一定的難度，屬于選做的設計工作，這部分設計工作給優秀學生提供了發展的空間。這種教學設計兼顧了不同層次學生的水平，滿足分層教學的需求。課程設計中的設計題目是在充分考慮通信工程、自動化、電子科學與技術不同專業的特點，考慮了設計內容的實用性和先進性以及學生的實際情況確定的，設計題目基本符合學生的認知規律。
在進行設計選題過程中，學生不僅可以選擇課程設計講義中提供的設計題目，還可以選擇講義以外自擬的設計題目，但是需要指導教師的審核，以確定學生自擬的題目能夠達到教學計劃的要求，把好教學質量關。這樣做不僅提高了學生的學習興趣，同時不同題目的設計工作同時在開放的實驗室進行，學生們可以互相交流，擴展了視野。
2．實驗室開放，提供自主學習環境
課程設計的教學內容強調學生的學習自主性，強調學生的發展是在學生自主學習與外部條件的相互作用中完成的。
為了達到強化實踐教學環節的效果，課程設計基本是集中在小學期進行。為了能夠讓學生自主地安排學習、設計時間，有更多的時間自主選擇設計題目、優化設計方案，示范中心在開放實驗室的前提下，提前一個月的時間安排設計工作，明確設計要求。通過課程設計指導教師對不同題目的設計思想、設計方案、設計流程、設計方法和調試注意事項等相關內容的介紹，讓學生自主選擇題目，進行方案論證，最終確定設計方案。自主性學習尊重了人的發展規律和學習規律的客觀需求，是學生創新意識和創新能力形成的基本要素。
3．發揮網絡教學優勢，提高教學效率
由于課程設計題目多、方案多，在課程設計教學指導工作中，為了保證教學質量，提高教學效率，每位指導教師僅針對一兩個設計題目精心準備教學，進行課程設計題目和內容的介紹。同時授課電子教案在示范中心的網站，方便了學生自主學習。
4．重視啟發式教學
在教學中重視啟發式教學，將傳統的在實驗室手把手的指導方式轉變為啟發式的引導。
在課程設計教學過程中，理論課中注重總體方案設計思想的介紹、設計步驟的講解，注重技術課程設計過程中設計錯誤典型案例的介紹，以及減少設計錯誤的措施、調試方法和一些經驗。理論教學僅介紹部分設計方案中核心芯片的功能，不提倡給學生提供具體的設計電路，注重啟發式教學，鼓勵學生的創新精神。
針對學生設計中出現的問題，幫助學生分析問題出現的原因，探討解決問題的有效方法。鼓勵學生自主學習，并注重學生創新能力的培養。
5．重視實踐過程和學生綜合素質的培養
在教學工作中，我們不僅注重學生課程設計的結果，更加重視學生的實踐過程，重視學生在設計過程中的每個細節。示范中心希望通過四門獨立設課的課程設計，加強學生查閱資料的能力、工藝素質、市場素質、團隊精神以
及綜合設計和實踐能力的培養，從而達到強化學生綜合實踐能力目的。
課程設計的最終目標是設計完成一個功能系統的物理實現，因此購買材料、器件成為設計過程不可缺少的一個環節。在設計過程中要求學生在設計方案確定之前，進行市場調查，自己到電子市場購買元器件。這樣做鍛煉了學生查閱芯片資料、確定參數、尋求各器件替代品、靈活修改電路的能力。不僅培養了學生進行工程設計的成本意識，而且讓學生熟悉了市場。
由于設計工作涉及面廣，任務繁重，因此課程設計要求以3人小組的形式完成。學生自由組合，自己選出組長，組長根據小組選擇的題目進行分工。這種方式鍛煉了學生與他人之間的溝通能力和團結協作能力。在設計方案論證、資料檢索、器件購買、問題分析等過程中，培養了學生的團隊精神和合作意識，提高了學生的綜合素質。
6．完善科學的考核制度
考核的目的是檢驗教與學的效果、促進教學內容的完善和教學方法的改進。目前課程設計的考核包括三個方面：設計結果、設計報告和答辯結果。設計報告有初期的總體方案設計報告和最終的設計報告。考核過程中不僅注重設計結果，更加重視設計過程，重視學生設計報告中的問題分析及解決方法，重視學生答辯過程中分析問題的能力。突出考查創新能力，多方位、多角度地考察和評價學生的能力。
四、教學方法比較
近幾年示范中心嘗試了三種課程設計教學方式。一是全部工作由實驗室教師完成，根據自然班安排指導教師，實驗室開放，學生任選設計題目。二是由實驗教師和理論課教師共同承擔設計指導工作，根據自然班安排指導教師，實驗室開放，學生任選題目。三是實驗教師和理論課教師共同指導，實驗室開放，任選題目，但教師的安排不再是以班級為單位，而是以設計題目為單位，每位老師僅負責一到兩個設計題目。
實驗教學結果說明第三種教學方式教學效果較好，不僅指導教師人員充足，而且便于工作細化，保證了教學質量。另外，由于每個教師僅指導一至兩個題目，不再是十幾個題目、近百種設計方案，這樣教師有更充沛的精力研究分析設計題目的教學方法和設計方案，便于精品課程的建設。
五、存在的問題和改進思想
目前存在的問題主要有兩個。
一是課程的時間安排問題。課程設計的最佳教學時間應該是學生完成相關技術理論課程之后。目前由于學分制、選課制等一些客觀因素的限制，課程設計進行時，部分學生尚未完成相關課程的理論學習，這樣在一定程度上影響了課程設計的質量，同時在一定程度上限制了學生設計題目的選擇范圍。
摘 要 本文在調研分析高校機械專業課程的基礎上，分析總結機械類專業課程的實驗與課程設計教學環節中存在的問題，從教學體系、內容、方法和手段等方面，對機械類專業課程的實驗與課程設計教學進行了綜合改革探索，表明這些教學改革措施對提高機械類學生的工程思維和工程能力效果顯著。
關鍵詞 綜合教學改革 課程實驗 課程設計 應用型本科人才
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.08.025
On Mechanical Course Experiment and Course
Design Comprehensive Reform
ZHANG Lingli， ZHAO Jian， WANG Wenjin， ZHANG Jing
（School of Control and Mechanical Engineering， Tianjin Chengjian University， Tianjin 300384）
Abstract： On the basis of surveying and analyzing mechanical courses in university. It is analyzed and summarized in the paper against to the existing problems of experimental and course design for mechanical courses in the teaching link. The comprehensive reform exploration has been carried on the teaching of mechanical course experimental and course design in the aspect of teaching system， methods， ways and means. It is illustrated that those teaching reform methods have remarkable effects in aspect of improving engineering thought and ability for mechanical undergraduates.
Keywords： comprehensive teaching reform; course experimental; course design; practical undergraduate
根據機械類本科人才培養要求及社會發展需要，學生在校期間應得到系統化工程實踐能力和創新能力的培養，具體表現在識圖及工程語義的表達及其包括機械產品的加工、制造、裝配和調試等實踐能力。因此，對機械類本科生在校期間應注重這兩方面的培養。機械類本科生所學主干課程的實踐教學包括實驗和課程設計兩部分，它們是培養學生工程實踐能力和創新能力的重要環節。
目前，本科院校開設的機械基礎實驗所涉及的教學課程較多，但各門課程的實驗各自獨立開設，互不聯系，沒有從專業培養的目標和課程綜合學習的角度出發，形成機械基礎綜合實驗教學體系。實驗室能開設的實驗多為常規驗證性的，內容較為陳舊，實驗手段較落后，設計性和創新性的綜合實驗很少;實驗僅僅作為理論課的輔助教學，學生也不重視，實驗的成績并不能反映出學生真實的實驗能力和水平;在實驗教學方式上，學生只能按照教師事先搭接好的實驗平臺和設計好的實驗步驟進行操作，讀取實驗數據及進行數據處理，這種實驗教學方法嚴重制約了學生實際動手能力和創新能力的培養。①
在課程設計教學實踐中，很多院校在選擇設計題目時一直選用傳統、單一的二級減速器，雖然減速器的設計包含了齒輪、軸和軸承等典型軸系零件的設計，學生所學到的知識也能得到較全面的綜合應用，但是中國制造業的不斷發展，又對機械類專業設計者提出了新要求，在這種形勢下，以往的教學模式暴露出了諸多問題，具體表現為：設計題目相對單一，設計參數數量不足，導致部分同學的設計結果雷同，存在抄襲現象;②學生盲目模仿，甚至照搬照抄;在結構設計中，存在不能綜合考慮零件的強度、剛度、工藝、裝配、和密封等問題。③這些都致使學生的設計能力及創新能力得不到應有的鍛煉。
針對上述問題，結合機械專業特點，本文主要從機械類本科生所學主干課程的實驗教學和課程設計入手，提出一套面向機械類學生綜合創新能力培養的教學改革方案。
1 改革實驗教學，建立全新的基礎實驗教學體系
遵循模仿、掌握、熟練和創新的認識規律，必要的基礎實驗應該保留，設計性、創新性、綜合性實驗的比例適當增加，通過綜合性實驗項目和開放性課外創新實踐教學活動，培養學生在機械設計方面的創新能力和密切配合的團隊精神。
（1）整合實驗內容，建立科學完整的實驗體系。突破實驗原有的課程界限，把一部分實驗內容采用單元形式進行教學，每一單元設計一組實驗，再把另一部分實驗內容組合在一起，設置成為機械基礎綜合實驗單元，形成分層次的實驗教學。各實驗單元既互相獨立又相互聯系。機械基礎綜合實驗教學內容分三個層次：基礎實驗、綜合設計性實驗、創新性實驗，通過綜合設計性實驗項目和科技創新活動，既提高了學生對機械產品的創新思維能力，又培養了相互協作的團隊精神。
（2）改革實驗教學方法，引入案例式實驗教學手段。在實驗教學中引入案例式教學手段，教師應根據教學目標，用典型的教學案例將機、電知識結合在一起，調動學生參與討論、分析及實踐的積極性，進一步提高學生認識、分析和解決工程實際問題以及理論聯系實際的能力，形成培養創新思維意識、自主學習方法、溝通能力和合作精神能力的一種教學方法。
（3）創設開放性實驗，培養學生創新意識。在規定范圍內允許學生自選實驗題目，由學生自行設計實驗，整個實驗過程在教師的指導下獨立完成，無固定實驗模式，這種教學模式既能讓學生認識到機械方案設計的重要性，又強化了學生獨立設計的意識和動手能力。同時，增加成果展示和學生互評環節，促進創新經驗交流和創新意識的激發。
（4）探索設計性、綜合性和創新性實驗的教學模式。嘗試在設計性、綜合性和創新性實驗過程采用自主形式，即允許學生自選實驗題目。例如，機電系統創意組合搭接實驗，這個實驗完全由學生自己設計傳動方案，整個裝配、調整、測試、數據采集及分析過程也由學生獨立完成。這樣就極大地調動了學生動手的興趣，這種實驗教學模式排除了由教師統一定傳動方案、實驗步驟，禁錮學生創新思維的現象。
（5）開放實驗室，開展課外實踐性教學活動。將實驗室作為學生的課外科技創新活動基地，教師引導學生自由組建項目小組，由學生自行尋找課題或根據競賽主題確定題目，進行方案設計論證，通過小組分析、研究和討論確定項目內容，最終根據設計思想和創意理念，在教師指導下形成設計作品，作品可參加校級或市級機械創新大賽，在實踐過程中促進學生間交流，拓寬知識面，開闊眼界。同時，可以將學生暴露出的問題進行總結并引入到實驗教學中，使實驗教學和課外科技創新活動形成良性循環。
2 改革課程設計教學，培養學生的工程應用能力
課程設計環節實踐性和實用性強，結合機械類專業特色，培養學生“學以致用”成為應用型創新人才，為后續面向卓越工程師培養的課程教學體制改革進行有益的初步探索。
（1）改革課程設計內容，引入“能力導向”原則。能力導向原則是以能力為中心設計課程體系，以能力為目標改進教學方法，以能力為標準考評教學效果。④⑤面向機械類學生，我們以學生為中心，以能力導向為原則，構建了完善的課程設計教學體系，目標是培養學生基本設計能力和創新性設計能力，專業設計能力和相關專業設計能力。根據學校自身特色和社會需要擬定課程設計題目，打破傳統設計兩級齒輪減速器局限，在部分有能力的同學中開設創新性設計內容，選定以工程實際為背景的設計題目，把構思、方案設計、功能設計、結構設計、優化設計與CAD相結合，并進行系統訓練，形成一個面向工程實踐的教學體系。
（2）把學生的課外創新設計作品，納入到課程設計教學環節。在部分有能力的同學中開展課外創新性設計活動，設計過程嘗試采用項目式實踐模式，教師提出項目的目標，不規定題目，不指定方法，不提供參考資料;由學生自行探索，允許幾個人組成小組，共同完成項目，成果可以作為課程設計的教學環節進行考核。這種教學模式既培養了團隊合作的能力，又培養了學生的創新能力，極大地挖掘了學生的潛力。
（3）將CAD（計算機輔助設計）運用到課程設計中，提高繪圖效率。把現代設計手段引入到課程設計中，如利用機械專業常用設計軟件AutoCAD、PRO/E、UG、SolidWorks等，鼓勵學生使用計算機輔助設計軟件構建三維模型，實現運動和裝配仿真等，最后可將零件的三維實體模型轉換為二維工程圖，并進一步完成尺寸和公差的標注，這樣，既激發了學生的學習熱情，又將學生從繁雜的繪圖中解放出來，提高繪圖效率，同時，學生對整個設計過程及結果具有更加直觀和形象的了解，使學生將注意力集中在設計方法上，有更多時間去思考產品的整體設計、細節設計及創新設計，真正體驗到機械設計的樂趣。
3 開辟第二課堂，調動學生的學習興趣
利用實驗和課程設計這兩個實踐教學環節組織學生進行課外科技創新活動，通過課外實踐性教學活動，鍛煉學生從方案確定、到結構設計、再到工藝實現等工程實踐能力，培養學生的創新設計能力、綜合設計能力、動手能力、工程實踐能力和團隊協作精神，調動學生學習興趣，挖掘學生自身潛力，施展學生創造才能。一方面，實驗教學、課程設計等可以為課外實踐性教學活動打下良好的實踐基礎;另一方面，課外實踐性教學活動又使實驗教學、課程設計得到了延伸。例如我校機械專業的同學，6人自由組成一設計小組，進行機械創新設計，學生們從設計方案的確定、參數的選擇，零件的設計、校核及繪圖再到零件的加工等都是在教師的指導下獨立完成，其中一組同學設計的產品“思維空間”平面機構創意組合演示教具，參加全國第六屆機械創新大賽和天津市第五屆機械創新大賽，分別獲二等獎和一等獎榮譽。通過我校的教學實踐改革證明，學生主動學習、溝通能力、理論聯系實際和創新思維意識有了很大的提高。
4 結語
本文立足機械類本科生所學主干課程的課程實驗和課程設計，通過具體實踐教學和學生第二課堂，就教學體系、教學內容、教學方法和教學手段等方面進行全面改革，提出了以學生為中心，教師為主導，注重動手能力的培養，發揮學生的想象力，使學生在獲取知識（自學）、共享知識（團隊工作）、應用知識（解決問題）、總結知識（創新）和傳播知識（溝通）過程中得到能力提升的改革思路，教學改革已初見成效。實踐證明，這種改革更能充分地調動學生的學習和創新的積極性，提高學生實際動手能力、協作能力及創新能力，教學效果顯著，為把學生培養成應用型本科人才打下了良好的基礎。
參考文獻
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該探索方向的目的為確定產品的滅菌劑量（SterilizationDose），即令產品達到滅菌要求的最小輻照劑量。實驗過程分為以下幾個步驟：選擇產品，了解產品信息；獲取產品樣品；輻照產品；對輻照后產品進行菌檢實驗；對實驗結果進行評價，確定滅菌劑量。
2產品劑量分布測定
該探索方向的目的為確定產品的劑量分布（DoseMapping），即在輻照容器內一定裝載模式下產品所接受劑量的空間分布。實驗過程分為以下幾個步驟：選擇產品，了解產品信息；獲取產品樣品；確定產品裝載模式；布置劑量計；將產品裝入輻照容器；輻照產品；測量劑量計得到劑量分布；找出劑量分布中最大最小劑量值及劑量點位置；計算常規監測點劑量和最大最小劑量的轉換系數。
3探索性實驗課程的實施步驟
探索性實驗課程的具體實施可以分為“學生分組”“方案制訂”“實驗操作”及“報告編制”4個步驟。學生分組：將需要做實驗的學生按比例分成多個小組，每個小組產生一個組長，由組長負責內部分工。方案制訂：各小組在“產品最大可接受劑量設定”“產品滅菌劑量設定”以及“產品劑量分布測定”中選擇一個探索方向。方向選定后各小組選擇感興趣的產品，了解產品信息和滅菌工藝，制訂出實驗方案。實驗操作：各小組根據制訂好的方案進行具體的實驗操作，獲得實驗數據。報告編制：各小組分析實驗結果得出結論，并編制正式的實驗報告。由于每個學生小組選擇不同的產品進行實驗，完成一個探索方向只相當于完成該產品“性能鑒定”的一部分。對于能力比較強的學生，可以將多個探索方向組合起來，完成產品“性能鑒定”的多個部分或全部，這樣可以提升探索的難度。
4探索性實驗課程指導教師的職責
在輻射加工探索性實驗課程的實施過程中，只有所有過程應由學生主導，才能實現“探索”的目的，培養學生的主觀能動性和創新性。但這并不意味著該實驗課程不需要教師來指導，指導教師的職責主要是為學生提供咨詢、協調實驗條件以及評價實驗結果。這些工作非常重要，應當由有經驗的、有責任心的教師來負責。
5結論及展望
1．1課程定位與目標
課程定位為數據庫、編程語言、開發模式、開發平臺的綜合運用課程，作為計算機應用、軟件技術、信息管理等本科相關專業高年級的專業選修課，適合在數據庫、編程語言、數據結構及軟件工程等相關課程全部完成后開設。該課程利用企業級計算機系統平臺———IBMPowerSystems來直觀地呈現相關知識及其綜合運用。設定的教學目標為：
（1）熟悉企業級服務器系統的基本操作與系統管理方法；
（2）掌握企業級數據庫的主要功能及應用；
（3）了解企業級應用的組成、模塊之間的關系；
（4）掌握企業級應用的開發模式及開發方法；
（5）能夠開發簡單的企業應用系統。
1．2案例驅動的教學內容設置
圍繞以上教學目標，利用教學案例承載教學內容，并按照案例所涉及的知識之間的內在聯系組織課程內容、結構。
1．2．1案例設計
課程內容圍繞案例進行組織。利用案例將理論知識、實踐技能與實際應用環境結合在一起，因此課程案例設計是課程建設過程中的一個重要環節。按照企業級應用開發方法來設計，以案例實現為導向，將其融入到整個教學過程中，并由此推動創新。其設計原則為：
（1）案例具有完整性。案例項目無論大小，應該設計成包括前端、應用邏輯、后臺數據庫等涉及相關課程的多個知識點的一個相對完整系統，滿足課程培養目標。
（2）具有擴充和拓展性。有利于學生的拓展和完善，能夠充分發揮學生的主體作用，激發學生的積極性和創造性，培養學生發現問題和解決問題的能力。
（3）可組裝性。學生能夠按照提供的源碼和實現步驟組裝完成原型系統。
1．2．2課程內容
主要包括案例背景介紹、實驗平臺系統基礎、實例數據庫、應用開發方法及工具。案例背景介紹案例需求、應用流程框架、模塊邏輯關系圖等；實驗平臺系統基礎介紹企業級服務器（IBMi系統）技術獨立的體系結構實現、基于對象的管理、消息機制、工作流管理，以及系統安全機制；實例數據庫介紹企業數據庫（DB2fori）的主要功能及其實現方式；應用開發部分介紹企業級應用開發方法、相關語言，以及集成的開發工具。
1．2．3實驗內容
根據案例實現的要求、模塊之間的關系以及順序設計實驗。實驗內容的特點是實驗模塊之間有先后依賴關系，需要學生按順序完成實驗，實現課程案例。實驗內容包括IBMi系統接口、數據庫設計與實現、應用邏輯設計與實現、屏幕設計與實現、打印報表設計與實現，以及應用系統維護等多個實驗。
1．3案例驅動的實踐教學方法
案例實踐教學方法突出知識的綜合運用，將綜合能力、創新能力培養滲透到教學的各個環節中。采用案例驅動、理論與實驗教學相結合，并以實驗為主導的多環節教學方法：
（1）課堂教學講述概念術語、基本理論、方法原理以及實現機制，并根據需要進行實時演示操作。課堂講解力求少而精，注重啟發、引導，并與學生互動。
（2）實驗教學突出實驗的目的性以及學生的主體作用，更多地實施個性化指導。利用案例提高學生操作技能、培養創新思維并加深和拓寬理論知識。
（3）精心設置單元練習，以鞏固各個部分的知識點、重點與難點。
（4）最后通過期末考試促進學生對課程知識點的全面復習、歸納總結，達到學以致用、融會貫通的目的。在教學實施過程中，倡導“做中學”，教學案例將理論教學和實踐教學融合，使課堂學習融“教、學、做”為一體，把知識、能力的學習過程置于實際應用環境中。強調以學生為主體，教師則更多的是引導、指導、示范和答疑。
1．4多因素成績評定法
有效的考核方法能調動學生的學習積極性、興趣，提升教學質量。該課程采用多因素考核：
（1）上機實驗（占總成績60％）考查學生動手能力、綜合運用知識能力以及解決實際問題能力。學生需要按照實驗任務要求上機完成實驗，并上機提交包含源代碼的結果。
（2）課后作業（占總成績10％）考查學生對知識點及關鍵技術的掌握程度。
（3）期末考試（占總成績30％）考查學生對整個課程基本知識點、知識結構以及原理方法的掌握情況。
2課程特色
這門綜合實驗課程在實驗平臺選擇、課程內容設置、教學方式等方面具有特色。
（1）集成的實驗平臺。依托IBMPowerSystems（P570），同時支持安裝AIX、IBMi和Linux3種操作系統。其中IBMi是一款具有獨特體系結構的集成操作系統，可以看成是最早的一體機，具有集成的關系數據庫（DB2fori）、各種編程語言環境（RPG，COBOL，C，C＋＋，Java，PHP等）、集成的開發工具（ADTs，RDP，WDS，RDiforSOA等）以及多種應用運行環境，包括Java、WebSphere商業智能許多軟件，這種集成式、一站式的系統為綜合實驗課程提供了良好的實驗平臺。
（2）案例驅動課程內容。根據案例需求，注重知識的實用性和針對性，通過案例設計的完整性保證課程知識體系結構的系統性、完整性。按照由淺入深、循序漸進的方式直觀地進行展示。課程內容包括了實驗平臺基本操作、數據庫設計與實現、相關編程語言知識、界面設計、集成開發工具的使用，讓學生在設計和實現案例項目的過程中學習相關知識和知識的綜合運用。
（3）案例實踐教學方法。采用以案例為背景，融理論和實驗一體化，并以實驗為主導的教學方法。學生在好奇心的驅動下，按照實驗步驟完成實驗模塊，實現課程案例。在獲得成就感的同時，培養了學生的知識綜合運用能力、發現實際問題和解決問題能力，并獲得實踐經驗和實際操作技能。
（4）精品教學資源網站。網站（http：／／222．200．181．101／i／）內容包括課程簡介、教學大綱、課堂教案、電子書、部分視頻、實驗教學大綱、實驗指導、課后練習與答案、考試重點、模擬試題與答案以及相關網站鏈接等。課程網站整合了相關教學資源，為教師教學和學生自學、課后復習及進一步深入學習提供方便。
（5）資深專業教師團隊。綜合實驗課程的開設對教師的專業知識、相關學科知識以及實驗平臺系統操作等綜合業務能力有更高的要求。這門課程的主講教師長期從事實驗教學工作，積累了豐富的實踐教學經驗，曾多次參加企業高校師資培訓，獲多項全球專業技術認證，具有專業特長。同時還邀請了企業（例如，IBM公司）資深教育專員、資深專家講授部分課程內容，并與學生分享他們在企業工作的體會，開闊學生視野。
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