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英文名稱:Chinese Space Science and Technology
主管單位:中國航天科技集團公司
主辦單位:中國空間技術研究院
出版周期:雙月刊
出版地址:北京市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1000-758X
國內刊號:11-1859/V
郵發代號:
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1981
期刊收錄:
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽:
中科雙百期刊
第二屆全國優秀科技期刊
聯系方式
期刊簡介
關鍵詞:集成電路設計與集成系統;CDIO;一體化
1 CDIO一體化課程
CDIO一體化課程是一個由相互支持的專業課程和明確集成個人、人際交往能力以及產品、過程和系統的構建能力為一體的方案所設計出的課程計劃[1]。即按照CDIO(構思-設計-實施-運行)理念,在不增加教學內容和時間的基礎上,調整和優化原有教學的計劃,以實現知識、能力和態度培養的一體化及專業技能與人文素養培養的一體化。同時,CDIO一體化課程也是“做中學”和“基于項目的教育和學習”(project based education and learning 簡稱PBL)的具體體現[2]。PBL區別于傳統教學法實現了三個轉變:以教師為中心轉變為以學生為中心、以課本為中心轉變為以項目為中心及以課堂為中心轉變為以經驗和能力為中心。強調學習的目的性和主動性。
2 集成電路設計與集成系統專業課程體系及問題分析
課程體系理論對課程計劃的研究與設計起著指導意義,從一定程度上反映了對學科知識體系和學生能力培養的認知[3]。下面從課程組織上來分析集成電路設計與集成系統專業傳統課程設計存在的問題。
集成電路設計與集成系統專業課程組織及問題分析。基于Grinter報告[4],現將我校集成電路設計與集成系統專業的公共課,專業基礎課和專業課等進行了重新劃分,如表1所示。再對比麻省理工學院(MIT)的航空航天工程專業課程[5,6],(MIT多年來被QS世界大學排名和世界大學學術排名評為世界第一,其已成為CDIO工程教育的標桿),討論了基于CDIO一體化課程理念下我國集成電路設計與系統專業在課程設置上存在的問題:(1)工程實驗課程比例低。工程分析與設計及工程實驗類需要發揮學生能動性的課程僅為21%,遠低于基礎科學等理論課程.而麻省理工學院2014級航空航天工程專業課程體系中實踐課程學分比例為45%;(2)人文社科類課程比例較低,不足10%。MIT航空航天工程專業課程體系中人文社科類課程學分比例為37%,人文社科類課程目標是培養學生作為一個公民應具有的基本素質和作為專業人士應具有的職業道德,在強調專業教育的同時不可忽視人文社科類的教育;(3)選修課比例不足。非限定性選修課程不足5%。而MIT課程體系中選修課程比例為55.8%,其中非限定性選修課程比例為24%。大量選修課的設置充分給予了學生學習的主動性,尊重學生個性發展及創新力的培養。
3 基于CDIO的集成電路設計與集成系統專業一體化課程體系模型研究
集成電路設計與集成系統作為一個典型的工科類專業,注重學生的動手能力、分析和解決問題的能力、創新能力及人文素養的培養。而課程體系的建立能從學科知識體系方向來引導學生各方面能力的培養。
集成電路設計與集成系統專業一體化課程設計。采取“自上而下”的總線型結構模式,如圖1。即以項目設計為導向,先給出宏觀、整體的概念,再由宏觀到微觀,由整體到局部,由項目所涉及的專業知識到專業知識所涉及的專業基礎知識等展開整個課程。
對比傳統課程體系具有明顯的優勢:第一,通過以職業方向為導向的規劃,學生可根據自己興趣選擇適合自己的團隊,達到因材施教的目的;第二,以組建團隊來制定課程并完成項目,打破了傳統的分班教學制,學生通過相互討論,溝通以解決問題能培養團隊合作意識。第三,實現了學科間的相互支撐及聯系,學生每上一門課程都能明確該課程與先修課程和后續課程之間的聯系,以及整個課程體系的學習目的。第四,經歷了一到六學期的學習為最后項目的實現做好了充分準備,若以該項目為學生的畢業設計可提高論文質量,又避免了論文作假,抄襲等現象等。第五,從課程組織上看,以項目為主線展開的必修課程大大減少,除此以外的專業課程、專業基礎課程和學科基礎課程均作為選修課程,使學生擁有更多跨專業學習的選擇機會。另外,人文社科類等公共課程貫穿于整個大學課程中,以實現專業技能與人文素養的一體化培養。
與此同時,該課程體系對當前的教學模式也提出了相應要求,比如學生學習方法和教師授課方式的改革,教師團隊培養的改革,學生考核方式的改革,配套教材的改革等等。
結束語
圍繞CDIO理念,重新構建了集成電路設計與集成系統專業一體化課程結構,即以專業方向指導項目,再以項目指導課程,將能力培養融入理論學習,將知識應用融入項目實踐。希望借助課程體系改革,以實現集成電路設計與集成系統專業學生知識、能力和態度培養的一體化,專業技能與人文素養培養的一體化。同時,對我國高校工科類課程體系改革具有一定的指導意義。
參考文獻
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[4]孔寒冰.國際工程教育前沿與進展2007[M].浙江:浙江大學出版社,2009:179-192.
[5]張英.基于CDI0理念我國機械設計制造及其自動化專業本科課程體系研究[D].浙江:浙江大學,2014.
一、裝備學院工程碩士培養情況介紹
(一)招生從2011年招生的情況看,考生主要來自全軍作戰部隊、總部機關、科研試驗部隊、院校和科研院所等與工程技術密切相關的領域,同時,也有少部分地方高校考生。
(二)教學經過近10年的探索,我們在課程教學上摸索并建立了自己的培養體系。在教學環節上,制定了各工程碩士領域培養方案、培養計劃、教學大綱等比較齊全的教學資料。在課程設置中,既設置了基礎理論課程,也設置了工程應用課程,在體現研究生水平的基礎上,突出專業特色、工程性、實踐性和應用性。在課程建設上,根據工程碩士研究生的特點,盡可能選用適合工程碩士研究生使用的教材,制作課件,并為工程碩士研究生提供良好的實驗環境。在授課教師遴選上,盡量選用具有工程經驗和部隊任職經歷的教師。其中,高級職稱的教師占70%以上。同時聘請試驗部隊、航天科技集團等單位的專家進行專題講座、開設課程。在教學的組織與實施上,嚴格按照工程碩士教學計劃開展教學工作,并進行嚴格的考試。在教學中,全部使用多媒體教室,針對工程碩士特點實行交互式教學,結合高水平的專題講座,有效拓展學生的眼界、提高工程素質。在校學習時間累計為一個學期。在教學過程中,學院教學督導組進行課程教學檢查,教學質量全部為優良。經過課程學習,學生提高了理論水平,具備開展學位論文研究的能力,部隊反應良好。
(三)學位論文在學位論文工作方面,實行學校和部隊雙導師制,論文選題87%為部隊工程項目或研究項目,有明確的應用背景和應用需求。總的來看,學位論文工作比較嚴格規范,學生大部分是來自全軍的在職干部,非常重視論文與實際工作相結合。開題報告認真,答辯程序規范,有部隊專家參加,把關嚴格。從已畢業的學員論文情況看,內容多圍繞實際工作展開,技術含量較高,多具有較好的軍事應用價值。但在中期檢查和預答辯方面,有時受部隊試驗任務的情況的影響,部分學生開展的不夠充分。
(四)管理目前,裝備學院實施院、系、教研室三級管理模式,各級責任比較明確。規章制度比較健全,研究生的整個培養過程嚴格按照規定執行。同時建立了比較規范的招生、教學、學位檔案,并有專人進行管理。為規范工程碩士研究生在校學習期間的管理,制定了專門的《工程碩士研究生管理辦法》。同時,明確要求導師要在工程碩士管理中發揮重要作用,并界定了院內導師和院外導師職責分工。院內導師的主要職責是:參與招生錄取,與院外導師聯合制定培養方案,與院外導師、研究生共同制定培養計劃,承擔研究生課程教學,指導和檢查研究生的課程學習,協助院外導師指導研究生的學位論文選題、撰寫和答辯,參與研究生的考核考評。院外導師的主要職責是:與院內導師聯合制定培養方案,并與院內導師、研究生共同制定培養計劃,參與或承擔研究生部分實踐性課程教學活動,指導研究生的學位論文選題、撰寫和答辯,參與研究生的考核考評。
(五)辦學特色與效果裝備學院根據任務確定工程碩士研究生的培養主要面向試驗部隊,針對國防科研試驗任務特征設定專業方向,培養從事國防科研試驗任務的高級工程技術人才,辦學特色比較鮮明。畢業生主要從事試驗管理、規劃、組織、試驗技術等崗位,完成的工程項目用于國防試驗任務中,發揮了重要作用。有100多項已獲得軍隊科技進步獎,涌現了一批以全國突出貢獻工程碩士陸晉榮為代表的新型杰出人才,部隊對裝備學院工程碩士的培養給予了較高評價。
二、工程碩士培養的幾點經驗
(一)招生上突破傳統的單憑考試成績的模式,提高復試成績的比重專業學位的教育不同于學術性學位教育,更著重于工程實踐和工程技術應用能力的培養。因此,裝備學院在招生上改革了以往主要根據入學考試成績為主的做法,加大復試成績所占比重。在學生入學考試成績達到國家基本分數線的情況下,重點考慮復試成績,并組織專業知識能力水平的測試。專業知識能力水平測試重點考查學生掌握基礎理論和本領域專業知識的能力及在實際工作中的運用情況。復試重點考查學生在從事技術研究和工程實踐中發現問題、解決問題的能力,以及在改進國防科研試驗方法和手段、提高國防科研試驗效率中的發展潛能。
(二)正規教學過程,合理設置課程計劃和教學安排,科學設置專業方向根據工程碩士研究生的知識結構特點,裝備學院認真制定工程碩士研究生培養方案和教學大綱。在課程設置上,既體現了碩士研究生的培養要求,又結合了各工程領域培養特點,在專業設置上更加突出特色。在具體的教學實施過程中,根據試驗部隊實際工作的需要和學院的教學資源,裝備學院與培養單位共同研究確定課程計劃和教學安排,使課程的設置既能充實學生的專業基礎理論,又能提高學生專業技術能力,使教學安排既能保證教學計劃的順利實施,又不至于影響到試驗部隊的正常試驗任務,必要時學院派教員到部隊進行授課。在課程設置上注重學院工程領域的學科特點和試驗部隊的實際需求相結合。
(三)根據專業學位的培養規律,與科學學位區別對待,突出工程碩士特點參加專業學位學習的學生,與攻讀科學學位學習的學生相比,基礎知識水平相對薄弱,但工程實踐經驗豐富,解決實際問題能力很強,而且渴求知識欲望更強。因此,在工程碩士的培養等方面,無論從文獻閱讀、論文的選題還是學位論文的要求上,都有特別的要求。文獻閱讀總體上要求量相對少些,但要求學生結合自己的研究方向、工程需要至少閱讀10篇最新的專業性的中英文文獻,并在論文開題前寫出不少于三千字的文獻閱讀綜述;論文的選題要求來源于工程實踐任務,有明確的應用背景,具有現實意義和應用價值,并具有進行科學研究的可行性,可以是工程策劃、工程設計、技術改造或技術攻關等項目,有一定技術難度和工作量,在于充分體現作者綜合運用科學理論、技術和方法解決工程實際問題的能力;學位論文的形式要求也比較靈活,可以是工程設計、研究論文、專題報告等形式,表明作者具有擔任專門技術工作的能力,有一定理論意義或實踐價值。在學生完成學位論文過程中,加強過程管理,尤其提高學院導師與部隊導師的溝通與聯系,對學生階段性成果進行評定和指導,確保論文質量。
(四)根據不同的組織形式采取不同的管理措施學院工程領域工程碩士研究生的培養共有兩種組織形式。第一種形式是采取學員“進校不離崗”的方式,經考試被錄取為我院工程領域工程碩士研究生后,學生的各種人事關系保留在原單位,平時照常上班,第一年兩個學期中,每個學期安排三到四個月的時間組織學生到學院集中學習;第二種形式是采取學院與單位聯合培養的形式,雙方共同簽訂培養協議,學生經過考試被錄取后,并不到學院上課,而是學院根據培養單位任務情況和學院教學安排,派教員到培養單位進行授課,一般在一年到一年半的時間內完成授課。第一種形式一般用于學生數量較少試驗任務并不十分繁重的情況,學員進校后,按照學院內其他全日制研究生的管理要求,共同編班,集中管理。第二種形式一般用于學員數量較多,單位集中,并且試驗任務相對較重的情況,這些學員的管理由雙方成立聯合管理小組來負責,聯合管理小組共同管理研究生培養過程中的教學、論文研究、學位論文答辯等工作進程,并監督研究生的培養質量,協商解決在聯合培養過程中發生的種種問題。實踐證明,成立聯合管理小組的做法在研究生的聯合培養工作中發揮了重要的作用。
(五)加強工程碩士導師隊伍建設導師的水平直接決定學生的培養質量。在提高導師自身教學、科研和學術水平的基礎上,裝備學院注重加強導師隊伍的整體建設,不斷優化導師隊伍的知識結構和年齡結構,建設一支水平較高、具有相當知名度的導師群體。尤其重視選拔具有豐富工程、試驗經驗豐富的專家學者充實到工程碩士導師隊伍中。隊伍中有國家863、973專家3名,獲育才金獎6名,育才銀獎36名,全軍優秀教師11名。目前在學院已形成一支學術水平高、科研能力強又有豐富工程實踐經驗的學術隊伍。在部隊已有導師60余名,主要是試驗部隊的總師和高級工程師。另外,我們充分利用院內外各方面的優勢,聘請有關院校、航天科技集團、航天科工集團、全軍武器試驗研究論證部門、試驗基地等單位的教授、專家講課或舉辦高水平的專題技術講座,作為課堂教學的重要補充,此項活動,得到學生的歡迎,使他們在了解學科前沿、開闊視野等方面受益匪淺。
三、存在的問題和解決思路
由于工程碩士研究生教育直接面向用人單位,培養具有專業實踐能力的應用型高層次專門人才,受到了部隊的普遍歡迎。但由于種種因素的影響,學院的工程碩士培養還存在一些不足。
(一)招生規模偏小由于目前部隊對于工程碩士專業學位的重視程度還不夠,推薦送學的比例還達不到要求,甚至有時出現小于培養計劃的現象。學院的任務定位確定了在我軍信息化裝備建設、一體化軍事訓練中的戰略地位,具備了工程碩士研究生教育擴大招生規模的客觀條件,下一步擬采取有效措施,組織專門人員,深入部隊,開展聯合培養工作,積極開辦工程碩士學位研究生班和研究生課程進修班。
1在物理課堂教學中及時對學生滲透思想素質教育
同志在黨的十七大報告中在談到擴大人民民主,保證人民當家作主時提出:“加強公民意識教育,樹立社會主義民主法治、自由平等、公平正義的理念.”“公民意識”一詞首次出現在黨代會的報告中,引起許多人的關注.不斷加強學生的愛國主義、集體主義和社會主義思想是公民意識教育的靈魂,加強思想素質教育對學生健全人格的形成,對未來合格公民的培養都具有重要意義.因此,作為初中物理教師,筆者在教學中始終注重加強對學生思想素質教育,如在《宇宙探秘》的教學中,可以給學生介紹錢學森,錢三強等物理學家的故事和我國載人航天工程的進展:2003年10月15日,“神州五號”載人飛船發射成功,中國首位航天員楊利偉帶著中國人飛天的千年期盼,夢圓浩瀚的太空;2008年9月27日由翟志剛實現了中國航天史的第一次“太空行走”,這是一個古老民族的壯麗跨越;2013年6月11日,我國航天員張曉光、王亞平和聶海勝駕乘“神州十號”載人飛船成功進入太空,王亞平為全國的中小學生進行太空授課,展示在失重狀態下一些有趣的地球上無法完成的實驗.我國載人航天工程不斷飛速發展,走到世界前列.把物理學上的輝煌成就和物理科學家的獻身精神緊密地結合到初中物理教學中去,從而進一步激發學生的愛國主義熱情,增強學生的民族自豪感,激發學生求知欲望和探究宇宙的欲望,幫助他們樹立為祖國獻身的遠大理想,在課堂教學中潛移默化地培養學生的思想品德教育.
2在課堂教學中實時對學生滲透安全教育
近幾年來,安全事故頻繁發生,給人們特別是青少年學生帶來巨大傷害,為了減少安全事故的發生,在物理課堂教學中滲透安全教育是十分重要的.在我們日常生活中,有哪些與物理知識有關的不安全因素?它們對我們有哪些危害?例如學習《摩擦力》這一節時,首先向學生介紹2016年4月2日滬寧高速常州段發生特大的交通事故,造成兩輛貨車和五十多輛小汽車追尾的重大事故,造成重大人員的傷亡.從物理的視角看,下雨后路面有積水,摩擦力減小,汽車在高速公路上行駛.在汽車對路面的壓力不變的情況下,路面光滑,摩擦系數減小,使摩擦力減小,行車的危險性加大.通過查閱相關資料以及所學的知識,使我們掌握下雨天如何安全駕駛車輛,降低汽車行駛的速度和適當增大車輛之間的距離.物理來源于生活,物理教師結合課本中的有關內容,利用身邊具體生活實例創設物理問題的情境,使學生深刻理解物理知識,同時加強安全教育的滲透,提高初中生的公民意識,安全無小事,從我做起.
3在物理課堂教學中融入環境保護教育
關鍵詞:三維反求技術;逆向工程;模具
中圖分類號:TP391文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0052-02
三維反求技術在現代化的加工中應用越來越廣泛,但三維反求技術應用方面的文章卻不多,為此本文作了以下介紹。
反求技術可以在原有產品的基礎上解剖、深化設計和再創造,可有效改善技術水平,提高生產率,增強產品競爭力,是消化、吸收先進技術進而創造和開發各種新產品的重要手段。據統計,各國70%以上的技術源于國外,逆向工程作為掌握技術的一種手段,使產品研制周期縮短40%以上。研究反求技術,對我國國民經濟的發展和科學技術水平的提高,具有重要的意義。
一、三維反求技術
(一)三維反求技術的概念
三維反求技術亦稱為逆向工程 (RE,ReverseEngineering),是近年來 CAD/CAM技術領域研究的―個熱點。簡單地講,如果把傳統的從構思-設計-產品這個過程稱為正向工程的話,那么,產品模型(或實物)- CAD信息模型-CAM或快速原型件這個過程就稱為反求工程。
(二)三維反求技術得原理及工作流程
三維反求技術包括影像反求、軟件反求及實物反求等三方面。目前相對最多人研究的是實物反求技術。它是研究實物CAD模型的重建和最終產品的制造。狹義來說,三維反求技術是將實物模型數據化成設計、概念模型,并在此基礎上對產品進行分析、修改及優化等技術。
1.工作原理。三維反求技術是利用電子儀器去收集物體表面的原始數據,之后再使用軟件,計算出采集數據的空間坐標,并得到對應的顏色。掃描儀是對物體作全方位的掃描、然后整理數據、三維造型、格式轉換、輸出結果。整個操作過程,可以分為四個步驟:(1)物體數據化:普遍采用三坐標測量機或激光掃描儀來采集物體表面的空間坐標值;(2)從采集的數據中分析物體的幾何特征:依據數據的屬性,進行分割、再采用幾何特征和識別方法來分析物體的設計及加工特征;(3)物體三維模型重建:利用CAD軟件,把分割后的三維數據作表面模型的擬合,得出實物的三維模型;(4)檢驗、修正三維模型。
2.工作流程。三維反求的典型工作流程主要是對現有的實物,使用數據化的儀器,準確、快速地采集表面輪廓的空間坐標值,然后構建曲面、經CAM軟件產生CNC加工刀路,在CNC機床上把實物模型制造出來或利用快速原型制造機,把實物原型制造出來。在產品設計方面,采集的空間坐標值,可對實體三維模型,作復雜的修改或再創新。快速原型制造機可讀取STL格式的文檔,可以由云點直接轉換或在建造的曲面、實體三維模型中轉換。
二、三維反求技術的應用綜合
三維反求技術的應用十分廣泛,一些高技術含量的航空、航天工業,汽車工業都采用了此項技術于產品研發及制造。在制造工業中,采集的數據用于模具制造,產品設計、開發,例如消費性的電子產品等。
此外,反求技術配合快速原型制造技術,更能發揮快速原型技術的優勢、擴大它的應用范疇。憑借反求技術及有關的軟件,設計者可以快速制造實物,同時可以快速對實物修改、優化和創新設計,這樣便可以縮短產品設計的周期,加速新產品的出現,提高公司的競爭力。三維反求技術的應用綜合如下:
1.從概念到快速原型制造。在產品設計中,有些實物很難利用CAD軟件來建造CAD模型來表達設計概念,但有了三維反求技術后,便很快從實物轉換成設計模型。
2.快速制造模具。技術人員利用反求技術掃描實物,然后把采集得到的數據,通過專門的軟件,如Renishaw公司的Tracecut軟件,直接產生刀路,輸出到數控加工中心,制造出模具來。這種情況,在汽車的后市場(after market)及電子消費品特別普遍。汽車的原廠零部件相對較貴,所以傾向于尋找代替品,價格相對便宜的。由于市場相當龐大,所以誘發一批廠家生產這些代替品。由于沒有原廠產品技術資料,如實物的工程圖或CAD模型,他們只好利用反求技術,采集實物的三維數據,轉化成刀路,直接制造模具。另一種情況是一些停產老產品,現在有需求。由于停產多時,原始數據都沒有了,只好把現有的實物掃描、采集數據、轉成刀路來制造模具,實現再次生產。
3.美觀設計領域。例如汽車外形設計,廣泛采用真實比例的木質或泥塑模型來評估整體設計效果,此時需用逆向工程的設計方法。
4.仿制流線型、形狀復雜而且無法用人工方法準確量度的實物。航空、航天器的有些零部件流線型特別強,一般的測量儀器是絕對無法準確測量其曲面。反求技術便可以在一個面積細小表面上采集上百萬、上千萬的三維坐標數據,之后便可以通過軟件建造曲面。在一個相等面積的表面,三維坐標數據愈多,建造的曲面便愈準確。
5.產品復制、修改、設計。當實物被數據化后,技術人員便可建造CAD實體模型、曲面,這樣設計師便可以迅速在軟件上作有關的產品修改、創新的設計。
三、反求技術未來展望
隨著國際互聯網絡的普及,更容易獲取資訊,商業競爭日趨激烈,要取勝就要不斷的有新產品投放到市場,縮短生產周期是競爭一個重點策略。反求技術在時間方面發揮了它的作用,所以會廣泛應用于產品開發。在技術方面,軟件的快速開發,使數據的運算更快、掃描后數據處理更容易;圖像攝像機的發展,使采集的數據更多、更快。這樣,掃描速度便可以更快,掃描精度更高。綜上所述,反求技術將會有更大的發展空間,應用到更多的領域中。
參考文獻
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