时间：2022-10-02 19:53:30
引言：易发表网凭借丰富的文秘实践，为您精心挑选了九篇实验课程设计范例。如需获取更多原创内容，可随时联系我们的客服老师。
用Authorware绘制数学图像，制作教学演示课件，非常简洁直观，尤其用在抽象的数学教学中，能有效地提升教学效果和质量。Authorware只提供了简单的绘图工具，Math类函数也只能绘制出简单的图像，在数学教学中，绘制图像通常采用描点法，即在坐标系中标出主要的点，再用曲线把这些点连接起来。本实验要求：在Authorware7.02中文环境下，用几何描点法演示正弦三角函数。
1实验课程设计任务分析
本实验主要是利用计算机演示出代表正弦值的线段平移过程，并演示正弦曲线的描绘过程。根据屏幕来确定坐标系，默认情况下可以取（200，200）为坐标原点。在Y轴的左侧绘制单位圆，圆心在X轴上，半径为R，设圆上任意点与圆心的连线和水平方向的夹角为α，则该点的坐标为（Rcosα,Rsinα）。
2实验课程设计实现
（1）画单位圆新建一个文件，命名为“正弦曲线.a7p”；向流程线上添加一个计算图标，命名为“坐标”，输入如图2所示代码：再添加两个计算图标，分别命名为“画圆”和“画线”，输入图3和图4所示代码：此时，在（200，200）坐标处绘制了一个单位圆。
（2）描点在流程线上添加一个交互图标，命名为“开始”，拖动两个群组图标作为它的交互分支，分别命名为“演示”和“退出”，选择按钮交互类型。双击“演示”群组图标，按图5所示添加相应的图标并输入代码。运行程序，出现如图6所示效果。
（3）连线双击打开图5所示的“演示”群组图标，在流程线上添加一个计算图标，命名为“画轮廓线”，输入图7所示代码。关闭计算图标，重新运行程序，便可直观的显示正弦曲线的绘制过程，效果图如图8所示。
3结语
【关键词】金融数学；实验教学；课程设计
一、实验教学在金融数学专业培养中的地位和作用
金融数学，是利用数学理论与工具定量分析金融市场上风险资产的交易，以揭示金融学的内在规律并用以指导人们进行投资管理的一门学科，它是最新发展起来的一门交叉学科，数学与金融学的交叉[1]。1952年，马柯维茨（Markovitz）的均值方差投资组合理论第一次用均值、方差等数学理论和工具探讨了以何种投资方式使投资人收益可能最大的问题，具有重大的理论与实践意义。随着金融数学近半个世纪的不断发展与完善，人们逐渐意识到金融数学是 “国际化金融” 的重要组成部分，是研究金融领域复杂问题至关重要的工具。金融数学在中国和世界金融市场有着巨大的应用前景[2，3]。在高校教学中，金融数学课程主要是运用概率论、随机分析以及数值计算等数学方法处理银行、保险、股票、期货等领域的问题，如证券投资、寿险精算、风险控制、保险理财等[4]。
实验教学在金融数学专业本科生培养中起到知识和技能的承接的作用，是学以致用，数学理论与实际应用相结合的关键环节。通过实验教学，学生可以进一步吸收消化数学和统计学科相关基础知识，转化成自己的专业理论基础，同时可以锻炼自己的动手能力，培养独立思考和解决实际问题的能力，为将来实践操作打下坚实的基础。
广州大学金融数学专业的课程设置，主要参考了国内各大高校相关专业设置，传统上还是以理论课程为主，除了数学基础课程，还有多元统计分析，回归分析等专业基础理论课，而实践操作性的课程相对缺乏，数学模型实验课缺乏本专业针对性。因此，我们针对广州大学地方高校的特点和专业特色，结合用人单位的需求，适当增加了若干实验课程，如计算机编程语言，统计软件和数理金融实验等。金融数学由于其交叉学科的特点，十分重视数学理论与应用的结合。因此在完成数学专业课的基础上，开设了很多实验课程，包括数学模型，统计软件，数据库，程序设计语言等，涵盖了证券投资模拟软件，统计建模分析软件，会计模拟软件等上机实际操作模块。这些实验课程是理论与实际的有机结合，有效地衔接了数学与金融学两大不同类型的课程，集中体现了金融数学交叉学科的特点。做好实验课程建设，强化实验课程教学的针对性和适应性，是金融数学专业本科生培养十分重要的环节[5，6].
几年的教学实践表明，这些实验课程起到很好的效果，大大增进学生的学习兴趣，并在理论学习与实践应用之间架起了一座桥梁。广州大学的学生有自己显著的特点，动手能力比较强。实验课程教学有助于广州大学学生的发挥自己的优势。
二、金融数学专业本科实验课程设计的若干指导原则
根据金融数学专业实验课程多年的教学经验和学生反馈，课堂评估等综合考虑，总结出实验课程设计应该遵循的若干指导原则。
（一）实用性原则。
这是实验课程设计的首要原则。实际应用是实验课的出发点和最终归宿，因此实验课程设计应该始终贯穿这一指导思想。实验教学是金融数学培养的重要环节，应根据因地制宜，因材施教的原则[7]，合理取舍教学内容，重点突出应用性，把它们作为培养学生创造性的重要渠道。在概率与统计中有很多经典的分析方法，与迅速发展起来的计算技术互相结合，日益焕发出新的生命力，很多已经成了金融和其他应用领域必不可少的基本方法，如蒙特卡罗方法，回归分析方法，主成分分析和因子分析方法。然而在专业基础课上，学生主要学习了这些方法的基本原理和基本步骤，在遇到实际问题时还是无从下手，这正为实验课程留下很大的发挥空间。在课程设计上，我们把这些分析方法与一两个具体的问题相结合，贯穿到数据的整理，计算和结果的分析过程，希望学生通过实际参与和具体操作，能够举一反三，熟练掌握有关统计分析方法及其实际应用。根据这一指导原则，我们设计了随机数的的产生，随机模拟计算方法，多元线性回归，方差分析，主成分分析和因子分析等综合性实验项目。
（二）趣味性原则。
增加实验课程的趣味性，可以大大提高学习的效率，并给学生留下深刻的印象，能够起到事半功倍的效果。而实验课本身具有很强的直观性，对于课程趣味性的开发有很大的潜力空间，这正是教师需要特别留意和加于关注的方面。因此，实验操作的方法和手段在严谨的基础上尽可能多样化，避免单一和过于详细的规定，给学生留下一定的自由发挥空间。在案例的选择上，要注意适用性和时效性，尽量选取学生比较感兴趣的新兴行业领域和热点问题，寻求专业性，针对性和学生兴趣的结合点。
此外特别是要注意挖掘学科本身的趣味性，让学生在生动活泼的气氛中潜移默化的接受严谨的态度和科学精神。概率论和统计学科是近年来发展迅速的新兴学科，具有很强的应用性，很多深刻的概念和原理都可以通过具体的图形来直观的展示。因此教师要充分发挥计算机作为辅助教学的手段，通过实验项目的设计把抽象的概念和规律转化成具体可见的结果，并启发学生去深入思考，同时结合采用分组讨论的形式，让学生重新去“发现”这些规律，引导学生积极主动的探索，在学习中获得成就感，养成自觉主动学习专业知识的良好习惯，以适应金融数学专业快速发展的趋势[8]. 金融理论不断更新，金融产品不断开发，金融理念不断发展使得金融业始终处于快速更新的状态[9-10]. 在实验教学中，我们要始终体现金融数学作为交叉学科的特点，通过潜移默化让学生接受新的学习理念.
（三）可操作性原则。
实验项目设计要考虑学生是否可行，容易操作，计算量是否适当，计算时间会不会过长，这些都需要自己先做一遍。对于那些计算次数过多的情况，教师可以对一些参数进行调试，减少计算量。有些较复杂的问题，可以通过化简来进行近似模拟，关键是抓住问题的本质，尽量避开繁琐步骤和重复操作。
此外要考虑到是否会出现一些意外情况。金融数学的实验项目经常都会涉及到随机实验，随机实验的特点是结果具有不确定性，并非每次操作都会出现相同结果，有时候可能会出现完全不相符的结果，甚至进入死循环，因此要充分估计到这种情况，采取一定的预防措施，及时终止，避免出现意外的状况。
（四）规范性原则。
实验目的和内容明确，实验步骤清晰有条理，紧扣主题，哪些要做哪些不做，都清楚的列出来。实验最后要能够得出明确简洁的结果，最好是能够对每个学生都个性化分派数据，这样每个学生都有不同的实验结果，可以确保每个学生独立完成实验项目。同时从返回结果的设计上，要让教师容易快速地判断学生的实验结果是否正确，可以在主要结果中附带返回一些辅助图表，辅助数据，以便于判断学生的实验方法和结果是否正确。此外，应该让学生做一些文字性的阐述，对实验过程和结果做进一步分析，从而判断学生是否正确的理解实验的原理，方法，便于教师评估本实验项目的教学效果。
三、金融数学专业本科实验课程设计案例分析
我们以实验课《数理金融实验（统计软件）》的几个实验项目为案例，阐述实验课程设计如何贯穿上述指导原则，取得较理想的效果。第一个案例是实验项目《统计计算基本原理》，本项目主要是用数学软件实现基本的统计分析和计算。实验的目的是：1. 领会方差分析、线性回归分析、假设检验等基本统计方法的综合运用. 2. 学会应用Excel 进行简单的统计分析. 要求学生通过本次实验能够了解方差分析、线性回归分析、假设检验的基本知识，熟悉Excel 基本操作. 实验内容和步骤主要有：
1）. 学生使用 Excel 创建一组数据 x：1，2，…，25.
2）. 教师给每位同学分配一组数据y：y1，y2，…，y25，学生在Excel 数据文件（实验数据一.xls）中按自己在班里的序号找到自己的一组数据.
3）. 用 Excel 软件对数据进行简单的统计分析，求出y的均值、方差和中位数，以及x与y协方差和相关系数，将结果写在实验报告上.
4）. 用 Excel 画出x与y 的散点图，观察x与y的函数关系，建立线性回归模型.
5）. 应用 Excel 对数据x与y 作一元线性回归，如有必要，可对x进行函数变换后再回归. 将回归分析结果写在实验报告上.
6）. 作回归方程的方差分析，进行显著性检验.
在本实验项目中，我们给每个学生分派一组数据，让学生进行基本描述统计分析和一元线性回归分析。实验结果应该包含：（1）基本统计量（均值和方差等）；（2）回归方程；（3）方差分析表；（4）显著性水平；（5）显著性检验的结论. 实验步骤1-3是基本操作，主要侧重规范性，而实验步骤4-5是训练和考察学生的观察、分析能力，以及对线性回归方法的灵活应用。最后第6步是考察学生对于回归分析结果的理解和显著性检验。通过这些操作我们可以启发引导学生把线性回归方法应用到曲线拟合问题上，经过画图观察对原始数据进行适当的变换。更重要的是这样一些训练可以培养学生形成良好的分析处理实际问题的习惯：先做简单的描述统计，画图观察，有了直观印象以后再进一步做统计分析，数据统计分析要服从实际问题需要，充分发挥人的主导作用，避免生搬硬套和僵化的思维模式。
下面一个设计案例是《随机数的产生》，作为一个重要的基础性实验项目，是蒙特卡洛方法和随机模拟数学实验的基础。项目主要是让学生掌握随机数的产生方法，随机数的变换以及随机数分布的判断，理解不同分布随机数之间的转化关系. 实验原理是随机变量的函数的分布的导出；均匀随机数与其他分布随机数之间的变换关系. 本实验的主要内容有：
1）. 产生一组服从[0，1]上均匀分布的随机数u：u1，u2，… u400 ；并构造另一组随机数 v：vi=Φ-1（ui），i=1，2，…，400，这里Φ为标准正态分布的分布函数. 画出v的直方图.
2）. 产生一组服从正态分布 N（μ，δ2）的随机数x：x1，x2，… x400 ；构造另一组随机数y：yi=Φ[（xi-μ）/δ]，i=1，2，…，400 . 其中μ和δ由数据文件：实验数据三.xls 给出. 同样画出 y 的直方图.
在本实验项目中，我们让学生熟悉基本方法以后，引导学生在做实验过程中来发现规律。通过分布函数及其反函数的作用，均匀分布随机数可以和任何其他分布的随机数相互转化，例如正态分布、指数分布等等都可以转化成均匀分布，反之亦然。这一原理是产生不同分布随机的重要依据，其证明方法在理论课教材中都可以找到，但往往没有引起学生的足够重视。在本实验项目中，我们让学生通过自己动手自己注意到这种现象。通过实际教学，我们发现学生对这种情况感到很好奇，很多人都来提问，互相自己也有很多讨论。这时候教师再来和学生一起探讨，重新“发现”背后的规律，可以大大增加学生的学习兴趣，同时给学生留下很深刻印象，能起到事半功倍的学习效果。
四、结束语
广州大学是国内创办金融数学本科层次教育较早的地方高校，已经走过十余年艰苦办学历程。现已初步形成了较为稳定的办学和培养模式，为地方银行、证券公司、保险公司、投资实业公司及财务部门培养了数以千计的金融数学人才。广州大学的金融数学方向经过十多年的发展，在课程设置的有效性、合理性，教材的选编，课程教学环节的有机设计，学生实践能力的培养等诸多方面作了积极探索，特别是理论教学与实验教学并重，两者互相促进，形成了自己宽基础、重实践的教育教学特色[6].我们相信，不断改进金融数学专业实验课程教学，积极探索实验课程教学新思路，必定会越来越好地为广州大学培养理论与实践相结合的全面的专业型优秀人才服务。
参考文献：
[1] 袁军. 金融数学研究综述与展望[J]. 商业时代，2008，13：68-69.
[2] 陈国华，廖小莲，杨笃庆.数学与应用数学专业方向建设教学改革探索―浅谈在高校数学系开设金融数学本科专业[J]. 科技咨询导报. 2007，13：198-199.
[3] 郝华宁，孙晓群. 金融数学的教学与研究[J]. 辽宁工学院学报. 2004，2：98-99.
[4] 朱福国. 新建地方院校金融数学专业本科人才培养探讨[J]. 河西学院学报. 2009，25（2）：109-111。
[5] 王达布希拉图. 金融数学专业课程体系分析[J]. 金融教学与研究，2011，3：78.
[6] 王达布希拉图，梁达宏，蓝国烈. 金融数学专业课程设置与人才培养质量分析[J]. 金融理论与教学，2014，3：125.
[7] 姜礼尚，徐承彪. 金融数学课程体系、教材建设及人才培养的探索[J]. 中国大学教学，2008，10：11-13.
[8] 孙群，张剑湖，李俊民. 数学专业设置交叉学科课程的研究[J]. 高等理科教育. 2007，2：29-31.
[9] 蒋海，刘少波. 我国金融人才培养模式改革研究[J]. 南方经济，2004，4：22-28.
关键词：项目课题模式；GIS原理；课程设计
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）08-1828-03
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一门集计算机科学、人工智能、网络通讯技术、地理学、测绘学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等为一体的新兴边缘交叉学科，它的涉及面广、技术性强、应用领域多。目前，全国有500多所高校开设了与GIS相关的专业和课程[1]。但各个高校所依托的学科部门不同，在GIS教学课程设计上也各有侧重。但“GIS原理”作为该专业的一门重要的、核心基础课程，在很多学科专业都有学习。以我系为例，我系现有地理科学、旅游管理、城乡规划和GIS四个专业，除旅游管理外，其他三个专业都开设了该课程，旅游管理也有一门专门的“旅游GIS”作为选修课。而该门课程理论性和实践性都很强，只学理论或者只学实践都是不合理的。因此，我系该课程的安排都是理论和实践并重，在教学方法上不断探索和改进，探索先进有效的教学理念和方法已经成为GIS教学的教改热点。
基于项目课题的教学模式，也称为项目驱动的教学模式，是一种建立在建构主义教学理论基础上的新方法，建构主义学习理论认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境下，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构方式获得的探究式教学模式。与传统的教学方法相比，“项目驱动”教学法能更大地激发学生的学习兴趣和求知欲望，充分调动学生的学习积极性和主动性，从而培养学生自主学习、分析问题、解决问题的能力和协作、创新、探索的精神[2]。该文主要探讨基于项目课题模式的“GIS原理”课程设计方案。
1 地理信息系统实验课程教学现状分析
1.1 国内外现状教学现状
国外教学灵活多样，学生采用小课堂，教师不再是课堂的主体，学生也不是被动的接受和听课，而是通过自己发掘的问题，采用小组讨论的方式进行探讨。我国在“GIS原理”教学中，大多还采用传统的授课式，实验安排也是按照理论-实践-理论-实践的大体思路[3-4]。该方法具有一定有优点，学生在理论知识学过后马上进行相应的实验，便于对所学的理论知识尽快的消化和理解，这有利于后续理论知识的学习；但该方法对实验课程采取分散学习的方法，学生仅仅熟悉部分的软件操作，自身很少进行技能的总结和联通，容易造成学过就忘、考过就忘的现象。通过对很多同学调查发现，70%的同学都认为，该方法不利于实验课学习。
1.2 我校“GIS原理”教学现状
根据教育部教学改革精神，我校对GIS专业实验教学进行讨论，加重应用型学科的实验教学部分，增强学生动手能力和综合分析问题的能力。在专业课开设上，实验课比重上升，一种方式是将原理论部分和实验部分课时量均比较大的课程，分为两门课程，实验课作为技术学习单独列为一门课程，以GIS二次开发为例，原来的一门课程54个学时，现在修改为两门课，一门课以理论为主，另一门为专门实践课，两门课程的学时总计84学时，大幅度提升了实验时间。第二种方式是在原理论课程基础上，增加了为期一周的专业课程设计。通过一周的专项实验来全面提升学生的动手能力和独立解决问题的能力。如“GIS原理”、“计算机地图制图”、“遥感技术与应用”等。
2 课程设计要求
2.1 注重实验项目的综合性、连贯性
实验内容设计不能仅仅依靠参考书一个小项目一个小项目的完成，实验数据要求学生自己获取，项目尽可能跟老师的科研课题或参与的横向课题一致，这样既保证了项目的意义，又能充分利用教师的科研成果。实验不再是枯燥的简单操作，而有了一定的研究价值。
2.2 培养学生独立解决问题的能力
实验项目以小组为单位，小组成员可对实验中遇到的问题进行讨论，并查阅相关的资料进行解决。实验具体方案也由小组成果共同制定，方案的正确与否在后一阶段的实验中会得以检验。通过学生独立自主思考，而不是老师按步骤指导来完成项目。
2.3 项目阶段由易到难，总体难易程度适宜
实验项目设计难易适当，既不打击学生的学习兴趣，又不过于简单。各阶段内容由易到难，循序渐进，一步步培养学生的兴趣。尽可能结合老师自身的项目完成，项目具有更多的实践价值。
3 基于项目课题模式的GIS专业实验课程设计
项目驱动教学模式基于项目课题模式的实验课程，摈弃传统教学中教师和学生的教与学的主动被动关系，以课题模式设计实验内容，避免传统教学对实验内容独立演示，菜单操作，学生简单重复模拟的弊病，注重对软件应用的独立性和自主性，提高自主分析问题和解决问题的能力。教师通过设定的课题，要求学生个人或者以小组模式进行问题分析和讨论，并学会自主查询相关资料以帮助对问题的解决，这种方式能最大的让学生参与到问题的分析与解决中来，而不是老师提出解决思路，步骤，学生仅仅完成机械性操作。
以“GIS原理”为例，传统教学强调知识点，如数据编辑与采集、数据格式转换，空间数据库建立，空间分析等等，每个实验之间是相互独立的，并且都由教师预先准备好实验数据，教师提出任务和具体要求，学生只需按每个实验分步完成就可以了。该方法让学生在实验中注重简单的操作而忽略了对问题的分析和每步数据之间的衔接性，在以后参与实际项目时，学生稍微遇到点问题就不知从何入手。
在此基础上，我们提出将所有实验内容串联起来，通过一个较为完整的系统性项目，让学生从数据准备开始全部自己完成，如果前期数据完成不好，则会影响到后期的进一步数据处理，通过该种方法，锻炼学生在完成项目时全面思考，注意前后数据间的衔接和分析。
3.2 基于项目课题模式的课程实验设计
根据以上基本思路，我系“GIS原理”课程实验设计采取项目课题模式，整个课程实验为期1周，学生采用小组模式，5人左右为一个实验小组，共同负责一个实验项目。项目题库由专业教研室老师共同讨论拟定，一般10-15个供选择，各实验小组在题库中自由选择项目。一经选定，后续的所有实验阶段都以该项目为准，不能随意变更。下面以实验项目“乡镇级土地利用数据库建立及成果分析”为例，介绍该课程的设计思路。
每一个阶段都会进行成果汇报，各小组推选1～2人进行该组项目的成果报告，并进行成果展示，同时对遇到的问题及解决办法进行交流，其他组同学可以提问并给出好的建议。全班所有同学对改组实验结果进行成绩评定，学生评价与教师评价各占50%，最为该组实验成绩。四个阶段的平均成绩作为该组最后的实验课程成绩。
4 结论
我系通过对该课程的综合改革，实验教学安排上，随理论课堂的实验课时由以前的28课时减少到14课时，但在课程结束后，专门开设为期1个星期的专业课程设计。这样，既满足了学生平时对软件基本操作的学习，同时又满足了对项目课题的综合性实习；既结合理论进行了验证性实验，又有较大规模的综合能力培养，学生独立处理问题和分析问题的能力得到较大的提升。基于项目课题模式的课程实验设计，能尽可能地带动学生完成一个完整的项目或课题，且各阶段相互衔接，也可以促进学生在每一个后续阶段对前一阶段的结果进行检验和改正。我系学生通过该方法的学习，反馈回来的意见总体较好，很多同学表示，通过为期一周的学习，对软件应用不再迷茫和畏惧，综合能力得到提升，团队协作也进一步加强。
参考文献：
[1] 刘国栋，王政霞.案例教学法在GIS原理教学中的应用与实践[J]，矿山测量，2011，6（3）：90-92.
[2] 汪海滨，杨振宇.项目驱动教学模式在软件技术专业教学中的研究与应用[J].电脑知识与技术，2009，4（5）：3173，3176.
[3] 汤国安，周卫.地理信息系统课程的设计与实践[J].地球信息科学， 2005（6）.
[4] 刘丹丹，王延亮.地理信息系统专业实践教学内容改革的研究[J].测绘工程，2008（8）：74-76.
开设经济学实验课程，可以改变经济学课程主要以课堂讲授为主的单一教学模式，使理论知识动态化、具体化、过程化，使学生真实感受到所学知识的真实性和实用性，增强对相关经济理论的深刻理解和融会贯通，提高解决实际问题的能力，激发主动创新精神，有效提高学生参与竞争的实力。经济学实验课程的开设，是我国高等院校经济学及相关学科教学观念、教学手段、教学方式改革与创新的重要途径之一。
经济学教学中的经济学实验是一种专门用来帮助学生理解经济学原理的互动、简短的游戏(不仅仅是游戏)。由教师依据经济学原理设计特定场景，通过对现实经济社会的模拟使学生置身其中，让学生在亲身体验中学习经济学原理，并通过参与者和观测者的双重身份，激发学生对于经济事件的好奇心，鼓励学生利用经济学原理思考解释现实经济。
经济学实验与物理、化学实验一样，主要包括实验设计、选择实验设备和实验步骤、分析数据和报告结果等环节。具体来讲，经济学实验课程的设计，需要确定研究的经济问题，依据问题创建实验条件。这个过程需要确定实验条件的一些基本要素，并且选择和确定哪些因素应作为需要处理的因素，哪些因素会干扰实验结果，如何对其进行控制等。根据实验条件，准备实验说明，使学生能够充分理解实验的目的、条件和操作的具体过程。为了对实验设计的有效性进行检验，应先进行测试性实验，并根据测试的结果改进实验条件和实验说明。
大学物理实验（设计性实验）
实验报告
指导老师：王建明
姓 名：张国生
学 号：XX0233
学 院：信息与计算科学学院
班 级：05信计2班
重力加速度的测定
一、实验任务
精确测定银川地区的重力加速度
二、实验要求
测量结果的相对不确定度不超过5%
三、物理模型的建立及比较
初步确定有以下六种模型方案：
方法一、用打点计时器测量
所用仪器为：打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等.
利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为t的p点，用米尺测出op的距离为h，其中t=0.02秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，将所测代入即可求得g.
方法二、用滴水法测重力加速度
调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个（n取50—100）水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法三、取半径为r的玻璃杯，内装适当的液体，固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转，这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面
重力加速度的计算公式推导如下：
取液面上任一液元a，它距转轴为x，质量为m，受重力mg、弹力n.由动力学知：
ncosα-mg=0 （1）
nsinα＝mω2x （2）
两式相比得tgα=ω2x/g，又 tgα=dy/dx，dy=ω2xdx/g，
y/x=ω2x/2g. g=ω2x2/2y.
.将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出，将转台转速ω代入即可求得g.
方法四、光电控制计时法
调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个（n取50—100）水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法五、用圆锥摆测量
所用仪器为：米尺、秒表、单摆.
使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出h（见图1），用秒表测出摆锥n转所用的时间t，则摆锥角速度ω=2πn/t
摆锥作匀速圆周运动的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得：
g=4π2n2h/t2.
将所测的n、t、h代入即可求得g值.
方法六、单摆法测量重力加速度
在摆角很小时，摆动周期为：
则
通过对以上六种方法的比较，本想尝试利用光电控制计时法来测量，但因为实验室器材不全，故该方法无法进行；对其他几种方法反复比较，用单摆法测量重力加速度原理、方法都比较简单且最熟悉，仪器在实验室也很齐全，故利用该方法来测最为顺利，从而可以得到更为精确的值。
四、采用模型六利用单摆法测量重力加速度
摘要：
重力加速度是物理学中一个重要参量。地球上各个地区重力加速度的数值，随该地区的地理纬度和相对海平面的高度而稍有差异。一般说，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北两极，重力加速度的值越大，最大值与最小值之差约为1/300。研究重力加速度的分布情况，在地球物理学中具有重要意义。利用专门仪器，仔细测绘各地区重力加速度的分布情况，还可以对地下资源进行探测。
伽利略在比萨大教堂内观察一个圣灯的缓慢摆动，用他的脉搏跳动作为计时器计算圣灯摆动的时间，他发现连续摆动的圣灯，其每次摆动的时间间隔是相等的，与圣灯摆动的幅度无关，并进一步用实验证实了观察的结果，为单摆作为计时装置奠定了基础。这就是单摆的等时性原理。
应用单摆来测量重力加速度简单方便，因为单摆的振动周期是决定于振动系统本身的性质，即决定于重力加速度g和摆长l，只需要量出摆长，并测定摆动的周期，就可以算出g值。
实验器材：
单摆装置（自由落体测定仪），钢卷尺，游标卡尺、电脑通用计数器、光电门、单摆线
实验原理：
单摆是由一根不能伸长的轻质细线和悬在此线下端体积很小的重球所构成。在摆长远大于球的直径，摆锥质量远大于线的质量的条件下，将悬挂的小球自平衡位置拉至一边（很小距离，摆角小于5°），然后释放，摆锥即在平衡位置左右作周期性的往返摆动，如图2-1所示。
f =p sinθ
f
θ
t=p cosθ
p = mg
l
图2-1 单摆原理图
摆锥所受的力f是重力和绳子张力的合力，f指向平衡位置。当摆角很小时（θ<5°），圆弧可近似地看成直线，f也可近似地看作沿着这一直线。设摆长为l，小球位移为x，质量为m，则
sinθ=
f=psinθ=-mg =-m x （2-1）
由f=ma，可知a=- x
式中负号表示f与位移x方向相反。
单摆在摆角很小时的运动，可近似为简谐振动，比较谐振动公式：a= =-ω2x
可得ω=
于是得单摆运动周期为：
t=2π/ω=2π （2-2）
t2= l （2-3）
或 g=4π2 （2-4）
利用单摆实验测重力加速度时，一般采用某一个固定摆长l，在多次精密地测量出单摆的周期t后，代入（2-4）式，即可求得当地的重力加速度g。
由式（2-3）可知，t2和l之间具有线性关系， 为其斜率，如对于各种不同的摆长测出各自对应的周期，则可利用t2—l图线的斜率求出重力加速度g。
试验条件及误差分析：
上述单摆测量g的方法依据的公式是(2-2)式,这个公式的成立是有条件的，否则将使测量产生如下系统误差:
1. 单摆的摆动周期与摆角的关系，可通过测量θ<5°时两次不同摆角θ1、θ2的周期值进行比较。在本实验的测量精度范围内，验证出单摆的t与θ无关。
实际上，单摆的周期t随摆角θ增加而增加。根据振动理论，周期不仅与摆长l有关，而且与摆动的角振幅有关，其公式为：
t=t0[1+( )2sin2 +( )2sin2 +……]
式中t0为θ接近于0o时的周期，即t0=2π
2．悬线质量m0应远小于摆锥的质量m，摆锥的半径r应远小于摆长l，实际上任何一个单摆都不是理想的，由理论可以证明，此时考虑上述因素的影响，其摆动周期为：
3．如果考虑空气的浮力，则周期应为：
式中t0是同一单摆在真空中的摆动周期，ρ空气是空气的密度，ρ摆锥 是摆锥的密度，由上式可知单摆周期并非与摆锥材料无关，当摆锥密度很小时影响较大。
关键词：实验教学；课程设计；示范中心；电工电子
一、引言
在现代电子技术发展日新月异的今天，电工电子相关课程的教学模式受到了很大的冲击。随着大规模集成电路、计算机技术、信息处理技术的迅猛发展，电子系统的设计手段和方法也在不断更新。在实践教学过程中如何提高学生的实践能力，培养满足社会发展需要的优秀人才是高校工作者在教学工作中需要不断思考和探索的问题。
按照知识传授、能力培养、素质提高、协调发展的教育理念，以学生能力培养为核心，建立有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学体系，是北京交通大学国家级电工电子实验教学示范中心建设的目标之一。为此，示范中心设计了一系列基础性、设计性、综合性、创新性和研究性的实验内容。
为了强化电子类专业学生的综合设计能力，示范中心进行了电子类系列课程设计的教学设计。系列课程设计的教学目的是巩固加深相关电子技术课程的理论知识和综合使用技能。通过对一个具体实际应用系统的设计过程，让学生掌握系统设计的一般方法和设计流程，熟悉现代电子产品设计过程中常用的计算机辅助设计工具及其使用方法。
通过系列课程设计，加强实践环节，提高学生的实践技能，为学生在本科学习期间工程设计能力的培养打下坚实的基础。而这种工程实践能力无论是对于一名工程师还是一名研究人员都是非常重要的基本素质。
二、建设基础和建设理念
为加强实践教学，近年来示范中心开设了四门课程设计：电子技术课程设计、DSP技术课程设计、EDA技术课程设计、单片机技术课程设计。四门课程设计均单独授课、单独考核。2001年“电子电路实验系列课程改革”教学研究项目获得国家教学成果二等奖，2004年“数字电子技术课程建设的研究与实践”教学研究项目获得北京市教学成果一等奖。示范中心奠定的良好基础和全体教师的不懈努力，为课程设计的课程建设奠定了可持续发展的基础。目前电子技术课程设计的课程建设已经被列入学校精品课程建设的行列。
在课程设计的建设过程中，示范中心一贯强调具有鲜明时代特征的“一个优先、两个结合、三种意识”的教学思想。即强调师资队伍建设优先，建立一支教学水平与科研能力兼备、教育思想和知识结构先进、年龄结构合理的从事电子技术基础教学的师资队伍；强调课程建设和当前教学改革、人才培养目标相结合，课程建设和科研相结合；强调领先意识、精品意识和特色意识。按照我校“国内一流、国际知名”的发展定位来建设课程设计，使课程设计的教材、网络课程、电子教案、实验教学等内容形成立体化规模，适应时展需求。
三、课程建设与实践
先进的教学理念需要切实有效的教学方法与手段来实现，这些手段和方法需要符合学生的认知水平和教育规律。在近几年的实践教学工作中，示范中心针对课程设计的教学内容、实验教学方法、实验组织方式、考核方式等进行了研究、探索与实践。课程建设与实践工作主要表现在以下几个方面。
1．以学生为本，尊重学生的学习兴趣
“兴趣”是最好的老师，一旦学生对学习的内容产生了兴趣，那么学生的学习积极性将会得到极大的提高，学生的潜能也会得到最大的挖掘。
考虑到电子技术、单片机技术、DSP技术、EDA技术应用的广泛性和学生兴趣的迥异，目前每门课程设计均提供多个设计性题目。
在课程设计过程中，学生根据自己的兴趣自主选择设计题目。题目的难易程度有一定的差别，每个题目均有基本功能和扩展功能两个部分，基本功能是要求学生必须完成的设计工作，是对学生实践能力培养的最基本的要求；扩展功能有一定的难度，属于选做的设计工作，这部分设计工作给优秀学生提供了发展的空间。这种教学设计兼顾了不同层次学生的水平，满足分层教学的需求。课程设计中的设计题目是在充分考虑通信工程、自动化、电子科学与技术不同专业的特点，考虑了设计内容的实用性和先进性以及学生的实际情况确定的，设计题目基本符合学生的认知规律。
在进行设计选题过程中，学生不仅可以选择课程设计讲义中提供的设计题目，还可以选择讲义以外自拟的设计题目，但是需要指导教师的审核，以确定学生自拟的题目能够达到教学计划的要求，把好教学质量关。这样做不仅提高了学生的学习兴趣，同时不同题目的设计工作同时在开放的实验室进行，学生们可以互相交流，扩展了视野。
2．实验室开放，提供自主学习环境
课程设计的教学内容强调学生的学习自主性，强调学生的发展是在学生自主学习与外部条件的相互作用中完成的。
为了达到强化实践教学环节的效果，课程设计基本是集中在小学期进行。为了能够让学生自主地安排学习、设计时间，有更多的时间自主选择设计题目、优化设计方案，示范中心在开放实验室的前提下，提前一个月的时间安排设计工作，明确设计要求。通过课程设计指导教师对不同题目的设计思想、设计方案、设计流程、设计方法和调试注意事项等相关内容的介绍，让学生自主选择题目，进行方案论证，最终确定设计方案。自主性学习尊重了人的发展规律和学习规律的客观需求，是学生创新意识和创新能力形成的基本要素。
3．发挥网络教学优势，提高教学效率
由于课程设计题目多、方案多，在课程设计教学指导工作中，为了保证教学质量，提高教学效率，每位指导教师仅针对一两个设计题目精心准备教学，进行课程设计题目和内容的介绍。同时授课电子教案在示范中心的网站，方便了学生自主学习。
4．重视启发式教学
在教学中重视启发式教学，将传统的在实验室手把手的指导方式转变为启发式的引导。
在课程设计教学过程中，理论课中注重总体方案设计思想的介绍、设计步骤的讲解，注重技术课程设计过程中设计错误典型案例的介绍，以及减少设计错误的措施、调试方法和一些经验。理论教学仅介绍部分设计方案中核心芯片的功能，不提倡给学生提供具体的设计电路，注重启发式教学，鼓励学生的创新精神。
针对学生设计中出现的问题，帮助学生分析问题出现的原因，探讨解决问题的有效方法。鼓励学生自主学习，并注重学生创新能力的培养。
5．重视实践过程和学生综合素质的培养
在教学工作中，我们不仅注重学生课程设计的结果，更加重视学生的实践过程，重视学生在设计过程中的每个细节。示范中心希望通过四门独立设课的课程设计，加强学生查阅资料的能力、工艺素质、市场素质、团队精神以
及综合设计和实践能力的培养，从而达到强化学生综合实践能力目的。
课程设计的最终目标是设计完成一个功能系统的物理实现，因此购买材料、器件成为设计过程不可缺少的一个环节。在设计过程中要求学生在设计方案确定之前，进行市场调查，自己到电子市场购买元器件。这样做锻炼了学生查阅芯片资料、确定参数、寻求各器件替代品、灵活修改电路的能力。不仅培养了学生进行工程设计的成本意识，而且让学生熟悉了市场。
由于设计工作涉及面广，任务繁重，因此课程设计要求以3人小组的形式完成。学生自由组合，自己选出组长，组长根据小组选择的题目进行分工。这种方式锻炼了学生与他人之间的沟通能力和团结协作能力。在设计方案论证、资料检索、器件购买、问题分析等过程中，培养了学生的团队精神和合作意识，提高了学生的综合素质。
6．完善科学的考核制度
考核的目的是检验教与学的效果、促进教学内容的完善和教学方法的改进。目前课程设计的考核包括三个方面：设计结果、设计报告和答辩结果。设计报告有初期的总体方案设计报告和最终的设计报告。考核过程中不仅注重设计结果，更加重视设计过程，重视学生设计报告中的问题分析及解决方法，重视学生答辩过程中分析问题的能力。突出考查创新能力，多方位、多角度地考察和评价学生的能力。
四、教学方法比较
近几年示范中心尝试了三种课程设计教学方式。一是全部工作由实验室教师完成，根据自然班安排指导教师，实验室开放，学生任选设计题目。二是由实验教师和理论课教师共同承担设计指导工作，根据自然班安排指导教师，实验室开放，学生任选题目。三是实验教师和理论课教师共同指导，实验室开放，任选题目，但教师的安排不再是以班级为单位，而是以设计题目为单位，每位老师仅负责一到两个设计题目。
实验教学结果说明第三种教学方式教学效果较好，不仅指导教师人员充足，而且便于工作细化，保证了教学质量。另外，由于每个教师仅指导一至两个题目，不再是十几个题目、近百种设计方案，这样教师有更充沛的精力研究分析设计题目的教学方法和设计方案，便于精品课程的建设。
五、存在的问题和改进思想
目前存在的问题主要有两个。
一是课程的时间安排问题。课程设计的最佳教学时间应该是学生完成相关技术理论课程之后。目前由于学分制、选课制等一些客观因素的限制，课程设计进行时，部分学生尚未完成相关课程的理论学习，这样在一定程度上影响了课程设计的质量，同时在一定程度上限制了学生设计题目的选择范围。
摘 要 本文在调研分析高校机械专业课程的基础上，分析总结机械类专业课程的实验与课程设计教学环节中存在的问题，从教学体系、内容、方法和手段等方面，对机械类专业课程的实验与课程设计教学进行了综合改革探索，表明这些教学改革措施对提高机械类学生的工程思维和工程能力效果显著。
关键词 综合教学改革 课程实验 课程设计 应用型本科人才
中图分类号：G642 文献标识码：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
根据机械类本科人才培养要求及社会发展需要，学生在校期间应得到系统化工程实践能力和创新能力的培养，具体表现在识图及工程语义的表达及其包括机械产品的加工、制造、装配和调试等实践能力。因此，对机械类本科生在校期间应注重这两方面的培养。机械类本科生所学主干课程的实践教学包括实验和课程设计两部分，它们是培养学生工程实践能力和创新能力的重要环节。
目前，本科院校开设的机械基础实验所涉及的教学课程较多，但各门课程的实验各自独立开设，互不联系，没有从专业培养的目标和课程综合学习的角度出发，形成机械基础综合实验教学体系。实验室能开设的实验多为常规验证性的，内容较为陈旧，实验手段较落后，设计性和创新性的综合实验很少;实验仅仅作为理论课的辅助教学，学生也不重视，实验的成绩并不能反映出学生真实的实验能力和水平;在实验教学方式上，学生只能按照教师事先搭接好的实验平台和设计好的实验步骤进行操作，读取实验数据及进行数据处理，这种实验教学方法严重制约了学生实际动手能力和创新能力的培养。①
在课程设计教学实践中，很多院校在选择设计题目时一直选用传统、单一的二级减速器，虽然减速器的设计包含了齿轮、轴和轴承等典型轴系零件的设计，学生所学到的知识也能得到较全面的综合应用，但是中国制造业的不断发展，又对机械类专业设计者提出了新要求，在这种形势下，以往的教学模式暴露出了诸多问题，具体表现为：设计题目相对单一，设计参数数量不足，导致部分同学的设计结果雷同，存在抄袭现象;②学生盲目模仿，甚至照搬照抄;在结构设计中，存在不能综合考虑零件的强度、刚度、工艺、装配、和密封等问题。③这些都致使学生的设计能力及创新能力得不到应有的锻炼。
针对上述问题，结合机械专业特点，本文主要从机械类本科生所学主干课程的实验教学和课程设计入手，提出一套面向机械类学生综合创新能力培养的教学改革方案。
1 改革实验教学，建立全新的基础实验教学体系
遵循模仿、掌握、熟练和创新的认识规律，必要的基础实验应该保留，设计性、创新性、综合性实验的比例适当增加，通过综合性实验项目和开放性课外创新实践教学活动，培养学生在机械设计方面的创新能力和密切配合的团队精神。
（1）整合实验内容，建立科学完整的实验体系。突破实验原有的课程界限，把一部分实验内容采用单元形式进行教学，每一单元设计一组实验，再把另一部分实验内容组合在一起，设置成为机械基础综合实验单元，形成分层次的实验教学。各实验单元既互相独立又相互联系。机械基础综合实验教学内容分三个层次：基础实验、综合设计性实验、创新性实验，通过综合设计性实验项目和科技创新活动，既提高了学生对机械产品的创新思维能力，又培养了相互协作的团队精神。
（2）改革实验教学方法，引入案例式实验教学手段。在实验教学中引入案例式教学手段，教师应根据教学目标，用典型的教学案例将机、电知识结合在一起，调动学生参与讨论、分析及实践的积极性，进一步提高学生认识、分析和解决工程实际问题以及理论联系实际的能力，形成培养创新思维意识、自主学习方法、沟通能力和合作精神能力的一种教学方法。
（3）创设开放性实验，培养学生创新意识。在规定范围内允许学生自选实验题目，由学生自行设计实验，整个实验过程在教师的指导下独立完成，无固定实验模式，这种教学模式既能让学生认识到机械方案设计的重要性，又强化了学生独立设计的意识和动手能力。同时，增加成果展示和学生互评环节，促进创新经验交流和创新意识的激发。
（4）探索设计性、综合性和创新性实验的教学模式。尝试在设计性、综合性和创新性实验过程采用自主形式，即允许学生自选实验题目。例如，机电系统创意组合搭接实验，这个实验完全由学生自己设计传动方案，整个装配、调整、测试、数据采集及分析过程也由学生独立完成。这样就极大地调动了学生动手的兴趣，这种实验教学模式排除了由教师统一定传动方案、实验步骤，禁锢学生创新思维的现象。
（5）开放实验室，开展课外实践性教学活动。将实验室作为学生的课外科技创新活动基地，教师引导学生自由组建项目小组，由学生自行寻找课题或根据竞赛主题确定题目，进行方案设计论证，通过小组分析、研究和讨论确定项目内容，最终根据设计思想和创意理念，在教师指导下形成设计作品，作品可参加校级或市级机械创新大赛，在实践过程中促进学生间交流，拓宽知识面，开阔眼界。同时，可以将学生暴露出的问题进行总结并引入到实验教学中，使实验教学和课外科技创新活动形成良性循环。
2 改革课程设计教学，培养学生的工程应用能力
课程设计环节实践性和实用性强，结合机械类专业特色，培养学生“学以致用”成为应用型创新人才，为后续面向卓越工程师培养的课程教学体制改革进行有益的初步探索。
（1）改革课程设计内容，引入“能力导向”原则。能力导向原则是以能力为中心设计课程体系，以能力为目标改进教学方法，以能力为标准考评教学效果。④⑤面向机械类学生，我们以学生为中心，以能力导向为原则，构建了完善的课程设计教学体系，目标是培养学生基本设计能力和创新性设计能力，专业设计能力和相关专业设计能力。根据学校自身特色和社会需要拟定课程设计题目，打破传统设计两级齿轮减速器局限，在部分有能力的同学中开设创新性设计内容，选定以工程实际为背景的设计题目，把构思、方案设计、功能设计、结构设计、优化设计与CAD相结合，并进行系统训练，形成一个面向工程实践的教学体系。
（2）把学生的课外创新设计作品，纳入到课程设计教学环节。在部分有能力的同学中开展课外创新性设计活动，设计过程尝试采用项目式实践模式，教师提出项目的目标，不规定题目，不指定方法，不提供参考资料;由学生自行探索，允许几个人组成小组，共同完成项目，成果可以作为课程设计的教学环节进行考核。这种教学模式既培养了团队合作的能力，又培养了学生的创新能力，极大地挖掘了学生的潜力。
（3）将CAD（计算机辅助设计）运用到课程设计中，提高绘图效率。把现代设计手段引入到课程设计中，如利用机械专业常用设计软件AutoCAD、PRO/E、UG、SolidWorks等，鼓励学生使用计算机辅助设计软件构建三维模型，实现运动和装配仿真等，最后可将零件的三维实体模型转换为二维工程图，并进一步完成尺寸和公差的标注，这样，既激发了学生的学习热情，又将学生从繁杂的绘图中解放出来，提高绘图效率，同时，学生对整个设计过程及结果具有更加直观和形象的了解，使学生将注意力集中在设计方法上，有更多时间去思考产品的整体设计、细节设计及创新设计，真正体验到机械设计的乐趣。
3 开辟第二课堂，调动学生的学习兴趣
利用实验和课程设计这两个实践教学环节组织学生进行课外科技创新活动，通过课外实践性教学活动，锻炼学生从方案确定、到结构设计、再到工艺实现等工程实践能力，培养学生的创新设计能力、综合设计能力、动手能力、工程实践能力和团队协作精神，调动学生学习兴趣，挖掘学生自身潜力，施展学生创造才能。一方面，实验教学、课程设计等可以为课外实践性教学活动打下良好的实践基础;另一方面，课外实践性教学活动又使实验教学、课程设计得到了延伸。例如我校机械专业的同学，6人自由组成一设计小组，进行机械创新设计，学生们从设计方案的确定、参数的选择，零件的设计、校核及绘图再到零件的加工等都是在教师的指导下独立完成，其中一组同学设计的产品“思维空间”平面机构创意组合演示教具，参加全国第六届机械创新大赛和天津市第五届机械创新大赛，分别获二等奖和一等奖荣誉。通过我校的教学实践改革证明，学生主动学习、沟通能力、理论联系实际和创新思维意识有了很大的提高。
4 结语
本文立足机械类本科生所学主干课程的课程实验和课程设计，通过具体实践教学和学生第二课堂，就教学体系、教学内容、教学方法和教学手段等方面进行全面改革，提出了以学生为中心，教师为主导，注重动手能力的培养，发挥学生的想象力，使学生在获取知识（自学）、共享知识（团队工作）、应用知识（解决问题）、总结知识（创新）和传播知识（沟通）过程中得到能力提升的改革思路，教学改革已初见成效。实践证明，这种改革更能充分地调动学生的学习和创新的积极性，提高学生实际动手能力、协作能力及创新能力，教学效果显著，为把学生培养成应用型本科人才打下了良好的基础。
参考文献
[1] 刘贺平，罗阿妮，杨恩霞，庞永刚.“机械设计”课程设计融入课堂教学的方法研究[J].中国电力教育，2013.
[2] 涂德浴，陈富强，许爱瑾，路曼.机械基础主干课程体系建设及教改实践[J].安徽工业大学学报社会科学版，2012.
[3] 马先英，蔡卫国，谢忠东，武立波.面向应用型创新人才培养的《机械设计》课程教学改革[J].教育教学论坛，2015.
该探索方向的目的为确定产品的灭菌剂量（SterilizationDose），即令产品达到灭菌要求的最小辐照剂量。实验过程分为以下几个步骤：选择产品，了解产品信息；获取产品样品；辐照产品；对辐照后产品进行菌检实验；对实验结果进行评价，确定灭菌剂量。
2产品剂量分布测定
该探索方向的目的为确定产品的剂量分布（DoseMapping），即在辐照容器内一定装载模式下产品所接受剂量的空间分布。实验过程分为以下几个步骤：选择产品，了解产品信息；获取产品样品；确定产品装载模式；布置剂量计；将产品装入辐照容器；辐照产品；测量剂量计得到剂量分布；找出剂量分布中最大最小剂量值及剂量点位置；计算常规监测点剂量和最大最小剂量的转换系数。
3探索性实验课程的实施步骤
探索性实验课程的具体实施可以分为“学生分组”“方案制订”“实验操作”及“报告编制”4个步骤。学生分组：将需要做实验的学生按比例分成多个小组，每个小组产生一个组长，由组长负责内部分工。方案制订：各小组在“产品最大可接受剂量设定”“产品灭菌剂量设定”以及“产品剂量分布测定”中选择一个探索方向。方向选定后各小组选择感兴趣的产品，了解产品信息和灭菌工艺，制订出实验方案。实验操作：各小组根据制订好的方案进行具体的实验操作，获得实验数据。报告编制：各小组分析实验结果得出结论，并编制正式的实验报告。由于每个学生小组选择不同的产品进行实验，完成一个探索方向只相当于完成该产品“性能鉴定”的一部分。对于能力比较强的学生，可以将多个探索方向组合起来，完成产品“性能鉴定”的多个部分或全部，这样可以提升探索的难度。
4探索性实验课程指导教师的职责
在辐射加工探索性实验课程的实施过程中，只有所有过程应由学生主导，才能实现“探索”的目的，培养学生的主观能动性和创新性。但这并不意味着该实验课程不需要教师来指导，指导教师的职责主要是为学生提供咨询、协调实验条件以及评价实验结果。这些工作非常重要，应当由有经验的、有责任心的教师来负责。
5结论及展望
1．1课程定位与目标
课程定位为数据库、编程语言、开发模式、开发平台的综合运用课程，作为计算机应用、软件技术、信息管理等本科相关专业高年级的专业选修课，适合在数据库、编程语言、数据结构及软件工程等相关课程全部完成后开设。该课程利用企业级计算机系统平台———IBMPowerSystems来直观地呈现相关知识及其综合运用。设定的教学目标为：
（1）熟悉企业级服务器系统的基本操作与系统管理方法；
（2）掌握企业级数据库的主要功能及应用；
（3）了解企业级应用的组成、模块之间的关系；
（4）掌握企业级应用的开发模式及开发方法；
（5）能够开发简单的企业应用系统。
1．2案例驱动的教学内容设置
围绕以上教学目标，利用教学案例承载教学内容，并按照案例所涉及的知识之间的内在联系组织课程内容、结构。
1．2．1案例设计
课程内容围绕案例进行组织。利用案例将理论知识、实践技能与实际应用环境结合在一起，因此课程案例设计是课程建设过程中的一个重要环节。按照企业级应用开发方法来设计，以案例实现为导向，将其融入到整个教学过程中，并由此推动创新。其设计原则为：
（1）案例具有完整性。案例项目无论大小，应该设计成包括前端、应用逻辑、后台数据库等涉及相关课程的多个知识点的一个相对完整系统，满足课程培养目标。
（2）具有扩充和拓展性。有利于学生的拓展和完善，能够充分发挥学生的主体作用，激发学生的积极性和创造性，培养学生发现问题和解决问题的能力。
（3）可组装性。学生能够按照提供的源码和实现步骤组装完成原型系统。
1．2．2课程内容
主要包括案例背景介绍、实验平台系统基础、实例数据库、应用开发方法及工具。案例背景介绍案例需求、应用流程框架、模块逻辑关系图等；实验平台系统基础介绍企业级服务器（IBMi系统）技术独立的体系结构实现、基于对象的管理、消息机制、工作流管理，以及系统安全机制；实例数据库介绍企业数据库（DB2fori）的主要功能及其实现方式；应用开发部分介绍企业级应用开发方法、相关语言，以及集成的开发工具。
1．2．3实验内容
根据案例实现的要求、模块之间的关系以及顺序设计实验。实验内容的特点是实验模块之间有先后依赖关系，需要学生按顺序完成实验，实现课程案例。实验内容包括IBMi系统接口、数据库设计与实现、应用逻辑设计与实现、屏幕设计与实现、打印报表设计与实现，以及应用系统维护等多个实验。
1．3案例驱动的实践教学方法
案例实践教学方法突出知识的综合运用，将综合能力、创新能力培养渗透到教学的各个环节中。采用案例驱动、理论与实验教学相结合，并以实验为主导的多环节教学方法：
（1）课堂教学讲述概念术语、基本理论、方法原理以及实现机制，并根据需要进行实时演示操作。课堂讲解力求少而精，注重启发、引导，并与学生互动。
（2）实验教学突出实验的目的性以及学生的主体作用，更多地实施个性化指导。利用案例提高学生操作技能、培养创新思维并加深和拓宽理论知识。
（3）精心设置单元练习，以巩固各个部分的知识点、重点与难点。
（4）最后通过期末考试促进学生对课程知识点的全面复习、归纳总结，达到学以致用、融会贯通的目的。在教学实施过程中，倡导“做中学”，教学案例将理论教学和实践教学融合，使课堂学习融“教、学、做”为一体，把知识、能力的学习过程置于实际应用环境中。强调以学生为主体，教师则更多的是引导、指导、示范和答疑。
1．4多因素成绩评定法
有效的考核方法能调动学生的学习积极性、兴趣，提升教学质量。该课程采用多因素考核：
（1）上机实验（占总成绩60％）考查学生动手能力、综合运用知识能力以及解决实际问题能力。学生需要按照实验任务要求上机完成实验，并上机提交包含源代码的结果。
（2）课后作业（占总成绩10％）考查学生对知识点及关键技术的掌握程度。
（3）期末考试（占总成绩30％）考查学生对整个课程基本知识点、知识结构以及原理方法的掌握情况。
2课程特色
这门综合实验课程在实验平台选择、课程内容设置、教学方式等方面具有特色。
（1）集成的实验平台。依托IBMPowerSystems（P570），同时支持安装AIX、IBMi和Linux3种操作系统。其中IBMi是一款具有独特体系结构的集成操作系统，可以看成是最早的一体机，具有集成的关系数据库（DB2fori）、各种编程语言环境（RPG，COBOL，C，C＋＋，Java，PHP等）、集成的开发工具（ADTs，RDP，WDS，RDiforSOA等）以及多种应用运行环境，包括Java、WebSphere商业智能许多软件，这种集成式、一站式的系统为综合实验课程提供了良好的实验平台。
（2）案例驱动课程内容。根据案例需求，注重知识的实用性和针对性，通过案例设计的完整性保证课程知识体系结构的系统性、完整性。按照由浅入深、循序渐进的方式直观地进行展示。课程内容包括了实验平台基本操作、数据库设计与实现、相关编程语言知识、界面设计、集成开发工具的使用，让学生在设计和实现案例项目的过程中学习相关知识和知识的综合运用。
（3）案例实践教学方法。采用以案例为背景，融理论和实验一体化，并以实验为主导的教学方法。学生在好奇心的驱动下，按照实验步骤完成实验模块，实现课程案例。在获得成就感的同时，培养了学生的知识综合运用能力、发现实际问题和解决问题能力，并获得实践经验和实际操作技能。
（4）精品教学资源网站。网站（http：／／222．200．181．101／i／）内容包括课程简介、教学大纲、课堂教案、电子书、部分视频、实验教学大纲、实验指导、课后练习与答案、考试重点、模拟试题与答案以及相关网站链接等。课程网站整合了相关教学资源，为教师教学和学生自学、课后复习及进一步深入学习提供方便。
（5）资深专业教师团队。综合实验课程的开设对教师的专业知识、相关学科知识以及实验平台系统操作等综合业务能力有更高的要求。这门课程的主讲教师长期从事实验教学工作，积累了丰富的实践教学经验，曾多次参加企业高校师资培训，获多项全球专业技术认证，具有专业特长。同时还邀请了企业（例如，IBM公司）资深教育专员、资深专家讲授部分课程内容，并与学生分享他们在企业工作的体会，开阔学生视野。
3结束语
