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中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)09-0071-02
一、课程设计的目的
“建筑环境与能源应用工程专业”是与实际工程紧密相关的专业学科,学生仅仅通过在校期间理论知识的学习,对于本专业知识的理解和应用是远远不够的。课程设计这一教学环节的设置意在指导学生将理论知识与实际工程相结合,将自己所学知识融会贯通;与此同时,结合实际的工程设计,了解设计的内容、方法和步骤,增强收集资料、理论联系实际的能力。最后,以小组的方式进行的课程设计,能够在培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力的同时,也培养学生的创新精神和团队合作意识,提高对未来工作的适应能力。
二、课程设计的教学组织
北京工业大学建环专业本科生课程设计安排在大四上学期第四周至十六周共14周,成绩总计分。课程设计内容主要以“空气制冷”、“供热锅炉”课程的教学内容为基础,要求学生以小组形式分工合作,完成从冷热源到末端的供暖空调系统的设计。
(一)课程设计步骤
(1)布置设计任务。北京工业大学建环专业的教师团队共同商讨确定课程设计的题目以及内容要求,针对以往同学们出现的问题进行改进,细化设计任务,制定详细的综合课程设计指南及任务书,并且为学生们提供必要的设计参数,设计对象为某高校办公楼供暖空调系统设计。
(2)授课讲座答疑。在课程设计过程中,针对学生在课设中出现的问题,围绕课程设计的重点、难点,分阶段集中不定期安排几次专题讲座,如典型建筑暖通空调设计方法、计算机辅助软件应用、工程案例剖析等。通过专题讲座解决学生设计过程中存在的问题,引导学生将理论知识贯穿在整个设计过程中,并能熟练使用标准、规范和设计手册等资料。
(3)导师监督考核。为了做到因材施教,努力发挥学生的积极性并且及时解决问题,提高设计效率,同时锻炼良好的团队合作精神,采取分组导师制度,每位教师负责3~4名学生。
(4)课程设计答辩。课程设计答辩时间安排在第11周以及第17周,分别进行供暖和空调设计答辩,答辩方式为集中答辩,所有教师分组根据学生答辩情况提问,独立给分,最后全体教师汇总给出综合答辩成绩。
(二)课程设计讲座与内容
为了使学生了解整个课程设计时间安排并且增加对内容的了解,由课程设计负责老师安排一次课程设计动员及任务布置,选择两名研究生作为助教,由于他们对本专业内容熟知,并且熟悉课程设计流程以及内容,易于引导学生更快的从理论知识转化成实践设计中,建立学生与教师之间有效地沟通机制。具体的授课讲座内容分为以下五个部分。
(1)采暖空调系统设计引论。综述本科生在前三年里学习的专业知识以及相关的专业课程,针对暖通空调设计基本常识,让学生讲理论知识转化为实践中,同时介绍在设计中基本注意事项,避免出现设计失误。
(2)采暖负荷计算及常规设备选型。首先回顾学过的《供热工程》等相关课程,提出设计必须遵循行业规范,让学生逐步从学习转向设计,讲座教师介绍采暖设计步骤,为学生们详细讲解采暖中走廊、卫生间、楼梯间等供暖常见问题,避免学生走进误区。
(3)锅炉房设计。结合《锅炉与锅炉房设备》课程以及锅炉房设计规范,从锅炉容量、循环泵流量、扬程确定、软化水系统、补水系统、定压系统以及送引风系统等各个方面介绍锅炉房设计的步骤。
(4)空调系统设计及设备选型。结合《空气调节》课程,以及前面关于供暖设计的相关讲座,学生独立完成空调系统的设计,让学生在设计中体会到设计与理论知识的不同,设计中应当结合建筑中各领域的要求,融合到一起,完成设计要求。
(三)课程设计考核方式
课程设计的考核方式分为导师考核和集体答辩两个方面,各个设计阶段的考核,由各位指导教师灵活安排、分工负责。集体答辩分为两个部分:供暖设计以及空调设计。组织全学科部教师分组答辩,每次答辩每位学生限时15分钟,学生汇报8分钟,教师提问7分钟。最终的考核成绩总分为100分,学分为分。
三、课程设计的效果分析
通过一学期的课程设计,学生在各个方面都有了很大的提高,主要表现有:
(1)学生能将自己的专业知识与理论进行有效的结合。在课程设计初期,学生由于没有经验,对于工程会犯一些常识性问题,比如管道的设计中,没有考虑阀门的分类和使用。经过锻炼,学生能够很好的更加全面的考虑问题,考虑实际工程的需要,将自己的理论知识与实际工程更好的结合。
(2)自主学习以及分析问题解决问题的能力提高。学生在校期间学习的理论知识都是书本上的,而实际的项目中会遇到许许多多的意想不到的问题,学生通过自己动手,通过收集资料,查阅规范,与同学探讨等方式,不仅仅加深了对专业知识与行业规范的了解,更加加强了自己独立分析和解决问题的能力。
(3)培养了团队合作能力与教师的沟通能力。得益于团队合作的教学方式,学生通过团队合作,使得学生能够更好的培养团队意识;教师的直接指导,加强了学生与老师之间的交流,使得学生与教师共同学习,交流,增强了他们的表达能力。
四、问题分析及解决方法探讨
通过本次的课程设计,可以看出大部分同学能够对整个暖通设计的流程及基本的设计问题有比较清晰的认识和把握,但从平时的答疑、课程设计讲座的提问及答辩的情况来看,很多同学的课程设计还是存在着一些不足,现主要提出以下几点:
(1)设计手册及节能规范的熟知度不够。工程设计手册及国家、地方行业规范、标准作为暖通工程设计的基本依据,理应是最为重要的参考资料,理论教学难以涵盖工程设计的各个方面,需要从这些参考资料中寻求答案。由此看出,面对诸多暖通行业的参考资料,在理论教学中进行适当的解读与学习很有必要。
(2)系统方案的确定缺乏深入的思考和有力的依据。供暖、空调系统形式的确定是整个课程设计中最重要的环节。很多同学在系统形式确定这一环节只懂得选用而不懂得比较。从最终课程设计的结果可以看出,在方案确定这一环节,不同方案的思考与评比这一内容还有待完善。
(3)水力计算部分有所不足。风系统及水系统合理的水力计算不仅关系到冷热源部分所输出的冷热量能否按需分配到末端用户,更关系到整个系统的运行是否稳定、有效、节能。水力计算的理论学习往往是最难掌握的部分,一个简单的小系统就需要很大的计算量,不同的系统形式往往有多种不同的计算方法,并且计算步骤繁杂,虽然很多同学的水力计算部分能够完成,但其中的步骤并不明晰。如何寻求理论设计与软件辅助设计的平衡变得极为重要。
(4)分类设计理念不强。同一建筑往往有不同形式、不同使用功能的房间,尤其对于综合性建筑,很多房间的使用时间不一,所以,对不同的房间、空间,应有不同的分类,同时应划分不同的系统。通过本次课程设计的情况来看,系统划分单一。另外,对各类型房间的供暖、空调的形式不明确,对特殊类型空间如走廊、楼梯间、卫生间、地下车库、门厅的设计知识缺乏,是普遍存在的又一问题。无论在参考书籍还是在理论教学中,往往重视供暖、空调的共性而忽视适用于不同类型空间的个性。所以,此方面理论的学习与指导还有待加强。
(5)对系统的认识缺乏整体性。无论是空调系统还是供暖系统,都是与冷热源机房相连。所以,冷热源侧与用户侧是不可分割的整体,系统设计应该有整体的理念。但很多同学只知道供暖系统需要补水定压而不知锅炉房需要有补水定压装置,只知道供暖系统需要补水定压而不知空调系统需要补水定压,只知道用户侧需要水力计算而不会机房侧的管路平衡与确定。多数时候,理论教学教授的是共性的知识,但往往,这种共性没有推广到个性中去,这同样是理论教学有待完善的重要内容。
五、结语
通过专业课程设计的学习,学生不仅仅对于专业知识有了更深的了解,同时对于将来从事的行业,有了更近一步的认识,根据课程设计过程中反映的问题,教学工作还需要从以下几方面进行改进:
(1)在平时的教学中,注重将实际与理论相结合。学生在课程设计中,尤其对于工程知识,会犯一些常识性错误。这就要求在平时的教学过程中,教师能够针对一些重要的工程常识性问题进行归纳总结和讲解。
(2)在课程设计过程中,给予及时有效的指导。学生对于一个完整的设计,缺乏整体的认识,指导老师应当给予及时有效的指导。这需要指导教师和学生能够进行密切的联系,良好的沟通,使老师能够及时了解学生的问题,并给与恰当的指导。
(3)课程设计完成后,及时进行总结。由于课程设计中会遇到很多意想不到的问题,学生需要多次进行修正和完善,这就需要在每一个阶段学生和指导老师都需要进行设计的总结,通过总结,学生能够学会如何更好的解决问题,避免类似错误的出现,老师能够总结经验,对今后的教学进行更好的指导。
参考文献
[1]陈超,蔺洁,李俊梅,等.课程设计・毕业设计指南(第二版)[M].江苏凤凰出版传媒股份有限公司,2013.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)12-0092-03
能力即利用已获得的知识和经验,经过科学的思维加工和再造,产生新知识、新思想、新方法和新成果的能力。建环专业具有很强的实践性,要求该专业学生在基础理论、基本知识等专业知识方面均有一定掌握,并在此基础上进行各种实践环节教学,需要通过工程实践锻炼、进一步了解本专业的设计、生产和组织等技能,使理论、实践有机结合,从而增强学生的感性认识,培养学生分析问题和解决问题的能力,提高学生的实践工作能力和创新的能力。[1]而目前对各高校建环专业而言,通过培养大批具有创新精神和创新能力的优秀专业人才服务于社会的相关建筑行业,是专业本身发展的必然要求,也是高校教育中人才培养的发展方向。建筑环境与设备工程专业(原暖通空调专业)目标是培养具有室内环境系统与设备及建筑公共设施系统的设计、安装调试、运行管理的高素质工程技术人才,随着建筑节能的要求以及暖通空调行业的发展,出现了许多新技术、新工艺,需要相关的专业知识,也对学生的创新能力的培养提出了更高的要求。本文将针对目前高校建筑环境与设备工程专业教育中创新能力培养存在的问题进行分析,探讨培养学生创新能力以适应行业发展的方案及策略。
一、建筑建筑环境与设备工程专业培养学生创新能力存在的问题
1.高校课程设置不能适应专业的变化。自从1998年建筑环境与设备工程专业(以下简称建环专业)范围从之前的暖通空调设备扩展到建筑设备、燃气工程、建筑环境三个方面的内容之后,一般院校建环专业在课程设置体系中没有及时适应专业领域的变化,在专业基础课和专业课之间并没有按照新专业体系重新定位。专业基础课按照新专业体系的要求开设了工程热力学、传热学、流体力学、建筑环境学、流体输配管网和热质交换原理与设备等课程,而专业课却沿用老的专业课程体系,继续开设供热工程、空调工程、通风工程、空调用制冷技术和燃气输配等课程,这样使专业基础课程和专业课程之间内容有很多重复,教学方式没有及时更新,这在很大程度上影响到建环专业创新能力的培养,更影响教学组织和教学效果。[2]建环专业的核心基础课程是建筑环境学,建筑环境学属于工程技术学科,具有实践性、综合性和创造性。[3]因此,创新能力的培养是高校建环专业培养的关键所在。但是目前大部分高校的建环专业培养方式都达不到设置要求,没有及时更新专业基础课和专业课课程设置并突出建筑环境学基础学科的关键地位,不能对学生的创新能力的培养产生应有的促进作用。
2.专业课程教材内容更不上行业技术发展,教学模式单一。教材是老师授课的依据,也是学生接受大部分专业知识的主要途径。新的教学内容不仅对学生的素质教育、知识构成、创新能力等方面产生巨大的影响,使学生在本科学习阶段就能接触到当今世界相关领域研究和应用的前沿。然而就现状而言,高校采用的教材很多都是多年之前一直沿用的,甚至是上世纪出版的,这些远远不能跟上专业领域新知识迅速发展,与当前行业发展和技术应用现状存在很大的脱节。在课堂教学环节,专业课一般主要以课堂讲解方式传授专业知识,这种教学方式约束了学生的个性发展,培养出来的学生知识结构相近、思维模式比较呆板,缺乏对专业前沿和新技术的了解,更不会有很大创新。
3.课程设计和毕业设计环节内容更新慢。课程设计和毕业设计阶段是开展实践性教学的重要环节,是培养专业创新人才的有效手段,是理论过渡到实践的关键环节,应该引起师生足够的重视。然而大学建环专业在安排学生课程设计(如空调设计、制冷设计、供热工程课设等)时老师为方便指导,会连续好几届选用类似甚至相同的设计题目,他们自认为工程中遇到的问题都是“换汤不换药”,学生只需要掌握一般的设计思路就可以,殊不知这样做的后果会使学生的设计思路局限起来,只会按部就班地按着常规思路进行,甚至有些学生直接在之前师兄师姐设计的基础上直接将参数数据替换一下,自己根本不去思考为什么用这个标准或公式,这样会直接影响学生的责任感、独立分析解决问题的能力和勇于创新精神的培养和提升。
4.学校缺乏对培养学生创新能力的号召能力和激励机制。大学生朝气蓬勃,具有极大的可塑性和创造性。实现对其创新能力的塑造,学校方面若无法提供良好的发展沃土,若仅设置基本的奖学金制度,达不到对所有学生能力培养的要求,甚至让某些具有很强的创新能力但是文化课成绩却不是特别好的学生的创新能力受到压制,竞争意识也会因此下降,甚至会对学习失去兴趣,这完全违背了高校对人才的培养方案的要求。其原因与学校对学生创新等多种能力的发掘和鼓励力度欠缺有关。对我们建环专业也如此,高校专业负责人在制定新时期建环专业学生培养计划时,往往对学生基础知识过于重视,而忽视了对学生创新能力的培养,而这创新能力对其人生发展更为重要。也因此建环专业学生普遍创新能力不够强,这会对以后步入工作岗位独立承担一定的工作任务有很大挑战性。
二、建环专业培养学生创新能力建设性方案
目前不少高校都在努力建设研究型大学,而建设过程中一项紧迫而艰巨的任务就是尽快提高学生的创新能力。通过分析以上导致建环专业学生创新能力普遍较低的各方面的因素,各高校应该对症下药,针对自身专业发展现状和发展方向提出不同的解决方案,笔者经过分析不同原因总结出以下几点建环专业创新能力的培养途径。
1.及时调整建环专业各课程的设置。要提高建环专业的学生的创新能力,需改变传统的课程体系设置,加强基础并拓宽口径,优化本学科专业基础课程,构建综合能力培养体系,突出建筑环境学在学科建设的关键性地位和核心基础的专业特色,从而通过新的学科建设体制加强对学生创新意识和实践能力的培养,加强学生运用所学知识解决实际问题的能力。在实际教学过程中,老师应该将知识传授、创新能力培养和综合素质提高重视起来,并紧跟学科前沿及新技术,如:暖通空调热泵技术、高层建筑暖通设计、建筑节能技术以及可再生能源理论等新的领域,这样会加强学生对本行业的发展方向的了解和兴趣,激发学生的创新兴趣。
2.更新教材版本和教学模式,紧跟专业发展的步伐。教材是学生在校期间接触专业知识的媒介,各学校要充分分析目前专业的发展动态,选择教材要紧跟本领域的发展方向,这可以让学生能够更早地接触专业中较新的东西,不仅促进学生的创新能力培养,而且对以后更快适应工作岗位也有促进作用。教学模式要及时更新,加强学生在课堂教学的地位,增加师生之间的互动环节,活跃其思维方式。在实验教学中,淘汰过时的仪器,及时引进新的精度高的实验装置,这会使学生增加对实验结果的信任程度,从而有效验证一些基本规律的正确性。另外,要在实验过程中有意识地锻炼学生独立操作能力和独立分析问题的能力,要求学生独立设计实验方案,自拟测试方案和实验报告,自己设计并搭建实验台。这样在实施的过程中学生思考和解决实际问题的能力自然就得到了锻炼,从而有效地提高学生的创新能力。
3.对建环专业课程设计和毕业设计环节的模式加以改进。改革课程设计和毕业设计模式主要是改变设计选题,将课程设计进行深化和拓宽要求学生提出自己的设计思路和方法,使学生在设计过程中能主动寻找问题、发现问题、解决问题。这有效地提高了学生综合分析问题和运用所学知识解决实际问题的能力。[4]而且教师在设计选题时,可以提供一些比较新颖的设计项目,以发散学生创造思维,增强其创新能力。
4.采取鼓励措施或其他方式加强培养学生的创新能力。设置不同的鼓励奖项并颁发给具有不同素质能力的学生会激发学生的进取精神和创新意识,从而鼓励学生向多方向全面发展。学校可以组织学生参加一些实践、创新的活动,如给定一非常规的建筑,组织学生对此进行不同形式的空调系统、供暖系统、冷热源系统或防排烟系统的创新性设计,最后由相关老师对学生不同设计进行评价并对创新性强的设计同学给以嘉奖,这会有助于增强学生的创新意识。
建环专业必须重视学生的创新能力培养以适应未来专业发展方向和行业技术进步需求。高校在重视学生创新能力培养基础上要在教材建设、课程设置、实践环节以及课内和课外协调方面采去有效措施,促进高素质的创新型人才人才,为暖通空调领域的发展以及推行建筑节能国策做出应有的贡献。
参考文献:
[1]韩宇涛,胥海伦,邹国荣.建筑环境与设备工程专业生产实习的探讨[J].湖北教育学院学报,2005,22(5):80-81.
[2]杨吉民,李清清,张照辉.建筑环境与设备工程专业应用型人才培养体系构建[J].高等建筑教育,2009,18(6):18-21.
[3]陈劲,胡建雄.面向创新型国家的工程教育改革研究[M].北京:中国人民大学出版社,2006,12.
本课题的目的:通过课程设计,要求学生掌握建筑施工的基本知识,了解单位工程施工组织设计编制的程序和依据,掌握编制方法、步骤,能够综合运用所学知识,正确进行单位工程施工组织设计的编制、设计和调整。
本课题的意义:本研究题目与四年所学专业目标一致,本人就业方向与所学专业目标和本研究题目一致。通过本次毕业设计,培养自己综合应用能力、分析解决工程实际问题能力和创新精神,为未来工作奠定基础,因为自己毕业后从事就是施工工作。同时,也培养了对工程量计算的能力,以及施工五大员的管理能力。
研究现状分析:土木工程专业的培养目标是培养施工企业建造师初步能力,在校获得施工员证书,施工组织设计编制能力,是施工员和建造师必备的能力之一,是最重要的能力,因此凡是毕业后从事建筑施工工作的人,都在努力掌握施工组织设计能力。
随着建筑工艺的日趋复杂化—主要是高层、大跨与深基坑的不断增加,垂直运输、吊装与支护、降水等变得更加复杂;设备安装技术也越来越先进—主要表现在智能工程方面,如3A工程(办公自动化OA、通讯自动化CA、设备自动化BA),出现了复杂的布线系统;环境保护、文明施工和质量(ISO/GBT的执行)安全要求的重视,使得施工组织也越来越复杂,越来越被重视。
在施工组织设计方面,在我国施工方法选择越来越合理,施工机械化程度越来越高,工作效率大大提高,施工技术组织措施越来越先进而具体,并在质量上与国际接轨,严格贯彻执行各种规范、规程、标准以及相关法规,施工质量大大提高。网络计划已普遍使用,与横道图并用,充分运用二者各自的优点,提高进度计划的科学性和实践性,同时加强进度控制,保证计划的贯彻实施。文明施工越来越被重视,施工平面图设计合理而可行。尤其是尊重人权,重视健康,安全问题得到高度重视。在争取最大利润的同时,“抢工期,保安全,重质量”,实现甲、乙双赢的目标。
与国外发达国家比,我国在施工方面尚有一定差距:主要是“四新”和计算机在施工中的运用,以及管理等方面较落后。“四新”,指新产品、新技术、新工艺、新结构。许多在国外早已普及,在我国却刚刚开始,譬如竹胶模板、滑模、早拆模板,冷扎钢筋、机械连接、电渣压力焊,免振混凝土、泵送混凝土、预应力混凝土,以及基坑板桩支护、人工降低地下水、门式脚手架、小桁架模板支架、,苯板外墙保温、SBS改性沥青防水、塑钢窗、地暖等。“四新”的出现,要求在施工组织上更加严禁、先进,从而达到优质、高效、安全低耗的目标。计算机在施工中的运用,我国十分落后,主要表现在预算、施工组织设计以及财务等方面。施工组织设计中的进度计划编制与修改、指标分析与方案分析、钢筋的统筹下料等,目前计算机利用很薄弱,影响了高效、低耗的实现。管理方面主要表现在进度控制上。施工组织强调有目的、有秩序、有系统地结合起来,而管理强调管辖、控制、处理。目前施工只注重施工组织设计的编制,而施工中的管理却被较严重地忽视,而这恰恰应是重点,质量靠过程控制,效益从管理中得到。因此,本次毕业设计计划重视这三方面的研究,争取有所创新。
本课题特点:
本次施工组织设计工程的总建筑面积为4264.55㎡,建筑层数为地上六层,建筑高度为20.70M,建筑结构为砖混结构,建筑结构安全等级为二级,使用年限为50年,抗震设防烈度为7度。
该工程长度为49.75m,不需要设置伸缩缝,不必设置后浇带。施工缝可留于房屋中部,折线型,按两个施工段进行施工。因为是坡屋顶,所以工程量计算较复杂。
二、本课题的基本任务、拟解决的主要问题,及其实现途径、方法和手段
本课题的基本任务:根据给定的建筑施工图、结构施工图,完成工程量计算;根据给定的施工条件、有关工程量计算资料,完成一个土建工程施工组织设计。
本课题的基本内容:
(1)工程量计算:包括建筑工程和装饰工程;
(2)工程概况:包括工程特点,地点特征,施工条件等;
(3)施工方案:包括施工程序、顺序、起点流向,施工方法,施工机械等;
(4)施工进度计划:包括横道图和网络图,含劳动力动态图等;
(5)资源需要量计划:包括人工,材料,构件和机械等;
(6)施工平面图设计:(场地给定)
(7)技术组织措施:包括提高质量、保证安全、提高效率、降低成本、文明施工、缩短工期措施等;
(8)技术经济指标。
拟解决的主要问题,及其实现途径、方法和手段:本课题难点是进度计划的编制。计划通过网络下载方法和实习机会获得施工组织设计的案例,通过大量施工组织设计实例的研究,取长补短,从而获得国内外在相应方面的优秀设计经验。实现途径:文献研究与调研、访谈;分析、整理典型材料;撰写毕业设计书。实现方法:本课题研究主要采用调研法、比较法和文献法。
实现手段:一律电子板打字和绘图。尽可能考虑使用预算软件校核工程量;尽可能考虑使用施工组织设计软件校核进度计划。
三、完成本课题所需工作条件(如工具书、计算机、实验、调研等),可能遇到的问题以及解决的方法和措施
完成本课题所需工作条件:
工具书:《房屋建筑制图统一标准》,《建筑工程计价定额》,《建筑装饰工程计价定额》,《施工质量验收规范》,《施工操作规程》,《安全技术规程》,《建筑工程质量验收统一标准》,《建筑法》,《招投标法》,《质量管理条例》,各种相关标准图集、各种施工设计手册,以及本专业的各类专业课程教材。
手中的土建结构施工图纸和建筑施工图纸,个人电脑。可能遇到的问题以及解决的方法和措施:
工程量计算方面:主要是各种工具书较为短缺,包括定额、设计图纸中所涉及的各种标准图集等。解决办法:部分可以利用毕业设计经费购置,部分通过毕业实习搜集,部分通过网络查取等。
施工组织设计方面:模板设计和进度计划编制是难点,主要通过网络下载相关案例总结经验。
四、已查阅参考文献目录
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五、进程安排
1、1月5日-1月14日(前期)调研、搜集资料(实习)
2、2月27日-3月2日(第1周)论证、开题(实习)
3、3月5日-3月16日(第2、3周)识图、熟图
4、3月19日-4月13日(第4、5、6、7周)工程量计算、劳动量计算
5、4月16日-4月20日(第8周)计算,中期检查
6、4月23日-5月27日(第9周)毕业实习
7、4月30日-5月25日(第10、11、12、13周)编写土建单位工程施工组织设计
8、5月28日-6月1日(14周)设计,提交初稿、修改
9、6月4日-6月8日(第15周)修改,定稿、打印装订、做PPT