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【关 键 词】 课程设计;液压传动;理实一体
一、课程定位与设计思路
(一)课程的定位
《液压传动》这门课程是工程机械专业学生必修的一门专业基础课程;它是以机械制图、机械基础、电工与电子等课程为基础,同时对后续的工程机械的液压系统分析与故障诊断,解决生产实践问题都有极其重要的作用。所以它在先修和后续课程中起到承上启下的作用。
几乎所有的工程机械都包含有液压传动知识,该专业对应的职业岗位有工程机械装配、调试、维修和售后服务。根据岗位要求的职业能力和职业素养,我们把该课程的目标定位为:培养具有一定职业能力的从事工程机械使用保养、检测、维护维修、运行管理及技术服务等工作的高素质技能型人才。
(二)课程的设计思路
基于该课程的定位,课程设计的思路从两方面考虑。一方面,根据行业和岗位特点,确定有效的教学内容和教学形式;另一方面,针对中职学生的总体特点,确定全新的课程教学模式。
将枯燥难懂的教学内容融入工作过程中,整个课程由若干个学习情境构成,每个学习情境包含不同的工作任务。希望同学们完成各个工作任务后对液压知识从认识了解到熟悉熟练。整个教学过程中知识点的难度在逐步增加,但希望教师的讲授程度逐步降低,从最初的讲授者、引导者直到学习的陪伴者;学生的学习自主度逐步升高,从最初的凝听者、参与者直到学习的主导者。
教学模式的确定遵照任务驱动、实践主导、能力拓展、教学做一体的原则,以典型任务为目标配以行动导向为指引;以学为主体,导为主线实现任务驱动的理实一体化教学模式最终实现课程的知识目标:够用为度;技能目标:从模仿到熟练;情感目标:职业素养的养成。
二、教学内容的选择
课程设计教学内容的选择有两方面考虑。一方面,以“必须”“够用”为度选取教学内容;另一方面,根据岗位要求构建若干学习情境,及各个实用典型任务。
每个工作任务包含任务目的,主要知识点及工作任务书三部分内容。学生以小组学习的方式完成各任务工作过程及工作任务书。教学全部在专业的理实一体化教室完成,用四周半的时间实行整体连续性教学。
三、教学过程的组织与实施
根据对学情的分析,15个典型工作任务基本采用的是六步教学法,这是参照了德国行动导向六步法,在理实一体化教学的实践基础上形成的。分为设疑定标,自主探究,合作交流,引导创新,自主展示,反馈评价六步。以第一个工作任务液压千斤顶为例:
第一步,设疑定标:教师布置信息收集任务,让学生明白任务目标;学生收集传动的例子。
第二步,自主探究:教师从学生感兴趣的生产实例引入,通过播放视频,从生活中常见的液压设备出发,从而引发学生对本课程的联想,为什么液压千斤顶是大力士?学生分组讨论、观察、研究千斤顶。
第三步,合作交流:教师设置千斤顶游戏,给出引导问题,引导学生玩游戏的过程中如何观察、体验、思考。学生小组合作完成游戏,根据老师设定的引导问题,小组讨论交流。
第四步,引导创新:教师根据重难点给出探讨问题,小组探讨。巡视各组的探讨情况,及时给出不同的意见和指导。学生按小组讨论探讨问题。学生在老师的点拨下突破重难点。
第五步,自主展示:教师听各个小组的成果展示。学生以小组为单位自主展示小组探讨结果。
第六步,反馈评价:教师小结并点评各小组在合作、探讨、展示中的表现。学生对本任务的完成情况进行小组互评、自评。完成工作任务书。
四、教学方法和手段
学习任务的过程中利用游戏法、兴趣法、反馈法、设问法等让学生分组探讨、自主学习、自我评价、理论联系实际实现知识的传递、迁移和融合最终促成学生养成良好的学习习惯,职业素养。利用透明教具、解剖教具、多媒体、动画视屏、实物图片等教学手段直观多样,激发同学们的学习兴趣。这样的教学方法和手段达到了一定的效果,让同学们的学习积极性和自觉性有所增加,整体反应良好。
五、考核与评价
对这门课程的总体考核与评价分四个部分。考勤与文明安全生产占20%;小组内表现(包括代表小组总结陈述,小组内讨论的积极性,任务执行的结果)占20%;操作表现占20%;期末考核占40%。其中期末考核包括操作,笔试,口试三部分。
该课程教学设计的特点是以任务驱动的理实一体化教学,教学模式注重学生能力拓展及多元化考核。
总之,教学设计是为了适应职业教育的不断深化改革,满足学生零距离就业的教学要求,使学生能够将课本上的理论知识和实际应用很好结合。在具体实施过程中,我们还需不断地总结分析并加以改进,让我们的教学为培养高素质的专业人才发挥更大的作用。
【参考文献】
关键词:创新能力;TRIZ理论;教学环节
作者简介:曹贺(1978-),女,辽宁昌图人,黑龙江科技学院机械工程学院,副教授;刘训涛(1975-),男,黑龙江鸡西人,黑龙江科技学院机械工程学院,副教授。(黑龙江 哈尔滨 150027)
基金项目:本文系黑龙江省高教学会“十二五”规划课题“TRIZ理论在本科教学中的应用与大学生创新能力培养的研究”(项目编号:HGJXHC110906)、黑龙江省教育科学规划课题“基于卓越工程师培养的本科毕业设计改革的研究与实践”(项目编号:GBC1211109)的研究成果。
中图分类号:G642?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)31-0027-02
高校推行教学改革进行素质教育,构建新型人才培养模式,必须重点突出创新,必须坚持知识、能力和素质的辩证统一。专业知识的传授是教育的主要内容之一,但知识不等于能力,更不等于综合素质。理论教学包括基础课和技术基础课等一系列课程,实践教学包括各类实验、实习、课程设计、毕业设计等。[1]为适应新时期应用型人才培养的要求,必须要使创新能力培养贯穿于教学的每个环节。即将理论教学与实践教学很好地融合,将创新能力培养贯穿其中。
一、大学生创新能力的培养有规可循
联合国教科文组织丛书《教育——财富蕴藏其中》指出:“在社会和经济迅速变革的世界里,可能更重视想象力和创造性。”大学生是创新人才的主力军,蕴藏着强烈的创新潜能,需要去培养开发。大学生精力旺盛,朝气蓬勃,乐于接受新事物,不愿意固守陈规,他们思想活跃,精力充沛,善于学习,创新欲望强。大学生这些积极的特点需要爱护并正确引导,培养、开发和挖掘大学生的创新潜能。
人的创造性是随着人的大脑进化而进化的,其存在的形式表现为创新潜能,将创新潜能转化为显能,也就是创新能力,这就是创新的可开发性,即创新能力是可以激发和提升的,创新思维是可以通过训练培养的。
TRIZ是解决发明问题的理论。TRIZ理论是前苏联阿奇舒勒等研究人员在分析研究了全世界250万件专利的基础上所提出的发明问题解决理论。TRIZ理论认为发明问题的基本原理是客观存在的,发明问题具有可预见性。TRIZ研究人员发现,在一个工程领域中总结出的技术系统进化法则、发明原理及解决方案可在另一工程领域实现。[2]正是在进行这些研究的基础上,形成了解决发明问题的系统化方法——TRIZ理论。其中的进化法则、40个发明原理、矛盾矩阵、物-场模型分析、76个标准解法、ARIZ等发明创造模型成为了开启创新之门的“金钥匙”。应用TRIZ理论时,首先要将待解决的问题抽象转化为TRIZ问题,然后利用TRIZ的发明原理、标准解等工具,得出该TRIZ问题的解决方案模型,最后再通过类比应用转化为该问题的最终解决方案。[3]
大学生的创新思维和创新能力的培养和开发可以借助TRIZ理论这个系统化的创新工具,将TRIZ理论融入到教学的各个环节当中,形成基于TRIZ理论的创新训练框架。如图1所示。
二、理论教学中结合TRIZ理论
创新能力是靠教育、培养和训练激励出来的。在课程教学中引导学生进行自我训练,有意识地观察和思考一些问题,如“为什么”、“做什么”、“应该怎样做”、“是不是只能这样”、“有没有更好的方法”等。依托与日常生活及各行业联系紧密“工程流体力学”和“液压与气压传动”等专业基础课,在教学过程中引导学生思考现实生活中的各种现象,启发学生根据需要提出问题,并采用发散性思维解决实际问题。[1]让学生在课堂中用TRIZ理论进行思考、讨论,拓展学生分析和解决问题的思路,激发创新意识,进行创新思维训练。比如,在“液压与气压传动”课程中,适当地加入训练学生发散思维的环节,请学生运用TRIZ中的发明原理及技术矛盾解决矩阵来设计某些液压元件的改进形式,或改变回路的布置方式来实现同样的功能。从而使学生更加深入透彻地了解和掌握课程内容。又如,在“工程流体力学”课程教学中,流体力学的现象很多,在讲授流体力学现象的时候,不按常规的方式去解释现象及其原理,而是采用科学发现的方式,通过现场实验或flas直观展示流体现象的整个过程,引导学生观察和思考,从而解释现象,揭示其原理,这比灌输式的教学方法更能使学生印象深刻,同时锻炼了学生分析和解决问题的能力。
三、实验教学中引入TRIZ理论
综合性设计性实验主要是用来培养学生综合运用所学理论分析问题和解决问题的能力。[4]这些实验不同于验证性实验,需要学生充分发挥创新思维能力对实验进行设计和分析。比如,在液压传动综合实验的教学中,首先由学生自拟实验方案,选取实验元件,设计回路。其次在液压系统仿真软件Automation Studio下进行系统模拟,该软件具有对液压系统虚拟设计、模拟、测试、分析等功能,通过模拟可以进一步完善、修改液压系统的设计及分析等工作。最后在我校力士乐液压实验台上安装、调试系统,并进行相关参数测试。在综合性设计性实验的教学中引入TRIZ理论,启发学生的创新思维来完成实验内容。同时,鼓励学生找出现有实验方法的不足,怎样利用这些不足?这样可以帮助他们发现有价值的内容,提出改进的方向,增加系统的理想度,指导学生应用TRIZ理论中消除矛盾的规律找出可行性方案。
四、课程设计和毕业设计中应用TRIZ理论
关键词:机电工程;液压与气压传动;高校
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2017)04-0006-03
当今世界科学前沿的重大突破、重大原创性科研成果的产生,大多是多学科交叉融合的结果。因此,多学科交叉融合促进了优势学科的发展,新兴学科的产生,以及重大创新的推出,同时也对拥有交叉学科知识技能人才的培养提出了新的要求。机电工程作为一个典型的交叉学科,在其专业教学中越来越多的课程呈现出学科交叉性。相比其他一些专业基础课程,其在课程内容和课程实践等方面具有自身的特点。其中“液压与气压传动”课程是机械工程方向中机电结合比较典型的一门传统课程[1]。该门课程融合了流体力学、机械设计及原理以及自动化控制等多门相关课程的知识运用,是一门将机械与电子控制技术相结合的具有交叉学科代表性的一门课程。
“液压与气压传动”课程知识点繁杂,理论性、系统性和逻辑性都较强,部分内容较抽象。同时作为一门传统课程,虽然其教学理论基础比较丰富,但是随着当前应用领域和场景的变化,目前的课程体系已经不适应社会发展对创新型、应用型人才的需求,因此在课程教学上还需要与时俱进,进行相应的教学改革和调整。
一、“液压与气压传动”课程教学现状
随着我国高等教育由精英化向大众化阶段的稳步发展,人才培养的多元化格局日益明显,将应用型本科人才作为学校主要的人才培养目标是很多普通高校的必然选择。应用型人才指的是一切从事非学术研究性工作的实际操作者,他们需要把科学原理应用到社会实
践中,以创造直接的经济利益和物质财富。“液压与气压传动”作为一门经典的机械类专业基础课,已经形成了“理论教学、验证实验、课程设计”的课程体系。在该体系下,结合我国高等教育的应用性趋势,通过本课程的学习,学生要掌握液压与气压传动技术的基本概念和基本原理,掌握常见的液压和气压元件的结构、工作原理、特点、应用和选用方法,熟悉各类液压基本回路的功用、组成和应用场合,了解和掌握现有的系统,能够分析系统和设计系统。本课程要使学生具有液压设备的维护技能和自学能力,同时注重培养学生的工程实践能力和创新能力。但是和上述课程定位矛盾的是,现有的教学内容安排和教学方式都无法完全达到相应效果和要求[2]。
(一)教材内容编排不合理,内容陈旧
现有的教材内容仍然是以流体力学基本理论、液压气压传动元件、液压气压传动回路为主,各章节的编排关联性并不明显,而且部分章节内容过于陈旧,与实际应用结合的部分比较缺乏,使得学生在学习过程中,难以抓住重点,对课程没有形成整体准确的认识,造成学习兴趣不高,学习效果不好的结果。例如,大部分传统教材在传动力学理论这一章中介绍了流体三大方程,引入了“液动力”的概念和计算方法。但是在举例时,选择的是比较抽象的示例,其和实际应用关联不大,而且在后续的元件介绍章节中却没有对“液动力”做相关的介绍,导致学生在学习这部分内容时,感觉抽象难懂,且和液压与气压传送课程相关性不高,使得他们对此的学习兴趣不高。
(二)教学方式单一
受教材和教学资源的限制,传统教学方式还是以多媒体演示的方式进行辅助教学,即将部分教学内容以图片或动画的方式展示给学生,配以教师的讲解,使得学生比较直观地学习液压系统工作原理。但是这种方式的缺点在于学生缺乏学习的自主性和互动性,学生学习还是处于被动,同时原理的展示与系统的实际应用关联性较小,因此教学效果仍然差强人意。例如,在介绍各种液压泵的工作原理时,传统的教学材料是以简化后的动画来进行展示,这种方式的优点是原理性展示简单直观,但是展现不出实际元件的特征,例如在介绍齿轮泵的困油现象时,就无法展示清楚现象发生的所在位置和原因。
(三)实验环节
在实践实验环节,目前的实验平台主要以液压和气压传动系统搭接平台为主。其中以液压传动系统为例,受硬件配置的限制,搭接的回路比较有限,另外接口的拆装费时费力,导致实验环节的时间大部分浪费在连接系统元件上,而在系统的设计与整体认识上着力过少,导致学生对实验学习的内容没有清晰的认识,进而对实验学习的积极性不高。
二、“液压与气压传动”教学策略
(一)优化教学内容
早期高等教育以精英教育为培养目标和培养群体,而随着高教规模的扩大,高等教育逐渐向着普及性教育方向l展,教学培养的目标也针对群体需求逐渐多样化,大学教育培养的不再仅仅是研究型人才,更多的是应用型人才。对于研究型人才,教学内容可着重放在课程的理论和推导部分,而对于应用型人才则应把教学内容重点放在工程应用上。前者的自学能力相对较强,其培养目标在于学科课程的继续深造和学科理论知识的研究,而后者的培养目标在于实际工程应用系统设计和操控能力的培养[3]。因此在进行教学内容的选择和组织时,不能再把时间花费在基本公式的推导和演算上,而
是把系统实际情况和流体理论基础结合起来,强调理论的应用,而非理论的证明和推导。
作为一门综合应用型的课程,“液压与气压传动”系统融合机电专业多门课程的内容。例如,系统中采用的各种液压元件涉及了机械原理、机械设计等课程的相关知识,系统的控制部分涉及了传感器、电路控制、PLC控制等课程的相关知识。因此,在讲授这门课程时,不能将其看作一门独立的课程进行介绍,而应该在讲授过程中,引导学生结合之前所学的相关课程知识进行拓展性、思考性的学习。图1所示为讲授液压溢流阀时的思路拓展。
当前大学毕业生到社会,特别是到企业工作,虽然需要有广泛的知识,但由于任何工作单位都有重点有分工,因此,即便是到液压元件或系统制造企业工作,也有不同的针对性和着重点。例如,做液压元件设计的,需要对元件的设计及制造比较了解;而做系统设计的,则只需要了解元件的使用功能,而不需要掌握元件的设计制造过程。因此,在教学过程中,可以针对授课对象的学习兴趣和特长,从这两个方面分别进行引导和讲解。如表1所示,两种教学引导方向决定了讲授内容的重点,以及对学生学习的重点要求不同。
表1 教学引导方向与教学内容重点
每一个学生的学习基础不同,学习兴趣不同,设定的学习重点方向也不同。在机电专业的“液压与气压传动”教学中,有些学生对机械设计方向感兴趣,有些学生对机电系统控制技术感兴趣,由此也决定了他们未来就业的方向,这样在课程教学中教师应针对这些不同的方向,对其进行有针对性的引导,使得他们在各自感兴趣的领域进行更多的课程实践和学习。例如,对机械设计方向感兴趣的学生,可引导他们着重液压与气压传动元件的机械结构设计的学习,如分析实用性较强且比较典型的元件结构设计方法,利用CAD软件进行元件的设
计和图纸的绘制等。而对机电系统控制方向感兴趣的学生,则引导他们着重液压与气压自动化系统的O计方面的学习,如机电伺服转换技术、PLC控制等技术的应用,掌握自动化系统设计软件的使用,完成液压与气压传动系统图的绘制和软件设计。
(二)运用基于问题的教学方式
“授人以鱼,不如授人以渔”,自主学习能力是现代社会中对工科毕业生的最基本要求,同时自主学习也是学习效果较好的一种学习方式,因此在课程教学过程中要引导学生的这种自主学习的主动性。在“液压与气压传动”这类与工程类的课程教学中,要实现学生的自主学习能力的培养,就是把工程实际问题引入课堂,采用“面向问题的学习”的教学法,引导学生去寻找解决问题的方法[4]。
例如,在讲解液压损失的章节时,传统的方式就是把液压损失计算的相关参数和公式演算给学生,让学生了解怎么计算液压管道的液流压力损失。但是从“面向问题的学习”角度出发,学生应该了解液压管道中液压损失的基本原则,并能应用这些原则来解决系统中设计损失的问题,还能选择适当的原则来获取解决液压损失的方案和措施,进而能够评价一个液压管道设计的优劣,或能为一个新应用设计一个相应的液压管道。
为了能够实现“面向问题的学习”,首先在教学材料的准备上,相对传统教材来说,需要准备更多开发的资料信息提供给学生。因此,开发数字信息化的教学资源平台是一种必要手段。但是传统的教学资源平台,往往只是通过网站平台提供一些课件PPT、教材插图静态信息,缺少互动性和对学生学习的渐进式引导,所以对提高学习效果并不明显。随着网络技术的发展,Web平台具有越来越强的动态特性,包括互动性、动态图形、立体图像的处理能力、移动性等。尤其是HTML5标准的Web平台,它支持离线访问、支持全媒体内容展示、支持交互式的2D/3D 图像渲染、提供丰富的API 以调用移动设备的硬件,以此为基础开发互动式数字化教学平台,可以达到“面向问题的学习”的互动性和引导性的功能。在平台中,对液压与气压传动系统的教学资源进行优化分类,采用更直观和有趣的方式进行展示,同时展示的内容要与工程实际相适应,不再用抽象简单的图片或动画来进行原理说明,而是结合工程实际,用现实系统和元件来加以展示。平台的内容要方便学生检索,同时要便于学生进行知识点的串联和总结,帮助他们能够对整个课程内容进行归纳,形成一个清晰的认识。
其次,在教学方式上,课前可提出液压与气压传动的实际工程问题,由学生自行查阅资料,课堂上展开小组讨论或问题陈述和演示,然后教师再引导进行理论性的分析,带出课程相关的知识点。目前比较有代表性的形式就是“翻转课堂式教学”。通常情况下,学生的学习过程由两个阶段组成:第一个阶段是“信息传递”,是通过教师和学生、学生和学生之间的互动来实现的;第二个阶段是“吸收内化”,是在课堂前后由学生自己来完成的。由于缺少教师的支持和同伴的帮助,“吸收内化”阶段常常会让学生产生挫败感,丧失学习的动机和成就感。“翻转课堂”对学生的学习过程进行了重构。“信息传递”是学生在课前进行的,教师不仅提供视频,还可以提供在线的辅导;“吸收内化”是在课堂上通过互动来完成的,教师能够提前了解学生的学习困难,在课堂上给予有效的辅导,学生之间的相互交流更有助于促进他们知识的吸收内化过程。
(三)改进实验教学方式
实验实践教学是对学生专业应用能力的一种训练和培养,目前国家逐渐推进本科教育向应用型大学教育的方向发展,实验实践教学的比重也越来越大,要求实验、实训、实习环节,实训实习的课时占总的专业教学课时的30%以上,并建立实训实习质量保障机制。这样使得其在课程教学中的重要性也越来越大,影响最终的教学效果。因为应用型教学的目的是要培养应用型人才,其强调专业性、职业性知识与能力的培养和训练[5]。
目前大部分高校的“液压与气压传动”课程的实验内容分为两个部分:认知型实验和验证式综合训练型实验。认知型实验主要是通过对液压与气压传动元件进行拆装实验,进而了解其工作原理及其性能;验证式综合训练型实验主要是搭建液压与气压传动系统的几个典型回路,进行性能验证性实验。因此,在进行“液压与气压传动”实验教学时,教师不能再局限于传统实验台的回路搭接,而应利用现有的仿真软件,拓展实验平台,完成多种多样的综合性的工程实际系统的设计,加强对学生系统设计能力的培养。同时,教师在实验教学过程中,引入工程实际问题,要求学生通过小组分析和讨论,完成解决工程问题的方案设计。通过这种方式,学生的专业能力、个性能力、社会能力和方法能力将得到综合性的训练和培养。例如,在进行系统设计教学时,要求学生设计完成一个实际液压与气压传动控系统,要求学生利用仿真软件,搭接出系统图,并能够完成系统的控制和运行操作。
同时在现有实验条件下,在实验实践考核方式上做一些改进,也可以提高教学效果。例如,最终的实验考核,采用抽签选题,分组搭接的方式。题目从实验项目中提取,只给学生提供所需的液压与气压元件,按要求搭接相应功能的回路。这种带有游戏色彩的考核方式,能让学生避免呆板地应对考试,而体验到考核的挑战性和趣味性。通过题目给出的元件符号,学生选择寻找正确合适的搭接元件进行回路搭接,由此体现学生平时的理论学习和实际动手的成果。
三、结语
从“液压与气压传动”作为一门机电工程学科交叉性应用课程的角度出发,提出在教学内容上从元件设计和系统设计两个方面进行有针对性的优化组织。教学方式上采用“面向问题的学习”教学方式,将工程实例更多引入教学过程,以教会学生掌握系统综合分析与设计为目的,同时开发互动性好的Web平台辅助教学,引导学生带着问题主动学习,这对提高课程的教学质量有积极的作用。
参考文献:
[1]伍,罗英姿.交叉学科人才培养的几个理论问题研
究[J].江苏高教,2010,(2).
[2]张国庆,刘保军.机电工程专业传感器课程的教学探索
与研究[J].课程教育研究,2014,(16).
[3]李笑,肖体兵,杨雪荣等.液压与气压传动课程体系的改
革与实践[J].中国现代教育装备,2012,(7).
[4]芮宏斌,周春国,高峰.以“卓越工程师教育培养计划”促
进“液压与气压传动”课程教学改革实践[J].液压与气
关键词:高职高专;行业特色;综合型技能;改革探索
中图分类号:TH122-4;G712 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)007-000-02
一、引言
云南锡业职业技术学院依托行业企业办学,积极推进校企融合、工学结合的办学模式,坚持“质量立校、特色兴校、人才强校、服务荣校”的办学理念,加强与企业的融合育人、融合就业融合发展,注重学生动手能力的培养和职业岗位能力的训练,培养适应现代工业企业生产所需的高素质技能型人才,为云南省地方经济建设和有色金属行业提供人才支撑和智力支持,努力建设成为辐射行业和地图,综合实力强、人才培养质量高、特色鲜明的升级骨干高职院校。高职学生的特点主要为:(1)个人理想和现实差异的心理矛盾(2)文化基础差,入学成绩普遍偏低(3)自身素质与高校要求不适应(4)人生目标模糊,学习的主动性与自觉性不高(5)心理问题日渐增多(6)学习观念个性化、多样化。针对上述高职学生的特点,如何使学生更好掌握《机械设计基础》课程,以利于培养真正适应社会需要、行业需求的实用型人才作初步探索。
《机械设计基础》是机械专业主干技术基础课,主要包括机械原理和机械设计两部分的内容。本课程的教学目标分知识目标,能力目标和素质目标三个层面,知识目标在于传授常用机构和通用零件的知识,能力目标在于培养学生的创新设计能力,素质目标在于提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。但我校学生机械基础知识较差,实验学时基本为零,学生实践知识匮乏。面对这种现状,我们必须对《机械设计基础》课程教学进行改革,从课程认知、课程体系、教学方法与手段、实验与实践环节等方面不断地进行探索和实践,以提高教学质量。
二、行业认知与课程定位
随着近年来适龄入学人数的下降伴随全国各地如雨后春笋般新起的高职高专又多。造成本校的招生工作带来巨大的挑战。为了保证学校的正常运行,对学生的文化成绩也有所微调。由于录取分数段较低而且录取的机电一体化技术、机电设备维修与管理两个专业存在文理混招大部分学生学习能力较差,学习的主观能动性不足,都不太重视理论课程的学习。为了使学生在思想上能重视该课程的学习,提高学生学习的兴趣,坚定他们学好这门课程的信心,行业认知非常重要。课程初期不仅要使学生充分了解该课程的主要内容、特点及重要性,还要做好行业专业认知及课程定位。针对行业认知,我们为学生介绍机械学科的含义、范畴、课程设置及就业前景,以激发学生的求知欲望;针对课程定位,我们一般会联系身边的科学、生动的实例,如汽车、千斤顶,电葫芦、缝纫机、自行车和平衡车等,来激发学生学习和钻研的兴趣,使学生体会到该课程的重要性,由被动学习变为积极主动的学习。
三、课程体系的整合
高职院校针对人才培养目标和理论课时相对紧的特点,对《机械设计基础》课程内容进行了整合。本课程涉及到工程制图、工程力学(理论力学和材料力学)、工程材料与热处理、机械基础、液压传动和公差配合等,如何协调各课程之间的先后顺序这一重要环节,理顺各课程之间的关系,形成有条不紊的课程体系有着比较大的难度。例如,工程制图、公差配合与键、销、轴承等标准件的内容。材料力学与机械设计基础中的强度、刚度设计校核。为了更好的适应现代科技的快速发展,对《机械设计基础》课程中一些比较古典、抽象和深层次的内容进行删除,增加电、液为动力的机构组合,结合矿山设备如颚式破碎机、浮选机、输送机、液压支架、掘进机、井架、绞车等行业设备有较全面认识。
四、教学方法与手段更新
我校学生学情不理想,基础知识薄弱,已经习惯了老师在台上讲,学生在台下听的学习模式,这种课堂模式缺少了学生的能动和自主性,导致课堂气氛沉闷,教学效果不佳。针对这种学情,我们教学设计要注意以下几点:
(1)教学内容设计以“工程实际”为原则,轻理论重实用。例如,在讲述铰链四杆机构时,充分列举在缝纫机踏板机构、火车车轮联动装置、公交车自动门的开启和飞机起落架结构。(2)多媒体教学和常规讲授教学合理地结合。多媒体教学手段的利用,使得常规板书教学中可以融入图片、3D模型、动画(四杆机构、凸轮、机械传动、齿轮加工)等内容,直观生动。而且多媒体教学在教师的解说和引导下,会调动学生的思考和探讨,这样课堂气氛活跃,寓教于乐,学生受益不少。(3)理实一体化教学必须执行。学生大多数对机械产品不入门,对于常用零件和典型机构并不能深入了解,所以现场教学和实践环节就必不可少。结合我校的办学特点,可以深入各采选厂、冶炼厂请工厂的工程师进行现场教学,在现场通过观察实际的机械设备,指定学生讲述这里面的机械设计知识,最后由教师总结课程。
五、实验与实践环节的增加
《机械设计基础》是一门理论+实践的课程,要培养学生的思考技能和创新技能,就必须注重实验、实践教学。并且实践教学主要以生活中实际相关联的机械设备为主。
我校自开设机电一体化技术、机电设备维修与管理专业以来就已经充分配置了机械零件实验室。其中有带传动、链传动、齿轮、轴承、销、键、联轴器、离合器、平面四杆机构、凸轮结构、槽轮结构、轴系零件的组合、动平衡和减速器。在我多年的教学过程中,根据教学进度及时组织学生到实验室进行参观加强对理论知识的掌握,增加学生对所学内容的感性认识。同时,增加学生在实验室动手的机会,根据我校机械零件实验室具体的条件,我们安排了5个实验项目:机构运动简图绘制、凸轮轮廓检测(采用与相关软件联机)、齿轮范成原理、轴系零件组合和减速器拆装实验。
我校自2007年开设机电一体化专业以来一直缺乏《机械设计基础》课程设计这一环节,造成学生在进行毕业设计时工程制图读图和绘图的能力较差,机械传动的设计与校核基本不会。传统的课程设计都是老师统一命题,不同的是给定的初始条件不同,但学生进行减速器设计的过程大同小异基本上按照网络现有的或者参考书的照搬照抄。这样的教学使得学生独立思考的机会很少更没有任何创新,缺乏学生对机械课程整个体系的全局认识。针对传统的课程设计,并与国内外大型企业的应用软件接轨,我建议使用UG、Solid works、Inventor等通用型3D软件进行减速器的设计,学生在使用软件进行减速器造型过程中可以加入自己的构思。将《机械设计基础课程设计》任务分成两部分:一是在进行《机械设计基础》课程教学中就进行一些零件的软件设计,二是在学期末进行两周的校企合作的设计项目或技术革新项目,在项目完成过程中学生可以激发自身的创新设计理念。
六、结束语
针对高职高专自身的特殊性,《机械设计基础》课程的教学在我校存在的问题,提出了几种课程教学改革的措施;对行业认知和课程定位,课程体系的整合,教学方法和手段更新,实验与实践教学的增加。从培养目标实际出发以学生更好地就业充分调动学生学习的主动性、积极性,使他们学有所得,培养学生综合运用知识的能力为后续的课程奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]云南锡业职业技术学院章程.
[2]庄严,郭在云.机械设计基础[M].北京理工大学出版社,2012.
[3]胡迎花.高职高专《机械设计基础》课程教学改革探索[J].科技创新导报,2009,20:164.
江西理工大学应用科学学院是一所三本性质的独立学院,经过多年的办学实践,培养“应用型”和“创新型”人才已成为学院培养目标[3-4]。依托学科开展多种科技竞赛活动进行创新人才和应用人才的培养是一种行之有效的办法[5]。我院于2008年首次参加了第三届机械创新设计大赛,作品“全自动计量售饭机”获得江西省赛区一等奖,这是江西赛区唯一独立学院获奖作品。改进后的第二代作品代表江西赛区参加全国大赛,荣获二等奖。该作品已申请专利,并有一些企业对此作品很感兴趣,计划进行市场开发。在首次参加比赛就取得较好成绩的基础上,我们积极备战,2010年携3项作品参加了全国第四届机械创新设计大赛江西赛区选拔赛,作品“机械手式机井救援机”获江西省一等奖,“土壤灭火器”获三等奖,“球型抗风暴救生艇”获优胜奖。“机械手式机井救援机”作为江西省选送项目参加全国比赛,并获二等奖。成绩的取得,来源于学生、教师、学校各方面的努力和坚持。在参赛过程中,我们分析问题,总结经验,制定出一套行之有效的操作模式。
一、以赛促学,调动学生学习积极性,激励学生创新欲望
独立学院的学生整体素质与重点高校相比有较大的差距,与省属本科院校相比也有一定的差距。学生的学习兴趣不高,厌学情绪较大,部分学习较主动的学生也容易被大环境同化。在课堂教学过程中,学生总是处于被动状态,很难发挥主观能动性,学习兴趣提不起来。为了更好将大赛融入到学生的学习生活中,以赛促学,我们进行了如下举措:
(一)成立机械创新协会当今大学生对学习兴趣不浓厚,但对社团活动却情有独钟。在机械创新设计大赛组织实施过程中,学院利用学生心理作用于2008年成立了机械创新协会,吸引了一批对机械创新有兴趣的学生,在课余时间以科研兴趣小组为单位开展课外实践活动,包括创新课题讨论、校外实习基地参观、小产品制作、基本加工技能培训、学术报告等。实践活动中,教师以创新理念引导学生,为学生提供了足够的思维发展空间,放手让学生大胆尝试,充分培养学生的创新思维能力、自学能力和动手能力。学生通过课外实践活动,加强了团队合作意识,拓宽了机械创新基础知识面。
(二)建立专用实验室固定的实验场所是顺利开展课外实践活动的基本保障。江西理工大学应用科学学院在实验楼建立专门实验室供学生使用。此实验室由机械创新协会管理,配备专门指导教师和常用加工工具如老虎钳、扳手、电锯、小型钻床等,并与学院实训中心建立联系,利用实训中心现有设备进行机械零部件加工并完成创新小产品的制作。这样学生可以充分利用课余时间,有计划地开展实践活动,避免了受常规实践教学的干扰,提高了学生参与课外实践活动的自觉性和主动性。
(三)定期开展学术报告和专业讲座针对机械爱好者定期开设系列讲座如:机械设计与创新能力培养、机械制造技术现状与发展趋势、传感检测技术在机电产品中的应用、单片机技术应用现状与发展趋势等,涉及设计方法、先进制造技术、测试技术、控制理论等专业技术方面知识。通过启发式、讨论式等多种方式,调动学生的积极性,引导学生思考,激发学生的创造性思维。还有一类报告是由学生自己主持的,由已毕业返校的校友和参加过往届比赛的学生讲述自己的经验,并对学弟学妹提出期望和告诫。系列讲座和学术报告的开设,拓宽了学生的基础,扩大了学生的知识面,培养了学生的创新思维,激励了学生的创新欲望。
二、以赛促教,加强教师队伍建设
教师是培养学生的关键,优秀的指导教师不仅应有较高的理论水平,更需具备较强的动手能力和丰富的实践经验。江西理工大学应用科学学院是2001年组建的独立学院,师资队伍结构不太合理,年轻教师居多,这些教师大多是毕业后直接进入学校参加教学和管理工作,动手能力和实践经验都有欠缺。机械创新设计比赛周期很长,从项目创意、立项、方案设计、具体零部件设计、加工制作、试验调试到参赛答辩准备等工作,需要指导教师长时间关注指导项目,并对指导教师的综合能力提出较高的要求。针对以上问题,学院在教师培养和提高教师综合素质方面做了很多工作。
(一)加强教师培训江西理工大学历来重视对青年教师的培训工作,通过多种途径来提高教师的水平。针对机械创新设计大赛,安排《机械设计》《机械加工工艺》《机电传动控制》《液压传动》等课程教师参加了教育部高等教育司举办的高校教师网络培训,通过学习先进教学理念和教学技法,借鉴其他院校的教学经验来改变教学观念,提高教学水平。鉴于青年教师实践经验欠缺、动手能力较差等因素,每年利用寒暑假时间,联系实习单位,送教师到工厂和企业进行实地培训,专门针对加工工艺、数控加工等专业操作进行培训。另外,还与本地的多家机械加工企业建立校企合作,定期派教师到生产一线去进行实践,并在合作单位与工人师傅共同指导完成《机械加工工艺课程设计》等实践环节。
(二)丰富课堂教学内容,创新实验教学现如今大学教育还是以课堂教学为主的教育模式,因此课堂教学水平的高低反映了学校的建设水平。江西理工大学应用科学学院针对机械创新设计大赛,丰富《机械原理》《机械设计》等基础课程的教学内容[6-7]。利用校内实训基地、功能实验室和机械创新设计大赛,形成有较强工程背景的教学环境,使直观式教学、现场式教学方式的采用如鱼得水。在这样的教学环境下,通过一系列以机械产品为对象的实训项目,以及采用大量的源于生活、源于生产一线的案例,使教学内容注入更多的工程因素,达到基本知识、基本理论与工程实际紧密结合的目的。为了培养学生的创新设计能力,在课程建设中对实验室进行扩充,在原有传统机械零件模型和机构模型基础上,进行机构创新、轴系创新、机械系统创意组合和慧鱼创新设备的购进,在试验内容上,增加机构创意设计、组合式轴系结构设计、机械传动综合实验等。
(三)建立教师工人相结合指导模式鉴于教师、学生动手能力较差,参赛模型或实物制作过程比较困难这一问题,结合江西理工大学实际情况,制定了教师工人相结合的指导模式。学院的目标是培养应用型人才,因此在实习环境的投入上比较大。学院有完整的金工实习工厂,其中包含了机加工的全部工种:钳、车、焊、热处理和数控机床加工,并配备经验丰富的生产工人进行实习指导。利用学院现有优势,在参赛初期的选题和方案设计阶段由教师指导完成,在模型或样机的加工制作阶段,由教师和工人共同指导,学生具体操作完成零部件的加工和参赛样机的装配。
三、以赛促改,制定科学的教学计划
机械创新设计大赛每两年一次,不利于学校教学计划的安排,难以保证每届学生都有机会参加;比赛筹备时间太长,从题目的公布到参加地区预赛要一年多时间,容易与正常的课程教学相冲突;大赛没有纳入教学计划,作品的设计、制作场地易与教学相冲突;大赛对学生知识面要求很广,涉及的课程多,包括力学系列课程、机械设计基础系列课程、电工电子、计算机控制、程序设计系列课程、机械加工工艺等,学生在低年级没有掌握好大赛需要的一些基本知识和技能,为了完成比赛任务临时抱佛脚,却又耽误了新课程的学习,高年级学生又忙于考研和找工作没有充足的时间参加大赛。针对这一问题,杨叔子院士在《再论机械创新大赛很重要》的报告中已经提出“:这一大赛不是可有可无,建议纳入个性化教学计划,并从体制上加以保证。”鉴于此问题,江西理工大学应用科学学院进行了系列教学改革。
(一)优化课程体系针对机械创新设计大赛我们已完成省教改课题“培养高素质应用型机械专业人才的综合课程设计改革”(课题编号:JXJG-06-84-1)和校级教改课题“以创新设计大赛为切入点的《机械原理》教学改革”的研究工作。通过两课题的研究在原有教学计划基础上,针对机械创新设计大赛和综合课程设计改革[8],将机械专业09级教学计划中的机械原理课程设计、机械设计课程设计和专业课程设计分别改为机械创新设计(一)、(二)、(三),使之成为连续的实践教学环节,并在课题的设置上,增加创新专题,培养学生的创新意识。在课程设置上,增加了《机械创新设计》选修课程,开设互动式和讨论式教学环节,通过参与课堂教学提高学生学习兴趣、培养学生创新思维、掌握创新方法。在10级教学计划中增加了为期一周的《机械创新实训》实践环节,该实训是基于慧鱼创意组合模型和机构创新组合平台开展的,意在培养学生的创新意识和动手能力。
(二)提供政策保障、建立激励措施学院教学改革的重点是放在实践教学改革方面,因此在实验室建设和开展课题研究上给予大力支持。江西理工大学立足学院实际,专门成立了由分管科研的副院长任组长,由教务办公室主任、各系教学主任组成的大学生科技创新领导小组,对不同渠道、不同学科、不同类型、不同级别的赛事,进行策划、组织和管理,统一协调参赛学生、指导教师、方案评审、作品制作、组织参赛、动员宣传等各项工作,有计划有组织地开展学生课外科技创新活动,参与各类科技竞赛。学校投资140万,正在筹建机械创新实验室、机器人实验室和液压测控试验系统(含机械手等设备)。另外学院每年对大赛设立专项资金支持,保证大赛顺利进行,对参赛老师和学生给予充分的支持和一定的奖励。