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关键词:卓越工程师教育培养计划;培养方案;企业学习课程;轴承制造工艺与设备
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)31-0133-02
在科技发展日新月异和学科知识爆炸性发展的背景下,产学研深度结合,创新“校企联合培养”办学模式,既是当前全球高等工程教育的发展潮流,更是应用型本科人才培养的本质要求和有效途径。在我国高等工程教育进入大众化且面临质量提升和内涵建设的关键阶段,按照教育部全面实施“卓越工程师教育培养计划”的总体部署,为了培养大学生的工程实践能力和技术创新能力,既需要形成企业深度参与人才培养的长效机制,更需要学校专业特色与企业行业特点,重构课程体系,完善培养方案和建设教学资源。“卓越计划”班企业学习课程的资源建设和教学组织,既是深化“校企联合培养”办学模式改革的重要载体,更是提高应用型本科人才培养质量的重要抓手。本文以《轴承制造工艺与设备》为例,阐述我校机械类“卓越计划”班企业学习课程开发过程中的一些思考与探索。
一、机械类“卓越计划”培养方案的制订
作为面向社会发展与经济建设开展应用型人才培养的地方本科院校,基于校企联合培养“卓越机械工程师”的需要,我校机械类“卓越计划”专业确立和实施了特色鲜明的“3+1”人才培养模式。其办学思路是:依据“工程形成”的规律,以工程设计能力、工程实践能力和工程创新能力培养为核心,吸收具有企业经验和行业背景的机械专家参与,共同研究制订人才培养方案、构建课程体系、实施培养过程、评价培养质量。所谓“3+1”模式是指:学生在校期间,累计三年时间在校内重点学习基础理论和训练基本技能,累计一年时间深入相关企业强化工程能力和提高工程素养,并依据机械类专业人才知识、能力与素质结构的构成及其形成规律,按校内学习和企业学习两个模块分别制订培养方案。
企业学习模块的设计和教学组织是“卓越计划”成功实施的关键,我校机械类卓越班按照“分阶段、递进式”培养的需要,探索和实践了简称为“三五八”的三阶段企业学习模式。安排在第三学期的企业学习Ⅰ:技能操作岗位学习(0.25年),旨在通过合作企业各个技能操作岗位的见习和实践,体验操作技能的应用和提升,熟悉机械装备的功能应用与结构组成,了解零部件的生产过程与制造工艺等;安排在第五学期的企业学习Ⅱ:技术服务岗位学习(0.25年),旨在通过参与合作企业生产车间或生产线上的工艺编制、设备维护、质量控制等技术服务环节,进一步掌握产品的加工制造工艺,熟悉车间级生产的技术与流程管理,了解产品质量的影响因素及其控制方法等;安排在第八学期的企业学习Ⅲ:产品开发岗位学习(0.5年),旨在通过参与产品改进设计或新品开发项目的系统化过程中进一步提高机械产品的创新设计能力,并在企业和校内导师的联合指导下,拟定毕业设计(论文)课题并完成所有设计和撰写任务。
二、企业学习课程设置与建设的思考
根据教育部“卓越计划”实施的要求与机械类专业人才培养方案的设计,企业学习环节的教学任务完全不同于传统意义上的企业岗位见习和生产实习。除了要真正在操作岗位、技术服务和产品开发岗位上体验、训练和提升技能操作、技术应用的工程实践能力之外,还要系统地培养产品开发和技术创新能力。因此,在企业学习阶段,不仅要提供多种实践岗位和保证足够的实践时间,还要加强知识梳理、技术指导和总结提炼,以便帮助学生更多地体会理论是如何指导实践的,实践是如何加深对理论的理解,理论知识和实践技术的交叉融合又是如何提升工程应用和技术创新能力的。
在累计一年的企业学习中,我校机械类专业“卓越计划”试点班培养方案在三个阶段均分别设置了相应的企业学习课程,这些企业学习课程成绩的获得将和企业学习成效共同构成企业学习阶段所必须修满的学分。在企业学习Ⅰ期间,开设《机械制造装备及应用》、《机械工程相关标准》;在企业学习Ⅱ期间,开设《先进制造技术及应用》、《机械工程项目管理》;在企业学习Ⅲ期间,除了结合产品开发岗位的企业学习做好毕业设计(论文)之外,将紧密结合“卓越计划”实施合作单位的不同特点,开设专业类必修或选修课程。
全面正确地理解企业学习课程的内涵,需要从课程类别、课程内容、开发主体、实施主体、教学组织等维度进行分析。从课程类别看,虽然在一般高校的课程建设项目分类中,它是属于校企合作课程,但又有别于一般在学校实施教学过程的校企合作开发的课程。从开发主体上看,校企合作课程是吸收企业和行业专家参加研讨,但以校内教师主导为主;而企业学习课程的开发应是由校内教师和企业专家共同主持。从课程内容上看,企业学习课程的设置、课程名称的拟定、课程内容的选择等,一定要是在满足“卓越计划”机械类国家标准、学校标准的前提下,根据不同企业学习阶段的目标和要求,并紧密结合“卓越计划”实施合作单位的不同特点,进行知识点的遴选、课程体系的构造和课程资源的建设等。企业学习课程的建设及其教学进程的实施,亦需要校企双方指导教师共同商讨、共同协作完成,既发挥校内导师基础理论较为扎实和教学经验较为丰富的优势,又要发挥企业导师在实际工作经验和实践创新能力方面的优势。在教学模式上,与传统的在校内课堂上实施教学的校企课程不同,企业学习课程更多的是结合生产现场的实际进行讲解,围绕学生正在参与设计制造的零部件、产品对象的资料收集、内容组织、资源建设来教学分析。
三、《轴承制造工艺与设备》的开发实践
按照“卓越计划”的开放式校企合作培养理念及实施要求,我校专门针对“卓越计划”试点班对企业学习课程进行了立项建设,要求结合合作企业的工程实际进行课程内容的选择与组织,合作企业将成为共同的课程开发及教学实施单位。《轴承制造工艺与设备》就是根据我校机械类“卓越计划”试点班在企业学习阶段的教学安排,由校企双方的指导教师团队合作开发的企业学习课程。该课程共40学时(2.5学分),目前作为选修课特为在轴承生产类企业进行企业学习Ⅲ的机械类卓越班开发和开设。
为了紧密结合工程实际和加强校企合作课程教学的针对性,《轴承制造工艺与设备》的开发采用了“走出去”和“请进来”两方面的策略。“走出去”是指校内指导教师利用柔性进企业或参与卓越班企业学习指导等方式,到轴承制造类企业参加生产实践、技术服务和生产管理,丰富实际经验,增强工程素质,积累教学素材,提升创新能力。“请进来”是指吸收和聘请企业工程技术专家参与本课程的教育改革研究和课程教学资源建设,并聘任工程实践经验丰富和有一定教学经验的技术人员任兼职授课教师。通过校企双方专家的共同研究、共同开发和共同实施,取长补短,团结协作,为本课程的建设与实施质量提供可靠的保障。
在课程体系构建与内容组织方面,该课程以滚动轴承的生产流程为主线,围绕轴承的结构设计与生产工艺、轴承加工设备的结构及其应用、轴承的使用及其寿命等进行展开。《轴承制造工艺与设备》的课程体系共分为8个专题,分别为轴承基础知识(3学时)、轴承材料及其选用(3学时)、滚动轴承的性能特点及结构设计(3学时)、滚动轴承的制造装备与生产线(3学时)、滚动轴承的典型生产工艺(6学时)、滚动轴承的检测技术与质量控制(3学时)、滚动轴承的拆装、使用与维护(3学时)、滚动轴承的失效分析与故障诊断(3学时)、特殊轴承制造技术(3学时)。另外还设置了3个实训项目,分别为滚动轴承的拆装、清洗与防锈处理(3学时)、滚动轴承的精度检测与性能测试、滚动轴承的疲劳试验与失效分析(3学时)。
在课程素材积攒和课件制作方面,基于“工学结合”育人理念,紧密结合生产实际,坚持以实践应用为主、兼顾基础理论知识的原则,根据教学目标和课程体系对本课程的教学素材进行了收集、梳理和提炼,并由双方导师组成的课程开发团队分工协作,共同制作了一套体系完整、内容丰富、形式多样、图文并茂的多媒体课件。《轴承制造工艺与设备》课程的教学实施也是根据专题讲演内容的不同,由校企双方的导师团队合作完成,其中,理论性偏强的专题教学由校内导师主讲、企业青年技术人员辅助,实践性偏强的专题教学由经验丰富的企业高工导师主讲、校方青年教师辅助,而3个实训项目则全部是由来自企业一线的负责组装、测试和质量控制的工程师及其助手完成,校方导师则协助组织和参与实训。
《轴承制造工艺与设备》的开发、开设与教学实施效果表明,依靠多媒体课件和真正的企业生产现场,为学生提供了一个多样化的知识建构的载体空间。借助于真正用于工业化市场的零部件实物和设计图纸、工艺过程卡、质量控制书等文件资料,同时得益于特点鲜明、风格各异的校企双方导师的精彩讲演,进而为在企业学习的机械类卓越班学生全面营造一个极具现场情境感的体验式教学环境与培养氛围。
参考文献:
[关键词]机械原理 卓越工程师计划 教学内容与课程体系 CDIO 教学方法改革
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)01-0132-03
机械原理是机械类和近机类专业十分重要的主干技术基础课程,是理论课程向工程实践课程转换的过渡性环节,具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用,在机械类高级工程技术人才培养的基础系列课程中是不可替代的。[1]但是,传统机械原理教学存在目标单一、内容陈旧、方法死板、考核简单片面等不足,与理论力学、机械设计等相关课程间存在教学内容重复或脱节、整体协调性不足等问题[2] [3],导致教师讲课费力,学生听课乏力,教与学的效果不理想,甚至造成对立的师生关系。
学校针对机械设计制造及其自动化专业国家级“卓越工程师教育培养计划”项目的实施需要,进行了基于项目的CDIO教学模式、基于网络资源和创意兴趣的自主学习模式等教学方法改革探索与实践。本文从机械原理的课程体系、教学方法等角度进行全面介绍。
一、面向卓越工程师教育培养计划的教学内容体系构建
处理好机械原理与理论力学、机械设计等专业基础课间分工和衔接,不同于机械制图与建模、刚体运动与力分析、零部件强度计算与校核、材料成型与加工等专一知识和能力的培养[4],机械原理以培养学生面向机械系统的机构设计与分析能力为主,在机构学、机器动力学和常用机构等基本知识学习基础上,更加注重机械系统的设计和综合创新能力培养。[5]处理好机械原理课程内部各章节间内在关系,机械原理教学内容可划分为机械系统、基本原理和常用机构三大模块,构建各教学模块间有机联系,课程体系与教学模块关系如图1所示。
机械系统模块是培养学生系统观念的重要途径,利用完整的机械系统实例把课程知识点串联,贯穿绪论、机器人机构及其设计、机械系统方案设计等章节的教学全过程,形成闭环。
基本原理模块包括结构分析、运动分析、力分析、效率与自锁、机械平衡、机械运转速度波动调节等章节,重点讲授:1.机构结构分析中机构组成、自由度计算、组成原理和型综合等知识点;2.机构运动分析中解析法;3.平面机构力分析中运动副总反力和机构受力分析;4.机械自锁和速度波动调节。而与理论力学等前期基础课联系紧密的运动分析图解法采用实例化教学,在学生自学、练习、讨论基础上,点明速度影像和加速度影像等知识点;实践性较强的机构运动简图、机械平衡以实验教学为主线。
常用机构模块包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系和其他常用机构等章节,重点讲授:1.连杆机构中平面四杆机构设计的图解法和解析法;2.凸轮机构中轮廓曲线设计解析法;3.齿轮机构中渐开线直齿圆柱齿轮啮合定律、啮合传动、变位齿轮和斜齿圆柱齿轮;4.齿轮系的传动比和效率计算。而常见多杆机构、凸轮基本尺寸确定、渐开线特性、其他常用机构等知识点以自学、调研等自主学习方式为主。
二、基于认知规律的“以生为本”教学方法改革与实践
国内众多高校长期开展机械原理精品课程建设,使教学理论、课程体系、教学内容、教学方法与手段等研究工作不断深入,在教材、电子教案、电子教具、教辅参考资料、教学视频和网络平台等教学资源建设方面进展显著,为机械原理课程教学方法改革奠定基础。
(一)基于慧鱼组合模型的机械系统概念强化与贯穿
课程学习前,利用工程训练中心慧鱼创意组合模型,让学生按照已有拼装路线亲手搭建典型的机械系统模型,如各种类型机器人,使课程教学从“积木游戏”场景中开始,逐步了解机械原理所学的连杆、凸轮、齿轮及齿轮系等机构;课程教学结束前,要求学生根据学习内容,自主搭建一个新型的综合型机械系统。学生能够全程深度参与课程教学,实现寓教于乐,激发学生学习兴趣和热情。
以学生自主搭建典型机械系统模型为课程学习对象,贯穿机构结构分析、运动分析和连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系等教学全过程。引导学生发现并解决其隐藏的科学问题,包括概念理解、问题分析、问题求解等主要的学习环节,教师承担定义阐述、提出问题、思路引导、方法总结和疑难解答等辅工作,激发学生主观能动性,真正实现学生自主学习、教师辅助指导的教学模式。
(二)基于网络教学资源的自主学习模式实践
随着互联网技术的发展,大学校园内学生上网便捷快速,机械原理课程的网络教学资源十分丰富,如国家精品课程资源网[6]、江苏科技大学课程建设与辅助教学平台[7]、第一视频教程网[8]等,为机械原理课程的自主学习模式探索奠定基础。同时,在学校课程建设与辅助教学平台上开设相应的同步网络教学班级,实现课上课下同步进行。随着基于网络教学资源的自主学习模式推广,学生对机械原理课程的学习主动性和积极性逐步得到加强。
由于网络资源自主学习的时间、地点具有很大程度的自由,且学生对自主学习的效率存在差异,教师需做好前期引导和后期考核工作:每次课结束前,应明确下次课教学内容和对应的网络资源材料;每次课开始时,需通过提问、课堂练习等方法检查学生课后自主学习效果,对共同存在的疑难问题要及时解释,强化理解。基于网络教学资源的自主学习模式,不但调动了学生的主动性和积极性,而且自主学习环节实际上是一次学习阶段,课堂提问与检测环节则是二次学习阶段,课后作业、答疑等环节则是三次学习阶段,三者具有一定的时间差,对课程知识点的理论和吸收具有良好效果,尤其是课程教学。
(三)基于计算机和编程技术的项目式教学模式改革
项目式教学分为科技论文写作与课外大作业两类。在机械原理学科发展方向调研和文献查阅基础上,每位学生选择一个自己感兴趣的方向,如机械发展史、医疗机器人、生物机械、仿生机构、微小机械等,严格按照国家科技论文写作要求和规范撰写报告,包含题目、中英文摘要、中英文关键词、引言、正文、结论和参考文献等部分。
课外大作业是项目式教学的重点,引入计算机技术和Matlab软件进行机械原理课程课外大作业的解析法分析。课外大作业包括运动分析、力分析、连杆机构设计、凸轮轮廓曲线设计、齿轮轮廓曲线设计和速度波动调节这六种类型,要求全体学生自行分成3-4人一组,从六类大作业题目中分别选择三项,共同完成分析建模、编程求解、报告撰写、演示答辩等环节,各团队成员必须有明确的分工与协作,禁止以逸待劳现象。完成后要求提交大作业实践报告、Matlab程序源文件及分析建模的关键草稿纸等材料,实践报告应达到内容完整全面、字迹图标工整清晰、格式符合国家科技论文规范等要求,Matlab程序源文件应达到运行流畅、注释合理充分、格式整齐美观等要求。
项目式教学实施过程中,以学生为主体,教师起引导答疑作用,实现科研基本思路和规范的训练,培养学生运用计算机和编程技术进行学习、研究的能力,为学生后继其他课程的学习、课程设计、毕业设计以至毕业后科研创新打下良好的基础,培养学生进行科学研究或工程设计的良好习惯。
三、课程综合改革实践效果与注意事项
通过机械原理课程教学改革与实践,在掌握课程基本理论、基本知识和基本技能基础上,学生的机构设计、综合、创新等专业能力和系统性工程意识、基本的科研素养得到显著提高,在后续的专业课程、第二课堂(如课外科技制作、机械创新设计大赛等)、毕业设计等学习环节中充分发挥作用,尤其是第二课堂,机械类专业学生兴趣浓厚,积极主动,上手快,创意多,动手实践能力强。
由于机械原理课程教学改革涉及内容体系、课堂教学、课内实验、课外大作业和期末考试以及相应的考核方法,存在面广、点多、工作量大等问题。为保证课程教学与考核方法综合改革实践的效果,应注意以下几个事项:
(一)学生的兴趣与投入。课程学时不断压缩,课堂教学时间越来越短,但教学内容与要求反而提高,而课余活动(尤其是网络普及带来的网络活动)不断丰富,导致学习时间减少。针对现状,必须全面激发学生的学习兴趣,自主投入一定的课外时间用于课外学习,包括项目驱动式课外大作业、课外科技创新与制作等内容。
(二)教师的钻研与投入。目前高校普遍存在“重科研、轻教学”的问题,使职称评审、考核奖励等活动的科研成果要求不断提高,导致教师对教学的专研精神和精力投入不足,需从学校制度上做适当引导,如我校职称评审中的教学绿色通道和重金奖励的教学模范奖,将教学成绩、学生评价作为考核指标。
(三)课外学习资源的建设与应用。课外学习的硬件资源包括场地(如开放教室、实验室、机房等)和慧鱼组合模型、常用工具、常规机床等设备设施;软件资源包括课外大作业的项目和本科生创新计划、机械设计创新大赛等活动。
四、结束语
为从知识、能力和素质三个层次上提高机械原理课程教学质量,进行了课程体系梳理、教学方法改革与实践,构建有机统一的课程教学模块,实践基于慧鱼组合模型、网络教学资源、计算机和编程技术的新型教学方法,有效提高了学生知识水平、专业能力、工程意识和科研素养。
[ 注 释 ]
[1] 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2013.
[2] 于晓红,王小群,邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学,2008(7):34-36.
[3] 赵京,赖德华,门淑贵.以认知学习理论指导机械原理和机械设计课程的教学改革[J].大学教育科学,2004(2):50-52.
[4] 陈文华,陈秀宁.“机械原理”课程改革的实践与探索[J].机械工业高教研究,2001(1):71-74.
[5] 于晓红,韩建友,邱丽芳,等.深化机械原理课程教学改革[J].中国大学教学,2005(4):25-26.
[6] http:// / details?uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac9291e8-0636 / 2014-02-20.
论文摘要:通过对河南工业大学机械类学生培养的课程体系构建、实践基地建设、师资队伍建设、质量保障体系建设的实践与思考,反映了学校在该项工作中取得的成绩与特色,为机械类专业学生的培养提供了一些可供借鉴的实践经验。
论文关键词:实践能力培养;课程体系;基地建设;师资队伍;质量保障体系
面向2l世纪的机械类专业人才,不但要有较扎实的理论基础,还要有较强的独立工作和解决问题的能力。目前,从人才市场反馈的信息来看,机械类专业的学生普遍存在的问题是:学生平时书本知识学的多,较系统。但是,接触工程实际少,学生不善于将书本知识应用到工程实际中;课程中的实验教学零散,彼此孤立,缺乏系统性和连贯性,难以形成解决工程问题的完整印象。从培养者角度来看,教师自身的工程素质亟待提高。随着高校的连年扩招,教师队伍也在大幅度膨胀,年轻教师学历高,但往往实践经验少;教师忙于繁重的教学工作,与企业的联系少,真正从事工程设计研究的也少。从学校和社会提供的培养条件来看,自改革开放以来,特别是实行市场经济后,学生的生产实习面临很尴尬的局面。一方面,生产实习更为重要,企业对人才的实践经验更为看重;另一方面,企业对学生的生产实习的态度较过去计划经济时代消极了很多,主要原因是担心影响生产和怕出现安全事故。在这种情况下,如何提高学生具有解决实际问题和创新设计的能力,是一个急需解决的重要课题。
一、课程体系的构建
根据我校机械类专业学生的培养目标与定位,即培养具备机械设计、制造基础知识及应用能力,能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面工作的高级应用型工程技术人才。构建了由通识教育课程占32.9%、学科平台课程占28.6%、专业平台课程占13.2%、集中实践教学环节占25.3%组成的课程体系。
课程设置是课程体系构建的基石,也是实现人才培养的具体内容。河南工业大学机械类专业在人才培养上一直坚持重基础、强实践的观念,课程体系能够保证英语、计算机类、实践环节四年不断线;确保通识类课程学时和质量;专业类课程形成有机的课程群;将基础实验串联起来,独立设课;课程设计循序渐进;社会实践扎实有效,丰富多彩;毕业设计真题真做,过程管理规范、严格。通过近几年的实践取得了可喜的成效,学生的实践应用能力有了明显提升,收到用人单位的好评。
(一)理论课程设置
通识教育课程包含:思想政治类、体育、数学、物理、英语类、计算机类、人文素质类、集中实践类。学科平台课程:机械工程导论、机械制图、工程数学、工程力学、机械工程材料、材料成型工艺基础、机械原理、机械设计、电工电子技术、互换性与技术测量、液压与气压传动、机械工程测试技术、机械工程控制基础等。
专业平台课程按照专业方向设定,大三进行专业分流,即现代制造工程方向、机械电子工程方向。强调计算机技术及应用能力的培养,使学生在校期间就将计算机知识与专业培育相结合,形成新型机械工程专业人才所必须的工程信息技术应用和开发能力。如开设计算机仿真、CAD原理与应用技术、数据库及其在工程中的应用、自动化控制技术、产品造型设计、机电一体化实验技术、电子商务技术、技术经济学等,以增加学生毕业后的职业适应能力和发展潜力。
(二)实践课程设置
1、实验课
(1)独立开设专业基础实验课
机械工程基础实验(含17个实验)是一门独立的实验课程,所有实验都在机械工程实验教学示范中心进行。本实验课与机械原理、机械设计、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。
(2) 课内实验
其它专业课程所含的实验主要有:液压与气动、控制与机电测试、材料及热处理、微机原理及应用、PLC应用、数控技术等。这些实验专业性较强,是机电设计制造必要的知识,这类实验主要在加强应用性上做文章,推出了综合性、设计性和研究性实验。
(3)开放型实验
开放型实验拉近了学生与专家教授的距离,拓宽了学生的眼界,提高了学生的工程应用水平,增加了学生学习专业知识的兴趣,自开设以来,参与的学生大量增加,也为学校参加诸如机械设计大赛、电子设计大赛、机器人大赛等提供了人员和平台保证,取得了骄人成绩,连续取得全国机械设计大赛“二等奖”,河南省电子设计大赛“一等奖”等荣誉。
2、集中实践教学环节
集中实践教学环节包括:课程设计、各类实习、实训、毕业设计等。它们是学生获得感性认识,培养工程实践能力必不可少的教学环节,是学生理论初步联系实际的桥梁。因此,精心设计和安排这一环节对培养学生的意义重大。这些环节应该本着循序渐进的原则,随着学生专业知识的积累不断锻炼和提高。
(1)课程设计
课程设计一般安排在该课程结束后开始,常放在学期末或刚开学时集中进行,按顺序从机械测绘与计算机绘图、机械原理课程设计、机械设计课程设计、机械制造综合设计、机电系统综合设计等逐步展开。经过系统的训练,逐步提高学生分析和解决专业问题的能力,使理论与实践得到了初步的联系。
(2)各类实习、实训
实习、实训是高校工科学生教学计划中规定的一个重要的实践性教学环节,它能够使学生了解社会,接触生产实际,了解本行业传统技术、先进技术、最新发展动态和前沿,增强劳动观念和职业素养,巩固所学知识,获得本专业初步的生产技术和管理知识,培养学生独立工作的能力。
金工实习是机械类学生的第一个必经的环节,重点训练学生机械加工及工艺实践方面的基本技能,使学生掌握各类常用机床的操作与使用,钳工与焊接等工种的操作等,初步了解机械加工的基本概念。一般放在大二开学时进行,为陆续开设的专业基础课和专业课提供必要的感性认识基础。
数控技术实训紧连金工实习安排,让学生亲自操作数控机床通过模拟加工和实际加工演示,为数控技术课程和实验提供了必要的操作技能准备和感性认识。
生产实习在大三下(第六学期末)安排,在校外国家认可的专业实习基地进行,我校机械类学生一直与河南洛阳一拖集团、湖北十堰东风汽车公司保持良好的合作关系。生产实习以亲身经历与现场感受等特征,有着其他教学过程无法替代的显著作用。学生还能够在与现场工程师、工人师傅的交流中获取宝贵的实践经验,培养观察力、交流能力、适应能力等。
毕业实习是毕业设计的必经环节,通过毕业实习使学生对毕业设计的对象有了一个较为全面的了解,学生的工作任务应包括:该设备设计制造的国内外发展现状和进展,关键技术有哪些,以及进行设计的必要资料和知识储备等。
(3)毕业设计
毕业设计是机械类学生毕业前最后的综合教学实践环节,它要用学生所有的知识和能力去完成一项较为复杂、功能相对完整的机电设备的设计任务。要经过文献翻译、方案论证、初步设计、详图设计、计算制图、撰写设计说明书、毕业设计心得、答辩等环节。
毕业设计的选题应该尽量真题真做,若果条件达不到,也必须要有真实的工程背景。根据任务的难易程度和学生的知识水平,应进行合理的分组和分工。大家互提设计资料,各自为战,还要协调配合。这样,既可以锻炼学生独立工作的能力,与此同时还锻炼了组织协调能力和团队精神。
毕业设计吸收企业专家参与指导也是提高实战经验的好的做法,大大提高了真题真做的比例。经学院论证有条件的企业可以直接吸收一些学生到现场进行设计工作,企业导师辅以校内导师共同指导,设计题目即为企业的技术难题。
3、课外科技活动、竞赛、社会实践
其他实践教学模块包括学科竞赛、科技活动和社会实践等。我们积极组织学生参加各类科技竞赛。鼓励学生利用寒暑假课余时间接触社会,培养适应能力,提高综合素质。学生通过这些科技活动与实践,把理论知识融入到研究过程,开拓了学术思想,培养了团队协作精神及创新精神。另外,拟通过请领域内专家、技术人员、校友来校作专题讲座形式,拓宽师生的知识面,了解技术的最新进展。
二、加强校内外实践基地建设
(一)实验平台建设
实验教学平台是机械类专业人才培养必须保证的硬件条件,它搭建的科学性直接影响专业建设的良性发展。少花钱多办事、办好事是追求的目标,总结起来实验教学平台的建设应该注意以下几点[3]:
1、尽可能综合应用多课程专业基础和专业知识,有助于提高学生分析问题、解决问题的能力。
2、尽可能将实验系统模块化,通过提供实验组件的方法,实现实验系统的可组装和可重构。以满足不同年级、不同专业和不同课程的教学需要。
3、有助于提高学生独立思考、发散思维和实际动手操作能力培养。
4、具有开设创新型实验和开展科学研究的软、硬件扩展条件。
5、平台应该满足经济、安全、可靠、节能、低消耗、低嘈声和环保的技术要求。
6、鼓励和激励教师自行开发和研制。
我校的机械综合实验中心是河南省第一批批准的“实验教学示范中心”,有机械设计、机械制造、材料组织与性能、液压与气动、机电传动与控制、汽车、模具、计算机辅助设计、包装、数控中心等实验室,实验设施省内一流,实验室管理上采取专兼职教师模式。
(二)建立工程技术实训中心
学校极为重视实践教学,在市场经济时代,为了保证实践教学的质量,要立足自己建设,我校在新校区建成了总建筑面积12704平方米(其中生产场地3224平方米,教学实习场地8932平方米,地下设备间548平方米)的工程技术实训中心,主要功能为车工、铣工、磨工、磨床装配、磨料模具实习场地及现代制造技术中心,专职人员35人,拥有劳动部认可的《数控培训基地》,以及劳动部授权的合格证颁发资格。为机械类专业学生的培养提供了国内一流的实训条件。
(三)校外实习基地建设
在继续保持好原有校外实习基地合作单位的前提下,根据专业特点不断拓展合作企业,为毕业实习和社会实践提供充足的基地。另外,通过与企业的接触也了解人才的需求状况和对人才培养要求的第一手资料。
三、加强师资队伍建设
优良的师资队伍是办学条件中非常重要的条件,对于机械类学生实践能力要求高的特点,加强“双师型”人才非常迫切。通过对新进教师进行企业培训,将新引进的有博士学位而无两年以上实际企业工作经历的教师安排到产学研合作企业锻炼半年到一年。一方面,可以充实企业的技术力量,与企业技术人员一道解决生产中的实际问题;另一方面,真刀真枪的工作,年轻教师自身的实践能力得到提升,为今后的教学工作积累了宝贵的实际工作经验。
四、建立实践教学质量保证体系
领导重视、制度健全、管理有序是建立实践教学质量保障体系的关键。学校一名副校长负责全面工作,教务处一名副处长负责管理工作,教务处设有实践教学科、质量管理科、督导组;学院由主管副院长牵头,系主任、专业负责人负责具体工作。做到任务有布置,工作有检查,责任有分工,上下齐努力。
关键词:培养模式 考核 评价 改革
南科大校长朱清时说:“近30年来,中国的大学没有培养出优秀人才来”,钱老也不止一次问:“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才”。当然像钱老一样的杰出人才,我们学校培养出来真是太少了,确实不能满足国家的需要,而我们一般应用型人才的培养,也和实际需要不相符合。据调查,目前国内相关企业普遍反应就业后的技术应用型毕业生主要存在以下两点问题:岗位适应慢,动手能力差。因此,有必要对现在培养模式进行改革,使之于培养方向相适应,同时应注重培养学生创新创业能力,注重培养学生动手能力。培养学生学习兴趣,学习时注重自主实践,注重体验,注重过程。
1、教学模式改革与思考
传统的教学方式,主要是老师主动的讲学,学生被动的学。是一种填鸭式的教育。这种教学方式是老师主导教学,学生缺少学习的主动性,而且学生的学习积极性不高,老师教的辛苦,学生学的痛苦。所以往往学习效果不理想,这样培养出来的学生也只能是“书呆子”。特别是这样培养出来的应用型人才更是不尽人意。
未来应用型机械类专业本科生至少应具备如下两种基本能力:一是具有本专业较扎实的专业基础知识;二是具有分析解决机械工程技术问题的能力以及应用计算辅助工具进行工程开发和虚拟设计的能力。基于以上两点,意在培养“专业+工具”的工程应用型机械类本科人才进行教学模式改革,研究和实施适应市场需求的人才培养方式,构建以 “工程能力模块为单元的实践教育体系”,以熟练掌握工程软件应用为手段。从而打造出:基础理论知识硬,专业技术知识精,工程软件通,岗位工作得心应手,应付自如的合格专业工程师。
国家组织了各种大学生机械方面的比赛,比如全国大学生机械创新设计大赛,大学生创新创业训练项目等,所以以大赛和项目为契机,推动教学模式的改革,推动学生思想观念改变,学校可以开设创新设计大赛以及创新创业项目的相关选修课。同时可以把设计大赛和创业项目等纳入培养方案和教学计划。学生在选课,考试,学分认定等方面也需要灵活的学籍管理给以支持。项目要以学生为主,老师为学生提供指导和计划目标等。老师在指导时也要注意“度”,要因材施教,要尽量采用多的途径为学生提供科研体验和训练的机会。让学生自主实践,让学生多动手,只是这样学生才会有兴趣,才会为用去学,变要我学为我要学,学的效果自会事半功倍。
在机械类的教学实验中,学生所做的一切实验都是在每门课讲到相应部分后,这种依附于理论教学的教学实验,无论是实验时间安排,还是实验内容都阻碍学生自主性和动手能力的发挥和发展,这样与实验教学的目的及全面素质教育的目标甚远[1]。针对上述问题,若教学实验改革为独立设课的实验教学体系,可以提高学生解决问题的能力,培养学生的动手能力以及学生创新意识和创新能力。
应用型人才培养在教学时若能采取现场或讲练结合的形式进行教学,或者讨论式教学方式以及采用模块教学方式。对应用型学生所采取的教学方式必须结合培养方向的特点,打破常规的课堂式的教学方式,紧密结合实际,充分利用教具、挂图、模型及相关实验设备和软件的虚拟仿真、仪器,采取现场教学方式,以便学生更快地理解理论知识,并注重讲练结合,掌握工程设计、计算方法等。教学过程与延伸性相结合,考虑到工作以后,以后研究生学习的需要。
2、考核方式改革与思考
传统的教学方式一般以闭卷考试作为考核的主要方法。这种考核方式往往只能反映出学生对书本理论知识的理解及掌握,而对学生解决具体问题的能力则反应不够。更不能体现出学生的动手能力,这种考核方式下,学生的学习就是为了考试,为了高分,学生不会重视动手能力的培养。这样培养出来的学生往往是高分低能。所以传统方式应该改变,改变的于培养方向相适应,于教学体制相适应,采用综合设计进行考核、答辩形式考核,开卷考核、论文形式考核等多种形式的考核,也可以几种形式相结合,尽量减轻学生考试的压力,当然在考核具体题目设计上,应尽量少考或不考客观题,多考主观题,且在题目的设计上尽量采用没有固定的答案的题目,只有这样,学生才能发挥主观能动性,才能多思考,多学习,才能活学活用课本的理论知识。才能培养学生用创造性思维解决具体问题。只有这样,我们培养的学生才不会是“书呆子”。
3、评价方式的改革与思考
传统的教学方式一般以考试分数的高低来作为评价学生的主要手段,这种方法当然有其科学的一面。但是当用于应用型人才的培养时,这种评价方法就不尽科学,分数高的学生,走向工作岗位时,往往上岗适应慢,动手能力较差,由此我们对这种评价方法不得不进行思考,评价学生时要更加注重过程,少注重结果。俗语说的好,“不以成败论英雄”,分数的高低,在一些课程设计、毕业设计、实验、实训的结果等并不能代表学生水平。因为题目有难易之分,设计有新旧之别,题目选择较难较新,有时候设计结果不是太理想,但是学生的设计水平,动手能力往往不错,所以评价应更加注重过程,不重结果。另外只重结果的考核方式也容易产生学术造假,常常会发有些学生论文抄袭,设计找人代作,如果我们重在考核过程,这些现象就会迎刃而解,避免了急功近利和弄虚作假。所以在看一个学生时,不要只看这个学生有什么成绩,有多少论文,考试得了多少分,得过什么奖,更要着眼于未来,看学生有什么潜力。这才是为人师最重要的。所以不能以成果来作为评价创新训练项目效果的主要指标。鼓励学生看淡失败,在项目中鼓励学生重在体验。
4、师资力量建设的改革与思考
高级技术应用型人才的培养离不开优秀的师资队伍。加强师资力量建设,是创新人才培养模式的必然要求,是提高教育质量的关键。要完善激励政策,提供政策和资源支持,鼓励教师积极参与多种形式、各个层次的应用型人才培养模式改革试验,努力培养和造就一支适应应用型人才培养的教师队伍。高校在重视人才的引进同时,更需重视教师培训,加强结对帮扶建设,以老带新等活动,增加教师到企业锻炼的机会,促进专业教师,尤其是年轻教师的迅速成长。要努力建设高水平“双师型”师资队伍,加快教师发展与教师职业技能训练中心的建设以提高教师的实践经验或应用技能。
参考文献:
[1]李瑛.高校机械类实验教学独立设课的可行性研究[J].中州大学学报,第21卷第1期:90-91
[2]翟轰,张普礼.机械类专业建设调研报告之一[J].高职专业建设,2000年第4期:8-10
关键词:课程内容设计;模块核心内容;核心知识体系
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)05-0174-02
一、前言
“机械工程基础”课程是非机械类专业大学生了解机械工程知识的重要课程之一,随着全世界对机械工业的重新认识,该课程得到了全国范围内各大院校的重视。但是,由于该课程涉及面非常广,如有机械识图、机械制图、工程材料、材料热处理、冷加工和热加工等内容,且受课程学时限制,课程内容设计比较难于让学生接受。经过相关的调研,该课程的内容设计存在的如下的不足:(1)课程内容模块化划分不够明显。该课程内容涉及的知识点内容繁多,目前的课程实施情况是没有对各个知识点内容进行有效的分解,结果给学生造成了课程内容繁杂和难以接受的现象,也就难以在42学时内完成相关的教学任务。例如课程包括的机械识图和机械制图,工程材料和热处理等,都没有进行有效的划分,这些问题都一定程度上影响到了学生对课程的兴趣和学习积极性。(2)课程每块内容内部没有进行有效地梳理。例如工程材料部分内容知识,金属材料宏观、微观结构和铁碳相图等知识点更是相互交错,没有明显的主线;例如热处理部分内容知识,等温冷却转变曲线和过冷冷却转变曲线等,更是无法清晰的描述。因此,对本课程内容进行有效地梳理是非常有必要的。(3)课程的核心知识点不够明确。没有对核心知识点的明确,就会给学生形成一个错误的引导,从而又会导致学生更加的抵制本课程。因此,课程的核心知识点明确也是非常重要的。本文针对目前本课程内容设计存在的不足,提出一种基于每个内容模块核心知识点的“机械工程基础”课程内容设计方案,通过近三年的实际教学应用,得到了大学分学生的认可。
二、具体教学内容设计实施方案
具体教学内容设计方案,采用理论讲授、实践演练和相关知识点视频相结合的形式,以“卓越工程师培养计划”的目标为准绳,探索一套能提高学生机械工程实践能力的课程内容设计方案。具体实施方案包括:课程内容模块划分、模块内容内部知识点梳理、核心知识点明确和强化三部分。
1.课程内容的模块化划分。针对本课程内容囊括机械识图、机械制图、工程材料、材料热处理、冷加工和热加工等诸多内容,可以将课程内容模块化划分为机械制图模块、工程材料及热处理模块和冷热加工模块。(1)绪论。该部分说明学习本课程的必要性和重要性。(2)机械识图与制图。该部分说明机械工程图纸的具体过程。(3)工程材料及热处理。该部分说明机械工程材料的性能优化方法及过程。(4)冷加工和热加工。该部分说明获得具体机械产品的方法及过程。
2.课程模块内容内部的知识点梳理。针对课程内容的模块化设计,具体44学时的课程模块内部内容的知识点梳理如图1所示。第一部分“绪论”,主要讲述机械工程学科知识的涉及范围以及相关的实际应用意义,共2学时;第二部分“机械识图和机械制图”,主要讲述机械结构零部件图纸的绘制基础知识,平面图纸的识图看图方法,12学时,CAD计算机制图基础知识,3学时,该部分共15学时;第三部分“工程材料及热处理”,主要讲述金属材料的晶体结构和结晶过程等微观结构3学时,金属材料宏观力学性能及结构3学时,铁碳相图6学时和奥氏体转变图6学时,共18学时;第四部分“冷加工和热加工”,主要讲述相关的压力成型加工方法及设备3学时,铸造方法及相关设备3学时、焊接方法及设备3学时,共时。
3.课程核心知识点的明确和强化。有了课程内容的具体梳理,课程内容核心知识点还必须有所突出,以保证学生对本课程的重点了解。(1)核心知识点一:机械识图。该知识点主要培养学生的看图和图纸设计表达能力,即便是对经济管理类等非机械类学生来说,也是非常实用的。它既可以拓宽学生的工程识图及制图方面的知识面,又可以为学生提供机械工程专业的专业背景知识,从而提高不同专业学生的综合素质。(2)核心知识点二:三条曲线。该知识点由应力应变曲线、铁碳相图和热处理C曲线组成。这三条曲线覆盖了整个工程材料及热处理课程内容,既可以拓宽学生的工程材料方面的知识面,又可以为学生提供工程材料专业的专业背景知识,从而提高不同专业学生的综合素质。
三、教学模式改革后的效果
经过近三年的实际应用,以本人承担的教学班级(80名学生)为例,实际得到的课程评价效果如下:(1)课程内容设计实施第一学期,课程教师的学生学评教成绩提高30%;第二学期以后,课程教师的学生学评教成绩稳定在学院前10%;(2)64%的学生认为课程内容,特别是机械识图和制图部分,对自己的今后发展是有用的;(3)78%的学生认为课程内容拓宽了自己的知识视野,认为课程是有意义的;(4)52%的学生对机械工程专业有了新的认识;(5)82%的学生会自发来上课。
本文提出了基于每个内容模块核心知识点的“机械工程基础”课程内容设计方案。该课程内容设计经过近三年的实际应用,得到了大部分学生的认可。
参考文献:
[1]全小平,潘玉良.机械工程基[M].杭州:浙江大学出版社,2005.
[2]包海涛.应用型本科院校“机械工程基础”教学改革的研究[J].机械管理开发,2008,2:170-173.
[3]曹立文.谈谈如何在非机械类专业学生中进行《机械工程基础》课程教学[J].机械管理开发,2011,4:179-184;
[4]王世刚.机械工程基础教学模式改革[J].中国科技信息,2006,10:258-259.