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关键词:机械设计课程设计;计算机辅助设计;教学方式
中图分类号:G4 文献标识码:A
《机械设计》是机械类及近机类学生的重要专业基础课,机械设计课程设计是将所学理论与实践相结合的重要环节,是对学生综合能力的训练。通过设计可以帮助学生掌握一般机械设计的方法与步骤,使学生的设计能力得到提高。
1 开发工具的选用
CAD软件已经发展成为各种可视化的发展环境。目前CAD开发工具软件可以分为三类:一类是以Visual C++为代表的元件开发工具;另一类是以Visual Basic为代表的方案开发工具;再一类是以AutoCAD为代表的基于图形软件包的二次开发工具。笔者选用的是Visual Basic(VB)6.0作为开发工具,此软件功能强大,易用性强,而且控件封装了大量的属性和方法,更好地实现了代码共享,大大地节省了程序开发的时间,是当今最普遍的可视化编程工具之一。
2 程序总体结构
计算机辅助设计软件以教学实用性为根本,主要实现齿轮传动设计计算和校核的自动化,解决传统的手工设计方法的缺陷。根据开发工具VB模块化设计的思想,结合齿轮传动设计的特点,确定了程序总体结构,流程图见图1:
3 软件开发的关键技术
计算机辅助设计软件的整个过程由菜单和对话框驱动,分为设计计算、校核计算模块。其设计,实现人机对话,具有良好的交互性,充分考虑了变化的参数需要学生参与改变的特点,使学生既感到计算的快捷方便,又锻炼了设计能力。具体体现在学生在软件使用过程中可以看到清楚的设计步骤,在不断提示下进行每步设计。
3.1 图表功能的实现
在机械设计课程设计中有大量的图表要查。图表的特点是鲜明直观,并能看出变化趋势,在设计手册和资料中经常采用。但是在计算机辅助设计中,图表不能直接存储在计算机里,而且图表本身不能用来直接解题,参与计算的只是根据图表查得的有关数据,因此必须将其程序化,变成计算机可存储的数据形式,供解题时检索和调用。如图2所示,为了选择使用系数 ,需要决定选取的原动机和载荷状态。在机械设计中,将使用系数数值列于表1-1。根据设计参数,选择的状态决定使用系数的数值,这样解决了查图表的问题。
3.2 齿轮设计校核模块的开发
齿轮的设计计算是比较复杂的一个过程。在设计过程中,既要满足传动比的要求,又要满足强度的要求,所以要多次进行参数调整和试算后才能得到满足要求的齿轮,学生需要较长的时间完成齿轮的设计计算。由于给每个学生的设计数据不一样,且每个学生在设计时所选择的参数也不相同,因此开发了齿轮材料及其设计计算的模块,如图3、图4所示。若齿轮的强度不满足要求,则,所得出的数字呈红色,需返回到初始界面重新设计,输入及确定相关参数。
3.3 整体界面
以上界面是针对标准直齿圆柱齿轮进行的设计计算,如进行圆锥齿轮、斜齿圆柱齿轮、蜗轮蜗杆等类型的传动设计,可依照以上设计进行对应的界面设计。
【关键词】机械设计;课程设计;辅助教学软件
【中图分类号】G434 【文献标识码】A【论文编号】1009―8097(2009)06―0101―03
一 引言
在本科生机械设计课程设计中经常会进行齿轮减速器的设计。由于齿轮减速器的设计过程中有两类关键零件――齿轮及轴,其设计过程比较复杂,通常为了实现给定的传动比等要求,需要对同一设计过程进行多次试算及验算,每调整一次参数或调整某一参数都要进行一次设计计算,直到参数满足设计要求为止,重复劳动较多,过程繁琐。针对上述问题,本文将研究如何开发出一套适用于机械设计课程设计辅助教学用的圆柱齿轮及轴的参数化设计软件。软件开发完成后只需在简单的操作界面上输入或选择所需的设计参数,即可完成齿轮及轴的强度计算和校核工作,最终还可输出所设计齿轮及轴的三维示意模型。本设计软件能大大加快教师的检查速度,是十分有意义的一项工作。
二 软件开发平台的选择
SolidWorks软件是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/ PDM桌面集成系统,由美国SolidWorks公司在总结和继承了大型CAD软件的基础上,在Windows环境下实现的第一个机械设计三维CAD软件[1],其底层核心技术在Windows环境下开发完成,具有强大的实体建模功能和用户熟悉的Windows操作界面。SolidWorks采用了与Unigraphics相同的底层图形核心Parasolid,它的核心技术――OLE技术是在Windows环境下生成的,有利于二次开发技术的实现。SolidWorks的参数化设计技术和特征建模技术为设计人员提供了良好的设计环境,尤其是SolidWorks提供了方便的二次开发接口API(Application Programming Interface应用编程接口),其中包含了数以百计的功能函数,这些函数提供了程序员直接访问SolidWorks的接口。Soliworks为Visual C + +提供了强大的二次开发接口,同时Visual C++是Windows下常用的编程语言,可以用它建立良好的用户界面和完成数据库数据的查询、读取等功能,既可实现外挂(exe)程序也可实现内(DLL)组件,所以本文在Visual C++平台上利用C++语言开发基于SolidWorks的机械设计课程设计辅助教学软件。
三 软件开发的工作流程
以齿轮减速器为设计内容的机械设计课程设计的一般过程[2]是:(1) 根据工作机的功率计算出电机的工作功率,再根据电机的工作功率进行电机的选择;(2) 根据电机的转速及工作机的转速,计算出总传动比并进行传动比的分配;(3) 根据所分配的传动比进行传动件的设计计算;(4) 装配草图的设计,其中包括轴、轴承及键的校核计算;(5) 装配工作图的设计;(6) 零件工作图的设计;(7) 编写设计说明书。本软件针对上述(1)-(4) 中所涉及到的电机的选择,传动件的设计计算及轴的校核计算进行编程开发,软件的工作流程如图1所示。
四 软件开发的关键技术
1 图表功能的实现
在机械设计课程设计中会有大量的图表要查。程序不能自动查表和图,必须在人为操作下完成。对于人为操作,我们不希望手工查图册,所以我们将所需要的图表扫描成图片,并将图片嵌入到软件的对话框中,以按钮的形式打开对话框实现查表及图的功能。如图2(a)所示,为了计算电机的工作功率,需要联轴器、齿轮、轴承及卷筒的传动效率。在机械设计课程设计[2] 中,将机械传动效率概略值列于表9.1,所以在软件界面上规划一个按钮 ,点按此钮可显示机械传动效率表如图2(b)所示。查到所需的数据后,点 按钮回到上一层对话框,将所需数据输入到软件界面的对话框中,这样解决了查图表的问题。
2 齿轮设计校核模块的开发
齿轮的设计计算是比较复杂的一个过程。在设计过程中,既要满足传动比的要求,又要满足强度及中心距的要求,所以要多次进行参数调整和试算后才能得到满足要求的齿轮。学生需要一天的时间以完成齿轮的设计计算。教师给每个学生的设计数据不一样,且每个学生在设计时所选择的参数也不相同,这给教师检查学生的工作带来了极大的不便,因此我们开发了齿轮的设计计算模块。教师只需将学生设计所得的最终数据输入到软件中,软件自动进行设计计算,并将设计结果输出,如图3所示。
3 轴校核计算模块的开发
开发轴的校核模块首先要解决轴段不定的问题。在机械设计课程设计中,一般将轴设计成为5-7段的阶梯轴,所以在软件界面上规划9段轴,通过复选框选择所设计的轴段和某轴段是否有键槽,轴和键 的参数通过编辑框输入,如图4所示。这样做既可满足课程设计的要求,又简化了强度计算中轴段不定带来的麻烦,也使得三维实体建模更为方便。
4 齿轮三维示意模型的开发
在SolidWorks手工建模中,三维模型是由二维草图经拉伸、旋转或切除等操作形成的。对于编程也是通过对二维草图进行拉伸、旋转或切除等操作生成三维模型,只不过所有的命令都通过编写程序代码来实现。对于齿轮的三维建模,画一个垂直于齿轮轴线的截面曲线草图,拉伸或放样该草图即可形成一个实心齿轮(直齿轮用拉伸的方法形成,斜齿轮用放样的方法形成)。在生成截面草图时,除齿廓曲线外的线条,都可按实际设计尺寸绘图,而齿廓曲线需用近似的方法绘制。常用齿轮的齿廓曲线是渐开线,而对于本软件,精确地画渐开线没有实际意义,因为本软件主要用于检查设计及校核计算参数是否正确,三维模型只是一个示意性的模型,在课程设计中不做要求,所以用样条曲线代替渐开线来画齿廓曲线。代表齿廓的样条曲线经过齿顶圆、分度圆和齿根圆,在分度圆处保证齿厚和齿槽宽相等,在齿顶处保证齿顶不要太尖(比如取齿顶宽为齿宽的某一特定值等)。经过这样的处理,即可方便地绘制出齿轮的截面草图,经过拉伸或放样即可产生实心齿轮的三维模型。齿轮的结构有许多种,如腹板式、轮辐式等,本软件只生成实心式齿轮的三维模型。如需要特定结构的齿轮,可在软件生成的实心齿轮的基础上进一步操作形成各种结构形式的齿轮。图5为软件生成的齿轮的三维示意模型。
5 轴三维示意模型的开发
轴的三维建模通过两个步骤完成:第一步形成各轴段,第二步生成键槽。在图4所示的轴的校核界面中已经输入了各段轴的轴径和轴段长度。轴的各轴段可由轴径圆按轴段长度进行拉伸得到。轴上键槽可按图4给出的键槽位置及键槽长度画草图(键槽宽度及深度可在其它程序界面上输入),按给定的键槽深度进行拉伸切除即可形成键槽。至此完成轴的三维示意模型建模,如图6所示。至于轴的具体结构,如轴端倒角,轴段圆角等可在所生成的示意模型的基础上进一步操作形成所需的轴。
五 结论
本文研究了机械设计课程设计辅助教学软件开发的方法及开发的关键技术。本软件可用于减速器设计时电机的选择,齿轮及轴强度及校核计算的检查,并可输出齿轮及轴的三维示意模型。通过教学实践证明本软件可大大减轻教师检查工作,保证学生设计结果的正确性,提高了教学质量。
参考文献
[1]江洪,魏峥,王涛威. SolidWorks二次开发实例[M]. 北京:机械工业出版社,2004:1-28.
[2]宋宝玉,王连明. 机械设计课程设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2008:1-3,87-107.
Development of a CAI Software for Curriculum Design of Machine Design
YU Hong-ying
(School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin,Heilongjiang, 150001, China)
Abstract: A CAI software is developed for curriculum design of machine design according to the problems of a teacher’s hard burden and a student’s inaccurate design results. Key techniques of the process to develop the software are given. The using practice proves that a teacher’s burden is lightened and teaching quality is improved.
关键词:微课程;设计;开发
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2015)29-0093-02
微课程相关概念最早于1960年诞生于美国,由美国阿依华大学附属学校首次提出,随后在世界各个国家成为研究的热点课题。我国对微课程的研究起步较晚,但也得到了各个阶段教育工作者的广泛参与。虽然国内外对微课程的研究已有五十多年的历史,但至今未形成一个统一、标准的理论概念界定,最重要的一点就是未得出系统、完整的实践设计方法。因此,如何明晰微课程的相关概念,以及如何通过设计与开发将微课程整合到具体实践教学中,将是微课程未来重要的研究方向。
1 微课程的概念界定
关于微课程涵义的界定,国内外广大研究者可谓是众说纷纭,目前还未有一个标准性、统一性的概述,但各种观点之间有很多相似之处,进而可以得出一个普遍性、广泛性,而具有代表性的微课程相关概念界定。由于微课程与微课仅一字之差,很多教育工作者在初次接触时容易混淆,因此,在界定微课程的内在涵义之前,首先应该正确区分微课程与微课之间的差别,微课的核心内容是教学视频,是对课堂教学活动的现场记录和存档;而微课程是以一定教学资源为基础,策划、组织成主题突出、规模较小的课程体系。本文的研究重点是微课程,而非微课,突出的是以教学资源为主体的课程教学整体过程。笔者根据诸多文献对微课程相关概念的界定,结合微课程的主要特征,得出微课程的涵义为:微课程是教师根据教学需要,以解决学生实际学习需求为目标,借助计算机、手机等网络教学平台,自主开发的、短时间的、小规模的新型教学工具。
2 微课程的设计与开发原则
由于对微课程内涵的界定较为笼统,且微课程应用于教学的时间较短,因此,为了保证微课程整体教学功效的发挥,在微课程设计与开发过程中,必须遵循一定的原则。笔者结合微课程主要特征,考虑实际教学需求,总结出微课程的设计与开发应以短小精悍、以生为本、定位学科、合理适度为原则。
2.1 短小精悍
微课程的一个明显特征就是时间较短,根据国内外微课程实践教学相关经验,微课程的时间最好控制在十分钟以内,而且微课程的主要内容应只有一个知识点,通过利用微课程对这个知识点的自主学习,学生能够顺利掌握,并加以应用。相关研究表明,人们集中维持注意的时间一般在二十分钟以内,然后呈下降趋势,因此,为了保证学习效果,微课程的教学内容应尽量少。与传统课程设计相比,微课程则更加短小精悍,力求突出教学主题、把握教学重难点,直接反映教学过程中的某一具体关键性的教学环节或者教学活动。
2.2 以生为本
微课程的设计与开发应以学生为本,突出学生在微课程学习过程中的主体性地位,因此,在微课程设计与开发前期,应充分了解学生的专业基础知识构成以及网络自主学习能力,以保证微课程整体设计在学生的接受范围内。以生为本要求教师在微课程的设计与开发过程中转变传统灌输式的教学理念,通过各种教学方法或手段去引导学生自主学习、激发学生学习兴趣。多媒体学习生成理论及规律表明,多元化的微课程呈现形式对学习的自主学习能产生明显的积极作用,因此在微课程的设计与开发过程中,应针对不同的教学主题和教学内容,选择一项或者多项较为适当的多媒体技术,从而吸引学生的学习兴趣,培养学生的自主学习能力,使微课程成为学生自主学习的重要工具。
2.3 定位学科
在微课程的设计与开发环节中,还应充分考虑学科本身的知识构建及人才培养定位,唯此才能保证微课程的使用价值。笔者认为,微课程设计与开发应定位于:充分考虑学生实际学习需求及学生自主学习能力,以学科人才培养目标为依托,以专业课程教学目标为主线,以具体学科教学内容为依据,设计与开发出较高实用价值的优质微课程。
2.4 合理适度
微课程作为一种新型的教学资源,其设计与开发是以教学实际需求为基础的,因此,微课程本身具有针对性、系统性等特征。这就意味微课程在设计与开发时不能随意拆分、重构相关教学内容及知识点,否则将会导致学生知识体系的残缺不全。这就要求微课程的设计与开发必须合理适度的选择、分解、重构相关教学核心内容,既要考虑量又要追求质,力求二者的统一,这样才能最大化发挥微课程的内在效益。
3 微课程的设计与开发方法
微课程设计与开发是一个整体性的过程,包括诸多细节,笔者在参考上文所述微课程设计与开发原则的基础上,基于单个微课程设计与开发实践,从各个环节提出以下具体方法。
3.1 知识单元建立
知识单元即微课程的具体知识点,知识单元的建立是微课程设计与开发的首要环节,知识单元建立过程中应注意以下几个方面。首先是梳理教学目标与知识单元之间的关系。由于微课程本身所容纳的知识单元较小,这就决定了知识单元不能承载太多、太大、太复杂的教学目标。其次是在分析教学目标的基础上,考虑微课程的容量及知识点的难度,将其分解成单个知识单元目标,同时考虑是否补充额外知识单元,是否设置成独立知识单元。若微课程只是辅的课堂教学补充,则无需将所有知识单元都纳入到微课程中。若微课程是开放性的课程教学补充,则需增加一些其他知识点。这说明微课程在知识单元建立过程中应按需筛选和设计。
3.2 序列结构确立
由于每个学科的知识单元之间存在着很强的连续性、渐进性及逻辑性,基于学生知识结构完整性考虑,不可完全割裂各个知识单元之间的联系,这就要求建立知识单元之后,需组织成一定的序列结构。序列结构确立时应把握完整性和灵活性这两个要点,完整性要求微课程的知识内容是彼此联系的一个整体,并考虑大部分学生的接受能力及认知水平,使他们能够实现连续性的自主学习。同时考虑学生个体差异实际情况,序列结构应该是灵活的,可供学生根据自我需求选择性的学习。
3.3 教学内容设计
教学内容设计是微课程设计与开发的关键部分,主要目的是形成微课程资源包,具体表现形式为微视频的设计,包括以下几个方面:
(1)主题设计。微视频主题设计的要点在于把握知识单元内容的重难点。对于以知识掌握为主题的认知型微课程,重点在于概念、原理的理解,难点则为复杂概念、原理的掌握;对于以情感、态度、价值观培养为主题的情感型微课程,重点在于学生的情感体验,可多采用与生活紧密相连的具体案例。通过案例的讲解或展示,向学生传达正确的价观;对于以实践技能掌握为主题的技能型微课程,重点在于技术操作要领、流程、规范等操作事项的讲解和示范;对于以多个培养目标为主题的混合型微课,可根据主次培养目标对微视频主题进行混合式设计。
(2)过程设计。微视频其实就是对课堂教学的再现,只不过其时间更短,要求整个过程更简洁。课题引入最好采用开门见山的方式,时间控制在一分钟以内。而内容的讲解要求主干清晰、立论简明精要、逻辑严谨,可充分利用精且筒的案例来吸引学生的注意力。虽然微课程有时间限制,但笔者认为课程的结尾总结阶段还是不可舍去,是帮助学生梳理脉络、查缺补漏、巩固知识的关键部分,具体比重可根据实际情况而定,一般也不应超过一分钟。
3.4 教学交互设计
师生交流是任何教学活动必不可缺的一个环节,而依托于通信网络的微课程恰好能实现较为便捷、强大的师生交流互动。最有效的途径就是交互问答的设计,可以充分利用网络平台来设计教学问答系统,增强师生之间的互动。在微课程中应用问答系统需注意以下几点:符合教学主题;多用趣味性提问;问题难度层层推进;问题答案灵活调整;问题回答及时反馈。保证问答的有效性才是问答系统应用的基本目标。
3.5 微视频开发制作
微视频开发制作是微课程设计与开发过程中一个偏向于技术性的环节,目前微视频开发制作的方案灵活多样,如PPT+解说词+录课软件的方案,绘图板+电子白板软件+解说词+录课软件的方案,课堂实录+双机位的方案等等。教师在实际微视频录制过程中,可综合考虑时间、效率、经济、技术等要求,选用较为灵活的方案。其实在这个环节中主要是对一些微视频开发制作软件的掌握和应用,如PPT、屏幕录像大师、camtasia studio、premiere、edius、photoshop等等,教师可结合自身需要,通过短期培训,来掌握和应用这些微课程制作软件。
3.6 微课程实施设计
微课程在高校的实施过程中,比较普遍的是与翻转课堂教学相结合,但随着移动终端的普及以及云平台技术的发展,笔者认为与移动学习相结合是未来微课程实施过程中的主要方向。Web技术及app应用软件技术可让移动终端展示丰富的资源及强大的交互能力,极大地为学生的自主学习及资源选择提供了便利,学生可通过移动终端随时随地利用零碎时间去学习。
4 结语
微课程的设计与开发是一个系统性的过程,文章只是结合微课程实际特征及真正功效,提出了具体的原则和方法,具有一定的借鉴价值,在微课程教学实践过程中,还需结合课程特点、学生实际加以开发和应用。
文章就基于工作过程导向的陈设艺术设计课程改革从课程开发与课程实践两方面进行研究。首先梳理了工作过程导向课程改革的内涵与思路,从实践角度探讨了陈设艺术设计课程开发与课程实践的相关内容,指出工作过程导向的课程改革有利于学生职业核心能力和综合素质的培养,实现学业与就业的直通。
关键词:
工作过程导向;陈设艺术设计;课程开发;课程实践
一、基于工作过程导向的高职课程改革内涵与思路
1.基于工作过程导向课程改革的基本内涵
基于工作过程导向,是指从产品或服务的生产环节着手进行的工作分析活动,即以生产过程为核心起点科学设置工作流程的一种工作分析行为。基于工作过程是一个内涵丰富的概念,其主要涵盖了作业方面的要素(如作业条件、作业环境、作业情境等),完成工作所必备的核心能力、关键技术要素等其他要素。所以,高职院校在实施基于工作过程导向课程时一定要有丰富的校内外专业实践活动的支撑。基于工作过程导向的课程是建构在“做中学”“教学做一体化”基础之上的,重视研究如何使受教育者在实践活动中掌握专业知识技能,培养职业核心能力,提高职业素养。
2.基于工作过程导向课程开发的基本思路
基于工作过程导向高职课程开发的基本思路,是颠覆传统课堂中知识传授、接受模式,打破以教师为主导的课堂教学形式,以职业核心能力培养为中心,基于工作过程重新组织建构课程,使受教育者在项目化工作任务的实施过程中完成对知识技能的吸收,学习基础理论,获取职业核心能力。基于工作过程导向课程设置结合有关职业资格证书对职业能力素养的要求,强调了对受教育者职业能力素养的锻炼和专业训练。我们的陈设艺术设计课程开发的基本思路是:基于工作过程导向重构课程体系,实现以技术为核心的“岗位+职业发展”课程知识观,构建策略—创意—设计—执行职业能力模块课程项目技能的课程体系。受教育者在模拟情境和真实工作岗位上学习项目化的工作任务,从单一工作技能向复合工作任务循序渐进,由初学者逐步成长为陈设艺术设计的行家里手。
二、基于工作过程导向的高职陈设艺术设计课程实践研究
基于工作过程导向的高职课程设置与改革有利于学生获得全面、有效和有用的职业教育,有利于培养和提高学生的核心职业技术技能。高职工作过程导向课程体系的建构与开发,既需要我们大力进行探索与创新,同时也需要一些实施条件的配合。
1.校企合作,建设与课程相配套的实训基地,营造良好的实训环境
专业实训基地的大力投入,是基于工作过程导向课程改革的必备基础和物质保障。基于工作过程导向的课程开发实践和课程体系建构,大量教学内容需要在模拟和真实情境中进行,对模拟生产情境和真实工作场景要求高、需求大、使用频次高。所以,校内外实习实训基地的支撑作用无可替代,极为重要。这就需要我们一方面认真贯彻政、校、行、企合作办学和协同创新的精神,借助高职教育服务区域经济发展的政策,多方筹集资金,提升实训基地的装备与建设水平,另一方面落实“工学结合、校企合作”的职教发展方针,大力寻求企业的强力支持,与企业合作建设与课程相配套的实训基地,打造良好的实训环境,顺利实施“教学做一体化”,确保受教育者职业核心能力和综合素质的培养实施到位。
2.实施基于工作导向教学模式和以学生为中心的教学方式改革
高职课程基于工作过程导向课程改革必然带来教学模式和教学方式的巨大变革,工作导向教学模式的最基本内涵是为了学生的行动而学习、通过学生的行动而学习,即通过高职教学改革打破以往以教师为主导的教学模式,改变旧有的学生被动接受知识技能灌输的学习状况,增强学生主动学习的动力,促进学生自主学习、主动求知,构建以学生为中心的教学方式新体系。在这一新体系中,教学活动中心为学生的知识技能学习,学生独立或者以分工合作的形式开展学习活动,包括搜寻专业信息、自主制订学习方案、积极参与项目化工作任务、参与学习效果评测和学业成绩评价等教学环节,使学生真正成为学习的主人,在“做中学”“教学做一体化”,并最终在全部学习过程中获取专业知识技能与未来职业核心能力的训练。
3.建设高水平“双师型”师资队伍
打造过硬的师资队伍,是基于工作过程导向课程改革的人才基础。大力实施基于工作过程导向的课程改革,优秀的师资是其中的核心环节,受教育者职业核心能力的获取,离不开教育者在教学活动中的辛勤付出与大量参与。高职院校的教育者不但要有基于工作过程导向的相关理论素养,能够按照行动导向教学理念进行教学,还要具有突出的职业实践能力。但是,反观目前高职院校的教师队伍实况,作为教师队伍中新生力量的青年教师基本上从各大院校毕业后直接踏入高职课堂,从学校到学校,缺乏在企业一线实践的工作经历。这就需要我们花大气力真抓实干,通过多项举措鼓励高职院校教师尤其是青年教师到企业挂职锻炼,参与企业真实项目,熟悉企业实际项目运作流程,逐步缩小工作导向教学与教师职业实践能力的要求之间的差距。同时,高职院校也可以考虑从企业一线择优聘请行业人员到学校兼职教学,进行实践课程的教学,以弥补现有师资的不足。最终我们要通过政、校、行、企协同创新,努力提高师资队伍建设水平,合力打造一支教学能力和行业实践能力兼备的“双师型”教师队伍。
三、基于工作过程导向的陈设艺术设计课程开发
广东文艺职业学院美术系2009年以来重点进行课程设置改革,以装饰艺术设计专业(装饰工艺方向)作为试点,与校外企业合作,共同开发出装饰陈设相关课程,将最终的毕业设计定为与岗位一致的整套陈设方案设计。在装饰工艺课程教学改革过程中,我们不断探索以陈设行业工作过程为导向,以陈设设计与制作技术为核心组织课程内容,培养学生具有陈设行业所需的设计协调及制作的技术能力。
1.陈设艺术设计课程开发原则及要素
第一,陈设艺术设计课程工作过程导向开发原则。预见性:准确分析和预测行业发展趋势所需要学生具备的专业职业技能。基础性:加强学生专业基础能力训练,发展和增强学生潜在能力。灵活性:兼顾工作能力所需要的不同层次、专业之间的配合。多元性:注重培养学生跨岗位、跨职业的共通能力。实践性:包括职业的实践内容、实践形式及实践的可操作性。第二,基于工作过程导向的陈设艺术设计课程开发要素。受教育者——受教育者的年龄、知识基础、专业根底、可塑性是设计课程必须考虑的要素,课程内容的深度、广度和逻辑结构,要适合受教育者身心发展的一般规律;专业——课程内容应反映本专业中最有实践价值的基本理论、法则和基本要领;社会——社会政治、经济、文化的发展趋势、时代特征及其对人才的专业技能及综合素质要求,是课程开发的现实依据和制约因素。以上三要素应综合考虑。
2.陈设艺术设计课程开发创新
第一,以技术为核心的课程知识观。在知识经济的生产要素中,只有有效知识才能被称为工作过程知识,建构这类技术知识的过程对于引导劳动者达成工作目标、完成工作任务是至关重要的。基于此,以工作过程为导向的陈设艺术设计课程总体开发始终注意贯彻以工作过程为导向,以陈设设计与制作技术为核心组织课程内容,培养学生具有陈设行业所需的设计协调及制作的技术能力。第二,逆向设计课程。依据装饰艺术设计相关行业职业的工作要求,调研核实工作岗位应该具备的核心技术、技能要求、职业素养等方面的详细信息,据此设置出所需的装饰陈设核心技术课程和职业技能课;再确定核心技术课之外的专业技能课和职业素质课程。课程改革融合了相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。如本专业的纺织品设计、挂饰设计、灯饰设计、家具设计、花饰设计、陈设项目策划和毕业设计等课程,突出了专业培养目标所确定的空间设计能力、陈设设计能力、手工艺制作能力三大核心能力的培养,实现了学业与职业的有效对接。
3.陈设艺术设计课程开发实践
第一,广东文艺职业学院美术系装饰艺术设计专业经过数年的研究试验与调整改革,基于工作过程导向的课程理论,将课程知识与岗位技术直接挂钩,构建了陈设艺术设计实用技能学习和职业素质养成的重要平台。第二,陈设艺术的技术性与个性化,使它在艺术与实用的结合方面有极大的发挥空间和无穷的活力。特别是纺织品设计、家具设计、灯饰设计、挂饰设计、花艺设计等人才输出,都是企业需求的热点所在。因此,院系与企业先后共同研发了色彩搭配、纺织品设计、挂饰设计、灯饰设计、花饰设计、家具设计、陈设项目策划、毕业设计等主干课程。第三,把本专业学生输出方向确定为面向陈设设计公司、艺术设计公司设计部等,工作岗位定位为上述公司及其他企事业单位的各类配饰设计师助理、配饰设计专业绘图员等。本专业学生从大二开始学习上述岗位所需的实用技术知识,目前,本专业所培养的陈设艺术设计应用型技术技能人才受到了企业的欢迎,同时也为学生创造了良好的职业发展前景。
四、结语
实践证明,基于工作过程导向的陈设艺术设计课程体系重视对学生能力的培养,适应了高职教育人才培养模式改革的需要,能够很好地满足市场对高技能应用型人才的需求。它充分显现了陈设艺术设计工作岗位基于工作过程及项目化工作任务的特征,实现了课堂学习、虚拟情境实训、生产性顶岗的直通与对接,使学生能够直接向一线生产师傅、设计人员、管理人员等学习工作岗位知识技能。陈设艺术设计课程体系借助课程改革培养学生的创业创新意识,提高学生专业技术技能应用水平,培养学生的岗位作业能力和对未来职业岗位的适应力,强化学生可持续发展性。高职应用型人才培养质量与课程改革实效息息相关,要真正开展理论与实践一体化的基于工作过程的项目化教学改革,还需要我们更加重视校企合作实训平台、行动导向教学模式和以学生为中心的教学方式改革、“双师型”师资队伍等方面的建设,这还有待进一步的探索与实践。
作者:冯卓茹 胡晴 单位:广东文艺职业学院
注:
文章系2013年度广东省高职教育艺术设计类专业教改课题“基于工作过程导向的陈设艺术设计专业建设研究与实践”(项目编号:201305092)成果。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见.2006.
[2]徐涵.以工作过程为导向的职业教育.职业技术教育,2007(34).
[3]赵志群.职业教育与培训——学习新概念.科学出版社,2003.
[4]姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究——理论、实践与创新.清华大学出版社,2007.
[关键词]能力矩阵 教学情境 学习自查表
[作者简介]徐振华(1981- ),男,江苏常州人,北京信息职业技术学院计算机工程系,讲师,硕士,主要从事网络与信息安全技术专业的教学和研究工作。(北京 100018)
[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2013)36-0119-02
一、高职课程改革建设现状
现代职业教育观和人才观已经由重知识向重能力、重素质转移,将知识的提高与能力和素质的发展联系起来,实现从“知识本位”到“能力本位”的转化。
国内高职院校从20世纪90年代开始也逐渐尝试着一系列教学改革,先后学习了英国、新西兰、澳大利亚、德国等西方发达国家的职业教育体系和教学方法。高职教育的各类课程改革措施极大地推动了国内高职教育的发展,对我国培养职业技能型人才发挥了非常巨大的作用。
基于“能力矩阵”的课程开发模式就是在学习西方国家先进教育理念的基础上,通过研究基本的教育学理论和学生受众特点,提出的一种切实体现“以学生为中心”的差异化教学课程开发模式。
二、基于“能力矩阵”的课程设计思想
国外教育学专家认为学生具有个体差异性,每个人的知识、能力不同,不应该采用统一的方法进行授课,每个个体对进步或者成功的定义也不尽相同,因此不能以一个统一的标准来简单地衡量。企业在以一个统一标准衡量自己的员工时也不一定能真正区分出哪些员工能力强、哪些员工能力弱。所以,必须在教育的过程中为每个个体设定他所能达到的要求,不能太高,也不能太低,让每个人都在自己选择的挑战中逐渐成长。
针对学员个体差异我们制定了“能力矩阵”,学生在“能力矩阵”的引导下,知道自己所处的能力阶段,知道自己的努力方向,明确自己要完成的学习任务,最后还可以基于能力等级对自己进行综合评价。
在这种教学模式中,教师根据教学大纲设计出教学情境,教学情境贯穿到每学期的教学中。围绕该情境,如果部分学生觉得独立完成教学情境对自己要求过高,则可以根据自己的能力等级目标完成相应教学子任务。对于教学子任务的设计,原则上是知识点或技能点的最小化。
能力等级分为A1,A2,B1,B2,C1,C2共六个等级,涉及学生了解、记住、运用、分析、创造、评估等六个方面。将教学知识点的掌握程度与具体能力等级对应便于学生对所掌握知识的有所预见和评价。对于教师来说,也便于根据学生的能力等级,对学生进行有针对性的教导和帮助。
“能力矩阵”归纳为六个等级,对应的能力分别是:(1)记忆;(2)理解;(3)应用;(4)分析;(5)创造;(6)评价。
三、基于“能力矩阵”的课程开发流程
1.通往教学情境之路。教学情境设计分为两个大的步骤。(1)编制年度或学期课程表。依据教学大纲,按照课程所需课时,分配到教学年或学期中;根据学年或学期的课时,编制年度或学期课程表。(2)设计课程能力教学任务。依据通用的课程能力等级表,把课程中的一部分知识点进行综合编排,设计教学情境;依据能力等级编排教学任务。
2.基于“能力矩阵”的课程教学情境开发基本过程。在进行某课程具体教学情境开发时主要是确定教学情境(课题);根据能力等级表设定各种不同能力等级要求;根据不同的能力等级要求设计相应的教学任务;把所有的教学任务及相关资料汇总构成教学资源库。其基本过程为:教学大纲课程知识能力等级表教学情境教学任务教学资源库。
3.教学情境设计中的注意事项。依据教学大纲形成教学计划再形成年度课程表。依据年度课程表中规定的学时,按照教学周的方式形成若干教学情境,若无法以周的方式设计,也可按照课时来完成。依据教学大纲中的规定目标,针对某一门课程所涉及的所有知识点(目标)进行列表,形成课程能力等级表。依据课程能力等级表,提取其中的一部分知识点(目标),再按照设计时的能力等级目标,挑选对应的层次要求,形成教学情境的能力等级表,进而设计出对应的教学情境任务。
由于学生本身的层次是有差别的,因此教学情境及教学任务的设置难度就非常关键,通常先期会相对容易和简单些,但在每个情境或任务中,也需要设置一些扩展的项目,给学习能力强的学生准备额外任务,以激发其不断突破自己的意愿。
四、基于“能力矩阵”的课程教学情境开发
1.知识能力等级表。在教学情境设计时,依据课程教学大纲中的规定目标,针对某一门课程所涉及的所有知识点(目标)进行列表,按照学习周分段划分学习内容,依据教学目标形成课程能力等级表,依据未来发展补充能力等级,最终形成“能力矩阵”。
2.设计教学情境。教学情境设计的主要目的是帮助学生达到学习目标。在教学情境目标中,学生能够明确自己所学知识的用途。所有的教学情境采用统一的格式,每个情境的文件头统一格式标准,所有专业通用。教学情境主要包括五大部分:(1)教学情境描述。教学情境描述主要是给出背景资料。(2)内容要点说明。内容要点说明是给学生的提示,告诉学生应当注意什么、如何去做。给学生的提示是很重要的,如果仅仅告诉学生任务,那么学生的自主空间是大了,但他们会感到茫然。(3)扩展任务。扩展任务是为个别基础特别好的学生准备的,这样的学生可能感觉工作太容易了,这时可以为他们准备一些难度较大的额外任务。(4)成果提交要求。教师要给出教学情境要求完成的任务内容和工作要求,如每个人制作自己的工作汇报。(5)自我评价。在教学情境的最后,教师会提出几个小问题,检查学生是否自主学习完成该教学情境。小问题可以是关于工作流程和工作内容等,以给予学生自我检验的机会。
3.基于“能力矩阵”的教学任务分解。在教学情境下,还要设计许多小的教学任务。教学任务要分层级来实现,要服务于教学情境,一个教学任务可为多个教学情境服务。例如局域网组建课程教学任务可以有三个教学情境:LS1、LS2、LS3。
4.知识点对应的教学任务列表(checklist)。教师要清楚教学情境及其相关的教学任务都属于哪些能力区域,因此,教师要制定知识点对应的教学任务列表。教学任务列表将教学情境中教学知识点的掌握程度与具体能力等级相对应,便于学生对所掌握知识的有所预见和评价;同时,方便教师根据学生的能力等级,对学生进行有针对性的教导和帮助。
5.教学资源库。基于“能力矩阵”的课程教学模式下,教师讲得很少,因此每个知识点教师都需要提供教学资源库。教学资源库包括平时在教学过程中积累的小任务、练习题、测试题、讲义PPT、相关行业标准与规范、工程标准文档等,教师提供给学生,以方便学生进行“自主学习”的资料查询。
6.基于“能力矩阵”的课程教学情境开发文档结构。(1)能力矩阵表;(2)教学情境;(3)教学任务;(4)知识点对应的教学任务列表;(5)教学资源库。
五、基于“能力矩阵”的课程教学组织与实施
基于“能力矩阵”的课程教学组织主要包括以下几个教学环节:
1.学生能力测试。教学情境教学之初,教师要给每个学生作能力等级测试。能力等级测试的方法是为学生准备许多小题,让学生在较短的时间里做出来。由于时间较短,学生没有太多时间考虑,会与不会一目了然。通过教学情境的能力小测试来测试学生基础知识掌握情况,然后教师为学生准备教学材料。这样的学生能力测试,对教师与学生来说都很重要,有利于了解学生当时所处的状态以及将来的发展空间。
2.讲解并下发教学情境与能力矩阵表。教师用半小时下发并讲授教学情境与能力矩阵表。基于“能力矩阵”的课程教学组织中通常采用小组教学。一个小组有4~5学生,由1~2个能力比较好的学生带领几个能力一般的学生共同学习。学生接到教学情境后要自己进行情境策划、情境组织、情境计划,教师会在旁边帮助他们分析与纠正、指导。
3.学生填写能力等级表。学生拿到教学情境与能力等级表后,根据自身实际情况选择自己要达到的能力,从而知道相应的能力等级目标,并最终确定自己要做的任务列表,制订自己的学习计划。
学生如何知道自己要做的任务属于哪个等级呢?教师在确定教学任务时使用能力等级矩阵定的动词来描述,这样学生就很容易分辨其能力等级,如应用XXX、分析XXX、创建XXX等。学生从这样的能力等级表中,取出一个动词来设计一个目标,作为他要达到的等级。每个目标为动词,学生用这些动词组成目标,即“我能用什么干什么”,这样就能把笼统的目标具体结合到每个教学情境具体题目上。
教师观察、确认学生所达到的目标是否合理,依据目标等级选择具体要完成的题目。如:选A2可只完成前3题;选B1有能力的话可直接选做4、5题;选C1结合企业案例能自己创造一个类似任务并完成。最终教师也会根据学生选择的能力等级目标对学生进行灵活评价。
4.根据学生各自能力等级完成教学情境与任务。学生如果已经拥有足够的知识,就可以完成整个教学情境,否则就先完成情境下的各种小教学任务,等拥有足够的知识后,再完成整个教学情境。
在完成教学情境过程中,如果学生不熟悉某一部分知识,那么他就先完成相应的部分,然后再回来完成教学情境。在教学周开始时,学生可能什么都不熟悉,那么可以依据需要确定自己要达到的目标,然后再逐步完成对应的教学任务。也可能学生在接受教学情境时对很多知识都不熟悉,这时教学情境设计中会提示学生本教学情境主要由哪些教学任务共同组成。
5.学生汇报。基于“能力矩阵”的教学模式,不能给每一个学生下发相同的任务,因而需要每名学生逐一向教师汇报并展示自己的成果,由教师检查学生是否达到自己制定的能力要求。一般每个学生有15分钟的交流时间。
学生来找教师进行交流时,根据自己选择的能力等级进行对话。教师会根据学生的实际完成情况结合其目标进行评价,如果发现学生实际能力够高而目标较低,则会在学生下次选择能力等级时给予较高的建议。
6.展示成果。学生在完成教学情境后,通过学校网站将学习步骤计划书和电子成果放置在个人学习成果中。这样在找工作时,学生可以通过向企业介绍自己的学习成果而增加面试成功的机会。