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关键词:数控加工 数控仿真软件
数控仿真软件是一款在计算机设备内完成数控操作加工仿真的现代化专业性软件,能同时展开刀具轨迹与机床运动的仿真。数控仿真软件通过三维显示与虚拟现实技术,使数控加工整个流程的模拟达到相当逼真的程度,进而检验加工环节里可能存在的不足。利用微型计算机的数控加工实验教学系统,可为学生知识的学习提供更真实的数控机床操作编程加工环境,可降低实际上机操作时因误操作而带来的机床与工件毁坏几率,进而提升课堂教学质量与学生实际工作能力。
一、数控仿真软件在数控加工技术教学中的作用
第一,通过数控仿真软件能够弥补设备与师资缺乏,增强学生动手实践能力,对学生技能操作熟练程度的提升更有利。利用仿真软件展开模拟操作,可为学生提供更多的实习机会,缩短新授知识转变为技能的周期。如一个班级中约有30个人,3台机床,平均每台机床约10个人,每次实习时间约3小时,而每个人的实际操作时间仅有18分钟,在如此短暂时间内,很难达到预期的效果。若我们利用每所学校均有的微机室,将3小时换作与实际机床基本相同的仿真操作的话,可保证所有学生均有足够时间来动手,提升操作熟练程度,为下一步实际操作做足准备。
第二,提供了多类机床与多类系统。现今数控机床的种类与系统厂家相当多,教学时可结合需要选择对应机床与系统完成对学生的授课,增强了学生对不同数控系统与不同数控机床的适应能力。
第三,通过数控仿真软件可更好结合理论学习,实现同步教学。若通过仿真软件一边演示一边教学,借助车刀与工件运动来显示指令轨迹,学生更易理解,还可亲手操作以加深认识,理论与实践相互融合,增强了教学质量。
二、数控加工技术课程的数控仿真软件教学要点
1.引导学生正确选用数控加工仿真系统,提高教学质量
数控仿真软件可通过计算机把所编制程序,在二维图或三维图的基础上通过动态方式把整个数控加工过程更生动地展现出来。现今有影响力、有代表性的数控仿真软件包括上海宇龙、斯沃仿真、南京宇航等。但具体选择哪种仿真软件,还应综合分析仿真系统里操作面与实训教学机床的匹配性,保证仿真系统里所用到的数控系统应与教材教学选择的数控系统或机床相符,并考虑数控仿真系统功能是否满足教学要求与仿真软件及CAD/CAM软件配套性,如通过CAD/CAM软件后置处理所生成的程序可否调入仿真系统进件虚拟加工,在仿真软件运行验证符合要求的程序可否在真实机床里加工等。笔者学校在实际操作中选用了上海宇龙数控仿真软件,软件基本可兼容目前国内已有的大部分数控系统,如FANUC、SIEMENS、广州数控等。仿真软件完全模拟真实的数控机床操作,能清晰仿真整个数控加工环节。学生在学习过程中能够更快速地了解数控机床编程与操作技能。
2.科学应用仿真软件,增强学生学习兴趣
过去在黑板上讲授不同按键名称、作用与操作方法,实质上是一件费力不讨好的事,学习者感觉枯燥,教师也乏味。但若将数控仿真软件用于数控加工技术课程中,学生所编程序能够直接在计算机数控加工仿真软件中进行模拟加工演示。由于机床操作面板的使用及零件加工过程均与实际加工情况类似,学生可从任意角度了解、掌握数控机床加工过程,毛坯加工变作成品的过程真实形象,更利于知识点的掌握。利用数控仿真软件,基于学生学习中遇到的各种困难及问题给予讲解、引导、示范操作,可以克服所有的学习困难,解决问题,增强学生学习兴趣。此外,数控仿真软件再先进,终究不是真实的,数控系统种类多,统一数控系统应用于不同厂家生产的数控机床上,实际操作中也存在诸多差异,研发人员无法全面掌握这些具体细节,仿真软件产品会出现一些与真实机床不同的感觉。教师还应为学生清楚讲述软件与实际机床不符之处,并结合机床真实情况为学生展开针对性教学,以免让学生出现误解,不利于将来机床编程与实操。
3.合理安排教学内容,循序渐进掌握数控知识
数控加工技术课程教学中应合理安排教学内容,在教学前将知识点给予有效安排,大致分作三个模块,即基础模式、提高模块与拓展模块。首先,基础模块重点讲述训练中常用到的FANUC数控系统相关数控车床、数控加工中心编程方法、操作及应用知识,该模块属于教学基础,也属于教学的重点,要求学生务必熟练掌握,并能做到知识的灵活运用;其次,提高模块重点讲述并训练SIEMENS数控系统相关三种机床编程与操作,增强学生在不同数控系统下进行不同数控机床编程的操作能力与理解能力;最后,拓展模块重点讲述国产数控系统里的华中数控系统与广州数控系统里的数控车床编程及操作技巧,拓宽学生知识面,增强学生对不同操作系统、不同操作面板的编程及实践操作能力。唯有如此,学生方可更牢固地掌握各种数控加工知识,步入社会后能尽快适应岗位工作要求,提高工作能力。
4.仿真软件学习与机床实际操作训练同时进行
数控仿真软件不仅可用于数控加工技术课程教学中,还可作为数控操作技能训练辅助工具。教师应摆正数控仿真系统在教学中的位置,不可让学生养成一味依赖数控仿真软件的习惯,而忽视了机床实际操作练习的重要性。教师需结合课程总共的学习时间,科学分配仿真软件学习与机床实际操作训练二者的时间比例,充分认识到数控仿真软件的应用优势主要体现在入门基础训练上,而学生实践操作技能的提升关键还是要通过大量的机床实际操作训练。学校需合理制订教学计划,在数控仿真软件课程学习前,就先组织学生到附近工厂实习,让学生对各类加工方法有更深的感性认识。同时,数控机床课程与数控加工工艺课程也应安排在数控仿真软件学习训练前,让学生掌握更多机床操作方法、加工方法与切削用量选择方法,更利于学生理解与掌握数控仿真各环节要点,进而让数控仿真软件真正在数控加工技术课程中发挥作用,达到“砍柴不误磨刀功”之效。
总之,数控仿真软件将逐渐变成我国数控教学中的主要手段,不但能够解决占用过多实验设备时间的问题,还可提升学生对数控加工的认识,还可为学生提供检验自行编写程序正确性的有效手段。不过,把数控仿真软件应用于数控加工教学里也有诸多不足,在应用过程中还应不断改进与完善,使其更好为数控教学服务,提高教学质量,为社会培育出一批批实践能力强的新型数控人才。
参考文献:
[1]丛娟,丛树林.基于数控仿真软件的数控加工工艺与编程课程改革[J].辽宁高职学报,2011(3).
[2]王芊.有效提高学生实践能力的途径――仿真软件在数控技术专业教学中的应用[J].包头职业技术学院学报,2009(1).
[关键词]数控技术 教学方法 教学质量
[中图分类号]G712 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2013)05-0190-02
随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈,数控技术的应用越来越广泛,所需的数控专业人才越来越多,使得数控技术成为职业学校的一门特色专业。本人2008年毕业后从事职业教育,担任数控专业教师,任教以来,学生对数控专业课的学习热情不够高,现就如何提高《数控车床编程与操作》的教学质量与效果,从以下几方面谈谈个人的看法。
一、帮助学生树立自信心,学好这门专业课程
现在中等职业学校的学生,是在初中毕业时被分流出来的群体,他们是一特殊群体并有着自己的鲜明特点:其中有些学生学习基础偏差,自卑心理严重;有些学生学习意志薄弱,半途而废;有些学生学习时注意力集中时间很短,使学习效率大打折扣;有些学生的学习习惯很差,不能合理安排自己的学习时间,因而很难在学习上有所收获。所以,作为专业教师需具有足够的耐心,关心和帮助学生树立自信心。我在教学中常常注意活跃课堂气氛,理论联系实际,让学生自己多动手独立完成任务,并且搞好和同学的关系,让他们相信自己有足够的能力来学好这门专业课。我常鼓励学生要像德育宣誓中誓词所说的一样“相信自己,我行,我能行,我一定能行”,以此来激发他们对学习的信心和勇气。
二、让学生了解数控专业所要学习课程的重要性
让学生了解数控专业所要学习课程的重要性是十分必要的。对于《数控车床编程与操作》这门专业课来说,在学习好这门课之前,要先把基础课程掌握好。其中,与这门课关联较大的专业基础课有《机械基础》《机械制图》《公差与配合》《普通车床》等。《机械基础》讲授机械传动、常用机构、轴泵零件和液压传动基础知识,使学生掌握机械传动、常用机构、轴承零件和液压的基本知识,工作原理和应用特点,懂得分析常用机械工作原理的基本方法,能做简单的有关计算;《机械制图》讲授机械制图基础知识,掌握正投影法的基础理论,到学习数控车加工零件时,学生自己能读懂中等复杂程度的机械零件图和装配图;《公差与配合》讲授极限与配合,形位公差,表面粗糙度等内容,使学生掌握极限与配合有关知识,了解形位公差、表面粗糙度有关知识,会查阅有关技术表册;学习《普通车床》是非常重要的,数控车床就是在普通车床的基础上加入数控系统而成的,学习数控车前更注重普通车床的基础训练。要想成为合格的数控工作人员,必须懂得把握刀具角度、切削用量和制造工艺。因此,培养适应现代社会需要的数控人才,就必须从最基本的知识抓起,为学习数控车编程与操作打下良好的基础。
三、在理论知识的教学过程中,注重学生独立思考和学习过程
在传统的教学中,往往很多知识是老师主动地讲,学生被动地听,学生思考的过程较少。而在我的课堂上,则注重学生独立思考和学习。如在讲“阶梯轴零件程序编制”时,不再按照以往的授课方式,而是一开始就创设情景,通过多媒体动画演示的方式来和学生一起分析零件加工工艺,利用刀具的移动来讲解每一步程序的含义,使学生真正掌握完整程序的编制过程。然后举一反三,让学生进行练习,要求学生运用前面所讲内容,通过思考和讨论,完成编程。他们在初次编程过程中,难免会出现很多错误,针对练习中的表现,老师进行点评,最终完成整个编程过程。由不会到会,由不完整到完整,逐步前进,稳步提高,最后让学生归纳出编写程序的步骤,对于不完整的地方我再进行补充,并让他们以后就按照这样的步骤来完成程序的编制,这样的教学我体会到学生的积极思考,体会到这样的课堂教学的有效。
四、利用仿真软件,进一步提高教学质量
《数控车床编程与操作》这门课程具有一定的抽象性,而在常规的理论教学中,通常是老师讲解编程指令的格式,解释其各参数的含义,然后要求学生对这些内容进行思考、理解、掌握。但如果学生对其中的某个知识点不理解,就容易产生畏难情绪,丧失学习兴趣,甚至开始抵触这门课程。面对这种状况,通过利用仿真软件来模拟数控加工的整个过程,使学生所编写的程序可以直接在仿真系统中模拟加工演示,对程序编写和书写的错误能直接看出,且机床操作面板的使用与零件的加工过程也和实际加工情况十分相似,学生可以从任意角度观察数控机床的加工过程,毛坯加工为成品的过程也非常直观、形象,便于学习与掌握。这样不仅可以丰富教学手段,还可以激发学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性,培养学生的独立思考能力和创新意识,使理论与实践有效衔接,让教学秩序更有序地进行,同时也有效地提高了教学质量与效果。
五、在实际操作中,选用生动形象的实例来激发学生的学习兴趣
在实际操作中,为提高学生的学习兴趣,项目课题的设计显得尤为重要。教师在课前应该认真思考选择合理、贴近日常生活的,同时在教学过程中能够完成加工的零件。此外,教师也可以自己设计相对较合理的项目,以此来激发学生的学习兴趣。例如:我在实际操作教学中,运用日常生活中的葫芦为例来讲解毛坯粗精车循环的运用及加工过程。(如下图所示)
那么,我们如何通过数控车床来进行加工呢?通过实物引导学生了解本次课的任务:葫芦的加工。以问题的方式引出任务,使学生了解不是为了学习毛坯粗精车循环而完成零件的加工,而是完成该零件的加工需要运用的毛坯粗精车循环的相关知识,这样学生明白了学习的目的,学习兴趣也提高了。为了完成葫芦的加工,学生必须掌握以下知识:零件图中数值的计算、毛坯粗精车循环中各参数的设置,加工指令G2和G3的运用,刀具量具的合理选择及应用、机床对刀的操作方法等。需要学生了解的知识:毛坯粗精车循环的指令格式和各参数的含义。在加工前,我会采用引导的方式让学生掌握毛坯粗精车循环中指令及相关参数的应用,然后审查各组学生的程序编制、检验对刀、校验程序,确保零件能够加工成功。最后,对学生的作品进行检测,让学生知道零件质量的重要性。在评分过程中,通过学生自己的“自测结果”和教师的“检测结果”这两项,来检测零件加工是否合格。这样,通过生动形象的实例,来激发学生的学习兴趣,也可以提高本课程的教学质量和效果。
六、根据教学内容,使用不同的教学方法
在现在的教学中,已经不能局限于教材,而是根据教学大纲来组织教学内容,并针对不同的教学内容使用不同的教学方法让学生对这门课程感兴趣,觉得有趣。在《数控车床编程与操作课程》这一课程的教学中,对于理论知识部分采用多媒体动画演示、情景模拟、上机仿真来完成教学。对于机床实际操作部分采用项目式教学法来组织教学,设计如下:项目课题、问题分析、任务分析(分析零件图、确定加工工艺过程、编写程序及程序的输入、程序校验、加工零件、工件检测与评分)、材料清单(毛坯、刀具、量具)、实施过程(活动开始、活动开展、总结)。采用不同的教学方法,大大提升学生的学习兴趣,让学生积极主动参与进来,从而提高教学质量与效果。
七、通过技能竞赛方式,提高学生的竞争意识
这个部分总课时为84学时,通过学习铸造、焊接、钳工、车工、铣工这些工种后,我们特意设计了一套包含这些工种的实用工具(套丝扳手和攻丝扳手)。经过这一套零件加工,学生别学习了这些工种牵涉的各种机床使用和安全操作方法,接触了钻床、车床、铣床、齿轮加工机床和内外磨床,掌握了工艺制定方法、加工方法及保证工件精度、表面粗糙度各种技术要求。在这一课题中,我们重点训练了孔加工、螺纹加工及尺寸精度控制等项目,每个学生逐一过关,并对学生在这些项目中出现的问题进行答疑,找出出现错误的原因,然后按照图纸重新进行加工,而对于一些次要项目只要求符合图纸要求。当学生把他们加工的零件组装成一件能使用的产品时,他们的脸上都露出甜美的笑容。
二、数字加工技术训练
在这一课题中,我们分为两个部分数控车和数控铣。设计课时为56学时,在数控车中,要求学生熟练使用常用指令、熟练地编程,加工中避免出现不安全的冒险动作和操作。把重点放在高效加工工艺确定、准确的走刀路线使用、程序的最佳优化上。在这样的训练后,让学生按图加工一个(手用千斤顶),不但包含数控车加工的内容,还是一个很美观的小工具。在数控铣中,我们设计了一个精美的(首饰盒),这个产品中,要求学生必须掌握平面、台阶面、内型腔、V型槽、螺纹等项目的加工。要求学生考虑工件的装夹、工艺的确定、保证获得较高表面粗糙度的方法,最后组装成一个小巧可爱的工艺品。
三、拓展创新加工训练
这一课题为28学时,起初阶段我们首先介绍了三轴、五轴加工中心的使用知识和操作方法。紧接着给学生布置拓展内容,拓展中要求学生敢于思考、敢于创新,只要学过的知识点都可以设计在要加工的工件中,按照这样的思路先设计产品,简述产品设计思路,再画出CAD图纸、拟定加工工艺及加工设备。在这些内容基本完成后教给指导老师审核,在指导老师认可的情况下就可以进行产品加工。在这一课题中,学生的思维很活跃,有些还很先进,符合拓展学习要求,如有的学生设计加工出西湖的“三潭”、荷兰风车、国际象棋……
四、实施方法及成绩评定
一般把六位学生分为一组,这样在设计中学生可以集思广益,在操作中又可以分工合作,最终成绩评定中又是“风雨同舟”。不断提高互相合作、患难与共的精神。如果一组成绩被老师评定后,那这六个人的成绩都是同一层次的。打分前,老师会对设计思路、工艺、加工易难程度当着学生的面进行点评,指出优缺点,对于存在的问题一一给予分析解答,并指出修改思路,使学生彻底掌握最优化的工艺和加工流程。通过我院数控11241和数控11242两个班级的实践,总体效果如下:
1.实训课时安排充分,一共178学时。
2.涉及机械加工中的所有工种,面广量大。
3.应用新型教学模式———拓展创新教学法。
4.培养学生团队合作精神,发扬集体的智慧。
关键词:课程内容;课程结构;数控技术应用专业;课程开发
作者简介:雍照章(1963-),男,江苏泰兴人,江苏省泰兴市职业教育研究室主任,中学高级教师,硕士,研究方向为中职课程。
课题项目:教育部《中等职业教育改革创新行动计划》委托科研课题“中等职业学校课程内容与课程结构的改革创新研究”(编号:教职成[2010]13号),主持人:周新源。
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1001-7518(2012)33-0035-06
职业教育专业课程内容和课程结构如何产生,其内涵是什么,是先设计结构再组织内容,还是先分析内容再设计结构,这些问题必须在专业课程开发实践过程中分析、研究、解决。本文所指的专业课程不包括公共基础课程。
一、调研专业的职业岗位——确定课程范畴
职业教育要培养技能型人才,培养学生在复杂职业环境中解决生产实际问题的能力、具有与工作过程直接相关的综合职业能力,就要根据学生职业生涯发展的需求和提高学生全面素质的要求,针对学生所学专业面向的职业岗位,开发课程内容,设计课程结构。专业是职业学校根据社会分工和职业岗位(群)需要而划分的学业门类,开发职业教育专业课程,首先要调研专业的职业岗位(群),按照职业岗位(群)设置专业,以行业、企业对岗位人才的要求为专业培养目标,针对职业岗位开设课程。一个专业的职业岗位(群)、职业角色及其要求是该专业的课程范畴。
选择几十个有代表性的与某专业相关的企业、机构进行职业领域调研,调研内容主要包括与该专业相关职业(岗位)的设置、职能、工作范围、工作过程及相关行业典型产品生产流程等。通过企业问卷调查、邀请行业专家座谈和个别访谈、毕业生从业调研等途径,按工作部门或生产流程划分企业岗位,以职业任务为核心要素归纳出本专业的职业岗位(群)。一个专业的职业岗位(群)可包括若干个主要岗位、若干个关联岗位和若干个潜在岗位。中职数控技术应用专业职业(岗位)面向如表1。
二、岗位工作任务分析——明确课程起源
岗位工作任务分析即职业行动领域分析,是请企业技术骨干和行业专家,系统化剖析某专业所对应的职业岗位(群)的工作,对每一职业(岗位)的工作内容、对象、方法、过程、要求、使用工具、组织方式、产品、环境,以及任职人员的知识、技能等职业素质要求进行分析,按照职业能力发展规律,综合分析归纳出该专业各职业岗位系统化的典型工作任务、职业能力、知识领域等,形成该专业职业岗位能力分析表。中职数控技术应用专业职业岗位能力分析表样式如表2,其典型工作任务是根据工作过程编排的。岗位工作任务分析是课程内容开发的源头,是专业课程体系构建的依据。
工作任务分析,可以召开行业、企业实践专家研讨会,列举、筛选、归纳出某专业对应的职业领域所需的岗位能力。也可进行职业角色分析,采用随机分层抽样的方法,对某专业所对应的职业,选择某地区若干个有代表性的单位,随机抽取工作3年的新职工数百名,调查所选新职工的工作场所、5个工作日所完成的各项具体工作、工作要求及其所投入的时间,以行业专家为主、职教专家为辅,分析出完成各岗位的工作任务应具备的知识、技能等素质。还可将某类企业的工作确定为若干个岗位,以适应相关产品生产的能力要求为出发点,分析出某专业所对应的各岗位应当具备的职业素养。
三、学习项目(单元)分析——将工作任务转化成课程内容
骨干专业教师、行业技术专家和课程专家,在工作任务分析的基础上,根据专业培养目标、区域经济特点及现实条件,以职业技能形成过程为主线,兼顾知识逻辑,整合、序化典型工作任务,将工作任务转化设计成学习项目(单元)。中职数控技术应用专业数控车削加工学习项目如表3。转化过程中,使学习项目(单元)与企业技术发展紧密贴合,具有先进性和前瞻性,主要处理好工作任务在内容(典型产品的选择)、流程、方法(技术要领)、要求、职业难点、国家标准与企业规范、工具与装备、工作部门、人员间关系(职业环境)等方面的真实性、个别化与学习项目(单元)之间的教学性、一般化的关系,科学设计学习项目(单元)为课程内容,每个学习项目(单元)都是课程内容的基本单位。
注:数控车床日常保养与维护、安全生产等内容融入“加工部分”的各项目中。
学习项目(单元)分析是专业课程开发中的关键性基础工作,其效果直接影响后续的课程开发工作,包括课程结构分析、专业核心课程和专门化方向课程设置、专业课程标准开发、课程资源开发、实训场所划分及其功能确定等。
四、课程结构设计——系统化课程内容
(一)关于课程结构
课程内容的系统化排列组合即课程结构。职业教育专业课程结构,以社会需求和学生职业生涯发展为目标,以提升学生全面素质为本位,以职业能力为依据,以工作过程为导向,是综合相应专业知识的项目课程体系、理实一体化课程体系或由少量专业理论课程与理实一体化课程、项目课程组成的专业课程体系。专业课程结构有三个层次:一是专业课程方案的结构。以与某专业相应的多种职业技能的科学组合为线索构成,可有若干个专业(技能)方向(即专门化方向——一般依据该专业面向的主要岗位确定专门化方向)。二是某门课程的结构。一般按照某种职业技能发展(学习、训练、形成、提高)过程的顺序,编排某门课程的内容。内容多的课程可分成某某课程一、某某课程二、……内容较少的,可由几种相近的职业技能整合成一门课程。三是某单元(项目、主题)课程内容的结构。包括学习(工作)任务描述、工作过程分析(工作对象、工作所需工具、劳动组织方式、工作要求)、学习(工作)目标设计、学习(工作)情境设计、学习(工作)效果评价等。课程结构设计即学习领域设计,包括上述三个层次。
(二)课程门类设计——组合课程内容
将某专业所有学习项目(单元)进行分门别类,组合为若干门专业课程。依据工作过程、典型技术的相关性、某一产品加工(服务)过程、工作对象、设备结构、工作环境、某一技能形成过程等和学生的职业成长规律、教学规律(认知规律)组合若干学习项目为一门专业课程(即学习领域),如表3中“加工部分”的项目为中职“数控车削编程与加工”课程的学习项目。职业岗位与专业课程并不完全一一对应,划分专业课程必须考虑教学性、区域产业分工细化程度、职业资格标准等因素。如中职数控技术应用专业,也可将数控车削、铣削、线切割等加工的排在最前面的两三个学习项目(象表3中的项目一、项目二)合并成“数控加工基础技术(或基本功)”课程,为该专业各方向的公共平台课程,将进一步训练的项目列入各自的专门化方向课程。课程门类设计工作主要由骨干专业教师、课程专家完成,行业技术专家参与并提供建议。
(三)课程结构分析——研制课程方案
课程结构设计是对课程各个方面做出规划和安排,主要涉及专业培养目标的确定和课程体系的构建。关键是找到某专业所特有的职业能力发展逻辑,按职业能力发展逻辑优化课程内容组合,构建课程体系。学校专家为主、行业专家参与,对照职业岗位能力标准,依据职业岗位从低级到高级的能力梯度,结合受教育者的知识、技能等素质背景,同时考虑教学性,开发专业课程方案。
课程开发应加强与行业的联系,立足于区域科技、经济和社会发展需要,积极开展与行业的广泛交流和有效对接,聘请行业业务骨干参与,召开课程设置论证会,确定职业学校相关专业学生应具备的知识目标、能力目标、情感目标,校企共建专业课程体系。
专业必修课程分为专业平台课程、专门化方向课程与综合实践课程三类。专业平台课程以职业活动为依据,以该专业共同的学习单元(项目)为载体,以基础技能、基础知识为课程内容,是宽厚的、综合性的专业基础训练课程,是形成该专业各专门化方向职业能力的共同基础。专业方向课程是在专业平台课程基础上,根据学生职业生涯发展的需求,供学生选择的成组课程,是针对某一(些)就业岗位能力的发展,以相关项目(任务)为载体的课程,为学生成为特定岗位(职业)的高素质劳动者提供发展支撑[1]。专业方向课程应涵盖国家(行业)颁布的相应职业标准的考核要求。专业核心课程是依据某专业核心职业能力开发的课程,专业平台课程和专业方向课程中都有核心课程。综合实践课程是强化综合职业能力培养、完善职业人格、与就业岗位对接的课程。工作过程系统化课程方案,是以职业活动为核心的阶梯式、螺旋式上升的课程结构。工作过程系统化课程体系突出职业能力培养的实践性和完整性,载体是学习项目,支撑是技术知识、技术能力,包括职业岗位的单项技能、岗位能力及专业综合能力,并考虑学生今后职业的提升与拓展空间。课程体系应与工作体系对接,为学生提供完整的职业实践锻炼[2]。专业课程方案中,理论知识也是系统化的,将系统的学科知识转化为工作过程知识,有机融入各门课程的学习项目中。中职数控技术应用专业课程设置可参考表4。
校企合作“订单式”培养课程结构,以订单企业为背景,可精心设计一个贯穿全课程的总项目,并将其分解为若干子项目,课程内容涉及合作企业相关产品生产流程的各方面。在整个课程学习过程中,分别完成这些子项目,最终完成总项目。工学结合课程和综合实习课程结构也可如此。
对于国家层面的专业课程体系,应考虑我国中、东、西部经济、技术和教育发展不平衡,同一专业,全国难以实施统一的专业课程体系,因此指导全面的专业课程体系应有多种选择,在明确总体目标要求的前提下,由不同发展水平的职业学校选择适合本身实际的方案,由各职业学校开发与当地经济发展相匹配的校本课程[3]。
五、设定课程标准——规范课程内容
开发编制课程标准是将某专业工作任务分析的职业岗位能力要求全面、系统地落实在相应的专业课程中,依据该专业课程方案,标准化规定某门课程的目标、内容及其编排。课程标准一般包括课程性质、课程基本理念、课程设计思路、学时与学分、课程目标、课程内容与要求、实施建议、说明等几部分。
课程学习目标是专业培养目标在某一课程的具体化,是课程预期的结果,即学生学习该课程后在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面应达到的状态。专业课程内容与要求,是课程标准的主体,是按照一定的逻辑序列组织、编排而成的知识体系和经验体系及须达到的目标,是根据职业岗位能力分析和课程目标对课程各学习项目在知识、技能等方面应达到要求的详细说明,是学生学习知识、技能的依据。
将课程方案中某课程的学习内容进行基于教学论和方法论转换,以职业能力为依据组织课程内容,知识的掌握服务于能力的建构。避免把职业能力简单理解为操作技能,要注重职业情境中实践智慧的养成,培养学生在复杂的工作过程中做出判断并采取行动的综合职业能力。课程内容要反映专业领域的新知识、新技术、新标准和新理念。课程内容要注重教学实施的可行性、行动过程的连续性、行动目标的指向性与层次性、行动内容的先进性与多维性、工作过程的典型性、知识与能力的关联性以及教学方法的普适性,按照由浅入深、由简单到复杂的顺序确定课程内容。
对于一门课中的每个学习单元(项目),要从单元联系的角度进行整体优化设计,一个学习单元(项目)包含几个学习任务,以学习任务为载体,整合理论与实践(知识、技能和态度)。学生在完成每个学习任务的过程中获得知识,实现知识向能力的转化、学习成果的迁移和应用、综合职业能力的形成与发展,修炼职业素质,进而达成各单元具体的学习目标。一个单元中的所有任务是一个整体,前后学习任务呈平行、递进或包含关系。所谓平行,指几个独立的、同一范畴的学习任务在难度上是平行的;所谓递进,指学习任务的难度逐一增大;所谓包含,指后学任务包容已学任务。学习单元、各单元中的任务、各任务中的具体学习环节要具有系统性和完整性。
如中职数控技术应用专业“数控车削编程与加工”课程设计思路是:依据本专业职业能力分析和培养目标确定本课程目标,以数控车削职业岗位能力为主线设计项目课程结构,按照数控车削操作技能形成过程设计学习任务系统,以学习任务为载体负载专业理论知识,以中级数控车削加工职业能力为目标确定各项目的技能目标和知识目标。“数控车削编程与加工”课程内容与要求样式如表5。
有的专业课程可按照某种产品季节性生产的特点,依据产品生产日程及要求适时编排课程内容及目标,采用“教、学、研、做、产”有机融合的课程模式。
六、课程实施——验证课程内容与课程结构
根据课程内容及目标、学生能力与知识水平、学校现有条件、学生认知规律,以典型产品(服务)为载体,将课程内容进行教学化、系统化加工处理,以工作过程为导向设计教学活动,将完成学习任务所需要的知识、技能、态度有机地置入所设计的学习情境中,使学生在真实(仿真)情形与环境中,通过各种活动,增强直观体验,激发学习兴趣,在学习任务中建构知识与技能。典型产品(服务)的选择要体现区域经济特点,兼顾先进性和通用性。综合运用各种教学方法,如项目教学法、任务驱动法等,进行理论与实践一体化教学,实现“做中学、做中教”。采用发展性评价方式,多层面对学生职业能力的形成进行评价。
课程实施是对课程内容与结构的二次开发。课程内容与结构,必须通过课程实施的效果来检验其实效性、科学性与完整性,并在实施过程中完善,必须在有代表性的小范围试验成功的基础上才能推广。
七、几点思考
(一)课程内容与结构的由来
专业课程结构是专业培养方案的骨架,是在职业岗位调研、工作任务分析的基础上,将工作任务转化成学习项目,以学习项目为课程内容的基本元素,组合设计出课程结构。因此,课程内容和课程结构是开发出来的,而不是修订出来的。内容是课程的基础,结构是课程的模式,以发挥课程内容的最佳效益为准则设计课程结构。
(二)专业理论与实践
技能训练是专业课程的重要组成部分,职业教育要强化技能,但不能将技能与理论割裂开来,所以,从课程的角度看,单独谈技能实训体系、实践教学体系是片面的,职业教育专业课程除少数理论课程外,绝大多数应是理论与实践一体化课程。
(三)课程内容与职业资格标准
文本式职业资格标准与眼前的职业要求往往存在“时差”,职业资格标准应是“现在时”,而不是“过去时”。课程内容要兼顾职业资格标准,课程标准要涵盖相应的职业标准。要选择社会认可度高、对学生就业有利的职业资格证书,具体分析其技能考核的内容与要求,优化训练条件,创新训练手段,提高训练效果,使学生在获得学历证书的同时,顺利获得相应职业资格证书。
(四)教师与课程内容和课程结构
教师是课程开发的强大力量,承担着行业调研、学情分析、教材开发、课程实施与评价等任务,并在课程开发过程中提高专业知识和技能水平。专业教师要定期走访行业企业,把握行业发展趋势,深入企业工作一线,在与专业岗位相关的工作现场,考察劳动者完成工作任务的职业情境,弄清典型职业活动的流程,梳理、汇总构成职业能力的典型学习项目与要求,把握人才市场的脉搏和行业的需求,以适时完善课程内容、修正课程结构。
参考文献:
[1]谢传兵,马成荣.中等职业学校专业课程设置的问题与策略研究[J].中国职业技术教育,2012(20):36-40.
在大工程、大制造工业环境下,西北农林科技大学工程训练中心贯彻“和谐互助”的理念,在工程基础训练、综合训练和科技创新训练方面进行了全新的教学实践,取得了明显的效果。在教学实践中应注意做好常规教学设计,加强教师之间的沟通和学术交流,简化教学行政管理,搭建校企合作的工程实践平台。
【关键词】
农林院校;和谐互助;工程训练;教学实践;思考
为解决现代农业发展对农业工程人才培养的突出问题,为适应新形势下现代农业发展对专业及课程体系教学改革的要求,西北农林科技大学工程训练中心迎着西部大开发的战略机遇,借助国家杨凌农业高新技术产业示范区的优势,打破传统的学生实习模式,积极构建以培养具有工程意识和创新能力、具有系统概念和现代工程技术的工程实践教学体系。在工程实践教学体系的建设中非但满足了工科类专业的需求,也兼顾了非工科专业的需求,同时在教学实践中,认真贯彻“和谐互助”的理念,切实履行“多层次、分类别、模块化”的课程实践教学体系和“因材施教、分类培养”的人才培养模式。在拓宽学生视野,提高学生工程实践能力、创新意识与能力、以及就业率等方面都有满意的效果,面向全校学生开设的工程基础训练受到全校学生的普遍欢迎,在各类设计比赛、科技创新活动乃至全国大赛中取得了很好成绩。
一、训练的教学内容
2004年西北农林科技大学共投资1,476万元,于2005年建成了工艺先进、设备配套、在同类高校中具有先进水平的工程训练中心,改善工程实践教学条件。目前工程训练中心共有仪器设备760台/套,固定资产总值(500元以上的设备)已达976万元。其教学体系主体划分“创新实践训练”、“工程认识与基础训练”两部分,分层次、分类别、分模块的工程实践教学训练分三大部分“工程基础训练”、“工程综合训练”、“创新与实践”。针对学校机电一体化、机械设计制造、非机械工科专业、以及农林理经管文法所有其它专业的特点,层次分明的设立了甲模块4周、乙模块2周、丙模块1周的工程实践内容。机电一体化、机械设计与制造专业等高年级本科生的专业课程设计已摒弃了原来独立的训练模块,将本科大学四年的工程训练由低年级了解、熟悉、掌握核心操作技能到高年级实体产品设计开发进行不同训练的安排,从而使工程实践为一个完整的体系。创新训练和拓展训练则根据学生的兴趣和能力的发展需求进行自行选择,注重培养学生的综合素质和创新精神,让工程训练教育回归到工程产品实践。
二、和谐互助的教学实践
和谐的授课过程是“以学生发展为本”的课堂,是主动、互动、生动的过程,是充满生命活力的课堂,是学生和教师之间、学生和学生之间和谐互助的过程。我们致力于创建和谐的工程训练课堂,创设民主、平等、宽松、团队协作、和谐互助的学习环境,让学生的主动性在和谐的工程训练过程中尽情释放,让教师的风采在和谐的工程训练指导过程中绽放光芒。
先进的教学方法与手段是工程训练实践教学目标实现的保障。在教学过程中,紧紧围绕学校人才培养目标的总体要求,通过各层次项目训练,学生不但可以了解和认识现代工业生产方式和工艺过程,接受工业技术基本训练,基本建立“大工程”意识,培养严谨求实的科学态度和创新精神。
1、工程基础训练
为满足现代农业发展对人才培养的要求,西北农林科技大学不同专业的学生首先在机械原理实验室进行实习,了解典型零件和机构的作用及工作原理;再到农机实验室学习和了解典型农业机械基本结构及工作原理;然后通过微型摩托车拆装实习,进一步了解一般机械产品的结构、组成和工作原理;之后通过各个制造工种的实习,了解一般机械产品的制造过程;最后通过先进制造技术、机电一体化等内容的训练,了解先进的工业技术。
在工程训练的教学过程中,教学方法与手段包含:观看教学录像及光盘、观察教学模型及实物、操作步骤和要点讲授、实训、观摩复杂加工工艺方法演示、动手进行简单机械的拆装训练、进行课堂讨论、参观生产现场,体验工程氛围。在现场施教过程中,采取和谐互助的教学方法,以若干同学为一个互助团体,有问题可以在团体内进行讨论,互相学习,发现问题,互相帮助,既解决了问题,又促进了同学间和谐关系的发展。在演示过程中,时刻有教师与学生的相互交流,学生与学生间的相互交流,和谐的氛围有助于学生们以放松积极的心态去掌握知识。
2、工程综合训练
主要针对机械设计制造专业和机电类专业的高年级学生开设,教学内容类别化、模块化。教学方法和手段通过“课内课外结合、仿真与实战结合、综合与创新结合、反求与创新结合”的教学模式,达到实施“大工程训练”的目的。
3、创新训练
以高年级本科生为基本服务对象,建立以基础性、工程性为特征的科技创新实验体系。通过各种开放实验室、设立创新基金、专业技术主题讲座、工程技术培训、专业技术大赛、学生创新实践、承办培训班、联合培养、国内外访问学者计划、校企联合等方式,实现创新型复合人才的培养。
在综合训练和创新训练模块的授课过程和训练演示过程中,利用多种教学手段,如特种机器人视频、特种机械设备作业图片、CAD/CAM加工案例分析、数控机床自动编程演示、仿真模拟加工、工艺生成,强化学生的视听感觉和现场实体感受,让学生全身心地投入到工程训练过程中,引发兴趣激发求知欲,使学生在愉快和谐的训练气氛中满怀激情地学习。对学生的各类问题导学互动、联系实际互动、创新观点互动等。“和谐互助”的本质特征是“参与性”,它通过强调教师与学生的双向交流,充分调动双方的积极性和能动性,从而活跃气氛,有利于让更多的学生加入到互动的行列中来,有利于提高工程实践训练质量,实现训与学的统一;同时可根据学生们的个体差异进行不同的分层,对学生进行分组,为学生划分不同的学习等级,本着自愿组合的原则,以便学生在共同的工程训练任务、训练问题的驱动下,为达成一个相同的学习目标而产生的相互协作式的工程实践训练学习小组。
三、实践教学过程中的几点思考
在工程训练实践过程中,认真履行了“和谐互助”的教学思想,采用了新的教学手段和教学方法,充分发挥了教师的积极性和学生的能动性,因而在拓宽学生知识视野,提高学生实践能力、创新意识与能力以及就业能力等方面都有满意的效果,科技创新训练取得了很好的成绩,面向全校学生开设的工程基础训练受到学生的普遍欢迎,以及各级兄弟院校的普遍好评。构建和谐互助实践训练过程的具体措施和方法多种多样,摒弃传统的教学方法,几年下来,一直坚持了如下几点:
1、做好常规教学设计,真正体现了和谐思想的工程训练实践
工程实践训练所涉及的内容繁杂、专业术语较多,不同专业、不同生源地、不同民族的学生就会有不同程度的理解。“因材施教”的模块化人才培养模式,根据实践训练内容,每位教师都有一个清晰、理性的预设,心中都有数,从学生出发灵活演绎实践训练内容,真正做到了关注学生的全面发展,让不同层次的学生获得不同程度的发展,从而明确构建和谐实践训练主体的教师职责。
2、加强教师之间的沟通和学术交流,有效保障了工程训练实践过程中教师构建和谐授课的能力
教师只有不断提高自己的素质,才能有效地构建和谐工程训练实践教学。一方面师资培训和终身学习的意识不断得到强化,教师间自身的学术交流不断增强,专业业务素质和授课过程管理调控能力不断提高;另一方面,教师的心理健康和心胸豁达的心境在实践过程中不断提升,实时掌握学生出现的各类问题。在实践教学过程中,深入学生的内心,感受学生的情感;不受各类偏见的影响,与学生真诚交往,积极相待;允许学生犯错误,认识错误。
3、简化教学行政管理,从制度上保障了和谐授课的工程训练实践
目前,高校中普遍存在教学管理量化过多、刚性过多,课堂过于程序化、机械化、模式化的现象,也就必然导致授课过程僵化,少有生气。在学校的工程实训中,教育主管部门营造了相对宽松的环境,把授课课堂真正还给了教师,教师通过与学生互动,积极主动地构建了和谐课堂和实训环境。科技创新训练和综合拓展训练,特别是学生科技创新项目,根据科创内容和实验时间定期或预约对实验设施开放。通过几年的实践和探索,基本形成了“提前预约、自主学习、自我管理、质量监督”的开放式工程实践训练管理模式,促进了学生创新能力的培养,满足了学生“个性化”发展的需求。
4、搭建校企合作的工程实践平台,从源动力上保障了和谐授课的工程实践训练
与西北农林科技大学周围著名的企事业单位开展全方位合作,共建项目研发、人才培训和实习实训基地等,近几年来已与多家企业建立了联合研究所或产学研基地。通过校企互动,优势互补,实现了教学、科研并举,促进了相互成果转化,进一步丰富了科技创新训练内容,提高了工程实践训练质量。积极、充分利用社会资源促进工程训练中心的发展,是学校工程训练中心发展的有力源动力。
实践证明,在工程实践训练过程中,积极贯彻“和谐互助”的实践教学主线,善于运用先进教育理念和教育技术,使学生的工程实践能力适应知识经济的大环境,适应全球化的变革要求。开展农林院校全方位培养学生工程实践能力、创新意识,全面提高学生综合素质和竞争力,起到了显著作用,为全国农林院校的工程实践训练模式提供了示范。
【参考文献】
[1]张会玲.西北高等农林教育发展战略的研究[J].陕西师范大学学报(哲学社会科学版),2003.01.
[2]李志刚,谢华善.“和谐互助”教学策略研究概述[J].中国教育学刊,2010.02.
[3]鞠晨鸣.工程训练是提升工科大学生就业竞争力的重要途径[J].实验技术与管理,2008.09.