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关键词:逆向工程;三维扫描;3D打印;工程训练
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)22-0147-02
逆向工程(Reverse Engineering,RE)又称反求工程,起源于精密测量和质量检测,是设计下游向设计上游反馈的回路。逆向工程的应用越来越广泛,涵盖工程、医学、考古、文物修复等多学科门类,尝试将逆向工程引入工程训练教学,丰富了工程训练的教学内容,开阔了大学生的视野,提高了实践和创新能力。
一、开设逆向工程实训课程的意义
工程训练是现代高等工程教育的重要组成部分,是一门实践性的技术基础课,是大学生熟悉零件的常用加工方法及其所用的主要设备和工具,了解新工艺、新技术、新材料在现代机械制造中的应用,拓宽工程知识背景的重要途径[1]。逆向工程技术的广泛应用和快速发展,吸引越来越多的院校开设这门课程[2]。大部分是将逆向工程作为一门专业课程进行开设,仅覆盖少数学科专业,如何让更多的学生学习逆向工程技术的专业知识,掌握产品快速开发的过程和方法,是教育工作者面临的一项紧迫课题[4]。
二、逆向工程实训项目教学内容
逆向工程实训教学中,应加强实践教学,使学生真正掌握逆向工程相关知识和技能。教学目标和内容为:(1)了解逆向工程的基本概念及主要技术,应用和意义;(2)了解常用的三维数据采集方法,学习三维扫描仪的基本操作方法,采集零件的点云数据;(3)学习逆向软件的使用方法,反求生成3D模型;(4)学习熔融沉积式快速成型机基本工作原理,硬件和软件构成、应用及特点,成型过程流程及工艺,并打印出产品。学习该课程后应达到以下要求:了解逆向工程的流程、关键技术,掌握三维数据获取、三维模型的建立以及模型快速制造等基本能力,学会相关软件及设备的基本操作技能,培养利用逆向技术完成产品创新设计的能力[3]。由于该课程教学信息量大,教学时间短,所以要精心设计教学过程,充分开发大学生潜能。采用项目驱动教学法,师生围绕案例展开充分的研讨和分析,制定工艺方案,完成逆向工程的完整过程的学习,最终快速制造出作品,在教学现场采用教学展板、作品展橱、多媒体触屏学习机等进行辅助教学,扩大课堂教学信息量。在课程安排上,采用“精讲多练”的方式,让学生边学边练,围绕着案例实践,教师巡回指导,逐个点评,最后进行总结归纳,实现预定的教学效果。
三、“逆向工程”实训项目教学实施
1.开设逆向工程实训项目的软硬件条件。逆向工程实训课程的开设要具备基本条件,要有三维数据采集设备、3D打印设备、必要的逆向工程软件以及相应的教学设施及场地。我中心现有北京某公司生产的结构光光栅照相式三维扫描仪一台,配有Geomagic逆向软件,北京某公司生产的FDM打印机4台,自制3D打印机2台。软件方面,制定了“逆向工程”实训教学大纲、教学计划、教案、教学挂图、视频自学资料,实训报告等,保证教学过程顺利开展。
2.逆向工程实训教学实施过程。逆向工程实训课程既涉及理论知识,更涉及三维扫描、逆向建模和3D打印的实践知识,其知识量大,对设备和师资要求高,而工程训练课程具有以实践操作为主,受众学生专业广、人数多等特点,所以要采取相应措施和办法[4]。实施过程如下:(1)理论讲授。工程训练教学以实践操作为主,所以该项目理论讲授学时较少,辅以视频和实物为媒介,简要而直观地介绍逆向工程的基本概念和主要技术、逆向测量设备、点云处理及逆向建模,3D打印的基本方法和工艺。(2)点云数据采集。数据采集是逆向工程的第一步重要阶段,也是后续工作的基础。常用的数据采集方法主要有接触式测量和非接触式测量。我中心采用结构光光栅照相式三维扫描仪,结构光扫描可在极短时间内获得复杂工件表面的完整点云,与接触式测量相比,非常适合逆向工程训练课程中作为数据采集设备。本实训项目采用任务驱动的教学方法,根据学科专业不同,由教师给定课程任务,或者学生根据要求自选任务。以现场零件为例,介绍扫描方案的拟定,并演示零件的三维扫描方法和过程,要求学生分组操作,制定扫描方案,操作三维扫描仪对产品进行多角度拍摄,采集零件的点云数据并保存。(3)反求生成3D模型。逆向工程建模件主要有Imageware、Geomagic、CopyCAD、RapidForm等,根据实际情况,我中心采用Geomagic软件进行实训教学,要求学生熟练掌握从拍摄获取点云到生成STL格式文件的全部操作过程[4]。在Geomagic软件中导入点云数据,先进行点着色使其更直观,删除体外孤点,采样处理减少点云密度,除噪处理优化点的排列,进行封装得到多边形模型[5]。在多边形阶段进行填充孔,去除特征用于快速去除对象上的肿块和压痕,砂纸命令用于光顺或松弛对象上的区域,简化多边形,多边形修复,边界优化等操作。进入精确曲面阶段,编辑轮廓线和曲面片,拟合曲面创建NURBS曲面。如需对曲面等进行优化处理,可保存为IGS或其他格式导入正向CAD软件进行编辑;如果模型不需考虑拓扑结构,可保存为OBJ格式导入Sculptris软件,直观地进行雕刻和形状处理。最终保存为STL格式文件,用于3D打印。(4)产品快速制造。3D打印的工艺方法有几十种之多,我中心采用北京某公司生产的FDM打印机。将STL格式模型导入打印机应用程序,通过自动布局、几何变换等对模型进行编辑,然后进行分层切片,将三维CAD模型转化为二维几何信息,通过分层制造,最终实现零件的沉积成型,打印出产品。最后经过去除支撑、打磨等后处理,使零件精度、表面粗糙度达到要求。
3.考核u价与总结归纳。考核是保证教学质量和反馈教学问题的重要手段。逆向工程实训考核分为理论考核、实训报告、实践考核三部分。该课程以实践操作为主,所以实践考核占60%,理论考核部分占20%,实训报告占20%。理论考核采用自主研发的工程训练理论考试系统进行上机考试,实现自动阅卷、自动评分。理论试题库涵盖该项目理论讲授部分和实践操作部分全部内容。实践考核采取对三维扫描的点云数据、模型数据处理、3D打印作品分项评分之和。
实训项目结束之前,学生先对训练过程进行自我总结,从中了解学生对教师及教学过程的要求和建议。指导老师也要对训练过程和结果进行分析,找出成绩与不足,进行小结。不断完善教学过程,提高实训教学的有效性。学生通过以上环节的实践训练,可以体验到逆向工程的完整流程,学习逆向工程思维,培养工程实践和创新能力。
本文对高校工程训练课程开展逆向工程实训教学进行了研究,讨论了从三维扫描获取点云数据、三维模型重建到通过3D打印实现快速制造的完整流程,下一步将探讨三维扫描与激光加工、数控加工进行对接的逆向工程训练项目,以便进一步扩充该训练课程的内容。工程训练课程开展逆向工程实训,丰富了工程训练的内容,培养了学生逆向工程思维能力,提高了大学生的工程实践和创新能力,提升了大学生就业竞争力。
参考文献:
[1]胡效东,鲍怀谦,王吉岱,等.谈金工实习教学在现代工程训练中的作用[J].中国现代教育装备,2009,(17):127-129.
[2]罗烽.开设逆向工程实训课程的探索[J].现代教育技术,2011,(5):145-148.
[3]宋小辉,黄键,叶东.逆向工程技术课程教学体系建设[J].广西教育,2012,(8):137-138.
[4]刘立晶,杨慧.基于Geomagic Design软件的导种管三维逆向工程设计[J].农业工程学报,2015,(11):40-45.
[5]谢韦莲,位建伟.逆向工程及快速成型技术在高校工程实训中的探索与实践[J].中国现代教育装备,2014,(1):25-27.
Study to Set "Reverse Engineering" Course in Engineering Training
NIU Guo-dong,WU San-chuan,WANG Hong-bo,LI Sheng
(Shandong University of Technology,Zibo,Shandong 255049,China)
【关键字】高职教育 四级实训体系 建设
一、“四级实训体系”介绍
(一)、“会计核算流程认知”实训。我系一般把《基础会计》课程开设在大一第一学期,最近几年,会计证考试难度有所加大,有些老师认为讲授《基础会计》要以理论讲授为主从而取消了原本设置的实训环节,笔者并不认同这一观点。正是因为会计证考试难度加大,所以更要加强“会计核算流程认知”的实训,学生在大学以前从未接触过会计相关理论和操作,枯燥的理论讲解对他们来讲很难理解,我对我所任课的班级坚持进行完“会计核算流程认知”实训后组织学生填写了我自制的调查问卷。90%的同学都给予了积极的回应,认为这样的实训方式很好,一是知道了会计核算是干嘛的,没学之前觉得会计很神秘,操作完之后对整个会计流程都以了然于胸,很有成就感;二是通过实训,增强了对理论知识的理解,更能够熟记会计证考试要求的理论。
(二)、“岗位”实训。这些岗位实训课程我系一直作为实训类课程的重点,一般安排在大一下半学期和大二,都是专门的实训课程,时间一般是一周到两周,即20或40课时。这样的实训一般都有专门的教材。教材里面有针对性的原始凭证,要求学生能够根据自己的岗位会判断原始凭证、知道原始凭证的传递、填制,会根据岗位要求登记账簿,编制报表等。这类实训一般教师采取“分角色”的教学方法。通过表演的形式,真实还原业务的流程。
经过几门课程的训练,学生能够认知不同会计岗位所见的原始凭证、审核流程、记账流程等。对会计核算流程的认知更深一层,专业技能也更上一层楼。
(三)、“综合”实训。“综合”实训一般安排在学生大三第一学期。在以前两年训练的基础上,学生在“综合”实训中,要自己操作一套真实的中型制造企业12月的账目。包括填制原始凭证、审核原始凭证、成本计算与分析、登记记账凭证、审核记账凭证、登记明细账、审核明细账、根据科目汇总表登记总账、对账、结账(包括月结和年结)、编制12月分的资产负债表和利润表还有全年的利润表、分析会计报表等工作。这一实训是学生三年学习的全面总结,包括了学生三年学到的全部理论、实践和企业大部分的业务类型。通过这一实训,学生更加强化、系统了自己的会计技能,为下一步去企业实习打下基础。
(四)、“顶岗实习”。最后一阶段是真正的去企业“实习“,而不是在学校“实训”了,一般安排在大三最后一学期,大概三个月的时间。这种实习系里采取推荐实习单位和学生自找实习单位相结合的方式,派专门的实习指导老师进行指导,解决学生在单位实习期间遇到的专业问题。经过这一最后阶段的实习,学生完成了从学生到员工的转换,有的就留在了实习单位,成为一名会计专业人员;有的学生有了工作经验,为下一步找到会计相关工作奠定了基础。
二、“四级实训体系”总结
(一)“四级实训体系”特点
1、系统性。这四级实训体系一定是一个系统的工程,是一环扣一环的,每一级都是在下一级基础上的升华和提高。这里尤其强调第一级“会计核算流程认知”实训的重要性,因为它是“地基”。如果基础没有打好,后面的实训效果也会事倍功半。
2、教师要加大学生训练力度,学生才能熟练掌握。由于我们的学生大部分是统招生之前从没接触过会计一切事是从零开始,三年的时间若要想他们能熟练操作会计各岗位相关技能,唯一的途径就是大量练习。例如《会计岗位综合实训》的教学,当教师带领学生操作有关出纳涉及的业务时,很多学生竟然对以前大二的《出纳岗位实训》没什么印象了,而相同年级的对口班做综合实训,就很驾轻就熟了,原因是对口的学生在职高时就开始操练了,所以统招学生仅靠出纳岗位实训的20个学时实训显然是不够的。要想让学生熟练操作,唯一途径就是加大实训力度。
三、我系在实训体系建设中的可取之处
我系多年重视学生的实训,当然有不少经验,这其中笔者最想谈的是我系的会计模拟实训中心的建设,这是我系对于学生实训方面的一项特色。模拟实训中心不同于课堂,它完全模拟企业的会计工作环境,配套有银行、税务部门等与会计相关的工作环境,是理论与实践相结合的教学场所,主要有会计模拟操作台、支票打印机、税控机、报表打印机、点钞机、塑封机、会计资料装订机等设备。这种仿真的模拟实训一般安排在第二级“岗位”实训中或“岗位”实训后,学生可以在课堂练习之后,通过完成全仿真模拟训练,使学生在校就能熟悉出纳、会计岗位设置、工作流程及主要环节需要的实际操作环境,缩短学生实际工作的适应期,提高学生就业竞争力,满足了会计岗位对新时期会计专业人才的需求。
四、对我系会计训体系建设的建议
(一)加强实训体系的系统性
1、单列《会计核算流程认知》实训课程。学生大一的《会计核算流程认知》实训课程的建设很重要。它的好处前面已经讲过,这里不再赘述。所以系里要想让学生打好基础,必须把“会计核算流程认知”实训作为一门课程,至少20课时,由专门的教师带学生训练。
2、将所有的实训看成一个整体,进行资源的整合和调整。目前我系除了第一级实训外,其他三级都是有相应课程的,只有当把这些课程看成一个整体时,才会综合考虑教学思路、教学效果、教学保障等等方面,就会整合相应的资源,比如教师的安排、课程的安排、课时的分配等。
(二)加大实训量
要加大各各层级的实训量,让学生熟练掌握。目前我系的各种实训课程的量都是不够的,学生实训完了,过一段时间也就忘了,只有强化练习,学生才能熟练掌握。笔者认为每一级的第一次实训必须通过正式课堂教学来完成,由老师手把手的教,然后每一级实训完成后还要有强化实训,除此之外还要将实训融入理论教学中,理论与实训相互交融,实训时刻不离手。只有经常这样训练,学生才能将熟能生巧,再进行更高一级实训时,效果也能事半功倍。
参考文献:
[1]申屠新飞.高职会计专业建设之思考.财会月刊,2014;10
CAD只是一个绘图软件,一个辅助工具。只会CAD软件操作而机械专业理论不扎实,只能重复别人工作,充当绘图员角色。如果有机械制图、公差配合等专业基础知识支撑,掌握CAD软件才能更好地为专业服务。而妙用CAD软件,更可使数控技术、模具制造和3D打印如虎添翼。为此,笔者将从AutoCAD与机械基础课程结合,CAD与3D打印技术的有效融合,技能竞赛对CAD教学的有效渗透,基于任务驱动的CAD一体化教学,翻转课堂在CAD一体化教学中的有效运用等五个方面,打造出桂林市技工院校机械类专业CAD一体化教学的五把金钥匙。希望五把金钥匙的问世,既有益于学生掌握CAD软件操作,又可以使学生利用CAD软件进一步掌握机械相关专业知识。
一、第一把金钥匙:AutoCAD与机械基础课程结合
在教学上主要通过AutoCAD与机械制图、公差配合等机械基础课程结合,尤为重要的是AutoCAD与机械制图的有效融合。在典型任务的提取上,以劳动版机械制图习题册为蓝本,内容含平面图、轴测图和立体图。
平面图部分:不仅让学生抄画零件图,还要将补画三视图、补缺线等内容用在CAD强化训练中,让学生深刻理解机械制图中的正投影规律也同样适用于CAD绘图,CAD只是一个工具,跟铅笔、三角板和圆规等常规绘图工具相比,它只是利用电脑,提高了绘图速度。如果不遵循机械制图的相关规定,绘出来的图纸是没有工程价值的。在学生绘图的同时,灌输公差配合等相关知识,为后面数控编程、3D打印等专业学习打下坚实的基础。在模具制造专业,可以让学生绘制一套完整的模具图纸。先绘制模具的零件图,然后利用定义块的知识,将零件图一一进行装配。在装配的同时,教师就可以检验图纸设计是否存在错误,配合是否合理。这种强化训练,一方面可以让学生了解模具结构,另一方面可以将错误的发现提前到设计阶段。
轴测图部分:轴测图实际还是二维图,它是一种在二维空间表达三维形体最简单的方法。但是用三角板等手工工具绘制比较复杂,效率也不高。如果改用AutoCAD软件,就可以大大提高绘图效率。只要用鼠标轻轻地点击菜单中的工具,进入轴测图模式状态,通过F5切换等轴测平面,就可以绘制正等轴测图了。在绘制轴测图时,可以让学生根据三视图绘制轴测图,或是通过轴测图绘制零件三视图。这种方法既锻炼学生看图能力,又提升他们空间想象力,为后面立体图绘制打下坚实基础。
立体图部分:手工绘图只能绘制三视图和轴测图等平面图形,而巧用AutoCAD就可以绘制真正的立体图了。绘制立体图时,先让学生绘制基本体,然后讲解怎样将基本体通过布尔运算等方式组合成组合体。在强化训练中,还可以让学生根据三视图绘制立体图。而在机械制图课程教学中,可以用CAD绘制机械模型,让学生根据模型绘制三视图或补画三视图。这种强化训练使学生能够看得懂机械图纸,同时能想得出物体实形来。
二、第二把金钥匙: CAD与3D打印技术的有效融合
CAD设计的作品可以打印出实体来,是一件多么迷人的事情。于是人们纷纷尝试3D打印技术。传统的打印只能将作品打印在纸上,而3D打印却可以打印出实形来。那到底什么是3D打印技术呢?3D打印技术即快速成型技术的一种,它是以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过逐层打印方式来构造物体的技术。3D打印技术在将人们的梦想变成现实的同时,也必将使得人们产生更多奇思构想。无疑,3D打印必将CAD(计算机辅助设计)带入一个新的天地。但3D打印最终又会把CAD带向何方呢?如何妙用CAD软件,才能使3D打印更加如虎添翼呢?
3D打印虽然听起来很高大上,但还是要将它归于CAM(计算机辅助制造技术)。从CAD与CAM的关系中不难发现,CAD是CAM的基础。如果CAD没有学好,单纯从网上模型库下载相关模型进行打印,开设3D打印课程就失去了意义。亦如只会操作传统打印机,而不会office系列办公软件。3D打印必须以CAD设计模型文件为基础,通过3D打印软控系统,将3D模型降为2D格式,然后运用粉末状金属或塑料等可黏结材料,通过逐层堆积叠加成型,制造出实体产品来。CAD设计出来的3D模型是3D打印的根本,如果没有好的CAD模型,再高端的3D打印机也是“巧妇难为无米之炊”。那如何将CAD课程与3D打印进行为效的融合呢?这需要一步步逐渐积累。
桂林市技工院校机械专业一年级都开设了机械制图和AutoCAD课程。学生具备了基本的识图能力,并能用AutoCAD绘制三视图、轴测图、零件图、装配图等平面图形,但立体图绘制和空间想象能力还有待提高。
在二年级中级工班,可以强化AutoCAD立体图绘制。内容选取主要分为:基本体、拉伸类零件、旋转类零件、组合体。这些简单零件用AutoCAD软件绘制比较容易,但要让学生明白复杂组合体是如何由简单零件组合而成的,从而为以后学习更专业的CAD软件打下坚实基础。绘制好实体后,将DWG文件输出STL格式,就可以进行3D打印了。
到三年级高级工班,AutoCAD虽然绘制简单立体图比较容易,但复杂实体绘制却非常困难,甚至无法实现。为了进一步提高学生三维实体的绘制能力,高级工班最好开设ProE或UG等课程。内容上与机械制图的课程相对应,包括轴类、盘类、拨叉类、箱体类等零件。条件允许的话,还可以将装配图的零件一一打印,然后进行组装。这样的话,一方面可以进一步提高学生的空间想象能力,另一方面,通过零件组装,让学生明白各种机器的装配原理。
三、第三把金钥匙: 技能竞赛对CAD教学的有效渗透
桂林市中职学生技能竞赛中用到的CAD软件主要是AutoCAD和CAXA。AutoCAD主要是用在机械制图和AutoCAD应有项目。CAXA主要是用在数控车工与数控铣工项目。
AutoCAD教学方面。常规的教学只是教会学生使用该软件,但桂林市中职学生技能竞赛的AutoCAD项目,却对学生机械制图能力提出更高要求,比赛的理论部分就是机械制图手工绘图,而实操部分,包括用AutoCAD绘制零件图、补画三视图、根据三视图绘制立体图等。那么,笔者平时在强化训练时,在教学内容的选择上,就不光只是抄画零件图,应包括补画三视图,根据三视图绘制立体图,根据轴测图绘制三视图等。这种强化训练能让学生明白,CAD只是一个工具,只有掌握机械制图知识,才能真正看懂图纸,加工出合格产品来。
CAXA教学方面。数控车工和数控铣工除了要求学生手工编程外,还对计算机辅助编程提出更高要求。而计算机辅助编程步骤是:零件的几何建模,加工方案和加工参数的合理选择,刀具轨迹的生成,数控加工仿真,后置处理。桂林市技工院校机械专业开设的计算机辅助编程软件主要是CAD中的CAXA软件。CAXA软件的教学应该在AutoCAD教学的基础上,强化CAXA实体造型和编程,有条件的还可以开设数控仿真,将加工制造的缺陷发现在模拟阶段。
四、第四把金钥匙:基于任务驱动的 CAD一体化教学
在传统的CAD教学中,老师只是简单教会学生CAD工具和命令的使用。老师教一个图,学生就会一个,学生自主学习不够。而基于任务驱动的CAD一体化教学,可以让学生变被动为主动,在做中学,在学中做。在学材的编写上,可以将CAD教材中的章节融入到一个个具体的学习任务中。学生通过对任务的实施掌握CAD绘图技巧,理解各命令含义。在学材编写方面,平面图和轴测图重点以AutoCAD软件为主,三维造型则以ProE或UG为主,任务涵盖基本体、拉伸体、旋转体、组合体、曲面造型等,其中包含轴类、盘类、拨叉类、箱体类等零件。学生在掌握软件同时,熟悉各零件结构特点,可以为后面专业操作打下基础。
五、第五把金钥匙: 翻转课堂在CAD一体化教学中的有效运用
一体化教学,可以让学生成为学习的主体,激发学生学习兴趣。但是CAD教学都是运用计算机来完成的。如果能将翻转课堂与一体化教学有效地运用在CAD教学中,那么CAD教学将如虎添翼。什么是翻转课堂呢?所谓的翻转课堂,就是教师创建教学视频,学生在家中或课外观看视频中的教师讲解,回到课堂上师生面对面交流和完成作业的一种教学形态。而在CAD教学中,如何将翻转课堂与一体化教学进行有效融合呢?首先是课前学习:课前将CAD教学微课或视频以及CAD任务书通过微信或QQ传给学生,让学生自主学习,并草拟任务计划书。接着是课中内化:课中学生通过小组讨论,协作分工,共同探讨完成任务书,教师则采用个性化指导,形成新的认知结构。然后是评价反馈:学生通过小组评价,指出学习中存在的困难,教师则采用集体化指导与个性化指导相结合的方式进行答疑解惑。然后是研讨总结,进行教学反思,优化并开发微课程。最后是课后巩固:课后再通过反复观看微课等视频,巩固课堂所学。翻转课堂在CAD一体化教学中的有效运用,是桂林市技工院校将学校的信息化与一体化教学进行有效融合的有益尝试。
六、如何才能使五把金钥匙发挥其神奇的魔力
首先,在教学计划安排方面,AutoCAD课程最好安排在一年级的下学期。因为这个时候,学生已经学习了机械制图课程一个学期,基本掌握了机械制图的基本知识,对三视图的原理也有了初步的了解。AutoCAD课程的及时开设,既便于AutoCAD课程和机械制图的有效融合,又便于为桂林中职学生技能竞赛机械制图和AutoCAD两个项目培养好苗子。到二年级上学期,则可以开设CAXA制造工程师。CAXA电子图板和AutoCAD课程极为相似,要求老师只对CAXA电子图板与AutoCAD不同的地方进行介绍,教学的重点放在CAXA制造上。为什么这样安排呢?因为学生一年级已经学习了AutoCAD,已经基本掌握了简单立体图的绘制,对立体图形的成形原理,有了初步的了解。这个时候开设CAXA制造课程,既可以强化学生绘制复杂三维图形的能力,又可以教会学生CAXA辅助编程技术和数控仿真。二年级的学生是技能竞赛的主力军。CAXA制造的开设将极大地提高他们的数控编程能力。到了三年级高级工班,随着3D打印课程的开设,可以增设ProE或UG课程。虽然AutoCAD也可以绘制简单的立体图,输出3D打印所需的stl文件,但对于复杂曲面造型却束手无策。CAXA制造虽然在造型方面功能也不错,却不能直接输出stl文件进行打印,而ProE或UG课程的开设则可以弥补这些不足。
其次,桂林市各技工院校近年来进行的国家级或自治区级高技能人才基地项目建设,在学校一体化实训室建设和学校信息化建设中投入了大量的资金,机械制图和CAD一体化实训室的创建卓有成效。同时,每个学校都建有数控仿真实训室,每个常规教室也配备有先进的云博士多媒体教学智能终端。云博士将传统的计算机、实物展台、无线MIC、读卡器等功能集于一体,特别是实物教学摄像功能,为CAD一体化和翻转课堂的教学提供了有力的硬件支撑。3D打印一体化实训室的建立,为CAD与3D打印的有效融合提供了便利的条件。
第三,开设了合理的课程,有了完整的配套硬件设施,不仅要求桂林市技工院校教师机械专业技能过硬,还要求教师计算机操作技能娴熟,对于3D打印等新兴技术也要与时俱进地进行学习。目前,高素质CAD教师的欠缺,是掌握CAD一体化教学的五把金钥匙最大的瓶颈。而要破解这个困局可以?囊韵路矫媾?力。第一,要优化教师引入的渠道。将相关专业和桂林市相关企业具有丰富CAD操作经验的人才引入学校任教,对学校机械专业教师进行传、帮、带。第二,教师定期轮岗实习。可以让广东国光电器等企业派工程师到学校进行3D打印培训,也可以让桂林福达有限公司等桂林本地企业派技术人员到学校进行CAXA数控编程培训,同时可以派教师定期到相关企业学习,使学校和企业建立长期稳定的合作关系。第三,加大培训力度,开设专题讲座。第四,完善评价体系,优化绩效激励机制。
基于建构主义的项目教学法与传统的教学法相比,有很大的区别,主要表现在改变了传统的三个中心,由以教师为中心转变为以学生为中心,由以教材为中心转变为以“项目”为中心,由以课堂为中心转变为以实际经验为中心。
二、项目教学法的教学设计
基于建构主义的项目教学法与传统的教学法相比,有很大的区别,主要表现在改变了传统的三个中心,由以教师为中心转变为以学生为中心,由以教材为中心转变为以“项目”为中心,由以课堂为中心转变为以实际经验为中心。
项目教学法需遵守的原则
(1)以学生为中心,充分发挥教师的指导作用。
(2)项目的选取是学习的关键。
(3)创设学习的资源和协作学习的环境是教师最主要的工作。
(4)要以学生完成项目的情况来评价学生学习效果。
在充分理解项目教学法理论的基础上,根据教学需要,笔者将计算机应用基础(主要为Office办公软件的应用)的实训教学,大致分为以下五个阶段:
第一阶段:合理选择和制订项目教学计划
项目的选择应注意以“就业为导向”,以“能力为本位”,尽量选择那些与学生就业相关的任务,最终目的是提高学生解决实际工作的能力。(规划实训项目如下表:)
项目序号 项目名称 情境角色 知识与能力要求
1 公文的排版与输出 党政机关中的文秘工作者 正确录入公文
文字与段落格式设置
页面设置
存储为模板
打印输出
2 求职简历的制作 职业学校毕业生 使用艺术字与剪贴画制作简历封面
使用图文混排制作求职信
制作个人简历表
添加照片
页面格式设置
装订线的设置
打印输出与装订
3 批量制作会议邀请函 公司与企事业单位文秘工作者 录入邀请函内容
格式设置
保存为模板
使用Excel建立数据源
应用邮件合并批量生成邀请函
打印输出
4 制作员工考勤表 公司与企事业单位文秘工作者 Excel中各种类型数据的输入
单元格格式设置
统计函数的应用
打印区域的设置
页面设置
打印输出
5 制作学生成绩表 中职学校教学管理工作者 Excel中各种类型数据的输入
单元格格式设置
SUM函数与Average函数的应用
数据的排序
数据的条件格式
数据的自动筛选与高级筛选
6 制作月销售统计表 公司与企事业单位管理人员 各类数据的录入
单元格格式设置
数据的排序和分类汇总
数据透视表的制作
统计图表的制作与分析
第二阶段:描述情境,布置项目,
教师在实训课堂上,使用生动的语言或利用多媒体课件描述该项目的具体情境,使学生了解该项目与今后工作的联系,明白需要达到的知识目标和能力目标。
第三阶段:分组讨论,协同学习
引导学生根据项目的要求,分组展开讨论,确定要完成项目的具体步骤和使用的知识技能。同时教师可以根据每组的讨论情况给以适当提示。
第四阶段:搜集与整理素材,完成项目
教师根据讨论结果,规范并适当演示具体步骤,所需素材可以让学生在因特网上搜索,然后要求各组协同完成或每个人单独完成项目。
第五阶段:评价与巩固
学生完成项目后,教师根据制作效果,当众给予适当点评,指出优点和不足,总结共性的问题并纠正,达到教学目标。
以附表中的“批量制作会议邀请函”为例:
第一阶段,教师制订项目计划,如表中所示,目的是使学生熟悉就业后的文字处理工作。
第二阶段,为学生描述情景如下:在一个大型企业中,总经理要召开一个新闻会,邀请许多客户参加,要求制作会议邀请函,如果你是他的秘书,你应当怎样制作?
第三阶段,将学生分为若干小组,讨论制作方法和步骤,根据讨论情况,可以引导学生使用“邮件合并”方法批量生成邀请函。
第四阶段,让学生上网搜索邀请函的具体格式并制作。
关键词:中职学校实训课项目教学
根据社会发展和需要,中等职业院校要把学生培养成实用型、应用型人才,必须强化学生的技能训练。通过实训,提高学生的动手能力和专业技能水平,最终实现理论与实践相统一,并为学生以后的就业打下良好基础。因此,下大力气认真上好实训课,提高学生技能水平,是中职学校加快发展的关键。下面笔者结合电工专业的实际情况,谈一谈对上好电工专业实训课的看法。
一、安全原则
电工实训课有很大的危险性。电工专业实训由于其专业性质的特殊性,学生常需要处在交流220V/380V的强电环境中。学生对电充满好奇,很多学生由于缺乏安全意识或因操作不规范而发生一些意外危险,所以,实训过程中的安全问题尤为突出,稍为不慎,便会造成重大教学安全事故。作为实训指导教师,在整个实训过程中,应把安全教育作为不可缺少的教育教学内容,要求学生听从指挥,规范操作,增强安全意识,在保证人身与财产安全的前提下训练技能,提高水平。
二、备好课
备课力求严谨充分。要上好实训课,就要备好课。备好课是上好实训课的先决条件,也是教学过程实行质量控制的首要环节。备课要按着教学大纲、教学计划、技能要求全面考虑,不仅要备教材,备学生、实习操作的各种方法,而且要拟订教学形式、教学方法。教案力求从各个方面入手,既扣紧课题内容,又突出讲解重点、难点。这样,才能做到有的放矢。
三、组织教学
组织教学的目的在于使学生做好上课前物质和精神上的准备,将所用工具、仪器设备、原材料备好、备齐,按规定要求放置。从教学场景上,使学生精神饱满,注意力集中,保证实训课顺利进行。组织教学不仅在课程开始阶段进行,而且要贯穿课程始终,维持好实训课的秩序,使学生处于实训的正常状态。
四、教学方法
教学方法采用项目教学法。所谓项目教学法,是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。在教学活动中,教师将需要解决的问题或需要完成的任务以项目的形式交给学生。学生在教师的指导下,以个人或小组协作方式,在特定的时间内,按照实际工作的完整程序,共同或分工完成整个项目。
1.项目实施
指导教师事先把所有实训内容分成若干个模块,每个模块又分为若干个实训单元(即由基本知识、基本操作构成的项目)。每个单元就是一个实训项目,项目安排从易到难、循序渐进,同时详细地制定出各项目的目标、考核标准和考核方式,以实训任务书的形式打印成册,分发给学生(实训结束后收回)。每次实训课开始时,指导教师给学生布置一个实训项目,并简短地对该实训项目涉及的理论知识进行讲解,提出对该实训项目的目标和要求。然后,学生根据实训项目选取相关的实训器材和设备,按照考核标准进行实训。
在实训过程中,项目是由学生独立完成,还是分组协作完成,教师要根据项目的具体特点来确定。对于比较简单的项目,以学生独立完成较合适;而对于涉及知识面较广、难度较大的项目,则要分组协作完成,一般是4~6人为一个组。学生在共同完成实训项目的过程中,互相学习,培养了他们的团队合作精神。在实施项目的过程中,指导教师还应适当地提醒学生先做什么后做什么。这样,既可避免接受能力较差的学生面对项目时束手无策,又能避免学生走不必要的弯路。学生在完成项目的过程中遇到困难,教师应及时给予指导。
2.项目考核
学生完成每个实训项目后,指导教师根据电工技能等级的标准对学生完成项目情况进行严格考评。对做得比较好的学生,指导教师应给予表扬。这样,在电工考核前的实习中,学生在近期达标欲望的驱动下,实习的能动性和主动性会显著提高。学生每做一步都有明确的学习目标,学习过程中遇到困难主动地找老师或同学解决,学到的知识会更扎实,更容易达到实习目标。经过对学生严格的考核,一方面促使学生的操作技能得到提高;另一方面,教师也能通过考核,总结出实习教学过程中的不足,为进一步改进教学、提高实习效果提供有力依据。
五、实训总结