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一、前言
“机械原理”是一门概念多、公式多,内容复杂庞大,对先修课程要求高,理论性、实践性强的课程。在当前“机械原理”课程教学中,还是以知识传授为主,这种以教师为主导的方式在某种程度上制约了学生的学习主动性及其创新潜能的发挥,同时以知识传授为主导的教学方法的另一个弊端是学生提出问题、分析问题和解决问题的能力没有得到有效地锻炼与提高。在“机械原理课程设计”和后续的“毕业设计”中,学生在具体项目中碰到问题时往往就不知所措,无法独立分析问题并解决问题。因此,在“机械原理”课程教学中培养学生分析问题、解决问题的能力,提高学生自觉参与教学的积极性、主动性,是该课程教学急待解决的问题。
“项目驱动法” 教学是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目,围绕着项目组织展开教学,使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。师生通过共同实施一个完整的“项目”工作来进行教学活动,学生在教师的主持下以小组合作的形式自行组织完成项目学习过程,成为一个人人参与的创造实践活动。项目的实施过程,成为学生分析问题和解决问题的能力充分锻炼与提高的过程。“项目驱动法”正好是一种能契合“机械原理”课程教学要求的方法。
二、“项目驱动法”在“机械原理”课程教学中的实施
(一)“机械原理”课程的项目设计
在 “项目驱动法 ”教学模式中,教学项目的设计是关键,直接影响到教学效果。因此教师应该紧扣教学内容,根据学生的特点,核心知识,并联系实际应用,制定可行的具有实际意义的综合性项目。教学项目既要涵盖基本的教学知识点,能服务于教学,体现教学目标,又能激发学生的学习兴趣,达到预期的教学效果。根据机械原理的教学内容将其分解成四大项课题,每一大项课题中包含若干子课题。在完成上述四项课题所需的知识点和实验实训的内容后,最后完成第五项综合性课题,具体如表1所示。
(二)“机械原理”课程项目教学法的实施方式
“项目”导向,“任务”驱动是机械原理课程教学的主要教学模式,课堂上围绕“项目”通过多种教学手段、方法(采取案例教学、现场教学、课堂讨论、多媒体教学)最大化课堂教学效果,并通过实验实训等实践性环节帮助各项任务的顺利完成,在课外,“项目”也激发学生必须查阅大量的资料,学生的自主学习能力得到了提高。
(三)机械原理课程项目教学法的项目评价
针对项目的完成情况,设计结果考核评价表。其中考核的内容主要包括:完成项目(或任务)的态度(10%)、项目的质量(40%)、分析能力(5%)、选择能力(5%)、资料查阅汇总分析能力(5%)、知识应用能力(5%)、对问题的判断能力(5%)、回答问题的质量(5%)、应变能力(2%)、语言表达能力(3%)、辩解技巧(3%)、自学能力(5%)、与人合作(2%)、遵守纪律(5%)等。每考核条目的得分等级按优 (90~100 分)、良(80~89 分)、中(70 ~79分)、及格(60~69 分)、不及格(59 分以下)五个等级处理,评定时,先确定每条目的等级,再用该条目的等级分数乘以权重得出该条目的实得分,最后将所有条目的实得分进行求和即得该项目的总成绩。课程的总成绩由各项目的成绩求和后再计算平均值。
总之,项目教学效果的考核评价不同于传统课程的考核评价,传统课程的考核只能考核学生对知识点的理解与部分应用,对学生能力形成、素质渗透等内容不能很好考核评价;项目教学的考核评价特点是将能力、素质、知识的考核评价融合于项目(或任务)的完成过程之中;传统课程的效果受教师控制程度大,而项目化教学的效果由学生自己控制。
(四)机械原理课程项目驱动教学法的保障措施
1.编写规范的教学大纲。由于项目驱动教学法颠覆了以理论教学、知识传授为重的传统串联式教学模式,因此现行的教学大纲已不适合项目驱动法教学的需要,必须根据机械专业培养方案及培养目标,编写符合项目驱动教学法的教学大纲,经专业指导委员会研究批准后执行。
2.编写包含有项目驱动内容的教材。现有的教材有适合理论教学的,也有适合实践教学的,但是很难找到适合项目教学的,因此需要重新编写讲义或者教材。由于项目教学法是以各个项目为模块来组织实施教学的,在教学形式上也包含了课堂讲授、实验、实训等,因而在内容的取舍、编排上都要周密考虑、系统安排。编写的基本原则:理论知识以够用为度,重点突出基本设计能力、创新能力的培养,坚持科学性、严整性、系统性原则。
3.建设规范的专业实验、实训室。根据项目驱动教学法的内容和特点,配备足够的实验、实训室,结合学院承担的重点学科、高地建设,不断建设、完善实验、实训基地,主要完成下列实验:(1)基础实验:如齿轮参数测定、范成法加工齿轮(验证性实验);机构简图绘制(提高运用知识实验)等基础实验。(2)综合性、创新性实验:如选用“组合式可调平面连杆机构模型”,通过组装、修改和演示设计结果的实物模型 ,进行机构的创意设计。(3)机构、机器设计实训:配备计算机及机构设计的相关软件,为项目驱动教学的顺利进行提供良好的硬件条件。(4)机构、机器陈列:为学生展示丰富的机器机构模型和实物。
4.配备精良的教师队伍。在项目驱动教学实施过程中,教师既要讲授理论知识,又要指导学生实验、实训项目,因此对教师提出了更高的要求,教师不仅需要深厚全面的理论功底,同时要有扎实的实践经验和丰富的教学经验。
三、结语
项目教学由于其授课方式不同于传统的课堂教学,学生自主学习的空间大一些,客观上容易诱发学生的松懈,影响项目教学的效果。由于项目驱动教学法与现行的本科教育系列规范不尽一致,不应以理论考试作为评定学生成绩好坏的主要手段,而应通过对学生项目的过程考评来决定学生的最终成绩,那么评定标准是否科学,教学过程监控是否严格等因素都会影响学生的最后成绩,不断优化成绩评定标准及驾驭项目驱动教学控制的能力,还有很长的路要走。项目教学法要求是“新鲜”的,需要对项目的大小、难易程度和课程的相符程度进行综合考虑后选择,而且必须与时俱进,在教学中还要不断的更新项目选题,这对开展项目教学的教师来讲提出了前所未有的挑战。从目前来看 项目驱动教学法是一种比较适合应用型本科的教学方法 将项目驱动教学法应用在机械类专业中尚不多见,许多细节仍有待于作进一步的研究和挖掘。使用项目驱动法主要是使学生得到新知识和新技能,使其在完成具体项目的过程中发展自己的综合能力。
参考文献:
[1]李立.机械原理课实施研究型教学的探讨[J].西南交通大学学报,2003(3).
[2]张峻珲.发挥项目教学法在“工科”职业教育中的作用[J].高职高专教育,2008(12).
[3]王知行.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2006.
作者简介:
姚敏娟:(1970-),女,上海电机学院机械学院,讲师,硕士,研究方向机械设计及理论。
辛绍杰:(1963-),男,上海电机学院机械学院,教授,博士,研究方向机械设计及理论。
关键词:机械基础及机械制图课程 一体化教学 设计
中等职业学校机械类及工程技术类相关专业的基础课程,是关于机器结构、运转方式、工作原理和装配关系的学科。是用图样确切表示机械的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求的学科。
传统教学中,机械基础、机械制图虽然内容上相互关联,但两门课程独立授课,这样势必造成学生在没有建立起对机械、机构和零件的足够认识时产生学习机械制图的困难。此外,这两门课程的教学内容围绕学科的系统性和完整性展开,教学方法上偏重理论,与与生产实际脱离,缺少针对性和实用性。
鉴于上述原因,笔者学校将电气运行与控制专业的机械基础和机械制图课程采用一门课程的形式进行传授,即机械基础及机械制图课程,并采用一体化的教学方式。
一、确定机械基础及机械制图的典型工作任务
机械基础及机械制图的典型工作任务来源于专业的培养目标、岗位工种和岗位能力。电气运行与控制专业以培养电气控制系统安装、调试、运行与维修的操作人员为主要目标,主要岗位是电气设备安装工、常用电机检修工和维修电工,这些工种需对电器设备或电机的机械部分比较熟悉,必须具备以下岗位能力:机械零部件的安装和拆卸能力;查找机器故障能力;机械零件制图和机械装配图识读能力;机器的维护和修复能力。确定岗位能力的同时确定了教学目标,由此可以确定机械基础及机械制图课程的典型工作任务和学习领域。
二、机械基础及机械制图学习情景设计
根据典型工作任务和岗位能力确定机械基础及机械制图学习领域,按照岗位能力形成阶梯和知识衔接顺序设计10个学习情景,以机械零件的结构、作用、型号、装卸等工艺要求作为主干线,穿插必要的知识铺垫,每一个学习情景对应一项技能训练。
三、机械基础及机械制图课程一体化教学实施步骤
每一个学习情景都可根据内容分为若干工作任务。机械基础及机械制图课程的一体化教学实施方案根据10个教学情景设置了17个工作任务,每个工作任务都有明确的知识目标和技能目标,并体现出资讯、计划、决策、实施检查和评估5个环节,每个工作任务分别设置教师任务单和学生任务单。现以减速器螺纹连接件的维护这部分内容的任务单为例进行说明。
1“1+2+3”的实践教学体系
机械原理、机械设计课程的实践教学内容主要包括机械原理实验、机械设计实验、机械原理课程设计、机械设计课程设计。其改革的主要目标是将实践教学与科研项目、创新设计相结合,并与大学生机械创新竞赛、大学生工程训练综合能力竞赛更好地融合,达到理论与实践相结合、设计与制作相结合的目的。“1+2+3”的实践教学体系,即一条主线:以培养学生创新应用能力为主线;两种意识:注重培养学生的团结协作意识、开拓创新意识;三个促进:理论教学与实践教学相互促进,实践教学与科研生产相互促进,课内设计训练与课外科技创新相互促进。为保证实践教学中以培养学生创新应用能力为主线,在硬件条件上,学校陆续投入一千多万元扩建一个现代化的校内实训基地(工程训练中心)。扩建后的校内实训基地有专用机械创新设计部分,同时进一步完善了机械设计基础实验室,增加了多项综合训练性实验,提倡实验教学与科研课题相结合。一方面学生利用课余时间进入实验室完成自己的大学生创新创业实训项目;另一方面,教师通过平时的教学活动,筛选出能力强、兴趣高的学生进入课外开放实验室,参与教师的科研项目研究,创造条件使学生较早地参与科学研究和创新活动。通过这些学生在课余时间参与相关课题的研究,担任科研助理工作,来提升他们的科研能力用以带动实践环节中更多的学生,使学生在专业技术基础课学习期间就得到初步的实践创新能力方面的训练。近几年,辽东学院学生已经完成了《硬币分拣机》等辽宁省大学生创新创业训练项目8项;参与的教师科研项目有《渐开线指状齿内啮合球形齿轮传动设计及仿真研究》等5项。借助创新设计等手段帮助学生形成创新意识和团结协作意识,实现理论教学与实践教学、实践教学与科研生产、课内设计训练与课外科技创新相互促进。因此,该院注重机械原理课程设计与大学生工程训练综合能力竞赛融合;机械设计课程设计与大学生机械创新竞赛融合。工程训练综合能力竞赛是提升大学生工程创新意识、实践能力和团队合作精神的一项公益性科技创新实践活动。设计中利用机械原理课程学到的理论知识构思合理的机械传动方案,合理选用连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇机构等,并进行传动参数的计算确定;同时利用三维软件设计及仿真,3D打印加工等。充分促进学生基础知识与综合能力的培养、理论与实践的有机结合。机械设计课程设计,通过学生自拟创新设计题目,避免了多人一题、多年一题的传统设计,真题真做,并将课程设计延续至课外科技活动,这样避免了人才培养方案对课程设计时间限制,也使学生得到从设计、采购、制作到调试的完整锻炼,全方位培养学生创造才能,提高了学生针对实际需求进行机械创新、设计、制作的实践工作能力。学生研制的《弯扭组合试验机》在全国大学生机械创新设计竞赛中获得了二等奖;《健身按摩椅》、《节能剪草机》等多项设计荣获省一等奖、二等奖的好成绩;《钢丝矫直机》已经形成产品投入生产;《手动压塞机机头组合体》等多项设计取得了国家专利。这些优异的成绩更吸引、鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动,为优秀人才脱颖而出创造条件。有效地形成了“1+2+3”的实践教学体系。
2建立完善的评价标准体系
科学的评价标准体系是实现培养学生科研能力、科研素质的重要保障。通过科学合理的评价标准体系,能使学生在学习、设计过程中不断体验进步与成功;使教师及时获取教学活动的反馈信息。所以,建立以保证技能型本科人才培养质量为目标的评价标准体系,是推动课程改革顺利进行的关键。为此,学校制定了《创新性实验项目管理办法》、《学科与技能竞赛管理办法》、《学科竞赛与科技创新成果奖励办法》、《创新与技能学分管理办法》等相关的评价标准。设立了大学生创新性实验项目基金,用于资助学生开展创新性实验项目研究。项目经费专款专用,学生在预算框架下自主使用。对学生科技创新及各类竞赛获奖项目、设立奖励基金,用于各项奖励工作。奖金发放采取现金或实物的方式。学生创新与技能学分的申报与认定,每学期进行一次。学生课外创新与实践活动按一门课程在《辽东学院学生创新与技能学分登记表》中进行记载。“创新与技能”的“成绩”按获得的总学分进行转换,学分多于8学分的,成绩记载为“优秀”;多于5学分而少于8学分的,为“合格”;少于5学分的,为“不合格”。在毕业成绩中以“创新与技能”课程记载最终学分和成绩。成绩记载为优秀的学生,学校授予“辽东学院优秀创新实践学生”荣誉称号,并给予相应的物质奖励。同时,创新与技能学分可以替代公共选修课学分,并列入奖学金、优秀学生、三好学生等先进评比的标准。
作者:李嘉贤佟瑞宏董炯邓威吕奕单位:辽东学院机电学院
关键词 化工设备机械基础 教学手段 工程实践能力
中图分类号:G424 文献标识码:A
On Mechanical Basis of Chemical Equipment Course Teaching
SUN Yuhong, SI Chongdian
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Jining University, Jining, Shandong 273155)
Abstract Mechanical Basis of Chemical Equipment was a Professional and technical course, having very strong theoretical and practical characteristics. From the teaching methods, curriculum design, evaluation method etc are discussed in teaching. The practice proved that these methods were able to stimulate students' interest in learning, enhancing their social sense of responsibility, developing the students' engineering practical ability, improving the teaching quality.
Key words Mechanical Basis of Chemical Equipment; teaching methods; engineering practical ability
化工设备机械基础是一门理论性、实践性都非常强的专业技术课程,该课程设计的概念和公式都很多。在授课学时有限的情况,怎样提高学生的学习兴趣,增强社会责任感,加强他们对概念的理解能力和熟练运用各种公式进行强度设计的工程应用能力就显得非常重要。我们通过实际教学过程发现,采用多种教学手段、联系学生的日常经验、渗透思想教育、改革课程设计环节、改变评价方法、充分利用网络育资源等措施,能够充分激发学生的学习兴趣,增强社会责任感,更好地培养学生的工程实践能力,教学效果提高明显。
1 采用多种教学手段,提高教学效果
人的认识规律是从感性认识到理性认识的过程,化工设备机械基础课程的教学内容大多数涉及化工设备的结构,但是在学习本课程前,绝大多数同学都没有见过化工设备,对一些基本概念认知基本为零,所以很难理解很多结构和概念。因此,让学生对化工设备先形成感性认识,有助于学生更深刻地理解所学的理论知识。
(1)把工厂见习安排在该课程开设之前进行。这时也是大多数学生初次接触工厂,教师配合见习过程把化工厂的重要硬件――化工设备给同学们做详细的介绍,让他们对化工设备的构成和作用形成了一个直观的印象。另外,通过和企业协商,在实习时可以拍摄相关设备的照片,在讲解本课程时, 根据具体的授课内容,展示拍摄的照片,这样学生通过回忆结合当时见习时的情景,极大提高了学生对本门课程的学习兴趣,强化了教学效果。
(2)建立了化工设备模型室。为了让学生更加直观地、清晰地观察化工模型的内部结构,我们建立了化工设备模型室,并且全部是透明的模型。根据课程的内容,有时把模型带到课堂上,结合具体讲授的设备展示给学生们。有时,让学生分组进入模型室,让学生近距离地观察各种化工设备的内部结构,有的设备还装有电动装置,这样接上电源之后,模型就能运转起来。比如,反应釜,当转起来后,学生对反应釜和搅拌器的作用和运用原理就有了更为直观、深刻的认识,同时提高了学生的学习积极性。
(3)利用动画、视频。有的概念和原理,仅仅通过理论讲授比较枯燥、难懂,所以我们采用动画、视频的方法。例如,在学习外压容器的失稳时,先让学生观看外压容器失稳的动画过程,最后和学生们一起分析外压容器失稳的原因、危害和预防方法。实践证明,这样充分调动了学生的视觉、听觉等多种感官,极大地提高了学生的学习兴趣,对理论知识的理解和掌握更加全面和深入,教学效果显著。
2 结合学生的日常经验,帮助学生掌握新概念
建构主义学习理论认为,学习是学习者以原有的知识和经验为基础,对新知识进行选择和加工的过程。化工设备机械基础课程中很多概念和内容,学生都是第一次接触,所以接受起来有一定的难度。为了帮助学生更快地理解和掌握这些知识,在教学过程中,特别注意结合学生的日常经验讲授。例如在讲授金属材料在外力作用下,发生变形和破坏过程时,以大家熟悉的弹簧秤为例,学生很容易地掌握了金属材料在外力作用下,发生弹性变形、弹塑性变形,最后断裂的三个阶段及各阶段特点。
3 渗透思想教育,提高学生的社会责任感
“教书育人”,提高学生的科学素养和道德素养是每一位教师应尽的责任。在教学工程中,课程组教师非常重视学生的思想教育。化工设备是每一个化工生产企业都必需的装备,而设备设计和制作的质量,直接影响着企业能否安全生产,关系着环境污染问题,关系着生产人员及周边人员的生命安全问题。所以,学习本课程时,根据教学内容,结合生产实际,讲授生动案例。这样,让学生从惨痛的教训中提高社会责任感,养成严肃、认真的学习态度,科学、严谨、准确地设计化工设备的每一个零部件。例如,在讲授内压容器的强度设计时,就通过图片、视频的方式,向学生展 示了最近一起因容器强度设计不合格造成的爆炸事件,学生们在对事故进行分析、讨论的过程中,增加了学习好本课程的社会责任感和使命感,增强了学习动力。
4 注重培养学生的工程应用能力,提高学生的就业竞争力
因为化工设备机械基础不是一门纯理论的课程,它的工程性和应用性都很强,所以课程设计是教学中的一个十分重要的环节。课程设计是一次综合性的实践性教学活动,其目的是通过课程设计,使学生对所学知识融会贯通,培养学生综合分析问题和解决实际问题的能力。为此,我们采取了以下措施。
(1)注重和化工原理课程的横向联系。对于化工类本科生来说,化工工艺和化工设备机械设计是两项重要的内容。工艺设计是根据化工生产任务提供的工艺条件:包括压力、温度、产量物料性能等,通过化工工艺计算和生产经验确定设备的结构型式、设备总体尺寸及管口尺寸和方位;机械设计则是在工艺设计的基础上,进行强度、刚度和稳定性设计或校核计算,对设备的内外附件进行选型和结构设计计算,最后绘制设备的装配图和零部件图。经过充分的调查研究和论证,在和化工原理教师沟通和协调后,把化工原理和化工设备机械基础课程设计结合起来,学生在化工原理课程设计中,通过工艺计算将化工设备机械基础课程设计所需要的设计参数计算出来,然后进行化工设备机械基础课程设计。首先根据化工原理课程设计提供的参数选择材料,然后进行强度计算设计厚度等,使学生练习掌握设备设计的全过程,这样更接近工程实际,对学生的综合能力和工程应用能力的培养非常有益。
(2)聘请设计院专家亲自讲授指导课程设计。为了使课程设计更接近于工程实际,我们专门聘请济宁化工设计院的专家来讲授和指导。他们通过自己丰富的实践经验指导学生的设计,及时解决学生遇到的问题,这样让学生更能真切地处在实际工程环境中,增强了完成设计任务的紧迫感和成就感,充分提高了学生的工程实践水平。
5 充分利用网络资源
以精品课程建设为平台,充分利用网络。由于本课程存在内容多和课时少的矛盾,所以充分利用网络资源就成为解决这一矛盾的有效途径。利用网络教学可以有效避免课堂教学在时间、地点方面的限制,学生和学生之间、学生和教师之间进行讨论、互动,在辩论中加深对知识的理解和掌握。但是要想充分发挥网络资源的作用,必须采用先进的网络教学技术,同时提供教学视频、习题库、试题库等多媒体资源,并且要及时更新网页信息,让学生了解国内外最新的行业信息,调动学生的学习兴趣,提高学习效果。
6 形成性评价和终结性评价结合,增强学生的学习动力
以前化工设备机械基础课程实行的是由任课教师命题的闭卷考试,考试的成绩占100%。由于本门课程不属于考研课程,所以有不少学生平常旷课,或者即使上课也不听课而看考研课程资料的情况。这种一考定成绩的模式,造成了有的学生平常不学,在考试前突击学习,考后立即遗忘的情况。针对这种情况,我们改变了评价模式,现在采用期终考试成绩占70%,平时成绩占30%的模式,平时成绩包括出勤、课堂练习、作业等几个方面,通过形成性评价,可以不断督促学生,激发他们的学习动机,及时复习、巩固所学的知识。实践证明,改变评价方式后,学生的出勤率和课堂学习、作业、课程设计等方面都有了很大的改善。
基金项目:济宁学院教学改革项目:2012JX33;2012JX 35;2013JX03
参考文献
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关键词:职业学校;机械;课程体系;开发;实践
中图分类号:G718?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)02-0282-02
中等职业学校机械类课程是从生产一线和职业教育的需要出发,通过课程的学习,可以使学生获得初步的分析、解决生产中实际问题的能力。由于机械类课程对提高学生的综合素质,培养复合型、实用型的中等技术人才具有不可替代的重要作用,因此,积极探索和开发课程体系显得尤为重要。
一、机械类课程教学中存在的问题
1.教学方法和教材不适应。目前机械类课程的教学仍以课堂理论教学为主,教学涉及的检测技术、机械维修、零件加工质量控制等内容,学生难以理解,严重限制了机械类课程的进一步发展和完善。再之,目前在教学中所采用的教材,在针对性和实用性方面不能适应对中职生专业知识、职业素质的培养需要,因此需要进行校本教材的编制。
2.评价体系不合理。教学效果评价体系依赖于固定的百分比——平时成绩、期中考试成绩、期末考试成绩各按一定比例计入总评。但这样的教学效果评价体系过于片面,对学生在整个课程学习期间的表现不能客观、灵活、全面地给出科学的评价。建立全面、有效的课程体系势在必行。
二、机械类课程体系的开发
针对中等职业教育机械类课程以培养学生的综合素质为出发点,以提高学生的实际动手操作能力、培养实用型技术人才为目标的课程建设需求,结合职业学校实际情况,笔者提出机械类课程开发与实践的一系列新思路:建立系统性实践教学及评价体系,强化实践与理论的联系及融合;根据专业技能型人才培养的规律,以工作过程为导向,注重课堂理论知识与工作实践的整合;构建以项目任务为驱动的模块化、层次化、综合化的课程模式,优化机械加工课程结构。结合学校具体教学环境及机械加工企业工作过程,将课程转化为五个工作任务进行实践教学。例如:在“常用测量工具的知识和使用”中,要求学生掌握几何测量的基本概念,计量器具基本技术性能指标,测量方法的分类,量块、游标尺、千分尺的正确使用,机械比较仪的工作原理及项目报告填写和记录方法。在“零件表面粗糙度的测量方法”中,要求学生知道表面粗糙度的概念、标注方法和评定参数;能进行表面粗糙度的测量;掌握表面粗糙度对零件的加工、使用性能的影响的知识等等。改革方案还要求达到理论课内容与相应任务项目的紧密对应和结合。充分发挥学生的主观能动性,从“看实验、记结果”,转变“做实验、重分析”。引导学生参与到工作任务实施的相关准备、工作任务进行、任务分析和效果评价的全过程,让学生充分从实践中获取知识并灵活运用,从而“知其然,知其所以然”,力争做到知识的举一反三,灵活运用。
针对当前机械类课程教学的实际需要,考试评价重视了实践环节在教学过程中的纽带作用,把学生在实践环节的表现及其评价纳入教学效果评价体系并明确其份额。通过任务项目考核、期中考核、期末考核的方式,开展理论教学效果评价。通过“工作任务项目单项评价+工作过程综合评价”的方式开展实验教学效果评价。将上述评价结果与学生平时考勤、作业评价结果、期中成绩、期末成绩综合评价相结合,完成教学质量的基本考核。
三、机械专业课程理论体系的实践
1.公共基础课。公共基础课由文化课程类、工具课程类、能力培养课程类构成。文化课程类包括政治、数学和体育等课程。文化课程是机械专业学生必须学习的重要基础,是学习专业和提高文化素质的需要。工具课程类包括英语和计算机课程。随着科技发展的信息化、国际化,外语和计算机作为一种必不一可少的工具已日益突出。外语应全面加强读、写、听、说能力的培养,计算机应注重应用能力的培养。例如:我校在教学管理中已明确要求机械类专业的学生需获得全国计算机操作者等级证书。能力培养课程类包括法律基础、职业道德、经济管理、公文写作等课程,可根据学生个人兴趣选修其中的若干门课程。这类课程主要是培养学生的综合能力和综合素质。
2.专业理论课。专业理论课包括专业必修课和专业选修课,理论课的设置应以“适度和适应”为标尺,既不能片面追求学科知识的广搏,也不能片面追求单一职业技能的精深,应尽力在有限的教育教学时间中发挥课程学习的最大效益。机械类专业的理论课程,包括机械设计模块、机械制造模块、机电测控模块和数控技术模块、基本技能模块。
3.专业技能课。专业技能课主要是培养学生的基本专业技能,教学环节包括专业理论课的课内实验、基本技能课、专业技能课、集中实践、毕业设计与实训等。各实践教学环节应达到的技能要求:钳工技能实训要求学生掌握钳工的基本技能;金工实习要求学生掌握热加工的基本方法、特点和作用;机加工技能(车或铣)实训要求学生掌握车床(铣床)操作;机床精度检测要求学生掌握普通机床精度检测方法及仪表使用;数控编程与操作要求学生掌握数控编程方法及数控机床操作;生产实习要求学生了解生产现场的生产组织、技术管理及典型零件制造的全过程;机械零件课程设计要求学生掌握常用机构和通用零件的工作原理,基本设计和计算方法,会使用手册查阅参数;机械制造课程设计要求学生掌握典型设计、数控编程、机床调整及维修技术,得到较为全面的综合训练,提高学生的解决工程实际问题和创新能力。
四、机械专业课程实训体系的实践
将每门机械课程的实训分为认识性实训、验证实训、设计性实训三大模块,基础性实训构成逐次递进的关系,实训教学时数为占总教学时数的65%,实训教学方法采用自主化:实训教学的宗旨是培养学生由“能做”转为“会做”,在实训教学过程中应突出学生的主置。
1.增难减易。适当减少演示性、验证性实训,增加设计性、综合性实训,使学生通过做机械装配、维修等基础性实训,掌握常用仪器及设备的使用方法,培养严谨治学的科学态度,在此基础上,让学生进行设计性、综合性的实训,例如:设计、组装、调试等,可以激发学生学习的积极性,培养综合运用所学知识、技能解决实际问题的能力和自主创新精神。
2.鼓励引导。鼓励和引导学生对现成的实训内容、步骤、要求等质疑问难;鼓励、引导学生提出不同的设计方案和解题途径;并能从中优选最佳方案和途径:鼓励学生细致观察实验现象,并深入思考其本质,激发灵感,把创新精神、创新思维和创新技法的培养纳入实训教学内容体系,更重要的是贯穿渗透到实训教学环节中去。
3.突出学生的主体地位。实训课教学要精讲多练,在教师的有效引导和组织下,以学生独立活动为主,教师则要重视兴趣激发、思路开发、方法引导、安全教育、作风培养等,做到言传身教、以身作则而实训方案的制定、具体实训操作,直到实训结果的处理和总结等,凡是能够由学生自己动脑动手解决的问题,尽量让他们独立完成。
4.开放教学。培养选拔责任心强、学习基础好、创新精神和实践能力强的学生,尽快掌握训教学的基本目的、要求、规律、特点和方法,担任实训课“小教员”,从而培养和发挥他们的兴趣与特长,一方面,实训室对学生开放,不论自习、业余时间,学生愿到实训室做实训,搞小设计、小发明、小革新、小制作等,都要予以热情接待、指导,并提供保障条件;另一方面,把第一课堂与第二课堂乃至社会课堂结合起来,组织课外参观见习、技术创新、实训课学习方法交流、创新成果评奖等活动,拓展创新精神和创新能力培养的空间。
中等职业学校机械类课程的开发与实践,不是对教学内容的调整和知识的生硬重组,而是对教育理念的重建和更新,对人才培养模式的改革和创新,对人才本身能力和素质结构的重塑和完善。只有学校、企业多方位、多层次的协调和合作,从整个课程体系着手,在教学中引入新的理念、新的技术、新的方法才能实现改革目的,而改革的成果必能让学生真正掌握该课程的知识,具备相应的机械实践能力。
参考文献:
[1]李玉平.高职高专机械专业课程体系的改革与探索[J].新余高专学报,2009,(4).
关键词: 有效教学 快乐课堂 生动课堂 评价体系 过程评价
《机械基础》是机电专业的一门专业基础课,具有较强的实践性。它要求学生有一定的实践知识。而刚从初中毕业的中职学生,从校门走进校门,缺少的正是感性知识,这给本课程的学习带来了一定的困难。这就需要教育者进行有效教学。
我认为提高《机械基础》课程教学的有效性可从两方面入手。
一、 从提高课堂的趣味性入手
职业学校的学生大多缺乏学习的自我管理和自我约束能力,学习上没有耐心和韧性。遇到困难,他们往往选择放弃,容易产生厌学情绪,甚至弃学。而提高学习兴趣是学好一门课程的关键。当对某门学科产生兴趣时,学生总是心情愉快地去学习,积极主动地获取知识。在《机械基础》课程教学中,重视培养学生的学习兴趣,创造轻松愉快、生动活泼的课堂气氛,是激发学生学习动力的关键。通过多年的教学实践,我总结了一些方法,与同行交流。
1.激发兴趣,创设快乐课堂。
学生的好奇心,在心理学上称为“潜兴趣”,教学时可充分利用“潜兴趣”激发学生的学习兴趣,使之在快乐中学习。本课程中所学机构都来自实际机械设备,在教学时我们应尽可能地引入学生熟悉的应用实例,让学生易于接受、乐于接受。如在教学变速机构时,可介绍汽车驾驶员用右手扳动手柄,根据路况时快时慢地行驶,提问:这是为什么呢?学生听了感到新奇、疑问,带着这个疑问,他们就会主动地学习相关知识。电影中的画面是不是连续放映的呢?不是。为了适应人们的视觉暂留现象,要求影片作间歇运动,是什么机构来实现这一间隙运动呢?为了弄清这一问题,学生对槽轮机构的运动过程产生了兴趣。
2.演示动画,创设生动课堂。
本学科的有些内容是很抽象的,学生的实践经历很少,没有见过多少机构,没有亲手操作过机器,甚至没看过机床。老师讲得再好,他也似懂非懂。在缺乏教具和设备的情况下,在无法看懂内部结构和运动的情况下,采用Flas演示化抽象为具体,化枯燥为生动,化繁为简,可充分调动学生的积极性。如在学习铰链四杆机构时,我用动画展示了急回特性、死点位置,声、像、文、图并茂的教学信息,增强了教学的艺术效果,使学生增进了对所学知识的理解和掌握。
3.动手操作,创设参与课堂。
《机械基础》课程教学中涉及很多实际操作,一些实物模型直观性较强。在教学中可针对处于这一年龄段的学生具有强烈好奇心的特点,设计一些环节,让学生积极参与教具的操作演示。通过亲自操作实践,学生在新鲜、好奇的兴奋情绪中学到新的知识。教师适时启发引导,便可充分调动学生学习的积极性,变被动接受知识为积极主动的探索性学习,让学生在不断观察、质疑、理解、掌握中学习知识,达到“教”是为了“不教”的目的。如在介绍“铰链四杆机构的组成分类”这一内容时,可引导学生每人用铁丝自制一个简易的“三合一”铰链四杆机构。在讲课时,让学生和老师一起演示教具,通过取不同杆件作机架,生动形象地演示出三种基本类型(曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构),进而使学生清楚地认识各杆件的名称及运动特点,这也为如何判别铰链四杆机构的基本类型打下了很好的基础。通过这样处理,课堂教学气氛好,学生也容易掌握课堂教学重点。
二、从完善评价机制入手
评价是教学过程中不可或缺的一个环节,是实施课堂管理的一个必要步骤,是有效教学的一个重要体现。为使教育向着更有利于培养创造型人才的方向发展,为使教学更有效,就要建立促进学生全面发展的评价体系,要结合学生的差异性进行多层次多元性的评价。评价不仅要关注学生的学习成绩,而且要发现和发展学生多方面的潜能,了解学生发展的需求,帮助学生认识自我、建立自信。要发挥评价的教育功能,促进学生在原有水平上的发展。
我认为可从以下几方面完善评价体系。
1.加强过程评价。
《机械基础》是一门专业基础课,具有概念、名词、原理多的特点,在平时的学习过程中,必须强调消化、吸收。课堂检查是一个较好的方法。可现在个别提问已无法起到促使全体同学复习旧知的作用了。每当请一个同学回答问题时,其他同学是事不关己的姿态。这时变个别提问为全班书面回答问题,更能激发全体同学的学习热情,使懒惰者无处藏身,又可让教师全面了解学生接受知识的情况。老师可根据书面回答情况,给每位学生适当的评价并记录在案。学期结束,这份记录就是过程评价的重要依据之一,也就是平时成绩的重要依据之一。
2.改变书面考试这种单一的手段。
《机械基础》的结业考试都是采用理论考试,且一张试卷定结果,这对于动手能力较强的同学来说是不公平的。作为专业课,它是与实践紧密联系的,我们可增设一些评价手段,全方位地评价学生的学习和能力。
(1)“观察能力”评价
观察是积累的前提,是创新的基础,学生观察得越多实践知识越丰富,学习专业知识的积极性越高。我们可结合教学布置一些观察类的作业。如要求学生观察台虎钳夹紧、松开工件的运动方式、自行车的传动方式、轴的受力等;观察公共汽车车门的启闭;还可以让学生去商店、集市、车站、影院作专题观察。当然这类作业教师需进行观察目的和方法的指导,与所学知识相对应,要求学生观察应按顺序、有重点、抓特点、多联想,并完成一定数量的观察笔记。将观察到的与所学的联系起来。教师可根据学生观察笔记的内容、联系理论的程度进行评价。
(2)“搜集整理”能力评价
这类作业的布置应因人而异,可根据学生爱好的不同,引导他们搜集常用的零件,并理解这些零件的应用和工作原理。通过在班级交流,互通有无、互相学习,也可让他们从书报、杂志、网络中搜集一些新设备、新技术的材料。这样既可扩大知识面,又可提高在信息时代对信息的处理能力。最后,可对他们表现的能力给予评价。
3.分模块进行考核。
《机械基础》课程涉及的内容较多,如常用机械传动、常用机构、轴系零件、液压传动,等等。这些模块相对独立,彼此之间无太多的联系。为分散难点,减轻学生的压力,每学完一个模块可进行知识掌握程度测试,最后汇总各模块的成绩作为结业成绩的一部分。
我认为只要课堂生动有趣,评价体系恰当,教学就必定有效高效。
参考文献:
[1]赵祥.机械基础.北京高等教育出版社,2002.
机械制图是机械类专业的一门核心专业基础课,贯穿于机械类专业的整个教学过程中。机械制图的研究对象工程图样被称为“工程界共同的技术语言”,课程主要研究绘制和阅读机械工程图样的原理和方法,是工科类专业一门重要的技术基础必修课。多年来,机械制图教学模式以课堂教授为主,课后完成局部知识点对应的简单作业为辅的教学模式。课程缺少综合性、深入性、与实际应用紧密联系的实践性教学环节,同时缺少更客观的评价方式,教师的投入与学生的学习产出无法做出客观衡量,如何将工程素养和创新能力的培养融入到机械制图教学当中,需要教学方法和教学手段的持续创新。
1 课程改革目标
1.1 以达到ABET认证为导向,强调“以生为本”
美国工程技术认证委员会(Accreditation Board for Engineering and Technology, ABET)是一种社会组织的名称,是美国最为权威的专业认证机构之一。ABET具有普遍性的认证体系,它开展的各类专业鉴定是专业技术人员获得执业资格的权威渠道,目前全球已有超过550所大学、2500个学院参加它的认证[1]。其认证过程、认证标准和认证特色对于我国高等工程教育认证机构和高等工程教育的发展都颇具启示意义。1997年,ABET推出工程认证标准2000(Engineering Criteria 2000, EC2000),其特?c为:从强调教学过程转变为强调学生学习成效(Outcomes);强调实现专业培养目标的“持续改进(Continuous Improvement)”;鼓励专业创新;鼓励新的评价和改进方法;提出11条毕业要求(a-k Graduate Outcomes),即:评价学生学习成效的11项能力指标(a-k),也是ABET工程教育质量标准。其中,与本课程对应的指标分别是:
A.掌握数学、科学和工程知识(an ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering)
A2:掌握学科研究方法的基本知识
A3:掌握基础知识和基本实验技能
A5:设计制造基础
B.能够使用技术知识解决工程技术问题(an ability to design and conduct experiments, as well as to analyze and interpret data)
B3:工程素养与职业操守
在传统机械制图的教学基础上,课程以达到美国ABET认证为导向,结合ABET认证的评价指标体系,将教学目标与评价指标一一对应,在项目引导的教学过程中培养学生的综合应用能力和工程素质,并为后续课程的学习和今后工作打下必要的基础。
1.2 参考国外教学经验,丰富教学内容与手段
课程改革思路来自于美国普渡大学的同名课程,主要借鉴其ABET认证为导向的实践教学理念,结合我校“技术立校、应用为本”的办学方略,因地制宜制定了一套适合我校学生学习的课程方案。课程教学以课堂教学、课外作业、手工绘图、上机操作、随堂测验、视频录象等共同实施。要在有限的时间内让学生掌握全部教学内容,需要注意教学方法的改革与创新,调动学生的积极性,树立“老师教学引导,学生自主学习”的教学互动新模式。
通过本课程的理论教学和课程实践,培养学生具有一定的空间想象能力、识图能力、绘图能力,达到ABET认证标准,在实践教学理念引导的教学过程中培养学生的综合应用能力和工程素质,并为后续课程的学习和今后工作打下必要的基础。
2 课程改革手段
2.1 整合教学内容
继承传统的机械制图教学手段,课程主要由基本理论、三维建模软件练习和手绘草图等三大部分组成,通过本课程的教学,培养学生具有一定的空间想象能力、识图能力、绘图能力,达到ABET认证标准,具体如下:
(1)使学生掌握绘制和阅读机械工程图样的原理和方法,掌握各种三维实体和曲面建模的操作技巧,能够借助绘图能力以实现解决问题的自我训练(手工绘图方法与计算机三维建模方法);
(2)培养学生具有一定的空间构思能力、识图能力、三维建模及形体构型能力(空间思维的转变:3维2维),使学生具有系统化地识别、评估、解决工程问题的能力以及创造性思维能力;(下转第28页)
(上接第10页)
(3)在项目引导的教学过程中培养学生的综合应用能力,使其具有从事工程技术工作必需的基本素质和能力,达到ABET认证标准。
2.2 优化教学手段
传统的教学方式以教师黑板板书为主,近年来由于计算机的飞速发展,计算机绘图也逐渐作为辅助教学方式加入到机械制图的教学中,但仍是少课时教学。本课程以课堂教学与计算机绘图并重的方式作为课程改革的重要手段,并以手绘草图作为学生手动制图的主要方式,多方位培养学生的动手能力。
在计算机绘图中,将三维建模引入课程教学中,在投影法、点线面的投影、组合体的投影等教学过程中,结合三维模型与二维模型的相互转换,将枯燥的理论知识变得形象生动,培养学生在图形表达中的正向思维和逆向思维能力。
3 课程的学习成效评价
机械制图是要求学生动手绘图的一门工程类专业技术基础课程,学生是否能够达到绘制及阅读工程图样是衡量学习成果的主要依据。传统的机械制图课程评价方式,主要是通过具体、客观的页面测验检验学生实际达到课程目标的情况。本课程改变了以往“一卷定成绩”的考核方式,采用多元化评价方法,将整个学习过程分为三个模块,在每个学习模块结束时进行阶段考核,每个模块分别占总分数的25%,三个模块共占总分数75%,平时作业占总分数25%。
阅卷结束后教师对学生成绩进行分析,一是了解学生对于各个模块内容的掌握程度,以检验学生学习和教师授课情况;二是通过分析成绩是否符合正态分布,用以检验试题难度是否合适;三是及时发现教学中的不足,作为下次教学的持续改进方向。
关键词:《机械基础》;一体化教学模式;直观性教学;模块化实践
《机械基础》是机械类各专业的一门重要的主干技术基础课程,内容涉及到“工程力学”、“金属工艺学”、“机械原理”、“机械零件”和“液压传动”等多方面内容,其概念繁杂, 而且理论分析与实践性较强,对于中职生而言具有一定的难度和深度。该课程是使学生获得从事与机电专业技术有关工作所必须具有的基本理论、基本技能。为今后在工作中合理使用、维护机械设备,以及进行技术革新提供必要的理论基础知识。
一、《机械基础》教学的一系列困扰与教学改革的必要性
(一)教材内容不适合
目前各校所采用的《机械基础》教材多数是2001至 2006年出版的,其内容基本上与原来执行学历教育时一样,只是对部分难度较大的内容做了删减或选用,但仍以讲授纯理论知识为主,并讲究知识的完整性、连贯性,内容不仅单调、抽象,而且缺少理论与实际相结合部分,既没有考虑到目前中职学生的素质,又没有较强的针对性。因此本课程的课堂教学难免枯燥乏味。
(二)教学资源缺乏
由于学校各方面原因,教学设施、实验实习器材相对短缺,新增资源不多,再加上原有实验设备、实验实习器材、教学教具陈旧、丢失的现象,很多实验根本开不出。这对机械基础的教学带来很大约束, 教师想上实践课而无法开展,造成实际教学与培养目标形成了的较大反差,严重影响着学生的学习兴趣和实践能力的提高。
(三)学生基础差
众所周知:现在的中职学生基础偏差,文化层次参差不齐,缺乏感性知识和实践知识、理解接受能力差,特别是空间想象能力和抽象思惟能力普遍较差。在《机械基础》的学习过程中,虽然教学内容相当简化,教师讲授很清楚简单,但由于学生自身文化素质较低,加上学生机械制图的基础差、缺乏基本机械常识、没有实践经验,所以学习会感到很吃力,对一些零件的结构想象不出,就难以唤起学习兴趣。
(四)教学方法不当,教师困乏,学生低能
使用传统的教学手段,教学方法老旧, 照本宣科现象严重,特别是老教师,多年的教学手段、方法沿用下来,没有与日俱进,没有借助新技术(例如不使用多媒体技术)。使用这样的教学方法,尽管教师讲得很卖劲,教师授课很困乏,但是学生却听得云里雾里,与教师的期望值有很大的距离,最终学生能力很低。
(五)教师实践少,“双师型”教师少
老的教师少参加外出技能实践培训,他们沿用多年前的实践经验,对现在先进技术掌握较少;年轻教师则有理论而实践经验缺乏。所以真正的“双师型”教师少。导致在专业课教学中大面积出现 “满堂灌” 的纯理论教学、理论与实践严重脱节的教学等现象。
(六)教学效果评价差
每学期问卷调查结果都是《机械基础》最不受学生欢迎,上该课的教师得到的评价几乎也是最差的。同一教师上不同的课程,其中他上《机械基础》的班级给他评价很低,而上《数控加工技术》的班级给他的评价很高。这说明《机械基础》授课内容、手段、方法与学生的接受能力和学生兴趣出现极大反差。
(七)教学改革迫在眉睫
《机械基础》教学中的一系列困扰已经严重影响着教学的质量、影响学生的学习兴趣和实践能力的提高,为此,课程的教学改革迫在眉睫。一体化教学模式符合教学优化原则,我们依据一体化教学模式的涵义及教学流程,对《机械基础》课程进行教学改革。
二、关于一体化教学模式
(一)一体化教学模式的涵义
所谓“一体化教学模式”是指将专业理论知识与职业技能结合起来,在实践中学习理论知识,用理论知识支持职业技能的学习,实行理论与实践紧密结合的一种教学模式。一体化教学模式倡导以职业活动为基础,以技能学习为主导,应用专业知识去支持技能,通过技能训练帮助学生更深刻地理解理论知识。
(二)一体化教学模式的教学流程
1.讲授理论知识对教学目标所涉及的理论内容要使用直观性教学,边讲解边演示,让学生通过实物、模型、仿真、实际操作等直观性的演示,使学生知其然又知其所以然。
2.模块化实践操作练习巧妙设计练习项目,内容可以是零件结构特征的观察、机构原理的研究、甚至是机器的拆卸与安装,也可以是零件、机构的创新设计等。按项目教学法做好训练的组织工作,并明确要求、任务和时限,控制训练过程。
3.总结讲评通过项目训练,了解学生对知识的掌握程度,及时给予进一步补充巩固与矫正,有的放矢地再进行集体指导或个别指导,确保学生更快、更扎实地学习理论知识并与实践操作技能紧密联系。
三、《机械基础》一体化教学模式的实施
(一)优化教材
按照教学大纲和培养目标,兼顾学生实际和专业需求,笔者与其它中职学校教师一起编写《机械基础》新教材,笔者作为副主编。首先对教材各章节次序进行优化调整。其次,压缩或删减与实际应用无关或影响不大的研究性内容与推导过程,降低理论深度和难度;增加章节习题以及实践模块训练项目;教材多用三维图代替二维图,使学生看图容易理解。更适应了学生的接受能力。
(二)丰富直观性教学资源
《机械基础》理论概念繁杂、抽象,加以学生基础偏差、缺乏感性知识和实践知识、空间想象和抽象思惟能力较差。如果脱离实际,学生看不到,无法想象,就无法理解理论,无法形成技能,失去学习兴趣,教学就会枯燥无味,效果可见一斑。因此,准备丰富的直观性教学资源必需的。可以通过以下途径准备直观性的教学资源。
1.充分利用实验室、陈列室、实习车间现有实物和模型
例如在“键、销及其连接”教学时,充分利用陈列室的键、销、轴模型和实习厂里淘汰的废旧键、销、轴实物,将其展现于课堂,边讲理论边演示,学生看实物,理解容易。
2.精心制作模型、广泛收集实物
例如在进行“铰链四杆机构”的教学时,虽然陈列室中有铰链四杆机构的模型,但为了让学生提前对“曲柄存在的条件”有所思考,可以让学生在课余利用细木棒分组自制了“曲柄摇杆机构”、“双曲柄机构”、“双摇杆机构”等模型,并应用于教学。这样既让理论教学直观化,也为学生提供了发现问题、提出问题的空间,更让学生从制作过程中提高了实操技能。
3.利用多媒体课件进行辅助教学
利用flash 、UG 、pro/E、MasterCAM 、3dmax等软件制作多媒体课件,可以将各种零件的外形、内部结构、零件间的相互运动通过课件展示给学生, 使理论教学直观化,学生能够通过动态的画面,轻松地理解教师的教学意图。即增强学生的感性熟悉,又提高他们的学习兴趣,达到事半功倍的效果。例如,液压元件与液压基本回路这一内容,为了形象的说明液压元件的工作原理和方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路、顺序动作回路的工作过程,用FLASH技术制作成动画,用不同的颜色来表示液体的流动,通过播放、暂停、重放等方式进行具体讲解,教学效果得到大大提高。
4.组织学生在实习车间或工厂车间现场教学
通过组织学生在实习车间或工厂车间现场教学,让学生认识车间的机器、机构、零件,增强感性认识,加深学生对知识的理解,特别是在增强学生对零件、机构在机器中的作用、工作原理等的理解大有好处。
(三)巧设模块化实践操作项目
为了让学生加深对理论知识的理解,提高学生的实操能力,巧设模块化实践操作项目,例如机构理论结合实践项目“牛头刨床工作情况分析”;轮系传动理论结合实践项目“减速器拆装与分析”等。让学生通过项目,既巩固掌握理论知识又提高实践操作技能。
(四)努力实现“双师型”改革 一位机械教师既有丰富的理论知识又有过硬的实践能力才会受到学生青睐,学生对你所教的课程才产生爱好。所以教师不断扎实理论知识,同时要真正下厂实习,下厂参与生产装配、产品开发、工装设计等实践才能提高技能水平。
(五)采用多种教学方法,提高教学效果
除了重点采用直观性教学方法之外,灵活采用实例教学、启发式教学和趣味性教学等多种教学方法。激发学生学习兴趣,能把基础差的中职学生教会才是真正良好的教学效果。
四、《机械基础》课程一体化教学模式的实施效果分析
《机械基础》课程经过一体化教学改革后,学生学习兴趣更浓厚,对理论知识更深刻的理解,大幅度地提高了学生实践操作能力,学生对上《机械基础》课程教师的评价有了很大的改变,从根本上解决该课程长期以来的一系列困扰,取得了满意的教学效果。
五、结语
本文分析《机械基础》教学出现的困扰,探究一体化模式教学改革,在教学效果上取得较好的成效。其它机械类的专业理论课程和《机械基础》课程都存在着一个共性,那就是课程理论性普遍较强,凭单一的陈旧的教学方法只能让课堂教学更枯燥乏味,《机械基础》一体化模式教学改革的成效可以作为其它机械类的专业理论课程教学改革的借鉴。
参考文献
[1]李世维.机械基础.高等教育出版社[M].2010.
[2]胡家秀.机械基础.机械工业出版社[M].2001.
[3]高恒.中职机械基础一体化教学研究的探索与实施[J].2009.(03).
[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.
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[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.