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关键词:高职教学;液压传动控制技术;任务驱动法;应用实践
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.048
1 课程设计
(1)课程介绍。液压传动控制技术是高职教育的重要学科,主要是教授学生液压元件的基础知识,使学生正确识别各类液压元件,详知各个液压元件的工作原理,在此基础上能够独立的诊断和排除液压设备的故障。该技术具有较强的实践意义,常常应用于工业生产和实践中,对于保障工业生产的连续性和安全性有着十分重要的作用。
(2)设计思路。教师应将液压传动控制技术教材上的内容进行归纳和细分,在上课之前向学生布置相关任务,学生之间可以自由形成学习小组,每组6-8人,小组成员分工合作,在课余时间搜集资料,共同制定解决方案。各个小组中还应选出一名学生负责在课堂上讲述方案设计理念和问题的解决思路,最终由教师对各个小组的表现予以总结和点评。通过师生之间的讨论交流探索出最佳的方案,以达到完成任务的根本目的。教师还应经常安排实验课程,让学生通过动手实践验证方案的可行性,使理论和实践真正的结合到一起,以快速提高学生的实践能力。
(3)设计流程。1)任务引入。以液压缸的选择为例,根据液压缸的特点和工作原理为特定的工作环境选择出性价比最高的液压缸;2)制定方案。学生可以到书籍和网络上搜集资料,通过教材明晰液压缸的种类、特点、工作原理和具体的工作环境,根据任务要求的工作环境制定具体方案;3)课堂讨论。教师可以借助现代化的教学设备组织实施教学,运用多媒体将学生制作的液压缸课件进行演示,为其他学生提供清晰的参考素材,促使学生积极参与到讨论中,检查该方案是否合理,指出其中的不足之处,同时对自身的方案加以完善,以提高学生的课堂参与度,加深学生对知识的理解和掌握程度;4)总结评估。在各个小组都演示完毕后,教师要对每个小组的表现进行客观的评价,对各个小组成员的辛勤付出加以肯定,指出方案中需要改进的地方,综合各个小组的发言总结出最具有实践价值的实施方案。教师还应对液压缸的相关知识进行拓展延伸,例如运用类比教学法将液压马达与液压缸放到一起教学,比较二者的相似点和不同点,促使学生对液压马达形成系统的认识,以便于学生对液压传动控制技术该门学科的整体理解和运用;5)结果应用。在实验室模拟液压缸的工作环境,让学生将各自选择的液压缸放到实验台上,检验其是否能够正常工作;如果液压缸不能工作,那么说明该方案不具备可行性;如果液压缸可以工作,那么对其工作效率进行计算,参考液压缸的工作效率与市场价格,用科学可靠的数据说明各个方案的优劣,使学生更为信服。
2 任务驱动法的教学优势
(1)提高了学生的学习能力。传统的液压传动控制技术课程只需要学生带着耳朵,在课堂上认真听讲,而不需要学生提问和发言,学生与教师之间缺乏交流和互动。这种教学方式很难吸引学生参与其中,学生对于晦涩难懂的知识无法理解和掌握,很难产生学习兴趣,导致课堂效率十分低下。采用任务驱动法使学生做好课前预习,学生会对将要学习的知识有个大致的了解,在课堂上能够更快的理解知识内容,同时通过查阅资料会提高学生的自主学习能力,有助于学生日后的独立学习。
(2)有助于学生的全面发展。液压传动控制技术是理科知识,与机电、自动化等学科密不可分,以往的高职教育只重视培养学生的理性思维,却忽视了训练学生的表达能力。采用任务驱动法激励学生在课堂上发言,在课下参与讨论,能够显著提高学生的语言表达能力,而且采用分组竞赛的教学形式很好的培养了学生竞争和合作的意识。除此之外,学生在查阅资料时还可以锻炼信息的采集和筛选能力,从而快速的提取自身需要的资料,所以说任务驱动法对于促进学生的全面发展大有助益。
3 实施任务驱动法的必备条件
(1)对教师的要求。任务驱动教学法将高职教学的课堂环境由静态转变为动态,教师无法像以往一样完全掌控课堂,也不能预知学生将要提出的问题,因此需要教师具备良好的职业素养和应变能力,能够对学生提出的问题作出细致、精准的回答,切实的帮助学生解决各类实际问题。教师应该鼓励学生大胆提问,对于简单的问题也不要敷衍或是苛责学生,要平等对待每一位学生,表扬性的话语要多于批评和指责,让学生感受到教师的关心和爱护,从而逐渐积累学习液压传动控制技术的兴趣。教师还应经常与企业和工厂的技术人员交流,不断完善自身的知识和技能,并根据企业的岗位要求设置课堂任务,使液压传动控制技术教学更具有实践价值。
(2)对教材的要求。以往的教材注重知识的系统性、渐进性,忽略了学科间的联系和理论联系生产实际,知识应用于生产的要求。任务驱动法对教材的要求较高,综合起来应满足下面5个条件:1)应具有一定的学习价值和实践意义;2)能将某一教学课题的理论知识和实践技能结合在一起;3)与企业实际生产过程或实现的商业经营活动有直接的关系;4)学生有独立进行计划工作的机会,可以自行组织、安排自己的学习行为;5)有明确而具体的成果展示。
在编写教材的过程中,需要按照这5个条件设计项目,同时也需要在各个项目中渗透整个《液压传动控制技术》的理论知识,保证学生学习知识的完整性。
4 小结
液压传动控制技术是机电一体化专业中的必学科目,将任务驱动法应用到该科目中能够显著提高学生的各项能力,促进学生的全面发展,使学生成为符合企业需要的复合型人才。高职教师应该加大对任务驱动教学法的研究,并将其推广应用到其他科目中,让其他专业的高职学生都能够从中获益,使高职学生在就业时具备更为明显的优势,以帮助学生早日找到心仪的工作,为企业和工厂输送更多的复合型人才,从而创造高校、企业、学生的和谐共赢局面。
参考文献:
[1]韩京海,张春阳.项目教学法在“液压与液力传动”中的教学实践[J].中国电力教育,2011(04).
(常州刘国钧高等职业技术学校机电工程系,江苏 常州 213025)
【摘要】基于高职院校的学习特点和培养目标,结合《液压与气动技术》课程的实际教学特点,开展项目化教学,设计了十个项目教学任务,并以小组形式组织进行项目教学。
关键词 液压;气动;项目教学;实施
《液压与气动技术》是机电类设备维修与管理专业的核心课程,也是机电一体化专业和电气自动化技术专业的专业课程之一[1]。随着液压与气动技术的广泛应用,《液压与气动技术》课程在高职机电类专业课中占据了越来越重要的地位,而该课程实践性较强的特点也促使本课程教学逐渐由课堂转换为实验室教学。因此,原有的教学方式和教学内容已不再适合。在这种背景下,对《液压与气动技术》课程进行了项目化改革,对原有知识内容进行重新设计编排,通过项目形式呈现,满足学生的学习需要,激发学生的学习兴趣,使学生的理论水平和实践技能均得到提高。
1项目教学法的涵义
项目教学法是从教学生“学会学习”目标出发,使教学从注重“教法”转到注重“学法”,将学生的学习与学生发展密切结合起来[2]。以项目学习任务为载体,以目标为引导,以实践为主线,以能力为核心;融知识学习、技能训练、能力提高于一体的教学模式[2]。
在项目教学中,教师是项目活动的引导者和组织者。学生拿到项目后就进入了教师预设的情景中,在学习情境中,学生通过自主学习、自主探究、小组讨论完成项目任务的学习,最后再由学生自行完成评价,反思自己的学习过程。在整个学习中,教师一直充当的应该是组织引导的角色,而学生才是真正的主人。项目教学强调的是在学习中充分发挥每个学生的主体作用。
2《液压与气动技术》课程项目设计
《液压与气动技术》课程教学在学校液压实训室和气动实训室进行,为期两周时间。在课程学习期间,学生需要学习理论知识,还要掌握操作技能。
结合课程知识点、实训条件和生产实际等情况,将课程设计为十个项目,每个项目围绕一个主要任务展开,通过项目中知识的学习和训练,最终完成项目任务。
项目一:液压千斤顶的使用,目标:学会使用液压千斤顶。液压传动系统的组成、特点和工作原理等相关知识支撑,建议4课时。
项目二:加工中心液压系统动力元件的选择和拆装,目标:(1)会拆装液压泵,认识泵的结构组成、工作原理、主要零件形状,增加动手操作能力;(2)能通过型号识别各种泵及泵的规格。液压泵的作用、分类和性能参数,常用液压泵的结构和工作原理,液压泵的选用方法等相关知识支撑,建议4课时。
项目三:压蜡机执行元件的选择和分析,目标:(1)会拆装液压缸,认识液压缸结构、工作原理、主要零件形状,增加动手操作能力;(2)会拆装液压马达,认识液压马达结构、工作原理、主要零件形状,增加动手操作能力。液压缸和液压马达的作用、分类和特点,液压缸的结构和工作原理等相关知识支撑,建议6课时。
项目四:液压钻床液压回路的设计,目标:(1)会调节液压控制元件,组装液压控制回路;(2)会使用液压仿真软件,并进行液压回路的设计。认识液压方向、压力、流量控制元件符号、结构和工作原理,会分析液压控制回路等相关知识支撑,建议8课时。
项目五:CK6140数控车床的使用、维护及保养,目标:(1)能进行液压回路的安装、调试、维护和保养。液压元件的应用,回路的分析。等相关知识支撑,建议6课时。
项目六:手动送料装置的设计与调试,目标:(1)会识别和选用气动元件;(2)能绘制简单的气动系统控制回路;(3)能根据元件的功能设计气动回路,并进行相关调试运行。气动系统的组成、特点及工作原理等相关知识支撑,建议4课时。
项目七:气动夹紧装置设计,目标:(1)能进行气源装置的日常维护;(2)能进行系统压力调节;(3)会选用气缸。气源系统各元件的工作原理、图形符号及功能,气缸的类型和选用。等相关知识支撑,建议4课时。
项目八:折边装置气动回路的设计与调试,目标:(1)能在仿真软件中设计气动回路;(2)能构建各种换向回路,并进行回路调试;(3)能进行气动回路设计与调试。气动控制元件符号、结构和工作原理,控制回路分析等相关知识支撑,建议6课时。
项目九:卧式加工中心气动换刀系统分析,目标:(1)能在仿真软件中设计气动回路;(2)能进行气动回路的安装、调试,具备回路分析能力。仿真软件的应用,气动元件的应用,回路的分析等相关知识支撑,建议6课时。
项目十:压印装置控制系统的维护,目标:能分析判断气动系统,及时排除回路故障。气动元件符号,气动系统工作原理等相关知识支撑,建议4课时。
3《液压与气动技术》项目课程实施
项目化课程是以工作项目为核心,以应用为目的,以教学任务为载体,主动寻找知识点和解决问题的方法的一种有效的学习形式[3]。
项目教学通常以小组形式进行,因此在进行课程实施前,先进行分组并选出组长,建议每组3~4人为宜。分组时,教师应综合评价学生的学习基础、自主学习能力等因素,根据学生特点进行搭配分组,以充分调动每组学生在学习中的主动性和积极性。
项目课程的实施过程包括:任务分配、学习计划制定、学习实施、成果展示、评价总结。
1)任务分配:学生以小组为单位,领取项目任务书,明确学习任务,所要达到的目标。
2)学习计划制定:根据项目任务书描述,小组讨论制定学习计划,任务完成步骤,确定任务实施方案。
3)学习实施:学生根据小组制定的学习实施计划进行项目实施,组内成员分工合作完成项目任务。
4)成果展示:项目完成后,每组选派一名成员公开讲解展示任务实施情况,取得的成果,达到的效果。
5)评价总结:根据各小组任务完成情况,形成由小组自评、组组互评、教师评价的三维评价方式,综合评价学生的参与程度、合作能力、任务完成情况等。
4小结
总之,在《液压与气动技术》课程中采用项目教学,能有有效激发学生的学习兴趣和潜能,使学生在学习理论知识的同时获得技能的提升,让学生明白理论学习和实践操作的相辅相依的关系,而且小组合作的学习方式,也促进了学生协调合作能力的提高,全面提升了学生的综合素质,为今后就业打下良好基础。
参考文献
关键词:机电专业;实践教学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)44-0125-02
实践教学是高等学校教学的重要组成环节,是人才培养过程中一个必不可少的部分。通过实践教学可以加深学生对课程基本概念和理论的理解和掌握,同时对于培养学生的创新意识、动手能力、分析问题和解决问题的能力有着不可替代的作用。
机电专业是我校的特色专业,培养出来的学生要求有较强的实践能力,突出专业特色,仅靠理论教学远远不能满足社会的要求,因此很有必要从日常的实践教学环节入手,以培养创新型复合人才为目标,利用现有条件,把科研工作与实践教学环节统一起来,加强专业实验室建设,探索一条新的专业课程实践教学模式,提高实践教学水平,提高学生的专业综合素质。
一、专业实践教学中存在的问题
机电专业涉及机械传动、液压控制、电气工程等相关学科,大多数课程实践性强。当前就业市场的需求,希望机电专业学生具有机械专业特长,又具备相应的电气控制基础,以适应目前各类自动化生产的需要。而现实情况是实验资源难以紧跟专业技术的发展速度,专业队伍的建设需要不断满足创新复合型人才培养的需求。对于学生来说,由于专业实践教育的不足,表现在对专业课的兴趣不足,对未来个人的专业发展迷茫,在课程设计以及毕业设计等实践教学环节,质量难以提高。因此,改进目前的培养方式,以适应形势的发展需要就显得十分必要了。
目前所面临的问题:传统的教学思想重理论、轻实践,往往是保证理论课时的充足而忽视了实践教学的学时安排。学生的课程表中都是以理论课为主,课程表中基本没有安排充分的实验与实践时间,导致了实验教学是在课表之外的时间中完成,实验教学的进度与理论教学的进度无法同步,甚至出现理论课程已经结束,实验课程还没开始的情况,从客观上降低了理论与实践的相互促进作用,同时也使学生在心理上轻视实验教学。
现有的课程实验与实践方式是以单独课程为基础开设,主要用于加深对本课程基本理论、基本方法的理解和掌握,极少涉及完整的机电控制系统构成,无法使学生建立关于机电控制系统的整体认识,尤其缺乏对于各门专业课程之间联系的把握,影响了学生创新意识的培养和实践动手能力的提高。
机电专业属于传统专业,实践性强,开设该专业院校较多,如何立足基础,突出特色,培养出具有独特的实践性与高竞争力的人才,也是促使我们不断改进培养模式的动力。
二、机电专业课程实践教学改革思路
通过对机电专业课程实践教学改革的研究和探索,建立机电专业应用型人才的实践教学培养体系。通过该体系培养和造就了具有创新性强、实践动手能力强、社会急需的专门人才,最终达到以下目标:(1)构建合理的教学体系,合理安排理论课程与实践课程,使理论教学与实践环节相互促进,提高学生专业学习的积极性。(2)优化各专业课程的实验项目,达到层次分明、逐层递进的实验效果。依托现有实验设备,结合学院科研项目,形成具有专业特色的实验室。(3)拓展实训实践基地建设,将学校培养与企业实习紧密结合,贯穿于整个学习过程,培养学生认识专业的同时,为以后就业与深造指明了方向。为了实现以上目标,可以考虑实施以下专业实践教学改革。
(一)重视实践教学,完善教学体系
首先,规范各类实践教学文件,根据新的人才培养方案,修订、完善专业课实验教学大纲和实验考核办法。将实验课程单独设课,采用灵活安排的原则,做到课堂教学与实验同步进行,保证了实践教学的课时量。实践课程考核采取独立学分、实际操作的方式进行,可以有效提高学生的实验积极性,改变以往只看实验报告,忽视实践过程的考核方法,将考核过程融入整个实践过程中。其次,对于实践教学对教学内容、教学目的、教学方法、教学手段和考核办法等做出了明确规定,并在此基础上编写了专业实践教材。第三,加强对实践教学的质量监督与评估,教学督导不定期的听取实验课程教学,与学生交流,共同促进实践教学质量的提高。
(二)构建特色实验室,改进教学方法
依托现有的实验教学设备,将实验室整合为冶金控制类、机电传动类、流体传动与控制类等专业特色实验室。做到夯实专业基础,发挥专业特长,培养机电符合型人才,以满足机电专业不同方向的实验教学需求。
整合各专业课的实验项目,将专业课程通过实验有机结合,建立完整的机电专业控制系统实验。将实验项目分为基础、综合、探索型,根据不同层次的实验教学,采取不同的教学方法。针对基础类,以教师讲授指导为主,使学生建立扎实的课程基础。针对综合性实验,采取问题式和启发式,给予学生充分的思考空间,促进其综合实践能力的提高。探索型实验以工程项目方式为主,教师给予实验目标,让学生充分发挥。实验目标相同,采取方法不同,可以提高学生的创新能力。
将实践教学贯穿于整个理论教学过程中,在理论课程开课初期,教师提出实践项目,随着课程的逐步深入,学生根据理论知识的不断增长,逐步完成实践内容。以本校液压传动教学为例,将课程设计贯穿于整个教学过程,开课初期教师给学生提出设计题目,给出设计系统的目的、功能以及部分要求。在整个教学过程中,学生根据所学知识,不断完善设计内容,理论课程结束后课程设计也就完成了,并且效果良好。
(三)建立多种实践教学模式,促进学生综合能力的培养
立足机电专业课程教学基础实验,结合学院科研项目,将科研项目引入到实践教学环节。鼓励引导学有余力的学生,积极参与到教师的科研项目中,通过实际项目锻炼学生的操作能力。
改进利用科研设备,不断开发新的实验项目,不仅解决了科研设备在项目完成后使用率低的问题,而且让学生的实验紧跟专业技术的发展趋势,以科研促实践,以实践提能力。
建立开放实验平台,通过建立机械传动、机电控制、液压伺服控制等研究性实验室和创新中心,不仅为教师提供了科研开发平台,也为学生提供了创新平台,给予学生充分的时间与空间,将其新奇的想法能够在实验室中实现。利用科研成果开展创新实验,极大地推动了学生学习科学的动力,也提高了教学质量。
加大校企合作力度,保证实践经费充足。建立长期稳定的实践教学基地,能够让学生在企业中完成课程设计、生产实习与毕业实习等。通过实践教学基地的建设,能让学生尽早接触社会,理解专业与实践之间的联系才能做到专业学习有的放矢。
(四)加强师资队伍建设,提高实践教学的积极性
一切教学改革的实施都离不开教师的辛勤付出。只有具有与时俱进的教学思想、较强创新精神的教师才能够培养出具有创新与实践能力强的高素质人才。因此,实践教学需要不断加强教师自身的素质。
学校采取积极措施鼓励实验教师发挥创新性,开发实验项目,自制实验设备。同时,通过学术交流、培训与进修等方式提高现有教师的业务水平。
在提高本校教师素质的基础上,积极引进企业导师、科研院所等具有丰富实践经验的人才来校任教,让校内实践与社会发展紧密结合,实践教学与企业需求相适应,让学生能够在实践中体验专业知识的作用,从而提高实践教学的积极性。
三、结语
实践教学改革是教学改革的重要组成部分,需要不断探索和完善实践教学的管理方法,创新实践教学机制,适应不断发展的教学环境,同时需要加大实践教学的投入力度,推进实践教学改革,以实践教学为载体,提高学生的动手能力、适应能力和创新能力。
参考文献:
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关键词:工程机械概论;教学改革;工程实践能力
一教学体系有序系统,优化教学结构
面对以具有机械制图、机械原理、机械零件、电工与电子技术、微机控制原理、测试与传感技术、液压传动等机械专业基础知识的学生,作为工程机械专业的导论课,“工程机械概论”课程试图综合并引领工程机械底盘设计、工程机械底盘原理与性能、工程机械传动与控制、工程机械发动机与底盘构造、工程机械运用与管理等后续专业课程的内容,专门阐述工程机械领域内各类专业知识的总体结构框架和它们之间相互关系,使学生明确各专业课程的作用和地位,为他们深入学习专业课起到提纲挈领和抛砖引玉的作用。
二教学内容合理整合,突出教学重点
工程机械种类繁多,用途各异,不可能在授课过程中逐一介绍,在本课程的教学过程中,为了使学生对于工程机械有一整体性的了解,授课过程中不是直接进入具体工程机械的学习介绍,而是专门安排一次综述性质的知识讲解,在这一讲中首先从工程机械的服务领域、历史的发展、从不同角度对工程机械的分类以及现代化工程接卸的发展趋势进行阐述,在基本概念上让学生对工程机械有一整体性的认识。随着现代工程机械向自动化、智能化方向发展,及时收录最新的工程机械产品,以主流设备为主,淘汰老旧的设备以及装置。在后续课程中选取若干的工程施工中常用和典型的通用和专用工程机械,系统讲授各类工程机械的各种装置和总成的作业原理,包括动力、传动、行走、作业(工作原理、构造性能、操纵控制方法和作业特点)等,以反映工程机械的整体知识。这样的课程设计可以使学生对各种工程机械结构组成有一提高挈领的了解,使他们领会今后不论在设计或使用任何一种工程机械时,机器的各个总成和装置都与此种机械的作用功能有着密切的连接,也有助于他们更好的理解各门专业课程的作用与地位。
三教学方式新颖多样,强化实践创新
鉴于目前较少的课时数和较大课程容量的现实状况,只有通过网络线上线下的混合式教学才能在有限的教学时间内不断充实拓展学生的学习空间。对于本门课程,在教学过程中积极开展线上线下混合式教学,线上是指学生利用在线课程讲解视频、在线PPT、远程虚拟仿真实验等互联网手段对基础知识进行课前学习;线下则为在课堂上,教师不再讲解基础的或者简单的理论知识,而将时间用于重点和难点问题的讲解和答疑学生的问题,促使学生更好地掌握知识。例如在挖掘机械这一章节中,相关基础知识学生可以通过班级群中的微课视频和在线PPT进行学习,相关案例操作可以访问我校反铲式液压挖掘机工作性能虚拟仿真实验进行仿真操作,通过在线学习和仿真实验操作,学生可以发现本节课程的重难点为工作装置的工作原理和运动特点、挖掘包络图的线段组成和整机作业稳定性及相关概念;同时掌握整机作业挖掘力及其分布规律。教师在实际的课程教学中只针对重难点进行讲解即可,同时在课后学生线上学习复习时进行线上辅导,学生主动学习和思考的能力得以培养,学习效果明显提高。我校工程机械专业已通过工程教育专业认证,为培养学生工程实践能力,在授课过程中注重工程实例讲解,从小项目开始,以学生为主体,教师引导的教学方式,将学生分成若干个小组进行合作学习,以实际工作需求为导向分析学生需要掌握的基本技能,并将教学内容与教学目标进行细化,编制一个个的教学项目,并根据教学项目之间存在的逻辑关系来确定教学形式以及教学进度。通过提出问题、分析问题的方法来驱动学生自主查阅资料、提出问题,进而培养学生解决问题和主动实践的能力,在分析过程中教师可以通过播放视频、图片以及一些真实的数据,模拟现场方式清晰地将工程实例呈现在课堂上,系统地扩展关联性课程的学习,使学生在解决实际问题过程中建立一种“一点多面”的思维,有效地提高了解决工程实际问题的能力。这种任务驱动式或项目化的教学模式,可以大大激发学生的学习热情,提高教学效果。
四教学评价客观科学注重过程管理
传统的终结性考核方式很难对学生的活动参与度、合作竞争意识、学习态度、学习兴趣等方面进行有效评价,不利于学生个性化学习与发展需求的满足。为更加科学客观地进行教学评价,在本门课程的教学实践中采取过程管理的形成性评价方式进行成绩评定。在评价过程中以激励性、导向性、批判性和多元性为原则,教师通过建立学生学习档案,通过对自我评价、他人评价、阶段性测评、课堂质疑、项目参与深度与频率等因素进行考评给予学生成绩。过程性评价可有效激发学生内在学习动力和主动学习的意识。通过分析学生学习档案相关信息的分析进而进行教学内容和方式方法的有效调整与创新。
1. 教书育人,德育为本
教师是“人类灵魂的工程师”,不仅教授学生专业知识,更要对学生进行德育教育。教学中,应结合学生将来可能从事的技术与管理工作的性质,从本专业对人才培养等方面,对学生进行生动深刻的讲授,使他们了解本课程的重要性,激发其学习的兴趣。在教学中,必须把思想品德教育、职业道德与专业技术教育有机地结合起来,使他们成为德才兼备的有用人才。教师应身体力行,为人师表,做好表率,使学生不仅学到知识,而且学会怎样做人。
2. 注重内在联系
专业教育的目的是要使学生用全面和发展的眼光看问题。从教材前、后内容的联系上,从本课程与其他课程的关系,从机械制造技术与其他学科之间的联系,从理论与实践的联系上全面了解和掌握专业知识和技能。
教材是按着一定的顺序编写的,但前、后内容有着紧密的联系。比如,教师在讲授“机械加工工艺规程”和“机械加工精度”等基本概念时,经常要用教材中的例子和生产中的实例来说明,而“典型零件加工”的内容又与前面机械制造基本理论有重要联系,就应引导学生寻找各部分内容的内在联系,这样更容易系统深刻地理解教材。
机械制造专业的各门课程是一个有机的整体,密不可分。机制制造技术与“机械制图”、“机械原理与设计”、“数控加工与编程”等其它专业课和基础科有密切的内在联系。例如在介绍机床夹具的内容时,夹紧力可以由机械、液压或气动装置提供,夹具的结构就有变化[1]。教学中,要把机械原理、机械零件、气动和液压传动等课程的知识联系起来,使学生全面掌握要点,提高专业水平。
3. 教学互动,激发学生的学习兴趣
在机械制造技术的学习中,不少学生感到每节课的知识过多,不能及时理解消化,为了解决这一问题,可以使用多变的教学方法并提高教学艺术性。对教学内容要有的放矢,详略得当。对于易理解的内容,要求学生先预习,讲课一带而过;较抽象的内容除布置学生预习,还应认真讲解;理论性和实践性较强的知识重点讲解,理论联系实际。
教学中可采用讨论式教学方法,即学生按照教师布置的思考题在课前进行预习。课堂上先提出问题,再让学生略加思索之后回答。学生各抒己见,在充分地讨论之后,教师做总结,指出要点。例如在学习曲轴加工的内容时,曲轴与一般的轴不同,它由主轴轴颈、连杆轴颈和连接板组成,结构细长,多曲拐,刚性差,其加工过程很有特点[4]。组织学生参观曲轴加工现场并翻阅技术资料,自己根据零件加工特点,提出加工的方法并相互讨论,在此基础上,教师总结曲轴加工的工艺难点和解决方案。这样以学生主动思考、积极讨论为主,教师提示、答疑为辅,能够充分调动和发挥学生的主观能动性,将被动学习变为主动学习,可以收到很好的教学效果,便于培养学生自学能力,促使学生动脑筋想问题,使其思维能力和表达能力都得到锻炼,提高他们分析和解决问题的能力,有利于培养创造性人才。
4. 利用教具、实物等进行直观教学
机械制造技术的实践性和综合性较强,各部分教学应注意与生产实际相结合,可以利用各种教具、挂图、实物、模型、录像、多媒体等直观教学手段增强学生的感性认识。例如讲解各种刀具时就可以把常用车刀、数控刀具和刀柄、麻花钻、深孔钻头、浮动镗刀、珩磨头等带到课堂上,适时拿出来介绍。在介绍机制工艺规程制定的内容时,可通过观看录像让学生直观了解工厂生产的过程,包括生产技术准备、毛坯制造、零件的各种加工过程等。较大的典型零件如车床主轴箱:床身等可能用木材和纸板做成简易模型,较复杂的工装、机床结构也可做成模型,必要时还可以带学生到工厂参观,进行现场教学。对于工步、走刀、工序等较难掌握且容易混淆的概念,可以组织学生观看车削、铣削的加工录像,有针对性地讲解和区分。讲解数控加工工艺时,可利用数控加工仿真软件介绍数控车、铣和加工中心的对刀、设置刀具补偿、工件的定位和装夹、刀具运动轨迹等内容,带领学生深入工厂观看数控机床加工现场,都可收到很好的效果。
5. 搞好现场教学
根据不同的教学内容、不同的情况采用多种形式的现场教学。对于各种加工方法、各种机床、夹具、刀具和量具,可组织学生去实验室、工厂机加工车间参观实习。针对某一典型零件的加工,可组织专题现场教学,要详细了解图纸和工艺条件,学习工艺过程,了解其典型设备、工艺装备的机构特点和使用方法。对重点零件的加工,要求学生仔细观察、运用所学的理论知识,改进不合理的工艺方法;对生产中遇到的质量或其他技术问题,应指导学生分析并解决,必要时,向工厂的技术人员和工人请教。在实习中,把典型的工艺方法、夹具、专用刀具都记录下来,与所学的理论进行比较,来巩固理论知识和提高解决技术问题的能力。当然,课堂与现场要相结合,教师应根据工厂的情况编写出实习教案,精心组织实习的内容,首先在课上介绍零件图纸和技术要求,然后带领学生深入现场,最后回到课堂组织学生讨论分析,教师汇总,指出要点。
关键词:优秀人才;工程教育模式;CDIO项目;课程体系
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,CDIO 的理念不仅继承和发展了欧美二十多年来工程教育改革的理念,更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。在此原则指导下,以培养高级应用型人才为目标,结合具体实际情况,组织校内外专家研讨,制订相关专业CDIO教育模式人才培养计划。本文将以安徽建筑大学机械专业教学改革为例进行探讨交流。
安徽建筑大学是安徽省唯一以土建类学科专业为特色的多科性本科高校,机械专业是土建类学科群中重点专业之一,也是其支持体系中重要的组成部分。2012年3月,我校机械专业负责人牵头召集了安徽大学、合肥学院、皖西学院等高校机械专业负责人开展了机械专业卓越工程师培养研讨会,在应用型人才培养方面进行了深入交流,达成广泛共识,开展了以下研究与实践。
一、以工程机械为主要方向、机电液一体化为专业特色,规划CDIO课程群模块,建立新的课程体系结构
结合我校特色与安徽省机械制造产业发展形势的要求,以及安徽高校各机械学科特点,我校机械专业在设立之初就确定了以工程机械为专业方向,以机电液一体化知识学习与能力培养为主要任务。为在CDIO教育模式培养计划中突出“学中做、做中学”的工程教育模式、体现工程机械专业方向,规划了我校机械专业CDIO课程群模块,调整了实践项目与内容,建立以工程机械学科为特色、CDIO项目为引导、理论与实践相结合的机械专业课程体系结构。
二、研究构建CDIO教学模式课程体系的支撑体系,提高师资队伍水平,调整工作研究方向,研究新型教学方式、方法与管理制度
基于CDIO教育理念的机电液卓越人才培养的课程体系,包含了人才培养目标、专业方向和人才培养模式等要求。为此,我们通过研讨与实践探索,优化本课程体系的支撑要素与结构:学生、教师、教学资源、管理模式。在机械与电气工程学院快速发展,机械专业不断引进与培育出大批博士、副教授、教授,教学科研条件(特别是实践教学条件)大大改善之际,选取2009级机械专业和2011级机械专业(入学超一本分数线)班级学生为主要对象,开展了CDIO教学模式改革。同时,通过青年教师深入企业实践交流、校外进修(包括专项培训与学历深造)和自我研修等模式,建立了一支高水平的具有扎实的机电液领域综合知识与教学能力的教师队伍。在课程体系确定后,修订了所有课程项目的教学大纲;通过多种学习讨论交流、听课考评、专家指导等手段,促进教学方法方式的改变与教学质量的提高;通过颁布与修改新教学模式相对应的学生管理、教师管理与资源管理制度,保证新课程体系的执行。
三、理论课程与实践课程相统一,大力建设多层次、多形式的实践教学基地,强化实践教学内容,通过课程设计、CDIO二三级项目和课外实践、科技竞赛等相结合,促进实践与理论相结合
遵循人类认知与创造活动的客观规律,在机、电、液工程技术人才培养的教学体系中,遵循“由浅入深,由低级到高级,循序渐进”和“实践、认识、再实践、再认识”的认识规律,分工程认识、工程实践、综合与创新三个层次,按照“分层次、分阶段”的培养模式进行教学。为支撑这样的人才培养模式,机械与电气工程学院申报建设大型装备故障诊断及预警工程技术中心、液压传动与控制技术重点实验室等省内独特的机电液技术教学科研机构,构建了多层次、多形式的实践教学基地,扩展实践教学内容,还利用周末开展了学生科技兴趣小组活动、职业技能培训、见习机械工程师培训;同时,开展实践基地课堂教学、课程实验与课程设计及CDIO项目和理论课一体化教学等教学方法研究。为解决二三级CDIO项目实施难的问题,我们创新其实施模式,紧抓90后大学生心理特征,采取将部分CDIO项目与课外实践与科技竞赛活动相结合的方法,以赛代练、以赛促创,取得了丰硕的成果,获得国家级竞赛奖项12项,省级奖项40余项。
四、联合机电液领域的相关企业,改变脱离亲身实践的参观式生产与毕业实习,开展与企业生产结合的工程实践,同时完成毕业设计项目,培育卓越工程人才
2008年以来,机械专业与相关机电液技术领域如徐工集团、合肥锻压、凯盛重工、合肥科振、安徽建机、博一流体、合肥赛特等企业开展多项产学研合作,在学生生产实习、毕业实习和就业以及科技开发等方面发挥了重要作用。2010年,我校和日立公司合作建立了联合办学机构,我校机械与电气工程学院和上海HCS公司建立了联合培训基地。利用学校的教学设备、专家教授和一线教学人员,为企业培训与输送销售、维修等方面中级技术工程师;利用技术、市场、信息、设备等企业资源和企业管理模式,培养我校应用型机械专业本科生。目前,已经为日立建机培养长期班学员400余名,经考核大部分学员获得销售维修工程师(中级)资格,并成为各地公司技术骨干或领导;同时,该联合办学机构为我校学生提供生产实习、毕业设计1000余人次。在双方合作交流过程中,带动学校30名教师向双师型转变,加深了对企业管理模式和工程机械产品的熟悉。2012年,我校进一步与合力叉车集团开展了校企合作办学,设立“合力叉车高级营销本科班”。机电学院2009级共38名学生在校内完成半年的营销知识学习,2013年初入驻企业半年,深入企业一线岗位,在企业与校方双导师的指导下,结合企业课题或工程机械产品相关技术完成毕业设计(毕业设计也是课程体系中的一级项目),其中10余名同学获得优秀毕业论文,顺利完成本科阶段卓越人才培养过程。目前,这些学生已通过企业销售工程师考核,进入全国各地的销售公司。通过与日立建机、合力叉车等企业的合作,结合CDIO教育方法,我校机电专业已实现了3+1卓越工程师培养模式改革。
五、认真进行成果总结,注重成果宣传推广
在机械专业CDIO课程体系研究与实践过程中,广大教师认真总结成功与不足,并积极向其他专业与校外推广。共发表教学论文20余篇,申报与承担教学研究项目30余项,编制了大量的教学文件,积极制定与修改了相关教学管理模式与制度。本研究得到广大同行的高度认可,相关实践与经验得到多家网站、报刊、电视台宣传报道,并获得安徽省教学成果二等奖、中国建设教育协会教育教学二等奖。通过成果总结与宣传等举措增加了与教育同行、学生家长和其他社会学者的交流机会,也激发师生成就感,促进改革有效地推进。
总结:我校机械专业通过4年的CDIO课程体系改革,取得了一系列的成绩,但我们仍然需要看到本课程体系中的问题与需要解决的难题。比如:如何解决目前项目指导师资不足、实践教学资源不足、制度不完善等问题,如何将CDIO模式教学改革成效由部分学生深入地推广到全体学生,如何让学生在CDIO团队中每人都发挥自己作用,杜绝滥竽充数,真正投入到CDIO项目中锻炼自己,在设计项目与任务分配时,充分考虑与相关专业知识联系,科学合理,等等。
参考文献:
[1]朱达荣,姚燕生,张克仁,等.基于CDIO教育理念的机电液一体
化技术卓越人才培养课程体系[Z].2013.
[2]姚燕生,张克仁,李大华,等.CDIO模式在机电专业实践教学中的
应用[J].重庆科技学院学报(社会科学版),2010(4).
关键词:交通运输类;教材建设;选用;编写
大教育家孔子整理的《诗》、《书》、《礼》、《易》、《乐》、《春秋》六经是后世儒家弟子学习的基本经典,而他的弟子根据他的言行编纂的《论语》,也是儒家学说的重要体现。正是这些自成体系的教学材料使儒家教育蓬勃发展两千多年,直到现在仍方兴未艾。可见教材在教育中的价值。教材是高校教学内容和教学方法的知识载体,是学生学习之托,教师施教之据[1]。随着我国社会经济和科学技术的快速发展,对交通运输行业的人才需求要求高校要不断推进教育教学改革,构建和优化学科平台课程体系,理顺和明晰各专业的培养目标和特色[2]。在培养模式、课程体系优化和师资、实验室等资源建设的基础上,研究教材建设,以适应多层次、多目标、多类型人才培养的要求。
一、教材建设存在的问题
交通运输类教材体系已经形成并逐渐完善,对于高等教育的可持续发展十分必要。笔者总结多年来对现有的交通运输类教材的使用,发现存在如下一些问题。(1)教材覆盖面不均衡。有些方面的教材十分丰富,可供选用的空间较大。这对于各高校相关专业选择更好的教材很有益处,但是过多的教材资源不仅本身是一种浪费,会造成个别教材没有用武之地,而且也是对编撰人力资源的浪费。同时,某些方面的教材又凤毛麟角,选择余地很小,特别是缺乏一些应用性较强的教材和学科基础教材,如交通工程项目招投标,项目评估管理、二手车评估和鉴定、交通检测设备等方面都是社会紧缺的领域,但是教材却很少或者没有合适的。(2)同类教材庞杂众多。有些方面的同类教材较多,各有特色和长处,又存在不同的差异,例如,交通工程学教材就有多个版本,每个版本都可以使用,但又有所不同,这给教材的选用造成了一定的困难,必须全面评估,择优使用。(3)部分教材更新较慢。有些教材出版的时间较早,虽然初版存在不少错误或纰漏,但一直没有再版,有的虽然有再版,但是内容随着学科发展和技术进步更新的速度明显滞后。(4)部分教材比较稀缺。个别课程的教材几乎没有可供选择的余地,如专业英语方面的教材非常单一。有的课程可供使用的教材又不合适,只能通过教师自己编写讲义作为实际使用教材,在制定教学计划过程中,甚至会存在因为没有教材而放弃开设某门有用的课程的现象。在实验、实习和课程设计等实践环节使用的指导书几乎全部是授课老师自己编写,没有这方面的资源可供利用,学生学习的参考资料也较稀少。(5)专业教材系统性差。虽然不少教材都是隶属于某个教材系列,但是由于各个系列之间并无清晰的关系,每个系列又不甚完整,导致教材混杂,缺乏统一的系统性,甚至在同一系列里的教材也没有实现系统的关联和分工。表现比较突出的问题是上下游教材关联性较弱,重复内容很多。例如,交通调查的内容在多门课程的教材中反复出现,几乎每个涉及到交通调查的教材都要花一定的篇幅进行比较充分的介绍。(6)创新引领作用不足。现行的教材编写多以理论为主,而教学过程中教师往往依据教材内容顺序讲解,学生始终处于被动接受地位。这种方式埋没了学生的主观能动性、扼杀了学生创造性[3]。为了适应新时期对创新型和应用型人才培养的要求,教材建设和编写也要转变观念、面向创新,在浓缩理论精华的同时,融入本领域的创新和应用研究成果,吸纳众多教育者的创新教学经验,不断积累和完善创新设计项目,使教材不仅起到理论教学作用,也能够引领学生进行创新和应用能力培养。
二、教材建设的基本思路
通过比较分析,结合高等教育新形式下的迫切需要,笔者认为在上述问题中,比较突出和急需解决的问题主要有以下三方面:(1)教材内容重复度大;(2)陈旧内容更新较慢;(3)创新应用教材紧缺。由于教材编写需要一个较长的周期,同时编写和出版教材也受到学校政策、资金、人力资源、市场等多方面因素的制约,上面三个方面的问题的彻底解决,在短期内不能仅仅依靠教材的编写,还要在教学实施过程中充分发挥教师和其他教学资源的作用,同时充分有效的调动教学活动中的各个主体的主观能动性,内部挖潜,外部吸纳。以下几点是解决问题的基本思路。(1)发挥编者和教者的双重作用,不断优化和更新教材内容。随着科学技术不断发展,专业教材内容除了要反映教学计划和教学大纲的基本要求之外,还必须及时更新和补充,以适应科学技术的快速发展[4]。在编写新教材或再版教材时,如果不能在统一框架下实现系统的组织和细致的分工,就必须要求对现有的教材有一个全面的了解和认识,对于课程关系有准确的把握和定位,根据课程自身需要,取精去葩,杜绝与上下游特别是上游课程教材有过多重叠内容。教材编写时要注意广泛调研、多方征集建议,尽可能吸收国内外新近的教学研究成果,尽可能积累和提炼编者第一手的教学实践经验和素材,尽可能采用国内外同行的公开教学案例。使教材分工明晰,内容精练,汇粹智慧,发挥教材的潜能。在教学组织实施中,教师要灵活使用教材,注意对教材内容的合理取舍,同时要结合教学实践和教学对象的特点,根据培养目标和创新教育的要求,因人制宜,不断补充教学内容。(2)充分挖掘和发挥自编讲义的作用,形成适合专业的教材体系。专业教师要通过教改项目、课程课题组等平台有组织有计划地进行教材建设研究,制定教材选用指导意见,规划教材编写计划,积累和提炼教学案例素材,设计创新教育项目,针对实际需要和选用教材的不足编写教学讲义,针对创新和实践教育的实际背景编写实用的指导材料。讲义的编写相比于教材的编写,周期短、见效快、修订方便。实践证明,教师在教学活动中使用自编或者课程小组集体编写的讲义,更容易发挥教师的指导作用,能更好地与学生产生互动效果。所以,要重视教师自编讲义的编写和利用,使本专业的教学材料优化,形成更合理的体系。讲义建设也是一项艰巨的系统工程,不能一蹴而就,只有不断总结、不断摸索专业学生特点,不断充实、不断创新,才能使讲义的内容与形式日益完善,真正成为高质量、适合本校学生的高等学校讲义[5]。(3)开发形式多样的创新教育项目,积累和丰富创新教育材料。目前高校十分重视创新教育,各个专业面向创新教育培养目标,制定了更加合理的教学计划,在学校工科平台和专业教学体系中都强调了创新教育的重要地位,设置了多个训练环节。广大教师在学校的支持下,带领学生开展了各种创新活动,参加各种竞赛,取得了丰硕的成果,积累了丰富的经验。这对于创新型教材的建设是一个良好的开端和契机。专业教师要在这样的大环境下,积极开展现有的创新活动,如参加挑战杯竞赛、大学生创新创业计划项目等。同时,要积极探索新的创新形式,开发新的创新项目,设计更多的创新性、设计型实验和实践内容,并探索创新教育指导方法,尝试编写各类创新活动指导材料,不断积累创新教育实践经验,不断丰富创新教育素材,尽快形成创新教材建设规划,逐步充实创新教材体系。(4)实行灵活的教学组织管理方式,提高教材在教学活动中的导向作用。传统的教学组织过程是先制定培养方案和教学计划,根据教学计划对课程性质和学时的要求制定课程大纲,选用教材来适应教学计划和教学大纲的要求。而教材的编写一般并没有考虑教学计划的特点,各校的教学计划也有差异,教材的编写同时也没有规范的教学大纲约束,因此在实际教学中,就会存在选用的教材一旦更新或变化,与教学大纲和教学计划会发生偏差。另一方面,当教学计划发生变化,原有的教材和讲义也会出现不适合的现象。总之,在教学活动中,教材始终不是首要的地位。为了改变这种不利现象,有必要提高教材的根本地位,根据培养目标制定教材选用和编写指导意见,以现有和规划的教材和讲义为基础,对教学计划的课程及学时进行配置,做到以一线教师通过教材和讲义来带动教学各个环节工作的机制,挖掘和发挥教师的作用。
三、关于交通运输类专业教材选用建议
根据上述的建设思路,课题组通过对现有教材和使用的讲义进行了学时匹配和内容更新等方面的评估,结合实际执行的教材选用情况及其反馈信息,考虑了教学计划和课程的特殊要求,制定了具有参考性的教材选用建议见表1。其中未包括在实践环节教师通过自编的指导书等材料。由表1不难发现大部分推荐教材与计划学时比较匹配,但是为了强化创新和应用能力的培养,内容需要结合实践和案例进行适当更新,不能仅仅局限于教材内容。有些教材初版后更新较慢甚至没有及时更新,这就要求教师对讲授内容进行更多的更新和补充,必要时可使用自编讲义作为主要教学材料,在教材缺少或者不合适时,自编讲义更容易实现教学目标和教师的意图。例如,交通CAD课程,主要目标是让学生掌握基本的CAD绘图技能,并应用到交通设计中,而市场上的CAD教材局限于基本绘图操作,缺少交通设计实例,教师通过自编讲义,将积累的交通设计项目融入到CAD基本绘图训练中,这样可大大提高学生的应用能力。
四、教材编写规划探讨
从表1中可以看到,目前,交通运输类专业使用的自编教材和自编讲义比例还比较低,过分依赖现有市场流通教材。由于部分现有教材存在可选余地小、内容与学时不完全匹配、内容陈旧更新慢等不足,并且创新和应用型教材比较缺乏,所以,为了更好地达到专业创新和应用能力的培养,本专业除了要研究和论证合理的教材选用计划外,必须加强专业教材包括讲义和指导材料的建设规划。课题组根据现有教材选用建议,在考虑了教师编写人力资源和能力、外部影响条件等因素的基础上,选择了交通运输类专业的部分课程和实践环节,制定了初步的教材编写规划。见表2所示。
五、结束语
通过对我校交通运输类专业教材使用情况的调查与总结分析,结合教学实际情况和课题组的教学经验,讨论了教材建设中存在的问题,给出了基本的解决思路,并提出了教材选用建议和教材编写规划。这对于今后专业教学的教材选用以及未来的教材编写工作具有一定的借鉴意义。
参考文献:
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[2]唐阳山,魏丹,申彩英,等.交通运输类专业的共性与学科基础平台的探讨[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2015,17(3):127-131.
[3]韩聪颖.应用型本科项目导向式教材的编写探索[J].教育教学论坛,2014(39):188-189.
[4]欧冬秀,张轮.交通信息工程系列教材编写的思考与体会[J].教育教学论坛,2012(31):66-67.