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Abstract: Starting from means of modern remote education, this article discusses the function and application strategy of informationalized remote education in the teaching reform of mechanical and electrical integration. At the same time it also shows that the application of modern remote education is the effective complementation of the construction of the vocational education practical teaching system.
关键词: 信息化远程教育;机电一体化;实践教学
Key words: informationalized remote education;mechanical and electrical integration;practice teaching
中图分类号:G643.2 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)02-0250-02
0 引言
信息化远程教育作为一种全新的教学模式,一直延续到到多媒体、计算机网络、卫星通信、电视直播、电子黑板等现代教学媒体及设备,用新的教育理念将教学信息资源共享、共建、共开发。一般而言,围绕教学活动为中心开展的信息化远程教育平台,学习任务可以不局限于教室内进行,随时随地都可以进行学习活动,对于教师而言还可以在平台上教学课件,实时更新学习内容,补充学生的知识容量,同时还可对学生的学习进行实时跟踪、检查、考核评估。对于学生而言,可以不局限于示教空间的学习,还能及时与老师在平台上沟通解惑。以下是一个远程培训课程的过程:
信息化教育远程平台是描述了一个完整的教育信息化系统。该平台以“纵横交错”的逻辑关系支撑整个教育信息化系统的平稳运行。所谓“横”指的是基础设施系统、应用集成,信息交换平台、教育信息化应用系统、电子校园信息门户,模块间相互关联,形成平衡的整体业务能力;而“纵”则指开发工具、安全管理,运营维护,提供了系统安全,管理和开发的能力。
1 信息化远程教育对“机电一体化技术”课程的教学构建
1.1 教学方法的改变 机电一体化技术是一门综合理论性、实践性很强的课程,涉及知识面广、容量大。传统的教学方法都是按照机电一体化系统的组成功能,将机电一体化系统分为若干个功能模块,逐一进行讲解,例如分别讲解机械本体功能模块,传感检测功能模块,自动控制技术、单片机技术、电气控制与PLC、传感器技术、液压与气压传动技术中央控制功能模块等等,传统的教学方法是将这些模块分割教学,割裂了机电一体化系统各个功能模块之间的有机联系,从而造成了学生学不能用,用不知所用等弊端。就教师而言,由于课程综合性强,对教师的整体知识贯通面要求较高,而模块分割的实践教学模式化,不能有机地衔接与贯穿,教学内容缺乏对学生的吸引力;就学生而言,学生认为本课程的学习是对前面所学课程知识的复习,缺乏机电一体化技术综合运用的能力。信息化远程教育采用远程实时多点双向交互式多媒体仿真系统,实现跨越时间和空间的信息传递过程,有效地结合各种教育资源的优势,让平台教学服务,更生动、更大质量的传递教师所要讲授的内容。因此,特别适合于在机电一体化教学中的应用。例如,在进行自动化流水线的教学中,可结合信息化远程教育中的共享课件资源展示企业自动化流水线生产的全过程,从自动上料、传输、加工、检测和入库等各环节了解机电一体化运用环境、机电一体化的分类、工作状态和系统组成,从情景上让学生认知机电一体化技术的学习领域,使学习过程具体化,克服传统教学中抽象化的描述,促进学生对机电一体化专业的学习热情。
1.2 构建新的教学模式 “机电一体化技术”知识面宽泛,在内容的选取上应紧紧围绕工作任务完成的需要展开,以技术应用能力的培养为核心,体现“做中学,学中做”的教学理念,将所有知识贯穿于子任务中。以工作任务为中心,以网络模拟仿真与实际操作为载体,让理论知识穿针引线,帮助学生掌握知识、技能、方法。融“教、学、做”于一体,提高学生的实践能力和动手能力,与社会接轨成为实用的职业技术人才。例如,在工业机器人子任务中,先从资源库中调取工业机器人在自动化流水线上的工作过程,从不同的行业了解机器人的种类;从机械手的运动轨迹分析机械手的自由度,熟悉机械手的结构;了解机械手的机械传动和电气驱动;传感器的类型及人机交互系统等,在此基础上用三维动态图像展示机器人的整个组装环节,这个时候教师使用一个称为“黑板”(Blackboard)的网络辅助教学工具平台提出子任务,分析说明任务中的技能要求目标,让学生在远程资源平台上找资料,小组间用BBS互相讨论,并且及时与教师在线交流,探讨方案,做出工作计划,教师审核通过。具体设施时学生用信息化远程平台上共享的仿真系统,通过仿真模拟再现完成整个任务的全过程,教师还可以通过仿真系统中的故障设置排除模块对学生进行考核,然后提交电子档的实验报告,自测,评估。实践证明这种教学模式激发了学生动手组装机器人的欲望,提高了到手能力。
2 拓展视野体会乐趣
机电一体化技术传统教学模式中为了加深学生对专业知识的理解,常在结束课之前布置作业,或者老师在最后做小结。而远程教育资源可以利用“声像并茂”的模拟仿真视频更能使学生加深对机电一体化技术课程的理解。如在机器人课题完成之后,让学生实时在线观看校企合作共同构建的网络传输视频,现场再现师兄师姐们进入企业的工作情况,便于学生理解自己所完成的课题在实际运用工作中的重要性,也加深了对课题中出现问题的掌握和理解。同时,在这个网络平台上,开放教学大纲、教学日历、讲义教案、习题、多媒体课件和图片视频等课程资料,学生可以随时上网查阅和下载。积极开展课程试题库和项目库建设,不断丰富和完善课程习题、试题、项目文档、项目图片和最新发展动态等学习素材,通过多种模式使学生深入了解课程具体内容,并通过网络实现师生互动,在BBS论坛上与同学老师共同探讨,用模拟仿真系统软件验证设想,提交电子版作业,老师对学生提交的作业进行检查和答疑,提高了效率和针对性。网络资源的丰富资料使学生可以充分利用课余时间自主学习,提高学生的自学能力,同时使学生了解机电一体化的最新发展情况,扩大学生的知识面,使学生真正吸收课程内容,掌握机电一体化领域知识和技能。
3 结束语
建设好信息化远程教学,且与传统知识讲授有机结合并融为一体,能有效地节约教学资源,提高教师的工作效率,充分调动学生的学习自主性和创新精神,提高学习效率和效果,实现工学一体化的培养目标。
参考文献:
[1]何龙,祁传琦.项目教学法在机电一体化专业综合实训中的应用[J].成都航空职业技术学院学报,2005(4):40-41.
[2]蒋庆刚.浅谈高职教育“工学结合”模式下考试评价体系[J].河南教育(中旬),2009(4):21.
Abstract: By introducing virtual prototype technology into practice of mechatronics CDIO teaching, the paper investigates its idea, structure, and evaluating method, which is meaningful for modern engineering teaching methodology of mechatronics course.
关键词: 机电一体化;虚拟样机;CDIO
Key words: mechatronics;virtual prototype;CDIO
中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)02-0216-02
0引言
2001年,由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、瑞典皇家技术学院等4所大学合作开发了一个新的工程教育模式,称为CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)模式。CDIO大纲以构思、设计、实现、运作为主线,综合地考虑了专业基础知识、个人和职业的技能及团队协作与沟通的人际技能,及在整个企业、社会环境下进行CDIO的过程。近年来,东北石油大学机电工程系将CDIO模式引入到实践与工程应用性较强的“机电一体化”课程建设中,以提高课程教学质量和教学效果,本文就其实践教学过程中的一些认识作以探讨。
1现状分析
“机电一体化”是机械设计制造及其自动化专业的一门专业课程,它在培养学生的机电系统设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中,占有十分重要的地位。课程的任务是使学生以系统的角度理解和掌握机电一体化技术,包括机械、检测、控制、计算机软硬件等方面的基本理论、基本知识和基本技能,学会典型机电一体化系统的分析和综合方法,具备进行现代机电系统设计的初步能力。随着机械和电子工业发展到新的阶段,现代机械必然是由计算机控制的系统,理论性与实践性联系密切、工程实用性强是该课程最大的特点。近年来的教学实践表明:原有的课程结构、教学内容、教学方法、教学手段、教学实践等,已不能适应“宽口径、重实践、应用型”的现代工程教育发展潮流。究其原因,主要有以下几个方面。
1.1 课程内容繁杂。机电一体化技术是机械技术、检测传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、信息处理技术、系统总体技术等多种技术的融合。以系统的角度理解和掌握机电一体化系统的工作原理及其应用是教学的中心内容,这对教师和学生都提出了非常高的要求。但是针对具体系统进行分析和研究时,常会出现“一叶障目”,以偏概全之感,并无总体把握的能力和认识。
1.2 概念抽象,理论繁琐,并且插图多、公式多、叙述内容多,教师不易抓住教学重点,学生学起来也常感到力不从心,对某些理论问题似是而非、模糊不清、严重时会导致学不下去。
1.3 教材存在局限性。目前现有的教材虽然版本繁多,但各有局限,在多达几十种版本的有关教材中,内容的编排大致相似,框架相同。在选材上为了照顾到内容的完整性,主次不分明,重点不突出,尤其是典型机电一体化系统章节,往往虎头蛇尾,没有受到足够的重视,不能起到综合和系统总结的作用。
1.4 理论与实践环节脱节情况严重,实验内容少且针对性不强,学生不能感受到实践的趣味性、知识性和实验成功后的成就感,更不要说培养学生的创新意识。
针对上述这些情况,如何帮助学生以系统的观点深入理解知识、掌握知识,如何培养与增强学生动手操作能力,如何让学生学以致用,始终保持较高的学习兴趣和创新意识,是课程教学的难点所在。
2基于虚拟样机技术的CDIO教学理念
目前全国有近百所高校开展了CDIO项目的实践和探索工作,汕头大学、成都信息工程学院等院校已经取得了显著的成绩。调研发现,实施CDIO战略是一项庞大的系统工程,需要很大资金投入和人员投入。根据自身实际情况,我们确立首先以虚拟样机技术为载体,按照CDIO战略对“机电一体化”课程的教学进行了探索和实践。
虚拟样机技术是近年来普遍应用的一种全新的机械设计方法,它作为一项计算机辅助工程技术于上个世纪80年代随着计算机技术的发展而出现,在90年代特别是进入21世纪以后得到了迅速发展和广泛应用。CDIO标准明确指出采用产品和系统生命周期的开发及使用这一工程教育方法论,它强调它作为知识和能力培养的载体及环境,即知识和能力之间的关联,而不是具体内容。从这一角度出发,虚拟样机技术可以为开展CDIO战略提供适合的载体及环境。具体表现在如下几个方面:
2.1 面向产品全生命周期的设计、仿真、分析是虚拟样机技术的核心,这在某种程度上与CDIO战略产品和系统生命周期的开发及使用标准不谋而合。
2.2 CDIO强调“做中学”教学模式,“做”具有广泛的含义,既可以是在实验室亲自制作模型、样机,也可以通过数字化工具在设计和仿真层面全面展开。
2.3 在市场竞争日益激烈的今天,为了达到时间、质量、成本、服务、环境等多方面要求,必须以最短的时间、最好的质量和最低的价格推出产品。采用虚拟样机技术既可以减少模型样机的试制,降低投入成本,又可以帮助学生在短时间内掌握产品开发的全部过程。
2.4 虚拟样机技术支持并行设计,便于设计团队之间的沟通和交流,这也正是CDIO战略重点强调的一种基本能力。
3机电一体化课程的CDIO架构
CDIO强调学生的工程能力不是单纯的理论知识或直观的技能,而是两者的有机融合,这对学生的创新能力、学习能力、对新技术的敏感能力都提出了更高要求。机电一体化技术的先修课程除了力学、模电数电等基础课程外,还包括机械设计、微机与接口技术、控制工程等专业基础课程,同期学习课程有单片机、可编程控制、机电传动系统等。该课程有着鲜明的技术基础和工程背景,因学时有限,包含的内容较多,所以在教学中把握一个基本原则:了解机电一体化技术的发展动态,掌握其核心思想和技术,运用现代工程设计方法中的虚拟样机技术,完成机电一体系统的创新设计与仿真分析。基于CDIO的思想,我们对“机电一体化技术”课程教学分成三个部分:课堂讲授、小组项目、自选实验。
课堂讲授。以教师主讲形式进行,以传授基础知识。授课时采用模块化方式对教学内容进行了重新编排,侧重于通过实例分析加深对重要知识点的理解。主要内容包括:①概论模块:主要讲解机电一体化技术的内涵、体系结构、特点、发展趋势、典型系统(本田机器人、大狗、数控加工中心)分析,学时数为4学时。②系统部件模块:主要讲解执行装置的工作原理、驱动方法、对比分析与选用原则;机械传动部件的种类、特点、对比分析与选用原则;检测装置工作原理、特点、对比分析与选用原则,学时数为6学时。③系统集成模块:主要讲解单片机、PLC、接口电路结构及特点,通过典型实例分析理解系统集成的内涵与相关技术,学时数为4学时。④系统控制模块:主要讲解机电一体化系统的设计方法与步骤、系统数学模型、现代控制方法简介、典型反馈控制和状态控制系统分析与设计,学时数为4学时。⑤虚拟样机技术概论模块:主要讲解虚拟样机的概念、原理、方法。通过典型实例领会基于虚拟样机技术的机电一体化系统的设计思想和方法,学时数为4学时。小组项目以3-5人为单位自发形成设计小组。该阶段需要完成下述内容。①项目调研:查阅资料,拟定项目范畴和设计内容。②项目申报:功能、原理、创新性、可行性论证。③项目开展:制定研究计划,分配设计任务,选择设计工具和仿真工具,开展项目设计。④项目汇报:提交项目日志、设计报告。在此期间,教师采取跟踪方式对学生进行辅导,每个阶段项目小组都要作公开汇报,并且需要回答指导老师和其它项目小组提出的问题,及时改进,完善设计。小组项目部分不占用教学学时,教师和学生利用课余时间开展该项内容。自选实验阶段,项目小组根据设计需要,可以提出自选实验项目,用以加强对机电一体化系统典型部件和单元的理解与认识。该部分工作由实验教师配合完成,学时数为10学时。
4课程考核与评价
学生的工程能力等素质很难通过传统的教学测试方法进行考核与评价。在CDIO模式下,课程的考核与评价不再是一个孤立的行为。在“机电一体化技术”课程中,我们根据课程教学的三个部分―课堂讲授、小组项目、自选实验分别进行测试,然后与学生讨论考核与评价体系,综合学生的意见,再适当修正,尽可能做到灵活多样。课程教授的理论部分采用传统的试卷测试形式,小组项目部分根据学生的自我评价、公开汇报、虚拟样机完成的质量等情况进行综合评价,自选实验部分根据学生完成实验过程中体现出的创新性、实验内容的连续性和执行完成情况等做出判断。
按照上述规划,近几年在我校机自专业进行了CDIO实践教学活动。学生表现出极高的热情,围绕机器人、数控机床等设计主题共提交了众多项目报告和虚拟样机产品,许多项目小组还额外提供了自己开发的仿真控制程序。在参与同学中展开了问卷调查发现,多数同学认为课程项目对于帮助理解机电一体化系统非常有用。在问到课程项目是否有必要继续在下一年级开展时,绝大多数同学认为应该继续开展。总体来看学生对该项活动抱有足够的信心,提出了很多具体意见,如提前在低年级开展设计工具类项目,这样可以在后续项目中有更多时间完成系统的仿真、分析、实验验证等深层次的设计内容,提高设计质量。
5结束语
机电一体化技术课程博大精深,具有内容多、原理深奥的特点。根据国际工程教育CDIO理念进行教学实践,既能使学生巩固所学基本知识,抓住主次,又能锻炼学生的观察能力、设计能力、分析问题的能力、书面表达能力和交流能力,使学生的积极主动性得到最大程度的发挥。本文将CDIO模式引入到“机电一体化”的课程建设中,从教学理念、课程架构、课程考核与评价等方面展开探讨,为“机电一体化”课程的教学提供了新的思路,这些对于提高教学质量和效果,培养学生的实践与创新能力具有积极意义。
参考文献:
[1]查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学,2008,5.
Abstract The students' innovation consciousness and innovation ability in mechatronics system design were improved by introducing the case teaching method into the course of "mechatronics system design" for solving the question in cultivating students' innovation consciousness and innovation ability in the traditional teaching mode. It is proved that case teaching method was introduced into the curriculum was effective to stimulate students' learning interest and improve students' in the design of mechatronic system innovation consciousness and innovation ability by the result of teaching practice case of the development of branch pipe welding system.
Key words Case teaching method; mechatronics; system design; innovation consciousness
0 前言
“?C电一体化系统设计”是机械制造专业的一门主要专业课程,其任务是通过机械本体结构、控制原理、伺服系统和检测系统等诸方面基本知识的学习,使学生掌握机电一体化系统设计的主要步骤、过程和方法,它是机械专业中总结性较强的课程,对提高机电专业类毕业生的综合专业素养及专业创新能力十分重要。在教学过程中,传统教学存在难以对学生机电系统设计创新能力进行有针对性的培养的问题。
1 将案例式教学法引入“机电一体化系统设计”课程教学的可行性
高等学校应面向国家经济发展要求,培养具有创新意识、创新能力的工程技术人才。在机电一体化设备地位愈来愈重要的今天,培养具有设计创新意识和创新能力高校毕业生是高等学校教育任务的必然要求。
案例教学,是一种开放性、互动性较强的教学方式。在课堂教学前要进行周密的策划和准备,选择特定的案例并指导学生提前阅读;课堂上要组织学生开展讨论或争论,形成反复的互动、交流、辩论,通过各种信息、知识、经验、观点的碰撞来达到启示理论和启迪思维的目的。案例教学法的主要优势在于给予学生较大程度的自主发挥、自由创造的空间,能够有效实现学生由注重知识向注重能力方向的转变,适用于有一定的专业基础背景知识学生。案例教学的不足主要是相关课程知识不易有效地、系统地进行传授,如何保证学生学习效果考核的客观性存在一定程度的困难等。
而传统教学模式中注重知识系统传授、考核明确客观是其突出的优点,但在培养学生的当前所必备的创新能力方面有一定程度的欠缺。两种教学模式存在一定程度的互补性。如何在有限的课时内既实现知识的系统传授,又实现案例教学的各个过程,有着相当的困难。但在机电一体系统设计课程中,将此两种方式进行有机融合有一定的有利条件:机电一体化系统设计课程通常是安排在机械、机电专业类学生在大学生四年级上半期进行,学生的基础课、专业基础课均已修完,具有一定的专业基础知识。当然,有些学生课程欠帐较多,基础知识较弱,需要教师运用相当的方法去鼓励、激励他们补上欠账并完成新任务,在大四学生心思相对较散的情况下,这是有较大难度的。
2 案例式教学法在“机电一体化系统设计”课程教学的具体实施
2.1 教学案例的选取
机电一体化系统设计强调的是机电专业知识在系统设计中的综合运用,强调设计者站在机电一体化的全局角度去设计和优化机电一体化的系统。同时,也要考虑教学主体学生的理解和接受能力。因而所选择的案例要兼顾知识的综合性、实用性、创新性与系统的复杂程度适中相结合。经考虑,选用便携式插管焊接设备开发作为案例教学的基本案例。
确定此案例作为机电一体化系统设计课程的主讲案例是基于以下几点考虑:插接管道焊接系统的便携化、工作现场化、价格低廉化、操作便利化是插管焊接相关各行业的迫切要求,因而此案例为较强的工程实践背景;此案例在机械结构设计方面,包括控制电机选择、传动机构选择与设计等内容;在电气方面包括基本电路设计、电气元器件选择与搭配,传感器的选择等;在系统设计方面,包括硬件平台的搭建,也包括软件系统的设计,其内容涵盖了机电一体化系统设计的绝大部分内容;难度适中且有一定的基础,先期已通过大学生创业项目“便携式插接管道焊接系统开发”对此案例内容进行研究,从项目完成过程看,学生通过努力可以较好地完成此案例的全部工作。
2.2 教学案例与传统教学具体内容融合步骤
在课堂教学前,要进行如下准备工作:由于机电产品设计方案的提出有其自身的特点,它总是在一定的基础上提出然后不断改进形成的,所以针对每个子案例,教师都要准备一至两套简要技术方案路线来为学生作为参考,使得学生能够按时提出较为合理的技术方案;根据五个子案例内容做好学生的分组工作,共十组,每两组负责一个子案例,对每个子案例给出几种技术可能实现方案,由各组学生在课下完成相关方案选择与细化,并完成相应的辩论预案。
在课堂进行中,一次课堂教学完成一个子案例的教学任务。教师只是负责情景导入及必要的启发工作,由负责此子案例的两组学生自主完成案例完成方案设计、讨论与辩论任务。经试验,课堂上比较合适的安排如下:
(1)设计方案讲述:每次由负责同一个子案例两个小组根据各自预先完成的PPT阐述各自的设计方案,每个小组讲5-10分钟,共需要10-20分钟。
(2)两小组成员相互辩论环节,先就A组方案进行讨论, 由B组同学主要指出其方案的不足,A组同学就本组方案进行辩论,此过程安排15~20分钟。然后按同样方法就B组方案进行讨论,两种方案的讨论共需30~40分钟。
(3)班内其他同学对两种方案评论环节:由班内同学自由发言对两种方案进行评论,最后选择出最优方案或提出其他设计思路,对于各小组方案的不足可提出补救或改进意见。此过程安排20分钟左右。
(4)教师评论启发环节:教师应从以下几个方面对本节案例课程进行总结,首先对两组学生准备方案的态度、由所设计方案和答辩过程中所体现的专业素质进行评价;然后对学生所提出方案的本身优、缺点进行评价,并根据情况对已经提出设计方案改进或补救意见进行?结;最后根据具体情况对学生设计思路进行启发,如可以提出其他设计思路等。
3 两种教学模式下学生的教学效果对比
在两届学生中进行实验,通过学生问卷和试卷成绩测评来比较不同教学模式下的教学效果。分别对两届学生进行调查,统计结果对比如见表1,其中2015届是按传统教学法讲授课程,2016届学生引入案例教学法讲授本课程,同时将课程成绩统计结果也列入表1中。
在表1中:
F1:机械结构优化理论掌握程度(%)
F2:机械结构选择掌握程度(%)
F3:电气元件选择掌握程度(%)
F4:硬件平台选择掌握程度(%)
F5:对软件编程的掌握程度(%)
F6:对于案例与传统教学相结合的满意度(%)
借鉴德国“双元制”培养模式,依据学校目前的实训实习条件和教师队伍构成,结合全国职业院校技能大赛的指导思想,进一步完善校企合作运行机制,完善灵活的工学交替教学过程,深入探索工学结合的人才培养模式。学校首先要根据企业的用人需求,制订有效的职业能力培养方案。具体实施时可让教师走进企业开展深入调研,了解企业生产过程中的技术、工艺,研究生产岗位对技术能力的要求;也可把行业专家和企业的工程师、技术员请进学校,对学校的课程设置和具体内容提出建议和指导。在充分调研的基础上制订新的课程标准,改进教学计划,确定课程内容。在教学实施方面,要充分利用企业的资源组织实境教学,让学生参与企业产品制造,有效培养学生的职业能力。
2.改革课程体系,构建精品课程,建设专业教学资源库
在校企合作的基础之上,学校应根据专业培养目标进行课程体系改革;同时整合教学内容,建立核心专业课精品课程,形成较为完善的教学方案,同时做好专业教学资源库建设。①课程体系改革。在进行课程体系改革的过程中,要注重培养学生的动手能力,同时也要注重职业道德、综合素质、实践能力的培养,建立必要的文化知识和专业实践能力相结合、理论与实践相融合、教学内容与岗位需求相适应的课程体系。具体可借鉴德国机电一体化技术工人的培养目标,同时结合全国技能大赛“机电一体化设备组装与调试”项目规程及指导方向,以本专业面向的装备制造企业的典型工作任务、工作过程为导向,整合企业生产过程中的典型工作任务,把企业岗位能力模块化,建立专业模块课程体系;并且对典型工作岗位的作业流程所包含的知识、技能和态度进行分解,引入现场实际工作任务,选择适当的项目或任务,构建工作任务导向课程。②精品课程建设。要以专业核心能力的要求为依据,构建精品课程体系;以职业能力为主线,以职业活动课程为主体,以职业岗位能力和“双证书”为基础,构建精品课程内容;采用“做、学、教一体化”的教学方法进行教学。在课程建设的过程中,首先制订课程标准,然后选定其中重要技能的课程作为精品课程建设项目进行开发和建设,并通过项目建设,形成一套精品课程及教材,其中包括教学内容、教学策略、教学环境、教学方法、教学评价等内容。机电技术应用专业应重点对以下三门课程进行改革探索,以打造精品课程。一是“液压与气动技术”。要充分利用实训室资源开展“理实一体化教学”,以若干课题、任务为引导,使学生能够正确选择气动液压元件、正确安装和调试维护液压气动装置。课程结束后,以任务书的形式对学生进行考核。二是“电气安装与维修技术”。以工作任务为载体,实施“做、学、教一体化”的项目教学。教学以实训为主,突出电气设备的维修能力培养。设计任务时以项目为单元,所设任务应从简单到复杂,理论和实践交替进行。课程的考核注重工作过程,以任务书方式逐个学生逐个项目进行。三是“机电一体化设备组装与调试技术”。从机电技术应用所需的控制电路出发,把机电技术专业的核心技能集中于设备装配和调试之中,使学生通过该模块的实训,掌握机械装配技术、气动技术、变频技术、电气安装技术、人机对话触摸屏应用技术、信息检测及传感技术等,使学生具备相应的专业能力。③充分利用信息化教学手段,做好专业教学资源库建设。在开发建设精品课程的基础上,整合教学资源,完善教学课件,研发仿真实训教学软件。如利用多媒体信息技术建设电工技术、传感器技术、电气安装技术、变频技术、液压气动技术、机械基础等多门专业课程的教学资源库网络共享平台,为学生的技能水平提升和职业能力考核提供自主学习平台。
3.进一步加强师资队伍建设
通过师资队伍建设,促进教师的自我发展,进而提高工作积极性和主动性。而专业带头人和骨干教师的培养是师资队伍建设的重要内容之一。①培养专业带头人、骨干教师。选拔一名素质好、进取心强、专业水平高、教学能力强的教师作为专业带头人培养对象,通过重点培养,使其具有把握机电技术应用专业发展方向的能力,能提出本专业的中长期发展思路,在校企合作、专业建设中能够起到科学引领作用。同时,选拔多名有一定实践经验、有较强教学能力的教师,通过企业实践、外出学习、担任技能大赛指导教师、教学研究等方式,培养骨干教师,使他们能够胜任本专业骨干教师岗位工作职责,在教学中起到示范和表率作用。②加强“双师型”师资队伍建设。在培养专业带头人、骨干教师之余,要进一步扩大专业教师的“双师”素质培训,如分批选派教师下企业实践锻炼,及时了解企业人才需求情况、掌握企业技术规范和技术能力、积累实践工作经验、强化专业规范意识;同时鼓励教师参加课程体系改革、精品课程建设、理实一体化教学项目等,以提高业务水平。通过以上种种举措,使本专业教师既具备较高的理论教学能力,又具有相应的实践教学能力,具备基于工作过程实施教学的能力,成为真正的“双师型”教师。③做好兼职教师队伍建设。在全面提高校内专业教师素质的同时,邀请企业专家更深入地参与专业课程和实训基地建设,加强教师与企业专家交流与合作;同时聘请行业专家、企业工程技术人员和社会上的能工巧匠,承担专业课程教学或各类实训指导任务,以弥补学校实训指导教师的不足,促进专业实践课教学。
4.完善学习评价体系
机械电子工程专业课程
本专业学生主要学习的课程内容包含专业基础课、专业课、专业选修课、专业实践教学课程等四方面的课程,具体内容如下:
专业基础课:机械原理、机械设计、机械制造技术基础、工程图学、材料力学、理论力学、电子电工技术、工程材料、互换性与测量技术、机械工程控制基础等课程。
专业课程:电力拖运自动控制系统、机电一体化系统设计基础、数字信号处理、测量系统设计、液压与气动系统。
专业选修课程:人机工程学、计算机控制技术、微机电系统、精密机械结构设计、智能仪器、计算机仿真技术、无损检测技术、虚拟仪器技术、光电检测技术、DSP原理及应用、精密测试技术、工程光学、微细制造技术、精密加工工艺等。
专业实践课程:机械制造技术课程设计、机械原理课程设计、机械设计课程设计、金工实习、工程图学课程设计、电工电子实习、计算机操作实习、生产实习、毕业设计等课程。
机械电子工程专业就业方向
本专业学生毕业后可从事机电设备系统及元件的研究、设计、开发,机电设备的运行管理与营销等工作。
从事行业:
毕业后主要在电子技术、新能源、机械等行业工作,大致如下:
1、电子技术/半导体/集成电路;
2、新能源;
3、机械/设备/重工;
4、仪器仪表/工业自动化;
5、汽车及零配件;
6、计算机软件;
7、专业服务(咨询、人力资源、财会);
8、互联网/电子商务。
从事岗位:
毕业后主要从事机械工程师、销售工程师、结构工程师等工作,大致如下:
1、机械工程师;
2、销售工程师;
3、结构工程师;
4、设备工程师;
5、售后工程师;
6、电子工程师;
7、质量工程师;
8、工艺工程师。
本专业以培养能适应社会需求的计算机测控与仪器领域的高级工程技术人才为目标。毕业生具备仪器设计制造以及测量与控制方面的基础知识与应用能力,能在测控技术、电子信息技术、自动化仪表、智能设备、计算机应用等方面从事设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的工作。亦可担任高等院校、研究机构的教学和研究工作。
培养要求
关键词:三极;春季高考;伏安特性;管型
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.228
0 引言
春季高考开设专业覆盖财会金融、土建水利、机械制造、电力电子、机电交通等十几个大类,其中电力电子、机电交通和机电一体化专业中都对三极管相关知识的掌握有一定的要求。具体内容如下:
1 三极管在春季高考中的考纲要求
(1)理解三极管的构造、电流放大作用、伏安特性和主要参数。(2)会用万用表判别三极管的管型及管脚极性。
2 三极管的考点知识汇总及常考题目分析
(1)三极管有NPN型和PNP型两种管型,每种类型都是两个PN结(发射结和集电结)构成,有三个区(发射区、基区和集电区)和三个电极(e、b、c)。
1)发射区掺杂浓度最高。2)集电区掺杂浓度低于发射区,且面积大。3)基区很薄,且掺杂浓度最低。
(2)三极管放大作用的实质是用较小的基极电流去控制集电极电流。
三极管的电流分配关系:,
电流放大系数:
例1:关于三极管放大的实质,下列说法正确的是( )
A.三极管可以把小电流放大成大电流
B.三极管可以把小能量放大成大能量
C.三极管可以把小电压放大成大电压
D .三极管可以用较小的电流变化控制较大的电流变化
答案:D 分析:三极管的实质是实现“以小控大”的作用,而不是能量的放大。
例2:某三极管的发射极电流IE=3.2mA,基极电流IB=40uA,则集电极电流IC=( )。
A.3.24mA B.3.16mA C.2.84mA D.3.28mA
答案:B 分析:根据公式得到答案B。
3 三极管的伏安特性
(1)输入特性曲线与二极管的伏安特性曲线类似。(2)输出特性曲线是在IB为一定值时,与间的关系。(3)三极管的三种状态。
A.放大状态:发射结正偏、集电结反偏 。 B.截止状态:发射结反偏或零偏、集电结反偏 。 C.饱和状态:发射结正偏、集电结正偏 。
例1:NPN型三极管处于放大状态时,各极电位关系是( )
A.VC>VB>VE B.VC VB D.VB>VC>VE
答案:A 分析:根据三极管处于放大状态的条件是发射结正偏,集电结反偏。当三极管为NPN型时,即VC>VB>VE ;PNP型时,VE>VB> VC 。
例2:已知某晶体管处于放大状态,测得其三个级的电位分别为6V、9V和6.3V,则6V所对应的电极为( )。
A.发射极 B.集电极 C.基极 答案:A
分析:因6.3-6=0.3V,即发射结电压为0.3V,则该管为锗材料,又因9V电位最高,则该管为NPN型,9V电位对应集电极,6.3V对应基极,6V对应发射极。
4 三极管的主要参数
(1)电流放大系数β:通常β在20--200之间,若β太高,则电路性能不稳定,反之,放大能力差。(2)穿透电流ICEO:此值越小管子性能越稳定。硅管穿透电流比锗管小。(3)集电极最大允许电流ICM:加在三极管上的实际集电极电流要小于此值,否则将造成下β降。若Ic>ICM,则β下降为原来的2/3以下。(4)反向击穿电压U(BR)ceo:当基极开路时,加在集电极和发射极之间的最大允许电压。若Uce>U(BR)ceo,三极管会被击穿。(5)集电极最大耗散功率Pcm:指三极管上的实际平均功率应小于此值(Pc=Ic.Uce)
例1:晶体管的Pcm=100mW,Icm=20mA,U(BR)ceo=30V,如果接在Ic=15mA,Uce=20V的电路中,则该管( )
A.工作正常 B.被击穿 C.功耗太大甚至过热损坏 D.放大能力下降
答案:C 分析:Pc=Ic.Uce=15×20=300mW,因为Pc>Pcm,所以选C。
5 用万用表判断三极管的基极和管型。
(1)方法:选用万用表电阻档R×100或R×1K档,用红黑表笔分别测三极管任意两引脚间的阻值,若测得某个引脚和其他两引脚的阻值都很小,则该引脚为三极管的基极。此时,若是黑表笔接该引脚,则为NPN型,若是红表笔接该引脚,则为PNP型。(2)运用原理:三极管中存在两个PN结;万用表黑表笔接内电源的正极。(3)测量阻值看小不看大。
例1:用万用表R×1K档测量一只能正常放大的三极管,若用红表笔接触一只管脚,黑表笔接触另两只管脚时,测得的电阻均较大,则该三极管是( )
NPN型 B.PNP型 C.无法确定 D.万用表档位选小了
答案:C 分析:本题误让学生以为当调换红黑表笔时,测量阻值就会变小,误选A。但在PNP型三极管中,若把红表笔接发射极,黑表笔接触基极和集电极时,两次测量阻值也会较大。因此无法确定管子管型。此题,只要记住判断基极和管型时,阻值看小不看大,就很容易x了。
6 用万用表判断三极管集电极和发射极。
(1)方法:在已知基极和管型的基础上(假定为NPN型)。①假定一个引脚为集电极,另一引脚为发射极。②用万用表黑表笔接假定的集电极,红表笔接假定的发射级。③用拇指和食指将基极和集电极捏紧(不可短接)。④记录万用表指针读数。⑤将假定的集电极和发射极对调,重复上述测量步骤,再次记录万用表指针读数。⑥对比两次测量值,读数值较小的一次,黑表笔所接为真正的集电极。
若管型为PNP型,则用红表笔接假定集电极,测量步骤同上。则读数值小的一次红表笔所接为集电极。
关键词:机电控制与PLC;教学过程;项目教学法
作者简介:徐丽春(1972-),女,贵州遵义人,遵义职业技术学院副教授、硕士,研究方向为自动控制、教育管理。
中图分类号:G712
文献标识码:A
文章编号:1001-7518(2012)20-0042-03
《机电控制与PLC》是综合了机床设备、电气控制与PLC控制技术的一门新兴科学,是实现机械加工、工业生产、科学研究以及其它各个领域自动化的重要技术之一。该新兴技术教学的目的是使学生掌握典型机床加工设备对电气控制的要求以及传统机床设备电气控制特点,并了解传统机电技术上的落后,从而采用先进的PLC技术加以改造和研发创新;这是一门工学结合,学用一致,理论紧密联系市场实际,能有效培养学生分析和解决生产实际问题的工程实践创新能力和综合素质的应用技术。
一、《机电控制与PLC》存在的教学问题
《机电控制与PLC》是机电一体化专业中的一门重要核心课程,它也是帮助学生考取中级和高级电工职业资格证书和PLC程序设计师资格证书的核心课程。在各大院校尤其是高职高专院校广泛开设。但受各种因素的影响目前该课程的教学过程还存在一些问题,主要有以下几个方面。
(一)内容多,生源差、课程教学不尽人意
本门课是由《工厂电气控制设备》和《PLC应用技术》这两门课程组合而成。在我院只有108课时(理论76节、实践32节),内容多,单就介绍以日本三菱公司生产的微型PLCFX2N-MR24为例讲授PLC基本理论知识和PLC的应用技术就要完成如下教学内容:PLC的概述部分、基本编程元件、步进指令及状态编程法、功能指令及PLC应用共六个部分。如果学生能按照教师要求养成课前预习、课后复习的习惯,这些课时勉强也能完成所排的教学任务、但随着高职招生生源整体素质的下滑,再加上本门课是在前期课程《电工电子技术》、《电机拖动》、《机床加工技术》的基础上开展起来的、本身有一定的难度和深度、部分学生前期课程就没学扎实,导致本课程教学开展不尽人意。
(二)实践少、形式单、教学效果受影响
经过市场调研,《机电控制与PLC》面向的岗位群主要有:初级岗位:机电设备操作工、初级维修电工、电气工程制图员。核心岗位:中、高级维修电工 、PLC程序设计师。拓展岗位:生产管理员、设备销售员、电气产品质检员、电器绘图员、电器销售员、电气维修技师。这些岗位都需要学生具有很强的实操能力,传统的教学大纲,理论课和实验课的配置比例是3:1,实验课时太少且实践装置大都是实验台,实验台价格昂贵配置少,每组做实验的学生都比较多,7-8个一组,导致有的学生只能当旁观者,实践过程是学生在教师的安排下通过插接线完成一些验证型的原理性实验,大多学生被动学习,实践形式单一,和工厂里用的电器元件散件安装接线相去甚远,不能掌握工厂电气线路的安装接线方法、步骤、技巧和技术要求。学生就业后不能直接胜任工厂的工作。
二、《机电控制与PLC》教学模式探索与实践
针对以上在教学过程中出现的问题,笔者认为基于工作任务的项目教学法是解决上述问题的一种新的课程模式,基于项目教学下的《机电控制与PLC》的教学与传统教学形式今昔对比如下:
而如何在教学过程中践行这一模式?经过多年的教学实践,笔者在教学过程中做了针对性的改革,主要有以下几项措施:
(一)整合教材、校企结合,精心设计和开展教学项目。笔者在深入企业调研以后,以企业真实生产任务为载体,设计教学项目。通过到遵义市瑞安水泥厂、遵义卷烟厂、遵义航天系统536厂、贵阳航天电器厂等企业进行学习和培训,以企业的典型生产过程为载体共同开发本课程,教学项目完全按照企业的生产控制、真实的测量环境来设计具体内容,并将相关企业的“工艺单”在考虑适合教学的特殊要求后,调整设计为该专业项目化的教学单元,以下为笔者在教学过程中开展的部分项目。
一、目前现状
1.教材缺乏系统性,课程交叉内容多,特别是专业课,例如《数控加工工艺》与《数控编程》《机械制图》和《公差与配合》《机械基础》有大量内容重复,课程体系不够精练,从而使学生的学习效率不高。
2.理论教学与技能训练脱节。在以往的教学中,上课老师和实习指导老师分开,上课的老师讲工艺和编程,实习老师主要是数控机床操作训练,各教各的,理论教学与技能训练脱节。
3.现行课程体系有强调操作而排斥知识的重要性的倾向,学生的学习潜能没能充分发挥,基本功不够扎实,技术实践能力较差。现行课程体系力求在培养操作工,而不利于培养高级一体化应用性人才。
4.实践教学环节脱离工厂真实环境,一些实践性强的实验、实训设备由于缺乏技能型教师和真实的工厂生产环境,没有充分发挥其培养学生技术实践能力的作用。
二、数控加工专业一体化课程体系构建的基本思路
数控加工专业一体化课程体系构建的基本原则是:以课程理论为指导,借鉴国内外职业教育课程模式,突出“新、精、实用、高效”的特点,以能力为中心,创建一个知识结构完整,具有应用性、实用性和岗位针对性的课程体系。所谓课程体系的新就是指要反映职业教育的新理念、反映一体化专业新技术;课程体系的精指课程设置简捷而无冗余;实用指课程设置能满足职业岗位的要求;高效指要求学生学习本专业效率要高。其思路如下:
(一)一体化课程体系应注重基础,强化基础课程的应用
将《公差与配合》《机械基础》《机械制造工艺》《金属材料与热处理》等专业基础课整合到一起,把《数控加工工艺》《数控编程》以及《数控加工技术实训》三门专业理论与实训课整合到一起,编制了适合我们教学的校本教材《专业理论综合教材》《数控编程与加工》,正确地解决了学科体系的系统性与生产实践所需知识综合性的矛盾,避免了讲授知识的重复性。
(二)一体化专业课程体系应突出学生技术实践能力培养
在构建课程体系时,存在把能力本位理解为操作本位和把强调实践能力的培养理解为反复操作训练的误区。学生见习的多,实习的少,重复的操作训练多,综合的技术实践少。所以一体化专业不能仅仅强调操作技能的培养,应该突出技术实践能力的培养,以充分发挥学生的学习潜能和满足社会对应用性人才的需要。
(三)改进实验、实训的投资方式,充分发挥其培养学生技术实践能力的作用
实践教学环节企业化,以学校企业双赢的方式,将有些实验室、实训基地建立在企业。如是一则为学生创建一个真实的实践环境,二则促进地方经济的发展,三则盘活学校的实验投资,四则巩固了“校企结合”的共同利益基础。
(四)以“基础+项目”的模式构建一体化专业课程体系
现行一体化专业课程体系的结构由公共基础课、专业基础课、专业课和操作训练四部分组成,该课程体系结构除了削弱了基础外,课程交叉内容多,专业课程内容空泛、针对性不强。鉴此,我们提出了一体化专业“基础+项目”的课程模式。基础课以课堂教学加实验的形式授课,项目(训练)是以工作任务为引领,根据岗位的要求开发训练项目,由学生根据择业意向和兴趣选择他所需的项目,从而保证按学生和社会的需要设计教学。如旨在培养数控车工的数控车削加工项目应在数控车床结构认知、数控车床的维修、车削工艺、车削刀具、夹具、量具和数控编程与操作等方面都得到训练。
三、一体化教学的具体实施
1.学生分组。我们采用动态管理方法,对学生进行分组。在不同的工作任务中,根据学生的兴趣,将学生编入不同小组,比如数控操作实训工作任务中,我们共开展了三个兴趣小组数车小组,针对的是对数车编程技术有兴趣的学生,数铣小组,针对的是对数铣编程技术有兴趣的学生:加工中心小组,针对的是部分数车数铣学习较好、对加工中心感兴趣的学生。编入小组后并不是不能改变,每个学期后,学生根据自身情况,可以调整改变加入其他的兴趣小组。
2.教学内容重组。将教学内容分为基础项目和专业发展项目,基础项目是不论任何专业发展方向的学生都必须掌握的内容,专业发展项目是对某个专业方面有兴趣的学生才要求掌握的内容。在吃透培养目标的前提下,我们将任务层层分解,按其包含的基本技能,划分为三大工作任务:金工实训工作任务,仿真实训工作任务,数控操作实训工作任务。三大工作任务中,金工实训任务为基础任务,模拟实训项任务和数控操作实训任务为专业发展任务。具体内容包括:
(1)金工实训工作任务。包括普通钳工、普通车工,普通铣工实训任务,金工实训任务要与技能考证相结合,突出以车工中级为重点,其它工种及更高级别相接合。
(2)仿真实训。目标是让学生掌握数车、铣、加工中心的基本编程和操作,初步掌握数控加工艺。主要包括数控车、铣、加工中心编程基础、数控基本操作过程、仿真加工等。
(3)数控操作实训工作任务。该任务是所有实训任务的重点,因此所占用的学时也相应较多,对于数车、数铣和加工中心的要求是一致的,即达到在等级工考核所允许的操作时间范围内加工出合格的零件。
3.一体化施教。在一体化教学过程中,把教师的教学目标与学生的学习目标一致化,通过学生完成一项或几项具体的任务达成教师的教学目标。比如在仿真实训工作任务中,我们把教学内容分成一个个小活动(如外径粗车、成型加工、孔加工,螺纹加工等)。对每一个活动,我们把学生分成小组,交代任务后,各小组从熟悉图纸开始,编制加工工艺过程,编程,软件仿真加工,每小组都完成后,开展班级大讨论,各小组组长介绍本组的切削方法,考虑了哪些方面,有什么优点,都介绍完了,全班同学投票决定哪一小组工艺最能达到精度要求,编程最简单,切削最经济。老师最后再作点评,肯定优点,指出不足。
4.反馈评价。每次施教之前,教师都会提出本次教学活动的目标,活动结束之后,教师对每个小组及每位学生在本次活动中的表现给予反馈、总结、评比,评价包括学生对知识的掌握程度、运用知识解决新问题的能力以及在实际操作中的表现等,注意多褒奖,少贬低,以激发学生进行下一轮学习的兴趣。
四、实施一体化教学的几点收获
1.突出了职业技术教育的特点。作为中职学校,办学宗旨决定着学校既不能重理论、轻操作;也不能只抓技术,不讲理论。而应该统筹兼顾地处理好理论学习和技能训练的关系,推行一体化教学法。
2.提高了教师的理论水平和操作能力。过去,专业理论课和实训课分别由不同教师担任。往往是专业理论课教师实际操作能力差而实训课教师理论水平低。为了做好一体化教学的准备工作,我校有目的地输送一些理论课教师到北京和深圳、常州等技师学院参加培训,到南京和苏州的一些企业培训:同时采取一定的措施强化培训实训课教师的理论知识,并且将他们安排在一起备课,有目的地开展教学研究,交流经验,探讨问题,让他们知识互补。
3.加强了教材的专业性。采用一体化教学,我校所编的校本教材是专业课教材建设的一次大变革,打破了现有的教材体系,加强了专业性,便于学生学习和掌握。
4.提高了学生的知识水平和实践能力。通过一体化教学法的实施,从设计零件、绘图、安排加工艺、选择刀具、编写加工程序到程序的输入、工件的加工,全过程由学生自己来完成,使以前学过的理论知识得到综合运用,学生在整个实习过程中积极性大大地提高,知识和技能的掌握也更加牢固,毕业生也得到了社会的普遍欢迎。
五、结语
培养出基础扎实、技术过硬的应用性人才,是社会对职业教育的客观要求,为了构建“新、精、实用、高效”,以技术实践能力为中心,知识结构完整,具有应用性、实用性和岗位针对性的一体化专业课程体系,“基础+项目”的课程模式是一个较好的解决方案。
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机械设计有别于其他学科,它的实践性很强,课程的研究对象是常用机构和通用零部件,需要同学们对其有一定的感性认识,但是随着近几年来高校录取分数的下降,生源素质呈下降趋势,绝大多数的学生具有文化基础薄弱、学习兴趣不高、学习能力不强的特点,在现有的招生制度下各专业文理科都收,造成学生学习基础参差不齐,加上在校生且几乎都是从学校到学校,对各种机械零部件普遍缺乏感性认知的问题,所以在机械设计理论教学前我们先安排同学们进行感性认知实践,以增强学生的感性认识,如通过组织学生参观机械原理和零件陈列室、各类机械设备陈列柜、观看机器工作录像、常用机构的动画FLASH,到工训中心现场实地参观(工训中心有完整的机械类专业金工实习所要求的各类机械加工设备)等认知教学,认识具体的零部件、常用机构和机器,使学生们清楚知道机器的基本组成要素——机械零件,初步了解机器的组成、结构特点、工作过程及工作原理,使理论与实际对应起来,通过认知实践增加学生的感性认识,培养他们对机械设计基础课程学习的兴趣,使学生对于学习本科程的具体内容及学习方法做到心中有数。
2实验教学
在机械设计教学过程中,实验教学与理论教学具有同等重要的地位。通过实验,使学生熟悉掌握一些与本课程有关的实验设备的原理、使用和调试,掌握实验数据采集和处理的过程与方法,培养认真细致、一丝不苟的工作作风,提高观察问题、分析问题、解决问题的能力和创新能力。不断提高实验教学效果,确保实验教学质量是机械设计实验教学改革的重要课题。课题组以“打牢基础、培养能力、增强素质、提高实践和创新能力培养”为基本要求,以机械设计学科知识平台为依据,结合学校实验教学条件,并充分考虑学生在基础、专业要求、兴趣、特长和能力发挥等方面的差异,对机械设计课程的所有实验进行了分类和整理,构建了一套加强基础、提倡创新、重在应用,多层次、多模块、开放性的实验教学新体系。
(1)尽可能利用好现有实验条件,巩固和加强传统实验传统实验在帮助学生理解机械原理或工作特性方面具有重要的的作用,因此在机械设计实验教学改革与发展中依然需保留、巩固并加强这些实验项目和内容,例如我们保留了《带传动性能实验》、《滚动轴承性能实验》、《减速器结构装拆实验》,这些验证性实验会使学生对课堂所学的理论知识有更深刻的认识和理解,为今后研究和创新设计机构奠定良好的基础;保留了《螺栓及螺栓组连接综合实验》,综合实验使学生掌握机械系统的工作原理、承载特性、影响因素分析方法,有利于培养学生的动手能力、数据采集能力、分析与解决问题的综合能力。
(2)加强创新设计性、综合性特色实验建设2011年我校添置了机构运动创新设计方案及仿真实验台和传动机构综合实验台,有了这种机构综合实验台,学生可根据实验指导书要求,自行设计和搭建实验平台,选择适当的构件,进行测试分析,有效地开拓了学生的创新思维,提高了学生综合实践能力。
(3)课程实验实行开放性实验为了增加学生动手能力,课程实验实行开放性实验,即学生在实验课上没有弄懂的内容、没有完成的实验,可以随时补做,直到弄懂为止。本课程的考核方式是做完实验后才能参加理论考试。
(4)课堂教学与实验一体化为了更好地与课程的理论教学相配合,我们拟建设一个“机电一体化教室”。该教室为一个多功能教室。可供学生上课、实验、专周训练用。学生在该教室上课可直接观看到各种实物、模型及仿真运动,同时学生还可以自己做实验来验证自己所学的知识。将单班课安排在多功能教室进行,根据内容需要采取多媒体讲解、模型演示和实验操作相结合的方法,充分利用教学资源,提高教学效果。实验课教学的设计思想是:在内容上必须是传统实验与创新实验的协同,是认知实验、验证实验、综合实验和创新设计实验的集成。实行开放式的,贯穿学生学习全过程的,从课内一般实验到课外的自主式开放实验。在实验的开出形式上将实验项目分两个系列:必修与选修,其选修内容可让学生自由选择,从而鼓励学生个性自由发展,并可不拘一格地鼓励优秀学生脱颖而出。通过一些提高型、选修型实验的开出,极大地激发了学生的学习热情。很多学生经常在业余时间来到实验室学习和钻研,取得了良好的效果。
3课程设计
课程设计是机械设计课程的最后一个具有综合性和实践性的重要教学环节,也是高等工科院校机械类专业学生第一次较全面的设计能力训练。它不仅是学生获得知识的重要途径,而且对培养学生的自学能力、工作态度、实际工作能力、科学研究能力和创新能力具有十分重要的作用,对实现培养学生的知识、能力、素质起着关键的作用。课题组对机械原理课程设计和机械设计课程设计内容和选题进行了全面改革,使之由机构设计为主转变为由机械整体运动方案设计和整机设计为主。课程设计的选题更接近实际更加丰富多样,我们将以往集中时间进行课程设计教学改为部分分散然后集中的教学方法,将课题在机械设计课程教学中期就布置下去。这样,可以使学生随着机械设计课程的进行以课外作业的形式逐步完成除装配图以外的传动计算部分、标准件选择部分,并进行变速箱结构设计的草图绘制,平时老师利用课间、课后、QQ、视频等方式进行辅导,最后集中绘制装配图、进行答辩,这样一种渐进式教学过程,学生的基本设计能力的培养会更扎实,在课程设计中鼓励、引导学生创新设计,旨在帮助学生掌握机械设计的实用技能,为从事相关技术工作打下扎实的基础。
4课外科技活动
将课程建设延伸至第二课堂,培养学生的创新能力以及科研联合攻关的意识。课程组教师不仅注重课堂教学质量,而且注重大学生第二课堂的建设和成效,将课程建设以及课堂教学与大学生课外科研课题相结合(如大学生创新训练计划、大学生学科竞赛),积极承担所教课堂大学生课外科研课题的指导教师工作,旨在激发学生的学习积极性,培养学生的创新能力以及科研联合攻关的意识。从而实现多层次、多渠道培养学生能力和提高教学质量的目的。
结束语