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關鍵詞:卓越工程師教育培養計劃;培養方案;企業學習課程;軸承制造工藝與設備
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)31-0133-02
在科技發展日新月異和學科知識爆炸性發展的背景下,產學研深度結合,創新“校企聯合培養”辦學模式,既是當前全球高等工程教育的發展潮流,更是應用型本科人才培養的本質要求和有效途徑。在我國高等工程教育進入大眾化且面臨質量提升和內涵建設的關鍵階段,按照教育部全面實施“卓越工程師教育培養計劃”的總體部署,為了培養大學生的工程實踐能力和技術創新能力,既需要形成企業深度參與人才培養的長效機制,更需要學校專業特色與企業行業特點,重構課程體系,完善培養方案和建設教學資源。“卓越計劃”班企業學習課程的資源建設和教學組織,既是深化“校企聯合培養”辦學模式改革的重要載體,更是提高應用型本科人才培養質量的重要抓手。本文以《軸承制造工藝與設備》為例,闡述我校機械類“卓越計劃”班企業學習課程開發過程中的一些思考與探索。
一、機械類“卓越計劃”培養方案的制訂
作為面向社會發展與經濟建設開展應用型人才培養的地方本科院校,基于校企聯合培養“卓越機械工程師”的需要,我校機械類“卓越計劃”專業確立和實施了特色鮮明的“3+1”人才培養模式。其辦學思路是:依據“工程形成”的規律,以工程設計能力、工程實踐能力和工程創新能力培養為核心,吸收具有企業經驗和行業背景的機械專家參與,共同研究制訂人才培養方案、構建課程體系、實施培養過程、評價培養質量。所謂“3+1”模式是指:學生在校期間,累計三年時間在校內重點學習基礎理論和訓練基本技能,累計一年時間深入相關企業強化工程能力和提高工程素養,并依據機械類專業人才知識、能力與素質結構的構成及其形成規律,按校內學習和企業學習兩個模塊分別制訂培養方案。
企業學習模塊的設計和教學組織是“卓越計劃”成功實施的關鍵,我校機械類卓越班按照“分階段、遞進式”培養的需要,探索和實踐了簡稱為“三五八”的三階段企業學習模式。安排在第三學期的企業學習Ⅰ:技能操作崗位學習(0.25年),旨在通過合作企業各個技能操作崗位的見習和實踐,體驗操作技能的應用和提升,熟悉機械裝備的功能應用與結構組成,了解零部件的生產過程與制造工藝等;安排在第五學期的企業學習Ⅱ:技術服務崗位學習(0.25年),旨在通過參與合作企業生產車間或生產線上的工藝編制、設備維護、質量控制等技術服務環節,進一步掌握產品的加工制造工藝,熟悉車間級生產的技術與流程管理,了解產品質量的影響因素及其控制方法等;安排在第八學期的企業學習Ⅲ:產品開發崗位學習(0.5年),旨在通過參與產品改進設計或新品開發項目的系統化過程中進一步提高機械產品的創新設計能力,并在企業和校內導師的聯合指導下,擬定畢業設計(論文)課題并完成所有設計和撰寫任務。
二、企業學習課程設置與建設的思考
根據教育部“卓越計劃”實施的要求與機械類專業人才培養方案的設計,企業學習環節的教學任務完全不同于傳統意義上的企業崗位見習和生產實習。除了要真正在操作崗位、技術服務和產品開發崗位上體驗、訓練和提升技能操作、技術應用的工程實踐能力之外,還要系統地培養產品開發和技術創新能力。因此,在企業學習階段,不僅要提供多種實踐崗位和保證足夠的實踐時間,還要加強知識梳理、技術指導和總結提煉,以便幫助學生更多地體會理論是如何指導實踐的,實踐是如何加深對理論的理解,理論知識和實踐技術的交叉融合又是如何提升工程應用和技術創新能力的。
在累計一年的企業學習中,我校機械類專業“卓越計劃”試點班培養方案在三個階段均分別設置了相應的企業學習課程,這些企業學習課程成績的獲得將和企業學習成效共同構成企業學習階段所必須修滿的學分。在企業學習Ⅰ期間,開設《機械制造裝備及應用》、《機械工程相關標準》;在企業學習Ⅱ期間,開設《先進制造技術及應用》、《機械工程項目管理》;在企業學習Ⅲ期間,除了結合產品開發崗位的企業學習做好畢業設計(論文)之外,將緊密結合“卓越計劃”實施合作單位的不同特點,開設專業類必修或選修課程。
全面正確地理解企業學習課程的內涵,需要從課程類別、課程內容、開發主體、實施主體、教學組織等維度進行分析。從課程類別看,雖然在一般高校的課程建設項目分類中,它是屬于校企合作課程,但又有別于一般在學校實施教學過程的校企合作開發的課程。從開發主體上看,校企合作課程是吸收企業和行業專家參加研討,但以校內教師主導為主;而企業學習課程的開發應是由校內教師和企業專家共同主持。從課程內容上看,企業學習課程的設置、課程名稱的擬定、課程內容的選擇等,一定要是在滿足“卓越計劃”機械類國家標準、學校標準的前提下,根據不同企業學習階段的目標和要求,并緊密結合“卓越計劃”實施合作單位的不同特點,進行知識點的遴選、課程體系的構造和課程資源的建設等。企業學習課程的建設及其教學進程的實施,亦需要校企雙方指導教師共同商討、共同協作完成,既發揮校內導師基礎理論較為扎實和教學經驗較為豐富的優勢,又要發揮企業導師在實際工作經驗和實踐創新能力方面的優勢。在教學模式上,與傳統的在校內課堂上實施教學的校企課程不同,企業學習課程更多的是結合生產現場的實際進行講解,圍繞學生正在參與設計制造的零部件、產品對象的資料收集、內容組織、資源建設來教學分析。
三、《軸承制造工藝與設備》的開發實踐
按照“卓越計劃”的開放式校企合作培養理念及實施要求,我校專門針對“卓越計劃”試點班對企業學習課程進行了立項建設,要求結合合作企業的工程實際進行課程內容的選擇與組織,合作企業將成為共同的課程開發及教學實施單位。《軸承制造工藝與設備》就是根據我校機械類“卓越計劃”試點班在企業學習階段的教學安排,由校企雙方的指導教師團隊合作開發的企業學習課程。該課程共40學時(2.5學分),目前作為選修課特為在軸承生產類企業進行企業學習Ⅲ的機械類卓越班開發和開設。
為了緊密結合工程實際和加強校企合作課程教學的針對性,《軸承制造工藝與設備》的開發采用了“走出去”和“請進來”兩方面的策略。“走出去”是指校內指導教師利用柔性進企業或參與卓越班企業學習指導等方式,到軸承制造類企業參加生產實踐、技術服務和生產管理,豐富實際經驗,增強工程素質,積累教學素材,提升創新能力。“請進來”是指吸收和聘請企業工程技術專家參與本課程的教育改革研究和課程教學資源建設,并聘任工程實踐經驗豐富和有一定教學經驗的技術人員任兼職授課教師。通過校企雙方專家的共同研究、共同開發和共同實施,取長補短,團結協作,為本課程的建設與實施質量提供可靠的保障。
在課程體系構建與內容組織方面,該課程以滾動軸承的生產流程為主線,圍繞軸承的結構設計與生產工藝、軸承加工設備的結構及其應用、軸承的使用及其壽命等進行展開。《軸承制造工藝與設備》的課程體系共分為8個專題,分別為軸承基礎知識(3學時)、軸承材料及其選用(3學時)、滾動軸承的性能特點及結構設計(3學時)、滾動軸承的制造裝備與生產線(3學時)、滾動軸承的典型生產工藝(6學時)、滾動軸承的檢測技術與質量控制(3學時)、滾動軸承的拆裝、使用與維護(3學時)、滾動軸承的失效分析與故障診斷(3學時)、特殊軸承制造技術(3學時)。另外還設置了3個實訓項目,分別為滾動軸承的拆裝、清洗與防銹處理(3學時)、滾動軸承的精度檢測與性能測試、滾動軸承的疲勞試驗與失效分析(3學時)。
在課程素材積攢和課件制作方面,基于“工學結合”育人理念,緊密結合生產實際,堅持以實踐應用為主、兼顧基礎理論知識的原則,根據教學目標和課程體系對本課程的教學素材進行了收集、梳理和提煉,并由雙方導師組成的課程開發團隊分工協作,共同制作了一套體系完整、內容豐富、形式多樣、圖文并茂的多媒體課件。《軸承制造工藝與設備》課程的教學實施也是根據專題講演內容的不同,由校企雙方的導師團隊合作完成,其中,理論性偏強的專題教學由校內導師主講、企業青年技術人員輔助,實踐性偏強的專題教學由經驗豐富的企業高工導師主講、校方青年教師輔助,而3個實訓項目則全部是由來自企業一線的負責組裝、測試和質量控制的工程師及其助手完成,校方導師則協助組織和參與實訓。
《軸承制造工藝與設備》的開發、開設與教學實施效果表明,依靠多媒體課件和真正的企業生產現場,為學生提供了一個多樣化的知識建構的載體空間。借助于真正用于工業化市場的零部件實物和設計圖紙、工藝過程卡、質量控制書等文件資料,同時得益于特點鮮明、風格各異的校企雙方導師的精彩講演,進而為在企業學習的機械類卓越班學生全面營造一個極具現場情境感的體驗式教學環境與培養氛圍。
參考文獻:
[關鍵詞]機械原理 卓越工程師計劃 教學內容與課程體系 CDIO 教學方法改革
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)01-0132-03
機械原理是機械類和近機類專業十分重要的主干技術基礎課程,是理論課程向工程實踐課程轉換的過渡性環節,具有增強學生對機械技術工作的適應能力和開發創造能力的作用,在機械類高級工程技術人才培養的基礎系列課程中是不可替代的。[1]但是,傳統機械原理教學存在目標單一、內容陳舊、方法死板、考核簡單片面等不足,與理論力學、機械設計等相關課程間存在教學內容重復或脫節、整體協調性不足等問題[2] [3],導致教師講課費力,學生聽課乏力,教與學的效果不理想,甚至造成對立的師生關系。
學校針對機械設計制造及其自動化專業國家級“卓越工程師教育培養計劃”項目的實施需要,進行了基于項目的CDIO教學模式、基于網絡資源和創意興趣的自主學習模式等教學方法改革探索與實踐。本文從機械原理的課程體系、教學方法等角度進行全面介紹。
一、面向卓越工程師教育培養計劃的教學內容體系構建
處理好機械原理與理論力學、機械設計等專業基礎課間分工和銜接,不同于機械制圖與建模、剛體運動與力分析、零部件強度計算與校核、材料成型與加工等專一知識和能力的培養[4],機械原理以培養學生面向機械系統的機構設計與分析能力為主,在機構學、機器動力學和常用機構等基本知識學習基礎上,更加注重機械系統的設計和綜合創新能力培養。[5]處理好機械原理課程內部各章節間內在關系,機械原理教學內容可劃分為機械系統、基本原理和常用機構三大模塊,構建各教學模塊間有機聯系,課程體系與教學模塊關系如圖1所示。
機械系統模塊是培養學生系統觀念的重要途徑,利用完整的機械系統實例把課程知識點串聯,貫穿緒論、機器人機構及其設計、機械系統方案設計等章節的教學全過程,形成閉環。
基本原理模塊包括結構分析、運動分析、力分析、效率與自鎖、機械平衡、機械運轉速度波動調節等章節,重點講授:1.機構結構分析中機構組成、自由度計算、組成原理和型綜合等知識點;2.機構運動分析中解析法;3.平面機構力分析中運動副總反力和機構受力分析;4.機械自鎖和速度波動調節。而與理論力學等前期基礎課聯系緊密的運動分析圖解法采用實例化教學,在學生自學、練習、討論基礎上,點明速度影像和加速度影像等知識點;實踐性較強的機構運動簡圖、機械平衡以實驗教學為主線。
常用機構模塊包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、齒輪系和其他常用機構等章節,重點講授:1.連桿機構中平面四桿機構設計的圖解法和解析法;2.凸輪機構中輪廓曲線設計解析法;3.齒輪機構中漸開線直齒圓柱齒輪嚙合定律、嚙合傳動、變位齒輪和斜齒圓柱齒輪;4.齒輪系的傳動比和效率計算。而常見多桿機構、凸輪基本尺寸確定、漸開線特性、其他常用機構等知識點以自學、調研等自主學習方式為主。
二、基于認知規律的“以生為本”教學方法改革與實踐
國內眾多高校長期開展機械原理精品課程建設,使教學理論、課程體系、教學內容、教學方法與手段等研究工作不斷深入,在教材、電子教案、電子教具、教輔參考資料、教學視頻和網絡平臺等教學資源建設方面進展顯著,為機械原理課程教學方法改革奠定基礎。
(一)基于慧魚組合模型的機械系統概念強化與貫穿
課程學習前,利用工程訓練中心慧魚創意組合模型,讓學生按照已有拼裝路線親手搭建典型的機械系統模型,如各種類型機器人,使課程教學從“積木游戲”場景中開始,逐步了解機械原理所學的連桿、凸輪、齒輪及齒輪系等機構;課程教學結束前,要求學生根據學習內容,自主搭建一個新型的綜合型機械系統。學生能夠全程深度參與課程教學,實現寓教于樂,激發學生學習興趣和熱情。
以學生自主搭建典型機械系統模型為課程學習對象,貫穿機構結構分析、運動分析和連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、齒輪系等教學全過程。引導學生發現并解決其隱藏的科學問題,包括概念理解、問題分析、問題求解等主要的學習環節,教師承擔定義闡述、提出問題、思路引導、方法總結和疑難解答等輔工作,激發學生主觀能動性,真正實現學生自主學習、教師輔助指導的教學模式。
(二)基于網絡教學資源的自主學習模式實踐
隨著互聯網技術的發展,大學校園內學生上網便捷快速,機械原理課程的網絡教學資源十分豐富,如國家精品課程資源網[6]、江蘇科技大學課程建設與輔助教學平臺[7]、第一視頻教程網[8]等,為機械原理課程的自主學習模式探索奠定基礎。同時,在學校課程建設與輔助教學平臺上開設相應的同步網絡教學班級,實現課上課下同步進行。隨著基于網絡教學資源的自主學習模式推廣,學生對機械原理課程的學習主動性和積極性逐步得到加強。
由于網絡資源自主學習的時間、地點具有很大程度的自由,且學生對自主學習的效率存在差異,教師需做好前期引導和后期考核工作:每次課結束前,應明確下次課教學內容和對應的網絡資源材料;每次課開始時,需通過提問、課堂練習等方法檢查學生課后自主學習效果,對共同存在的疑難問題要及時解釋,強化理解。基于網絡教學資源的自主學習模式,不但調動了學生的主動性和積極性,而且自主學習環節實際上是一次學習階段,課堂提問與檢測環節則是二次學習階段,課后作業、答疑等環節則是三次學習階段,三者具有一定的時間差,對課程知識點的理論和吸收具有良好效果,尤其是課程教學。
(三)基于計算機和編程技術的項目式教學模式改革
項目式教學分為科技論文寫作與課外大作業兩類。在機械原理學科發展方向調研和文獻查閱基礎上,每位學生選擇一個自己感興趣的方向,如機械發展史、醫療機器人、生物機械、仿生機構、微小機械等,嚴格按照國家科技論文寫作要求和規范撰寫報告,包含題目、中英文摘要、中英文關鍵詞、引言、正文、結論和參考文獻等部分。
課外大作業是項目式教學的重點,引入計算機技術和Matlab軟件進行機械原理課程課外大作業的解析法分析。課外大作業包括運動分析、力分析、連桿機構設計、凸輪輪廓曲線設計、齒輪輪廓曲線設計和速度波動調節這六種類型,要求全體學生自行分成3-4人一組,從六類大作業題目中分別選擇三項,共同完成分析建模、編程求解、報告撰寫、演示答辯等環節,各團隊成員必須有明確的分工與協作,禁止以逸待勞現象。完成后要求提交大作業實踐報告、Matlab程序源文件及分析建模的關鍵草稿紙等材料,實踐報告應達到內容完整全面、字跡圖標工整清晰、格式符合國家科技論文規范等要求,Matlab程序源文件應達到運行流暢、注釋合理充分、格式整齊美觀等要求。
項目式教學實施過程中,以學生為主體,教師起引導答疑作用,實現科研基本思路和規范的訓練,培養學生運用計算機和編程技術進行學習、研究的能力,為學生后繼其他課程的學習、課程設計、畢業設計以至畢業后科研創新打下良好的基礎,培養學生進行科學研究或工程設計的良好習慣。
三、課程綜合改革實踐效果與注意事項
通過機械原理課程教學改革與實踐,在掌握課程基本理論、基本知識和基本技能基礎上,學生的機構設計、綜合、創新等專業能力和系統性工程意識、基本的科研素養得到顯著提高,在后續的專業課程、第二課堂(如課外科技制作、機械創新設計大賽等)、畢業設計等學習環節中充分發揮作用,尤其是第二課堂,機械類專業學生興趣濃厚,積極主動,上手快,創意多,動手實踐能力強。
由于機械原理課程教學改革涉及內容體系、課堂教學、課內實驗、課外大作業和期末考試以及相應的考核方法,存在面廣、點多、工作量大等問題。為保證課程教學與考核方法綜合改革實踐的效果,應注意以下幾個事項:
(一)學生的興趣與投入。課程學時不斷壓縮,課堂教學時間越來越短,但教學內容與要求反而提高,而課余活動(尤其是網絡普及帶來的網絡活動)不斷豐富,導致學習時間減少。針對現狀,必須全面激發學生的學習興趣,自主投入一定的課外時間用于課外學習,包括項目驅動式課外大作業、課外科技創新與制作等內容。
(二)教師的鉆研與投入。目前高校普遍存在“重科研、輕教學”的問題,使職稱評審、考核獎勵等活動的科研成果要求不斷提高,導致教師對教學的專研精神和精力投入不足,需從學校制度上做適當引導,如我校職稱評審中的教學綠色通道和重金獎勵的教學模范獎,將教學成績、學生評價作為考核指標。
(三)課外學習資源的建設與應用。課外學習的硬件資源包括場地(如開放教室、實驗室、機房等)和慧魚組合模型、常用工具、常規機床等設備設施;軟件資源包括課外大作業的項目和本科生創新計劃、機械設計創新大賽等活動。
四、結束語
為從知識、能力和素質三個層次上提高機械原理課程教學質量,進行了課程體系梳理、教學方法改革與實踐,構建有機統一的課程教學模塊,實踐基于慧魚組合模型、網絡教學資源、計算機和編程技術的新型教學方法,有效提高了學生知識水平、專業能力、工程意識和科研素養。
[ 注 釋 ]
[1] 孫桓,陳作模,葛文杰.機械原理(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2013.
[2] 于曉紅,王小群,邱麗芳.機械原理與機械設計課程體系的優化整合[J].中國大學教學,2008(7):34-36.
[3] 趙京,賴德華,門淑貴.以認知學習理論指導機械原理和機械設計課程的教學改革[J].大學教育科學,2004(2):50-52.
[4] 陳文華,陳秀寧.“機械原理”課程改革的實踐與探索[J].機械工業高教研究,2001(1):71-74.
[5] 于曉紅,韓建友,邱麗芳,等.深化機械原理課程教學改革[J].中國大學教學,2005(4):25-26.
[6] http:// / details?uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac9291e8-0636 / 2014-02-20.
論文摘要:通過對河南工業大學機械類學生培養的課程體系構建、實踐基地建設、師資隊伍建設、質量保障體系建設的實踐與思考,反映了學校在該項工作中取得的成績與特色,為機械類專業學生的培養提供了一些可供借鑒的實踐經驗。
論文關鍵詞:實踐能力培養;課程體系;基地建設;師資隊伍;質量保障體系
面向2l世紀的機械類專業人才,不但要有較扎實的理論基礎,還要有較強的獨立工作和解決問題的能力。目前,從人才市場反饋的信息來看,機械類專業的學生普遍存在的問題是:學生平時書本知識學的多,較系統。但是,接觸工程實際少,學生不善于將書本知識應用到工程實際中;課程中的實驗教學零散,彼此孤立,缺乏系統性和連貫性,難以形成解決工程問題的完整印象。從培養者角度來看,教師自身的工程素質亟待提高。隨著高校的連年擴招,教師隊伍也在大幅度膨脹,年輕教師學歷高,但往往實踐經驗少;教師忙于繁重的教學工作,與企業的聯系少,真正從事工程設計研究的也少。從學校和社會提供的培養條件來看,自改革開放以來,特別是實行市場經濟后,學生的生產實習面臨很尷尬的局面。一方面,生產實習更為重要,企業對人才的實踐經驗更為看重;另一方面,企業對學生的生產實習的態度較過去計劃經濟時代消極了很多,主要原因是擔心影響生產和怕出現安全事故。在這種情況下,如何提高學生具有解決實際問題和創新設計的能力,是一個急需解決的重要課題。
一、課程體系的構建
根據我校機械類專業學生的培養目標與定位,即培養具備機械設計、制造基礎知識及應用能力,能在工業生產第一線從事機械制造領域內的設計制造、科技開發、應用研究、運行管理等方面工作的高級應用型工程技術人才。構建了由通識教育課程占32.9%、學科平臺課程占28.6%、專業平臺課程占13.2%、集中實踐教學環節占25.3%組成的課程體系。
課程設置是課程體系構建的基石,也是實現人才培養的具體內容。河南工業大學機械類專業在人才培養上一直堅持重基礎、強實踐的觀念,課程體系能夠保證英語、計算機類、實踐環節四年不斷線;確保通識類課程學時和質量;專業類課程形成有機的課程群;將基礎實驗串聯起來,獨立設課;課程設計循序漸進;社會實踐扎實有效,豐富多彩;畢業設計真題真做,過程管理規范、嚴格。通過近幾年的實踐取得了可喜的成效,學生的實踐應用能力有了明顯提升,收到用人單位的好評。
(一)理論課程設置
通識教育課程包含:思想政治類、體育、數學、物理、英語類、計算機類、人文素質類、集中實踐類。學科平臺課程:機械工程導論、機械制圖、工程數學、工程力學、機械工程材料、材料成型工藝基礎、機械原理、機械設計、電工電子技術、互換性與技術測量、液壓與氣壓傳動、機械工程測試技術、機械工程控制基礎等。
專業平臺課程按照專業方向設定,大三進行專業分流,即現代制造工程方向、機械電子工程方向。強調計算機技術及應用能力的培養,使學生在校期間就將計算機知識與專業培育相結合,形成新型機械工程專業人才所必須的工程信息技術應用和開發能力。如開設計算機仿真、CAD原理與應用技術、數據庫及其在工程中的應用、自動化控制技術、產品造型設計、機電一體化實驗技術、電子商務技術、技術經濟學等,以增加學生畢業后的職業適應能力和發展潛力。
(二)實踐課程設置
1、實驗課
(1)獨立開設專業基礎實驗課
機械工程基礎實驗(含17個實驗)是一門獨立的實驗課程,所有實驗都在機械工程實驗教學示范中心進行。本實驗課與機械原理、機械設計、互換性與技術測量基礎等課程的理論教學相銜接。
(2) 課內實驗
其它專業課程所含的實驗主要有:液壓與氣動、控制與機電測試、材料及熱處理、微機原理及應用、PLC應用、數控技術等。這些實驗專業性較強,是機電設計制造必要的知識,這類實驗主要在加強應用性上做文章,推出了綜合性、設計性和研究性實驗。
(3)開放型實驗
開放型實驗拉近了學生與專家教授的距離,拓寬了學生的眼界,提高了學生的工程應用水平,增加了學生學習專業知識的興趣,自開設以來,參與的學生大量增加,也為學校參加諸如機械設計大賽、電子設計大賽、機器人大賽等提供了人員和平臺保證,取得了驕人成績,連續取得全國機械設計大賽“二等獎”,河南省電子設計大賽“一等獎”等榮譽。
2、集中實踐教學環節
集中實踐教學環節包括:課程設計、各類實習、實訓、畢業設計等。它們是學生獲得感性認識,培養工程實踐能力必不可少的教學環節,是學生理論初步聯系實際的橋梁。因此,精心設計和安排這一環節對培養學生的意義重大。這些環節應該本著循序漸進的原則,隨著學生專業知識的積累不斷鍛煉和提高。
(1)課程設計
課程設計一般安排在該課程結束后開始,常放在學期末或剛開學時集中進行,按順序從機械測繪與計算機繪圖、機械原理課程設計、機械設計課程設計、機械制造綜合設計、機電系統綜合設計等逐步展開。經過系統的訓練,逐步提高學生分析和解決專業問題的能力,使理論與實踐得到了初步的聯系。
(2)各類實習、實訓
實習、實訓是高校工科學生教學計劃中規定的一個重要的實踐性教學環節,它能夠使學生了解社會,接觸生產實際,了解本行業傳統技術、先進技術、最新發展動態和前沿,增強勞動觀念和職業素養,鞏固所學知識,獲得本專業初步的生產技術和管理知識,培養學生獨立工作的能力。
金工實習是機械類學生的第一個必經的環節,重點訓練學生機械加工及工藝實踐方面的基本技能,使學生掌握各類常用機床的操作與使用,鉗工與焊接等工種的操作等,初步了解機械加工的基本概念。一般放在大二開學時進行,為陸續開設的專業基礎課和專業課提供必要的感性認識基礎。
數控技術實訓緊連金工實習安排,讓學生親自操作數控機床通過模擬加工和實際加工演示,為數控技術課程和實驗提供了必要的操作技能準備和感性認識。
生產實習在大三下(第六學期末)安排,在校外國家認可的專業實習基地進行,我校機械類學生一直與河南洛陽一拖集團、湖北十堰東風汽車公司保持良好的合作關系。生產實習以親身經歷與現場感受等特征,有著其他教學過程無法替代的顯著作用。學生還能夠在與現場工程師、工人師傅的交流中獲取寶貴的實踐經驗,培養觀察力、交流能力、適應能力等。
畢業實習是畢業設計的必經環節,通過畢業實習使學生對畢業設計的對象有了一個較為全面的了解,學生的工作任務應包括:該設備設計制造的國內外發展現狀和進展,關鍵技術有哪些,以及進行設計的必要資料和知識儲備等。
(3)畢業設計
畢業設計是機械類學生畢業前最后的綜合教學實踐環節,它要用學生所有的知識和能力去完成一項較為復雜、功能相對完整的機電設備的設計任務。要經過文獻翻譯、方案論證、初步設計、詳圖設計、計算制圖、撰寫設計說明書、畢業設計心得、答辯等環節。
畢業設計的選題應該盡量真題真做,若果條件達不到,也必須要有真實的工程背景。根據任務的難易程度和學生的知識水平,應進行合理的分組和分工。大家互提設計資料,各自為戰,還要協調配合。這樣,既可以鍛煉學生獨立工作的能力,與此同時還鍛煉了組織協調能力和團隊精神。
畢業設計吸收企業專家參與指導也是提高實戰經驗的好的做法,大大提高了真題真做的比例。經學院論證有條件的企業可以直接吸收一些學生到現場進行設計工作,企業導師輔以校內導師共同指導,設計題目即為企業的技術難題。
3、課外科技活動、競賽、社會實踐
其他實踐教學模塊包括學科競賽、科技活動和社會實踐等。我們積極組織學生參加各類科技競賽。鼓勵學生利用寒暑假課余時間接觸社會,培養適應能力,提高綜合素質。學生通過這些科技活動與實踐,把理論知識融入到研究過程,開拓了學術思想,培養了團隊協作精神及創新精神。另外,擬通過請領域內專家、技術人員、校友來校作專題講座形式,拓寬師生的知識面,了解技術的最新進展。
二、加強校內外實踐基地建設
(一)實驗平臺建設
實驗教學平臺是機械類專業人才培養必須保證的硬件條件,它搭建的科學性直接影響專業建設的良性發展。少花錢多辦事、辦好事是追求的目標,總結起來實驗教學平臺的建設應該注意以下幾點[3]:
1、盡可能綜合應用多課程專業基礎和專業知識,有助于提高學生分析問題、解決問題的能力。
2、盡可能將實驗系統模塊化,通過提供實驗組件的方法,實現實驗系統的可組裝和可重構。以滿足不同年級、不同專業和不同課程的教學需要。
3、有助于提高學生獨立思考、發散思維和實際動手操作能力培養。
4、具有開設創新型實驗和開展科學研究的軟、硬件擴展條件。
5、平臺應該滿足經濟、安全、可靠、節能、低消耗、低嘈聲和環保的技術要求。
6、鼓勵和激勵教師自行開發和研制。
我校的機械綜合實驗中心是河南省第一批批準的“實驗教學示范中心”,有機械設計、機械制造、材料組織與性能、液壓與氣動、機電傳動與控制、汽車、模具、計算機輔助設計、包裝、數控中心等實驗室,實驗設施省內一流,實驗室管理上采取專兼職教師模式。
(二)建立工程技術實訓中心
學校極為重視實踐教學,在市場經濟時代,為了保證實踐教學的質量,要立足自己建設,我校在新校區建成了總建筑面積12704平方米(其中生產場地3224平方米,教學實習場地8932平方米,地下設備間548平方米)的工程技術實訓中心,主要功能為車工、銑工、磨工、磨床裝配、磨料模具實習場地及現代制造技術中心,專職人員35人,擁有勞動部認可的《數控培訓基地》,以及勞動部授權的合格證頒發資格。為機械類專業學生的培養提供了國內一流的實訓條件。
(三)校外實習基地建設
在繼續保持好原有校外實習基地合作單位的前提下,根據專業特點不斷拓展合作企業,為畢業實習和社會實踐提供充足的基地。另外,通過與企業的接觸也了解人才的需求狀況和對人才培養要求的第一手資料。
三、加強師資隊伍建設
優良的師資隊伍是辦學條件中非常重要的條件,對于機械類學生實踐能力要求高的特點,加強“雙師型”人才非常迫切。通過對新進教師進行企業培訓,將新引進的有博士學位而無兩年以上實際企業工作經歷的教師安排到產學研合作企業鍛煉半年到一年。一方面,可以充實企業的技術力量,與企業技術人員一道解決生產中的實際問題;另一方面,真刀真槍的工作,年輕教師自身的實踐能力得到提升,為今后的教學工作積累了寶貴的實際工作經驗。
四、建立實踐教學質量保證體系
領導重視、制度健全、管理有序是建立實踐教學質量保障體系的關鍵。學校一名副校長負責全面工作,教務處一名副處長負責管理工作,教務處設有實踐教學科、質量管理科、督導組;學院由主管副院長牽頭,系主任、專業負責人負責具體工作。做到任務有布置,工作有檢查,責任有分工,上下齊努力。
關鍵詞:培養模式 考核 評價 改革
南科大校長朱清時說:“近30年來,中國的大學沒有培養出優秀人才來”,錢老也不止一次問:“為什么我們的學校總是培養不出杰出人才”。當然像錢老一樣的杰出人才,我們學校培養出來真是太少了,確實不能滿足國家的需要,而我們一般應用型人才的培養,也和實際需要不相符合。據調查,目前國內相關企業普遍反應就業后的技術應用型畢業生主要存在以下兩點問題:崗位適應慢,動手能力差。因此,有必要對現在培養模式進行改革,使之于培養方向相適應,同時應注重培養學生創新創業能力,注重培養學生動手能力。培養學生學習興趣,學習時注重自主實踐,注重體驗,注重過程。
1、教學模式改革與思考
傳統的教學方式,主要是老師主動的講學,學生被動的學。是一種填鴨式的教育。這種教學方式是老師主導教學,學生缺少學習的主動性,而且學生的學習積極性不高,老師教的辛苦,學生學的痛苦。所以往往學習效果不理想,這樣培養出來的學生也只能是“書呆子”。特別是這樣培養出來的應用型人才更是不盡人意。
未來應用型機械類專業本科生至少應具備如下兩種基本能力:一是具有本專業較扎實的專業基礎知識;二是具有分析解決機械工程技術問題的能力以及應用計算輔助工具進行工程開發和虛擬設計的能力。基于以上兩點,意在培養“專業+工具”的工程應用型機械類本科人才進行教學模式改革,研究和實施適應市場需求的人才培養方式,構建以 “工程能力模塊為單元的實踐教育體系”,以熟練掌握工程軟件應用為手段。從而打造出:基礎理論知識硬,專業技術知識精,工程軟件通,崗位工作得心應手,應付自如的合格專業工程師。
國家組織了各種大學生機械方面的比賽,比如全國大學生機械創新設計大賽,大學生創新創業訓練項目等,所以以大賽和項目為契機,推動教學模式的改革,推動學生思想觀念改變,學校可以開設創新設計大賽以及創新創業項目的相關選修課。同時可以把設計大賽和創業項目等納入培養方案和教學計劃。學生在選課,考試,學分認定等方面也需要靈活的學籍管理給以支持。項目要以學生為主,老師為學生提供指導和計劃目標等。老師在指導時也要注意“度”,要因材施教,要盡量采用多的途徑為學生提供科研體驗和訓練的機會。讓學生自主實踐,讓學生多動手,只是這樣學生才會有興趣,才會為用去學,變要我學為我要學,學的效果自會事半功倍。
在機械類的教學實驗中,學生所做的一切實驗都是在每門課講到相應部分后,這種依附于理論教學的教學實驗,無論是實驗時間安排,還是實驗內容都阻礙學生自主性和動手能力的發揮和發展,這樣與實驗教學的目的及全面素質教育的目標甚遠[1]。針對上述問題,若教學實驗改革為獨立設課的實驗教學體系,可以提高學生解決問題的能力,培養學生的動手能力以及學生創新意識和創新能力。
應用型人才培養在教學時若能采取現場或講練結合的形式進行教學,或者討論式教學方式以及采用模塊教學方式。對應用型學生所采取的教學方式必須結合培養方向的特點,打破常規的課堂式的教學方式,緊密結合實際,充分利用教具、掛圖、模型及相關實驗設備和軟件的虛擬仿真、儀器,采取現場教學方式,以便學生更快地理解理論知識,并注重講練結合,掌握工程設計、計算方法等。教學過程與延伸性相結合,考慮到工作以后,以后研究生學習的需要。
2、考核方式改革與思考
傳統的教學方式一般以閉卷考試作為考核的主要方法。這種考核方式往往只能反映出學生對書本理論知識的理解及掌握,而對學生解決具體問題的能力則反應不夠。更不能體現出學生的動手能力,這種考核方式下,學生的學習就是為了考試,為了高分,學生不會重視動手能力的培養。這樣培養出來的學生往往是高分低能。所以傳統方式應該改變,改變的于培養方向相適應,于教學體制相適應,采用綜合設計進行考核、答辯形式考核,開卷考核、論文形式考核等多種形式的考核,也可以幾種形式相結合,盡量減輕學生考試的壓力,當然在考核具體題目設計上,應盡量少考或不考客觀題,多考主觀題,且在題目的設計上盡量采用沒有固定的答案的題目,只有這樣,學生才能發揮主觀能動性,才能多思考,多學習,才能活學活用課本的理論知識。才能培養學生用創造性思維解決具體問題。只有這樣,我們培養的學生才不會是“書呆子”。
3、評價方式的改革與思考
傳統的教學方式一般以考試分數的高低來作為評價學生的主要手段,這種方法當然有其科學的一面。但是當用于應用型人才的培養時,這種評價方法就不盡科學,分數高的學生,走向工作崗位時,往往上崗適應慢,動手能力較差,由此我們對這種評價方法不得不進行思考,評價學生時要更加注重過程,少注重結果。俗語說的好,“不以成敗論英雄”,分數的高低,在一些課程設計、畢業設計、實驗、實訓的結果等并不能代表學生水平。因為題目有難易之分,設計有新舊之別,題目選擇較難較新,有時候設計結果不是太理想,但是學生的設計水平,動手能力往往不錯,所以評價應更加注重過程,不重結果。另外只重結果的考核方式也容易產生學術造假,常常會發有些學生論文抄襲,設計找人代作,如果我們重在考核過程,這些現象就會迎刃而解,避免了急功近利和弄虛作假。所以在看一個學生時,不要只看這個學生有什么成績,有多少論文,考試得了多少分,得過什么獎,更要著眼于未來,看學生有什么潛力。這才是為人師最重要的。所以不能以成果來作為評價創新訓練項目效果的主要指標。鼓勵學生看淡失敗,在項目中鼓勵學生重在體驗。
4、師資力量建設的改革與思考
高級技術應用型人才的培養離不開優秀的師資隊伍。加強師資力量建設,是創新人才培養模式的必然要求,是提高教育質量的關鍵。要完善激勵政策,提供政策和資源支持,鼓勵教師積極參與多種形式、各個層次的應用型人才培養模式改革試驗,努力培養和造就一支適應應用型人才培養的教師隊伍。高校在重視人才的引進同時,更需重視教師培訓,加強結對幫扶建設,以老帶新等活動,增加教師到企業鍛煉的機會,促進專業教師,尤其是年輕教師的迅速成長。要努力建設高水平“雙師型”師資隊伍,加快教師發展與教師職業技能訓練中心的建設以提高教師的實踐經驗或應用技能。
參考文獻:
[1]李瑛.高校機械類實驗教學獨立設課的可行性研究[J].中州大學學報,第21卷第1期:90-91
[2]翟轟,張普禮.機械類專業建設調研報告之一[J].高職專業建設,2000年第4期:8-10
關鍵詞:課程內容設計;模塊核心內容;核心知識體系
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9324(2012)05-0174-02
一、前言
“機械工程基礎”課程是非機械類專業大學生了解機械工程知識的重要課程之一,隨著全世界對機械工業的重新認識,該課程得到了全國范圍內各大院校的重視。但是,由于該課程涉及面非常廣,如有機械識圖、機械制圖、工程材料、材料熱處理、冷加工和熱加工等內容,且受課程學時限制,課程內容設計比較難于讓學生接受。經過相關的調研,該課程的內容設計存在的如下的不足:(1)課程內容模塊化劃分不夠明顯。該課程內容涉及的知識點內容繁多,目前的課程實施情況是沒有對各個知識點內容進行有效的分解,結果給學生造成了課程內容繁雜和難以接受的現象,也就難以在42學時內完成相關的教學任務。例如課程包括的機械識圖和機械制圖,工程材料和熱處理等,都沒有進行有效的劃分,這些問題都一定程度上影響到了學生對課程的興趣和學習積極性。(2)課程每塊內容內部沒有進行有效地梳理。例如工程材料部分內容知識,金屬材料宏觀、微觀結構和鐵碳相圖等知識點更是相互交錯,沒有明顯的主線;例如熱處理部分內容知識,等溫冷卻轉變曲線和過冷冷卻轉變曲線等,更是無法清晰的描述。因此,對本課程內容進行有效地梳理是非常有必要的。(3)課程的核心知識點不夠明確。沒有對核心知識點的明確,就會給學生形成一個錯誤的引導,從而又會導致學生更加的抵制本課程。因此,課程的核心知識點明確也是非常重要的。本文針對目前本課程內容設計存在的不足,提出一種基于每個內容模塊核心知識點的“機械工程基礎”課程內容設計方案,通過近三年的實際教學應用,得到了大學分學生的認可。
二、具體教學內容設計實施方案
具體教學內容設計方案,采用理論講授、實踐演練和相關知識點視頻相結合的形式,以“卓越工程師培養計劃”的目標為準繩,探索一套能提高學生機械工程實踐能力的課程內容設計方案。具體實施方案包括:課程內容模塊劃分、模塊內容內部知識點梳理、核心知識點明確和強化三部分。
1.課程內容的模塊化劃分。針對本課程內容囊括機械識圖、機械制圖、工程材料、材料熱處理、冷加工和熱加工等諸多內容,可以將課程內容模塊化劃分為機械制圖模塊、工程材料及熱處理模塊和冷熱加工模塊。(1)緒論。該部分說明學習本課程的必要性和重要性。(2)機械識圖與制圖。該部分說明機械工程圖紙的具體過程。(3)工程材料及熱處理。該部分說明機械工程材料的性能優化方法及過程。(4)冷加工和熱加工。該部分說明獲得具體機械產品的方法及過程。
2.課程模塊內容內部的知識點梳理。針對課程內容的模塊化設計,具體44學時的課程模塊內部內容的知識點梳理如圖1所示。第一部分“緒論”,主要講述機械工程學科知識的涉及范圍以及相關的實際應用意義,共2學時;第二部分“機械識圖和機械制圖”,主要講述機械結構零部件圖紙的繪制基礎知識,平面圖紙的識圖看圖方法,12學時,CAD計算機制圖基礎知識,3學時,該部分共15學時;第三部分“工程材料及熱處理”,主要講述金屬材料的晶體結構和結晶過程等微觀結構3學時,金屬材料宏觀力學性能及結構3學時,鐵碳相圖6學時和奧氏體轉變圖6學時,共18學時;第四部分“冷加工和熱加工”,主要講述相關的壓力成型加工方法及設備3學時,鑄造方法及相關設備3學時、焊接方法及設備3學時,共時。
3.課程核心知識點的明確和強化。有了課程內容的具體梳理,課程內容核心知識點還必須有所突出,以保證學生對本課程的重點了解。(1)核心知識點一:機械識圖。該知識點主要培養學生的看圖和圖紙設計表達能力,即便是對經濟管理類等非機械類學生來說,也是非常實用的。它既可以拓寬學生的工程識圖及制圖方面的知識面,又可以為學生提供機械工程專業的專業背景知識,從而提高不同專業學生的綜合素質。(2)核心知識點二:三條曲線。該知識點由應力應變曲線、鐵碳相圖和熱處理C曲線組成。這三條曲線覆蓋了整個工程材料及熱處理課程內容,既可以拓寬學生的工程材料方面的知識面,又可以為學生提供工程材料專業的專業背景知識,從而提高不同專業學生的綜合素質。
三、教學模式改革后的效果
經過近三年的實際應用,以本人承擔的教學班級(80名學生)為例,實際得到的課程評價效果如下:(1)課程內容設計實施第一學期,課程教師的學生學評教成績提高30%;第二學期以后,課程教師的學生學評教成績穩定在學院前10%;(2)64%的學生認為課程內容,特別是機械識圖和制圖部分,對自己的今后發展是有用的;(3)78%的學生認為課程內容拓寬了自己的知識視野,認為課程是有意義的;(4)52%的學生對機械工程專業有了新的認識;(5)82%的學生會自發來上課。
本文提出了基于每個內容模塊核心知識點的“機械工程基礎”課程內容設計方案。該課程內容設計經過近三年的實際應用,得到了大部分學生的認可。
參考文獻:
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