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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;本科教學(xué);人才培養(yǎng);項(xiàng)目教學(xué)法
作者簡(jiǎn)介:王昊(1972-),男,安徽泗縣人,上海電力學(xué)院能源與機(jī)械工程學(xué)院,副教授;吳懋亮(1970-),男,山東萊蕪人,上海電力學(xué)院能源與機(jī)械工程學(xué)院,副教授。(上海 200090)
基金項(xiàng)目:本文系2011年上海市教委重點(diǎn)課程機(jī)電一體化原理項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):20115301)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)10-0075-02
為了滿足電力行業(yè)對(duì)機(jī)械類專門人才的需求,各電力高校均開設(shè)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化本科專業(yè)。該專業(yè)的主要特色是培養(yǎng)能夠適應(yīng)電力行業(yè)的機(jī)械類相關(guān)崗位的人才。前幾年,該專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)形勢(shì)喜人,但是,由于制造類相關(guān)行業(yè)廣受金融危機(jī)的影響,導(dǎo)致近年來畢業(yè)生的就業(yè)情況不太理想。面對(duì)無法預(yù)知的金融危機(jī)以及制造業(yè)界不太樂觀的就業(yè)形勢(shì),作為專業(yè)教師,應(yīng)該思考怎樣才能使學(xué)生更從容地面對(duì)求職擇業(yè)問題。
機(jī)電一體化作為機(jī)械、電子和信息等多科內(nèi)容融合的學(xué)科,在拓寬機(jī)械類學(xué)生知識(shí)面和就業(yè)面等方面將起到重要作用。加強(qiáng)該課程的學(xué)習(xí),能明顯提高學(xué)生素質(zhì),從而增加學(xué)生在機(jī)電一體化行業(yè)內(nèi)的就業(yè)機(jī)會(huì)。本文認(rèn)真思考了機(jī)電一體化原理在本科教學(xué)中的若干問題,以“機(jī)電一體化原理”教學(xué)為基礎(chǔ),論述該課程對(duì)學(xué)生的重要性并指出目前存在的問題,提出以拓寬學(xué)生的就業(yè)面為目的嶄新的教學(xué)思路,并輔以項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)改革方案,以及增設(shè)“機(jī)電一體化原理”課程設(shè)計(jì)的設(shè)想。
一、引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)“機(jī)電一體化原理”的重要性
學(xué)生在學(xué)習(xí)“機(jī)電一體化原理”的時(shí)候,由于缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn),加上該課程牽涉面很廣,學(xué)習(xí)難度較大,因而學(xué)習(xí)熱情不足。因此,在教學(xué)過程中,教師要想方設(shè)法、千方百計(jì)地引導(dǎo)和吸引學(xué)生充分認(rèn)識(shí)“機(jī)電一體化原理”這門課程的重要性,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
首先,應(yīng)使學(xué)生明確,機(jī)電一體化是多學(xué)科交叉,相互滲透的綜合性課程,廣泛涉及機(jī)械技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等方面的內(nèi)容。機(jī)電一體化技術(shù)是給傳統(tǒng)機(jī)械加上“大腦”(計(jì)算機(jī)信息處理與控制),極大限度地延伸了機(jī)械的概念,使機(jī)電一體化產(chǎn)品幾乎無處不在。例如,“機(jī)器人”作為最重要的機(jī)電一體化產(chǎn)品之一,已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。[1]
其次,針對(duì)現(xiàn)在機(jī)械專業(yè)學(xué)生機(jī)械基礎(chǔ)扎實(shí)、電子基礎(chǔ)薄弱的特點(diǎn),認(rèn)真學(xué)習(xí)“機(jī)電一體化原理”這門課程,將顯著提高學(xué)生在電子方面的素養(yǎng)。通過課程講解、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)、課程設(shè)計(jì)等教學(xué)手段,學(xué)生深刻體會(huì)機(jī)電一體化的基本原理和設(shè)計(jì)方法。
最后,機(jī)電一體化的重要性還體現(xiàn)在很多產(chǎn)品,特別是高科技產(chǎn)品,難以將機(jī)械和電子部件完全分開。例如,機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)及維護(hù)人員既要精通機(jī)械方面的知識(shí),又要精通電子方面的知識(shí)。因此,掌握機(jī)電一體化原理,并將其應(yīng)用到解決實(shí)際工程問題當(dāng)中,已經(jīng)成為機(jī)械專業(yè)的畢業(yè)生必須掌握的一項(xiàng)重要技能。
二、增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與整合
“機(jī)電一體化原理”理論學(xué)習(xí)固然重要,實(shí)驗(yàn)教學(xué)也同樣重要。不少學(xué)校現(xiàn)有的“機(jī)電一體化原理”的教學(xué)大綱中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)所占學(xué)時(shí)明顯偏少,而且學(xué)生真正能動(dòng)手完成的實(shí)驗(yàn)更是少之又少。因此,現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)安排起不到鍛煉學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)際操作能力的目的。
此外,很多學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)備和科研條件并沒有充分發(fā)揮出來。應(yīng)該在現(xiàn)有的設(shè)備的基礎(chǔ)上,廣泛開拓思路,整合、組合、創(chuàng)造出新的機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn),以實(shí)現(xiàn)鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的目的。而且,實(shí)驗(yàn)室的工作條件和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所還需要進(jìn)一步改善。實(shí)驗(yàn)設(shè)備也需要對(duì)機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)或輔助教學(xué)等方面,進(jìn)行廣泛市場(chǎng)調(diào)研,根據(jù)需要進(jìn)行采購(gòu)和擴(kuò)充。
因此,必須在加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基礎(chǔ)上,適當(dāng)增加機(jī)電一體化的實(shí)驗(yàn)課時(shí),才能真正使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)機(jī)電一體化理論知識(shí)的掌握,體會(huì)機(jī)電一體化應(yīng)用的目的。
三、激發(fā)學(xué)生在機(jī)電一體化行業(yè)內(nèi)的就業(yè)思路
激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生在機(jī)電一體化行業(yè)內(nèi)就業(yè)的想法,是教學(xué)的重中之重。只有學(xué)生真正產(chǎn)生這種想法,才會(huì)產(chǎn)生學(xué)好“機(jī)電一體化原理”的動(dòng)力。
目前,機(jī)械專業(yè)畢業(yè)生大多將自己的就業(yè)方向主觀定位在純機(jī)械領(lǐng)域。盡管機(jī)械制造業(yè)是非常龐大的產(chǎn)業(yè),但就業(yè)機(jī)會(huì)終歸有限。由于能力的欠缺,擇業(yè)的時(shí)候,面對(duì)機(jī)電一體化行業(yè)廣泛的就業(yè)機(jī)會(huì),學(xué)生更多的是無奈。鑒于此,任課教師必須努力激發(fā)學(xué)生在機(jī)電一體化行業(yè)內(nèi)的就業(yè)興趣。
引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟,若是自己具備很強(qiáng)的機(jī)電一體化技術(shù)方面的素養(yǎng),將會(huì)拓寬自己的就業(yè)面,從而為自己創(chuàng)造更多的就業(yè)契機(jī)。就算是學(xué)生畢業(yè)后選擇在機(jī)械行業(yè)就業(yè),若是在機(jī)電一體化方面有比較扎實(shí)的基礎(chǔ),也會(huì)開拓自己的視野,何況是現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)、工程技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到機(jī)、電完美結(jié)合的階段,完全分開的機(jī)械和電子幾乎沒有。
因此,在教學(xué)過程中,應(yīng)該結(jié)合機(jī)電一體化行業(yè)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。具體來說,可以結(jié)合機(jī)械專業(yè)學(xué)生在機(jī)電一體化行業(yè)就業(yè)的實(shí)例,引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。另外,在教學(xué)過程中,也可以充分結(jié)合機(jī)電一體化產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)思路,引導(dǎo)學(xué)生如何跨越機(jī)械專業(yè)的局限,盡可能多地接觸機(jī)電一體化領(lǐng)域。通過這些方式,學(xué)生們將會(huì)自然提升對(duì)機(jī)電一體化領(lǐng)域的興趣,從而增加在機(jī)電一體化行業(yè)就業(yè)的主觀積極性。
四、開展項(xiàng)目教學(xué)法、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力
為了使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化領(lǐng)域的認(rèn)識(shí),啟發(fā)他們?cè)跈C(jī)電一體化行業(yè)內(nèi)就業(yè)的熱情,“項(xiàng)目教學(xué)法”引入到機(jī)電一體化的本科教學(xué)工作中去。項(xiàng)目教學(xué)法在國(guó)外的職業(yè)教育中應(yīng)用較多,目前在本科教學(xué)中還很少使用。為了讓機(jī)械專業(yè)的學(xué)生通過項(xiàng)目直接深入到機(jī)電一體化領(lǐng)域,教師提出使用項(xiàng)目教學(xué)法。
項(xiàng)目教學(xué)法是一種在“做中學(xué)”的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種教和學(xué)的模式,這種教學(xué)法通過組織學(xué)生真實(shí)地參加項(xiàng)目設(shè)計(jì),履行和管理項(xiàng)目的全過程,在項(xiàng)目實(shí)施的過程中完成教學(xué)任務(wù),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、分析能力及其他關(guān)鍵能力。這種模式突破了傳統(tǒng)的“以課堂為中心,以教師為中心,以教材為中心”的教學(xué)模式,強(qiáng)調(diào)使用的技能和知識(shí)創(chuàng)新,有效地交流課堂與社會(huì)生活的聯(lián)系,充分展示現(xiàn)代教育“素質(zhì)教育”的本色。[2,3]
項(xiàng)目教學(xué)法主要特點(diǎn)是與現(xiàn)實(shí)生活緊密聯(lián)系,加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際,有助于培養(yǎng)學(xué)生的多方面能力,更重要的是展示學(xué)生的創(chuàng)造性,培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。項(xiàng)目教學(xué)法的整個(gè)教學(xué)過程可以分為以下幾個(gè)階段:
1.擬定題目
學(xué)生自主分組或教師分組,查閱資料、主動(dòng)思考,充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性,擬定本小組的題目。教師在這個(gè)過程必須要干預(yù),要求學(xué)生選定的題目具有創(chuàng)新性或?qū)嵱眯裕貏e是要適合該小組的特長(zhǎng)和興趣。要求項(xiàng)目既要體現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新性、具備挑戰(zhàn)性,又要切實(shí)可行、經(jīng)過學(xué)生的努力可以完成。
2.可行性分析及方案設(shè)計(jì)
通過項(xiàng)目可行性分析及方案設(shè)計(jì)、確定項(xiàng)目進(jìn)程計(jì)劃,要求該進(jìn)程安排基本與課堂教學(xué)進(jìn)度并行,即:按照課堂教學(xué)的進(jìn)度安排項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)度,即首先是機(jī)械機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu),然后是計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)等。教師必須認(rèn)真檢查各小組的可行性分析及方案設(shè)計(jì)。
3.項(xiàng)目實(shí)施要求學(xué)生按照工作進(jìn)度實(shí)施并做階段總結(jié)
這一階段,對(duì)于學(xué)生在項(xiàng)目研究所用到的內(nèi)容,有可能在課程學(xué)習(xí)中沒有學(xué)到,要求教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行再學(xué)習(xí),以進(jìn)一步挖掘?qū)W生的創(chuàng)造性思維。項(xiàng)目的實(shí)施過程中,學(xué)生將有大部分工作需要在實(shí)驗(yàn)室中完成,因此,在第三部分對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整合和擴(kuò)建的過程中就必須要考慮這些問題。
4.項(xiàng)目考評(píng)
以小組為單位,認(rèn)真考核學(xué)生完成項(xiàng)目的情況。針對(duì)機(jī)電一體化項(xiàng)目的各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)方式、功能和項(xiàng)目報(bào)告等進(jìn)行考評(píng)。考評(píng)中要特別注意學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。
5.項(xiàng)目拓展
建議學(xué)生以研究報(bào)告、學(xué)術(shù)論文的形式呈現(xiàn)本小組的研究成果。對(duì)于考評(píng)成績(jī)優(yōu)秀的小組可以組織學(xué)生以申報(bào)專利、參加競(jìng)賽的形式進(jìn)一步拓展項(xiàng)目。
項(xiàng)目教學(xué)法可以極大提高學(xué)生的興趣,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,挖掘?qū)W生的創(chuàng)造性思維,同時(shí)使學(xué)生以真正項(xiàng)目的方式接觸到機(jī)電一體化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理。這種項(xiàng)目管理的經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和總結(jié)問題的能力和經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)生而言非常寶貴。項(xiàng)目考評(píng)優(yōu)秀的學(xué)生的科研論文和專利申請(qǐng)都將在學(xué)生畢業(yè)求職時(shí)增加不可或缺的砝碼,將成為機(jī)電一體化行業(yè)的敲門磚。
五、增設(shè)“機(jī)電一體化原理”課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)
現(xiàn)有的教學(xué)手段,還不足以提升學(xué)生在機(jī)電一體化行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。作為項(xiàng)目教學(xué)法的補(bǔ)充,還可以通過增加機(jī)電一體化原理設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),從而更大程度上提高學(xué)生的機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力。
課程設(shè)計(jì)時(shí),要求學(xué)生認(rèn)真回顧教師在課堂上所授要點(diǎn),分析各要點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)及其特性的影響。希望學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中,進(jìn)一步理解、吸收和消化課程理論知識(shí)以及在項(xiàng)目教學(xué)法中所存在的尚未解決的問題。
課程設(shè)計(jì)課題要盡可能選擇具有產(chǎn)業(yè)背景的實(shí)際課題,學(xué)生通過原理方案的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及總體設(shè)計(jì)等過程,加深對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的總體認(rèn)識(shí)。在指導(dǎo)過程中,注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新潛能。此外,還要注意課程設(shè)計(jì)必須與項(xiàng)目教學(xué)法互補(bǔ),對(duì)于項(xiàng)目教學(xué)法中沒有涉及的部分,要適當(dāng)加強(qiáng)。[4]
課程設(shè)計(jì)應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生熟悉機(jī)電一體化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),全面掌握機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范和過程,并培養(yǎng)學(xué)生扎扎實(shí)實(shí)的工作作風(fēng)。
六、結(jié)論
本文以拓寬機(jī)械類學(xué)生的就業(yè)面為主要目標(biāo),針對(duì)“機(jī)電一體化原理”本科教學(xué)的若干問題,進(jìn)行了深入探討和思考。以“機(jī)電一體化原理”教學(xué)為基礎(chǔ),論述該課程對(duì)學(xué)生的重要性,以及如何引導(dǎo)學(xué)生對(duì)該課程的重要性進(jìn)行再認(rèn)識(shí)。通過加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè),增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì),以拓寬學(xué)生的就業(yè)面為目的,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。提出項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)改革方案,著重培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力;該項(xiàng)目教學(xué)法與“機(jī)電一體化原理”課程設(shè)計(jì)相輔相成。期待機(jī)電一體化課程在提高綜合素質(zhì)、拓寬畢業(yè)生就業(yè)面等方面有所建樹。
參考文獻(xiàn):
[1]張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2006.
[2]曾勵(lì).機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2004.
摘要:實(shí)踐教學(xué)在高校人才培養(yǎng)中占有重要地位,實(shí)踐教學(xué)體系在保障人才培養(yǎng)質(zhì)量方面發(fā)揮著不可忽視的重要作用。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下,實(shí)踐教學(xué)更提到了前所未有的高度。本文結(jié)合山東科技大學(xué)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃――煤礦機(jī)電專業(yè)的具體情況,提出了實(shí)踐教學(xué)體系的創(chuàng)新思路,構(gòu)建了多層面的實(shí)踐教學(xué)體系,探索了多元化的實(shí)踐教學(xué)模式。
關(guān)鍵詞:專業(yè)認(rèn)證;卓越工程師計(jì)劃;煤礦機(jī)電專業(yè);實(shí)踐教學(xué)體系
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)49-0146-02
一、引言
“工程教育專業(yè)認(rèn)證”是指專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)針對(duì)高等學(xué)校開設(shè)的工程類專業(yè)實(shí)施專門認(rèn)證。我國(guó)早在2006年就啟動(dòng)了工程教育認(rèn)證工作,根據(jù)2015年編制的《工程教育認(rèn)證工作指南》,我國(guó)已經(jīng)在機(jī)械工程、安全工程、化學(xué)工程等15類專業(yè)領(lǐng)域開展了認(rèn)證工作[1,2]。工程教育認(rèn)證以質(zhì)量保證和質(zhì)量改進(jìn)為基本指導(dǎo)思想,加強(qiáng)工程實(shí)踐教育,因此工程教育專業(yè)認(rèn)證的環(huán)境對(duì)機(jī)械類應(yīng)用型人才培養(yǎng)來說,是一種契機(jī),更是一種導(dǎo)向。
實(shí)踐教學(xué)是高等教育的重要組成部分,尤其是對(duì)煤礦機(jī)電這個(gè)工程應(yīng)用極強(qiáng)的專業(yè)來說,實(shí)踐教學(xué)更是舉足輕重。2010年,教育部啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”,此計(jì)劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才[3],截至目前,共有三批209所高校成為試點(diǎn)高校。我校2012年煤礦機(jī)電專業(yè)獲批實(shí)施“卓越工程師計(jì)劃”。該計(jì)劃的實(shí)施對(duì)高校實(shí)踐教學(xué)體系提出了新的挑戰(zhàn),促使各高校進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)體系和教學(xué)模式的探索。
近年來,我院針對(duì)煤礦機(jī)電專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)開展了細(xì)致的教學(xué)改革工作。在滿足專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,突出工程實(shí)踐的特點(diǎn),重修修訂了培養(yǎng)方案,在培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)要求、課程體系方面都突出了實(shí)踐環(huán)節(jié)的重要性。
二、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的創(chuàng)新思路
“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”旨在整合企業(yè)和學(xué)校資源,根據(jù)現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展需求和企業(yè)用人需求,培養(yǎng)具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的工程技術(shù)人才[4]。我校煤礦機(jī)電專業(yè)是第二批獲批實(shí)施“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的專業(yè),在借鑒首批試點(diǎn)單位實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,確立了面向煤炭工業(yè)需求的培養(yǎng)目標(biāo),重點(diǎn)培養(yǎng)具有從事工程技術(shù)工作所需的扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)以及一定的人文和社會(huì)科學(xué)素養(yǎng),掌握本專業(yè)系統(tǒng)的技術(shù)知識(shí),具有將強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)踐問題能力的高級(jí)應(yīng)用型創(chuàng)新人才。培養(yǎng)目標(biāo)中突出了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要性,因此形成了構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系的總體思路是:按照“卓越培養(yǎng)計(jì)劃”的指導(dǎo),遵循工程教育的思想,推行“敦實(shí)基礎(chǔ)、強(qiáng)化實(shí)踐、著重創(chuàng)新”的辦學(xué)理念,不斷改革課程體系,拓寬產(chǎn)學(xué)研基地,積極探索校企合作聯(lián)合培養(yǎng)模式,增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)比重,探索新的實(shí)踐教學(xué)模式,構(gòu)建新的實(shí)踐教學(xué)體系。
三、多層面煤礦機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建
我校煤礦機(jī)電專業(yè)自2009年開始招生,2012年獲批“卓越計(jì)劃”實(shí)施。在近7年的培養(yǎng)過程中,煤礦機(jī)電專業(yè)本著工程教育的理念,在借鑒其他高校先進(jìn)培養(yǎng)理念的基礎(chǔ)上,實(shí)施方案不斷改進(jìn)、調(diào)整、完善,形成了相對(duì)成熟的多層面實(shí)踐教學(xué)體系,如圖所示。
煤礦機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系根據(jù)工程應(yīng)用型人才素質(zhì)和能力培養(yǎng)要求,按照“卓越工程師計(jì)劃”的工程教育理念,抓住通識(shí)能力和專業(yè)技能兩要素的培養(yǎng),針對(duì)基礎(chǔ)實(shí)踐能力、綜合實(shí)踐能力和工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力三個(gè)不同培養(yǎng)層面,安排不同的課程理論學(xué)習(xí)及相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。
培養(yǎng)體系由三個(gè)模塊組成:基礎(chǔ)實(shí)踐能力模塊、綜合實(shí)踐能力模塊、工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力三個(gè)模塊。
1.基礎(chǔ)實(shí)踐能力模塊:由通識(shí)教育基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和基本技能實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)組成。包括大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、電工電子技術(shù)、機(jī)電傳動(dòng)控制、液壓傳動(dòng)與控制、采掘機(jī)械、流體機(jī)械、礦井運(yùn)輸與提升、礦山供電等專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)技術(shù)課的課程實(shí)驗(yàn),以及金工實(shí)習(xí)、專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)等。該模塊主要是通過演示性、驗(yàn)證性的專業(yè)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)課程專業(yè)課的理解,對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力加以訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和細(xì)致的工作作風(fēng)。
2.綜合實(shí)踐能力模塊:包括專業(yè)實(shí)訓(xùn)、綜合課程設(shè)計(jì)、企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)。例如機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、礦山機(jī)械課程設(shè)計(jì)、數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)等。綜合性課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)、工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的有效途徑。從基本的工程制圖到畢業(yè)設(shè)計(jì)論文,綜合性設(shè)計(jì)旨在引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)專業(yè)知識(shí),結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,做出符合實(shí)際需求的設(shè)計(jì),強(qiáng)化學(xué)生的設(shè)計(jì)理念。生產(chǎn)實(shí)習(xí)目的在于讓學(xué)生通過運(yùn)用學(xué)習(xí)成果,在實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)中掌握基本操作技能和技術(shù)運(yùn)用能力。
3.工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力模塊:包括工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)、專業(yè)實(shí)習(xí)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等環(huán)節(jié)。煤礦機(jī)電專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)中設(shè)置了工程實(shí)踐環(huán)節(jié)共12周,學(xué)生隨機(jī)分配到各家煤礦單位進(jìn)行定崗專業(yè)實(shí)習(xí),鞏固和深化專業(yè)知識(shí),提升專業(yè)實(shí)踐技能,促進(jìn)其職業(yè)養(yǎng)成,得到工程師的初步訓(xùn)練。此外,學(xué)校動(dòng)員學(xué)生積極參與教師的工程項(xiàng)目,在項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中到企業(yè)單位見習(xí)與實(shí)習(xí),將所學(xué)知識(shí)充分利用到工程項(xiàng)目建設(shè)中,逐步增加工程師基本素養(yǎng)的培育。
四、總結(jié)
工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)實(shí)踐教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn),隨著“卓越工程師計(jì)劃”的不斷推進(jìn),基于煤礦機(jī)電專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系也在不斷進(jìn)行完善和改進(jìn)。本文在結(jié)合山東科技大學(xué)煤礦機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)情況的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了多層面的實(shí)踐教學(xué)體系和多元化的實(shí)踐教學(xué)模式,以滿足專業(yè)認(rèn)證要求,改善實(shí)踐教學(xué)效果。值得一提的是,本研究還停留在培養(yǎng)體系的探索上,對(duì)于質(zhì)量評(píng)價(jià)體系、監(jiān)控體系和保障體系并未涉及到,需要在實(shí)踐中進(jìn)一步研究和探索。
參考文獻(xiàn):
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機(jī)電專業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)一、課程定位
“機(jī)電專業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)”是機(jī)電工程專業(yè)一門必修課程,其先修課程是初等數(shù)學(xué),后續(xù)課程為:機(jī)械零件數(shù)控加工、機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工程力學(xué)、數(shù)控編程及操作等專業(yè)課程。這些專業(yè)課程根據(jù)崗位不同,主要分研發(fā)崗位課程、生產(chǎn)崗位課程,學(xué)習(xí)期間學(xué)生還要參加各類技能比賽、考取技能證書,畢業(yè)前要進(jìn)行頂崗實(shí)習(xí)、撰寫畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì)。學(xué)生通過對(duì)數(shù)學(xué)基本知識(shí)的學(xué)習(xí),不僅可以提高其邏輯思維能力、判斷能力,還可以為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供數(shù)學(xué)支持,為專業(yè)問題的解決提供思想方法,所以本課程定位是:為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)服務(wù),為工作崗位的需求服務(wù),為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。
二、機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)生崗位及能力分析
機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)的常見就業(yè)崗位是:機(jī)械(模具)設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢測(cè)、維護(hù)及調(diào)試,技術(shù)改造,產(chǎn)品開發(fā)與營(yíng)銷等。
機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)生需要具備的與數(shù)學(xué)有關(guān)的崗位能力有:能夠正確選擇加工工具與設(shè)備(機(jī)),能夠靈活操作數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工(機(jī)),能夠正確選擇、組裝、檢修設(shè)備的元器件(電),能夠?qū)Ξa(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn),能夠?qū)υO(shè)備狀態(tài)進(jìn)行正確判斷(綜合),企業(yè)決策與管理能力(綜合)。
機(jī)電類專業(yè)課程中與數(shù)學(xué)相關(guān)的能力有:刀具角度、零件尺寸的計(jì)算能力、數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)的參數(shù)計(jì)算能力,會(huì)計(jì)算機(jī)床電流向量,會(huì)對(duì)零件各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析等。
三、設(shè)計(jì)思路
“機(jī)電專業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)”課程設(shè)計(jì),就是通過以上分析,提煉出機(jī)電類專業(yè)學(xué)生需要具備的數(shù)學(xué)能力,以及支撐這類數(shù)學(xué)能力所需的數(shù)學(xué)知識(shí),將機(jī)電專業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容按項(xiàng)目進(jìn)行劃分。采用以實(shí)際問題解決為導(dǎo)向的項(xiàng)目教學(xué)法,輔以案例、任務(wù)驅(qū)動(dòng)和問題導(dǎo)向教學(xué)法,教學(xué)環(huán)節(jié)采用項(xiàng)目式情境引入――數(shù)學(xué)新知學(xué)習(xí)――項(xiàng)目解決導(dǎo)出。整個(gè)教學(xué)遵從數(shù)學(xué)課程的基礎(chǔ)性、針對(duì)性、現(xiàn)代化、互動(dòng)性和層次性原則。
四、教學(xué)目標(biāo)
(一)通識(shí)能力目標(biāo)
1.具有概念互譯能力,能夠?qū)C(jī)電類概念與數(shù)學(xué)概念對(duì)接;2.具有問題轉(zhuǎn)化能力,會(huì)將機(jī)電類問題轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)問題;3.具有運(yùn)算能力,能計(jì)算出數(shù)學(xué)模型的解;4.具有回歸能力,會(huì)將數(shù)學(xué)解回歸成實(shí)際問題的解決辦法;5.具有遷移能力,會(huì)將一個(gè)實(shí)際問題的解決方案遷移成其它問題的解決方案。
(二)專項(xiàng)能力目標(biāo)
會(huì)利用各類方程對(duì)凸輪、齒輪、連桿等機(jī)械構(gòu)件運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行描述、分析與計(jì)算,會(huì)利用微積分對(duì)電路、電機(jī)的電流、電壓等的變化進(jìn)行定量分析與計(jì)算,會(huì)利用微積分計(jì)算工程機(jī)械中受彎構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度,會(huì)利用微積分對(duì)機(jī)械元件進(jìn)行設(shè)計(jì)和性能校核,會(huì)用解析幾何知識(shí)對(duì)數(shù)控編程中的基點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選取與計(jì)算,會(huì)利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)對(duì)加工零件的質(zhì)量、誤差做數(shù)據(jù)分析。
(三)知識(shí)能力目標(biāo)
掌握函數(shù)、三角函數(shù)、參數(shù)方程、極坐標(biāo)基本知識(shí),充分理解極限、連續(xù)、導(dǎo)數(shù)、微分、積分概念,熟練進(jìn)行極限、導(dǎo)數(shù)、微積分基本運(yùn)算,理解常微分方程的概念及求解方法,掌握空間直角坐標(biāo)系、向量、空間平面、直線、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)基本知識(shí)。
(四)素質(zhì)教育目標(biāo)
通過本課程學(xué)習(xí),樹立學(xué)生吃苦耐勞的實(shí)干精神,形成敢于創(chuàng)新的職業(yè)習(xí)慣,養(yǎng)成細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng),具有較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
五、教學(xué)內(nèi)容
整個(gè)教學(xué)內(nèi)容以數(shù)學(xué)知識(shí)體系為主線,以崗位與專業(yè)課程需求的教學(xué)項(xiàng)目為引領(lǐng),構(gòu)建項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容。“機(jī)電專業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)”分為四個(gè)教學(xué)項(xiàng)目,分別是:項(xiàng)目一:機(jī)械構(gòu)件運(yùn)動(dòng)軌跡的描述、測(cè)量與計(jì)算。項(xiàng)目二:機(jī)電工程中受彎構(gòu)件的變形計(jì)算,機(jī)械元件的設(shè)計(jì)計(jì)算、性能校核和優(yōu)化設(shè)計(jì)。項(xiàng)目三:機(jī)械零件的繪制、測(cè)量及加工計(jì)算。項(xiàng)目四:零件測(cè)量精度分析。
四個(gè)教學(xué)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)四個(gè)教學(xué)模塊,分別是:初等數(shù)學(xué)(函數(shù)、參數(shù)方程、極坐標(biāo))、微積分學(xué)(極限與連續(xù)、導(dǎo)數(shù)與微分、不定積分、定積分及其應(yīng)用、常微分方程)、空間解析幾何和空間角度的計(jì)算、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)(隨機(jī)事件及概率計(jì)算、隨機(jī)變量、隨機(jī)變量的數(shù)字特征)。
六、情景設(shè)計(jì)
在項(xiàng)目四(零件測(cè)量精度分析)中采用的情境是:要對(duì)一批零件的加工精度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,通常首先對(duì)每個(gè)零件的尺寸進(jìn)行測(cè)量并記錄,然后將尺寸劃分成數(shù)個(gè)等長(zhǎng)度的區(qū)間段,統(tǒng)計(jì)各個(gè)區(qū)間段內(nèi)的零件數(shù)目,最后在平面直角坐標(biāo)系里,以每個(gè)區(qū)間的中點(diǎn)為橫坐標(biāo),以該區(qū)間內(nèi)的零件數(shù)占總零件數(shù)的百分比為縱坐標(biāo),畫出若干個(gè)離散點(diǎn),將這些離散點(diǎn)用光滑曲線連起來,就得到了零件尺寸的正態(tài)分布圖。由此情境進(jìn)入概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)的學(xué)習(xí)。
七、首末次課設(shè)計(jì)
(一)第一次課設(shè)計(jì)
環(huán)節(jié)一:暢所欲言
學(xué)生自由發(fā)言,介紹對(duì)機(jī)電類專業(yè)的認(rèn)識(shí)、對(duì)本門課程的認(rèn)識(shí)、希望從本課程的學(xué)習(xí)中獲得什么等。
環(huán)節(jié)二:項(xiàng)目展示
展示機(jī)電專業(yè)中需要的數(shù)學(xué)知識(shí),明確學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目的。
環(huán)節(jié)三:課程要求
教師介紹本課程的特點(diǎn)、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)要求,考核標(biāo)準(zhǔn)。
環(huán)節(jié)四:分組交流學(xué)生分組交流自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃和目標(biāo)。
(二)最后一次課設(shè)計(jì)
環(huán)節(jié)一:談?wù)勈斋@
每個(gè)學(xué)生談?wù)劚菊n程的學(xué)習(xí)收獲,老師補(bǔ)充,進(jìn)行課程總結(jié)。
環(huán)節(jié)二:秀秀實(shí)力,分組進(jìn)行
1.計(jì)算交流電路中電阻元件從電源吸收的平均功率
2.用微分方程知識(shí)分析機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的阻尼現(xiàn)象及特點(diǎn)。
環(huán)節(jié)三:評(píng)評(píng)成果
各小組之間開展互評(píng)打分,教師參與評(píng)價(jià)并進(jìn)行評(píng)分。
八、考核方式
1.學(xué)習(xí)態(tài)度考核:10%。學(xué)習(xí)態(tài)度包括課前預(yù)習(xí)、課堂紀(jì)律、課堂參與度、作業(yè)完成情況;
2.完成項(xiàng)目情況考核:30%。包括完成項(xiàng)目過程中表現(xiàn)出的數(shù)學(xué)互譯能力、模型構(gòu)建能力、計(jì)算能力、創(chuàng)新能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問題的能力。
3.期末考試考核:60%。期末進(jìn)行閉卷考試,考查一學(xué)期所學(xué)基本數(shù)學(xué)知識(shí)及運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。
九、設(shè)計(jì)效果
通過項(xiàng)目化課程設(shè)計(jì),學(xué)生學(xué)習(xí)目的明確,學(xué)習(xí)態(tài)度由被動(dòng)變主動(dòng),由消極變積極,學(xué)習(xí)熱情大大提高,解決問題的能力顯著提升。授課內(nèi)容由原來的單純數(shù)學(xué)知識(shí)變?yōu)榕c專業(yè)有機(jī)結(jié)合的數(shù)學(xué)知識(shí),因此知識(shí)結(jié)構(gòu)由一元變多元,由枯燥變豐富,又因?yàn)樵黾恿讼鄳?yīng)專業(yè)課知識(shí),課程改革后對(duì)數(shù)學(xué)老師提出了更高的要求,由單一變綜合,由閉塞到開放;要從過去以紙上推演、證明為主的數(shù)學(xué)操作,轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫I(yè)軟件為主進(jìn)行運(yùn)算的數(shù)學(xué)操作。不僅要熟諳數(shù)學(xué)知識(shí),還要了解機(jī)電行業(yè)專業(yè)知識(shí);不僅要會(huì)解決數(shù)學(xué)問題,還要會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)問題。
關(guān)鍵詞:人機(jī)工程學(xué);課程建設(shè);技術(shù)應(yīng)用
工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)工業(yè)設(shè)計(jì)教育的特征在于綜合性、實(shí)踐性和創(chuàng)造性。其中綜合性意味著設(shè)計(jì)中的知識(shí)涵蓋了科學(xué)和人文領(lǐng)域(Narvaez2008)[1]。Hoadley與Cox(2009)年認(rèn)為,“設(shè)計(jì)是人類活動(dòng)中的重要一課,因?yàn)樗B接著理論和實(shí)踐,是用來解決不合理的結(jié)構(gòu)、開放性問題的科學(xué)活動(dòng)”[2]。設(shè)計(jì)知識(shí)不是簡(jiǎn)單的信息,它不能直接以傳統(tǒng)的方式直接教給學(xué)生(WenzhiChen,2010)[3]。《人機(jī)工程學(xué)》課程作為一門工業(yè)設(shè)計(jì)等所有從事與人有關(guān)的設(shè)計(jì)專業(yè)的主要專業(yè)必修課,卻還在遵循傳統(tǒng)的“課堂理論知識(shí)灌輸+課后知識(shí)性問答作業(yè)+課終閉卷考試”[4]的模式進(jìn)行教學(xué),忽視了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我校自《人機(jī)工程學(xué)》課程開設(shè)以來,教研組成員立足于學(xué)校技術(shù)應(yīng)用型本科的特色定位,根據(jù)理工科生源的知識(shí)結(jié)構(gòu)特征組織教學(xué),逐漸形成了注重運(yùn)用理論進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐、以機(jī)電產(chǎn)品為主要研究對(duì)象的課程特色,但在課程教學(xué)中還存在不少問題。比如,人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)案例不足,具體如何應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)知識(shí)解決設(shè)計(jì)問題的細(xì)節(jié)不夠深入等。在此次課程建設(shè)中,課題組對(duì)本課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段、考核方式進(jìn)行了進(jìn)一步探索、改革,注重知識(shí)、能力、素質(zhì)的全面培養(yǎng),以設(shè)計(jì)課題為主線引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)人機(jī)工程學(xué),從而培養(yǎng)學(xué)生具備以人為本的設(shè)計(jì)素養(yǎng),靈活運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐。
一、《人機(jī)工程學(xué)》課程建設(shè)目標(biāo)
《人機(jī)工程學(xué)》課程既具有相對(duì)的獨(dú)立性,又具有較強(qiáng)的延續(xù)性和整體性,是工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的一門具有基礎(chǔ)性質(zhì)的專業(yè)課程,是工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生進(jìn)入本專業(yè)各個(gè)設(shè)計(jì)方向?qū)W習(xí)的基礎(chǔ),屬于承上啟下的一門專業(yè)課程。在課程建設(shè)之初,依據(jù)學(xué)校定位、專業(yè)特色定位及課程性質(zhì)明確了課程的建設(shè)目標(biāo)。
(一)使學(xué)生初步掌握人機(jī)工程的基本原則與方法,培養(yǎng)“以人為本”的設(shè)計(jì)素質(zhì)
通過《人機(jī)工程學(xué)》課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生了解人機(jī)工程學(xué)學(xué)科的基本理論體系,初步學(xué)會(huì)從人機(jī)工程學(xué)的基本原則和方法出發(fā),對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)方面的改良與創(chuàng)新。在理論知識(shí)傳授的同時(shí),培養(yǎng)學(xué)生“以人為本”的設(shè)計(jì)素質(zhì)。
(二)通過搭建從理論到實(shí)踐的橋梁,使學(xué)生能創(chuàng)造性地提出人機(jī)工程解決方案
以往的《人機(jī)工程學(xué)》課程中,理論偏多,缺少理論向?qū)嵺`的延伸。在課程改革中,需要在教學(xué)的每一個(gè)階段,通過一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目或設(shè)計(jì)分析,使學(xué)生體驗(yàn)人機(jī)工程在設(shè)計(jì)中的運(yùn)用,幫助學(xué)生樹立起正確的設(shè)計(jì)意識(shí),并能創(chuàng)造性地提出人機(jī)工程解決方案。
(三)教學(xué)內(nèi)容具有鮮明的專業(yè)特色
在專業(yè)建設(shè)與發(fā)展過程中,我校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)明確“以工業(yè)產(chǎn)品為主要對(duì)象,以面向機(jī)電、儀器儀表產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)”為特色。因此,在人機(jī)工程學(xué)課程建設(shè)中,尤其突出人機(jī)工程學(xué)在大中型機(jī)電產(chǎn)品、儀器儀表中的運(yùn)用,為培養(yǎng)機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)人才打下良好的基礎(chǔ)。
二、教學(xué)內(nèi)容的改革
作為一門交叉性、邊緣性、綜合性的學(xué)科,人機(jī)工程學(xué)的教學(xué)內(nèi)容涉及面廣,48教學(xué)課時(shí)內(nèi)不可能面面俱到,然而通過精講多練,進(jìn)行課程教學(xué)內(nèi)容的整合與刪減,以基本理論為核心,以設(shè)計(jì)項(xiàng)目作為主線,將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行貫穿,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性,從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育于一體。主要體現(xiàn)在:
(一)循序漸進(jìn)、舉一反三的課程教學(xué)鏈
采用“理論教學(xué)——實(shí)驗(yàn)教學(xué)——單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)——小課題設(shè)計(jì)——課程設(shè)計(jì)”的教學(xué)鏈,以設(shè)計(jì)項(xiàng)目為主線組織教學(xué),貫穿教學(xué)內(nèi)容。對(duì)原有人機(jī)工程學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合,突出重點(diǎn),精講難點(diǎn),著重講述人的生理和心理特性在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用,突出知識(shí)的應(yīng)用,學(xué)會(huì)以人為本發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題,綜合考慮各因素,解決人機(jī)工程學(xué)問題。
(二)注重由理論到實(shí)踐的設(shè)計(jì)案例分析與設(shè)計(jì)項(xiàng)目
通過單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)、小課題設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)三個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié),提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。通過實(shí)驗(yàn),使得學(xué)生掌握常用的人機(jī)實(shí)驗(yàn)方法,并逐步能自己設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。小課題設(shè)計(jì)是體驗(yàn)一些小型手工具產(chǎn)品(如電吹風(fēng)、牙刷、美工刀、錘子、榔頭等),分析現(xiàn)有產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn),提出自己的設(shè)計(jì)改良方案,并與原產(chǎn)品作對(duì)比分析,制作改良模型,體驗(yàn)設(shè)計(jì)的成效。在后續(xù)的課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)中針對(duì)電動(dòng)工具等機(jī)電類產(chǎn)品進(jìn)行深入的分析與設(shè)計(jì)。
(三)注重突出我校“機(jī)電產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)”的專業(yè)特色
在教學(xué)內(nèi)容中,結(jié)合機(jī)床、交通工具等典型機(jī)電產(chǎn)品分析人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用方法。在小課題設(shè)計(jì)中,分析體驗(yàn)小型手工具產(chǎn)品,幫助學(xué)生初步體驗(yàn)機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般原則與方法,在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中對(duì)機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行深入分析與設(shè)計(jì),在工作室設(shè)計(jì)等綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)中選用機(jī)電產(chǎn)品作為主要設(shè)計(jì)實(shí)踐對(duì)象,并與相應(yīng)的企業(yè)與設(shè)計(jì)公司建立緊密的聯(lián)系,成功搭建起“理論”到“設(shè)計(jì)”的橋梁。
三、開放創(chuàng)新的教學(xué)方式與考核方式
人機(jī)工程學(xué)是工業(yè)設(shè)計(jì)課程中的一門理論性較強(qiáng)的學(xué)科,在教學(xué)過程中通過以學(xué)生為中心,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與,在設(shè)計(jì)項(xiàng)目的各個(gè)階段有機(jī)地引入相關(guān)的支撐知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(一)校企聯(lián)合的“多講”教學(xué)團(tuán)隊(duì)
在設(shè)計(jì)分析與實(shí)踐環(huán)節(jié)中,將不同研究領(lǐng)域的教師或者教師與設(shè)計(jì)公司資深的設(shè)計(jì)師、企業(yè)技術(shù)人員形成教學(xué)團(tuán)隊(duì),以講座、workshop等形式共同參與教學(xué),形成教師間相互啟發(fā)、相互激勵(lì)、相互促進(jìn)的“多講”模式[5]。例如,在講解人體數(shù)據(jù)、手工具人機(jī)限定時(shí),邀請(qǐng)以此為主要研究?jī)?nèi)容的老師做講座,了解前沿知識(shí),了解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。在具體設(shè)計(jì)手工具時(shí),邀請(qǐng)校企合作單位的相關(guān)工程師、設(shè)計(jì)師講解他們的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)限制,幫助學(xué)生理解人機(jī)原則。在設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)階段,校內(nèi)教師與校外教師組成評(píng)圖小組,共同對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià),避免教師的一家之言,保證評(píng)價(jià)的公正性、有效性,能更全面地評(píng)價(jià)方案。
(二)開放創(chuàng)新的過程教學(xué)模式
在教學(xué)方法上,以L.Stenhouse的“過程模式”理論為教學(xué)方法理論依據(jù),積極采用參與互動(dòng)式、體驗(yàn)式、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、案例教學(xué)法和發(fā)腦風(fēng)暴訓(xùn)練等現(xiàn)代教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。互動(dòng)教學(xué):學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)以小組討論方式對(duì)某些案例或問題進(jìn)行專題討論,如讓學(xué)生從人機(jī)工程學(xué)角度進(jìn)行優(yōu)秀產(chǎn)品的分析評(píng)價(jià),提高鑒別能力和創(chuàng)新能力,初步掌握人機(jī)分析方法;在座椅設(shè)計(jì)章節(jié)之后,精心組織、鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)一些名家設(shè)計(jì)的座椅提出自己的觀點(diǎn)、看法,從而避免了教師上課“一言堂”的做法,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。體驗(yàn)教學(xué):在課堂作業(yè)中,有一個(gè)是要求學(xué)生自己測(cè)量小組成員的人體尺寸,分析在人體尺寸數(shù)據(jù)中的百分比,通過體驗(yàn)對(duì)人體數(shù)據(jù)與測(cè)量有了直觀的認(rèn)識(shí)。小課題設(shè)計(jì)是通過體驗(yàn)現(xiàn)有手工具的人機(jī)設(shè)計(jì),提出改良方案,并制作模型體驗(yàn)改良效果。在試用產(chǎn)品以及設(shè)計(jì)過程中,使學(xué)生逐漸掌握人機(jī)設(shè)計(jì)原則以及最終的人機(jī)效果檢驗(yàn)方式。現(xiàn)場(chǎng)教學(xué):在部分章節(jié)中,通過參觀、現(xiàn)場(chǎng)講解,讓學(xué)生體驗(yàn)觸摸感受設(shè)計(jì),如儀器儀表、手工具設(shè)計(jì),從而對(duì)設(shè)計(jì)有直觀的認(rèn)識(shí)。案例教學(xué):結(jié)合優(yōu)秀實(shí)例,包括校企合作企業(yè)的設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行講解人機(jī)工程學(xué)基本理論,引入方案投標(biāo)、設(shè)計(jì)比賽,學(xué)練結(jié)合,教學(xué)內(nèi)容也就更為有血有肉,有針對(duì)性。頭腦風(fēng)暴訓(xùn)練:在設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)完成一定數(shù)量的設(shè)計(jì)方案,意在培養(yǎng)他們的發(fā)散性聯(lián)想和創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)想象力。
(三)階段性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)、校內(nèi)校外評(píng)價(jià)相結(jié)合的多維評(píng)價(jià)模式
工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)在知識(shí)、能力結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)態(tài)度等方面的要求有著自身的特點(diǎn),在課程教學(xué)中注重過程,培養(yǎng)學(xué)生按照程序提出問題、分析問題和解決問題的能力,不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。《人機(jī)工程學(xué)》課程評(píng)價(jià)采用階段性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的模式,對(duì)學(xué)生在每一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)、作業(yè)情況進(jìn)行考查,結(jié)合期末的理論性知識(shí)的考核,充分體現(xiàn)過程教學(xué)思想。同時(shí),在與企業(yè)合作的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,最終的考核由企業(yè)人員參與或以企業(yè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為主,教師為輔,學(xué)生相互的評(píng)價(jià)也占一定評(píng)價(jià)比例,多方綜合評(píng)定學(xué)生的成績(jī),實(shí)現(xiàn)“多維考核”的形式,從而更能觸動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在陳述最終方案時(shí),采用每個(gè)小組陳述總體思想,每個(gè)學(xué)生用一定時(shí)間闡述自己的設(shè)計(jì),充分鍛煉了學(xué)生,也是學(xué)生與教師、企業(yè)人員,學(xué)生之間相互交流學(xué)習(xí)的重要過程。
四、總結(jié)
CDIO教學(xué)內(nèi)容自動(dòng)線安裝與調(diào)試高等職業(yè)院校機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè),主要培養(yǎng)在機(jī)電設(shè)備制造企業(yè)、自動(dòng)化生產(chǎn)企業(yè)從事機(jī)械零件測(cè)繪與加工工藝編制、機(jī)械零件檢驗(yàn)與裝配、機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試與檢修、自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)安裝調(diào)試與維護(hù)、產(chǎn)品銷售及售后服務(wù)等工作,適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的高素質(zhì)技能型人才。自動(dòng)線安裝與調(diào)試課程是機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程,該課程的主要任務(wù)是講解和訓(xùn)練自動(dòng)生產(chǎn)線安裝、調(diào)試與維護(hù)所需的理論知識(shí)和實(shí)踐技能,旨在加強(qiáng)學(xué)生綜合技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐技能的培養(yǎng)。CDIO是英文單詞構(gòu)思Conceive、設(shè)計(jì)Design、實(shí)施Implement、運(yùn)行Operate,其核心理念是“做中學(xué)、學(xué)中做”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”,關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、認(rèn)知規(guī)律以及職業(yè)成長(zhǎng)的規(guī)律,在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)突出對(duì)學(xué)生職業(yè)技能的培養(yǎng)。
一、課程定位
1.課程性質(zhì)。機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)面向機(jī)電設(shè)備的操作、機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試、機(jī)電設(shè)備維護(hù)與管理以及機(jī)電產(chǎn)品銷售四個(gè)崗位,根據(jù)崗位的典型工作任務(wù)分析出,通過在校學(xué)習(xí)學(xué)生需要掌握三項(xiàng)專業(yè)核心能力:機(jī)電設(shè)備安裝、調(diào)試與維修能力、機(jī)電設(shè)備管理能力、機(jī)電一體化技術(shù)集成應(yīng)用能力。每一項(xiàng)能力都有相應(yīng)的專業(yè)核心課程支撐。自動(dòng)線安裝與調(diào)試課程是一門支撐“機(jī)電一體化技術(shù)集成應(yīng)用能力”的專業(yè)核心課程,同時(shí)也輔助“機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試與維護(hù)能力”的鍛煉和提升。
2.課程目標(biāo)。自動(dòng)線安裝與調(diào)試課程的主要任務(wù),是講解和訓(xùn)練自動(dòng)生產(chǎn)線安裝、調(diào)試與維護(hù)所需的理論知識(shí)和實(shí)踐技能,旨在加強(qiáng)學(xué)生綜合技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐技能的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)相關(guān)的知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)。
知識(shí)目標(biāo):掌握自動(dòng)化生產(chǎn)線的組成及其工作原理;掌握氣動(dòng)控制技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用;掌握傳感檢測(cè)技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用;掌握電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用。
技能目標(biāo):能正確安裝與調(diào)試自動(dòng)線機(jī)械及氣動(dòng)元件;能正確分析自動(dòng)線中氣動(dòng)控制回路,并對(duì)其進(jìn)行安裝與調(diào)試;能正確分析自動(dòng)線中電氣控制系統(tǒng),并對(duì)其進(jìn)行接線;掌握自動(dòng)線中PLC控制程序的編寫;掌握自動(dòng)線觸摸屏人機(jī)界面的組態(tài)。
素質(zhì)目標(biāo):培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作,組織溝通的能力;培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)習(xí)慣;培養(yǎng)探索欲望、創(chuàng)新能力;培養(yǎng)工作中的質(zhì)量意識(shí)、安全意識(shí)。
3.與相關(guān)課程的銜接。自動(dòng)線安裝與調(diào)試課程是機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程,本課程的前導(dǎo)課程有:簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)、電工操作與工藝實(shí)施、液壓與氣壓元件及系統(tǒng)的組裝與調(diào)試、機(jī)電控制技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、機(jī)電設(shè)備PLC控制的實(shí)施。本課程的后續(xù)課程有:機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作、機(jī)電設(shè)備管理。
二、課程設(shè)計(jì)
1.課程內(nèi)容選取原則
(1)職業(yè)性。教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合,重視學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成。
(2)適應(yīng)性。符合高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律,教學(xué)內(nèi)容遵循由淺入深、由單一到綜合教學(xué)規(guī)律。
(3)實(shí)踐性。以學(xué)生為主體,強(qiáng)調(diào)實(shí)踐動(dòng)手能力。
(4)針對(duì)性。教學(xué)內(nèi)容需適應(yīng)企業(yè)對(duì)自動(dòng)線安裝與調(diào)試的崗位需求。
2.課程內(nèi)容選取步驟。針對(duì)自動(dòng)線安裝與調(diào)試課程進(jìn)行企業(yè)調(diào)研,總結(jié)該課程所面向的崗位主要有:生產(chǎn)線操作、生產(chǎn)線控制編程、生產(chǎn)線安裝與調(diào)試、生產(chǎn)線維修以及生產(chǎn)線維護(hù)管理,通過分析這些崗位的典型工作任務(wù)總結(jié)職業(yè)能力,針對(duì)職業(yè)能力篩選課程的教學(xué)內(nèi)容,按照職業(yè)成長(zhǎng)規(guī)律和學(xué)習(xí)規(guī)律將教學(xué)內(nèi)容整合成由淺到深、由單一到綜合的七個(gè)教學(xué)項(xiàng)目(課程內(nèi)容具體的選取步驟如圖1所示)。
3.課程內(nèi)容組織。根據(jù)機(jī)電一體化行業(yè)的發(fā)展需求和職業(yè)崗位所需的知識(shí)能力素質(zhì)要求,打破傳統(tǒng)的學(xué)科體系課程內(nèi)容結(jié)構(gòu),以“項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的形式,對(duì)課程進(jìn)行重構(gòu)。本課程針對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線安裝、調(diào)試與維護(hù)工作設(shè)計(jì)了七個(gè)項(xiàng)目,每個(gè)項(xiàng)目都有相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和理論教學(xué)內(nèi)容,以實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容為主。教學(xué)內(nèi)容以實(shí)際自動(dòng)生產(chǎn)線裝備為載體。每個(gè)項(xiàng)目選取相應(yīng)的工作單元為載體,載體選取突出服務(wù)面向的行業(yè)特色,載體及時(shí)更新,吸納新知識(shí)、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)。七個(gè)項(xiàng)目以30個(gè)學(xué)習(xí)性工作任務(wù)驅(qū)動(dòng),計(jì)劃總課時(shí)是64學(xué)時(shí)(課程內(nèi)容組織及課時(shí)分配如表1所示)。
三、結(jié)束語
本文基于CDIO教學(xué)理念,構(gòu)建了機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程《自動(dòng)線安裝與調(diào)試》的教學(xué)體系,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、提高了學(xué)生專業(yè)技能的實(shí)踐能力、培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作等職業(yè)素養(yǎng)。為了更好地提高教學(xué)效果,具體的CDIO教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施需要良好的教學(xué)設(shè)施和高素質(zhì)的“雙師型”師資隊(duì)伍作支撐。因此,如何為該課程培養(yǎng)高素質(zhì)的師資隊(duì)伍、如何設(shè)計(jì)高質(zhì)量的教學(xué)項(xiàng)目以保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和效率,以及項(xiàng)目實(shí)施的具體方法和手段都需要進(jìn)一步探討和研究。
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