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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.
關(guān)鍵詞: 信息化遠(yuǎn)程教育;機(jī)電一體化;實(shí)踐教學(xué)
Key words: informationalized remote education;mechanical and electrical integration;practice teaching
中圖分類號(hào):G643.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2014)02-0250-02
0 引言
信息化遠(yuǎn)程教育作為一種全新的教學(xué)模式,一直延續(xù)到到多媒體、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、電視直播、電子黑板等現(xiàn)代教學(xué)媒體及設(shè)備,用新的教育理念將教學(xué)信息資源共享、共建、共開(kāi)發(fā)。一般而言,圍繞教學(xué)活動(dòng)為中心開(kāi)展的信息化遠(yuǎn)程教育平臺(tái),學(xué)習(xí)任務(wù)可以不局限于教室內(nèi)進(jìn)行,隨時(shí)隨地都可以進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng),對(duì)于教師而言還可以在平臺(tái)上教學(xué)課件,實(shí)時(shí)更新學(xué)習(xí)內(nèi)容,補(bǔ)充學(xué)生的知識(shí)容量,同時(shí)還可對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、檢查、考核評(píng)估。對(duì)于學(xué)生而言,可以不局限于示教空間的學(xué)習(xí),還能及時(shí)與老師在平臺(tái)上溝通解惑。以下是一個(gè)遠(yuǎn)程培訓(xùn)課程的過(guò)程:
信息化教育遠(yuǎn)程平臺(tái)是描述了一個(gè)完整的教育信息化系統(tǒng)。該平臺(tái)以“縱橫交錯(cuò)”的邏輯關(guān)系支撐整個(gè)教育信息化系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。所謂“橫”指的是基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)、應(yīng)用集成,信息交換平臺(tái)、教育信息化應(yīng)用系統(tǒng)、電子校園信息門戶,模塊間相互關(guān)聯(lián),形成平衡的整體業(yè)務(wù)能力;而“縱”則指開(kāi)發(fā)工具、安全管理,運(yùn)營(yíng)維護(hù),提供了系統(tǒng)安全,管理和開(kāi)發(fā)的能力。
1 信息化遠(yuǎn)程教育對(duì)“機(jī)電一體化技術(shù)”課程的教學(xué)構(gòu)建
1.1 教學(xué)方法的改變 機(jī)電一體化技術(shù)是一門綜合理論性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,涉及知識(shí)面廣、容量大。傳統(tǒng)的教學(xué)方法都是按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成功能,將機(jī)電一體化系統(tǒng)分為若干個(gè)功能模塊,逐一進(jìn)行講解,例如分別講解機(jī)械本體功能模塊,傳感檢測(cè)功能模塊,自動(dòng)控制技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電氣控制與PLC、傳感器技術(shù)、液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)中央控制功能模塊等等,傳統(tǒng)的教學(xué)方法是將這些模塊分割教學(xué),割裂了機(jī)電一體化系統(tǒng)各個(gè)功能模塊之間的有機(jī)聯(lián)系,從而造成了學(xué)生學(xué)不能用,用不知所用等弊端。就教師而言,由于課程綜合性強(qiáng),對(duì)教師的整體知識(shí)貫通面要求較高,而模塊分割的實(shí)踐教學(xué)模式化,不能有機(jī)地銜接與貫穿,教學(xué)內(nèi)容缺乏對(duì)學(xué)生的吸引力;就學(xué)生而言,學(xué)生認(rèn)為本課程的學(xué)習(xí)是對(duì)前面所學(xué)課程知識(shí)的復(fù)習(xí),缺乏機(jī)電一體化技術(shù)綜合運(yùn)用的能力。信息化遠(yuǎn)程教育采用遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)多點(diǎn)雙向交互式多媒體仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)跨越時(shí)間和空間的信息傳遞過(guò)程,有效地結(jié)合各種教育資源的優(yōu)勢(shì),讓平臺(tái)教學(xué)服務(wù),更生動(dòng)、更大質(zhì)量的傳遞教師所要講授的內(nèi)容。因此,特別適合于在機(jī)電一體化教學(xué)中的應(yīng)用。例如,在進(jìn)行自動(dòng)化流水線的教學(xué)中,可結(jié)合信息化遠(yuǎn)程教育中的共享課件資源展示企業(yè)自動(dòng)化流水線生產(chǎn)的全過(guò)程,從自動(dòng)上料、傳輸、加工、檢測(cè)和入庫(kù)等各環(huán)節(jié)了解機(jī)電一體化運(yùn)用環(huán)境、機(jī)電一體化的分類、工作狀態(tài)和系統(tǒng)組成,從情景上讓學(xué)生認(rèn)知機(jī)電一體化技術(shù)的學(xué)習(xí)領(lǐng)域,使學(xué)習(xí)過(guò)程具體化,克服傳統(tǒng)教學(xué)中抽象化的描述,促進(jìn)學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)習(xí)熱情。
1.2 構(gòu)建新的教學(xué)模式 “機(jī)電一體化技術(shù)”知識(shí)面寬泛,在內(nèi)容的選取上應(yīng)緊緊圍繞工作任務(wù)完成的需要展開(kāi),以技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)為核心,體現(xiàn)“做中學(xué),學(xué)中做”的教學(xué)理念,將所有知識(shí)貫穿于子任務(wù)中。以工作任務(wù)為中心,以網(wǎng)絡(luò)模擬仿真與實(shí)際操作為載體,讓理論知識(shí)穿針引線,幫助學(xué)生掌握知識(shí)、技能、方法。融“教、學(xué)、做”于一體,提高學(xué)生的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力,與社會(huì)接軌成為實(shí)用的職業(yè)技術(shù)人才。例如,在工業(yè)機(jī)器人子任務(wù)中,先從資源庫(kù)中調(diào)取工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化流水線上的工作過(guò)程,從不同的行業(yè)了解機(jī)器人的種類;從機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡分析機(jī)械手的自由度,熟悉機(jī)械手的結(jié)構(gòu);了解機(jī)械手的機(jī)械傳動(dòng)和電氣驅(qū)動(dòng);傳感器的類型及人機(jī)交互系統(tǒng)等,在此基礎(chǔ)上用三維動(dòng)態(tài)圖像展示機(jī)器人的整個(gè)組裝環(huán)節(jié),這個(gè)時(shí)候教師使用一個(gè)稱為“黑板”(Blackboard)的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)工具平臺(tái)提出子任務(wù),分析說(shuō)明任務(wù)中的技能要求目標(biāo),讓學(xué)生在遠(yuǎn)程資源平臺(tái)上找資料,小組間用BBS互相討論,并且及時(shí)與教師在線交流,探討方案,做出工作計(jì)劃,教師審核通過(guò)。具體設(shè)施時(shí)學(xué)生用信息化遠(yuǎn)程平臺(tái)上共享的仿真系統(tǒng),通過(guò)仿真模擬再現(xiàn)完成整個(gè)任務(wù)的全過(guò)程,教師還可以通過(guò)仿真系統(tǒng)中的故障設(shè)置排除模塊對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核,然后提交電子檔的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,自測(cè),評(píng)估。實(shí)踐證明這種教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手組裝機(jī)器人的欲望,提高了到手能力。
2 拓展視野體會(huì)樂(lè)趣
機(jī)電一體化技術(shù)傳統(tǒng)教學(xué)模式中為了加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解,常在結(jié)束課之前布置作業(yè),或者老師在最后做小結(jié)。而遠(yuǎn)程教育資源可以利用“聲像并茂”的模擬仿真視頻更能使學(xué)生加深對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)課程的理解。如在機(jī)器人課題完成之后,讓學(xué)生實(shí)時(shí)在線觀看校企合作共同構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻,現(xiàn)場(chǎng)再現(xiàn)師兄師姐們進(jìn)入企業(yè)的工作情況,便于學(xué)生理解自己所完成的課題在實(shí)際運(yùn)用工作中的重要性,也加深了對(duì)課題中出現(xiàn)問(wèn)題的掌握和理解。同時(shí),在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上,開(kāi)放教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、講義教案、習(xí)題、多媒體課件和圖片視頻等課程資料,學(xué)生可以隨時(shí)上網(wǎng)查閱和下載。積極開(kāi)展課程試題庫(kù)和項(xiàng)目庫(kù)建設(shè),不斷豐富和完善課程習(xí)題、試題、項(xiàng)目文檔、項(xiàng)目圖片和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)等學(xué)習(xí)素材,通過(guò)多種模式使學(xué)生深入了解課程具體內(nèi)容,并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng),在BBS論壇上與同學(xué)老師共同探討,用模擬仿真系統(tǒng)軟件驗(yàn)證設(shè)想,提交電子版作業(yè),老師對(duì)學(xué)生提交的作業(yè)進(jìn)行檢查和答疑,提高了效率和針對(duì)性。網(wǎng)絡(luò)資源的豐富資料使學(xué)生可以充分利用課余時(shí)間自主學(xué)習(xí),提高學(xué)生的自學(xué)能力,同時(shí)使學(xué)生了解機(jī)電一體化的最新發(fā)展情況,擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面,使學(xué)生真正吸收課程內(nèi)容,掌握機(jī)電一體化領(lǐng)域知識(shí)和技能。
3 結(jié)束語(yǔ)
建設(shè)好信息化遠(yuǎn)程教學(xué),且與傳統(tǒng)知識(shí)講授有機(jī)結(jié)合并融為一體,能有效地節(jié)約教學(xué)資源,提高教師的工作效率,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)新精神,提高學(xué)習(xí)效率和效果,實(shí)現(xiàn)工學(xué)一體化的培養(yǎng)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn):
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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.
關(guān)鍵詞: 機(jī)電一體化;虛擬樣機(jī);CDIO
Key words: mechatronics;virtual prototype;CDIO
中圖分類號(hào):G42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2011)02-0216-02
0引言
2001年,由美國(guó)麻省理工學(xué)院、瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)、瑞典皇家技術(shù)學(xué)院等4所大學(xué)合作開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的工程教育模式,稱為CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)模式。CDIO大綱以構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作為主線,綜合地考慮了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人和職業(yè)的技能及團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通的人際技能,及在整個(gè)企業(yè)、社會(huì)環(huán)境下進(jìn)行CDIO的過(guò)程。近年來(lái),東北石油大學(xué)機(jī)電工程系將CDIO模式引入到實(shí)踐與工程應(yīng)用性較強(qiáng)的“機(jī)電一體化”課程建設(shè)中,以提高課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,本文就其實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中的一些認(rèn)識(shí)作以探討。
1現(xiàn)狀分析
“機(jī)電一體化”是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課程,它在培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力所需的知識(shí)、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)中,占有十分重要的地位。課程的任務(wù)是使學(xué)生以系統(tǒng)的角度理解和掌握機(jī)電一體化技術(shù),包括機(jī)械、檢測(cè)、控制、計(jì)算機(jī)軟硬件等方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能,學(xué)會(huì)典型機(jī)電一體化系統(tǒng)的分析和綜合方法,具備進(jìn)行現(xiàn)代機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。隨著機(jī)械和電子工業(yè)發(fā)展到新的階段,現(xiàn)代機(jī)械必然是由計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng),理論性與實(shí)踐性聯(lián)系密切、工程實(shí)用性強(qiáng)是該課程最大的特點(diǎn)。近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐表明:原有的課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)實(shí)踐等,已不能適應(yīng)“寬口徑、重實(shí)踐、應(yīng)用型”的現(xiàn)代工程教育發(fā)展潮流。究其原因,主要有以下幾個(gè)方面。
1.1 課程內(nèi)容繁雜。機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、信息處理技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)的融合。以系統(tǒng)的角度理解和掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作原理及其應(yīng)用是教學(xué)的中心內(nèi)容,這對(duì)教師和學(xué)生都提出了非常高的要求。但是針對(duì)具體系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究時(shí),常會(huì)出現(xiàn)“一葉障目”,以偏概全之感,并無(wú)總體把握的能力和認(rèn)識(shí)。
1.2 概念抽象,理論繁瑣,并且插圖多、公式多、敘述內(nèi)容多,教師不易抓住教學(xué)重點(diǎn),學(xué)生學(xué)起來(lái)也常感到力不從心,對(duì)某些理論問(wèn)題似是而非、模糊不清、嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致學(xué)不下去。
1.3 教材存在局限性。目前現(xiàn)有的教材雖然版本繁多,但各有局限,在多達(dá)幾十種版本的有關(guān)教材中,內(nèi)容的編排大致相似,框架相同。在選材上為了照顧到內(nèi)容的完整性,主次不分明,重點(diǎn)不突出,尤其是典型機(jī)電一體化系統(tǒng)章節(jié),往往虎頭蛇尾,沒(méi)有受到足夠的重視,不能起到綜合和系統(tǒng)總結(jié)的作用。
1.4 理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)情況嚴(yán)重,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少且針對(duì)性不強(qiáng),學(xué)生不能感受到實(shí)踐的趣味性、知識(shí)性和實(shí)驗(yàn)成功后的成就感,更不要說(shuō)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
針對(duì)上述這些情況,如何幫助學(xué)生以系統(tǒng)的觀點(diǎn)深入理解知識(shí)、掌握知識(shí),如何培養(yǎng)與增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手操作能力,如何讓學(xué)生學(xué)以致用,始終保持較高的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí),是課程教學(xué)的難點(diǎn)所在。
2基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的CDIO教學(xué)理念
目前全國(guó)有近百所高校開(kāi)展了CDIO項(xiàng)目的實(shí)踐和探索工作,汕頭大學(xué)、成都信息工程學(xué)院等院校已經(jīng)取得了顯著的成績(jī)。調(diào)研發(fā)現(xiàn),實(shí)施CDIO戰(zhàn)略是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程,需要很大資金投入和人員投入。根據(jù)自身實(shí)際情況,我們確立首先以虛擬樣機(jī)技術(shù)為載體,按照CDIO戰(zhàn)略對(duì)“機(jī)電一體化”課程的教學(xué)進(jìn)行了探索和實(shí)踐。
虛擬樣機(jī)技術(shù)是近年來(lái)普遍應(yīng)用的一種全新的機(jī)械設(shè)計(jì)方法,它作為一項(xiàng)計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)于上個(gè)世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn),在90年代特別是進(jìn)入21世紀(jì)以后得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。CDIO標(biāo)準(zhǔn)明確指出采用產(chǎn)品和系統(tǒng)生命周期的開(kāi)發(fā)及使用這一工程教育方法論,它強(qiáng)調(diào)它作為知識(shí)和能力培養(yǎng)的載體及環(huán)境,即知識(shí)和能力之間的關(guān)聯(lián),而不是具體內(nèi)容。從這一角度出發(fā),虛擬樣機(jī)技術(shù)可以為開(kāi)展CDIO戰(zhàn)略提供適合的載體及環(huán)境。具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:
2.1 面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)、仿真、分析是虛擬樣機(jī)技術(shù)的核心,這在某種程度上與CDIO戰(zhàn)略產(chǎn)品和系統(tǒng)生命周期的開(kāi)發(fā)及使用標(biāo)準(zhǔn)不謀而合。
2.2 CDIO強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”教學(xué)模式,“做”具有廣泛的含義,既可以是在實(shí)驗(yàn)室親自制作模型、樣機(jī),也可以通過(guò)數(shù)字化工具在設(shè)計(jì)和仿真層面全面展開(kāi)。
2.3 在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天,為了達(dá)到時(shí)間、質(zhì)量、成本、服務(wù)、環(huán)境等多方面要求,必須以最短的時(shí)間、最好的質(zhì)量和最低的價(jià)格推出產(chǎn)品。采用虛擬樣機(jī)技術(shù)既可以減少模型樣機(jī)的試制,降低投入成本,又可以幫助學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)掌握產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的全部過(guò)程。
2.4 虛擬樣機(jī)技術(shù)支持并行設(shè)計(jì),便于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的溝通和交流,這也正是CDIO戰(zhàn)略重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的一種基本能力。
3機(jī)電一體化課程的CDIO架構(gòu)
CDIO強(qiáng)調(diào)學(xué)生的工程能力不是單純的理論知識(shí)或直觀的技能,而是兩者的有機(jī)融合,這對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力、對(duì)新技術(shù)的敏感能力都提出了更高要求。機(jī)電一體化技術(shù)的先修課程除了力學(xué)、模電數(shù)電等基礎(chǔ)課程外,還包括機(jī)械設(shè)計(jì)、微機(jī)與接口技術(shù)、控制工程等專業(yè)基礎(chǔ)課程,同期學(xué)習(xí)課程有單片機(jī)、可編程控制、機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)等。該課程有著鮮明的技術(shù)基礎(chǔ)和工程背景,因?qū)W時(shí)有限,包含的內(nèi)容較多,所以在教學(xué)中把握一個(gè)基本原則:了解機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài),掌握其核心思想和技術(shù),運(yùn)用現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)方法中的虛擬樣機(jī)技術(shù),完成機(jī)電一體系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真分析?;贑DIO的思想,我們對(duì)“機(jī)電一體化技術(shù)”課程教學(xué)分成三個(gè)部分:課堂講授、小組項(xiàng)目、自選實(shí)驗(yàn)。
課堂講授。以教師主講形式進(jìn)行,以傳授基礎(chǔ)知識(shí)。授課時(shí)采用模塊化方式對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重新編排,側(cè)重于通過(guò)實(shí)例分析加深對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的理解。主要內(nèi)容包括:①概論模塊:主要講解機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)涵、體系結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)、典型系統(tǒng)(本田機(jī)器人、大狗、數(shù)控加工中心)分析,學(xué)時(shí)數(shù)為4學(xué)時(shí)。②系統(tǒng)部件模塊:主要講解執(zhí)行裝置的工作原理、驅(qū)動(dòng)方法、對(duì)比分析與選用原則;機(jī)械傳動(dòng)部件的種類、特點(diǎn)、對(duì)比分析與選用原則;檢測(cè)裝置工作原理、特點(diǎn)、對(duì)比分析與選用原則,學(xué)時(shí)數(shù)為6學(xué)時(shí)。③系統(tǒng)集成模塊:主要講解單片機(jī)、PLC、接口電路結(jié)構(gòu)及特點(diǎn),通過(guò)典型實(shí)例分析理解系統(tǒng)集成的內(nèi)涵與相關(guān)技術(shù),學(xué)時(shí)數(shù)為4學(xué)時(shí)。④系統(tǒng)控制模塊:主要講解機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與步驟、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、現(xiàn)代控制方法簡(jiǎn)介、典型反饋控制和狀態(tài)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì),學(xué)時(shí)數(shù)為4學(xué)時(shí)。⑤虛擬樣機(jī)技術(shù)概論模塊:主要講解虛擬樣機(jī)的概念、原理、方法。通過(guò)典型實(shí)例領(lǐng)會(huì)基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法,學(xué)時(shí)數(shù)為4學(xué)時(shí)。小組項(xiàng)目以3-5人為單位自發(fā)形成設(shè)計(jì)小組。該階段需要完成下述內(nèi)容。①項(xiàng)目調(diào)研:查閱資料,擬定項(xiàng)目范疇和設(shè)計(jì)內(nèi)容。②項(xiàng)目申報(bào):功能、原理、創(chuàng)新性、可行性論證。③項(xiàng)目開(kāi)展:制定研究計(jì)劃,分配設(shè)計(jì)任務(wù),選擇設(shè)計(jì)工具和仿真工具,開(kāi)展項(xiàng)目設(shè)計(jì)。④項(xiàng)目匯報(bào):提交項(xiàng)目日志、設(shè)計(jì)報(bào)告。在此期間,教師采取跟蹤方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo),每個(gè)階段項(xiàng)目小組都要作公開(kāi)匯報(bào),并且需要回答指導(dǎo)老師和其它項(xiàng)目小組提出的問(wèn)題,及時(shí)改進(jìn),完善設(shè)計(jì)。小組項(xiàng)目部分不占用教學(xué)學(xué)時(shí),教師和學(xué)生利用課余時(shí)間開(kāi)展該項(xiàng)內(nèi)容。自選實(shí)驗(yàn)階段,項(xiàng)目小組根據(jù)設(shè)計(jì)需要,可以提出自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,用以加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)典型部件和單元的理解與認(rèn)識(shí)。該部分工作由實(shí)驗(yàn)教師配合完成,學(xué)時(shí)數(shù)為10學(xué)時(shí)。
4課程考核與評(píng)價(jià)
學(xué)生的工程能力等素質(zhì)很難通過(guò)傳統(tǒng)的教學(xué)測(cè)試方法進(jìn)行考核與評(píng)價(jià)。在CDIO模式下,課程的考核與評(píng)價(jià)不再是一個(gè)孤立的行為。在“機(jī)電一體化技術(shù)”課程中,我們根據(jù)課程教學(xué)的三個(gè)部分―課堂講授、小組項(xiàng)目、自選實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行測(cè)試,然后與學(xué)生討論考核與評(píng)價(jià)體系,綜合學(xué)生的意見(jiàn),再適當(dāng)修正,盡可能做到靈活多樣。課程教授的理論部分采用傳統(tǒng)的試卷測(cè)試形式,小組項(xiàng)目部分根據(jù)學(xué)生的自我評(píng)價(jià)、公開(kāi)匯報(bào)、虛擬樣機(jī)完成的質(zhì)量等情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),自選實(shí)驗(yàn)部分根據(jù)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程中體現(xiàn)出的創(chuàng)新性、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的連續(xù)性和執(zhí)行完成情況等做出判斷。
按照上述規(guī)劃,近幾年在我校機(jī)自專業(yè)進(jìn)行了CDIO實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生表現(xiàn)出極高的熱情,圍繞機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等設(shè)計(jì)主題共提交了眾多項(xiàng)目報(bào)告和虛擬樣機(jī)產(chǎn)品,許多項(xiàng)目小組還額外提供了自己開(kāi)發(fā)的仿真控制程序。在參與同學(xué)中展開(kāi)了問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn),多數(shù)同學(xué)認(rèn)為課程項(xiàng)目對(duì)于幫助理解機(jī)電一體化系統(tǒng)非常有用。在問(wèn)到課程項(xiàng)目是否有必要繼續(xù)在下一年級(jí)開(kāi)展時(shí),絕大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該繼續(xù)開(kāi)展??傮w來(lái)看學(xué)生對(duì)該項(xiàng)活動(dòng)抱有足夠的信心,提出了很多具體意見(jiàn),如提前在低年級(jí)開(kāi)展設(shè)計(jì)工具類項(xiàng)目,這樣可以在后續(xù)項(xiàng)目中有更多時(shí)間完成系統(tǒng)的仿真、分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等深層次的設(shè)計(jì)內(nèi)容,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。
5結(jié)束語(yǔ)
機(jī)電一體化技術(shù)課程博大精深,具有內(nèi)容多、原理深?yuàn)W的特點(diǎn)。根據(jù)國(guó)際工程教育CDIO理念進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐,既能使學(xué)生鞏固所學(xué)基本知識(shí),抓住主次,又能鍛煉學(xué)生的觀察能力、設(shè)計(jì)能力、分析問(wèn)題的能力、書面表達(dá)能力和交流能力,使學(xué)生的積極主動(dòng)性得到最大程度的發(fā)揮。本文將CDIO模式引入到“機(jī)電一體化”的課程建設(shè)中,從教學(xué)理念、課程架構(gòu)、課程考核與評(píng)價(jià)等方面展開(kāi)探討,為“機(jī)電一體化”課程的教學(xué)提供了新的思路,這些對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量和效果,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力具有積極意義。
參考文獻(xiàn):
[1]查建中.工程教育改革戰(zhàn)略“CDIO”與產(chǎn)學(xué)合作和國(guó)際化[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),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電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”是機(jī)械制造專業(yè)的一門主要專業(yè)課程,其任務(wù)是通過(guò)機(jī)械本體結(jié)構(gòu)、控制原理、伺服系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)等諸方面基本知識(shí)的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步驟、過(guò)程和方法,它是機(jī)械專業(yè)中總結(jié)性較強(qiáng)的課程,對(duì)提高機(jī)電專業(yè)類畢業(yè)生的綜合專業(yè)素養(yǎng)及專業(yè)創(chuàng)新能力十分重要。在教學(xué)過(guò)程中,傳統(tǒng)教學(xué)存在難以對(duì)學(xué)生機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力進(jìn)行有針對(duì)性的培養(yǎng)的問(wèn)題。
1 將案例式教學(xué)法引入“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)的可行性
高等學(xué)校應(yīng)面向國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求,培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力的工程技術(shù)人才。在機(jī)電一體化設(shè)備地位愈來(lái)愈重要的今天,培養(yǎng)具有設(shè)計(jì)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力高校畢業(yè)生是高等學(xué)校教育任務(wù)的必然要求。
案例教學(xué),是一種開(kāi)放性、互動(dòng)性較強(qiáng)的教學(xué)方式。在課堂教學(xué)前要進(jìn)行周密的策劃和準(zhǔn)備,選擇特定的案例并指導(dǎo)學(xué)生提前閱讀;課堂上要組織學(xué)生開(kāi)展討論或爭(zhēng)論,形成反復(fù)的互動(dòng)、交流、辯論,通過(guò)各種信息、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、觀點(diǎn)的碰撞來(lái)達(dá)到啟示理論和啟迪思維的目的。案例教學(xué)法的主要優(yōu)勢(shì)在于給予學(xué)生較大程度的自主發(fā)揮、自由創(chuàng)造的空間,能夠有效實(shí)現(xiàn)學(xué)生由注重知識(shí)向注重能力方向的轉(zhuǎn)變,適用于有一定的專業(yè)基礎(chǔ)背景知識(shí)學(xué)生。案例教學(xué)的不足主要是相關(guān)課程知識(shí)不易有效地、系統(tǒng)地進(jìn)行傳授,如何保證學(xué)生學(xué)習(xí)效果考核的客觀性存在一定程度的困難等。
而傳統(tǒng)教學(xué)模式中注重知識(shí)系統(tǒng)傳授、考核明確客觀是其突出的優(yōu)點(diǎn),但在培養(yǎng)學(xué)生的當(dāng)前所必備的創(chuàng)新能力方面有一定程度的欠缺。兩種教學(xué)模式存在一定程度的互補(bǔ)性。如何在有限的課時(shí)內(nèi)既實(shí)現(xiàn)知識(shí)的系統(tǒng)傳授,又實(shí)現(xiàn)案例教學(xué)的各個(gè)過(guò)程,有著相當(dāng)?shù)睦щy。但在機(jī)電一體系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程中,將此兩種方式進(jìn)行有機(jī)融合有一定的有利條件:機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程通常是安排在機(jī)械、機(jī)電專業(yè)類學(xué)生在大學(xué)生四年級(jí)上半期進(jìn)行,學(xué)生的基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課均已修完,具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。當(dāng)然,有些學(xué)生課程欠帳較多,基礎(chǔ)知識(shí)較弱,需要教師運(yùn)用相當(dāng)?shù)姆椒ㄈス膭?lì)、激勵(lì)他們補(bǔ)上欠賬并完成新任務(wù),在大四學(xué)生心思相對(duì)較散的情況下,這是有較大難度的。
2 案例式教學(xué)法在“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)的具體實(shí)施
2.1 教學(xué)案例的選取
機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)的是機(jī)電專業(yè)知識(shí)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的綜合運(yùn)用,強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)者站在機(jī)電一體化的全局角度去設(shè)計(jì)和優(yōu)化機(jī)電一體化的系統(tǒng)。同時(shí),也要考慮教學(xué)主體學(xué)生的理解和接受能力。因而所選擇的案例要兼顧知識(shí)的綜合性、實(shí)用性、創(chuàng)新性與系統(tǒng)的復(fù)雜程度適中相結(jié)合。經(jīng)考慮,選用便攜式插管焊接設(shè)備開(kāi)發(fā)作為案例教學(xué)的基本案例。
確定此案例作為機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的主講案例是基于以下幾點(diǎn)考慮:插接管道焊接系統(tǒng)的便攜化、工作現(xiàn)場(chǎng)化、價(jià)格低廉化、操作便利化是插管焊接相關(guān)各行業(yè)的迫切要求,因而此案例為較強(qiáng)的工程實(shí)踐背景;此案例在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,包括控制電機(jī)選擇、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇與設(shè)計(jì)等內(nèi)容;在電氣方面包括基本電路設(shè)計(jì)、電氣元器件選擇與搭配,傳感器的選擇等;在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,包括硬件平臺(tái)的搭建,也包括軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì),其內(nèi)容涵蓋了機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的絕大部分內(nèi)容;難度適中且有一定的基礎(chǔ),先期已通過(guò)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目“便攜式插接管道焊接系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”對(duì)此案例內(nèi)容進(jìn)行研究,從項(xiàng)目完成過(guò)程看,學(xué)生通過(guò)努力可以較好地完成此案例的全部工作。
2.2 教學(xué)案例與傳統(tǒng)教學(xué)具體內(nèi)容融合步驟
在課堂教學(xué)前,要進(jìn)行如下準(zhǔn)備工作:由于機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的提出有其自身的特點(diǎn),它總是在一定的基礎(chǔ)上提出然后不斷改進(jìn)形成的,所以針對(duì)每個(gè)子案例,教師都要準(zhǔn)備一至兩套簡(jiǎn)要技術(shù)方案路線來(lái)為學(xué)生作為參考,使得學(xué)生能夠按時(shí)提出較為合理的技術(shù)方案;根據(jù)五個(gè)子案例內(nèi)容做好學(xué)生的分組工作,共十組,每?jī)山M負(fù)責(zé)一個(gè)子案例,對(duì)每個(gè)子案例給出幾種技術(shù)可能實(shí)現(xiàn)方案,由各組學(xué)生在課下完成相關(guān)方案選擇與細(xì)化,并完成相應(yīng)的辯論預(yù)案。
在課堂進(jìn)行中,一次課堂教學(xué)完成一個(gè)子案例的教學(xué)任務(wù)。教師只是負(fù)責(zé)情景導(dǎo)入及必要的啟發(fā)工作,由負(fù)責(zé)此子案例的兩組學(xué)生自主完成案例完成方案設(shè)計(jì)、討論與辯論任務(wù)。經(jīng)試驗(yàn),課堂上比較合適的安排如下:
(1)設(shè)計(jì)方案講述:每次由負(fù)責(zé)同一個(gè)子案例兩個(gè)小組根據(jù)各自預(yù)先完成的PPT闡述各自的設(shè)計(jì)方案,每個(gè)小組講5-10分鐘,共需要10-20分鐘。
(2)兩小組成員相互辯論環(huán)節(jié),先就A組方案進(jìn)行討論, 由B組同學(xué)主要指出其方案的不足,A組同學(xué)就本組方案進(jìn)行辯論,此過(guò)程安排15~20分鐘。然后按同樣方法就B組方案進(jìn)行討論,兩種方案的討論共需30~40分鐘。
(3)班內(nèi)其他同學(xué)對(duì)兩種方案評(píng)論環(huán)節(jié):由班內(nèi)同學(xué)自由發(fā)言對(duì)兩種方案進(jìn)行評(píng)論,最后選擇出最優(yōu)方案或提出其他設(shè)計(jì)思路,對(duì)于各小組方案的不足可提出補(bǔ)救或改進(jìn)意見(jiàn)。此過(guò)程安排20分鐘左右。
(4)教師評(píng)論啟發(fā)環(huán)節(jié):教師應(yīng)從以下幾個(gè)方面對(duì)本節(jié)案例課程進(jìn)行總結(jié),首先對(duì)兩組學(xué)生準(zhǔn)備方案的態(tài)度、由所設(shè)計(jì)方案和答辯過(guò)程中所體現(xiàn)的專業(yè)素質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià);然后對(duì)學(xué)生所提出方案的本身優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià),并根據(jù)情況對(duì)已經(jīng)提出設(shè)計(jì)方案改進(jìn)或補(bǔ)救意見(jiàn)進(jìn)行?結(jié);最后根據(jù)具體情況對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)思路進(jìn)行啟發(fā),如可以提出其他設(shè)計(jì)思路等。
3 兩種教學(xué)模式下學(xué)生的教學(xué)效果對(duì)比
在兩屆學(xué)生中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過(guò)學(xué)生問(wèn)卷和試卷成績(jī)測(cè)評(píng)來(lái)比較不同教學(xué)模式下的教學(xué)效果。分別對(duì)兩屆學(xué)生進(jìn)行調(diào)查,統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)比如見(jiàn)表1,其中2015屆是按傳統(tǒng)教學(xué)法講授課程,2016屆學(xué)生引入案例教學(xué)法講授本課程,同時(shí)將課程成績(jī)統(tǒng)計(jì)結(jié)果也列入表1中。
在表1中:
F1:機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論掌握程度(%)
F2:機(jī)械結(jié)構(gòu)選擇掌握程度(%)
F3:電氣元件選擇掌握程度(%)
F4:硬件平臺(tái)選擇掌握程度(%)
F5:對(duì)軟件編程的掌握程度(%)
F6:對(duì)于案例與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的滿意度(%)
借鑒德國(guó)“雙元制”培養(yǎng)模式,依據(jù)學(xué)校目前的實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)條件和教師隊(duì)伍構(gòu)成,結(jié)合全國(guó)職業(yè)院校技能大賽的指導(dǎo)思想,進(jìn)一步完善校企合作運(yùn)行機(jī)制,完善靈活的工學(xué)交替教學(xué)過(guò)程,深入探索工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式。學(xué)校首先要根據(jù)企業(yè)的用人需求,制訂有效的職業(yè)能力培養(yǎng)方案。具體實(shí)施時(shí)可讓教師走進(jìn)企業(yè)開(kāi)展深入調(diào)研,了解企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)、工藝,研究生產(chǎn)崗位對(duì)技術(shù)能力的要求;也可把行業(yè)專家和企業(yè)的工程師、技術(shù)員請(qǐng)進(jìn)學(xué)校,對(duì)學(xué)校的課程設(shè)置和具體內(nèi)容提出建議和指導(dǎo)。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上制訂新的課程標(biāo)準(zhǔn),改進(jìn)教學(xué)計(jì)劃,確定課程內(nèi)容。在教學(xué)實(shí)施方面,要充分利用企業(yè)的資源組織實(shí)境教學(xué),讓學(xué)生參與企業(yè)產(chǎn)品制造,有效培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力。
2.改革課程體系,構(gòu)建精品課程,建設(shè)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)
在校企合作的基礎(chǔ)之上,學(xué)校應(yīng)根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行課程體系改革;同時(shí)整合教學(xué)內(nèi)容,建立核心專業(yè)課精品課程,形成較為完善的教學(xué)方案,同時(shí)做好專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)。①課程體系改革。在進(jìn)行課程體系改革的過(guò)程中,要注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,同時(shí)也要注重職業(yè)道德、綜合素質(zhì)、實(shí)踐能力的培養(yǎng),建立必要的文化知識(shí)和專業(yè)實(shí)踐能力相結(jié)合、理論與實(shí)踐相融合、教學(xué)內(nèi)容與崗位需求相適應(yīng)的課程體系。具體可借鑒德國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)工人的培養(yǎng)目標(biāo),同時(shí)結(jié)合全國(guó)技能大賽“機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試”項(xiàng)目規(guī)程及指導(dǎo)方向,以本專業(yè)面向的裝備制造企業(yè)的典型工作任務(wù)、工作過(guò)程為導(dǎo)向,整合企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的典型工作任務(wù),把企業(yè)崗位能力模塊化,建立專業(yè)模塊課程體系;并且對(duì)典型工作崗位的作業(yè)流程所包含的知識(shí)、技能和態(tài)度進(jìn)行分解,引入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作任務(wù),選擇適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目或任務(wù),構(gòu)建工作任務(wù)導(dǎo)向課程。②精品課程建設(shè)。要以專業(yè)核心能力的要求為依據(jù),構(gòu)建精品課程體系;以職業(yè)能力為主線,以職業(yè)活動(dòng)課程為主體,以職業(yè)崗位能力和“雙證書”為基礎(chǔ),構(gòu)建精品課程內(nèi)容;采用“做、學(xué)、教一體化”的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)。在課程建設(shè)的過(guò)程中,首先制訂課程標(biāo)準(zhǔn),然后選定其中重要技能的課程作為精品課程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行開(kāi)發(fā)和建設(shè),并通過(guò)項(xiàng)目建設(shè),形成一套精品課程及教材,其中包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)等內(nèi)容。機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)應(yīng)重點(diǎn)對(duì)以下三門課程進(jìn)行改革探索,以打造精品課程。一是“液壓與氣動(dòng)技術(shù)”。要充分利用實(shí)訓(xùn)室資源開(kāi)展“理實(shí)一體化教學(xué)”,以若干課題、任務(wù)為引導(dǎo),使學(xué)生能夠正確選擇氣動(dòng)液壓元件、正確安裝和調(diào)試維護(hù)液壓氣動(dòng)裝置。課程結(jié)束后,以任務(wù)書的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。二是“電氣安裝與維修技術(shù)”。以工作任務(wù)為載體,實(shí)施“做、學(xué)、教一體化”的項(xiàng)目教學(xué)。教學(xué)以實(shí)訓(xùn)為主,突出電氣設(shè)備的維修能力培養(yǎng)。設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)以項(xiàng)目為單元,所設(shè)任務(wù)應(yīng)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,理論和實(shí)踐交替進(jìn)行。課程的考核注重工作過(guò)程,以任務(wù)書方式逐個(gè)學(xué)生逐個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行。三是“機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試技術(shù)”。從機(jī)電技術(shù)應(yīng)用所需的控制電路出發(fā),把機(jī)電技術(shù)專業(yè)的核心技能集中于設(shè)備裝配和調(diào)試之中,使學(xué)生通過(guò)該模塊的實(shí)訓(xùn),掌握機(jī)械裝配技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、變頻技術(shù)、電氣安裝技術(shù)、人機(jī)對(duì)話觸摸屏應(yīng)用技術(shù)、信息檢測(cè)及傳感技術(shù)等,使學(xué)生具備相應(yīng)的專業(yè)能力。③充分利用信息化教學(xué)手段,做好專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)。在開(kāi)發(fā)建設(shè)精品課程的基礎(chǔ)上,整合教學(xué)資源,完善教學(xué)課件,研發(fā)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件。如利用多媒體信息技術(shù)建設(shè)電工技術(shù)、傳感器技術(shù)、電氣安裝技術(shù)、變頻技術(shù)、液壓氣動(dòng)技術(shù)、機(jī)械基礎(chǔ)等多門專業(yè)課程的教學(xué)資源庫(kù)網(wǎng)絡(luò)共享平臺(tái),為學(xué)生的技能水平提升和職業(yè)能力考核提供自主學(xué)習(xí)平臺(tái)。
3.進(jìn)一步加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)
通過(guò)師資隊(duì)伍建設(shè),促進(jìn)教師的自我發(fā)展,進(jìn)而提高工作積極性和主動(dòng)性。而專業(yè)帶頭人和骨干教師的培養(yǎng)是師資隊(duì)伍建設(shè)的重要內(nèi)容之一。①培養(yǎng)專業(yè)帶頭人、骨干教師。選拔一名素質(zhì)好、進(jìn)取心強(qiáng)、專業(yè)水平高、教學(xué)能力強(qiáng)的教師作為專業(yè)帶頭人培養(yǎng)對(duì)象,通過(guò)重點(diǎn)培養(yǎng),使其具有把握機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)發(fā)展方向的能力,能提出本專業(yè)的中長(zhǎng)期發(fā)展思路,在校企合作、專業(yè)建設(shè)中能夠起到科學(xué)引領(lǐng)作用。同時(shí),選拔多名有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、有較強(qiáng)教學(xué)能力的教師,通過(guò)企業(yè)實(shí)踐、外出學(xué)習(xí)、擔(dān)任技能大賽指導(dǎo)教師、教學(xué)研究等方式,培養(yǎng)骨干教師,使他們能夠勝任本專業(yè)骨干教師崗位工作職責(zé),在教學(xué)中起到示范和表率作用。②加強(qiáng)“雙師型”師資隊(duì)伍建設(shè)。在培養(yǎng)專業(yè)帶頭人、骨干教師之余,要進(jìn)一步擴(kuò)大專業(yè)教師的“雙師”素質(zhì)培訓(xùn),如分批選派教師下企業(yè)實(shí)踐鍛煉,及時(shí)了解企業(yè)人才需求情況、掌握企業(yè)技術(shù)規(guī)范和技術(shù)能力、積累實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)、強(qiáng)化專業(yè)規(guī)范意識(shí);同時(shí)鼓勵(lì)教師參加課程體系改革、精品課程建設(shè)、理實(shí)一體化教學(xué)項(xiàng)目等,以提高業(yè)務(wù)水平。通過(guò)以上種種舉措,使本專業(yè)教師既具備較高的理論教學(xué)能力,又具有相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)能力,具備基于工作過(guò)程實(shí)施教學(xué)的能力,成為真正的“雙師型”教師。③做好兼職教師隊(duì)伍建設(shè)。在全面提高校內(nèi)專業(yè)教師素質(zhì)的同時(shí),邀請(qǐng)企業(yè)專家更深入地參與專業(yè)課程和實(shí)訓(xùn)基地建設(shè),加強(qiáng)教師與企業(yè)專家交流與合作;同時(shí)聘請(qǐng)行業(yè)專家、企業(yè)工程技術(shù)人員和社會(huì)上的能工巧匠,承擔(dān)專業(yè)課程教學(xué)或各類實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)任務(wù),以彌補(bǔ)學(xué)校實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師的不足,促進(jìn)專業(yè)實(shí)踐課教學(xué)。
4.完善學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系
機(jī)械電子工程專業(yè)課程
本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容包含專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、專業(yè)選修課、專業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程等四方面的課程,具體內(nèi)容如下:
專業(yè)基礎(chǔ)課:機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、工程圖學(xué)、材料力學(xué)、理論力學(xué)、電子電工技術(shù)、工程材料、互換性與測(cè)量技術(shù)、機(jī)械工程控制基礎(chǔ)等課程。
專業(yè)課程:電力拖運(yùn)自動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)字信號(hào)處理、測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)、液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)。
專業(yè)選修課程:人機(jī)工程學(xué)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)、精密機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、智能儀器、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)、光電檢測(cè)技術(shù)、DSP原理及應(yīng)用、精密測(cè)試技術(shù)、工程光學(xué)、微細(xì)制造技術(shù)、精密加工工藝等。
專業(yè)實(shí)踐課程:機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、金工實(shí)習(xí)、工程圖學(xué)課程設(shè)計(jì)、電工電子實(shí)習(xí)、計(jì)算機(jī)操作實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等課程。
機(jī)械電子工程專業(yè)就業(yè)方向
本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后可從事機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)及元件的研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā),機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行管理與營(yíng)銷等工作。
從事行業(yè):
畢業(yè)后主要在電子技術(shù)、新能源、機(jī)械等行業(yè)工作,大致如下:
1、電子技術(shù)/半導(dǎo)體/集成電路;
2、新能源;
3、機(jī)械/設(shè)備/重工;
4、儀器儀表/工業(yè)自動(dòng)化;
5、汽車及零配件;
6、計(jì)算機(jī)軟件;
7、專業(yè)服務(wù)(咨詢、人力資源、財(cái)會(huì));
8、互聯(lián)網(wǎng)/電子商務(wù)。
從事崗位:
畢業(yè)后主要從事機(jī)械工程師、銷售工程師、結(jié)構(gòu)工程師等工作,大致如下:
1、機(jī)械工程師;
2、銷售工程師;
3、結(jié)構(gòu)工程師;
4、設(shè)備工程師;
5、售后工程師;
6、電子工程師;
7、質(zhì)量工程師;
8、工藝工程師。
本專業(yè)以培養(yǎng)能適應(yīng)社會(huì)需求的計(jì)算機(jī)測(cè)控與儀器領(lǐng)域的高級(jí)工程技術(shù)人才為目標(biāo)。畢業(yè)生具備儀器設(shè)計(jì)制造以及測(cè)量與控制方面的基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用能力,能在測(cè)控技術(shù)、電子信息技術(shù)、自動(dòng)化儀表、智能設(shè)備、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等方面從事設(shè)計(jì)制造、科技開(kāi)發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理等方面的工作。亦可擔(dān)任高等院校、研究機(jī)構(gòu)的教學(xué)和研究工作。
培養(yǎng)要求
關(guān)鍵詞:三極;春季高考;伏安特性;管型
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.228
0 引言
春季高考開(kāi)設(shè)專業(yè)覆蓋財(cái)會(huì)金融、土建水利、機(jī)械制造、電力電子、機(jī)電交通等十幾個(gè)大類,其中電力電子、機(jī)電交通和機(jī)電一體化專業(yè)中都對(duì)三極管相關(guān)知識(shí)的掌握有一定的要求。具體內(nèi)容如下:
1 三極管在春季高考中的考綱要求
(1)理解三極管的構(gòu)造、電流放大作用、伏安特性和主要參數(shù)。(2)會(huì)用萬(wàn)用表判別三極管的管型及管腳極性。
2 三極管的考點(diǎn)知識(shí)匯總及??碱}目分析
(1)三極管有NPN型和PNP型兩種管型,每種類型都是兩個(gè)PN結(jié)(發(fā)射結(jié)和集電結(jié))構(gòu)成,有三個(gè)區(qū)(發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū))和三個(gè)電極(e、b、c)。
1)發(fā)射區(qū)摻雜濃度最高。2)集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū),且面積大。3)基區(qū)很薄,且摻雜濃度最低。
(2)三極管放大作用的實(shí)質(zhì)是用較小的基極電流去控制集電極電流。
三極管的電流分配關(guān)系:,
電流放大系數(shù):
例1:關(guān)于三極管放大的實(shí)質(zhì),下列說(shuō)法正確的是( )
A.三極管可以把小電流放大成大電流
B.三極管可以把小能量放大成大能量
C.三極管可以把小電壓放大成大電壓
D .三極管可以用較小的電流變化控制較大的電流變化
答案:D 分析:三極管的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)“以小控大”的作用,而不是能量的放大。
例2:某三極管的發(fā)射極電流IE=3.2mA,基極電流IB=40uA,則集電極電流IC=( )。
A.3.24mA B.3.16mA C.2.84mA D.3.28mA
答案:B 分析:根據(jù)公式得到答案B。
3 三極管的伏安特性
(1)輸入特性曲線與二極管的伏安特性曲線類似。(2)輸出特性曲線是在IB為一定值時(shí),與間的關(guān)系。(3)三極管的三種狀態(tài)。
A.放大狀態(tài):發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏 。 B.截止?fàn)顟B(tài):發(fā)射結(jié)反偏或零偏、集電結(jié)反偏 。 C.飽和狀態(tài):發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)正偏 。
例1:NPN型三極管處于放大狀態(tài)時(shí),各極電位關(guān)系是( )
A.VC>VB>VE B.VC VB D.VB>VC>VE
答案:A 分析:根據(jù)三極管處于放大狀態(tài)的條件是發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。當(dāng)三極管為NPN型時(shí),即VC>VB>VE ;PNP型時(shí),VE>VB> VC 。
例2:已知某晶體管處于放大狀態(tài),測(cè)得其三個(gè)級(jí)的電位分別為6V、9V和6.3V,則6V所對(duì)應(yīng)的電極為( )。
A.發(fā)射極 B.集電極 C.基極 答案:A
分析:因6.3-6=0.3V,即發(fā)射結(jié)電壓為0.3V,則該管為鍺材料,又因9V電位最高,則該管為NPN型,9V電位對(duì)應(yīng)集電極,6.3V對(duì)應(yīng)基極,6V對(duì)應(yīng)發(fā)射極。
4 三極管的主要參數(shù)
(1)電流放大系數(shù)β:通常β在20--200之間,若β太高,則電路性能不穩(wěn)定,反之,放大能力差。(2)穿透電流ICEO:此值越小管子性能越穩(wěn)定。硅管穿透電流比鍺管小。(3)集電極最大允許電流ICM:加在三極管上的實(shí)際集電極電流要小于此值,否則將造成下β降。若Ic>ICM,則β下降為原來(lái)的2/3以下。(4)反向擊穿電壓U(BR)ceo:當(dāng)基極開(kāi)路時(shí),加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓。若Uce>U(BR)ceo,三極管會(huì)被擊穿。(5)集電極最大耗散功率Pcm:指三極管上的實(shí)際平均功率應(yīng)小于此值(Pc=Ic.Uce)
例1:晶體管的Pcm=100mW,Icm=20mA,U(BR)ceo=30V,如果接在Ic=15mA,Uce=20V的電路中,則該管( )
A.工作正常 B.被擊穿 C.功耗太大甚至過(guò)熱損壞 D.放大能力下降
答案:C 分析:Pc=Ic.Uce=15×20=300mW,因?yàn)镻c>Pcm,所以選C。
5 用萬(wàn)用表判斷三極管的基極和管型。
(1)方法:選用萬(wàn)用表電阻檔R×100或R×1K檔,用紅黑表筆分別測(cè)三極管任意兩引腳間的阻值,若測(cè)得某個(gè)引腳和其他兩引腳的阻值都很小,則該引腳為三極管的基極。此時(shí),若是黑表筆接該引腳,則為NPN型,若是紅表筆接該引腳,則為PNP型。(2)運(yùn)用原理:三極管中存在兩個(gè)PN結(jié);萬(wàn)用表黑表筆接內(nèi)電源的正極。(3)測(cè)量阻值看小不看大。
例1:用萬(wàn)用表R×1K檔測(cè)量一只能正常放大的三極管,若用紅表筆接觸一只管腳,黑表筆接觸另兩只管腳時(shí),測(cè)得的電阻均較大,則該三極管是( )
NPN型 B.PNP型 C.無(wú)法確定 D.萬(wàn)用表檔位選小了
答案:C 分析:本題誤讓學(xué)生以為當(dāng)調(diào)換紅黑表筆時(shí),測(cè)量阻值就會(huì)變小,誤選A。但在PNP型三極管中,若把紅表筆接發(fā)射極,黑表筆接觸基極和集電極時(shí),兩次測(cè)量阻值也會(huì)較大。因此無(wú)法確定管子管型。此題,只要記住判斷基極和管型時(shí),阻值看小不看大,就很容易x了。
6 用萬(wàn)用表判斷三極管集電極和發(fā)射極。
(1)方法:在已知基極和管型的基礎(chǔ)上(假定為NPN型)。①假定一個(gè)引腳為集電極,另一引腳為發(fā)射極。②用萬(wàn)用表黑表筆接假定的集電極,紅表筆接假定的發(fā)射級(jí)。③用拇指和食指將基極和集電極捏緊(不可短接)。④記錄萬(wàn)用表指針讀數(shù)。⑤將假定的集電極和發(fā)射極對(duì)調(diào),重復(fù)上述測(cè)量步驟,再次記錄萬(wàn)用表指針讀數(shù)。⑥對(duì)比兩次測(cè)量值,讀數(shù)值較小的一次,黑表筆所接為真正的集電極。
若管型為PNP型,則用紅表筆接假定集電極,測(cè)量步驟同上。則讀數(shù)值小的一次紅表筆所接為集電極。
關(guān)鍵詞:機(jī)電控制與PLC;教學(xué)過(guò)程;項(xiàng)目教學(xué)法
作者簡(jiǎn)介:徐麗春(1972-),女,貴州遵義人,遵義職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授、碩士,研究方向?yàn)樽詣?dòng)控制、教育管理。
中圖分類號(hào):G712
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1001-7518(2012)20-0042-03
《機(jī)電控制與PLC》是綜合了機(jī)床設(shè)備、電氣控制與PLC控制技術(shù)的一門新興科學(xué),是實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工、工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究以及其它各個(gè)領(lǐng)域自動(dòng)化的重要技術(shù)之一。該新興技術(shù)教學(xué)的目的是使學(xué)生掌握典型機(jī)床加工設(shè)備對(duì)電氣控制的要求以及傳統(tǒng)機(jī)床設(shè)備電氣控制特點(diǎn),并了解傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)上的落后,從而采用先進(jìn)的PLC技術(shù)加以改造和研發(fā)創(chuàng)新;這是一門工學(xué)結(jié)合,學(xué)用一致,理論緊密聯(lián)系市場(chǎng)實(shí)際,能有效培養(yǎng)學(xué)生分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的工程實(shí)踐創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的應(yīng)用技術(shù)。
一、《機(jī)電控制與PLC》存在的教學(xué)問(wèn)題
《機(jī)電控制與PLC》是機(jī)電一體化專業(yè)中的一門重要核心課程,它也是幫助學(xué)生考取中級(jí)和高級(jí)電工職業(yè)資格證書和PLC程序設(shè)計(jì)師資格證書的核心課程。在各大院校尤其是高職高專院校廣泛開(kāi)設(shè)。但受各種因素的影響目前該課程的教學(xué)過(guò)程還存在一些問(wèn)題,主要有以下幾個(gè)方面。
(一)內(nèi)容多,生源差、課程教學(xué)不盡人意
本門課是由《工廠電氣控制設(shè)備》和《PLC應(yīng)用技術(shù)》這兩門課程組合而成。在我院只有108課時(shí)(理論76節(jié)、實(shí)踐32節(jié)),內(nèi)容多,單就介紹以日本三菱公司生產(chǎn)的微型PLCFX2N-MR24為例講授PLC基本理論知識(shí)和PLC的應(yīng)用技術(shù)就要完成如下教學(xué)內(nèi)容:PLC的概述部分、基本編程元件、步進(jìn)指令及狀態(tài)編程法、功能指令及PLC應(yīng)用共六個(gè)部分。如果學(xué)生能按照教師要求養(yǎng)成課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的習(xí)慣,這些課時(shí)勉強(qiáng)也能完成所排的教學(xué)任務(wù)、但隨著高職招生生源整體素質(zhì)的下滑,再加上本門課是在前期課程《電工電子技術(shù)》、《電機(jī)拖動(dòng)》、《機(jī)床加工技術(shù)》的基礎(chǔ)上開(kāi)展起來(lái)的、本身有一定的難度和深度、部分學(xué)生前期課程就沒(méi)學(xué)扎實(shí),導(dǎo)致本課程教學(xué)開(kāi)展不盡人意。
(二)實(shí)踐少、形式單、教學(xué)效果受影響
經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研,《機(jī)電控制與PLC》面向的崗位群主要有:初級(jí)崗位:機(jī)電設(shè)備操作工、初級(jí)維修電工、電氣工程制圖員。核心崗位:中、高級(jí)維修電工 、PLC程序設(shè)計(jì)師。拓展崗位:生產(chǎn)管理員、設(shè)備銷售員、電氣產(chǎn)品質(zhì)檢員、電器繪圖員、電器銷售員、電氣維修技師。這些崗位都需要學(xué)生具有很強(qiáng)的實(shí)操能力,傳統(tǒng)的教學(xué)大綱,理論課和實(shí)驗(yàn)課的配置比例是3:1,實(shí)驗(yàn)課時(shí)太少且實(shí)踐裝置大都是實(shí)驗(yàn)臺(tái),實(shí)驗(yàn)臺(tái)價(jià)格昂貴配置少,每組做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生都比較多,7-8個(gè)一組,導(dǎo)致有的學(xué)生只能當(dāng)旁觀者,實(shí)踐過(guò)程是學(xué)生在教師的安排下通過(guò)插接線完成一些驗(yàn)證型的原理性實(shí)驗(yàn),大多學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí),實(shí)踐形式單一,和工廠里用的電器元件散件安裝接線相去甚遠(yuǎn),不能掌握工廠電氣線路的安裝接線方法、步驟、技巧和技術(shù)要求。學(xué)生就業(yè)后不能直接勝任工廠的工作。
二、《機(jī)電控制與PLC》教學(xué)模式探索與實(shí)踐
針對(duì)以上在教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,筆者認(rèn)為基于工作任務(wù)的項(xiàng)目教學(xué)法是解決上述問(wèn)題的一種新的課程模式,基于項(xiàng)目教學(xué)下的《機(jī)電控制與PLC》的教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)形式今昔對(duì)比如下:
而如何在教學(xué)過(guò)程中踐行這一模式?經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐,筆者在教學(xué)過(guò)程中做了針對(duì)性的改革,主要有以下幾項(xiàng)措施:
(一)整合教材、校企結(jié)合,精心設(shè)計(jì)和開(kāi)展教學(xué)項(xiàng)目。筆者在深入企業(yè)調(diào)研以后,以企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)任務(wù)為載體,設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目。通過(guò)到遵義市瑞安水泥廠、遵義卷煙廠、遵義航天系統(tǒng)536廠、貴陽(yáng)航天電器廠等企業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)和培訓(xùn),以企業(yè)的典型生產(chǎn)過(guò)程為載體共同開(kāi)發(fā)本課程,教學(xué)項(xiàng)目完全按照企業(yè)的生產(chǎn)控制、真實(shí)的測(cè)量環(huán)境來(lái)設(shè)計(jì)具體內(nèi)容,并將相關(guān)企業(yè)的“工藝單”在考慮適合教學(xué)的特殊要求后,調(diào)整設(shè)計(jì)為該專業(yè)項(xiàng)目化的教學(xué)單元,以下為筆者在教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展的部分項(xiàng)目。
一、目前現(xiàn)狀
1.教材缺乏系統(tǒng)性,課程交叉內(nèi)容多,特別是專業(yè)課,例如《數(shù)控加工工藝》與《數(shù)控編程》《機(jī)械制圖》和《公差與配合》《機(jī)械基礎(chǔ)》有大量?jī)?nèi)容重復(fù),課程體系不夠精練,從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率不高。
2.理論教學(xué)與技能訓(xùn)練脫節(jié)。在以往的教學(xué)中,上課老師和實(shí)習(xí)指導(dǎo)老師分開(kāi),上課的老師講工藝和編程,實(shí)習(xí)老師主要是數(shù)控機(jī)床操作訓(xùn)練,各教各的,理論教學(xué)與技能訓(xùn)練脫節(jié)。
3.現(xiàn)行課程體系有強(qiáng)調(diào)操作而排斥知識(shí)的重要性的傾向,學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能沒(méi)能充分發(fā)揮,基本功不夠扎實(shí),技術(shù)實(shí)踐能力較差。現(xiàn)行課程體系力求在培養(yǎng)操作工,而不利于培養(yǎng)高級(jí)一體化應(yīng)用性人才。
4.實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)脫離工廠真實(shí)環(huán)境,一些實(shí)踐性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)設(shè)備由于缺乏技能型教師和真實(shí)的工廠生產(chǎn)環(huán)境,沒(méi)有充分發(fā)揮其培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)實(shí)踐能力的作用。
二、數(shù)控加工專業(yè)一體化課程體系構(gòu)建的基本思路
數(shù)控加工專業(yè)一體化課程體系構(gòu)建的基本原則是:以課程理論為指導(dǎo),借鑒國(guó)內(nèi)外職業(yè)教育課程模式,突出“新、精、實(shí)用、高效”的特點(diǎn),以能力為中心,創(chuàng)建一個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)完整,具有應(yīng)用性、實(shí)用性和崗位針對(duì)性的課程體系。所謂課程體系的新就是指要反映職業(yè)教育的新理念、反映一體化專業(yè)新技術(shù);課程體系的精指課程設(shè)置簡(jiǎn)捷而無(wú)冗余;實(shí)用指課程設(shè)置能滿足職業(yè)崗位的要求;高效指要求學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)效率要高。其思路如下:
(一)一體化課程體系應(yīng)注重基礎(chǔ),強(qiáng)化基礎(chǔ)課程的應(yīng)用
將《公差與配合》《機(jī)械基礎(chǔ)》《機(jī)械制造工藝》《金屬材料與熱處理》等專業(yè)基礎(chǔ)課整合到一起,把《數(shù)控加工工藝》《數(shù)控編程》以及《數(shù)控加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)》三門專業(yè)理論與實(shí)訓(xùn)課整合到一起,編制了適合我們教學(xué)的校本教材《專業(yè)理論綜合教材》《數(shù)控編程與加工》,正確地解決了學(xué)科體系的系統(tǒng)性與生產(chǎn)實(shí)踐所需知識(shí)綜合性的矛盾,避免了講授知識(shí)的重復(fù)性。
(二)一體化專業(yè)課程體系應(yīng)突出學(xué)生技術(shù)實(shí)踐能力培養(yǎng)
在構(gòu)建課程體系時(shí),存在把能力本位理解為操作本位和把強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的培養(yǎng)理解為反復(fù)操作訓(xùn)練的誤區(qū)。學(xué)生見(jiàn)習(xí)的多,實(shí)習(xí)的少,重復(fù)的操作訓(xùn)練多,綜合的技術(shù)實(shí)踐少。所以一體化專業(yè)不能僅僅強(qiáng)調(diào)操作技能的培養(yǎng),應(yīng)該突出技術(shù)實(shí)踐能力的培養(yǎng),以充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能和滿足社會(huì)對(duì)應(yīng)用性人才的需要。
(三)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的投資方式,充分發(fā)揮其培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)實(shí)踐能力的作用
實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)企業(yè)化,以學(xué)校企業(yè)雙贏的方式,將有些實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)基地建立在企業(yè)。如是一則為學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)真實(shí)的實(shí)踐環(huán)境,二則促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,三則盤活學(xué)校的實(shí)驗(yàn)投資,四則鞏固了“校企結(jié)合”的共同利益基礎(chǔ)。
(四)以“基礎(chǔ)+項(xiàng)目”的模式構(gòu)建一體化專業(yè)課程體系
現(xiàn)行一體化專業(yè)課程體系的結(jié)構(gòu)由公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課和操作訓(xùn)練四部分組成,該課程體系結(jié)構(gòu)除了削弱了基礎(chǔ)外,課程交叉內(nèi)容多,專業(yè)課程內(nèi)容空泛、針對(duì)性不強(qiáng)。鑒此,我們提出了一體化專業(yè)“基礎(chǔ)+項(xiàng)目”的課程模式?;A(chǔ)課以課堂教學(xué)加實(shí)驗(yàn)的形式授課,項(xiàng)目(訓(xùn)練)是以工作任務(wù)為引領(lǐng),根據(jù)崗位的要求開(kāi)發(fā)訓(xùn)練項(xiàng)目,由學(xué)生根據(jù)擇業(yè)意向和興趣選擇他所需的項(xiàng)目,從而保證按學(xué)生和社會(huì)的需要設(shè)計(jì)教學(xué)。如旨在培養(yǎng)數(shù)控車工的數(shù)控車削加工項(xiàng)目應(yīng)在數(shù)控車床結(jié)構(gòu)認(rèn)知、數(shù)控車床的維修、車削工藝、車削刀具、夾具、量具和數(shù)控編程與操作等方面都得到訓(xùn)練。
三、一體化教學(xué)的具體實(shí)施
1.學(xué)生分組。我們采用動(dòng)態(tài)管理方法,對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組。在不同的工作任務(wù)中,根據(jù)學(xué)生的興趣,將學(xué)生編入不同小組,比如數(shù)控操作實(shí)訓(xùn)工作任務(wù)中,我們共開(kāi)展了三個(gè)興趣小組數(shù)車小組,針對(duì)的是對(duì)數(shù)車編程技術(shù)有興趣的學(xué)生,數(shù)銑小組,針對(duì)的是對(duì)數(shù)銑編程技術(shù)有興趣的學(xué)生:加工中心小組,針對(duì)的是部分?jǐn)?shù)車數(shù)銑學(xué)習(xí)較好、對(duì)加工中心感興趣的學(xué)生。編入小組后并不是不能改變,每個(gè)學(xué)期后,學(xué)生根據(jù)自身情況,可以調(diào)整改變加入其他的興趣小組。
2.教學(xué)內(nèi)容重組。將教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)項(xiàng)目和專業(yè)發(fā)展項(xiàng)目,基礎(chǔ)項(xiàng)目是不論任何專業(yè)發(fā)展方向的學(xué)生都必須掌握的內(nèi)容,專業(yè)發(fā)展項(xiàng)目是對(duì)某個(gè)專業(yè)方面有興趣的學(xué)生才要求掌握的內(nèi)容。在吃透培養(yǎng)目標(biāo)的前提下,我們將任務(wù)層層分解,按其包含的基本技能,劃分為三大工作任務(wù):金工實(shí)訓(xùn)工作任務(wù),仿真實(shí)訓(xùn)工作任務(wù),數(shù)控操作實(shí)訓(xùn)工作任務(wù)。三大工作任務(wù)中,金工實(shí)訓(xùn)任務(wù)為基礎(chǔ)任務(wù),模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)任務(wù)和數(shù)控操作實(shí)訓(xùn)任務(wù)為專業(yè)發(fā)展任務(wù)。具體內(nèi)容包括:
(1)金工實(shí)訓(xùn)工作任務(wù)。包括普通鉗工、普通車工,普通銑工實(shí)訓(xùn)任務(wù),金工實(shí)訓(xùn)任務(wù)要與技能考證相結(jié)合,突出以車工中級(jí)為重點(diǎn),其它工種及更高級(jí)別相接合。
(2)仿真實(shí)訓(xùn)。目標(biāo)是讓學(xué)生掌握數(shù)車、銑、加工中心的基本編程和操作,初步掌握數(shù)控加工藝。主要包括數(shù)控車、銑、加工中心編程基礎(chǔ)、數(shù)控基本操作過(guò)程、仿真加工等。
(3)數(shù)控操作實(shí)訓(xùn)工作任務(wù)。該任務(wù)是所有實(shí)訓(xùn)任務(wù)的重點(diǎn),因此所占用的學(xué)時(shí)也相應(yīng)較多,對(duì)于數(shù)車、數(shù)銑和加工中心的要求是一致的,即達(dá)到在等級(jí)工考核所允許的操作時(shí)間范圍內(nèi)加工出合格的零件。
3.一體化施教。在一體化教學(xué)過(guò)程中,把教師的教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)一致化,通過(guò)學(xué)生完成一項(xiàng)或幾項(xiàng)具體的任務(wù)達(dá)成教師的教學(xué)目標(biāo)。比如在仿真實(shí)訓(xùn)工作任務(wù)中,我們把教學(xué)內(nèi)容分成一個(gè)個(gè)小活動(dòng)(如外徑粗車、成型加工、孔加工,螺紋加工等)。對(duì)每一個(gè)活動(dòng),我們把學(xué)生分成小組,交代任務(wù)后,各小組從熟悉圖紙開(kāi)始,編制加工工藝過(guò)程,編程,軟件仿真加工,每小組都完成后,開(kāi)展班級(jí)大討論,各小組組長(zhǎng)介紹本組的切削方法,考慮了哪些方面,有什么優(yōu)點(diǎn),都介紹完了,全班同學(xué)投票決定哪一小組工藝最能達(dá)到精度要求,編程最簡(jiǎn)單,切削最經(jīng)濟(jì)。老師最后再作點(diǎn)評(píng),肯定優(yōu)點(diǎn),指出不足。
4.反饋評(píng)價(jià)。每次施教之前,教師都會(huì)提出本次教學(xué)活動(dòng)的目標(biāo),活動(dòng)結(jié)束之后,教師對(duì)每個(gè)小組及每位學(xué)生在本次活動(dòng)中的表現(xiàn)給予反饋、總結(jié)、評(píng)比,評(píng)價(jià)包括學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度、運(yùn)用知識(shí)解決新問(wèn)題的能力以及在實(shí)際操作中的表現(xiàn)等,注意多褒獎(jiǎng),少貶低,以激發(fā)學(xué)生進(jìn)行下一輪學(xué)習(xí)的興趣。
四、實(shí)施一體化教學(xué)的幾點(diǎn)收獲
1.突出了職業(yè)技術(shù)教育的特點(diǎn)。作為中職學(xué)校,辦學(xué)宗旨決定著學(xué)校既不能重理論、輕操作;也不能只抓技術(shù),不講理論。而應(yīng)該統(tǒng)籌兼顧地處理好理論學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練的關(guān)系,推行一體化教學(xué)法。
2.提高了教師的理論水平和操作能力。過(guò)去,專業(yè)理論課和實(shí)訓(xùn)課分別由不同教師擔(dān)任。往往是專業(yè)理論課教師實(shí)際操作能力差而實(shí)訓(xùn)課教師理論水平低。為了做好一體化教學(xué)的準(zhǔn)備工作,我校有目的地輸送一些理論課教師到北京和深圳、常州等技師學(xué)院參加培訓(xùn),到南京和蘇州的一些企業(yè)培訓(xùn):同時(shí)采取一定的措施強(qiáng)化培訓(xùn)實(shí)訓(xùn)課教師的理論知識(shí),并且將他們安排在一起備課,有目的地開(kāi)展教學(xué)研究,交流經(jīng)驗(yàn),探討問(wèn)題,讓他們知識(shí)互補(bǔ)。
3.加強(qiáng)了教材的專業(yè)性。采用一體化教學(xué),我校所編的校本教材是專業(yè)課教材建設(shè)的一次大變革,打破了現(xiàn)有的教材體系,加強(qiáng)了專業(yè)性,便于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握。
4.提高了學(xué)生的知識(shí)水平和實(shí)踐能力。通過(guò)一體化教學(xué)法的實(shí)施,從設(shè)計(jì)零件、繪圖、安排加工藝、選擇刀具、編寫加工程序到程序的輸入、工件的加工,全過(guò)程由學(xué)生自己來(lái)完成,使以前學(xué)過(guò)的理論知識(shí)得到綜合運(yùn)用,學(xué)生在整個(gè)實(shí)習(xí)過(guò)程中積極性大大地提高,知識(shí)和技能的掌握也更加牢固,畢業(yè)生也得到了社會(huì)的普遍歡迎。
五、結(jié)語(yǔ)
培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實(shí)、技術(shù)過(guò)硬的應(yīng)用性人才,是社會(huì)對(duì)職業(yè)教育的客觀要求,為了構(gòu)建“新、精、實(shí)用、高效”,以技術(shù)實(shí)踐能力為中心,知識(shí)結(jié)構(gòu)完整,具有應(yīng)用性、實(shí)用性和崗位針對(duì)性的一體化專業(yè)課程體系,“基礎(chǔ)+項(xiàng)目”的課程模式是一個(gè)較好的解決方案。
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機(jī)械設(shè)計(jì)有別于其他學(xué)科,它的實(shí)踐性很強(qiáng),課程的研究對(duì)象是常用機(jī)構(gòu)和通用零部件,需要同學(xué)們對(duì)其有一定的感性認(rèn)識(shí),但是隨著近幾年來(lái)高校錄取分?jǐn)?shù)的下降,生源素質(zhì)呈下降趨勢(shì),絕大多數(shù)的學(xué)生具有文化基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)的特點(diǎn),在現(xiàn)有的招生制度下各專業(yè)文理科都收,造成學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)參差不齊,加上在校生且?guī)缀醵际菑膶W(xué)校到學(xué)校,對(duì)各種機(jī)械零部件普遍缺乏感性認(rèn)知的問(wèn)題,所以在機(jī)械設(shè)計(jì)理論教學(xué)前我們先安排同學(xué)們進(jìn)行感性認(rèn)知實(shí)踐,以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),如通過(guò)組織學(xué)生參觀機(jī)械原理和零件陳列室、各類機(jī)械設(shè)備陳列柜、觀看機(jī)器工作錄像、常用機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫FLASH,到工訓(xùn)中心現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地參觀(工訓(xùn)中心有完整的機(jī)械類專業(yè)金工實(shí)習(xí)所要求的各類機(jī)械加工設(shè)備)等認(rèn)知教學(xué),認(rèn)識(shí)具體的零部件、常用機(jī)構(gòu)和機(jī)器,使學(xué)生們清楚知道機(jī)器的基本組成要素——機(jī)械零件,初步了解機(jī)器的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作過(guò)程及工作原理,使理論與實(shí)際對(duì)應(yīng)起來(lái),通過(guò)認(rèn)知實(shí)踐增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),培養(yǎng)他們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的興趣,使學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)本科程的具體內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法做到心中有數(shù)。
2實(shí)驗(yàn)教學(xué)
在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)具有同等重要的地位。通過(guò)實(shí)驗(yàn),使學(xué)生熟悉掌握一些與本課程有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的原理、使用和調(diào)試,掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和處理的過(guò)程與方法,培養(yǎng)認(rèn)真細(xì)致、一絲不茍的工作作風(fēng),提高觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量是機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要課題。課題組以“打牢基礎(chǔ)、培養(yǎng)能力、增強(qiáng)素質(zhì)、提高實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)”為基本要求,以機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科知識(shí)平臺(tái)為依據(jù),結(jié)合學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件,并充分考慮學(xué)生在基礎(chǔ)、專業(yè)要求、興趣、特長(zhǎng)和能力發(fā)揮等方面的差異,對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的所有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分類和整理,構(gòu)建了一套加強(qiáng)基礎(chǔ)、提倡創(chuàng)新、重在應(yīng)用,多層次、多模塊、開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。
(1)盡可能利用好現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件,鞏固和加強(qiáng)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在幫助學(xué)生理解機(jī)械原理或工作特性方面具有重要的的作用,因此在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與發(fā)展中依然需保留、鞏固并加強(qiáng)這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容,例如我們保留了《帶傳動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)》、《滾動(dòng)軸承性能實(shí)驗(yàn)》、《減速器結(jié)構(gòu)裝拆實(shí)驗(yàn)》,這些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)會(huì)使學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)的理論知識(shí)有更深刻的認(rèn)識(shí)和理解,為今后研究和創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)奠定良好的基礎(chǔ);保留了《螺栓及螺栓組連接綜合實(shí)驗(yàn)》,綜合實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)的工作原理、承載特性、影響因素分析方法,有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、數(shù)據(jù)采集能力、分析與解決問(wèn)題的綜合能力。
(2)加強(qiáng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)性、綜合性特色實(shí)驗(yàn)建設(shè)2011年我校添置了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案及仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái),有了這種機(jī)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái),學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書要求,自行設(shè)計(jì)和搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),選擇適當(dāng)?shù)臉?gòu)件,進(jìn)行測(cè)試分析,有效地開(kāi)拓了學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高了學(xué)生綜合實(shí)踐能力。
(3)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)行開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)為了增加學(xué)生動(dòng)手能力,課程實(shí)驗(yàn)實(shí)行開(kāi)放性實(shí)驗(yàn),即學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上沒(méi)有弄懂的內(nèi)容、沒(méi)有完成的實(shí)驗(yàn),可以隨時(shí)補(bǔ)做,直到弄懂為止。本課程的考核方式是做完實(shí)驗(yàn)后才能參加理論考試。
(4)課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)一體化為了更好地與課程的理論教學(xué)相配合,我們擬建設(shè)一個(gè)“機(jī)電一體化教室”。該教室為一個(gè)多功能教室。可供學(xué)生上課、實(shí)驗(yàn)、專周訓(xùn)練用。學(xué)生在該教室上課可直接觀看到各種實(shí)物、模型及仿真運(yùn)動(dòng),同時(shí)學(xué)生還可以自己做實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證自己所學(xué)的知識(shí)。將單班課安排在多功能教室進(jìn)行,根據(jù)內(nèi)容需要采取多媒體講解、模型演示和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合的方法,充分利用教學(xué)資源,提高教學(xué)效果。實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的設(shè)計(jì)思想是:在內(nèi)容上必須是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的協(xié)同,是認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的集成。實(shí)行開(kāi)放式的,貫穿學(xué)生學(xué)習(xí)全過(guò)程的,從課內(nèi)一般實(shí)驗(yàn)到課外的自主式開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出形式上將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分兩個(gè)系列:必修與選修,其選修內(nèi)容可讓學(xué)生自由選擇,從而鼓勵(lì)學(xué)生個(gè)性自由發(fā)展,并可不拘一格地鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出。通過(guò)一些提高型、選修型實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出,極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。很多學(xué)生經(jīng)常在業(yè)余時(shí)間來(lái)到實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)和鉆研,取得了良好的效果。
3課程設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的最后一個(gè)具有綜合性和實(shí)踐性的重要教學(xué)環(huán)節(jié),也是高等工科院校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練。它不僅是學(xué)生獲得知識(shí)的重要途徑,而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、工作態(tài)度、實(shí)際工作能力、科學(xué)研究能力和創(chuàng)新能力具有十分重要的作用,對(duì)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)起著關(guān)鍵的作用。課題組對(duì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和選題進(jìn)行了全面改革,使之由機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓹C(jī)械整體運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和整機(jī)設(shè)計(jì)為主。課程設(shè)計(jì)的選題更接近實(shí)際更加豐富多樣,我們將以往集中時(shí)間進(jìn)行課程設(shè)計(jì)教學(xué)改為部分分散然后集中的教學(xué)方法,將課題在機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中期就布置下去。這樣,可以使學(xué)生隨著機(jī)械設(shè)計(jì)課程的進(jìn)行以課外作業(yè)的形式逐步完成除裝配圖以外的傳動(dòng)計(jì)算部分、標(biāo)準(zhǔn)件選擇部分,并進(jìn)行變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的草圖繪制,平時(shí)老師利用課間、課后、QQ、視頻等方式進(jìn)行輔導(dǎo),最后集中繪制裝配圖、進(jìn)行答辯,這樣一種漸進(jìn)式教學(xué)過(guò)程,學(xué)生的基本設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)會(huì)更扎實(shí),在課程設(shè)計(jì)中鼓勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì),旨在幫助學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)用技能,為從事相關(guān)技術(shù)工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。
4課外科技活動(dòng)
將課程建設(shè)延伸至第二課堂,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及科研聯(lián)合攻關(guān)的意識(shí)。課程組教師不僅注重課堂教學(xué)質(zhì)量,而且注重大學(xué)生第二課堂的建設(shè)和成效,將課程建設(shè)以及課堂教學(xué)與大學(xué)生課外科研課題相結(jié)合(如大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃、大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽),積極承擔(dān)所教課堂大學(xué)生課外科研課題的指導(dǎo)教師工作,旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及科研聯(lián)合攻關(guān)的意識(shí)。從而實(shí)現(xiàn)多層次、多渠道培養(yǎng)學(xué)生能力和提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
結(jié)束語(yǔ)