时间:2023-07-07 17:24:30
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇毕业设计实例,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
【关键词】实例教学 机械专业课 教学效果
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)01-0028-02
课堂理论教学是目前高校培养人才的主要模式,课堂教学效果和质量的优劣,直接影响着人才培养的质量。随着高校扩招,学生的基础和学习主动性都有所下降。同时机械类作为典型的工科专业,课程本身内容较为枯燥,专业性强、知识点多且复杂,仅局限于课堂讲授为主的教学模式很难达到理想的教学效果。因此,在课堂教学中如何培养学生的兴趣和引导学生变被动学习为主动学习,给每一位专业课教师带来了更大的挑战。
一 机械类专业课程的特点
机械专业课有很强的专业性、实践性、综合性,内容涉及整个机械制造业的设计、制造、加工工艺、装配等全生命周期的专业知识。其知识繁杂,系统性、逻辑性差,机构设计复杂、运动原理抽象。在日常课堂教学过程中,授课教师苦口婆心地启发、诱导,课堂上学生心不在焉或是听不懂,或是无法与实际联系,掌握了知识点,也无法解决具体实际问题,很难取得理想的教学效果。
二 引入实例教学激发学习主动性
兴趣和爱好是学习的最大动力,孔子曰:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”。进一步说明了学生对学习的兴趣和主动性是取得良好教学成果的重要途径。实例教学是指在教师指导下根据教学目标和内容的需要,以实际工程作实例,结合理论知识,组织学生进行学习,培养实战能力的一种教学方法。
机械专业是一门交叉学科,涉及理论、模型、结构设计、工艺等具有很强实践性的内容。单纯进行课堂教学,不依赖其他手段,很难与工程实际相结合,学生很难理解其应用范围和重要性。在常规理论教学基础上,使抽象的理论知识在实例中变为具体,学生不仅加深了对理论知识的理解,而且也会体会到学有所用、学知所用,自然激发了其进一步学习的兴趣。笔者承担机械专业的专业基础课《互换性与技术测量》、《机械制造技术基础》的教学工作,针对机械类专业课程的特点,从引入多种实例、激发学习兴趣等教学手段,收到了一定的教学效果,更重要的是通过实例教学,培养了学生提出问题、分析问题、探索和解决实际问题的能力。
三 实例教学的组织实施
实例教学的选取,需要是学生关注的热点或生活中容易理解的日常现象,才能取得更好的效果。目前继续读研、就业是学生毕业后的主要选择,在课堂教学中,笔者以科研、企业具体工程应用实例,融入传统的理论教学中,以实例教学促进理论教学,从而使学生在将来的工作或继续求学中遇到与专业相关的问题能够得心应手地解决。
1.引入科研实例
高校教师肩负着教学与科研的双重角色,进行科研项目时接触到科研的最新成果可带入相关的课堂教学,开拓学生的行业视野。而学生在接受这些新知识的同时也会有自己的思考,这些反馈回来的信息也会启发教师的思路,从而形成良性互动,这样既能启发式的教学,又能有助于科研。例如,在《机械制造技术基础》教学中切削用量公式计算时,笔者设计了切削力实验的情景,让同学们设想自己为研究生,在现有的机床设备下,完成导师布置的切削速度1000~3000m/min的实验方案设计,结果大家根据公式,很愉快地完成了任务,掌握了切削用量的公式及运算。
2.引入企业工程实例
工科培养的是应用技术人才,企业是他们毕业后最多的选择,结合真实的企业工程应用实例,重点讲授课堂上抽象的理论知识点如何为企业具体生产实际服务,如何产生经济效益,是工科学生课堂教学中最关注的内容,自然会激发学生的学习兴趣。例如,在《互换性与技术测量》教学中利用某合资发动机企业的发动机零件为例,启发学生如何利用所学的尺寸精度和检测知识应用该零件的各种缸头孔位置及精度测量。因为案例来自于企业的实际工程问题,同学们都投入了极大的热情和精力来思考解决的方法和途径,设计合理检测方案。最后给出借助检具工装,企业实际检测的过程和步骤,进一步强化了学生理论知识和实际应用的联系。图1、图2为企业借助设计的专用工装检具解决异形孔、斜孔精度检测的问题。
在实例讲授的同时,提出相应问题复杂形状的缸体如何加工,如何在加工过程中保证相关精度?保证学生的好奇心和学习热情,为后期的制造加工、工艺方案制定等专业知识的学习留下伏笔。挑选此类与工程实际相关的高质量工程实例,充分调动学生的积极性,是引入实例教学的关键。
3.引入毕业设计实例
毕业设计是本科四年专业知识的重新整合应用并进行深化与提升的重要过程。由于学院始终严抓毕业设计质量,所以学生也比较重视。在大三上学期《互换性与技术测量》的授课过程中,引入以前大四毕业设计学生设计的装配图与零件图,请大家找出其结构及公差标注等方面的错误。因为实例来自于他们身边的学长,又是学生比较关注的毕业设计内容,因此很容易地就结合教学重点完成了形位公差标注各类问题的难点讲述,同学们反映和课后测试的效果也很理想,在后期的毕业设计环节中也能遵守国家标准,避免共性的制图标注错误。
四 结束语
学无止境,教无定法,由于课程学时限制,不能完全抛开教学大纲,重工程实例,轻理论基础知识。实例分析的目的是为了更好地理解和掌握基础理论知识,将实例和基础理论结合起来,不仅能有效地解决学生对理论知识难理解的问题,同时应尽量覆盖较多的知识点。实践证明,精选科研、企业工程实例等手段,是达到教学效果的有力保障。挑选好合适的实例后,对教学也提出了较高的要求,必须吃透实例及实例相关的问题,才能达到最好的效果。
参考文献
(一)学生选做大跨空间结构毕业设计的积极性不够由于大跨空间结构毕业设计课题开设时间较短,学生对此课题难易程度的认识有偏差,在毕业设计选题阶段,学生更易于选择常规的混凝土框架结构和框剪结构毕业设计课题。为提高学生选做大跨空间结构毕业设计的积极性,对多届毕业生进行了深入的调查分析,现总结出学生不愿选做大跨空间结构毕业设计的主要原因如下:(1)与传统的混凝土框架结构和框剪结构相比,学生直观地认为大跨空间结构的建筑造型新颖、奇特,但其结构形式复杂、多样,简化力学分析模型困难,结构受力分析难度大,难以应用所学知识顺利完成此类型的毕业设计。(2)由于大跨空间结构的钢屋盖需应用有限元设计软件进行受力分析,此部分工作量难以在计算书和图纸中反映出来,学生担心最终计算书没有完全反映出自己的工作量,影响最终答辩成绩。(3)部分学生认为大跨空间结构毕业设计的主要工作是应用有限元软件进行钢屋盖设计,而钢结构和混凝土结构的基础理论知识没有得到有效训练。(4)学生认为大跨空间结构在实际工程中的应用较少,对以后工程实践帮助不大。
(二)题目设置不当,难度及工作量过大或过小为使毕业设计选题与目前建筑业的发展趋势结合,学院鼓励毕业设计题目直接来源于设计院的工程实际,拿来“真题真做”。但是大跨空间结构类型的工程实践一般为奥运场馆、大型会展中心、剧院、机场航站楼等大型复杂建筑工程,若直接“真题真做”,作为本科生的毕业设计题目其难度及工作量过大。因此,实际的大跨空间结构毕业设计没有从设计院拿来就“真题真做”,而是选择性地删掉一些设计内容,在此过程中若控制不当,将导致此类毕业设计题目的难度及工作量过大或过小。目前,大跨空间结构毕业设计内容多为大跨度钢屋盖的设计,结构形式为网架或网壳,主要设计内容包括建筑选型、结构选型、屋盖(网架或网壳)构件设计、焊接空心球节点或螺栓球节点设计、支座节点设计。这类大跨空间结构毕业设计题目内容新、实践应用广、实用价值高,但是局限于结构设计、知识结构考察不够全面、系统综合性不强,且主要计算工作应用工程设计软件完成,工作量难以在计算书和图纸中反映出来。实际中,另一类大跨空间结构毕业设计删掉的设计内容较少,接近于“真题真做”,但学生普遍反映此类毕业设计的难度和工作量过大。通过调查分析,得知:(1)由于大跨空间结构的建筑造型新颖、奇特,学生在建筑选型时耗费大量时间,且后期结构设计方案很难满足前期选择的建筑造型,因此,学生返工现象较为普遍,增大了毕业设计的工作量。(2)为满足大跨空间结构建筑要求,学生偏向选用玻璃幕墙体系作为维护结构,但是学生对玻璃幕墙及其支撑钢结构体系的设计较为陌生,此部分设计难度较大。(3)由于大跨空间结构的受力体系较为复杂,学生很难简化出合理的力学分析模型。(4)学生普遍认为钢柱脚的设计难度较大,尤其是对底板上加劲肋的计算方法理解困难。
(三)参考资料缺乏,学生自主查阅资料能力有限由于大跨空间结构毕业设计题目是近几年新增的毕业设计题目,往届学生的毕业设计成果相对较少。目前,学校图书馆及网络资源中关于框架结构和框剪结构毕业设计的相关资料较多,而大跨空间结构毕业设计的参考资料匮乏。学院图书馆的规范及标准图更新速度太慢,尽管学院加大了对图书和资料的投入力度,但学生在毕业设计时总觉得可利用的设计规范及设计手册较少,尤其是最近两三年刚颁布的规范和规程。大跨空间结构设计不能局限于有限的教科书内容,需要学生自主查阅各种现行的建筑结构设计规范、设计手册、标准图集及其他工具书等。在毕业设计过程中遇到问题,学生首先想到询问指导教师某个系数的取值,而不是系统地查阅相关规范条例的具体内容,也不深究其使用条件、使用范围是否满足设计题目的要求。在标准构件的选型上更是不问出处,拿来就用。大跨空间钢结构的构造节点较多,其节点形式要和结构体系的计算模型相一致,学生在这方面的结合能力也较差。
(四)学生软件应用能力欠缺为提高学生的动手能力和计算机操作能力,学院提倡学生在手算基础上利用计算软件进行电算,鼓励学生利用C语言或FORTRAN语言对部分计算进行编程,在计算中采用表格Excel进行重复计算以简化计算过程。但从了解的情况看,学生平时虽有接触常用的办公软件MicrosoftOffice、绘图软件AutoCAD、工程设计软件3D3S等,但是没有经过实际锻炼,学生掌握得并不理想。很多学生把Office简单认为就是打字,而Word中的排版、长文档处理、公式符号输入等都不熟悉,对Office中其他几个软件的了解更少。工程设计软件采用的基本假定和计算方法与手算的基本假定和计算方法有所不同,但学生对此理解并不深刻。
(五)指导教师缺乏实际工程经验大跨空间结构毕业设计的指导工作要求教师具有丰富的工程实践经验,以指导学生结构选型、屋盖(网架或网壳)构件设计、焊接空心球节点或螺栓球节点设计、支座节点设计等工作。由于大跨空间构的屋盖结构形态呈三维状态,在荷载作用下具有三维受力特性,且构件呈空间工作状态,在屋盖结构计算部分需应用工程设计软件(如3D3S软件)。因此,大跨空间结构毕业设计还要求指导教师具有熟练应用工程设计软件的能力。但是近年来高校不断扩招并扩大教师队伍,许多硕士、博士从学校毕业就直接进入了一线教学岗位,没有经过工程实践锻炼和系统的岗前培训,许多青年教师因缺少毕业设计的指导经验和工程实践经验,在大跨空间结构毕业设计的题目设置、难度及工作量的控制方面都存在较大不足,直接影响了毕业设计的质量。(六)研究生复试、找工作等占用毕业设计时间毕业设计是大学生的最后一个教学环节,受到研究生复试或找工作的影响较为严重。部分优秀学生虽然重视,但精力有限,尤其是达到研究生复试分数线的学生,整日忙于面试、调剂等事情。部分学习认真成绩良好的学生,到5月份才开始应付毕业设计,导致毕业设计毫无思路,且不熟悉办公软件、绘图软件、工程设计软件,严重影响毕业设计质量。毕业设计期间,有些学生为了参加求职面试、公务员考试等,频繁往返与学校、家和各用人单位。因此,学生的毕业设计成果不可能做到尽善尽美,就不得不罗列的大量数据,绘制不算规范的设计图纸,计算书表达也不够完全和规范,毕业设计的质量无法保证。
二、大跨空间结构毕业设计的改进措施
(一)大跨空间结构理论教学方面为提高大跨空间结构毕业设计质量,学院现已开设《空间结构》等相关课程,但课时有限,因此要求指导教师应深入研究教学大纲,熟悉培养目标,精选教学内容,制定合理的教学计划。在理论教学过程中,一边进行理论知识学习,同时还要安排学生参观典型的大跨空间结构,实地讲解钢屋架(网架或网壳)、钢柱、钢梁、钢支撑以及节点、柱脚、预埋件的连接构造形式,使学生对大跨空间结构的结构体系、构件类型、受力特征、截面形式、尺寸、材料等有进一步理解,对钢结构有更深入的了解,提高学生学习的积极性,从而提高大跨空间结构的教学质量。
(二)合理设置题目的难度及工作量为了保证大跨空间结构毕业设计的质量,要求设置的题目应该是内容新颖、知识结构全面、工作任务圆满、系统综合性强、实践应用广、实用价值高。实践证明,所有学生从接触此类题目的任务书开始便目的明确、兴趣浓厚、主动积极,为高质量完成毕业设计打下良好基础。经过不懈探索,实践出适合土木工程专业大跨空间结构毕业设计题目,此类毕业设计的结构体系如图1所示,结构设计主要包括以下几个方面:(1)大跨度钢屋盖的设计,结构形式为网架或网壳,主要设计内容包括网架或网壳结构选型、构件设计、焊接空心球节点或螺栓球节点设计、支座节点设计。此部分设计工作主要应用工程设计软件完成,并辅以相应的手算校核,包括钢构件强度及稳定验算、螺栓球节点和支座节点设计复核。(2)钢刚架的设计,此部分设计以手算为主,包括钢柱、钢梁、柱脚、梁柱节点设计。(3)混凝土框架设计。实际大跨空间结构下部多设置两、三层的框架结构作为办公区域,框架顶部设置钢柱支撑上部网架、网壳结构,既能满足建筑功能,又能节省建筑成本。此部分设计以手算为主,包括框架梁、框架柱、楼板、楼梯、基础、雨篷、预埋件设计。
(三)加强毕业设计资料库的建设高校普遍存在设计资料陈旧和数量不足的现象,尤其是大跨空间结构方面的设计资料更少。学校应增加投入力度,尽快更新规范和规程及标准图集。随着科技进步和网络普及,资料库的建设也应跟上时代的发展,可以尝试在校园内建立一个毕业设计网站,收录各种类型的毕业设计实例,建筑设计、施工及验收规范,结构计算手册和构造图集等。此毕业设计网站可实现网络资源共享,信息更新速度快,查阅方式比传统方式便捷。
(四)完善指导教师分组制度根据专业方向、新老教师搭配、自愿组合等原则,建立毕业设计指导教师小组,每组推荐一位经验丰富的老教师作为小组负责人。小组负责人组织本组成员对年轻教师进行岗位培训,拓宽年轻教师的思路,提高其指导水平,适时地邀请一些经验丰富、德高望重的专家举行讲座。定期考核年轻指导教师的教学实践能力,建立长期有效的监督处理机制。
(五)强化过程管理,培养学生独立解决问题的能力毕业设计的效果、质量与指导教师采取的管理、指导密切相关。指导教师应定期检查学生毕业设计的进度和质量,特别要做好开题报告、中期进度检查和答辩前的检查工作。在毕业设计指导过程中,指导教师要启发学生的思路,采取讨论式、探讨式的教学方法。当学生面对问题时,提倡学生自己查阅资料,自己解决问题,并鼓励学生在毕业设计中运用新技术、新材料,进行多种结构方案的比较,建立优化设计的概念,培养学生自我发展能力,为走向社会打下坚实的基础。
三、结语
南通大学杏林学院是一个地方性的本科院校,依托于南通建筑之乡的优势,其办学理念是以培养具有必要的理论基础、较强的实践能力、明显的技能优势的“应用型”人才为目标。根据“卓越计划”的相关精神要求为指导,根据杏林学院对工程师培养的定位,针对杏林学院2011级土木工程专业修订了本科教学计划,逐步构建了较为系统的培养教学体系。土木工程专业原有的计划是三年半完成理论教学、课程设计、认识实习和生产实习,半年时间为毕业设计时间。此计划实践环节安排的时间较紧,特别是生产实习受实习时间的限制,严重影响了实习的质量与效果。新修订的计划采取“3+1”的工程应用型人才培养模式,用三年时间完成常规理论教学、课程设计及认识实习,第四年主要安排实践性环节,具体方案是专业应用设计6周、专业实习12周、毕业实习1周、毕业设计16周。四年总的实践环节周数为49周,从学时上给予实践环节以保证。该计划以强化工程实践能力、工程设计能力为核心,加大了实践环节在整个本科教学的比重,给学生较多的时间理论联系实际,体现出培养学生工程实践能力的指导思想。
二、结合工程案例进行实践环节教学,培养学生的工程能力
1.课程设计的实践
课程设计是学生对已学知识进行融会贯通的重要环节之一,在此,重点探讨结构类课程设计的实施。目前,南通大学杏林学院结构类课程设计主要有楼盖结构设计、基础课程设计、混合结构课程设计以及钢结构课程设计,学生在做这些设计的过程中,理论计算掌握得比较好,也具备一定的计算能力,但是定性分析、概念设计能力严重不足,特别是表现方法欠缺。在有关结构设计专业课程的学习阶段,虽然一直强调结构设计中概念设计、构造措施与结构计算同样重要,但主要学习内容还是结构计算,而概念设计要求有深厚的理论基础和丰富的实践经验,构造要求大多是些枯燥的条文,学生不易理解和掌握。由于忽视或没有掌握结构设计的构造要求,加上前期的建筑制图、建筑构造知识点掌握不够扎实,学生的课程设计成果往往与工程设计要求相差甚远。针对存在的问题,在课程设计的实施中采取如下措施进行完善:(1)编制课程设计指导书。指导书的编制结合设计实例将相关的规范条文及其应用方法加以强调和详细说明;同时对学生的课程设计成果提出施工图的深度要求,要求无论是表达内容还是表现方法都需要与实际工程施工图相接轨。(2)增加工程案例教学环节。如在指导基础课程设计时,结合南通大学主校区多幢新建教学楼的基础选型、基础的设计和基础的施工图的表达进行讲解,通过对实际工程的理解,引导学生在理解基本概念、原理的基础上参考实例进行课程设计,同时使学生从中体会到如何将书本知识运用于工程实践。(3)课程设计任务书多样化。在达到设计要求、工作量相当的前提下,布置的设计任务尽可能呈现多样性,精心构思,由原有的一个班一个任务书的模式,变换为4~5人一个任务书,这样,既培养了学生学习的主动性,也可避免少部分学生相互抄袭的现象。采用了小组下达课题的方式,其效果较好。
2.毕业设计的有效实施
土木专业毕业设计是全面考查学生综合运用所学知识解决实际问题和进行知识创新的主要途径,是理论与实践相结合的重要环节,是提高学生工程能力的一次综合训练,其重要性不言而喻。南通大学杏林学院在毕业设计题目的选取上,根据学生的就业意向,分为建筑设计类、施工类及科研论文类供学生选择。以建筑设计类课题为例来说明其实施。建筑设计类课题主要有教学楼设计、办公楼设计、厂房设计和生产办公综合楼设计,选题来自实际工程,为常用民用建筑,课题要求学生完成全套建筑和结构图纸,同时要求手算整体结构中的一榀框架、电算整个工程结构,训练内容广,能训练学生综合运用所学专业知识解决实际问题的能力,对学生进行常规的工程训练,从而具备土木工程专业的基本功,尽可能做到与实际工程的零距离接触,“真刀真枪”做毕业设计。为了引导学生顺利完成毕业设计,南通大学杏林学院在多年的实践中,摸索出了一套行之有效的办法。毕业设计指导教师除了进行常规的答疑外,根据设计的不同阶段给学生做专题辅导,依照进度,依次讲解“建筑设计方法与制图要求”、“建筑防火要求”、“结构布置方法与传力途径”、“框架计算简图的确定”、“一榀框架的计算方法”以及“平法施工图需表达的内容”等等,讲解中引导学生逐渐熟悉相关规范和规程。由于能根据学生的进度分阶段讲解,并根据实际工程作案例教学,毕业设计收到较好的效果。建筑行业已经实行注册工程师制度,用人单位的资质与各类注册工程师的数量密切相关,毕业生在从业的过程中,如果不具备考取注册工程师的潜能,在未来的竞争中将处于劣势。为了加强学生的市场竞争力,在土木09级毕业设计实施中,首次增加了结合注册建造师和注册结构师的相关知识点对学生的考核,考核分为基础知识部分和专业部分,其考核成绩纳入毕业设计成绩。该举措目前正处在试行阶段,其效果有待时间来检验。
三、土木工程专业课程实践教学的几点探讨
土木工程专业实践教学是一个系统工程,尚有许多值得探讨的问题。
1.人文与社会科学课程的研究
在土木工程专业教学中,针对步入土木工程专业教育之初的学生,对如何逐步引导他们从建筑、结构乃至施工全面地认识建筑物,在教学的各个环节都下了很大功夫。除了相关课程的设置外,还有认识实习、生产实习、毕业实习等实践环节,但对于如何引导他们从孤立地认识事物过渡到全面、正反面、从各个层面去认识和解释事物上下功夫不足,哲学课与土木专业教育脱节。应当把哲学、认识实习及生产实习等作为一个教学体系研究,使学生从专业入门时养成求真务实、辩证认识事物的态度。在高年级实践环节中,应加强背景调查分析,引导学生在多种因素中寻找出最佳方案,培养判断分析能力和解决问题的能力。
2.综合性课程设计的研究
在课程设计的选题上,由于每个课程设计时间从一周到二周不等,时间短,任务重,选题往往把真实工程作了简化,这样容易造成学生在设计中整体与局部、理论与实际的脱节。这就需要研究如何将课程设计的整体概念具体体现到各个课程设计中去,能使学生所学的知识实现从点到面、从局部到整体的顺利过渡,让课程设计成为一个有机的整体,而不是各个孤立的教学环节。
3.工程教育师资队伍的研究
[关键词]农林院校;园林专业;教学改革
[作者简介]胡竞恺,华南农业大学林学院2007级园林专业硕士研究生,广东广州510642
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A [文章编号]1672―2728(2008)11-0196―05
一、前言
中国有着悠久的园林文化历史,是世界三大园林发源地之一,中国传统园林在世界园林中独具特色,但现代园林专业的建立却是在建国之后。1951年,由清华大学梁思成、吴良镛先生和北京农业大学汪菊渊先生发起,在北京建设局的支持下于北京农业大学创办第一个造园专业,1956年院系调整到北京林学院(现北京林业大学)进一步发展。在城市化进程加快、地球环境被加速破坏、资源进一步枯竭、人口危机等问题困扰的今天,环境问题和环保意识不可避免地摆在了我们的面前。园林专业也因此得到了快速发展。但与此同时,高新技术的发展,多学科的交融,也使传统园林景观教育面临着严峻的挑战。
另一方面,作为学科,园林(按中国风景园林学会的规范,全称应该叫风景园林)从其萌芽开始,就是一门边缘学科,是多学科的交叉。因此,其综合性强,适应面宽。我国的建筑类院校、农林院校、艺术院校、综合性院校都有园林专业。建筑院校的教学体系,重点在人为环境建设和研究;农林院校的教学体系,偏重自然景观及生态环境方面研究。
随着社会的快速发展,人们对环境的认识和要求越来越高,园林专业的教学还有待进一步提高。如何从环境与社会现实的需求出发,把握专业发展的历史机遇,根据自身特点搞好园林专业教学研究及实践,确立农林院校园林专业的主攻方向,改善目前农林院校园林教育体系,制定有针对性的实践教学模式满足当今社会的需要,成为必须要解决的问题。
二、目前农林院校园林专业教学中存在的问题
园林专业是涉及工程、技术、美术等各领域的综合性极强的学科。从课程设置上,目前本科教学一般都是从大一开始对学生进行必要的美术基础及艺术训练,同时进行植物学、大学英语、大学数学、大学物理等基础课程学习。大二进行园林树木学、花卉学、AutoCAD、设计初步等课程,这些课程重点在为学生日后的园林学习与实践打下基础。到了大三,学生才开始全面接触工程、设计的相关课程,这对学生的创造力、基本技能都有较高的要求。许多学生在这个时候才感觉真正踏入了园林的“门”。到了大四,大部分学生开始四处奔波找实习单位,找工作单位,又或者开始为自己的毕业设计担忧。也就说,在他们刚踏入园林的“门”后,刚摸到点门道了,就要准备毕业了。学生在这四年问,并没有充分的时间掌握到社会需要的能力与技巧。因此,这也迫使我们必须找出切实有效的教学方法,将学生的教育着眼于未来的就业方向,加强教学的改革力度,并不断创新,发现目前教学中存在的问题。
(一)课程安排不合理
1 基础课课时过多,专业课课时不足
从目前课程设置的情况来看,本科园林专业的基础课较多,一般设置在大一与大二两年,占了超过三分之二的学时数。如大学英语、大学数学、大学物理、思想道德修养、植物学等。这些课程中的很大一部分,对园林专业的学生来说是用处不大甚至没用的。然而这些课程却花费了学生大量的时间与精力。高中已经学习了普通物理、普通化学,上大学后就没有必要再学。由此,可以调整课时以解决现在专业课学习时间不够的问题。
2 理论课课时过多,应用课课时不足
由于园林专业特性,科目涵盖了艺术、工程、设计、计算机等多个领域,大量的理论性内容占据了教师课上的多半时间,从而出现了园林理论知识与应用脱节的普遍现象。到了真正找工作时,学生的实际操作能力,往往达不到用人单位的要求。另一个问题是,大学期间,学生往往做了大量的课程作业和练习,而到了毕业的时候,却有许多同学找不到合适的作品去组成自己的作品集,无法给用人单位一个好印象。
3 课程安排的时间、搭配不合理
园林专业的课程往往有一个相关性,例如植物学、园林树木学、植物造景这几门课的学习便是一个相关的、递进的过程。然而在目前的课程安排中,却往往把这些作为孤立的课程来安排,没有体现一个延续性和相关性。例如植物学安排在大一下学期,而园林树木学安排在大二下学期,植物造景更是安排在了大四。这样下来,学生往往学了后面的,忘了前面的,为了学植物而学植物,为了记树木而记树木,到了真正到要应用搭配的时候,前面学的知识已经忘记得差不多了。
(二)教材陈旧、不适用
本科园林专业课教材的选择是个难题,以前的本科教材知识较深,内容也较陈旧,学生学起来也比较枯燥。园林这个行业是更新较快的一个领域,不同时期的侧重点不同,而在现有的教材中则无法体现出与时俱进的特点。到现在为止包括园林设计初步、建筑、园林设计等课程还没有适用的教材,而园林工程老教材的内容已经明显跟不上形势。园林制图、城市绿地规划等课程目前使用的教材也存在类似的问题。因此,很多学生觉得好像学了不少知识,上了不少课,笔记也记了不少,但真正应用于实际的时候发现却不是书上说的那一套。教师在教学时目的不明确,学生学起来也糊涂。
(三)师资不足
现代园林学科是融自然科学、工程技术与人文学科于一体的综合学科。就多数学校情况来说,园林专业除以园林专业相关教师为主体外,一般还需要本院林学专业的教师,同时也需要土木与水利学院、工程学院、艺术学院等相关院系的支持。上述专业之间的确是有着密切关联的,有些课程及教师也可以是共同的。把这些分散的师资充分利用,发挥学校的这些师资优势的确是个好办法。但是,往往容易忽视的是,这些专业虽然有着密切的关联,但始终不是同一个专业,它们之间还是有着区别的。因此,在教学中这些非园林专业的教师在教学中往往容易忽视园林专业的特点,导致教学效果不佳。例如艺术学院的美术教师水平很高,但是真正能教好园林绘画的并不多,因为这些教师多数没有接受过园林的教育,并不一定知道园林效果图表现的重点所在。又如园林树木学,往往是请林学的教师任教,但是这些林学的教师虽然很清楚树木的生理特性,但是在教学中却往往会忽视传授植物造景及应用方面的知识。
外聘教师不足也是现在农林院校师资方面的一个问题。国际上此类专业通行的方法,是在一些专业课程的教学上适当外聘一些有经验的来自园林设计院所、园林公司的高级人才来担任。如在法国,承担规划、设计课程的教师绝大部分是由设计
公司的设计师兼职的,这既使学生能有机会与社会接轨,学校也不必“养”太多的人,而这些设计师有着丰富的工程实践经验,比那些从学校到学校的“专职”教师有着诸多优点。
(四)教学中没能充分体现农林院校的特色
我国的建筑类院校、农林院校、艺术院校、综合性院校都有园林专业。艺术院校的美学、美术更具特色;建筑院校的教学体系,重点在人为环境建设和研究;而农林院校的教学体系,偏重自然景观及生态环境方面研究。农林院校培养出来的园林专业的学生,在工程技术、建筑和城市规划方面的知识相对薄弱。但他们应该具有丰富的植物和生态知识,应该运用生命科学知识赋予园林体以鲜活的生命特征。然而事实上是,许多农林院校的园林专业学生,对园林植物只是一知半解,对园林植物的了解仅限于认识某些植物。但对这些植物的观赏性状、生理特性、应用方法等一窍不通。这和老师没有在教学中注入和强调农林院校的特色是分不开的。
三、改革教学方法和教学手段
(一)调整课程安排
1 对部分课程的课时数进行调整
从目前课程设置上来看,园林专业部分基础课较多,而这些课程中的很大一部分,对园林专业的学生来说是用处不大甚至没用的,因此对这部分课程的课时应当进行调整。例如植物学这门课,其中部分知识对学生日后学习园林树木学是有用的,但对于风景园林师来说,勿需精确地知道植物的细节,如芽痕的形状、叶柄的大小、或叶片的锯齿状等等。因此,大一40学时的植物学课程,完全可以精简为20学时,把余下的20学时加到大二的园林树木学的学时中。甚至可以取消植物学这门课,将其中与园林树木学关系紧密的内容,结合到园林树木学这门课中。这样,既解决了植物学浪费课时较多的问题,又解决了园林树木学一向以来课时不够的问题。再如大学物理这样的学科,对园林专业的学生来说几乎是没有用的,因此完全可以删掉,从而把一些园林专业课程提早安排,让学生尽早入门。
2 对部分课程开设学期进行调整
之前提到,园林专业的课程往往有一个相关性,然而在目前的课程安排中,却把这些课程分开作为孤立的课程来安排,没有体现一个延续性和相关性。例如植物学、园林树木学、植物造景这几门课的学习便是相关的、递进的过程。因此,在安排课程的时候,完全应该把这几门课程放在连续的几个学期内,让学生学起来有一个系统性。从认识植物的生理特性,到认识植物的观赏特性,到将植物应用到设计之中,让学生除了要认识植物,还要真正懂得应用植物、搭配植物,体现农林院校的优势与特点。
3 对部分课程开设顺序进行调整
目前园林课程的设置还有一个问题,就是部分课程开设学期不合理。例如电脑效果图制作的课程便是设置在大四。这是一门教授3Dmax等实用性的计算机辅助设计软件的课程,这门课重点在培养学生的实际操作能力,使学生能掌握电脑制作效果图的方法。如果这门课程较早开设,学生便能在之后开设的园林建筑设计、公园规划设计等课程中应用之前所学到的电脑效果图制作方法。这样,使学生既能在做设计的时候多一种表达方式,又能让学生对之前学到的电脑效果图制作知识进行应用与复习。然而这门课程又需要AutoCAD作为基础,因此,这门课程应该设置在大二而且是学习了AutoCAD课程以后。
(二)运用案例,采用理论联系实际的教学方法
案例教学在许多学科教育中已经广泛使用,园林专业则应该将案例教学应用在设计类课程中。通过典型设计实例的剖析,引导学生的设计思路,触类旁通,使学生掌握园林景观的设计方法或原则,最直观地接触到实际的设计项目,起到事半功倍的效果。例如,教师可以把优秀的已落成项目作为设计题目给学生做设计。学生完成自己的方案后,带学生到项目实地看现场,让学生通过对成熟项目的现场勘查,对比分析自己方案的不足,并分析已有方案的优缺点,从而提高自己的水平。
另外,利用各类绿地,采用现场直观的教学方法。通过组织学生到各类城市绿地中实测与调查,加强感性认识。这种身临其境的教学,具有事实胜于雄辩的说服力,是园林专业不可缺少的教学方式。作为一个风景园林师,只有学会分析和感受一个设计、一个场地的好坏,才能够作出一个令人满意的设计。
(三)在教学中,教师应适当为学生做示范
示范即教师动手做给学生看,让学生从模仿教师的做法开始学习设计的具体操作。现在的教学中往往有这样的问题,教师在指导学生做设计的时候总会提出学生设计中的问题。例如这里做的不好,那里做的不对。可最大的问题是,学生虽然知道自己这样做不好、不对,却不知道好的和对的到底应该怎么做。这样的结果可能是,越做越差,越改越不好。因此在教学中应该遵循这样一个一般程序进行示范:先选择一两个实例进行分析讲解,然后动手演示一个具体的操作,并在演示中和演示后总结出相关的普遍性原理,最后再进一步用不同的设计实例说明和印证相关的原理。这样,学生才能在学习和实践中快速提高。同时,教师在示范时应注意一点,就是其示范只是给学生提供一个方法和普遍性原理,但并不是真理。学生在自己操作时,不可照搬教师示范的实例,避免失去自身的创造性。
(四)加强课程间联系,体现农林院校自身优势
农林院校培养出来的园林专业的学生,应有其自身的优势。应具有丰富的植物和生态知识,应运用生命科学知识赋予园林体以鲜活的生命特征。这便要求在教学中自始至终贯穿这一特点。体现这一优势除了要求教师在教学中强调植物应用的重要性,突出植物在该课程中的特点,还需要加强相关课程间的联系。例如植物学、园林树木学、花卉学、植物造景、AutoCAD、3Dmax、栽培养护、风景园林设计等课程便有着密不可分的关系。学习植物学是为了更好地学习园林树木学和花卉学;而学习各种花草树木则是用于植物造景;植物造景是风景园林设计的一个重要组成部分;在做设计时我们需要用到AutoCAD、3Dmax等应用软件;在设计的同时,我们还需要考虑到植物日后栽培养护方面的问题。这样各门课程环环相扣,组成了一个完整的体系。因此,在设置这些课程时,一定要注意这些课程间的相关性,合理安排上课学时和学期,使学生不致于学了后面忘了前面。要让学生学习每一门课程都是对前面学习的知识的复习与应用,达到事半功倍的效果。
四、加强教学实习环节
一般认为,园林本科教育教学实致可分为三个阶段:一是对基础知识学习阶段的实习,该阶段主要在大一、大二学习期间,掌握园林树木学、花卉学、园林规划设计原理、园林建筑设计初步等方面的基础知识。二是专业知识融合阶段的实习,该阶段在大三学年学习期间,把园林植物与园林规划、园林建筑等知识进行融合,为相互之间的艺术结合奠定基础。这两个阶段的实习主要是通过课
程实习来完成。第三阶段是对专业知识运用阶段的实习,该阶段主要是通过在大四学年综合训练,把园林植物、园林规划、园林建筑等方面知识通过艺术融合达到较高的艺术标准。而这个阶段的实习,主要是通过学生到各个设计公司、设计院进行毕业实习来完成。
(一)课程实习
1 课程实习的时间安排
园林专业教学实习在时间上分为三个阶段。第一个阶段是大一大二。在这个阶段,注重专业基础课程的实习。第二个阶段是大三,在这个阶段注重生产及应用实习。第三个阶段是大四,这个阶段主要加强毕业综合实习。在实习内容安排方面,春、夏季节植物繁茂,应多安排学生的园林植物、园林规划设计方面的实习,实行以室外为主、室内为辅的实习方式。而秋、冬季天气干燥寒冷,则应多加强学生的美术、园林建筑设计训练,以室内训练为主,室外为辅。
2 课程实习的形式
对于一些实践性强的课程如园林工程、绿地规划等,课程实习的时候可以让学生组成“工作组”或“设计团队”来完成模拟项目。在实习中,大家可以以工作组的形式在教师的适当引导下一起发现问题,一起解决问题,共同完成一个项目。这样的训练可以促进学生间的协作能力,从而培养在日后职业中非常必要的团队合作能力,而且能让学生在协作中取长补短,互相学习。另外,本科学生上三年级以后,学校应该给他们一个工作室(STUDI-O)画图、做模型,给他们提供专业的学习氛围和创作条件。
3 课程社会实践
所谓课程社会实践,是指授课与实践全方位的结合。在一般的课程实习中,学生与实际的接触多限于参观,往往流于形式。课程社会实践主要是加强课外教育,鼓励学生在学习期间参加教师的科研项目、申报校大学生科研课题、参加实验室和企事业单位的课题。这样不但能够让学生接触到学科的最新发展,而且能够培养学生的综合能力。例如可以让学生在学完园林树木学、花卉学后,和当地园林局或林业局合作,让学生参加当地园林植物种类与应用调查的课题;也可以在进行园林规划设计课程教学时,结合当地园林绿化的实际,让学生积极参与当地园林规划设计院或设计公司的设计工作。通过开展这些实践活动,既巩固了学生课堂上学到的知识,又让学生在实战中得到了锻炼,使学习不再仅仅是纸上谈兵。
(二)毕业实习
毕业实习往往是与毕业设计(论文)结合进行。毕业实习是检验学生综合能力的关键性实践教学环节,是学生开阔眼界、整理知识框架、查缺补漏的时期,也是学生自主联系工作单位和做毕业设计(论文)的关键时期。在公司实习期间,学生能看到整个项目是如何运作的,学会解决许多无法预见的问题。而且学生们经历实际工作的锻炼后,能够增加自信心,发现自己的优缺点,从而查缺补漏。而且在公司期间的表现也更有可能使这些学生被公司留下来。将毕业实习与毕业设计(论文)结合起来也是一个很好的方式,即以学生在公司内接触的真实项目为毕业设计(论文)的主题,在指导老师的指导下,将真实项目以毕业设计的形式呈现出来。这样,毕业实习与毕业设计可以相辅相成,对学生水平的提高和日后进入真实工作大有好处。对部分没有找到实习单位的学生,老师应帮其寻找实习单位,例如进入一些教师开办的设计公司就是一个很好的办法。
关键词:教学改革 实践教学 双语教学
矿产资源的开采不可避免的会破坏土地和生态环境,土地复垦便应运而生。当前,土地资源的紧张导致国家对土地复垦项目、土地复垦方案编制、矿山地质环境治理等日益重视;2011年3月5日,国务院令第592号《土地复垦条例》,土地复垦工作日益常态化,人才需求量大。因此,《土地复垦学》作为一门新兴的交叉性应用学科,在各大专院校陆续开设,如河南理工大学、中国农业大学、安徽理工大学等,成为面向土地资源管理、测绘工程、地理信息系统等专业开设的一门特色专业课程,为学生就业开辟途径。
《土地复垦学》自1994年首次在中国矿业大学开课,已有16年的历史。随着土地复垦技术的发展与完善,教学改革从未停止。
一、教学改革的目标
《土地复垦学》是我校土地资源管理专业的主干课和核心课程,同时也是测绘工程专业的专业核心课程,土地复垦学的教学宗旨是使学生在课程学习中了解土地复垦的产生与发展,掌握土地复垦的政策与各种实用技术如土地复垦的管理技术、土地复垦规划设计技术、采煤沉陷地的土地复垦技术、露天矿复垦技术、煤矸石山绿化技术和微生物复垦技术;另外,也培养学生很强的实践动手能力,使学生能胜任土地复垦的日常工作。
二、教学内容的完善
《土地复垦学》开课之初没有教材,没有平台,教学内容以国外和教师实践经验介绍为主,辅以现场需求,不成体系。
教学内容主要是介绍土地复垦的概念和采煤沉陷地及露天矿的复垦工作,重点是介绍国外的土地复垦技术和我国的需求。随着我国土地复垦事业的蓬勃发展,特定区域的土地复垦技术日趋成熟,但也引发了新的土地复垦技术需求;随着土地科学、测绘科学、环境科学等的发展,紧抓交叉学科中取得的成绩,逐渐澄清了土地复垦的概念与内涵,建立了土地复垦的理论和技术体系,并向土地复垦学方向发展。土地复垦技术拓展到矸石山复垦、采石场复垦、污染土壤治理等,并紧密结合国家投资土地复垦项目、地质环境治理项目、土地复垦方案编制等,逐步完善《土地复垦学》的教学内容,同时提出在教学中体现“少而精”与“宽而新”的原则,即在基本原理上注重体现“少而精”,而在介绍土地复垦学发展和实际应用方面体现“宽而新”。如今,本课程已形成集课堂教学、上机、实验、实习、毕业设计五位一体七个环节的教学体系,教学内容也基本确定,相关科研成果包含在“煤矿区土地生态环境损害的综合治理技术”中荣获2004年国家科技进步二等奖,这也是我国煤矿土地复垦方面的国家级最高科技奖励。
1.教材改革
课程开设之初,没有教材,只有教师的讲义。随着课程的讲授,采用了张国良教授的专著《矿区环境与土地复垦》(ISBN:9787810405867,中国矿业大学出版社,1997)做为教材,初步形成了课程教学体系。随后,矿业类院校如河南理工大学、安徽理工大学等先后开设《土地复垦学》课程,目前,一些农业类院校如中国农业大学、河南农业大学也开设了本课程,致使对本课程的定位、内容、教材等的需求日趋迫切。自2006年,胡振琪教授组织河南理工大学、辽宁工程技术大学、中国地质大学等多个高校撰写了矿业“十一五”规划教材《土地复垦与生态重建》,由中国矿业大学出版社于2008年8月正式出版。据出版社统计,该书已售出4200册,反映效果良好。同时,编写了辅助教材《土地整理概论》,由中国农业大学出版社2007.7出版,并被列入普通高等学校“十一五”国家级规划教材。
2.教学手段改革
《土地复垦学》课程内容涉及土地、测绘、生态、地质、采矿等多方面内容,实践性强、新内容不断出现,因此,教学组从2000年开始进行多媒体教学手段的改革探索,同时收集国内外土地复垦方面的录像资料,配合课程内容利用毕业设计制作模拟动画,利用学校的网络教学平台,将课件、图片、声音、动画、录像等资料集于一体,图文并茂、内容翔实、信息量大,充分体现了现代教学理念,符合学生的认识水平和认知规律。
另外,积极探索灵活多样的教学方式,将课堂精讲、课堂讨论、案例分析、录像、上机、实验等有机结合,精心组织安排。不仅极大地激发了学生学习兴趣和热情,而且能促进学生积极思考,挖掘学生潜能,取得了很好的教学效果。尤其是来自山西、山东等国家大型煤矿区的学生,学过本课程之后,积极的利用所学知识为家乡采煤破坏土地的复垦出谋划策,激发他们建设家乡、改变家乡的信心。
3.教学方法改革
(1)“研究型”教学方法
本课程一改过去传统的灌输式教学方法,采用“研究型”的教学方式和方法。具体做法:一是教师对所教的内容有相当研究和准备,并紧密结合科研的新进展;二是教材严格按照学术研究的规范和要求来编写,多提供参考书和论文,在没有教材时编写出讲义试用;三是课堂讲授以探讨问题为主,尽可能帮助学生了解所探讨问题的发展沿革和前沿状况,使学生从诸家研究的比较之中得出自己的独特而可靠的理解和认识,同时专门安排研讨课,对专门的问题进行研讨,提高学生分析问题和解决问题的能力;四是鼓励和帮助学生自己动手完成两三个具体题目。讲课还采用声音、图像等多媒体以及3D模拟等讲授方式,使学生在教室就能对复垦技术和复垦工程的实际情况有感性认识。
(2)双语教学
国外土地复垦技术较先进和成熟,一直以来是我们学习的对象,因此,逐渐将双语教学引入本课程,成为本专业2门双语课程之一。不仅教学组成员均有出国访问经历,而且多次邀请国外专家来校开展学术讲座,拓宽了本校学生在土地复垦领域的视野,并将其引入课堂。2008年邀请3位美国、英国的土地复垦专家走进课堂为本科生授课4学时。
(3)优秀学生提前培养
在对所有学生都尽心尽责培养教育的同时,在实践和研讨教学中注重选拔突出学生重点培养,探讨培养尖子人才的方法。具体方法是:对选中的苗子进入具体科研项目参加研究,同时由于土地复垦国际交流多,我们重点培养可以与国际交流与合作的人才,往往通过安排接待外国专家和参加国际交流活动增加英文交流和科研的能力,通过重点培养,在2006届毕业设计中本人指导的汤世璐同学首次用英文撰写了毕业论文,并用英文进行学士论文答辩,在中国矿业大学的本科教育中开创了先例,荣获学校2006届优秀本科生毕业设计(论文)一等奖和本科生毕业设计(论文)学术成果奖一等奖。
四、实践教学改革
1.实践教学环节的设置
此外,针对本课程实践性强的特点,在理论教学的基础上,增加了上机和实验辅助环节,在国内同类课程中尚属首次,让学生亲自动手做一个规划设计实例,动手操作仪器,增强了学生的动手能力,也加深了对课堂内容的理解与掌握。在实际教学中,上机和实验开始之前,学生一般无从下手,也说明学生对课堂精讲内容的认识不够深入,上机与实验完成后,学生都能独立完成一个小区域的复垦规划与设计,对基本实验设备能熟练操作,学生反应很好,更加印证了实践课不可替代的辅助作用。
2.结合学校建设和科研实践构建教学平台
2005年,课程教学组将土地复垦学课程实践环节与学校“十五”211建设相结合,建立了400m的土地复垦专业实验室,包括物理实验室、化学实验室和温室;结合土地复垦的科研需要自主设计了复垦土壤构造模拟装置、不同土壤基质污染性渗滤试验装置和复垦介质透气性试验装置等多种复垦技术试验或模拟设备,其中“用于自燃矸石山隔离层透气性测试的方法与设备”已授权国家实用新型专利(专利号:2008 2 0123452.9)。上述装置不仅开拓了学生的视野和激励了学生的创新意识,尤其是不仅用于学生的实验、而且作为学生参观教育和参与科研的有效设备,取得了很好的应用效果。
结合暑假实习、毕业实习与设计开展土地复垦的实践教学。2003年9月1日与山东省兖州市国土资源局签订了长达15年的校外实习基地协议。在这里,学生可以参观到井工开采煤矿导致的多种土地破坏形式,如坡地、裂缝、积水等,而且,该地有3个国家投资的土地复垦项目可供参观,复垦工程全面,学生可以获得非常直观的认识。由本教学组教师指导的毕业实习和设计学生均到矿山企业实习,也可以参观矿山破坏土地及复垦工程。此外,结合本地经济发展和“绿色北京”建设,在土地复垦与生态修复方面与北京市科学技术委员会建立全面的合作,重点是建立实习基地和参与其“国家生态修复科技综合示范基地”建设。
3.科研促进教学内容建设
教学组成员均是在土地复垦领域有着多年实践经验的教师,尤其是负责人胡振琪教授,做为我国第一个中外联合培养的土地复垦博士,是土地复垦领域的领军人物,因此,教学组除注重教学研究以外,十分注重结合科研开展教学,将科研成果及时转化为教学内容,丰富了课堂教学内容,提高了教学质量。如上述国家科技进步二等奖是本课程体系确立的重要组成部分,另外,依托科研项目和研究成果,增加了课外教学实践机会,例如,从科研课题中为本科生毕业设计选题,同时设计成果充实到教学当中,形成良性循环。
五、教学改革的效果
经过16年的教学,本课程教学改革与研究取得了卓越成效,主要表现在以下六个方面:
①完成了教学体系建设,形成了五位一体七个环节的教学体系;
②编写了专用教材和辅助教材;
③教学方法由传统的板书、挂图、理论教学模式逐步过渡为多媒体、录像等,开展“研究型”、优秀生提前培养等探讨;
④加强了实践教学,搭建了教学平台,尤其是自主设计设备应用与实习基地建设;
⑤逐步进行双语教学;
⑥将教学与社会需求相结合,培养动手能力强、上手快的人才。
关键词:ARCS动机设计模型;微型计算机原理及接口技术;课堂教学
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2015)18-0090-02
ARCS动机设计模型是美国弗罗里达州立大学心理学教授John Keller在1983年提出的。模型的核心思想是,影响学生学习动机的因素分为四种:注意(Attention)、相关(Relevance)、自信(Confidence)和满足(Satisfaction)。
注意是指教师应唤醒学生的好奇心并吸引注意力。相关是指学习内容与过去的经验或以往学习的知识或某种利益有关联。自信是指学生对自己的学习能力充满信心。满足是指学生能够从学习经历中获得满足感。本文结合《微型计算机原理及接口技术》课程,探讨了ARCS动机设计模型在课堂教学中的应用。
1.课程现状
《微型计算机原理及接口技术》是高校工科专业一门重要的专业基础必修课。目前我院面向自动化专业、测控技术与仪器专业、机械设计制造及其自动化专业开课。课程内容主要介绍微型计算机基本工作原理、汇编语言程序设计基础、存储器、接口技术和应用设计,目的是使学生掌握计算机的基本组成,工作原理、各类接口部件功能及其与系统的连接、建立计算机系统整机的概念,并以此为基础培养学生的计算机应用系统软、硬件开发能力,以便为后续专业课的学习和技术开发打下基础。
目前,本课程仍然采用“理论+实验”的方式进行授课。即主讲教师先以讲授几十个学时的理论知识来引导学生入门,然后由实验教师讲解并开展若干个学时的实验-引。各实验项目的设置主要基于DICE-5212单片机综合实验箱,实验内容主要包括数据传送实验、多位数加法实验、查表程序实验、数据排序实验、外部中断实验、定时器肘数器实验、串行通信实验等。学生进行实验时,需要亲自动手完成的仅仅是一些接孔连线,而这些硬件接法往往是固定不变的,学生不必动脑思考只是机械的照做即可,实践动手能力和创新思维能力得不到很好的开发。这种授课方式导致在结课以后,大多数理论考试分数较高的同学,并没有真正理解微型计算机的工作原理,甚至不知道微机芯片为何物,更谈不上利用芯片进行系统设计了,“高分低能”的现象十分严重。因此,如何讲解晦涩难懂的理论知识,提高学生学习兴趣,进一步培养学生的实践动手能力和创新思维,是目前课程组改革的重点。
2.ARCS动机设计模型在课堂教学中的应用
中断系统历来是微机原理课程中的重点和难点,教学内容主要包括:中断及中断源的概念、中断系统结构、中断允许控制及优先级控制、中断处理、外部中断的实现、多外部中断源系统设计等。该部分内容知识点繁多,内容抽象,尤其对于多外部中断源系统设计来说,教师讲起来难以生动,学生很难提起学习兴趣,大部分教师选择避开不讲,或只是简单介绍。但该部分内容在许多场合都有实际应用,若讲授方法得当,是培养学生动手能力的有效平台。以下具体介绍如何将ARCS动机设计模型应用到多外部中断源系统设计的课堂教学之中。
2.1选择恰当实例,吸引注意力
ARCS动机设计模型第一个因素是注意(Attention)。教师要想抓住学生的注意力,必须选择恰当的实例,为此课程开始开门见山的举出多外部中断源系统设计的一个典型实例―抢答器的设计。由于大多数同学都观看或参加过知识竞赛,对抢答器有一定的了解,这样的实例更贴近生活实际,所以能很好的吸引学生的注意力。
2.2明确学习目的,强调相关性
ARCS动机设计模型第二个因素是相关(Relevance)。在抓住学生的注意力以后,教师要马上告知学生,现在进行的学习活动与他们过去的经验或以前学习的知识是有关联的,而且对以后的学习有帮助。本次课教师要强调抢答器的设计涉及到以前学习的按键开关和指拨开关基础知识、LED数码管基础知识、蜂鸣器基础知识等。而且本次课的内容对以后进行课程设计、毕业设计及参加电子竞赛等都有很大的帮助。
2.3合理设置任务,建立自信心
ARCS动机设计模型第三个因素是自信(Confidence)。为了使学生更好地建立起自信心,不怀疑自己的学习能力,教师要合理设置教学任务。所谓合理指的是任务即不能太复杂也不能太简单,“太复杂”学生很容易失去信心,“太简单”学生又不会获得成功感。如何掌握“合理”这个度,本次课设置了三个层次的教学任务,使学生循序渐进的掌握多外部中断源系统设计的原理。
第一层次先讲解一个单一中断控制LED的程序。要求通过开关K0实现单一外部中断,开机后点亮8只LED,当有外部中断0发生时,8只LED闪烁5次。注意此时要重点强调K0连接P3.2引脚,表示控制外部中断0。教师要在课前利用ProteusISIS绘制好系统硬件原理图,然后在课上通过Keil软件工具讲解如何编写程序,并产生目标代码文件,添加到硬件电路的主芯片中,运行后学生可直接看到仿真结果。这样学生可以快速掌握单一中断源的设计。
第二层次练习两级中断控制。教师在第一层次的硬件原理图中,现场添加一个开关Kl,连接P3.3引脚,控制外部中断1。之后在Keil中调出单一中断的软件程序,在初始化程序中讲解如何设置优先级,其中外部中断0为低优先级,外部中断1为高优先级。然后要求学生自行编写外部中断1的中断服务程序,为了便于观察仿真结果,可编写8只灯中的两个灯左右移动4次,之后恢复闪烁。通过此实例学生巩固了中断源的设计,同时又深人理解中断优先级的概念,为学习多外部中断源系统设计起到了很好的铺垫作用。
第三层次进行8路抢答器的设计实例。有了前两个层次的基础,在第三层次可将学生分成若干小组,每组4-6人,由学生自行完成设计任务,教师从旁指导,重点强调三个方面:一是要求设计主持人按键,控制是否允许抢答;二是抢答成功后,蜂鸣器响,同时可显示座位号;三是优先级要按时间优先原则,还应考虑多个按键同时按下的情况。
经过这三个层次的实例学习,学生的自信心呈阶梯式增长,教学效果也得到了显著提高。
2.4给予外部激励,获得满足感
ARCS动机设计模型第四个因素是满足(Satisfaction)。为此,教师要在学生每完成一个学习任务时,及时地给予外部激励,如适当地表扬、设置平时成绩加分等手段,以强化学生心理上的满足感。
关键词 工业自动化系统集成;课程体系;教学模式
中图分类号:G642.3 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2012)18-0042-03
1 引言
中国经济规模的迅速增长,促使生产装备迅速向大型化、复杂化方向发展。生产装备大型化后对自动化系统的要求更高、更全面、更复杂,设备之间也需要具有更好的协调性。这就需要自动化供应商或专业技术人员能够解决生产设备大型化和连续化后面临的所有自动化技术问题,并提供“现场仪表、控制系统和管理系统”3个层面的整体自动化解决方案,即工业自动化系统集成。自动化系统集成要求从业人员必须兼具对行业知识和自动化知识的双重理解。一方面要求技术人员具有宽泛的、深厚的自动化专业理论功底,另一方面还必须对用户的工艺、控制难点、不同类型仪表的功能和性能都十分了解,能通过自动化整体解决方案的形式服务于最终用户[1]。
市场竞争加快了企业升级换代的步伐,设备制造商需要通过系统集成形成为用户所需的整体功能,提高设备的装备水平。工业企业的技术改造、工厂自动化、企业信息化等也急切需要自动化系统集成的人才。而中原工学院缺乏相关的专业和完整的课程体系,已有课程的教学模式也存在不足:1)侧重理论教学,与工程实际结合不够紧密,且理论教学与实践环节脱节,“讲”与“做”不连贯;2)各课程实验独立设置,验证性实践多,各学科之间进行交叉和融合的设计性、综合性实验少,学生的综合应用能力、工作主动性和创造性没能得到挖掘;3)综合性实践环节多停留在“图纸设计和程序设计”层面,现场工艺分析及处理、故障诊断与排除等工程实践环节较少。因此,学生走上工作岗位后,往往需要经过几年的锻炼才能进入角色。
本着以市场需求为导向,有利于学生就业和可持续发展的宗旨,在经过广泛的毕业生跟踪调查、市场调研的基础上,充分听取行业专家的意见,2007年中原工学院电子信息学院调整了专业培养计划,在电气类专业中开设工业自动化系统集成专业方向。如何构建科学的课程体系,探索与之相适应的教学模式,搭建多层次的实践平台,并组织落实培养计划,就成为“工业自动化系统集成”课程组的当务之急。
2 课程体系的构建
工业自动化系统集成专业方向培养方案的制定,需要综合考虑以下几个方面的因素。
1)学校人才培养目标的定位。中原工学院的定位为培养面向现场一线的电气工程与自动控制的系统工程师,属于高级应用型人才,学生毕业后主要从事工业现场的电气系统与自动控制系统的配置与集成、控制系统的软硬件设计、安装与调试。经过几年的工作历练,他们可以成为企业、电气自动化公司或科研院所的技术骨干[2]。因此,课程体系的设计应以先进自动化控制技术应用为主,并与典型工程的系统集成紧密关联,强化工程应用训练,增强学生的工程意识与技术综合应用能力。
2)行业特点及对知识结构和能力的要求。中原工学院该专业方向的定位是从事以PLC及其网络系统为主体的工业自动化控制系统的配置与集成、软硬件设计、安装与调试。因此,课程体系的设置必须考虑学生要适应这一学科领域内的工作,并能可持续发展,应该具有怎样的知识、能力与素质结构。除了具备自动化专业的基础知识之外,还必须掌握电气控制技术、可编程控制器技术、变频器及其应用、工业网络通信技术、组态监控技术、触摸屏应用以及计算机辅助设计等。课程组需要对这些技术的内容进行整合,来设置该专业方向的课程和教学体系。
3)学生全面发展的需要。从学生全面发展的需要出发,以培养具有学习能力、实践能力、创新精神和合作精神的大学生为目标来设计课程体系。学生将来要面向企业、面向工程,就必须具有较强的工程能力、解决实际技术难题的能力、自学能力和与人合作的能力。因此,理论教学及实践体系构建时,除了保证知识的系统性、前瞻性外,更要加强课程的实践性和综合交叉性。有必要循序渐进,设置不同层次的实践环节,融入多种类型的工程课题,并要求学生以小组为单位,自主完成资料查询、系统集成、设计、安装调试任务。尽可能多地让学生接触和体验工程设计、施工的全过程,让学生在“学”和“做”的反复训练中积累经验,强化工程意识。提倡团队合作,鼓励学生独立思考和大胆创新,使学生在学习和实践的过程中获得成就感,潜移默化地养成与人交流合作、互利共赢、追求卓越的习惯。
4)学校现有师资和设备条件。工业自动化系统集成是近年来新兴的行业,中原工学院师资有一定的实力和丰富的工程经验。学校现有一定品牌和数量的PLC、变频器等基础设备,能满足基础实验条件,但做综合性较强的课题,设备仍有欠缺,因此需要对现有设备进行整合、改造、丰富。实践环节设计时,既要能最大限度地利用现有设备,又要开发出更多覆盖知识面广、与实际工程接近、不同层次的设计性、综合性实验和实训课题,使学生得到更加全面的训练。
综上所述,确定工业自动化系统集成专业方向的课程体系,由理论教学和实验教学体系组成,开设的课程有:①电气控制与PLC,作为基础平台课程,主要包括电气控制技术及可编程控制器的基础理论,以西门子小型机S7-200PLC及其网络系统为目标,学习其基本应用;②3门专业主干课程,自动化系统集成、变频器及其应用和新型自动化软件,它们包含了工业自动化系统集成过程中必备的、联系最紧密的核心技术。其中自动化系统集成课程包含了大、中型PLC及其应用、工业网络通信技术、自动化系统集成等内容;变频器及其应用主要包括变频器的基本构成及原理,调速系统设计、选型,变频器内部参数设置等。新型自动化软件课程主要包括组态软件的应用、触摸屏的应用以及AutoCAD绘图等内容。
实践体系分为3个层次:第一层是基本技能训练,主要是与课程同步的基础实验,以及与其他课程相关的综合性实验;第二层是专业方向综合训练,设置了为期3周的专业方向课程设计;第三层是毕业设计,进行典型工程设计,运用大学4年所学知识,对自动化系统集成,控制系统安装、调试及报告撰写进行综合训练。
3 教学模式的凝练
该专业方向课程的实践性和综合性都很强,为了达到预期的教学效果,将课堂推向实验室,使学生面向控制设备和对象,将理论教学与实践环节无缝连接。
理论教学上,采用多媒体手段生动、形象地讲解基础知识,每个阶段都有设计实例,详细讲解系统集成的思路、方法、步骤以及工程设计中应注意的事项、安装调试方法。多媒体课件中广泛纳入各种电气控制元器件、PLC及变频器等设备的图片,不同层次控制系统的结构及原理图,还可以演示设计的结果,课堂信息量大,感性且直观。
随后跟进实践环节,布置工程应用设计小课题,学生以小组为单位自主设计、安装和调试,通过反复运行监控、发现问题、修改完善,最终得到满足要求的结果。教师下达任务,讲清控制要求,指导学生分析疑难问题,寻找解决问题的方法,验收设计结果,对普遍存在的问题进行点评,表彰具有创新性的小组和学生。对于程度好、动作快的学生,鼓励他们协助教师共同帮助有困难的学生分析问题、查找原因。这样使学生真正掌握分析问题的切入点、解决问题的方法,在完成任务的过程中获得成就感,激发探索和创新的欲望;在相互交流和探讨的过程中解决难题,增强团队意识;在同学的相互帮助下共同进步,加深同学的情谊。
课下再布置一些选择性课题,让有兴趣的学生自主完成,通过开放实验室或用仿真软件进行调试,使学生可以获得远远超过课内实验学时的工程训练时间,在学习效率和质量上能够得到进一步的提高。在各课程的后期,都设置有与其他几门课程相关联的综合性实验,如打包机生产线控制系统设计就融入了电气控制技术、PLC技术、组态监控技术和检测技术等,提高学生的综合运用能力。
在专业方向课程设计环节,将电气控制技术、PLC及其网络应用、变频器应用、组态软件、触摸屏应用、检测技术、自控原理、过程控制等课程的内容融入设计课题,要求学生在完成控制系统搭建、软硬件设计的同时,在开放的实验设备上完成控制系统的安装、配线和调试,并邀请有经验的教师讲解和演示正规电气设备安装、配线的过程。通过完整的工程设计、工艺施工过程,一方面训练学生知识的综合运用能力,另一方面了解电气施工现场各阶段的工艺处理方法、调试中故障的诊断方法和排除故障的方法[3]。
毕业设计阶段,建议系统集成专业方向的学生选报本方向课题,运用大学4年所学知识进行典型工程设计。用PLC及其网络对控制系统进行集成,完成控制系统搭建、组态、软硬件设计、电器元件选型、控制柜设计/安装和调试、毕业设计报告撰写等系统训练。让学生了解该行业的技术进步与发展动向,培养学生综合运用多学科技能和先进手段解决复杂实际工程问题的能力,培养学生科学、严谨、求实的工作作风。
通过近2年系统的学习,多层次的工程实践训练,该专业方向的学生应当具备以PLC及其网络为主体的小型自动化系统集成的能力、处理实际工程中常见问题的能力,并具有运用专业理论和技能进行自主创新的精神。
4 结语
目前,工业自动化系统集成专业方向课程体系已经连续运作了几年,学生通过系统学习和强化训练,理论基础更加扎实,知识的综合运用能力大幅提升,学习更加积极主动,工程意识和工程应用能力显著提高。许多学生毕业后从事与系统集成相关的工作,并很快成为企业的技术骨干,反映良好。学生选报工业自动化集成专业方向十分踊跃,中原工学院将不断总结和完善教学体系,丰富实验条件,培养年轻教师,使教学步入良性循环的轨道。
参考文献
[1]张进,张洪.自动化系统集成已成自动化行业新发展趋势[EB/OL].[2010-06-01]..
关键词:艺术设计 课堂教学 模式
一、习惯与模式
一直以来,艺术设计专业本科的专业基础和专业课程教学安排大多实行单元制,例如,某一门课的学时数是64学时,那么就得安排4周集中上完本课程,所以64学时的课程习惯地被称为4周课,每周4天(一周5天工作日中的周五或周一用来学其他文化课程),每天上午或下午连续4节课,这几乎成了艺术设计专业基础和专业课程安排的习惯。笔者于1989年7月硕士毕业留校从事艺术设计教学20多年来,觉察到这一课程教学单元制的安排至今几乎没有什么大的改变。
课程授课计划仍然以64学时(4周)为例,大多把4周分成两段安排教学。第一段:先用几个学时连续讲授本课程的有关基础理论(基本概念、一般规律、基本原则、程序、方法等等);第二段:学生根据教师的要求完成一定数量的作业;或是再根据教学内容将4周分成若干单元,再将每单元分成两段,同前面一样。这种先授理论后作业、先教师后学生的两段式教学模式,长期以来似乎成了一种固有的艺术设计专业基础和专业课程课堂教学的习惯模式。
二、现状与问题
艺术设计专业(专业基础课和专业课程)课程教学大多分成两段,即先授理论后作业的两段式。然而,第一段基础理论(基本概念、一般规律、基本原则、程序、方法)教学,学生印象不深或在不经意间被忽略,忽略了作为指导艺术设计实践的最基本的基础理论的学习;第二段:学生做作业,学生大多会先查找参考资料,喜欢看图片,不习惯读文字,所以查找参考资料在一定意义上就是指查找图片参考资料。事实上,艺术设计不是纯感性的,也不是没有规律的,而是需要遵循一定的规律,需要理论的指导。理论与设计实践之间的关系是相互作用的,但这些在不经意间被忽略了,这忽略也成为了一种习惯。长此以往,一些问题在学生中或多或少地存在,由于一些学生缺乏基础理论和设计方面的交流,所以对参考资料只求感觉不求理解,作业只求模仿不求创新,或是只求形式不求内涵,或是只求结果不求过程。即便苦苦追求创新也通常是不理思路,误以为基础仅仅就是技法,甚至误认为设计仅仅就是技法。这些已经影响了艺术设计专业本科生的培养质量,甚至已经影响到硕士研究生的培养质量。
三、体会与思考
能不能在艺术设计课程(专业基础课、专业课)的课堂教学模式上做一些调整?探讨一种新的模式,作为解决上述问题的措施之一,从而追求课程教学效果,提高培养质量。笔者几乎每年都给学生上毕业设计课程,学生在整个7周的课程教学过程中状态比较好,其间一些体会归纳如下。
从“品评”入手,强化基础理论。利用大量的艺术设计资料,开展艺术设计实例“品评”,要求教师具有较丰富全面的专业知识,使学生在“品评”中轻松自然地温习基础知识和获取新知识、新信息,以克服艺术设计类学生排斥基础理论学习的不良习惯,让学生感受到基础知识对艺术设计的作用和影响,进一步加强学生对基础知识的重视和运用,在此基础上使学生充分理解艺术设计感性与理性之间的关系。
引发课堂辩论,让每一位学生都兴奋起来。不论是经典的艺术设计还是学生的设计,不论是成功的艺术设计还是失败的艺术设计,都可以是课堂“品评”的对象。每次“品评”的程序为“学生――学生――教师”,学生的品评必然引起课堂激烈的辩论,在辩论中学生可畅所欲言、各抒己见,要求教师细听并最后做出裁决、阐述理由。每一次的辩论能够活跃学生思想,锻炼学生反映问题、思考问题、解决问题的能力。课堂上学生个个聚精会神、思维敏捷、争先恐后,50分钟的课堂能够得到充分的利用。
倾听学生的想法,尊重学生,鼓励创新。每一次课堂要面对十几位或二十几位思想各异的学生,鼓励学生对于同一主题的设计进行思考。设计的思路、方案是各异的、个性的,这是做艺术设计的追求。但这给教师增加了指导的难度,这些个性的设计中有太多的稚气、太多的异想天开,要求教师不能因此随意扼杀学生的想法,而要耐心倾听,了解他们的想法和意图。只要合理、只要有创新的火花,教师就要帮助学生去实现其设想,鼓励创新。让学生领悟设计是创造而不是重复,使学生享受设计的快乐,强化学生的创新意识。
在归纳课堂教学体会的基础上,笔者设想把前面谈到的习惯的课堂教学模式进行调整,将“先授理论后作业,先教师后学生”的“惯用的两段式课堂教学模式”,调整为“先品评后理论、先学生后教师的反复交叉的经典作品点评和学生作业点评”的“两段式交叉互动点评课堂教学模式”,即第一段经典作品点评和第二段学生作业点评。
第一段,经典作品点评。基本要求:1.课前,教师依据课程的基础理论(尤其重点、难点),收集大量相关经典作品的图片资料,设计课堂图片点评次序。2.课堂上首先由学生点评,因学生在点评中带出问题,教师根据问题有目的地引入基础理论,运用基础理论进行点评。生生互动、生师互动,反复交叉进行,以完成相关基础理论的讲授计划,实现其强化基础理论的目标。课堂教学的情景:学生在教师讲授之前,要求对预先编排好的经典图片进行点评,起初学生表现出:1.好奇、兴奋、凭感觉、跃跃欲试;2.好奇、紧张、唯恐被提问;3.不论主动还是被动,点评的水平很接近,其缺点是不够到位,大多是凭感觉点评。但经过几次点评之后,学生有了明显的进步,学习、吸收了有关的基础理论,并能够运用基础理论理性地品评设计,学会了欣赏经典设计,学会了品评设计。这一点很重要,笔者认为如果没有大量的阅读经典设计实例,就相当于没有见识,那也不可能做好设计。
第二段,学生作业点评。课堂教学的基本要求:1.规定学生上课时带作业电子稿,采用投影仪等设备进行交流;2.每一位学生都必须上讲台公开自己的设计和设计过程,阐述自己的设计思想,并倾听同学和教师对自己设计的点评以及回答同学和教师的提问,提倡学生大胆地各抒己见、提倡辩论,要让每一位学生都兴奋起来。3.学生们的设计及点评难免幼稚、不成熟,此时教师要有策略地给予肯定和否定,并阐明其理由,以避免学生知其然不知其所以然。课堂教学的情景:学生虽适应了点评,但开始点评自己的作业时又是另一番情景。1.一开始不好意思,不习惯在课堂上公开自己的设计及设计过程,不善于表达自己的设计意图;不敢公开点评其他同学的设计,唯恐影响情绪。2.在老师的鼓励与引导下,学生明显兴奋起来,从没有想法、没有思路、没有语言,转变为积极、争先恐后地点评。点评越来越中肯,讨论越来越激烈。随着交流的不断进行,学生的设计思路越来越清晰,思维越来越活跃,创新的意识越来越强,设计越来越趋于完善。3.学生兴奋地享受着点评带来的进步和快乐,充分享受设计的快乐。4.教师也从开始的鼓励和期待渐渐变得兴奋起来,直到充分享受课堂教学所带来的快乐,享受学生进步带来的欣慰。
其实关于艺术设计教育教学的研究成果是比较丰富的,这说明广大的艺术设计教育工作者也在为如何提高艺术设计教学质量开展了较广泛和深入的研究,笔者也希望能为提高艺术设计人才培养质量做一些有益的探讨。
参考文献:
[1]宗明明.德国现代设计教育理论与实践[M].沈阳:辽宁美术出版社,1999.
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[3]王晓红.大众化背景下的课堂教学质量保障[J].中国大学教育,2005(5).
[4]国家教育委员会教育发展与政策研究中心.当代国际高等教育改革的趋势[M].北京:高等教育出版社,1988.
[5]孙德兴,谈羽非.交流互动是课堂教学模式的研究与实践[J].黑龙江高教研究,2004(6).
[6]杨寿堪.从教与学的关系看大学创新人才的培养[J].北京师范大学学报,2002(3).
一、模具工业现状及企业对人才的要求
模具是制造业的重要基础工业装备,是一种技术密集、资金密集型产品,在我国国民经济中占有重要地位。我国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的成就,末来模具技术的发展应为适应模具产品“交贷期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。为此,需要全面推广CAD/CAM/CAE技术,充分发展高速铣削加工,电火花铣削加工,在利用模具扫描及数字化系统等方面有大的发展,即在新技术、新材料、新工艺方面不断开发应用,促进模具技术不断进步。
四川职业技术学院模具设计与制造专业主要从事冲压模、注射模、压铸模的设计与制造。为了构建本专业的培养目标,我们对珠江三角洲等地模具企业进行了比较广泛的社会调查。结果表明:用人单位要求毕业生有较高的思想品质和道德修养,爱岗敬业和较好的与人协调共事能力;基础理论扎实,着重基本技能的掌握和再学习能力;熟练掌握外语,有一定的计算机软件应用和开发能力。
二、模具专业人才培养目标
根据模具技术的发展和社会对模具专业学生的要求以及学生的实际情况,我们把模具专业人才培养目标定位于:坚持以就业为向导,面向各类企业,培养爱岗敬业,实践能力强,具备机械及各类模具设计与制造基础知识,具有较强的再学习能力和创造能力,能在模具生产第一线从事模具设计与制造、技术开发、应用研究和经营销售的应用型工程技术和管理的“零距离”的应用型人才。据此,把拓宽专业口径、课程体系合理,教学内容优化,实验研究能力强,社会适应面宽,作为本专业教学的基本指导思想。将模具设计理论,实践及计算机应用融合为一体。
三、课程体系和课程内容
课程体系的设置从职业教育的特点着手,按职业岗位应掌握的知识和应具备的能力来设置课程。以知识应用为主线,以能力培养为中心,打破“三段式”课程设置体系,确保核心课程,综合相近课程,删除过时课程,增开新技术课程。既避免了各学科内容上的重复,又保持各学科内容的完整性。文化基础知识以必需、够用为度,专业知识以职业岗位针对性设置专门化教学模块。在课程体系设置中,主要有如下思路:
“一中心”:在整个教学过程中,以培养模具工程生产第一线所需的应用性人才所具备的基本素质和专业技术为中心,把学生全面素质的养成、创新精神和专业工作能力的培养,贯穿于三年的教学全过程。
“二支撑点”:指方案分别构建了相对独立的理论教学和实践教学体系,这两个体系共同构成人才培养目标的两个支撑点,二者相互渗透相互交融。对课程进行整合、重组,更好地实现了理论教学和实践训练在培养应用性人才方面的协调效果。
“三循环”:指理论教学与工程实践的三次循环。即理论教学基本操作技能训练与模具认识实践;理论教学专业生产与模具拆装实习;理论教学先进制造技术与毕业实习、毕业设计。这三个循环,体现了三个层次和三个飞跃,但始终都以模具设计与制造作为纽带,安排上合乎认识规律,内容上从基础到专业,能力培训上从传统到先进。
“四强化”:是指教学过程中加强对四个方面的技能强化。即机械制图的技能、机械工种的操作技能、计算机运用技能、特种加工和数控机床操作技能的强化。
“五模块”:是指理论教学体系和实践教学体系下各自的五个课程模块。理论教学体系下有思想与文化素质模块、专业基础模块、计算机应用模块、模具设计模块、模具制造模块。实践教学体系下有工种认识实习模块、专业认识实习模块、生产实习模块、毕业实习模块和毕业设计综合实训模块。这种模块化的知识体系,明晰了知识的内在联系,横向分工合作、纵向衔接贯通,有利于课程的整合。
在确定了以上课程体系后,我们在课程内容上采取了以下新举措:
机械制图包含计算机辅助绘图(AutoCAD),极限与技术测量的公差部分内容,把制图、尺寸标注和公差标注结合起来,首先在计算机上完成三维图形,然后由软件组成二维图形。
机械基础包含工程力学、机械原理和机械零件、金属材料与热处理的内容。着重对学生进行机械工程方面初步知识和能力培养。
机械制造基础包含金属切削机床、金属切削原理与刀具、机械制造工艺和机床夹具的内容,将加工工艺和工艺装备等知识有机地组合进行教学,对学生进行机械制造方面初步知识和能力的培养。
机械控制基础包含电工与电子技术、电器控制PLC、液动与气动内容,把机械中常用的电、液、气控制有机组合在一起,对学生进行机械控制方面初步知识和能力的培养。
模具工程技术基础将所有模具设计与制造基本知识在专门化学习前作一简要概述,便于学生根据个人特点和就业需求选择专门化方向,同时避免因选择专门化方向而缺少对其他模具知识了解的弊端。
模具制造技术专门针对模具的制造加工,将模具制造工艺、模具的特种加工、模具的线切割加工与编程组合进行教学,全方位培养学生的模具制造能力。
冲压工艺与装备、塑料成型工艺与装备、其他型腔模具及装备等主干课程均将工艺知识、模具设计知识和成型设备知识有机地组合进行教学,避免了分开教学知识脱节的弊端,同时也避免了模具中讲授设备,设备中学习模具造成重复教学及课程膨胀的现象。
模具设计与模具CAD/CAM/CAE/CAPP教学结合,采用从企业来的模具设计实例进行模具CAD/CAM/CAE/CAPP的课程教学,使学生真正掌握模具CAD/CAM/CAE/CAPP使用方法。
四、人才培养方案的实施
在确立了高职模具专业的培养目标和课程内容后,必须通过创新的高职教学模式来保证人才培养目标的实现。
1.组建一支结构合理,综合素质高的“双师型”专兼结合的教师队伍。专业教师应是理论水平与实践能力兼备的双师型教师,应积极参加模具行业活动,了解行业信息,扩大知识面,参与模具行业的课题研究和技术攻关活动,不断提高学术和技术水平。同时从企业聘请经验丰富的模具工程技术人员作为兼职教师。
2.为突出专业特色,提高专业综合应用能力,与行业专家一道制定详实可行的理论与实践教学的课程标准,它是保证教学质量的前题。
3.以“够用为度、实用为本”的原则形成与人才培养目标相适应的教材。组织高等院校、高等职业院校、模具研究所和模具生产厂家的专家教授,按人才培养目标需要编写能体现先进性、体现知识和能力的内容,学生易学,教师易教(卡通式)的定位准确,体系完整,内容充实的教材。
4.建立综合型实践教学法基地,创建良好的教学实习条件。通过打造校内产学结合实验实训基地和校外实习基地,初步形成“校内综合实验室实现实验教学与理论教学合一,校内产学实训基地实现实训教学与学工结合合一,校外实习与就业基地实现实习教学与顶岗工作合一”的人才培养模式,把“手脑并用,工学合一”的办学理念贯穿于人才培养的全过程。实验室、实训基地对学生全面开放,学生可利用课外时间开发技能训练、竞赛等活动,以巩固实践知识和技能。
5.充分运用现代化教学设施,改变相对落后的传统的教学方法和手段。建立具备先进教学应用软件和模具CAD/CAM/CAE/CAPP等软件的多功能教室和模具CAD/CAM实训室,通过仿真模拟和网络进行交互式教学,帮助学生掌握信息技术和模具设计与制造技术,对于专业主干课程采用相对完善CAI课件,教学挂图、教具和相应的实践教学基地的配合来进行教学。加强现场示范教学,凡是能到实验现场或模具加工现场教学,尽量到现场组织教学。
6.推行导师制,探索分层教学。学生除了有班主任、辅导员外,每8-10位学生指派一位懂专业的教师或工厂师傅作导师,采用师傅带徒弟的方法全面提高学生的专业水平。高职学生的基础和能力千差万别,要以人为本,因材施教,重视发展学生的特长。根据实际情况除在高等数学和英语课开展分层教学外,由中职学校升上来的学生其它课程通过考核免学,而根据兴趣重点学习其它理论或技能课,或在原有的基础上考取高一级的技能等级证书。可另外开设选修课,为学有余力的学生提供服务,做到在人才培养上“上不封顶,下能保底”。
7.建立健全教学质量监控体系。技术进步日新月异,在教学的组织和管理过程中,要充分听取企业和用人单位在人才培养工作方面的意见和建议,对毕业生进行跟踪调查,及时反馈受教育者的意见和建议,适时调整、修正课程设置和课程标准,做到有的放矢,真正培养掌握信息化技术、受企业欢迎的模具设计与制造专业人才。
8.考试方法突出职业技术教育特色。采取考试与考核相结合、书面考试与答辩考试相结合、结业考试与阶段考试相结合的方法。在实践技能方面注重对学生最终制作的考核。
五、结束语
紧跟时展,适时调整课程体系,更新教学内容,改进教学方法,是高职院校不断提高人才培养质量的重要途径,本文所述的模具专业人才培养方案有以下的创新点:
1.建立了以“素质培养为基础,能力培养为主线”的应用性人才培养模式。
2.构建了一种有效的应用性人才培养方案,产学合作与循环加强了学生参与生产实践,培养了学生动手能力,体现了“工学结合”的特色,这对学生综合素质、创新意识和创新能力培养是一种好办法。
3.改变了原期末考试一次性评价的传统作法,可促使学生改变只应付期末考试的习惯,把精力放在平时的不间断的努力学习上,体现了“在评价中学习”的特色。
4.把导师制运用到高职教育上,能进一步地保证教学质量。
关键词:建筑形式;来源;创作
1 概 述
“城市设计通常被认为是这样的一个设计过程:其答案没有正误之分,只有好坏之别,其质量只能通过时间来检验。因此,有必要对设计项目不断进行质疑与探索,不能自以为是。” [1]关于建筑形式的探讨也一直没有一个确切的定论,大家各自朝着自己从现实中总结出的规律前进,创造出现在丰富多彩的城市空间。学校中的知识多是偏向概念,对于真正的实践项目缺乏有机的链接,高校中学生设计多是些概念性的方案,可行性和经济性等方面的思考较少;多数设计院中的方案由于创作时间短、设计费用低等原因,建筑设计趋向于模式化,注重简单实用,缺少必要的创新;现代建筑大师们则是引领时代潮流,提出更为适合当时政治、经济、人文等方面的创作思潮,但往往集中在个例,由于地域、投资、甲方要求等方面,有的并不能完全的推广。这就迫切需要建筑师不但有良好的专业素质,还需要掌握相关专业的必要知识,并能够在各个方面、各个阶段找到权衡点,把建筑方案的形式创作当作一种社会责任去对待。
2 建筑形式创作的培养前期――模仿效应与简单创作
以我国高校中的概念设计为例,本科阶段培养中往往以常规的教育形式为主,注重与其他工科专业间的配合,建筑形式创作来源主要是同学们平时的自身积累和老师课间思路的引导。做设计时多集中在一些书刊、杂志或网络中找寻相关具体资料与信息,在自身有限的知识水平构架之下进行设计,绝大多数停留在模仿阶段,创新较少,思维创作主要表现在对已有建筑形式的认识和把握的基础上。
以2010年毕业设计――华东交通大学土木建筑工程学院改扩建项目为例(见图1),设计者虽然考虑到新建筑应该与校园原有的肌理、风格等协调,尝试着打破原有的风格去有所创新,但也留下了很多模仿的痕迹。建筑体量较好的结合了三角形基地的周边环境,强调体块之间的穿插与空间的过度,扩建部分与旧有的土建学院结合较好,采用过厅空间衔接起来[2]。虽然此设计对于本科期间的教学任务完成质量较好,但对于建筑形式创作的思考还是停留在“体块穿插”的表面,缺少深层次的含义。
(资料来源:孙青峰绘制)
研究生阶段的培养,由于对建筑基础知识和建筑历史文化的梳理与积累,建筑师对本专业已有的知识构架会有全新的认识,虽然在整个知识领域中缺乏一定的逻辑关系,创作手法偶有杂乱,但已经开始了在原有知识水平下的简单创作,同时也加入了建筑技术层面的考虑,对建筑形式的创作会根据具体的方案考虑采取不同的建筑风格形式,不再是简单的模仿或是折中的采纳,材料、技术、地域文化等内容已是建筑形式创作中重要的考虑因素之一。
如城市立体农场竞赛方案(见图2),建筑创作形式的重点是放在场所氛围的营造方面――场所精神的表达与传统生活方式的回归。为人们提供一个阳光充足、且适合植物生长的空间才是设计的主角,才是此设计中需要解决的主要矛盾。设计者从798商业街区中现有的工业厂房及构件中提取文化符号,巨大的Y字型的支撑柱是对局部构件的强化处理,以达到工业厂区记忆的传承,既有功能的意义又有符号学的象征。此时的模仿并不完全拘泥于工业构架的形式与做法,也是与现代建筑的功能特性的相统一。
3 建筑形式创作的实践应用――社会效应与环境效应
从基础培养到设计院的实践工作,建筑师的建筑方案形式的创造逐渐考虑到社会的需求与环境的影响,不在是原来的模仿与简单创作而是更偏向于形成适合自己的建筑形式与风格。一方面是因为设计院经过多年的经营形成一定的规模,需要发展自己适合的建筑类型去创造;另一方面是因为建筑师本身在实践的历练中对建筑形式创作与社会、环境的融合有了一定的把握。 建筑师在建筑形式的创作中更多的是在考虑项目自身特点的同时,给提供甲方更多的选择方式,如现代还是传统、中式或是西式。总之,都会尽力体现相关风格特色的主要特征,整体上给人以一种建筑形式与文化和社会环境融合的气息。
如澳门大学横琴校区的规划方案设计。建筑师以岭南空间与文化符号为设计出发点,部分加入建筑设计师对基地的解读,整体趋于简洁,建筑造型中采用传统的剖屋顶形式,立面以简洁的水平与垂直线条为主,开放空间与单体建筑设计形式之间形成了良好的空间氛围,继承传统的同时体现了理性的功能主义,在某种程度上是对现代建筑大师的致敬。
4 建筑形式创作的思想升华――理性思维与创新效应
对于建筑形式创造的思想升华以国内外大师作品中建筑方案的形式创作来分析。
国内建筑大师一般都有丰富的建筑创作经验,对特定的建筑设计有较好的把握能力。究其造型方面的创造多是基于对当地文化和社会心理的解读,多是采用符号化的隐喻主义思想,有时也有对现代极简风格等的探索,以新技术和新材质作为创作的元素加以利用。如崔凯大师设计的德胜尚城更多的是出于对周边环境的解读,营造一种文化氛围,建筑风格主要以现代简洁的梁柱为主,形式则从周边的现有建筑中提炼。
国外现代主义大师在造型创造方面也是趋向于简约,完全遵从材料的力学性能,表达一种理性的思维。虽然他们所处的环境中充满着传统的西方古典美学,比例尺度方面多是有一定的规律可循,但大师设计中思考更多的是场所精神,而不是单纯形式的模仿和记忆的传承。传统的生活模式、生活方式、价值观念等是建筑方案设计形式中表达的主要内容。在功能、材料、施工工艺等方面都有了较大改变的同时,传承传统文化中的精髓,更多关注的是人的行为和人之间的交往。不论是技派的福斯特或是解构主义的扎哈,他们在赞扬现代科技进步的力量的,以新技术和新材料的特色进行创造的同时,更多关注的也是人的行为方式和审美方式的改变,为人创造更加合适的空间,加强人居环境中的场所精神体验。
5 结论
建筑方案形式创作的培养前期、实践应用、思想升华三个阶段实为建筑形式创作来源的形成与提升过程,为建筑师自身发展与升华的三个阶段。可以看出,大师之所以成为大师,是因为他们能够更加准确地把握时代中人们的审美方式。要创造符合21世纪的建筑发展形势,当代建筑师对建筑方案形式创造的脚步不应停留在前两个阶段,直接套用现成模式的建筑形式,而应在建筑形式的创造中应该仔细研究每个国家、每个地区有自己独特的历史和文化的传承,从而创造符合该地景的建筑形式,这样才能丰富建筑形式文化,创造符合社会发展及我国特色的建筑文化。
参考文献(References):
关键词:建筑设计;概念设计
在不断的结构设计研究与实践中,人们积累了大量有益的经验,并体现在设计规范、设计手册、标准图集等等。随着计算机技术和计算方法的发展,计算机及其结构程序在结构工程中得到大量地应用,每个设计单位都在为彻底甩掉图板而做努力。结果给部分结构工程师造成一种错觉,觉得结构设计很简单,只需遵循规范、手册、图集,等待建筑师给出一个空间形成的方案(非结构的),使用计算机,然后设法去完成它,自己只不过是一个东拼西凑的计算机画图匠而已。这不仅不能有效地运用他们的知识、精力和时间,而且还会与建筑师的交流中产生分歧与矛盾。
我国结构计算理论经历了经验估算,容许应力法,破损阶段计算,极限状态计算,到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。现行的《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则,以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用。概率极限状态设计法更科学、更合理。但该法在运算过程中还带有一定程度的近似,只能视作近似概率法。并且光凭极限状态设计也很难估计建筑物的真正承载力的。事实上,建筑物是一个空间结构,各种构件以相当复杂的方式共同工作,且都并非是脱离总的结构体系的单独构件。目前,人们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性,在设计过程中采用了许多假定与简化。作为结构工程师不应盲目的照搬照抄规范,应该把它作为一种指南、参考,并在实际设计项目中作出正确的选择。这就要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识,把概念设计应用到实际工作中去。
运用概念性近似估算方法,可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的的经济可靠性能。同时,也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
比如,有的设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架,还人为的布置一些抗震墙,即不能满足楼层间的合理刚度比,也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题在于结构概念不明确,没考虑这两种结构体系的差异。软件的选择和使用不当,造成危害是不容忽视的。美国一些著名学者和专家曾警告工业界:“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”然而避免这种情况,概念设计的思想不妨是个好方法。
运用概念设计的思想,也使得结构设计的思路得到了拓宽,结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率,结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。
以抗震设计为例,一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度,再由结构刚度算出地震力,然后算配筋。但是大家知道,结构刚度越大,地震作用效应越大,配筋越多,刚度越大,地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋,增加了结构的刚度,反而使地震作用效应增强。其实,为什么不考虑降低作用效应呢?目前在抗震设计中,隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层;加设消能支撑(类似于阻尼器的装置);有的在建筑物顶部装一个“反摆”,地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反,从对建筑物的振动加大阻尼作用,降低加速度,减少建筑物的位移,来降低地震作用效应,合理设计可降低地震作用效应达60%,并提高屋内物品的安全性。这一研究在国内外正广泛地深入展开,在日本,研究成果已经广泛应用于实际工程中,取得良好的经济、适用效果。而我国由于经济、技术和人们认识的限制,在工程界还未被广泛地应用。
概念设计的思构被越来越多的结构工程师所运用,并把结构设计中的作用发挥越来越大。近年来强调计算机应用教育,比如,毕业设计用结构设计软件计算、出图。但由于计算机设计过程的屏蔽,手算过程训练程度的削弱,造成学生产生一定依赖性,结果综合运用能力下降,整体结构体系概念模糊。这些对于培养具有创造力、未来的工程师是相当不利的。
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论,加强计算机的应用,加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用,使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急,其中,打破建筑结构设计中的墨守成规,充分发挥结构工程师的创新能力,是相当必要的。因为他们是结构设计革命的推动者和执行者,这则需要工程界和教育界进行共同的努力,推广概念设计思想是一种有效的办法。
关键词:工程设计;核心课程;CDIO;完整技术工作;角色转变
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)36-0042-03
一、培养工程设计型人才是工业现代化的需求
随着计算机、微电子、自动控制等技术的发展,工业自动化正向集成综合自动化过渡。机械设计制造及其自动化技术的综合应用正起着越来越重要的作用,由于机械产品及设备的技术复杂性和涉及知识的交叉性,使得现有的技术人才难以胜任技术含量较高的工作。
机械制造业是工业自动化的重点,机械设计制造及其自动化是工科院校主要专业,其培养的学生毕业后相当一部分将直接面向工厂、面向车间、面向工程应用与设计的现代化主战场。而现有的高等教育人才培养模式长期采用灌输式理论教育,且受多种因素制约,学生对工程实际的认知较少,综合运用知识的能力较差。学生毕业进入企业后,由于遇到的实际工程问题通常是隐性的,无法再像课堂学习一样,根据已知条件和固有步骤就可得到答案,加上新的科学技术成果大量应用于生产实际,设备的复杂性和涉及学科的交叉性大大提高,使得现阶段的高等教育人才培养模式已经阻碍了高素质工程技术人才的培养,其培育的纸上谈兵型人才已经远远不能适应工业现代化的需求。因此,各高校工科专业进行以培养学生工程设计能力为目标的教学体系改革已经迫在眉睫。
二、机械设计制造及其自动化专业工程设计能力的内涵
机械设计制造及其自动化专业的人才培养目标是现代机械工程师,使学生接受机械工程领域的基本知识和专业理论知识,受到机械工程师基本技能的训练。学生毕业进入企业后,除具备机械设计制造及其自动化专业的一般知识与能力外,作为现代机械工程师,还应具备以下能力:(1)能够正确判断机械设计制造及其自动化专业领域的工程实际问题;(2)具备针对工程实际问题的系统分析能力和解决问题的能力;(3)具备机械制造行业的工程设计、工程开发能力;(4)能适应机械制造行业涉及学科的交叉性和复杂性,具备协调与合作能力;(5)具备终生学习的能力。
三、机械工程系列核心课程教学培养现状
机械工程系列核心课程包含机械制图、机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、电工电子技术、互换性与测量技术基础、机械制造工艺学、机电传动控制、液压传动与气压传动、数控技术等理论课程,以及课程设计、专业课程设计、毕业设计、认识实习、生产实习等实践教学环节。每门课程的理论性和实践性都非常强,与相关课程关联关系强,在机械类学生的知识结构中都具有举足轻重的地位。
以《机电传动控制》为例,该课程的理论性、实践性和综合性强,涉及动力学基础、电机与拖动、传感器、机床电气自动控制、电力电子技术、传动控制系统、可编程序控制器等知识面,关乎《理论力学》、《电工电子技术》、《机械制造技术基础》等前期课程,和《金属切削机床》、《机床夹具设计》、《液压传动与气压传动》等同期课程,甚至《数控技术》、专业课程设计、生产实习、毕业设计等后期课程的关联教学,在机械设计制造及其自动化专业人才培养体系中尤为重要。现有教学体系中,机械工程系列核心课程均存在内容量大,知识面广,教学以理论为主,实验为辅的现状。理论教学方面,由于原理图多,文字叙述较抽象,学生又无实物接触,难以全面了解、掌握机械工程技术在生产实际应用中的内涵和精髓,不仅影响了学生的实际应用能力,也降低了学生在今后的工作中不断学习提高的后劲。在工科教学中尤为重要的实验或实践教学环节,多采用验证型实践教学,且往往由于受控对象体积大、重量重、价格高、维护难等因素,难以大量装备于实验室,使学生在实践教学中无法感受工程实践的趣味性、知识性和实验成功后的成就感,在很大程度上挫伤了学生的积极性,更谈不上对工程设计能力的培养。对于教学另一重要环节,即考试,现有的考试方式仅注重于考查具体知识点的了解或掌握,比较理论化,并不注重与工程实际的联系,往往出现教师为考而教,学生为考而考、考后即忘的现象,无助于对工程技术人才的培养。
机械工程领域知识的复杂性和交叉性,使得实际工程问题通常是隐性的,学生毕业进入企业后,无法再像课堂学习一样根据已知条件和固有步骤得到答案,企业必须投入相关资源进行二次培养,企业的经济效益和高校的人才竞争能力都大受影响。因此,工科院校机械设计制造及其自动化专业,针对机械工程系列核心课程实施以培养工程设计能力为目标的课程改革,培养学生对工程实际问题的分析判断能力、工程设计能力和终生学习能力是实现该专业人才培养目标的需要,是适应社会发展需求的需要。
四、以培养学生工程设计能力为目标的机械工程系列核心课程教学改革研究与实践
我校以培养工程设计能力为目标的机械工程系列核心课程教学改革的思路是以培养学生工程设计能力为总体目标,贯彻以工程项目构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运作(Operate)全过程为载体的CDIO高等工程教育理念,打破以理论知识全面性为原则的专业课程群设置方式和课程教学内容安排方式,以完成工程项目CDIO过程作为课程群设置或整合、课程教学内容(含实践教学)安排、教学方法以及师资和教材建设的核心,系统推进教学改革。一个典型的领域工程项目(一级项目),其CDIO过程所需的专业知识和技能几乎可以涵盖一个专业方向甚至一个专业的所有课程(含实验),这就给专业课程群设置及其教学内容整合提供了一个内在的“纲”,极大地增强了专业课程群的整体性。与此同时,工程项目的实施流程及各部分工作内容也为专业课程的教学内容和教学重点安排提供了有效依据。以工程项目运行过程来驱动课程教学实施,构建真实的工作场景,以完成“完整技术工作”的训练并以此来实现工程综合应用能力的培养,加速学生从在校生到工程技术人员的角色转变。解决现有教学体系中重理论轻实际、教学过程中缺乏工程实践和工程设计的引入、教与学均是纸上谈兵等教学问题;解决现有实验环节以传统的验证型实验为主的实验教学模式下,学生动手能力差、综合分析问题能力欠缺,以及现有实验设置与工厂实际脱离、与先进技术的发展和应用相脱离的现状,使实验教学环节与培养工程设计人才目标相促进;解决现有考试方式“考”老师所“教”、考试内容简单化、命题标准化等教学问题,真正避免现有教学制度下,老师教学生“考”而不是教学生“学”和“用”的现状。
针对教学体系改革,建立以能力培养为中心、以工程设计为主线的课程教学体系,优化课程结构,改革教学内容。如教学过程中,以“车用气瓶螺纹接口自动加工专机”的完整设计工作为主线,给出学生某企业待加工气瓶产品的不同形状与尺寸规格、加工精度要求、加工效率与设备成本要求等参数,要求学生直接进行该产品加工设备的设计。整个教学过程既围绕“气瓶螺纹接口自动加工专机”的实际工程课题研究,又紧密围绕《机电传动控制》课程各章节内容,注重工程实际在恰当知识点的引入。如进行第二章“机电传动系统的动力学基础”内容的教学时,将转矩折算与电机选择、专用钻孔动力头设计、车床变频器主轴改造等工程实际案例逐层相结合,扎实培养学生的工程设计思路和能力。教学过程中适当引入“三通球阀加工专机设计”、“铝塑药品包装机改造”、“80喷漆线伺服系统”等相关工程设计实例贯穿课堂的教学和设计指导。部分章节如“继电器接触器控制系统”、“PLC控制技术”等采用了现场教学模式,使学生易学,老师易教。
在《机电传动控制》课程教学改革过程,共有三条主线:其一,课程自身教学系统主线;其二,工程设计项目与实验教学主线;其三,对相关课程知识进行验证学习的主线。三条主线围绕工程设计项目主线同步展开,最终为学生的《机电传动控制》课程服务。学生在课程学习过程中,在授课教师的带领下,进行了企业委托项目《气瓶螺纹接口自动加工专机》的研究与设计。因涉及学习内容多,工作量大,单靠课堂学时远远不能完成。但是由于构建了一个学生进入企业后真正的现代化生产主战场,极大地激发了整个团体的学习积极性和创造性。依靠课后大量的资料查阅与学习,课堂上再结合教师对《机电传动控制》相应章节的讲解与对该工程项目的设计思路引导,学生在课程学习期间即完成了该项目的工厂调研、工艺分析、方案设计、刀具设计等工作,完成了企业要求的设计任务。并成功申请了发明专利“气瓶螺纹接口自动加工生产线”1项和实用新型专利“直动式电控叠加溢流阀”、“专用锪车复合刀具”等9项,目前均已获得授权。由于学生学习积极性高涨,课后主动学习时间大增,在这个环节中扮演重要角色的教师的实际教学过程相对以往教学模式轻松。教师更多是扮演“导师”角色,而不是以往的“填鸭式”教学;学生通过实际的工程设计历练逐步建立和深化了工程意识与能力,达到的是双赢效果的工程设计人才培养目标的实现。同步实施的实验环节改革,强调针对工程实际进行设计、选型、搭建、调试的系统性实验,培养动手操作和创造能力,注重该课程与相关课程的关联设计,注重该环节理论与实践的联系;对于考试环节,不以最后一考来定输赢,而以阶段性工程设计与期末整体性设计相结合,笔试与口试结合,注重工程设计的实际应用方面的考评。
五、总结
目前,我校《机电传动控制》课程以培养学生工程设计能力为目标的教学改革已经实施了五年,并带动了机械工程系列相关核心课程群的教学改革。由于在改革实践过程中,以工程项目运行过程来驱动课程教学实施,以完成“完整技术工作”的训练实现工程综合应用能力的培养,加速了学生从在校生到工程技术人员的角色转变。从用人单位反馈情况(两届)看,就业学生在创新能力、实践能力、知识结构、团队意识、岗位适应能力等方面较往届有较高水平的提升。
总之,我们将继续积极进行改革,密切观察实施过程,冷静分析成绩和不足,不断总结经验教训,期望能为中国的工程教育改革做些实事,提供新的改革思路,为培养符合现代企业要求的工程技术人才做出贡献。
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