时间:2023-09-15 17:41:12
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篇机械原理课程评价,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:工程机械概论;教学改革;工程实践能力
一教学体系有序系统,优化教学结构
面对以具有机械制图、机械原理、机械零件、电工与电子技术、微机控制原理、测试与传感技术、液压传动等机械专业基础知识的学生,作为工程机械专业的导论课,“工程机械概论”课程试图综合并引领工程机械底盘设计、工程机械底盘原理与性能、工程机械传动与控制、工程机械发动机与底盘构造、工程机械运用与管理等后续专业课程的内容,专门阐述工程机械领域内各类专业知识的总体结构框架和它们之间相互关系,使学生明确各专业课程的作用和地位,为他们深入学习专业课起到提纲挈领和抛砖引玉的作用。
二教学内容合理整合,突出教学重点
工程机械种类繁多,用途各异,不可能在授课过程中逐一介绍,在本课程的教学过程中,为了使学生对于工程机械有一整体性的了解,授课过程中不是直接进入具体工程机械的学习介绍,而是专门安排一次综述性质的知识讲解,在这一讲中首先从工程机械的服务领域、历史的发展、从不同角度对工程机械的分类以及现代化工程接卸的发展趋势进行阐述,在基本概念上让学生对工程机械有一整体性的认识。随着现代工程机械向自动化、智能化方向发展,及时收录最新的工程机械产品,以主流设备为主,淘汰老旧的设备以及装置。在后续课程中选取若干的工程施工中常用和典型的通用和专用工程机械,系统讲授各类工程机械的各种装置和总成的作业原理,包括动力、传动、行走、作业(工作原理、构造性能、操纵控制方法和作业特点)等,以反映工程机械的整体知识。这样的课程设计可以使学生对各种工程机械结构组成有一提高挈领的了解,使他们领会今后不论在设计或使用任何一种工程机械时,机器的各个总成和装置都与此种机械的作用功能有着密切的连接,也有助于他们更好的理解各门专业课程的作用与地位。
三教学方式新颖多样,强化实践创新
鉴于目前较少的课时数和较大课程容量的现实状况,只有通过网络线上线下的混合式教学才能在有限的教学时间内不断充实拓展学生的学习空间。对于本门课程,在教学过程中积极开展线上线下混合式教学,线上是指学生利用在线课程讲解视频、在线PPT、远程虚拟仿真实验等互联网手段对基础知识进行课前学习;线下则为在课堂上,教师不再讲解基础的或者简单的理论知识,而将时间用于重点和难点问题的讲解和答疑学生的问题,促使学生更好地掌握知识。例如在挖掘机械这一章节中,相关基础知识学生可以通过班级群中的微课视频和在线PPT进行学习,相关案例操作可以访问我校反铲式液压挖掘机工作性能虚拟仿真实验进行仿真操作,通过在线学习和仿真实验操作,学生可以发现本节课程的重难点为工作装置的工作原理和运动特点、挖掘包络图的线段组成和整机作业稳定性及相关概念;同时掌握整机作业挖掘力及其分布规律。教师在实际的课程教学中只针对重难点进行讲解即可,同时在课后学生线上学习复习时进行线上辅导,学生主动学习和思考的能力得以培养,学习效果明显提高。我校工程机械专业已通过工程教育专业认证,为培养学生工程实践能力,在授课过程中注重工程实例讲解,从小项目开始,以学生为主体,教师引导的教学方式,将学生分成若干个小组进行合作学习,以实际工作需求为导向分析学生需要掌握的基本技能,并将教学内容与教学目标进行细化,编制一个个的教学项目,并根据教学项目之间存在的逻辑关系来确定教学形式以及教学进度。通过提出问题、分析问题的方法来驱动学生自主查阅资料、提出问题,进而培养学生解决问题和主动实践的能力,在分析过程中教师可以通过播放视频、图片以及一些真实的数据,模拟现场方式清晰地将工程实例呈现在课堂上,系统地扩展关联性课程的学习,使学生在解决实际问题过程中建立一种“一点多面”的思维,有效地提高了解决工程实际问题的能力。这种任务驱动式或项目化的教学模式,可以大大激发学生的学习热情,提高教学效果。
四教学评价客观科学注重过程管理
传统的终结性考核方式很难对学生的活动参与度、合作竞争意识、学习态度、学习兴趣等方面进行有效评价,不利于学生个性化学习与发展需求的满足。为更加科学客观地进行教学评价,在本门课程的教学实践中采取过程管理的形成性评价方式进行成绩评定。在评价过程中以激励性、导向性、批判性和多元性为原则,教师通过建立学生学习档案,通过对自我评价、他人评价、阶段性测评、课堂质疑、项目参与深度与频率等因素进行考评给予学生成绩。过程性评价可有效激发学生内在学习动力和主动学习的意识。通过分析学生学习档案相关信息的分析进而进行教学内容和方式方法的有效调整与创新。
一、课程设置的弊端
近十几年来在我国兴起的高职教育,其最初的教育理念深受传统高等教育观念影响,在这种观念的指导下,高职院校机械制造技术基础课程只是简单减少了理论课的课时,增加了实践课的比重,但其课程设置与普通高等院校相似度很高。在引进了一些国外先进的职业教育的理念后,一些院校对机械制造技术基础课程进行了一些有益的探索,如将金属材料、金属切削加工原理、机械工艺学、机床原理、机床夹具等课程合并,构成了一门新的《机械制造基础》课程,保留《金工实习》和《公差与测量技术》两门课。但往往败之于简单地将课程内容合并并削减课时和内容,没有在内容的有机整合上进行本质的改变,同时理论教学和实践教学的融合问题并没有得到解决,课程学习并没有提供一个完整地了解并掌握机械加工的基本技能、基本知识的集理论、实践于一体的课程平台,学生无法通过传统的课程将所学知识、技能融会贯通。由于高职教育的目的并不是培养学术精英,因此机械制造技术基础课程的组织不应该是传统的以知识储备为中心,而应该以实践为中心来进行课程的组织。高职机械类专业的机械制造基础课程理论教学和实践教学严重脱节的问题始终没有得到根本的解决,导致培养出来的学生始终无法真正适应市场的需求,机械制造技术基础课程有必要进行重新设置。
二、“大机械制造技术”一体化课程设置设想
(一)课程设置
由上所述,机械类专业机械制造技术基础课程设置的最大弊病在于没有以实践为中心。而且理论课和实训课不但在内容上没有进行很好的衔接,而且在时间设置上往往也相互脱节。造成学生学而不用,学生无法将所学的知识融会贯通。因此应该在已有的机械制造基础、公差与测量、金工实习的基础上,进一步将这三门课程融为一体,合成一门全新的大课程,笔者称之为“大机械制造技术”。该门新的课程涵盖了金属切削加工原理、夹具设计、金属材料与热处理、机械加工工艺、零件公差与测量、零件加工等内容,内容繁多,虽然相互之间的联系较为松散,但是却是机械零件加工过程中所需的技能和知识。通过怎样的教学方式将其有机地组织起来并成为受教者真正掌握的知识和技能?笔者认为采用“制造项目—案例实施”方式是一种较为合理的方式。“项目—案例”是从企业的实际生产中提取并经过一定的加工改造后形成的。按照目前机械加工领域中的实际情况和课时安排的限制,项目可以分为以下几大类:1.轴类———可以考虑安排两个项目,光轴和阶梯轴,复杂程度逐步递增。2.套筒类———可以考虑安排一到两个项目,如轴承套和尺寸较小的液压缸。3.盘类———安排一到两个项目。4.箱体类———安排一个项目,毛坯采用焊接毛坯。制造一个零件包括了毛坯的选取、机加工工艺的制定、加工成品等过程。这些过程涵盖了金属热处理、金属切削加工原理、机械工艺学、机床原理、机床夹具、公差与测量、机床操作等领域、车间的生产组织和管理等内容。这意味着,学生在进行这些项目训练的同时都会接触上述知识和技能,各个知识点渗透在项目中。课程教学的目的就是要学生在完成项目的过程中将各个知识点和技能融会贯通。整个学习过程学生分成若干学习小组,独立完成各个项目。以学生为主体,在做中学,在学中做,车间就是课程的学习课堂。学习小组为了完成项目,必须了解和掌握加工方法的选用、热处理的方法、加工工艺规程的制定、加工设备的选取、典型零件加工工艺的设计、切削参数的选用、夹具设计、零件的测量等基本知识和技能,在这个过程中学生会碰到很多问题,而指导老师的作用则是在一旁适时地针对他们的问题提供一些基础性的指导,并指引学生去查阅相关资料,从而解决这些问题完成项目。一定数量的项目完成后,这些散落在原来机械制造基础、公差与测量、金工实习三门课程中的知识和技能,学生能够领悟并真正掌握。项目训练的过程就是学习者在实践中构建知识的过程。经过这样训练后的学生可具备一定的独立思考、解决实际问题的能力,同时具有很强动手能力的学生,是符合社会需要的学生。
(二)新课程的组织实施
“大机械制造”课程的核心是项目,主体是学生,为了达到以上提出的“以项目为载体,以学生为主体,以教师为指导,以车间为课堂,在做中学,在学中做,学以致用”的目的,新课程必须在组织实施中体现出与以往传统的课程组织不同的特点才能顺利实施下去,这些特点体现在教材的选取、课时的安排、评价体系等几个方面。1.在教材的选择上要进行全新教材的开发,即需要指导教师认认真真深入企业进行工作流程分析,并在此基础上提取能够体现工作流程特点的工作项目,进而形成符合新课程的教材。新教材以项目为载体,以行动为导向,在内容和形式上完全区别于传统的教材:传统教材以理论为核心,少量的实践或实验只是让学习者验证教材理论的正确性,是一种验证性的实践或实验,学习者知识和技能的获取是被动的。而新教材中居于核心地位的是实践,知识和技能的获取是实践的产物,是来自于实践者的内心体悟和发现,这是一种内在的而非外界强加的体验,在这里学习者是主体,指导教师只负责引导。在这种教材的引导下,学习者会充分地享受到学习和发现的快乐,会体会到一种成就感,从而激发强大的学习动力。2.在课时安排上,新的课程应该采取集中式教学的形式,即类似于传统的实践教学环节,时间为6~7周时间,地点选择在实训车间,实训车间的配备布置成类似于一体化实训室的形式,有进行项目所必需的机床仪器设备、各种教具、黑板、课桌椅等。这样做的好处首先在于为完成各个项目提供了充裕的时间,使课程具有很强的连续性,制造了一种氛围,一种类似于企业实际工作环境又带有学校课堂环境的氛围,在这种氛围中学习者既需要如企业员工般的严谨,又需要学习新知识的好奇和冲动。可以说课时安排上采用集中教学方式、教学地点选在实训车间是新的“大机械制造”课程得以实施的前提。3.考虑与其他课程之间的衔接关系。安排一门课程必须要考虑其与其他课程之间的关系,机械制造基础作为一门专业技术基础课程,起着承上启下的作用。按照目前高职院校普遍实行的“2+1”模式,第一学年是一些公共基础课加少量的专业基础课,第二学年是专业基础课和专业课,最后一学年是实习。那么按照课程实施时间的安排,新的机械制造基础课程正好在机械制图和剩下的专业课之间。课程的实施有一定的知识基础,而且会为余下的专业课打下坚实的专业基础。4.建立不同于传统方式的评价体系。传统的评价体系较为单一,主要由“理论考试+平时成绩”构成。这种评价体系考核的标准非常单一。其考核要点主要是课堂出勤率、作业完成情况和理论知识点的掌握情况,对学生的职业素养、动手能力、组织管理能力等均无考查,而且评价主体单一。新的评价体系其主要特点是考核标准职业化,以行为过程考核为主线,以教学项目为考核单元,将过程性评价和终结性评价相结合,考评主体多元化,校内与企业评价相结合,进行开放式、全程化动态考核。
三、结语
把机械制造基础、公差与测量、金工实习三门课程整合成以多个项目为载体的一门核心的专业技术基础课,使实践始终居于中心环节,能激发学生的学习热情和学习积极性。因为完成项目的过程充满了挑战,这种挑战迫使学生更加用心去思考问题;完成项目的过程也是一个不断发现问题、不断解决问题的过程,在这个解决问题的过程中,学生不仅学到了技能和知识,同时也获得了心理上的满足感,这对于教学来说是最为难能可贵的。
作者:周敬辉 单位:广西桂林理工大学南宁分校
参考文献:
[1]何庆.机械制造“双能型”特色人才培养的研究[M].北京:高等教育出版社,2008.
【关键词】机械基础;教学方法;创新思路;探析
机械基础是许多院校开展的一门基础课程,对于学校的学生而言,这门课程具有较高的难度,需要花费很大的气力才能学好,老师在教学方法和学生在学习方法上,都要有一定的方法创新,共同协作,才能使学生掌握这门课程。机械基础这门课程有很大的难度,首先体现在课程本身具有庞杂的系统结构,需要学生在理解的基础上强化记忆;第二,学生对机械类的知识比较缺乏,在认识上比较欠缺,对于机械结构图,他们很难看明白。基于这些问题,教授这门课的老师不应该固守于传统的教学方法,而应该试图去发掘新的教学思路,树立创新的意识和观念,让课堂变为学生主动参与的课堂,而非灌输式的课堂,以此提高教学的效率。
一、突出教学的主体,开放式课堂凸显创新
在传统的机械基础课堂上,老师和学生都显得比较“规矩”甚至是“保守”,教师按照教学大纲一字不差地将知识传授给学生,学生完全服从教师的指示,吸收相关知识。这样,学生被老师“牵着鼻子走”,老师被教学大纲“牵着鼻子走”的局面形成,学生只知道背诵记忆知识,而没有锻炼相关的思维能力,教学的质量和效果都不明显。因此,要创新教学思路,首先应该重新审视教学的主体,在倡导“生本”教育理念的今天,学生是课堂教学的主体,一切的教学设计都要围绕这个主体进行。在具体教学过程中,教师可以设置一系列的开放式问题,让学生充分地活跃思维,体现学生解答问题的独创性,展现思维的个性。使学生在学习机械基础这门课程中,能够从本质上把握学科的脉络体系和特点,领会机械基础这门课程的精髓。
比如,在讲解轴的结构时,可以由老师规定条件然后由学生自己设计一种类型的轴,充分发挥学生的主观能动性和动手实践能力。根据轴的工作原理,老师可提出三个要求:1.要求轴上所需的不同零件要相互配合良好,零件之间能很好嵌入;2.要求设计的零件要符合现实条件,通过现有技术可以加工出来,并且应力集中要尽可能地得到减少;3.要求轴上所需的零件,在装和拆的过程中以便利性为主,装配要简单。让学生知晓这三个条件后,就要鼓励学生根据要求自行设计,然后将学生们的设计作品进行评价和分析,只要设计的轴与以上的三个要求相符,那么学生的设计作品就被评价为合格;通过分析设计的作品,使学生对自己作品性能有一个明确的了解,也能够评价出谁的作品是最科学合理的。这样,通过这个问题,学生的积极性得以调动,将所学的理论知识应用于实践之中,对机械基础课程所教授的内容有了深入了解;同时使学生们的思维得到了锻炼,肯定了学生们的设计成果,学生们也受到很大的鼓舞,对这门学科有了学习的动力。
二、通过新科技,创新教学方法
随着技术的发展和科学的进步,在教育领域,越来越多地使用新的媒体进行教学,因此出现了许多新的教学方法和教学手段,综合起来说,就是多媒体教学手段的运用。在机械基础课程中,新媒体参与的教学能够大大提高学生的兴趣,使课堂不再枯燥无味,而是丰富多彩起来。比如,在讲解导杆机构时,单纯依靠文字的描述很难使学生理解,这时,可以利用多媒体教学设备制作一个动画视频,让学生弄清楚其工作的原理,动画上可以配上适当的讲解,学生的注意力会被完全吸引,同时兴趣大增,学习效率切实得到提高。
借助多媒体教学手段,然后通过适当地点拨,学生的智力和思维活动都能得到有效地开发,同时也能降低学习难度,提高教师的教学效率,在规定的时间内完成教学任务。例如,学习机构的工作原理时,学生要看懂其工作原理图,是非常困难的,老师讲解也不知如何“下口”,而通过多媒体设备,就可以对机构的工作原理进行生动地演示,学生的理解难度系数就降低了;在观看演示的过程中,学生会全神贯注地进行思考,通过自己已有的知识储备和积极地动脑,掌握某个机构的机械原理。
三、开展实训教学,提高学生的实践动手能力
机械基础这门课程,学生仅从书面角度了解具体的机械构造和工作原理是远远不够的,因为学习的这些知识最终是要应用于实践当中的。因此,开展实训教学是非常必要的,而且也是提高教学水平的有效手段。实训教学是以理论教学为前提的,但是通过实训教学,学生的理论水平也可以得到很大的提升,通过学生自己主动动手实践,学生对不同的机械零件的使用功能会有更深刻的认识,并且熟谙了具体的机械操作原理,使学生的认识和动手能力都有大范围的提高,对机械基础这门课程的精髓有了很好的把握。
四、总结
以上分析了机械基础教学方法创新的思路,有值得借鉴之处,也有需要进一步完善的地方,希望热心的读者能从中得到一定的启示,在教学方法上不断探索,不断加强创新,将有效的教学方法运用于具体的教学实践中去。因此,这门课程的教学理应以理论和实践相结合的形式进行,还要结合具体教学过程中发现的新问题,在此基础上不断创新。
关键词:机械设计基础;教学改革;教学研究;任务驱动
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)11-0120-02
“机械设计基础”是近机类专业学生在学完机械制图、工程材料、材料力学等基础课程后进入专业课程学习前必修的技术基础课,包含机械原理和机械设计两部分的内容,内容多,涉及面广。因此,及时地发现学生在学习过程中的问题,并采取有效的措施改进教学方法,激发学生的学习兴趣,是教师教学方法研究的重要课题。
一、教学现状分析
1.先修课程开设不足
“机械设计基础”的主要先修课程有机械制图、工程材料、机械制造基础、理论力学、材料力学、金属工艺学、互换性与技术测量、金工实习等,只有学完这些先修课程,才能为本课程的学习打好基础。但是目前北京信息科技大学(以下简称“我校”)近机类和非机类专业上述先修课程存在开设不足问题,使本课程的授课讲解困难重重。
2.学生学习兴趣不高
“机械设计基础”课程涉及的基础理论内容较广,且相对独立,其特点是概念多,原理多,公式多,图表多,内容比较枯燥和单调,所学知识在学生以前的学习中很少接触,初学时往往会感到吃力。同时,“机械设计基础”课程是一门实践性很强的课程,学生缺乏工程意识和实践能力,容易导致学习效果不理想。
3.教学方法不当
目前尽管“机械设计基础”教学大多已采用了多媒体,在开课初期,多媒体丰富的动画的确可以调动学生的学习兴趣。但是随着教学内容的深入,由于多媒体教学提供的信息量大,速度快,学生对教学内容无法及时思考和总结,易造成填鸭式教学,便会感觉课程内容枯燥,进而失去学习的兴趣,进而影响教学质量。
4.考核方式单一
学生成绩的考核评定采用期末考试成绩(70%)+实验成绩(10%)+平时成绩(20%)作为最终的评定标准。由于“机械设计基础”是一门实践性很强的课程,这种简单评定标准无法全面反映学生的实际水平,也不能激发学生学习的积极性,因此对于学生成绩的考核评定方法应该进行适当的改革。
二、教学方法改革措施
1.优化教学内容
“机械设计基础”包含了机械原理和机械设计的两部分内容。两者的研究内容很不相同,主要内容是研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。[1]现有的教材,为了追求理论知识的系统性和完整性,致使该课程内容多,知识点散,且大多数偏重于理论分析,未考虑到近机类专业学生的先修课程开设不足的实际情况,例如带传动受力分析或齿轮传动设计的推导公式过于冗长,对于近机类专业学生不易理解和掌握,因此对教学内容进行优化,对一些复杂的的理论推导及证明予以删除,重点强调公式的实际应用。增加工程实例的讲解,同时把课程设计相关内容分解成若干任务融入课堂教学,使学生在学习“机械设计基础”课程内容的同时,能够将所学知识应用到实际设计中。
2.教学方法多样化,激发学生兴趣
为了提高学生的学习热情和效率,可根据教学内容的需要,灵活采用多种教学方法,发挥不同教学方法的长处。
(1)多媒体与板书相结合。“机械设计基础”是一门理论性和实践性都较强的课程。传统的“教师口述+ 板书”的授课方式,已不能满足现代教育的需要。适度使用多媒体教学方法,通过生动的动画、视频等多媒体手段,使学生更形象地理解机构工作原理和机器零部件的具体结构,能将抽象的、难以理解的内容变得简单直观,有利于学生理解其运动规律。在对重要知识点的公式进行讲解时,则以板书为主。通过“多媒体+板书”的授课方式,提高学生的学习主动性。
(2)现场实物教学。在教学过程中,安排学生参观机械零部件陈列室或实习中心,结合课程教学内容对照实物进行讲解,学生能够更加直接地感受到所学知识的实际应用,加深对教材内容的理解。对于比较复杂的部分,例如轴系结构的设计,可首先组织学生现场观察后亲自装拆,增加感性认识,然后再进行课堂讲解,使枯燥的教学内容变得生动。
(3)工程案例教学方法。由于“机械设计基础”各章节之间的内容自成体系,独立性强,知识点多,学生初学时很难把握课程的中心内容。采用典型、实用的工程案例方法进行教学,就能把这些独立的章节内容串联起来,同时可使学生直接接触到工程应用,激发学生的学习兴趣。例如,在讲解机械原理的内容时,可选择以冲床为例,逐步向各知识点辐射进行讲解,这样就把机构的运动简图画法、自由度计算、连杆设计、急回特性、运动分析、凸轮机构设计、齿轮机构设计和飞轮设计等知识点联系起来,课程的学习就会显得具有系统性,同时提高学生分析问题和解决工程实际问题的能力。
(4)任务驱动式教学方法。任务驱动式教学方法是以教学任务为主线,选取一个典型的项目作为总任务贯穿教学的始终,按知识点将总任务分解为若干个具体子任务,把课程教学的主要内容融入到总任务的各个阶段,使教材中各章节的零散知识有机地联系在一起,有利于帮助学生构建完整的知识体系。课程的总任务将在课程设计中得以充分体现。
在进行“机械设计基础”课程教学时,将“多媒体+板书”的授课方式贯穿始终,根据现有条件和教学进度,适时安排现场实物教学。在讲解各章知识点内容后,采用典型工程案例进行分析,在此基础上把各项子任务分配给学生,每个子任务都是总任务的一部分,并且相互关联,学生分组独立完成全部子任务后,总任务也就得以完成。通过多种教学方法的融合,充分调动了学生的积极性和学习兴趣。
三、任务驱动式教学方法的实施
任务驱动式教学方法是通过实施一个完整的任务而进行的教学活动,在此过程中把理论知识与实践活动有机地结合起来。笔者连续两年在2010级、2011级工业设计专业进行了“机械设计基础”教学改革。
1.任务的选择与设计
根据“机械设计基础”教学目标,笔者分别选取牛头刨床、带式卷扬机作为机械原理部分和机械设计部分的总任务,如表1所示,按机械原理部分的知识点把牛头刨床分为6个具体的子任务。如表2所示,按机械设计部分的知识点带式卷扬机分为8个具体的子任务,[2]在教学过程中,任务与教学内容有机地融合在一起,各个子任务之间可以是递进的,也可以是并列的,分别承载着独立的知识点。全部子任务完成后,经过合并整理也就完成了总任务,达到教学目标。
2.任务驱动式教学的实施过程
在任务驱动式教学实施过程中,教师根据教学内容编制好总任务书和各子任务书,学生每4~6人为一小组,以小组为单位完成任务。教师事先讲解教学内容的知识点,随后讲解其在典型工程案例中的应用,最后派发相关子任务,学生接到任务后,确定在各自小组内的分工及合作形式,对于学生遇到的问题,教师提供适当的指导和帮助,引导学生查找相关的设计资料,探索自行解决的方法,变被动接受知识为主动寻求知识,充分突出学生的主体性与教师的主导作用。
每一子任务完成后,各小组选择出一位同学进行试讲,展示本组任务成果,其他组同学可以对其成果提出质疑、进行评价。在这个过程中,可以培养学生分析问题和现场处理问题的能力。任务讲解完毕后,教师对出现的错误进行更正,对其成果质量进行评价,加深学生的印象,最后要求学生在进一步修改的基础上提交任务报告书和PPT。各子任务完成后,教师进行串讲,各小组在此基础上整合原有成果,完成总任务的设计。[3,4]
3.考核评价方法的确定
根据任务驱动式教学方法的特点,该课程最终的评定成绩将由平时成绩、综合能力成绩、实验成绩、期末考试成绩几部分组成,可以更全面地反映学生的实际能力和学习情况。成绩评价的重点放在过程之中,激励学生进行自主性的学习。[5]
四、结束语
任务驱动式教学方法,是在教师主导下,以典型任务为驱动,学生以组为单位独立完成一系列子任务,最终完成总任务的一种教学方法。学生通过分组讨论、查找相关设计资料、理论分析,自行寻找完成任务的方法,最后在老师的指导下完成工作。
实验证明,采用任务驱动式教学使学生学习本课程的积极性得到极大激发,取得了明显的教学效果。通过小组内成员之间以及师生之间的讨论、沟通、合作和交流,既培养了学生的团队合作精神,又使学生理论联系实际,锻炼了分析问题、解决问题的能力。课程结束后,学生普遍认为收获很大,综合素质得到了提高,随之积极参加、开展学校的各种课外科技活动。
在教学改革的过程中,也发现了一些不足之处,比如目前与任务驱动式教学相关的教材、讲义比较少;总任务的数量比较少,有待进一步开发更多典型的任务;在实施过程中,组内个别成员过度依赖其他同学。教学改革是一个动态的过程,针对上述问题,笔者将在今后的教学过程中不断改进,最终达到全面提高学生综合素质的目的。
参考文献:
[1]杨可桢,程光蕴,李仲生.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]邢琳,张秀芳.机械设计基础课程设计[M].北京:机械出版社,
2008.
[3]龚厚仙.基于项目驱动的“机械设计基础”课程改革[J].职业技术教育,2011,(17):31-33.
[4]李云松.“机械设计基础”课程教学模式探索[J].设计与研究,
2011,(2):28-31.
经济全球化使双语教学成为发展趋势近年来。双语教学课程建设受到重视,本科院校已普遍开展。高职院校也开始涉足。双语教学课程建设通过专业课程教学与英语语言教学的高度融合.使学生专业知识与技能、英语水平和学习能力全面提高。我院机电类专业教学计划中开设《机械设计基础》和《机电专业英语》课程,前者是高职机电类专业的重要专业基础课程传统的机械设计基础系列课程理论性和系统性强.不能适应高职教育对应用型人才培养目标的要求。因此.课程改革势在必行根据教改要求,可将两课程有机整合为《机械设计基础(双语教学)》Ⅲ。通过机械设计专业知识学习。使学生初步具备机械零部件的分析、设计能力以及创新意识与能力.为将来解决生产实际问题奠定扎实的基础:通过双语教学进一步提高学生阅读专业英语文献的能力、获取专业新信息和进行专业交流等能力。
二、课程建设的内容
结合历届毕业生的调查反馈信息及用人单位对专业人才的要求.对机械设计基础系列课程进行了全面改革,将理论力学、材料力学、机械原理、机械零件的教学内容按一般通用机械设计过程进行整合.以掌握概念、强化应用、培养技能作为教改重点。
(一)教学内容
理论教学内容:《机械设计基础》以通用机械设计过程为主线。精选理论力学、材料力学、机械原理、机械零件的教学内容。主要分为四大模块:构件静力分析、构件承载能力分析、常用机构设计、常刚机械传动设计改革文字叙述式课件.采用纲要网络式图表进行多媒体课件制作.对教材内容和概问的复杂关系进行简明并有逻辑性的图表式处理由于双话图表式课件大多由词或词组组成.在学生英语水平不高的情况下.该类课件是可行并有益的同时精心挑选和引用相关实际案例,增强感性认识.提高教学效果实践教学内容:为切实提高学生的职业技能,将理论教学为主、辅以相应的实践教学,改革为实践技能训练为主、理论知识够用的教学模式。实践教学内容分成两大模块:实验模块(拉伸、扭转、弯曲、零件与机构认知、机构简图绘制、渐开线齿廓形成、齿轮参数测量等)和实训模块(齿轮减速器设计)以通用机械设计为课题要求学生完成一台机器的运动方案设计、结构设计、零部件的强度和刚度设计、装配图和零件图的绘制以及所有技术文件的编制等全过程训练.利用自行研制的计算机辅助设计系统进行参数设计和优化、标准件选择以及零件强度校核等.绘图部分采用CAD/CAXA平面设计软件或Solidworks/ProEi维设汁软件.极大提高学生的计算机辅助设计能力.最后学生完成双语实验实训报告。通过认识实习、现场教学和课程设计,培养学生分析问题与解决问题的能力.并鼓励学生参加各级专业技能竞赛.以提高:】=程设计能力和创新能力。
(二)教学方法和手段
课堂教学与直观教学相结合:在课程教学巾.展示机械零部件实物.介绍典型机械产品的结构特点和设计方法等.增强学生的感性认识理论知识与工程实际相结合:引用工程实例.丰富课程内容.培养学生工程理念。学生主体与教师主导相结合:教学时数的减少和教学内容的丰富.使学生的学习主动性尤为重要丰富的网络教学资源为学生提供了有利的开放式学习条件常规设计与现代设计相结合:在介绍通用零部件的常规设计方法时。引入现代设计方法,如:计算机辅助设计课堂教学与课外活动相结合:专业技能竞赛和企业实习培养了学生的工程设计能力和创新能力.提高了学生的就业竞争力
(三)教学评价
改革传统量化评价法.采用过程性评价与终结性评价相结合的评价模式既体现学生课程学习各方面情况.又反映总体学习状况.体现教学评价体系的客观公正性。其主要特点为:
1.评价方法多元化。课堂表现、学生作业、平时测验、实践操作、期末考核、闭队精神、创新能力等。
2.考核内容综合化理论考核与实践考核相结合理论考核采用试卷考核与大型作业相结合的方式试卷采用巾英文混合形式.答题不限语种;大型作业注重知识综合性,通过查询巾英文资料、分析研究、实际操作等方法完成。实践考核以实践目标的完成、动手能力、劳动纪律、团队合作、创新精神等方面综合评定成绩.
3.考核方式合理化学生互评与教师评价相结合。学生互评具有相互督促、相互促进的作用;教师评价客观公正.注重学生分析问题与解决问题的能力及创新能力.
(四)教材建设
英文原版教材内容虽与中文教材大多相关.但教学方法不同导致教学侧重点存在差异国内教材侧重于演绎,即从基本的概念、原则或公理出发逐步推理.而国外教材侧重于培养学生提出问题、分析和解决问题的能力。而且我国设计标准等与国外不同。为进一步提高双语教学质量.根据《机械设计基础(双语教学)》课程标准,参考国内外教材,课程组编写了理论与实践相结合的双语校本教材该教材的理论知识以必需够用为度.不盲目追求系统性和完整性,以程应用为目的,以掌握概念、强化工程实践、提高工程应用能力为重点。同时结合学生实际情况.推荐若干中英文参考教材
(五)教学环境
学院重视实践教学.加大投入实验实训室建设.建有机械零件测绘窒、机零机原陈列室、创新设计实训室、机电一体化综合实训室以及计算机辅助没计机房等校内实训场所积极开拓校外实训基地.现有多家机械类企业成为紧密型校外实训基地。同时加强校园网络和多媒体教学软硬件建设.积极推进现代化教学手段.提供丰富的网络教学资源.为双语课程建设提供有利条件131
(六)师资建设
目前我院具备双语教学能力的教师不多.专业教师英语能力较差.公共英语教师不懂专业.在一定程度上限制了双语教学的开展针对这种情况.学院采取有力措施.通过多种方式建设双语师资队伍。积极引进或自培高学历、高素质教师,近五年机电教研室先后引进8名硕士研究生:聘请英语教师担任英语教学指导.定期组织专业教师和英语教师进行交流:与国外院校开展学术交流及合作办学.为教师提供进修机会.提高教师的专业水平和英语水平:定期开展双语教学教研活动。有效提高教师的专业素质和英语能力。
三、课程建设的实施
双语教学应充分认识学生的英语水平.正确把握两种教学语言的主次和比重.始终将课程教学目标放在第一位,提高学生英语水平放在第二位。在教学过程中,采用中英文混合教学形式:板书和课件描述以英语为主、中文为辅,而课堂讲解以中文为主、英语为辅。根据学科知识难易程度选择不同的双语比例,浅显知识基本使用英文教学.而较难知识则先英文简要41"绍后中文详细解释[4I具体实施时,针对不同英语基础的学生.在课程教学中采取分层分组教学法比较合适对没有通过英语B级的学生.介绍专业术语和简单原理的英文表达;对通过英语B级但未通过A级的学生,除增加专业词汇和有关原理的英文表达外.再增加课程内容小结的英文表达.并在作业及考核巾采用。定比例的英文形式:对通过英语A级的学生.可增加专业知识的英语表达.并在作业及考核巾采用30%~50%左右的英文形式.经过一学期的《机械没计基础》双语教学实践,课程组对实施双语教学的09级机电和数控专业3个班1l3位学生展开问卷调查(如下衷)通过调查结果分析,主要反映以下几方面问题:大部分学生不了解双语教学的意义.影响积极性:双语教学宜采用分层教学法.以提高教学效果:双语比例在实践初期不宜过高.教学进程可适当放慢。可酌情增加课时;教材选用应适宜,并根据高职特点进一步完善双语校本教材。
实现以教为主(老师满堂灌)向以学为主转变,以课堂教学为主(过分重课堂)向课内外结合转变,以结果评价为主(过分重分数)向结果和过程结合转变,是中国高等教育发展到今天早已达成共识的三个改革目标。如何实现这三个目标,至今没有成熟的方法。本文以机械设计类课程为例探讨创新人才培养模式。
以知识传授为基础,以能力培养和素质提升为目的是本课程教学改革的总体目标。本文将项目式教学引入机械设计类课程教学中,将三维CAD造型软件、机械原理、机械设计和机械设计课程设计等课程教学有机融合在一起,充分调动学生学习积极性、主动性。
1 项目式教学法的实施原则
机械设计类课程主要包括:机械原理、机械设计和机械设计课程设计,是机械类专业重要的专业技术课程,课程具有很强的理论性和应用性,特别是机械设计其课程内容庞杂,各章自成体系,初学看似毫无联系,采用传统的“讲授新课-布置作业-复习旧课”的课堂组织模式,很难调动学生学习积极性,教学效果较差。
以工程项目为背景的教学方法是以学生、项目和能力培养为中心,而不是传统的课堂、教材和书面作业、卷面考试。在具体的实施过程中一般要遵循以下原则。
(1)实施过程要具有可操作性,特别是要注重提高学生学习兴趣,既能全面提高学习效果,又不会过度增加学生学习负担。
(2)在教学过程中,以学生为中心,充分发挥学生的主动性和创新精神,让学生根据自身需求推动学习过程的进行;教师起辅助作用,负责整个教学过程的设计和组织。
(3)选取的工程项目要适合,既要满足教学内容要求,又能充分调动学生的积极性。
(4)要具有供丰富的学习资源和良好的团队协作学习环境。
(5)以项目的完成情况来评价学生的学习效果和成绩。
2 项目的选择
机械设计课程的培养目标是传授一般通用机械整机设计过程所需要的知识和技能,包括:运动设计、结构设计和工作能力设计。要使学生学完此类课程后,只要提供工艺所要求的运动参数和载荷谱,不管是何类机械都可进行设计,彻底改变毕业设计“抄图加校核”的现象。课程必须要完成一个简单整机设计全过程的训练,使学生具有纯机械传动的原始创新能力。
所以,选用项目要能够将整个课程内容串联起来,使学生对整个机械设计有一个整体认识,而不是局限在单个零件上。通过项目设计,提高学生学习积极性,变被动学习为主动学习,让学生主动寻找解决问题得方法,在实践中去提高能力。同时,项目不能太复杂,使学生既学习了知识、锻炼了能力,又不会太大的增加学生学习负担。
基于以上目的,在教学过程之中选用步进式工件输送机作为项目式教学的工程案例。该机由电动机通过传动装置、工作机构驱动滑架往复移动。通常步进式工件输送机传动装置常由减速器和一级开式齿轮传动组成,也可由带传动、链传动组成。工作机构可选用曲柄摇杆系统实现步进输送,也可以采用其它机构实现,如导杆机构、凸轮机构、棘轮机构等。所以该项目涵盖了机械原理和机械零件的所有基本内容,符合教学内容要求。既充分可锻炼学生的学习能力,又可充培养学生的创新能力。
3 项目教学法的实施步骤
以学生较熟悉的齿轮减速器、曲柄摇杆机构、凸轮机构等为设计内容,将工件输送机的设计贯穿到每一章的教学中。第一步,每一章的教学以工件输送机特别是减速器对应的零部件为主体,引出该章节的教学内容;第二步,通过老师讲解和学生自学去寻找解决问题的方法;第三步,学生提出可行的设计方案,经分组讨论后确定最终方案;第四步,参考教材设计步骤和方法进行相关参数及尺寸计算;第五步,用三维软件进行建模仿真,有必要的可生成工程图;第六步,将计算和模型提交老师进行作业评价。在教学中将学生分组进行,每组3~4人,大家协同作战,教师就参与讨论,把握设计方向。第四、五步学生在课下完成,其他步骤根据课程安排和学生掌握情况合理分配课上和可课下时间,主要原则是以学生为主,教师为辅。
例如,在讲到连杆机构时,老师用工件输送机的视频引出何为连杆机构及其在工程中的应用;然后用少量时间介绍完连杆机构的学习内容;接下来提出设计项目,让学生在解决工件输送机工作机构的过程中进一步熟悉教学内容,提出自己的设计方案并分组加以讨论;选定方案后经初步计算,便可用三维CAD软件进行建模,并进行机构运动仿真分析;根据分析结果修改方案和参数,直到满意为止;最后上交设计分析材料,教师对结果进行评价。
三维CAD建模是机械类学生必须掌握的基本技能,学校都设有UG、Pro/Engineer等软件的教学部课程。将引其引入结构设计中,一方面将传统设计方法与现代设计方法相结合,提高学生学习兴趣;另一方面可减少学生课下作业量。学生只需完成零部件的三维模型,而不是去画工程图。这样可大大提高项目是教学模式的可行性。
同时将三维CAD软件的学习应用与结构设计性相结合,也可解决CAD软件教学中的一些弊病。传统的CAD软件教学只注重建模的基本命令和操作流程,老师给出图形学生去建模,这样学生只能机械的接受,不能灵活运用。CAD软件的最大优势是结构设计,这一点被课堂教学完全忽略了。将CAD软件融入项目是教学可大大弥补这一点。
[关键词]中等职业学校《机械基础》课程;教学方法;实践能力;创新能力;综合素质
中图分类号:C42 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)46-0245-01
当前社会对于专业型技能人才的需求越来越多,而中职学校作为为我国培养专业型技能人才的一大主要基地,其教学工作的好坏将直接影响着我国未来社会经济的发展。《机械基础》课程是我国中职学校中机械类专业所必须要学习的一门课程,它的知识既具有很强的理论性,又具有很强的实用性。然而目前我国有很多中职学校教师在《机械基础》课程的教学中所使用的教学方法太过老套,已无法跟得上时展的脚步,这在很大程度上抑制了其教学效率的提高。
一、我国中等职业学校《机械基础》课程概况
《机械基础》课程是我国中职学校中机械专业所必须要学习的一门课程,它是一门非常具有基础性质的课程,其课程内容主要涵盖了静力学、材料力学、机械原理与零件,以及机械的操作方法、维护方法等等,可以说是一门既注重理论性又注重实用性的课程。中职学生对于《机械基础》课程的学习需要去大量理解与记忆许多知识点与知识理论,并且还要根据一些机械绘图、工程学原理、力学原理以及材料学原理等知识来对这门课程进行辅助学习;因此可以说,中等职业学校《机械基础》课程是一门学习难度较大的课程,它对学生的理解能力、思维能力、想象能力以及动手能力等的要求都比较高。然而,中职学生的整体文化底子与学习能力等相对来说都比较薄弱,很多中职学生在过往阶段的学习中都并没有找到良好的学习方法、养成良好学习习惯,因此其对机械基础课程的学习将会感到更加困难。所以,中等职业学校《机械基础》课程教师必须要找到正确科学的并且适合于中职学生实际情况以及符合当前社会发展形势的教学方法来进行《机械基础》课程的教学,要在教学过程中大力激发学生的学习兴趣与学习热情,鼓励学生进行自主学习与实践,从而有效提高教学质量与教学效率,让每一位学生都能够牢牢掌握住机械基础知识,并能够将之运用到实际机械操作当中,做到活学活用、善于创新。只有这样,才能够真正为我国培养出更多的专业型机械技术人才。
二、目前我国中职机械基础课程的教学当中所存在的问题
1、教学模式过于单一
目前我国仍然有很多中等职业学校《机械基础》课程教师在这门课程的教学过程中采用传统的灌输式教学模式进行教学,这种教学模式过于落后和单一,往往只是教师在讲台上讲而学生在底下听讲和划重点,而根本不能够保证教学效率。在灌输式教学模式之下,很多学生因为授课内容的枯燥与乏味而在课堂上听得昏昏欲睡或者去做其他与学习无关之事,而教师也因为学生的听课不认真与配合不积极而讲得缺乏激情,久而久之便形成了一个不良循环,使教师失去了教学的动力、学生也失去了学习的动力,非常不利于教学工作的进一步展开,也不利于学生对知识的掌握与应用。
2、考核方式过于单一
目前我国大部分中等职业学校《机械基础》课程教师对于学生学习《机械基础》这门课程的情况都仅仅是以考试这种形式来进行调查,这种考核方式完全只关注于学生应试成绩的好坏,其考核内容太过单一。中等职业学校《机械基础》这门课程是中职机械专业的重要专业基础课程之一,这门课程不但非常注重学生对于理论知识的理解与记忆,同时也非常注重学生对于理论知识的应用能力;然而学生对于理论知识的应用能力这一点通常是在考试试卷中无法体现出来的,因此传统的单一的考核方式并不能真正评价出学生的真实学习水准,因而也无法令教师准确根据学生的实际学习情况而对其进行有针对性的教学,这在一定程度上抑制了中职机械基础课程教学工作的发展。
三、提高我国中职机械基础课程教学效率的有效方法
1、采用探究式教学方法进行教学
探究式教学法是提高中等职业学校《机械基础》课程教学效率的有效方法之一。中职《机械基础》课程教师应当在实际教学过程中认真设计教学方案,并可以让学生分组进行相关研究课题的选择,然后教师再积极指导学生进行课题研究的规划,引导学生通过自主探究与实践来进行课题问题的解决,从而培养学生的自主学习能力与实践应用能力。另外,教师还应当在学生分组进行课题研究的过程中给予学生一些适当的指导,在学生遇到难题难以解决时给予学生一些具有启发性的回答,这样一步步引导学生去自主寻求问题的最终解决方案。再者,在每个小组的课题研究完毕之后,教师还应当逐一对其进行一定的合理评价,并且在评价时要以鼓励为主,从而激发出学生更多的学习积极性与学习热情;再就是教师的评价不能只注重学生的研究结果,更也要注重学生的研究过程。总而言之,利用探究式教学法进行中等职业学校《机械基础》课程的教学,能够充分体现出学生在学习过程中的主体性地位以及教师在教学过程中的主导性地位,并能够有效提高学生的各方面综合能力,是一种很好的教学方法,值得广大中职《机械基础》课程教师在实际教学中大力推广应用。
2、采用开放式实验教学法进行教学
开放式实验教学方法是提高中职机械基础课程教学效率的另一大有效方法。中职机械基础课程是一门理论性与实用性并重的课程,它非常注重实践教学,而实践教学的其中一方面就是实验教学。中职学校应当充分开放机械实验室让学生进行自主实验探究,并且这种开放应该是多元化的,也即是不能仅仅是时间与空间上的开放,更也要是教学方法与教学内容上的开放。中等职业学校《机械基础》课程教师应当多鼓励学生在课下时间去实验室进行一些机械性能测试、机械模型制作以及机械实物操作等的实验,让学生充分利用课余时间来更加深入了解机械知识,并通过这些比较具有趣味性的实验来激发学生的研究兴趣与学习兴趣。开放式实验教学法的应用可以将实验室内的有限资源进行更多的拓展与延仲,从而让学生体验与了解到更多层面与更多范围的知识;并且学生还可以在开放性的实验室中根据自身的能力、特长以及兴趣等来自行选择适合自己的实验内容,使自己的个人能力能够得到更加充分的发挥与展现。因此,开放式实验教学法也是一种很好的中职机械基础课程教学方法,同样值得广大教师在实际教学中积极应用。
3、采用多媒体案例教学法进行教学
采用多媒体案例教学法进行教学也是提高中等职业学校《机械基础》课程教学效率的有效方法之一。随着全球信息时代的到来,我国的信息技术与计算机技术也正在迅速发展,而同时其在教学工作中的应用也越来越广泛。现如今,越来越多的教师开始在课堂上采用多媒体技术进行教学,中等职业学校《机械基础》课程的课堂教学也不例外。通过多媒体案例进行中等职业学校《机械基础》课程的教学,能够有效改善过去传统的“教师讲述、学生听讲”的单一教学模式,而将教学内容变得更加直观与形象,让学生更加容易理解其知识内涵。教师在中职《机械基础》课程的教学当中,可以利用多媒体软件进行一些虚拟机械的动态演示,例如可以通过多媒体给学生直观生动地演示出曲柄连杆机构的急回特性与死点位置等,以方便学生的观察与理解。
结语:
综上所述,中等职业学校《机械基础》课程的教学应当注重对学生创新能力与实践能力的培养,教师应当通过各种各样的途径引导学生充分利用现有的教学资源,积极参与自主学习探究,并将课本中的知识学以致用。教师只有找到正确与合适的教学模式,才能够有效提高中等职业学校《机械基础》课程的教学质量与教学效率,从而力求将每一位学生都培养成为符合现代社会发展需求的高素质专业型技能人才。
【关键词】机械制造技术课程 合作
探究方式 应用
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2012)07C-
0191-02
机械制造技术课程是高职高专计算机辅助机械制造及数控加工、数控维修技术专业的一门重要的技术应用型课程,同时也是培养机械制造加工岗位(群)基础能力的一门核心课程。该课程特点是内容多,集合金属切削原理与刀具、金属切削机床、机床夹具、机械制造工艺等多门课程内容,同时理论性与实践性强,教学内容抽象。该课程的目标是:通过学习,学生具有编制和实施中等复杂零件工艺规程的能力,并具有初步分析加工质量问题的能力,以及选择、使用、维护与调试一般工艺设备的能力。
一、机械制造技术课程教学中存在的主要问题
机械制造技术课程在以往的教学环节中,主要存在以下的问题:
第一,教学方法单一。作为传统的制造类课程,机械制造技术课程的教学以理论为中心,案例教学、现场教学较少,过分强调知识系统化,以教师传统授课为主,学生为被动式学习,学习兴趣不高。例如,很多老师在进行讲授的过程中仅仅依托课堂,授课依据课本,缺乏实例与新意,难以调动学生学习机械制造课程的积极性。
第二,重理论,轻实践。理论讲授占用大量学时数,实践性环节弱,学生缺乏动手操作机会。加之课程内容抽象,实践性强,理论难以联系实际,学生学了往往很快忘记。机械制造是以实践为基础的课程,很多老师往往只重视理论部分,而缺少带领学生参与机械制造过程的授课经验,学生往往能听懂课本,但在实践中缺少必要的动手能力,不利于培养动手能力强的学生,也脱离了学生就业的基本要求。
第三,学生解决实际问题能力不足。课程考核只注重理论考试结果,学生分析问题、动手解决问题的能力得不到有效培养,实施实际工程项目的能力较弱。由于过分强调课本,不重视动手能力,依据调查反馈来看,很多学生在实习或者毕业后往往很难在短时间内适应工作,缺少必要的解决实际问题的能力。
二、合作探究学习及其优势
合作探究学习是指学生在教师指导,为了完成共同的任务,以学习小组的形式,开展的有明确责任分工的互助学习活动。它以学生为中心,在尝试对问题解决的过程,运用所学知识、技能的获取新知识,提升能力,形成新的价值观。
在合作学习中,注重学习的过程和学生的实践与体验,通过建立适当的教学评价方式,教师既要关注学生知识技能的掌握情况,也要关注学生探究的过程中表现出来的创新能力、实践能力、与人合作的能力以及健康的情感、积极的态度、科学的价值观等方面的表现,以科学合理评价促进学生的发展。同时,合作探究学习还具有以下优势:其一,可培养学生动手能力,使学生参与到小组任务中去,将日常的课本知识联系应用到解决实际问题的过程中来,老师也可以就合作探究学习给予一些动手能力要求高的任务让学生去完成,让学生自己寻找探索解决问题的新方法和新思路,培养学生独立思考的能力,提升学生的学习能力。其二,可以培养学生的团队意识。现代社会的工作离不开团队的配合。学生在参与合作探究学习中,会自然性地加入到团队一起完成任务的过程中去,通过分工合作完成学习任务的过程,可以加深学生对于课本知识理解的同时,认识到团队的力量,积极地参与机械制造的学习,为以后的工作打下良好的基础。
合作探究学习可激发学生学习兴趣,促进学生自主学习,充分挖掘学生潜能,是机械制造技术课程适宜采用的教学模式。
三、合作探究的教学方案在机械制造技术课程的实施
基于机械制造技术课程教学存在的问题,必须在课程的教学内容及教学模式等方面进行改革,促进学生专业技术应用能力、实践能力及创新能力的培养,以满足培养高技能型人才的要求。
(一)机械制造技术课程教学任务设计
根据课程目标,“以就业为导向”,对机械制造技术课程的教学内容进行相应改革。根据机械加工岗位群的工作过程和职业标准,以零件工艺规程为主线,设计5个学习情境,学习情境下设置若干典型的工作任务,如表1所示。
(二)合作探究的教学方案在机械制造技术课程的实施步骤
根据课程教学内容,进而确定基于工作任务的课程教学方案为:以典型零件的工艺规程编制和实施加工为主要工作任务展开教学,在教学过程中,通过给学生布置工作任务,让学生分组进行方案的设计,根据所制定的工艺规程完成零件的加工。具体实施步骤如下:
1.创设情境,任务引领(驱动)。创设学习情境,下达任务。学生工作任务是依据岗位工作过程而设计的,学生所学所设计所加工的零件,必须是工作过程中的典型零件。以任务来调动学生的参与的热情和积极性,是合作探究学习的前提。
2.问题探究,小组讨论。确定工作任务后,学生按照“同组异质”原则进行分组,一般按照5~8人为一组,组内成员合理分配工作任务。在小组活动中,教师观察学生活动,提供必要的指导和引导,为学生提供相应的学习资源;学生的角色则为学习活动的责任者。在理论和实践并重的工作任务中,如对于圆柱心轴的工艺规程的编制,学生要利用所学的工艺、刀具、机床基础知识,对零件进行工艺分析,再依次确定零件各表面的加工方法,选择定位基准,确定零件的加工顺序,并选择各工序的刀具、机床和切削用量。整个设计环节,期间要收集大量相关的工艺和工装设备的信息,通过课上和课下的讨论和分析,不断解决新的问题来使促进设计的继续进行。在小组活动中,学生学会了运用工艺手册等图书资料获取信息,初步学会综合分析的方法,并培养了交流与协商能力、团结协作能力,为将来走上工作岗位建立良好的关系奠定基础。
3.问题解决,小组展示。为确保小组任务的顺利圆满完成,小组中的每个人不仅仅为自己的任务负责,也要为小组的其他同伴的任务提供必要的帮助,组长要不定期地评价共同任务的完成情况,以及监督成员的完成情况。各小组工艺规程制定好后要用文字及幻灯片的形式进行演示和进行分析演说,充分展示自己的独特性和表达能力。每一小组还要根据制定的工艺规程,在“教、学、做”一体的院内实训基地内,加工制造零件,以零件的加工质量的高低衡量小组学习活动的效果。通过加工零件的实践,学生在“做中学,行动中学”,加深了对知识的理解,获得了更多的动手操作的机会,同时通过加工出合格零件,体验到了成就感。
4.问题归纳,合作评价。每组零件加工结束,学生对本组零件加工质量进行分析,教师对好的工艺方案进行点评,对不合格的零件分析其问题产生的原因,并以工厂实际制造的零件加工规程为例,逐一分析讲解工艺规程制定的理论依据,使学生掌握制定该类零件工艺规程的方法和原则。由于小组任务是学生主动参与和探究的过程,因此评价的环节不仅要评学生的完成的成果,同时也要评价教学过程中的形成性成果。根据正面评价、重视过程和体验的评价原则,采用学生自评、各组互评、教师评等方式,评价学生在合作活动中的学习态度、合作精神、探究精神和学习能力。教会学生作自我评价,教师立足运用发展的评价理念,运用多元的评价观念,评价学生在整个学习过程中的闪光点,促进学生自我反思、自我教育的能力的提高,通过评价促进学生的素质的提高。
机械制造技术课程实施教学改革以来,取得了一定的阶段性的成果:学生增强了团结协作、共同完成任务的能力,学习团队形成了和谐的学习气氛;学生问题意识得以培养,自主分析和综合解决实际工程问题的能力得以提高;学生变得爱动手操作,在学习全过程中体验到了挫折与成功,也学会了自我反思和改进。“以学生为中心”的合作探究学习的教学模式在机械制造技术课程的初步尝试,为教学质量的提高提供了可贵的教学经验。
【参考文献】
[1]王坦.合作学习——原理与策略(第一版)[M].北京:学苑出版社,2010
[2]张华.论研究性学习课程的本质[J].教育发展研究,2001(5)
[3]韩立福.论“先学后导—问题评价”有效教学模式[J].教育理论与实践,2009(4)
【基金项目】2011年新世纪广西高等教育教改工程项目(2011JGB265)
关键词:目视管理;视觉感知;教学模式;课堂管理
作者简介:陈晓(1982-),女,福建莆田人,北京信息科技大学机电工程学院,讲师;王(1966-),女,河南郑州人,北京信息科技大学机电工程学院,教授。(北京 100192)
基金项目:本文系北京信息科技大学2010年度教学改革项目(项目编号:2010JG06)、北京市精品课程建设项目“机械制造技术基础”的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0048-02
近年来,为了满足机械工业发展对人才的需要,国内外各高校的机械专业课程开设门类均在增加。该专业所要求学分一般要在180~200学分以上,其中理论课至少在150~170学分以上。[1]一方面,学生面临学分要求高、课程学习任务繁重等问题,往往导致学生以应试的心态消极学习。另外,由于自主掌握时间的减少,导致课外发挥的空间减小,不利于创新能力的开发。另一方面,由于课程门类的增多,每门课的学时又在相对减少,如何在相对较少的学时内完全掌握课程各章节相关知识点,并设计课堂讨论环节促进学习交流,避免单向知识灌输,成为摆在学生面前的首要问题。因此,如何使学生课上产生兴趣并且记忆与理解大部分课程内容十分重要。
本文讨论了将目视法运用于课程教学中,通过实现视觉上的直接感知,培养并激发学生的学习兴趣。
一、视觉信息激发学习兴趣
伟大的科学家爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”当学生对本专业知识发生兴趣时就能够积极主动、心情愉快地学习。国内外专家们对各个领域的兴趣机制进行了实验研究,其中美国学者Paul J.Silvia提出了兴趣的“新颖性—复杂性和可理解性”评价模型。该模型表明,兴趣来自于对事件的两种评价。第一个评价是事物的新颖性或复杂性,即事物具有新鲜的、出乎意料的、复杂的、难以处理的、令人惊奇的、神秘的或模棱两可的等特性。第二个是事物的可理解性,也被称为个体的因应能力评价,因为它关涉人们是否有技巧、知识和资源应付事件的评估。总之,如果学生认为某种事物是新鲜的或复杂的和可以理解的,他们就会认为该事物是令人感兴趣的。[2]因此,如若教师在授课过程中能够充分展示所传授知识的新颖性与可理解性,那么就能够最大程度激发学生的学习兴趣。
视觉是人类最常用的感知器官,各种鲜活的视觉感知信息能够让人直观地理解抽象的概念与理论,进而达到激发学习兴趣的目的。在日常活动中,人们是通过“五感”(视觉、嗅觉、听觉、触摸、味觉)来感知事物的。但是其中最常用的是“视觉”。据统计,人的行动的60%是从“视觉”的感知开始的。在此基础上发展的目视管理法,通过展示视觉类教学素材能够使得抽象的概念与理论便于理解,进而达到增强学习效果的目的。
二、目视法在教学中的运用
目视法利用形象直观而又色彩适宜的各种视觉感知来提高课堂教学的效果,需要大量的教学素材(如图标、图片、动画、视频等)。由于不同素材在不同学科教学中的适用度不同,因此本文将目视法在教学中的应用分为多个层次,并以目视法在机械制造技术基础课程教学中的应用为例说明其应用的方法。
1.图表、符号
图表、图形在信息可视化中扮演重要的角色,它能够使信息的表达鲜明生动,明确地显示相互关系、直接专注重点。一方面,图表、图形能够将知识信息变得更加有趣、吸引人、易于阅读和评价。另一方面,相对于以板书展示对知识的梳理,图表的方式则将知识梳理内容彩色立体化,将单调抽象的概念、工作原理、工作流程等信息直观、形象地“可视化”,并加强显示知识结构以及知识点之间的相互关系。此外,机械系统简图中诸多的常用结构简图和运动副联接符号等用以表达实际中复杂结构的简化模型,利于学生理解并构筑立体框架。
2.图片(画面)
由于画面具有以形传义的特点,既能够呈现知识信息又产生视觉美感,两者不分离。在机械专业学习中,如“机械制造技术基础”中大量介绍刀具种类、车床等各类普通机床、数控机床以及夹具与定位元件等。在没有直观认识的情况下,进行大量的结构以及设计原理的讲解大大增加了学生理解课堂内容的难度。而局限于实习或是校内实验设备的条件,完全展示所有类型基本无法实现。因此,可以采用图片传递需要介绍的知识信息。通过图片形式展示现有机床或刀具产品,使其具有新奇感、新鲜感与趣味感,能够激发学生对未知内容的求知兴趣,从而激发需求感,再通过详细讲解设计原理与结构组成,让学生将图片信息与解说信息相结合。由于图像信息结合讲解信息,其刺激强度增大,能够使学生大脑加工时间持久,即增加了记忆过程的刺激时间和强度,最终取得更好的记忆效果。
但是在运用图片传递知识信息时需要注意以下几点:一是仅有图片信息。虽然画面具有以形传义的特点,但是对于专业知识的学习,图片所传递的信息如果没有相应讲解,往往无法让学生理解知识内容,变为仅仅激发求知兴趣。二是图片信息量大。由于大脑对信息加工是在短期记忆中进行的,而短期记忆的容量有限,约为5~7个组块。因此画面上信息量过大,学习者会感到吃力。所以应适当安排图片信息量,避免海量信息的出现。[3]
总之,对于机械专业学习中涉及到众多学生无法接触到的先进设备、生产线以及复杂件,通过大量的现场和实物图片展示提高教学内容的新颖性,能够更加有效地传递知识信息,改善教学效果。
3.视频、动画
运用视频与动画等动态教学资源能够真实地反映机械系统的实际运转情况,透彻展示其抽象的工作原理,使抽象枯燥的知识具体化、趣味化。例如,在机械制造技术基础中,通过展示机床加工零件的工厂实际操作视频,讲解机械加工中主运动、进给运动与切削运动,不仅能够让学生直观地理解各类运动的概念与区别,而且能够将机械加工中切削用量、切削速度、进给量等加工参数具体化、形象化,便于学生记忆,建立理论计算与实际运用之间的联系。
可控动画的制作实现了授课时直接依据教学内容控制动作。例如,在介绍刀具角度的参考系时,可运用动画演示多角度展示正交平面、法平面和假定工作平面的组成与相互位置关系,比二维平面的介绍更加容易让学生理解。
展示机械学科最新发展的视频资料既增加了学生的知识面又可提高学习兴趣。在介绍普通机床、掌握其基本工作原理和机械结构等内容的基础上,展示各类目前世界先进的机床及其相关技术,促进学生接触专业相关的前沿技术,引导学生主动关注专业领域的新近发展,激发学生参与交流与讨论的热情,利于改变学生对于课本知识陈旧的印象。
4.实践性教学环节
近年来,CDIO工程教育模式发展成为国际工程教育改革的最新成果。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)。其理念系统地提出了让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。我国工科的教育仍存在重理论轻实践、强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视知识学习而轻视开拓创新的培养等问题。通过学习和借鉴CDIO的教育模式、教育理念,要重视培养学生的基本实践能力、专业实践能力与研究创新能力。我校从多方面强化实践性教学环节,包括课程实验、专业实习、课程设计、毕业设计等。
课堂实验使学生将课堂教学内容通过实验加以理解与掌握。在课堂教学中有针对性地设计测量或分析实验。让学生在学习中直观地了解机械设备各零部件的几何结构特点,如车刀几何角度测量实验有利于学生更好地理解刀具几何参数等;掌握机械设备各零部件的性能,如机床静刚度测定实验利于学生摆脱抽象且复杂的力学分析,从所测得的变形与偏移中理解机床主轴系统中力与变形的关系。
专业实习使得专业知识与生产实践相结合。在生产实习中,学生通过相对长时间地进入生产环境,观摩典型零件的加工工艺、接触真实的生产的流程,以巩固加深专业知识。因此,在专业实习之前应完成相关专业知识以及基础知识的学习,并在专业实习中,在生产现场随时给予必要的辅导,增强实习效率,避免出现走马观花的情况。
课程设计是学生综合运用本科目知识完成设计任务的教学环节。在该环节中,学生通过查阅专业技术资料进行机械产品以及工艺设计,在教师的指导下独立完成设计任务,不仅能够更好地掌握和加深理解本课程的基本理论、方法,而且培养了创新设计的能力,检验了掌握的专业知识以及动手能力。
毕业设计是总结性的实践教学环节,在所有实践教学环节中用时最长,是唯一能够让学生综合应用所学各科理论知识技能并且联系生产实际进行全面而系统的练习。
三、目视法教学效果
1.引导学生积极思考
图片容易给予学生联想的空间,思考其所要传达的信息,并联想前后的知识关联度,将问题隐含于图片中,避免单纯地提问回答,鼓励学生大胆联想,易于引导学生积极思考,并增强师生在课堂中的交流与互动。
2.激发学习兴趣
展示学科发展历史与现状的图片与视频,如机床发展史、高精密机床等,激发了学生学习机械制造技术基础的兴趣;设置课程实验,如刀具角度测量等,通过接触刀具实物培养学生对于刀具结构及相关概念、工作原理的感性认识,培养学生的形象思维能力。
3.便于理解记忆
文字记忆方式,信息单一,记忆效果差;图标记忆,口述理解;归纳纲要的理解与记忆;目视法将具有刺激强度的视觉资料适当引入到教学中去,提高了知识传递效率;视觉与听觉等多类信息的同时传递能使学生大脑加工时间更加持久,以取得较好的记忆效果。
4.提高专注度
过多的文字与教材展示往往造成视觉疲劳与注意力的分散。而图片、图表、视频等元素通过丰富的色彩与动感度,其信息形式的刺激强度大,能够营造良好的思维环境,吸引学生融入到学习情境中,提高学生课堂学习的专注度。
四、结论
目视法教学所依据的理论基础和试验均已在心理学与管理学等多个学科中得以发展。因此,将目视法广泛并深入地应用于教学中利于培养学生学习的积极性,激发其学习兴趣,并易于将枯燥及难于理解的教学内容转化为具体生动的形式,能够充分展示所传授知识的新颖性与可理解性。
参考文献:
[1]庞思勤.中美机械专业课程设置与人才培养模式比较研究[J].中国大学教学,2007,(11):87-91.
[2]张永忠,胡海青.兴趣的心理学研究及其对课堂教学的启发[J].教学与管理,2011,(12):17-18.
关键词 课程设计 质量 机电专业
中图分类号:G642 文献标识码:A
1 机电专业课程设计的重要性
机电一体化技术不是机械技术与电子技术的简单叠加,而是二者的有机结合。一直以来由于在基础课与专业课教学中缺乏机电知识综合运用能力的培养和训练,学生在学习了机械设计、机械制造和电子技术、微机原理与应用等基础课程以及数控技术、机电一体化技术等专业课之后,仍然不能很好地将机、电的知识融会贯通,不能很好地将所学知识运用于实际生活生产中的机电一体化系统的综合设计,遇到这类问题常常无从下手,存在不少困难。
机电专业课程设计是一个重要的实践性教学环节,一般安排在控制原理、数控技术、机电一体化技术等专业课学习之后。要求学生能够综合运用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识,独立进行一次机电结合的设计训练,主要目的是:①②
(1) 承上启下。在学习完相关专业课和即将进行毕业设计之前,初步建立“系统设计”的思想,以及相关能力的培养,为毕业设计奠定基础。
(2) 结合生产生活中的机电产品,学习机电系统总体设计方案的拟定、分析与比较的方法,进一步提高学生对本专业重要性的认识。
(3) 通过对机械系统的设计,掌握几种典型传动机构、导向机构及执行机构的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步齿型带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等以及相应机构的消间隙方法及装置。
(4) 通过对进给伺服系统的设计,掌握常用伺服电动机的工作原理、设计选择方法与控制驱动方式。如步进电机、交流伺服电机、直流伺服电机等。
(5) 通过对控制系统的设计,掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路。如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A转换配置、键盘与显示电路设计等,以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件设计思路等。
(6) 通过对机床夹具的设计,充分了解夹具在保证加工精度和提高生产率方面的重要性,掌握典型夹具的工作原理、设计计算和定位分析与选用原则。如数控钻床工作台设计、数控铣床工作台设计、箱体端盖钻锪孔钻模设计及动态仿真、车床拨叉两个25孔钻模设计及动态仿真等。
(7) 通过对机电产品零件生产工艺设计,掌握一些典型零件的加工工艺规程设计的内容及步骤,工艺路线拟定的方法和步骤。如CA6140型车床主轴箱箱体工艺路线设计、轴类零件数控仿形加工、型腔零件数控仿形加工等。
(8) 培养学生独立分析问题和解决问题的能力。
(9) 锻炼提高学生阅读应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
2 提高机电专业课程设计质量的方法
2.1 选题
选题是决定专业课程设计质量的关键。题目的内容应该围绕机电一体化技术,难度和工作量要适中,既不要太难太大,拿到题目后使学生无从下手;又不要太易,照葫芦画瓢即可以完成。而应该使同学们能够在3~4周的时间中综合应用所学过的课程知识,同时查阅相关工具书及文献资料,通过总体方案论证、设计计算、选型、三维绘图及装配,论文撰写,最终完成题目的内容。近几年我院对机电专业课程设计的题目逐步进行规范,机电专业课程设计的对象主要结合生产生活中的机电产品(系统),分为机电产品生产工艺设计、机电产品制造夹具设计、机电系统进给伺服系统设计等三个主要方向。通过课程设计完成可以使学生有一定的成就感,进一步提高对本专业的学习兴趣。设计的机电产品主要有(下转第190页)(上接第169页)CNC机床、工业机器人、三坐标测量机、自动雕刻机、全自动洗衣机、果蔬自动烘干机等。
2.2 质量控制
2.2.1 规范课程设计过程
整个课程设计包括:确定题目及任务书、学生选题及进行课程设计、成绩评价。其中任务书包括:题目,主要完成内容及具体工作量(说明书字数及设计图纸大小、数量)。课程设计的时间一般为3~4周,指导教师根据具体题目进一步安排学生详细的进度安排,并督促学生按期完成进度任务。具体执行时为保证质量主要采取以下措施:
* 一人一题;同一题目不同参数可以扩展至两题;
* 必须有设计图纸(装配图和(或)零件图,或工艺流程图、工序卡);
* 提高、规范机械制图能力,图纸严格按机械制图标准、规范执行。其中,装配图要求:结构、投影关系、剖面、标题栏格式、配合、总尺寸、技术要求、线条、字体、字号、标准件标注及国标等;零件图要求:结构、投影关系、剖面、标题栏格式、尺寸、公差、粗糙度、材料、热处理等以及技术要求、线条、字体、字号等;
* 认真撰写设计说明书。设计说明书要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容。内容一般不少于10000字符,要求条理清晰、图文并茂、符合国标。
2.2.2 规范成绩评价赋分标准
成绩评价应能充分反映课程设计的全过程,目前我们制定的专业课程设计赋分标准如表1所示。
从表1可以看出,成绩评定既包括学生的主观态度,又包括其完成的具体内容情况。
课程设计结束后,教研室根据指导人数,每名教师抽取所指导学生的20%比例,由全体指导教师组成小组,对设计内容、结果、教师给分等进行集体评议,以使课程设计成绩评定更加合理。
通过规范课程设计选题、规范课程设计过程、规范课程设计成绩评定,使我院的专业课程设计质量明显提高,为同学们后续的毕业设计奠定了良好的基础。
注释
[关键词]课程设计 试卷库 学生创新大赛 CDIO
综合素质教育和创新能力的培养是新世纪高等学校人才培养和教学改革的主要目标,机械类专业人才培养和就业是直接面向机械工程的主战场,显然具有强烈的工程背景和鲜明的机械特色,随着科学技术的迅猛发展和知识更新的快速变化,原有传统的教学模式已不能适应当今社会对高素质、创新型人才培养的需求,所暴露出来的缺陷也非常明显,特别是重理论、轻实践,工程意识淡薄,导致创新动力不足。为此,探讨、研究如何围绕和重视工程意识下创新能力培养,进行课程改革,以适应时代的需要,为社会输送合格人才,显得十分重要和迫切。近几年来,为了培养同学们的创新意识和能力,我们已在相关方面做了大量的卓有成效的尝试和改革。
一、探索创新考核模式,并在教学过程中实施
从2011年起,我们就以机械设计及理论平台课程群为切入点,包括《机械原理》、《机械设计》、《机械设计基础》、《精密机械设计》等课程,对工科课程考核方式的改革做以探索,使之克服现有考核方式的缺欠,形成一套切实可行的、与用人单位的要求接轨的、以考察能力而不是考察知识为主的考核系统。这个考核系统包含的题目没有唯一正确的标准答案,也不是客观的标准化考试。教师根据具体需要选择闭卷、开卷、闭卷和开卷混合、小论文、小设计、口试、实验、参与科研、实地调查等多种方式。像实验、论文、设计、口试、参与科研实地调查等,均可适当采用等级制;增加平时考试的次数和在总成绩中所占的比例;改变一门课程结束时进行一次考试的习惯做法。教师在课堂教学的过程中有意识地随时观察和记录学生的学习表现,通过面谈、正式作业、项目调查、书面报告、讨论问题、写论文等方式对学生的学习进行即时的和全面的评价。
通过详实的企业调研,编制了包括《机械原理》、《机械设计》、《机械设计基础》、《精密机械设计》各20套考题的试卷库;选定各课程中近10种小论文的题目;选定近100道来自生产实际的口试题。并把这种考核内容和考试模式在教学中试点应用,学生普遍反应这种考核模式摈弃了单纯的死记硬背,对学生的理解能力、创新能力的培养起到积极作用,使得“校园人”和“社会人”自然衔接,缩短“断乳期”。
二、更新传统课程设计模式
《机械设计课程设计》是机械设计课程的后续必修课,对多门课程起到融会贯通的作用。传统的课程设计模式是老师指定题目,学生按步骤计算,最后成图。由于设计时间短,学生对方案的修改很排斥,更无法做到多种方案比较。我们采用的方法是:让一部分学生从学期初就开始用C、VB等计算机语言,进行参数化设计,把课程设计中耗时多的模块譬如:带传动设计、齿轮设计、轴的设计编成参数化设计程序,学生利用编制的程序输入原始参数,原来齿轮设计需要两天的计算量,现在则需要十几分钟,这样就使改变参数带来的重复计算工作量大大降低,学生可以做出多种设计方案,实现方案的优化。
三、基于CDIO理念的课程教学体系
为了加强学生的学习技能、沟通技巧、管理能力、领导才能、实际应用能力和团队合作能力,我们在《机械原理》课程教学中引入了CDIO(构思、设计、实现和运作)工程教育模式,在课堂教学中增加了基于功能原理方法论的机械系统设计知识点;随课堂教学的进展,同步了22个设计题目,每4或5个人组成一个设计组,组内按设计任务进行合理分工,课程结束时,提交了设计结果(包括设计的三维数字模型、仿真模型、设计报告)。通过基于项目的学习方法,同学们一方面掌握了理论知识,同时也锻炼了解决实际工程问题的能力和团队合作的能力,取得了良好的教学效果。
四、指导学生参加各种创新大赛,取得丰硕成果
机电学院的学生参加大赛由来已久,继山东省机电产品设计大赛之后,从2011年,我们又牵头组织学生参加全国信息技术应用水平大赛,此项赛事是教育部主办,每年参赛规模大,参加学校多,对学生的创新能力培养有很大好处。2011年,我们获得最佳指导教师奖3项,优秀指导教师奖2项,全国二等奖3项,全国三等奖5项,全国优秀奖9项;2012年,获得最佳指导教师奖5项,优秀指导教师奖5项,全国二等奖4项,全国三等奖7项,全国优秀奖5项。烟台大学连续两届获得优秀组织奖。对此项比赛,学校给予了充分的肯定。
综上所述,我们针对学生学业能力的评价,创建了一种多层次多视角的以能力为主和知识为辅的综合考核系统,对学生的理解能力、创新能力的培养起到积极作用;我们在传统的机械设计课程设计中引入计算机辅助技术,培养了同学们在传统机械设计中应用现代信息技术的能力,加强了与工程实践的接轨;2006--2012年学科组指导学生参加全国机械创新设计大赛和山东省机电产品创新设计大赛,获得诸多奖项;2011-2012年组织学生参加全国信息技术应用水平大赛,获得多项优秀指导教师奖和学生国家级奖、省级奖,我们通过把大学生机电产品创新设计大赛、信息技术大赛等各种创新设计竞赛作为检验教学效果和学生能力培训的一个平台引入教学过程中,从而加强了学生基础知识和实践能力的培养;在课程教学中引入基于项目的学习理念,加强学生的学习技能、沟通技巧、管理能力、领导才能、实际应用能力和团队合作能力的培养。总之,成果所解决的问题正是当前高等教育面临的应试教育与素质教育之间转变的重要问题,我们通过创新性教育和教学不仅提高了学生的动手实践能力和创新的积极性,而且对于进一步深化机械本科教学改革、加快创新型人才的培养步伐、全面推进创新教育理念都是具有深远意义的。
[参考文献]
[1]《创新人才培养与新世纪日本研究生教育改革》 Comparative Education Review.2009/11;
[2]《创新实验教学,培养创新人才》China University Teaching.2009/10;
论文关键词:PLC;项目法;教学设计;组织实施;考核评价
可编程控制器(PLC)是自动控制技术、微计算机技术和通信技术相结合的通用工业控制装置,目前已被广泛地应用于机电一体化、工业自动化控制等各个领域,被誉为现代化工业生产自动化的三大支柱(PLC技术、机器人、计算机辅助设计和制造)之一。基于PLC广阔的发展空间,PLC课程已成为高职院校的机电、电气类等专业的核心课程。
PLC课程实践性、应用性较强,强调理论知识和技能训练并重。传统的教学方式是依照教材,按基本工作原理、基本指令、基本应用、基本操作的顺序进行理论讲授和实验训练。一方面由于高职生整体学习能力较弱,另一方面由于指令多而抽象,大多学生在学习过程中学了后面的就忘了前面的,对各指令的功能混淆不清,不能正确地理解与应用,学生学习的主动性和积极性差。为了改变这一状况,采用“项目导向,任务驱动”的项目式教学,通过师生共同完成学习项目和学习任务,有效地提高了学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力,提高了教学效果与教学质量。
一、PLC课程项目教学法的整体设计
(一)确定设计思路
课程整体设计充分体现项目导向,任务驱动的思想,依据企业需求和岗位技能需求,遵循学生认知规律,将课程的教学活动分解设计成若干由简单到复杂的项目和任务,以项目为单位组织教学,以典型任务为载体,引出相关专业理论知识,使学生在实践操作过程中加深对专业知识、技能的理解和应用,培养学生的综合职业能力。
(二)明确教学目标
确定PLC课程知识目标与能力目标,这是PLC教学的出发点,也是PLC教学的归宿。具备PLC控制系统维护能力以及PLC程序设计能力是PLC岗位对PLC技术人员的核心能力要求。依据这一要求,高职PLC课程的知识目标是:使学生掌握可编程控制器技术的基本组成、工作原理及PLC编程软件的使用,掌握PLC基本指令、应用指令及编程规则,掌握PLC基于梯形图的常用的设计方法,掌握PLC应用系统的设计、安装、调试和维护,并具备PLC的通信与网络的基本知识。能力目标是:培养学生具备PLC安装能力、硬件接线能力、常用指令的分析应用能力、PLC程序设计与调试能力、PLC控制系统设计、安装、接线、调试及故障排除能力。进而实现培养学生学习的能力、分析问题和解决问题的能力及沟通协作的能力。
(三)设计教学项目与任务
PLC课程的项目与任务的设计即是教学内容的设计,它是课程设计思路和教学目标的具体体现。它即要符合企业和岗位技能需求,具有针对性,又要保持PLC知识的系统性与完整性。因此,可以将PLC课程按项目教学模式分为五个学习项目,即PLC基础、基本指令及应用、常用应用指令及应用、PLC控制系统的设计、PLC的通信与网络。然后详细分解每个学习项目所包含的知识点和能力点,形成具体的学习任务。例如在项目四“PLC控制系统的设计”中,按逻辑设计法、时序图设计法、经验设计法、继电器控制电路图转换设计法、顺序控制设计法分别设计一个学习任务。任务有时也被称为子项目。任务的选取要注意三点:一是尽量采用学生易懂的三相电动机控制及易演示的彩灯(交通灯)控制和机械手控制;二是尽量按由简到繁、循序渐进的方式安排任务顺序,并注意控制PLC课程的整体难度;三是各任务针对性要强,要能充分体现相应知识点的学习和相关能力的培养。
二、项目教学的组织与实施
科学地组织项目教学是实现教学目标的有效途径。坚持项目导向,任务驱动的教学思路,按照“任务目标-任务分析-关联知识-任务实施-扩展知识-能力测试-效果评估”的顺序组织教学,实现完整的“教、学、做”一体化。以项目四中的任务“搬运机械手控制设计”为例,教学活动组织过程可以分成三个阶段:
(一)准备阶段
在一项新的学习任务启动之初,首先要明确任务的目标,它决定着本次任务的教学方向,指引着师生教与学活动的开展。第二步是确定任务载体,任务载体应是实现任务目标最直接、最有效的途径。在“搬运机械手控制”学习任务中,任务目标是掌握顺序控制设计法,考虑到在搬运机械手手动、单步自动、单周期自动、连续自动多种工作方式中,连续自动控制最能突出顺序控制设计的特点,所以选择搬运机械手连续自动控制作为任务的载体。第三步任务分析,针对机械手连续自动控制,细致地分析机械手的工作方式、机械手每个工作步的控制要求及应禁止的误操作,绘制出机械手自动工作流程图。工作流程图是顺序功能图的基础,因此是这一步教学活动的重点内容。第四步是关联知识即顺序功能图知识的学习,这是学生运用顺序控制设计法实现机械手自动控制的理论基础,学习的内容包括顺序功能图的组成、结构类型、顺序功能图与梯形图的对应关系、根据顺序功能图画梯形图的方法等。
在准备阶段,为保证知识的完整性,同时兼顾时间限制,任务讯息(任务目标、任务载体、任务分析)与相关知识主要由教师讲授,教师是这一阶段的活动主体,时间安排为2个课时。需要说明的是,如果将机械手每个工作步骤、自动流程图、顺序功能图制作成动画,用多媒体进行演示,将增加授课的趣味性、直观性,提高教学效果。
(二)实施阶段
在任务实施阶段,学生是活动的主体。首先学生按2-4人一组,根据机械手控制要求确定输入输出元件,进行I/O点分配,设计外部接线,绘制机械手自动控制顺序功能图,初步设计PLC控制程序,这些活动由学生课外完成。教师负责布置任务,提供咨询。第二步学生汇报,教师检查评价。教学活动主要以师生共同讨论的方式展开,着重对比置位复位指令、位移位指令、步进指令三种编程方案。步进指令在项目三“常用应用指令及应用”中有过初步的学习,大多学生可能并不熟悉,但不排除有好学的学生会应用它来编程。采用置位复位指令和步进指令编程的程序会较长,但逻辑关系清楚,而运用位移位指令编程的程序则显得紧凑而简捷,而且位移位指令在这里的妙用对学生更具吸引力。学生设计的每一种方案都应该得到教师的鼓励,即使不完整或有明显的错误。师生讨论的主要目的在于确定方案、完善程序,时间安排为2个课时。第三步是程序输入与调试。学生分组上机操作,教师进行指点和检查。时间安排也为2个课时。对于提前完成的小组,可以安排他们先进入下一个环节,即机械手手动控制、单步自动、单周期自动控制设计。上机操作完成后,学生在课外完成程序设计与调试报告。第四步扩展知识的学习。在熟悉掌握机械手连续自动控制设计后,机械手手动控制、单步自动、单周期自动控制设计在教师指导下,也可以较快地被学生掌握,时间安排为1个课时。至此用顺序控制设计法实现的完整的搬运机械手控制的学习基本完成,总计7个课时。对于学习能力较强的学生,教师还可以指导其将中断指令应用于机械手控制中。
在任务实施阶段,教师主要是营造学习氛围,创设学习情境,提供帮助与咨询,引导教学过程顺利进行。
(三)评价阶段
在这个阶段里,需要做个能力测试检查评估任务目标完成情况。教师可以布置用顺序功能图实现某些简易的顺序控制的作业由学生分组完成,根据学生作业评定成绩。这一阶段的师生活动均安排在课外。
由上所述,每个任务教学过程划分为任务的准备、实施与评价三个阶段,每个阶段又细分为子阶段,每个子阶段所要进行的具体的教学活动不同,师生在各个阶段所处的地位与作用也有所不同。
在PLC课程项目教学组织与实施过程中,教师还要注意三点:一是要选择既能体现项目教学理念,又适合学校实验实训条件的教材,必要时可以自编教材;二是要充分利用现场教学、多媒体技术等方式生动直观地进行讲授和指导,使枯燥、抽象的PLC硬件系统学习形象化,使复杂、难以理解的PLC控制任务趣味化,有效地激发学生学习的兴趣。三是项目教学中,学生不再是被动的接受者,不确定的因素会有所增加,如教学进度的减慢、学生掌握程度不一、专业知识涉及面扩大等,教师只有不断提高教学能力和业务水平,才能较好地运用项目教学法。
三、项目教学的考核与评价
PLC课程项目教学的考核与评价是检验教学目标是否实现,判定教学效果是否达到预期的重要环节。在PLC课程结束时进行综合项目考核,依据PLC项目实现的功能是否完整、设计方案是否最优、I/O接线是否正确、联机调试是否按时完成、技术报告是否规范等五项指标,考核评定学生实践动手能力、分析问题和解决问题的能力。但综合项目的考核成绩并不是学生学习PLC课程的最终成绩,它在总成绩里所占的比例是40%,另有60%是平时成绩。PLC项目教学的评价坚持以下几个原则:
(一)过程评价与结果评价相结合的原则。评价的活动渗透在教学的整个过程之中,课堂表现、活动小组中的表现、操作技能水平、各项任务完成程度等都是教师平时采分的内容。
(二)小组评价与个人评价相结合的原则。教师对小组的整体评价在于鼓励团队协作能力的培养,教师对小组成员个人的评价在于督促个人学习自觉性的培养。
(三)职业能力评价与职业基本素质评价相结合的原则。从学生所获得的分析解决问题能力、学习能力、创新能力等职业能力,以及所培养的劳动纪律、安全操作等职业基本素质两大方面进行全面、科学的评价。