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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇液壓傳動課程設計,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
Abstract: In this paper, the evaluation of quality of mechanical curriculum design with method of effective value analysis applied to the course of hydraulic transmission design practice, to evaluate the quality of course design, the initial formation of the analysis evaluation system of RMS design quality of hydraulic transmission course, receive better teaching effect.
Key words: hydraulic transmission;curriculum design;evaluation
中圖分類號:G423 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)25-0305-02
0 引言
液壓傳動課程設計是機械設計制造及其自動化專業主干課程《液壓傳動》的一個實踐教學環節。通過課程設計,可以提高學生獨立選用和設計液壓技術的能力,培養學生的創新意識和動手能力,提高液壓傳動的使用設計水平及技術創新能力[1]。制訂一個科學的質量評價體系,不僅可以公正、真實評定學生的成績,而且對促進和提高液壓傳動課程設計的教學質量具有非常重要的現實意義。本文在《液壓傳動》課程設計實踐教學中實施了有效值分析評價法評價體系,取得了較好的教學效果。
1 建立液壓傳動課程設計質量評價體系
1.1 建立液壓傳動課程設計評價目標系統 依據機械類課程設計質量的有效值分析法評價體系[2],針對液壓傳動課程設計實際情況,建立評價目標系統。
總目標:Z-液壓傳動課程設計質量;
第一級分目標:Z1-說明書質量,Z2-圖紙質量,Z3-答辯質量,Z4-平時成績,Z15-袋;
第二級分目標:
Z11-完整性,Z12-頁數,Z13-內容,Z14-規范化;
Z21-正確合理性,Z22-規范;
Z31-自述,Z32-回答問題正確率;
Z41-出勤率,Z42-答疑,Z43-進度;
第三級分目標:
Z111-封面,Z112-目錄, Z113-致謝,Z114- 參考文獻;
Z131-計算正確,Z132-內容完整, Z133- 步驟完整;
Z221-圖幅,Z222-布圖 ,Z223-標準件與規定畫法,Z224-標題欄;
Z311-清晰程度,Z312-完整性。
第四級分目標:
Z1141- 格式,Z1142- 數量,Z1143- 符合實際。
1.2 分配評價目標的加權系數
第一級分目標加權系數分配:
g1=0.30,g2=0.20,g3=0.25,g4=0.20,g5=0.05;
第二級分目標加權系數分配:
g11=0.30,g12=0.20,g13=0.30,g14=0.20;
g21=0.70,g22=0.30;
g31=0.35,g32=0.65;
g41=0.50,g42=0.30,g43=0.20。
第三級分目標加權系數分配:
g111=0.20,g112=0.30,g113=0.20,g114=0.30;
g131=0.40,g132=0.30,g133=0.30;
g221=0.10,g222=0.20,g223=0.40,g224=0.30;
g311=0.55,g312=0.45。
第四級分目標加權系數分配:
g1141=0.30,g1142=0.40,g1143=0.30;
分配完各個目標的加權系數之后,再計算出各級分目標相對總目標的加權系數,將最末一級分目標的加權系數列于表1。
1.3 特性量的分數評定 由目標樹可知要對23個最后一級的評價目標按10分制進行分數評定。這是與實踐結合最為關鍵環節,對評價目標,應根據不同課程的課程設計、不同專業課程設計要求的不同及不同的對象詳細制訂出符合實際、能確保課程設計達到一定水平的特性量,同時又盡可能地量化,使評價更加客觀。
1.4 修改完善評價制度 在原有的課程設計評價制度基礎之上,根據上述的評價目標、特性量的分數賦值的規定,修改完善評價制度,以滿足學生在課程設計進行過程中有目標可循,指導教師在評價時有據可依。其中主要進行了以下幾點修改和完善:①修訂了液壓課程設計指導書;②簽到表包括日期、簽名和簽到時間;③答辯題目分成5組,每組3道題,學生自己任選一組題。并結合設計圖紙隨機問兩個問題。
2 評定學生課程設計成績
運用已建立的液壓傳動課程設計質量評價體系,對學生的課程設計進行評價。如學生1的液壓傳動課程設計的評價見表2。
由表2計算出學生1的總價值。將各個評價目標的加權價值代入式(10.2)[3]計算得GWg1=■Wgi1=8.681
本次課程設計為每一組5名學生,按照上述方法把其他4名學生(j=2,3,4,5)的總價值全部計算出來。它們分別是:GWg2=8.276、GWg2=7.826、GWg2=7.776、GWg2=6.237。
然后按著成績構成的百分比要求,從整個學生的總價值中由高到低地評定出成績分別為:優秀、良好、中等、及格。
3 結束語
運用機械類課程設計質量有效值分析法評價體系來評價液壓傳動課程設計質量,不僅可以做到更加科學、公正、全面地評定學生的課程設計成績,而且能夠促使師生將更多的精力投入到課程設計中,從而全面提升課程設計的教學質量。
參考文獻:
[1]張利平.液壓傳動設計指南[M].北京:化學工業出版社,2009.
【關鍵詞】應用型本科;實踐教學;動手能力
1.應用型本科人才培養特點
隨著知識經濟時代的到來,經濟和科學技術的發展以及社會轉型對人才的需求越來越大,對人才的質量要求不斷提升,對人才需求的層次和規格呈多樣化的趨勢。在這些因素的影響下,高等教育由精英教育轉向大眾化教育。應用性高等教育就是隨著這種轉變應運而生的一種新的教育類型,且貫穿于高等教育的各個層次,豐富了高等教育體系的內涵。應用型本科與一般普通本科相比具有鮮明的技術應用型特征。在培養規格上,應用型本科培養的不是學科型、學術型、研究型人才,而是培養適應生產、建設、管理、服務第一線需要的高等技術應用型人才;在培養模式上,應用型本科以適應社會需要為目標,以培養技術應用能力為主線,涉及學生的知識、能力、素質結構和培養方案,以應用能力為主旨和特征構建課程和教學體系,重視學生的應用能力的培養。
應用型本科院校是為社會培養所需要的工程應用型人才服務的。因此,應用型本科院校的工程教育必須面向企業,根據工程應用型本科人才的特色,不斷探索和創新工程應用型本科人才的培養模式,與時俱進,為社會培養出更多更好的工程應用型本科人才。
2.機械類專業的液壓實踐教學的探索
在培養應用型人才的課程設置中,《液壓與氣壓傳動》是機電類專業的一門專業基礎課。該課程的實踐教學環節主要包含課內實驗與課程設計。由于該課程具有較強的實踐性和應用性,因此實踐教學極具重要性。通過實踐,讓學生獲得感性知識,加深學生對理論知識的理解,提高學生的動手能力,強化技能培養,培養學生分析和解決問題的能力,培養學生自主創新能力。在實踐教學過程中,應注重如下方面的內容:
2.1 教學觀念
在實驗教學過程中,尊重學生的個性和興趣,鼓勵學生自主學習自主成才。讓學生在全面發展與個性發展的有機統一中,學有所長,加強學生創新精神和創造能力的培養。
2.2 教學形式
液壓實驗教學過程中,教學形式從以“教”為中心轉向以“學”為中心,讓學生成為實驗活動的主體,以教師指導為主的實驗形式轉向以輔導、監控、考核的學生自主學習為主。
2.3 教學內容
實踐教學內容的安排盡量注意理論與實際應用的緊密結合,力求達到通過實驗活動,促使學生進行專業知識與相關知識的整合,將零散的知識轉變為相互貫通的系統的知識;同時引導學生將學過的知識轉化為自身的能力與素質,真正實現理論與實踐的結合。
2.3.1 課內實驗
液壓課內實驗,是學生借助于儀器設備和液壓元件,通過裝拆、搭接、使用以獲得直接經驗、培養技能、技巧的一種教學形式。實驗的目的在于驗證、鞏固課堂所學的基本概念和基本理論,啟迪學生的創新思維、開發創新潛能、培養創新能力、強化綜合能力的訓練,提高學生運用所學專業知識和現代科技手段解決各種實際問題的能力和實踐操作能力。液壓實驗的內容主要包括三個層次:
(1)基礎性實驗:這類實驗主要是認知性或演示性實驗,用于學生對該實驗所涉及專業知識的全面理解,實驗的目的就是根據專業培養目標進行基本技能的訓練和鞏固所學的理論知識,讓學生了解液壓傳動系統的組成、工作原理和搭建一個液壓傳動系統的全過程。
(2)綜合性實驗:這類實驗主要是驗證性或模擬性實驗,用于對理論教學中的重要結論進行驗證,利用實驗教學環境重現與真實系統工作活動過程相近的氛圍。根據理論教學的要求,完成實驗操作,解決系統故障。讓學生通過實驗提高學習興趣,明確學習方向和自己的不足,增強學習的動力。
(3)創新性與設計性實驗:這類實驗項目一般來自教師的科研課題或學生根據自己提出的科研設想在實驗室中進行開發和研究,是實踐教學的高級層次,實驗的目的在于開發學生的創新思維、培養創新能力與綜合技能,提高學生解決實際問題的能力和實踐操作能力。
2.3.2 課程設計
液壓與氣壓傳動課程設計內容為設計中等復雜程度液壓設備的液壓傳動裝置,確定液壓傳動方案,正確合理地選用液壓元件,熟練地運用液壓基本回路、組合成滿足基本性能要求的液壓系統。
這種實踐教學的目的是鞏固和深化已學知識,掌握液壓系統設計計算的一般方法和步驟。通過課程設計,熟悉、運用有關的標準、設計手冊和產品樣本等技術資料,培養學生工程設計能力和綜合分析問題、解決問題的能力;并通過課程設計,對學生在計算、制圖、運用設計資料以及經驗估算、考慮技術決策、CAD制圖等方面的基本技能進行一次訓練,以提高學生的綜合設計的能力。
2.4 教學方法
實踐教學應由淺入深、由簡單到復雜、由被動操作到主動設計或模擬再到創新性的綜合運用,逐漸加深教學內容的深度、廣度和綜合程度,使其符合學生認識規律和教學規律。改革“灌輸式”和過分偏重講授的教學方法,實施啟發式、討論式、研究式的教學方法。強調學生主動、積極地參與,調動學生的學習潛能與培養學生的學習和應用知識的能力,發揮團隊的作用與形成學習型組織,同時利用生產實際中的案例進行教學活動,加深對所學知識的理解,激發學生的學習興趣,培養學生分析問題解決問題的能力。
2.5 教學手段
實現傳統手段與現代化手段相結合,手工手段與信息技術手段相結合,模擬仿真手段與實際操作手段相結合,形成一套豐富多彩、相互補充、相互完善的教學方法體系。
開發設計計算機輔助教學課件,實現液壓元件及液壓回路的電腦動畫演示,提高教學效果。利用案例教學,激發學生的學習興趣,提高教學效果;通過演示及模擬等現場教學,讓學生切身體驗工作環境,了解液壓技術在生產上的應用。
2.6 考核方法
建立多元化的實驗考核辦法,對不同的實驗類型可采用不同的考核方法,同時也可針對學生不同的學習階段采取不同的實驗考核形式。
具體考核采用過程性與終結性相結合的方法,即結合課程特點與教學要求,建立以基本理論和基本技能為基礎,以綜合運用能力為重點,以學習態度為參照的綜合考評體系,注重考評方式的多樣化和考評指標的規范化,以保持對學生學習成績和教師教學效果檢驗的客觀公正性。
基礎性實驗和專業特色的綜合性實驗主要從考勤、實驗過程檢查和實驗報告三個方面綜合考核并確定成績。
創新性與設計性實驗一般單獨考試和記分,采用對申請優秀的實驗小組以現場展示、提問、學生作簡單答辯的方法考核后再確定最終成績。
2.7 管理方式
隨著以“教”為中心的教學模式向以“學”為中心的教學模式的轉換,實踐教學的管理方式從以教師管理為主轉向以學生自我管理為主。在創新設計類實驗中,實驗內容策劃、組織與實施應由學生來完成。實踐教學過程中的協調、監督、控制與評估等工作可由教師配合學生來實現。
3.實踐操作能力的培養及案例
實踐能力主要是指將理論知識應用于實際工作的能力。在學校,大學生通過實踐性教學環節——實驗、實習、設計(論文)、科研等活動,對所學的理論知識進行實驗、驗證,將理論知識回到實踐中去檢驗,對所學的理論進行綜合、運用、轉化、創新,逐步培養起實踐能力。實驗課是其中很重要的實踐環節之一,其主要作用與形式如下:
3.1 有利于培養學生解決問題的能力——基礎性實驗
基礎性實驗主要是通過實驗讓學生了解液壓傳動的基礎知識、掌握基本的操作技能,加深對所學知識的理解和應用。
如:液壓元件拆裝實驗中,讓學生明確液壓元件是液壓系統的重要組成部分,液壓元件性能的優劣,直接影響液壓系統的正常工作,通過對液壓元件的拆裝,加深對元件的結構和工作原理及性能特點的了解。并能對液壓元件的加工及裝配工藝有一個初步的認識。拆裝過程中,學生選用適當的工具和材料,對液壓元件進行拆解,觀察及了解各零件的作用,了解液壓元件的名稱、型號和主要技術性能參數及其工作原理,再按一定的步驟裝配還原液壓元件。以此,加強學生的動手能力和思維能力,培養工程意識。
3.2 想象能力與邏輯思維能力的培養——綜合性實驗
綜合性實驗主要是通過觀察現象,驗證、鞏固和補充課堂講授的理論知識,使學生對液壓傳動系統中常見的元件的內部結構、工作原理、適用場合等有一個更加深刻的理解和認識,具備正確處理實驗數據的能力,并能自行組裝液壓基本回路,為今后在工程實際中設計性能優良的液壓傳動系統打下堅實的基礎。
本類液壓實驗可在實驗室進行可視、仿真操作及實體回路實驗,驗證液壓元件與回路的性能,直觀了解液壓元件的內部結構、工作過程、控制原理及液流狀態。
通過綜合性實驗,促使學生進行專業知識與相關知識的整合,將零散的知識轉變為相互貫通的系統的知識;同時引導學生將學過的知識轉化為自身的能力與素質,學習運用所學理論解決實際問題的方法與途徑。
3.3 創造性思維能力的培養——系統設計
本實踐教學環節要求學生根據給定的工作要求,通過分析、計算及查閱相關資料,能夠合理設計一個較完整的液壓回路,繪制出液壓原理圖,再根據原理圖選擇合適的液壓元件,并進行校驗,以實現系統功能。
通過液壓系統設計,使學生了解并掌握液壓元件的作用、液壓系統基本結構及系統工作原理,以此加強培養學生理論聯系實際及實際分析問題的能力及實際動手能力,培養學生自主創新能力,有利于學生個性發展,使更多優秀學生脫穎而出。
4.結束語
近年來,在《液壓與氣壓傳動》課程的實踐教學中,以學生系統掌握常用實驗方法為基礎,建立與理論教學相輔相承、相對獨立的實踐教學體系,根據國家教委提倡的素質教育和創新教育思想,注重學生自主學習,自主成才的教育。校內有上千名本科生參與了液壓實踐教學,取得較好的教學效果。
參考文獻:
[1]張榮沂等.應用型本科院校學生實踐能力培養的探討.
根據山西師范大學的“3.5+0.5”的培養模式和食品科學與工程專業的培養目標,教師在掌握機械基礎教學大綱的前提下,明確教學目的、任務和要求,結合學生認知特點和生產實際,精選教材。教材選用魏兵主編的“十一五”國家級規劃教材《機械基礎》。該課程教學計劃安排51課時,課時少,內容廣,必須對教材內容進行優化。合理選擇教學內容,以“必需、夠用”為原則。精講基礎知識和基本設計方法,強化公式應用,弱化公式推導。工程力學主要講解理論力學和材料力學的基本概念、機械零件基本變形形式和強度計算,熟悉構件的受力分析和計算方法;互換性與技術測量重點講授極限與配合,緊密聯系實際;工程材料主要講解工程材料的種類、牌號、性能和應用,以金屬材料和塑料為主,結合食品行業的發展,增加食品行業當前采用的新材料、新技術和新工藝;機械設計部分包括常用機構、連接、機械傳動、軸系,這部分內容和后續課程及生產實際聯系密切,工程應用多,屬于課程的核心內容,機械傳動中的帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動突出基礎知識和設計方法,強化設計方法和公式應用;機械加工基礎以毛坯的制造工藝和切削加工方法為主要內容;液壓與氣壓傳動重點是液壓傳動的原理、組成和特點,常用液壓元件的功用及常用的液壓回路。介于課程學時少,結合課程的特點,部分教學內容采用自學加輔導或講座的方式,引導學生多途徑學習。
2多種教學方法結合
機械基礎課程實踐性強,傳統的理論教學采用“填鴨式”的教學方法,教學過程中教師和學生之間缺乏互動,學生被動接受知識,學生感到枯燥乏味,不利于學生的學習。采用多種教學方法,激發學生學習積極性,變被動學習為主動學習。對于工程力學基礎、工程材料基礎知識、基本概念等采用講授式教學法。教學過程中教師要注意和學生的良好互動,避免注入式教學。機械設計中的常用機構、機械傳動、軸系難度大和實際聯系密切,采用討論式教學。理論知識講解前,選擇和生產實際常見的議題,在學生充分討論后,教師再講解,調動學生學習的積極性,避免了“教師教、學生被動學”的單一教學模式,達到事半功倍的效果。采用典型案例教學法,如以齒輪軸為典型案例,通過材料的選擇、結構設計、強度校核、公差與配合的選擇、機械加工工藝制定等環節,可以把工程力學、工程材料、互換性與技術測量、機械設計、機械加工的相關知識聯系在一起,架起了課程的橋梁,知識結構相互銜接,課程體系更加完善。
3采用多種教學手段提高教學效率
機械基礎課程的研究內容比較抽象,相當一部分學生在學習時因缺乏空間想象力和工程設計而產生厭學情緒[4]。課程學時少,內容多,采用現代教育技術方法,通過運用多種媒體,提高課堂效率,有效提高教學效果。講解平面連桿機構、機械傳動、金屬切削機床、輪系、液壓系統原理時,由于學生沒有實際生產經歷,缺乏相應的想象能力,采用動畫技術,生動形象,讓零部件運動起來,使抽象理論直觀化;講解連接、軸系、切削加工方法、液壓元件時,采用實物、幻燈片、圖片展示教學內容,生動形象,增加學生感性認識,拉近書本知識和生產實際的距離,加深學生對理論知識的理解,更好地突出教學重點和難點。
4增加綜合設計實驗教學內容
課程的實驗課時為4學時,傳統的實驗為認知實驗,實驗設備是機械基礎陳列柜和模型,以演示講解為主,時間多集中安排在課程中期。改革后,開放實驗室,學生自主實驗,不占實驗課時,時間安排每個模塊的理論課講授之前,學生遞交實驗報告。通過認知實驗使學生建立機械零配件的結構、機械加工、液壓傳動系統的感性認識,對機械基礎知識有一個初步了解。增加綜合設計實驗內容[5]。①軸系結構設計實驗。軸系結構是回轉機械的重要組成部分,軸系結構的性能決定機械的性能和壽命。軸系結構設計實踐性強,涉及內容多,靈活性大,是課程的重點和難點。通過拆卸、結構分析、裝配、調整、結構設計的全過程,學生掌握軸系設計的步驟和方法,培養學生的創新能力和工程實踐能力。②機械傳動方案的創新組合設計、分析實驗。傳動方案的設計是創新設計的主要內容,學生根據教師的要求,選擇傳動類型、自行設計傳動方案,根據設計方案自行組裝,以培養學生的綜合設計能力和動手能力。通過開設綜合設計實驗,在創新實驗的環節中,學生通過方案構思和改進、實驗操作和觀察,達到培養創新意識、創新設計能力[6]。
5增加具有食品工程教育特色的實踐教學環節
增加工程訓練,訓練時間安排在理論課開課后第6周。工程的本質是一種社會實踐,在科學的基礎上增加工程訓練的內容。學生知識面窄、面向工程實際不足,沒有足夠的工程訓練,現代工程設計思想、方法和綜合應用多方面的知識解決工程實際問題的能力不足。工程訓練中,學生學習金屬加工工藝知識,自己動手操作各種設備,使用多種量器具,增強動手能力,激發創新欲望,培養創新能力。增加課程設計,時間安排在理論課結束后進行。課程設計是實踐教學的重要環節,培養學生運用所學的知識分析和解決問題及獨立思考的能力。課程設計時間1周,工作量大、時間緊。采用接近工程實際的題目:一級減速器設計或小型食品加工機械等。每個學生的任務書各不相同,設計方案和設計思路完全由學生組織設計,充分發揮以學生為主的教學理念。學生基本具備機械傳動系統的設計計算、材料的選擇、會查閱資料,能夠正確使用國家標準,繪制工程圖的能力。通過課程設計鞏固所學知識,掌握機械方面的設計方法和步驟,培養學生工程意識、分析問題和解決問題的綜合能力。
6考核方式
改革課程考核方式,實行教學全過程多次考核和考查,提高平時成績在總成績中的比例[7]。理論考核采用閉卷考試,成績占課程成績的70%;實驗考核成績占課程成績的30%。細化實驗考核內容,從實驗準備、實驗過程、實驗效果、實驗報告多方面考核,注重實驗過程和創新能力的考核;工程訓練、課程設計單獨考核。
7結論
關鍵詞:應用型人才;畢業設計;培養;創新;實踐
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)19-0123-02
一、引言
貴州大學機械工程學院機電傳動與控制實驗室擁有一套綜合實驗設備,包括液壓實驗臺、氣動實驗臺以及相關配套的儀器、電子元件和仿真軟件。基于此實驗臺可以完成機電傳動與控制專業的本科生相關課程的實驗教學、課程設計和畢業設計等實驗與實踐教學環節。實驗和實踐內容涉及許多基礎理論知識和專業知識,課程包括電工與電子技術、液壓傳動、氣壓傳動、機電一體化原理與控制、液壓傳動系統、液壓控制系統、傳感器原理及應用、機電傳動與控制、PLC原理及應用以及計算機相關語言及操作系統等。機電傳動與控制專業的學生可利用該實驗成畢業設計:設計液壓控制系統或氣壓控制系統;設計電氣控制回路并編制控制程序;設計控制系統動作仿真;動手搭建實際控制系統等,在此過程中,借助計算機輔助設計的功能,利用FluidSIM、AutoCAD、SolidWorks等軟件完成控制程序編制、回路動作仿真以及系統圖、裝配圖和非標零件圖的繪制等設計內容。
二、畢業設計指導實例分析
以畢業設計題目“液壓自動順序控制系統的設計”為例,敘述如何對畢業設計進行創新性指導。
1.明確設計對象。液壓順序控制回路是實現多個執行元件依次動作的液壓控制回路,是液壓回路中較為典型的一種控制回路,是液壓系統的一個重要的應用領域。液壓順序控制回路在工業生產中應用相當廣泛,如在自動化生產線中的分揀裝置、傳送裝置、提升裝置、進給裝置、加工裝置和裝配裝置中均可采用不同形式的液壓順序控制;在薄板壓力機、拉床、注塑成型機、自動機床刀架等機械中也采用各種形式的液壓順序控制系統。
液壓自動順序控制是在順序控制液壓回路的基礎上,采用液壓元件、電器控制元件及PLC控制器等實現系統的自動控制。按執行元件液壓缸的數量不同,液壓自動順序控制分為雙缸控制、三缸控制及多缸控制。按采用控制元件的不同分為液壓元件控制、電器元件控制、PLC控制及計算機控制等形式。按控制方法不同,分為壓力控制、行程控制和時間控制。在壓力控制順序動作回路中,可分為用負載壓力自動控制液壓缸順序動作的回路、用順序閥的順序動作回路及用壓力繼電器的順序動作回路等,用壓力控制的順序回路,由于管路中的壓力沖擊,會使后一行程的液壓缸產生先動現象,特別是對多缸的順序動作,有時無法安排各個壓力順序的調定壓力,所以對順序要求嚴格或多缸的液壓系統,用壓力控制方式效果不理想,一般宜采用行程控制方式。在行程控制順序動作回路中,可分為用行程閥的順序動作回路、用行程開關的順序動作回路、用順序缸的順序動作回路及用位置傳感器檢測實現的順序動作回路等,采用順序缸控制的順序回路,一旦設計完成,其動作順序和行程位置均無法改變。在時間控制順序動作回路中,可分為用延時閥的順序動作的回路、用時間繼電器實現的順序動作回路及PLC編程實現時間延時的順序動作回路等,用延時閥實現的順序動作回路,調節不準,一般用得較少。在液壓自動順序控制系統中,雙液壓缸順序控制是最為典型的順序控制,在雙液壓缸作用下可以實現多個位置控制,每個液壓缸可以有一個位置量,也可以有多個位置量。本畢業設計題目要求設計雙液壓缸液壓順序控制回路,控制方式為行程控制和時間控制相結合的方式,設計兩個位置量的情況,用位置傳感器進行位置信號的采集,并進行繼電器控制回路的設計和PLC控制回路的設計。設計出的順序動作回路,不僅可以實現自動控制,而且在液壓系統不變的情況下,只需修改設計的控制程序,可以對控制的行程、控制時間進行調整和修改。
2.明確順序動作要求。對雙液壓缸順序控制,回路有以下三種方式。
(1)A缸推出A缸停留B缸推出B缸停留A缸返回A缸停留B缸返回B缸停留
(2)A缸推出A缸停留B缸推出B缸停留B缸返回B缸停留A缸返回A缸停留
(3)B缸停留A缸推出A缸停留A缸返回A缸停留B缸推出B缸停留B缸返回
3.明確控制方式和要求。采用行程和時間控制相結合的自動控制方式,分別設計繼電器控制系統和PLC控制系統。
三、設計過程
1.液壓控制回路的設計。首先,要求學生自行設計液壓雙缸自動順序控制的液壓控制回路,包括選擇所有的液壓元件和電器元件。讓學生根據畢業設計任務書的要求,認真做好液壓系統回路的計算,根據計算的結果,選擇元器件。最后完成完整的順序動作液壓系統回路圖的繪制,液壓回路方案不是唯一的。
2.繼電器控制回路設計及元器件的選擇。根據任務書的控制要求、控制形式和控制方式,設計出電氣回路的程序控制。在設計過程中,讓學生學習實驗臺配套的液壓仿真軟件FluidSIM,并會利用該軟件進行控制回路和電氣控制系統的設計。基于FluidSIM界面,根據氣動回路和控制要求,繪制出液壓控制回路和電氣控制回路。設計控制回路時,該軟件還可以檢查回路圖結構的正確性。由于該軟件中的元件參數的調節范圍與工業生產實際設備完全一致,所以可對設計的回路進行準確的系統模擬,同時可不斷對電氣回路進行優化,使電氣回路最簡單、最合理地實現控制要求,達到最佳控制。在這個過程中,涉及到基礎理論和專業知識,包括液壓傳動與控制、電氣技術、機電傳動與控制以及計算機仿真等,通過不斷反復修改和設計,使學生把所學的知識聯系在一起,每個同學的設計方案、程序及其結果均可以不同。
3.繼電器控制實驗回路的搭建。在液壓仿真軟件FluidSIM中完成液壓回路和電氣回路后,就可在Festo實驗臺上進行液壓回路和繼電器電氣控制回路的搭建。這個過程使學生認識具體的液壓元件、電氣控制元件等,并選擇所需的部件,完成畢業設計的實際接線工作和動作的檢驗,學生在實踐中完善自己的知識結構。這個過程較復雜,可以根據以下兩個步驟完成控制回路的搭建。(1)認識實驗臺和實驗設備的工作原理和使用,認識實驗臺液壓元件、電氣元件的使用規則。如紅線用于+24V,藍線用于接地線,而黑線用于控制信號線。當學生充分地認識這些規則后,在后面進行復雜的電氣回路接線時,就能方便地檢查可能出現的故障。(2)讓學生由簡單到復雜地完成畢業設計的電氣實驗回路的搭建,由單缸到雙缸或多缸,由半自動控制到全自動控制、由液壓控制到液壓電氣控制等,讓學生逐步完成電氣控制回路的設計。
4.PLC控制回路的設計及元器件的選擇。(1)PLC控制回路的設計。學生完成液壓回路和電氣回路設計,并按控制要求實現PLC的控制。實驗室有西門子公司的S7-300型號的PLC,首先讓學生基于可編程控制原理及應用課程中所學到的知識,學習S7-300PLC的編程環境、編程語言,了解PLC控制的特點,并學會將其下載到PLC中進行運行。在學習過程中,讓學生了解PLC與繼電器控制的不同,并將兩者作一個對比,細心體會它們的優缺點,更有利于學生對這兩個知識點的掌握。根據設計的功能和考慮問題的全面與否,每個同學可設計出不同的PLC控制的LAD圖,最終實現設計任務書的要求。(2)PLC元器件的選擇。實驗時的PLC控制電氣元件以及傳感器等是實驗室提供的,在實際生產中,可以根據實際生產情況通過網絡、聯系生產廠家、設計手冊等途經進行控制電氣元件和傳感器的選擇,在選擇具體元氣件時,注意其功能、型號、應用范圍以及成本等方面的要求。
5.PLC控制實驗回路的搭建。PLC控制實驗回路的搭建與繼電器控制回路的搭建有共同相似的部分,區分它們的不同點,主要注意PLC控制的地址分配應與設計的程序相對應,位置傳感器采集信號轉換為電信號后輸入電氣控制元件的接線部分不要錯。
四、計算機輔助設計功能的利用
在上述設計過程中的許多方面,都需要借助計算機才能完成。如控制程序的編制、動作的仿真、系統圖的繪制等。同時畢業設計的最后一項,需要學生完成非標件的設計,非標件包括液壓缸、溢流閥、換向閥、節流閥、油箱等,考慮設計的工作量,每個學生可任意分配一個非標液壓元件進行設計,設計內容包括結構設計和計算,繪制裝配圖和對應的所有零件圖,在這方面,訓練學生利用AutoCAD、SolidWorks等軟件進行輔助設計,充分鍛煉學生應用計算機進行繪圖、計算的能力。
五、結論
通過上面的幾個步驟,學生就可以掌握利用先進實驗設備和計算機輔助設計功能,完成相應的畢業設計任務。學生通過四年的系統學習,在掌握本專業的基礎知識和專業知識的基礎上,利用實驗設備和相關軟件為學生提供的綜合實驗和設計場所,通過綜合性的畢業設計實踐環節的教學,把所學的各門基礎理論知識和專業知識結合起來,建立起綜合性知識結構,使學生對所學的知識達到靈活掌握和融會貫通。同時,通過實際實驗控制回路的設計、計算、仿真、搭建,不僅鍛煉了學生的實際動手能力,而且還培養了學生的創新能力,使學生能夠把實際學到的知識得心應手地進行綜合運用,培養學生成為高素質應用型人才。
參考文獻:
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(常州劉國鈞高等職業技術學校機電工程系,江蘇 常州 213025)
【摘要】基于高職院校的學習特點和培養目標,結合《液壓與氣動技術》課程的實際教學特點,開展項目化教學,設計了十個項目教學任務,并以小組形式組織進行項目教學。
關鍵詞 液壓;氣動;項目教學;實施
《液壓與氣動技術》是機電類設備維修與管理專業的核心課程,也是機電一體化專業和電氣自動化技術專業的專業課程之一[1]。隨著液壓與氣動技術的廣泛應用,《液壓與氣動技術》課程在高職機電類專業課中占據了越來越重要的地位,而該課程實踐性較強的特點也促使本課程教學逐漸由課堂轉換為實驗室教學。因此,原有的教學方式和教學內容已不再適合。在這種背景下,對《液壓與氣動技術》課程進行了項目化改革,對原有知識內容進行重新設計編排,通過項目形式呈現,滿足學生的學習需要,激發學生的學習興趣,使學生的理論水平和實踐技能均得到提高。
1項目教學法的涵義
項目教學法是從教學生“學會學習”目標出發,使教學從注重“教法”轉到注重“學法”,將學生的學習與學生發展密切結合起來[2]。以項目學習任務為載體,以目標為引導,以實踐為主線,以能力為核心;融知識學習、技能訓練、能力提高于一體的教學模式[2]。
在項目教學中,教師是項目活動的引導者和組織者。學生拿到項目后就進入了教師預設的情景中,在學習情境中,學生通過自主學習、自主探究、小組討論完成項目任務的學習,最后再由學生自行完成評價,反思自己的學習過程。在整個學習中,教師一直充當的應該是組織引導的角色,而學生才是真正的主人。項目教學強調的是在學習中充分發揮每個學生的主體作用。
2《液壓與氣動技術》課程項目設計
《液壓與氣動技術》課程教學在學校液壓實訓室和氣動實訓室進行,為期兩周時間。在課程學習期間,學生需要學習理論知識,還要掌握操作技能。
結合課程知識點、實訓條件和生產實際等情況,將課程設計為十個項目,每個項目圍繞一個主要任務展開,通過項目中知識的學習和訓練,最終完成項目任務。
項目一:液壓千斤頂的使用,目標:學會使用液壓千斤頂。液壓傳動系統的組成、特點和工作原理等相關知識支撐,建議4課時。
項目二:加工中心液壓系統動力元件的選擇和拆裝,目標:(1)會拆裝液壓泵,認識泵的結構組成、工作原理、主要零件形狀,增加動手操作能力;(2)能通過型號識別各種泵及泵的規格。液壓泵的作用、分類和性能參數,常用液壓泵的結構和工作原理,液壓泵的選用方法等相關知識支撐,建議4課時。
項目三:壓蠟機執行元件的選擇和分析,目標:(1)會拆裝液壓缸,認識液壓缸結構、工作原理、主要零件形狀,增加動手操作能力;(2)會拆裝液壓馬達,認識液壓馬達結構、工作原理、主要零件形狀,增加動手操作能力。液壓缸和液壓馬達的作用、分類和特點,液壓缸的結構和工作原理等相關知識支撐,建議6課時。
項目四:液壓鉆床液壓回路的設計,目標:(1)會調節液壓控制元件,組裝液壓控制回路;(2)會使用液壓仿真軟件,并進行液壓回路的設計。認識液壓方向、壓力、流量控制元件符號、結構和工作原理,會分析液壓控制回路等相關知識支撐,建議8課時。
項目五:CK6140數控車床的使用、維護及保養,目標:(1)能進行液壓回路的安裝、調試、維護和保養。液壓元件的應用,回路的分析。等相關知識支撐,建議6課時。
項目六:手動送料裝置的設計與調試,目標:(1)會識別和選用氣動元件;(2)能繪制簡單的氣動系統控制回路;(3)能根據元件的功能設計氣動回路,并進行相關調試運行。氣動系統的組成、特點及工作原理等相關知識支撐,建議4課時。
項目七:氣動夾緊裝置設計,目標:(1)能進行氣源裝置的日常維護;(2)能進行系統壓力調節;(3)會選用氣缸。氣源系統各元件的工作原理、圖形符號及功能,氣缸的類型和選用。等相關知識支撐,建議4課時。
項目八:折邊裝置氣動回路的設計與調試,目標:(1)能在仿真軟件中設計氣動回路;(2)能構建各種換向回路,并進行回路調試;(3)能進行氣動回路設計與調試。氣動控制元件符號、結構和工作原理,控制回路分析等相關知識支撐,建議6課時。
項目九:臥式加工中心氣動換刀系統分析,目標:(1)能在仿真軟件中設計氣動回路;(2)能進行氣動回路的安裝、調試,具備回路分析能力。仿真軟件的應用,氣動元件的應用,回路的分析等相關知識支撐,建議6課時。
項目十:壓印裝置控制系統的維護,目標:能分析判斷氣動系統,及時排除回路故障。氣動元件符號,氣動系統工作原理等相關知識支撐,建議4課時。
3《液壓與氣動技術》項目課程實施
項目化課程是以工作項目為核心,以應用為目的,以教學任務為載體,主動尋找知識點和解決問題的方法的一種有效的學習形式[3]。
項目教學通常以小組形式進行,因此在進行課程實施前,先進行分組并選出組長,建議每組3~4人為宜。分組時,教師應綜合評價學生的學習基礎、自主學習能力等因素,根據學生特點進行搭配分組,以充分調動每組學生在學習中的主動性和積極性。
項目課程的實施過程包括:任務分配、學習計劃制定、學習實施、成果展示、評價總結。
1)任務分配:學生以小組為單位,領取項目任務書,明確學習任務,所要達到的目標。
2)學習計劃制定:根據項目任務書描述,小組討論制定學習計劃,任務完成步驟,確定任務實施方案。
3)學習實施:學生根據小組制定的學習實施計劃進行項目實施,組內成員分工合作完成項目任務。
4)成果展示:項目完成后,每組選派一名成員公開講解展示任務實施情況,取得的成果,達到的效果。
5)評價總結:根據各小組任務完成情況,形成由小組自評、組組互評、教師評價的三維評價方式,綜合評價學生的參與程度、合作能力、任務完成情況等。
4小結
總之,在《液壓與氣動技術》課程中采用項目教學,能有有效激發學生的學習興趣和潛能,使學生在學習理論知識的同時獲得技能的提升,讓學生明白理論學習和實踐操作的相輔相依的關系,而且小組合作的學習方式,也促進了學生協調合作能力的提高,全面提升了學生的綜合素質,為今后就業打下良好基礎。
參考文獻
現階段模具專業主干課程主要有機械制圖、機械設計基礎、機械制造基礎、公差與配合、數控編程、刀具、液壓傳動、冷沖模設計、塑料模設計、成型機械、模具CAD/CAM等。
經過調研,有些課程面對市場已經不是本專業所必備,可以簡化或者去除,有些課程是市場新要求,比如模具CAD/CAM,需要新增。
還有根據各個學校自身情況,學生每年的就業方向和幾個就業基地的需求,可再有針對性的對課程設置進行改革。比如,大部分學生就業偏制造,可強化刀具、制造工藝、特種加工等方面的課程。再如,幾種三維造型軟件UG、PRO/E、MasterCAM、SolidWorks等,根據目前市場需求,哪一種應用最廣泛,可以強化此課程。
2強化實踐教學
首先,實訓方面做好基本技能的培養。具體包括:鉗工基本知識及技能,為模具制作、裝配、維修等打下基礎。機加實習,對常用機床(車、銑、刨、磨、鉆等)結構、特點及操作有一定的了解。制圖測繪,提高對實物測繪能力,測量工具的使用及繪圖能力。磨刀實訓讓學生對刀具的維護和修整熟悉。模具拆裝實訓讓學生對模具結構和裝配熟悉掌握。
然后課程設計,冷沖模和塑料模以及模具制造工藝的課程設計,主要目的是加強理論與實踐聯系,培養學生獨立工作的能力,能夠正確使用工具書、技術標準、參考資料等的技能訓練,為畢業設計打下基礎。
最后畢業實習,對當地的一些企業進行實習參觀,主要參觀機加、熱處理、鑄、鍛、焊、測量、模具加工及工藝流程等。讓學生對模具制造的整體流程有直觀的認識。
3校企合作辦學
學校可以根據企業要求招收訂單班,針對崗位來設置課程和學制,以代企業崗前培訓的形式來辦學。產業部門也為學校提供現場教學和學生實習基地,學校為產業部門優先培養學生,共同研究和攻克專業技術難關,實現優勢互補、互惠互利、共同發展。
這一形成有效打破了教育的自我封閉、脫離社會的局面,強化了對學生崗位適應能力和綜合素質的培養,加快了應用型人才培養的步伐。
4課程體系面向工作過程
主干課程都有內在的聯系,可以用項目或者實例教學法把知識體系串連在一起,讓學生對模具的設計與制造的整體流程通過幾年的學習有更深切的認識。
例如從專業基礎課機械制圖開始,繪圖大作業就可以選一套冷沖模或塑料模繪制零件圖及裝配圖,雖然學生此階段對模具結構還不甚了解,后續會有呼應。后續學習過模具設計、和造型軟件可把模具結構弄清楚,再學習完熱處理、制造工藝、公差配合等課程,可以把模具零件的工藝規程編出。等實踐課環節,可以把理論上的知識都一一印證。
通過2、3年的學習,把課程整個知識體系用2、3套模具的實例串連起來。如圖1,表明了面向工作過程的課程體系。
5建設雙師型師資隊伍
有企業實踐經歷又有一定理論知識水平的雙師型教師隊伍是高職院校現在和將來建設的重點。制訂“雙師型”教師標準及激勵政策,充分鼓勵教師進行各種形式的業務學習,利用假期到企業實踐煅練,不斷提升專業理論水平和實際操作技能;還通過加強校企、校校合作。聘請大型企業、高校的專家、教授、高級技師定期授課,形成一支高水平、高素質的專兼職教師隊伍。
參考文獻
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[2]徐友良.論模具設計與制造專業的教學改革[J].當代教育論壇,2009,(1).
摘?要:現代職業教育教學改革工作以人才培養模式改革、課程體系和教學內容改革為重點,課程標準的制定是課程改革和建設的起點。課程標準制定的思路與內容,對于明確課程目標、課程內容、課程設計、規范課程的教學過程、指導任課教師完成各項教學任務具有重要的指導意義。本文以汽車機械基礎為例,對職業院校基于工作過程的課程體系下專業基礎課課程標準模型進行了探討。
關鍵詞 :工作過程系統化?課程標準?開發
一、基于工作過程課程標準內涵
職業教育的課程標準是根據課程目標,以學生職業能力和職業技能的形成為重點,為教與學提供詳細指導而編寫的指導性文件。傳統課程標準(課程大綱)僅僅關注以學科體系知識、技能為主要內容的教學要求,學生被灌輸知識,最終通過單一考核模式評價學生學習效果;而基于工作過程系統化開發的課程標準則通過對企業行業主要職業基本工作過程的分析,提煉出行業核心工作任務,學生通過在完整工作任務中“做中學,學中做” 培養職業能力,最后通過可以評測的過程性學習目標,考查學生是否達到職業能力要求。
基于工作過程的課程標準有四個特點:以社會需求為依據,強調實用性原則;以行業調研為基礎,強調職業性原則;以學生為主體,強調能力本位原則;以任務引領為主線,強調過程性原則。基于此,本課程標準采用了“行業專家+專業老師+授課教師”共同開發的模式,通過行業、專業調研,確定汽車行業典型工作過程和基本工作任務,通過對工作任務的分析,授課教師設計汽車機械基礎課程學習任務。
二、基于工作過程汽車機械基礎課程標準開發思路
1.明確課程性質
汽車機械基礎是汽車工程各專業的一門必修專業基礎課,在專業學習中起到承上啟下的作用,是學生由偏重理論學習向結合工程實踐學習的過渡和轉折點。通過本課程的學習,培養學生對汽車常用材料、常見機構和常用零件等的認知能力、應用能力,使其掌握機械加工與測量的基本方法、液壓傳動相關知識,培養學生分析和解決問題的能力及創新能力,使學生建立較強的工程意識,并逐步養成嚴謹的工作作風。
2.課程標準開發設計思路
(1)通過市場調研和專家訪談會進行職業能力要求分析,解決汽車機械基礎課程準確定位、教學內容的選擇與專業需求、就業導向接軌等問題。調查的內容包括:相應行業的人才結構現狀、專業發展趨勢、人才需求狀況、崗位對知識能力的要求,相應的職業資格和學生去向等。目的是把握行業、企業的人才需求與職業院校的培養狀況,并在此基礎上確定汽車機械基礎課程的定位、培養目標和課程改革的思路等。該階段的難點是通過調研報告分析典型工作任務,確定與培養目標相適應的從簡單到復雜的學習情境。
(2)分解確定課程結構及教學內容。依據調研結果確定的職業能力要求,結合汽車維修初、中、高級技能鑒定標準所需的相關機械能力、知識、素質要求,確定課程體系結構。課程體系結構見圖1。
(3)以職業能力培養為目標,按照學生能力培養規律組織教學。由于本課程涉及了機械學各方面的知識,知識面較廣。教學內容分為5大項目,15個任務,每個任務教學內容的組織和實施遵循“管用、夠用、適用”的原則,既吸取了學科教學的優點,又考慮到汽車后市場對學生的要求及高職學生自身的特點,按照“提出任務組織咨詢分析討論方案組織實施過程控制評價反饋”六步法開展教學。
3.課程目標設計
課程目標的建設基于專業培養總目標和工作崗位目標,貫穿于整個課程教學內容,通過對學生能力目標、知識目標和素質目標的培養,為后續專業課程的學習及技能鑒定的考核打下基礎。
4.課程內容實施建議設計
汽車機械基礎課程內容的設計以建構主義理論為指導思想,以任務驅動的原則為教學模式,側重培養學生的綜合職業能力。因此教學項目的設計應更加貼近工作實際。為后續任務的學習打下基礎。
項目教學的實施過程就是要讓學生根據情景任務,自己經歷完整的工作過程,讓學生了解“做什么”,因此在“做”的過程中學生可能會提出:如何做、為什么要這么做、怎樣做才能既快又好等問題。在解決這些疑問的過程中,學生學習了理論知識,通過“做”完成了學習理論知識和操作技能的學習任務,從而完成了教學的終極目標。
5.實施建議設計
(1)教材及參考資料選用。選教材應具備以下特點。
適用性:教材的選用要根據汽車后市場崗位對專業知識、專業技能所必需的基本知識和基本技能的需要,同時考慮到學生的可持續性發展的需要,選擇教材用書和參考用書,并在此基礎上配備了實驗指導用書。
先進性:教材應將傳統的機械制圖、互換性與測量技術、工程材料、機械零件、機械運動分析、機械制造、液壓傳動等機械學方面的知識并結合汽車行業進行重構,著重解決上述課程相對獨立而產生的脫節與重復問題。
(2)教學建議。第一,教學條件和環境。為保證學生順利實施與完成項目任務,本課程的教學場地包括:多媒體教室、汽車各專業實驗室、機械基礎實驗室。
第二,教學方法。宏觀教學方法采用任務驅動教學,在教學實施各環節中,教師的理論講解和技能傳授要盡可能采用啟發引導式,啟發學生去思考,經常從反面提出問題,以此來培養和提高學生獨立思考和分析問題的能力,注重創新思維訓練。
第三,采用講授法、練習法、實驗教學、課堂討論等教學方法相結合,形象直觀,用大量的應用實例讓學生對生產和生活中的機械裝置和機構有所了解,提高學生的學習興趣和積極性。
第四,教學手段要將多元化的現代教育技術手段有機結合,將傳統教學方法與現代多媒體教學手段有機結合,揚長避短,完成一套與課程整體設計和單元設計配套的多媒體立體化教學資料庫。
6.考核評價設計
摘要:實踐教學在高校人才培養中占有重要地位,實踐教學體系在保障人才培養質量方面發揮著不可忽視的重要作用。在工程教育專業認證背景下,實踐教學更提到了前所未有的高度。本文結合山東科技大學卓越工程師培養計劃――煤礦機電專業的具體情況,提出了實踐教學體系的創新思路,構建了多層面的實踐教學體系,探索了多元化的實踐教學模式。
關鍵詞:專業認證;卓越工程師計劃;煤礦機電專業;實踐教學體系
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)49-0146-02
一、引言
“工程教育專業認證”是指專業認證機構針對高等學校開設的工程類專業實施專門認證。我國早在2006年就啟動了工程教育認證工作,根據2015年編制的《工程教育認證工作指南》,我國已經在機械工程、安全工程、化學工程等15類專業領域開展了認證工作[1,2]。工程教育認證以質量保證和質量改進為基本指導思想,加強工程實踐教育,因此工程教育專業認證的環境對機械類應用型人才培養來說,是一種契機,更是一種導向。
實踐教學是高等教育的重要組成部分,尤其是對煤礦機電這個工程應用極強的專業來說,實踐教學更是舉足輕重。2010年,教育部啟動了“卓越工程師教育培養計劃”,此計劃旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展的高質量各類型工程技術人才[3],截至目前,共有三批209所高校成為試點高校。我校2012年煤礦機電專業獲批實施“卓越工程師計劃”。該計劃的實施對高校實踐教學體系提出了新的挑戰,促使各高校進行實踐教學體系和教學模式的探索。
近年來,我院針對煤礦機電專業認證標準開展了細致的教學改革工作。在滿足專業認證標準的基礎上,突出工程實踐的特點,重修修訂了培養方案,在培養目標、培養要求、課程體系方面都突出了實踐環節的重要性。
二、機械設計制造及其自動化專業實踐教學體系的創新思路
“卓越工程師培養計劃”旨在整合企業和學校資源,根據現代工程技術發展需求和企業用人需求,培養具備較強的工程實踐能力和創新精神的工程技術人才[4]。我校煤礦機電專業是第二批獲批實施“卓越工程師培養計劃”的專業,在借鑒首批試點單位實施經驗的基礎上,確立了面向煤炭工業需求的培養目標,重點培養具有從事工程技術工作所需的扎實的基礎理論知識以及一定的人文和社會科學素養,掌握本專業系統的技術知識,具有將強的實踐動手能力和應用所學知識解決工程實踐問題能力的高級應用型創新人才。培養目標中突出了實踐教學環節的重要性,因此形成了構建實踐教學體系的總體思路是:按照“卓越培養計劃”的指導,遵循工程教育的思想,推行“敦實基礎、強化實踐、著重創新”的辦學理念,不斷改革課程體系,拓寬產學研基地,積極探索校企合作聯合培養模式,增加實踐教學環節比重,探索新的實踐教學模式,構建新的實踐教學體系。
三、多層面煤礦機電專業實踐教學體系的構建
我校煤礦機電專業自2009年開始招生,2012年獲批“卓越計劃”實施。在近7年的培養過程中,煤礦機電專業本著工程教育的理念,在借鑒其他高校先進培養理念的基礎上,實施方案不斷改進、調整、完善,形成了相對成熟的多層面實踐教學體系,如圖所示。
煤礦機電專業實踐教學體系根據工程應用型人才素質和能力培養要求,按照“卓越工程師計劃”的工程教育理念,抓住通識能力和專業技能兩要素的培養,針對基礎實踐能力、綜合實踐能力和工程實踐與創新能力三個不同培養層面,安排不同的課程理論學習及相應的實踐教學環節。
培養體系由三個模塊組成:基礎實踐能力模塊、綜合實踐能力模塊、工程實踐與創新能力三個模塊。
1.基礎實踐能力模塊:由通識教育基礎實驗、專業基礎實驗和基本技能實習等環節組成。包括大學物理實驗、電工電子技術、機電傳動控制、液壓傳動與控制、采掘機械、流體機械、礦井運輸與提升、礦山供電等專業基礎課及專業技術課的課程實驗,以及金工實習、專業認識實習等。該模塊主要是通過演示性、驗證性的專業實驗加深對課程專業課的理解,對學生的動手能力和工程實踐能力加以訓練,培養學生嚴謹的治學態度和細致的工作作風。
2.綜合實踐能力模塊:包括專業實訓、綜合課程設計、企業生產實習等環節。例如機械設計課程設計、礦山機械課程設計、數控加工實訓、畢業設計及相關企業生產實習等。綜合性課程設計是培養學生工程意識、工程素質和創新能力的有效途徑。從基本的工程制圖到畢業設計論文,綜合性設計旨在引導學生將所學專業知識,結合生產實際,做出符合實際需求的設計,強化學生的設計理念。生產實習目的在于讓學生通過運用學習成果,在實際企業生產中掌握基本操作技能和技術運用能力。
3.工程實踐與創新能力模塊:包括工程項目實訓、專業實習、創新設計大賽等環節。煤礦機電專業實踐環節中設置了工程實踐環節共12周,學生隨機分配到各家煤礦單位進行定崗專業實習,鞏固和深化專業知識,提升專業實踐技能,促進其職業養成,得到工程師的初步訓練。此外,學校動員學生積極參與教師的工程項目,在項目實訓中到企業單位見習與實習,將所學知識充分利用到工程項目建設中,逐步增加工程師基本素養的培育。
四、總結
工程教育專業認證對實踐教學提出了新的挑戰,隨著“卓越工程師計劃”的不斷推進,基于煤礦機電專業的實踐教學體系也在不斷進行完善和改進。本文在結合山東科技大學煤礦機電專業實踐教學情況的基礎上,構建了多層面的實踐教學體系和多元化的實踐教學模式,以滿足專業認證要求,改善實踐教學效果。值得一提的是,本研究還停留在培養體系的探索上,對于質量評價體系、監控體系和保障體系并未涉及到,需要在實踐中進一步研究和探索。
參考文獻:
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一、建設理論與實踐并重的教學體系
只具有專業知識而不具有實踐能力和只會動手而專業理論功底不扎實都是不能適應本專業的生產實踐需要的,因此建設理論與實踐并重的教學體系顯得尤為重要。這種結合不是口號,不是空話,而應落實到該專業人才培養的實踐中。這種結合,是認識事物,掌握規律的基本方法和基本要求。這種培養,是產學研相結合的培養,不是學校單方面的培養義務,而應與企業以及科研院所共同努力與合作,使其能實現資源共享,培養綜合的高素質人才。這種培養,應把傳統的學校課堂教學與企業、科研院所實踐相結合,應當把學校的專業教師教學與企業一線員工、工程人員與科研單位工作人員的實踐指導結合起來,應當把學生的學習環境從教室擴展到生產一線和科研實驗室,讓學校的專業基礎知識的學習能到生產一線進行實踐的檢驗,也讓在生產一線實習中的種種問題能得到理論上的支撐和應征,使學生在實踐中獲得客觀真實的實用性技術和能力。
二、培養具有本專業特色的優秀人才
機械設計制造及其自動化是專業性極強的工科專業,這就要求我們要培養具有本專業特色的優秀人人才,以適應市場的需要。這主要從以下幾方面著手:
1、核心課程設計。核心課程是學習本專業開設的必不可少的基礎專業,這包括:力學、機械工程、機械原理、機械設計、電子電工技術、PLC應用技術、單片機應用技術、液壓傳動技術、控制工程、材料成型技術、數控加工技術、機電拖動技術、CAE/CA設計、MATLA應用技術、模具設計技術、模具加工技術、數控加工原理、機械制造技術、金屬工藝學等。這些課程的開設與實踐共同構成了本專業的核心課程體系。
2、結合市場和企業需要有側重的課程設計與安排。以上核心課程的設計是本專業學生的基礎知識的需要,但還應結合市場和企業需要有側重的進行課程設計與安排。機械設計制造及其自動化是機與電的有機結合,但二者是有主次之分的,應堅持以機為主,機電結合的專業課程設計模式。在課程安排中,機械類課程所占課時應達到65%以上,而電類課程則應控制在35%左右, 而其他的課程,諸如公共課,應減少其所占比例,增大專業課的學時。這樣的課程設計與安排是出于以下考慮:現實生活中的機電一體化要求該專業學生具有機與電的雙方面的知識,并將其融會貫通、有機結合,純機械類的人才難以適應社會對綜合素質人才的迫切需求。但是,在企業的崗位設置中,卻沒有專門的機電崗位,而是將其分開設置的,這就要求學校在人才培養的過程中,結合職業崗位的需要,堅持以機為主、機電結合,促進學生的就業。
三、注重實踐性教學的重要性
專業課程的設置、理論知識的學習,最終都是為了適應生產實踐的需要,因此只有讓學生在學校學習期間就更多的接觸實踐,而不是單純的理論知識、書本知識的學習,理論脫離實踐,而應該在學校的課程設置中更多的增加實踐性教學的比重,這樣才能避免學生走向社會后發現理論知識難以或者無法靈活自如的運用到生產實踐中,避免學習與工作相脫節。實踐性教學并非沒有開展,而是廣泛開展卻收效甚微,分析其原因并對其進行改進才能真正發揮實踐性教學的應有作用。以往的實踐性教學僅僅在于演示與驗證的低檔運行階段,學生真正需要的實踐課程是綜合性強、自主設計、自主完成的實踐項目,這樣才能真正將課堂理論知識運用于實踐,夯實理論知識,提高實踐素養。實踐課題的設計不應脫離實踐,而是源自生產、科研的第一線。
四、加大應用型人才培養的基礎設施建設
教師是學生獲取知識的最直接途徑,優秀的教師對學生專業素質的培養、專業思維的啟發具有至關重要的作用,因此在應用型人才培養創新的過程中,必須重視教師的重要作用,除了引進該專業優秀教師外,還應主動加大力度進行教師素質的提高與培養,對教師進行培訓,使其專業知識的寬度與深度進一步加強,理論知識與實踐想結合的能力進一步加強,自身素質與培養學生素質的能力有機結合起來。讓老師到生產一線進行工程實踐,參與企業和科研單位的研發工作項目中,提高自身實踐素養。
學校應當加大力度提供設備保障,繼續加大實驗室的建設力度,進一步提高硬件條件,為學生實踐提供物質基礎與實踐場所。加強與相關企業和科研院所的聯系,建立產學研的合作關系,既能滿足學生實習的需要,又能滿足企業招工的需要,互惠互利,實現雙贏。
關鍵詞:機械專業;課程體系;實踐教學;中外對比
中圖分類號:TU;G642文獻標志碼:A文章編號:10052909(2012)05001304課程體系是指諸多課程相互聯系而構成的整體,包括根據培養目標設置哪些課程,如何設置課程,內容、形式、形態各異的課程如何結合才能達到整體優化的效果。課程體系直接反映人才的培養目標。機械專業課程體系的研究對特色專業建設和培養高素質應用型人才都具有重要的意義。
中澳教育存在很多差異,不少學者從不同角度進行了論述[1-5]。筆者通過對比新南威爾士大學(以下簡稱“UNSW”)與沈陽建筑大學(以下簡稱“SJZU”)機械專業本科生培養模式和培養方案,分析兩所學校在課程體系建設(包括專業課程設置、課程群、實踐教學環節等)方面的特色,對借鑒澳大利亞高等教育教學經驗,培養應用型高級人才提出建議。
一、課程設置對比
課程設置是人才培養方案的核心內容。根據培養目標,要求學生在單一性的基礎上實現多樣性,即體現不同的個性發展,突出專業特色和個性。因此,課程設置要充分體現學科融合,突出專業特色;要著重加強綜合性教學實踐內容,強化綜合能力。課程設置要有利于培養學生扎實的理論基礎,使他們既有通才的素質,又有專才的技能。課程設置的設計屬于課程體系范疇,它應以培養目標和培養規格為依據,在一定教學方案設計原則的指導下,選擇課程內容和組織教學過程。
UNSW機械學院和SJZU機械學院都建立于1949年。目前兩學院建設規模和招生人數都相似,都以培養機械工程類人才為目標,前者在澳大利亞工程院校排名前5位,后者于2008年獲批國家級特色專業建設點。
UNSW各專業方向每學期開設4門課,4年共開設32門課程。每門課程均為6學分,總共192分;總學時根據不同專業方向略有不同,以機械設計方向為例,總學時為2 028。其中所有的實踐環節,包括實習、課程設計、畢業設計等都穿插在課程中,不單獨設置。SJZU機械專業分為理論課程和公共實踐環節及專業方向實踐環節,其中理論課共開設41門課程,其總學分為150,總學時為2 394,除此外所有實踐環節有52學分,共53周。
課程設置按照通識教育平臺、基礎教育平臺、專業基礎教育平臺和專業教育平臺歸類,從開課門數、所占學分和學時比例等幾個方面進行對比,如表1所示。
從表1可以看出,在通識教育平臺中,SJZU開設的課程數、所占學分和學時均比UNSW多,前者大約是后者的4倍;在基礎課程中,SJZU開設的課程數比UNSW少2門,所占學分和學時少8%~10%;在專業基礎課程中,SJZU開設的課程數是UNSW的2倍,所占學分比例比UNSW多12%;在專業教育平臺中,SJZU開設的課程數比UNSW的少4門,所占學分和學時比例少24%。總體看,SJZU在專業基礎平臺中所設置的課程較多,重點培養學生的專業基礎,有利于學生進一步深造;UNSW開設的基礎課程和專業課程所占比重大,說明該校對基礎教育和專業教育非常重視。重視基礎課程,即“厚基礎”可以提高學生的就業適應性;重視專業課程,即“強專業”有利于提高學生的工程適應性,這也是澳洲高校人才培養的普遍規律。
二、課程群對比
深入研究課程體系內部的關系,考慮人才培養知識結構需求,根據課程內容相關性等因素構建不同課程群。課程群就是把具有相關性或有一定目的的不同課程編排到一起,組成一個“群”,進行系統的學習和教授。在課程群內部,以核心主干課為主線,優化教學內容,通過各課程相關知識點的有機結合,研究各課程之間的關系,使之相互促進,相映成彰。通過對UNSW和SJZU機械專業課程群進行對比,分析各自特色(表2)。表2UNSW和SJZU機械專業課程群對比表課程類型課程群UNSW機械專業開設課程SJZU機械專業開設課程通識教育平臺社科類通識教育1思想道德修養與法律基礎、中國近現代史綱要、思想和中國特色社會主義理論體系概論、基本原理科普類通識教育2軍事理論、健康教育、外語、體育基礎教育平臺計算機類計算機1計算機文化基礎、C語言數學類高等數學1A、高等數學1B、工程數學2E、數值方法與統計高等數學1、線性代數1、概率與統計物理類物理1A、固體力學1、固體力學2、熱力學、流體力學大學物理、物理實驗專業基礎平臺創新類機械工程與創新建筑機械概論、綜合素質訓練制造類制造設計基礎、工程材料與化學機械制造技術基礎、機械精度設計與測量技術、機械工程材料力學類工程力學1理論力學2、材料力學2設計類工程設計2、機械設計1機械原理、機械設計電子與控制類電子與通訊工程、線性系統與控制電工技術1、電子技術1、控制工程基礎、機電傳動與控制、微機原理測試類工程試驗測試技術方法與管理類工程管理現代設計方法制圖類畫法幾何2、工程制圖與CAD2液壓類液壓傳動與控制專業教育平臺力學類設計類專業類工程力學2結構力學機械設計2工程機械、鋼結構高級熱流體學內燃機與工機底盤計算機工程工程機械液壓系統高級振動學機械振動實踐實踐類專業工程、畢業設計1、畢業設計2生產實習、認識實習、畢業設計選修專業選修1、專業選修2專業選修1、專業選修2通過對比和深入調研,課程群的構建和課程內容的深淺程度、涉及范圍等都有所不同。
(一)基礎教育課程群比較
學科基礎教育平臺主要由數學、物理和計算機這3個課程群組成。通過深入調研和對比發現,在數學課程群中,UNSW開設的高等數學是分在2個學期開設,盡管基本內容與SJZU大體相同,但是更有利于學生的吸收和消化;通過教學大綱了解到,UNSW開設的數值方法與統計,其內容寬泛但難度較低。在物理課程群中,UNSW除了普通物理外,還開設了熱力學和流體力學,以后的專業課中還繼續熱傳導等方面的學習。在計算機課程群中,UNSW開設的計算機主要學習C語言,以鍛煉學生的編程能力為目標,其作業難度較大,學生要完成3個大的編程任務;SJZU開設的計算機課程則以掌握基礎知識為主。
(二)專業基礎課程群比較
在專業基礎教育平臺中,根據課程內容的相似性劃分課程群,如力學類、設計類、制造類、電子與控制類、測試類、方法與管理類和創新類等類課程群,在專業教育平臺中有力學類、設計類和專業類等課程群。
在力學類課程群中:UNSW只開設了工程力學1、2,卻包含了理論力學、材料力學、機械原理、結構力學,以及疲勞斷裂等力學知識,所涉內容廣泛,但難度較低。UNSW力學類課程群重點在于將不同的知識點融合在一起,培養學生解決工程中的綜合性問題的能力,避免對知識的割裂,并拉近與工程實踐的距離。而SJZU分別開設了理論力學、材料力學和結構力學等3門力學類課程,內容難度較大,理論性較強,往往因用人單位的需求而設置。
在設計類課程群中,UNSW將機械零件的設計分在大二和大三的3門課程中,課程內容前后銜接合理,有利于學生循序漸進地學習,且涉及范圍寬泛,普適性較強,但是比較零散,缺乏系統性。而SJZU開設的機械設計課程群學時雖不多,卻具有較強的系統性和內容的完整性,有利于學生對這類知識模塊的迅速掌握。
在電子與控制類、制造類、方法與管理類和測試類課程群中,UNSW都具有一個共同的特點,就是課程緊密結合實際工程,以課程任務為主線引導學生掌握知識和技能,培養學生動手動腦能力。如UNSW開設的工程試驗就是以測試為主要內容的實踐性課程,在實驗室進行教學,要求學生完成對不同傳感器的測試、安裝及實際應用等任務,從而達到學以致用的目的。
在創新類課程群中,雙方各有特色:如UNSW開設的機械工程與創新課,內容涵蓋了機械制圖、快速設計、工具使用、項目規劃和作品制作等內容,綜合性和實踐性非常強,將機械工程基本素質培養集于一體,強化培養學生的創新意識和動手能力,也培養了學生的項目管理能力和團結協作能力。又如SJZU開設了綜合素質訓練實踐環節,學生通過拆裝機械產品增強感性認識,并通過機械創新方案的構思和制作增強動手能力和創新意識。
(三)專業教育課程群比較
比較兩校專業課有以下特點:(1)UNSW注重培養學生解決實際問題的能力。如開設的專業工程課程,是一個類似畢業實習的一門實踐課,要求學生到企業解決實際問題,如設計環保裝置等,應用以前學過的理論知識提出解決方案,并為以后的畢業設計打下伏筆。(2)SJZU在專業課程設置上更重專業化,知識分門別類,系統性和專業性強,如機械設計專業方向開設了鋼結構、工程機械和工程機械液壓系統等特色課程,突出了面向建設行業特色的培養模式,緊密聯系建筑機械裝備,為培養學生建筑機械產品的設計制造與運行管理能力打下基礎,有利于學生就業。
UNSW課程內容寬泛而難度較低,注重知識點銜接和綜合應用,理論與實踐環節相輔相成,注重實用性和工程應用,并著力培養學生的動手能力和創新意識;SJZU課程設置注重知識的系統性和完整性,重視理論知識學習,課程具有行業特色,為培養高級專業技術人才做準備。
三、實踐環節對比
中澳高校在實踐教學環節設置安排上差別很大。國內工科院校普遍都將課程設計、畢業設計、實習等環節單獨設置,集中訓練,用整周的時間完成某一環節;而UNSW的所有實踐環節都穿插在不同的課程中,沒有獨立的課程設計或實習,課堂內容直接與實踐結合,邊學邊練,在實踐中發現問題并找到解決問題的方法。
其一,金工實習。國內高校一般安排2~3周在金工實習基地集中訓練;而UNSW則作為一年級的工程設計與創新課程中的一個環節,帶學生去車間培訓,學習加工工具的使用和簡單的實物制作。國內高校都有獨立生產實習和畢業實習環節;而UNSW不統一安排,只是要求學生在假期找企業進行12周的實習,完成實習報告并帶回企業反饋,并在專業工程課程上完成實習內容和結果的匯報和驗收。
其二,對于機械原理、機械設計等課程的課程設計,國內采用集中訓練的方式,便于學生集中思路完成設計;而UNSW以大作業的形式根據課程進度進行課程設計,并且大多數課程中都有多個設計類的大作業,以課程任務為主線引導學生學習,從而達到知識的活學活用。
其三,國內大部分高校安排在最后一個學期進行畢業設計,作為對幾年理論學習的總結和對所學知識的應用。UNSW則作為兩門課程分布在大四的兩個學期,也就是用一年的時間完成畢業設計,同時還要學習其他的專業課程,邊學邊做。前一學期不寫畢業論文,但要完成對課題的深入了解,提出問題并找到解決方法,并在專業工程課程中參加答辯;后一學期根據具體的研究項目撰寫畢業論文,根據相關要求制作出實體,并進行最終的答辯。盡管畢業設計在組織形式等方面有所不同,但兩校對畢業設計的要求同樣嚴格。
四、結語
綜合比較UNSW和SJZU的課程體系,從課程設置、課程群特點、實踐環節等幾方面進行了對比,找出各自特點,借鑒國外的經驗,提出一些操作性強、易于實踐的新想法,為深化教學改革、優化課程體系,完善課程體系建設以及特色專業建設提供依據。
其一,在課程設置上,UNSW重基礎,更重專業教育。“厚基礎”可以提高學生的就業適應性,“強專業”有利于提高學生的工程適應性;SJZU更重視專業基礎教育,有利于學生進入更高層次的學習。借鑒國外的課程設置情況,取長補短,在兼顧通才與專才教育的前提下,要進一步完善修訂培養方案,調整課程體系,探索適應SJZU特色專業的人才培養模式。
其二,在課程群建設上,既要保持知識的系統性和行業特色,又要注重知識點的融合以及理論和實踐教學的融合,并側重知識的寬泛性和工程實用性。在課程群建設中,刪減重復課程,加強知識點之間的內在聯系,注重課程內容的銜接,強化知識的綜合應用。
其三,在實踐環節中,實施課堂教學與實踐教學的銜接,并逐步形成以“課程任務”為主線的教學思路。通過課堂中的“課程任務”,鍛煉學生的動手能力,培養創新意識,使他們在完成各種課程任務過程中,將知識學以致用,不僅掌握知識,鍛煉能力,而且也培養他們的學習興趣,增強自信心,最終達到理解知識、運用知識的目的。
參考文獻:
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(1. Traffic and Mechanical Engineering College, Shenyang Jianzhu University, Shenyang 110168, Liaoning Province, P. R. China;
2. College of Environmental Science and Engineering, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China;
3. School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 110624, Liaoning Province, P. R. China)
[關鍵詞]數控加工實訓 課程設計 教學組織與實施
[中圖分類號] G712 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2014)01-0139-02
在高職高專院校人才培養工作水平評估和高職高專教育教學改革示范專業建設評估中,教師的課程說課是一項必不可少的重要內容,通過說課可以考察出教師教育教學理念和課程開發、設計與實施的能力水平。本人擬結合多年的企業數控加工經驗及教學經驗,探討《數控加工實訓技術》這門全實踐性課程的說課設計。
一、課程定位與目標課程
1.課程定位
《數控加工實訓技術》是數控技術專業核心實踐課程之一,它的主要作用是培養能夠從事數控加工工藝設計、數控編程、數控機床操作與維護、數控機床組裝與維修等崗位,且能在校期間通過相應工種高級職業技能鑒定的高技能型人才。該課程的先修課程有《機械制圖》、《金屬工藝學》、《公差與互換》、《CAD》、《數控編程》、《數控加工工藝》等,同步課程有《機械設計》、《液壓傳動》等,后續課程有《機床結構與維修》、《頂崗實習》、《畢業設計》等。
2.課程目標
培養學生能在看懂圖紙的基礎上,制訂出合理的加工工藝,編制出合格的數控程序后,操作機床加工出合格零件。
素質目標:培養學生吃苦耐勞、愛崗敬業工作作風和規范操作、嚴謹細致的工作態度,以及學生自主學習能力和溝通、協調能力,創新創業精神等素質。
二、課程內容設計及學時
本課程我院教學團隊在仔細分析、研究了相應工種的國家職業標準和崗位任職所需技能后,開發出三個工作領域七個項目,共64學時的教學內容,如表1所示:
表1 課程教學內容表
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三、教學方法與手段
本課程在以行為主義為理論基礎的刺激控制教學模式下存在兩種性質實訓課堂,分別為:機房實訓課和機床實訓課。機房實訓課主要目的是仿真模擬,這個課堂主要采用講解法、討論法、案例法等方法在CAD/CAM中心機房實施探究式教學;而機床實訓課則在校內的數控加工實訓中心真實地加工出零件,并逐步達到精度要求,這個課堂主要采用講授法、演示法、現場操作法等教學方法。這兩個性質的課堂從而也實現了整個項目加工實訓的“六步”。在教學過程中,這些教學方法的靈活運用,體現了“學中做,做中學”的教學理念,形成了“教學做”合一的教學方式,力圖將教師技能原型傳授給學生,形成他們頭腦中的心智技能。
在教學手段上,強調多媒體,網絡資源與傳統教學手段的恰當運用。一些抽象、枯燥難理解的加工工藝和走刀軌跡,如果在課堂上直接講授,學生將很難理解,而借助多媒體手段則能使抽象的教學過程變得形象、直觀、生動。借助網絡平臺能增加課堂的信息量,拓寬學生,的視野,大大提高課堂的效率和質量。
四、教學單元設計
教學前先把每班學生按照每組4~5人和成績優劣合理搭配分組,以便于學生學習、討論。由專職教師(或企業兼職教師)、2~3名實驗指導教師針對某一個實訓項目采用六步教學法來組織和實施教學。
資訊:教師下發項目任務書,講解項目任務所需理論知識點、項目中的疑點和難點、關鍵點;
計劃:學生在教師的引導下,組內討論零件的加工工藝方案,教師巡回指導;
決策:學生根據討論的結果填寫相應的工藝、刀具卡片,并編寫好數控加工程序;
實施:學生運用仿真軟件開始仿真加工,沒有語法錯誤后再到真實機床當中輸入程序,在單段校驗程序后,再自動循環加工,進行首件試切;
檢查:首件試切好以后,進行工件檢測,并進行工藝總結與改進,改進程序,縮短時間,檢查改進加工后工件精度及表面粗糙度;
評估:通過個人自評和小組之間的互評與教師評價,得到學生此項目單項得分,并現場展示出做得比較好的零部件作品。
五、課程考核設計
表2 課程考核表
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六、課程資源建設與利用情況
1.教材選用
本課程教材選用了由西安電子科技大學出版社出版,朱岱力主編的《數控加工實訓教程》。該教材理論與實踐相結合,重點突出一個“用”字,但本教材仍然是作為一個參考書,以便于學生自學。
除了自選教材外,教學團隊及校企合作專家合作編寫了校企合作校本教材《數控加工實訓技術項目化教程》,教學內容及進程基本上與此教材同步。
2.教輔材料
本課程除了教材外還建設了豐富且精良的教輔材料,包括:多媒體課件、教案講義、職業標準、課程標準、任務書、引導文、評價表、案例庫、項目庫、試題庫、試卷庫、視頻庫、實訓圖紙、技能競賽圖紙、企業實際生產零部件圖紙等。
3.網絡資源
本門課程作為學院精品課程已建成精品課程網站,除此以外教師還提供信息,鼓勵學生經常上其他專業數控加工網站汲取營養,開闊眼界,擴展思維。
4.校內實訓基地
目前本專業已建成與數控技術相關的多個實訓室和實訓中心,如表3所示。完善的校內實訓基地確保了實踐教學的順利開展,為培養學生的專業技能提供了保障。
表3 校內實訓基地表
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(五)校外實訓基地
根據數控專業培養計劃及相關核心課程教學需要,我院與深圳富士康、鴻超準、奇瑞汽車、惠州華通、樟樹金虎等多家企業建立了長期的合作機制,為課程的教學創建了產、學、研平臺。學生在校外實訓基地可完成職業素質培養、生產實習、畢業頂崗實習、畢業設計等,比較穩定的校外實踐基地網的形成是課堂教學的有效延伸。
七、課程改革
1.擬在數控加工中心新建數控模擬與加工專業機房一個,這樣就沒有了課時的限制,仿真模擬加工好了的話就可立即上真實機床加工,縮短了準備時間,提高教學效率。
2.擬在數控加工中心再購買多臺數控設備,改變現在的平均6~7人一臺機床設備的現狀,達到3~4人一臺機床設備,從而提高學生的平均操作時間,提高教學效果。
3.擬再聘用、引進企業高級技術人才,參與課程的教學與改革。
4.擬再培訓與進修現任教師。雖然我院數控技術專業專任教師皆來自于生產一線,且都有本科以上學歷,皆為雙師型教師,但在新技術、新工藝尤其是機床改造上仍然有許多不足。
《數控加工實訓技術》這門課程實現了課程設計崗位化,教學內容職業化,教學方法與手段多樣化、靈活化,教學單元程序化,教學資源豐富化,教學評價過程化、多元化。
[ 參 考 文 獻 ]
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[2] 王艷莉,等.《塑料成型工藝與模具設計》說課設計[J].職業教育研究,2012(10):92-94.
關鍵詞:IBL學習法;工程設計能力;復合型人才
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)30-0198-03
IBL為英文Industry Based Learning的縮寫,中文意思是基于工業需要的學習。這是國外近年來出現的一種新式的人才培養模式,核心思想是從工業企業實際生產需求出發,培養企業工程師的工程實踐能力。
近年來我國制造業發展突飛猛進,企業對高質量的機械類人才的需求日益增多。尤其是企業的發展,提升自主創新能力,創建品牌,提高質量,需要高素質復合型人才;企業健康穩步發展,解決用工荒問題,以機器換人,結合企業生產實際的自動化裝備,更需要復合型人才制造去研制開發和應用。一線生產企業迫切需要能解決生產實際的復合型人才,對機械行業而言,既懂機械設計與制造又懂電氣控制技術的工程復合型人才是企業的需要,也是機械專業人才培養的方向。工程師能力培養在國內具有影響力的模式,是5年前進行的CDIO培養模式的試點,和3年前啟動的全國二批139所院校參與的“卓越工程師”培養試點。機械專業的CDIO教學試改,由燕山大學負責,每年組織兩次相關參與學校交流試點經驗,其基本思想是要求產品的設計制造全過程由學生自己完成,積累自己的經驗,對于全面掌握機械設計制造的全過程非常有效,但受執行過程的制造成本制約,難以全面推行;卓越工程師的培養計劃,在培養的課程體系和實踐環節進行改革,針對工程師要求的各項能力要求展開教學,并密切結合企業實際,且有約一年時間實踐在企業或結合企業進行,該項目目前尚處于試點階段,與企業的結合度較高,存在依賴企業參與培養的傾向,推行過程中培養計劃的執行受到時間、空間、質量、數量的制約。本文提出的工程師設計制造能力的提升立足于普通高校校內資源,通過自身軟硬件建設滿足教學要求,改革力度小,但可操作性強。可以按教學計劃要求進行(不受企業項目時間上的影響),不因聯系不到合適的實習企業而多方奔走(空間問題),按教學大綱規定的內容和質量要求進行教學和考核(質量可控),滿足現有招生學生全部的實踐要求(解決數量問題),實施過程中的經濟性好(不制造而僅支出易耗品和折舊費)。不同于教學改革試點(如卓越工程師),對于非教學改革試點專業的培養計劃、課程設置和實踐環節的安排,各校大同小異,因此,對普通專業在現有基礎上,加強工程師應用能力培養,提高教學質量,具有普遍意義。
一、基本思路與主要內容
(一)基本思路
1.改革綜合設計(實訓)環節內容。加強課程設計內容的綜合,變“課程”設計為“階段”設計,鞏固各階段的學習成果并加以應用;同時將各個設計環節與工程實際結合,作為一個整體進行研究,突破課程體系的界限,突出相關課程內容的綜合,重點研究機械設計課程設計、工藝工裝課程設計和機電液課程設計綜合和質量標準。
2.提高設計(實訓)環節質量。提升工程設計的質量,關鍵是保證工程設計訓練的深度和廣度。訓練的本質是應用,是在理論知識的指導下,正確科學地應用于實際,提升質量要求達到學了就用,學會應用,分階段組織,抓重點、分層次,逐步掌握和全面提升系統設計、結構設計、制造工藝設計和控制系統設計的等工程應用能力。
3.強化設計(實訓)環節能力。設計能力培養的過程,經歷從模仿到創新、從簡單到復雜、從幼稚到成熟的成長階段,需要在理論知識的指導下,理論知識聯系、結合工程實際逐步形成正確的設計思想,科學的設計方法。強化設計能力要在設計過程中,形成在指導老師的指導下,通過自我設計-答辯-修改,這樣一種閉環控制教學環節,杜絕設計環節走過場、設計內容形式化,應在設計環節教學和管理上形成良好的風氣。
4.健全設計(實訓)指導過程。要提高學生的設計能力,指導過程是關鍵,樹立良好的指導觀,面對學生,隨時為學生服務,保證及時、準確地解決學生設計過程中發現的問題;為學生著想,加強指導過程中的督促、檢查和指導。
5.優化設計(實訓)指導力量。注重生產一線的應用型人才培養,師資是關鍵。在綜合設計過程中,根據設計內容,應合理地配置指導教師,形成多人合作共同指導的格局,并使其在合作過程中相互學習共同提高。
6.培養雙師型教師的研究。目前高學歷教師的比例增加,科學研究的整體實力明顯增強,但是工程能力的總體水而存在下降的趨勢。探討高效優質的雙師型教師的培養方法和措施的研究是保證應用型人才設計能力培養項目實施的關鍵。
(二)主要內容
(1)核心課程群教學內容,在設計實訓中的融合;(2)實踐環節的改革,提高設計能力和工程意識;(3)建設一支強勁的指導教師隊伍。
二、實踐方法
(一)強化核心課程教學,重視課程設計
在機械設計制造專業中,對工程設計能力影響最大的核心課程有:工程圖學、工程力學、機械設計、機械制造基礎、互換性和檢測技術、機械制造技術。核心課程是工程師必須具備的知識,是現代技術的理論指導。強化核心課程的教學,提高教學質量,為學生應用理論知識解決工程實際問題打下扎實深厚的基礎,是提高設計制造能力的關鍵。
1.課堂教學上。系統把握教學內容,準確的認識各相關課程之間的相互關系。本項目組成員主講課程幾乎涵蓋所有核心課程,對自己和其他成員所講授的課程內容,以及與設計(實訓)環節的內在聯系易于溝通、把握,達成共識。在課堂講授過程中,注重對相關知識之間的聯系加以說明和強調,并針對典型的工程實例,應用相關知識解決問題,啟發學生對前后課程的聯系與連貫性有初步的認識,并培養學生聯系相關課程知識去思考、解決問題的意識和能力,養成良好的思維習慣。
2.課程設計指導上。明確課程設計不僅僅是該課程的設計,而是學習階段的課程設計,是一種綜合的課程設計。在指導過程中,注重知識的綜合和應用。比如,機械設計課程設計注重把機械制造基礎、公差與技術測量、工程力學等課程的知識綜合應用,并體現在設計計算書和設計圖樣中。其次,盡量選用來自企業工程實際的設計題目,在設計過程中加強引導和指導學生全面、綜合運用各類知識,及時發現和解決學生在設計中存在的問題,從圖樣設計和計算書撰寫中提高學生分析和解決工程實際問題的能力。再者,重視課程設計答辯,充分發揮答辯對學生應用知識解決工程實際問題的改進、提高作用。值得指出的是,指導老師與學生共同面對設計資料,邊交流邊批閱設計資料是一種值得提倡的充滿人性化的、和諧有效的答辯方式。
(二)強化設計與相關課程的聯系,提高知識的綜合運用能力
由于核心課程的教學學時非常有限,處理好核心課程中的核心內容的教學,培養學生自我學習、分析、綜合和掌握同類知識的能力,加強課程間的聯系,融會貫通,可以更好的提高學生的綜合應用能力。在整個理論教學體系中,課程設計是應用理論知識解決實際問題的訓練過程,是體現課程間有機聯系的重要環節,應充分發揮課程設計訓練學生綜合應用理論知識解決實際問題的功能,切實提高設計制造能力。
1.突破課程設計界限,貫通核心課程。影響設計能力的實踐環節包括金工實習(數控實習)、生產實習、工程圖學測繪實習、機械設計、工藝工裝課程設計、畢業設計。每一環節事實上都是機械專業核心知識的綜合應用。課程設計在不同階段解決不同問題,要求掌握不同內容。設計內容不斷充實,設計質量和能力不斷提高,才能為畢業設計和今后的工程應用打下扎實基礎。本科階段機械專業設計能力遞進關系如下圖所示。
因此,從三年級機械設計制造及其自動化專業開始,隨機抽取兩個班作為試點,重點通過改革機械設計綜合課程設計、機械制造技術綜合課程設計和畢業設計三個環節的實踐,培養和提升學生工程設計能力。在三個環節的實踐內容的設計安排上有目的地做到綜合、連貫,例如,前兩個環節可以是同一個機構、機器的某個或某些部分的設計、制造,在畢業設計環節則可以要求學生完成這個機構或機器主要功能結構部分或全部的設計與制造。這樣可以使學生對課程設計所涉及的前后知識有綜合連貫的認識,使他們具備較為完整的工程意識,也有利于對所要求掌握的知識和所要求達到的能力有循序漸近的認識、理解和提高。
2.以學生自主設計項目為原則,改革實踐方法。學生按照課程設計、畢業設計給定的任務,自行選擇設計方法、結構、元件。教師給出的任務書可以只給出必要的參數,而不規定具體細節,發揮學生主觀能動性,培養學生創新能力。在機電液綜合實踐環節上,打破按實驗指導書或指導教師的要求的模式,在教師制定便于操作和評估的實驗原則、管理制度和評估體系的基礎上,不規定項目細則,不提供完整的實驗系統,僅提供零部件,由學生自主設計實訓項目內容與計劃,綜合運用所學習的相關知識,對原有實踐裝備的模塊化結構進行拓展,動手組裝機械、液壓傳動系統。在教師指導下自主完成圖樣設計、零件制造、電氣控制設計與接線、以及裝配、調試等各項任務。重視培養動手能力和解決實際工程問題的能力。
(三)強化雙師型指導教師的培養
設計能力是理論知識與工程應用的結合,其層次和難度遠大于操作技能的訓練和理論知識的拓寬與加深,是學以致用和學用結合的體現。在學生設計能力的培養和提高環節,教師起著關鍵的作用。增強指導老師的工程能力,培養雙師型教師,對學生設計能力的培養將起到事半功倍的作用。教師應正確認識自己的不足之處,可以選擇自我提升、相互對比、共同進步等方式,逐步提高自身工程應用能力。首先,對影響設計能力的核心課程與實踐環節的內容,及其相互間緊密的聯系有明確的認識,查漏補缺。另外,在指導學生課程設計、畢業設計前,教師自己按照任務要求、規范親自做一遍,可以更清楚的掌握在設計過程中可能遇到的問題,從而更好的指導學生進行設計,解答學生的可能疑問,提高教學水平。再者,可以通過考核平行班級的課程成績、設計成績,比較平行班級任課教師教學成果,促進教師相互之間的交流、了解、取長補短,共同進步。第四,教師積極參與產學研合作,解決企業實際生產問題,是提升自身工程應用能力的有效途徑。
三、難點分析與解決方法
本研究的重點是通過核心課程群的綜合教學,強化設計實踐環節,提高學生工程設計能力。實施過程中的難點,其一是切實體現綜合核心課程群內容,貫穿各個設計過程;其二是建立評估、反饋機制,完善質量評價標準。針對上述兩個難點,解決方法如下:
其一,項目組成員主講核心課程群各課程內容,項目組成員定期開展教學交流,把握進度,掌握學生學習情況,共同設計各個設計實踐環節內容,便于做到教學、設計內容的相互貫穿和有機融合。項目組所有成員同時參與重點專業建設和產學研專業教改的大部分工作,有深厚的理論基礎和實踐經驗,對參與改革和設計的內容熟悉,對學生的現狀清楚,同時其中一半教師具有企業的工作經歷,具有雙師教師資格,為項目的順利開展奠定基礎。其二,質量評價標準的制定可以參照其他院校的先進經驗,結合本學院實際情況,逐步完善。評價標準應注重過程評價,不能只看學生成績或結果,對學生在實踐過程中各階段、各方面的實際能力應做出客觀評價,真實反映學生設計能力與存在的問題。
四、結束語
本文提出的在IBL視閾下復合型人才工程設計能力培養的研究與實踐方法,目的是在大眾化教育的背景下,實施精英教育,切實加強本科畢業生的工程應用能力培養,為社會輸送高質量的、受企業歡迎的工程技術人才,有效地解決機械專業本科畢業生的就業困難,適應現代化建設的需要。通過研究與實踐,探索機械專業學生在校切實提高技術素質、動手能力、工程實踐能力的途徑和具體措施;構建機械專業復合型人才工程設計能力培養的質量評價體系;在培養機械專業復合型人才工程設計能力的同時,教學相長,強化雙師型教師的培養,提高教學水平,建立更好地提高機械本科學生的工程設計能力培養的教學環境。
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