時間:2023-09-15 17:41:12
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篇機械原理課程評價,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。
關鍵詞:工程機械概論;教學改革;工程實踐能力
一教學體系有序系統,優化教學結構
面對以具有機械制圖、機械原理、機械零件、電工與電子技術、微機控制原理、測試與傳感技術、液壓傳動等機械專業基礎知識的學生,作為工程機械專業的導論課,“工程機械概論”課程試圖綜合并引領工程機械底盤設計、工程機械底盤原理與性能、工程機械傳動與控制、工程機械發動機與底盤構造、工程機械運用與管理等后續專業課程的內容,專門闡述工程機械領域內各類專業知識的總體結構框架和它們之間相互關系,使學生明確各專業課程的作用和地位,為他們深入學習專業課起到提綱挈領和拋磚引玉的作用。
二教學內容合理整合,突出教學重點
工程機械種類繁多,用途各異,不可能在授課過程中逐一介紹,在本課程的教學過程中,為了使學生對于工程機械有一整體性的了解,授課過程中不是直接進入具體工程機械的學習介紹,而是專門安排一次綜述性質的知識講解,在這一講中首先從工程機械的服務領域、歷史的發展、從不同角度對工程機械的分類以及現代化工程接卸的發展趨勢進行闡述,在基本概念上讓學生對工程機械有一整體性的認識。隨著現代工程機械向自動化、智能化方向發展,及時收錄最新的工程機械產品,以主流設備為主,淘汰老舊的設備以及裝置。在后續課程中選取若干的工程施工中常用和典型的通用和專用工程機械,系統講授各類工程機械的各種裝置和總成的作業原理,包括動力、傳動、行走、作業(工作原理、構造性能、操縱控制方法和作業特點)等,以反映工程機械的整體知識。這樣的課程設計可以使學生對各種工程機械結構組成有一提高挈領的了解,使他們領會今后不論在設計或使用任何一種工程機械時,機器的各個總成和裝置都與此種機械的作用功能有著密切的連接,也有助于他們更好的理解各門專業課程的作用與地位。
三教學方式新穎多樣,強化實踐創新
鑒于目前較少的課時數和較大課程容量的現實狀況,只有通過網絡線上線下的混合式教學才能在有限的教學時間內不斷充實拓展學生的學習空間。對于本門課程,在教學過程中積極開展線上線下混合式教學,線上是指學生利用在線課程講解視頻、在線PPT、遠程虛擬仿真實驗等互聯網手段對基礎知識進行課前學習;線下則為在課堂上,教師不再講解基礎的或者簡單的理論知識,而將時間用于重點和難點問題的講解和答疑學生的問題,促使學生更好地掌握知識。例如在挖掘機械這一章節中,相關基礎知識學生可以通過班級群中的微課視頻和在線PPT進行學習,相關案例操作可以訪問我校反鏟式液壓挖掘機工作性能虛擬仿真實驗進行仿真操作,通過在線學習和仿真實驗操作,學生可以發現本節課程的重難點為工作裝置的工作原理和運動特點、挖掘包絡圖的線段組成和整機作業穩定性及相關概念;同時掌握整機作業挖掘力及其分布規律。教師在實際的課程教學中只針對重難點進行講解即可,同時在課后學生線上學習復習時進行線上輔導,學生主動學習和思考的能力得以培養,學習效果明顯提高。我校工程機械專業已通過工程教育專業認證,為培養學生工程實踐能力,在授課過程中注重工程實例講解,從小項目開始,以學生為主體,教師引導的教學方式,將學生分成若干個小組進行合作學習,以實際工作需求為導向分析學生需要掌握的基本技能,并將教學內容與教學目標進行細化,編制一個個的教學項目,并根據教學項目之間存在的邏輯關系來確定教學形式以及教學進度。通過提出問題、分析問題的方法來驅動學生自主查閱資料、提出問題,進而培養學生解決問題和主動實踐的能力,在分析過程中教師可以通過播放視頻、圖片以及一些真實的數據,模擬現場方式清晰地將工程實例呈現在課堂上,系統地擴展關聯性課程的學習,使學生在解決實際問題過程中建立一種“一點多面”的思維,有效地提高了解決工程實際問題的能力。這種任務驅動式或項目化的教學模式,可以大大激發學生的學習熱情,提高教學效果。
四教學評價客觀科學注重過程管理
傳統的終結性考核方式很難對學生的活動參與度、合作競爭意識、學習態度、學習興趣等方面進行有效評價,不利于學生個性化學習與發展需求的滿足。為更加科學客觀地進行教學評價,在本門課程的教學實踐中采取過程管理的形成性評價方式進行成績評定。在評價過程中以激勵性、導向性、批判性和多元性為原則,教師通過建立學生學習檔案,通過對自我評價、他人評價、階段性測評、課堂質疑、項目參與深度與頻率等因素進行考評給予學生成績。過程性評價可有效激發學生內在學習動力和主動學習的意識。通過分析學生學習檔案相關信息的分析進而進行教學內容和方式方法的有效調整與創新。
一、課程設置的弊端
近十幾年來在我國興起的高職教育,其最初的教育理念深受傳統高等教育觀念影響,在這種觀念的指導下,高職院校機械制造技術基礎課程只是簡單減少了理論課的課時,增加了實踐課的比重,但其課程設置與普通高等院校相似度很高。在引進了一些國外先進的職業教育的理念后,一些院校對機械制造技術基礎課程進行了一些有益的探索,如將金屬材料、金屬切削加工原理、機械工藝學、機床原理、機床夾具等課程合并,構成了一門新的《機械制造基礎》課程,保留《金工實習》和《公差與測量技術》兩門課。但往往敗之于簡單地將課程內容合并并削減課時和內容,沒有在內容的有機整合上進行本質的改變,同時理論教學和實踐教學的融合問題并沒有得到解決,課程學習并沒有提供一個完整地了解并掌握機械加工的基本技能、基本知識的集理論、實踐于一體的課程平臺,學生無法通過傳統的課程將所學知識、技能融會貫通。由于高職教育的目的并不是培養學術精英,因此機械制造技術基礎課程的組織不應該是傳統的以知識儲備為中心,而應該以實踐為中心來進行課程的組織。高職機械類專業的機械制造基礎課程理論教學和實踐教學嚴重脫節的問題始終沒有得到根本的解決,導致培養出來的學生始終無法真正適應市場的需求,機械制造技術基礎課程有必要進行重新設置。
二、“大機械制造技術”一體化課程設置設想
(一)課程設置
由上所述,機械類專業機械制造技術基礎課程設置的最大弊病在于沒有以實踐為中心。而且理論課和實訓課不但在內容上沒有進行很好的銜接,而且在時間設置上往往也相互脫節。造成學生學而不用,學生無法將所學的知識融會貫通。因此應該在已有的機械制造基礎、公差與測量、金工實習的基礎上,進一步將這三門課程融為一體,合成一門全新的大課程,筆者稱之為“大機械制造技術”。該門新的課程涵蓋了金屬切削加工原理、夾具設計、金屬材料與熱處理、機械加工工藝、零件公差與測量、零件加工等內容,內容繁多,雖然相互之間的聯系較為松散,但是卻是機械零件加工過程中所需的技能和知識。通過怎樣的教學方式將其有機地組織起來并成為受教者真正掌握的知識和技能?筆者認為采用“制造項目—案例實施”方式是一種較為合理的方式。“項目—案例”是從企業的實際生產中提取并經過一定的加工改造后形成的。按照目前機械加工領域中的實際情況和課時安排的限制,項目可以分為以下幾大類:1.軸類———可以考慮安排兩個項目,光軸和階梯軸,復雜程度逐步遞增。2.套筒類———可以考慮安排一到兩個項目,如軸承套和尺寸較小的液壓缸。3.盤類———安排一到兩個項目。4.箱體類———安排一個項目,毛坯采用焊接毛坯。制造一個零件包括了毛坯的選取、機加工工藝的制定、加工成品等過程。這些過程涵蓋了金屬熱處理、金屬切削加工原理、機械工藝學、機床原理、機床夾具、公差與測量、機床操作等領域、車間的生產組織和管理等內容。這意味著,學生在進行這些項目訓練的同時都會接觸上述知識和技能,各個知識點滲透在項目中。課程教學的目的就是要學生在完成項目的過程中將各個知識點和技能融會貫通。整個學習過程學生分成若干學習小組,獨立完成各個項目。以學生為主體,在做中學,在學中做,車間就是課程的學習課堂。學習小組為了完成項目,必須了解和掌握加工方法的選用、熱處理的方法、加工工藝規程的制定、加工設備的選取、典型零件加工工藝的設計、切削參數的選用、夾具設計、零件的測量等基本知識和技能,在這個過程中學生會碰到很多問題,而指導老師的作用則是在一旁適時地針對他們的問題提供一些基礎性的指導,并指引學生去查閱相關資料,從而解決這些問題完成項目。一定數量的項目完成后,這些散落在原來機械制造基礎、公差與測量、金工實習三門課程中的知識和技能,學生能夠領悟并真正掌握。項目訓練的過程就是學習者在實踐中構建知識的過程。經過這樣訓練后的學生可具備一定的獨立思考、解決實際問題的能力,同時具有很強動手能力的學生,是符合社會需要的學生。
(二)新課程的組織實施
“大機械制造”課程的核心是項目,主體是學生,為了達到以上提出的“以項目為載體,以學生為主體,以教師為指導,以車間為課堂,在做中學,在學中做,學以致用”的目的,新課程必須在組織實施中體現出與以往傳統的課程組織不同的特點才能順利實施下去,這些特點體現在教材的選取、課時的安排、評價體系等幾個方面。1.在教材的選擇上要進行全新教材的開發,即需要指導教師認認真真深入企業進行工作流程分析,并在此基礎上提取能夠體現工作流程特點的工作項目,進而形成符合新課程的教材。新教材以項目為載體,以行動為導向,在內容和形式上完全區別于傳統的教材:傳統教材以理論為核心,少量的實踐或實驗只是讓學習者驗證教材理論的正確性,是一種驗證性的實踐或實驗,學習者知識和技能的獲取是被動的。而新教材中居于核心地位的是實踐,知識和技能的獲取是實踐的產物,是來自于實踐者的內心體悟和發現,這是一種內在的而非外界強加的體驗,在這里學習者是主體,指導教師只負責引導。在這種教材的引導下,學習者會充分地享受到學習和發現的快樂,會體會到一種成就感,從而激發強大的學習動力。2.在課時安排上,新的課程應該采取集中式教學的形式,即類似于傳統的實踐教學環節,時間為6~7周時間,地點選擇在實訓車間,實訓車間的配備布置成類似于一體化實訓室的形式,有進行項目所必需的機床儀器設備、各種教具、黑板、課桌椅等。這樣做的好處首先在于為完成各個項目提供了充裕的時間,使課程具有很強的連續性,制造了一種氛圍,一種類似于企業實際工作環境又帶有學校課堂環境的氛圍,在這種氛圍中學習者既需要如企業員工般的嚴謹,又需要學習新知識的好奇和沖動。可以說課時安排上采用集中教學方式、教學地點選在實訓車間是新的“大機械制造”課程得以實施的前提。3.考慮與其他課程之間的銜接關系。安排一門課程必須要考慮其與其他課程之間的關系,機械制造基礎作為一門專業技術基礎課程,起著承上啟下的作用。按照目前高職院校普遍實行的“2+1”模式,第一學年是一些公共基礎課加少量的專業基礎課,第二學年是專業基礎課和專業課,最后一學年是實習。那么按照課程實施時間的安排,新的機械制造基礎課程正好在機械制圖和剩下的專業課之間。課程的實施有一定的知識基礎,而且會為余下的專業課打下堅實的專業基礎。4.建立不同于傳統方式的評價體系。傳統的評價體系較為單一,主要由“理論考試+平時成績”構成。這種評價體系考核的標準非常單一。其考核要點主要是課堂出勤率、作業完成情況和理論知識點的掌握情況,對學生的職業素養、動手能力、組織管理能力等均無考查,而且評價主體單一。新的評價體系其主要特點是考核標準職業化,以行為過程考核為主線,以教學項目為考核單元,將過程性評價和終結性評價相結合,考評主體多元化,校內與企業評價相結合,進行開放式、全程化動態考核。
三、結語
把機械制造基礎、公差與測量、金工實習三門課程整合成以多個項目為載體的一門核心的專業技術基礎課,使實踐始終居于中心環節,能激發學生的學習熱情和學習積極性。因為完成項目的過程充滿了挑戰,這種挑戰迫使學生更加用心去思考問題;完成項目的過程也是一個不斷發現問題、不斷解決問題的過程,在這個解決問題的過程中,學生不僅學到了技能和知識,同時也獲得了心理上的滿足感,這對于教學來說是最為難能可貴的。
作者:周敬輝 單位:廣西桂林理工大學南寧分校
參考文獻:
[1]何慶.機械制造“雙能型”特色人才培養的研究[M].北京:高等教育出版社,2008.
【關鍵詞】機械基礎;教學方法;創新思路;探析
機械基礎是許多院校開展的一門基礎課程,對于學校的學生而言,這門課程具有較高的難度,需要花費很大的氣力才能學好,老師在教學方法和學生在學習方法上,都要有一定的方法創新,共同協作,才能使學生掌握這門課程。機械基礎這門課程有很大的難度,首先體現在課程本身具有龐雜的系統結構,需要學生在理解的基礎上強化記憶;第二,學生對機械類的知識比較缺乏,在認識上比較欠缺,對于機械結構圖,他們很難看明白。基于這些問題,教授這門課的老師不應該固守于傳統的教學方法,而應該試圖去發掘新的教學思路,樹立創新的意識和觀念,讓課堂變為學生主動參與的課堂,而非灌輸式的課堂,以此提高教學的效率。
一、突出教學的主體,開放式課堂凸顯創新
在傳統的機械基礎課堂上,老師和學生都顯得比較“規矩”甚至是“保守”,教師按照教學大綱一字不差地將知識傳授給學生,學生完全服從教師的指示,吸收相關知識。這樣,學生被老師“牽著鼻子走”,老師被教學大綱“牽著鼻子走”的局面形成,學生只知道背誦記憶知識,而沒有鍛煉相關的思維能力,教學的質量和效果都不明顯。因此,要創新教學思路,首先應該重新審視教學的主體,在倡導“生本”教育理念的今天,學生是課堂教學的主體,一切的教學設計都要圍繞這個主體進行。在具體教學過程中,教師可以設置一系列的開放式問題,讓學生充分地活躍思維,體現學生解答問題的獨創性,展現思維的個性。使學生在學習機械基礎這門課程中,能夠從本質上把握學科的脈絡體系和特點,領會機械基礎這門課程的精髓。
比如,在講解軸的結構時,可以由老師規定條件然后由學生自己設計一種類型的軸,充分發揮學生的主觀能動性和動手實踐能力。根據軸的工作原理,老師可提出三個要求:1.要求軸上所需的不同零件要相互配合良好,零件之間能很好嵌入;2.要求設計的零件要符合現實條件,通過現有技術可以加工出來,并且應力集中要盡可能地得到減少;3.要求軸上所需的零件,在裝和拆的過程中以便利性為主,裝配要簡單。讓學生知曉這三個條件后,就要鼓勵學生根據要求自行設計,然后將學生們的設計作品進行評價和分析,只要設計的軸與以上的三個要求相符,那么學生的設計作品就被評價為合格;通過分析設計的作品,使學生對自己作品性能有一個明確的了解,也能夠評價出誰的作品是最科學合理的。這樣,通過這個問題,學生的積極性得以調動,將所學的理論知識應用于實踐之中,對機械基礎課程所教授的內容有了深入了解;同時使學生們的思維得到了鍛煉,肯定了學生們的設計成果,學生們也受到很大的鼓舞,對這門學科有了學習的動力。
二、通過新科技,創新教學方法
隨著技術的發展和科學的進步,在教育領域,越來越多地使用新的媒體進行教學,因此出現了許多新的教學方法和教學手段,綜合起來說,就是多媒體教學手段的運用。在機械基礎課程中,新媒體參與的教學能夠大大提高學生的興趣,使課堂不再枯燥無味,而是豐富多彩起來。比如,在講解導桿機構時,單純依靠文字的描述很難使學生理解,這時,可以利用多媒體教學設備制作一個動畫視頻,讓學生弄清楚其工作的原理,動畫上可以配上適當的講解,學生的注意力會被完全吸引,同時興趣大增,學習效率切實得到提高。
借助多媒體教學手段,然后通過適當地點撥,學生的智力和思維活動都能得到有效地開發,同時也能降低學習難度,提高教師的教學效率,在規定的時間內完成教學任務。例如,學習機構的工作原理時,學生要看懂其工作原理圖,是非常困難的,老師講解也不知如何“下口”,而通過多媒體設備,就可以對機構的工作原理進行生動地演示,學生的理解難度系數就降低了;在觀看演示的過程中,學生會全神貫注地進行思考,通過自己已有的知識儲備和積極地動腦,掌握某個機構的機械原理。
三、開展實訓教學,提高學生的實踐動手能力
機械基礎這門課程,學生僅從書面角度了解具體的機械構造和工作原理是遠遠不夠的,因為學習的這些知識最終是要應用于實踐當中的。因此,開展實訓教學是非常必要的,而且也是提高教學水平的有效手段。實訓教學是以理論教學為前提的,但是通過實訓教學,學生的理論水平也可以得到很大的提升,通過學生自己主動動手實踐,學生對不同的機械零件的使用功能會有更深刻的認識,并且熟諳了具體的機械操作原理,使學生的認識和動手能力都有大范圍的提高,對機械基礎這門課程的精髓有了很好的把握。
四、總結
以上分析了機械基礎教學方法創新的思路,有值得借鑒之處,也有需要進一步完善的地方,希望熱心的讀者能從中得到一定的啟示,在教學方法上不斷探索,不斷加強創新,將有效的教學方法運用于具體的教學實踐中去。因此,這門課程的教學理應以理論和實踐相結合的形式進行,還要結合具體教學過程中發現的新問題,在此基礎上不斷創新。
關鍵詞:機械設計基礎;教學改革;教學研究;任務驅動
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)11-0120-02
“機械設計基礎”是近機類專業學生在學完機械制圖、工程材料、材料力學等基礎課程后進入專業課程學習前必修的技術基礎課,包含機械原理和機械設計兩部分的內容,內容多,涉及面廣。因此,及時地發現學生在學習過程中的問題,并采取有效的措施改進教學方法,激發學生的學習興趣,是教師教學方法研究的重要課題。
一、教學現狀分析
1.先修課程開設不足
“機械設計基礎”的主要先修課程有機械制圖、工程材料、機械制造基礎、理論力學、材料力學、金屬工藝學、互換性與技術測量、金工實習等,只有學完這些先修課程,才能為本課程的學習打好基礎。但是目前北京信息科技大學(以下簡稱“我校”)近機類和非機類專業上述先修課程存在開設不足問題,使本課程的授課講解困難重重。
2.學生學習興趣不高
“機械設計基礎”課程涉及的基礎理論內容較廣,且相對獨立,其特點是概念多,原理多,公式多,圖表多,內容比較枯燥和單調,所學知識在學生以前的學習中很少接觸,初學時往往會感到吃力。同時,“機械設計基礎”課程是一門實踐性很強的課程,學生缺乏工程意識和實踐能力,容易導致學習效果不理想。
3.教學方法不當
目前盡管“機械設計基礎”教學大多已采用了多媒體,在開課初期,多媒體豐富的動畫的確可以調動學生的學習興趣。但是隨著教學內容的深入,由于多媒體教學提供的信息量大,速度快,學生對教學內容無法及時思考和總結,易造成填鴨式教學,便會感覺課程內容枯燥,進而失去學習的興趣,進而影響教學質量。
4.考核方式單一
學生成績的考核評定采用期末考試成績(70%)+實驗成績(10%)+平時成績(20%)作為最終的評定標準。由于“機械設計基礎”是一門實踐性很強的課程,這種簡單評定標準無法全面反映學生的實際水平,也不能激發學生學習的積極性,因此對于學生成績的考核評定方法應該進行適當的改革。
二、教學方法改革措施
1.優化教學內容
“機械設計基礎”包含了機械原理和機械設計的兩部分內容。兩者的研究內容很不相同,主要內容是研究機械中的常用機構和通用零件的工作原理、結構特點、基本的設計理論和計算方法。[1]現有的教材,為了追求理論知識的系統性和完整性,致使該課程內容多,知識點散,且大多數偏重于理論分析,未考慮到近機類專業學生的先修課程開設不足的實際情況,例如帶傳動受力分析或齒輪傳動設計的推導公式過于冗長,對于近機類專業學生不易理解和掌握,因此對教學內容進行優化,對一些復雜的的理論推導及證明予以刪除,重點強調公式的實際應用。增加工程實例的講解,同時把課程設計相關內容分解成若干任務融入課堂教學,使學生在學習“機械設計基礎”課程內容的同時,能夠將所學知識應用到實際設計中。
2.教學方法多樣化,激發學生興趣
為了提高學生的學習熱情和效率,可根據教學內容的需要,靈活采用多種教學方法,發揮不同教學方法的長處。
(1)多媒體與板書相結合。“機械設計基礎”是一門理論性和實踐性都較強的課程。傳統的“教師口述+ 板書”的授課方式,已不能滿足現代教育的需要。適度使用多媒體教學方法,通過生動的動畫、視頻等多媒體手段,使學生更形象地理解機構工作原理和機器零部件的具體結構,能將抽象的、難以理解的內容變得簡單直觀,有利于學生理解其運動規律。在對重要知識點的公式進行講解時,則以板書為主。通過“多媒體+板書”的授課方式,提高學生的學習主動性。
(2)現場實物教學。在教學過程中,安排學生參觀機械零部件陳列室或實習中心,結合課程教學內容對照實物進行講解,學生能夠更加直接地感受到所學知識的實際應用,加深對教材內容的理解。對于比較復雜的部分,例如軸系結構的設計,可首先組織學生現場觀察后親自裝拆,增加感性認識,然后再進行課堂講解,使枯燥的教學內容變得生動。
(3)工程案例教學方法。由于“機械設計基礎”各章節之間的內容自成體系,獨立性強,知識點多,學生初學時很難把握課程的中心內容。采用典型、實用的工程案例方法進行教學,就能把這些獨立的章節內容串聯起來,同時可使學生直接接觸到工程應用,激發學生的學習興趣。例如,在講解機械原理的內容時,可選擇以沖床為例,逐步向各知識點輻射進行講解,這樣就把機構的運動簡圖畫法、自由度計算、連桿設計、急回特性、運動分析、凸輪機構設計、齒輪機構設計和飛輪設計等知識點聯系起來,課程的學習就會顯得具有系統性,同時提高學生分析問題和解決工程實際問題的能力。
(4)任務驅動式教學方法。任務驅動式教學方法是以教學任務為主線,選取一個典型的項目作為總任務貫穿教學的始終,按知識點將總任務分解為若干個具體子任務,把課程教學的主要內容融入到總任務的各個階段,使教材中各章節的零散知識有機地聯系在一起,有利于幫助學生構建完整的知識體系。課程的總任務將在課程設計中得以充分體現。
在進行“機械設計基礎”課程教學時,將“多媒體+板書”的授課方式貫穿始終,根據現有條件和教學進度,適時安排現場實物教學。在講解各章知識點內容后,采用典型工程案例進行分析,在此基礎上把各項子任務分配給學生,每個子任務都是總任務的一部分,并且相互關聯,學生分組獨立完成全部子任務后,總任務也就得以完成。通過多種教學方法的融合,充分調動了學生的積極性和學習興趣。
三、任務驅動式教學方法的實施
任務驅動式教學方法是通過實施一個完整的任務而進行的教學活動,在此過程中把理論知識與實踐活動有機地結合起來。筆者連續兩年在2010級、2011級工業設計專業進行了“機械設計基礎”教學改革。
1.任務的選擇與設計
根據“機械設計基礎”教學目標,筆者分別選取牛頭刨床、帶式卷揚機作為機械原理部分和機械設計部分的總任務,如表1所示,按機械原理部分的知識點把牛頭刨床分為6個具體的子任務。如表2所示,按機械設計部分的知識點帶式卷揚機分為8個具體的子任務,[2]在教學過程中,任務與教學內容有機地融合在一起,各個子任務之間可以是遞進的,也可以是并列的,分別承載著獨立的知識點。全部子任務完成后,經過合并整理也就完成了總任務,達到教學目標。
2.任務驅動式教學的實施過程
在任務驅動式教學實施過程中,教師根據教學內容編制好總任務書和各子任務書,學生每4~6人為一小組,以小組為單位完成任務。教師事先講解教學內容的知識點,隨后講解其在典型工程案例中的應用,最后派發相關子任務,學生接到任務后,確定在各自小組內的分工及合作形式,對于學生遇到的問題,教師提供適當的指導和幫助,引導學生查找相關的設計資料,探索自行解決的方法,變被動接受知識為主動尋求知識,充分突出學生的主體性與教師的主導作用。
每一子任務完成后,各小組選擇出一位同學進行試講,展示本組任務成果,其他組同學可以對其成果提出質疑、進行評價。在這個過程中,可以培養學生分析問題和現場處理問題的能力。任務講解完畢后,教師對出現的錯誤進行更正,對其成果質量進行評價,加深學生的印象,最后要求學生在進一步修改的基礎上提交任務報告書和PPT。各子任務完成后,教師進行串講,各小組在此基礎上整合原有成果,完成總任務的設計。[3,4]
3.考核評價方法的確定
根據任務驅動式教學方法的特點,該課程最終的評定成績將由平時成績、綜合能力成績、實驗成績、期末考試成績幾部分組成,可以更全面地反映學生的實際能力和學習情況。成績評價的重點放在過程之中,激勵學生進行自主性的學習。[5]
四、結束語
任務驅動式教學方法,是在教師主導下,以典型任務為驅動,學生以組為單位獨立完成一系列子任務,最終完成總任務的一種教學方法。學生通過分組討論、查找相關設計資料、理論分析,自行尋找完成任務的方法,最后在老師的指導下完成工作。
實驗證明,采用任務驅動式教學使學生學習本課程的積極性得到極大激發,取得了明顯的教學效果。通過小組內成員之間以及師生之間的討論、溝通、合作和交流,既培養了學生的團隊合作精神,又使學生理論聯系實際,鍛煉了分析問題、解決問題的能力。課程結束后,學生普遍認為收獲很大,綜合素質得到了提高,隨之積極參加、開展學校的各種課外科技活動。
在教學改革的過程中,也發現了一些不足之處,比如目前與任務驅動式教學相關的教材、講義比較少;總任務的數量比較少,有待進一步開發更多典型的任務;在實施過程中,組內個別成員過度依賴其他同學。教學改革是一個動態的過程,針對上述問題,筆者將在今后的教學過程中不斷改進,最終達到全面提高學生綜合素質的目的。
參考文獻:
[1]楊可楨,程光蘊,李仲生.機械設計基礎[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]邢琳,張秀芳.機械設計基礎課程設計[M].北京:機械出版社,
2008.
[3]龔厚仙.基于項目驅動的“機械設計基礎”課程改革[J].職業技術教育,2011,(17):31-33.
[4]李云松.“機械設計基礎”課程教學模式探索[J].設計與研究,
2011,(2):28-31.
經濟全球化使雙語教學成為發展趨勢近年來。雙語教學課程建設受到重視,本科院校已普遍開展。高職院校也開始涉足。雙語教學課程建設通過專業課程教學與英語語言教學的高度融合.使學生專業知識與技能、英語水平和學習能力全面提高。我院機電類專業教學計劃中開設《機械設計基礎》和《機電專業英語》課程,前者是高職機電類專業的重要專業基礎課程傳統的機械設計基礎系列課程理論性和系統性強.不能適應高職教育對應用型人才培養目標的要求。因此.課程改革勢在必行根據教改要求,可將兩課程有機整合為《機械設計基礎(雙語教學)》Ⅲ。通過機械設計專業知識學習。使學生初步具備機械零部件的分析、設計能力以及創新意識與能力.為將來解決生產實際問題奠定扎實的基礎:通過雙語教學進一步提高學生閱讀專業英語文獻的能力、獲取專業新信息和進行專業交流等能力。
二、課程建設的內容
結合歷屆畢業生的調查反饋信息及用人單位對專業人才的要求.對機械設計基礎系列課程進行了全面改革,將理論力學、材料力學、機械原理、機械零件的教學內容按一般通用機械設計過程進行整合.以掌握概念、強化應用、培養技能作為教改重點。
(一)教學內容
理論教學內容:《機械設計基礎》以通用機械設計過程為主線。精選理論力學、材料力學、機械原理、機械零件的教學內容。主要分為四大模塊:構件靜力分析、構件承載能力分析、常用機構設計、常剛機械傳動設計改革文字敘述式課件.采用綱要網絡式圖表進行多媒體課件制作.對教材內容和概問的復雜關系進行簡明并有邏輯性的圖表式處理由于雙話圖表式課件大多由詞或詞組組成.在學生英語水平不高的情況下.該類課件是可行并有益的同時精心挑選和引用相關實際案例,增強感性認識.提高教學效果實踐教學內容:為切實提高學生的職業技能,將理論教學為主、輔以相應的實踐教學,改革為實踐技能訓練為主、理論知識夠用的教學模式。實踐教學內容分成兩大模塊:實驗模塊(拉伸、扭轉、彎曲、零件與機構認知、機構簡圖繪制、漸開線齒廓形成、齒輪參數測量等)和實訓模塊(齒輪減速器設計)以通用機械設計為課題要求學生完成一臺機器的運動方案設計、結構設計、零部件的強度和剛度設計、裝配圖和零件圖的繪制以及所有技術文件的編制等全過程訓練.利用自行研制的計算機輔助設計系統進行參數設計和優化、標準件選擇以及零件強度校核等.繪圖部分采用CAD/CAXA平面設計軟件或Solidworks/ProEi維設汁軟件.極大提高學生的計算機輔助設計能力.最后學生完成雙語實驗實訓報告。通過認識實習、現場教學和課程設計,培養學生分析問題與解決問題的能力.并鼓勵學生參加各級專業技能競賽.以提高:】=程設計能力和創新能力。
(二)教學方法和手段
課堂教學與直觀教學相結合:在課程教學巾.展示機械零部件實物.介紹典型機械產品的結構特點和設計方法等.增強學生的感性認識理論知識與工程實際相結合:引用工程實例.豐富課程內容.培養學生工程理念。學生主體與教師主導相結合:教學時數的減少和教學內容的豐富.使學生的學習主動性尤為重要豐富的網絡教學資源為學生提供了有利的開放式學習條件常規設計與現代設計相結合:在介紹通用零部件的常規設計方法時。引入現代設計方法,如:計算機輔助設計課堂教學與課外活動相結合:專業技能競賽和企業實習培養了學生的工程設計能力和創新能力.提高了學生的就業競爭力
(三)教學評價
改革傳統量化評價法.采用過程性評價與終結性評價相結合的評價模式既體現學生課程學習各方面情況.又反映總體學習狀況.體現教學評價體系的客觀公正性。其主要特點為:
1.評價方法多元化。課堂表現、學生作業、平時測驗、實踐操作、期末考核、閉隊精神、創新能力等。
2.考核內容綜合化理論考核與實踐考核相結合理論考核采用試卷考核與大型作業相結合的方式試卷采用巾英文混合形式.答題不限語種;大型作業注重知識綜合性,通過查詢巾英文資料、分析研究、實際操作等方法完成。實踐考核以實踐目標的完成、動手能力、勞動紀律、團隊合作、創新精神等方面綜合評定成績.
3.考核方式合理化學生互評與教師評價相結合。學生互評具有相互督促、相互促進的作用;教師評價客觀公正.注重學生分析問題與解決問題的能力及創新能力.
(四)教材建設
英文原版教材內容雖與中文教材大多相關.但教學方法不同導致教學側重點存在差異國內教材側重于演繹,即從基本的概念、原則或公理出發逐步推理.而國外教材側重于培養學生提出問題、分析和解決問題的能力。而且我國設計標準等與國外不同。為進一步提高雙語教學質量.根據《機械設計基礎(雙語教學)》課程標準,參考國內外教材,課程組編寫了理論與實踐相結合的雙語校本教材該教材的理論知識以必需夠用為度.不盲目追求系統性和完整性,以程應用為目的,以掌握概念、強化工程實踐、提高工程應用能力為重點。同時結合學生實際情況.推薦若干中英文參考教材
(五)教學環境
學院重視實踐教學.加大投入實驗實訓室建設.建有機械零件測繪窒、機零機原陳列室、創新設計實訓室、機電一體化綜合實訓室以及計算機輔助沒計機房等校內實訓場所積極開拓校外實訓基地.現有多家機械類企業成為緊密型校外實訓基地。同時加強校園網絡和多媒體教學軟硬件建設.積極推進現代化教學手段.提供豐富的網絡教學資源.為雙語課程建設提供有利條件131
(六)師資建設
目前我院具備雙語教學能力的教師不多.專業教師英語能力較差.公共英語教師不懂專業.在一定程度上限制了雙語教學的開展針對這種情況.學院采取有力措施.通過多種方式建設雙語師資隊伍。積極引進或自培高學歷、高素質教師,近五年機電教研室先后引進8名碩士研究生:聘請英語教師擔任英語教學指導.定期組織專業教師和英語教師進行交流:與國外院校開展學術交流及合作辦學.為教師提供進修機會.提高教師的專業水平和英語水平:定期開展雙語教學教研活動。有效提高教師的專業素質和英語能力。
三、課程建設的實施
雙語教學應充分認識學生的英語水平.正確把握兩種教學語言的主次和比重.始終將課程教學目標放在第一位,提高學生英語水平放在第二位。在教學過程中,采用中英文混合教學形式:板書和課件描述以英語為主、中文為輔,而課堂講解以中文為主、英語為輔。根據學科知識難易程度選擇不同的雙語比例,淺顯知識基本使用英文教學.而較難知識則先英文簡要41"紹后中文詳細解釋[4I具體實施時,針對不同英語基礎的學生.在課程教學中采取分層分組教學法比較合適對沒有通過英語B級的學生.介紹專業術語和簡單原理的英文表達;對通過英語B級但未通過A級的學生,除增加專業詞匯和有關原理的英文表達外.再增加課程內容小結的英文表達.并在作業及考核巾采用。定比例的英文形式:對通過英語A級的學生.可增加專業知識的英語表達.并在作業及考核巾采用30%~50%左右的英文形式.經過一學期的《機械沒計基礎》雙語教學實踐,課程組對實施雙語教學的09級機電和數控專業3個班1l3位學生展開問卷調查(如下衷)通過調查結果分析,主要反映以下幾方面問題:大部分學生不了解雙語教學的意義.影響積極性:雙語教學宜采用分層教學法.以提高教學效果:雙語比例在實踐初期不宜過高.教學進程可適當放慢。可酌情增加課時;教材選用應適宜,并根據高職特點進一步完善雙語校本教材。
實現以教為主(老師滿堂灌)向以學為主轉變,以課堂教學為主(過分重課堂)向課內外結合轉變,以結果評價為主(過分重分數)向結果和過程結合轉變,是中國高等教育發展到今天早已達成共識的三個改革目標。如何實現這三個目標,至今沒有成熟的方法。本文以機械設計類課程為例探討創新人才培養模式。
以知識傳授為基礎,以能力培養和素質提升為目的是本課程教學改革的總體目標。本文將項目式教學引入機械設計類課程教學中,將三維CAD造型軟件、機械原理、機械設計和機械設計課程設計等課程教學有機融合在一起,充分調動學生學習積極性、主動性。
1 項目式教學法的實施原則
機械設計類課程主要包括:機械原理、機械設計和機械設計課程設計,是機械類專業重要的專業技術課程,課程具有很強的理論性和應用性,特別是機械設計其課程內容龐雜,各章自成體系,初學看似毫無聯系,采用傳統的“講授新課-布置作業-復習舊課”的課堂組織模式,很難調動學生學習積極性,教學效果較差。
以工程項目為背景的教學方法是以學生、項目和能力培養為中心,而不是傳統的課堂、教材和書面作業、卷面考試。在具體的實施過程中一般要遵循以下原則。
(1)實施過程要具有可操作性,特別是要注重提高學生學習興趣,既能全面提高學習效果,又不會過度增加學生學習負擔。
(2)在教學過程中,以學生為中心,充分發揮學生的主動性和創新精神,讓學生根據自身需求推動學習過程的進行;教師起輔助作用,負責整個教學過程的設計和組織。
(3)選取的工程項目要適合,既要滿足教學內容要求,又能充分調動學生的積極性。
(4)要具有供豐富的學習資源和良好的團隊協作學習環境。
(5)以項目的完成情況來評價學生的學習效果和成績。
2 項目的選擇
機械設計課程的培養目標是傳授一般通用機械整機設計過程所需要的知識和技能,包括:運動設計、結構設計和工作能力設計。要使學生學完此類課程后,只要提供工藝所要求的運動參數和載荷譜,不管是何類機械都可進行設計,徹底改變畢業設計“抄圖加校核”的現象。課程必須要完成一個簡單整機設計全過程的訓練,使學生具有純機械傳動的原始創新能力。
所以,選用項目要能夠將整個課程內容串聯起來,使學生對整個機械設計有一個整體認識,而不是局限在單個零件上。通過項目設計,提高學生學習積極性,變被動學習為主動學習,讓學生主動尋找解決問題得方法,在實踐中去提高能力。同時,項目不能太復雜,使學生既學習了知識、鍛煉了能力,又不會太大的增加學生學習負擔。
基于以上目的,在教學過程之中選用步進式工件輸送機作為項目式教學的工程案例。該機由電動機通過傳動裝置、工作機構驅動滑架往復移動。通常步進式工件輸送機傳動裝置常由減速器和一級開式齒輪傳動組成,也可由帶傳動、鏈傳動組成。工作機構可選用曲柄搖桿系統實現步進輸送,也可以采用其它機構實現,如導桿機構、凸輪機構、棘輪機構等。所以該項目涵蓋了機械原理和機械零件的所有基本內容,符合教學內容要求。既充分可鍛煉學生的學習能力,又可充培養學生的創新能力。
3 項目教學法的實施步驟
以學生較熟悉的齒輪減速器、曲柄搖桿機構、凸輪機構等為設計內容,將工件輸送機的設計貫穿到每一章的教學中。第一步,每一章的教學以工件輸送機特別是減速器對應的零部件為主體,引出該章節的教學內容;第二步,通過老師講解和學生自學去尋找解決問題的方法;第三步,學生提出可行的設計方案,經分組討論后確定最終方案;第四步,參考教材設計步驟和方法進行相關參數及尺寸計算;第五步,用三維軟件進行建模仿真,有必要的可生成工程圖;第六步,將計算和模型提交老師進行作業評價。在教學中將學生分組進行,每組3~4人,大家協同作戰,教師就參與討論,把握設計方向。第四、五步學生在課下完成,其他步驟根據課程安排和學生掌握情況合理分配課上和可課下時間,主要原則是以學生為主,教師為輔。
例如,在講到連桿機構時,老師用工件輸送機的視頻引出何為連桿機構及其在工程中的應用;然后用少量時間介紹完連桿機構的學習內容;接下來提出設計項目,讓學生在解決工件輸送機工作機構的過程中進一步熟悉教學內容,提出自己的設計方案并分組加以討論;選定方案后經初步計算,便可用三維CAD軟件進行建模,并進行機構運動仿真分析;根據分析結果修改方案和參數,直到滿意為止;最后上交設計分析材料,教師對結果進行評價。
三維CAD建模是機械類學生必須掌握的基本技能,學校都設有UG、Pro/Engineer等軟件的教學部課程。將引其引入結構設計中,一方面將傳統設計方法與現代設計方法相結合,提高學生學習興趣;另一方面可減少學生課下作業量。學生只需完成零部件的三維模型,而不是去畫工程圖。這樣可大大提高項目是教學模式的可行性。
同時將三維CAD軟件的學習應用與結構設計性相結合,也可解決CAD軟件教學中的一些弊病。傳統的CAD軟件教學只注重建模的基本命令和操作流程,老師給出圖形學生去建模,這樣學生只能機械的接受,不能靈活運用。CAD軟件的最大優勢是結構設計,這一點被課堂教學完全忽略了。將CAD軟件融入項目是教學可大大彌補這一點。
[關鍵詞]中等職業學校《機械基礎》課程;教學方法;實踐能力;創新能力;綜合素質
中圖分類號:C42 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)46-0245-01
當前社會對于專業型技能人才的需求越來越多,而中職學校作為為我國培養專業型技能人才的一大主要基地,其教學工作的好壞將直接影響著我國未來社會經濟的發展。《機械基礎》課程是我國中職學校中機械類專業所必須要學習的一門課程,它的知識既具有很強的理論性,又具有很強的實用性。然而目前我國有很多中職學校教師在《機械基礎》課程的教學中所使用的教學方法太過老套,已無法跟得上時展的腳步,這在很大程度上抑制了其教學效率的提高。
一、我國中等職業學校《機械基礎》課程概況
《機械基礎》課程是我國中職學校中機械專業所必須要學習的一門課程,它是一門非常具有基礎性質的課程,其課程內容主要涵蓋了靜力學、材料力學、機械原理與零件,以及機械的操作方法、維護方法等等,可以說是一門既注重理論性又注重實用性的課程。中職學生對于《機械基礎》課程的學習需要去大量理解與記憶許多知識點與知識理論,并且還要根據一些機械繪圖、工程學原理、力學原理以及材料學原理等知識來對這門課程進行輔助學習;因此可以說,中等職業學校《機械基礎》課程是一門學習難度較大的課程,它對學生的理解能力、思維能力、想象能力以及動手能力等的要求都比較高。然而,中職學生的整體文化底子與學習能力等相對來說都比較薄弱,很多中職學生在過往階段的學習中都并沒有找到良好的學習方法、養成良好學習習慣,因此其對機械基礎課程的學習將會感到更加困難。所以,中等職業學校《機械基礎》課程教師必須要找到正確科學的并且適合于中職學生實際情況以及符合當前社會發展形勢的教學方法來進行《機械基礎》課程的教學,要在教學過程中大力激發學生的學習興趣與學習熱情,鼓勵學生進行自主學習與實踐,從而有效提高教學質量與教學效率,讓每一位學生都能夠牢牢掌握住機械基礎知識,并能夠將之運用到實際機械操作當中,做到活學活用、善于創新。只有這樣,才能夠真正為我國培養出更多的專業型機械技術人才。
二、目前我國中職機械基礎課程的教學當中所存在的問題
1、教學模式過于單一
目前我國仍然有很多中等職業學校《機械基礎》課程教師在這門課程的教學過程中采用傳統的灌輸式教學模式進行教學,這種教學模式過于落后和單一,往往只是教師在講臺上講而學生在底下聽講和劃重點,而根本不能夠保證教學效率。在灌輸式教學模式之下,很多學生因為授課內容的枯燥與乏味而在課堂上聽得昏昏欲睡或者去做其他與學習無關之事,而教師也因為學生的聽課不認真與配合不積極而講得缺乏激情,久而久之便形成了一個不良循環,使教師失去了教學的動力、學生也失去了學習的動力,非常不利于教學工作的進一步展開,也不利于學生對知識的掌握與應用。
2、考核方式過于單一
目前我國大部分中等職業學校《機械基礎》課程教師對于學生學習《機械基礎》這門課程的情況都僅僅是以考試這種形式來進行調查,這種考核方式完全只關注于學生應試成績的好壞,其考核內容太過單一。中等職業學校《機械基礎》這門課程是中職機械專業的重要專業基礎課程之一,這門課程不但非常注重學生對于理論知識的理解與記憶,同時也非常注重學生對于理論知識的應用能力;然而學生對于理論知識的應用能力這一點通常是在考試試卷中無法體現出來的,因此傳統的單一的考核方式并不能真正評價出學生的真實學習水準,因而也無法令教師準確根據學生的實際學習情況而對其進行有針對性的教學,這在一定程度上抑制了中職機械基礎課程教學工作的發展。
三、提高我國中職機械基礎課程教學效率的有效方法
1、采用探究式教學方法進行教學
探究式教學法是提高中等職業學校《機械基礎》課程教學效率的有效方法之一。中職《機械基礎》課程教師應當在實際教學過程中認真設計教學方案,并可以讓學生分組進行相關研究課題的選擇,然后教師再積極指導學生進行課題研究的規劃,引導學生通過自主探究與實踐來進行課題問題的解決,從而培養學生的自主學習能力與實踐應用能力。另外,教師還應當在學生分組進行課題研究的過程中給予學生一些適當的指導,在學生遇到難題難以解決時給予學生一些具有啟發性的回答,這樣一步步引導學生去自主尋求問題的最終解決方案。再者,在每個小組的課題研究完畢之后,教師還應當逐一對其進行一定的合理評價,并且在評價時要以鼓勵為主,從而激發出學生更多的學習積極性與學習熱情;再就是教師的評價不能只注重學生的研究結果,更也要注重學生的研究過程。總而言之,利用探究式教學法進行中等職業學校《機械基礎》課程的教學,能夠充分體現出學生在學習過程中的主體性地位以及教師在教學過程中的主導性地位,并能夠有效提高學生的各方面綜合能力,是一種很好的教學方法,值得廣大中職《機械基礎》課程教師在實際教學中大力推廣應用。
2、采用開放式實驗教學法進行教學
開放式實驗教學方法是提高中職機械基礎課程教學效率的另一大有效方法。中職機械基礎課程是一門理論性與實用性并重的課程,它非常注重實踐教學,而實踐教學的其中一方面就是實驗教學。中職學校應當充分開放機械實驗室讓學生進行自主實驗探究,并且這種開放應該是多元化的,也即是不能僅僅是時間與空間上的開放,更也要是教學方法與教學內容上的開放。中等職業學校《機械基礎》課程教師應當多鼓勵學生在課下時間去實驗室進行一些機械性能測試、機械模型制作以及機械實物操作等的實驗,讓學生充分利用課余時間來更加深入了解機械知識,并通過這些比較具有趣味性的實驗來激發學生的研究興趣與學習興趣。開放式實驗教學法的應用可以將實驗室內的有限資源進行更多的拓展與延仲,從而讓學生體驗與了解到更多層面與更多范圍的知識;并且學生還可以在開放性的實驗室中根據自身的能力、特長以及興趣等來自行選擇適合自己的實驗內容,使自己的個人能力能夠得到更加充分的發揮與展現。因此,開放式實驗教學法也是一種很好的中職機械基礎課程教學方法,同樣值得廣大教師在實際教學中積極應用。
3、采用多媒體案例教學法進行教學
采用多媒體案例教學法進行教學也是提高中等職業學校《機械基礎》課程教學效率的有效方法之一。隨著全球信息時代的到來,我國的信息技術與計算機技術也正在迅速發展,而同時其在教學工作中的應用也越來越廣泛。現如今,越來越多的教師開始在課堂上采用多媒體技術進行教學,中等職業學校《機械基礎》課程的課堂教學也不例外。通過多媒體案例進行中等職業學校《機械基礎》課程的教學,能夠有效改善過去傳統的“教師講述、學生聽講”的單一教學模式,而將教學內容變得更加直觀與形象,讓學生更加容易理解其知識內涵。教師在中職《機械基礎》課程的教學當中,可以利用多媒體軟件進行一些虛擬機械的動態演示,例如可以通過多媒體給學生直觀生動地演示出曲柄連桿機構的急回特性與死點位置等,以方便學生的觀察與理解。
結語:
綜上所述,中等職業學校《機械基礎》課程的教學應當注重對學生創新能力與實踐能力的培養,教師應當通過各種各樣的途徑引導學生充分利用現有的教學資源,積極參與自主學習探究,并將課本中的知識學以致用。教師只有找到正確與合適的教學模式,才能夠有效提高中等職業學校《機械基礎》課程的教學質量與教學效率,從而力求將每一位學生都培養成為符合現代社會發展需求的高素質專業型技能人才。
【關鍵詞】機械制造技術課程 合作
探究方式 應用
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2012)07C-
0191-02
機械制造技術課程是高職高專計算機輔助機械制造及數控加工、數控維修技術專業的一門重要的技術應用型課程,同時也是培養機械制造加工崗位(群)基礎能力的一門核心課程。該課程特點是內容多,集合金屬切削原理與刀具、金屬切削機床、機床夾具、機械制造工藝等多門課程內容,同時理論性與實踐性強,教學內容抽象。該課程的目標是:通過學習,學生具有編制和實施中等復雜零件工藝規程的能力,并具有初步分析加工質量問題的能力,以及選擇、使用、維護與調試一般工藝設備的能力。
一、機械制造技術課程教學中存在的主要問題
機械制造技術課程在以往的教學環節中,主要存在以下的問題:
第一,教學方法單一。作為傳統的制造類課程,機械制造技術課程的教學以理論為中心,案例教學、現場教學較少,過分強調知識系統化,以教師傳統授課為主,學生為被動式學習,學習興趣不高。例如,很多老師在進行講授的過程中僅僅依托課堂,授課依據課本,缺乏實例與新意,難以調動學生學習機械制造課程的積極性。
第二,重理論,輕實踐。理論講授占用大量學時數,實踐性環節弱,學生缺乏動手操作機會。加之課程內容抽象,實踐性強,理論難以聯系實際,學生學了往往很快忘記。機械制造是以實踐為基礎的課程,很多老師往往只重視理論部分,而缺少帶領學生參與機械制造過程的授課經驗,學生往往能聽懂課本,但在實踐中缺少必要的動手能力,不利于培養動手能力強的學生,也脫離了學生就業的基本要求。
第三,學生解決實際問題能力不足。課程考核只注重理論考試結果,學生分析問題、動手解決問題的能力得不到有效培養,實施實際工程項目的能力較弱。由于過分強調課本,不重視動手能力,依據調查反饋來看,很多學生在實習或者畢業后往往很難在短時間內適應工作,缺少必要的解決實際問題的能力。
二、合作探究學習及其優勢
合作探究學習是指學生在教師指導,為了完成共同的任務,以學習小組的形式,開展的有明確責任分工的互助學習活動。它以學生為中心,在嘗試對問題解決的過程,運用所學知識、技能的獲取新知識,提升能力,形成新的價值觀。
在合作學習中,注重學習的過程和學生的實踐與體驗,通過建立適當的教學評價方式,教師既要關注學生知識技能的掌握情況,也要關注學生探究的過程中表現出來的創新能力、實踐能力、與人合作的能力以及健康的情感、積極的態度、科學的價值觀等方面的表現,以科學合理評價促進學生的發展。同時,合作探究學習還具有以下優勢:其一,可培養學生動手能力,使學生參與到小組任務中去,將日常的課本知識聯系應用到解決實際問題的過程中來,老師也可以就合作探究學習給予一些動手能力要求高的任務讓學生去完成,讓學生自己尋找探索解決問題的新方法和新思路,培養學生獨立思考的能力,提升學生的學習能力。其二,可以培養學生的團隊意識。現代社會的工作離不開團隊的配合。學生在參與合作探究學習中,會自然性地加入到團隊一起完成任務的過程中去,通過分工合作完成學習任務的過程,可以加深學生對于課本知識理解的同時,認識到團隊的力量,積極地參與機械制造的學習,為以后的工作打下良好的基礎。
合作探究學習可激發學生學習興趣,促進學生自主學習,充分挖掘學生潛能,是機械制造技術課程適宜采用的教學模式。
三、合作探究的教學方案在機械制造技術課程的實施
基于機械制造技術課程教學存在的問題,必須在課程的教學內容及教學模式等方面進行改革,促進學生專業技術應用能力、實踐能力及創新能力的培養,以滿足培養高技能型人才的要求。
(一)機械制造技術課程教學任務設計
根據課程目標,“以就業為導向”,對機械制造技術課程的教學內容進行相應改革。根據機械加工崗位群的工作過程和職業標準,以零件工藝規程為主線,設計5個學習情境,學習情境下設置若干典型的工作任務,如表1所示。
(二)合作探究的教學方案在機械制造技術課程的實施步驟
根據課程教學內容,進而確定基于工作任務的課程教學方案為:以典型零件的工藝規程編制和實施加工為主要工作任務展開教學,在教學過程中,通過給學生布置工作任務,讓學生分組進行方案的設計,根據所制定的工藝規程完成零件的加工。具體實施步驟如下:
1.創設情境,任務引領(驅動)。創設學習情境,下達任務。學生工作任務是依據崗位工作過程而設計的,學生所學所設計所加工的零件,必須是工作過程中的典型零件。以任務來調動學生的參與的熱情和積極性,是合作探究學習的前提。
2.問題探究,小組討論。確定工作任務后,學生按照“同組異質”原則進行分組,一般按照5~8人為一組,組內成員合理分配工作任務。在小組活動中,教師觀察學生活動,提供必要的指導和引導,為學生提供相應的學習資源;學生的角色則為學習活動的責任者。在理論和實踐并重的工作任務中,如對于圓柱心軸的工藝規程的編制,學生要利用所學的工藝、刀具、機床基礎知識,對零件進行工藝分析,再依次確定零件各表面的加工方法,選擇定位基準,確定零件的加工順序,并選擇各工序的刀具、機床和切削用量。整個設計環節,期間要收集大量相關的工藝和工裝設備的信息,通過課上和課下的討論和分析,不斷解決新的問題來使促進設計的繼續進行。在小組活動中,學生學會了運用工藝手冊等圖書資料獲取信息,初步學會綜合分析的方法,并培養了交流與協商能力、團結協作能力,為將來走上工作崗位建立良好的關系奠定基礎。
3.問題解決,小組展示。為確保小組任務的順利圓滿完成,小組中的每個人不僅僅為自己的任務負責,也要為小組的其他同伴的任務提供必要的幫助,組長要不定期地評價共同任務的完成情況,以及監督成員的完成情況。各小組工藝規程制定好后要用文字及幻燈片的形式進行演示和進行分析演說,充分展示自己的獨特性和表達能力。每一小組還要根據制定的工藝規程,在“教、學、做”一體的院內實訓基地內,加工制造零件,以零件的加工質量的高低衡量小組學習活動的效果。通過加工零件的實踐,學生在“做中學,行動中學”,加深了對知識的理解,獲得了更多的動手操作的機會,同時通過加工出合格零件,體驗到了成就感。
4.問題歸納,合作評價。每組零件加工結束,學生對本組零件加工質量進行分析,教師對好的工藝方案進行點評,對不合格的零件分析其問題產生的原因,并以工廠實際制造的零件加工規程為例,逐一分析講解工藝規程制定的理論依據,使學生掌握制定該類零件工藝規程的方法和原則。由于小組任務是學生主動參與和探究的過程,因此評價的環節不僅要評學生的完成的成果,同時也要評價教學過程中的形成性成果。根據正面評價、重視過程和體驗的評價原則,采用學生自評、各組互評、教師評等方式,評價學生在合作活動中的學習態度、合作精神、探究精神和學習能力。教會學生作自我評價,教師立足運用發展的評價理念,運用多元的評價觀念,評價學生在整個學習過程中的閃光點,促進學生自我反思、自我教育的能力的提高,通過評價促進學生的素質的提高。
機械制造技術課程實施教學改革以來,取得了一定的階段性的成果:學生增強了團結協作、共同完成任務的能力,學習團隊形成了和諧的學習氣氛;學生問題意識得以培養,自主分析和綜合解決實際工程問題的能力得以提高;學生變得愛動手操作,在學習全過程中體驗到了挫折與成功,也學會了自我反思和改進。“以學生為中心”的合作探究學習的教學模式在機械制造技術課程的初步嘗試,為教學質量的提高提供了可貴的教學經驗。
【參考文獻】
[1]王坦.合作學習——原理與策略(第一版)[M].北京:學苑出版社,2010
[2]張華.論研究性學習課程的本質[J].教育發展研究,2001(5)
[3]韓立福.論“先學后導—問題評價”有效教學模式[J].教育理論與實踐,2009(4)
【基金項目】2011年新世紀廣西高等教育教改工程項目(2011JGB265)
關鍵詞:目視管理;視覺感知;教學模式;課堂管理
作者簡介:陳曉(1982-),女,福建莆田人,北京信息科技大學機電工程學院,講師;王(1966-),女,河南鄭州人,北京信息科技大學機電工程學院,教授。(北京 100192)
基金項目:本文系北京信息科技大學2010年度教學改革項目(項目編號:2010JG06)、北京市精品課程建設項目“機械制造技術基礎”的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)02-0048-02
近年來,為了滿足機械工業發展對人才的需要,國內外各高校的機械專業課程開設門類均在增加。該專業所要求學分一般要在180~200學分以上,其中理論課至少在150~170學分以上。[1]一方面,學生面臨學分要求高、課程學習任務繁重等問題,往往導致學生以應試的心態消極學習。另外,由于自主掌握時間的減少,導致課外發揮的空間減小,不利于創新能力的開發。另一方面,由于課程門類的增多,每門課的學時又在相對減少,如何在相對較少的學時內完全掌握課程各章節相關知識點,并設計課堂討論環節促進學習交流,避免單向知識灌輸,成為擺在學生面前的首要問題。因此,如何使學生課上產生興趣并且記憶與理解大部分課程內容十分重要。
本文討論了將目視法運用于課程教學中,通過實現視覺上的直接感知,培養并激發學生的學習興趣。
一、視覺信息激發學習興趣
偉大的科學家愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師。”當學生對本專業知識發生興趣時就能夠積極主動、心情愉快地學習。國內外專家們對各個領域的興趣機制進行了實驗研究,其中美國學者Paul J.Silvia提出了興趣的“新穎性—復雜性和可理解性”評價模型。該模型表明,興趣來自于對事件的兩種評價。第一個評價是事物的新穎性或復雜性,即事物具有新鮮的、出乎意料的、復雜的、難以處理的、令人驚奇的、神秘的或模棱兩可的等特性。第二個是事物的可理解性,也被稱為個體的因應能力評價,因為它關涉人們是否有技巧、知識和資源應付事件的評估。總之,如果學生認為某種事物是新鮮的或復雜的和可以理解的,他們就會認為該事物是令人感興趣的。[2]因此,如若教師在授課過程中能夠充分展示所傳授知識的新穎性與可理解性,那么就能夠最大程度激發學生的學習興趣。
視覺是人類最常用的感知器官,各種鮮活的視覺感知信息能夠讓人直觀地理解抽象的概念與理論,進而達到激發學習興趣的目的。在日常活動中,人們是通過“五感”(視覺、嗅覺、聽覺、觸摸、味覺)來感知事物的。但是其中最常用的是“視覺”。據統計,人的行動的60%是從“視覺”的感知開始的。在此基礎上發展的目視管理法,通過展示視覺類教學素材能夠使得抽象的概念與理論便于理解,進而達到增強學習效果的目的。
二、目視法在教學中的運用
目視法利用形象直觀而又色彩適宜的各種視覺感知來提高課堂教學的效果,需要大量的教學素材(如圖標、圖片、動畫、視頻等)。由于不同素材在不同學科教學中的適用度不同,因此本文將目視法在教學中的應用分為多個層次,并以目視法在機械制造技術基礎課程教學中的應用為例說明其應用的方法。
1.圖表、符號
圖表、圖形在信息可視化中扮演重要的角色,它能夠使信息的表達鮮明生動,明確地顯示相互關系、直接專注重點。一方面,圖表、圖形能夠將知識信息變得更加有趣、吸引人、易于閱讀和評價。另一方面,相對于以板書展示對知識的梳理,圖表的方式則將知識梳理內容彩色立體化,將單調抽象的概念、工作原理、工作流程等信息直觀、形象地“可視化”,并加強顯示知識結構以及知識點之間的相互關系。此外,機械系統簡圖中諸多的常用結構簡圖和運動副聯接符號等用以表達實際中復雜結構的簡化模型,利于學生理解并構筑立體框架。
2.圖片(畫面)
由于畫面具有以形傳義的特點,既能夠呈現知識信息又產生視覺美感,兩者不分離。在機械專業學習中,如“機械制造技術基礎”中大量介紹刀具種類、車床等各類普通機床、數控機床以及夾具與定位元件等。在沒有直觀認識的情況下,進行大量的結構以及設計原理的講解大大增加了學生理解課堂內容的難度。而局限于實習或是校內實驗設備的條件,完全展示所有類型基本無法實現。因此,可以采用圖片傳遞需要介紹的知識信息。通過圖片形式展示現有機床或刀具產品,使其具有新奇感、新鮮感與趣味感,能夠激發學生對未知內容的求知興趣,從而激發需求感,再通過詳細講解設計原理與結構組成,讓學生將圖片信息與解說信息相結合。由于圖像信息結合講解信息,其刺激強度增大,能夠使學生大腦加工時間持久,即增加了記憶過程的刺激時間和強度,最終取得更好的記憶效果。
但是在運用圖片傳遞知識信息時需要注意以下幾點:一是僅有圖片信息。雖然畫面具有以形傳義的特點,但是對于專業知識的學習,圖片所傳遞的信息如果沒有相應講解,往往無法讓學生理解知識內容,變為僅僅激發求知興趣。二是圖片信息量大。由于大腦對信息加工是在短期記憶中進行的,而短期記憶的容量有限,約為5~7個組塊。因此畫面上信息量過大,學習者會感到吃力。所以應適當安排圖片信息量,避免海量信息的出現。[3]
總之,對于機械專業學習中涉及到眾多學生無法接觸到的先進設備、生產線以及復雜件,通過大量的現場和實物圖片展示提高教學內容的新穎性,能夠更加有效地傳遞知識信息,改善教學效果。
3.視頻、動畫
運用視頻與動畫等動態教學資源能夠真實地反映機械系統的實際運轉情況,透徹展示其抽象的工作原理,使抽象枯燥的知識具體化、趣味化。例如,在機械制造技術基礎中,通過展示機床加工零件的工廠實際操作視頻,講解機械加工中主運動、進給運動與切削運動,不僅能夠讓學生直觀地理解各類運動的概念與區別,而且能夠將機械加工中切削用量、切削速度、進給量等加工參數具體化、形象化,便于學生記憶,建立理論計算與實際運用之間的聯系。
可控動畫的制作實現了授課時直接依據教學內容控制動作。例如,在介紹刀具角度的參考系時,可運用動畫演示多角度展示正交平面、法平面和假定工作平面的組成與相互位置關系,比二維平面的介紹更加容易讓學生理解。
展示機械學科最新發展的視頻資料既增加了學生的知識面又可提高學習興趣。在介紹普通機床、掌握其基本工作原理和機械結構等內容的基礎上,展示各類目前世界先進的機床及其相關技術,促進學生接觸專業相關的前沿技術,引導學生主動關注專業領域的新近發展,激發學生參與交流與討論的熱情,利于改變學生對于課本知識陳舊的印象。
4.實踐性教學環節
近年來,CDIO工程教育模式發展成為國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)。其理念系統地提出了讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。我國工科的教育仍存在重理論輕實踐、強調個人學術能力而忽視團隊協作精神、重視知識學習而輕視開拓創新的培養等問題。通過學習和借鑒CDIO的教育模式、教育理念,要重視培養學生的基本實踐能力、專業實踐能力與研究創新能力。我校從多方面強化實踐性教學環節,包括課程實驗、專業實習、課程設計、畢業設計等。
課堂實驗使學生將課堂教學內容通過實驗加以理解與掌握。在課堂教學中有針對性地設計測量或分析實驗。讓學生在學習中直觀地了解機械設備各零部件的幾何結構特點,如車刀幾何角度測量實驗有利于學生更好地理解刀具幾何參數等;掌握機械設備各零部件的性能,如機床靜剛度測定實驗利于學生擺脫抽象且復雜的力學分析,從所測得的變形與偏移中理解機床主軸系統中力與變形的關系。
專業實習使得專業知識與生產實踐相結合。在生產實習中,學生通過相對長時間地進入生產環境,觀摩典型零件的加工工藝、接觸真實的生產的流程,以鞏固加深專業知識。因此,在專業實習之前應完成相關專業知識以及基礎知識的學習,并在專業實習中,在生產現場隨時給予必要的輔導,增強實習效率,避免出現走馬觀花的情況。
課程設計是學生綜合運用本科目知識完成設計任務的教學環節。在該環節中,學生通過查閱專業技術資料進行機械產品以及工藝設計,在教師的指導下獨立完成設計任務,不僅能夠更好地掌握和加深理解本課程的基本理論、方法,而且培養了創新設計的能力,檢驗了掌握的專業知識以及動手能力。
畢業設計是總結性的實踐教學環節,在所有實踐教學環節中用時最長,是唯一能夠讓學生綜合應用所學各科理論知識技能并且聯系生產實際進行全面而系統的練習。
三、目視法教學效果
1.引導學生積極思考
圖片容易給予學生聯想的空間,思考其所要傳達的信息,并聯想前后的知識關聯度,將問題隱含于圖片中,避免單純地提問回答,鼓勵學生大膽聯想,易于引導學生積極思考,并增強師生在課堂中的交流與互動。
2.激發學習興趣
展示學科發展歷史與現狀的圖片與視頻,如機床發展史、高精密機床等,激發了學生學習機械制造技術基礎的興趣;設置課程實驗,如刀具角度測量等,通過接觸刀具實物培養學生對于刀具結構及相關概念、工作原理的感性認識,培養學生的形象思維能力。
3.便于理解記憶
文字記憶方式,信息單一,記憶效果差;圖標記憶,口述理解;歸納綱要的理解與記憶;目視法將具有刺激強度的視覺資料適當引入到教學中去,提高了知識傳遞效率;視覺與聽覺等多類信息的同時傳遞能使學生大腦加工時間更加持久,以取得較好的記憶效果。
4.提高專注度
過多的文字與教材展示往往造成視覺疲勞與注意力的分散。而圖片、圖表、視頻等元素通過豐富的色彩與動感度,其信息形式的刺激強度大,能夠營造良好的思維環境,吸引學生融入到學習情境中,提高學生課堂學習的專注度。
四、結論
目視法教學所依據的理論基礎和試驗均已在心理學與管理學等多個學科中得以發展。因此,將目視法廣泛并深入地應用于教學中利于培養學生學習的積極性,激發其學習興趣,并易于將枯燥及難于理解的教學內容轉化為具體生動的形式,能夠充分展示所傳授知識的新穎性與可理解性。
參考文獻:
[1]龐思勤.中美機械專業課程設置與人才培養模式比較研究[J].中國大學教學,2007,(11):87-91.
[2]張永忠,胡海青.興趣的心理學研究及其對課堂教學的啟發[J].教學與管理,2011,(12):17-18.
關鍵詞 課程設計 質量 機電專業
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
1 機電專業課程設計的重要性
機電一體化技術不是機械技術與電子技術的簡單疊加,而是二者的有機結合。一直以來由于在基礎課與專業課教學中缺乏機電知識綜合運用能力的培養和訓練,學生在學習了機械設計、機械制造和電子技術、微機原理與應用等基礎課程以及數控技術、機電一體化技術等專業課之后,仍然不能很好地將機、電的知識融會貫通,不能很好地將所學知識運用于實際生活生產中的機電一體化系統的綜合設計,遇到這類問題常常無從下手,存在不少困難。
機電專業課程設計是一個重要的實踐性教學環節,一般安排在控制原理、數控技術、機電一體化技術等專業課學習之后。要求學生能夠綜合運用所學過的機械、電子、計算機和自動控制等方面的知識,獨立進行一次機電結合的設計訓練,主要目的是:①②
(1) 承上啟下。在學習完相關專業課和即將進行畢業設計之前,初步建立“系統設計”的思想,以及相關能力的培養,為畢業設計奠定基礎。
(2) 結合生產生活中的機電產品,學習機電系統總體設計方案的擬定、分析與比較的方法,進一步提高學生對本專業重要性的認識。
(3) 通過對機械系統的設計,掌握幾種典型傳動機構、導向機構及執行機構的工作原理、設計計算方法與選用原則。如齒輪/同步齒型帶減速裝置、蝸桿副、滾珠絲杠螺母副、直線滾動導軌副等以及相應機構的消間隙方法及裝置。
(4) 通過對進給伺服系統的設計,掌握常用伺服電動機的工作原理、設計選擇方法與控制驅動方式。如步進電機、交流伺服電機、直流伺服電機等。
(5) 通過對控制系統的設計,掌握一些典型硬件電路的設計方法和控制軟件的設計思路。如控制系統選用原則、CPU選擇、存儲器擴展、I/O接口擴展、A/D與D/A轉換配置、鍵盤與顯示電路設計等,以及控制系統的管理軟件、伺服電動機的控制軟件設計思路等。
(6) 通過對機床夾具的設計,充分了解夾具在保證加工精度和提高生產率方面的重要性,掌握典型夾具的工作原理、設計計算和定位分析與選用原則。如數控鉆床工作臺設計、數控銑床工作臺設計、箱體端蓋鉆锪孔鉆模設計及動態仿真、車床撥叉兩個25孔鉆模設計及動態仿真等。
(7) 通過對機電產品零件生產工藝設計,掌握一些典型零件的加工工藝規程設計的內容及步驟,工藝路線擬定的方法和步驟。如CA6140型車床主軸箱箱體工藝路線設計、軸類零件數控仿形加工、型腔零件數控仿形加工等。
(8) 培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。
(9) 鍛煉提高學生閱讀應用手冊和標準、查閱文獻資料以及撰寫科技論文的能力。
2 提高機電專業課程設計質量的方法
2.1 選題
選題是決定專業課程設計質量的關鍵。題目的內容應該圍繞機電一體化技術,難度和工作量要適中,既不要太難太大,拿到題目后使學生無從下手;又不要太易,照葫蘆畫瓢即可以完成。而應該使同學們能夠在3~4周的時間中綜合應用所學過的課程知識,同時查閱相關工具書及文獻資料,通過總體方案論證、設計計算、選型、三維繪圖及裝配,論文撰寫,最終完成題目的內容。近幾年我院對機電專業課程設計的題目逐步進行規范,機電專業課程設計的對象主要結合生產生活中的機電產品(系統),分為機電產品生產工藝設計、機電產品制造夾具設計、機電系統進給伺服系統設計等三個主要方向。通過課程設計完成可以使學生有一定的成就感,進一步提高對本專業的學習興趣。設計的機電產品主要有(下轉第190頁)(上接第169頁)CNC機床、工業機器人、三坐標測量機、自動雕刻機、全自動洗衣機、果蔬自動烘干機等。
2.2 質量控制
2.2.1 規范課程設計過程
整個課程設計包括:確定題目及任務書、學生選題及進行課程設計、成績評價。其中任務書包括:題目,主要完成內容及具體工作量(說明書字數及設計圖紙大小、數量)。課程設計的時間一般為3~4周,指導教師根據具體題目進一步安排學生詳細的進度安排,并督促學生按期完成進度任務。具體執行時為保證質量主要采取以下措施:
* 一人一題;同一題目不同參數可以擴展至兩題;
* 必須有設計圖紙(裝配圖和(或)零件圖,或工藝流程圖、工序卡);
* 提高、規范機械制圖能力,圖紙嚴格按機械制圖標準、規范執行。其中,裝配圖要求:結構、投影關系、剖面、標題欄格式、配合、總尺寸、技術要求、線條、字體、字號、標準件標注及國標等;零件圖要求:結構、投影關系、剖面、標題欄格式、尺寸、公差、粗糙度、材料、熱處理等以及技術要求、線條、字體、字號等;
* 認真撰寫設計說明書。設計說明書要求清楚地敘述整個設計過程和詳細的設計內容。內容一般不少于10000字符,要求條理清晰、圖文并茂、符合國標。
2.2.2 規范成績評價賦分標準
成績評價應能充分反映課程設計的全過程,目前我們制定的專業課程設計賦分標準如表1所示。
從表1可以看出,成績評定既包括學生的主觀態度,又包括其完成的具體內容情況。
課程設計結束后,教研室根據指導人數,每名教師抽取所指導學生的20%比例,由全體指導教師組成小組,對設計內容、結果、教師給分等進行集體評議,以使課程設計成績評定更加合理。
通過規范課程設計選題、規范課程設計過程、規范課程設計成績評定,使我院的專業課程設計質量明顯提高,為同學們后續的畢業設計奠定了良好的基礎。
注釋
[關鍵詞]課程設計 試卷庫 學生創新大賽 CDIO
綜合素質教育和創新能力的培養是新世紀高等學校人才培養和教學改革的主要目標,機械類專業人才培養和就業是直接面向機械工程的主戰場,顯然具有強烈的工程背景和鮮明的機械特色,隨著科學技術的迅猛發展和知識更新的快速變化,原有傳統的教學模式已不能適應當今社會對高素質、創新型人才培養的需求,所暴露出來的缺陷也非常明顯,特別是重理論、輕實踐,工程意識淡薄,導致創新動力不足。為此,探討、研究如何圍繞和重視工程意識下創新能力培養,進行課程改革,以適應時代的需要,為社會輸送合格人才,顯得十分重要和迫切。近幾年來,為了培養同學們的創新意識和能力,我們已在相關方面做了大量的卓有成效的嘗試和改革。
一、探索創新考核模式,并在教學過程中實施
從2011年起,我們就以機械設計及理論平臺課程群為切入點,包括《機械原理》、《機械設計》、《機械設計基礎》、《精密機械設計》等課程,對工科課程考核方式的改革做以探索,使之克服現有考核方式的缺欠,形成一套切實可行的、與用人單位的要求接軌的、以考察能力而不是考察知識為主的考核系統。這個考核系統包含的題目沒有唯一正確的標準答案,也不是客觀的標準化考試。教師根據具體需要選擇閉卷、開卷、閉卷和開卷混合、小論文、小設計、口試、實驗、參與科研、實地調查等多種方式。像實驗、論文、設計、口試、參與科研實地調查等,均可適當采用等級制;增加平時考試的次數和在總成績中所占的比例;改變一門課程結束時進行一次考試的習慣做法。教師在課堂教學的過程中有意識地隨時觀察和記錄學生的學習表現,通過面談、正式作業、項目調查、書面報告、討論問題、寫論文等方式對學生的學習進行即時的和全面的評價。
通過詳實的企業調研,編制了包括《機械原理》、《機械設計》、《機械設計基礎》、《精密機械設計》各20套考題的試卷庫;選定各課程中近10種小論文的題目;選定近100道來自生產實際的口試題。并把這種考核內容和考試模式在教學中試點應用,學生普遍反應這種考核模式擯棄了單純的死記硬背,對學生的理解能力、創新能力的培養起到積極作用,使得“校園人”和“社會人”自然銜接,縮短“斷乳期”。
二、更新傳統課程設計模式
《機械設計課程設計》是機械設計課程的后續必修課,對多門課程起到融會貫通的作用。傳統的課程設計模式是老師指定題目,學生按步驟計算,最后成圖。由于設計時間短,學生對方案的修改很排斥,更無法做到多種方案比較。我們采用的方法是:讓一部分學生從學期初就開始用C、VB等計算機語言,進行參數化設計,把課程設計中耗時多的模塊譬如:帶傳動設計、齒輪設計、軸的設計編成參數化設計程序,學生利用編制的程序輸入原始參數,原來齒輪設計需要兩天的計算量,現在則需要十幾分鐘,這樣就使改變參數帶來的重復計算工作量大大降低,學生可以做出多種設計方案,實現方案的優化。
三、基于CDIO理念的課程教學體系
為了加強學生的學習技能、溝通技巧、管理能力、領導才能、實際應用能力和團隊合作能力,我們在《機械原理》課程教學中引入了CDIO(構思、設計、實現和運作)工程教育模式,在課堂教學中增加了基于功能原理方法論的機械系統設計知識點;隨課堂教學的進展,同步了22個設計題目,每4或5個人組成一個設計組,組內按設計任務進行合理分工,課程結束時,提交了設計結果(包括設計的三維數字模型、仿真模型、設計報告)。通過基于項目的學習方法,同學們一方面掌握了理論知識,同時也鍛煉了解決實際工程問題的能力和團隊合作的能力,取得了良好的教學效果。
四、指導學生參加各種創新大賽,取得豐碩成果
機電學院的學生參加大賽由來已久,繼山東省機電產品設計大賽之后,從2011年,我們又牽頭組織學生參加全國信息技術應用水平大賽,此項賽事是教育部主辦,每年參賽規模大,參加學校多,對學生的創新能力培養有很大好處。2011年,我們獲得最佳指導教師獎3項,優秀指導教師獎2項,全國二等獎3項,全國三等獎5項,全國優秀獎9項;2012年,獲得最佳指導教師獎5項,優秀指導教師獎5項,全國二等獎4項,全國三等獎7項,全國優秀獎5項。煙臺大學連續兩屆獲得優秀組織獎。對此項比賽,學校給予了充分的肯定。
綜上所述,我們針對學生學業能力的評價,創建了一種多層次多視角的以能力為主和知識為輔的綜合考核系統,對學生的理解能力、創新能力的培養起到積極作用;我們在傳統的機械設計課程設計中引入計算機輔助技術,培養了同學們在傳統機械設計中應用現代信息技術的能力,加強了與工程實踐的接軌;2006--2012年學科組指導學生參加全國機械創新設計大賽和山東省機電產品創新設計大賽,獲得諸多獎項;2011-2012年組織學生參加全國信息技術應用水平大賽,獲得多項優秀指導教師獎和學生國家級獎、省級獎,我們通過把大學生機電產品創新設計大賽、信息技術大賽等各種創新設計競賽作為檢驗教學效果和學生能力培訓的一個平臺引入教學過程中,從而加強了學生基礎知識和實踐能力的培養;在課程教學中引入基于項目的學習理念,加強學生的學習技能、溝通技巧、管理能力、領導才能、實際應用能力和團隊合作能力的培養。總之,成果所解決的問題正是當前高等教育面臨的應試教育與素質教育之間轉變的重要問題,我們通過創新性教育和教學不僅提高了學生的動手實踐能力和創新的積極性,而且對于進一步深化機械本科教學改革、加快創新型人才的培養步伐、全面推進創新教育理念都是具有深遠意義的。
[參考文獻]
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論文關鍵詞:PLC;項目法;教學設計;組織實施;考核評價
可編程控制器(PLC)是自動控制技術、微計算機技術和通信技術相結合的通用工業控制裝置,目前已被廣泛地應用于機電一體化、工業自動化控制等各個領域,被譽為現代化工業生產自動化的三大支柱(PLC技術、機器人、計算機輔助設計和制造)之一。基于PLC廣闊的發展空間,PLC課程已成為高職院校的機電、電氣類等專業的核心課程。
PLC課程實踐性、應用性較強,強調理論知識和技能訓練并重。傳統的教學方式是依照教材,按基本工作原理、基本指令、基本應用、基本操作的順序進行理論講授和實驗訓練。一方面由于高職生整體學習能力較弱,另一方面由于指令多而抽象,大多學生在學習過程中學了后面的就忘了前面的,對各指令的功能混淆不清,不能正確地理解與應用,學生學習的主動性和積極性差。為了改變這一狀況,采用“項目導向,任務驅動”的項目式教學,通過師生共同完成學習項目和學習任務,有效地提高了學生的實踐動手能力、分析問題和解決問題的能力,提高了教學效果與教學質量。
一、PLC課程項目教學法的整體設計
(一)確定設計思路
課程整體設計充分體現項目導向,任務驅動的思想,依據企業需求和崗位技能需求,遵循學生認知規律,將課程的教學活動分解設計成若干由簡單到復雜的項目和任務,以項目為單位組織教學,以典型任務為載體,引出相關專業理論知識,使學生在實踐操作過程中加深對專業知識、技能的理解和應用,培養學生的綜合職業能力。
(二)明確教學目標
確定PLC課程知識目標與能力目標,這是PLC教學的出發點,也是PLC教學的歸宿。具備PLC控制系統維護能力以及PLC程序設計能力是PLC崗位對PLC技術人員的核心能力要求。依據這一要求,高職PLC課程的知識目標是:使學生掌握可編程控制器技術的基本組成、工作原理及PLC編程軟件的使用,掌握PLC基本指令、應用指令及編程規則,掌握PLC基于梯形圖的常用的設計方法,掌握PLC應用系統的設計、安裝、調試和維護,并具備PLC的通信與網絡的基本知識。能力目標是:培養學生具備PLC安裝能力、硬件接線能力、常用指令的分析應用能力、PLC程序設計與調試能力、PLC控制系統設計、安裝、接線、調試及故障排除能力。進而實現培養學生學習的能力、分析問題和解決問題的能力及溝通協作的能力。
(三)設計教學項目與任務
PLC課程的項目與任務的設計即是教學內容的設計,它是課程設計思路和教學目標的具體體現。它即要符合企業和崗位技能需求,具有針對性,又要保持PLC知識的系統性與完整性。因此,可以將PLC課程按項目教學模式分為五個學習項目,即PLC基礎、基本指令及應用、常用應用指令及應用、PLC控制系統的設計、PLC的通信與網絡。然后詳細分解每個學習項目所包含的知識點和能力點,形成具體的學習任務。例如在項目四“PLC控制系統的設計”中,按邏輯設計法、時序圖設計法、經驗設計法、繼電器控制電路圖轉換設計法、順序控制設計法分別設計一個學習任務。任務有時也被稱為子項目。任務的選取要注意三點:一是盡量采用學生易懂的三相電動機控制及易演示的彩燈(交通燈)控制和機械手控制;二是盡量按由簡到繁、循序漸進的方式安排任務順序,并注意控制PLC課程的整體難度;三是各任務針對性要強,要能充分體現相應知識點的學習和相關能力的培養。
二、項目教學的組織與實施
科學地組織項目教學是實現教學目標的有效途徑。堅持項目導向,任務驅動的教學思路,按照“任務目標-任務分析-關聯知識-任務實施-擴展知識-能力測試-效果評估”的順序組織教學,實現完整的“教、學、做”一體化。以項目四中的任務“搬運機械手控制設計”為例,教學活動組織過程可以分成三個階段:
(一)準備階段
在一項新的學習任務啟動之初,首先要明確任務的目標,它決定著本次任務的教學方向,指引著師生教與學活動的開展。第二步是確定任務載體,任務載體應是實現任務目標最直接、最有效的途徑。在“搬運機械手控制”學習任務中,任務目標是掌握順序控制設計法,考慮到在搬運機械手手動、單步自動、單周期自動、連續自動多種工作方式中,連續自動控制最能突出順序控制設計的特點,所以選擇搬運機械手連續自動控制作為任務的載體。第三步任務分析,針對機械手連續自動控制,細致地分析機械手的工作方式、機械手每個工作步的控制要求及應禁止的誤操作,繪制出機械手自動工作流程圖。工作流程圖是順序功能圖的基礎,因此是這一步教學活動的重點內容。第四步是關聯知識即順序功能圖知識的學習,這是學生運用順序控制設計法實現機械手自動控制的理論基礎,學習的內容包括順序功能圖的組成、結構類型、順序功能圖與梯形圖的對應關系、根據順序功能圖畫梯形圖的方法等。
在準備階段,為保證知識的完整性,同時兼顧時間限制,任務訊息(任務目標、任務載體、任務分析)與相關知識主要由教師講授,教師是這一階段的活動主體,時間安排為2個課時。需要說明的是,如果將機械手每個工作步驟、自動流程圖、順序功能圖制作成動畫,用多媒體進行演示,將增加授課的趣味性、直觀性,提高教學效果。
(二)實施階段
在任務實施階段,學生是活動的主體。首先學生按2-4人一組,根據機械手控制要求確定輸入輸出元件,進行I/O點分配,設計外部接線,繪制機械手自動控制順序功能圖,初步設計PLC控制程序,這些活動由學生課外完成。教師負責布置任務,提供咨詢。第二步學生匯報,教師檢查評價。教學活動主要以師生共同討論的方式展開,著重對比置位復位指令、位移位指令、步進指令三種編程方案。步進指令在項目三“常用應用指令及應用”中有過初步的學習,大多學生可能并不熟悉,但不排除有好學的學生會應用它來編程。采用置位復位指令和步進指令編程的程序會較長,但邏輯關系清楚,而運用位移位指令編程的程序則顯得緊湊而簡捷,而且位移位指令在這里的妙用對學生更具吸引力。學生設計的每一種方案都應該得到教師的鼓勵,即使不完整或有明顯的錯誤。師生討論的主要目的在于確定方案、完善程序,時間安排為2個課時。第三步是程序輸入與調試。學生分組上機操作,教師進行指點和檢查。時間安排也為2個課時。對于提前完成的小組,可以安排他們先進入下一個環節,即機械手手動控制、單步自動、單周期自動控制設計。上機操作完成后,學生在課外完成程序設計與調試報告。第四步擴展知識的學習。在熟悉掌握機械手連續自動控制設計后,機械手手動控制、單步自動、單周期自動控制設計在教師指導下,也可以較快地被學生掌握,時間安排為1個課時。至此用順序控制設計法實現的完整的搬運機械手控制的學習基本完成,總計7個課時。對于學習能力較強的學生,教師還可以指導其將中斷指令應用于機械手控制中。
在任務實施階段,教師主要是營造學習氛圍,創設學習情境,提供幫助與咨詢,引導教學過程順利進行。
(三)評價階段
在這個階段里,需要做個能力測試檢查評估任務目標完成情況。教師可以布置用順序功能圖實現某些簡易的順序控制的作業由學生分組完成,根據學生作業評定成績。這一階段的師生活動均安排在課外。
由上所述,每個任務教學過程劃分為任務的準備、實施與評價三個階段,每個階段又細分為子階段,每個子階段所要進行的具體的教學活動不同,師生在各個階段所處的地位與作用也有所不同。
在PLC課程項目教學組織與實施過程中,教師還要注意三點:一是要選擇既能體現項目教學理念,又適合學校實驗實訓條件的教材,必要時可以自編教材;二是要充分利用現場教學、多媒體技術等方式生動直觀地進行講授和指導,使枯燥、抽象的PLC硬件系統學習形象化,使復雜、難以理解的PLC控制任務趣味化,有效地激發學生學習的興趣。三是項目教學中,學生不再是被動的接受者,不確定的因素會有所增加,如教學進度的減慢、學生掌握程度不一、專業知識涉及面擴大等,教師只有不斷提高教學能力和業務水平,才能較好地運用項目教學法。
三、項目教學的考核與評價
PLC課程項目教學的考核與評價是檢驗教學目標是否實現,判定教學效果是否達到預期的重要環節。在PLC課程結束時進行綜合項目考核,依據PLC項目實現的功能是否完整、設計方案是否最優、I/O接線是否正確、聯機調試是否按時完成、技術報告是否規范等五項指標,考核評定學生實踐動手能力、分析問題和解決問題的能力。但綜合項目的考核成績并不是學生學習PLC課程的最終成績,它在總成績里所占的比例是40%,另有60%是平時成績。PLC項目教學的評價堅持以下幾個原則:
(一)過程評價與結果評價相結合的原則。評價的活動滲透在教學的整個過程之中,課堂表現、活動小組中的表現、操作技能水平、各項任務完成程度等都是教師平時采分的內容。
(二)小組評價與個人評價相結合的原則。教師對小組的整體評價在于鼓勵團隊協作能力的培養,教師對小組成員個人的評價在于督促個人學習自覺性的培養。
(三)職業能力評價與職業基本素質評價相結合的原則。從學生所獲得的分析解決問題能力、學習能力、創新能力等職業能力,以及所培養的勞動紀律、安全操作等職業基本素質兩大方面進行全面、科學的評價。