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教学内容延伸的方法
第一、以互动讨论式教学代替填鸭式教学模式。讲相应内容前留给学生要查的相关资料及了解该内容的最新动态的作业。老师要大量查阅相关资料,仔细筛选与该内容相关的有必要让学生掌握的知识。上课时讲完教材基本内容的前提下留时间讨论相关内容的发展状态及生产实践中的应用情况。讨论的时间老师根据课堂内容及学生的互动情况灵活掌握,有必要时基本内容的讲解和讨论交叉进行。
根据学生讨论的情况结合老师课前准备总结本次课堂内容,强调需掌握的基本知识及相应的新技术新理论以及这些知识在生产实践中的应用。
第二、对教学内容的合理布局。讲授不是把教材内容一成不变的讲给学生,而是以教材为参考重新组织内容,多一些参考书和资料。比如濮良贵,纪名刚主编的《机械设计》教材中把螺旋传动放在第二篇联接里跟螺旋联接一起讲解。而卜炎主编的《机械设计》教材中把这部分内容放到机械传动里讲解而且讲解也较详细。对机制专业来说机械传动是重要内容,所以讲授这部分内容时放到机械传动讲解较合适,讲解这部分内容时可参考卜炎主编的《机械设计》教材的螺旋传动部分。
第三、教师的知识储备及实践经验。首先、教师单纯以课本为准讲解,跟学生自己学没什么区别。
这种教学使学生对课堂失去的兴趣、对老师失望。作为专业基础课教师,必须时刻充实完善自己的专业知识,让自己的专业知识始终更新保持活力。方法有读研读博,或跟自己的导师及原来的科研团队时刻保持联系,随时掌握最新专业动态。具备条件可申请课题,科研教学并行,以科研促进完善教学。
其次、机制设计是实践性很强的学科。这要求教师要有一定的实践经验,教授时理论联系生产实际,这样讲解不仅课堂效果好、学生的知识掌握更有目的性,提高学生的课堂热情。老师多参观生产一线,多跟企业联系。有条件利用假期可以到优秀的先进的的制造行业去进修,提高自己的实践水平。
注意的问题
首先、内容的延伸必须以掌握机械设计基本知识为前提。我院用的教材是濮良贵,纪名刚主编高等教育出版社出版的“十五”国家级规划教材。该教材从1906年开始由人民教育出版社出版第一版,到现在的第八版,经历了40多年的教学实践和先后七次精心修订,该书的内容体系得到了不断提高和锤炼。
内容是介绍整台机器机械部分设计的基本知识,重点讨论一般尺寸和常用工作参数下的通用件的设计,培养学生设计一般机械的能力,该课程在整个教学计划中有承上启下作用。所以内容的延伸必须以教材为基础,在掌握基本知识的前提下延伸,好比地基打好才能建高楼大厦。特别注意的是内容的延伸不能把机械设计课的教学变成新技术新方法介绍的概述性教学。
其次在内容延伸时讲究方法策略,根据教学内容适当延伸,充分考虑学生的接受程度和课时允许范围内。比如讲齿轮传动时,一般情况下齿轮传动不易用于传动距离过大的场合,讲这部分内容时可以简单介绍齿轮传动自行车,学生易理解而且与实际联系紧密。齿轮传动自行车的原理结构详细讲解的话课时就不够了,想进一步了解的同学们自己查找资料,有问题可以课后讨论。
结语
教学目标,培养合格技能型人才。
关键词: 机械专业;大机械基础观;知识体系;课程体系
机械专业作为一个古老的专业,时至今日它之所以仍然能为人类社会的发展和进步发挥重要作用,一个很重要的原因就在于它具有一个完备而坚实的专业基础体系――机械基础。这里所说的“机械基础”不是一般意义上中职学校课程体系当中的《机械基础》,而是指广泛意义上的“机械基础”,它涵盖机械类专业所必需的各种基础知识与技能,我把这种机械基础观称之为“大机械基础观”。在“大机械基础观”下,技工学校机械类专业的知识体系与课程体系中应包括如下内容:
1、机械制图知识技能与《机械制图》、《计算机绘图》
机械制图是工程界进行技术交流的语言,它以机械图样为研究对象,并利用机械图样设计意图、进行技术交流、指导生产实践、进行技术革新,因此,作为机械专业人员必须掌握机械制图的知识与技能。
机械制图的内容包括机械制图基本规定、机械图样的画法原理(三视图、点线面以及基本几何体的投影)、尺寸标注的有关规定、图样的表示方法(视图、剖视、断面及其他表示方法)、零件图、装配图等。机械制图的作用在于教会学生怎样将三维空间中的物体变成二维平面中的图形――绘图,将二维平面中的图形变成三维空间中的物体――识图。而且随着科学技术的发展,机械制图还延伸到了计算机辅助制图,如Auto CAD、CAXA)等内容。
根据以上知识技能要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《机械制图》与《计算机绘图(Auto CAD、CAXA)》等课程。
2、公差配合与技术测量知识与《极限配合与技术测量》课程
要保证零件的互换性,就必须保证零件的几何参数的准确性。零件在加工过程中受机床精度、计量器具精度、工人技术水平及生产环境等因素影响,其几何参数不可避免地会产生几何量误差。误差虽然不可避免,但却可以控制。为控制几何量误差,人们提出了公差的概念。为检测零件的加工精度,人们建立了测量的概念和测量体系。因此,“公差配合与技术测量”是机械专业知识体系中不可缺少的内容。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《极限配合与技术测量》课程。该课程主要内容包括尺寸公差、形位公差、公差关系、表面粗糙度、技术测量及检测等部分。其作用在于使学生了解极限与配合标准的基本规定,掌握极限与配合方面的基本计算方法及代号的标注识读;了解形位公差的基本内容、代号含义,掌握其代号的标注方法;了解表面粗糙度评定标准及检测方法,掌握其符号、代号标注;了解测量的基本知识,掌握常用量具的掌握其使用方法;了解形位误差的检测原则和基本方法等。
3、工程材料及其处理知识与《金属材料与热处理》或《工程材料》课程
机械专业是以机械(机器和机构的统称)为研究对象的,所有的机械装置都是由一个一个的零件组成的,而所有的零件都是由实实在在的材料制成的。在相当长的历史时期内,机械工程中所使用的材料多为金属材料。而随着技术的进步和新材料、新工艺、新技术的发展,高分子材料、陶瓷材料、复合材料等非金属材料的应用也日益广泛。因此在机械类专业的知识体系中必须有工程材料及其相关处理的知识。其具体内容包括常用工程材料的种类、牌号、力学性能、内部结构以及材料的处理、材料的成型工艺等内容。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中应根据专业需要,开设《金属材料与热处理》或《工程材料》等课程。
4、机械传动、常用机构、机械零件知识与《机械基础》或《机构与零件》课程
从事机械工程的人员,必须掌握常用机械工作原理与机械传动、常用机构、机械零件的有关知识,因此在机械专业的知识体系中必须包括以上内容。
根据知识要求,在机械类专业的课程体系中应根据专业层次不同分别开设《机械基础》或《机构与零件》等课程。《机械基础》或《机构与零件》。课程的内容一般包括常用机械传动(带传动、螺旋传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、轮系)、常用机构(平面连杆机构、凸轮机构、步进运动机构等)、轴系零件等部分。该课程以“机械”作为研究对象,其目的在于使学生熟悉和掌握机械传动、常用机构、轴系零件和液压传动的基本知识、工作原理和应用特点;掌握分析机械工作原理的基本方法;能做简单的计算;会查阅有关技术资料和选用标准件等。
5、机械设备控制技术知识与《机械设备控制技术》课程
随着科学技术的发展,机器设备的自动化和程度越来越高,因此机械设备控制技术已经成为机械专业学生必须掌握的知识。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《机械设备控制技术》课程。其具体内容应包括“液压传动与气压控制技术”、“机床电器控制技术”、“可变成控制技术(PLC)”等内容。
6、工程力学知识与《工程力学》课程
机械构件在工作中经常会受到各种载荷作用,在载荷作用下构件会产生不同程度地变形或破坏,当变形或破坏达到一定程度时,必然会导致构件失效。要想使构件在预期寿命内不失效,提高工作可靠性,在构件设计、制造和安装过程中必须对其受载问题给予高度重视。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《工程力学》课。该课为我们根据构件受载情况研究构件强度,根据材料力学性能合理地设计构件截面形状和尺寸,使机械安全、可靠地工作提供了理论基础和计算方法。
7、数控加工知识与《数控加工基础》课程
关键词:一体化教学;单元设计;实验实训;课程设计
中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1005-1422(2013)11-0103-03
一、引言
根据全国高职院校的教学改革经验,工学结合、教学做一体化是目前高职院校广泛推崇的一种教学模式。但是,这一教学模式的实施必须具备一定的师资力量、物质设备、实习场地等条件。要做到每一个专业、每一门课程都全面实行一体化教学模式,实施起来难度较大,这就需要有一个循序渐进的过程,即一个过渡期。在这一过渡期,我们该如何做?就目前大部分高职院校的现状来看,课堂教学仍然占了较大的比重,在这种情况下,如何设计教学内容和教学模式,是每一位教育工作者值得深思和探讨的问题。
二、从实际出发,积极推进课程教学的单元、整体设计(一)课程教学的整体规划与设计
机械设计基础不仅是一门技术基础课,而且也是一门能直接用于生产的设计性课程。本课程的教学目标不仅在于传授常用机构和通用零件的基本知识、基本理论和基本设计方法,更重要的是培养学生的实际机械设计能力。高等职业教育要办出特色,就应按职业岗位所需的知识结构和能力结构以及生产实际需要来构建以职业技术能力为主的课程体系。据此,应将机械设计基础以章节划分的课程内容设计成为若干个教学单元:机械的组成及特性、联接、机械传动、支承零部件、机械设计综述等。本课程新的课程结构,首先从机械的整体出发,从宏观上使学生了解机械整体的基本知识和要求,把握每个模块和整体的关系,从简易的联接入手,到各种机械传动、支承结构;以机械传动为课程重点,把握各种机械传动的特点,为培养学生机械安装和调试能力奠定良好基础。
(二)教学单元内容设计
高职教育教学内容及课程体系强调理论知识的应用,要求按照一线生产实际需要授课,其课程体系突出能力与素质的培养,教学内容应摆脱学科系统性、完整性的束缚。按照这一思路,需对教学内容进行调整:(1)机械设计都是以机构运动简图为研究模型的,建立机械运动简图是机械设计的基础,因此,应把机构的结构分析,机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号,机构运动简图的建立作为重点讲授内容。(2)对机构设计部分的内容,过去是以讲授图解法为主,随着计算机辅助机械设计的广泛应用,其教学内容应该逐渐转换为以讲授解析法为主。(3)对于机械传动和零件设计部分,应减少计算公式的推导过程,增加零部结构设计的内容和一些设计参数的选取原则,并加强对机械运行的介绍,比如多种传动方式的组合、原理、特点以及工程实际中的应用、维护等,多向学生介绍机械方面的新发展、新思路,以开阔学生的眼界。
在过去的教学中,通常只重视设计计算,认为学生只要会计算就达到要求了,而轻视结构设计,以及结构设计与工程实际技术问题紧密结合的部分,导致教学与实际脱节。如滚动轴承这一章,轴承装置设计在教学中往往不作为重点,但却是生产一线技术人员接触最为广泛的内容。因此,可以把这章内容进行重新整合,把轴承装置设计作为重点,要求学生重点掌握轴承的安装、配合、紧固、调节、、密封等实践性很强的技术问题。在学习了这些基本知识的基础上,再举一些工程实例,如CA6140车床主轴支撑的例子,通过这个实例,使学生重点掌握轴承的组合结构、轴承的调整以及轴承的精度对机床主轴传动的影响。通过整合,使学生既学会了轴承的基本知识,又掌握了轴承的应用技术,同时使学生明确了轴承在工程实际中的重要地位。
1对课程单元、整体设计及一体化教学的思考
(三)单元设计要坚持“必须够用”原则
进行单元教学设计时,需坚持“必须够用”原则,删除不必要的理论推导和证明。高等职业教育培养目标强调的是人才的应用性,毕业生所从业的岗位决定了他们没有必要对计算公式、定理、方法等的来龙去脉像研究型人才那样了解得清清楚楚,而应注重于如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际问题。
如机械设计基础中凸轮机构从动件运动规律中的速度、加速度方程的推导过程;带传动即将打滑时紧边拉力与松边拉力之间的关系式的推导过程等都应删除或略讲。与先前所学课程重复的内容、偏深偏难而又不实用的内容、因科学技术发展进步而落后的内容也应删除。
(四)单元设计需不断完善
进行单元教学设计时,不断完善必要的基本知识和理论,增加基本设计方法和实践性内容。机械设计所需的基本知识和基本理论、紧密结合工程实际且多样化的设计方法,是培养学生机械设计能力的根本保证。而以往的教材对此注意不够,具体表现为:(1)基本设计计算原理和设计方法介绍得较少,致使学生解决实际问题的思路少、方法少。例如:平面四杆机构的设计,一般教材只介绍按给定连杆的2个(或3个)位置设计,以及按行程速比系数设计等两三种方法;轴上零件的定位固定,一般也只介绍轴肩、轴环、套筒等几种方法。(2)对设计方法和步骤缺少分析、总结和归纳,不利于学生整体设计思想方法的形成。(3)实用性、实践性内容少,不利于学生应用所学理论知识和方法解决工程实际问题能力的培养。
(五)单元设计的评价
一堂职业教育的好课既要看教师是否认真进行了突出职业能力培养的单元教学设计,又要看是否圆满地按照设计进行了实施,取得预定的教学效果。综合起来,主要应从以下几个方面进行评价。
1.单元目标的评价。单元目标包括职业能力目标和知识目标。单元目标一经设定,应当严格遵照执行,不能随意更改。但可以将其进一步分解细化,确定重点、难点及解决办法,使之更加明确、具体,更具可检验性。另外,还可结合课程教学内容的实际,适当添加德育或人文目标,但不能盲目拔高或扩张。
职业能力目标同知识目标一样,不能随意更改。必须对训练项目实施步骤、方式、训练素材、所需场地器材及工具、安全事项、考核方法等做出规划与安排。
2.单元教学过程的评价。单元教学过程的设计与实施是实现培养目标的途径,是提高课堂教学效果和效率的重要环节,也是单元教学设计和现场实施中最重要、最难、最能体现教师教学能力的环节,因此,这是单元教学评价的重要方面。应重点考核职业能力训练过程、步骤、方法、手段的设计与实施是否符合学生职业能力提高和知识认知的规律,是否能够激发学生的学习兴趣和内在动力,重点是否突出,难点是否得到有效化解,实训条件是否准备充分,教师操作是否熟练,指导学生是否得法,各步骤时间分配是否合理等等。
三、推进“教、学、做”一体化模式,提高教学效率和质量针对机械设计基础课程的特点,真正实现“教、学、做”一体化教学模式,提高教学效率和质量,需做好以下几方面的工作:
(一)理论联系实际,激发学习动力
机械设计基础是与工程实际联系紧密的课程,教学过程中应特别注重理论联系实际。如讲解平面机构时,可列举实际机器(内燃机、汽车等)和日常生活中(缝纫机的踏板机构、农用水井压水机构等)的应用实例,并介绍与专业有关的金属切削机床――牛头刨床的应用实例,增强基础课与专业课之间的联系,使理论知识和实际应用有机地结合起来,激发学生学习的动力。
(二)讲练结合,精讲多练
对机械设计基础基本概念的讲解要强调联系实际,讲练结合,即在各章节安排相应的练习,还安排一些阶段性的综合练习,提高练习的综合程度,注重方法的运用和掌握,注意对各种理论、方法的综合应用进行总结。使学生学牢学活知识,并具有应用知识解决问题的能力。
分析讨论是开发学生智能,锻炼学生胆量,培养学生科学思维能力的有效教学方法。讨论的内容可以是概念题讨论、综合题讨论、自选题讨论。例如,经常布置一些较重要的概念性思考题,让学生课外思考,下一次上课进行提问。适当讨论,这样可以促进学生课外自学,加深对基本概念的理解。
(三)建立必备的实验、实训条件
机械设计实验、实训是学生职业技能培养的重要环节,因为实验项目是以机械工程技术为背景的,如通过渐开线直齿圆柱齿轮参数测定和减速器的结构分析、装配实验等,使学生学习和掌握具体的测试技术、测量方法,熟悉测量工具与设备。教师在指导过程中还可进行一些创新,设计并提出一些新的实验内容,如可选用一些磨损过的齿轮和使用过的减速器,通过分析,提出一些具体的修理、调整、改进的意见和解决问题的方案。这样,既巩固和加深了理论知识,又使理论知识与实践能力培养有机结合起来,同时使学生觉得学有所用。
(四)搞好课程设计,培养学生综合技能
机械设计基础的课程设计是把学生学过的各学科知识较全面地综合应用到实际工程中去,力求从课程内容上、从分析问题和解决问题的方法上,从设计思想上培养学生的工程设计能力。首先,在选题上要考虑培养目标,有针对性,有侧重面:可选二级减速传动装置作为设计题目,其中,一级为v带传动,另一级为单级斜齿圆柱齿轮传动。这样的选题,既包括本课程的主要内容,又使学生得到较为全面的训练。在设计之前,应先组织学生对该传动装置进行拆卸、安装,使学生熟悉装置的基本构造,整体组成结构及各部分结构、功能、装置和调整;各个零件之间的连接关系与特点,然后找出标准件与非标准件,明确传动装置布置形式与空间位置的关系,建起一个立体的概念,避免出现闭门造车和照抄照搬式的设计,与生产实际相脱节。在设计过程中,许多参数不可能完全由计算决定,需要借助画图、初选或初估等手段,并且通过画图、计算、修改交叉进行,同时要求学生认真阅读参考资料,学会查阅相关手册等。
参考文献:
关键词: 中职 《机械基础》 课程改革
机械专业是培养机械行业生产、管理、服务第一线需要的技术应用型人才,随着市场经济体制的建立,科技进步和产业结构的调整,机械行业对高级应用型人才的综合能力要求也越来越高,对复合型人才的要求越来越高。而反观传统的机械专业的培养模式、课程体系、教学方式,就会发现课程设置单一、知识面和专业面窄、课程难以形成完整的体系、教学内容陈旧、教学方法和教学手段落后等不足之处。为了改变这种状况,适应当今社会对机械工程专业人才的需求,培养出基础扎实、知识面宽、创造能力强、素质高的机械工程人才,调整教学内容,改革课程体系势在必行。
课程改革是最基本的教学建设。《机械基础》是一门重要的专业基础课程,为了突出中职的教学特点,提高教学质量,本文就该课程在教学内容、教学方法、教学手段和实践环节等方面的问题,提出一些改革意见。
一、整合课程内容,建立和完善课程体系
中职的教学内容及课程体系应强调理论知识的应用,必须按照一线生产实际需要授课,其课程体系必须突出能力与素质的培养,其教学内容应摆脱学科系统性、完整性的束缚。据此,教学内容调整的思路是强调基本知识、基本原理,注重实际应用,引入反映机械设计理论和方法的新概念、新理论、新方法,介绍各种新型机构和新的机械设计方法,力求在压缩课内学时的前提下,拓宽知识面,增加信息量,提高教学效果。
《机械基础》是以机构运动简图为研究模型的,建立机械运动简图应该是机械设计的基础,因此应把机构的结构分析、机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号、机构运动简图的建立作为重点讲授内容。对机构设计部分的内容,要通过多媒体技术动画演示,让学生直观地了解机械传动和零件间的传动关系,从而减少繁杂的语言讲述,多作计算公式的推导过程、零件结构和一些设计参数的选取原则的介绍,并加强对机械运行的介绍,比如多种传动方式的组合、原理、特点,以及工程实际中的应用、维护,等等。应增加一些本专业的最新动态的介绍,多向学生介绍一些机械的新发展、新思路,以开阔学生的眼界。要克服传统教学重设计计算轻结构设计,以及与工程实际技术问题紧密结合的部分的缺陷。如滚动轴承这一章,轴承装置设计这部分内容在传统教学中往往不作为重点,而这部分内容是生产一线技术人员直接接触最为广泛的实际问题。因此,可以把这章内容进行重新整合,把轴承装置设计这部分内容作为重点,要求学生重点解决轴承的安装、配合、紧固、调节、、密封等实践性很强的技术问题,在学习这些基本知识的基础上,再举一些工程实例,如CA614OA车床主轴支撑的例子。通过这个实例,学生能重点掌握轴承的组合结构,轴承的调整,以及轴承的精度对机床主轴传动的影响。通过这样的整合,学生既能学会轴承的基本知识,又能掌握轴承的应用技术,同时能明确轴承在工程实际中的重要地位。
二、改革教学方法,提高教学效率
面对未来社会对人才培养的要求,如何在传授知识的同时,着重加强学生创新能力和综合素质的培养,已成为教学改革中一个重要的问题。针对《机械基础》课程的特点,我们采用“精讲多练、加强自学、分析讨论”三环节相结合,以启发式教育为主的教学方法。
精讲基本概念、基本理论、基本方法,力求使知识容易理解、掌握和记忆。如对机构的结构分析进行精讲时,平面连杆机构的设计、凸轮机构设计、平面齿轮机构的设计都只精讲一种基本结构形式的设计方法,其他结构形式的设计要求学生自学。对机械设计的概念,学生只听不练自然不能掌握。因此,在各章节都应安排相应的练习,还要安排一些阶段性的综合练习,提高练习的综合程度,注重方法的运用和掌握,注意对各种理论、方法的综合应用进行总结,使学生学牢学活知识,具有应用知识的能力。
分析讨论课是开发学生智能、锻炼学生胆量、培养学生科学思维能力的一个重要的教学方法。因此,在教学中应安排一些课堂讨论,课堂讨论的内容可以是概念题讨论、综合题讨论、自选题讨论。在整个教学过程中,启发式教学是激发学生积极思维的首要方法,它可以使学生加深对基本知识的理解,并在求解过程中进一步思考,进而进一步提出科学的设想。教师在讲课过程中一定要善于设疑、质疑,要特别注意在新旧知识的衔接转换处提出新问题,提出的问题最好能引起几种回答,以此激发学生积极思考,使学生在恰当的情境中作出正确的回答和判断。
三、利用现代教学手段,激发学生学习兴趣
中职学生年龄普遍较小,缺乏社会实践知识,所以对专业课的学习觉得索然寡味。要克服以上弊端,达到教学的最佳目的,关键在于融教与学为一体,最大限度地提高学生的学习积极性。在《机械基础》中适当运用直观教学的手段,改革程式化的教学方法,采用实物激励法、模型演示法、巧用挂图法、实践教学法可以增强学生的感性认识,提高学生的工程知识和业务技能,提高教学效率,改善教学效果。
一、目前教学中存在的问题
(1)培养目标对于高职学生而言,将来所从事的职业大多是面向生产第一线。所以,学生应具有解决生产实际问题并在实际工作中应用的能力,而不需要象本科生那样,重点培养学生的创新和综合设计能力。因此,在教学中应加强学生对工程实际中常用机构、零件等知识的学习和结构的拆装等动手能力的培养。
(2)教学内容及教学时数目前,课程所选用的教材普遍存在内容不符合必须与够用的原则,有的教材重理论分析,轻实际应用,而与工程实际结合的相关内容偏少,且实例少;有的教材则是在本科教材基础上的压缩和删繁就简,而导致所含内容不够或教学时数较少与教学内容多的矛盾。高等职业技术教育培养的是高等技术应用型人才,必须要求实践性教学环节的课时数高于理论教学课时数。
(3)教学方法注入式教学与高职教育的教学特点不相适应。注入式教学在教育目标上,重知识的传授而忽视学生能力的培养,往往采用的是单向填鸭式的强制灌输,这样,既不利于学生个性的发展,也不利于学生创造性思维和创新能力等综合素质的培养。
(4)教学手段传统的教学手段与现代教育的大信息量、高要求相互矛盾。《机械设计基础》课程的特点是四多,即讲授的机构多、零件多、图表多及设计计算多,仅靠一块黑板、一支粉笔的陈旧教学手段显然会影响教学的效果和知识的传递。
二、教学改革的原则及基本思路
《机械设计基础》课程内容有较强的理论性和实用性。本着理论必须与够用及注重培养学生解决工程实际问题和创造性思维能力的原则来实施教学改革。具体思路如下:
(1)更新旧的教材体系,优化重组课程内容将《机械设计基础》课程体系调整为:机械的组成及特性联接机械传动支承零部件机械设计综述。这样安排就将以往的机械原理和机械设计两门单列的技术基础课程有机地融为一体,形成了课程新体系。课程新体系首先从机械的整体出发,从宏观上使学生了解机械整体的基本知识和要求,把握零件和整体的关系。从简易的联接入手,到各种机械传动、支承结构,以机械传动(除带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动外,还包括连杆传动机构、凸轮传动机构、棘轮传动机构和槽轮传动机构)为课题重点,把握各种机械传动的特点,为培养学生机械安装和调试能力打下良好基础。机械设计综述一章,强化了整机设计的内容,对机械设计的一些共性问题进行综合阐述,为两周的课程设计做准备。
优化重组课程内容。如齿轮传动部分尽可能减少繁琐的理论推导而直接引用,以突出工程实用。同时,将同一知识点的内容融合在一起,以增强知识的系统性和教学的连贯性。如齿轮传动与齿轮设计,带传动与链传动。另外,适当补充有关新知识与新技术,以扩大学生的视野,开拓学生的思路。在螺纹联接中增加介绍滚动螺旋传动,带传动部分增加同步带传动等新知识。
(2)提高教师的综合素质和工程素质,增强教师的敬业精神教师的综合素质应包括两个方面:一方面要有高度的责任心和敬业精神,另一方面要有较高的教学水平。青年教师其理论水平不比老教师低,能满足高职教育的教学需要。但由于市场经济等各种因素的影响,青年教师对教育工作的责任心和敬业精神,往往不如老教师,另外,大多数青年教师没有机会参加真正的机械工程设计,因此实践经验相对不足,工程意识相对单薄,在教学中往往照本宣科,不能做到理论联系实际,举一反三,难以激发学生的学习积极性。针对这些问题,应该要求青年教师上岗前便通过学校组织的岗前培训外,还可采取如下措施:一是青年教师在上讲台前要过好三关:即听课、备课和试讲关。二是通过听青年教师的课,并了解学生对青年教师教学的反映,及时对青年教师的教学工作加以总结,肯定其成绩,指出其不足之处。
(3)充分利用多种教学手段,改进教学方法,达到最佳教学效果随着教学改革的深入和课程体系的调整,机械设计基础课程的教学时数越来越少,但随着科学技术的进步和机械设计学科的发展,需要向学生讲授的内容却越来越多。如何在有限的教学时数内完成规定的教学内容,同时取得比较好的教学效果,除了要精选教学内容,讲授时突出重点、难点,缩短课堂讲授与板书的时间外,应充分利用有利于改善教学效果的多种教学手段,特别是现代化的教学手段。在教学实践中,我们可充分利用实物和模型在课堂上给学生演示,增加学生的感性认识;通过播放录像带使学生对各种机构和零件的结构、工作原理和在各种机械中的实际应用有深入的了解,提高学生的工程意识,激发学生的学习兴趣;通过引入CAI教学,特别是计算机动画可使学生更形象地理解课堂上不易讲清楚的机构工作原理等,使课堂教学更生动、直观。总之,行之有效的多种教学手段的应用,不但可以改变传统的教学方式,使课堂教学变得生动活泼,提高学生的学习兴趣与热情,使教师在同样的时间内向学生传达更多的知识和信息,教学效果与质量都得到提高。因此,现代化的教学手段必须与传统的教学方法有机地结合起来,才能充分发挥教的主体教师和学的主体学生的主观能动性,对提高教学质量起到事半功倍的效果。
(4)改进实验教学,提高课程设计的质量机械设计基础实验是机械设计基础课程教学的实践环节,是学生学习该课程进行工程实践的主要途径,对于培养学生的工程实践素质、巩固理论知识、提高实践动手能力,具有不可替代的作用。对课程原有的实验进行了更新,淘汰了一些内容陈旧、验证性的实验。如:渐开线齿廓范成实验,而代之以带领学生到专业的齿轮加工厂参观,如泰隆减速机股份公司、飞船厂等,全面了解齿轮的加工过程,从毛坯、锻造、机加工、热处理等全过程。另外,为了配合课程设计,培养学生动手能力,增加减速机的拆装和轴的测绘两个实验。
机械设计基础课程设计是机械设计基础课程教学的最后一个重要教学环节,它的实践性、综合性和整体性都比较强。课程设计的目的是使学生能综合运用机械设计基础及有关课程的理论和生产知识进行设计实践,使理论知识和实践密切结合起来,并在设计实践中学习和运用基本理论进行传动装置或简单结构的设计。通过课程设计培养学生分析问题和解决机械设计问题的能力,使学生在计算、结构设计和构思、运用并熟悉设计资料、标准、规范等方面必备的机械设计基本技能。
由于学生在课程设计过程中是第一次较全面的设计训练,尤其是结构设计和工艺设计问题。为了加强这一薄弱环节可采用多元化教学手段,从三个方面进行努力:1)在课堂教学中加强结构设计的教学内容。如联接、齿轮传动、带传动、轴等章节各上一次结构课,让学生增加感性知识。在课程设计之前,安排学生做减速器拆装实验,使每个学生自己动手把几种典型减速器拆开,了解各部分的结构以及其各附件作用,并完成一张轴系结构图,从中了解到结构设计要考虑的问题。2)利用现代教学手段使学生在课程设计前充分了解设计内容和常见错误。零件的加工是学生的一个薄弱环节,不了解这方面内容,学生难以设计出合理结构。针对这一情况,通过教学录像带,使学生了解箱体、轴、齿轮等常用零件的加工过程,并通过正确的结构和错误的结构进行对比,让学生加深印象。此外,还可以在多媒体教室利用课程设计CAI软件对学生进行任务布置,利用软件中动画功能和交互性能使学生全面了解设计内容和步骤的全过程(总体介绍、设计计算、装配图设计、零件图设计、编写设计说明书),收到了教师在黑板上讲解难以达到的效果。3)严格把关,规范课程设计全过程。课程设计共分六个阶段,即设计计算、装配草图设计、完成正式装配图、零件工作图设计、编写设计计算说明书、课程设计答辩。每个阶段,指导教师必须严格把关。通过严格的训练,学生不仅掌握简单机械的设计方法,而且对机械设计课程的内容又有更深的理解,对其他课程的有关内容也进行了一次全面的复习,同时也为以后的毕业设计打下了坚实的基础。
(5)规范课程教学的各个环节,加强对教学质量的监控规范课程教学的各个环节即对该课程的课堂教学,课程设计教学及实验教学的各个实施环节均要制订规范,提出详细要求,并要求教师在实践中遵照执行。同时,对考试和考核也进行规范,建立试题库和习题集,实现同一课程,同一试卷,教考分离,共同阅卷和同一评分标准,对学生的试卷及课程设计图纸及时存档。严格执行学校的教学管理制度,完善听、评课制度,加大教研室、系领导随机听课的频率,抽查学生作业,听取学生对任课教师的意见并及时反馈给任课教师,通过对课程教学全过程的监控,从而有效地保证教学质量。
大家好,我本次说教材的科目是《机械基础》。我将从七大方面来完成:课程定位与培养目标、课程内容设计、课程教学实施、课程教学资源、课程考核与评价、课程特色、展望。
【关键词】课程;定位与培养目标;内容设计;教学实施;教学资源;考核与评价
一 课程定位与培养目标
1培养目标:
本门课是我院港航工程系轮机管理专业和船机修造专业的一门核心专业基础理论课。本专业学生的适任岗位是机修工、符合内河一类及以下船舶轮机适任资格的毕业生。我们培养的人才不仅要具备专业能力、社会能力、还要具备方法能力。专业能力包含掌握船舶柴油机、辅机的构造和工作原理等知识能力,还包括船舶柴油机的维护、管理拆装、修理等操作技能。专业能力解决了学生生活和生存的问题,是职业核心能力。人是社会的人,还要与人共处,因此,我们的人才还要具备社会能力,学会共处、学会做人。学校的教育不是终身教育,还要求我们培养的人才在离开校园后学会学习、学会工作。
2课程定位:
机械基础既是专业基础理论课程,为学生学习机械工程知识,培养维修技能,学习主干专业课(《船舶柴油机》与《辅机》)提供了课程支撑;又有较强的实践性,为学生胜任工作岗位提供了技术支撑。本课程在学生的学习链上起到了承上启下的作用,是学生由偏重理论学习向结合工程实践学习的过渡和转折点。也是从基础课程过渡到专业课程的一座桥梁。成为连接先修的《机械识图》与后续的《轮机基础》、《船舶柴油机》《船舶辅机与电器》《机舱管理》等课程的桥梁,并共同构建船舶轮机专业知识体系,培养学生的核心职业能力。与其他公共课程,如数学德育计算机,一起构建学生的专业能力,方法能力和社会能力三维能力体系。
综合考虑本专业特点和职业岗位的需求,本课程的目标要兼顾学生的生存能力和发展能力,将目标分解为以下三个:
①知识目标:是职业核心能力,解决了学生的基本生存问题。包含知识和技能的掌握。
掌握知识:一般机械中机械传动、机构、部件、液压传动工作原理。熟悉常用零、部件的性能、分类、应用,会查相关的国家标准。会对机械传动系统、机构、液压传动系统进行简单的分析和计算。掌握技能:能综合运用所学知识,解决简单的工程问题。
②能力目标:学会学习,学会工作,是基本发展能力。重在培养学习兴趣,培养理论联系实际的学习方法。
③素质目标:职业人都是社会的人,还要学会共处,学会做人。
培养学生团队学习的学习习惯。是基本发展能力。
二、课程内容设计
1 课程教学理念:由于掌握技能与掌握知识是基本生存能力,是三维能力体系中的关键能力,学生的工作岗位是一线实操型人才,因此教学理念是以能力为本位,重视实践能力的培养,利用形象直观的教学方法学习概念原理性知识,并将概念原理等知识融入到具体操作项目及任务中深化,突出职业技术教育特色,也满足了专业和岗位需求。
2 教学内容 :以够用为度
选择以下教学内容:
带传动、螺旋传动 平面连杆机构 轴、键、销及其联接
链传动、齿轮传动 凸轮机构 轴承、联轴器、
蜗杆传动、轮系 其他常用机构 离合器、制动器
上述教学内容的选择,不但为专业课的学习打下理论基础,也为适应岗位、胜任岗位打下了一定的技术基础。
传动的类型包含机械传动和液压气压传动,机械传动是传统技术,液压气压传动是新技术。机械传动的组成包含常用传动、常用机构、轴系零件。将整个课程内容分成四大模块,常用传动(20课时),常用机构(10课时),轴系零件(10课时),液压气压传动(18课时),6节机动,总课时64节。
3 重点难点
(1)划分:
根据学习专业课所需的理论知识储备,及胜任工作岗位的技术储备,确定课程重点如下:螺旋传动、齿轮传动、轮系的组成及工作原理、平面连杆机构、凸轮机构、液压传动的组成及工作原理。
由于本课程不是单纯的理论课,具有较强的实践性,工程特点突出,对于缺乏实践经验和空间想象能力的学生,很难理解工作原理及机器的组成及零件的结构;
本课程及机械识图、数学、物理等课程的知识,学生的基础知识及认知能力存在局限性,很难看懂原理图及相关的计算。
因此,教学难点为:工作原理图的识读、传动比的理解及计算、齿轮的参数及计算
(2)解决办法:
重点:是教学中的基本知识体系,利用现代的教学手段(PPT、FLASH)增强直观性,借助实物模型及两缸柴油机的拆卸,引导学生思考,归纳组成,总结工作原理,以讲解法演示法为主。
难点:放慢速度,减小坡度,循序渐进,针对学生的形象思维能力强,利用形象直观的教学方法。利用实物、模型、图片、动画、生活中的机械化解难点。适当采用任务驱动法教学。
三、课程教学实施
1 教法
教法为学法服务,教学为目标服务,教法为内容服务,是用教材“教”,而不是简单的“教”教材,因此我在选择教学方法时,综合考虑教学目标与任务,课程内容特点,学生的实际情况,各种教学方法的局限性。灵活选用教学方法。
教学目标不但要培养学生掌握书本上的相关知识的能力和实际操作的能力,还要培养方法能力,培养兴趣及与人相处、学会做人的社会能力。教法的选择要兼顾学生的主导地位及团队合作学习。用任务驱动法,分组教学法,讲授法,讨论法
本课程是一门技术基础课程,同时也是一门应用性很强的工程技术课程。课程涉及面广,知识点多,前后章节的知识逻辑性不强。教法选择,要时刻把握将理论内容与工程实际紧密结合,用项目教学法,任务教学法,将前后章节的各知识点串起来。(两缸柴油机的拆卸)
教育实践和科学研究都证明,我们的教育对象主要具有形象思维强的特点,因此选择教法,重在引导学生以形象思维手段来理解把握概念理论等知识点。用演示法。演示图片,动画、实物
每种教法都有局限性,我在选择教法时,综合考虑各方面的情况,根据不同的教学内容灵活选用教学方法,真正做到“教学有法,教无定法”。
综合考虑上述几个因素,本课程我采用了演示法、讲授法、现场拆装教学法、身边机械认知法、分组教学法、讨论法、项目教学法任务驱动法等教学方法
2典型案例分析
例如,在教学中,在完成了机械传动的相关章节之后,我安排了120柴油机的拆卸这个项目。将前后章节的内容串起来,进行系统学习,不仅完成了理论与实践的结合。而且将技术基础课与专业课《柴油机》有机地结合起来,真正实现理论为实践服务,技术基础课为专业课服务。(具体内容见表1)
四、课程教学资源
1 教材 中国劳动社会保障出版社第四版的机械基础
编排思路:以专业教学培养目标为依据,以岗位需求为基本出发点,以常用机械传动、常用机构、轴系零件、液压传动、气压传动为模块,设计教学单元。每一教学模块关联各种设备的相关内容。
编排优势:与其他版本教材相比,本教材有如下优势:
以学生能力为本位,重视实践能力的培养,突出职业教育特色。
紧跟时代的脉搏,及时充实新知识、新技术、新设备、新标准等方面的内容。
贯彻职业资格证书与学历证书并重、职业资格证书制度与国家就业制度相衔接的政策精神,教材内容兼顾知识与技能两方面的要求。
针对相关知识点,设计了很多贴近生活的导入和互动性训练,意在拓展学生思维和知识面,重视学生的形象思维特点,将生活与学习有机地联系起来,提高学习兴趣,降低学习难度。
2教学手段:手段为目的服务。将传统与现代的教学手段有机地结合起来。灵活组合教具模型、实物、黑板板书、PPT课件、图片、FLASH等教学手段。经过研究表明,采用PPT课件及FLASH动画等先进教学媒体,声像合一,视觉与听觉合一,形象直观,符合学生的形象思维特点,3小时后的记忆率高达90%,3天后的记忆率高达75%。而传统的教学手段,只有70%和40%。因此在选用教学手段时,我以现代教学手段为主,以传统教学手段为辅。尤其在使用FLASH时,我坚持“教为学”的思想,防止课件的声像喧宾夺主,影响学生学习。在每个动画演示一遍后,紧紧围绕教学内容及教学目标,巧妙设问,再重复演示,学生带着问题看动画,有的放失。看完动画,再回答问题。
五、课程考核评价
考核评价是对学生能力高低的认定。结合我系学生的智力结构和智力类型,将过程性评价与结果性评价结合起来。结果性评价就是学习考试成绩,分为阶段考试成绩和期末考试成绩,考核学生掌握知识点的能力,可以量化评价。过程性评价即平时成绩,包括习题、课堂提问、课堂参与、相互协调能力,实际动手能力,考核学生的实操能力及学习能力及社会能力,但是课堂参与、相互协调能力,实际动手能力很难量化。还需继续摸索。
六、课程特色
本课程的教学设计,力求将专业基础课与专业课紧密地衔接起来,利用学生的形象思维能力学习理论概念原理等知识点。
增加了柴油机的拆卸分析,液压泵的拆卸分析。
七、展望
期望随着学校二期工程培训楼的落成,能根据需要,将课堂搬到实训室,借助实训室的工具,能看到学生的平面连杆机构创意作品。
参考文献:
[1] 加涅,教学设计原理,上海华东师范大学出版社,1999.
[2]邓泽民,职业教育教学论,中国铁道出版社,2011.
[3] 戴士弘,职业教育课程教学改革,清华大学出版社,2007
关键词:机电一体化技术;理论教学改革;实践
作者简介:熊小琴(1983-),女,湖北黄冈人,武汉生物工程学院机电工程系,讲师;谢丹(1983-),女,湖北荆州人,武汉生物工程学院机电工程系,讲师。(湖北 武汉 430415)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)08-0033-02
众所周知,制造业是我国的支柱性产业,也是自动化程度较高的行业。如今为提高产品质量与生产效率,制造企业越来越多地采用自动化生产设备和制造技术,而自动化生产制造的核心技术是机电一体化技术。所谓机电一体化技术即机械技术与电子技术的融合,是一项集控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和计算机信息技术等于一体的综合性技术。
通过为期三年的机电一体化专业教学实践及对走上工作岗位的机电一体化专业毕业生的访谈,笔者了解到目前机电一体化专业毕业生的瓶颈所在,即学校学习的理论知识较多用不上,能用得上的理论知识又不知如何应用于实践,普遍动手能力较差。针对这一现象,结合目前机电一体化人才市场对毕业生的具体需求情况,笔者对其主讲课程“机电一体化技术”的教学改革进行了研究与探索。对该课程的教学改革提出了自己的思路,目的在于提高学生的动手能力,以尽可能地减少理论与实践脱节的现象。
一、课程理论教学改革
1.教学内容的取舍应以够用为原则
相对于重点院校,三本院校的机电一体化专业学生在知识接受能力及学习积极性方面稍差一些,有关基础课程学得不够扎实,给本课程的学习带来较大的困难。
首先,作为教师要认清这种形势,在给学生讲授“机电一体化技术”课程之前应先给学生定位,定位包括依据学生原有的知识结构及目前市场上对该专业岗位能力的具体要求针对性地选择教学内容,并以够用为原则。如在讲授机械传动技术时,由于学生缺乏系统建模所需的积分变换方面的数学知识,而且已上岗学生基本上主要从事操作性工作,所以就可将机械传动系统的数学建模忽略,重点讲授机械传动系统的特性及常见机械传动系统的故障分析及处理方法;又如在讲授机电一体化技术时,考虑到从事机电一体化相关工作的毕业生主要从事电机驱动控制,尤其是步进电机驱动控制,因此将伺服传动技术,尤其是步进电机伺服传动技术作为教学重点。
其次,作为教师要认清每个学生知识结构存在个体差异,这种个体性必然会导致参差不齐现象的出现,因此选择课程内容时应遵循在够用的基础上尽可能地使大部分同学能够接受。如每堂课开始时,首先给学生讲授该堂课所必须掌握的基本知识,然后再进行扩展,这样既可照顾到起点较低的学生又可给基础较好的学生有进一步学习的空间。
2.充分运用现代化教学手段,不断提高教学效果
相比于原来单一的粉笔教学,多媒体能把现场图片、声音、动画等展现给学生,使学生接受到更多信息,教学效果会好很多。尤其是对于“机电一体化技术”课程,由于机电一体化技术普遍应用于自动化设备(如数控机床、加工中心、机器人等)和自动化生产线(如柔性制造系统等),而学生基本未见过上述自动化设备和生产线,即使有些学生见过,也应未见过其内部核心结构,然而它正是涉及到机电一体化技术的关键部位,那学生就无法了解自动化设备和生产线是如何利用机电一体化技术进行工作的。
另外机电一体化技术是集控制技术、伺服传动技术、传感检测技术、计算机信息技术等于一体的新兴综合性学科,具有涉及面广、综合性强的特点。因此,要想学生掌握好该课程并懂得应用该课程的知识点,就必须在教学过程中将自动化设备中的内部结构及其工作过程展示给学生,在没有多媒体之前这种展示是难以实现的,但有了多媒体之后这种展示是很容易实现的,并且是很直观的。借助于多媒体不仅可以将现实中的自动化设备搬至课堂上,而且还可以让学生清晰地看到其内部结构及其工作过程。这样在课堂教学中既有理论讲解又配有图片及动画,图文并茂,学生的学习兴趣大增,教学效果便可以得到极大提高。同时,教师在教学的过程中再结合实体教学,教学效果便可以达到事半功倍的效果。
3.注重知识向能力转化,培养学生的实践能力
“机电一体化技术”课程至少由五种知识体系构成,而学生在学习“机电一体化技术”课程之前已分散地学习了该课程所包含的部分知识体系,但是在学生的脑海中只是将这些知识体系当中的部分知识进行了简单的堆积,并没有形成一个完整的知识系统。因此,教师在上课时除了讲解基本知识之外,应更多地注重讲解各部分知识体系的内在联系以及如何使用所学的知识体系构建和分析机电一体化系统,进而使知识转化为分析和解决问题的能力。如在讲授机电一体化技术时结合学生比较熟悉的数控机床进行讲授,并利用实践教学时间带领学生进入机电实训室,提出与实践相关的问题,让学生结合课堂所学的理论知识进行思考并作答;又如在讲授机电一体化技术应用时结合历年高职院校参加的机电一体化技能竞赛作品进行讲授,这激发了学生对机电一体化技术的学习兴趣,从而为学生将知识转化为分析和解决问题的能力打下坚实基础,也使学生积累了一定的实践经验。
另外,掌握知识与提高能力是相互依存、相互促进的。能力是在学习知识的过程中逐渐形成的,而能力的提高又促进知识的学习和积累。所以,在教学过程中教师要注重传授学生知识的同时注意开发学生的智力,培养其学习的能力,并着力使学生学习的各种知识转化为学生相应的实践能力。
4.理论教学和实践教学紧密结合,防止理论和实践脱节
理论联系实际是教学应该遵循的重要原则,对于“机电一体化技术”课程教学尤其如此,对此应做好以下三点:
第一,教学过程中采用“启发式”教学,引导学生学好理论,以理论为主导,同时注意联系实际讲授基本原理、基本知识,且要讲透彻,整个课程内容强调理论知识的针对性和应用性。如在讲授传感检测技术时结合典型的机电一体化系统——数控机床和工业机器人。一般情况下,这两种系统不会用到教材编写的所有传感器, 因此对于教材中的传感器均详细讲解并无必要, 于是这一板块的教学设置偏重于光栅、光电编码器、测速发电机三种传感器,压缩理论推导,强调三种传感器的应用及其在检测系统中的连接问题。
第二,教学过程中积极推动“行动导向教学法”,重视培养学生运用知识的能力,通过教学实践(如实验、参观和实训等)引导学生如何做到理论联系实际。如在学生一周的实训期内,由教师将学生分组并布置实训任务,通过实训指导书和实训任务书让学生了解实训要求和规范,随后监控整个实训过程,尽量发挥学生的主观积极性。学生在规定的时间内对整个实训任务进行思考、研究、分析和实施,完成实训项目。规定的实训时间到,每组学生停止工作,由教师对每组实训结果进行现场公开演示、点评,根据综合表现评定成绩。通过这种公开点评的方式让各组认识到不足,形成组间竞争,促使各组不断改进技能,从而促进运用知识能力的提高。
第三,教学过程中组织各类有效的教学实践,如引入集传感器技术、电子电气技术、P L C技术、装配技术、传动技术和机械技术等于一体的机电一体化综合教学培训系统。学生通过机电一体化综合教学培训系统不仅可以进行各单科知识的学习和实践,而且还可以进行机电一体化系统的综合训练。培养和树立学生的实践精神,使学生乐于实践,勇于实践,勤于实践,具有较强的创新精神和创新意识,在实践中不断发现问题并解决问题。
二、课程实践教学改革
实践教学是技术应用能力形成的重要环节,也是包括机电一体化在内的相关专业教学的重点。在实际操作中应结合本校实践教学的基本条件,紧紧围绕机电一体化专业的教学大纲开设与本专业培养目标一致的综合性实验课,以达到预期的目的。如建立以机电一体化设备维修能力培养为主线的实践教学体系,即基本技能训练—专项技能训练—综合技术应用能力训练。基本技能训练、专项技能训练主要在学院内完成,且侧重单项技能训练,主要包括金工实习、数控实训等,同时学生还要进行基本技能(钳工、机加工、电工)、职业基本素质(数控车、铣、线切割的编程和操作)的训练;综合技术应用能力训练由学院和企业共同完成。
三、结语
随着我国制造业自动化程度的提高,企业对机电一体化专业毕业生提出了更高的要求。面对这种要求,三本院校或高职院校只有培养出适应机电一体化人才市场需求的毕业生才能在市场竞争中占有一席之地。本文针对培养适应市场需要的机电一体化专业的学生,对“机电一体化技术”课程的教学改革进行了探索与思考,在教学中实行理论实践一体化教学,不断优化教学内容,在教学实践中取得了较好的效果。在今后的教学工作中,根据企业对学生知识结构和操作技能的要求设计出更多与机电一体化技术实际应用相关的教学项目,并且这些项目具有一定的前瞻性,能够提高学生的综合技术应用能力,使学生更快更好地掌握机电一体化技术,更好地应用这门技术,从而更好地适应制造业自动化的需要。
参考文献:
[1]冯建平.机电一体化教学改革初探[J].大众科技,2009,(2):58-59.
[2]张平亮,辛望旦,等.高职机电一体化复合型人才课程体系的构建[J].宁波职业技术学院学报,2009,(3):5-8.
[3]梁景凯,盖玉先.机电一体化技术与系统[M].北京:北京工业出版社,2011.
1中职机械基础实践教学应有目的性
教师应结合机械基础课程内容,为学生创造到企业实习的机会。在机械加工现场参照实物讲解机械的工作原理和过程,有目的性地增强学生的感性认识。这些实习经验与学习机械基础后续课程应紧密相连,奠定机械专业的操作基础。企业实习内容应针对机械基础教学课程,应包括机械传动、常用机构及轴系零件和液压传动的基本知识、工作原理和应用特点;了解和掌握机械零件的工作特性、机械传动的原理和应用特点;学生还应跟企业的师傅学习维护和使用机械设备的知识和技能。通过在企业的机械加工和操作实习,机械教学就更加生动,促进学生对机械工作原理的理解。实践课是机械基础教学的重点内容,学生应按照教师的指导,按照实训步骤进行动手操作,遇到问题要积极思考,参照机械理论进行解决,这样更能加深对机械工作理论的理解。例如在讲解定轴轮系时,可以带学生去参观普通车床的主轴箱,感受它内部的齿轮传动特点,这样直观、鲜明的教学形式能够取得良好的教学效果。
2加强师生互动教学
中职学校的机械基础教师应在专业课上有着丰富的知识,可以通过灵活多样的教学方法,将机械基础课程内容生动地传授给学生。对于每节课程的设计,教师都应结合企业生产现状,将教学内容的重点和难点,通过生活和工作中的实际案例进行分析,这样可以化解学生对抽象概念和复杂公式的畏难情绪。教师应对学生存在的难点问题进行互动讨论,以降低课程难度。教师应尽量避免抽象的机械概念和公式,而采用直观的教具和生动的比喻加深理解,化难为易。教师还应通过课程作业与学生进行互动,对在作业中存在的问题,在课堂上进行整理详细的讲解。在课堂进行辅导,能够加深学生对所学知识的理解,从而成为机械基础教学的重要组成部分。教师应指导学生从那些角度分析问题,并且应强调对机械结构实物观察的重要性,鼓励学生多查找参考资料,这样就可以拓展解题思路和专业视野。
3培养学生的问题意识
在机械基础课程的教学中,教师提出与课程重点内容相关的问题,激发学生的思考,开展探究性教学。教师设置思考情境,通过学生的思考分析加深对知识的理解。例如,教师讲解棘轮机构时[1],可以让学生思考生活中骑自行车,脚踩自行车的反转踏板时,自行车却不能倒车的原因。再如,让学生思考蜗杆传动中涡轮转向应如何确定。
4采用多媒体案例教学方法
当前,由于信息技术的迅速发展,多媒体技术已经广泛应用于学校的教学中。特别是机械类课程,通过多媒体的教学能够改善教学环境,提高以学生为主体的教学的实现,通过直观、形象的教学图片等,增强学生的理解力。中职机械基础课程中的机械机构教学内容,客观上应有动态的演示。例如教学平面连杆机构、凸轮机构时,最佳的教学就是应用多媒体教学课件,把曲柄摇杆机构的急回特性、死点位置,在凸轮机构中从动件的运动规律进行直观、生动的演示。教师应选取具体案例并接近生活进行讲授,如缝纫机、内燃机、摇头风扇、汽车雨刷、饮水机等案例,促进学生对平面连杆机构、凸轮机构应用到机器上的理解[3]。因此,教师应采用多媒体案例教学方法扩大学生的空间想象和抽象思维。
根据国家机械设计制造及其自动化专业毕业培养标准中对毕业能力要求之4“具有设计机械系统、部件的能力”要求,整合现有教学内容,形成了基础知识递增和设计能力递进的机械设计类课程教学环节结构。其中先修课程包括数学类、工程力学、机械制图、公差与技术测量等基础课和专业基础课。为达到“具有设计机械系统、部件的能力”的毕业要求,设计了课程教学及课内实验、基础设计能力培养、创新设计能力培养三个能力递进培养环节。
2机械设计类课程教学及课内实验
课程教学及课内实验教学环节分为机械原理和机械设计两个部分,每部分。含课内实验,课程内容及培养目标如下:机械原理课程是一门培养学生机械机构运动设计与分析的技术基础课,主要研究机构的结构分析、运动分析和动力分析,常用机构设计的基本理论和方法,机械系统传动方案的规划与设计,其主要任务是培养学生:第一,理论联系实际的学风,设计实践能力和创新精神。第二,掌握机构运动方案设计的能力。第三,具有机械系统运动简图的绘制,计算机辅助机构分析和设计的能力。机械原理实验教学是机械原理课程教学中的实践环节。在实验中通过安排部分课程基本理论的验证性实验,使学生进一步加深对课堂教学内容的理解。通过增设一些综合性、设计性实验,培养学生基本知识、基础理论与实际项目需求的理论知识应用能力,同时培养学生创新意识和能力。通过设立较多的选修实验,促进学生的个性发展。机械设计课程是一门培养学生机械设计能力的技术基础课,在教学内容方面着重掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本方法和创新思维,通过对本课程的学习,使学生掌握常用机构和机器中各种通用零件的基本理论和基本知识,初步具有机械结构方面的分析、设计能力,同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。机械设计实验教学通过设立部分验证性实验,使学生进一步加深理解课堂教学的内容;通过设立一些综合性、设计性实验,培养学生理论联系实际的能力及机械结构设计的创新意识和创新能力;通过强调学生参与实验的全过程,培养学生的动手操作能力;通过设立较多的选做实验,满足学生的求知欲,促进学生的个性发展。
3基础设计能力培养
机械设计课程设计是机械设计基础类课程的重要实践性环节,通过对机械传动装置和简单机械的设计,使学生综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识,熟悉机械设计的一般规律,掌握机械通用零部件及简单机械的设计理论及设计方法。培养学生理论联系实际的正确设计思想,树立工程意识,培养独立分析和解决工程实际问题的能力,为毕业设计和以后从事工程设计工作打下良好的基础。课程的教学目的:第一,学习机械设计的一般方法、步骤,掌握机械设计的一般规律。第二,学会从机器的功能要求出发,合理选择传动机构的类型,制定传动设计方案,正确计算零件的工作能力,确定它的结构、形状、尺寸及材料,并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题,培养机械设计能力。第三,进行机械设计基本技能训练,例如计算、绘图,运用标准、规范、手册、图册和设计资料,以及使用经验数据和处理数据等。第四,通过编写设计说明书,提高学生文字表达能力,掌握撰写技术文件的有关要求;培养学生运用计算机撰写论文的能力。第五,训练学生用CAD绘图的能力。机械综合课程设计是形成机械装备设计能力的重要实践性教学环节。内容以车床或铣床的主传动系统设计为主线,以所学过的机械制造装备的基础知识为支撑,完成主传动系统设计、操纵装置布置、工程分析计算等环节的训练。其目的是在相关先修课程学习后,进行机械结构设计综合训练,使学生掌握机械系统分析和设计的基本步骤和方法,培养和锻炼学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力。
4创新设计能力培养
学生创新设计能力培养包括机械产品创新设计与仿真和机械创新设计与制作两个环节:机械产品创新设计与仿真是学生以项目组的形式自主开展的为期一年的研发与制作项目,在学院的统一命题下完成一项任务。提高学生自主学习、问题求解、团队协作、项目管理、综合创新等方面的能力和素质。机械创新设计与制作是结合学生已有的知识储备,充分发挥学生的创新设计思维,通过机构综合模拟现实自然界生物的动作行为,并辅以相应的控制系统达到机构的协调运动。在教师的启发和指导下,学生以组为单位自主地进行相关内容科技文献检索、方案设计、虚拟仿真、绘制加工图纸、撰写设计说明书并进行答辩,通过工程实践培养学生灵活运用所学机械设计知识的能力。
5结论
[关键词]机械设计基础;教学方法[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.20.192
1 理论联系实际,重视学生工程意识的培养
机械专业的职业学校学生是未来机械制造和工艺方面的技术工人,故教学中应重视学生们的工程意识。在机械行业科学技术迅猛发展的今天,在《机械设计基础》的教学中更应该理论联系实际。在实践环节中培养学生的工程意识,采用这种方法可以使教学内容更加生动有趣、通俗易懂,提高学生们的学习兴趣。
例如在绪论中主要内容是机械设计的内容、意义、任务和方法。依照惯例老师按教材罗列一番,强调一下它的重要性就结束了,效果不是很好。如果将绪论开在实验室或工厂,就汽车发动机或牛头刨等实物或模型进行讲解,既结合了连接部分(螺纹连接、轴毂连接)、传动部分(齿轮传动、带传动、链传动)和轴系零件的基本知识,又把它的特点、应用、装配以及运动和动力分析作了简要介绍,让学生们由感性认识上升到理性认识,同时明确了设计的一般过程和步骤。学生们在老师的指导下通过观察和分析既建立了一个完整的机械设计的工程概念,又使学生以一个设计者的角度去思考问题,这样在讲授绪论的同时,通过理论联系实际,不仅培养了学生的工程意识,而且使学生对机械设计产生了学习兴趣。
2 利用多种教学手段优化教学,提高教学效果
《机械设计基础》是一门与实践联系紧密的学科,而由于我国教学体制约,大部分学生缺乏一定的实践经验,要使他们明白专业性很强的问题很困难。随着现代科学技术的迅猛发展,利用图、文、声、像的多媒体教学已走入课堂,它改变了传统的教学模式,为解决这类难题提供了非常有益的帮助。在教学中可借助录像插播、计算机多媒体、投影幻灯的教学手段,使学生生动形象地理解这些问题。
例如本课程中的铰链四杆机构中的将对心曲柄滑块机构以不同的构件为机架,可得到遥杆滑块机构、曲柄摇块机构和导杆机构。在缺乏有效实体演示的情况下,学生对这三种机构运动规律和应用会模糊不清,混淆概念,起不到对知识理解和应用。如果采用多媒体动画教学,学生们可以在屏幕上清晰直观地看到三种机构的运动规律,学生在掌握这些机构的工作原理后,还可以鼓励他们把这些原理灵活地推广到实习和实际应用中去,从而进一步提高了教学效果。
在诸多的教学手段中,多媒体教学是近年逐渐推广的一种新方法。它在机械设计中使用的突出优点是:在绘图软件的支持下,计算机能将数据经过信息的传递转变成形象化的二维或三维图形,并能实现动画演示。例如螺栓连接中关于预紧力、外载荷和残余预紧力的变化,光靠讲解显得力不从心,学生听了也不是很理解,往往是教师在黑板前讲得口干舌燥,而学生听得很茫然。教学效果不好,教学质量上不去,达不到教学目的。而采用多媒体教学,不仅减少了教师的工作量,而且通过计算机形象逼真的演示,可提高学生的学习兴趣,进一步提高教学质量。
3 借助比较法巩固所学知识
比较法是认识事物 “同”和“异”关系的思维方法。它为我们提供了认识和把握事物发展规律的思路,对学生智力因素的培养起着重要作用。在《机械设计基础》的教学过程中应用比较法,可以有效地启发学生,认清事物的同中之异和异中之同,把握事物本质,便于掌握知识。
例如带传动和链传动知识的学习:带传动和链传动同属于机械传动,都是通过中间挠性件来传递运动和动力的,并且都能实现两平行轴之间的运动和动力传递。但由于挠性件类型和特点不同,又使得它们传动有不同之处:在运动的过程中,摩擦型带传动会打滑,具有过载保护作用,而链传动虽不具有过载保护功能,但可以在酸、碱、油等恶劣环境下使用;带传动和链传动传动比都不恒定,但两者引起的原因不同,前者由于弹性滑动,后者由于多边形效应,而弹性滑动和多边形效应又分别是两者的固有属性。但弹性滑动和多边形效应产生的原因又不同,前者由于带有弹性和带两边有拉力差,后者由于链与链条的多边形啮合所致,为减少固有属性的影响,两者采取的传动措施又不同,前者用于高速传动,后者用于低速传动。通过这种比较方法的应用,两种传动的同中之异和异中之同便会一目了然,非常有利于学生对知识的理解和掌握。
4 注意各章节规律性内容的总结和归纳
对于《机械设计基础》的学习,学生普遍反映内容零乱,比较难学。但仔细观察不难发现,《机械设计基础》也具有一定的系统性和规律性。比如对机械传动(带传动、链传动、齿轮传动等)一般都遵循下述规律:介绍此类传动的类型―传动特点―传动系统主要构件的分析―失效形式―选择材料―安装使用维护等。为强化规律性内容的总结和归纳,教学伊始,就注重向学生灌输这种规律性的学习脉络,并在随后各章节的教学过程中不断进行强化和内容的优化组合。
关键词:机械设计基础 教学改革 教学方法
《机械设计基础》是机电工程专业基础学科之一,是研究机械的工作状态、工作原理、机械构成原理、机械零件功用和机械零件结构及工作可靠度的工程技术科学。该学科所涉及的知识与技能不但为从事与机械工程相关工作的技术人员所必备,而且对人们的生活和工作中的创新实践活动有极大的帮助。下面笔者从自身的教学实践出发,谈一谈该课程的教学改革的一些做法。
一、加强课程内容的整合
随着科学技术的不断发展,教材的滞后性越来越呈现出来,因此必须对课程内容进行整合。要删除陈旧的章节、增加必要的新知识等手段,精心设计课程体系。强调机械设计基础与生产一线实际应用的紧密联系,突出中职教育的特点,重新编排课程内容的顺序、详略,重新确定重点,构建了课程新体系:机械设计理论基础――联接――机械传动――通用零部件――机械系统综合设计。课程新体系有利于学生先了解机械整体的基本知识和要求,把握零件和整体的关系,再从联接入手,到各种机械传动、常用机构,以机械传动为课题重点,把握各种机械传动的特点,为培养学生机械安装和调试能力打下基础。机械系统综合设计,对机械设计一些共性问题进行综合阐述,为后继的课程设计做好准备。优化重组课程内容。同时,在教学中适当补充一些与生产一线联系紧密的实例,如轴承的安装、定位、配合、紧固、调整、和密封。对于部分实践性很强的内容,如带传动中传动装置的安装、调试,包括带轮的安装、调整,带的安装、松紧程度的检验及调整,带的张紧等,可以利用多媒体教学手段,有条件的话改为现场实践教学,把原本抽象的内容变得直观易懂。如对机械设计部分,把齿轮传动的设计计算应用、轴的设计、滚动轴承的选择及组合设计、螺纹联接的强度计算及螺栓组联接的受力分析、机械零件的疲劳强度设计等内容列为重点,利用有限的学时详细讲授。
二、综合运用多种教学方法
本课程学习活动的设计应以生产和生活中的常用器具和机械为载体,课程内容的教学要求必须以学生自主学习为主,老师的讲授与辅导为辅。为保证学习活动的顺利开展,我们教师事先对教学内容必须要有充分的准备,对整个教学过程要有一个全面完整的精心教学设计,为学生布置学习任务,提供必要的学习资料,教师必须要求学生进行先期预习,在课堂上采取集中讲授、问题研讨等多种形式解决相关问题,在实习环节采取分组方式,分派各组的工作任务,实行有效的分工与合作。共同完成学习任务。
在教学方式上,广泛采用角色扮演教学、情境教学、案例教学等方法,从理论的传授过渡到方法的学习。通过本课程的学习使学生掌握机械设计基础的基本思维方式及机械设计基础的实践技能,在每一次课上都有相应的案例,与生产实际结合紧密,鼓励学生积极参与案例分析。同时密切结合中职学生的特点,突出学生主体,寓教于乐,通过与课程内容紧密配合的课堂活动(角色扮演、讨论、案例分析等),丰富教学内容,调动学生学习的兴趣,激发他们的学习热情和互动交流意识,使学生真正成为学习的主人。
三、突出实践性教学环节
《机械设计基础》是一门实践性很强的课程,过去的教学体系重理论、轻实践,加之教育经费投入的不足,教学模具不完全、实验设备少。近几年来,我校购置了大批教学模具和实验设备,扩建了实验室,完善了实验性教学体系。由于学生很难在现有车间的封闭机器中见到各类机构及其传动系统,因此,建立了机构陈列室。机构陈列室主要展出机器中常见的各类机构的形式和用途,演示机构的基本原理,采取开放式管理,学生碰到书本中难以理解的机构可以随时进机构陈列室观看模型,收到了较好的效果。开设的实验课除传统的齿轮传动效率测试、带传动及链传动等实验外,还考虑根据现有实验条件逐步增加设计性、创新性的机构综合实验。根据教学进度,组织学生到生产现场教学参观、实习,增加学生对所学内容的感性认识,充分发挥“工程环境”的教学优势,为课程综合设计打下良好基础。
四、利用多媒体课件
伴随着计算机技术尤其多媒体技术的迅速发展,应用多媒体进行教学的教学模式成为教学改革的热点和发展趋势,它以图文并茂、声像结合、动静相宜的表现形式,使学生获得直观、生动、具体的教学效果。机械设计基础课程是一门理论联系实际的课程,学生普遍对该课程所研究的各种机器、机构和零件缺乏感性认识,而且课程内容也较为繁杂,为了使缺乏相关实践经验的学生能够较好地理解课程的内容,过去几十年一直采用挂图、模型乃至实物辅助教学。为适应教学改革的需要,研制了多媒体课件,从而将课堂教学引入全新的境界,进一步提高了课堂教学的质量。在课件的制作过程中,根据认知规律和课程特点设计和组织课件内容。根据教学内容充分利用多媒体优势创设生动活泼的教学情景,多角度地调动学生的积极性。如在课件中,数十幅三维动画有效地帮助学生在头脑中建立起机构和运动的联系,掌握机构的工作原理;合理的色彩搭配、丰富多彩的文字动画和幻灯片风格各异的页面切换,配以适当的音效,有助于突出课堂教学内容的重点,抓住学生的注意力;在教学内容上增加了许多相关的背景知识和实际应用知识的影片资料,这些内容花费时间很少,但却能够使学生开阔视野,增长见识,增强学生的实践意识,弥补了书本知识的不足。课件采用了超媒体的设计方法,除了能准确无误地实现灵活的跳转外,还能方便地导入大量的视频资料,特别是插图、表格、平面图像、三维动画和录像片段。这对于形象化教学和提高教学效率都起到了非常重要的作用。
五、采取科学的评价手段
在呈现评价结果时,应注重体现综合评价和要素评价两方面。对学生的评价可区分课程考核评价(60%)和实际操作技能考核评价(40%)两份成绩,其中课程考核评价分为考试成绩和平时成绩两个部分(40%、20%)。课程考核评价中的考试成绩按照理论教学中知识的预期成果要求用笔试与答辩方式进行考核,其成绩占总成绩的40%。平时成绩的考核评价通过课堂教学中的各种不同教学活动方式下的表现记录进行综合评定,其成绩占总成绩的20%。实际操作技能考核评价是通过对学生实践成果反映出的能力水平与职业态度进行考核,其成绩占总成绩的40%。
参考文献:
[1]张绍甫,张莹,李铁成.机械工程基础(第二版).高等教育出版社,2009.
关键词:机械基础;实践教学体系;构建与实施;综合实践;创新能力
机械基础实践教学体系是针对工科机械类、近机类专业开设的相关实验实训项目,主要对学生在机械工程基础方面进行综合性很强的基本实验、技能训练和综合实践,重点培养机械工程类学生的基本职业素养和基础能力。中国制造2025对机械制造业人才提出新的要求,要求员工不再是简单的操作工,必须有较强的综合实践能力、分析问题解决问题能力和一定的创新能力。因此,必须对原有的实践教学系统进行重构,建立符合先进制造业要求的,集工程素养、创新能力、综合实践能力培养为一体的基础性实践教学体系。
1教学体系重构的基本思路
传统的机械基础课程主要包括“机械制图与CAD绘图”“工程力学”“机械设计基础”“机械制造技术”“技术测量”等系列课程,其传统对应的实验项目和内容主要是认知或验证类,设计型、创新型的实验几乎没有,教学体系的设置无法适应新形势对人才综合素质的要求,学生的创新能力无法得到有效培养。通过教学体系的整合,加大了创新设计类实验和先进制造技术实训项目的比例,重点培养学生的实践能力和创新能力。通过学校的校企合作办学平台,依托政府、行业协会和企业,多渠道、多种方式共同培养学生的工程综合实践能力和创新创业能力。
2实践教学体系构建的主要内容
以原有传统的机械基础实验室和实训中心为基础,重新构建了由“机械基础实验中心、技能训练中心和综合实践及创新训基地”二中心一基地共6个平台、15个模块组成的新型实践教学平台,如图1所示。该平台是分层次、模块化的教学体系,包含了多个实践模块,可以满足不同层次、不同专业学生的需求,有利于提高实践训练水平,培养学生的工程意识、实践能力和创新能力
2.1基础实验中心
主要培养学生的工程素养和分析问题的能力,同时注重培养学生的创新设计能力,在实践教学课程的设置上加强机械基础系列课程之间的联系。在保留原有开设的机械制图、机械结构认识与实验、制造工艺认识与等传统实验项目基础上,增设了机械创新设计展示室、机械创新设计实验室、以三维实体造型创新设计为载体的三维设计实验室、CAD/CAM实验室等。引入企业生产中的实际案例,按照基本的认知规律,按机械构造认知机械零件识读与绘图机械构造分析机械零件的选用与设计机械创新设计等顺序依次进行机械的引导认知、基础实验、综合实验和创新设计,将多门机械基础类课程的实验教学环节融为一体,形成完整的机械基础课程实验教学体系[2],同时培养了学生的职业素养和创新意识。
2.2技能实训中心
为适应科技发展的新要求,在培养学生具有一定的工程实践能力基础上,还必须培养学生掌握一定先进制造业技术,因此增加了现代制造技术技能操作及综合性的实训项目。在原有的机械零部件拆装与测绘实训、材料成形实训、常规机械加工实训的基础上,增设了先进加工技术的相关实践项目,如:数控车工实训、数控铣工实训、数控加工中心机床操作、三维数字化测量、逆向工程实训、特种加工实训等实训模块,根据专业的不同,老师可选择其中若干个模块进行教学。通过先进制造技术的多项技能训练,学生可对先进制造工艺有一个基本认识,初步掌握现代制造业的基本技能。
2.3综合实践及创新基地
依托学校的校企合作办学平台,创新地方政府支持引导、科技园区介入、学校和企业主体参与的合作育人、合作就业的人才培养模式,通过校企合作办学、产学研合作等方式,探索“校中厂”“厂中校”等多元主体共建实践教学基地的有效形式,将企业实际生产中的典型案例引入到课堂的教学当中,拓宽知识面,增加课堂信息量,培养学生的工程综合素养和创新创业能力,如图2所示为福州职业技术学院政校企合作办学的框架图。引导学生参加创新设计协会、机械加工、机械维修等专业协会和专业社团,通过这些协会和社团为学生提供创新设计平台和综合技能训练。
3实践教学体系的组织实施
3.1基础实验环节主要是培养学生专业基本素养和基本实验能力
这一环节主要是通过各类基础实验、课程综合设计等教学,培养学生掌握机械工程技术人员应具备的基本知识和技能。教学过程中可引入企业生产中典型案例,通过常用或通用的零部件的分析和设计来提高学生的综合实践能力和创新设计能力。例如传统的机械设计实验室主要配置有:各种机械传动机构的组成展示柜、常用通用零件结构的展示柜、各类齿轮减速器和蜗杆蜗轮减速器;相应安排的主要实验课程为:通过演示讲解使学生了解各类传动机构和机械零件的工作原理,通过拆装和测绘训练学生掌握基本的测绘方法、了解减速器的基本构造、掌握轴类零件的结构设计方法等。而新增设的机械创新设计实验室主要组成部分有:轴系结构设计实验箱、机械系统创意组合设计实训台等,可安排实施平面机构组成原理的拼装设计、轴系结构创新设计、平面机构创新与设计[3]、机构系统方案的创新与设计、典型机构的拼装与设计等实训项目,学生可以自行设计组合各种传动方案,如:由电机、V带、十字万向节、蜗轮蜗杆、槽轮机构组合的传动机构;电机、V带、圆锥齿轮、九级变速器、联轴器、链、槽轮机构组合的传动机构;手轮、联轴器、链、槽轮机构组合的传动;等等。通过实验,培养学生的机构创意组合设计能力,还可培养学生的工程实践能力。教学过程中可以选取企业生产中常用设备的零部件作为案例,引导学生在此基础上按用途改进或设计一个机械或者一个简单系统。教学过程可采用分组教学法,要求学生以小组为单位进行设计,将专业基础知识和创新设计融合在一起;鼓励学生自主学习和研究性学习,注重培养学生的团队合作精神和创新能力,提高学生的综合素质。
3.2技能实训环节主要是培养学生的综合实践技能
技能实训平台包括基础实训和先进制造实训2个模块。基础实训模块在传统的机械基础实训项目中增加了综合实践项目,如机械传动安装与调试实训室由多级变速箱、汽车后桥差速器、齿轮减速器、蜗轮蜗杆传动机构、多种带传动、多种链传动和多种齿轮传动等多种机械部件组成,可安排:机械零部件图及装配图识读、钳工基本操作技能实训、多级变速箱的装配与调整、汽车后桥差速器的装配与调整、机械传动的安装与调整、机械系统运行与调整等实训项目。通过实训培养学生的机械识图、常用工具和量具的选择及使用、机械零部件和机构工艺与调整、装配质量检验等综合能力。在实训项目安排中,既可将各部件作为独立的模块进行训练,也可将各部件组成综合的机械系统进行训练。如:多级变速箱,主要由箱体、齿轮、花键轴、卡簧、键、深沟球轴承、端盖、手动换档机构等组成,可完成多级变速箱的装配工艺及精度检测实训。先进制造平台包括:数控加工、三维数字化测量和特种加工实训模块,可根据不同的专业特点选择实训的模块,实训内容可引入企业的真实工作任务作为教学案例,把职业资格标准的内容融入到实训教学内容,聘请企业技术人员担任实训指导教师,并鼓励学生参加各类技能竞赛。技能实训平台相关实验室除了完成正常实验实训计划外,业余时间可向学生开放,鼓励学生到实训场所参加专业实践活动。
3.3综合实训环节主要是培养学生的综合实践能力
通过社团协会、校企合作平台训练学生的综合实践能力。鼓励学生积极参加专业社团,如“数控加工”“产品结构与三维设计”“机械创新设计”等兴趣社团,邀请企业技术人员参与社团活动的指导,同时结合全国或全省的机械创新竞赛的项目开展活动。通过组织社团活动,增强了学生的团队合作意识,培养了学生的实际操作能力、创新和分析问题解决问题的能力。通过校企合作平台开展各种形式的合作办学。与福建省机床工具行业协会、武汉华中数控股份有限公司等企业合作办学,开展数控加工与机床维修的实践项目;同时利用这一平台,师生共同参与企业的技术服务和科研等工作,使学生具备一定的技术开发和科研能力。与福州莱博特科学仪器有限公司校企共建三维数字化测量与逆向工程实训平台,共同开展培训、技术服务和科研工作,为校内实训创建真实的岗位训练、职场氛围和企业文化;与福州市科技局、集力众创企业咨询公司联合成立了“联合众创空间”,该平台是福州市科技局资助设立的万众创新综合服务平台,也是科技项目前期孵化的基地,为学生在机械制造、机器人、3D打印方面提供了咨询服务,引导学生参与企业的产品设计开发工作,并为学生提供了创新创业空间。
4结束语
实践教学是培养大学生综合素养和实践能力不可缺少的重要环节,经过整合优化后的机械基础实验平台形成了由“基础实验、技能训练、综合实践及创新实训”3阶段共6个平台组成的、符合先进制造业要求的,集工程素养、创新能力、综合实践能力培养为一体的基础性实践教学体系,为实践教学的实施提供了坚强保障。
参考文献:
[1]徐小兵.机械专业人才创新能力“一二三三五”培养模式探索[J].创新与创业教育,2013(8):11-12.
[2]蔡小华,何竞飞,汤涛,等.大机械基础实验平台的整合与探索[J].教育教学论坛,2016(6):252-254.
关键词:机械基础 教学方法 探讨
机械基础是一门专业技术基础课,主要内容包括金属材料、焊接、机械传动、常用机构、轴系零件等内容,是职业院校实践性很强的一门课程。该课程可以使学生把理论和实践联系起来,实现知识向技能的转化,锻炼学生的动手能力,增强他们毕业后适应工作的能力。作为一门基础理论课程,其任务是使学生获得从事与机械类专业技术有关工作必须具备的基本理论、基本知识、基本技能,并为学习专业课程打下基础。尽管学好该门课程意义重大,但由于多种原因,学生缺乏学习兴趣,导致学习效果不佳。
一、目前机械基础教学中存在的问题
(一)重视程度不足
目前机械基础这门课程在非机械类院校中主要以考查方式对学生成绩进行评价,由于学生对考试和考查课重要性认识上的错误理解,从思想上和行动上就对这门课不重视。
(二)学习难度较大
传统的教学注重教师的传授,教学手段单一,学生学起来感到枯燥无味,再加上学生的基础差、学习态度、学习方法存在一定的问题,学习起来就有一定难度。
(三)学习兴趣低
大多数开设机械基础这门课程的学校,一般和该课程有关教学所需的设施、实验实习器材相对短缺,很多实验老师只能进行理论讲述;再加上工科类课程内容枯燥以及教师的教学方法陈旧,所以学生对该课程缺乏学习兴趣。
(四)实践能力差
机械基础课程涉及的内容实践性较强,由于校内实习条件差,校外实习基地少,再加上部分教师参加专业实践较少,造成学生实践能力较差。
二、改进措施
(一)利用多媒体辅助教学,提高课堂教学效果
机械基础教学涉及到很多概念和具体的图形,再加上黑板的大小所限以及教学课时限制,所以用板书设计课程内容难免会有一些不便。而如果采用多媒体课件教学就不同了,我们可以把有关的教学内容,分层逐渐显示,诱导学生深入地理解课程的具体内容,从而达到系统地掌握有关知识的效果。就拿焊接的类型这一内容来说吧,我们可以把手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊、电阻焊、钎焊等放在第一层。如果再想介绍气体保护焊分类,可以直接点出气体保护焊进入第二层等,以此类推,可以再细分为二氧化碳、氩弧焊等第三层次,这样就可以让学生方便地掌握焊接的分类而且还有助于教师的课堂讲解以及课后的分析、总结。如在学习铰链四杆机构部分内容时,如果采用多媒体课件,不仅能用动画课件清楚地表达铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种不同类型,以及这三种机构各自不同的运动特点,而且还可以把曲柄摇杆机构的急回特性、死点位置,双曲柄机构的运动不确定性、铰链四杆机构演化为不同的类型等教学内容进行演示,这种教学方法,使声、像、图、文等教学信息充分地反映到学习内容中,增强了教学的效果,加深了学生对教学内容的理解和掌握。或者也可以在网上下载一些运动机构的动画演示,进行播放,以进一步加深学生对这些机构动态特性的理解。
由于职业院校机械基础课程内容主要研究机械工程材料、焊接、机械传动等问题,尤其是机械基础课程中复杂的结构、抽象的概念等内容,采用多媒体形象化教学就更具有重要的意义。例如,机械基础课中的曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构,按连架杆对应长度设计平面四杆机构等,都可通过多媒体演示显示每种机构的运动特点,以达到形象化的教学效果,以便将大量烦琐的陈述性教学内容直观地显示在学生面前,有效地促进了教学体系和教学内容的改革,也有利于学生创新意识的培养。
对于日常生活中难以见到或不易理解、口头语言又难以表述清楚的问题、动态视频、图形、图表、文字板书等陈述较多的以及课堂上要花较长时间不易完成的教学内容,就比较适合用多媒体的这种教学方式,对于那些通过推理、演算后得出结论的教学内容则还需要采用黑板加粉笔的方式,这种情况下现代方法与传统方法相互结合更能取得好的教学效果。另外,一个多媒体课件的放映时间不宜过长,只说明一个单一主题的课件更适合于课堂教学使用;同时要注意一节课不能从头到尾都用同一种媒体。心理学研究表明:同一种媒体使用时间超过20分钟,容易引起大脑疲劳,影响授课效果。
【关键词】机械基础课程;教学策略;实践与探索
我国古代道家学派创始人老子有一句名言:“授之以鱼,不如授之以渔。”教师想要帮助学生获取更多的知识,不也是应该“授之以渔”而非仅仅是“授之以鱼”吗?单靠传统教师给予知识的传授,学生得到的知识是有限的,我们还需要通过在职业学校各类课程教学中实施研究性学习的方式“授之以渔”,充分发挥学生的主体地位,在培养学生的动手能力、科学探究能力、观察实验能力、获取信息、传递信息、处理信息的能力、分析和判断的能力及团结协作的能力的同时,也能充分培养学生的自主学习和创新意识,使学生成为真正意义上的学习的主人。
一、 培养学生的学习兴趣
产生兴趣是学好本课程的关键。只有在兴趣的驱动下,才能充分发挥学生的自觉性、主动性。为培养学生的兴趣,可结合日常生活中的具体实例来讲解相关知识。如从学生熟悉的缝纫机、汽车前窗刮雨器、公交车门的启闭、拖拉机自动卸料等入手来讲授平面四杆机构;从电影放映机的卷片机构引入槽轮机构这一间歇运动机构;结合自行车、汽车的变速系统来介绍链传动、齿轮传动等有关内容。这些实用性很强的实例对学生有很大的吸引力,使学生既想学、又能学;既激发了其学习兴趣,又调动了其积极性和主动性。巴尔扎克说:“打开一切科学殿堂的钥匙毫无疑问是问号。”有效的提问不仅能激发学生的学习兴趣,同时还能启发思维,激励学生积极思考。课堂教学是师生情感交流的场所,教师要充分给予学生参与的权利和机会,充分体现教师的主导地位和学生的主体地位。教育家叶圣陶先生说:“所谓教师之主导作用,盖在善于引导启迪,俾使学生自奋其力,自致其知,非谓教师滔滔讲说,学生默默取受。” 实践证明,教师滔滔讲说,呕心沥血,方法不当,事倍功半。尤其机械基础这门枯燥、繁杂且不系统的课程,若照本宣科,不进行教学信息的双向交流,学生必学之无味,学之困难。
二、采用多种手段,加强直观教学
本课程涉及到许多常用机构的运动过程和机械的内部结构,为了能清晰地讲解有关知识,使学生能真正了解其本质,在教学中大量应用实物、教具、录像及多媒体技术等多种手段,增强直观性教学,从而便于有关原理、理论知识的讲解。例如,我们在讲解有关铰链杆机构等内容时,借助可变模型,演示杆长的变化、机架的改变与机构类型的变化规律及杆长的变化及机架的变化与机构类型间的内在联系。我们在讲授液压传动中的换向阀工作原理、液压基本回路工作原理等内容时,借助自己制作的多媒体课件辅助教学,利用课件的图文可变、生动活泼的特点,清楚的反映了换向阀工作时各油路的通断情况。而介绍液压回路的课件能清楚反映油液的流动方向、各控制元件的动作顺序及执行元件的工作情况,清晰、生动、直观的讲解,教学效果明显,学生真正弄懂了许多问题,学到了有用的知识。
三、贯彻够用原则,突出重点
《机械基础》这门课程由三部分内容组成:(一)常用机构,(二)常用零件,(三)液压传动。各个内容既有自身的特点和知识体系,但他们之间也有一定的内在联系,特别是(一)(二)部分的知识相互渗透。但学生在学习这门课时总感到内容多而复杂、知识比较散乱的感觉。怎样使学生在学习中能抓住重点和难点,这是我们在教学中经常思考的一个问题。在这门课程的理论教学过程中,我们坚决贯彻“必需、够用”的原则。对于理论偏深、偏多的推导、证明等内容大量删减,而实用性较强、与生产实践结合紧密的内容加强和多讲,突出教学重点。在具体讲授过程中,打破原有的编排顺序,将常用的机构和常用零件的有关内容结合起来讲授,加强知识的连贯性,有利于学生的理解、接受和记忆。加强有关零件的结构设计、维修、安装、调试等内容的讲解。在介绍液压传动的有关内容时,除了介绍液压传动的必备基本知识外,重点介绍液压元件作用、安装和维护及基本回路的作用、检修和故障诊断等内容。这些内容正是生产第一线技术人员经常碰到、需要解决的问题。
四、加强实践性教学环节,提高基本技能
【关键词】机械结构分析与设计 考核方式 改革
【中图分类号】 G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2015)02C-0082-02
高职教育人才培养目标是培养面向生产一线的应用与技能型人才,高校正是围绕这一目标展开各类教学活动,并以考核作为教学质量的最终检验指标。作为高职教育的教学出口,考核成为培养高质量学生的关键,课程考核方式的正确与否直接影响到高职院校的教学和人才培养质量。在机械结构分析与设计中加大对教学实践环节和综合能力的考核,以提高学生实际操作及解决工程中实际问题的能力。
一、课程考核方式改革的意义
课程考核是教学评价的重要手段,在整个教学活动中起着非常重要的作用:检测学生对基本知识掌握程度;督促学生学习,引导学生重视知识的积累;及时发现教学中的问题,找出原因并及时进行教学理念和方式的改进,进一步提高课堂的教学质量。
从目前看,部分高职院校的机械结构分析与设计课程都会在教学内容及教学方法等方面进行改革,但仍沿用传统的课程考核方式。考核形式单一,题目类型主要是客观题(填空、选择、判断、计算题与简答题),方式主要是笔试,实践能力和创新能力考核涉及很少。成绩评定一般平时成绩占30%,期末成绩占70%。平时以出勤和提问为主,期末考试仅凭一张试卷。这样的考试有其局限性,主要表现为:第一,期末考试的时间和内容十分有限,无法全面概括学到的所有知识,进而也就无法对学生的学习情况进行一次全面的检测,存在片面性。第二,由于平时成绩在总成绩中所占的比重过小,导致学生对平时成绩不重视,主要表现为逃课和不认真上课。第三,期末考试成绩在总成绩中所占的比重过大,导致学生上课不认真,考前做突击,这样不仅无法提高教学质量,还容易助长学生侥幸和投机的心理,无法实现学校培养高素质学生的目标,偏离了课程考试本来目的。
因此,学校应根据原有考试中存在的问题,结合实际情况进行改革,注重学生学习成效的考核,减少期末考试成绩在总成绩中所占的比重,并通过项目的完成增加学生实践动手能力及职业素质养成等方面的考核,使学生转变对考试的认识,尽量做到从应试教育到能力教育的转变。
二、改革课程考核内容
机械结构分析与设计课程以职业能力培养和职业素养养成为总体目标,在培养学生较强工程意识及创新能力的同时,强化先修课程,培养学生从无限的知识系统中汲取和提炼所需知识的能力。通过本课程学习,使学生可以从整体上了解机械的传动原理,认识机械系统的结构组成,能识别各个机械的零部件及其作用,并且会分析各种传动机构的特点以及其适用场合。培养学生的创新能力以及设计一般复杂程度的机械传动结构的能力。通过小组协作完成项目任务等方式,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
基于机械结构分析与设计课程的教学目标,课程教学评价采用了终结性评价和过程性评价相结合的方式。终结性评价用于考查学生对基本知识的掌握情况,可以通过笔试、口试等方式进行考核。为着重考核学生综合运用知识分析问题、解决问题的能力,进一步强化学生的语言表达能力,培养学生良好的心理素质,通过改革考试方式,逐步推动教学手段与方法的变革、教学内容的创新,不断提高学校的教学水平和教学质量,除了笔试之外,增设了课程口试环节。过程性评价主要用于在项目实施的过程中,从学生参与项目教学的态度、在项目教学活动中所获得的体验、学习及工作方法与技能的掌握情况等方面来进行考查评价。考核权重设计为总评成绩100分,平时成绩占20%,项目成绩占40%,期末考核成绩占30%,口试成绩占10%。改革后的考核方式突出课程教学过程性考核,由多种考核方式构成,时间与空间按需设定的多次考核综合评定成绩的课程考试模式。
三、具体实施
机械结构分析与设计课程开设的时间跨度为两个学期。课程教学项目的设计以生产和生活中的典型机械的分析与设计为载体,内容包括3个教学项目:机械中的常用机构分析;机械系统结构分析及拆装;机械传动装置及零部件设计。考核从三方面进行:一是理论知识点的考核。理论教学的内容采用课堂提问、阶段性考核和综合考核等多种方法,可以是闭卷、开卷、半开卷、面试、综合型设计大作业等形式或多种形式相结合。二是实践环节的考核。在每一次实验中通过现场操作、分析报告、面试等形式来考查学生对实验设备的应用能力、实际动手能力以及实验结果的分析综合能力。三是综合能力训练的考核。量化评分每一个设计阶段学生的设计能力,全面跟踪学生的学习态度,随时掌握学生在每一个设计阶段的实际表现,逐步提高学生对课程综合能力训练的重视度,保证课程综合能力训练的质量。具体评价内容及评分标准如表1、表2所示:
表1 第一学期评价内容及标准
序号 考核模块 考核项目 考核标准 比重 考核方式
1 机械中的常用机构分析 1.以个人和小组为单位完成平面机构运动简图的绘制
2.以小组为单位完成一种(几种)机械的机械结构分析
3.团队协作和自主学习能力的考核 1.平面机构运动简图绘制认真、规范、项目齐全
2. 成员参与率高
3.调查分析报告撰写符合要求
20% 1.绘制平面机构运动简图及计算机构自由度,上交报告
2.小组展示与成果汇报
2 机械系统结构分析及拆装 1.以小组为单位对减速器箱体结构工艺性研究
2.以小组为单位对一种或几种机械产品的驱动与传动装置分析
3.以个人为单位绘制机床主轴箱传动系统图 1.项目报告、研究报告,主题鲜明
2.成员参与率高,团队合作意识强
3.作业按时独立完成,质量好
20% 1.小组作品展示,上交实践项目报告、研究报告
2.随机抽一名小组成员进行小组活动过程与结果汇报
3.上交作业及报告
3 平时考勤、作业及学结 作业、考勤及模块学结 1.按时完成作业
2.总结撰写认真
3.语句流畅,无错别字
20% 1.上交学结
2.学生交流学习体会
3.听老师点评
包括2个学习模块 1.平面机构运动简图及自由度的计算
2.常用机构分析
3. 轴系结构分析
4.车床机械传动系统分析 期末考核 40% 笔试
表2 第二学期评价内容及标准
序号 考核模块 考核项目 考核标准 比重 考核方式
1 课程设计 1.综合运用所学知识能力的考核
2.正确性与合理性的考核
3.查阅技术资料及提取相关信息能力的考核
4.创新设计能力的考核
5.制图标准与规范的考核 1.学生收集材料的准备工作、总体设计、阶段任务的完成情况、学习的态度等方面
2.在本组内同学进行互评与自评
3.从学生上交材料的完整性、正确性、创新性及规范化等几个方面评分
4. 答辩 40% 1.上交设计说明书及图纸
2.答辩
3.出勤与学风
2 平时考勤、作业及学结 作业、考勤及模块学结 1.按时出勤,按时完成作业
2.总结撰写态度认真
3.语言真诚,语句流畅,无错别字 20% 1.上交学结
2.学生交流学习体会
3.听老师点评
包括2个学习模块 1.构件的受力分析及平衡问题的求解
2.构件变形及强度计算
3.传动装置的总体设计
4.传动件的设计
5.轴系结构设计 期末考核 40% 笔试
通过近年来对机械结构分析与设计课程的教学改革,尤其在考核方式上的改革,激活了学生积极向上的多元智力因素,提高了学生对该课程的兴趣,增强了学习的动力。同时,教师的教学行为也发生了变化,通过师生间的平等对话与交流,教育行为体现出了更多的平等意识和对学生的人性关怀,建立了全新的师生关系。
总之,改革课程考核方式是培养卓越人才和应用型人才的必然选择,改变原先由试卷决定学生成绩的方法,强调学生的学习过程,逐渐增强学生的学习兴趣,使学生从“要我学”转变为“我要学”,注重“学习实效”,着眼于创新精神和实践能力的培养,使学生的动手能力和综合素质得到明显的提高。