時間:2022-07-11 11:06:32
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篇機械制圖課程設計總結,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:生物醫學工程專業假肢矯形工程專業機械制圖
近年來,國家與社會對醫工類人才的專業日益迫切,醫學專業性大學開始開設工程學科的基礎課程之一機械制圖;以幫助傳統醫工類專業的學生們拓展知識面,提高未來就業的競爭力,滿足醫療相關公司企業科研院所的科技研發、醫療機構中設備醫工部門專業管理、醫院放射專業科室等工作的崗位需求。課程開設面向醫科大學醫工類的大一新生,授課對象為一般為四年制生物醫學工程與假肢矯形工程等醫工專業的大一新生,課程教學能夠引導醫工類專業學生建立機械科學的大體框架、奠定學生了解機械科學的知識基礎。
機械制圖課程是工程圖學基礎課程體系中的機械設計基礎課程之一[1~3],在一般的工科院校里課程開設的目的在于通過學習正投影的基本理論和有關國家標準,培養學生識讀一般機械圖樣,繪制簡單機械圖樣的基本能力;培養基本的空間想象能力和空間分析能力;培養認真負責的工作態度和嚴謹的工作作風[4~7]。與理工科大學工程類課程設置不同,機械制圖課程在醫科大學醫工類專業課程設置中是考查課;有的醫科大學里生物醫學工程專業甚至沒有開設這門課程,或者與后續課程銜接連貫性不強。而且,在教學開展過程中發現:醫工類大一新生進入醫科院校,相對缺乏綜合類大學或者理工科大學所擅長的工科學習興趣與氛圍,加之學生們對于工程類課程較醫學類課程的學習主動性要差很多,這些都阻礙教學順利的開展。
為了適應醫學院校的特點,促進提高醫工類機械制圖課程的教學質量,從教學方法、課堂交流、課堂控制及課堂藝術四個方面來探討醫工類機械制圖課程教學,分析解決阻礙教學開展問題;通過分組課程設計訓練課程與期中期末考試的考核手段來反饋檢驗教學方法是否合理與可行,從而嘗試提高教學質量,促進學生掌握知識,構架完備的知識體系結構。
1教學方法
由于缺乏工科學習興趣與氛圍,醫工類課堂教學不能采用傳統教學以教為主、以學為輔、教學相長的教學模式。課堂任務不僅把知識和理論講清楚幫助學生建立投影制圖思維,增加隨堂訓練量,及時固化教學成果。采用隨堂訓練,及時根據學生隨堂訓練的完成情況,適當調整隨堂教學的深度與進度。
教學過程中,一般課堂上以教師的聲音為主導,但是要注意多觀察學生的"聲音",尤其重要章節的課程傳授過程中為了保證老師教授與學生學習知識的傳遞效率,以觀察學生們聽課的反應、點名提問、集體思考提問等方式為手段,提高效率。
講學效率不高的原因有很多,比如學時有限,教學任務太多,班級太大,學生上課只聽不愿發言,大部分學生對所學專業不感興趣:醫科院校里的醫工生自身學習醫學課程的意愿更強烈,相對學習理工科課程意愿不強烈,甚至學生因為課程連貫性不強或者較為艱澀難懂等原因充斥著厭學的情緒。這些從上到下的千絲萬縷的循環聯系,構成了大學課堂教學效率具有保守性的基礎。
2課堂教學
2.1 課堂交流 在教學過程中,課堂不僅是傳授知識的場所,還提供了師生教與學互動的過程和平臺。根據分析學派的研究,滿足教學發生的條件分為兩個方面。一是從任務詞方面推出的必要條件,這就是:①意圖條件:即凡是試圖引起學習的活動都可以稱為教學活動;②實際展示特定的學習內容;③以學生的認知方式進行行動。典型的教學活動的必要條件就是教師講、學生聽[8]。
通過三種方式的課堂交流來輔助教學過程開展。言語交流主要用來傳授機械制圖基礎知識的傳授,身體語言的應用用來輔助言語交流授課,情感交流主要體現有以下四點:①建立初步情感交流的基礎;將班級名單上的名字提前熟悉,學生名單中的生僻字事先查好標記,以方便下一步課堂點名熟悉同學的過程中,給同學們留下一個良好的第一印象;②通過課堂點名來熟悉同學,確保名字與人能夠一對一對應上。為了盡量減少占用課堂時間,提前瀏覽照片熟悉同學,盡快記住每個學生;還可以利用隨堂提問等課堂交流環節加強對學生的記憶;③通過課堂交流,尤其是前幾次課程開展的過程,掌握學生的體態聲音等具體特征,此時已經做到見到人就反應出名字,或者聽見聲音判斷出學生是誰了;④通過課堂與校園的交流機會,已經建立起每個學生的"大致輪廓",包括物理特征與性格特征,這些特征就是與學生進行情感交流的基礎,在自主創造或者偶然情況下交流發生的場合,充分利用自己對學生性格特質的掌握,創造情感交流的良好氛圍。
教師本人并沒有優秀的記憶與識別能力,為了這些情感交流的發生,教師本人利用課余閑暇刻意訓練自己。
尤其,對一個青年教師來說,在教學方法等講授環節、知識積累與深度層面、教學經驗積累等等,相較名師與老教師等都存在差距,在言語交流與身體語言環節努力提高自己之余,盡可能利用自己年輕有股子熱情沖勁的特質來增加與學生的情感交流。
但是,教學活動中交流的本質是促進學生主動參與學習、獲得主動發展的重要手段。不能主觀主義地把教學交往作為解決教與學的矛盾、達到教與學統一的尺度或價值取向[9,10]。
2.2 課堂控制 課堂秩序、課堂紀律的維持是課堂控制的重要方面,也是令大多數老師頭痛的一個問題。醫科大學課堂上,教師對非醫學課程的課堂秩序的維持顯得乏力。
"點名"是常用的技術,一般有兩個作用,①出勤考核,②強令學生回答問題。機械課程教學過程中,盡量采用了讓學生回答問題來提高學生注意力的方法。一方面尊重大學生作為成人的自尊與自由,一方面盡量提高教學素養與授課藝術[11,12],吸引學生們來聽課。
雖然教師在課堂秩序的控制上權力有限,但是在課堂時間的控制上,大學教師則擁有較為充分的支配權。教師可以根據學生注意力的集中狀態調整授課節律,根據課程內容導入、授新與總結的時間比例,以及講授、板書和其他的時間比例。
2.3課堂藝術 學生在踏入大學校園之前,對大學的向往,或多或少地都緣于對課堂的想往,想象課堂上教授們的神采飛揚,想往與大師哲人對話;暢想天馬行空很美好,現實的大學課堂青年教師很難很快成為學生們夢想標準下的大師。
在教學組織、授課語言、多媒體課件結合板書、以及肢體語言等課堂教學藝術的提高上,一方面積極向名師教授學習,一方面建立適合自己的課堂教學風格。具體采取的小措施有:①主體沿用老教師留下的教學組織結構、適當增加適合自己的教學組織環節;②學習部分大學生們流行的網絡語言,在授課中適時使用縮短與學生的心理距離,提高授課語言的吸引力;③思考與凝練并逐步樹立自己的教學風格,并在多媒體課件的制作與板書中進行體現;④觀摩名師與老教師的授課過程,結合自身的條件,合理運用肢體語言,培養自己的教學風格。
3教學方法的效果反饋
通過教學方法、課堂交流、課堂控制及課堂藝術四個方面的具體實施來提高醫工類機械制圖課程教學,解決阻礙教學開展過程中的問題,通過分組課程設計訓練課程與期中期末考試的考核手段來反饋檢驗教學方法是否合理與可行。
3.1分組課程設計訓練 通過學生進行分組考勤,達到以下兩個目的:①節省考勤的時間;②培養學生的集體榮譽感。分組的原則是打破專業與男女生性別限制,自愿結合成為小組,將66名學生分為7組。最后分組情況為,每個小組里都有不同專業的成員,男女按照比例平均分配到6個組中,再由成員們自由選出組長1名。
課程設計訓練的題目為以小組為單位,任意選擇理論與實驗上遇到的器械與工具,準確測量與在計算機繪圖軟件下繪制其零件圖與裝配圖。評價標準為對照實物,根據國家標準與繪制理論知識,給出學生們相應的分數[13,14]。
圖1是生物醫學工程專業39名學生在分組合作中完成繪圖作業的成績統計,圖2是假肢矯形工程專業27名學生在分組合作中完成繪圖作業的成績統計。圖1中生工專業的學生成績在6~8分內分布:8分5名,7.5分7名,7分11名,6.5分10名,6分以上6.5分一下學生5名。圖2中假肢專業的學生成績分布為:不及格1名,6分以上6.5以下2名,6.5分8名,7分7名,7.5分4名,8分2名,8分以上1名(最高分)。
結果表明,學生在分組完成課程設計訓練過程中,繪圖能力得到有效訓練,促進提高教學質量,學生在動手過程中學習興趣加強,學習的主觀能力提高較多,而且鍛煉了學生們的合作能力,圖2的成績分布較為集中,圖1的成績分布較為離散,這與實際情況吻合,圖2所示班級凝聚力稍強于圖1所示班級,成績分析結果表明教學方法合理。
3.2 期中期末考核 為了進一步觀察學生們學習的情況,結合大綱要求開展期中測試考核機械制圖基礎知識的掌握情況與層次,以調整以后課程開展過程中的教學廣度、授課深度以及考試難度[15,16]。
期中測試成績統計如下見圖3與圖4,圖3中藍色折線表示生工專業39名學生的期中測試成績,有3名學生不及格,大部分學生成績圍繞在80分上下。圖4中藍色折線表示假肢專業學生的期末測試成績,有5名學生不及格,學生成績分布在70?郯80分之間。
根據期中測試成績結果調整授課節律,根據課程內容導入、授新與總結的時間比例,以及講授、板書和其他的時間比例;調整授課深度,在嚴格遵守教學大綱與教學任務書的情況下,適當降低期末考試題目的難度,適當拓展教學廣度,加強授課效果,期末考試成績相比較期中考試成績理想很多,從而提高教學質量,驗證教學方法可行。
5結論
為了提高醫工類機械制圖課程的教學質量,采用切合機械制圖課程特點與授課教師自身素養結合教學方法、課堂交流、課堂控制及課堂藝術四個方面來探討醫工類機械制圖課程教學,有針對性地解決阻礙學習意愿等教與學過程中遇到的問題;通過分組課程設計訓練課程與期中期末考試的考核手段驗證教學方法合理與可行,從而提高教學質量,促進學生掌握知識,構架完備的知識體系結構。
未來的教學過程中,會進一步深入結合課程特點與教師能力改進課堂教學模式,提高教學效力。
6致謝
本研究依托北京市自然基金(No.7132029)的資助。在授課的過程當中,得到了同事張海燕、閆松華、宋紅芳、吳寶平、王輝、張昆亞老師的支持與幫助,研究的開展同時得益于學校教務處與學院教務處的老師們的優秀工作:感謝各位老師。衷心感謝與研究者一起開展研究的2012級的同學們!
參考文獻:
[1]大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖[M].北京:高等教育出版社, 2010.
[2]王蘭美.機械制圖[M].北京:高等教育出版社,2004.
[3]田凌,馮涓,劉朝儒,主編.機械制圖[M].北京:清華大學出版社,2008.
[4]華中理工大學等院校編.畫法幾何及機械制圖[M].第4版.北京:高等教育出版社,1989.
[5]楊小慶.工程制圖[M].北京:清華大學出版社,2004
[6]齊玉來等編.機械制圖(非機類)[M].天津:天津大學出版社.2004
[7]楊惠英,王玉坤,編著.機械制圖(機類、近機類)[M].北京:清華大學出版社,2011.
[8]王策三.認真對待"輕視知識"的教育思潮[J].北京大學教育評論,2004,(3):16-17.
[9]袁維新.教學交往:一個現代教學的新理念[J].上海教育科研,2003,(4):4-9.
[10]周浩波,等.教學哲學[M].沈陽:遼寧教育出版社,1994,6.
[11]李雪英,陳靜,李振宇.機械制圖與微機繪圖課程興趣教育思考[J].教育與職業,2012.8下,第24期:114-115.
[12]林勝.高職模具專業"機械制圖"課程的教育改革[J].教育與職業.2012.10中, 第29:142-143.
[13]唐曉初.集知識能力素質協調發展的制圖體系研究實踐[J].圖學學報.2012.l0,v33(5): 137-140.
[14]續 丹."3D 機械制圖"教學中提高學生讀圖能力的實踐與思考[J].圖學學報.2012.l2,v33(6):124-129,97.
關鍵詞:機械制圖 AutoCAD
計算機輔助設計技術中包含了許多的軟件,例如AutoCAD,UG等等,其中的AutoCAD成為國際上廣為流行的繪圖工具,AutoCAD是美國Autodesk公司首次于1982年生產的自動計算機輔助設計軟件,用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計。AutoCAD的繪圖工具豐富多樣,方便快捷,形象生動,繪圖效率是手工的十至二十倍,極大地提高了繪圖效率和繪圖質量,AutoCAD技術是現代化制圖的需要,是機械設計及制圖的一場革命。《機械制圖》和《AutoCAD》這兩門課程是理工類學生學習后續專業課程、完成課程設計與畢業設計不可缺少的重要基礎;是日后從事技術工作的重要語言工具。
一、傳統制圖教學模式的弊端和不足
傳統的制圖教學模式通常是以靜態的掛圖和幻燈片,陳舊、不易攜帶的模型教具等幫助學生建立空間概念。這雖然可以在一定程度上幫助學生建立空間概念,但其中也存在很多弊端。模型受學校條件的限制,不能任意變化,對于一些結構比較復雜的物體,在制作模型又很困難時,教師只能用粉筆在黑板上畫其軸測圖,這又不可避免地占用了講課時間,直接影響到教學效率的高低。而且,掛圖、幻燈片、模型只能反映結果,不能表達過程的形成與變化,在結果給出之前,教師必須用語言準確、生動、形象地來描述。即便如此,也難以達到較好的教學效果。因此,如何在有限的學時內合理、有效地優化課堂教學內容,成為迫在眉睫需要解決的問題。
二、《機械制圖》 與《AutoCAD》同步教學的優越性
1、關于《機械制圖》的理論學習及實踐學習
《機械制圖》授課時以培養學生的空間分析和思維能力、閱讀和繪制機械圖樣的能力、實際應用能力和職業崗位綜合能力為主,搭建完整的課程設計思路,充分體現本課程在高職教育教學中的基礎性、職業性、實踐性和開放性的要求。“標準運用與繪圖技能”的學習講述了國家標準“機械制圖與技術制圖”的一般規定,是本課程的基礎,通過學習,使學生在本課程學習之初就樹立起標準化的觀念,掌握基本的繪圖方法和技巧,養成嚴謹、認真、細致、耐心的學習習慣和工作作風,其中平面圖形的畫法可以略講;“基礎制圖”的學習,這部分內容既是本課程的基礎,又是本課程的重點,包括正投影的基本原理、基本體的投影、組合體的視圖、軸測投影圖等。“機械制圖”則是本課程的核心和重點,其內容有機件的表達方法、標準件和常用件、零件圖和裝配圖,這部分內容是前面知識的總結和綜合,通過這部分內容的教學,使學生熟練掌握機件的各種表達方法的畫法、標注和適用場合;掌握零件圖、裝配圖的內容和作用,零件圖、裝配圖視圖的表達,尺寸標注和技術要求等,明確兩者間的主要區別與聯系,具備閱讀和繪制中等以上復雜程度的零件圖和簡單裝配圖的能力,初步掌握零部件測繪的一般方法和步驟以及對制圖知識的綜合運用的能力。
2、關于《AutoCAD》的理論學習及實踐學習
在已掌握的《機械制圖》知識基礎上使學生了解工作界面、菜單欄、標題欄以及坐標系和繪圖環境等;“繪圖的基本方法”是《AutoCAD》的重點,其內容包括簡單圖形的繪制、編輯方法、編輯技巧、視窗的顯示、塊、屬性的使用,通過這一模塊的學習,讓學生熟悉并掌握AutoCAD中各種工具的使用,知道這些工具怎么用,有些什么樣的作用和效果,教學時可以先介紹各種命令的使用方法,再結合繪制簡單的例圖加強印象,鞏固加深學生對所學知識的理解和掌握;創建文字和尺寸標注、三維視圖,文字和尺寸標注也是機械圖樣必不可少的組成部分,三維視圖可以強化學生的空間概念,利用三維視圖可以檢驗三視圖是否正確和完整;最后綜合應用舉例,讓學生在已有的AutoCAD繪圖基礎上,用計算機繪制完整的機械圖樣,包括零件圖和裝配圖,繪制能夠清晰明了表達機件結構和形狀大小的一組圖形、技術要求、標題欄和正確完整的尺寸標注。只有這樣學生才能一步一步由簡單到復雜、由淺入深、由易到難,真正掌握“AutoCAD”繪圖方法,達到較好的完成教學任務的目的。
三、《機械制圖》與《AutoCAD》的有機融合
在機械制圖與AutoCAD教學中,應該以制圖理論為主,以AutoCAD為繪圖工具,輔助教學機械制圖,使這兩門課相輔相成,相互作用,有效的融合。由于大部分學生空間概念不強,在缺乏模型的情況下,頭腦中很難夠構思出組合體的整體形狀和各部分相互的連接關系,很難畫出正確的平面三視圖。傳統的教學中常常用捏橡皮泥或做軸測圖的方法來幫助學生提高空間想象能力,但這種制作方法只對一些簡單形體有效果,而對于復雜形體的制作和繪制就有一定的難度,有的形體根本制作不出來。現在,我們采用AutoCAD制造三維模型,問題就迎刃而解了。不管形體有多復雜,數量有多少,都能方便、迅速地進行制作,并將空間模型表現得淋漓盡致。比如:對于制作后的這些形體,可以對局部或整體進行自由縮放,使學生看清重點部分或細小結構的形狀;還可以通過自由旋轉實體,看清楚形體在前后、左右、上下六個方位上表面的連接關系,達到人工作圖和實物模型均達不到的視覺效果,形象直觀,提高了教學效率。
“機械制圖”和“AutoCAD”既有獨立成科單獨講述的必要,又能夠有機融合、相互促進、相輔相成、取長補短、相互提高,起到事半功倍的教學效果,使學生學到更多、更有用的先進技術與技能,提高他們的綜合素質,為培養技能型熟練工種人才,為學生今后進一步的發展打下堅實的基礎。
參考文獻:
[1]夏華生.機械制圖[M].北京:高等教育出版社,2004;
關鍵詞:機械制圖 《AutoCAD》 課程改革
中圖分類號:TH126 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)(06)(b)-0000-00
《機械制圖》課程是研究繪制和閱讀機械圖樣的原理方法的一門專業基礎課程。在長年的教學實踐中,發現學生存在著理解和思維想象方面的差距,根據畢業生的反饋及學生在校實習內容和實際生產需求存在一定的出入。教學內容進行重新整合,絕對不是幾門相關課程的簡單疊加,而是將所涉及的教學內容有機的結合在一起,形成新的課程教學體系。在課程導入時,我們根據自身的工作經驗和教學體會,向學生強調,對一個即將從事機械行業生產制造的從業者來說,不掌握這門技術語言,將無法勝任工作。
一、課程改革方案
課程整合要對教材的內容進行取舍,重組知識體系,要符合“必須、夠用”的原則。課程整合對教師、學生、教學本身都提出了更高的綜合性要求。這種要求并非面向知識,而是強調把知識作為一種工具、媒介和方法融入到教學的各個層面中,培養學生的學習觀念和綜合實踐能力。
具體措施:對《機械制圖》和《AutoCAD計算機繪圖》課程的教學內容進行綜合改革,機械制圖與CAD課程的整合是以機械制圖為主,CAD是繪制機械圖樣的工具,將計算機繪圖學習與圖樣畫法整合一起,其整合點是繪制正確、標準的圖樣。在課程改革中,以圖樣為目標進行課程整合穿插教學,以圖樣出發,實現學生掌握有用、必要的知識。對點線面的投影理論、組合體三視圖的內容進行簡化,重點培養學生識讀機械圖樣的能力。
(一)課程培養目標
教學目標是培養學生看圖和畫圖的能力。《機械制圖》主要培養學生畫圖和讀圖能力、空間想象能力,養成認真負責的工作態度和一絲不茍的工作作風;而《AutoCAD》脫離制圖知識,強調命令的學習方法,使學生對平面圖形的繪制較熟練,不能很好的表達機械圖樣。為全面提高學生讀圖與計算機繪圖的能力,采用了機械圖樣進行介紹命令,并要求所有的計算機繪圖圖樣必須經過傳統的手工繪制。
(二)課程內容的安排
根據課程的要求,《機械制圖》的總學時為144學時,《AutoCAD》的總學時為72學時,要求學生不僅要達到傳統機械制圖課程的最終要求,還要掌握計算機繪圖的技能技巧。通過二維的平面圖――零件圖(或裝配圖)想象出來三維的空間物體――實際零件(裝配體),只有掌握這種技能,才能順利完成零件加工或機器裝配的工作。所以,空間想象能力是學習機械制圖的核心內容。
(三)改進教學方法
1、運用多媒體課件進行教學
多媒體在展示二維向三維和平面向實物的轉換中有其獨特的優勢,多媒體課件能激發學生的學習興趣,調動學生的積極性,增大信息量,是很好的教學的輔助工具。課件用在激發學生興趣、有利于突破難點、強化重點之處,用于有利于內化教學內容之處。例如在看組合體視圖時,多媒體可以通過顏色的閃爍,來表達具有對應關系的點、線、面,還可以表達它們所在立體表面的相對位置,一目了然,較好地培養學生空間想象力。
2、采用直觀的實物進行教學
理解知識的最初階段是獲得感性知識,它是理性知識的基礎,是不容忽視的。例如,在講線、面的投影分析時,黑板、地面和右邊的墻壁恰好組成三面投影體系,把圓規當作直線,三角板當作平面,自然而然地總結出線面的投影特性,由于具有形象具體的三面投影體系直線、平面,學生理解起來很容易,獲得了真實而親切的知識,提高了學習的積極性和興趣,培養了學生的空間想象力。
3、采用“一體化”的教學方法
傳統的機械制圖,老師講課特別多、特別細,又是模型、又是掛圖,沒有模型和掛圖就畫立體圖,是一種灌輸式的教學,練習的過程很少。可將討論法、閱讀法、演示法有機地融為一體。在執導學生閱讀的同時,對文中的疑點難點進行討論,然后進一步進行演示,這樣學生就變被動接受為主動探索,成為了學習的主體,也就樂于主動去探索。
4、實踐練習法
在整個教學過程中多布置課程繪圖作業,做到繪圖訓練不斷線,從而鞏固學生在制圖課中多學到得知識,提高學生讀圖和繪圖的質量。還可以讓學生自己動手,根據圖樣用橡皮泥或者泡沫塑料自做模型,既提高了學生學習的興趣,又提高學生的動手能力。但這種方法不能一直貫串整個教學過程,避免學生對模型的依賴。
在授課時采用合適的教學方法,把理論和實踐教學有機結合起來,不僅能提高教學質量,還能培養學生的學習主動性,更能夠提高學生的思維創新、空間想象能力。
二、結束語
在學習過程中,一方面要注重掌握基本概念、基本知識和基本方法,另一方面要認真完成教學中的實踐環節和課外作業,達到理論聯系實際,使知識上升為能力。隨著科技飛速的發展,在機械、航空航天、船舶、建筑、電子、氣象和管理等領域高水平、高要求的情況下,不能用單一傳統的模式,因此對學生繪圖、識圖、讀圖能力都提出了更高的要求。
計算機繪圖能力的基礎主要體現在“手工圖版”繪圖上,因此制圖掌握得好與否也關系到AutoCAD的繪圖能力。但是在教學過程中,《機械制圖》與《AutoCAD》并不能混合教授,這兩門課程應獨立教學,這樣會收到事半功倍的效果
與傳統的手工制圖技術相比,隨著計算機繪圖軟件的發展,有力地推動了制圖技術自動化。計算機繪圖是利用計算機及繪圖軟件,進行圖樣繪制、編輯、輸出級圖庫管理的一種方法和技術。與傳統的手工繪圖相比,計算機繪圖具有效率高、速度快、創新迅速、繪圖精確等特點。所以在高校機械類專業中,具備計算機繪圖能力必將成為就業的一塊“敲門磚”。
參考文獻:
[1]錢可強主編.《機械制圖》【M】2版.北京:高等教育出版社.2007
【關鍵詞】 機械設計基礎 課程設計 質量
【中圖分類號】 G710 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1006-5962(2012)07(b)-0019-03
《機械設計基礎》課是高職高專院校機械類及機電類專業的一門主干專業基礎課,課程設計是《機械設計基礎》理論教學后進行的一個重要的實踐性教學環節,是高職學生在校期間第一次較全面的設計訓練,其目的是培養學生綜合應用機械零件及其它先修課程知識去分析和解決工程實際問題的能力,以進一步鞏固、深化、擴展本課程學到的理論知識;通過對通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設計,使學生掌握機械設計的一般方法和一般步驟,培養學生獨立設計能力;使學生在計算、制圖、應用設計資料;熟悉有關國家標準、規范、使用經驗數據,進行經驗估算等方面接受全面的基本設計訓練;另一方面培養學生樹立正確的設計思想和嚴謹的工作作風.提高工程設計及創新的能力。與畢業設計一樣,課程設計是工科學生向實際工作過渡的必要的訓練手段,對學生將來工作中實踐操作能力和各項工作能力的培養有著非常重要的作用。
在目前高職高專教育大環境下,部分高等院校培養目標不再是培養研究型人才,而是培養應用型人才,以適應社會發展對人才的需求。而傳統的“以課程設計指導書為藍本、以教師的程序化指導貫穿始終”的模式已經難以實現這一培養目標,所以探索適應培養目標的教學模式有著重要的意義。
1 《機械設計基礎》課程設計的現狀及存在的主要問題
1.1 《機械設計基礎》課程設計的現狀
《機械設計基礎》課程設計通常有變速箱、差速器、齒輪傳動等課題,但目前,多數學校《機械設計基礎》課程設計仍采用具有一般用途的機械傳動裝置為設計對象,設計課題一般為專用傳動中的二級圓柱齒輪減速器、蝸桿減速器、單級圓錐齒輪減速器等,設計時間一般為兩個設計專用周,一般安排在學期末進行。設計內容包括:擬訂設計方案;選擇電動機類型;運動和動力參數的確定計算;主要傳動零件的設計;主要零件工作圖及減速器裝配圖的繪制;設計計算說明書的編寫。設計工作量一般為傳動運動簡圖一張;減速器裝配圖一張,零件圖兩張及計算說明書一份,最后進行設計答辯。在設計過程中,指導教師對學生進行指導和答疑,同時對學生進行階段性檢查、質疑,以作為整個設計成績的參考。指導過程中,指導教師一般只作方向性指導,旨在培養學生獨立的設計思維、獨立分析和解決工程問題的能力。通過設計,大多數學生都感到收獲很大。但在《機械設計基礎》課程設計中還存在一些應該引起重視和解決的問題。
1.2 《機械設計基礎》課程設計存在的主要問題
(1)學生對課程設計的重要性認識不足
在教學過程中,有一部分學生對課程設計的重要性認識不足,缺乏設計的感性經驗,缺乏積極性和主動性,也缺乏創新意識,對課程設計持應付態度,敷衍了事,加上設計安排時間緊的因素,為了完成任務東拼西湊,有的學生相互抄襲,甚至在網上下載等,嚴重影響了課程設計的質量。
(2)學生對先修課程的綜合應用能力較差
《機械設計基礎》課程設計是對機械制圖、互換性與公差、工程力學、金屬材料學等先修課程的基本知識、理論結合工程實際的綜合應用,也是對這些課程體系中的知識進行重新建構、綜合應用的過程。在教學實踐中發現學生整合知識的能力較差,比如不能很好地應用力學知識對在外荷載作用下的軸進行精確強度計算校核;在繪圖中不能正確應用機械制圖基本知識,按照國家制圖規范繪制圖形等等。
(3)學生缺乏工程實際經驗知識
高職學生普遍缺乏工程實際知識,對零部件的結構設計、精度選擇、工藝過程等方面的要求只能比照書本、資料進行模仿設計,很少結合工程實際綜合考慮進行設計,大多數學生的設計方案可以說純屬“紙上談兵”型,無工程實際意義。例如在確定減速器及零件的主要尺寸時,注重理論計算結果,不能綜合幾方面要求來最終確定。由于學生對減速器的制造、安裝、調整、維護的工藝過程缺乏實際的感性認識,致使對大量工藝問題缺乏認真考慮,或感到無從下手,不能把零件必須具備的良好工藝性要求貫穿于設計過程中。另外,學生對工廠現有的生產設備、加工手段缺乏認識,因此在設計中對零件的加工精度、裝配精度和技術要求的內容提不出合適的要求,制約了課程設計質量。
(4)指導教師角色定位存在問題
不少教師在課程設計指導過程中采用傳統的教學模式,缺乏創新,充當保姆角色,表面上看可能提高了設計質量,實際上不注重培養學生的創新思維和獨立工作能力,學生的能力沒有得到提高。有的教師管理不到位,缺乏過程監督,不注重階段性考核,只看重最后結果,這兩種現象都達不到課程設計的教學目的。
2 提高《機械設計基礎》課程設計質量的措施
為使課程設計真正達到培養學生的工程設計意識和創新設計能力,適合新形勢下對培養“應用型、技能型”人才提出的新要求,如何改進和提高《機械設計基礎》課程設計教學效果,針對學生在課程設計中存在的問題,我們主要采取了以下幾種措施。
2.1 充分認識課程設計的重要性,加強實踐性教學
在指導課程設計時,上好第一堂動員課,使學生充分認識到課程設計的重要性,其意義不僅僅是掌握機械設計的一般過程和熟悉設計程序,更重要的是對后續課程的學習有著很好的幫助,乃至對以后的就業及能否勝任工作崗位都有著十分重要的影響。在課程設計中應集中精力根據設計題目的要求、條件、數據,做好資料收集、分析資料,認真思考,深入研究,按照設計程序進行設計,培養優化設計思維和能力。
指導教師應把課程設計作為比課堂理論教學更為重要的教學任務,加強責任,認真對待,精心輔導。在指導學生時,要注意輔導方法的應用,應啟發、引導學生獨立思考和自我反省。開展小組討論,在討論中不同的設計思路、觀點、認識,得到互補和啟發。針對學生缺乏機械工程感性知識的問題,應加強實踐性教學環節,應充分利用多媒體、模型和實物講解;組織學生到工廠參觀、實習,讓學生有更多的機會觀察、了解、認識各類機器的構造、傳動關系及工藝流程,以增強、提高學生的工程實際經驗。指導教師應積極學習新知識、新技術、新材料的應用,積極參加工程實踐,豐富自己的工程經驗和工程知識,為學生創造增加感性知識的條件,以便更好地指導設計,提高課程設計質量。
2.2 理論教學與課程設計緊密結合
《機械設計基礎》課程設計是在課程理論和實驗教學完成后進行的一個實踐性教學環節,其設計題目所要求的內容涵蓋了課程中大部分內容。在教學中教師應該把理論教學與課程設計緊密結合起來,融合到課程理論教學中,課程設計指導教師應根據以往的指導經驗,把課程設計中易出現的問題作為例子講解;比如講到齒輪傳動時可以結合課程設計講解輪齒的受力分析、齒面接觸疲勞強度、齒根彎曲疲勞強度計算。可以把課程設計分為帶傳動、齒輪傳動、軸、軸承和電機及箱體設計五個模塊,與教材相應練習題結合起來,作為課外練習布置給學生課后完成。這樣學生通過訓練,積極性得到提高。到進行課程設計時,課題中的理論計算部分已經經過了演練,提高了效率,減少了錯誤。可以較順利地完成設計計算說明書的編寫,把較多的時間和精力用于結構設計和繪圖,提高了課程設計質量。
2.3 改革選題,提高課程設計效果
摒棄“多年一題”的現象,打破傳統的教學模式,在設計題目和內容上進行改革。(1)題目要體現教學目標:應根據《機械設計基礎》教學大綱要求,針對高職學生特點,設計題目應有較強的典型性和仿真性,選題原則一是要有綜合性,能涵蓋課程的主要內容;二是可以考慮簡單的整機設計;三是難度和工作量要適當,不至于產生畏懼心理而無從下手;四是要有一定的靈活性,有利于激發學生的興趣和創造性思維;五是題目要學生分工協作完成,有利于培養團隊精神。(2)題目要與先修課程銜接:選題要考慮與先修的機械制圖、金屬工藝學、機械制造基礎等課程的銜接。高職《機械設計基礎》不涉及復雜的機構、運動學、動力學方面的知識,主要側重通用零件和簡單機械傳動機構的結構、特點、應用范圍和維護等內容。設計題目不應有太復雜的機構,選以減速器為主體的傳動機械裝置較為適合高職學生,有利于培養學生結構設計、強度計算、精度設計等方面的能力。(3)題目要注重多樣性和挑戰性。在實際工作中,我們圍繞結構工藝性,按不同的傳動方案、原始數據、不同的減速器類型布置課題,使設計課題的難易程度和工作量大小與學生的水平與能力相適應,使設計具有創新性和針對性。
2.4 改革傳統的指導形式
現代教育強調以學生為主體,以教師為主導。作為指導教師,一是要改進指導方式,采用分段、個別與集體相結合的動態指導方式。設計前把任務、難點、需要注意的事項交代清楚,要注意針對學識和能力差異,因材施教,做好個別輔導,對缺乏獨立思考能力的學生應多采用“啟發式”教學法,對積極思考的學生可以采用“討論法”多鼓勵和肯定,一起討論啟發其思維作最優選擇設計,然后提出修改意見或建議,對能力較差的學生應耐心輔導、詳細講解,善于發現其優點,及時表揚,幫助其樹立信心和養成良好的學習習慣;中期針對易出現的共性問題、錯誤,集體指導,后期加強檢查與糾正。二是要樹立正確的指導理念,教師要引導學生變模仿型設計為思考型設計,變逐步講解為必要提示,變提供詳細資料為列出參考書目,鼓勵學生積極主動去查手冊、找資料,培養他們對各種信息的收集、分析、歸納、整理能力。充分發揚民主,調動學生思維,教師不過早下結論。比如在確定方案階段,可以增加方案論證,首先由小組學生提出設計方案并闡述其優劣性,然后由學生和教師對方案提出質疑,教師進行總結,給出指導性意見,促進學生主動思考,開闊了學生視野,也培養了學生對知識的應用能力和創新意識。三是要引導學生樹立正確的設計思想,設計是一個反復推敲、反復修正、不斷創新的過程,要樹立嚴謹的工作作風和堅韌不拔、克服困難的意志。
2.5 加強計算機的應用能力
隨著計算機繪圖的普及,以及用人單位對高職畢業生職業技能的要求,教學中應注重培養學生的計算機應用能力。對于課程設計中的圖紙,可要求學生用計算機繪制并打印。針對以前學生計算機繪圖能力普遍較差的狀況,在學生上《機械制圖》課時,我們要求教師適當加強CAD模塊的教學和訓練。這樣,學生在進行課程設計時既可以把主要精力放在結構設計上,計算機繪圖能力又得到了提高,圖紙干凈整潔,有效地提高了課程設計質量。
2.6 嚴格控制設計進度
嚴格控制課程設計進度是提高課程設計教學質量的一項重要措施。學生花費二至三周的時間做課程設計,只有掌握好設計進度,有計劃、有步驟地進行才能保質、保量、按時完成。《機械設計基礎》課程設計是一項較復雜的工作,不僅計算、繪圖工作量大,還要綜合應用先修課程相關知識,查閱有關資料和手冊,若設計進度快了,就會出現不求甚解的問題,缺乏深入細致的工作,其結果可能是解決了問題的表象,只知其一,不知其二,對機械設計的客觀規律、設計思想缺乏認識,達不到教學預期目的。有的學生一開始并不著急,總認為時間充裕,就會出現前松后緊,當感到時間緊了,就加班加點突擊設計,不僅難以按時完成設計任務,質量也無法保證。課程設計的進度計劃應由指導教師提出,與設計任務書一同發給學生,進度計劃應明確設計過程中各階段所用時間和完成日期,要求學生基本上按進度計劃進行。為保證學生能按計劃進行,教師應加強過程指導,嚴格把關,及時檢查督促進度和質量,每檢查一次,教師都在設計材料上簽字,并做好相應記錄。
2.7 重視總結、答辯
學生完成設計任務后,要引導學生進行總結。學會總結有助于學生進一步熟悉和掌握設計方法和設計程序,剖析方案優劣,自己在設計中的得失,找出設計中應注意的問題,用以指導自己以后的學習和工作。總結應先由學生進行,教師點評,肯定成績,指出不足。按照大綱要求,應進行答辯。實踐證明答辯是學生升華專業知識、提高口頭表達能力和心理素質的有效手段,是教師檢查設計質量、全面分析與評估設計思維的必要環節,可以督促學生及時復習和總結知識,搞懂設計中的各個問題。每個學生答辯時間一般在10—15分鐘,先由學生自我陳述,闡述設計方案的優缺點、主要流程、總結與體會等,隨后由教師和學生自由提問,評定答辯成績。通過答辯這一環節,學生的設計能力、綜合應用能力,應變表達能力都有一個質的飛躍。
2.8 改革成績評定模式
考核方式在很大程度上左右著學生的學習態度和學習方式,在實踐中,教師應該探索出一套既可以激勵學生,又能科學考核的成績評定辦法。
加強對設計全過程的考核,以圖紙、計算說明書、答辯成績為主,加強對出勤率、工作態度、進度等環節的過程考核,以及創新意識、獨立工作能力等可以在成績考核中有所體現,進一步培養學生的工程素養。制定科學合理的評分標準,形成良好的考核機制,有利于提高課程設計質量。
3 結論
高職教育強調培養“應用型、技能型”人才,《機械設計基礎》課程設計是高職生第一次“應用型”的實踐訓練,實踐表明,以上做法,充分調動了學生的學習熱情,課程設計的整體質量有了明顯提高,對后續專業課程的學習、畢業設計及學生將來從事工程技術工作奠定了堅實的基礎。
參考文獻
[1] 龐興華.機械設計基礎[M].北京:機械工業出版社,2010-2.
[2] 李培根.機械設計基礎[M].北京:機械工業出版社,2010.
[3] 柴鵬飛,王晨光.機械設計課程設計指導書[M].北京:機械工業出版社,2008.
[關鍵詞]機械制圖 教學改革
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2013)012-0058-02
計算機技術及三維繪圖軟件的應用越來越普遍,機械制圖課程的授課方式發生了極大的變化。有效教學是教學改革的目標,如何使教學的效益達到最大化呢?
有效教學中的“有效”,主要是指通過教師在一段時間的教學后,學生所獲得的具體進步或發展。學生有無進步或發展是教學有沒有效益的評價指標,為了實現有效教學,筆者認為要從以下幾點著手。
一、教學理念
教學理念是教師對教學和學習活動內在規律的認識的集中體現,同時也是教師對教學活動的看法和持有的基本態度和觀念,是教師從事教學活動的信念。有效教學的教學理念對教學活動有著極其重要的指導意義。
課堂是教師的舞臺,也是師生交流的最大陣地,課堂教學的作用就是教學的效益要在課堂體現,教師應具備高度的責任感,用好教材,精選教學內容,通過對多種教學方法的制訂和實施,使課堂能夠引導學生思考問題、分析問題和主動學習,不能為改革而改革;要負有全面提高學生能力、素質的責任,關注學生,不僅要傳授知識,還要培養學生的科學精神;要堅守誠信、正直的原則,用正義、誠實去影響學生,為學生做表率。機械制圖課程是機械類工科專業學生必備的技術基礎課,對機械類專業學生空間想象能力和創新能力的培養是無可替代的,其教學效益的高低,直接影響到學生后續專業課的學習和實踐。
二、教學內容和學時
(一)教學內容的整合反思
機械制造業通過融合電子信息技術,已經進入網絡化、數字化制造時代,社會對具有創新能力的高水平、高技能設計人才的需求量大增,對未來人才的知識結構、素質與創新能力提出了更高的要求。當前,機械制造行業均采用三、二、三的制造模式,即產品的設計過程全部采用三維建模、三維仿真、三維動力學分析,制造樣機時才開始采用二維工程圖,而制造出的產品是三維實體。這就要求機械制造及自動化專業的學生除了需要掌握繪制和閱讀二維工程圖外,還需要掌握三維建模技術。筆者所在學院的機械制圖課程是在一年級開設的,學生主要學維工程圖和《AutoCAD輔助繪圖》,《三維實體建模》課程在三年級才開設。學生在一年級學維工程圖時,由于二維工程圖不形象,學生學起來很抽象,那么能否將三維實體建模課程與工程制圖課程合并起來進行開課,使學生將自己建立的三維實體,通過投影獲得二維工程圖,從而弱化二維工程圖的抽象。是否能更好地激發學生的學習積極性?在教學效果上是否會更好?在培養學生空間思維能力上能否與行業發展同步?這些問題值得反思和實踐,實踐后也有待評價。
(二)學時分配
筆者所在學院的機械制圖課程經歷了多次教改,學時從最初的一學年130學時分別減少到110學時和90學時。在90學時實施了8年之后,因機制專業學生的課程設計和畢業設計在繪圖和讀圖方面質量下滑嚴重,又再次將學時改到130學時,這些增加的學時主要是用在學生實踐環節,即加大了零件圖和裝配圖的繪圖和讀圖的訓練,尤其對各種零件的表達方案和技術標注進行了強化訓練,注重零件的細節表達和如何查表獲取數據,加強了學生對零件的工藝結構的理解和繪圖表達。對于裝配圖,主要是加強了拆畫零件圖的讀圖、繪圖和技術標注的能力訓練,通過大量訓練,提高了學生對多種零件及部件的認知能力和表達能力。
三、教學方法
把以教為主,改為以學為主。教師的作用不只是傳授內容,更要考慮如何促學?只有學生學到了知識,才能達到有效教學的目的。在課堂教學上,師生面對面,教師更要引導和激發學生的求知欲望,以培養工科學生的能力為主。
講授機械制圖課程,筆者目前主要采用問題教學法授課,把問題教學法授課貫穿于具體的教學內容之中。問題教學法,就是以問題為載體貫穿教學過程,采用目標推進式的提問法,提出的問題,學生稍微動腦就能回答,然后再提下一問題,啟發式引導師生互動,互相討論,直到達到最終的教學目標。這一過程可以使學生在設問和釋問的過程中萌生自主學習的動機和欲望,同時還可以培養學生觀察問題和提出問題的能力。比如,教師提出一個問題來啟發,設置一個障礙來啟發,抑或故意畫錯一條線來啟發或引起注意,等等,在這些細節上教師如果考慮得細致,就能讓學生主動參與到教學活動中來,師生互動,學生間互動,教師的引導作用才能達到;師生共鳴,教學效果才會好。當然,教學內容分步實施的相關問題必須在課前事先完成,而且這些問題要盡量能起到培養學生的科學素養和研究思路的作用。培養工科學生就是以提出問題、分析問題、解決問題為主,并始終把這一過程貫穿在整個制圖教學活動中。
四、教學手段
2012年之前,新疆農業大學機械制圖課程一年級第一學期的教學均要求板書授課,要求將教師的繪圖過程和分析過程一步一步示范給學生看,這樣的授課效果確實好,但這要求教師的基本功要非常過硬,同時教師在黑板上如果畫圖的時間太長,相應提供的知識信息量就會減少。如果課堂授課都用多媒體課件,這堂課的教學效果就會打折扣,課件翻頁后,學生思維就易容中斷。因而,筆者認為,應采用折中的方式,教學內容一部分用多媒體課件授課,一部分用黑板繪圖授課,二者結合。如概念性和展示性的內容多用多媒體課件授課,而需要分析和拓展空間思維的內容則采用黑板板書,教師一邊繪圖,一邊分析講解,使學生有節奏地跟上。同時,板書的內容長時間留在黑板上,可以為學生回味留下空間,符合學生的認知行為,循序漸進,達到有效教學的目的。這也是這部分內容用多媒體課件,教學效益低下的原因――多媒體課件一翻頁,學生就無法回味與思考了。輔助學生提高空間思維能力的三維立體圖可用多媒體課件展示,可以節約教師的繪圖時間,使教師能夠為學生提供更大的知識信息量。二者結合,各取其利,教學效益應該超過只用多媒體課件教學和僅板書授課的效果。
制圖作業是該課程不可或缺的必備實踐環節,針對制圖作業,筆者改變了以往的上一次課、交一次作業的方式。筆者先把學生分成3~4人為一組的學習小組,讓他們互相學習、互相督促,然后采取學完一章或相關幾章之后交一次作業的方式,以適應學生的認知需求,從不懂到逐漸理解再到完全理解,作業從做一次錯到又一次訂正都由學生自己負責。教師如何監督學生的作業呢?每次課前教師應嚴格檢查學生作業的完成情況,并公布標準答案,對不做作業的學生扣除相應的平時分,在檢查中詢問難題、難點,給予集體講解和答疑,效果非常好。
五、考試方式
以往,在教學中,筆者總想把盡可能多的內容都教給學生,每次課堂的內容都滿滿的。現在,筆者把機械制圖課程的教學內容分為幾個模塊,學完一模塊之后,就進行階段性的測試,提前通知學生,考試成績記入總評成績。階段性的測試有利于引導學生復習、掌握知識的核心內容,為下一模塊的學習打好基礎,避免了只用期末一次試卷評價學生學習能力的不足,同時在重要知識點上還進行了深化內容的測試,達到有效教學的目的。第二學期的機械制圖內容以前也是采用試卷考試的方式,老師雖然輕松,但對學生來講,效果相當差。現在,筆者主要采用大作業加答辯方式,針對每一位學生所繪制的大圖,隨意提問題,要求學生回答。每位學生都繪制了十幾張圖,每個學生都給三次機會,主要考察學生的讀圖能力,所提問題還是主要圍繞表達方案、技術標注、工藝結構等,這種考試方式對學生相當好,但教師的工作量太大,就結果而言,有效教學水平顯著提高了。
講授機械制圖課程應順應時代的發展,要多反思、多實踐、多總結,教師可以運用多種軟件制作更加符合學生認知規律的多媒體課件,將創新思想融入教學過程各個環節中,使機械制圖課程教學改革達到有效教學高效最終目標。以上僅是筆者在教學中的實踐和感悟,以期與同行商榷。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 吳長德,李孟仁.新技術形勢下的機械磊課程教學研探[C].機械類課程報告論壇交流文集,武漢:華中科技大學出版社,2006:40-52.
[2] 楊文通.工程圖學課程中機械類高素質創新人才培養模式研究[C].機械類課程報告論壇交流文集,武漢:華中科技大學出版社,2006:100-110.
[3] 趙耀虹,翟海光.制圖課教學應注重能力的培養[J].軍工高教研究,2004,(1):18-20.
關鍵詞 工程制圖 教學問題 改革措施
中圖分類號:TH126-4;G712 文獻標識碼:A
《工程制圖》是高職院校機械類專業學生的專業基礎課程,以培養學生掌握繪圖、讀圖及計算機繪圖方法為主要目標,是后續課程包括:機械設計、機械制造工藝、金屬工藝學、機械原理等重要課程的基礎,對培養應用型人才具有重要的意義。傳統的工程制圖教學過程中教師采用黑板手工繪圖、電子掛圖、多媒體PPT以及實物模型等手段進行教學,偏重對學生尺規繪圖與徒手繪圖能力的培養,手工繪圖技巧得到很大提高;相反,適應現代機械設計類工作崗位要求的CAD繪圖技術以及3D繪圖技術卻相當薄弱,不利于學生工程素質的培養。
1現存問題分析
目前,機械行業對設計人員3D繪圖能力要求不斷提高,而現行的工程制圖課程教學仍然以尺規作圖為主,即便有部分高校開設3D繪圖技術課程,也是作為一門獨立課程開設,課程只涉及繪圖技巧,缺少工程制圖理論知識支撐,且與后續課程設計內容無銜接,課程結束后無法得到充分的訓練應用,學生畢業后,依然無法勝任相關工作崗位。目前,高職院校工程制圖課程教學存在的問題主要體現在以下幾個方面:
1.1課程內容多
工程制圖課作為高職院校機械類學生專業基礎課,一般設置在大一上學期。課程內容包含機械制圖標準、平面及立體結構繪圖方法、標準件繪制以及計算機輔助設計等內容,所有課程內容需要在一個學期內全部完成。結合高職院校學生學習能力差的現狀,有必要對教學內容進行刪減,使其掌握主要內容。
1.2教學方式單調
工程制圖課主要采用黑板繪圖與多媒體相結合的方式進行教學,部分內容會用到教學模型進行演示,以增強學生的感知。由于教具模型種類及更新速度的限制,教師授課內容只能依托舊的教學案例,當插入新案例時,只能通過圖片或視頻文件向學生展示,無法直觀展示其內部結構,影響學生空間想象能力的培養。
1.3缺少互動,課堂沉悶
工程制圖課程是實踐性很強,且學習較困難的一門課程,現有教學方式主要以教師黑板上畫圖,結合掛圖和實物模型的方式進行講解,課程講解進度慢,掛圖與模型基本都是老舊模型,不具現代機械的代表性。高職學生本身基礎差,且該種教學方式無法激發學生的好奇心,導致課堂沉悶,缺少師生互動,教學效果差。
2改革措施
2.1精簡教學內容
結合高職學生就業崗位需求,適當對工程制圖課程教學內容進行精簡是可行的。基礎知識部分:保留正投影原理與點、線、面投影相關知識,重點講解線面分析法與形體分析法,其他部分可以少講或者刪除;視圖部分:重點講解剖視圖與標準件的畫法,其他部分可以少講;繪圖軟件部分:引入現代工程零件,從簡入繁,從兩維CAD繪圖到三維Solidworks繪圖,軟件繪圖原理少講或不講,重點放在練習上。
2.2引入多種教學方式
結合高職學生理解能力弱的特點,需要引入多種教學手段與方法來進行課程內容講解。正投影原理、點線面投影以及形體分析法與線面分析法講解時可以利用光影效果,進行投影的現場演示,引入三維實體模型,利用三維軟件的投影功能進行講解,一目了然;對于剖視圖與標準件部分講解引入學生感興趣機械內容比如奧迪生產線,對生產線運行過程利用影像進行講解,之后,提取其中重要機械比如升降機,結合課程內容進行講解,使學生保持好奇心,激發其學習興趣;繪圖軟件部分教學采用教學與比賽相結合的方式,用兩節課將軟件操作內容講解完成,給班級學生分組,制定三維創新建模比賽內容,要求學生在規定時間內,完成相關的二維與三維作品,不僅鍛煉了學生的繪圖能力,而且加強其創新意識。
2.3多種手段激發學習興趣
興趣或者好奇心是學生學習知識的推動力。工程制圖課程基本概念多,而且理解難度大,所以必須激發學生學習興趣,使其投入時間與精力去鉆研。激發學生學習興趣的方法主要從以下幾個方面入手:多種形式的課堂交流、靈活的作業布置與考核方式以及翻轉課堂等教學方式的應用并配以豐富的多媒體視頻、現代機械展示。
3總結
經過一學期的教學實踐,對教案以及教學方法進行了改革與驗證,形成了一套新穎的學生作業評價與考核方法。結果顯示:同套試卷,參與改革班級工程制圖平均成績為78.63,未參與班級平均成績為71.2,而且學生的創新能力與動手能力均顯著提高。
基金項目:河北省高等學校科學技術研究項目(QN2015196)。
參考文獻
[1] 王淑俠.制圖系列課程實踐教學存在的問題及改進措施探討[J].圖學學報,2016,37(4):573-576.
[2] 鄭東海.“畫法幾何與工程制圖”課程教學改革實踐[J].新課題研究,2016(08):27-29.
研究學生特點,根據學生掌握和接受能力,確定課程目標。例如,數控專業中職學生學習平面設計的主要目的是提高繪圖效率,規范繪圖,學生學習后要能繪制簡單零件圖,基本達到中級繪圖員水平。而數控專業高職學生學習平面設計的主要目的是熟練繪制復雜零件圖、裝配圖,繪制簡單三維實體零件圖,要基本達到高級繪圖員水平。雖然都是數控專業,但由于學生不同,在大綱制定過程中課時安排、內容確定、軟件選擇也就有所不同。整合安排,分析確定授課軟件,指導課程教學。例如,筆者前面提到的數控專業學生,無論是高職或中職類,學生學習的主要是機械加工零件圖的繪制,因此,在大綱設定時要充分考慮機械制圖課程的需要,選擇適合機械加工零件繪制的軟件,從簡單的零件圖入手,引導學生掌握繪圖軟件的菜單、工具欄的使用方法,結合機械制圖知識設定教學目標———使學生掌握復雜零件圖、裝配圖的繪制方法。同時,應遵循機械加工專業學習特點,把機械類平面設計課程安排在學生學習了機械制圖課程的基礎之上。教學中應充分考慮學生特點,中職學生授課時可以選擇Caxa軟件。該軟件用于繪制機械圖,使用方便,容易掌握,但3D造型功能欠缺,比較適合中職學生。考慮到中職學生未來專業發展,也可選擇功能更為強大的AutoCAD軟件,但在大綱制定時不能涉及3D造型等復雜功能的內容。對于高職學生,由于要掌握3D造型的基本功能,在選擇軟件時功能齊全、三維造型能力更強大的AutoCAD軟件顯然更為適合。又如,由于計算機應用專業學生就業方向不同,在選擇學習軟件時也有所不同。目前,平面設計軟件較多,但側重略有不同。最常用的軟件應數Photoshop,而如果學生將來就業方向是室內裝潢設計,則應加入3DMAX軟件的學習,廣告設計通常還需CorelDRAW,網頁制作則還要學習AdobeIllustrator等。可見,對于計算機及設計專業的學生,平面設計課程的基礎是學習Photoshop軟件,再根據不同方向適當加入其他軟件的學習,以滿足學生專業學習及就業的需要,這樣的課程設計更為科學。
遵循以上原則來設計制定平面課程的教學大綱就可以做到定位準確、有的放矢地開設平面設計課程,提高課堂效果,使學生真正掌握與專業和就業密切相關的工具軟件。改變傳統教學模式,最大限度地利用信息資源,提升學生學習興趣平面設計課程作為一門計算機軟件學習課程,有其固有的授課模式。傳統的模式是機房授課,教師先介紹軟件界面,保存、打開、退出等操作,再介紹簡單圖形如圓形、矩形等的繪制方法,進而一步步帶領學生學習軟件的各個功能。在這種教學模式下,知識的學習雖然比較系統,但職業院校學生接受起來相對困難,課堂教學效果難以提高。筆者的經驗表明,要提高課堂效率就要充分調動起學習主體———學生的學習主動性。這就要求每一節課都應有明確的目的和任務,開展任務驅動式教學,讓學生在學習之初就能清晰地了解學習所應達到的實際效果。通過任務的完成、教師的指導,達到學生獨立完成任務、取得成果的目的。這樣的教學模式打破了傳統,能清晰地建立課程對未來就業的現實意義。完成任務后學生有了成就感,樹立了學習信心,也就能調動起學生的學習主動性,課堂效果自然就會提高。要達到這樣的效果,一是每堂課的任務設定十分重要,既要聯系專業需要,又要讓學生感興趣,任務也要講求循序漸進,由易到難。二是學生完成任務過程中會遇到各種困難,作為任務指導者和課程的組織者,教師應采取高效的指導方法,避免傳統的步步講解,又要預防完全的放任自學。基于以上兩點,在課程中要充分利用信息資源,使用信息化手段提高課堂教學效率,引起學生的學習興趣,從而達到良好的教學效果。例如,在高職機械制造專業平面設計課程———AutoCAD的教學中,每堂課設計一至兩個任務,結合任務學習繪圖軟件的各項功能,最終達到規范繪圖、熟練掌握的目的。
在最初幾節課,為了讓學生熟悉界面和常用的編輯功能,筆者通常設計一些按要求修改零件圖形的任務,并在布置任務的同時利用網絡教室向學生發放任務指導軟件或指導書,介紹所要用到的相關功能的操作方法。學生接到任務后,根據任務指導書和指導課件,按照任務大小獨立或分組執行任務,教師不做講解而是巡回指導。任務完成后,教師再根據任務完成情況給予點評,并將優秀作品進行展示。利用這種任務驅動教學模式,可以改學生無目的被動學習為積極參與主動學習,進而提高教學效果。又如,在計算機應用專業的Photoshop課程中,設計制作個性相框任務,可以先讓學生上網搜集個性相框的相關資料,教師將學生搜集的具有代表性的資料進行展示,明確個性相框應用范圍廣,流行于影集制作、照片特效、購物網站貼圖、個人微博等,從而調動學生的學習興趣,提高教學效果。
總之,平面設計課程的教學模式應以任務驅動式教學為主,任務設計要貼近專業和學生,同時使用分組討論、分層教學、啟發引導等教學方法,利用網絡工具、視頻課件等信息化手段,調動學生學習熱情,使學生在任務完成過程中感覺到學習的樂趣,以積極的學習行為提高教學效果。避免課程設計花哨,杜絕任務過大過難為提高平面設計課程的教學效果,適當設計教學過程,引入信息化教學手段十分必要。但在課程設計中應避免過于復雜,更不能一味追求新鮮有趣,應適當選取與學生專業相關的資料進行介紹,引起學生興趣。布置任務,學生執行任務、完成任務,最后進行總結,過程應盡量簡單,著重于學生全部參與,達到任務教學的目的。在任務設計時要杜絕任務過大過難,避免使學生喪失信心。尤其是課程初期,要用簡單的任務引導學生掌握軟件各項功能的操作方法,積少成多,從一個個小的任務入手,逐漸擴大任務規模。例如,中職數控專業AutoCAD課程的任務初期多為修改、編輯圖形,逐漸過渡到繪制法蘭盤主視圖、軸類零件圖、零件三視圖,最后繪制較復雜零件三視圖。這樣的任務安排符合學習的客觀規律,學生在學習初期可以很快樹立信心,激起學習興趣,使學習目標的達成循序漸進,水到渠成。
作者:劉薇單位:天津市勞動保護學校
關鍵詞:機械教學;中職的機械基礎;案例教學;機械原理
【中圖分類號】G630
在職業學院內有一門機械專業的課程是尤為重要的,它不僅可以方便師生之間的溝通,還可以讓學生對于理論課和專業課產生濃厚的學習興趣,怎樣通過課程的設計讓學生更加的完善實踐能力,不僅基礎課程得到提高,而且綜合能力得到穩固,這是教師在教學中值得深思的一個問題,如何培養學生的能力以及工程素質,需要進一步的行進改革嘗試,讓學生受益匪淺。
一.機械基礎課程設計
(一)明確教學目標
1.隨著城鄉的可持續發展,職業教育面臨著可觀的發展機遇,由于種種原因,職業學院的教學方式還是比較傳統的,因此教師忽略了實踐性和實用性,中學生的基礎本來就比較弱一點,會覺得學習的難度很大,不知如何面對,傳統的教學方式會讓教師感覺到累也會讓學生感覺到厭煩,所以,近年來教育部就提出職業教育必須要滿足社會的需求,要以學生的就業問題為主導,努力培養技能型的人才,職業教育就是以培養技能型人才為首要任務,而職業技能就是以課程培養和就業能力為目標。
2.在機械基礎課上,教師會講到機械的內容和多個機構的運動過程,怎樣運用多媒體的技術來講解這些內容則還是比較直觀的,以學生容易理解為目的。而機械圖樣的認識和理解就要具有比較創造性的零部件圖例進行分析是比較好的,這樣可以提高學生的創新能力及識圖能力。
(二)機械課程體現學生的自主性、創造性、實踐性、合作性
項目教學法是新的教學方法,它是指在在教師的指導下,因為一個完整的工作項目進行學習的教學方法,它改變了過去陳舊的教學理念,讓學生在綜合所有課程技能的基礎上,通過實踐達到目標,它的主要特點就是以項目為主干,教師只是引導者,改變了以往那種學生聽教師講的陳舊觀念,教師的職責就是為學生提供服務,激發學生的濃厚興趣,為學生創造好的教學方法,其實每門學科都由自己的特點,專業課也不例外,在教學過程中,教師僅靠著書本知識去教學生,那只會導致學生對學習的乏味,在教學實施中,要李姐和把握課堂的知識技能,通過繪圖的方式體驗完整的流程;項目教學法的首要目的是讓學生學會學習,怎樣去學,這就需要去創造一個學習的過程,要有目的有計劃地讓學生享受到優良的環境并且面對實物進行實際的繪圖,要在繪圖中發現問題、提出問題、解決問題用于鞏固知識,提高自身的能力;知識來源于實踐,實踐到理論也是一個循環遞進的過程,把所學的理論運用到實踐中,在實踐中學習,具體的講就是以工作過程為主線,運用項目教學法進行教學,打個比方:如何將AutoCAD畫成一個完整的圖,可先給出一個項目任務,用AutoCAD繪制成一個完整的零件圖,把在機械制圖課程當中學到的點線面、基本知識、三視圖等內容穿插在一起,學生學會機械制圖的同時,也學會了電腦AutoCAD繪圖的操作過程,在這之前,學生應主動學習,可以邊聽邊畫,不僅可以提高教學質量還可以將學到的知識運用到實踐當中去,防止企業生產和現實脫節的情況發生;在陳舊的教學中,學生發現問題解決不了的時候,不是想到怎樣解決而是直接問講師,沒有自主思考得能力,教師不防采用項目教學,與每位學生進行互動,這樣對于制圖的過程是相當有利的。
二.機械教學中實踐能力的培養
要想設計的題目符合工程的需要,最好選用的是真題,在之前的設計課程中,教師所給出的設計參數,學生應該需要參考到樣圖,進行繪制,這只限于教師的設計理念,在創新這方面對于學生的培養是非常不利的,學生也可根據參觀小型的裝置觀察它的運動情況,這個機器的組裝程序立體感非常強,層次也比較明確,學生可以根據視覺認知機器的內部情況,況且,在設計過程的實際項目中,學生可根據具體情況在資料上收集,根據合理的設計方案,對于學生的綜合能力培養有著一定得促進作用。學生之間的協作能力在設計課程中占有一定的地位,教師可以將三人分成一組,小組之間進行討論,在方案基本確定后,由每組派一名代表提出自己組的方案的設計優點,這樣的分組可以給小組之間的成員帶來伊娃的收貨,還可以帶動學生的學習熱情,體現出師生間的友誼協作,在關鍵時刻,教師可以對學生進行指導,對于學生的設計進度了如指掌。機械教學雖然是比較重要的一門課程,但是考慮到學生的思維能力和想象能力,繪制機械工程圖也是艱巨的任務,需要手動設置來完成,所以這門學科是非常重要的,對于機械的大學生來說,課程用兩長一短的教學方式是最好的,因為它以設計為主,把產品設計結合在一起,培養學生對于設計的表達能力和創新能力,當然,還有實踐能力。
[關鍵詞]機電類專業CDIO卓越工程師教育課程體系培養模式
[中圖分類號]G640[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437(2013)08-0046-03
一、卓越工程師教育與CDIO的關系
“卓越工程師教育培養計劃”是國家宏觀的培養目標要求,其工作思路是借鑒世界先進國家高等工程教育的成功經驗,創建具有中國特色工程教育模式,通過教育和行業、高校和企業的密切合作,以實際工程為背景,以工程技術為主線,著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力,培養造就一大批創新能力強、適應企業發展需要的多種類型優秀工程師。CDIO工程教育理念和培養模式注重培養學生系統的工程技術能力,尤其是項目組織、設計、開發和實施能力,以及較強的溝通和協調能力,體現了當今工程教育的國際共識。可見,CDIO人才培養模式和理念與卓越工程師教育培養計劃的教育理念是高度一致的,而且CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果,應該作為實現卓越工程師教育培養計劃的重要途徑,也是加入卓越工程師教育培養計劃的基礎。
二、機自專業卓越工程師教育培養要求
機械設計制造及其自動化專業是典型的工科機電類專業,培養卓越工程師正是這類專業教育教學所追求的理想目標。根據近年來專業進行CDIO工程教育改革實踐取得的經驗,開展卓越工程師教育培養模式的探索具有更積極的意義,而且卓越工程師教育對學生的知識、能力和素質的培養要有具體的要求。
1.接受通用知識的基礎教育,具有扎實的數學、物理、化學等自然科學基礎知識,較強的外語和計算機應用能力,較好的人文、藝術和社會科學基礎,初步的經濟管理知識。
2.接受專業基礎教育,較系統地掌握機械制圖、力學、機械設計、電學、機械工程專業基礎領域的基本知識和技能。
3.接受專業基本技能訓練,掌握本專業必須的零件測繪、力學分析計算、實驗、測試、數據分析、文獻檢索和基本工藝操作等方面的基本實踐技能。
4.接受專業知識教育與專業技能訓練,具有本專業領域或方向所必需的專業知識,了解專業領域技術標準,相關行業的政策、法律和法規,了解本專業及相關學科前沿及發展趨勢。
5.接受工程意識與創新意識的培養與訓練,具有綜合運用所學理論、分析解決工程實際問題的能力,能夠參與生產、并具有基本的運行和維護能力,具有進行產品開發和設計、技術改造與創新的初步能力。
6.獲得綜合素質的教育與培養,具有較強的交流溝通、環境適應和團隊合作的能力,具有較好的組織管理能力,具有良好的質量、環境、職業健康、安全和服務意識,具有應對危機與突發事件的初步能力,以及較高的綜合素質和職業道德修養。
三、課程體系改革規劃與實踐
課程體系改革始終是貫徹CDIO工程教育改革理念,落實人才培養方案的具體保證。
(一)調整兩課開設學期,優化課程布局
兩課是標示中國特色高等教育的重要課程,共有356學時,16個必修學分,一般集中開設在大學一、二年級,在限制每學期計劃學時的要求下,一些基礎性課程被迫后延,對學生的工程意識和創新能力培養和訓練非常不利。本專業在CDIO工程教育改革實踐過程中,多方考察、學習,并與學校主管領導和教務處領導多次研究,做出了調整兩課開設學期的重大決定。將兩年完成的兩課主要教學任務調整為四年完成,即每學年開設一門政治哲學類課程,保證兩課四年不斷線:大一第一學期開設 “思想道德修養與法律基礎”,大二第一學期開設“中國近代史綱要”,大三第一學期開設“基本原理”,大四第一學期開設“思想和中國特色社會主義理論體系概論”。在兩課教學過程中,可以通過課程內容的改革,重點教育和培養學生的職業道德和社會責任感。在大三、大四學年開設政治課更有利于準備考研的學生學習和復習,大二調整兩課余出的學時由技術基礎課來遞進填補,優化了課程布局,為學生開展創新訓練提供了專業基礎,更有利于專業培養目標的實現。
(二)公共基礎課程體現工程應用意識
英語課分層次教學,入學即可參加大學四、六級考試,通過者可以進入專業實驗室接受工程意識和創新能力訓練。
數學課教學內容與方式改革,在講述數學知識的過程中,啟迪學生的數學思維方式,教會應用數學理論進行工程建模的方法,數學中的實例應該以機械工程的具體對象為目標,使學生體會到學以致用的感覺,激發其學習興趣。
大學物理課教學內容與方式改革,在講授物理知識的基礎上,傳授和訓練進行物理實驗的基本方法、基本技能,訓練觀察現象與數據分析的能力,為工程實驗奠定基礎。
(三)技術基礎課程培養工程意識
在大一第二學期新增開設機械工程導論課程,介紹機自專業的培養目標、教學計劃、學科發展、工程案例,為學生提供一個開發產品、裝備和系統的理論知識與工程實踐的基本思維框架;勾勒出一個工程師的任務和職責,以及如何應用科學知識來完成這些任務的思維方法;并有意識地引導學生培養必要的個人能力和人際交往能力;進行學為所用的工程意識的啟蒙教育。
改革機械制圖課程體系,增加三維圖形教學內容,將獨立開設的零件測繪教學環節融入機械制圖理論課的進程中,理論與實踐應用綜合在一起,同步進行,初步培養學為所用的工程意識。
機械原理和機械設計課程體系改革,將獨立開設的機械原理課程設計和機械零件課程設計教學環節調整到對應的理論課學期,將課程設計內容與理論課內容綜合在一起,同步進行。在機械原理或機械設計理論課開始之初,將課程設計的任務布置給聽課學生,并要求理論課程結束時完成課程設計任務。教師講授理論課時始終關注課程設計內容,督促和指導學生完成所講相關內容的課程設計任務,使學生邊學、邊練、邊用,理論緊密聯系實際,不斷建立學為所用的工程意識。機械原理與機械設計課程與原培養計劃比較,分別提前1個學期開課,以便為后續專業基礎課提供前期知識。
(四)專業課程增強實踐能力訓練
專業課程的改革方式是減少專業課的理論授課學時,大幅度增加實驗、實踐訓練學時,盡量將CDIO理念貫穿于課程教學中。根據培養目標、對主要課程及學時比例進行了綜合調整,構成如表1所示,其中單片機原理及應用、井下作業設備與工具和海洋石油裝備概論為新增課程,目的是增強機電基礎和突出石油特色;合計增加100個實驗學時、88個理論學時。取消了獨立的專業英語課程,設置兩門以上的專業課程采用雙語教學,從而保證學生專業外語應用水平;專業英語(64學時)和思想和中國特色社會主義理論體系概論(96學時)后置余出的160個必修課程學時基本平衡了增加的專業課理論和實驗學時。
表1課程改革新增實驗學時課程列表
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(五)課程設計實施CDIO模式
“機構分析創新設計”和“機電一體化系統創新設計”是東北石油大學機械設計制造及其自動化專業參加教育部CDIO工程教育改革試點,實現“卓越工程師教育培養計劃”的目標,為培養本專業學生的個人、人際交往和團隊合作能力,產品、過程和系統的設計、建造和控制能力,而分別在大二和大三短學期新增設的2個理論與實踐相結合的教學環節。目的是為學生逐步獲得優良的工程素質和綜合能力(學會求知、學會做人、學會做事、善于合作)奠定基礎。
每個班分成6~7個設計小組,每個小組獨立承擔一個設計題目,由4~5人組成,自選組長,組長負責設計小組任務分配、組織管理和工作協調。每個小組提交一份設計報告和每個小組成員的個人工作過程記錄(手寫),并進行ppt匯報答辯。機構分析創新設計提交的設計報告包括:設計分析說明書、CAD 設計圖紙;機電一體化系統創新設計提交的設計報告包括:設計分析說明書、CAD 設計圖紙、控制原理圖、電氣回路圖、程序設計圖。
課程設計的考核方式進行了如下探索:
1.組長給定本設計小組成員的個人貢獻或成績排序。設計小組組長根據小組同學的個人貢獻、合作表現,按分差不小于2分給出小組成員個人成績,或給出小組成員成績排序。
2.指導教師組成的答辯組評定設計小組成績。答辯組根據每個小組設計總結報告撰寫的質量(結構層次、語言表達、分析計算、撰寫規范);設計圖紙的質量(圖紙完整、表達正確、符合規范);答辯過程表現(匯報講述、回答問題、PPT質量)等項目按百分制綜合給出該組設計的綜合成績。小組的答辯綜合成績為小組成員的個人成績中間值偏上。
3.指導教師還可以根據設計小組每個同學的平時表現(出勤情況、工作態度、提問情況)調整個別同學的個人成績,更好地維護公平性。
4.學生自評與團隊成員互評可以調整小組組長給出的成績排序偏差。小組成員自評主要考核學生的誠實性;團隊成員互評主要考核學生的公正性和團結互助精神。
(六)畢業設計實施CDIO模式
大四第二學期全部進行畢業設計,將畢業設計從13周延長至18周,有利于完整系統地實施CDIO工程教育模式。
在畢業設計的準備、進行和總結的全過程中,對各個環節都進行嚴格把關。首先在選題上,采取指導教師申報題目,然后由教研室從中優選確定,保證工程實際設計題目占到80%的比例。將確定好的設計題目下發給學生,使學生有很大的選擇權利,在個別嚴重沖突的題目上,由教研室做適當調整。這樣做,能夠激發學生的興趣,提高學生對畢業設計的積極性。
學生在畢業設計過程中,把幾年中所學的理論知識綜合應用于工程實際,不僅鍛煉了他們分析研究問題的能力,而且增強了他們的工作責任感,從而使他們投入更多的精力;遇到疑難問題,指導教師能及時地給予啟發,并與之研究、討論,激發他們的創新意識。對于常出現的問題事先講給學生,使其自檢、互檢,有問題及時修改,爭取交出一份質量較高的畢業設計答卷。
在畢業設計的最后階段,教師根據畢業設計的任務書對設計圖紙嚴格審查,杜絕在答辯時出現“設備無法安裝、機構不能轉動、機件互相碰撞、工件不能加工”等原則性問題。隨著畢業設計的完成,多數學生基本掌握了進行工程設計和解決工程實際問題的方式和方法,并培養了創新意識,已具備直接服務于生產與工程建設的能力。在教師嚴格要求、認真把關下,學生完成較好的畢業設計可以直接轉化為生產力,經過近兩年的統計,學生的畢業設計經修改后直接應用于工程實際生產的占18%左右。
四、CDIO實踐總結
2010年機械設計制造及其自動化專業代表東北石油大學成為教育部CDIO工程教育模式第二批試點院校。經過多年的實踐探索,機自專業基于CDIO教育理念的人才培養模式已經逐步形成,對專業培養目標、培養方向、教學計劃、課程教學大綱、實踐環節教學大綱、課程教學體系等進行了卓有成效的改革與建設。
東北石油大學機械設計制造及其自動化專業已經分別在機自07級、08級、09級的部分課程和環節逐步開展了CDIO工程教育模式的探索性實踐,完成了機電一體化原理及應用、數控加工技術、電氣控制技術、液壓與氣動、機械控制工程、石油鉆采機械等課程為載體的CDIO三級項目實施試點工作,都取得了預期的效果,并獲得了良好的經驗;機自2010級、2011級的人才培養方案已經融入了CDIO理念,并根據調整后的課程體系有序地進行全面實踐和總結;機自2012級、2013級的人才培養方案在CDIO實踐基礎上又加入了卓越工程師培養計劃的新要求,正在進行著初步的實踐探索。
CDIO工程教育模式的廣泛實踐有效促進了本專業大學生創新創業訓練計劃和科技創新活動的開展。在創新實踐活動中,學生明確自己的發展目標,積極性、主動性非常高, 2010~2013年本專業學生承擔或完成 “國家大學生創新創業訓練計劃項目”15項,發表科技論文10篇,獲得以“挑戰杯”為主的科技競賽獎勵30余項。
五、結束語
東北石油大學機械設計制造及其自動化專業在CDIO工程教育改革實踐過程中不斷探索和總結,逐漸積累了一些工程教育改革的經驗,基本建立起CDIO工程教育的實施環境,為培養一批工程意識好,實際工作能力強的優秀學生奠定了良好的基礎。同時,我們也在實踐中漸進性地理解卓越工程師教育培養計劃的內涵,并逐步明確:CDIO工程教育與卓越工程師教育培養計劃的理念是一致的,卓越工程師教育培養計劃是宏觀指導方針,CDIO是具體實施模式和重要基礎。
[參考文獻]
[1]顧佩華,包能勝,康全禮,等.CDIO在中國(上)[J].高等工程教育研究,2012,(3).
[2]吳恭興,劉文白,張寶吉,等.基于CDIO模式的卓越工程師培養方案的探索與實踐研究[J].大學教育,2013,(9).
【關鍵詞】課程標準 沖壓模具設計
《沖壓模具設計》是我院模具設計與制造專業的一門專業核心課程,主要任務是培養學生掌握沖壓工藝設計和沖壓模具設計相關知識,能夠綜合運用相關知識設計中等復雜沖壓件的沖壓工藝方案和沖壓模具,同時培養學生嚴格執行沖壓模具設計等標準的職業習慣和嚴謹細致的工作作風。為學生畢業后從事模具設計等技術工作和可持續發展奠定良好的知識、能力、素質基礎。前導課程有《機械制圖》、《模具材料與熱處理》等,后續課程有《頂崗實習》、《畢業設計》等。
一、課程設計思想
本著“從崗位中來,到崗位中去”的思想,依托我院工業行業校企合作委員會,再有針對性的企業調研基礎上,校企合作分析、總結沖壓模具行業發展現狀和模具專業主要面向職業崗位對知識、能力、素質的要求,確定“能分析、會計算、會設計、素質優”的課程總體教學目標。
1.教學內容選取。以沖壓模具設計能力培養為重點,遵循必需、夠用的原則,校企合作、工學結合,確保課程內容的實用性和先進性,選取沖裁工藝與模具設計、彎曲工藝與模具設計、拉深工藝與模具設計和多工位級進模設計為本課程主要教學內容。
2.教學內容序化。由簡單到復雜、單一到綜合,顧及高職學生循序漸進的學習規律,基于各類型沖壓模具之間的相對獨立性,整合設計落料模設計、沖孔模設計、U型彎曲模設計、V型彎曲模設計、拉深模設計、復合模設計、多工位級進模設計6個教學單元。每個教學單元選取1個典型案例作為工作任務,把相關理論知識與技能融入到每個工作任務中,圍繞工作任務展開教學,組織教學內容,教學中教師注重引導,講練結合,并輔助適量針對性練習,促進理論與實踐結合。
3.教學組織模式。基于沖壓模具設計基本步驟,每個單元設計若干學習任務,其中沖壓成形工藝性分析、沖壓工藝規程的制定、模具設計工藝計算在多媒體教室實施教學;沖壓模具總體結構設計、沖壓模具零部件結構設計在模具拆裝實訓室實施教學。教學過程中,教師提出學習任務,引導學生學習相關理論知識,然后分組制定計劃、組織實施,教師答疑指導,對共性問題集中講解,最后總結歸納。另外在課程常規教學完成后單獨設計60學時的《沖壓模具設計訓練》項目,一生一題、互不相同、難度中等,學生獨立完成設計任務,教學場地靈活選用模具拆裝實訓、CAD/CAM機房和就近合作企業。
二、課程目標
(一)能力目標:1.能夠編制中等復雜沖壓件的沖壓工藝;2.能夠設計中等復雜沖壓件的沖壓模具;3.能夠分沖壓件常見缺陷的產生原因,并提出較為合理的解決方案。
(二)知識目標:1.了解沖壓變形理論和沖壓變形規律知識; 2.掌握沖裁工藝與模具設計知識;3.掌握彎曲工藝與模具設計知識;4.掌握拉深工藝與模具設計知識;5.掌握級進沖裁模具設計知識;6.熟悉沖壓模具設計國家標準;7.了解沖壓技術現狀及發展趨勢。
(三)素質目標:1.養成獨立思考、自主學習的習慣;2.養成一絲不茍、嚴謹細致的工作作風;3.養成嚴格執行機械制圖、沖壓模具設計等相關標準和規范意識。
三、課程內容學時分配
四、課程考核
1.期末考核及方式說明
期末考核采取筆試閉卷的方式,對理論考試試題要求:(1)考試范圍以課程標準為基準,突出重難點;(2)試題難度中等,題量適中,注重考核對知識的理解和運用;(3)題型不少于四種。
2.過程考核說明
3.《沖壓模具設計訓練》考核說明
4.課程成績形成
課程成績=期末考核(40%)+過程考試(30%)+沖壓模設計訓練考核(30%)
關鍵詞:CDIO 卓越工程師 項目化教學
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)007-176-02
根據CDIO大綱及本科層次卓越工程師培養的通用標準,項目化教學即為機械類專業CDIO工程教育模式與“卓越工程師教育培養計劃”的切入點。項目化教學既體現了CDIO“做中學”和“基于項目教育和學習”的理念,又符合“卓越計劃”的主要目標三個面向,即面向工業界、面向未來、面向世界,培養造就一大批具有工程意識的高質量各類型工程技術人才,為祖國的現代化建設事業奠定堅實的基礎,增強我國的綜合競爭實力。故本文的主要介紹項目化教學對工程教育的重要性,并根據現有項目化教學在實踐中的應用獲取參考經驗,以逐步完善項目化教學方式方法。
1 根據CDIO課程大綱的解讀CDIO工程教育的內容
什么是CDIO工程教育?CDIO課程大綱的出臺為CDIO工程教育提供了一個指導性文件,在CDIO課程大綱中,詳細的解釋了什么是CDIO工程教育模式的目標以及CDIO工程教育模式的內容是什么,并闡述了在具體實現時應該如何操作。根據對CDIO課程大綱的三級目標體系的研讀,CDIO工程教育的目標就是首先使工程師具備全面的知識,并且有一定解決實際問題的能力及職業素養。CDIO課程大綱包含了四個層面:第一個層面是技術上的,即全面的理論知識體系,從基礎知識到高級工程基礎知識,都是工程師所必須要掌握的。第二個層面是從個人的角度出發,工程師應該具有一定的職業素養,具有成熟、系統的思維。第三個層面是從團隊交流的角度出發,根據個人良好的人際交往能力里,建立起一支基于工程環境的現代團隊。第四個層面從是CDIO模式出發,建立在真實世界的、強調工程基礎的產品和系統的構思-設計-實現-運行(CDIO)的過程。當然,CDIO大綱作為一個通用的標準,并沒有設定什么界限,換言之,并沒有什么固定模式,而是一個開放的環境,各個學校應該根據本校實際進行適當的調整,使CDIO課程大綱所提供的一個普遍人才標準逐步改變成自身使用的特定標準,才能使大綱的可行性得到提高。總之,調整的過程不是一蹴而就的,需要經過長期的調研分析,他山之石可以攻玉,根據的學校已有的經驗對本校人才培養方進行完善。
2 卓越工程師培養標準體系及本科層次工程師培養的通用標準
實施卓越工程師教育培養計劃首先要確定培養目標,也就是培養哪種類型的工程師。在本科層次,教學研究型院校主要培養目標是現場(制造、施工和維護)工程師。其次根據培養目標,確定合適的人才培養方案。最后根據專業標準,確定人才培養方案。專業標準根據卓越工程師培養標準體系而來,由通用標準、行業標準以及學校標準三者整合而來。根據通用標準,要求本科畢業生主要具備以下三個方面的能力:(1)知識方面,包括基礎知識、專業知識、技術標準與政策法規。學生應該具有扎實的理論知識體系,出來本專業的理論知識以外,還需掌握相關學科的知識,并了解本專業發展動態及趨勢及相關法律政策。(2)能力方面,包括學習能力、分析解決問題能力、創新意識和開發設計能力、管理與溝通合作能力、危機處理能力、國際交流合作能力。學生應具有自學習能力,不斷提高自身能力,并具有根據所學知識解決實際問題以及創新的能力,還需具備良好的溝通和處理能力,以適應各種環境下的合作與競爭。(3)素質方面,包括基本素質和現代工程意識,學生應具有良好的職業素養及工程意識。
3 項目化教學法簡述
美國是項目教學法起源地,但是最終在德國才得到盛行。項目化教學法作為“行為導向”的一種,是老師和學生共同實施一個項目的教學活動。在這個過程中首先確定與現實緊密接觸的項目主題,學生根據自身情況選擇合適的任務,并在決策過程中,自主的、自由的、有針對性的進行學習,在學習過程中,逐步實現教育目標,使學生綜合能力得到一定的運用并得到提高,最終的評價方式綜合學習過程和最終成果,兩方面并重,與傳統的學生被動教學模式相比,學生全程參與整個任務的完成過程,使綜合能力得到提高。
因此,采用項目化教學,符合CDIO工程教育和卓越工程師培養理念,在學習過程中可以將理論知識融入項目,讓學生體會到知識的運用過程,逐步使學生提高實踐能力和綜合應用能力。故本文主要介紹將項目化教學方法引入到教學環節中的應用,并總結這些已有經驗,對日后課程進行的項目化教學時能有所幫助。
4 項目化教學法的應用現狀
項目化教學現在已經引入很多課程的教學過程中,不論是基礎課,專業基礎課,還是專業課。在基礎課《機械制圖》的項目化教學應用中,邵娟琴從課程內容的組織、教學活動的設計、教學方式、考核方式等方面說明機械制圖項目化課程改革的思路與策略,但并沒有給出具體的項目化教學實例。李曉紅等則根據以學生為主體、職業活動導向、突出能力目標、項目為載體、用任務訓練職業崗位能力、理論實踐一體化的課程設計原則,確定課程項目設計的程序是:課程定位課程面向崗位課程教學目標課程項目設計教學設計,給出了具體的項目設計表和教學環節設計,并給出了實際的教學效果。在專業基礎課《機械制造技術》的項目化教學應用中,段穎以刻理解專業的培養目標和行業的工作要求為基礎,明確課程的教學目標,合理選取規劃教學內容,以“6+2”原則為指導思想,科學的對課程進行整體設計,并給出了具體的案例和教學組織方法。田先亮則根據以往教學中存在弊端給出了項目與任務的教學實施與過程,并給出了具體的案例,為應用型高校機械制造技術基礎課程的教學做了有益的探討。王道林將課程內容以真實工作任務及其工作過程進行整合,設計了5個學習情境,每個學習情境按認知規律和能力遞進的成長規律分成若干個基于工作過程的項目(任務)對學生進行訓練,把“是什么”和“為什么”的理論知識融入到“怎么做”的實踐行動中,學生做中學、學中做,學做合一,學生學習課程的積極性和主動性較項目教學實施之前有了很大提高,學生的職業能力、方法能力和社會能力得到了全面提升。在專業基礎課《機械設計基礎》的項目化教學應用中,郝智秀等以機械設計基礎實踐課程建設為案例,采用CDIO的教學理念與標準,以基于項目的教學組織原則,以基于問題解決的學習方式,通過對課程目標、內容設置和教學方式的實踐,從低年級開始引導學生主動探究、分析解決問題,激發其研究興趣并促進其工程能力的提高,探索高校低年級學生工程能力培養的有效方式,最后給出了教學實踐總結。在專業課《機械制造工藝學》項目化教學應用中,鹿玲等首先闡述了“機械制造工藝學”課程開展教學改革的實踐經驗,分析總結該課程的主要特點,反思目前課程教學方法和手段存在的主要問題,以面向應用、重視實踐為基本教學思想,結合機械工程人才培養目標,提出以零件工藝項目化教學為主線,主張采用先進手段發揮課堂教學的優勢,構建整體優化、結構合理的機械制造工藝學課程新體系,以更好培養學生的工程應用分析能力、知識拓展能力和創新能力,并給出了教學實際案例及相應的教學效果。齊繼陽則從“機械制造工藝學”實踐性強的特點出發,針對卓越工程師培養計劃的培養要求,提出“機械制造工藝學”教學改革的一系列措施,以期提高學生的工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力,為卓越工程師培養目標的實現奠定基礎。
5 總結
通過項目化教學實踐,學生從原來的被動教育模式――教師課堂講授,學生聽課,課后答疑逐步轉變為主動學習式,使學生主動的參與教學過程,有目的的獲取有用的信息,并在一個團隊中發揮自己的作用,最大地發揮學生自身的主觀能動性,這樣有利于培養學生的工程意識,工程素質和工程實踐能力。
(資助項目:教育部人文社會科學研究青年基金項目(11YJC880133)“基于CDIO的項目化教學改革探索與實踐”;南京工程學院教學改革項目(JG201011);南京工程學院高等教育研究課題(GY201007))
參考文獻:
[1] 王碩旺,洪成文.CDIO:美國麻省理工學院工程教育的經典模式――基于對CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教教育,2009,(28)4:116-119.
[2] 林健.“卓越工程師教育培養計劃”通用標準研制[J].高等工程教育研究,2010(4):21-29.
[3] 陳荷燕,汪木蘭,劉樹青.項目教學法在機床電氣與PLC課程教學中的運用[J].中國現代教育裝備,2010(13):12-14.
[4] 邵娟琴.機械制圖項目化課程改革的思路與策略[J].科技信息,2009(35):147-148.
[5] 李曉紅,羅芬.高職“機械制圖”課程項目化改造實踐[J].中國電力教育,2010(4):72-72.
[6] 段穎. 《機械制造技術》課程項目化教學的探索與實踐[J].電大理工,2012(2):147-148.
[7] 田先亮,張曉東.《機械制造技術》課程項目化教學研究[J].裝備制造技術,2008(11):188-190.
[8] 王道林.基于項目化教學的《機械制造技術》課程建設與實踐[J].南京工業職業技術學院學報,2012,(12)2:71-73.
[9] 郝智秀,季林紅,馮涓.基于CDIO的低年級學生工程能力培養探索――機械基礎實踐教學案例[J].高等工程教育研究,2009(5):36-40.
【論文摘要】通過自己的制圖教改實踐,研究了對改變傳統制圖教學的基本思路和方法,提出了自己的具體解決方案,并對實踐效果進行了分析和總結。
制圖教學一直是高職教育的重要課程。如何在計算機技術大量應用于機械制造領域的今天切實地貫徹教改思想,形成新的制圖教學體系.是當前制圖教學中的一個非常具有實用價值的重要課題。
圖紙是工程設計和制造的技術語言對機械類的職業教育來說,要在較短的時間培養一個實用人才.必須把制圖教學與各種崗位特點相結合,將制圖教學與其他課程進行有機整合.針對不同的教育任務形成有特色的課程才能使一直被獨立出來,脫離了實際崗位的制圖教學,從基礎理論教學的模式中走出來,成為一門實用好學服務于崗位技能的課程。
1、傳統制圖教學的問題分析
1.1內容陳舊、一成不變,強調課程的基礎性而忽視學科的發展性
在傳統產業中平面圖紙是主要的信息載體但cad技術(計算機輔助設計)自1960年誕生以來有了極大的發展已經普及到了涉及“設計”的各個領域,在機械制造領域更是具有舉足輕重的地位。當今現代制造產業已經到了使用計算機直接繪制三維實體模型并直接轉換為投影圖,甚至直接使用數控設備加工的時代。而傳統的制圖課程完全沒有反映設計領域的這個巨大變化。
1.2學科孤立,教學脫離實際應用。強調課程的獨立性而忽視學科的交叉性
作為一門獨立的學科.傳統制圖課過分的強調了圖解法。由于與應用環境分離.使知識的銜接性差,增加了學習的難度。我們縱觀一個產品的誕生的全過程你會發現,人們最初設計的原創模型是三維的,制造出來的零件也是三維的最后人們使用的還是三維的。但是,自畫法幾何問世以來,在過程中間傳遞信息的卻是二維圖樣,機械制圖課程的核心就是教授學生用平面圖形表達空間立體。因此為使學生具備繪圖和讀圖能力,要花費大量的時間和精力來培養三維立體與二維圖形之間相互轉換的抽象思維能力.學生也必須進行大量的訓練才能建立起空間思維和構形能力這就勢必要求有較高的授課學時而所進行的訓練卻不是人的正常思維方式。更不用說讓學生理解與其他學科的交叉關系了。
1.3培養目標偏差,忽視了學生創新能力和團隊精神的培養
在從創意到成型的整個設計過程中繪圖只是其中的一個環節,它僅僅是將設計思想或設計結果用圖樣的形式表達出來,其本身不具創造性。因此.這樣的環節理應強調效率。但后來的制圖課為追求紙介質圖面外觀質量而讓學生將大量的時間花在保證圖線均勻、圖面整潔等重復性勞動上,使學生疲于應付。這不僅效率低下,更無助于創造性思維能力的培養。此外.傳統的機械制圖課強調學生垂直思維、強調獨自工作.卻沒有橫向思維和團隊協同工作等方面的教學環節,而這恰恰是現代教育需要培育強化的。
2、教改的基本思路的探索
2.1將制圖教學與技能培養、崗位訓練結合起來
制圖是設計和生產工作的一種技術.它不應該獨立于實際應用存在。因此。我們的教改首先就要解決脫離應用的問題。
要到設計、生產中去發現最具有代表性的工作崗位.尋找典型的零件,緊緊圍繞具體工作和零件開展制圖教學。這樣不僅給了學生一個真實的環境.還使教學體現出一定的實用性。例如講公差的表示法.就以測繪一個零件的公差情況為例來講.并讓學生實際去做。用具體的量具測量出來.用圖形表示出實際的零件,并用圖形將公差信息表達清楚。
2.2引入cad、cam思想與工具,使制圖教學跟上時代的步伐
傳統的手工制圖技術的應用范圍正逐步縮小制圖基本原理和技術的實現形式有了重大變化.傳統的繪圖筆、繪圖紙正逐步被計算機取代。在這種情況下.我們的教學就必須引入cad、cam等思想和具體的工具軟件.并把他們直接融合在教學過程中,使學生能夠在最短的時間內掌握最新的制圖技術。
2.3提倡數字化教學、強化三維課件教學
多媒體技術以其強大的功能成了當今教育技術手段的熱點.帶來教育、教學的重大變革。機械制圖課程要介紹三維物體和二維圖形之間的變換過程及其結果,因此特別適合采用多媒體技術進行改造.尤其是二維、三維動畫仿真可以大大降低學習的難度.cai正是在教與學之間起著溝通的作用。
3、教改實施條件的研究
3.1教師必須深入企業.改變觀念
要教改必須知道我們的教學欠缺什么?不到企業實際的勞動環境中向工人師傅請教,不去了解實際的工作內容是絕對不能搞好教改的。只有站在實際崗位上才能懂得我們最應該教什么!才能真正轉變我們的觀念,把制圖教學的教改落到實處。
3.2教學條件與教材建設必須配套
要實現數字化環境與多媒體教學.就必須把配套教學條件完善好在具體的教學計劃安排上把軟硬件配合問題考慮進去,把教材的實用性、創新性和先進性考慮好。不僅要直接使用象:autocad.caxa這樣的實際的cad類軟件還要使用制作精良的cai課件。使制圖課程教學中cad.cam應用和思想貫穿于教學始終既不偏重,又精彩引入在潛移默化中傳遞思想。cad不僅是新的教具.更是新的思想的載體。
4、教改的實施與效果
我在長期的教學實踐及深入工廠實踐調研的基礎上,研究了目前企業生產中制圖技術應用現狀并致力于這項工作的實踐。
4.1直接使用autocad做教具進行教學同時引入cad思想
在制圖教學中適當增加cad的基本思想與概述的教學,以autocad為具體例證,直接應用于制圖教學中是我進行教改實踐的一個重要措施。這一教改措施在整個教學體系中具有承上啟下的良好作用,特別是針對職教中心的特點,搞好這一工作,大大提高了學生的學習興趣.促進教學進步,有利于學生接受最新的技術.增強學生對未來工作的適應性。通過大量教學實踐證明,這一思想既切合實際,又具有一定的前瞻性。
4.2將零件測繪及公差測量技能向制圖教學內容中進行整合
學習制圖課程的學生往往尚無實踐經驗.對諸如常用零件和標準件的加工工藝、裝配體的工作原理和裝配工藝等沒有概念這些內容在課堂上講解起來又非常抽象、枯燥,因而不容易理解和掌握相關的知識。而結合到具體的某項實際工作中,例如測繪過程,將相關的知識的意義得到具體的詮釋使學生在課堂上猶如走入工廠現場一樣,學習和了解實際知識。它豐富了教學內容.擴展了學生知識面。從而使教學擺脫了以課堂為中心、課本為中心的束縛,讓學生徜徉在知識的海洋里,擁有自由的學習空間,有效地激起了學生的求知欲。