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在企业和毕业生调研的基础上,召开了由具有丰富企业工作经验的一线工作人员和技术管理人员组成的企业实践专家研讨会。邀请熟悉典型工作任务开发流程的全国著名课程专家担任主持人,通过企业实践专家的深度交流,对机电技术应用专业的职业岗位群进行认真剖析,从一系列具有代表性的典型岗位中确定,机电产品生产和机电设备的维修与维保以及楼宇自动化控制系统维修和维保为学校机电技术应用专业的两个专门化发展方向。通过对两个专门化方向的主要就业岗位群的工作情境、工作方式、工作内容、工作过程进行分析,根据工作要素相近性和代表性,将工作任务进行归类整理,确定机电产品生产和机电设备的维修与维保专门化方向的主要岗位群是机电产品生产操作工、机电设备维保与维修工。提炼各岗位群的典型工作任务,从岗位群的典型工作任务分析入手得到完成典型工作任务所需职业能力,明确了机电产品生产和机电设备的维修与维保专门化方向的岗位能力需求。
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2专业课程改革
2.1教学内容的改革教学内容主要抓机电专业的特点,理论以够用为标准,少讲原理等枯燥的内容,加大实践教学环节课时,注重分析问题和解决问题能力的培养,并且使学生的实践操作更接近企业的实际操作标准。例如将《电气控制技术》、《电力拖动基础》与《传感器与检测技术》等课程整合为《单元电气控制电路分析与制作》。精讲常用的理论知识,以实践操作为主,让学生在操作过程中获得更多知识和能力。将《机械制图》和《AutoCAD》课程进行整合为《机械制图及CAD》,让学生在手工绘图的同时,学会计算机辅助绘图,学生可以通过计算机绘图更好地验证所学理论知识的正确性。将《电工电子技术》拆分为《电工基础》和《单元电子电路分析与调试》,不但加大课程实践操作课时,而且增加了学生电子产品制作的内容,使理论和实践更加紧密的结合起来。
2.2教学方法的改革
2.2.1教、学、做一体化教学方法《单元电气控制电路分析与制作》课程主要是培养学生基础的电气控制电路设计能力、电气接线能力与电气线路故障查找能力,此课程采用教、学、做一体化方法来教学。例如:对三相异步电动机正反转控制电路,老师先对三相异步电动机正反转工作原理进行简单介绍,然后学生根据基本的“三相异步电动机全压起动单相运转控制电路”来设出“三相异步电动机正反转控制电路”,老师然后完善电路,学生根据设计出的电路现场实际接线,最后通过同组互检,没问题可以通电,检查三相异步电动机的转动方向变化情况。
2.2.2项目式教学方法[3]《械制图及CAD》课程主要培养学生的机械样图的绘制和识图能力,也是企业技术人员必备的一项技能。可以按照企业的工作过程,把课程内容拆分为几个项目,每个项目下可以有几个子项目———任务,主要项目见表3,项目由简单到复杂,知识点循序渐进、由浅入深、由易到难,项目的合理性决定了学生能力的培养和教学效果。
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这次单片机课程改革最主要的目的是增加学生上课时的操作项目,力求达到每节课学生都有事可做。过去在多媒体教室上课最主要的问题就是课堂讲授部分到实训的时候很多内容还得重新讲一遍,费时费力,学生动手能力得不到充分锻炼,学习过程非常被动。其主要矛盾可以归结为C语言的程序编写与多媒体教学之间的矛盾。单片机课改的具体做法是将授课地点改为机房,包括实训器材也都拿到机房,在课程安排上,先从C语言上机实训开始学习C语言基础,本着以C语言够用为原则试着编写一些单片机程序下载到单片机集成电路板当中完成单片机实训,实现教学做一体式教学。总的来说,以C语言为载体的这种教学模式效果要好于以硬件为载体的教学模式,并且从教学条件角度,这样做更容易实现教学做一体式教学。单片机课程改革前后最明显的区别就是学生自主设计能力增强了,动手能力、分析能力、团结协作能力都得以锻炼。
三、电机与PLC控制是本专业的一门强电类课程。
本课程改革的重点是在理论部分增加操作项目,并且加入PLC实训部分。以往电机与PLC控制课程采用的是多媒体理论教学加电机实训的形式,电机理论部分和PLC控制部分在多媒体教室进行,电机实训部分在实训室进行。改革之后上课地点选在机房和实训室进行,机房增加一款电气设计软件和一款PLC编程软件及其仿真软件。由于强电课程不是本专业的主干课程,在实训设备配备上还比较欠缺,主要表现在PLC实训方面缺少相关设备。多媒体教室上电气原理图的课程学生得不到动手操作的机会,学习效果不理想。其主要矛盾可以归结为学生手绘图困难与原理图分析之间的矛盾,梯形图程序学习与多媒体教学之间的矛盾。在机房利用已学过的AutoCAD软件平台教学生使用SuperWorks软件载入低压电器符号及绘制电气控制原理图,然后到实训室对熟悉的控制环节进行电机实训演练,进一步加深对控制原理的理解;PLC部分在机房使用STEP7软件和S7-200仿真软件进行梯形图的程序编写及仿真实训。这样一来,学生们通过自己动手利用软件熟悉器件的符号、型号及工作原理,掌握电气控制原理图的绘制及控制方法和控制环节,进一步开发了学生们自主学习理论知识的潜力和创造力,再通过实物接线实操,进一步巩固和验证了之前的学习成果。利用软件辅助教学要好于多媒体教学的效果,通过仿真软件做实训弥补了设备不足的缺陷。对于本专业的弱电类课程也可以采用相关软件进行辅助教学。例如用Protel99SE软件可以辅助电子技术类课程的进行。
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1 机电专业课程设计的重要性
机电一体化技术不是机械技术与电子技术的简单叠加,而是二者的有机结合。一直以来由于在基础课与专业课教学中缺乏机电知识综合运用能力的培养和训练,学生在学习了机械设计、机械制造和电子技术、微机原理与应用等基础课程以及数控技术、机电一体化技术等专业课之后,仍然不能很好地将机、电的知识融会贯通,不能很好地将所学知识运用于实际生活生产中的机电一体化系统的综合设计,遇到这类问题常常无从下手,存在不少困难。
机电专业课程设计是一个重要的实践性教学环节,一般安排在控制原理、数控技术、机电一体化技术等专业课学习之后。要求学生能够综合运用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识,独立进行一次机电结合的设计训练,主要目的是:①②
(1) 承上启下。在学习完相关专业课和即将进行毕业设计之前,初步建立“系统设计”的思想,以及相关能力的培养,为毕业设计奠定基础。
(2) 结合生产生活中的机电产品,学习机电系统总体设计方案的拟定、分析与比较的方法,进一步提高学生对本专业重要性的认识。
(3) 通过对机械系统的设计,掌握几种典型传动机构、导向机构及执行机构的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步齿型带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等以及相应机构的消间隙方法及装置。
(4) 通过对进给伺服系统的设计,掌握常用伺服电动机的工作原理、设计选择方法与控制驱动方式。如步进电机、交流伺服电机、直流伺服电机等。
(5) 通过对控制系统的设计,掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路。如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A转换配置、键盘与显示电路设计等,以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件设计思路等。
(6) 通过对机床夹具的设计,充分了解夹具在保证加工精度和提高生产率方面的重要性,掌握典型夹具的工作原理、设计计算和定位分析与选用原则。如数控钻床工作台设计、数控铣床工作台设计、箱体端盖钻锪孔钻模设计及动态仿真、车床拨叉两个25孔钻模设计及动态仿真等。
(7) 通过对机电产品零件生产工艺设计,掌握一些典型零件的加工工艺规程设计的内容及步骤,工艺路线拟定的方法和步骤。如CA6140型车床主轴箱箱体工艺路线设计、轴类零件数控仿形加工、型腔零件数控仿形加工等。
(8) 培养学生独立分析问题和解决问题的能力。
(9) 锻炼提高学生阅读应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
2 提高机电专业课程设计质量的方法
2.1 选题
选题是决定专业课程设计质量的关键。题目的内容应该围绕机电一体化技术,难度和工作量要适中,既不要太难太大,拿到题目后使学生无从下手;又不要太易,照葫芦画瓢即可以完成。而应该使同学们能够在3~4周的时间中综合应用所学过的课程知识,同时查阅相关工具书及文献资料,通过总体方案论证、设计计算、选型、三维绘图及装配,论文撰写,最终完成题目的内容。近几年我院对机电专业课程设计的题目逐步进行规范,机电专业课程设计的对象主要结合生产生活中的机电产品(系统),分为机电产品生产工艺设计、机电产品制造夹具设计、机电系统进给伺服系统设计等三个主要方向。通过课程设计完成可以使学生有一定的成就感,进一步提高对本专业的学习兴趣。设计的机电产品主要有(下转第190页)(上接第169页)CNC机床、工业机器人、三坐标测量机、自动雕刻机、全自动洗衣机、果蔬自动烘干机等。
2.2 质量控制
2.2.1 规范课程设计过程
整个课程设计包括:确定题目及任务书、学生选题及进行课程设计、成绩评价。其中任务书包括:题目,主要完成内容及具体工作量(说明书字数及设计图纸大小、数量)。课程设计的时间一般为3~4周,指导教师根据具体题目进一步安排学生详细的进度安排,并督促学生按期完成进度任务。具体执行时为保证质量主要采取以下措施:
* 一人一题;同一题目不同参数可以扩展至两题;
* 必须有设计图纸(装配图和(或)零件图,或工艺流程图、工序卡);
* 提高、规范机械制图能力,图纸严格按机械制图标准、规范执行。其中,装配图要求:结构、投影关系、剖面、标题栏格式、配合、总尺寸、技术要求、线条、字体、字号、标准件标注及国标等;零件图要求:结构、投影关系、剖面、标题栏格式、尺寸、公差、粗糙度、材料、热处理等以及技术要求、线条、字体、字号等;
* 认真撰写设计说明书。设计说明书要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容。内容一般不少于10000字符,要求条理清晰、图文并茂、符合国标。
2.2.2 规范成绩评价赋分标准
成绩评价应能充分反映课程设计的全过程,目前我们制定的专业课程设计赋分标准如表1所示。
从表1可以看出,成绩评定既包括学生的主观态度,又包括其完成的具体内容情况。
课程设计结束后,教研室根据指导人数,每名教师抽取所指导学生的20%比例,由全体指导教师组成小组,对设计内容、结果、教师给分等进行集体评议,以使课程设计成绩评定更加合理。
通过规范课程设计选题、规范课程设计过程、规范课程设计成绩评定,使我院的专业课程设计质量明显提高,为同学们后续的毕业设计奠定了良好的基础。
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我校机械电子工程专业目前虽然已经制定了较合理的专业培养目标和培养方案,培养了结构合理的师资队伍,形成了较好的理论和实践教学模式,但是与CDIO工程教育标准的要求相比,在培养方案、教学体系、教师队伍建设及教学效果评价机制等方面,仍然存在一定的差距。现有机电专业课程体系存在专业特色不明显、不同课程之间存在重复或相互冲突的地方等缺点,因此要依据CDIO工程教育理念,借助校企合作平台,全面地进行机电专业人才培养模式的探讨,建立符合CDIO工程教育标准的机械电子工程专业实践教学体系。
1.我校机械电子工程专业课程体系情况
目前的专业培养方案里包括的核心课程为:机械制图、理论力学、材料力学、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计、单片机原理及应用、自动控制原理、机电传动控制、传感技术、机械原理、机械设计、机械工程测试技术、机电一体化系统设计、互换性、工程材料等;主要实践环节为:社会实践调查、金工实习、电子电路实训、工程制图实践、创新实践、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)、PLC与组态技术综合实验、测试技术与传感器综合实验、单片机综合实验、自动化生产线认知实践、机械设计基础课程设计和机电专业综合课程设计等。
2.CDIO模式下的机电专业教学体系
根据CDIO工程教育标准的要求和我校办学特色,为适应煤炭行业和地方经济对机电专业高级技术人才的需求,结合重实践、重创新的培养目标设计新的课程体系。广泛吸取企业专家建议,深入探讨和修订机电专业课程体系,强化实践环节,构建国际化的课程体系和教学模式,从而保证面向工程的课程体系能够培养学生的实践能力与创新思维。依据CDIO工程教育理念,选择典型的工程实践项目,采取“做中学”的方式,通过在项目中反复训练锻炼学生自主学习的能力,这样不仅可以促进学生对基础知识的掌握,还可以提高学生解决工程实践问题的能力,从而使学生综合素质和能力能达到CDIO标准的要求,增强人才培养对企业的适应性[4]。近年来,主要通过以下措施进行教学体系的改革:
(1)基于CDIO的工程教育理念,构建了“一个核心、两个方向、四个阶段”的工程教学体系。
“一个核心”是以矿业领域的机电一体化系统设计、研发为主,覆盖了多学科交叉领域,主要涉及机械设计、机械传动、机械制造、机电传动控制、PLC、单片机、控制工程、机电一体化系统设计等多种技术;“两个方向”是指机械设计与制造、电气控制系统,选修课中增添“煤矿机电设备”、“工业控制网络与现场总线技术”等课程;“四个阶段”是指根据CDIO理念的构思、设计、实现、运行四阶段指导,学生要经历认知实习、基础课程实验、专业课程设计与综合实验及毕业设计、创新大赛等综合实训,才能更好地掌握本专业的工程应用技术。从第三学期开始,每学期均安排工程实践环节,按照核心知识点和要求来设定每个工程实践项目,在课程设计与毕业设计过程中企业参与。
(2)依托产学研合作背景,通过专业综合实训和企业顶岗实习等环节提高学生工程实践能力。
我校机械工程学院已经建立了电子创新设计实验室、慧鱼模型创新设计实验室、机电控制技术实验室、虚拟仪器综合实验室、动态测试技术实验室等实践创新平台,与淮南矿业集团、皖北煤电集团、淮南万泰电子股份有限公司、淮南润成科技股份有限公司、平安开诚智能安全装备有限责任公司、凯盛重工有限公司、淮南阶梯电子科技有限公司等开展了长期的产学研合作,从而可以保证给学生提供校内、外实践实习基地。通过单片机和PLC综合实验、课程设计、毕业设计、实训检验学生电工电路、单片机、PLC综合开发的能力,往往借助典型机电案例(如斜井跑车防护装置、皮带机集控系统、立井提升系统过卷过放保护系统等),让学生经历“构思—设计—实现—运行”四阶段的完整实训。与此同时,让学生积极深入到到校企合作的实习基地中,在相关机电系统中顶岗锻炼,进一步提高学生的理论联系实践的能力,缩短学生个人能力与企业要求的差距。
(3)通过创新团队建设、学科竞赛和大学生科研项目培养学生工程实践创新能力。
为进一步拓展学生科技创新能力,借助学院设置的创新团队、学科竞赛活动、大学生科研项目的平台,在日常的教学管理中,融入紧密联系工程实际的大学生课外科技创新能力培养模式,鼓励学生积极参加“全国大学生机械创新大赛”、“全国大学生机器人大赛”、“全国大学生电子设计竞赛”、“全国大学生节能减排大赛”等各种赛事,鼓励学生撰写学术论文和申请专利。
3.结语
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二、机电类专业毕业生岗位及能力分析
机电类专业毕业的常见就业岗位是:机械(模具)设计、制造、安装、检测、维护及调试,技术改造,产品开发与营销等。
机电类专业毕业生需要具备的与数学有关的岗位能力有:能够正确选择加工工具与设备(机),能够灵活操作数控机床进行零件加工(机),能够正确选择、组装、检修设备的元器件(电),能够对产品的质量进行检验,能够对设备状态进行正确判断(综合),企业决策与管理能力(综合)。
机电类专业课程中与数学相关的能力有:刀具角度、零件尺寸的计算能力、数控机床加工零件时的参数计算能力,会计算机床电流向量,会对零件各类数据进行分析等。
三、设计思路
“机电专业应用数学”课程设计,就是通过以上分析,提炼出机电类专业学生需要具备的数学能力,以及支撑这类数学能力所需的数学知识,将机电专业应用数学教学内容按项目进行划分。采用以实际问题解决为导向的项目教学法,辅以案例、任务驱动和问题导向教学法,教学环节采用项目式情境引入――数学新知学习――项目解决导出。整个教学遵从数学课程的基础性、针对性、现代化、互动性和层次性原则。
四、教学目标
(一)通识能力目标
1.具有概念互译能力,能够将机电类概念与数学概念对接;2.具有问题转化能力,会将机电类问题转换成数学问题;3.具有运算能力,能计算出数学模型的解;4.具有回归能力,会将数学解回归成实际问题的解决办法;5.具有迁移能力,会将一个实际问题的解决方案迁移成其它问题的解决方案。
(二)专项能力目标
会利用各类方程对凸轮、齿轮、连杆等机械构件运动轨迹进行描述、分析与计算,会利用微积分对电路、电机的电流、电压等的变化进行定量分析与计算,会利用微积分计算工程机械中受弯构件的刚度、强度,会利用微积分对机械元件进行设计和性能校核,会用解析几何知识对数控编程中的基点与节点进行选取与计算,会利用数理统计知识对加工零件的质量、误差做数据分析。
(三)知识能力目标
掌握函数、三角函数、参数方程、极坐标基本知识,充分理解极限、连续、导数、微分、积分概念,熟练进行极限、导数、微积分基本运算,理解常微分方程的概念及求解方法,掌握空间直角坐标系、向量、空间平面、直线、概率论与数理统计基本知识。
(四)素质教育目标
通过本课程学习,树立学生吃苦耐劳的实干精神,形成敢于创新的职业习惯,养成细致、严谨的工作作风,具有较强的团队协作能力。
五、教学内容
整个教学内容以数学知识体系为主线,以岗位与专业课程需求的教学项目为引领,构建项目化教学内容。“机电专业应用数学”分为四个教学项目,分别是:项目一:机械构件运动轨迹的描述、测量与计算。项目二:机电工程中受弯构件的变形计算,机械元件的设计计算、性能校核和优化设计。项目三:机械零件的绘制、测量及加工计算。项目四:零件测量精度分析。
四个教学项目对应四个教学模块,分别是:初等数学(函数、参数方程、极坐标)、微积分学(极限与连续、导数与微分、不定积分、定积分及其应用、常微分方程)、空间解析几何和空间角度的计算、概率论与数理统计(随机事件及概率计算、随机变量、随机变量的数字特征)。
六、情景设计
在项目四(零件测量精度分析)中采用的情境是:要对一批零件的加工精度进行统计分析,通常首先对每个零件的尺寸进行测量并记录,然后将尺寸划分成数个等长度的区间段,统计各个区间段内的零件数目,最后在平面直角坐标系里,以每个区间的中点为横坐标,以该区间内的零件数占总零件数的百分比为纵坐标,画出若干个离散点,将这些离散点用光滑曲线连起来,就得到了零件尺寸的正态分布图。由此情境进入概率论与数理统计知识的学习。
七、首末次课设计
(一)第一次课设计
环节一:畅所欲言
学生自由发言,介绍对机电类专业的认识、对本门课程的认识、希望从本课程的学习中获得什么等。
环节二:项目展示
展示机电专业中需要的数学知识,明确学习数学的目的。
环节三:课程要求
教师介绍本课程的特点、学习方式、学习要求,考核标准。
环节四:分组交流学生分组交流自己的学习计划和目标。
(二)最后一次课设计
环节一:谈谈收获
每个学生谈谈本课程的学习收获,老师补充,进行课程总结。
环节二:秀秀实力,分组进行
1.计算交流电路中电阻元件从电源吸收的平均功率
2.用微分方程知识分析机械运动中的阻尼现象及特点。
环节三:评评成果
各小组之间开展互评打分,教师参与评价并进行评分。
八、考核方式
1.学习态度考核:10%。学习态度包括课前预习、课堂纪律、课堂参与度、作业完成情况;
2.完成项目情况考核:30%。包括完成项目过程中表现出的数学互译能力、模型构建能力、计算能力、创新能力、应用数学知识解决问题的能力。
3.期末考试考核:60%。期末进行闭卷考试,考查一学期所学基本数学知识及运用知识解决问题的能力。
九、设计效果
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一、技工院校机电一体化专业课程概述
机电一体化并不是一个新的专业,但随着科学技术的不断进步,机电一体化专业的教学内容和培养方向一直在不断发生变化。作为世界上的制造业大国,中国的产业结构有了进一步的调整,机电类行业、电工电器制造业等的工业总产值在逐年增长,为我国国民经济的不断发展起到了十分强大的拉动作用。同时,机电行业的迅速发展需要大批的技能型人才。就近几年的毕业生就业情况来看,不难看出机电类专业的毕业生就业率一直处于前列,毕业生供不应求。但在这个过程中也出现了一些问题,集中体现在学生的专业技能经常满足不了工作的实际需要,不仅不利于毕业生个人的成长,也影响了企业的正常发展。也正是因为如此,相关人员开始把目光转向机电一体化专业课程的设置方面,力求发现课程设置中存在的问题,提高该课程的教学效率和学生的学习效果。
作为我国高等学校的重要组成部分的技工院校,其课程设置合理与否、授课效率高低等都会对整个学校的发展产生较大的影响。因此,国家一直十分重视技工院校的发展。与一般高校不同,技工学校教学的主要目的是为国家培养一批高技能人才,满足社会发展对各种技术性人才的需求。随着社会主义市场经济的不断发展与变化,技工学校的专业设置也在不断地完善。为了进一步提高教学效率,培养全面发展的人才,各个技工院校也调整了部分专业,其中他们将原来的机械类专业与电子类专业进行了合并,形成了今天我们所说的机电一体化专业。
而作为技工院校的重要专业的机电一体化专业,其授课方法、策略等受到了广大学者的关注和热议。正如笔者所提到的,机电一体化专业就是机械类专业与电子类专业结合形成的统一体,在该专业的授课过程中学生需要掌握更多的知识。同时,该专业课程与机器、数控设备等的操作和使用是分不开的,其应用的领域十分广泛。通过学习,学生能够掌握各种机械类、电子类知识,从而不断提高自己的基本技能和操作能力。也正是因为如此,技工院校机电一体化专业的毕业生大部分从事各种数控设备的营销、安装、操作、维护、调试及与之相关的技术性、管理性工作。
我国作为一个发展中国家,经济发展的各方面均不成熟,但同时经济的迅速发展急需技术性人才。因此,各个技工院校必须正确认识机电一体化课程教学中存在的问题,而后采取各种积极有效的措施去解决问题,不断优化课程教学体系,提高教学的效率及实效性等。
二、机电一体化专业课程体系中存在的问题
结合自己的观察结果和工作经验,笔者发现,目前我国各个技工院校机电一体化的教学课程体系并不完善,仍然存在着各种各样的问题,严重影响了课程的教学效果,不利于提高课程教学的效率和效果,对该专业学生的全面发展也具有一定的负面影响。
1.课程体系较陈旧,内容不全面
就目前情况来看,我国各个技工学校机电一体化专业的课程体系过于陈旧,使用的教材还是前几年的版本。而随着社会的发展,各种新思想和新知识不断涌现,传统的教学内容已经远远不能适应当前社会发展的实际需要。从另一方面来说,目前技工学校机电一体化的专业课程体系偏向于机械类专业的知识,教学内容过于片面。我们都知道,机电一体化专业是一个复合型的专业,其中涉及机械类知识、电子类知识以及计算机知识。而当前很多学校工作人员并没有充分理解“复合型专业”的深切内涵,认为机电一体化专业就是把这三种门类的专业知识结合起来就可以了。这种想法忽视了课程之间的联系性,导致学生们学到的知识是孤立的、片面的。因此,加快更新课程教学体系,扩充教材内容是技工院校机电一体化专业相关工作人员的重要任务之一。
2.专业定位不明确
明确的专业定位是顺利开展专业教学活动的前提。只有定位准确,教师才能根据专业定位的主要方向,认真地践行自己的工作职责,提高自己教学的有效性;学生才能在教师的指导下,加快学习和掌握各种专业知识,提高学习的效率。从简单意义上来说,技工学院机电一体化课程的专业定位就是让学生们“既懂机,又会电”,能够掌握这两个专业的知识,并应于到未来的工作实践中。但从实际情况来看,机电一体化专业其实涉及机械、电子以及计算机三科的知识。学生们要学的内容很多,而很多内容都生涩、难以理解。要想让学生们在两三年的时间内掌握这三个学科的知识,是一项十分艰巨的任务。而“既懂机,又会电”的专业定位会让学生们陷入一种十分尴尬的地位,同时学生内心也会产生一种失落感。因此,技工学校相关人员必须进行分析,并做好专业定位。
3.实践教学环节较为薄弱
与普通高等学校不同,技工学校的课程设置大都为应用型课程。该类课程的教学效果,不仅仅要通过学习或者考试成绩来呈现,还要通过技术实践来证明。就目前情况来看,技工学校的机电一体化课程体系设置中实践教学的内容较少,学生的实践机会不多。即使有部分学校已经具备一定的专业基础课和实践课的实验条件,但大多数的实验是验证性质或者演示性质的,同时专业融合度不高,缺乏将机械与电子融为一体的综合性的实验或者开发学生创造力的设计性实验。同时,目前的实践教学环节面临的一个严重问题就是在很多情况下实习已经失去了本来的意义。很多提供实践场所的工厂和企业为了不影响他们的正常生产,往往不让学生亲自进行操作,使实践教学环节成为走过场,不能使学生的实际操作技能得到真正提高。此外,技工学校对学生的集中训练时间不够,学生的专业技能、素质与实践能力并不能得到根本提高。从另一方面来说,由于各种主客观因素的影响,技工学校的教学实训的设备较为落后,并不能与当前社会发展的实际情况相契合。
总之,我国大部分技工学校中,机电一体化的专业课程体系设置都不完善,存在着这样或者那样的问题,影响了课程的教学效率和学习效果等,不利于整个技工学校的发展。
三、构建科学合理的机电一体化专业课程体系
构建科学合理的机电一体化专业课程体系,提高学生的基础知识和基本技能是当前我国技工院校机电一体化课程完善的重要要求。下面,笔者将从三个方面对如何构建机电一体化的专业课程体系进行深入探讨。
1.明确课程体系构建的目标
目标是人们奋斗和努力的主要方向。一个有坚定目标的人,才能不断努力,为了实现自己的目标不懈奋斗。而一个没有目标的人,就没有前进的动力,找不到自己的努力方向,甚至怀疑自己存在的意义。课程的教学和学习也是如此,有了明确的教学目标,教师才能在教学目标的指导下,选择合理的教学方法,实施教学互动;有了明确的学习目标,学生才能朝着目标不断努力。要构建科学合理的机电一体化专业课程体系,相关人员首先要做的就是,明确课程体系构建的目标,并进行准确定位。
通过分析,笔者发现当前我国技工学院机电一体化专业毕业生的工作岗位主要有:各种机电设备及产品的设计、机械设备控制电路等的安装、机床电器的维护工作、电器技术管理、数控机床操作以及机电产品的技术服务与营销等。而这些毕业生所从事的行业主要可以分为三类:第一,从事各种机械设备的安装、维修、调试及相关的管理工作。这一类行业就业的毕业生人数最多。第二,各个生产企业生产设备中各种生产线的安装、维修及相关的管理工作等。第三,各种机电类产品的零部件设计与加工工作、各种机电产品的营销与管理工作等。
因此在设置课程体系的目标时,相关人员必须充分考虑学生未来所从事的行业,并坚持以就业为导向,重视学生基础知识的掌握和专业技术能力的提高。同时,必须根据学生未来所从事的工作,划分不同的工作岗位群,并结合社会经济的发展状况,对每个岗位所对应的职业进行分析,并以此完善课程体系,开展教学工作。
2.转变课程体系构建的理念,做好课程的设计工作
随着社会的不断发展,传统的课程体系构建理念已经远远不适应当前社会发展的实际需要。机电一体化课程的构建不仅仅是三个专业的叠加,而是一种融合。因此,它是一门综合性课程。在新形势下,课程设计人员必须转变机电一体化课程体系的构建理念,要努力寻找这三个专业类别中的相通之处,并尽力融合为一个全新的综合性专业。相关设计人员要以工学结合为切入点,以培养专业能力较强、职业发展能力较高的学生为目标,并参照我国相关的职业资格标准,加强与同类学校的共同与交流工作,制定出符合学生职业能力发展的课程体系。
在进行课程设计时,各个技工院校工作人员要加强对社会发展需求的调查与研究工作,分析市场的潜力以及发展趋势等,通过分析当前机电类行业的发展趋势以及这些行业企业中的人才结构及对人才的需求,明确不同岗位工作人员所需要的专业能力等。工作人员要根据研究分析的结果,合理设置和调整不同岗位工作人员的学习内容,并要求各个教学人员严格按照教学要求开展各项工作。另外,在课程体系设计的过程中,相关人员围绕“校企结合”的理念,遵循工学相结合的培养方式,努力构建完整一体化的课程体系。首先,要坚持岗位能力与课程模块相结合、相统一的原则,根据岗位能力合理设置课程内容。其次,要坚持课程教学内容与生产实际相结合的原则。只有理论和实践相结合,才能将理论的作用充分发挥出来。再次,要保持校内实训与企业工作的一致,这样学生才能更容易地适应未来的工作。第四,将学校的管理方式与企业的管理方式统一起来,努力实现学校管理的企业化。
3.更新课程体系,加强教学实践
正如上面所提到的,学习理论的目的是为了指导实践,提高实践工作的效率和效果。机电一体化专业课程开设的主要目的就是为了帮助各个机电类企业顺利实现自己的生产以及发展目标,提高企业的产值及国民经济的总产值。因此,在进行机电一体化课程体系的设置时,工作人员必须合理划分理论教学和实践教学的时间,加强教学实践。首先,在平常学生的课程表上,教务人员必须增加教学实践和各种实验课程所占的比例,使学生有更多的机会参与到具体的实践活动中来。其次,各个技工院校要加强与相关企业的合作,让所有学生能获得良好的实习机会,并让学生从亲身体验中发现自己的不足,进而不断提升自己。除此之外,技工学校必须不断加强和完善本单位的师资力量,选择那些专业素质较高、实践经验丰富的工作人员担任教师职位,这样才能进一步保障工作质量。同时,技工学校要加大设备投入,及时更新那些老化的、运转不灵的机械设备,以便更好地帮助学生进行各项学习活动。最后,要注重实践教学模式的创新。比如,为了使学生的实习教学真正取得实效,学校可以和企业进行长期合作,延长学生的实习时间,使学生能真正为企业创造价值,同时学生自己也获得一定的岗位津贴,达到合作共赢的目的。
课程体系的构建和完善是十分重要的,但我们必须注意到另外一点,要想保证机电一体化专业的健康发展,国家相关部门必须给予一定的支持,包括政策支持、财政支出及提供各种有利条件等。国家职业资格认定部门要完善机电行业的职业资格准入制度和认定制度,建立新的评定标准,并定期开展各种技能比赛等,为学生提供更多的实践和展示机会。同时,要加大对技工院校专业的财政支持力度,增加拨款额度,保证各项活动的正常进行。另外,国家要加强对机电一体化专业双师型教师的培养力度,教师的培养是一个复杂的系统工程,需要各方面的共同努力与配合。一方面,企业必须支持技工院校的发展,并定期委派相应的人员进入学校开展各种教学工作。另一方面,要加快对技工院校原有机电一体化教师的培训力度,不断更新和完善其专业知识,使其能够更胜任自己的教学工作。
四、小结
技工院校机电一体化专业的设置,确实为我国经济发展培养和提供了一大批专业人才,缓解了当前我国经济发展对该方面工作人员的需求,尤其为我国制造业的发展进步做出了突出的贡献。但我们必须清醒地认识到,我国目前只是一个制造业大国,并不是一个制造业强国。我国制造业水平与德国和日本等工业发达国家差距大的一个很重要原因就是我国的高级技能人才比较缺乏,创新能力较弱,而这直接决定了产品的最终质量。提高技工院校学生技能的一个关键因素就是专科课程体系的建设质量,尽管经过多年的发展,我国的职业教育体系已经比较完善,在专业课程体系构建方面也积累了丰富的经验。但是,我国当前机电一体化专业的课程体系设置并不完善,从某种程度上说,它影响了学生的学习效果和教师的教学效率,也没有充分发挥出该课程教学的实际价值。在未来的教育工作中,相关人员必须充分认识该专业及课程开设的必要性及重要性,从而认真做好自己的本职工作,为实现该专业的价值做出自己的贡献。
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[7]马明,苏红卫.高职机电一体化专业“课堂进企业”的思考[J].电子世界,2013(21).
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1、师生思想上都不够重视
从目前的职业院校的教学现状来看,重视理论教学轻视实践教学一直是我国职业院校理工科教学的传统方法,在这样的教学模式下,尤其是像机电一体化这样的课程,理论课本来就比较晦涩难懂,加之实践实训比较少,学生学到最后完全没有系统的概念和知识体系,对于机电一体化的理解只是停留在表面层次,因此必须要逐步加强实践实训。从体制上来说,师生自身对该课程的重视程度不够也是十分重要的原因,教师认为对于机电一体化课程教学任务重,往往疲于应付授课;而学生对于机电一体化课程知识的理解比较吃力,往往兴趣不大,加之实践实验时间较少,最后将实践实训流于形式,因此,师生在思想上不够重视是目前职业院校机电一体化课程教学的一个基本现状。
2、机电专业实践教学课程的设计不合理
机电类专业实践教学的课程内容包括很多技术内容,目前,绝大多数职业院校的机电专业课程体系受传统教育思想的影响,课程的内容过多过深奥,理论课时数太大,实践技能教学课时不足,而且内容陈旧。还有些学校脱离实际情况过高地制定了课程标准,导致教学与实践相背离。现在学校里学习的知识和社会上用到的知识相差很远,很多学生学习了很多知识,可到了社会上去无从下手。相关机电行业和企业很少参与机电类专业实践课程的制定,这也是导致职业院校机电专业的实践课程体系设置不合理的原因。
3、实践教学条件不完善
由于机电一体化类课程所开设的实验,往往实验设备体积比较庞大,集成度较高,价格昂贵,因此很多院校对于机电一体化课程实验所配置的实验设备都是很简单的,目前很多职业院校也在进行教学改革,增大实验实践课程量,但是相应的实践教学课程内容仍然或多或少的存留着传统教学模式的影子。
二、机电一体化类课程的教学改革策略探讨
1、充实机电一体化类课程的专业实践教学内容和完善教学手段
在对机电一体化课程专业实践课程进行教学改革的时候,我们提倡应当根据各个院校各个专业自身的专业特色进行相应的教学改革,添加符合专业特色的实践教学内容,不断完善实践教学条件和教学手段,尽量弱化传统实践模式中的演示性的或验证性实验,加大动手实践实验及综合性实验内容,并和理论课程对应起来,使得学生在掌握理论知识的基础上进行相关实践实验,这样更容易掌握机电专业知识和技能。
2、重视机电一体化类课程的专业实践教学环节的考核
任何课程都需设置考核环节,同样的,机电一体化课程实践教学也需要考核,考核环节也是学生最为敏感的环节之一。传统的机电专业实践课程考核的方式是出勤考查、实验报考考查以及最后实验考查成绩相结合的方式,这种考查考核方式不能够考查出学生的完全实践能力,只能够从实验报告的完成情况给学生考核打分,因此传统的考核方式并不合理,就需要对传统的考核方式进行改革。
结合机电一体化课程实践教学的特点,对于机电一体化实践课程的考核不应该有一个统一的模式和标准,而是应该结合实践教学的方式和手段灵活的设定考核方式,采取定量结合定性的方法进行实践教学考核。简单的演示性或者验证性实验,应当减小考核的比重,而对于综合实验及动手考查较为全面的实验,考核比重就应当加大;另一方面,还可以灵活的采取口试笔试、现场提问、课程设计、综合课程实验等多种形式进行考核,重点不是考查学生的知识理解程度,而是应当重点考核学生对于实践技能的掌握和应用能力。
3、加大机电专业校内外实习实训基地建设的力度
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“机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”,它是取Mechanics(机械学)的前半部分和Electronics(电子学)的后半部分拼合而成的。由于机电一体化技术是其他高新技术发展的基础,其发展依赖于其他相关技术的发展,因此很多高校都开展了机电一体化这门课程的课堂教学。机电一体化是一门综合性实践性很强的课程,涉及知识面广、容量大,这门课的教与学都不容易。
传统的教学方法都是按照机电一体化系统的功能结构构成,将机电一体化系统分为若干个功能结构模块,逐一进行讲解,例如分别讲解机械本体功能模块,传感检测功能模块,中央控制功能模块等等,这样的教学方法易于学生理解,但是在无形中割裂了机电一体化系统各个功能模块之间的有机联系,为此必须结合机电一体化这门学科本身的特点,对其教学方法和教学策略进行改革与尝试,以期从中能够找到有效的复合机电一体化课程特点的教学方法与教学策略。
1 我国当前机电一体化类课程教学现状及其原因分析
结合我国目前高等教育的现状,造成当前机电一体化类课程理论讲不透、实验做不好、学得不扎实的原因主要有以下几个方面:
1.1 师生思想上都不够重视
从目前的高等院校的教学现状来看,重视理论教学轻视实践教学一直是我国高等院校理工科教学的传统方法,在这样的教学模式下,尤其是像机电一体化这样的课程,理论课本来就比较晦涩难懂,加之实践实训比较少,学生学到最后完全没有系统的概念和知识体系,对于机电一体化的理解只是停留在表面层次,因此必须要逐步加强实践实训。从体制上来说,师生自身对该课程的重视程度不够也是十分重要的原因,教师认为对于机电一体化课程教学任务重,往往疲于应付授课;而学生对于机电一体化课程知识的理解比较吃力,往往兴趣不大,加之实践实验时间较少,最后将实践实训流于形式,因此,师生在思想上不够重视是目前高等院校机电一体化课程教学的一个基本现状。
1.2 机电专业实践教学课程的设计不合理
机电类专业实践教学的课程内容包括很多技术内容,目前,绝大多数高等院校的机电专业课程体系受传统教育思想的影响,课程的内容过多过深奥,理论课时数太大,实践技能教学课时不足,而且内容陈旧。还有些学校脱离实际情况过高地制定了课程标准,导致教学与实践相背离。现在学校里学习的知识和社会上用到的知识相差很远,很多学生学习了很多知识,可到了社会上去无从下手。相关机电行业和企业很少参与机电类专业实践课程的制定,这也是导致高等院校机电专业的实践课程体系设置不合理的原因。
1.3 实践教学条件不完善
由于机电一体化类课程所开设的实验,往往实验设备体积比较庞大,集成度较高,价格昂贵,因此很多院校对于机电一体化课程实验所配置的实验设备都是很简单的,目前很多高等院校也在进行教学改革,增大实验实践课程量,但是相应的实践教学课程内容仍然或多或少的存留着传统教学模式的影子,主要表现在以下几个方面:
(1)实验实践条件差,硬件实验设备陈旧,很多实验台或者实验设备都是演示性实验,整个实验过程都是老师在做实验,学生只负责看,即使动手也是按照老师调试好的实验按照老师实验的顺序重复一遍,实验教学效果比较差,这使得整个实验就流于形式化。
(2)缺乏综合性的创新性的实验台供学生动手实践,目前机电一体化类的课程实验都只是简单的重复性的实验,缺乏激励学生创新动手能力的综合性实验,这使得机电一体化类的实验无法激发学生创新能力,无法提高学生动手实践能力。
(3)实验实践评价机制不够健全,很多实验实践流于形式,这导致学生对实验重视程度不够,多数学生的实验报告依靠抄袭完成,老师对学生没有印象,学生的实验成绩仅仅凭实验报告打分,实验实践评价机制的缺失使得机电一体化类的实验实践失去了价值。
2 机电一体化类课程的教学改革策略探讨
2.1 充实机电一体化类课程的专业实践教学内容和完善教学手段
在对机电一体化课程专业实践课程进行教学改革的时候,我们提倡应当根据各个院校各个专业自身的专业特色进行相应的教学改革,添加符合专业特色的实践教学内容,不断完善实践教学条件和教学手段,尽量弱化传统实践模式中的演示性的或验证性实验,加大动手实践实验及综合性实验内容,并和理论课程对应起来,使得学生在掌握理论知识的基础上进行相关实践实验,这样更容易掌握机电专业知识和技能。
2.2 重视机电一体化类课程的专业实践教学环节的考核
任何课程都需设置考核环节,同样的,机电一体化课程实践教学也需要考核,考核环节也是学生最为敏感的环节之一。传统的机电专业实践课程考核的方式是出勤考查、实验报考考查以及最后实验考查成绩相结合的方式,这种考查考核方式不能够考查出学生的完全实践能力,只能够从实验报告的完成情况给学生考核打分,因此传统的考核方式并不合理,就需要对传统的考核方式进行改革。
结合机电一体化课程实践教学的特点,对于机电一体化实践课程的考核不应该有一个统一的模式和标准,而是应该结合实践教学的方式和手段灵活的设定考核方式,采取定量结合定性的方法进行实践教学考核。简单的演示性或者验证性实验,应当减小考核的比重,而对于综合实验及动手考查较为全面的实验,考核比重就应当加大;另一方面,还可以灵活的采取口试笔试、现场提问、课程设计、综合课程实验等多种形式进行考核,重点不是考查学生的知识理解程度,而是应当重点考核学生对于实践技能的掌握和应用能力。
2.3 加大机电专业校内外实习实训基地建设的力度
对于机电一体化这样的实践要求较高的课程,实践实训基地的建设就显得十分有必要了。实践实训基地的建设力度直接关系到机电一体化课程实践教学的效果与成果,而学生实践能力的掌握也取决于实践实训基地的建设,以及实践实训基地实践教学内容的设置和安排。各院校要想真正提高机电一体化专业实践课程教学的效果,就必须加大对实践实训基地的建设力度。另一方面,机电专业校内外实习实践项目的开设依赖于实习实训基地,而目前多数机电专业课程依赖于金工实习的相关设备,因此对于机电一体化类课程的专业实习实践,必须要加强具有机电一体化特色的专业实习实践基地及其相关设备的投资建设力度,为机电一体化类课程及其专业的学生提供足够丰富的实习实践动手机会,以真正提高机电一体化类课程的专业实习实践能力水平。
3 结语
随着科学技术的飞速发展,教育的方法和手段应适应这一发展的需要,传统的纯理论教学已不能适应新的教育目标,加强实践能力和创新能力的教育已势在必行。本论文所探讨的机电一体化类课程实验教学方法及其教学改革策略的应用研究,是结合当前国内高等院校机电一体化类课程教学内容设置及其实验实践教学现状而提出来的,能够有效地提高机电一体化类课程的教学效果,对于这一类的理论知识多且深、动手实践能力要求高的课程而言,必须要不断加强实验实践教学的份量,而本论文也是重点探讨如何开展实践动手能力的训练,对于进一步提高机电一体化类课程的实验实践教学效果无论是在理论方面还是在实践方面都具有较好的借鉴和指导意义。
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(1)通过调整课程结构,重新构建课程体系,努力优化机电专业应用型人才培养方案。我们发现在现有的讲授过程中,学生在专业课程学习中课本内容与实际应用脱节,课本中的典型案例在当前实际应用中已经淘汰或者被优化,并且缺少实体支撑,学生理解起来过于抽象化。针对此问题,在所有可能涉及到实验的课程做出改动,在每一章每一节理论课程都穿插对应实验,做到理论一讲实践跟上的效果。另一方面,对课程内容重复的情况,切实有效调整课程中的侧重点,对于重复涉及内容,采取课堂互换,即学生对于内容进行回顾,老师予以纠正和补充。(2)建设智能平台,模块化培养人才,我校通过引入国内优秀的师生共享资源平台,有效地利用课程平台,主要由老师发起,将专业学习中涉及到的多方向、全方位的线下网络课程和课程资料进行共享。学生根据自己的兴趣方向自主选择学习内容,将补充的知识内容模块化,根据学生兴趣进行自主扩展,增强学生的自主学习能力以及课后回顾能力,线上讲授,线下补充。(3)教师带队培养系统化实践训练,专业教师本身科研创新能力直接影响到学生的培养质量,增强师资队伍的创新能力也是更好引导学生强化创新意识的首要条件。教师把自己科研创新思想融入大学生创新创业项目平台,培养训练优秀的学生团队,以应用型人才为培养目标,积极探索包括以项目为训练载体、以高年级帮带低年级为特点、多专业相互交叉为应用等在内形式,致力于探索人才培养的新思路。团队内鼓励不同专业的学生进行知识交流,积极推动学生进行合作;以“高带低”为任务,即增强团队内协作能力,又加强高年级的实际应用能力。工科教师实践训练离不开产学研结合,而作为东北老工业基地-齐齐哈尔有着得天独厚的资源,这里是黑龙江最重要的机械加工生产基地。机电工程学院作为工科学院,历来重视与相关企业的紧密联系,积极响应齐齐哈尔市科研创新团队建设的需求,把学生团队建设纳入到实践训练中去。积极与企业建立合作双赢关系,保证校企合作成功。学院聘请中国通用集团齐齐哈尔第二机床厂董事长作为学院院长,进行扎实的合作推进。学院以积极主动的姿态走出去,同时把先进的实践经验领进课堂,努力加深产学研结合的深度和广度,同时也提高了自身扎根地方服务的能力。目前已经和相关企业建立了黑龙江省智能制造装备产业化协同创新中心,以便共同解决技术难题、共同申报科技创新和攻关项目等工作,最重要的就是能够在共同发展的过程中,作为培养人才团队的主体单位,完成好自己的教育使命,建立新型的机电专业培养模式。
2培养内容革新
以目前智能制造的发展趋势,如果机电专业学生单一的学习课本内容,势必会导致学生缺乏行业先进意识以及和现实产业的脱节,造成学生知识结构滞后于产业最新发展的严重问题。这不仅不利于学生对知识的钻研与应用,也不能满足企业的用人需求。以科研创新和企业需求为导向,根据机电专业的核心能力需求,结合教师和学生团队与企业之间的需求对接,把学生实践过程融合到企业产品的研发、设计、制造过程中,精选相关专业课程,构建与企业相适应的专业方向。对于我校机电方面的主干课程,主要分为机械设计、机械控制工程基础、机电一体化系统设计、机床电器与可编程控制技术,围绕主干课程通过开展课程群建设,优化和整合课程群内各课程内容,打造与学生团队研究方向相适应的基础理论课程群,更加有利于培养创新意识强、具备较高综合素质的团队应用型人才。图1为我院机械电子工程专业围绕四门主干课程建立的课程构架图。通过设计和实施产学研合作教育模块,革新优化机电专业人才培养模式,充分利用校外工程师的师资队伍建设。(1)开设现场工程师课程,鉴于齐齐哈尔第二机床厂在机床行业专业上的技术优势,部分专业课程可由专业任课教师和企业工程师共同设计和完成。比如数控技术与编程、机床电器与可编程控制技术、机械制造装备设计等实践性很强的学科,让企业工程师走进课堂,与专任教师共讲一门课,将书本上的理论知识与工程应用结合起来,课后企业工程师带队,进行企业实地化学习,使学生在学习过程中在提升理论知识水平的同时加强实验动手能力。(2)校企合作新方式,采用“订单式“培养方式,课程体系目标面向企业化订制,增强实践效果。针对企业需要,结合市场现状,整合资源,指导课程学习方向,建立的专业课群体系要满足社会需要。(3)双向选择学习法,课程体系建设需要考虑学生的主观能动性,把学生兴趣方向和专业课程方向很好地结合起来,给学生更多的选择空间,帮助学生实现兴趣和专业方向的统一。(4)方向结合法,在课堂教学过程中,教师可以将自己的研究方向和课题与学生交流,培养学生科研兴趣,培养学生独立思考能力。作为理论教学的辅助,课后实验结合实际项目来设计处理,培养学生的创新精神和解决实际问题能力。(5)反馈机制,通过学生讨论和生产实习以及机电专业课程设计的效果分析,对教学内容革新的有效性和针对性进行分析比较,客观地评价实践成果,并作为效果反馈,持续推进改革的深入。
3培养成果深入
教师为引导建立的学生科研创新团队根本目的就是培养学生的创新意识和创新实践能力,团队的这种集体式实践教学模式可以充分发挥集体智慧,打破传统教学学生单打独斗的格局,学生和教师、企业之间相互传递科研思想、互动性强,把各方需求和想法有机统一起来。同时利用好学院开放性实验室和企业生产车间,以科研项目为载体,也有利于各个学科专业知识的融会贯通,有效提高学生的综合素质。科研创新团队的合作形式可以提高学生的团队协作能力,培养学生的集体意识。在三方共同参与指导学习机制下,无论是在校教师还是企业工程师,角色具有多样性,不仅是指导者,更是科研项目促进者和协调者。同时,在协助项目创新团队的不断解决问题的过程中,也能够提高导师的综合素质,做到相互进步。就本团队近年的培养结果来分析,每批次成员培养年限为1-2年,低年级同学在进入团队后与高年级成员进行学习,参加知识技能的学习研讨,而后进行深入实践,积极参与到检验实际能力的比赛中。已连续5年参加了黑龙江省大学生创新创业训练赛,另有齐市“五小”比赛、黑龙江省3D建模大赛、第五第六届“互联网+”创业大赛等项目的比赛,近年三年取得省级立项2项、校级立项两项、专利两项、论文数篇、另获优秀奖、杰出奖等优异成绩(见表1)。就各批次成员的实际生活学习情况来看,成员的学习意愿强烈,更加促使学习成绩的进步,在进行各种类型的课程设计时,完成效果更好,内容相对更加完备。在回访中了解到,团队中毕业生到了企业后学习能力更强,企业反馈评价更高。
4结论
综上所述,从制造业区域大国逐步升级到制造业强国的道路上,对人才的需求从未停止,尤其对于制造类人才的培养,为实现转型升级储备人才,满足产业需求,需要培养出一批实用型人才。对于机械电子工程专业的应用型人才的培养,首先要从课堂出发,加强师生交流,学生熟悉教师科研方向,教师了解学生特长和兴趣,共同促进课程改进,完善教学培养方案。其次,应当利用好现有资源,线上线下结合,使学生能够接触和了解更多的学习内容,突出学生的兴趣与培养方向,有利于学生自己树立目标以及养成良好的学习习惯。在学生、工程师、教师之间建立稳固的三角关系,更加深入地研究高等教育中制造类人才培养模式存在的问题,对接中国“2025”计划,适应市场需求的人才培养体系,培养符合企业实际需要的应用型人才。最后需要加强学生的实践能力培养,尤其以团队的形式更能激发学生兴趣,实现优势互补,让学生积累丰富的实践经验,对于后期的课程设计和毕业设计具有导向性作用,同时紧密联系了毕业的最后阶段——企业实习,实现从在校生到企业人的完美过渡。专业培养需要结合自身的办学特色和优势,将现行的理论学科进行整合,划分培养方向,优化升级传统的工科专业,以新工科的新理念与新模式着力培养复合型机电类新型人才。
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一、中职电子技术应用人才培养现状及存在的问题
1、中职学生的特点
进入中职的学生大多是中考的失败者,普遍基础较差,有的甚至连最基本的电流、电压都分不清,对专业课的学习感觉很头疼,学不会,不能理解,久而久之对学习就缺乏了主动性与独立性。老师上课就像是牵着蜗牛去散步一样,要慢、要细、要深入浅出、要简单易懂。
2、课程设置不合理,教学内容缺乏针对性
专业开设的课程过多,每学期一般开设4门专业课,每周约15――16课时,有些专业课一周就只有3课时,学时有限,为了完成教学任务,在学期结束时能上完课本内容,教师往往就顾不了讲解的深度与速度,学生什么都学但什么都没学精。此外,电子技术专业课程的内容基本上都是在大学教材的基础上进行删减或压缩,过分强调知识的系统性,难以把握理论“必需、够用”的原则,没有考虑到学生职业发展的需要。
3、实践教学未能反应职业教育的技术性和应用性
一些学校墨守传统的“理论指导实践”的教学模式,只是在理论课的基础上制定一些实习内容,没有根据当地劳动力市场和社会需求的实际,针对岗位群对学生知识、技能的要求开设相应的实训课程,导致培养的电子技术学生与用人单位的期望值有较大差距。
4、师资来源相对单一,缺乏实践经验
近年来,中职办学规模不断扩大,补充的师资主要是高校应届毕业生,他们虽然具备较扎实的理论基础知识,但由于没有或者很少经过专业技能训练,实践能力和经验严重不足。在教学中,只能采用知识授受的方式,教出来的学生就没有实际操作能力。
二、开发研究的主要目标与内容
1、定位专业培养目标
中职电子技术应用专业主要培养面向电子产品生产制造一线的装配、调试、维修、检验及生产设备操作人员;家用电器和办公自动化设备的装配、调试、销售和检修人员;电气控制设备和机电一体化设备的运行、安装、调试与维护人员;即主要面向电子仪器仪表装配与维修技术、家用电器产品生产与维修技术、电气设备运行与维护技术三个职业岗位群。涵盖的职业工种主要有:电子仪器仪表装配工、电工仪器仪表装配工、家用电器产品维修工、家用电子产品维修工、电气设备安装工、维修电工等。
2、重构专业课程体系
本专业课程体系的开发严格按照“能力为本位”的原则进行,突出了课程的职业定向性。以职业岗位群应具备的综合职业能力为配置课程和界定课程内容的依据,摆脱学科本位的束缚,使专业的业务范围既具有岗位的定向性,又有适度的适应性。同时,加强职业技能训练,并以整合的观念设计综合课程,以更好地培养学生的创新能力、实践能力和创业能力。
重构课程体系,打破传统的三段式,构建“宽基础、活模块”的课程体系。搭建三个平台即基础平台、专门化平台与提高拓展平台。
(1)基础平台。作为培养学生道德素养,为后续专业发展服务的文化、专业基础知识和基本技能的公共平台,由德育课程、文化课程、宽基础专业课程所组成。
(2)专门化平台。依据广泛的市场调研,提供三个专门化方向,学生限选其中某一方向的课程学习。各专门化方向限选课程的开发,源自对各职业岗位或岗位群的工作任务分析,开发“任务引领型”的项目化专业课程。
(3)提高拓展平台。作为提高学生综合素质与拓展学生专业知识面,更好适应职业变化的发展性平台,由人文类与专业类任选课程所组成。
3、调整与整合课程内容
改革原有学科型课程内容的“难、繁、旧、偏”的状况。德育课程与文化课程在内容上适当增删,遵循浅显性、广泛性、生活性的原则,把握其基础性、应用性、发展性的功能定位。专业课程紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容,注重技能训练与职业实践,强化课程内容与职业岗位对接,开发模块式的项目化课程体系。开发的《电工技术项目教程》采用任务引领型的项目化课程形式,整合了《电工仪表与测量》、《电工基础》和《电工技能训练》等内容;开发的《电子技术项目教程》采用任务引领型的项目化课程形式,整合了《电子测量仪器》、《电子线路》和《电子技能训练》等内容;开发的《家用电器维修项目教程》和《彩电维修项目教程》通过家电生产企业维修中心的维修任务单来引领课程内容,采用家电行业协会与维修企业的技术资料,展现最新的维修技术,并与职业资格考证紧密联系。
三、研究成果
1、项目教材的研发
首先制定了电子技术应用专业课程改革实施方案,完成了工作任务与职业能力分析,完成了电子技术应用专业人才培养方案,制定了五门专业核心课程的课程标准,完成了五本项目教材的编写任务,制订了专业课程评价体系改革方案。在编写过程中,先后与熊猫集团、南京市交家电行业协会等专家、同行进行了研讨与交流,这些专家对项目教材的编写开发、项目教学的实施等方面提出了宝贵的意见。
2、论文的撰写
在研究过程中,做到边实践、边总结、边提高,要求参与课题研究、课改试验的成员及时撰写论文。在课题研究期间,论文《以课程改革为抓手,促进教师专业发展》、《如何让学生接受项目化学习》、《运用多元智力理论构建项目课程评价体系》、《“电子技术项目教程”实施中的过程评价》、《“任务驱动式”教学模式在电工电子教学中的应用》等30余篇分别发表或获省级以上奖项。
3、优化教学手段
利用现代化手段,尤其是采用多媒体进行辅助教学。采用多媒体教学,使电子技术教学更趋生动、形象。多媒体教学以图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的表现形式,以跨越时空的非凡表现力,将教学中所涉及的难以实现或表达的事情、现象、过程再出现于课堂教学中,加大了课堂教学的容量,大大增强了学生对抽象事物与过程的理解与感受,容易吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,使学生的认知过程更为生动和深刻,并拓宽了学生的认知、想象和思维空间。就如《电热电动器具原理与维修》的《转业扇》一节,运用课件,可以让学生对转业扇的结构一目了然,对转业扇的常见类型有了相当的认知,对最新型的转业扇也能有一定的了解。转业扇颜色多样,类型多种,功能多多,极易吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣。同时,相比传统教学模式,采用多媒体教学,教师可以从大量的板书中解脱出来,课堂有效利用时间也将大大延长,从而也提高了课堂教学效率。
4、项目教学的评价
项目教学突显的是“做、学”合一的学习方式,培养的是学生自主性、研究性学习的能力,项目教学的评价要能激励学生团队的合作精神、素养的提升,技能水平的发展,知识的自主形成等。项目教学的学习评价较常规教学而言,评价内容发生了变化,评价方法也发生了变化。根据评价的形式对形成性(过程)评价、阶段性(对一个项目)评价和终结性(鉴定性)评价进行了实践与研究。根据评价主体对学生自评、学生互评、教师点评等三种评价进行了实践与研究。根据学生的活动过程对自主性、研究性评价、思想(心智机能形成)评价、团队合作评价、素养形成评价、创新与发明评价、产品与质量评价等方面进行了实践与研究。
四、结束语
实践表明,通过教学改革,学生的学习兴趣得到了普遍提高,能力也得到了锻炼,学生们也普遍得到了用人单位的认可。当然,随着新形势、新问题的出现,相应的教学改革也必须同步进行。总之,作为电子专业老师,应善于根据具体情况,综合运用多种教学方法,大胆实践、勇于改革、追求最佳的教学效果。
参考文献:
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机械专业是多学科交叉的技术复合型专业,其专业特色建设目标应面向经济建设与社会发展对机械工程人才的需求,注重为地方制造业服务与合作,巩固发展专业特色,以“宽口径、重基础、多方向、强应用”为指导思想,培养德、智、体、美全面发展,较系统地掌握本学科专业必需的基础理论、基本技能、方法和相关知识,具备工程师基本素质,能在工业生产第一线从事机械工程及自动化领域的设计制造、技术开发、应用研究、运行管理等方面具有创新意识的高级应用型人才。通过本科阶段的学习,学生能够获得机械、电子、物理、化学等等各方面的知识,奠定了学生们能获得各种证书的理论基础。
“对证施教”是一种新型的职业教育教学模式,即是对照职业资格证书的知识、能力、素质要求组织实施教学。推行职业资格证书制度是我国实施“科教兴国”战略的重要举措之一。作为为社会培养高级技能型人才的地方院校,其教学改革的核心应是以推行职业资格证书制度为重点,做到对证施教。为保证对证施教的顺利实施,必须采取多种措施,并按一定步骤实施。
地方院校机械专业课程对证施教教学改革是一项包括教学观念、培养方案、实习实训条件、师资队伍建设在内的系统工程,本论文将重点论述其概念内涵、实施的可行性、实施步骤和实施条件。
一、机械专业课程对证施教的概念内涵
机械专业课程对证施教模式,是把职业资格证书的知识、能力、素质纳入机械专业教学计划之中,将证书课程考试重点与专业教学大纲相衔接,在课程设计、教学实施过程中实现人才培养的工学结合,使学生在获得大学本科学历证书的同时,顺利获得相应的职业资格证书,增强毕业生就业竞争能力,其实质就是以就业为导向,培养高技能人才。
加入WTO以来,我国对传统的职称考试已逐渐淡化,取而代之的是职业资格认证考试,这种资格考试不只重学历而是更注重技能,注重实际操作能力。知识经济时代,人们只有不断地接受新的教育技能培训,学习新的知识,才能在竞争激烈的社会上立于不败之地,进入主流社会,重新确立和实现人生价值。
二、机械专业课程对证施教实施的可行性
机械专业涵盖的知识面非常广泛,以武汉纺织大学机械设计制造及其自动化专业为例,主要课程包括机械制图与CAD绘图、英语、高等数学、计算机应用基础、理论力学、材料力学、电工电子学、机械原理、机械设计、微机原理与接口技术、机械制造工程、机电控制技术、计算机辅助设计与制造、数控技术与加工、现代机械设计方法、机电一体化技术、材料成型技术、模具设计与制造等,涵盖了机械、电子、物理、化学等等各方面的知识。
中国机械工程学会机械工程师、国际注册机械工程师(ICME)、高级CAD证(国家职业资格四级或三级)、国家高级制图员、数控证书、钳工证、无损检测证、压力容器设计施工资质证、国家设备监理工程师、设备监造师、质量体系(ISO9000)外审员证书、质量保证责任师等和机械专业密切相关的职业资格考试内容和学生所学课程没有两样,更不用说和学生联系更紧密的研究生入学考试了(这里讲研究生学历也泛化为提高自身竞争能力的证书),其所选专业课程也在这些主要课程里面。
掌握上述各种证书对这些课程的要求,并以考试大纲为基准点设计教学内容,可以使地方院校机械专业课程教学做到有的放矢。而鉴于职业资格证书良好的就业前景和待遇,也能促进学生的积极学习和自主学习。
三、机械专业课程对证施教的实施步骤
对证施教和传统教学没有冲突,只会做到相得益彰,实施过程中要注意共性和个性的统一,深度和广度的协调,具体而言:
1.由于机械专业的证书门类很多,需要帮助学生结合自身特点选择相应的职业资格证书。具体而言,对于学习基础较弱的学生可以推荐“入门级”的证书,比如中国机械工程学会机械工程师资格证;对于学习基础较好的学生可以推荐“含金量”较高的证书,比如可以推荐国际注册机械工程师。又可以根据学生的兴趣推荐专业性很强的证书,比如高级CAD证、数控证书、钳工证、无损检测证等。
2.结合推荐的职业资格证书设计培养计划。学分制作为一种行之有效的教学手段在很多学校都在实施,因此可以按照证书考试内容为学生制定切实可行的培养计划,以达到毕业时拿到“双证”或者“多证”的目的。
3.建立资格证书学科群。按照职业资格证书的内容建立相应行业的学科群、教材群,这一点主要是对学校教务部门提的要求,如果实在做不到,可以借助网络精品课程的手段建立学生自主学习的学科群。
4.结合考试大纲制定教学大纲。注意点主要是对教师提的要求,教师需要帮助学生分析考试大纲和以往考试试题,找出重难点,并在教学中以此为基准设计教学内容,做到既讲究素质教育又兼顾应试教育,使学生学有所成。
5.做好课后辅导和课后评估。主要是积极组织学生参加职业资格考试,帮他们做好考试辅导工作,做到学有所用,特别是有些资格考试需要实习环节,教师和教学部门需尽力满足学生需求,进一步提高他们的学习积极性。考试完毕以后还需要对整个过程进行回顾,找出亮点和不足,为以后进一步开展相应的教学积累大量教学内容和学生考试经验。
四、机械专业课程对证施教的实施条件
对证施教不仅能促进学生的进步,对于老师的进步和教学管理体系的改进也是意义深远的。
1.“双师型”的教师培养。持证教师对于职业资格的认识远高于未持证的教师,其教学效果也往往优于未持证的教师,所以机械专业课程对证施教模式对于教师的促进作用非常明显,很多证书的经济利益也让教师的社会效益体现了出来。没有持证的教师也可以通过工厂实习来提高自身能力,武汉纺织大学推行的《中青年教师专业实践能力培养办法》和“双师型”教师的目的不谋而合,让一部分教师深入到工厂一线开展实习不仅可以提高他们的实践水平,而且达到了进一步联系社会、联系实际的目的。
2.教务部门的协调能力。机械专业课程对证施教所需要的课程群、教材群、实习实训场地等等内容对于教务部门的协调能力提升具有重大的推进作用。这些能力的体现也进一步增进了学生对于教育管理专业职业能力的认识,提高了学生对于母校的归宿感。
总之,地方院校机械专业课程对证施教模式优化了人才培养目标,加强了教学内涵建设,促进了产学研合作,有利于学生就业。学校应借鉴职业资格证书考试内容的制订、培训、考核过程,并在教育中引入职业资格证书,建设双师型师资队伍,把职业资格证书考试大纲纳入教学计划和教学大纲、编写相应的教材,培养学生的职业发展能力和潜力,培养学生的职业理念等。
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笔者目前暂不具备独立招收研究生的资格,但依托研究团队和所承担的科研项目,每年都会协助指导若干名研究生(硕士生、博士生)顺利毕业。在协助指导这些研究生学习和开展科研工作的过程中,积累了一些经验。结合笔者2013~2014年前往英国访问交流一年过程中参加教学培训项目和科研合作项目的体会,本文从研究型学习方法及其在科研实践中的应用等方面浅析研究生培养工作的体会。
一、基于研究型学习的培养特点剖析
1.基于研究心态的理论知识学习
为了便于开展科研理论分析工作, 研究生培养的初期阶段需要有针对性地选择专业课程知识学习,而专业课的授课内容更突出针对性和研究性。[4][5]研究生若带着研究的心态学习这些专业课程,必将在学习过程中能更好地锻炼对科学问题的认识、分析和解决的能力。
实现专业课程的研究型学习,对专业课的讲授方式和内容设置也提出了一定的要求。笔者在英国哈德菲尔德大学留学期间,对于该校课程设置和讲授方式深有感触。在跟课的“Dynamic Analysis and Control”课程中,主讲教师通过设置多个实际工程应用案例开展授课内容讲解,实例中计算数据均来自实际工业系统,布置的作业也与科研项目紧密相关。这种研究型的授课和学习模式,可以使得研究生对所学内容的整体把握和应用有了更为直观的认识,对于今后开展研究工作也有触类旁通的优势。
带着研究的心态来学习理论知识, 还可以通过对应的科研实践来巩固研究生理论水平培养的效果。通过适当的科学研究实践,将最新的科研成果和知识动态融于理论学习过程,可以在一定程度上弥补理论学习的抽象性、知识的落后性等不足,实现研究生综合科研素质的扎实培养。[6]
2.基于主动挖掘的科研实践思维
研究生的培养中,“学”与“研”的培养相互作用、互为促进。“学”是手段,“研”是目的。多学是为了更好地研究,深入的科研工作可以为主动学习提供积极的动力。
研究生通过理论知识学习,具备了一定的独立开展理论知识学习、独立从事科研活动的能力。将其引入科研项目中,根据个人特长和兴趣爱好进行项目分工,可以充分调动研究生的参与积极性和探索热情,使其能够自主地、全身心地投入到科研实践活动中。在此阶段,研究生的科研实践热情被充分激发和释放,将主动收集与所研究领域有关的资料和文献,通过整理、消化和吸收,主动挖掘更为深入的理论知识背景,形成独立的见解和科研成果。
主动挖掘的过程中,科研活动促进了理论知识的学习,理论知识的挖掘提升了科研能力水平,体现了研究生培养的“研”“学”并重特点,和以“研”促“学”的培养理念。
二、实践研究型培养方法的一些举措
1.科研实践培养突出研究特点
(1)引导研究生承担部分理论研究工作,培养从理论上解决技术难题,形成解决方案的能力。此外,研究生还要承担一部分的工程任务,以锻炼其实践能力,明确研究活动的理论与实践关系。
(2)构建包括研究生在内的研究团队定期学术讨论与总结机制,以竞赛激发科研兴趣,加强互联网资源使用的引导。总结交流是提高研究水平的重要途径,借助互联网这一开放式学习平台,研究生可与组内外、国内外学者分享最新的研究成果,实现互补与互助提高。
(3)开展全面而深入的学术访问和交流。学术无止境,交流共提高。研究生在培养阶段应该多走出校门,借助国内外学术会议平台培养建立学术联系、提升交流水平和展示学术成果能力,为以后潜在的合作研究奠定基础。笔者在英访学期间,曾走访了帝国理工学院、曼彻斯特大学、巴斯大学等知名学府,他们的科研硬条件一流,软实力水平也非常高。这些大学的研究非常开放,很欢迎中国的留学生前去参与科研项目研究。国内的研究生可以积极联系这些单位,争取去联合培养的科学研究机会。
2.学术论文撰写体现高度责任心
高水平学术论文的撰写是检验研究生培养成效和研究能力的一个有效手段。通过撰写高水平学术论文,一方面研究生可以梳理理论学习过程中存在的不足,另一方面也可以凝练研究工作,提升学术研究的理论水平。
(1)论文选题要明确、突出研究价值,内容要详实、有据可依。所撰写的内容应来源于自己的科学研究实践中的所思所想,撰写时需要精心设计论文内容和组织结构,重视文献查阅与阅读工作,对所研究内容和发展现状等要有深刻的认识。
(2)论文撰写要沉下去、静下心, 敢于取舍。研究生在初学撰写、修改论文时,必须要静下心、钻进去,脚踏实地一步一步锻炼,不断挖掘和提高理论深度。同时,要让论文的内容充分地“沉淀”并经得起推敲,过滤掉“杂质”。笔者在访学期间,与国外学者交流,他们通常的写作过程是,首先用一到两个月写出论文初稿,然后将其放置一段时间后至自己忘记稿件内容,再次阅读并修改稿件。这种方法被他们形象地称为“遗忘式”写作方法,笔者实践过,确实行之有效。
3.行文注意丰富多变的科技词汇运用
学术论文通过严谨、凝练的表述来展示研究人员的理论研究成果,研究生在行文时如果英语基础较好、写作功底扎实,则可以运用丰富而准确的科技词汇来组织内容,达到锦上添花的效果。广泛阅读英文参考文献是扩展词汇量和提升英文行文水平的有效手段。
三、结论
研究生的培养是一个反复迭代的系统过程,带着研究的心态去学习理论知识、将学习的过程融入科研实践,从而提升研究生的理论水平和锻炼科研能力,使其具备独立开展科研工作的能力。通过这些有针对性的培养措施,可以显著提高研究生培养质量,为其日后顺利走上工作岗位奠定基础。
参考文献:
[1]黄文涛,赵学增.国外硕士研究生培养模式述评及启示[J].研究生教育研究,2013(03).
[2]季俊杰.优秀研究生科研能力的影响因素与启示[J].研究生教育研究,2013(02).
[3]向 诚,柴 毅,王东红,等.紧贴行业需求,校企协同培养控制工程领域高层次应用型人才[J].学位与研究生教育,2014(04):11―15.
[4]汪 洋,高久群,汪华侨,等.香港中文大学研究生教育的特点及其启示[J].学位与研究生教育,2014(06).