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一、前言
“機械原理”是一門概念多、公式多,內容復雜龐大,對先修課程要求高,理論性、實踐性強的課程。在當前“機械原理”課程教學中,還是以知識傳授為主,這種以教師為主導的方式在某種程度上制約了學生的學習主動性及其創新潛能的發揮,同時以知識傳授為主導的教學方法的另一個弊端是學生提出問題、分析問題和解決問題的能力沒有得到有效地鍛煉與提高。在“機械原理課程設計”和后續的“畢業設計”中,學生在具體項目中碰到問題時往往就不知所措,無法獨立分析問題并解決問題。因此,在“機械原理”課程教學中培養學生分析問題、解決問題的能力,提高學生自覺參與教學的積極性、主動性,是該課程教學急待解決的問題。
“項目驅動法” 教學是指將傳統的學科體系中的知識內容轉化為若干個教學項目,圍繞著項目組織展開教學,使學生直接參與項目全過程的一種教學方法。師生通過共同實施一個完整的“項目”工作來進行教學活動,學生在教師的主持下以小組合作的形式自行組織完成項目學習過程,成為一個人人參與的創造實踐活動。項目的實施過程,成為學生分析問題和解決問題的能力充分鍛煉與提高的過程。“項目驅動法”正好是一種能契合“機械原理”課程教學要求的方法。
二、“項目驅動法”在“機械原理”課程教學中的實施
(一)“機械原理”課程的項目設計
在 “項目驅動法 ”教學模式中,教學項目的設計是關鍵,直接影響到教學效果。因此教師應該緊扣教學內容,根據學生的特點,核心知識,并聯系實際應用,制定可行的具有實際意義的綜合性項目。教學項目既要涵蓋基本的教學知識點,能服務于教學,體現教學目標,又能激發學生的學習興趣,達到預期的教學效果。根據機械原理的教學內容將其分解成四大項課題,每一大項課題中包含若干子課題。在完成上述四項課題所需的知識點和實驗實訓的內容后,最后完成第五項綜合性課題,具體如表1所示。
(二)“機械原理”課程項目教學法的實施方式
“項目”導向,“任務”驅動是機械原理課程教學的主要教學模式,課堂上圍繞“項目”通過多種教學手段、方法(采取案例教學、現場教學、課堂討論、多媒體教學)最大化課堂教學效果,并通過實驗實訓等實踐性環節幫助各項任務的順利完成,在課外,“項目”也激發學生必須查閱大量的資料,學生的自主學習能力得到了提高。
(三)機械原理課程項目教學法的項目評價
針對項目的完成情況,設計結果考核評價表。其中考核的內容主要包括:完成項目(或任務)的態度(10%)、項目的質量(40%)、分析能力(5%)、選擇能力(5%)、資料查閱匯總分析能力(5%)、知識應用能力(5%)、對問題的判斷能力(5%)、回答問題的質量(5%)、應變能力(2%)、語言表達能力(3%)、辯解技巧(3%)、自學能力(5%)、與人合作(2%)、遵守紀律(5%)等。每考核條目的得分等級按優 (90~100 分)、良(80~89 分)、中(70 ~79分)、及格(60~69 分)、不及格(59 分以下)五個等級處理,評定時,先確定每條目的等級,再用該條目的等級分數乘以權重得出該條目的實得分,最后將所有條目的實得分進行求和即得該項目的總成績。課程的總成績由各項目的成績求和后再計算平均值。
總之,項目教學效果的考核評價不同于傳統課程的考核評價,傳統課程的考核只能考核學生對知識點的理解與部分應用,對學生能力形成、素質滲透等內容不能很好考核評價;項目教學的考核評價特點是將能力、素質、知識的考核評價融合于項目(或任務)的完成過程之中;傳統課程的效果受教師控制程度大,而項目化教學的效果由學生自己控制。
(四)機械原理課程項目驅動教學法的保障措施
1.編寫規范的教學大綱。由于項目驅動教學法顛覆了以理論教學、知識傳授為重的傳統串聯式教學模式,因此現行的教學大綱已不適合項目驅動法教學的需要,必須根據機械專業培養方案及培養目標,編寫符合項目驅動教學法的教學大綱,經專業指導委員會研究批準后執行。
2.編寫包含有項目驅動內容的教材?,F有的教材有適合理論教學的,也有適合實踐教學的,但是很難找到適合項目教學的,因此需要重新編寫講義或者教材。由于項目教學法是以各個項目為模塊來組織實施教學的,在教學形式上也包含了課堂講授、實驗、實訓等,因而在內容的取舍、編排上都要周密考慮、系統安排。編寫的基本原則:理論知識以夠用為度,重點突出基本設計能力、創新能力的培養,堅持科學性、嚴整性、系統性原則。
3.建設規范的專業實驗、實訓室。根據項目驅動教學法的內容和特點,配備足夠的實驗、實訓室,結合學院承擔的重點學科、高地建設,不斷建設、完善實驗、實訓基地,主要完成下列實驗:(1)基礎實驗:如齒輪參數測定、范成法加工齒輪(驗證性實驗);機構簡圖繪制(提高運用知識實驗)等基礎實驗。(2)綜合性、創新性實驗:如選用“組合式可調平面連桿機構模型”,通過組裝、修改和演示設計結果的實物模型 ,進行機構的創意設計。(3)機構、機器設計實訓:配備計算機及機構設計的相關軟件,為項目驅動教學的順利進行提供良好的硬件條件。(4)機構、機器陳列:為學生展示豐富的機器機構模型和實物。
4.配備精良的教師隊伍。在項目驅動教學實施過程中,教師既要講授理論知識,又要指導學生實驗、實訓項目,因此對教師提出了更高的要求,教師不僅需要深厚全面的理論功底,同時要有扎實的實踐經驗和豐富的教學經驗。
三、結語
項目教學由于其授課方式不同于傳統的課堂教學,學生自主學習的空間大一些,客觀上容易誘發學生的松懈,影響項目教學的效果。由于項目驅動教學法與現行的本科教育系列規范不盡一致,不應以理論考試作為評定學生成績好壞的主要手段,而應通過對學生項目的過程考評來決定學生的最終成績,那么評定標準是否科學,教學過程監控是否嚴格等因素都會影響學生的最后成績,不斷優化成績評定標準及駕馭項目驅動教學控制的能力,還有很長的路要走。項目教學法要求是“新鮮”的,需要對項目的大小、難易程度和課程的相符程度進行綜合考慮后選擇,而且必須與時俱進,在教學中還要不斷的更新項目選題,這對開展項目教學的教師來講提出了前所未有的挑戰。從目前來看 項目驅動教學法是一種比較適合應用型本科的教學方法 將項目驅動教學法應用在機械類專業中尚不多見,許多細節仍有待于作進一步的研究和挖掘。使用項目驅動法主要是使學生得到新知識和新技能,使其在完成具體項目的過程中發展自己的綜合能力。
參考文獻:
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作者簡介:
姚敏娟:(1970-),女,上海電機學院機械學院,講師,碩士,研究方向機械設計及理論。
辛紹杰:(1963-),男,上海電機學院機械學院,教授,博士,研究方向機械設計及理論。
關鍵詞:機械基礎及機械制圖課程 一體化教學 設計
中等職業學校機械類及工程技術類相關專業的基礎課程,是關于機器結構、運轉方式、工作原理和裝配關系的學科。是用圖樣確切表示機械的結構形狀、尺寸大小、工作原理和技術要求的學科。
傳統教學中,機械基礎、機械制圖雖然內容上相互關聯,但兩門課程獨立授課,這樣勢必造成學生在沒有建立起對機械、機構和零件的足夠認識時產生學習機械制圖的困難。此外,這兩門課程的教學內容圍繞學科的系統性和完整性展開,教學方法上偏重理論,與與生產實際脫離,缺少針對性和實用性。
鑒于上述原因,筆者學校將電氣運行與控制專業的機械基礎和機械制圖課程采用一門課程的形式進行傳授,即機械基礎及機械制圖課程,并采用一體化的教學方式。
一、確定機械基礎及機械制圖的典型工作任務
機械基礎及機械制圖的典型工作任務來源于專業的培養目標、崗位工種和崗位能力。電氣運行與控制專業以培養電氣控制系統安裝、調試、運行與維修的操作人員為主要目標,主要崗位是電氣設備安裝工、常用電機檢修工和維修電工,這些工種需對電器設備或電機的機械部分比較熟悉,必須具備以下崗位能力:機械零部件的安裝和拆卸能力;查找機器故障能力;機械零件制圖和機械裝配圖識讀能力;機器的維護和修復能力。確定崗位能力的同時確定了教學目標,由此可以確定機械基礎及機械制圖課程的典型工作任務和學習領域。
二、機械基礎及機械制圖學習情景設計
根據典型工作任務和崗位能力確定機械基礎及機械制圖學習領域,按照崗位能力形成階梯和知識銜接順序設計10個學習情景,以機械零件的結構、作用、型號、裝卸等工藝要求作為主干線,穿插必要的知識鋪墊,每一個學習情景對應一項技能訓練。
三、機械基礎及機械制圖課程一體化教學實施步驟
每一個學習情景都可根據內容分為若干工作任務。機械基礎及機械制圖課程的一體化教學實施方案根據10個教學情景設置了17個工作任務,每個工作任務都有明確的知識目標和技能目標,并體現出資訊、計劃、決策、實施檢查和評估5個環節,每個工作任務分別設置教師任務單和學生任務單?,F以減速器螺紋連接件的維護這部分內容的任務單為例進行說明。
1“1+2+3”的實踐教學體系
機械原理、機械設計課程的實踐教學內容主要包括機械原理實驗、機械設計實驗、機械原理課程設計、機械設計課程設計。其改革的主要目標是將實踐教學與科研項目、創新設計相結合,并與大學生機械創新競賽、大學生工程訓練綜合能力競賽更好地融合,達到理論與實踐相結合、設計與制作相結合的目的。“1+2+3”的實踐教學體系,即一條主線:以培養學生創新應用能力為主線;兩種意識:注重培養學生的團結協作意識、開拓創新意識;三個促進:理論教學與實踐教學相互促進,實踐教學與科研生產相互促進,課內設計訓練與課外科技創新相互促進。為保證實踐教學中以培養學生創新應用能力為主線,在硬件條件上,學校陸續投入一千多萬元擴建一個現代化的校內實訓基地(工程訓練中心)。擴建后的校內實訓基地有專用機械創新設計部分,同時進一步完善了機械設計基礎實驗室,增加了多項綜合訓練性實驗,提倡實驗教學與科研課題相結合。一方面學生利用課余時間進入實驗室完成自己的大學生創新創業實訓項目;另一方面,教師通過平時的教學活動,篩選出能力強、興趣高的學生進入課外開放實驗室,參與教師的科研項目研究,創造條件使學生較早地參與科學研究和創新活動。通過這些學生在課余時間參與相關課題的研究,擔任科研助理工作,來提升他們的科研能力用以帶動實踐環節中更多的學生,使學生在專業技術基礎課學習期間就得到初步的實踐創新能力方面的訓練。近幾年,遼東學院學生已經完成了《硬幣分揀機》等遼寧省大學生創新創業訓練項目8項;參與的教師科研項目有《漸開線指狀齒內嚙合球形齒輪傳動設計及仿真研究》等5項。借助創新設計等手段幫助學生形成創新意識和團結協作意識,實現理論教學與實踐教學、實踐教學與科研生產、課內設計訓練與課外科技創新相互促進。因此,該院注重機械原理課程設計與大學生工程訓練綜合能力競賽融合;機械設計課程設計與大學生機械創新競賽融合。工程訓練綜合能力競賽是提升大學生工程創新意識、實踐能力和團隊合作精神的一項公益性科技創新實踐活動。設計中利用機械原理課程學到的理論知識構思合理的機械傳動方案,合理選用連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、輪系、間歇機構等,并進行傳動參數的計算確定;同時利用三維軟件設計及仿真,3D打印加工等。充分促進學生基礎知識與綜合能力的培養、理論與實踐的有機結合。機械設計課程設計,通過學生自擬創新設計題目,避免了多人一題、多年一題的傳統設計,真題真做,并將課程設計延續至課外科技活動,這樣避免了人才培養方案對課程設計時間限制,也使學生得到從設計、采購、制作到調試的完整鍛煉,全方位培養學生創造才能,提高了學生針對實際需求進行機械創新、設計、制作的實踐工作能力。學生研制的《彎扭組合試驗機》在全國大學生機械創新設計競賽中獲得了二等獎;《健身按摩椅》、《節能剪草機》等多項設計榮獲省一等獎、二等獎的好成績;《鋼絲矯直機》已經形成產品投入生產;《手動壓塞機機頭組合體》等多項設計取得了國家專利。這些優異的成績更吸引、鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技活動,為優秀人才脫穎而出創造條件。有效地形成了“1+2+3”的實踐教學體系。
2建立完善的評價標準體系
科學的評價標準體系是實現培養學生科研能力、科研素質的重要保障。通過科學合理的評價標準體系,能使學生在學習、設計過程中不斷體驗進步與成功;使教師及時獲取教學活動的反饋信息。所以,建立以保證技能型本科人才培養質量為目標的評價標準體系,是推動課程改革順利進行的關鍵。為此,學校制定了《創新性實驗項目管理辦法》、《學科與技能競賽管理辦法》、《學科競賽與科技創新成果獎勵辦法》、《創新與技能學分管理辦法》等相關的評價標準。設立了大學生創新性實驗項目基金,用于資助學生開展創新性實驗項目研究。項目經費??顚S?,學生在預算框架下自主使用。對學生科技創新及各類競賽獲獎項目、設立獎勵基金,用于各項獎勵工作。獎金發放采取現金或實物的方式。學生創新與技能學分的申報與認定,每學期進行一次。學生課外創新與實踐活動按一門課程在《遼東學院學生創新與技能學分登記表》中進行記載。“創新與技能”的“成績”按獲得的總學分進行轉換,學分多于8學分的,成績記載為“優秀”;多于5學分而少于8學分的,為“合格”;少于5學分的,為“不合格”。在畢業成績中以“創新與技能”課程記載最終學分和成績。成績記載為優秀的學生,學校授予“遼東學院優秀創新實踐學生”榮譽稱號,并給予相應的物質獎勵。同時,創新與技能學分可以替代公共選修課學分,并列入獎學金、優秀學生、三好學生等先進評比的標準。
作者:李嘉賢佟瑞宏董炯鄧威呂奕單位:遼東學院機電學院
關鍵詞 化工設備機械基礎 教學手段 工程實踐能力
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
On Mechanical Basis of Chemical Equipment Course Teaching
SUN Yuhong, SI Chongdian
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Jining University, Jining, Shandong 273155)
Abstract Mechanical Basis of Chemical Equipment was a Professional and technical course, having very strong theoretical and practical characteristics. From the teaching methods, curriculum design, evaluation method etc are discussed in teaching. The practice proved that these methods were able to stimulate students' interest in learning, enhancing their social sense of responsibility, developing the students' engineering practical ability, improving the teaching quality.
Key words Mechanical Basis of Chemical Equipment; teaching methods; engineering practical ability
化工設備機械基礎是一門理論性、實踐性都非常強的專業技術課程,該課程設計的概念和公式都很多。在授課學時有限的情況,怎樣提高學生的學習興趣,增強社會責任感,加強他們對概念的理解能力和熟練運用各種公式進行強度設計的工程應用能力就顯得非常重要。我們通過實際教學過程發現,采用多種教學手段、聯系學生的日常經驗、滲透思想教育、改革課程設計環節、改變評價方法、充分利用網絡育資源等措施,能夠充分激發學生的學習興趣,增強社會責任感,更好地培養學生的工程實踐能力,教學效果提高明顯。
1 采用多種教學手段,提高教學效果
人的認識規律是從感性認識到理性認識的過程,化工設備機械基礎課程的教學內容大多數涉及化工設備的結構,但是在學習本課程前,絕大多數同學都沒有見過化工設備,對一些基本概念認知基本為零,所以很難理解很多結構和概念。因此,讓學生對化工設備先形成感性認識,有助于學生更深刻地理解所學的理論知識。
(1)把工廠見習安排在該課程開設之前進行。這時也是大多數學生初次接觸工廠,教師配合見習過程把化工廠的重要硬件――化工設備給同學們做詳細的介紹,讓他們對化工設備的構成和作用形成了一個直觀的印象。另外,通過和企業協商,在實習時可以拍攝相關設備的照片,在講解本課程時, 根據具體的授課內容,展示拍攝的照片,這樣學生通過回憶結合當時見習時的情景,極大提高了學生對本門課程的學習興趣,強化了教學效果。
(2)建立了化工設備模型室。為了讓學生更加直觀地、清晰地觀察化工模型的內部結構,我們建立了化工設備模型室,并且全部是透明的模型。根據課程的內容,有時把模型帶到課堂上,結合具體講授的設備展示給學生們。有時,讓學生分組進入模型室,讓學生近距離地觀察各種化工設備的內部結構,有的設備還裝有電動裝置,這樣接上電源之后,模型就能運轉起來。比如,反應釜,當轉起來后,學生對反應釜和攪拌器的作用和運用原理就有了更為直觀、深刻的認識,同時提高了學生的學習積極性。
(3)利用動畫、視頻。有的概念和原理,僅僅通過理論講授比較枯燥、難懂,所以我們采用動畫、視頻的方法。例如,在學習外壓容器的失穩時,先讓學生觀看外壓容器失穩的動畫過程,最后和學生們一起分析外壓容器失穩的原因、危害和預防方法。實踐證明,這樣充分調動了學生的視覺、聽覺等多種感官,極大地提高了學生的學習興趣,對理論知識的理解和掌握更加全面和深入,教學效果顯著。
2 結合學生的日常經驗,幫助學生掌握新概念
建構主義學習理論認為,學習是學習者以原有的知識和經驗為基礎,對新知識進行選擇和加工的過程?;ぴO備機械基礎課程中很多概念和內容,學生都是第一次接觸,所以接受起來有一定的難度。為了幫助學生更快地理解和掌握這些知識,在教學過程中,特別注意結合學生的日常經驗講授。例如在講授金屬材料在外力作用下,發生變形和破壞過程時,以大家熟悉的彈簧秤為例,學生很容易地掌握了金屬材料在外力作用下,發生彈性變形、彈塑性變形,最后斷裂的三個階段及各階段特點。
3 滲透思想教育,提高學生的社會責任感
“教書育人”,提高學生的科學素養和道德素養是每一位教師應盡的責任。在教學工程中,課程組教師非常重視學生的思想教育。化工設備是每一個化工生產企業都必需的裝備,而設備設計和制作的質量,直接影響著企業能否安全生產,關系著環境污染問題,關系著生產人員及周邊人員的生命安全問題。所以,學習本課程時,根據教學內容,結合生產實際,講授生動案例。這樣,讓學生從慘痛的教訓中提高社會責任感,養成嚴肅、認真的學習態度,科學、嚴謹、準確地設計化工設備的每一個零部件。例如,在講授內壓容器的強度設計時,就通過圖片、視頻的方式,向學生展 示了最近一起因容器強度設計不合格造成的爆炸事件,學生們在對事故進行分析、討論的過程中,增加了學習好本課程的社會責任感和使命感,增強了學習動力。
4 注重培養學生的工程應用能力,提高學生的就業競爭力
因為化工設備機械基礎不是一門純理論的課程,它的工程性和應用性都很強,所以課程設計是教學中的一個十分重要的環節。課程設計是一次綜合性的實踐性教學活動,其目的是通過課程設計,使學生對所學知識融會貫通,培養學生綜合分析問題和解決實際問題的能力。為此,我們采取了以下措施。
(1)注重和化工原理課程的橫向聯系。對于化工類本科生來說,化工工藝和化工設備機械設計是兩項重要的內容。工藝設計是根據化工生產任務提供的工藝條件:包括壓力、溫度、產量物料性能等,通過化工工藝計算和生產經驗確定設備的結構型式、設備總體尺寸及管口尺寸和方位;機械設計則是在工藝設計的基礎上,進行強度、剛度和穩定性設計或校核計算,對設備的內外附件進行選型和結構設計計算,最后繪制設備的裝配圖和零部件圖。經過充分的調查研究和論證,在和化工原理教師溝通和協調后,把化工原理和化工設備機械基礎課程設計結合起來,學生在化工原理課程設計中,通過工藝計算將化工設備機械基礎課程設計所需要的設計參數計算出來,然后進行化工設備機械基礎課程設計。首先根據化工原理課程設計提供的參數選擇材料,然后進行強度計算設計厚度等,使學生練習掌握設備設計的全過程,這樣更接近工程實際,對學生的綜合能力和工程應用能力的培養非常有益。
(2)聘請設計院專家親自講授指導課程設計。為了使課程設計更接近于工程實際,我們專門聘請濟寧化工設計院的專家來講授和指導。他們通過自己豐富的實踐經驗指導學生的設計,及時解決學生遇到的問題,這樣讓學生更能真切地處在實際工程環境中,增強了完成設計任務的緊迫感和成就感,充分提高了學生的工程實踐水平。
5 充分利用網絡資源
以精品課程建設為平臺,充分利用網絡。由于本課程存在內容多和課時少的矛盾,所以充分利用網絡資源就成為解決這一矛盾的有效途徑。利用網絡教學可以有效避免課堂教學在時間、地點方面的限制,學生和學生之間、學生和教師之間進行討論、互動,在辯論中加深對知識的理解和掌握。但是要想充分發揮網絡資源的作用,必須采用先進的網絡教學技術,同時提供教學視頻、習題庫、試題庫等多媒體資源,并且要及時更新網頁信息,讓學生了解國內外最新的行業信息,調動學生的學習興趣,提高學習效果。
6 形成性評價和終結性評價結合,增強學生的學習動力
以前化工設備機械基礎課程實行的是由任課教師命題的閉卷考試,考試的成績占100%。由于本門課程不屬于考研課程,所以有不少學生平常曠課,或者即使上課也不聽課而看考研課程資料的情況。這種一考定成績的模式,造成了有的學生平常不學,在考試前突擊學習,考后立即遺忘的情況。針對這種情況,我們改變了評價模式,現在采用期終考試成績占70%,平時成績占30%的模式,平時成績包括出勤、課堂練習、作業等幾個方面,通過形成性評價,可以不斷督促學生,激發他們的學習動機,及時復習、鞏固所學的知識。實踐證明,改變評價方式后,學生的出勤率和課堂學習、作業、課程設計等方面都有了很大的改善。
基金項目:濟寧學院教學改革項目:2012JX33;2012JX 35;2013JX03
參考文獻
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關鍵詞:職業學校;機械;課程體系;開發;實踐
中圖分類號:G718?搖 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)02-0282-02
中等職業學校機械類課程是從生產一線和職業教育的需要出發,通過課程的學習,可以使學生獲得初步的分析、解決生產中實際問題的能力。由于機械類課程對提高學生的綜合素質,培養復合型、實用型的中等技術人才具有不可替代的重要作用,因此,積極探索和開發課程體系顯得尤為重要。
一、機械類課程教學中存在的問題
1.教學方法和教材不適應。目前機械類課程的教學仍以課堂理論教學為主,教學涉及的檢測技術、機械維修、零件加工質量控制等內容,學生難以理解,嚴重限制了機械類課程的進一步發展和完善。再之,目前在教學中所采用的教材,在針對性和實用性方面不能適應對中職生專業知識、職業素質的培養需要,因此需要進行校本教材的編制。
2.評價體系不合理。教學效果評價體系依賴于固定的百分比——平時成績、期中考試成績、期末考試成績各按一定比例計入總評。但這樣的教學效果評價體系過于片面,對學生在整個課程學習期間的表現不能客觀、靈活、全面地給出科學的評價。建立全面、有效的課程體系勢在必行。
二、機械類課程體系的開發
針對中等職業教育機械類課程以培養學生的綜合素質為出發點,以提高學生的實際動手操作能力、培養實用型技術人才為目標的課程建設需求,結合職業學校實際情況,筆者提出機械類課程開發與實踐的一系列新思路:建立系統性實踐教學及評價體系,強化實踐與理論的聯系及融合;根據專業技能型人才培養的規律,以工作過程為導向,注重課堂理論知識與工作實踐的整合;構建以項目任務為驅動的模塊化、層次化、綜合化的課程模式,優化機械加工課程結構。結合學校具體教學環境及機械加工企業工作過程,將課程轉化為五個工作任務進行實踐教學。例如:在“常用測量工具的知識和使用”中,要求學生掌握幾何測量的基本概念,計量器具基本技術性能指標,測量方法的分類,量塊、游標尺、千分尺的正確使用,機械比較儀的工作原理及項目報告填寫和記錄方法。在“零件表面粗糙度的測量方法”中,要求學生知道表面粗糙度的概念、標注方法和評定參數;能進行表面粗糙度的測量;掌握表面粗糙度對零件的加工、使用性能的影響的知識等等。改革方案還要求達到理論課內容與相應任務項目的緊密對應和結合。充分發揮學生的主觀能動性,從“看實驗、記結果”,轉變“做實驗、重分析”。引導學生參與到工作任務實施的相關準備、工作任務進行、任務分析和效果評價的全過程,讓學生充分從實踐中獲取知識并靈活運用,從而“知其然,知其所以然”,力爭做到知識的舉一反三,靈活運用。
針對當前機械類課程教學的實際需要,考試評價重視了實踐環節在教學過程中的紐帶作用,把學生在實踐環節的表現及其評價納入教學效果評價體系并明確其份額。通過任務項目考核、期中考核、期末考核的方式,開展理論教學效果評價。通過“工作任務項目單項評價+工作過程綜合評價”的方式開展實驗教學效果評價。將上述評價結果與學生平時考勤、作業評價結果、期中成績、期末成績綜合評價相結合,完成教學質量的基本考核。
三、機械專業課程理論體系的實踐
1.公共基礎課。公共基礎課由文化課程類、工具課程類、能力培養課程類構成。文化課程類包括政治、數學和體育等課程。文化課程是機械專業學生必須學習的重要基礎,是學習專業和提高文化素質的需要。工具課程類包括英語和計算機課程。隨著科技發展的信息化、國際化,外語和計算機作為一種必不一可少的工具已日益突出。外語應全面加強讀、寫、聽、說能力的培養,計算機應注重應用能力的培養。例如:我校在教學管理中已明確要求機械類專業的學生需獲得全國計算機操作者等級證書。能力培養課程類包括法律基礎、職業道德、經濟管理、公文寫作等課程,可根據學生個人興趣選修其中的若干門課程。這類課程主要是培養學生的綜合能力和綜合素質。
2.專業理論課。專業理論課包括專業必修課和專業選修課,理論課的設置應以“適度和適應”為標尺,既不能片面追求學科知識的廣搏,也不能片面追求單一職業技能的精深,應盡力在有限的教育教學時間中發揮課程學習的最大效益。機械類專業的理論課程,包括機械設計模塊、機械制造模塊、機電測控模塊和數控技術模塊、基本技能模塊。
3.專業技能課。專業技能課主要是培養學生的基本專業技能,教學環節包括專業理論課的課內實驗、基本技能課、專業技能課、集中實踐、畢業設計與實訓等。各實踐教學環節應達到的技能要求:鉗工技能實訓要求學生掌握鉗工的基本技能;金工實習要求學生掌握熱加工的基本方法、特點和作用;機加工技能(車或銑)實訓要求學生掌握車床(銑床)操作;機床精度檢測要求學生掌握普通機床精度檢測方法及儀表使用;數控編程與操作要求學生掌握數控編程方法及數控機床操作;生產實習要求學生了解生產現場的生產組織、技術管理及典型零件制造的全過程;機械零件課程設計要求學生掌握常用機構和通用零件的工作原理,基本設計和計算方法,會使用手冊查閱參數;機械制造課程設計要求學生掌握典型設計、數控編程、機床調整及維修技術,得到較為全面的綜合訓練,提高學生的解決工程實際問題和創新能力。
四、機械專業課程實訓體系的實踐
將每門機械課程的實訓分為認識性實訓、驗證實訓、設計性實訓三大模塊,基礎性實訓構成逐次遞進的關系,實訓教學時數為占總教學時數的65%,實訓教學方法采用自主化:實訓教學的宗旨是培養學生由“能做”轉為“會做”,在實訓教學過程中應突出學生的主置。
1.增難減易。適當減少演示性、驗證性實訓,增加設計性、綜合性實訓,使學生通過做機械裝配、維修等基礎性實訓,掌握常用儀器及設備的使用方法,培養嚴謹治學的科學態度,在此基礎上,讓學生進行設計性、綜合性的實訓,例如:設計、組裝、調試等,可以激發學生學習的積極性,培養綜合運用所學知識、技能解決實際問題的能力和自主創新精神。
2.鼓勵引導。鼓勵和引導學生對現成的實訓內容、步驟、要求等質疑問難;鼓勵、引導學生提出不同的設計方案和解題途徑;并能從中優選最佳方案和途徑:鼓勵學生細致觀察實驗現象,并深入思考其本質,激發靈感,把創新精神、創新思維和創新技法的培養納入實訓教學內容體系,更重要的是貫穿滲透到實訓教學環節中去。
3.突出學生的主體地位。實訓課教學要精講多練,在教師的有效引導和組織下,以學生獨立活動為主,教師則要重視興趣激發、思路開發、方法引導、安全教育、作風培養等,做到言傳身教、以身作則而實訓方案的制定、具體實訓操作,直到實訓結果的處理和總結等,凡是能夠由學生自己動腦動手解決的問題,盡量讓他們獨立完成。
4.開放教學。培養選拔責任心強、學習基礎好、創新精神和實踐能力強的學生,盡快掌握訓教學的基本目的、要求、規律、特點和方法,擔任實訓課“小教員”,從而培養和發揮他們的興趣與特長,一方面,實訓室對學生開放,不論自習、業余時間,學生愿到實訓室做實訓,搞小設計、小發明、小革新、小制作等,都要予以熱情接待、指導,并提供保障條件;另一方面,把第一課堂與第二課堂乃至社會課堂結合起來,組織課外參觀見習、技術創新、實訓課學習方法交流、創新成果評獎等活動,拓展創新精神和創新能力培養的空間。
中等職業學校機械類課程的開發與實踐,不是對教學內容的調整和知識的生硬重組,而是對教育理念的重建和更新,對人才培養模式的改革和創新,對人才本身能力和素質結構的重塑和完善。只有學校、企業多方位、多層次的協調和合作,從整個課程體系著手,在教學中引入新的理念、新的技術、新的方法才能實現改革目的,而改革的成果必能讓學生真正掌握該課程的知識,具備相應的機械實踐能力。
參考文獻:
[1]李玉平.高職高專機械專業課程體系的改革與探索[J].新余高專學報,2009,(4).
關鍵詞: 有效教學 快樂課堂 生動課堂 評價體系 過程評價
《機械基礎》是機電專業的一門專業基礎課,具有較強的實踐性。它要求學生有一定的實踐知識。而剛從初中畢業的中職學生,從校門走進校門,缺少的正是感性知識,這給本課程的學習帶來了一定的困難。這就需要教育者進行有效教學。
我認為提高《機械基礎》課程教學的有效性可從兩方面入手。
一、 從提高課堂的趣味性入手
職業學校的學生大多缺乏學習的自我管理和自我約束能力,學習上沒有耐心和韌性。遇到困難,他們往往選擇放棄,容易產生厭學情緒,甚至棄學。而提高學習興趣是學好一門課程的關鍵。當對某門學科產生興趣時,學生總是心情愉快地去學習,積極主動地獲取知識。在《機械基礎》課程教學中,重視培養學生的學習興趣,創造輕松愉快、生動活潑的課堂氣氛,是激發學生學習動力的關鍵。通過多年的教學實踐,我總結了一些方法,與同行交流。
1.激發興趣,創設快樂課堂。
學生的好奇心,在心理學上稱為“潛興趣”,教學時可充分利用“潛興趣”激發學生的學習興趣,使之在快樂中學習。本課程中所學機構都來自實際機械設備,在教學時我們應盡可能地引入學生熟悉的應用實例,讓學生易于接受、樂于接受。如在教學變速機構時,可介紹汽車駕駛員用右手扳動手柄,根據路況時快時慢地行駛,提問:這是為什么呢?學生聽了感到新奇、疑問,帶著這個疑問,他們就會主動地學習相關知識。電影中的畫面是不是連續放映的呢?不是。為了適應人們的視覺暫留現象,要求影片作間歇運動,是什么機構來實現這一間隙運動呢?為了弄清這一問題,學生對槽輪機構的運動過程產生了興趣。
2.演示動畫,創設生動課堂。
本學科的有些內容是很抽象的,學生的實踐經歷很少,沒有見過多少機構,沒有親手操作過機器,甚至沒看過機床。老師講得再好,他也似懂非懂。在缺乏教具和設備的情況下,在無法看懂內部結構和運動的情況下,采用Flas演示化抽象為具體,化枯燥為生動,化繁為簡,可充分調動學生的積極性。如在學習鉸鏈四桿機構時,我用動畫展示了急回特性、死點位置,聲、像、文、圖并茂的教學信息,增強了教學的藝術效果,使學生增進了對所學知識的理解和掌握。
3.動手操作,創設參與課堂。
《機械基礎》課程教學中涉及很多實際操作,一些實物模型直觀性較強。在教學中可針對處于這一年齡段的學生具有強烈好奇心的特點,設計一些環節,讓學生積極參與教具的操作演示。通過親自操作實踐,學生在新鮮、好奇的興奮情緒中學到新的知識。教師適時啟發引導,便可充分調動學生學習的積極性,變被動接受知識為積極主動的探索性學習,讓學生在不斷觀察、質疑、理解、掌握中學習知識,達到“教”是為了“不教”的目的。如在介紹“鉸鏈四桿機構的組成分類”這一內容時,可引導學生每人用鐵絲自制一個簡易的“三合一”鉸鏈四桿機構。在講課時,讓學生和老師一起演示教具,通過取不同桿件作機架,生動形象地演示出三種基本類型(曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構),進而使學生清楚地認識各桿件的名稱及運動特點,這也為如何判別鉸鏈四桿機構的基本類型打下了很好的基礎。通過這樣處理,課堂教學氣氛好,學生也容易掌握課堂教學重點。
二、從完善評價機制入手
評價是教學過程中不可或缺的一個環節,是實施課堂管理的一個必要步驟,是有效教學的一個重要體現。為使教育向著更有利于培養創造型人才的方向發展,為使教學更有效,就要建立促進學生全面發展的評價體系,要結合學生的差異性進行多層次多元性的評價。評價不僅要關注學生的學習成績,而且要發現和發展學生多方面的潛能,了解學生發展的需求,幫助學生認識自我、建立自信。要發揮評價的教育功能,促進學生在原有水平上的發展。
我認為可從以下幾方面完善評價體系。
1.加強過程評價。
《機械基礎》是一門專業基礎課,具有概念、名詞、原理多的特點,在平時的學習過程中,必須強調消化、吸收。課堂檢查是一個較好的方法??涩F在個別提問已無法起到促使全體同學復習舊知的作用了。每當請一個同學回答問題時,其他同學是事不關己的姿態。這時變個別提問為全班書面回答問題,更能激發全體同學的學習熱情,使懶惰者無處藏身,又可讓教師全面了解學生接受知識的情況。老師可根據書面回答情況,給每位學生適當的評價并記錄在案。學期結束,這份記錄就是過程評價的重要依據之一,也就是平時成績的重要依據之一。
2.改變書面考試這種單一的手段。
《機械基礎》的結業考試都是采用理論考試,且一張試卷定結果,這對于動手能力較強的同學來說是不公平的。作為專業課,它是與實踐緊密聯系的,我們可增設一些評價手段,全方位地評價學生的學習和能力。
(1)“觀察能力”評價
觀察是積累的前提,是創新的基礎,學生觀察得越多實踐知識越豐富,學習專業知識的積極性越高。我們可結合教學布置一些觀察類的作業。如要求學生觀察臺虎鉗夾緊、松開工件的運動方式、自行車的傳動方式、軸的受力等;觀察公共汽車車門的啟閉;還可以讓學生去商店、集市、車站、影院作專題觀察。當然這類作業教師需進行觀察目的和方法的指導,與所學知識相對應,要求學生觀察應按順序、有重點、抓特點、多聯想,并完成一定數量的觀察筆記。將觀察到的與所學的聯系起來。教師可根據學生觀察筆記的內容、聯系理論的程度進行評價。
(2)“搜集整理”能力評價
這類作業的布置應因人而異,可根據學生愛好的不同,引導他們搜集常用的零件,并理解這些零件的應用和工作原理。通過在班級交流,互通有無、互相學習,也可讓他們從書報、雜志、網絡中搜集一些新設備、新技術的材料。這樣既可擴大知識面,又可提高在信息時代對信息的處理能力。最后,可對他們表現的能力給予評價。
3.分模塊進行考核。
《機械基礎》課程涉及的內容較多,如常用機械傳動、常用機構、軸系零件、液壓傳動,等等。這些模塊相對獨立,彼此之間無太多的聯系。為分散難點,減輕學生的壓力,每學完一個模塊可進行知識掌握程度測試,最后匯總各模塊的成績作為結業成績的一部分。
我認為只要課堂生動有趣,評價體系恰當,教學就必定有效高效。
參考文獻:
[1]趙祥.機械基礎.北京高等教育出版社,2002.
機械制圖是機械類專業的一門核心專業基礎課,貫穿于機械類專業的整個教學過程中。機械制圖的研究對象工程圖樣被稱為“工程界共同的技術語言”,課程主要研究繪制和閱讀機械工程圖樣的原理和方法,是工科類專業一門重要的技術基礎必修課。多年來,機械制圖教學模式以課堂教授為主,課后完成局部知識點對應的簡單作業為輔的教學模式。課程缺少綜合性、深入性、與實際應用緊密聯系的實踐性教學環節,同時缺少更客觀的評價方式,教師的投入與學生的學習產出無法做出客觀衡量,如何將工程素養和創新能力的培養融入到機械制圖教學當中,需要教學方法和教學手段的持續創新。
1 課程改革目標
1.1 以達到ABET認證為導向,強調“以生為本”
美國工程技術認證委員會(Accreditation Board for Engineering and Technology, ABET)是一種社會組織的名稱,是美國最為權威的專業認證機構之一。ABET具有普遍性的認證體系,它開展的各類專業鑒定是專業技術人員獲得執業資格的權威渠道,目前全球已有超過550所大學、2500個學院參加它的認證[1]。其認證過程、認證標準和認證特色對于我國高等工程教育認證機構和高等工程教育的發展都頗具啟示意義。1997年,ABET推出工程認證標準2000(Engineering Criteria 2000, EC2000),其特?c為:從強調教學過程轉變為強調學生學習成效(Outcomes);強調實現專業培養目標的“持續改進(Continuous Improvement)”;鼓勵專業創新;鼓勵新的評價和改進方法;提出11條畢業要求(a-k Graduate Outcomes),即:評價學生學習成效的11項能力指標(a-k),也是ABET工程教育質量標準。其中,與本課程對應的指標分別是:
A.掌握數學、科學和工程知識(an ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering)
A2:掌握學科研究方法的基本知識
A3:掌握基礎知識和基本實驗技能
A5:設計制造基礎
B.能夠使用技術知識解決工程技術問題(an ability to design and conduct experiments, as well as to analyze and interpret data)
B3:工程素養與職業操守
在傳統機械制圖的教學基礎上,課程以達到美國ABET認證為導向,結合ABET認證的評價指標體系,將教學目標與評價指標一一對應,在項目引導的教學過程中培養學生的綜合應用能力和工程素質,并為后續課程的學習和今后工作打下必要的基礎。
1.2 參考國外教學經驗,豐富教學內容與手段
課程改革思路來自于美國普渡大學的同名課程,主要借鑒其ABET認證為導向的實踐教學理念,結合我?!凹夹g立校、應用為本”的辦學方略,因地制宜制定了一套適合我校學生學習的課程方案。課程教學以課堂教學、課外作業、手工繪圖、上機操作、隨堂測驗、視頻錄象等共同實施。要在有限的時間內讓學生掌握全部教學內容,需要注意教學方法的改革與創新,調動學生的積極性,樹立“老師教學引導,學生自主學習”的教學互動新模式。
通過本課程的理論教學和課程實踐,培養學生具有一定的空間想象能力、識圖能力、繪圖能力,達到ABET認證標準,在實踐教學理念引導的教學過程中培養學生的綜合應用能力和工程素質,并為后續課程的學習和今后工作打下必要的基礎。
2 課程改革手段
2.1 整合教學內容
繼承傳統的機械制圖教學手段,課程主要由基本理論、三維建模軟件練習和手繪草圖等三大部分組成,通過本課程的教學,培養學生具有一定的空間想象能力、識圖能力、繪圖能力,達到ABET認證標準,具體如下:
(1)使學生掌握繪制和閱讀機械工程圖樣的原理和方法,掌握各種三維實體和曲面建模的操作技巧,能夠借助繪圖能力以實現解決問題的自我訓練(手工繪圖方法與計算機三維建模方法);
(2)培養學生具有一定的空間構思能力、識圖能力、三維建模及形體構型能力(空間思維的轉變:3維2維),使學生具有系統化地識別、評估、解決工程問題的能力以及創造性思維能力;(下轉第28頁)
(上接第10頁)
(3)在項目引導的教學過程中培養學生的綜合應用能力,使其具有從事工程技術工作必需的基本素質和能力,達到ABET認證標準。
2.2 優化教學手段
傳統的教學方式以教師黑板板書為主,近年來由于計算機的飛速發展,計算機繪圖也逐漸作為輔助教學方式加入到機械制圖的教學中,但仍是少課時教學。本課程以課堂教學與計算機繪圖并重的方式作為課程改革的重要手段,并以手繪草圖作為學生手動制圖的主要方式,多方位培養學生的動手能力。
在計算機繪圖中,將三維建模引入課程教學中,在投影法、點線面的投影、組合體的投影等教學過程中,結合三維模型與二維模型的相互轉換,將枯燥的理論知識變得形象生動,培養學生在圖形表達中的正向思維和逆向思維能力。
3 課程的學習成效評價
機械制圖是要求學生動手繪圖的一門工程類專業技術基礎課程,學生是否能夠達到繪制及閱讀工程圖樣是衡量學習成果的主要依據。傳統的機械制圖課程評價方式,主要是通過具體、客觀的頁面測驗檢驗學生實際達到課程目標的情況。本課程改變了以往“一卷定成績”的考核方式,采用多元化評價方法,將整個學習過程分為三個模塊,在每個學習模塊結束時進行階段考核,每個模塊分別占總分數的25%,三個模塊共占總分數75%,平時作業占總分數25%。
閱卷結束后教師對學生成績進行分析,一是了解學生對于各個模塊內容的掌握程度,以檢驗學生學習和教師授課情況;二是通過分析成績是否符合正態分布,用以檢驗試題難度是否合適;三是及時發現教學中的不足,作為下次教學的持續改進方向。
關鍵詞:《機械基礎》;一體化教學模式;直觀性教學;模塊化實踐
《機械基礎》是機械類各專業的一門重要的主干技術基礎課程,內容涉及到“工程力學”、“金屬工藝學”、“機械原理”、“機械零件”和“液壓傳動”等多方面內容,其概念繁雜, 而且理論分析與實踐性較強,對于中職生而言具有一定的難度和深度。該課程是使學生獲得從事與機電專業技術有關工作所必須具有的基本理論、基本技能。為今后在工作中合理使用、維護機械設備,以及進行技術革新提供必要的理論基礎知識。
一、《機械基礎》教學的一系列困擾與教學改革的必要性
(一)教材內容不適合
目前各校所采用的《機械基礎》教材多數是2001至 2006年出版的,其內容基本上與原來執行學歷教育時一樣,只是對部分難度較大的內容做了刪減或選用,但仍以講授純理論知識為主,并講究知識的完整性、連貫性,內容不僅單調、抽象,而且缺少理論與實際相結合部分,既沒有考慮到目前中職學生的素質,又沒有較強的針對性。因此本課程的課堂教學難免枯燥乏味。
(二)教學資源缺乏
由于學校各方面原因,教學設施、實驗實習器材相對短缺,新增資源不多,再加上原有實驗設備、實驗實習器材、教學教具陳舊、丟失的現象,很多實驗根本開不出。這對機械基礎的教學帶來很大約束, 教師想上實踐課而無法開展,造成實際教學與培養目標形成了的較大反差,嚴重影響著學生的學習興趣和實踐能力的提高。
(三)學生基礎差
眾所周知:現在的中職學生基礎偏差,文化層次參差不齊,缺乏感性知識和實踐知識、理解接受能力差,特別是空間想象能力和抽象思惟能力普遍較差。在《機械基礎》的學習過程中,雖然教學內容相當簡化,教師講授很清楚簡單,但由于學生自身文化素質較低,加上學生機械制圖的基礎差、缺乏基本機械常識、沒有實踐經驗,所以學習會感到很吃力,對一些零件的結構想象不出,就難以喚起學習興趣。
(四)教學方法不當,教師困乏,學生低能
使用傳統的教學手段,教學方法老舊, 照本宣科現象嚴重,特別是老教師,多年的教學手段、方法沿用下來,沒有與日俱進,沒有借助新技術(例如不使用多媒體技術)。使用這樣的教學方法,盡管教師講得很賣勁,教師授課很困乏,但是學生卻聽得云里霧里,與教師的期望值有很大的距離,最終學生能力很低。
(五)教師實踐少,“雙師型”教師少
老的教師少參加外出技能實踐培訓,他們沿用多年前的實踐經驗,對現在先進技術掌握較少;年輕教師則有理論而實踐經驗缺乏。所以真正的“雙師型”教師少。導致在專業課教學中大面積出現 “滿堂灌” 的純理論教學、理論與實踐嚴重脫節的教學等現象。
(六)教學效果評價差
每學期問卷調查結果都是《機械基礎》最不受學生歡迎,上該課的教師得到的評價幾乎也是最差的。同一教師上不同的課程,其中他上《機械基礎》的班級給他評價很低,而上《數控加工技術》的班級給他的評價很高。這說明《機械基礎》授課內容、手段、方法與學生的接受能力和學生興趣出現極大反差。
(七)教學改革迫在眉睫
《機械基礎》教學中的一系列困擾已經嚴重影響著教學的質量、影響學生的學習興趣和實踐能力的提高,為此,課程的教學改革迫在眉睫。一體化教學模式符合教學優化原則,我們依據一體化教學模式的涵義及教學流程,對《機械基礎》課程進行教學改革。
二、關于一體化教學模式
(一)一體化教學模式的涵義
所謂“一體化教學模式”是指將專業理論知識與職業技能結合起來,在實踐中學習理論知識,用理論知識支持職業技能的學習,實行理論與實踐緊密結合的一種教學模式。一體化教學模式倡導以職業活動為基礎,以技能學習為主導,應用專業知識去支持技能,通過技能訓練幫助學生更深刻地理解理論知識。
(二)一體化教學模式的教學流程
1.講授理論知識對教學目標所涉及的理論內容要使用直觀性教學,邊講解邊演示,讓學生通過實物、模型、仿真、實際操作等直觀性的演示,使學生知其然又知其所以然。
2.模塊化實踐操作練習巧妙設計練習項目,內容可以是零件結構特征的觀察、機構原理的研究、甚至是機器的拆卸與安裝,也可以是零件、機構的創新設計等。按項目教學法做好訓練的組織工作,并明確要求、任務和時限,控制訓練過程。
3.總結講評通過項目訓練,了解學生對知識的掌握程度,及時給予進一步補充鞏固與矯正,有的放矢地再進行集體指導或個別指導,確保學生更快、更扎實地學習理論知識并與實踐操作技能緊密聯系。
三、《機械基礎》一體化教學模式的實施
(一)優化教材
按照教學大綱和培養目標,兼顧學生實際和專業需求,筆者與其它中職學校教師一起編寫《機械基礎》新教材,筆者作為副主編。首先對教材各章節次序進行優化調整。其次,壓縮或刪減與實際應用無關或影響不大的研究性內容與推導過程,降低理論深度和難度;增加章節習題以及實踐模塊訓練項目;教材多用三維圖代替二維圖,使學生看圖容易理解。更適應了學生的接受能力。
(二)豐富直觀性教學資源
《機械基礎》理論概念繁雜、抽象,加以學生基礎偏差、缺乏感性知識和實踐知識、空間想象和抽象思惟能力較差。如果脫離實際,學生看不到,無法想象,就無法理解理論,無法形成技能,失去學習興趣,教學就會枯燥無味,效果可見一斑。因此,準備豐富的直觀性教學資源必需的??梢酝ㄟ^以下途徑準備直觀性的教學資源。
1.充分利用實驗室、陳列室、實習車間現有實物和模型
例如在“鍵、銷及其連接”教學時,充分利用陳列室的鍵、銷、軸模型和實習廠里淘汰的廢舊鍵、銷、軸實物,將其展現于課堂,邊講理論邊演示,學生看實物,理解容易。
2.精心制作模型、廣泛收集實物
例如在進行“鉸鏈四桿機構”的教學時,雖然陳列室中有鉸鏈四桿機構的模型,但為了讓學生提前對“曲柄存在的條件”有所思考,可以讓學生在課余利用細木棒分組自制了“曲柄搖桿機構”、“雙曲柄機構”、“雙搖桿機構”等模型,并應用于教學。這樣既讓理論教學直觀化,也為學生提供了發現問題、提出問題的空間,更讓學生從制作過程中提高了實操技能。
3.利用多媒體課件進行輔助教學
利用flash 、UG 、pro/E、MasterCAM 、3dmax等軟件制作多媒體課件,可以將各種零件的外形、內部結構、零件間的相互運動通過課件展示給學生, 使理論教學直觀化,學生能夠通過動態的畫面,輕松地理解教師的教學意圖。即增強學生的感性熟悉,又提高他們的學習興趣,達到事半功倍的效果。例如,液壓元件與液壓基本回路這一內容,為了形象的說明液壓元件的工作原理和方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路、順序動作回路的工作過程,用FLASH技術制作成動畫,用不同的顏色來表示液體的流動,通過播放、暫停、重放等方式進行具體講解,教學效果得到大大提高。
4.組織學生在實習車間或工廠車間現場教學
通過組織學生在實習車間或工廠車間現場教學,讓學生認識車間的機器、機構、零件,增強感性認識,加深學生對知識的理解,特別是在增強學生對零件、機構在機器中的作用、工作原理等的理解大有好處。
(三)巧設模塊化實踐操作項目
為了讓學生加深對理論知識的理解,提高學生的實操能力,巧設模塊化實踐操作項目,例如機構理論結合實踐項目“牛頭刨床工作情況分析”;輪系傳動理論結合實踐項目“減速器拆裝與分析”等。讓學生通過項目,既鞏固掌握理論知識又提高實踐操作技能。
(四)努力實現“雙師型”改革 一位機械教師既有豐富的理論知識又有過硬的實踐能力才會受到學生青睞,學生對你所教的課程才產生愛好。所以教師不斷扎實理論知識,同時要真正下廠實習,下廠參與生產裝配、產品開發、工裝設計等實踐才能提高技能水平。
(五)采用多種教學方法,提高教學效果
除了重點采用直觀性教學方法之外,靈活采用實例教學、啟發式教學和趣味性教學等多種教學方法。激發學生學習興趣,能把基礎差的中職學生教會才是真正良好的教學效果。
四、《機械基礎》課程一體化教學模式的實施效果分析
《機械基礎》課程經過一體化教學改革后,學生學習興趣更濃厚,對理論知識更深刻的理解,大幅度地提高了學生實踐操作能力,學生對上《機械基礎》課程教師的評價有了很大的改變,從根本上解決該課程長期以來的一系列困擾,取得了滿意的教學效果。
五、結語
本文分析《機械基礎》教學出現的困擾,探究一體化模式教學改革,在教學效果上取得較好的成效。其它機械類的專業理論課程和《機械基礎》課程都存在著一個共性,那就是課程理論性普遍較強,憑單一的陳舊的教學方法只能讓課堂教學更枯燥乏味,《機械基礎》一體化模式教學改革的成效可以作為其它機械類的專業理論課程教學改革的借鑒。
參考文獻
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[關鍵詞]機械原理 卓越工程師計劃 教學內容與課程體系 CDIO 教學方法改革
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)01-0132-03
機械原理是機械類和近機類專業十分重要的主干技術基礎課程,是理論課程向工程實踐課程轉換的過渡性環節,具有增強學生對機械技術工作的適應能力和開發創造能力的作用,在機械類高級工程技術人才培養的基礎系列課程中是不可替代的。[1]但是,傳統機械原理教學存在目標單一、內容陳舊、方法死板、考核簡單片面等不足,與理論力學、機械設計等相關課程間存在教學內容重復或脫節、整體協調性不足等問題[2] [3],導致教師講課費力,學生聽課乏力,教與學的效果不理想,甚至造成對立的師生關系。
學校針對機械設計制造及其自動化專業國家級“卓越工程師教育培養計劃”項目的實施需要,進行了基于項目的CDIO教學模式、基于網絡資源和創意興趣的自主學習模式等教學方法改革探索與實踐。本文從機械原理的課程體系、教學方法等角度進行全面介紹。
一、面向卓越工程師教育培養計劃的教學內容體系構建
處理好機械原理與理論力學、機械設計等專業基礎課間分工和銜接,不同于機械制圖與建模、剛體運動與力分析、零部件強度計算與校核、材料成型與加工等專一知識和能力的培養[4],機械原理以培養學生面向機械系統的機構設計與分析能力為主,在機構學、機器動力學和常用機構等基本知識學習基礎上,更加注重機械系統的設計和綜合創新能力培養。[5]處理好機械原理課程內部各章節間內在關系,機械原理教學內容可劃分為機械系統、基本原理和常用機構三大模塊,構建各教學模塊間有機聯系,課程體系與教學模塊關系如圖1所示。
機械系統模塊是培養學生系統觀念的重要途徑,利用完整的機械系統實例把課程知識點串聯,貫穿緒論、機器人機構及其設計、機械系統方案設計等章節的教學全過程,形成閉環。
基本原理模塊包括結構分析、運動分析、力分析、效率與自鎖、機械平衡、機械運轉速度波動調節等章節,重點講授:1.機構結構分析中機構組成、自由度計算、組成原理和型綜合等知識點;2.機構運動分析中解析法;3.平面機構力分析中運動副總反力和機構受力分析;4.機械自鎖和速度波動調節。而與理論力學等前期基礎課聯系緊密的運動分析圖解法采用實例化教學,在學生自學、練習、討論基礎上,點明速度影像和加速度影像等知識點;實踐性較強的機構運動簡圖、機械平衡以實驗教學為主線。
常用機構模塊包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、齒輪系和其他常用機構等章節,重點講授:1.連桿機構中平面四桿機構設計的圖解法和解析法;2.凸輪機構中輪廓曲線設計解析法;3.齒輪機構中漸開線直齒圓柱齒輪嚙合定律、嚙合傳動、變位齒輪和斜齒圓柱齒輪;4.齒輪系的傳動比和效率計算。而常見多桿機構、凸輪基本尺寸確定、漸開線特性、其他常用機構等知識點以自學、調研等自主學習方式為主。
二、基于認知規律的“以生為本”教學方法改革與實踐
國內眾多高校長期開展機械原理精品課程建設,使教學理論、課程體系、教學內容、教學方法與手段等研究工作不斷深入,在教材、電子教案、電子教具、教輔參考資料、教學視頻和網絡平臺等教學資源建設方面進展顯著,為機械原理課程教學方法改革奠定基礎。
(一)基于慧魚組合模型的機械系統概念強化與貫穿
課程學習前,利用工程訓練中心慧魚創意組合模型,讓學生按照已有拼裝路線親手搭建典型的機械系統模型,如各種類型機器人,使課程教學從“積木游戲”場景中開始,逐步了解機械原理所學的連桿、凸輪、齒輪及齒輪系等機構;課程教學結束前,要求學生根據學習內容,自主搭建一個新型的綜合型機械系統。學生能夠全程深度參與課程教學,實現寓教于樂,激發學生學習興趣和熱情。
以學生自主搭建典型機械系統模型為課程學習對象,貫穿機構結構分析、運動分析和連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、齒輪系等教學全過程。引導學生發現并解決其隱藏的科學問題,包括概念理解、問題分析、問題求解等主要的學習環節,教師承擔定義闡述、提出問題、思路引導、方法總結和疑難解答等輔工作,激發學生主觀能動性,真正實現學生自主學習、教師輔助指導的教學模式。
(二)基于網絡教學資源的自主學習模式實踐
隨著互聯網技術的發展,大學校園內學生上網便捷快速,機械原理課程的網絡教學資源十分豐富,如國家精品課程資源網[6]、江蘇科技大學課程建設與輔助教學平臺[7]、第一視頻教程網[8]等,為機械原理課程的自主學習模式探索奠定基礎。同時,在學校課程建設與輔助教學平臺上開設相應的同步網絡教學班級,實現課上課下同步進行。隨著基于網絡教學資源的自主學習模式推廣,學生對機械原理課程的學習主動性和積極性逐步得到加強。
由于網絡資源自主學習的時間、地點具有很大程度的自由,且學生對自主學習的效率存在差異,教師需做好前期引導和后期考核工作:每次課結束前,應明確下次課教學內容和對應的網絡資源材料;每次課開始時,需通過提問、課堂練習等方法檢查學生課后自主學習效果,對共同存在的疑難問題要及時解釋,強化理解?;诰W絡教學資源的自主學習模式,不但調動了學生的主動性和積極性,而且自主學習環節實際上是一次學習階段,課堂提問與檢測環節則是二次學習階段,課后作業、答疑等環節則是三次學習階段,三者具有一定的時間差,對課程知識點的理論和吸收具有良好效果,尤其是課程教學。
(三)基于計算機和編程技術的項目式教學模式改革
項目式教學分為科技論文寫作與課外大作業兩類。在機械原理學科發展方向調研和文獻查閱基礎上,每位學生選擇一個自己感興趣的方向,如機械發展史、醫療機器人、生物機械、仿生機構、微小機械等,嚴格按照國家科技論文寫作要求和規范撰寫報告,包含題目、中英文摘要、中英文關鍵詞、引言、正文、結論和參考文獻等部分。
課外大作業是項目式教學的重點,引入計算機技術和Matlab軟件進行機械原理課程課外大作業的解析法分析。課外大作業包括運動分析、力分析、連桿機構設計、凸輪輪廓曲線設計、齒輪輪廓曲線設計和速度波動調節這六種類型,要求全體學生自行分成3-4人一組,從六類大作業題目中分別選擇三項,共同完成分析建模、編程求解、報告撰寫、演示答辯等環節,各團隊成員必須有明確的分工與協作,禁止以逸待勞現象。完成后要求提交大作業實踐報告、Matlab程序源文件及分析建模的關鍵草稿紙等材料,實踐報告應達到內容完整全面、字跡圖標工整清晰、格式符合國家科技論文規范等要求,Matlab程序源文件應達到運行流暢、注釋合理充分、格式整齊美觀等要求。
項目式教學實施過程中,以學生為主體,教師起引導答疑作用,實現科研基本思路和規范的訓練,培養學生運用計算機和編程技術進行學習、研究的能力,為學生后繼其他課程的學習、課程設計、畢業設計以至畢業后科研創新打下良好的基礎,培養學生進行科學研究或工程設計的良好習慣。
三、課程綜合改革實踐效果與注意事項
通過機械原理課程教學改革與實踐,在掌握課程基本理論、基本知識和基本技能基礎上,學生的機構設計、綜合、創新等專業能力和系統性工程意識、基本的科研素養得到顯著提高,在后續的專業課程、第二課堂(如課外科技制作、機械創新設計大賽等)、畢業設計等學習環節中充分發揮作用,尤其是第二課堂,機械類專業學生興趣濃厚,積極主動,上手快,創意多,動手實踐能力強。
由于機械原理課程教學改革涉及內容體系、課堂教學、課內實驗、課外大作業和期末考試以及相應的考核方法,存在面廣、點多、工作量大等問題。為保證課程教學與考核方法綜合改革實踐的效果,應注意以下幾個事項:
(一)學生的興趣與投入。課程學時不斷壓縮,課堂教學時間越來越短,但教學內容與要求反而提高,而課余活動(尤其是網絡普及帶來的網絡活動)不斷豐富,導致學習時間減少。針對現狀,必須全面激發學生的學習興趣,自主投入一定的課外時間用于課外學習,包括項目驅動式課外大作業、課外科技創新與制作等內容。
(二)教師的鉆研與投入。目前高校普遍存在“重科研、輕教學”的問題,使職稱評審、考核獎勵等活動的科研成果要求不斷提高,導致教師對教學的專研精神和精力投入不足,需從學校制度上做適當引導,如我校職稱評審中的教學綠色通道和重金獎勵的教學模范獎,將教學成績、學生評價作為考核指標。
(三)課外學習資源的建設與應用。課外學習的硬件資源包括場地(如開放教室、實驗室、機房等)和慧魚組合模型、常用工具、常規機床等設備設施;軟件資源包括課外大作業的項目和本科生創新計劃、機械設計創新大賽等活動。
四、結束語
為從知識、能力和素質三個層次上提高機械原理課程教學質量,進行了課程體系梳理、教學方法改革與實踐,構建有機統一的課程教學模塊,實踐基于慧魚組合模型、網絡教學資源、計算機和編程技術的新型教學方法,有效提高了學生知識水平、專業能力、工程意識和科研素養。
[ 注 釋 ]
[1] 孫桓,陳作模,葛文杰.機械原理(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2013.
[2] 于曉紅,王小群,邱麗芳.機械原理與機械設計課程體系的優化整合[J].中國大學教學,2008(7):34-36.
[3] 趙京,賴德華,門淑貴.以認知學習理論指導機械原理和機械設計課程的教學改革[J].大學教育科學,2004(2):50-52.
[4] 陳文華,陳秀寧.“機械原理”課程改革的實踐與探索[J].機械工業高教研究,2001(1):71-74.
[5] 于曉紅,韓建友,邱麗芳,等.深化機械原理課程教學改革[J].中國大學教學,2005(4):25-26.
[6] http:// / details?uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac9291e8-0636 / 2014-02-20.