时间:2023-03-07 15:16:54
序论:在您撰写机械工程概论论文时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
措施一:问题或任务驱动引导学生在解决问题或完成任务的时候掌握新的知识。如在学习钢铁材料分类时,首先把任务提出来。要制造桥梁、刀具、滚动轴承等,应该怎么根据需求来选择钢铁的牌号。学生带着任务来学习,更能激发学生学习的主动性。在学生完成任务的过程中加以引导,就能让学生把典型钢种的牌号、成分、热处理特点、组织特点和性能特点等做一个梳理。这些知识点如果完全靠教师来讲授,将是非常枯燥和繁杂的。学习金属塑性变形后的再结晶时,教师可先告诉学生一个工厂的实例:某工厂用一冷拉钢丝绳将一大型钢件吊入热处理炉内,钢丝绳的承载能力超过钢件的重量。由于一时疏忽,未将钢丝绳取出,而是随同工件一起加热至860℃。保温时间到了,打开炉门,用该钢丝绳吊出工件时,钢丝绳发生断裂。然后,教师可问学生:为什么原本承载能力超过钢件重量的钢丝绳会发生断裂呢?学生带着问题再来学习,就会认真很多,对再结晶发生的条件,对性能的影响等都会有深入的认识。
措施二:教学过程中多类比学生熟悉的事情类比的对象可以是其他学科里面的知识,也可以是生活中经常见到的一些情景。如在讲授钢加热时候的转变时,很多学生在把奥氏体形成的过程机械的记忆后,并不清楚为什么热处理要首先加热到奥氏体区。这个时候,教师就可以类比学生初中生物就学习过的干细胞:干细胞可以分化成不同的组织,而奥氏体就相当于钢铁材料的干细胞,通过不同的过冷温度,就可以分化成珠光体、贝氏体或者马氏体。如在讲授金属的凝固时,很多学生感觉金属凝固过程很抽象。这时候,教师可以类比大家都见过的水结冰,就让大家有了感性的认识。讲授珠光体的结构的时候,为了让学生理解珠光体的层片结构,教师可给学生看一张白菜放在水里的图,珠光体的结构就像白菜放在水里一样:白菜和水层片相间,而珠光体是铁素体和渗碳体层片相间。讲授金属滑移的时候,类比多足虫的爬行:多足虫的爬行直观上是通过拱起部分的运动实现的,而金属的滑移通过位错运动实现。通过类比,让学生借助旧知识掌握新知识,在对比新旧知识的过程中,加深对新知识的理解,强化记忆,并且有助于学生构建立体的知识网络。
措施三:激发学生主动建构知识体系教学生学会用思维导图的方式归纳知识。思维导图是将人本身的放射性思维图形化的一种工具,它打破传统的线性思维的束缚,使人的思维处于一种被激发的和完全开放的状态。就某一个关键词所制作的一个思维导图一定是一个兼有逻辑性和发散性,充分体现制作者个性化的围绕关键词的展开的概念关系图。教师可以引导学生画出每章节或者课程总体的思维导图。教师可以抽查部分学生画出的图,从而让教师了解学生的知识结构。学生也可以通过思维导图提高归纳能力以及记忆效率。
措施四:学生自己命题一直以来,命题都是教师的事情,学生对此充满了神秘感。学生会想方设法来打探教师命题的思路、范围。实际上,命题体现了命题者对知识掌握的程度,以及将知识点运用于实际的能力。让学生自己来命题,不仅是身份的变化,更是思维方式的变化。命题比做题的难度更大,但学生对此积极性却很高。每一章学习完之后,让学生课后根据重点难点来命题,发到教师的邮箱。教师集中对其中的题目进行点评。从命题的角度讲解知识点、干扰项,学生也会比较感兴趣。最后考试的时候就从里面抽取质量较好的题目组合成卷子。
机械工程控制基础课程是一门基于复变函数、微积分、力学、电工学定律等诸多数理知识、存在许多理论推导和计算公式的专业基础课程。课程理论性强,系统性强,抽象难懂。本课程课时少,根据专业的不同,只有30~45学时,但课程覆盖面非常广,内容繁多,教学内容很难深入,部分前期基础课程没有开设,缺乏支撑,教与学都十分困难。教学内容涉及众多的控制数理公式的推导、相对实际问题存在着很多简化,与实际问题有时差异大,造成学生学习兴趣不够,对本课程的重要性认识不够,难以激发学生的学习热情,影响教学效果。该课程理论性强,怎么样与实践紧密结合,使学生更好更深入掌握本课程的教学内容,一直是本课程教学中重点需要考虑的问题。课程教学改革前我们一直采用传统的课堂教学加一、两次实验课的方式进行,怎样在此基础上对实践环节进行调整,更好地加深学生对课程内容的理解,提高学生解决实际问题的能力,是课程教学改革的重点之一。基于机械工程控制基础课程的教学现况和特点,我们尝试从教学内容改革、教学方法改革和考核模式三方面进行课程改革,取得了预期的教学效果。
二、教学内容改革
现在使用教材是杨叔子主编的《机械工程控制基础》,教材内容系统性强、内容详实,但本学院该课程课时相对少,且本院机械类专业以应用型专业为主,所以必须结合专业特点,与机械工程领域实际问题紧密结合,对教学内容进行优化、简化和整合。将复变函数和拉普拉斯变换等课程需要的主要数理内容整合到教学内容中,简化了部分原理和公式的详细叙述和推导,并删除了拓展性的可自学的状态空间模型、高阶系统的时间响应分析、非线性系统初步、线性离散系统初步和系统辨识初步部分,收集补充拓展了应用实例的内容以及关联领域最新研究进展。根据课程和专业特点,重新设计了机械工程控制基础课程以下五个方面的教学内容:1.机械工程控制基础概述,主要介绍机械工程控制论、机械控制系统分类、模型、特点、要求、由来和发展、发展趋势以及与机械制造及其自动化和机械电子工程专业的结合及应用。2.机械工程控制系统的数学模型,主要讲述拉普拉斯变换、系统的微分方程数学模型、系统的传递函数和方框图及其在实际机械工程实际问题中的应用。3.机械工程控制系统的时间响应分析。主要讲述时间相应及其组成、典型输入信号、一阶系统和二阶系统时间响应分析及其在实际机械工程实际问题中的应用。4.机械工程控制系统的频率特性分析。主要讲述频率特性组成及图示方法、频率特性的特征量、频率特性分析及其在实际机械工程实际问题中的应用。5.机械工程控制系统的稳定性。主要讲述系统稳定性特性、Routh稳定判据、Nyquist稳定判据、Bode稳定判据及其在实际机械工程实际问题中的应用。在每一章节中,我们都增加了机械工程领域内实际的控制问题实例,并使用Matlab软件进行仿真,扩充教学信息,提高学生的学习兴趣。
三、教学方法改革
在教学方法上,我们围绕应用型机械工程专业的特点,重视实践活动,理论紧密联系实践环节,提出了新的教学方法和教学模式。1.以机械工程控制系统为中心主线,运用实例引出教学内容。整个课程教学以一个典型的复杂机械工程控制系统实例为主线,导出讲述系统的数学模型建立、传递函数、时间响应分析、频率响应分析等内容,理论与实践相结合,可以使教学过程思路清晰,学生理解直观具体,有助于提升学生的学习兴趣。2.多媒体技术广泛应用。重新制作多媒体课件,增加具体实例控制系统的视频、动画等多媒体资源,可使课堂教学更为生动;在课件中增加自学课堂部分,包含课程背景知识、前面删除的课堂不进行的教材拓展内容、基础数理知识和例题解析,学生可以自主学习;课件增加自我测试部分,学生可以自主测试,诊断学习中的问题并改进。3.增加Matlab仿真环节。将Matlab及其提供的Simulink仿真软件应用到教学中去,可以使公式推导、概念讲述更为生动。仿真平台可更改系统的各项参数进行演示,可对实验环节进行有效补充。既可降低教学成本,又可让学生自己进行实验设计奠定基础。4.实验环节教学方法改革。实验环节由教师演示向学生自主设计实验环节转变,增加学生自主设计开放实验环节,教师对学生选题进行指导,选择实际的机械工程控制系统问题作为实验主题,由学生独立提前设计方案,实验课上进行实验验证和修正的方式来进行。
四、考核方法改革
由于该课程设计的内容非常多,而非机械类专业学生的机械基础较为薄弱,在讲授本课的同时有可能补充一些相关的知识点,以便帮助学生的理解,这便使原本紧张的课时安排变得更加紧张。在这种情况下,授课内容需要适当,分清主次,注重一些实用内容的讲解,而对一些比较虚的公式以及一些概念可以进行简单讲解,对于重点难点内容如力学部分可以多安排一些课时,而对于相对容易的内容,如材料与焊接部分,可以采用课堂讲解并引导学生自学的方式进行授课,从而进行合理授课。
2授课方法的改革与创新
2.1传统教学与多媒体教学结合提高效果
传统的教学方法以黑板板书为主,教师可以通过手语、眼神等肢体语言吸引学生注意力,并向学生传达知识[4]。这种授课方法较为人性化,教师可以在黑板按步骤有条理地向学生演示,条理清晰,步骤分明,易于学生在接受知识的同时积极思考,从而发挥学生的主观能动性。多媒体教学手段灵活,不仅可以以书面文字的形式表达,还可以用图片以及视频的形式向学生展示,加以教师的讲解可以达到以视觉和听觉双重途径传送知识的效果。但是传统的教学和多媒体教学也都有各自的缺点,传统教学方法单调呆板,效率低,有时候会显得枯燥乏味,学生往往容易被老师牵着鼻子走,掌控不好课堂气氛,容易形成“填鸭式”满堂灌的教育模式,而降低了学生的学习兴趣。多媒体教学则容易造成信息量大,学生承受不了,理论公式演示步骤快,学生不能完全理解,教师的肢体语言不够丰富,学生和老师之间的交流少,不够人性化。化工机械基础这门课本身既有大量的公式推导等理论内容,又有机械传动和容器设备的实际工程内容,因而可以将传统教学和多媒体教学结合,发挥这两种教学方法各自的特长。如在讲授到构件受力分析以及及变形形式时,可以通过多媒体展示图形的形状以及受力情况,在讲授容器设备和机械传动时,可以运用实物图片向学生展示,将传统讲课的二维图形变为动态的三维图形,全方位地展示设备和零部件的结构;运用视频播放让学生理解设备的运作以及工作原理。对于重要的公式推导则可以通过黑板板书,放慢教学步骤,让学生有充分的思考和记笔记的时间。
2.2以实例或项目为题加强学生理解
根据化工机械基础的授课目的和主要任务,在授课过程中可以通过工程中一些实例的讲解,来提高学生的兴趣,并将知识融会贯通,提高学生综合利用知识解决问题的能力。此外,对于做过有关该课程项目的教师,可以安排出一定的时间,结合具体项目讲解课程中有关知识点,从项目的任务、设计思路、所解决的相关问题、设计过程中所要注意的问题以及项目的实施情况等,根据自己的实际经验有计划分步逐渐地介绍,从而提高学生的兴趣和加强学生对知识的掌握和运用。
3考察方法的改革与创新
3.1平时考察与考试相辅相成
由于化工机械基础的内容较多,前后内容相互独立而又紧密联系,一旦学生对前边力学知识的掌握不够,必然会影响到后边容器设计计算,而材料和焊接不熟悉,则会导致学生在材料选择和容器设计方面出现困难,因此,为打好基础必须加大对学生的平时考察,让学生踏踏实实地掌握知识,避免吃不透掌握不准的现象发生。平时考察的方法可以由课堂上或课堂下的练习题以及知识点的分组讨论等与平时有关该的课程任务组成,同时将该部分的考察作为期末总成绩的30%计入,让学生在有压力的情况下,发挥主观能动性进行学习。
3.2考试多样化侧重有所不同
对于化工机械基础这样一门知识点非常多的课程,很难用一张卷子将大部分知识点考察到,因而需要对考试形式加以改变。可以将考试分为期中期末考试两次,期中考试着重对前边所学知识的考察,而期末考试着重考察课程的后半部分知识点,做到期中、期末考试侧重点各有不同,从而考察整个课程的知识点,促进学生学习和掌握;同时根据考察内容的不同,可以将考试形式分为开、闭卷相结合的方式,使考试多样化,避免了学生考前突击死记硬背,考后立即遗忘的现象出现,而且还可以增加试卷命题的自由度,大胆地出现过去考试试卷中不敢出现的需要应用复杂公式,计算所需的重要知识点也可以出现在考卷中,扩展考查范围;将过去对有限的知识点考查,转化到知识和能力并重的全面素质考查上来,而且考试结果也将变得更加真实可信,最后达到对学生课程掌握考查的目的。
4结语
《机械制造工艺基础》课实践性很强且内容大多枯燥、难懂。这对缺乏实践经验的学生来说更是如此,无形之中给专业课的教学带来了困难。因此要设法提高学生的学习兴趣,实践证明,教学方法的改进是解决这一问题的根本途径。目前,国内教育专家在探讨这一个问题时提出过不同的教学方法,比如激励式教学法、引新式教学法、开发式教学法、情景式教学法、兴趣式教学法等等。这些方法的共同点都是正确引导学生积极学习,培养学生对专业学习的兴趣,充分发挥学生的主观能动性。《机械制造工艺基础》课程特点要求学生具备扎实的专业基础知识,如工程制图、机械零件和机加工工艺装备等。同时又要求学生具有灵活处理问题的能力。随着科技的进步,新材料、新工艺不断出现,传统的加工制造方法被许多先进工艺所取代。这就要求教师不断更新知识,苦练基本功,加强教学内容的时代性和新颖性,加快实践教学的步伐,及时掌握最新的理论研究和发展动态。传统的教学方法与现代化的教学手段相结合应该说是一种挑战,信息化的快速发展为这种教学方法提供了可能。多媒体教学的建立为这提供了技术支持。在教学过程中应充分运用网络教学资源和现代化的教学手段,加大了教学信息量,使教学效果更加直观。通过建立虚拟网络实验室,使得学生自主学习,掌握学习的主动权。这种教学模式由传统的学生的被动接受知识和教师“静态”教学转变为一种学生积极主动的参与学习和教师“动态”的教学。通过这种交流,使师生之间的关系更为融洽
二、建立以能力为中心的课程考核体系
改变传统的考核方式,强调考核学生的能力,实现课程考核向过程考核的转变。学生学习效果的好坏,主要取决于整个教学过程与之相适应,考核也贯穿整个教学过程。提高学生的综合素质为考核中心,考试不再局限于闭卷一种形式,而是采用开放灵活的考试方法,比如考核成绩可以由三部分组成:平时成绩占30%期末成绩占35%创新思维及能力35%。同时,每个部分又由理论和实践组成,其中理论成绩占40%,实践成绩占60%。在平时成绩中,理论部分可以由课堂提问、作业、考勤等获得,实践部分可以由平时实训、实验的能力获得。期末成绩中,理论部分由基本理论考试获得,实践部分由技能实训操作获得。创新思维及能力成绩中,理论部分可以由专题讨论等形式获得,实践部分可以由生产实习报告、体会等形式获得。建立合理的考核评估体系指标是衡量教改成功的关键因素。考核指标的出发点必须结合本专业的实践教学特点,充分体现素质教学和实践能力教学的情况,考核的核心是学生的实践动手能力。同时,要注重考核反馈,现在我们在教学中往往注重考核,不注重反馈,其实考核的目的是要重视反馈,通过反馈来是学生了解自己的不足,使老师反省在以后的教学中如何讲解来是学生能够更好的减少错误,学生在反省中找到原因,改正错误。
三、加强实践教学,培养创新素质
机械制造工艺基础是一门基础学科,也是一门应用学科,学生不仅要掌握必要的理论知识,而且还要把这些理论灵活应用于实践中。实践是知识的源泉,实践性教学对于知识的获取、能力的形成与发展起重要的作用,因此,实行理论与实践相结合的教育,使学生掌握的理论知识向实际能力的转化,这样才有利于学生的创新素质的培养。为此,在教学中,每章都从最基本的应用实例出发,由实际问题入手通过技能训练引入相关知识和理论,由实训引出相关概念及相关加工方法。首先是教师提出学习的内容、目的、要求及其他相关事项,学生自主学习有关内容,再通过自己动手做的方式来加深对所学知识的理解,同时获得相关技能的训练。这种在教师指导下,感性认识与理性认识交互进行,对学生自主学习起到良好的促进作用。在本课程教学中,要创造条件让学生更多的接触生产实际。例如:参观实验室、陈列室、工厂车间、开设实验,进行多媒体教学,组织现场教学等等,不断积累实践知识,激发求知欲。如机床工件的装夹方法的学习,可以让学生在现场进行装夹练习,提高学生的学习兴趣,使学生容易掌握不同形状工件的装夹方法。对渐开线齿轮的范成,可组织去工厂现场参观齿轮加工,对插齿、仿形加工过程进一步加深理解。对减速器的结构分析及装配,可使用生产实用减速器进行结构分析、拆装实验等。只有教师在实践教学中不断丰富,不断提高实践教学的能力,具有较高的创新素质,成为领头的创新者,才有利于促进教学相长,培养出创新素质的人才。
四、总结
机械设计制造及自动化专业主要课程有哪些
主要课程:工程力学、机械设计基础、电工与电子技术、微型计算机原理应用、机械工程材料、制造技术基础。主要实践性教学环节:包括军训,金工、电工、电子实习,认识实习,生产实习,社会实践,课程设计,毕业设计(论文)等,一般应安排40周以上。
主要专业实验:现代制造技术综合实验、测试与信息处理实验。
专业选修课:机械动力学、软件工程、网络技术、多媒体技术及应用、数据库原理及应用、机械创新设计、工业机器人基础、机械故障诊断学、文献检索、专业外语、有限元方法、机械优化设计、工艺过程自动化、先进制造技术、特种加工、成组技术与CAPP、智能机械概论、微小机械概论、虚拟样机技术、市场营销学、在线检测与控制、实用控制系统设计、数控机床与编程。
机械设计制造及自动化专业就业前景如何
机械设计制造及其自动化专业的学生们将来可以从事科技研发、运行管理、应用研究、销售等机械制造领域的一些职位。该专业的学生们需要具备机械制造方面的一些基础知识,学会运用专业知识解决实际工作中的一些相关问题。毕业生们可以参加到机械制造以及设计、机械、电气、气压、液压等控制设备的维修维护的一些工作中去,为我们国家的机械工程作出自己的贡献。
关键词:机械专业;课程体系;实践教学;中外对比
中图分类号:TU;G642文献标志码:A文章编号:10052909(2012)05001304课程体系是指诸多课程相互联系而构成的整体,包括根据培养目标设置哪些课程,如何设置课程,内容、形式、形态各异的课程如何结合才能达到整体优化的效果。课程体系直接反映人才的培养目标。机械专业课程体系的研究对特色专业建设和培养高素质应用型人才都具有重要的意义。
中澳教育存在很多差异,不少学者从不同角度进行了论述[1-5]。笔者通过对比新南威尔士大学(以下简称“UNSW”)与沈阳建筑大学(以下简称“SJZU”)机械专业本科生培养模式和培养方案,分析两所学校在课程体系建设(包括专业课程设置、课程群、实践教学环节等)方面的特色,对借鉴澳大利亚高等教育教学经验,培养应用型高级人才提出建议。
一、课程设置对比
课程设置是人才培养方案的核心内容。根据培养目标,要求学生在单一性的基础上实现多样性,即体现不同的个性发展,突出专业特色和个性。因此,课程设置要充分体现学科融合,突出专业特色;要着重加强综合性教学实践内容,强化综合能力。课程设置要有利于培养学生扎实的理论基础,使他们既有通才的素质,又有专才的技能。课程设置的设计属于课程体系范畴,它应以培养目标和培养规格为依据,在一定教学方案设计原则的指导下,选择课程内容和组织教学过程。
UNSW机械学院和SJZU机械学院都建立于1949年。目前两学院建设规模和招生人数都相似,都以培养机械工程类人才为目标,前者在澳大利亚工程院校排名前5位,后者于2008年获批国家级特色专业建设点。
UNSW各专业方向每学期开设4门课,4年共开设32门课程。每门课程均为6学分,总共192分;总学时根据不同专业方向略有不同,以机械设计方向为例,总学时为2 028。其中所有的实践环节,包括实习、课程设计、毕业设计等都穿插在课程中,不单独设置。SJZU机械专业分为理论课程和公共实践环节及专业方向实践环节,其中理论课共开设41门课程,其总学分为150,总学时为2 394,除此外所有实践环节有52学分,共53周。
课程设置按照通识教育平台、基础教育平台、专业基础教育平台和专业教育平台归类,从开课门数、所占学分和学时比例等几个方面进行对比,如表1所示。
从表1可以看出,在通识教育平台中,SJZU开设的课程数、所占学分和学时均比UNSW多,前者大约是后者的4倍;在基础课程中,SJZU开设的课程数比UNSW少2门,所占学分和学时少8%~10%;在专业基础课程中,SJZU开设的课程数是UNSW的2倍,所占学分比例比UNSW多12%;在专业教育平台中,SJZU开设的课程数比UNSW的少4门,所占学分和学时比例少24%。总体看,SJZU在专业基础平台中所设置的课程较多,重点培养学生的专业基础,有利于学生进一步深造;UNSW开设的基础课程和专业课程所占比重大,说明该校对基础教育和专业教育非常重视。重视基础课程,即“厚基础”可以提高学生的就业适应性;重视专业课程,即“强专业”有利于提高学生的工程适应性,这也是澳洲高校人才培养的普遍规律。
二、课程群对比
深入研究课程体系内部的关系,考虑人才培养知识结构需求,根据课程内容相关性等因素构建不同课程群。课程群就是把具有相关性或有一定目的的不同课程编排到一起,组成一个“群”,进行系统的学习和教授。在课程群内部,以核心主干课为主线,优化教学内容,通过各课程相关知识点的有机结合,研究各课程之间的关系,使之相互促进,相映成彰。通过对UNSW和SJZU机械专业课程群进行对比,分析各自特色(表2)。表2UNSW和SJZU机械专业课程群对比表课程类型课程群UNSW机械专业开设课程SJZU机械专业开设课程通识教育平台社科类通识教育1思想道德修养与法律基础、中国近现代史纲要、思想和中国特色社会主义理论体系概论、基本原理科普类通识教育2军事理论、健康教育、外语、体育基础教育平台计算机类计算机1计算机文化基础、C语言数学类高等数学1A、高等数学1B、工程数学2E、数值方法与统计高等数学1、线性代数1、概率与统计物理类物理1A、固体力学1、固体力学2、热力学、流体力学大学物理、物理实验专业基础平台创新类机械工程与创新建筑机械概论、综合素质训练制造类制造设计基础、工程材料与化学机械制造技术基础、机械精度设计与测量技术、机械工程材料力学类工程力学1理论力学2、材料力学2设计类工程设计2、机械设计1机械原理、机械设计电子与控制类电子与通讯工程、线性系统与控制电工技术1、电子技术1、控制工程基础、机电传动与控制、微机原理测试类工程试验测试技术方法与管理类工程管理现代设计方法制图类画法几何2、工程制图与CAD2液压类液压传动与控制专业教育平台力学类设计类专业类工程力学2结构力学机械设计2工程机械、钢结构高级热流体学内燃机与工机底盘计算机工程工程机械液压系统高级振动学机械振动实践实践类专业工程、毕业设计1、毕业设计2生产实习、认识实习、毕业设计选修专业选修1、专业选修2专业选修1、专业选修2通过对比和深入调研,课程群的构建和课程内容的深浅程度、涉及范围等都有所不同。
(一)基础教育课程群比较
学科基础教育平台主要由数学、物理和计算机这3个课程群组成。通过深入调研和对比发现,在数学课程群中,UNSW开设的高等数学是分在2个学期开设,尽管基本内容与SJZU大体相同,但是更有利于学生的吸收和消化;通过教学大纲了解到,UNSW开设的数值方法与统计,其内容宽泛但难度较低。在物理课程群中,UNSW除了普通物理外,还开设了热力学和流体力学,以后的专业课中还继续热传导等方面的学习。在计算机课程群中,UNSW开设的计算机主要学习C语言,以锻炼学生的编程能力为目标,其作业难度较大,学生要完成3个大的编程任务;SJZU开设的计算机课程则以掌握基础知识为主。
(二)专业基础课程群比较
在专业基础教育平台中,根据课程内容的相似性划分课程群,如力学类、设计类、制造类、电子与控制类、测试类、方法与管理类和创新类等类课程群,在专业教育平台中有力学类、设计类和专业类等课程群。
在力学类课程群中:UNSW只开设了工程力学1、2,却包含了理论力学、材料力学、机械原理、结构力学,以及疲劳断裂等力学知识,所涉内容广泛,但难度较低。UNSW力学类课程群重点在于将不同的知识点融合在一起,培养学生解决工程中的综合性问题的能力,避免对知识的割裂,并拉近与工程实践的距离。而SJZU分别开设了理论力学、材料力学和结构力学等3门力学类课程,内容难度较大,理论性较强,往往因用人单位的需求而设置。
在设计类课程群中,UNSW将机械零件的设计分在大二和大三的3门课程中,课程内容前后衔接合理,有利于学生循序渐进地学习,且涉及范围宽泛,普适性较强,但是比较零散,缺乏系统性。而SJZU开设的机械设计课程群学时虽不多,却具有较强的系统性和内容的完整性,有利于学生对这类知识模块的迅速掌握。
在电子与控制类、制造类、方法与管理类和测试类课程群中,UNSW都具有一个共同的特点,就是课程紧密结合实际工程,以课程任务为主线引导学生掌握知识和技能,培养学生动手动脑能力。如UNSW开设的工程试验就是以测试为主要内容的实践性课程,在实验室进行教学,要求学生完成对不同传感器的测试、安装及实际应用等任务,从而达到学以致用的目的。
在创新类课程群中,双方各有特色:如UNSW开设的机械工程与创新课,内容涵盖了机械制图、快速设计、工具使用、项目规划和作品制作等内容,综合性和实践性非常强,将机械工程基本素质培养集于一体,强化培养学生的创新意识和动手能力,也培养了学生的项目管理能力和团结协作能力。又如SJZU开设了综合素质训练实践环节,学生通过拆装机械产品增强感性认识,并通过机械创新方案的构思和制作增强动手能力和创新意识。
(三)专业教育课程群比较
比较两校专业课有以下特点:(1)UNSW注重培养学生解决实际问题的能力。如开设的专业工程课程,是一个类似毕业实习的一门实践课,要求学生到企业解决实际问题,如设计环保装置等,应用以前学过的理论知识提出解决方案,并为以后的毕业设计打下伏笔。(2)SJZU在专业课程设置上更重专业化,知识分门别类,系统性和专业性强,如机械设计专业方向开设了钢结构、工程机械和工程机械液压系统等特色课程,突出了面向建设行业特色的培养模式,紧密联系建筑机械装备,为培养学生建筑机械产品的设计制造与运行管理能力打下基础,有利于学生就业。
UNSW课程内容宽泛而难度较低,注重知识点衔接和综合应用,理论与实践环节相辅相成,注重实用性和工程应用,并着力培养学生的动手能力和创新意识;SJZU课程设置注重知识的系统性和完整性,重视理论知识学习,课程具有行业特色,为培养高级专业技术人才做准备。
三、实践环节对比
中澳高校在实践教学环节设置安排上差别很大。国内工科院校普遍都将课程设计、毕业设计、实习等环节单独设置,集中训练,用整周的时间完成某一环节;而UNSW的所有实践环节都穿插在不同的课程中,没有独立的课程设计或实习,课堂内容直接与实践结合,边学边练,在实践中发现问题并找到解决问题的方法。
其一,金工实习。国内高校一般安排2~3周在金工实习基地集中训练;而UNSW则作为一年级的工程设计与创新课程中的一个环节,带学生去车间培训,学习加工工具的使用和简单的实物制作。国内高校都有独立生产实习和毕业实习环节;而UNSW不统一安排,只是要求学生在假期找企业进行12周的实习,完成实习报告并带回企业反馈,并在专业工程课程上完成实习内容和结果的汇报和验收。
其二,对于机械原理、机械设计等课程的课程设计,国内采用集中训练的方式,便于学生集中思路完成设计;而UNSW以大作业的形式根据课程进度进行课程设计,并且大多数课程中都有多个设计类的大作业,以课程任务为主线引导学生学习,从而达到知识的活学活用。
其三,国内大部分高校安排在最后一个学期进行毕业设计,作为对几年理论学习的总结和对所学知识的应用。UNSW则作为两门课程分布在大四的两个学期,也就是用一年的时间完成毕业设计,同时还要学习其他的专业课程,边学边做。前一学期不写毕业论文,但要完成对课题的深入了解,提出问题并找到解决方法,并在专业工程课程中参加答辩;后一学期根据具体的研究项目撰写毕业论文,根据相关要求制作出实体,并进行最终的答辩。尽管毕业设计在组织形式等方面有所不同,但两校对毕业设计的要求同样严格。
四、结语
综合比较UNSW和SJZU的课程体系,从课程设置、课程群特点、实践环节等几方面进行了对比,找出各自特点,借鉴国外的经验,提出一些操作性强、易于实践的新想法,为深化教学改革、优化课程体系,完善课程体系建设以及特色专业建设提供依据。
其一,在课程设置上,UNSW重基础,更重专业教育。“厚基础”可以提高学生的就业适应性,“强专业”有利于提高学生的工程适应性;SJZU更重视专业基础教育,有利于学生进入更高层次的学习。借鉴国外的课程设置情况,取长补短,在兼顾通才与专才教育的前提下,要进一步完善修订培养方案,调整课程体系,探索适应SJZU特色专业的人才培养模式。
其二,在课程群建设上,既要保持知识的系统性和行业特色,又要注重知识点的融合以及理论和实践教学的融合,并侧重知识的宽泛性和工程实用性。在课程群建设中,删减重复课程,加强知识点之间的内在联系,注重课程内容的衔接,强化知识的综合应用。
其三,在实践环节中,实施课堂教学与实践教学的衔接,并逐步形成以“课程任务”为主线的教学思路。通过课堂中的“课程任务”,锻炼学生的动手能力,培养创新意识,使他们在完成各种课程任务过程中,将知识学以致用,不仅掌握知识,锻炼能力,而且也培养他们的学习兴趣,增强自信心,最终达到理解知识、运用知识的目的。
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China and Australia
LUO Jiman1, ZHENG Xijian1, YUN Yanbin2, DUAN Chunzheng3
(1. Traffic and Mechanical Engineering College, Shenyang Jianzhu University, Shenyang 110168, Liaoning Province, P. R. China;
2. College of Environmental Science and Engineering, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China;
3. School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 110624, Liaoning Province, P. R. China)
关键词:CDIO;专业导论;课程考核方式
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)08-0105-03
近20年来,发达国家都在从观念、目标、教育内容到教育方法对工程教育进行整体改革。环顾欧美各科技强国不难发现,科技发展的加速化、综合化、产业化、国际化和一体化,对各国的工程教育改革提出了更新、更高的要求。
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO的愿景是为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的构思-设计-实现-运行(CDIO)过程的背景环境基础上的工程教育。通过精心规划项目的CDIO,可以引导学生对核心专业课程产生浓厚的学习兴趣,从而达到能力培养、综合发展的目的。
CDIO工程教育模式与以往培养计划的不同点之一是:通过开设导论性的基础课程,从起始阶段就将工程实践引导入门,激发学生兴趣,让学生尽早领略工程技术的精华,并且让他们亲手制造一些简单的东西。
大学生在进入大学之前,绝大部分只是凭专业名称或十分简单的专业介绍对所学专业有一个直观理解,对自己专业认识较少,甚至不知道所开设的课程对从事本专业工作有何作用,导致入学时找不到学习方向和目标,对专业课程的学习缺乏动力。而现有高校的教学计划中,很少有学校开设引导类的课程,帮助学生全面了解所学专业,提高学习兴趣。
在新生入学时开展专业引导教育,开设《专业导论》课,通过相关核心工程学科的应用激发学生的兴趣,明确学习动机。同时,学生CDl0教学大纲要求的主要能力发展也能有较早的起步。广东白云学院从2010年开始,在高职“2+1”人才培养模式改革的基础上,为培养高级应用型人才创出一条新路,对机械设计制造及其自动化专业实施基于CDIO工程教育理念的人才模式改革试点工作,开始了对《专业导论》课程教学及考核方式改革的研究与实践。
《专业导论》课程的教学内容
根据CDIO教学大纲中对导论课程的教学要求,其教学内容和项目的设计建立在对学生的引导及激发学习兴趣上,结合专业人才培养目标要求,坚持理论联系实际、学以致用的原则,在学生入校时即对学生进行全方位的专业知识教育。将《专业导论》课程的教学分为理论教学和项目制作实践两个部分。
理论教学内容的设计 《专业导论》课程强调教学的系统性、全面性、前沿性以及与国际化,强化学生工程能力的培养。通过精心设计,理论部分内容通过开设10次学科前沿及发展的讲座,让学生了解所学专业的最新发展及应用领域。讲座主要内容如下:机械工程发展简史、工程图学概论、工程材料概论、机械设计概论、机械创新设计、机械制造概论、模具技术发展、机电一体化技术发展、机械工程师职业能力素质要求等。在开展讲座的同时有针对性地带学生去相关企业参观见习,进一步了解和认识专业。
项目制作实践内容的设计 项目制作实践让学生初步体验机械产品的设计制造、装配调试过程及工程图的表达方法,为学生了解本专业、深入学习本专业的知识打下必要基础。对模具方向的学生引入模具结构测绘项目,让学生以模具实物为载体,通过对模具的拆装及测绘,完成简单模具二维装配图和零件图的输出;对机械设计制造方向的学生以齿轮泵、二级齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器为载体,测量并绘制典型零件图和装配图。这样,以工程图学基础理论和实验装置为依托,以工程绘图为载体,对实物装置进行结构分析和研讨,在实践中互动,在讨论中争辩,激发了学生创新意识,达到了新旧知识优化和创新思维综合训练的目的。学生在完成项目的过程中,掌握本专业所需掌握的工程语言——机械制图及零件测绘,直接培养学生对工程图的识图、绘图能力,并对模具结构、常用的机械产品结构有了初步的认识,培养学生的工程意识。
教学方法与教学手段
CDIO改革并不是要淡化理论课程的学习,而是要改革教学方法,采取能激起学生兴趣的教学方法,理论课程的教学不能采取传统的“满堂灌”的教学方式,而应采取基于问题的学习、师生互动主题研讨、案例教学、论文研究、项目训练等教学形式,着力培养学生的自主学习、发现问题、解决问题和创新思维能力。主要通过以下几种方式提高学生的学习兴趣和学习效果:
一是实施教学和研究互动、课内和课外互动、寓学于研的培养模式,设置基于课程的科研训练项目和自主科研训练项目两类,资助学生开展研究工作。基于课程的科研训练项目由研究型教学课程责任教师组织课程教学团队教师指导。自主科研训练项目一般为学生进入高年级后,在导师的指导下自主选题,经学院审批后开展科研训练工作,并以小组的形式参加创新设计大赛、机械设计竞赛、力学竞赛、挑战杯等科技竞赛活动。较好地完成科研训练项目的学生可以取得实践教学环节学分,鼓励学生以科研训练项目研究成果为内容撰写毕业论文,完成毕业环节。
二是在知名企业建立学生实践基地。学生可优先获得去该类企业实习的机会,并鼓励其在企业中开展科研训练项目的研究工作。
三是通过组织科研训练团队、社会工作等途径培养学生的组织、沟通、协调等领导能力。
四是定期组织开展学术讨论。在导师的指导下对各自研究的课题,发表各自观点,营造良好的学习交流氛围,激发创造力,提高学生的表达和沟通能力。
CDIO人才培养模式下的课程考核方式
理论教学部分的考核方式 学生结合10次讲座所讲授的内容,独立查阅中英文文献,开展市场调研,撰写不少于5000字的调研报告或课程论文,并制作讲授课件,参加课堂上模拟的“21世纪制造业前沿国际论坛”,对调研报告或论文内容进行讲授。教师根据学生调研报告或论文撰写质量和课堂讲授的表现,以及平时教学活动全部环节的表现,确定此部分的分数。
项目制作实践部分的考核方式 (1)项目制作实践的组织形式及成果提交。项目制作实践时学生以4~6人为一个项目小组,每个小组配备一名指导教师。项目制作实践以小组为单位,在理论课堂外执行;项目组内活动方式有:座谈式交流研讨,专题式讲解介绍,边做边探讨式互动,系统性总结等。组间活动主要采用总结介绍方式。项目完成后团队需提交的成果资料有:零件图,总装图,工作原理介绍,项目工作总结或课程论文等。(2)项目制作实践考评方式与标准。项目制作实践的成绩分为优(>90分)、良(80~89分)、中(70~79分)、及格(60~69分)、不及格(
课程教学的成效
《专业导论》课程教学及考核方式改革的研究与实践主要取得了以下成效。
培养了学生的自主学习、团队协作、动手能力等,提高了综合素质 在 “模具结构测绘”实践项目教学环节,要求学生完成后提交的资料有:项目工作报告(装配体的工作原理、拆装顺序、装配简图等);全部零件(标准件除外)正式零件图;装配图(每人一张)。据统计,采用实践项目教学后,在学时与原来相同的情况下,45名学生共完成零件图119 张(A4~A1 不等),A1 装配图39张、A2装配图6张,比往届多绘制了装配图,并且零件的种类结构形式也有所增加;学生首次对典型模具机构进行了拆装和测绘。学生解决问题的能力和实际动手能力有明显的提高,促进了实践过程与工程实际接轨。虽然学习难度和工作量增加了,但由于学生自主学习的热情被激发出来,在项目团队的协作和交流中,大大促进了学生的思维能力、沟通能力、动手能力及合作精神,其综合素质得到较好的培养,成绩明显提高。
以项目小组为单位的答辩环节,提高了学生的口头表达能力、团队意识和集体荣誉感 项目制作实践在最后环节进行以项目小组为单位的答辩,采用答辩方式,不仅可以锻炼学生的口头表达能力,还可以培养学生的团结协作精神和集体荣誉感。在答辩时,回答问题的不是“个人”,而是代表团队,每个成员都可以抢答或补充回答,以体现团队的真实水平。该实践教学环节的成绩首先是团队的成绩,然后是在此之下的个人成绩,每名学生的成绩都和自己团队的表现息息相关。
教师的教学能力得以提高 基于CDIO工程理念的课程教学,其主要理念是通过项目制作实践环节,让学生在项目制作的过程中掌握理论知识。这就意味着教师决不可以袖手旁观,而是正好相反,对教师的要求也更高。教师要根据每个项目组学生工作的进展情况给予引导和适当的指导,帮助学生学会如何进行自主学习,使学生面对不同的情况和对象,会灵活选用和综合运用各种知识、手段。教师还要根据各组不同的工程项目,分别对学生讲解必须注意的问题和必要的解决问题的方法及基本原则,介绍一些可供参考的途径和技巧等。
结语
《专业导论》课程教学,根据不同专业方向的人才培养需求,分别设置了模具结构测绘、齿轮泵、二级齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器等项目实践,测量并绘制了典型模具的零件图和装配图,典型零件图和装配图;以工程图学基础理论和实验装置为依托,以工程绘图为载体,对实物装置进行结构分析和研讨。在实践中互动,在讨论中争辩,激发了学生的创新意识,达到了新旧知识优化和创新思维综合训练的目标。
根据课程特点,建立了基于CDIO工程教育理念的课程考核方式,对课程教学中的理论教学部分,以课程论文代替传统考试;在项目制作实践部分,将学生的成绩与团队成绩挂钩,学生成绩由个人和团队两部分成绩组成,采用团队成员之间互评、团队之间互评及导师评价三部分组成,通过课程考核方式的改革,培养了学生的合作意识、团队沟通和协作能力,提高了学生的综合素质。
参考文献:
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