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2.先进教学手段的应用。(1)运用多媒体进行直观教学。课程中的原理图、梯形图、程序及电路图较多,利用Authorware、Powerpiont制作成多媒体课件,集文字、图片、动画和声音于一体,不仅仅大大减少了老师课堂上画图的时间,而且学生兴趣倍加,容易理解,提高了教学效率,增大了课堂教学的信息量。(2)联系生活,启发学生思维。课堂教学重在理论联系实际,运用生活中的实例,既有助于学生对理论知识的掌握,又有益于提高学生的兴趣和对实际问题的思考能力。如在讲解三相异步电机的变频调速时,结合变频空调原理和特点,来分析变频空调与普通空调之间的区别,从而阐述变频调速的优点,学生增加了生活知识和学习的趣味性。(3)与时俱进,激发学生的求知欲。教师应该与时俱进,了解课程最新的技术动态,并把它传授给学生,只有这样才能激发学生的求知欲,真正的把课教好。如在介绍直流电机中,运用高速磁悬浮列车的例子给学生进行了讲解,从而大大提高了学生的兴趣、求知欲和学习的动力。
3.改革优化实践环节。实践教学是技术应用能力形成的重要环节,也是高职专业教育教学的重点。为了培养学生专业技术能力,改革传统的实践教学模式,将实践教学分为三个阶段进行:(1)实验技能训练。实验技能训练主要包括专业基础课和专业课中的实验,使学生掌握基本实验仪器的使用,基本数据的测量、采集和基本实验方法的运用。(2)单项技能训练。单项技能训练主要包括金工实习、数控实训等,学生进行基本技能(钳工、机加工、电工)、职业基本素质(数控车、数控铣、加工中心的编程和操作)的训练。通过训练使学生掌握相应的技能,参加职业资格考核取得数控工艺员或数控车、铣、加工中心操作工等级职业资格证书。(3)综合技能训练。综合技能训练主要包括生产实习、顶岗实习等,学在实训中,采用边教、边学、边做的教学方法,通过典型零件数控加工案例引导教学设计,针对实际零件数控加工任务讨论工艺解决方案,并在加工现场实施,形成不同零件加工效果的直观比较和认识,以合作完成实训教学过程。融“理论、示范、练习、反馈”于一体,将“教、学、做”合而为一。有效培养学生的技术应用能力。生根据实际生产任务,在不同的岗位上完成实践任务,毕业后实现“零距离上岗”。
(四)建设特色课程
在课程设置上根据对企业人才需求情况和对近几年毕业生就业情况的调查,以工作过程为导向,以工作任务或产品为载体,根据学生就业岗位群的任职要求,参照相关的职业资格标准,通过与企业有关人员共同论证,进行课程设置。课程内容的确立与工作过程各阶段的任务密切相关,在与企业的深度耦合中,通过对职业岗位群从业人员和与职业岗位群有关的人员及专家进行调查,通过对在职业岗位上工作的学生的描述,经过分析、归纳、整理、综合,确立职业岗位工作过程中不同阶段的工作任务,将工作任务和内容转化为学习领域的课程内容,通过对工作过程各阶段的各级工作任务的使用频率和难易程度进行分析,确定适用于不同层次的专业核心课程内容和学时安排。
(五)总结
机电专业教学中必须坚持“面向现代,面向世界,面向未来”的发展方针,从实际出发,确定教学改革思路、培养目标,深入改革课程体系、教学方法和教学内容,使专业人才培养与未来社会发展需要相适应。在对学生的培养方面要做到:1.培养学生的综合应用能力、实际动手能力、工程设计和创新能力,学生能根据一般的设计要求和动作流程完成整个控制系统的设计。2.提高教学质量,培养了学生的学习兴趣。3.在实验和设计中增强了他们的团队合作精神。从一个目的、两个原则的教改思想出发,抓好课程理论、实践、考核的每一个教学环节,不仅充分发挥了学生的开拓创新精神,而且充分调动教师教学和教改的积极性,在教与学两个积极性的推动下,教学质量得以大幅度提高,使高校为社会主义现代化建设培养出更多优秀的人才。
【论文关键词】机电一体化教学改革专业特色
【论文摘要】针对机电一体化专业教学不能满足经济快速发展的需求这一现状,提出了以实践为导向的机电一体化教学改革。阐述了机电教学改革的必要性、思路和方法,提出在实践环节深化改革,在专业培养方案上努力突出专业特色的重要性,淡化了原专业课和专业基础课的界限,对课程实践教学进行了改革,体现了机电教学的特色。
【参考文献】
[1]张超,刘爱云,王娜,叶婷.高职机电一体化专业教学计划改革初探[J].中国科技信息,2007(22):202-204.
[2]李巧萍.生本教育理念来源于实践服务于实践[J].现代教育论丛,2002(5):6-20.
[3]魏增菊.机电一体化教学改革[J].平原大学学报,2007,24(5):93-95.
1.专业教学内容不够完善第一,教学课程的整体设置远远滞后于当前机电技术的发展:教材内容更新慢,教学内容落后,教学设备陈旧等。部分技工学校仍然在用陈旧教材进行教学,学生学不到前沿知识。而与目前技术脱节的教学内容,学生不了解它的用途和学习的好处,感觉枯燥无味,难以引起他们学习的兴趣,因此会导致课程教学陷入教师为教而教,学生为学而学的怪圈。其次,教师讲授时仅停留于课本,教学方法单一,缺乏项目教学的涉入,学生不知如何将基础知识与专业知识贯穿运用到实际工作过程中。如实践教学电力拖动中多以电路工作原理、快速准确接线为主,忽视了按图施工前元件的选择、检修及故障排除的学习,未强化学生对专业知识的综合运用能力,未按岗位群必需的能力为主线来合理设置理论教学与实践教学,直接导致学生知识面过窄,毕业后达不到用工企业对技能人才的需求。
2.机电一体化教学设备落后、匮乏部分技工学校的教学、实习设备落后,尤其缺乏具有专业特点的综合性、设计性和创新性的实验设备,仅有少数条件相对好的学校配备有车、铣、加工中心等数控机床,种类齐全的电力拖动与控制柜,PLC实训一体化等。设备不足会影响机电专业学生的技能和实践能力的提高。机电一体化教学水平要想得到提升与进步,就必须拥有优良先进的教学设施。
3.教师队伍素质有待提升技工学校机电专业的发展离不开高质量的教师队伍,“双师型”的教师队伍会进一步推动机电专业的发展,培养出更多优秀的技能人才。但是在当前的大多数技校里,教师队伍的专业素质并没有达到既定的标准。很多年轻的教师都是“高校—技校”模式,没有在用工企业工作过,没有深入市场了解过,不清楚机电一体化在实操过程中的规范、标准,专业教学经验相当缺乏。
二、技工学校机电一体化教学改革的思路与方法
1.构建合理的课程体系技工学校应构建中国式“校企双制”,从岗位的实际工作过程和岗位标准出发,与企业进行沟通交流,对企业的用人需求和近几年毕业生就业情况进行深入分析,以工作过程为导向,以工作任务或产品作为载体,重新构建出合理的机电一体化课程体系。课程的设置必须要考虑学生的知识基础,也要兼顾其可持续学习,因而课程内容从知识层面来说要以培养技术应用能力为目标,基础理论以必需、够用为度,专业教学要突出针对性和实用性。技工学校是用人企业技能操作岗位的大型人才储备单位,技工学校的发展离不开用人企业的认可和好评,因此,技工学校的教学目标和考核标准理应与企业要求一致,以企业的岗位职业能力需求为中心,以技术应用能力和岗位工作技能为支撑,明确专业领域核心能力,并围绕核心能力的培养形成专业领域课程体系,从教学设计、教学准备、教学组织、教学评价到教学改革等方方面面坚持使教学内容符合职业能力需求,同时培养方案要体现相关职业资格证书的要求,以使学生毕业时确实具备相应的上岗能力。
2.完善教学场地、设施设备教学场所、设备与设施在一定程度上决定了教学的效果。学校要保证教学的质量,就要加强教学场地一体化设施的建设。技工学校应努力建设模拟真实职业环境的“教、学、做”一体化实训室,逐渐完善集教学、培训、鉴定、生产“四位一体”的实训基地,实现理论与实践教学相结合。另外,有些学校受场地、资金等影响,无法构建完善的一体化实训室,则可以本着资源共享、互惠互利的原则,加强与工厂企业的联系,广泛建立校外实习基地,加强校企合作,以满足学生毕业前顶岗实习的需要。第一,聘请有实际企业工作经验的人才担任实习教师;第二,安排学生寒暑假到企业参观、实习,了解企业不同岗位的职业能力需求,最大限度地缩短技校生毕业后的试用期,提高竞争力。
3.通过多元的教学方法提高教学质量(1)多种教学方法和手段。机电一体化技术的相关课程具有信息量大、抽象、理论性强等特点,内容比较枯燥。因此,在教学手段方面,课程教学很有必要实现从板书、挂图、模型教学向实训室、现场教学与多媒体教学相结合教学模式的转变。以电力拖动其中一个课题“按钮和接触器双重连锁正反转”为例,传统教学中,教师用直尺在黑板画出该电路原理图需要3~5分钟,这段时间学生很容易出现走神、聊天等违纪问题。但若将该原理图采用动画演示,结合教师对该电路图设计思路的讲解,并将电动机正反转的实际工作情况进行视频播放,对教师而言,不仅能节省画图的时间,而且能在短时间内直观地将电路中各元件的作用(各知识点)讲解清楚,还能更好地掌控课堂的情况;对学生而言,其接受能力会更强,更能加强对相关知识点的理解,加强重点理论知识的内在联系。教师要从观念上进行转变,必须学会了解学生的心理特点,以学生为中心,将多媒体教学、项目教学等各种教学方法相结合,充分调动学生的各个感官,让学生感觉到学习是一件快乐的事情,从而由被动学习转为主动学习,提高教学效果。(2)增加实践教学环节,理论联系实际。实践教学环节包括实验、课程设计等。根据机电一体化课程实践性较强的特点,在教学中充分采用理论联系实际的教学方法,设计和组织综合性实践项目。比如根据西门子公司机电一体化课程特点和实际岗位的工作环境,创建西门子机电一体化实训基地,设计开发机器自动化实训室、典型工作区实训室、机电一体化实训室等项目教学方案,学习常用的PLCS7-200、S7-300、S7-1200等系列的工作原理、硬件结构与维护、软件编程、网络通讯与诊断等内容,并根据实际生产线的工作要求进行程序编写和组态,培养学生专业岗位的应用能力。(3)教师要做好示范操作。在实践教学过程中,实际操作技能训练中主要有两个问题:一是带电操作的安全注意事项;二是实际技能的规范要求。教师在教学过程中要做好引导和讲解,强调安全性问题。教师通过行为引导,辅助于教学讲解,督促学生通过互相之间的合作完成实践操作。这种教学方式可以加强学生间的探讨交流,让学生互相分享自己的学习经验,促使学生间相互学习,取长补短,共同进步。
为了提高本课程的教学实际效果,本着我校五年制学生基础不高的现象,提出本人的改进方法,通过调查访谈等方式了解到学生对理论课程刚开始还比较有兴趣听,但是随着课程难度的加大,学生逐渐听不懂,继而失去学习兴趣,本人的第一个方法是,对于五年制学生理论课不要过于强调理论知识,放弃多而广的思想,应该联系实际工作环境,本着理论知识够用和实用的思想来安排理论课程的教学计划。这样拉近了理论与实际之间的距离,学生在接受起来相对容易许多。
1)对课程培养目标应该从以前的理论考试衡量转变为实践动手能力的考核,课程的最终目标转变为能就业、好就业。在具体实施上可以按照我校“基于工作过程和工作情景”的观点,对理论课程的内容进行调整,理论知识与实际工作要求要联系紧密,实际工作中用不到的知识点或理论公式就可以省去,其中心思想是论知识够用和实用。
2)本系实验室资源有限,加强校企合作,本系实验室有数控车床维修装置、数控铣床维修装置,此设备应用范围较广,可用于数控编程,变频器,机床维修等课程实验,此设备可以调节数控装置参数,变频器参数,及简单的故障设置,但是对机床电气部分无法设置故障,而这正是本门课程的基础,在维修上应先强电后弱电,先维修电气强电,再维修数控参数弱电。本课程可以利用我校机械系的数控专业实验室来弥补这方面的不足,但也需要领导的支持。此外,借助我校地区工业企业众多的优势,继续落实企业实训,像以前的北方动力公司及机床厂等单位,在企业参与制造、维修等实际工作。
3)在职业教育中着手落实两证,尤其是职业资格证,近年来国家教育部对高职教育提出很多要求,其中最主要的是高职学生要有职业资格证,换句话说高职学生毕业后要能胜任工作岗位,现在的本科教育也在提应用型本科,作为高职院校压力剧增,因为这样高职院校就失去了优势,所以作为高职院校需要继续发挥自己的优势,加强职业培养才能在竞争中处于不败,落实的方法在我校具体有几各方面,首先重实践,在课程安排方面进一步提高实践课时,压缩理论课时。课堂上课环境接近现场教学。其次每学期都组织技能大赛学生进行实践比拼。再次系里对每一级学生进行职业资格培训并组织考试,百分之80以上同学都能拿到职业资格证,对于学有余力和兴趣的同学,还鼓励报其他系的职业资格培训,到毕业时拿到多个职业资格证。这样既提高了学生学习的兴趣,也提高了教学效果。
2教学模式的设计
本课程在理论课程上可以从以下几方面进行探索
1)在课时安排上本课程在最后一学年学习,由于顶岗实习占用时间,本课程总的课时只有48学时,以前的课时安排理论课40学时,实验课8学时。现在改进后理论课时缩小到32学时,实践课时增加到16学时,在课程排课上从原来一次两节课,改变为实验课时连上4节,这样避免学习完理论课后要隔一段时间才能实践的弊端,前两节理论课,后两节课立刻实践,加强了知识的连贯性,便于学生操作理解。本课程《数控机床故障诊断与维修》总学安排具体如下表。
2)教案设计时需要理论与实践知识融合,从以前的老的知识点到现在实例现场,整个体系都发生变化,对老师的要求也越来越高,老师不但要会理论还要会现场操作,教案也要按照实践项目来编写,例如机床电气连接,先简单介绍机床上的电器,通过实际演示了解其作用后,再详细介绍其工作原理,这样学生学习起来就有了兴趣。
3)教学的层次安排,以前理论教学都遵循由简单到复杂,现在实践教学中也遵循这一规律,先由认识机床到使用机床再到简单故障,最后设置综合故障。例如在了解机床电气设备后,先设置单一的电气故障,再设置电气与软件参数综合故障,这样循序渐进学生才能掌握好知识。
4)教学形式上,可以采用多种形式,如课堂讨论法,案例法,小组教学法等,让学生积极地参与到课堂上,调动他们的积极性与主动性。
3结束语
利用校内的实训基地让学生进行基本技能、专项技能和综合技能训练(如表1),同时充分利用校外实习基地让学生经历认知实习、专业实习和顶岗实习的磨练。技能训练主要由专职教师指导,实习主要由兼职教师指导,技能训练和实习交替进行。这样就形成了“三级递进、双师执教、双境育人”的工学结合人才培养模式。通过实施“三级递进、双师执教、双境育人”的工学结合人才培养模式,改变了过去“在黑板上学操作”,“在实训场地训练想象的项目”,“与实际的真实的工作不搭边”的局面,做到在职场环境培养职业人、在真实环境和岗位上学到实用技能和知识。
二、实施名师引领,改革教师考核机制,组建专兼结合教学团队
机电一体化技术专业实施专业双带头人制度,选聘了专业水平高、业务能力强的校内专业教师作为校内专业带头人,同时聘请三环气门驱动(湖北)有限公司技术总监罗学照高级工程师作为校外专业带头人,充分发挥专业双带头人在专业建设、技术服务等方面的作用。与此同时,还聘请夏明扬高级工程师为机电一体化技术专业湖北“楚天技能名师”,并建立了名师工作室。夏明扬高工重点指导产学研合作,指导人才培养方案的制定、实训基地建设、课程建设等工作,充分发挥了楚天技能名师的专业引领作用和在专业建设中校企合作、工学结合的桥梁纽带作用。学校将“双师”素质教师的培养作为专业师资队伍建设的重点,在教师培养和考核方面进行了全面的改革。根据《黄冈职业技术学院双师素质教师认定与管理办法》、《黄冈职业技术学院师资队伍建设“六个一”工程实施意见》、《黄冈职业技术学院教师社会实践锻炼及服务行业企业管理办法》,实施了双师素质教师培养“六个一”工程,即要求每一位专业教师密切联系一个企业、结交一个兼职教师朋友、深入一个专业建设、开发一门专业课程、每年做好一项研究、建好一个个人网站,达到在学生中有权威、教改中有作为、企业中有威信、行业中有影响、服务中有贡献的“六有”要求。同时,专业教师必须通过教师教育教学能力达标、专业实践能力达标、企业工作经历达标的“三证联认”的测评才称为合格教师。机电一体化技术专业30名专业教师中,“双师”素质教师达到93.3%,教师合格率100%。按照开放性和职业性要求,通过校企合作多渠道聘请行业、企业专家作为兼职教师。要求兼职教师和专任教师共同参与专业人才培养方案的制订,共同开发工学结合课程和工学结合教材,共同建设实训实习基地,共同进行实训教学和学生顶岗实习的管理等工作。机电一体化技术专业目前建有30余名的兼职教师资源库,常年聘用20余名企业专家作为兼职教师。
三、强化实践育人,打造多元主体的实践教学基地
引东贝集团欧宝机电有限公司入校门,在校内建立“欧宝实训室”,引进现代企业“8S”管理模式,融入企业现代文化,将东贝集团欧宝机电有限公司压缩机亿元生产线瘦身建成校内“欧宝实训室”,供学生实训实习。引深圳博宝科技有限公司入校门,成立“深圳博宝科技(黄冈)冲压制造事业部”,以“校中厂”的模式,实施企业化运作,独立核算,共同建设校内生产性现代制造技术实训基地,为学生提供生产性实训场所,使专业生产性实训达50%以上。与东贝集团欧宝机电有限公司合作,将学校搬到企业,成立了“厂中校”———黄冈职业技术学院欧宝学院。公司生产副总担任院长,学校专业团队负责人担任副院长,成立了教务科、学生科、技术科和培训科,分别由双方骨干人员任职。与湖北彤鑫发动机有限公司合作,在企业建立“黄冈职业技术学院数控加工实习工厂”,专业每位学生在工厂进行为期两周的编程与加工的生产教学,学生与工人同生活、同刷卡考核、同生产劳动。与武汉TCL空调器有限公司合作在公司设立专门培训部,公司人事经理任培训部主任,学校派专人管理,学校派教师、企业派技术员,共同组成教师队伍为学生在厂期间上课。这些“厂中校”、实习工厂、培训部的建立,既满足了教学需求,又节省了教学投入;既提供了真实的学习环境,又让学生带薪实习;既培育了学生的职业素质,又培养了学生的职业技能。达到了提高学效果、为企业创造经济效益双赢的目的。
四、实施多方评价,完善教学质量保障体系
《机电一体化技术》是我校机械设计制造及其自动化专业的必修课程,它强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一,使学生对机电一体化技术有较全面的认识,系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择、计算的基本理论和方法,初步具备机电一体化系统的设计能力。主要任务是使学生在机电一体化技术方面具有较广泛的知识,了解机电一体化系统(产品)涉及的相关技术,重点掌握典型机电一体化系统构建、设计,使学生在今后的工作中具有综合应用多学科知识的能力。所用教材是梁景凯主编的《机电一体化技术与系统》(机械工业出版社,2009年)[9]。先修课程主要包括电工学、机械原理、自动控制原理、微机原理、工业机器人等。电梯控制是《机电一体化技术》的重要内容,通过学习,使学生从应用角度出发熟悉常用控制电器的结构原理、用途、型号及选用方法,了解和掌握基本电气控制系统的分析与设计方法。在此基础上,学习可编程控制器(PLC)的基本原理,达到以下目的:具备对一般电气控制线路独立分析的能力;掌握PLC的基本原理;掌握某一系列PLC的逻辑指令、步进梯形指令、功能指令;了解编程器与编程软件及其使用方法;掌握PLC的系统设计与调试。最终能综合运用所学知识解决一定实际问题,为毕业后从事本专业范围内的各项工作奠定基础。针对我校机械设计制造及其自动化专业的2012级本科生,把项目教学法应用到《机电一体化技术》的教学中,为该方法的推广应用作铺垫。
1)项目的确立和设计项目教学法的开展,依赖于学生现有的专业理论掌握情况,是在学生掌握一定专业理论前提下的教学活动。项目教学法成败的关键是设计一项合适的工作任务,即提出目标。项目目标不仅指向某种专业知识内容的掌握和应用,而且指向专业知识的综合探究过程,指向学生的探究意识,学生可以通过各种不同的探究途径,有不同的选择,项目的确定要从现实条件和可行性两方面加以选择,项目设定难度和可操作性,要直接与学生现有知识层次关联。项目不能设得太大,太大使学生难以完成,提不起兴趣,项目的难易应循序渐进,教师的条件和学校可提供的硬件环境也是项目设定中必须考虑的因素。因此,在此环节应充分考虑以下几个方面:(a)项目活动能否调用学生已有的知识?(b)项目活动如何帮助学生完成新知识的自主学习?(c)此项目能否让学生感兴趣?(d)如何让学生之间加强沟通与合作学习?(e)如何让学生把所学的知识与现实联系起来?(f)项目完成后是否有助于增强学生的自信心?在学习“第5章电梯信号控制系统”的第3节“电梯的PLC控制”时,我们设计了这样的任务:要求学生自己选用某一种类型的PLC,完成4层载客电梯的控制,主要任务包括:设计电气控制原理图;进行PLC选型及I/O分配;PLC控制程序的编写;系统安装、调试;绘制设计图样等,最终实现电梯开、关门控制电梯轿厢快、慢速升降点动控制;电梯楼层连续显示;电梯内选、外呼信号操作指示的记忆与解除控制等具体功能。众所周知,目前电梯控制系统主要有三种方式:继电路控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点,目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能,但也存在抗扰性差,系统设计复杂。而PLC控制系统由于运行可靠性高,使用维修方便,抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点,倍受人们重视,已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式,也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言,编程方法的多样性使编程简单、应用面广,操作灵活方便,监视和控制变量十分容易。现在PLC的功能越来越强大,品牌很多,特点各异,世界上著名的品牌有西门子、三菱、欧姆龙、施耐德等,这四大品牌各有所长,三菱FX2N系列执行速度快、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块;欧姆龙PLC功能完善,结构灵活不受环境的限制,传输质量高、速度快、带宽稳定,成本低,适用面广;西门子PLC在我国广泛应用于冶金、化工、印刷生产线等领域,其中型机可对设备进行直接控制,具有较强的控制功能和较强的运算能力;法国施耐德PLC主要有Quantum、Compact、Mo-mentum等系列,其编程软件是施耐德电气自动化的核心产品,处理器的灵活性可以实现更高的性能。采用项目教学法,让学生了解、熟悉PLC在电梯控制中的具体应用,这是在《机电一体化技术》课程中的一次全新尝试,同学们既有浓厚的兴趣,跃跃欲试,又感不知所措。
2)分组制订计划及自主学习项目确定后,接下来便是分组实施,以小组为单位,既体现合作性,又体现独立性,分组时要注意学生的搭配。将基础好、能力强的学生与基础相对较差的学生组合在一起,这样能保证任务及时地完成,利于优生对基础较差的学生进行帮助。全班30人,被分成4个组,每个组选出1名组长负责本组的实施,各组争先恐后地开始查资料、自学,甚至向其他老师咨询,不亦乐乎。
3)实施计划第1组选用日本三菱FX2N系列PLC,第2组选用日本欧姆龙CPM1A-V1系列,第3组选用德国西门子S7-200系列,第4组选用法国施耐德Momentum系列。明确任务后,各小组在组长的领导下,有条不紊地校电工电子实训中心进行,先从电梯的控制原理入手,查资料、讨论、试验、再讨论、再试验。具体实施步骤如下:①元件选择。在明确项目任务的情况下,根据控制要求,确定PLC的输入输出点数,画出I/O分配图。②程序设计。在程序设计思路上,采用顺序控制设计法,即根据系统的工作过程绘出顺序功能图,再根据顺序功能图设计出梯形图的方法。这是整个项目的难点,同时也是培养学生独立思考、分析问题、解决问题、进行创造性思维的过程。③运行调试。在程序调试过程中,学生遇到了许多问题,在我们的启发下,让学生自己去分析发现错误原因,使他们在解决问题的过程中学习分析问题的方法和技巧,最终4个小组都完成了规定任务。
4)检查、评估项目教学中,学习过程是人人主动参与的创造性实践活动,注重的不是最终的结果,而是完成项目的过程。在这个过程中,学生理解和把握课程要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题和解决问题的能力及沟通合作等关键能力。它改变了传统教学老师介绍知识声嘶力竭,学生觉得枯燥无味,效率低下,死记硬背,难以将知识运用于实际的弊端。经过1周的团队合作,4个组都完成了任务,都感到很欣慰。接下来让学生进行自我评估,并讲解、展示各自的成果。最后我们对各组进行点评,首先充分肯定了同学们的成绩,点赞各组在实施过程中的靓点,指出这四种PLC各有自己的优势,并将主要优势列于表1中。总之,经过这样一次尝试,让学生获得了一定知识,而且激发了他们继续探索的兴趣,好象打开了一扇窗口。不仅各组完成了规定的任务,在老师的启发下,学生自己又将这几种PLC进行了比较。比如:三菱PLC与西门子PLC的编程理念不同,三菱PLC编程直观易懂,学习起来会比较轻松,而西门子PLC指令比较抽象,学习难度较大,但指令较少,而三菱的指令较多,所以学习三菱和学习西门子的周期是一样的;三菱的优势还在于离散控制和运动控制,三菱的指令丰富,有专用的定位指令,控制伺服和步进容易实现,要实现某些复杂的动作控制也是三菱的强项,而西门子在这块就较弱,没有专用的指令,做伺服或步进定位控制也可以实现,但程序复杂,控制精度不高;过程控制与通信控制是西门子的强项,西门子的模拟量模块价格便宜,程序简单,而三菱的模拟量模块价格昂贵,程序复杂,西门子做通信也容易,程序简单,三菱在这块功能较弱;假如某设备只要求控制动作,如机械手,可选择三菱的PLC,某设备有伺服或步进要进行定位控制,也可选三菱的PLC;像中央空调,污水处理,温度控制等这类有很多模拟量要处理的就要选西门子的PLC比较合适;若某设备在现场有很多仪表的数据要用通信进行采集,则选西门子的就比较明智,……。虽然所学的书本知识这一节已经结束了,但同学们的兴趣和讨论却远远没有停止。
2结语
①教学内容改革的指导思想。改革理论课堂内容教学以灌输知识为主、实验教学内容以验证/简单设计为主的弊端,在实际中把握“立足测控专业基础、紧跟测控技术发展前沿”的思想,以点带面,加强教学内容及方法的改革,从以往单一的传授知识为主过渡到教学内容上知识、能力与思维培养的并重,立足于调动学生主观能动性,变学生“要我学”为“我要学”,把学生从应试学习中解放出来,全面激发学生的潜能。②教学内容改革的具体做法。选用及编写合适的教材,制作相应的课件,强调工程应用实例的分析。根据实际需求,对课本内容进行整合、优化,满足理论知识够用、强调工程实践教学。据此将机电一体化原理课程分成三个模块:机械传动设计、伺服驱动(三大电机)部分、机电系统实现(软件、硬件设计),根据各专业毕业生工作实际对三个模块的课时、上机次数、作业量等进行分配。
2教学方法与教学手段改革
2.1教学方法改革①教学方法灵活多样。采用传统教学与现代教学方法相结合的形式,从单一的课堂授课模式转变为课堂讲授辅以图片、录像、投影、课件、实验等灵活多样的多位一体的新型教学模式,加强理论知识与实践相结合,使学生能更直观、更形象地掌握知识,加深对机电一体化原理书本理论知识的理解与运用。②现代教育技术的运用。合理利用多媒体给学生上课,为了形象化的让学生更易接受所学理论知识,课堂上还要穿插些图片、幻灯片等。根据专业实验课的特点,理论部分略讲,主要讲操作中的注意事项,这样留出充分的时间让学生动手操作;除此外,还要安排自组装实验,培养同学们的动手兴趣及能力。③创新性教学。将课堂教学与实践锻炼相结合,在教学过程中涉及到实际工程应用的课程内容,布置学生在课外时间进行实训,并对实训成果进行评比,提高学生的动手能力和创新能力。④师生互动教学。教师授课中,善于提出问题,学生可进行讨论或争论,提出解决方案,教师适时引导,使学生从中领会教师思路,学会分析解决问题的能力。这种方法体现了以学生为主体的教育理念。
2.2教学手段改革①组织老师进行本课程网络化建设,充分利用网络教学手段,将本课程的教学课程和习题集等资源逐步公开在校园网上,学生在课外可自主下载学习。②在教学内容上侧重应用,对于基本理论部分要少而精,多结合实例进行教学,并在教学过程中补充学科前沿内容,拓展学生的知识面,加强学生的工程应用能力的培养。③进一步充实多媒体课件的内容,并进一步制作网络教学课程,网上系统库,网上答疑辅导信息平台等多种手段,弥补课件教学的不足之处。④加强实践性教学环境的建设,完善课程设计的内容,开设设计性实验、开放性实验,让学生自主构建简单的机电一体化系统,培养学生动手能力和独立思考问题、分析问题、解决问题的能力。
3优化教学资源,建设高水平教材
3.1教学资源优化。①理论教学资源的优化。a协调整合校内外资源,加强机电一体化原理课程的习题、试题库及网络资源建设;b邀请国内外一流的专家学者,开设基于多学科交叉产生创新意识的机电系统设计方面的系列讲座。②重新整合实践教学资源。a设计采用MATLAB、LabView等软件组成综合实验平台,在其上做相关机电一体化系统的仿真、验证实验;设计综合性、设计性及开放性实验并编写相应的程序和调试。b将科学研究积累的资源进一步转化为提升以本科教育为核心的人才培养质量的平台,构建不同层次的开发、测试、控制平台;c把握学科发展动态,分层次、有重点、创特色地开展普及性和专题性工程实践与科技创新活动,培养学生分析、解决问题的能力和技巧,提升学生综合性、创新性思维能力。
3.2教材建设。①设立专项配套资金,鼓励教师从教学、科研成果中提炼素材;②提高认识,加强领导,定期研究教材建设工作;③组织高学术水平一线教师与相关企业高水平专家一起,编写以传授机电控制原理、知识为主,辅以培养思维、启迪智慧模块的,能培养创新思维人才的优秀教材辅助学习材料。
4成绩评价方式和课程评价体系改革
采用考试、实验、大作业并重的方式改进成绩评价方式,建成并完善以提高学生工程实践能力为指标的课程评价体系,设计综合成绩评价体系,并进行模拟考核加以改进。可采用考试、实验、大作业并重的考核方式,结合教师的科研项目,提出一个关于机电一体化系统设计的大作业。对授课教师授课效果的评价,既注重知识的获取更注重学生工程能力的提高。
5课程建设体系的主要特色及效果
目前高等数学教学的现状不容乐观,现就机电一体化专业情况提出以下问题:机电一体化专业课程的学习究竟用到哪些高等数学知识?会用到什么数学思想,怎样用?课堂教学中怎样才能将高等数学与机电一体化专业相结合?这些是目前学生和老师都非常关心并感到困惑的问题。这些问题的出现与我们的教学内容和教学方式有很大关系:一方面,教学内容不能充分体现数学的工具性。长期以来,我国现行高等数学教材大多都重理论、轻实践,重基础、轻应用,这些教材适应研究型本科院校的教学需要,但却不能满足应用型本科院校的教学要求。应用型本科院校旨在培养有较强专业技能和专业素养的高水平应用型人才,这就要求学生不仅能够掌握专业知识,还要能将所学知识运用到实际工作中去。那么,我们在选择教材时就要求具有实用性,能够将数学知识与专业知识衔接起来。
另一方面,进行课堂教学的教师普遍缺乏与专业相关的知识,不了解机电一体化专业的课程内容。由于数学教师的知识结构较单一,对数学知识比较熟练,但是对机电一体化的专业知识却知之甚少,这就导致教师在讲授高等数学时只注重一些数学概念、数学公式和定理,不能将高等数学知识与专业课相结合,也把握不好该讲解的重点。而在机电一体化专业课程中,用到相当多的高等数学知识和数学思想,专业课教师也不能清晰地进行讲解,有的甚至跳过不讲。目前在课堂教学中,没有具体的案例训练学生的分析、解决问题的能力,学生在课堂上从事数学活动的机会太少。这就导致学生难以将数学知识运用到专业课程中去,在后续学习专业课时,常常出现不会用基本数学知识与技能、数学思想和方法解决专业问题的现象。甚至是同一类问题,专业课程中换了个变量表示,学生就无法适从了。但是现在社会的发展对高等数学课的要求已不能仅停留在向学生传授基本理论知识的层面上了,如何在课堂上有效地引导学生运用数学方法和知识解决问题、体会数学的应用价值是对课堂教学提出的新要求。
2机电一体化专业高等数学教学改革的基本思路与方法
针对以上问题,我们应该探索适合我院学生学习的教学方法,重新把握课程的定位,结合专业课对所用教材重新整合,加强基本数学思想和应用意识的渗透,突出数学课程的工具性及实用性,运用先进的教学手段,提高学生学习数学的兴趣和积极性,有效改善教学效果。下面以机电一体化专业为例,从知识体系设计和课程教学实施两个方面入手分析高等数学作为基础课程在应用型本科院校机电类专业中的教学应用。
2.1按照专业及课程类型对高等数学课程重新定位,合理组织教学内容机电一体化专业的培养目标是培养具备专业技能的高素质的技能型专门人才。高等数学作为机电一体化专业一门重要的公共基础课,旨在为学生后续学习专业课程打下坚实的数学基础。主要讲授内容有:极限,一元函数微积分学,常微分方程,行列式及矩阵等。在教学过程中要坚持“必需,够用”的原则,体现为专业服务的思想。在此基础上对教材内容进行整合分划,应该根据专业需求合理地选择教材上的内容,删除一些理论性太强的数学证明,增添与专业有关的概念、案例。例如:在函数部分,可以引入机电专业常用的几个函数,如阶跃函数、简谐波和矩形波等;在导数及其应用部分,引入电流强度、电动势及最大输出功率计算的例子;在常微分方程部分,也可以引入与电学相关的例子等等。在课堂教学中,可以加入大量与专业相关的例子,同时,教师在课堂教学中要注意多讲解引入数学概念的实例,培养学生的数学思想及运用数学解决实际问题的能力。教师在课堂教学中对于后续专业课要用到的内容需着重强调,精讲精练,帮助学生打下坚实的基础,而对于一些理论性太强的定理及证明过程,则可以简单带过或者直接不讲。
2.2课堂教学与专业实践相结合机电一体化专业对高等数学知识的需求主要体现在两个方面:一是要会用数学解析式表示专业课程中的相关概念和定律,二是利用数学工具进行专业课中的一些计算,能用数学方法分析和解决专业问题。从这两个方面,高等数学要想达到为机电一体化专业服务的教学目的,在课堂教学中,教师必须做到要加强数学教学与专业实践相结合。那么如何做到课堂教学与专业相结合呢?首先,课堂教学中在讲解数学概念时,要与专业课中的相关概念结合起来。理解数学概念是学生运用数学知识的前提,而数学教材中对于数学概念的描述是较抽象的,学生难以将其运用到所学专业中去。这就要求教师在讲解数学概念时不仅要用数学语言来描述,而且要用专业的语言来描述,通过专业例子解释数学概念,用数学概念结合专业知识去分析、认识一些专业问题。也就是说,要使学生能够将机电类专业中的相关概念与对应的数学概念进行相互转换。
例如,导数概念与电流变化率之间的相互转换等。其次,课堂教学中要注重培养学生的模型构建能力,使学生能根据专业中的实际问题建立相应的数学模型,然后用数学工具来解决问题。将数学建模思想融入到数学课堂教学中去,这就要求教师在讲解一些数学概念时要联系它的实际背景,同时注重知识的应用。高等数学不仅要教授学生一些数学知识,更重要的是要培养学生的数学思想、数学素养,使他们能够运用数学来解决实际问题。最后,在课堂教学中要培养学生的数学计算能力、利用数学方法解决实际问题的能力。高等数学作为一门重要的工具课,它在专业课中的一个非常重要的应用就是计算。在课堂上,教师要结合具体的专业实例,分析并讲解各个数学知识点在专业中的应用,例如,利用导数、微分等概念进行电流强度、测量误差的近似计算等。这些都要求教师打破传统的教学观念,改变固有的教学模式,根据应用型本科院校培养高质量应用型技能人才的培养目标,形成新的教育理念。不能一味地讲解数学理论,只注重知识的传授,而忽视学生应用能力的培养,偏离高等数学的教学目标。同时也对数学教师提高自身素质提出更高的要求,要求数学教师在熟练把握数学理论体系的同时,还应该不断扩大自己的知识面,与专业课教师多多交流,熟悉相关专业的重要概念及需用数学思维解决的实际问题。
3结语