时间:2023-02-28 15:57:58
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇液压课程设计总结,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
引言
液压传动与机械传动、电气传动相比具有许多特殊优点,其应用已涉及二十多个专业领域的不同场合。各理工科大、专院校都把《液压传动》作为相关专业的技术基础必修课或专业课程,并既有理论知识学习,又有实际技能训练。在教学中安排《液压传动》课程设计,其目的是使学生在巩固、消化和吸收课堂基础理论知识的基础上,进一步扩大、加深对液压传动知识掌握和运用的深度、广度,借助课程设计任务指导书、国家有关标准、和技术手册等相关参考资料,提高掌握和使用制图及编写设计计算说明书等手段来正确表达自己的设计思想和意图的能力。
传统的《液压传动》课程设计
各校《液压传动》课程设计开展十几年来,设计题目一直是组合机床液压系统设计,具体如“卧式双面多轴组合钻床液压系统设计”、“半自动液压专用铣床液压系统设计”等,这些题目属于已经在工厂成熟应用的、典型的液压系统。对学生掌握负载计算、液压缸参数计算、结构设计及校核、液压基本回路的选择、元件选择、液压系统性能估算等方面能起到较好的锻炼。如HL-12型手扶拖拉机传动箱体两个面的钻孔加工,首先需根据设备要求分析液压系统要完成的任务,需要几个执行元件,这几个执行元件各自有什么动作要求,相互之间有什么样的关联等等。同时还需了解有关机械制造工艺方面的知识,双面钻多个不同直径的孔,在已知孔个数、直径、材料及硬度的情况下,如何计算负载。其次还需了解液压动力滑台与液压缸的连接形式,以确定液压缸的结构形式,以及根据滑台运动速度要求确定液压系统的基本回路,根据机床的布局决定液压系统采用分散结构还是集中布置等等内容,确实能达到课程设计的训练目标。
新形势下的《液压传动》课程设计
新形势下,一方面液压技术向高压化、微型化、集成化、自动化、机、电、液一体化的方向发展,使得液压技术在机床、冶金、矿业、建筑、塑料等行业取得更广泛的应用,另一方面高校扩招,学生人数增多,就业压力增大,企业要求新人能直接上手设计、制造。这样的形势下,要求学生掌握的知识能够更新换代,了解多种类型、典型的液压系统设计,显然传统的《液压传动》课程设计已不能满足需要。
那么,如何改进《液压传动》课程设计,使其适应新形势的需求?笔者所在的教学团队已连续在三界学生中尝试以下改革措施,取得了较好的教学效果。
首先需要明确对于课程设计应满足教学要求,不能完全等同于工厂的产品设计。因此设计的题目应来源于生产实践,但不宜与其完全等同,涉及的知识面不能太广,资料应比较齐全,使学生易于着手。课题的工作量应使多数学生能在规定的时间内独立完成并有时间查阅资料和独立思考问题。 转贴于 基于这些考虑,液压传动课程设计应选题于生产实践中已证明是切实有效的、性能较好的液压传动典型系统,以使学生今后举一反三,模仿、推广应用和进一步创新发展。
其次,结合本学院教师这几年的科研,设置了多种类型的题目,如与航天六院合作的固体火箭发动机安全脱模装置中的液压系统设计、与北京燕山石油化工(集团)公司合作的石蜡包装码垛生产线中的液压系统设计(获科技进步二等奖)、内蒙古科技厅支柱项目轨道除沙车液压除沙系统和液压行走系统设计、双剪式液压升降台液压系统设计等等。这些类型的课程设计题目,使学生不仅掌握了液压传动的基本理论知识,而且对液压传动更广泛的应用及本专业的其他学科有了更深入的了解。
例如双剪式液压升降台液压系统设计,学生需了解双剪式液压升降台的结构及运行工况,负载计算需结合理论力学的相关知识,是一难点。根据升降台的最大负载、运行速度及起升高度确定液压缸的参数。为降低升降台下降后的最小高度,减小安放空间,液压缸如何放置很有讲究。此外,需要根据升降台的使用特点决定要解决的主要问题来选择液压系统基本回路,如升降台承载货物、设备或工作人员,安全性很重要,所以系统的设计应以安全性为第一,如用平衡回路实现升降台在举升位置可靠停留等。
在设计中,从液压传动方案的分析和液压原理图的拟定,到主要液压元件的设计计算和选择(如液压缸、泵站的设计,液压马达、泵阀的选择),到液压辅助装置(油箱、滤油器、蓄能器、管路等)的计算、设计或选择,再到液压传动系统的验算和校核;液压系统图的绘制;液压部件装配图、零件工作图的绘制,编写设计计算说明书,实现了完整的课程设计训练的目的。
这样的设计题目,虽解决了新形势下对《液压传动》课程设计的要求,但短短两周的课程设计时间,要完成一个所需知识涵盖了本课程的全部内容,并涉及人才培养目标中的几乎所有课程的课题,显然有一定难度。我们的解决办法是在本课程讲授伊始,即液压传动的现状和发展模块讲授后,就布置设计课题,以便学生有足够的时间查阅资料,温习相关课程的有关内容,自学未学过的相关知识,并带着目标学习《液压传动》课程。[1]
新形势下,教师应当使学生在课程设计中发挥主角的作用,学生在设计中遇到问题应首先自己考虑,提出自己解决问题的方法与意见,必要时与指导教师讨论研究。不应向指导老师索求答案或抄袭其他同学的设计计算数据。在设计中,往往要经过多次的核算修改才能达到较高的水平,故提倡“三边“的设计方法,边计算、边绘图、边修改。这样,利用新颖、成熟的设计题目,坚持传统的课程设计要求,《液压传动》课程设计收到了非常好的教学效果。这些方法同样可以应用在机械专业其它课程的课程设计中,以适应时代对高校课程改革的需求。
参考文献
一、课程定位与设计思路
(一)课程的定位
《液压传动》这门课程是工程机械专业学生必修的一门专业基础课程;它是以机械制图、机械基础、电工与电子等课程为基础,同时对后续的工程机械的液压系统分析与故障诊断,解决生产实践问题都有极其重要的作用。所以它在先修和后续课程中起到承上启下的作用。
几乎所有的工程机械都包含有液压传动知识,该专业对应的职业岗位有工程机械装配、调试、维修和售后服务。根据岗位要求的职业能力和职业素养,我们把该课程的目标定位为:培养具有一定职业能力的从事工程机械使用保养、检测、维护维修、运行管理及技术服务等工作的高素质技能型人才。
(二)课程的设计思路
基于该课程的定位,课程设计的思路从两方面考虑。一方面,根据行业和岗位特点,确定有效的教学内容和教学形式;另一方面,针对中职学生的总体特点,确定全新的课程教学模式。
将枯燥难懂的教学内容融入工作过程中,整个课程由若干个学习情境构成,每个学习情境包含不同的工作任务。希望同学们完成各个工作任务后对液压知识从认识了解到熟悉熟练。整个教学过程中知识点的难度在逐步增加,但希望教师的讲授程度逐步降低,从最初的讲授者、引导者直到学习的陪伴者;学生的学习自主度逐步升高,从最初的凝听者、参与者直到学习的主导者。
教学模式的确定遵照任务驱动、实践主导、能力拓展、教学做一体的原则,以典型任务为目标配以行动导向为指引;以学为主体,导为主线实现任务驱动的理实一体化教学模式最终实现课程的知识目标:够用为度;技能目标:从模仿到熟练;情感目标:职业素养的养成。
二、教学内容的选择
课程设计教学内容的选择有两方面考虑。一方面,以“必须”“够用”为度选取教学内容;另一方面,根据岗位要求构建若干学习情境,及各个实用典型任务。
每个工作任务包含任务目的,主要知识点及工作任务书三部分内容。学生以小组学习的方式完成各任务工作过程及工作任务书。教学全部在专业的理实一体化教室完成,用四周半的时间实行整体连续性教学。
三、教学过程的组织与实施
根据对学情的分析,15个典型工作任务基本采用的是六步教学法,这是参照了德国行动导向六步法,在理实一体化教学的实践基础上形成的。分为设疑定标,自主探究,合作交流,引导创新,自主展示,反馈评价六步。以第一个工作任务液压千斤顶为例:
第一步,设疑定标:教师布置信息收集任务,让学生明白任务目标;学生收集传动的例子。
第二步,自主探究:教师从学生感兴趣的生产实例引入,通过播放视频,从生活中常见的液压设备出发,从而引发学生对本课程的联想,为什么液压千斤顶是大力士?学生分组讨论、观察、研究千斤顶。
第三步,合作交流:教师设置千斤顶游戏,给出引导问题,引导学生玩游戏的过程中如何观察、体验、思考。学生小组合作完成游戏,根据老师设定的引导问题,小组讨论交流。
第四步,引导创新:教师根据重难点给出探讨问题,小组探讨。巡视各组的探讨情况,及时给出不同的意见和指导。学生按小组讨论探讨问题。学生在老师的点拨下突破重难点。
第五步,自主展示:教师听各个小组的成果展示。学生以小组为单位自主展示小组探讨结果。
第六步,反馈评价:教师小结并点评各小组在合作、探讨、展示中的表现。学生对本任务的完成情况进行小组互评、自评。完成工作任务书。
四、教学方法和手段
学习任务的过程中利用游戏法、兴趣法、反馈法、设问法等让学生分组探讨、自主学习、自我评价、理论联系实际实现知识的传递、迁移和融合最终促成学生养成良好的学习习惯,职业素养。利用透明教具、解剖教具、多媒体、动画视屏、实物图片等教学手段直观多样,激发同学们的学习兴趣。这样的教学方法和手段达到了一定的效果,让同学们的学习积极性和自觉性有所增加,整体反应良好。
五、考核与评价
对这门课程的总体考核与评价分四个部分。考勤与文明安全生产占20%;小组内表现(包括代表小组总结陈述,小组内讨论的积极性,任务执行的结果)占20%;操作表现占20%;期末考核占40%。其中期末考核包括操作,笔试,口试三部分。
该课程教学设计的特点是以任务驱动的理实一体化教学,教学模式注重学生能力拓展及多元化考核。
总之,教学设计是为了适应职业教育的不断深化改革,满足学生零距离就业的教学要求,使学生能够将课本上的理论知识和实际应用很好结合。在具体实施过程中,我们还需不断地总结分析并加以改进,让我们的教学为培养高素质的专业人才发挥更大的作用。
中图分类号:TH137 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)09(a)-0157-01
液压传动是机械专业的一门重要的专业基础课,基于课程的应用性很强,实验课程就显得非常重要。近年来随着我校教学改革的不断推进和课程建设的不断更新,学校在强化液压传动理论教学的同时更加注重实验教学的质量。实验教学作为课堂教学的补充,通过实验室使学生更好地理解液压传动的基本理论,培养学生的实际动手能力和创新能力。但就目前我校液压传动实验教学的内容和方法来说,能让学生进行设计和创新的机会较少,因此,需要对本课程的实验教学方法和内容作一些调整和创新,提出综合性、设计性实验的思路。
1 液压传动实验教学现状
实验教学的目的是配合理论教学,使学生在实验过程中巩固课堂上所学的理论并有所深悟。但传统的液压传动实验中,由于种种原因通常是教师演示,学生被动的根据实验指导书的内容进行常规的验证性实验,教学效果一般。在实验中我们发现传统的液压实验具有以下缺点:(1)液压回路和实验内容固定、功能单一;(2)采用按钮控制或继电器控制,实验数据手工处理,实验数据精度不高;(3)学生自主设计的机会少,创新性差等。
2 综合性、设计性实验
为改变我校液压传动实验教学的这些不足,液压传动实验室中引进了多种包含PLC的液压拼装实验台。新型实验台的液压系统采用多种控制方式(按钮控制,继电器控制,PLC控制),实验过程包括从系统设计、元件组装到控制编程、性能实现等全过程。要想利用新型实验台达到提高教学质量,培养学生独立思考和动手实践能力的目的,必须在实验教学方法和考核方式上做革新,开设综合性、设计性实验。综合性实验力求使机械专业的学生在掌握液压传动基本理论的同时,熟练掌握PLC控制技术在液压系统中的作用,对学生进行综合训练。设计性实验是对学生独立思考、发现问题、解决问题和探索创新能力进行训练,要求学生根据实验任务要求和实验条件自行设计实验内容,包括提出实验方案,选择实验仪器,确定实验内容和方法,实现实验内容,分析实验结果的全过程。开展综合性设计性实验必须改变以往“教师演示、学生模仿”的教学方式,学生不再按照实验指导书一步一步地做,而是根据教师下发的实验任务书选择综合性实验任务。在了解实验任务的目的和要求后,学生自行查阅资料理解一些课程中没有讲述的原理性知识,设计并逐步完成实验内容。通过液压传动和PLC控制技术这两门课程的交叉融合,在新型实验台上开设综合性设计性的液压系统实验,不仅能够提高实验教学质量,还可以培养学生的动手能力,给学生提供更多的创新机会。
3 综合性设计性实验的实施过程
综合性设计性实验的实施过程参照课程设计的过程,由教师给每个学生下发不同的实验任务书,学生可以利用液压传动实验室和机电控制实验室的相关实验器材,根据实验任务书的要求完成实验的全过程。具体的实施过程可以总结如下:第一,根据实验任务书确定实验方案。学生可以根据给定的实验目的和要求设计实验方案,根据液压传动和PLC控制技术课程及其它相关理论的综合知识,设计出具有综合性实验目的的实验方案。第二,提交方案设计说明书。方案设计说明书中不仅要包括实验的目的和意义、所选择的实验器材,还要包括详细的实验内容,即绘制出相应的电气控制原理图和液压传动系统原理图,并设计出电路搭接和回路搭接实验的详细步骤。所提交的实验方案必须经实验老师的审核后方可开始实验。第三,模拟和实验。因实验过程中涉及到PLC控制程序编写,为避免由于程序错误造成液压控制系统硬件的损坏,在实验过程中首先要进行的是运用S7-200软件进行编程和模拟,在模拟过程中发现错误及时调整,程序模拟正确后方可搭接液压控制和传动系统。选择合适的液压元件和电气控制元件,根据设计的系统原理图搭接液压系统的液压回路和控制电路。通电之前须经实验老师检查,以免因电路连接错误而烧坏电气元件。第四,编写实验报告。在完成某一液压控制系统的回路和电气控制设计、系统组装、系统调试和结果分析后,学生要编写这一综合性实验的实验报告,格式参考课程设计的说明书。
4 综合性设计性实验的效果分析
通过综合性设计性实验使得学生的动手实践能力和理论创新能力都有了很大的提高,并加强了多课程体系的融合。首先,提高了学生查阅资料的能力。在实验的设计和准备阶段,学生需要查阅大量的资料,通过借助多种工具查阅国内外最新的科技文献,提高了学生主动学习的能力和查找资料的能力。针对所查阅的资料进行系统的分析和研究,不仅学有所用,更拓宽了学生的知识面。其次,提高了学生主动学习和自主实验的能力。学生在拿到实验任务书之后就要确定实验方案,设计实验内容。实验形式和内容不受约束,学生可以大胆设想,充分发挥专业所长和个人想象力,对制定的实验方案进行反复推敲,对编制的程序严格模拟,在实验过程中发现错误及时修正,直至达到实验目的和要求。在整个实验过程中,教师只起到监督和检查的作用,完全依靠学生的自觉性和主动学习的态度,充分锻炼了学生自主实验的能力。再次,提高了学生科学研究的能力。综合性设计性实验要求学生自己动手完成实验中的各个环节,并能对自己的实验结果进行分析,很好地展现了学生的想象力、观察力、创新思维、独立思考和逻辑判断能力,这些正是当前研究型人才所必须具备的素养。最后,提高了学生创新的能力。传统的实验教学过程中,学生大多是依据实验指导书中的方法和步骤按部就班地做,缺乏思考和创新的机会。而现在采用综合性设计性实验教学模式,给了学生充分的思考和想象的空间,更有助于学生创新思维的形成。学生与学生之间,学生与教师之间可以随时进行交流和讨论,及时解决实验过程中遇到的难题,将学生的学习形式由被动改为主动,不仅锻炼了学生的创新能力,更让学生充分体会到了学习研究的乐趣和学有所用的成就感。
5 结论
通过改进后的综合性设计性实验,不仅让学生自己设计实验回路,还让学生动手搭建回路控制系统,使原有被动、按部就班的“看”实验变成学生主动设计、解决现实问题与实践环节结合的“做”实验。通过多学科的综合运用,有效地将液压传动和PLC控制技术的理论知识与实践结合了起来。新实验项目的开发,有利于提高学生学习的兴趣及积极性,激发学生思考问题、分析问题、解决问题的能力,为社会培养出所需要的学科交叉的综合型人才,可以更好的满足社会发展的需要。
关键词: 职业能力;微观课程设计;项目导向法;七步教学法
Key words: vocational ability;microscopic course design;project oriented method;seven-step teaching method
0引言
近年来,高等职业教育的教学改革发展迅速,尽管“任务驱动,项目导向”的教学模式得到了众多职业教育院校的认可,但如何具体落实到教学培养的环节中呢?本文从微观课程设计这个侧面提出了一点方法和建议。主要以我院数控设备维护与应用专业开设的《液压与气动》课程为例,从微观层面上进行的课程学习资源与教学模式的设计开发,灵活运用教学方法及手段,从而提升学生的专业能力、方法能力和社会能力,锻炼他们的综合素质,提升就业竞争力。
1职业能力及其对课程设计的要求
职业能力包括专业知识技能,正确的行为方式,对工作和企业的责任心,遵守纪律、诚实守信和乐于助人的品质。目前,按照世界职教界比较一致的分类,职业能力可分为三大部分,即专业能力、方法能力和社会能力。
职业能力是知识与工作任务的联系,纯粹的知识不是职业能力,纯粹的工作任务也不是职业能力,只有当知识与工作任务相结合,个体能富有智慧地完成工作任务时,才能说他具备了职业能力。这就要求在高职课程中,打破以往仅仅关注“知识点”的观念,引入结构观念,不仅要关注让学生获得哪些职业知识,更要关注让学生以什么结构来获得这些知识。课程设计任务是要在知识与任务之间建立联系,以职业情境中的实际问题为中心,以知识与行动的产生式表征方式来组织课程内容,强调引导学生在完成工作任务的过程中主动建构理论知识和实践技能,从而有利于培养和提升学生的职业能力。
2围绕职业能力创新微观课程设计——以《液压与气动》为例
2.1 从课程定位看学生所需的能力《液压与气动》的课程性质是“数控设备应用与维护专业”的一门主干专业课,也是一门能直接用于工程实际技术学科。本课程在培养专业所需数控设备调试及维护相关知识和技能起核心作用。它的前导课程有机械制图,数控机床结构与维护,机加工实习。后续课程有数控机床故障诊断与维护,电机、泵、阀的拆装与维修实训,课程设计,顶岗实习与毕业设计。
课程的目标根据人才培养方案的要求,分为知识目标、能力目标和素质目标三类。本课程教学对专业目标培养的作用在于:培养学生专业理论和技能;培养学生综合应用能力;培养学生独立解决生产实际问题的能力;对职业关键能力提高起到重要及核心的作用。
培养目标集中在多种能力的培养,从而本课程教学的重点难点显现了:重点为培养学生自主解决生产实际问题的能力。难点为学生综合能力和自主能力的提高。
2.2 职业能力对微观课程设计的要求如何解决这些难点和重点,根本上就是培养学生的三个能力,即知识能力、方法能力和社会能力。从微观课程设计来说,就是要针对课程特色,结合生产实际,充分利用实验室条件,应用行动导向教学法激发学生,应用项目及任务引导学生培养他们的自主解决问题的能力。借鉴德国职业教育的工作任务导向(项目导向)法,运用七步教学法进行教学模式与教学方法改革,激发学生的学习兴趣、提高学习的主动性、培养学生的团队合作精神和独立工作能力,突出教、学、做一体化。
3实施案例——《典型气动系统》案例实施过程及分析
3.1 本案例教学内容本案例选自侯会喜主编的北京理工大学出版社出版的《液压与气动技术》第12章第6节及知识扩展的内容,是这一个学习单元的最后一块内容,是对前面所学的内容得以巩固和应用,是一堂实践操作课。教材中与本节课对应的实例由于比较单一,虽然也能让学生掌握典型气动系统的分析方法,但是全理论的讲述很难让学生对所学过的知识融会贯通,只是被动的听,被动的记录。所以本案例的学习引入七步教学法,让学生自己搜集资料、设计系统并进行验证。通过学习,让学生掌握典型气动系统的分析及设计方法,举一反三,为以后的课程设计打好基础。
3.2 学生情况分析参加本案例学习的是我校二年级第二学期的数控设备应用及维护专业的学生,专业基础知识已扎实;专业技能已经具备一定水平,但有待提高;学生的综合素质和自主学习并完成任务的能力需提高。学生正走向专业能力自我构建的“成熟期”。
第二学年的后半学期,主动性强,对知识的渴求欲望高;处理实际问题的应变能力有待培养;协作组织等关键能力正在构建。学生正走向关键能力自我构建的“成熟期”。
3.3 教学目标确定基于学生的这些特点结合教材内容,首先要营造平等、宽松的教学氛围,设法激发起学生的学习兴趣,把理论性较强的课本知识形象化、生动化,引导学生探究学习并把各科知识进行融会贯通。只有对授课对象也就是学生的知识结构、心理特征进行分析、掌握,才能制定出切合实际的教学目标和教学重点。根据课程标准的要求,结合学生特点,将教学目标定为认知目标,技能目标,情感目标三个方面。
认知目标:①使用气动系统的安全注意事项。②气动系统的分析方法。
技能目标:①能认识常见气动元器件,了解其特性,并合理选用。②能正确分析并设计气动控制系统回路图。③系统布局合理。④能正确连接回路,连接正确、可靠。
情感目标:①通过本节课的学习,让学生体验团队协作的力量,从而能培养学生团队合作的意识。②通过完成气动系统的搭建,让学生体验成功的喜悦。并养成耐心细致的工作作风和严谨务实、严肃认真的工作态度。
3.4 教法设计主要采用直观演示和启发式教学方法,通过实例-创设问题情境-提出问题-探究设计-实践应用-归纳总结等环节,体现“教为主导,学为主体”的教学原则。采取的方法为七步教学法。
3.5 学法指导教师的教是为了不教而教,这要求教师在授课中不仅要让学生听懂、学会,还要指导他们的学习方法,不能让学生离开老师这根拐棍就不会走路了,必须学会自主学习。
在本案例的讲授中要引导学生主动参与,积极探究,善于思考,协作学习,从而提高学生分析问题,解决问题的能力。形成主动探究和协作学习的良好学习习惯。
3.6 教学过程课前一周布置的准备任务:
①复习上2次课内容(气动元件、气动回路的内容),对本案例要用到的气动元器件及回路有相应认识。
②借阅相关资料。主要来自于图书馆与网络。
根据本案例的教学目标及教学形式,组织的整个教学过程一共分为9个环节,除了第一个环节和最后一个环节以外全部用七步教学法的模式进行:检查课前任务,导入课题——分组并布置工作任务(设计并在工作台上模拟实现公共汽车车门的气压控制)——确定目标(构建电气或气动回路)——收集信息——确定方案——实施(绘制回路图并进行实物连接)——检查——整理演示——结束语。
4教学效果分析
从授课实践来看,教学流程清晰、任务明确,七步教学法可操作性强,且课堂气氛活跃,学生的兴趣调动比较高,所有的学生都按照老师的任务去操作,并成功率较高。学生对这种教学持相当肯定的态度,认为这种方法对于学生学习主动性的培养有很大帮助,小组教学,小组讨论可以集大家的智慧于一体来解决问题,思维不会进入瓶颈,很开阔,很喜欢这种教学。
从能力培养来看,小组教学锻炼了学生的团队合作能力;团队合作提高了学习效率,激发了学生学习兴趣;锻炼了学生动手操作,解决问题的能力;锻炼了学生搜集信息,自我学习的能力;锻炼了学生与人交流,与人合作的能力。
5缺憾与建议
在课程实施过程中,由于实验室设备台套数的限制,比较适应小班教学;若是合班课程,每组人数过多,有部分学生的主动性不能充分调动,不能实现“人人参与”。针对这种情况,作者提出以下改进的建议。
5.1 分组时,若每次任务的分工都一样,会导致有的学生产生依赖思想,独立学习能力下降。故每次课程将分组有意打乱,分工也每次不同,使学生体会每个角色的作用。
5.2 合班教学人数较多,教师一人很难对所有学生都能兼顾。故在学生中招聘了学生助教若干名,由班级中学习积极性较高的同学或是高年级同学担任。由学生助教担任作业检查、讨论指导和巡视的工作。学生助教和教师合作,很容易控制住教学的节奏,而且学生对助教的接受性更高,更利于展开讨论。同时对担任助教的学生能力也是极好的培养。教师角色更多的体现为教学的组织者和管理者。
5.3 课堂教学与课后作业相结合。多种类的课后作业作为课堂教学的补足,能很好的弥补设备台套数的补足。课后作业有传统的答题,小组读书笔记,实验台实物搭建以及虚拟拆装等等。给学生分配好学生助教,定期参加助教组织的学习小组,讨论问题,解决问题。
参考文献:
[1]姜大源.工作过程导向的高职课程开发探索与实践———国家示范性高等职业院校课程开发案例汇编[M].北京:高等教育出版社,2008.
二、主讲教师
本课程采用按章节由在专业方向和研究领域有专长的教师担任的方法。改革的初衷是车辆工程专业的教师学员结构合理不同教师的研究方向以及科研领域各有不同对汽车的某系统有长期的、深入的研究,而且掌握专门的研究方法了解学术前沿。尤其是部分教师掌握了现代设计方法和手段例如三维设计、有限元分析、汽车CAE方法等对机电液一体化有着较丰富的经验。由这样的教师担任其所熟悉的系统的主讲河以充分发挥其特长更容易将科研与教学结合到一起,还可以将课程设计题目和教师科研课题结合起来使学生获益更多。
实施过程中,精心选择了8位主讲教师。他们大多有着丰富的教学和实践经验具有较高的职称和学历在汽车相关部分有着较深入的研究。讲课全程进行录音录像,主讲教师尽职尽责,充分备课从真讲课悉心指导。这种形式赴学生认识了更多的专业教师颇略了不同教师的教学风格,汲取了丰富的知识得到了学生普遍欢迎。
三、外聘专家
课程组在重要章节聘请企业技术骨干或专家举行讲座或设计技术指导,经过与我省专业生产企业和设计研究院等单位广泛接触初步选定了四个单位的专家他们分别在汽车总体设计及总布置、汽车离合器产品开发与生产、汽车变速器产品设计开发、汽车驱动桥设计与制造等领域有着多年的工作经历。当然,这个环节的实施,需要大量的前期准备工作投入包括专家联系、日程安排、接送、讲座内容设计等。专家讲座让学生一方面了解到了实际的企业研发过程、手段和方法,了解在设计过程中需要格外注意的问题学习专家的设计经验;另一方面也了解了行业现状,企业对人才能力、知识结构的需求,认识到了自己的不足,促使其更加努力。不同的讲解角度和新颖的内容,极大地吸引了学生的注意力提高了学习效果。
四、课程设计
1.分组。通过广泛征询教师和同学的意见课程组研究决定本课程的课程设计分组进行仿照专业企业新产品开发项目小组的形式进行。每一个项目组内对于一个给定的项目要求分工明确。即任务分析、调研、资料查阅、设计、分析、绘图、答辩、设计资料整理等工作由项目小组长指定或抽签确定但要保证每个同学在8个项目的工作过程中都从事过不同的工作。项目小组成员按照班级宿舍自然形成海个宿舍自成一组这样便于小组成员之间的讨论、工作协同和教师分散指导。
2.设计任务。以我国市场上常见的几种汽车产品整车布置及底盘系统的设计开发为目标,按照汽车总体需求及总布置、离合器、机械式变速器、万向传动装置、驱动桥、悬架系统、转向系、制动系共8个设计题目进行最终形成一个相对完整的汽车底盘系统设计。考虑到结构的差别、用途上的差别等因素,实施过程中选取了6类汽车进行设计分别是:轻型货车、中型货车、重型货车、城市公交车、公路长途客车和中级轿车。每一部分的题目还要结合主讲教师的具体要求,比如CAE应用,电子控制系统应用、液压系统应用等内容。每一个项目完成进行集中答辩胺照小组进行,一人负责陈述全体成员接受质询。需要指出的是,为了锻炼学生的表达能力,规定每一名同学至少进行过一次答辩陈述和讲解过程。
五、考核方式
1.汽车设计课程的考核方式开卷考试+平时成绩。分值比例为:各主讲教师根据课堂表现及出勤情况给出平时成绩最后求平均值期末开卷考试成绩。学生打分及教师给出的平时成绩由5级分制转为百分制。
2.汽车设计课程设计考核方式。考核内容和形式主要包括戈1)组长主要针对成员参加资料查阅、小组方案讨论、设计过程、参与程度等环节给出每成员的成绩(按照A日CO四个等级给出)。(2)各主讲教师据本组总体情况给出本组的基本分数,结合教学指导过程和学生出勤情况、汇报效果等依次确定每个人的成绩。(3)课程设计成果和答辩成绩。课程设计最后完成所有材料的系统整理,完成整车的系统设计、计算和资料整理,撰写设计说明书装订成册,整理设计图纸并最终答辩。
随着汽车技术的发展,它不仅将机械、电子、液压、材料、软件工程等多种成熟技术应用于汽车开发中,同时,还将这些技术柔和在一起,形成具有自身特点的新兴技术。特别是电子技术在汽车技术中的大量应用,使得电子设备在整车制造成本所占比例达到30%以上。因此,在汽车的设计中,往往需要涉及到电子、软件工程等一些非机械工程学科的领域。这就对高等学校汽车设计教学提出了更高要求,传统的教学内容和模式已显落后趋势。本文在阐述汽车设计课程的特征的基础上,分析了目前汽车设计教学存在的问题,在此基础上提出了汽车设计教学的改进方法,并进行了相关教学实践。
一、课程内容及特征
传统的汽车设计课程教学分为理论授和课程设计。理论授课一般在50~60学时。主要介绍汽车整车设计及底盘各总成设计所需的基本知识,包括汽车总体设计、离合器、变速器、万向传动轴、驱动桥、悬架、转向系和制动系等各总成设计应满足的要求、结构方案分析、主要参数及零部件载荷的确定、强度计算方法、主要结构元件的分析等。理论教学通常不讲授课程设计的知识内容,通过课程设计补充完善。该课程要求学生必须具备高等数学,工程力学,机械设计、汽车构造、汽车理论等知识。
课程设计一般选择理论教学中一两个相对独立,难度适中的零部件进行机械设计(如钢板弹簧,转向桥等),训练学生的载荷确定、强度分析和绘图等方面的能力。课程设计在教师初步讲解设计、校核方法的基础上,以学生自学为主,教师答疑为辅,在设计过程中不断发现问题。解决问题,训练学生独立设计的能力。
总地说来,汽车设计是汽车专业课程的精髓所在。它综合运用了大学基础课程、专业基础课和专业课,其涉及面广,专业跨度大,授课难度较大。同时,它是将理论知识应用于设计实践的典型课程,对教师的设计经验也提出较高的要求。
二、课程教学目前存在的问题
1.教学内容陈旧
汽车设计的对象主要是传统的零部件。而随着汽车技术的发展,很多新型的结构、零部件甚至总成在实际中已得到大量应用,而汽车设计课程在新技术方面所涉及到的内容较少。比如,变速器设计主要是针对传统的手动变速器。而目前自动变速器在车辆上得到大量的应用。在美国和日本,自动变速器车辆已经占到了90%以上,在我国也将达到50%。在这样的技术背景下,汽车设计课程在变速器设计部分关于自动变速器的设计内容非常有限,更谈不液力变矩器、湿式多片离合器、行星齿轮等关键零部件的设计。而这些内容又是目前的变速器生产企业进行技术改革和创新所急需的掌握的技术。
2.设计思想单一,与实际脱节
汽车设计课程的主要是将载荷确定,强度计算,校核的传统静态机械设计方法应用到汽车零部件上,机械类课程安排较多。而目前汽车设计所考虑的因素越来越多,除了强度寿命,还有法规标准、小型轻量化、NVH等等,这都需要在设计阶段综合考虑。因此,汽车设计越来越趋向于动态设计、一体化综合设计的方向。而目前汽车设计课程的内容和方法还不具备这种设计思路。这就造成教学与实际的脱节,使得学生在实际的工作中,设计知识单一,往往单纯从机械设计的角度思考零部件乃至整车的设计,与现代汽车设计理念存在较大的偏差,需要较长的时间来适应工作。
3.专业跨度大,授课难度大
目前的汽车设计虽然主要是以零部件的机械设计为主,但各个零部件之间的要求、结构和工况都存在着较大的差异。这就要求教师熟悉汽车构造、汽车理论和机械设计方法。如果考虑到机电一体化设计,还需要教师具有汽车软件工程、电子技术等方面的知识,要求非常高,还要起到对本科课程总结和应用的作用。所以汽车设计不仅是专业课程,也是总结提高的课程。其授课难度较大。
4.师资力量有待增强
参与课程设计的教师数量相对较少。一个班一般由2~3名教师进行指导,学生问题较多时,会出现排队答疑的现象,使得没有足够的精力主动检查学生设计进展情况,及时发现设计问题,造成一些共性的问题无法及时纠正。近年来,青年教师参与汽车设计课程设计逐渐增加。青年教师往往学历较高,理论基础深厚,但实践经验相对较少,对实际设计问题理解不深刻,使得课程设计指导与答疑质量受到一定影响,课程设计效果不理想。
三、课程教学改革
1.改进汽车设计内容及其相关课程
(1)增加先进零部件设计
电子稳定系统、自动变速器、整车网络系统等技术应经被广泛应用到当今的汽车上。汽车设计课程的教学不应该仅仅拘泥于教材的内容,还需要适当增加一些现代汽车上应用较为普遍又相对先进零部件设计方法。
(2)增加法规标准相关内容
在教学中,还应强调法规标准对设计的约束作用。在实际的汽车开发中,法规标准是第一要素,如果不满足要求,就会造成在量产阶段变更设计甚至无法上市的后果。从目前的教学效果来看,学生在法规标准方面的概念较弱。可适当增加涉及安全(制动、操纵稳定性、灯光等)、环境要求以及经济性和排放等方面重要标准及法规内容。
(3)改进方式
①在不增加课时的前提下,压缩一些传统内容的授课时间,增加新技术相关内容。
②学生课外自学,完成课程作业。
③在自学的基础上,以课堂讨论、教师答疑、学生讲课等互动方式完成增补内容教学。
④对相关课程(如《汽车构造》、《汽车电器》等课程)加强现代汽车技术的内容,增加法规标准等课程内容。
2.课程设计改革
课程设计的目的是使学生在实际的设计过程中,掌握设计方法,理会和理解汽车设计思想。由于课程设计的时间相对紧张,为了让学生有充分的时间进行学习、消化和创新,可适当减少课程设计的题目,提高难度。要求学生完成包括方案分析、参数的设计计算、绘制零件图和总装图以及灵活运用手册、标准、规范和经验数据等设计资料,鼓励学生采取不同的设计方法。
3.教学方式改革
“实践是检验真理的唯一标准”。这句名言在《液压与气动》课程的理论与实践相结合中体现更为突出。《液压与气动》课程是高职院校机械类专业和机电一体化专业学生必须掌握的技术基础课目,具有很强的实践性。有效地利用实验设备,增强学生理解能力,大大提高教学效果。
我校有“液压系统压力形成原理”实验台、“液压元件性能测试”实验台,这些只是做基础部分实验用,而未改装的QCS014拆装式液压系统教学实验台,有一定的局限性。学生对液压回路及其元件实际应用方面的知识只能通过老师在课堂上传授或多媒体课件学习,学习起来还是比较抽象也不容易掌握,使部分学生对该课程的内容缺乏感性认识,达不到理想的效果,也降低了学习的兴趣。
为了适应高职高专教育的现代化水平,陕西国防工业职业技术学院,机电学院对QCS014拆装式液压系统教学实验台进行了改造,改造后的实验台除了可以进行常规的液压基本控制回路实验实训外,还可以进行液压回路课程设计、毕业设计、以及利用可编程控制器(PLC)进行液压系统控制及中级工的培训等。是全液压控制、继电器控制液压部分动作和用PLC控制液压部分动作完美结合的典型实验设备。
该实验台采用的是中压系列液压元件和快速接头。通过该实验台,学生不但可以根据需要快速搭建成各种手动控制、半自动控制及全自动控制的液压回路或液压系统。而且还可以独立地进行实验实训科目设计、实训操作、安装、调试、故障排除、编制控制程序等。这样使学生得到理想的综合训练,较好地满足了当前职业教育和素质教育的要求,学生得到最大的收获。
1 QCS014拆装式液压系统教学实验台应用实例
下面通过两个实例说明QCS014拆装式液压系统教学实验台在液压传动实验、实训教学环节中的应用。
1.1 液压回路的设计、安装与调试 在实验实训教学中,一般由教师给学生提出实验和实训科目的内容、要求,提供实验实训设备、液压元件、电气元件、电脑与软件等。学生可根据所学的相关的理论知识,自己拟定实验实训方案,实验实训步骤,独立操作,安装调试或测试,及时解决操作过程中出现的问题。
安装液压元件:定量叶片泵1台,单杆液压缸2台, Y型溢流阀1台,调速阀2台,三位四通电磁换向阀2台,油箱1台,油管及管接头多个。
要求:用这些液压元件组成一个可以实现“A缸进B缸进A缸退B缸退停止”顺序动作的液压传动系统。
实验实训步骤如下:①画出液压系统的工作原理图,如图1。②分析运动过程,并作出电磁铁动作顺序表,如表1。
a.A缸前进时,1YA通电,油液经换向阀4的左端、调速阀6进入A缸左腔,活塞向右移动;回油经换向阀4直接回油箱,此时活塞运动速度由调速阀6调节,完成A缸的进给动作。b.B缸前进时,1YA继续保持通电,3YA通电,油液经换向阀5的左端、调速阀7进入B缸左腔,活塞向右移动;回油经换向阀5直接回油箱,此时活塞运动速度由调速阀7调节,完成B缸的进给动作。c.A缸退回时,1YA断电,2YA通电,3YA继续保持通电,油液经换向阀4的右端进入A缸右腔,活塞向左移动;回油经调速阀6中的单向阀,经换向阀4流回油箱,完成A缸的退回动作。d.B缸退回时,1YA、3YA断电,4YA通电,2YA继续保持通电,油液经换向阀5的右端进入B缸右腔,活塞向左移动;回油经调速阀7中的单向阀,经换向阀5流回油箱,完成B缸的退回动作。e.B缸退回到位停止,此时1YA、2YA、3YA、4YA均断电。③根据工作原理图,选择液压元件,在液压实验台上连接好回路。④开机调试,调节调速阀的手柄,观察液压缸的速度变化,做好记录。⑤实验实训完毕,拆卸回路,将元件清理并归位。
通过本实验实训项目,使学生进一步了解液压元件的结构、工作原理及性能特点以及所起的作用和如何正确合理选用,还能提高学生对液压回路的设计、组装、调试等技能和实际动手能力。
1.2 用PLC控制液压系统并设计、安装、调试 在此类实验实训中,教师给出控制内容及要求,提供安装设备,由学生根据所学的液压及PLC理论知识,自己拟定方案,步骤,设计液压回路,在欧姆龙软件中设计梯形图,独立操作,发现问题学生自己研究解决。
现有设备:电脑1台,装有可编程控制器的QCS014设备1台,定量叶片油泵1台,单杆液压缸1台,溢流阀1台,节流阀1台,三位四通电磁换向阀1台,两位两通电磁换向阀1台,油箱1台,油管及管接头多个,接近开关5个,数根导线。
要求:用这些元件组成一个用PLC控制实现“快进工进快进工进快退原位停止”液压传动系统。
具体实验实训步骤如下:①画出该系统的工作原理图,如图2。②分析运动过程,并作出电磁铁动作顺序表,如表2。
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a.快进时:由启动按钮SB2给电,1YA、3YA通电,油液经换向阀4的左端进入液压缸5的左腔,活塞右移;回油经换向阀4、7流回油箱,实现第一次快进。b.工进时:当活塞杆运动到接近开关SQ2时,使3YA断电,1YA继续保持通电,油液经换向阀4的左端进入液压缸5的左腔,活塞继续右移;回油经换向阀4、节流阀6流回油箱,实现第一次工进,工进速度由节流阀6调节。c.快进时:当活塞杆运动到接近开关SQ3时,1YA继续保持通电、3YA通电,油液经换向阀4的左端进入液压缸5的左腔,活塞继续右移;回油经换向阀4、7流回油箱,实现第二次快进。d.工进时:当活塞杆运动到接近开关SQ4时,使3YA断电,1YA继续保持通电,油液经换向阀4的左端进入液压缸5的左腔,活塞继续右移;回油经换向阀4、节流阀6流回油箱,实现第二次工进,工进速度和第一次相同。e.快退时:当活塞杆运动到接近开关SQ5时,1YA断电、2YA、3YA通电,油液经换向阀4的右端进入液压缸5的右腔,活塞左移;回油经换向阀4、7流回油箱,实现快退。f.原位停止:当活塞杆运动到接近开关SQ1时,1YA、2YA、3YA均断电,活塞运动停止。③绘制出PLC梯形图并附输入、输出地址(I/O)分配列表,如图3及表3。④根据液压系统工作原理图,选择液压元件,在液压实验台上连接好回路。⑤根据液压系统工作原理图、梯形图及输入、输出地址(I/O)分配列表,选择接近开关和导线,在液压实验台上连接好电路。⑥开机调试,调节节流阀的手柄,观察液压缸的工进速度,做好记录。⑦实验实习完毕,拆卸回路,拆卸电路,将元件清理并归位。
通过本实验及实训科目使学生进一步了解液压元件的结构、工作原理及性能特点以及所起的作用和如何正确合理选用;了解欧姆龙软件环境,掌握梯形图的制作及输入、输出地址(I/O)分配;了解接近开关的工作原理及应用并掌握电路中的线路连接方式。通过学生对液压回路的设计、组装、调试及欧姆龙软件的应用等技能提高实际动手能力。
2 总结及QCS014拆装式液压系统教学实验台的发展前景
液压教学不只是单纯教授学生理论知识,更多应该加强训练、提高学生自学能力、设计创新能力、以及实事求是的科学态度,充分锻炼学生实际动手能力。通过实验实训,不仅可以加强对液压理论知识方面的理解,而且也能掌握先进的控制技术,培养学生在机液电一体化综合控制等方面的综合能力。QCS014拆装式液压系统教学实验台综合性能比较强,在实践教学中有着良好的应用前景。
2.1 总结 本论文主要完成了以下方面的工作:①阐述了QCS014拆装式液压系统教学实验台在实践教学中的重要作用。②用举例说明法阐述了在该试验台上完成液压回路的设计、电磁铁动作顺序表、安装、调试的全过程。③用举例法阐述了根据液压系统和电气系统的控制要求,设计液压回路;用可编程控制器建立输入、输出地址分配表并设计绘制梯形图;安装元件、连接导线、调试观察结果。④总结了学生在实践学习中收获,体现了实实在在良好的教学效果,使学生对《液压与气动》课程从朦胧到清晰的全过程。
2.2 QCS014拆装式液压系统教学实验台应用前景 以上是液压基本元件以及PLC控制在该实验台上的应用,也基本满足了液压教学的要求,然而,该实验台的功能完善性方面还有待进一步的发展,还有很多的研究工作需要进一步的探索。①模拟量元件的应用。在该实验台上可以增加一些带有模拟量的元件,应用这些比例阀设计回路并且与PLC结合,紧贴技术发展要求。②插装阀和叠加法的应用。该实验台有着很大的发展空间,选用插装阀和叠加阀,是该实验台控制方式更多样化,科学化、先进化。③液压系统故障设置的开发。能在该实验台上开发“液压系统故障设置”功能,可以模拟实际工程中出现的常见液压故障,以便液压专业的学生在学习《液压系统故障分析与排除》课程中学习更方便,更实际,更便于学生在将来的工作中学以致用,对液压系统中的出现故障,进行排除。
总之,该实验台经过第一次改装后,增加了PLC控制,使QCS014拆装式液压系统教学实验台的发展取得了一定的进展,但随着科技的不断进步,该实验台也将不断的融入新的元素,使该实验台的功能逐步完善化,更好的为液压实践教学服务,培养优秀的液压技术人才。
参考文献:
《机械基础》课程是机械类专业的必修的一门专业基础课,要求学生在“了解常用金属材料的性能,熟悉常见机构和通用机械零件的主要参数和工作原理”层面上学会机械零件的设计。教师在确定教学内容时,应根据学生今后从事的就业岗位,按照实用性原则确定课程的教学内容,以“用得上、学得进”为原则,尽量做到“收缩面,加强点”。如:增加实用性较强的金属材料部分,保持常用机构与机械零件部分基本不变;根据学生掌握知识的实际情况,坚持“够用为度”的原则,尽量选择难易适中符合生产实际的知识进行讲授;删除机械基础的工程力学部分及机械零件中与其相关的计算等学生普遍感到抽象难懂的部分。这样,经过教师的不断精简,现在的机械基础课程中的“常用金属材料”和“常见机构与机械零件”等两部分内容不是简单组合,而是“融为一体”,其内容更贴切地符合当前高职教学的要求,有利于提高教学效率和教学效果,有助于创新学生的思维。
二、灵活运用,创新教学方法
《机械基础》对于学生来说是一门实用性、实践性和应用性很强的课程,由于学生缺乏对实际生产的认知,因此教师在教学时,要注意启发学生积极思维,创新教学方法。
1.采用讲授——现场参观——总结实践。教师在讲授新课前在课堂上对课题的主要内容及所涉及实物进行“课题简述”,教师应设计一些富于启发学生学习兴趣和创新学生思维的问题,让学生带着问题到相关企业进行现场参观,通过观察机器零部件的构造、外形,使学生形成感性的印象和初步的认知。同时,教师或聘请企业的技术人员再结合现场实例,利用多媒体课件或相关挂图对该零部件的工作原理进行系统详细的讲解和总结,这样学生就通过实践——认知——讲授等循环反复地认知过程,使学生对机械基础的一些抽象枯燥的理论知识融会贯通,取得良好的教学效果。例如,在液压传动、齿轮传动等教学中,若以看不到内部结构的实物进行教学,学生不易理解。而到现场利用拆开实物进行示教讲解,学生可直接观察设备的内部结构和零部件动作过程,从而很容易掌握液压、齿轮的构造及工作原理。
2.巧用类比教学策略,帮助学生理解概念,掌握规律,培养学生分析问题、解决问题的能力。对于一些新旧知识相关联的内容,教师可以以通俗的语言对后面所学的知识与前面所学的内容进行类比学习,从而提高学生对新知识的理解能力。如学完直齿圆柱齿轮传动以后,教师引导学生用类比法学习斜齿圆柱齿轮,学生通过对比学习,达到举一反三的目的,极大地提高学生的学习积极性。
3.充分发挥师生双方的主观能动作用,创设情境,创新学生思维。在教学过程中,充分利用头脑风暴法、卡片法、小组工作法、项目教学法等形式多样的教学方式,有针对性地重点施教、因材施教,从而有利于激发学生学习的积极性,提高分析问题和解决问题的能力,为学习后续专业课程奠定扎实的基础。
三、采取多媒体教学手段,激发学生的学习热情
由于机械基础课程的理论知识比较深奥和抽象,学生对机械构造的奇妙世界充满了好奇,但由于对机械的感性认识较少,如果单靠黑板讲解,学生往往难以理解和掌握,因此教师在上课时可以充分利用现代化的教学手段和一些机械模型、教具挂图以及制作生动有趣的多媒体课件,通过直观、形象、生动鲜活的方式展示出来,进一步地激发学生的求知欲望,提高学生的学习热情。例如教师在讲解曲柄摇杆机构中曲柄和连杆的两次共线运动情况时,教师可以通过多媒体动画演示,证明曲柄存在的条件、死点位置、急回特性等问题,使学生感受非常直观。在讲解齿轮泵的工作原理时,利用多媒体课件的动画效果可将齿轮泵工作过程清晰地表现出来,使学生能够仔细观察到齿轮泵密封容积的形成及密封容积的变化。通过多媒体课件演示可以形象生动地启发学生的积极思维,激发学生的学习热情。
根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》,国家教育部提出,对我国部分高校,特别是2000年以后升本的高校应向应用型本科高校转型,以适应高等职业教育的发展。然而,在长期传统高等教育发展模式下,转型需要从结构到形态、从形式到内涵、从宏观到微观的整体性位移与变革。需要各专业的相关课程,特别是专业类课程进行调整和变革来充实本专业应用型转型的内涵。笔者所在高校即为一所应用型本科转型高校,对所教授的《机电一体化系统设计》课程进行了一些改革和调整,努力提高学生解决工业现场实际问题的能力,满足企业工程师岗位要求。具体改革内容主要包括以下几个方面。
1当前教学中存在的问题
机电一化系统设计课程是机械电子工程、机械设计制造及自动化专业的一门重要专业课、综合课,通过本课程的学习将学生所学理论知识转化为实际应用,构建起一座理论和实际间联系的桥梁。然而,在当前的教学过程中却存在着一些明显不足和缺陷,不适合应用型本科培养目标。(1)课程教学内容滞后当前应用技术;(2)课程章节相对独立、内在联系不足;(3)课程教学方式和手段不适合应用型人才培养需求;(4)理论教学和实践教学独立进行。
2改革措施和方法
2.1课程教学内容的优化
机电一体化系统设计作为一门新兴的课程,具有明显的时代特征。随着计算机技术的快速发展,新型机电一体化产品研发成功后,很快就得到普及应用。而目前机电一体化教材中的案例依然是十几年前的数控机床和传统的机器人等,学生在学习的时候往往感觉知识陈旧,与当前实际应用脱节。因此,笔者在讲授过程中部分地淘汰掉这些陈旧案例,引入当前企业中产品型号。例如,采用多轴联动机床代替传统机床;在讲授机床导轨时加入倾斜导轨与平导轨之间的比较;引入目前热门的四轴飞行器和3D打印机等案例。通过新型案例的引入,调动了学生学习积极性,拉近了课程与企业之间的联系。
3改进教学方法
针对机电一体系统设计课程,如何使学生通过这门课程的学习逐步到达企业对机电工程师的岗位要求呢?最直接、有效的办法就是将企业中的典型应用项目搬到教学中来。项目式教学,又叫任务驱动式教学,是实施探究式教学模式的一种教学方式。在传统教学方式中,往往以课堂理论教学为主,课后作业也是理论计算或理论设计。虽然,学生掌握了扎实的理论基础,但面对实际系统设计时,总是感觉无从下手。机电一体化系统设计是一门实践应用和理论知识同等重要的课程,传统的教学方式就显得有失偏颇。因此,在教学过程中,采用了项目式教学方法,蕴理论知识于项目实例中。例如,机械传动部件设计一章,主要讲解各种机械传动系统的选择、设计及其对机电一体化产品的影响等。在本章中采用了两个项目实例:数控机床传动系统设计和无碳小车设计(全国大学生工程训练大赛题目)。在讲解项目设计过程中介绍各种传动系统的特点、效率,齿轮、丝杠等结构的间隙调整及其对数控系统动态特性和无碳小车运行轨迹的影响等。学生在学习过程中既掌握了基础理论,又明白了产品设计中是如何进行机械系统设计的,同时去除了枯燥的理论课学习,提高了学习兴趣。
4实践教学内容的改革
机电一体化系统设计的实践教学主要包括课程实验和课程设计两部分。随着学校应用型本科的转型,加大了对实验室建设的经费投入,课程所需实验设备逐渐齐备和完善。课程实验项目也进行了相应调整,增加了综合性、设计性实验,由原来的单一性、验证性实验,调整为认知性实验、验证性、综合性和设计性实验。在课程讲授初期(一般在第二周),开设了柔性制造系统和数控加工中心方面的认知性实验,对机电一体化系统有一个总体了解;增加了液压系统的PLC控制和伺服电机控制系统设计两个综合性、设计性实验。在实验中务求学生自己设计、自己搭接系统、自己分析数据,以达到最好的教学效果。对于课程设计,先前教学中课程设计与理论教学是分开进行的,课程设计集中在学期的最后一周进行。对此,笔者进行了一些探索,在学期初,就下达课程设计任务书,每组一题,同时,允许学生采用大学生挑战杯和创新设计大赛所设计题目作为课程设计。课程设计贯穿整个学期,随着课程的进行,完成课程设计相关内容,在课程结束时,学生也完成了整个课程设计,并在学期最后一周进行总结,撰写说明书。同时,分组向全班汇报设计过程,接受其他同学和老师的提问与质疑。
5结束语
为了满足提高应用型本科专业学生的综合素质和能力的要求。根据教学过程中出现的问题和不足,近年来对机电一体化系统设计课程的理论与实践教学的改革和实践,取得了较好的教学效果。在今后的教学过程中还将不断探索新的思路、新的方法,以培养出更多更好的创新型和应用型人才。
参考文献:
[1]张健民.机电一体化系统设计[M].第2版.北京:高等教育出版社,2012.
现代学徒制实行企业和学校结合交替式培养的模式,学生具备双重身份:即在学校是学生,在企业是学徒工。依靠企业中的实践与学校职业教育中的理论学习密切结合。每周1~2天在职业学校学习理论知识,4~5天在企业实践学习,理论课与实践课课时之比约为3∶7或2∶8。理论学习时间之短,要求专业课教学必须整合一切教学资源,以学生的专业能力素质和专业技能为本,突出实践性,大胆地创新教学模式。
一、推行实施性教学计划与开放性课程体系的创新
多数专业课实践性较强,抽象概念又多,设备及工艺装备结构复杂。有些内容在课堂上不能很好地表达,教学效果必然差。所以实施性教学计划的创新就是要把教材中实践性强的内容放到实习实验、课程设计中去完成,把抽象的知识由模糊变清晰,这样才能取得事半功倍的效果。例如机电专业,机械基础中的轴的结构可放在车工实习现场中,指导学生动手拆开车床主轴箱,再讲解;拉伸试验可放在实验室结合实验过程和结论,进行现场讲解、分析。
开放性课程体系的创新主要突出开放性。表现在两个方面:一是进行多元化整合课程模式,要求课程间整合形成模块,课程内实现知识、技能、态度整合,整合的突出特征,就是实行理实一体化,而理实一体化整合的有效途径,是课程的项目化。让学生在做中学、学中做;二是积极创设教学情境,注重学科间知识的渗透,使学生所学的知识由简单到复杂,由单一到综合,形成综合职业能力,实现职业能力的递进。例如,机电专业在机械制图测绘综合练习时改变以往测绘减速器,而测绘一副典型模具或车床尾座顶尖。又如金属材料与热处理课程在适当位置插入常用零件如带轮、链轮、齿轮、蜗轮蜗杆等零件的常用材料选择及热处理方法。
二、教学方法与教学手段的创新
现代学徒制要求尽量压缩专业理论课的教学时间,以注重学生的智力发展和创造思维的形成为主。教学方法的改革就是全面推行素质教育,用启发式取代“灌输式”,注重学生能力的培养。对教材的主要内容、重点和难点讲清、讲透,对次要内容略讲或不讲,留给学生自学、思考。
1充分利用现代化教学手段,加大直观教学力度
为进一步提高学生的观察与思维能力,在专业课教学中应广泛应用多媒体技术。例如机械制图中的图样表达方式,利用多媒体使学生能观察到假想剖切、分离、旋转、投影等整个过程。再如液压系统分析,通过多媒体技术可以让学生观察到各控制阀的开启、油液的流动方向、执行元件的动作的全过程。这样既能有效地培养和提高学生的观察思维能力,又能使学生在寓教于乐中学到各种专业的知识和技能。
2讲练结合的教学方法,突出学生的主体性
讲解与练习相结合是专业课教学的有效方法之一。在讲解过程中,精选授课内容,在对重难点讲深、讲透的同时,要着重培养学生分析问题的能力,再让学生自主练习,在实际参与和反复练习中获得知识与技能。比如定轴轮系传动比分析是机械基础课的重点和难点。在分析过程中着重讲清传动比的定义和对公式的理解与运用。难点在于怎样灵活地确定首轮和末轮,再对公式进行相应的转变和运用。那么在教学中得首先分析一种基本形式的定轴轮系例题,然后让学生自主练习一次。再以机械手表中的齿轮传动为例,讨论首轮和末轮的确定,告诉学生其实末轮也可以作为首轮,首轮也可以作为末轮,只要对分析问题有利,可以作适当的假设。然后让学生动手练习,老师巡视,以发现问题并作相应的提示。最后根据学生完成的情况进行讲解、答疑。
3引导与讨论相结合的教学模式
在专业课的教学中,有些内容如果用引导和讨论相结合的教学模式可能会起到更佳的效果,能充分调动学生的主观能动性和创造潜能。例如《机械制造工艺基础》课中的基准选择的内容是该课的重点和难点,它对产品质量、夹具结构及操作加工影响均很大。为培养学生的独立思考能力和创造思维能力,可采用引导和讨论的教学模式进行教学。在讲授基准内容时,先提出以下问题:什么是基准?基准有哪些类型?选择定位基准要考虑选择原则?接着让学生观看基准选择的教学录像片,使学生对选择定位基准有一个直观的认识。然后结合实物、模型进行讲授和课堂讨论,在讲授过程中重点讲解选择原则。然后结合几种不同形状零件,让学生自己分析,选择基准并在课堂上展开讨论。在讨论过程中老师要注意引导、启发和总结。通过课堂讨论使学生能根据不同零件,不同加工方法,灵活地选择不同的定位基准。
三、实践性教学环节的创新
实践性教学环节是向学生传授专业知识和操作技能的重要途径。书本上所学的理论知识要通过实践性教学环节来消化、巩固和提高。创新实践性教学环节主要从以下两方面入手:
1课程设计与专业实习相结合
课程设计与专业实习相结合是在学生进行专业实习前布置有关的课程设计题目。让学生带着问题、带着任务进行实习,这样就能让学生把观察到的、大量的原本是零散、无序的内容,按课程设计的要求清楚地表述出来。而教师在学生实习过程中的作用则是引导学生收集有关资料、数据、参数等,以便实习结束后能结合实际生产情况进行课程设计。这样理论联系实际的课程设计不再是纸上谈兵,而是理实一体化,既充分调动和激发了学生学习兴趣,又让课程设计结合了企业的实际需求,取得了双赢的教学效果。