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中图分类号:G6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)12(b)-0-02
教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见指出:高度重视实践环节,提高学生实践能力。要大力加强实验、实习、实践和毕业设计(论文)等实践教学环节,特别要加强专业实习和毕业实习等重要环节。列入教学计划的各实践教学环节累计学分(学时),人文社会科学类专业一般不应少于总学分(学时)的15%,理工农医类专业一般不应少于总学分(学时)的25%。推进实验内容和实验模式改革和创新,培养学生的实践动手能力、分析问题和解决问题能力。要加强产学研密切合作,拓宽大学生校外实践渠道,与社会、行业以及企事业单位共同建设实习、实践教学基地。要采取各种有力措施,确保学生专业实习和毕业实习的时间和质量,推进教育教学与生产劳动和社会实践的紧密结合[1]。
1 机械类本科毕业设计中就业能力培养的重要性
实施高校青年教师深入企业行动计划,本人有幸到某机械有限公司服务锻炼,期间,为高校人才培养方案的的不断完善,抓紧机会与人事资源部工作人员、新进大学生及技术人员座谈,了解用人单位对大学生的要求,以及毕业生就业初期遇到的实际困难,调研高校办学过程中存在的一些问题,为提高办学质量提供一些建设性意见。其中之一就是加强对机械类本科毕业设计中就业能力的培养。
高等工程教育被誉为工程师的摇篮,高等工程教育是拓宽大学毕业生就业渠道有效措施,其中工程设计与生产实践能力是机械工程师重要的基本工程素质。而实际上工科机械类各专业培养的本科毕业生的基本工程素质离企业生产一线的要求相距甚远,目前工程教育的问题在于工程教育过于理论化,对学术问题过分关注,忽视对工程设计与生产实践的培养。这在机械行业显得尤为突出,当前我国高等工程教育中存在的“面向工程实际”不够、实践教学环节薄弱、人才培养目标定位不够明确、培养口径不适应实际需求、教学内容陈旧、教学方法不够丰富和毕业生就业后适应期过长的问题越发凸显[2]。
机械类毕业设计是对整个大学期间学习的一项综合检验,是与其工作接轨的一个重要纽带,也是本科培养计划的重要组成计划,是完成其专业基本训练,其他教学环节无法代替的步骤,对于机械类学生来说,毕业设计是对所学知识的整体回顾消化并创新的过程,其难度较之其他专业更大,而且与其以后从事工作方向息息相关,因此必须加强机械类本科生毕业设计的科学管理,使其制度化,科学化,从而提高毕业设计的整体质量,更好地培养机械类本科生毕业的就业能力。
2 毕业设计和现代工程教育理念相
结合
现代工程教育理念是集构思、设计、实现和运作为一体的模式,以产品研发到运行的全周期为主线,让学生以主动地联系地实践性地学习工程。从根本来说,工程意识的内涵包含创新意识、实践意识、时代意识、经济意识、社会意识、管理意识和道德意识等许多方面。工程意识是工程师最重要最基本的素质之一,也是当今高等工程教育的薄弱环节之一。现代高等工程教育必须注重加强学生工程意识的培养,使他们能独立思考各种工程问题,抓住复杂多变的实际问题的主要矛盾,具备工程简化能力,以合理经济简便的方式解决实际工程的能力及结合实践自我学习自我完善的能力,培养他们成为合格的高级工程技术人才。
毕业设计可以强化工科学生的工程意识,培养其创新能力,将会对学生知识能力素质的协调发展起到促进作用。毕业设计是本科教学中的综合性训练环节,包括基础理论和专业知识的掌握及应用、计算机应用、计算与绘图、实验仪器设备的操作、文献检索与外文翻译、综合分析与统筹规划、语言表达及书写、答辩口才与协同合作等方面。通过毕业设计可以培养自我获取知识的能力、科研及工程设计的能力、分析问题解决问题的能力,提高学生工程意识、工程实践、创新和图形处理能力。
3 怎样在机械类本科毕业设计中培养就业能力
3.1 提高指导教师的工程意识和能力
处于技术革新前沿的高等工程教育正面临前所未有的机遇和挑战,培养具有创新能力的人才是当今教育界共同的重要命题。因此工科院校在加强基础教育的同时要更多地关注工程教育,而毕业设计在工科院校教育中占有重要的地位,因为毕业设计是培养人才能力的重要环节,可以强化工科学生的工程意识,将会对学生知识、能力、素质的协调发展起到积极的促进作用。
机械类学生的毕业设计需要在和指导教师一起共同完成,教师和学生是主导和主体的关系。对于指导教师而言,要出色地发挥主导作用,除了要有事业心和责任感以外,更重要的是指导教师必须不断提高自身的素质和能力特别是专业设计方面的能力,所以要大力开展科学研究,加强产学研合作,提高毕业设计指导教师的工程意识和能力;对于没有带过毕业设计的青年教师,应该参加机械类毕业班的生产实习,到生产第一线去学习锻炼,接触工程实际,增加实践知识;或者给有经验的教师作毕业设计辅导教师,逐步了解毕业设计的要求和过程;有条件时应当参加团队项目实践工程设计,进一步提高其工程意识和能力[3]。
3.2 机械类毕业设计选题应具有先进性和实用性
在机械类毕业设计选题的过程中,应当力求选出的题目具有先进性和实用性,以利于全面培养学生,满足机械类学生对现代工程设计的需求:根据机械类学生的专业和培养目标,尽可能多地选择工程设计类题目;根据学生的分配去向,选择一些与就业密切相关的题目,这样可提高使学生尽早地开展自己未来从事的工作,缩短工作时的不适应期;拓宽选题渠道,积极地与科研单位、研究机构、企业集团、社会团体开展合作选题,丰富毕业设计题目,增加了题目的实用性;毕业设计领导小组对指导教师提出的毕业设计题目应当严格审查。
毕业设计选题所覆盖的知识面要宽,毕业设计的选题是十分关键的,合适的选题对学生的综合训练有很大的帮助。避免毕业设计题目内容单一,涵盖的知识面狭窄,设计简单工作量不足。因此选题时要涉及较宽的知识面而且要有一定的深度,既要满足教学要求,使学生能综合运用所学的知识解决工程中碰到的实际问题,又要有一定的工程特点,能够理论联系实际。
3.3 从毕业设计质量保障体系各环节加强就业能力的培养
制定毕业设计质量保障体系,全面科学地从选题开题设计答辩各环节加强就业能力的培养,通过各环节质量的监控来提高本科生的就业能力。分析整个过程,选题:应将突出工程教育理念,要求毕业设计内容与工程实际更紧密的结合,使学生的工程意识、创新思维能力、工程实践能力以及图形处理能力得到全面的锻炼和提高。开题过程:机械类学生更强调要阐明其研究的依据与意义、国内外同类研究的概况、课题研究的内容、研究的技术路线以及实施计划等,审查小组通过审阅开题报告,听取学生的开题答辩,对研究的内容方法等进行质疑,并提出建设性意见,进一步完善设计方案。设计过程:在毕业设计具体实施过程中,可以强化工科学生的工程意识,培养其创新能力,将会对学生知识能力素质的协调发展起到积极的促进作用。
通过毕业设计训练环节,可综合性考察基础理论和专业知识的掌握及应用、计算机应用水平、计算与绘图能力、实验设备的操作、文献检索与外文翻译、综合分析能力、语言表达及文字处理能力等。通过毕业设计可以培养自我获取知识的能力、工程设计的能力、分析问题解决问题的能力,提高学生工程意识、创新和图新处理能力[4]。
答辩:答辩小组成员把论文中有阐述不清楚、不确切、不完善之处提出来,让作者当场作出回答,从而就可以检查出其对所论述的问题是否有充分的理解和真正运用。
对选题、开题、设计过程、结题监控很重要,能保证毕业设计的教育质量。 还需要通过毕业设计监控找出存在的问题,并提出改进措施,并且更要注重毕业设计过程加强就业能力的培养,才能构建出合理的毕业设计教育质量体系,才能培养学生成为符合需求的高素质应用型人才。
4 结语
工程学科本科教育的目的是培养具有扎实技术基础、宽广专业知识、综合工程系统能力和良好团队协作能力的工程师。毕业设计是一个在培养人才能力素质方面应该引起高度重视的重要环节,改变以往重理论轻实践,重视个人能力而忽视团队协作,重视专业知识而忽视创新能力培养的教育模式,它是目前国内进行工程类本科教育改革的方向。进一步深化进行工程教育改革,培养社会需求的现代化综合性工程技术人才。
参考文献
[1] 教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见[Z].教高〔2007〕2号,2007-02-17.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)31-0133-02
在科技发展日新月异和学科知识爆炸性发展的背景下,产学研深度结合,创新“校企联合培养”办学模式,既是当前全球高等工程教育的发展潮流,更是应用型本科人才培养的本质要求和有效途径。在我国高等工程教育进入大众化且面临质量提升和内涵建设的关键阶段,按照教育部全面实施“卓越工程师教育培养计划”的总体部署,为了培养大学生的工程实践能力和技术创新能力,既需要形成企业深度参与人才培养的长效机制,更需要学校专业特色与企业行业特点,重构课程体系,完善培养方案和建设教学资源。“卓越计划”班企业学习课程的资源建设和教学组织,既是深化“校企联合培养”办学模式改革的重要载体,更是提高应用型本科人才培养质量的重要抓手。本文以《轴承制造工艺与设备》为例,阐述我校机械类“卓越计划”班企业学习课程开发过程中的一些思考与探索。
一、机械类“卓越计划”培养方案的制订
作为面向社会发展与经济建设开展应用型人才培养的地方本科院校,基于校企联合培养“卓越机械工程师”的需要,我校机械类“卓越计划”专业确立和实施了特色鲜明的“3+1”人才培养模式。其办学思路是:依据“工程形成”的规律,以工程设计能力、工程实践能力和工程创新能力培养为核心,吸收具有企业经验和行业背景的机械专家参与,共同研究制订人才培养方案、构建课程体系、实施培养过程、评价培养质量。所谓“3+1”模式是指:学生在校期间,累计三年时间在校内重点学习基础理论和训练基本技能,累计一年时间深入相关企业强化工程能力和提高工程素养,并依据机械类专业人才知识、能力与素质结构的构成及其形成规律,按校内学习和企业学习两个模块分别制订培养方案。
企业学习模块的设计和教学组织是“卓越计划”成功实施的关键,我校机械类卓越班按照“分阶段、递进式”培养的需要,探索和实践了简称为“三五八”的三阶段企业学习模式。安排在第三学期的企业学习Ⅰ:技能操作岗位学习(0.25年),旨在通过合作企业各个技能操作岗位的见习和实践,体验操作技能的应用和提升,熟悉机械装备的功能应用与结构组成,了解零部件的生产过程与制造工艺等;安排在第五学期的企业学习Ⅱ:技术服务岗位学习(0.25年),旨在通过参与合作企业生产车间或生产线上的工艺编制、设备维护、质量控制等技术服务环节,进一步掌握产品的加工制造工艺,熟悉车间级生产的技术与流程管理,了解产品质量的影响因素及其控制方法等;安排在第八学期的企业学习Ⅲ:产品开发岗位学习(0.5年),旨在通过参与产品改进设计或新品开发项目的系统化过程中进一步提高机械产品的创新设计能力,并在企业和校内导师的联合指导下,拟定毕业设计(论文)课题并完成所有设计和撰写任务。
二、企业学习课程设置与建设的思考
根据教育部“卓越计划”实施的要求与机械类专业人才培养方案的设计,企业学习环节的教学任务完全不同于传统意义上的企业岗位见习和生产实习。除了要真正在操作岗位、技术服务和产品开发岗位上体验、训练和提升技能操作、技术应用的工程实践能力之外,还要系统地培养产品开发和技术创新能力。因此,在企业学习阶段,不仅要提供多种实践岗位和保证足够的实践时间,还要加强知识梳理、技术指导和总结提炼,以便帮助学生更多地体会理论是如何指导实践的,实践是如何加深对理论的理解,理论知识和实践技术的交叉融合又是如何提升工程应用和技术创新能力的。
在累计一年的企业学习中,我校机械类专业“卓越计划”试点班培养方案在三个阶段均分别设置了相应的企业学习课程,这些企业学习课程成绩的获得将和企业学习成效共同构成企业学习阶段所必须修满的学分。在企业学习Ⅰ期间,开设《机械制造装备及应用》、《机械工程相关标准》;在企业学习Ⅱ期间,开设《先进制造技术及应用》、《机械工程项目管理》;在企业学习Ⅲ期间,除了结合产品开发岗位的企业学习做好毕业设计(论文)之外,将紧密结合“卓越计划”实施合作单位的不同特点,开设专业类必修或选修课程。
全面正确地理解企业学习课程的内涵,需要从课程类别、课程内容、开发主体、实施主体、教学组织等维度进行分析。从课程类别看,虽然在一般高校的课程建设项目分类中,它是属于校企合作课程,但又有别于一般在学校实施教学过程的校企合作开发的课程。从开发主体上看,校企合作课程是吸收企业和行业专家参加研讨,但以校内教师主导为主;而企业学习课程的开发应是由校内教师和企业专家共同主持。从课程内容上看,企业学习课程的设置、课程名称的拟定、课程内容的选择等,一定要是在满足“卓越计划”机械类国家标准、学校标准的前提下,根据不同企业学习阶段的目标和要求,并紧密结合“卓越计划”实施合作单位的不同特点,进行知识点的遴选、课程体系的构造和课程资源的建设等。企业学习课程的建设及其教学进程的实施,亦需要校企双方指导教师共同商讨、共同协作完成,既发挥校内导师基础理论较为扎实和教学经验较为丰富的优势,又要发挥企业导师在实际工作经验和实践创新能力方面的优势。在教学模式上,与传统的在校内课堂上实施教学的校企课程不同,企业学习课程更多的是结合生产现场的实际进行讲解,围绕学生正在参与设计制造的零部件、产品对象的资料收集、内容组织、资源建设来教学分析。
三、《轴承制造工艺与设备》的开发实践
按照“卓越计划”的开放式校企合作培养理念及实施要求,我校专门针对“卓越计划”试点班对企业学习课程进行了立项建设,要求结合合作企业的工程实际进行课程内容的选择与组织,合作企业将成为共同的课程开发及教学实施单位。《轴承制造工艺与设备》就是根据我校机械类“卓越计划”试点班在企业学习阶段的教学安排,由校企双方的指导教师团队合作开发的企业学习课程。该课程共40学时(2.5学分),目前作为选修课特为在轴承生产类企业进行企业学习Ⅲ的机械类卓越班开发和开设。
为了紧密结合工程实际和加强校企合作课程教学的针对性,《轴承制造工艺与设备》的开发采用了“走出去”和“请进来”两方面的策略。“走出去”是指校内指导教师利用柔性进企业或参与卓越班企业学习指导等方式,到轴承制造类企业参加生产实践、技术服务和生产管理,丰富实际经验,增强工程素质,积累教学素材,提升创新能力。“请进来”是指吸收和聘请企业工程技术专家参与本课程的教育改革研究和课程教学资源建设,并聘任工程实践经验丰富和有一定教学经验的技术人员任兼职授课教师。通过校企双方专家的共同研究、共同开发和共同实施,取长补短,团结协作,为本课程的建设与实施质量提供可靠的保障。
在课程体系构建与内容组织方面,该课程以滚动轴承的生产流程为主线,围绕轴承的结构设计与生产工艺、轴承加工设备的结构及其应用、轴承的使用及其寿命等进行展开。《轴承制造工艺与设备》的课程体系共分为8个专题,分别为轴承基础知识(3学时)、轴承材料及其选用(3学时)、滚动轴承的性能特点及结构设计(3学时)、滚动轴承的制造装备与生产线(3学时)、滚动轴承的典型生产工艺(6学时)、滚动轴承的检测技术与质量控制(3学时)、滚动轴承的拆装、使用与维护(3学时)、滚动轴承的失效分析与故障诊断(3学时)、特殊轴承制造技术(3学时)。另外还设置了3个实训项目,分别为滚动轴承的拆装、清洗与防锈处理(3学时)、滚动轴承的精度检测与性能测试、滚动轴承的疲劳试验与失效分析(3学时)。
在课程素材积攒和课件制作方面,基于“工学结合”育人理念,紧密结合生产实际,坚持以实践应用为主、兼顾基础理论知识的原则,根据教学目标和课程体系对本课程的教学素材进行了收集、梳理和提炼,并由双方导师组成的课程开发团队分工协作,共同制作了一套体系完整、内容丰富、形式多样、图文并茂的多媒体课件。《轴承制造工艺与设备》课程的教学实施也是根据专题讲演内容的不同,由校企双方的导师团队合作完成,其中,理论性偏强的专题教学由校内导师主讲、企业青年技术人员辅助,实践性偏强的专题教学由经验丰富的企业高工导师主讲、校方青年教师辅助,而3个实训项目则全部是由来自企业一线的负责组装、测试和质量控制的工程师及其助手完成,校方导师则协助组织和参与实训。
《轴承制造工艺与设备》的开发、开设与教学实施效果表明,依靠多媒体课件和真正的企业生产现场,为学生提供了一个多样化的知识建构的载体空间。借助于真正用于工业化市场的零部件实物和设计图纸、工艺过程卡、质量控制书等文件资料,同时得益于特点鲜明、风格各异的校企双方导师的精彩讲演,进而为在企业学习的机械类卓越班学生全面营造一个极具现场情境感的体验式教学环境与培养氛围。
高校毕业生社会适应性是指学生进入社会后,识别自己所处的社会环境,并为适应社会和自我发展而储备的知识结构,对环境的健康心理反应以及行为调整能力等诸方面的综合素质的完整体现。①基于目前社会发展的现状与趋势,教育部门以及高等学校都非常重视培养学生的实践能力与社会适应性,并且做了大量的工作。2010年6月,教育部制定了“卓越工程师教育培养计划”,主要目的就在于培养和造就一大批创新能力强、适应社会发展需要的高质量工程技术人才。目前教育部已经批准61所高校为第一批“卓越工程师教育培养计划”实施高校。高校毕业生只有适应新时期所需人才的要求,才能有较强的适应社会性。②为了提高工科专业毕业生的社会适应性,增强学生的科研意识和工程应用能力,针对工科机械类课程教学实践中存在的一些问题,因此,将工科机械类课程教学实践与学生的课外科技活动相结合进行了有益的探讨。
1 工科专业机械类课程教学实践存在的问题
工科专业机械类系列课程毫无疑问是与工程实际、工程应用联系最为紧密的课程,也是将来对工科专业学生工程应用能力和社会适应性影响最大的主干课程。该类课程的特点是理论性、抽象性较强,对学生的实践性和动手能力要求较高。目前机械类课程的设置与学时安排普遍不太合理,存在重视理论、不注重实践,重视课堂教学、不注重工程应用等问题与现象。这样一方面导致工科专业的学生缺乏具体的工程概念,没有直观的工程意识,感觉课程内容抽象难学,甚至产生畏难情绪;另一方面,没有安排足够的时间或较多的机会让学生接触到社会或企业,使得所学的知识不能与工程应用很好地结合起来,从而使学生毕业后的社会适应性较差。
高校应该重视毕业生社会适应性的培养和工程应用能力的锻炼,工科类专业毕业生社会适应性的特点是行业企业深度参与培养过程,学校按通用标准和行业标准培养工程人才,以及培养学生的工程能力和创新能力,培养的目标就是提高学生的工程应用能力和社会适应性。如目前工科专业的本科生、研究生,在校学习期间,无论是课程学习、考试,还是毕业设计等所有环节都是合格的,甚至是比较优秀的,但一旦毕业进入工作单位,都需要较长时间的重新学习与适应,才能具备基本的工程素养与概念,还要再经过更长时间的锻炼才能具有现代设计的科研能力与水平,才能独立开展科学研究或解决具体的工程实际问题。导致企业往往需要2~5年的时间,来培养新聘的毕业生,使得企业既浪费人力又浪费财力。造成如此现状的原因就在于我们现在的人才培养方案、传统的培养模式以及落后的教学手段与工程实践严重脱节。
2 机械类课程教学与课外科技活动相结合的探讨
对于工科专业的学生而言,拥有较强的设计理论基础与理论素养,熟练掌握现代的工程分析技术、设计方法与实验手段,使得学生在毕业后的短时间内,能够独当一面地运用现代的设计方法和计算、测试手段解决企业面临的具体工程,是卓越工程师人才培养计划的宗旨和主要重要目标。为了达到上述培养目标,针对机械类系列课程教学实践而言,需要解决以下主要问题。
2.1 制定科学的人才培养方案
高校人才培养方案是根据不同专业的培养目标所制定的实施人才培养活动的具体方案,包括课程体系、课程教学大纲等,核心是课程。高校要综合考虑培养具有技能性、应用性的人才要求,动态编制新的或修订培养方案。在课程体系的设计上,要针对社会对机械专业人才的需求,面向行业、企业和现实社会生活,既要注重传统基础理论的夯实和前沿专业科技的发展,又要注重学科与课程的系统性和专业课程的教学实践性。
根据“卓越工程师教育培养计划”的实施颁发和要求,在制定机械专业本科教学计划时,需要对机械设计类课程的设置与安排,做较大的调整。要根据社会需求,保证必修课学时,增加选修课比例。增加实践教学所占学时的比例,加强职业技能训练,培养学生的动手能力、实践能力和创新能力。保证学生接受到系统全面的现代机械设计方面的理论和方法,了解现代的工程技术手段,使学生进一步掌握现代工程技术的要领。
2.2 认真实施课程的教学过程
好的课程体系,需要优质的教学过程,才能达到预期的效果,其中多媒体课件的质量是保证课程教学质量的核心。所以多媒体课件的编写,一定要结合学习内容,保证理论体系的完整性,并在教学安排中增加现代工程设计与方法的基本内容,并注重在课件中增加相应的工程实例及解决方法,着重体现运用现代测试与分析方法解决工程问题的思路与应用,培养学生的工程意识与现代分析方法的理念。
在理论讲解的基础上,关键要增加具体的工程实例,或引导学生注意身边的工程问题,鼓励学生参与提炼工程主题。然后结合工程实例,将教学重点内容提炼成具体的工程主题,促使学生参与课程的教学过程,使得抽象的工程问题变得丰满有趣,从而强化学生的工程概念与背景。也可以充分利用实验室的现有条件,为学生设计若干综合性和研究型的实验,鼓励学生自主设计实验方案,独立使用实验设备和实验仪器,为培养学生的测试水平,提高动手能力和创新意识提供足够的空间和机会。
在开展研究型教学时,可以选取典型的工程问题,或将教师从事的纵向与横向项目介绍给学生,把学生分成若干小组,让学生以小组为单位参加工程实际问题和项目的培养与锻炼,每一小组承担相关的子课题,在教师的指导下,各小组的学生经过文献资料的查阅、研究方案的讨论等知识准备后,独立或半独立地进行理论分析、实验测试、仿真计算以及优化设计,最后撰写课题研究报告并总结研究的方法与成果。在此基础上,指导学生撰写科技论文。这样可以通过具体的工程课题训练让学生得到完整与系统的工程训练,提高学生的科研分析能力和综合实验素质。③
2.3 引导学生投身课外科技活动
工科机械类课程的理论教学、实验教学和科研训练相结合的实践教学等都能培养学生的科研意识和增强学生的工程应用能力。除此之外,工科机械专业教师要引导学生积极投身课外科技活动,自觉当好学生的指导教师和引路人。全国各大高校都已经深刻认识到这一点,大学生课外科技活动也越来越受到大学生的青睐。
课外科技活动能够培养大学生的科研意识和创新能力,从而提高大学生的实践动手能力。大学生积极参加课外科技活动对拓展学生的综合素质起到非常重要的作用。大学生课外科技活动的形式和种类多种多样,学生可以选择参加科技竞赛、、参加讲座、申报专利、参加科研课题等十几种方式中的一种或几种。
指导学生参加各类等级考试及各种职业资格考试。工科专业的大学生可以参加见习工程师培训与考试,使学生掌握现代的设计理念和先进的工程问题研究方法与手段,使学生增加相关行业的基本知识与技能。
组织学生积极参加各级各类的竞赛活动,如全国周培源大学生力学竞赛、机械设计创新大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、电子设计竞赛等,充分调动学生的积极性、主动性和创造性,大大激发学生的潜能,让学生在各级各类的活动中增加才干和本领。
2.重视教学改革内容
教学内容直接关系到教学质量和效率,如何根据人才培养方案对学生的综合能力进行提升,增加学生的应用能力及动手能力,对于教学内容进行改革势在必行。由于以往的教材与日新月异涌现的新材料、新工艺、新技术的发展越来越脱节,部分陈旧的课本内容已无法和时代相顺应,所以首先需要对课本内容进行整改。将传统内容和现代内容很好的结合起来,增强教材的实用性,可引入一些较新的与材料类相关教材加以辅助。同时在制定教学改革时,对教学课时也应加以调整。由于主要是针对机械设计专业学生进行讲授。重点应放置在铁碳合金和合金钢章节,其次是钢的热处理,讲授时金属材料部分重点讲解,复合材料部分次重点讲解,合金钢部分可侧重介绍几种典型合金钢的牌号、特点及应用,热处理部分可着重介绍几种常见热处理的方法、特点及应用,铸铁与有色金属部分以介绍相关材料的类型、牌号、特点及应用。
3.改革考核方式
大部分对学生成绩的评定方法方法,主要是采取期末考试这样一锤定音的方式,很显然这是不全面的,如果采用这种方式那么考核的只是学生对内容的记忆,而考核的目的是了解学生对基础知识、概念的掌握以及实践能力、创新能力等综合能力的考查。工程材料概念多,内容繁杂涉及面广,学生在学习的过程中往往感到困难复杂不好学,进而导致厌学的情绪。想要扭转这种不好的局面,让学生对学习的热情变被动为主动,除了从教学方式方法上进行改革,在学生的考核成绩测评上也非常有必要改革。对于考核方法的改革,在这里笔者通过平时成绩(考勤、作业、课上表现等)10﹪,阶段小测试10﹪,实验20﹪,小论文10﹪,期末考试50﹪的方式进行综合评定。与以往的教学相比,实验成绩的比重增加了10﹪,其次新增了小论文撰写测评。工程材料本身是建立在科学及生产实验上的一门科学,坚持理论联系实际,将课堂理论教学、实验教学有机的结合起来,培养学生运用理论知识解决实际问题的能力,实现“知识-能力-方法”的同步提高。在实验教学中,我们安排了“金属材料试样制备及组织分析”、“金相材料热处理”、“硬度计操作培训及材料表面硬度研究”、焊接及砂型铸造。要求学生在做实验前充分预习了解实验,给出实验报告,在实验过程中认真完成实验,将课程理论与实际实验结合起来,在实验完成后总结实验,分析实验过程、数据。而增加论文考核内容,可以提高学生的自学及写作能力,在给出高质量的论文前,学生必须大量阅读文献及查阅相关书籍,并且自行树立论文观点,增加了学生自学的能力和创新精神。
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)01-0132-03
机械原理是机械类和近机类专业十分重要的主干技术基础课程,是理论课程向工程实践课程转换的过渡性环节,具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用,在机械类高级工程技术人才培养的基础系列课程中是不可替代的。[1]但是,传统机械原理教学存在目标单一、内容陈旧、方法死板、考核简单片面等不足,与理论力学、机械设计等相关课程间存在教学内容重复或脱节、整体协调性不足等问题[2] [3],导致教师讲课费力,学生听课乏力,教与学的效果不理想,甚至造成对立的师生关系。
学校针对机械设计制造及其自动化专业国家级“卓越工程师教育培养计划”项目的实施需要,进行了基于项目的CDIO教学模式、基于网络资源和创意兴趣的自主学习模式等教学方法改革探索与实践。本文从机械原理的课程体系、教学方法等角度进行全面介绍。
一、面向卓越工程师教育培养计划的教学内容体系构建
处理好机械原理与理论力学、机械设计等专业基础课间分工和衔接,不同于机械制图与建模、刚体运动与力分析、零部件强度计算与校核、材料成型与加工等专一知识和能力的培养[4],机械原理以培养学生面向机械系统的机构设计与分析能力为主,在机构学、机器动力学和常用机构等基本知识学习基础上,更加注重机械系统的设计和综合创新能力培养。[5]处理好机械原理课程内部各章节间内在关系,机械原理教学内容可划分为机械系统、基本原理和常用机构三大模块,构建各教学模块间有机联系,课程体系与教学模块关系如图1所示。
机械系统模块是培养学生系统观念的重要途径,利用完整的机械系统实例把课程知识点串联,贯穿绪论、机器人机构及其设计、机械系统方案设计等章节的教学全过程,形成闭环。
基本原理模块包括结构分析、运动分析、力分析、效率与自锁、机械平衡、机械运转速度波动调节等章节,重点讲授:1.机构结构分析中机构组成、自由度计算、组成原理和型综合等知识点;2.机构运动分析中解析法;3.平面机构力分析中运动副总反力和机构受力分析;4.机械自锁和速度波动调节。而与理论力学等前期基础课联系紧密的运动分析图解法采用实例化教学,在学生自学、练习、讨论基础上,点明速度影像和加速度影像等知识点;实践性较强的机构运动简图、机械平衡以实验教学为主线。
常用机构模块包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系和其他常用机构等章节,重点讲授:1.连杆机构中平面四杆机构设计的图解法和解析法;2.凸轮机构中轮廓曲线设计解析法;3.齿轮机构中渐开线直齿圆柱齿轮啮合定律、啮合传动、变位齿轮和斜齿圆柱齿轮;4.齿轮系的传动比和效率计算。而常见多杆机构、凸轮基本尺寸确定、渐开线特性、其他常用机构等知识点以自学、调研等自主学习方式为主。
二、基于认知规律的“以生为本”教学方法改革与实践
国内众多高校长期开展机械原理精品课程建设,使教学理论、课程体系、教学内容、教学方法与手段等研究工作不断深入,在教材、电子教案、电子教具、教辅参考资料、教学视频和网络平台等教学资源建设方面进展显著,为机械原理课程教学方法改革奠定基础。
(一)基于慧鱼组合模型的机械系统概念强化与贯穿
课程学习前,利用工程训练中心慧鱼创意组合模型,让学生按照已有拼装路线亲手搭建典型的机械系统模型,如各种类型机器人,使课程教学从“积木游戏”场景中开始,逐步了解机械原理所学的连杆、凸轮、齿轮及齿轮系等机构;课程教学结束前,要求学生根据学习内容,自主搭建一个新型的综合型机械系统。学生能够全程深度参与课程教学,实现寓教于乐,激发学生学习兴趣和热情。
以学生自主搭建典型机械系统模型为课程学习对象,贯穿机构结构分析、运动分析和连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系等教学全过程。引导学生发现并解决其隐藏的科学问题,包括概念理解、问题分析、问题求解等主要的学习环节,教师承担定义阐述、提出问题、思路引导、方法总结和疑难解答等辅工作,激发学生主观能动性,真正实现学生自主学习、教师辅助指导的教学模式。
(二)基于网络教学资源的自主学习模式实践
随着互联网技术的发展,大学校园内学生上网便捷快速,机械原理课程的网络教学资源十分丰富,如国家精品课程资源网[6]、江苏科技大学课程建设与辅助教学平台[7]、第一视频教程网[8]等,为机械原理课程的自主学习模式探索奠定基础。同时,在学校课程建设与辅助教学平台上开设相应的同步网络教学班级,实现课上课下同步进行。随着基于网络教学资源的自主学习模式推广,学生对机械原理课程的学习主动性和积极性逐步得到加强。
由于网络资源自主学习的时间、地点具有很大程度的自由,且学生对自主学习的效率存在差异,教师需做好前期引导和后期考核工作:每次课结束前,应明确下次课教学内容和对应的网络资源材料;每次课开始时,需通过提问、课堂练习等方法检查学生课后自主学习效果,对共同存在的疑难问题要及时解释,强化理解。基于网络教学资源的自主学习模式,不但调动了学生的主动性和积极性,而且自主学习环节实际上是一次学习阶段,课堂提问与检测环节则是二次学习阶段,课后作业、答疑等环节则是三次学习阶段,三者具有一定的时间差,对课程知识点的理论和吸收具有良好效果,尤其是课程教学。
(三)基于计算机和编程技术的项目式教学模式改革
项目式教学分为科技论文写作与课外大作业两类。在机械原理学科发展方向调研和文献查阅基础上,每位学生选择一个自己感兴趣的方向,如机械发展史、医疗机器人、生物机械、仿生机构、微小机械等,严格按照国家科技论文写作要求和规范撰写报告,包含题目、中英文摘要、中英文关键词、引言、正文、结论和参考文献等部分。
课外大作业是项目式教学的重点,引入计算机技术和Matlab软件进行机械原理课程课外大作业的解析法分析。课外大作业包括运动分析、力分析、连杆机构设计、凸轮轮廓曲线设计、齿轮轮廓曲线设计和速度波动调节这六种类型,要求全体学生自行分成3-4人一组,从六类大作业题目中分别选择三项,共同完成分析建模、编程求解、报告撰写、演示答辩等环节,各团队成员必须有明确的分工与协作,禁止以逸待劳现象。完成后要求提交大作业实践报告、Matlab程序源文件及分析建模的关键草稿纸等材料,实践报告应达到内容完整全面、字迹图标工整清晰、格式符合国家科技论文规范等要求,Matlab程序源文件应达到运行流畅、注释合理充分、格式整齐美观等要求。
项目式教学实施过程中,以学生为主体,教师起引导答疑作用,实现科研基本思路和规范的训练,培养学生运用计算机和编程技术进行学习、研究的能力,为学生后继其他课程的学习、课程设计、毕业设计以至毕业后科研创新打下良好的基础,培养学生进行科学研究或工程设计的良好习惯。
三、课程综合改革实践效果与注意事项
通过机械原理课程教学改革与实践,在掌握课程基本理论、基本知识和基本技能基础上,学生的机构设计、综合、创新等专业能力和系统性工程意识、基本的科研素养得到显著提高,在后续的专业课程、第二课堂(如课外科技制作、机械创新设计大赛等)、毕业设计等学习环节中充分发挥作用,尤其是第二课堂,机械类专业学生兴趣浓厚,积极主动,上手快,创意多,动手实践能力强。
由于机械原理课程教学改革涉及内容体系、课堂教学、课内实验、课外大作业和期末考试以及相应的考核方法,存在面广、点多、工作量大等问题。为保证课程教学与考核方法综合改革实践的效果,应注意以下几个事项:
(一)学生的兴趣与投入。课程学时不断压缩,课堂教学时间越来越短,但教学内容与要求反而提高,而课余活动(尤其是网络普及带来的网络活动)不断丰富,导致学习时间减少。针对现状,必须全面激发学生的学习兴趣,自主投入一定的课外时间用于课外学习,包括项目驱动式课外大作业、课外科技创新与制作等内容。
(二)教师的钻研与投入。目前高校普遍存在“重科研、轻教学”的问题,使职称评审、考核奖励等活动的科研成果要求不断提高,导致教师对教学的专研精神和精力投入不足,需从学校制度上做适当引导,如我校职称评审中的教学绿色通道和重金奖励的教学模范奖,将教学成绩、学生评价作为考核指标。
(三)课外学习资源的建设与应用。课外学习的硬件资源包括场地(如开放教室、实验室、机房等)和慧鱼组合模型、常用工具、常规机床等设备设施;软件资源包括课外大作业的项目和本科生创新计划、机械设计创新大赛等活动。
四、结束语
为从知识、能力和素质三个层次上提高机械原理课程教学质量,进行了课程体系梳理、教学方法改革与实践,构建有机统一的课程教学模块,实践基于慧鱼组合模型、网络教学资源、计算机和编程技术的新型教学方法,有效提高了学生知识水平、专业能力、工程意识和科研素养。
[ 注 释 ]
[1] 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2013.
[2] 于晓红,王小群,邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学,2008(7):34-36.
[3] 赵京,赖德华,门淑贵.以认知学习理论指导机械原理和机械设计课程的教学改革[J].大学教育科学,2004(2):50-52.
[4] 陈文华,陈秀宁.“机械原理”课程改革的实践与探索[J].机械工业高教研究,2001(1):71-74.
[5] 于晓红,韩建友,邱丽芳,等.深化机械原理课程教学改革[J].中国大学教学,2005(4):25-26.
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)02-0047-03
机械工业是经济和社会发展的支柱产业之一。打造具有国际竞争力的机械制造业,是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确提出,提高教育质量是高等教育发展的核心任务, 是建设高等教育强国的基本要求。《中国制造2025》也明确提出要建设一支素质优良、结构合理的制造业人才队伍,走人才引领的发展道路。高校的主要任务就是培养大批应用型和创新型人才,服务于国家建设。因此,探索一条适合培养学生工程能力和创新能力的培养计划,对于提高大学生工程能力和实践能力,培养优秀的专业技术人才具有重要意义。
一、机械设计制造及其自动化专业面临问题
随着科学技术的发展,企业对员工队伍的素质要求越来越高,由原来的单一专业型、理论型向应用型、复合型和创新型转变,要求毕业生既要拥有扎实的专业理论基础知识,也要有工程实践的实际技能,还要具备利用各种技术信息解决现实问题的能力和开发能力。这种需求与培养之间的落差,导致我国就业市场的矛盾日益明显和突出。一方面现企业招不到合适的人才,另一方面大学毕业生面临巨大的就业压力,造成了找工作难,找理想的工作更难的现象。究其根源,在于高等院校办学定位不准确,人才培养体系不完善, 课程设置不合理,教学内容更新不及时, 教学方法、教学手段落后于时代和社会发展;同时,学校对学生工程应用能力、动手能力和实践能力重视不够,创新教育和创业教育缺失;工科教育和生产实际脱节,学生不能学以致用等。
齐鲁工业大学在2011年成为山东省应用型名校工程第一批建设单位,明确提出了把学校建设成为高素质应用型人才培养基地,在全国同类院校形成较为突出的人才培养优势特色。机械制造及其自动化专业作为学校重点建设专业之一,结合卓越工程师培养和工程教育专业认证的要求,制订了有利于学生工程应用能力培养的课程体系,从而为培养具有国际化视野的高素质工程应用型人才提供了保证。
二、课程体系的构建
课程体系包括课堂教学、实践教学环节和课外社会实践等几个板块。总体培养目标是,使学生获得机械工程师素质和技能的基本训练,具有良好的专业理论基础、外语交流能力、知识更新能力、创新能力和综合设计能力;具有规范的工程素质,动手能力强,掌握多种专业技能;掌握机械工程领域内的研发、设计、制造、运行管理和经营销售等方面的基本理论和实际技能。课程体系的构建,贯彻“加强基础、拓宽专业、注重学科交叉”的基本原则,体现素质、能力和知识的培养,强化专业基础与应用,同时紧密结合现代科学技术的新发展和新突破,全面更新教学内容,注重引进新成果、新技术和新工艺。
按照上述指导原则,我们构建形成了“三类别、多模块” 的课程体系。“三类别”即三类课程,包括素质能力必修课、专业出口核心课和兴趣特长选修课。“素质能力必修课”包含了通识教育必修课和专业必修课;“专业出口核心课”包含见习式训练、毕业设计、毕业论文及其他与就业关联度高、针对性强的课程;“兴趣特长选修课”包含了通识教育选修课和专业选修课。所谓“多模块”,就是指紧密围绕学生就业出口的实际需要,设置不同的职业出口课程,培养学生就业、职业能力,提高学生的专业核心能力。
通过“增”、“减”、“删”、“并”、“借”等措施重构课程内容,进行课程体系的整体优化,以“素质”和“能力”培养为目标,教学内容跟随学科最新发展,引进装备制造新技术、新工艺,渗透工程问题,对实践性教学环节(如课程设计和毕业设计等)进行多方位的改革及实践,提高学生的工程实践能力。课程体系层次如图1所示。
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图1 课程体系层次图
(一)理论教学体系的构建
根据课程内容、教学目的和对学生素质和能力培养侧重点不同,大学期间所学理论课程分为核心课程、创新课程和职业出口课程,分别建设成为核心课程群、创新课程群和职业出口课程群。
核心课程群主要包括理论力学、材料力学、机械制图、机械原理、机械设计、微机原理及应用、工程材料、机械制造技术基础、液压与气动技术等,以培养机械学科基本理论和基本能力为主。该类课程主要采用讲授式、启发式教学方法讲授机械与机器的组成原理、运动分析方法、力学分析方法等,让学生掌握宽广扎实的基础知识。
建设两大创新课程群,以培养创新思维、创新能力和工程应用能力。“典型机械结构创新件设计、制造和检测”的创新课程群主要包括金属切削原理与刀具、机械精度设计、机械课程设计、创新设计与制作等,以典型机械结构为例,让学生完成机械结构的创新设计、加工制造、检测和装配。“机电一体化”创新课程群,主要包括控制工程基础、微机原理、机械工程测试技术、电机拖动、计算机控制技术、现代物流装备与技术等。创新课程群的教学方法,主要有启发式、项目式、头脑风暴式,重在培养和锻炼学生的综合实践能力和创新能力。以组建的项目小组为创新团队,开设机械工程创新实践综合训练课,进行典型轻工机械结构部件的设计、制造和检测等全过程的实践训练。由此,学生把学到的相关知识应用于真实具体的生产过程,不仅可以把零散知识点形成有机整体,而且也有利于培养学生的团队意识、合作精神和沟通表达能力。
职业出口课程群以培养专业技能和就业竞争能力为主。制造装备设计与制造方向职业出口课程群主要包括机械系统设计、机械现代设计导论、机电传动控制、现代制造技术、模具CAD/CAM和数控加工技术等;轻工装备设计与制造方向职业出口课程群主要包括轻工产品生产工艺与装备概论、轻工装备现代设计概论、机电鞫控制、过程装备、过程装备控制技术等。职业出口课程提倡校企合作教学,提倡小班上课和小班讨论,由专业教师和企业兼职教师共同承担,以讲座式、探究式、企业项目案例式、技术难题招标式等方式开展教学,提高学生的工程素质水平,强化学生分析问题和解决问题的能力以及创新能力。
(二)实践教学体系的构建
实践教学环节包括:物理实验和专业方向综合性实验、课程设计和创新设计、工程训练、生产实习、电工和电子实习、毕业实习与设计、军事训练等。安排实践教学体系时,要注意合理调整理论课学时和开课时间,留出更多的时间进行实践教学。为了增强学生的企业现场的实践教学,把第四学年上学期生产实践由3周增加到6周,并调整到学期期末进行,这样就便于和第四学年下学期的毕业实习和毕业设计相联系,可以让学生在企业中完成与工程实际有关的毕业设计,通过工程实践提高学生的工程能力。
针对专业方向综合性实验,积极构建实践教学体系,以综合性、设计性、应用性为主,既重视基本技能训练,又强化开发创新,打破各专业课程间的壁垒,加强相关课程之间的交叉与渗透,在系列课程或课程群起点上,建立具有一定柔性、实验与实习一体性的实训环节,进一步优化基本技能、专业技能、技术应用能力训练,和创新能力培养有机结合,形成具有特色的“四层次”实践教学体系。
以工程能力培养为中心,构建机械类实验教学中心。为了改善和提高实验实践教学计划,学院投入500多万元购买了新的实验设备。按照国家“标准化实验室”的建设标准,整合原来分散建设和管理的实验教学资源,建立机械类专业教学的机械工程实验教学中心。综合实验中心建立后,学生通过预约,可以随时到开放实验室从事课外科技创新活动。通过“机电产品创新与综合实验课”等系列课程,向学生传授创造学、创新设计的基本理论与方法。通过选修课的形式,对近机械类学生开展创新教育,将“机电产品设计创新大赛”作为实验教学的重要内容之一,评选产生创新实验课的优秀作品,每年举办,每年评选,形成长效机制。通过竞赛活动,营造创新氛围,鼓励学生发挥聪明才智,在比赛中脱颖而出。
改革实验教学方法,建立全开放实验教学模式。在不断解放思想、转变观念的基础上,树立先进的教育理念和教学理念,引入现代化的实验技术和实验内容,按照“课内与课外相结合,教学与科研相结合”的原则,积极构建模块化、分层次、开放式的实践教学体系,其中包括机械认知实践、工程综合实践、研究创新实践、机械基础实验、产品制造基础工程训练、机械基础综合课程设计等。通过这一课程体系,培养学生独立工作能力、创新能力,促进学生个性的发展。
增加实验教学的比重,强化能力培养。根据现代企业和经济社会发展对人才的需要,研究制订了新的人才培养方案,主动适应市场,调整教学计划,更新教学内容,拓宽实践教学空间。充分利用校内科技实验站和校外实践教学基地,大大增加学生实践课的比重,促使学生的实际应用能力、动手能力明显提高。结合科研课题、大学生研究训练计划项目和生产实践的需求,积极开发综合设计型和研究创新型实验项目,着重培养学生解决生产实际问题的能力和研发创新能力,使毕业生能够提前与生产实际“对接”,更好地适应将来岗位需要。
三、课程体系建设成效
自2011年应用型名校建设工程开展后,机械设计制造及其自动化专业经过对课程体系的删减和优化,形成了特色鲜明的三类课程群,初步构建了适应工程应用型人才培养的专业课程体系。该专业现已成为山东省高等学校特色专业和山东省高等学校省级卓越工程师教育培养计划试点专业。
专业形成了“基础实验、综合设计实验、研究创新实验”的三级实验教学平台,实施多层次实验教学;实现了实验教学与理论教学相结合,开放式工程实践动手能力与课程实验相结合,创新实践与科学研究相结合,增强了学生的工程实践能力,提高了学生的综合素质,培养了学生的创新精神和创新能力。开设的典型机械零件综合实验,通过让学生在机械零件的设计、制造和检测过程中进行实践和实训,把所学专业知识应用于真实具体的生产过程,以生产实际为导向,使零散孤立的知识点形成有机整体,提高了学生的工程实践能力和创新能力。
四、结束语
为了达到企业对学生工程能力的要求,结合本校的实际情况,构建适应学生工程能力培养要求的机械设计制造及其自动化专业的课程体系。该课程体系既兼顾培养学生扎实的工程理论知识,又重视学生的工程基本技能、工程思维和素质、学生的工程实践能力培养,突出专业特色,保障专业培养目标的实现。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 许崇海,史岩彬,张鹏,肖光春,方斌.机械类专业工程能力培养的思考与初步实践[J].临沂大学学报,2014(6):21-23.
[2] 朱高峰.中国的工程教育――成绩、问题和对策[J].高等工程教育研究,2007(4):1-7.
[3] 李茂国.中国工程教育全球战略研究[J].高等工程教育研究,2008(6):1-12.
面向2l世纪的机械类专业人才,不但要有较扎实的理论基础,还要有较强的独立工作和解决问题的能力。目前,从人才市场反馈的信息来看,机械类专业的学生普遍存在的问题是:学生平时书本知识学的多,较系统。但是,接触工程实际少,学生不善于将书本知识应用到工程实际中;课程中的实验教学零散,彼此孤立,缺乏系统性和连贯性,难以形成解决工程问题的完整印象。从培养者角度来看,教师自身的工程素质亟待提高。随着高校的连年扩招,教师队伍也在大幅度膨胀,年轻教师学历高,但往往实践经验少;教师忙于繁重的教学工作,与企业的联系少,真正从事工程设计研究的也少。从学校和社会提供的培养条件来看,自改革开放以来,特别是实行市场经济后,学生的生产实习面临很尴尬的局面。一方面,生产实习更为重要,企业对人才的实践经验更为看重;另一方面,企业对学生的生产实习的态度较过去计划经济时代消极了很多,主要原因是担心影响生产和怕出现安全事故。在这种情况下,如何提高学生具有解决实际问题和创新设计的能力,是一个急需解决的重要课题。
一、课程体系的构建
根据我校机械类专业学生的培养目标与定位,即培养具备机械设计、制造基础知识及应用能力,能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面工作的高级应用型工程技术人才。构建了由通识教育课程占32.9%、学科平台课程占28.6%、专业平台课程占13.2%、集中实践教学环节占25.3%组成的课程体系。
课程设置是课程体系构建的基石,也是实现人才培养的具体内容。河南工业大学机械类专业在人才培养上一直坚持重基础、强实践的观念,课程体系能够保证英语、计算机类、实践环节四年不断线;确保通识类课程学时和质量;专业类课程形成有机的课程群;将基础实验串联起来,独立设课;课程设计循序渐进;社会实践扎实有效,丰富多彩;毕业设计真题真做,过程管理规范、严格。通过近几年的实践取得了可喜的成效,学生的实践应用能力有了明显提升,收到用人单位的好评。
(一)理论课程设置
通识教育课程包含:思想政治类、体育、数学、物理、英语类、计算机类、人文素质类、集中实践类。学科平台课程:机械工程导论、机械制图、工程数学、工程力学、机械工程材料、材料成型工艺基础、机械原理、机械设计、电工电子技术、互换性与技术测量、液压与气压传动、机械工程测试技术、机械工程控制基础等。
专业平台课程按照专业方向设定,大三进行专业分流,即现代制造工程方向、机械电子工程方向。强调计算机技术及应用能力的培养,使学生在校期间就将计算机知识与专业培育相结合,形成新型机械工程专业人才所必须的工程信息技术应用和开发能力。如开设计算机仿真、cad原理与应用技术、数据库及其在工程中的应用、自动化控制技术、产品造型设计、机电一体化实验技术、电子商务技术、技术经济学等,以增加学生毕业后的职业适应能力和发展潜力。
(二)实践课程设置
1、实验课
(1)独立开设专业基础实验课
机械工程基础实验(含17个实验)是一门独立的实验课程,所有实验都在机械工程实验教学示范中心进行。本实验课与机械原理、机械设计、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。
(2) 课内实验
其它专业课程所含的实验主要有:液压与气动、控制与机电测试、材料及热处理、微机原理及应用、plc应用、数控技术等。这些实验专业性较强,是机电设计制造必要的知识,这类实验主要在加强应用性上做文章,推出了综合性、设计性和研究性实验。
(3)开放型实验
开放型实验拉近了学生与专家教授的距离,拓宽了学生的眼界,提高了学生的工程应用水平,增加了学生学习专业知识的兴趣,自开设以来,参与的学生大量增加,也为学校参加诸如机
设计大赛、电子设计大赛、机器人大赛等提供了人员和平台保证,取得了骄人成绩,连续取得全国机械设计大赛“二等奖”,河南省电子设计大赛“一等奖”等荣誉。
2、集中实践教学环节
集中实践教学环节包括:课程设计、各类实习、实训、毕业设计等。它们是学生获得感性认识,培养工程实践能力必不可少的教学环节,是学生理论初步联系实际的桥梁。因此,精心设计和安排这一环节对培养学生的意义重大。这些环节应该本着循序渐进的原则,随着学生专业知识的积累不断锻炼和提高。
(1)课程设计
课程设计一般安排在该课程结束后开始,常放在学期末或刚开学时集中进行,按顺序从机械测绘与计算机绘图、机械原理课程设计、机械设计课程设计、机械制造综合设计、机电系统综合设计等逐步展开。经过系统的训练,逐步提高学生分析和解决专业问题的能力,使理论与实践得到了初步的联系。
(2)各类实习、实训
实习、实训是高校工科学生教学计划中规定的一个重要的实践性教学环节,它能够使学生了解社会,接触生产实际,了解本行业传统技术、先进技术、最新发展动态和前沿,增强劳动观念和职业素养,巩固所学知识,获得本专业初步的生产技术和管理知识,培养学生独立工作的能力。
金工实习是机械类学生的第一个必经的环节,重点训练学生机械加工及工艺实践方面的基本技能,使学生掌握各类常用机床的操作与使用,钳工与焊接等工种的操作等,初步了解机械加工的基本概念。一般放在大二开学时进行,为陆续开设的专业基础课和专业课提供必要的感性认识基础。
数控技术实训紧连金工实习安排,让学生亲自操作数控机床通过模拟加工和实际加工演示,为数控技术课程和实验提供了必要的操作技能准备和感性认识。
生产实习在大三下(第六学期末)安排,在校外国家认可的专业实习基地进行,我校机械类学生一直与河南洛阳一拖集团、湖北十堰东风汽车公司保持良好的合作关系。生产实习以亲身经历与现场感受等特征,有着其他教学过程无法替代的显著作用。学生还能够在与现场工程师、工人师傅的交流中获取宝贵的实践经验,培养观察力、交流能力、适应能力等。
毕业实习是毕业设计的必经环节,通过毕业实习使学生对毕业设计的对象有了一个较为全面的了解,学生的工作任务应包括:该设备设计制造的国内外发展现状和进展,关键技术有哪些,以及进行设计的必要资料和知识储备等。
(3)毕业设计
毕业设计是机械类学生毕业前最后的综合教学实践环节,它要用学生所有的知识和能力去完成一项较为复杂、功能相对完整的机电设备的设计任务。要经过文献翻译、方案论证、初步设计、详图设计、计算制图、撰写设计说明书、毕业设计心得、答辩等环节。
毕业设计的选题应该尽量真题真做,若果条件达不到,也必须要有真实的工程背景。根据任务的难易程度和学生的知识水平,应进行合理的分组和分工。大家互提设计资料,各自为战,还要协调配合。这样,既可以锻炼学生独立工作的能力,与此同时还锻炼了组织协调能力和团队精神。
毕业设计吸收企业专家参与指导也是提高实战经验的好的做法,大大提高了真题真做的比例。经学院论证有条件的企业可以直接吸收一些学生到现场进行设计工作,企业导师辅以校内导师共同指导,设计题目即为企业的技术难题。
3、课外科技活动、竞赛、社会实践
其他实践教学模块包括学科竞赛、科技活动和社会实践等。我们积极组织学生参加各类科技竞赛。鼓励学生利用寒暑假课余时间接触社会,培养适应能力,提高综合素质。学生通过这些科技活动与实践,把理论知识融入到研究过程,开拓了学术思想,培养了团队协作精神及创新精神。另外,拟通过请领域内专家、技术人员、校友来校作专题讲座形式,拓宽师生的知识面,了解技术的最新进展。
二、加强校内外实践基地建设
(一)实验平台建设
实验教学平台是机械类专业人才培养必须保证的硬件条件,它搭建的科学性直接影响专业建设的良性发展。少花钱多办事、办好事是追求的目标,总结起来实验教学平台的建设应该注意以下几点[3]:
1、尽可能综合应用多课程专业基础
和专业知识,有助于提高学生分析问题、解决问题的能力。
2、尽可能将实验系统模块化,通过提供实验组件的方法,实现实验系统的可组装和可重构。以满足不同年级、不同专业和不同课程的教学需要。
3、有助于提高学生独立思考、发散思维和实际动手操作能力培养。
4、具有开设创新型实验和开展科学研究的软、硬件扩展条件。
5、平台应该满足经济、安全、可靠、节能、低消耗、低嘈声和环保的技术要求。
6、鼓励和激励教师自行开发和研制。
我校的机械综合实验中心是河南省第一批批准的“实验教学示范中心”,有机械设计、机械制造、材料组织与性能、液压与气动、机电传动与控制、汽车、模具、计算机辅助设计、包装、数控中心等实验室,实验设施省内一流,实验室管理上采取专兼职教师模式。
(二)建立工程技术实训中心
学校极为重视实践教学,在市场经济时代,为了保证实践教学的质量,要立足自己建设,我校在新校区建成了总建筑面积12704平方米(其中生产场地 3224平方米,教学实习场地8932平方米,地下设备间548平方米)的工程技术实训中心,主要功能为车工、铣工、磨工、磨床装配、磨料模具实习场地及现代制造技术中心,专职人员35人,拥有劳动部认可的《数控培训基地》,以及劳动部授权的合格证颁发资格。为机械类专业学生的培养提供了国内一流的实训条件。
(三)校外实习基地建设
在继续保持好原有校外实习基地合作单位的前提下,根据专业特点不断拓展合作企业,为毕业实习和社会实践提供充足的基地。另外,通过与企业的接触也了解人才的需求状况和对人才培养要求的第一手资料。
三、加强师资队伍建设
优良的师资队伍是办学条件中非常重要的条件,对于机械类学生实践能力要求高的特点,加强“双师型”人才非常迫切。通过对新进教师进行企业培训,将新引进的有博士学位而无两年以上实际企业工作经历的教师安排到产学研合作企业锻炼半年到一年。一方面,可以充实企业的技术力量,与企业技术人员一道解决生产中的实际问题;另一方面,真刀真枪的工作,年轻教师自身的实践能力得到提升,为今后的教学工作积累了宝贵的实际工作经验。
四、建立实践教学质量保证体系
论文关键词:实践能力培养;课程体系;基地建设;师资队伍;质量保障体系
面向2l世纪的机械类专业人才,不但要有较扎实的理论基础,还要有较强的独立工作和解决问题的能力。目前,从人才市场反馈的信息来看,机械类专业的学生普遍存在的问题是:学生平时书本知识学的多,较系统。但是,接触工程实际少,学生不善于将书本知识应用到工程实际中;课程中的实验教学零散,彼此孤立,缺乏系统性和连贯性,难以形成解决工程问题的完整印象。从培养者角度来看,教师自身的工程素质亟待提高。随着高校的连年扩招,教师队伍也在大幅度膨胀,年轻教师学历高,但往往实践经验少;教师忙于繁重的教学工作,与企业的联系少,真正从事工程设计研究的也少。从学校和社会提供的培养条件来看,自改革开放以来,特别是实行市场经济后,学生的生产实习面临很尴尬的局面。一方面,生产实习更为重要,企业对人才的实践经验更为看重;另一方面,企业对学生的生产实习的态度较过去计划经济时代消极了很多,主要原因是担心影响生产和怕出现安全事故。在这种情况下,如何提高学生具有解决实际问题和创新设计的能力,是一个急需解决的重要课题。
一、课程体系的构建
根据我校机械类专业学生的培养目标与定位,即培养具备机械设计、制造基础知识及应用能力,能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面工作的高级应用型工程技术人才。构建了由通识教育课程占32.9%、学科平台课程占28.6%、专业平台课程占13.2%、集中实践教学环节占25.3%组成的课程体系。
课程设置是课程体系构建的基石,也是实现人才培养的具体内容。河南工业大学机械类专业在人才培养上一直坚持重基础、强实践的观念,课程体系能够保证英语、计算机类、实践环节四年不断线;确保通识类课程学时和质量;专业类课程形成有机的课程群;将基础实验串联起来,独立设课;课程设计循序渐进;社会实践扎实有效,丰富多彩;毕业设计真题真做,过程管理规范、严格。通过近几年的实践取得了可喜的成效,学生的实践应用能力有了明显提升,收到用人单位的好评。
(一)理论课程设置
通识教育课程包含:思想政治类、体育、数学、物理、英语类、计算机类、人文素质类、集中实践类。学科平台课程:机械工程导论、机械制图、工程数学、工程力学、机械工程材料、材料成型工艺基础、机械原理、机械设计、电工电子技术、互换性与技术测量、液压与气压传动、机械工程测试技术、机械工程控制基础等。
专业平台课程按照专业方向设定,大三进行专业分流,即现代制造工程方向、机械电子工程方向。强调计算机技术及应用能力的培养,使学生在校期间就将计算机知识与专业培育相结合,形成新型机械工程专业人才所必须的工程信息技术应用和开发能力。如开设计算机仿真、CAD原理与应用技术、数据库及其在工程中的应用、自动化控制技术、产品造型设计、机电一体化实验技术、电子商务技术、技术经济学等,以增加学生毕业后的职业适应能力和发展潜力。
(二)实践课程设置
1、实验课
(1)独立开设专业基础实验课
机械工程基础实验(含17个实验)是一门独立的实验课程,所有实验都在机械工程实验教学示范中心进行。本实验课与机械原理、机械设计、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。
(2) 课内实验
其它专业课程所含的实验主要有:液压与气动、控制与机电测试、材料及热处理、微机原理及应用、PLC应用、数控技术等。这些实验专业性较强,是机电设计制造必要的知识,这类实验主要在加强应用性上做文章,推出了综合性、设计性和研究性实验。
(3)开放型实验
开放型实验拉近了学生与专家教授的距离,拓宽了学生的眼界,提高了学生的工程应用水平,增加了学生学习专业知识的兴趣,自开设以来,参与的学生大量增加,也为学校参加诸如机械设计大赛、电子设计大赛、机器人大赛等提供了人员和平台保证,取得了骄人成绩,连续取得全国机械设计大赛“二等奖”,河南省电子设计大赛“一等奖”等荣誉。
2、集中实践教学环节
集中实践教学环节包括:课程设计、各类实习、实训、毕业设计等。它们是学生获得感性认识,培养工程实践能力必不可少的教学环节,是学生理论初步联系实际的桥梁。因此,精心设计和安排这一环节对培养学生的意义重大。这些环节应该本着循序渐进的原则,随着学生专业知识的积累不断锻炼和提高。
(1)课程设计
课程设计一般安排在该课程结束后开始,常放在学期末或刚开学时集中进行,按顺序从机械测绘与计算机绘图、机械原理课程设计、机械设计课程设计、机械制造综合设计、机电系统综合设计等逐步展开。经过系统的训练,逐步提高学生分析和解决专业问题的能力,使理论与实践得到了初步的联系。
(2)各类实习、实训
实习、实训是高校工科学生教学计划中规定的一个重要的实践性教学环节,它能够使学生了解社会,接触生产实际,了解本行业传统技术、先进技术、最新发展动态和前沿,增强劳动观念和职业素养,巩固所学知识,获得本专业初步的生产技术和管理知识,培养学生独立工作的能力。
金工实习是机械类学生的第一个必经的环节,重点训练学生机械加工及工艺实践方面的基本技能,使学生掌握各类常用机床的操作与使用,钳工与焊接等工种的操作等,初步了解机械加工的基本概念。一般放在大二开学时进行,为陆续开设的专业基础课和专业课提供必要的感性认识基础。
数控技术实训紧连金工实习安排,让学生亲自操作数控机床通过模拟加工和实际加工演示,为数控技术课程和实验提供了必要的操作技能准备和感性认识。
生产实习在大三下(第六学期末)安排,在校外国家认可的专业实习基地进行,我校机械类学生一直与河南洛阳一拖集团、湖北十堰东风汽车公司保持良好的合作关系。生产实习以亲身经历与现场感受等特征,有着其他教学过程无法替代的显著作用。学生还能够在与现场工程师、工人师傅的交流中获取宝贵的实践经验,培养观察力、交流能力、适应能力等。
毕业实习是毕业设计的必经环节,通过毕业实习使学生对毕业设计的对象有了一个较为全面的了解,学生的工作任务应包括:该设备设计制造的国内外发展现状和进展,关键技术有哪些,以及进行设计的必要资料和知识储备等。
(3)毕业设计
毕业设计是机械类学生毕业前最后的综合教学实践环节,它要用学生所有的知识和能力去完成一项较为复杂、功能相对完整的机电设备的设计任务。要经过文献翻译、方案论证、初步设计、详图设计、计算制图、撰写设计说明书、毕业设计心得、答辩等环节。
毕业设计的选题应该尽量真题真做,若果条件达不到,也必须要有真实的工程背景。根据任务的难易程度和学生的知识水平,应进行合理的分组和分工。大家互提设计资料,各自为战,还要协调配合。这样,既可以锻炼学生独立工作的能力,与此同时还锻炼了组织协调能力和团队精神。
毕业设计吸收企业专家参与指导也是提高实战经验的好的做法,大大提高了真题真做的比例。经学院论证有条件的企业可以直接吸收一些学生到现场进行设计工作,企业导师辅以校内导师共同指导,设计题目即为企业的技术难题。
3、课外科技活动、竞赛、社会实践
其他实践教学模块包括学科竞赛、科技活动和社会实践等。我们积极组织学生参加各类科技竞赛。鼓励学生利用寒暑假课余时间接触社会,培养适应能力,提高综合素质。学生通过这些科技活动与实践,把理论知识融入到研究过程,开拓了学术思想,培养了团队协作精神及创新精神。另外,拟通过请领域内专家、技术人员、校友来校作专题讲座形式,拓宽师生的知识面,了解技术的最新进展。
二、加强校内外实践基地建设
(一)实验平台建设
实验教学平台是机械类专业人才培养必须保证的硬件条件,它搭建的科学性直接影响专业建设的良性发展。少花钱多办事、办好事是追求的目标,总结起来实验教学平台的建设应该注意以下几点[3]:
1、尽可能综合应用多课程专业基础和专业知识,有助于提高学生分析问题、解决问题的能力。
2、尽可能将实验系统模块化,通过提供实验组件的方法,实现实验系统的可组装和可重构。以满足不同年级、不同专业和不同课程的教学需要。
3、有助于提高学生独立思考、发散思维和实际动手操作能力培养。
4、具有开设创新型实验和开展科学研究的软、硬件扩展条件。
5、平台应该满足经济、安全、可靠、节能、低消耗、低嘈声和环保的技术要求。
6、鼓励和激励教师自行开发和研制。
我校的机械综合实验中心是河南省第一批批准的“实验教学示范中心”,有机械设计、机械制造、材料组织与性能、液压与气动、机电传动与控制、汽车、模具、计算机辅助设计、包装、数控中心等实验室,实验设施省内一流,实验室管理上采取专兼职教师模式。
(二)建立工程技术实训中心
学校极为重视实践教学,在市场经济时代,为了保证实践教学的质量,要立足自己建设,我校在新校区建成了总建筑面积12704平方米(其中生产场地3224平方米,教学实习场地8932平方米,地下设备间548平方米)的工程技术实训中心,主要功能为车工、铣工、磨工、磨床装配、磨料模具实习场地及现代制造技术中心,专职人员35人,拥有劳动部认可的《数控培训基地》,以及劳动部授权的合格证颁发资格。为机械类专业学生的培养提供了国内一流的实训条件。
(三)校外实习基地建设
在继续保持好原有校外实习基地合作单位的前提下,根据专业特点不断拓展合作企业,为毕业实习和社会实践提供充足的基地。另外,通过与企业的接触也了解人才的需求状况和对人才培养要求的第一手资料。
三、加强师资队伍建设
优良的师资队伍是办学条件中非常重要的条件,对于机械类学生实践能力要求高的特点,加强“双师型”人才非常迫切。通过对新进教师进行企业培训,将新引进的有博士学位而无两年以上实际企业工作经历的教师安排到产学研合作企业锻炼半年到一年。一方面,可以充实企业的技术力量,与企业技术人员一道解决生产中的实际问题;另一方面,真刀真枪的工作,年轻教师自身的实践能力得到提升,为今后的教学工作积累了宝贵的实际工作经验。
四、建立实践教学质量保证体系
中图分类号:G648 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)11(c)-0104-02
培养创新人才是社会发展的需求,也是当前高等教育的首要任务[1]。2011年教育部、财政部的《关于“十二五”期间实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”的意见》以及2012年湖北省教育厅、财政厅的《关于“十二五”期间实施“湖北省高等学校本科教学质量与教学改革工程”的意见》,都明确提出了“加强大学生创新创业教育,强化创新创业能力训练”的要求。先进装备制造业技术的不断发展迫切需要培养大批具有创新精神和创新能力的工程技术人才。如何培养机械类大学生的实践能力和创新能力,提高其就业竞争力,是目前地方高校机械类专业人才培养急需解决的问题[2,3]。
湖北文理学院机械与汽车工程学院目前在校学生近2000人,其机械工程为省级重点特色学科,机械设计制造及其自动化专业为省级品牌专业、省级专业综合改革试点项目,车辆工程(新能源汽车)专业为湖北省高校战略性新兴(支柱)产业人才培养计划项目。近年来,湖北文理学院机械与汽车工程学院着力推进学科大类平台建设,对学科竞赛尤为重视,通过学科竞赛培养学生实践动手能力和创新能力,推进创新教育的实施,激发学生的自主参与性,在学生的创新能力和实践应用能力培养取得了一定成效。
1 依托学科竞赛的创新人才培养措施
1.1 优化人才培养方案
大学生创新能力的培养需要循序渐进,不同层次的学生,创新要求和形式也不同[4]。湖北文理学院机械与汽车工程学院坚持“以特色求生存、以质量求发展”的建设理念,在专业设置、课程体系设置、实习实践教学体系设置中充分体现机械、汽车的交叉融合,即将机械、汽车、电子、控制、计算机等学科交叉融合在一起,以汽车行业为背景,以汽车制造业来体现机械行业的先进制造技术,借助东风汽车股份公司、国家汽车检测中心等得天独厚的资源优势,重点在机电一体化、数字化制造工艺、机电检测技术等方面联合打造专业特色。逐步形成包括汽车产品设计、试验检测、制造工艺、生产技术、管理经营、售后服务等方向的专业结构体系,使学生的“知识、能力、素质”协调发展,以达到基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、具有较强创新精神的培养目标。
学院人才培养方案的理念是:准确定位人才培养目标,培养符合襄阳汽车及零部件制造业需要的“一线工程师”。制定了三个原则:(1)坚持培养目标规格符合地方用人单位的需求;(2)坚持知识、能力和素质相统一而突出应用能力;(3)坚持以学生为本的共性培养和个性发展。学院逐步完善并设计出具有科学性、先进性、适用性的应用型课程体系,夯实办学基础,同时加大创新与实践教学的比重;实行“双证书”(学历证+职业资格证)教育的内容,提高学生就业质量;定期召开用人单位、毕业生、教育专家和我院专业教师参加的专业建设研讨会,使人才培养方案在动态发展中不断完善。
1.2 完善学科竞赛制度
学科竞赛需要得到政策保障、学校软硬件设施的支持、学科竞赛的制度支持等等,才能最大地发挥学生参与学科竞赛的积极热情和主动性[5]。为了保障学科竞赛的顺利开展,湖北文理学院机械与汽车工程学院建立相应的管理机构,制定完善的规章制度,对学科竞赛进行有效的管理,把学科竞赛作为学校日常教学工作的重要部分,使学科竞赛管理走向规范化、制度化。学院出台了《机械与汽车工程学院大学生创新创业训练计划实施项目管理制度》,对于以学生为主体的创新项目,提供一定的经费保障,并对研究成果进行专利保护,激发学生积极参与创新的热情,完善和巩固学科竞赛的教育成果,提高学生的创新意识和创新能力。学院为参与学科竞赛的学生团队及个人免费提供实验场地、设备以及技术等服务。开展较好的学科竞赛项目,学院鼓励向更高更深的层面发展,对学科竞赛中的成果进行上报,学生可取得创新学分,并且学科竞赛项目可作为毕业论文(设计)课题继续进行;经学院专家评审组审核鉴定后可获得毕业论文(设计)学分,参与竞赛指导的老师记入一定的教学工作量。
1.3 加强指导队伍建设
高水平竞赛指导队伍是将学科竞赛与创新型人才培养有效结合的保证[6]。湖北文理学院机械与汽车工程学院采取了如下措施来加强学科竞赛的指导队伍建设:(1)设立了专门的学科竞赛指导小组,为学生参与学科竞赛提供强有力的知识指导和技术支持;(2)引进高职称、高学历人才和具有竞赛专长的企业高级工程技术人员;(3)派遣教师参加学科竞赛培训,加强与其他高校竞赛指导教师间的经验交流;(4)制定青年教师培训计划,组织教师到华中科技大学和武汉理工大学进行学习、考察等;(5)支持指导老师根据学科竞赛需要开设相应选修课,强化基础知识,介绍科学发展最新动态,拓宽学生的知识面,提高学生对学科竞赛的认识;(6)对参与学科竞赛活动的教师,在进修、聘级和评优等方面要从政策上加以扶持。这些都有力地促进了学院学科竞赛指导教师队伍的素质提高,为学院的学科竞赛构建了一个优秀的指导教师团队。
1.4 构建实践创新平台
实践教学需要适应学科竞赛的需要,学科竞赛也有效地丰富了实践教学的内容 [7]。学院根据机械类学科竞赛需要,引导地方机械行业的优秀企业、科研院所参与,聘请具有丰富实践经验的技术人员担任竞赛指导老师,建立学生学科竞赛和创新实践基地。2012年,学院引进北京理工大学“新能源汽车”研究团队并建立“湖北文理学院-北京理工大学车用新能源汽车控制装置联合实验室”;2012年“国家数控系统工程技术研究中心湖北文理学院分中心”落户机械与汽车工程学院,同期学院与华中科技大学等五方共建“襄阳华中科技大学先进制造工程研究院”;2012年,湖北文理学院牵头、华中科技大学等七家单位共建“汽车零部件制造装备数字化”湖北省协同创新中心。此外,学院还深入开展校企合作,与东风汽车股份有限公司、国家汽车监督检验中心(襄阳)、襄阳宇清、湖北新火炬等几十家企业建立了长期紧密的合作关系。与襄阳市进出口质量监督检验局共同筹建国家级重点实验室“国家汽车零部件检测重点实验室”,与湖北蓄电池质量监督局共同筹建国家级技术中心“国家级动力电池产品质量监督检验中心”。这些单位不仅为学生提供平时的学习、实验机会,同时还可协助学校进行赛事组织、赛前培训等重要工作。这是深入开展学科竞赛的基础条件,同时也为学科竞赛构建了灵活的实践创新平台。
1.5 建立激励机制
为保障学科竞赛活动健康有序地开展,积极鼓励广大学生踊跃参赛,必须为学科竞赛制定专门的激励机制[8]。湖北文理学院机械与汽车工程学院结合专业特点,重点组织学生参加挑战杯全国大学生科技创新大赛、全国机械创新设计大赛、全国智能汽车大赛、全国三维数字化创新设计大赛、中南区港澳特区机械创新设计制作大赛等活动。学院成立了大学生课外实践创新活动办公室,负责组织领导各种学生课外科技创新活动,制定相应政策、措施,对相关工作进行组织协调。学院还设立专项竞赛奖励基金,给予竞赛获奖同学和表现突出者一定奖励;同时把竞赛得奖和相关论文、专利作为评定奖学金和保送研究生的申请条件。学院一方面可以给予指导教师一定的物质奖励,另一方面,把竞赛成果与职称评审、职务聘任、年度考核挂钩。这些措施既是对指导教师所做工作的充分肯定,又充分调动教师参与指导学科竞赛的积极性。
1.6 营造校园创新氛围
湖北文理学院机械与汽车工程学院非常重视校园创新氛围的营造,加强应用能力、创新能力培养重要性的宣传。做好学科竞赛的组织工作,扩大学生的参与面,鼓励学生跨学科和多学科联合参加竞赛。结合机械类专业的特点,学院成立了“大学生科技创新中心”以加强领导,主要负责组织领导各种学生课外科技创新活动,制定相应政策、措施,对相关工作进行组织协调。制定机械与汽车工程学院《学生课外实践与创新活动实施细则》,由于政策措施得当,学生参加科技文化活动有声有色,譬如定期举办“蓝图杯”制图竞赛、发动机拆装大赛、数控编程大赛、车工大赛、电子竞赛等多种形式,组织“制图协会、汽车爱好者协会、机器人协会、机械创新设计协会”等科研型社团,通过这些带有浓厚专业特色的学生活动和协会组织,极大的调动了学生学习的兴趣,将课内学习延伸到课外。
近几年来,学院的学生在中南地区港澳特区大学生机械设计制造创新大赛、全国三维数字化创新设计大赛、全国大学生机械创新大赛中多次获奖,毕业生在襄阳独特的汽车行业背景和汽车大工程环境的熏陶下,以其综合素质高、创新意识和实践能力强而深受社会欢迎,就业率长期保持在95%以上。
2 结语
开展学科竞赛是培养创新人才的需要,学科竞赛在学生创新能力培养方面起到了积极引导和推进的作用。地方高校机械类专业需要把日常教学、实践环节、课程建设等教学环节与学科竞赛进行有机结合,推动机械类专业课程内容更新和教学方法的改革,依托学科竞赛,激发学生的科研热情和学习兴趣,培养学生的竞争意识、团队精神和创新能力,逐步实现培养机械工程领域高素质创新人才的目标。
参考文献
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[3] 李宁.基于科技竞赛平台的大学生创新能力培养模式探讨[J].当代教育理论与实践,2012,4(6):70-72.
[4] 郭庆,魏莹莹,赵中华,等.以学科竞赛为支撑构建省级大学生科技创新交流平台[J].实验技术与管理,2012,29(3): 130-133.
[5] 王喜鸿,王良成,周密.论以学科竞赛促进理工科学生实践创新能力的提高[J]. 实验室科学,2011,14(4):1-6.
课程设计是综合一门或多门课程知识的实践性环节,是学校实践教学环节的重要组成部也是培养学生综合素质的重要环节。对于电气控制类专业,比如自动化和电气工程及其自动化等专业,常见的课程设计有计算机程序课程设计、电子技术课程设计、嵌入式系统课程设计、电气工程综合课程设计、可编程逻辑控制课程设计和工业控制系统综合课程设计等,大部分课程设计都具有“硬件和软件相结合”的特点,实践性和实用性很强,与企业需求结合非常紧密,契合度较高。基于该类课程设计的特点,在课程设计教学中,笔者打破原有的课程设计教学思路,采用与企业深度合作,将企业需求职位的专业和技能要求融入课程设计教学过程中,对学生进行有针对性的训练,在培养学生的创新精神和实践能力的同时,注重培养其良好的职业素养和综合能力。课程设计的内容结合相关企业的某个工程项目,教学过程尽可能与工程项目的运作过程接近,使学生熟悉工程项目的运作流程和不同职位的工作内容和专业技能要求。学生以团队合作的形式,由3~5人组成一个工作小组,根据企业需求,每位成员都有相对独立的任务分工。通过这种方式的课程设计,学生可以对企业的需求有深入的了解,对自己的能力有进一步的认识。在此基础上结合自己的专长和爱好,学生可以尽早明确自己的工作方向,完善个人的职业规划,最大可能成为企业需求的综合性人才。
1.2基于企业需求的电气控制类专业的职位
在课程设计创新教学模式中,课程设计的过程尽可能与企业中工程项目的运作过程接近。根据对企业职位设置的调研,笔者将该教学模式中团队中各成员的职位和任务说明如下:
(1)项目管理工程师是一个团队的核心人物,负责制定和管理项目进程,组织必要的讨论和会议。对于项目管理工程师而言,如何调动团队内每个成员的工作积极性,最大程度地发挥成员的专长是其主要任务。可见,良好的沟通能力和个人魅力最为重要。这个职位为学生毕业后的个人创业或某些管理职位提供了基本的训练。
(2)硬件工程师和软件工程师完成整个项目的核心技术工作,包括系统的方案设计、绘制图纸等。在国内外倡导工程教育的背景下,工程师的工作尤其要与企业需求和行业规范相结合,指导教师对软硬件工程师的具体工作提出严格的要求。
(3)外观或结构设计师需要机械类专业的知识,不是电气控制类专业的主要学习范畴,在教学实施过程中将机械类与电气控制类专业的学生进行混合,组成一个更加专业的团队,不仅有利于更好地完成任务,而且扩大了团队成员的知识面。而且,一般情况下电气控制类专业的学生也会学习机械制图(或AutoCAD),若设计要求不是很高,他们也能完成任务。
(4)销售工程师在企业人员的职位中也是比较重要的角色。在我校电气控制类专业的毕业生中,有不少同学都从事市场或销售方面的工作。一方面企业需要有该类专业背景的毕业生,另一方面电气控制类专业某些学生善于言谈,亲和力强,更喜欢做与人沟通的工作。销售工程师需要掌握一定的销售理论,做全面的市场调研,提炼产品特色和产品卖点,制定完整的销售计划。
(5)秘书的主要任务是会议记录,制作项目陈述PPT,撰写论文等文字性工作。从方案设计开始,秘书就开始构思并撰写论文。秘书的工作是整理和总结资料,大部分的文档原始资料都需要其它成员提供。秘书需要经常和每一个成员沟通,尽量按照毕业设计论文的标准完成课程设计论文的撰写。
2课程设计创新教学模式的实施
2.1对课程设计团队的要求
团队人数要适宜,若人数过多,任务分配不均,必然有成员的工作较轻松,易偷懒,造成不团结;若人数过少,每个人承担任务较多,不能起到成员间交流合作,培养良好职业素养的目的。经过实践,根据任务复杂程度,一个课程设计团队的组成人数以3~5人为宜。团队中每个成员根据需要可以承担多项工作,比如项目管理工程师可以兼任其他任何职位,外观设计工程师兼任销售工程师,采购人员兼任秘书;而软件和硬件工程师一般独立设置,而且在项目软件编程任务较多时,可以采用模块化设计,由多个人共同承担。团队内每位成员按照分工都有自己明确的工作任务,具有强烈的责任感和使命感。而且,由于是团队工作的性质,团队之间的竞争更为激烈,在工作过程中每位成员也会强烈地感受到集体的凝聚力和荣誉感。在这种情况下,个体能力强并不意味着集体的成功,只有大家团结合作、互帮互助才能取得最终的成功。因此,在做好课程设计的同时培养了成员的工作主动性、积极性和团队协作意识。
2.2选题要求
多数应用型大学的电气控制类课程设计都是诸如电子钟、交通灯的控制之类的小题目,设计题目单一,与专业技术的当前应用脱节[4],而且容易查找到现成的资料,不利于培养学生的实践能力和创新精神。由于以团队形式工作,人数增加,可以适当地增加课程设计题目的难度。课程设计选题可以结合教师科研项目,与企业进行深度合作并能为其解决实际问题的综合性选题最好。比如在单片机系统课程设计中,与某企业合作,设计题目为“多功能电压力锅”;在工业控制系统综合课程设计中,与某自动化公司合作,设计题目为“恒压供水系统的PLC控制与远程监控”[5]。在课程设计过程中不满足于只考虑软硬件是否能实现任务要求的基本功能,还可以在图纸的完整性和规范性、系统的安全性和可靠性等方面提出更高的工程要求。
2.3工作流程
在课程设计实施过程中,教师引导团队的工作过程尽可能与实际项目的运作过程接近[6],在任务量、时间节点等方面制定详细的计划,使成员在具有一定压力下,既紧张又有条理地完成任务。课程设计基本工作流程如图1所示。小组会议是一个较为正式的环节,由项目管理工程师主持,秘书做会议记录,指导教师或企业工程师以及组内成员参加,目的是引导学生明晰工作目标和工作内容,合理安排时间,顺利完成任务。在第一次会议上,项目管理工程师陈述系统总体设计方案,各成员分别总结前期研究内容和明确后期的工作步骤和内容,并制定详细的工作计划。在团队成员分工后,项目管理工程师也可以根据需要多次组织会议,秘书做好会议记录,为最终的论文提供素材。指导教师在以学生主导的会议中,有目的、有意识地引导,培养学生在设计过程中有计划地学习、研究问题,综合运用自己的理论、专业和实践知识进行解决问题,从而提高实践创新能力[7]。指导教师通过提问掌握每个学生的工作进展情况,并对存在的问题做出正确的启发,鼓励学生进行互动讨论。各成员总结自己的阶段性成果,提出工作中遇到的困难,成员之间充分沟通。项目陈述和答辩环节是课程设计创新模式中重要的一个环节,培养学生总结能力、表达能力和PPT的制作和展示能力,使其学生在公众下能够不怯场,敢于表现自己。
2.4考核与评分
在课程设计创新教学思路和创新模式的引导下,考核也要更新观念,要与人才培养目标相一致。借鉴荷兰高校对学生实践能力的考核方法,不仅注重基于任务分工表现出的实践应用能力,而且还要兼顾学生在课程设计过程中展现的思路创新、表达沟通和团队协作能力[8]。由于课程设计的教学时间一般为一至两周,所以考核与评分不能过于繁琐,笔者在两轮课程设计实践基础上总结了一套与培养目标一致、相对公平和便于实施的考核评分方案,如表1所示。个人的最终成绩是由小组成绩和个人成绩两部分组成[9],各占50%,其中小组成绩由指导教师根据不同分项及其权重给出,个人成绩由指导教师和组内成员共同给出。组内成员互评均分权重为0.2,这个独创的考核细节大大激发了学生的工作热情并营造了工作团队内互帮互助的和谐氛围,培养了学生的团队合作精神。
3课程设计创新教学模式的支撑体系
(1)加强师资队伍的培养。对于应用型大学而言,高水平的师资队伍是应用型创新人才培养的关键。要培养出企业需要的应用型人才,必须建立一支综合素质强的“双师型”教师队伍。而大多数教师从学校毕业又进入学校授课,本身没有在企业工作过,教师的工程素质和实践经验不足,具有丰厚工程背景又有学术水平的“双师”型教师尤其缺乏[10-12]。一方面,可以建立教师有计划分批次轮流到企业锻炼的常规制度;另一方面,吸引企业的优秀工程师兼职或全职到教师岗位,充分发挥其多年来的企业工作经验。
(2)重视校企合作。校企合作是解决实践教育缺失的根本途径[13-14]。一方面大力吸引企业参与到高校实践教学过程中来,在教学计划和教学内容上广泛征询和适当采纳相关业内专家的意见;另一方面,增加学生在企业进行专业技能训练和专业拓展课程的学习机会,理论联系实际,开拓视野,拓宽思路,促进学生的创新意识与创新灵感,为课程设计创新教学模式提供强有力的实践平台支撑。与相关企业建立长期合作关系,良性循环,最大可能实现更多学生毕业和就业上岗的零过渡,校企共同培养“适销对路”的应用型人才。
(3)开设公共选修课。公共选修课是高校面向全体学生开设的综合素质培养课程,对学生知识结构完善,知识面扩大,兴趣和个性发展和综合素质提高有重要意义。对于工科专业来说,根据企业对人才的需求,高校开设如市场营销、会计、社交技巧等人文类和经济类选修课,不仅有利于培养学生的综合能力,而且学生也可以结合自身职业生涯规划科学地进行选课,为将来的职业储备和积累知识[15]。
南科大校长朱清时说:“近30年来,中国的大学没有培养出优秀人才来”,钱老也不止一次问:“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才”。当然像钱老一样的杰出人才,我们学校培养出来真是太少了,确实不能满足国家的需要,而我们一般应用型人才的培养,也和实际需要不相符合。据调查,目前国内相关企业普遍反应就业后的技术应用型毕业生主要存在以下两点问题:岗位适应慢,动手能力差。因此,有必要对现在培养模式进行改革,使之于培养方向相适应,同时应注重培养学生创新创业能力,注重培养学生动手能力。培养学生学习兴趣,学习时注重自主实践,注重体验,注重过程。
1、教学模式改革与思考
传统的教学方式,主要是老师主动的讲学,学生被动的学。是一种填鸭式的教育。这种教学方式是老师主导教学,学生缺少学习的主动性,而且学生的学习积极性不高,老师教的辛苦,学生学的痛苦。所以往往学习效果不理想,这样培养出来的学生也只能是“书呆子”。特别是这样培养出来的应用型人才更是不尽人意。
未来应用型机械类专业本科生至少应具备如下两种基本能力:一是具有本专业较扎实的专业基础知识;二是具有分析解决机械工程技术问题的能力以及应用计算辅助工具进行工程开发和虚拟设计的能力。基于以上两点,意在培养“专业+工具”的工程应用型机械类本科人才进行教学模式改革,研究和实施适应市场需求的人才培养方式,构建以 “工程能力模块为单元的实践教育体系”,以熟练掌握工程软件应用为手段。从而打造出:基础理论知识硬,专业技术知识精,工程软件通,岗位工作得心应手,应付自如的合格专业工程师。
国家组织了各种大学生机械方面的比赛,比如全国大学生机械创新设计大赛,大学生创新创业训练项目等,所以以大赛和项目为契机,推动教学模式的改革,推动学生思想观念改变,学校可以开设创新设计大赛以及创新创业项目的相关选修课。同时可以把设计大赛和创业项目等纳入培养方案和教学计划。学生在选课,考试,学分认定等方面也需要灵活的学籍管理给以支持。项目要以学生为主,老师为学生提供指导和计划目标等。老师在指导时也要注意“度”,要因材施教,要尽量采用多的途径为学生提供科研体验和训练的机会。让学生自主实践,让学生多动手,只是这样学生才会有兴趣,才会为用去学,变要我学为我要学,学的效果自会事半功倍。
在机械类的教学实验中,学生所做的一切实验都是在每门课讲到相应部分后,这种依附于理论教学的教学实验,无论是实验时间安排,还是实验内容都阻碍学生自主性和动手能力的发挥和发展,这样与实验教学的目的及全面素质教育的目标甚远[1]。针对上述问题,若教学实验改革为独立设课的实验教学体系,可以提高学生解决问题的能力,培养学生的动手能力以及学生创新意识和创新能力。
应用型人才培养在教学时若能采取现场或讲练结合的形式进行教学,或者讨论式教学方式以及采用模块教学方式。对应用型学生所采取的教学方式必须结合培养方向的特点,打破常规的课堂式的教学方式,紧密结合实际,充分利用教具、挂图、模型及相关实验设备和软件的虚拟仿真、仪器,采取现场教学方式,以便学生更快地理解理论知识,并注重讲练结合,掌握工程设计、计算方法等。教学过程与延伸性相结合,考虑到工作以后,以后研究生学习的需要。
2、考核方式改革与思考
传统的教学方式一般以闭卷考试作为考核的主要方法。这种考核方式往往只能反映出学生对书本理论知识的理解及掌握,而对学生解决具体问题的能力则反应不够。更不能体现出学生的动手能力,这种考核方式下,学生的学习就是为了考试,为了高分,学生不会重视动手能力的培养。这样培养出来的学生往往是高分低能。所以传统方式应该改变,改变的于培养方向相适应,于教学体制相适应,采用综合设计进行考核、答辩形式考核,开卷考核、论文形式考核等多种形式的考核,也可以几种形式相结合,尽量减轻学生考试的压力,当然在考核具体题目设计上,应尽量少考或不考客观题,多考主观题,且在题目的设计上尽量采用没有固定的答案的题目,只有这样,学生才能发挥主观能动性,才能多思考,多学习,才能活学活用课本的理论知识。才能培养学生用创造性思维解决具体问题。只有这样,我们培养的学生才不会是“书呆子”。
3、评价方式的改革与思考
传统的教学方式一般以考试分数的高低来作为评价学生的主要手段,这种方法当然有其科学的一面。但是当用于应用型人才的培养时,这种评价方法就不尽科学,分数高的学生,走向工作岗位时,往往上岗适应慢,动手能力较差,由此我们对这种评价方法不得不进行思考,评价学生时要更加注重过程,少注重结果。俗语说的好,“不以成败论英雄”,分数的高低,在一些课程设计、毕业设计、实验、实训的结果等并不能代表学生水平。因为题目有难易之分,设计有新旧之别,题目选择较难较新,有时候设计结果不是太理想,但是学生的设计水平,动手能力往往不错,所以评价应更加注重过程,不重结果。另外只重结果的考核方式也容易产生学术造假,常常会发有些学生论文抄袭,设计找人代作,如果我们重在考核过程,这些现象就会迎刃而解,避免了急功近利和弄虚作假。所以在看一个学生时,不要只看这个学生有什么成绩,有多少论文,考试得了多少分,得过什么奖,更要着眼于未来,看学生有什么潜力。这才是为人师最重要的。所以不能以成果来作为评价创新训练项目效果的主要指标。鼓励学生看淡失败,在项目中鼓励学生重在体验。
4、师资力量建设的改革与思考
高级技术应用型人才的培养离不开优秀的师资队伍。加强师资力量建设,是创新人才培养模式的必然要求,是提高教育质量的关键。要完善激励政策,提供政策和资源支持,鼓励教师积极参与多种形式、各个层次的应用型人才培养模式改革试验,努力培养和造就一支适应应用型人才培养的教师队伍。高校在重视人才的引进同时,更需重视教师培训,加强结对帮扶建设,以老带新等活动,增加教师到企业锻炼的机会,促进专业教师,尤其是年轻教师的迅速成长。要努力建设高水平“双师型”师资队伍,加快教师发展与教师职业技能训练中心的建设以提高教师的实践经验或应用技能。
参考文献:
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