時間:2023-06-28 16:50:17
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第一、以互動討論式教學代替填鴨式教學模式。講相應內容前留給學生要查的相關資料及了解該內容的最新動態的作業。老師要大量查閱相關資料,仔細篩選與該內容相關的有必要讓學生掌握的知識。上課時講完教材基本內容的前提下留時間討論相關內容的發展狀態及生產實踐中的應用情況。討論的時間老師根據課堂內容及學生的互動情況靈活掌握,有必要時基本內容的講解和討論交叉進行。
根據學生討論的情況結合老師課前準備總結本次課堂內容,強調需掌握的基本知識及相應的新技術新理論以及這些知識在生產實踐中的應用。
第二、對教學內容的合理布局。講授不是把教材內容一成不變的講給學生,而是以教材為參考重新組織內容,多一些參考書和資料。比如濮良貴,紀名剛主編的《機械設計》教材中把螺旋傳動放在第二篇聯接里跟螺旋聯接一起講解。而卜炎主編的《機械設計》教材中把這部分內容放到機械傳動里講解而且講解也較詳細。對機制專業來說機械傳動是重要內容,所以講授這部分內容時放到機械傳動講解較合適,講解這部分內容時可參考卜炎主編的《機械設計》教材的螺旋傳動部分。
第三、教師的知識儲備及實踐經驗。首先、教師單純以課本為準講解,跟學生自己學沒什么區別。
這種教學使學生對課堂失去的興趣、對老師失望。作為專業基礎課教師,必須時刻充實完善自己的專業知識,讓自己的專業知識始終更新保持活力。方法有讀研讀博,或跟自己的導師及原來的科研團隊時刻保持聯系,隨時掌握最新專業動態。具備條件可申請課題,科研教學并行,以科研促進完善教學。
其次、機制設計是實踐性很強的學科。這要求教師要有一定的實踐經驗,教授時理論聯系生產實際,這樣講解不僅課堂效果好、學生的知識掌握更有目的性,提高學生的課堂熱情。老師多參觀生產一線,多跟企業聯系。有條件利用假期可以到優秀的先進的的制造行業去進修,提高自己的實踐水平。
注意的問題
首先、內容的延伸必須以掌握機械設計基本知識為前提。我院用的教材是濮良貴,紀名剛主編高等教育出版社出版的“十五”國家級規劃教材。該教材從1906年開始由人民教育出版社出版第一版,到現在的第八版,經歷了40多年的教學實踐和先后七次精心修訂,該書的內容體系得到了不斷提高和錘煉。
內容是介紹整臺機器機械部分設計的基本知識,重點討論一般尺寸和常用工作參數下的通用件的設計,培養學生設計一般機械的能力,該課程在整個教學計劃中有承上啟下作用。所以內容的延伸必須以教材為基礎,在掌握基本知識的前提下延伸,好比地基打好才能建高樓大廈。特別注意的是內容的延伸不能把機械設計課的教學變成新技術新方法介紹的概述性教學。
其次在內容延伸時講究方法策略,根據教學內容適當延伸,充分考慮學生的接受程度和課時允許范圍內。比如講齒輪傳動時,一般情況下齒輪傳動不易用于傳動距離過大的場合,講這部分內容時可以簡單介紹齒輪傳動自行車,學生易理解而且與實際聯系緊密。齒輪傳動自行車的原理結構詳細講解的話課時就不夠了,想進一步了解的同學們自己查找資料,有問題可以課后討論。
《機械設計基礎》是高職高專數控技術專業必修的一門主干職業基礎課。數控技術專業學生就業領域主要面向制造業,主要就業崗位(群)是數控機床的操作、編程、工藝規程編制與實施;相近就業崗位(群)是生產管理等。本課程的先修職業基礎課程為機械制圖、計算機繪圖、工程力學、金屬材料與成型工藝,并進行了金工實習。后續課程為有機械制造技術、液壓與氣動技術等職業技術課程。本課程為學生畢業后從事上述工作崗位打下堅實的基礎,對學生完成整個專業的學習,起到承上啟下的重要作用,是學生獲得職業基礎能力的橋梁與紐帶,因此教好本課程具有十分重要的意義。
1.課程教學目標
本課程使學生掌握常用機構與通用零件的基本原理、性能特點、使用、維護的基礎知識和設計方法,培養學生具備選用、維護和改造簡單傳動裝置及零部件的初步能力,培養學生正確的設計思想與嚴謹的工作作風。《機械設計基礎》課程與實踐聯系非常緊密,學生畢業后走向工作崗位做實際工作,參與設備的論證、預研制、改造或維修的工作,難免做設計一類的工作,接觸到各式各樣的運動機構或各種通用零部件,課程的學習為將來的職業發展奠定了基礎。
2.課程內容分析和課時分配
2.1本課程主要包括兩方面的內容。
在機械設計的基本知識和機械中常用的機構包括平面連桿機構、凸輪機構、間隙運動機構、齒輪系;機械傳動包括螺紋連接與螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動。通用零部件包括軸和軸轂連接、軸承、其他常用零部件,并簡要介紹了國家標準。
2.2課時分配。
根據教學大綱,本課程總共70個教學課時,其中機械設計的基本知識部分占12個課時,在機械中常用機構部分占22課時,機械傳動部分占23課時,通用零部件部分占13課時。
教師在制訂具體的教學進度計劃時,須安排四次觀察與認知實驗配合教學,每次實驗占用2課時,共8個課時。第一次為綜合性認知實驗,第二次重點是常用機構的認知實驗,第三次重點是機械傳動的認知實驗,第四次重點是通用零部件的認知實驗。
3.教學設計與實施
3.1學情分析。
3.1.1不利條件
目前高職高專學生入學分數較低,理論基礎較差,學習的積極性、主動性不強,缺乏抽象思維,自律性差。
3.1.2有利條件
根據數控技術專業教學計劃,本課程開在第三學期,在學完了《機械制圖》、《計算機繪圖》、《工程力學》、《金屬材料與成型工藝》,并進行了金工實習和數控機床認識實習之后,學生已經具備了比較扎實的力學、制圖、金工、材料等先修課程的良好基礎,具備了一定的識圖、計算能力,對生產實踐有了初步的了解,為本課程的學習奠定了一定的基礎,且學生好奇心強,容易被新鮮事物吸引。
3.2課程特點。
在本課程中各章相對獨立性較強,學生一接觸本課程,就會產生“沒有系統性”、“邏輯性差”等錯覺,因此為本課程的教學帶來一定的難度。然而在本課程中,雖然不同的研究對象涉及的理論基礎不同,相互沒有多大的聯系,但最終的研究目的只有一個,即設計出能夠應用的機構、零件等。
根據以上分析,本課程的教學中心為機構和零件的原理及選擇,教學的重點和難點是培養學生的獨立思考和設計能力。
3.3教學模式、教法選擇和師資條件。
3.3.1教學模式
本課程教學可采用“文字教材、多媒體教材、機械原理與機械零件的實物觀察實驗和學習指導”四位一體模式。
文字教材是本課程教學的基本指南,教學內容符合本課程教學大綱的要求,但其內容不能代替多媒體一體化全部教學內容,特別是涉及生產實際、感性認知、形象思維等方面,必須有多媒體教材補充。
多媒體教材內容包括各章節基本內容的講解、歸納,重難點內容的專題講解,現場錄像教學,動畫及圖表、圖形的形象演繹等。借助于計算機圖形學技術和多媒體技術,加強直觀性教學,做到教學內容直觀形象。
機械原理與機械零件的實物觀察實驗:通過機械中常用機構與通用零部件的實物或模型展示,并借助電腦控制技術系統形象地解說,增強真實感,身臨其境,提高學習興趣、降低學習難度。
學習指導主要包括各章節的基本要求、學習指導、典型例題、習題提示和自我測驗。
3.3.2教法選擇
教師在本課程的教學過程中,供選擇的教學方法有很多種,可以靈活地加以串用或并用。
3.3.2.1講授法教學。對于機械設計的基本知識、涉及設計計算部分的教學主要采用講授法。例如對于“定軸輪系傳動比”計算公式的推導,以講授為主,課件感知引導為輔。講授法可使學生在有限時間內盡快地掌握新知識,加深理解。
3.3.2.2演示法教學。對于常用機構、機械傳動和通用零部件的基本原理、基本知識部分的教學,以演示法教學為主,講授引導為輔。在多媒體演示和實物模型演示的過程中,通過提問和討論的方式讓學生主動、思考,在直接觀察中分析問題,增強感性認識,從而突破難點。
3.3.2.3壓力教學法。對于應知應會的基本知識、重點內容,通過課堂提問和讓學生上黑板做題等方式,人為地給學生制造一些學習壓力,有利于知識的掌握、消化和吸收。
例如:在講《螺紋連接和螺旋傳動》這一章中,螺紋的類型、特點和參數,常用螺紋連接(螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和堅定螺釘連接)的基本特點和選用等基本知識可用提問的方式加以鞏固;在平面機構自由度的計算、標準直齒圓柱齒輪外形尺寸的計算、齒輪系傳動比的計算等教學過程中,在公式和典型例題講解之后,出幾道典型習題,讓學生集體思考,并讓幾名學生上黑板計算,再讓其他學生糾錯,最后老師講解。這樣可提高學生的注意力,增強教學效果,也可作為對學生考核的一部分。
3.3.2.4討論法。積極開展師生的雙向互動活動,調動學生的學習主動性和積極性,培養學生舉一反三和綜合運用所學知識的能力。例如:在機械傳動的設計常用機構和通用零部件的選用的教學中,老師提出問題,讓大家開展討論,可大大增強學生的學習興趣。
3.3.3教學條件和師資力量
3.3.3.1我院擁有充足的供教學使用的多媒體教室,主教學樓28間,實訓樓10間,信息大樓計算機教室10間。
3.3.3.2可供數控技術專業學生實訓的實訓室有鉗工實訓室、車工實訓室、數控實訓室、數控仿真實訓室、機械基礎實訓室等。
3.3.3.3機械設計基礎課程教學團隊有專任教師4人、兼課教師2人、外聘教師4人,其中高級職稱1人,中級職稱9人,均具有豐富的實踐和教學經驗。
3.4課程教學設計的做法
3.4.1在課堂教學中,可以觀看在生活中常見機構和工程運用較廣機構的錄像片及動畫,使學生對該課程萌發濃厚的興趣,認識其重要性,使他們感覺到機械設計并非遙不可及,通過努力學習就能達到。
3.4.2在教學組織上,根據高職教學的特點,“必需、夠用”的原則,強調應用性,可以簡化公式的數學推導過程,避免知識內容過深過細。有些推導過程只是為了加深對本概念的記憶,不做掌握要求。把重點放在結論具體應用上,一般性的內容在廣度方面適可而止,節約課時用于實踐性環節。
3.4.3在每章內容講解時,不僅要講清內容和基本原理,而且要通過舉例、多媒體教學手段、實物或模型觀察實驗,講清其在工作中的用途。
3.4.4每次課后均有思考題和習題,并有課外作業,課后教師定期輔導和答疑,有助于學生抓住課程重點,加深對課程難點內容的復習和理解。
3.4.5在每章或每個單元內容教學完畢后,及時進行階段性小結,承前啟后,讓學生對課程的諸多內容有整體認識和系統化意識。
3.4.6為加強重難點的消化吸收,在整個教學過程中階段性地安排習題課,以學生為主體,以習題為平臺,積極開展分組討論活動。在練習過程中,結合生產實踐中的實例,增強學生“舉一反三”、“靈活運用”的能力,講清具體應用的方法,培養學生的實際工作能力,激發學習熱情。
3.4.7在教學實踐中,應遵循以教師為主導,學生為主體的教學原則,注重對學生能力的培養,采用鼓勵式教育,讓學生在寬松、愉快的氣氛中吸收知識、獲取營養。
3.5考核方式和教學效果。
3.5.1考核方式
根據我院“2+1”教學改革和數控技術專業中本課程教學大綱要求,本課程考核類型為“考試”課。平時成績占50%,包括出勤及課堂紀律占20%、課堂回答問題、作業、平時測驗和期中考試占30%;期末考試成績占50%,主要以閉卷考試的形式進行。
3.5.2教學效果評價
通過學生網上評教、教師評學、學院教學督導員抽查、系部或教研室主任聽課、教師相互聽課等形式反饋,提出教學建議。通過上課提問、作業批閱、平時測驗、期中考試等形式,教師掌握教學效果,適時改進教學的方式、方法。
4.課程教學特色描述
4.1基本思路。
以課程目標為主線,打破傳統的課程界限,從實現各專項能力的需要出發,以“必需、夠用”為原則組織相應的課程內容并進行必要的教學內容整合,使課程內容服務于目標能力,注重人的思維方式,重點培養創新思維,使學生在學習過程中學習目的明確,學習興趣濃厚。
4.2教學手段。
本課程在教學中都采用了先進的多媒體教學手段,表現方式上體現了多元化的現代教育技術方法與手段,充分利用現代化教學設備和PPT教學課件,將CAI課件、錄像插播片、實物模型及現場參觀等多種手段科學組合,使教學形象、生動、高效、學生喜聞樂見。計算機輔助教學的形象化特點和生動性、趣味性大大激發了學生主動學習的積極性,加深了對所學內容的理解,從而提高了整體教學質量和水平,也增加了教學信息量,提高了教學效益。我們的感受是現代教育技術最能在本課程的教學中發揮作用,多媒體手段的采用為教師的教和學生的學大大提供了方便。
4.3教材建設。
從高職教育的特點出發,選用貼合高職院校學生實際的教材,更加突出理論聯系實際,有利于學生應用所學知識分析問題、解決實際問題的綜合能力,將傳統教學方法與現代多媒體教學手段有機結合,揚長避短。
4.4實驗和現場參觀實習。
以機械設計基礎課程教學內容為背景,繼金工實習和數控機床的認知實習之后,加強培養學生理論與實際聯系和動手能力,開設實驗課,并利用業余時間組織學生去工廠現場參觀。此外,我們結合課程,積極開展機械設計興趣小組活動,為學生的創新設計提供了施展才華的舞臺。
5.教學改革
5.1在教學上。
5.1.1在課堂講授之后,創造條件組織學生到工廠參觀,觀看、分析、討論各種機器上的各種常用機構和零件。
5.1.2組織學生開展簡單典型機構、機器和零部件的設計大賽或開展興趣小組活動,激發學生的學習熱情、培養學習的應用能力和設計興趣。
5.1.3利用現有的機械原理與機械零件實驗室,在學生認知、觀察、聽取講解之后,結合實訓中的機器和學生日常生活中的機械,理解和掌握課堂內容。
5.2在考核上。
在考核方式上,實行學習階段的全程性考核制,改變過去的一次性終結考試,成為將階段性的考核與期末綜合考試相結合的辦法。
這樣有利于教師及時發現教學中的不足并加以改進,減少學生學習的功利性,有利于加強教師對學生的日常學習管理,引導學生掌握良好的學習方法,從根本上改變應試教育制約學風、考風的狀況,促進學生良好品質的形成,全方位多角度地準確反映出一個學生的真實成績和綜合能力。
參考文獻:
一、翻轉課堂模式
隨著科技的發展和信息技術的廣泛應用,計算機、手機、網絡等與我們的工作、生活聯系更加密切。學校的教學模式也發生著巨大的變化。一般的教學模式是教師在課堂上講授知識內容,然后學生課下完成作業。而“翻轉課堂”的教學模式則不同,它是教師給學生提供微課視頻或課件讓學生課前預習,課堂上教師提問檢查,并解答學生的疑難和不懂之處。課堂由以前的教師講授、學生練習變成了教師學生交流、探討的平臺。該模式激發了學生的學習動力,提高了學習效率。
微課主要是針對某門課程的內容要點或教學活動制作的學生學習資源,主要以教學視頻為載體,可以隨時隨地點擊觀看。微課著重于某個知識要點,視頻的錄制時間控制在五分鐘以內。講解的內容要抓住關鍵問題,講清重點、難點。學生可以隨時隨地觀看視頻進行學習,不受時間地點約束。
翻轉課堂以微課為前提,微課是翻轉課堂的基礎。翻轉課堂以微課作為知識載體,在課前讓學生通過觀看視頻進行知識的預習。在課堂上,學生帶著問題學習,人人參與,協作探究。這種模式激發了學習的動力,提高了學習的熱情,讓學生能夠積極主動地去學習,去發現,真正實現了從“要我學”到“我要學”的轉變。
二、翻轉課堂的教學設計
筆者在此以機械基礎課中齒輪傳動這一教學內容為例,闡述如何在教學中實施翻轉課堂的教學應用。
機械基礎是機械類學生必修的一門專業技術基礎課,在機械課程中處于重要地位。根據教學大綱的要求,本課程的作用是使學生了解機械原理初步知識,熟悉相關的國家標準,掌握常用機構,零件,液壓傳動的工作原理,并能對一般的機械傳動系統進行簡單的分析和計算。
機械基礎這門課的 知識點相對其他課程來說,比較多且很分散。這門課與實際生產聯系比較密切,有些內容對于中職院校的學生來說很抽象,在課堂上很多東西很難理解。這就需要學生在課下多觀察實物,理論聯系實際,能夠把抽象的理論知識變成形象直^的物體。
1.教學內容分析
機械基礎這門課是關于機械綜合知識原理和運用的基礎課。齒輪傳動是機械基礎課中關于機械傳動的重要內容之一,齒輪傳動是常用機構中應用最廣泛的一類傳動。學習了本課內容后,學生知道了齒輪傳動的基本知識及計算等,為后面學習其他的機械傳動提供理論方法依據,并且為以后學習機械設計打下扎實基礎。
齒輪傳動這部分內容與生產實際聯系較大,需要根據公式進行相關的工程技術計算,而直齒圓柱齒輪應用最為廣泛,因此,把直齒圓柱齒輪的參數和計算作為教學重點,能夠靈活運用所學知識解決實際問題作為教學難點。要讓學生做到掌握重點,突破難點,學會自主學習,主動探究,達到學以致用。
2.教學流程設計及評析
首先是課前三環節。
(1)設計導學案。教師根據教學大綱及學生的實際情況,制定相應的教學目標,備課寫教案,并給學生制定自主學習任務單。導學案為學生進行自主學習提供依據,給學生的學習指明正確的方向。
①學習目標:熟悉齒輪傳動的類型及應用,理解漸開線齒廓的形成,掌握漸開線標準直齒圓柱齒輪的基本參數及尺寸計算。
②學習內容:齒輪傳動的基本知識和相關概念,傳動的類型及其傳動特點,在實際生活生產中的應用,齒輪有關的參數和幾何尺寸計算
③學習任務:仔細認真閱讀自主學習任務單,掌握重點,觀看微課視頻,完成相應的練習題,做好課前學習。
(2)教師錄制教學視頻。根據本次課的教學內容,錄制了三個微課視頻:齒輪傳動在生產、日常生活中的應用,漸開線齒廓的形成過程,漸開線標準直齒圓柱齒輪的基本參數的介紹
(3)學生自主學習。學生課下觀看視頻后,對視頻中不懂的地方或有疑問的方面在筆記本上記錄下來。另外,學生要根據教師給出的導學案的內容進行課前學習,以鞏固知識并發現問題。教師要根據學生的實際情況,合理布置學生課前練習的題目數量、難易要求、達到的目標等,讓學生完成舊知識的鞏固復習和新知識的提前預習。學生可以在家、在校,隨時隨地觀看視頻進行學習。教師學生之間可以通過QQ群、微信群等方式進行書面留言、語音交流、視頻交流等。同學之間也可以討論交流,互動解答。
其次是課堂四步驟。學生課前對知識已經預習,教師在課堂上通過設計合理的教學活動幫助學生完成知識內化,真正掌握學習內容。
第一,檢查提問。教師首先檢測學生課前自主學習情況。檢測的目的主要是查看學生課前預習掌握的情況。對于學生的表現,教師要給予充分的肯定,多表揚多鼓勵,增加學生的自信心。
第二,合作探究。課堂上教師根據教學內容設計多個任務。這些任務要比課前學習難度大一點,讓學生感覺只靠課前的努力還不夠,需要更加關注于課堂的學習。讓學生先獨立思考,然后以小組為單位,對學習中遇到的疑難問題進行交流、合作、互助、探究。
第三,成果展示。討論結束后,讓每個小組選出代表展示本小組的學習成果,并進行講解。成果展示既鍛煉了學生的語言表達能力,又加深了對新知識的鞏固和理解。
第四,評價總結。課堂任務結束后,學生應根據自身的學習情況進行反思,總結自己的學習方法,調整心理狀態,以飽滿的熱情進行后續的學習。在翻轉課堂的教學模式,由教師評價、同學評價、自我評價三部分構成。
最后是課后工作。課堂結束后,教師根據學生在課上的問題進行總結整理,并將學生前期完成的電子任務書整理后,上傳至班級群進行資源共享,以便學生隨時查看學習。
三、關于翻轉課堂的思考
第一,通過翻轉課堂的教學模式,學生不用跟著教師的節奏來學習,可根據自身的情況來安排和控制自己的學習,有助于培養學生自主學習能力。
第二,翻轉課堂,有助于師生、生生之間的溝通、交流、探討、互動,激發了學生的學習興趣,有助于培養學生的探索能力和創新精神。
第三,翻轉課堂不同于傳統教學,要求教師除了具備一般的教學能力,還要有較高的信息技術素養和教育技術能力。教師要根據教學內容及學生的實際情況,制定相關的微課視頻,設計課前預習問題、課堂的引導性問題。
機械專業是培養機械行業生產、管理、服務第一線需要的技術應用型人才,隨著市場經濟體制的建立,科技進步和產業結構的調整,機械行業對高級應用型人才的綜合能力要求也越來越高,對復合型人才的要求越來越高。而反觀傳統的機械專業的培養模式、課程體系、教學方式,就會發現課程設置單一、知識面和專業面窄、課程難以形成完整的體系、教學內容陳舊、教學方法和教學手段落后等不足之處。為了改變這種狀況,適應當今社會對機械工程專業人才的需求,培養出基礎扎實、知識面寬、創造能力強、素質高的機械工程人才,調整教學內容,改革課程體系勢在必行。
課程改革是最基本的教學建設。《機械基礎》是一門重要的專業基礎課程,為了突出中職的教學特點,提高教學質量,本文就該課程在教學內容、教學方法、教學手段和實踐環節等方面的問題,提出一些改革意見。
一、整合課程內容,建立和完善課程體系
中職的教學內容及課程體系應強調理論知識的應用,必須按照一線生產實際需要授課,其課程體系必須突出能力與素質的培養,其教學內容應擺脫學科系統性、完整性的束縛。據此,教學內容調整的思路是強調基本知識、基本原理,注重實際應用,引入反映機械設計理論和方法的新概念、新理論、新方法,介紹各種新型機構和新的機械設計方法,力求在壓縮課內學時的前提下,拓寬知識面,增加信息量,提高教學效果。
《機械基礎》是以機構運動簡圖為研究模型的,建立機械運動簡圖應該是機械設計的基礎,因此應把機構的結構分析、機構運動簡圖的定義、性質和常用運動副的代號、機構運動簡圖的建立作為重點講授內容。對機構設計部分的內容,要通過多媒體技術動畫演示,讓學生直觀地了解機械傳動和零件間的傳動關系,從而減少繁雜的語言講述,多作計算公式的推導過程、零件結構和一些設計參數的選取原則的介紹,并加強對機械運行的介紹,比如多種傳動方式的組合、原理、特點,以及工程實際中的應用、維護,等等。應增加一些本專業的最新動態的介紹,多向學生介紹一些機械的新發展、新思路,以開闊學生的眼界。要克服傳統教學重設計計算輕結構設計,以及與工程實際技術問題緊密結合的部分的缺陷。如滾動軸承這一章,軸承裝置設計這部分內容在傳統教學中往往不作為重點,而這部分內容是生產一線技術人員直接接觸最為廣泛的實際問題。因此,可以把這章內容進行重新整合,把軸承裝置設計這部分內容作為重點,要求學生重點解決軸承的安裝、配合、緊固、調節、、密封等實踐性很強的技術問題,在學習這些基本知識的基礎上,再舉一些工程實例,如CA614OA車床主軸支撐的例子。通過這個實例,學生能重點掌握軸承的組合結構,軸承的調整,以及軸承的精度對機床主軸傳動的影響。通過這樣的整合,學生既能學會軸承的基本知識,又能掌握軸承的應用技術,同時能明確軸承在工程實際中的重要地位。
二、改革教學方法,提高教學效率
面對未來社會對人才培養的要求,如何在傳授知識的同時,著重加強學生創新能力和綜合素質的培養,已成為教學改革中一個重要的問題。針對《機械基礎》課程的特點,我們采用“精講多練、加強自學、分析討論”三環節相結合,以啟發式教育為主的教學方法。
精講基本概念、基本理論、基本方法,力求使知識容易理解、掌握和記憶。如對機構的結構分析進行精講時,平面連桿機構的設計、凸輪機構設計、平面齒輪機構的設計都只精講一種基本結構形式的設計方法,其他結構形式的設計要求學生自學。對機械設計的概念,學生只聽不練自然不能掌握。因此,在各章節都應安排相應的練習,還要安排一些階段性的綜合練習,提高練習的綜合程度,注重方法的運用和掌握,注意對各種理論、方法的綜合應用進行總結,使學生學牢學活知識,具有應用知識的能力。
分析討論課是開發學生智能、鍛煉學生膽量、培養學生科學思維能力的一個重要的教學方法。因此,在教學中應安排一些課堂討論,課堂討論的內容可以是概念題討論、綜合題討論、自選題討論。在整個教學過程中,啟發式教學是激發學生積極思維的首要方法,它可以使學生加深對基本知識的理解,并在求解過程中進一步思考,進而進一步提出科學的設想。教師在講課過程中一定要善于設疑、質疑,要特別注意在新舊知識的銜接轉換處提出新問題,提出的問題最好能引起幾種回答,以此激發學生積極思考,使學生在恰當的情境中作出正確的回答和判斷。
三、利用現代教學手段,激發學生學習興趣
按照這一思路,我們可以對教學內容進行適當調整。機械原理和機械零件設計都是以機構運動簡圖為研究模型,建立機械運動簡圖應該是機械設計的基礎,因此應把機構的結構分析、機構運動簡圖的定義、性質和常用運動副的代號、機構運動簡圖的建立作為重點講授內容。對于機械傳動和零件設計部分,應減少計算公式推導過程的介紹,增加零件細部結構的設計介紹和一些設計參數選取原則的介紹,并加強對機械運行的介紹,比如多種傳動方式的組合、原理、特點以及工程實際中的應用、維護等。可增加一些本專業最新動態的介紹,多向學生介紹一些機械的新發展、新思路,以開闊學生的眼界。在過去的教學中,通常只重視設計計算,認為只要會計算就達到要求了,而輕視了結構設計以及與工程實際技術問題緊密結合的部分,使教學與實際脫節。如軸承這一節:軸承裝置設計這部分內容在教學中往往不作為重點,而這部分內容是生產一線技術人員直接接觸最為廣泛的實際問題。因此,可以把這章內容進行重新整合,把軸承裝置設計這部分內容作為重點,要求學生重點掌握軸承的安裝、配合、緊固、調節、、密封等實踐性很強的技術問題。在學習了這些基本知識的基礎上,再舉一些工程實例,如ca614oa車床主軸支撐的例子,通過這個實例,使學生重點掌握軸承的組合結構、軸承的調整以及軸承的精度對機床主軸傳動的影響。通過這樣的整合,使學生既學會了軸承的基本知識,又掌握了軸承的應用技術,同時使學生明確了軸承在工程實際中的重要地位。
二、提高學習興趣,增強教學效果
現在職業學校面臨的問題是:學生基礎知識差,不少人對學習失去了興趣。但是我們也應該看到這樣一個事實:這些學生思想活躍,求新求奇思想重,對周圍世界十分敏感好奇,他們喜歡觀察事物,凡是覺得新鮮的就想了解,凡是自己喜歡的就會去做。因此我認為,要想讓學生能夠主動學習,就要使其對專業感興趣、對課程感興趣甚至對任課教師感興趣,而這些興趣的培養可以通過教學過程中實施趣味教學來實現。
因為職業學校學生文化基礎較差,雖然學校所開設的課程已相對簡化,但由于學生理論水平比較薄弱,《工程力學》和《機械制圖》學得不夠扎實,加上缺乏基本的機械常識,所以在機械基礎的學習過程中,想象不出一些零件的結構,受力情況分析不透。因此教學中應首先降低難度,讓學生有學習本課程的興趣。
若照本宣科,不進行教學信息的雙向交流,必然會學之無味、學之困難。為喚起并始終保持學生的學習興趣,創造和諧的學習氣氛,可根據學生活躍好動的特點,在教學中采用趣味教學法,創設情境,啟迪思維,引導學生積極主動地參與教學。要做到這些,教師必須思路清晰,善于歸納和表達,能夠把復雜的內容轉化為綱目了然、脈絡分明、易于理解和掌握的知識。《機械基礎》對于剛剛初中畢業的職校生來說,無疑是有較大難度的課程,容易出現兩種極端:程度高一點的學生為了取得好成績便“死記硬背”;程度低一點的學生,一旦無法戰勝困難,就會放棄學習以致產生厭學情緒。針對這些情況,我認為教學中關鍵要上好第一節課。俗話說“興趣是最好的老師”,如果能讓學生對本門功課產生濃厚的興趣,可以講在本課程的教學任務中已完成了40%。這就要求教師具有淵博的知識良好的口才,能引導學生在有趣的談吐中學到有用的知識,與學生進行有效的交流。
三、重視理論聯系實際,提高教學效果
《機械基礎》是各個工種的專業基礎課,與各工種專業課聯系緊密。作為機械專業的教師,應當不僅具有機械方面的理論知識,而且對于在生產中使用的各種加工方法,機床及設備的有關知識,也要有一定程度的掌握和了解、也就是說我們應努力成為“雙師型”教師。只有這樣,才能在教學中熟練地將理論與實踐結合,上課時才能得心應手。
《機械設計基礎》是新疆交通職業技術學院汽車制造與裝配技術專業的一門介于基礎課和專業課之間的重要的設計性技術基礎課程,通過本課程的學習,可為學生學習后續專業課程提供必要的基礎知識;為學生將來從事產品設計、開發提供必要的理論基礎;為將來從事工藝、運行、管理工作時,能對所使用機械傳動原理有正確的了解,獲得對設備正確使用、維護和故障分析的能力;使學生具有運用標準、規范、手冊和圖冊查閱有關技術資料及編寫說明書的能力。《機械設計基礎》是理論知識和實踐知識綜合運用的課程,在整個課程體系中從理論性課程過渡到結合工程實際的設計課程,起到橋梁作用。該課程體系目前仍延續過去的模式,新體系尚處于探索之中。為了突出高職高專的教學特點,提高教學質量,本文就該課程在課程體系、教學內容、教學方法和教學手段、實踐環節等方面的問題,提出一些探討意見。
一、《機械設計基礎》傳統教學模式存在的突出問題
(一)教學方法單一落后
《機械設計基礎》是機械原理和機械零件的綜合,主要討論機械設計的常用方法和一般過程。傳統教學方法,授課內容多,而實際教學課時安排不足;講述原理多,結合實際偏少;縱向論述多,橫向比較較少;講述常規原理多,介紹行業最新技術成果不夠;課堂講授多,課堂課外討論少。實踐教學,仍以勞動性操作為主,對學生獨立獲取知識能力和自主學習、創新思維能力培養不夠。教學手段也不盡如人意,課堂教學仍沿襲粉筆板書、掛圖和簡單的教具,很難取得好的教學效果。
(二)課程沒有針對專業要求合理設置
《機械設計基礎》課的知識點非常豐富、繁雜,如不精心組織、把握重點,全部灌輸給學生,將適得其反。因此,教學前,教師要對所教的內容加以精選與提煉,把握教學重點,豐富教學內容,以激發學生的學習興趣。例如,在組織齒輪傳動教學時,并不是把教材上所有內容都教給學生,而是根據高職學生的特點和各專業不同的要求,選擇不同的側重點進行教學。工程機械運用與維護專業的學生,就業崗位是銷售及維修,因而對他們的教學注重的是應用方面,如齒輪傳動的原理、分類、特點、失效形式、齒輪參數的測量及齒輪傳動的、密封等;而對于機電一體化專業和汽車制造與裝配技術專業的學生,就業崗位主要是機械加工操作、機械加工工藝編制及機床設備的維護等工作,因而對他們的教學重點,除了齒輪傳動的原理、分類、特點、失效形式、齒輪參數的測量及齒輪傳動的、密封外,還要把齒輪的切齒原理作為重點,同時應了解變位齒輪的基本概念。只有針對不同專業組織教學內容,才能有的放矢,取得好的教學效果。
(三)實驗教學比重偏低,學生動手能力的培養欠缺
實驗及實踐教學是幫助高職學生理解課堂理論教學內容的必要手段,也是提高他們動手能力的重要途徑。傳統的實驗課在實驗室中進行,由于實驗器材陳舊、缺少,不能保證每位學生的動手操作機會,為此,可將實驗與生產實踐結合起來。在課余時間可至校辦工廠和校外實習基地進行有關實踐,如參與維修設備、加工簡單的零件等。
二、《機械設計基礎》課程體系的設計
(一)改革內容
1.改革思路
本課程組以企業需求為基本依據,按照生產一線實際需要,結合高職教育的特點,強調基本知識,注重實際應用,從機械的組成及特性出發,形成工程力學――材料及熱處理――公差與配合――常用機構――聯接――機械傳動――支承零部件――機械系統設計綜述這一新課程體系。該體系將以往的理論力學、材料力學、公差與配合、機械原理和機械零件幾門單列的技術基礎課程有機地融為一體,理論分析以適度夠用為限,突出了針對性和實用性。
2.整合教學內容
在教學內容整合上,刪除繁瑣的公式推導、理論證明,注重如何運用這些公式、定理、方法等來解決實際設計問題。例如將齒輪、軸、滾動軸承等工程實踐性很強、并對工程設計與應用能力有很大幫助的章節作為教學重點內容;將與磨損、螺紋連接、彈簧等章節安排作為學生自學的內容,通過答疑的方式對學生進行輔導;將教材中介紹很簡略,但與生產第一線聯系很緊密的一些工程知識比如軸承的安裝、拆卸、、組合設計以及失效形式、齒輪加工、蝸輪蝸桿加工等知識內容進行補充。
3.結合專業培養目標取舍教學內容
由于各專業的培養目標不同,所安排的課程和教學要求也不同。因此《機械設計基礎》課應根據工程機械運用與維護專業、機電一體化專業和汽車制造與裝配技術專業課的學習要求,對各專業畢業生就業崗位的要求選取適合的教學內容,使學生能把有限的時間和精力花在學習掌握有用的知識上。
4.增加創新設計內容
《機械設計基礎》課程需適應現代科技發展的要求,牢牢把握住本學科的發展脈絡,及時補充新型機構、傳動零件知識,介紹新的設計理論、方法、技術、計算機輔助設計等內容,以拓寬視野,培養創新設計的思路和方法。在課程設計實訓中加強對學生在課程中應用計算機CAD/CAM主流軟件(如MATLAB、AutocAD、UG和Pr∥Engineer)的工程實訓。專周設計實訓的課題主要包括從動件、軸、滾動軸承和聯接件等的設計計算、三維造型裝配、二維工程圖和設計說明書等內容,使學生能夠綜合運用多門專業課程的知識和技能,在計算機輔助下完成,提高了專業素質和工程應用能力。
5.通過設計培養學生的自學能力和獨立工作能力
《機械設計基礎》教學中常用機構的設計、通用零件的選擇和設計是教學中的重要內容。在教學中可以通過設計作業,如“凸輪機構設計”、“齒輪機構設計”及“軸系部件設計”等,使學生對常用機構和通用零件設計獲得必要的工程實戰訓練,培養學生嚴謹的學習態度。“機械零件課程設計”是《機械設計基礎》課程教學的重要環節。課程設計要讓學生一方面加深對已學知識的掌握,培養自身綜合運用所學知識和技能獨立、靈活地分析問題和解決問題的能力,另一方面,課程設計也要讓學生掌握使用工具書的方法和使用技術資料的技能,培養自身的設計能力和獨立工作能力。此外,課程設計還要有利于學生形成良好讀書習慣和自學能力,以滿足自身的終身教育的需要。
(二)課程體系設計思路
1.整體教學設計
按照典型減速器設計的流程所必須的知識和能力結構,歸納《機械設計基礎》課程學習領域的主要工作任務,選擇一級直齒圓柱齒輪減速器設計作為載體,構建主體學習單元(學習情境),按照資訊、決策、計劃、實施、檢查與評估六步法,工學交替、任務驅動、項目導向,將真實生產過程和產品融入教學全過程,設計學習情境。并根據行業、企業標準建立《機械設計基礎》課程教學體系,選定合適的載體,設計教學單元,完成教學設計。
本課程遵循學生職業能力培養的基本規律,以真實工作任務及其工作過程為依據整合、序化教學內容,設計了4個學習主情境,分別以減速器機械聯結的設計、減速器機械傳動的設計、減速器軸系的設計和減速器的與密封為載體。4個學習情境包含17個學習性工作任務,把理論學習和實踐訓練貫穿其中。
2.單元教學設計
學習情境1:減速器機械聯結的設計通過螺紋聯結、鍵聯接、銷聯結的設計計算,讓學生熟悉機械零件的受力分析,熟悉桿件拉壓變形、剪切變形、擠壓變形的強度計算,熟悉螺紋聯結、鍵聯接、銷聯結的選用方法和工作原理,并掌握相應聯結的設計與安裝方法和工藝要求。
學習情境2:減速器機械傳動的設計通過圓柱齒輪的設計計算,讓學生熟悉齒輪失效形式、材料選擇、熱處理方法、各類齒輪受力分析和設計準則,并掌握相應的齒輪的選用方法。通過帶傳動的設計計算,讓學生熟悉帶傳動的組成、工作原理、特點、類型和應用;V帶傳動;V帶輪的常用材料和結構;帶傳動的安裝、張緊和維護;了解同步齒形帶傳動簡介。
學習情境3:減速器軸系的設計計算通過減速器軸的設計計算,讓學生熟悉軸的材料及選擇;軸的結構設計;軸強度的粗略計算;按扭轉強度計算;按彎扭合成強度計算。通過減速器軸承的設計選擇,讓學生熟悉軸承功用、類型;滑動軸承類型、結構;軸瓦的結構及材料;液體與非液體摩擦軸承簡介;滾動軸承類型、特點、精度及代號;滾動軸承失效形式;滾動軸承組合設計。通過減速器輸出端的聯軸器的設計選擇,讓學生熟悉聯軸器的功用,類型、結構、特點和選擇;離合器主要類型及其結構。
學習情境4:減速器的與密封通過減速器的與密封的設計,了解機械中有關與密封的基本知識。
減速器專用周:通過對減速器整體的設計,讓學生掌握整個機械設計過程。教、學、做有機融合,把理論學習和實踐訓練貫穿其中。
三、教學方法和教學手段的改革
(一)啟發引導式
機械設計基礎是一門理論性和實踐性很強的課程,我們在講授理論知識的同時非常重視聯系工程實際,重結論,重應用。例如在講述摩擦的自鎖概念時,列舉大量常見的實例,啟發學生去思考,并同時從反面提出問題,請學生回答并解釋,以此來培養和提高學生獨立思考的能力。
(二)多種教學方法進行組合
采用理論教學、多媒體教學、現場教學、實驗教學、課堂討論、做學合一及綜合能力訓練等教學手段相結合,常用機構講解改變過去羅列式的教法,從創新的角度用大量的應用實例讓學生對生產和生活中的機械裝置有更廣泛的了解,開闊眼界,學以致用。
《機械設計基礎》課程實驗是高職學生職業技能培養的重要環節,學生通過實驗,可直接接觸到生產一線的技術問題和操作技能問題。因此,該課程實驗具有很強的針對性。如通過漸開線直齒圓柱齒輪參數測定實驗和減速器的結構分析和裝配實驗等,使學生學習和掌握具體的測試技術,測量方法,從而接觸和熟悉測量工具與設備。
采用課堂討論方法調動學生的主觀能動性,教與學融為一體,使學生成為課堂的主體。例如在講授軸的設計時,先給出各種軸的結構,由學生從加工、裝配、承載上討論分析軸的特點,給出條件然后組織學生討論,在教師的引導下,得出正確、合理的結論。使學生真正參與到教學中來,課堂氣氛活躍,教學效果明顯。
《機械設計基礎》是與工程實際聯系緊密的課程,在教學過程中應特別注重理論聯系實際。例如,在講解機構時,列舉了實際機器(汽車、內燃機等)和日常生活中(客車上的折疊椅、縫紉機的踏板機構等)的應用實例,又特別介紹了與專業有關的金屬切削機床(車床、銑床、牛頭刨床等)應用實例,因而增強了基礎課與專業課之間的聯系。
(三)利用現代教學手段,激發學生學習興趣
將多媒體教學手段引進課堂教學。在遵循教學基本規律和學生認識規律的基礎上,恰當地制作CAI課件可以將傳統教學手段難以表現的內容、教材中的重點和難點表達清楚。
利用生產現場拍攝的錄像,再現范成法加工齒輪的過程及根切現象;利用多媒體動畫片展現帶傳動中的彈性滑動現象、展現四桿機構的演化、展現各種間歇運動機構的原理、展示行星輪系與差動輪系的區別、齒輪的失效機理等等。通過多媒體課件直觀而形象的展示出來。
如在齒輪一章授課過程中,學生對漸開線的形成等內容的理解較困難,若利用相關軟件,編制并演示漸開線的形成過程,然后對漸開線上各點進行齒形角和受力分析,學生很快就理解了什么是漸開線,為什么通常采用基圓附近的一段漸開線作為齒廓。同樣通過兩齒廓的嚙合、嚙合線和嚙合角的動態顯示、中心距的變化等又能使學生對漸開線齒輪的嚙合特性有更深刻的理解,從而大大提高了課堂教學的效率和效果。
四、搞好課程設計,培養學生的綜合技能
《機械設計基礎》課程設計是綜合本課程以及相關課程的理論知識、基本技能,獨立完成機械傳動裝置或簡單機械設計任務的一種途徑,具有較強的實踐性、綜合性,是一次提升和整合知識的過程。通過課程設計培養學生分析問題和解決機械設計問題的能力,同時教會學生查閱和使用各種資料和手冊,熟悉國家有關標準和規范,掌握常用的設計方法和手段(如計算機繪圖和計算機輔助設計等)。在選題上,仍以單級或兩級直(斜)齒圓柱齒輪減速器設計為主。在課程后期,組織學生對該傳動裝置進行拆卸、安裝和到減速器生產廠家現場參觀,提前下發設計任務書,讓學生進行一些前期的計算工作,最后通過編寫設計計算說明書和答辯,提高學生對設計的論證能力和可行性分析能力。
課程結構決定課程功能。課程能否體現出它的創新價值,在一定程度上取決于課程結構是否有利于師生創造性的發揮和培養,能否為學生的創新提供寬松適宜的時空條件和環境,使學生積極、主動地創造性地學習和發展。教師應在教學中注重提高學生處理實踐中具體問題的能力,形成課程知識與實踐的連貫溝通,使學生逐步具備適應社會的能力,盡快成為國家需要的高技能應用型專業人才。
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作者簡介:熊小琴(1983-),女,湖北黃岡人,武漢生物工程學院機電工程系,講師;謝丹(1983-),女,湖北荊州人,武漢生物工程學院機電工程系,講師。(湖北 武漢 430415)
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)08-0033-02
眾所周知,制造業是我國的支柱性產業,也是自動化程度較高的行業。如今為提高產品質量與生產效率,制造企業越來越多地采用自動化生產設備和制造技術,而自動化生產制造的核心技術是機電一體化技術。所謂機電一體化技術即機械技術與電子技術的融合,是一項集控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和計算機信息技術等于一體的綜合性技術。
通過為期三年的機電一體化專業教學實踐及對走上工作崗位的機電一體化專業畢業生的訪談,筆者了解到目前機電一體化專業畢業生的瓶頸所在,即學校學習的理論知識較多用不上,能用得上的理論知識又不知如何應用于實踐,普遍動手能力較差。針對這一現象,結合目前機電一體化人才市場對畢業生的具體需求情況,筆者對其主講課程“機電一體化技術”的教學改革進行了研究與探索。對該課程的教學改革提出了自己的思路,目的在于提高學生的動手能力,以盡可能地減少理論與實踐脫節的現象。
一、課程理論教學改革
1.教學內容的取舍應以夠用為原則
相對于重點院校,三本院校的機電一體化專業學生在知識接受能力及學習積極性方面稍差一些,有關基礎課程學得不夠扎實,給本課程的學習帶來較大的困難。
首先,作為教師要認清這種形勢,在給學生講授“機電一體化技術”課程之前應先給學生定位,定位包括依據學生原有的知識結構及目前市場上對該專業崗位能力的具體要求針對性地選擇教學內容,并以夠用為原則。如在講授機械傳動技術時,由于學生缺乏系統建模所需的積分變換方面的數學知識,而且已上崗學生基本上主要從事操作性工作,所以就可將機械傳動系統的數學建模忽略,重點講授機械傳動系統的特性及常見機械傳動系統的故障分析及處理方法;又如在講授機電一體化技術時,考慮到從事機電一體化相關工作的畢業生主要從事電機驅動控制,尤其是步進電機驅動控制,因此將伺服傳動技術,尤其是步進電機伺服傳動技術作為教學重點。
其次,作為教師要認清每個學生知識結構存在個體差異,這種個體性必然會導致參差不齊現象的出現,因此選擇課程內容時應遵循在夠用的基礎上盡可能地使大部分同學能夠接受。如每堂課開始時,首先給學生講授該堂課所必須掌握的基本知識,然后再進行擴展,這樣既可照顧到起點較低的學生又可給基礎較好的學生有進一步學習的空間。
2.充分運用現代化教學手段,不斷提高教學效果
相比于原來單一的粉筆教學,多媒體能把現場圖片、聲音、動畫等展現給學生,使學生接受到更多信息,教學效果會好很多。尤其是對于“機電一體化技術”課程,由于機電一體化技術普遍應用于自動化設備(如數控機床、加工中心、機器人等)和自動化生產線(如柔性制造系統等),而學生基本未見過上述自動化設備和生產線,即使有些學生見過,也應未見過其內部核心結構,然而它正是涉及到機電一體化技術的關鍵部位,那學生就無法了解自動化設備和生產線是如何利用機電一體化技術進行工作的。
另外機電一體化技術是集控制技術、伺服傳動技術、傳感檢測技術、計算機信息技術等于一體的新興綜合性學科,具有涉及面廣、綜合性強的特點。因此,要想學生掌握好該課程并懂得應用該課程的知識點,就必須在教學過程中將自動化設備中的內部結構及其工作過程展示給學生,在沒有多媒體之前這種展示是難以實現的,但有了多媒體之后這種展示是很容易實現的,并且是很直觀的。借助于多媒體不僅可以將現實中的自動化設備搬至課堂上,而且還可以讓學生清晰地看到其內部結構及其工作過程。這樣在課堂教學中既有理論講解又配有圖片及動畫,圖文并茂,學生的學習興趣大增,教學效果便可以得到極大提高。同時,教師在教學的過程中再結合實體教學,教學效果便可以達到事半功倍的效果。
3.注重知識向能力轉化,培養學生的實踐能力
“機電一體化技術”課程至少由五種知識體系構成,而學生在學習“機電一體化技術”課程之前已分散地學習了該課程所包含的部分知識體系,但是在學生的腦海中只是將這些知識體系當中的部分知識進行了簡單的堆積,并沒有形成一個完整的知識系統。因此,教師在上課時除了講解基本知識之外,應更多地注重講解各部分知識體系的內在聯系以及如何使用所學的知識體系構建和分析機電一體化系統,進而使知識轉化為分析和解決問題的能力。如在講授機電一體化技術時結合學生比較熟悉的數控機床進行講授,并利用實踐教學時間帶領學生進入機電實訓室,提出與實踐相關的問題,讓學生結合課堂所學的理論知識進行思考并作答;又如在講授機電一體化技術應用時結合歷年高職院校參加的機電一體化技能競賽作品進行講授,這激發了學生對機電一體化技術的學習興趣,從而為學生將知識轉化為分析和解決問題的能力打下堅實基礎,也使學生積累了一定的實踐經驗。
另外,掌握知識與提高能力是相互依存、相互促進的。能力是在學習知識的過程中逐漸形成的,而能力的提高又促進知識的學習和積累。所以,在教學過程中教師要注重傳授學生知識的同時注意開發學生的智力,培養其學習的能力,并著力使學生學習的各種知識轉化為學生相應的實踐能力。
4.理論教學和實踐教學緊密結合,防止理論和實踐脫節
理論聯系實際是教學應該遵循的重要原則,對于“機電一體化技術”課程教學尤其如此,對此應做好以下三點:
第一,教學過程中采用“啟發式”教學,引導學生學好理論,以理論為主導,同時注意聯系實際講授基本原理、基本知識,且要講透徹,整個課程內容強調理論知識的針對性和應用性。如在講授傳感檢測技術時結合典型的機電一體化系統——數控機床和工業機器人。一般情況下,這兩種系統不會用到教材編寫的所有傳感器, 因此對于教材中的傳感器均詳細講解并無必要, 于是這一板塊的教學設置偏重于光柵、光電編碼器、測速發電機三種傳感器,壓縮理論推導,強調三種傳感器的應用及其在檢測系統中的連接問題。
第二,教學過程中積極推動“行動導向教學法”,重視培養學生運用知識的能力,通過教學實踐(如實驗、參觀和實訓等)引導學生如何做到理論聯系實際。如在學生一周的實訓期內,由教師將學生分組并布置實訓任務,通過實訓指導書和實訓任務書讓學生了解實訓要求和規范,隨后監控整個實訓過程,盡量發揮學生的主觀積極性。學生在規定的時間內對整個實訓任務進行思考、研究、分析和實施,完成實訓項目。規定的實訓時間到,每組學生停止工作,由教師對每組實訓結果進行現場公開演示、點評,根據綜合表現評定成績。通過這種公開點評的方式讓各組認識到不足,形成組間競爭,促使各組不斷改進技能,從而促進運用知識能力的提高。
第三,教學過程中組織各類有效的教學實踐,如引入集傳感器技術、電子電氣技術、P L C技術、裝配技術、傳動技術和機械技術等于一體的機電一體化綜合教學培訓系統。學生通過機電一體化綜合教學培訓系統不僅可以進行各單科知識的學習和實踐,而且還可以進行機電一體化系統的綜合訓練。培養和樹立學生的實踐精神,使學生樂于實踐,勇于實踐,勤于實踐,具有較強的創新精神和創新意識,在實踐中不斷發現問題并解決問題。
二、課程實踐教學改革
實踐教學是技術應用能力形成的重要環節,也是包括機電一體化在內的相關專業教學的重點。在實際操作中應結合本校實踐教學的基本條件,緊緊圍繞機電一體化專業的教學大綱開設與本專業培養目標一致的綜合性實驗課,以達到預期的目的。如建立以機電一體化設備維修能力培養為主線的實踐教學體系,即基本技能訓練—專項技能訓練—綜合技術應用能力訓練。基本技能訓練、專項技能訓練主要在學院內完成,且側重單項技能訓練,主要包括金工實習、數控實訓等,同時學生還要進行基本技能(鉗工、機加工、電工)、職業基本素質(數控車、銑、線切割的編程和操作)的訓練;綜合技術應用能力訓練由學院和企業共同完成。
三、結語
隨著我國制造業自動化程度的提高,企業對機電一體化專業畢業生提出了更高的要求。面對這種要求,三本院校或高職院校只有培養出適應機電一體化人才市場需求的畢業生才能在市場競爭中占有一席之地。本文針對培養適應市場需要的機電一體化專業的學生,對“機電一體化技術”課程的教學改革進行了探索與思考,在教學中實行理論實踐一體化教學,不斷優化教學內容,在教學實踐中取得了較好的效果。在今后的教學工作中,根據企業對學生知識結構和操作技能的要求設計出更多與機電一體化技術實際應用相關的教學項目,并且這些項目具有一定的前瞻性,能夠提高學生的綜合技術應用能力,使學生更快更好地掌握機電一體化技術,更好地應用這門技術,從而更好地適應制造業自動化的需要。
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0 引言
高等職業技術教育是為社會培養高等應用性實用型技能綜合式人才,讓學生充分就業。而《機械設計基礎》是高職機械類專業一門很重要的主干基礎課,主要內容包括機械傳動知識、常用機構、軸系零件等,但它同時也是一門能直接用于生產的設計性課程,旨在培養學生綜合運用選修課程中所學知識和技能,解決機械工程實際問題的能力,為后繼專業課程教學和學生日后從事設計工作打下堅實基礎。因此,它的教學直接影響到學生后續課程的學習,對培養學生具有機械設計知識、設計技能和創新設計的能力尤為重要。因此,如何教好這門課,是當前高職院校機械類專業需要認真研究探討和解決的問題。
1 機械設計基礎教學中存在的問題
隨著教學改革的深入和課程體系的調整,《機械設計基礎》課程的知識不斷更新,需要學生掌握的東西越來越多,既要學生掌握必要的理論知識,又要能對知識點進行運用,由于該課程涉及知識點多、難度大,并具有一定的實踐性,高職學生自身基礎知識的薄弱使他們對各章節之間的教學聯系缺乏清晰的認識,學習效果差。如果只滿足于給學生講道理,這樣的教學過程完成后,學生僅僅簡單地記住了一些名詞術語或要點,對知識點的理解和運用仍然沒有質的提高。傳統的教學經常把理論與實踐相分離來進行教學,這樣的結果是學生到上設計課的時候已經忘記了前面學習的理論知識,不能很好地突破該課程的重點、難點,學生大多只是為了一時完成任務,勉強交上一份設計,但對于機械設計的實踐運用能并沒得到真正的提高。為了更好地幫助學生解決就業,培養社會需要的技能型人才,對教學方法的改進迫在眉睫。
2 整合課程內容,調整課程結構
2.1 對于教材中過深的、不必要的理論知識,予以大膽刪除
高等職業教育培養目標強調的是人才的應用性,其畢業生所從業的崗位,決定了他們沒有必掌握計算公式、定理、方法等的推導過程,而更應注重于如何運用這些公式、方法等來解決實際設計問題。因此,對教材中一些過深的、不必要的理論推導、證明都應予以刪除,以便學生集中精力掌握這些公式、定理、方法的實際應用,解決實際設計問題。這樣更符合培養目標的要求。例如:平面四桿機構的設計方法中的解析法;齒輪傳動中按輪齒齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度設計計算公式的推導過程;凸輪機構常用的從動件運動規律的推導過程等等都應刪除。而以機械傳動、機械零件的設計為重點,保證實用性。
2.2 落實課程設計所必要的基本知識和基本理論,側重基本設計方法和實踐性內容
機械設計所需的基本知識和基本理論、緊密結合工程實際且多樣化的設計方法,是培養機械設計能力的根本保證,教學時應以設計為線索,以解決實際問題為目標,構建起設計基本知識和基本理論比較完備,設計方法實用、多樣的基本內容體系。精講“帶傳動設計”“齒輪傳動設計”“軸的設計”等這些關乎減速器設計質量的課程內容,特別要增加實用性、實踐性內容和習題,增加應用性的設計方法、經驗數據和公式的使用、查圖表等內容。突出應用性,將學生引向實際設計。
3 改革教學方法,提高教學效率
《機械設計基礎》課程主要研究常用機構和通用零件的工作原理、結構特點、基本的設計理論和計算方法,由于大多數學生缺乏實踐知識,他們在學習過程中普遍感到抽象、難學,尤其是機械原理這部分知識,認為機構運動簡圖與實際機器相差甚遠,很難將兩者統一起來。因此有必要對教學方法進行改革。
3.1 注重理論聯系實際
在講解機構時,列舉了實際機器和日常生活中的應用實例,又特別介紹了與專業有關的金屬切削機床等應用實例,因而增強了基礎課與專業課之間的聯系。在講授“鉸鏈四桿機構的演化”內容時,我們就地取材,用雨傘作教具。采用學生熟悉的生活工具模擬學習內容,不僅取材簡單,而且生動形象,容易與實際的機器相結合,克服結構運動簡圖抽象的特點。還可以組織學生到生產現場或學院實訓基地進行現場教學時,事先布置一些思考題,讓學生帶著問題一邊參觀一邊討論,把課堂理論知識和實踐知識有機地結合起來。
3.2 適當運用現代教學手段
機械原理部分有一些機構的原理比較抽象,無法用語言形象地表達清晰,很難在學生中形成深刻的印象。如四桿機構的演化、死點位置的應用和危害及機構通過死點的方法,各種間歇運動機構的原理等,是教學環節中不易掌握的難點,由于學生沒有太多的實際生產經歷,很難通過想象加以理解。而CAI教學和傳統的教學相比,具有直觀、形象、信息量大等優勢。運用計算機的動畫制作技術,將一些難以想象和無法用語言表達的機械運動過程和工作原理制成多媒體課件,在講授相關內容時巧妙地將現有教具與多媒體課件結合使用,使那些難以想象的機械運動過程和工作原理演示出來,可以提高學生的學習興趣,拓展延伸了實驗教學空間,也提高教學效率,改善教學效果。
3.3 以實驗教學促技能
機械設計實驗是學生職業技能培養的重要環節,因為它的實驗課題是以機械工程技術為背景的。因此,在豐富多彩的教學實驗教學過程中,我們可以從注重實驗室環境布置開始,自制一些文字、圖片和教學掛板,介紹減速器的分類、發展趨勢、加工過程及設計方法。還可以在課程設計期間全面開放實驗室,學生可在實驗室沒課的任意時間進入實驗室,針對自己選定的研究課題,進行探索性實驗。一方面極大激發了學生的學習熱情,培養了學生的實踐動手能力、設計能力及科研能力。
3.4 搞好課程設計,培養學生的綜合技能
機械設計基礎課程設計是機械設計基礎課程教學的最后一個環節,其目的是培養學生綜合運用基礎理論知識的能力、工程分析能力和運用資料等基本設計能力。要求學生從總體方案的布局到零部件結構設計一起完成,使設計更加系統和完整。為鼓勵學生創新,應要求學生自己設計多套方案,進行比較選擇,充分發揮學生的想象力和創造性。在設計前應先組織學生對該傳動裝置進行拆卸、安裝,使學生熟悉裝置的基本構造,整體組成結構及各部分結構、功能和調整;各個零件之間的連接關系與特點 ,然后找出標準件與非標準件,明確傳動裝置布置形式與空間位置的關系,建起一個立體的概念,避免出現閉門造車和照抄照搬式的設計,與生產實際相脫節。對于學生中普遍存在的工藝知識和公差知識的不足,應在設計中逐步給予講解和補充,使學生通過設計全面掌握和鞏固機械設計的相關知識。
4 結語
總之,《機械設計基礎》教學應與生產實踐、技術推廣、社會服務緊密結合,更好地面向社會、面向市場,適應企業需求和崗位需要,與生產實踐緊密結合。全面推進教學改革措施,才能取得良好的效果。必須刪掉陳舊或重復的教學內容,增加新發展的內容,拓寬學生的知識面;充分利用計算機的輔助教學作用,使計算機貫穿于整個教學環節,使教學方法上一個臺階,為學生學習專業課和走向工作崗位打下堅實的機械設計基礎。
【參考文獻】
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目前,制造業的自動化水平越來越高,其中包括的機電一體化技術占有十分重要的地位。就機電一體化技術而言,其包括了計算機信息技術以及傳感檢測技術等多項技術。在目前高校機電一體化技術的實際教學中,普遍存在某些方面的問題,包括未注重理論與實踐的結合以及理論知識缺乏實用性等。對此,有必要對現行的機電一體化技術教學模式進行改革,提高教學的針對性與實效性,更好地培養學生實踐操作能力,輸出更多、更優質的機電一體化技術應用型人才。
一、課程理論教學的改革
(1)對教學內容進行合理取舍。目前,高等院校的機電一體化技術教學過程中,學生學習的積極性不高,并且對有關基礎課程缺乏有效的掌握,進而導致該課程的學習成績不理想。因此,教師首先應根據學生的具體情況合理地選擇教學內容,要求教學內容數量適當。例如在機械傳動技術教學過程中,因為學生不具備系統建模所需的積分變換方面的數學知識,并且學生工作主要從事的工作為機械操作方面,所以可以忽略機械傳動系統的數學建模,將機械傳動系統的特性和常見機械傳動的故障分析處理方法作為講解的重點。其次,教師應確保選擇的課程內容能讓大多數學生所接受,從而兼顧成績較好的學生以及成績較差的學生。
(2)對先進教學手段進行利用,提升教學效果。機電一體化技術課程教學,可采用多媒體教學,向學生展示學生未曾見過的數控機床、機器人以及加工中心等,并且使其了解這些自動化設備和生產線的內部構造,從而明確機電一體化技術的工作原理。多媒體具有直觀性、形象性的特點,可將自動化設備以圖片、動畫、文字以及視頻等形式展現給學生,激發學生學習的興趣,提升教學的實際效果。
(3)注重知識與能力的結合,促進學生能力的提升。在機電一體化課程教學中,教師不僅要進行基礎知識的講解,也要講解各知識體系之間的關聯,以及知識體系的應用與機電一體化系統的分析等,從而使學生能夠運用所學知識解決問題。并且,理論水平的提高與能力水平的提高兩者之間應當同步進行。
(4)理論教學結合實踐教學,避免兩者脫離。首先,采用啟發式教學模式,在教師的引導下使學生掌握好理論,在理論的主導下,結合實際進行基本知識原理的深入講解,在課程教學過程中充分體現理論知識傳授的實用性以及針對性。例如在傳感檢測技術講解過程中,聯系工業機器人和數控機床這兩種機電一體化系統的典型而進行。通常,這兩種系統采用的傳感器教材中均沒有相關介紹,因此不需要進行無關傳感器的深入講解。其次,提倡行動導向教學法的運用,使學生能夠更好地運用知識,憑借實驗、實習以及參觀等各種教學實踐的開展,幫助學生掌握理論付諸實踐的方法。最后,教學過程中開展一定的實踐教學活動,例如引入電子電氣技術、PLC技術、傳動技術以及傳感器技術等于一體的機電一體化綜合教學培訓系統。學生通過該系統一方面進行章節知識的學習與實踐,另一方面可得到機電一體化系統的綜合訓練。對學生的實踐意識、實踐能力、創新意識以及創新能力進行培養與提高,促使學生可在實踐中找出問題,并使問題得到有效解決。
二、課程實踐教學的改革簡析
實踐教學關系到學生技術應用能力的形成,該環節同樣十分重要,是機電一體化技術教學中不可忽視的教學內容。在實踐教學過程中,教師應根據學校提供的實踐教學環境,始終以機電一體化專業的教學大綱為中心,進行與本專業培養目標密切相關的綜合性實驗課的開設,從而使預期的目標得以達成。例如,進行實踐教學體系的建立,該體系注重學生機電一體化設備維修能力的培養,也就是基本技能訓練專項技能訓練綜合技術應用能力訓練。主要在學校完成學生基本技能的訓練以及專項技能的訓練,并且以專項技能訓練為重點,主要包括數控實訓以及金工實習等。與此同時,學生需要接受鉗工、電工以及機加工等基本技能的訓練和銑、線切割的編程與操作、數控車等職業基本素質的訓練。除此之外,在學校與企業的合作下進行學生綜合技術應用能力的訓練。
三、結語
總之,隨著自動化制造的發展,企業對機電一體化專業學生的要求也更高。對此,高等院校需要注重機電一體化技術專業應用型人才的培養,提高其專業能力與素質,才能使學生在人才競爭中占據優勢。本文對機電一體化技術教學改革進行研究,指出該課程教學應注重理論與實踐的有機結合,對教學內容進行合理調整,提高實踐教學的針對性。在實際教學過程中,設置與機電一體化實際應用相關的教學項目,促進學生綜合技術應用能力的提高,使學生對機電一體化技術具有更好的掌握與應用,并在今后的工作崗位上能夠滿足工作的需要。
1 理論聯系實際,重視學生工程意識的培養
機械專業的職業學校學生是未來機械制造和工藝方面的技術工人,故教學中應重視學生們的工程意識。在機械行業科學技術迅猛發展的今天,在《機械設計基礎》的教學中更應該理論聯系實際。在實踐環節中培養學生的工程意識,采用這種方法可以使教學內容更加生動有趣、通俗易懂,提高學生們的學習興趣。
例如在緒論中主要內容是機械設計的內容、意義、任務和方法。依照慣例老師按教材羅列一番,強調一下它的重要性就結束了,效果不是很好。如果將緒論開在實驗室或工廠,就汽車發動機或牛頭刨等實物或模型進行講解,既結合了連接部分(螺紋連接、軸轂連接)、傳動部分(齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動)和軸系零件的基本知識,又把它的特點、應用、裝配以及運動和動力分析作了簡要介紹,讓學生們由感性認識上升到理性認識,同時明確了設計的一般過程和步驟。學生們在老師的指導下通過觀察和分析既建立了一個完整的機械設計的工程概念,又使學生以一個設計者的角度去思考問題,這樣在講授緒論的同時,通過理論聯系實際,不僅培養了學生的工程意識,而且使學生對機械設計產生了學習興趣。
2 利用多種教學手段優化教學,提高教學效果
《機械設計基礎》是一門與實踐聯系緊密的學科,而由于我國教學體制約,大部分學生缺乏一定的實踐經驗,要使他們明白專業性很強的問題很困難。隨著現代科學技術的迅猛發展,利用圖、文、聲、像的多媒體教學已走入課堂,它改變了傳統的教學模式,為解決這類難題提供了非常有益的幫助。在教學中可借助錄像插播、計算機多媒體、投影幻燈的教學手段,使學生生動形象地理解這些問題。
例如本課程中的鉸鏈四桿機構中的將對心曲柄滑塊機構以不同的構件為機架,可得到遙桿滑塊機構、曲柄搖塊機構和導桿機構。在缺乏有效實體演示的情況下,學生對這三種機構運動規律和應用會模糊不清,混淆概念,起不到對知識理解和應用。如果采用多媒體動畫教學,學生們可以在屏幕上清晰直觀地看到三種機構的運動規律,學生在掌握這些機構的工作原理后,還可以鼓勵他們把這些原理靈活地推廣到實習和實際應用中去,從而進一步提高了教學效果。
在諸多的教學手段中,多媒體教學是近年逐漸推廣的一種新方法。它在機械設計中使用的突出優點是:在繪圖軟件的支持下,計算機能將數據經過信息的傳遞轉變成形象化的二維或三維圖形,并能實現動畫演示。例如螺栓連接中關于預緊力、外載荷和殘余預緊力的變化,光靠講解顯得力不從心,學生聽了也不是很理解,往往是教師在黑板前講得口干舌燥,而學生聽得很茫然。教學效果不好,教學質量上不去,達不到教學目的。而采用多媒體教學,不僅減少了教師的工作量,而且通過計算機形象逼真的演示,可提高學生的學習興趣,進一步提高教學質量。
3 借助比較法鞏固所學知識
比較法是認識事物 “同”和“異”關系的思維方法。它為我們提供了認識和把握事物發展規律的思路,對學生智力因素的培養起著重要作用。在《機械設計基礎》的教學過程中應用比較法,可以有效地啟發學生,認清事物的同中之異和異中之同,把握事物本質,便于掌握知識。
例如帶傳動和鏈傳動知識的學習:帶傳動和鏈傳動同屬于機械傳動,都是通過中間撓性件來傳遞運動和動力的,并且都能實現兩平行軸之間的運動和動力傳遞。但由于撓性件類型和特點不同,又使得它們傳動有不同之處:在運動的過程中,摩擦型帶傳動會打滑,具有過載保護作用,而鏈傳動雖不具有過載保護功能,但可以在酸、堿、油等惡劣環境下使用;帶傳動和鏈傳動傳動比都不恒定,但兩者引起的原因不同,前者由于彈性滑動,后者由于多邊形效應,而彈性滑動和多邊形效應又分別是兩者的固有屬性。但彈性滑動和多邊形效應產生的原因又不同,前者由于帶有彈性和帶兩邊有拉力差,后者由于鏈與鏈條的多邊形嚙合所致,為減少固有屬性的影響,兩者采取的傳動措施又不同,前者用于高速傳動,后者用于低速傳動。通過這種比較方法的應用,兩種傳動的同中之異和異中之同便會一目了然,非常有利于學生對知識的理解和掌握。
4 注意各章節規律性內容的總結和歸納