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【關鍵詞】機械設計制造及自動化專業;專業特色;引導策略
高校作為人才培養重要基地,其教學工作和專業建設要不斷適應社會需求。機械設計制造及自動化專業作為一門技術性和綜合性較強的學科,需要不斷適應科技與經濟發展,加快專業特色化建設,培養理論知識扎實、實踐能力和創新能力優秀的專業化、復合型人才。
一、機械設計投行及自動化專業內涵
機械設計投行及自動化專業具有很強的綜合性與技術性,主要研究對象為程式工業機械設備以及機電產品,包括對這些設備和產品的設計、制造、生產、運行把控等整個流程,要求學習者能夠掌握機械設計制造各種知識并且能夠有效運用,在學成后能夠到工業生產第一線,從事機械制造領域的設計制造、科研和運行管理等具體工作。
二、新時期機械設計制造及自動化專業特色
1、人才市場需求旺盛
新時期機械設計制造及自動化專業面臨著各領域新型技術的沖擊、滲透與融合,如來自于信息技術、微電子技術以及材料技術等各種高新技術的支持與融合,使機械設計制造及自動化技術也出現了質的飛躍。當前越來越多的行業依賴于機械設計制造及自動化技術的不斷發展,這一專業的人才缺口也越來越大,單一領域的人才需求往往就可能在十萬以上,如通信行業、化工行業、建筑行業等。2015年,我國提出了《中國制造2025》,要求以人才為本,打造制造業強國。高校要充分認識到這一戰略發展機遇,加快對機械設計制造及自動化專業人才的培養,加快專業技術人才培養,重視對高端技術及管理人才的培養。
2、理論與實踐的有效融合
機械設計制造及自動化對于專業性要求極強,同時還要求有較強的實踐操作技能,在做好理論知識的學習與儲備的同時,還要具備較強的創新實踐能力,需要在教學中,為學生提供更多的動手實踐機會,通過動手嘗試,將自己所學知識融入到實踐中,在實踐中創新思維、創新實踐。高校專業教學需要有針對性地提高學生的思維與操作能力。當前我國大部分高校機械設計及自動化專業都配備了專業的實驗基地,為學生提供專業實踐平臺,教師以指導者的身份,通過分組合作的方式為學生提供更多的機械設計制造作業指導。當前,各高校在機械設計制造及自動化專業教學中,正逐步轉變傳統的講解式教學,重視學生理論與實踐的結合,突出該專業的實踐性,使教學更加與時俱進。
3、專業教學特色化
機械設計制造及自動化專業的專業特色教學更為突出,以避免大而全的教學過程中忽視了學生的專業能力提升。當前社會需求多元化顯著,在教學中為學生提供較為全面化系統的知識,雖然能夠為學生打下堅實的基礎,但卻不能滿足社會需求,不能為社會提供各種專而精的人才。因此,各高校在機械設計制造中不斷加大對專業特色的體現,在教學中設立側重點,并為學生提供更有專業特色的選擇,通過專業的師資力量,圍繞社會需求建立針對性更強的教學標準,以充分的實踐機會相融合,在學生的理論與實踐儲備中做到去粗取精,提升學生專業能力,能夠使學生在多元化的人才需求中獲得一個穩定的地位。新時期下,還需要更多具備綜合素質的人才,這些人才需要具備充分的專業能力、職業道德以及責任感。機械設計制造及自動化專業需要在教學中突出專業特色,優化專業教育,減少非關鍵性基礎教學,提升學生的專業能力與職業競爭力。
三、機械設計制造及自動化專業特色引導策略
1、高級應用型人才的培養
當前科技現代化的發展對于高端人才的需求不斷增長,機械設計制造及自動化專業涉及的行業與專業技術也越來越廣,計算機技術、信息技術、傳感技術等新型技術對于機械設計制造及自動化技術的影響越來越大,各高校,要根據當地經濟發展及市場需求,加快機械設計制造的自動化、智能化、數字化轉換,并加快創新與推廣,作為專業發展的新趨勢與新特色。在教學中重視對學生計算機輔助設計與數控開發及應用能力培養,使學生能夠將現代設計制造技術與機械設計制造技術有效融合,培養學生的開發能力,進一步提升專業特色。
2、以市場需求為導向,加快學科融合
當前機械設計制造及自動化技術的人才需求不斷增加,各種新技術的出現,對于人才的機械O計制造能力、創新能力、技術開發、日常管理、技術維護以及市場營銷等都提出了更高的要求,人才需求的高級技術性特征越來越顯著,在專業教學中,需要不斷對力學、計算機學科、網絡技術學科、機械工程學科、信息化學科以及自動化學科等有效融合,通過各技術學科之間的優劣互補,建設應用性更強、復合型更高的學科。
3、加快專業人才從專業型到應用型的轉向
在教學中,加快對學生理論知識的傳授,培養學生整合知識的能力,提升學生理論與實踐操作結合的能力,在技能運用的同時,培養開發與科研意識和能力。機械制造正逐步向智能化方向發展,設計的數字化、3D打印技術、工業機器人、智能控制以及精密檢測等高新技術不斷涌現,對機械設計制造及自動化專業的產教研協同發展與創新起到了重要作用,推動了專業的數字化與智能化發展。要在課堂中強化對這些先進技術和科研成果的傳授與應用,在各種技術的融合中,提升學生的創新意識與實踐能力。要加強學生機械基礎理論知識的儲備,如,機械基本原理、設計的基本原理及知識、測控和自動化等知識,并且能夠對軟件、外語、計算機以及人文知識有一定的了解,確保學生在走上工作崗位后,能夠以充足的機械理論知識儲備、先進的技術理念、熟練的實踐能力、良好的綜合素質等,以最快的速度融入到技術工作中。
四、結語
機械設計制造及自動化專業的建設旨在向社會提供更多具有實用性的機械設計制造人才,當前科技發展日新月異,各種新知識不斷滲透到機械設計制造技術中,該專業有了更大的發展空間,成為各行業領域的發展動力,既成為該專業需求的機遇,也對專業發展提出了更高的挑戰。隨著越來越多學科的滲入,機械設計制造及自動化專業正不斷向專業型、應用型、復合型方向發展。
參考文獻:
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1.1學生的思維觀念問題
機械制造及其自動化專業學生普遍認為機械類學科應該以機械設計和機械制造為核心,主要學習機械的設計以及與之相關的加工技術,其它與機械“無關”的課程學不學無所謂。所以,在計算機控制類課程的教學過程中,大多數同學表現消極,僅求考核過關。有的機械制造及其自動化專業的學生甚至認為計算機控制類的課程,應該是計算機專業或者控制專業的課程,這些課程與自己的專業方向不相關,花時間在這些課程的學習上,浪費自己的時間。
1.2計算機控制類課程設置上與專業結合生硬
普通的本科學生在大學課程期間會學到很多的計算機類課程,但真正把計算機控制類課程與機械類主干課程相關聯的課程卻幾乎沒有。比如,機械制造及其自動化專業的學生都學習了機械設計課程,課程中對于絲桿的設計與計算進行過講解;同時他們也學習過單片機或者PLC之類的計算機控制課程,對伺服或者步進電機控制也有一定的了解。但由于我們教學過程中缺少將兩者有機結合的主干課程,所以,但在大多數同學的眼中,這兩門課程沒有任何的關聯,是獨立的兩門課程。由于機械和控制類課程的生硬結合,也導致學生在進行機械設計的過程中,對于設計中需要考慮的機械傳動與動作部分,都用一個方框替代,認為這是計算機專業學生需要解決的問題,這就使得有些機械設計成為了“空中樓閣”,無法運行。
1.3機械制造及其自動化專業針對計算機控制類課程的實踐
與創新環節尚未形成實踐和創新環節是學生將理論知識與實踐相結合的重要組成部分,機械類學生的實踐環節多是針對某個零件的生產工藝或者設計過程進行的,而對于其生產制造過程中的動作及工藝自動實現部分卻視而不見,這種長期以來形成的實踐環節,更進一步地加深了學生對其課程學習的偏見。針對計算機控制類課程的實踐和創新環節目前大多數的學校沒有形成一套成熟的方案。
2.機械專業計算機控制類課程教學改革的方法與實踐
2.1轉變學生的思想觀念
大學生進入學校后,專業教育很重要。在專業教育的過程中,機械制造及其自動化專業的老師不僅需要強調其未來四年需要學到核心專業知識,同時,要進一步強調為了提高生產效率和減輕勞動強度,控制類的課程也是必不可少的組成部分,不能讓學生在思想上對該專業開設計算機控制類課程存在偏見。其次,在機械類課程教學的過程中,機械設計、機械制造課程教學的老師,在提及到電機和控制之類的素材時,也需要提示同學們在今后的計算機控制類課程會進一步說明和講解,這樣可以使得機械制造及其自動化專業的學生逐步認識到該專業課程不僅僅是機械設計和制造等機械類課程組成,它是一個系統的工程,同時也有計算機和控制之類的課程。這樣不僅可改變機械制造及其自動化專業學生在大學期間的思想觀念,同時也會影響其今后的設計和制造工作,使其對事物的認識不僅僅停留在某一個方面,而會從系統的角度來進行分析和研究。
2.2機械類課程與計算機控制類課程有機結合
為了改變傳統的機械類課程與計算機控制類課程的生硬疊加的教學模式,大學本科教學的老師有必要從機械制造及其自動化專業課程與計算機控制類課程的內在聯系出發,提取機械類課程與計算機類課程的關聯因素,對現有的教學模式進行改革,對兩類課程之間的空缺進行有益的補充,形成比較完善的機械專業知識體系結構。在教學的過程中,可以嘗試將機械類課程與計算機控制類課程分解為知識點、章節和教材的三種結合模式,形成點、線、面的三級結構,將機械類課程與計算機控制類課程真正做到此有機地結合,形成學生在專業課程學習中的一個重要結成部分和重要的學習環節。
2.3針對機械制造及其自動化專業的計算機類課程的實踐環節研究
實踐教學環節是學生對所學理論知識進行驗證的手段,也是學生進行創新設計的重要基礎,因此對機械制造及其自動化專業學生的計算機類課程的實踐環節研究也是必不可少的,而且是十分重要的。在教學環節中,需要從機械的部件、功能、組成和接口之間的聯系出發,將機械制造及其自動化專業的實踐教學分解為設計類實踐教學、工藝類實踐教學和控制類實踐教學三個組成部分,從而形成實踐教學中的三大核心模塊。實踐教學的內容緊緊圍繞三大模塊展開,在實踐教學的過程中,既能體現機械制造及其自動化專業的三大核心模塊的獨立性,又能強調三大模塊之間的關聯性。通過實踐教學環節,進一步加深學生對機械是一個系統工程的認識。此外,在注重學生實踐環節訓練的同時,鼓勵學生參與各類與機械和控制相關的設計大賽,如全國的機械創新設計大賽。通過參加各類大賽,不僅可以提高參賽學生對本專業所學知識的應用能力,同時也可以激發本專業學生對課程的學習熱情,在整個院系形成一點帶面的學習效果,形成良好的學習氛圍,使控制類課程真正融入到機械類課程的學習和實踐之中,為培養知識全面的新時代機械制造及其自動化專業人才提供有力地保障。
3.結束語
1 特色教學總體思路
機械制造技術基礎課程特色教學,首先,應以機械設計制造及其自動化專業的培養目標為導向,在該專業總體課程體系結構中,合理確定該課程教學目標和主要教學內容。其次,在課程教學實施中,應注重發揮理論教學和實踐教學(包括實驗教學)的協同效應,注重現代教育理念和手段的應用,注重發揮學校(學院)的傳統教學優勢和科研優勢以及當地企業和科研單位的環境優勢等因素對教學的支持作用,注意學生生源地地域特點和招生層次對學生學習興趣、學習習慣和學習能力的影響等,在理論教學、實驗和實踐教學中,從教學方法、教學重點等方面體現特色,達到良好的教學效果。
以筆者所在學校為例,機械設計制造及其自動化專業的培養目標是,培養具備機械設計、制造、機電一體化技術和計算機基礎知識與應用能力,面向工業生產第一線從事機械設計、制造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售等方面工作的德智體美全面發展、具有創新精神和實踐能力的應用型高級專門人才。該專業的主要課程包括高級語言程序設計、理論力學、材料力學、液壓與氣壓傳動、電工與電子技術、控制工程基礎、機械原理、機械設計、測試技術、機械制造技術基礎、高等機構設計、數控技術、微機控制技術、機床電控與PLC、先進制造技術等。機械制造技術基礎課程的教學目標是,使學生了解機械加工系統特別是機床和刀具的基本知識,掌握切削原理的基本理論,掌握分析機械加工的精度以及表面質量的方法,掌握機械加工和裝配工藝規程的制訂方法與步驟,了解先進制造技術與制造系統的基本概念,培養學生的工程素養以及分析、解決實際工程問題的能力和創新能力。課程的主要內容是以機械制造工藝為主線,將機械加工機床、切削原理與刀具以及先進制造技術等知識和理論有機地結合起來,形成低重心、寬結構、重素質、寬面向、強實踐的知識體系。考慮到與機械制造裝備設計課程在內容上的協調,本課程不包含夾具設計內容,但包含關于夾具在機械加工系統中的作用介紹等內容。在課程教學實施中,將實驗和實踐教學與理論教學相結合,利用多媒體教學手段生動直觀、信息量大的優勢,利用學校所在城市機械制造類大型企業多、科研機構多的地域環境優勢,利用學校在軸承、齒輪等機械基礎件和大型裝備方面的科研優勢,利用機械設計制造及其自動化專業是學校歷史悠久的老牌專業的傳統教學優勢,針對學生大部分來自河南省縣城,且均為一本錄取的生源特點,在理論教學、實驗和實踐教學的各個環節,開展特色教學實踐與探索。
2 理論教學
理論教學是整個課程教學的靈魂。我校從教學內容的合理選擇和教學實施兩方面開展有特色的理論教學。
我們根據機械制造技術內容豐富而學時有限的特點,精心選擇教學內容。機械制造技術所依托的機械制造及其自動化學科具有悠久的歷史,在現代科學技術快速發展的新形勢下又取得了長足的發展,因而,現代機械制造技術是傳統機械制造技術融合現代計算機技術、信息技術、新材料技術、環保技術、管理技術等眾多技術發展起來的綜合技術,其內容非常豐富。此外,由于課程體系的變化和學時的限制,機械制造技術基礎課程濃縮了傳統的機械制造工藝學、金屬切削原理與刀具和機床概論3門課程的內容,而學時只相當于原來的1門課程。在此背景下,如何安排課程理論教學內容和教學重點是需要認真研究和探索的。我們認為,現代機械制造技術是對傳統機械制造技術的繼承和發展,現代機械制造技術與傳統機械制造技術相比,一方面,有一些基本的內容沒有變化,另一方面,也有許多內容發生了變化。不變的方面,如機械加工精度和表面質量問題、加工效率問題、加工成本問題等,既是傳統機械制造技術面對的主要問題,也是現代機械制造技術所要解決的基本問題;又如,機械加工工藝系統由機床、刀具、夾具和工件構成,這一點在現代機械加工中并沒有改變。變化的方面,如現代機械制造對技術宗旨的理解,其側重點與傳統上的理解有所不同,傳統機械制造強調提高加工精度和質量,而現代機械制造則強調在保證機械產品制造質量的前提下,盡量降低制造成本并減少制造時間,即以盡量低的成本,用盡量短的時間制造出合格的產品,而這種理念的變化,反映在機械加工工藝規程制定中,會引起工序安排、設備選擇以及工時定額等變化;又如,數控技術的發展,使得現代機械加工機床普遍實現了數控化,因此,在機械加工工藝規程的制定中,工序的集中和分散問題以及粗加工與精加工工序劃分等問題的處理,與傳統非數控加工條件下有很大不同;再如,材料技術的發展使得現代機械加工刀具的切削能力大幅提高,同時,數控技術又使得機床主軸和進給機構的轉速大大提高,因此,傳統高速加工概念發生了較大改變,難加工材料的概念也改變了。綜上所述,理論教學應該是機械制造技術中最基本的內容,包括切削原理、機械加工精度、質量、效率、成本等方面的基本理論以及分析問題的基本方法等,同時,還應包括一些有助于學生了解先進制造技術的基本概念和特點以及建立先進制造技術的理念的內容,此外,由于該課程總體上具有內容龐雜的特點,為使課程內容雜而不亂,那些有助于各部分內容銜接,從而強化課程的系統性和整體性的內容,也是必不可少的。
理論教學實施方面,應重點從多媒體運用、課堂互動、舉例選擇等方面進行有特色的理論教學[7]。
運用多媒體教學手段提高教學效率和效果。機械制造技術基礎課程內容較多,且有大量的圖表 ,運用多媒體教學手段,呈現的圖形更加豐富多彩,可使課程信息量大幅增加,使理論教學生動直觀,讓學生容易理解,接受的信息量也大,可大大提高教學質量和效率。
通過課堂互動使授課更有針對性。課堂互動可使教師及時了解學生學習中遇到的問題,從而使授課更有針對性,同時,互動也可以使學生上課時注意力更加集中,有利于提高教學效果。機械制造技術基礎課程中的許多內容看起來并不難理解,但要真正理解得比較深入并能夠靈活應用卻不容易。互動教學可提高這部分內容的教學質量,因為與這些內容相關的問題學生感覺比較容易回答,與教師互動的積極性比較高,但實際上學生的發言往往不全面、不準確,教師要對學生發言中正確的地方給予表揚,同時引導學生把問題考慮得更全面、更深入,這樣的教學方法可以鍛煉學生的思維能力,收到良好的教學效果。
精心舉例,幫助學生理解重點難點內容。舉例有很大的靈活性,也能夠體現教學特色,舉例是否恰當對學生理解和掌握教學重點、難點也有很大的影響,教師應該精心選擇實例。舉例不必完全拘泥于教材,應該針對學生特點,并發揮教師科研對教學的支持作用,通過有特色的舉例,幫助學生理解重點和難點內容。筆者所在學校的學生對機械制造和機械加工的感性認識比較少,但在理論課講授之前,學生進行了金工實習和認識實習,在課堂舉例時,我們盡量選擇生活中常見或實習中見過的機械產品或零件,如生活中常見的自行車、摩托車、汽車,實習中見過的齒輪、軸承、拖拉機、柴油機等產品和零件。此外,我校在齒輪、軸承加工方面科研力量較強,學生畢業后工作中也經常會接觸到這些機械基礎件。因此,筆者選擇齒輪和軸承方面的實例,將內容講得更細致更深入,學生對此也比較感興趣,增強了理解問題的深度。
3 實踐教學
機械制造技術基礎課程是一門實踐性很強的課程,實踐教學是課程教學的必要組成部分,對達到教學目標具有重要作用,應高度重視。值得注意的是,實踐教學要與理論教學協調配合,在理論教學主導下進行,不能將實踐教學變成學生感性認識的散亂堆積過程。
我校與該課程相關的實踐環節包括實習、實驗、課程設計和畢業設計。
實習分3次進行。首先是金工實習,在學校內部實習訓練中心進行,具有實習地點穩定、教學人員經驗豐富的優點。學生通過實習對金屬材料加工的主要工藝方法和工藝過程形成初步感性認識。其次是認識實習。主要是到不同機械制造類企業的生產現場參觀,使學生對生產實踐中使用的各種機械加工方法以及工藝過程、機床、刀具、夾具、檢具甚至輸送和貯存工具形成感性認識。該實習在洛陽進行,可以發揮洛陽機械制造實力雄厚、企業眾多、機械產品類型代表性強的地域優勢。前兩次實習都是在課程理論教學之前進行的,可為理論教學打下堅實的感性認識基礎,也可提高學生在課堂上的學習興趣。再次是生產實習。本次實習在理論教學之后進行,是更加深入和全面的實習。學生經過理論課學習之后,帶著驗證理論觀點以及用所學理論去分析問題的愿望和要求,到生產現場實習,可以很好地鞏固所學知識和理論,實習地點主要是在東風汽車商用車公司,有時也到洛陽一拖公司等企業進行。
實驗共有5個,配合課堂理論教學內容安排在同一學期進行,起到及時鞏固課堂知識,加深對理論知識的理解,提高課堂知識應用能力的作用。
課程設計安排在理論教學之后,主要是通過讓學生親自編制給定零件的機械加工工藝規程,提高學生對機械零件幾何特征和技術要求的綜合分析能力,加深學生對工藝規程編制原則的理解,提升學生對這些原則的綜合應用能力,最終達到提高學生編制工藝規程能力的目的。該項任務與夾具設計任務結合在一起構成一個課程設計項目。
畢業設計是一項綜合實踐項目,對機械設計制造及其自動化專業的許多學生來說,畢業設計題目涉及的訓練內容,與機械制造技術基礎課程的內容關系密切,實際上起到了該課程實踐環節的教學作用。畢業設計指導教師一般結合畢業設計任務,要求學生認真復習課程有關內容,將有關理論和方法用于分析和解決畢業設計中的問題,起到了對這門課程又一個綜合性更強的實踐教學環節的良好作用。
4 結束語
機械制造技術基礎是機械設計制造及其自動化專業的一門核心專業課,搞好該課程的特色教學,是將該專業辦出特色的重要組成部分。筆者以所在學校為例,介紹了機械制造技術基礎課程特色教學的實踐探索,供相關教學工作者參考。
參考文獻
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關鍵詞:機械設計制造及其自動化;分方向;教學模式
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2017)03-0009-02
機械制造業是國民經濟的基礎,被譽為“國民經濟的裝備部”,在我國現代化建設的進程中起著主導和決定性的作用。尤其是進入21世紀之后,“中國制造”已經成為全球品牌,中國儼然成為全球的制造業和加工工業的中心,這對機械的需求都有較大幅度的提升,機械設計制造及其自動化專業人才的需求勢必大大增加。既掌握傳統機械設計制造理論,又懂得先進制造技術的高層次的技術人才將成為各企業競相爭奪的對象。因而,幾乎所有的工科院校都設有機械設計制造及其自動化專業,結合黑龍江八一農墾大學“十二五”發展綱要及機械設計制造及其自動化專業的“十二五”發展規劃,突出專業特色,重點進行專業分方向教學,強化黑龍江八一農墾大學機械設計制造及其自動化專業“先進制造技術方向”的教學和課程建設[1]。
一、原有教學模式分析
黑龍江八一農墾大學機械設計制造及其自動化專業原名為機械設計與制造專業,成立于1987年,是黑龍江八一農墾大學開設得比較早的專業,并于2003年獲得了碩士學位授予權。專業經過近30年的發展與建設,為我國的機械設計與制造行業培養了大批的本、專科畢業生及碩士研究生。然而,近些年,隨著招生數量增加和就業形勢的日益嚴峻,專業的發展與建設面臨比較大的壓力,盡管經過本科教學評估引進了相當數量的“教學型”人才,基本保證了正常教學秩序,但并沒有從根本上解決問題,許多難題依然困擾著專業的發展和進步,這些問題集中體現在以下幾個方面。
(一)特色建設――方向不明確
沒有明確專業發展方向來指導專業的建設,致使大家盲目前行,只能為教學而教學,沒有真正的培養研究方向和研究團隊建設。
(二)人才引進――領軍人才匱乏
雖然引進一些碩士和博士,在入職后了解和掌握了本專業知識,但主要是完成一些正常的教學任務,在科研方面并沒有能夠撐起一個方向的突出人才,致使本專業教學及科研水平想要突進不易,這是導致本專業發展基本不前的主要原因。
(三)教學團隊建設――重視不夠
專業內具有高水平科研和教學能力的教師較少,學術研究領域比較窄,梯隊建設不完善,所以導致科研立項非常薄弱,影響專業教師業務能力的進一步提升。
鑒于上述情況,改革迫在眉睫。因此,我首先確定了分方向教學模式的思路:重點從專業分方向教學設置、教學計劃制定、課程體系安排以及教學內容、教學方法和手段的改革,緊緊依靠實踐環節的支撐,強化專業“先進制造技術方向”的教學和課程建設,突出機械設計制造及其自動化專業立足黑龍江墾區,依托大慶,服務龍江,面向全國的辦學特色,以大農業機械化研究為平臺,結合當前機械制造業發展需要及專業致力于培養應用型人才的發展思維,努力在先進制造技術方向為機械制造行業培養優秀的技術人才[2]。
二、分方向教學模式的改革與探索
通過前期對制造業人才需求的調研分析,提出專業核心不變,側重專業分方向教學、重點強化專業理論和加強實踐動手能力。因此,在現有的條件下,結合當前制造業的發展水平及對人才的需求,將延續傳統機械設計制造的理論基礎,提倡引入前沿知識技術來完善本專業的核心建設,對專業進行教學改革及加強專業課程建設[3]。
(一)明確專業定位
專業建設依托改造龍江老工業基地以及黑龍江墾區大農業、大農機發展構想,定位于當前機械設計及制造業的先進制造技術研究方向,面向大農業、大農機應用領域,注重全面素質教育,在保證理論教學的基礎上,重視實踐能力與創業能力的培養,實現理論知識、實踐技能、個人能力的協調發展,注重提高學生的就業能力、應用能力、創新與創業能力和終身學習能力,培養現代設計制造工程技術及裝備領域的高級應用技術人才,同時兼顧學科建設及發展,進一步培養應用研究型人才為目標。
(二)厘清培養目標
機械設計制造及其自動化專業“先進制造技術方向”旨在培養適應21世紀社會主義現代化需要的、德智體全面發展的、高素質的工程技術人才,掌握機械設計、制造及先進制造技術方面的基礎理論知識和基本技能,具備機械零部件設計、制造工藝研究、工裝設備設計,尤其是數控設備的操控、編程、故障診斷維修及生產組織管理能力,并能在機械設計制造及自動化相關領域,從事機械設計、制造、研發及營銷等工作的高級工程技術人才。
(三)拓寬就業方向
經過四年的學習與培養,畢業生應具有扎實的自然科學基礎、較好的人文和社會科學基礎以及較好的語言和文字表達能力,能夠系統地掌握本專業領域的技術知識,主要包括理論力學、機械原理及零件設計、電工與電子技術、機械工程材料、數控原理與系統、測試與控制技術、機床數控技術、先進制造技術、工業企業管理等基礎知識,還應具有本專業必備的制圖、數控編程、操作、機床故障診斷與維修等基本技能。此外,畢業生應該具有初步的科學研究、創新意識及組織管理能力。在此基礎上,學生畢業后,可在航空航天、機床、汽車制造等諸多領域中從事機械設計與制造、數控編程與操作、數控機床故障診斷與維修、機電液一體化設計、設備維護與管理、科技開發與應用研究、運用管理與經營銷售等工作。
(四)修訂培養方案
教學計劃是對人才培養目標、培養要求及特色和課程設置等方面的總體設計, 以此來進行教學活動的組織和教學內容的安排。因此,在制訂教學計劃過程中, 轉變了教育思想和觀念, 注重加強學生綜合素質和能力培養,強調學生的個性發展,確立了“厚基礎、寬口徑、重素質” 的人才培養模式,在制訂教學計劃時重點突出“兩段式”培養模式,即將整個過程分為兩個階段:“基礎平臺段”和“專業方向段”。“基礎平臺段”主要解決“厚基礎、寬口徑”的問題;“專業方向段”則針對的是“重素質”問題。力爭培養出基礎知識扎實、實踐動手能力強、適應性強、創新能力強、整體素質高, 具備一定創業能力的現代設計制造工程技術及裝備領域的高級工程技術人才[4]。
(五)重構課程體系
根據教學計劃中重點突出的“兩段式”培養模式,即“基礎平臺段”主要解決“厚基礎、寬口徑”的問題,教學所占的學期為前4或5學期;“專業方向段”針對的則是“重素質”問題,教學所占的學期為其他學期,經過系統的分析和研究, 建立了合理的課程體系。“基礎平臺段”中包括通識課(必修課和選修課)和基礎課平臺,占總學分的42.5%。“專業方向段”主要包括專業基礎課平臺、專業課模塊(必修課和選修課)和實踐教學模塊等幾部分,占總學分的57.5%。
“基礎平臺段”中的通識課主要是培養和提高學生的政治修養、思想品德修養、人文素質和法制觀念, 增強學生的愛國熱情、事業心和責任感等,占總學分的28.4%;基礎課平臺包括高等數學、線性代數、概率論與數理統計、大學物理及大學物理實驗,占總學分的14.1%。
“專業方向段”中專業基礎課平臺包括“畫法幾何”、“機械工程材料”、“電工電子學”、“機械制圖”、“理論力學”、“材料力學”、“互換性c測量技術”、“機械制造基礎”、“機械原理”、“機械設計”、“液壓與氣動”等課程,占總學分的21.9%。專業課模塊包括必修課和選修課兩大模塊,其中必修課包括“金屬切削原理及刀具”、“工程測試技術”、“機械制造工藝學”、“單片機與接口技術”、“機械工程控制基礎”、“機床數控技術”等課程,占總學分的9.7%;選修課包括“可編程序控制器(PLC)”、“數控原理與系統”、“數控加工技術實踐及仿真”、“數控機床故障診斷”、“伺服系統”、“機床電器控制”、“先進制造技術”、“機械 CAD/CAM”和“工業企業管理”等課程,占總學分的5.3%。實踐教學模塊包括入學教育、軍訓及軍事理論、金工實習、機械原理課程設計、機械設計課程設計、金屬切削刀具課程設計、機械制造工藝課程設計、數控加工工藝課程設計、數控編程與操作實訓、工藝實習、畢業設計等教學環節,周數43周,學分為33分,占總學分的20.6%。
三、實施成效
黑龍江八一農墾大學機械設計制造及其自動化專業是從2009年開始嘗試分方向教學,經過6年多的不斷探索與實踐,改革初步取得成效,學生的綜合成績都較以往有較大提高,實際動手能力、創新能力都得到了提升。但是,在改革實施過程中也遇到了一些問題,例如改革思路不夠大膽,局限于現有教學的“小打小鬧”;師資力量有待提高;部分課程需要進一步優化,還存在因人設課的現象;實踐環節需要繼續加強;教學組織管理有些混亂;學生學習主觀能動性需要提高;等等。這些問題的存在都限制了分方向教學模式的改革與實施,亟須解決[5]。
綜上所述,黑龍江八一農墾大學在機械設計制造及其自動化專業實行分方向教學,取得了一定的成效,同時也遇到了一些問題,這說明了教學改革的進行絕不是一項短期可以完成的任務,而是教學戰線上的一項長期任務,任重而道遠,只有充分認識到這一點,堅持不懈地開展分方向教學模式,才能夠提升教學質量,優化學科教學內容及課程體系結構,深化人才培養模式,提高學生素質,拓寬學生就業方向,培養出機械制造行業優秀的技術人才。
參考文獻:
[1]董曉威,金中波,劉天祥.機床數控技術課程教學改革的 研究與探索[J].黑龍江教育:高教研究與評估,2012,(4).
[2]蔣強,米林,馮文杰等.地方高等院校機械設計制造及其 自動化專業建設探討[J].教育教學論壇,2011,(18).
[3]金中波,董曉威,李慶達等.農業院校機械設計專業專業 英語課程的教學改革研究[J].中國電力教育,2014,(8).
關鍵詞:教材;教材內容;組織形式;編寫模式
0引言
“機械設計基礎”課程是工科院校機械類及近機類各專業的一門綜合性、應用性和實踐性很強的專業基礎課程。通過本課程知識的學習,使學生對機械的概念有清楚的認識,掌握機構和通用零部件設計的基本知識和設計技能,培養學生機械設計能力及分析、解決工程實際問題的能力。由于該課程實踐性強,許多知識點都有一定的工程實際背景,對于沒有工廠實踐經驗,缺少機械方面知識的學生而言,課程學習具有一定的難度。而教材是開展教學活動的主要資源,是學生系統地獲取知識的最重要的平臺。因此,為了更好地幫助學生建立機械概念,盡快掌握機械設計基礎方面的知識和設計能力,課程團隊在積累多年教學改革與課程建設的成功經驗,認真分析汲取其他高等院校機械設計基礎課程教學改革成果的基礎上,面向應用型本科人才培養,精心編寫了有特色,適用于機類、近機類專業的《機械設計基礎》教材,已由北京大學出版社出版。本教材在保持其原學科的系統性和科學性的前提下,在教材內容、組織形式、編寫模式等方面進行了改進。
1教材內容
應用型本科教育在于其“應用性”,為此,教材以機械設計為主線,從實際應用出發,著重介紹基本知識、基本理論和設計方法內容;著重介紹公式建立的前提和意義,強調公式在工程設計中的實際應用,淡化計算公式的理論推導;強調學生的應用能力的培養。在機械零部件設計部分,遵循零部件的“結構特點—工作原理—失效形式—設計準則—材料選擇—受力分析—強度計算—結構設計”的規律性加以介紹,使內容脈絡更清晰,便于學生對教學內容的理解。因為零部件設計最終結果要反映在零件圖上,而目前較多的機械設計基礎教材已將原有的零件工作圖刪除掉。為了使學生掌握標準、規范的零件工作圖的表達,教材中對帶傳動、齒輪傳動、軸等各典型零件的設計,都附有相應的最新國家標準的零件工作圖示例。教材中還增設了結合工程實際應用的工程案例導入內容和課后閱讀材料,即突出了教學內容與工程實際的結合,又開拓了學生的工程視野。
2教材組織形式
為了使學生對機械整體有個清楚的概念及認識,了解機械設計的一般過程,教材在機械零件設計部分,以項目為牽引、以設計為主線,按照從整體到局部,從認識到分析表達,再到設計這樣的思路來構建教材體系的。首先以典型機械—帶式輸送機為項目載體,讓學生認識機械的全貌,然后圍繞其結構組成逐一分解展開教學內容。將帶式輸送機分解,分析機器的結構組成,初步了解機器中的傳動零件(帶傳動、齒輪傳動等)、支承零件(軸、軸承)、聯接件(螺紋聯接、軸轂聯接及聯軸器和離合器)的作用及相互聯系,然后再逐一分析各組成零部件的基本知識、設計理論和設計方法。內容最終落在設計上,通過設計例題,系統地完成帶式輸送機從電動機的選擇,到機器中各典型零部件的設計,將理論知識點穿插在項目教學中,有利于學生掌握整部機械的設計過程,也引導學生樹立工程意識,增強實踐能力,也便于理論教學和課程設計同步進行。對教材中的各種零部件及定位裝置、裝置、密封裝置等的類型和特點等內容均以圖表的形式清晰地列出,把零散的知識內容進行歸納整理,使內容簡明扼要、信息集中、條理清晰,便于不同結構間的區分比較。以往教材中的機構和零件結構都用簡圖形式表達,學生較難讀懂其結構特點、工作原理等。本教材則大量采用了機構和零部件的三維實體圖和實物照片圖,其直觀性較強,增強了學生對機構、機械、零部件的感性認識,降低了學生的學習難度。
3教材編寫模式
教材內容按模塊設置。傳統教材是以學科邏輯為基礎組織教材知識結構的,本教材按照常用機構及其各通用零部件在機械中所起的作用不同,將全部內容歸納為機械設計基礎知識、常用機構及其設計、機械動力學基礎、機械傳動設計總論、傳動零件及其設計、支承件及其設計、聯接件及其設計等7個模塊。符合人們認識問題的一般規律,也使學生對常用機構及其各通用零部件在機械中的功用、類型的劃分有了更明確的認識,做到主題明確、條理清晰。為了使學生了解各模塊的主要教學內容及其在工程實際機械中的應用,在教材各模塊的開篇,分別以蜂窩煤成型機、曲柄壓力機、帶式輸送機等工程實際應用案例為教學導入,在認識機械的全貌及工作過程情況下引出模塊的教學內容,引導學生進入學習情景,提高學生的學習興趣。在各模塊教學內容結束后,還增設了項目實訓大作業等內容,以培養學生綜合運用所學知識解決工程問題的能力及設計能力。在各章內容開始,安排有教學提綱和教學目標,使學生充分了解教學重點,通過學習以達到的教學要求。各章內容結束,還配有教學內容在工程實際中應用的閱讀材料,以引導學生樹立工程意識,拓寬工程視野。
4結束語
本教材編寫本著知識化、項目化、應用化、工程化的理念,力求在原有教材基礎上有所改進,使學生在使用本教材學習時易讀、易懂,盡快掌握知識并應用知識,提高工程實踐能力及設計能力。通過在教學中對本教材的使用,感覺效果良好。
參考文獻:
[1]苗淑杰,劉喜平.機械設計基礎[M].北京:北京大學出版社,2012.
[2]李書環,等.《機械設計基礎》教材中存在的幾個問題及建議[J].天津農學院學報,2016(6).