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中图分类号:G6420 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)11-0148-03
一、引言
精品课程建设工作是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分,也是高等院校教学工作重要的基本建设内容。教育部关于“本科教学工程(原称“质量工程”)”的建设文件指出:“精品课程”是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。教育部的这一文件精神,为各级精品课程的建设与实践工作指明了方向和课程建设的标准与目标。
西安外事学院的“机械设计基础”课程经过多年建设,于2011年4月被评为校级精品课程,2011年11月被评为陕西省精品课程,2014年7月经省教育厅批准又被升级改造为省级精品资源共享课程。总结几年来的建设工作,我们的工作重点及特色主要在以下几个方面。
二、创建课程新体系,改革课程内容
“机械设计基础”课程是一门综合性、实践性很强的技术基础课程,在高等院校机械类、近机类专业的教学计划中具有承前启后的重要作用,是培养学生创新精神、工业意识和综合机械设计能力的一门主干课程。
西安外事学院作为我国一所走在前沿的应用型本科院校,主要肩负着为国家培养应用型本科技术人才的重任。因此,“机械设计基础”课程内容的改革,必须符合学校的人才培养目标。
针对“机械设计基础”课程的特点,我们确定了本课程的教学改革思路是:更新教育思想和教学观念,以应用型本科技术人才培养为对象,进行课程整体优化组合,建设“机械设计基础”课程新的教学体系;以提高学生的综合设计能力、创新设计能力、工程实践能力为目标,构建课堂教学、计算机辅助教学、设计训练、实验教学与课外科技创新实践活动一体化的教学体系。
为此,构建的“机械设计基础”课程是对原专业教学计划中的机械原理、机械零件两门课程的基本内容进行整合而重组的一门新课程。围绕“常用机构”和“通用零部件”两条主线介绍其有关的工作原理、结构特点、设计方法等。在常用机构内容中,主要安排有平面机构结构分析、平面连杆机构、凸轮机构、轮系和间歇运动机构;在通用零部件内容中,主要介绍常用的机械传动(带传动与链传动、齿轮传动、蜗杆传动)、常用连接(螺纹连接、轴毂连接)、轴系零部件(轴、轴承、联轴器与离合器)等;此外,还安排有机械系统设计、现代设计方法等章的内容。通过本课程的学习(包括理论教学和实践教学环节),使学生着重掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本方法和基本技能,培养学生具有一定机械设计能力,并为以后专业课程学习打下必要的基础。
在课程新体系的构建中,始终坚持以应用型本科人才的培养需要为目标,开展对课程内容的改革;对于课程的基本理论以“必需”、“够用”为度,淡化公式推导,注重理论联系实际,体现应用性特色;同时对课程内容组织贯彻“少而精”及“实用性”为原则,例如:在“齿轮传动”一章,打破传统习惯,分别把传统的“齿轮机构”、“齿轮传动”、“蜗杆传动”三章内容合编为新“齿轮传动”一章,把“滑动轴承”、“滚动轴承”两章内容合编为新“轴承”一章,既避免有关内容重复,又达删繁就简自成体系。
三、教师队伍建设
教师队伍建设不仅是高等院校教学建设的重要内容之一,也是学科、专业和课程建设的基础和重要工作。目前,我校课程组已初步建成一支知识结构较为全面、年龄结构适合、学缘结构合理的“机械设计基础”课程教学团队。针对师资队伍建设工作,我们提出课程师资队伍建设要符合学校办学定位的目标,要适应教学需要和学科发展的目标,并以培养青年教师为重点,制定了具体培养计划和措施,现取得较好的效果。关于培养青年教师队伍的措施如下。
1.加强师德师风教育,以先进人物为榜样,树立爱岗敬业,忠于人民教育事业的崇高理想。
2.按照学校的师资队伍建设目标,制定好包括青年教师的师资队伍建设规划,并认真实施。
3.给青年教师压担子,让他们承担起教学和科研任务,在“干”中成长,而且教学和科研互动,协同发展。
4.实现教学岗位责任制,加强教学管理。积极开展教学教改研讨活动,提高教学素养和业务能力。
5.发挥老教师的作用,实行年轻教师导师制。为每位青年教师配备了教学指导教师,加强对青年教师的传、帮、带。
6、创造条件让青年教师走出去,到国外和国内其他大学学习访问,开拓视野。对提高学术及教学水平发挥了重要作用。
7.在实现青年教师全部硕士化的基础上,逐步实施青年教师博士化。
8.建立听课和评课制度,发挥老教师和系主任的教学监督作用,促进青年教师课堂授课质量的提高。
这些措施的实施,取得很好的效果,使青年教师茁壮成长,多名青年教师在学校举办的青年教师讲课竞赛中获得竞赛大奖,每位青年教师均已获得一项以上省级教改研究项目或省级科研项目,并在全国期刊上发表多篇教育教学教改研究论文;本课程的建设成果先后于2011年、2012年获校教学成果奖一等奖、二等奖,课程教学团队于2012年获校级优秀教学团队;已形成了一支学术和教学水平高,综合素质好、结构合理的师资队伍。
四、教学方法与教学手段
改革教学方法、采用先进的教学手段是提高课程教学质量的关键措施,在教学中,我们的做法如下。
(一)在教学方法上
1.转变教学观念,树立以学生为中心的思想,正确认识学生为主体、教师为主导的内涵,充分调动学生学习的主动性、积极性。
2.在课堂教学中,坚持理论联系实际的学风,把基础理论与生产实际、设计实践紧密结合,根据应用性技术人才培养的实际需要,对基本理论以“必需”、“够用”为度,淡化公式推导,不断将新技术、新成果引入课堂,开阔学生设计视野。
3.在课堂教学中,根据“工学结合”、“教、学、做合一”的原则,“讲-练-实践”相结合,安排设计性大作业,提高学生的动手能力、工程训练与实践能力。
4.在教学中,根据课程各章的不同特点,分别采用工程案例教学、项目任务教学、小组讨论式教学、现场教学和探究式教学等不同教学方法。同时采用工学结合教学法、课外竞赛激励法、小组研讨法等教学方法,调动学生学习的积极性、主动性,并指导和促进学生自主学习能力的发展。
5.搞好课程设计教学,培养学生掌握机械系统方案设计、机械零部件工作能力设计和结构设计的能力。
6.在教学过程中,贯彻因材施教的思想,重视学生的个性发展,鼓励和引导学生积极参加各类课外科技创新竞赛活动,提高学生的动手能力、分析问题解决问题能力、创新实践能力。
7.改变以往以期末考试成绩定课程学习成绩的方法,采用平时考核、作业考核、实验考核和期末考试多项累加的方法确定学生的学习成绩,引导学生自觉的学习,全面、系统的学习。
(二)在教学手段上
1.积极采用现代教育技术,充分利用计算机技术和网络技术等现代信息技术,将多媒体教材引入课堂教学,丰富课程的教学信息量。在本课程教学中,实现了部分网络教学。
2.结合课程特点,制作了课程教学录像片、多媒体课件、常用机构和通用零部件的三维动画插播片、图片库和课程测试题库,开发了课程CAI课件。
3.建成了常用机构和通用零部件陈列室、轴系零件拆装实验室、液压传动陈列室等,供学生参观和认知学习,提供了直观教学环境和开放式的教学环境。
4.开放了机械设计实验室和械计创新活动室,激励学生的学习兴趣,为培养和提高学生的机械设计动手能力、分析问题和解决问题能力以及参与科技创新活动提供了场所和便利。
在上述教学方法及有关措施下,本课程教学得到校内外专家的一致好评,课程组教师教学评价均获得学生“优良”的好评。学生的课程学习效果也取得丰富成果,如在教育部主持举办的“2014年全国大学生机械设计创新大赛”上,学生参赛的7件作品,全部获得陕西赛区省级奖,其中省级一等奖1项、省级二等奖1项、省级三等奖4项;学生在参加2013年“全国大学生工程训练综合能力竞赛”中,获得陕西赛区省级二等奖2项;学生积极参加Solidworks考试认证中心的认证,多名学生获得Solidworks考试认证中心颁发的“机械设计Solidworks证书”。
五、教材建设
教材建设是高等教育课程改革的重要组成部分,也是教学内容和课程体系改革的成果体现。早在1988年国家教委颁发的《高等学校教材工作规程(试行)》中就指出:高等学校教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,是进行教学的基本工具,也是深化教学改革,提高教学质量的重要保证。基于高校教材是传授知识、培养技能的重要工具,在人才培养过程中扮演着极其重要的角色,所以,我们在精品课程建设规划中,针对教材建设制订了规划,组织了教材编写力量,先后出版了质量较好的《机械设计基础》、《机械设计基础课程设计》(国防工业出版社出版)两部精品教材。在《机械设计基础》教材编写中,我们坚持以应用型本科技术人才培养的实际需要为宗旨,遵循对机械的认识规律及循序渐进的原则,遵循理论联系实际和注重机械设计能力培养的要求,优化了课程知识体系;以常用机构和通用零部件为对象,以设计为主线,突出了机械系统方案设计、机械零部件的工作能力与结构设计,并吸纳了现代设计方法及技术。
由于“机械设计基础”课程的主、辅教材配套齐全,使用效果好。为培养厚基础、强能力、高素质、宽口径应用型本科技术人才发挥了重要作用。
六、实践教学活动创新
“机械设计基础”课程实践教学环节包括实验教学、课程设计、设计作业训练和课外科技创新实践活动等内容。
1.实验教学。以培养学生动手能力为中心,利用机构和机械零件陈列室、机械设计基础实验室、汽车工程实验实训基地的开放式教学环境和条件,采用课内外相结合的教学体系和分模块、分项目的实验教学内容,全面培养学生理论联系实际的工作作风、动手操作能力、分析解决问题能力,促进学生的个性发展。
2.课程设计教学。“机械设计基础课程设计”是工科院校机械类、近机类学生在学习了机械制图、工程力学、工程材料、公差与配合、机械设计基础、机械制造基础等课程之后首次进行的一次较全面、较系统、较长时间、较贴近工程实际的综合性设计训练,对于培育学生的设计意识,锻炼学生的设计能力,培养学生的创新精神,激发学生的学习兴趣,加深学生对课堂教学内容的理解和掌握都具有十分重要的作用和意义。为了突显上述功能,我们对课程设计教学进行认真改革与建设,丰富和深化课程设计内容,实现设计题目多样化。以设计为主线,既有传动装置设计的传统题目,也有从生产实践中新开发的新题目。对完成的设计图纸,既可采用手工绘图方式完成,也可采用计算机辅助绘图方式完成。在完成的设计项目计算说明书中,必须有设计方案评价、设计工作总结等内容,否则不予通过。通过这些措施的实施,培养的学生设计能力发挥,促进学生分析解决问题能力和创新能力的提高。
3.设计作业训练。机械设计基础课程是一门设计性、实践性、综合性很强的课程,为了实现基础理论与设计实践的有机配合、实现“教、学、做合一”和“讲-练-实践”相结合,我们安排了“轴系零件”测绘、上机进行“计算机辅助设计”等的设计作业训练。通过设计作业训练,培养学生的机械结构设计能力、计算机辅助设计能力和绘图能力,为后续的专业课程学习以及日后从事机械设计工作打下良好的基础。
4、课外科技创新实践活动教学。借助本课程的学习,为了培养学生的创新意识、综合设计能力和团队协作精神,我们借助汽车工程实验实训中心和汽车工程技术创新基地,开展了学生课外科技创新实践及机械创新设计的实践教学环节。几年来,这一课外科技创新实践教学活动取得了丰硕的成果。
七、本课程的建设成果
1.建设出了一支知识结构和年龄结构合理,学术水平和教学水平高的师资队伍。教学与科研互动,共同协调发展,成果显著。几年来,课程组一位教师受到省级教书育人先进个人表彰;课程组先后完成了省级教改研究项目3项、省级科研项目4项、校教改项目5项,获校级教学成果奖4项,并获校级优秀教学团队一支;几年来,教学团队在国内外各类期刊及国际学术会议上发表科研论文40余篇、教改研究论文10余篇,获国家发明专利和新型专利2项。
2.创建了“机械设计基础”课程新体系,面向应用型本科技术人才,以培养学生综合设计能力为主线,以工程应用为目的,以“必须、够用”为度,以讲清概念、强化应用为重点的原则来确定本课程的主要内容和体系结构,对教学内容作了重大的改革,以机械设计为主线,将机械原理、机械零件等课程的主要内容进行精选和融合,优化组合,使其成为一门完整体系的综合化课程,并编写出版了配套教材。
3.适应应用型本科技术人才培养需要,构建了“工学结合”、“教、学、做合一”的课程教学模式,注重实践性教学环节,加强基本设计训练,培养学生的工程意识和综合分析与设计能力,构建了课程的直观教学陈列室和新的实验教学体系,开放了课程实验教学环境,促进了学生的个性化发展。
4.重视教材建设,编写出版了“机械设计基础”课程教材3部,主、辅教材配套齐全,水平高,使用效果好,并将教学改革思路与成果融入到教材中。
5.以理论教材为蓝本,利用现代计算机信息技术和网络技术,建设出本课程的立体化教材系统及其素材库,并实现了网络化教学和精品资源共享。
本课程于2011年评为省级精品课程,2014年经陕西省教育厅批准又被升级改造为省级精品资源共享课程,本教学团队将以此为新起点,继续奋发努力建设好这一省级精品课程。
参考文献:
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[4]张鄂.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社,2010.
机械设计基础作为一门专业基础课正进行着课程改革,以适应不断发展的职业教育,其关键之处就是将理论知识更多地溶入实践操作过程,即所谓的理实一体化教学。作为一种不同于传统教学方法的创新教学模式,它具有理论教学与技能训练相结合,教学过程突出技能训练,有效提高教学质量和效率等特点,这种新教学模式的研究和推广充分体现了现代职业教育更加贴近经济生产的特色。在课程改革过程中,结合我校机电专业建设的特点,经过几年探索和实践,机械设计基础课程的教学改革取得了较明显的效果。即以实际工作过程为参照,对课程内容进行了科学的模块化处理,具体做到了“四个整合”(陈述性知识与实践性知识整合、理论知识学习与实践技能训练整合、专业能力培训与职业素质培养整合、工作过程与学生认知心理过程整合),并通过一系列科学的教学设计,将所要学习的内容细化成具体的学习情境,参考实践操作规程,制定出符合理实一体化教学特色的教学模块,使该课程的建设上了一个台阶。
一、深入研究,对课程教学内容进行科学的处理
多年来笔者一直从事机械设计基础课教学工作,由于教学理念以及设施设备等原因,以往对于该课程的教学内容大部分采取照本宣科的模式,以至于教师教得辛苦,学生学得痛苦。随着这几年学校对于实训设备的大量投入,以及现代教学理念的推广应用,该课程的教学模式有了质的变化。近几年来,在机械设计基础课教学过程中积极推广理实一体化教学模式,即理论实践一体化教学——充分利用现代教育技术,将理论、实验、实训等教学内容一体化设置;讲授、听课与实验、操作等教学形式一体化实施;教室、实验室与实训场地等教学硬件一体化设置;知识、技能与素质等职业要求一体化训练,由此形成融知识传授、能力培养、素质教育于一体的一体化教学模式。我们将机械设计基础课程的理论知识教学环节由原来的300多学时削减到100学时左右,大幅度增加实验和实训的时间分配。例如,在齿轮传动的教学过程中,我们用10个左右的学时讲一些简单的定义、尺寸计算、加工原理和安装维护等方面的知识,理论上做到够用。但是大幅度增加实训环节的课时量,这种新型教学模式从根本上有利于贯彻“能力为本位,就业为导向”的职教理念和创新人才培养模式,有力地推动了职业教育的良性发展。
具体到课程设置时,我们从职业教育的特点以及学生的实际能力出发,从社会的需求和学生就业岗位出发,建立以学生技能等级逐层递进为训练顺序,以技能及相关文化和职业道德为横向结构的教学体系。将理、实教学学时调整为3:7,减轻了课业负担,加强了技能培训,充分利用我校较好的硬件设施,使学生在拆卸中学原理,在装配中长技能,每一个学生均能在理论知识与实践技能相结合的学习环境下培养出较为全面的职业素养,几年下来,学生身上充分体现出理论知识基础实、兴趣浓、吸收快等特点。并结合新知识、新技术、新工艺、新方法,不断改进和调整教学方法和课程结构,使学生及时了解并掌握与经济发展相贴近的课程内容。将传统枯燥的“一支粉笔、一本教案、一张挂图”的教学模式转化为一堂利用现代化教学手段演示的生动、形象、具体的实际操作技能课,让学生全面接触实践操作,使教学内容与岗位实践融合,提高了学生的实际动手能力,形成了一切以培养学生技能为目的,提高学生职业素养为核心的体系。最终达到提升学生的劳动力价值和人力资本增值的核心竞争力目标。
二、编写制定出实用性较强的理实一体化教学方案
依据模块化、项目化的要求和项目课程标准及技能鉴定标准,按科学性、合理性、实用性、针对性、适时性、有效性原则编写出项目课程教学教案。具体在该课程的以下几个章节:1.螺旋传动;2.齿轮传动;3.饺链四杆机构;4.轴系零件;5.综合知识的课程设计。以上每个章节我们都编写了项目课程教学的课改教案、多媒体课件,添置配备了教学教模或实物教具(一般为3~4个学生一组)和部分学生自制教具。同时在编写教案处理教材时注重实践知识和创新内容的融入环节。针对社会需求,紧紧围绕机械设计基础课程的特点,进行课题训练,学生实习分组,根据课题和设备条件确定教学程序。例如:铰链四杆机构章节中机构方面内容的创新我们把它作为重点教学内容,并且让学生按照设计方案结合实际自己动手操作,去完成摇头式电风扇的机构创新构思设计,教师在此实施的过程中评价学生方案的优劣,从而推选出最佳设计方案。
通过这种理实一体化教学方法的实施和推广,学生的思维有了更广阔的施展空间,例如在生产实际中经常遇到螺纹滑扣的问题,我们就让学生运用所学的螺纹知识,结合理实一体化教学过程中学到的设计理念,设计出了图示中的“万能扳手”(如图所示),有效地解决了实际工作中遇到的问题,并获江苏省2009年度职业学校中职组创新大赛的三等奖。
三、教师队伍建设要求相应提高
在对课程教学计划重新制定的同时,也对教师的专业素质和适应能力提出了更高的要求,由于这种教学模式涉及到理论和实践两个方面,要求教师既要懂得理论讲授、又能够进行实践教学。为此,学校加大了对专业教师职业技能方面的培训力度,在教学不太紧张的阶段,安排部分专业教师参加各种各样技能培训,学校制定相应的政策鼓励教师利用假期或双休日到企业去锻炼,并且是带着教学中的疑难问题到企业去求解。另外我们还从长期合作的企业里引进优秀的工程技术和管理人员充实教学一线,聘请一支既有实践经验又有较高理论水平的工程技术人员作为兼职实习指导教师。通过这些措施,培养出一支合格的能开展理实一体化教学的师资队伍。
四、通过多种途径,设计出可行性较强的实训项目
要想真正实施好理实一体化教学,除了要求我们必须具有既能满足理论教学、又能满足实训教学的一体化教学场所,还要有一套可操作性强的学生训练项目。有了有可操作性的项目,结合学校现有的设施设备以及校企合作过程中的部分实习基地,就能够培养出社会真正需要的专业技术人才。因此我们首先对部分企业进行调研,然后依据企业需要与学校实际情况制定出一套行之有效的教学项目,同时根据项目内容对学校机电专业实验室和实训工厂进行了科学的规划和布置。例如增加设备的投入、学生动手制作一些小的实训器材、在实训工厂增设一些现代化教学设施等等。而且投入巨资即将完工的实训基地也充分考虑到这些,所有的一切都是为了保证能够有一套切实可行的实训项目让学生使用。
五、建立有效的教学质量评价体系
整个教学过程的教学质量评价可分为过程评价和结果评价,且以过程评价为主,评价方式参照企业质量管理体系的部分内容。首先通过分析调研确定评价要素,并在此基础上设定评价指标。评价指标的实施,尽可能排除感情因素的影响,设定一系列科学规范的评价规则,使教学质量评价指标形成系统,成为体系。例如,根据学生对操作技能掌握的程度不同可获得不同的成绩评价,并以适当的方式予以公布,这样学生对职业技能的掌握就有较高的主动性和积极性,教学效果就十分明显。通过建立这样一个科学实用的质量评价体系,让理实一体化的教学模式顺利推进。
总之,以项目课程理实一体化教学方法为核心的机械设计基础课程改革,已逐步成为学校机电类专业课改比较理想的模式。能否取得良好的教学效果关键在于项目的构建和是否编制出与之相适应的项目教材,这就需要我们有更大的课程改革步伐和决心。推而广之,职教课程改革如果能够始终紧扣理实一体化的理念进行,应该能够大放光彩。
《机械设计基础》课程是机械类专业一门重要的技术基础课程。课程设计是培养学生机械综合设计能力、创新能力和工程意识的重要环节,是启迪学生的创新思维、开拓学生创新潜能的重要手段,将为以后的专业课程设计和毕业设计奠定基础,在教学计划中具有承上启下的重要作用。我院《机械设计基础》课程设计选用的题目是传动装置中的减速器设计,在以前的课程设计中发现,由于学生空间想象能力不足,往往照葫芦画瓢,导致学生对自己设计的减速器结构似懂非懂,影响了设计质量。笔者结合自己对UG(Unigraphics)软件技术的掌握,对教学中如何提高学生空间思维能力的问题进行了探索。
人们的认识过程建立在实践活动中,从具体到抽象,从感性认识上升到理性认识,在此过程中,如果缺乏与之有关的感性认识作为基础,理解起来很难。《机械设计基础》课程是理论性和实践性都很强的课程,内容比较抽象,减速器结构设计离不开空间想象,离不开对空间形体的分析和表达。根据心理学的观点,空间想象能力是形象思维与抽象思维两种思维活动的分析、综合、加工处理,从而产生新形象的一种综合性能力,主要来源于对空间形体的感性认识。课程设计能培养学生对空间形体的想象能力、分析能力和表达能力。这三种能力彼此关联,相互促进。在教学中从学生的身心发展规律和学生实际出发培养学生空间想象能力的途径有很多,利用UG软件进行多媒体教学是非常有效的方法之一。
UG系统起源于美国麦道飞机公司。多年来,UG系统汇集了美国航空航天与汽车工业的专业经验,发展成为世界一流的综合性的设计、分析和制造一体化的集成系统。可以实现从产品的概念设计、结构设计、虚拟现实到静力学及动力学强度分析,最后由CAM模块实现计算机辅助加工制造,贯穿了产品的开发和制造全过程。UG技术提供的草图功能、曲线曲面建模、基于特征的实体建模、虚拟装配建模、机构运动仿真、分析等技术手段,给机构设计提供了极大的方便。相关技术手段的结合应用不仅能快速构建出相关的机构的抽象模型,也能把这种模型快速地映射于机构的装配模型,还能对机构进行快速的运动分析仿真、运动干涉检查及动力学分析等。
在课程设计之前,为了增强学生的感性认识,最好进行轴系结构测绘和减速器结构装拆实验,因为这两个实验有利于学生进一步掌握机械结构设计知识、了解结构设计的原则,建立轴系组成的基本概念。在课程设计开始时,学生往往不知从何下手,教师首先应该介绍一下设计总体过程。采用课件比较方便,然而也有很大的局限性,因为制作好的软件不宜改动,教学内容的个性与教学过程的适宜性受到了限制,在课堂上不利于发挥教师的主观能动性,不利于最大限度地融入和体现教师的设计思想、教学特色和个人风格。笔者采用UG软件对零件直接进行三维建模和用UG建造好的虚拟模型进行教学,在课堂的动态教学中能够随机应变、按需造型以及修改模型,提高课堂教学质量。采用UG软件建造的虚拟模型比以前采用实物模型来增强学生感性认识要好,因为实物模型由于体积和重量原因会造成携带、拆卸和解剖不便,且操作较为费时。而UG软件创建的三维模型精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富,利用UG的局部放大、平移和翻转等工具,能够在屏幕上观察零件复杂形体的外形与内腔、相贯体中相贯线的变化等各个侧面和局部细节特征;可以直观地显现整个零件的结构,装配体中零件之间的连接关系,使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象;也可以根据不断变化的教学内容和不同的教学对象的需求,利用UG软件方便地进行教学模型的修改与新建,满足教学中对模型种类及数量的需要,并能显著降低教学成本。
在介绍设计过程时,如果采用机械制图方法将零件的三维实体利用投影法原理将其转化到二维平面图上,再通过二维视图想象出三维形状讲解减速器结构设计,则学生理解这些传统的二维平面图知识需要有丰富的空间想象力。即使用一些轴测图,也只能看到实体的部分表面,不能解决教学中向学生讲解清楚空间几何体的形体问题。
并且学生的认识始终停留在二维图纸上,不能很好地了解结构设计对整机性能的影响以及单个零件与整机之间的关联关系,不清楚自己设计的结构是否合理。笔者在教学中采用UG软件教学,使学生看到零件的设计过程,让学生看到教师在绘图过程中的细节,并且使用UG对减速器各个零件进行装配,使学生比较容易理解。如图(轴上零件周向、径向定位)所示,在讲解对减速器轴上各个零件进行装配时,介绍装配基准,演示如何进行传动件的周向和轴向固定;轴的支承、固定;轴承类型如何选择,应考虑哪些因素,轴承如何装配,间隙如何调整等问题;各零件之间的相互位置关系、零件的布置方案、装拆顺序;图样上的尺寸和公差标注及零件的结构工艺性应注意的问题等等。这样,不仅能在较短时间内给学生提供正确的示范,培养学生的几何构思能力,同时介绍了有关结构工艺知识,培养学生合理的设计思维,有利于学生理解减速器的工作原理、装配关系、各零件的相对位置关系以及各零件的结构特点。这种视觉效果的刺激能增强学生的分析、认识和记忆能力,开拓学生的知识面,活跃课堂气氛,提高学生的学习兴趣,也能充分发挥计算机与教师的双重作用。
轴上零件周向、径向定位图
三维设计是工业发展的趋势,我院机械类专业学生获得UG或PRO/E三维设计技能证书是学生的毕业条件之一,这样的要求有利于提高学生实际工程设计能力,创新意识和就业的竞争能力。因为在课程设计之前,一些学生已经学习了UG或PRO/E软件,在课程设计中应鼓励学生采用三维设计。将三维设计融入课程设计,学生可以利用UG强大的参数化功能和装配功能,完成各零件的设计和装配。由于学生缺乏实际经验,往往要对某些结构不够合理的地方进行多次修改,采用UG软件只需修改零件的某个参数的数值即可完成整体修改。而采用二维设计,结构变动较大时则不得不重新设计并花费很多时间进行绘图。而采用三维设计,整个设计过程符合学生的认知规律,能使学生更加深入地理解设计的内涵,增强学生的设计想象力,启迪学生的思维,引导学生实现探究性学习。三维设计能够使学生直观地看到自己的设计成果,增强学生的成就感。而且学生在完成三维设计后,利用UG的制图转换功能,可将使用实体建模功能创建的零件或装配模型引用到工程图模块中,快速转换为二维的工程图,再进行尺寸标注、注释等等,最终完成课程设计所要求的图纸,从而提高学生的专业制图识图能力,加深学生对三维设计与二维工程图之间关系的理解。
实践表明,用UG软件讲授减速器的结构设计,可以激发学生的观察力、想象力及逻辑联想能力,能够达到“教人以渔,则终身受用无穷”的效果。不过,虽然现代教学技术开阔了学生的视野,提高了学习的趣味性与教学效率,然而教学却具有生成性,对课堂上出现的新问题,教师的板书和分析必不可少。因此,在教学实践中应当将传统教学和现代教学技术有机结合,不断地研究新的教学方法,与时俱进,注意使各种教学手段相互穿插、补充,这样才能提高学生的学习兴趣,增强他们学习的主动性,实现教学效果的最优化。
一、引言
机械设计基础一大任务即为培养学生自主分析及解决工程实际问题的能力。因而在机械设计基础课程教学过程中,一方面应要求学生掌握基本的理论知识,一方面更应注重对学生动手设计能力及创新思维的培养。机械设计基础作为机械类、近机类相关专业必修的专业基础课,该课程的建设是专业建设中至关重要的一环。由此可见,对机械设计基础课程建设的实践与探索开展研究,有着十分重要的现实意义。
二、机械设计基础课程建设中存在的主要问题
1.设计题目大同小异课程设计对象大多以减速器为主,各届学生均被要求开展减速器设计,除去参数存在一定差异外,其他工作原理、设计步骤则大都如出一辙。长此以往,新鲜感必然会不断丧失,一方面使得教师产生一定的疲倦感,一方面使得教师在教学上缺乏创新,进而对学生创造性思维培养造成负面影响。除此之外,因设计题目大同小异,多个学生面对同一项目,进而引发严重的抄袭现象。2.学生自主设计能力不足在设计期间,学生仅需依据教材相关要求开展操作即可,教材中对各项设计步骤均有明确介绍。如此一来,极易使得学生产生固定思维,设计内容缺乏创新,操作趋向于模式化。学生个性化特性未能得到有效凸显,学生特长难以得到有效发挥,进而对学生创造能力发展造成极大制约。除此之外,因设计时间有限,教师教学任务繁重,为了完成课程,教师面对学生的求助往往是有问必答。长此以往,必然会对学生独立思考能力培养造成不利影响。3.学生对课程设计缺乏有效认识一些学生片面认为机械设计基础只不过是一门考察课程,只是对各项专业知识开展串联,学习意义不大。为了完成教师布置的设计项目,东拼西凑、上网抄袭,学习态度不端正,缺乏对课程设计的有效认识。
三、机械设计基础课程建设的实践与探索
高校在时展新形势下,要紧跟社会发展脚步,不断开展改革创新,在先进教学理念、成功发展经验的支持下,逐步推进机械设计基础课程建设的实践与探索。如何进一步促进机械设计基础课程建设有序开展,可以将下述内容作为切入点:1.构建课程新体系,优化课程内容首先,高校应结合结合机械设计基础课程特征,对该课程教学改革思路予以有效明确,即为革新教育教学思想观念,紧紧围绕技术人才培养目标,推进课程体系优化调整,构建机械设计基础课程全新教学体系;注重对学生工程实践能力、设计创新能力及综合设计能力的培养,构建集课程教学、设计训练、实验教学等于一体的教学体系。基于此,通过对机械设计基础课程的学习,使学生切实掌握机械设计的基本知识、基本理论及基本技能能力,提高学生的机械设计能力,并为后续专业课程学习奠定良好基础。2.优化教学方法优化教学方法是提高机械设计基础课程教学质量的重要一环。首先,应转变教学观念,提高对以学生为中心教育思想的有效认识,在教学过程中真正意义上做到以学生为主体、以教师主导,尽可能调动起学生学习主观能动性。在教学期间,推进基础理论与设计实践、生产实际的有机相融,结合技术人才培养需求,有序引入前沿技术、前沿成果,拓宽学生设计视野。在教学期间,结合机械设计基础课程不同章节实际特征,可逐一引入小组讨论式教学、项目任务教学、工程案例教学等教学方式。与此同时,还可运用工学结合教学、课外竞赛激励等教学方法,以调动起学习主观能动性,并推动学生自主学习能力的有效发展。3.强化实践教学活动创新机械设计基础课程实践教学环节由实验教学、课程设计、设计训练等内容组成。在实验教学过程中,应当注重对学生动手操作能力的培养,借助机械设计基础实验室、机械零件陈列室等教学环境,依托课内外有效结合的教学体系及分项目、分模块的实验教学内容,有效培养学生理论结合实际的动手操作能力、问题分析解决能力,促进收获良好的教学成效。在课程设计教学过程中,应对课程设计内容予以有效深化,提高设计题目的多样性。依托设计主线,既涵盖传动装置设计的传统题目,有引入生产实践中最新开发的新题目;对制作完毕设计图纸,既可通过手工绘图方式完成,又可通过计算机辅助绘图方式完成,经由一些设计实践,提高学生设计实践能力,培养学生创新能力、问题分析解决能力。在设计训练过程中,为了推进基础理论与设计实践的有效相融,可引导学生开展“轴系零件”测绘、上机开展计算机辅助设计等设计训练,进而提高学生计算机辅助设计能力、机械结构设计能力,为接下来的专业课程学习奠定坚实基础。
四、结束语
总而言之,要想收获良好的机械设计基础教学成效,培养学生动手实践能力,就要不断推进课程设计模型改革,并科学设置课程设计实践,逐步调动起学生对课程设计的主观能动性,培养学生动手、动脑能力。鉴于此,相关人员务必要不断钻研研究、总结经验,清楚认识机械设计基础课程建设内涵,全面分析机械设计基础课程建设中存在的主要问题,“构建课程新体系,优化课程内容”、“优化教学方法”、“强化实践教学活动创新”等,积极促进机械设计基础课程建设有序开展。
参考文献:
[1]张鄂.“机械设计基础”省级精品课程建设的实践与探索[J].教育教学论坛,2015,12(11):148-150.
[作者简介]郑向华(1977-),女,黑龙江嫩江人,成都电子机械高等专科学校,讲师,硕士,研究方向为机械制造及其自动化、CAD/CAE/CAM;李刚俊(1965-),男,四川成都人,成都电子机械高等专科学校机电系副主任,教授、工程师,博士,研究方向为机电一体化、高职高专教育;唐剑兵(1964-),男,重庆梁平人,成都电子机械高等专科学校,教授、高级工程师,研究方向为光机产品优化设计。(四川成都610031)
[中图分类号]G642.3[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2012)11-0143-02
高职高专适应我国经济社会的转型和产业结构调整,培养优秀的生产、建设、管理和服务第一线的应用人才,课程的改革建设成了高职高专教学改革的重中之重。专业基础课程“机械设计基础”肩负着工程技术人才培养专业基础教育的重任,教学中牢固确立人才培养在教学工作中的中心地位,着力培养工程知识丰富、本领过硬的高素质机电专门人才和拔尖创新人才是“机械设计基础”课程的目标。
成都电子机械高等专科学校(以下简称“我校”)在“机械设计基础”课程教学中坚持科研与教学有机结合,根据国家发展特色,结合四川地方经济、文化优势,与社会人才需求结合起来,与企业沟通合作,以科研优化课程结构,建立特色课程体系。牢固树立“课程是基础,科研是水平”的思想,把科研与教学有机地结合起来,推进国家发展的三要素(科技、教育和人才竞争)蓬勃发展。我校坚持以教学带科研,以科研促教学,形成教学科研一体化机制,使教学和科研实现良性互动、协调发展、共同提高。
一、建设以科研促教学的教学环境
1.建立良好的科研激励机制,努力提高教师科研促教学学术水平。“振兴民族的希望在教育,振兴教育的希望在教师;百年大计,教育为本;教育大计以教师为本。”教师是实施科教兴国战略,推动教育改革和发展,提高教育质量和效益,培养高素质人才,实现教育目标的根本保证。对于高职高专教育来说,培养和建立一支高素质、有特色、实力雄厚的师资队伍,发挥教师的积极性是关键所在。为调动教师参与科研工作的积极性,确立科研在学校建设与发展中的先导地位,推动学校科研工作的发展,我校很早就自行制定科研管理评价制度,对教师的科研方向和科研重点的确立起到很好的引导和规范作用。首先,改变重理论教学、轻实践实训应用的评价观,把教师参与应用技术开发、企业项目攻关、技术服务、应用技术推广等方面的成果作为衡量教师科研成果的主要指标,设立科研奖,对优秀的科研教师进行奖励。其次,把工学结合纳入教师科研评价的体系,设立教师科研教学发展项目,带动课程调整与建设,引导课程改革。再次,把科研工作量纳入教师工作量考核指标体系,实行科研教分制(科研项目抵教学分),来鼓励教师参与科研项目,提高教师的实践能力,提高教师科研积极性。最后,要重视科研教学团体的作用,积极创立教学科研团队。总之,学校只有通过科研激励机制,使教师的科研与学校教学的发展目标、专业建设、产学研结合、人才培养模式改革、教学质量的提高结合起来,才能在增强科研自主创新能力、提高学校办学水平和培养高素质的创新型人才方面实现跨越式发展。
2.建立教学与科研互动机制,培养“双师型”职业技能教师。教育部《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》中指出:“要十分重视师资队伍建设,搞好‘双师型’教师的培养,努力提高中青年教师的技术应用能力,使他们既具有扎实的基础理论知识和较高的教学水平又具有较强的专业实践能力和丰富的实际工作经验。”“双师型”教师的培养是我校教学师资建设的特色。“双师型”教师是培养学生创新和实操实践能力,开展课程教学改革与建设,提高教学质量的关键。
由于高职高专院校的人才培养要突出其应用性与技术性,因此要求教师也必须理论与实践技术兼备。教师传授技术应在较高理论基础上进行,而不是简单地模仿和熟练操作。所以,我校采取各种方式和措施,使教师深入地方企业,熟悉工作现场和实践操作规范,掌握相关的操作技能,使其满足教学要求,能讲也能进行实践指导;每年都有不同层次的理论和实践实训,鼓励教师进修。同时,基于培养综合应用型技术人才的需要,教师要以就业为导向,在教学中将理论知识与实际应用相结合,培养学生的职业能力,向学生传授走上工作岗位后必须具备的基础知识,建立教学与科研实践互动机制,将理论知识融会贯通于科研实践项目中,提高教学质量。
3.实验技能大赛,提升教师专业技能水平。作为一个以年轻人为主的大系,机电工程系长期坚持对年轻教师的大力培养,尤其重视对年轻教师的专业技能的培养。为了提高教师的技术实操水平,机电系定期举办实验技能大赛,通过全方位的实验技能比拼,提升教师的专业技能水平,提高教师的科研创新能力。通过举办实验技能大赛,引导广大教师敢于实践、勇于创新。从前期的实验构思、资料收集、撰写实验设计书,到比赛中的实验操作、归纳和总结等,这一系列大量的工作作为进行实验研究的要素贯穿大赛的全过程,能有效提高教师的动手能力和教学效果,对整个课程组教学也具有较强的促进作用。
二、以工程能力培养为核心的机械设计基础课程体系建立
1.课程教学引入DACUM模式。加拿大课程开发的DACUM(Developing Curriculum)模式是以CBE(Competency-Based Ed? ucation)为导向的一种课程开发的系统方法。CBE是以培养职业能力为教育目标和评估标准,以培养职业的综合分析能力为教学目标,以职业能力分析表所列专项能力顺序(从易到难)安排教学和学习计划的一种能力为本的职业培训模式。在这一模式中,无论是培训目标的确定,还是培训课程的开发,都是以某一工作岗位所需的职业能力为出发点和落脚点的。职业能力的确定,则由学校和企业界从事技术工作的有丰富经验的专家共同制定。采用职业能力分析法进行“机械设计基础”课程开发DACUM(Developin Curriculum),通过职业能力分析制订DA? CUM表。DACUM把每一个具体的职业或岗位的全部工作,分解成8~12项相对独立的工作职业,每项工作职责是从事该职业应具备的能力;根据每项工作职责的需要,把每项工作职责分解成6~30项工作任务;每项工作任务即是从事该职业应具备的专项能力;最后,将职业分析确定的该职业应具备的各种综合能力和专项能力制订成图表形式。通过DACUM表所列各项能力的分析确定课程内容。在完成DACUM表后,由岗位专家、课程教师组成任务分析小组,对DACUM表所列各项能力进行分析,确定形成各项能力必须具备哪些知识等。根据以上分析形成课程单元。
我校的“机械设计基础”课程改革与建设以DACUM模式为向导,以服务四川地方经济为主,从学生就业单位实际需求出发,以工程能力培养为基础来设计课程;课程以模块化知识单元为教学特色,以校管课管理方法为主;课程建设大体可分为人才培养、就业市场分析、机电行业调研、教学研究等几个阶段。课程的最大特色是教学以职业能力培养为主,使课程与教学符合劳动力市场的需要。实践经验表明,CBE/DACUM是一种更科学、更经济、更有效的课程模式。
2.整合课程开发,注重素质价值,突出科研工程实践的教学
内容。我国高职高专一出现就显示出其现代学术观念:既重“学”,又重“术”,二者并进,原学科理论内部逻辑发展的学术与行业实践中发展的科学技术互联互补为一体。因此,作为高职教育活动核心的高职高专课程应站在新的历史高度,“面向现代化,面向世界,面向未来”,超越旧学术传统,超前思考新的经济、科技、教育背景下的改革和发展战略,更加突出高职高专特色。课程是教育活动的核心,它集中反映着教育的特性和功能,因此不同社会、不同时代、不同类型、不同层次的教育,其课程有不同特点。随着经济全球化时代的到来和技术的空前发展,作为“经科教”结合的高职高专课程应为社会所需,课程整合根据实际人才培养需要重新组织课程内容,优化课程结构。
三、科研引导课程工程实践环节
1.利用机械创新设计竞赛培养学生动手能力和创新能力,夯实工程从业基础。机械创新设计MCD是指充分发挥设计者的创造力,利用已有的相关科学技术成果,进行创新构思,设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品的一种实践活动。我们利用机械创新设计竞赛培养学生的动手能力和创新能力,夯实课程学习基础。我校每年组队参加全国大学生机械创新设计大赛,由系里专业指导教师带学生参加。通过参与各种活动,培养开拓型工程技术人才,取得了很好的成效。
2.采用产学研的科研成果,促进课程内容的改革与建设。高职高专产学研结合是学院小课堂与社会大环境直接结合的形式,是企业参与教育教学、学生参与社会实践的过程,它的主体由学校、企业、教师、学生共同组成。产学研结合是培养应用型人才的一种总体教育安排,教学计划中设定学生直接到企业进行工程实践。“机械设计基础”课程教学依据产学研原理,紧密结合地方机械相关企业,逐步形成完善了教学、科研、生产与培训的产学研机制。四川地区大部分中小企业的资金、人才等都不充分,我们针对这种情况开展了校企合作项目,教师根据企业需求为其研发产品、提供技术支持等。对于这些长期紧密合作的单位,我们不仅按规定的教学计划安排师生进行项目合作,同时还为该专业学生的专业实习、毕业实习、上岗培训及顶班工作提供了校外实训环境。目前,我校与国光电气股份有限公司等八家四川的大中型企业签订了产学研校企合作协议,收到很好的成效。3.毕业设计中引入科研项目,使学生“手脑并用”。毕业设计是非常重要的实践教学环节。在毕业设计选题过程中,坚持选择科研项目和有生产应用背景的题目,真题真做,使学生“手脑并用”,受到严格的工程实践和科研训练。近几届的毕业设计题目来自于科研项目与工程应用的占90%以上。近三年,近两百篇毕业论文与指导教师承担的课题相关,学生的实践动手能力得到极大增强,极大地提高了学生的论文质量。学生大多成为单位骨干,受到用人单位的欢迎与好评,继续与我们合作科研项目,形成科研促教学的可持续发展。
随着创新型国家的出现与人才竞争的激烈,科研育人已经成为工程素质教育的基本特征。其核心是通过提高教师的科研能力,促进教学发展,学以致用。科研是源,教学是流,科研可以充分促进教学的良好发展,两者是不可分割的统一体。通过以科研促教学活动,也促进了学生全面发展,学生素质教育取得显著成绩。
[参考文献]
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[3]姜蕙.当代国际高等职业技术教育概论[M].兰州:兰州大学出版社,2002.
[4]宋海农.高校本科教育中教学与科研的关系[J].高教论坛,2004(1).
2.自学检测式教学
大部分的大学生都经过高考的洗礼,对新知识具有一定的自学能力。学生大学毕业后,不管是继续深造还是进入企业工作,必须要有更强的自学能力。我国大学生的培养模式正逐渐向“产学研联合培养”模式转变:(1)以科研项目为依托,以开发成果为目的与企业进行联合;(2)在学校(科研院所)或企业设立人才培养基地进行大学生的联合培养;(3)聘任企业的高端人才作为联合导师进行联合培养[5]。而企业更是以“产”为主,所以,为了适应未来的发展,学生必须具有较好的收集信息、整理信息、学习新知识的能力,这时,自学能力显得尤为重要。在《机械设计基础》课程的课堂上,再优秀的老师也不能教给学生他们以后全部要用的东西,能传授的只是冰山一角。所以,我们要在教授机械学科基础知识的同时,把重心放在培养学生的自学能力上。例如,在讲授“螺旋传动”的知识点时,我们可以采用自学检测式教学。首先,让学生借助课本和参考资料进行自学,然后老师按照教学要求对他们进行测试,并纳入成绩考核范围。如此,不仅锻炼了大家的自学能力,同时,督促学生积极主动的去学习,避免学生敷衍了事现象的出现。
3.实践教学
《机械设计基础》是一门偏向于实际应用的课程,理论学得好并不意味着学生能把所学的东西应用于实践,去为社会创造财富,空谈理论没有意义。为了加强课堂理论教学与实际应用的联系,必须在《机械设计基础》课程的教学环节中增加实践环节。有条件的学校可以带领学生到工厂、学校的加工中心、实验室等地点参观学习,看看课堂上学的轴承、齿轮、联轴器等零件是用在机器的什么地方、起什么作用等,深化对课堂理论的理解。理论与实际的综合联系能够让学生对机械学科有更好的认识。老师还可以给学生提供一些组件,让大家动手拆卸组装,锻炼动手能力。《机械设计基础》课程设计的设计题目一直比较单一,均为一级圆柱齿轮减速器的设计。减速器是一个非常典型的机器,包括了大部分理论课程中给学生讲授的内容,比较符合学生的课程设计任务要求。但符合要求的典型零部件不只是减速器一种,题目的单一往往使一些学生抄袭他人成果,极大限制了学生的创新思维。此外由于学生的基础参差不齐,如工程制图、工程力学(理论力学,材料力学)、工程材料、公差配合等这些课程的成绩差别很大,有些非专业的学生甚至没有学过这些课程,导致做出的课程设计水平千差万别,极大的影响了课程设计的质量。针对不同层次的学生,选择不同的设计题目,使每个学生都有适合自己的目标,教师则可以根据学生个体目标因材施教。
4.改进成绩评定方式
传统的通过卷面考试来评定课程学习成绩的方法只能在短时间内强化学生对部分知识点的掌握,它只是让学生对《机械设计基础》课程的知识点进行一次总结和记忆,对机械相关基础知识的掌握情况,短期效果良好,但从长远看并没有意义。这种记忆式的知识掌握,将随着时间的迅速淡忘。为了更好地让学生真正掌握机械设计基础知识,巩固课程学习成果,可适当取消课程结束后的卷面考试,将自学测试环节的测试成绩与最终的设计实验环节相结合,对学生综合评价。课程即将结束时,老师应该让每位学生开拓自己的思维,设计一种具有一定实际意义的简单机械,提交设计报告,以设计报告的完整性,创新性等为标准评定每位学生的课程学习成绩。按照设计实验的要求,不管学生是对已有的机械结构进行改进还是原始创新设计,这都将促使学生将所学的理论知识应用到实际中去。学生将以一位机械设计工程师的身份去体会机械行业从业者该有的素质,培养学生的整体素养。在设计实验过程中,学生需要复习已修课程《机械设计基础》等相关课程的知识、需要查阅《机械设计手册》等工具书、需要绘图,甚至是三维建模。这将使学生在很好地掌握书本知识的同时学会收集整理信息,独立解决问题。这种能力是未来发展中必不可少的。
一、教改思路
宝鸡职业技术学院从2002年以来,在认真调研、深入分析的基础上,在历届教学当中、采取边教学边教改的办法,逐项改革、稳步推进,进行了大胆的探索和实践。面临理论课时减少,但对学生实践能力和操作技能要求不断提高的实际情况,《机械设计基础》课程设计不但不能减少、不能削弱,而且要克服困难、积极应对、强化课程设计本领,提高实践操作技能,为顶岗实习和就业安置打下坚实的知识基础。
总结起来,我们的教改做法是:“整体提出设计思路,分步完成设计作业,前期进行‘部件’生产,后期完成‘设备’安装”。这种时间前移的思路,克服了理论教学与课程设计相互脱节的毛病,既节约了设计专用周宝贵的设计时间,同时又保证了正常的教学作业和大型课程设计的配套完成,使理论教学和课程设计互联互通、相互促进,达到了二者双赢的目的。
二、方案设置
结合三年制中专学生“年龄小、底子薄、实践知识欠缺”的特点,课程设计任务一般选择简单的单级直齿圆柱齿轮减速器设计。它的主要内容包括:齿轮传动设计、皮带传动设计、轴系部件设计、箱体设计、联接类(联轴器、键类、螺纹类)零件选择、密封选择等,基本可以涵盖机械设计课程的全部设计内容。
按照前述设计思路,在课程教学进行到学期中期时,这时常用机构已基本讲完,而通用零件刚开始讲授。此时,我们就将本门课程的课程设计任务书下发给学生,并用适当时间向学生进行整体设计思路讲解,使学生有一个概括的了解。然后结合教学课程的正常进行,在每一教学章节完后,逐项拆分设计任务并分步完成设计内容。这就像工厂生产设备一样,将零件的制造(分步设计)提前分散到各车间制造完成。
大部分设计内容可随着课程的进度进行,到学期末教学课程完成时,已基本完成分步设计。等到课程设计专用周时,学生即可按设计指导书的要求与步骤,利用3-4天时间,将分步设计内容进行整合,完成装配图绘制,同时编写设计说明书,进行答辩及后期资料整理工作,这样学生就可以轻松地完成整个课程设计任务。
三、方案分析
1.节省设计时间。按原有的方案,大量的设计内容集中在一周内完成,学生在短时间内要进行超强度的劳动,常常需要晚上进行通宵加班,才能按时完成设计任务,况且还要面临期末复习考试的压力。新方案由于大量的设计内容已预先随着教学课程而完成,设计专用周只进行整体组合,完成后期资料整理,因而,在3―4天时间内,大部分学生都可完成设计任务。既减轻了学生负担,又节约了设计时间。
2.保证设计质量。由于分步设计是随着课程进度进行的,在此过程中,学生在消化课程内容的基础上,设计思路比较清晰,设计计算时间相对较长,指导老师可以随堂进行示教讲授。同时教师可对设计结果和设计过程提前进行评审,学生改错时间也较长,因而,设计质量都可以得到保证。
3.考试与设计互不冲突。原有方案的课程设计安排在期末。此时又面临着别的课程的复习考试,学生既要进行高强度的课程设计,又要分心复习其余课程以迎接期末考试,容易引起二者的冲突,对此指导老师的意见也很大。现有方案由于设计时间的提前可以有效地解决这一矛盾,既保证了设计质量,又不影响学生期末考试,学生和教师比较满意。
4.对课堂教学有促进。如果没有课程设计和课堂教学的互联互通、相互配合,课堂教学就显得乏味且没有针对性,尤其是涉及设计内容讲得都比较空洞,学生接触不到实际的东西,等到后期再进行课程设计时,就显得无从下手。现有设计内容与课堂教学同步进行,二者可以起到互相促进、互相补充的作用。学生对课堂教学也爱学也能学得进,通过对几届学生的教学考核对比,课堂教学质量比以前有明显提高。
四、需要注意的几个问题
【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2010)11-0064-02
教学过程是一项复杂的系统“工程”,它是由多个教学环节组成的,对每个环节的设计和筹划,都会直接影响整个课程的教学质量和发展前景。在推进现代化教学的过程中,我们注重以现代化教学理念为指导,从优化教学过程设计入手,对《机械设计基础》“教什么”和“如何教”等问题进行了一系列的探索和尝试,增强了教学的科学性和针对性,教学效率和教学效果有了很大的提高,促进了学员创新精神和创新能力的培养。
一、坚持以学员为主体,优化教学策略的设计。
教学策略的设计是教学设计的有机组成部分,是开展课堂教学的重要基础,是提高课堂教学质量的重要措施。在课程教学设计过程中,我们改变了以教员为中心,从教员的主观愿望出发,凭借教学经验进行教学安排和策划的传统做法;坚持以学员为主体,从激发学员的学习“兴趣”入手,确立了“听、看、动、思”的教学策略。
1.“听”即听教员讲授
绪论课作为教员与学员接触的“第一印象”,是能否激发学员的学习兴趣并使他们对本门课程产生强烈求知欲的关键。为讲好绪论课,课堂设计着重从以下几个方面进行了引导:阐述机械发展的历史,让学员认识到古老的机械工业为人类文明的发展做出了巨大的贡献,同时展望未来,让学员认识到无论现在还是未来,机械工业仍然是国民经济发展的支柱产业;其次,介绍建国后我国机械工业迅速发展的大量事实以及对国民经济发展所起的巨大作用,既宣传了我们的伟大成就,同时也指出目前我们在某些方面相对发达国家所存在的巨大差距。这种情感教育,激发了学员的责任感和历史使命感,提高了学习的自觉性和积极性。
2.“看”即参观和观看
教学中注意把课堂教学策略和课程教学策略结合起来,使课后活动与课堂教学有机结合,更好地为课堂教学服务。绪论课后安排学员参观实验室和地方工厂,让学员亲眼目睹各种各样的机械产品、先进的数控设备和自动化生产线,让学员认识到机械行业工作人员的无限光荣和责任重大,并鼓励学员学习机械设计人员和制造人员认真负责、一丝不苟的敬业精神,对学员形成良好的性格品质产生积极的影响。同时,在教学过程中安排观看与机械设计有关的录像片,如:机械工程博览、古代机械、专利产品介绍等,让学员感到机械设计课程有意思、有学头。
3.“动”即动手
机械设计课的特点是实践性强,讲授中要用到大量的教具模型和实物样件,其中大量实物样件是从装备上拆卸下来的,和实际专业结合非常密切。教员积极鼓励学员大胆动手操作教具模型,分解实物样件,建立空间概念,掌握运动原理,了解机构的组成和装拆过程,增加感性认识,消除陌生感和神秘感。
4.“思”即思维方式
创新设计意识的产生来源于创造性思维的形成。在教学过程中,教员反复引导学员应用“抽象――发散――收敛”的思维方式去分析问题和解决问题,鼓励学员对同一设计题目多角度、多侧面提出多种不同的设计方案,反对一条路走到黑,允许互相辩论,允许不同意见乃至错误意见的出现和存在。
通过教学策略的优化,调动了学员学习的积极性和主动性,促进了学员动机、兴趣、情感、意志和性格等非智力因素的和谐发展,把握了教学的方向性。
二、紧密结合教学实际,优化教学内容的设计。
传统教学过分强调教材的权威性,较少考虑教学需要和学习者的实际情况,过于强调教学内容的完整性,限制了教员灵活处理教学内容的主动权。为了改变这种现状,在现代化教学实践中,我们着力优化教学内容的设计,同时针对《机械设计基础》课存在的学时少、内容多的矛盾,注意精炼理论体系和内容,贯彻“少而精”的原则,以便更好地体现时代性和先进性的要求,更好地为人才培养服务。
1.强调系统性,优化教学内容的整体结构。
机械设计基础教学内容主要由机械原理和机械零件两大部分组成。在机械原理部分,紧紧抓住常用机构的工作原理、结构特点和设计方法这条主线讲解;而在机械零件部分,则抓住失效、强度条件、设计步骤和零件结构这条主线来讲授,从而将较分散的内容有机地结合起来,形成了脉络清新的统一体。
2.强调先进性,优化教学内容的比重分配。
在内容的设计上注意突出先进性的比重,逐步用先进的设计方法取代比较落后的设计方法。如教材中机构设计内容,作图法占的篇幅很大,过去花费的课时较多,而解析法却介绍很少。现在根据计算机辅助机构设计技术已被广泛采用的现实,教学重点不断向解析法上倾斜,淡化几何作图法的讲解,逐步建立了面向计算机应用的内容体系。
3.强调应用性,优化教学内容的组织安排。
在教学内容的组织上,针对课程的特点,强调应用性,简化公式的数学推导过程,避免知识内容过深过细,而把精力放在工程技术问题的简化处理和结论的具体应用上。如在零件强度的讲授中就是这样处理的,从而节约了大量的课时用于实践环节。
4.强调灵活性,优化教学内容的处理方式。
当今社会知识量的极度膨胀,已使我们无法用有限的课堂教学使之无所遗漏地传授给学员,必须对教学内容进行灵活处理,否则就会导致课时越拉越长,学员的负担越来越重。我们一方面删除先修课程讲过的重复内容,突出本课程内容体系特色;另一方面把教材中比较简单的内容安排给学员课后自学,但自学不等于放任自流,教员事先给出自学提纲和思考题,必要时安排课堂讨论,检查自学情况。
三、强化创新精神和创新能力的培养,优化实践教学的设计。
机械设计课程不同于一般的技术基础课,它的实践性很强,在学习设计理论的同时,更重要的是需要通过反复设计实践才能逐渐掌握。为此,在教学过程中,采用了课堂讲授与设计实践、开放教学相结合的教学方法,使学员始终处在“理论学习――设计实践――理论学习”的交替过程中。
1.合理安排实践性环节
在课程进行当中,根据学员的认知规律安排三种设计性实践教学环节。一是在每一个教学专题讲完后,各安排一次单项设计性大作业,此类作业主要让学员熟悉掌握机构和零部件的设计方法,为以后的综合设计打基础。二是在课程中期,精选设计题目,分组选题,进行方案设计,并安排时间组织课堂讨论,此类作业主要是培养学员的创新设计能力和团队精神。三是在课程结束前安排一次综合性课程大作业,此作业是培养学员综合运用所学知识,创造性地解决工程实际问题的能力的实践环节,也是对学员进行工程师素质基本训练的重要途径。鼓励学员使用计算机绘制装配图和零件图。此类作业既是对全部内容的总结、综合和提高,又是熟悉一个完整设计过程的最好的一次实战练兵,对学员设计能力和设计水平的提高起到了至关重要的作用。
2.实行开放式教学
在学员的创新精神和创新能力的培养上,注重教学设计的开放性,实行开放式教学。为了实现机械设计课程教学结束后,学员创新意识和创新能力培养的延续性,面向高年级学员开设了“机械创新设计”选修课,并在其中挑选对机械创新设计特别感兴趣且学有余力的学员开展第二课堂活动。第二课堂活动一般可分为五个阶段:第一阶段:动眼,以看为主,学员可自己选择内容和方式,实验室为其提供的有:大学生发明创新实例光盘、创造发明系列丛书等,目的在于开拓视野,启发思维。第二阶段:动脑,以构思和提出设计方案为主。第三阶段:动手,学员可按照设计方案在机构创新组合实验台上搭建真实机构或与工厂协作做出样品,检验方案的可行性。第四阶段:动口,讲解、演示、答辩、评出优秀作品。第五阶段,参赛,推荐优秀作品参加山东省大学生机电产品创新设计大赛。
四、注重教学环节的一致性,优化考核评价标准的设计。
考核评价必须与整个教学设计的各个环节相一致,为教学设计的整体思路服务。由于传统教学的评价体系只是应试指标,且是静态评价,方法单一,大多是靠期末的笔试来进行的,无法全面真实地反映平时教学的效果。特别对于像机械设计这样实践性很强的技术基础课来说,一个学员的设计水平和设计能力是很难在一份试卷上反映出来的。比如,少数学员平时学习不认真,尽管设计能力一般,但考试前抓突击,往往也能考个好成绩。为了解决好这个问题,调动大家平时学习的积极性,认真完成平时的设计大作业,以实现提高学员工程设计能力和创新设计能力的目的,我们改革了“一份试卷定乾坤”的传统做法。规定机械设计考核成绩由三部分组成:平时一般类型的作业成绩,各种类型的设计大作业成绩,课程结束考试成绩,三部分成绩的比例可根据具体的教学环境特点而定。这种考核成绩能够比较全面地反映学员对本课程内容的掌握程度,对端正学员的学习态度、加大学员平时参与教学实践的投入力度、提高学员的创新设计能力起到了积极的促进作用。
五、结束语
几年来,在《机械设计基础》教学过程优化设计的研究和教学实践的初步尝试过程中,取得了较好的效果,得到了院领导和专家的好评与肯定。《机械设计基础》课程被列为学院现代化教学“示范性主干课程”建设项目,配合该课程开设的“机械创新设计”选修课也被列入学院现代化教学“研究式课程”建设项目。在总参军训部举行的军队院校素质教学案例征集评比中获一等奖两项;在学院优秀素质教育案例评比及课堂教学实践中获一、二、三等奖各一项;在学院举办的当代教学方法创新研究与实践中获一等奖一项;教学改革经验论文“提高综合素质,培养创新设计能力”在学院举办的创新教育研讨会宣读交流,并获优秀论文一等奖;“加强机械基础系列课程建设,培养学员创新素质”荣获院校级教学成果二等奖;本科学员在山东省举办的大学生机电产品创新设计大赛上获特等奖一项,一、二等奖多项。
参考文献
摘 要: VB作为计算机程序设计教学语言有着独特的优势,一直是很多高校非计算机专业理科学生的程序设计教学语言。文章介绍VB慕课建设背景,分析VB慕课建设的可行性和意义,阐述VB慕课建设的主要内容和重点难点,最后讨论VB慕课建设和使用过程中需要注意的若干问题。
关键词 :慕课;VB;程序设计教学
1 VB慕课建设背景与意义
慕课(MOOC,massive open online courses)是指大型开放式网络课程[1]。随着Coursera、edX、Udacity三大课程提供商的兴起,慕课课程给更多的学生提供了系统学习的机会。与国际基本同步,国内的知名高校从2013年就开始建设慕课。2013年5月清华大学正式加盟edX,成为edX的首批亚洲高校成员之一[2];2013年7月,复旦大学、上海交通大学签约MOOC平台Coursera。2014年5月,网易云课堂承担教育部国家精品开放课程任务,与爱课程网合作推出的“中国大学MOOC”项目正式上线。慕课课程建设受到越来越多国内高校的重视,是因为它具有以下特点[3-6]:
(1)工具资源多元化。慕课整合了多种社交网络工具和多种形式的数字化资源,形成丰富的课程资源和多元化的学习工具。
(2)课程易于使用。慕课突破了传统课程的时空限制,世界各地的学习者依托互联网即可学到国内外著名高校课程。
(3)课程受众面广。慕课突破了传统课程人数限制,能够满足大规模课程学习者学习。
(4)学习者自主参与。慕课课程同时具有较高的入学率和辍学率,这就需要学习者具有较强的自主学习能力才能按时完成课程学习内容。
慕课成功实现了一种高端的知识交换,它让每个人都能免费获取来自各知名高校的资源,可以用任何设备、在任何地方进行学习。
尽管VB(Visual Basic)作为程序设计语言已有近20年的历史,算不上先进,但作为非计算机专业学生必修的计算机程序设计语言,VB有着独特的优势[7],如面向对象、事件驱动、简单易用的集成化开发环境、语言的简单易学性等。需要特别指出的是,在最新版浙江省普通高校招生考试改革方案中,信息技术和通用技术作为技术科目已经和传统的“理、化、生、政、史、地”一起成为7选3科目,而信息技术的加试模块部分就是VB程序设计基础,这足以显示VB在计算机教学语言中的地位。因此,VB课程还将在很长一段时间内在高校及中小学计算机教学中扮演十分重要的角色。
VB程序设计基础在高校中有着很大的受众。以浙江师范大学为例,每年的修课人数在1 200~1 500之间;另外,现在的家用计算机和移动计算平台都非常普及,尤其在高校中,几乎人手一台笔记本,这为将VB程序设计基础课程从传统课堂迁移到慕课平台提供了硬件基础;同时,VB课程的内容特点非常适合慕课这一新兴的教学形式;现有的师资队伍水平也为VB慕课建设打下良好的基础。除此之外,VB慕课建设的意义还在于鼓励优秀教师积极探索教学模式创新,充分利用网络在线教学优势,建设国内一流水平的课程体系,从而提高高校的知名度。因此,VB程序设计基础慕课建设具有十分重要的意义。
2 VB慕课建设内容
慕课有别于传统的视频公开课,它提供高质量的数字化教学资源,包括课程大纲、课程教学视频、课堂讲义、课程作业、评量试题、学习评估、补充教材等内容,同时提供各种用户交互性社区、师生互动与答疑机制等。VB慕课课程的主要建设内容如下:
(1)基于知识点的实例设计。长期的课堂教学实践证明,基于案例驱动的教学方法有利于激发学生的学习兴趣,提高学生的学习效率。然而,在普通课程的教学中为了突出趣味性或实用性,所设计和采用的案例一般都包含多个知识点,往往需要一节课或两节课的时间来完成,这样的案例粒度并不适合慕课课程,这是因为慕课受众的时间比较零碎,在电脑上学习的时间也不宜太长。根据经验,每个实例教学时长宜在8~12分钟之间,因此,必须对教学案例进行重新设计,将它们细化为基于知识点的教学实例。
(2)实例化课程教学视频制作。慕课教学视频制作不同于普通网络公共课的视频制作,为了达到更好的教学效果,必须借助多种媒体技术来呈现教学内容,而且需要根据不同的知识点及案例特点来选择合适的呈现媒体来进行制作和美化。如实例的演示适合用VB程序的执行录像,有些知识点的讲解适合用板书录像,而有一些原理性的知识点讲解则需要借助于flash动画等。实例化课程教学视频制作是VB慕课建设的重点。
(3)以实例为导向的课堂讲义设计。在普通课程教学中,VB课堂讲义是基于案例驱动教学方法设计的,不太适合慕课学生的学习,因此,必须根据设计好的实例来重新设计课堂讲义,以便与教学视频相辅相成,共同促进学生的知识吸收、内化和迁移。
(4)巩固与拓展相结合的课程作业设计。为了使学生能够及时巩固所学的知识,并能够给予知识拓展的机会,教师必须设计知识点层层递进且大小适中的随堂作业。在设计这些课程作业时,需要注意旧知识点和新知识点相结合,实用性和趣味性相结合,文字描述与多种媒体呈现相结合,从而更好地激发学生学习的主动性和积极性,达到更好的知识巩固和能力拓展效果。
(5)学生作业在线评判系统设计。VB程序设计重视学生的动手编程能力,学生必须通过大量的编程实践,才能更好地理解程序概念和掌握VB编程能力。为了能够随时了解学生的学习情况,老师必须及时地对学生提交的作业进行评判。参加慕课课程的学生人数往往较多,教师手工评判显然无法满足众多学生的需求且不能保证实时性,因此,必须设计和开发在线学生作业自动评判系统。VB学生作品自动评判系统是VB慕课建设的重点所在。
(6)学生学习效果评估方案设计。慕课无论是教学内容、教学组织形式,还是学生层次、学习方式等都与传统课堂教学以及传统视频公开课存在较大的差异,学生学习效果评估方法上也应该大不相同。我们需要探索基于慕课的学生学习效果评估方案,以实现对学生客观、准确的学业评价。我们目前采用的考核方式包括课堂考勤、期中考试、随课实验、综合实训和期末考试。
此外,用户交互性社区、师生互动与答疑等功能对于学生的相互学习、交流反馈等有着重要的作用。目前,主流的慕课平台提供商都为这些功能提供了技术支持。因此,慕课建设人员要把重点放在整理和设计常见问题预案上,以便在师生互动答疑环节教师能够适时、准确、高效地回答学生提出的问题。
3 VB慕课建设与使用过程中需要注意的问题
(1)VB慕课建设团队和硬件条件。慕课需要提供高质量、精美的数字化教学资源,要建设好慕课,必须要有强大的建设团队。在传统的视频公开课制作过程中,一般只要有教师、摄影师和视频编辑人员就可以完成录制。在慕课建设团队中,除了需要有经验丰富的教学名师外,还需要有熟悉慕课拍摄的专业导演、摄像师、动画制作师、配音师以及其他辅助人员。慕课建设还需要有专业的场地和设置,如摄影棚、摄像机、视频编辑平台等。在VB程序设计基础慕课建设的前期准备中,项目组刚开始没有认识到这个问题,制作的效果并不理想。后来,请来了校电视台及信息技术传播实验教学级中心(属国家级实验教学示范中心)的专业人员,才达到了较好的效果。
(2)测试与反馈。VB慕课制作完成后,需要进行一段时间的上线试运行,之后再针对教师和学生的反馈和建议对VB慕课进行修改和完善,需要多轮的测试与反馈才能将课程建设好。
(3)考核环节与作业练习。在慕课学习模式下,必须加强考试环节的严肃性,必须让学生知道,慕课视频看或不看、学或不学,都能够在课程考核中得到很好的体现。如基于视频内容提问的课程考勤可有效防止学员的“出工不出力”现象。在慕课教学过程中,不仅要加强课程考核的管理,还需要适当加大课程考核的频度,除了期末考试,还可以有期中考核、四分之一阶段考核和四分之三阶段考核,因为从督促学生学习的角度考虑,分散考核比集中考核更加有效。
(4)课程作业。课程作业是对学生的学习行为进行监管和督促的主要手段,是对学习过程的监控。在VB慕课教学中,师生往往缺少见面机会,作业怎么收、怎么改、怎么评价?这些问题必须解决。从技术上讲,必须在计算机和网络应用背景下对慕课课程作业进行改革,它是慕课技术链条和应用逻辑中核心的一环。针对这一问题,我们设计了学生VB作业在线评判系统,对学生的每一个实验作品都可以进行在线评判,保存并统计其成绩,以作课程评价之用。
4 结 语
慕课以其大规模、在线、开放性的特点给传统教育带来很大的影响。科学理性地认识慕课的有效性和有限性,是开发慕课资源的基础和前提,才能真正体现慕课的价值。下一步,我们将根据用户的反馈,不断地改进VB慕课并探索其他不同类型课程的慕课建设。
基金项目:浙江师范大学实验技术开发重点项目“VB上机实验OJ系统设计与开发”。
第一作者简介:袁利永,男,讲师,教育信息化、信息技术教育研究、物联网等,yuan@zjnu.cn.
参考文献:
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【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2013)12C-0070-02
多年来,受传统教学方式和课程组织形式影响,高职院校机械设计基础课程的考核方式通常采用基于单一终结性评价方式的课程考核体系。这种考核方式主要通过单一的期末试卷的考试,评价教师的教学质量以及学生的学习效果。长期的教学实践证明,这种考核体系缺乏评价的科学性和全面性,会导致学生对期末考试成绩的关注程度远高于对技能与知识的积累,也促使教师授课时以灌输知识、传授解题技巧为主,教学双方均无视课程相关技能和知识的应用能力、创新能力的全面培养,这无疑与当今高职院校重在培养学生“岗位技术”的定位背道而驰。
柳州铁道职业技术学院机械设计基础教学团队在学院“课程项目式教学改革”的大背景下,对本课程进行了基于项目式教学的课程改革。作为课程改革的重要组成部分,我们构建了课程多元化考核体系,采用了过程性评价与终结性评价相结合的考核方式,取得了显著的教学效果。
一、机械设计基础课程传统评价方式与过程性评价的对比分析
传统的机械设计基础教学把教学当成一个教师对学生的知识传输过程,考核评估是对传输结果进行的终结性评价。其评价方式和评估标准单一,往往会导致学生只重视考试成绩,忽视学习过程;教师只注重学生解题能力的培养,而忽略方法能力的提高和综合素养的养成。但终结性评价有着很高的效率和信度,在师资力量不足、教学条件不足的实际情况下,它可操作性强的优点是毋庸置疑的。
过程性评价关注的是学习的过程,强调课程的学习是一个学生机械设计能力不断提高的过程,重视学生动态的进步。过程性评价对学生完成课程项目任务的情况进行评价,不仅评估学生对知识技能的掌握程度,还注重评估学生在完成任务的过程中所表现出来的态度、情感、学习方法等。每次项目的评估结果将及时地反馈给学生,以便学生根据评估情况适时地调整自己的学习方式,取得更好的学习效果。通过这种评估方式,教师可以更为客观而且全面地考察学生的学习能力和学习效果。学生也更为端正自己的学习态度,明确学习目标,注重综合能力的提高。过程性评价转变了学生在传统学习方式中的被动性和功利性。但在实际操作的过程中也暴露出了教师工作量大,评价标准的把握主观性大等方面的弊端。
将终结性评价方式和过程性评价方式进行整合,构建以过程性评价为主,结合终结性评价的多元化考核体系可以兼顾两种评价方式的优点。
二、机械设计基础课程多元化考核体系的构建
多元化评价指的是通过多元化的方式,对学生的学习结果进行评价,注重全面客观地评价学生的学习能力、学习效果,并提供在教学过程中调整学习策略的信息。多元化评价的具体表现有评价方式的多元化:过程性评价+终结性评价;评价主体的多元化:教师评价+学生自评+学生互评;评价内容的多元化:知识能力评价+方法能力评价+社会能力评价;评价标准的多元化:标准化的评价+个性化的评价。
(一)构建多元化综合评价方法
多元化评价方式是多元化考核体系的核心,将直接决定评价主体、评价内容和评价标准的多元化。
过程性评价因前述的种种优点,作为机械设计基础课程考核体系的主要评价方式。终结性评价是根据教学设计中设定的教学目标为考评基准,对学生达成教学目标的程度作出的评价,这种评价方式可以从整体上考评学生对知识和技能的掌握程度,概括水平高,评测的内容广,评估效率高。而且,评价可以在监考老师的监督下集中进行,能有效地杜绝作弊行为,考评结果能真实有效地反映学生的知识技能水平。基于上述优点,终结性评价应该作为过程性评价的重要补充。在机械设计基础的考核体系中,我们采用了过程性评价占总成绩70%的权重,终结性评价占30%权重的考核方式。
(二)项目驱动教学,丰富评价主体,实现评价主体的多元化
过程性评价既关注过程又关注结果,要求全方位、多角度地对学生进行综合的考评。在教学活动实施的过程中,可以根据所设计的项目任务的特点,灵活地采用教师评价、学生自评、学生互评、顶岗师傅评价等方式进行评价。
如“自行车的拆装”项目,要求学生通过自己拆和装,加深对机械、零件、构件、部件、运动副等基本概念的理解;认识和掌握螺纹连接类型、螺纹连接件、螺纹连接的原理和防松方法;掌握链传动的工作原理、结构及链传动的张紧方法。教师对“自行车的拆装”项目中涉及的螺纹连接、链传动必须的理论知识进行讲授指导,实现理论知识传授与实践技能培养的“做、学、教一体”。考核以学生完成“自行车的拆装”项目的整个学习过程进行评定。具体有以下四个方面:
1.学习态度考评:考核学生的出勤、纪律;是否积极主动地参与讨论、分析和动手实践;能否理解他人的思路,并在与小组成员协作交流中得到启发与进步;掌握安全知识和规范操作。学习态度由学生自我评价。
2.知识、技能考评:主要考核学生在项目训练中的观察能力和认识能力、知识的接受和运用能力、任务完成情况、实训报告的形成能力等。知识、技能考核由小组成员互评。
3.综合能力考评:主要包括对项目的方案设计能力、知识的应用和迁移能力、判断问题和解决问题的能力、创新能力、团队协作能力以及工作质量和效率等。综合能力考评由学生、老师组成的评价团共同完成。
4.理论知识考评:主要以注重知识应用的实训报告(理论)及口试的方式来体现。由教师评价。
(三)侧重对学生能力目标达成的评估
高职院校机械设计基础的教学,在注重对学生基本知识和基本技能的传授和培养外,还应当在课内外教学过程中注重学生解决实际问题的能力、创新制作的能力、学习策略的应对能力、团队协助等社会能力的培养。
在设计课程考核体系时,应从多角度入手,全面地考评学生是否有效地达成了上述能力目标的培养。具体实施方面,我们采用了以下多种方法来对学生进行评分:教师对学生在上课的过程中回答问题的能力进行评分;教师对学生学习方法的选择以及根据过程性评估的结果而适时调整学习策略的能力进行评分;对制定完成项目任务方案的能力评分;对有主动与他人合作的精神,也勇于放弃或修正自己的错误观点的团队合作能力评分;对乐于参与科研课题活动以及撰写科研文章的能力评分;对参加各级各类专业技能大赛的创新能力进行评分等。评价采用等级评价、描述式评价或评分等形式。教师将评价的结果及时地反馈给学生,学生能根据评价,全方位地了解自己各方面能力目标的阶段性达成情况,及时地调整自己的学习策略。
(四)合理设计课程多元评价的项目量化考核表
为保证多元化考核体系的可实施性,提高考核的操作效率,关键在于制定客观、明确、便于量化的评价标准。教师认真地研究每个项目任务的要求和教学目标,针对每个项目任务的实施过程,制定恰当的评价标准和评价表。评价标准应包含以下内容:评价任务、评价要素以及等级描述。对于任务的描述,应做到目的明确、内容具体;评价的要素应该跟任务的目的相对应,应从各个方面体现任务的要求;等级的描述措辞要无歧义,指向唯一,等级划分明确。
三、多元化考核体系的实施效果
(一)提升了对教学过程质量的监测
多元化考核体系充分适应了课改后的机械设计基础新课标的要求,促进了机械设计基础课程内涵建设。教师在教学中更注重学生阶段性的学习成果,对教学活动的组织更为细致,对学生的教学管理更为具体、全面。教学过程的规范化保证了教学质量的稳定性,课程的教学质量跟教改前相比,有了全方位的提高。
(二)评价方式有效促进教学双边活动,有利于培养学生方法能力和社会能力
多元化的评价主体改变了以往教师一人说了算的做法,评价方式更为民主。学生对评价过程积极参与,能够充分地调动学习的积极性,激发学习热情。学生在互评的过程中可以相互学习,提高互动交流意识,培养良好的团队精神,实现充分的自我发展。教师在评价的过程中收到反馈信息,也有利于促进教学的改进。
(三)评价方式的转变,有利于学生进行自我管理,提高学习效果
多元化的评估体系强调学生的主体地位,学生在学习过程中具有更大的自。过程性评价方式的采用,促使学生更加重视学习的过程,而不仅仅是关心最终成绩。评价内容多元化,也使得学生在积累知识和技能的同时,更加注重综合素养的提高。
多元化考核体系的实施能科学、客观、公正地评价学生的学习效果,促进学生的自主学习,提高学生综合素养。我院实施机械设计基础多元化考核体系后,课程教学取得了显著的成果。但是在实施的过程中,多元化评价方案也暴露出了评价项目繁多,操作复杂,教师工作量大,学生在多元评价中对评价标准的把握主观性大等方面的缺点,有待课程组教师进行进一步的研究和改革。
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中图分类号:G434 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)30-0045-02
随着多媒体技术的迅速发展和计算机网络的普及,多媒体计算机辅助教学技术被广泛用于各类教学中。本文根据机械工程控制基础课程的性质与教学要求,充分应用Dreamweaver、Flash和Photoshop软件的技术建设机械工程控制基础网络课程[1-3]。
1 课程的性质和教学要求
机械工程控制基础是经典控制理论在机械工程领域中的应用,现已发展成为机械工程专业的一门专业基础必修课。通过本课程的学习,要求学生能够应用经典控制论的基本概念和基本方法分析和解决机电设备的运动控制问题。该课程既是一门理论性较强的课程,又是一门实践性较强的课程,学生学习起来感觉内容抽象。同时,教师也时常感受到在有限的课时内很难系统全面地将所有知识传授给学生,所以有必要建设机械工程控制基础网络课程。
2 网站开发工具简介
本文利用了三套网页制作软件建设机械工程控制基础网络课程,它们分别为Macromedia Dreamweaver8.0、Adobe Photoshop8.0和Macromedia Flash8.0。Dreamweaver是Macromedia公司开发的一套专业网页制作软件,它具有很强的可视化特性,用户无需编写任何一句代码,就可以创建出比较简单的网页,而且读者可以方便地通过IE浏览器浏览。同时,Dreamweaver还提供纯粹的代码编辑环境,包括html、CCS、JavaScript、Asp等语言代码编辑工具盒参考资源,用户可以创建完全属于自己的对象和命令,可以通过编写代码扩充功能[4]。
3 网络课程的建设与实践
根据机械工程控制基础课程的性质和特点,充分利用Dreamweaver、Flash和Photoshop软件的技术特点建设机械工程控制基础网络课程,网络课程界面如图1所示。
3.1 网络课程界面设计
网络课程界面包括三个板块。
第一个板块是不随链接变动的LOGO,LOGO上主要包括山东建筑大学校徽、动态的精品课程和机械工程控制基础字幕、时间和日期、欢迎语、菜单栏等内容。其中菜单栏包括首页、申报表、课程介绍、教学队伍、课程建设、理论教学、实践教学。
第二个板块是随着用户点击不同菜单内容变动的动态版面,该板块显示不同菜单内容的具体介绍。
第三个板块是在每个动态板块上都会有的固定下载板块,它包括教学录像、CAI课件、电子教案、实验指导书和网络答疑等内容。
3.2 网络课程功能结构和内容
机械工程控制基础网络课程的功能结构包括菜单栏和下载区域。
菜单栏包括首页、申报表、课程介绍、教师队伍、课程建设、理论教学和实践教学。
1)首页主要是与本课程有关的学术活动和奖励证书的滚动图片,让读者很容易了解本课程的成就及成果。
2)申报表是机械工程控制基础精品课程申报表,它介绍了本课程申报校级精品课程时的师资队伍建设、教材建设、教学科研活动等成果。
3)课程介绍主要介绍了课程的教学大纲、教学特色和考试形式,使学生提前了解机械工程控制基础课程的教学目标、教学要求、课程内容及考试的形式。
4)教师队伍主要介绍课程负责人和主讲教师的科研活动及成果和教学活动及成果。
5)课程建设的主要内容包括教学改革、教材建设、教研成果,使学生能更好地了解课程的建设和发展情况、教材的改革和研究成果,充分理解课程的搭建模式,对学习本课程起到了积极的正面的作用。
6)理论教学的主要内容有教学大纲、教学一览表、教学进度表、学习指南、电子教案、模拟试题、试题答案和评分标准。其主要目的是使学生提前了解课程学习计划和进度、授课时间安排,使学生灵活、高效、合理地安排学习时间。
7)实践教学包括实验教学大纲、实验教学计划表、实验指导书、综合实验周教学大纲、综合实验周教学计划表、综合实验周指导书和实验报告模板。
下载区域包括教学录像、CAI课件、电子教案、实验指导书和网络答疑五大内容:
1)教学录像为教学视频录像,主要展示各位任课教师课堂教学特色和风采;
2)CAI课件是供学生在线浏览,或者是下载后学习,这充分体现出网络教学的开放性;
3)电子教案是任课教师把自己编写的电子教案放到网上,指导学生掌握各章节的重要知识点和难点内容;
4)实验指导书是供学生下载的电子版实验指导书,供学生提前了解与实验有关的知识和技术,为实验的顺利进行打下基础;
5)网络答疑是为学生学习机械工程控制基础课程提供一个师生交流及答疑的平台,方便学生能直接和教师沟通。
3.3 课程网站的准备和实现
根据网络课程的界面设计、功能结构和内容,首先要收集、制作网站所需的多媒体素材,这些素材主要包括与课程有关的图形图像、动画、文本和符号、视频和音频等。
1)图形图像主要是用于制作网站的LOGO、按钮、标题菜单、网站背景、资料图片、示意图等;另一部分是根据网络课程的需要,充分利用网络资源和Photoshop软件的超强图像处理功能,制作一些与课程相关的图像内容。
2)动画主要是为了形象生动地表达一些理论性强而且抽象的内容,将其动态地演示出来,使学生对所学知识更容易理解和掌握。采用Flash软件制作的平面动画,占内存小,便于放置在网络上展示。
3)文本和符号是网站构成的最基本的素材,主要用于表现课件内容、标题、注释和菜单项目等内容。这些文本是在Dreamweaver8.0可视化的编辑框里直接编辑而成。
4)视频具有极强的表现力,音频用于解说,大大增强了课堂教学的直观性和形象性效果。
在收集和准备各模块资料和文件之后,接下来的工作是把整理好的资料做成网页整合链接到课程网站的主界面上。整个课程体系框架是将申报表、课程介绍、教学队伍、课程建设、理论教学和实践教学等内容采用平行结构模式搭建的。应用Dreamweaver8.0软件把已经准备好的图形图像、动画、文本和符号、视频和音频等资料进行整合展显,使各个板块的内容和资料多方面地、立体化地展现出来,然后再对网页链接的行为动作的操作进行代码编写。所有的内容都是通过网页中的一个浮动框架展示给读者的,这主要是应用JavaScript语言编写代码,利用Dreamweaver建立的浮动框架实现的。这样的结构模式使得整个网络课程思路清晰,层次分明,结构严谨。
4 结束语
本文根据机械工程控制基础课程的性质和教学要求,应用Dreamweaver软件并融合了其他多媒体技术,建设了机械工程控制基础网络课程,开展网络教学,增强了学生对机械工程控制基础课程学习的热情和兴趣。
参考文献
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