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国家教育部宣称要根据社会需求为指导,合理化设置科目专业,重点将行业与产业相结合,加快培养优秀人才。因此,机电一体化技术专业的特色建设,要以当前经济社会发展对人才的实际需求为出发点,改进高校对人才的培养方式,加强与信息技术紧密结合的环节,与就业单位保持密切联系,培养适应社会需要的专业型人才。为了满足社会对机电人才的需要、适应当前的就业模式、带动学生的就业积极性,从机电一体化技术专业上不断分析、探索和改革创新,从而形成了别具一格的专业特色。
一、创办有特色的机电一体化技术专业课,培养专业技能型人才
(一)机电一体化技术专业概念
机电一体化是将机械化和电子学有效地结合在一起,基于当化机械理论和技术装备,具有机电一体化产品和技术应用开发的基本课程。机电一体化专业课意在培养高素质型人才,全面发展德智体美,具有专业的操作技能,改革创新精神和良好的道德品质的高等专业人才。
(二)创办有特色的机电一体化专业课,要有其独特的培养模式和专业实训
首先,在专业课的建设中,要坚持将就业环境与教学环境相结合的理念,营造真实的企业实践环境,为学生进入企业工作奠定基础。在教学过程中重点以教师教学为主,以学生为根本,工作与学习相结合为核心,培养新时代具有创新精神的技能型人才。在提高教职工素质方面,学校要专门为教职员打造一套特定的人力资源配置系统并且提供相应的培训课程,提高教职工的专业技能,打破学科界限,培养友好的团队精神,通过培训的机会充分调动教职工的积极性,打造优秀人才,为社会的发展输送源源不断的血液。学校以学生为根本就要站在学生的角度,全面为学生着想,坚持以人为本,为学生提供更多的就业机会,增强学生的职业素养,比如在假期的时候为学生提供实习单位,在实践中加强培训力度以及操作水平,从而达到“就业快、学习即工作、成绩能力并进”的教学宗旨。
其次,在实训建设上,校方通过与政府、工会和技术企业合作的同时,实现学校和企业共同受益的效果。比如在学校和前沿企业合作的过程中,共同建造以生产性实训操作项目为依托的研究室,学生的作品可以直接进入市场,以此来培养学生的创造能力和独立意识,激发其对专业知识的学习兴趣。通过融入社会的实践经验,在与企业的合作中开发项目,了解市场最新的发展趋势和信息资源,掌握新科技,提高教职工和学生的专业科技知识和实践操作技能,在合作中也增强了师生的团结互助精神,扩展了教学资源,为造就具有创造力的专业技术人才提供最佳途径。
三、优化机电一体化技术专业特色建设
(一)坚持工学结合,实现校企合作共赢
在教学过程中要时刻将教与学相结合,在工作基础上加强课程体系的改革,从中探索出教与学的有效方法。在优化机电一体化技术专业的同时,要从课程的整体改革开始,强化专业课程建设,把技能培养作为首要目标。在技能培养中要坚持工学紧密结合,实现校企合作共赢的建设平台。
(二)将教学理念转为实际行动,促进教学改革
将教学理念转为实际行动,首先要进行课程改革,加强师资一体化,以专业课为基础,加强信息化改革。其次要利用好兴趣小组为依托,开展多样化的社会实践,着重提高学生的综合素质。最后要注重创新思维培养,目的是让学生利用发散性思维解决问题,以技术应用为基础,创新出新成果,做好特色教学。教师通过课程教学,培养学生的实践能力,传授专业知识,在培养过程中要坚持不懈,重复练习,在实践中提高学生能力。对于专业知识的汲取,学生根据自身不足进行补充,重点要造就学生的适应能力和学习能力的提升,并且从中保持良好的心态。
(三)加强机电一体化建设的措施
要想开办专业的机电一体化课程,首先要有一个良好的产业背景,选择一个与专业相适应的企业平台;其次,要组建一支爱岗敬业、专业技能超强、无私奉献的教职团队;第三,要研发一套根据校企双方合作、工学相结合的专业课程方案;第四,要建造一个供学生生产、教师实训、师生科研和培训的实践基地,从而培养出最专业的人才。
四、结束语
综上所述,在就业竞争激烈的当今社会,需要的人才是全方位高素质的,尤其τ诨电一体化专业要求更高,因此机电一体化专业在高校建设中也越来越重要。通过优化课程系统,及时更新教学内容,改革教学方式方法,极大地提高教学质量,在建设机电一体化专业越来越具备特色的同时,也有效地提升了学生的品质。在各大高校中,只通过专业技术知识来帮助学生实现全方位发展的目标是远远达不到的,还要提高其文化素养和技术实践能力,引导学生健康全方面发展。
参考文献:
关键词: 高职;专业建设;机电一体化;港口
Key words: higher vocational colleges;specialty construction;Mechatronics;harbour
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)19-0263-03
0 引言
近年来,国家经济的快速发展,带动了港口的大发展,我国已成为世界上港口吞吐量最多、增长速度最快的国家,港口经济在促进经济发展中扮演着极其重要的角色。以青岛港为例,2013年吞吐量已达到4亿吨,港口经济已经成为区域经济发展的增长极。隶属于青岛港的青岛港湾职业技术学院是一所具有港口特色的企业办学制高职学院,其机电一体化专业是历年来招生人数最多、最受社会欢迎的专业之一,在经过多年的建设目前已成为港口特色鲜明的重点专业,在专业建设思路、人才培养目标、课程建设、师资队伍建设、实训室建设、教材建设等方面付诸大量实践,取得良好效果。
1 专业建设总体思路
在国家大力发展职业教育的大背景下,坚持“以服务为宗旨,以就业为导向,校企合作、工学结合”的办学方针,充分发挥企业办学的优势,把专业建设重点放在内涵建设上。依据山东省周边经济发展的特点,准确定位人才培养目标;按照人才培养目标需求,归纳专业岗位群;从岗位工作过程的实际出发,总结职业能力需求;以此构建工作过程导向的机电一体化专业全新的课程体系,将企业工作任务转化为学生的学习任务;在实训室建设中,利用企业办学的体制优势,实现校港共融、校港共建、校港共利;“把学校办到港区,把课堂搬到码头”,创新教学组织模式;“专任教师进码头,港口专家上讲台”,打造双师结构教学团队;紧紧围绕课程建设、师资队伍建设、实训室建设、教材建设等要素实现专业建设规模、质量、效益的协调发展。
2 人才培养目标定位
高职院校有服务区域经济的职能,2011年国务院正式批复《山东半岛蓝色经济区发展规划》,这标志着山东半岛蓝色经济区建设正式上升为国家战略,成为国家海洋发展战略和区域协调发展战略的重要组成部分。港口经济是山东半岛蓝色经济区建设的重要组成部分,青岛港是山东半岛港口发展的龙头,目前,青岛港货物吞吐量已超过4亿吨,尤其是近年来董家口港区的大规模建设,将青岛港的吞吐量提升到未来的6亿吨。港口的大发展为社会带来大量的就业机会,也为我院机电一体化专业的发展带来了新的契机。港口是以货物装卸为主要任务的企业,港口的主要装卸设备是以门座式起重机、岸边集装箱装卸桥、轮胎式起重机等为代表的大型机电一体化设备,这些设备的操作、维修、安装调试、保养维护需要大量的高技能型人才。因此,机电一体化专业建设紧紧围绕服务区域经济的使命,将人才培养目标定位于培养适合港口机电设备的操作、维修、调试、保养的高素质高技能型人才。
3 专业课程体系建设
根据专业人才培养目标,分析企业、行业的各个就业岗位,根据岗位工作任务分解学生应具备的职业能力,再依据职业能力的需要提炼学生所需要掌握的知识,据此将这些知识、能力化解在课程体系中,将企业工作任务转化为学生的学习任务。这是专业课程体系建设的思路。
3.1 职业岗位能力分析 依据上述人才培养目标,就山东省青岛港、烟台港、日照港以及周边锦州港、曹妃甸港等港口进行调研,根据港口装卸作业的流程提炼职业岗位,机电一体化专业的学生从事的核心职业岗位包括港口机电设备司机、机械维修工、电气维修工、电工、机械加工操作工等。将每一个工作岗位的典型工作任务进行详细分解,总结归纳出专业职业岗位能力,其核心职业能力主要包括专业能力、方法能力、社会能力三部分。
3.1.1 专业能力 ①运用计算机进行日常办公和技术交流;看懂本专业英语技术文件和商务文件,并具备初步听说能力。②使用常用电工工具,利用所掌握的电工技术、电子技术和电气控制的基本知识,能对一般低压电气设备进行检测和故障排除、器件更换;③能使用普通机床进行常规机械加工;④港口机电一体化设备操作基本能力;⑤使用港口机电一体化设备检修专用工具,能对港口机电一体化设备常见故障进行故障检测、器件更换;⑥港口机电一体化设备管理的能力。
3.1.2 方法能力 ①针对岗位常见问题,能制定出切实可行的工作计划,提出解决实际问题的方法; ②能自主学习新知识、新技术,通过多种途径获取有效信息,并对工作结果进行评估;③全局思维与系统思维、整体思维与创新思维的能力;④工作岗位常见问题的决策、迁移能力;能记录、收集、处理、保存各类专业技术的信息资料。
3.1.3 社会能力 ①在职业精神的指导下,通过团队合作共同完成工作任务,在其过程中能有效地协调人际关系,并具备较强的心理承受力、参与意识和自信心;②有自己的理想和精神追求,对自然、社会生活和艺术的一般鉴赏能力;③具有从事专业工作安全生产、环保、职业道德等意识,能自觉遵守国家相关的法律法规。
3.2 知识体系的分解和课程体系的建立 根据岗位职业能力分解知识体系,采取校企合作分析会的形式,由教师、港口技术人员、港口专家、往届毕业生等共同组成研究小组,对岗位职业能力进行分解,归纳核心的知识体系。机电一体化专业核心知识体系主要包括:电工技术基本原理;电子技术基本原理;机械结构基本原理;电机及电气控制应用;PLC及变频器应用;液压系统原理应用;港口机电设备原理应用;机械维修方法;电气维修方法;专业英语阅读;机械电气识图;港口机电设备故障检测与排除方法;机械加工方法;安全用电知识。
将知识体系归纳整理,构建工作过程导向的机电一体化专业的核心课程体系,如下图所示。
4 实训基地建设
实训基地建设过程中充分利用企业办学的优势,依托青岛港这一得天独厚的条件,按照校企合作共建、师资及设备资源共享的思路,开拓实训、社会技术服务为一体,教学、培训、服务一条龙,保障实训基地持续良性运行和发展。
4.1 校内实训基地建设 ①根据课程教学需要,建设校内实训室,如表1所示。②从港口调用大型机电一体化装卸设备:门座式起重机、轮胎式起重机各一台,用于教学、参观、技能培训和鉴定。③定制港口大型机电设备“岸边集装箱装卸桥”的仿真设备,用于教学实训。
4.2 校外实训基地建设 青岛港是机电一体化专业最大的校外实训基地,利用办学体制的优势,学生在学校学习期间不定期到港口进行参观、实训、顶岗实习,使学生在学校期间提前感受到自己将来可能从事的工作岗位,学习更加有目标和针对性。除此以外,通过与其它港口和企业共建“订单班”、员工技术培训等形式加强校企合作,形成“互利共赢、共建共用”长效机制,建立稳定、合作良好的校外实习基地。
5 师资队伍建设
职业学院的教师要求教学和实践两方面能力并重,国家也提倡职业学院的教学具备双师素质,机电一体化专业在师资队伍建设方面注重全体教师素质和综合能力的提升,以校企合作为途径,采用“请进来、走出去”的方式,打造结构合理的双师型教学团队。①“请进来”。根据个人意愿,从青岛港港口装卸、维修等一线岗位选拔一批既有一定的理论水平同时又有丰富实践经验的工程师或高级工程师,调入学院充实到专职教师队伍中去,利用他们的实践经验加强教师实践能力。由于学院和港口同属于青岛港集团,使人事调动手续简便、渠道通畅,客观上促进了教学团队的的发展。同时,长期聘用港口同行业专家作为专业的外聘教师,不定期到学院进行专业讲座,交流港口装卸一线发展动态,为专业建设的改进和调整积累资料。② “走出去”。青岛港为教师实践能力的提升提供了一个大舞台,学院制定了专职教师定期轮训制度,每学期都要选派专职教师到港口实践锻炼,深入到港口装卸、维修第一线,参与港口生产活动,了解岗位工作过程、设备运行情况、专业技术的运用和发展动态,提升实践能力和综合素质。
6 教材建设与教学方法
根据课程教学目标的需要,在教学方法上摈弃传统的以讲授为主的方法,专业性课程采用项目化教学或理实一体化教学,理论性较强的课程采用基于自主学习的教学方法,强调培养学生的自学能力。课程内容紧贴港口发展的实际,并根据机电一体化技术的发展实时进行调整,专业性课程采用自编教材,逐步实现全部课程均采用自编教材授课。教材编写邀请港口一线技术人员参加,所选设备与港口同步,做到“港口用什么设备,我们就讲什么设备”。
7 结束语
专业建设是高职院校内涵建设的核心内容,也是体现高职院校人才培养能力的关键因素。在专业建设中,体现行业优势、发挥专业特长,将专业建设与企业需求和区域经济的发展紧密结合起来,时刻把握专业技术更新的脉搏,实现专业建设的动态发展,这些都是专业建设中不可忽视的关键环节。
参考文献:
随着科技的发展,大量信息技术、计算机技术等现代技术已经融入了机械工程领域,使机械工程的内涵发生了巨大变化,工程实践能力的内涵也更加丰富,不仅包括操作能力,更重要的是利用先进技术解决工程实际问题的能力和创新能力。这就要求高等院校对工程类学生的培养体系、课程设置进行大的变革。然而学生在校学习的总学时数有明确的约束,这就使得很多课程学时少、周期短。这么多的新课程使得学生疲于应付,形成了为考试而学习的现象,考试成为学习终结的标志。
学生工程实践综合能力是高校人才培养的关键,各高校非常明确要培养合格的工程技术人才,必须在注重理论学习的同时强化实践锻炼。但是,由于科学技术相关的课程多,教学周期短,很难开展有成效的实践教学。即便是有些课程能开展一些实践教学,也只能仅仅是将其作为一种验证性实践。学生对实践充满热情,但是目前缺乏能承载系统的、能把各科相关知识整合进而综合运用的培养学生工程实践综合能力的平台。
本文将介绍我校基于项目的机电一体化产品大学生创新与实践基地人才培养模式,为培养具有较强实践能力和创新能力的复合人才提供借鉴。
1 基地建设理念
大学生机电一体化产品创新实践基地是在我校教务处和机械工程学院共同支持下创建的一个教育示范区,基地建设坚持“自主、开放、创新”的原则,坚持学生为主体、指导教师为导向的培养模式,充分发挥学生自主学习与获取信息的能力。
1.1 突出学生主体性
学生是创新与实践基地各项活动的主体,在基地的组织机构、运行方式、制度管理、教学内容等方面,突出学生主体理念,通过有效的组织和引导,使各项创新实践活动都以学生自主设计、自行组织来完成,使学生由被动接受转变为自主式的研究学习。
1.2 强化自主创新,形成特色
学生自主创新实践是机电一体化产品创新与实践基地运行的核心主题。在创新与实践基地中,各项活动都积极倡导学生自主学习、勇于创新,注重学生的创新意识、团结协作能力的培养,力求为学生创造一个自由、开放的实践空间,激发和释放学生的创新热情。
(1)突出创新。机电一体化产品创新与实践基地建设将根据创新人才培养的规律和大学生的特点,在基地的管理和运行模式、活动内容的设计安排以及组织实施上,进行大胆改革和探索,使之真正成为培养创新人才的基地和摇篮。
(2)注重特色。机电一体化产品创新与实践基地建设根据学校的办学定位与办学特色,以及学科专业优势和特色,与学校创新人才培养工作、课程体系、教学内容、教学方式方法等各项教学改革有机结合起来,有针对性地、创造性地进行人才培养模式改革试验,努力形成具有自己特色的大学生创新实践基地,形成一批富有特色的机电一体化产品创新成果。
1.3 运行机制-开放共享
机电一体化产品创新实践基地建设充分发挥了资源优势和特色优势,实现资源共享。坚持以学生为本,根据学生兴趣特长,不局限学科专业,鼓励所有学有余力的学生跨院系、跨专业、跨年级进入基地开展创新实践活动,使各类专业的学生各取所需,各展所长。机电一体化产品创新与实践基地服务于全校机电类相关专业,为更多学生提供实践机会,培养更多创新人才!
2 基于项目的实践与创新型人才培养模式
该基地从学生的知识和技能培养两方面出发,有重点地设计了独特的培养模式,该培养模式的特色在于让学生在培养过程中完成一个完整的项目,使得学生在掌握专业知识的同时,培养解决实际问题的能力。
具体实施过程如下,首先选拔2~3名在基地已经锻炼过一年的优秀高年级本科生、2~3名优秀低年级刚进入基地的本科生组成项目研发团队,并选拔项目负责人。项目的选择根据所参与学生的技术特长和导师指导能力进行确定,并由导师和学生协商确定项目内容和实施步骤等。由指导教师指导项目组详细的规划项目实施过程、人员安排分工等。要求每位学生了解项目的实施过程,从面上掌握所需完成项目的关键技术、任务目标等,同时,要求学生本人根据个人兴趣特长负责其中某一模块,并达到精通的程度。对学生的训练主要从以下三大创新模块进行。
2.1 方案规划与创新模块
机电一体化产品的应用领域非常广泛,可以用于与我们生活最接近的清洁、服务、搬运、护理、娱乐等很多方面,学生完全可以发挥自己想象,拓展机电一体化产品的应用范围。比如在机电一体化产品结构设计上,可以采用不同的结构和联结方式,采用串联或并联的形式,得到不同的机械结构,这些往往是对机械原理、机械设计、理论力学、材料力学等关键基础课程的综合利用,学生根据这些基础理论,完全有能力创造出新颖的机电一体化产品机构,甚至获得国家专利。
本模块的培养目标重点面向创新意识、组织管理能力、交流协作能力,尤其强调学生创新思想的培养,锻炼学生如何发现问题并提出解决方案的能力。
2.2 机械设计与仿真模块
在方案规划与创新模块提出创新方案后,通过机械设计与仿真组进行具体实施。学生要对方案完成三维原理图设计、结构设计、运动原理分析与动画仿真,然后绘制机电一体化产品工程图,最后到工厂进行机械加工制造。在整个制作过程中,学生将会积极开动脑筋,充分发挥自己的创新能力和动手能力。
一、引言
根据我校发展规划纲要提出的“教学立校、科研强校、特色兴校”战略,本着“理论够用、重实践、强能力、突特色”的原则,机电一体化专业也面临着增强学生实训实践能力、提高学生就业竞争能力的挑战。面对这样的挑战,面对这样的机遇,就目前机电专业的教学现状,必须结合专业教学特点,提高教学质量,培养出符合市场需求的掌握机电一体化技术的人才,特别是机电专业课授课方式方法直接关系到学生对课程内容的学习和掌握程度。因此必须根据专业特色,根据人才市场的需求,以就业为导向,及时优化专业课教学,增强专业适应性。
以多媒体技术为基础的教学模式,可以使专业课教学形象化、生动化,不仅丰富了教学内容,更突出了专业特色。在教学研究中,注重专业教学的方式方法,根据企业对机电类学生所应具备的知识、技能、综合素质的需求,结合机电一体化专业课程图多、结构复杂的特点,应用UG软件将机电专业的基础课、专业课等课程采用多媒体教学,可以实现机电专业教学的形象化、生动化,及时把专业相关的新知识、新技术、新工艺和新方法加以选择和提炼,及时反映到教学中去。
二、UG在机电一体化专业中的应用
机电一体化是制造业发展的大势所趋。目前,制造业所面临的挑战是,如何通过产品开发的技术创新,在持续的成本缩减和利润逐渐增加的要求之间取得平衡并获得最佳方案。因此,必须对若干的可选设计方案进行评审,而且在开发过程中应该根据专业知识并结合以往经验做出决策。
UG(Unigraphics)是一个交互式CAD/CAM系统。UG通过过程变更来驱动产品革新,使产品制造从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化协同和管理的框架中。UG是模具行业三维设计的一个主流应用软件,不仅能够创建和改进复杂的产品形状,而且能使用先进的丰富的渲染技术和可视化工具最大限度地满足设计要求。UG允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品。
UG具有高性能的机械设计和制图功能,具有专业的管路和线路设计系统、专用塑料件设计模块、钣金模块和其他行业设计所需的专业应用程序。UG可以轻松实现各种复杂实体及造型的构建,为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。在开发周期中,利用UG软件的数字化仿真性能,制造商可以精选方案、精确定型,从而改善产品质量,同时减少或消除对于物理样机昂贵耗时的构建、设计以及对变更周期的依赖。
三、UG在机电专业多媒体教学中的应用
传统的教学模式基本上运用以系统传授和学习书本知识为教育目标的“五环节”教学法模式。这一模式常常处于静态分析的状态,以教师为主导组织和控制教学过程,大多以板书形式书写讲解缩略点,不能充分体现知识的丰富性,也不方便记忆。而运用多媒体计算机能模拟常规教学手段难以完成的演示、实验以及对某些特定理论知识的逐步演示解析,可以改善教学手段,突出体现教学重点教学难点,使学生更好地掌握系统的基础知识和基本技能。这种既可表现宏观又可表现微观的多媒体教学方式,形象化、生动化地增强了学生对理论知识的直观感悟,从而改善了教学手段,提高了教学质量。
对于机电一体化专业中大量的实验和实训内容,如果通过计算机软件仿真,组织学生进行模拟实验和模拟实训,学生根据自己的知识结构合理选择实验和实训的进度,可以有利于降低机电一体化专业学习的难度,还可在一定程度上填补因设备和场地不足而造成的实验和实训空白。
结合我院机电一体化专业学生课程设置的实际情况,通过UG软件的应用,将机电设备结构立体化,并进行结构分解讲授,以UG软件为基础构建机电一体化专业课件模块,采用多媒体教学可以使专业课教学形象化、生动化,突出专业特色。这样可以使得学生在掌握机电一体化基本专业知识和技能的前提下,充分了解专业相关的新知识、新技术、新工艺和新方法,增强了学生就业的竞争力,为学生的就业开创新的途径。
总之,根据机电一体化专业学生就业情况及信息反馈及机械行业和电力企业对机电一体化专业学生知识面的要求,通过UG软件在工程制图、现代图学、机械设计基础、机电设备维修与故障诊断等课程多媒体教学中的应用,可以扩展学生对新知识、新技能的学习,为学生成长、成才、就业和发展提供良好的教育形式,使学生就业有优势,创业有本领,升学有希望,终身教育有基础。
参考文献:
[1]张黎骅,吕小荣.UG NX 6.0计算机辅助设计与制造实例教程[M].北京:北京大学出版社,2009.
[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]1673-3878(2016)02-0053-02
一、人才培养方案设计思路
以机电一体化技术专业职业岗位(群)的能力要求为依据,将传授知识、培养能力、提高素质三方面有机融合,按照能力递进的培养方式,实现培养服务机电设备制造、机电设备检修、机电工程安装、机电产品销售和适应机电设备的安装调试、运行维护、检修等岗位具有良好职业素养、熟练专业技能的高素质、高技能、可持续发展人才。①在前四个学期实施2年的文化课程和专业课程教学,培养学生的基础职业素养和专项职业能力。绝大部分专业课程采用“理实结合”的教学模式,把教学内容分成一个个小任务,强调“学中做”。②在第五学期按照不同专业方向(生产线维护方向、机器人方向、计算机辅助设计与制造方向、激光加工方向、3D打印方向),开设“工学结合、知行合一”的应用性课程,实施“校企优势互补、深度合作”的“工学结合”教学模式,强化训练学生的综合职业素质和职业技能。校内实训课程采取“项目(或任务)驱动”的教学模式,突出“实境”,强调“做中学”,提升学生的综合应用能力。③在第六学期安排8周的顶岗实习,实施“以就业为导向”的“产学结合”教学模式,突出岗位工作的学习,强调“岗中学”,提升学生的实际生产能力。其课程体系如图1所示。
二、机电一体化专业人才培养方案的最初设计
根据人才培养方案设计思路和课程体系,最初机电一体化特色专业提炼的人才培养方案,如图2:“专基础、活模块、主干+分支”的人才培养模式。在学生入学时,确定一个基本的专业方向,在学业前两年完成专业能力基础模块的学习和训练,按照高技能人才的成长规律,实施职业教育四阶段(职业能力认知阶段、职业能力形成阶段、职业能力提升阶段、职业岗位训练阶段)中的前两个阶段,并在前两年的培养过程中,根据各阶段特点设计工学交替的学习进程。在第三学年,根据企业订单需求,灵活确定岗位需求弹性模块。对未参加企业订单培养的学生,另行提供若干岗位需求模块供其根据个人就业意愿自主选择。岗位需求弹性模块是灵活的、有弹性的,而且根据新技术发展趋势和就业市场的需求变化,每年会对岗位需求弹性模块的设置、模块课程和课程内容进行相应的调整。
三、机电一体化专业人才培养方案的特色
经过多次开会研讨人才培养方案,再一次提炼机电一体化专业人才培养方案的特色,如图3,“项目贯穿、赛训融合、三阶提升”人才培养模式。在三年培养中,以项目贯穿学生整个学习过程,用比赛和实训(实习)融合方法,提升学生职业能力。学生在学业前两年完成专业能力基础模块的学习和训练,按照高技能人才的成长规律,实施职业教育三阶段(职业能力认知阶段、职业能力形成阶段、职业能力提升阶段)中的第一阶段,并在前两年的培养过程中,根据湖北省机械创新大赛、全国应用型人才综合技能大赛等赛事要求,融合在实训中开展技能培训。在第五学期,根据学生兴趣开展项目培训,以学校研发的湖北省机械创新大赛一等奖项目孔雀开屏和冲床光幕保护等项目开展,使学生职业能力形成。最后一学期开展顶岗实习,使学生职业能力得以提升,提高学生就业质量。机电专业是一个传统的专业,怎样办出特色,怎样吸引学生报考,一直是高职院校在考虑的问题。要把专业办好,发挥这个专业的优势和特色,就要把人才培养方案做好。要按照学校的特点,按照“项目贯穿、赛训融合、三阶提升”人才培养模式,完成对学生的培养,使学生好就业。
[参考文献]
[1]陈明秋,刘峻,等.谈谈我院机电一体化技术特色专业的建设[J].科教文汇旬刊,2007(9).
[2]汪超.机电一体化技能型人才培养体系建设的研究[J].商丘职业技术学院学报,2013(5).
0 引言
“机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”,它是取Mechanics(机械学)的前半部分和Electronics(电子学)的后半部分拼合而成的。由于机电一体化技术是其他高新技术发展的基础,其发展依赖于其他相关技术的发展,因此很多高校都开展了机电一体化这门课程的课堂教学。机电一体化是一门综合性实践性很强的课程,涉及知识面广、容量大,这门课的教与学都不容易。
传统的教学方法都是按照机电一体化系统的功能结构构成,将机电一体化系统分为若干个功能结构模块,逐一进行讲解,例如分别讲解机械本体功能模块,传感检测功能模块,中央控制功能模块等等,这样的教学方法易于学生理解,但是在无形中割裂了机电一体化系统各个功能模块之间的有机联系,为此必须结合机电一体化这门学科本身的特点,对其教学方法和教学策略进行改革与尝试,以期从中能够找到有效的复合机电一体化课程特点的教学方法与教学策略。
1 我国当前机电一体化类课程教学现状及其原因分析
结合我国目前高等教育的现状,造成当前机电一体化类课程理论讲不透、实验做不好、学得不扎实的原因主要有以下几个方面:
1.1 师生思想上都不够重视
从目前的高等院校的教学现状来看,重视理论教学轻视实践教学一直是我国高等院校理工科教学的传统方法,在这样的教学模式下,尤其是像机电一体化这样的课程,理论课本来就比较晦涩难懂,加之实践实训比较少,学生学到最后完全没有系统的概念和知识体系,对于机电一体化的理解只是停留在表面层次,因此必须要逐步加强实践实训。从体制上来说,师生自身对该课程的重视程度不够也是十分重要的原因,教师认为对于机电一体化课程教学任务重,往往疲于应付授课;而学生对于机电一体化课程知识的理解比较吃力,往往兴趣不大,加之实践实验时间较少,最后将实践实训流于形式,因此,师生在思想上不够重视是目前高等院校机电一体化课程教学的一个基本现状。
1.2 机电专业实践教学课程的设计不合理
机电类专业实践教学的课程内容包括很多技术内容,目前,绝大多数高等院校的机电专业课程体系受传统教育思想的影响,课程的内容过多过深奥,理论课时数太大,实践技能教学课时不足,而且内容陈旧。还有些学校脱离实际情况过高地制定了课程标准,导致教学与实践相背离。现在学校里学习的知识和社会上用到的知识相差很远,很多学生学习了很多知识,可到了社会上去无从下手。相关机电行业和企业很少参与机电类专业实践课程的制定,这也是导致高等院校机电专业的实践课程体系设置不合理的原因。
1.3 实践教学条件不完善
由于机电一体化类课程所开设的实验,往往实验设备体积比较庞大,集成度较高,价格昂贵,因此很多院校对于机电一体化课程实验所配置的实验设备都是很简单的,目前很多高等院校也在进行教学改革,增大实验实践课程量,但是相应的实践教学课程内容仍然或多或少的存留着传统教学模式的影子,主要表现在以下几个方面:
(1)实验实践条件差,硬件实验设备陈旧,很多实验台或者实验设备都是演示性实验,整个实验过程都是老师在做实验,学生只负责看,即使动手也是按照老师调试好的实验按照老师实验的顺序重复一遍,实验教学效果比较差,这使得整个实验就流于形式化。
(2)缺乏综合性的创新性的实验台供学生动手实践,目前机电一体化类的课程实验都只是简单的重复性的实验,缺乏激励学生创新动手能力的综合性实验,这使得机电一体化类的实验无法激发学生创新能力,无法提高学生动手实践能力。
(3)实验实践评价机制不够健全,很多实验实践流于形式,这导致学生对实验重视程度不够,多数学生的实验报告依靠抄袭完成,老师对学生没有印象,学生的实验成绩仅仅凭实验报告打分,实验实践评价机制的缺失使得机电一体化类的实验实践失去了价值。
2 机电一体化类课程的教学改革策略探讨
2.1 充实机电一体化类课程的专业实践教学内容和完善教学手段
在对机电一体化课程专业实践课程进行教学改革的时候,我们提倡应当根据各个院校各个专业自身的专业特色进行相应的教学改革,添加符合专业特色的实践教学内容,不断完善实践教学条件和教学手段,尽量弱化传统实践模式中的演示性的或验证性实验,加大动手实践实验及综合性实验内容,并和理论课程对应起来,使得学生在掌握理论知识的基础上进行相关实践实验,这样更容易掌握机电专业知识和技能。
2.2 重视机电一体化类课程的专业实践教学环节的考核
任何课程都需设置考核环节,同样的,机电一体化课程实践教学也需要考核,考核环节也是学生最为敏感的环节之一。传统的机电专业实践课程考核的方式是出勤考查、实验报考考查以及最后实验考查成绩相结合的方式,这种考查考核方式不能够考查出学生的完全实践能力,只能够从实验报告的完成情况给学生考核打分,因此传统的考核方式并不合理,就需要对传统的考核方式进行改革。
结合机电一体化课程实践教学的特点,对于机电一体化实践课程的考核不应该有一个统一的模式和标准,而是应该结合实践教学的方式和手段灵活的设定考核方式,采取定量结合定性的方法进行实践教学考核。简单的演示性或者验证性实验,应当减小考核的比重,而对于综合实验及动手考查较为全面的实验,考核比重就应当加大;另一方面,还可以灵活的采取口试笔试、现场提问、课程设计、综合课程实验等多种形式进行考核,重点不是考查学生的知识理解程度,而是应当重点考核学生对于实践技能的掌握和应用能力。
2.3 加大机电专业校内外实习实训基地建设的力度
对于机电一体化这样的实践要求较高的课程,实践实训基地的建设就显得十分有必要了。实践实训基地的建设力度直接关系到机电一体化课程实践教学的效果与成果,而学生实践能力的掌握也取决于实践实训基地的建设,以及实践实训基地实践教学内容的设置和安排。各院校要想真正提高机电一体化专业实践课程教学的效果,就必须加大对实践实训基地的建设力度。另一方面,机电专业校内外实习实践项目的开设依赖于实习实训基地,而目前多数机电专业课程依赖于金工实习的相关设备,因此对于机电一体化类课程的专业实习实践,必须要加强具有机电一体化特色的专业实习实践基地及其相关设备的投资建设力度,为机电一体化类课程及其专业的学生提供足够丰富的实习实践动手机会,以真正提高机电一体化类课程的专业实习实践能力水平。
3 结语
随着科学技术的飞速发展,教育的方法和手段应适应这一发展的需要,传统的纯理论教学已不能适应新的教育目标,加强实践能力和创新能力的教育已势在必行。本论文所探讨的机电一体化类课程实验教学方法及其教学改革策略的应用研究,是结合当前国内高等院校机电一体化类课程教学内容设置及其实验实践教学现状而提出来的,能够有效地提高机电一体化类课程的教学效果,对于这一类的理论知识多且深、动手实践能力要求高的课程而言,必须要不断加强实验实践教学的份量,而本论文也是重点探讨如何开展实践动手能力的训练,对于进一步提高机电一体化类课程的实验实践教学效果无论是在理论方面还是在实践方面都具有较好的借鉴和指导意义。
参考文献
[1]赵松年,李恩光,裴仁清.机电一体化系统设计[M].北京:机械工业出版社,2004.
[2]钟波,陈容,冯云.高职机电一体化专业实践教学模式的改革与探索[J].职教论坛,2006(6):79-80.
[3]韩培庆.高职教育实践教学模式改革的思考[J].职教论坛,2006(6):23-24.
中图分类号:TH111文献标识码:B文章编号:1009-9166(2009)011(c)-0086-01
一、机电一体化在工程机械中应用
机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。早期的自动化技术主要是借助凸轮、机械机构等实现的,这一时期的自动化实际上是机械自动化;随着电子技术的发展,凸轮、机械机构逐渐被继电器、接触器、电磁开关等机构所取代,实现了电气自动化,机械机构大大简化,自动化水平大为提高;机电一体化则是生产实践对自动化技术进一步发展的需要,也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物,是以计算机为主要特征的自动化技术。如果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量,电子系统处理的对象是信息和知识,则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能,而且还有处理信息和知识的能力。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,其发展历程可分为4个阶段:①数控机床的问世是机电一体化发展的开始;②微电子技术为机电一体化带来勃勃生机;③可编程序控制器的发展为机电一体化提供了坚强基础;④激光技术、模糊技术、信息技术使机电一体化跃上新台阶。机电一体化技术的发展初期,人们的目的是利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能,那时研制和开发还处于萌芽状态,而且由于当时电子技术水平不高,机械技术与电子技术的结合还不广泛和深入。其后计算机技术、控制技术、通信技术、大规模集成电路的发展,为机电一体化的发展奠定了技术和物质基础。
二、机电一体化的发展趋势
1、个性化。在知识经济时代,求新、求异、追求个性是消费需求的一个特征,而柔性化为产品个性化创造了技术条件。所以,在信息时代,机电一体化产品将呈现个性化趋势。与此相适应,机电一体化产品的生产模式及观念也在发生改变。因此精益生产、敏捷制造、智能制造、虚拟制造等得以相继出现。2、高性能化。高性能化一般包含高速、高精度、高效率、高可靠性。新一代CNC系统就是以此“四高”为满足生产而诞生的。它采用多CPU结构,以多总线连接,进行高速数据传递;采用精简指令集机,实时多任务操作系统并行处理;设置多重缓冲器,故障诊断、自动检错、纠错、系统自动恢复等技术保证该机电一体化产品具有高性能。3、智能化。人工智能可使机器具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,虽然机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能,但依赖高性能、高速的微处理器可使其具有低级智能或人的部分智能,从而达到更精确的控制目标。机电一体化的发展和进步体现在其产品的智能上,智能化是机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一。它是在控制理论的基础上,吸收人工智能、心理学、生理学、运筹学、计算机科学等新思想、新方法,模拟人类智能,对诊断过程、人-机接口、自动编程和加工过程等问题进行分析、判断、推理、构思和决策,以取代或延伸制造工程中人的部分脑力劳动,并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承和发展,以求得到更高的控制目标。4、微型化。微型机电一体化系统是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物,是机电一体化的一个新发展方向,微型机电一体化产品,泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展,其体积小、耗能小、运动灵活,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,目前已可运用蚀刻技术在实验室制造出亚微米级的机械元件,当将这一成果真正应用到实际产品时,其机械部分和电子元件即可完全集成在一起,组成一种体积很小的自律元件。在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优越性,是近年和将来十大关键技术之一。5、绿色化。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。工业的发展,使得资源减少,生态环境受到严重污染。因此绿色化成了时代的趋势,产品的绿色化成了适应未来发展的一大特色。6、系统化。系统化要求系统体系结构采用开放式和模式化的总线结构,系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。其中,仿生物系统化就是根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,引导机电一体化产品向着生物系统化方向发展。7、网络化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球,由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已形成优势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,能使人们待在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,其产品无疑将朝着网络化方向发展。8、柔性化。机电一体化产品的控制和执行系统具有足够的“冗余度”,即有较强的“柔性”。
结语:大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造和武装传统机械老设备的一条新路,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。机电一体化产业覆盖面非常广,而我国人力、物力、财力有限,机电一体化产业发展不可能面面俱到、平铺直叙。因此,要分清主次,突出重点,大胆取舍。既要抓住传统产业的电子信息技术改造,使机械技术与电子技术初步结合;又要在新产品设计之初,就统一考虑机械与电子的融合,使机械与电子密不可分,从而使设计、生产出来的新产品真正做到机电一体化。另外,政府职能部门应合理调配资源要素,对开办、生产机电一体化产品的高新技术企业提供方便,增大支持力度。同时,严格限制资源消耗较高的传统产品的发展,对未适时采用机电一体化技术的落后产品强制淘汰,大力提倡传统产业的技术改造,凡涉及到机电一体化技术的开发、应用等项目应优先立项、大力支持。此外,还可以设立机电一体化科研技术专项基金,从经济上促进机电一体化的发展。
作者单位:二十一冶建设有限公司机械化分公司
为了进一步彰显机电一体化专业教学的实践成果与教育特色,国内职业院校都在对教学体系实施积极探索与不断改革。由于机电一体化专业的课程具有理论概念抽象、知识点分散等教学难度,既往的理论与实践分离教学的手段已落后于时代,更不利于学生对教学内容的掌握与实践能力的提高。基于此,“理实一体化”教学模式更加强调能力、素质为培养基础,实现学生实践能力的加强,可以将一些复杂、难懂的知识点通过实训予以解决,更加适合机电一体化的专业特点。
1.构建适应于产业要求的机电一体化专业教学体系
1.1转向模块化发展
高职院校教育应当始终保持自身的教学特色,并强化专业方向,充分发挥职业教学的能量。对此,可实施模块化发展设置:如电气自动化模块化;机电一体化论证、设计、开发模块化;数控机床维修模块化等[1]。不断建设健全实践教学体系,进而更好地处理和企业对接问题。教学课程依照模块化发展路径及专业发展与人才供需,为学生上岗实习夯实基础。具体来说,可在课程设置上将模块分成子模块,并让学生在子模块中进行技能训练,以加强学生的协作能力。开展实践教学的过程中,必须要谨遵数量和时间原则:一般情况下,机电一体化专业的实践课时应占教学总课时的一半;将实践教学分成课内实验、阶段实训、毕业实习三个模块,每一个模块均和课程同步进行,做到“在学习中进步,在实践中提高”,实现持续性的知识传授。
1.2重构教学体系
毋庸置疑,职业院校的教学课程体系建设更需要从职业教育的角度进行,针对具体岗位工作所要具备的技能施以具体分析。应当以应用技术为主,加以实践技能为核心,特别要对教学中的实践能力课程展开进一步整合与强化,最大限度实现技能培养和实践操作的无缝对接,以防止出现无谓的重复。保证实践教学体系是由整合课程与技能模块课程结合而成,例如在普通加工基础课程中的普通车床,把普通零件加工的过程连接在一起,以培养学生的加工能力[2]。
2.构建机电一体化实践教学模式的策略
2.1打造应用型实训基地
实训基地作为开展机电一体化专业的实践教学体系基础,其作用就在于满足对学生实践技能的培养,与此同时,也能够兼顾科研、培训、服务于社会的需求;满足学生实训中岗位技能的提高,并且以技能评价的办法对学生的表现进行评价,重视相关应用技术能力,进行社会培训、产品生产等。顾名思义,职业院校中的机电一体化专业旨在培养学生更好地在未来站稳机电产业的岗位。从机电技术的应用、设备维护、电气设计等环节出发,实训基地是把机电一体化中所涉及到的产业技术、设备结合到一起实施综合实训。例如电工技术、电气技术、检测技术、传感技术、信息处理以及系统总装等课程。实训基地的开设,符合十三五期间苏南机电一体化专业对学生的要求,使学生的自主能力在实训中得到尽可能的发挥,同时,教师在其中进行适当的引领和辅导,以帮助学生更好的完成有关的机电设备安装、调试、操作等工作。
2.2打造校企融合的文化氛围
说到底,职业院校中的实训基地是实现人才培养的关键性教学场所。其文化性质往往存在于学校和企业之间。因此,在开展校企合作时,相关的学校实训基地的建设就需要涵盖企业文化中的物质层次、精神层次,完成物质文化和制度文化以及精神文化的三重结构的有机融合。要实现这一点,就要打造实训基地中有关的文化氛围,以文化氛围为主题。一方面不脱离于校园文化,另一方面也要具备企业文化的特色,其价值导向以创新、真实为重点,最大限度上发挥校园文化的技术性与企业文化的实用性,让学生在参加岗位培训的过程中体现优越性,这也有助于提高职业院校的教育教学质量和科技应用水平,培养高素质的复合型人才。
2.3建立校企合作机制
“理实一体化”教学改革的全面推进与深入,无法脱离企业的支持。对此,应结合苏南区域的产业群特点,理性的制定契合机电一体化专业特点,行之有效的校企合作机制。在这期间,学生应当利用合适的项目载体,及早地去试着接触企业环境,以更快地培养职业素养与岗位能力。以企业真实项目作为合作桥梁,把企业生产加工、技术改进、设备维护、故障检修等岗位操作嵌入到实践教学中来,在很好的解决企业实际问题的同时,也能完善学生的理论知识与实践能力。此外,企业单位也可参与到学校的课程建设中来,并针对具体的岗位要求,设计具有苏南区域特点的课程标准与人才培养计划,确保机电一体化专业整体教育教学改革的纵深化,实现校企互赢的效果。
3.结束语
综上所述,职业学院的机电一体化教学应当利用教学与课程体系改革来推行“理实一体化”的教学模式得以顺利实施,把理论知识与实践技能相结合,让学生可以在最短的时间内掌握机电一体化专业对岗位的要求。并且设计优质的项目载体与教学评价体系,利用和企业的全景式合作,针对性地设置教学模块,以培养高素质的复合型人才。
参考文献:
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)21-0132-02
我国正处于传统农业向现代农业的快速转变阶段,其标志就是以技术及装备为表现形式,通过现代工业技术装备及农业机械化、电气化和信息化等先进技术的应用,最大限度地提高生产效率,节约生产成本,增加农产品产出,降低能源消耗和环境污染。我国现代农业装备技术还处于起步阶段,迫切需要培养掌握现代农业装备技术的新型农机人才,我国高度重视现代农业的技术与农艺的更新,推动农机装备人才的培养与创新,缩短与国外同行业之间的技术差距,从而实现我国现代农业的快速发展与超越。
机电一体化技术是一门新型的交叉学科,是目前许多高等院校工科学生必修的专业基础课,但在我国开设此课程还不足十年的时间,特别是在农业机械化专业的开设更是一个新生事物。《机电一体化》是山东农业大学机械与电子工程学院机电一体化类和农业机械化及其自动化类学生的主干课程之一,是今后设计与研究工作的重要技术基础。由于机电一体化设计课程涉及的知识面和内容覆盖广,机械层面、数据层面和控制参数层面的内容交错、关系复杂,需将理论知识与实践知识紧密结合。对大多数学生而言课程内容繁多,系统性差,难以融会贯通,同时也存在教师难教、内容难整合的情况。笔者在讲授机电一体化课程时,通过对课堂教学内容进行改革、教学相长地引导和加强实践环节训练等方面进行探索和总结,取得了较为显著的效果。
一、机电一体化课程特色与农机专业教学相关问题
(一)理论教学内容筛选非常重要
机电一体化(英文名称为Mechatronics)是在机械技术、自动控制技术、微电子技术、计算机技术、传感与测试技术、接口与总线技术、伺服驱动技术、系统总体技术等学科群体的基础上集成创新的综合叉学科。机电一体化技术的突出特点在于通过各种技术的有机融合,实现产品内部各组成部分的有机匹配和外部整体效能最佳的一种新型集成创新技术。由于机电一体化课程内容非常丰富、涉及面大,在一个学期中学习其全部内容是不现实的。另外,机电一体化和相关技术发展迅速,特别是新型MEMS传感器、新型总线技术、新型电液气的伺服驱动等技术的出现,这就使得在课程内容的组织和取舍上必须加以科学地优选,以特别处理好基本原理、基本模块与学科前沿最新技术的相互促进、共同发展的关系,确定学生应在学习期间掌握哪些基本原理、基本技术就既能使学生掌握基本思想方法和具体技术,又能了解学科发展动态,便于学生课下无障碍自学,这对学生创造力的培养是非常关键的。因此理论教学内容的筛选是非常重要和必要的。
(二)理论教学与实践内容的侧重点融合
机电一体化课程的实践性和应用性强,两者紧密结合缺一不可。仅仅掌握机电一体化设计的基础理论知识远远不够。对于刚刚接触到机电一体化技术的农机和机电专业的学生来讲,理论知识同步实践或者用一些具体实例来讲解才会显而易懂,更易理解。作为本科阶段的机电一体化课程,像是有关的控制理论的数学推导问题并不需要彻底理解,但他们应学会把所学的内容迅速地应用到某些实际问题的解决中。这样,学生既有感性认识,又能上升到理性认知,最后灵活地学以致用。而实践方面的教学必须与课程实验和课程设计配套,因此机电一体化课程的实践环节也非常重要。
(三)教学实践与农机专业培养目标紧密结合
目前一般工科专业的《机电一体化》的课程教学中,主要讲解的是设计、通讯、测量和控制原理、方法以及一些以数控机床、机器人等一些简单应用,目前现代农业机械发展与应用,特别是涉及与自动控制、计算机控制等技术融合的新型农机的机电一体化技术尚未融入农业机械化专业的课程学习中。尽管教师反复强调课程的重要性,学生也对其重要性有认同,但因教学内容、案例与农机专业培养目标联系不够紧密,再加上本课程知识点繁琐、层次多、涉及面广,学生容易产生应付考试的态度,忽视对实践环节,特别是从机电一体化产品开发的角度对课程内容的理解,从而无法对课程产生热情,难以对教学内容产生学习的兴趣,严重影响了教学效果。
二、课程授课与实践环节的探讨
针对现代农业机械化的发展方向和农业机电一体化课程特色,以及上述在机电一体化课程教学与实践过程中应注意的问题,笔者在讲课过程中对课程内容组织、授课方式方法进行了积极探索,实现了学习兴奋点、专业培养目标和实训课程任务“三结合”,全面培养机电一体化人才素质。
(一)结合学生兴奋点,注重培养学习兴趣
尽管机电一体化课程部分理论抽象、内容分散、缺乏系统性、难于理解,但兴趣是最好的老师,一旦学生产生了学习兴趣和实践欲望,才会主动去自学、求知和实践,并由此在心理上产生愉悦体验。日常生活中学生会对一些新鲜的事物非常感兴趣,例如两轮自平衡小车、Iphone手机遥控的四轴飞行器、转魔方机器人等等,如借助于这些学生感兴趣的例子,通过剖析他们的结构和控制原理,破除神秘感,可以激发他们对机电一体化课程学习的兴趣,并将机电一体化课程繁琐的知识点、抽象的内容具体体现出来,因此,激发和培养学生的学习兴趣是学好本课程的前提和捷径。另外,教师向学生展示一些科研成果,既让学生对机电一体化技术有最直观的了解和认识,又让学生了解了现代农业装备技术领域的科研前沿,结合专业方向,使学生带着浓厚的兴趣开始本课程的学习。实践证明,通过大量案例式的授课,学生的学习兴趣、科研兴趣以及学习效果得到了极大提高。
(二)结合专业培养目标,激发学生科研兴趣
随着农机装备技术的快速发展,将GPS技术、传感器技术、通讯技术、机电液一体化技术、计算机控制等技术集成到传统的农业机械中,可实现农机装备的精确定位和行走速度检测、作物产量监测、物料的变量精确投入、精准灌溉测控等,从而实现农业生产全程机械化、自动化、信息化和智能化。传统农机化专业已经实现了从农业机械化向农业机械化及其自动化专业的转换,也是充分体现了专业培养目标的迁移和调整。而机电一体化课程在这种调整中,也自然树立了重中之重的地位。因此各高校也从对该课程师资配备和教学设备投入方面非常重视。
因此,针对现代农机的发展趋势,激发学生的专业兴趣,培养学生研究能力,也就成了机电一体化等课程的任务之一。笔者结合自己在精准农业装备、现代农机装备研制中的科研案例,给学生剖析了精准变量施肥机、高精度谷物测产系统、精准变量喷药机等装备设计、样机加工和测试试验的关键点,极大地开阔了学生在本专业领域的视野,引起了学生对现代农机装备的科研兴趣。
(三)结合课程实训和课外制作,树立系统研发观念
在机电一体化教学中,机器人作为一种典型的机电软综合技术平台,非常适合作为高等工程创新实践教育的载体和对象。而农业机械化专业的学生同样对农业机器人技术非常感兴趣。近年来,机器人技术的模块化、网络化成为机器人研究和开发领域的热点。通过模块化,机器人技术的应用难度大大降低;凭借网络化,机器人技术的应用范围将大大扩充。随着机器人技术的逐渐普及和所用器件、模块的成本逐渐降低,学生已经可以自己制作属于自己的农业机器人。因此抓好机电一体化课程的实训环节,变抽象为直观,将理论和实践紧密结合起来,做到学以致用,可以实现对学生成就感的激励。为此,机电一体化教学组结合学院和学校开展了创新科技比赛,让学生进行机电装备方面的创新设计与制作;通过为学生提供一定的实训平台,准备常见的机电装备设计制作所需的传感器、执行器和控制器,由学生按照自己创作意图实现新型设备的开发。这些实践活动取得了一系列校级、省级和国家级的机电创新大赛奖项的好成绩。从学生的实践和理论课程的成绩看,理论教学和实践紧密结合取得了良好效果,加深了对基础理论知识的掌握,既提高了学生的动手能力,又激发了他们的创造性。
三、结束语
《机电一体化》是培养现代农业机械及装备技术人才的专业基础课,随着现代科技技术的发展,其地位在课程体系中愈来愈突出。笔者针对现代农业机械化的发展方向和农业机电一体化课程特色,从理论教学内容及实践教学内容筛选、学习兴趣引导及知识系统应用等方面展开探讨,并结合教学实际应用,取得了良好的效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 杨帮华等.机电一体化设计基础实用教程[M].北京:清华大学出版社,2009.
1.1技术原理
机电一体化即通过对电力电子、信息通信、计算机控制等先进技术的整合,同时借鉴微电子技术、智能软件技术的技术精华,实现不同技术形式之间的相互渗透与结合的一种广泛运用于煤矿生产活动中的科技匹配系统。机电一体化代表着煤工业技术中先进生产要素的结晶,以其系统化、智能化、微型化和人性化的诸多优势,广泛应用于煤矿企业的生产领域,并为各大企业带来较为丰厚的效益。实现传统工业优化升级的同时,将先进的机电一体化技术应用于煤矿机械中,同时也可以达到节能降耗的生产目标[1]。
1.2发展历程
机电一体化,在我国煤矿生产中的发展历程,大致可以分为三个突出阶段:第一阶段,起步于20世纪60年代,处于国防力量的需求,在军工企业中经过科学研究,进而制造出一系列电子技术与机械系统相结合的技术载体,为机电一体化的研制开发奠定了稳定的基础。第二阶段,发端于20世纪70年代,伴随着计算机、通信、控制技术的飞速发展,为机电一体化产品的研制提供了外部技术基础[2]。第三阶段,起始于20世纪90年代,由于民用工业在国民经济体系中的地位得到提高,机电一体化技术在科研院校和大型国企的研究中得到了突飞猛进的发展与进步,尽管与发达国家存在较大差距,但纵观国家科技研发史上的成就,这是史无前例的。
1.3特色优势
在我国的经济范畴中,煤矿能源的地位一直非常重要。然而随着二战以后新兴科技产业的蓬勃崛起,科学与技术之间的融合逐渐增强,传统的能源经济的生产模式越发不能满足当前国家崛起的战略需要,因而实现技术体制的改革创新,促成机电一体化体制的构建,既是一种必要性的驱使,也具有得天独厚的特色优势。这种机电一体化的优势主要体现在:能够实现安全监控系统、输送机、提升机等各种供电设备在能源生产中的结合与引导,实现包括自动监控、安全报警、图像监视、信息化管理等一系列先进功能在内的高效率与高质量的技术载体。
2机电一体化技术在综合机械化采煤中的应用
综合机械化采煤中的应用在当前各大煤矿企业中,具有非比寻常的开发价值,也正是机电一体化发挥用武之地的主要项目活动之一。机电一体化在综合机械化采煤活动中的运用,标志着国家煤矿综合机械化采煤技术,进入了崭新的发展阶段。究其应用方式,大体是指液压支架的控制系统,依靠计算机智能控制化实现对采煤工作的推行和维系,并且逐步形成了以计算机为控制核心,使用电液动力驱动,移架配合自动化的新格局。另外,与之关联的工作面刮板运输设备也配备了计算机监控设备,实现了计算机自动化控制的改进和升级[3]。综合化采煤的生产,在当前机电一体化技术的推动下,逐渐解决了开采难度方面的各种难题,不论是煤矿的井下井上的提升,还是运输机械智能性和稳定性安全需求的体制完善,都在机电一体化的指引和应用下,实现了自身上的进步与飞跃。发达国家早在二战结束以后,便普及了这种一体化技术在综合采煤活动中的应用,煤矿井下大容量的运输系统,往往以直流式变频的驱动方式、电力电子器件的控制核心为主要流程,实现大规模的井上井下作业。我国在机电一体化的运用方面,虽然起步稍晚,但也具备了多种功能的计算机控制系统的发展也不断深入,可良好的处理煤矿机械生产中出现的轴承温度异常、皮带倒转、断带以及跑偏等意外情况。与此同时,机电一体化操控下的综合煤矿,在运输方面所需的液压支架表现为电子或微电脑技术与液压控制技术的良好对接,可满足成组自动移架或定压双向邻架功能需求,同时保证了对负载控制的效果更佳。
3机电一体化技术的应用意义
机电一体化技术的革新与应用,充分显示出二三产业过渡阶段所彰显的特点,在知识经济合并工业经济的历史背景中,也打下了深深的时代烙印。煤矿生产中实现机电技术一体化的广泛运用,究其意义无非体现在三个具体方面:第一,提高了煤矿开采的生产效率。通过改变传统时期相对落后的作业模式,提升其中的技术操作便捷性和安全性,这便在很大程度上降低了工人的劳动强度,同时提升了生产效率和劳动质量,实现了产业升级。第二,提升了矿山开采的经济效益。一体化技术以开采效率的提升为基础,在产量上随之也实现了飞跃,同时还降低了矿山开采的生产费用,增加了煤炭企业的经济效益,有助于实现经济体制产业化进程的加快。第三,提高了安全的煤矿开采工作环境。传统时期的煤矿工作,对于工人的人身安全不能起到很好的保障作用,以至于各种矿难频频发生。而机电一体化设备,能够将采矿工作人员从危险的开采工作中解脱出来,这便便使得事故发生的概率大大降低,从根本上防止了工伤现象的滋生。
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2012)08C-0139-02
为了全面、客观、公正地评价专业人才培养质量,完善质量评估体系,推动教育教学改革,提升毕业生的就业竞争力和就业质量,提升专业服务社会和区域经济的功能,笔者借助分布在全国各地的毕业生了解社会需求与培养质量,并结合第三方教育数据咨询与教育质量评估机构麦可思公司,通过问卷设计、问卷调查、数据清理、数据分析撰写的报告,系统、科学和客观地评价了解机电一体化专业人才培养质量,为高职院校专业设置和教学改革提供了有价值的参考。下面仅从机电一体化专业调查数据分析教育教学中存在的问题以及改革的思路。
一、调查样本说明
(一)调查对象和方式
向毕业半年后的2010届机电一体化专业毕业生发放答题邀请函、问卷客户端链接和账户,毕业生结合工作经历和体验回答问卷,客观评价自己在工作中能力和知识的重要性、社会需求和社会评价。
(二)调查规模及覆盖面
向来自7所不同高职院校的机电一体化专业2010届毕业生发放问卷78份,共回收问卷66份,有效率占84.5%,样本数足够,调查结果具有代表性。
二、调查结果分析
(一)专业培养特色不明显
通过长期的调研和走访,笔者了解到企业对高职毕业生的要求是“基础扎实,会操作新设备,维修能力强,对新技术接受能力强,具备一定的设计开发能力,具有奉献精神、团队精神、创新精神”;具体要求是:毕业生具备熟练的设备操作能力,熟悉设备的机械结构和控制系统的电气设计,掌握机电设备的机电联调,掌握设备维护维修所需要的综合知识,具有生产管理知识,有一定实际经验,知识面广,能独立完成设备元器件的选型、安装、调试和精度优化,具有设备的局部设计改造能力。既懂技术又懂生产和管理的复合型机电一体化人才最受中小企业欢迎,是企业、特别是民营机电类企业的抢夺对象。
机电一体化专业培养面向的就业岗位有质量管理员、工艺员、设备操作员、设计辅助员、设备维护员、车间调度员、产品营销员等,不同岗位对基本能力、核心知识、任职资格等的要求不同,各高职院校根据不同专业毕业生从事的主要职业来改进课程设置、课程内容和教学方式,以及指导学生的职业规划和入学教育,为适应就业岗位需要作了较好的铺垫。然而,调查数据显示,机电一体化专业毕业生主要就业行业是非建筑施工业的施工技术员,专业对口率只有60%。可见,机电一体化专业培养的学生与企业需求产生了较大的偏差。
(二)专业核心课程满足度不高
专业核心课程是专业的主干课程,重点培养学生的专业能力、职业岗位对应的素质和工作能力。从调查得知,机电一体化专业的毕业生认为,最重要的专业核心课程是机械制造技术、电气与PLC控制、机电设备安装与调试、液压与气动技术、数控机床,重要度分别为79%、77%、77%、62%、58%;然而,毕业生在工作中对这五门核心课程的满足度却很低,分别为47%、33%、40%、30%、29%,说明学生在毕业时掌握核心知识的水平都低于工作要求水平,工作能力也相应较为欠缺。
专业核心课程的教学效果直接影响了专业能力的培养,专业能力包括基本工作能力、知识应用能力、分析处理专业技术问题的能力,决定了学生从事专业工作、适应工作岗位的能力。其中,亟待改进的基本工作能力是有效的口头沟通、积极学习的能力,有效的口头沟通主要是指交谈中有效果地传递信息,积极学习主要是指理解信息中的启示,便于解决问题、帮助做出决定等。
(三)就业竞争力缺乏
就业竞争力指数反映了毕业生的就业竞争力水平,综合了就业率、月收入和毕业时掌握的基本工作能力这三项指标,是对培养的毕业生就业能力的综合评价,从中可以看出单位、职业、岗位对基本工作能力和知识的要求水平及满足度。调查结果显示,机电一体化专业毕业生的就业竞争力指数为88%,处于中等水平;学生毕业时掌握的基本工作能力只有51%,以至于就业质量较低,即月收入低、专业对口率低、离职率高、职业和行业的转换率高、职场磨合期长等,就业稳定性较差,半年内的离职率达到了41%;离职率较高,反映了毕业生与用人单位匹配度较低,毕业生不满足用人单位的需求,用人单位也不符合毕业生的期望。究其根本,教学过程要培养出社会需要的能力和知识,不能忽视对学生的职业素养和工作习惯的教育等,需要高职院校充分了解用人单位的需求,用人单位和实践专家、长期工作在专业领域一线岗位的校友要参与到学校的教学设计和教学培养过程,使学校准确地把握专业培养方向,全面认识学生的就业状况、培养质量和发展后势,长期的监控和分析,以便制定出具有可操作性的教学改革方案。
另外,46%的毕业生认为专业教学需要改进的地方主要是实习和实践环节,其中,69%的毕业生认为应增加专业技能相关的实训,通过增加实习和实践环节可调动学生的学习兴趣,还可以提毕业生对母校的满意度。
三、教学改革的思路
(一)探索具有专业特色的人才培养模式
作为高职院校,办学特色是竞争的本钱和生存的前提条件,而学院的特色是靠专业特色来支撑的,专业特色是通过毕业生特色反映出来的,最终,毕业生的特色取决于人才的培养模式。因此,高职院校应根据培养目标和就业岗位特点,以培养特色人才、实业型人才为宗旨,探索和实践以“校企合作”、“工学交替”、“工学结合”为基础的具有专业特点的人才培养模式。例如,根据机电一体化专业立足于机电产品制造业,重点面向装备制造业一线的实际需要,培养机电一体化装备的设计、生产、维修、技术支持等方面的高素质、高端技能型人才的目标,培养过程应与企业工作过程、产品生产过程相一致,可尝试以培养专业能力、岗位工作能力为目标的“目标产品+教学工厂”、“厂校共育、分段实施”、“工学融合”、“学员+员工”、“订单导向”、“专基础活模块”的人才培养模式,这些模式有利于学校与企业对接、学生与员工融合、学习与工作并行,通过构建完整的、基于职业工作过程的专业课程体系,探索按计划、分阶段、弹性、灵活的教学组织形式,促进学生全面发展,实现综合职业能力培养的最终目标。
(二)构建“模块化”课程体系,培养工作岗位群适应能力
社会在飞速发展,技术不断升级,企业追求更高的经济效益,相应的要求高职毕业生能力全面、上手快、专业能力强、岗位适应能力强等,为适应这种变化,高职院校要拓宽专业口径,淡化专业界限,以大类专业领域实际工作岗位群所需要的知识能力和基本素质为主线,研究确定专业人才培养的校级公共基础教育平台、大类专业技术基础教育平台、专业化方向的模块化课程体系。根据机电一体化专业面向机电产品、数控设备、汽车、现代装备制造业等区域内支柱产业,对接机械零部件设计与加工、机床数控系统及电气维修、自动生产线安装与维护岗位的就业趋势,结合学生个性发展需要,围绕市场对机电一体化技能人才的需求和企业的技术标准,构建灵活组合、按需施教“多线并行、宽基础活模块”、学做合一的课程体系,专业技术类课程以学生的职业能力培养为设置的出发点,充分考虑学生职业技术鉴定考证、工作岗位能力要求、毕业生工作岗位晋升的需要。基本原则如下:一是采用基础知识与专业知识对口,专业知识与来自生产一线的岗位职责要求对口的原则。二是淡化专业基础课与专业课的界限,以工学结合为人才培养模式改革的切入点,带动专业建设并引领课程改革,形成由系列课程组成理论与应用相结合的模块化教学模式,在各模块的系列课程中,都以基本素质和专业综合工作能力培养为主线。三是打破学科系统性观念,坚持理论教学以必须够用为度的原则,优化组合原教学体系中按学科分类的课程,实现专业理论为能力培养服务、为技术应用服务、为实际工作过程服务,使教学内容与实际工作相结合。四是深入推进以能力本位项目化改造为核心的课程改革,实施教师全员教育教学能力培养和测评,提高教师教学能力。
(三)创新教学模式与评价机制
机电一体化专业对接机械零部件设计与加工、机床数控系统及电气维修、自动生产线安装与维护等岗位,学习过程、能力训练过程与生产实际密切关联,教学过程适合采用“行动导向、项目载体、任务驱动、学做一体”教学模式与多模块、分段式、弹性、灵活的教学组织形式;课程教学以工作过程为主线,融“做、学、教”于一体,构建“以工艺流程为导向”的职业教学模式,结合基于职业岗位的课程体系建设,分解典型工作岗位的工艺流程所需掌握的知识、技能、素质,引入现场实际生产任务,重点突出教学过程的实践性、开放性和职业性。