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《机械设计基础》是机械类专业的一门重要的技术基础课,它是学生在学完基础课程后必须学习的一门过渡性课程。新形势下的高职院校人才培养本着“必须、够用”的原则,强化学生的实践能力,培养高素质技能型人才。这些实际需求迫切需要先进的教学理念、合理的人才培养模式与之相适应,那么以往的教学内容和教学模式不能适应新的教学要求。因此,我们依据新的人才培养目标,对这门课的课程标准、教学内容和教学方法与手段、实践教学、考核方法等方面进行了改革研究。
一、重新确立培养目标并修订课程标准
我院机械类专业的毕业生主要面向工业企业从事机械设备的操作、安装、调试、维修和更新改造,机械制造工艺规程的编制,产品质量分析与控制,生产技术管理及营销等工作。根据就业岗位,我院对机械类专业培养目标定位为培养“服务于生产第一线职业岗位群的中、高级技能型人才”。根据培养目标对原有课程标准进行了全面修订,重新组织和完善了课程教学内容。课程目标定位为“掌握机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点及基本设计方法,具备通用机械正确使用、维护及分析常见故障的能力”。只有明确了教学目标,教师才能有的放矢地做好教学工作,从而提高教学质量。
二、结合人才培养要求,整合教学内容
授课内容上以“必须、够用”为度,传统的机械设计基础课程由《理论力学》、《机械原理》、《机械零件》三门课程构成,内容体系庞大,本着符合“必须与够用”的原则,新的课程教学内容,针对人才培养对机械设计基础课程的要求,按照重在基础知识,突出动手能力培养及分析能力的培养的原则。筛选了传统的理论力学、机械原理和机械零件等课程的内容,并将这些内容有机地结合在一起,优化了教学内容,突出了高职的特征。全部教学内容分为两个教学情境:
情境一:以典型的加工设备牛头刨床做载体,以分析各种常见机构的工作原理、结构特点、失效形式及使用维护为教学重点。
情境二:以带式输送机为载体,介绍常用机械零件及传动系统的结构特点、失效形式及使用维护为重点,会常用机械零件及传动系统的基本设计方法;将力学中的扭转、弯曲强度计算与轴的设计结合,将剪切和挤压强度计算结合在螺栓联接、键联接当中,以利于学生将力学的理论知识与实际应用相结合,去掉复杂的公式推导及验证内容,直接引用结论;把课程设计融合在课后作业中。通过教学内容整合,减轻了学生负担,避免学生对纯理论学习可能产生的厌倦心理,还可以减少理论课授课时数,为实践能力的培养和强化留出了空间。机器始终贯穿在全部教学过程之中,使学生感到课程内容清晰,且具有较强的系统性和实用性。
三、采用丰富的教学方法和教学手段
《机械设计基础》课程内容中涉及到大量的机械传动过程、机械零件构造、机械工作原理等难于用粉笔和语言来描述清楚的内容,由于课时有限,教师一般常采用“满堂灌”的方法讲授学习内容,学生没有实际工作经历,缺乏与此有关的感性认识。改革后,教师充分利用多种教学方法和手段,尤其是现代化的教学手段,将课程生动、直观、轻松地呈现给学生,因而增强了学生学习兴趣,提高了教学质量。具体做法如下:
1.教学方法
(1)现场教学。以牛头刨床这个典型的机械加工设备为载体进行现场教学,介绍机器的组成和工作原理,以此训练学生分析机械系统的的能力,为学生学习机械设备类专业课程打基础。
(2)案例教学法
在进行常用机构的教学时,以牛头刨床的机构分析为总任务,再将其分解为若干个常见机构结构分析的子任务,以此贯穿常用机构部分的内容。每一部分均由教师先从牛头刨床中引出任务,再介绍相关机构。
(3)任务驱动法
在通用零件部分教学时,以带式输送机传动装置的设计为总任务,再将其分解为若干子任务,以此贯穿通用零件部分的内容。每一部分教师均先从设计任务中引出问题,再介绍相关零件的基础知识、选用及基本设计方法,最后举例讨论。设计任务就是学生的作业,学生边学边练,课程结束时完成其主要的设计计算。
这样做,使机构和零件不离开机器,在机器中学机构和零件,使学生对机器形成一个具体的、完整的认识,从而掌握机械系统分析和设计的一般方法。
2.教学手段
(1)采用实验室一体化教学。将课程安排在机械原理实训室进行,采取多媒体课件讲解、模型演示和实验操作相结合的方法。在机构陈列室学习,能增强学生对机械、机构、零件、部件的认识,使深奥的知识、难以看懂的图与图纸与实物联系起来变得通俗易懂,又培养了学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力;讲授时使用电子教案、演示系统(实物演示、投影仪、CAI课件)相结合,充分利用了教学资源,这种讲课模式受到学生好评,收到良好的教学效果。
(2)加强实践环节。为突出实践环节,新建两个机械设计实训室、一个机械原理实训室和一个拆装实验室。机械原理实训室和机械设计实训室主要面向《机械设计基础》课程教学和实验实训任务。
在机械设计基础实验这个重要的实践环节,保留了《轴系结构测绘》和《减速器结构装拆实验》,因为这两个实验均对学生进一步掌握机械结构及设计知识,了解结构设计的原则,而且还对学生的动手能力进行了锻炼。增设了《齿轮参数测定》《齿轮范成原理》、《带传动实验》、《轴系结构设计》等实验,这些重要的实践环节,加强了学生对常用机构、零件结构知识和对仪器设备的动手操作、机械结构的装拆等实际动手能力的培养,是对理论课程教学不足很好的补充和完善。
(3)采用灵活多样的考试方式。采取过程考评(任务考评)和期末考评(课程考评)相结合的方法。强调过程考核的重要性,过程考评占60%,期末考评占40%。在考试方法上采用开卷与闭卷相结合,笔试、口试与讨论相结合,以增强考试内容的综合性与灵活应用性,突出对能力的考核。在考核方法上强调了过程考核,使学生在学习过程中有了紧迫感,注重学习过程,从而提高了教学效果。
综上所述,根据高职教育的特殊性,机械设计基础课程的教学应瞄准市场对人才的需求目标,明确方向,不断地改革教学目标、教学内容、教学方法、教学手段及考核方法等环节,从实用出发,就能调动学生的学习兴趣,提高教学质量,需要我们不断地在实践中创新、总结和完善。
参考文献:
(1)改革课程教学模式,设置有利于学生自由发展的教学环节。引导学生“主动参与”的教学模式,教师在课程教学初期提出目标,如以往届“机械创新设计竞赛”为主题,并明确目标完成质量,将纳入期末考核并给定所占总成绩的比例,一般不应大于50%;学生自行提出任务,3人一组自由组队,寻找方法,教师在目标提出约两周后组织学生对任务进行答辩,对任务进行客观、准确评价,指出下一步学习的重点;在学期中组织“机构创意搭接”活动,在学期末组织“机构设计及动力学仿真”活动,激发学生热情。课程教学模式不局限于教师课堂讲授,可以是学生任务汇报、教师指导答疑、活动演示等多种形式并存。教师引导:提出目标、不规定任务;不规定方法;督促实施、解答疑问。学生主动参与:明确目标,提出任务;寻找方法;边学边干,完成实践。
(2)改革课程教学方法,营造学生自主探究的环境。引导学生“主动参与”的教学方法,教师在课程讲授过程中取材以教材为线索,又不局限于教材,在学生自行寻找的任务中,找到具有共性的问题,引入课堂;在各章节围绕技术的发展,增加新的内容;不拘泥于程式方法的符合度,看重对方法(路径)的找寻过程,看重结果的创新度。
(3)改革课程考核方式,重点以考核学生能力为主,多种考核形式并存,客观准确评价学生成绩。打破传统的以考核学生对书本知识掌握程度的限时书面考试方式,传统考试方式会使学生临时抱佛脚,放松平时的学习。加强对平时任务完成情况考核、对组织活动参与情况考核、对实验室开放参与程度考核,加大平时考核在综合成绩中所占的比重,在一定程度上促使学生重视平时各个教学环节,使学生的学习过程变成循序渐进的过程,防止学生考前的突击应付,提高平时学习的自觉性和主动性,考试题目增加一定量的设计型题目,强调工程背景,克服传统考试中题目的限时性、定向性、唯一性、单纯性的弊端,着意考察学生综合运用知识解决实际问题和创新思维的能力。
(4)改革课程对应集中性实践环节教学内容,将任务从课内延伸至课外。多数作品可作为课程设计继续研究,丰富课程设计内容;部分作品可作为毕业设计题目深入分析;优秀作品可参加辽宁省机械创新设计大赛。
1.2改革目标
通过课堂讲授与学生自主实践,培养学生具有:
(1)根据目标范围找寻社会需求提炼课题的能力;
(2)对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力;
(3)独立创新设计机械系统与零部件的能力;
(4)在团队中工作、与他人合作的能力。
2机械设计基础课程改革实施方案
学生的学习分别通过若干个学习任务来完成,每个任务均要求学生通过小组动手实践直接掌握实践知识。在实践中遇到了问题,又使学生对理论的学习变成内在需要。学生在学习专业理论之时,又通过实践巩固理论知识,从而使理论知识学习与实践知识学习有机地结合在一起。以学生“主动参与”为中心,进行各方面能力的培养与锻炼,每个任务都是一个完整的工作过程,是一个获取信息—制定计划—做出决定—实施计划—检查控制—评定反馈的过程。
3机械设计基础课程改革成效
3.1组织与课程密切相关的教学活动
在2013/2014学年第二学期,对机械设计基础课程进行了改革的尝试,涉及三个班级。在课程前半部分常用机构理论内容讲解完,组织学生开展“首届机构创意搭接竞赛”活动。
3.2机械设计基础课程改革取得成果
共收集作品32件,分别是:颚式破碎机、飞机起落架、活塞泵、压盖机、蛋糕切片机、汽车雨刷器、印花机、台式电风扇摇头机构、带式输送机、鹤式起重机、摄影升降台、机器人腿部机构、车载起重机、多连杆式独立悬挂机构、机械手手指机构、精压机机构、缝纫机踏板机构、机械手手臂机构、筛料机机构、内燃机、活塞泵、插床插削机构、带传动传送机构、飞剪机构、后备箱开启闭合机构、单缸四冲程内燃机、牛头刨床机构、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器、浴室搓澡器。每件作品包括:设计任务书、答辩PPT、机构搭接视频、活动总结。评选出特等奖1项,一等奖3项,二等奖6项,三等奖6项。其中,单缸四冲程内燃机获特等奖;颚式破碎机、后备箱开启闭合机构、牛头刨床机构获一等奖;飞机起落架、汽车雨刷器、摄影升降台、精压机机构、插床插削机构、飞剪机构获二等奖;活塞泵、压盖机、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器获三等奖。
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.01.047
机械设计基础课程普遍存在的问题有:教材章节相互独立,不能使所学知识形成系统;多媒体只能起到演示作用,与真正的操作相差较远;实践学时少,理论与实践不能及时结合,学生枯燥,没有积极性;学生的工程能力,团队协作意识,主动分析问题、解决问题的能力不强;教师对课程改革的手段、措施欠缺,照本宣科的教学方式很难调动学生的主观能动性;学生创新意识欠缺。
综上所述,本文提出以学生工程实践能力为导向的机械设计基础课程改革与实施研究。该研究的特点,一是在教学模式上,为学生营造自由发展的氛围;二是在教学方法上,为学生营造自主探究的环境;三是在教学手段上,组织丰富多彩的竞赛活动,展示设计成果,吸引更多人参与其中;四是在考核方式上,多种考核形式并存,注重对学生能力的培养。
1 机械设计基础课程改革内容及目标
1.1 具体改革内容
(1)改革课程教学模式,设置有利于学生自由发展的教学环节。引导学生“主动参与”的教学模式,教师在课程教学初期提出目标,如以往届“机械创新设计竞赛” 为主题,并明确目标完成质量,将纳入期末考核并给定所占总成绩的比例,一般不应大于50%;学生自行提出任务,3人一组自由组队,寻找方法,教师在目标提出约两周后组织学生对任务进行答辩,对任务进行客观、准确评价,指出下一步学习的重点;在学期中组织“机构创意搭接”活动,在学期末组织“机构设计及动力学仿真”活动,激发学生热情。课程教学模式不局限于教师课堂讲授,可以是学生任务汇报、教师指导答疑、活动演示等多种形式并存。
教师引导:提出目标、不规定任务;不规定方法;督促实施、解答疑问。学生主动参与:明确目标,提出任务;寻找方法;边学边干,完成实践。
(2)改革课程教学方法,营造学生自主探究的环境。引导学生“主动参与”的教学方法,教师在课程讲授过程中取材以教材为线索,又不局限于教材,在学生自行寻找的任务中,找到具有共性的问题,引入课堂;在各章节围绕技术的发展,增加新的内容;不拘泥于程式方法的符合度,看重对方法(路径)的找寻过程,看重结果的创新度。
(3)改革课程考核方式,重点以考核学生能力为主,多种考核形式并存,客观准确评价学生成绩。打破传统的以考核学生对书本知识掌握程度的限时书面考试方式,传统考试方式会使学生临时抱佛脚,放松平时的学习。加强对平时任务完成情况考核、对组织活动参与情况考核、对实验室开放参与程度考核,加大平时考核在综合成绩中所占的比重,在一定程度上促使学生重视平时各个教学环节,使学生的学习过程变成循序渐进的过程,防止学生考前的突击应付,提高平时学习的自觉性和主动性,考试题目增加一定量的设计型题目,强调工程背景,克服传统考试中题目的限时性、定向性、唯一性、单纯性的弊端,着意考察学生综合运用知识解决实际问题和创新思维的能力。
(4)改革课程对应集中性实践环节教学内容,将任务从课内延伸至课外。多数作品可作为课程设计继续研究,丰富课程设计内容;部分作品可作为毕业设计题目深入分析;优秀作品可参加辽宁省机械创新设计大赛。
1.2 改革目标
通过课堂讲授与学生自主实践,培养学生具有:(1)根据目标范围找寻社会需求提炼课题的能力;(2)对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力;(3)独立创新设计机械系统与零部件的能力;(4)在团队中工作、与他人合作的能力。
2 机械设计基础课程改革实施方案
学生的学习分别通过若干个学习任务来完成,每个任务均要求学生通过小组动手实践直接掌握实践知识。在实践中遇到了问题,又使学生对理论的学习变成内在需要。学生在学习专业理论之时,又通过实践巩固理论知识,从而使理论知识学习与实践知识学习有机地结合在一起。以学生“主动参与”为中心,进行各方面能力的培养与锻炼,每个任务都是一个完整的工作过程,是一个获取信息―制定计划―做出决定―实施计划―检查控制―评定反馈的过程。具体实施方案见图1。
3 机械设计基础课程改革成效
3.1 组织与课程密切相关的教学活动
在2013/2014学年第二学期,对机械设计基础课程进行了改革的尝试,涉及三个班级。在课程前半部分常用机构理论内容讲解完,组织学生开展“首届机构创意搭接竞赛”活动。
3.2 机械设计基础课程改革取得成果
共收集作品32件,分别是:颚式破碎机、飞机起落架、活塞泵、压盖机、蛋糕切片机、汽车雨刷器、印花机、台式电风扇摇头机构、带式输送机、鹤式起重机、摄影升降台、机器人腿部机构、车载起重机、多连杆式独立悬挂机构、机械手手指机构、精压机机构、缝纫机踏板机构、机械手手臂机构、筛料机机构、内燃机、活塞泵、插床插削机构、带传动传送机构、飞剪机构、后备箱开启闭合机构、单缸四冲程内燃机、牛头刨床机构、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器、浴室搓澡器。每件作品包括:设计任务书、答辩PPT、机构搭接视频、活动总结。评选出特等奖1项,一等奖3项,二等奖6项,三等奖6项。其中,单缸四冲程内燃机获特等奖;颚式破碎机、后备箱开启闭合机构、牛头刨床机构获一等奖;飞机起落架、汽车雨刷器、摄影升降台、精压机机构、插床插削机构、飞剪机构获二等奖;活塞泵、压盖机、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器获三等奖。
4 结语
从改革实施效果看,师生交流加强,学生学习自主性有所提高;设计独立完成,无法抄袭;全体学生参与小组共同设计,加强了与人合作意识,获得了团队工作经验;部分作品可作为课程设计、毕业设计题目继续深入研究,课内成果延伸到课外。
该研究使实践教学与理论教学有机结合,以技术应用能力培养为主线,按照能力本位、任务驱动的理念进行组织教学,构建以实践为主、以知识为辅、以任务为载体、理论与实践一体化的课程结构,充分体现“以学生为中心”的教学思想,充分调动学生主动获取知识和解决问题的主动性,通过小组个体之间、师生之间的沟通、交流、讨论、答辩、评价等多个环节,通过对任务实施过程中具体环节的训练,引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地学习,使学生具备对任务综合的分析能力、知识选择能力、知识应用能力、对问题的判断能力、问题分析能力、创新能力、工作质量及效率和团队合作能力、自学能力等人才培养方案中所要求必须具备的能力素质。
基金项目:本文系2012辽宁省教育厅教育教学研究项目“培养卓越工程师创新与实践能力途径的探索”(2012-150)。2014年沈阳工程学院教育教学研究青年基金项目“以学生工程实践能力为导向的《机械设计基础》课程改革与实施”(Q201406)的研究成果
参考文献
[1] 高广娣,朱荣光,等.基于项目驱动的《机械设计基础》实践教学模式构建[J].机械管理开发,2013(4).
[2] 赵晓平.《机械设计基础》课程改革探讨[J].装备制造技术,2013(2).
[3] 宋丽莉.《机械设计基础》教学改革初探[J].科技创新导报,2013(2).
[4] 王立勇,李乐.跨专业开设机械设计基础课程授课方法研究[J].科技教育创新,2013(1).
[5] 马雪洁,王云飞.基于项目导向与任务驱动的高职机械设计基础课程设计[J].职业教育研究,2013(5).
高职《机械设计》是机械基础系列课程中与实践结合最紧密的技术基础课,担负学生创新能力培养的主要任务。在教学中开展创新教育是应该的也是必需的。对高职院校而言,仅仅做几个实验和一次课程设计是远远不够的。结合工作经验,我在《机械设计》课程教学中进行了试探性的创新教学改革,取得了一些经验,现总结如下。
一、理论教学环节
理论教学环节是机械设计基础教学改革的一个重要方面,我们主要从教学内容、教学方法及教学手段三方面进行新的尝试。
1.教学内容
《机械设计》由于融合了《机械原理》和《机械设计》两门课程,涉及的内容多,理论性、实践性都比较强,如果面面俱到,老师讲解起来就感觉力不从心,学生如听天书。因此,为了适应新的人才培养模式,必须对教学内容做相应的调整:以能力为本位,项目引领,任务驱动。在分析了机械类学生将来从事的职业活动应具备的专业能力要求的基础上,选择了“牛头刨床机械传动系统分析”和“带式输送机机械传动装置设计”两个项目及24个项目任务。学生通过对真实机床传动机构和传动装置的观测与分析,基于撰写机构分析报告和设计计算减速器各零部件的工作过程展开学习,改变过去与任务相脱离、单纯学习知识的课堂模式,循序渐进地引导学生掌握日后从事机械类工作应具备的与岗位工作相适应的综合知识和技能,达到强化学生职业能力培养的目的。
2.教学方法
《机械设计》课程主要研究常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法,由于大多数学生缺乏实践知识,在学习过程中普遍感到抽象、枯燥、难学,尤其是机械原理这部分知识,认为机构运动简图与实际机器相差甚远,很难将两者统一起来,因此有必要对教学方法进行改革。
(1)采用启发式教学,培养创新意识,提高教学质量。如在讲授“铰链四杆机构的演化”内容时,我们就地取材,以雨伞作为教具。采用学生熟悉的生活工具模拟学习内容,不仅取材简单,而且生动形象,容易与实际的机器相结合,克服结构运动、简图抽象。
(2)采用师生互动、类比等教学方式,激发学生的创造性思维。教师可介绍自己的工作实践及创新经历,这对培养学生的创新意识、提高综合素质有很大作用。鼓励学生自由选题开展小发明制作、软件开发和教学论文撰写等多种形式的创新活动。这种创新环境和氛围几乎能够适应每一名同学,因而有利于学生脱颖而出,做出较好的创新业绩。
(3)诱导激励教学法。在课堂教学中要注重启发式教学,鼓励学生积极思考,敢于提出问题、回答问题,营造活跃的课堂氛围,使学生养成积极主动思维的习惯。
3.教学手段
传统教学系统是由老师、学生和教材这三个要素构成的,以教师为中心的传统教学模式,它随着机械原理教学改革的深入,教学手段必须改革,否则难以完成相应的教学内容,也达不到相应的教学效果。教学手段的改革是以学生为主体,边做边学,工学结合。学习任务以工作任务单的形式下达,学生在“学习工作页”的引导和教师指导下,自学、思考、查阅资料、搜集信息、调研分析、制订计划,借助计算机软件和网络平台等,小组协同工作,完成工作任务,提交工作成果。学生在完成项目工作任务的行动过程中,主动构建机械设计的基础知识和技能。
二、实践教学环节
《机械设计》教学的另一重要部分是实践性教学环节,它包括实验教学和课程设计。
1.实验教学
实验教学也是机械设计基础课程的一个重要的实践环节,是培养学生动手能力和工程意识、检验知识的重要手段。以前机械设计基础所开设的实验多以验证性的实验为主,学生只需按照实验指导书所列步骤进行,缺乏主动参与意识,不利于学生能力的培养。对机械设计基础课程实验教学的改革,应从以下方面进行:一是将某些验证性的实验通过电教片播放,为学生增加一些感性认识。二是新增设设计型机构方案构思组装实验,要求学生自己设计实验,自己动手完成,不再依赖于教师。三是设计综合性的实验,通过对实际机器的综合研究,培养学生的整体意识和工程意识。
2.课程设计
机械设计课程设计是机械设计基础课程教学的最后一个环节,其目的是培养学生综合运用基础理论知识的能力、工程分析能力和运用资料等基本设计能力。
关键词 :技工院校 机械设计基础 整合
随着新技术、新工艺的不断涌现,各专业的知识框架不断调整,以就业为导向的技工教育课程设置、教学内容、教学方法也将顺应潮流,进行不断的修整改革。机械设计基础是一门理论性、系统性较强的课程,又因涉及内容众多,设计繁复不能很好地被学生吸纳。基于此,笔者提出对该课程进行整合改革。
一、进行课程整合的必要性
1.课程整合是技工教育发展的需要
技工教育具有明确的导向性,即以学生就业为导向,以培养高技能人才为目标。它强调以能力为本位,重视学生实践动手能力的培养。现有大部分机械设计基础教材过于强调学科体系的完整性,注重学生设计、计算能力的培养,不符合当前技工院校学生整体素质偏低的基本学情;同时与工程力学的衔接不够好,一般院校两课独立设课,分开教学,不能很好地实现知识的融合,需要教师不断重复讲解,挤占了大量的课时。同时因为内容枯燥复杂,导致学生丧失学习兴趣,教学效果不佳。所以,将此等专业基础课进行合理的整合,是技工教育发展的必然趋势。
2.课程整合是行业发展的需要
随着现代工业的不断发展,机械设计中模块化趋势日益显现,标准件应用愈加广泛,使得技工院校机械设计基础的教学重点由设计向合理选用转变。同时,计算机辅助设计技术不断发展,进一步提升了机械设计项目的效率和质量,广泛为企业(行业)所采纳。为此,技工院校机械设计基础应适时进行课程整合,推陈出新,减少教育的滞后性,以期培育成果能被企业所接纳。
二、课程整合中的关键问题及对策
1.整合课程内容,建立更加科学合理的课程体系
“整合”不是简单的合并,而是通过某些方式彼此衔接,实现资源共享和协同工作,形成一个有价值有效率的整理。可见要求整合后的机械设计基础课程内容上更符合技工院校的整体学情,更贴近现代生产实际。具体做法有如下几方面。
其一,选取内容上推陈出新,去除传统教材中现实生活中已淘汰的或不适用的内容,增加新技术、新方法。如去除传统老旧过时的机械分析与设计内容,增加计算机辅助设计和运动分析。
其二,针对技工院校学生自身学习特点,压缩传统和叙述性内容,减少理论性较强内容的公式推导、理论计算,突出应用性和实用性,不过分强调知识的系统性和完整性。如弱化材料力学中强度、刚度等的计算,将一些专业理论知识有机地融入到实验、实践环节中,真正做到因材施教,为学生减负。
其三,内容整合,将机械设计基础与工程力学课程中的知识点揉为一个整体,进行集中串讲,如齿轮传动的受力分析、轴的强度计算等内容,利于学生理解和掌握。
其四,突出专业特色,目前大多数院校机电专业、机制专业、模具专业甚至是汽车专业的专业基础课程授课内容均一致,与专业形成“两层皮”割裂的状态,导致学生误以为这些课程无用,学习兴趣不浓。为此,此次整合应根据不同专业,选取不同的工程实例,组织相应的教学内容,做到学以致用。例如,针对汽车专业的学生,教师应选用汽车组件、零件作为实例讲解;针对维修专业的学生,选用各种机床部件、零件作为实例,并以这些工程机械作为分析对象,讲述工作原理,分析机构特点、进行设计等。授课内容为学生所熟悉,又关乎专业,容易引起学生兴趣,激发学习热情。
2.整合教学方法和手段,注重工程意识及实践能力的培养
传统教学中,机械设计基础课程的教学不外乎老师讲、学生听,学生进行“满堂灌”的被动式学习。学生除了熟记公式、原理,卷面上获得一个高分外别无所获。这也解释了为什么在校拿高分的学生到企业进行独立设计与开发时无从下手,不能很好地实现理实转化。因此,整合课程内容的同时还必须对教学方法、教学手段进行整合改革。
传统教学中以教师为主导,通常结合典型案例讲解知识点,学生通过例题了解某个知识点,但无法获知其在整个系统中的作用、与其他知识的链接等,以至于无法运用。由此我们将传统的“知识传授型”教学模式向“能力培养型”转化。通过学生自身动手探究、验证、获得知识和技能,强调以学为主,注重学生在教学过程中的参与性和主动性,让学生真正体会到学以致用,提高学生的职业素质和技能。
在具体实施中,以模块、项目教学的方式展开教学。例如将典型的平面机构作为一个模块来展开教学,可以选取牛头刨床作为实例,学生通过自己动手拆装,了解牛头刨的基本结构、各机构各自的特点及相互的传动关系,掌握带传动、齿轮传动、曲柄导杆机构等常用平面机构的工作原理,对机构的应用形成感性认识,再由教师讲授其中涉及的平面机构常见的理论知识,学生通过测绘、组装、试运行,使得理论知识得以升华,最终起到指导实践的作用。在这里课堂不再是常规的教室,而是设在了车间;学生也不再是规规矩矩地坐着听,而是以动手探究、小组讨论、总结的方式获得知识;教师在此过程中起到组织、管理、协调和监督的作用,学生在整个教学过程中处于主体地位,提升了其主人翁意识,使其增进了对专业的理解,培养了他们的工程实践意识。
在教学手段中,光凭粉笔、挂图、模型等传统教具进行演示的方法已无法满足当前的教学需要。以多媒体网络技术为主体的电化教学可以使抽象问题变得直观,复杂问题变得简单,动态问题变得可视,在提高教学效率的同时也提升了教学效果。例如两齿轮的啮合原理通过动画模拟,直观地将啮合过程展示给学生,使其轻松理解教师的教学意图。当前计算机辅助设计的发展也为该课程教学提供极大的便利,原先需要复杂计算、推导的内容,只要通过相应软件对某种机构进行设计计算,便可轻松获知,如齿轮传动中的受力分析、机构间的相互干涉等。
三、课程整合中的相关问题
1.实践环节的配套改革
本课程中的实践教学除配合理论教学外,主要是培养学生观察、测量、分析能力及对专业(职业)的忠诚度。因此在设立实践项目时一方面需要考虑学校自身的硬件配套,另一方面需要紧密联系市场,淘汰老旧过时、引进新技术、新发明,定期更新实践教学内容,尤其是在配套的课程设计过程中,应结合技工院校学生自身学习特点,减少计算的难度和数量,突出应用软件辅助设计,重点放在结构设计方面。
2.任课教师的素质培养
相比传统教学,改革后的教学对于教师自身素质提出了更高要求,一方面要求教师自身具备工程实践意识,有较强的动手能力去指导学生,另一方面要求教师知识更加系统化、全面性,具备熟练运用新技术的能力,如各计算机辅助设计软件的应用、全媒体的制作使用等。
参考文献:
作者简介:张莉洁(1976-),女,河南洛阳人,洛阳理工学院机械工程系,讲师。(河南 洛阳 471023)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)14-0120-02
机械系统的设计是机械设计中极其重要的一环,机械系统设计的正确合理性,对提高机械的性能和质量,降低制造成本与维护费用等影响很大,决定着机器性能的好坏。机械系统方案设计是一项极富创造性的活动,要求设计者善于运用和总结已有知识和实践经验,深入理解,广泛积累,收集相关技术资料,充分发挥创造性思维和想象能力,灵活运用各种设计方法和技巧,从而设计出新颖、灵巧、高效的机械系统。
作为“机械原理”课程的一个重要实践性教学环节,机械原理课程设计的内容正是对机器进行机械系统方案设计。它是学生将所学知识转化为实际工作能力的桥梁,使其将所学知识系统化;使理论与工程实际相结合,提高分析解决工程实际问题的能力,树立机构分析和设计的概念,树立正确的工程设计观点;通过创造意识的教育,培养学生创造、实践能力。根据近年来对课程设计实践教学环节的深入探索及积累的经验,本着洛阳理工学院提出的培养工程应用型创新人才的教育理念,笔者总结了学生在进行课程设计时出现的普遍问题,针对机械原理课程设计的培养目标,本文从机械系统设计过程的系统化、实践性及创新性这三个方面对原有教学模式存在的问题加以提出、探讨和论述。
一、机械原理课程设计教学内容及存在的问题
“机械原理”课程设计的核心内容是对机械系统进行方案设计。其一般设计步骤为:拟定机械工作原理,制订总体功能,提出设计要求;执行构件和原动机的运动设计,确定执行构件的数目、运动形式、运动参数及运动协调配合关系;机构选型,选择满足机械运动、动力要求的机构类型,确定机械系统结构方案,绘制系统示意图;机构的尺寸综合,根据执行构件和原动机的运动参数,以及各执行构件运动的协调配合要求,确定各构件的运动尺寸,绘制机构运动简图;方案分析,进行运动学和动力学分析,对系统方案合理性进行论证,验证其能否满足运动要求。机械系统设计工作是一项创造性劳动,设计过程通常不会一次性完成,经常出现反复和交叉,通过不断论证分析的过程才能达到最终的设计目的和最优的设计要求。
根据近年来“机械原理”课程的理论教学,结合课程设计实践环节指导经验,笔者发现学生在机械系统设计中,普遍存在如下问题:面对复杂的机械系统,学生在初始确定机械方案的工作中不能把握全局,没有“整体规划”的概念,竟不考虑机械系统各部分的运动协调性和机构运动实现的可行性,设计工作呈现照猫画虎的状况,无法发挥自身主观能动性和创造能力,如此“参考设计”并不利于学生真正掌握机械系统设计的精髓。另外,原有课程设计所选设计题目大都集中于传统、经典式的机床类设计,题目过于单一,创新设计性体现不强,导致学生缺乏设计兴趣。
笔者认为在课程设计过程中应积极发挥学生的主观能动性,能够通过思考自行提出解决方案,培养创新和实践能力,这才是该课程设计所应达到的教学目的,针对以上培养目标和所述问题,本文分别对课程设计进行中的重要环节和应注意的问题加以探讨和论述。
二、系统化、实践性及创新性教学探索
1.总体规划,把握正确设计方向
机械系统的正常工作是依靠各部分机构的协调运动来实现的,因此机械系统方案设计的最初工作阶段应是“系统工程设计”,即应在满足机器各执行构件的协调运动关系和运动、动力要求下,高屋建瓴地进行整体规划,该阶段应包括上节所述设计步骤的前三步。“系统工程设计”阶段将为之后各设计阶段提供设计目标、依据和技术参数,其重要性正如房屋的架构或是汽车的运行,决定了机械系统方案设计工作成功与否及方案的可实现性与合理性。
然而,“系统工程设计”工作正是学生在设计过程中遇到的最大困难,其不愿运用逻辑思维统筹分析各部分运动协调关系和机构运动的合理性,而是莽撞地从熟知的局部机构入手开始设计,如此毫无方向性的设计方法无异于盲人摸象,而后的工作无论进行得多细致也无法保证正确的设计结果,最终导致南辕北辙的失败。
进行“系统工程设计”的关键步骤是绘制各执行机构的运动工作循环图。运动工作循环图使各执行部分协调运动关系明晰可见,更有助于设计者理清思路。最清楚的绘制方法是在直角坐标系中分别做出各执行构件所对应原动件在一个工作循环内的运动位移曲线以及对应的阻力曲线,该曲线将为之后的机构设计、运动和受力分析提供必要的设计技术参数。
以牛头刨床机构举例分析,该机器有两个相互协调的执行端运动,其一为刨头的往复直线运动,通过电机、减速装置及转动导杆和曲柄滑块机构的组合执行机构来实现;另一个运动是工作台的横向进给运动,该运动由主运动通过传动系统,而后通过曲柄连杆、棘轮机构及丝杠螺母组成的螺旋运动来实现,两者的运动协调关系为工作台的横向进给运动必须在刨头非切削时间内进行,否则被加工工件将被损坏。绘制运动循环图时应分别画出刨头、工作台对应于原动件曲柄转角转动一周的位移曲线图。另外,其工作中切削阻力曲线也应相应绘出,为之后在任意位置进行受力分析时提供相应数据。
运动循环图将对之后各阶段提出一系列设计要求,如工作台进给的间歇运动是最终通过棘轮机构实现的。若通过曲柄摇杆机构来实现主动曲柄和棘轮的运动传递,则应考虑如何设计曲柄连杆机构,才能保证棘轮的工作行程(拨齿使工作台进给)位于刨头主运动的回程段,且工作周期一致。以上运动协调性为之后进行机构尺寸综合提出了设计要求,通过分析可将其转化为机构设计的三大类基本问题来解决。
2.开展实践调查研究,锻炼自主研究能力
由于理论学习占授课的主要部分,许多学生对实际机器缺乏感性认识,只会按既定方案进行教条设计,如此闭门造车的设计状态使学生缺乏设计兴趣,且设计出来的方案也是纸上谈兵,不符合实际。
优秀的机械系统设计工作依赖于设计者的丰富经验,针对专业知识匮乏,实践少的问题,在进行课程设计前的准备工作中应提出以下要求:开展实践调查研究,锻炼学生自主收集获取相关技术资料及深入自主研究的能力。鼓励学生广泛阅读,扩展知识面,了解最先进的机械构造和设计技术,对机械系统的丰富性能窥得一斑。生活中先进机械系统实例举不胜举,如汽车构造中实现前车轮转向的机构、四连杆独立悬架直线机构等等,都是极具创意且包含先进设计思想理念的设计实例。
获得实践的方式很多,如实地参观考察,听现场工人师傅讲解;图书馆、网络技术资源也能够感受到一个丰富精彩的机械世界。通过实践,再与所学理论知识相结合,学生再一次经过了由感性上升到理性的认识过程,掌握了课本知识与实际机器的内在联系,在设计时更易发挥其主观能动性。在补充专业知识的过程中,领略前辈们的智慧和创新精神,想必也一定会激发学生自主设计的欲望与热情。
3.拟定多样化、创新型设计题目,启发创新思维
目前现有传统的经典式机械系统设计题目通常是一些仅要求满足急回特性和一定协调运动的机床类设计,这类设计题目多数较为成熟,设计难度不小,而类型过于单一,创意思考空间并不大,无法体现机械系统的丰富性。而实际机械系统的功能和设计要求是极其多样化的,学生在进行课程设计中却始终没有机会接触到这些,无法感受到机械系统设计的丰富多样性和创新趣味性,更无法为学生带来创新设计成功后的成就感和喜悦感,更甚者学生直接照搬照抄,比葫芦画瓢。
笔者认为,针对初学的学生拟定机械系统题目不宜太过复杂,而在于有思考性和设计意义。只要有创新和分析价值,能激发起学生创新设计的欲望,这样的题目即可获得事半功倍的效果。随着不断完善的教学体系发展,多样化、创新性设计题目应有所呈现,而这些题目能使学生充分利用所学之术,锻炼分析判断能力和解决实际问题的能力。
举例来说,机械系统中执行机构通常是由一些简单而极富创意设计的四连杆机构来实现的,如从这方面选题,就应要求学生在完成设计的过程中要使设计既不过分复杂,同时又能让人感受到机械系统的设计理念。在此举出以下实例加以说明。
如让学生进行汽车前车轮转向系统的设计。首先向学生提出以下问题:两前轮转向时,两车轮的转角是否相等;然后分析问题:汽车高速行驶时首先要保证行驶的安全性,因此车轮转向时应保证整车纯滚动,否则将会出现打滑的危险。由此得到结论:前车轮两轴线必然与后车轮轴线交于一点,由几何分析得到两车轮转角具有一定的函数关系。该机构可由等腰梯形四连杆机构来实现,其设计问题可归纳为给定两连架杆位置的函数生成问题。该问题可分别采用图解法和解析法来进行求解。
再有,鹤式起重机的执行机构为双摇杆机构,其末端利用连杆的运动来实现重物的移动。问题看似简单,但其设计却有一定的特殊功能要求。为保证起重机在左右移动时不上下起伏,避免不必要的做功浪费,应保证连杆末端轨迹为直线,该问题正归纳为连杆机构设计的难点――轨迹生成问题。设计时可首先让学生了解经典的直线轨迹机构,可采用图解法先进行几何特征分析,然后再利用优化设计来建立数学模型,以与直线轨迹误差最小作为优化目标进行针对性设计。
通过以上所举实例可知,实际机械系统中有很多亟待解决和优化的问题都依赖于机械系统方案设计。诸如此类具有一定不确定性的设计问题,让学生真正感受和接触到实际问题的存在,即使在设计过程中的思考和思维过程很艰难,解决问题时会感到困苦,但收获成果的喜悦是无法替代的。整个设计过程是伴随着激情和设计灵感的创造性活动,而不再是一项繁琐枯燥的事情,使机械系统创新设计理念深入人心。
三、总结
综上所述,通过创新性、实践性的课程设计过程,使学生对机械系统的设计理念有所感悟,使学生更好地在创造实践能力和分析思维方面得到大幅度的锻炼,真正达“机械原理”课程设计实践教学的目的。同时,也对学生今后进一步深入研究并确定其研究方向和领域大有裨益,起着导向作用。期待在今后的机械原理课程设计中将出现更多丰富的创新实践性题目和先进的设计理念,培养出优秀的应用型创新人才,以适应我国科学技术及工程创新的发展。
参考文献:
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中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1005-1422(2013)11-0103-03
一、引言
根据全国高职院校的教学改革经验,工学结合、教学做一体化是目前高职院校广泛推崇的一种教学模式。但是,这一教学模式的实施必须具备一定的师资力量、物质设备、实习场地等条件。要做到每一个专业、每一门课程都全面实行一体化教学模式,实施起来难度较大,这就需要有一个循序渐进的过程,即一个过渡期。在这一过渡期,我们该如何做?就目前大部分高职院校的现状来看,课堂教学仍然占了较大的比重,在这种情况下,如何设计教学内容和教学模式,是每一位教育工作者值得深思和探讨的问题。
二、从实际出发,积极推进课程教学的单元、整体设计(一)课程教学的整体规划与设计
机械设计基础不仅是一门技术基础课,而且也是一门能直接用于生产的设计性课程。本课程的教学目标不仅在于传授常用机构和通用零件的基本知识、基本理论和基本设计方法,更重要的是培养学生的实际机械设计能力。高等职业教育要办出特色,就应按职业岗位所需的知识结构和能力结构以及生产实际需要来构建以职业技术能力为主的课程体系。据此,应将机械设计基础以章节划分的课程内容设计成为若干个教学单元:机械的组成及特性、联接、机械传动、支承零部件、机械设计综述等。本课程新的课程结构,首先从机械的整体出发,从宏观上使学生了解机械整体的基本知识和要求,把握每个模块和整体的关系,从简易的联接入手,到各种机械传动、支承结构;以机械传动为课程重点,把握各种机械传动的特点,为培养学生机械安装和调试能力奠定良好基础。
(二)教学单元内容设计
高职教育教学内容及课程体系强调理论知识的应用,要求按照一线生产实际需要授课,其课程体系突出能力与素质的培养,教学内容应摆脱学科系统性、完整性的束缚。按照这一思路,需对教学内容进行调整:(1)机械设计都是以机构运动简图为研究模型的,建立机械运动简图是机械设计的基础,因此,应把机构的结构分析,机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号,机构运动简图的建立作为重点讲授内容。(2)对机构设计部分的内容,过去是以讲授图解法为主,随着计算机辅助机械设计的广泛应用,其教学内容应该逐渐转换为以讲授解析法为主。(3)对于机械传动和零件设计部分,应减少计算公式的推导过程,增加零部结构设计的内容和一些设计参数的选取原则,并加强对机械运行的介绍,比如多种传动方式的组合、原理、特点以及工程实际中的应用、维护等,多向学生介绍机械方面的新发展、新思路,以开阔学生的眼界。
在过去的教学中,通常只重视设计计算,认为学生只要会计算就达到要求了,而轻视结构设计,以及结构设计与工程实际技术问题紧密结合的部分,导致教学与实际脱节。如滚动轴承这一章,轴承装置设计在教学中往往不作为重点,但却是生产一线技术人员接触最为广泛的内容。因此,可以把这章内容进行重新整合,把轴承装置设计作为重点,要求学生重点掌握轴承的安装、配合、紧固、调节、、密封等实践性很强的技术问题。在学习了这些基本知识的基础上,再举一些工程实例,如CA6140车床主轴支撑的例子,通过这个实例,使学生重点掌握轴承的组合结构、轴承的调整以及轴承的精度对机床主轴传动的影响。通过整合,使学生既学会了轴承的基本知识,又掌握了轴承的应用技术,同时使学生明确了轴承在工程实际中的重要地位。
1对课程单元、整体设计及一体化教学的思考
(三)单元设计要坚持“必须够用”原则
进行单元教学设计时,需坚持“必须够用”原则,删除不必要的理论推导和证明。高等职业教育培养目标强调的是人才的应用性,毕业生所从业的岗位决定了他们没有必要对计算公式、定理、方法等的来龙去脉像研究型人才那样了解得清清楚楚,而应注重于如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际问题。
如机械设计基础中凸轮机构从动件运动规律中的速度、加速度方程的推导过程;带传动即将打滑时紧边拉力与松边拉力之间的关系式的推导过程等都应删除或略讲。与先前所学课程重复的内容、偏深偏难而又不实用的内容、因科学技术发展进步而落后的内容也应删除。
(四)单元设计需不断完善
进行单元教学设计时,不断完善必要的基本知识和理论,增加基本设计方法和实践性内容。机械设计所需的基本知识和基本理论、紧密结合工程实际且多样化的设计方法,是培养学生机械设计能力的根本保证。而以往的教材对此注意不够,具体表现为:(1)基本设计计算原理和设计方法介绍得较少,致使学生解决实际问题的思路少、方法少。例如:平面四杆机构的设计,一般教材只介绍按给定连杆的2个(或3个)位置设计,以及按行程速比系数设计等两三种方法;轴上零件的定位固定,一般也只介绍轴肩、轴环、套筒等几种方法。(2)对设计方法和步骤缺少分析、总结和归纳,不利于学生整体设计思想方法的形成。(3)实用性、实践性内容少,不利于学生应用所学理论知识和方法解决工程实际问题能力的培养。
(五)单元设计的评价
一堂职业教育的好课既要看教师是否认真进行了突出职业能力培养的单元教学设计,又要看是否圆满地按照设计进行了实施,取得预定的教学效果。综合起来,主要应从以下几个方面进行评价。
1.单元目标的评价。单元目标包括职业能力目标和知识目标。单元目标一经设定,应当严格遵照执行,不能随意更改。但可以将其进一步分解细化,确定重点、难点及解决办法,使之更加明确、具体,更具可检验性。另外,还可结合课程教学内容的实际,适当添加德育或人文目标,但不能盲目拔高或扩张。
职业能力目标同知识目标一样,不能随意更改。必须对训练项目实施步骤、方式、训练素材、所需场地器材及工具、安全事项、考核方法等做出规划与安排。
2.单元教学过程的评价。单元教学过程的设计与实施是实现培养目标的途径,是提高课堂教学效果和效率的重要环节,也是单元教学设计和现场实施中最重要、最难、最能体现教师教学能力的环节,因此,这是单元教学评价的重要方面。应重点考核职业能力训练过程、步骤、方法、手段的设计与实施是否符合学生职业能力提高和知识认知的规律,是否能够激发学生的学习兴趣和内在动力,重点是否突出,难点是否得到有效化解,实训条件是否准备充分,教师操作是否熟练,指导学生是否得法,各步骤时间分配是否合理等等。
三、推进“教、学、做”一体化模式,提高教学效率和质量针对机械设计基础课程的特点,真正实现“教、学、做”一体化教学模式,提高教学效率和质量,需做好以下几方面的工作:
(一)理论联系实际,激发学习动力
机械设计基础是与工程实际联系紧密的课程,教学过程中应特别注重理论联系实际。如讲解平面机构时,可列举实际机器(内燃机、汽车等)和日常生活中(缝纫机的踏板机构、农用水井压水机构等)的应用实例,并介绍与专业有关的金属切削机床――牛头刨床的应用实例,增强基础课与专业课之间的联系,使理论知识和实际应用有机地结合起来,激发学生学习的动力。
(二)讲练结合,精讲多练
对机械设计基础基本概念的讲解要强调联系实际,讲练结合,即在各章节安排相应的练习,还安排一些阶段性的综合练习,提高练习的综合程度,注重方法的运用和掌握,注意对各种理论、方法的综合应用进行总结。使学生学牢学活知识,并具有应用知识解决问题的能力。
分析讨论是开发学生智能,锻炼学生胆量,培养学生科学思维能力的有效教学方法。讨论的内容可以是概念题讨论、综合题讨论、自选题讨论。例如,经常布置一些较重要的概念性思考题,让学生课外思考,下一次上课进行提问。适当讨论,这样可以促进学生课外自学,加深对基本概念的理解。
(三)建立必备的实验、实训条件
机械设计实验、实训是学生职业技能培养的重要环节,因为实验项目是以机械工程技术为背景的,如通过渐开线直齿圆柱齿轮参数测定和减速器的结构分析、装配实验等,使学生学习和掌握具体的测试技术、测量方法,熟悉测量工具与设备。教师在指导过程中还可进行一些创新,设计并提出一些新的实验内容,如可选用一些磨损过的齿轮和使用过的减速器,通过分析,提出一些具体的修理、调整、改进的意见和解决问题的方案。这样,既巩固和加深了理论知识,又使理论知识与实践能力培养有机结合起来,同时使学生觉得学有所用。
(四)搞好课程设计,培养学生综合技能
机械设计基础的课程设计是把学生学过的各学科知识较全面地综合应用到实际工程中去,力求从课程内容上、从分析问题和解决问题的方法上,从设计思想上培养学生的工程设计能力。首先,在选题上要考虑培养目标,有针对性,有侧重面:可选二级减速传动装置作为设计题目,其中,一级为v带传动,另一级为单级斜齿圆柱齿轮传动。这样的选题,既包括本课程的主要内容,又使学生得到较为全面的训练。在设计之前,应先组织学生对该传动装置进行拆卸、安装,使学生熟悉装置的基本构造,整体组成结构及各部分结构、功能、装置和调整;各个零件之间的连接关系与特点,然后找出标准件与非标准件,明确传动装置布置形式与空间位置的关系,建起一个立体的概念,避免出现闭门造车和照抄照搬式的设计,与生产实际相脱节。在设计过程中,许多参数不可能完全由计算决定,需要借助画图、初选或初估等手段,并且通过画图、计算、修改交叉进行,同时要求学生认真阅读参考资料,学会查阅相关手册等。
近年来,我国对高职院校培养的蓝领数控技术性人才的需求渐多。而数控机械的核心技术和设备大多靠进口,数控专业的学生要想正确地操作数控机械应读懂数控机床、数控系统操作与编程等中的英文说明,需要结合本专业,学习专业英语(ESP)课程。而ESP课程的开设也在2000年颁布的《高职高专教育英语课程教学基本要求(试行)》中被明确提出。因此,数控技术ESP被列入到高职数控技术专业的课程中。以下是笔者结合教学实践进行的一些探索与思考。
一、分析高职数控技术专业学生及其ESP课程特点,突出教学重点
学生选择高职类院校的一个主要原因是为了面向市场学习紧缺性、实用性技能,毕业后依靠所学技能就业。他们学习ESP的目的不是为了去研究和整体翻译专业文献即学术研究,而是为了把所学的ESP专业知识应用到未来可能会操作的数控机械的说明或者编程上,即实用操作。换句话说,就是说为了把这些对应的专业英语知识应用到以后的工作实践中去。
与EGP(普通英语)相比,ESP是它的延伸,是表示“为了满足特定的学习者而进行的英语教学方式”(Hutchinson and Waters,1987:19),它是英语教学与某一方面的专业知识或某一个学科的结合。(刘润清1996)具体表现在高职数控技术ESP上,是指为了满足从事数控机械操作、编程的学习者的特定专业需要而进行的英语教学。其内容涵盖数控技术领域的技术术语、专业词汇及缩略词等,如:broaching(钻孔),dovetail(楔形榫头),ADC(模拟数字转换器)等;长句、被动语态使用频繁,在说明书、手册中祈使句使用广泛,如:The part program is arranged in the form of blocks of information,where each block contains the numerical data required to produce one segment of the work-piece.(零件程序以信息块的形式编排,每一个信息块含有生产一部分工件所需要的数字化数据。)Don’t switch control off,otherwise data may be lost.(不要关闭控制器,否则数据可能丢失。)
据此不难看出,高职数控技术ESP课程教学的难点、重点是学生对专业词汇、术语的识记,对长句的分析、理解,以及围绕这些词汇进行阅读、翻译、写作及口语练习。
二、高职数控技术ESP教师的现状及以望达到的要求
Dudley Evans和St.John(1998)总结了ESP教师在授课时的作用是教学者、课程设计者和材料提供者、合作者、研究者及评估者。这种归纳要求专业课教师担任ESP教学、教材编写、研究和评估工作。但是,由于高职院校各种条件的限制,数控技术ESP教师的资质具有以下特点:
1.部分高职类院校的数控技术ESP教学由英语教师承担。
这就要求专业教师和英语教师的合作。英语教师缺乏对数控技术机械设备和专业知识的认识。开设此专业的高职院校建设有相应的数控技术实训实验中心,专业课教师可以向英语教师解释并演示相关设备的名称及工作原理,使其在进行ESP教学时有的放矢。而英语教师可以帮助专业课教师了解准确的英语表达。例如:由专业教师介绍了数控技术实习实训室中的各种机床后,ESP英语教师可以向其作简短的英文解释:There are five basic types of machine tools to perform machining:lathe or turning machine,drilling or boring machine,milling machine,shaper or planner,and grinder.(这些是完成加工使用的五种基本类型的机床:车床或旋机床、钻床或钻孔机床、铣床、牛头刨床或龙门刨床及磨床。)这种教学虽然可以(实现,但是加大了专业课教师和英语教师的工作量和工作难度。
2.教材的编写工作不由专业课教师担任。
很多高职院校因数控技术专业方面的专业教师英语写作水平较低而英语教师的专业知识又有限,两者合作也没有十足的把握编写权威教材,因此,该课程选用现有的数控技术英语教材结合适量数控技术英语原文资料。而ESP教师的任务是从中选择内容难度适合高职学生,内容囊括数控系统的特性、数控设备的操作、编程、故障诊断、维护及最新技术等方面的专业基础知识并专门附录常用专业词汇、术语及缩写等的教材并在教学过程中根据情况增减内容。
3.该ESP课程的教学效果评估工作由专业教师与英语教师共同完成。
前者可以确认学生专业基础知识的牢固性,后者可以确认学生在专业英语学习阶段是否能够把普通英语与专业知识更好地融会贯通。
笔者认为随着国家大力提倡发展职业教育,从长远来看,数控技术的ESP教学工作应慢慢过渡为聘用在外企或者合资企业工作的、有丰富技能和实践能力的技术专家、工程师来讲授、定期聘请外国数控技术方面的专家前来进行前沿讲座,并在此进程中加强“双师型双语”教学人才的培养。
三、高职数控技术ESP适用的教学方法及实施过程
Wilkins(1976)认为外语教学法可归纳为两大类:综合法(Synthetic approaches):强调学习者的语言能力;分析法(Analytic approaches):强调学习者的交际能力,而较实用的方法是两者的结合。对于高职数控技术ESP的教学方法,笔者认为应做到分阶段进行。在课程开始的第一阶段应该以教师为中心,讲解必要的专业词汇、翻析繁长句子;在基本掌握第一阶段后,学生将变为课堂的中心,他们的任务是使用第一阶段所掌握的知识,提高他们的交际能力。
(一)第一阶段的教授
1.专业词汇的记忆。
如何指导学生记牢这些词汇呢?德国心理学家Hermann Ebbinghaus的一个著名实验结果“艾宾浩斯遗忘曲线”表明:遗忘的数量先多后少,速度先快后慢。遗忘开始于学习结束,在开始之初十分迅速。因此,要记牢这些词应当采取及时循环记忆的方式才能达到较好的效果。那么如何采取及时循环记忆法来记这些词汇呢?本人根据教学实践总结如下:
1)准备专业词汇的专用识记本。
该本用来记录在课本中遇到的相关专业词汇,要给每个词标出编号,注明音标,在同一行上左边写英语词汇及音标,空开一段距离写其对应的英文解释,另起一行在单词下面写出其中文含意,这样可以避免死记硬背并且可以进行英汉思维的转换。如:①transducer[tr?ns’dju:s?藜]A device for converting energy from one form to another.转换器;②coolant[’ku:l?藜nt]Liquid used to carry heat away from the engine.冷冻剂。
2)根据数控技术ESP专业词汇的特点,采取及时循环法记忆词汇。
该专业词汇多由合成词,如:closed-loop(闭环)、motherboard(母版);派生词如electrochemical(电器化学的)、barograph(气压计);借用词,如:tolerance(公差)、pulse(脉冲);缩略词,如:CNC(计算机数字控制)、EDM(放电加工)组成。根据这些词的构词特点加以记忆更快捷。那么怎样才能对这些词不忘却呢?人脑对某个信息要反复刺激才能记住。循环记忆法,就是基于这点。学生在识记这些词时,根据其特点按照顺序一个一个记。先不看中文意思,尽量想,有一定概念后,再看其英文意思,最后核对汉语意思,然后转入下一个词,这样每天循环多看几遍,即使开始时很容易忘却,随着时间的推移,慢慢就记熟了。因为大多数高职院校专业英语的课程时间的安排为一个学期,这种强化循环识记法能起到使学生对专业词汇的记忆保持长久的作用。
2.文章的阅读。
ESP教师根据教学的具体需要,教授学生采用不同的阅读方法:①略读法――为了解文章主旨大意,此过程的关键是通过快速阅读划分文章段落、归纳主要内容;②查读法――为了查找与某一问题相关的信息,此过程的关键是扫视全文,根据所查信息的特点,确定范围;③精读法――为了对文章有深层次的理解,获取具体信息,此过程的关键是通过慢读结合语法知识对繁长句进行分析。ESP教师为了达到不同的教学目标,可以在课堂上交叉使用以上方法。以学生掌握的词汇与语法知识为坚强依托,结合ESP教师平时在课内外对学生各种阅读方式的有意识地训练和监控,逐步提高学生的各种阅读能力。
3.长句、难句的翻译。
数控技术专业ESP教材中有一定量的长句、难句,使学生望文生畏。其实其翻译的方式和EGP长句的翻译方式相同,只不过翻译出的句子不像EGP那样通俗易理解。这时要鼓励学生耐心分析句子结构,再结合他们学过的专业知识、识记的专业词汇和掌握的EGP翻译技巧来克服这个心理障碍。作为ESP教师要帮助学生分析繁长句的句子结构并强调不能完全逐字翻译,而要通过直译、意译相结合,使译出的句子简洁、忠实原文且符合汉语逻辑。在翻译过程中教师要对学生进行鼓励,加强他们的信心,并对学生在翻译过程中出现的问题及问题产生的原因及时梳理指正。随着学生对繁长句翻译数量的增多,应提高他们对这些句子的翻译水平。如:The CNC systems,which were introduced in the early seventies,employ a minicomputer to control the machine tool and eliminate,as far as possible,additional hardware circuits in the control cabinet.翻译时,此句中有which引导的定语从句和as far as possible做插入语的干扰,弄清这两部分的成份后,就可以比较容易地翻译此句:70年代早期所引入的计算机数字控制系统采用小型计算机来控制机床,并在控制柜中尽可能地取消了附加的硬件电路。
(二)第二阶段的开展
随着教学的推进,ESP教师在教学过程中不断与学生沟通,了解学生对该课程的学习反馈和进一步的学习需求,参考一些该专业的实用操作性原文资料结合专业教师的提议设计具体的模拟英语会话场景让学生把所学的知识加以应用。在此过程中,计算机多媒体设施的使用会帮助学生更直观地掌握相应知识。这要求ESP教师设计制作图文并茂的课件,这样在实施情景教学中,可以达到模拟真实情景操练的实用目标,也可以激发学生的学习兴趣,使学生成为课堂的真正主体。例如,根据图象(略)结合表格所示进行一个普通的数控车床操作失败诊断描述(具体过程略):
对于这门以实用为目的的ESP课程,在教学过程中,除了借助多媒体设施,还可以充分利用该专业的实习实训室,把课堂设在那里,使学生做到真正可以现场对各种数控设备进行操作演练并配以英文说明。
四、结语
作为一名高职数控技术专业ESP教师通过对其课程及学生特点分析,结合现有教学条件与能力,加上有效可行的教学方法的实施,辅以专业教师与英语教师及数控技术专家的协作与沟通的建立,配合课程教授前后学生对该课程的预期与实际达到的效果的对比,不断进行教学反思和改进,该专业的ESP教学将取得更好效果。
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