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【摘 要】针对机械专业电类课程设置较晚且尚不全面,本文根据本校的具体情况,提出了课程改革的目标和内容,以及在教学过程中自己的教学改革尝试和效果。
【关键词】机械 课程 教学改革
【中图分类号】G712【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2009)01-0072-02
高等学校的课程结构与体系合理与否,在很大程度上决定了我国高等教育质量和人才质量的高低。随着计算机技术、信息技术、自动控制技术在机械行业中广泛应用,现代机械产品从结构、性能到应用水平都已发生革命性变化,结构上已出现机械、电子、计算机并存的局面,性能更加优越、可靠,功能更趋完善、实用,而机械制造过程更是向优质、高效、柔性化、灵捷化、智能化及低耗的先进制造系统发展。
一、必要性
作为为机械工业输送新型机电产品与系统设计、制造人才的高校,其相应专业的教学目标的调整、教学内容的更新、教学方法的改进、教学手段的现代化十分迫切而必要。教育部颁发的新专业目录已将原有的“机械设计与制造”、“汽车制造”、“机械电子工程”等合并为一个宽口径的专业,即“机械设计制造及自动化”。由于专业名称加上了自动化,因此,本学科除机械外,必须增加信息技术、自动控制技术和计算机技术等“电”方面的知识。“机”与“电”是共同支撑机械设计制造及自动化专业的两大支柱,“机”包括机械设计、机械制造,“电”则是信息、控制、计算机的集合。机电一体化是机械业繁荣与发展的强大动力,机械学科专业调整体现在课程设置上就是优化机类课程,拓宽电类知识,强调机电结合。
相对于机类课程来说,电类课程设置较晚且尚不全面。主要表现为:知识点不清晰、设置不合理、重复内容多、教学课时不科学,在课程设置上存在以下问题:一方面是很多实用性较强的课程未开设;另一方面是很多课程之间重复太多,既浪费时间,又浪费精力。学生很难将学得的有限电类知识灵活运用到机械设计与制造中,以解决机械行业越来越多的先进制造设备或系统的技术问题,更难胜任机电产品或系统的设计和新型机电产品、新技术的研究与开发。故原有电类课程无论是教学内容还是课程设置均需做全面改革,并始终密切结合机械技术,使之服务于机械、应用于机械、融合于机械。为此,应重视电类课程建设。
二、更新教学内容、改革课程体系
机械类专业电气方面的主干课程有电工电子技术、电机与电力拖动、控制工程基础、微机原理与接口技术、PLC原理与应用等,其理论性、技术性、实践性、工程性很强。涉及的教学环节包括理论教学、实验實习(技能训练)教学和课程(毕业)设计等诸多方面,如何使它们有机地结合起来,对于正确处理学生的知识、能力与创新素质三者之间的关系尤为重要。我们通过不断转变教学观念和教学思想,通过对电类课程的优化和整合,逐步探索出一套行之有效的教学内容和课程体系,使学生的实践技能与创新能力有了较大提高,受到了用人单位的好评。限于篇幅,本文只对三门课程作论述。
《控制工程基础》是一门重要的专业基础课。该课程内容难、知识点多而学时少,仅靠课堂教学和实验室中做较少的实验,不仅对所学内容不易消化吸收和巩固,尤其要掌握好一些难点、重点内容就更不容易了。在传统的教学模式中,教师和教科书是信息传递的主要媒介,还有黑板、粉笔、挂图、模型、仪器等,这已不再适应信息社会对《控制工程基础》教学的要求。
目前,该课程我校尚不具备进行较多实验的条件,如果仅以PowerPoint演示文稿照搬教材进行教学,还不能起到应有的教学效果。因此,采用MATLAB以及Simulink工具对所学内容进行可视化仿真演示能够增强学生对该课程的理解。针对实验仪器套数和个数的不足,我们采用LabView虚拟仪表为工具,建设虚拟实验室,利用计算机进行辅助控制系统教学实验。这样既节省了实验设备和资金,又创造出一个适于个体教学、利于因材施教、启发思维、灵活机动的学习环境,且能够充分调动学生的积极性。
《电机拖动》是理论与实践联系较强的电类专业课程,在机电行业中具有极高的实用价值。然而,在该门课程的教学中存在很多弊端:其一,目前使用的教材过多介绍繁琐的理论推导、复杂的理论计算,与实际应用联系不多;其二,在现行的教学模式中,仍偏重理论,实践环节少,或不成体系;其三,理论与实践相互脱节,即理性与感性认识不相融,没有形成有机的整体。
针对上述特点,我们采取如下改革:整合教材内容,精简理论,重点讲解与精讲相结合。电机是电动机和发电机的统称,是一种能量变换的电磁装置。作为拖动装置,电动机在工农业中应用极为广泛,与生活实际联系紧密。了解掌握电动机的应用及其维修,必须掌握电动机的结构、工作和运行特性。因此,在教学过程中,对目前教材中过多、复杂、与实际应用联系不多的理论推导及计算,要根据培养目标进行删减。例如,删除电力拖动系统的动力学分析与计算;要大量增加与实际联系紧密的电机起动、制动、调速的电气控制线路的相关知识。重点讲解电机的结构和工作原理、工作特性;精讲电机的起动、调速、制动工作控制原理,并且要细讲、精讲、展开讲,开拓学生视野,增加学生的理论分析能力,使学生能够在校内掌握常用机床的电气控制线路知识。力求叙理简明、概念清晰、层次分明、突出重点。
《机电一体化系统设计》是机械设计及其自动化专业、机电一体化专业的一门综合性、应用性很强的课程,它涉及的知识面广泛,对于培养机电专业人才起着重要的作用。精选符合现代教育理念、体现现代设计方法和先进制造技术的教学内容,针对本课程的特点,确定了课程教学内容以“必须、够用”为原则。为此,我们精心选择教学内容,及时将最新科技成果补充到教材中,整合知识结构,淘汰已陈旧的知识,确定教材的基本内容和可以纳入教材的最新知识,将现代设计方法和先进制造技术及时地、恰当地引进课程中;同时,加强基础理论的教学,使学生既能学习到机电一体化系统设计的基础理论,又能面向实践,面向工程实际,解决实际问题,为学生今后的进一步学习和实践奠定坚实的基础。
课程体系改革应朝着综合性、多样性、机动性和灵活性方向发展,精简压缩必修课程,大量开设选修课程,加大文、理、工、管学科间的相互渗透,促进学生全面发展,以弹性的教学内容增强学生的职业适应性。
三、改革实践性教学体系、培养学生创新能力
鼓励实验技术人员和教师积极进行实验实习教学研究,不断改进实验实习项目和内容,不断改革实验教学方法和手段,提高实践性教学效果。逐步用一些设计性、综合性的实验实习项目取代现今实践教学体系中的简单验证性实验,以提高学生的动手能力,初步培养了学生的创新能力。同时,我们将对电学类课程的实验全部单列,实行实验教学课程化,实现了实习教学系统化和专业实践技能训练课程化、规范化的教学模式,克服了理论教学与实践教学冲突的弊端。在原有的实验教学内容中,精简了验证性实验,增添了能提高学生理论联系实际的设计性实验。在实验课堂上,实验教师给出实验题目和具体的技术指标(个别题目可以给出原理图),学生自己确定实验方案、自己选择元件,并在面包板上搭接电路,测量出实验数据后自己总结实验结论。实验教师要给学生提供必要的技术资料,要检查学生的实验数据和结果,指导学生少走弯路。
四、结 论
通过电类课程的教学改革与实践,初步探索出了具有鲜明特色的教学模式,取得了专业课程教学与现场实际操作相结合的经验,达到了较满意的教学效果。
参考文献
1 彭晓燕、王虎符、李德化.机械设计制造及自动化专业电类课程新体系的研究.机械工业高校研究,2000.(4):50~60
2 王 伟、申爱明.《控制工程基础》课程教学改革研究与探索.安徽师范大学学报,2007.(3):140~141
3 丁继斌.《机电一体化系统设计》课程教学改革的实践.机械职业教育,2005.(12):32~33
【关键词】机械 课程 教学改革
【中图分类号】G712【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2009)01-0072-02
高等学校的课程结构与体系合理与否,在很大程度上决定了我国高等教育质量和人才质量的高低。随着计算机技术、信息技术、自动控制技术在机械行业中广泛应用,现代机械产品从结构、性能到应用水平都已发生革命性变化,结构上已出现机械、电子、计算机并存的局面,性能更加优越、可靠,功能更趋完善、实用,而机械制造过程更是向优质、高效、柔性化、灵捷化、智能化及低耗的先进制造系统发展。
一、必要性
作为为机械工业输送新型机电产品与系统设计、制造人才的高校,其相应专业的教学目标的调整、教学内容的更新、教学方法的改进、教学手段的现代化十分迫切而必要。教育部颁发的新专业目录已将原有的“机械设计与制造”、“汽车制造”、“机械电子工程”等合并为一个宽口径的专业,即“机械设计制造及自动化”。由于专业名称加上了自动化,因此,本学科除机械外,必须增加信息技术、自动控制技术和计算机技术等“电”方面的知识。“机”与“电”是共同支撑机械设计制造及自动化专业的两大支柱,“机”包括机械设计、机械制造,“电”则是信息、控制、计算机的集合。机电一体化是机械业繁荣与发展的强大动力,机械学科专业调整体现在课程设置上就是优化机类课程,拓宽电类知识,强调机电结合。
相对于机类课程来说,电类课程设置较晚且尚不全面。主要表现为:知识点不清晰、设置不合理、重复内容多、教学课时不科学,在课程设置上存在以下问题:一方面是很多实用性较强的课程未开设;另一方面是很多课程之间重复太多,既浪费时间,又浪费精力。学生很难将学得的有限电类知识灵活运用到机械设计与制造中,以解决机械行业越来越多的先进制造设备或系统的技术问题,更难胜任机电产品或系统的设计和新型机电产品、新技术的研究与开发。故原有电类课程无论是教学内容还是课程设置均需做全面改革,并始终密切结合机械技术,使之服务于机械、应用于机械、融合于机械。为此,应重视电类课程建设。
二、更新教学内容、改革课程体系
机械类专业电气方面的主干课程有电工电子技术、电机与电力拖动、控制工程基础、微机原理与接口技术、PLC原理与应用等,其理论性、技术性、实践性、工程性很强。涉及的教学环节包括理论教学、实验實习(技能训练)教学和课程(毕业)设计等诸多方面,如何使它们有机地结合起来,对于正确处理学生的知识、能力与创新素质三者之间的关系尤为重要。我们通过不断转变教学观念和教学思想,通过对电类课程的优化和整合,逐步探索出一套行之有效的教学内容和课程体系,使学生的实践技能与创新能力有了较大提高,受到了用人单位的好评。限于篇幅,本文只对三门课程作论述。
《控制工程基础》是一门重要的专业基础课。该课程内容难、知识点多而学时少,仅靠课堂教学和实验室中做较少的实验,不仅对所学内容不易消化吸收和巩固,尤其要掌握好一些难点、重点内容就更不容易了。在传统的教学模式中,教师和教科书是信息传递的主要媒介,还有黑板、粉笔、挂图、模型、仪器等,这已不再适应信息社会对《控制工程基础》教学的要求。
目前,该课程我校尚不具备进行较多实验的条件,如果仅以PowerPoint演示文稿照搬教材进行教学,还不能起到应有的教学效果。因此,采用MATLAB以及Simulink工具对所学内容进行可视化仿真演示能够增强学生对该课程的理解。针对实验仪器套数和个数的不足,我们采用LabView虚拟仪表为工具,建设虚拟实验室,利用计算机进行辅助控制系统教学实验。这样既节省了实验设备和资金,又创造出一个适于个体教学、利于因材施教、启发思维、灵活机动的学习环境,且能够充分调动学生的积极性。
《电机拖动》是理论与实践联系较强的电类专业课程,在机电行业中具有极高的实用价值。然而,在该门课程的教学中存在很多弊端:其一,目前使用的教材过多介绍繁琐的理论推导、复杂的理论计算,与实际应用联系不多;其二,在现行的教学模式中,仍偏重理论,实践环节少,或不成体系;其三,理论与实践相互脱节,即理性与感性认识不相融,没有形成有机的整体。
针对上述特点,我们采取如下改革:整合教材内容,精简理论,重点讲解与精讲相结合。电机是电动机和发电机的统称,是一种能量变换的电磁装置。作为拖动装置,电动机在工农业中应用极为广泛,与生活实际联系紧密。了解掌握电动机的应用及其维修,必须掌握电动机的结构、工作和运行特性。因此,在教学过程中,对目前教材中过多、复杂、与实际应用联系不多的理论推导及计算,要根据培养目标进行删减。例如,删除电力拖动系统的动力学分析与计算;要大量增加与实际联系紧密的电机起动、制动、调速的电气控制线路的相关知识。重点讲解电机的结构和工作原理、工作特性;精讲电机的起动、调速、制动工作控制原理,并且要细讲、精讲、展开讲,开拓学生视野,增加学生的理论分析能力,使学生能够在校内掌握常用机床的电气控制线路知识。力求叙理简明、概念清晰、层次分明、突出重点。
《机电一体化系统设计》是机械设计及其自动化专业、机电一体化专业的一门综合性、应用性很强的课程,它涉及的知识面广泛,对于培养机电专业人才起着重要的作用。精选符合现代教育理念、体现现代设计方法和先进制造技术的教学内容,针对本课程的特点,确定了课程教学内容以“必须、够用”为原则。为此,我们精心选择教学内容,及时将最新科技成果补充到教材中,整合知识结构,淘汰已陈旧的知识,确定教材的基本内容和可以纳入教材的最新知识,将现代设计方法和先进制造技术及时地、恰当地引进课程中;同时,加强基础理论的教学,使学生既能学习到机电一体化系统设计的基础理论,又能面向实践,面向工程实际,解决实际问题,为学生今后的进一步学习和实践奠定坚实的基础。
课程体系改革应朝着综合性、多样性、机动性和灵活性方向发展,精简压缩必修课程,大量开设选修课程,加大文、理、工、管学科间的相互渗透,促进学生全面发展,以弹性的教学内容增强学生的职业适应性。
三、改革实践性教学体系、培养学生创新能力
鼓励实验技术人员和教师积极进行实验实习教学研究,不断改进实验实习项目和内容,不断改革实验教学方法和手段,提高实践性教学效果。逐步用一些设计性、综合性的实验实习项目取代现今实践教学体系中的简单验证性实验,以提高学生的动手能力,初步培养了学生的创新能力。同时,我们将对电学类课程的实验全部单列,实行实验教学课程化,实现了实习教学系统化和专业实践技能训练课程化、规范化的教学模式,克服了理论教学与实践教学冲突的弊端。在原有的实验教学内容中,精简了验证性实验,增添了能提高学生理论联系实际的设计性实验。在实验课堂上,实验教师给出实验题目和具体的技术指标(个别题目可以给出原理图),学生自己确定实验方案、自己选择元件,并在面包板上搭接电路,测量出实验数据后自己总结实验结论。实验教师要给学生提供必要的技术资料,要检查学生的实验数据和结果,指导学生少走弯路。
四、结 论
通过电类课程的教学改革与实践,初步探索出了具有鲜明特色的教学模式,取得了专业课程教学与现场实际操作相结合的经验,达到了较满意的教学效果。
参考文献
1 彭晓燕、王虎符、李德化.机械设计制造及自动化专业电类课程新体系的研究.机械工业高校研究,2000.(4):50~60
2 王 伟、申爱明.《控制工程基础》课程教学改革研究与探索.安徽师范大学学报,2007.(3):140~141
3 丁继斌.《机电一体化系统设计》课程教学改革的实践.机械职业教育,2005.(12):32~33