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中圖分類號:G6420 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)11-0148-03
一、引言
精品課程建設工作是高等學校教學質量與教學改革工程的重要組成部分,也是高等院校教學工作重要的基本建設內容。教育部關于“本科教學工程(原稱“質量工程”)”的建設文件指出:“精品課程”是具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程。教育部的這一文件精神,為各級精品課程的建設與實踐工作指明了方向和課程建設的標準與目標。
西安外事學院的“機械設計基礎”課程經過多年建設,于2011年4月被評為校級精品課程,2011年11月被評為陜西省精品課程,2014年7月經省教育廳批準又被升級改造為省級精品資源共享課程??偨Y幾年來的建設工作,我們的工作重點及特色主要在以下幾個方面。
二、創建課程新體系,改革課程內容
“機械設計基礎”課程是一門綜合性、實踐性很強的技術基礎課程,在高等院校機械類、近機類專業的教學計劃中具有承前啟后的重要作用,是培養學生創新精神、工業意識和綜合機械設計能力的一門主干課程。
西安外事學院作為我國一所走在前沿的應用型本科院校,主要肩負著為國家培養應用型本科技術人才的重任。因此,“機械設計基礎”課程內容的改革,必須符合學校的人才培養目標。
針對“機械設計基礎”課程的特點,我們確定了本課程的教學改革思路是:更新教育思想和教學觀念,以應用型本科技術人才培養為對象,進行課程整體優化組合,建設“機械設計基礎”課程新的教學體系;以提高學生的綜合設計能力、創新設計能力、工程實踐能力為目標,構建課堂教學、計算機輔助教學、設計訓練、實驗教學與課外科技創新實踐活動一體化的教學體系。
為此,構建的“機械設計基礎”課程是對原專業教學計劃中的機械原理、機械零件兩門課程的基本內容進行整合而重組的一門新課程。圍繞“常用機構”和“通用零部件”兩條主線介紹其有關的工作原理、結構特點、設計方法等。在常用機構內容中,主要安排有平面機構結構分析、平面連桿機構、凸輪機構、輪系和間歇運動機構;在通用零部件內容中,主要介紹常用的機械傳動(帶傳動與鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動)、常用連接(螺紋連接、軸轂連接)、軸系零部件(軸、軸承、聯軸器與離合器)等;此外,還安排有機械系統設計、現代設計方法等章的內容。通過本課程的學習(包括理論教學和實踐教學環節),使學生著重掌握機械設計的基本知識、基本理論、基本方法和基本技能,培養學生具有一定機械設計能力,并為以后專業課程學習打下必要的基礎。
在課程新體系的構建中,始終堅持以應用型本科人才的培養需要為目標,開展對課程內容的改革;對于課程的基本理論以“必需”、“夠用”為度,淡化公式推導,注重理論聯系實際,體現應用性特色;同時對課程內容組織貫徹“少而精”及“實用性”為原則,例如:在“齒輪傳動”一章,打破傳統習慣,分別把傳統的“齒輪機構”、“齒輪傳動”、“蝸桿傳動”三章內容合編為新“齒輪傳動”一章,把“滑動軸承”、“滾動軸承”兩章內容合編為新“軸承”一章,既避免有關內容重復,又達刪繁就簡自成體系。
三、教師隊伍建設
教師隊伍建設不僅是高等院校教學建設的重要內容之一,也是學科、專業和課程建設的基礎和重要工作。目前,我校課程組已初步建成一支知識結構較為全面、年齡結構適合、學緣結構合理的“機械設計基礎”課程教學團隊。針對師資隊伍建設工作,我們提出課程師資隊伍建設要符合學校辦學定位的目標,要適應教學需要和學科發展的目標,并以培養青年教師為重點,制定了具體培養計劃和措施,現取得較好的效果。關于培養青年教師隊伍的措施如下。
1.加強師德師風教育,以先進人物為榜樣,樹立愛崗敬業,忠于人民教育事業的崇高理想。
2.按照學校的師資隊伍建設目標,制定好包括青年教師的師資隊伍建設規劃,并認真實施。
3.給青年教師壓擔子,讓他們承擔起教學和科研任務,在“干”中成長,而且教學和科研互動,協同發展。
4.實現教學崗位責任制,加強教學管理。積極開展教學教改研討活動,提高教學素養和業務能力。
5.發揮老教師的作用,實行年輕教師導師制。為每位青年教師配備了教學指導教師,加強對青年教師的傳、幫、帶。
6、創造條件讓青年教師走出去,到國外和國內其他大學學習訪問,開拓視野。對提高學術及教學水平發揮了重要作用。
7.在實現青年教師全部碩士化的基礎上,逐步實施青年教師博士化。
8.建立聽課和評課制度,發揮老教師和系主任的教學監督作用,促進青年教師課堂授課質量的提高。
這些措施的實施,取得很好的效果,使青年教師茁壯成長,多名青年教師在學校舉辦的青年教師講課競賽中獲得競賽大獎,每位青年教師均已獲得一項以上省級教改研究項目或省級科研項目,并在全國期刊上發表多篇教育教學教改研究論文;本課程的建設成果先后于2011年、2012年獲校教學成果獎一等獎、二等獎,課程教學團隊于2012年獲校級優秀教學團隊;已形成了一支學術和教學水平高,綜合素質好、結構合理的師資隊伍。
四、教學方法與教學手段
改革教學方法、采用先進的教學手段是提高課程教學質量的關鍵措施,在教學中,我們的做法如下。
(一)在教學方法上
1.轉變教學觀念,樹立以學生為中心的思想,正確認識學生為主體、教師為主導的內涵,充分調動學生學習的主動性、積極性。
2.在課堂教學中,堅持理論聯系實際的學風,把基礎理論與生產實際、設計實踐緊密結合,根據應用性技術人才培養的實際需要,對基本理論以“必需”、“夠用”為度,淡化公式推導,不斷將新技術、新成果引入課堂,開闊學生設計視野。
3.在課堂教學中,根據“工學結合”、“教、學、做合一”的原則,“講-練-實踐”相結合,安排設計性大作業,提高學生的動手能力、工程訓練與實踐能力。
4.在教學中,根據課程各章的不同特點,分別采用工程案例教學、項目任務教學、小組討論式教學、現場教學和探究式教學等不同教學方法。同時采用工學結合教學法、課外競賽激勵法、小組研討法等教學方法,調動學生學習的積極性、主動性,并指導和促進學生自主學習能力的發展。
5.搞好課程設計教學,培養學生掌握機械系統方案設計、機械零部件工作能力設計和結構設計的能力。
6.在教學過程中,貫徹因材施教的思想,重視學生的個性發展,鼓勵和引導學生積極參加各類課外科技創新競賽活動,提高學生的動手能力、分析問題解決問題能力、創新實踐能力。
7.改變以往以期末考試成績定課程學習成績的方法,采用平時考核、作業考核、實驗考核和期末考試多項累加的方法確定學生的學習成績,引導學生自覺的學習,全面、系統的學習。
(二)在教學手段上
1.積極采用現代教育技術,充分利用計算機技術和網絡技術等現代信息技術,將多媒體教材引入課堂教學,豐富課程的教學信息量。在本課程教學中,實現了部分網絡教學。
2.結合課程特點,制作了課程教學錄像片、多媒體課件、常用機構和通用零部件的三維動畫插播片、圖片庫和課程測試題庫,開發了課程CAI課件。
3.建成了常用機構和通用零部件陳列室、軸系零件拆裝實驗室、液壓傳動陳列室等,供學生參觀和認知學習,提供了直觀教學環境和開放式的教學環境。
4.開放了機械設計實驗室和械計創新活動室,激勵學生的學習興趣,為培養和提高學生的機械設計動手能力、分析問題和解決問題能力以及參與科技創新活動提供了場所和便利。
在上述教學方法及有關措施下,本課程教學得到校內外專家的一致好評,課程組教師教學評價均獲得學生“優良”的好評。學生的課程學習效果也取得豐富成果,如在教育部主持舉辦的“2014年全國大學生機械設計創新大賽”上,學生參賽的7件作品,全部獲得陜西賽區省級獎,其中省級一等獎1項、省級二等獎1項、省級三等獎4項;學生在參加2013年“全國大學生工程訓練綜合能力競賽”中,獲得陜西賽區省級二等獎2項;學生積極參加Solidworks考試認證中心的認證,多名學生獲得Solidworks考試認證中心頒發的“機械設計Solidworks證書”。
五、教材建設
教材建設是高等教育課程改革的重要組成部分,也是教學內容和課程體系改革的成果體現。早在1988年國家教委頒發的《高等學校教材工作規程(試行)》中就指出:高等學校教材是體現教學內容和教學方法的知識載體,是進行教學的基本工具,也是深化教學改革,提高教學質量的重要保證?;诟咝=滩氖莻魇谥R、培養技能的重要工具,在人才培養過程中扮演著極其重要的角色,所以,我們在精品課程建設規劃中,針對教材建設制訂了規劃,組織了教材編寫力量,先后出版了質量較好的《機械設計基礎》、《機械設計基礎課程設計》(國防工業出版社出版)兩部精品教材。在《機械設計基礎》教材編寫中,我們堅持以應用型本科技術人才培養的實際需要為宗旨,遵循對機械的認識規律及循序漸進的原則,遵循理論聯系實際和注重機械設計能力培養的要求,優化了課程知識體系;以常用機構和通用零部件為對象,以設計為主線,突出了機械系統方案設計、機械零部件的工作能力與結構設計,并吸納了現代設計方法及技術。
由于“機械設計基礎”課程的主、輔教材配套齊全,使用效果好。為培養厚基礎、強能力、高素質、寬口徑應用型本科技術人才發揮了重要作用。
六、實踐教學活動創新
“機械設計基礎”課程實踐教學環節包括實驗教學、課程設計、設計作業訓練和課外科技創新實踐活動等內容。
1.實驗教學。以培養學生動手能力為中心,利用機構和機械零件陳列室、機械設計基礎實驗室、汽車工程實驗實訓基地的開放式教學環境和條件,采用課內外相結合的教學體系和分模塊、分項目的實驗教學內容,全面培養學生理論聯系實際的工作作風、動手操作能力、分析解決問題能力,促進學生的個性發展。
2.課程設計教學?!皺C械設計基礎課程設計”是工科院校機械類、近機類學生在學習了機械制圖、工程力學、工程材料、公差與配合、機械設計基礎、機械制造基礎等課程之后首次進行的一次較全面、較系統、較長時間、較貼近工程實際的綜合性設計訓練,對于培育學生的設計意識,鍛煉學生的設計能力,培養學生的創新精神,激發學生的學習興趣,加深學生對課堂教學內容的理解和掌握都具有十分重要的作用和意義。為了突顯上述功能,我們對課程設計教學進行認真改革與建設,豐富和深化課程設計內容,實現設計題目多樣化。以設計為主線,既有傳動裝置設計的傳統題目,也有從生產實踐中新開發的新題目。對完成的設計圖紙,既可采用手工繪圖方式完成,也可采用計算機輔助繪圖方式完成。在完成的設計項目計算說明書中,必須有設計方案評價、設計工作總結等內容,否則不予通過。通過這些措施的實施,培養的學生設計能力發揮,促進學生分析解決問題能力和創新能力的提高。
3.設計作業訓練。機械設計基礎課程是一門設計性、實踐性、綜合性很強的課程,為了實現基礎理論與設計實踐的有機配合、實現“教、學、做合一”和“講-練-實踐”相結合,我們安排了“軸系零件”測繪、上機進行“計算機輔助設計”等的設計作業訓練。通過設計作業訓練,培養學生的機械結構設計能力、計算機輔助設計能力和繪圖能力,為后續的專業課程學習以及日后從事機械設計工作打下良好的基礎。
4、課外科技創新實踐活動教學。借助本課程的學習,為了培養學生的創新意識、綜合設計能力和團隊協作精神,我們借助汽車工程實驗實訓中心和汽車工程技術創新基地,開展了學生課外科技創新實踐及機械創新設計的實踐教學環節。幾年來,這一課外科技創新實踐教學活動取得了豐碩的成果。
七、本課程的建設成果
1.建設出了一支知識結構和年齡結構合理,學術水平和教學水平高的師資隊伍。教學與科研互動,共同協調發展,成果顯著。幾年來,課程組一位教師受到省級教書育人先進個人表彰;課程組先后完成了省級教改研究項目3項、省級科研項目4項、校教改項目5項,獲校級教學成果獎4項,并獲校級優秀教學團隊一支;幾年來,教學團隊在國內外各類期刊及國際學術會議上發表科研論文40余篇、教改研究論文10余篇,獲國家發明專利和新型專利2項。
2.創建了“機械設計基礎”課程新體系,面向應用型本科技術人才,以培養學生綜合設計能力為主線,以工程應用為目的,以“必須、夠用”為度,以講清概念、強化應用為重點的原則來確定本課程的主要內容和體系結構,對教學內容作了重大的改革,以機械設計為主線,將機械原理、機械零件等課程的主要內容進行精選和融合,優化組合,使其成為一門完整體系的綜合化課程,并編寫出版了配套教材。
3.適應應用型本科技術人才培養需要,構建了“工學結合”、“教、學、做合一”的課程教學模式,注重實踐性教學環節,加強基本設計訓練,培養學生的工程意識和綜合分析與設計能力,構建了課程的直觀教學陳列室和新的實驗教學體系,開放了課程實驗教學環境,促進了學生的個性化發展。
4.重視教材建設,編寫出版了“機械設計基礎”課程教材3部,主、輔教材配套齊全,水平高,使用效果好,并將教學改革思路與成果融入到教材中。
5.以理論教材為藍本,利用現代計算機信息技術和網絡技術,建設出本課程的立體化教材系統及其素材庫,并實現了網絡化教學和精品資源共享。
本課程于2011年評為省級精品課程,2014年經陜西省教育廳批準又被升級改造為省級精品資源共享課程,本教學團隊將以此為新起點,繼續奮發努力建設好這一省級精品課程。
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機械設計基礎作為一門專業基礎課正進行著課程改革,以適應不斷發展的職業教育,其關鍵之處就是將理論知識更多地溶入實踐操作過程,即所謂的理實一體化教學。作為一種不同于傳統教學方法的創新教學模式,它具有理論教學與技能訓練相結合,教學過程突出技能訓練,有效提高教學質量和效率等特點,這種新教學模式的研究和推廣充分體現了現代職業教育更加貼近經濟生產的特色。在課程改革過程中,結合我校機電專業建設的特點,經過幾年探索和實踐,機械設計基礎課程的教學改革取得了較明顯的效果。即以實際工作過程為參照,對課程內容進行了科學的模塊化處理,具體做到了“四個整合”(陳述性知識與實踐性知識整合、理論知識學習與實踐技能訓練整合、專業能力培訓與職業素質培養整合、工作過程與學生認知心理過程整合),并通過一系列科學的教學設計,將所要學習的內容細化成具體的學習情境,參考實踐操作規程,制定出符合理實一體化教學特色的教學模塊,使該課程的建設上了一個臺階。
一、深入研究,對課程教學內容進行科學的處理
多年來筆者一直從事機械設計基礎課教學工作,由于教學理念以及設施設備等原因,以往對于該課程的教學內容大部分采取照本宣科的模式,以至于教師教得辛苦,學生學得痛苦。隨著這幾年學校對于實訓設備的大量投入,以及現代教學理念的推廣應用,該課程的教學模式有了質的變化。近幾年來,在機械設計基礎課教學過程中積極推廣理實一體化教學模式,即理論實踐一體化教學——充分利用現代教育技術,將理論、實驗、實訓等教學內容一體化設置;講授、聽課與實驗、操作等教學形式一體化實施;教室、實驗室與實訓場地等教學硬件一體化設置;知識、技能與素質等職業要求一體化訓練,由此形成融知識傳授、能力培養、素質教育于一體的一體化教學模式。我們將機械設計基礎課程的理論知識教學環節由原來的300多學時削減到100學時左右,大幅度增加實驗和實訓的時間分配。例如,在齒輪傳動的教學過程中,我們用10個左右的學時講一些簡單的定義、尺寸計算、加工原理和安裝維護等方面的知識,理論上做到夠用。但是大幅度增加實訓環節的課時量,這種新型教學模式從根本上有利于貫徹“能力為本位,就業為導向”的職教理念和創新人才培養模式,有力地推動了職業教育的良性發展。
具體到課程設置時,我們從職業教育的特點以及學生的實際能力出發,從社會的需求和學生就業崗位出發,建立以學生技能等級逐層遞進為訓練順序,以技能及相關文化和職業道德為橫向結構的教學體系。將理、實教學學時調整為3:7,減輕了課業負擔,加強了技能培訓,充分利用我校較好的硬件設施,使學生在拆卸中學原理,在裝配中長技能,每一個學生均能在理論知識與實踐技能相結合的學習環境下培養出較為全面的職業素養,幾年下來,學生身上充分體現出理論知識基礎實、興趣濃、吸收快等特點。并結合新知識、新技術、新工藝、新方法,不斷改進和調整教學方法和課程結構,使學生及時了解并掌握與經濟發展相貼近的課程內容。將傳統枯燥的“一支粉筆、一本教案、一張掛圖”的教學模式轉化為一堂利用現代化教學手段演示的生動、形象、具體的實際操作技能課,讓學生全面接觸實踐操作,使教學內容與崗位實踐融合,提高了學生的實際動手能力,形成了一切以培養學生技能為目的,提高學生職業素養為核心的體系。最終達到提升學生的勞動力價值和人力資本增值的核心競爭力目標。
二、編寫制定出實用性較強的理實一體化教學方案
依據模塊化、項目化的要求和項目課程標準及技能鑒定標準,按科學性、合理性、實用性、針對性、適時性、有效性原則編寫出項目課程教學教案。具體在該課程的以下幾個章節:1.螺旋傳動;2.齒輪傳動;3.餃鏈四桿機構;4.軸系零件;5.綜合知識的課程設計。以上每個章節我們都編寫了項目課程教學的課改教案、多媒體課件,添置配備了教學教?;驅嵨锝叹撸ㄒ话銥?~4個學生一組)和部分學生自制教具。同時在編寫教案處理教材時注重實踐知識和創新內容的融入環節。針對社會需求,緊緊圍繞機械設計基礎課程的特點,進行課題訓練,學生實習分組,根據課題和設備條件確定教學程序。例如:鉸鏈四桿機構章節中機構方面內容的創新我們把它作為重點教學內容,并且讓學生按照設計方案結合實際自己動手操作,去完成搖頭式電風扇的機構創新構思設計,教師在此實施的過程中評價學生方案的優劣,從而推選出最佳設計方案。
通過這種理實一體化教學方法的實施和推廣,學生的思維有了更廣闊的施展空間,例如在生產實際中經常遇到螺紋滑扣的問題,我們就讓學生運用所學的螺紋知識,結合理實一體化教學過程中學到的設計理念,設計出了圖示中的“萬能扳手”(如圖所示),有效地解決了實際工作中遇到的問題,并獲江蘇省2009年度職業學校中職組創新大賽的三等獎。
三、教師隊伍建設要求相應提高
在對課程教學計劃重新制定的同時,也對教師的專業素質和適應能力提出了更高的要求,由于這種教學模式涉及到理論和實踐兩個方面,要求教師既要懂得理論講授、又能夠進行實踐教學。為此,學校加大了對專業教師職業技能方面的培訓力度,在教學不太緊張的階段,安排部分專業教師參加各種各樣技能培訓,學校制定相應的政策鼓勵教師利用假期或雙休日到企業去鍛煉,并且是帶著教學中的疑難問題到企業去求解。另外我們還從長期合作的企業里引進優秀的工程技術和管理人員充實教學一線,聘請一支既有實踐經驗又有較高理論水平的工程技術人員作為兼職實習指導教師。通過這些措施,培養出一支合格的能開展理實一體化教學的師資隊伍。
四、通過多種途徑,設計出可行性較強的實訓項目
要想真正實施好理實一體化教學,除了要求我們必須具有既能滿足理論教學、又能滿足實訓教學的一體化教學場所,還要有一套可操作性強的學生訓練項目。有了有可操作性的項目,結合學?,F有的設施設備以及校企合作過程中的部分實習基地,就能夠培養出社會真正需要的專業技術人才。因此我們首先對部分企業進行調研,然后依據企業需要與學校實際情況制定出一套行之有效的教學項目,同時根據項目內容對學校機電專業實驗室和實訓工廠進行了科學的規劃和布置。例如增加設備的投入、學生動手制作一些小的實訓器材、在實訓工廠增設一些現代化教學設施等等。而且投入巨資即將完工的實訓基地也充分考慮到這些,所有的一切都是為了保證能夠有一套切實可行的實訓項目讓學生使用。
五、建立有效的教學質量評價體系
整個教學過程的教學質量評價可分為過程評價和結果評價,且以過程評價為主,評價方式參照企業質量管理體系的部分內容。首先通過分析調研確定評價要素,并在此基礎上設定評價指標。評價指標的實施,盡可能排除感情因素的影響,設定一系列科學規范的評價規則,使教學質量評價指標形成系統,成為體系。例如,根據學生對操作技能掌握的程度不同可獲得不同的成績評價,并以適當的方式予以公布,這樣學生對職業技能的掌握就有較高的主動性和積極性,教學效果就十分明顯。通過建立這樣一個科學實用的質量評價體系,讓理實一體化的教學模式順利推進。
總之,以項目課程理實一體化教學方法為核心的機械設計基礎課程改革,已逐步成為學校機電類專業課改比較理想的模式。能否取得良好的教學效果關鍵在于項目的構建和是否編制出與之相適應的項目教材,這就需要我們有更大的課程改革步伐和決心。推而廣之,職教課程改革如果能夠始終緊扣理實一體化的理念進行,應該能夠大放光彩。
《機械設計基礎》課程是機械類專業一門重要的技術基礎課程。課程設計是培養學生機械綜合設計能力、創新能力和工程意識的重要環節,是啟迪學生的創新思維、開拓學生創新潛能的重要手段,將為以后的專業課程設計和畢業設計奠定基礎,在教學計劃中具有承上啟下的重要作用。我院《機械設計基礎》課程設計選用的題目是傳動裝置中的減速器設計,在以前的課程設計中發現,由于學生空間想象能力不足,往往照葫蘆畫瓢,導致學生對自己設計的減速器結構似懂非懂,影響了設計質量。筆者結合自己對UG(Unigraphics)軟件技術的掌握,對教學中如何提高學生空間思維能力的問題進行了探索。
人們的認識過程建立在實踐活動中,從具體到抽象,從感性認識上升到理性認識,在此過程中,如果缺乏與之有關的感性認識作為基礎,理解起來很難?!稒C械設計基礎》課程是理論性和實踐性都很強的課程,內容比較抽象,減速器結構設計離不開空間想象,離不開對空間形體的分析和表達。根據心理學的觀點,空間想象能力是形象思維與抽象思維兩種思維活動的分析、綜合、加工處理,從而產生新形象的一種綜合性能力,主要來源于對空間形體的感性認識。課程設計能培養學生對空間形體的想象能力、分析能力和表達能力。這三種能力彼此關聯,相互促進。在教學中從學生的身心發展規律和學生實際出發培養學生空間想象能力的途徑有很多,利用UG軟件進行多媒體教學是非常有效的方法之一。
UG系統起源于美國麥道飛機公司。多年來,UG系統匯集了美國航空航天與汽車工業的專業經驗,發展成為世界一流的綜合性的設計、分析和制造一體化的集成系統??梢詫崿F從產品的概念設計、結構設計、虛擬現實到靜力學及動力學強度分析,最后由CAM模塊實現計算機輔助加工制造,貫穿了產品的開發和制造全過程。UG技術提供的草圖功能、曲線曲面建模、基于特征的實體建模、虛擬裝配建模、機構運動仿真、分析等技術手段,給機構設計提供了極大的方便。相關技術手段的結合應用不僅能快速構建出相關的機構的抽象模型,也能把這種模型快速地映射于機構的裝配模型,還能對機構進行快速的運動分析仿真、運動干涉檢查及動力學分析等。
在課程設計之前,為了增強學生的感性認識,最好進行軸系結構測繪和減速器結構裝拆實驗,因為這兩個實驗有利于學生進一步掌握機械結構設計知識、了解結構設計的原則,建立軸系組成的基本概念。在課程設計開始時,學生往往不知從何下手,教師首先應該介紹一下設計總體過程。采用課件比較方便,然而也有很大的局限性,因為制作好的軟件不宜改動,教學內容的個性與教學過程的適宜性受到了限制,在課堂上不利于發揮教師的主觀能動性,不利于最大限度地融入和體現教師的設計思想、教學特色和個人風格。筆者采用UG軟件對零件直接進行三維建模和用UG建造好的虛擬模型進行教學,在課堂的動態教學中能夠隨機應變、按需造型以及修改模型,提高課堂教學質量。采用UG軟件建造的虛擬模型比以前采用實物模型來增強學生感性認識要好,因為實物模型由于體積和重量原因會造成攜帶、拆卸和解剖不便,且操作較為費時。而UG軟件創建的三維模型精度高、質感好、形象逼真、色彩豐富,利用UG的局部放大、平移和翻轉等工具,能夠在屏幕上觀察零件復雜形體的外形與內腔、相貫體中相貫線的變化等各個側面和局部細節特征;可以直觀地顯現整個零件的結構,裝配體中零件之間的連接關系,使教學中的知識難點更加清晰、生動、形象;也可以根據不斷變化的教學內容和不同的教學對象的需求,利用UG軟件方便地進行教學模型的修改與新建,滿足教學中對模型種類及數量的需要,并能顯著降低教學成本。
在介紹設計過程時,如果采用機械制圖方法將零件的三維實體利用投影法原理將其轉化到二維平面圖上,再通過二維視圖想象出三維形狀講解減速器結構設計,則學生理解這些傳統的二維平面圖知識需要有豐富的空間想象力。即使用一些軸測圖,也只能看到實體的部分表面,不能解決教學中向學生講解清楚空間幾何體的形體問題。
并且學生的認識始終停留在二維圖紙上,不能很好地了解結構設計對整機性能的影響以及單個零件與整機之間的關聯關系,不清楚自己設計的結構是否合理。筆者在教學中采用UG軟件教學,使學生看到零件的設計過程,讓學生看到教師在繪圖過程中的細節,并且使用UG對減速器各個零件進行裝配,使學生比較容易理解。如圖(軸上零件周向、徑向定位)所示,在講解對減速器軸上各個零件進行裝配時,介紹裝配基準,演示如何進行傳動件的周向和軸向固定;軸的支承、固定;軸承類型如何選擇,應考慮哪些因素,軸承如何裝配,間隙如何調整等問題;各零件之間的相互位置關系、零件的布置方案、裝拆順序;圖樣上的尺寸和公差標注及零件的結構工藝性應注意的問題等等。這樣,不僅能在較短時間內給學生提供正確的示范,培養學生的幾何構思能力,同時介紹了有關結構工藝知識,培養學生合理的設計思維,有利于學生理解減速器的工作原理、裝配關系、各零件的相對位置關系以及各零件的結構特點。這種視覺效果的刺激能增強學生的分析、認識和記憶能力,開拓學生的知識面,活躍課堂氣氛,提高學生的學習興趣,也能充分發揮計算機與教師的雙重作用。
軸上零件周向、徑向定位圖
三維設計是工業發展的趨勢,我院機械類專業學生獲得UG或PRO/E三維設計技能證書是學生的畢業條件之一,這樣的要求有利于提高學生實際工程設計能力,創新意識和就業的競爭能力。因為在課程設計之前,一些學生已經學習了UG或PRO/E軟件,在課程設計中應鼓勵學生采用三維設計。將三維設計融入課程設計,學生可以利用UG強大的參數化功能和裝配功能,完成各零件的設計和裝配。由于學生缺乏實際經驗,往往要對某些結構不夠合理的地方進行多次修改,采用UG軟件只需修改零件的某個參數的數值即可完成整體修改。而采用二維設計,結構變動較大時則不得不重新設計并花費很多時間進行繪圖。而采用三維設計,整個設計過程符合學生的認知規律,能使學生更加深入地理解設計的內涵,增強學生的設計想象力,啟迪學生的思維,引導學生實現探究性學習。三維設計能夠使學生直觀地看到自己的設計成果,增強學生的成就感。而且學生在完成三維設計后,利用UG的制圖轉換功能,可將使用實體建模功能創建的零件或裝配模型引用到工程圖模塊中,快速轉換為二維的工程圖,再進行尺寸標注、注釋等等,最終完成課程設計所要求的圖紙,從而提高學生的專業制圖識圖能力,加深學生對三維設計與二維工程圖之間關系的理解。
實踐表明,用UG軟件講授減速器的結構設計,可以激發學生的觀察力、想象力及邏輯聯想能力,能夠達到“教人以漁,則終身受用無窮”的效果。不過,雖然現代教學技術開闊了學生的視野,提高了學習的趣味性與教學效率,然而教學卻具有生成性,對課堂上出現的新問題,教師的板書和分析必不可少。因此,在教學實踐中應當將傳統教學和現代教學技術有機結合,不斷地研究新的教學方法,與時俱進,注意使各種教學手段相互穿插、補充,這樣才能提高學生的學習興趣,增強他們學習的主動性,實現教學效果的最優化。
一、引言
機械設計基礎一大任務即為培養學生自主分析及解決工程實際問題的能力。因而在機械設計基礎課程教學過程中,一方面應要求學生掌握基本的理論知識,一方面更應注重對學生動手設計能力及創新思維的培養。機械設計基礎作為機械類、近機類相關專業必修的專業基礎課,該課程的建設是專業建設中至關重要的一環。由此可見,對機械設計基礎課程建設的實踐與探索開展研究,有著十分重要的現實意義。
二、機械設計基礎課程建設中存在的主要問題
1.設計題目大同小異課程設計對象大多以減速器為主,各屆學生均被要求開展減速器設計,除去參數存在一定差異外,其他工作原理、設計步驟則大都如出一轍。長此以往,新鮮感必然會不斷喪失,一方面使得教師產生一定的疲倦感,一方面使得教師在教學上缺乏創新,進而對學生創造性思維培養造成負面影響。除此之外,因設計題目大同小異,多個學生面對同一項目,進而引發嚴重的抄襲現象。2.學生自主設計能力不足在設計期間,學生僅需依據教材相關要求開展操作即可,教材中對各項設計步驟均有明確介紹。如此一來,極易使得學生產生固定思維,設計內容缺乏創新,操作趨向于模式化。學生個性化特性未能得到有效凸顯,學生特長難以得到有效發揮,進而對學生創造能力發展造成極大制約。除此之外,因設計時間有限,教師教學任務繁重,為了完成課程,教師面對學生的求助往往是有問必答。長此以往,必然會對學生獨立思考能力培養造成不利影響。3.學生對課程設計缺乏有效認識一些學生片面認為機械設計基礎只不過是一門考察課程,只是對各項專業知識開展串聯,學習意義不大。為了完成教師布置的設計項目,東拼西湊、上網抄襲,學習態度不端正,缺乏對課程設計的有效認識。
三、機械設計基礎課程建設的實踐與探索
高校在時展新形勢下,要緊跟社會發展腳步,不斷開展改革創新,在先進教學理念、成功發展經驗的支持下,逐步推進機械設計基礎課程建設的實踐與探索。如何進一步促進機械設計基礎課程建設有序開展,可以將下述內容作為切入點:1.構建課程新體系,優化課程內容首先,高校應結合結合機械設計基礎課程特征,對該課程教學改革思路予以有效明確,即為革新教育教學思想觀念,緊緊圍繞技術人才培養目標,推進課程體系優化調整,構建機械設計基礎課程全新教學體系;注重對學生工程實踐能力、設計創新能力及綜合設計能力的培養,構建集課程教學、設計訓練、實驗教學等于一體的教學體系?;诖?,通過對機械設計基礎課程的學習,使學生切實掌握機械設計的基本知識、基本理論及基本技能能力,提高學生的機械設計能力,并為后續專業課程學習奠定良好基礎。2.優化教學方法優化教學方法是提高機械設計基礎課程教學質量的重要一環。首先,應轉變教學觀念,提高對以學生為中心教育思想的有效認識,在教學過程中真正意義上做到以學生為主體、以教師主導,盡可能調動起學生學習主觀能動性。在教學期間,推進基礎理論與設計實踐、生產實際的有機相融,結合技術人才培養需求,有序引入前沿技術、前沿成果,拓寬學生設計視野。在教學期間,結合機械設計基礎課程不同章節實際特征,可逐一引入小組討論式教學、項目任務教學、工程案例教學等教學方式。與此同時,還可運用工學結合教學、課外競賽激勵等教學方法,以調動起學習主觀能動性,并推動學生自主學習能力的有效發展。3.強化實踐教學活動創新機械設計基礎課程實踐教學環節由實驗教學、課程設計、設計訓練等內容組成。在實驗教學過程中,應當注重對學生動手操作能力的培養,借助機械設計基礎實驗室、機械零件陳列室等教學環境,依托課內外有效結合的教學體系及分項目、分模塊的實驗教學內容,有效培養學生理論結合實際的動手操作能力、問題分析解決能力,促進收獲良好的教學成效。在課程設計教學過程中,應對課程設計內容予以有效深化,提高設計題目的多樣性。依托設計主線,既涵蓋傳動裝置設計的傳統題目,有引入生產實踐中最新開發的新題目;對制作完畢設計圖紙,既可通過手工繪圖方式完成,又可通過計算機輔助繪圖方式完成,經由一些設計實踐,提高學生設計實踐能力,培養學生創新能力、問題分析解決能力。在設計訓練過程中,為了推進基礎理論與設計實踐的有效相融,可引導學生開展“軸系零件”測繪、上機開展計算機輔助設計等設計訓練,進而提高學生計算機輔助設計能力、機械結構設計能力,為接下來的專業課程學習奠定堅實基礎。
四、結束語
總而言之,要想收獲良好的機械設計基礎教學成效,培養學生動手實踐能力,就要不斷推進課程設計模型改革,并科學設置課程設計實踐,逐步調動起學生對課程設計的主觀能動性,培養學生動手、動腦能力。鑒于此,相關人員務必要不斷鉆研研究、總結經驗,清楚認識機械設計基礎課程建設內涵,全面分析機械設計基礎課程建設中存在的主要問題,“構建課程新體系,優化課程內容”、“優化教學方法”、“強化實踐教學活動創新”等,積極促進機械設計基礎課程建設有序開展。
參考文獻:
[1]張鄂.“機械設計基礎”省級精品課程建設的實踐與探索[J].教育教學論壇,2015,12(11):148-150.
[作者簡介]鄭向華(1977-),女,黑龍江嫩江人,成都電子機械高等??茖W校,講師,碩士,研究方向為機械制造及其自動化、CAD/CAE/CAM;李剛?。?965-),男,四川成都人,成都電子機械高等??茖W校機電系副主任,教授、工程師,博士,研究方向為機電一體化、高職高專教育;唐劍兵(1964-),男,重慶梁平人,成都電子機械高等??茖W校,教授、高級工程師,研究方向為光機產品優化設計。(四川成都610031)
[中圖分類號]G642.3[文獻標識碼]A[文章編號]1004-3985(2012)11-0143-02
高職高專適應我國經濟社會的轉型和產業結構調整,培養優秀的生產、建設、管理和服務第一線的應用人才,課程的改革建設成了高職高專教學改革的重中之重。專業基礎課程“機械設計基礎”肩負著工程技術人才培養專業基礎教育的重任,教學中牢固確立人才培養在教學工作中的中心地位,著力培養工程知識豐富、本領過硬的高素質機電專門人才和拔尖創新人才是“機械設計基礎”課程的目標。
成都電子機械高等專科學校(以下簡稱“我?!保┰凇皺C械設計基礎”課程教學中堅持科研與教學有機結合,根據國家發展特色,結合四川地方經濟、文化優勢,與社會人才需求結合起來,與企業溝通合作,以科研優化課程結構,建立特色課程體系。牢固樹立“課程是基礎,科研是水平”的思想,把科研與教學有機地結合起來,推進國家發展的三要素(科技、教育和人才競爭)蓬勃發展。我校堅持以教學帶科研,以科研促教學,形成教學科研一體化機制,使教學和科研實現良性互動、協調發展、共同提高。
一、建設以科研促教學的教學環境
1.建立良好的科研激勵機制,努力提高教師科研促教學學術水平?!罢衽d民族的希望在教育,振興教育的希望在教師;百年大計,教育為本;教育大計以教師為本。”教師是實施科教興國戰略,推動教育改革和發展,提高教育質量和效益,培養高素質人才,實現教育目標的根本保證。對于高職高專教育來說,培養和建立一支高素質、有特色、實力雄厚的師資隊伍,發揮教師的積極性是關鍵所在。為調動教師參與科研工作的積極性,確立科研在學校建設與發展中的先導地位,推動學??蒲泄ぷ鞯陌l展,我校很早就自行制定科研管理評價制度,對教師的科研方向和科研重點的確立起到很好的引導和規范作用。首先,改變重理論教學、輕實踐實訓應用的評價觀,把教師參與應用技術開發、企業項目攻關、技術服務、應用技術推廣等方面的成果作為衡量教師科研成果的主要指標,設立科研獎,對優秀的科研教師進行獎勵。其次,把工學結合納入教師科研評價的體系,設立教師科研教學發展項目,帶動課程調整與建設,引導課程改革。再次,把科研工作量納入教師工作量考核指標體系,實行科研教分制(科研項目抵教學分),來鼓勵教師參與科研項目,提高教師的實踐能力,提高教師科研積極性。最后,要重視科研教學團體的作用,積極創立教學科研團隊??傊?,學校只有通過科研激勵機制,使教師的科研與學校教學的發展目標、專業建設、產學研結合、人才培養模式改革、教學質量的提高結合起來,才能在增強科研自主創新能力、提高學校辦學水平和培養高素質的創新型人才方面實現跨越式發展。
2.建立教學與科研互動機制,培養“雙師型”職業技能教師。教育部《關于加強高職高專教育人才培養工作的意見》中指出:“要十分重視師資隊伍建設,搞好‘雙師型’教師的培養,努力提高中青年教師的技術應用能力,使他們既具有扎實的基礎理論知識和較高的教學水平又具有較強的專業實踐能力和豐富的實際工作經驗?!薄半p師型”教師的培養是我校教學師資建設的特色?!半p師型”教師是培養學生創新和實操實踐能力,開展課程教學改革與建設,提高教學質量的關鍵。
由于高職高專院校的人才培養要突出其應用性與技術性,因此要求教師也必須理論與實踐技術兼備。教師傳授技術應在較高理論基礎上進行,而不是簡單地模仿和熟練操作。所以,我校采取各種方式和措施,使教師深入地方企業,熟悉工作現場和實踐操作規范,掌握相關的操作技能,使其滿足教學要求,能講也能進行實踐指導;每年都有不同層次的理論和實踐實訓,鼓勵教師進修。同時,基于培養綜合應用型技術人才的需要,教師要以就業為導向,在教學中將理論知識與實際應用相結合,培養學生的職業能力,向學生傳授走上工作崗位后必須具備的基礎知識,建立教學與科研實踐互動機制,將理論知識融會貫通于科研實踐項目中,提高教學質量。
3.實驗技能大賽,提升教師專業技能水平。作為一個以年輕人為主的大系,機電工程系長期堅持對年輕教師的大力培養,尤其重視對年輕教師的專業技能的培養。為了提高教師的技術實操水平,機電系定期舉辦實驗技能大賽,通過全方位的實驗技能比拼,提升教師的專業技能水平,提高教師的科研創新能力。通過舉辦實驗技能大賽,引導廣大教師敢于實踐、勇于創新。從前期的實驗構思、資料收集、撰寫實驗設計書,到比賽中的實驗操作、歸納和總結等,這一系列大量的工作作為進行實驗研究的要素貫穿大賽的全過程,能有效提高教師的動手能力和教學效果,對整個課程組教學也具有較強的促進作用。
二、以工程能力培養為核心的機械設計基礎課程體系建立
1.課程教學引入DACUM模式。加拿大課程開發的DACUM(Developing Curriculum)模式是以CBE(Competency-Based Ed? ucation)為導向的一種課程開發的系統方法。CBE是以培養職業能力為教育目標和評估標準,以培養職業的綜合分析能力為教學目標,以職業能力分析表所列專項能力順序(從易到難)安排教學和學習計劃的一種能力為本的職業培訓模式。在這一模式中,無論是培訓目標的確定,還是培訓課程的開發,都是以某一工作崗位所需的職業能力為出發點和落腳點的。職業能力的確定,則由學校和企業界從事技術工作的有豐富經驗的專家共同制定。采用職業能力分析法進行“機械設計基礎”課程開發DACUM(Developin Curriculum),通過職業能力分析制訂DA? CUM表。DACUM把每一個具體的職業或崗位的全部工作,分解成8~12項相對獨立的工作職業,每項工作職責是從事該職業應具備的能力;根據每項工作職責的需要,把每項工作職責分解成6~30項工作任務;每項工作任務即是從事該職業應具備的專項能力;最后,將職業分析確定的該職業應具備的各種綜合能力和專項能力制訂成圖表形式。通過DACUM表所列各項能力的分析確定課程內容。在完成DACUM表后,由崗位專家、課程教師組成任務分析小組,對DACUM表所列各項能力進行分析,確定形成各項能力必須具備哪些知識等。根據以上分析形成課程單元。
我校的“機械設計基礎”課程改革與建設以DACUM模式為向導,以服務四川地方經濟為主,從學生就業單位實際需求出發,以工程能力培養為基礎來設計課程;課程以模塊化知識單元為教學特色,以校管課管理方法為主;課程建設大體可分為人才培養、就業市場分析、機電行業調研、教學研究等幾個階段。課程的最大特色是教學以職業能力培養為主,使課程與教學符合勞動力市場的需要。實踐經驗表明,CBE/DACUM是一種更科學、更經濟、更有效的課程模式。
2.整合課程開發,注重素質價值,突出科研工程實踐的教學
內容。我國高職高專一出現就顯示出其現代學術觀念:既重“學”,又重“術”,二者并進,原學科理論內部邏輯發展的學術與行業實踐中發展的科學技術互聯互補為一體。因此,作為高職教育活動核心的高職高專課程應站在新的歷史高度,“面向現代化,面向世界,面向未來”,超越舊學術傳統,超前思考新的經濟、科技、教育背景下的改革和發展戰略,更加突出高職高專特色。課程是教育活動的核心,它集中反映著教育的特性和功能,因此不同社會、不同時代、不同類型、不同層次的教育,其課程有不同特點。隨著經濟全球化時代的到來和技術的空前發展,作為“經科教”結合的高職高專課程應為社會所需,課程整合根據實際人才培養需要重新組織課程內容,優化課程結構。
三、科研引導課程工程實踐環節
1.利用機械創新設計競賽培養學生動手能力和創新能力,夯實工程從業基礎。機械創新設計MCD是指充分發揮設計者的創造力,利用已有的相關科學技術成果,進行創新構思,設計出具有新穎性、創造性及實用性的機構或機械產品的一種實踐活動。我們利用機械創新設計競賽培養學生的動手能力和創新能力,夯實課程學習基礎。我校每年組隊參加全國大學生機械創新設計大賽,由系里專業指導教師帶學生參加。通過參與各種活動,培養開拓型工程技術人才,取得了很好的成效。
2.采用產學研的科研成果,促進課程內容的改革與建設。高職高專產學研結合是學院小課堂與社會大環境直接結合的形式,是企業參與教育教學、學生參與社會實踐的過程,它的主體由學校、企業、教師、學生共同組成。產學研結合是培養應用型人才的一種總體教育安排,教學計劃中設定學生直接到企業進行工程實踐?!皺C械設計基礎”課程教學依據產學研原理,緊密結合地方機械相關企業,逐步形成完善了教學、科研、生產與培訓的產學研機制。四川地區大部分中小企業的資金、人才等都不充分,我們針對這種情況開展了校企合作項目,教師根據企業需求為其研發產品、提供技術支持等。對于這些長期緊密合作的單位,我們不僅按規定的教學計劃安排師生進行項目合作,同時還為該專業學生的專業實習、畢業實習、上崗培訓及頂班工作提供了校外實訓環境。目前,我校與國光電氣股份有限公司等八家四川的大中型企業簽訂了產學研校企合作協議,收到很好的成效。3.畢業設計中引入科研項目,使學生“手腦并用”。畢業設計是非常重要的實踐教學環節。在畢業設計選題過程中,堅持選擇科研項目和有生產應用背景的題目,真題真做,使學生“手腦并用”,受到嚴格的工程實踐和科研訓練。近幾屆的畢業設計題目來自于科研項目與工程應用的占90%以上。近三年,近兩百篇畢業論文與指導教師承擔的課題相關,學生的實踐動手能力得到極大增強,極大地提高了學生的論文質量。學生大多成為單位骨干,受到用人單位的歡迎與好評,繼續與我們合作科研項目,形成科研促教學的可持續發展。
隨著創新型國家的出現與人才競爭的激烈,科研育人已經成為工程素質教育的基本特征。其核心是通過提高教師的科研能力,促進教學發展,學以致用。科研是源,教學是流,科研可以充分促進教學的良好發展,兩者是不可分割的統一體。通過以科研促教學活動,也促進了學生全面發展,學生素質教育取得顯著成績。
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多年來,各種版本《機械設計基礎》教材的知識結構體系均是從力學到機構再到機械零件,讓學生弄不明白學習本門課程到底有何意義,這些看似零散的知識間到底有什么聯系,以至于在整個學習過程中無法對課程建立正確的認識,更別談學好知識。為改變這一教學現狀,筆者嘗試將各部分內容以項目責任制的方式進行了整合,在同一項目以下給出多個與教學內容相關的任務,讓學生在看到本任務的同時就明確學習本內容后需要掌握什么知識、需要解決什么問題。其目的就在于要將專業技術應用能力和專業技術理論實現有機結合,通過實踐教學培養學生將理論知識轉化為實際動手能力,同時增加對知識的理解,為學生專業課程的學習和專業人材培養目標的實現打下良好的基礎。
1.2建立新的學習效果評估機制
原有教學體系對學生的學習效果評估多是以課后練習和課后作業的方式進行。在實施過程中發現,很多學生雖能通過理論方式的考核,但是卻無法將其應用到實際生產中去,哪怕是生產實習。為此,我們也對教學效果的評估機制進行了改變,建立了一個基于實際生產的評估方式。如在常用機械傳動項目中設計帶式運輸機的齒輪傳動任務的學習過程中,對于如何正確選用一對嚙合的齒輪,我們不再是給一組數據讓學生選擇,而是將學生帶到實習工廠,讓其協助師傅維修機床主軸箱或者汽車變速箱等零部件,重點讓其對該部件的齒輪進行觀察和了解,最后讓其結合所學內容并在師傅的引導下完成一部分齒輪與軸的正確組裝。通過學生在裝配過程中的表現了解他對該知識的掌握水平。
2豐富教學手段,探索新的教學方法
《機械設計基礎》相對其他課程具有理論教學枯燥乏味,圖形復雜、結構抽象等特點,教學手段和方法的使用往往是影響學生學習主動性、興趣和教學效果的關鍵。在教學過程中,我們使用多媒體技術、網絡技術、虛擬仿真等現代信息技術為提高教學質量提供重要技術支持,最大限度地解決以上問題。
2.1多媒體的高效利用
從上個世紀開始,多媒體就進入到了課堂教學過程中。在本門課程中,除了使用常規的“板書+PPT圖片教學”外,我們還在課堂上大量地引入機構傳動過程中的動畫視頻,從多方面合理高效的應用多媒體教學,改變了傳統的教學方式以及多媒體利用效率不高的現狀,擴充了課堂信息量,提高了教學質量。如間隙運動機構相關任務的教學過程中,棘輪和棘爪的運動關系。我們通過多媒體給學生播放一些棘輪機構的工作過程視頻并在播放時加以講解,將難以講授和理解的內容表達得直觀易懂、生動形象,加深學生對所學知識的直觀認識和理解。
2.2實現資源共享
為讓學生能隨時隨地均能學習本門課程,我們完成了本門課程的精品課程建設。利用網絡技術,將教學大綱、學習指導書、課程資源庫等資料上傳共享。學生通過網絡可以預習、提交作業,實時理論評估甚至與老師互動交流。同時,鑒于網絡教學具有信息量大、信息傳遞便捷、交互性強、不受時空限制等優點,我們引導學生充分利用網絡資源進行學習。
一、教改思路
寶雞職業技術學院從2002年以來,在認真調研、深入分析的基礎上,在歷屆教學當中、采取邊教學邊教改的辦法,逐項改革、穩步推進,進行了大膽的探索和實踐。面臨理論課時減少,但對學生實踐能力和操作技能要求不斷提高的實際情況,《機械設計基礎》課程設計不但不能減少、不能削弱,而且要克服困難、積極應對、強化課程設計本領,提高實踐操作技能,為頂崗實習和就業安置打下堅實的知識基礎。
總結起來,我們的教改做法是:“整體提出設計思路,分步完成設計作業,前期進行‘部件’生產,后期完成‘設備’安裝”。這種時間前移的思路,克服了理論教學與課程設計相互脫節的毛病,既節約了設計專用周寶貴的設計時間,同時又保證了正常的教學作業和大型課程設計的配套完成,使理論教學和課程設計互聯互通、相互促進,達到了二者雙贏的目的。
二、方案設置
結合三年制中專學生“年齡小、底子薄、實踐知識欠缺”的特點,課程設計任務一般選擇簡單的單級直齒圓柱齒輪減速器設計。它的主要內容包括:齒輪傳動設計、皮帶傳動設計、軸系部件設計、箱體設計、聯接類(聯軸器、鍵類、螺紋類)零件選擇、密封選擇等,基本可以涵蓋機械設計課程的全部設計內容。
按照前述設計思路,在課程教學進行到學期中期時,這時常用機構已基本講完,而通用零件剛開始講授。此時,我們就將本門課程的課程設計任務書下發給學生,并用適當時間向學生進行整體設計思路講解,使學生有一個概括的了解。然后結合教學課程的正常進行,在每一教學章節完后,逐項拆分設計任務并分步完成設計內容。這就像工廠生產設備一樣,將零件的制造(分步設計)提前分散到各車間制造完成。
大部分設計內容可隨著課程的進度進行,到學期末教學課程完成時,已基本完成分步設計。等到課程設計專用周時,學生即可按設計指導書的要求與步驟,利用3-4天時間,將分步設計內容進行整合,完成裝配圖繪制,同時編寫設計說明書,進行答辯及后期資料整理工作,這樣學生就可以輕松地完成整個課程設計任務。
三、方案分析
1.節省設計時間。按原有的方案,大量的設計內容集中在一周內完成,學生在短時間內要進行超強度的勞動,常常需要晚上進行通宵加班,才能按時完成設計任務,況且還要面臨期末復習考試的壓力。新方案由于大量的設計內容已預先隨著教學課程而完成,設計專用周只進行整體組合,完成后期資料整理,因而,在3―4天時間內,大部分學生都可完成設計任務。既減輕了學生負擔,又節約了設計時間。
2.保證設計質量。由于分步設計是隨著課程進度進行的,在此過程中,學生在消化課程內容的基礎上,設計思路比較清晰,設計計算時間相對較長,指導老師可以隨堂進行示教講授。同時教師可對設計結果和設計過程提前進行評審,學生改錯時間也較長,因而,設計質量都可以得到保證。
3.考試與設計互不沖突。原有方案的課程設計安排在期末。此時又面臨著別的課程的復習考試,學生既要進行高強度的課程設計,又要分心復習其余課程以迎接期末考試,容易引起二者的沖突,對此指導老師的意見也很大?,F有方案由于設計時間的提前可以有效地解決這一矛盾,既保證了設計質量,又不影響學生期末考試,學生和教師比較滿意。
4.對課堂教學有促進。如果沒有課程設計和課堂教學的互聯互通、相互配合,課堂教學就顯得乏味且沒有針對性,尤其是涉及設計內容講得都比較空洞,學生接觸不到實際的東西,等到后期再進行課程設計時,就顯得無從下手。現有設計內容與課堂教學同步進行,二者可以起到互相促進、互相補充的作用。學生對課堂教學也愛學也能學得進,通過對幾屆學生的教學考核對比,課堂教學質量比以前有明顯提高。
四、需要注意的幾個問題
【中圖分類號】G642【文獻標識碼】A【文章編號】1006-9682(2010)11-0064-02
教學過程是一項復雜的系統“工程”,它是由多個教學環節組成的,對每個環節的設計和籌劃,都會直接影響整個課程的教學質量和發展前景。在推進現代化教學的過程中,我們注重以現代化教學理念為指導,從優化教學過程設計入手,對《機械設計基礎》“教什么”和“如何教”等問題進行了一系列的探索和嘗試,增強了教學的科學性和針對性,教學效率和教學效果有了很大的提高,促進了學員創新精神和創新能力的培養。
一、堅持以學員為主體,優化教學策略的設計。
教學策略的設計是教學設計的有機組成部分,是開展課堂教學的重要基礎,是提高課堂教學質量的重要措施。在課程教學設計過程中,我們改變了以教員為中心,從教員的主觀愿望出發,憑借教學經驗進行教學安排和策劃的傳統做法;堅持以學員為主體,從激發學員的學習“興趣”入手,確立了“聽、看、動、思”的教學策略。
1.“聽”即聽教員講授
緒論課作為教員與學員接觸的“第一印象”,是能否激發學員的學習興趣并使他們對本門課程產生強烈求知欲的關鍵。為講好緒論課,課堂設計著重從以下幾個方面進行了引導:闡述機械發展的歷史,讓學員認識到古老的機械工業為人類文明的發展做出了巨大的貢獻,同時展望未來,讓學員認識到無論現在還是未來,機械工業仍然是國民經濟發展的支柱產業;其次,介紹建國后我國機械工業迅速發展的大量事實以及對國民經濟發展所起的巨大作用,既宣傳了我們的偉大成就,同時也指出目前我們在某些方面相對發達國家所存在的巨大差距。這種情感教育,激發了學員的責任感和歷史使命感,提高了學習的自覺性和積極性。
2.“看”即參觀和觀看
教學中注意把課堂教學策略和課程教學策略結合起來,使課后活動與課堂教學有機結合,更好地為課堂教學服務。緒論課后安排學員參觀實驗室和地方工廠,讓學員親眼目睹各種各樣的機械產品、先進的數控設備和自動化生產線,讓學員認識到機械行業工作人員的無限光榮和責任重大,并鼓勵學員學習機械設計人員和制造人員認真負責、一絲不茍的敬業精神,對學員形成良好的性格品質產生積極的影響。同時,在教學過程中安排觀看與機械設計有關的錄像片,如:機械工程博覽、古代機械、專利產品介紹等,讓學員感到機械設計課程有意思、有學頭。
3.“動”即動手
機械設計課的特點是實踐性強,講授中要用到大量的教具模型和實物樣件,其中大量實物樣件是從裝備上拆卸下來的,和實際專業結合非常密切。教員積極鼓勵學員大膽動手操作教具模型,分解實物樣件,建立空間概念,掌握運動原理,了解機構的組成和裝拆過程,增加感性認識,消除陌生感和神秘感。
4.“思”即思維方式
創新設計意識的產生來源于創造性思維的形成。在教學過程中,教員反復引導學員應用“抽象――發散――收斂”的思維方式去分析問題和解決問題,鼓勵學員對同一設計題目多角度、多側面提出多種不同的設計方案,反對一條路走到黑,允許互相辯論,允許不同意見乃至錯誤意見的出現和存在。
通過教學策略的優化,調動了學員學習的積極性和主動性,促進了學員動機、興趣、情感、意志和性格等非智力因素的和諧發展,把握了教學的方向性。
二、緊密結合教學實際,優化教學內容的設計。
傳統教學過分強調教材的權威性,較少考慮教學需要和學習者的實際情況,過于強調教學內容的完整性,限制了教員靈活處理教學內容的主動權。為了改變這種現狀,在現代化教學實踐中,我們著力優化教學內容的設計,同時針對《機械設計基礎》課存在的學時少、內容多的矛盾,注意精煉理論體系和內容,貫徹“少而精”的原則,以便更好地體現時代性和先進性的要求,更好地為人才培養服務。
1.強調系統性,優化教學內容的整體結構。
機械設計基礎教學內容主要由機械原理和機械零件兩大部分組成。在機械原理部分,緊緊抓住常用機構的工作原理、結構特點和設計方法這條主線講解;而在機械零件部分,則抓住失效、強度條件、設計步驟和零件結構這條主線來講授,從而將較分散的內容有機地結合起來,形成了脈絡清新的統一體。
2.強調先進性,優化教學內容的比重分配。
在內容的設計上注意突出先進性的比重,逐步用先進的設計方法取代比較落后的設計方法。如教材中機構設計內容,作圖法占的篇幅很大,過去花費的課時較多,而解析法卻介紹很少?,F在根據計算機輔助機構設計技術已被廣泛采用的現實,教學重點不斷向解析法上傾斜,淡化幾何作圖法的講解,逐步建立了面向計算機應用的內容體系。
3.強調應用性,優化教學內容的組織安排。
在教學內容的組織上,針對課程的特點,強調應用性,簡化公式的數學推導過程,避免知識內容過深過細,而把精力放在工程技術問題的簡化處理和結論的具體應用上。如在零件強度的講授中就是這樣處理的,從而節約了大量的課時用于實踐環節。
4.強調靈活性,優化教學內容的處理方式。
當今社會知識量的極度膨脹,已使我們無法用有限的課堂教學使之無所遺漏地傳授給學員,必須對教學內容進行靈活處理,否則就會導致課時越拉越長,學員的負擔越來越重。我們一方面刪除先修課程講過的重復內容,突出本課程內容體系特色;另一方面把教材中比較簡單的內容安排給學員課后自學,但自學不等于放任自流,教員事先給出自學提綱和思考題,必要時安排課堂討論,檢查自學情況。
三、強化創新精神和創新能力的培養,優化實踐教學的設計。
機械設計課程不同于一般的技術基礎課,它的實踐性很強,在學習設計理論的同時,更重要的是需要通過反復設計實踐才能逐漸掌握。為此,在教學過程中,采用了課堂講授與設計實踐、開放教學相結合的教學方法,使學員始終處在“理論學習――設計實踐――理論學習”的交替過程中。
1.合理安排實踐性環節
在課程進行當中,根據學員的認知規律安排三種設計性實踐教學環節。一是在每一個教學專題講完后,各安排一次單項設計性大作業,此類作業主要讓學員熟悉掌握機構和零部件的設計方法,為以后的綜合設計打基礎。二是在課程中期,精選設計題目,分組選題,進行方案設計,并安排時間組織課堂討論,此類作業主要是培養學員的創新設計能力和團隊精神。三是在課程結束前安排一次綜合性課程大作業,此作業是培養學員綜合運用所學知識,創造性地解決工程實際問題的能力的實踐環節,也是對學員進行工程師素質基本訓練的重要途徑。鼓勵學員使用計算機繪制裝配圖和零件圖。此類作業既是對全部內容的總結、綜合和提高,又是熟悉一個完整設計過程的最好的一次實戰練兵,對學員設計能力和設計水平的提高起到了至關重要的作用。
2.實行開放式教學
在學員的創新精神和創新能力的培養上,注重教學設計的開放性,實行開放式教學。為了實現機械設計課程教學結束后,學員創新意識和創新能力培養的延續性,面向高年級學員開設了“機械創新設計”選修課,并在其中挑選對機械創新設計特別感興趣且學有余力的學員開展第二課堂活動。第二課堂活動一般可分為五個階段:第一階段:動眼,以看為主,學員可自己選擇內容和方式,實驗室為其提供的有:大學生發明創新實例光盤、創造發明系列叢書等,目的在于開拓視野,啟發思維。第二階段:動腦,以構思和提出設計方案為主。第三階段:動手,學員可按照設計方案在機構創新組合實驗臺上搭建真實機構或與工廠協作做出樣品,檢驗方案的可行性。第四階段:動口,講解、演示、答辯、評出優秀作品。第五階段,參賽,推薦優秀作品參加山東省大學生機電產品創新設計大賽。
四、注重教學環節的一致性,優化考核評價標準的設計。
考核評價必須與整個教學設計的各個環節相一致,為教學設計的整體思路服務。由于傳統教學的評價體系只是應試指標,且是靜態評價,方法單一,大多是靠期末的筆試來進行的,無法全面真實地反映平時教學的效果。特別對于像機械設計這樣實踐性很強的技術基礎課來說,一個學員的設計水平和設計能力是很難在一份試卷上反映出來的。比如,少數學員平時學習不認真,盡管設計能力一般,但考試前抓突擊,往往也能考個好成績。為了解決好這個問題,調動大家平時學習的積極性,認真完成平時的設計大作業,以實現提高學員工程設計能力和創新設計能力的目的,我們改革了“一份試卷定乾坤”的傳統做法。規定機械設計考核成績由三部分組成:平時一般類型的作業成績,各種類型的設計大作業成績,課程結束考試成績,三部分成績的比例可根據具體的教學環境特點而定。這種考核成績能夠比較全面地反映學員對本課程內容的掌握程度,對端正學員的學習態度、加大學員平時參與教學實踐的投入力度、提高學員的創新設計能力起到了積極的促進作用。
五、結束語
幾年來,在《機械設計基礎》教學過程優化設計的研究和教學實踐的初步嘗試過程中,取得了較好的效果,得到了院領導和專家的好評與肯定?!稒C械設計基礎》課程被列為學院現代化教學“示范性主干課程”建設項目,配合該課程開設的“機械創新設計”選修課也被列入學院現代化教學“研究式課程”建設項目。在總參軍訓部舉行的軍隊院校素質教學案例征集評比中獲一等獎兩項;在學院優秀素質教育案例評比及課堂教學實踐中獲一、二、三等獎各一項;在學院舉辦的當代教學方法創新研究與實踐中獲一等獎一項;教學改革經驗論文“提高綜合素質,培養創新設計能力”在學院舉辦的創新教育研討會宣讀交流,并獲優秀論文一等獎;“加強機械基礎系列課程建設,培養學員創新素質”榮獲院校級教學成果二等獎;本科學員在山東省舉辦的大學生機電產品創新設計大賽上獲特等獎一項,一、二等獎多項。
參考文獻
摘 要: VB作為計算機程序設計教學語言有著獨特的優勢,一直是很多高校非計算機專業理科學生的程序設計教學語言。文章介紹VB慕課建設背景,分析VB慕課建設的可行性和意義,闡述VB慕課建設的主要內容和重點難點,最后討論VB慕課建設和使用過程中需要注意的若干問題。
關鍵詞 :慕課;VB;程序設計教學
1 VB慕課建設背景與意義
慕課(MOOC,massive open online courses)是指大型開放式網絡課程[1]。隨著Coursera、edX、Udacity三大課程提供商的興起,慕課課程給更多的學生提供了系統學習的機會。與國際基本同步,國內的知名高校從2013年就開始建設慕課。2013年5月清華大學正式加盟edX,成為edX的首批亞洲高校成員之一[2];2013年7月,復旦大學、上海交通大學簽約MOOC平臺Coursera。2014年5月,網易云課堂承擔教育部國家精品開放課程任務,與愛課程網合作推出的“中國大學MOOC”項目正式上線。慕課課程建設受到越來越多國內高校的重視,是因為它具有以下特點[3-6]:
(1)工具資源多元化。慕課整合了多種社交網絡工具和多種形式的數字化資源,形成豐富的課程資源和多元化的學習工具。
(2)課程易于使用。慕課突破了傳統課程的時空限制,世界各地的學習者依托互聯網即可學到國內外著名高校課程。
(3)課程受眾面廣。慕課突破了傳統課程人數限制,能夠滿足大規模課程學習者學習。
(4)學習者自主參與。慕課課程同時具有較高的入學率和輟學率,這就需要學習者具有較強的自主學習能力才能按時完成課程學習內容。
慕課成功實現了一種高端的知識交換,它讓每個人都能免費獲取來自各知名高校的資源,可以用任何設備、在任何地方進行學習。
盡管VB(Visual Basic)作為程序設計語言已有近20年的歷史,算不上先進,但作為非計算機專業學生必修的計算機程序設計語言,VB有著獨特的優勢[7],如面向對象、事件驅動、簡單易用的集成化開發環境、語言的簡單易學性等。需要特別指出的是,在最新版浙江省普通高校招生考試改革方案中,信息技術和通用技術作為技術科目已經和傳統的“理、化、生、政、史、地”一起成為7選3科目,而信息技術的加試模塊部分就是VB程序設計基礎,這足以顯示VB在計算機教學語言中的地位。因此,VB課程還將在很長一段時間內在高校及中小學計算機教學中扮演十分重要的角色。
VB程序設計基礎在高校中有著很大的受眾。以浙江師范大學為例,每年的修課人數在1 200~1 500之間;另外,現在的家用計算機和移動計算平臺都非常普及,尤其在高校中,幾乎人手一臺筆記本,這為將VB程序設計基礎課程從傳統課堂遷移到慕課平臺提供了硬件基礎;同時,VB課程的內容特點非常適合慕課這一新興的教學形式;現有的師資隊伍水平也為VB慕課建設打下良好的基礎。除此之外,VB慕課建設的意義還在于鼓勵優秀教師積極探索教學模式創新,充分利用網絡在線教學優勢,建設國內一流水平的課程體系,從而提高高校的知名度。因此,VB程序設計基礎慕課建設具有十分重要的意義。
2 VB慕課建設內容
慕課有別于傳統的視頻公開課,它提供高質量的數字化教學資源,包括課程大綱、課程教學視頻、課堂講義、課程作業、評量試題、學習評估、補充教材等內容,同時提供各種用戶交互性社區、師生互動與答疑機制等。VB慕課課程的主要建設內容如下:
(1)基于知識點的實例設計。長期的課堂教學實踐證明,基于案例驅動的教學方法有利于激發學生的學習興趣,提高學生的學習效率。然而,在普通課程的教學中為了突出趣味性或實用性,所設計和采用的案例一般都包含多個知識點,往往需要一節課或兩節課的時間來完成,這樣的案例粒度并不適合慕課課程,這是因為慕課受眾的時間比較零碎,在電腦上學習的時間也不宜太長。根據經驗,每個實例教學時長宜在8~12分鐘之間,因此,必須對教學案例進行重新設計,將它們細化為基于知識點的教學實例。
(2)實例化課程教學視頻制作。慕課教學視頻制作不同于普通網絡公共課的視頻制作,為了達到更好的教學效果,必須借助多種媒體技術來呈現教學內容,而且需要根據不同的知識點及案例特點來選擇合適的呈現媒體來進行制作和美化。如實例的演示適合用VB程序的執行錄像,有些知識點的講解適合用板書錄像,而有一些原理性的知識點講解則需要借助于flash動畫等。實例化課程教學視頻制作是VB慕課建設的重點。
(3)以實例為導向的課堂講義設計。在普通課程教學中,VB課堂講義是基于案例驅動教學方法設計的,不太適合慕課學生的學習,因此,必須根據設計好的實例來重新設計課堂講義,以便與教學視頻相輔相成,共同促進學生的知識吸收、內化和遷移。
(4)鞏固與拓展相結合的課程作業設計。為了使學生能夠及時鞏固所學的知識,并能夠給予知識拓展的機會,教師必須設計知識點層層遞進且大小適中的隨堂作業。在設計這些課程作業時,需要注意舊知識點和新知識點相結合,實用性和趣味性相結合,文字描述與多種媒體呈現相結合,從而更好地激發學生學習的主動性和積極性,達到更好的知識鞏固和能力拓展效果。
(5)學生作業在線評判系統設計。VB程序設計重視學生的動手編程能力,學生必須通過大量的編程實踐,才能更好地理解程序概念和掌握VB編程能力。為了能夠隨時了解學生的學習情況,老師必須及時地對學生提交的作業進行評判。參加慕課課程的學生人數往往較多,教師手工評判顯然無法滿足眾多學生的需求且不能保證實時性,因此,必須設計和開發在線學生作業自動評判系統。VB學生作品自動評判系統是VB慕課建設的重點所在。
(6)學生學習效果評估方案設計。慕課無論是教學內容、教學組織形式,還是學生層次、學習方式等都與傳統課堂教學以及傳統視頻公開課存在較大的差異,學生學習效果評估方法上也應該大不相同。我們需要探索基于慕課的學生學習效果評估方案,以實現對學生客觀、準確的學業評價。我們目前采用的考核方式包括課堂考勤、期中考試、隨課實驗、綜合實訓和期末考試。
此外,用戶交互性社區、師生互動與答疑等功能對于學生的相互學習、交流反饋等有著重要的作用。目前,主流的慕課平臺提供商都為這些功能提供了技術支持。因此,慕課建設人員要把重點放在整理和設計常見問題預案上,以便在師生互動答疑環節教師能夠適時、準確、高效地回答學生提出的問題。
3 VB慕課建設與使用過程中需要注意的問題
(1)VB慕課建設團隊和硬件條件。慕課需要提供高質量、精美的數字化教學資源,要建設好慕課,必須要有強大的建設團隊。在傳統的視頻公開課制作過程中,一般只要有教師、攝影師和視頻編輯人員就可以完成錄制。在慕課建設團隊中,除了需要有經驗豐富的教學名師外,還需要有熟悉慕課拍攝的專業導演、攝像師、動畫制作師、配音師以及其他輔助人員。慕課建設還需要有專業的場地和設置,如攝影棚、攝像機、視頻編輯平臺等。在VB程序設計基礎慕課建設的前期準備中,項目組剛開始沒有認識到這個問題,制作的效果并不理想。后來,請來了校電視臺及信息技術傳播實驗教學級中心(屬國家級實驗教學示范中心)的專業人員,才達到了較好的效果。
(2)測試與反饋。VB慕課制作完成后,需要進行一段時間的上線試運行,之后再針對教師和學生的反饋和建議對VB慕課進行修改和完善,需要多輪的測試與反饋才能將課程建設好。
(3)考核環節與作業練習。在慕課學習模式下,必須加強考試環節的嚴肅性,必須讓學生知道,慕課視頻看或不看、學或不學,都能夠在課程考核中得到很好的體現。如基于視頻內容提問的課程考勤可有效防止學員的“出工不出力”現象。在慕課教學過程中,不僅要加強課程考核的管理,還需要適當加大課程考核的頻度,除了期末考試,還可以有期中考核、四分之一階段考核和四分之三階段考核,因為從督促學生學習的角度考慮,分散考核比集中考核更加有效。
(4)課程作業。課程作業是對學生的學習行為進行監管和督促的主要手段,是對學習過程的監控。在VB慕課教學中,師生往往缺少見面機會,作業怎么收、怎么改、怎么評價?這些問題必須解決。從技術上講,必須在計算機和網絡應用背景下對慕課課程作業進行改革,它是慕課技術鏈條和應用邏輯中核心的一環。針對這一問題,我們設計了學生VB作業在線評判系統,對學生的每一個實驗作品都可以進行在線評判,保存并統計其成績,以作課程評價之用。
4 結 語
慕課以其大規模、在線、開放性的特點給傳統教育帶來很大的影響??茖W理性地認識慕課的有效性和有限性,是開發慕課資源的基礎和前提,才能真正體現慕課的價值。下一步,我們將根據用戶的反饋,不斷地改進VB慕課并探索其他不同類型課程的慕課建設。
基金項目:浙江師范大學實驗技術開發重點項目“VB上機實驗OJ系統設計與開發”。
第一作者簡介:袁利永,男,講師,教育信息化、信息技術教育研究、物聯網等,yuan@zjnu.cn.
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【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2013)12C-0070-02
多年來,受傳統教學方式和課程組織形式影響,高職院校機械設計基礎課程的考核方式通常采用基于單一終結性評價方式的課程考核體系。這種考核方式主要通過單一的期末試卷的考試,評價教師的教學質量以及學生的學習效果。長期的教學實踐證明,這種考核體系缺乏評價的科學性和全面性,會導致學生對期末考試成績的關注程度遠高于對技能與知識的積累,也促使教師授課時以灌輸知識、傳授解題技巧為主,教學雙方均無視課程相關技能和知識的應用能力、創新能力的全面培養,這無疑與當今高職院校重在培養學生“崗位技術”的定位背道而馳。
柳州鐵道職業技術學院機械設計基礎教學團隊在學院“課程項目式教學改革”的大背景下,對本課程進行了基于項目式教學的課程改革。作為課程改革的重要組成部分,我們構建了課程多元化考核體系,采用了過程性評價與終結性評價相結合的考核方式,取得了顯著的教學效果。
一、機械設計基礎課程傳統評價方式與過程性評價的對比分析
傳統的機械設計基礎教學把教學當成一個教師對學生的知識傳輸過程,考核評估是對傳輸結果進行的終結性評價。其評價方式和評估標準單一,往往會導致學生只重視考試成績,忽視學習過程;教師只注重學生解題能力的培養,而忽略方法能力的提高和綜合素養的養成。但終結性評價有著很高的效率和信度,在師資力量不足、教學條件不足的實際情況下,它可操作性強的優點是毋庸置疑的。
過程性評價關注的是學習的過程,強調課程的學習是一個學生機械設計能力不斷提高的過程,重視學生動態的進步。過程性評價對學生完成課程項目任務的情況進行評價,不僅評估學生對知識技能的掌握程度,還注重評估學生在完成任務的過程中所表現出來的態度、情感、學習方法等。每次項目的評估結果將及時地反饋給學生,以便學生根據評估情況適時地調整自己的學習方式,取得更好的學習效果。通過這種評估方式,教師可以更為客觀而且全面地考察學生的學習能力和學習效果。學生也更為端正自己的學習態度,明確學習目標,注重綜合能力的提高。過程性評價轉變了學生在傳統學習方式中的被動性和功利性。但在實際操作的過程中也暴露出了教師工作量大,評價標準的把握主觀性大等方面的弊端。
將終結性評價方式和過程性評價方式進行整合,構建以過程性評價為主,結合終結性評價的多元化考核體系可以兼顧兩種評價方式的優點。
二、機械設計基礎課程多元化考核體系的構建
多元化評價指的是通過多元化的方式,對學生的學習結果進行評價,注重全面客觀地評價學生的學習能力、學習效果,并提供在教學過程中調整學習策略的信息。多元化評價的具體表現有評價方式的多元化:過程性評價+終結性評價;評價主體的多元化:教師評價+學生自評+學生互評;評價內容的多元化:知識能力評價+方法能力評價+社會能力評價;評價標準的多元化:標準化的評價+個性化的評價。
(一)構建多元化綜合評價方法
多元化評價方式是多元化考核體系的核心,將直接決定評價主體、評價內容和評價標準的多元化。
過程性評價因前述的種種優點,作為機械設計基礎課程考核體系的主要評價方式。終結性評價是根據教學設計中設定的教學目標為考評基準,對學生達成教學目標的程度作出的評價,這種評價方式可以從整體上考評學生對知識和技能的掌握程度,概括水平高,評測的內容廣,評估效率高。而且,評價可以在監考老師的監督下集中進行,能有效地杜絕作弊行為,考評結果能真實有效地反映學生的知識技能水平。基于上述優點,終結性評價應該作為過程性評價的重要補充。在機械設計基礎的考核體系中,我們采用了過程性評價占總成績70%的權重,終結性評價占30%權重的考核方式。
(二)項目驅動教學,豐富評價主體,實現評價主體的多元化
過程性評價既關注過程又關注結果,要求全方位、多角度地對學生進行綜合的考評。在教學活動實施的過程中,可以根據所設計的項目任務的特點,靈活地采用教師評價、學生自評、學生互評、頂崗師傅評價等方式進行評價。
如“自行車的拆裝”項目,要求學生通過自己拆和裝,加深對機械、零件、構件、部件、運動副等基本概念的理解;認識和掌握螺紋連接類型、螺紋連接件、螺紋連接的原理和防松方法;掌握鏈傳動的工作原理、結構及鏈傳動的張緊方法。教師對“自行車的拆裝”項目中涉及的螺紋連接、鏈傳動必須的理論知識進行講授指導,實現理論知識傳授與實踐技能培養的“做、學、教一體”??己艘詫W生完成“自行車的拆裝”項目的整個學習過程進行評定。具體有以下四個方面:
1.學習態度考評:考核學生的出勤、紀律;是否積極主動地參與討論、分析和動手實踐;能否理解他人的思路,并在與小組成員協作交流中得到啟發與進步;掌握安全知識和規范操作。學習態度由學生自我評價。
2.知識、技能考評:主要考核學生在項目訓練中的觀察能力和認識能力、知識的接受和運用能力、任務完成情況、實訓報告的形成能力等。知識、技能考核由小組成員互評。
3.綜合能力考評:主要包括對項目的方案設計能力、知識的應用和遷移能力、判斷問題和解決問題的能力、創新能力、團隊協作能力以及工作質量和效率等。綜合能力考評由學生、老師組成的評價團共同完成。
4.理論知識考評:主要以注重知識應用的實訓報告(理論)及口試的方式來體現。由教師評價。
(三)側重對學生能力目標達成的評估
高職院校機械設計基礎的教學,在注重對學生基本知識和基本技能的傳授和培養外,還應當在課內外教學過程中注重學生解決實際問題的能力、創新制作的能力、學習策略的應對能力、團隊協助等社會能力的培養。
在設計課程考核體系時,應從多角度入手,全面地考評學生是否有效地達成了上述能力目標的培養。具體實施方面,我們采用了以下多種方法來對學生進行評分:教師對學生在上課的過程中回答問題的能力進行評分;教師對學生學習方法的選擇以及根據過程性評估的結果而適時調整學習策略的能力進行評分;對制定完成項目任務方案的能力評分;對有主動與他人合作的精神,也勇于放棄或修正自己的錯誤觀點的團隊合作能力評分;對樂于參與科研課題活動以及撰寫科研文章的能力評分;對參加各級各類專業技能大賽的創新能力進行評分等。評價采用等級評價、描述式評價或評分等形式。教師將評價的結果及時地反饋給學生,學生能根據評價,全方位地了解自己各方面能力目標的階段性達成情況,及時地調整自己的學習策略。
(四)合理設計課程多元評價的項目量化考核表
為保證多元化考核體系的可實施性,提高考核的操作效率,關鍵在于制定客觀、明確、便于量化的評價標準。教師認真地研究每個項目任務的要求和教學目標,針對每個項目任務的實施過程,制定恰當的評價標準和評價表。評價標準應包含以下內容:評價任務、評價要素以及等級描述。對于任務的描述,應做到目的明確、內容具體;評價的要素應該跟任務的目的相對應,應從各個方面體現任務的要求;等級的描述措辭要無歧義,指向唯一,等級劃分明確。
三、多元化考核體系的實施效果
(一)提升了對教學過程質量的監測
多元化考核體系充分適應了課改后的機械設計基礎新課標的要求,促進了機械設計基礎課程內涵建設。教師在教學中更注重學生階段性的學習成果,對教學活動的組織更為細致,對學生的教學管理更為具體、全面。教學過程的規范化保證了教學質量的穩定性,課程的教學質量跟教改前相比,有了全方位的提高。
(二)評價方式有效促進教學雙邊活動,有利于培養學生方法能力和社會能力
多元化的評價主體改變了以往教師一人說了算的做法,評價方式更為民主。學生對評價過程積極參與,能夠充分地調動學習的積極性,激發學習熱情。學生在互評的過程中可以相互學習,提高互動交流意識,培養良好的團隊精神,實現充分的自我發展。教師在評價的過程中收到反饋信息,也有利于促進教學的改進。
(三)評價方式的轉變,有利于學生進行自我管理,提高學習效果
多元化的評估體系強調學生的主體地位,學生在學習過程中具有更大的自。過程性評價方式的采用,促使學生更加重視學習的過程,而不僅僅是關心最終成績。評價內容多元化,也使得學生在積累知識和技能的同時,更加注重綜合素養的提高。
多元化考核體系的實施能科學、客觀、公正地評價學生的學習效果,促進學生的自主學習,提高學生綜合素養。我院實施機械設計基礎多元化考核體系后,課程教學取得了顯著的成果。但是在實施的過程中,多元化評價方案也暴露出了評價項目繁多,操作復雜,教師工作量大,學生在多元評價中對評價標準的把握主觀性大等方面的缺點,有待課程組教師進行進一步的研究和改革。
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中圖分類號:G434 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2013)30-0045-02
隨著多媒體技術的迅速發展和計算機網絡的普及,多媒體計算機輔助教學技術被廣泛用于各類教學中。本文根據機械工程控制基礎課程的性質與教學要求,充分應用Dreamweaver、Flash和Photoshop軟件的技術建設機械工程控制基礎網絡課程[1-3]。
1 課程的性質和教學要求
機械工程控制基礎是經典控制理論在機械工程領域中的應用,現已發展成為機械工程專業的一門專業基礎必修課。通過本課程的學習,要求學生能夠應用經典控制論的基本概念和基本方法分析和解決機電設備的運動控制問題。該課程既是一門理論性較強的課程,又是一門實踐性較強的課程,學生學習起來感覺內容抽象。同時,教師也時常感受到在有限的課時內很難系統全面地將所有知識傳授給學生,所以有必要建設機械工程控制基礎網絡課程。
2 網站開發工具簡介
本文利用了三套網頁制作軟件建設機械工程控制基礎網絡課程,它們分別為Macromedia Dreamweaver8.0、Adobe Photoshop8.0和Macromedia Flash8.0。Dreamweaver是Macromedia公司開發的一套專業網頁制作軟件,它具有很強的可視化特性,用戶無需編寫任何一句代碼,就可以創建出比較簡單的網頁,而且讀者可以方便地通過IE瀏覽器瀏覽。同時,Dreamweaver還提供純粹的代碼編輯環境,包括html、CCS、JavaScript、Asp等語言代碼編輯工具盒參考資源,用戶可以創建完全屬于自己的對象和命令,可以通過編寫代碼擴充功能[4]。
3 網絡課程的建設與實踐
根據機械工程控制基礎課程的性質和特點,充分利用Dreamweaver、Flash和Photoshop軟件的技術特點建設機械工程控制基礎網絡課程,網絡課程界面如圖1所示。
3.1 網絡課程界面設計
網絡課程界面包括三個板塊。
第一個板塊是不隨鏈接變動的LOGO,LOGO上主要包括山東建筑大學?;铡討B的精品課程和機械工程控制基礎字幕、時間和日期、歡迎語、菜單欄等內容。其中菜單欄包括首頁、申報表、課程介紹、教學隊伍、課程建設、理論教學、實踐教學。
第二個板塊是隨著用戶點擊不同菜單內容變動的動態版面,該板塊顯示不同菜單內容的具體介紹。
第三個板塊是在每個動態板塊上都會有的固定下載板塊,它包括教學錄像、CAI課件、電子教案、實驗指導書和網絡答疑等內容。
3.2 網絡課程功能結構和內容
機械工程控制基礎網絡課程的功能結構包括菜單欄和下載區域。
菜單欄包括首頁、申報表、課程介紹、教師隊伍、課程建設、理論教學和實踐教學。
1)首頁主要是與本課程有關的學術活動和獎勵證書的滾動圖片,讓讀者很容易了解本課程的成就及成果。
2)申報表是機械工程控制基礎精品課程申報表,它介紹了本課程申報校級精品課程時的師資隊伍建設、教材建設、教學科研活動等成果。
3)課程介紹主要介紹了課程的教學大綱、教學特色和考試形式,使學生提前了解機械工程控制基礎課程的教學目標、教學要求、課程內容及考試的形式。
4)教師隊伍主要介紹課程負責人和主講教師的科研活動及成果和教學活動及成果。
5)課程建設的主要內容包括教學改革、教材建設、教研成果,使學生能更好地了解課程的建設和發展情況、教材的改革和研究成果,充分理解課程的搭建模式,對學習本課程起到了積極的正面的作用。
6)理論教學的主要內容有教學大綱、教學一覽表、教學進度表、學習指南、電子教案、模擬試題、試題答案和評分標準。其主要目的是使學生提前了解課程學習計劃和進度、授課時間安排,使學生靈活、高效、合理地安排學習時間。
7)實踐教學包括實驗教學大綱、實驗教學計劃表、實驗指導書、綜合實驗周教學大綱、綜合實驗周教學計劃表、綜合實驗周指導書和實驗報告模板。
下載區域包括教學錄像、CAI課件、電子教案、實驗指導書和網絡答疑五大內容:
1)教學錄像為教學視頻錄像,主要展示各位任課教師課堂教學特色和風采;
2)CAI課件是供學生在線瀏覽,或者是下載后學習,這充分體現出網絡教學的開放性;
3)電子教案是任課教師把自己編寫的電子教案放到網上,指導學生掌握各章節的重要知識點和難點內容;
4)實驗指導書是供學生下載的電子版實驗指導書,供學生提前了解與實驗有關的知識和技術,為實驗的順利進行打下基礎;
5)網絡答疑是為學生學習機械工程控制基礎課程提供一個師生交流及答疑的平臺,方便學生能直接和教師溝通。
3.3 課程網站的準備和實現
根據網絡課程的界面設計、功能結構和內容,首先要收集、制作網站所需的多媒體素材,這些素材主要包括與課程有關的圖形圖像、動畫、文本和符號、視頻和音頻等。
1)圖形圖像主要是用于制作網站的LOGO、按鈕、標題菜單、網站背景、資料圖片、示意圖等;另一部分是根據網絡課程的需要,充分利用網絡資源和Photoshop軟件的超強圖像處理功能,制作一些與課程相關的圖像內容。
2)動畫主要是為了形象生動地表達一些理論性強而且抽象的內容,將其動態地演示出來,使學生對所學知識更容易理解和掌握。采用Flash軟件制作的平面動畫,占內存小,便于放置在網絡上展示。
3)文本和符號是網站構成的最基本的素材,主要用于表現課件內容、標題、注釋和菜單項目等內容。這些文本是在Dreamweaver8.0可視化的編輯框里直接編輯而成。
4)視頻具有極強的表現力,音頻用于解說,大大增強了課堂教學的直觀性和形象性效果。
在收集和準備各模塊資料和文件之后,接下來的工作是把整理好的資料做成網頁整合鏈接到課程網站的主界面上。整個課程體系框架是將申報表、課程介紹、教學隊伍、課程建設、理論教學和實踐教學等內容采用平行結構模式搭建的。應用Dreamweaver8.0軟件把已經準備好的圖形圖像、動畫、文本和符號、視頻和音頻等資料進行整合展顯,使各個板塊的內容和資料多方面地、立體化地展現出來,然后再對網頁鏈接的行為動作的操作進行代碼編寫。所有的內容都是通過網頁中的一個浮動框架展示給讀者的,這主要是應用JavaScript語言編寫代碼,利用Dreamweaver建立的浮動框架實現的。這樣的結構模式使得整個網絡課程思路清晰,層次分明,結構嚴謹。
4 結束語
本文根據機械工程控制基礎課程的性質和教學要求,應用Dreamweaver軟件并融合了其他多媒體技術,建設了機械工程控制基礎網絡課程,開展網絡教學,增強了學生對機械工程控制基礎課程學習的熱情和興趣。
參考文獻
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