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通過鋼鐵企業調研、專家座談和畢業生調查等方法,確定材料成型及控制工程專業培養的目標崗位,確定各個崗位的代表性工作任務,然后分析每個崗位的典型工作任務,根據工作任務提煉為行動領域,按照教育教學方法將行動領域轉化為學習領域,再轉化為該學習領域課程。
(二)多方參與,提高教學質量
在課程設計資源整合時,與中冶賽迪、重鋼股份有限公司等單位的行業專家、校外兼職教師進行溝通、協商,共同確立改革方案。校內專業教師主要負責調研資料的整理、課程理論基礎的搜集論證,以及協調校內外教師的工作。行業專家主要負責學生的現場實踐工作,并指導校內教師,確保課程設計體系的準確性。校外教師有選擇地參與課程的教學過程,提供相關的實踐案例。在課程設計的實施過程中,堅持行業專家、校內專業教師和校外兼職教師的多元化教學,改善教學效果,提高教學質量。
(三)采用任務驅動,重點培養實踐能力
按照教學大綱的要求確定課程設計教學內容,課程設計的內容要體現項目導向任務驅動的教學理念。具體做法是根據教學大綱設計學習情境,在各種學習情境下分解具體任務。如加熱爐課程設計,其典型任務是熟練掌握加熱工藝要求,并對加熱生產過程進行控制,根據該典型任務確定加熱爐設計的下分任務,包括燃料燃燒計算、爐子的熱工制度(包括爐溫制度、供熱制度、爐壓制度及鋼種的加熱工藝制度)和爐膛主要尺寸的確定、爐膛熱交換和金屬加熱時間計算、爐體結構及煙囪等輔助設備的設計,在具體的設計過程中只需進行下分任務的設計即可。
(四)堅持行動導向,注重實踐能力培養
以加熱爐課程設計為例,一方面通過一個個下分任務的完成,使學生能夠在完成每一個下分任務的同時,不斷積累經驗,逐步掌握加熱工藝制度制訂的方法,充分利用所學理論知識,逐步建構較為完整的加熱爐作業區工藝和設備情況,明確加熱崗位的任務和職責,初步形成職業習慣,畢業后可以直接勝任加熱崗位工作。另一方面,該課程設計結合操爐工考試相關的內容,引入行業標準,實現理論和實踐的融通,提高學生的實際應用水平。
二、基于“工作過程”法的設計思路
(一)以能力為本位,確定課程設計教學目標
課程設計教學目標,是學生通過課程設計的實踐鍛煉在職業能力和知識認知上要達到的具體標準,它既是課程教學的龍頭,又是課程教學質量評價的依據,因此必須認真分析和論證。以加熱爐課程設計為例,筆者根據分析論證,確定其課程目標為:(1)能力目標。學會制訂加熱工藝制度(包括加熱溫度、加熱速度、加熱時間);能正確進行爐膛尺寸設計,熟練掌握不同鋼種的加熱要求。(2)知識目標。熟悉加熱制度制訂的依據,掌握爐型特點和結構設計的要求;熟練掌握加熱的特點和要求,準確掌握不同加熱缺陷的特點和判斷。
(二)以工作過程為導向,選取教學內容
同樣以加熱爐課程設計為例,通過在特定條件下進行加熱爐初步設計(包括燃料燃燒計算、爐子的熱工制度和爐膛主要尺寸的確定、爐膛熱交換和金屬加熱時間計算、爐體結構及煙囪等輔助設備的設計),要求學生把理論和實踐結合起來,培養學生綜合應用所學的理論知識去分析和解決工程實際問題的能力,幫助學生鞏固、深化和拓展知識面,使之得到一次較全面的設計訓練,為實際工程設計奠定基礎。
(三)以項目教學為手段,實現教學目標
課程設計教學充分體現了專業性、應用性和實踐性。加熱爐課程設計的具體思路是:首先,明確該課程與專業、職業的關系,確定該課程是材料成型及控制工程專業的核心課程。其次,進行學習情境和任務的設計,即確定教學內容。如在確定加熱溫度的過程中既考慮避免出現過熱過燒,還要考慮Si、Mn等合金元素的影響及加熱目的,從而進行綜合確定。最后,進行考核與評價。通過聘請賽迪工業爐和重鋼集團的專家進行現場數據對比分析,確定設計與現場生產的差距,從而確定合理的評價體系,促進課程設計的不斷完善。
(四)構建多元化、開放式的教學評價體系
仍以加熱爐課程設計為例,從入爐到出爐采用流程化作業,根據工藝的各個環節,將每一段的溫度、速度和爐壓確定有機結合起來,制訂適合生產現場的工藝制度。在考核方面進行多元化考核,在結束設計后,學生采用答辯的方式將自己的設計思路、理念和工藝規程進行有效整合,老師結合學生的答辯提出問題,最后送行業專家評閱,從而實現過程性考核和結果性考核的有機結合。
三、基于“工作過程”法的實踐效果
2012年下半年開始用基于“工作過程”法對材料成型及控制工程專業的課程設計類實踐課進行改革,將現場數據采集和課堂工藝設計有機結合起來,經過兩年的教學實踐,采用平時觀察、訪談等方式分析了該方法的實施效果。
(一)提高了學生的學習興趣
采用基于“工作過程”法,將現場的工藝設計搬到課程設計里面,利用課程設計完成現場工藝參數的選擇和確定,利用課程設計解決現場的實際問題,顯著提高了學生的學習興趣。
(二)提高了課程設計的學習效果
基于“工作過程”法將理論課程和實踐課程有效結合起來,將知識體系進行重新構建,擴展了學習的時間和空間,為學生的深入思考和廣泛交流提供了便利,加深了學生對理論知識的理解,能夠從生產實際出發,主動提出問題、分析問題和解決問題,使學生從以前的不問所以然的埋頭計算變成了分析工藝參數和處理現場問題的參與者,從而促進了對知識的理解與應用。
(二)專業知識需求由調研可知企業對IE畢業生的專業知識需求具有集中性的特點,第一,南京工業大學畢業生從事的崗位集中,主要集中在生產計劃、物流管理、質量管理和供應鏈管理四個方向;第二,企業對一些特定崗位人才的需求集中,如對物流管理崗位有需求的企業占據了92%。圖2則直觀體現了現代企業對工業工程人才專業知識的需求具有前瞻性與延伸性的特點,其中“法律”“二外”“國際貿易”“國際金融“”機械工程”占據領先位置。因此工業工程專業應培養的是具有多種知識技能的復合式人才。
二、工業工程課程體系的優化路徑
目前南京工業大學工業工程專業的課程知識結構設置為通識教育、學科基礎課、專業基礎課和專業課四大類。對比專業培養計劃與調研后企業的人才需求發現:第一,專業課學時只占總學時的15%;第二,實踐環節比例不到10%;第三,知識面不夠寬泛。這些都使得IE畢業生難以適應當今社會對于工業工程人才的需求。
線條是造型的基礎,物體的骨架,其好壞決定了型的成敗。應每日加強各個方向直線,任意弧度曲線,同心、偏心、透視圓的練習,并在此基礎上進入透視直線,曲線及圓的練習,因為未來造型時幾乎全部是透視線條。練習初期應養成線條拖拉快,線條不互相交錯或上下重疊的習慣。
1.2真實世界的產品光影及透視
盡管我們身處在現實世界里,但卻忽視了身邊物體的光影,以至于學生無法建立起物體的體量關系,從而無法真實地反映現實物體,結果也就沒有物體的感覺。課程進行到這里再追究前導課程素描是否學得到位已無實在意義。關鍵是如何彌補:利用身邊已經壞掉的數碼產品,將其置于一個光源下,認真觀察各個面、邊緣光影及產生的透視,并將其用素描的光影表現出來,然后拆解各個零部件,觀察各個零部件的大小、材料、工藝及連接方式,再將其以爆炸圖的形式排列,同樣進行繪畫。反復進行加強訓練,以加強學生對現實物體的感知。
2講步驟
2.1構思圖
構思圖就是體現設計思維過程的一種方法與形式。從根本上說,構思圖可能并不是圖畫,而是對設計題目思考過程中隨手記錄下的一些文字片段,幫助我們記錄思考內容、完善邏輯思想、激發設計靈感。當這些文字通過一定的手法被適當美化后,就變成了具有設計感的圖畫,即構思圖。構思圖的形式多種多樣,樹形圖、發散圖、網狀圖、漫畫等都可作為構思圖的形式。
2.2設計雛形圖
確定了設計方向后就進入了實際設計階段。設計雛形圖通過簡練的線條或幾何形體快速提煉所思考產品的造型,勾畫大概結構形體,具有較強的隨機性和隨意性。設計雛形圖是設計概念直觀而感性的表達,較少經過理性思考,能夠提供靈感以深入設計。
2.3設計草圖
設計草圖介于設計雛形圖和效果圖之間,是在確定產品大體造型后對設計雛形圖的進一步深入表達。設計草圖的復雜與精細程度要比雛形圖高,也更為嚴謹。同時草圖也應考慮產品的結構、細節等諸多方面,提出不同的設計方案,可以著淡彩加強草圖效果。
2.4設計效果圖
設計效果圖是產品手繪中繪制精細程度最高、最能夠表現產品效果的圖,是一幅畫面的主要部分。設計效果圖在草圖基礎上繼續深入刻畫,特別注意表現產品的細節、結構、材料等。效果圖要嚴謹、規整,避免出現模棱兩可或表達模糊不清的情況。這就要求在畫效果圖前要通過草圖等方式對產品的每個細節都考慮周到,然后再動筆,做到胸有成竹。效果圖著色要細致、精美,表現出恰當的光影效果。在著色完成后要對效果圖進行強調結構線、描邊、提亮高光、加強陰影等處理,進一步完善細節,使效果圖更加豐滿、生動、立體。
2.5設計說明
設計說明是對產品補充以說明性文字,對一些難以通過圖示表現的內容進行補充說明,通常可以包括的內容有產品設計理念、創意來源、使用方法、材料、適用人群、設計點等。設計說明的文字可為成段落、成塊狀的形式,也可以配合箭頭用簡練的詞語在產品的細節處解釋說明。
2.6情景圖
情景圖可看作特殊的設計說明,是對產品應用過程細節的描述,能夠表達出文字所不能的很微妙的使用情況。情景圖繪制應清淡、透氣、活潑,著淡彩色,常采用彩鉛或很淡的馬克筆。情景圖數量不宜過多,3個以下最佳。情景圖經常會使用到人物軀體、手部等來表現產品使用情況,因此有必要學習一些簡單有效的人物繪制方法。
2.7設計三視圖
三視圖是能夠正確反映物體長、寬、高尺寸的正投影工程圖,分為主視圖、俯視圖、左視圖三個基本視圖。這是工程界一種對物體幾何形狀約定俗成的抽象表達方式。產品手繪中的三視圖一方面要嚴格按照機械制圖的要求繪制,尺規作圖;另一方面,產品手繪的三視圖不必繪制得過于復雜,表現出產品的主要輪廓線和結構線即可。三視圖可以根據畫面情況上著淡彩色,適合布置在畫面角落的位置。
3求效果
3.1色彩
產品的色彩需要通過效果圖來展示,但效果圖所傳達的顏色并不完全等同于實際產品的真正顏色,更多的是一種設計性的、概念上的傳達與展示。以馬克筆為例,效果圖的著色有幾個原則:(1)效果圖應同時具備黑白灰的無彩色和有彩色。無彩色能夠突出表現光影、穩定畫面;有彩色可以提亮產品效果,增強產品表現力。二者之間配合能夠使畫面沉穩,同時凸顯有彩色,使整幅畫面明快,易于引起觀賞者興趣。有彩色和無彩色的比例以3:7或4:6最佳,著重表現產品色彩效果時比例可以對調,但盡量避免5:5的情況出現,這樣易使產品顯得呆板。一種顏色的著色區域盡量集中且成塊狀,若色塊過于分散、面積較小或成條狀就無法良好地體現產品顏色效果,給人凌亂、破碎的感覺。(2)主體有彩色,色系盡量單一。通常情況下一個效果圖內主體采用同一色系的有彩色,可在按鈕等細節處采用第二種色系的顏色加以點綴,但數量和面積都不易過大。主體有彩色的單一使用能夠避免大紅大綠同時出現在一個效果圖中給人艷俗、雜亂感覺的情況出現。(3)注意色彩的過渡效果。過渡是馬克筆著色時一個重要的原則和方法。通過同一色系鄰近色的配合使用,無論是有彩色還是無彩色都能表現出細膩的過渡效果。黑白灰的過渡能夠細致表達產品光影效果,有彩色的過渡可以生動表現產品的色彩狀況。過渡增強了效果圖的設計感、細膩感和柔和性。著色時應由淺及深,層層疊加著色,注意淺色層的保留。(4)光影效果要一致。對于整體,一整幅畫面的光影效果要一致;對于局部,一個效果圖上產品的各個部位光影要一致。這要求在著色前理清光影關系,確定暗部和兩部,注意留白,可在畫線稿時通過排線確定暗部范圍,便于著色。
3.2材質
表達材質是效果圖繪制的更高水平的體現,需要在顏色、線條、紋理、高光和輔助裝飾上共同配合才能生動表現產品材質,具有一定難度。若無能力一些特殊的材質可不刻意表達,轉而通過文字解釋說明。現對幾種常見產品材質的畫法作簡要說明:(1)塑料。塑料是目前產品中最為常見的材質,畫法也較為簡單,按照一般馬克筆著色的方法即可。通常情況下盡量避免出現黑白灰等無彩色的塑料,多用有彩色的塑料,易于表現。(2)金屬。表達金屬材質常采用冷灰色系的馬克筆,單一地使用無彩色鋪出過渡效果,筆法上采用常規著色方法。注意金屬的高光較為強烈,著色時注意留白,后期可用高光筆加強高光表現。金屬材質著色時要特別注意光影關系,清楚區分表達出亮部、暗部與反光。若金屬表面覆有涂層,應按照塑料畫法來表達。(3)木質。木材常選用深黃色或暖灰的色系,顏色層次上單一,常采用淺色平鋪、深色表達暗部。木質留白較少,后期可用高光筆、色粉來表現高光。木質的表現筆法上較為柔和、慢速,不表現清晰的筆觸。后期需要用速寫筆在著色區域繪制木紋,體現紋理效果。木紋繪制的方向應與材料最長邊的方向一致,且符合透視。(4)玻璃。玻璃的手繪表達沒有金屬、塑料、木材那樣具有很強的表現效果。相反,玻璃材質往往占據較大的空間且表現力弱,給畫面空洞的感覺,因此在產品材質中盡量少用或不用玻璃材質。表現玻璃常用幾種特定顏色的馬克筆,多為非常淡的藍綠色,且著色面積比例較小,大面積留白。若效果圖中玻璃材質的后方還有別的材質,考慮到玻璃透明的特性也需要表達。透過玻璃的材質繪制時在原有的基礎上選擇鄰近色中更淺的顏色,著色面積不宜過大且不要與表現玻璃的筆觸重疊,常作溜邊處理即可。玻璃材質也可在著色完成后用高光筆、色粉等來加強高光的表現。(5)織物、橡膠、石材等。這幾類材質的表達與前者區別較大。線條上較為柔和、隨意,具有一定的不確定性。但這并不代表著繪制這些材質的線條時故意矯揉造作、畫得歪歪扭扭,而是一種嚴謹但較為輕松隨意的線條,流暢程度上不及硬質的工業產品。常采用暖灰色系的馬克筆,常規方法著色,注意畫出褶皺感且留白較少。在完成著色后需要繪制一些裝飾性的線條來突出材質效果:織物需畫出縫紉線和褶皺線,石材需畫出石紋等。
(2)課程培養目標的確定?!稊悼丶庸ぞ幊膛c操作》課程是本專業領域方向的核心技能課程。通過課程的學習,學生能熟練地操作數控車床、數控銑床與加工中心機床,熟悉數控加工的編程指令,掌握零件的數控加工工藝設計、編程的方法與技巧,綜合運用數控加工的理論知識與操作技能,提高分析與解決生產實際問題的能力,為將來走向職業崗位打好堅實基礎。
(3)課程教材模塊設計過程。根據教學規律要求和核心能力的可融合性,首先組合設計出許多教學模塊,同時參照國家職業技能鑒定考核大綱的內容要求,有重點的取舍模塊內容,然后進一步明確各模塊在學生未來工作中的意義和作用、完成模塊教學應采取的方式、模塊的權重和分值以及教學效果評價標準等,確定模塊教學所需的學時數,最后將教學模塊合理歸類并組合為課程?!稊悼丶庸ぞ幊膛c操作》課程分為數控車削編程與操作項目和數控銑削編程與操作項目,每個項目又分為數控機床操作技能、數控加工工藝和數控編程三個教學模塊。
2課程教材模塊設計
2.1數控機床操作技能模塊
(1)教學目標。數控機床操作技能模塊的培養重點應放在具體機床操作的技能上,包括機械設備的操控技能和數控設備的操控技能。該模塊主要是通過設計各個設備的實際操作練習項目來實現相關技能的培養。這個模塊主要是要保證學生的設備操作時間,即要保證每個學生的設備操作時間。該模塊不需要單獨設計綜合性的實訓項目,只須單獨設計各種設備操作技能考核的項目。
(2)教學內容。從內容上該模塊應包括數控銑(加工中心)操作、數控車操作。數控機床操作技能是高職院校數控技術等專業學生最基本的專業技能,它也是高職學生的就業優勢,因此高職院校的學生必須熟練掌握數控機床的操作。
2.2數控加工工藝模塊
(1)教學目標。數控加工工藝技能模塊對數控技術專業學生的培養重點應放在數控加工工藝制定能力上,可適當降低對相關知識的理論拓展。比如,工程材料可重點講解各種常用材料的類型及一些機械性能,而可少講一些材料組織方面的理論知識;切削方面的知識可重點講解切削用量的具體確定方法,而少講一些切削原理方面的知識。確定該模塊知識體系時,要緊緊圍繞培養學生數控加工工藝制定的技能。該模塊在整個知識內容講授后,需設計一個模塊技能綜合實訓項目,以加強和檢查學生對該技能的掌握程度??梢钥紤]設計一個或兩個典型數控加工零件讓學生進行數控加工工藝設計,包括工藝方案的制定、切削工藝參數的確定、進給路線的確定、工序尺寸與公差的確定以及工裝方案等相關工藝內容的確定。
(2)教學內容。從內容上該模塊包括工程材料知識、切削刀具知識、切削工藝參數確定的知識、數控加工工藝方案及機床夾具等知識。加工工藝是機械加工人員必須具備的專業知識,是基本功。
2.3數控編程模塊
(1)教學目標。該模塊內容非常多,但重點應該放在自動編程軟件的應用上,因為在目前企業實際工作中,大部分情況是采用自動編程的。該模塊應該設計一個綜合實訓項目,以提高學生的掌握能力。比如,可以用企業較典型的加工產品給學生做數控編程技能模塊的實訓項目。
(2)教學內容。數控編程模塊是數控技術專業核心的技能模塊,該模塊最能體現高職數控技術專業學生的水平和能力。數控編程技能模塊的教學內容包括數控車編程、數控銑床編程、加工中心編程。
二、課程開設時間不當導致學生對課程設計認識不足
化工原理理論課程是化學工程與工藝專業學生在大學期間主修的第一門化工專業基礎課,是工程性較強的一門課程。而化工原理課程設計隸屬于工程設計課程,很多學校通常在化工原理理論課程結束后開設,時間為兩周。雖然學生在學習了化工原理理論課程后基本掌握了常見的化工單元操作的基本原理和典型設備的結構和計算,但學生對工藝和設備的認識還是比較膚淺的,大多數學生仍停留在書本知識的理性認識上,對工程的內容了解甚少,不具備工程觀點。因此學生拿到設計任務后,認為課程設計跟平時的課程作業沒什么兩樣,直接按照《設計指導書》中的例題進行依葫蘆畫瓢,也不管是否適合自己的體系,設計出的設備不合理、不規范。為了讓學生對課程設計有一個充分的認識,筆者認為化工原理課程設計教學環節應安排在大三下學期期末,并與化工設備課程設計同步進行。因為在此之前,學生除修完化工原理理論課程外,還修完多門化工專業課程,如化工分離工程、化工設備機械基礎、化工工藝學等。經過多門專業課程的學習,學生對工藝和設備的認識已經比較深刻,對工程內容的了解也比較多,已具備基本的工程觀點,以至于拿到設計任務后不會像以前那樣盲目無措。
二、合理整合教學內容,構建新的課程知識體系
為使所授機類及近機類專業學生全面了解熟悉鑄造、鍛造及焊接等熱加工工藝,增加“材料成型技術”部分。該部分涉及內容多,而新設置的工程材料及其成型技術課程與工程材料課程相比,課時僅增加8學時,這樣必須壓縮《工程材料》部分的內容與課時。我們遵循新的教學理念,合理地優化、縮減了《工程材料》偏理論部分的內容,淡化與核心內容關系不大的內容,強化基礎理論。如:在“材料的力學性能”部分,刪除材料的物理性能等內容;在“金屬晶體結構”部分,刪除立方晶系的晶面和晶向的表示方法等內容;在“合金結構鋼”部分,刪除微合金非調質鋼、易切削鋼及低淬透性鋼。對白口鑄鐵的結晶過程及鋼的表面淬火與化學熱處理等內容僅作簡單介紹。把金屬的塑性加工部分合并到材料成型技術中的鍛造部分;把典型工件的選材及工程材料的應用合并到零件失效、毛坯分析與材料選擇部分。同時,豐富與后續課程、畢業設計及工程應用密切相關的內容,如鐵碳合金相圖、鋼的熱處理原理和工藝、鋼的分類編號及用途等,增強學生對這些內容重點與難點問題的理解和掌握,夯實工程材料理論基礎。為了培養學生的工程應用能力,使課程內容與工程實踐相結合,挖掘平時在實際生產中的相關案例,通過與企業廣泛聯系,從中獲得大量生產中的案例。如在“零件失效、毛坯分析與材料選擇”一章,把從企業收集的案例,經過整理、分析后加入教材中。結合生產中的具體零件,在分析零件的工作條件、失效形式及對零件性能要求的基礎上進行選材,制定加工工藝路線。這對培養學生工程應用能力大有益處,為他們將來從事機械行業的生產加工,打下了良好的基礎。課程始終貫穿材料的成分-組織-工藝-性能之間的關系這條主線。以性能為起點,分部講授成分、組織和工藝對性能的影響,最后通過學習鐵碳合金相圖和過冷奧氏體冷卻曲線,綜合講解成分、組織、工藝與性能間的關系,讓學生牢固掌握“材料的性能取決于其成分、組織和工藝”的觀點,這樣就變分散為集中,變模糊為清晰,以利于學生建立完整體系的概念,保證了教學內容的基礎性和系統性。據此,將課程內容分為工程材料基礎理論、常用工程材料、工程材料成型技術基礎和工程材料的應用及成形工藝的選擇四大模塊,實行模塊化教學、突出材料的工程應用,并對各模塊的內容做了精心挑選與合理調整。
三、綜合運用多元化教學方法和手段,提高教學效果
在課堂教學中,為使學生能夠在聽課過程中主動思考,緊緊跟上教師的講課思路,采用案例法、啟發式、問題授課法、研究式與討論式等教學方法及這些方法的組合。如講授加工硬化這一重要概念和內容時,先在課堂上用舉例法演示用手彎曲鐵絲感到發熱和越來越硬的現象,用問題授課法提出產生該現象原因這一本質問題,接著揭示變形中其材料內部的組織結構的變化,然后讓學生分析由此帶來哪些性能的變化,以此解釋加工硬化的成因。多種教學方法的應用,有效地激發了學生對本門課程的學習興趣,提高了學習的自覺性和主動性。提出并初步實施了工程材料及其成型技術課程的一種新的教學方法-關鍵詞教學法。針對工程材料及其成型技術課程內容龐雜,概念繁多且課時短的特點,提出了關鍵詞教學法。從基本概念、章節以至全課程中提煉關鍵詞,并將它們有機地結合,將零散的知識結構化,形成關鍵詞網絡(圖),構建出課程的基石和框架。初步的教學實踐證明,這種方法有利于學生理解記憶,對提升他們的提煉、概括等學習思維能力大有益處。在教學手段上,課堂教學板書講授與多媒體演示并重,在便于學生理解記憶的基礎上,構建出圖文并茂、聲情融會、動靜結合的教學環境。如用板書法講解相圖中的杠桿定律、二元合金相圖與Fe-Fe3C相圖的結晶過程等內容,可以充分展現邏輯思維全過程。晶體結構、缺陷和結晶過程等應用多媒體技術,可以充分展示三維立體的晶體結構特征與缺陷形貌及形成機理,動畫演示由液態到固態的結晶過程,增加了可視性與趣味性。
四、改革實驗教學的內容與手段,培養學生的工程應用能力和創新能力
為提高學生的工程應用能力和創新能力,適應創新性人才培養的需要,對工程材料及其成型技術課程的實驗進行全新的改革與設計規劃,包括類型、方法及考核方法等。按照教學規律,劃分實驗層次,整合實驗內容,理順實踐過程,減少驗證性實驗,增加綜合性和設計型實驗。課程設置三個實驗,即碳鋼硬度測定及熱處理、鐵碳合金組織觀察和零件的選材、熱處理、性能測試與組織觀察。“碳鋼硬度測定及熱處理”為基本技能型實驗,通過該實驗,學生能夠對工程材料及其成型技術課程實驗中所涉及的設備與儀器有一定的了解,有利于他們熟練地對這些設備與儀器進行操作。“鐵碳合金平衡組織的觀察”為驗證性實驗,是為更好地理解和掌握鐵碳平衡相圖而設置的。“零件的選材、熱處理、性能測試與組織觀察”為綜合、設計型實驗,目的是讓學生運用所學的材料及成型技術的基本原理,綜合分析給定零件的力學性能指標,以此選擇材料、熱處理及性能檢測設備,制定出相應的熱處理工藝并完成金相試樣制備、組織觀察、硬度測試及熱處理操作等實踐環節。這一綜合、設計型實驗不僅要求學生掌握課程中相關章節的內容,而且必須針對具體零件的特點進行全面分析與綜合,這樣選擇的材料和制定的工藝才能合理。這對于學生分析問題、解決問題能力的提高是大有益處的,也為他們畢業后盡早勝任企業相關的技術工作創造了條件。
網絡課程的設計應堅持合理性、科學性的發展原則,如表1所示,高校應為學生制定合理的課程,每一學期的課程內容以及所要達到的課程目標,設計合理的課程能夠幫助學生高效的學習計算機網絡技術。同時高校在設計計算機網絡課程時,應堅持精簡的原則,突出授課的重點,盡可能讓學生在最短的時間內,學到最多的知識。
1.2注重網絡課程的交互性
學生在學校學習理論知識,很多情況下是為之后更好的走上從業崗位做準備,因而,高校在注重學生理論性知識學習的同時,也應定期組織學生參加相應的實習與實訓活動。高校應與企業密切聯系,充分實行校企聯合的模式,讓學生真正投入企業中,學習企業中先進管理者的經營理念,學習企業中計算機的應用。網絡課程的交互性具體是指學生學習場所與實習產地的交互,優質的網絡課程能夠為學習者提供自主探索與合作學習的互動環境。長期的教學實踐表明,互動的環境一方面能夠激發學習者的學習興趣,另一方面為學生之后更好的走上工作崗位奠定了基礎。同時,需要我們注意的一點是,網絡課程的交互性還體現在很多方面,包括學習者與學習環境的互動,網絡課程的學習不同于其他課程的學習,很多情況下,學習者與教師處于時空分離的狀態,因而,網絡課程應該為廣大的學習者提供各種交流的機會與空間。
1.3在網絡課程設計與教學中綜合利用多種媒體
隨著知識型經濟與科學技術的發展,很多高校在網絡課程的設計中應用多媒體技術,從一定程度上講,多媒體技術有其長處,也有其短處,沒有一種多媒體技術是完整的,因而也沒有一種多媒體技術能夠解決教學過程中的所有問題。因此,在網絡課程的設計與教學中,我們應該綜合應用多種媒體,取長補短,充分發揮教學媒體的整體功能,滿足教學過程中的種種需求。網絡課程不同于其他文化課程的學習,網絡課程是以現代信息技術為基礎的課程,很多情況下,課程是借助于網絡來完成的,因此綜合利用多種媒體,能夠突出不同媒體的教學效果與科學效果。
2基于校企聯合的課程設計模式
校企聯合的課程設計模式應將工作重點放在設計的特色上,體現“二合”、“一作”、“一演”的設計特色,所謂的“二合”具體是指“校企聯合”與“虛實結合”,而“一作”是指“小組協作”,“一演”是指“角色扮演”。只要高校與企業堅持貫徹這些課程設計特色,那么一定會實現互利多贏的效果。另外,高校在網絡課程的設計上還必須緊跟時代的發展要求,邀請一些IT行業的公司來高校指導課程設計,進而為實現校企雙方多贏的目的奠定基礎??偟目磥恚F舐摵系恼n程設計模式最主要的工作是要做好課程設計工作,確保課程設計的質量,確保學生能夠切切實實的學到知識與技能,實現校企課程設計的目標。計算機網絡設計課程能夠讓廣大的學生足不出戶就能了解到IT行業知識以及最新的技術,同時,需要我們明確的一點是實現校企合作下的計算機網絡課程設計,能夠培養廣大學生的執教能力以及創新能力。
2基于導學案的翻轉課堂教學設計
傳統教學過程通常包括知識傳授和知識內化兩個階段[1]。其中知識傳授通過教師在課堂中的講授來完成,知識內化則需要學員在課后通過作業、練習來完成。我們認為,近期興起的翻轉課堂教學模式可以適應軍校學員的學習方式,滿足計算機公共課程的教學需求。翻轉課堂教學將這兩個階段的任務從時間、空間進行了顛倒。知識的傳授由學員課前借助于各種形式的教學資源來完成;課堂中老師則關注學生對知識的理解、內化,師生之間通過交互共同完成這一目標。教學過程的顛倒使得其中的各個環節也隨之發生變化。筆者借鑒其他研究者的教學模式[2-6],結合軍校教學的實際情況,考慮軍校學員的學習特點,構建了針對軍校學員的翻轉課堂教學設計模型。該模型依照教學活動的發生時序,按課前、課中、課后3個階段進行教學活動設計,如圖1所示。
2.1課前階段教學設計
傳統教學的課前準備,一般就是要求學員預習,為課堂中的講授奠定基礎。在翻轉課堂中,課前階段對知識傳授所需要達到的水平提出了更高的要求——要超過傳統課堂中集中講授的教學效果,才可以進入到知識內化階段。為了保證這一目標的達成,教員在課前承擔的任務較傳統課堂而言,可謂是顛覆性的。教員需在課前投入大量精力,提供豐富的教學資源有效地支撐學員的課前學習。教員需要設計完善的學習支架材料,如課程組在計算機公共課程教學中設計制作了《學員基本學情登記表》《課堂導學案材料》《學習團隊信息表》《學員自我評價量表》《學員反思表》《學員過程性評價量規》等教學資料及配套軟件,分別應用在獲取學員學情背景、課前自學、團隊學習等環節。針對軍校學員的翻轉課堂,教員除完成一般翻轉課堂中的微視頻設計制作外,考慮到軍校學員學習時間、空間上的限制,專門設計了導學案,既采用了翻轉教室的理念,又解決了軍校學員利用網絡不夠便捷的現實。具體內容為:利用5~10分鐘時間不等的微視頻,將一次課內容中的重難點問題加以描述解釋,深入剖析重要的知識點,而導學案的支架作用則體現在對整體知識框架的把握上。教員利用導學案明確學習目標,在學習導航中通過提出問題,作為銜接各知識點的線索,并且設置學習疑惑環節,教員通過學員填寫的內容可以準確地了解學員在課前學習中遇到的主要困難,提前為課堂中的解惑答疑作準備。以網絡技術與應用課程為例,課程圍繞營區網絡建設案例設計教學,導學案用于幫助學員掌握案例教學方法的特點,具備實現該案例的能力。在導學案中首先給出案例教學的整體思路、每一章節中與案例教學相關的知識點、每次課前學員需要學習的內容和需要掌握的知識;給出檢查學員知識掌握程度的問題和實驗,以便及時了解學員的知識掌握程度和案例教學中需要改進的地方,給出學員完成物理交換機和服務器配置的方法和思路以及團隊合作方式。有了精心設計的微視頻和導學案作為學習支架,學員通過觀看微視頻、填寫導學案來完成傳統課堂中知識傳授這一過程,同時將疑難問題記錄下來,帶入課堂中,促進知識的內化,最終達成知識的重新建構,使得問題得到圓滿解決。
2.2課堂教學活動設計
在翻轉課堂中,教員依據學員在課前導學案中記錄的疑惑,運用各種教學方法進行教學活動設計促進學員的成長和發展。具體可劃分為以下3個階段:1)確定問題。學員在課前已經完成了知識傳授階段的任務,教員可以通過查閱導學案,直接了解學員在課前學習中產生的困惑以及遇到的問題,在課堂教學活動之前對這些問題進行歸納分析,確定幾類問題,以這些問題作為下一步分小組合作探究的依據。2)合作探究。教員確定問題后,學員分小組開展合作探究。每組圍繞某一主題展開研討,在這個過程中,學員可以和同伴討論課前在導學案中記錄的問題,或者圍繞教員提出的問題發表自己的觀點。在各組分開討論期間,小組中的每個學員都應積極地參與其中,發表觀點想法,通過交流、協作共同完成學習目標。每一個小組在合作探究階段都會遇到不同的問題,在各個小組研討中,教員要把握方向,隨時關注各個小組的學習動態,對每個小組提供有針對性的、個性化的指導。在整個過程中,教員與學員之間始終保持積極有效的互動,通過教員與學員、學員與學員之間的交流、反饋,指導學員合作探究來構建、完善自身的知識體系。教員及時地對學員的探究活動進行評價,最終完成教學目標。導學案將成為師生交互過程中的有力工具,幫助建立師生之間的對話。在課堂中,有各小組成員與“導學案”的對話、小組成員間的交流,小組間的對話和師生間的溝通。這樣一來,課堂就成了師生有效溝通交流的場所,教員也會逐漸成為與學生互動交流的親切伙伴,建立起和諧的師生關系。3)結果展示與交流。經過組內的合作探究以后,小組必須進行總結梳理,將組內的收獲通過某種形式展示出來,這一過程實際上也是鞏固自己薄弱環節,強化重難點知識的過程。各小組將自己遇到的問題以及解決的過程、思路和其他小組進行交流、展示,分享收獲。之后,教員集中各個小組共性問題、疑難問題以及教學目標中的重難點,結合導學案統一講授,最后宏觀性地梳理整節課的知識體系脈絡,讓學員對本課內容形成整體理解,幫助學員將之前零散的知識串聯起來。此時,導學案就是一個有效的工具,學員依據導學案的記錄,可以更為清晰地看到自己的整個學習過程,也便于對這一次課進行總結。
2.3課后拓展學習活動的設計
計算機公共課程教學授課對象涉及面廣,學員水平差異尤為明顯。對于計算機能力較強的學員,可以探究導學案中設定的難度較高的課后拓展學習活動,同時學習翻轉教學平臺上提供的、有利于拓展視野的教學資源。實踐環節是最容易體現學員水平參差不齊的一環,可以為計算機能力薄弱的學員提供更為詳細的微視頻,學員可以在實踐環節中隨時查看學習,以彌補理論課堂的不足,減輕教員指導壓力,提高學員的實踐效果。
2.4評價與反饋
高效的課堂離不開合理的評價方式,及時有效的評價反饋對學員進一步的學習具有良好的促進作用,這也是翻轉課堂教學設計中不可忽略的部分。我們在計算機基礎課程實踐中,以多渠道、多樣化的評價方式為學員提供了有效的評價反饋。(1)課堂中教員實時評價。根據計算機課程特點,教員帶領學員一起使用VBA開發了基于Excel的課堂實時評價軟件,軟件能夠實現對學員的實時評價記錄,評價結果記錄在《學員過程性評價登記表》中,學員可實時查看到自己的日常表現評價。(2)個人反思與自評。學員通過學習支架材料中的《個人反思表》和《課程自我評價量規》進行反思和自我評價,從學員個人的角度對自己在學習中的表現和取得的結果進行定性與定量評價,讓學員認識自己、改進自己。(3)作品展示,學員互評。計算機課程作業多為實踐性內容,我們建立了課程成果網絡展廳,將學員完成的作業、小組作品在網絡展廳中進行展出,這給學員帶來了“面子”上的壓力,學員會更加認真地完成學習任務,同時還在教員的引導下開展競賽,實現學員之間的互評。(4)教員綜合評價。在小組匯報、學員互評后,教員對學員進行綜合性的評價。
本文作者:劉靜安艷玲作者單位:大慶華凱石油化工設計工程有限公司
改革實踐教學內容
對整個專業實驗課程進行整合和優化,增加了“三性”實驗項目的比重。實驗改革重點是減少驗證性、演示性實驗,加大設計性、綜合性實驗的比例;整合實驗內容,形成理論驗證、操作訓練、綜合訓練漸進式、層次化的實驗體系,著重培養學生的動手操作能力,培養學生的設計能力以及發現問題、分析問題和解決問題的實踐能力。未來學習者社會的和情緒的能力與技能的發展,學習者的學習能力,以及在復雜系統中尋求某種途徑的能力,去探求、判斷、組織和創造性地運用有關信息的能力將變得更加重要,因此在實驗教學、課程設計等環節突出了“案例式教學”方法的應用,強調面向工程實際,借助“案例式教學”較強的綜合性和啟發性、明確的目的性以及學生參與的主體性,努力培養學生嚴密的思維能力、終身學習的習慣、人際交往技巧和協作精神以及創新精神。課程設計是高等工程教育最重要的實踐教學環節,它是由學生獨立完成的一項綜合性、創造性、設計性的大型作業。電力系統分析課程設計時間(潮流計算、短路電流計算)4周。通過課程設計之后,學生加深了對理論知識的理解,掌握了數學建模的思路,提高了計算機編程能力和運用軟件仿真能力,培養了學生實踐能力和創新能力,增強了學生設計綜合素質。
實踐教學體系中的創新手段
以“電力系統分析”的教學為例,該課程是電氣工程及其自動化專業的一門重要的專業必修課程,在整個電氣工程專業課程體系中起到承上啟下的橋梁作用,對后續專業課程的進一步學習及培養學生綜合運用所學知識解決實際工程問題的能力起著非常重要的作用。建立了專業實踐教學的跟蹤管理機制。對課程設計、認識實習、生產實習和畢業實習的成績評定方法進行改革,制定多元化的綜合考試方法,主要采取平時跟蹤考核(占20%)、實習日記(20%)、實踐課程報告(占40%)和綜合答辯(占20%)來評定學生成績。以學生應該具備和接受的知識結構、能力結構來構建課程體系。隨著社會經濟和科學技術的發展,對于電氣工程及其自動化專業學生的知識結構而言,培養范圍不僅要有一級學科“電氣工程”的特色,應具備“強、弱電”的知識結構,而且也應當具備較廣的人文、社會等方面的知識,有較強的實踐動手能力。為改善教學效果,在實踐環節中引入了基于PSCAD的仿真實驗平臺,作為理論教學模塊與動態模擬實驗模塊的中間過渡環節,有效地提高了學員的學習興趣與主動性。優化課程結構和學生畢業考試體制,建立完善的系統。理論學習、實訓操作的完成質量,作為學生推薦就業的依據,建立健全和改革學生畢業考核制度,也是進一步深化職業教育教學改革的重要舉措。通過增加潮流計算仿真計算環節,將學員從復雜的公式和繁重的計算中解脫出來,不僅可以更好地掌握各種潮流計算方法,理解其優缺點,還可以通過修改模型參數,直觀再現系統潮流過負荷、電壓越線等狀態,提高學員的綜合分析能力。實際條件難以滿足、系統的安全運行也不允許的大型實驗,也可通過軟件仿真來完成。通過設置具有綜合意義的、前后有機聯系的綜合性、設計性實驗,于實驗課上集中練習、研討,充分利用動模實驗室主機聯網功能,將多個此實驗平機構成一個可變的多機環型電力網絡,進行各種潮流分析實驗,實現電力系統的檢測、控制、監視、保護、調度的自動化等模擬仿真,提高實驗教學的效率與質量,鞏固和加深學生對電力系統相關理論課程的理解,拓寬專業知識。
二、工作過程系統化課程設計模式的主要優點
工作過程系統化課程設計模式主要有以下幾個優點:
(一)有利于提高學習者的學習主動性
傳統的教學以教師為中心,所有的教學要素圍繞教師展開,教學內容主要根據學科體系決定,學生只是被動地接受教師知識的灌輸,教學對于學生職業能力的提升作用不明顯?,F代教育教學理念提倡以學習者為中心,在職業教育中更是如此。工作過程系統化課程設計模式,秉承學以致用的理念,能使高等職業教育院校的學生對課程內容更感興趣,有利于提高學習者的學習主動性。
(二)有利于專業核心能力的培養
專業核心能力是專業的核心培養目標,尤其是在職業教育中,學習者希望通過接受職業教育,能無縫對接職業崗位,實現就業目標。因此,依據工作過程進行課程內容設計,可使各級職業院校的學生通過學習,了解職業的工作過程,掌握各項職業技能,實現學做一體化的教育目標,有利于專業核心能力的培養。
(三)有利于職業核心能力的培養
“所謂職業核心能力,不針對某種具體的職業和崗位,也并非指具體的專業技能和專業知識以外的能力,而是對勞動者未來發展起關鍵性作用的,從事任何一種職業的勞動者都應具備的能力?!被诠ぷ鬟^程系統化課程理論設計的職業教育課程,除了重視對學生職業技能的傳授外,還通過對工作過程的關注,強調在完成工作任務過程中的職業態度、合作精神;通過行動導向教學法、項目教學法等,培養學生獨立解決問題的能力;通過一個個真實的工作任務培養學生的職業核心能力。
三、以《Flas設計》為例的課程設計
筆者以《Flas設計》課程的設計為例,通過介紹該課程的職業定位、分析其對應職業的工作過程及學習領域、設計課程的學習情境及學習任務,闡釋基于工作過程系統化理論的具體課程設計模式。
(一)課程的職業定位
《Flas設計》是我院高等職業教育計算機應用技術專業(多媒體方向)一門重要的課程。該專業在迎接教育部高等職業教育評估專家檢查的自評報告中指出:基于學院22年的辦學經驗,融合學院外語、藝術之優勢,計算機應用技術專業(多媒體方向),招收應屆高考畢業生,實行全日制三年大專教育,強調技術與藝術相結合,以技術制作為主,藝術設計為輔進行專業定位。培養德、智、體、美全面發展,既掌握多媒體專業基礎理論又精通藝術,面向企事業單位及相關市場亟需的多媒體領域培養高素質技術技能人才。根據《Flas設計》的內容以及勞動和社會保障部職業技能鑒定中心已經頒布的國家職業標準,《Flas設計》這門課程對應的是高級多媒體制作員這一職業。當然,成為高級多媒體制作員需要掌握的知識絕不僅僅是《Flas設計》。
(二)高級多媒體制作員的工作過程及學習領域
勞動和社會保障部職業技能鑒定中心頒布的“多媒體作品制作員國家職業標準”中指出,多媒體作品制作員是指利用多媒體計算機技術,從事多媒體作品制作的人員。本職業共設三個等級,分別為:多媒體作品制作員(國家職業資格四級)、高級多媒體作品制作員(國家職業資格三級)和多媒體作品制作師(國家職業資格二級)。
成本會計共享資源的建設,目的是給學生提供豐富的、共享性的學習資料,不斷拓展課內的學習空間,以完善的教學課件、仿真的實訓票據、環境和實訓素材培養學生自主學習、動手操作的能力,養成成本會計崗位核算素質,滿足學生個性化學習和終生學習的需要。
(二)深化成本會計教學改革,推動教育信息化發展
通過課程資源建設,能夠進一步深化工學結合人才培養模式,促進企業參與的積極性,推進課程開發的順利進行。同時利用網絡信息技術,整合并共享各種教學資源,是實現優質教學資源的校際間的共享,提高教學效率和人才培養質量。
(三)搭建校企合作的橋梁
從畢業生走向工作崗位的年度起,對從事成本會計相關崗位的畢業生進行培養,同時開展崗位能力調查問卷、企業票據樣本、就業需求信息等工作,逐步開展各角度的合作,搭建校企合作的橋梁。通過資源平臺可以了解行業、企業對成本會計職業崗位以及人才培養目標和能力要求。
二、成本會計課程資源共享建設的設計思路
成本會計課程共享資源建設是圍繞專業建設、課程教學、學生自學、校企共享等具體應用目的,來確定課程共享教學資源建設的內容,并與專業建設和課程教學結合緊密,滿足教學、自學及企業會計業務提高等需求。該課程為資源共享型的課程,不再是以展示為主的優質課和精品課,而是讓企業、學校、學生、教師都參與課程建設,分享課程建設成果的課程資源。分成三個子板塊,按照教師交流板塊、學生學習板塊、社會學習者三個子板塊,作為三類用戶的學習入口,區分不同用戶的需求開放不同的網絡資源。企業專家以教師的身份參與課程的建設和人才評價。
通過詳細的、深度的企業調研,確定成本會計工作崗位的工作任務、能力標準和工作流程,嚴格按照企業成本會計工作崗位標準和成本會計核算工作流程進行成本會計課程資源設計。把成本會計崗位的成本核算任務,作為成本會計課程學習領域開發的基礎,通過企業調研,不斷地歸納、統計與分析整理,提煉成本會計的崗位典型工作任務和通用工作流程;以完成成本會計崗位任務要求的崗位能力和素質確定課程目標,整合成本會計課程的教學內容,同時融入職業資格考試(初級會計師)內容。
設計拓展學習性的工作任務,把現場的實際核算轉變為學習任務,并通過運用真實的成本核算背景資料,滲透企業文化,引入成本會計職業標準,有針對性地訓練和培養學生的職業素質。
三、成本會計課程資源共享建設內容
遵循系統設計、校企合作、共建共享、開放管理的設計理念,按照《精品資源共享課建設工作實施辦法》的要求,堅持“以學生、教師、企業成本會計、社會學習者四者的學習需求為根本出發點,以整體頂層設計為引領,以網絡信息技術為工具”的建設思路,通過校企合作的方式,完成基本資源和拓展資源兩大部分資源的建設。