评职称或毕业的时候,都会遇到论文的烦恼,为此精选了《机械设计课程群组设计论文(精选3篇)》仅供参考,希望能够帮助到大家。摘要:本文针对机械设计课程群存在的教学内容分散、系统设计思想淡化和创新意识薄弱等问题,以机械类本科生的机械设计课程群为例,结合学科竞赛的内涵体系,对基于事件(各类学科竞赛和实践教学)的主动式教学模式进行了探索,构建了协同创新体系以及创新活动管理模式,并将该思路运用于机械设计课程群的建设和学科竞赛中,取得了较好的效果。
机械设计课程群组设计论文 篇1:
高职数控专业胜任职业岗位需要的教学设计
摘要:以数控技术应用专业的课程教学设计为例,对高职数控专业进行岗位分析,据此确定各岗位的工作任务,细化职业行动能力,对传统的课程体系进行解构与重构,论述了基于胜任职业岗位(群)需要的教学设计方法和实施步骤,对构建面向职业岗位群的课程教学模式及以职业岗位能力为导向的教学组织形式进行了探讨。
关键词:高职;数控专业;职业岗位;教学设计;课程体系
作为一门科学,教学设计是20世纪60年代在美国兴起的。简单地说,教学设计是指在实施教学前对教学过程中的各种要素(如学生特点、教学目标、学习内容、媒体设置等)进行预先谋划、精心构造和教学情境设计,以期实现教学目标。课堂教学是实施素质教育的主渠道,是学校教学工作的重点,课堂教学顺利进行和成功的关键是教学设计,教学设计是否合理、恰当,是评价课堂教学优劣的重要指标,也是衡量教学质量优劣的标准之一。
胜任职业岗位(群)需要的课程体系建设是一项重要的理论研究与实践创新活动,需要打破传统学科型课程体系,重构适应职业能力培养的新型课程体系。这就要对传统课程体系进行解构,重构新的课程理念和课程体系,形成新的课程内容,构建新的运行机制和教学情境,实现课程与岗位融通、与工作过程融通及与项目任务融通,真正实现教学内容与职业能力要求的“零距离”。
数控技术应用专业岗位分析
职业岗位(群)需要和工作过程分析是创新课程设计的基础,胜任职业岗位(群)需要的教学设计主要偏向工作需要而不是学科系统需要,学习领域以生产或服务为载体。
通过调研,我们发现数控技术应用专业的主要岗位集中在以下六个专业相关岗位及其他岗位,其岗位名称与工作内容如表1所示:
确定工作任务,细化职业行动能力
根据工作岗位便可以明确工作任务,任务主要来自企业生产、经营、管理和服务的工作过程,课程内容的选择是以职业行动能力为基础的。主要以实践环节作为教学主线,通过实践进行知识、技能的学习和职业素质的养成,因此,学院教师要与企业专家共同细化职业行动能力。
数控专业的工作任务主要集中在6个方面,如表1所示。
职业行动能力则体现在以下16个方面:(1)阅读一般性英语技术资料和简单口头交流能力;(2)计算机操作与应用能力;(3)工程计算能力;(4)识图与绘图能力;(5)计算机绘图能力;(6)材料选用与热处理方法选择能力;(7)机构选用与机械零件设计能力;(8)机电控制技术应用能力;(9)普通切削机床操作与维护能力;(10)数控机床操作与维护能力;(11)数控加工工艺设计能力;(12)工艺实施及零件检验能力;(13)CAD/CAM专业软件应用能力;(14)数控加工程序编制能力;(15)生产组织能力;(16)质量管理能力。
数控技术应用专业需要学习的课程
一般而言,数控技术应用专业必须学习以下传统课程并进行实训:公共基础课(哲学与法律、工程计算、英语、计算机基础、体育);专业基础课(机械制图、金属工艺学、AutoCAD、机械设计基础、机械加工精度检测技术、液压与气压传动、机械制造基础、数控机床电气控制技术、数控机床概论);专业课(数控编程与加工技术、CAD/CAM、数控专业英语、数控机床维护维修技术、特种加工技术、数控加工工艺、模具制造概论);实训环节(钳工实习、金工实习、专业课程设计、数控机床认知实训、数控机床加工实训、数控机床操作实训、数控机床维修实训、CAD/CAM实训);选修课等。
基于胜任职业岗位(群)需要的教学设计
搜集教学素材广泛搜集与学习领域职业行动能力相关的文档、影像、图片、软件和技术文件等参考资料,为学习情境的设计提供素材。资料的选择应尽量新颖、有特色和全面,内容应具有一定的前瞻性,在实际教学过程中应具有可操作性。
细化教学内容(1)细化本学习领域的学习内容,根据职业行动能力的要求将教学知识点加以罗列,结合学院现有的教学、教辅条件,对学习内容进行合理增减,为工作任务的设计奠定基础。知识点的罗列一般比较零散,需各专业教师共同合作,一方面要避免各学习领域知识的重复;另一方面要考虑各学习领域间知识的衔接。要考虑到具体教学的可实施性,尽量简化工作任务的设计难度。教学内容要有高度的综合性,要落实理论与实践的结合,又要落实职业技能与职业情感的结合。(2)课程体系的解构。即分析学习领域的职业行动能力,对本学习领域的职业行动能力进行知识性细化和教学性归纳,细化、分解主题学习内容。根据学院实际,我们将原课程体系解构为以下学习领域:公共基础课(哲学与法律、工程计算、英语、计算机基础、体育)、数控加工技术概论、识图与制图、手工制作零件、使用机械机床加工零件、简单组件的制作、控制系统的运行、生产计划与组织、数控机床的操作(数控车、数控铣、加工中心任选两个模块)、数控工艺与编程(轴类、箱体类、板类、孔类、曲面类零件等任选两个模块)、较复杂零配件制作、顶岗实习、拓展领域(数控生产管理、模具设计与制造概论、数控产品营销、先进加工技术与先进测量量具、数控机床维修)、公共选修课等。
设计学习情境设计一个或多个学习情境即课程体系的重构,是学习领域的微观设计,也是具体化的教学开发,要将细化的学习内容加以合理重构,通过教学实现本学习领域职业行动能力培养。学习情境设计一方面要结合教师的教学能力,另一方面要考虑重组的学习内容如何细化更便于教学、便于学生理解和消化。结合学院现有的教学条件,依据教学相长规律和学习内容需求,可以给数控技术应用专业每个学习领域设计以下学习情境:(1)数控加工技术概论。由近代技术发展史、近代技术在制造业中的应用、数控技术发展趋势三个学习情境构成。(2)识图与制图。由画法几何、手工绘制图形、使用AutoCAD软件绘制图形文件三个学习情境构成。(3)使用手动工具加工零件。由钳工划线训练、手动工具使用、孔加工训练、典型零件钳工训练四个学习情境构成。(4)使用机械机床加工零件。由机械加工及设备概论、使用车床加工零件(简单)、使用车床加工零件(较复杂)、使用车床加工零件(复杂)等四个学习情境构成。(5)简单组件的制作。由工作计划、工艺文件编制、零件加工、组件装配及检测四个学习情境构成。(6)控制系统的运行。由数控系统运行、机床电气与PLC控制(初等难度)、机床电气与PLC控制(中等难度)、机床电气与PLC控制(高等难度)等四个学习情境构成。(7)生产计划与组织。由单件生产的计划与组织、批量生产的计划与组织、计算机支持的计划与组织三个学习情境构成。(8)数控机床的操作(数控车、数控铣、加工中心任选两个模块)。由数控车床操作、数控铣床操作、加工中心基本操作、典型零件加工四个学习情境构成。(9)①数控工艺与编程(轴类)。由简单到复杂零件1~零件5的数控加工工艺设计与程序编制五个学习情境构成。②数控工艺与编程(箱体类)。由零件图分析及三维数学模型建立、典型加工部位加工方法、数控铣床(加工中心)程序编制、工艺文件编制、箱体零件加工案例、练习六个学习情境构成。(10)较复杂零配件制作。由识图、计划、准备、实现、测试、验收六个学习情境构成。(11)顶岗实习。由熟悉生产环境、岗位见习、顶岗实习三个学习情境构成。(12)拓展领域(数控生产管理、模具设计与制造概论、数控产品营销、先进加工技术与先进测量量具、数控机床维修)。视具体情况而定。学习领域3的学习情境1设计,如表2所示。
构建工作框架图工作框架图的建立是为了合理设计具体工作任务和避免学习内容中知识点的重复。应充分利用已搜集的教学素材和学院的教学、教辅设备,发挥教师的教学特长,针对各个学习情境,根据重组的学习内容,结合学院的教学条件,构建工作框架图,并以此为核心,精心设计一个或多个工作任务,以职业岗位为导向,在完成工作任务的教学实践过程中实现知识的传授。伴随工作任务的完成,学生的职业行动能力会逐步提高。工作框架图是教学方案设计的精髓,是工作任务设计的准则,工作任务既要循序渐进,又要考虑到教学上的可操作性。工作任务设计思路如图1所示。
拟定教学方案归纳各工作任务所包含的职业行动能力和教学内容,围绕教学内容,结合教师的教学能力和学院的教学条件,详细拟定各单元课程的教学方案,规划各单元课程的教学内容、教学方法、考核方式和教学进度等。单元课程的教学方案并非一成不变,它是教师个性化特色教学的归纳与总结,可根据实际教学效果适当调整教学进度,教学方法与手段也应不断更新,从而激发学生的学习热情,提高教学质量和教学水平。教学方案的核心及重点是通过完成工作任务培养职业行动能力。
教学实施
教学内容教学内容均来自职业岗位工作任务模块的转换,如产品零件加工、设备工艺选择、具体案例设计等,应建立以工作过程体系为基础的课程内容体系;每个项目都应包括实践知识、理论知识、职业态度和情感等内容,是相对完整的一个系统;在课程设置和课程内容的学习领域设置上,应充分考虑学生的个性发展,兼顾学生的自主选择和职业生涯发展。
教学组织主要采取集中教学与分组教学相结合、学生自主学习与教师主导教学相结合、自选项目(任务)训练与规定项目(任务)训练相结合的教学组织形式,融学校与企业于一体,融教师与工程师于一体,实现专业教室、实践教学基地及企业生产一线的结合。
教学过程首先,任课教师要提前给每组学生发放任务书,明确课堂教学时间、教师讲解或演示教学内容的时间、学生应准备的知识、需要讨论的内容及时间、需要独立完成的训练内容等。其次,指导教师要将工作任务以不同的形式呈现给学生,并由学生分组对工作任务进行讨论。再次,指导教师要围绕学习情境和工作任务需要安排教学并进行知识拓展,也可组织学生进行答辩,融“教、学、做”于一体,实现教学与工作的结合及学习过程与学习成果的统一。
教学方法基于胜任职业岗位(群)需要的工学结合课程重视行为导向教学法在教学过程中的运用,强调通过学生自主的实践或行动培养和提高职业行为能力。注重以学生个体为中心,以学生的自主学习为主,学生参与相关信息收集、行动计划制定、工作过程决策、计划实施、反馈控制、结果评估等教学过程;教师是学习过程的组织者、咨询者和见证者,教师可以采用的主要方法有头脑风暴教学法、案例教学法、引导文教学法、角色扮演法、项目教学法、模拟教学法、现场汇报法等。
教学评价胜任职业岗位(群)需要的课程决定了教学评价的多样性,可以是教师与学生互评,可以是专业人士与非专业人士互评,可以是校内评价与校外评价相结合,也可以是过程评价与结果评价相结合。评价要立足社会需求,做到课程标准与职业资格标准协调,实现课程标准完善与学生职业生涯发展同步。
总之,通过数控技术应用专业胜任职业岗位(群)需要的课程设计,可以深化教学内容、教学方法与课程体系改革,以工作过程为导向解构和重构教学内容,加速教学体系创新步伐,突出学生个性的发展和实践能力的培养,对构建面向职业岗位(群)的课程教学模式,落实以职业岗位能力为导向的教学组织形式,培养具备解决生产一线具体问题能力的高职毕业生具有重要的意义。
参考文献:
[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
[2]姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究[M].北京:清华大学出版社,2007.
[3]刘哲.基于工作过程的课程开发方法[J].中国职业技术教育,2008,(16).
[4]王秀海,王雷.关于高职课程体系的思考[J].教育与职业,2008,(12).
作者简介:
桂树国(1977—),男,安徽凤台人,硕士,安徽职业技术学院讲师,主要从事机械加工和CAD/CAM的教学与研究。
作者:桂树国
机械设计课程群组设计论文 篇2:
基于事件驱动的机械设计课程群体系研究与协同创新
摘要:本文针对机械设计课程群存在的教学内容分散、系统设计思想淡化和创新意识薄弱等问题,以机械类本科生的机械设计课程群为例,结合学科竞赛的内涵体系,对基于事件(各类学科竞赛和实践教学)的主动式教学模式进行了探索,构建了协同创新体系以及创新活动管理模式,并将该思路运用于机械设计课程群的建设和学科竞赛中,取得了较好的效果。
关键词:事件驱动;机械设计;课程群;体系研究;协同创新
机械设计课程群(包括机械原理、机械设计、互换性与工程测量等机械类专业基础课)是机械制造及自动化专业及近机类专业的核心课程,其相关的课程设计、实验及大学生创新训练和机械创新大赛等学科竞赛作为实践教学的重要环节,是培养学生动手能力、创新能力和工程能力的有效途径。
世界发达国家工科院校在专业基础课建设与教学方法研究上,强调专业理论性、实践性、适应性和互动性。美国、德国等发达国家采取了一种“3+1”模式,即3个课时理论课后就有1个课时的实践课(实验或实践活动),极大地激发学生的学习激情和兴趣。
多年来,国内各高校针对机械设计类专业基础课程,在课程建设与教学方法研究方面做了许多工作。如陈晓岑等对机械原理实验方法和内容进行了教学改革[1];江帆等针对传统机械原理实验教学中存在的不足,将TRIZ理论引入机械原理的实验教学[2];侯雨雷等借鉴国际先进的CDIO工程教育理念,提出以适应产业需求的项目为载体,以完整工作过程为向导,依据企业的真实工作过程设计和组织教学的理念并应用于机械设计基础的课程改革实践[3];龚厚仙针对机械设计基础课程存在的教学内容零散、系统设计思想淡化等问题,采取以能力培养为本位的“项目驱动”教学模式[4]。上述研究已初见成效,而结合课程设计、大学生创新训练以及各种学科竞赛更深入、全面地研究机械设计课程群的教学体系与协同创新的课程群建设和教学改革的较少,探索一种适合机械设计课程群的、注重理论与实践相结合的,在课程设计、学科竞赛中集研讨式、启发式教学方法的多元化教学模式,是高校教学研究的重要课题[5,6]。
一、以事件驱动为核心的课程群构建
针对机械设计课程群教学中原各门课程自成体系、不能有机联系和综合应用的弊端,结合本科生的实践教学、大学生创新训练以及各种学科竞赛活动,将机械设计的相关课程作为一个课程群实施整体性建设,按照其在培养学生知识能力结构中的任务和作用,加强教学内容的有机联系,构建连贯而完善的新型课程体系。
在机械设计课程群的教学内容上,要涵盖“系统的设计思维、创新的设计理念、现代的设计方法、具体的设计实践”这几方面的教学训练。在课程群设置上,选择了机械原理、机械原理课程设计、机械设计、机械设计课程设计、互换性与工程测量、创新设计与制作等6门课程。通过对机械原理、机械设计、互换性与工程测量这几门主修课程的内容和体系进行整合重组,并融入AutoCAD、Pro/E、Ansys等相关热门应用软件知识,使学生在学习进程中,既有理论知识的学习,又有实际的操作训练。以课程设计、大学生创新训练和机械创新大赛等各种学科竞赛活动为契机,强化实践教学,全面提升机械设计课程群的实践教学效果,增加学生的创新能力。
二、以学科竞赛为主线的教学流程规划
在机械设计课程群的建设中,除将课程群内的6门课程进行内容整合和重组外,同时针对新形势下的人才培养目标,将学科竞赛的主线贯穿课程群教学的全过程。
机械设计课程群以学科竞赛的创新设计项目作为教学的载体,按项目实施的需要合理安排教学内容。在课程教学的初期向学生布置设计题目(结合老师的科研课题的设计选题或按教学内容选定的常规选题),或学生结合大学生创新训练和机械创新大赛自主提出设计意向,在课程的教学过程中有意识地结合设计题目进行授课、实验和布置课外作业,随着机械原理课程的结束,学生完成产品的原理设计;随着机械设计和互换性与工程测量等课程的结束,学生完成机械产品的初步设计。当课程群的教学任务完成后,结合各类学科竞赛,指导老师联合指导学生在初步设计的基础上,采用计算机辅助设计方法对产品进行力学性能分析和运动仿真,根据分析结果修改设计,绘出工程图。在通过设计评价后进行产品的制作,完成产品样机的制作。
三、教学模式的改革
在课程群的教学模式改革中,以学生为主体,通过学科竞赛和新颖的课程设计引导学生从被动学习向主动学习转变,即通过具体的事件引导学生加强知识和能力的培养,强调课堂教学与课外学习相结合,引导学生主动发现问题、分析问题和解决问题。如在每届机械创新大赛前让学生围绕大赛主题自主提出项目申请,充分发挥学生的想象力和积极性,真正做到百花齐放。在此基础上进行项目的第一轮筛选。对第一轮入选的项目进行可行性论证,引导学生自己提出问题、分析问题并提出解决问题的方法。然后进行第二轮筛选,筛选通过的项目才能进入学校的申报。在课程群教学模式上结合课程设计和学科竞赛进行了系列改革尝试,包括教学组织形式的创新,即教学过程相互衔接,设计过程联合指导,设计成果统一评定。
在课堂教学中,根据机械设计课程群的特点,立足工程的观念组织课堂教学内容。受课时限制,不可能将机械设计中的所有内容都在课堂中讲解,而是结合课程设计和学科竞赛进行学习,如机械设计中的机械创新及系统设计部分则根据具体的选题,学生在老师的指导下进行具体机构的系统创新设计,由此加强对机械系统的认识。
在机械设计课程群的实验设置中,优化了原有的实验项目,创建了机械传动综合实验,学生可以根据所学的机构,自主进行实验设计,搭建各种各样的机构,完成相应的设计功能,并撰写实验报告,以加强学生创新实验的能力,增强动手能力。同时结合各类学科竞赛等科技创新活动激发学生参加创新实践的积极性。
机械原理课程设计主要是锻炼学生运用所学知识进行综合设计的能力,在课程设计中不再是一个班的学生做某种机构的设计、绘图,而是精选出多种实际机构,让学生根据自己的兴趣完成某个机构的原理设计。机械设计课程设计主要锻炼学生运用所学的机械原理、机械设计、互换性与工程测量等知识进行综合设计的能力,主要经历方案选择、传动能力计算、结构设计等过程。在课程设计过程中老师通过讲课、答疑等多种方式进行指导,设计完成后通过答辩让学生清楚地了解自己的设计是否合理、还存在哪些问题,以避免在以后的设计过程中出现类似的错误。
四、课程群考核模式的改革及协同创新体系的构建
机械设计课程群的课程考核以试卷、设计报告、成果答辩相结合的形式开展。学生成绩考评特别注重在各类学科竞赛中的创新价值,提高创新性在考评成绩中的比例,以及获奖学生在保研中的比例,大大提高了学生的自主创新意识及设计兴趣。
在综合分析高校创新人才培养现状的基础上,结合自身专业特色和机械设计课程群的建设,机电工程学院于2011年成立大学生创新基地,并派有多年教学管理经验的管理人员负责基地管理,该基地在组织学生参与创新活动上做了很多努力,形成了一整套完善的创新活动管理模式。(1)构建学科竞赛的整合机制。机电工程学院历来高度重视对学生创新能力和实践能力的培养,积极引导和支持学生大胆创新,重视和鼓励学生参加各类学科竞赛。在学院领导和老师的大力支持下,在2011年专门筹措资金、配备场地与师资、添置设备仪器,成立了大学生机械创新基地,负责学院学生创新活动的指导和课外科技创新比赛的筹备、申报及指导工作,培养与引导大学生自主进行方案设计、原型样机选材、组装与实验室调试验证。(2)学生团队的组织形式。创新基地成立了4支大学生创新团队,专注于创新训练和创新竞赛,有各自完善的团队管理机制,是创新项目的载体,也是人才培养的主要组织形式。学生开展招聘会,自主选拔优秀人才,以高年级带低年级的方式进行项目的申报及实施,以便在各类学科竞赛中充分发挥集体优势。同时团队采用考核制和淘汰制,定期引进新鲜血液,以保证团队的生命力和成员的积极性。团队“以老带新”的培养模式避免了创新人才的脱节。(3)教师团队的构建。创新基地根据教师的研究方向,采取自愿的原则建立了一支强大的指导教师团队。教师的悉心指导是团队和项目顺利发展的强大推动力。部分教师将科研项目引入大学生的培养过程,这种方式激发了大学生对科研与创新的兴趣,培养了学生发现问题和解决问题的能力。(4)创新基地的管理不断完善。创新基地从活动场地管理、物品借还管理、经费管理、项目实施管理、基地成员管理及合同管理6个方面确立了完善的管理制度,为基地的运营提供了良好的基础条件。创新基地的管理执行者由基地志愿者完成,志愿者分为宣传组、事务组和技术组。技术组负责自主创新等项目的初审,事务组负责日常事务的处理、活动的组织和人事的协调,宣传组负责创新团队、创新成果和创新基地的宣传以及基地网站的管理。3个组的良好分工是创新基地良好运行的有力支撑。(5)创新实践训练。针对不同学生,基地相应地开展不同的创新活动。对于普通学生,主要开展优秀学子交流会、创新意识和创新能力培训会、团队招聘会、创新成果展示等活动;对于团队成员或赛事经选拔后的成员,基地会组织开展专业技能培训会、模拟答辩、优秀研究生交流会等,并组织参与校企合作的创新大赛。全方位的创新活动能够有效、循序渐进地培养和提高学生的创新意识和创新能力。(6)创新训练成果。自2011年成立以来,机电创新基地经过3年多的探索引起了广泛的关注,并取得了骄人的成绩:3年来基地收集学生自主创新项目申报200余项,全国大学生创新训练项目100余项,覆盖人数近1100人次,约占本院45%的本科学生;2011—2013年自主创新和国家创新训练计划总立项资金达100万元;2013—2014年自主创新团队项目和个人项目立项14项,班级项目立项4项,总覆盖人数达238人次。2012—2014年学院整体参与科技创新活动及获奖情况如表1所示。
五、结论
基于事件驱动的机械设计课程群的体系研究,将机械专业的几门重要的专业基础课作为一个课程群实施整体性建设,解决了机械设计课程群教学中各门课程自成体系、不能有机联系和综合应用的弊病。以学科竞赛等事件为主线的课程群教学流程设计,让学生将课程学习和学科竞赛等实践环节紧密联系起来,提高了学生学习的目的性。课程群考核模式的改革进一步提高了学生参加各种学科竞赛的积极性,收到了良好的教学效果。
参考文献:
[1]陈晓岑.机械原理实验教学的改革和探讨[C]//2007机械设计教学研究论文集.
[2]江帆,孙骅,庾在海,区嘉洁.基于TRIZ理论的机械原理实验教学实施策略研究[J].理工高教研究,2010,29(3):108-110.
[3]侯雨雷,齐效文,周玉林,等.基于CDIO理念的《机械设计基础》课程改革实践[J].中国科教创新导刊,2010,(1):37-38.
[4]龚厚仙.基于项目驱动的《机械设计基础》课程改革[J].职业技术教育,2011,32(17):32-33.
[5]乔连全.我国研究型大学“大学生创新性实验计划”的现状与反思[J].高等教育研究,2011,(3):81-87.
[6]邹广严.关于构建应用型人才培养模式的若干问题[J].中国高等教育,2009,(23):33-35.
作者:周廷美 陈晓岑 赵敬泽 刘卫
机械设计课程群组设计论文 篇3:
基于OBE理念的“汽车设计课程设计”过程控制体系构建
摘 要:“汽车设计课程设计”的设置目的是帮助学生理解并运用汽车设计的理论知识,锻炼学生完成汽车类产品设计、分析解决复杂工程问题的能力。加强“汽车设计课程设计”的过程管理,可以提高课程设计的教学质量。文章基于OBE理念,针对“汽车设计课程设计”的六个阶段提出了构建过程控制体系的具体措施,为课程设计过程监管与控制提供参考。
关键词:OBE理念;汽车设计课程设计;过程控制体系
“汽车设计”是车辆工程专业的支柱课程,目标是培养学生掌握汽车设计的主要方法,能够完成汽车整体、总成以及关键零部件的基本设计,并能初步分析和解决该领域的复杂工程问题。
考虑到仅靠理论学时无法达到预期目标,车辆工程专业设置了“汽车设计课程设计”作为该课程的配套实践环节。该环节设在第七学期,以离合器、转向器、制动器、差速器、万向传动装置等部件为对象,来锻炼学生综合运用理论知识完成产品设计的能力。通过调查,大多数学生认为该环节对他们有很大的帮助,起到了课堂教学所不能起到的锻炼作用,但也有一些弊端,如部分学生存在认识不足、自由散漫问题,还有部分学生反映存在组织管理松散、教师指导不足等问题[1-2]。具体原因是由于该实践环节与学生找工作时间重合,部分学生为了参加招聘会,缩短了课程设计的时间,使教学质量大打折扣。另外,管理不到位、教师指导不足也影响了教学效果。如何通过完善过程管理体系,加强“汽车设计课程设计”的过程管理,从而促进课程设计教学质量的提升,是车辆工程专业当前面临的重要问题[3]。
工程教育认证的核心理念是成果导向教育理念(Outcome based education,即OBE),即以学生应该取得的学习成果为核心问题,要求各工程专业在人员配备、课程体系设置等方面都要以毕业生的能力培养为中心,这就为各专业的教育改革指出了明确的方向。本文基于OBE理念,提出了“汽车设计课程设计”过程控制体系的构建方案,分别对前期准备阶段、任务分配阶段、资料搜集阶段、集中设计阶段、答辩评阅阶段和总结改进阶段进行过程质量控制设计,提高本专业学生的培养质量。
一、前期准备阶段
这一阶段主要是由教师团队来完成的。主要包括:往年工作的回顾及分析、指导教师的选择、主要参考书的选择、设计设备的到位及学生的动员。
1.往年工作的回顾及分析。由系主任召集会议,往年的指导教师参加。通过查阅前一年的工作总结,指导教师对过程进行回顾,查找问题,有针对性地给出解决措施。
2.指导教师的选择。指导教师直接和学生接触,是课程设计过程质量保证的关键因素。因此,指导教师的选择非常重要。主要根据以下几个方面进行选择:(1)教师的责任心;(2)教师的指导经验,对于指导经验不够丰富的教师或者是前几届学生曾提出质疑的教师要进行培训;(3)教师的课堂教学和科研任务是否较重,如果较重,可能影响教学效果,就不作为选择对象。
3.主要参考书的选择。选择机械工业出版社出版的、王国权主编的《汽车设计课程设计指导书》作为主要参考书,另外选择《机械设计课程设计指导书》《机械原理课程设计指导书》《汽车设计》《机械设计》《精度设计与公差测量》作为参考书。
4.设计设备的到位。要求学生采用CAD软件画图,为防止抄袭现象,要求设计说明书采用手写。同时学生须人手一台电脑,没有的学生可向学院实验室申请。另外,系主任向学校申请教室作为专门的课程设计教室,并申请绘图板、丁字尺等教学设备。
5.学生的动员。由系主任组织,召开全专业学生大会,进行设计前动员。主要介绍“汽车设计课程设计”的意义、内容、方法、制度、纪律等方面的内容,使学生对整个过程有系统性的了解。
二、任务分配阶段
在此阶段,指导教师需要根据学生在“汽车设计”课程中所学到的知识,考虑车辆工程应用背景,结合教师的科研项目或方向,给出课程设计题目。题目的选择应满足如下要求:(1)选题要符合教学大纲的要求;(2)具有科学性和实践性,有利于培养学生的创新能力、分析解决问题的能力和运用计算机软件的能力;(3)尽量与指导教师的科研项目或生产实际结合;(4)难度适中;(5)工作量饱满。指导教师确定题目后,须填写“汽车设计课程设计题目介绍表”,说明其研究意义、主要研究内容及方法、研究目标、人员配备要求等情况,并下发至各班级。
为加强学生的团结协作意识,课程设计过程要求学生组队完成。学生可根据自己对题目的认识和理解,自行组队、自主选题,但不允許交叉组队,即每人只能参与一个项目。完成组队后,系主任根据实际情况适当调整,确保每个题目都有足够的人数,尽量做到强弱搭配。
三、资料搜集阶段
首先指导教师对相关理论知识进行梳理,帮助学生回忆课堂讲授的内容,再结合课程设计题目提出分析和解决问题的方法(包括所采用的软件、硬件工具等),对设计过程进行划分,给出每个时间段内需要完成的任务和要求,最后根据学生的具体疑问进行答疑。
学生随后开始查阅并搜集资料,途径主要包括:(1)学校的图书馆。在图书馆的网站搜索相关书籍或期刊文献、标准,也可以从图书馆纸质书库中查找。(2)互联网。根据教师给定的题目,在互联网上搜索相关材料,了解所设计部件的细节结构,作为三维模型设计的参考。(3)本专业的实验室。实验室里有各种汽车部件的实物,可供学生参观并测绘,为学生进行课程设计提供很好的参照。
四、集中设计阶段
集中设计是课程设计的主要阶段,需要两周时间完成。为保证该阶段的设计进度和质量,采取如下措施。
1.利用通讯软件,通过指导方式的改进,加强指导教师和学生之间的交流,保证设计质量。采用教师值班制度,指导教师轮流值班,及时解决学生出现的问题,并对学生进行考勤。如果出现学生遇到困难急需解决,而指导教师不在现场,值班教师又无法回答的现象,就必须在面对面辅导的基础上,结合互联网创设新的指导模式,例如,在2020年的课程设计中,因学生不能及时返校,教师通过腾讯课堂的方式来进行集体指导,用QQ视频软件进行个别指导,及时解决学生出现的问题。
2.加强对学生的日常管理。设计开始后,每组学生建一个群,在群中共享一个“记录本”电子文件,让学生及时记录自己每天的设计进展和存在的疑问,以及与指导教师汇报交流的情况,在设计过程结束后和设计资料一起提交。这样既能起到督促作用,也可为后续课程设计工作的总结与改进提供可靠资料。
3.保证理论与实践的紧密结合。该设计过程是实践的过程,但绝不是机械制图课程设计的翻版,要通过这个过程使学生对汽车整体和局部的性能有更深刻的认识。例如,设计差速器的学生,要得到所计算的齿轮的力矩,就必须找到给定车型所配的发动机和变速器的主要参数,然后通过自己的计算得到。
4.强化学生绘图能力的培养。在往年的设计答辩中发现,部分学生的图纸极不规范,粗糙度、公差和尺寸的标注位置等都不符合标准要求,技术要求的内容与设计内容不符。不规范的图纸不能满足用人单位的工作要求。因此,在“汽车设计课程设计”过程中要强化学生绘图能力,为企业、社会输送合格的设计人才。
5.提高软件的应用水平。以往的课程设计都要求学生采用手工绘图,虽能加强学生对图面元素的认识,但与企业中大规模使用CAD软件的需求不符。因此,在课程设计中要求学生使用三维模型软件建立立体模型,并用CAD软件绘图。而对于参数计算及校核过程,也要求他們用MATLAB编程来完成。
五、答辩评阅阶段
答辩评阅阶段包括学生答辩和教师评定两个阶段。在规定时间内, 学生提交所有的课程设计成果,包括设计说明书和图纸,由指导教师进行检查,合格后方可进入学生答辩阶段。学生答辩主要包括自己汇报和教师提问两个过程。教师通过学生的汇报了解学生的任务完成情况,通过提问来了解学生对所设计课题的认识深度和完成程度,并鉴别有无抄袭情况。对于存在问题的材料指出问题,并要求学生在限期内整改完成。
在教师评定阶段,指导教师负责审查每份设计材料,将学生提交的图纸和说明书与题目的期望目标进行分析对比,根据对比结果写出评阅意见,给出评阅成绩,并对图纸和设计说明书进行批改。
在最终的成绩评定中,既要有考核结果的评阅成绩,还要有考核过程平时成绩,并且要增大平时成绩的比例,如将其由30%改为40%。系主任综合各组指导教师的评阅成绩、值班教师所提供的平时成绩和考勤情况,形成最终成绩,报送教务部门;并收集相关资料,存档。
六、总结改进阶段
整个过程完成后,系主任组织指导教师开会总结,分析存在的问题,查找缺失和遗漏,给出改进措施或解决方案,并将会议内容记录保存,为下次课程设计改进和提高作准备。
“汽车设计课程设计”是车辆工程专业学生成才的重要实践环节。为监管好这一过程,本文贯彻工程教育认证的OBE理念,以学生能力培养为中心,对设计过程的每一个阶段都进行控制和管理,从而建立科学规范合理的“汽车设计课程设计”过程控制体系,提高学生的整体培养质量。
参考文献:
[1]文少波,贺曙新.汽车设计课程设计教学改革探讨[J].机电 技术,2013(2).
[2]孙跃东,廖欢,周萍,等.汽车课程设计的教学改革和实践[J]. 实验室研究与探索,2013(10).
[3]王丰元,邹旭东,柳江,等.汽车设计课程教学改革的实施与 评价分析[J].教育教学论坛,2018(6).
作者:田海波 寇发荣 魏若男