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關(guān)鍵詞:卓越教育;機械原理;機械設(shè)計;精品課程;課程改革
作者簡介:張洪雙(1976-),男,吉林梅河口人,河海大學(xué)機電工程學(xué)院,講師;樓力律(1973-),男,浙江湖州人,河海大學(xué)機電工程學(xué)院,副教授。(江蘇 常州 213022)
基金項目:本文系2013年江蘇省高等教育教改研究立項課題(課題編號:2013JSJG121)、面向“卓越計劃“的機械設(shè)計課程教學(xué)改革研究和實踐(項目編號:XZX/13A001-25)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)05-0067-03
我國提出的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(簡稱“卓越計劃”)旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。河海大學(xué)是首批卓越計劃的試點高校,同批的高校包括清華、北航、浙大、南大等重點高校,目前國內(nèi)各高校在機械原理和設(shè)計課程上主要從課程的教學(xué)體系、課程內(nèi)容、教學(xué)方法、課程的配套教材、課程的師資隊伍建設(shè)、教學(xué)管理等方面進行努力和嘗試,提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力,提高學(xué)生的工程實踐能力。[1]國外和國內(nèi)“卓越計劃”相近的工程教育模式為CDIO:[2]構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)、運作(Operate)。該工程教育模式由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)自2000年起,經(jīng)過四年的探索研究后提出的,是近年來國際工程教育改革的最新成果。
機械原理及機械設(shè)計是以高等數(shù)學(xué)、機械制圖、理論力學(xué)、普通物理、材料力學(xué)和工程材料等先修課程為基礎(chǔ)的,并為學(xué)習(xí)有關(guān)機械類專業(yè)課程奠定必要基礎(chǔ)的一門課程。通過課程的學(xué)習(xí),學(xué)生需要掌握機構(gòu)學(xué)和機械動力學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能;初步具有擬定機械系統(tǒng)方案、分析和設(shè)計機構(gòu)的能力;掌握通用機械零、部件的設(shè)計原理、方法和機械設(shè)計的一般規(guī)律,具有設(shè)計通用機械零件和簡單的機械裝置的能力;具有運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力等。因此本課程具有從理論性課程過渡到結(jié)合工程實際的設(shè)計性課程,從基礎(chǔ)課程過渡到專業(yè)課程的承先啟后的橋梁作用。機械原理及設(shè)計課程理論性較強和實踐結(jié)合緊密,且各章節(jié)相對較獨立,內(nèi)容多,因此在其教學(xué)過程中應(yīng)注重貫徹少而精原則,不強調(diào)面面俱到,知識點要突出,適當(dāng)增加寬廣度,注重機械發(fā)展的新概念和新方向。
國家提倡的精品課程建設(shè)是以一流教師隊伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理等為特點的示范性課程。面向卓越工程師的機械原理及設(shè)計精品課程建設(shè)的目的是針對卓越教育的特點,從教學(xué)隊伍建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革、先進的教學(xué)方法和手段、教材建設(shè)、理論與實踐結(jié)合、課程建設(shè)全面規(guī)劃等方面進行努力和發(fā)展,使卓越教育的機械原理課程教育教學(xué)在各方面符合國家示范性課程的要求。[3]
一、課程建設(shè)方法
根據(jù)精品課程建設(shè)的要求,并結(jié)合河海大學(xué)(以下簡稱“我校”)自身的發(fā)展和基礎(chǔ)條件,從以下幾個角度進行了相關(guān)工作:
1.面向工程應(yīng)用的課程設(shè)置
機械原理及設(shè)計是機械類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,在整個專業(yè)培養(yǎng)和課程體系中具有十分突出的地位,是從基礎(chǔ)課過渡到專業(yè)課、從理論性分析為主過渡到工程實踐為主的一門課程。該課程是學(xué)生接觸工程化的第一個實踐環(huán)節(jié),因此如何深化工程化的概念對于機械原理的教學(xué)十分重要。
隨著各高校的擴招,年輕教師的數(shù)量越來越多,而且具有博、碩士學(xué)位的比例越來越高。目前各校新引入的年輕教師主要是從學(xué)校到學(xué)校,缺少工程經(jīng)驗;企業(yè)導(dǎo)師具有豐富的工程實踐經(jīng)驗,但在理論高度和課程教育上又有所欠缺,所以工程化教育的師資隊伍建設(shè)成為時展的需求。結(jié)合國家級“河海大學(xué)—寶菱重工卓越工程實踐中心”的建設(shè),為增加年輕教師的工程實踐經(jīng)歷,在學(xué)生進駐企業(yè)的同時,各專業(yè)指導(dǎo)教師需要全程陪同,參與到企業(yè)的實踐項目建設(shè)中。建立企業(yè)內(nèi)實踐的各學(xué)習(xí)模塊,為各模塊配備校內(nèi)教師和企業(yè)導(dǎo)師,采用雙導(dǎo)師制,企業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)實踐教育,校內(nèi)教師負(fù)責(zé)理論教育,相互學(xué)習(xí),既提高了校內(nèi)教師的實踐能力,也為企業(yè)帶來了較新的理論分析方法。而為了提高課堂教學(xué)時課程中工程應(yīng)用的比例,進一步借鑒了蚌埠學(xué)院的相關(guān)做法:[4]優(yōu)先引進同時具有高學(xué)歷和工程實踐背景的師資人才,聘請企業(yè)內(nèi)高級技術(shù)人員做校外兼職導(dǎo)師;集合學(xué)院乃至校區(qū)的力量,積極參與常州市及周邊地區(qū)的建設(shè),增強校企聯(lián)合;鼓勵專利、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合和技術(shù)服務(wù),而不僅僅是理論研究和科技論文。
2.課程實施條件
在課程建設(shè)的具體實施過程中,主要從教師隊伍建設(shè)、教材規(guī)劃、教學(xué)條件保障等方面入手。
(1)主講教師:從機械原理及設(shè)計的教學(xué)人員構(gòu)成來看,任課教師中有1名教授、1名副教授、3名講師,學(xué)歷均在碩士以上,年齡從35歲到50歲,結(jié)構(gòu)合理、年富力強,形成了一個教師梯隊。課程的主講教師在本科教育教學(xué)、教改研究等方面具有十分豐富的經(jīng)驗。為了提高教育教學(xué)效果,全體任課教師定期召開教學(xué)例會、集中備課、針對教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題及時處理和分析,不斷總結(jié)經(jīng)驗。
(2)教材規(guī)劃:理論課教學(xué)選用了由東南大學(xué)出版、吳克堅編著的《機械設(shè)計》教材。該書是教育部“高等教育面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計劃”的研究成果,是面向21世紀(jì)課程和普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材。該教材以機械系統(tǒng)設(shè)計為主線,將機械原理和機械設(shè)計內(nèi)容進行有效的整合。精品課程建設(shè)中,教材規(guī)劃參考天水師范學(xué)院的立體化教材建設(shè)方法。[5]立體化教材包括主教材、教師參考書、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書、電子教案、CAI課件、網(wǎng)絡(luò)課程、試題庫等。該教材的建設(shè)與機械原理和機械設(shè)計的課程內(nèi)容、改革體系相結(jié)合,電子教案和課件能夠及時反映教學(xué)改革的要求,網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)促進教學(xué)改革的嘗試,逐步提高機械原理及機械設(shè)計的教學(xué)水平。
(3)教學(xué)保障:卓越機械原理及機械設(shè)計的教育依托于本科教學(xué)平臺,能夠充分保障課程教學(xué)的教學(xué)要求。20多年來,學(xué)校不斷加大投資力度,完善建設(shè),學(xué)院的教學(xué)設(shè)備先進、設(shè)施齊全。學(xué)院設(shè)有本科教學(xué)的機械基礎(chǔ)省級實驗教學(xué)示范中心、河海大學(xué)常州校區(qū)工程訓(xùn)練中心、機械基礎(chǔ)省級實驗教學(xué)示范中心,其中省級實驗教學(xué)中心在2007年立項建設(shè),2010年順利通過江蘇省驗收;專用與通用儀器和設(shè)備價值達2000余萬元;學(xué)院實驗室占地4000余平方米,擁有實驗設(shè)備儀器1200余臺套。目前實驗室開設(shè)的實驗課程主要包括:機構(gòu)運動簡圖測繪、齒輪參數(shù)測量和范成、機構(gòu)運動參數(shù)、螺栓連接、軸系零件組合、減速器拆裝和自行車拆裝等基礎(chǔ)實驗,以及機構(gòu)運動拼接和機構(gòu)組合實驗等多個創(chuàng)新型實驗環(huán)節(jié)。通過基礎(chǔ)實驗環(huán)節(jié),學(xué)生能夠加深對課程內(nèi)容的理解和把握;通過創(chuàng)新型實驗環(huán)節(jié)可以進一步提供學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。除了校內(nèi)的實驗環(huán)節(jié),還依托“河海大學(xué)—寶菱重工卓越工程實踐中心”,對企業(yè)內(nèi)部的設(shè)備、設(shè)計、工藝和檢驗等環(huán)節(jié)進行跟蹤學(xué)習(xí),讓學(xué)生深入到車間生產(chǎn)一線,切身體會和了解企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)流程,為更好地適應(yīng)企業(yè)環(huán)境打下良好的基礎(chǔ)。
(4)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué):為了提供一個自主的學(xué)習(xí)平臺,提高教師對學(xué)生的教學(xué)管理能力,增強學(xué)生全方位的素質(zhì),完善了網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式。[6]我校機械原理及機械設(shè)計的精品課程網(wǎng)站內(nèi)容(圖1)主要包括課程簡介、教學(xué)管理、教師隊伍介紹、教學(xué)資源等。其中教學(xué)資源主要包括助學(xué)式課件、思考題、練習(xí)題、習(xí)題答案、課程重點及難點解析等。網(wǎng)站中設(shè)有留言信箱,方便同學(xué)對于課程的疑問和問題能夠及時與老師溝通、聯(lián)系。
3.課程評價體系
課程評價圍繞課程培養(yǎng)目標(biāo),不僅要評價學(xué)生掌握的知識與技能,而且還要評價學(xué)生課堂的表現(xiàn)、出勤率和學(xué)習(xí)過程。評價時以課程考試為主要的評價方式,并輔助以課堂表現(xiàn)和出勤率等,力求評價方式的多樣化。[6]單純的期末考試不能完全反映學(xué)生對課程的掌握程度,目前各高校大多都采用多種方式,如課后作業(yè)、報告、實驗、小測驗、考試等進行考核,表1所示為根據(jù)我校卓越教育的特點采用的評分標(biāo)準(zhǔn)和比例。多樣化的考核方式使學(xué)生必須注重平時的學(xué)習(xí)積累,不能通過突擊的方式完成課程考試,學(xué)生有了積極學(xué)習(xí)的壓力和動力,更能均衡地反映學(xué)生學(xué)習(xí)的實際水平和學(xué)習(xí)效果,符合正態(tài)分布。
表1 多樣化的考核方法
考核項目
作業(yè) 實驗 隨堂測驗 企業(yè)實踐 期末測試
20% 15% 20% 15% 30%
4.課程改革與創(chuàng)新
機械原理及設(shè)計課程具有較強的實踐性和可動性的特點。即課程研究的所有問題都來源于生產(chǎn)和生活中實際的機構(gòu)與機器。因此學(xué)習(xí)方法要注意課程的特點,在學(xué)習(xí)過程中尤其應(yīng)注意理論知識與實踐應(yīng)用的相結(jié)合、機構(gòu)運動簡圖與具體實物的結(jié)合、機構(gòu)的靜態(tài)分析與動態(tài)分析相結(jié)合、形象思維與邏輯思維相結(jié)合,將理論分析內(nèi)容和工程軟件的應(yīng)用相結(jié)合。
機械原理及設(shè)計的課堂教學(xué)、教學(xué)方法與手段等方面力求創(chuàng)新改革,探索適合卓越計劃學(xué)生學(xué)習(xí)的課程體系和教學(xué)方式,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新思維和獨立分析問題、解決問題的能力。
(1)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新:針對卓越計劃教育中學(xué)生的理論學(xué)習(xí)時間壓縮而需要提高實際應(yīng)用能力的學(xué)習(xí)特點和需求,在機械原理及機械設(shè)計課堂教學(xué)中的主要內(nèi)容為:機械運動方案選型設(shè)計、機構(gòu)運動分析與尺寸綜合、機械動力學(xué)分析和設(shè)計、常用零部件的選擇、常用機構(gòu)選擇及設(shè)計、機械系統(tǒng)設(shè)計等。此外還要重視介紹學(xué)科發(fā)展的新動態(tài)、新方向、新內(nèi)容,注重激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,調(diào)動學(xué)生的積極性,讓學(xué)生了解更多更新的理論、技術(shù)與方法。實踐教學(xué)方面主要包括小項目和專題、實驗教學(xué)、課程設(shè)計、課外創(chuàng)新等。[7]近年來國家以及江蘇省組織了大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃、機械創(chuàng)新大賽等,在創(chuàng)新競賽的過程中提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識,使學(xué)生得到了實踐鍛煉的機會,開闊了眼界。
(2)教學(xué)方法的創(chuàng)新:機械原理及設(shè)計教學(xué)方法配合教學(xué)內(nèi)容的改革,加強與學(xué)生的互動,將以教師為主的‘灌輸式’教學(xué)向以啟發(fā)式、問題式、討論式教學(xué)為主的新的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變,讓學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí),真正成為教學(xué)活動的主體。
鼓勵學(xué)生應(yīng)用成熟的工程軟件進行相關(guān)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)中。例如在原理部分章節(jié)中涉及到的圖形法采用AutoCAD軟件來分析和設(shè)計,既可以得到比手工繪圖精確得多的解,又可以鍛煉利用AutoCAD軟件繪圖的能力。在解析法中可以結(jié)合matlab軟件教學(xué),既可以直接利用matlab編程的方法,具有豐富的庫函數(shù)、編程簡單、可視化功能強,又可以采用simulink和simMechanics進行機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)分析。[8]如圖2所示,某曲柄搖桿機構(gòu)中,各桿件長度分別為l1=120mm,l2=40mm,l3=70mm,l4=100mm,在曲柄運動角速度250rad/s,利用simulink分析得到桿件BC和CD的角速度曲線。零件的強度分析是機械設(shè)計中的一個重要內(nèi)容,應(yīng)用有限元軟件可以得到非常直觀的應(yīng)力及位移圖形。[9]如圖3所示為應(yīng)用ANSYS 13.0對某齒輪進行強度分析的應(yīng)力和位移圖,其中齒輪模數(shù)mn為2mm,齒數(shù)z為24,螺旋角β為10°,材料45鋼,在輪齒上受到20Mpa的力。對于這類專業(yè)軟件有時學(xué)習(xí)起來比較困難,耗時間,可以采用一些其他三維造型軟件自帶的一些插件進行近似的分析,如Solidworks Simulation等,雖然結(jié)果上有一定的差異,但對于受力的整體變形趨勢的分析仍然有很大的參考價值。
(3)教學(xué)手段的創(chuàng)新:在教學(xué)手段上,著重培養(yǎng)學(xué)生對機械系統(tǒng)的整體認(rèn)識,突出課程重點,有效分析課程難點,課堂教學(xué)過程能夠吸引學(xué)生的注意力,注重學(xué)生的參與,啟發(fā)學(xué)生的思考和聯(lián)想,加深學(xué)生對課程基礎(chǔ)理論的理解。培養(yǎng)學(xué)生主動應(yīng)用課程所學(xué)內(nèi)容,鍛煉其獨立解決工程實際問題的能力。教學(xué)方法得當(dāng),充分利用多媒體教學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效果。[10]多媒體課件中除了課程的文字性內(nèi)容外,還要包括自制的動畫課件和機械相關(guān)的視頻信息,如企業(yè)內(nèi)各種設(shè)備、工具和零部件及加工錄像等。此外,在機械原理及設(shè)計課程中有關(guān)結(jié)構(gòu)分析、運動分析、常用零部件選型、強度分析和計算等方面的教學(xué)還應(yīng)該注意多媒體和板書的綜合利用。
二、總結(jié)歸納
機械原理及設(shè)計課程在“卓越計劃”教育的課程體系中處于承上啟下的地位,因此加強卓越班級機械原理及設(shè)計的精品課程建設(shè)具有非常重要的意義和作用。在課程建設(shè)過程中,從面向工程化、保證課程實施、課程評價體系以及課程改革和創(chuàng)新等方面采取不同的措施和方法,可進一步提高卓越計劃的教育教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主性,提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力,使學(xué)生能夠牢固掌握機械原理及設(shè)計中的相關(guān)基礎(chǔ)知識和內(nèi)容,為機械類后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。
參考文獻:
[1]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”通用標(biāo)準(zhǔn)研制[J].高等工程教育研究,2010,(4):21-29.
[2]王剛.CDIO 工程教育模式的解讀與思考[J].中國高教研究,
2009,5(1):86-87.
[3]Zhang H S,Liao H,Liu B,Zhou J.Discussion on Education of Innovation and Practice Talents [J].Education and Education Management 2012,(3):349-353.
[4]李大勝,張輝,呂明,等.“工程化”背景下《機械原理》實踐教學(xué)體系改革的探索[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,(29):222-225.
[5]羅海玉,李琴蘭,鄭麗.機械原理課程的立體化教材建設(shè)研究[J].天水師范學(xué)院學(xué)報,2007,(27):75-77.
[6]董惠敏,錢峰,高媛,等.基于網(wǎng)絡(luò)的機械原理自主學(xué)習(xí)模式[J].實驗技術(shù)與管理,2011,(28):133-136.
[7]趙世田,周海,劉道標(biāo).“機械原理”雙語教學(xué)實踐與探索[J].中國電力教育,2012,(31):31.
[8]王俊峰,田麗萍.Matlab運動仿真在機械原理課程設(shè)計中的應(yīng)用[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2009,(4):187-188.
針對當(dāng)前《機械原理》課程設(shè)計的教學(xué)現(xiàn)狀,分析其不足,并基于OBE工程教育理念,對《機械原理》課程設(shè)計的教學(xué)模式改革進行了探討并付諸實踐?!稒C械原理》課程設(shè)計是機械類各專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)《機械原理》課程后進行的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),其模式的改革為適應(yīng)新形勢下對機械類學(xué)生機構(gòu)選型、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計能力的培養(yǎng)提供了良好的平臺和借鑒,具有重要意義。
關(guān)鍵詞:
OBE;工程教育;《機械原理》課程設(shè)計
為了推進工程教育改革,促進中國工程教育的國際互認(rèn),培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師,由專門的職業(yè)或行業(yè)協(xié)會(聯(lián)合會)、專業(yè)學(xué)會針對高等教育機構(gòu)開設(shè)了工程類專業(yè)實施專門性認(rèn)證,工程教育認(rèn)證強調(diào)工科專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量達到行業(yè)提出的基本質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,是一種合格性評價[1,2]。工程教育專業(yè)認(rèn)證強調(diào)的三個核心理念:產(chǎn)出導(dǎo)向(Outcomebasededu-cation,簡稱OBE)、學(xué)生為中心、持續(xù)改進,這些理念代表了工程教育改革的方向,是一種先進的教育理念[3]。我國若要成為《華盛頓協(xié)議》正式簽約組織,就必須基于OBE理念,深化我國的工程教育改革和工程教育認(rèn)證體制?!稒C械原理》是機械類專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,它是研究機械的工作原理、構(gòu)成原理、設(shè)計原理與方法的一門學(xué)科,而《機械原理》課程設(shè)計是緊隨《機械原理》課程之后的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),是《機械原理》課程的延伸[4]?;贠BE工程教育認(rèn)證的12條畢業(yè)能力要求及課程規(guī)劃,《機械原理》課程設(shè)計需培養(yǎng)的主要能力包括:1)掌握工程基礎(chǔ)理論知識并能將其應(yīng)用于工程問題(畢業(yè)要求1);2)具有分析和解釋數(shù)據(jù),得到合理、有效結(jié)論的能力(畢業(yè)要求2);3)具有綜合運用機械設(shè)計理論和技術(shù)手段設(shè)計復(fù)雜機械系統(tǒng)、部件和過程的能力(畢業(yè)要求3)。本文基于OBE工程教育理念對《機械原理》課程設(shè)計課程能力的上述四條要求,結(jié)合近年實踐經(jīng)驗,闡述我?!稒C械原理》課程設(shè)計改革模式,并為其《機械原理》課程設(shè)計改革提供參考。
一、機械傳動系統(tǒng)設(shè)計能力
《機械原理》內(nèi)容包括兩部分,其一是對現(xiàn)有機構(gòu)的學(xué)習(xí),包括構(gòu)型分析、運動學(xué)和動力學(xué)的學(xué)習(xí);其二是針對具體任務(wù),利用所學(xué)機構(gòu)學(xué)知識,設(shè)計傳動方案。前者稱為分析,后者稱為型綜合,《機械原理》學(xué)習(xí)的最終目的,就是要達到型綜合的高度,《機械原理》課程設(shè)計正是鍛煉綜合能力的實踐教學(xué)。遺憾的是,傳統(tǒng)的《機械原理》課程設(shè)計,體現(xiàn)不出OBE所要求的設(shè)計系統(tǒng)的能力,復(fù)雜機械系統(tǒng)更無從談起,因此,改革勢在必行?;贠BE教學(xué)理念的課程設(shè)計改革使設(shè)計題目多樣化,調(diào)動學(xué)生設(shè)計的積極性而不限制其思維,并且課程設(shè)計只提出最終要求而不限制方法,為了讓學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)獨立完成設(shè)計任務(wù),題目不宜太深太復(fù)雜,其原則為:題目具有綜合性,以運動方案設(shè)計為主;題目要覆蓋《機械原理》課程的主要內(nèi)容;題目應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實際,是學(xué)生在日常生活、生產(chǎn)實踐中所熟悉的;題目的設(shè)計結(jié)果應(yīng)包括兩到三種基本機構(gòu),也允許選用其他常用機構(gòu)或組合機構(gòu);題目要有一定的靈活性和創(chuàng)新性,有利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。在設(shè)計題目確定后,需對已選題目提出三種運動方案,并經(jīng)反復(fù)論證,確定一種最佳運動方案進行設(shè)計和分析。這種自由選題的模式可大大提高同學(xué)的興趣。設(shè)計方案由學(xué)生獨立提出,經(jīng)獨立地分析、比較后確定最佳方案,以發(fā)揮其主觀性、創(chuàng)造力,使學(xué)生受到一次真實的設(shè)計訓(xùn)練,進而提升其機械傳動系統(tǒng)設(shè)計能力。此外,改革后的課程設(shè)計,學(xué)生們可以自由組合,每個小組自由選擇設(shè)計題目,小組成員分工協(xié)作,共同完成設(shè)計任務(wù)。從選題、論證、設(shè)計到最后提交設(shè)計成果,共同討論、研究,各自發(fā)揮自己的長處,不僅培養(yǎng)了創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,也使他們體會到團隊合作的作用。這也符合OBE培養(yǎng)大綱中工程畢業(yè)生個人能力和人際團隊能力培養(yǎng)的要求。
二、工程基礎(chǔ)理論知識應(yīng)用能力
傳統(tǒng)的《機械原理》課程設(shè)計中,方案確定之后,其相關(guān)運動參數(shù)也隨之給定,每個學(xué)生需要做的就是繪制機構(gòu)運動簡圖,利用圖解法和解析法對所選機構(gòu)的位移、速度、加速度及力進行分析,并繪制機構(gòu)運動線圖和作誤差分析,最后編寫課程設(shè)計說明書。從本質(zhì)上來說,這樣的設(shè)計僅能算一次作業(yè),效果并不理想。盡管學(xué)生都能按部就班地完成設(shè)計任務(wù),但卻調(diào)動不了學(xué)生的設(shè)計興趣,對工程基礎(chǔ)理論知識的應(yīng)用缺乏深刻理解,談不上對學(xué)生的畢業(yè)能力的培養(yǎng)?;贠BE教學(xué)理念的課程設(shè)計改革使設(shè)計題目多樣化,只提出最終要求而不限制方法,學(xué)生可以充分地利用所學(xué)的理論知識去解決實際的問題。考慮到《機械原理》課程設(shè)計時間較短,教師在《機械原理》課程教學(xué)中,需提前做出安排,如現(xiàn)代工具的使用、軟件的學(xué)習(xí)、各種方法的比較、綜合性作業(yè)安排等。任務(wù)的不確定性導(dǎo)致解決方法的多樣性。學(xué)生需要根據(jù)所選擇任務(wù),基于所學(xué)的機構(gòu)學(xué)知識,甚至查閱相關(guān)文獻去設(shè)計解決方案,當(dāng)多個設(shè)計方案確定后,需要比較各方案的優(yōu)缺點,必然會深入了解每個所設(shè)計的傳動方案,最終方案確定后,需對其進行結(jié)構(gòu)、運動學(xué)和動力學(xué)分析,因有了方案設(shè)計的深刻理解,設(shè)計的目的已非常清楚,在相應(yīng)分析時,對方法的選擇和掌握自然水到渠成,加深了對所學(xué)理論知識的認(rèn)識,明確了理論知識的實際應(yīng)用,從而不至感覺學(xué)無所用。
三、分析和解釋數(shù)據(jù)能力
在我國的工程教育認(rèn)證中,第二條畢業(yè)要求學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理,識別、表達并通過文獻研究分析復(fù)雜工程問題,以獲得有效結(jié)論[5]。傳統(tǒng)課程設(shè)計整個傳動方案為教師所指定,分析方法固定,無需學(xué)生深入了解,只需按部就班完成畫圖和分析即可,可見,傳統(tǒng)課程設(shè)計在第二條畢業(yè)能力要求上基本沒起到培養(yǎng)作用。改革后的課程設(shè)計,從設(shè)計任務(wù)到設(shè)計方案的確定,均需要學(xué)生根據(jù)具體情況進行分析,然后根據(jù)所學(xué)知識,自己設(shè)計傳動方案,并需要通過多方案的比較而得出可行方案。在方案確定后,詳細設(shè)計傳動系統(tǒng)時,需要根據(jù)實際任務(wù)確定各參數(shù),最后對機構(gòu)進行分析,并對數(shù)據(jù)進行誤差分析。為了更真實地讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)的意義和正確性,要求學(xué)生對所設(shè)計的傳動方案進行全部或者部分的搭接實驗,通過搭接實物并測量參數(shù),再與理論分析數(shù)據(jù)進行對比,找出誤差存在原因,從而得出相應(yīng)結(jié)論。
四、考核方式的改進
評估學(xué)習(xí)產(chǎn)出是OBE教育模式中十分重要的環(huán)節(jié),如何合理地對各項能力進行客觀評價,對課程的改革及持續(xù)改進有非常重要的作用,與課程設(shè)計所培養(yǎng)能力相對應(yīng),《機械原理》課程設(shè)計成績分為四部分:選題成績、平時成績、設(shè)計成績及答辯成績。各部分成績分值及考核依據(jù)如下。選題成績占總成績的30%。主要考查設(shè)計機械傳動系統(tǒng)方案能力。每個團隊均需通過PPT形式,結(jié)合參考文獻查閱或調(diào)研情況,對自己團隊的設(shè)計任務(wù)進行說明,根據(jù)所定任務(wù)設(shè)計兩到三種機械傳動方案,每個方案中必須包含兩至三種典型傳動機構(gòu),并且必須包含四桿以上連桿機構(gòu)。根據(jù)傳動方案是否合理、考慮是否周全、有無創(chuàng)新點、是否實用進行綜合考核。平時成績占總成績的10%,主要依據(jù)設(shè)計階段的出勤情況和態(tài)度評定,這是設(shè)計正常進行的基本保證,也是初步對畢業(yè)要求9中個人與團隊能力的培養(yǎng)。設(shè)計成績占總成績的40%,主要評估工程基礎(chǔ)理論知識應(yīng)用能力與分析和解釋數(shù)據(jù)能力,根據(jù)所選擇分析方法、數(shù)據(jù)分析的正確性、模型建立、運動仿真、簡圖繪制等進行評價。答辯成績占總成績的20%,各組將集中設(shè)計階段的工作及成果以PPT形式作匯報,主要介紹組員分工及完成情況,組員自評分,搭接視頻等,并回答提問,據(jù)此評判答辯成績。通過此類考核方式,對畢業(yè)生的能力9(個人與團隊)和10(溝通,包括撰寫報告和陳述發(fā)言、清晰表達或回應(yīng)指令)也起到初步培養(yǎng)的效果。此外,上述基于OBE工程教育理念的考核方式對教師的教學(xué)投入提出很高要求。例如:教師需要投入較多的精力和心血研究繁瑣的教學(xué)目標(biāo)分解和教學(xué)方法選擇,要求其自身具有扎實的專業(yè)理論知識、較廣博的基礎(chǔ)知識面、較強的動手能力及計算機應(yīng)用能力。對設(shè)計中可能出現(xiàn)的各種方案及其特點要有充分認(rèn)識,能夠正確引導(dǎo)學(xué)生,使他們經(jīng)過認(rèn)真思考和分析比較后,可以選擇一個適當(dāng)?shù)姆桨?。這樣才能適應(yīng)當(dāng)前實踐教學(xué)改革和發(fā)展的需要,從而有效引導(dǎo)學(xué)生積極思考,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。
五、結(jié)束語
經(jīng)過近兩年的實踐,發(fā)現(xiàn)根據(jù)OBE教學(xué)理念改革后的《機械原理》課程設(shè)計,為學(xué)生機械傳動系統(tǒng)設(shè)計能力、工程基礎(chǔ)理論知識應(yīng)用能力、分析問題和解決問題的能力以及團隊合作和工程實踐能力的鍛煉和提高提供了很好的平臺,并確實取得了較好的效果。然而,OBE工程教學(xué)模式是一個系統(tǒng)的工程,無論是在設(shè)計內(nèi)容,還是在設(shè)計方法和評估方式上,還有很多需要完善之處,需要進一步的改革和探索,持續(xù)改進,以更好地培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的畢業(yè)能力,實現(xiàn)培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師的目標(biāo)。
作者:曾達幸 李飛 侯雨雷 宜亞麗 鄭立娟 張芳芳 單位:燕山大學(xué)機械工程學(xué)院
參考文獻:
[1]中國工程教育專業(yè)認(rèn)證委員會.工程教育認(rèn)證一點通[M].北京:教育科學(xué)出版社,2015.
[2]余天佐,劉少雪.從外部評估轉(zhuǎn)向自我改進—美國工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)EC2000的變革及啟示[J].高等工程教育研究,2014,(6):28-34.
[3]顧佩華,胡文龍,林鵬,等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”(OBE)的工程教育模式———汕頭大學(xué)的實踐與探索[J].高等工程教育研究,2014,(1):27-37.
在繼承中謀求創(chuàng)新,在創(chuàng)新中獲得發(fā)展。這是課程改革建設(shè)的共同特點與規(guī)律。隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,計算機輔助設(shè)計技術(shù)(CAD技術(shù))也已成為現(xiàn)代模具設(shè)計的重要組成模塊。在內(nèi)容上,傳統(tǒng)的模具設(shè)計完成了與全新的計算機輔助設(shè)計的融合;在教學(xué)方式和手段上,先進的計算機多媒體與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給予模具設(shè)計教學(xué)全新的方式。高等院校也敏銳地覺察到了機械CAD技術(shù)對模具設(shè)計課程教學(xué)改革的重要作用,并進行了積極探索。桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院機電工程系材料成型與控制工程教研室在研究現(xiàn)代模具設(shè)計及其發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,對模具設(shè)計課程的內(nèi)涵和外延、課程定位、教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考試方式、教學(xué)質(zhì)量評價體系等方面,進行了創(chuàng)新研究與大膽的改革實踐,構(gòu)建了基于機械CAD軟件平臺的模具設(shè)計課程教學(xué)模式,使課程有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng),且具有廣泛性、交叉性和時代特征性。
一、教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)建
根據(jù)實際條件和教學(xué)要求,創(chuàng)建先進的機械CAD模具設(shè)計教學(xué)環(huán)境是本項教學(xué)改革的前提。
根據(jù)現(xiàn)代模具行業(yè)的發(fā)展及區(qū)域特點,合理選用機械CAD軟件。機械CAD軟件應(yīng)用廣泛,種類繁多。常見的機械CAD軟件如Pro/Engineer、UG、Catia、Solidworks等,都具有強大的三維建模能力及模具設(shè)計功能模塊。這種基于參數(shù)化設(shè)計的三維數(shù)字模型有助于改變傳統(tǒng)的實物模型教學(xué)模式,不僅節(jié)省了購置實物模型的成本,而且大大提高了教學(xué)效率。直觀、方便是利用這一平臺教學(xué)的最大優(yōu)勢。高等院校在教學(xué)過程中應(yīng)根據(jù)本地區(qū)企業(yè)的實際情況和學(xué)校預(yù)算對軟件進行合理選用。
構(gòu)建校園多媒體環(huán)境下的CAD三維模型庫(模具標(biāo)準(zhǔn)零件庫)作為材料成型與控制工程專業(yè)的重要網(wǎng)絡(luò)資源。為專業(yè)教學(xué)及課外練習(xí)提供大量的教學(xué)模型,以增加學(xué)生的感性認(rèn)識,最終達到培養(yǎng)專業(yè)能力的目的。傳統(tǒng)的實物教學(xué)模型制作成本高,易損壞,不易攜帶和存放,且不能修改,很難滿足現(xiàn)代模具設(shè)計教學(xué)需要。而選擇合適的機械CAD軟件,結(jié)合計算機多媒體技術(shù)創(chuàng)建學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)模具標(biāo)準(zhǔn)件(CAD三維模型)庫,可以有效解決上述問題。隨著高等院校硬件條件的發(fā)展,多媒體教室、機房、校園網(wǎng)已經(jīng)具備了支撐CAD三維模型庫的實際能力。師生可以隨時利用校內(nèi)任意一臺連網(wǎng)計算機下載相應(yīng)的CAD三維數(shù)字模型,從而優(yōu)化教育資源,提高教學(xué)效率,最大限度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并為后續(xù)專業(yè)課程的開展奠定堅實的資源基礎(chǔ)。
二、教學(xué)思路革新
(一)加強機械CAD軟件教學(xué)
隨著現(xiàn)代模具制造技術(shù)迅猛的發(fā)展,特別是在國家科技部倡導(dǎo)制造業(yè)信息化以來,大部分模具制造企業(yè)都已引入三維CAD/CAM軟件。二維圖形在機械加工生產(chǎn)中的地位已經(jīng)大大下降。模具制造業(yè)已經(jīng)不需要圖紙來交流,用二維圖樣去解決三維空間問題的作用已經(jīng)不是必要途徑。即使需要二維圖形,也不需要再用手工繪制,可直接從三維CAD軟件中直接繪制。為此,三維機械CAD軟件教學(xué)應(yīng)設(shè)置為模具專業(yè)課程學(xué)習(xí)的前期必備基礎(chǔ)課程。
(二)培養(yǎng)現(xiàn)代設(shè)計的理念
利用機械CAD軟件設(shè)計三維產(chǎn)品及模具模型,通過局域網(wǎng)分組組建模具CAD三維零件庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫,并進行虛擬預(yù)裝配。讓學(xué)生在體驗協(xié)同設(shè)計、并行設(shè)計、異地設(shè)計等先進設(shè)計思想的過程中逐步理解現(xiàn)代工程設(shè)計的特點,樹立整體協(xié)同設(shè)計意識,培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代模具設(shè)計理念。
(三)從整體出發(fā)優(yōu)化專業(yè)課程教學(xué)
機械CAD軟件不僅涉及到模具專業(yè)課程一個領(lǐng)域,還涉及到機械設(shè)計、機械制造、傳熱學(xué)及金屬材料學(xué)等諸多學(xué)科。機械CAD軟件的學(xué)習(xí)有助于設(shè)計意識的培養(yǎng)。在進行機械CAD軟件課程學(xué)習(xí)的過程中,應(yīng)從現(xiàn)代模具設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)的全局統(tǒng)籌考慮。重在講解原理,要增加造型分析、特征分析、結(jié)構(gòu)分析、參數(shù)化設(shè)計等內(nèi)容,重點培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代模具設(shè)計與制造的全局觀念。即構(gòu)思模具工程設(shè)計時,將其分解為多個零件,搞清各零件之間的聯(lián)系及其功能,最后在機械CAD軟件中建立零件的三維模型。在建立模具零件三維模型的過程中,讓同學(xué)們討論其結(jié)構(gòu)和功能,將模具零件的結(jié)構(gòu)和工程實際加工結(jié)合起來,拓寬他們的思路,豐富他們的視野,培養(yǎng)他們的現(xiàn)代模具設(shè)計意識。學(xué)生也可根據(jù)機械CAD軟件課程實踐活動所掌握的技能,大膽構(gòu)思、想象并設(shè)計創(chuàng)新模具零件結(jié)構(gòu)。因為用計算機進行工程設(shè)計省去了大量的手工繪圖工作,學(xué)生可馬上著到自己的設(shè)計成果,這無疑將大大激發(fā)學(xué)生對模具專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識。這不僅加深了他們對模具實物結(jié)構(gòu)的了解,提高構(gòu)圖能力。關(guān)鍵是培養(yǎng)了學(xué)生利用現(xiàn)代化工具進行工程設(shè)計的思維方式,加強學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。
三、課程評價體系的革新
模具設(shè)計是一門實踐性很強的專業(yè)技術(shù)課程。既有理論、結(jié)構(gòu)原理講授又有繪圖實踐。因此,單純的理論考試不能全面衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,應(yīng)該在注重學(xué)習(xí)過程控制的基礎(chǔ)上,采用合理的考核方式,綜合客觀地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。
全面評價促使學(xué)生的工程素質(zhì)全面發(fā)展。機械CAD技術(shù)引入模具設(shè)計教學(xué)之后,應(yīng)降低理論考試部分考核的分值比例,增加機械CAD軟件模具零件圖繪制、虛擬裝配和平時作業(yè)的考核。
實踐性考查中,應(yīng)注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。采用開放式考查,培養(yǎng)學(xué)生的CAD軟件技能及創(chuàng)新能力,在考核中允許學(xué)生利用機械CAD軟件平臺,在教師允許的范圍內(nèi)針對某一課題進行創(chuàng)造性發(fā)揮。在得到相應(yīng)的指導(dǎo)和完成課題后考查其創(chuàng)新指數(shù),予以合理評價。
分層次考查不搞一卷制評價,在CAD三維模型庫的支撐下,有重點地合理分配考核項目,培養(yǎng)學(xué)生的強項,補足學(xué)生的短處,充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
關(guān)鍵詞:能力本位 機械制圖 改革
機械制圖是中職院校機械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,又是學(xué)生從事職業(yè)崗位必備的基本技能。如何在有限的時間內(nèi)使學(xué)生具有一般復(fù)雜程度機械圖樣的識讀和繪制能力,達到職業(yè)崗位所需的社會能力和職業(yè)能力,是機械制圖教學(xué)面臨的重要課題。為此筆者結(jié)合教學(xué)實際,進行了能力本位的機械制圖教學(xué)改革探索。
一、設(shè)置能力本位的教學(xué)目標(biāo)
能力本位的機械制圖教學(xué)目標(biāo)是以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力為目標(biāo)。不僅要教授學(xué)生知識和技能,更要關(guān)注教學(xué)的過程和方法以及學(xué)生的情感態(tài)度和價值觀。使學(xué)生在教學(xué)活動中積極參與,主動地獲取知識,習(xí)得技能;了解知識和技能的形成過程,掌握和運用技能;讓學(xué)生有健康的情感體驗,逐步形成積極向上的人生態(tài)度和正確的價值觀。針對以上情況,設(shè)置如下能力目標(biāo)。
一方面是知識和技能目標(biāo)。讓學(xué)生掌握機械制圖有關(guān)原理及應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生運用原理解決問題的能力和空間想象能力;具有一般復(fù)雜程度機械圖樣的識讀與繪制能力。
另一方面是素質(zhì)和情感目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和工作作風(fēng);樹立良好的職業(yè)道德;具有自我調(diào)節(jié)能力,口頭表達及溝通能力,自學(xué)及接受繼續(xù)教育的能力等。
二、進行能力本位的課程教學(xué)方法改革
1.加強直觀教學(xué)和形象教學(xué),為學(xué)生能力的提高創(chuàng)造條件
機械制圖是一門實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課,它要求學(xué)生具有較好的空間想象力、觀察能力、思維能力。對于剛到職業(yè)學(xué)校的學(xué)生來說,對抽象的圖樣所表達的含義沒有感性認(rèn)識,缺乏學(xué)習(xí)制圖所需的各種能力,因此學(xué)習(xí)起來有一定困難。教師應(yīng)從培養(yǎng)和提高學(xué)生的各種能力入手,多采用直觀教學(xué),降低學(xué)習(xí)難度,使抽象的問題形象化。課堂上可利用模型、多媒體反復(fù)演示,讓學(xué)生有更多的感知形體的機會,啟發(fā)學(xué)生積極思維,有效建立學(xué)生的空間概念,培養(yǎng)他們的觀察能力、分析能力和構(gòu)思物體空間形狀的能力。還可帶領(lǐng)學(xué)生到實習(xí)車間和工廠參觀,了解各種機械的實際用途和使用原理,讓學(xué)生有更多的形象儲備,在看得見摸得著的情景中理解理論知識,掌握識讀和繪制圖樣的技能。
2.創(chuàng)新教學(xué)模式,培養(yǎng)和強化學(xué)生的行動能力
能力本位的課程教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的行動能力為核心,這需要教師改變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念,采用先進的教學(xué)理念,創(chuàng)新教學(xué)模式。比如可采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式,在教學(xué)中按能力目標(biāo)將教學(xué)內(nèi)容設(shè)置成不同的項目任務(wù),學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識、收集信息、分析、決策、實施等環(huán)節(jié)將任務(wù)完成。還可根據(jù)實際情況劃分學(xué)習(xí)小組,由小組成員共同協(xié)作進行,擴大學(xué)生交流及教學(xué)互動,增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。這種“以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)模式,培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考、勇于開拓進取的自學(xué)能力以及良好的團隊協(xié)作意識。
3.增加實踐性教學(xué),提高學(xué)生的操作能力
如今的制造業(yè)需要具有較強可塑性、適應(yīng)性、創(chuàng)新性的應(yīng)用型和操作型人才。所以職業(yè)類院校在人才培養(yǎng)方面更應(yīng)重視學(xué)生的動手能力,進行必要的操作訓(xùn)練。一是在課堂教學(xué)中讓學(xué)生進行手工小制作。比如在學(xué)習(xí)三視圖的投影規(guī)律時,讓學(xué)生自己動手做一個三面投影體系;在學(xué)習(xí)基本體的三視圖時做一些基本體的模型等,幫助學(xué)生加深對理論知識的理解,增強學(xué)生的動手能力,增加學(xué)習(xí)的趣味性。二是安排測繪實習(xí)課。要求學(xué)生對零部件進行拆裝、測量和繪圖。三是有針對性地提供相關(guān)機械類工廠的加工圖樣供學(xué)生閱讀,加強與實際生產(chǎn)間的聯(lián)系。通過實踐性教學(xué),提高了基礎(chǔ)知識的綜合運用能力,加深對國家標(biāo)準(zhǔn)的記憶,對工藝結(jié)構(gòu)的了解,對技術(shù)要求的熟悉,使學(xué)生走向工作崗位后能盡快地適應(yīng)工作要求,提高自身競爭力。
三、采用體現(xiàn)能力的評價模式
根據(jù)課程教學(xué)項目內(nèi)容與組織形式,選擇靈活、科學(xué)、簡便且能體現(xiàn)能力的評價模式。評價的標(biāo)準(zhǔn)不局限于“對”或“錯”;評價過程不僅是對結(jié)果進行評價,更重要的是對過程進行評價,包括學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中各種能力的表現(xiàn)。對小組的評價,不是以哪組的方案最優(yōu)作為唯一的評價依據(jù),小組成員間的互相協(xié)作、互幫互助的團隊精神也作為重要的評價依據(jù)之一,從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識。
關(guān)鍵詞: 可持續(xù)發(fā)展觀 工科傳統(tǒng)課程 新型教學(xué)模式
引言
世界人口的持續(xù)增加和地球資源的有限之間的矛盾日益加劇,造成可持續(xù)發(fā)展問題成為最受關(guān)注的現(xiàn)實問題[1]-[5]。如何實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?如何解決當(dāng)前的能源危機?如何應(yīng)對日益增產(chǎn)的人口問題?我們能為可持續(xù)發(fā)展做些什么?特別是作為高校的教育工作者,我們能為可持續(xù)發(fā)展做什么?帶著這些思考我們邁出了傳統(tǒng)課程教學(xué)改革的步伐,希望通過課程改革將可持續(xù)發(fā)展思想更廣泛地在學(xué)生群體中傳播開來,為實現(xiàn)我們可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)作貢獻。高等教育應(yīng)當(dāng)引領(lǐng)時代潮流,應(yīng)當(dāng)為學(xué)生樹立正確的價值觀和人生觀提供指導(dǎo)。然而過去的傳統(tǒng)高等教育并沒有有意識地增加這方面的內(nèi)容,沒有將這種觀念融入到教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)中。
1.工科傳統(tǒng)課程
目前,工科傳統(tǒng)課程主要有:工程制圖、機械原理、機械設(shè)計、機械制造基礎(chǔ)和公差與互換性等。過去,在傳統(tǒng)課程教學(xué)中一般都是使用傳統(tǒng)教材和教學(xué)方法。大多課程的教學(xué)計劃都是根據(jù)10年前的教學(xué)要求制訂。這些教學(xué)計劃中大多數(shù)的內(nèi)容是根據(jù)當(dāng)時的社會環(huán)境制訂,并沒有考慮到社會發(fā)展的要求。因此,傳統(tǒng)機械類課程的要求大多滯后。例如,傳統(tǒng)機械設(shè)計對結(jié)構(gòu)的要求大多是在符合強度的基礎(chǔ)上盡量減少用料。而對于材料選擇則是選擇符合強度要求的低成本材料。很少或是根本沒有將目前強調(diào)的節(jié)能減排因素考慮進去。
2.新型教學(xué)模式
2.1新教學(xué)內(nèi)容
現(xiàn)代設(shè)計方法中的綠色設(shè)計和生態(tài)設(shè)計都應(yīng)該融會貫通到機械設(shè)計課程中。包括面向環(huán)境的設(shè)計和面向回收的設(shè)計方法。因此,傳統(tǒng)課程設(shè)計應(yīng)該增加相應(yīng)的內(nèi)容。另外,目前對于設(shè)計出的新產(chǎn)品都要進行生命周期能耗和排放計算,以確保其滿足節(jié)能環(huán)保的要求。另外,在機械設(shè)計和機械原理課程教授中應(yīng)該脫離過去的傳統(tǒng)教學(xué)思路,提倡任務(wù)驅(qū)動下的教學(xué)。給學(xué)生布置設(shè)計任務(wù),在布置的設(shè)計任務(wù)中增加對產(chǎn)品的能耗和排放要求,將可持續(xù)發(fā)展和可持續(xù)設(shè)計觀自然地融入學(xué)生學(xué)習(xí)和設(shè)計過程中。然而這個過程并非一件容易實現(xiàn)的事情,需要對學(xué)生言傳身教,讓他們從根本上意識到可持續(xù)發(fā)展和可持續(xù)設(shè)計的意義所在。
2.2新教學(xué)方法
綠色設(shè)計和生態(tài)設(shè)計要求學(xué)生將環(huán)境因素在設(shè)計中置于相當(dāng)重要的位置。這樣的設(shè)計理念我們過去是不曾提出的。在教學(xué)方法上也不曾嘗試過。新的教學(xué)方法需要將其融入進去。其中,一種新方法是在教學(xué)過程中將課堂轉(zhuǎn)移到實際工廠的車間。讓學(xué)生親身體驗機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,自覺計算每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗和排放。培養(yǎng)他們的實際動手和工程能力。要求每一個學(xué)生完成一個設(shè)計任務(wù)(例如,某種實用產(chǎn)品),學(xué)生跟蹤產(chǎn)品的原料選用、產(chǎn)品生產(chǎn)、消費者使用直到最后的廢物處理的全過程。
例如,要求學(xué)生5人一組,負(fù)責(zé)1個項目。例如,針對礦泉水瓶這樣一個簡單產(chǎn)品。大部分情況下即使是這樣一個常見的簡單包裝產(chǎn)品,國內(nèi)是沒有相關(guān)產(chǎn)品生命周期能耗、排放甚至成本數(shù)據(jù)的。為此,學(xué)生必須親自動手制作以獲取數(shù)據(jù)。首先,購買能生產(chǎn)礦泉水瓶的塑料原料(例如生產(chǎn)100個需要的原料),采用詢問廠家和查閱資料的方式獲取原料的能耗和排放數(shù)據(jù)。然后,送往相關(guān)塑料加工企業(yè)進行加工,生產(chǎn)100個,計算總體的能耗和排放。對于加工機器而言其能耗排放主要是以耗電和耗水的方式表現(xiàn)。而對于排放來說,也是通過計算電和水的消耗量來得到排放量。接著,根據(jù)計算運輸過程的能耗。運輸過程包括原料運輸和包裝瓶到礦泉水生產(chǎn)廠的運輸。最后,計算包裝瓶的廢物處理過程,對于使用的這里塑料能否回收再利用,如果能回收再利用,那么生命周期結(jié)束。如果不能,則要計算其廢棄后的能耗和排放。最后將100個塑料瓶的生命周期能耗和排放計算歸類后總和。分析100個瓶子的裝水容積,得出該類塑料水瓶包裝每一升水的能耗和排放,也就是我們說的功能單位的能耗和排放。當(dāng)然,也可以包括成本核算。這樣就完成了一類礦泉水塑料包裝瓶的生命周期數(shù)據(jù)清單分析工作。這個過程也是生命周期評價和分析中最艱苦和最耗時的過程,也是目前國內(nèi)開展產(chǎn)品生命周期評價的瓶頸所在。
完成清單分析后,學(xué)生可以通過構(gòu)造影響評價指標(biāo)或是選用已有的各種影響評價指標(biāo)進行產(chǎn)品的生命周期影響評價工作。最后,完成該類產(chǎn)品的生命周期改善分析。包括敏感性分析,即找出排放能耗最大的環(huán)節(jié),分析條件變化對評價結(jié)果的影響情況等。最全面的改善分析是建立產(chǎn)品的生命周期評價指標(biāo)多目標(biāo)優(yōu)化模型,通過模型仿真的優(yōu)化方法得到最佳方案。
在這個過程中,學(xué)生學(xué)習(xí)到的機械設(shè)計知識和優(yōu)化設(shè)計知識都同時得到應(yīng)用,勢必促進其相應(yīng)能力的提高??沙掷m(xù)發(fā)展觀也將牢固地樹立在心中。
2.3新的評價體系
傳統(tǒng)的學(xué)生評價方式主要是根據(jù)學(xué)生的期末考試成績進行評定。實際上,這樣的評價不利于提高學(xué)生的創(chuàng)新精神,更不利于將可持續(xù)發(fā)展觀融入其中。考核應(yīng)該是對課程整個過程的考核,另外,考核中應(yīng)該增加學(xué)生最后設(shè)計作品的占總體成績的比重。并要求學(xué)生作品含有能體現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計方法和可持續(xù)發(fā)展觀的內(nèi)容。由此提升學(xué)生的自覺運用綠色設(shè)計和生態(tài)設(shè)計的意識。另外,對課程教學(xué)效果的評價要延伸到課程的整個生命周期,比如,不僅要通過學(xué)生的考試成績評價教學(xué)效果,而且要通過學(xué)生在用人單位的表現(xiàn)來評價教學(xué)效果。形成教學(xué)效果的正確反饋通道。課程教學(xué)效果好不好最終要歸結(jié)到學(xué)生的就業(yè)率和就業(yè)單位的評價上,學(xué)生學(xué)到的知識能不能真正為社會所用,這才是評價教學(xué)效果好壞的根本所在。學(xué)校應(yīng)該建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)平臺,為用人單位提供入口,為用人單位提供評價學(xué)生能力的有效途徑。學(xué)校也應(yīng)該成立專人負(fù)責(zé)收集相關(guān)的重要信心并及時反饋給教學(xué)單位的相關(guān)人員。教學(xué)單位要根據(jù)相關(guān)反饋信息做好教學(xué)改革和課程改革工作。
3.教學(xué)實踐
將新的教學(xué)模式運用到機械類課程教學(xué)中,并從實踐中總結(jié)經(jīng)驗。例如,工程制圖課程中增加綠色設(shè)計內(nèi)容,讓學(xué)生在最初接觸工程圖樣的時候就養(yǎng)成關(guān)注產(chǎn)品綠色度的習(xí)慣。在機械設(shè)計課程中增加面向環(huán)境的設(shè)計內(nèi)容,增加產(chǎn)品生命周期評價方法內(nèi)容,讓學(xué)生對如何提高產(chǎn)品的可持續(xù)度有量化認(rèn)識。另外,在機械原理課程中,也不是局限于傳授簡單的機械運動學(xué)和動力學(xué)知識,而應(yīng)該將機械原理中遺漏的機構(gòu)設(shè)計與人文環(huán)境相結(jié)合的觀念教授給學(xué)生。學(xué)生設(shè)計出的產(chǎn)品應(yīng)該符合當(dāng)前人文環(huán)境的需要,符合可持續(xù)發(fā)展要求。
結(jié)語
本文提出的新教學(xué)模式對于樹立學(xué)生可持續(xù)發(fā)展觀和綠色設(shè)計觀起到重要作用,通過對傳統(tǒng)課程的改革為今后培養(yǎng)更多符合社會需求的人才提供了有效途徑。該類新型教學(xué)模式的推廣勢必為未來教學(xué)培養(yǎng)更多的優(yōu)秀人才提供新天地。
參考文獻:
[1]郭朝先.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動對中國碳排放的影響[J].中國人口.資源與環(huán)境,2012,22(7):15-20.
[2]李方義,李劍峰等.產(chǎn)品綠色設(shè)計全生命周期評價方法研究現(xiàn)狀及展望[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2006,1:8-13.
[3]Pollock,Doug,Coulon,Remi.Life cycle assessment of an inkjet print cartridge[C].IEEE International Symposium on Electronics & the Environment,1996:154-160.
[4]Brinkley,Anne,Kirby,J.Ray,Wadehra,Inder L.,Besnainou,Jacques, Coulon,Remi,Goybet,Stephanie. Life cycle inventory of PVC:Disposal options for a PVC monitor housing[C].IEEE International Symposium on Electronics & the Environment,1995:145-151.
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