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机电综合实验教学改革研究

 论文栏目:机电教育论文     更新时间:2019/10/9 11:45:15   

摘要港口经济杂志社:工程教育背景下,社会和经济的发展对高等学校人才培养提出了新要求,针对综合实验教学中学生综合能力的培养存在的问题,提出新的实验教学模式,优化教学内容,改进实验教学方法,锻炼学生的工程实践能力和创新能力,经过近几年的建设,实验教学的质量得到极大改善,学生的综合素质得到显著提高。

关键词:综合实验;工程教育;教学模式;工程实践

港口经济杂志社 当前,随着新一轮科技革命和产业变革的到来,对工科类专业人才的培养提出了更高的要求,社会发展急需创新型、实践型和综合型人才。大学教育学生除了接受扎实理论教学外,实践教学更是重中之重,是培养高素质人才的关键。传统实验教学模式往往以课堂教育为主,虽然掌握了一定的知识和技能,但缺乏工程背景下所需的诸多能力[1]。因此亟需改革实践教学,探索尝试新的教学模式,培养一批具备工程实践能力和创新能力的应用型人才。

一综合实验内容建设

机电综合实验是我院机械工程专业开设的综合实践课程,目前实验项目具备一定的知识综合性,但忽略了工程背景,实验内容设计过于简单,复杂程度不够,实质上仍然是以验证型为主的实验教学模式,不利于学生创造性思维和综合实践能力的培养,因此需要优化设计当前综合实验内容,以满足当前工业背景下的用人需求。

(一)增加综合实验项目课题

港口经济杂志社 通过以往几届学生实验情况调查发现:我院学生基础知识扎实,但集成知识解决实际工程问题能力弱。因此学院把机电综合实验列为全院学生专业必修课程,逐步培养学生自主学习、理论联系实际及工程应用能力。但因受到教学条件限制,实验项目课题较少,不同组学生课题重复,达不到对所有学生真正意义上的训练,因此鼓励全院老师参与进来,设计提供更多综合实验项目,或是从科研项目中提炼出一些子课题,以科研促教学,这样就可以在全院建立一个综合实验项目课题库,学生可以根据自己未来的就业背景拥有更多的选择。

港口经济杂志社 (二)综合实验内容优化

长期以来,综合实验被认为是教学辅助环节,让学生全面巩固理论知识,提高基本操作技能。在当前工程教育背景下,为了让学生得到实质性的创新实践能力训练,需要对目前的综合实验课题进行精心优化设计,实验项目内容首先要逼近工程实际情境或是来自现场科研课题,其次应将多门学科专业知识融入到实验项目中,因为科技创新往往发生在学科交叉领域,实验项目要有一定代表性、实用性和启发性等[2],既要兼顾学生基础知识的训练,又要倾向于工程中涉及到复杂的专业知识,通过多角度、多层次设计好完整的实验项目,另外实验项目内容也要不断更新,以满足新型工业化条件下高等教育人才培养需要。

二实验教学信息化平台的建设

鉴于机电综合实验实施过程中遇到的问题,为了改善课程教学质量,提高学生工程实践能力,机电工程实验教学中心建立了实验室教学信息化平台,可实现实验室设备的管理、资料库管理、师生交流、实验预约、安全信息,问题反馈等诸多功能,实现了实验指导的智能化和信息化。

(一)实验设备的管理

实验设备是开展综合实验课题的硬件保证,学生首先通过实验室网络终端上提供的设备制定总体方案,在此基础上通过终端向实验老师申请本课题所需的器件及设备,实验室汇总进行及时准备,尽最大可能为学生提供硬件保障。在实验室现有设备的基础上,鼓励实验老师、专业教师研制一些实验设备。另外老师也可以在终端上提供科研上的仪器设备给学生使用。

(二)实验室开放教学管理

传统的实验教学是在规定时间内完成,学生很难在较短时间思考完成实验项目,尤其是综合型、研究型实验。因此实验室需进行开放式教学管理,首先实验项目内容上是开放的,学生可以自主选择课题,实验过程中体现以学生为中心,强调自主性、探索性和创新性。其次学生进行实验课题时间是开放的,学生可以通过实验网络终端预约实验时间和实验室座位,预约的同学通过实验室门口的终端机刷一下校园卡,终端开启实验室门禁系统,学生到预约实验设备上完成实验调试,最后对学生实验指导方式也是开放的[3]。

(三)实验室资料库管理

学生为了完成综合实验项目,需要查阅大量的资料,往往会占用学生一部分课题设计的时间,实验室教学信息化平台可以为学生提供各种资源,方便学生自主学习。实验教学资源包括实验教学大纲、实验教学指导书、实验教学录像,实验指导课件、来自现场工程背景项目开发案例,实验项目课题所需开发硬件及软件等。

三实验教学模式和方法的改革

港口经济杂志社 传统实验教学普遍采用的是以授课为基础的学习模式,教师实验前集中学生指导实验内容,向学生提供设计思路。该教学模式以教师为主体,学生被动接受知识设计完成实验。针对综合实验教学内容的特点、教学条件、不同专业学生层次类型,综合实验教学需改变目前现状更新教学模式和方法,对学生进行因材施教。

(一)实验教学体系模式的推陈出新

港口经济杂志社 传统实验教学模式建立在理论课程的基础之上,课程教学内容和形式较为单一,学生思考空间积极性不高,不利于实践能力培养。机电综合实验作为一门独立实验课程,在课程开设过程中,探索采取一种新型的工程教育模式—CDIO模式,该模式以构思(Conceive),设计(Design),实施(Implement),运行产品(Operate)、过程和系统的全生命周期为教育背景,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程,将企业需求与工程教育紧密结合[4]。因此在机电综合实验过程中模拟现场工况,通过经验学习来获得工程实践能力,达到锻炼学生分析问题和解决实际问题的能力。

(二)实验教学方法改革

在传统“填鸭式”教育方式下,学生在实验教学活动中主动参与度不够,虽然掌握相关专业知识,但知识应用能力欠缺,很难满足当前综合实验采用的CDIO工程教育模式,CDIO模式要求以综合的方式培养学生工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力。因此需要改革现有的教学方法,在已有的以授课为基础的教学法基础上结合基于项目的教学法和基于问题的教学法[5,6],把这些教学方法的优点进行相互融合,来有效提高综合实验课程教学的质量,使学生的综合能力得到有效的提高。在传统实验教学方法的基础上采取基于项目的教学法,在当前的工程教育背景下,为了让学生尽早介入一些工程实践类项目,在实践中完成创新能力培养。在项目课题实施过程中,采取基于问题的教学法,把项目任务分解成各种任务问题,在问题背景下,驱动学生理解概念、原理、问题的本质和获取新知识的方法。

四综合实验课程考核评价

港口经济杂志社 为了提高进一步提高教学质量和教学效果,达到工程实践的目的,需改变传统的考勤和实验报告为主的考核方式,把实验考核贯穿整个综合实验过程,综合实验考核包括过程考核、实验报告考核和最终的答辩考核,形成综合实验考核的新模式。

港口经济杂志社 (一)综合实验课程考核的内容

综合实验过程体现了学生应用综合知识和学习的新知识进行构思、制定方案、项目课题的工程设计,实现的项目达到模拟产品级的运行要求。传统单一知识应用的考核已不能满足新型实验教学模式的要求,考核知识的应用要多样化,学生的实操能力也应作为考核内容的一部分。课题完成后,指导老师通过答辩考核学生实验过程中理解问题、处理问题和解决问题的能力。

港口经济杂志社 (二)综合实验课程考核成绩评定

综合实验课程成绩的评定需要对学生的实验活动进行客观公允的评价,针对机电综合实验课程的特点,在原来的评价体系基础上构建新的评价体系,新体系体现在学习主动性,获取信息能力,团队合作精神,自我学习能力,创新思维能力,综合知识运用和设计能力等,评价的内容由传统的知识点评价转向过程评价和知识综合运用能力评价。综合实验考核成绩100%,其中实验过程表现及基本技能30%,实验项目成果占70%,前者之中,实验态度5%,知识储备15%,实验技能10%。后者之中,能力提高占35%,实验项目结果35%。

五结论

“机电综合实验”经过近几年的建设,通过实验项目的开发,教师科研成果的转化,增加了实验项目课题,结合当前工业化背景,对综合实验的内容进行不断的优化,增强了综合实验的工程性。实验室提供的信息化教学平台为学生提供了模拟实战的机会,学生的专业知识的综合应用能力和创新意识得到不断的加强。实验室的开放和全院老师的参与为学生提供了强有力的支持,学生的动手能力和工程综合能力得到了显著提高,为社会培养出了一批高素质的实用型、技术型的工程专业人才。

参考文献

[1]曹静.工程教育背景下提高材料学科实验教学效果的探索[J].实验室科学与技术,2017,15(3):108-110.

[2]周婷婷.工科大学生工程实践能力与创新能力培养的研究与探索[J].高教学刊,2016,4:229-230.

港口经济杂志社 [3]王增宝,赵修太.改进实验教学方法,转变教学实验类型探索[J].实验室科学与技术,2015,13(6):169-172.

港口经济杂志社 [4]徐银梅,王尚君,王国霞.基于CDIO工程教育模式的自动化专业实验教学改革[J].教育教学论坛,2015,20:243-244.

港口经济杂志社 [5]高胜利,赵方方.PBL教学模式与高素质创新人才培养[J].实验室研究与探索,2007,26(5):83-86.

[6]吴泳玲.项目教学法的理论与实践研究[J].肇庆学院学报,2012,4(33).

作者:陈军 田丰 丁保华 张有忠 蒋玉强 单位:中国矿业大学 机电工程学院

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