融入行動導(dǎo)向理念的機械工程專業(yè)實驗教學(xué)改革與探索

王偉 宋鹍 丁軍 張君

摘 要 文章分析了目前高等院校機械工程專業(yè)實驗教學(xué)中存在的問題，提出將行動導(dǎo)向理念融入專業(yè)實驗教學(xué)的改革思路。以氣壓傳動PLC控制實驗為例，基于行動導(dǎo)向理念的實驗教學(xué)可以把“教”和“學(xué)”有效統(tǒng)一起來，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其團(tuán)隊協(xié)作能力、工程實踐能力和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞 行動導(dǎo)向 機械工程 實驗教學(xué) 改革

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.11.063

Abstract The current institutions existed in experiment teaching of the mechanical engineering in colleges and universities were analyzed and proposed the principle of action-oriented should be applied in the experiment teaching of mechanical engineering. Taking the PLC control pneumatic experiment as an example， The implementation of the principle of action-oriented in the experiment teaching can unify the teaching and learning， students learning interest to mechanical engineering improved significantly， and have good team working ability and engineering practice ability and innovation ability.

Keywords action-oriented； mechanical engineering； experiment teaching； reformation

0 引言

隨著我國制造業(yè)各行業(yè)市場的發(fā)展以及技術(shù)朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、環(huán)?；确较蜻M(jìn)步，行業(yè)企業(yè)對人才的能力和素養(yǎng)提出了更高的要求，應(yīng)用型、復(fù)合型人才缺口很大，另一方面卻呈現(xiàn)高校畢業(yè)生數(shù)量連年屢創(chuàng)“新高”，就業(yè)壓力不斷增大的局面。 這個現(xiàn)象表明，在目前的高校質(zhì)量保障和監(jiān)督體系下所培養(yǎng)出的畢業(yè)生，其工程實踐能力、工程素養(yǎng)，乃至創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力與當(dāng)前的行業(yè)對人才能力和素養(yǎng)的需求有明顯的脫節(jié)。重慶理工大學(xué)機械工程專業(yè)實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力、工程素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力方面做了一些有益的探索和實踐。

1 機械工程專業(yè)實驗教學(xué)存在的問題

機械工程專業(yè)實驗經(jīng)過多年的建設(shè)、發(fā)展與模塊化、層次化的改革，初步建立了與理論教學(xué)既獨立并行，又相互聯(lián)系的專業(yè)實驗教學(xué)體系。但該實驗教學(xué)體系在實施過程中并沒有完全達(dá)到預(yù)期效果。主要表現(xiàn)在：

（1）實驗獨立設(shè)課后，學(xué)生重視實驗課，但不是因為能學(xué)到知識或者培養(yǎng)能力，而是為了拿學(xué)分，只有少數(shù)善于總結(jié)的學(xué)生表示通過實驗課會有收獲。

（2）在實驗教學(xué)過程中，教師是主體，學(xué)生處于被動的地位，忽視了對實驗?zāi)繕?biāo)和實驗方法的思考，不知道所做的實驗對自己將來的工作有何幫助，學(xué)生不能從中得到工程實踐能力的培養(yǎng)。

（3）學(xué)習(xí)過程缺乏自主性，學(xué)生普遍感到枯燥和乏味，認(rèn)為部分驗證性實驗太簡單，沒收獲，而綜合設(shè)計型實驗太難，不會做，但并不想自己主動探究實驗原理和實驗方法，缺少主觀能動性。

2 融入行動導(dǎo)向理念的實驗教學(xué)模式

機械工程專業(yè)實驗與一般基礎(chǔ)實驗不同，它強調(diào)技術(shù)性、實用性和可操作性，有著較為突出的專業(yè)特色。實驗過程中涉及到機械設(shè)計、工程力學(xué)、機械原理等多個科目知識的綜合應(yīng)用，對于增強學(xué)生的知識應(yīng)用能力有著關(guān)鍵性的作用。因此，行動導(dǎo)向教學(xué)方法在機械工程專業(yè)實驗的教學(xué)中有更實際的作用，可使機械工程專業(yè)教學(xué)更具體化、形象化、直觀化。 將行動導(dǎo)向教學(xué)理念融入機械工程專業(yè)實驗中具有代表性的綜合型、設(shè)計型實驗教學(xué)過程中，如電火花線切割加工實驗、氣壓傳動PLC控制實驗、組合夾具組裝實驗等。針對不同的實驗教學(xué)情景采用一種或融合多種教學(xué)方法，將學(xué)生置于實際工程背景下，讓學(xué)生在實驗方案設(shè)計、實驗前期準(zhǔn)備、資料收集、實驗計劃修訂、實驗方案實施、實驗任務(wù)檢查、實驗結(jié)果處理、實驗過程總結(jié)評價等環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，最終順利完成實驗項目教學(xué)。

氣壓傳動PLC控制涉及氣壓傳動控制和PLC電氣控制等方面的知識，是目前生產(chǎn)過程自動化最常用的、最有效手段之一，在機械工程專業(yè)實驗教學(xué)中開設(shè)此實驗，對于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用已學(xué)理論知識，提高學(xué)生動手解決工程應(yīng)用問題的能力是非常有意義的。

2.1 實驗任務(wù)

學(xué)生自由組合形成實驗小組，4-6人為一小組，領(lǐng)取氣壓傳動PLC控制實驗任務(wù)書文件，解讀任務(wù)書要求，分析實驗任務(wù)書中的重點和難點。此階段任務(wù)中，教師簡要介紹PLC控制氣壓傳動在工程中的應(yīng)用情況，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的工程實際問題，確定PLC控制氣壓傳動回路的應(yīng)用對象，如氣動抓手抓取東西、牛奶瓶氣動清洗流水線等。

2.2 實驗方案設(shè)計

實驗小組根據(jù)對實驗任務(wù)的解讀以及確定的應(yīng)用對象，設(shè)計出實驗方案、實驗步驟、所必須的實驗儀器、實驗材料和時間等，并在張貼板上列出儀器元器件需求表、時間節(jié)點計劃表等信息，讓小組每個成員都明確實驗方案與步驟、時間節(jié)點上每個成員在什么時間完成什么事情，同時在實驗方案設(shè)計過程中及時和指導(dǎo)教師進(jìn)行交流。這是一個團(tuán)隊合作討論的過程，學(xué)生們可從與同伴的討論中獲益，從而提高學(xué)生思考問題的能力，組織、協(xié)調(diào)和管理能的力，人際交往的能力和團(tuán)隊合作意識。

2.3 實驗前期準(zhǔn)備與資料收集

實驗小組每個成員根據(jù)實驗方案中任務(wù)分解與時間節(jié)點計劃表，做好實驗前期準(zhǔn)備與資料收集，如氣動元器件的結(jié)構(gòu)原理、PLC編程、氣動回路設(shè)計、相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等資料，同時也可及時發(fā)現(xiàn)前期實驗方案中的問題，并整理出修改意見。這個過程能有效地鍛煉學(xué)生的資料收集、整理與分析能力，貫徹學(xué)生在設(shè)計過程中的工程標(biāo)準(zhǔn)意識，也提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的工程實踐能力。

2.4 實驗計劃修訂

根據(jù)上階段實驗前期準(zhǔn)備與資料收集中發(fā)現(xiàn)的問題，小組共同討論修訂實驗方案，此過程中指導(dǎo)教師也共同參與討論并聽取討論結(jié)果，根據(jù)實驗室已有的設(shè)備與條件，幫助修訂實驗方案。通過討論與決策，確定一個最優(yōu)實驗方案與計劃，學(xué)生接受新的實驗任務(wù)與計劃。

2.5 實驗方案實施

學(xué)生按照修訂的實驗方案與計劃，由學(xué)生獨立完成實驗，指導(dǎo)教師對遇到的實際問題提供幫助。在氣壓傳動回路的組裝、PLC程序的編制與調(diào)試等實驗過程中，學(xué)生先向指導(dǎo)老師說明思路與操作方法，指導(dǎo)教師針對其中的問題進(jìn)行糾正和補充，然后學(xué)生完成實驗方案的實施。學(xué)生在實驗方案實施過程出現(xiàn)的問題，首先由小組成員共同尋找解決方法，無法解決時可向指導(dǎo)老師求助。求助時指導(dǎo)老師不會直接給出解決方法，而是引導(dǎo)學(xué)生一步步自己解決。

2.6 實驗任務(wù)檢查與結(jié)果處理

依實驗任務(wù)書檢查任務(wù)完成情況，如設(shè)計的PLC控制氣壓傳動回路是否已經(jīng)實現(xiàn)預(yù)設(shè)目標(biāo)，功能與性能是否滿足工程實際需求，使學(xué)生養(yǎng)成獨立地評價自己完成實驗任務(wù)質(zhì)量的習(xí)慣。同時，在實驗方案計劃實施過程中不斷進(jìn)行檢查，能及時發(fā)現(xiàn)問題，改善實驗任務(wù)完成質(zhì)量。一般首先由學(xué)生自己檢查實驗任務(wù)完成質(zhì)量，最后由指導(dǎo)教師進(jìn)行綜合檢查。

2.7 實驗過程總結(jié)評價

實驗過程總結(jié)評價是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下共同進(jìn)行的，實驗小組每個成員對實驗整個過程進(jìn)行總結(jié)，對實驗方案設(shè)計、實驗前期準(zhǔn)備、資料收集、實驗計劃修訂、實驗方案實施、實驗任務(wù)檢查、實驗結(jié)果處理中出現(xiàn)的問題進(jìn)行解析，并提出改進(jìn)意見，特別是在實驗過程中出現(xiàn)的問題，總結(jié)出實驗過程中應(yīng)該注意的問題。實驗成績由指導(dǎo)教師根據(jù)實驗過程中每個組員任務(wù)完成的情況，小組內(nèi)部成員成績互評的情況，綜合給出每個小組成員本次實驗的成績，實驗過程總結(jié)評價是經(jīng)驗的交流。

3 新實驗教學(xué)模式的挑戰(zhàn)

相對于傳統(tǒng)的機械工程專業(yè)實驗教學(xué)模式，這種融入行動導(dǎo)向理念的新實驗教學(xué)模式具有不可替代的優(yōu)勢，同時也是一種挑戰(zhàn)。

一是新實驗教學(xué)模式使教師從主體地位變成了主導(dǎo)地位，對指導(dǎo)教師的專業(yè)能力、工程實踐能力和教學(xué)能力都提出了更高的要求，實驗課程準(zhǔn)備要求提高。

二是新實驗教學(xué)模式對學(xué)生也提出了更高的要求，學(xué)生從模仿學(xué)習(xí)變?yōu)樗伎紝W(xué)習(xí)，工程實踐能力得到有效鍛煉，工程標(biāo)準(zhǔn)意識得到有效貫徹。

三是新實驗教學(xué)模式對實驗教學(xué)環(huán)境和多樣化的教學(xué)手段提出了更高的要求。除了傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境的要求外，還需要紙質(zhì)資料、網(wǎng)絡(luò)媒體等手段的輔助，以提升實驗教學(xué)效果。

四是新實驗教學(xué)模式需要全新的實驗教材，新的實驗教材開發(fā)必須全面改變實驗教學(xué)理念，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力與創(chuàng)新意識為目標(biāo)，制定合理的實驗教學(xué)計劃與實驗教學(xué)大綱。

4 結(jié)論

本文針對機械工程專業(yè)實驗教學(xué)的特點， 提出了融入行動導(dǎo)向理念的教學(xué)模式改革思路。通過機械工程專業(yè)實驗的教學(xué)實踐表明，在教學(xué)過程中融入行動導(dǎo)向理念，能較大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)性，提高了學(xué)生工程實踐能力與創(chuàng)新精神，全面提升了我校機械工程專業(yè)應(yīng)用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)水平。

注釋

① 李鍛能，何漢武，張湘?zhèn)?機械工程專業(yè)實驗教學(xué)體系改革的探討[J].實驗技術(shù)與管理，2008.3：132-135.

② 盧東寧.高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2011.7：139-141.

③ 楊少卿.改革實驗教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].黑龍江教育（高教研究與評估版），2005.Z2：50-51.

④ 張里，楊奕.行動導(dǎo)向法在電類實驗教學(xué)的應(yīng)用與研究[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2016.8：194，197.

⑤ 樸仁淑，孫晶艷，岳淑玲，強洪波.德國行動導(dǎo)向教學(xué)法探析[J].長春理工大學(xué)學(xué)報，2010.10：181-183.

⑥ 薄躍萍.德國行動導(dǎo)向教學(xué)理論研究[D].天津大學(xué)，2010.

⑦ 焦光利.行動導(dǎo)向的教學(xué)質(zhì)量評價指標(biāo)體系及方法技術(shù)[D].東北師范大學(xué)，2009.

段淑榮.“三段六環(huán)節(jié)”行動導(dǎo)向教學(xué)模式的實踐研究[D].河北師范大學(xué)，2015.