凌明成
(江漢大學(xué))
摘 要:工程體驗(yàn)是認(rèn)知實(shí)踐教學(xué)中的重要的環(huán)節(jié),根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn),基于工程認(rèn)知構(gòu)建了實(shí)踐教學(xué)體系,探討了教學(xué)模式上的創(chuàng)新,并就教學(xué)實(shí)踐中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)做了分析與闡述,提出了建議與措施,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力起到積極的作用。
關(guān)鍵詞:創(chuàng)新能力;實(shí)踐教學(xué);工程認(rèn)知
本文立足培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力,將工程訓(xùn)練與科技創(chuàng)新制作相結(jié)合,對(duì)工程訓(xùn)練教學(xué)體系、內(nèi)容和方法等進(jìn)行改革,并結(jié)合桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行進(jìn)一步探討。
一、改革工程訓(xùn)練教學(xué)體系、內(nèi)容和方法
(一)改革教學(xué)體系
桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心建立在原金工中心基礎(chǔ)之上,原教學(xué)體系從金工實(shí)習(xí)單純的實(shí)踐教學(xué)操作,發(fā)展為工程認(rèn)知訓(xùn)練、基本加工工藝訓(xùn)練、先進(jìn)制造技術(shù)訓(xùn)練、創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練、自命題創(chuàng)意訓(xùn)練等系列化的教學(xué)體系。
(二)改革教學(xué)內(nèi)容
首先,由基本技能訓(xùn)練向集知識(shí)能力素質(zhì)和創(chuàng)新精神為一體的訓(xùn)練方式轉(zhuǎn)化,由單機(jī)技術(shù)技能訓(xùn)練向部分實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)條件下的技術(shù)集成訓(xùn)練方向轉(zhuǎn)化,由較單一知識(shí)和技能訓(xùn)練向綜合性創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的方向轉(zhuǎn)化。
其次,開發(fā)新的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容。為激發(fā)學(xué)生的實(shí)習(xí)興趣,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與動(dòng)手能力,達(dá)到良好的實(shí)習(xí)效果,桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心開發(fā)研究制定了新的加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容。對(duì)于機(jī)械類的學(xué)生,由指導(dǎo)教師向?qū)W生分組布置創(chuàng)新設(shè)計(jì)制作的任務(wù)。在完成既定的實(shí)習(xí)內(nèi)容后,留出3~5天時(shí)間讓學(xué)生分組自主進(jìn)行產(chǎn)品的總體方案設(shè)計(jì)。方案經(jīng)教師認(rèn)真審閱修改通過后,進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)。待所有零件加工、裝配圖紙經(jīng)教師審核后,則進(jìn)入制作階段,學(xué)生按設(shè)計(jì)要求在各工種指導(dǎo)人員的協(xié)助下獨(dú)立加工。實(shí)習(xí)期間沒有完成的內(nèi)容可利用實(shí)訓(xùn)中心開放時(shí)間完成。1~2月后由中心教師組織學(xué)生答辯,并設(shè)立獎(jiǎng)項(xiàng)。
以上改革的實(shí)施大大激發(fā)了學(xué)生的實(shí)習(xí)興趣和創(chuàng)造熱情,并提高了其獨(dú)立分析問題與解決問題的能力。同時(shí),教師在整個(gè)過程中教學(xué)能力和水平也得到提升。
(三)改革教學(xué)方法
桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心改變?cè)瓉怼傲慵a(chǎn)”的教學(xué)方法,革新為“工程產(chǎn)品”教學(xué)方法,鼓勵(lì)學(xué)生自行創(chuàng)新設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力,為學(xué)生營造一種真實(shí)的工程氛圍;同時(shí)通過訓(xùn)練過程中的合作來培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神及組織、管理能力。此外,中心教師拓展多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、綜合訓(xùn)練、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、自命題創(chuàng)意等多方位的教學(xué)方法,充分利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),結(jié)合數(shù)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)字化制造等現(xiàn)代制造理念。
二、構(gòu)建全方位的開放式工程訓(xùn)練教學(xué)模式
工程訓(xùn)練中心有豐富的教學(xué)資源,而校內(nèi)許多學(xué)生在進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐及科技活動(dòng)時(shí)卻找不到合適的場(chǎng)所和設(shè)備,中心和學(xué)生課外活動(dòng)沒有形成合理的運(yùn)行機(jī)制,從而造成一方資源閑置,而另一方卻無設(shè)備可用。現(xiàn)代工程訓(xùn)練中心不僅應(yīng)成為大學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)工程訓(xùn)練的平臺(tái),同時(shí)也應(yīng)成為他們開展創(chuàng)新實(shí)踐、課外科技制作和參與科研活動(dòng)的平臺(tái)。構(gòu)建開放型工程訓(xùn)練體系,正是達(dá)成這一目標(biāo)的有效手段。工程訓(xùn)練的開放可歸結(jié)為以下幾個(gè)方面。
(一)訓(xùn)練時(shí)間的開放
訓(xùn)練時(shí)間的開放,包括訓(xùn)練時(shí)間點(diǎn)開放和訓(xùn)練時(shí)數(shù)開放兩層含義。理想狀態(tài)下,訓(xùn)練時(shí)間點(diǎn)開放即學(xué)生在任何時(shí)間點(diǎn),包括晚上、周末和節(jié)假日,都能進(jìn)訓(xùn)練室參加訓(xùn)練;訓(xùn)練時(shí)數(shù)開放即學(xué)生可以根據(jù)自身需要任意延長或縮短訓(xùn)練時(shí)數(shù)。
(二)訓(xùn)練內(nèi)容的開放
訓(xùn)練內(nèi)容的開放從廣度和深度兩方面入手。訓(xùn)練廣度的開放主要是指最大限度壓縮必修訓(xùn)練項(xiàng)目,同時(shí)盡可能增加選修訓(xùn)練項(xiàng)目,提高學(xué)生選課的自主權(quán)和自由度。訓(xùn)練深度的開放主要是指對(duì)訓(xùn)練內(nèi)容進(jìn)行分級(jí),如設(shè)立基本級(jí)、中級(jí)和高級(jí)三個(gè)等級(jí),再由學(xué)生根據(jù)專業(yè)要求和自身?xiàng)l件選擇合適的等級(jí)參加訓(xùn)練。
(三)訓(xùn)練方法的開放
工程訓(xùn)練中心的教學(xué)設(shè)施不可避免地存在生產(chǎn)性不足、先進(jìn)性滯后的局限,這在一定程度上限制了訓(xùn)練的效力。訓(xùn)練方法開放就是不僅采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)訓(xùn)練手段,也采用現(xiàn)代的訓(xùn)練手段如多媒體教學(xué)、遠(yuǎn)程視頻教育和仿真訓(xùn)練等。這些現(xiàn)代的訓(xùn)練手段不僅成本低,安全可靠,而且不乏直觀性和吸引力,還可以彌補(bǔ)工程訓(xùn)練中心現(xiàn)場(chǎng)訓(xùn)練中的不足。
三、合理利用和開發(fā)軟硬件資源,為工程訓(xùn)練教學(xué)改革提供良好平臺(tái)
通過對(duì)桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心現(xiàn)有的設(shè)備及相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析可知,在實(shí)習(xí)學(xué)生人數(shù)3000余人的情況下,合理利用和開發(fā)現(xiàn)有資源以適應(yīng)教學(xué)內(nèi)容和過程十分重要。對(duì)軟件資源進(jìn)行開發(fā),是盤活硬件教學(xué)資源的基礎(chǔ),因此,桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心建立了工程訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)課程,供學(xué)生遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)。通過合理的人員和設(shè)備的配置,對(duì)實(shí)習(xí)學(xué)生進(jìn)行多批次、滿員額的調(diào)整和改革。除對(duì)現(xiàn)有的實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)方式進(jìn)行創(chuàng)新,教師還積極輔導(dǎo)學(xué)生參與各級(jí)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、“‘十一五大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”開發(fā)等,以工程實(shí)踐學(xué)習(xí)的角度,通過貼近具體生產(chǎn)實(shí)際的研究和指導(dǎo),最大限度地開發(fā)和完善教學(xué)內(nèi)容。這些都在軟硬件建設(shè)方面對(duì)中心的長遠(yuǎn)建設(shè)和發(fā)展起到潛移默化的促進(jìn)作用。
四、學(xué)生科技創(chuàng)新制作實(shí)例
桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心創(chuàng)立了創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目以啟迪學(xué)生的創(chuàng)新靈感,同時(shí)與本部電子實(shí)習(xí)中心合作,發(fā)揮各自在機(jī)械和電子方面的強(qiáng)項(xiàng),讓學(xué)生進(jìn)行真實(shí)產(chǎn)品與虛擬產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì),并讓學(xué)生自己動(dòng)手,將創(chuàng)新思想與實(shí)踐相結(jié)合,制作出機(jī)械或機(jī)電綜合產(chǎn)品。以下是學(xué)生團(tuán)隊(duì)機(jī)械創(chuàng)新作品——多功能擔(dān)架(救援變形金剛)的制作過程:
第一,調(diào)研選題。選題主要由學(xué)生自主進(jìn)行,教師提供一些選題方向供學(xué)生參考。學(xué)生制作完成創(chuàng)新項(xiàng)目申報(bào)的ppt等后進(jìn)行答辯,介紹該作品詳細(xì)設(shè)計(jì)思路、原理及創(chuàng)新點(diǎn),專家和教師組成的評(píng)審團(tuán)認(rèn)真分析后給出意見和建議,確定其可行性。
第二,設(shè)計(jì)階段。一是進(jìn)行機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析。使用相關(guān)編程語言對(duì)機(jī)構(gòu)變形的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。運(yùn)用工程力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、機(jī)械原理知識(shí),設(shè)計(jì)并校核各構(gòu)件結(jié)構(gòu)尺寸,獲得電動(dòng)機(jī)和減速器的相關(guān)參數(shù)。二是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行三維造型。使用CAD軟件對(duì)作品進(jìn)行三維造型后,通過其運(yùn)動(dòng)仿真模塊實(shí)現(xiàn)虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真,再次驗(yàn)證該方案的可行性。
第三,加工制作。加工制作主要由學(xué)生完成,指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)指導(dǎo),個(gè)別難度大、精度高的加工件由指導(dǎo)教師完成。本階段同時(shí)完成產(chǎn)品的安裝和調(diào)試。
第四,論文寫作與答辯。將上述從方案論證到最后產(chǎn)品加工完成的全過程寫成論文,結(jié)合該作品拍攝視頻文件,并進(jìn)行文字、圖像剪輯,配合論文和實(shí)物讓專家和學(xué)生更好地了解該產(chǎn)品。
綜上,完成一個(gè)具有一定復(fù)雜性和難度的機(jī)械產(chǎn)品科技制作,對(duì)學(xué)生而言,不僅僅是將所學(xué)的專業(yè)核心課程知識(shí)進(jìn)行了綜合應(yīng)用,而且極大提高了綜合能力。此科技創(chuàng)新制作作品已在第四屆全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽上取得二等獎(jiǎng)。通過這個(gè)過程的鍛煉,學(xué)生自信心增強(qiáng)、科技創(chuàng)新制作興趣濃厚,同時(shí)也熟悉了機(jī)械產(chǎn)品制作的流程,了解了自己的不足,明確了個(gè)人今后的學(xué)習(xí)方向和發(fā)展方向。
五、結(jié)語
通過工程訓(xùn)練教學(xué)改革的實(shí)踐,可總結(jié)出了以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn):一是應(yīng)改變?cè)小傲慵a(chǎn)”的教學(xué)方法,革新為“工程產(chǎn)品”教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力。二是工程訓(xùn)練基地在提供正常教學(xué)服務(wù)的同時(shí),還應(yīng)為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐、科技制作、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及個(gè)人業(yè)余學(xué)習(xí)提供全方位的服務(wù),即實(shí)施全方位的開放式工程訓(xùn)練教學(xué)模式,最大效能地利用工程訓(xùn)練中心的資源。三是積極組織學(xué)生以項(xiàng)目的形式參與制作創(chuàng)新產(chǎn)品,并積極參加各級(jí)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)制造大賽,以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力,為國家培養(yǎng)更多更優(yōu)秀的創(chuàng)新應(yīng)用型人才。
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項(xiàng)目基金:武漢市教育局教學(xué)研究項(xiàng)目 項(xiàng)目名稱:工程訓(xùn)練實(shí)踐創(chuàng)新能力構(gòu)建研究