新工科背景下機(jī)械類“智能運(yùn)維”方向應(yīng)用型本科課程體系建設(shè)研究

王 仲,張 磊,趙新光,姜 嬌,孟淑娟

(遼寧科技學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院,遼寧 本溪 117004)

設(shè)備運(yùn)維技術(shù)為企業(yè)和社會(huì)帶來了巨大效益,受到了企業(yè)和科研院所的廣泛重視,在國內(nèi)外已成為一大熱門學(xué)科[1]。“新工科”是近年我國工程教育改革創(chuàng)新提出的新概念,一方面要求設(shè)置和發(fā)展新型工科專業(yè),另一方面推動(dòng)現(xiàn)有工科專業(yè)改革創(chuàng)新,其目的是探索更加多樣化和個(gè)性化的人才培養(yǎng)模式,培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力的工程科技人才[2]。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、故障診斷技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的提升,以深度學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的“智能運(yùn)維”技術(shù)逐步進(jìn)入當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)中。然而,由于現(xiàn)場工程技術(shù)人員受到專業(yè)知識的限制,面對儀器中的分析功能、界面、曲線感到困惑,使得該項(xiàng)技術(shù)的推廣產(chǎn)生了極大的障礙[3]。

因此,文章提出基于新工科理念的機(jī)械類“智能運(yùn)維”方向應(yīng)用型課程體系建設(shè)方法,以培養(yǎng)能夠勝任未來制造業(yè)“智能運(yùn)維”工作的高質(zhì)量應(yīng)用型技能人才。

1 機(jī)械運(yùn)維技術(shù)課程體系存在的問題

目前,機(jī)械設(shè)備運(yùn)維課程體系存在的主要問題包括:內(nèi)容多、雜、抽象,學(xué)生難以系統(tǒng)性掌握所學(xué)的知識內(nèi)容,理解難度相對較大;學(xué)生學(xué)習(xí)過程中主觀能動(dòng)性差,嚴(yán)重地影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果;學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不足,基礎(chǔ)課與專業(yè)課間出現(xiàn)割裂。

機(jī)械故障診斷技術(shù)一直是我校機(jī)械類本科生的特色課程,以此為基礎(chǔ),近5年逐步形成了設(shè)備運(yùn)維課程方向。但隨著技術(shù)的升級與新工科理念的深入,迫切需要引入新的知識體系,促進(jìn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)維課程體系的智能化。

2 課程建設(shè)理念與目標(biāo)

(1)建立以真實(shí)工程案例為基礎(chǔ)、適應(yīng)企業(yè)需求的運(yùn)維方向人才培養(yǎng)課程體系。在本專業(yè)建立一套全新的適應(yīng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的應(yīng)用型本科理論與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,包括適應(yīng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方案、適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)大綱。

(2)形成以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力與持續(xù)學(xué)習(xí)能力為目標(biāo)的人才培養(yǎng)模式。在教學(xué)中以解決工程實(shí)際項(xiàng)目為目標(biāo),引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題,提高其分析與解決問題的能力。問題是起點(diǎn),解決問題是終點(diǎn),學(xué)生只有圍繞著提出問題與解決問題進(jìn)行學(xué)習(xí),才能真正地達(dá)到教學(xué)目的,進(jìn)而提高學(xué)生持續(xù)的自我學(xué)習(xí)的能力。

(3)實(shí)施多元化課堂教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力。學(xué)習(xí)不完全是由教師向?qū)W生傳授知識的過程,也不僅僅是為了以獲得現(xiàn)成知識為目標(biāo)的,學(xué)習(xí)應(yīng)是學(xué)生自主構(gòu)建知識的途徑,是學(xué)生自身成長和拓展的自修過程。在課堂教學(xué)上教師要讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),以學(xué)生獲得創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力為目標(biāo),培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。

3 課程體系建設(shè)方案

智能運(yùn)維課程體系以課程建設(shè)相關(guān)文件為指導(dǎo)思想,針對企業(yè)需求,依據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),以測試與故障診斷理論為基礎(chǔ),以技術(shù)能力培養(yǎng)為核心,培養(yǎng)符合機(jī)械設(shè)備檢測、故障診斷、設(shè)備運(yùn)維需求的高技術(shù)技能型人才。

課程體系建設(shè)流程如圖1所示。體系建設(shè)可分為“教學(xué)內(nèi)容建設(shè)”與“教學(xué)方法改革”兩個(gè)方面。作為應(yīng)用型院校,在課程體系建設(shè)中應(yīng)緊跟社會(huì)需求、行業(yè)升級,制定應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案和課程培養(yǎng)體系,扎根于工程實(shí)踐、行業(yè)實(shí)際,聚焦區(qū)域發(fā)展[4]。因此,在進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容建設(shè)時(shí),首先通過企業(yè)調(diào)研,明確企業(yè)智能運(yùn)維方向的實(shí)際人才需求。以企業(yè)的實(shí)際需求為基礎(chǔ),組織相關(guān)專家進(jìn)行座談,進(jìn)而制定出初步滿足企業(yè)普遍需求的培養(yǎng)方案,并進(jìn)一步衍生出符合需求的教學(xué)大綱、教案講義等教學(xué)相關(guān)材料。

圖1 課程體系建設(shè)流程

教學(xué)方法方面,注重學(xué)生的自學(xué)能力,循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)?？紤]教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法間的耦合關(guān)系,根據(jù)反饋適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法。針對不同的課程,采用線上線下混合教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、FBL教學(xué)等多種模式,力爭實(shí)現(xiàn)學(xué)中做、做中學(xué)、做中思,邊學(xué)邊做,提升學(xué)生的主觀能動(dòng)性,進(jìn)而達(dá)到一個(gè)良好的教學(xué)效果。同時(shí),提出科研創(chuàng)新與畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué),通過參與教師的科研項(xiàng)目,提煉畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù),以項(xiàng)目帶動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí),以達(dá)到綜合訓(xùn)練目的,培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。為了保證更好的教學(xué)效果,采取畢業(yè)生反饋機(jī)制,跟蹤從事智能運(yùn)維相關(guān)職業(yè)畢業(yè)生的職業(yè)發(fā)展,基于反饋信息對教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行針對性的調(diào)整。

課程體系如圖2所示,分為“基礎(chǔ)理論部分”“專業(yè)基礎(chǔ)部分”“專業(yè)理論部分”“專業(yè)實(shí)踐部分”四大模塊。

圖2 課程體系

(1)基礎(chǔ)理論模塊

基礎(chǔ)理論模塊包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與編程基礎(chǔ)兩個(gè)子模塊,其中數(shù)學(xué)基礎(chǔ)子模塊包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)類課程;編程基礎(chǔ)子模塊包括計(jì)算機(jī)應(yīng)用、C語言程序設(shè)計(jì)等計(jì)算機(jī)類課程。新生入學(xué)后,第1學(xué)年進(jìn)行基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí),夯實(shí)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ),為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的理論基礎(chǔ)。

(2)專業(yè)基礎(chǔ)模塊

專業(yè)基礎(chǔ)模塊主要包括機(jī)械原理、電工與電子技術(shù)、控制工程基礎(chǔ)、機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)等課程,分布在第2～3學(xué)年,學(xué)生初步掌握機(jī)電設(shè)備的基本組成及其測試與控制方法。

(3)專業(yè)理論模塊

專業(yè)理論模塊主要包括有限元分析、逆向設(shè)計(jì)與快速成型、動(dòng)態(tài)測試與信號處理、機(jī)電設(shè)備安裝與維修等課程,主要集中在第3學(xué)年,旨在培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電設(shè)備故障的分析、診斷、維修的基本能力,并使其了解智能運(yùn)維的前沿理論。

(4)專業(yè)實(shí)踐模塊

專業(yè)實(shí)踐模塊主要包括故障診斷實(shí)訓(xùn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等課程,集中在第4學(xué)年,基于實(shí)踐的方式讓學(xué)生對智能運(yùn)維有一個(gè)深層次的理解,學(xué)生初步掌握實(shí)現(xiàn)常見機(jī)電設(shè)備智能運(yùn)維的能力。

另一方面,要?jiǎng)?chuàng)新打造供學(xué)生實(shí)踐的校企合作實(shí)操基地[5-7]。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造機(jī)器自動(dòng)化專業(yè)智能運(yùn)維方向建設(shè)過程中,除了重視實(shí)踐課程建設(shè)外,還應(yīng)該重視硬件設(shè)施的完善。以故障診斷實(shí)踐課程為例,通過校企合作的方式,把企業(yè)的技能培訓(xùn)以實(shí)踐課程的方式直接開展到學(xué)校中來,與企業(yè)共同擬定實(shí)踐培訓(xùn)方案,形成一系列的教學(xué)材料,并聘請企業(yè)導(dǎo)師入校傳授機(jī)電設(shè)備智能運(yùn)維的寶貴經(jīng)驗(yàn)。通過這種方式,在學(xué)校中培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力,順應(yīng)市場的需要,從而培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型技術(shù)人才。

4 結(jié)語

文章提出了符合新工科要求的機(jī)械類“智能運(yùn)維”方向應(yīng)用型本科課程體系建設(shè)方案,針對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等進(jìn)行系統(tǒng)性改革,以培養(yǎng)勝任新形勢下機(jī)電設(shè)備智能運(yùn)維任務(wù)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。