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开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机电一体化的主要课程,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

【关键词】机电一体化技术 人才需求 调研
【中图分类号】G717 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2015)17-0027-05
一 调研目的
调研吴中区及周边机电类企业,通过对企业的用人标准、用人层次、招聘途径、员工培训以等各个方面的调研,分析企业对机电一体化专业人才需求、岗位要求、素质能力等方面的要求,探寻机电一体化专业人才培养中的关键问题和教学体系设计的思路,调整我校机电一体化专业下一步建设和发展的方向,为我校机电一体化专业办出特色、办出成效,为人才培养目标的修订奠定基础。
二 调研对象
调研对象为机电类国有、民营、外资等企业人事经理、部门经理、技术骨干、我校机电专业毕业生。具体企业有苏州新火花机床有限公司、苏州宝玛数控设备有限公司等企业。
三 调研方法
1.典型调研
重点调查与我校机电专业长期紧密合作的企业。调研该企业的生产岗位,岗位要求,企业招聘要求,员工的学历结构,企业管理制度,企业文化生活等。采用企业参观、企业骨干访谈等形式。
2.重点调研
重点调查近两年机电一体化专业毕业生。调研毕业生所在的企业、工作岗位、岗位要求、企业管理、企业文化等。
3.抽样调研
针对开办本专业来,抽样采集优秀企业生的典型案例。调研优秀毕业生成长过程中,基本素养、知识结构、能力结构等要素与个人成才的关系。
四 调研内容
1.现状及发展趋势
机电一体化技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础,是提高现代化制造产品质量和劳动生产率的重要手段。随着高新技术的快速发展,机电一体化技术在现代工业生产中得到广泛的应用,机电一体化产品的种类变得越来越广泛,在各行各业自动化生产、制造、运行与维修及其他环节中都占据了极其重要的战略地位。用高新技术来改造传统产业,而且新技术本身也要形成产业化。
2.人才供需状况
调研苏州产业结构,装备制造产业内的企业所占比重较高,图1说明苏州产业结构中装备产业内的企业占到35%。
3.岗位技能情况
本次主要调研17家企业,了解企业的主要生产产品,企业的基本性质,企业的主要岗位,以及主要岗位的基本要求等。表1为调研企业的主要信息。
苏州市教育科学“十二五”规划课题“中职机电专业‘工学六合一’人才培养模式的实践研究”(批准号:130502171)
本次对近两年的毕业生调查中,对于机电一体化技术专业所覆盖的职业岗位群进行汇总。用人单位对机电一体化技术专业毕业生所开设的岗位分布情况如下表2所示。机电一体化技术专业毕业生主要从事机电一体化设备的运行、安装、调试、检测和维护等相关的岗位,也有部分营销及售后服务和生产管理工作。
在近两年机电一体化专业毕业生调查中,不同性质的企业对近年来我校毕业生的整体素质和能力基本肯定,各单位对我校机电一体化技术专业毕业生的岗位能力提出不同的要求,见机电一体化专业岗位专项能力表。
五 调研分析
1.从业人员分析
企业中,目前招聘人员的途径主要是通过传统媒体广告招聘、校园招聘会、人才资源中介机构、内部员工推荐、现场招聘会、网络招聘等形式。职业学校学生主要以校园招聘会招聘为主。图2为企业员工招聘渠道与招聘数量比例图。
图2 企业员工招聘渠道
对于各个岗位人才层次需求,不同类型的企业需求有很大的不同,但是总体趋势是:技术工人的人才层次集中在高职和中专学生,现场管理人员集中在高职和本科学生;设计人员通常集中在本科生。其中调研的13家企业普遍认为高职学生基本素质好,基本功扎实,自我学习能力强,业务能力提升快,有团队合作精神,也更便于管理,而且到具体岗位后,上手较快,并能胜任多个岗位需求。图3为企业员工学历层次分布图。
图3 企业员工学历层次分布
对于现场管理人员来说,企业偏向选择高职生和本科生,这部分人员都需要从基层做起,了解具体产品的生产工艺流程,能在现场指导工人解决生产加工中出现的问题。对于选择高职还是本科生,企业的使用部门更多的是要看其工作中的表现和适应能力,并不是太注重其学历。图4为企业员工技能等级分布图。
图4 企业员工技能等级分布
2.课程设置分析
根据调研,明确机电一体化专业主要面向的职业与岗位,掌握具体岗位主要业务工作。表4为机电一体化职业岗位分析表。
结合企业具体岗位要求,将其细分于专业课程内,
并机电一体化专业的职业能力与课程相对应。
3.招生就业分析
2013、2014年我校招收的590名五年一贯制学生中,机电一体化技术专业人数稳定于13%。图5为2013、2014年江苏省吴中中等专业学校五年制专业招生比例。
近两年,机电一体化技术专业毕业学生共190人,就业率100%,专业对率92%。在175名专业对口人名中,按机电产品制造、机电产品维修、机电产品销售三个就业方向,见图6:机电一体化技术专业就业方向比例图。
4.同类院校分析
我校周边开设机电一体化技术专业的职业学校有苏州高等职业技术学校、苏州工业园区职业技术学校、苏州相城中等专业学校,它们都是江苏省联合职业技术学院的分院或办班点,它们具有相同的机电一体化技术专业人才培养方案。我校五年一贯制按江苏城市职业学院招生,在江苏城市职业学院机电一体化技术专业的框架内,结合我校的特色,制订出符合我区及苏州市对机电一体化专业的需求而开发的人才培养方案。
以开发的两分人才培养方案进行对比,我校的人才培养方案在修订中,更具特色,主要呈现以下几个特点:(1)岗位任务与职业能力更加细化。我校机电一体化技术专业在岗位工作任务与职业能力的分析上,围绕机电产品安装与调试、机电设备维护与维修、机械零部件生产、机电产品质量检验与管理、机电产品售后服务等核心岗位,更加具体,对职业能力要求与素质更加细化,培养方向更加清晰。(2)职业能力结构更加真实。我校机电一体化技术专业将职业能力培养细分为专业能力、社会能力、方法能力的三个维度,并呈现出具体的内涵。人才培养方案的实施更具可操作性。(3)课程的教学内容与要求更具针对性。我校机电一体化技术专业所包含的课程从课时分配、主要教学内容及要求、教学实施建设、考核方法等方面进行描述,为课程实施带来更大的便利。
六 调研结论
1.人才培养定位准确
在充分调研的基础上,我校机电一体化技术专业以“培养与我国社会主义现代化建设要求相适应,德、智、体、美全面发展,具备良好的职业道德和职业素养,从事机电一体化设备的运行、安装、调试、检测和维护等相关岗位的技术工作,适应生产、建设、服务和管理一线需要的发展型、复合型和创新型的技术技能人才”,作为人才培养目标,定位清楚,方向明确,符合企业、学生、家长的要求。
2.人才培养途径有效
我校在该专业的开办中,主要通过以下途径来完成人才培养。
第一,以专业建设提升专业内涵。在学校宏观调控下,机电一体化专业团队紧抓各种机遇,以专业建设为抓手,全面提升机电一体化专业内涵。在专业建设中,积极参与省市级各项评估,反复锤炼机电一体化专业的办学能力。近年来,专业教学设施设备得到不断充实,师资队伍不断壮大,教学管理更加规范,学生就业形势更加喜人。2013年机电一体化专业被评为省品牌专业。
第二,以课程改革促进教学效果。加强校企合作,在“工学六合一”教学模式下,开展课程改革。以机电一体化技术专业人才培养方案为纲领,开发专业课程标准,以建设校级、区级、市级精品课程为抓手,建设校本特色教材、课程资源库。
以校企联动、引入企业生产案例改革实训课程教学。建立学校专业教师与企业工程师联合教学团队,指导机电一体化专业学生技能训练。将企业生产案例引入校园,转化为教学内容,贯穿于实训教学中,提高学生技能训练的针对性与实效性。通过第三方(企业工程师、区技能鉴定员)对技能训练进行考核,提高考核的公平性。
第三,以技能竞赛提升实践能力。校技能节中车工、钳工、维修电工等项目的开设,为机电一体化专业学生技能的选择提供很大的平台。积极参与苏州市技能竞赛,更大程度地提升师生技能的水平。
第四,以“三创”基地引导创业意识。机电一体化技术专业所在系部,建立了学校“车娱水”洗车行、“衣香坊”洗衣房,为机电一体化专业学生提供了创业平台。课余时间在“三创”基地工作,提高学生创业意识,增加了创业的机会,提高服务能力。
3.教学改革成效明显
机电一体化技术专业人才培养目标的要求,推动教学工作必须进行一系列的改革。首先是建设好一支教师队伍。一方面以名师工作培养班、青年教师培养班的开设,梳理我校教师教育教学理念,增加现代职业教育改革意识。另一方面通过一些培训,提高教师职业教育的各项能力。其次是大力提升课堂教学效果。结合职业学校学生特点,加强理实一体化、项目化教学,转换教师角色,实现学生由被动学变为主动学。再次大力改革评价方式。将结果性考核转变为过程性考核,尝试学校考核转变为第三方考核,从而实现学生考核的合理性、公平性。
4.师资实力雄厚
机电一体化技术专业有着一支知识扎实、技能过硬、理念先进的教学团队,能够胜任好机电一体化技术专业的各项教育教学工作。第一,校内教学团队。机电一体化技术专业教师现有24人,师生比1∶16,其中研究生学历(硕士学位)达到29%,高级职称达到8.3%以上,获得机电专业相关的技师资格达到100%。第二,兼职教师团队。聘用苏州新火花机床有限公司高级工程师高×强等8名企业专家、苏州工业职业技术学院温×芳博士等4名高职校教授参与教育教学工作。外聘教师为该专业教育教学注入更多新鲜的元素,为办出特色专业提供有力的保障。
关键词: 机电一体化系统设计 考核方式 思路 改革
《机电一体化系统设计》是一门面向机械设计制造类专业所开设的专业综合特色课程,是集机械、电子等基础课程知识为一体的综合性专业课程,课程在学生所学专业课的基础上,从机械电子结合的角度介绍机电一体化的主要研究内容及应用领域,并结合机电一体化典型设备,讲述相关系统产品的组成原理及工作过程,阐明机电一体化技术原理。课程具有较强的实践性特征,因此,要求学生在学习过程中既重视和掌握基本概念、基本原理和基本方法,又重视相关理论的应用,加强实践环节的学习和运用[1-2]。针对该课程以上特点,如何开展课程的考核成为课程教学改革的关键,本文在综合分析课程特点的基础上,论述了现有考核方式的特点,分析探讨了不同考核方式优缺点,提出课程考核方式改革的思路,为高校机械设计制造类专业《机电一体化系统设计》课程教学改革提供一定参考。
1.《机电一体化系统设计》课程特点
《机电一体化系统设计》课程作为机械技术与微电子技术的新兴交叉学科,在机制专业课程体系中占据重要地位,融合了机械技术、电子技术、信息技术等多种学科,将机械技术、检测传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、信息处理技术、系统总体技术等多种技术融于一体,体现了“以机为主、以电为用、机电有机结合”的原则,具有综合性和应用性强的突出特点,课程对培养学生机电一体化设计能力具有重要作用。
课程在学生所学专业课的基础上,从机械电子结合的角度介绍机电一体化的主要研究内容及应用领域,结合机电一体化典型设备,讲述相关系统产品的组成原理及工作过程,使学生了解机电一体化的组成及发展方向,掌握典型机电一体化系统及产品的基本工作原理,了解有关机电一体化仪器、设备的应用。通过该课程的学习,以期达到课程教学目标,即通过相关学科知识的学习和掌握,促进学生系统了解机电技术学科知识,掌握机电一体化产品系统设计方法,提高学生“机电有机结合”的实际应用能力[3-4]。
2.当前主要的考核方式及其特点
2.1试卷考试。
试卷考试主要通过期末考试评估学生对专业知识的掌握情况,主要有开卷考试、闭卷考试及半开卷考试等形式。试卷考试一定程度上反映了学生对于机电一体化系统设计课程知识点的学习水平,但是,学生突击背复习题应付考试现象较为普遍,而且结合《机电一体化系统设计》实践性、应用性强的课程特点,单纯采用试卷考试很难实现课程“提升学生机电有机结合的实际应用能力”的教学目标,而且课程考试一般在结课后一次性完成,无法完全反映学生对于课程的整体学习效果,缺乏对于课程的过程管理。
2.2平时成绩与试卷考试相结合。
针对试卷考试存在的过程监控不足等弊端,许多院校在考核过程中引入平时成绩考核环节,平时成绩主要由期中考试测验、出勤、平时作业等组成,一般权重在20―40%。课程总评成绩最终由平时成绩和期末成绩两部分组成,期末成绩为试卷成绩。该种方式对课程的过程管理进行了监控,提高了学生平时学习的积极性,有助于学生在课堂上认真学习、积极思考,课下认真完成作业,但是该种考核方式对于课程考核权重及平时考核项目的设置要求较高,教师需对平时作业的布置、创新类实践项目设置等平时考核环节进行较好的把握。
2.3结课论文。
结课论文通过学生在课程结束后提交结课论文的方式完成课程考核,结课论文考核方式有助于培养学生的创新和初步的科研能力,有助于培养学生查阅文献的能力,对于课程论文,一般要求选题结合机电一体化系统设计方面的内容,原则上一人一题。
结课论文考核方式一定程度上调动了学生的学习主动性,但是在实施过程中,针对《机电一体化系统设计》实践性、应用性强的课程特点,要求学生在结课后期较短时间内完成质量较高的课程结课论文难度较大,易出现论文分析肤浅、运用课程理论知识点不足等问题。
2.4基于CDIO的“机电一体化系统设计”考核方式[5]。
基于传统考核方式存在的问题,相关人员提出CDIO考核方式,该方式以项目设计为导向,强调学习评估方法和学习成果相结合。考核模式采取“4+3+1+2”考核方式。具体做法是:在考核前一个月左右给学生布置一批应用性比较强的机电一体化系统设计方面的课题,学生在这段时间内有针对性地查阅有关资料,编制程序框架,调试程序并进行仿真,在考前一周,进一步强化学生的上机调试能力,适当缩小命题范围,减小难易程度,突出重点,命题采用分类随机抽签的方法,学生在上机考核过程中,规定时间,一人一机,分组进行,教师重点考核其对课程内容的掌握及实践技能,并进行答辩。答辩时,教师针对考题进行提问,考核成绩最终由平时、上机技能、答辩情况及调试结果综合评定,从而考核学生对课题的准备情况、理解程度及实践技能。对于动手能力较强的学生,鼓励成立兴趣小组,开展科技创新活动,明确职责,利用实验室的开放,对自己的课题设计一个机电一体化系统实物模型,通过当场演示,讲解分析,教师注重过程考核,根据学生的分工、设计、演示情况和答辩情况综合打分,得出本门课程成绩。这种考核方式的优点是引导学生平时注重学习,有的放矢,积极主动地配合教师的日常教学活动,上课互动性好,能有效地激发学生上课学习的积极性,提高学习效率。
2.5采用职业技术资格考试来代替传统考试[6]。
职业资格证书是反映劳动者具备某种职业所需要的专门知识和技能的证明,与学历文凭不同,职业资格证书更多地反映了特定职业的实际工作标准和规范,以及劳动者从事这种职业所达到的实际能力水平。它是劳动者求职、任职、开业的资格凭证,是用人单位招聘、录用劳动者的主要依据,也是境外就业、对外劳务合作人员办理技能水平公证的有效证件。
职业技术资格证书涉及知识、技能、能力和素质等多个角度,并侧重于技能、能力和素质的提高。因此,在利用其取代传统考试的同时,需对照人才培养目标和课程教学目标的要求,从认知、操作技能与能力和职业素质等方面,全面系统地考察其可行性,并将其作为选择和确定结业考试内容的依据。目前,可参照“数控中级工”、“维修电工”等工种中的一类或多类项目进行考虑,学生通过取得相应职业资格证书后申请课程免考的方式进行。
3.课程考核方式改革思路
基于《机电一体化系统设计》课程实践性、应用性强的课程特点,结合机械类专业人才培养目标,考核过程中,可在充分论证的基础上,将简单的一次性考试考核向多种形式并重的方式转变,将理论考核向理论与实践相结合方向转变,将组织方式由学校组织向社会认可的职业资格考试方式转变,具体思路如下:
3.1丰富考试考核形式,强化其合理性。
为了提高考试考核的公平性与合理性,考试考核的形式不能仅仅局限于传统方式[7]。考核过程中,合理引入平时成绩考核,将现有的一次性考试考核转变为多次考核,通过综合课堂表现成绩、随堂测验成绩、平时作业成绩、实习成绩等多方面的指标决定最终的综合考核成绩,在此基础上,确立合理的评价指标体系,优化评价标准,合理分配考核指标权重,以期合理、公正地反映学生对于课程的学习效果。
3.2完善考核内容,强化考核过程管理。
为了使课程考核能够真实反映学生学校效果,课程组需在进一步分析课程教学目标的基础上,完善课程考核内容,形成理论考核与实践考核试题库,并结合机电一体化技术发展方向,及时更新完善考核内容,根据实际及时修正考试内容,提高考核内容更新效率。在平时考核环节,需进一步加强过程管理,完善平时考核方式方法,提高其可操作性。
3.3拓展考核组织方式,多渠道实现课程考核。
在考核组织方式上,突出国家职业资格鉴定考试,引入职业资格证书制度[8],通过课程学习,在合理分析人才培养目标及课程教学目标的基础上,确立适于课程考核要求的职业资格类别,建立与国家职业资格鉴定考试考核接轨的以职业综合能力(职业技能)和职业素质考核为主线、知识能力素质全面全程考核的考试考核体系,实现课程的多方式考核,使学生在实现课程教学目标的同时,达到国家职业资格考核要求,从而提高学生创新能力与应用能力。
4.结语
本文在综合分析《机电一体化系统设计》课程特点的基础上,论述了现有考核方式的特点,提出了课程考核方式改革的思路,然而课程考核改革是一个长期过程,要改变先前的考核模式,必须引导学生注重平时学习和技能训练,同时要求教师加强课程教学改革的研究,这对教师、对学生都将是一种挑战。因此,要想切实做好《机电一体化系统设计》课程考核方式改革,务必制定好长期策略,注重积累,保障落实,只有这样,才能建立科学、规范、合理的考核机制。
参考文献:
[1]董爱梅.《机电一体化系统设计》课程考核改革的探索与实践[J].考试周刊,2008,41:11-12.
[2]朱国云.基于过程化考核的机电一体化实训教学实践研究[J].科教导刊(中旬刊),2014,05:110-111.
[3]叶慧群.项目教学法在高职机电一体化专业实践教学中的应用[J].科技创新导报,2013,34:145+147.
[4]刘延霞,宁玲玲,马广勇.《机电一体化技术》课程教学改革研究[J].中国校外教育,2013,09:111.
[5]袁健,朱龙英.基于CDIO的“机电一体化系统设计”课程考核方法改革的探索[J].中国地质教育,2010,02:18-20.
[6]朱敏红,闫红蕾.机电一体化专业课程考核改革的研究与实践[J].职业时空,2012,06:24-25.
[7]肖海平.探究高职机电一体化专业考试考核方法改革的探索与实践[J].考试周刊,2015,24:1.
关键词:机电一体化 高职教育 教学改革
0 引言
机械工业举足轻重,随着社会的发展和科学技术的进步,机电一体化技术的应用与发展对我国经济建设所起到的促进作用越来越明显。现代化设备逐渐发展成为集光、电、机、气、声、像、磁、热等技术于一体的智能化系统,机电一体化产品几乎贯穿到国民经济的所有行业。当前,机电一体化产品已经进入发展成熟期,高速率、高精确度的智能系统越来越成为机械制造业的主流。随着我国后经济危机时代产业结构调整与升级大潮的来临,企业产品、设备正在经历一个更新换代的频繁时期,因此对高技能的机电一体化人才和高技术含量的机电产品需求越来越大。高职机电一体化技术专业是为生产第一线的高级技能型岗位培养人才,但是目前我国高职院校培养的机电一体化专业的学生与社会、市场的需要还有不小的距离,因此,机电一体化技术教学改革势在必行。
1 “机电一体化”发展趋势
当前,机械制造业已从传统的通用机床、组合机床过渡到由微电子、自动控制的全新的数控机床,并且越来越普及。微电子,光电传感器,信息处理和自动控制技术等技术经过多年的发展,已经成为机电一体化高新制造技术的核心部分。高速、精密、大型、恒矩、无级和瞬时响应俱佳的自动换刀数控机床和流水作业式的自动生产线正在深刻改变传统的机械加工模式。
1.1 光机电一体化
光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。一般的机电一体化系统是由能源系统、传感系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统。
1.2 智能化
今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显,智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外,其系统的层次结构,也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。
1.3 自律分配系统化——柔性化
未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”,有较强的“柔性”,能较好地应付突发事件,被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中,各个子系统是相互独立工作的,子系统为总系统服务,同时具有本身的“自律性”,可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息,在总的前提下,具体“行动”是可以改变的。这样,既明显地增加了系统的适应能力(柔性),又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
1.4 “生物一软件”化—仿生物系统化
今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大,并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定,但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统(大脑)停止工作时,生物便“死亡”,而当控制系统(大脑)工作时,生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体,但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”,而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体,不可分割。看来,机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋,但有一段漫长的道路要走。
2 高职机电一体化人才培养
机电一体化人才可分为以下几个层次:①学术型人才:主要从事科学研究。②工程型人才:主要从事项目的设计、规划、决策以及新产品、新技术的研发工作。③技术型(工艺型)人才:主要在生产一线或工作现场从事设备操作与维护、技术把关等生产环节工作。
高职机电一体化人才的定位:高职机电一体化专业应将培养技术应用型人才作为教学的主要目标,合格的毕业生应具备基本的基础理论知识、一定范围的专业知识和较强的工作现场技术应用能力。
高职机电一体化人才应具备的知识与能力:①知识结构:具备常识性的文化基础知识;掌握一定的政治理论知识和人文知识;具有相关专业和行业所需的机械制造和电工、电子、自动控制等方面的基本知识;具有计算机应用技术的基本知识;具有数控机床加工与编程、数控技术、CAD/CAM的基本知识;具有数控技术综合应用的基本知识;具有车间生产技术管理的基本知识。②能力结构:一是社会能力。主要包括人际交往能力、口语表达能力、协调组织等从事职业活动所需要的一般社会行为能力。二是职业基础能力,主要包括机械制造、电气控制与计算机应用这三项从事职业活动所需的基础能力。三是专业能力。主要是从事相关职业工作所要求的的稍高层次的专业技能。
3 当前高职机电一体化教育存在的问题
3.1 课程设置不合理
当前高职院校课程设置不合理主要表现在两个方面:首先,重理论轻实践。很多学校的课程设置和教学内容将重点放在追求知识和理论的体系的完整上,这对学生系统地掌握理论知识,开发设计产品是有利的。但是,也存在严重不足,学生毕业后大多被分配在生产一线,所从事的工作是操作设备、设定工艺、查找并排除故障,而不是研究、开发、设计等,在学校学的理论知识很多用不上,而实际工作所必需的实践能力又不具备。其次,教学内容落后。由于机电一体化是多种技术交叉融合的产物,相关技术的发展都在推动着机电一体化的发展。因此,其发展是日新月异的,这就必然导致课程设置与教学内容与其发展不相适应。例如,当前很多高职院校的单片机课程的教学内容是仍以MCS-51单片机为主,而实际生产中新的单片机层出不穷,种类繁多。
3.2 教学模式单一,实践教学比例较低
传统的教学模式,往往只注重理论教学和课堂说教,轻视了实践能力和职业素养的培养。很多学校的课程设置和教学内容将重点放在追求知识和理论的体系的完整上,这对学生系统地掌握理论知识,开发设计产品是有利的。但是,这种教学模式也存在严重不足之处,学生毕业后大多被分配在生产一线,所从事的工作是操作设备、设定工艺、查找并排除故障,而不是研究、开发、设计等,在学校学的理论知识很多用不上,而实际工作所必需的实践能力又不具备。
3.3 教材建设落后
高等职业教育的教材建设仍是当前高职教育的薄弱环节并严重影响了高职教学质量。现在机电一体化的一些教材过于偏重理论、脱离实际、缺乏实用性、部分教材内容陈旧、严重落后于现实,各科教材之间存在衔接性差、内容重复或内容脱节等现象。这些问题给教学带来了很多不便,也在一定程度上影响了学生的学习积极性,制约了教学质量的保证和提高。
3.4 教学、实习设施不够先进
目前很多学校的教学、实习设备缺乏且严重落后。只有少数条件较好的高职院校配备有为数不多的数控车床、铣床、线切割机床、电火花成型机,很多学校的学生一学期只有三四次操作设备的机会,并且这些设备又比较落后,学生难以学到真正有用的技能。
3.5 优秀教师队伍缺乏
教师是教学质量的关键和第一保证,但是当前的机电一体化教学的教师队伍并不能达到教学的需要。一些老教师知识结构陈旧且更新缓慢,还有一些年轻教师也是刚从学校毕业,缺乏足够的实践经验,都不能很好的教授学生以适应社会工作需要的知识和实践技能。
4 推进机电一体化教学改革的一些思路
4.1 高职课程需突出工学结合,强调实践性、职业化、一体化;课程设置要抓基础和抓应用,淡化中间。根据学生就业岗位群的任职要求,参照相关的职业资格标准,通过与企业有关人员共同论证,进行课程设置。
4.2 高职院校应推动教学模式改革。高等职业教育强调理论联系实际。教师应注意调动学生的学习积极性,在课堂上可采用多种教学方法,如案例教学法、学生互动讨论方法等,还可以多采用多媒体教学手段,使用多媒体技术演示,使学生更多的参与到教学过程中,最大限度的发挥学习的主观能动性。除此之外,还应增加实习教学的比重,增加教学的实践性,使学生能够获取更加直观的知识。
4.3 教材编写结构应根据不同的培养目标和培养方向,开发切合实际需要的教材。新的机电一体化教材应加强设备操作、调试维修等技能的比重,并根据专业技术的发展及时更新知识内容;同时,高职院校在选择教学教材时应考虑各科教材之间配合性,保证既不重复又能全面覆盖学生应掌握的知识;还应强调综合能力的培养,对知识结构联系紧密的课程进行跨学科的综合化处理。
4.4 增加对教学、实习设施的投入力度。一方面政府应增大财政支持,另一方面应鼓励学校与企业加强联合,协调发展。应大力推进产学结合、校企合作的模式,弥补设备落后和不足,引导高职学校与相关企业建立互利互惠机制共同建设实习实训基地,培养实用人才。
4.5 加强高职教师队伍建设,增大“双师型”师资比例。培养和引进一些既精通机械设计,又能充分使用计算机的专门人才。鼓励在职教师进修或到相关企业锻炼,促进高职双师型教师队伍发展;积极引进一些在生产第一线工作多年、具有丰富实践能力的中青年高级技术人,通过几年的教学培养,提高他们的教学水平,使他们成为名符其实的“双师型”教师。还可以积极从企事业单位聘请兼职教师,实行专兼结合,改善学校的师资结构。
5 结语
为提高机电一体化的教学教学质量,广大相关教育工作者必须紧跟行业发展的步伐,既保证学生的基本素养和知识结构,又要突出高等职业教育的特点,在教学过程中积极推进教学改革,不断调动学生的学习积极性,加强对学生动手能力和综合能力的培养,加强社会实践能力,不断为社会提供适合时代需要的高技术机电一体化人才。
参考文献
[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
[2]魏增菊.机电一体化教学改革[J].平原大学学报,2007,24(5),93-95.
关键词: 职校 机电一体化教学 策略 现状
我国职校机电一体化专业对学生的培养目标与要求是:培养出能够胜任机电一体化设备操作使用工作的人才,包括对机电一体化设备的安装、调试、使用、维修、维护和管理等,培养层次分为能够基本胜任工作的初中级技术应用专门人才和高技能、高素质、高应用型高级职业技术人才两类。对于高级职业技术人才的要求是:不但能够操作、维护、管理,还必须能够设计。如何快速提升这一专业学生的技能与素质,将他们培养成专业素质高、专业技能强的科技型人才,是职校机电一体化专业教师必须面对的课题,本文就此展开探析,首先对机电一体化专业教学中存在的问题进行分析,接着就如何更有效地开展机电一体化教学进行分析探讨。
一、职校机电一体化教学现状分析
1.专业课程设置不合理性。
针对当前机电一体化专业课程体系的分析,笔者发现课程体系的侧重点与聚焦点主要集中在电与机两个方面,而且两者分界比较明显。专业目标要求它们融为一体,然而当前的专业课程设置存在过于偏重机械方面的课程安排情况,从而减少对电类课程的设置,这与当前“机、电、计算机”三维一体的专业格局极不相称,导致教学与实际脱节,无法很好地配合机电一体化专业设备操作演练教学。为适应社会形势与专业发展趋势,笔者认为,有必要对机电一体化教学课程内容进行适度的改革调整,加强电气控制课程、计算机运用课程等内容的教学,从而将“机、电、计算机”三者提升到同等高度进行教学。
2.专业课程内容缺乏完整性和标准化。
在机电一体化专业的课程教学过程中,几乎所有操作都是通过手工实践进行的,只有极少部分通过自动化编程软件加以实现,专业课程内容缺乏完整性和标准化,导致对专业的相关知识掌握不全,不能对相关或相近专业知识做到融会贯通,导致学生对课程内容感到生涩,难以引起他们对课程学习的兴趣,甚至让他们觉得课程内容枯燥无味。这对增强教学效果极为不利,从对学生综合素质和长远发展来看,很难让学生发掘更多潜能以适应日益信息化的现代企业工作环境。针对这种状况,笔者建议,对目前专业课程必须进行加以修改完善,使之更能与机电一体化专业教学目标一致。
3.理论原理教学与实践操作教学相背离。
理论原理教学与实践操作教学本应融为一体,紧密相连,密不可分,“机电一体化”专业特点对理论原理教学与实践操作,教学的要求更高,对理论原理的教学必须引用实践操作加以形象化和具体化,对于实践操作教学必须通过理论进行指导、验证和保障。例如:现代国内外的工业企业几乎都装备先进的数据信息传感设备、数据自动处理分析设备、自动化控制系统等,这些设备和系统的技术含量都比较高,对操作和管理其的人员素质要求比较高,不但要求他们具有机电一体化专业技术和简单的操作能力,还必须有较高的理论分析能力。然而当前实际教学与企业实际情况相差很大,理论原理教学与实践操作教学相背离现象严重,导致学生在毕业后很难快速适应工作岗位。
二、完善机电一体化教学措施
1.激发学生学习兴趣,引领学生自主学习。
我国春秋末期著名的思想家、教育家、儒家学派创始人孔子说:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”可见学习兴趣对教学的重要性,它可以激发学生自主研究、分析、挖掘事物来龙去脉的兴趣,进而激发人们对事物进行更深层次的探索,在教学中拥有学习兴趣,不但可以提高教学质量和效率,还可以激励学生对难题进行攻坚探索,增强他们学好教学内容的自信心。那么,如何更好地激发学生的学习兴趣呢?笔者认识到,最好的办法就是让教学回归生活实践或工作实际。例如:在教学“三相异步电机变频调速”的过程中,可以将我们日常生活中最常见的“变频空调”引入课堂,通过其原理和特点来分析普通的与变频空调之间的差异,进而指出变频调速存在哪些优点,从而增长学生的生活物理知识,增进学生学习的积极性和兴趣性,进而增强他们的学习动力,激励他们自主学习。
2.注重实践操作教学课程情境和任务的创设。
笔者具体的教学实践经验表明,机电一体化专业理论课程与具体专业实践课程关系相当密切,因为机电一体化专业本身就是理论与实践并重的专业,因此在具体教学中在设计课程模式时,应采取实践与理论同步进行的教学策略。例如,可以将《金属材料与热处理》、《机械制图》等理论知识的学习与实践结合起来。而在实践性课程教学中,必须特别注重实践操作教学课程情境和任务的创设,将实践延伸为实训,并尽可能地让学生在实训车间进行,将“实习课”与“理论课”有机结合起来,不再进行严格的区分。另外,对于教学课程的考核,可以改变传统的笔试定高低的做法,改为笔试成绩、操作成绩、平时作业成绩三者合一的方式。
3.引入现代化教学手段,提高教学质量。
如今已经进入信息化时代,我们的教学手段也应紧跟时代步伐。实践证明,通过引入多媒体等信息化手段,教学能更形象、直观、生动,更有利于学生理解和掌握专业知识和技能。此外通过构建专业教室、实训和实验基地,也可将一些先进的设备或模拟器材引入其中,让学生在实践操作中进一步提高理论水平和实践操控能力,有利于学生加快掌握机电一体化操作技能,有利于学生毕业后快速适应工作岗位。
参考文献:
【关键词】机电一体化;课程;现状
计算机等电子技术的广泛应用,为制造业注入了生机。如今,机电一体化产业以其特有的技术带动性、融合性和广泛适用性,逐渐成为高新技术产业中的主导产业,成为新世纪经济发展的重要支柱之一。在此背景下,各职业学校纷纷开设机电一体化专业,以满足社会对该专业人才的需求。据笔者初步调查,浙江省办有工科类专业的职业学校几乎都开设了机电一体化专业。与此同时,“高薪急聘数控操作人才”之类的招聘广告屡见不鲜,从人才市场和企业反馈的信息也表明,社会对高质量机电一体化专业人才的需求量很大。从近些年机电一体化专业毕业生数量上看,应基本能缓解当地企业对该专业人才的急需,不至于供需严重失衡,问题出在供非所求。职业学校内部在该专业培养目标与定位、专业建设与课程设置、实习实训内容及条件等方面存在问题。因此,机电一体化专业建设与课程体系的再构建,是当前亟待解决的问题。
一、机电一体化技术的界定
1、内涵
传统意义上的机电一体化,主要指机械与电工电子及电气控制这两方面的一体化,并且明显偏重于机械方面。当前科技发展的态势特别注重学科间的交叉、融合以及电子计算机的应用,机电一体化技术就是利用电子技术、信息技术(主要包括传感器技术、控制技术、计算机技术等)使机械实现柔性化和智能化的技术。机械技术可以承受较大载荷,但不易实现微小和复杂运动的控制,而电子技术则相反,不能承受较大载荷,却容易实现微小运动和复杂运动的控制,使机械实现柔性化和智能化。机电一体化的目标是将机械技术与电子技术实现完美结合,充分发挥各自长处,实现互补。与其相关的学科应包括机械工程学科、检测与控制学科、电子信息学科三大块内容。
2、本质
机电一体技术的本质是将电子技术引入机械控制中,也就是利用传感器检测机械运动,将检测信息输入计算机,计算得到能够实现预期运动的控制信号.由此来控制执行装置。开发计算机软件的任务,就是通过输入计算机的检测信息,计算得到能够实现预期运动的控制信号。另外,若是一件真正意义上的机电一体化产品,则其应具备两个明显特征:一是产品中要有运动机械;二是采用了电子技术,使运动机械实现柔性化和智能化。
3、作用与系统
采用机电一体化技术的最大作用是扩展新功
能,增强柔性。首先,它是众多自动化技术中最重要的一种,如实现过程自动化(PA,即连续体自动化)、机械自动化(FA,即固体自动化)、办公自动化(OA,即信息自动化)等。其次,机电一体化技术又是按照用户个人的特殊需求来制造、提品这一当今最高级供贷方式的关键技术。一个机电一体化的系统主要是由机械装置、执行装置、动力源、传感器、计算机这五个要素构成,如机器人就是一个十分典型的机电一体化系统。
二、机电一体化专业建设与课程体系现状分析
1、专业定位模糊,需准确定位
由教学计划可看出,目前职业学校机电一体化专业基本上按“既懂机又会电”来定位,但实际上机械与电子本身各自为两大学科,内容十分丰富,涉及面非常广,让一名职业学校生在短短的三年时间里系统地掌握两大学科的理论知识和技能,是不现实的,也没有这个必要。前述的理想化定位,往往造成“机不太懂、电也不太通”的尴尬局面,失去了该专业应有的特色,达不到培养目标。从理论上来说,其定位应以机为主、电为辅,或者电为主、机为辅均可。由于许多机械类专业如机械制造及自动化等一般也强化了电子和计算机等方面的应用,使它们没多大差异,体现不出自己的特色,实际上行不通。因此,机电一体化专业应定位在“以电为主、机为辅,机、电、计算机三足鼎立”为宜。
2、双师型教师队伍力量薄弱
由于种种原因,目前高职机电一体化专业“双师型”教师比例仍很低,专业理论教师不能指导实训教学,实训教师基础理论薄弱,不能讲授专业理论课的现象还较普遍,必须采取加强培训或从企业聘任兼职教师等途径加以解决。
3、教学实验、实训条件落后,实践训练水平有待提高
总体看来,各职业学校虽具备一些专业基础课、专业课的实验条件,但基本上都是以验证性、演示性为主,很少具有本专业的综合性、设计性实验,缺乏融合机与电为一体的大型综合性实验或综合性课程,影响了专业技能和工程实践能力的提高。教学实训设施也大大落后于当今企业,实践训练水平不高,应采用与企业合作等方式尽快提升层次。
4、适应新技术发展的课程体系有待构建
现行的机电一体化专业课程体系,明显偏重于机械方面,这与当前该专业所处于的“机、电、计算机”三大块内容三足鼎立的实际格局很不适应。因此,在课程体系构建时应突出电气控制、计算机应用的地位。
[关键词]机电一体化系统设计;案例教学;学习兴趣;创新能力
当前我国正在实施《中国制造2025》规划,这对我国工程教育特别是机械工程教育提出了更高的要求,机械装备制造企业迫切需要具备机、电、控制、信息处理等多学科融合的机电装备设计制造复合型人才。机电一体化系统设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要专业课,它涉及机械技术、电工电子技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息处理技术等相关技术,是该专业所有专业课中工程性、实践性、综合性最强的一门课程,该课程后续的教学环节为毕业设计。机电一体化系统设计课程的任务是在先修课程的基础上,从系统工程观点出发,综合运用各种专业知识,分析机电一体化产品的各组成要素之间的关系,实现机电系统要求的功能。因此,该课程对于学生全面了解和掌握所修其他课程的联系,建立机电一体化的系统思维体系,培养综合运用专业知识的能力,具有重要的作用。机电一体化系统设计的教学内容包括机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等内容。各部分内容之间相对独立,课程自身的理论体系不突出,缺乏整体感。另外这些教学内容中的有些内容在先修课程机械原理、机械设计、数控技术与数控机床、机械工程测试技术、微机原理与接口、单片机原理与接口、微型控制技术等课程中均有所涉及,极易造成教学内容的重复,给学生一种重复教学的感觉,从而降低学生对本门课程的兴趣。针对上述问题,我校在实施机电一体化系统设计教学中,以实现机械、电子、控制、信息等各异技术融合为目标,以实现闭环运动控制系统的伺服性能为出发点,以系统接口设计为主线,以案例教学为教学手段将以上教学内容有机结合,实施案例教学改革。[1][2][3]
一、绪论教学案例设计
绪论部分是机电一体化系统设计课程的关键部分,该部分对于学生理解本门的课程的特点和体系结构具有重要的作用,该部分主要突出机电一体化系统的特点、组成、设计方法以及接口等。在教学过程中,我们首先对数控车床与非数控车床两个案例在结构、功能、优缺点上进行对比,机电设备与非机电设备的区别在于增加了大脑“控制器”和神经“传感检测单元”,从而提高了设备的自动化程度、精度和效率等。通过数控机床、机器人、AGV小车、数控雕刻机等案例介绍机电一体化系统的组成部分及各组成部分的功能,强调控制器和传感检测单元在机电一体化系统中的作用。另外在讲解这部分内容时,突出机电一体化系统各组成部分之间的接口连接,通过机械接口(联轴器、传动机构等)、电子电气接口(A/D、D/A、放大器、光电耦合器)、通信接口(232串行口、USB、以太网接口等)、软件协议接口(TCP/IP协议、USB协议等)等案例,讲解接口在机电一体化系统中运动、能量、信息传输变换中的作用,强调机电一体化系统通过接口将各异技术集成在一起,形成特定的功能。在机电一体化技术方向方面,主要强调当前“机械功能电子化,电子功能软件化”的发展趋势,通过伺服电机变速代替变速箱,无刷直流电机代替传统电刷直流电机,电子表代替机械表,电子秤代替机械秤,高能束加工代替刀具切削加工等案例讲解机械功能电子化的发展趋势及带来的优势。通过软件PID控制算法代替硬件PID控制器,可编程控制器PLC代替逻辑继电器电路,可编程逻辑阵列FPGA代替专用芯片等案例讲解硬件功能软件化的趋势及优势。通过以上案例,让学生深刻认识机电一体化技术的发展方向及带来的优点。在绪论部分实施案例教学,可以避免相关知识点的填鸭式和说教式教学,使学生对机电一体化系统设计这门课程有一个系统的认识,强化了学生对机电一体化系统组成、功能、设计方法等知识点的认识。
二、机械系统教学案例设计
由于教学对象是机械专业的大四学生,多数学生一看到“机械系统设计”这个标题就感觉这部分没有新的内容,认为该部分内容是机械设计课程内容的重复,甚至认为这部分内容非常简单,没有必要在课堂上讲。恰恰相反,机械系统设计是机电一体系统设计中最为关键的一部分。因此,在开始讲解这部分内容前,应该首先点明机电一体机械系统设计与普通机械设计的区别,提高学生对该部分内容的兴趣。在课堂教学中,该部分首先通过如图1所示的机械一体化系统中典型的闭环控制系统,说明机电一体化产品中的机械系统与非机电一体化产品中的机械系统最大的区别在于:机电一体化产品中的机械系统是微型计算机控制的闭环系统的组成部分,因此在进行机械系统设计时必须要考虑机械系统的结构参数(惯性、刚度、摩擦、阻尼、传动间隙、固有频率)对闭环系统伺服性能(快速性、稳定性、准确性)的影响。基于这一区别,展开讲解机械系统的结构参数对闭环系统伺服性能的影响,以及如何从机械系统设计的角度提高整个闭环系统的性能。机械系统设计部分的另外一个重要内容是传动机构设计,通过齿轮传动案例中的间隙、刚度等对伺服性能的影响,说明在机电一体化系统中应该尽可能缩短传动链,提高闭环伺服系统的性能,并以伺服电机变速代替传动机构变速、直线电机、力矩电机、电主轴等作为缩短传动链的案例;只有当电机与负载不能匹配的时候才考虑使用传动链进行力矩、速度、转动惯量的转换。齿轮传动链设计部分包括最佳传动比的选择、传动级数的选择、传动比的分配等,这三部分内容的讲解都围绕提高伺服性能为根本目标,重点讲解最小转动惯量原则、输出轴转角误差最小原则分配传动比。为了区别机械设计,本部分除重点讲解齿轮传动链设计外,还通过数控机床旋转进给工作台、A/C轴双摆角铣头、机器人关节减速器等案例讲解了双导程蜗杆蜗轮传动结构、谐波减速器、RV减速器的各自原理以及在机电一体化系统中的应用。
三、计算机测控系统教学案例设计
计算机测量控制系统是机电一体化系统的核心,它负责采集机械部件的运动信息,并与给定值比较,生成运动控制指令。该部分的教学内容在机械工程测试技术、数控技术与数控机床、单片机原理与接口、微机控制技术等课程中均有涉及,因此,在本课程教学中将传感器、伺服电机、工业控制机结合起来,以工业控制机为中心,以接口为桥梁,将相关内容通过案例整合在一起。首先简单介绍增量式旋转编码器、光栅、感应同步器等位移测量传感器的位移测量和辨向原理,由于上述传感器直接输出相位相差90度的正弦信号,因此随后重点讲解传感器的接口电路如何对正弦信号处理获得相位相差90度方波信号,以及如何完成变相细分等功能。在控制电机部分,重点介绍了步进、直流、交流电机的功率驱动电路,如斩波恒流功放电路、PWM原理、SP-WM原理等,比较了三种电机在扭矩和功率输出特性上的不同点。最后以8051单片机为处理器,使用Proteus软件设计了教学案例[4][5],涉及位移传感器测量接口电路和D/A转换接口电路,PID数字控制等知识点。
四、机电一体化系统教学案例设计
机电一体化系统是一个机械、电子、控制、信息等各异技术相融合的系统,在机电一体化系统设计课程的最后一章,以电脑刺绣机为设计实例,通过对这一典型机电一体化系统的设计过程,使学生能够根据设计需求综合应用机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等各方面知识来设计一个机电一体化的系统。如图2所示,刺绣工艺的动作包括绣框在x、y两个方向的直线往复运动和绣针在z方向的连续上下往复直线运动,通过这两类运动的配合和刺料机构的作用形成线迹,绣框在x、y两个方向的移动距离决定了线迹的长度和方向,绣品由线迹的集合构成。绣针在织物上方时,绣框沿x、y两个方向移动到指定的位置,当绣针自上而下落到织物表面时,绣框停止移动,在刺料机构的作用下即完成一针线迹的动作。根据机电一体化系统的几个功能要素,电脑刺绣机由微机控制系统(控制与信息处理单元)、移框步进电动机及主轴电动机(驱动与执行单元)、x、y、z三个方向的传动机构及刺料机构(机械传动单元)、针杆位置传感器(传感检测单元)、220V单相交流电源(动力单元)、机架(机械结构单元)以及各部分之间的接口组成。由刺绣打版机输出的刺绣花样数据保存在电脑刺绣机的EPROM或磁盘中,电脑刺绣机的工作过程如下:控制微机启动主轴运转,由刺料机构带动旋梭和针杆运动,微机从刺绣花样数据文件中顺序读取每一针的x、y相对位移坐标,根据坐标数据通过两个电机的协调运转驱动绣框在平面内进行移动,微机通过读取针杆位置检测器的信号使绣框的平面移动与刺料机构的运动相互配合。电脑刺绣机设计参数的计算主要包括x、y、z三个方向运动件的运动参数和动力参数的计算、结构参数计算以及品质参数、环境参数和界面参数的确定。运动参数计算主要包括主轴转速范围的确定、绣框位移计算、绣框位移与主轴转动的运动配合、绣框运动速度计算、主轴转速计算、x、y步进电动机工作频率及传动比计算、移框加速度计算等;动力参数计算主要包括刺料机构驱动功率计算、移框步进电动机驱动力矩计算等;结构参数计算主要指刺绣机工作台面的长、宽、高三个方向尺寸的计算及机头头距的计算;品质参数主要包括系统可靠性、传动精度等;环境参数包括工作电压、环境温度、环境湿度等;界面参数则用于表征机器的人—机对话方式和功能。系统各部分之间通过接口进行连接,主要的接口包括微机系统前向通道与各传感器模块的接口以及微机系统后向通道与各功率驱动模块的接口,各接口通过采用光电隔离技术防止外部模块对微机系统的回馈干扰以及防止强电信号对微机电源的干扰。尽管电脑刺绣机由微机对刺绣工艺实行全面控制,但刺绣过程会出现断线、断针等随机因素。为保证刺绣工艺的准确进行,系统必须对针杆位置、绣线通断状况、绣框极限位置进行实时检测,因此,系统必须包含绣针布上布下位置检测、针杆最高位置检测、断线检测、绣框越界检测等传感检测模块。各传感器模块与微机系统前向通道之间需要进行接口设计,另外,微机系统后向通道与电机驱动模块之间也需要进行接口设计。微机控制系统是电脑刺绣机系统的核心,根据用户要求和工艺分析,控制微机除完成用户的基本要求外,还应具备花样存储与选择功能、记忆功能、工作状态显示功能、各种进退针功能等功能。微机控制系统设计除满足上述设计要求外,还应对控制微机的软硬组成方案进行初步设计。
五、结束语
针对机电一体化系统设计课程工程性、实践性、综合性最强的特点,围绕机械一体化闭环伺服系统的各组成要素,实施案例教学,通过典型案例实现理论教学和实践教学相结合的教学方法,不但加深了学生对机电一体化系统的理解,而且提高了学生学习兴趣、自学能力和创新能力,取得了良好的教学效果。
[参考文献]
[1]杨普国,孙佘一,陈俊.项目式案例教学方法的研究与实践[J].昆明冶金高等专科学校学报,2011(5):83-86.
[2]赵丽梅,李焜.机电一体化技术课程中案例化教学改革与实践[J].大学教育,2016(3):106-107.
[3]覃金昌,陈志.基于Simulink和GUI的机电一体化课程案例仿真教学研究[J].机械工程师,2016(5):22-24.
[4]李琦,王基,刘永葆.《机电一体化系统设计》课程教学改革与实践[J].高等教育研究学报,2010(1):100-101.
近年,机电技术迅速发展,特别是微电子技术与计算机技术的发展,形成先进制造技术,成功地进入机电一体化发展阶段。机电一体化技术专业应用领域广泛,高职机电一体化技术专业建设应以学生职业能力培养为目标,以面向和服务地方经济为出发点,设置特色专业课程和教学模式,积极完善“校企合作”,“工学结合”的培养模式培养高素质技能型人才。
关键词:
高职;机电一体化;建设
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称,综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它涵盖了“技术”和“产品”,主要应用领域是数控机床,因此,机电一体化专业应该是集电子、控制、计算机信息、光学、机械等多种学科的交叉和综合,它的课程设置、专业考核模式应该以“能力培养”为目标,“教”“学”“做”一体化,构建“工学结合,校企合作”的人才培养模式。
一、“工学结合”的人才培养模式
2006年,教育部《关于职业院校试行工学结合、半工半读的意见》(教职成〔2006〕4号)文件中指出:“职业院校要进一步深化职业教育教学改革,大力推行工学结合、校企合作的培养模式”。“工学结合”的人才培养模式是培养“工”“学”结合人才的实现方式,是目前我国高职院校运用比较广泛、切实可行的一种高技能人才培养模式。学校可以通过“2+1”工学模式,即学生在校两年,期间以理论学习为主,实践教学为辅,后一年通过“校企合作”进行顶岗实习,然后在校内专职教师、企业专家的指导下完成毕业设计环节,这种模式是以“工学结合”为切入点,校企共同参与制订专业人才培养方案。
1.“工学结合,校企合作”教育的意义和目的
近年来,随着我国高职教育事业的发展,加强“工学结合,校企合作”的校企合作模式已经成为我国高职教育改革与发展的主要方向。在政府政策的引导和支持下,职业院校与行业企业合作的职业教人才培养的转型发展已取得初步成果。“工学结合,校企合作”体现了职业教育的本质,是技能型人才培养的有效途径,是职业教育人才培养的主要模式。校企合作体现了“学”和“工”相结合,校企双方合作育人。从逻辑学的基本理论出发,人们应该结合对“工学结合,校企合作”的理性认识,丰富完善机电一体化技术专业建设。
2.“2+1”工学模式的指导思想与措施
“2+1”工学模式是以专业建设为核心,提升专业人才培养质量,结合高职院校科教资源和产业优势,以行业企业为依托,将生产劳动和社会时间相结合,工学结合企业参与教学设计,高职学生前两年在校学习和实训,第三年到企业参加生产顶岗实习的教学模式。如图1所示。在2年阶段,学生在入学的初期对所学专业领域有一个初步了解,学校鼓励学生参加学习活动,培养学生的学习能力,组织学生参加计算机、普通话、英语、机电专业考试并取得相应的证书来检验学习情况,提高社会竞争力。在第2学年阶段,学校根据学生专业方向,组织学生进行校内实训或校外实训,学生可以到合作企业进行顶岗实习,为了保证实习效果,学校可安排专业教师进驻企业,与企业协调制定实习计划,通过顶岗实习,弹性教学,学生可在较短的时间内适应企业岗位,掌握岗位要求技能,提高职业素质,并完成实习报告,实习结束后企业对学生进行考评,作为学生实习成绩的参考资料。学校在开展专业内涵建设,包括对专业课程建设、师资队伍建设、实践教学条件建设、社会服务及辐射带动能力等进行改革与创新,可以邀请行业企业专家、顾问对企业在机电一体化专业岗位设置和任职人员知识能力要求、行业发展方向等进行调研,经过充分论证,结合院校自身专业特色,推动机电一体化专业课程建设与改革。建立“校企合作”,健全适合的教学管理运行机制,完善教学过程的质量监管和保障体系,施行机电一体化专业个性化管理,是“工学结合、校企合作”人才培养模式改革的指导思路和措施。
3.“2+1”模式下教学方法的改革
“2+1”模式中的2个设计包括课程整体设计和课程单元设计。前者要求教师站在整体的高度对课程进行把握,教师根据专业特色和企业岗位能力需求,选取教学内容,安排教学进度,制定课程目标,制定考核标准,选取参考资料,完成课程整体设计;完成内容和任务的设计只是完成了课程改革的一小方面,真正的改革还是要从教学方法入手,即进行单位设计,对任务单元做出符合“教学做一体化”的设计。机电一体化技术专业以专业核心课程为载体,实行“教、学、做”一体化的专业教学方法,课程教学安排在实训室或实训车间,以实现真实情境下的教、学、做合一。(如图2所示)图2教学方法中,将课程教学安排在实验室或实验车间中,实现“教学做”合一,课程教学中实现专业课程与企业岗位内容要求相统一,根据企业岗位的设置,对任职人才能力的要求编排课程理论知识和相应的技能教学培养,以学生为主体,结合实际案例,进行项目教学,精讲多练。在专业知识的学习中,根据学生的专业方向,组织学生校内实训和到企业顶岗实习,学生在校内老师和企业技术人员的指导下学习相关机电产品制造、机电设备的操作、维护和保养等专业技能,在实践中提高专业知识和应用技能。
二、高职院校机电一体化专业实践教学现状
任何实践教学都是在一定教育思想指导下的实践活动。研究高职机电专业建设就必须研究实践教学本身后的教育思想和教育培养目标,也就是理论和实践的统一。截至2016年,河南省高职单招院校共有89所,包括10所普通本科高校,3所新更名、转设和新升格本科高校,73所高职高专院校和3所其他高校。随着河南省高职院校的发展河南省高职院校机电一体化专业不断发展壮大。2000年以前,整个机电行业发展还处于低谷,各大高职院校机电一体化专业还处于起步期,大多开设该专业的学校还是成人大、中专和技校,教学计划基本取自本科的压缩,教参大多与成教雷同,师资力量薄弱,缺少实训设备,学生学习机电专业积极性差;2000年~2003年,随着国家经济的发展,机电一体化逐步发展起来,多所中专和技校被升格为高职院校,这些院校中有一些开设了机电专业,建设机电教师人才培养,购买机电培训设备,学生学习机电专业积极性大大提高;2003年后,高职院校发展迅速,随着世界经济全球化的发展,我国加入WTO后机械制造地位的提升,我国各大职业院校机电专业开始进入黄金发展期,这个时期,现代化的数控设备被广泛运用,机电一体化人才需求缺口大,为了促进国民经济的发展,解决日益发展的经济和数控技能人才短缺之间的矛盾,我国开设机电一体化专业的高职院校数目愈来愈多,在机电一体化专业毕业生出现供不应求的同时,随之也暴露出了很多问题:一些毕业生不能适应企业对岗位人才的要求,专业知识差,职业素养低,实践能力差。机电一体化专业是集系统技术、计算机与信息处理技术、自控技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。高职机电专业的理论和实践是为多个专业方向共同服务的,高职机电一体化的特色建立了两个平台:文化基础平台和专业基础平台,二者课程体系的设置既满足针对性的某类职业岗位的知识和技能需求,又要适应某类所需的知识和技能需求,理论和实践相互依托,是一个整体,但目前很多学校还不能将二者很好地结合,即理论和实践脱节严重。在高职机电一体化专业的教学体系的培养目标中,理论知识应以“必要、够用”为原则,培养学生的实践能力,但目前很多高职院校受传统教学观念,师资建设,资金的制约,理论教学得到重视的同时,实践性教学得不到很好的落实。概括起来,高职机电一体化专业建设中存在以下问题:
1.实践教学认识不够,课程设置不合理。受传统教学观念的影响,我国高职教育重理论轻实践,很多高职院校课程计划还是本科教学的“压缩”,教学设计中实践课程很少,导致理论知识比不上本科生,专业技能知识比不上中职生,这种思想违背了高职机电教育的初衷。
2.师资队伍综合素质不高。高职院校机电专业的特殊性要求教师具备丰富专业理论的同时,具备较强的实践分析、操作、解决问题能力等综合技能,高职机电专业要求教师具备“双师”素质,目前,由于机电专业建设时间不长,许多该专业年轻教师居多,这些教师很多刚刚毕业,本身对专业实践的认识度低,导致这些教师为主体的教学力量本身就达不到教学实践要求,机电一体化专业实践中工作条件差也是教师不愿从事实践教学的一大原因,进而导致了机电专业实践教师师资队伍质量很难提高。
三、完善高职机电专业教学管理
完善高职院校机电一体化专业教学体系需要政府、行业企业和高职院校等方面的共同配合,政府除了提供相应的政策和资金支持外,还要加大相关法律法规的建设;企业从自身建设出发,也要为高职院校实践教学提供必要的资金和岗位培养支持;高职院校应以自身出发,加强实践教学体系建设。高职机电一体化专业设置本身应根据机电行业发展的需要,以岗位需求为基础,以职业能力培养为目标,设置“教学做一体化”和“2+1”教学模式,了解社会需求,做好教学模式和专业课程内容衔接,构建高职机电专业实践教学评价机制,督促学校重视实践教学、保证实践教学,走以就业为导向,产学结合的发展道路,指导课程设置,加强专业课程建设和师资建设,实现教学内容和教学方法改革。
参考文献:
[1]程兵.机电一体化的发展及在工业上的广泛应用[J].城市建设理论研究(电子版),2013
[2]王莉,郭继元.高职机电一体化技术专业工学结合校企合作(2+1)人才培养模式的探索与实践[J].辽宁经济管理干部学院学报,2010
[3]解淑英,李世一,鲍湘之,谢丽君.“2+1”式“教学做一体化”教学方法的改革与实践——以高职PLC课程为例[J].职业技术教育,2013
关键词:双证融通;理实一体;培养方向
根据上海地区产业结构的调整和经济方式转变的态势,高职机电一体化技术专业应主动适应市场对高端技能人才的要求,坚持以“职业素质为先,职业知识为基,职业技能为重”的育人方针,积极探索和创建高等职业“机电一体化技术”专业“双证融通,理实一体”的职教技能人才培养模式。以除去目前高职院校存在的高校课程体系的痕迹和理实脱节的现象。机电一体化技术专业把目标定位在机电一体化设备装调、维修维护层面而非制造层面,以专业知识、职业素质、职业能力、职业标准四位一体的培养目标,构建专业知识为基础,职业能力上以机械技术为基础,液压及气动为辅助,控制为核心,重在机电设备装调、维修,并与职业标准相结合,提升职业素质的课程体系来适应当前的社会需求。目前,想要与之接轨的职业资格鉴定有二个工种:(1)钳工(机电);(2)数控机床维修装调工。机电一体化技术专业拟分成:机电设备维修与自动生产线装调二个方向与上面的二个工种相对应起来,拓宽了获取职业资格证书的通道。在此基础上进行课程内容的调整和制订相应的培养计划。
一、专业培养目标的定位
根据机电一体化技术专业对应的工作岗位群,分析了岗位所需要的能力,确定了专业培养目标为:培养德、智、体、美全面发展,具有良好的政治思想素质、职业素质和职业道德,健全健康的心理身体素质。从事机电一体化设备的使用和技术管理工作的高级技术应用型专门人才,其核心能力是机电一体化设备的安装、调试、操作、维修和管理。对机电一体化技术岗位所需要的能力进行分解,分解成所需的基础知识和基本技能,作为设立课程的依据。课程设置上主要是以电为主,机为辅,机电有机结合。形成以电工电子的基本知识和机械技术基本知识为基础,可编程控制、单片机控制技术为核心,气、液、电相结合,着重在机电设备和自动生产线安装、调试、维修层面上的能力构架。
二、双证融通、理实一体的课程体系开发
课程体系是专业培养方案的重要内容,课程是实施技能人才培养的主要载体。以能力培养为主线的专业知识、职业素养、职业能力、职业资格鉴定“四位一体”培养过程涉及的知识与技能课程体系及模块通过有机整合进行了优化,同时设置了综合素质培养、兴趣和创新能力提升的相关课程,也兼顾了毕业升学等可持续发展的课程。这种有机整合,强化了职业标准中核心职业能力培养,增加了毕业生在就业市场和升学中的竞争实力。在课程体系建设过程中注重三个方面:一是课程设计思路上主要考虑胜任职业所需知识、技能和素质,反映职业岗位或职业角色对从业者的能力要求;二是课程结构采用模块化的结构,打破传统学科本位的知识体系;三是最终课程的目标指向是培养富有能力的劳动者、问题解决者和终身学习者。课程体系改革中主要概括为“两化”,一是专业基础课强调课程综合化,打破原有的学科课程体系,对课程进行优化和整合,坚决避免重复;二是专业课程模块化,模块主要根据调研归纳的机电一体化技术专业的四个职业岗位为依据,将机电一体化技术专业整个课程体系结构归纳为“一个基础”即专业基础知识,“三个平台”指职业核心能力、职业资格鉴定、职业素质的四位一体的课程体系建设,在此基础上进行课程体系优化,设立了:(1)基础课程模块。(2)专业方向课程模块,课程对应于职业资格证书的获取。(3)创新拓展的第二课堂模块。(4)社会实践的第三课堂模块。每个课程模块都设置了主干课程,以保证所需的知识与技能,主干课程是学生必修的考试课程。主干课程相关的技能教学、考试考核都有教材和指导书,且有对相应的职业资格或专业技术等级。职业基础课程模块的主干课程为:现代工程制图、机械设计基础、电工电子与测量技术等课程。
以工学交替与产学结合,创新活动与技能竞赛,科技讲座与升学选修,校内实验实训中心与校外实训实习基地,第一课堂与第二、第三课堂等方式方法,通过有效推进可持续的校企深度合作和搭建升学的平台,强化了学生的发展潜力。
三、课程内容整合
以学生能力为主线,双证融通培养为核心,结合行业新的岗位设置方案和上海机电产业发展的实际需要,全面进行课程内容整合。
Abstract: By introducing virtual prototype technology into practice of mechatronics CDIO teaching, the paper investigates its idea, structure, and evaluating method, which is meaningful for modern engineering teaching methodology of mechatronics course.
关键词: 机电一体化;虚拟样机;CDIO
Key words: mechatronics;virtual prototype;CDIO
中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)02-0216-02
0引言
2001年,由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、瑞典皇家技术学院等4所大学合作开发了一个新的工程教育模式,称为CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)模式。CDIO大纲以构思、设计、实现、运作为主线,综合地考虑了专业基础知识、个人和职业的技能及团队协作与沟通的人际技能,及在整个企业、社会环境下进行CDIO的过程。近年来,东北石油大学机电工程系将CDIO模式引入到实践与工程应用性较强的“机电一体化”课程建设中,以提高课程教学质量和教学效果,本文就其实践教学过程中的一些认识作以探讨。
1现状分析
“机电一体化”是机械设计制造及其自动化专业的一门专业课程,它在培养学生的机电系统设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中,占有十分重要的地位。课程的任务是使学生以系统的角度理解和掌握机电一体化技术,包括机械、检测、控制、计算机软硬件等方面的基本理论、基本知识和基本技能,学会典型机电一体化系统的分析和综合方法,具备进行现代机电系统设计的初步能力。随着机械和电子工业发展到新的阶段,现代机械必然是由计算机控制的系统,理论性与实践性联系密切、工程实用性强是该课程最大的特点。近年来的教学实践表明:原有的课程结构、教学内容、教学方法、教学手段、教学实践等,已不能适应“宽口径、重实践、应用型”的现代工程教育发展潮流。究其原因,主要有以下几个方面。
1.1 课程内容繁杂。机电一体化技术是机械技术、检测传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、信息处理技术、系统总体技术等多种技术的融合。以系统的角度理解和掌握机电一体化系统的工作原理及其应用是教学的中心内容,这对教师和学生都提出了非常高的要求。但是针对具体系统进行分析和研究时,常会出现“一叶障目”,以偏概全之感,并无总体把握的能力和认识。
1.2 概念抽象,理论繁琐,并且插图多、公式多、叙述内容多,教师不易抓住教学重点,学生学起来也常感到力不从心,对某些理论问题似是而非、模糊不清、严重时会导致学不下去。
1.3 教材存在局限性。目前现有的教材虽然版本繁多,但各有局限,在多达几十种版本的有关教材中,内容的编排大致相似,框架相同。在选材上为了照顾到内容的完整性,主次不分明,重点不突出,尤其是典型机电一体化系统章节,往往虎头蛇尾,没有受到足够的重视,不能起到综合和系统总结的作用。
1.4 理论与实践环节脱节情况严重,实验内容少且针对性不强,学生不能感受到实践的趣味性、知识性和实验成功后的成就感,更不要说培养学生的创新意识。
针对上述这些情况,如何帮助学生以系统的观点深入理解知识、掌握知识,如何培养与增强学生动手操作能力,如何让学生学以致用,始终保持较高的学习兴趣和创新意识,是课程教学的难点所在。
2基于虚拟样机技术的CDIO教学理念
目前全国有近百所高校开展了CDIO项目的实践和探索工作,汕头大学、成都信息工程学院等院校已经取得了显著的成绩。调研发现,实施CDIO战略是一项庞大的系统工程,需要很大资金投入和人员投入。根据自身实际情况,我们确立首先以虚拟样机技术为载体,按照CDIO战略对“机电一体化”课程的教学进行了探索和实践。
虚拟样机技术是近年来普遍应用的一种全新的机械设计方法,它作为一项计算机辅助工程技术于上个世纪80年代随着计算机技术的发展而出现,在90年代特别是进入21世纪以后得到了迅速发展和广泛应用。CDIO标准明确指出采用产品和系统生命周期的开发及使用这一工程教育方法论,它强调它作为知识和能力培养的载体及环境,即知识和能力之间的关联,而不是具体内容。从这一角度出发,虚拟样机技术可以为开展CDIO战略提供适合的载体及环境。具体表现在如下几个方面:
2.1 面向产品全生命周期的设计、仿真、分析是虚拟样机技术的核心,这在某种程度上与CDIO战略产品和系统生命周期的开发及使用标准不谋而合。
2.2 CDIO强调“做中学”教学模式,“做”具有广泛的含义,既可以是在实验室亲自制作模型、样机,也可以通过数字化工具在设计和仿真层面全面展开。
2.3 在市场竞争日益激烈的今天,为了达到时间、质量、成本、服务、环境等多方面要求,必须以最短的时间、最好的质量和最低的价格推出产品。采用虚拟样机技术既可以减少模型样机的试制,降低投入成本,又可以帮助学生在短时间内掌握产品开发的全部过程。
2.4 虚拟样机技术支持并行设计,便于设计团队之间的沟通和交流,这也正是CDIO战略重点强调的一种基本能力。
3机电一体化课程的CDIO架构
CDIO强调学生的工程能力不是单纯的理论知识或直观的技能,而是两者的有机融合,这对学生的创新能力、学习能力、对新技术的敏感能力都提出了更高要求。机电一体化技术的先修课程除了力学、模电数电等基础课程外,还包括机械设计、微机与接口技术、控制工程等专业基础课程,同期学习课程有单片机、可编程控制、机电传动系统等。该课程有着鲜明的技术基础和工程背景,因学时有限,包含的内容较多,所以在教学中把握一个基本原则:了解机电一体化技术的发展动态,掌握其核心思想和技术,运用现代工程设计方法中的虚拟样机技术,完成机电一体系统的创新设计与仿真分析。基于CDIO的思想,我们对“机电一体化技术”课程教学分成三个部分:课堂讲授、小组项目、自选实验。
课堂讲授。以教师主讲形式进行,以传授基础知识。授课时采用模块化方式对教学内容进行了重新编排,侧重于通过实例分析加深对重要知识点的理解。主要内容包括:①概论模块:主要讲解机电一体化技术的内涵、体系结构、特点、发展趋势、典型系统(本田机器人、大狗、数控加工中心)分析,学时数为4学时。②系统部件模块:主要讲解执行装置的工作原理、驱动方法、对比分析与选用原则;机械传动部件的种类、特点、对比分析与选用原则;检测装置工作原理、特点、对比分析与选用原则,学时数为6学时。③系统集成模块:主要讲解单片机、PLC、接口电路结构及特点,通过典型实例分析理解系统集成的内涵与相关技术,学时数为4学时。④系统控制模块:主要讲解机电一体化系统的设计方法与步骤、系统数学模型、现代控制方法简介、典型反馈控制和状态控制系统分析与设计,学时数为4学时。⑤虚拟样机技术概论模块:主要讲解虚拟样机的概念、原理、方法。通过典型实例领会基于虚拟样机技术的机电一体化系统的设计思想和方法,学时数为4学时。小组项目以3-5人为单位自发形成设计小组。该阶段需要完成下述内容。①项目调研:查阅资料,拟定项目范畴和设计内容。②项目申报:功能、原理、创新性、可行性论证。③项目开展:制定研究计划,分配设计任务,选择设计工具和仿真工具,开展项目设计。④项目汇报:提交项目日志、设计报告。在此期间,教师采取跟踪方式对学生进行辅导,每个阶段项目小组都要作公开汇报,并且需要回答指导老师和其它项目小组提出的问题,及时改进,完善设计。小组项目部分不占用教学学时,教师和学生利用课余时间开展该项内容。自选实验阶段,项目小组根据设计需要,可以提出自选实验项目,用以加强对机电一体化系统典型部件和单元的理解与认识。该部分工作由实验教师配合完成,学时数为10学时。
4课程考核与评价
学生的工程能力等素质很难通过传统的教学测试方法进行考核与评价。在CDIO模式下,课程的考核与评价不再是一个孤立的行为。在“机电一体化技术”课程中,我们根据课程教学的三个部分―课堂讲授、小组项目、自选实验分别进行测试,然后与学生讨论考核与评价体系,综合学生的意见,再适当修正,尽可能做到灵活多样。课程教授的理论部分采用传统的试卷测试形式,小组项目部分根据学生的自我评价、公开汇报、虚拟样机完成的质量等情况进行综合评价,自选实验部分根据学生完成实验过程中体现出的创新性、实验内容的连续性和执行完成情况等做出判断。
按照上述规划,近几年在我校机自专业进行了CDIO实践教学活动。学生表现出极高的热情,围绕机器人、数控机床等设计主题共提交了众多项目报告和虚拟样机产品,许多项目小组还额外提供了自己开发的仿真控制程序。在参与同学中展开了问卷调查发现,多数同学认为课程项目对于帮助理解机电一体化系统非常有用。在问到课程项目是否有必要继续在下一年级开展时,绝大多数同学认为应该继续开展。总体来看学生对该项活动抱有足够的信心,提出了很多具体意见,如提前在低年级开展设计工具类项目,这样可以在后续项目中有更多时间完成系统的仿真、分析、实验验证等深层次的设计内容,提高设计质量。
5结束语
机电一体化技术课程博大精深,具有内容多、原理深奥的特点。根据国际工程教育CDIO理念进行教学实践,既能使学生巩固所学基本知识,抓住主次,又能锻炼学生的观察能力、设计能力、分析问题的能力、书面表达能力和交流能力,使学生的积极主动性得到最大程度的发挥。本文将CDIO模式引入到“机电一体化”的课程建设中,从教学理念、课程架构、课程考核与评价等方面展开探讨,为“机电一体化”课程的教学提供了新的思路,这些对于提高教学质量和效果,培养学生的实践与创新能力具有积极意义。
参考文献:
[1]查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学,2008,5.
【关键词】区域服务型 高职 机电一体化技术人才 培养
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2013)08C-0171-02
近年来,随着我国综合实力的不断增强,国民经济得到了长足的发展。我国地域广阔,各地区自然环境、历史发展及政治因素各不相同,因此经济发展也各具特色。各地因经济发展情况、地区产业结构不同,对各类专业技术人才的要求也各不相同。因此国家提出了高职院校要进一步明确发展定位,以服务区域经济社会发展作为学校发展的首要目标和办学思路。本文以广西为例,对区域服务型高职机电一体化技术人才培养策略进行探讨。
一、机电一体化技术专业与广西区域经济发展的关系
随着广西经济的快速发展,自治区党委、自治区人民政府把工业摆到了最突出的位置,以加快工业发展为主题,提出了“工业兴桂”的发展战略,加速推进工业化,强化工业主导地位。广西将以产业结构优化升级为着力点,优化发展食品、汽车、石化、电力、有色金属、冶金、机械、建材、造纸与木材加工、电子信息、医药制造、纺织服装与皮革、生物、修造船及海洋工程装备等14个千亿元产业。大力开发高新技术,如沿海石化产业集群、钢铁产业集群、林浆纸产业集群等;这些产业都有一个显著的特点――新工艺、新设备、新技术大量应用,生产设备非常现代化,自动化程度高。此外大部分企业随着发展还需对设备进行技术改造和革新,需要大量机电领域的高端技能人才从事生产过程自动化装置的运行、控制、维护和管理等工作。机电一体化技术专业作为产业支撑型专业,是工业发展高速现代化前行的保证,在工业发展中起着重要的作用,因此广西的高职院校培养适合于广西区域经济发展所需的机电一体化技术人才,是本区域经济能够科学发展、可持续发展的基础。
二、机电一体化技术专业发展中存在的问题
(一)专业定位不明确。机电一体化技术专业是一门跨越学科领域广,通用性强的专业,因此几乎所有的工科类高职院校都开设有该专业。广西工业近几年来发展迅猛,对机电技术类人才的需求量不断增加,因此各工科类高职院校的机电一体化技术专业也在不断地扩招,大多数院校所招机电专业的学生人数都高于其他电类或机械类专业所招收的学生人数,这样势必会造成各高职院校之间出现机电技术类人才培养模式雷同、专业定位相近、实验实训设备不足、人才培养质量下降等问题。
(二)人才培养方向单一。广西各高职院校所开设的机电一体化技术专业主要分为两个方向,分别为数控技术方向和现代运动控制方向。大多数院校并没有根据自身的专业历史底蕴、区位优势、资源优势制定人才培养目标,这样就造成了各院校培养出来的机电一体化技术专业的学生专业技术特点相似,行业覆盖面不足,无法全面地满足广西区域经济发展中各个行业和领域对于机电一体化技术专业人才的需求。
(三)教学改革力度不够。因招生规模的扩大,很多院校无法在师资人数和教学资源上满足教学改革的需求,多数教学改革仅仅是形式上的改革,并没有起到实质性的效果。因此如何在资金不足和教学资源不足的情况下寻找一种新的模式进行专业教学改革成为大多数区内高职院校都在思考的问题。
(四)教师专业实践能力不强,缺乏企业工作经验,综合能力无法满足工学结合教学培养模式的要求。在广西高职机电类师资队伍中,有相当多的专业教师从学校毕业后就直接投入到教学工作中,并没有在企业或相关行业从事过专业工作的经验。他们虽然掌握了本专业的理论知识,但因为专业实践能力不强,缺乏实际应用经验,因此没有能力进行工学结合的教学改革和教学项目的开发,无法培养出合格的专业技术人才。
三、培养区域服务型高职机电一体化技术人才的具体措施
(一)科学定位专业的发展。高职院校只有认真把握自身的专业历史底蕴、区位优势、资源优势,明确办学定位,制定出合理的专业发展规划,培养出行业背景明显、专业特点突出的机电一体化技术专业学生,才能把专业办好、办出特色。如广西工业职业技术学院机电一体化技术专业的定位充分考虑该校57年的办学历史。该校是伴随着石油化工、轻工食品、制糖、有色金属等行业发展而成长起来的,在这些行业中已经积累了众多的资源优势和声望。因此,该校机电一体化技术专业的发展定位可充分考虑依托石油化工、轻工食品、制糖、有色金属等行业,以这些领域相应岗位的需要和典型工作任务为依据,力争把该专业建设成为在这些领域中有较高影响力,学生技术水平突出的专业。
(二)依据学校特点和优势资源,确定适合区域经济发展特点的机电一体化专业建设目标和人才培养目标。第一,专业建设目标应围绕专业定位和资源优势,深化工学结合人才培养模式改革;按照机电一体化技术专业岗位任职要求,以典型工作任务为导向,进一步优化基于工作过程的课程体系;校企共同打造一支优秀的教学与工程团队;以工作过程系统化要求,完善生产性的实训基地;改革与培养模式相适应的教学管理和质量评价体系;培养机电一体化技术设备及自动化系统的设计、安装、调试、运行、维护、管理等生产一线所需的高端技能型人才。把机电一体化技术专业建成产学结合紧密、人才培养质量高、社会服务能力强的品牌专业。第二,人才培养目标上,主要根据石油化工、轻工食品、制糖、有色金属产业人才能力目标及岗位需求,按照机电一体化技术职业岗位标准,培养学生具有本专业必需的基础理论知识、熟练的基本技能和良好的职业道德素养;具备机电设备维修能力,工业自动化仪表安装与调试能力,机电一体化系统开发、安装、维护能力,机电设备技术管理服务能力;毕业获得相关的职业资格证书,为广西区乃至中国―东盟自由贸易区机电一体化领域输送高端技能型人才。
(三)构建新型的专业课程体系。高职教育必须以能力培养为核心,为区域经济发展服务,为社会培养高技能应用型人才。所以在建设过程中必须以科学发展观为指导,以就业为导向,以能力培养为核心,培养掌握一定专业理论知识,具有较强实践能力的应用型人才。因此,机电一体化技术专业应与企业合作开发和优化现有课程体系,构建出体现工学结合特色的课程体系。
课程体系的构建思路可如图1所示,根据专业人才培养目标及规格,通过校企合作,组成由企业(行业)技术人员和专任教师共同参与的教学团队,剖析依托行业专业岗位的工作任务,确定岗位的典型工作任务,对典型工作任务进行整合和序化,根据完成典型工作任务所需求的能力,构建以专业核心能力为单元的课程体系。
(四)深化专业教学改革。应根据区域和专业所依托的行业特点,深入地进行调研,与相关行业和企业合作,基于工作过程开发专业核心课程,深化课程教学内容、教学资源建设的改革。围绕校企合作的工学结合人才培养模式,把专业核心课程的改革作为重点和突破点。通过核心课程建设带动特色教材、网络课程、实验实训、师资队伍的建设。根据石油化工、轻工食品、制糖、有色金属行业相关岗位职业能力的要求,引入典型项目,重构课程教学内容,编写特色教材,制定课程标准,探索课证融合,实现课程教学资源网络化,建成专业教育教学网络资源平台。实施以学生为中心,以项目为载体的“教、学、做”一体化的教学模式。
(五)强化师资队伍建设,优化教师队伍结构,提高专业教师的专业技术水平和综合能力,使教师的专业技术水平达到人才培养的要求。应根据自身的情况,制定相关的政策,引进具有丰富专业工作经验的能工巧匠和技术能手加入到教学工作队伍中来。同时应促使原有教师主动提高自身的专业技术水平和教学水平。如为了提高教师的专业技术能力,要求专业教师每两年下到企业进行为期一个月的挂职锻炼,并为此制定相关的奖惩制度。此外,机电一体化技术专业可积极与各企业联系,引进一些企业中已经退休的能工巧匠和技术能手进行专业建设、课程开发和课程教学。这些政策不仅可使本专业的教师结构趋于合理,同时还可提升本专业教师队伍的专业技术水平和教学水平。
总之,高职院校的专业建设只有在认真把握自身专业历史底蕴、区位优势、资源优势的前提下,明确办学定位,制定出科学的发展规划,在专业的建设中从规模扩张的外延式发展转变到以质量提升为核心的内涵式发展中来,才能办出优势和特色,为区域经济社会发展培养出符合社会要求的高端技能型人才。
【参考文献】
[1]唐美玲.高职机电一体化实践教学体系的构建与改革[J].职教探索,2012(4)
[2]丁度坤.高职机电专业教学方法的探索[J].中国科教创新导刊,2012(8)
[3]程一凡.高职机电一体化技术专业课程体系建设的探索[J].产业与科技论坛,2012(11)
关键词:高职;机电一体化;课程改革
中图分类号: 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)11-0062-02
随着我国经济和科学技术的发展,培养从事机电设备的使用、维护、维修、设备的管理与设计等工作的高素质、高技能、应用型高级职业技术人才已经成为机电一体化专业教学的核心和主体。我们应实现机电一体化专业课程的改革,由传统学习模式“被动、依赖、虚拟”向“主动、独立、体验”转变,提高学生的专业技能和职业素质,促进我国机电一体化专业的发展。
一、机电一体化专业课程改革的重要性
实行课程改革是改变我国机电一体化教学现状的根本原因,也是推动我国机电一体化发展的直接动力。随着科学技术的发展,一体化产业逐渐成为高新产业的主导地位,成为经济发展的重要支柱。社会对一体化专业的学生提出了更高层次的要求:第一,具备扎实的专业技术技能,能够使用现代化机器设备,理解、掌握现代化信息技术的使用方式。第二,拥有一定的经营管理能力、环境适应能力和应变能力,能够快速适应企业的管理经营模式。第三,具有丰富的实践经验,具备良好的职业道德操守和团队合作意识。但是,我国一体化专业教学由于起步晚,并没有形成有效的教学模式、经验,因此严重阻碍了我国一体化专业的发展,不能满足市场对一体化专业人才的需求,出现“用工荒”的人才危机,严重阻碍了我国一体化技术、经济的发展。
二、机电一体化专业课程改革
1.优化重组课程。现阶段,在我国机电一体化专业的教学中,为了培养市场所需的高技能、全方面发展的综合性人才,学生学习课程种类越来越多、课程量越来越大。但由于高职学生时间、精力的限制,造成“学不透彻”、“多而杂”的学习现状,严重打击了学生学习的积极性,降低了学习效率。在教学中,老师往往受传统教学理念、教学模式的影响,对教学采用机械式的、灌输式的教学方法,枯燥乏味的教学理论,大幅度的实践任务,这容易使学生产生逃避、厌烦、抵制的情绪。因此,优化重组专业课程是课程改革的核心问题。优化、重组高职机电一体化教学课程,进行有效合理的调整安排需要我们遵循“综合化与简约化”原则。将机电一体化专业系统划分为几大系列课程,实行综合化与简约化原则,对传统的学科进行重新整合,将复杂烦琐、理论性过强,但实际作用并不大的学科进行简约。优化专业课程,在一定程度上保证了专业学科的质量,减轻了学生学习的任务。因此我院为了达到社会对人才的要求,就是要求当代大学生既具备扎实的专业技术技能,同时又要拥有一定的经营管理能力。所以在近几年对机电一体化专业的学生开设了《机电产品营销与服务》、《现代企业生产管理》等课程,使学生们的自身能力得到相应的提高,整体素质上了一个台阶。
2.机电类经典课程的数字化改革。高职机电一体化课程改革需要不断引进先进的计算机技术、设备,实行数字化的课程教学。计算机语言是一种数字化高科技技术,是计算机运行、工作的工具和载体,也就是指对计算机执行相应操作的指令和程序。随着计算机技术的发展,新一代的计算机语言正在迅速运用到一体化专业教学中,对机电一体化教学的发展有着很大的影响。现阶段,随着计算机技术的发展和数字化的发展,新的计算机语言不仅高效、简洁,其功效能满足工程计算、绘图等机电一体化专业的多方要求。因此,在课程改革中,应当引进计算机语言学科,实行机电一体化专业教学的数字化改革。在教学中,基于计算机数字言语的功能,开展有效的教学模式,提高教学的有效性。比如说对于烦琐的工程计算、绘图任务应使用相应的计算机软件,教师应当注重对学生分析问题的思路、解决问题的数学模型的引导教学,培养学生的数学思想、实操能力、逻辑思维等。
3.课程理论教学改革。高职学生缺乏良好的自我控制能力和学习能力,学习基础较差,对学习积极性不高,注意力容易转移,造成教与学环节的严重脱节。学生的学习基础、学习态度存在一定的问题,在教学中,对教学效果、教学态度等有很大的影响。因此,在教学中,老师应当基于高职学生的现状,实行切合实际的教学课程改革,开展教学活动。在教学活动之前,应当对学生进行大体定位,摸清学生的学习现状。对教学内容,应当遵循够用实际为原则。比如说,在讲授机械传动技术时,由于学生建模所需的专业数学知识,在实际生活中,又没有获得相应的实操经验。因此,在教学中,老师应当忽略机械传动技术原理的讲解,对其故障分析和处理方法作重点讲解。另外,教师应当认清每位学生存在的差异,实施因材施教的教学方法。在教学中,遵循“少数服从多数”的教学方法。教学难度应当与大部分同学学习能力、学习基础相适应。在上课之前,应当对上节课的教学内容进行粗略的回顾,再开始新课教学,这样不仅照顾到了基础较差的同学,同时也有利于知识点之间的衔接,学生容易进入教学活动中,提高了教学的有效性。我院提倡的具体做法就是:在布置大作业或者进行毕业设计的时候,把学生分成小组,每个小组都有好、中、差的学生,这样有利于同学之间相互学习和帮助,既提高了学生的学习能力和学习成绩,又培养了学生的团队合作意识。
4.实行项目化课程教学。机电一体化专业教学是一门实践性很强的学科,在课程改革中,应当加重实践课程在教学中的比重,培养掌握机电一体化设备的操作、维护、调试和维修,掌握应用机电一体化设备加工的工艺设计和加工工艺的基本方法和基本技能的高级工程技术人才。这需要我们在教学中,开展实施项目化课程教学方法。项目化课程教学实质是将理论教学内容转化为若干个教学任务、项目,并围绕项目问题开展实践教学,从实践中解决理论问题的教学活动。在教学中,老师以小组的形式,将学生进行分组,然后将相应的项目任务分配给学生,学生通过制定、填写相应的实验报告表的形式,完成课程教学活动。比如说,实验目的和要求、实验原理、实验仪器、操作步骤、实验结果、讨论等实验活动程序,不仅使学生了解实践操作的大致环节,达到实验教学的目的,而且培养了学生的自主学习能力。项目化课程教学将理论教学与实践活动紧密结合,使学生切身体会到机电一体化专业在实际生活中的具体运用,确保了学生的教学主体地位,活跃了课堂氛围,调动了学生的学习积极性,提高了教学的有效性。在项目教学中,老师扮演引导者的角色,确保项目教学的实践性。同时,我院为了确保教学效果,还在每个学期适当时间安排学生到校企合作单位进行一个月的实习。如柳州福臻车体实业有限公司,柳州东风汽车有限公司等。
总之,作为一名机电一体化技术教学老师,应当紧密结合高职学生学习能力、基础等现状,大胆创新教学模式,探索课程改革的有效措施,实现我国机电一体化专业又快又好地发展。
参考文献:
[1]韦瑞录.高职机电一体化技术专业职业化课程体系构建[J].广西教育,2013,(19).
关键词:高等职业教育;实践教学;机电一体化;专业教学改革
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)33-0027-02
一、机电一体化专业改革背景
随着国务院正式批准国家级新区―西咸新区的成立,西咸一体化经济合作日益紧密,陕西省特别是西咸地区将迎来又一个经济高速发展期。在信息化的时代,以技术的进步带动产业的全面发展的科技发展将成为推动社会整体经济的主流。职业教育将成为提高人力资源素质的重要途径,成为实现科技成果产业化的重要基础,成为推进产业经济发展的重要支撑。
高新技术开发区制造业的进一步升级,将使机械自动化、电子技术、计算机信息技术之间的联系变得越来越紧密,将对机电一体化专业的需求、课程结构、知识体系、学生技能素养等产生直接影响并提出更高要求。因此,必须脱离原有的教育模式,缩短课程内容与现代生产技术之间的距离,以适应陕西省现代化建设的需要。
二、机电一体化专业教学改革工作目标
由于传统教学局限于单一的教育模式,原有教材过于陈旧,新知识、新技术还在不断更新,而教学课时却相对进行了调整或缩减,如何进一步提高教学质量使专业学习与企业实践相接轨是现在面临的一个重大难题。传统教学体系中,学生在学习过程中普遍感到知识过于抽象,枯燥乏味,例如传感器与测试技术,学生对敏感元件的了解仅限于结构原理图,无法接触实物,对元器件机械机构及工作原理似懂非懂,大大降低了学习兴趣,使得知识掌握的不够牢靠[1]。
三、机电一体化专业教学改革方案
1.制定适应新形势的教学改革实施举措。遵循国家及相关部门的要求,制订适合现代化建设的机电一体化专业教学计划,以综合素质培养为目标,以职业能力培养为主线。围绕培养对象的知识、能力、素质等方面进行合理的安排,培养实用的职业技术型人才。
①机电一体化专业内涵建设。机电一体化技术从学科角度来看,它集机械技术、微电子技术、计算机信息技术、电气自动化技术为体,但并不是简单组合体,是在计算机控制下由机械本体、电、气、液压以及光电器件组成的产品或设备,是一个完全自动化的控制系统[2]。
②构建新的人才培养模式。根据教育部的各项文件,探索和实践“专业+实践”的人才培养模式。推行个性化教育,实施技能“精英型”和“专用型”分层次人才培养方案。在校内开设“试点班”、“订单班”,与用人单位建立毕业生跟踪反馈机制,并对毕业生的培养质量进行综合评定[3]。培养对现代机电一体化产品结构调整有较强适应能力的应用型高级技术人员、技艺型操作维护人员。
③机电一体化技术应用领域人才岗位的能力。根据专业发展与市长需求,结合往届毕业生的分布,总结机电一体化专业岗位分析表。
2.主要课程设置。建立专业核心课程,将教学模块单元细化,确定每一教学模块所承载的作用相应的配套实践环节,对学生成绩采用理论结合实际操作的考核办法。培养学生获得岗位实际应用的能力,以职业能力为导向,按照其要求整合主干课程,建立培养应用能力的学习课程体系(即“职业基础学习领域、职业核心学习领域和职业拓展学习领域”)。对学科间重复部分与交叉点进行优化、改造,突出知识间的联系和衔接,消除重复的教学环节。使得理论教学与实践教学相互渗透、相互结合,适时采用讲练式现场教学和启发式等教学方法。
3.突出专业核心证书,搭建企业需求人才的桥梁。实施专业核心证书培养制度,是进行人才培养模式改革的重要举措,也是保障毕业生就业率的重要环节。以机电一体化高级工证书为核心证书,数控车、数控铣、电工中级证书等相结合的方式,既使学生明确专业的核心课程,同时又掌握职业操作的基本技能,熟悉行业的运作流程,具有一定的解决现场问题的能力。
4.教材建设。通过成立机电一体化专业指导委员会,对专业主干课程进行论证,对人才培养方案进行修订,并经统一规划后,采用教育部高职高专规划推荐教材和自编教材相结合的方法,根据实际情况自编实践实训补充教材,基本上形成了一套较为适用的教材体系。与出版社建立合作关系,积极组织并从职业教育较为发达省份引进一些适用教材和教学方法,并结合本校特色,编写相关校本教材,既可作为相关课程的教学,又可为我国职业教育特色化办学提供参考。
5.师资队伍建设。师资队伍是实现培养计划的关键要素,高职教育教学改革的中心环节就包括了建设一支专兼职结合、结构合理的、具有较高教学水平和较丰富工程实践经验,较高工程素质的双师型教师队伍。
6.实验实训基地建设。实践教学课时安排要把握以下两个原则:一是保量原则。在课时数量上应占整个教学计划总课时的50%及以上,以充分体现职业教育特色。二是适时原则[4]。根据各个教学模块单元的知识和能力要求,及时跟上教学实践环节,强调知识与能力的结合,增强实践教学的时效性和教学效果。①校内实验实训条件。结合机电一体化专业主干课程,按人才培养计划中统一要求配备实验实训设备。目前学院已建立多个实验实训室,并充分利用“校中厂”实践教学基地,最大化发挥实训实验场所及设备的作用,将理论或技能要点讲授与实习操作穿行,以保证人才培养模式的顺利实施。②校外实训基地。与企业建立友好的合作关系,加强与企业的联系。学院与亿滋中国、西诺牙科等多家著名公司成立“订单班”,并与多家国内外知名企业合作成立校外实习实训基地。实训教学环节中,一方面聘请经验丰富的工程师来校指导学生实习、实训;另一方面安排学生到企业顶岗实习,使学生更快的胜任企业的岗位。
参考文献:
[1]张谦.浅议机电一体化专业教学改革[J].现代企业教育,2011,(23).
[2]胡晓岳,冯宁.以实践为导向的高职机电一体化专业教学改革[J].职业技术教育,2006,(486).
[3]冯建平.机电一体化教学改革初探[J].大众科技,2009,(114).