时间:2022-11-24 09:50:05
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高等职业教育在我国已走过了十多年的历程,现已占我国高等教育的半壁江山。无论是教育教学理论的研究,还是人才培养模式的探索、师资队伍及教材建设等方面也都有了相当的基础。特别是在国家实施示范性院校建设以来,各地各院校都进行了积极的研究和探索,形成了一批研究成果并且逐步推广实施。“化工设备维修技术”专业是国家首批示范性院校重点建设专业,学校经过6年多的研究和实践,现已形成了在石油化工行业乃至全国高等职业教育领域内,具有示范性、引领性和辐射性的“基于能力本位的人才培养体系”,并先后有河北、江苏、山东、四川、新疆等地的多家职业技术院校前来参观、学习、交流。现将我们的研究实践过程及实施效果介绍如下。
一、人才培养的定位
1.职业岗位及岗位能力要求
我们通过深入石油化工及其他相关企业现场调研、走访企业人事部门、与来学院招聘毕业生的单位人员座谈、与往届毕业生信函交流等多种形式,了解本专业毕业生的就业岗位以及在这些岗位上工作需要的知识和技能。对调研结果进行整理、归纳和提炼的岗位及岗位能力要求见表1。
表1 岗位及岗位能力要求
主要就业岗位 岗位能力要求
(1)化工设备的安全运行及管理(2)化工设备的检修维护
(3)化工设备制造工艺的编制、施工及质量检验
(4)设备及管道的安装、防腐施工及管理
(5)机械工程材料应用及管理 (1)化工设备的结构分析与使用能力
(2)流体机械的安装、调试、使用及检修能力
(3)化工装备的技术管理与安全运行能力
(4)化工设备的制造、安装及质量检验能力
(5)机械工程材料应用及管理能力
(6)设备及管道防腐及施工能力
2.人才培养目标
高等职业教育的培养目标目前在全国还没有形成统一的定论,但基本认同的是:具有良好的职业素养,在某一领域有较强的工程应用和实际操作能力,能够适应生产、建设、管理及服务一线工作的高端技能型人才。据此,针对以上调研结果和本专业的就业岗位和岗位能力要求,我们把化工设备维修技术专业的培养目标定义为:“本专业培养德、智、体、美全面发展的,具有良好职业素养、较强的工程应用和实际操作能力,能在生产、建设、管理及服务一线从事化工机械及设备的安全运行、故障检测、安装调试、制造检验、使用维护及管理等方面工作的高端技能型专门人才”。
3.毕业标准
为达到以上培养目标,本专业毕业生除取得大学专科层次的毕业证外,还必须取得全国计算机信息高新技术考试合格证书、高等学校英语应用能力考试合格证书、AutoCAD证书、化工检修钳工中级工证书。
二、课程体系的设计
1.引入职业标准,构建“324”课程体系
根据培养目标、就业方向和职业岗位能力的要求,我们引入化工行业相关职业资格标准,把专业课程设置与职业技能标准相结合,职业行为能力培养与技能取证相结合,综合能力培养与学生就业相结合;由此搭建职业素质和专业技能两个平台;将全部课程分为职业素质、专业技术、岗位能力和技能拓展四个教学模块,体现高等职业教育的“高等性”“职业性”“实践性”和“开放性”原则。打破传统的基础课、专业基础课和专业课的“三段式”教学体系,形成了基于岗位能力培养要求的三结合、两平台、四模块的“324”课程体系,如图1所示。
图1 “324”课程体系
2.分析知识结构,优化课程设置
我们根据岗位能力要求分析所需要的知识结构,由知识结构要求设置课程,并总结和筛选出核心课程。在具体的课程设计和构思中,淡化“学科本位”的课程思想,坚持“能力为本”的人才观,紧扣高等职业教育培养“具有良好职业素养,在某一领域有较强工程应用和实际操作能力,能够适应生产、建设、管理及服务一线工作的高端技能型人才”这一主线。注重学生专业技能和综合素质的均衡发展。实现“四个融合”,即专业课与专业基础课融合、理论课与实践课融合、职业素质教育与人文素质教育融合、教学与生产融合,见表2、表3。
表2 岗位能力要求与知识结构分析
岗位能力要求 知识结构分析
化工设备的结构分析与使用能力 绘图识图,常用工程材料的化学成分、力学性能、标准规范和应用,化工设备构造及强度设计、化工腐蚀原理与防护技术
流体机械的安装、调试、使用及检修能力 绘图识图,常用工程材料的化学成分、力学性能、标准规范和应用,流体性质及应用,流体机械构造及故障原理,机械设备的安装修理
化工装备的技术管理与安全运行能力 化工设备、设备制造技术、化工装备技术管理、机械设备安装、化工安全生产、密封技术、设备状态检测技术
化工设备的制造、安装及质量检验能力 绘图识图,常用工程材料的化学成分、力学性能、标准规范和应用,化工设备构造及强度设计、化工腐蚀原理与防护技术
机械工程材料应用及管理能力 工程材料的组织、化学成分、力学性能、标准规范、管理和应用
设备及管道防腐及施工能力 绘图识图,常用工程材料的组织、化学成分、力学性能、标准规范、管理和应用,腐蚀原理与防护技术
表3 核心课程
序号 核心课程名称 设为核心课程的理由
1 化工机器 石油化工企业的核心装备就是各种机器类和工艺类设备,如各种泵、压缩机、加热炉、换热器、反应器等。这两门课程也是本专业最重要的专业技术类课程,是核心中的核心
2 化工容器及设备
3 化工制图 任何设备的形状和结构都要通过工程图来体现,工程图是一种工程语言,是工程界进行技术交流的基本方式。制图是工科类大学生的一项基本能力,根据本专业的具体要求设置“化工制图”课程
4 机械工程材
料及应用 材料,特别是金属材料,它是构成各种化工设备的物质基础。掌握各种材料的性能、并能合理选择使用,是学好本专业其他课程的基础
5 机械设计基础
(包括力学知识) 各种设备都是由不同的基本机械结构组成的,设备的结构和受力分析都要用到机械设计基础方面的知识
6 化工设备制造技术 化工设备的制造、安装是本专业学生的一项重要技能,也是主要的就业岗位
7 化工腐蚀与防护 化工生产介质绝大部分是有腐蚀性的,以金属材料为主体的各种设备,很容易受到各种腐蚀性介质的腐蚀
8 化工检修钳工实训 化工设备检修是本专业的核心职业技能,化工检修钳工也是全国职业技能大赛的项目之一
三、人才培养的实施及成效
1.整合教学内容,改革教学方法
我们要从岗位职业能力的需求出发,结合“四个融合”原则,筛选关联知识及能力要素,整合教学内容。在理论上以“必须、够用”为度,不要求学科体系的系统性和完整性,适当删减复杂的数理分析和计算等方面的内容,加强工程应用和实践技能训练的内容,注重与职业岗位的针对性和适应性,注意各课程之间的有效衔接,避免内容的交叉和重复,提高教学的有效性。为了规范教学要求,各课程均制定了统一格式的“课程标准”,包括课程的性质、课程定位、课程设计思路、课程基本教学目标、先修与后续课程及相互关系、课程主要内容说明、课程教学组织安排说明、教学方法、教学评价建议、主讲教师及教学团队要求说明、课程教学环境和条件要求、课程建设等级(如省级或院级精品课)说明、教学资源及利用等内容。
根据不同性质和内容的课程,我们采取不同的教学方法,对以文字叙述和讲述分析为主的课程,如“机械工程材料及应用”“化工设备制造技术”“化工腐蚀与防护”等课程,以多媒体课件为主配合黑板进行;对以方法为主的课程如“化工制图”,以多媒体演示为主配合学生课内外大量的练习进行;对以分析计算为主的课程,如“机械设计基础”课程,以黑板教学为主配合多媒体演示进行;对涵盖机器设备的工作原理、结构类型、工程应用分析计算、使用维护等综合性内容的课程,如“化工机器”“化工容器及设备”等课程,采取了“理实一体化”的教学方式,即将原来由多名老师承担的理论教学和实践教学内容,整合为一门课程,由一名老师一贯到底,将教室黑板教学、实训现场对照设备实物教学、多媒体教学等多种教学手段有效结合在一起,并灵活应用,形成了融“教、学、做”为一体的综合性教学方法;对以技能训练为主的课程。如“化工检修钳工实训”课,则完全在实训基地进行现场实际操作训练,并且采取“考证合一”的方式进行考核,即只有取得国家职业技能“化工检修钳工中级工”职业资格证书者,才视为本课程达到教学要求。
2.编写特色教材,打造精品课程
教材是最重要的教学基本资料,为了适应本专业高端技能型人才培养的要求,在广泛调查和研讨的基础上,组织兰州石化公司、天华研究院等相关企业技术人员,天津、河北、江苏、湖南、辽宁等地化工类高职高专院校的教师合作编写了《化工设备使用与维护》《化工设备制造技术》《化工腐蚀与防护》《化工制图》《机械工程材料及应用》等特色教材,分别由高教、化工、石化等出版社出版,其中5部为“十一五”高职高专规划教材,全部用于本专业教学中。8门核心课程中5门都采用本校教师主编的教材。这些教材不仅本校使用,其他大多数同类院校也都在使用,而且受到了出版社和读者的好评,有的已再版发行。
在教材建设的基础上,推进课程建设,努力打造精品课程,共建成省级精品课程3门、学院级精品课程5门;8门核心课程中,化工容器及设备和化工机器2门为省级精品课程,机械设计基础、化工制图、化工腐蚀与防护3门为学院级精品课程。电子教案、课件、题库等教学资料全部上网,实现资源共享。
3.校企共建实训基地,保障实践教学
实训基地是高职院校培养学生核心工作能力必不可少的物质基础。我们通过国家财政投资、学校自筹、企业捐助(兰州石化、庆阳石化等企业)等多种方式筹集资金,采取自主开发设计、校企合作共建共享的方式建设和使用实训基地,建成了设备故障检测、油气储运操作、流体输送操作、机动设备检维修、管道及工艺设备制作安装等9个校内实训基地(室),总价值480万元、各种设备426台(套),可同时容纳5个班的学生进行不同项目的实训,实训开出率达97%以上。同时制定了实训室日常管理制度、设备的使用及管理制度、教学安全作业及管理制度、实训室对外开放有关规定、耗材的使用及管理制度、经费的申请审批制度等。每个实训基地(室)都有专职管理人员,为实践教学提供了强有力的保障。对不具备条件的项目(如工艺设备的制造等),学校与企业合作建成校外实训基地,共在兰州石化、中油二建、兰州锅炉厂、兰州四方公司等企业建成了5个校外实训基地。
4.教学质量显著提高,就业质量稳步攀升
本项目实施以来,教学质量显著提高,核心课程平均一次性及格率由原89.67%上升到96.25%;“计算机信息高新技术”考试和“高等学校英语应用能力”考试通过率达100%;“AutoCAD”和“化工检修钳工中级工”取证率达92.3%;毕业设计通过率100%。
(2)化繁为简,任务分解。在化工企业和实际生活中,将液体从低处送到高处或从一处送到另一处,最常用的输送方法就是用离心泵进行输送。单纯地布置任务,学生对信息了解并不完整,无从下手,为了使学生能更好地完成该项目,我们将该项目分为装置熟悉及流程图绘制、编制操作规程、阀门挂牌、模拟操作、离心泵开车、离心泵切换、离心泵停车、装置复原等8个项目。
(3)团队合作,完成项目。前四项任务是为学生完成离心泵输送任务必要的准备,在实施过程中,将学生分成多个小组,每套装置由一个小组共同完成规定的项目。首先规定本次实训项目及每个项目规定时间,划分实训小组,指定小组负责人,由小组负责人带领本组成员共同讨论,由团队共同完成装置熟悉、流程图绘制,在此过程中要求学生认识该套装置中所用设备、阀门、管件、仪表控制点,并按要求绘制本次实训项目带控制点工艺流程图,完成后随机抽取1名同学进行汇报,汇报完毕其他同学可以进行补充,在学生汇报基础上,选择正确的工艺流程。确定了正确的工艺流程之后,由各小组按正确的工艺流程图编制离心泵开车、切换、停车操作规程,编制完成后,随机抽取不同小组分别汇报开车、切换、停车操作规程,引导学生选择正确的操作方法,按所编制操作规程进行挂牌,需要开启的阀门挂绿牌,不需开启的阀门挂红牌,避免学生操作失误,结合学生所挂阀门情况,由各小组指派1名学生模拟操作各阀门,当确认无误后,前期准备工作即告完成。在完成前期准备基础上,将每组学生再分到控制台、泵及阀门操作和液位观察及控制3个岗位,由学生分别完成离心泵的开车、切换、停车和复原操作。在操作过程中,要求各组学生将流量调到规定数值,液位控制在规定范围,完成相关操作后,轮换岗位,完成同样操作。上述各项操作均由学生独立完成,教师在此过程中主要起主持人的作用,引导学生向正确的方向进行,为了模拟工厂实际,要求学生在操作时必须戴安全帽,以培养学生养成良好的安全习惯。
(4)总结评价,指导激励。在项目完成全部操作后,由各小组进行评估,指派小组成员对本次任务进行总结,同时对自己和同组其他成员进行点评,并对其他小组前期汇报进行评估,教师适当进行点评和激励。学生在总结过程中,把各小组在工艺流程图绘制、操作规程编制及操作过程中存在的问题和收获与其他同学进行交流和共享,让全班同学共同进步。同时,学生在对同组同学和自己进行评价时,容易发现他人和自己的优点、长处,使学生在学习过程中增强自我调控、自我反馈、交流协作、正确评价自己和他人的能力,促使学生积极、主动地学习,变“要我学”为“我要学”,使学生真正成为学习的主人。在全部操作完成后,充分肯定学生的表现,对集中存在的问题反复强调,激励学生自主学习,大胆探索,形成正确、规范的操作技能,为以后走上工作岗位打下坚实的基础。
中等职业教育和高等职业教育是职业教育的两个重要层次,做好二者衔接至关重要,关键是以课程衔接体系为重点,利用好资源,统筹兼顾,合理安排。
一、中高职课程设置中存在的主要问题
1.在教学目标上存在背离现象
中职以专业技能为导向,培养的是实用型人才,学校因此减少了文化基础课;高职以文化理论为基础,培养的是理论型高层次高技能人才。
2.在课程标准上不衔接
中职的课程标准往往偏低,高职有时又过高,导致二者在课程标准上缺乏对接,你教你的,我教我的。
3.在专业课程内容和教材上存在重复和滥用的现象
中职的很多专业教材选自高职院校,导致在中职学过的内容到了高职又学一遍,既浪费学生的时间,也浪费人力、教学资源。
二、中高职应用化工技术专业课程体系衔接框架
总体框架如下:整体规划,以能力为本位;统筹兼顾,以岗位为要求;分段实施、以理实为一体教学,构建以岗位能力为基础的模块化课程体系。
模块化课程体系,包括公共基础课、职业基础课、职业核心课、职业技能课四个模块。公共基础课模块,指中高职学校各个专业都要开设的文化基础课;职业基础课模块,是以职业岗位共同的知识和技能为基础构建的课程;职业核心课模块,是根据各个职业技能共有的职业能力和职业技术的职业核心课程;职业技能课模块,指根据职业岗位的工作要求,按照职业能力的要求和岗位工作任务设置的课程。
三、中高职应用化工技术专业课程模块设置
根据“工学结合、学做合一、理实一体、知行统一”的思路,进行课程模块设置。根据每门课程的知识结构和能力结构,组织设计许多不同的教学模块,再将不同的单元设计成学历层级,实现教学内容的衔接。
1.课程模块衔接总要求
课程模块衔接以职业能力为中心,以理实一体化教学为模式,将公共基础课服务到专业基础课,专业基础课融合到专业核心课,专业核心课运用到专业技能课中。课程模块设计要结合中高职学生的心理特点,由浅入深,对中职学生在实践中加强理论学习,注重知识的趣味性、操作的实用性。对高职学生在实践中总结理论知识,注重知识的系统性、操作的原理性。
2.各模块内容的选取
课程模块内容的选取要按照知识的系统性与连续性,注意避免教学内容重叠或遗漏。依据国家职业资格标准,重构课程模块体系,由浅入深,以子课题、分课题的形式将职业资格的要求融入教学中,做到理论培养和技能操作训练有机结合。以职业技能训练课题为方向,将专业基础课程和职业核心课程紧密地融会贯通。
3.课程模块设置的具体内容
(1)公共基础课程模块设置。模块一:语文、数学、物理、英语、体育、德育、计算机应用基础。模块二:大学英语、体育、高等数学、思想道德修养与法律基础、中国近现代史纲要、形势与政策、数据库。
(2)专业基础课程模块设置。模块一:无机化学、有机化学、化工原理、化工制图、环境化学、化工设备机械基础、化工仪表自动化。模块二:反应工程、化工热力学、物理化学、分析化学、分析仪器的使用和维护。
(3)专业核心课程模块设置及层级关系。模块一:无机化学工艺、有机化学工艺、仪器分析、工业分析、化学物料识用与分析、化工生产技术应用。模块二:化工设计基础、精细无机、精细有机、环境检测、企业经营战略概论 、煤化学、化工文献检索。
(4)专业技能课程模块设置。模块一:化学检验工中级技能实训或化工工艺试验工中级技能实训,化验室组织与管理实训、化学检验入门技术实训、化工单元操作实训、化工分析技能训练、化工生产仿真实训、化学检验工顶岗实习。模块二:化工总控高级技能实训或化学检验高级技能实训、化工装置仿真实训、化工工艺综合实训、产品质量控制检验和分析实训、专业综合设计、生产运行管理顶岗实习。
4.中高职课程模块的实施
课程模块设置完成后,对课程模块实施要有所创新。根据学习的难易程度,将课程设计成不同的学习情境,各情境间既关联又递进。情境一简单易完成,情境二中等难度,这些由中职生完成。情境三综合性加强,由高职生完成。这样的实施体系在总体上是一个有机的整体。
通过设计中高职课程模块体系,有助于减少中高职衔接中知识的脱节和教学内容的重复,确保实现高技能实用型人才的培养目标。
学生刚接触AutoCAD时,由于难以迅速了解各种命令工具的作用和使用技巧,在绘图的过程中比较机械、简单,绘制复杂的施工图时会比较吃力,而且绘图过程中基本只会使用最基本的工具。
2.缺少实践环节
随着CAD软件的广泛使用,软件自身的功能和绘图技巧也不断地丰富和完善。由于高职学生之前没有接触过这么专业的绘图软件,一些学生熟悉和掌握软件的各种新功能的主动性比较差,以至于职业能力得不到相应的提高。
3.教学模式单一
职业教育阶段的CAD教学,一般参照选定的教材章节要求,从基础知识入手,先讲述理论后动手操作,由浅入深,按部就班,循序渐进,而教学方式基本上是教师在课堂上讲解命令工具和学生上机操作实践相结合。这往往造成学生在学习过程中理论与实际操作脱节,学习兴趣不高,不会使用其中的基本工具,不会绘制复杂的施工图,创意设计更无从谈起。
二、改革策略
1.基础课程与专业课程衔接
计算机辅助设计AutoCAD课程是室内设计专业的必修基础课程,同时也是一门交叉学科,它上接装饰设计制图与识图,下接多门室内设计专业课程。对于室内设计方向的学生来说,如果没有装饰设计制图与识图和相关专业课程的基础,其对CAD软件就很难运用自如。所以,对于CAD课程的安排必须要有针对性,构建合理的课程结构。在CAD课程之前,教育者需要设置装饰设计制图和其他基础课程,使学生通过对制图和其他专业基础课程(室内设计原理、设计概论等)的学习,对室内制图和所学的专业有一个系统的认识。这在室内制图教学环节更为重要,教师可沿用以往的手工制图进行课程实训,为学生下一步学习CAD软件课程打下良好基础。
2.改进教学方法
首先,教师根据学生对于新事物的认知规律,有针对性地采用阶梯式的教学模式。在以往的CAD教学中,基本模式是根据软件的学习步骤展开,也就是首先介绍软件的使用功能,逐一讲解工具命令,同时用简单的施工图实例辅助讲解。这种讲授方式的重点在工具命令的使用方法上,缺乏高职教育的实践性。针对这种情况,我们在教学中重新安排教学内容的顺序,按照从易到难的认知规律,在教学中设计了阶梯式教学模块,将CAD的教学内容重新进行整合,分成初级应用、提高应用和综合运用三大模块,由浅入深,层层递进。计算机辅助设计(AutoCAD)初级应用模块、提高应用模块、综合应用模块全面覆盖了基本操作命令、简单项目实例演示、操作综合项目实例演示与操作工具命令、理论知识,层层递进,由浅入深。其次,针对室内设计行业所需要的职业能力设计教学项目。在三大模块的基础上,以什么样的形式组织教学显得尤为重要。室内设计的专业课程具有理论知识相互交叉、实践环节相互渗透的特点。如装饰材料是装饰施工、装饰构造、专题设计的基础,装饰材料又贯穿于整个教学过程当中,而CAD则贯穿于多门课程的教学过程之中。再次,采用真题假做的方式深化工具的运用。总结以往的教学经验,笔者发现在课程开始之初,先讲解基础理论和各个工具如何使用并不能提起学生的学习兴趣,同时在教学内容上,理论和实际联系不够。为了改变这种模式,教师在教学中选用企业已经施工完成或者正在施工的真实案例,将各个命令工具串联起来使用,加深学生的理解,同时配合施工过程中的照片,能够充分激发学生的学习兴趣。最后,以任务驱动的形式展开项目教学模块的教学组织。教学中模拟设计公司的工作流程,结合实际工作岗位的具体要求,以设计某一家居空间为具体目标,从谈单、量房、设计、预算等分任务驱动的形式展开,由浅入深,循序渐进。
3.探索新的教学模式
我国高等职业教育经过20多年的发展,无论是学校数目还是在校生的数量都有了飞速的发展,已成为高等教育一个非常重要的组成部分,为我国的高等教育的改革和发展作出了重要的贡献。但由于高职教育起步较晚,在教育教学思想、培养规格、课程建设、师资水平等方面存在着一些问题,这些问题要通过深化高职教育教学改革来解决,《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高[2006]16号)已经为我们指明了方向,高等职业教育在我国是一种高等教育类型,在不断加强理论研究的同时,仍需对专业核心课程的建设和改革投入大气力,把理论研究成果付诸实践。本文以健雄职业技术学院化学工程系核心课程改革实践为背景进行探讨。
一、基于化工行业岗位工作过程的分析,整合核心课程
本系课程团队通过大量翔实的资料分析,认为化工操作技术、化工分析技术、化工试验技术构成化工生产技术类专业的三大核心课程群,而化工操作技术的核心理论是化工原理,以化工原理为中心,有效整合多门课程,打造以化工生产岗位操作技能的训练为主、辅之以适度够用理论知识并关注学生职业发展能力的理实一体化课程,命名为化工操作技术。和后面的一年顶岗实习教育教学构成化工专业的“定岗双元”人才培养模式。
2006年,化学工程系已经整合了化工原理、化学反应过程与设备等课程为化工操作技术,在使用中积累了有益的经验。2008年,在化工操作技术课程组的努力下,有效整合了化工过程及设备(化工原理、化学反应过程及设备的整合)、化工单元操作仿真实训、化工单元操作实训、化工工艺仿真实训、化工过程及设备课程设计、化工工艺设计、化工仪表自动化、化工制图及CAD、信息检索、专业外语等课程资源。将原有的5门实训课程和5门理论课程按化工生产操作岗位工作需要,进行有机整合,按认识规律进行梳理,打破理论与实践的界限,充分体现理实一体化,从根本上断绝了“理实两张皮”的问题;以“能力为本、任务训练、学生主体、职业活动导向、项目载体、课程一体化设计”六个原则来组织课程内容和教学过程,在课程内容和教学过程中渗透素质教育和外语、德育教育,成为课程组的共识。
二、基于关注学生职业发展能力,设计课程项目化教学
课程组以化工原理为基础,把教学内容分为6个模块,每个模块由若干子项目组成,子项目由若干任务组成,以任务驱动教学。课程教学资源来源于企业,由企业提供实训设备,学院提供场地,共同组织对学生进行化工生产技术训练,学院向企业提供合格员工;已经完成课程的整体教学设计和单元教学设计;教学讲义由校企共同编制,每个模块下辖实践训练项目(基本技能和知识)、仿真操作训练项目(操作规程及操作技能和知识)、实践训练项目(操作规程及操作技能和知识)、综合实践训练项目四个项目组成。化工操作技术课程项目分为四个层次:
第一层次是基本实践训练项目。在该类项目实训中,为克服学生的畏惧心理,从对生产设备结构的认识入手,进行设备拆装训练,培训学生熟练使用拆装工具的技能、掌握设备拆装技能,并获得相关的设备知识。根据项目需要引出理论知识。
第二层次为仿真操作训练项目。通过化工仿真实训,快速掌握典型化工生产过程的操作规程和操作技能,能够熟练判断和处理事故,学习化工仪表及自动控制有关知识,能读懂典型化工生产过程的带控制点的流程图。
第三层次是实践训练项目。通过本项目训练,学生要巩固操作技能、化工仪表及自动控制有关知识,同时要学会绘制带控制点的流程图,学会编制操作规程。在该类项目实训中,为克服学生按项目实训指导书“照方抓药”,而忽视对项目实训现象的观察与分析,课程组开发了“事故”实训项目,极大地调动了学生的积极性,提高了项目实训教学效果。
第四层次是综合实践训练项目。开设综合实践训练项目,使学生成为项目的主导,教师引导学生归纳或主动总结实操和仿真中遇到的理论问题,针对项目,对本项目的理论做一个梳理和小结,以项目考核成绩的形式提交作业,提高了学生的创新能力和综合素质。项目中学生的实训结果未必在预计之中,针对学生不同设计方案的可行性,教师应具有基本的判断、评价、启发、解释等指导素质。这种较高的素质要求使项目实训指导教师尤其是缺乏经验的年轻教师得到了锻炼,不仅增强了他们分析和解决问题的能力,更重要的是培养了实事求是的科学作风和严谨的治学态度,通过实训项目教学,可造就一支高水平的双师型教师队伍。
三、基于项目化课程的推进,转变教学方法
课程组认为,项目化教学要实现四个转变。教学方法由“传统的注入式知识教育”,向适应工作要求的项目操作技术训练转变;授课方式注意采用由“连续型细节式授课”,向工作岗位技能要求内容演变;教学形式由“单一的课堂教学”,向项目化情境教学推进;考试方法由“单一的笔试”,向过程考核转变。
上述教学方法的实施,需要借助现代教学技术的应用,制作多媒体系列教学课件是必要的。课件制作应注意以下原则:
1.制作的课件要思路清晰、内容精练、重点突出、视觉效果好。新一轮的教学改革,使枯燥的、复杂的、抽象的内容以形象化和动态演示,使学生更易理解和接受。
2.授课时应用的课件,要遵循“学生为主体,教师为主导”的原则。教师不能简单地把自己当作一个“主持人”,更不能使自己成为乏味的解说员,导致课件的设计者取代教师在课堂中的地位。传统与现代教学方式要取长补短,动静结合、图文相间、师生互动,活跃课程气氛。
3.引导学生利用校园网、教学平台学习。鼓励学生通过校园网进行自主学习,通过网络教学平台与教师、同学开展交流讨论。
课题组把化工总控工职业技能鉴定要求分解到本课程教学过程之中,通过改革实践,2004级、2005级毕业生就业率达到100%,就业对口率100%;有63%的学生从事化工生产技术和控制操作岗位工作。2007、2008年的全国石油与化工职业院校学生化学检验工技能大赛和化学分析工大赛,参赛的选手均获得好成绩。
四、基于“定岗双元”培养模式,融入工学结合
课程组将原有的5门实训课程和5门理论课程按化工生产操作岗位工作需要,进行有机整合,体现理实一体化;以“能力为本、任务训练、学生主体、职业活动导向、项目载体、课程一体化设计”六个原则来组织课程内容和教学过程,并在课程内容和教学过程中渗透素质教育和外语、德育教育;对毕业顶岗实习期间从企业获取的项目进行筛选和精炼,使化工操作技术课程的项目化成为必然结果。课程内容全部由实际问题引出,课程项目全部从企业生产项目中获取,工学结合,学生实践,师生归纳总结,教学互动,以学为主,讲练结合,以练为主,配之以反刍性总结。
把理论综合运用于训练项目之中,使学生感到学有所用。首先,设计题目要有明确的化工工业背景,这样理论联系实际才能有的放矢,才能更好地调动学生的积极性,增强责任感、事业心,才能更加有利于实际能力的培养。其次,要真正做到理论联系实际,在课程设计中安排1-2次现场参观学习的环节。让学生带着问题下厂,目标明确,任务清楚,通过现场调查学习可以获取许多实际知识,提高学生的实际工作能力和专业技能。在计算机辅助设计课程中增加了AutoCAD内容,受到了用人单位的普遍欢迎。对不同层次的学生进行分组、分工并密切配合,培养了学生团结协作的能力。
五、基于能力培养模式,创新考核评价方法
课程在项目设计中,以能力培养为主,确定了课程的考核方式,课程考核从单一、终结性考核转变为以过程评价为主,拟引入第三方评价体系。考核方法是指导教师给出每天的若干考核点成绩,过程考核,得到当天的实训成绩,与学生团队自评和互评成绩按权重得出每个子项目的成绩;考核内容由7个大项目组成,大项目包括若干子项目,按难度和重要程度给出系数,权重平均,过程考核,总评得到成绩。
在考核中,注重能力培养。经过训前预习、训前计划、实训操作和训后总结四个阶段的训练,学生学习主要以实训操作为主,在考核中比重较大;通过综合标定训练项目,实现实践与理论的提升,实现反刍性实训;基于工作岗位的课程教学内容设置,实现了教学内容来源企业;课程的实施不仅丰富或改革了专业教学内容,而且基于过程导向的课程提高了学生的专业能力、方法能力、社会能力,使学生具备很强的职业能力、就业能力和可持续发展能力,课程组把这些能力培养设计成考核点,纳入考核范畴。
六、基于项目化课程整体设计,创新能力培养模式
在项目化课程整体设计中,课程组以能力培养为主,确定课程的基本目标;以企业实际的工作岗位工作过程为基础进行课程教学设计,整合各学科的课程资源,实现教育教学目标;以本系教师对企业的技术服务为根本,促进工学的深度融合和课程内容的合理选择;以建设省级及以上精品课程为建设标准和努力方向,加大改革和研究力度,不断丰富精品课程的内涵。
化工操作实践性很强,具有较大的外延性与较强的渗透性,化工产品、过程开发需要极强的实践性与群体协作性。这就要求化工技能型的培养具有不同于其它学科的特点,即专业宽、能力强、素质高。因而需要在能力和素质的培养上采取更加有效的方法和手段。项目化实训是培养学生创新能力的土壤,是树立实践观念、启迪创新思维、提高综合素质的重要教学环节,也是教学改革的重点和难点之一。近年来,我们根据高职改革的趋势和技能型人才培养的需要,对课程的教学作了整体优化设计,革新教学内容和实施方法,从模式、内容和方式上进行了创新和实践,有效地促进了学生综合素质的提高。
另外,结合教师的科研课题,在专业班遴选优秀生列为培优生,从设计性、综合性单元操作开始,培养学生独立从事科学试验和操作的能力。结合认识实习和仿真实训,培养学生的动手能力、创新能力和解决问题能力;实践操作技能由生产岗位需求确定,知识由实践需要引出。
综上所述,化工操作技术课程的实施是化学工程系“定岗双元”人才培养模式的体现之一,是建立基于工作过程开发课程的探索。化工操作技术对多门课程整合已跨越了单一学科内容,项目化内容设计不拘泥于培养职业能力,任务驱动教学进程,教学情境的设计突破了传统意义的课堂,引入企业绩效管理文化,与项目化课程的过程考核相融合,为化学工程系课程改革拓宽了思路,成为工学结合的突破点。
参考文献:
[1] 姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:科学教育出版社,
2007.
[2] 戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学出版
Abstract: Mold industry is " the mother of industry " in the world, its production technology and the level of science and technology content, become the measure of a country's technological level and product manufacturing level important symbol. CAD/CAM technology in mold design and manufacturing industry in the application, so that the mold production technology level and content of science and technology has been a qualitative leap. This article on the CAD/CAM technology in the teaching of mould majors in independent college this paper expounds the application, computer aided software in professional teaching reference.
Key words : die; CAD/CAM technology; Independent College
中图分类号:TG76文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
1概述
模具是工业生产中的基础工艺装备,也是发展和实现少、无切削技术不可或缺的工具。在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯行业中,有60%-80%的零部件都需要模具加工,轻工制品的生产中应用模具更多,因此模具行业有“百业之母”的美誉。模具生产的工艺水平及科技含量的高低已经成为衡量一个国家工艺水平和产品制造水平的重要标志。
CAD/CAM技术是设计人员和产品制造工艺设计人员在CAD/CAM系统的辅助下,根据设计和制造程序进行设计和制造的一项新技术。20世纪70年代以来,我国的CAD/CAM技术发展很快。根据有关调查显示,CAD/CAM技术广泛的应用于模具生产企业。随着CAD/CAM技术的广泛使用,模具生产的工艺水平和科技含量将有质的飞跃。采用CAD/CAM技术进行模具设计与制造是模具生产革命化的措施,也是模具技术发展的一个显著特点。
而作为培养应用型人才的独立学院,在模具专业的教学过程中应该结合模具技术的发展,进行实施教学。将行业的新技能融入到教学中,培养与企业需求“对口”的技术人才。因此,CAD/CAM技术在模具专业人才培养中的应用十分重要。
2 模具专业的课程设置要突出CAD/CAM技术
独立学院是培养生产一线的应用型人才。传统的模具生产技术以手工绘图,手工操纵加工为主,所以需要手工绘图能力与手工操作技能高的人才。而现代的模具生产技术普遍以CAD/CAM技术为主,作为为企业培养人才的高校,在人才培养方案中就要突出CAD/CAM技术的重要性。通过研究,我们在具体的教学上作了如下安排:
第一学期: 安排2周的Auto CAD软件学习,掌握Auto CAD软件的二维绘图命令。
第二学期: 安排3周的UG/PROE软件学习,掌握三维绘图技术。
第三学期: 安排2周的模具CAD/CAM软件实习,掌握模具运动仿真及零件的加工仿真,输出加工程序。
3CAD/CAM技术融入到专业课程的学习中
第五学期:将CAD/CAM技术与《模具测绘实习》课程相结合。《模具测绘实习》课程是学生在学完机械制图课程后进行的综合运用制图基本知识,学会零部件测绘和提高绘图能力,了解模具结构的一次重要实践性教学环节。通过该课程的学习,使学生掌握模具的拆卸方法,零部件的测量技术,进一步巩固徒手绘图和尺规绘图能力,最终将测绘的尺规绘图图纸转换成计算机二维图和三维图,提高计算机绘图能力。
第六学期:将CAD/CAM技术与《模具课程设计》课程相结合。模具课程设计是模具专业课程教学中最重要的教学实践环节。旨在培养学生综合运用模具设计知识,系统地进行模具设计,从材料工艺性分析、成型工艺的编制到模具结构的设计全过程,为缩短上岗适应期奠定工程实践基础。在这一过程中,在培养学生掌握传统模具设计方法的同时,要求学生运用CAD/CAM技术完成模具的整个设计工作,使学生掌握模具设计的新技术,适应现代模具企业的人才需求。
第七学期:将CAD/CAM技术与《数控加工操作实训》课程相结合。通过此实训,使学生进一步掌握和消化数控机床基本内容,了解数控机床编程的特点和步骤,深化工艺处理技术和编程方法,同时,要求学生运用CAD/CAM技术完成模具成型零件的加工仿真,并输出加工程序,对程序进行调整后最终在数控机床上实现真加工。
第八学期:将CAD/CAM技术与毕业设计相结合。本毕业设计是一项必修的集中实践性教学环节,其目的是在学生已完成专业基础课和专业课学习后,通过专题研究、论文综述、工程设计、软件工程等方式,综合应用和深化本专业所学理论知识和专业技能,培养学生分析和解决实际问题的能力。在毕业设计的过程中应该结合设计的课题,实现学生CAD/CAM技术应用的最大化。使学生在临毕业前,其CAD/CAM技术能够得到进一步的、更全面、综合性的训练。
4CAD/CAM技术应用到专业课程的教学中
CAD/CAM技术具有色彩鲜明、直观性强的特点。《冲压成型工艺及模具设计》、《塑料成型工艺及模具设计》是模具专业的两门综合性很强的核心课程,在教学过程中,教师合理地利用CAD/CAM技术特点进行教学,能帮助学生感知、理解书本知识,能调动学生学习的主动性,提高教学效果。同时,能增强学生对CAD/CAM技术的兴趣。例如,在讲授模具结构时,结合模具CAD/CAM技术的三维造型进行讲解,各组成零件及其相对位置关系都一目了然,非常清楚;在讲授模具的动作原理时,通过播放模具运动的模拟动画,学生可以直观地看到模具的运动过程,教师结合动画进行讲解,学生很容易就能理解和掌握。这种教学方法使抽象的理论知识变得直观,使枯燥的讲解变得生动有趣,其效果是显而易见的。
5 总结
随着市场的国际化,竞争将愈演愈烈,短周期、高质量、长寿命的模具是模具行业和用户的追求,这必将使CAD/ CAM技术全面深入地应用于模具行业中。而作为为模具行业培养应用型人才的独立学院,在模具专业的教学过程中,应将CAD/CAM技术的学习与应用贯穿到人才培养的始终,使学生真正掌握该项技术,实现与企业设计软件应用的零过渡。
创新是一个民族的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。创新教育是以培养人的创新精神和实践能力为价值取向的教育,包括创新意识、创新精神和创新能力等诸多方面。同时,创新教育又是培养创造性思维、形成创新精神的教育,所以应该把培养学生的创新意识、创新精神和创新能力贯穿于教学的实践过程中。高职化工类专业教育应以培养学生的实践能力和创新能力为重点,满足学生就业、创业和个性发展的需要,培养学生以专业理论、技能和实践科目为主的综合职业能力,打造全面建设小康社会所迫切需要的高素质化工一线技术工人队伍。
1 设疑启智、营造创新氛围
教学中每一教学步骤都应设信息沟,层层递进,教师可根据一定的教学内容,设计适量灵活性较大的思考题,或让学生从同一来源的材料或信息中探求不同的答案,培养学生积极求异的思维能力。设计此类思考题,让学生进行讨论、争论、辩论,既调动了学生积极运用语言材料组织新的语言内容,又训练了他们从同一信息中探求不同答案的求异思维能力。当学生对这类讨论性问题产生兴趣时,他们会不畏艰难、积极主动地学习。其次,教师在上课时要让学生发表见解,多显示思维活动的过程,思维过程的展现与评议可以打破传统封闭型的教学方式,教会学生思考、探索问题和解决问题的能力。积极鼓励学生的自辟蹊径的做法,善于发现学生思维的闪光点,使学生的头脑中会经常闪现出创造的火花。总之教师应不失时机地给学生创造学习语文的氛围,加强语言信息的刺激,营造创新教学氛围。
2 培养发散思维,提高创新思维能力
有位名人曾说过:“好的先生不是教书,不是教学生,乃是教学生学”。有研究表明,讨论式、质疑式的教学有利于发散思维、创新思维的发展。要让学生丰富想象,积极探索求异,坚持独立见解,这就要求教师要善于挖掘教材中蕴含的创造性因素,通过设疑创设情景,给予每位学生参与的机会。让学生积极运用所学的知识,大胆进行发散创造。
3 创新精神的培养
创新精神是指敏锐地把握机会,敢于挑战、敢于付诸探索行为的精神状态。现代教学论首先强调的是课堂教学应以教师为主导,以学生为主体。教师要调动学生的积极性,千方百计让学生主动学习,让学生参与教学。化学化工更具备这方面的优势。学生在做四大化学实验时,教师可以大胆放手让学生去做,在明确实验目的的前提下,从仪器组装到结果分析,都由学生自己完成,教师只起引导作用;也可以边做实验边讨论学习,激发学生学习的兴趣和求知欲望。同时营造学生积极提问、充分展示自己的氛围,鼓励学生大胆质疑,对学生所取得的成绩及时肯定、表扬,让学生经常有享受成功的心理体验。教学中注意发现学生具有独特性和新颖性的思想,并给予及时的鼓励。即使是错误的想法,也不能因为不合常规而任意抹煞。要允许学生对老师的讲课提出异议,允许师生之间的多向交流。如在化工工艺学课程中,对流程图的设计问题,可以让同学们找出更合适的工艺路线或选择更合适的设备。对于学生的异议要提出表扬,这样会使学生勇于发现问题、勇于提出问题、追求解决问题,初步培养学生的创新精神。
4 创新能力的培养
创新能力,包括敏锐的观察能力、创造性的想象能力及创新思维能力和实践能力。创新是一项自主性活动,教师在创新教育过程中的主要作用在于启发和引导,讲究教学方法的启发性,调动学生的自主性和自觉性,激发积极的思维,启发诱导学生在课堂中及课外直接进行创造性活动。我们在教学中主要从以下四个方面来培养学生的创新能力:
4.1 以工作过程为导向培养学生创新能力:首先要以工作过程为导向,创设富有启发性的问题和情境,为激发学生的思维提供良好的素材。采用的方法主要有类比联想、设立悬念、以旧引新、自己动手等。通过简要的提示,引导学生在演练的同时把握教材重点,突破难点。使学生作为一个独立的个体,善于发现和认识有意义的新知识、新事物、新方法,归纳有关规律,将知识总结成系统化和网络化,这就是一个创新性的思维过程。
4.2 运用现代化的教学手段,提高学生创新能力:在化学化工课堂教学中,引入多媒体和计算机仿真教学,这样可以扩大学生的感知空间和时间,有利于发展学生的想象力、观察力和创新思维能力。在化工单元过程及设备的教学中通过使用多媒体课件演示可以使学生直观地学习流体输送设备、换热器等化工设备的内部机构和工作原理。化工原理和化工工艺课都使用了专门的仿真教学系统,生动地再现了工厂的一些流程,收到良好教学效果。
4.3 利用化学实验实训,培养学生创新能力:实验实训是高职化工实践教学的重要环节,最能培养学生的创新和实践能力。实验实训的装置、原理、过程以及结果计算都蕴含大量的创新素材。做实验的目的,并不仅是让学生学会操作,更高目标是要求学生熟悉实验原理,突破教材的框框,大胆设想,寻找完成实验的最佳途径。通过学生动手、动脑反复设计、修改、推理和完善,学生能强化对原理的理解,熟练基本的实验操作。同时,这样也可以培养学生严谨的科学态度,增强学生的创新意识,培养学生的创新思维。实验实训源于教材又高于教材,贴近生活和生产实际,通过实验实训,学生切实感受到已学知识在实际生产中的应用自主创新意识得到了提高。
4.4 开展研究性学习,培养学生创新能力:在具备良好的理论基础和实践基础上,指导学生查阅相关文献和撰写论文,让他们享受成功的喜悦。这样能激发他们的创新意识,焕发他们的创新精神,培养他们的创新能力。
中图分类号:F240;G645 文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2016)01-245-02
引言
“卓越工程师教育培养计划”是国家在2010―2020年实施的一项重要探索性、创新性的教育模式,其意义在于为国家培养一批创新能力强、实践型、多功能型高质量工程技术人才。这种培养模式有利于我国尽快尽早实现工业现代化,有利于经济的高速发展,增强我国的综合实力。近五年来全国多数高校积极响应国家号召,纷纷结合自身学校情况制定相应的教育发展模式。彻底改变了以往重理论学习轻实践的教育方针,使理论与实践真正地结合在一起,更有益于适应社会发展。因此,探索出更有利于培养学生学习的发展模式具有重大意义{1}。
一、多功能实践型“卓越工程师”培养模式
自从积极响应国家教育部“卓越工程师培养计划”五年来,笔者所在的佳木斯大学农业机械化工程专业卓越工程师培养形成了以下发展模式,如图1所示:
1.基础专业课理论知识的学习。目前我国在农业耕种收过程中如果雇佣农民工作一天费用可达120~300元,不仅费用昂贵而且效率低,还会导致农产品价格上涨,这就促使农业机械不得不大力发展来解决这一矛盾。2015年3月份国家提出“中国制造2025”规划,努力把我国建设成制造强国,其中农业机械装备是国务院部署《中国制造2025》十大领域之一。
俗话说:“术业有专攻”,针对不同专业学生的培养需要选择不同的专业课相关的课本和采用适应本专业的教学模式。与之前的教学相比,除了学习好农业机械及机械结构设计等相关的专业知识外,还需要学习液压传动、电液伺服、机电系统、智能控制和可靠性设计等。因为现在我国大马力拖拉机、各种耕种机械和收获机械大力发展,智能化和多功能程度在不断地提高,比人力和小马力农业机械的生产效率提高许多。这就促使在教学过程中要求学生把机械结构设计、液压传动及控制设计看得同等重要;在满足机械性能和可靠性的基础上还得讲究物美价廉,因此给学生安排了数学模型建立、数据处理相关课程(模糊数学和数值分析等)和现代机械优化设计方法课程;选择何种材料进行加工也是每一位机械专业学生的必修课,必须了解不同材料具有的性能及特性,因此安排学生学习金属材料学、材料分析学课程、理论力学和材料力学等。
2.软件学习前提及要求。在学习软件之前,同学们应该学习机械加工工艺和机械精度设计课程及画法几何的基本内容,这对软件的学习至关重要,在画零件图时知道如何设计每一步加工工序、装夹位置以及精度要求。在教学中首先安排学生学习机械制造工艺学,是让同学们学会分析和解决实际工程问题的一个重要环节,培养学生制定零件加工工艺规程和分析工艺问题的能力,以及设计机床夹具的能力。其次安排学生学习机械精度设计课程,机械精度设计的合理才能满足功能的要求,从制造角度考虑,在满足机械性能和装配的前提下,尽量选择公差范围大,这样不仅易加工省时且降低生产成本。画法几何课程主要是培养学生具有基本的规范制图水平和空间思维能力,对零件二维及三维之间的转化,让学生理解6个基本视图的投影,剖视图、局部视图和不同剖视图的原理及画法。
软件学习主要包括以下几类:(1)CAD二维软件的学习,自从1984年诞生以来,就彻底改变了人们的手工制图。对于一张复杂点的装配图人工制图需要3天左右,自从有了CAD电脑制图,大概需要一天时间就可以完成。(2)三维制图软件有Pro/E、UG和solidworks,本专业采用的是UG软件学习,在实体建模、模具设计和数控加工方面比其它软件更专业、方便、快捷。学生在模具设计课程和数控加工实习中都感觉到UG软件的魅力。(3)有限元静力学分析软件的学习,让同学们学会如何把三维实体模型导入到有限元软件中,然后对其定义参数进行网格划分,施加一定的载荷求解,对结果进行分析,可以根据变形情况知道是否满足设计要求。(4)动力学软件学习的是ADAMS,在UG中把各个零部件装配到一起,然后导入到ADAMS里面进行动态仿真分析,可以得出运动时输出位移、速度、加速度和反作用力曲线,根据振动性能分析产品初期设计的有效性,从而提升品质、加速产品投放市场。
3.实验理论课学习。课程主要安排几个方面:(1)安排学生到生产农业机械相关公司进行实习,通过公司里面工程师给学生详细讲解每台机器的构造及设计创新点,这使学生增长见识,对现代机械获得感性的认识。(2)安排学生到机械加工实训基地进行现场观看,对普通车床、铣床、磨床、刨床和钳工有了新的认识,了解到零件从铸造粗加工半精加工精加工成品的加工工艺流程,加工师傅们很热情地为同学们讲解机床的构造、使用方法和注意事项,凭借自己多年的工作经验对复杂零件的加工心得和同学们一起分享,在师傅的指导下,同学们亲自动手加工一些简单的零件,真正做到理论指导实践,实践中更深刻理解理论知识。(3)安排学生学习《数控技术》知识,主要包括数控发展历史和数控编程,数控加工主要解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题,是实现高效化和自动化加工的有效途径{2}{3}。
二、分析应用环节
1.实例设计。以模具设计为例。模具设计主要分为几类:(1)冷冲压模具设计;(2)注塑模具设计;(3)压铸模;(4)橡胶模等。主要给同学们讲解冷冲压模具设计,设计包括冲裁、弯曲、引伸、翻边、导向装置、弹顶装置、自动送料装置和压力机的选用。
首先,根据自己的产品的形状和尺寸要求进行合理地排样,提高材料的利用率。其次,凸模和凹模的设计,主要根据产品的材料、形状、厚度和要求精度设计凸模和凹模之间的间隙,间隙过小会造成产品出现毛刺、裂口和层片,间隙过大会出现很大的圆角。第三,卸料和压料装置设计,卸料通常采用固定式和弹压式两种,固定式常用语引申工件底部冲孔,弹压式通常和顶杆相配合用于复合模中。第四,压力机的选择,根据工件所需的冲裁力大小、模具最大闭合高度和所需工作台尺寸选择压力机的型号{4}{5}。
2.模拟分析。用CAD软件把模具的各个零部件设计出来,然后再装配到一起,通过装配的过程可以发现各个零件之间的配合是否正确。通过UG软件把各个零件的三维实体画出来,各个零件按照“从里到外,从上到下”的顺序装配到一起。把装配好的实体模型从UG导入到ADAMS软件中,给运动的零件设为运动副,设定符合实际情况的运动速度和加速度,通过观察得出的位移-时间、速度-时间曲线来判断是否与实际情况相符。
3.数控加工。通过对《数控加工技术》的学习,学生掌握了根据工件形状、尺寸、夹紧位置和技术要求,进行工艺程序的设计与计算(包括加工顺序、刀具的选择、刀具与工件相对运动的轨迹和进给速度等)。加工顺序过程中需要考虑机床的选择以及每一步加工中走刀轨迹和进给量等,这直接关系到产品的质量好坏和精度要求,如果加工顺序不当可能会引起工件的不可恢复的变形,从而造成浪费。
4.实际应用。在大四的时候安排学生去公司进行实习半年,实行“考核学分制”。由公司人力资源部分配学生到下面的各个分厂,再由分厂的人员安排学生到各个车间,分配到具体的师傅,每位师傅负责指导1~3个学生,从普通车床、铣床、磨床到数控车床、铣床,去锻冲压车间熟悉产品锻压过程,冷冲压模具和液压模具制造,让学生进行简单的实际操作。每个岗位的实习情况由师傅填写评分表,真正让学生做到“学以致用”。
三、教学总结
从学生在企业的实践情况看出学生理论知识不能够与实际应用相结合,反映出教学中应打破以往的“重理论、轻实践,重知识、轻能力”的教学模式,加强学生在校内实践环节,为学生更好地适应企业实习打好基础。此外,应该改变以往“试卷式”的考核方式,应该把学生的动手能力、实例设计和实践报告等环节按照一定比例算其中一部分成绩。
“卓越工程师”的培养,是以把学生培养成“多功能实践型”为目标,着重培养学生的宽口径知识和动手能力,创新来源于实践,丰富的理论知识和见识,才能对现状进行改进、创新。因此,要求学生加强在校内的实验室学习、课程实例设计及企业的实践环节,充分利用学校和企业两种不同的教育环境和资源,培养学生的动手能力、设计能力和创新能力,增强学生的工程意识和工程素质,构建满足卓越工程师知识、能力和素质要求的实践教学体系,让企业纳入人才培养过程。通过这种新的人才培养模式,不仅要加强校内教学实践,更要把企业综合实践加入课程当中,真正将学生培养成国家新一代“多功能实践型”创新人才。
(基金项目:黑龙江省高等教育学会规划项目:14G135;佳木斯大学教研项目:JYLA2013-16)
注释:
{1}林健.“卓越工程师教育培养计划”学校工作方案研究[J].高等工程教育研究,2010.12(5):30-36
{2}潘艳平,包秋燕,江吉彬.基于卓越工程师培养的本科实践教学体系改革[J].实验室科学,2011(4):213-215
{3}吴江,郑莆燕,任建兴等.关于热能与动力工程专业卓越工程师培养的探索与实践[J].人才培养,2011(24):3-4
{4}曲明哲,解海.卓越工程师培养方案与社会需求适应性的研究[J].黑龙江高教研究,2012(8):135-137
{5}肖义平.应用型本科卓越工程师培养探索与实践[J].教育教学论坛,2014(5):205-206
根据学生的反馈情况,我们研究了中职模具教学过程和该课程的特点,并重点针对中职学校学生的特点及具体课程教学方法中存在的一些问题进行讨论,提出要注重技能培养和应用,降低理论的深度,尝试对模具专业课程教学进行改革。为适应中等职业技术人才的培养,课程应突出模具制造工艺的综合性、针对性和实用性。由于模具制造工艺是专门针对模具零件的加工制造及模具的装配,其工艺特点较为专业,需要学生具备一定的模具设计、模具结构知识,同时,还需要熟悉各种加工设备及方法。模具制造工艺的学习要求学生有一定的基础知识,否则学生就会觉得该课程的内容空洞、抽象,无法理解,就达不到预期的教学效果,也不符合中职学校学生的培养目标。
1.改革原有的实训教学模式,推行模块化教学
在模具实训教学中推行四个教学模块,坚持"教、学、做"合一,工学结合的教学方法,并在教学实践中采用讲练结合、实践先行、趣味伴行、模块化教学方式组织实施。根据模具专业人才培养目标,基于就业岗位需求,基于工作过程将模具实训教学以四个教学模块的形式开展教学,模具实训教学模块内容如下:
1.1 专业技能教学模块
1.1.1 模具钳工基础实训教学模块
主要完成模具钳工基本操作技能教学,使学生熟练掌握模具钳工所有基本操作技能,打好模具钳工基本操作技能基础。
1.1.2 拓展实训教学模块
主要完成车床、铣床、磨床、焊接等设备的基本操作技能,使学生了解普通机械加工方法、加工工艺,培养学生"一专多能",拓展就业途径。
1.1.3 数控实训教学模块
主要完成数控编程与操作、数控仿真技能、CAD/CAM软件应用教学,了解先进的加工工艺和加工方法。
1.2 核心技能教学模块
1.2.1 模具拆卸、测绘实训模块
主要完成冲压模具、塑料模具的拆卸、测绘实训教学,将测量技术、机械制图、极限配合与技术测量基础、模具材料热处理、冲压工艺与模具结构、塑料工艺与模具结构等多门理论课程融会贯通,使学生在拆卸、测绘实训教学中应用所学的专业理论课程。
1.2.2 模具安装、调试、维修实训模块
主要完成冲压模具、塑料模具的安装、调试、维修实训教学,了解模具使用设备冲床、注塑机等,掌握模具安装、调试、维修方法。
1.3 趣味课题制作实训教学模块
通过趣味课题制作实训教学,主要是提高学生学习兴趣,激发学生学习热情,展示学生的学习成果。
1.4 技能鉴定实训教学模块
主要完成技能鉴定实训教学。
2.合理安排模具实训四个教学模块,制定优化的实训教学计划
改变以往在2-3学期以模具钳工基本操作技能教学为主的模式,学生实训了很长时间还不知道模具专业到底是干什么的困惑。优化模具实训教学计划,合理安排模具实训四个教学模块的实施。
1、第一学期在以模具钳工基础实训教学模块为主的基础上,增加趣味课题制作实训教学模块,提高学生学习兴趣,激发学生学习热情,展示学生的学习成果。
2、第二学期在模具钳工基础实训教学模块和趣味课题制作实训教学模块的基础上,增加拓展实训教学模块和模具拆卸、测绘实训模块。使学生了解普通机械加工方法、加工工艺,培养学生"一专多能";学生在拆卸、测绘实训教学中了解专业内容,巩固专业思想。
3.模块化教学在实训教学中的具体做法
根据自己在教学中的具体实施的情况,现将部分实训教学模块在实际教学中做法总结如下:
3.1 模具拆卸、测绘实训模块
模具拆卸、测绘实训模块教学目的:一是通过拆装了解模具结构,模具零部件的作用,模具的拆卸方法、组装顺序,模具工作原理,拆装工具的使用等;二是通过测绘了解模具零件的尺寸,绘制测绘零件草图,绘制零件正规图,标注零件的尺寸及公差,零件的材料,技术要求等。
模具拆卸、测绘实训模块在实际教学中采取分阶段逐步实施,在第二学期引入模具拆卸、测绘实训模块时,因部分专业课还未开设,学生专业理论知识欠缺,那么这一阶段以模具拆卸教学为重点,通过拆装了解模具结构、模具零部件的作用、模具工作原理,掌握模具的拆卸方法、组装顺序、拆装工具的使用。
3.2 模具制造实训模块
模具制造实训模块教学目的:通过模具制造实训使学生掌握模具的加工方法、加工工艺、模具零件的加工、模具装配,巩固专业思想。模具制造实训模块内容包含冲压模具制造实训教学和塑料模具制造实训教学。
1)在模具制造实训模块教学实施中,采取个人独立完成到小组协作完成的教学模式;遵循渐进、由简到难的教学顺序;讲练结合、实践先行的教学手段。〖HJ1.0mm〗
2)学生第一次进行模具制造实训课题时,要求学生每一个人独立完成模具制造,使学生掌握模具制造从零件的准备、零件的加工、零件的组合、模具装配整个过程,锻炼学生独立完成模具制造的能力。
在后续进行模具制造实训课题时,采用小组协作完成的教学模式,小组成员四人,推选小组组长一人全面负责模具制造的进程、任务分配、协调小组成员零件加工精度和加工进度,通过模具制造实训培养学生团队协作共同完成课题,增强班级观念,团队观念。
其次模具制造过程组织管理,模具制造零件多、标准件使用多,如果组织管理安排不当,将可能造成零件丢失、标准件使用过多、钻头铰刀丝锥等工具损坏严重、零件加工精度不高、模具制造效果差等情况。在实际教学中对模具零件加工提出要求,零件精度按图纸加工,如果图纸未规定公差则由教师制定公差,将零件的加工按课题要求对待,每加工好一个工件先由组长进行初检,教师进行复检,然后教师按小组分类统一管理工件,这样教师可以掌握模具制造进度、零件加工精度、有效的控制原材料的使用和标准件使用等情况。在成绩评定中采取以小组为评定对象,展开小组间竞赛,综合考察模具制造中模具零件的加工精度、零件组合精度、模具装配精度、原材料的使用数量、标准件使用数量、工具损坏情况、团队协作情况、模具制造总体用时等方面评定出小组得分,再由小组成员根据小组得分、各自在模具制造中工作情况评定出小组每一个成员的成绩;以小组考核的方式评定成绩,可以有效地调动小组每一个成员,锻炼学生之间的相互协作能力,培养团队意识,增强团队观念。
总而言之,结合中职教育的目标和对学生的要求,课程教学方法的改革将会更加突出理论与实践的结合,具备一定理论知识的技能型人才将会受到社会欢迎。《模具制造工艺学》课程教学方法的改革可使学生在理解知识的同时还能了解相关加工工艺及设备,更好地达到教学目的。在课程的教学过程中,还需要进一步细化工艺过程,以培养学生独立思考及创新学习加工工艺的能力,培养一批既懂理论,又会实际操作的应用型高级技能型人才。
应用化学专业是以化学学科为基础的应用型理工科专业。国家教育部颁布的本科专业目录明确规定:应用化学专业属于理科专业,毕业生可根据所在学校教学计划及培养目标授予理学或工学学士学位。这说明应用化学是以理为主的理工结合专业,是研究化学理论在相关领域中应用的理科专业,是产品开发或技术应用型专业,而不是工科专业。但是,从应用化学学位授予现状来看,学士一般授予理科学位,硕士则可授予理科或工科学位。说明应用化学具有工科专业的特点。另外,目前全国有近400所高校开设应用化学专业,覆盖本、专科不同层次和理工、农林、师范等不同类型高校。其中大多数是新办或改办的。大量的应用化学专业毕业生除了小部分从事教育、研究和质检等行业工作外,其余的势必要进入企业从事产品开发和工程管理工作。而当前相当数量的本科生毕业后在工作中感觉实践能力和动手能力较差,进而影响到创新能力的提升,最终势必限制其职业发展。因此,在本科阶段,应用化学专业学生应该具有一定的工科或工程化素质,对其研究生深造或工作实践打下工程化基础具有重要作用。
另一方面,当前,地方本科院校是我国高等教育发展的重要新生力量,此类高校大多能够把握形势、明确定位,以地方性、应用型为办学方向,走特色化发展道路。此类高校更要防止一味追求大而全、赶研究型大学的时髦、进而陷入同质化的境地。因此,此类高校在特色发展中,工科专业的培育和发展更应从基础抓起,在使学生掌握基本工科课程知识的同时,应使学生具有基本的工程化素养。
针对目前国内应用化学专业数量多、方向杂、规范性不足等问题,参照近期教育部专业教学指导委员会制定的教学基本要求,结合许昌学院应用化学专业多年来的建设体会,发现传统教学模式存在的问题:首先,没有特色,或没有按特色化发展去设置培养方案;其次,师资力量薄弱,实践教师人员匮乏,双师型教师几乎没有;第三,教学方法仍流于说教;第四,实践环节不符合工程化素质人才培养。本文相应地从创新培养方案、灵活师资培养、案例法教学、实践教学改革等四个方面论述了以工程化素质培养为导向的教学改革。以期为规范和办好应用化学理科专业提供理论依据和实践经验。
一、创新培养方案
从当前我国地方高校中应用化学专业设置的范围来看,有趋同的倾向。对于像许昌学院这样的地方新升本院校,如果不走特色化道路,势必在激烈的竞争中惨遭出局,对应用化学专业来说更是如此。我校的定位为地方性、应用型、服务中原城市群建设、依托地方经济发展、目前通过校企合作、服务经济对改造专业建设、推进学科建设起到了显著的作用。对以往单纯旨在培养研究型人才的培养方案加以调整,注入了工程化、应用型人才培养的元素。首先,将“工程实践”能力作为一项重要的技能写进培养目标中。其次,在培养规格中增加“工程实践”能力一条,具体阐述为“具有将产品实现从实验室规模到工业规模的认识和初步能力”。最后,最根本的是课程设置目标更加明确、为专业特色服务的目的突出,凝练了专业方向,加强了专业课分量和深度。
2010年之前,应用化学专业完全按照理科专业模式设置,专业课除了四大化学、仪器分析、化工基础等必修课之外,选修课则是按照四个模块设置,具体为,纳米材料模块:纳米材料学、纳米材料的检测与表征、应用X射线衍射技术。光电材料模块:新能源材料、太阳能电池材料、光功能材料。工业分析模块:色谱与分离、光谱分析、环境分析。化工模块:化工制图、反应工程基础、化工分离技术。其它的选修课则有催化、有机合成设计、应用电化学、无机合成化学、精细化学品化学、化学工艺学、化工产品开发概论等以及一些必修课选论(主要为考研学生开设,主要是讲解典型例题,如物理化学选论等)。从上述课程设置来看,课程模块太多,每个模块课程单薄;必修课基本完全是专业基础课,而专业课则直接过渡选修课,专业课设置薄弱,显然不能满足专业特色方向设置对课程的要求。因此,2010年后,我们对应用化学专业设置了两个方向,分别是精细化工和高分子材料,相应地设置了必修课(专业基础、专业课)和选修课(专业课),加深了专业课程基础,凝练了方向,取得了良好的效果。具体为,精细化工模块:精细化工工艺学、精细有机合成单元反应、精细化工过程及设备、精细化工实验。相应的选修课有化工产品开发概论、分离工程、表面活性剂、涂料、胶黏剂、香精香料、纺织助剂等,可任选。高分子材料模块:高分子物理、高分子化学、高分子实验、高分子材料加工。相应的选修课有化工产品开发概论、分离工程、材料学、塑料、橡胶、纤维等,可任选。
二、灵活师资培养
教师给学生上课,并不是简单地照本宣科、传递知识,而是要培养学生认识问题、分析问题、解决问题的能力。因此,教师要掌握的就不仅仅是书本知识,更多的应该是见识,即真正的工程实践经验、理论在实践中的应用实例。
当前,地方高校处在高速发展和扩张之际,每年都会招聘一批新教师。但是,限于政策,这些新教师主要是刚毕业的博士、硕士,基本没有教师的从业经历,更没有企业实践经验。因此,教师自身对实践教学、企业生产等没有基本的认识。我院同样面临此类问题。我们的解决方法主要从三个方面入手,即理科向工科转变;攻读学位和专业培训结合,以专业培训为主;企业技术人员兼职承担理论教学和实践教学,以实践教学为主。
第一,理科背景教师向工科转变。首先要明确专业建设的需要,让理科教师产生我要转变的原动力;其次,从政策和经费上支持理科教师的工科能力进修和培训。第二,在企业内进行专业培训。比如,新教师报到入校后,在第一学期被派往企业定岗实习,期间对车间工艺、设备和部分工段操作基本掌握。在学期开始后,还安排其在老教师带领和指导下赴实习单位进行指导学生实习工作。另外,在第二年该新教师即将承担实习指导任务前的暑期,学院会安排其先期赴企业进行轮岗实习学习,掌握实习的第一手资料,提高其指导和教学水平。经过这样两年的学习、培训和指导训练,到第三年该新教师独立指导学生实习时,已经具备能够圆满完成实习指导任务的能力。该教师自身的工程实践能力的提高无疑为学生工程化素质培养提供了保障。第三,充分利用好企业师资。由企业技术人员兼职承担实践教学任务。我们对实习单位的技术人员作为师资的利用包括几部分,除了在学生实习时给学生讲解之外,还在对我方新进教师进行师资培训、来我校进行课程辅导和讲授中承担重要角色。我们采取灵活的待遇方案,使企业技术人员的积极性得到提高,我院的教师和学生均得到全面的培训和辅导,对提高实习水平和效果起到很好地促进作用。
三、案例法教学
案例教学法是在教师的引导下,再现案例实景,把学生带入特定事件的现场,通过深入角色,提高学生实际运用知识能力的一种教学方法。实践结果表明,该方法对促进学生更快、更深理解和掌握基本知识有明显成效。
应用化学专业讲授的专业课不但有理论性强的课程还有实践性强的课程。前者如物理化学、反应工程;后者如精细化学品化学、工业催化、表面活性剂化学等。国外教育界有句名言:告诉给我,我会忘记;演示给我,我会理解;让我参与,我会学会。但是,让学生理解掌握知识点不可能完全通过实验来实现。所以我们通过案例教学法有效实现了此目标。
根据学生的认知水平和规律,我们采取了从“告诉”“演示”“参与”的模拟步骤,循序渐进,使学生易于理解和掌握知识点。当然,其中的“参与”步骤更多地仍是通过课堂模拟讲述或结合实验实践课程来实现。首先,在一系列活生生的案例基础上提出学生感兴趣且切中基础理论核心的问题;然后回答问题,逐步深入,反向推理,最终使学生对物理化学的基本原理很轻松、很自然地理解、掌握、接受;最后要强调掌握部分重要的参数和指标。这样的结果就使学生掌握了基本且必要的产品作用原理和重要性能参数,符合教学要求和就业入门的目的。
该步骤示例如下:首先引出案例,例如提到农民锄地的原因,有的学生认为是松土,而正确答案应是保墒。因为土壤中有很多气孔,类似于毛细管,由于附加压力的作用,导致水分和养料丧失,锄地可以破坏毛细管,起到保留水分和养料的目的。接下来分析该案例,提出涉及的原理和知识点,即毛细管的附加压力及其产生原理(书本上的理论知识)。从土地水分丧失联想到毛细管产生附加压力,再到拉普拉斯公式和开尔文公式,从生活化的案例到理论知识的轻松理解和掌握。
其次,用生活中的多个实例来显示表面活性剂的其它作用。例如,透明状、水溶性注射针剂生产中表面活性剂的增溶作用;化妆品和农药乳状液产品中表面活性剂的乳化作用;墨水的制备中表面活性剂的分散作用;浆料中表面活性剂的消泡作用;在新型纺织品材料中的防水、防污作用等。从这些实例继续讲述胶束、表面活性剂的两亲性结构、性能参数(CMC值、HLB值)等重要理论知识就很容易被学生接受和理解掌握了。
以“表面活性剂”部分为例。首先引入肥皂和洗衣粉的实用案例。肥皂和洗衣粉是人们日常生活经常接触的化学品,可谓是“看得见摸得着”的例子,虽然可能部分学生对这类洗涤剂有初步的认识,但真正了解其洗涤作用原理的并不多。因此,此案例满足“听说过但不熟悉”的要求。在运用多媒体教学时可在肥皂和洗衣粉的种类、造型、颜色以及使用对象和部位等方面充分展现其多样性,使学生认识到该类日用品还有很多“高端产品”,还有很大的开发空间和前景。在此过程中还可以简要说明肥皂的来历等科技发展历史。
四、实践教学改革
实践教学改革分别从实验课、实习实训和毕业论文(设计)三方面开展。
传统的实验课以验证性实验为主,且内容陈旧,达不到培养学生创新能力的目的。我们的做法是改进传统实验项目、引入教师科研课题和企业课题。
首先是内容陈旧,部分实验项目已被证明不适合本科实验训练、锻炼动手能力,或难以体现知识重点,需要改进。比如,物理化学实验中测定电势-pH曲线项目主要的考查目标为理解一定条件下能斯特方程中浓度的负对数即pH值与电势φ成正比,并掌握pH值测定的原理。但事实上学生对此兴趣不大,感觉这是必然的,老师在讲的时候已经把结果给展示了,没有创造性。因此,我们增加了电极的原理和组装、pH计的原理和组装实验,放在测定电势-pH曲线实验之前,使学生亲自组装了电极、pH计,到测定电势-pH曲线时自然理解清晰、操作得心应手。
引入教师科研课题和企业课题。首先使学生接触实际存在或生产中的问题,对培养其求知欲和提高探索的兴趣具有显著作用,同时还培养了学生的专业自信;其次锻炼了教师,增强其将理论与实验实际相结合的能力。
实习实训按一般常规情况就是带领学生去工厂实习几周,请工厂的技术人员讲课,然后参观生产车间,就算完成生产实习任务。结果是每年学校都要投入大量的财力,学生实习则走马观花,成了走过场,效果自然难以体现。
目前,在前述加强师资的前提下,使得我们拥有了一定的工程化素质的教师队伍,结合企业技术人员,为做好实习实训打下了良好的人力资源基础。另外,我们采用了新的管理模式和综合实习实训考核方式,起到了较好的效果。具体做法为:管理采用封闭管理、集体上下班、随时考勤等,保证学生的实习时间和在岗率;考核不但要参考其实习报告,还要引入笔试和面试、单独岗位操作和答辩等,保证了学生真正掌握、理解生产过程,起到实习的目的。
毕业论文目前面临的最大问题是学生由于要备考研究生,导致实验时间难以保证。我们的改进做法是:其一,严格毕业论文(设计)出口机制,让达不到要求水平的毕业论文(设计)作者延期毕业,重新答辩,使学生重视,教师认真对待。其二,一部分学生在大二或大三即进入教师实验室,进行科研创新实验。每年学期初由年级辅导员、班导师向有需求的教师推荐一些学有余力、感兴趣的学生去进行科研创新实验。对学生巩固实验课所学的技能和知识有显著作用,还可培养其实践动手能力,另外还可以为毕业论文写作打下基础。其三,毕业论文或设计可以与毕业实习结合。通过延长企业实习时间,并提炼出课题或模拟出设计任务让部分感兴趣的学生选做,这样就可以使学生提前了解了课题的背景,为做论文或设计打下了坚实的基础,同时节省了时间。
五、效果与探讨
2010年以来,我院应用化学专业通过上述教学改革,取得了明显成效:
第一,青年教师投身于教学改革的热情更加高涨,并从工程化素质提升和教学过程中得到成长。3年来,青年教师积极总结教学经验并申报教学研究项目,共获立项校级教研项目4项,发表教研论文5篇。同时,有2位教师获聘副教授,2位教师获聘讲师,其中有2位教师获聘双师称号。
第二,学生动手能力和解决问题的能力得到提高。首先在后期实验中,学生的动手能力显著提高,比如物理化学实验,90%的学生能够在3个学时的规定时间里保质保量完成实验任务,而在过去则一般需要延长1个学时才能完成;其次,学生参与教师科研创新实验的积极性空前高涨,毕业论文质量也相应大幅度提高;最后,3年来,学生参与“挑战杯”创新大赛、企业奖学金项目、校级创新课题等立项、获奖共计35项。
第三,学生学习成绩提高,考研录取率显著升高。从2002级到2009级,考研录取率从最早的10%上升到60%。这固然与学生的刻苦学习有关,但显然与上述教学改革有一定关系,尤其是实践教学改革结出了硕果,比如提高了学生动手能力、增强了其考研面试竞争力这一结果,势必会提高学生被录取的机会。
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