教学模式是课程观、课程内容、课程结构及其评价体系等的特定组合形式,即教学模式是由一定课程观指导下的课程内容及其进程和安排在时间和空间方面的特定组合形式。项目教学法,是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。在职业教育中,项目是指以生产一件具体的、具有实际应用价值的产品的工作过程。
针对我院机械创新设计班学员的实际情况(有课堂教学用的创新教室,没有创新实验实训室),从工作岗位的需要出发,结合我院现代制造实训中心设备能力,较为适度地选择产品开发为教学项目,在实践性教学方面进行了初步的探索。
一、课程目标及内容
培养学生的创新和综合应用能力是教学改革对高等职业技能人才培养的一个主要目标,创新能力是现代社会对一个人才的基本要求。作为创新人才培养的方案之一,我院决定开设机械创新设计课程。
通过《机械创新设计》教学活动,使学生树立创新意识,掌握创新的基本理论,通过案例分析,使学生掌握创新思维和创新技法。通过教师对学生的引导、对问题的探究等,激发学生内心的学习动机,培养学生获得知识的能力,传授给学生终身受益的解决问题的方法。通过项目的完成,培养学生的工程实践与动手能力,最终使学生将所学知识灵活运用于实践中,提高其创新能力,并在今后的工作、生活和学习中有所发明、创造和创新。
二、机械创新设计班组成人员分析
(一)学生来源
机械创新设计课程是我院本学期新开设的院选修课,要求选修本课程的学生必须是机械类或近机械类专业。因此,机械创新设计班的学员来自不同专业,有来自模具设计与制造的、有来自机电一体化的、有来自数控制造技术的,在机械设计与制造知识方面参差有别。
(二)学习目标
在学习目标方面,有的学生认为可以学习一些创新技法,为将来的工作、生活和学习打下基础,属于目标明确型;有的学生觉得创新比较新奇,肯定很好玩;有的学生是为了完成学分而随便选的,后面两类属于目标盲目型。
(三)教学安排分析
根据学生的基础和学习目标的差异情况,在教学安排上存在两个难题,分别是:①有的同学没有学机械基础,机械设计无从谈起,更何况在此基础上的创新。②如果补上这些内容,即使是精简的内容,实施操作起来一方面时间不够,影响课程进度;另一方面已经学习过这些内容的同学就会产生厌学情绪,同样不是我们想要的结果。如果采用传统的教学模式,也难以达到本课程的目标,因为传统的教学从体系结构到内容、方法和手段上已不能保证对专业人才培养目标和机械创新设计课程教学目标的实现,所以必须进行改革。
三、项目设置的条件
机械创新设计课程中综合运用理论力学、材料力学、金属材料及热处理、机械工程材料工艺学、公差与技术测量、机械制图、机械制造等知识来建立机械设计与制造的一些基础知识和基本方法,它本身具有实践性、实用性、综合性和广泛性等基本特征,为引入机械创新设计教学提供了广阔的天空,它能弥补知识分科积累的弊端,能以某一特定活动的任务为载体,将活动中所需的各科有关知识自然和谐地结合起来,更重要的是能培养学生的创新意识和实践能力。
学院将本次课程教学的主课堂设在现代制造实训中心,为项目教学提供了场所。大多数学生在实训中心实训过,为项目教学的展开打下了一定基础。
根据上述分析,决定采用难度不大的手动压力机的设计与制造为本次机械创新设计课程的载体,对手动压力机的压力作出规定,并要求能够冲裁薄壁五金小零件或装配小五金产品。布置项目时,要求学生走市场,查阅书刊杂志和网上查询等社会调查,进行资料搜集,拟订设计方案,制订制造计划并完成计划。
四、教学项目实施
为了更好地完成本学期的教学任务,在下达项目之前,将学生集中起来,在多媒体教室以学生实训过的机床为例,结合机床的发展史来讲述人们对机床不断的创新。从古代的舞钻到人力手拉车床,从简单的皮带车床到齿轮变速机床,从组合机床到特种加工机床等,逐步导出创新思维方式和方法。然后就布置手动压力机这一课题。将学生分为两组,各自设计并制造一台手动压力机。
(一)信息收集
学生根据教师提拟的手动压力机项目,通过广泛的社会调查,收集到大量关于手动压力机的资料,在教师的指导下,将这些资料进行归类整理。
(二)确定项目设计方案
教师和学生一起对这些资料进行讨论。在教师引导下,学生通过讨论认为压力大小和行程这一类型没有参与本项目创新的价值,因为项目本身对此已作出了规定;而传动机构的创新才是方案设计的出发点。
从同学们对传动机构归类的情况看,共有三种传动机构,一种是曲柄连杆机构,另一种是偏心轮传动,还有凸轮机构。同学们经过几番讨论,最后确定以齿轮齿条传动机构作为本项目的设计方案。
(三)制订计划
设计方案确定后,教师要求学生制订详细的工作计划。在制订计划的过程中,教师和学生同时参与,其内容包括总体设计完成时间,需要哪些材料,什么时候采购(材料由实训中心购买),零件加工和装配调试的完工时间等。
(四)实施计划
经过前一段时间的了解和观察,教师提出由两个协调能力较强的学生分别担任该项目的经理和副经理,并经全班同学表决通过。然后由项目经理和副经理组织分工,并督促其他工作人员在保证质量的情况下,按时完成各自的工作任务。实训中心向学生提供与完成项目相关的场地、工量具、设备与材料等,教师负责指导学生寻求解决问题的方法。
在实施计划的过程中,该项目所有的工作人员表现出高度的热情,他们之间相互帮助、取长补短,相互学习,表现出高度的责任感和集体主义精神。
当然,在设计手动压力机的过程中,也出现了一些错误和遗漏,例如总装图的设计、零件图的绘制、工艺流程等方面。教师对其进行了认真辅导,并与他们一起进行了纠正和补充。在制造和装配的过程中,根据他们的表现,教师适时地进行了技术要求、加工方法与技巧的讲解,并指导加工和装配调试。
(五)评价与考核
成功完成新产品开发之后,首先要求学生进行自我评价,对项目的过程和效果进行反思,总结自己的成绩和不足。在学生自我评价之后,教师再评价学生在项目实践中的独立探索的能力与团结协作的精神。
对学生的考核分为实践能力考核和综合理论考核。实践能力考核以学生的零件加工能力主,以学生的工作态度和参与程度为辅。综合理论考核即以本项目为课题写一篇论文,论文格式参照毕业设计的格式。
五、项目教学的体会
本次机械创新设计课程是以手动压力机的新产品开发为载体,采用项目教学法,从信息收集※设计方案※制订计划※实施计划,一直到总体评价,主要由学生自主完成。通过本次项目教学,培养了学生的工程实践能力和创新能力,基本达到预期目标。
在项目教学中,要科学地进行目标调整,过高的研究目标如果不及时得到调整,学生的兴趣动机水平就会下降。所以首先要能引导学生的兴趣。在项目实施的过程中,要指点学生通过哪条途径寻找答案,虽然教师不可能也不需要全知全能,事事都懂,但要提供信息、启发思路、补充知识,引导学生质疑、探究和创新,使他们学会思考。
项目教学对教师素质提出了新的要求,主要体现在:
(一)要求教师具有职业经验,了解企业的工作过程和经营过程。由于项目教学是以典型的职业工作任务来组织教学内容。也就是说理论知识和实践知识通过典型的职业工作任务有机地结合起来,教师只具有专业理论知识,而不熟悉职业实践已经很难胜任教学工作。这就要求教师通过企业见习或在企业上岗锻炼等途径了解企业,积累工作经验。
(二)要求教师具有跨学科和团队合作能力。教师能够独立完成自己的专业教学工作,但是项目教学会涉及多学科教学内容,因此绝大多数教师很难独自一人很好地完成教学工作。这一方面要求教师具有跨学科的能力,不仅要娴熟本学科的专业知识与技能.还要了解相邻学科、相关学科及跨学科的知识与技能。另一方面要求教师具有团队合作的能力,教师要从个体的工作方式走向合作,不同专业领域的教师需要联合起来进行项目教学。
(三)要求教师对自身在教学过程中的角色进行重新定位。在讲课时,教师是传道布置任务时,教师是领导者;在信息收集阶段,教师是学生学习的指导者;在实施阶段,教师是组织和引导者;当学生在完成任务的过程中碰到困难时,教师将根据情况给予具体的帮助。
(四)要求教师不断地学习新知识。学习是人类获取知识,取得进步和发展的重要手段。当今社会是个瞬间变化的时代,教师更要不断地学习新知识,解决新问题,做一个终身学习的教师。
六、总结
通过本课程的学习,学生了解了新产品开发的基本过程,懂得了不同设备仪器的原理和使用调试方法,以及不同量具测量的不同方法,熟悉工程实践的数据采集和处理的过程与方法,所有这些基本技能的掌握不仅对提高学生用现代技术解决工程实际问题的能力,对提高学生的综合素质和创新能力具有重要的作用,而且为学生在毕业设计以及今后从事生产技术工作打下良好的基础。