基于新工科理念以工作过程为导向的机械类 人才培养模式创新与实践

发布者:荆栋发布时间:2018-12-04

1.主要解决的教学问题

    机械类专业课程群是集机械、电气、计算机控制、信息技术、液压气动、自动检测与控制多门课知识于一体,具传统知识和新知识交织在一起的综合性、知识量大而课时少的紧迫性、理论和实践融合为一体的抽象性”特点存在堂实施教学难、学生理解掌握难、实践教学难三难问题

   2. 课程群“五台阶混合式教学改革创新思路”

     2006年《数控技术》省级精品课程教学团队将《数控技术》和《数控技术课程设计》合并为课程群,进行如下教学改革创新。

2.1 按照布鲁姆教育理论对《数控技术》、《数控技术课程设计》知识点进行优化、整合成一个科学、高效、逻辑性强、理论和实践互补的教学体系。将传统的“以学科理论体系为导向的知识和概念积淀的教学理念”和“以课堂讲授为主的教学模式”改为“以工作过程系统化为导向的知识、能力和素质积淀的教学理念”和“网络信息化、理实一体化加实训的混合式教学模式”,建设成资源丰富的“网络信息化理实一体化教学平台”

2.2 针对知识点的“知识维度和认知维度”,研制成功了几乎遍布课程群所有知识点的实验实训教学设备、对两个维度为“程序性和应用”的知识点,研制成功了6套典型的综合实训项目设备,课前学生在网络信息化平台上预习自学。

2.3 建设成“网络信息化、理实一体化加实训的综合教室”,如图1所示实行理实一体化教学,边讲课边做出实验,对相关课程与实训相关的知识点有选择性地讲授,而较大部分知识点放在实训过程中学习掌握,很大程度上解决了综合性和紧迫性问题。


2.4 适时组织学生“以工作过程系统化为导向”进行不占计划课时的基于项目教学法的综合实训,如图2所示每个项目10人一批,两人一台实训设备进行设计、安装、调试、故障测试与维修实训,若实训效果不理想则重复实训,直到掌握为止。把相关的很多知识点在实训中学习掌握,达到理论联系工程实践、融会贯通、学以致用,这就在很大程度上解决了抽象性问题。

2.5 在进行《数控技术课程设计》时,真刀实枪地进行工程应用项目设计、安装、调试、故障测试与维修,又加深解决了抽象性问题。

       上述五步骤简称“五台阶混合式教学改革创新思路”,把机械、电气、机控制、信息技术、液压气动、自动检测与控制等课程知识点以工作过程系统化为导向理实一体化有机融合,融会贯通。

    3. “五台阶混合式教学改革创新思路”的拓展

      进行了三轮《数控技术》和《数控技术课程设计》课程群“五台阶混合式教学改革创新”获得了非常理想的教学效果之后,教学团队又向《电气控制技术》和《电气控制技术课程设计》课程群拓展,同样获得比较理想的教学效果,试验两年之后,又向《机械制造装备设计》和《机械制造装备设计课程设计》课程群拓展,教学效果得到明显提高。

这五个步骤均以工作过程为导向,一步比一步提高一个台阶,具有“引领学生治学和工作方法、启迪学生灵感智慧、理论联系工程应用、夯实实践能力、培养创新精神、锻炼工匠技能、促进大学生学业和职业生涯快速健康发展、螺旋式上升”的有效教学思想特色。

4. 主要理论基础(指导解决问题的理论)

4.1 传统的停留在形象思维层面上的“以学科理论体系为导向的知识和概念积淀的教学理念”及“以课堂讲授为主的教学模式”,根据学科理论体系编写教材、落实各个教学环节,课堂讲课(如用PPT课件)占据绝对优势,教师用PPT 讲完课即完成了“教”的任务学生比较大的程度上仅仅“听过了停留在形象思维层面,即仅在头脑中积淀下照片、符号、图示的知识和概念,这种教学理念及其教学模式脱离了工程自然,弱化了工程实践应用,只教会了学生存储知识而不会应用知识;只会基于学科理论体系的教学而不会基于工作过程的教学,不适用“卓越工程师和新工科”应用型本科教育培养目标

4.2 落实到抽象思维层面的五台阶混合式教学改革创新实质是全方位地将工作过程融入教学,让学生亲临工作现场情境、理论联系工程实践、认知实物、动手操作、耳朵听、眼睛看、亲手做以及思维情感全部投入的教学过程,强调“行动即教学,学中干,干中学”,在学生头脑和体力上积淀下工程设计、应用和创新能力

4.3两种教学理念和教学模式的理论基础均是教育学、认知心理学、思维科学原理。前者只发挥人的头脑认知文字、符号和图形的形象思维层面;后者则发挥人的头脑、骨骼、肌肉、动作、五官作用全部投入工作情境的抽象思维层面,后者教学效果肯定好于前者。

4.4 认知心理学认为:人在学习接受新事物的过程中,总是情不自禁地由简单的已经认知的事物过渡到复杂的未认知的事物、由感性认识上升到理性认识。五台阶混合式教学改革创新就是由简单到复杂的认知心理学原理的体现。

4.5 布鲁姆教育理论把知识点确定为静态的知识维度和动态的认知维度,静态的多侧重理论知识、动态的多侧重工程应用,用布鲁姆教育理论指导教学的实质就是把理论和工程实践结合,由感性认识上升到理性认识,符合认知心理学原理,教学生掌握知识、积淀能力、夯实素质。

5. 解决问题的方法

5.1以教学理念和教学模式为根本,找到了解决了“三难”的突破口

教学理念驱动教学模式,五台阶混合式教学改革创新信息化教学解决了众多相关知识的综合性和课时紧迫性;理实一体化教学、试验台实训和及真刀实枪地进行课程设计解决了抽象性,还原给学生一个清澈透明、集科学理论、工程应用、工匠技能有机融合的教学过程,有效地解决了“三难”问题

5.2 解决了教学平台问题

五台阶混合式教学改革创新包含了网络信息化平台、“网络信息化理实一体化加实训的多功能综合教室”平台、试验台实训平台和针刀实枪课程设计平台”,由传统的“课堂书本灌输”转变为“理实一体化工程应用创新能力培养”,有力地提高了教学质量。

5.3 研制了6套以工作过程系统化为导向的典型实训案例

研制成功了大量以工作过程系统化为导向的实验设备和典型实训项目,将电气控制原理图、安装图、接线图的来龙去脉、电气控制故障测试与维修方法展示出来,具有举一反三,触类旁通的教学效果。

5.4  主编了以工作过程为导向的课程群教材和专业教学法教材

教学团队主编了“以工作过程为导向的”6部专业课教材,1部专业教学法教材用于教学和实训,这些教材优势互补,成为教学改革顺利进行的有力保障。

5.5  解决了考试模式问题

改革考试模式为网络预习、作业、答疑、课堂学习、实践均占一定比例的全方位考试改革,明显提高了教学质量。

6.成果推广应用效果

6.1 在机械学院本科教学中得到推广应用

多年来,五台阶混合式教学改革创新已成功应用于机制卓越工程师方向、机制普通班、材控《数控技术》教学,大幅度提高了教学质量。基本达到了“通原理、融实践、能设计、熟调试、懂故障、会维修”的效果大学生考上研究生后做课题上手快,大学生毕业分配到企业即能从事专业技术设计、应用和创新工作

6.2 在全国部分高校、全国职业院校教师培训中应用,教学效果很好

五台阶混合式教学改革创新在全国一些高校和职业院校教师培训得以应用,教学效果很好,该成果对提高工科本科专业教学质量起到了辐射带动作用。

6.3教材特色鲜明,发行量大

编写的“基于以工作过程系统化为导向的知识、能力和素质积淀的教学理念”的中职教师培训教材、本科教材6部在全国发行量超过12万册,受到普遍好评。

在教学和实训过程中将新工科内容融入教学,还运用TRIZ理论中的分割、抽取、多功能、相反、一维变多维等原理,将通用机床电气控制柜、数控机床电气控制柜、数控机床进给伺服系统、传感器控制、液压气压控制的原理、设计、安装、调试、故障测试与维修梳理的条例清晰、脉络相承、举一反三、触类旁通,把看起来令人眼花缭乱的不同课程的理论和工程应用问题,梳理成通用的令人一目了然的工作思路,符合教育学、认知心理学、思维科学原理;是集认识论、方法论、教学法于一体具有“卓越工程师和新工科”特色的人才培养模式,培养了大学生的工程设计、应用和创新能力。

 

 


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