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高职《机械创新设计》课程教学体系研究

 
来源:建设机械技术与管理 栏目:期刊导读 时间:2021-03-22
 
0 引言 在“工业 4.0”、“中国制造 2025”的大背景下,高职教育的目标是为社会和企业发展培养高素质、强技能的实践应用人才,从而为社会发展和进步注入活力,因此有效推进高职教育改革与创新便成为了一项值得深入分析的问题。高职机械专业课程教学实践中,积极增设《机械创新设计》课程,有助于更好地顺应时代专业教育及学生成长需求,从而推动职业院校教育创新。通过《机械创新设计》的引入和实践,能够有效地激发学生的学习兴趣和学习热情,从而提升其在课程教学中的获得感,这有助于帮助学生提升专业素养,同时还可以强化创新创业实践,有助于顺利完成高职教育的培养目标。 1 《机械创新设计》课程在高职机械专业人才培养课程体系中的定位 我院机械制造与自动化专业与襄阳龙头产业(汽车及零部件制造业)对接,遵循教育规律和职业能力形成规律,积极组织学生参加世界技能大赛、全国高职院校职业技能大赛、全国大学生机械创新设计大赛等赛项。校企联合根据机械加工工艺、生产自动化实施及设备自动化改造升级、产品质量检验等岗位的任职要求,共同分析和设计职业能力和职业素养,坚持“校地企协同,课证岗融通,工学创一体”人才培养模式,打造技术技能人才培养高地。在“校地企协同,课证岗融通,工学创一体”人才培养模式下专业能力逐层递进培养,分四个阶段进行,即基础技能培养阶段、专项技能培养阶段、综合技能培养阶段、创新创业培养阶段。而《机械创新设计》课程则归属于第四阶段,该阶段主要是通过灵活运用基础技能和专项技能对综合技能进行更深层次的能力培养阶段,以工业产品数字化设计与制造和全国机械创新设计大赛主题作为教学案例,开发创新能力课程,以学生为主导,校企教师共同指导,通过在机房实训中心、校内实训基地和校外实训基地实施任务驱动教学,达到能胜任行业企业机械加工工艺设计、夹具设计、机械设计和产品质量检测等岗位的标准,并具备创新创业意识,掌握创新创业基础技能。 《机械创新设计》是机械制造与自动化专业的必修拓展课。其目的是使学生建立起合理的知识结构,培养其创新意识和能力。本课程通过阐述机械的发展与创新,综合、归纳发明创造过程的一般技术和方法,介绍功能原理的创新设计、机构和机械结构的创新设计并联系实例加以分析和引导,启迪学生的创新思维,开拓创新视野,培养学生的创新意识,提高其创新设计的能力。要能够开展本课程的学习首先要求专业学生已掌握《机械设计基础》、《机械制图》、《AutoCAD》、《液压与气动》和《机械 CAD/CAM》等先修课程。 2 《机械创新设计》课程教学的培养目标 在开展《机械创新设计》课程的过程中,必须首先对学生的知识储备和具体学情加以分析和认识,在此基础之上构建系统化的教育目标,以此来提升创新创业能力,实现所学理论知识与实践技能的紧密结合,为后续进一步的创新设计打下良好的基础。所以在制定机械创新设计教学内容的时候,应该有效遴选理论性和实践性并重的应用实例,以此来填补教材大纲中过于晦涩的理论内容,这样就可以使教学内容富有实践性和创新性,从而拓展学生的视野和知识面。 本课程教学从知识目标、能力目标、素质目标三个方面来达到对机械专业人才创新设计能力的培养目标。 2.1 知识目标 要掌握机械创新设计能力,基本知识和基本理论首先是基础。通过本课程的学习,能够帮助学生掌握及了解机械创新设计的理论基础、研究范围、框架设计、发展趋势等;能够掌握必要的创新技术方法,并善于运用本课程所重点强调技术——例如原理方案的创新设计(即功能设计法,设计目录和评价系统)、机构创新设计(即机构形式设计的原则,机构的选择,机构的构型)、结构方案的创新设计(即结构方案的变异设计,提高性能的设计,结构的宜人化设计、新型结构的设计)等,在不同的问题情境下,结合需要选择不同的方案,从而找到最优解。 2.2 能力目标 本课程的教学除了基础知识和理论的学习外,作为高职院校学习,专业技能的培养是重中之重,尤其根据我院“以赛促学、以赛促教”的精神,机械专业学生对于专业知识和技能掌握的如何不是以考试作为唯一标准,而是更加侧重于通过参加全国大学生机械创新设计大赛、“互联网+”创新创业大赛、“挑战杯”大学生课外学术作品竞赛等比赛来检验学生对于专业技能掌握的成色。因此,对于本课程的能力目标,要求学生能根据具体的设计案例,从实际需要角度出发,选择创新设计方法;能进行机械系统运动方案创新设计;能合理选择机构类型;能优选出最佳的设计方案。 2.3 素质目标 作为高职院校学生,通过本课程的培养,应达到以下职业素养:①求实精神——通过机械创新设计基础课程的教学,培养学生踏实工作、实事求是的科学态度和刻苦钻研的工作作风。②创新意识——通过学习,激发学生的求知热情、探索精神,以及敢于创新的精神。③工程素质——通过学习培养学生的工程意识,使学生学会用制造技术基础的理论知识逐步形成综合分析问题、解决问题的科学素养。④价值效益意识——通过机械创新设计课程的教学,逐步增强学生的价值效益意识。⑤质量意识——通过学习,使学生牢固树立产品制造的质量意识。 3 《机械创新设计》课程教学活动设计 3.1 设计思想 在对机械设计过程中基本的表达方法给予分析之后,通过创新设计实例的渗透,让学生对此有更为深入的认识,从而有助于更好的解决实际问题,提升初步的知识运用能力。务必要掌握科学的规律和创新思维,积极开动脑筋,实现思维训练和逻辑延展,从而更好地实操设计出新型的装置,并对此进行实验验证。 3.2 教学模式 推行任务驱动“教、学、做”一体化教学模式,采用项目教学、场景教学和岗位教学,使学生在企业真实的岗位标准和规范的要求下学习、运用和巩固专业理论,训练岗位技能,提高职业素养。通过真实案例,结合实际生产,由浅入深的设计和选择工作任务;行动过程中以学生为主体、教师为主导,围绕“学生为主体”的教学思想设计学习情境,按照“任务导入——新知识学习——方案制定——方案优化——方案实施——检查评估”组织教学,学生在完成任务过程中掌握理论知识、寻找解决问题的答案、总结技能经验等。学生在学习情境中采用“小组讨论法”,自主控制学习,充分发挥主观能动性,分工协作完成工作任务,掌握完成工作任务目标所需要的知识和技能。 3.3 教学单元设计 本课程采用模块化教学,主要分为4 大模块,每一个模块里包含具体的学习任务: 3.3.1 模块1——机械创新设计理论基础 本模块阐述机械创新设计所需要的思维基础和技术基础,包含创新思维和机械创新设计技术基础两部分学习任务,这也是创新人员必备的基本能力素质。技术基础包含前导课程如《机械制图》、《机械设计基础》、《互换性与测量技术》、《液压与气动技术》等,这些课程的基本知识理论会是本课程的铺垫;思维基础则指的是创新思维,要进行机械创新设计活动,常规的思维方式显然是不够的,需要我们还要学会运用发散思维、逆向思维、直觉思维等创造性思维。这些思维可以通过很意识有针对性的训练得到培养和强化,有助于提高分析问题解决问题的能力。 3.3.2 模块2——机械创新设计方法 本模块是课程教学的核心内容之一,包括:创新设计方法、机械系统运动方案创新设计、机构创新设计、结构设计、机电控制系统设计等学习任务。创新设计方法的学习是很有必要的,因为高职在校生可能仅仅只有轮岗实习的经验,并不完全具备丰富的工作经验和设计经验,通过仿生设计、反求设计、TRIZ 等创新技法的学习,为构思机械系统运动方案和具体的机构打好基础。而机械系统运动方案、机构、结构、机电控制等创新设计的任务则是典型的机电产品设计流程,学生通过这些内容的学习,了解真实的设计过程是如何贯穿的,每一个环节是如何确定方案的,有助于为后面设计课题的实施打好理论基础。 3.3.3 模块3——机械创新设计实例 结合我院高职学生历届参加机械创新设计大赛的获奖作品,尤其是获得国奖的项目案例,来学习具体的创新设计实施过程。通过理论与实践相结合的方法,才能让学生更好的理解如果自己作为参赛主体,怎么去理解、掌握、应用这些知识和技能,更好地激发学生的创新意识,锻炼学生的创新能力。 3.3.4 模块4——机械创新设计课题与实施 本模块为实践性教学环节,同时与后续毕业设计课程(机械创新设计课程实训)有机结合,通过在本模块中拟定的创新设计课题,以全国大学生机械创新设计大赛的实施过程为模板,确定实施方案、完成UG 三维建模和AutoCAD 二维工程图、编制设计说明书,并在后续实训环节,完成项目作品的制作与装配。完成的作品可以参加学校科技节、校赛等竞赛活动,获奖的作品择优推荐,再经过优化设计与工艺改良,形成参加机械创新设计大赛的作品。经过这一系列的流程,实际也是学生对专业知识进一步的系统化再学习的过程,有助于加深理论理解,并能学以致用,在实际课题中培养机械创新设计能力和动手实操能力,符合高职教育规律,提高了人才培养质量。 4 结语 高职院校机械专业创新设计类课程教学体系的建立既要有职业教育注重学生技能实践的特点,同时也不能忽视高等教育对专业基础知识的系统化学习。将两者有机结合,以创新创业类竞赛为导向,通过项目化的任务模块,对接实验实训环节,提高学生的实战能力。在全国重视大学生创新创业教育的大环境下,相信《机械创新设计》这门课程一定能够在职业院校机械专业课程体系中成为不可或缺的一环,从而进一步提升人才培养质量。 [1]陈峰,张炜.高职“机械创新设计”课程教学探索[J].广西轻工业,2007(8):137-138. [2]马晓丽,陈晓英,闫智勇.机械创新设计教学模式的探讨[J].湖州职业技术学院学报,2009(1):23-25. [3]万志坚,陈知泰,韩建伟.高职机械设计基础“以赛促学”的教学实践[J].清远职业技术学院学报,2012(6):108-109. [4]陈长生.基于实践训练的高职学生机械创新设计能力培养[J].职业教育研究,2011(10):117-118. 0 引言在“工业 4.0”、“中国制造 2025”的大背景下,高职教育的目标是为社会和企业发展培养高素质、强技能的实践应用人才,从而为社会发展和进步注入活力,因此有效推进高职教育改革与创新便成为了一项值得深入分析的问题。高职机械专业课程教学实践中,积极增设《机械创新设计》课程,有助于更好地顺应时代专业教育及学生成长需求,从而推动职业院校教育创新。通过《机械创新设计》的引入和实践,能够有效地激发学生的学习兴趣和学习热情,从而提升其在课程教学中的获得感,这有助于帮助学生提升专业素养,同时还可以强化创新创业实践,有助于顺利完成高职教育的培养目标。1 《机械创新设计》课程在高职机械专业人才培养课程体系中的定位我院机械制造与自动化专业与襄阳龙头产业(汽车及零部件制造业)对接,遵循教育规律和职业能力形成规律,积极组织学生参加世界技能大赛、全国高职院校职业技能大赛、全国大学生机械创新设计大赛等赛项。校企联合根据机械加工工艺、生产自动化实施及设备自动化改造升级、产品质量检验等岗位的任职要求,共同分析和设计职业能力和职业素养,坚持“校地企协同,课证岗融通,工学创一体”人才培养模式,打造技术技能人才培养高地。在“校地企协同,课证岗融通,工学创一体”人才培养模式下专业能力逐层递进培养,分四个阶段进行,即基础技能培养阶段、专项技能培养阶段、综合技能培养阶段、创新创业培养阶段。而《机械创新设计》课程则归属于第四阶段,该阶段主要是通过灵活运用基础技能和专项技能对综合技能进行更深层次的能力培养阶段,以工业产品数字化设计与制造和全国机械创新设计大赛主题作为教学案例,开发创新能力课程,以学生为主导,校企教师共同指导,通过在机房实训中心、校内实训基地和校外实训基地实施任务驱动教学,达到能胜任行业企业机械加工工艺设计、夹具设计、机械设计和产品质量检测等岗位的标准,并具备创新创业意识,掌握创新创业基础技能。《机械创新设计》是机械制造与自动化专业的必修拓展课。其目的是使学生建立起合理的知识结构,培养其创新意识和能力。本课程通过阐述机械的发展与创新,综合、归纳发明创造过程的一般技术和方法,介绍功能原理的创新设计、机构和机械结构的创新设计并联系实例加以分析和引导,启迪学生的创新思维,开拓创新视野,培养学生的创新意识,提高其创新设计的能力。要能够开展本课程的学习首先要求专业学生已掌握《机械设计基础》、《机械制图》、《AutoCAD》、《液压与气动》和《机械 CAD/CAM》等先修课程。2 《机械创新设计》课程教学的培养目标在开展《机械创新设计》课程的过程中,必须首先对学生的知识储备和具体学情加以分析和认识,在此基础之上构建系统化的教育目标,以此来提升创新创业能力,实现所学理论知识与实践技能的紧密结合,为后续进一步的创新设计打下良好的基础。所以在制定机械创新设计教学内容的时候,应该有效遴选理论性和实践性并重的应用实例,以此来填补教材大纲中过于晦涩的理论内容,这样就可以使教学内容富有实践性和创新性,从而拓展学生的视野和知识面。本课程教学从知识目标、能力目标、素质目标三个方面来达到对机械专业人才创新设计能力的培养目标。2.1 知识目标要掌握机械创新设计能力,基本知识和基本理论首先是基础。通过本课程的学习,能够帮助学生掌握及了解机械创新设计的理论基础、研究范围、框架设计、发展趋势等;能够掌握必要的创新技术方法,并善于运用本课程所重点强调技术——例如原理方案的创新设计(即功能设计法,设计目录和评价系统)、机构创新设计(即机构形式设计的原则,机构的选择,机构的构型)、结构方案的创新设计(即结构方案的变异设计,提高性能的设计,结构的宜人化设计、新型结构的设计)等,在不同的问题情境下,结合需要选择不同的方案,从而找到最优解。2.2 能力目标本课程的教学除了基础知识和理论的学习外,作为高职院校学习,专业技能的培养是重中之重,尤其根据我院“以赛促学、以赛促教”的精神,机械专业学生对于专业知识和技能掌握的如何不是以考试作为唯一标准,而是更加侧重于通过参加全国大学生机械创新设计大赛、“互联网+”创新创业大赛、“挑战杯”大学生课外学术作品竞赛等比赛来检验学生对于专业技能掌握的成色。因此,对于本课程的能力目标,要求学生能根据具体的设计案例,从实际需要角度出发,选择创新设计方法;能进行机械系统运动方案创新设计;能合理选择机构类型;能优选出最佳的设计方案。2.3 素质目标作为高职院校学生,通过本课程的培养,应达到以下职业素养:①求实精神——通过机械创新设计基础课程的教学,培养学生踏实工作、实事求是的科学态度和刻苦钻研的工作作风。②创新意识——通过学习,激发学生的求知热情、探索精神,以及敢于创新的精神。③工程素质——通过学习培养学生的工程意识,使学生学会用制造技术基础的理论知识逐步形成综合分析问题、解决问题的科学素养。④价值效益意识——通过机械创新设计课程的教学,逐步增强学生的价值效益意识。⑤质量意识——通过学习,使学生牢固树立产品制造的质量意识。3 《机械创新设计》课程教学活动设计3.1 设计思想在对机械设计过程中基本的表达方法给予分析之后,通过创新设计实例的渗透,让学生对此有更为深入的认识,从而有助于更好的解决实际问题,提升初步的知识运用能力。务必要掌握科学的规律和创新思维,积极开动脑筋,实现思维训练和逻辑延展,从而更好地实操设计出新型的装置,并对此进行实验验证。3.2 教学模式推行任务驱动“教、学、做”一体化教学模式,采用项目教学、场景教学和岗位教学,使学生在企业真实的岗位标准和规范的要求下学习、运用和巩固专业理论,训练岗位技能,提高职业素养。通过真实案例,结合实际生产,由浅入深的设计和选择工作任务;行动过程中以学生为主体、教师为主导,围绕“学生为主体”的教学思想设计学习情境,按照“任务导入——新知识学习——方案制定——方案优化——方案实施——检查评估”组织教学,学生在完成任务过程中掌握理论知识、寻找解决问题的答案、总结技能经验等。学生在学习情境中采用“小组讨论法”,自主控制学习,充分发挥主观能动性,分工协作完成工作任务,掌握完成工作任务目标所需要的知识和技能。3.3 教学单元设计本课程采用模块化教学,主要分为4 大模块,每一个模块里包含具体的学习任务:3.3.1 模块1——机械创新设计理论基础本模块阐述机械创新设计所需要的思维基础和技术基础,包含创新思维和机械创新设计技术基础两部分学习任务,这也是创新人员必备的基本能力素质。技术基础包含前导课程如《机械制图》、《机械设计基础》、《互换性与测量技术》、《液压与气动技术》等,这些课程的基本知识理论会是本课程的铺垫;思维基础则指的是创新思维,要进行机械创新设计活动,常规的思维方式显然是不够的,需要我们还要学会运用发散思维、逆向思维、直觉思维等创造性思维。这些思维可以通过很意识有针对性的训练得到培养和强化,有助于提高分析问题解决问题的能力。3.3.2 模块2——机械创新设计方法本模块是课程教学的核心内容之一,包括:创新设计方法、机械系统运动方案创新设计、机构创新设计、结构设计、机电控制系统设计等学习任务。创新设计方法的学习是很有必要的,因为高职在校生可能仅仅只有轮岗实习的经验,并不完全具备丰富的工作经验和设计经验,通过仿生设计、反求设计、TRIZ 等创新技法的学习,为构思机械系统运动方案和具体的机构打好基础。而机械系统运动方案、机构、结构、机电控制等创新设计的任务则是典型的机电产品设计流程,学生通过这些内容的学习,了解真实的设计过程是如何贯穿的,每一个环节是如何确定方案的,有助于为后面设计课题的实施打好理论基础。3.3.3 模块3——机械创新设计实例结合我院高职学生历届参加机械创新设计大赛的获奖作品,尤其是获得国奖的项目案例,来学习具体的创新设计实施过程。通过理论与实践相结合的方法,才能让学生更好的理解如果自己作为参赛主体,怎么去理解、掌握、应用这些知识和技能,更好地激发学生的创新意识,锻炼学生的创新能力。3.3.4 模块4——机械创新设计课题与实施本模块为实践性教学环节,同时与后续毕业设计课程(机械创新设计课程实训)有机结合,通过在本模块中拟定的创新设计课题,以全国大学生机械创新设计大赛的实施过程为模板,确定实施方案、完成UG 三维建模和AutoCAD 二维工程图、编制设计说明书,并在后续实训环节,完成项目作品的制作与装配。完成的作品可以参加学校科技节、校赛等竞赛活动,获奖的作品择优推荐,再经过优化设计与工艺改良,形成参加机械创新设计大赛的作品。经过这一系列的流程,实际也是学生对专业知识进一步的系统化再学习的过程,有助于加深理论理解,并能学以致用,在实际课题中培养机械创新设计能力和动手实操能力,符合高职教育规律,提高了人才培养质量。4 结语高职院校机械专业创新设计类课程教学体系的建立既要有职业教育注重学生技能实践的特点,同时也不能忽视高等教育对专业基础知识的系统化学习。将两者有机结合,以创新创业类竞赛为导向,通过项目化的任务模块,对接实验实训环节,提高学生的实战能力。在全国重视大学生创新创业教育的大环境下,相信《机械创新设计》这门课程一定能够在职业院校机械专业课程体系中成为不可或缺的一环,从而进一步提升人才培养质量。参考文献:[1]陈峰,张炜.高职“机械创新设计”课程教学探索[J].广西轻工业,2007(8):137-138.[2]马晓丽,陈晓英,闫智勇.机械创新设计教学模式的探讨[J].湖州职业技术学院学报,2009(1):23-25.[3]万志坚,陈知泰,韩建伟.高职机械设计基础“以赛促学”的教学实践[J].清远职业技术学院学报,2012(6):108-109.[4]陈长生.基于实践训练的高职学生机械创新设计能力培养[J].职业教育研究,2011(10):117-118.

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