時間:2023-03-17 18:04:15
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關鍵詞:機電設備;智能化;措施
引言
機電工程系統的維護以及管理工作是企業發展與管理的關鍵所在。機電工程系統的維護以及管理可以使企業發展的更快更強,對企業的經濟效益以及綜合效益也會有很大的提高,奠定企業高效安全生產的堅實基礎。機電工程與智能化技術是相輔相成的,智能化的系統需要機電技術做支撐,而機電工程需要智能化來優化。所以只有讓機電工程系統與智能化技術緊密的結合在一起,才能更快的推動我國建筑事業的快速發展。同時也為了建設出更加符合大眾需求的建筑。建筑智能化的發展與機電工程中智能化的運用有相當大的關系。本文筆者就建筑工程的機電系統還有智能化的應用技巧進行詳細的闡述。
1概述
對于我國目前的建筑系統而言,更多的追求綠色建筑,以此來降低工程中的投資,但是站在更高的角度來看,我們需要加大智能化在工程中的運用,同時降低能耗?,F在看來,在實際的施工過程中,首先得有一套完整的與建筑物配套的機電工程系統,這樣能夠更加全面的保障工程的完工。由于機電工程的加入,也使得建筑物更能符合大家的要求。
2.機電工程系統中的設備智能化現狀以及存在的問題
機電工程系統中的智能化設備也涉及到各種工程,比如一些公用設備,或是一些公用設備。同時不僅包含著交通、電氣還有自動化等多種輔助系統。由于智能化的引進,各類工程的效率大大提高了,工程的質量也得到了保障。但是一般的情況下,更多的企業不具備完善的系統,沒有專業的技術人員作指導,因此就現在來看,機電工程的系統化中還缺乏一定的政策支持和相關的引導過程。從而導致一些企業在剬的探索與發展過程中出現了各式各樣的問題。另外,大部分企業只是將智能化作為機電工程的發展方向,而沒有切實的付諸于行動。所以導致了智能化的發展步伐緩慢,最重要的是缺乏更多的創新性。
3機電工程施工質量中的三階段
機電工程施工過程需要對質量進行嚴格的控制,一般分為前中后三個階段,前指的是施工過程前的質量控制與檢查,中指的就是在施工過程中對工程的控制與檢查,當然事后也一樣,指的就是工程完工后,進行的一些控制與檢查,當然還包括對工程質量的評估。在機電工程施工前首先需要對圖紙十分的了解,同時也需要保證圖紙的質量與合理性。尤其是在加進智能化的部分,需要考慮支出與回報的比例,是否在經濟承受能力的范圍內,設計是否符合情況。這些均是施工前需要進行的工作。最終的設計圖紙是需要教交到管理部門再進行嚴格的審核,只有審核通過了,準備工作全部準備妥當,才可以進行具體的施工操作。施工環節是機電工程的重中之重,必須嚴格按照審核好的圖紙進行操作,如果遇到特殊情況,需要進行調整,可以根據具體情況做不同的分析。對于施工方而言,需要有專業的技術人員進行指導,然后就是施工的各個節點的銜接問題,只有中心環節控制好了,才可能完成一項完美的工程。在工程竣工的階段,也就是機電工程接近尾聲的時候,這時候需要對整個工程進行總的校檢。然后對工程的每個階段進行質量評估。只有上述的三個階段都順利完成了,才能夠保證整個工程的質量。
4.機電工程系統中的智能化的應用
對于機電工程,智能化的應用一般包括兩大部分,那就是數據庫技術與計算機的網絡技術問題。不論是從理論層面還是實際的操作過程中都需要加入智能化的元素,也就是智能化的管理。在這方面我國的應用與外國相比還是有些差距的。企業的機電工程智能化的實施主要是包括了設計在內的采購、安裝、調試等工作,然后在試驗安裝以及驗收的過程中,施工的質量和相關的機電設備的應用就會有很大的影響,所以,在機電安裝的不同的階段,施工的質量就會對其產生很大的影響。所以機電工程安裝就會對智能化系統產生很大的影響。對于一些質量不達標的系統不能實施智能化的管理,這就需要在整個機電工程的建設或者是在機電工程的施工中把握好質量,控制好施工的細節,這也是避免在后續的智能化管理中的一個重要的內容。目前在機電系統的智能化的管理和建設中需要有效的利用計算機來完成對數據網絡信息的管理,實現對信息科學技術的使用,提高機電工程網絡化和智能化水平,這也是現代化企業發展和前進必須采取的措施。目前我國在電子信息計算機的使用水平上有了很大的提升,并且我國計算機的網絡激素發展速度很快,對機電設備的智能化管理已經進入了一個很綜合信息化管理的階段。企業機電工程系統的智能化計算機網絡技術的解決方案如下:(1)直接通過電話撥號連接企業域服務器以及數據庫服務器,即各個工作站通過電話撥號連接到域服務器,而域服務器又與數據庫服務器相連接。從而實現整個機電工程系統的智能化管理。(2)虛擬撥號連接企業域服務器及數據庫服務器,即通過互聯網絡作為媒介,企業各個工作站連接到互聯網絡上,再通過撥號程序將各個工作站和服務域進行連接,從而實現網絡化的目標。(3)通過專用網線進行連接,其原理與上文的連接原理相似,只是連接的媒介和設備要稍作調整,更具準確性,但設備費用較高。(4)數據庫是數據管理的最新技術,具有較高的程序和數據獨立性,使得數據結構化,容易擴充和編寫。較大的信息管理系統都建立在數據庫設計之上,應用相當廣泛,小到一般管理,大到計算機輔助設計以及人工智能的領域中。對于解決機務管理的難題有著無可匹敵的地位。
5機電工程系統中的智能化發展方向
智能化技術的發展速度很快,目前,在我國的機電工程發展中,智能化技術設備的使用實現了人們工作壓力的減輕,降低了資源的浪費,提高了人們的工作效率,并且提高了機器運轉的安全性。從不同的方面綜合來看,進行智能化機電設備的管理已經成為必然的,實現智能化的控制技術和生產經營一體化已經成為機電工程系統管理的重要方式。結束語針對不同的工程企業,各個企業應該從自身的實際情況出發,根據企業發展規劃,制定自身合理化的機電工能系統的自動化、智能化管理,建設符合企業內部運行的安全管理體制,并且建立相應的安全監督制度,杜絕重大事故的發生,實現機電一體化系統的智能化管理,為企業的發展創造更大的經濟效益。
參考文獻
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論文摘要 針對傳統的機電一體化類課程在教學過程中重理論輕實踐的現狀,本論文對高等院校機電一體化類課程實踐教學進行了探討與研究,分析了我國高等院校當前機電一體化類課程教學現狀,并指出了其原因,在此基礎上重點探討了高等院校機電一體化類課程實踐教學的改革策略與教學方法,從充實實踐教學內容和教學手段、改革實踐教學考核方式及加強實踐設備及基地建設三個方面詳細論述了機電一體化類課程的專業實踐教學方法的改革,對于進一步提高我國高等院校機電一體化類課程的專業實踐教學水平和教學效果具有較好的指導和借鑒意義。
0 引言
“機電一體化”一詞的英文名詞是“Mechatronics”,它是取Mechanics(機械學)的前半部分和Electronics(電子學)的后半部分拼合而成的。由于機電一體化技術是其他高新技術發展的基礎,其發展依賴于其他相關技術的發展,因此很多高校都開展了機電一體化這門課程的課堂教學。機電一體化是一門綜合性實踐性很強的課程,涉及知識面廣、容量大,這門課的教與學都不容易。
傳統的教學方法都是按照機電一體化系統的功能結構構成,將機電一體化系統分為若干個功能結構模塊,逐一進行講解,例如分別講解機械本體功能模塊,傳感檢測功能模塊,中央控制功能模塊等等,這樣的教學方法易于學生理解,但是在無形中割裂了機電一體化系統各個功能模塊之間的有機聯系,為此必須結合機電一體化這門學科本身的特點,對其教學方法和教學策略進行改革與嘗試,以期從中能夠找到有效的復合機電一體化課程特點的教學方法與教學策略。
1 我國當前機電一體化類課程教學現狀及其原因分析
結合我國目前高等教育的現狀,造成當前機電一體化類課程理論講不透、實驗做不好、學得不扎實的原因主要有以下幾個方面:
1.1 師生思想上都不夠重視
從目前的高等院校的教學現狀來看,重視理論教學輕視實踐教學一直是我國高等院校理工科教學的傳統方法,在這樣的教學模式下,尤其是像機電一體化這樣的課程,理論課本來就比較晦澀難懂,加之實踐實訓比較少,學生學到最后完全沒有系統的概念和知識體系,對于機電一體化的理解只是停留在表面層次,因此必須要逐步加強實踐實訓。從體制上來說,師生自身對該課程的重視程度不夠也是十分重要的原因,教師認為對于機電一體化課程教學任務重,往往疲于應付授課;而學生對于機電一體化課程知識的理解比較吃力,往往興趣不大,加之實踐實驗時間較少,最后將實踐實訓流于形式,因此,師生在思想上不夠重視是目前高等院校機電一體化課程教學的一個基本現狀。
1.2 機電專業實踐教學課程的設計不合理
機電類專業實踐教學的課程內容包括很多技術內容,目前,絕大多數高等院校的機電專業課程體系受傳統教育思想的影響,課程的內容過多過深奧,理論課時數太大,實踐技能教學課時不足,而且內容陳舊。還有些學校脫離實際情況過高地制定了課程標準,導致教學與實踐相背離?,F在學校里學習的知識和社會上用到的知識相差很遠,很多學生學習了很多知識,可到了社會上去無從下手。相關機電行業和企業很少參與機電類專業實踐課程的制定,這也是導致高等院校機電專業的實踐課程體系設置不合理的原因。
1.3 實踐教學條件不完善
由于機電一體化類課程所開設的實驗,往往實驗設備體積比較龐大,集成度較高,價格昂貴,因此很多院校對于機電一體化課程實驗所配置的實驗設備都是很簡單的,目前很多高等院校也在進行教學改革,增大實驗實踐課程量,但是相應的實踐教學課程內容仍然或多或少的存留著傳統教學模式的影子,主要表現在以下幾個方面:
(1)實驗實踐條件差,硬件實驗設備陳舊,很多實驗臺或者實驗設備都是演示性實驗,整個實驗過程都是老師在做實驗,學生只負責看,即使動手也是按照老師調試好的實驗按照老師實驗的順序重復一遍,實驗教學效果比較差,這使得整個實驗就流于形式化。
(2)缺乏綜合性的創新性的實驗臺供學生動手實踐,目前機電一體化類的課程實驗都只是簡單的重復性的實驗,缺乏激勵學生創新動手能力的綜合性實驗,這使得機電一體化類的實驗無法激發學生創新能力,無法提高學生動手實踐能力。
(3)實驗實踐評價機制不夠健全,很多實驗實踐流于形式,這導致學生對實驗重視程度不夠,多數學生的實驗報告依靠抄襲完成,老師對學生沒有印象,學生的實驗成績僅僅憑實驗報告打分,實驗實踐評價機制的缺失使得機電一體化類的實驗實踐失去了價值。
2 機電一體化類課程的教學改革策略探討
2.1 充實機電一體化類課程的專業實踐教學內容和完善教學手段
在對機電一體化課程專業實踐課程進行教學改革的時候,我們提倡應當根據各個院校各個專業自身的專業特色進行相應的教學改革,添加符合專業特色的實踐教學內容,不斷完善實踐教學條件和教學手段,盡量弱化傳統實踐模式中的演示性的或驗證性實驗,加大動手實踐實驗及綜合性實驗內容,并和理論課程對應起來,使得學生在掌握理論知識的基礎上進行相關實踐實驗,這樣更容易掌握機電專業知識和技能。
2.2 重視機電一體化類課程的專業實踐教學環節的考核
任何課程都需設置考核環節,同樣的,機電一體化課程實踐教學也需要考核,考核環節也是學生最為敏感的環節之一。傳統的機電專業實踐課程考核的方式是出勤考查、實驗報考考查以及最后實驗考查成績相結合的方式,這種考查考核方式不能夠考查出學生的完全實踐能力,只能夠從實驗報告的完成情況給學生考核打分,因此傳統的考核方式并不合理,就需要對傳統的考核方式進行改革。
結合機電一體化課程實踐教學的特點,對于機電一體化實踐課程的考核不應該有一個統一的模式和標準,而是應該結合實踐教學的方式和手段靈活的設定考核方式,采取定量結合定性的方法進行實踐教學考核。簡單的演示性或者驗證性實驗,應當減小考核的比重,而對于綜合實驗及動手考查較為全面的實驗,考核比重就應當加大;另一方面,還可以靈活的采取口試筆試、現場提問、課程設計、綜合課程實驗等多種形式進行考核,重點不是考查學生的知識理解程度,而是應當重點考核學生對于實踐技能的掌握和應用能力。
2.3 加大機電專業校內外實習實訓基地建設的力度
對于機電一體化這樣的實踐要求較高的課程,實踐實訓基地的建設就顯得十分有必要了。實踐實訓基地的建設力度直接關系到機電一體化課程實踐教學的效果與成果,而學生實踐能力的掌握也取決于實踐實訓基地的建設,以及實踐實訓基地實踐教學內容的設置和安排。各院校要想真正提高機電一體化專業實踐課程教學的效果,就必須加大對實踐實訓基地的建設力度。另一方面,機電專業校內外實習實踐項目的開設依賴于實習實訓基地,而目前多數機電專業課程依賴于金工實習的相關設備,因此對于機電一體化類課程的專業實習實踐,必須要加強具有機電一體化特色的專業實習實踐基地及其相關設備的投資建設力度,為機電一體化類課程及其專業的學生提供足夠豐富的實習實踐動手機會,以真正提高機電一體化類課程的專業實習實踐能力水平。
3 結語
隨著科學技術的飛速發展,教育的方法和手段應適應這一發展的需要,傳統的純理論教學已不能適應新的教育目標,加強實踐能力和創新能力的教育已勢在必行。本論文所探討的機電一體化類課程實驗教學方法及其教學改革策略的應用研究,是結合當前國內高等院校機電一體化類課程教學內容設置及其實驗實踐教學現狀而提出來的,能夠有效地提高機電一體化類課程的教學效果,對于這一類的理論知識多且深、動手實踐能力要求高的課程而言,必須要不斷加強實驗實踐教學的份量,而本論文也是重點探討如何開展實踐動手能力的訓練,對于進一步提高機電一體化類課程的實驗實踐教學效果無論是在理論方面還是在實踐方面都具有較好的借鑒和指導意義。
參考文獻
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關鍵詞:中職;機電一體化;培養模式;改革
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2012)26-0015-02
《江蘇省中長期教育改革和發展規劃綱要(2010~2020年)》明確提出:“建立職業教育創新發展實驗區,鼓勵有條件的市、縣先行試點,推動建立現代職業教育制度,切實增強職業教育的吸引力和發展能力?!备鶕督K省職業教育創新發展實驗區建設方案》的要求,江蘇省惠山中等專業學校(以下簡稱“我?!保C電一體化專業人才培養模式進行改革創新。
一、創新人才培養模式改革的指導思想和目標
1. 人才培養模式改革的指導思想。堅持“以服務為宗旨、以就業為導向”的職業教育辦學方針,培養面向機電行業生產、建設、管理、服務一線的,實踐能力強、具有良好職業道德的技能型人才,還要使學生具備一定的可持續發展能力。
2. 創新人才培養模式改革的目標。要創新人才培養模式,樹立科學的人才觀和教育觀,堅持就業創業并舉,面向全體學生,實行工學結合、校企合作、頂崗實習的人才培養模式,促進學生的個性發展、全面發展、終身發展,培養機電行業的高素質技能型人才。
二、創新人才培養模式改革的主要措施
1. 加強教學軟、硬件建設。對照省級示范專業的標準,圍繞提高教學質量這一主題,加強教學工作的領導和管理,建立一套較為完善的教學規范文件,加大教學資源與教學設施投入,改善實驗、實習設施。
2. 重組課程體系,科學制定合理的教學計劃。對接職業崗位的實際要求,構建和實施以學生為主體、以能力為根本、理論實踐一體化、中高職相銜接的課程教學體系。理論課程以“必需、夠用”為原則,突出“適用性”和“針對性”,不強過分強調理論的系統性,側重于基本理論對實踐的指導和應用。
專業核心課程與主要實踐環節包括:電工與電子技術、機械制造技術、液壓與氣動技術、機電設備控制技術、數控加工工藝與編程、微機原理及應用、可編程控制器、測試技術、數控機床故障診斷與維護、CAD實訓、數控機床的編程和操作實訓、機床電器控制實訓、數控加工實訓、液壓與氣動實訓、金工實習、電工電子實習、畢業實習(設計)等,以及各校的主要特色課程和實踐環節。
3. 實踐環節突出“四性”。
(1)基礎實踐教學環節的普及性。對于金工實習,應在傳統的教學基礎上,立足專業實際。在具體操作中,以車工、鉗工、銑工、焊接等工種的操作為基礎,緊緊圍繞機電工程技術專業實施,特別要在普通車、銑床與簡易數控機床操作上多下功夫。
(2)專業基礎實訓的嚴格性。專業基礎實訓學習量大、范圍廣,知識掌握程度直接影響對專業的認識。這一環節掌握得好,可以提高學生對專業的學習興趣。因此,我校開設了AUTOCAD實訓、電工電子課程實訓、機械設計基礎課程設計等。
(3)專業實訓的必備性。我校建立了CAD/CAM實驗室和數控實訓基地,裝備先進的計算機和正版CAD/CAM軟件及先進的數控機床,利用正版的數控加工系統仿真模擬軟件實施教學,然后到機床上真刀實槍地進行操作。把工廠中典型零件的制造工藝、常用數控機床操作、編程的內容整合成“典型零件的工藝制訂”、“數控機床編程”等實訓項目,保證學生能熟練掌握數控機床的操作,學會常規典型零件的數控編程,基本了解數控機床的常見故障及排除方法。
(4)畢業實習環節的針對性。畢業實習環節教學,主要針對學生面向社會需求。雖然是同一專業的學生,但實際工作中會有不同的選擇,因而畢業環節就應該體現這一點。以所學專業為主,結合自己的情況完成畢業環節,盡量以普通機床的經濟型數控改造為主,但考慮就業導向,有意拓寬,如在企業中流行的CAD/CAM軟件的運用(AutoCAD、CAXA制造工程師等)、現代車間及班組的管理、機電設備的營銷、機電設備的設計、開發等,做到真題真做。
4. 加快實習實訓基地建設,充分發揮其作用。對照省示范專業的標準要求,建立規范的實驗實習場,保證足夠的工位供學生實習需求。專業機房全天對全系學生開放,通過科學管理,學生的知識面不斷擴展,實際動手能力逐漸增強,自身的務實創新能力顯著提高。
校外實習基地主要針對機電設備,數控機床的裝配、調試、驗收等環節,注重讓學生開闊眼界,增長見識。本著“先求合作、后求發展”原則,與不同性質、地域、行業企業簽訂了校企合作協議,建立穩固校外頂崗實訓基地。而校內實訓基地以數控加工操作技能為主,并進行數控設備編程與操作實訓、故障診斷與維護實訓等。
5. 課堂教學與現場教學相結合。對數控機床的結構、機械設計等內容,采用多媒體等現代教學手段,輔以現場教學的方法,增強學生的感性認識,以提高學生的學習積極性。
6. 堅持多證齊發畢業制度。實行雙證書或多證書畢業制度。課程實訓與職業技能培訓相結合,對學生進行數控機床操作等方面的職業技能培訓。在完成課程教學的基礎上,考取AutoCAD二級認證、國家勞動部頒發的數控工藝員證書及職業技能等級證書,等等。
7. 加強師資隊伍的建設。完善職業學校教師管理制度,堅持培養與培訓并舉、專職與兼職結合,提升職業學校教師專業水平和整體素質,建設高水平“雙師型”教師隊伍,形成一批校企合作、產教結合的優秀教師團隊,培養一批技能大師,造就一批職業教育教學名師、專業(學科)帶頭人。
8. 畢業實踐與就業環節相結合。改革原有的限于紙面的圖紙設計、畢業論文的形式,將畢業環節變為畢業實踐、畢業設計和畢業制作,使其內容多樣化、形式多樣化、過程多樣化,逐步轉為對職業技能培訓更有促進的、機電一體化產品或控制器的實體制造與制作。在實體制作與加工中,培養綜合運用單片機、PLC控制技術的能力,培養數控設備的故障診斷與維護能力,培養機電產品CAD/CAM技術應用能力。學生到企業頂崗實習,為就業和企業招聘人才提供雙贏機會,一方面學生獲得了就業機會,另一方面缺少現代化人才的企業也招聘了急需的人才,對學校則初步實現后期訂單教育。
9. 注重文化素質和職業道德的培養。增加音樂欣賞和美術欣賞等課程作為本專業的選修課,以陶冶情操,提高學生文化素質;通過學生的演講、愛國教育等,培養學生勤奮、踏實、樸素的工作作風,培養學生的職業道德。
三、通過創新人才培養模式改革,突顯中職特色
1. 根據學生能力及愛好的不同,建立以就業導向的職業能力為中心的階梯式“多元目標模式”,堅持雙證甚至多證齊發的畢業制度。
2. 置學生于集機械、電子、信息、系統和管理為一體的現代工程背景下,堅持常規技術訓練與先進技術訓練相結合,堅持數控機床單機訓練和局域網條件下綜合訓練相結合。
3. 大幅度增加實踐教學的比重,加大教學設施的投入,以校內實訓基地的建設為基礎,積極拓展校外實訓基地。
4. 淡化理論教學與實踐教學的界限,采用交叉培訓的方式,加強“雙師型”教師隊伍建設。
5. 能力培養強調應用性、技能培訓強調適用性,理論教學強調針對性,教學管理強調可操作性,教學文件強調規范性。
參考文獻:
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[關鍵詞]高職 機電一體化 實踐教學體系 改革
[中圖分類號]G712 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349(2012)04-0186-02
引言
近年來,機電科學與技術發展迅速,機電一體化產業以其特有的技術帶動性、融合性和廣泛適用性,逐漸成為高新技術產業中的主導產業,成為新世紀經濟發展的重要支柱之一。由此,制造業對機電人才的需求大大增加,尤其是高素質的機電工程技術人員。我國高職教育是以培養學生技術職業崗位應用能力為主,以培養為社會生產、建設、管理、服務等崗位第一線需要的高等技術應用型人才和技能型人才為培養目標。[1]因此,高職機電的實踐教學體系的改革和完善對于培養實踐動手能力好、學習能力強的高素質人才至關重要。
一、高職機電實踐教學改革的必要性
“以就業為導向,以服務為宗旨,培養技術技能性人才,滿足社會需要”是高職培養的目標和方向。從這個意義上講,轉變教育思想觀念,加大實踐教學的力度,培養具有較強實踐動手能力和分析解決問題能力的人才,是高職教育的重要任務。[2]眾所周知,實驗教學不是獨立的單一教學體系,它與理論教學是兩個相互依存、相互促進的具有同等地位的教學體系。[3]實驗教學和理論教學模式體系完全不同,而目前真正的實驗教學體系還未從根本上建立起來。[3]1.實踐教學處于輔助地位,實踐課程不完善、不銜接,實驗環節沒有調研企業需求,實驗實施效率欠佳。2.高職機電一體化專業“雙師型” 教師嚴重缺乏,專業理論教師不能指導實訓教學,實訓教師基礎理論薄弱,不能講授專業理論課的現象還較普遍。3.實踐教學內容沒有形成從基礎、專業和綜合的結構體系。4.機電專業實踐教學管理沒有形成各個環節相互銜接的現代化信息管理系統。為了適應當今知識經濟社會的發展,我們要建立獨立的實驗教學體系。完善適合當今社會對人才需要的切實可行的實驗教學大綱,明確實驗教學要求,明確學生經過這種體系的訓練后應達到的水平。
二、高職機電實踐教學體系的改革
(一)進行調研,調整實踐教學目標體系
機電人才培養本著注重能力、強化實踐的人才培養思路,培養具有從事專業實際工作的綜合職業能力和全面素質,適應生產、建設、管理、服務第一線需要的,掌握計算機操作和應用的知識,具有機械設計與制造專業知識,具有機電產品裝配、調試和維修等基本知識高素質、高技能人才。
我校地處長三角地區,經濟發展迅速,企業結構不斷調整,企業對需求人才的要求也在不斷的變化。因此,對經濟形式、企業結構和人才供需結構進行調研,確定由實踐教學目標體系、實踐教學內容體系、實踐教學管理體系和教學軟硬件保障體系所構成的獨立的實踐教學體系至關重要。
(二)構建合理科學的實踐教學內容體系
高職教育實踐教學的內容是以教學目標為依據,以職業技術應用能力為主體,將各個實踐教學環節(實驗、實習、實訓、課程設計、畢業設計、創新制作、社會實踐等)通過合理配置,構建成以基本技能、專業技能、技術應用和綜合技能訓練的三大模塊的逐層遞進的實踐教學內容體系,將實踐教學的目標和任務具體落實到各個實踐教學環節中,使學生在實踐教學的過程中學到完整、系統的技能。[4]其具體的能力和實訓模塊的內容如下表所示。
三大技能模塊中,基本技能是后續技能學習的基礎和必備條件,專業技能是完成職業崗位所要求的技能,它與專業理論知識緊密結合,著重培養學生掌握職業崗位群所常用的技術,要求學生在實踐環境中能運用一項或幾項技術解決實際問題。技術應用或綜合技能訓練主要培養學生技術應用能力和創新拓展為目的,訓練學生應用基本技能、專業技能解決實際問題的綜合訓練。[4]在表3-1所示的內容框架里,可以根據當前經濟形勢的發展、產業結構的調整以及信息技術的發展,適時的擴充一些新的內容。比如,在電氣控制與PLC的實訓里,適當的加入變頻器和觸摸屏的內容。在電工電子技術里面,加入Multisim仿真實訓。在數控機床編程和維修能力里,讓學生了解加工中心的應用和操作。在機電產品的設計和制作里,組織學生參加校內校外的比賽,學習PCB板的設計,學習貼片元器件的焊接技術,學習CPLD等數電技術的設計。將學習的知識進一步鞏固延伸。
(三)完善實踐教學信息化管理體系
要構建科學的實踐教學體系就必須首先構建系統化、規范化的高校實驗室綜合信息管理系統。利用計算機網絡和數據庫管理技術,采用結構化的方法,設立如:基礎數據管理、實驗室教學管理、儀器設備管理、開放實驗管理、實驗室知識管理和績效評估和綜合信息查詢等模塊構建網絡化實驗教學管理系統,實行實驗中心智能化管理和開放式管理。[5]高校實驗室的管理是實踐教學管理的重要組成部分,它實現了包括學生學籍管理、選課和成績管理、綜合查詢等功能的教務管理系統,和對實驗室儀器設備、低值易耗品管理的資產管理系統。更重要的是,信息化管理系統可以實現實踐教學的開放式管理,老師和學生通過互聯網預約自由安排實驗時間。
圖1 開放實驗室結構圖
(四)加強實踐教學軟硬件保障體系建設
1.提高實踐指導教師的素質
提高實踐教學指導教師的素質是實踐教學質量保障的關鍵,它直接影響著實驗室的建設和管理水平、實驗儀器設備的使用效率、教學質量的提高和科研工作的進程。因此,實驗室建設要選拔有較高業務素質,有較強的組織協調能力,有豐富的實驗室建設和管理經驗的教師作為帶頭人,采取內培外引的激勵機制優化教師的結構,提高教學業務能力,保證實踐教學工作的穩定發展。[6]一是把實踐教師隊伍建設納入到學校整個師資隊伍建設規劃中,給予實踐教師和理論教師同等的待遇和地位。二是支持實踐教師參加培訓、進修,參加專業學術交流會,設立經費支持教師參加技能比賽。三是有計劃組織地派遣教師到生產第一線鍛煉,吸取實際工作經驗,充實自己。[6]四是對實踐教學盡職盡責,積極創新,取得好成績的老師給予職務晉升、工資獎金等方面的提高。通過建立有效的聘任機制,以科研、教研帶動實踐教學建設,進一步加強師德建設,營造“舒心、和諧、發展”的人文環境,逐步建立起一支教育與管理理念先進,理論教學、實驗教學和科學研究互通,核心骨干相對穩定,結構合理,愛崗敬業,團結協作,勇于創新的實踐教學團隊。
2.改進實踐教學設備設施
學校內部實踐基地的建設應圍繞培養學生具備高技術應用素質的目標,要滿足專業基礎課、專業技能課和綜合性課程實驗、實訓的需要,要設立如電工電子實驗室、PLC實驗室、單片機實驗室、電力電子實驗室等實驗室。使之主要成為高職教育實施實踐教學的重要載體,成為行業技術、信息資源和培訓的中心和產學研的多功能基地。同時,由于企業有廣闊的實習基地,有培養人才需要的知識技術,有強大的資金,因此實踐教學要充分借助企業的優勢,走“校企合作”的人才培養道路。校外實訓基地的建設,要選擇專業緊密聯系的企業,比如我院機電專業和校外企業合作建立了“杭申班(電器班)”“西子電梯班”“萬向班(數控班)”等訂單班,另外,還建立了華彩電器有限公司和天科教儀有限公司等校外實訓基地。通過這些實訓基地的建立,拓展了學校的實驗儀器、實驗設備和實驗場地,為學生的實習提供了實際工作的現場,讓學生在學校就感受了實際工作的環境、氛圍和壓力。同時,通過老師和學生到企業實習,使得老師和學生能夠接觸到先進的技術、先進的設備,另外,我們還聘請實訓基地的企業專家來學校授課和做報告,使得學生和老師開闊了視野,更新了知識。
【參考文獻】
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關鍵詞:高職院校;項目導向;動態松散型專業群
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2013)06-0163-03
近十年來,隨著職業教育的不斷發展與改革,高等職業教育逐步形成了以適應經濟發展需要,以就業為導向,突出能力本位與職業素質全面發展的人才培養模式。知識與經濟的迅速發展,使社會分工形成了高度分化和高度綜合的有機統一,單純的專業教育已無法滿足社會對一專多能復合型高素質技能人才的需求。為此,多年來各高職院校都在探索以專業群形式促進專業人才的培養,各種形式的專業群建設在一定程度上促進了高職教育的發展。
當前的高職院校專業群建設基本呈現三個特點:一是以資源共享和專業調整為建設專業群的目的;二是基于相關相近原則組建專業群;三是基于“平臺+模塊”教學模式的專業群模式。這些專業群模式在高職教育建設初期、軟硬件條件相對薄弱階段在一定程度上緩解了專業建設的壓力。但在專業群建設實踐中也存在如下缺陷:一是未在人力資源、教學資源等方面形成真正意義上的集聚體,屬于“形聚而神不聚”;二是缺乏完善的專業群協同機制,即大部分專業群除共享“平臺+模塊”中的平臺教學外,各專業之間的關聯性不強,缺乏配套合作與互動機制;三是缺少群內外協作交流的創新文化。
為改變這種狀況,我院根據區域經濟發展的特點和人才的需求情況,在現有的軟硬件資源配置條件下,在專業群建設礎上,提出基于項目導向的動態、松散型的專業群建設思想。即在資源共享、面向區域產業結構的專業群建設前提下,通過動態、松散模式組建以項目為紐帶的專業群,以具體項目為載體使不同專業、不同系部的專業教師都參與專業群建設,實現資源利用最大化、利益最大化,最大限度地激發專業群的建設活力。
筆者結合機電一體化專業群建設實踐,介紹我院在專業群建設各個階段的主要工作及實踐過程。
專業群現狀與改革思路
(一)現有專業群的狀況
早在2004年初,我院根據順德“兩家一花”(家電、家具、花卉)的產業結構特點,先后以國家級重點專業“家具設計與制造專業”、“制冷與冷藏技術專業”和“智能家電制造專業”為龍頭,建設“家具專業群”、“制冷專業群”、“智能家電專業群”。機電一體化專業、模具專業、數控專業參與以制冷專業為龍頭的“制冷專業群”。在制冷專業群建設過程中,采用“平臺+專業”模式先后建設以“制圖”、“機械分析應用基礎”、“機械制造基礎”、“機械加工實訓”四大平臺課程,服務于整個專業群的建設。基礎平臺課程的建設在一定程度上為工科類專業在機械制造方面打下了較為堅實的基礎,但制冷龍頭專業主要培養制冷與冷藏裝備的檢測、調試、維修與生產管理方面的人才,學生主要學習制冷裝置原理、構造、檢測、安裝等技能。由于制冷專業的特殊性,在專業教學和實踐中,作為群成員的機電、模具、數控專業無法深層次參與到課程、實踐等教學過程中。在制冷專業群建設過程中,其他專業有種有勁使不出的感覺。
鑒于上述原因,我們及時調整思路,根據順德政府提出“打造服務于家電制造行業的裝備制造類產業”的產業規劃目標,打破專業、系部的壁壘,組建以機電一體化專業為龍頭,電氣自動化、數控技術、模具設計與制造專業為成員的機電類專業群。以突出為順德裝備制造類產業服務的特點、強調專業的靈活性和適應性、培養學生的崗位適應能力和遷移能力為目標,建設適應區域經濟與產業發展的機電一體化專業群。
(二)專業群的改革思路
專業群的建設要突出適應區域產業發展的需求、以注重學生能力和職業綜合素質培養為主線;以機電一體化技術專業為核心,以家電制造產業鏈為紐帶,以產業崗位群為依據,構建制造類專業群;以職業能力為目標,搭建多層次共享的課程平臺,建設資源共享型校內外實訓基地。
以項目導向為紐帶組建交流合作型師資團隊;形成有特色的組織文化,提高教師的職業轉向能力和教學資源的使用效益,進而提高學生的崗位適應能力和遷移能力,教師的綜合科技項目開發能力,以及專業群的整體建設水平。
基于項目導向的松散型專業群建設實踐
很多高職院校組建的專業群以專業涉及的核心技術或相關技術相同或相近為原則組建,龍頭專業多為核心技術所屬專業或建設基礎較好的專業。但這類專業群大都限于現有學系的內部,很少有跨系部的專業群。然而,無論從學生就業,還是為企業提供服務來看,這都是有局限的。學生就業往往面對橫向的職業崗位群或是縱向的職業崗位鏈,過于有針對性的專業培養會影響學生的就業質量和發展前途。技術的生命周期在迅速縮短,新技術、新工藝的開發需要聯合進行科研攻關;為企業提供服務也是綜合性的,需要在學校內部形成合力。因此,應積極探索組建基于項目導向的松散型專業群。
(一)松散型專業群的內涵
松散型專業群的內涵可以稱之為項目導向型專業群,是針對當前相對穩定的、制度化的專業群提出的,希望突破專業本身的建設模式,從系統集群的角度,以項目(最好是現實問題或企業的真實項目)為紐帶,組建內容開放、形式松散、模式動態的專業群。專業群的構成不是固定不變的,而是隨著不同項目有不同形式。專業群的組成不一定對學科進行劃分,也不對組織架構與專業行政歸屬進行劃分。根據項目不同,同一專業分屬不同專業群。
(二)松散型專業群的組織形式
專業群的顯著特點是群內專業的相近性、交叉互補性、師資與資源的共享性以及服務于區域經濟發展與產業集群的統一性。雖然在行政規劃下形成某種專業群,且群內也實現各類資源的共享,但由于各個專業的專業特色及行政歸屬等因素,專業群內互動缺乏活力,存在各自為政的現象。為此,在專業群資源共享前提下,可以項目為紐帶,使群內各專業或與群外專業相互競爭、合作形成動態的松散型專業群。這種松散型專業群(如圖1所示)以科研教改、畢業設計、技能大賽、創新實踐、校外實踐、定崗實習等各種具體項目為催化劑,實現各專業甚至跨系各專業在學生技能、創新能力、團隊協作、教師及資源等方面的協同發展。
(三)建設實踐
近年來,在機電類專業群架構下,我院逐步形成了機類、電類專業基礎平臺,專業實訓條件等方面的資源共享。機電專業通過聯合各專業組建的基于項目導向的松散型專業群也在實踐中取得了良好的效果。
職業技能大賽項目組 職業技能大賽既是充分體現專業教學水平的一個平臺,同時,又是考評學生綜合專業素質和團隊協作精神的實踐項目。自2008年首次舉辦全國職業院校技能大賽以來,我院先后舉辦了“自動生產線安裝與調試”、“數控機床安裝與調試”、“復雜部件造型、多軸聯動編程與加工”等技能大賽項目。每項技能大賽都是綜合型的比賽項目,對知識與技能的復合型要求比較高。為此,我們先后以機電一體化專業、自動化專業師生組建“自動生產線競賽項目組”;以機電一體化專業、數控專業師生組建“數控機床安裝與調試競賽項目組”;以模具專業、數控專業師生組建“復雜部件造型、多軸聯動編程與加工競賽項目組”。通過跨系、跨專業組成競賽項目團隊,形成具有專業特長的競賽指導教師團隊;采取競賽團隊負責制度,從競賽項目要求、內容規劃、競賽實踐條件準備等方面進行分析和準備;對學生采取集中培訓、校內海選初賽選拔的方式,將知識運用能力好、實踐技能強、團隊協作精神好的學生組隊代表學校參與競賽。先后獲得廣東省技能選拔賽“自動生產線組建與調試”一等獎、二等獎各一項;“數控機床安裝與調試”一等獎兩項;“復雜部件造型、多軸聯動編程與加工”一等獎、二等獎各一項;獲得一等獎項的參賽隊參加全國高職高專相應的技能大賽分別獲得二等獎一項(自動生產線安裝與調試)、一等獎一項(數控安裝與調試);三等獎一項(復雜部件造型、多軸聯動編程與加工)。近三年來,我院已經形成以職業技能大賽項目為紐帶的多各競賽項目團體,各競賽項目組根據競賽內容的不同,適時調整項目團隊成員,使得項目組跨專業、跨系部將專業教師及學生聯合起來。競賽極大地激發了專業教師與學生的參與積極性,同時通過校內的選拔、培訓,使得各專業學生積極競爭參與;各專業教師、學生之間的團隊協作與集體榮譽感也得到增強。目前,我院已經形成穩定的技能競賽團隊,各專業教師的參與,也逐步提高了教師的專業技能水平,教師當前最前沿技能要求的把握能力也得到了提高。
跨系、跨專業的畢業設計項目組 畢業設計環節是學生畢業前綜合運用專業知識與技能的重要環節。通過專業指導教師加企業工程師、跨專業教師聯合、跨系跨專業指導教師聯合等不同方式,以真實項目結合專業知識進行畢業設計指導,畢業設計形式有作品、論文、技術改造、技術創新等。有創意或者與企業相關的真實作品往往融入了多種專業知識與技能的綜合技術應用。如電風扇葉片模型的制作、卡通鬧鐘外形的制作、智能化電飯煲結構與功能設計等畢業設計項目,我們聯合設計學院工業設計專業、機電工程系的模具設計專業、數控加工專業、機電一體化專業四個專業的教師和學生組成畢業設計團隊,從產品的功能分析、外形設計、結構設計、模具設計、數控加工、電器系統設計到最后的組裝調試,讓專業教師和學生都參與整個環節。這種真實作品的設計制作流程使得跨系跨專業的教師和學生能夠協同工作,在工作過程中不斷碰撞出創新思維的火花,使得學生對于跨專業的知識與技能的掌握得到提升,同時,鍛煉了學生基于工作過程的團隊協作精神。除了跨系跨專業的綜合畢業設計項目外,更多的是專業加企業的畢業設計團隊形式,如模具專業、機電專業、江蘇百年軟件科技有限公司三方聯合指導學生設計并制作出基于伺服驅動自動脫模機構,除了做出真實的模具和電控外,還申請了專利,使專業教師、企業人員、學生都在該項目中得到了綜合鍛煉。
科研教改項目組模式 制冷專業與機電專業教師組成“空調焓差室增加中央空調測控系統”科研項目組,該項目屬于縱向科研項目,資金為10萬元。項目團隊從項目規劃、設計、電氣系統安裝、測控系統程序編制、項目施工、項目調試等整個環節帶領制冷和機電專業學生全程參與,兩個專業的師生在參與項目的過程中實現了專業交叉,并順利完成了該項目。另外,機電專業、數控專業、模具專業組成項目組完成的省級教學改革項目“高職機電類專業工學結合人才培養方案的構建與實踐”獲得了省級教學改革成果一等獎。這些通過科研項目、教改項目組成的專業團隊,極大地促進了各專業教師相互交流、相互協作的積極性。
校外實踐項目組模式 職業院校教師必須了解當前企業的設備、技術發展狀況以及如何提升自身的專業實踐能力。為此,我院要求每年每個專業都要有教師下企業實踐鍛煉。教師參與企業實踐都必須帶有真實的項目、實實在在地參與到企業的實踐環節中。例如,2006年10月至2007年9月,我院以電子工程系專業教師和機電工程系機電專業教師組成項目團隊參與廣東鍛壓機床廠柔性FMS自動生產線及數控設備的技術改造工作。項目組5位教師與北京FANUC公司、北京藍拓機床改造公司一起對廣鍛柔性生產線4臺大型數控機床進行數控化改造,參與項目分析、接線施工、系統調試、機械安裝等各環節。通過近一年的企業實踐,5位教師掌握了FANUC數控系統改造的全部工作流程,以及柔性自動生產線控制系統及設備安裝調試的注意環節等很多無法在學校學習到的實踐經驗,并且帶領自動化專業和機電一體化專業學生20余人在畢業設計環節參與到廣鍛現場改造工作中,以企業現場真實問題作為畢業設計,使學生深入了解專業知識在企業生產中的應用。
除上述形式的項目組形成的專業群外,機電專業先后參與“信昌工程機械班”訂單模式的專業群;與模具專業、數控專業、電子系自動化專業等參與挑戰杯創新大賽組建的專業群;與自動化專業組建的精品課程項目組、對外企業培訓項目組、技師考核項目組等。這種通過多種形式組建跨專業、跨系的松散型專業群的模式將不同專業教師、學生緊密聯系起來,形成專業教師、學生之間的良性互動,專業知識與技能的相互交叉融合,團隊協作精神不斷提升,在一定程度上促進了各專業良流,促進了各專業的發展。項目實施為學生提供了較好的技能實踐機會。
松散型專業群建設原則、效果與存在問題
(一)松散型專業群建設原則
建設基于項目導向的動態、松散型專業群需要遵循以下原則。
人本性原則 建設松散型專業群,必須牢固樹立一切從以學生為主體的角度出發,以培養學生適應經濟發展與企業技術需求的技能為著重點,突破目前專業劃分的桎梏,突破教師本位思考模式和行為方式,以綜合項目構建學生實際需要的職業能力。
開放性原則 松散型專業群是不同專業之間相互聯合、相互交叉、相互協同的運作模式;專業群除了群內專業之間的交流外,還要根據項目的性質與群外專業合作交流。因此,松散型專業群必須以開放的形式吸收和接納不同專業參與,從而使專業群成為可持續發展的自為組織。
物質性原則 專業群是整合教學條件、發揮資源效益的有效途徑;通過項目實踐,建立和積累教學資源平臺、實踐資源平臺、科研教改資源平臺、課程資源平臺等。這些資源平臺要實現交互功能,通過不斷完善,形成良性循環,從而改善教學條件。
(二)松散型專業群建設效果與存在的問題
幾年來,機電一體化專業通過參與松散型專業群建設與實踐,在教師科研、實踐技能、技能大賽、課程教改等方面取得了很好的成績。專業群建設實現了資源共享、互助互利、協同發展、學生綜合職業技能提高等方面的良性發展。但也存在一些問題,如個別專業教師參與積極性不高、大面積學生參與的跨專業項目有限、教學管理制度滯后等。
因此,建設適應經濟與產業發展、促進學生綜合技能培養、加強專業教師協同交流、完善資源共享的項目導向型專業群還需要不斷探索與研究。相信隨著職業教育的發展,這種基于項目導向的松散型專業群建設模式將成為專業群建設的新模式,為高等職業教育發展提供一種新思路。
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作者簡介:
王鴻博(1973—),男,河南三門峽人,碩士,順德職業技術學院副教授,研究方向為機電一體化專業教學。
羅勇武(1956—),男,廣東茂名人,順德職業技術學院副院長,教授,研究方向為高職教育管理。
論文摘要:基于FMS技術開發了模塊化機電一體化教學培訓系統,該系統有助于加深學生對機電一體化系統概念的理解,掌握車間柔性制造的方法,最后以作業計劃與調度教學研究性、綜合性實驗為例,論述了該系統在培養學生理論與實踐相結合的能力,提高學生學習興趣和積極性的重要作用。
為使機械設計制造及其自動化專業學生在學習過程中,有機會將所學到的各門專業課的知識綜合性地應用到接近于生產實際的過程中,為他們走上工作崗位后應用這種新的理念打下基礎,學院除了建立適合于現代教學法模式的幾個獨立的專業實驗室外,籌建了一個開放式自動化綜合實驗室。在這個綜合實驗室中,我們開發了一套完全接近于生產實際的模塊化柔性制造系統,由省部共同投資。實驗室的開放性主要體現在兩個方面:一是系統組成具有開放性,系統中不同生產廠家的設備可相互兼容,便于以后擴展;二是實驗室資源具有開放性,實驗室可面向校內外各種層次的學生或培訓學員,做到資源共享,擴大受益面。
1 FMS系統組成
柔性制造系統機電一體化訓練設備,包含一條閉環柔性輸送裝置和六自由度并聯加工中心(加工站)、三自由度數控雕刻機及其控制系統、四自由度上料檢測站及其控制系統、搬運站、安裝站、安裝搬運站、智能分類站、現場總線、多層次立體原料庫及其控制系統、多層立體成品庫及其控制系統、自動化輸送線及變頻調速控制系統、PLC數據采集及物料監控系統、系統監控及管理控制軟件。
工業控制計算機通過運動控制卡發送位置信號給旋轉立體上料庫電機驅動器,電機驅動器驅動步進電機旋轉一定角度,實現零件位置對準,同時設置檢測開關,通過PLC采集至計算機,判斷托盤上相應位置是否存在零件。自動上料機器人將待加工物料送至加工位置后,系統驅動鎖緊裝置進行物料定位固定,上位機按指定程序控制六自由度并聯機器人,進行零件前序的加工。在主界面中點擊數控雕刻機控制按鈕,進人數控雕刻機控制界面,三自由度數控雕刻機主要實現對工件端面的雕刻,通過用戶編制G代碼也可以用軟件將模型轉化為G代碼,然后通過計算機的串口將G代碼傳到雕刻機,雕刻機執行G代碼。
零件前序加工完畢后,計算機控制零件搬運機器人將加工完的零件搬運至下一工序的加工位置。
在主界面中點擊立體倉庫狀態按鈕,進人立體倉庫狀態界面。立體倉庫狀態是用來實時顯示立體倉庫倉位的占用情況,系統實時檢測各個倉位的狀態,然后系統給碼垛機發指令決定碼垛機下一次將裝配的成品放人哪個倉位,操作者通過觀察狀態位的圖標情況,操作者就可以知道哪個倉位是否為空,并且知道各個倉位物件的重量,通過生產統計還可以知道立體倉庫一共有多少個成品,每一類成品的個數及總重量。
2系統特點
(1)包含多種關鍵技術及單元,使學生了解更多的知識;機器人技術;物流倉儲自動控制系統;立體倉庫;自動輸送線;自動碼垛機;物流倉儲管理和監控;PLC控制系統;傳感器技術;計算機網絡通信技術和現場總線技術;計算機控制;網絡化視頻監控技術;數據庫技術;多軸運動控制器;氣動技術;步進電機及驅動;伺服電機及驅動;VC,VB等高級語言編程。
(2)結合機電教學,編制了的實驗指導書,包含多個實驗:為了方便教學實際使用,我們為系統提供了專門實驗指導書,其內容涵蓋機械、控制、機器人示教、插補、自動裝配、碼垛等多項實驗,供本科生、專科生和研究生專業選開,教師也可以根據實際情況,在實驗指導書的基礎上增開設計性、綜合性實驗。
(3)交互式圖形化操作界面:系統控制軟件采用WINDOWS操作系統,具有交互式和圖形化特點,操作簡單易學,自動化程度高,使教師和學生在很短的時間之內就可以掌握對系統的操作。
(4)豐富的狀態反饋功能:通過計算機與各單元及傳感器的通訊,將系統中各環節的狀態顯示在操作界面上,使操作者通過計算機隨時了解系統各環節的工況、狀態、運行數據,掌握系統運行狀態。
(5)完善的生產及物料存儲統計功能:根據現代柔性制造系統的特點及倉儲物流的發展動向,不但在工作過程和原理上仿真實際生產過程,而且開發了生產及物料存儲數據庫,根據系統的運行隨時記錄和分析生產和存儲數據。
(6)開放式系統結構:為了增強學生的參與性,系統采用了開放式結構,提供了完善的控制功能動態鏈接庫和二次開發函數,不用了解底層復雜的時序和操作過程,只需要在VC或VB中簡單的幾行代碼,學生即可開發出自己的運動或控制功能,激發學生的學習興趣。
(7)網絡化視頻監控:系統提供網絡化視頻監控模塊,使操作者在操作系統的同時,也可通過電腦屏幕實時觀看系統的實際運行狀況。同時對于有條件的學校,可將控制計算機與校園網相連解,使更多的學生和老師通過網絡觀看現場實驗過程,提高系統利用率,也可實現遠程教學。
3如何應用FMS進行本科實驗教學
由于近年來高校的擴招,學生人數大幅上升,而大型實驗設備臺套數少;而且大型實驗設備的實驗通常包括編程、上機、結果分析等,需要的時間較長。因此,大型設備開設的實驗不能簡單的照搬其它實驗教學的模式。我們分別探索了以下幾種模式:
3. 1開設綜合設計性實驗
本中心老師提出項目申請,參加學校實驗室設備管理處組織的“工程實踐”和機電工程學院組織的“機電一體化實訓中心”項目。這些項目結合指導老師的科研項目,通過雙向選擇接受學校相關專業本科三年級以上的學生參加。學生分為2-4人一組;在教師的指導下,首先查閱文獻和學習FMS的有關知識,編制程序,上機測試;實驗的內容根據項目的研究內容而定,一般涉及多種設備;實驗時間根據老師和學生雙方商定,實行彈性制,不拘泥于課堂安排的時間。由于學生人數少,在實驗過程中可以做到師生面對面的隨時交流。
例如:作業計劃與調度教學實驗。
“作業計劃與調度教學實驗”的內容是讓學生根據給定的加工工件信息,設計一個單件小批量零件加工的“作業計劃與調度”的仿真系統,使目標函數“最長流程時間”的值最小,然后對仿真結果進行驗證。實驗的目標是:使學生加深對“作業計劃與調度”概念的理解,掌握車間調度的方法,培養學生理論與實踐相結合的能力,提高學生的學習興趣和積極性。實驗系統要具備以下功能:
(1)提供一個很好的、有代表性的研究對象,也就是使學生知道他們是在那個車間、那個環境為加工那些工件設計“作業計劃與調度”的方案;
(2)提供一個很好的仿真環境及工具,用來建立仿真模型,使學生形象直觀地看到車間調度的運行過程;
(3)提供實現“作業計劃與調度”的算法和軟件開發環境,使學生了解并掌握該算法的原理,并在仿真環境中實現算法,得到仿真結果;
(4)提供一個真實環境,如FMS車間或可真正運行的FMS車間模型,在此環境中對上面得到的仿真結果進行驗證。
針對“FMS教學實驗系統”只討論一種特殊情況,即最長流程時間Fmax的計算先討論n/m/P/Fmax問題,目標函數是使最長流程時間最短。最長流程時間又稱作加工周期,它是從第一個工件在第一臺機器開始加工時算起,到最后一個工件在最后一臺機器上完成加工時為止所經過的時間,由于假設所有工件的到達時間都為零(Ri,I=1 ,2 ,3,…,n),所以Fmax等于排在末位加工的工件在車間的停留時間,也等于一批工件的最長完工時間C max 。
設n個工件的加工順序為S=(S1 ,.S2 , ……,,Sn),其中Si為排第i位加工的工件的代號。以CK(Si)表示工件Si在機器Mk上的完工時間,Pk表示工件Si在Mk上的加工時間,K=1,2,3,……,m;i=1 ,2, ……,n,
式(1)是一個遞推公式,當由式(1)得出Cm(sn)時,Fmax、就求得了。在熟悉以上公式之后,可以直接在加工時間矩陣上從左向右計算完工時間。對于某一工作地,在給定的一段時間內,順次決定下一個被加工的工件。
3. 2開設選修課
由于學習FMS的有關知識,需要學生們具有一定的專業知識;而且大型設備一般只有一套設備,要面向學生人數眾多的本科生開設實驗課有一定的難度。因此,我們首先開設了FMS的選修課。在講授FMS技術的理論知識的基礎上,開設FMS的上機實驗課,學生分為3 -5人一組。由于課堂講授FMS的時間有限,加之是選修課;因此,在實驗課之前,面對設備再介紹一次設備的原理、結構和用途等,以加深學生的印象;然后指導學生編制程序、適當的上機操作,輔導學生處理實驗結果。
3. 3為本科畢業設計提供實驗
本科生的畢業論文是進行專業基本技能培養的重要環節,同時也是培養學生創造性思維方法、提高動手和解決問題能力的不可缺少的過程。參加本科畢業論文的學生,有充分的時間利用所掌握的專業基礎知識,解決具體的問題;因此畢業論文是本科生學習和掌握大型實驗設備的一個非常好的機會。
4 FMS進行本科教學的體會和希望
4. 1 FMS進行本科教學的效果
通過上述三種方式向本科生開放大型實驗設備,對學生選擇專業有一定的幫助,也增加了學生參加推薦免試研究生和就業等的競爭力。例如,一名機電學院的學生參加了“FMS研究”項目后,對數控技術有關知識和應用有了一定的了解和興趣,報考研究生時選擇數控技術專業。另一名機電學院的學生參加“開放式數控系統的研究”,學習了切削圖形設計、數控雕刻機及其控制系統等一系列操作,在老師的指導下自己操作選擇刀具和切削參數,觀察不同的切削過程,加深了所學的理論知識,熟悉了作業計劃與調度的原理、立體倉庫的基本操作;該生通過面試后順利地被華中科技大學錄取為研究生。
近年來為了適應地方經濟和社會發展的需要,拓寬人才培養領域,在開設綜合性實驗項目和選修課時,也接受其他學院的學生。學生結束項目后,對所參加的研究工作非常有興趣。
相比較而言,綜合設計性實驗效果明顯好于選修課的實驗。前者由于有充分的時間,我們摒棄了傳統的驗證實驗的模式,采取了“雙向互動”,教師以更多的精力啟發學生的創造力,調動其主動性和積極性,發揮他們運用所學的知識去解決實際問題。對這種實驗模式,學生表現出極大的興趣。這種實驗教學模式,不僅拓展了學生現代科學技能的理論和知識;在實驗方法,應用技能方面也得到了提高,為他們今后走上社會,服務于社會,縮短理論與實踐的差距奠定了良好的基礎。
4. 2存在的問題
1采用模塊化合理設計現代電子技術課程體系
設計的模塊化現代電子技術課程體系框圖如圖1所示。該課程體系大致分為三大類模塊:基礎電子技術模塊、專業電子技術模塊和實踐模塊。其中基礎電子技術模塊包括:電路原理、模擬電子技術、數字電子技術?,F代電子技術模塊包括:微機原理/單片機、EDA技術。實踐模塊包括:電工電子技術實驗、基礎課程設計、專業課程設計、開放創新實驗室、學生科研與競賽和畢業設計。該課程體系的特色在于:強化實踐模塊,通過多種途徑,為學生創造電子技術實踐和提高的條件,強調培養學生工程實踐能力、創新意識和創新能力,建立學生從基礎課學習到社會就業的直接通道。
2完善現代電子技術精品課程建設
按照精品課程評估體系扎實推進課程體系建設,具體包括:
2.1推進課程教學基礎建設和教學實踐平臺建設
完成課程教學大綱、教案、多媒體課件、教學參考書、網絡教學資源、課程建設與管理規劃、實踐教學設計、教學質量控制控制等基礎性工作;并按照有關要求,建設了課程網站,優化資源配置的教學模式。建成省級電子信息實驗教學示范中心1個、省級機電工程實驗教學中心1個、省級電工電子基礎實驗平臺1個,校級開放創新實驗室1個,建成6個校企聯合實驗室和多家校企合作實習基地,拓展了學生進行電子技術設計實踐平臺。
2.2推進課程教學內容建設 突出知識的應用性
按照“分立元件起步,集成電路落腳,突出技術應用”來組織教學,努力提高學生的綜合素質和創新能力。根據電子技術的飛速發展的客觀實際,教學內容以集成電路為重點,重外部特性,輕內部結構;重實用電路,輕基本電路;重技術應用,輕理論分析;把電子技術的新概念、新器件、新設備溶入課堂教學中去;突出技術性、應用性,引入新技術、新器件,正確、妥善處理傳統內容與新知識、新技術之間關系,對教材內容的精選要遵循“少而精”的原則,教材水平應保持與本學科發展相適應的科學水平。
2.3形成“一體化,多層次”的教學體系
通過對傳統的電子技術實驗課進行優化、整合,分階段開設基礎板塊、提供板塊、拓展板塊3組系列,并增加“創新實驗”和“開放實驗”,既體現不同層次的差異,又形成一個有機整體,突出了“基礎、提高、綜合、創新”的特點。將原有以電子技術理論課程教學為主體,變為理論教學與實驗教學并舉,驗證性、應用性訓練與創新性訓練并舉,從原來被細化的按專業方向培養學生,變為按一級學科特點培養人才。
3創新教學方法 更新教學手段
利用現代化教育手段,設計多媒體課件,開展課堂演示實驗教學,創新教學方式。通過應用EWB,MATLAB和Multism軟件,制作了電路原理、模擬電子技術和數字電子技術演示實驗軟件,并課程教學中新增了演示實驗環節,使抽象的理論變得形象,加深了學生對知識點的理解,增強學生對實際應用知識點的感知力。通過引人電子設計自動化工具軟件,形成“電子仿真工作平臺”,對現成的組合邏輯器件及時序邏輯電路進行功能驗證,提供簡便快捷、準確有效的實驗手段,可以豐富教學內容,更新課程的教學思路,提高課程的實踐性與應用性。另一方面,也可以借助計算機網絡環境,將數字電子技術課程教學資料(例如:課件、講義、教案、輔助教學材料、試卷等)上網,使其成為共享的資源,能促進數字電子技術課程的交流和改革。模擬仿真突破了教學難點,具有化繁為簡、化難為易、化抽象為具體的功能。
4以開放創新實驗室為平臺 加強第二課堂實驗基地建設和指導
4.1建立開放創新實驗室和校企聯合實驗室
為學生搭建良好的電子技術實踐和創新平臺學生通過項目申請,進入開放創新實驗室;實驗室則為學生提供電子技術實踐場所、儀器設備、元件耗材,并由相關的老師負責指導。具體做法是:首先,每學期開學初,學生向實驗室提出申請;其次,經指導老師審核、實驗室管理老師批準,申請獲得通過后的學生將進入創新室,借用儀器設備(如:計算機、示波器、直流電源、信號發生器)搭建自己的實驗平臺;學生可以根據自己電子系統設計的需要,使用實驗室中的電子設計設備,如打印機、轉印機、銅板腐蝕劑、鉆臺等公共設備,并申請常用的電子元器件。同時,常年有課題組教師負責創新實驗室學生的輔導。在學生座位的安排上,將高年級的學生和低年級的學生進行穿插安排,充分調動學生自主學習的主動性,讓高年級的學生起到良好的傳幫帶的作用。創新實驗室為學生提供了一個良好的實踐平臺,極大地提高了學生實踐與創新能力。
4.2利用每年暑假時間 進行大學生電子設計競賽培訓
以全國大學生電子設計競賽為切入點,舉辦電子設計培訓。培訓的重點放在實踐能力提高上,注重實踐訓練,彌補理論教學上的不足。根據競賽征題要求及歷年競賽試題,培訓內容采用基礎平臺+模塊化訓練。其中基礎平臺主要內容包括:傳感器、放大器、振蕩器、運算放大器、調制與解調、數字電路、單片機小系統。模塊化訓練主要內容是歷屆競賽試題和本年度的模擬試題,具體類型有電源、信號源、無線電、儀器、數據采集與控制類。實踐證明,這種培訓模式是行之有效的,能迅速提高大學生的動手能力,培養其創新意識和協作精神。
5加強學生科研引導和畢業設計建設 提高創新能力
5.1引導學生申報各類科研項目
鼓勵學生申報校團委科研項目、省級和校級大學生創新實驗項目,并為學生項目立項和項目實施提供指導。
5.2加強學生科研引導和畢業設計指導
以畢業設計形式或課程設計形式,引導高年級學生參與電子技術類產學研項目,鍛煉學生解決實際問題的能力和創新能力。學生通過獨立完成課題的設計、制作、調試和實驗分析,鍛煉分析問題和解決實際問題的能力,促進創新意識、創新能力和工程實踐能力的培養調,提升適應未來工作的自信心。近年來,有多名大學生通過參與教師與企業間的項目合作,得到了良好的鍛煉,畢業后直接到企業就業,成為技術骨干。
6改革成效
6.1電子技術類課程教學質量顯著提高
改革后的電子技術課程在授課內容、教學方法上都有了明顯的進步,課堂互動性增加,學生的學習興趣提高了。項目實施以來,電子技術相關的課程授課效果良好,在期末測評中獲得同學們的好評,有多位教師獲得省級、校級教學名師稱號。
6.2學生電子技術實踐和創新能力顯著提高
各類科技創新活動取得佳績項目組依托開放創新實驗室,通過暑期的大學生電子設計競賽培訓,每年完成約100人次的電子技術設計培訓;每學期指導進入開放創新實驗室和校企聯合實驗室的學生約60人,四年來累計指導學生約400人次;指導的大學省級創新創業實驗項目、校級創新實驗項和團委科研立項目60多項;四年來,本項目組成員指導大學參加了全國、全省大學生電子設計競賽,獲得各類獎項32項,其中一等獎6項、二等獎11項、三等獎15項;指導的學生分別獲得2009、2011和2013年福建省大學生課外學術科技作品競賽二、三等獎。
6.3學生畢業設計課題完成質量顯著提高
通過現代電子技術課程體系改革,學生對新技術的掌握和實踐動手能力都應該比以前有所提高,這部分學生在畢業設計中就可以做一些難度較大、有實用意義的課題。四年來,指導約200名大學生開展與電子技術相關的畢業設計,取得良好成績,近30位同學獲得校級優秀畢業論文。
6.4獲得社會的廣泛關注和用人單位的好評
幾年來,以開放創新實驗室和校企聯合實驗室為平臺的現代電子技術課程體系,培養了一大批實踐能力強、創新意識強、具有團結協作精神的大學生,這些學生畢業后能勝任與電子技術相關的技術工作,成為公司的技術骨干,獲得用人單位的好評。
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