[摘 要] 首先对机电一体化技术课程的特点和现状以及CDIO教学模式改革能初步解决的关键问题进行分析,提出从理论教学内容、教学方法、实践教学内容和考核方式四个方面进行机电一体化技术课程教学模式改革思路,将CDIO工程理念应用于教学的各个环节中,增强学生的学习兴趣、解决问题的能力和创新思维能力。
[关 键 词] CDIO;机电一体化;教学改革
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2020)39-0164-02
机电一体化技术课程是机械类专业的一门综合性、应用性
很强的专业核心课程,是多种学科相互交叉、融合而形成的一门综合性技术学科。一方面,该课程教学内容涉及知识面广,内容涵盖机械基础、传感器检测技术、电机控制技术、液压气动技术、计算机控制等内容,具有理论性与实践性联系密切、工程实用性强的特点。基于此,需要将各部分知识进行融合,才能很好地应用于实践。另一方面,高职机电一体化专业的培养目标是面向制造生产一线,培养能从事机电设备的操作、维修、维护及技术支持等工作的德、智、体、美等全面发展的高素质技术技能型人才。
结合以上两点,面向高职机电一体化技术的教学要在学生掌握一定理论的前提下,能从工程实际出发更深刻地理解机电系统的组成以及各个模块的功能和模块之间的联接,,这样才能更好地适应于以后的工作岗位,并能进行简单机电系统的设计。
而传统的教学方法只是对前置课程进行简单堆积,以讲授理论知识为主,实验设备较少,缺乏对学生进行实践性及综合性的训练,学生接触实践机会少,缺乏动手能力,更不能培养学生的创新意识。学生感到难以致用,导致学习兴趣逐渐丧失。
本文就如何将CDIO教学模式应用于高职机电一体化技术课程,来提高教学效果和教学的实际应用性做一些探讨。
一、通过CDIO教学模式改革能初步解决的关键问题
(一)学时相对较少
教学改革在高等教育中获得深入开展,为了减轻学生负担,机电一体化专业课程的教学课时被明显缩减。同时,为培养出企业需求的复合型人才,需要不断增加教学内容,教学内容多、课时少的矛盾就显得尤为突出。因此,在教学过程中如何用较短的时间尽可能地提高教学质量是需要解决的第一大难题。
(二)教学模式陈旧
在传统的教学模式中,教师一般只注重课程的理论教学,“板书+讲解”或“多媒体+黑板”等是上课采用的主要方式,久而久之,学生对学习缺乏热情,不愿意主动思考问题,失去对问题保持怀疑的精神,最终会出现培养出来的学生在理论学习和实践动手能力方面存在显著不足,学生的创新能力不能发展,严重影响对现代大学生动手能力、探索精神和创造能力的培养。
(三)理論与实践脱节,实践与工程脱节
在脱离工程现场情况下的理论教学和实践教学充满各种枯燥的原理框图和接线图等,以学生的想象力以及知识储备无法完全理解类似的教学内容,学生上课听不懂,导致学生学习兴趣和学习预期降低。
二、基于CDIO的机电一体化技术课程教学模式
CDIO教学模式是近年来国外工程教育改革的最新成果,是一种现代高等工程教育理念。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate),该教学模式是一种全新的工程教育理念和工程实施体系,为培养新一代的高端工程从业人员具有扎实的专业基本功,注重对学生工程基础理论及专业知识的培养,同时将教育过程放到工程的实际情境里,区别于常规的职业教学实践和理论教学。
机电一体化技术课程教学改革主要包括理论教学内容改革、教学方法改革、实践教学内容改革及考核方式改革四个方面。
(一)理论教学内容的改革
机电一体化技术课程的理论教学涉及的学科多、知识点分散,一部分知识点包含在前置课程教学中,如机械设计、电机控制和可编程控制器等;而另一部分知识点在前置教学中未涉及,如伺服控制、传感器以及信号传输与接口技术等。因此,在教学内容上避免简单重复选修课的已有知识,应从机电融合的角度出发,采用CDIO工程模式的逆向思维,把项目工程实例解剖成若干功能模块,在理解各个功能模块之间联系的前提下,进行各个模块相关理论的教学,强化对基础性知识点的讲解和传授。通过教学方法的改革,采用讨论式、案例式教学方法,使学生掌握课程的重点,把握课程的难点,深入理解课程的知识点。
1.CDIO逆向工程实例解剖
工程实例解剖是将具体工程实例根据各部分的功能分成控制模块、伺服驱动模块、机械模块、传感器检测模块等功能模块,掌握每个功能模块的功能和作用以及模块间的联系,这样可以使学生更深刻地理解完整的理论知识体系,为学生的实践学习奠定一定的理论基础,如图1所示。
2.基于CDIO模块间的联接
在以往的教学中往往用简单的线条示意图来表征不同模块之间的联系,这种抽象的表达方式很容易使学生走向一个误区,看似理解了课堂所学知识,但是又好像什么都没学到,这就造成学生对所学知识抱有怀疑态度,认为理论学习没有用,以至于缺少学习的动力与激情。那么,基于CDIO模式的模块间联系,从工程实例出发,模块之间是如何进行信息的转换与传输,如何通过各种接口技术来连接起来,解决了这些问题,才能使理论与实际形成无缝连接,更有利于学生后续系统设计和设备故障诊断与维护的学习。例如,数控机床伺服驱动系统和机械本体之间的联接包括电气和机械两部分,驱动器和电机之间的电气连接以及电机转轴与机械本体之间通过联轴器连接来传递动力。基于CDIO模式下,以凯恩帝KND1000型号为例详细说明连接方法,这样就把抽象的理论转换为形象的现实实物,更易学习与掌握。
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本文标题:基于CDIO模式的机电一体化技术课程教学改革探讨
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