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第2章 设计思想2
第3章 编码数据设计4
3.1 控制系统的选择4
3.2 系统控制的编码设计4
3.2.1 编码器和计数器的原理及选择4
3.2.2 系统控制的参数设计7
3.3 计数器的控制与工作方式10
3.3.1 计数器的工作方式10
3.3.2 计数器的管理与控制10
3.3.3 计数器I/O端口分配11
心得体会 12
毕业设计(论文)环节是高职院实现人才培养目标极为重要的综合性实践教学环节,是培养学生运用所学知识分析解决实际问题能力、增强学生专业工作能力、培养创新精神、进一步提高综合素质的有效教学手段。
近年来就业形势日益严峻、高等职业教育规模的扩张,毕业设计期间又恰逢学生寻找工作等诸多客观因素的影响,使得毕业设计出现了很多质量问题。具体表现在:(1)大部分学生对毕业设计不重视,不能处理好毕业设计、顶岗实习与就业的关系;(2)学生缺乏学术论文写作的基本素养,缺乏资料查阅、整理、分析、归纳、检索等获取信息的能力;(3)毕业设计过程流于形式,理论与实践脱节,有些学生仅仅依赖于教材、资料的理论知识拼凑论文,对于自己的设计没有通过实践验证,纸上谈兵多,实际动手少。最终创作的毕业论文很难有实际的应用价值。(4)成绩评定不能完全做到公正客观。学生论文抄袭原始资料现象严重,有些学生在最后答辩环节明显缺乏对所做内容的理解和把握。那么,如何改革毕业设计,提高毕业设计(论文)质量,达到高职教育人才培养目标的要求?我结合机电专业的毕业设计的探索与实践谈谈认识。
一、提前做好毕业设计准备工作
1.时间上的调整。指导老师提前在第四学期期末考试结束就与学生见面,布置题目,下达毕业设计任务。一方面使学生尽快了解课题的类型和方向,另一方面便于教师提前了解学生的情况,如专业学习情况、个人发展方向,等等,从而能够合理地安排设计任务。另外,安排学生利用暑假,对机械制图、计算机绘图、电路分析、单片机、电气控制与PLC、气压传动等毕业设计相关专业知识内容进行重新温习,并要求学生完成课题资料查询、研究方案的确立等工作,为第五学期毕业设计的顺利进行做好知识上的准备。第五学期第十一周起进入毕业综合实训环节,主要是毕业设计和赴企业进行顶岗实习,第十一周起有计划地在指导教师的指导下对毕业设计内容予以进一步完善,第五学期不进行答辩,待顶岗实习结束后,第六学期再回学校参加答辩。
2.指导教师充分准备,试做课题。在毕业设计过程中,指导教师准备得是否充分,将直接决定毕业设计质量的高低。教师除应认真准备毕业设计的课题和任务书外,还需对课题进行认真的试做。通过企业调研和分析,得到企业中机电应用产品研发和生产岗位典型工作过程,明确产品功能、准备技术器件资料、硬件设计、硬件制作、软件设计、软硬件联调、产品制作、产品测试。通过试做课题,教师能更好地把握课题的难度和工作量,科学地预测学生在毕业设计各个阶段可能出现的问题,从而能够根据学生的具体情况合理地分配设计任务。
3.毕业设计题目提前渗透至相关课程学习当中,为毕业设计的完成打下扎实的基础。毕业设计是一项综合性的实践环节,一个优秀的毕业设计离不开专业知识的支撑。因此,专业课程的学习尤为重要。在课程学习过程中将毕业设计课题渗透进课堂,让学生带着问题去学,这样可以激发学生学习的欲望,培养学生的创新能力。同时也为大三学生顺利地完成毕业设计打下扎实的基础。以“单片机应用技术”课程教学为例,本课程以智能运动小车作为教学内容载体,该教学载体以单片机作为控制核心,包括运动控制系统、显示系统、智能感应系统,等等。通过这一载体将单片机应用技术中的各种能力贯穿始终。由于智能运动小车的功能具有很强的扩展性,完全可以作为毕业设计的课题进行综合的设计和研究,因此在课程教学过程中要有意识地培养学生的设计意识和思路。
当然,在课程学习过程中,学生可以根据自己的专业兴趣在保证课程合格的前提下有侧重地加强某门课程或者某几门课程的学习,在此过程中专业老师可以了解学生的具体情况以便于今后毕业设计的分组和选题工作能有实效地开展。
二、立足实际,科学选题
1.以就业为导向,从实际出发,选择不同的课题。课题必须围绕专业人才培养目标,符合专业岗位能力要求,具有较高的应用性。目前,机电一体化专业就业岗位的需求有三个方向:机电一体化设备制造与维修、机床数控技术应用、自动机(线)的运行与维修。要按照不同的专业化方向,确定毕业设计课题,对于机电一体化设备制造与维修方向,课题方向重点应放在机械方面,加强钳工与电工电子训练;对于机床数控技术应用方向,应增强学生的车工实习及数控机床编程与操作能力;对于自动机(线)的运行与维修方向,应向电的方面适当偏移,加强电工及单片机与可编程控制器训练。我校机电一体化专业定向于自动生产线的运行与维修方向,在确定毕业设计课题时,结合制造业发展现状,选择那些围绕机电一体化进行产品开发或把微电子技术用于设计、制造、测试和研究等方面的题目,例如单片机控制系统设计、工业机器人系统分析、可编程控制器(PLC)技术及应用设计,等等。
2.毕业设计的选题要坚持理论与实践相结合的原则。课题的选定要结合目前专业的实际设备,立足实际,避免脱离实践的纯理论性的题目。我校机电一体化专业目前已经拥有较先进的PLC实训装置、气动实训装置、机电检测实训平台、单片机实训设备、自动生产线训练装置、机电一体化实训装置,等等。因此,毕业设计的选题应考虑到我们现有的实训设备,为学生毕业设计的实施提供良好的硬件环境。只有结合实际“真题实做”,才能培养出创新型、实用型人才。当然,在毕业设计期间已经开始顶岗实习的同学,可以结合生产岗位选择毕业设计题目。应鼓励学生结合岗位实践内容选择毕业设计(或论文)课题,但必须有企业专人指导并报学院批准。
3.通过各类技能大赛的锻炼和渗透,以学生兴趣为中心进行毕业设计选题,可以广泛发掘学生的创造力,选题更具有可行性。专业老师组织学生参加院内外的各类技能大赛,将技能竞赛与教学改革相结合。比如机器人大赛,结合单片机课程的学习,选择一个机器人项目,等等。我校目前已经成功举行了智能搬运机器人比赛,模拟了工业自动化过程中自动化物流系统实际工作过程。设计一个轮式或人形小型机器人,在比赛场地里移动,将不同颜色、形状或者材质的物体分类搬运到不同的对应位置。比赛的记分根据机器人将物体放置的位置精度和完成时间来决定。又如“自动线安装与调试”技能大赛,参赛队在规定时间内,根据任务书的要求,以现场操作“***自动生产线实训考核装置”的方式,完成自动生产线设备部分工作单元的机械安装和调整,气动回路的安装、连接和调整,电气控制电路的设计、安装和布线,传感器安装与调整,PLC编程,人机界面组态,电机驱动(含变频器及对应电机、伺服驱动器及伺服电机)参数设定,以及系统统调、运行等工作。我们通过大赛的锻炼,激发了学生的学习兴趣,开阔了学生视野,丰富了学生知识,提高了学生的综合素质与能力,培养了其团队意识与合作精神。参加技能大赛的同学,毕业设计的题目可选择大赛的某个方向展开设计,并撰写论文。通过技能大赛的锻炼和渗透,不仅可以提高学生的设计兴趣,而且能为毕业设计的顺利完成奠定扎实的专业基础。
三、加强过程指导和管理,严格考核制度
对毕业设计全过程实施质量监控是提高质量的保证。加强过程考核,量化毕业设计平时成绩的评定。表1为毕业设计(论文)总评成绩评定参考标准。总评成绩由指导教师考核成绩(40%)、作品(成果)鉴定成绩(20%)、论文评阅成绩(20%)、设计(论文)答辩成绩(20%)四大部分组成。指导老师考核成绩由指导老师评定,其余三项成绩由相应的评审组老师评定。
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实施周检查制度,要求学生每周以幻灯片形式进行汇报。汇报的主要内容是本周所做的主要工作、遇到的主要问题、问题的解决方法及心得体会等。汇报过程中,指导老师做好记录,填写《毕业设计指导工作记录本》,对毕业设计指导工作进行实时记载,学生汇报完毕后,指导教师综合各位学生的情况加以总结,并就学生所提出的问题加以解释与指导。周检查制度作为毕业设计平时成绩评定的重要依据。同时,学生随时写好《毕业设计日志》,内容与教师的《毕业设计指导工作记录本》相配套。这样,教师与学生交流紧密,双向监督,有利于加强毕业设计工作的全过程指导与管理。
毕业设计作品或成果可以是程序、实物、现象、方案等可以表现毕业课题成果的东西。让作品成为毕业设计的主要内容,并在总评成绩中占有一定比例。
对学生数集中的个别单位,因岗位需要无法回校参加答辩的由单位出具证明,学院安排老师到企业答辩。严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计。正确认识毕业设计的重要性将有利于保障和提高教学质量。
表1 毕业设计(论文)总评成绩评定参考标准
另外,毕业设计期间,指导老师要为学生进行资料查阅、文献检索、论文写作能力的培训,培养学生学术论文写作的基本素养。当然,在整个毕业设计指导过程中,要把学术道德教育和思想教育工作贯穿始终,加强学生的诚信教育,在处于即将走上工作岗位的过渡阶段,帮助学生树立良好的心态,促进毕业生克服不利情绪的同时顺利完成毕业设计。这种关心和指导可在每周进行检查时多与学生交流,也鼓励学生之间的交流。
四、尝试毕业设计与顶岗实习一体化改革方案
学生可选择到企业顶岗实习期间开展毕业设计,将毕业设计、顶岗实习有机结合。指导学生在顶岗实习的过程中,同时完成毕业设计(论文)。鼓励学生在顶岗实习期间,从事与专业对口的顶岗实习企业生产和技术领域相关的毕业课题设计。学生带着毕业设计的任务进行顶岗实习,不论是操作控制、质量检验还是装配、测试岗位,都能爱岗敬业,并随时记录,在生产实践中收集自己毕业设计所需的资料和数据。这样最终必然将以较高的质量完成顶岗实习和毕业设计。若能取得优异的成绩,则被企业接收,顺利就业。这样拓宽了就业渠道,增加了就业的机会。这种一体化的教学模式体现了工学结合、产学一体的职教模式。
当然,要想使这种一体化的教学模式取得良好的效果,校企双方应该共同指导、共同管理。每个学生都必须由校内专业教师和企业指导老师共同指导。校内老师可制定一个详细可行的计划和阶段性的目标,督查毕业设计的进展情况,指导论文写作的规范,并协助解决理论问题,定期与学生沟通,沟通方式可以多样化,比如:电话、QQ、Email,等等。企业指导老师负责从单位的实际出发,现场指导、规范操作、分析故障并解决问题。
五、结语
以上改革措施已在机电专业08级毕业生中进行了实践,经实践证明这些策略能充分调动学生的积极性和参与性,提高毕业设计质量。当然,如何提高高职毕业设计质量,是牵涉多个因素的综合课题,需要我们不断实践、不断总结,完善质量控制措施,使毕业设计教学真正成为培养学生创新精神、职业素质和综合实践能力的重要途径。
参考文献:
[1]姜亦祥.浅谈加强机电一体化专业实习教学的措施[J].成才之路,2009,(21):79-80.
摘要:传统教学模式下学生缺乏学习主动性的现象很明显,依循 CDIO 理念,对“PLC、变频器和触摸屏综合技术”课程的课程内容、项目选用、评价体系等进行教学改革,建立较为完备和系统的工作情境和项目案例库,可以实现真正的一体化教学,有助于培养学生的工程意识,提高学生的创新能力、实践能力和综合素质。
关键词 :高职;CDIO 理念;教学改革;项目教学;创新能力
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2014)05-0095-03
概述
CDIO是由MIT等世界著名高校研发的从理念到大纲到课程到教学直至评估的一整套先进的工程教育模式。我院教学团队从2009年开始尝试基于CDIO理念的“PLC、变频器和触摸屏综合技术”课程改革,因为该综合技术属于工业控制的主流设备,高职院校为社会提供的不仅仅是大量新生劳动力,而且是具有现代企业理念的,有技术、高素质的现代产业工人。该课程是高职院校的一门综合性、设计性极强的机电产品控制应用型设计课程。其任务在于:训练学生综合应用PLC、变频器和触摸屏技术知识,掌握它们的设计方法和研发能力;开拓设计思路,增强理论知识与实践相结合的能力;培养科学性、系统性及全面性的设计素质;训练团队合作能力。
但是目前教学上普遍存在以下问题:(1)在课程设置现状方面。大多数高职院校并未单独设置PLC、变频器和触摸屏综合技术一体化教学课程,而是采用以PLC、变频器理论教学为主,以验证性的实验或实训为辅的方式进行教学且实践课时偏少,侧重技能训练的学生往往只能掌握各门课的基础技能。(2)在课程内容现状方面。目前的设备控制课程往往是学完一定的理论之后再做相应的实验,内容相对独立,学生无法从整体上把握设备控制开发的思路,也就无法体现“构思、设计、实现和运作”的教学思想。(3)PLC、变频器和触摸屏种类繁多,毕业生就业时从事相关行业工作,实现所学专业知识与生产实际快速接轨存在一定的困难,即知识“移植”能力不够,自学能力与创新能力不够。
基于“CDIO”的课程设计
基于“CDIO”理念的课程体系 课程内容应根据CDIO 工程教育理念结合学生知识水平和企业需求,按照任务分析——论证方案——确定方案——实施方案——测试效果——评价六个步骤实施每个教学任务,使学生在项目实施过程中学会PLC、变频器和触摸屏综合技术在设备中的设计安装和调试。知识体系框架如下页图1所示,其中工业控制核心技术包括PLC、变频器和触摸屏技术,控制对象为设备中使用的液压气动技术、电机技术和传感器技术。最后,内容涉及各设备控制器之间的网络技术和监控技术。
基于项目化的教学层次设计 实践内容设计应充分体现项目化教学的设计思想。以“做项目”为主线组织课程教学,以“用”导“学”,尽量让学生亲自动手,全身心投入。要突出项目训练的完整性,在做项目过程中学习必要的知识,知识以必需、够用为度,强调自学能力的培养,强调应用所学知识解决问题。项目团队人数一般为4人,各队选出项目组长,负责整个项目开发的所有运行过程,涉及任务分配、人员管理、阶段性成果报告等。在不同层次的具体实践中,可以将一个完整项目分解成若干相对独立的子项目,通过子项目的训练掌握单一技能,最后将子项目综合起来,完成整体项目的内容。在项目的实施过程中,以学生为中心并引导学生主动学习。整个过程分为4个实践过程,即验证性实践、设计性实践、综合性实践和创新性实践,如图2所示。
项目式教学的设计 没有项目支撑的工科课程内容是缺乏实践性和生动性的干瘪理论框架。工程项目的设计和选择是需要专业课教师花工夫来做的事情。在选择工程项目时可以从以下几个角度考虑。
1.项目的选用有利于激发学生兴趣。我院采用了参加全国机械创新设计大赛的一些娱乐类作品,如获得全国二等奖的娱乐机器“捕鱼达人”,其控制系统采用PLC完成对一组气缸的控制,在项目实施中,根据游戏的难度设置了5个级别,即5个不同工作情境对应不同的控制方案;又如获得浙江省机械设计大赛二等奖的“排除万难”任务型机器人,其控制对象有多个直流电机和电磁阀,在项目实施中,根据机器人的实施任务选择4个阶段性控制要求。这些项目在实施后学生可以在课外一边练习和改进控制技术,一边通过娱乐提高学习兴趣。其中的一款机器人如图3所示,通过PLC控制机器人的直流电机和气动系统实现过隧道、过单边桥、抓螺母和拧螺母等一系列动作,操作按钮组和保护装置的设计对学生的控制能力培养很关键。
2.项目的选用对象在生活中比较常见。如我院教学团队与本地企业合作建立的立体车库在许多商场、宾馆、专门的停车场都能见到,许多学生对其工作过程比较熟悉,有利于减少设备介绍的时间,引起学生对控制方案的共鸣。
3.项目的选用结合本地区的企业设备。学生毕业后大部分在本地区工作,为使学生在毕业后尽快地适应工作需要,在项目内容上可选用本地区的轴承制造业、黄酒制造业、纺织印染制造业等相关设备的控制系统。有的学生在学习中参与了教师的一些简单项目开发并将其作为毕业设计题目。如图4(a)是为企业设计的涡流探伤检测台,图4(b)是学生通过实训室搭建的控制系统,并通过编程完成了毕业设计。
课程评价体系 在CDIO工程训练模式下,可将项目的整个运行过程“构思——设计——实现——运作”纳入考核范围,鼓励学生在做中学、在学中做,教师则提供实验条件和指导,保障学生充分自由地发展,增强创新意识,并为学生提供遇到问题时加以解决的方法、对仍然存在的问题进一步改进的思路等。课程的考核采取多元化的评价体系,具体涉及以下几方面:基本技能及基础知识、设计能力、团队协作能力、职业素质和评价。在针对项目的某一个工作情境中,需要完成设备工艺流程和产品目录规划表(涉及工艺流程描述和工作计划安排)、设备控制实施表(涉及I/O分配表的编写、控制流程图、控制程序编写过程记录、设备调试过程记录、实施过程中遇到的问题与对策和总结等)和评价表(涉及每个工作任务的考核要求、配分和评分标准)等等。
课程支撑条件
教师的CDIO能力培养 CDIO教学改革成败的关键在于教师队伍的能力。很多教师虽然有丰富的理论知识和较强的科研能力,但缺乏相关的企业工作经历或工程经验。因此,在选择教师时应考虑以下三个方面:(1)作为企业科技指导员,与企业有密切的项目合作关系。(2)多次带领学生参加省级或以上相关竞赛并取得一定的成绩。(3)在企业一线多次实践锻炼并积累一定的经验,或具有企业相关工作经验。
实践平台的设置 学生一般不具有丰富的设计经验,创造性地设计新机构的控制系统时往往不知从何处入手。因此,有必要讲授一些控制方案设计经验,帮助学生构思。这项工作主要是通过院团委和相关教师组织并结合教育部、教育厅主办的一些机械创新设计大赛、自动线安装与调试大赛等设定比赛题目,号召学生发挥自己的想象力,形成可行控制方案并加以实施。我院的工业控制创新实践室不仅为学生提供了全过程工程训练的机会,锻炼了学生的实际动手能力,同时还培养了学生的创新精神、团结协作精神。
学院政策的支持 我院教学团队得到了学院在政策上的支持,主要体现为:对教师CDIO教学能力加以培养,与十多家企业开展相关合作并取得了一定成效;学生在完成一套设备控制系统的开发方案后,可作为毕业论文并优先推荐为优秀毕业论文,优先推荐到合作企业,并作为参加控制类相关大赛的重要选拔依据。
改革成效
经过近四年的教学试点,新教学模式下的“PLC、变频器和触摸屏综合技术”课程取得了较好的效果,涌现出了一批优秀的学生和教师。学生的专业基础水平能更好地适应企业岗位要求,许多学生毕业后能独立完成企业安排的项目并得到企业的一致好评。学生的团队协作能力得到明显提高,与教师交流的能力得到明显加强。学生的拼搏精神得到激发,许多学生为了完成任务往往工作到很晚才回寝室休息。教师的业务水平不断提高,与企业的合作更加紧密。需要指出的是,这门综合类控制课程的教学效果离不开其他专业课程和整个教育环境的配合。
参考文献:
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[5]李瑞芳,吴雅娟,王莉利.基于CDIO的“综合应用”课程教学改革探讨[J].长江大学学报(自然科学版),2010(7):338-339.
为使机械设计制造及其自动化专业学生在学习过程中,有机会将所学到的各门专业课的知识综合性地应用到接近于生产实际的过程中,为他们走上工作岗位后应用这种新的理念打下基础,学院除了建立适合于现代教学法模式的几个独立的专业实验室外,筹建了一个开放式自动化综合实验室。在这个综合实验室中,我们开发了一套完全接近于生产实际的模块化柔性制造系统,由省部共同投资。实验室的开放性主要体现在两个方面:一是系统组成具有开放性,系统中不同生产厂家的设备可相互兼容,便于以后扩展;二是实验室资源具有开放性,实验室可面向校内外各种层次的学生或培训学员,做到资源共享,扩大受益面。
1FMS系统组成
柔性制造系统机电一体化训练设备,包含一条闭环柔性输送装置和六自由度并联加工中心(加工站)、三自由度数控雕刻机及其控制系统、四自由度上料检测站及其控制系统、搬运站、安装站、安装搬运站、智能分类站、现场总线、多层次立体原料库及其控制系统、多层立体成品库及其控制系统、自动化输送线及变频调速控制系统、PLC数据采集及物料监控系统、系统监控及管理控制软件。
工业控制计算机通过运动控制卡发送位置信号给旋转立体上料库电机驱动器,电机驱动器驱动步进电机旋转一定角度,实现零件位置对准,同时设置检测开关,通过PLC采集至计算机,判断托盘上相应位置是否存在零件。自动上料机器人将待加工物料送至加工位置后,系统驱动锁紧装置进行物料定位固定,上位机按指定程序控制六自由度并联机器人,进行零件前序的加工。在主界面中点击数控雕刻机控制按钮,进人数控雕刻机控制界面,三自由度数控雕刻机主要实现对工件端面的雕刻,通过用户编制G代码也可以用软件将模型转化为G代码,然后通过计算机的串口将G代码传到雕刻机,雕刻机执行G代码。
零件前序加工完毕后,计算机控制零件搬运机器人将加工完的零件搬运至下一工序的加工位置。
在主界面中点击立体仓库状态按钮,进人立体仓库状态界面。立体仓库状态是用来实时显示立体仓库仓位的占用情况,系统实时检测各个仓位的状态,然后系统给码垛机发指令决定码垛机下一次将装配的成品放人哪个仓位,操作者通过观察状态位的图标情况,操作者就可以知道哪个仓位是否为空,并且知道各个仓位物件的重量,通过生产统计还可以知道立体仓库一共有多少个成品,每一类成品的个数及总重量。
2系统特点
(1)包含多种关键技术及单元,使学生了解更多的知识;机器人技术;物流仓储自动控制系统;立体仓库;自动输送线;自动码垛机;物流仓储管理和监控;PLC控制系统;传感器技术;计算机网络通信技术和现场总线技术;计算机控制;网络化视频监控技术;数据库技术;多轴运动控制器;气动技术;步进电机及驱动;伺服电机及驱动;VC,VB等高级语言编程。
(2)结合机电教学,编制了的实验指导书,包含多个实验:为了方便教学实际使用,我们为系统提供了专门实验指导书,其内容涵盖机械、控制、机器人示教、插补、自动装配、码垛等多项实验,供本科生、专科生和研究生专业选开,教师也可以根据实际情况,在实验指导书的基础上增开设计性、综合性实验。
(3)交互式图形化操作界面:系统控制软件采用WINDOWS操作系统,具有交互式和图形化特点,操作简单易学,自动化程度高,使教师和学生在很短的时间之内就可以掌握对系统的操作。
(4)丰富的状态反馈功能:通过计算机与各单元及传感器的通讯,将系统中各环节的状态显示在操作界面上,使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据,掌握系统运行状态。
(5)完善的生产及物料存储统计功能:根据现代柔性制造系统的特点及仓储物流的发展动向,不但在工作过程和原理上仿真实际生产过程,而且开发了生产及物料存储数据库,根据系统的运行随时记录和分析生产和存储数据。
(6)开放式系统结构:为了增强学生的参与性,系统采用了开放式结构,提供了完善的控制功能动态链接库和二次开发函数,不用了解底层复杂的时序和操作过程,只需要在VC或VB中简单的几行代码,学生即可开发出自己的运动或控制功能,激发学生的学习兴趣。
(7)网络化视频监控:系统提供网络化视频监控模块,使操作者在操作系统的同时,也可通过电脑屏幕实时观看系统的实际运行状况。同时对于有条件的学校,可将控制计算机与校园网相连解,使更多的学生和老师通过网络观看现场实验过程,提高系统利用率,也可实现远程教学。
3如何应用FMS进行本科实验教学
由于近年来高校的扩招,学生人数大幅上升,而大型实验设备台套数少;而且大型实验设备的实验通常包括编程、上机、结果分析等,需要的时间较长。因此,大型设备开设的实验不能简单的照搬其它实验教学的模式。我们分别探索了以下几种模式:
3.1开设综合设计性实验
本中心老师提出项目申请,参加学校实验室设备管理处组织的“工程实践”和机电工程学院组织的“机电一体化实训中心”项目。这些项目结合指导老师的科研项目,通过双向选择接受学校相关专业本科三年级以上的学生参加。学生分为2-4人一组;在教师的指导下,首先查阅文献和学习FMS的有关知识,编制程序,上机测试;实验的内容根据项目的研究内容而定,一般涉及多种设备;实验时间根据老师和学生双方商定,实行弹性制,不拘泥于课堂安排的时间。由于学生人数少,在实验过程中可以做到师生面对面的随时交流。
例如:作业计划与调度教学实验。
“作业计划与调度教学实验”的内容是让学生根据给定的加工工件信息,设计一个单件小批量零件加工的“作业计划与调度”的仿真系统,使目标函数“最长流程时间”的值最小,然后对仿真结果进行验证。实验的目标是:使学生加深对“作业计划与调度”概念的理解,掌握车间调度的方法,培养学生理论与实践相结合的能力,提高学生的学习兴趣和积极性。实验系统要具备以下功能:
(1)提供一个很好的、有代表性的研究对象,也就是使学生知道他们是在那个车间、那个环境为加工那些工件设计“作业计划与调度”的方案;
(2)提供一个很好的仿真环境及工具,用来建立仿真模型,使学生形象直观地看到车间调度的运行过程;
(3)提供实现“作业计划与调度”的算法和软件开发环境,使学生了解并掌握该算法的原理,并在仿真环境中实现算法,得到仿真结果;
(4)提供一个真实环境,如FMS车间或可真正运行的FMS车间模型,在此环境中对上面得到的仿真结果进行验证。
针对“FMS教学实验系统”只讨论一种特殊情况,即最长流程时间Fmax的计算先讨论n/m/P/Fmax问题,目标函数是使最长流程时间最短。最长流程时间又称作加工周期,它是从第一个工件在第一台机器开始加工时算起,到最后一个工件在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间,由于假设所有工件的到达时间都为零(Ri,I=1,2,3,…,n),所以Fmax等于排在末位加工的工件在车间的停留时间,也等于一批工件的最长完工时间Cmax。
设n个工件的加工顺序为S=(S1,.S2,……,,Sn),其中Si为排第i位加工的工件的代号。以CK(Si)表示工件Si在机器Mk上的完工时间,Pk表示工件Si在Mk上的加工时间,K=1,2,3,……,m;i=1,2,……,n,
式(1)是一个递推公式,当由式(1)得出Cm(sn)时,Fmax、就求得了。在熟悉以上公式之后,可以直接在加工时间矩阵上从左向右计算完工时间。对于某一工作地,在给定的一段时间内,顺次决定下一个被加工的工件。
3.2开设选修课
由于学习FMS的有关知识,需要学生们具有一定的专业知识;而且大型设备一般只有一套设备,要面向学生人数众多的本科生开设实验课有一定的难度。因此,我们首先开设了FMS的选修课。在讲授FMS技术的理论知识的基础上,开设FMS的上机实验课,学生分为3-5人一组。由于课堂讲授FMS的时间有限,加之是选修课;因此,在实验课之前,面对设备再介绍一次设备的原理、结构和用途等,以加深学生的印象;然后指导学生编制程序、适当的上机操作,辅导学生处理实验结果。
3.3为本科毕业设计提供实验
本科生的毕业论文是进行专业基本技能培养的重要环节,同时也是培养学生创造性思维方法、提高动手和解决问题能力的不可缺少的过程。参加本科毕业论文的学生,有充分的时间利用所掌握的专业基础知识,解决具体的问题;因此毕业论文是本科生学习和掌握大型实验设备的一个非常好的机会。
4FMS进行本科教学的体会和希望
4.1FMS进行本科教学的效果
通过上述三种方式向本科生开放大型实验设备,对学生选择专业有一定的帮助,也增加了学生参加推荐免试研究生和就业等的竞争力。例如,一名机电学院的学生参加了“FMS研究”项目后,对数控技术有关知识和应用有了一定的了解和兴趣,报考研究生时选择数控技术专业。另一名机电学院的学生参加“开放式数控系统的研究”,学习了切削图形设计、数控雕刻机及其控制系统等一系列操作,在老师的指导下自己操作选择刀具和切削参数,观察不同的切削过程,加深了所学的理论知识,熟悉了作业计划与调度的原理、立体仓库的基本操作;该生通过面试后顺利地被华中科技大学录取为研究生。
近年来为了适应地方经济和社会发展的需要,拓宽人才培养领域,在开设综合性实验项目和选修课时,也接受其他学院的学生。学生结束项目后,对所参加的研究工作非常有兴趣。
相比较而言,综合设计性实验效果明显好于选修课的实验。前者由于有充分的时间,我们摒弃了传统的验证实验的模式,采取了“双向互动”,教师以更多的精力启发学生的创造力,调动其主动性和积极性,发挥他们运用所学的知识去解决实际问题。对这种实验模式,学生表现出极大的兴趣。这种实验教学模式,不仅拓展了学生现代科学技能的理论和知识;在实验方法,应用技能方面也得到了提高,为他们今后走上社会,服务于社会,缩短理论与实践的差距奠定了良好的基础。
随着高等工程教育改革的逐步深入,培养大学生的实践能力和创新意识得到了人们的高度关注。在培养理工科学生和实用型工程技术人员的过程中,工程实践训练环节尤为关键。文华学院着力加强工程实践教学环节,重视对应用型人才的培养。经过几年的发展,学校理工科实习、实训基地的条件不断改善。机电学部联合信息学部成功申报了“信息与机械综合应用技术省级重点实验教学示范中心”。示范中心确立了“打基础、强实践、重能力、设空间”的实践教学指导思想,构建了面向应用型人才培养的实践教学体系。
1应用型机电专业人才培养目标和特色
民办高校在应用型人才培养过程中存在培养定位模糊、课程设置不合理、教学方法单一等问题,忽视了培养学生的研究能力,课程设置重理论轻实践,只注重完成教学大纲规定的内容,缺少促进学生提高应用能力的实践性教学环节。鉴于此,学院坚持以“应用型本科人才培养”为目标,以学生个性化培养为主线,继续推进实验教学改革,不断完善、继续优化分层次、分类型、多形式、开放性的实验实践教学体系。1.1人才培养目标定位从培养人才的角度来看,应用型人才培养是面向社会基层,针对不同专业岗位的人才需求,培养出专业理论知识扎实、能够灵活运用所学专业知识解决实际问题,能够随着行业的发展持续更新专业知识和提升工作能力的专门人才。相对于研究型人才注重理论性知识,强调宽口径、厚基础,强调理论研究能力的培养,应用型人才强调的是将专业知识转化为实际工作能力,努力解决工作中遇到的实际问题,它更注重实践动手能力和创新创业能力,更强调应用性知识的精通和实用。1.2机电专业学科特色机电学部重视学生个性化教育和创新实践能力的培养,采取实验与理论相结合、课内实验与课外实践相结合、基本实验与个性化实验相结合的方法,优化实验实践教学体系,整合更新实验实践教学内容,改革实验实践教学方法。为了充分利用信息技术改造装备制造业,提高自动化、智能化和现代化管理水平,实现传统产业的升级和改造。机电学部守住根本、优化结构、不断创新,将“3D数字化设计”作为特色专业方向,在机械、材料、船海、制造等专业分别开设3D数字化设计相关课程。
2构建以能力培养为核心的教学体系
普通民办院校需要转变教育观念,改革教学方法,多途径、全方位培养应用型人才,将能力培养作为应用型人才培养的重点。学校围绕应用型人才的知识、能力和素质发展,在教学过程中将传授知识、培养能力、提高素质有机结合起来,将通识教育与个性化相结合,实验实践与理论教学相结合,基本实验与综合实验相结合,必修实验与选修实验相结合,构建了以能力培养为核心的应用型人才培养教学体系。
2.1制订应用型人才培养方案
理论教学体系打破了传统按学科设置课程的旧框架,增设部分以行业企业应用技术为背景,且与专业主干课程相衔接的模块化专业课程,让学生将所学的知识与行业发展联系起来。对于部分课程,教师要大胆地整合和更新,构建出全新的、完整的理论教学体系,同时,为实践教学留出充足的学时学分。为了更合理地开设专业课程,在修订人才培养方案之前,不仅深入调查了社会对本专业应用型人才的基本要求,还广泛征集了往届毕业生在实际工作中对专业课程提出的意见,认真听取了专家教授对本专业课程开设的意见。对于理论课实验,强调以理论为基础,以提高动手能力为目标;对于课程设计,强调以专业技能为基础,实施因材施教;对于生产实习环节,着力探讨校内外实习相结合的方式;对于毕业设计环节,重点抓好论文选题、撰写毕业论文和毕业答辩环节。
2.2改革实践教学方法
实践教学主要包括实验课程、课程设计、毕业设计、实习实训和社会实践等环节。实践教学体系以培养学生的专业技能为主线,根据社会企业对毕业生的能力需求进行构建。机电学部根据实际情况采取分散与集中相结合的方法合理安排,制定了明确的实践教学要求和能力评价标准。同时,他们还为学生设置个性化实践环节,鼓励学生主动实践,鼓励学生将毕业设计真题真做,精心安排毕业设计环节,把真题真做与创新创业教育融为一体。这样做,不仅能够充分调动学生的积极性,提高学生的动手能力,还能够充分利用现有设备,节省开支。
2.3抓好实验课程建设
在实际教学安排中,要更新教学理念,优化课程体系,对实验实践教学内容进行大胆的创新和整合。同时,相关人员要制订出能体现以能力培养为主线的实验、实践教学教学大纲,编写具有特色的教材,聘请企业工程技术人员讲授相关专业实验课程。在实际工作中,教师将每个专业的实验分为专业基础实验模块(约35%)、专业实验模块(约20%)、综合与设计实验模块(约30%)和创新模块(约15%),构建了“基础型、专业型、综合设计型和研究型”的四层次实验教学体系。
3加强学科建设,开展校企合作
随着制造业的不断升级,机电学部调整、优化学科专业结构,更新升级传统专业,将3D数字化设计、工业机器人、3D打印与智能制造、新能源等新兴产业、经济和社会发展亟需的专业方向作为重点建设对象。机电学部以校企合作为突破口,抓紧建设省级实习实训基地,采取“走出去、引进来”的方式,加强校企合作,做到优势互补、资源共享,为学生个性化培养打造高水平的实践平台。
3.1走出去“走出去”
即与国内知名企业合作进行生产实训。机电学部与多家企业建立了良好的合作关系,学生可以利用假期到企业实习。与此同时,学部还推荐教师到企业实习锻炼,提高教师能力。
3.2引进来“引进来”
就是将社会优秀企业引入高校,利用企业优势联合组建实验室。学部与企业共同设计培训课程和实践项目,采取学分置换的方式制订学生个性化培养计划。
3.3与企业共建人才培养基地
根据培养应用型本科人才的定位,学部将“工业机器人”作为特色方向,招收工业机器人实验班,培养“工业机器人”方向的综合应用型人才。实验班在本专业基础上融入了工业机器人专业技术课程,密切结合实际,培养社会急需的机电类综合应用技术人才。
4在创新实践教学中实施“潜能导师制度”
机电学部在工作过程中不断创新人才培养方法,在实验、实践教学中推行“潜能导师制度”。根据学生自身亮点和感兴趣的问题,通过设计若干潜能培育平台、参加学科竞赛、参与项目实施,以及参加课外科技活动等形式,引导学生去挖掘、培育、激发、提升个人潜能。机电学部针对不同类型的学生,制订个性化培养方案。鼓励学生从事自己感兴趣的实践和创新创业实践,所取得的学分可与培养方案中其他课程置换学分。学生根据自己的兴趣、爱好,自主选择潜能导师,通过开展各类竞赛活动,实施创新创业教育。实施潜能导师制,发现和挖掘学生的优势、潜能,提高学生的学习自觉性、主动性,有利于推动个性化教育的深入发展。
5建立教师与学生双重考核体系
学校高度重视实验教学质量,制定了关于学生考核与教师考核的双重考核体系。学生考核体系由学校教学督导专家深入课堂了解学生的实验,检查学生实验报告批改等了解学生的实验状况,分析实验教学中存在的问题,从而制定出了解决问题的办法。教师考核体系主要是对教师实行学生评教与专家评教的综合考核体系。这些措施的落实逐步提高了实验教学水平。为了提高自有教师的教学能力,机电学部结合实际情况,派出青年教师到企业或研究院所顶岗实习,强化高层次师资和双师型师资的培养、引进,采取有效措施培训年轻实验技术人员,努力建设适应应用型人才培养需求的双师型师资队伍。
6结束语
民办普通本科院校要结合自身的特点和优势,不断优化人才培养方案,真正做到因材施教和鼓励学生个性发展,为社会培养高素质的应用型人才。通过不断的探索和创新,机电学部以培养综合素质、提高工程实践能力和创新精神为主要目标,构建了以学生个性化培养为主线的分层次、分类型、多形式、开放性实验实践教学体系。新的培养模式不仅能让学生掌握专业的基本理论知识,更多的是挖掘学生的潜能,培养他们的实践能力和创新能力。经过校内外实践环节的培养,学生具有一定的工程经验,实际操作水平也大幅提高,就业后能较快融入工作,受到了用人单位的一致好评。
作者:李海华 陈小玲 单位:文华学院机械与电气工程学部,
参考文献
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[2]赵汗青,刘玉波,李海燕.以培养工程能力为导向的机电实践教学体系的构建[J].中国电力教育,2011,19(7).
为使机械设计制造及其自动化专业学生在学习过程中,有机会将所学到的各门专业课的知识综合性地应用到接近于生产实际的过程中,为他们走上工作岗位后应用这种新的理念打下基础,学院除了建立适合于现代教学法模式的几个独立的专业实验室外,筹建了一个开放式自动化综合实验室。在这个综合实验室中,我们开发了一套完全接近于生产实际的模块化柔性制造系统,由省部共同投资。实验室的开放性主要体现在两个方面:一是系统组成具有开放性,系统中不同生产厂家的设备可相互兼容,便于以后扩展;二是实验室资源具有开放性,实验室可面向校内外各种层次的学生或培训学员,做到资源共享,扩大受益面。
一、FMS系统组成
柔性制造系统机电一体化训练设备,包含一条闭环柔性输送装置和六自由度并联加工中心(加工站)、三自由度数控雕刻机及其控制系统、四自由度上料检测站及其控制系统、搬运站、安装站、安装搬运站、智能分类站、现场总线、多层次立体原料库及其控制系统、多层立体成品库及其控制系统、自动化输送线及变频调速控制系统、PLC数据采集及物料监控系统、系统监控及管理控制软件。
工业控制计算机通过运动控制卡发送位置信号给旋转立体上料库电机驱动器,电机驱动器驱动步进电机旋转一定角度,实现零件位置对准,同时设置检测开关,通过PLC采集至计算机,判断托盘上相应位置是否存在零件。自动上料机器人将待加工物料送至加工位置后,系统驱动锁紧装置进行物料定位固定,上位机按指定程序控制六自由度并联机器人,进行零件前序的加工。在主界面中点击数控雕刻机控制按钮,进人数控雕刻机控制界面,三自由度数控雕刻机主要实现对工件端面的雕刻,通过用户编制G代码也可以用软件将模型转化为G代码,然后通过计算机的串口将G代码传到雕刻机,雕刻机执行G代码。
零件前序加工完毕后,计算机控制零件搬运机器人将加工完的零件搬运至下一工序的加工位置。在主界面中点击立体仓库状态按钮,进人立体仓库状态界面。立体仓库状态是用来实时显示立体仓库仓位的占用情况,系统实时检测各个仓位的状态,然后系统给码垛机发指令决定码垛机下一次将装配的成品放人哪个仓位,操作者通过观察状态位的图标情况,操作者就可以知道哪个仓位是否为空,并且知道各个仓位物件的重量,通过生产统计还可以知道立体仓库一共有多少个成品,每一类成品的个数及总重量。
二、系统特点
(1)包含多种关键技术及单元,使学生了解更多的知识;机器人技术;物流仓储自动控制系统;立体仓库;自动输送线;自动码垛机;物流仓储管理和监控;PLC控制系统;传感器技术;计算机网络通信技术和现场总线技术;计算机控制;网络化视频监控技术;数据库技术;多轴运动控制器;气动技术;步进电机及驱动;伺服电机及驱动;VC,VB等高级语言编程。
(2)结合机电教学,编制了的实验指导书,包含多个实验:为了方便教学实际使用,我们为系统提供了专门实验指导书,其内容涵盖机械、控制、机器人示教、插补、自动装配、码垛等多项实验,供本科生、专科生和研究生专业选开,教师也可以根据实际情况,在实验指导书的基础上增开设计性、综合性实验。
(3)交互式图形化操作界面:系统控制软件采用WINDOWS操作系统,具有交互式和图形化特点,操作简单易学,自动化程度高,使教师和学生在很短的时间之内就可以掌握对系统的操作。
(4)丰富的状态反馈功能:通过计算机与各单元及传感器的通讯,将系统中各环节的状态显示在操作界面上,使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据,掌握系统运行状态。
(5)完善的生产及物料存储统计功能:根据现代柔性制造系统的特点及仓储物流的发展动向,不但在工作过程和原理上仿真实际生产过程,而且开发了生产及物料存储数据库,根据系统的运行随时记录和分析生产和存储数据。
(6)开放式系统结构:为了增强学生的参与性,系统采用了开放式结构,提供了完善的控制功能动态链接库和二次开发函数,不用了解底层复杂的时序和操作过程,只需要在VC或VB中简单的几行代码,学生即可开发出自己的运动或控制功能,激发学生的学习兴趣。
(7)网络化视频监控:系统提供网络化视频监控模块,使操作者在操作系统的同时,也可通过电脑屏幕实时观看系统的实际运行状况。同时对于有条件的学校,可将控制计算机与校园网相连解,使更多的学生和老师通过网络观看现场实验过程,提高系统利用率,也可实现远程教学。
三、如何应用FMS进行本科实验教学
由于近年来高校的扩招,学生人数大幅上升,而大型实验设备台套数少;而且大型实验设备的实验通常包括编程、上机、结果分析等,需要的时间较长。因此,大型设备开设的实验不能简单的照搬其它实验教学的模式。我们分别探索了以下几种模式:
3.1开设综合设计性实验
本中心老师提出项目申请,参加学校实验室设备管理处组织的“工程实践”和机电工程学院组织的“机电一体化实训中心”项目。这些项目结合指导老师的科研项目,通过双向选择接受学校相关专业本科三年级以上的学生参加。学生分为2-4人一组;在教师的指导下,首先查阅文献和学习FMS的有关知识,编制程序,上机测试;实验的内容根据项目的研究内容而定,一般涉及多种设备;实验时间根据老师和学生双方商定,实行弹性制,不拘泥于课堂安排的时间。由于学生人数少,在实验过程中可以做到师生面对面的随时交流。例如:作业计划与调度教学实验。
“作业计划与调度教学实验”的内容是让学生根据给定的加工工件信息,设计一个单件小批量零件加工的“作业计划与调度”的仿真系统,使目标函数“最长流程时间”的值最小,然后对仿真结果进行验证。实验的目标是:使学生加深对“作业计划与调度”概念的理解,掌握车间调度的方法,培养学生理论与实践相结合的能力,提高学生的学习兴趣和积极性。实验系统要具备以下功能:
(1)提供一个很好的、有代表性的研究对象,也就是使学生知道他们是在那个车间、那个环境为加工那些工件设计“作业计划与调度”的方案;
(2)提供一个很好的仿真环境及工具,用来建立仿真模型,使学生形象直观地看到车间调度的运行过程;
(3)提供实现“作业计划与调度”的算法和软件开发环境,使学生了解并掌握该算法的原理,并在仿真环境中实现算法,得到仿真结果;
(4)提供一个真实环境,如FMS车间或可真正运行的FMS车间模型,在此环境中对上面得到的仿真结果进行验证。
针对“FMS教学实验系统”只讨论一种特殊情况,即最长流程时间Fmax的计算先讨论n/m/P/Fmax问题,目标函数是使最长流程时间最短。最长流程时间又称作加工周期,它是从第一个工件在第一台机器开始加工时算起,到最后一个工件在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间,由于假设所有工件的到达时间都为零(Ri,I=1,2,3,…,n),所以Fmax等于排在末位加工的工件在车间的停留时间,也等于一批工件的最长完工时间Cmax。
设n个工件的加工顺序为S=(S1,.S2,……,,Sn),其中Si为排第i位加工的工件的代号。以CK(Si)表示工件Si在机器Mk上的完工时间,Pk表示工件Si在Mk上的加工时间,K=1,2,3,……,m;i=1,2,……,n,式(1)是一个递推公式,当由式(1)得出Cm(sn)时,Fmax、就求得了。在熟悉以上公式之后,可以直接在加工时间矩阵上从左向右计算完工时间。对于某一工作地,在给定的一段时间内,顺次决定下一个被加工的工件。
3.2开设选修课
由于学习FMS的有关知识,需要学生们具有一定的专业知识;而且大型设备一般只有一套设备,要面向学生人数众多的本科生开设实验课有一定的难度。因此,我们首先开设了FMS的选修课。在讲授FMS技术的理论知识的基础上,开设FMS的上机实验课,学生分为3-5人一组。由于课堂讲授FMS的时间有限,加之是选修课;因此,在实验课之前,面对设备再介绍一次设备的原理、结构和用途等,以加深学生的印象;然后指导学生编制程序、适当的上机操作,辅导学生处理实验结果。
3.3为本科毕业设计提供实验
本科生的毕业论文是进行专业基本技能培养的重要环节,同时也是培养学生创造性思维方法、提高动手和解决问题能力的不可缺少的过程。参加本科毕业论文的学生,有充分的时间利用所掌握的专业基础知识,解决具体的问题;因此毕业论文是本科生学习和掌握大型实验设备的一个非常好的机会。
四、FMS进行本科教学的体会和希望
4.1FMS进行本科教学的效果
通过上述三种方式向本科生开放大型实验设备,对学生选择专业有一定的帮助,也增加了学生参加推荐免试研究生和就业等的竞争力。例如,一名机电学院的学生参加了“FMS研究”项目后,对数控技术有关知识和应用有了一定的了解和兴趣,报考研究生时选择数控技术专业。另一名机电学院的学生参加“开放式数控系统的研究”,学习了切削图形设计、数控雕刻机及其控制系统等一系列操作,在老师的指导下自己操作选择刀具和切削参数,观察不同的切削过程,加深了所学的理论知识,熟悉了作业计划与调度的原理、立体仓库的基本操作;该生通过面试后顺利地被华中科技大学录取为研究生。
近年来为了适应地方经济和社会发展的需要,拓宽人才培养领域,在开设综合性实验项目和选修课时,也接受其他学院的学生。学生结束项目后,对所参加的研究工作非常有兴趣。
相比较而言,综合设计性实验效果明显好于选修课的实验。前者由于有充分的时间,我们摒弃了传统的验证实验的模式,采取了“双向互动”,教师以更多的精力启发学生的创造力,调动其主动性和积极性,发挥他们运用所学的知识去解决实际问题。对这种实验模式,学生表现出极大的兴趣。这种实验教学模式,不仅拓展了学生现代科学技能的理论和知识;在实验方法,应用技能方面也得到了提高,为他们今后走上社会,服务于社会,缩短理论与实践的差距奠定了良好的基础。
关于本科毕业论文开题工作的几点思考
中国高校师资队伍建设现状的调查研究
西部高师毕业班学生教师职业道德调查研究——以重庆师范大学为例
近年来我国高职院校内涵建设研究述评
试析高职院校学生职业道德教育之实践锻炼法
试论新时期井冈山精神
自我认识与大学生职业生涯规划
信息化环境下的大学生思想政治教育创新探索
试论“基本原理概论”课中的案例教学法
增强高校思想政治理论课课堂教学实效性策略探析
高校思想政治课教学实施惩戒教育探析
“海西”发展战略背景下的福建省高校思想政治理论课教学研究
地方高校大学生听说学习障碍性因素及其对策的分析研究——以丽水学院为例
西南科技大学地质工程专业毕业设计的教学实践与思考
环境工程微生物学实验教学新探——污水生物处理过程中微生物的简单分析
“现场总线控制技术”课程教学的实践与探索
数控加工技术课程教学改革的探索与实践
关于网页设计课程的改革探索和实践
以知识失业现象的视角反思我国高校文科建设——兼论文科招生规模与教育教学质量的统一
高等教育自身规律与社会经济制约性关系探析
独立学院创业教育的实施策略研究
体现职业特色的高职人文教育问题研究
高校女教师职业价值观调查分析——以重庆市为例
论大学精品课程建设
以转化高校“问题学生”为路径的教育公平研究
从“孝心”与“孝行”说开去
以科学发展观为指导打造高校服务型机关
积极学习理念在高等教育中的应用研究
语境策略在古代诗歌教学中的价值功能探微
西部高校生物类双语教学师资队伍建设途径
听力教学改革新思路:元认知策略培训
完善高校思想政治理论课社会实践教学保障机制的思考
大众化与高校政治课教学研究
虚拟样机软件ADAMS在工业机器人教学中的应用
构建“植物学”课程自主学习教学模式的探索与实践
普通本科院校化学专业实验教学新体系的构建
对农学类大学生暑期社会实践活动特点的调查分析——以广西大学农学院为例
解放思想艰苦奋斗开拓创新——西南科技大学30年改革发展回顾与展望
欲穷千里目更上一层楼——30年的回顾与思考“纪念改革开放30周年专题”研讨
学术何以道德——论大学学术道德建设的三大路径
大学合法性危机:大学治理的原因探究
论基于信任的教学
教学交往的修辞互动——重构教者与受者的权力关系
我国高等教育自学考试管理体制创新的思考
我国高等教育投资体制政策历史回顾、价值分析及启示
中国高等教育大众化阶段的师生关系探讨
对外汉语中级阶段词语辨析方法的探讨
大学英语教学与双语教学的比较分析
网络环境下大学英语自主听力教学探究
非英语专业大学生的翻译教学探讨
信息光学与设计性实验探索
开展设计性物理实验课程的探讨
化学实验教学与学生能力培养
大学生实验成绩评定方法与问题探讨
中图分类号:G642 文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)09-0138-02
《传感器应用与技术》是理工类专业的一门重要课程,是电子、自动化、机电一体化等专业的一门专业课,随着企业对高素质技能型人才要求的提高,我院在教学中本着“技能为主、理论够用”的原则,结合企业对于工作人员传感器应用能力的要求,对《传感器应用与技术》课程的教学进行了改革,切实体现教学过程的实践性、开放性和职业性,取得了比较好的教学效果。
一、课程特点
《传感器应用与技术》的前序知识主要涉及到《电工技术》、《电子技术》专业基础课。课程组教师与企业技术人员制订了本课程教学的基本要求:掌握传感器的特性和指标;掌握典型传感器的原理及其应用;通过该课程的学习使学生掌握常用传感器器件、基本测量电路的工作原理和分析计算方法;掌握常用的传感器特性和使用方法;会查阅资料手册,会正确选择有关传感器元器件;正确使用有关检测仪器、仪表;熟练连接检测线路,对简单的测量与控制系统会设计、安装、调试、排除故障。
二、学生情况
学生专业素质特点。我院学制是2.3+0.7即高职三年期间,2.3为在校学习期间,0.7是校外顶岗实习期间。是在电子、自动化、机电一体化专业中开设这门课程,开课时间安排在大学第三或第四学期,此前学生对《电工技术》、《电子技术》专业基础课进行了学习,已经具备了一定的专业理论基础和电子技术实践能力。
从学生整个专业素质形成的过程来看,高年级学生正从学习基础理论知识转向专业技能形成的过程。若能对本课程教学进行合理设计,将对学生学习与技能的掌握起到关键的促进作用。
三、教学方面
(一)重新确定教学内容
课程组成员与专业相关的企业技术人员根据企业需求共同确定教学内容,要求学生只要知道如何使用、选择传感器即可,在教学中只需要让学生定性地了解传感器的工作原理,熟悉其基本特性,对于原理性的理论或定理的推导可以不做要求。对此部分内容感兴趣的学生可以自学,有问题再向教师请教或自己查阅资料。重点培养学生的工程意识与实践技能。
例如:热电偶传感器的中间温度定律,学生只要明白该定律的作用、掌握热电偶传感器的冷端补偿的方法及注意事项,会查热电偶的分度表即可,在课堂对定理不必详细推导,学生可以自学,有问题课后请教教师。
(二)在理论教学方面的改革
1、在复习预习环节中的改革
课前的复习和预习,对学生知识的掌握会起到事半功倍的作用,这是教师常用的教学手段。在复习环节中,有的教师采取自己复习的方式,有的教师采取的是提问学生的方式。但预习的好习惯在大学学习中教师似乎不再强调。本课程组对课前复习、预习方面进行了改革。
主要措施是对每次理论课都发放预习、复习任务单。
例如:在学习“第二模块电阻传感器”“第二讲气敏、湿敏、热敏电阻传感器”一节时在课前发放的预习复习任务单是:
对前一节复习:
应变效应及应变式电阻传感器的分类。
简述三种桥路输出的优缺点。
简述应变式电阻传感器的四个应用。
预习:
获取电子技术知识:差动放大器的功能以及放大倍数的计算。
你从网络上找到了哪些热敏传感器、气敏传感器、湿敏传感器,有什么新的产品以及功能,获取了那些信息?
这种预习效果非常好,例如在应变式电阻传感器一节的预习中,有一个同学在网上查到了使用碳材料制作可多点应变的电阻传感器,并查到了它的用途以及谈到自己的设想,就是将这种材料应用于机器人中,能否制作出与人的皮肤一样的机器人。这个想法在本次课的“35+10”互动时间进行了热烈的讨论,强烈激发了学生对本课程的学习激情。“35+10”的教学手段在下面进行分析。
2、制作课件方面的改革
课程组对《传感器应用与技术》课程系统地进行了课件制作,制作的课件有两个突出点,一是弥补实验室传感器种类不足,工业用传感器价格昂贵,实验室不必花费过多的资金购置,课程组教师与企业技术人员赴企业将工业用传感器外形、参数、使用注意事项于PPT形式给出,培养了学生的工程意识,二是将每一模块的传感器检测与控制的实际应用用动画的形式表现,模拟工厂,将工厂搬进课堂,实现理实一体化。
例如:工业用铂热电阻的测温在工业测量应用广泛,但价格上千,实验室并未购置,课程组与企业技术人员将铂热电阻的外形、参数、实际测温实例以及接线、变送、控制方面制作了系统的课件;又例如光电传感器应用之一:测量带动表针的齿轮转速从而校正煤气表的刻度准确性,课程组成员于丹东东发企业的技术人员就东发企业的上述检测装置制作了光电传感器的测速动画以及光电传感器的外形、参数、以及在检测煤气表的实际安装位置进行课件制作。
课程组将本课程实现了网络化,先后获得2009年优秀院级精品课,获得2010年度辽宁省网络课程二等奖的荣誉。与本院师生实现资源共享。
3、学生课堂互动的改革
“35+10”是我院于2010年学院性的教学方法改革,每堂课利用10分钟时间,学生提问教师回答,问题内容宽泛可以是本课节知识也可以是本课程的知识还可以是人生观、职业素养问题。这样做既可以使学生加深与巩固本课程的学习还可以鞭策教师的师德建设以及知识体系的自我完善。
(三)实验教学方面的改革
以前的实验都是由教师给出实验器材、实验线路、实验步骤,甚至连实验结果都由教师给出,并没有积极有效地调动学生的主动意识以及技能培养,学生处于这种“灌”的教学方式还是对学习有厌烦情绪。现在是由教师发放实验任务单,学生对实验进行预习,对本次实验获取有关信息,确定实验方案。经教师指导后学生分组、团队协作进行实验操作。组员对本组成员进行互评,填写实验测试单作为实验成绩的依据。实验部分的改革必须建立在实验室开放的基础之上,本院配备了专门实验室管理教师,于每天下午1:30―4:00开放。
例如:“差动变压器传感器的使用”实验任务单。
【引导性问题】
1、差动变压器的结构特点?
2、相敏整流电路的特点?
【实验目标】
1、了解差动变压器的基本结构及原理,通过实验验证差动变压器的基本特性。
2、掌握差动变压器测量震动的方法。
【实验方案】
在实验操作前教师提问实验方案,经教师指导后,学生实际操作,操作时组员互评填写实验测试单,实验成绩由教师与学生互评分两项获得。
(四)实训教学方面改革
我院只有电气自动化、电子技术专业开设了《传感器应用与技术》的综合实训,机电一体化专业未设实训。课程组对综合训练进行了大胆的改革,将实训30课时改革为18+12,校内18课时,校外12课时,校内实训确定为酒精测试仪的设计与制作,要求学生对相应功能分析设计、正确选择传感器。进行PROTEL绘图、印制电路板焊接、调试,目的是训练学生对传感器应用、PROTEL绘图、印制电路板焊接、调试的综合技能。课程设计作为本课程考核的重要依据。学生分组,团队协作进行课程设计、作品制作。组员对本组成员进行互评,填写实习测试单作为实习成绩的一项依据。
综合实训安排了12课时的到企业实习,有丹东浩宇集团红外传感器、超声波流量计在粒度仪中的使用;辽宁东发集团的角编码器、光电传感器、热电阻在煤气压力表生产、检测的应用;丹东贝特自动化有限公司的电子秤、热电偶、流量计、钟罩式转子流量计的应用。工学结合,培养学生的实践能力以及对职业岗位的认知。
(五)持续发展方面
加强《传感器应用与技术》课程教学的课后延伸,如大学生电子作品竞赛、机器人作品开发、毕业设计等,我院每年举行一次大学生电子作品竞赛,不乏有利用传感器实现功能的电子作品;传感器在机器人的制作中广泛使用,系部教师以及部分学生制作了多种功能的机器人;学生在校外顶岗实习期间,结合日常生活和生产过程中的实际情况,选用适当的传感器,设计自动检测与自动控制过程,撰写了相应的毕业论文。
“导师制”是我院的特色教学模式,是我们把乔佩科院长将英国牛津大学的教学方法与本院结合,形成辽地院式导师制。每位中级及以上职称带2-3名学生,导师带动了若干名学生,指导其人生观、课程知识、专业知识与技能,已收到良好的效果;同时也体现了高职教育的全面性、职业性、开放性。
通过课程组近两年的改革与实践,与原有的教学方法相比,《传感器应用与技术》课程的教学改革取得了显著的教学效果,学生无论在学习课程以及参加有关的电子产品制作、机器人的研制与技能大赛都兴趣激昂,学生对本课程技能的掌握得到显著的提高,同时也为其他课程的改革提供了借鉴。
2012年香港科技大学计划在内地招收160人。校方表示,在他们看来,高考成绩比SAT(美国高考)成绩更有含金量。选用国际高考成绩申请港科大的学生,如果他持的是中国护照,那么他还是与其他参加中国高考的内地学生在一块竞争,并没有取巧的机会。
厦门大学新招
医学专业学生免学费
从今年9月开始,厦门大学所有新招的医学生免除学费,学校希望借此吸引更多优秀的医学生源,改善学校医学学科生源质量,提高医学人才培养质量。该校欢迎有志于报考学校医学院、药学院、公共卫生学院以及护理学院,准备投身医药卫生事业的同学们报考。
据武书连2011中国大学医学专业排行显示,厦门大学医学专业排名第45位。排在前十位的高校分别为北京大学、上海交通大学、复旦大学、浙江大学、中山大学、华中科技大学、四川大学、首都医科大学、中南大学、中国药科大学。
高校专家评说
作文网络语言
多年从事高考作文阅卷工作的专家、华东师大中文系周宏教授提醒考生和家长,高考作文的评判标准是非常开放、非常宽容的,但没有个性、思想、真情的文章不可能在高考中获评一类卷。
“对待网络语言,我们持宽容的态度。”周宏介绍道,“‘网络语言’需要更清楚的界定,在网络上所使用的语言并不等于‘网络语言’。比如,‘浮云’一词只是在网络上出现得比较多而已,而其实‘浮云’一词早就有了。再说,网上‘打酱油’这样的词汇也很好,它不过是赋予了这个词以新的涵义,而不是错别字。”
曾经有中学老师表示,一些已被实体媒体使用的“网络语言”,如“神马都是浮云”,运用到作文中去,是可以接受的。对此,周宏教授表示了不同的意见:“浮云”是可以的,“神马”是不可以的。因为“神马”是汉语拼音输入法打错之后出现的错别字。网络语言中的错别字是不应该在我们主流语言的阵地中出现的。
周宏说道:“如果想表达‘今天,我很激动’,可以把‘激动’写成‘鸡冻’吗?它在网络中确实可以生存,但是要想到主流语言的阵地里来走一走,对不起,不可以!我们反对的是这种网络语言中的错别字。比如说‘灰机’,这是错别字+读音错误;再比如说‘杯具’,‘杯具’是悲剧,这个‘杯具’会成为将来中国的语言吗?作为一名大学老师、语文老师,我态度很鲜明,坚决反对这种错别字。”
湖南师大获批
自主招生资格
继中南大学、湖南大学之后,湖南师范大学成为湖南省第三所经教育部批准具有自主招生资格的高校。
今年该校自主招生面向湖南省应往届毕业生,明年将会在全国范围内进行自主招生。自主招生人数控制在本科招生计划总数的2%。
参加今年该校自主招生的考生,高考总分须达到湖南省本科一批文史或理工最低控制分数线,在此基础上,取得该校自主招生合格证且在自主招生志愿栏中填报该校志愿的考生,该校将予以录取,并加5分参加专业志愿录取。
湖南高考报名人数
较去年降2.6万
湖南省2012年高考报名人数为35.2万,相比去年又减少2.6万人,相对生源高峰的2008年下降了34%。
2007年湖南省高考报名人数51.8万,2008年53.4万,2009年50.8万,2010年41.3万,2011年37.8万。
上海高校新增
14个本科专业
教育部日前公布2012年审批同意设置的高校本科专业名单,其中,上海11所高校新增14个本科专业,均为当前的紧缺、热门专业,从今年开始招生。
新增的专业分别是:同济大学的海洋资源开发技术,华东理工大学的景观学,上海外国语大学的汉语言和印地语,上海电机学院的物联网工程,上海建桥学院的网络工程,上海应用技术学院的通信工程、给水排水工程,上海电力学院的应用化学,上海第二工业大学的材料科学与工程、酒店管理,上海商学院的朝鲜语,上海外国语大学贤达经济人文学院的数字媒体艺术,复旦大学上海视觉艺术学院的公共艺术。
清华网络机器人
说黄段子被停用
清华大学图书馆工作人员设计的一款网络机器人小图备受关注。在网上,小图能够在线自如地与网友交流。设计者称制作小图的目的是让其更好地服务于图书馆。学生及网友可以在图书馆下班时间在网上与小图交流,咨询在图书馆遇到的问题。
但由于小图具有学习功能,对网友教它的话能够记忆,日前,小图被“教坏”,甚至在与网友交流时频出黄段子,不得已,设计者将小图暂时“停职”。
天津工大今年首招
1、理论意义:(1)学习模具设计的一般方法,了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法,培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力,特别是总体设计和计算的能力.
(2)综合运用热锻模课程和其它有关选修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决模具设计问题,并使所学专业知识得到进一步巩固和深化.
(3)通过计算和绘图,学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等,培养模具设计的基本技能
(4)可以掌握锻造工艺,熟悉各种锻造各种锻造设备,熟悉掌握计算机操作以及了解deform软件的应用,并具有机械设计及制造等综合知识.
2、现实意义:随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展,许多新技术,新工艺,新设备,新材料不断涌现,进一步提高锻件的性能指标;同时缩短了生产周期,降低了成本,使之在竞争中处于优势地位.
锻造是一种借助工具或模具在冲击作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法.锻件的最大优势是韧性高、纤维组织合理,件与件之间性能变化小;锻件内部质量与加工历史有关,不会被任何一种金属加工工艺超过.
锻件的优势是由于金属材料通过塑性变形后,消除了内部缺陷,如锻(焊)合空洞,压实疏松,打碎碳化物,非金属夹杂并使之沿变形方向分布,改善或消除成分偏析等,得到了均匀、细小的低倍和高倍组织.而铸造工艺得到的锻件,尽管能获得较准确的尺寸和比锻件更为复杂的形状,但难以消除疏松、空洞、成分偏析、非金属夹杂等缺陷;机械加工方法获得的零件,尺寸精度较高,表面光滑,但金属内部流线往往被切断,容易造成应力腐蚀,承载拉压交变应力的能力较差.
这几年,我国火车不断提速,动车、高铁相继投入运营,这也代表着以后的发展方向,这要求我们必须保证火车导轨的安全可靠行,为保证高速列车运行的平稳性和旅客的舒适性,高速铁路的平顺性是很重要的指标,国外高速铁路采用断面尺寸公差和平直度要求很高的长定尺钢轨并焊接成超长无缝线路.接头作为连接导轨的关键部件起着至关重要的作用.
模具制造技术现代化是模具工业发展的基础,性能良好的锻造设备是提高锻造生产技术水平的基本条件,高精度、高寿命、高效率的锻模模需要高精度高自动化的锻造设备相匹配.为了满足大批量高速生产的需要,目前锻造设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展,加之机械手乃至机器人的大量使用,使锻造生产效率得到大幅度的提高,各式各样的锻造自动线和高速自动压力机纷纷投入使用.
二、课题关键问题及难点
本课题以锻造工序的数目确定、预成形设计为重点,对比不同形状预制坯的成形过程,给出了合理的制坯工序布排和设计,实现了一火锻造.同时,开发了封闭飞边闭式锻造预锻工序,提高了材料利用率.最后,对锻造过程进行了三维有限元模拟,在40mn热模锻压力机上进行了试验和试生产,模拟和试验结果证明锻造设计符合生产要求.该锻件形状复杂,材料分布非常不均匀,其锻造工序编排和模具设计难度更大.
本课题的难点在于应用三维绘图软件和deform软件对其进行应力应变分析,通过软件规范初设数据并反复进行修改,直到得到最优的设计方案..
三、调研报告(或文献综述)
我国的经济体制发生了根本的变化,由过去的计划经济过度到现在的市场经济.锻压生产虽然生产效率高,节约原材料和机械加工工时;但生产周期较长,成本较高,处于不利的竞争地位.铸造、焊接、机械加工豆加入了竞争.锻造生产要跟上当代科学技术的发展,需不断改进技术,采用新工艺、新技术,进一步提高锻件的性能指标;同时要缩短生产周期,降低成本,使之在竞争中处于优势地位.模具的技术水平明显有了提高,一些国产优质模具的性能已接近国外同类产品的先进水平,但由于我国起步晚,许多模具不得不依赖进口,与发达国家相比差距还非常大.
当代科学技术的发展对锻压技术本身的完善和发展有着重大的影响,这主要表现在一下几个方面:
1. 对机械零件的性能要求更高.现代交通工具如汽车、飞机、机车的速度越来越高,负荷越来越大.出更换强度更高的材料外,研究和开发新的锻造技术.挖掘原有材料的潜力也是一条出路.
2 .模具计算辅助设计、制造与分析(cad/cam/cae)的研究和应用将极大地提高模具制造效率,提高模具质量,使模具设计与制造技术实现一体化.
3. 模具的标准化、商品化、机械化及专业化自动生产.
4. 工艺分析计算的现代化.它将与现代数学、计算机技术联姻,对加工零件进行计算机模拟和有限元分析,达到预测某一工艺方案对零件成形的可能性与成形过程中可能会发生的问题,供设计人员修改和选择.
目前锻造业面临的问题大概可以归纳为一下几个方面:
1.装备水平低,其主要表现是设备老化、精确度低.
2.管理体制亟待理顺,生产厂点过多,力量分散.
3.机械制造厂家封闭式经营生产,是产品缺乏竞争力.
4.科学研究投入少,接受新技术新工艺迟缓,其结果导致搞科研也搞生产,生产厂家的问题无人去解决.
四、参考文献
【1】姚泽坤主编. 锻造工艺学与模具设计 西北工业大学出版社 XX.6
【2】卢秉恒. 机械制造技术基础. 北京: 机械工业出版社,1999.8
【3】王先奎. 机械制造工艺学. 北京:机械工业出版社,XX
【4】吴宗泽 机械零件设计手册. 北京:机械工业出版社,XX.4
【5】郑家骧 刘永田. 画法几何与机械制图. 内蒙古科技出版社,XX.8
【6】锻压手册(设备) 北京:机械工业出版社,XX
【7】锻模设计手册 北京:机械工业出版社,1991
五、研究内容及确定方案各步骤
1、研究内容:
(1)模具整体方案设计,包括零件的工艺分析、设计绘制锻件图、模具类型的确定、确定变形工步及中间坯料尺寸,压力中心计算、压力机选择、计算原坯料尺寸的确定等;
(2)模具整装配图和模具主要零件的设计;
(3)编写设计毕业论文
2、基本设计方案
本零件是属于大型锻件,首先根据相关尺寸确定其锻造工步,通过计算/r以及h/d的相关数值, 基本步骤设计如下:
1、计算毛坯尺寸
2、选择成型设备及其参数
3、用deform模拟软件进行有限元模拟并分析缺陷并加以改进
4、模具工作部分尺寸的计算
5、模具的总体设计
6、下料
7、加热
8、弯曲
9、预锻
10、终锻
11、切边
六、进度安排
第5-6周 毕业实习,撰写实习报告
第7-8周 写出不少于3000字的文献综述;根据参考文献和课题要求,提出自己拟定的可行方案;
第9-10周 写出开题报告,开题;进行总体设计
第11-12周 外文文献翻译,完成详细方案设计
引言
随着我国国民经济地飞速发展,高等教育已经取得了长足的进步,目前高校的年入学人数从20年前的三十万增加到六百万人,其入学率已达到60%以上,但是大学毕业学生的就业率较低,独立工作能力、适应社会发展进步的能力,尤其是我国力图从制造大国迈向创新大国,而高等教育所培养出的人才与企业的要求还有差距,与欧美工业化国家所培养的大学生在能力和素质方面也有一定差距。
目前我国正在致力于高等教育的改革发展。德国的高等教育经过几百年的发展改革已经取得了丰硕的成果,为国家培养了大批优秀的科学家和工程师,笔者希望通过对德国高等教育的模式及特点的介绍,对我国高等教育的改革和发展起到一定的帮助和促进作用。
德国高等教育模式
德国的高等教育为公有制,由联邦政府和州政府提供经费,全德国约有300多高等学校,其大学教育基本有以下几种类型和模式。
(1)综合大学:如我国的北京大学、浙江大学、南京大学等以文、理、医、财经、法律等为主,学制为五年。
(2)专业技术学院:学制为四年,以理、工为主,主要为企业培养工程师和应用型人才。
(3)双元制大学:随着德国双元制职业教育的发展获得社会的良好评价,近年来已有部分实验型双元制大学,即部分时间在大学学习,部分时间在工厂企业工作,由企业出资为自己培养人才。毕业后大部分留在企业工作,其学制为4年。
(4)向英美靠拢的新型学制:近五年以来为了与国际接轨,在德国进行了大学教育的学制改革,即大学三年获学士,再加两年获硕士,但这种试点目前遇到了许多大学的反对,认为丢掉了德国传统的、优秀的教育方法和体制,因而目前仅处于实验阶段。
(5)博士培养:在德国通常为大学毕业后在大学的研究所从事科研工作,经五年的时间才能获得博士学位,但通常为带薪工作。
德国高等教育的特点
1.宽进严出
在德国不设重点中学和普通中学。中学生只要获得完全高级中学毕业证书即可在德国高等学校申请就读,而无需经过国家统一考试。当然要申请就读的专业要根据申报的情况适当设限,如高中的考试成绩如何方可申请有些热门专业。但是德国高等教育的人才质量关把得比较严。大学学习中一门课程不及格给予两次补考机会,不能通过即失去继续上大学的资格,据统计德国学生的通过率为50%,外国学生不通过率可能高达80%以上。确实体现了宽进严出,奖勤罚懒的原则。
2.分工明确
德国的综合大学一般培养研究型人才。通常博士是在综合大学学习后可直接申请攻读博士。应用型技术学院毕业后直接到工厂工作。在大学4年的学习期间有一年(即两个学期)在工厂从事实习和实际工作的学期,毕业后具有较强的工程师独立工作能力。
3.学分制
德国的高校实行学分制,学生修满学分即可申请做毕业论文,学习期间可以到企业工作一段时间再回来继续学习,学生也可以自由转学,自由度较大。而我国的学分制仅限于形式,未起到真正意义上的学生自由选择专业和课程的作用。
4.教授决定了学校的发展
在德国大学的教授通常不愿意从事行政工作,如系主任、院长等,因而系主任为轮流制,各教研室主任(即研究所所长)轮流担任系主任,三年一届期满后再由其他教研室主任担任,教授大多数从事本学科的科研工作,教授要到国家科研发展部、经济部和大企业去争取科研项目,而通常的研究项目均较为超前,要看到5年、10年后的需求。一旦企业和市场需要,便可拿出经过试验研究的成熟方案供企业应用。教授是否从事前沿科学和市场未来的需求研究决定了该研究所发展与前途。当大学的某学科在国际上处于前沿时该大学的知名度也随之提高,必然能够获得较多的科研项目和经费, 如德国斯图加特大学宇航所所长 Aglus教授为世界有限元素分析法的创始人,在飞机的强度研究方面率先应用,则该校的知名度处于世界前列。但该大学在上世纪末期,随着一批世界知名教授的退休和去世而后继的教授在科研方面的成果较少,目前该校在世界和德国的知名度已大为下降,落后于柏林,慕尼黑,阿亨等大学。因而并非我国所提的教授治校,即教授管理学校,实际是教授治学,教授的科研创新能力决定了学校的发展、知名度和社会地位。
5.与企业良好的合作
德国的高校在科研方面不仅从政府研究发展获得项目,更重要的是从企业获得大量的研究项目。这样不仅为企业解决发展的问题,也为企业培养了有创新意识的优秀人才。尤其是工科院校的教授大都有在企业工作过5-10年的背景,能够承接和完成企业交给的科研任务,从而获得研究经费为研究所购置设备和支付博士研究生的工资。企业通过与学校的合作获得了科研成果和优秀的人才,因此企业愿意与学校合作,支持高等学校的研究工作。
6.政府高投入
德国的国民经济产值略低于我国,但人口仅为八千万人,而教育的投入为GDP的6%。有了比较充裕的财产投入,对高等教育发展较为有利。尽管近年来欧债危机世界经济萧条,但德国的教育经费经费并没有减少。这对于德国高等教育的发展是较为有利的。
7.注重能力的培养
长期以来在教育界关于知识、能力的讨论一直在延续着,我国上世纪30年代著名的教育家陶行知先生在国内提出“知与行”的关系,提出在教育中要实现“教-学-做”一体化,即理论联系实际的问题,而德国的高等教育一直在注意如何将理论知识转化为实际的工作能力和科研能力,且已收到了明显的效果,如德国的大学生在大学期间可以为博士研究生做助手,一方面经济上有收益(一小时10欧元),更重要的是从事了较为前沿的科研实验工作,具有一定的动手能力为今后从事有关工作创造了条件。教授在讲课时,除了介绍本专业的基本知识外,还要将未来的发展趋势介绍给学生。大学生通常假期到工厂勤工俭学,了解工厂生产实践的需要,学习目的明确,有利于实际工作能力的培养。我国的高等教育较多地灌输理论知识,培养出的大学生缺少解决实际问题和独立工作的能力。
8.基础研究投入较少,諾贝尔奖获得者数量下降
德国是比较注重实用的国家,企业为了提高竞争能力在应用技术领领域投入较多,以机器人为例,德国重视实际应用工业机器人的开发应用;而日本、美国则在智能机器人领域投入较多的研究。上世纪初期,德国仅一个洪堡大学便有 27位诺贝尔奖获得者,而到21世纪德国科学家获诺贝尔奖的人数明显下降,而美国则成为获诺贝尔奖的主要国家,这与政府和高校对基础研究的态度及投入有关,也是目前德国的有识之士不断讨论的课题之一。
9.艰难的改革之路
上世纪末,德国开始了高等教育的改革,由于德国大学的学制及毕业学生的文凭许多国家不理解,德国自己认为他们的大学或专业院校毕业的学生相当于美国、英国的硕士水平但头衔仅为国家证书工程师(Diplom Ingenieur)。因而进行改革向英美的学士、硕士、培养制度靠拢。即大学学习三年获得学士头衔,再读2-3年获得硕士头衔,然后,可继续攻读博士。但是这种改革前遇到了许多大学教授和学生的反对,德国去年有80多所大学抗议这种改革,认为丢掉了德国传统的优秀的大学人才培养模式,降低了培养质量。获得学士头衔实际上不能独立工作,目前这种争论仍在激烈地进行中。因此看来高等教育的改革并非易事需要假以时日方能获得一定的成果,逐渐得到各方的认可。
结束语
作为世界上具有发展潜力的中国,正力图从制造大国走向创新大国的行列,经济的发展对我国高等教育所培养的人才在质的方面和量 的方面提出了许多新的要求。为此改革传统的教育模式和方法已是我国高等教育刻不容缓的课题。他山之石可以攻玉,借鉴工业化国家高等教育的发展经验使得我国高等教育的改革可以少走弯路,收到事半功倍的效果,笔者希望通过对德国的高等教育及特点的介绍能有助于我国高等教育的改革和发展,为我国国民经济的发展作出应有的贡献。
参考文献:
[1]联邦政府新闻与信息局“德国概况”[M].沙西埃德出版社,1999.
[2]李冒芳,梁翠英.当今德国教育概览[M].郑州:河南教教育出版社,1994.