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在以往的教學改革中,普遍存在偏重于一門或者幾門學科的現象,這往往導致教學效果的不理想。而機械制造是一門系統性極強的課程,在教學內容設計、教學方式的選定等方面都存在可塑造性。所以首先應該對教學計劃有個宏觀上的把握,不斷優化教學設計,擴展和更新知識內容,培養學生的動手能力。
1.2機械制造系列課程內容改革
在機械制造系列課程改革的準備工作中,機械制造系列課程的體系改革是其中極為重要的一個環節,因為體系建設關系到實踐工作中每個環節的完整銜接,同時也影響到各個因素在發揮作用的過程中的有效性。因此,做好機械制造系列課程體系改革應該被上升到一定的理論和實踐高度。首先應該對機械制造工藝中的重要的加工方法有個初步的認識,在機械的裝配和機械精度的概念上有一個宏觀的把握。其次是通過機械制造系列的學習之后,能夠從理論上加深對機械制造知識的認識和理解,對機械制造的工藝系統、工藝方法、工藝過程以及工藝質量都有充分的認識。[2]
2.實習基地建設
2.1實習基地建設的必要性
實習基地建設有利于學員更好地把握對制造實踐認知的客觀規律的把握,實習基地建設同時也是模塊結構在分層次教學中的一項有力教學方法,它能夠使實習內容由傳統的單一型向綜合性轉變,真正實現實習方法由示范型和驗證型向設計性和開發型的有效轉變。實踐教學是提高應用型人才綜合素質的有效手段,也是保證機械制造系列課程得以有序進行的重要保證。近年來,世界各大企業越來越注重復合型人才的培養與選拔,這在一定程度上也反映出教學實習基地建設的重要性,因為這一環節能夠加強學員的實踐能力、應用能力以及創新能力等綜合素質的培養。
2.2實習基地建設方法
目前我國的機械制造系列課程在體系建設上已初具規模,但是在實習基地的建設方面還存在諸多問題,在探索實習基地建設的道路上應該加大力度。在分析了我國實習基地建設上存在的不足之后,針對這些問題,有以下解決措施,在實際工作中應從以下幾點指導措施入手,以便更好地健全和完善管理體系[3]。首先是在政策導向與政府部門的推動機制方面,應該鼓勵企業為學院建立穩定的實習基地,在政策和輿論上予以積極的引導。其次是在合作形式方面,學校應該與相關企業建立機構健全、管理層次清晰、分工明確、組織成員具有權威性和代表性的合作組織機構。最后是在誠信機制的建設上,應該發揮情感聯絡的巨大潛在作用,督促企業做好員工的思想工作,兼顧教學與生產的平衡性。
瓶蓋傳送結構的設計:在瓶蓋傳送的過程中,到達沖裁位置時必須保證是整齊排列的,正對著沖刀,為此在紙片沖裁之前安裝一個卡輪裝置,使用兩個步進電機,一個齒輪順時針旋轉、一個齒輪逆時針旋轉,這樣可以保障瓶蓋到達沖裁位置的時候,可以順利的將沖裁紙片塞入瓶蓋中。其中為了保證紙片可以充分的得到利用,瓶蓋和紙片的輸送不能保持在一條直線上,需要保持一定的角度。瓶蓋的傳送結構在設計的過程中,需要滿足三個要求:第一,克服瓶蓋和軌道之間產生的摩擦力;第二,克服卡輪自身的轉動慣性;第三,保證保證瓶蓋可以在軌道上順利的前行。
沖裁機構的設計:需要沖裁的紙片需要具備一定的厚度和硬度,在紙片送到沖裁位置時,需要先將其攤平,然后將其輸送到瓶蓋的正上方。沖裁機構的設計采用的是動力源驅動主動軸,使其旋轉進而帶動偏心輪,使得沖頭支架的導軌上進行上下往復滑動。其中采用的偏心軸,與沖壓模具的曲柄機構相連,在完成沖裁的紙片,將直接進行沖壓,這種設計可以保證沖裁機構的穩定性、降低瓶蓋機機械系統的磨損。壓入結構的設計:完成沖裁的紙片需要塞入瓶蓋內,但是因為紙片的質量較小,其一般情況下在落入瓶蓋時,將停留在廁內螺紋之間,及時有的紙片落入瓶蓋的底部,但是沒有固定的鑲嵌圈,在瓶蓋翻過來之后,紙片非常容易掉落。為了保障紙片在進入瓶蓋之后不發生掉落,實施壓入,在電氣的作用下將紙片壓入瓶蓋內。該壓入結構在紙片的沖裁結構之后,與沖裁中的沖刀是同步運行的,也就是說可以保證紙片的沖裁和壓入是同時進行的。
二、課程教學方法改革
打破傳統的教學方式,現在提倡理實教學相結合,但是《機械設計基礎》理論教學還是占主要課時。如何提高課堂教學效率,是本課程教學方法改革的關鍵之處。傳統的課堂教學方式都是“教師講,學生聽”的填鴨式教學,學生對課堂不感興趣。師生之間沒有互動或互動很少,課堂教學效果很難有提高。為了打破這種現狀,我校很多老師開始嘗試采取分組討論、啟發式、項目式等教學方法,課堂氣氛相對較活躍,既提高了學生的參與性,又激發了學生的創造性。本人在本課程的教學過程中,主要嘗試了分組式討論教學法和案例教學法兩種新的教學方法。分組式討論教學模式,每組分4~6名學生,專門設計學案在課前下發給學生,根據學案內容,讓學生在課堂上進行小組討論,再由小組學生輪流發言。案例教學法是利用生活生產中的實例進行知識的講授。在理論知識的基礎上,結合生產中實例進行講授。例如,在講常用機構分類、特點及應用時,可以直接讓學生觀看汽車雨刮器、牛頭刨床、揉面機、插床等機器的運動視頻,這樣可以直觀地反映知識內容,增加學生的學習興趣,使學生較快地理解和掌握所學內容。
高等職業教育教學的培養目標是通過專業理論教學,引導學生樹立正確的服務意識,熟練掌握生產技術,并根據生產實踐的具體情況進行合理的技術指導和組織管理,從而提高企業經濟、社會效益。隨著企業集約化的不斷深化,產品生產周期不斷縮短,項目生產就成為了眾多企業的主旋律,這就要求企業必須大量儲備專業基礎過硬、項目生產能力強、項目生產理念新的技術人員。所以,在高職教育教學中推行項目驅動法,既是順應現代企業發展的必然趨勢,也吻合了高職教育的最終培養目標。
(二)有助于重新定位機械設計基礎課程
作為機械類專業的主干課程之一,機械設計基礎是一門應用性與理論性兼備的課程。現有的教材仍然只設計了原理的解釋、運動分析和技能訓練等模塊,而忽視了具體項目的學習,這嚴重違反了高職教育的原則。而項目驅動法的引入則解決了這一問題,重新確立了機械設計基礎課程的性質與地位,這有利于應用性教學的開展,也有利于降低理論難度,從而使學生在項目操練中學習專業知識與專業理論,并提高自身專業技能。
(三)有助于實現學生“最近發展”
著名心理學家維果茨基(LevVygotsky)指出,學生的發展關鍵看兩個因素:一個是學生的現有基礎,一個是通過指導或努力所能達到的發展。這兩者之間的差距被維果茨基稱為“最近發展區”。由此看來,高職教育教學中,學生的最近發展尤為重要,它可能直接決定著教育目標的實現。從高中和中等學校分流到高職院校的學生往往存在思維能力較差、理論感不強、學習熱情不高等現象。傳統的教學方式已經不能引起這些學生的注意和興趣,機械設計基礎課程的教學問題越來越突出。所以,我們必須引入項目驅動法,使學生在項目制作中重獲信心,以實踐形式強化理論知識,做到學會學習、快樂學習。
二、機械設計基礎課程教學現狀
(一)沒有形成三維教學目標
隨著課程理念、教學方法的不斷更新,作為機械專業學生的一門必修課,機械設計基礎課程改革勢在必行,而首先需要改革的則是教學目標。所謂三維教學目標,就是教師在教育教學時應該既注重學生專業知識和專業技能的獲得,也要重視學生學習過程與學習方法的培養,還要重視學生學習態度與學習情感的培養。從現有的教育教學情況看,許多教師只注意高職學生專業知識與專業技能的獲得,而忽視學生學習動力的維持,以致許多學生學習熱情不高、主動性難以發揮。
(二)缺乏可行性操作
許多教師已經注意到實踐項目的重要性,也開始有意識地進行實踐性的教學。但是,受眾多條件的限制,他們的實踐性教學缺乏可行性操作,不利于激發學生主動參與實踐項目。一方面,教師還沒有多媒體教學的意識,仍然采用板書教學,并以簡單的二維圖形式呈現機械原理;另一方面,抽象的講解使制圖基礎較弱的學生看不懂原理圖,這一定程度上阻礙了實踐項目的有效開展。同時,許多教師設計的實踐項目沒有可探討性,只是簡單地驗證前人的研究成果,這使整個實踐項目變得淺顯和簡單,不利于學生創造性的開發。例如,教師在講解牛頭刨床時,許多學生沒有看到真正的實物,僅僅靠黑板上的二維圖,學生不能完全理解刨床的內部結構。又如,長期的一級圓柱齒輪減速器的相關實驗大大降低了學生對實踐項目的興趣度。
(三)實踐項目的局限性較大
許多高職院校還沒有相對完備的實踐設施,即使在實驗課中,許多學生也沒有機會動手實驗。同時,學校的設備設施破損較為嚴重,實驗的精準度不足,學校的相關設備與工廠的設施相差較遠,型號、規格等都存在較大差距。另外,校企合作還沒有完全建立起來,大部分實踐項目只能在校內進行,而具體的實踐效果卻沒有得到檢驗,所以,實踐項目還沒有從學校的小范圍實踐拓展到工廠企業的一線生產實踐中,其局限性較大。
(四)教學評估體系不健全
在機械設計基礎課程教學中,許多教師習慣性地通過閉卷考試來檢測學生對知識的掌握情況,以致學生機械記憶書本中的理論知識,甚至直接背誦教師事先制定的考試內容。許多教師忽視了學生的實踐操作,或直接以固定的一級圓柱齒輪減速器設計作為唯一的實踐項目。這種評估方式大大地影響了學生的創造性,不利于學生機械設計能力的培養。所以,高職院校有必要建立健全教學評估體系,讓學生注意實踐項目,使其在實踐中學習,在實踐中提高自身的專業技能。
三、運用項目驅動法的基本原則
(一)綜合性原則
綜合性原則是指教師應該將機械設計基礎課程與其他課程相互融合,從而達到突出重點和難點的目的,使學生從做中學、在學中做。項目驅動法不是讓學生盲目地操練項目,而是讓學生在具體項目中理解和體會機械基礎的專業理論,并以理論指導項目實踐,在實踐中不斷深化理論的過程。為解決理論教學與實踐教學的矛盾沖突,我們可以將機械設計基礎課程與三維軟件課程相結合,整合成一門新的課程,實現課程與課程之間的融通,提高綜合課程的比例,這樣既可以縮短課時,使教師在有限的時間內完成教學內容,也減輕了學生的學習負擔,同時還為復合型人才的培養奠定了基礎。
(二)實踐性原則
實踐性原則,就是教師以實踐項目引出課題,以實踐項目為理論知識講解的基礎和條件,在實踐操練中反觀專業理論知識,并以實踐項目為主要評估方式。首先,教師在引出機械設計基礎課程的相關理論時,應該以實際項目作為切入口,這樣可以降低理論知識的難度,也有助于提起學生的學習興趣,使機械設計基礎課程的課堂教學靈活而生動。其次,在具體講授專業理論知識之前,應該將相關課程項目化、模塊化,這樣既可以降低講授內容的重復率,也有利于樹立實踐性的指導思想。再次,具體操作項目時,可以通過學生拆卸和裝配相關機械來培養學生的動手能力。最后,以實踐項目檢驗學生的學習情況,讓學生將每一個模塊的相關知識運用于一個具體項目中,使學生完全掌握機械設計的相關技能。總之,從引出理論知識、講授專業理論、具體操作實踐項目到以實踐項目檢驗學生的學習情況,我們都應該以項目為中心,突出項目實踐的重要性,實現實踐與理論的高度融合。
(三)探索性原則
探索性原則,就是教師在引導學生進行實踐項目操練的過程中,要啟發學生,讓其全面認識現有的機械設計知識與技能,并在此基礎上有所突破、有所創新。在具體的實踐項目中,學生會對某些零部件的參數選擇、數據處理等產生不同觀點,而這些觀點和疑問正是學生發現問題和提出問題的重要環節。因此,教師應該鼓勵學生進行合理的自我探討,從發現問題、提出問題、分析問題到解決問題,逐一推進,培養學生的創新精神和創新能力。
四、基于項目驅動法的機械設計基礎教學改革途徑與方法
(一)樹立正確的培養目標
第一,樹立好三維教學目標觀。學生專業知識與技能、學習過程與方法、學習情感和態度同等重要,都不可偏廢。既要讓學生掌握一定量的理論知識,也要讓學生獲得專業技能,同時還要讓學生具備持續學習和探索的動力。第二,樹立項目驅動教學觀。在開展機械設計基礎教學過程中,教師應該以實際項目為中心,使學生在做中學,以做帶學,從而培養學生的實踐意識和實踐能力。
(二)合理設計實踐項目
第一,教師應該將教學內容分成若干個項目,每個項目應該體現學生的現有水平和能力,使學生能在真實的環境中合理遷移相關知識與技能。例如,在設計齒輪傳動這一模塊時,教師可設計制作一個齒輪傳動機構,使其包含直齒圓柱齒輪傳動、圓錐齒輪傳動和齒輪齒條傳動三個部分,學生通過拆卸和裝配了解傳動的本質,學會齒輪參數的計算方法、齒側間隙的測量,從而實現這一模塊的教學目標。第二,設計項目應該實用而明確。高職學生的年齡特征和學習特點決定了他們不可能在同一時間解決許多問題。所以,教師在設計實踐項目的過程中應該充分考慮到學生的實際情況,有的放矢地設計項目,使其在實踐中提高機械設計能力。第三,項目的設計應該圍繞著學生創造力而展開。隨著機械的不斷發展,新技術、新產品不斷涌現,原有的機械就面臨著淘汰的趨勢。教師應該引導學生了解機械行業的前沿動態,以最新的工藝和設備操作實踐項目。
(三)合理開展實踐項目
第一,合理設計實踐項目。在進行項目操作之前,教師應該合理設計好實踐項目,介紹本實踐項目的相關內容,提前涉及相關理論知識,使學生明確項目操作內容和實施步驟,從整體上了解實踐項目;指導學生閱讀操作指導書,讓學生提前查閱相關資料,準備好項目操作時所需的工具;引導學生按照操作指導書進行合理操作,使其形成正確的職業技能;引導學生根據實踐項目完成相應的書面作業,使實踐經驗上升為理論知識,教師根據學生的操作情況及時驗收,完成本模塊的教學。第二,合理實施實踐項目。一方面,教師應該讓學生了解實踐項目的具體操作步驟,使其嚴格按照項目指導書的相關規定熟悉整個項目的運行;另一方面,教師還應該給學生足夠的空間,讓其共同討論和思考,鼓勵學生提出問題和解決問題,探究項目實施的其他途徑與方法。
二、建立以能力為中心的課程考核體系
改變傳統的考核方式,強調考核學生的能力,實現課程考核向過程考核的轉變。學生學習效果的好壞,主要取決于整個教學過程與之相適應,考核也貫穿整個教學過程。提高學生的綜合素質為考核中心,考試不再局限于閉卷一種形式,而是采用開放靈活的考試方法,比如考核成績可以由三部分組成:平時成績占30%期末成績占35%創新思維及能力35%。同時,每個部分又由理論和實踐組成,其中理論成績占40%,實踐成績占60%。在平時成績中,理論部分可以由課堂提問、作業、考勤等獲得,實踐部分可以由平時實訓、實驗的能力獲得。期末成績中,理論部分由基本理論考試獲得,實踐部分由技能實訓操作獲得。創新思維及能力成績中,理論部分可以由專題討論等形式獲得,實踐部分可以由生產實習報告、體會等形式獲得。建立合理的考核評估體系指標是衡量教改成功的關鍵因素。考核指標的出發點必須結合本專業的實踐教學特點,充分體現素質教學和實踐能力教學的情況,考核的核心是學生的實踐動手能力。同時,要注重考核反饋,現在我們在教學中往往注重考核,不注重反饋,其實考核的目的是要重視反饋,通過反饋來是學生了解自己的不足,使老師反省在以后的教學中如何講解來是學生能夠更好的減少錯誤,學生在反省中找到原因,改正錯誤。
三、加強實踐教學,培養創新素質
機械制造工藝基礎是一門基礎學科,也是一門應用學科,學生不僅要掌握必要的理論知識,而且還要把這些理論靈活應用于實踐中。實踐是知識的源泉,實踐性教學對于知識的獲取、能力的形成與發展起重要的作用,因此,實行理論與實踐相結合的教育,使學生掌握的理論知識向實際能力的轉化,這樣才有利于學生的創新素質的培養。為此,在教學中,每章都從最基本的應用實例出發,由實際問題入手通過技能訓練引入相關知識和理論,由實訓引出相關概念及相關加工方法。首先是教師提出學習的內容、目的、要求及其他相關事項,學生自主學習有關內容,再通過自己動手做的方式來加深對所學知識的理解,同時獲得相關技能的訓練。這種在教師指導下,感性認識與理性認識交互進行,對學生自主學習起到良好的促進作用。在本課程教學中,要創造條件讓學生更多的接觸生產實際。例如:參觀實驗室、陳列室、工廠車間、開設實驗,進行多媒體教學,組織現場教學等等,不斷積累實踐知識,激發求知欲。如機床工件的裝夾方法的學習,可以讓學生在現場進行裝夾練習,提高學生的學習興趣,使學生容易掌握不同形狀工件的裝夾方法。對漸開線齒輪的范成,可組織去工廠現場參觀齒輪加工,對插齒、仿形加工過程進一步加深理解。對減速器的結構分析及裝配,可使用生產實用減速器進行結構分析、拆裝實驗等。只有教師在實踐教學中不斷豐富,不斷提高實踐教學的能力,具有較高的創新素質,成為領頭的創新者,才有利于促進教學相長,培養出創新素質的人才。
隨著機械設計行業的革新,機械設計管理已經不單純的是產品的功用性管理,更為主要的表現在產品的知識密度,產品的多個功能性,產品的質量絕對安全和產品的推廣價值以及規避高風險性的實用價值管理上來。機械產品的設計首要考慮的是產品的質量安全,其次是產品本身的價值所在,再有就是在設計流程中理論和實踐的相互影響,最終形成產品,通過對管理資源的有效控制達到流程的節約化,直接化和實用性,更好地保證產品使用用戶對新產品的滿意度的提升。
根據當前機械設計企業的行業特點,對于機械設計行業中存在的幾大管理問題做一個簡單的分析。
一、機械設計質量安全管理
任何產品的質量安全都是頭等大事,機械設計也不例外。在機械設計行業中,設計人員一定要有嚴謹,負責的工作態度,嚴格按照設計思想,嚴格排查安全隱患,在設計中杜絕因管理疏忽而帶來的安全問題。在機械設計過程中要把安全問題落實到每個人,責任明確,分工具體使質量得到保證,安全隱患消除與萌芽狀態。
二、設計工藝流程的規范化管理
機械設計屬于嚴謹的學科范疇,一切的設計行為要遵循科學,遵循設計原理。在整個設計工藝中要考量圖紙的可行性,理論的靈活運用和靈活變通,對于設計所需要數據要進行深入的運算,確保達到數據的嚴密性。對于不確定的數據要進行多個論增,對于不明確的,不理解的理論要加以掌握理解,確保設計工藝的規范化,科學化,工藝流程的萬無一失。只有嚴格地執行規范化的設計工藝流程才能保障設計成果的規范化以及它的市場價值所在。
三、機械設計中的誤區以及出現問題的解決
在過去的機械設計的過程中,我們往往注只是重了設計成果的使用性,但是對于設計成果的實用性以及它的多個功能,我們并沒有過多地關注。趕時髦。為求“省事”,追蹤市場新產品和暢銷產品,對顧客的需求一片模糊,又不愿花力氣搞清,你上我也上,一轟而起,一轟而下。缺乏科學而準確的市場(需求)調查、需求分析和產品規劃,是一種盲動行為,失敗的可能性極大。實踐證明,好多機械設計企業經營失敗的根本原因首先是設計人員忽略顧客、缺乏市場調查與可行性認證,它們將導致90%的企業失敗。其他導致失敗的原因還有:由于管理者忽略變化、過分自信、過分自信與傲慢而錯誤地估計市場接受能力、吸收了不必要的合作伙伴、不能跨專業全面思考、企業缺乏長遠的目標與規劃,以及企業的經驗沒有公司和產品的特色。“現在供應,以后修理”。忘記了企業生產的產品(可觸摸的)和服務(不可觸摸的)只能在被顧客接受并使其滿意的前提下才能獲得競爭勝利和實現經濟與社會效益。這是企業缺乏“信譽資本(良好的社會信譽認同感)”的表現,它的嚴重后果是導致企業的成員沒有誠信、弄虛作假,最終使企業。所以企業的管理層應該清楚地知道,信譽資本有多少進展,以便即時采取擴大信譽資本的措施。對機械設計中出現的類似誤區,機械設計人員一定要有高度的市場敏銳感,嚴謹的設計理念,積極負責的工作作風,才能徹底矯正因為設計思維而帶來的對新產品的影響。
四、核心技術的保護管理
機械產品及其制造系統的創新是提高企業競爭力的關鍵因素。從本世紀初到60年代,機械設計業的競爭是以成本為測度的數量擴張時代,企業核心競爭力因素是成本最低,即規模經濟方式,在這種情況下對大多數進行工業化的國家和地區來講,需要的不是產品創新,而是引進產品與生產設備。70年代到80年代末它轉變為質量的競爭。幾十年的成本與質量的競爭,使多數國家和地區已經實現或可重現至今仍占主流的中低技術產品(占80%~90%的世界產品)的制造,且彼此間質量的差距越來越小,而成本的優勢在發展中國家與地區。在未來的市場競爭中,企業競爭力的主要因素變化為:新產品創新與改進的設計開發能力及其上市的速度;為保證新產品上市速度、產品質量(特別是可靠性與安全性)的控制和成本控制要求創新和改進制造系統及其運作;創新與改進服務及其質量。設計產品及其制造系統和制造過程控制的創新成為提高企業競爭力的關鍵因素,而產品的設計與制造質量、成本、開發上市速度成為企業活動的第一類核心自變量。
五、機械設計的風險管理
機械設計是一項高風險投資。新產品的成功創新或改進將有利于形成機械企業新的經濟增長點,促進經濟的發展,有助于合理的產品結構和產業結構形成,以及企業競爭力的提高。但是各國多年的產品開發實踐證明,它是高風險、高投資、高收益的活動。其最突出的特征是高風險性。如何應對這種風險,其主要依托應當是對于新產品的市場前景和潛在前景科學的分析,通過分析和觀察做出有利的判斷,盡可能在設計之初就規避因為設計帶來的市場風險。
六、機械設計的成本管理
好的設機械計不但要技術先進,制造可行,操作方便,而且要經濟合理,同樣也要求它易與管理,尤其是對成本的控制。所謂成本管理,其核心就是降低產品的成本。可以說,產品成本的高低,在產品設計的階段就基本上確定了,因此,降低產品成本,永遠是設計人員的一項主要任務,是機械設計領域中的一個永恒的技術經濟問題。設計人員進行產品設計時,必須牢固地樹立經濟效益的觀念,對每一個零部件進行功能成本分析,確定合理的技術指標和成本目標。加強成本管理直接決定企業參與市場競爭的成敗,這個環節至關重要,我們在成本預算中永遠要把最低的成本核算到設計體系中,也就是說最低的成本就是開拓市場最大的資本,由此可見成本管理在機械設計企業舉足輕重的作用。
七、機械設計產品的質量評估管理
樹立長效果的評估機制,對于設計成果的安全性能,可靠性,穩定性要有一個明確的認知。通過評估掌握設計過程中的問題解決方法,發現不足,在此基礎上尋求更好的解決方案。為今后的設計打下良好的技術基礎和理論基礎。
八、對設計人才團隊的管理
人才永遠是企業獲得核心競爭力的根本保證。為了實現建設機械工業新高地的戰略目標,加快各類人才隊伍,特別是科技人才隊伍的建設,通過企業內在機制的建立和外部環境的改善,充分發揮市場對人才資源配置的基礎性作用,吸引和凝聚各類優秀人才,在企業內部形成優秀人才在數量、結構和綜合素質等方面具有相對優勢的人才高地,為企業的持續發展提供組織保證。此外對于優秀的人才,企業更要做到敢于用,敢于叫他們走出去,請進來,靈活的用人機制無疑是保證機械設計技術人員設計生命力的靈丹妙藥。
畢業設計實踐環節正是培養學生綜合運用所學的知識,分析解決理論和實際問題能力的關鍵環節,對培養學生的就業能力、適應社會發展的能力具有非常重要的作用。
然而,隨著高校的擴招導致生源質量的下降、唯就業率論導致的學校和學生重視程度的下降、青年指導教師本身工程實踐素質的欠缺等,本科畢業設計的質量明顯下降,甚至出現了與本科培養計劃發展不一致的現象,沒有達到教學質量的國家標準。
如何在新的形式下保證和提高本科畢業設計質量成為教育屆研究的熱點[2-4]。
畢業設計選題是畢業設計過程的開始,對畢業設計最終的完成起著引領作用。
一旦學生選定了的畢業設計的題目,也就大體上明確了畢業設計的研究方向和技術要求,高質量的課題能有針對性地使學生得到全面鍛煉,真正起到培養學生解決實際問題的能力。
本文對當前計算機科學與技術專業畢業論文選題過程中存在的問題進行分析,并對基于產出教育要求下(OutcomeBasedEducation,OBE)的畢業設計選題方法進行初步的探討。
一、當前畢業設計選題中存在的問題1.選題不符合專業培養目標。
OBE最早出現于美國和澳大利亞的基礎教育改革。
OBE要求根據培養目標實現之需要設定畢業要求,畢業要求主要是以學生解決問題,特別強調解決復雜工程問題的能力為“主要追求”[5]。
然而,當前許多指導教師和學生在實際出題和選題過程中,偏離了專業培養目標。
以計算機科學與技術專業為例,問題主要體現在:計算機技術日新月異,幾乎每年都有新的技術出現,而畢業設計選題陳舊,沒有結合當下專業技術的發展需求;畢業設計題目中聯系實際的真題少,學生往往只是在計算機上做仿真運算,學生在畢業設計階段很難得到動手能力的訓練;畢業設計題目綜合性差,工作量不足等。
2.選題方式不靈活。
在畢業選題方面,目前高校實行的主要是教師出題和學生選題相結合的方式。
該方式的主要特點是在畢業設計開始階段由指導老師根據自己的研究方向先擬定幾種題目供學生進行雙向選擇。
但存在的問題是:受到研究方向的局限,指導教師在出題時沒有針對學生個體的實際情況來確定畢業設計內容,當學生碰到不感興趣的題目時,只能應付了事,造成畢業設計的質量的下降。
3.選題監管不到位。
雖然高校對選題立項都有規定,然而由于就業壓力的影響,有的學生是由實習單位指導教師出題,或者是由校內指導教師出題,在實習單位做畢業設計,無法進行監管,甚至出現學生在畢業設計中途換題的現象。
這種畢業設計過程的不確定性導致了題目審查流于形式、畢業設計內容與畢業設計題目及任務要求相背離。
二、基于產出的教育要求的畢業設計選題原則OBE要求學生能夠在未來有效地解決實際問題。
因此,在畢業設計過程中主要是以學生解決問題,特別強調解決復雜工程問題的能力為“主要追求”,要體現學生在畢業時需要具備的知識、能力、技術等。
具體來說,選題是應注意以下一些原則:1.符合培養目標及教學基本要求原則。
以計算機科學與技術專業為例,畢業設計選題及具體要求內容必須符合培養目標,這是畢業設計選題的基本要求。
指導教師在出題過程中要重視學生理論結合實際能力以及學習能力的培養,既要讓學生了解基礎理論的作用,又要注重培養學生掌握理論與實際結合的方法與手段,以適應信息技術的飛速發展。
同時在出題及制定具體要求時要使學生具備軟硬件基礎和系統觀。
硬件類畢業設計課題,要有一定的軟件基礎要求,軟件類畢業設計課題,也要有一定的硬件基礎要求。
2.堅持人才培養多樣化原則。
國家經濟社會發展需要各種類型的計算機類專業人才。
調查顯示,本科生畢業半年后從事的前20位高薪職業中,就有10種與計算機相關,包括互聯網開發師、計算機軟件應用工程師、網絡設計師、計算機系統軟件工程師、計算機系統工程師或設計師、計算機程序員、網絡系統和數據傳遞分析師、其他計算機專家等[1]。
因此,在畢業設計選題和要求中,可以根據社會需求、學生自身條件等,有針對性地進行科學選題。
3.選題要可行性原則,工作量和難易程度適中。
由于畢業設計時間有限,因此應充分考慮所選課題的綜合性、可行性、難易程度和工作量。
如果課題過難或過于復雜,造成學生在短時間內很難完成,違背了畢業設計教學環節的初衷。
畢業設計指導教師在出題時,需要考慮不同素質(如學習成績優秀、學習成績中等、學習成績較差)的學生情況,并有針對地對課題的主要研究內容和技術要求做出說明,在學生選題后,指導學生對選題進行深入調研分析,合理安排畢業設計內容,形成可行性報告,并制定詳細的工作計劃和實施步驟,只有這樣才能保證畢業設計的順利進行。
三、基于產出教育要求的畢業設計選題的建議1.選題結合學生興趣與特長。
做畢業設計時,學生已經對所學的專業有了基本的了解,并有了自己感興趣的方向。
選題時可以采用教師出題學生選題和學生自主出題相結合的方式,體現學生的自主性。
學生可以從自身的興趣出發,根據選題的原則和要求,在指導教師的指導下,分析確定畢業論文選題,選擇自己感興趣的方向,提高做畢業設計的主動能動性性。
2.選題與工作就業結合。
在就業壓力大的背景下,可以將學生畢業設計選題與就業相結合。
針對在畢業設計選題的學生,要鼓勵他們到用人單位去做畢業設計,以自己將要接觸開發的產品為課題,在用人單位和學校教師的共同指導下完成。
這樣不僅使學生對就業單位技術有較深層次的掌握,還大大縮短了參加工作后的適應期。
對于考取研究生的學生來說,可以指導學生參加一些科研課題的研究或者根據學生研究生階段的研究方向確定研究課題,掌握分析問題和解決問題的方法,重點鍛煉其科研能力和創新能力。
對那些既要進行畢業設計又要尋找工作的學生來說,在了解了專業就業方向和市場需求的基礎上,可結合自己的興趣愛好,與指導教師共同研究,自主選題,盡量選擇與將要從事的工作內容相關的設計題目。
3.課題與科技創新活動結合。
現階段,創新創業教育是大學教育的一個主題,許多高校都提倡大學生參加科技創新項目和各種科技創新競賽。
在以往的教學改革中,普遍存在偏重于一門或者幾門學科的現象,這往往導致教學效果的不理想。而機械制造是一門系統性極強的課程,在教學內容設計、教學方式的選定等方面都存在可塑造性。所以首先應該對教學計劃有個宏觀上的把握,不斷優化教學設計,擴展和更新知識內容,培養學生的動手能力。
1.2機械制造系列課程內容改革
在機械制造系列課程改革的準備工作中,機械制造系列課程的體系改革是其中極為重要的一個環節,因為體系建設關系到實踐工作中每個環節的完整銜接,同時也影響到各個因素在發揮作用的過程中的有效性。因此,做好機械制造系列課程體系改革應該被上升到一定的理論和實踐高度。首先應該對機械制造工藝中的重要的加工方法有個初步的認識,在機械的裝配和機械精度的概念上有一個宏觀的把握。其次是通過機械制造系列的學習之后,能夠從理論上加深對機械制造知識的認識和理解,對機械制造的工藝系統、工藝方法、工藝過程以及工藝質量都有充分的認識。[2]
2.實習基地建設
2.1實習基地建設的必要性
實習基地建設有利于學員更好地把握對制造實踐認知的客觀規律的把握,實習基地建設同時也是模塊結構在分層次教學中的一項有力教學方法,它能夠使實習內容由傳統的單一型向綜合性轉變,真正實現實習方法由示范型和驗證型向設計性和開發型的有效轉變。實踐教學是提高應用型人才綜合素質的有效手段,也是保證機械制造系列課程得以有序進行的重要保證。近年來,世界各大企業越來越注重復合型人才的培養與選拔,這在一定程度上也反映出教學實習基地建設的重要性,因為這一環節能夠加強學員的實踐能力、應用能力以及創新能力等綜合素質的培養。
2.2實習基地建設方法
2機械設備的磨損與檢修
設備的磨損有兩種模式體現,分為有形磨損和無形磨損。如在煤礦機械設備中的挖煤機、鏟車、礦車、輸送機等在使用過程中就會常常容易發生有形磨損的情況,但是機械設備的磨損程度并不是相同的。按正常設備磨損的規律來看,一般設備磨損分為三大階段:初級階段磨損、正常磨損和劇烈磨損。初級階段的磨損表現在設備表面不平,磨損速度較快。正常階段磨損是隨著時間的增加磨損程度也隨之增加,機械設備的磨損程度較慢。劇烈磨損是指前期磨損程度比較緩慢,但長時間以后,設備的故障增多,磨損的程度也隨之增加。所以,我們可以根據機械設備的磨損程度制定出不同的維修計劃。無形磨損比較抽象,它是看不見的,但是在使用過程中已經對設備的價值貶值了,和新設備有了一定的差距。為了減小新設備和舊設備之間的差距,我們可以對舊設備進行改造,提高設備的最大的價值。做好煤礦機械設備的檢修,面對出現磨損的部件進行及時的更換維修,做好機械設備的保養工作,在交班過程中做好相關事宜的交接,相關技術維修人員應該通過學習不斷的提高自身的維修專業技術水平,提高自身對突發事故的應變能力,快速的尋找出故障發生的原因,在第一時間對機械設備進行處理,提高設備的運行效率。
3煤礦機械設備的改造
隨著我國建設行業的迅速發展,特別是城市住宅區的不斷增加,使機械化施工在工程建設中發揮越來越重要的作用。但伴隨著工程施工的發展,搶速度、保質量、要效益,三者之間的矛盾也日益突出,這就對工程施工提出了新的要求。也就是要解決快速、高效、高質量地對工程進行施工的問題。傳統的人力,簡單機械的施工方式已不適應工程施工的要求,對于現代化建筑的施工只有采用機械化作業。因此,對施工機械的安全管理以及選型和配置都顯得十分重要,也十分迫切。
一、施工機械設備安全管理問題原因分析及對策
建筑機械施工安全是一門科學,它主要研究在一定的條件下,建筑機械在工作或在裝拆、調試、運輸等狀況下,對操作者所產生的傷害及其保護措施。建筑機械安全關系到施工人員的人身安全、企業的財產安全,是可持續發展的重要組成部分。我國建筑機械安全事故發生率雖然近幾年總體呈下降趨勢,但形勢依然嚴峻,存在問題還較多。因此,如何科學實行并加強建筑施工機械的安全管理,是我們目前面臨的一個問題。
1.1施工機械設備安全管理問題原因分析
隨著建筑業的發展,各類建筑機械使用日益增多,安全問題也越來越突出,這些安全問題主要是由以下原因造成:(1)安全管理法律體系不健全;(2)不能嚴格執行國家和行業規范性文件;(3)安全監督存在多頭管理;(4)建筑機械操作人員管理不善;(5)建筑機械技術檔案不完善;(6)機械設備施工現場管理不善;(7)機械設備施工環境惡劣。
1.2建筑機械安全管理改革對策
1.2.1健全安全規制法律體系
健全安全法律、法規及規章。結合我國安全律體系現狀和存在問題,做好以下幾個方面:1)加快安全管理立法。2)制定配套規章。3)實行機械強制報廢制度。
1.2.2安全監督部門權限依法嚴格劃分
依法嚴格劃分部門權限,強化行業監管職責;及時制定執法所需的法律法規,認真清理部門間交叉打架的法律法規條文。國家設置各部門,都有明確的職責分工,各部門只有各司其職,才能保證社會的健康運行。各級建設行政主管部門承擔著對安全生產日常性監督檢查的工作職責,在建筑工程安全監管工作中屬于核心地位,發揮著極其重要的作用。部門規章交叉必然導致執法行為的混亂,有關部門應充分認識到這個問題的危害性,對現行的法律法規也要組織人員盡快清理,確保法律、法規的尊嚴和權威性。
1.2.3嚴格執行規范、建立現場規章制度
施工現場使用的機械設備必須嚴格執行現行有關標準和規范。并在現場機械管理中應制定有效的現場管理制度:1)施工現場各方主體應配備專職(兼職)機械設備管理人員,負責施工現場機械設備使用安全管理工作。2)施工現場應建立相應的機械設備安全管理的規章制度(安全管理職責、安全技術交底、交接班、維護保養、檢查、資料管理等)。3)主要機械設備實行定機、定人、定崗位責任的三定制度。4)機械設備、電氣設備和施工機具不得帶病運轉。5)施工現場機械設備應做到正確使用和安全運行,嚴禁拼設備和超負荷使用。
1.2.4完善技術檔案
根據建設工程施工進度對不斷進退場的各種類建筑機械進行動態跟蹤、收集整理發生在整個施工過程中的安全管理技術資料,能及時建立起有關建筑機械的安全管理技術檔案。安全管理技術檔案可以清晰地反映建筑機械在工程施工中的狀態,便于各種安全生產檢查,落實安全生產責任。是具體貫徹執行《中華人民共和國安全生產法》一項有效措施;既滿足了建設工程竣工驗收中施工生產安全管理檔案資料的要求,又符合建立技術檔案的原則。
二、施工機械調配的研究
機械化施工是一個具有聯系的機械系統的綜合作業過程和管理體系,其目標是實現整個系統過程和體系最佳經濟和技術效果。要做到建筑的機械化施工,就必須根據各類工程的特點,按照建筑施工內容和要求解決施工機械的合理調配問題。滿足施工工程對施工任務、質量、工期的最基本要求,保證工程的各項強度指標。提高施工機群的協調性。目的是提高機械的利用和施工任務的質量和效率,同時提高工程效益,降低機械成本。提高機械的系統性。使機械的性能、生產能力適應建筑施工的特殊要求,盡量降低設備的投資額。
2.1建筑施工機械設備的調配原則
1)機械設備的調配必須與建筑施工組織相一致;2)機械設備的調配必須有利于施工,有利于機械利用率和完好率的提高,有利于提高機械化施工水平,有利于提高經濟效益;3)機械設備的配制必須適應建筑工程項目多變的特點,具有一定的應變能力;4)機械設備的調配要符合集中、分散相結合的原則。
2.2機械配套必須滿足的簡便條件
1)各機械的技術規格必須滿足既定工程的技術標準;2)在工藝允許的條件下,盡可能采用重型機械并保證為其安排足夠的工作量;3)機械必須具有良好的性能;4)機械必須具有良好的可靠性。
2.3施工機械的調配方法
施上機械的調配過程大體是:分析問題,確定目標,擬定及分析方案,方案選擇,方案實施。在進行方案選擇時,通過對影響施上機械調配方案因素的分析,應從以下四方而考慮:機械的施上質量指標;調配方案對施上任務的適應性;調配方案的經濟性與施上機械間的協調性。這此綜合指標中既有定量因素又有定性因素,即使是定量因素,在不同的管理水平和使用條件下,也有較大差異,需要根據具體情況來確定。另一方而,各個因素往往相互影響,其相關程度準確判定,也可以認為是模糊的。因此,采用模糊綜合評判法解決施上機械的調配問題既適合施上機械實際情況,又具有可操作性。
三、結語
一、機械制造技術的發展
在現代制造系統中,數控技術是關鍵技術,它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體,具有高精度、高效率、柔性自動化等特點,對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當前,數控技術正在發生根本性變革,由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上,數控系統實現了超薄型、超小型化;在智能化基礎上,綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術,數控系統實現了高速、高精、高效控制,加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數,實現了在線診斷和智能化故障處理;在網絡化基礎上,CAD/CAM與數控系統集成為一體。機床聯網,實現了中央集中控制的群控加工。
二、智能化技術發展趨勢
2.1性能發展方向
(1)高速高精度高效化。
速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統,同時采取了改善機床動態、靜態特性等有效措施,機床的高速高精高效化已大大提高。
(2)柔性化。
包含兩方面:數控系統本身的柔性,數控系統采用模塊化設計,功能覆蓋面大。可裁剪性強,便于滿足不同用戶的需求;群拉系統的柔性,同一群控系統能依據不同生產流程的要求,使物料流和信息流自動進行動態調整,從而最大限度地發揮群控系統的效能。
(3)工藝復合性和多軸化。
以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工。正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后,通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施,完成多工序、多表面的復合加工。
(4)實時智能化。
早期的實時系統通常針對相對簡單的理想環境,其作用是如何調度任務,以確保任務在規定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為。科學技術發展到今天,實時系統和人工智能相互結合,人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域發展,而實時系統也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發展。由此產生了實時智能控制這一新的領域。
2.2功能發展方向
(1)用戶界面圖形化。
用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同,因而開發用戶界面的工作量極大,用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前Internet、虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術,也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用。人們可以通過窗口和菜單進行操作,便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。
(2)科學計算可視化。
科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據,使信息交流不再局限于用文字和語育表達,而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環境技術相結合,進一步拓寬了應用領域,如無圖紙設計、虛擬樣機技術等,這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數控技術領域,可視化技術可用于CAD/CAM,如自動編程設計、參數自動設定、刀具補償和刀具管理數據的動態處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
(3)插補和補償方式多樣化。
多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償等。
(4)內裝高性能PLC。
數控系統內裝高性能PLC控制模塊,可直接用梯形圈或高級語言編程,具有直觀的在線調試和在線幫助功能,編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序實側,用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改,從而方便地建立自己的應用程序。
(5)多媒體技術應用。
多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體,使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域。應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化,在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著重大的應用價值。
2.3體系結構的發展
(1)集成化。
采用高度集成化CPU,RISC芯片和大規模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片,可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度,應用LED平板顯示技術,可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優點。可實現超大尺寸顯示。應用先進封裝和互連技術,將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格,改進性能,減小組件尺寸,掘高系統的可靠性。
(2)模塊化
硬件模塊化易于實現數控系統的集成化和標準化,根據不同的功能需求,將基本模塊,如CPU、存儲器、位置伺服,PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊,作成標準的系列化產品,通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減,構成不同檔次的數控系統。
(3)網絡化