現代社會對機械專業技術人才的需求呈現出多樣化、個性化的趨勢,注重培養“寬口徑、厚基礎、倡個性、重創新”的複合型技術人才。開放式人才教學培養與以互連網絡信息技術為核心的現代教育技術的興起和應用有着密切的關係,針對傳統教學靈活性缺乏、專業技能深化不足、自主學習不足等缺點,結合當前卓越工程師培養規劃,探索更具開放性的專業人才培養模式,以贏得更廣闊的學習空間和更靈活的學習方式,激發自主性學習和研究性學習的熱情,是極大提高高等教育質量,實現培養新型專業創新型人才的必由之路。“機械工程及自動化”是武漢理工大學具有明顯特色和優勢的專業之一,是國家特色專業,湖北省品牌專業,本文以機械工程學科為對象,分析開放式人才培養目標,探索提出卓越背景下的機械工程開放式人才培養模式及實踐策略。
一、開放式人才培養目標
“綜合性、開放式、研究型”是當前中國高校定位發展的三要素。開放式應立足於學生的動手能力、知識創新能力和技術創新能力的培養,更要面向社會、面向行業、面向教學過程和麪向未來實施開放,即強調時間與空間的開放,更要注重教學體制、教學內容與方法、教學手段與觀念的開放,體現出以人為本、重在培養的核心內容。其結果在於能為師生提供一個優良的教學、科研環境,實現教學與科研的融合,為培養學生獨立分析、解決問題的能力,增強創新意識,開發創新潛能建立一個平台,使其變成思維、探求、感悟的實踐過程。
二、人才培養模式改革主要內容
機械工程開放式人才培養模式改革是一個集資源、平台、管理與服務於一體的系統性工程。既要多方參與、集思廣益和共同謀劃,也要遵循系統論方法,融文祕站:合信息科學技術應用。
(1)雙鏈式人才培養模式教學體系改革
結合專業特色,提出“雙鏈式”教學體系改革框架,即由“課程理論教學——基礎性實驗——綜合型設計性實驗——課程設計——實習——畢業設計”構成的基本工程能力形成教學鏈,旨在通過教學實現從知識到能力的轉化,使學生形成動手能力、綜合運用知識的能力、分析解決問題的能力、工程設計能力等基本工程能力;以及由“基礎訓練——工程訓練——能力拓展訓練——創新設計訓練”構成的工程能力訓練拓展教學鏈,旨在通過教學拓展學生的現代工程能力,培養學生的創新意識、提高創新能力。
基於此,機械工程開放式人才培養模式應從“自主性、研究性和創新性”人才培養體系整體出發,在對各教學環節整體優化與提高的基礎上,建立以設計、製造、控制為主線,分層次、多模塊、相互銜接的網絡結構教學體系,如圖2所示,該體系強調學生的基礎理論教學、專業理論教學以及因材施教的課程理論與實驗教學,將自主性、研究性和創新性貫穿教學全過程、體現實踐能力培養的漸進性和以學生為主體的多課程融合的創新教學體系。
(2)開放式機械專業人才培養課程體系研究
按照“雙鏈式”教學體系框架改革要求,發揮機械學科羣的軟硬件配置優勢,結合學科建設及專業建設規劃,按照分層次、模塊化、開放式、綜合性的教學改革思路,開展了開放式機械工程及自動化專業人才培養課程體系與教學方法改革,在課程體系改革方面:
整合了課程內容,優化了課程結構。在課程內容上,對傳統的課程進行了合併;對多門課程重複的內容進行刪減;根據現代專業技術增加了新的教學內容。在課程結構上,增加了人文科學的課程和教學環節;增加了培養學生專業興趣和素質的課程;新增了與現代機械技術相關的課程;增加了實踐性教學內容,特別是培養學生綜合和創新能力的實踐教學內容;使課程結構更加適應社會和科技發展對本專業人才的知識和能力結構的要求。
課程體系建設以專業技術課程即機械設計-機械工藝-機械加工等為主線,優化整合課程內容體系;完善以設計、製造和控制為主線的立體化、多模塊和開放式的實踐實驗教學課程體系,形成了以CAD/CAM及數控加工綜合性實驗、機械性能測試設計性實驗、機電系統基礎技術綜合設計性實驗,和組合夾具綜合設計性實驗為主要內容的工程實踐創新平台,有機的將理論教學、實踐教學和科學研究融為一體。
● 公共基礎性理論
通過基礎理論的學習,使學生系統掌握高等數學的基本理論,並能利用數學手段去解決工程技術問題,掌握物理的基本理論和實驗方法,掌握與本專業有關的機械原理及其分析方法。主要有如下課程:大學英語、高等數學、大學物理、物理實驗、線性代數、概率與數理統計、C++與數據結構等。
● 學科基礎理論
通過這一課程系列的.學習,使學生系統掌握機械工程的基礎知識,培養學生的實際工作能力;系統掌握力學的基本原理和分析方法,能對機械結構進行力學抽象和分析。屬於這一課程系列的課程如下:專業導論、工程圖學、工程材料、理論力學、材料力學、電工與電子技術、機械原理、機械設計、測試技術等。
● 專業知識與技術
通過這一課程系列的學習,使學生掌握各類結構和常用結構的設計、加工方法,具有選擇結構方案的基本能力,瞭解機械加工的方法和基本理論,具備從事技術和管理工作的能力。屬於這一課程系列的課程如下:金屬工藝學、互換性與測量技術、控制工程、數控技術、機械製造技術基礎、機械製造裝備設計、機電傳動控制、精密加工與特種加工、單片機應用系統設計、機械CAD/CAM技術等。
● 實踐與技能
為讓學生獲得充分的實踐機會,在實踐中運用和檢驗所學知識,訓練分析解決問題的能力,以獲得實踐技能的訓練,增設了基礎能力強化訓練教學環節、能力拓展訓練教學環節,增加機械創新設計課程體系。
(3)“立體化、多層次、開放式”實踐環節培養模式改革研究
大學教學應是理論教學、實踐教學和科學研究的三元一體,在培養學生的實踐能力和創新精神方面,實驗實踐教學具有十分重要的意義和作用。遵循“由淺入深,由低級到高級,循序漸進”的認識規律,進一步整體優化實驗實踐性教學環節計劃,建立以能力培養為主線的“四大實訓平台、三個層次”的開放式人才培養實訓教學體系,構建CAD/CAM及數控加工綜合設計性實驗、機械性能測試設計性實驗、機電系統基礎技術綜合設計性實驗和組合夾具綜合設計性實驗,形成貫穿教學全過程、體現實踐能力培養的漸進性和以學生為主體的工程實踐創新平台。
層次化實驗教學形式以演示型、驗證型等基礎實驗為基石,搭建綜合性設計性拓展實驗層,在此基礎上,開發自主設計、自主研究的綜合實踐能力應用,並形成形式各異的科研實踐應用層,促進師生實驗實踐能力的全面提升,如圖2所示。
在實踐過程中,不拘泥於單一的實驗實踐形式,既能進行仿真模擬實驗如MasterCAM的模擬加工,也能進行實物的搭試與拆裝實驗如減速箱的拆裝實驗,更能進行自主設計與研究探索型的實驗,形成多樣化實驗教學形式。在教學過程中將傳統儀器與現代技術相結合、實物操作與虛擬仿真相結合、現場授課與多媒體課件相結合等多種教學方法和手段,激發學生實習的積極性和創造性。
圖3:層次化的實驗教學形式
(4)基於Web形式的組件開放式教學支持平台建設
開放式人才培養教學支持平台是基於Web的B/S結構解決方案,面向學生、學校教師、企業指導教師三類角色實施管理,使得學生可以隨時隨地按照自己的意願與時間空間安排進行開放式學習,包括在線答疑、分組討論、網上測試、問題發佈等;教師可以方便地發佈教學信息、發佈創新訓練計劃、建設維護課程內容、對學生開放學習進行測評,實時掌握學生的學習情況,與學生互通溝通;企業指導教師,通過平台與學校教師、學生以問題驅動方式進行溝通、測評學生學習主動性、和學習的效果。目前該項目已經申請國家計算機軟件着作權證書(2012R11L069834),系統的功能架構如圖3所示, 系統主界面如圖4所示。
三、結論
卓越背景下的機械工程及其自動化專業開放式人才培養模式研究與實踐,其研究成果能為師生的民主交流、學生的自主學習、課堂的時空擴展、教學與工程實踐、與科學研究的融合提供一個開放性環境;為培養學生獨立分析、解決實際問題的能力,運用現代化學習手段進行自主學習和終身學習的能力,增強創新意識,開發創新潛能建立一個平台;使教學過程變成思維、探求、感悟的實踐過程。項目的研究對適應現代素質教育、創新意識教育的改革趨勢,具有重要的理論指導意義和實踐應用價值。
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