呼 詠,鄒 青,許蓬子,陶永蘭

(吉林大學機械科學與工程學院,吉林長春 130022)

隨著社會、經濟和科技事業(yè)的迅猛發(fā)展,創(chuàng)新型國家建設對機械類專業(yè)人才的工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)提出了更高的要求。近年來,吉林大學機械科學與工程學院“制造技術基礎”課程組立足于課程的教學改革,以培養(yǎng)機械類本科生工程實踐能力作為核心目標,充分利用計算機技術和網(wǎng)絡技術,創(chuàng)新搭建了高效開放的課程網(wǎng)絡互動教學平臺,積極開展了多環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡教學資源建設,提出并實施了多環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡互動教學方案,取得了很好的效果。

1 建立制造技術基礎課程網(wǎng)絡互動教學平臺

“制造技術基礎”課程是為機械類專業(yè)本科生開設的一門必修的技術基礎課。課程教學具有實踐性強和應用性強等特點。該課程不僅有理論教學,還包括課程實驗、實習及課程設計等多個實踐性教學環(huán)節(jié)。課程的目標是力求使學生既掌握機械制造技術的基本理論,熟悉和了解先進的制造技術,開拓視野,又能運用理論解決生產實際問題,培養(yǎng)和提高學生的工程素質和創(chuàng)新能力。通過課程的實踐教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生分析解決工程實際問題的能力和工程設計能力,為學生進一步學習相關專業(yè)課程和從事機械設計、制造工作打下基礎[1]。吉林大學“制造技術基礎”課程是國家級機械基礎實驗示范教學中心重點建設課程之一。實驗中心通過一臺Cisco 3550交換機的千兆光纖模塊與校園網(wǎng)相連?；咏虒W網(wǎng)站選用先進的磁盤陣列數(shù)據(jù)存貯設備,增大存儲容量并提高讀取速度,保證了系統(tǒng)的高速運行,并加入容錯及校驗功能,提高了數(shù)據(jù)存儲的安全性,滿足了校園網(wǎng)上的多用戶訪問及多媒體信息傳送的要求,構建了面向校園網(wǎng)用戶的跨校區(qū)的課程互動教學網(wǎng)站和由五間教室100余臺計算機組成的具有企業(yè)工程師工作環(huán)境的網(wǎng)絡互動教學基地,為培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和訓練工程實際能力提供了開放、先進的并且便于自學、交流與設計的創(chuàng)新教學硬件環(huán)境,實現(xiàn)了網(wǎng)絡環(huán)境以及教學資源的共享。制造技術基礎課程依托實驗中心互動教學網(wǎng)站,建立了適應創(chuàng)新能力與工程實踐能力培養(yǎng)的教學環(huán)境。利用一臺高性能的服務器建立了課程網(wǎng)絡互動教學平臺,開發(fā)了網(wǎng)絡互動教學平臺Web頁面,包含課程網(wǎng)絡教學系統(tǒng)、教師與學生互動互助及學生自主學習平臺、網(wǎng)絡考試系統(tǒng)、實驗教學輔助教學系統(tǒng)、課程設計輔助教學系統(tǒng)、作業(yè)提交/網(wǎng)絡存儲服務系統(tǒng)、課程論壇等。為師生的教與學創(chuàng)建了先進、開放的理論教學和實踐教學的多層次網(wǎng)絡教學環(huán)境。

2 建設制造技術基礎課程網(wǎng)絡教學資源

根據(jù)國家高等教育改革的精神,本著夯實基礎、注重實踐、強化素質的原則,鍛造厚基礎、寬口徑、強能力的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式,率先進行改革,將原來的《機械制造工藝學》、《金屬切削原理》和《金屬切削機床概論》三門課的內容進行整合,形成了一門主干技術基礎課——《制造技術基礎》。該課程為全校機械類和近機類各專業(yè)開設,授課對象面向全校五個學院十余個專業(yè)的本科生 (1000～1300人/年)。課程教學具有實踐性強和應用性強等特點。

課題組以制造技術基礎課程教學改革為出發(fā)點,提出了立足課程教學改革、強化培養(yǎng)工程實踐能力的教學理念,將理論性教學、實踐性教學和設計性教學的教學內容優(yōu)化,探索各教學環(huán)節(jié)的更新結合點和延伸區(qū),使其互為聯(lián)系與補充。在強化基本技能訓練的同時,增強教學內容的先進性與實用性。優(yōu)化整合教學內容之間縱橫交錯的有機聯(lián)系,符合學生從感性到理性的認知規(guī)律,以達到最佳的教學效果。實驗教學是理論教學的補充和拓展,是培養(yǎng)學生動手能力、綜合應用能力的重要環(huán)節(jié),它把實踐性、應用性強的重要教學內容安排在實踐環(huán)節(jié)中進一步學習訓練,注重培養(yǎng)學生的工程意識和創(chuàng)新設計能力。

課程組在教學內容改革的基礎上,積極開展“制造技術基礎”課程各個教學環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡教學資源建設,提出并實施了多環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡互動教學方案。建設內涵豐富的課程網(wǎng)絡教學系統(tǒng)和課程雙語教學網(wǎng)絡教學系統(tǒng),系統(tǒng)包括課程教學大綱、教學日歷、教學指導、授課教案、課程CAI、參考試卷、課后習題、教學錄像;實驗教學大綱、實驗項目設置、實驗安排、實驗原理、實驗指導、實驗課件、實驗思考題;課程實習教學大綱、實習安排、實習內容、實習指導、實習典型零件工藝及部件裝配工藝、實習思考題;課程設計教學大綱、課程設計安排、課程設計內容要求、課程設計指導、課程設計資料庫、課程設計典型實例庫等。學生根據(jù)個人情況可以利用校園網(wǎng)絡,得到多樣化的教學信息,可以自主預習和復習與本課程相關的學習內容,自主調節(jié)學習內容和學習進度。提高了學生應用先進技術和工具解決工程問題的能力。為培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力和創(chuàng)新能力提供了一個開放的學習環(huán)境,使得學生的學習效率和學習效果大為提高。

3 開展制造技術基礎課程網(wǎng)絡互動教學

網(wǎng)絡互動教學是一種以學生為主體,增強師生間的雙向互動、學生間的橫向互動和“人—機”交互的學生自主學習的教學模式[2]。吉林大學機械基礎實驗示范教學中心,針對課程的各環(huán)節(jié)教學需要,建立了語言、視頻、文本及圖形批改的網(wǎng)絡即時在線互動和網(wǎng)絡論壇延時互動的兩種教學模式。使得“制造技術基礎”課程教學實現(xiàn)了以學生為中心的包括理論教學、實踐教學和創(chuàng)新設計的多層次互動教學局面。通過利用網(wǎng)絡技術,拓展教學的時間和空間,增強了互動教學的實時性和交互性,實現(xiàn)了基于校園網(wǎng)的資源共享。

“制造技術基礎”課程實驗實行“開放式”教學。學生以實驗小組為單位在校園網(wǎng)上自由預約實驗時間并選擇實驗項目,把實驗教學過程轉變?yōu)閷W生自我學習和應用的過程。教師在實驗過程中進行指導,學生自主完成實驗,鍛煉了學生的實際動手能力,提高了學生在學習中獨立獲取知識的能力[3]。課程配套的“數(shù)控車削、銑削加工的CAD/CAM綜合實驗”,充分利用校園網(wǎng)絡資源,以CATIA為平臺,將虛擬設計、仿真加工與實際切削加工相結合,學生通過網(wǎng)絡將設計作品上傳給任課教師,教師網(wǎng)上在線以“星級”方式給予設計方案質量評定,并以增加星級為手段激發(fā)學生的學習興趣與競爭意識,促使學生自主完善實驗設計;最后,通過網(wǎng)絡遠程機床通訊設備最終實現(xiàn)數(shù)控機床實際切削加工。通過此項實驗,使學生切身體驗了網(wǎng)絡化的制造過程,有效地提高了教學質量和學生的工程實踐能力。

課程組研制了生產實習網(wǎng)絡考試系統(tǒng),該試點采用生產實習網(wǎng)絡考試系統(tǒng)進行實踐能力考核,使考核成績客觀、真實,學生還可以主動通過網(wǎng)上自測了解實習的效果,有助于教師進一步引導實習進度。同時,可以減少教師用于評定學生成績的工作量,有效提高教學效益。

課程設計網(wǎng)絡互動教學將工程設計與計算機網(wǎng)絡兩者結合,為學生創(chuàng)建了一個自主學習、協(xié)同設計、資源共享、相互交流的開放式學習環(huán)境。課程組改革制造技術基礎課程設計教學內容,建立了基于網(wǎng)絡的課程設計教學體系。課程設計以先進的三維設計軟件系統(tǒng)CATIA為平臺,將現(xiàn)代三維設計理念全面引入專用機床夾具課程設計過程,對二維設計時代陳舊的課程設計環(huán)節(jié)進行了整體優(yōu)化,利用校園網(wǎng)絡和課程設計網(wǎng)絡教學系統(tǒng),建立了全新的基于三維的設計、裝配和工程制圖的課程設計體系。通過網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計導航、設計實例、網(wǎng)絡設計資料以及教師在線答疑指導系統(tǒng)等途徑支撐課程設計的正常進行,配合教師現(xiàn)場指導和工藝審查制度對學生設計質量進行把關,并通過網(wǎng)絡FTP協(xié)議提交課程設計,最終經過答辯完成課程設計。經過幾年的研制開發(fā)和不斷擴充完善,使“制造技術基礎課程設計網(wǎng)絡教學系統(tǒng)”實現(xiàn)了機械三維CAD設計與網(wǎng)絡教學的完美整合,使先進的設計和制造技術成為學生進行創(chuàng)造性學習和訓練的技術平臺。同時,通過工科基地建設創(chuàng)建了先進的課程設計教學環(huán)境,實現(xiàn)了6個班在課程設計專用機房同時進行課程設計,為師生提供了一個開放、創(chuàng)新的教學環(huán)境。

綜上所述,吉林大學機械科學與工程學院“制造技術基礎”課程組充分利用計算機技術和網(wǎng)絡技術,結合課程教學內容、教學方法和教學環(huán)境的改革,積極開展了“制造技術基礎”課程各個教學環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡教學資源建設,構建了課程的網(wǎng)絡教學平臺,開展多層次網(wǎng)絡互動教學,有效地提高了課程的教學質量,對于培養(yǎng)學生現(xiàn)代化工程意識和工程實踐能力及創(chuàng)新能力,起到了十分重要的作用。

[1]于駿一,鄒青.機械制造技術基礎[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009.

[2]孫貴賢,陸劍峰.遠程實訓平臺下實訓互動功能的實現(xiàn)[C].同濟大學CIMS研究中心,2009:368-369.

[3]買買提,玉素甫.網(wǎng)絡教學和傳統(tǒng)教學的互補性研究[J].計算機教育,2009(13).

[4]高福銀.大學課堂教學互動策略探索[J].科技信息,2010(10):133-135.