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        基于知識(shí)創(chuàng)新理論的機(jī)電一體化課程教學(xué)模式探討

        2014-10-21 20:09:34鐘博文金子祺王振華
        科技視界 2014年34期
        關(guān)鍵詞:知識(shí)創(chuàng)新機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)踐

        鐘博文 金子祺 王振華

        【摘 要】本文針對(duì)機(jī)電一體化課程具有學(xué)科集成性高、實(shí)踐性強(qiáng)兩個(gè)主要特點(diǎn),結(jié)合知識(shí)創(chuàng)新理論與教學(xué)實(shí)踐體會(huì),提出了基礎(chǔ)教學(xué)型案例、創(chuàng)新實(shí)踐型研究和虛擬輔助型實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次的教學(xué)模式。教學(xué)實(shí)踐表明,本文提出的措施在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性,提高了課程教學(xué)效果。

        【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化;教學(xué)模式;教學(xué)實(shí)踐;知識(shí)創(chuàng)新

        0 引言

        機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)聚微電子、傳感器和自動(dòng)控制等技術(shù)成果,圍繞先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域智能化、綠色化、極端化(精密化)、信息化、高技術(shù)化的發(fā)展趨勢(shì),已逐步形成機(jī)床流水作業(yè)式的自動(dòng)生產(chǎn)線,深刻改變了傳統(tǒng)制造技術(shù)。所以,機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械、材料、信息、計(jì)算機(jī)和管理等多種理論技術(shù)交叉融合的產(chǎn)物,對(duì)我國現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。這對(duì)學(xué)習(xí)機(jī)電一體化課程的學(xué)生和講課教師都提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。如何改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式,培養(yǎng)更具有創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的機(jī)械類卓越人才,從多個(gè)角度和價(jià)值層面提高教師教學(xué)效果尤為重要。因此,為了幫助學(xué)生更深刻地理解和掌握課程內(nèi)涵,本文將以知識(shí)創(chuàng)新理論為依據(jù),結(jié)合機(jī)械電子工程類卓越人才培養(yǎng)目標(biāo),以機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)為中心,對(duì)機(jī)電一體化的實(shí)踐教學(xué)模式和實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行探索研究。

        1 知識(shí)創(chuàng)新理論概述

        創(chuàng)新是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)在本質(zhì),是具體獲得成功實(shí)踐的整個(gè)過程(Schumpeter)。Amidon于1993年首次定義“知識(shí)創(chuàng)新”(Knowledge Innovation)概念為:“通過創(chuàng)造和應(yīng)用等活動(dòng),將新思想轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù),以取得經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展”[1]。Nonaka和Takeuchi提出的SECI模型詮釋了知識(shí)創(chuàng)新過程。SECI模型理論指出人是通過在社會(huì)交往的群體與情境中來實(shí)現(xiàn)、完成知識(shí)創(chuàng)新的。知識(shí)創(chuàng)新是包含個(gè)體隱性知識(shí)的“社會(huì)化(socialization)”融入、隱性知識(shí)“外在化 (externalization)”整理表達(dá)、知識(shí)點(diǎn)交叉與“組合化(combination)”成新顯性知識(shí)、新顯性知識(shí)再一次“內(nèi)隱化(internalization)”為個(gè)體隱性知識(shí)的一系列過程。這個(gè)過程揭示了新知識(shí)產(chǎn)生的微觀環(huán)節(jié),搭建了個(gè)體和組織之間隱性知識(shí)與顯性知識(shí)相互螺旋轉(zhuǎn)化橋梁。知識(shí)創(chuàng)新理論以組織中個(gè)人“隱性知識(shí)”與組織共有“顯性知識(shí)”相互轉(zhuǎn)化螺旋上升的SECI模型,生動(dòng)說明了思想創(chuàng)新、個(gè)人成長、社會(huì)發(fā)展、文化傳承都離不開創(chuàng)新環(huán)境“場(chǎng)”。知識(shí)創(chuàng)新是在基礎(chǔ)和技術(shù)研究中,通過科學(xué)獲得新知識(shí)的過程[2]。只有個(gè)人身臨其境地融入創(chuàng)新環(huán)境,才能激發(fā)創(chuàng)新思維潛能,碰撞產(chǎn)生具體的認(rèn)知方案。

        2 機(jī)電一體化課程教學(xué)模式創(chuàng)新的必要性

        本課程具有集成性高、實(shí)踐性強(qiáng)兩個(gè)主要特點(diǎn)。

        首先,機(jī)電一體化是不斷吸收機(jī)械、電氣及計(jì)算機(jī)三門學(xué)科的最新研究成果發(fā)展起來的,以掌握必備的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)技能為目的,因此課程內(nèi)容趨于技術(shù)系統(tǒng)化、學(xué)科集成化。機(jī)電一體化課程各個(gè)章節(jié)所覆蓋的內(nèi)容來自不同的學(xué)科體系,教師教學(xué)基本上按照基礎(chǔ)教學(xué)模塊、機(jī)械基礎(chǔ)模塊、電氣基礎(chǔ)模塊和控制基礎(chǔ)模塊等幾個(gè)方面進(jìn)行依次講解[3]。但對(duì)于剛進(jìn)入大學(xué)校門的學(xué)生而言,知識(shí)模塊之間聯(lián)系零散,學(xué)習(xí)起來體會(huì)不深且晦澀難懂,難以完全理解各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系和物理關(guān)系。

        其次,很多學(xué)校的課程內(nèi)容將重點(diǎn)放在追求理論知識(shí)講解,學(xué)生畢業(yè)到生產(chǎn)一線后往往遇到課程設(shè)置和學(xué)習(xí)內(nèi)容與日新月異的操作設(shè)備、設(shè)定工藝脫節(jié)。因此,本文針對(duì)機(jī)電一體化課程的教學(xué)特點(diǎn)和實(shí)踐需求,探討在教學(xué)過程中結(jié)合知識(shí)創(chuàng)新理論開展以下的教學(xué)方法和手段。

        3 基于知識(shí)創(chuàng)新理論構(gòu)建機(jī)電一體化課程教學(xué)方法

        3.1 基礎(chǔ)教學(xué)型案例

        SECI模型中的“社會(huì)化”強(qiáng)調(diào)將理論和現(xiàn)實(shí)生活案例相結(jié)合,能夠基于情境式激發(fā)學(xué)生思維,調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性,使其盡快投入到預(yù)設(shè)課程中。例如對(duì)控制系統(tǒng)和微機(jī)接口設(shè)計(jì)進(jìn)行講解時(shí)加入十字路口的信號(hào)燈設(shè)計(jì)等實(shí)例分析[4],就是運(yùn)用生活中的工程案例,提高學(xué)生的興趣和對(duì)實(shí)際問題的思考能力,促進(jìn)學(xué)生個(gè)人隱性知識(shí)轉(zhuǎn)化。

        3.2 創(chuàng)新實(shí)踐型研究

        SECI模型中的“外在化”指出正常的課堂理論教學(xué)之外,引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間完成一些生活中常見的機(jī)電產(chǎn)品的調(diào)研任務(wù),體驗(yàn)科研協(xié)同教學(xué)機(jī)制帶來的互動(dòng)學(xué)習(xí)和思維碰撞,既提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,又達(dá)到較好的教學(xué)實(shí)踐效果。例如通過在工程訓(xùn)練中心、研究所、實(shí)驗(yàn)室等教學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所,建立產(chǎn)學(xué)研合作的教學(xué)工作內(nèi)容,能夠讓學(xué)生在實(shí)際問題的討論學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的可靠性、安全性等因素,這既鍛煉了學(xué)生的實(shí)際操作能力,也提高了學(xué)生的合作意識(shí),促進(jìn)學(xué)生隱性知識(shí)轉(zhuǎn)化為顯性知識(shí)。

        3.3 虛擬輔助型實(shí)驗(yàn)

        知識(shí)主體從外界吸收利用知識(shí)后,再次輸出新知識(shí)是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵,也是SECI模型中后兩步的“組合化”與“內(nèi)隱化”的核心。通過Matlab /Simulink軟件等虛擬實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué),可以快速方便的對(duì)不同類型的機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行仿真和特性分析,利用調(diào)節(jié)模型參數(shù)觀測(cè)系統(tǒng)零部件與性能的變化,使對(duì)于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的理解轉(zhuǎn)化為直觀體驗(yàn)呈現(xiàn)在學(xué)生眼前。這樣學(xué)生就可以將所學(xué)習(xí)的各個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)模塊、機(jī)械基礎(chǔ)模塊、電氣基礎(chǔ)模塊和控制基礎(chǔ)模塊的知識(shí)串聯(lián)起來,提高課堂理論知識(shí)的吸收學(xué)習(xí)效率。

        4 結(jié)論

        工程是一種充滿復(fù)雜學(xué)科性和知識(shí)尖端性的藝術(shù)。針對(duì)機(jī)電一體化課程具有學(xué)科集成性高、實(shí)踐性強(qiáng)兩個(gè)主要特點(diǎn),結(jié)合知識(shí)創(chuàng)新理論與教學(xué)實(shí)踐體會(huì),提出了基礎(chǔ)教學(xué)型案例、創(chuàng)新實(shí)踐型研究和虛擬輔助型實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次的教學(xué)模式,為推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,提高機(jī)電一體化課程教學(xué)效果提供有益參考。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]D. M. Amidon. The Challenge of Fifth Generation R&D[J].Research Technology Management,1993,39(4):33.

        [2]路甬祥.創(chuàng)新與未來:面向知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的國家創(chuàng)新體系[M].北京:科學(xué)出版社,1998,5.

        [3]文振華,尹欣,孫新.機(jī)電一體化課程教學(xué)探討[J].管理工程師,2011,5:63-66.

        [4]葉偉巍,孔寒冰.基于CDIO理念的產(chǎn)學(xué)合作工程教育案例研究[J].高等工程教育研究,2008(s2):34-39.

        [責(zé)任編輯:湯靜]

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