王偉 宋鹍 丁軍 張君

摘 要 文章分析了目前高等院校機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，提出將行動(dòng)導(dǎo)向理念融入專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革思路。以氣壓傳動(dòng)PLC控制實(shí)驗(yàn)為例，基于行動(dòng)導(dǎo)向理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以把“教”和“學(xué)”有效統(tǒng)一起來，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞 行動(dòng)導(dǎo)向 機(jī)械工程 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 改革

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.11.063

Abstract The current institutions existed in experiment teaching of the mechanical engineering in colleges and universities were analyzed and proposed the principle of action-oriented should be applied in the experiment teaching of mechanical engineering. Taking the PLC control pneumatic experiment as an example， The implementation of the principle of action-oriented in the experiment teaching can unify the teaching and learning， students learning interest to mechanical engineering improved significantly， and have good team working ability and engineering practice ability and innovation ability.

Keywords action-oriented； mechanical engineering； experiment teaching； reformation

0 引言

隨著我國(guó)制造業(yè)各行業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展以及技術(shù)朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、環(huán)?；确较蜻M(jìn)步，行業(yè)企業(yè)對(duì)人才的能力和素養(yǎng)提出了更高的要求，應(yīng)用型、復(fù)合型人才缺口很大，另一方面卻呈現(xiàn)高校畢業(yè)生數(shù)量連年屢創(chuàng)“新高”，就業(yè)壓力不斷增大的局面。 這個(gè)現(xiàn)象表明，在目前的高校質(zhì)量保障和監(jiān)督體系下所培養(yǎng)出的畢業(yè)生，其工程實(shí)踐能力、工程素養(yǎng)，乃至創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力與當(dāng)前的行業(yè)對(duì)人才能力和素養(yǎng)的需求有明顯的脫節(jié)。重慶理工大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、工程素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力方面做了一些有益的探索和實(shí)踐。

1 機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)經(jīng)過多年的建設(shè)、發(fā)展與模塊化、層次化的改革，初步建立了與理論教學(xué)既獨(dú)立并行，又相互聯(lián)系的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。但該實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系在實(shí)施過程中并沒有完全達(dá)到預(yù)期效果。主要表現(xiàn)在：

（1）實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課后，學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)課，但不是因?yàn)槟軐W(xué)到知識(shí)或者培養(yǎng)能力，而是為了拿學(xué)分，只有少數(shù)善于總結(jié)的學(xué)生表示通過實(shí)驗(yàn)課會(huì)有收獲。

（2）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師是主體，學(xué)生處于被動(dòng)的地位，忽視了對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)方法的思考，不知道所做的實(shí)驗(yàn)對(duì)自己將來的工作有何幫助，學(xué)生不能從中得到工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

（3）學(xué)習(xí)過程缺乏自主性，學(xué)生普遍感到枯燥和乏味，認(rèn)為部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)太簡(jiǎn)單，沒收獲，而綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)太難，不會(huì)做，但并不想自己主動(dòng)探究實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，缺少主觀能動(dòng)性。

2 融入行動(dòng)導(dǎo)向理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)與一般基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)不同，它強(qiáng)調(diào)技術(shù)性、實(shí)用性和可操作性，有著較為突出的專業(yè)特色。實(shí)驗(yàn)過程中涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)、工程力學(xué)、機(jī)械原理等多個(gè)科目知識(shí)的綜合應(yīng)用，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力有著關(guān)鍵性的作用。因此，行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)方法在機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中有更實(shí)際的作用，可使機(jī)械工程專業(yè)教學(xué)更具體化、形象化、直觀化。 將行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)理念融入機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)中具有代表性的綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，如電火花線切割加工實(shí)驗(yàn)、氣壓傳動(dòng)PLC控制實(shí)驗(yàn)、組合夾具組裝實(shí)驗(yàn)等。針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情景采用一種或融合多種教學(xué)方法，將學(xué)生置于實(shí)際工程背景下，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備、資料收集、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃修訂、實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施、實(shí)驗(yàn)任務(wù)檢查、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理、實(shí)驗(yàn)過程總結(jié)評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，最終順利完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)。

氣壓傳動(dòng)PLC控制涉及氣壓傳動(dòng)控制和PLC電氣控制等方面的知識(shí)，是目前生產(chǎn)過程自動(dòng)化最常用的、最有效手段之一，在機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開設(shè)此實(shí)驗(yàn)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用已學(xué)理論知識(shí)，提高學(xué)生動(dòng)手解決工程應(yīng)用問題的能力是非常有意義的。

2.1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)

學(xué)生自由組合形成實(shí)驗(yàn)小組，4-6人為一小組，領(lǐng)取氣壓傳動(dòng)PLC控制實(shí)驗(yàn)任務(wù)書文件，解讀任務(wù)書要求，分析實(shí)驗(yàn)任務(wù)書中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。此階段任務(wù)中，教師簡(jiǎn)要介紹PLC控制氣壓傳動(dòng)在工程中的應(yīng)用情況，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的工程實(shí)際問題，確定PLC控制氣壓傳動(dòng)回路的應(yīng)用對(duì)象，如氣動(dòng)抓手抓取東西、牛奶瓶氣動(dòng)清洗流水線等。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的解讀以及確定的應(yīng)用對(duì)象，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟、所必須的實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)材料和時(shí)間等，并在張貼板上列出儀器元器件需求表、時(shí)間節(jié)點(diǎn)計(jì)劃表等信息，讓小組每個(gè)成員都明確實(shí)驗(yàn)方案與步驟、時(shí)間節(jié)點(diǎn)上每個(gè)成員在什么時(shí)間完成什么事情，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)過程中及時(shí)和指導(dǎo)教師進(jìn)行交流。這是一個(gè)團(tuán)隊(duì)合作討論的過程，學(xué)生們可從與同伴的討論中獲益，從而提高學(xué)生思考問題的能力，組織、協(xié)調(diào)和管理能的力，人際交往的能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

2.3 實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備與資料收集

實(shí)驗(yàn)小組每個(gè)成員根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案中任務(wù)分解與時(shí)間節(jié)點(diǎn)計(jì)劃表，做好實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備與資料收集，如氣動(dòng)元器件的結(jié)構(gòu)原理、PLC編程、氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)、相關(guān)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等資料，同時(shí)也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)前期實(shí)驗(yàn)方案中的問題，并整理出修改意見。這個(gè)過程能有效地鍛煉學(xué)生的資料收集、整理與分析能力，貫徹學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中的工程標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)，也提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的工程實(shí)踐能力。

2.4 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃修訂

根據(jù)上階段實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備與資料收集中發(fā)現(xiàn)的問題，小組共同討論修訂實(shí)驗(yàn)方案，此過程中指導(dǎo)教師也共同參與討論并聽取討論結(jié)果，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室已有的設(shè)備與條件，幫助修訂實(shí)驗(yàn)方案。通過討論與決策，確定一個(gè)最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案與計(jì)劃，學(xué)生接受新的實(shí)驗(yàn)任務(wù)與計(jì)劃。

2.5 實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施

學(xué)生按照修訂的實(shí)驗(yàn)方案與計(jì)劃，由學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師對(duì)遇到的實(shí)際問題提供幫助。在氣壓傳動(dòng)回路的組裝、PLC程序的編制與調(diào)試等實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生先向指導(dǎo)老師說明思路與操作方法，指導(dǎo)教師針對(duì)其中的問題進(jìn)行糾正和補(bǔ)充，然后學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施過程出現(xiàn)的問題，首先由小組成員共同尋找解決方法，無法解決時(shí)可向指導(dǎo)老師求助。求助時(shí)指導(dǎo)老師不會(huì)直接給出解決方法，而是引導(dǎo)學(xué)生一步步自己解決。

2.6 實(shí)驗(yàn)任務(wù)檢查與結(jié)果處理

依實(shí)驗(yàn)任務(wù)書檢查任務(wù)完成情況，如設(shè)計(jì)的PLC控制氣壓傳動(dòng)回路是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)目標(biāo)，功能與性能是否滿足工程實(shí)際需求，使學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立地評(píng)價(jià)自己完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)質(zhì)量的習(xí)慣。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)方案計(jì)劃實(shí)施過程中不斷進(jìn)行檢查，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，改善實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成質(zhì)量。一般首先由學(xué)生自己檢查實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成質(zhì)量，最后由指導(dǎo)教師進(jìn)行綜合檢查。

2.7 實(shí)驗(yàn)過程總結(jié)評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)過程總結(jié)評(píng)價(jià)是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下共同進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)小組每個(gè)成員對(duì)實(shí)驗(yàn)整個(gè)過程進(jìn)行總結(jié)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備、資料收集、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃修訂、實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施、實(shí)驗(yàn)任務(wù)檢查、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理中出現(xiàn)的問題進(jìn)行解析，并提出改進(jìn)意見，特別是在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該注意的問題。實(shí)驗(yàn)成績(jī)由指導(dǎo)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中每個(gè)組員任務(wù)完成的情況，小組內(nèi)部成員成績(jī)互評(píng)的情況，綜合給出每個(gè)小組成員本次實(shí)驗(yàn)的成績(jī)，實(shí)驗(yàn)過程總結(jié)評(píng)價(jià)是經(jīng)驗(yàn)的交流。

3 新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的挑戰(zhàn)

相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，這種融入行動(dòng)導(dǎo)向理念的新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也是一種挑戰(zhàn)。

一是新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使教師從主體地位變成了主導(dǎo)地位，對(duì)指導(dǎo)教師的專業(yè)能力、工程實(shí)踐能力和教學(xué)能力都提出了更高的要求，實(shí)驗(yàn)課程準(zhǔn)備要求提高。

二是新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)學(xué)生也提出了更高的要求，學(xué)生從模仿學(xué)習(xí)變?yōu)樗伎紝W(xué)習(xí)，工程實(shí)踐能力得到有效鍛煉，工程標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)得到有效貫徹。

三是新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境和多樣化的教學(xué)手段提出了更高的要求。除了傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境的要求外，還需要紙質(zhì)資料、網(wǎng)絡(luò)媒體等手段的輔助，以提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

四是新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式需要全新的實(shí)驗(yàn)教材，新的實(shí)驗(yàn)教材開發(fā)必須全面改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)為目標(biāo)，制定合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃與實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。

4 結(jié)論

本文針對(duì)機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)， 提出了融入行動(dòng)導(dǎo)向理念的教學(xué)模式改革思路。通過機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐表明，在教學(xué)過程中融入行動(dòng)導(dǎo)向理念，能較大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)性，提高了學(xué)生工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神，全面提升了我校機(jī)械工程專業(yè)應(yīng)用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)水平。

注釋

① 李鍛能，何漢武，張湘?zhèn)?機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革的探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008.3：132-135.

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