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机电专业机电产品设计系列课程的理念与模式探索
发布时间:2021-01-08 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
机电专业机电产品设计系列课程理念与模式探索
 
蒋 毅1,2,宁 萌1,2,张秋菊1,2,化春键1,2,陈海卫1,2    
(1.江南大学 机械工程学院, 江苏 无锡 214122;
2.江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室, 江苏 无锡 214122)
 
 为强化机械电子工程专业本科生的机电产品创新设计能力,本文提出了机电产品设计创新系列课程的理念与模式。通过重建课程目标、调整课程内容、优化课程结构,使新系列课程的教学内容得到优化,各门课程教学内容实现有机衔接,并实践了项目驱动式的“四环节”教学法。a
关键词机电产品设计;机械电子工程;工程教育;教育教学论坛
【基金项目】江南大学本科教育教学改革研究项目(项目编号:JG2017093)
【作者简介】蒋毅(1981-),男(汉族),江苏无锡人,博士,副教授,研究方向:机电产品设计、机电系统控制。
 
中图分类号: G642.0 文献标志码: A
 
Exploration on the Concept and Model of the Series Course of Mechanical and Electrical Products Design for Mechatronics
JIANG Yi1,2, NING Meng1,2, ZHANG Qiu-ju1,2, HUA Chun-jian1,2, CHEN Hai-wei1,2
(1.School of Mechanical Engineering,Jiangnan University,Wuxi,Jiangsu 214122,China;2.Key Laboratory of Advanced Food Manufacturing Technology of Jiangsu Province,Jiangnan University,Wuxi,Jiangsu 214122, China)
Abstract: In order to strengthen the mechanical and electrical product innovation design ability of Mechatronics Engineering undergraduates, this paper introduced the concept and mode of the series courses of mechanical and electrical product design. By rebuilding the course objectives, adjusting the course content, and optimizing the course structure, the teaching content of the new series courses is optimized. Meanwhile, the teaching content of each course is organically connected, and the project-driven "four links" teaching method is implemented.
Key words: Mechanical and Electrical Product Design, Mechatronics Engineering, Engineering Education
 
 
 
机械电子工程专业是典型的学科交叉型的,对实践能力和综合素质要求较高的工程类专业。对于工程教育,其核心不是科学教育,不是简单的文科教育,也不是技术教育,更不是三者的简单加和,工程教育的核心是设计教育[1]。设计教育改革同其他教育改革类似,是一个多层次的综合性的系统化工程,必须将课程体系总体优化与国际设计教育接轨、更新教学方法和手段、强调实践环节的重要性[2]。提升机电产品创新设计能力是对机械电子工程专业教学改革的必然要求。
课程群建设作为一种新型的课程建设模式顺应了高校教学改革的要求,也反映了课程教学改革的新趋势[3]。课程群是为完善同一施教对象的认知结构,而将本专业或跨专业培养方案中若干门在知识、方法、问题等方面有逻辑联系的课程加以整合而成的课程体系[4]。课程群建设是提高课程教学质量的重要保障、是全面提升学生核心竞争力的重要举措、为教师发展和师生互动提供基础平台、为精品课程的培育与建设提供有力支撑。组建课程群有利于教师对课程教学问题进行深入研究,解决课程教学中面临的问题,不断更新教学内容、改进教学方法、教学手段,提高教学水平;并使相关的任课教师能够一起围绕共同的目标和任务构建成教学团队,避免课程间的脱节和内容重复,提高教学资源的有效利用率。
设计是工程的核心,创新则愈发成为工程的生命力,创新设计是当今工程师必备的思维方式和能力素养,而以创新为核心的设计则是现代工程的关键内容。因此,对于机械电子工程专业而言,以强化机电产品创新设计能力为导向,以重建课程目标、调整课程内容、优化课程结构为主要手段的核心课程群建设势在必行。
一、机械电子工程专业设计教育中的问题
机械电子工程专业是一个典型的学科交叉型专业,在要求“机”和“电”各自领域知识融会贯通的同时,还要求两者之间的相互联系与衔接,最终达成“机”和“电”一体化的知识体系和设计思维。一般而言,本科生需经过四年的学习以后才能真正达到一体化的能力目标,因而不可避免在各学年知识的巩固和记忆上出现脱节现象,即所谓的学过就忘。遗忘导致原有的完整知识体系在学生脑中蜕化成为一个个孤立的知识点,从而无法在遇到实际问题时提出有效合理解决方案,也不能把总体的解决方案落实细化和加以实现。所谓学生动手能力的缺乏,其知识层面的原因即在于此。
实践层面存在的问题在于,学生仅仅在课堂上学习知识和应付考试,对所学知识用在哪里、怎样用的思考太少。学生对课程知识的实际运用限于实验和课程设计,而课程设计仅针对课程本身,在短学时的大趋势下确实也没有空间来考虑前后知识的融会贯通问题。只有到了最后的毕业设计,学生才有可能施展自己之前所学,而平时则十分缺乏实践的优质平台。
二、《机电产品设计》系列课程理念与探索
为此,通过重新修订教学计划,江南大学君远学院围绕“掌握机械电子工程的基础理论和专业知识,具有较强的实践和创新意识,富有社会责任感和团队合作精神,具有开阔的国际视野和良好沟通能力的高素质、强能力、创新型机电工程技术人才”的培养目标,针对学科交叉、机电综合的机械电子工程专业特色,以强化学生的机电产品创新设计能力为教学目标,着力建设机电产品设计系列课程群。其目的是打通本科人才4年培养周期从进口到出口的全过程,融合传统的机电一体化课程,打造具有较强延续性、衔接性的,适应总学时数和学分数限制的,能够有效提高学生创新设计能力、实际工程应用能力和团队合作能力的新型机电产品设计系列课程,形成机械电子工程专业优质核心课程群。所进行的探索工作包括:
① 优化各门课程教学内容和衔接关系 在新修订的教学计划中,设置了“机电产品设计I、II、III、IV”系列课程,连同与之相呼应的实践环节,构成了专业核心课程群。“机电产品设计”系列课程涵盖“工程制图”、“机械原理”、“机械设计”、“机电一体化系统设计”的课程内容,并辅以“机器人创新实践”、“机电一体化系统课程设计”、“机电综合实践”等综合性实践环节,打破了传统的独立设课界限,从机电专业内涵、核心知识入手,对各门课程的内容与衔接关系进行顶层设计和规划,重新制定并持续优化课程教学大纲,精心安排各门课程的衔接关系,循序渐进深入和拓展机电专业知识,并不断融入机电领域新的知识与技术发展。
② 优化实践教学内容,建设实践教学平台 由于在课程教学与实践环节设置上做了较大改革,形成了相互支持、呼应的紧密关系。如何通过实践教学环节支撑课堂教学内容,加强和加深学生对理论知识的理解和掌握,提高创新意识和实践能力,是实现“知行合一、学以致用”、达成教学目标的重要途径。为此精心设计和优化了实践教学内容,同时建设配套的实践教学平台,采用“以赛促学”等方式,提供实践教学必要手段,在专业中实现了百分百的创新项目参与率。
③ 改革教学方法 与传统的课程学时安排不同,在新设置的系列课程中,增设了实践学时,其目的是倡导研究性、项目驱动式教学,即推广应用“四环节”教学法:项目设置-项目实施-交流展示-评价激励,以强化培养学生综合能力。同时,强调教师授课与学生自学同步、课堂教学和课外训练并重,在课程教学中以学生为中心,综合启发、引导、探究等多种教学方法,激发学生的学习动力,不断提高教学质量。由于不仅在单一课程中实施CDIO和项目驱动式教学,更将其提升到课程群的层面,形成了更高层次的工程实践环境和工程问题解决过程,既巩固学生对知识的掌握,也培养学生的综合素质与能力。
④ 丰富和完善课程考核评估方式 传统的课程考核往往侧重于期末一次性考核,课程考核评估方式通常为:学生平时成绩所占比例为30%,期末考试成绩为70%。对学生平时考核主要通过课堂点名、平时作业、实验等方式确定;期末考试主要通过闭卷方式进行。这样的考核方式助长了部分学生平时放松、期末突击现象,不利于对学生真实掌握知识程度的准确评估。为此,采用了全新的教学理念和考核方法,完善课程考核评估方式。具体做法包括提高学生平时考核的成绩比例,增加实践答辩环节,并作为学生平时表现的主要依据等。
三、总结
通过紧扣设计教育是工程教育的核心这一理念,以强化学生的机电产品创新设计能力为导向重建了机电专业核心课程的目标。打破了传统的独立课程界限,设置了“机电产品设计I、II、III、IV”系列课程,连同与之相呼应的实践环节,构建了专业核心课程群。通过精心安排各门课程的衔接关系,循序渐进地深入和拓展机电专业知识,并不断融入机电领域新的知识与技术发展。从而不仅在单一课程中实施CDIO和项目驱动式教学,更将其提升到课程群的层面,通过系列课程和多个集中性实践环节相互配合,以多层次、多方位、系列化的创新训练项目为牵引,有效提高学生创新设计能力、实际工程应用能力和团队合作能力。本文的这一探索也为继续开展控制测试类、计算机类专业核心课程改革提供可借鉴的经验。
 
参考文献:
[1] 王沛民. 工程教育的目标、模式、核心:问题与思考[J]. 浙江大学教育研究, 1989(1).
[2] 王序云, 刘莹. 重视设计教育 培养跨世纪设计人才[J]. 清华大学教育研究, 1999(1): 132-134.
[3] 龙春阳. 课程群建设:高校课程教学改革的路径选择[J]. 现代教育科学,2010,(03):139-141.
[4] 李慧仙. 论高校课程群建设[J]. 江苏高教,2006,(06):73-75.