潘明華 ,韋衡冰 ,鄧小林
(1.2.3.梧州學(xué)院,廣西 梧州 543002)
以應(yīng)用為導(dǎo)向的學(xué)科競賽與專業(yè)實驗教學(xué)相融合的探索
潘明華1,韋衡冰2,鄧小林3
(1.2.3.梧州學(xué)院,廣西 梧州 543002)
該文以機械原理實驗教學(xué)和管理為例,以應(yīng)用型人才發(fā)展為導(dǎo)向,探索學(xué)科競賽與專業(yè)實驗教學(xué)相融合的具體實施,以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐應(yīng)用能力。
應(yīng)用型人才;學(xué)科競賽;專業(yè)實驗教學(xué);機械原理
為了建立中國高等學(xué)校的分類體系,全國600所本科地方院校向應(yīng)用技術(shù)型本科院校轉(zhuǎn)型,培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)技能型人才。如何理解應(yīng)用型教育,加強應(yīng)用型人才培養(yǎng),成為眾多地方高校深入研究探索和加強建設(shè)實踐的一個新課題[1]。因此,各個院校都在努力尋找實現(xiàn)轉(zhuǎn)型的多種途徑,包括體制改革、課程內(nèi)容、教師隊伍、教學(xué)方法、質(zhì)量評價體系、產(chǎn)學(xué)研融合校企合作等。學(xué)科競賽以特有的“創(chuàng)新性”“應(yīng)用性”和“靈活性”成為培養(yǎng)學(xué)生實踐應(yīng)用能力,實現(xiàn)高校應(yīng)用技術(shù)型轉(zhuǎn)變的重要途徑[2]。學(xué)科競賽作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力的重要載體,越來越受到各高校的重視,作為檢驗實踐教學(xué)改革、培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要載體。很多學(xué)者對學(xué)科競賽的作用以及如何開展學(xué)科競賽活動進行了研究[3-5],但是如何在具體的專業(yè)課程實驗教學(xué)中將學(xué)科競賽緊密融合方面的研究比較少。為了有效地推動學(xué)科競賽在培養(yǎng)應(yīng)用型人才方面的重要作用,以梧州學(xué)院機械原理實驗教學(xué)與學(xué)科競賽相融合的具體實施為例進行探討,對其他課程的教學(xué)改革實踐具有借鑒意義。
學(xué)科競賽是在緊密圍繞專業(yè)教學(xué)的基礎(chǔ)上開展的教學(xué)活動,是學(xué)生應(yīng)用能力提升、綜合素質(zhì)提高、實踐能力增強的重要途徑。近年來,大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽、電子設(shè)計大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽等一系列學(xué)科競賽,在全國高校中廣泛深入地展開,具有極大的影響力。其目的在于吸引、鼓勵廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動,引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計意識、綜合應(yīng)用能力與團隊協(xié)作精神;加強學(xué)生動手能力的培養(yǎng)和工程實踐的訓(xùn)練,提高學(xué)生針對實際需求通過創(chuàng)新思維,進行設(shè)計、制作等實際工作能力。
學(xué)科競賽在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新意識、鍛煉學(xué)生動手能力和提高教學(xué)質(zhì)量等方面取得了豐碩的成果,因此,很多高校已經(jīng)將大賽作為創(chuàng)新教育中的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié),并嘗試將大賽融入到專業(yè)教學(xué)體系中來。為了提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力,為大學(xué)生提供實踐平臺,梧州學(xué)院已逐步形成了以挑戰(zhàn)杯、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽等競賽項目的大學(xué)生學(xué)科競賽。以機械專業(yè)的學(xué)科競賽為例,梧州學(xué)院已經(jīng)多年組織學(xué)生參加了全國大學(xué)生機械創(chuàng)新大賽、全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽、廣西高校大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計與制作大賽等。全國大學(xué)生機械創(chuàng)新大賽[6]是經(jīng)教育部發(fā)文舉辦的全國理工科四大競賽之一。自2004年舉辦第一屆大賽以來,影響迅速擴大,現(xiàn)已成為最具影響的全國大學(xué)生競賽項目之一,其中全國只有2.5%的一等獎獲獎率和4.5%的二等獎獲獎率,也讓該項賽事極具困難和挑戰(zhàn)。全國各所高校對該項賽事也越來越重視,參賽的作品數(shù)和高校數(shù)大幅度增長。全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽[7]是公益性的大學(xué)生科技創(chuàng)新競技活動,是有較大影響力的國家級大學(xué)生科技創(chuàng)新競賽,是教育部、財政部資助的大學(xué)生競賽項目,目的是加強學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng),提高本科教育水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量,每兩年一屆。廣西高校大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計與制作大賽則是面向廣西各高校,通過對培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、設(shè)計制造能力、團隊協(xié)作精神以及工程實踐和工藝創(chuàng)新能力具有重要的意義。這些學(xué)科競賽對“機械原理”等實踐性很強的基礎(chǔ)課程教學(xué)改革尤為重要?!皺C械原理”是一門理論與實踐緊密結(jié)合的學(xué)科,是機械工程專業(yè)十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,實驗教學(xué)不僅是培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力的重要環(huán)節(jié),而且也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的重要環(huán)節(jié),在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面有著不可或缺的作用[8-9]。因此,我們研究如何根據(jù)提高學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力這一目標(biāo)來進行教學(xué)改革, 提高這門實驗課程的教學(xué)質(zhì)量, 培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需求的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。
為了將專業(yè)競賽與實驗教學(xué)相互融合,我們從實驗室平臺建設(shè)、實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法和考核等方面進行探索。
2.1實驗室平臺建設(shè)
努力將實驗室打造成為提供基礎(chǔ)實驗教學(xué)、學(xué)生拓展創(chuàng)新和實踐的平臺?;A(chǔ)實驗教學(xué)平臺提供“機械原理實驗”的課程教學(xué),由實驗室提供相應(yīng)的儀器設(shè)備和場地,由實驗教師指導(dǎo)學(xué)生完成相應(yīng)的實驗課程內(nèi)容,所用的儀器設(shè)備和使用的時間相對固定。拓展創(chuàng)新和實踐平臺是實驗教學(xué)的延伸,主要提供“機械原理實驗”創(chuàng)新設(shè)計實驗所需的實驗用具和學(xué)生參與學(xué)科競賽場地,該平臺所用到的設(shè)備和材料相對較為寬廣,尤其是學(xué)科競賽基本上是按需購買配置;此外使用時間較長但是有一定的規(guī)律性。為了實現(xiàn)實驗室平臺建設(shè),從實驗室硬件建設(shè)、實驗室?guī)熧Y團隊建設(shè)和學(xué)生開放性管理等方面進行探索。
2.1.1 實驗室硬件建設(shè)
實驗室的硬件建設(shè)包括實驗設(shè)備建設(shè)和實驗場地建設(shè)。實驗室設(shè)備建設(shè)方面,首先必須滿足實驗教學(xué)的需求,根據(jù)實驗教學(xué)大綱配置相應(yīng)的儀器設(shè)備,實驗室管理技術(shù)人員定期對實驗設(shè)備進行維護。同時,每年梧州學(xué)院在機械專業(yè)競賽方面都取得不錯的成績,為了降低學(xué)生對今后競賽的畏懼感,提高學(xué)生參與的積極性,我們精選部分競賽作品擺放在實驗室內(nèi)作為展品以及教具,豐富完善實驗設(shè)備同時做到與時俱進。在實驗室場地建設(shè)方面,梧州學(xué)院機械原理實驗室占地面積120多平方米,為了將實驗室打造成集課程實驗教學(xué)、學(xué)生實踐和開放性于一體的實驗室平臺,將原來的實驗室純粹的專業(yè)實驗教學(xué)場地進行改造。例如,將原來直接擺放于實驗桌上的各種機構(gòu)模型教學(xué)用具收納于展示柜下方的空柜子里,騰出實驗桌以提供給進入實驗室的學(xué)生使用,改造為開放性實驗室。由于前述實驗教學(xué)時間和用具相對固定,當(dāng)需要進行實驗教學(xué)時,提前要求實驗室的學(xué)生空出相應(yīng)的位置作為教學(xué)使用即可,這樣既不影響實驗教學(xué)同時滿足開放性實驗室所需求的場地。學(xué)科競賽為學(xué)生搭建一個拓展知識、激發(fā)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的新型教學(xué)平臺,同時競賽的作品使得學(xué)生對機械原理的基本概念、原理和應(yīng)用有更直接的感官刺激,可以激發(fā)學(xué)生的興趣和促進學(xué)生參與實踐研究的動力,將與機械原理教學(xué)相關(guān)的學(xué)科競賽作品有序排放在實驗室中,以便學(xué)科競賽與專業(yè)實驗教學(xué)相結(jié)合,將競賽作品完全融合到日常專業(yè)實驗教學(xué)當(dāng)中。
2.1.2 師資團隊建設(shè)
以前的實驗室由實驗室管理人員負(fù)責(zé),而實驗教學(xué)由“機械原理”課程理論教學(xué)的教師兼任。為了提高師資能力,將原來只負(fù)責(zé)實驗室日常維護的管理人員轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r可以獨立完成實驗教學(xué)的實驗室技術(shù)人員。為了適應(yīng)實驗教學(xué)和競賽指導(dǎo),實驗技術(shù)人員應(yīng)具有扎實的理論基礎(chǔ)、較寬的知識面,較強的實踐動手能力、分析和解決問題的能力,而且具備超前意識和綜合能力,特別是開放實驗室的建設(shè)和實施。實驗技術(shù)人員通過對本實驗室課程教學(xué)內(nèi)容的自我學(xué)習(xí)、跟隨專業(yè)教師的指導(dǎo)以及參與學(xué)生學(xué)科競賽的指導(dǎo)等途徑完成自我轉(zhuǎn)變、提升。同時,實驗室配有專門的責(zé)任教師以及實驗室教師團隊,協(xié)同進行教學(xué)和管理,尤其是在學(xué)科競賽進行時,作為競賽的指導(dǎo)教師,方便并有效地進行競賽指導(dǎo)。此外,團隊中資深的教師還負(fù)責(zé)對實驗技術(shù)人員和新進教師的培訓(xùn)和指導(dǎo),促進他們的實驗教學(xué)指導(dǎo)能力和學(xué)科競賽指導(dǎo)水平的提高。整個團隊成員通過實驗教學(xué)打下扎實的專業(yè)基礎(chǔ),為競賽指導(dǎo)提供專業(yè)知識儲備;通過指導(dǎo)學(xué)科競賽提高實踐動手能力,做到與時俱進,同時為指導(dǎo)實驗教學(xué)提供更多的實踐范例。
2.1.3 開放性學(xué)生管理
對有意向參加比賽的同學(xué)通過初步考核進入實驗室,由實驗室教師團隊對學(xué)生進行一定的培訓(xùn)指導(dǎo),實驗室由實驗教師和進入實驗室的學(xué)生共同管理。對于正常的實驗教學(xué),由實驗教師負(fù)責(zé)相應(yīng)教學(xué)班學(xué)生的教學(xué)和指導(dǎo);在非教學(xué)時間,實驗教師可以對參與競賽的學(xué)生進行指導(dǎo),同時對機械原理課程及實驗有問題的學(xué)生進行解答和指導(dǎo)。此外,對機械原理課程及實驗有問題的學(xué)生可以請教實驗室其他高年級的同學(xué),學(xué)生之間的請教和討論沒有距離感,更容易促進他們對學(xué)習(xí)和討論的積極性,從而提高專業(yè)實驗教學(xué)的質(zhì)量,而且他們也更容易被高年級學(xué)生的作品吸引而積極主動提高自己的知識儲備,投入到下一次的學(xué)科競賽中。
2.2實驗內(nèi)容設(shè)計
競賽作品給與我們更多的機械結(jié)構(gòu)及實際的模型,競賽以學(xué)生為主,教師指導(dǎo),更接近學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)水平,因此更易于接受和理解。因此,我們在教學(xué)內(nèi)容上作了很大的改革調(diào)整和更新。首先,將實驗教學(xué)從理論教學(xué)中獨立出來,提高學(xué)生的重視程度。其次,將學(xué)科競賽與日常專業(yè)教學(xué)相結(jié)合,有意識地將學(xué)科競賽內(nèi)容嵌入到日常教學(xué)活動中。例如,第一次機械原理實驗為“機構(gòu)認(rèn)知實驗”,原來只是由教師講解,學(xué)生參觀展示柜中的機構(gòu)模型以及機構(gòu)的運動情況,然后作相應(yīng)的記錄,結(jié)合理論課程的內(nèi)容完成相應(yīng)的聯(lián)系和思考題目。如今,我們增加了對競賽作品的參觀,并由學(xué)生自由選擇針對某件作品討論所用到的結(jié)構(gòu),然后由老師進行點評。從學(xué)生的表現(xiàn)就可以看到學(xué)生對競賽作品的分析與討論比對實驗?zāi)P偷呐d趣和討論的深度高很多。再如,第二次機械原理實驗為“機構(gòu)運動簡圖繪制與分析實驗”,對機構(gòu)模型進行機構(gòu)運動簡圖的繪制,分析各機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)、運動副類型和數(shù)目,計算機構(gòu)的自由度并檢驗它們是否具有確定的運動,進行機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析。我們將原來30多個機構(gòu)模型選6個模型進行分析改為選4個模型進行分析,同時在競賽作品中抽取1-2個完整的機構(gòu)并進行相應(yīng)的分析。原來的模型是一個完整獨立的機構(gòu)而且不同構(gòu)件有不同的顏色,而競賽作品通常由多個機構(gòu)組成,而且結(jié)構(gòu)的構(gòu)件沒有色彩的區(qū)別,難度增大,促進實驗小組成員的相互討論,提高學(xué)生實際分析的能力。最后,增加了創(chuàng)新設(shè)計實驗課程設(shè)計,此環(huán)節(jié)獨立于原來的基礎(chǔ)實驗內(nèi)容,讓學(xué)生通過“機械原理”課程的理論學(xué)習(xí)、日常生活和課外閱讀、網(wǎng)絡(luò)查詢等多種方式尋找課題,而學(xué)科競賽的主題恰好可以為學(xué)生提供一個很好的選題方向,甚至學(xué)生可以通過參加學(xué)科競賽直接完成相應(yīng)的實驗設(shè)計。
2.3教學(xué)方法與考核
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式,以教師為主導(dǎo),以演示性和驗證性實驗為主,主要由教師操作演示或者由教師講解后學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書上的步驟機械地進行操作,學(xué)生缺乏自主思考學(xué)習(xí),不能很好地提起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,不利于學(xué)生動手能力和實踐應(yīng)用能力的提高。為了培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力和操作技能,借鑒學(xué)科競賽指導(dǎo)的方法,將學(xué)生進行實驗分組,教學(xué)過程中以學(xué)生為主體,要求學(xué)生通過理論課程內(nèi)容的復(fù)習(xí)和實驗內(nèi)容的預(yù)習(xí),對本實驗的原理、內(nèi)容和操作以及歷屆學(xué)科競賽中所用到的相關(guān)知識點進行小組討論并講解,由教師進行點評和指導(dǎo),然后學(xué)生自己動手操作完成。在實驗考核方面,傳統(tǒng)的主要通過學(xué)生的實驗報告和考勤等依據(jù),而完整的實驗教學(xué)包括實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗提問及討論、實驗報告、實驗考試(筆試、口試或操作考試)、個人實驗總結(jié)等內(nèi)容,因此考核應(yīng)該始終貫穿實驗教學(xué)的全過程。此外,根據(jù)梧州學(xué)院“學(xué)生創(chuàng)新學(xué)分管理暫行辦法”,通過學(xué)科競賽可以獲得一定的學(xué)分。因此實驗教學(xué)考核也可以以此為依據(jù),如果學(xué)生通過學(xué)科競賽的選拔,可以將作品中涉及機械原理相關(guān)的內(nèi)容形成實驗報告,同時指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生在競賽過程的表現(xiàn)等進行考核打分,學(xué)生以此獲得實驗課程成績。這樣,可以提高學(xué)生參加學(xué)科競賽的興趣,有動力去克服競賽過程中遇到的困難,反過來對機械原理課程知識及實驗的操作有更深層的體會。
梧州學(xué)院機械類專業(yè)學(xué)生在歷年參加全國、全區(qū)各種專業(yè)技能競賽中佳績連連,我們將近幾年在機械類專業(yè)競賽的獲獎情況進行了詳細(xì)的統(tǒng)計和分析,如圖1、圖2、圖3所示,其中圖1為全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽廣西賽區(qū)選拔賽獲獎情況,圖2是廣西高校大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計與制作大賽獲獎情況,圖3是全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽廣西賽區(qū)選拔賽。從圖上可以看出在相同的競賽類型中,每次參賽的團隊數(shù)和人數(shù)都呈現(xiàn)遞增趨勢,從獲獎情況來看每次獲獎的級別也在提高。從課堂的理論到實驗的驗證和簡單操作到參與學(xué)科競賽完成實際作品,學(xué)生的知識層面也有了質(zhì)的飛躍。
(a) 參賽團隊數(shù)和人數(shù)分布圖 (b)獲獎等級分布圖
圖1 全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽廣西賽區(qū)選拔賽
(a) 參賽團隊數(shù)和人數(shù)分布圖 (b)獲獎等級分布圖
圖2 廣西高校大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計與制作大賽
(a) 參賽團隊數(shù)和人數(shù)分布圖 (b)獲獎等級分布圖
圖3 全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽廣西賽區(qū)選拔賽
綜上所述,以各類學(xué)科大賽為契機,將學(xué)科競賽與專業(yè)實驗教學(xué)相互交融,可以提高學(xué)生對專業(yè)理論和實驗知識學(xué)習(xí)的興趣,鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生積極參加學(xué)科競賽,利用學(xué)科競賽活動,由教師指導(dǎo)學(xué)生參與實用產(chǎn)品設(shè)計、制作,可以提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力,同時為實驗教學(xué)或者理論教學(xué)增加實用的教具或者典型范例。通過將學(xué)科競賽和日常實驗教學(xué)和管理相結(jié)合,促使學(xué)生學(xué)以致用,提高學(xué)生的工程素質(zhì),滿足應(yīng)用型人才的發(fā)展需要,是梧州學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的體現(xiàn)。在以后的教學(xué)工作中還要結(jié)合機械工程學(xué)科的發(fā)展需要及教學(xué)實踐的總結(jié),對教學(xué)實踐方案不斷地進行補充和驗證,力求與時俱進,進一步提高教學(xué)質(zhì)量,切實提高大學(xué)生的應(yīng)用實踐能力。
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(責(zé)任編輯:高 堅)
2017-03-20
梧州學(xué)院教改項目(Wyjg2014B012);廣西高等教育教學(xué)改革項目(2015JGB386); 廣西職業(yè)教育教學(xué)改革立項項目(GXGZJG2015A013)
G642.4
A
1673-8535(2017)03-0108-05
潘明華(1982-),女,廣西昭平人,梧州學(xué)院信息與電子工程學(xué)院講師、實驗師,研究方向:圖像處理、智能控制。
韋衡冰(1968-),女,廣西梧州人,梧州學(xué)院機械與材料工程學(xué)院副書記,副教授,研究方向:零件結(jié)構(gòu)設(shè)計與數(shù)字化建模設(shè)計。
鄧小林(1984-),男,湖南永州人,梧州學(xué)院機械與材料工程學(xué)院講師,研究方向:沖擊動力學(xué),產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計。