游曉紅,王錄才,王 芳,田繼紅
(太原科技大學(xué)材料學(xué)院,山西太原 030024)
·教學(xué)研究·
基于工程教育專業(yè)認證的壓鑄工藝與模具設(shè)計課程教學(xué)改革
游曉紅,王錄才,王 芳,田繼紅
(太原科技大學(xué)材料學(xué)院,山西太原 030024)
以工程教育專業(yè)認證為契機對專業(yè)課《壓鑄成型工藝與模具設(shè)計》進行了課程改革。首先用工程教育的思想和理念分析了現(xiàn)有的課程教學(xué)與工程教育認證要求的差距;以本課程對畢業(yè)要求的支撐作用以及本課程在課程體系中的定位為依據(jù)制定了課程目標(biāo);根據(jù)課程目標(biāo)優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式;本著教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與課程考核方式支撐課程目標(biāo)的達成為原則進行了課程建設(shè)。實踐證明課程改革后有利于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動性的提高;有利于提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。該課程的改革成果對相關(guān)專業(yè)課程改革具有一定的借鑒作用。
工程教育專業(yè)認證;壓鑄工藝與模具設(shè)計;課程目標(biāo);課程建設(shè)
工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度,也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)。以我國加入《華盛頓協(xié)議》為契機,為了進一步提升我校材料成型與控制工程專業(yè)的辦學(xué)質(zhì)量、提升畢業(yè)生的市場認可度,我校材料成型與控制工程專業(yè)積極申請了工程教育專業(yè)認證。為了保證專業(yè)所培養(yǎng)的畢業(yè)生符合工程教育認證的要求,材料成型專業(yè)結(jié)合工程教育認證的標(biāo)準(zhǔn)以及我校多年來的辦學(xué)經(jīng)驗對專業(yè)培養(yǎng)方案作了修訂。作為支撐畢業(yè)要求最基本單元的課程也對照認證標(biāo)準(zhǔn)進行了改進與優(yōu)化。
《壓鑄成型工藝與模具設(shè)計》是材料成型專業(yè)有關(guān)模具設(shè)計的一門專業(yè)課,首先用工程教育的思想和理念來分析現(xiàn)有的課程教學(xué)與工程教育認證要求的差距,以本課程對畢業(yè)要求的達成為目標(biāo),從課程教學(xué)的每個環(huán)節(jié)入手進行改進、優(yōu)化。
1)教師的教學(xué)理念的差距:現(xiàn)有課堂教學(xué)過分強調(diào)課堂教學(xué)“教什么”、“怎么教”而忽略了結(jié)果;是一種以教師為主體的教學(xué)方式。而工程教育專業(yè)認證強調(diào)的是:畢業(yè)要求需要學(xué)生學(xué)什么,學(xué)生通過這門課能學(xué)到什么,是一種以學(xué)生為主體,結(jié)果為導(dǎo)向的教育理念;
2)課程內(nèi)容陳舊,課堂教學(xué)重知識傳授,輕工程實踐能力與職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng),理論與實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)。由此導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)的理論知識與生產(chǎn)實際嚴重脫節(jié),使其動手能力、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力普遍較差,不適應(yīng)企業(yè)對人才的需求;
3)課程間相互獨立,不注重課程間的關(guān)聯(lián)性,授課內(nèi)容難免有重復(fù)。一方面不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng),另一方面造成了教學(xué)資源的浪費;
4)現(xiàn)有的課程體系,實驗課依附理論課,而且課程實驗所占比例較低;同時理論驗證性實驗比例較大,綜合性、設(shè)計性、工程性實驗項目所占的比例較低,不能較好地滿足學(xué)生工程綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識的培養(yǎng);
5)現(xiàn)有的教學(xué)方法與手段較落后?,F(xiàn)有的教學(xué)方法以教師“傳授”為主、以課本內(nèi)容為主,不利于獨立思考能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng);教學(xué)手段以靜止的、二維的多媒體為主,不利于教學(xué)內(nèi)容的有效掌握。
壓鑄工藝與模具設(shè)計作為材料成形與控制工程專業(yè)模具方向的一門針對液態(tài)成型模具設(shè)計方面的專業(yè)課,定位是工程應(yīng)用,學(xué)時數(shù)為32.結(jié)合該課程對畢業(yè)要求的支撐作用以及這門課程在專業(yè)課中的定位,確定了其課程目標(biāo)。根據(jù)課程目標(biāo)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式,本著教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與課程考核方式支撐課程目標(biāo)的達成為原則進行課程建設(shè)。
2.1 基于工程教育認證的課程目標(biāo)
依據(jù)壓鑄工藝與模具設(shè)計課程對畢業(yè)要求的支撐作用以及這門課程在專業(yè)課中的定位,確定了課程目標(biāo),課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點的隊?wèi)?yīng)關(guān)系見表1.
課程目標(biāo)在原有的基礎(chǔ)上結(jié)合對畢業(yè)要求的支撐作用以及課程的定位細化為知識目標(biāo)和能力目標(biāo),并且與教學(xué)內(nèi)容、考核方式進行一一對應(yīng)。
課程知識目標(biāo):1)熟悉壓鑄生產(chǎn)原理和方法、壓鑄合金、壓鑄生產(chǎn)常用設(shè)備;2)熟悉壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則;3)掌握壓鑄成型工藝過程、特點、應(yīng)用范圍及控制因素;4)掌握壓鑄成型模具結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計方法與計算原則;5)熟悉壓鑄模具常用鋼材及熱處理工藝。
能力目標(biāo)方面分為3個層次,由簡單的工程問題、中等工程問題到復(fù)雜的工程問題:通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生具有獨立分析、制訂一般壓鑄成型工藝規(guī)程的能力;具有對壓鑄過程出現(xiàn)的質(zhì)量問題進行分析的能力,并能提出可行的解決方案;具備設(shè)計壓鑄成型模具及制品質(zhì)量分析與控制的能力;在制定壓鑄工藝與設(shè)計壓鑄模具時具有正確應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、知識產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)的能力;并能正確分析壓鑄過程對于環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響。
表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點的對應(yīng)關(guān)系
2.2 細化知識目標(biāo)和能力目標(biāo)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
根據(jù)教學(xué)內(nèi)容支撐課程目標(biāo)的達成原則細化知識目標(biāo),優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。在原有符合本課程知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上力求做到厚基礎(chǔ)、重實踐、強應(yīng)用。
1)強調(diào)課程內(nèi)容對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系,細化每一個知識目標(biāo)和能力目標(biāo),并將課程內(nèi)容與課程目標(biāo)用巨陣表的方式列在課程教學(xué)大綱中。不支撐課程目標(biāo)的內(nèi)容可以不講或少講,課程目標(biāo)需要的內(nèi)容一個都不能少,以有效利用課程時間。如為了支撐“能正確認識壓鑄過程對于環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響”這條課程目標(biāo),增加了壓鑄過程經(jīng)濟性分析、壓鑄過程對環(huán)境的影響以及相應(yīng)的環(huán)保措施等知識目標(biāo)與內(nèi)容;
2)注意課程與課程的關(guān)聯(lián)性,有效分配課時數(shù)。全面了解與本課程相關(guān)的課程,將課程內(nèi)容分為“復(fù)習(xí)內(nèi)容”、“了解內(nèi)容”和“掌握內(nèi)容”三個層次。其他課程已經(jīng)學(xué)習(xí)過的內(nèi)容列為“復(fù)習(xí)內(nèi)容”,課時數(shù)只是用來幫助學(xué)生對已學(xué)內(nèi)容的回顧以及在本課程中的應(yīng)用;了解內(nèi)容指對課程目標(biāo)弱支撐的內(nèi)容,這部分內(nèi)容課時數(shù)較少;所有對課程目標(biāo)強支撐內(nèi)容都列入掌握內(nèi)容,要有足夠的課時和方法保證內(nèi)容的掌握。如:“壓鑄合金”這部分內(nèi)容已在“材料科學(xué)基礎(chǔ)里”學(xué)習(xí)過,所以被列為復(fù)習(xí)內(nèi)容,只占用2學(xué)時,主要用來說明壓鑄合金的特點;“壓鑄機”這部分內(nèi)容已在“材料成型設(shè)備”課程中學(xué)習(xí)過,也被列為復(fù)習(xí)內(nèi)容,只占用2學(xué)時,主要用來復(fù)習(xí)各種壓鑄機的異同點以及設(shè)備與模具的關(guān)系。壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計、壓鑄工藝、壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計是本課程的重點內(nèi)容也是“掌握內(nèi)容”。
3)內(nèi)容選擇上要求做到精、新、廣、用。精,指在融會貫通教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上挑選出最基本的內(nèi)容、方法與典型應(yīng)用;新,指將壓鑄方面的新的知識、成果、技術(shù)納入教學(xué)內(nèi)容,妥善處理好傳統(tǒng)內(nèi)容傳承與新技術(shù)的引進的關(guān)系;廣,指在保持本課程知識體系的基礎(chǔ)上,處理好和其他課程的關(guān)系;用,指注重理論與實際的融匯貫通,加強實用性,突出實踐性,特別注入工程意識,包括經(jīng)濟、質(zhì)量、環(huán)境等諸多因素對壓鑄過程的影響,注重對學(xué)生解決壓鑄過程復(fù)雜問題能力的培養(yǎng)。
2.3 圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)優(yōu)化教學(xué)方法
根據(jù)知識目標(biāo)和能力目標(biāo)確定學(xué)習(xí)目標(biāo),圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù),而教學(xué)方法與教學(xué)手段是學(xué)習(xí)目標(biāo)達成的保障。
2.3.1 推行目標(biāo)性教學(xué)方式,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動力
目標(biāo)性教學(xué)方式就是讓學(xué)生有目標(biāo)地去學(xué)習(xí)。利用第1堂課“概論”,不久要讓學(xué)生了解本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo),更重要的是讓學(xué)生了解每一個學(xué)習(xí)目標(biāo)之間的關(guān)系與關(guān)聯(lián)性;同時強調(diào)每一個學(xué)習(xí)目標(biāo)對課程目標(biāo)以及畢業(yè)要求的支撐關(guān)系;最后要讓學(xué)生明白本課程的考核方式。讓學(xué)生清楚為什么要學(xué)習(xí)這門課、學(xué)習(xí)這門課能達到什么樣的目標(biāo)以及如何學(xué)習(xí)。有學(xué)習(xí)的動力才能有學(xué)習(xí)的積極性。
2.3.2 強調(diào)課程與課程的關(guān)聯(lián)性,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決本課程問題的能力
在融匯貫通課程內(nèi)容的前提下,強調(diào)課程與課程的關(guān)聯(lián)性,包括前面所學(xué)課程與本課程的關(guān)聯(lián)性和本課程與后面課程的關(guān)聯(lián)性。這種教學(xué)理念貫穿整個教學(xué)過程中,如“壓鑄合金”內(nèi)容應(yīng)用到“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的知識,“壓鑄機”內(nèi)容應(yīng)用到“材料成型設(shè)備”的知識,“壓鑄模設(shè)計”內(nèi)容會應(yīng)用到“機械制圖”、“互換性”、“材料力學(xué)”、“理論力學(xué)”、“機制工藝學(xué)”等先修課程內(nèi)容。教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決現(xiàn)有問題,使學(xué)生有成績感,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。本課程與后面課程的關(guān)系主要是模具設(shè)計方法與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計可以應(yīng)用到其他的模具設(shè)計中,使學(xué)生加強對這部分的認識,引導(dǎo)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識,以起到舉一反三的效果。
2.3.3 推行啟發(fā)式、研討式、案例式教學(xué)
案例教學(xué)法由古希臘哲學(xué)家蘇格拉底最早開創(chuàng)。原是一種討論問題的方式,即從意見對立中尋求矛盾,在矛盾中尋找新的意見,在歸納的基礎(chǔ)上,形成對真理的表述?,F(xiàn)代案例教學(xué),是指教師根據(jù)教學(xué)目的的要求,組織學(xué)生針對案例內(nèi)容,運用所學(xué)知識進行思考、分析、討論和交流等的教學(xué)活動,從而提高學(xué)生分析問題和解決問題能力的教學(xué)方法。它有利于教學(xué)相長,有利于充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性,生動具體、直觀易學(xué),能夠集思廣益。
“壓鑄工藝與模具設(shè)計”課程具有鮮明的工程實際背景,傳統(tǒng)的滿堂灌和填鴨式的課堂講授和死記硬背的學(xué)習(xí)方式易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣達不到掌握知識與應(yīng)用知識的目的。
本課程案例教學(xué)法的特點是在將壓鑄案例貫穿整個課程的教學(xué)過程與學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中。從第二堂課開始對教學(xué)班學(xué)生進行分組,5個人一組(依據(jù)班級人數(shù)定),每個組由老師分配一個壓鑄件,隨著課程的進行每個人要完成相應(yīng)的任務(wù),每個關(guān)鍵任務(wù)完成后每個小組經(jīng)討論后拿出較合理的方案,在討論課上進行分享。如在“壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計”內(nèi)容中成型部分零件的設(shè)計學(xué)習(xí)完后,同學(xué)們要設(shè)計出相應(yīng)壓鑄件的成型部分零件,并互相分享。
教學(xué)過程中,教師在嚴格按照教學(xué)大綱進行授課的基礎(chǔ)上,以壓鑄典型案例貫穿整個教學(xué)過程,教學(xué)過程“一案到底”,將課程的基本概念、基本理論和相關(guān)模具設(shè)計工程案例有機聯(lián)合。如從壓鑄合金、壓鑄件的設(shè)計到壓鑄模的設(shè)計始終結(jié)合手機外殼的成形具體事例,使學(xué)生認識到如何運用所學(xué)知識來解決實際問題,從而提高對壓鑄模設(shè)計的認識。并將模具設(shè)計的一些新的方法有機地溶入教學(xué)中,同時注重講解模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計、模具的失效方面的知識使學(xué)生能夠?qū)⑶懊嫠鶎W(xué)知識與模具設(shè)計結(jié)合起來。
從實際案例出發(fā),提出問題、分析問題、解決問題,一方面提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)的積極性;另一方面通過師生的共同努力,使學(xué)生舉一反三,理論聯(lián)系實際,融會貫通,增強知識,提高了綜合能力和水平。
2.3.4 將課程設(shè)計與課堂教學(xué)相結(jié)合,使學(xué)生得到實際工程能力的培養(yǎng)
根據(jù)課程的安排這門課程結(jié)束后有一個模具設(shè)計課程設(shè)計,學(xué)生們可以將這門課上所用案例作為后面課程設(shè)計的選題,這樣將課程設(shè)計與課堂教學(xué)相結(jié)合,學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí),通過學(xué)習(xí)解決課程設(shè)計中的實際問題,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時,使學(xué)生得到實際工程能力的培養(yǎng)。
2.3.5 充分利用多媒體課件和實物教具等教學(xué)手段
在教學(xué)過程充分利用多媒體課件和實物教具等教學(xué)手段,使二維的模具結(jié)構(gòu)三維化、立體化、動作化,大大提高了教學(xué)趣味性,增大信息量,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,有效掌握課程知識??梢詮浹a課程實驗偏少的不足。
2.4 圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)的達成優(yōu)化考核方式與考核內(nèi)
容,細化評分標(biāo)準(zhǔn)、合理實施考核
課程考核結(jié)果是評估課程目標(biāo)是否達成的主要依據(jù),所以考核方式與考核內(nèi)容的合理與否直接影響著課程目標(biāo)的達成評價??己藘?nèi)容、學(xué)習(xí)活動、評分標(biāo)準(zhǔn)必須與課程學(xué)習(xí)目標(biāo)相對應(yīng),其相互關(guān)系如圖1所示。
圖1 考核內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動、評分標(biāo)準(zhǔn)與課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的關(guān)系
本課程采用5級制的考核方式,考核內(nèi)容包括課堂教學(xué)活動中的測驗、課后作業(yè)、案例分析大作業(yè)、期末考試等,采用綜合形式對學(xué)生進行考核,學(xué)生的最終成績評定按課堂測試成績占20%,平時成績占25%(上課回答問題10%、課后作業(yè)10%、出勤5%),案例分析大作業(yè)25%,期末考試30%進行統(tǒng)計。
圍繞課程學(xué)習(xí)目標(biāo),布置一定量的作業(yè)。作業(yè)類型以概念題,分析題,計算題為主,更好地訓(xùn)練、考察學(xué)生對基本知識的深度理解與應(yīng)用;作業(yè)中的每項內(nèi)容都需要與細化的學(xué)習(xí)目標(biāo)相對應(yīng)。
通過案例教學(xué)中布置的壓鑄件壓鑄模設(shè)計大作業(yè),對重要的知識點進行深層次的鍛煉。通過案例分析大作業(yè),可以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。在案例分析大作業(yè)中要體現(xiàn)設(shè)計背景、資料、內(nèi)容和要求,要體現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)要求、能力要求和詳細的評分標(biāo)準(zhǔn);并且每一個考察環(huán)節(jié)都與細化的學(xué)習(xí)目標(biāo)或能力目標(biāo)相對應(yīng)。
圍繞課程學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計期末考試,期末考試中的每項內(nèi)容都需要與細化知識點或能力點相對應(yīng)。
將學(xué)習(xí)任務(wù)與知識點和能力點相對應(yīng),便于后期的評估和反思;每一部分都制定詳細的評分標(biāo)準(zhǔn),細化評分標(biāo)準(zhǔn),是科學(xué)、合理考核的關(guān)鍵。
2.5 課程目標(biāo)達成度評價
課程結(jié)束后以一個教學(xué)班級為單位提交課程考核分析報告、課程目標(biāo)達成度評價報告,為專業(yè)的持續(xù)改進以及專業(yè)畢業(yè)要求達成度的評價提供參考依據(jù);并通過改進促進和保證學(xué)生達到材料成型及控制工程專業(yè)制定的畢業(yè)要求,進而實現(xiàn)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。
課程目標(biāo)達成度評價包括考試、作業(yè)、實驗等所有考核內(nèi)容和環(huán)節(jié),明確相對應(yīng)的課程目標(biāo)指標(biāo)點,對每一個指標(biāo)點給出評價結(jié)果,并根據(jù)評價結(jié)果提出問題和持續(xù)改進方案,具體評價方式要體現(xiàn)在教學(xué)大綱中,以保證評價方式的持續(xù)性,評價結(jié)果的常態(tài)性。
經(jīng)過課程改革后形成的教學(xué)文件是教學(xué)大綱,課程結(jié)束后提交課程考核分析報告、課程目標(biāo)達成度評價報告。教學(xué)大綱作為課程教學(xué)的指導(dǎo)性文件保證了課程改革成果的延續(xù)性;課程考核分析報告、課程目標(biāo)達成度評價報告是后續(xù)持續(xù)改進的依據(jù)。課程改革后運行兩年,從課程考核分析報告、課程目標(biāo)達成度評價報告數(shù)據(jù)表明,學(xué)生在綜合分析試題的得分明顯提高,典型鑄件模具設(shè)計大作業(yè)質(zhì)量明顯提高,說明課程改革后有利于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動性的提高;有利于提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。
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Course Teaching Reform of Die-casting Technique and Mold Design Based on Engineering Education Certification
YOU Xiao-hong,WANG Lu-cai,WANG Fang,TIAN Ji-hong
(Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan Shanxi 030024,China)
The course reform of Die-casting Technique and Mold Design was carried out at the opportunity of engineering education certification.The gaps between existing course teaching and engineering education certification requirements were analyzed using the thoughts and ideas of engineering education.The program objective of this course was set up according to its supporting effect to the graduation requirements and its orientation in the course system.The teaching content,method and evaluation mode were optimized according to the course objective,in turn,the course objective was supported by the teaching content,method and evaluation mode.Practice has proved the reform helped the students enhance their learning enthusiasm and initiative,and improve their capability to resolve complex engineering problem.
engineering education certification,Die-casting Technique and Mold Design,course objective,course construction
TG316-4;G642
A
1674-6694(2017)04-0001-04
10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.04.016
2017-06-29
游曉紅(1965-),女,教授。
2014年山西省高等學(xué)校教學(xué)改革項目(基于工程教育認證的模具專業(yè)方向課程體系研究,項目編號:J2014072);2013年太原科技大學(xué)教育質(zhì)量工程項目(“塑料成型工藝與模具設(shè)計”課程案例庫的建設(shè),項目編號:3).