摘要:將專業(yè)知識(shí)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育緊密結(jié)合在一起,是新時(shí)期高校實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人的重要途徑之一,能夠提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。該文分析了“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的課程特色、建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)思路,旨在為高校進(jìn)行“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”特色課程建設(shè)與教學(xué)改革提供經(jīng)驗(yàn)與參考。
關(guān)鍵詞:專創(chuàng)融合;機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì);課程目的;課程建設(shè)
1“專創(chuàng)融合”提升大學(xué)生的創(chuàng)新能力意義
“十四五”規(guī)劃提出“堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”和“深化新時(shí)代教育評價(jià)改革”?!半p創(chuàng)”教育目的是促進(jìn)大學(xué)生全面發(fā)展,實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)。但是《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》指出,我國教育事業(yè)受體制、機(jī)制等多種因素影響,人才培養(yǎng)供給側(cè)和產(chǎn)業(yè)需求側(cè)在結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、水平上還不能完全適應(yīng)[1]。因此,“專創(chuàng)融合”教育應(yīng)運(yùn)而生,它是在“雙創(chuàng)融合”的基礎(chǔ)上對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的升級和優(yōu)化[2],將專業(yè)知識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力有機(jī)結(jié)合,使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)不斷提升創(chuàng)新能力,在創(chuàng)新實(shí)踐中不斷鞏固專業(yè)知識(shí)?!皺C(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”是一門注重實(shí)踐能力的課程,課程中融入專創(chuàng)思想,能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí),未來可以更好地?fù)碛袑I(yè)技能和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新意識(shí),從而更好地適應(yīng)社會(huì)的需求,提高大學(xué)生的就業(yè)競爭力。
2“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程特色
2.1課程目標(biāo)
機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)工程等多個(gè)學(xué)科交叉融合的一種綜合性設(shè)計(jì)技術(shù)。同時(shí)它也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的專業(yè)課,它既具有一定的理論性,又具有較強(qiáng)的實(shí)踐性[3]。課程圍繞機(jī)械、電子、傳感器、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等專業(yè)技術(shù)進(jìn)行闡述,主要將電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來,使學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)元部件設(shè)計(jì)和微機(jī)控制系統(tǒng)及其接口設(shè)計(jì)方法,了解各項(xiàng)技術(shù)之間的接口關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電一體化設(shè)計(jì)思維,能夠通過對各種機(jī)電設(shè)備和系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化、智能化和高效化。學(xué)習(xí)機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論、方法和應(yīng)用,對培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力以及新產(chǎn)品的開發(fā)能力具有十分重要的作用,有利于促進(jìn)學(xué)生“雙創(chuàng)”能力的培養(yǎng)與提升。
2.2機(jī)電一體化服務(wù)未來智能制造
20世紀(jì)90年代末,機(jī)電一體化技術(shù)開始向智能化方向發(fā)展,開啟了機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的新篇章。機(jī)電一體化在未來智能制造中扮演著重要角色,對制造業(yè)具有一定影響:
(1)機(jī)電一體化提高自動(dòng)化和智能化水平。傳統(tǒng)制造模式中,產(chǎn)品生產(chǎn)基本以手工操控形式為主,不僅工作效率較低而且容易因人為因素而影響生產(chǎn)質(zhì)量。而機(jī)電一體化技術(shù)中自動(dòng)化生產(chǎn)及信號處理技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用,則能夠有效促進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)模式的實(shí)現(xiàn),在提升制造生產(chǎn)效率,解放勞動(dòng)力的同時(shí),進(jìn)一步提高智能制造的生產(chǎn)質(zhì)量,使產(chǎn)品性能得到顯著提升[4]。
(2)機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)過程。機(jī)電一體化系統(tǒng)在運(yùn)行過程中生成大量的數(shù)據(jù),幫助制造商更好地了解生產(chǎn)情況,做出實(shí)時(shí)決策,改進(jìn)生產(chǎn)流程。
(3)機(jī)電一體化系統(tǒng)通常具有預(yù)測性維護(hù)功能。通過引入傳感器、監(jiān)控設(shè)備等技術(shù),機(jī)電一體化系統(tǒng)可以對生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)測性維護(hù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在的安全風(fēng)險(xiǎn),確保生產(chǎn)過程的安全性和穩(wěn)定性。
3專創(chuàng)融合課程建設(shè)基礎(chǔ)及建設(shè)目標(biāo)
3.1課程基礎(chǔ)
(1)前期調(diào)研為后續(xù)課程的改革優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。將國內(nèi)高校開設(shè)的“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)方案、教學(xué)情況以及課程教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合的情況進(jìn)行了調(diào)研和對比后,掌握目前高校機(jī)電一體化課程的教學(xué)體系、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、教學(xué)考核方式以及教學(xué)任務(wù)等情況,并且結(jié)合本校課程的特色,揚(yáng)長補(bǔ)短,為后續(xù)課程的改革深化提供依據(jù)[5]。
(2)課程教學(xué)顯著。課程團(tuán)隊(duì)一直致力于將理論與實(shí)踐相結(jié)合,將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)融入機(jī)電一體化課程教學(xué)過程,形成理論實(shí)踐一體的新型教學(xué)模式。近年來,課程團(tuán)隊(duì)組開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)就業(yè)實(shí)踐課程,課程負(fù)責(zé)人曾帶領(lǐng)并指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)人員參加“互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”獲省級獎(jiǎng)勵(lì)2項(xiàng)、參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng),獲“挑戰(zhàn)杯”河南省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競賽金獎(jiǎng),立項(xiàng)國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目1項(xiàng),同時(shí)主持多項(xiàng)國家級和橫向項(xiàng)目。
(3)課程教學(xué)資料完備。在多年的教學(xué)過程中,教學(xué)團(tuán)隊(duì)圍繞課程特點(diǎn)和目標(biāo),不斷嘗試將創(chuàng)新意識(shí)融入本課程。團(tuán)隊(duì)嘗試將項(xiàng)目融入課堂,不斷完善教學(xué)資源庫,形成了包括教學(xué)大綱、教學(xué)課件、教學(xué)內(nèi)容、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等在內(nèi)的整套教材。同時(shí),教學(xué)團(tuán)隊(duì)還提供一些在線學(xué)習(xí)資源,例如,在“學(xué)習(xí)通”教學(xué)平臺(tái)上完善線上資源建設(shè),構(gòu)建線上線下一體化教學(xué),方便學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。
3.2課程方向
課程內(nèi)容主要包括機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方法、精密機(jī)械設(shè)計(jì)、執(zhí)行元件設(shè)計(jì)、傳感檢測、伺服控制、微機(jī)控制系統(tǒng),計(jì)算機(jī)數(shù)字控制、機(jī)電系統(tǒng)建模的基本知識(shí)和基本理論,而創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面主要包括創(chuàng)新的概念、創(chuàng)新人才的需求、創(chuàng)新成果與創(chuàng)新實(shí)踐、創(chuàng)業(yè)與創(chuàng)業(yè)精神之間的辯證關(guān)系、創(chuàng)業(yè)思維的基本類型、創(chuàng)業(yè)資源與環(huán)境、創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的理論等內(nèi)容。其中機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和方法是創(chuàng)新的基礎(chǔ),通過課程培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識(shí)和創(chuàng)新能力,讓學(xué)生了解如何將創(chuàng)新轉(zhuǎn)為實(shí)際的產(chǎn)品和服務(wù),以及如何管理和運(yùn)營創(chuàng)新項(xiàng)目,從而為未來的職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。創(chuàng)新人才還需要對精密機(jī)械和執(zhí)行元件的選擇和設(shè)計(jì)進(jìn)行深入了解,并且還需要關(guān)注行業(yè)內(nèi)的新技術(shù)和新應(yīng)用的發(fā)展趨勢,引導(dǎo)學(xué)生了解最新的機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和技能。
3.3課程目標(biāo)
課程形成以項(xiàng)目教學(xué)為導(dǎo)向,將項(xiàng)目引入教學(xué),采用理論實(shí)踐一體的新型教學(xué)模式,通過校企合作和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練高度融合。以項(xiàng)目為依托,采用競賽、實(shí)踐、設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)化等多種途徑,使學(xué)生熟練掌握機(jī)械結(jié)構(gòu)、微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、傳感器應(yīng)用,能對機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用,并且使學(xué)生能夠了解機(jī)電一體化系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢,培養(yǎng)機(jī)電專業(yè)知識(shí)豐富,能力強(qiáng)、實(shí)踐能力突出,能解決實(shí)際問題的“既懂機(jī)又懂電”的高級卓越型人才。學(xué)生在項(xiàng)目教學(xué)中能夠培養(yǎng)創(chuàng)新思維和設(shè)計(jì)方法,通過項(xiàng)目分析和實(shí)踐操作,提高獨(dú)立解決問題的能力,以及掌握創(chuàng)新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程和方法。課程以小組形式展開,學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作解決項(xiàng)目遇到的問題,從而提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,從而能夠更好地適應(yīng)未來的職業(yè)環(huán)境和社會(huì)需求。
4“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”專創(chuàng)融合課程教學(xué)的建設(shè)思路
4.1優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)社會(huì)行業(yè)發(fā)展需求、結(jié)合專業(yè)特色以及國家一流本科專業(yè)建設(shè)人才培養(yǎng)的要求,以學(xué)生為中心,以培養(yǎng)與提高學(xué)生“雙創(chuàng)”能力為導(dǎo)向,對課程科學(xué)目標(biāo)與課程體系進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)“專創(chuàng)融合”[6]。而專創(chuàng)融合教學(xué)目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)與創(chuàng)新能力的有機(jī)結(jié)合,以學(xué)生為主,以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為導(dǎo)向。通過項(xiàng)目案例教學(xué)法,將工程項(xiàng)目展現(xiàn)在學(xué)生眼前,并且通過小組分工合作解決項(xiàng)目中的實(shí)際問題,深入專業(yè)內(nèi)部尋找創(chuàng)新點(diǎn)。通過校企合作和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練高度融合,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力。通過專業(yè)實(shí)踐活動(dòng),鼓勵(lì)學(xué)生參加“互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”“挑戰(zhàn)杯”河南省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競賽等相關(guān)比賽。
4.2完善教學(xué)設(shè)計(jì)
采用閉環(huán)教學(xué)框架體系,如下圖所示,不斷完善線上資源建設(shè),充實(shí)線下教學(xué)實(shí)踐活動(dòng),構(gòu)建線上線下一體化教學(xué)。通過以下步驟實(shí)施:
閉環(huán)教學(xué)框架體系圖
4.2.1課前預(yù)習(xí)
結(jié)合“專創(chuàng)融合”思想,并且根據(jù)各章節(jié)的內(nèi)容特點(diǎn),設(shè)計(jì)相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容。通過提前在“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)上發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù),要求學(xué)生在課前完成,以便于課堂教學(xué)的翻轉(zhuǎn)和討論。在線預(yù)習(xí)信息系統(tǒng)和思政教育有機(jī)結(jié)合,提出機(jī)電一體化系統(tǒng)工程師的職業(yè)素養(yǎng)和價(jià)值等內(nèi)容。由于機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一門綜合性課程,所涉及的內(nèi)容不只是有關(guān)機(jī)械方面的,所以課前預(yù)習(xí)能讓學(xué)生查漏補(bǔ)缺,回顧先修課程的相關(guān)內(nèi)容,也為后續(xù)的課程打下基礎(chǔ),確保課程順利進(jìn)行。
4.2.2課堂教學(xué)
課堂教學(xué)除課本中所涉及的理論內(nèi)容外,也結(jié)合一些項(xiàng)目進(jìn)行講解分析,在課堂教學(xué)中融入愛崗敬業(yè)的職業(yè)精神、團(tuán)結(jié)協(xié)作的合作精神及追求卓越的創(chuàng)新精神。教學(xué)方法主要包括:
(1)互動(dòng)教學(xué):通過提問、回答、討論和解決問題的方式激發(fā)學(xué)生的積極性和思維,學(xué)生不再是被動(dòng)接收信息。
(2)實(shí)例教學(xué):通過機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的案例來教授知識(shí)和概念,學(xué)生在實(shí)際案例中解決問題,有助于培養(yǎng)他們解決問題的能力。
(3)設(shè)問教學(xué):課前和課后的學(xué)習(xí)任務(wù)以問題形式發(fā)布給學(xué)生,通過提出關(guān)于課程的相關(guān)問題,學(xué)生線下查找資料進(jìn)行答疑,教師針對學(xué)生的答案進(jìn)行評講。
(4)翻轉(zhuǎn)課堂:貫徹“翻轉(zhuǎn)”“顛倒”的原則進(jìn)行教學(xué)的實(shí)施。
4.3構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐
與傳統(tǒng)方式相比較,為了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神,提高學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力[7],在教學(xué)設(shè)計(jì)中融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。結(jié)合工程項(xiàng)目及具體創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽任務(wù),以理論知識(shí)為基礎(chǔ),指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐,幫助學(xué)生增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果,能更好地適應(yīng)工作環(huán)境。
4.3.1以科研項(xiàng)目引導(dǎo)為切入點(diǎn)的個(gè)性化創(chuàng)新實(shí)踐
課堂將對機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行深入分析,讓學(xué)生參與到機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中。從結(jié)構(gòu)理論分析、零件的選型計(jì)算、系統(tǒng)建模等實(shí)踐性教學(xué)過程,完成理論知識(shí)向?qū)嵺`過程的轉(zhuǎn)變,并且能夠根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)構(gòu)建三維模型和仿真軟件。在這種實(shí)踐方式中,學(xué)生可以參與真實(shí)的科研項(xiàng)目,不再局限于書本內(nèi)容,通過親身實(shí)踐了解機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程和方法,培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力,同時(shí),學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和特長選擇適合自己的科研項(xiàng)目,發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化創(chuàng)新。
4.3.2案例分析為載體的靈活性創(chuàng)新實(shí)踐
根據(jù)現(xiàn)有的高精尖設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)分析,讓學(xué)生了解技術(shù)背后的實(shí)際問題和挑戰(zhàn),從而在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行深入思考,在思考中不斷學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)效率的同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的熱情。并通過小組討論和課堂講解,對設(shè)備整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制構(gòu)成有一個(gè)系統(tǒng)了解。學(xué)生完成案例分析后,教師進(jìn)行總結(jié)和評價(jià)。讓學(xué)生反思實(shí)踐過程中的不足,提高學(xué)生分析和解決問題的能力。在實(shí)踐中,學(xué)生能夠深入了解案例背后的實(shí)際問題和挑戰(zhàn),通過案例的多樣性和實(shí)用性,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。
4.4優(yōu)化教學(xué)方法
通過線上線下混合式教學(xué)模式,結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施,實(shí)踐操作引導(dǎo),提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。線上、線下課程相結(jié)合,突顯思政教育,突出線上引導(dǎo)、課前預(yù)習(xí)和考核模式,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,豐富課堂教學(xué)和實(shí)踐活動(dòng),讓學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)過程中。注重授課內(nèi)容與小組討論相結(jié)合,理論與創(chuàng)新專題訓(xùn)練相結(jié)合,設(shè)計(jì)一些具有挑戰(zhàn)性和實(shí)用性的項(xiàng)目,使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)和技能應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和生活中。課堂上所學(xué)的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)與學(xué)科競賽相結(jié)合,以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽為依托,開展專創(chuàng)高度融合教學(xué)模式,深化產(chǎn)教融合,培養(yǎng)機(jī)電一體化方面實(shí)踐能力突出、能解決實(shí)際問題的高級卓越型人才。
4.5完善教學(xué)考核體系
傳統(tǒng)的專業(yè)課程考核方式側(cè)重于期末考試成績,為了實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新育人的目標(biāo),對課程考核方式進(jìn)行改革,提高過程性考核成績比重,由注重結(jié)果向注重能力轉(zhuǎn)變。建立多元化考核體系,課程綜合性考核由期末考核和過程性考核兩部分組成,各為50%,其中過程性考核細(xì)分為課堂測試、平時(shí)作業(yè)和課內(nèi)實(shí)驗(yàn),三者分值比例分別設(shè)為30%、15%和5%(如下表所示),充分體現(xiàn)對學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)的重視。并且建立反饋機(jī)制,及時(shí)將考核結(jié)果反饋給學(xué)生,并且對于學(xué)生的不足之處提供指導(dǎo)和建議,可以幫助學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的問題并加以改進(jìn),提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果和綜合素質(zhì)。
結(jié)語
本研究先對“專創(chuàng)融合”提升大學(xué)生的創(chuàng)新能力意義進(jìn)行了分析,基于對課程特色以及課程建設(shè)目標(biāo)的敘述,進(jìn)一步提出了“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”專創(chuàng)融合課程教學(xué)的建設(shè)思路。從優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)到完善教學(xué)設(shè)計(jì),從構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐到完善教學(xué)考核體系,將“專創(chuàng)”教育教學(xué)理念貫穿于專業(yè)課程教學(xué)全過程,著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)與能力。
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支撐項(xiàng)目:2022年河南省專創(chuàng)融合特色示范課程,中原工學(xué)院一流本科課程(2022ZGYLKC013);2022年中原工學(xué)院教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目,機(jī)械創(chuàng)新人才的研究型教學(xué)模式改革與實(shí)踐(2022ZGJGLX042)
作者簡介:席建普(1983—),男,漢族,陜西渭南人,博士,副教授,主要研究方向?yàn)槌芗庸ぜ夹g(shù)與裝備、精密測量技術(shù)。