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关键词:机电设备;智能化;措施
引言
机电工程系统的维护以及管理工作是企业发展与管理的关键所在。机电工程系统的维护以及管理可以使企业发展的更快更强,对企业的经济效益以及综合效益也会有很大的提高,奠定企业高效安全生产的坚实基础。机电工程与智能化技术是相辅相成的,智能化的系统需要机电技术做支撑,而机电工程需要智能化来优化。所以只有让机电工程系统与智能化技术紧密的结合在一起,才能更快的推动我国建筑事业的快速发展。同时也为了建设出更加符合大众需求的建筑。建筑智能化的发展与机电工程中智能化的运用有相当大的关系。本文笔者就建筑工程的机电系统还有智能化的应用技巧进行详细的阐述。
1概述
对于我国目前的建筑系统而言,更多的追求绿色建筑,以此来降低工程中的投资,但是站在更高的角度来看,我们需要加大智能化在工程中的运用,同时降低能耗。现在看来,在实际的施工过程中,首先得有一套完整的与建筑物配套的机电工程系统,这样能够更加全面的保障工程的完工。由于机电工程的加入,也使得建筑物更能符合大家的要求。
2.机电工程系统中的设备智能化现状以及存在的问题
机电工程系统中的智能化设备也涉及到各种工程,比如一些公用设备,或是一些公用设备。同时不仅包含着交通、电气还有自动化等多种辅助系统。由于智能化的引进,各类工程的效率大大提高了,工程的质量也得到了保障。但是一般的情况下,更多的企业不具备完善的系统,没有专业的技术人员作指导,因此就现在来看,机电工程的系统化中还缺乏一定的政策支持和相关的引导过程。从而导致一些企业在剬的探索与发展过程中出现了各式各样的问题。另外,大部分企业只是将智能化作为机电工程的发展方向,而没有切实的付诸于行动。所以导致了智能化的发展步伐缓慢,最重要的是缺乏更多的创新性。
3机电工程施工质量中的三阶段
机电工程施工过程需要对质量进行严格的控制,一般分为前中后三个阶段,前指的是施工过程前的质量控制与检查,中指的就是在施工过程中对工程的控制与检查,当然事后也一样,指的就是工程完工后,进行的一些控制与检查,当然还包括对工程质量的评估。在机电工程施工前首先需要对图纸十分的了解,同时也需要保证图纸的质量与合理性。尤其是在加进智能化的部分,需要考虑支出与回报的比例,是否在经济承受能力的范围内,设计是否符合情况。这些均是施工前需要进行的工作。最终的设计图纸是需要教交到管理部门再进行严格的审核,只有审核通过了,准备工作全部准备妥当,才可以进行具体的施工操作。施工环节是机电工程的重中之重,必须严格按照审核好的图纸进行操作,如果遇到特殊情况,需要进行调整,可以根据具体情况做不同的分析。对于施工方而言,需要有专业的技术人员进行指导,然后就是施工的各个节点的衔接问题,只有中心环节控制好了,才可能完成一项完美的工程。在工程竣工的阶段,也就是机电工程接近尾声的时候,这时候需要对整个工程进行总的校检。然后对工程的每个阶段进行质量评估。只有上述的三个阶段都顺利完成了,才能够保证整个工程的质量。
4.机电工程系统中的智能化的应用
对于机电工程,智能化的应用一般包括两大部分,那就是数据库技术与计算机的网络技术问题。不论是从理论层面还是实际的操作过程中都需要加入智能化的元素,也就是智能化的管理。在这方面我国的应用与外国相比还是有些差距的。企业的机电工程智能化的实施主要是包括了设计在内的采购、安装、调试等工作,然后在试验安装以及验收的过程中,施工的质量和相关的机电设备的应用就会有很大的影响,所以,在机电安装的不同的阶段,施工的质量就会对其产生很大的影响。所以机电工程安装就会对智能化系统产生很大的影响。对于一些质量不达标的系统不能实施智能化的管理,这就需要在整个机电工程的建设或者是在机电工程的施工中把握好质量,控制好施工的细节,这也是避免在后续的智能化管理中的一个重要的内容。目前在机电系统的智能化的管理和建设中需要有效的利用计算机来完成对数据网络信息的管理,实现对信息科学技术的使用,提高机电工程网络化和智能化水平,这也是现代化企业发展和前进必须采取的措施。目前我国在电子信息计算机的使用水平上有了很大的提升,并且我国计算机的网络激素发展速度很快,对机电设备的智能化管理已经进入了一个很综合信息化管理的阶段。企业机电工程系统的智能化计算机网络技术的解决方案如下:(1)直接通过电话拨号连接企业域服务器以及数据库服务器,即各个工作站通过电话拨号连接到域服务器,而域服务器又与数据库服务器相连接。从而实现整个机电工程系统的智能化管理。(2)虚拟拨号连接企业域服务器及数据库服务器,即通过互联网络作为媒介,企业各个工作站连接到互联网络上,再通过拨号程序将各个工作站和服务域进行连接,从而实现网络化的目标。(3)通过专用网线进行连接,其原理与上文的连接原理相似,只是连接的媒介和设备要稍作调整,更具准确性,但设备费用较高。(4)数据库是数据管理的最新技术,具有较高的程序和数据独立性,使得数据结构化,容易扩充和编写。较大的信息管理系统都建立在数据库设计之上,应用相当广泛,小到一般管理,大到计算机辅助设计以及人工智能的领域中。对于解决机务管理的难题有着无可匹敌的地位。
5机电工程系统中的智能化发展方向
智能化技术的发展速度很快,目前,在我国的机电工程发展中,智能化技术设备的使用实现了人们工作压力的减轻,降低了资源的浪费,提高了人们的工作效率,并且提高了机器运转的安全性。从不同的方面综合来看,进行智能化机电设备的管理已经成为必然的,实现智能化的控制技术和生产经营一体化已经成为机电工程系统管理的重要方式。结束语针对不同的工程企业,各个企业应该从自身的实际情况出发,根据企业发展规划,制定自身合理化的机电工能系统的自动化、智能化管理,建设符合企业内部运行的安全管理体制,并且建立相应的安全监督制度,杜绝重大事故的发生,实现机电一体化系统的智能化管理,为企业的发展创造更大的经济效益。
参考文献
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论文摘要 针对传统的机电一体化类课程在教学过程中重理论轻实践的现状,本论文对高等院校机电一体化类课程实践教学进行了探讨与研究,分析了我国高等院校当前机电一体化类课程教学现状,并指出了其原因,在此基础上重点探讨了高等院校机电一体化类课程实践教学的改革策略与教学方法,从充实实践教学内容和教学手段、改革实践教学考核方式及加强实践设备及基地建设三个方面详细论述了机电一体化类课程的专业实践教学方法的改革,对于进一步提高我国高等院校机电一体化类课程的专业实践教学水平和教学效果具有较好的指导和借鉴意义。
0 引言
“机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”,它是取Mechanics(机械学)的前半部分和Electronics(电子学)的后半部分拼合而成的。由于机电一体化技术是其他高新技术发展的基础,其发展依赖于其他相关技术的发展,因此很多高校都开展了机电一体化这门课程的课堂教学。机电一体化是一门综合性实践性很强的课程,涉及知识面广、容量大,这门课的教与学都不容易。
传统的教学方法都是按照机电一体化系统的功能结构构成,将机电一体化系统分为若干个功能结构模块,逐一进行讲解,例如分别讲解机械本体功能模块,传感检测功能模块,中央控制功能模块等等,这样的教学方法易于学生理解,但是在无形中割裂了机电一体化系统各个功能模块之间的有机联系,为此必须结合机电一体化这门学科本身的特点,对其教学方法和教学策略进行改革与尝试,以期从中能够找到有效的复合机电一体化课程特点的教学方法与教学策略。
1 我国当前机电一体化类课程教学现状及其原因分析
结合我国目前高等教育的现状,造成当前机电一体化类课程理论讲不透、实验做不好、学得不扎实的原因主要有以下几个方面:
1.1 师生思想上都不够重视
从目前的高等院校的教学现状来看,重视理论教学轻视实践教学一直是我国高等院校理工科教学的传统方法,在这样的教学模式下,尤其是像机电一体化这样的课程,理论课本来就比较晦涩难懂,加之实践实训比较少,学生学到最后完全没有系统的概念和知识体系,对于机电一体化的理解只是停留在表面层次,因此必须要逐步加强实践实训。从体制上来说,师生自身对该课程的重视程度不够也是十分重要的原因,教师认为对于机电一体化课程教学任务重,往往疲于应付授课;而学生对于机电一体化课程知识的理解比较吃力,往往兴趣不大,加之实践实验时间较少,最后将实践实训流于形式,因此,师生在思想上不够重视是目前高等院校机电一体化课程教学的一个基本现状。
1.2 机电专业实践教学课程的设计不合理
机电类专业实践教学的课程内容包括很多技术内容,目前,绝大多数高等院校的机电专业课程体系受传统教育思想的影响,课程的内容过多过深奥,理论课时数太大,实践技能教学课时不足,而且内容陈旧。还有些学校脱离实际情况过高地制定了课程标准,导致教学与实践相背离。现在学校里学习的知识和社会上用到的知识相差很远,很多学生学习了很多知识,可到了社会上去无从下手。相关机电行业和企业很少参与机电类专业实践课程的制定,这也是导致高等院校机电专业的实践课程体系设置不合理的原因。
1.3 实践教学条件不完善
由于机电一体化类课程所开设的实验,往往实验设备体积比较庞大,集成度较高,价格昂贵,因此很多院校对于机电一体化课程实验所配置的实验设备都是很简单的,目前很多高等院校也在进行教学改革,增大实验实践课程量,但是相应的实践教学课程内容仍然或多或少的存留着传统教学模式的影子,主要表现在以下几个方面:
(1)实验实践条件差,硬件实验设备陈旧,很多实验台或者实验设备都是演示性实验,整个实验过程都是老师在做实验,学生只负责看,即使动手也是按照老师调试好的实验按照老师实验的顺序重复一遍,实验教学效果比较差,这使得整个实验就流于形式化。
(2)缺乏综合性的创新性的实验台供学生动手实践,目前机电一体化类的课程实验都只是简单的重复性的实验,缺乏激励学生创新动手能力的综合性实验,这使得机电一体化类的实验无法激发学生创新能力,无法提高学生动手实践能力。
(3)实验实践评价机制不够健全,很多实验实践流于形式,这导致学生对实验重视程度不够,多数学生的实验报告依靠抄袭完成,老师对学生没有印象,学生的实验成绩仅仅凭实验报告打分,实验实践评价机制的缺失使得机电一体化类的实验实践失去了价值。
2 机电一体化类课程的教学改革策略探讨
2.1 充实机电一体化类课程的专业实践教学内容和完善教学手段
在对机电一体化课程专业实践课程进行教学改革的时候,我们提倡应当根据各个院校各个专业自身的专业特色进行相应的教学改革,添加符合专业特色的实践教学内容,不断完善实践教学条件和教学手段,尽量弱化传统实践模式中的演示性的或验证性实验,加大动手实践实验及综合性实验内容,并和理论课程对应起来,使得学生在掌握理论知识的基础上进行相关实践实验,这样更容易掌握机电专业知识和技能。
2.2 重视机电一体化类课程的专业实践教学环节的考核
任何课程都需设置考核环节,同样的,机电一体化课程实践教学也需要考核,考核环节也是学生最为敏感的环节之一。传统的机电专业实践课程考核的方式是出勤考查、实验报考考查以及最后实验考查成绩相结合的方式,这种考查考核方式不能够考查出学生的完全实践能力,只能够从实验报告的完成情况给学生考核打分,因此传统的考核方式并不合理,就需要对传统的考核方式进行改革。
结合机电一体化课程实践教学的特点,对于机电一体化实践课程的考核不应该有一个统一的模式和标准,而是应该结合实践教学的方式和手段灵活的设定考核方式,采取定量结合定性的方法进行实践教学考核。简单的演示性或者验证性实验,应当减小考核的比重,而对于综合实验及动手考查较为全面的实验,考核比重就应当加大;另一方面,还可以灵活的采取口试笔试、现场提问、课程设计、综合课程实验等多种形式进行考核,重点不是考查学生的知识理解程度,而是应当重点考核学生对于实践技能的掌握和应用能力。
2.3 加大机电专业校内外实习实训基地建设的力度
对于机电一体化这样的实践要求较高的课程,实践实训基地的建设就显得十分有必要了。实践实训基地的建设力度直接关系到机电一体化课程实践教学的效果与成果,而学生实践能力的掌握也取决于实践实训基地的建设,以及实践实训基地实践教学内容的设置和安排。各院校要想真正提高机电一体化专业实践课程教学的效果,就必须加大对实践实训基地的建设力度。另一方面,机电专业校内外实习实践项目的开设依赖于实习实训基地,而目前多数机电专业课程依赖于金工实习的相关设备,因此对于机电一体化类课程的专业实习实践,必须要加强具有机电一体化特色的专业实习实践基地及其相关设备的投资建设力度,为机电一体化类课程及其专业的学生提供足够丰富的实习实践动手机会,以真正提高机电一体化类课程的专业实习实践能力水平。
3 结语
随着科学技术的飞速发展,教育的方法和手段应适应这一发展的需要,传统的纯理论教学已不能适应新的教育目标,加强实践能力和创新能力的教育已势在必行。本论文所探讨的机电一体化类课程实验教学方法及其教学改革策略的应用研究,是结合当前国内高等院校机电一体化类课程教学内容设置及其实验实践教学现状而提出来的,能够有效地提高机电一体化类课程的教学效果,对于这一类的理论知识多且深、动手实践能力要求高的课程而言,必须要不断加强实验实践教学的份量,而本论文也是重点探讨如何开展实践动手能力的训练,对于进一步提高机电一体化类课程的实验实践教学效果无论是在理论方面还是在实践方面都具有较好的借鉴和指导意义。
参考文献
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关键词:中职;机电一体化;培养模式;改革
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2012)26-0015-02
《江苏省中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》明确提出:“建立职业教育创新发展实验区,鼓励有条件的市、县先行试点,推动建立现代职业教育制度,切实增强职业教育的吸引力和发展能力。”根据《江苏省职业教育创新发展实验区建设方案》的要求,江苏省惠山中等专业学校(以下简称“我校”)对机电一体化专业人才培养模式进行改革创新。
一、创新人才培养模式改革的指导思想和目标
1. 人才培养模式改革的指导思想。坚持“以服务为宗旨、以就业为导向”的职业教育办学方针,培养面向机电行业生产、建设、管理、服务一线的,实践能力强、具有良好职业道德的技能型人才,还要使学生具备一定的可持续发展能力。
2. 创新人才培养模式改革的目标。要创新人才培养模式,树立科学的人才观和教育观,坚持就业创业并举,面向全体学生,实行工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式,促进学生的个性发展、全面发展、终身发展,培养机电行业的高素质技能型人才。
二、创新人才培养模式改革的主要措施
1. 加强教学软、硬件建设。对照省级示范专业的标准,围绕提高教学质量这一主题,加强教学工作的领导和管理,建立一套较为完善的教学规范文件,加大教学资源与教学设施投入,改善实验、实习设施。
2. 重组课程体系,科学制定合理的教学计划。对接职业岗位的实际要求,构建和实施以学生为主体、以能力为根本、理论实践一体化、中高职相衔接的课程教学体系。理论课程以“必需、够用”为原则,突出“适用性”和“针对性”,不强过分强调理论的系统性,侧重于基本理论对实践的指导和应用。
专业核心课程与主要实践环节包括:电工与电子技术、机械制造技术、液压与气动技术、机电设备控制技术、数控加工工艺与编程、微机原理及应用、可编程控制器、测试技术、数控机床故障诊断与维护、CAD实训、数控机床的编程和操作实训、机床电器控制实训、数控加工实训、液压与气动实训、金工实习、电工电子实习、毕业实习(设计)等,以及各校的主要特色课程和实践环节。
3. 实践环节突出“四性”。
(1)基础实践教学环节的普及性。对于金工实习,应在传统的教学基础上,立足专业实际。在具体操作中,以车工、钳工、铣工、焊接等工种的操作为基础,紧紧围绕机电工程技术专业实施,特别要在普通车、铣床与简易数控机床操作上多下功夫。
(2)专业基础实训的严格性。专业基础实训学习量大、范围广,知识掌握程度直接影响对专业的认识。这一环节掌握得好,可以提高学生对专业的学习兴趣。因此,我校开设了AUTOCAD实训、电工电子课程实训、机械设计基础课程设计等。
(3)专业实训的必备性。我校建立了CAD/CAM实验室和数控实训基地,装备先进的计算机和正版CAD/CAM软件及先进的数控机床,利用正版的数控加工系统仿真模拟软件实施教学,然后到机床上真刀实枪地进行操作。把工厂中典型零件的制造工艺、常用数控机床操作、编程的内容整合成“典型零件的工艺制订”、“数控机床编程”等实训项目,保证学生能熟练掌握数控机床的操作,学会常规典型零件的数控编程,基本了解数控机床的常见故障及排除方法。
(4)毕业实习环节的针对性。毕业实习环节教学,主要针对学生面向社会需求。虽然是同一专业的学生,但实际工作中会有不同的选择,因而毕业环节就应该体现这一点。以所学专业为主,结合自己的情况完成毕业环节,尽量以普通机床的经济型数控改造为主,但考虑就业导向,有意拓宽,如在企业中流行的CAD/CAM软件的运用(AutoCAD、CAXA制造工程师等)、现代车间及班组的管理、机电设备的营销、机电设备的设计、开发等,做到真题真做。
4. 加快实习实训基地建设,充分发挥其作用。对照省示范专业的标准要求,建立规范的实验实习场,保证足够的工位供学生实习需求。专业机房全天对全系学生开放,通过科学管理,学生的知识面不断扩展,实际动手能力逐渐增强,自身的务实创新能力显著提高。
校外实习基地主要针对机电设备,数控机床的装配、调试、验收等环节,注重让学生开阔眼界,增长见识。本着“先求合作、后求发展”原则,与不同性质、地域、行业企业签订了校企合作协议,建立稳固校外顶岗实训基地。而校内实训基地以数控加工操作技能为主,并进行数控设备编程与操作实训、故障诊断与维护实训等。
5. 课堂教学与现场教学相结合。对数控机床的结构、机械设计等内容,采用多媒体等现代教学手段,辅以现场教学的方法,增强学生的感性认识,以提高学生的学习积极性。
6. 坚持多证齐发毕业制度。实行双证书或多证书毕业制度。课程实训与职业技能培训相结合,对学生进行数控机床操作等方面的职业技能培训。在完成课程教学的基础上,考取AutoCAD二级认证、国家劳动部颁发的数控工艺员证书及职业技能等级证书,等等。
7. 加强师资队伍的建设。完善职业学校教师管理制度,坚持培养与培训并举、专职与兼职结合,提升职业学校教师专业水平和整体素质,建设高水平“双师型”教师队伍,形成一批校企合作、产教结合的优秀教师团队,培养一批技能大师,造就一批职业教育教学名师、专业(学科)带头人。
8. 毕业实践与就业环节相结合。改革原有的限于纸面的图纸设计、毕业论文的形式,将毕业环节变为毕业实践、毕业设计和毕业制作,使其内容多样化、形式多样化、过程多样化,逐步转为对职业技能培训更有促进的、机电一体化产品或控制器的实体制造与制作。在实体制作与加工中,培养综合运用单片机、PLC控制技术的能力,培养数控设备的故障诊断与维护能力,培养机电产品CAD/CAM技术应用能力。学生到企业顶岗实习,为就业和企业招聘人才提供双赢机会,一方面学生获得了就业机会,另一方面缺少现代化人才的企业也招聘了急需的人才,对学校则初步实现后期订单教育。
9. 注重文化素质和职业道德的培养。增加音乐欣赏和美术欣赏等课程作为本专业的选修课,以陶冶情操,提高学生文化素质;通过学生的演讲、爱国教育等,培养学生勤奋、踏实、朴素的工作作风,培养学生的职业道德。
三、通过创新人才培养模式改革,突显中职特色
1. 根据学生能力及爱好的不同,建立以就业导向的职业能力为中心的阶梯式“多元目标模式”,坚持双证甚至多证齐发的毕业制度。
2. 置学生于集机械、电子、信息、系统和管理为一体的现代工程背景下,坚持常规技术训练与先进技术训练相结合,坚持数控机床单机训练和局域网条件下综合训练相结合。
3. 大幅度增加实践教学的比重,加大教学设施的投入,以校内实训基地的建设为基础,积极拓展校外实训基地。
4. 淡化理论教学与实践教学的界限,采用交叉培训的方式,加强“双师型”教师队伍建设。
5. 能力培养强调应用性、技能培训强调适用性,理论教学强调针对性,教学管理强调可操作性,教学文件强调规范性。
参考文献:
[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社,2004.
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[关键词]高职 机电一体化 实践教学体系 改革
[中图分类号]G712 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2012)04-0186-02
引言
近年来,机电科学与技术发展迅速,机电一体化产业以其特有的技术带动性、融合性和广泛适用性,逐渐成为高新技术产业中的主导产业,成为新世纪经济发展的重要支柱之一。由此,制造业对机电人才的需求大大增加,尤其是高素质的机电工程技术人员。我国高职教育是以培养学生技术职业岗位应用能力为主,以培养为社会生产、建设、管理、服务等岗位第一线需要的高等技术应用型人才和技能型人才为培养目标。[1]因此,高职机电的实践教学体系的改革和完善对于培养实践动手能力好、学习能力强的高素质人才至关重要。
一、高职机电实践教学改革的必要性
“以就业为导向,以服务为宗旨,培养技术技能性人才,满足社会需要”是高职培养的目标和方向。从这个意义上讲,转变教育思想观念,加大实践教学的力度,培养具有较强实践动手能力和分析解决问题能力的人才,是高职教育的重要任务。[2]众所周知,实验教学不是独立的单一教学体系,它与理论教学是两个相互依存、相互促进的具有同等地位的教学体系。[3]实验教学和理论教学模式体系完全不同,而目前真正的实验教学体系还未从根本上建立起来。[3]1.实践教学处于辅助地位,实践课程不完善、不衔接,实验环节没有调研企业需求,实验实施效率欠佳。2.高职机电一体化专业“双师型” 教师严重缺乏,专业理论教师不能指导实训教学,实训教师基础理论薄弱,不能讲授专业理论课的现象还较普遍。3.实践教学内容没有形成从基础、专业和综合的结构体系。4.机电专业实践教学管理没有形成各个环节相互衔接的现代化信息管理系统。为了适应当今知识经济社会的发展,我们要建立独立的实验教学体系。完善适合当今社会对人才需要的切实可行的实验教学大纲,明确实验教学要求,明确学生经过这种体系的训练后应达到的水平。
二、高职机电实践教学体系的改革
(一)进行调研,调整实践教学目标体系
机电人才培养本着注重能力、强化实践的人才培养思路,培养具有从事专业实际工作的综合职业能力和全面素质,适应生产、建设、管理、服务第一线需要的,掌握计算机操作和应用的知识,具有机械设计与制造专业知识,具有机电产品装配、调试和维修等基本知识高素质、高技能人才。
我校地处长三角地区,经济发展迅速,企业结构不断调整,企业对需求人才的要求也在不断的变化。因此,对经济形式、企业结构和人才供需结构进行调研,确定由实践教学目标体系、实践教学内容体系、实践教学管理体系和教学软硬件保障体系所构成的独立的实践教学体系至关重要。
(二)构建合理科学的实践教学内容体系
高职教育实践教学的内容是以教学目标为依据,以职业技术应用能力为主体,将各个实践教学环节(实验、实习、实训、课程设计、毕业设计、创新制作、社会实践等)通过合理配置,构建成以基本技能、专业技能、技术应用和综合技能训练的三大模块的逐层递进的实践教学内容体系,将实践教学的目标和任务具体落实到各个实践教学环节中,使学生在实践教学的过程中学到完整、系统的技能。[4]其具体的能力和实训模块的内容如下表所示。
三大技能模块中,基本技能是后续技能学习的基础和必备条件,专业技能是完成职业岗位所要求的技能,它与专业理论知识紧密结合,着重培养学生掌握职业岗位群所常用的技术,要求学生在实践环境中能运用一项或几项技术解决实际问题。技术应用或综合技能训练主要培养学生技术应用能力和创新拓展为目的,训练学生应用基本技能、专业技能解决实际问题的综合训练。[4]在表3-1所示的内容框架里,可以根据当前经济形势的发展、产业结构的调整以及信息技术的发展,适时的扩充一些新的内容。比如,在电气控制与PLC的实训里,适当的加入变频器和触摸屏的内容。在电工电子技术里面,加入Multisim仿真实训。在数控机床编程和维修能力里,让学生了解加工中心的应用和操作。在机电产品的设计和制作里,组织学生参加校内校外的比赛,学习PCB板的设计,学习贴片元器件的焊接技术,学习CPLD等数电技术的设计。将学习的知识进一步巩固延伸。
(三)完善实践教学信息化管理体系
要构建科学的实践教学体系就必须首先构建系统化、规范化的高校实验室综合信息管理系统。利用计算机网络和数据库管理技术,采用结构化的方法,设立如:基础数据管理、实验室教学管理、仪器设备管理、开放实验管理、实验室知识管理和绩效评估和综合信息查询等模块构建网络化实验教学管理系统,实行实验中心智能化管理和开放式管理。[5]高校实验室的管理是实践教学管理的重要组成部分,它实现了包括学生学籍管理、选课和成绩管理、综合查询等功能的教务管理系统,和对实验室仪器设备、低值易耗品管理的资产管理系统。更重要的是,信息化管理系统可以实现实践教学的开放式管理,老师和学生通过互联网预约自由安排实验时间。
图1 开放实验室结构图
(四)加强实践教学软硬件保障体系建设
1.提高实践指导教师的素质
提高实践教学指导教师的素质是实践教学质量保障的关键,它直接影响着实验室的建设和管理水平、实验仪器设备的使用效率、教学质量的提高和科研工作的进程。因此,实验室建设要选拔有较高业务素质,有较强的组织协调能力,有丰富的实验室建设和管理经验的教师作为带头人,采取内培外引的激励机制优化教师的结构,提高教学业务能力,保证实践教学工作的稳定发展。[6]一是把实践教师队伍建设纳入到学校整个师资队伍建设规划中,给予实践教师和理论教师同等的待遇和地位。二是支持实践教师参加培训、进修,参加专业学术交流会,设立经费支持教师参加技能比赛。三是有计划组织地派遣教师到生产第一线锻炼,吸取实际工作经验,充实自己。[6]四是对实践教学尽职尽责,积极创新,取得好成绩的老师给予职务晋升、工资奖金等方面的提高。通过建立有效的聘任机制,以科研、教研带动实践教学建设,进一步加强师德建设,营造“舒心、和谐、发展”的人文环境,逐步建立起一支教育与管理理念先进,理论教学、实验教学和科学研究互通,核心骨干相对稳定,结构合理,爱岗敬业,团结协作,勇于创新的实践教学团队。
2.改进实践教学设备设施
学校内部实践基地的建设应围绕培养学生具备高技术应用素质的目标,要满足专业基础课、专业技能课和综合性课程实验、实训的需要,要设立如电工电子实验室、PLC实验室、单片机实验室、电力电子实验室等实验室。使之主要成为高职教育实施实践教学的重要载体,成为行业技术、信息资源和培训的中心和产学研的多功能基地。同时,由于企业有广阔的实习基地,有培养人才需要的知识技术,有强大的资金,因此实践教学要充分借助企业的优势,走“校企合作”的人才培养道路。校外实训基地的建设,要选择专业紧密联系的企业,比如我院机电专业和校外企业合作建立了“杭申班(电器班)”“西子电梯班”“万向班(数控班)”等订单班,另外,还建立了华彩电器有限公司和天科教仪有限公司等校外实训基地。通过这些实训基地的建立,拓展了学校的实验仪器、实验设备和实验场地,为学生的实习提供了实际工作的现场,让学生在学校就感受了实际工作的环境、氛围和压力。同时,通过老师和学生到企业实习,使得老师和学生能够接触到先进的技术、先进的设备,另外,我们还聘请实训基地的企业专家来学校授课和做报告,使得学生和老师开阔了视野,更新了知识。
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关键词:高职院校;项目导向;动态松散型专业群
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)06-0163-03
近十年来,随着职业教育的不断发展与改革,高等职业教育逐步形成了以适应经济发展需要,以就业为导向,突出能力本位与职业素质全面发展的人才培养模式。知识与经济的迅速发展,使社会分工形成了高度分化和高度综合的有机统一,单纯的专业教育已无法满足社会对一专多能复合型高素质技能人才的需求。为此,多年来各高职院校都在探索以专业群形式促进专业人才的培养,各种形式的专业群建设在一定程度上促进了高职教育的发展。
当前的高职院校专业群建设基本呈现三个特点:一是以资源共享和专业调整为建设专业群的目的;二是基于相关相近原则组建专业群;三是基于“平台+模块”教学模式的专业群模式。这些专业群模式在高职教育建设初期、软硬件条件相对薄弱阶段在一定程度上缓解了专业建设的压力。但在专业群建设实践中也存在如下缺陷:一是未在人力资源、教学资源等方面形成真正意义上的集聚体,属于“形聚而神不聚”;二是缺乏完善的专业群协同机制,即大部分专业群除共享“平台+模块”中的平台教学外,各专业之间的关联性不强,缺乏配套合作与互动机制;三是缺少群内外协作交流的创新文化。
为改变这种状况,我院根据区域经济发展的特点和人才的需求情况,在现有的软硬件资源配置条件下,在专业群建设础上,提出基于项目导向的动态、松散型的专业群建设思想。即在资源共享、面向区域产业结构的专业群建设前提下,通过动态、松散模式组建以项目为纽带的专业群,以具体项目为载体使不同专业、不同系部的专业教师都参与专业群建设,实现资源利用最大化、利益最大化,最大限度地激发专业群的建设活力。
笔者结合机电一体化专业群建设实践,介绍我院在专业群建设各个阶段的主要工作及实践过程。
专业群现状与改革思路
(一)现有专业群的状况
早在2004年初,我院根据顺德“两家一花”(家电、家具、花卉)的产业结构特点,先后以国家级重点专业“家具设计与制造专业”、“制冷与冷藏技术专业”和“智能家电制造专业”为龙头,建设“家具专业群”、“制冷专业群”、“智能家电专业群”。机电一体化专业、模具专业、数控专业参与以制冷专业为龙头的“制冷专业群”。在制冷专业群建设过程中,采用“平台+专业”模式先后建设以“制图”、“机械分析应用基础”、“机械制造基础”、“机械加工实训”四大平台课程,服务于整个专业群的建设。基础平台课程的建设在一定程度上为工科类专业在机械制造方面打下了较为坚实的基础,但制冷龙头专业主要培养制冷与冷藏装备的检测、调试、维修与生产管理方面的人才,学生主要学习制冷装置原理、构造、检测、安装等技能。由于制冷专业的特殊性,在专业教学和实践中,作为群成员的机电、模具、数控专业无法深层次参与到课程、实践等教学过程中。在制冷专业群建设过程中,其他专业有种有劲使不出的感觉。
鉴于上述原因,我们及时调整思路,根据顺德政府提出“打造服务于家电制造行业的装备制造类产业”的产业规划目标,打破专业、系部的壁垒,组建以机电一体化专业为龙头,电气自动化、数控技术、模具设计与制造专业为成员的机电类专业群。以突出为顺德装备制造类产业服务的特点、强调专业的灵活性和适应性、培养学生的岗位适应能力和迁移能力为目标,建设适应区域经济与产业发展的机电一体化专业群。
(二)专业群的改革思路
专业群的建设要突出适应区域产业发展的需求、以注重学生能力和职业综合素质培养为主线;以机电一体化技术专业为核心,以家电制造产业链为纽带,以产业岗位群为依据,构建制造类专业群;以职业能力为目标,搭建多层次共享的课程平台,建设资源共享型校内外实训基地。
以项目导向为纽带组建交流合作型师资团队;形成有特色的组织文化,提高教师的职业转向能力和教学资源的使用效益,进而提高学生的岗位适应能力和迁移能力,教师的综合科技项目开发能力,以及专业群的整体建设水平。
基于项目导向的松散型专业群建设实践
很多高职院校组建的专业群以专业涉及的核心技术或相关技术相同或相近为原则组建,龙头专业多为核心技术所属专业或建设基础较好的专业。但这类专业群大都限于现有学系的内部,很少有跨系部的专业群。然而,无论从学生就业,还是为企业提供服务来看,这都是有局限的。学生就业往往面对横向的职业岗位群或是纵向的职业岗位链,过于有针对性的专业培养会影响学生的就业质量和发展前途。技术的生命周期在迅速缩短,新技术、新工艺的开发需要联合进行科研攻关;为企业提供服务也是综合性的,需要在学校内部形成合力。因此,应积极探索组建基于项目导向的松散型专业群。
(一)松散型专业群的内涵
松散型专业群的内涵可以称之为项目导向型专业群,是针对当前相对稳定的、制度化的专业群提出的,希望突破专业本身的建设模式,从系统集群的角度,以项目(最好是现实问题或企业的真实项目)为纽带,组建内容开放、形式松散、模式动态的专业群。专业群的构成不是固定不变的,而是随着不同项目有不同形式。专业群的组成不一定对学科进行划分,也不对组织架构与专业行政归属进行划分。根据项目不同,同一专业分属不同专业群。
(二)松散型专业群的组织形式
专业群的显著特点是群内专业的相近性、交叉互补性、师资与资源的共享性以及服务于区域经济发展与产业集群的统一性。虽然在行政规划下形成某种专业群,且群内也实现各类资源的共享,但由于各个专业的专业特色及行政归属等因素,专业群内互动缺乏活力,存在各自为政的现象。为此,在专业群资源共享前提下,可以项目为纽带,使群内各专业或与群外专业相互竞争、合作形成动态的松散型专业群。这种松散型专业群(如图1所示)以科研教改、毕业设计、技能大赛、创新实践、校外实践、定岗实习等各种具体项目为催化剂,实现各专业甚至跨系各专业在学生技能、创新能力、团队协作、教师及资源等方面的协同发展。
(三)建设实践
近年来,在机电类专业群架构下,我院逐步形成了机类、电类专业基础平台,专业实训条件等方面的资源共享。机电专业通过联合各专业组建的基于项目导向的松散型专业群也在实践中取得了良好的效果。
职业技能大赛项目组 职业技能大赛既是充分体现专业教学水平的一个平台,同时,又是考评学生综合专业素质和团队协作精神的实践项目。自2008年首次举办全国职业院校技能大赛以来,我院先后举办了“自动生产线安装与调试”、“数控机床安装与调试”、“复杂部件造型、多轴联动编程与加工”等技能大赛项目。每项技能大赛都是综合型的比赛项目,对知识与技能的复合型要求比较高。为此,我们先后以机电一体化专业、自动化专业师生组建“自动生产线竞赛项目组”;以机电一体化专业、数控专业师生组建“数控机床安装与调试竞赛项目组”;以模具专业、数控专业师生组建“复杂部件造型、多轴联动编程与加工竞赛项目组”。通过跨系、跨专业组成竞赛项目团队,形成具有专业特长的竞赛指导教师团队;采取竞赛团队负责制度,从竞赛项目要求、内容规划、竞赛实践条件准备等方面进行分析和准备;对学生采取集中培训、校内海选初赛选拔的方式,将知识运用能力好、实践技能强、团队协作精神好的学生组队代表学校参与竞赛。先后获得广东省技能选拔赛“自动生产线组建与调试”一等奖、二等奖各一项;“数控机床安装与调试”一等奖两项;“复杂部件造型、多轴联动编程与加工”一等奖、二等奖各一项;获得一等奖项的参赛队参加全国高职高专相应的技能大赛分别获得二等奖一项(自动生产线安装与调试)、一等奖一项(数控安装与调试);三等奖一项(复杂部件造型、多轴联动编程与加工)。近三年来,我院已经形成以职业技能大赛项目为纽带的多各竞赛项目团体,各竞赛项目组根据竞赛内容的不同,适时调整项目团队成员,使得项目组跨专业、跨系部将专业教师及学生联合起来。竞赛极大地激发了专业教师与学生的参与积极性,同时通过校内的选拔、培训,使得各专业学生积极竞争参与;各专业教师、学生之间的团队协作与集体荣誉感也得到增强。目前,我院已经形成稳定的技能竞赛团队,各专业教师的参与,也逐步提高了教师的专业技能水平,教师当前最前沿技能要求的把握能力也得到了提高。
跨系、跨专业的毕业设计项目组 毕业设计环节是学生毕业前综合运用专业知识与技能的重要环节。通过专业指导教师加企业工程师、跨专业教师联合、跨系跨专业指导教师联合等不同方式,以真实项目结合专业知识进行毕业设计指导,毕业设计形式有作品、论文、技术改造、技术创新等。有创意或者与企业相关的真实作品往往融入了多种专业知识与技能的综合技术应用。如电风扇叶片模型的制作、卡通闹钟外形的制作、智能化电饭煲结构与功能设计等毕业设计项目,我们联合设计学院工业设计专业、机电工程系的模具设计专业、数控加工专业、机电一体化专业四个专业的教师和学生组成毕业设计团队,从产品的功能分析、外形设计、结构设计、模具设计、数控加工、电器系统设计到最后的组装调试,让专业教师和学生都参与整个环节。这种真实作品的设计制作流程使得跨系跨专业的教师和学生能够协同工作,在工作过程中不断碰撞出创新思维的火花,使得学生对于跨专业的知识与技能的掌握得到提升,同时,锻炼了学生基于工作过程的团队协作精神。除了跨系跨专业的综合毕业设计项目外,更多的是专业加企业的毕业设计团队形式,如模具专业、机电专业、江苏百年软件科技有限公司三方联合指导学生设计并制作出基于伺服驱动自动脱模机构,除了做出真实的模具和电控外,还申请了专利,使专业教师、企业人员、学生都在该项目中得到了综合锻炼。
科研教改项目组模式 制冷专业与机电专业教师组成“空调焓差室增加中央空调测控系统”科研项目组,该项目属于纵向科研项目,资金为10万元。项目团队从项目规划、设计、电气系统安装、测控系统程序编制、项目施工、项目调试等整个环节带领制冷和机电专业学生全程参与,两个专业的师生在参与项目的过程中实现了专业交叉,并顺利完成了该项目。另外,机电专业、数控专业、模具专业组成项目组完成的省级教学改革项目“高职机电类专业工学结合人才培养方案的构建与实践”获得了省级教学改革成果一等奖。这些通过科研项目、教改项目组成的专业团队,极大地促进了各专业教师相互交流、相互协作的积极性。
校外实践项目组模式 职业院校教师必须了解当前企业的设备、技术发展状况以及如何提升自身的专业实践能力。为此,我院要求每年每个专业都要有教师下企业实践锻炼。教师参与企业实践都必须带有真实的项目、实实在在地参与到企业的实践环节中。例如,2006年10月至2007年9月,我院以电子工程系专业教师和机电工程系机电专业教师组成项目团队参与广东锻压机床厂柔性FMS自动生产线及数控设备的技术改造工作。项目组5位教师与北京FANUC公司、北京蓝拓机床改造公司一起对广锻柔性生产线4台大型数控机床进行数控化改造,参与项目分析、接线施工、系统调试、机械安装等各环节。通过近一年的企业实践,5位教师掌握了FANUC数控系统改造的全部工作流程,以及柔性自动生产线控制系统及设备安装调试的注意环节等很多无法在学校学习到的实践经验,并且带领自动化专业和机电一体化专业学生20余人在毕业设计环节参与到广锻现场改造工作中,以企业现场真实问题作为毕业设计,使学生深入了解专业知识在企业生产中的应用。
除上述形式的项目组形成的专业群外,机电专业先后参与“信昌工程机械班”订单模式的专业群;与模具专业、数控专业、电子系自动化专业等参与挑战杯创新大赛组建的专业群;与自动化专业组建的精品课程项目组、对外企业培训项目组、技师考核项目组等。这种通过多种形式组建跨专业、跨系的松散型专业群的模式将不同专业教师、学生紧密联系起来,形成专业教师、学生之间的良性互动,专业知识与技能的相互交叉融合,团队协作精神不断提升,在一定程度上促进了各专业良流,促进了各专业的发展。项目实施为学生提供了较好的技能实践机会。
松散型专业群建设原则、效果与存在问题
(一)松散型专业群建设原则
建设基于项目导向的动态、松散型专业群需要遵循以下原则。
人本性原则 建设松散型专业群,必须牢固树立一切从以学生为主体的角度出发,以培养学生适应经济发展与企业技术需求的技能为着重点,突破目前专业划分的桎梏,突破教师本位思考模式和行为方式,以综合项目构建学生实际需要的职业能力。
开放性原则 松散型专业群是不同专业之间相互联合、相互交叉、相互协同的运作模式;专业群除了群内专业之间的交流外,还要根据项目的性质与群外专业合作交流。因此,松散型专业群必须以开放的形式吸收和接纳不同专业参与,从而使专业群成为可持续发展的自为组织。
物质性原则 专业群是整合教学条件、发挥资源效益的有效途径;通过项目实践,建立和积累教学资源平台、实践资源平台、科研教改资源平台、课程资源平台等。这些资源平台要实现交互功能,通过不断完善,形成良性循环,从而改善教学条件。
(二)松散型专业群建设效果与存在的问题
几年来,机电一体化专业通过参与松散型专业群建设与实践,在教师科研、实践技能、技能大赛、课程教改等方面取得了很好的成绩。专业群建设实现了资源共享、互助互利、协同发展、学生综合职业技能提高等方面的良性发展。但也存在一些问题,如个别专业教师参与积极性不高、大面积学生参与的跨专业项目有限、教学管理制度滞后等。
因此,建设适应经济与产业发展、促进学生综合技能培养、加强专业教师协同交流、完善资源共享的项目导向型专业群还需要不断探索与研究。相信随着职业教育的发展,这种基于项目导向的松散型专业群建设模式将成为专业群建设的新模式,为高等职业教育发展提供一种新思路。
参考文献:
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[2]罗勇武,刘毓,肖冰,等.高职院校专业群研究现状述评[J].职教论坛,2008(11):19.
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[4]肖冰,韩秋莹.无界化理念与高职院校专业群建设[J].教育评论,2009(3):30.
作者简介:
王鸿博(1973—),男,河南三门峡人,硕士,顺德职业技术学院副教授,研究方向为机电一体化专业教学。
罗勇武(1956—),男,广东茂名人,顺德职业技术学院副院长,教授,研究方向为高职教育管理。
论文摘要:基于FMS技术开发了模块化机电一体化教学培训系统,该系统有助于加深学生对机电一体化系统概念的理解,掌握车间柔性制造的方法,最后以作业计划与调度教学研究性、综合性实验为例,论述了该系统在培养学生理论与实践相结合的能力,提高学生学习兴趣和积极性的重要作用。
为使机械设计制造及其自动化专业学生在学习过程中,有机会将所学到的各门专业课的知识综合性地应用到接近于生产实际的过程中,为他们走上工作岗位后应用这种新的理念打下基础,学院除了建立适合于现代教学法模式的几个独立的专业实验室外,筹建了一个开放式自动化综合实验室。在这个综合实验室中,我们开发了一套完全接近于生产实际的模块化柔性制造系统,由省部共同投资。实验室的开放性主要体现在两个方面:一是系统组成具有开放性,系统中不同生产厂家的设备可相互兼容,便于以后扩展;二是实验室资源具有开放性,实验室可面向校内外各种层次的学生或培训学员,做到资源共享,扩大受益面。
1 FMS系统组成
柔性制造系统机电一体化训练设备,包含一条闭环柔性输送装置和六自由度并联加工中心(加工站)、三自由度数控雕刻机及其控制系统、四自由度上料检测站及其控制系统、搬运站、安装站、安装搬运站、智能分类站、现场总线、多层次立体原料库及其控制系统、多层立体成品库及其控制系统、自动化输送线及变频调速控制系统、PLC数据采集及物料监控系统、系统监控及管理控制软件。
工业控制计算机通过运动控制卡发送位置信号给旋转立体上料库电机驱动器,电机驱动器驱动步进电机旋转一定角度,实现零件位置对准,同时设置检测开关,通过PLC采集至计算机,判断托盘上相应位置是否存在零件。自动上料机器人将待加工物料送至加工位置后,系统驱动锁紧装置进行物料定位固定,上位机按指定程序控制六自由度并联机器人,进行零件前序的加工。在主界面中点击数控雕刻机控制按钮,进人数控雕刻机控制界面,三自由度数控雕刻机主要实现对工件端面的雕刻,通过用户编制G代码也可以用软件将模型转化为G代码,然后通过计算机的串口将G代码传到雕刻机,雕刻机执行G代码。
零件前序加工完毕后,计算机控制零件搬运机器人将加工完的零件搬运至下一工序的加工位置。
在主界面中点击立体仓库状态按钮,进人立体仓库状态界面。立体仓库状态是用来实时显示立体仓库仓位的占用情况,系统实时检测各个仓位的状态,然后系统给码垛机发指令决定码垛机下一次将装配的成品放人哪个仓位,操作者通过观察状态位的图标情况,操作者就可以知道哪个仓位是否为空,并且知道各个仓位物件的重量,通过生产统计还可以知道立体仓库一共有多少个成品,每一类成品的个数及总重量。
2系统特点
(1)包含多种关键技术及单元,使学生了解更多的知识;机器人技术;物流仓储自动控制系统;立体仓库;自动输送线;自动码垛机;物流仓储管理和监控;PLC控制系统;传感器技术;计算机网络通信技术和现场总线技术;计算机控制;网络化视频监控技术;数据库技术;多轴运动控制器;气动技术;步进电机及驱动;伺服电机及驱动;VC,VB等高级语言编程。
(2)结合机电教学,编制了的实验指导书,包含多个实验:为了方便教学实际使用,我们为系统提供了专门实验指导书,其内容涵盖机械、控制、机器人示教、插补、自动装配、码垛等多项实验,供本科生、专科生和研究生专业选开,教师也可以根据实际情况,在实验指导书的基础上增开设计性、综合性实验。
(3)交互式图形化操作界面:系统控制软件采用WINDOWS操作系统,具有交互式和图形化特点,操作简单易学,自动化程度高,使教师和学生在很短的时间之内就可以掌握对系统的操作。
(4)丰富的状态反馈功能:通过计算机与各单元及传感器的通讯,将系统中各环节的状态显示在操作界面上,使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据,掌握系统运行状态。
(5)完善的生产及物料存储统计功能:根据现代柔性制造系统的特点及仓储物流的发展动向,不但在工作过程和原理上仿真实际生产过程,而且开发了生产及物料存储数据库,根据系统的运行随时记录和分析生产和存储数据。
(6)开放式系统结构:为了增强学生的参与性,系统采用了开放式结构,提供了完善的控制功能动态链接库和二次开发函数,不用了解底层复杂的时序和操作过程,只需要在VC或VB中简单的几行代码,学生即可开发出自己的运动或控制功能,激发学生的学习兴趣。
(7)网络化视频监控:系统提供网络化视频监控模块,使操作者在操作系统的同时,也可通过电脑屏幕实时观看系统的实际运行状况。同时对于有条件的学校,可将控制计算机与校园网相连解,使更多的学生和老师通过网络观看现场实验过程,提高系统利用率,也可实现远程教学。
3如何应用FMS进行本科实验教学
由于近年来高校的扩招,学生人数大幅上升,而大型实验设备台套数少;而且大型实验设备的实验通常包括编程、上机、结果分析等,需要的时间较长。因此,大型设备开设的实验不能简单的照搬其它实验教学的模式。我们分别探索了以下几种模式:
3. 1开设综合设计性实验
本中心老师提出项目申请,参加学校实验室设备管理处组织的“工程实践”和机电工程学院组织的“机电一体化实训中心”项目。这些项目结合指导老师的科研项目,通过双向选择接受学校相关专业本科三年级以上的学生参加。学生分为2-4人一组;在教师的指导下,首先查阅文献和学习FMS的有关知识,编制程序,上机测试;实验的内容根据项目的研究内容而定,一般涉及多种设备;实验时间根据老师和学生双方商定,实行弹性制,不拘泥于课堂安排的时间。由于学生人数少,在实验过程中可以做到师生面对面的随时交流。
例如:作业计划与调度教学实验。
“作业计划与调度教学实验”的内容是让学生根据给定的加工工件信息,设计一个单件小批量零件加工的“作业计划与调度”的仿真系统,使目标函数“最长流程时间”的值最小,然后对仿真结果进行验证。实验的目标是:使学生加深对“作业计划与调度”概念的理解,掌握车间调度的方法,培养学生理论与实践相结合的能力,提高学生的学习兴趣和积极性。实验系统要具备以下功能:
(1)提供一个很好的、有代表性的研究对象,也就是使学生知道他们是在那个车间、那个环境为加工那些工件设计“作业计划与调度”的方案;
(2)提供一个很好的仿真环境及工具,用来建立仿真模型,使学生形象直观地看到车间调度的运行过程;
(3)提供实现“作业计划与调度”的算法和软件开发环境,使学生了解并掌握该算法的原理,并在仿真环境中实现算法,得到仿真结果;
(4)提供一个真实环境,如FMS车间或可真正运行的FMS车间模型,在此环境中对上面得到的仿真结果进行验证。
针对“FMS教学实验系统”只讨论一种特殊情况,即最长流程时间Fmax的计算先讨论n/m/P/Fmax问题,目标函数是使最长流程时间最短。最长流程时间又称作加工周期,它是从第一个工件在第一台机器开始加工时算起,到最后一个工件在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间,由于假设所有工件的到达时间都为零(Ri,I=1 ,2 ,3,…,n),所以Fmax等于排在末位加工的工件在车间的停留时间,也等于一批工件的最长完工时间C max 。
设n个工件的加工顺序为S=(S1 ,.S2 , ……,,Sn),其中Si为排第i位加工的工件的代号。以CK(Si)表示工件Si在机器Mk上的完工时间,Pk表示工件Si在Mk上的加工时间,K=1,2,3,……,m;i=1 ,2, ……,n,
式(1)是一个递推公式,当由式(1)得出Cm(sn)时,Fmax、就求得了。在熟悉以上公式之后,可以直接在加工时间矩阵上从左向右计算完工时间。对于某一工作地,在给定的一段时间内,顺次决定下一个被加工的工件。
3. 2开设选修课
由于学习FMS的有关知识,需要学生们具有一定的专业知识;而且大型设备一般只有一套设备,要面向学生人数众多的本科生开设实验课有一定的难度。因此,我们首先开设了FMS的选修课。在讲授FMS技术的理论知识的基础上,开设FMS的上机实验课,学生分为3 -5人一组。由于课堂讲授FMS的时间有限,加之是选修课;因此,在实验课之前,面对设备再介绍一次设备的原理、结构和用途等,以加深学生的印象;然后指导学生编制程序、适当的上机操作,辅导学生处理实验结果。
3. 3为本科毕业设计提供实验
本科生的毕业论文是进行专业基本技能培养的重要环节,同时也是培养学生创造性思维方法、提高动手和解决问题能力的不可缺少的过程。参加本科毕业论文的学生,有充分的时间利用所掌握的专业基础知识,解决具体的问题;因此毕业论文是本科生学习和掌握大型实验设备的一个非常好的机会。
4 FMS进行本科教学的体会和希望
4. 1 FMS进行本科教学的效果
通过上述三种方式向本科生开放大型实验设备,对学生选择专业有一定的帮助,也增加了学生参加推荐免试研究生和就业等的竞争力。例如,一名机电学院的学生参加了“FMS研究”项目后,对数控技术有关知识和应用有了一定的了解和兴趣,报考研究生时选择数控技术专业。另一名机电学院的学生参加“开放式数控系统的研究”,学习了切削图形设计、数控雕刻机及其控制系统等一系列操作,在老师的指导下自己操作选择刀具和切削参数,观察不同的切削过程,加深了所学的理论知识,熟悉了作业计划与调度的原理、立体仓库的基本操作;该生通过面试后顺利地被华中科技大学录取为研究生。
近年来为了适应地方经济和社会发展的需要,拓宽人才培养领域,在开设综合性实验项目和选修课时,也接受其他学院的学生。学生结束项目后,对所参加的研究工作非常有兴趣。
相比较而言,综合设计性实验效果明显好于选修课的实验。前者由于有充分的时间,我们摒弃了传统的验证实验的模式,采取了“双向互动”,教师以更多的精力启发学生的创造力,调动其主动性和积极性,发挥他们运用所学的知识去解决实际问题。对这种实验模式,学生表现出极大的兴趣。这种实验教学模式,不仅拓展了学生现代科学技能的理论和知识;在实验方法,应用技能方面也得到了提高,为他们今后走上社会,服务于社会,缩短理论与实践的差距奠定了良好的基础。
4. 2存在的问题
1采用模块化合理设计现代电子技术课程体系
设计的模块化现代电子技术课程体系框图如图1所示。该课程体系大致分为三大类模块:基础电子技术模块、专业电子技术模块和实践模块。其中基础电子技术模块包括:电路原理、模拟电子技术、数字电子技术。现代电子技术模块包括:微机原理/单片机、EDA技术。实践模块包括:电工电子技术实验、基础课程设计、专业课程设计、开放创新实验室、学生科研与竞赛和毕业设计。该课程体系的特色在于:强化实践模块,通过多种途径,为学生创造电子技术实践和提高的条件,强调培养学生工程实践能力、创新意识和创新能力,建立学生从基础课学习到社会就业的直接通道。
2完善现代电子技术精品课程建设
按照精品课程评估体系扎实推进课程体系建设,具体包括:
2.1推进课程教学基础建设和教学实践平台建设
完成课程教学大纲、教案、多媒体课件、教学参考书、网络教学资源、课程建设与管理规划、实践教学设计、教学质量控制控制等基础性工作;并按照有关要求,建设了课程网站,优化资源配置的教学模式。建成省级电子信息实验教学示范中心1个、省级机电工程实验教学中心1个、省级电工电子基础实验平台1个,校级开放创新实验室1个,建成6个校企联合实验室和多家校企合作实习基地,拓展了学生进行电子技术设计实践平台。
2.2推进课程教学内容建设 突出知识的应用性
按照“分立元件起步,集成电路落脚,突出技术应用”来组织教学,努力提高学生的综合素质和创新能力。根据电子技术的飞速发展的客观实际,教学内容以集成电路为重点,重外部特性,轻内部结构;重实用电路,轻基本电路;重技术应用,轻理论分析;把电子技术的新概念、新器件、新设备溶入课堂教学中去;突出技术性、应用性,引入新技术、新器件,正确、妥善处理传统内容与新知识、新技术之间关系,对教材内容的精选要遵循“少而精”的原则,教材水平应保持与本学科发展相适应的科学水平。
2.3形成“一体化,多层次”的教学体系
通过对传统的电子技术实验课进行优化、整合,分阶段开设基础板块、提供板块、拓展板块3组系列,并增加“创新实验”和“开放实验”,既体现不同层次的差异,又形成一个有机整体,突出了“基础、提高、综合、创新”的特点。将原有以电子技术理论课程教学为主体,变为理论教学与实验教学并举,验证性、应用性训练与创新性训练并举,从原来被细化的按专业方向培养学生,变为按一级学科特点培养人才。
3创新教学方法 更新教学手段
利用现代化教育手段,设计多媒体课件,开展课堂演示实验教学,创新教学方式。通过应用EWB,MATLAB和Multism软件,制作了电路原理、模拟电子技术和数字电子技术演示实验软件,并课程教学中新增了演示实验环节,使抽象的理论变得形象,加深了学生对知识点的理解,增强学生对实际应用知识点的感知力。通过引人电子设计自动化工具软件,形成“电子仿真工作平台”,对现成的组合逻辑器件及时序逻辑电路进行功能验证,提供简便快捷、准确有效的实验手段,可以丰富教学内容,更新课程的教学思路,提高课程的实践性与应用性。另一方面,也可以借助计算机网络环境,将数字电子技术课程教学资料(例如:课件、讲义、教案、辅助教学材料、试卷等)上网,使其成为共享的资源,能促进数字电子技术课程的交流和改革。模拟仿真突破了教学难点,具有化繁为简、化难为易、化抽象为具体的功能。
4以开放创新实验室为平台 加强第二课堂实验基地建设和指导
4.1建立开放创新实验室和校企联合实验室
为学生搭建良好的电子技术实践和创新平台学生通过项目申请,进入开放创新实验室;实验室则为学生提供电子技术实践场所、仪器设备、元件耗材,并由相关的老师负责指导。具体做法是:首先,每学期开学初,学生向实验室提出申请;其次,经指导老师审核、实验室管理老师批准,申请获得通过后的学生将进入创新室,借用仪器设备(如:计算机、示波器、直流电源、信号发生器)搭建自己的实验平台;学生可以根据自己电子系统设计的需要,使用实验室中的电子设计设备,如打印机、转印机、铜板腐蚀剂、钻台等公共设备,并申请常用的电子元器件。同时,常年有课题组教师负责创新实验室学生的辅导。在学生座位的安排上,将高年级的学生和低年级的学生进行穿插安排,充分调动学生自主学习的主动性,让高年级的学生起到良好的传帮带的作用。创新实验室为学生提供了一个良好的实践平台,极大地提高了学生实践与创新能力。
4.2利用每年暑假时间 进行大学生电子设计竞赛培训
以全国大学生电子设计竞赛为切入点,举办电子设计培训。培训的重点放在实践能力提高上,注重实践训练,弥补理论教学上的不足。根据竞赛征题要求及历年竞赛试题,培训内容采用基础平台+模块化训练。其中基础平台主要内容包括:传感器、放大器、振荡器、运算放大器、调制与解调、数字电路、单片机小系统。模块化训练主要内容是历届竞赛试题和本年度的模拟试题,具体类型有电源、信号源、无线电、仪器、数据采集与控制类。实践证明,这种培训模式是行之有效的,能迅速提高大学生的动手能力,培养其创新意识和协作精神。
5加强学生科研引导和毕业设计建设 提高创新能力
5.1引导学生申报各类科研项目
鼓励学生申报校团委科研项目、省级和校级大学生创新实验项目,并为学生项目立项和项目实施提供指导。
5.2加强学生科研引导和毕业设计指导
以毕业设计形式或课程设计形式,引导高年级学生参与电子技术类产学研项目,锻炼学生解决实际问题的能力和创新能力。学生通过独立完成课题的设计、制作、调试和实验分析,锻炼分析问题和解决实际问题的能力,促进创新意识、创新能力和工程实践能力的培养调,提升适应未来工作的自信心。近年来,有多名大学生通过参与教师与企业间的项目合作,得到了良好的锻炼,毕业后直接到企业就业,成为技术骨干。
6改革成效
6.1电子技术类课程教学质量显著提高
改革后的电子技术课程在授课内容、教学方法上都有了明显的进步,课堂互动性增加,学生的学习兴趣提高了。项目实施以来,电子技术相关的课程授课效果良好,在期末测评中获得同学们的好评,有多位教师获得省级、校级教学名师称号。
6.2学生电子技术实践和创新能力显著提高
各类科技创新活动取得佳绩项目组依托开放创新实验室,通过暑期的大学生电子设计竞赛培训,每年完成约100人次的电子技术设计培训;每学期指导进入开放创新实验室和校企联合实验室的学生约60人,四年来累计指导学生约400人次;指导的大学省级创新创业实验项目、校级创新实验项和团委科研立项目60多项;四年来,本项目组成员指导大学参加了全国、全省大学生电子设计竞赛,获得各类奖项32项,其中一等奖6项、二等奖11项、三等奖15项;指导的学生分别获得2009、2011和2013年福建省大学生课外学术科技作品竞赛二、三等奖。
6.3学生毕业设计课题完成质量显著提高
通过现代电子技术课程体系改革,学生对新技术的掌握和实践动手能力都应该比以前有所提高,这部分学生在毕业设计中就可以做一些难度较大、有实用意义的课题。四年来,指导约200名大学生开展与电子技术相关的毕业设计,取得良好成绩,近30位同学获得校级优秀毕业论文。
6.4获得社会的广泛关注和用人单位的好评
几年来,以开放创新实验室和校企联合实验室为平台的现代电子技术课程体系,培养了一大批实践能力强、创新意识强、具有团结协作精神的大学生,这些学生毕业后能胜任与电子技术相关的技术工作,成为公司的技术骨干,获得用人单位的好评。
7结束语