工程教育認(rèn)證專業(yè)課“教學(xué)做”教學(xué)研究實(shí)踐

管建峰，胡朝斌，馬文斌，張敬妹

[摘 要] 在當(dāng)今高等教育的大眾化、社會(huì)對(duì)人才的全面發(fā)展以及終身學(xué)習(xí)的要求下，社會(huì)逐漸重視對(duì)高等工科教育人才的學(xué)習(xí)能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。在這樣的背景下，針對(duì)工科專業(yè)課程“教、學(xué)、做”一體化、“做中學(xué)”教學(xué)模式進(jìn)行了研究和實(shí)踐，獲得了一定的教學(xué)成果，并提出了后期的展望。

[關(guān) 鍵 詞] “教學(xué)做”一體化；教學(xué)模式實(shí)踐；工程教育認(rèn)證

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）31-0134-03

近年來，隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的突飛猛進(jìn)，新技術(shù)、新工藝、新材料制作水平得到了飛速提升，并且工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入4.0的時(shí)代。但在現(xiàn)有的教育體制下，教學(xué)時(shí)間有限并且學(xué)時(shí)比較緊張，拓展教學(xué)內(nèi)容和提高教學(xué)效果勢(shì)在必行。而“流體傳動(dòng)及控制技術(shù)”作為機(jī)械工程、機(jī)械電子、車輛工程等專業(yè)中一門綜合性和實(shí)用性較強(qiáng)的專業(yè)課，它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)際應(yīng)用動(dòng)手能力起到了不可替代的作用。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)，讓其在今后的工作中能夠更好地適應(yīng)各項(xiàng)現(xiàn)代化操作，才是為我國輸送人才的正確方式。

一、“教、學(xué)、做”一體化、“做中學(xué)”教學(xué)模式的概述[1]

“教、學(xué)、做”一體化、“做中學(xué)”教學(xué)模式在整個(gè)專業(yè)課程的教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用，而怎樣合理地分配好教學(xué)做的學(xué)時(shí)和教學(xué)效果，真正在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)下，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的接受知識(shí)和靈活應(yīng)用知識(shí)，提升學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用技能，真正提高解決復(fù)雜工程問題的能力，則是作為工科應(yīng)用型本科高校教師必須用心去考慮和研究的問題。

“教、學(xué)、做”一體化、“做中學(xué)”教學(xué)理論中可以分成三個(gè)部分：首先是“教”，教師需要思考如何開展教學(xué)內(nèi)容、怎樣拋磚引玉，才能讓學(xué)生充分地發(fā)揮想象能力和創(chuàng)新能力。這就涉及教學(xué)的方法和手段，教師必須把最前沿的研究成果和前沿的應(yīng)用技術(shù)、課程的主要體系和脈絡(luò)教授給學(xué)生，給學(xué)生一個(gè)展示的空間。教師可以采用各種先進(jìn)的教學(xué)手段與方法，包括先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備。盡可能地培養(yǎng)學(xué)生的強(qiáng)烈學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，為其預(yù)留不斷思考的空間；其次是“學(xué)”：“教、學(xué)、做”一體化、“做中學(xué)”教學(xué)模式下，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓其切身體會(huì)到知識(shí)發(fā)揮作用和掌握良好的專業(yè)技能為自己創(chuàng)造的發(fā)揮空間，有效刺激了學(xué)生學(xué)習(xí)綜合知識(shí)的強(qiáng)烈欲望，體會(huì)到交叉學(xué)科知識(shí)應(yīng)用的極大好處，讓其不斷地去自主學(xué)習(xí)，探索學(xué)習(xí)，在交叉學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用中，感受到人生價(jià)值的極大發(fā)揮和人生的肯定。在這樣的引導(dǎo)和興趣、欲望驅(qū)動(dòng)下學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果會(huì)得到極大的提高；最后是“做”，就是要提升學(xué)生的技能，讓其在做的過程中，會(huì)思考、會(huì)分析、會(huì)應(yīng)用知識(shí)、會(huì)不斷改正錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，按照科學(xué)的規(guī)律創(chuàng)造性地去解決問題，技能性的能力得到提高，同時(shí)也使知識(shí)得到準(zhǔn)確理解和掌握。

二、“教、學(xué)、做”一體化、“做中學(xué)”教學(xué)模式在專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)析

（一）專業(yè)課教學(xué)（理論課）教學(xué)內(nèi)容和對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求

“流體傳動(dòng)及控制技術(shù)”是專業(yè)主干課程，教學(xué)學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)。主要的課程內(nèi)容有：流體靜力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、流體驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力元件、控制元件、執(zhí)行元件、液壓的典型回路、液壓回路的典型應(yīng)用、液壓回路的分析及計(jì)算、比例伺服回路及控制、氣動(dòng)空氣的性能、氣動(dòng)元件、氣動(dòng)回路、氣動(dòng)的邏輯回路、氣動(dòng)回路的控制技術(shù)等。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠較熟練地掌握液壓與氣壓系統(tǒng)的基本知識(shí)，掌握液壓與氣壓必要的理論知識(shí)，掌握液壓與氣壓元件的結(jié)構(gòu)、工作原理與性能，并能合理地選用，掌握液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)典型基本回路的工作原理與特點(diǎn)，并能合理地選用。對(duì)液壓與氣壓系統(tǒng)具有初步分析與應(yīng)用的能力，結(jié)合控制類專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，具備初步分析、處理機(jī)電液傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的能力，為今后進(jìn)一步應(yīng)用液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)打好基礎(chǔ)[2]。

通過這門課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握：

1.學(xué)習(xí)液壓與氣壓基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論知識(shí)，掌握常用液壓回路、特性等基本知識(shí)，了解各種液壓的傳動(dòng)原理，具有分析、選用和設(shè)計(jì)液壓與氣壓回路的基本能力；（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求2）

2.通用液壓與氣壓的設(shè)計(jì)原理、方法和液壓與氣壓回路設(shè)計(jì)等的一般規(guī)律，具有設(shè)計(jì)液壓與氣壓回路的能力；（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求3）

3.掌握基本的液壓與氣壓回路創(chuàng)新方法，培養(yǎng)學(xué)生追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識(shí)；（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求3）

4.培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想，了解液壓與氣壓回路設(shè)計(jì)過程中國家有關(guān)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等政策和制約因素。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求3）

5.培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生掌握典型回路的實(shí)驗(yàn)方法，獲得實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練，具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求2）

6.了解液壓設(shè)計(jì)的前沿和新發(fā)展動(dòng)向。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求2）

（二）專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)目標(biāo)

“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)改革的實(shí)踐：在培養(yǎng)計(jì)劃里專門開設(shè)了一門既有課程設(shè)計(jì)又有綜合實(shí)驗(yàn)的綜合性實(shí)踐課程，作為流體傳動(dòng)與控制技術(shù)知識(shí)學(xué)習(xí)的后學(xué)課程，“機(jī)電液設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)”課程安排32學(xué)時(shí)，本課程是工科近機(jī)械電子工程類專業(yè)集中實(shí)踐性環(huán)節(jié)專業(yè)必修課程之一，是機(jī)械電子工程類學(xué)生學(xué)習(xí)了先期課程：液壓與氣壓傳動(dòng)、電氣控制技術(shù)、微機(jī)原理等課程后，進(jìn)行綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)，能培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算油缸總體結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制設(shè)計(jì)及綜合調(diào)試能力，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的合作團(tuán)隊(duì)精神[3]。

1.根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)，查閱液壓缸及其設(shè)計(jì)的有關(guān)技術(shù)要求，進(jìn)行液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，規(guī)范圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和幾何精度設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)在具體油缸設(shè)計(jì)方面的設(shè)計(jì)能力，通過有關(guān)計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算和國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范能力。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求2、3）

2.通過液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（或者氣壓系統(tǒng)）和控制技術(shù)設(shè)計(jì)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)綜合調(diào)試，寫出實(shí)驗(yàn)調(diào)試報(bào)告，分析實(shí)驗(yàn)調(diào)試中碰到的問題，解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科研合作能力。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求3、4）

3.書寫計(jì)算報(bào)告，進(jìn)行歸納和總結(jié)。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求2、4）

4.培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生掌握典型零件的實(shí)驗(yàn)方法，獲得實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練，具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求2、4）

（三）機(jī)電液設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)主要實(shí)施內(nèi)容與方案[3]

1.共程設(shè)計(jì)部分

現(xiàn)代社會(huì)新能源的開發(fā)和使用是我們作為工程技術(shù)人員進(jìn)行創(chuàng)新開發(fā)的方向，現(xiàn)在要求開發(fā)一套液壓式波浪能發(fā)電系統(tǒng)，具體基本示意圖見圖1。

要求設(shè)計(jì)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、專用油缸一套（總裝配圖、零件圖、計(jì)算說明書等）、控制系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、鏈接部件等。

采能裝置示意及基本參數(shù)（注：力臂等長(zhǎng)全部5000）

（1）假設(shè)條件：波浪的周期T=2-3S.浪高h(yuǎn)=0.2，0.3，0.4，0.5 m。

液壓馬達(dá)的工作壓力：P=5-8 MPa，假設(shè)設(shè)計(jì)工作壓力P=5 MPa。

（2）設(shè)計(jì)目的：用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作發(fā)電，采用流體比例流量和比例壓力控制，液壓馬達(dá)要求工作平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)、發(fā)電頻率穩(wěn)定。

（3）設(shè)計(jì)過程：方案的查詢、液壓方案的確定、相關(guān)計(jì)算與校核、液壓元器件的選型、壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和液壓油缸的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓油缸的主要零部件設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等、計(jì)算說明書、最終材料。

（4）設(shè)計(jì)最終材料

設(shè)計(jì)和計(jì)算說明書、液壓系統(tǒng)方案、元器件型號(hào)選擇表、油缸總裝配圖，包括油缸缸體鏈接轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、缸頭鏈接球軸承結(jié)構(gòu)、零件圖：?jiǎn)翁?hào)：端蓋，鏈接頭、鉸鏈；雙號(hào)：活塞，鏈接頭、鉸鏈零件等圖紙、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖、型號(hào)選擇、發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等

2.實(shí)驗(yàn)調(diào)試部分

（1）任務(wù)：實(shí)現(xiàn)動(dòng)作要求

學(xué)號(hào)單號(hào)：用差動(dòng)鏈接。學(xué)號(hào)雙號(hào)：用調(diào)速閥調(diào)速

（2）綜合實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)要求

設(shè)計(jì)液壓原理圖、根據(jù)液壓原理圖，寫出電磁鐵得失電狀態(tài)表、寫出流程圖、PLC的I/O分配圖、PLC梯形圖、實(shí)驗(yàn)調(diào)試，寫出心得體會(huì)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

三、“教、學(xué)、做”一體化“做中學(xué)”教學(xué)改革的成果及創(chuàng)新點(diǎn)

（一）成果主要內(nèi)容

1.教材體系的建設(shè)和教改論文的發(fā)表

（1）教材：2013年3月出版，實(shí)踐教材和課程設(shè)計(jì)教材。2013年3月1日，由北京航空航天大學(xué)出版社出版了普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：《機(jī)電液綜合課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與實(shí)踐》，是根據(jù)教學(xué)改革及素質(zhì)教育要求，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)編寫而成。普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：《機(jī)電液綜合課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)實(shí)踐》共七章，主要介紹了機(jī)電液綜合課程設(shè)計(jì)的思路、機(jī)械部件設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、液壓缸設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)踐以及機(jī)電液綜合課程設(shè)計(jì)題目與任務(wù)等內(nèi)容。該課程設(shè)計(jì)兼有基礎(chǔ)性、知識(shí)性、實(shí)踐性與創(chuàng)新性等特點(diǎn)，便于學(xué)生操作。

（2）教材：2016年6月出版，應(yīng)用型機(jī)械類專業(yè)“十三五”規(guī)劃教材。2016年6月，由西安電子科技大學(xué)出版社出版了應(yīng)用型本科機(jī)械類專業(yè)“十三五”規(guī)劃教材《流體傳動(dòng)與控制技術(shù)》：針對(duì)應(yīng)用型本科，結(jié)合當(dāng)前科技的發(fā)展和當(dāng)前行業(yè)，在液壓與氣壓傳動(dòng)在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)下，如何充分利用好當(dāng)前先進(jìn)的控制手段和技術(shù)，迎合國家“工業(yè)2025”，充分在當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能化制造方面，充分利用先進(jìn)的控制技術(shù)，結(jié)合工程實(shí)際，編寫了應(yīng)用性強(qiáng)的理論教材，正式使用。

（3）論文：實(shí)驗(yàn)室研究與探索，發(fā)表教學(xué)改革論文“機(jī)電液綜合設(shè)計(jì)與控制實(shí)驗(yàn)的探索”；電子與制作，教學(xué)改革論文：基于“教學(xué)做一體化”的《液壓與氣壓傳動(dòng)》教學(xué)改革探索與實(shí)踐；現(xiàn)代職業(yè)教育，關(guān)于應(yīng)用型本科工程專業(yè)核心課程“教學(xué)做創(chuàng)”一體化的教學(xué)改革研究；黑龍江科學(xué)，JDY-Ⅲ型機(jī)電液綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研制。[4-7]

2.“教、學(xué)、做”一體化“做中學(xué)”教學(xué)模式的應(yīng)用下學(xué)生學(xué)習(xí)成果展示

學(xué)生專利4項(xiàng)：通過教學(xué)做一體化的教學(xué)改革，學(xué)生也得到了提高，公開發(fā)表了實(shí)用新型專利四項(xiàng)，學(xué)生也得到了實(shí)惠。學(xué)生撰寫論文，能力得到提高，科研水平也得到提高，發(fā)表論文5篇：

（1）2016年8月3日，郭偉偉、顧捷、管建峰、孟濤《一種具有鑒偽功能的硬幣分揀機(jī)》CN 205428015 U

（2）2016年7月13日，宋濤、管建峰、劉達(dá)、范鵬《基于WIFI的手機(jī)監(jiān)控智能門窗》CN 205382821 U

（3）2015年5月13日，張海柱、管建峰、高宇《基于GSM的大功率電器遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置》CN 204331446 U

（4）2016年8月17日，管建峰、吳露《一種用于測(cè)量盤類、軸類、齒輪工件的形位誤差檢查測(cè)量?jī)x》CN 205482696 U

（5）2015年21期，科技與創(chuàng)新，管建峰、瞿生鵬《ICE-40雪花制冰機(jī)D型蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化》

（6）2014年第9期，中國新技術(shù)新產(chǎn)品，管建峰、高遠(yuǎn)、胡生雯《50噸液壓千斤頂測(cè)試臺(tái)設(shè)計(jì)》

（7）2016年8月，設(shè)計(jì)與研究，管建峰、王欣、張建學(xué)、吳必仲 《Φ40鋼管熱穿孔自動(dòng)打頭機(jī)液壓氣動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

（8）2014年4期，機(jī)械管理開發(fā)，張海柱、管建峰、朱鑫偉 《基于GSM模塊的制冰機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

（9）2015年第6期，山西冶金，管建峰、黃亞東《基于GSM遠(yuǎn)程控制鋼管斜底爐推鋼機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

（二）“教、學(xué)、做”一體化、“做中學(xué)”教學(xué)模式理論創(chuàng)新點(diǎn)

通過教學(xué)做一體化教學(xué)改革，主要針對(duì)以下幾個(gè)理論提出了新觀點(diǎn)：

1.理論教材注重應(yīng)用性

把理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)打通，進(jìn)行了理論教材和實(shí)踐教材的編寫，按照應(yīng)用型本科的特點(diǎn)，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐的結(jié)合，上課時(shí)盡量結(jié)合工程案例。我們?cè)诰帉懥黧w傳動(dòng)與控制技術(shù)理論教材時(shí)，大量地應(yīng)用工程機(jī)械的應(yīng)用案例，同時(shí)我們也把當(dāng)今前沿的應(yīng)用寫到教材里面去，把比例閥和數(shù)字閥、伺服閥、拆裝閥等應(yīng)用寫入教材，打破了原來東南大學(xué)出版的液壓與氣壓傳動(dòng)理論性比較強(qiáng)的限制，強(qiáng)化了應(yīng)用，強(qiáng)化了PLC的應(yīng)用，強(qiáng)化了實(shí)踐內(nèi)容，把一些重要綜合性的實(shí)踐內(nèi)容也寫入理論教材，更好地體現(xiàn)了應(yīng)用型本科教材。

2.實(shí)踐教材注重引導(dǎo)性

作為應(yīng)用型本科教學(xué)，我們編寫了實(shí)踐教材，《機(jī)電液綜合課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與實(shí)踐》就要把課程設(shè)計(jì)和綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起，一步一步地引導(dǎo)學(xué)生怎么思考問題、解決問題，把工程實(shí)踐做好，做完善。通過這樣教材的應(yīng)用，學(xué)生能自己解決一些實(shí)際問題。

3.把畢業(yè)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)結(jié)合起來

通過理論教學(xué)和實(shí)際工程的有機(jī)結(jié)合，學(xué)生能通透地理解應(yīng)用知識(shí)，進(jìn)行創(chuàng)新，由此學(xué)生把自己的成功轉(zhuǎn)化為專利和科技論文，在這四年里，學(xué)生撰寫科技論文5篇，公開專利4項(xiàng)。

綜上所述，以上是針對(duì)“教、學(xué)、做”一體化“做中學(xué)”教學(xué)模式應(yīng)用改革的成果，雖然我們?nèi)〉昧艘欢ǖ某煽?jī)，但培養(yǎng)技術(shù)人才的路還很漫長(zhǎng)，我們還將繼續(xù)探索在當(dāng)前大眾化高等教育下，面對(duì)國家提倡的工業(yè)4.0和基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的工程教育，充分發(fā)揮當(dāng)今各種先進(jìn)的學(xué)習(xí)手段，提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力并為其提供廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂輝，曾志輝，董愛華.《檢測(cè)技術(shù)》“教、學(xué)、做”一體化教育模式研究[J].中國西部科技，2010，9（15）：77-80.

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