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探讨培养创新设计的机电实验教学

时间:2017-02-10 00:28:58 来源:论文投稿

1让创新能力的培养立足于工程实践项目

机电专业是一门应用广泛的专业,在工业控制、日常生活中都有着不可替代的作用,也是对创新能力要求较高的专业。学校的实验课程是为了培养学生解决实际工程问题的能力,所以学校的机电综合实验要努力为学生搭建工程实践的平台,以工程项目为契机,引导学生进行独立思考,鼓励学生用创造性的思维去分析实际工程问题,并能创造性地解决生产生活中的实际工程问题,以此培养学生的创新思维能力。实验教学案例:某自动化控制企业要研制一款自动浇花机,这一项目有着较好的创意,对于研发的创新能力要求也比较高。经过学校与企业的协商达最后达成了合作计划,既由企业提供必要的电子元器件,让学生在学校实验室完成该项目的方案研发、成品设计。由于该项目是鲜活的工程问题,学生没有现成的思维模式可供参考,有着很大的思维空间,因而学生也迸发出很积极的主动探究精神,同时表现出了良好的创新意识,主动分析设计难题,团结协作,并在教师和企业技术人员的共同指导下,最后顺利完成了设计,极大地提高了学生的创新实践能力。

通过该案例,我们认识到以工程实践为导向的实验课程,与一般的实验教学有着很大的区别,这种以工程实践作为牵引的实验教学,由项目作为桥梁,可以很好地激发学生的探究学习热情,增强广大学生创新思维的意识,如此的教学模式也能培养学良好的工程素养,有利于职后的能力培养。需要说明的是,工程项目不一定必须是企业的项目计划,也可以由学生或者教师提出,只要是有一定的实践应用,都可以作为开展实验教学的核心内容。

2开展分层实验教学

实验教学是机电专业的重要实践模块,能够拓展学生思维,培养创新思维能力,可以提高学生运用知识解决实际问题的实践能力。但是在传统的机电综合实验教学中,实验课程的实施像是一个机械的任务,实验题目有老师定好,所有的学生都是一样的实验课题,采取“一刀切”的教学形式。这样的实验教学模式,没有基于学生的能力本位,忽略了学生个体在创新能力学习上的差异,不利于学生发展思维能力。针对这一教学弊端,本文提出在机电综合试验中采取分层教学法,旨在照顾到不同层次的学生,提高专业的整体创新能力水平。在分层实验教学模式中,要抓住学生的核心主体地位,开展分层实验教学的前提是要对学生进行科学合理的划分,不能片面注重学生的考试成绩,因为仅靠考试成绩分层是不科学的,缺乏全面性,在实际中可以全面考量学生的创新能力,包括思维品质、实践技能以及灵活解决问题的能力等等,同时为了公平性要多次进行考核,最后做到科学合理地对学生进行分层。对学生分层完成后,就要对不同阶梯的学生设置不同的实验任务。

实验课题可以分为基础类和拓展类,基础类的实验课题主要基于课本的教学内容,相对较为简单,适合那些实验操作能力较差的学生,而拓展类的题目则可以选择一些探究性的题目,不一定局限于教材的内容。教学案例分析:在和晶体管相关的实验课上,将单向导电性、放大原理等基础性知识作为基本的实验课题,作为基本的实验教学任务。而可以把“以晶体管为主要器件来涉及稳压电路”作为拓展性实验题目,为善于探究的同学提供广阔的创新空间,或者是借鉴一些历年的电子竞赛题目等,可以很好地拓展其思维能力。强调一点,对学生的分层是阶段性的,教师要建立动态的教学反馈信息,对于基础层面的学生要加强思维引导,逐步提高这部分学生的创新实践能力。

3进行实行开放式实验教学

开放式发散思维是培养创新能力的重要因素,但是在传统的实验教学体系中,以教师填鸭式的讲解为主,当前的很多实验教学都是按照既定的题目进行实验,学生被动地完成实验课程的教学任务。因此学生的思维得不到开发,没有独立思考的空间,更谈不上培养学生的创新思维能力,难以锻炼学生的发散思维,这一点需要改进。而开放式实验教学模式则提供了很好的发展思路,开放式教学既注重教师的引导作用,又重视学生的主题学习地位,将探究、独立思考融入到了传统实验课程教学中,有效增强了教学互动。培养学生的创新能力,自然也就需要推行开放式的实验教学体系,来保障学生进行创造性的实验活动,可以为机电专业学生搭建广阔的实践创新平台。因此进行开放式实验教学就成了必然,具体可以从以下方面开展:首先是实验室要增加开发时间,实行开放式管理,提供更好的设备,让学生有更多的时间和场所进行创新训练。因为以往的实验室只在实验课才对学生开发,很多学生想进行创新实验就缺少实验室的支撑,一定程度上会降低学生探究学习的积极性。其次,在实验课题上要向学生开发,让学生不必局限于老师或者教材规定的实验题目,而是让学生自主选择自己刚兴趣的科研题目,充分发挥学生的创新能力。当然,这里的开放性实验也要遵循适度原则,不是由学生随意进行科学实验,而是依然要严格执行实验室的相关制度规范,在实验老师的指导下完成自主创新实验课题。

4以信息技术为载体开展机电创新实验

现代教育技术有了很大的发展,特别是飞速发展的计算机信息技术,为机电综合实验教学提供新的模式和思路,也让机电实验教学进入了现代化的阶段,充分利用信息技术的高效、便捷之优势,能够有利于学生创新能力的提高。在机电专业的实践教学课程中,计算机技术最广泛的的作用是通过一系列的专用软件来实现其辅助功能。所以我们可以在机电综合实验教学中,积极运用计算机专业软件,来增强实验课程的探究性。机电专业的教学课程都是基于工程实际项目而设置的,实践性很强,因此每一项创新课题都需要通过实践结果去检验创新思维的正确性,理论创新案必须要有实践结果去支撑。但是由于学生开展创新实验的场所主要是学校的实验室,因而很难将每一个创新方案都付诸实践。另一方面,院系的电气实验设备毕竟是有限的,不可能所有的设备都一一具备。所以要想通过实验教学来培养学生的创新能力,就需要充分运用一些计算机仿真软件,通过软件对参数的设置,最大限度地模拟到理论知识的实际效果,为学生的创新思路提供实践支撑。

教学实例:在设计一个周期信号频率计的实验教学中,思路有很多,学生可以发挥自己的创新思维,可以思考出不同的设计方案。但由于实际的周期信号有高频、低频,要同时具备这些信号源比较困难,如果先让学生焊接好实物后在验证,就会降低实验效率,这时候就可以使用Proteus软件来进行理论仿真,验证正确后在焊接。在实践教学中,由于学生焊接技术的功底较浅,焊接过程中难免会有出现细小错误,这些都会造成差错,也就不能正确地对学生的创新设计进行验证,进而最终也就会影响到正确的理论分析。而在综合实验中,则可以采用Proteus对学生的创意设计进行仿真,Proteus具有种类齐全的电子元器件库,还提供示波器、电压电流表、信号发生器等工具,可以很好地完成项目仿真,为学生创新提供很多实践论证。

5形成基于创新能力本位的评价体系

在以往的传统实验教学中,都片面地注重教学内容的实施,而没有去重视对学生实验表现的评价方法。但实际上教学评价是实验课程教学一个非常重要的环节,科学合理的课堂教学评价,既能够发挥查漏补缺的作用,也能很好地提高学生的创新能力。教师可以考核学生在实验过程中的思维品质,看学生是否能够打破常规,思考出自己独立的实验方案,对于有创新思维,但没有得出实验结果的同学,教师应当给予学生鼓励,而不是单方面地考查实验结果,避免舍本逐末。此外,实验教学评价也要转变以老师评价为主的观念,要让学生主动参与进来,充分体现学生的主观能动性,让学生对自己的实践创新技能进行自我评价和总结,通过自主评价,让学生认识到自己在创新能力上还有哪些不足之处,在后续的实验教学中,要针对不足进行提高。总而言之,机电实验教学的评价机制要始终以创新能力为本位,为学生创新能力的提高提出建设性的意见。

作者:朱慧玲 王玉林 蒋彦 单位:南华大学机械工程学院


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