学科交叉机电结合的工程实践教学研究(3)

1）各教学单位需要加强合作和支持，顺畅协作关系，规范协作工作，落实协作任务，提升整体合力。

2）教学设计中需要注重对学生已有认知的研究与分析，遵循适时、适量、适度的原则合理规划以有效引导学生学习。如电工电子实习中所涉及到单片机编程部分有一定超前性，如何让学生较好掌握还需要摸索；又如可否适当增加自主设计的比例，以期取得更好的实习效果。

3）“目标+过程”的评分标准需要更具体和客观，重在对过程的关注和反馈。一方面引入表现性评价更多地为学生个性化学习创造条件；另一方面需要完善评分标准以更真实地反映出学生的实习水平。

4）整个教学周期长，跨度大，相关知识点和操作技能有重新认知和复习的必要，教学衔接需要进行一番思考，摸索出一些办法。

[1]林健，彭林，Brent Jesiek.普渡大学本科工程教育改革实践及对新工科建设的启示[J].高等工程教育研究，2019(1)：15-26.

[2]彭慧春，李继清，宋晓漓.新工科背景下多学科交叉探究式数学教学模式的探讨[J].教育现代化，2018，5(50)：169-171.

[3]王敏，王银玲，阎世梁，等.基于学科交叉的复合创新人才培养研究[J].高校实验室工作研究，2018(4)：118-120.

[4]张帆.机电技术专业一体化实践教学体系研究[J].南方农机，2017，48(11)：131-132.

现代工程教育具有知识的集成化、学科的交叉性以及工程技术和经济活动紧密结合的特点，更加强调培养人才的实践性、创新性和开发性。因此，实习教学项目的设置应根据现代工程教育理念，符合工程发展轨迹，集成工程的实践性、综合性和创造性，系统性地培养学生成为一名工程师所需的基本素养。为了促进教学改革的深入发展，探索全面提高学生综合素质的有效途径，湖北汽车工业学院电气与信息工程学院、材料科学与工程学院以及机械工程学院三单位跨学科、跨专业、跨学院协作，构建学科交叉融合的系统工程实践教学模式：以“汽车模型设计与制作”项目为载体，依托CDIO工程教育理念，有机整合金工实习和电工电子实习两大常规实践教学环节。多年来的教学效果明显，得到了学生的普遍好评，2018年度该项目被评为湖北汽车工业学院优秀协作育人教学案例二等奖。1 项目背景湖北汽车工业学院金工(冷、热加工)实习和电工电子实习是工科各专业的必修课，教学计划安排在第二、三、四学期，因分属不同院系，各自为政，少有交集，项目设置规模小、发展空间有限而缺乏活力，明显不适应现代实践教学改革的要求。如何使学生在整个大学学习期间的工程实践体验相互衔接，有延续性和系统性，实现多重能力培养的人才目标。2012年材料科学与工程学院与机械工程学院协作，率先突破原有金工实习的范畴，整合教学资源，试点以汽车模型制作项目为驱动，将冷、热金工实习串联起来。在此成功教改的基础上，2015年电气与信息工程学院、材料科学与工程学院以及机械工程学院三学院联合，机电结合，重构车模制作实习项目。项目涵盖材料技术、机械技术、计算机技术以及电子技术等相关专业知识，贯穿第二、三、四学期，有机整合金工实习和电工电子实习。以“汽车模型设计和制作”项目为载体所营造的CDIO（构思一设计一实现一运作）工程教育环境，进一步丰富了学科交叉式实习教学的内涵。学生模拟体验一辆汽车从零件到整车的生产流程，通过参与项目产品的构思、设计、加工、调试运行以及评估等各个环节，对完整的工程实践过程有了比较深刻的认识。同时通过开展综合性、系统性的工程训练，培养学生实践动手能力、工程应用能力、工程管理能力及团队合作能力，推动学生了解工程环境、建立工程意识，逐步掌握现代工业生产、工艺、技术、管理等方面的基本知识、基本技能和基本素养[1]。2 项目实施“汽车模型设计和制作”项目主要有车身造型、机械加工、智能控制三个环节组成，前两个环节不分先后，交叉同时进行。整个实践教学过程由材料科学与工程学院、机械工程学院、电气与信息工程学院三个学院协作完成 车身造型车身造型环节在材料科学与工程学院工程训练中心材料工程部完成，为金工实习（热加工）的主项目。通过项目训练，进一步了解材料科学的发展趋势，正确区分不同材料类型及基本特点，巩固和提高学生正确选用材料及其处理工艺的实践能力。金工实习（热加工）教学任务安排在第二、三学期进行，学时3周。第一周主要安排铸造、冲压、冲折、热处理、焊接等热加工基本工艺的学习，后两周分组（3人/组～4人/组）进行车模设计制作，完成底盘铸造、车身和车厢冲压成型及焊接、后轴热处理（调质处理）等。1）底盘制作。以所给底盘图（部分加工完成）为参考，在合理考虑底盘与车厢连接位置和加工工艺的基础上，学生自主设计底盘零件图、工艺图（分型面、加工余量、缩尺、浇冒系统等）。底盘铸件推荐采用的材料为铝合金（牌号：ZL105），学生根据其所选择的铸造加工方法（砂型铸造，消失模铸造，熔模铸造等）造型，集中进行熔化、浇注、打箱、清理等。最后结合铸造工艺图的要求进行检查分析（成分、缺陷、尺寸等），确定所作铸件是否合格[2-3]。2）车身制作。以所给车身图（部分加工完成）为参考，学生自主设计车身型式、车身与各附件（倒车镜、踏板、座椅、方向盘、挡泥板等）之间以及车身与底盘之间的连接方式，在车身图图纸上标注具体的加工位置。车身和弓形板采用普通低碳结构钢 （牌号：Q235），在老师的指导下选择折弯、钻孔、铆接方法并制订加工顺序。学生可以增设车身附件（座椅、方向盘、脚踏板等）。3）车厢制作。以所给车厢图（部分加工完成）为参考，学生自主设计车厢型式、车厢与底盘连接方式。车厢制作采用普通低碳结构钢（牌号：Q235），在教师指导下选择焊接方法。4）后轴热处理。选用碳素结构钢（牌号：45钢）下料，根据其技术要求由学生在现场自定热处理工艺 机械加工机械加工环节在机械工程学院工程训练中心机械工程部完成，为金工实习（冷加工）的主项目。通过项目训练，进一步了解现代加工技术在生产中的应用，巩固和提高学生独立完成零件加工制造的实践能力。金工实习（冷加工）教学任务安排在第二、三学期进行，学时3周。第一周主要安排车削、铣削、钳工、特种加工（线切割、电火花等）等冷加工基本工艺的学习，后两周进行车模制作实习，完成底盘、后轴、前后轮等构件的机械加工任务。1）底盘加工。学生根据现有设备和零件图编制加工工艺，数控铣削加工。2）后轴加工。学生根据现有设备和零件图编制加工工艺，数控车削加工。3）前、后轮加工。学生根据现有设备和零件图编制加工工艺，车削加工。4）车模附件制作。学生可根据所制作完成的车模增加各类车模附件（倒车镜、踏板、座椅、方向盘、挡泥板等），要求车模附件应与车模有良好连接。5）标志制作、表面涂装。车模标志设计（车牌、商标、个性名称标示等）及表面涂装（喷漆、表面防护、粘贴等）可自行选择，要求内容积极健康向上，色彩协调、有艺术美观性。6）总成装配。完成车模整体装配，其中前轮驱动电机预装。强调自觉遵守装配加工安全规则，文明生产 智能控制智能控制环节在电气与信息工程学院电工电子实验教学中心完成，为电工电子实习的一个子项目。通过项目训练，了解电子产品开发的基本流程，学习智能控制系统的软、硬件设计方法，进一步巩固和提高学生的电子装联能力。电工电子实习教学任务安排在第四学期进行，学时2周。首先完成电工、电子基本工艺知识的学习和基本操作技术的综合应用训练（电气控制实训、电路仿真软件的应用、手工锡焊练习以及电子产品的装配与调试等项目），占总学时的2/3；车模制作——基于单片机的无线遥控车模的实现作为设计创新 （综合能力拓展）训练安排在最后，主要内容有软件编程与调试、系统硬件电路联接以及整机调试，占总学时的1/3。1）完成车模控制系统的硬件（单片机核心板、无线遥控模块、电源及电机驱动模块、语音电路、LED指示电路等）联接及测试。2）完成单片机C语言程序设计以实现车模的前进、后退、左转、右转以及停止等控制功能。3 成绩考核金工实习和电工电子实习的教学安排均分为基本技能训练和设计创新训练（车模制作项目）两个阶段，前者立足于操作技能的规范化和工程技术要求的达标，设立一套严格的评分标准，主要强调对数量和质量的结果考核，扎实基础，杜绝形式上的走过场；后者则着重于以创新能力及其构成要素作为教学评价的主要指标，采用过程考核与结果考核相结合的考核方法，着重考察学生的工程实践能力，鼓励通过创新提高成绩档次。“汽车模型设计和制作”项目的成绩评定按金工实习和电工电子实习两个不同课程节点的完成情况分别记入。1）金工实习中车模制作项目的成绩占总成绩的60%，主要考核零部件制作（60%）和车模作品（40%）两部分。零部件制作评分细则按相应零部件制作说明和评分标准执行，车模作品评分包括装配、连接、涂装以及装配图、零件图、收获体会等，其中车型选择及设计制作、车模各类附件设计制作、车身（车厢）与底盘的连接形式以及车模标志设计与制作及涂装为加分点。2）电工电子实习中车模制作项目为全部六项之一记入总成绩，主要考核焊接工艺及质量、装配工艺及质量、软件编程及调试以及整机功能实现，其中软件编程及调试和整机功能实现两项占比60%，主要从结构方案对总体要求的满足性、结构指标的先进性和结构制作的可行性等方面给出综合评价。作为成绩考核的一部分，将工厂生产现场管理的经验引入实习教学的现场管理，建立一套包括工作纪律、生产秩序、环境卫生等多个方面的管理制度，规范行为，培养学生严肃认真的工作态度，促进学生技能和品质的共同提高。同时，对实习过程中的作弊行为一律“零容忍”，实习总成绩将不予评定。4 阶段小结以车模制作项目为载体所搭建的实践教学平台融综合性和系统性于一体，多学科交叉，从认知、用知和创新层面达成学生工程实践能力培养的教学目标[4]。教改的实践取得了一定的成绩，但在进一步改进和完善教学内容、教学手段以及各部门协作机制等方面仍有许多工作需要再接再厉，行稳致远。1）各教学单位需要加强合作和支持，顺畅协作关系，规范协作工作，落实协作任务，提升整体合力。2）教学设计中需要注重对学生已有认知的研究与分析，遵循适时、适量、适度的原则合理规划以有效引导学生学习。如电工电子实习中所涉及到单片机编程部分有一定超前性，如何让学生较好掌握还需要摸索；又如可否适当增加自主设计的比例，以期取得更好的实习效果。3）“目标+过程”的评分标准需要更具体和客观，重在对过程的关注和反馈。一方面引入表现性评价更多地为学生个性化学习创造条件；另一方面需要完善评分标准以更真实地反映出学生的实习水平。4）整个教学周期长，跨度大，相关知识点和操作技能有重新认知和复习的必要，教学衔接需要进行一番思考，摸索出一些办法。参考文献：[1]林健，彭林，Brent Jesiek.普渡大学本科工程教育改革实践及对新工科建设的启示[J].高等工程教育研究，2019(1)：15-26.[2]彭慧春，李继清，宋晓漓.新工科背景下多学科交叉探究式数学教学模式的探讨[J].教育现代化，2018，5(50)：169-171.[3]王敏，王银玲，阎世梁，等.基于学科交叉的复合创新人才培养研究[J].高校实验室工作研究，2018(4)：118-120.[4]张帆.机电技术专业一体化实践教学体系研究[J].南方农机，2017，48(11)：131-132.

文章来源：《农业工程技术》 网址: http://www.gcjszzs.cn/qikandaodu/2021/0107/1428.html