基于網絡的制造技術基礎課程教學改革

呼 詠,鄒 青,許蓬子,陶永蘭

(吉林大學機械科學與工程學院,吉林長春 130022)

隨著社會、經濟和科技事業的迅猛發展,創新型國家建設對機械類專業人才的工程能力和創新能力培養提出了更高的要求。近年來,吉林大學機械科學與工程學院“制造技術基礎”課程組立足于課程的教學改革,以培養機械類本科生工程實踐能力作為核心目標,充分利用計算機技術和網絡技術,創新搭建了高效開放的課程網絡互動教學平臺,積極開展了多環節的網絡教學資源建設,提出并實施了多環節的網絡互動教學方案,取得了很好的效果。

1 建立制造技術基礎課程網絡互動教學平臺

“制造技術基礎”課程是為機械類專業本科生開設的一門必修的技術基礎課。課程教學具有實踐性強和應用性強等特點。該課程不僅有理論教學,還包括課程實驗、實習及課程設計等多個實踐性教學環節。課程的目標是力求使學生既掌握機械制造技術的基本理論,熟悉和了解先進的制造技術,開拓視野,又能運用理論解決生產實際問題,培養和提高學生的工程素質和創新能力。通過課程的實踐教學環節培養學生分析解決工程實際問題的能力和工程設計能力,為學生進一步學習相關專業課程和從事機械設計、制造工作打下基礎[1]。吉林大學“制造技術基礎”課程是國家級機械基礎實驗示范教學中心重點建設課程之一。實驗中心通過一臺Cisco 3550交換機的千兆光纖模塊與校園網相連。互動教學網站選用先進的磁盤陣列數據存貯設備,增大存儲容量并提高讀取速度,保證了系統的高速運行,并加入容錯及校驗功能,提高了數據存儲的安全性,滿足了校園網上的多用戶訪問及多媒體信息傳送的要求,構建了面向校園網用戶的跨校區的課程互動教學網站和由五間教室100余臺計算機組成的具有企業工程師工作環境的網絡互動教學基地,為培養學生創新意識和訓練工程實際能力提供了開放、先進的并且便于自學、交流與設計的創新教學硬件環境,實現了網絡環境以及教學資源的共享。制造技術基礎課程依托實驗中心互動教學網站,建立了適應創新能力與工程實踐能力培養的教學環境。利用一臺高性能的服務器建立了課程網絡互動教學平臺,開發了網絡互動教學平臺Web頁面,包含課程網絡教學系統、教師與學生互動互助及學生自主學習平臺、網絡考試系統、實驗教學輔助教學系統、課程設計輔助教學系統、作業提交/網絡存儲服務系統、課程論壇等。為師生的教與學創建了先進、開放的理論教學和實踐教學的多層次網絡教學環境。

2 建設制造技術基礎課程網絡教學資源

根據國家高等教育改革的精神,本著夯實基礎、注重實踐、強化素質的原則,鍛造厚基礎、寬口徑、強能力的創新型人才培養模式,率先進行改革,將原來的《機械制造工藝學》、《金屬切削原理》和《金屬切削機床概論》三門課的內容進行整合,形成了一門主干技術基礎課——《制造技術基礎》。該課程為全校機械類和近機類各專業開設,授課對象面向全校五個學院十余個專業的本科生 (1000～1300人/年)。課程教學具有實踐性強和應用性強等特點。

課題組以制造技術基礎課程教學改革為出發點,提出了立足課程教學改革、強化培養工程實踐能力的教學理念,將理論性教學、實踐性教學和設計性教學的教學內容優化,探索各教學環節的更新結合點和延伸區,使其互為聯系與補充。在強化基本技能訓練的同時,增強教學內容的先進性與實用性。優化整合教學內容之間縱橫交錯的有機聯系,符合學生從感性到理性的認知規律,以達到最佳的教學效果。實驗教學是理論教學的補充和拓展,是培養學生動手能力、綜合應用能力的重要環節,它把實踐性、應用性強的重要教學內容安排在實踐環節中進一步學習訓練,注重培養學生的工程意識和創新設計能力。

課程組在教學內容改革的基礎上,積極開展“制造技術基礎”課程各個教學環節的網絡教學資源建設,提出并實施了多環節的網絡互動教學方案。建設內涵豐富的課程網絡教學系統和課程雙語教學網絡教學系統,系統包括課程教學大綱、教學日歷、教學指導、授課教案、課程CAI、參考試卷、課后習題、教學錄像;實驗教學大綱、實驗項目設置、實驗安排、實驗原理、實驗指導、實驗課件、實驗思考題;課程實習教學大綱、實習安排、實習內容、實習指導、實習典型零件工藝及部件裝配工藝、實習思考題;課程設計教學大綱、課程設計安排、課程設計內容要求、課程設計指導、課程設計資料庫、課程設計典型實例庫等。學生根據個人情況可以利用校園網絡,得到多樣化的教學信息,可以自主預習和復習與本課程相關的學習內容,自主調節學習內容和學習進度。提高了學生應用先進技術和工具解決工程問題的能力。為培養學生獨立解決問題的能力和創新能力提供了一個開放的學習環境,使得學生的學習效率和學習效果大為提高。

3 開展制造技術基礎課程網絡互動教學

網絡互動教學是一種以學生為主體,增強師生間的雙向互動、學生間的橫向互動和“人—機”交互的學生自主學習的教學模式[2]。吉林大學機械基礎實驗示范教學中心,針對課程的各環節教學需要,建立了語言、視頻、文本及圖形批改的網絡即時在線互動和網絡論壇延時互動的兩種教學模式。使得“制造技術基礎”課程教學實現了以學生為中心的包括理論教學、實踐教學和創新設計的多層次互動教學局面。通過利用網絡技術,拓展教學的時間和空間,增強了互動教學的實時性和交互性,實現了基于校園網的資源共享。

“制造技術基礎”課程實驗實行“開放式”教學。學生以實驗小組為單位在校園網上自由預約實驗時間并選擇實驗項目,把實驗教學過程轉變為學生自我學習和應用的過程。教師在實驗過程中進行指導,學生自主完成實驗,鍛煉了學生的實際動手能力,提高了學生在學習中獨立獲取知識的能力[3]。課程配套的“數控車削、銑削加工的CAD/CAM綜合實驗”,充分利用校園網絡資源,以CATIA為平臺,將虛擬設計、仿真加工與實際切削加工相結合,學生通過網絡將設計作品上傳給任課教師,教師網上在線以“星級”方式給予設計方案質量評定,并以增加星級為手段激發學生的學習興趣與競爭意識,促使學生自主完善實驗設計;最后,通過網絡遠程機床通訊設備最終實現數控機床實際切削加工。通過此項實驗,使學生切身體驗了網絡化的制造過程,有效地提高了教學質量和學生的工程實踐能力。

課程組研制了生產實習網絡考試系統,該試點采用生產實習網絡考試系統進行實踐能力考核,使考核成績客觀、真實,學生還可以主動通過網上自測了解實習的效果,有助于教師進一步引導實習進度。同時,可以減少教師用于評定學生成績的工作量,有效提高教學效益。

課程設計網絡互動教學將工程設計與計算機網絡兩者結合,為學生創建了一個自主學習、協同設計、資源共享、相互交流的開放式學習環境。課程組改革制造技術基礎課程設計教學內容,建立了基于網絡的課程設計教學體系。課程設計以先進的三維設計軟件系統CATIA為平臺,將現代三維設計理念全面引入專用機床夾具課程設計過程,對二維設計時代陳舊的課程設計環節進行了整體優化,利用校園網絡和課程設計網絡教學系統,建立了全新的基于三維的設計、裝配和工程制圖的課程設計體系。通過網絡系統的設計導航、設計實例、網絡設計資料以及教師在線答疑指導系統等途徑支撐課程設計的正常進行,配合教師現場指導和工藝審查制度對學生設計質量進行把關,并通過網絡FTP協議提交課程設計,最終經過答辯完成課程設計。經過幾年的研制開發和不斷擴充完善,使“制造技術基礎課程設計網絡教學系統”實現了機械三維CAD設計與網絡教學的完美整合,使先進的設計和制造技術成為學生進行創造性學習和訓練的技術平臺。同時,通過工科基地建設創建了先進的課程設計教學環境,實現了6個班在課程設計專用機房同時進行課程設計,為師生提供了一個開放、創新的教學環境。

綜上所述,吉林大學機械科學與工程學院“制造技術基礎”課程組充分利用計算機技術和網絡技術,結合課程教學內容、教學方法和教學環境的改革,積極開展了“制造技術基礎”課程各個教學環節的網絡教學資源建設,構建了課程的網絡教學平臺,開展多層次網絡互動教學,有效地提高了課程的教學質量,對于培養學生現代化工程意識和工程實踐能力及創新能力,起到了十分重要的作用。

[1]于駿一,鄒青.機械制造技術基礎[M].北京:機械工業出版社,2009.

[2]孫貴賢,陸劍峰.遠程實訓平臺下實訓互動功能的實現[C].同濟大學CIMS研究中心,2009:368-369.

[3]買買提,玉素甫.網絡教學和傳統教學的互補性研究[J].計算機教育,2009(13).

[4]高福銀.大學課堂教學互動策略探索[J].科技信息,2010(10):133-135.