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關鍵詞:機械設計課程設計;計算機輔助設計;教學方式
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A
《機械設計》是機械類及近機類學生的重要專業基礎課,機械設計課程設計是將所學理論與實踐相結合的重要環節,是對學生綜合能力的訓練。通過設計可以幫助學生掌握一般機械設計的方法與步驟,使學生的設計能力得到提高。
1 開發工具的選用
CAD軟件已經發展成為各種可視化的發展環境。目前CAD開發工具軟件可以分為三類:一類是以Visual C++為代表的元件開發工具;另一類是以Visual Basic為代表的方案開發工具;再一類是以AutoCAD為代表的基于圖形軟件包的二次開發工具。筆者選用的是Visual Basic(VB)6.0作為開發工具,此軟件功能強大,易用性強,而且控件封裝了大量的屬性和方法,更好地實現了代碼共享,大大地節省了程序開發的時間,是當今最普遍的可視化編程工具之一。
2 程序總體結構
計算機輔助設計軟件以教學實用性為根本,主要實現齒輪傳動設計計算和校核的自動化,解決傳統的手工設計方法的缺陷。根據開發工具VB模塊化設計的思想,結合齒輪傳動設計的特點,確定了程序總體結構,流程圖見圖1:
3 軟件開發的關鍵技術
計算機輔助設計軟件的整個過程由菜單和對話框驅動,分為設計計算、校核計算模塊。其設計,實現人機對話,具有良好的交互性,充分考慮了變化的參數需要學生參與改變的特點,使學生既感到計算的快捷方便,又鍛煉了設計能力。具體體現在學生在軟件使用過程中可以看到清楚的設計步驟,在不斷提示下進行每步設計。
3.1 圖表功能的實現
在機械設計課程設計中有大量的圖表要查。圖表的特點是鮮明直觀,并能看出變化趨勢,在設計手冊和資料中經常采用。但是在計算機輔助設計中,圖表不能直接存儲在計算機里,而且圖表本身不能用來直接解題,參與計算的只是根據圖表查得的有關數據,因此必須將其程序化,變成計算機可存儲的數據形式,供解題時檢索和調用。如圖2所示,為了選擇使用系數 ,需要決定選取的原動機和載荷狀態。在機械設計中,將使用系數數值列于表1-1。根據設計參數,選擇的狀態決定使用系數的數值,這樣解決了查圖表的問題。
3.2 齒輪設計校核模塊的開發
齒輪的設計計算是比較復雜的一個過程。在設計過程中,既要滿足傳動比的要求,又要滿足強度的要求,所以要多次進行參數調整和試算后才能得到滿足要求的齒輪,學生需要較長的時間完成齒輪的設計計算。由于給每個學生的設計數據不一樣,且每個學生在設計時所選擇的參數也不相同,因此開發了齒輪材料及其設計計算的模塊,如圖3、圖4所示。若齒輪的強度不滿足要求,則,所得出的數字呈紅色,需返回到初始界面重新設計,輸入及確定相關參數。
3.3 整體界面
以上界面是針對標準直齒圓柱齒輪進行的設計計算,如進行圓錐齒輪、斜齒圓柱齒輪、蝸輪蝸桿等類型的傳動設計,可依照以上設計進行對應的界面設計。
【關鍵詞】機械設計;課程設計;輔助教學軟件
【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A【論文編號】1009―8097(2009)06―0101―03
一 引言
在本科生機械設計課程設計中經常會進行齒輪減速器的設計。由于齒輪減速器的設計過程中有兩類關鍵零件――齒輪及軸,其設計過程比較復雜,通常為了實現給定的傳動比等要求,需要對同一設計過程進行多次試算及驗算,每調整一次參數或調整某一參數都要進行一次設計計算,直到參數滿足設計要求為止,重復勞動較多,過程繁瑣。針對上述問題,本文將研究如何開發出一套適用于機械設計課程設計輔助教學用的圓柱齒輪及軸的參數化設計軟件。軟件開發完成后只需在簡單的操作界面上輸入或選擇所需的設計參數,即可完成齒輪及軸的強度計算和校核工作,最終還可輸出所設計齒輪及軸的三維示意模型。本設計軟件能大大加快教師的檢查速度,是十分有意義的一項工作。
二 軟件開發平臺的選擇
SolidWorks軟件是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/ PDM桌面集成系統,由美國SolidWorks公司在總結和繼承了大型CAD軟件的基礎上,在Windows環境下實現的第一個機械設計三維CAD軟件[1],其底層核心技術在Windows環境下開發完成,具有強大的實體建模功能和用戶熟悉的Windows操作界面。SolidWorks采用了與Unigraphics相同的底層圖形核心Parasolid,它的核心技術――OLE技術是在Windows環境下生成的,有利于二次開發技術的實現。SolidWorks的參數化設計技術和特征建模技術為設計人員提供了良好的設計環境,尤其是SolidWorks提供了方便的二次開發接口API(Application Programming Interface應用編程接口),其中包含了數以百計的功能函數,這些函數提供了程序員直接訪問SolidWorks的接口。Soliworks為Visual C + +提供了強大的二次開發接口,同時Visual C++是Windows下常用的編程語言,可以用它建立良好的用戶界面和完成數據庫數據的查詢、讀取等功能,既可實現外掛(exe)程序也可實現內(DLL)組件,所以本文在Visual C++平臺上利用C++語言開發基于SolidWorks的機械設計課程設計輔助教學軟件。
三 軟件開發的工作流程
以齒輪減速器為設計內容的機械設計課程設計的一般過程[2]是:(1) 根據工作機的功率計算出電機的工作功率,再根據電機的工作功率進行電機的選擇;(2) 根據電機的轉速及工作機的轉速,計算出總傳動比并進行傳動比的分配;(3) 根據所分配的傳動比進行傳動件的設計計算;(4) 裝配草圖的設計,其中包括軸、軸承及鍵的校核計算;(5) 裝配工作圖的設計;(6) 零件工作圖的設計;(7) 編寫設計說明書。本軟件針對上述(1)-(4) 中所涉及到的電機的選擇,傳動件的設計計算及軸的校核計算進行編程開發,軟件的工作流程如圖1所示。
四 軟件開發的關鍵技術
1 圖表功能的實現
在機械設計課程設計中會有大量的圖表要查。程序不能自動查表和圖,必須在人為操作下完成。對于人為操作,我們不希望手工查圖冊,所以我們將所需要的圖表掃描成圖片,并將圖片嵌入到軟件的對話框中,以按鈕的形式打開對話框實現查表及圖的功能。如圖2(a)所示,為了計算電機的工作功率,需要聯軸器、齒輪、軸承及卷筒的傳動效率。在機械設計課程設計[2] 中,將機械傳動效率概略值列于表9.1,所以在軟件界面上規劃一個按鈕 ,點按此鈕可顯示機械傳動效率表如圖2(b)所示。查到所需的數據后,點 按鈕回到上一層對話框,將所需數據輸入到軟件界面的對話框中,這樣解決了查圖表的問題。
2 齒輪設計校核模塊的開發
齒輪的設計計算是比較復雜的一個過程。在設計過程中,既要滿足傳動比的要求,又要滿足強度及中心距的要求,所以要多次進行參數調整和試算后才能得到滿足要求的齒輪。學生需要一天的時間以完成齒輪的設計計算。教師給每個學生的設計數據不一樣,且每個學生在設計時所選擇的參數也不相同,這給教師檢查學生的工作帶來了極大的不便,因此我們開發了齒輪的設計計算模塊。教師只需將學生設計所得的最終數據輸入到軟件中,軟件自動進行設計計算,并將設計結果輸出,如圖3所示。
3 軸校核計算模塊的開發
開發軸的校核模塊首先要解決軸段不定的問題。在機械設計課程設計中,一般將軸設計成為5-7段的階梯軸,所以在軟件界面上規劃9段軸,通過復選框選擇所設計的軸段和某軸段是否有鍵槽,軸和鍵 的參數通過編輯框輸入,如圖4所示。這樣做既可滿足課程設計的要求,又簡化了強度計算中軸段不定帶來的麻煩,也使得三維實體建模更為方便。
4 齒輪三維示意模型的開發
在SolidWorks手工建模中,三維模型是由二維草圖經拉伸、旋轉或切除等操作形成的。對于編程也是通過對二維草圖進行拉伸、旋轉或切除等操作生成三維模型,只不過所有的命令都通過編寫程序代碼來實現。對于齒輪的三維建模,畫一個垂直于齒輪軸線的截面曲線草圖,拉伸或放樣該草圖即可形成一個實心齒輪(直齒輪用拉伸的方法形成,斜齒輪用放樣的方法形成)。在生成截面草圖時,除齒廓曲線外的線條,都可按實際設計尺寸繪圖,而齒廓曲線需用近似的方法繪制。常用齒輪的齒廓曲線是漸開線,而對于本軟件,精確地畫漸開線沒有實際意義,因為本軟件主要用于檢查設計及校核計算參數是否正確,三維模型只是一個示意性的模型,在課程設計中不做要求,所以用樣條曲線代替漸開線來畫齒廓曲線。代表齒廓的樣條曲線經過齒頂圓、分度圓和齒根圓,在分度圓處保證齒厚和齒槽寬相等,在齒頂處保證齒頂不要太尖(比如取齒頂寬為齒寬的某一特定值等)。經過這樣的處理,即可方便地繪制出齒輪的截面草圖,經過拉伸或放樣即可產生實心齒輪的三維模型。齒輪的結構有許多種,如腹板式、輪輻式等,本軟件只生成實心式齒輪的三維模型。如需要特定結構的齒輪,可在軟件生成的實心齒輪的基礎上進一步操作形成各種結構形式的齒輪。圖5為軟件生成的齒輪的三維示意模型。
5 軸三維示意模型的開發
軸的三維建模通過兩個步驟完成:第一步形成各軸段,第二步生成鍵槽。在圖4所示的軸的校核界面中已經輸入了各段軸的軸徑和軸段長度。軸的各軸段可由軸徑圓按軸段長度進行拉伸得到。軸上鍵槽可按圖4給出的鍵槽位置及鍵槽長度畫草圖(鍵槽寬度及深度可在其它程序界面上輸入),按給定的鍵槽深度進行拉伸切除即可形成鍵槽。至此完成軸的三維示意模型建模,如圖6所示。至于軸的具體結構,如軸端倒角,軸段圓角等可在所生成的示意模型的基礎上進一步操作形成所需的軸。
五 結論
本文研究了機械設計課程設計輔助教學軟件開發的方法及開發的關鍵技術。本軟件可用于減速器設計時電機的選擇,齒輪及軸強度及校核計算的檢查,并可輸出齒輪及軸的三維示意模型。通過教學實踐證明本軟件可大大減輕教師檢查工作,保證學生設計結果的正確性,提高了教學質量。
參考文獻
[1]江洪,魏崢,王濤威. SolidWorks二次開發實例[M]. 北京:機械工業出版社,2004:1-28.
[2]宋寶玉,王連明. 機械設計課程設計[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2008:1-3,87-107.
Development of a CAI Software for Curriculum Design of Machine Design
YU Hong-ying
(School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin,Heilongjiang, 150001, China)
Abstract: A CAI software is developed for curriculum design of machine design according to the problems of a teacher’s hard burden and a student’s inaccurate design results. Key techniques of the process to develop the software are given. The using practice proves that a teacher’s burden is lightened and teaching quality is improved.
關鍵詞:微課程;設計;開發
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2015)29-0093-02
微課程相關概念最早于1960年誕生于美國,由美國阿依華大學附屬學校首次提出,隨后在世界各個國家成為研究的熱點課題。我國對微課程的研究起步較晚,但也得到了各個階段教育工作者的廣泛參與。雖然國內外對微課程的研究已有五十多年的歷史,但至今未形成一個統一、標準的理論概念界定,最重要的一點就是未得出系統、完整的實踐設計方法。因此,如何明晰微課程的相關概念,以及如何通過設計與開發將微課程整合到具體實踐教學中,將是微課程未來重要的研究方向。
1 微課程的概念界定
關于微課程涵義的界定,國內外廣大研究者可謂是眾說紛紜,目前還未有一個標準性、統一性的概述,但各種觀點之間有很多相似之處,進而可以得出一個普遍性、廣泛性,而具有代表性的微課程相關概念界定。由于微課程與微課僅一字之差,很多教育工作者在初次接觸時容易混淆,因此,在界定微課程的內在涵義之前,首先應該正確區分微課程與微課之間的差別,微課的核心內容是教學視頻,是對課堂教學活動的現場記錄和存檔;而微課程是以一定教學資源為基礎,策劃、組織成主題突出、規模較小的課程體系。本文的研究重點是微課程,而非微課,突出的是以教學資源為主體的課程教學整體過程。筆者根據諸多文獻對微課程相關概念的界定,結合微課程的主要特征,得出微課程的涵義為:微課程是教師根據教學需要,以解決學生實際學習需求為目標,借助計算機、手機等網絡教學平臺,自主開發的、短時間的、小規模的新型教學工具。
2 微課程的設計與開發原則
由于對微課程內涵的界定較為籠統,且微課程應用于教學的時間較短,因此,為了保證微課程整體教學功效的發揮,在微課程設計與開發過程中,必須遵循一定的原則。筆者結合微課程主要特征,考慮實際教學需求,總結出微課程的設計與開發應以短小精悍、以生為本、定位學科、合理適度為原則。
2.1 短小精悍
微課程的一個明顯特征就是時間較短,根據國內外微課程實踐教學相關經驗,微課程的時間最好控制在十分鐘以內,而且微課程的主要內容應只有一個知識點,通過利用微課程對這個知識點的自主學習,學生能夠順利掌握,并加以應用。相關研究表明,人們集中維持注意的時間一般在二十分鐘以內,然后呈下降趨勢,因此,為了保證學習效果,微課程的教學內容應盡量少。與傳統課程設計相比,微課程則更加短小精悍,力求突出教學主題、把握教學重難點,直接反映教學過程中的某一具體關鍵性的教學環節或者教學活動。
2.2 以生為本
微課程的設計與開發應以學生為本,突出學生在微課程學習過程中的主體性地位,因此,在微課程設計與開發前期,應充分了解學生的專業基礎知識構成以及網絡自主學習能力,以保證微課程整體設計在學生的接受范圍內。以生為本要求教師在微課程的設計與開發過程中轉變傳統灌輸式的教學理念,通過各種教學方法或手段去引導學生自主學習、激發學生學習興趣。多媒體學習生成理論及規律表明,多元化的微課程呈現形式對學習的自主學習能產生明顯的積極作用,因此在微課程的設計與開發過程中,應針對不同的教學主題和教學內容,選擇一項或者多項較為適當的多媒體技術,從而吸引學生的學習興趣,培養學生的自主學習能力,使微課程成為學生自主學習的重要工具。
2.3 定位學科
在微課程的設計與開發環節中,還應充分考慮學科本身的知識構建及人才培養定位,唯此才能保證微課程的使用價值。筆者認為,微課程設計與開發應定位于:充分考慮學生實際學習需求及學生自主學習能力,以學科人才培養目標為依托,以專業課程教學目標為主線,以具體學科教學內容為依據,設計與開發出較高實用價值的優質微課程。
2.4 合理適度
微課程作為一種新型的教學資源,其設計與開發是以教學實際需求為基礎的,因此,微課程本身具有針對性、系統性等特征。這就意味微課程在設計與開發時不能隨意拆分、重構相關教學內容及知識點,否則將會導致學生知識體系的殘缺不全。這就要求微課程的設計與開發必須合理適度的選擇、分解、重構相關教學核心內容,既要考慮量又要追求質,力求二者的統一,這樣才能最大化發揮微課程的內在效益。
3 微課程的設計與開發方法
微課程設計與開發是一個整體性的過程,包括諸多細節,筆者在參考上文所述微課程設計與開發原則的基礎上,基于單個微課程設計與開發實踐,從各個環節提出以下具體方法。
3.1 知識單元建立
知識單元即微課程的具體知識點,知識單元的建立是微課程設計與開發的首要環節,知識單元建立過程中應注意以下幾個方面。首先是梳理教學目標與知識單元之間的關系。由于微課程本身所容納的知識單元較小,這就決定了知識單元不能承載太多、太大、太復雜的教學目標。其次是在分析教學目標的基礎上,考慮微課程的容量及知識點的難度,將其分解成單個知識單元目標,同時考慮是否補充額外知識單元,是否設置成獨立知識單元。若微課程只是輔的課堂教學補充,則無需將所有知識單元都納入到微課程中。若微課程是開放性的課程教學補充,則需增加一些其他知識點。這說明微課程在知識單元建立過程中應按需篩選和設計。
3.2 序列結構確立
由于每個學科的知識單元之間存在著很強的連續性、漸進性及邏輯性,基于學生知識結構完整性考慮,不可完全割裂各個知識單元之間的聯系,這就要求建立知識單元之后,需組織成一定的序列結構。序列結構確立時應把握完整性和靈活性這兩個要點,完整性要求微課程的知識內容是彼此聯系的一個整體,并考慮大部分學生的接受能力及認知水平,使他們能夠實現連續性的自主學習。同時考慮學生個體差異實際情況,序列結構應該是靈活的,可供學生根據自我需求選擇性的學習。
3.3 教學內容設計
教學內容設計是微課程設計與開發的關鍵部分,主要目的是形成微課程資源包,具體表現形式為微視頻的設計,包括以下幾個方面:
(1)主題設計。微視頻主題設計的要點在于把握知識單元內容的重難點。對于以知識掌握為主題的認知型微課程,重點在于概念、原理的理解,難點則為復雜概念、原理的掌握;對于以情感、態度、價值觀培養為主題的情感型微課程,重點在于學生的情感體驗,可多采用與生活緊密相連的具體案例。通過案例的講解或展示,向學生傳達正確的價觀;對于以實踐技能掌握為主題的技能型微課程,重點在于技術操作要領、流程、規范等操作事項的講解和示范;對于以多個培養目標為主題的混合型微課,可根據主次培養目標對微視頻主題進行混合式設計。
(2)過程設計。微視頻其實就是對課堂教學的再現,只不過其時間更短,要求整個過程更簡潔。課題引入最好采用開門見山的方式,時間控制在一分鐘以內。而內容的講解要求主干清晰、立論簡明精要、邏輯嚴謹,可充分利用精且筒的案例來吸引學生的注意力。雖然微課程有時間限制,但筆者認為課程的結尾總結階段還是不可舍去,是幫助學生梳理脈絡、查缺補漏、鞏固知識的關鍵部分,具體比重可根據實際情況而定,一般也不應超過一分鐘。
3.4 教學交互設計
師生交流是任何教學活動必不可缺的一個環節,而依托于通信網絡的微課程恰好能實現較為便捷、強大的師生交流互動。最有效的途徑就是交互問答的設計,可以充分利用網絡平臺來設計教學問答系統,增強師生之間的互動。在微課程中應用問答系統需注意以下幾點:符合教學主題;多用趣味性提問;問題難度層層推進;問題答案靈活調整;問題回答及時反饋。保證問答的有效性才是問答系統應用的基本目標。
3.5 微視頻開發制作
微視頻開發制作是微課程設計與開發過程中一個偏向于技術性的環節,目前微視頻開發制作的方案靈活多樣,如PPT+解說詞+錄課軟件的方案,繪圖板+電子白板軟件+解說詞+錄課軟件的方案,課堂實錄+雙機位的方案等等。教師在實際微視頻錄制過程中,可綜合考慮時間、效率、經濟、技術等要求,選用較為靈活的方案。其實在這個環節中主要是對一些微視頻開發制作軟件的掌握和應用,如PPT、屏幕錄像大師、camtasia studio、premiere、edius、photoshop等等,教師可結合自身需要,通過短期培訓,來掌握和應用這些微課程制作軟件。
3.6 微課程實施設計
微課程在高校的實施過程中,比較普遍的是與翻轉課堂教學相結合,但隨著移動終端的普及以及云平臺技術的發展,筆者認為與移動學習相結合是未來微課程實施過程中的主要方向。Web技術及app應用軟件技術可讓移動終端展示豐富的資源及強大的交互能力,極大地為學生的自主學習及資源選擇提供了便利,學生可通過移動終端隨時隨地利用零碎時間去學習。
4 結語
微課程的設計與開發是一個系統性的過程,文章只是結合微課程實際特征及真正功效,提出了具體的原則和方法,具有一定的借鑒價值,在微課程教學實踐過程中,還需結合課程特點、學生實際加以開發和應用。
文章就基于工作過程導向的陳設藝術設計課程改革從課程開發與課程實踐兩方面進行研究。首先梳理了工作過程導向課程改革的內涵與思路,從實踐角度探討了陳設藝術設計課程開發與課程實踐的相關內容,指出工作過程導向的課程改革有利于學生職業核心能力和綜合素質的培養,實現學業與就業的直通。
關鍵詞:
工作過程導向;陳設藝術設計;課程開發;課程實踐
一、基于工作過程導向的高職課程改革內涵與思路
1.基于工作過程導向課程改革的基本內涵
基于工作過程導向,是指從產品或服務的生產環節著手進行的工作分析活動,即以生產過程為核心起點科學設置工作流程的一種工作分析行為。基于工作過程是一個內涵豐富的概念,其主要涵蓋了作業方面的要素(如作業條件、作業環境、作業情境等),完成工作所必備的核心能力、關鍵技術要素等其他要素。所以,高職院校在實施基于工作過程導向課程時一定要有豐富的校內外專業實踐活動的支撐。基于工作過程導向的課程是建構在“做中學”“教學做一體化”基礎之上的,重視研究如何使受教育者在實踐活動中掌握專業知識技能,培養職業核心能力,提高職業素養。
2.基于工作過程導向課程開發的基本思路
基于工作過程導向高職課程開發的基本思路,是顛覆傳統課堂中知識傳授、接受模式,打破以教師為主導的課堂教學形式,以職業核心能力培養為中心,基于工作過程重新組織建構課程,使受教育者在項目化工作任務的實施過程中完成對知識技能的吸收,學習基礎理論,獲取職業核心能力。基于工作過程導向課程設置結合有關職業資格證書對職業能力素養的要求,強調了對受教育者職業能力素養的鍛煉和專業訓練。我們的陳設藝術設計課程開發的基本思路是:基于工作過程導向重構課程體系,實現以技術為核心的“崗位+職業發展”課程知識觀,構建策略—創意—設計—執行職業能力模塊課程項目技能的課程體系。受教育者在模擬情境和真實工作崗位上學習項目化的工作任務,從單一工作技能向復合工作任務循序漸進,由初學者逐步成長為陳設藝術設計的行家里手。
二、基于工作過程導向的高職陳設藝術設計課程實踐研究
基于工作過程導向的高職課程設置與改革有利于學生獲得全面、有效和有用的職業教育,有利于培養和提高學生的核心職業技術技能。高職工作過程導向課程體系的建構與開發,既需要我們大力進行探索與創新,同時也需要一些實施條件的配合。
1.校企合作,建設與課程相配套的實訓基地,營造良好的實訓環境
專業實訓基地的大力投入,是基于工作過程導向課程改革的必備基礎和物質保障。基于工作過程導向的課程開發實踐和課程體系建構,大量教學內容需要在模擬和真實情境中進行,對模擬生產情境和真實工作場景要求高、需求大、使用頻次高。所以,校內外實習實訓基地的支撐作用無可替代,極為重要。這就需要我們一方面認真貫徹政、校、行、企合作辦學和協同創新的精神,借助高職教育服務區域經濟發展的政策,多方籌集資金,提升實訓基地的裝備與建設水平,另一方面落實“工學結合、校企合作”的職教發展方針,大力尋求企業的強力支持,與企業合作建設與課程相配套的實訓基地,打造良好的實訓環境,順利實施“教學做一體化”,確保受教育者職業核心能力和綜合素質的培養實施到位。
2.實施基于工作導向教學模式和以學生為中心的教學方式改革
高職課程基于工作過程導向課程改革必然帶來教學模式和教學方式的巨大變革,工作導向教學模式的最基本內涵是為了學生的行動而學習、通過學生的行動而學習,即通過高職教學改革打破以往以教師為主導的教學模式,改變舊有的學生被動接受知識技能灌輸的學習狀況,增強學生主動學習的動力,促進學生自主學習、主動求知,構建以學生為中心的教學方式新體系。在這一新體系中,教學活動中心為學生的知識技能學習,學生獨立或者以分工合作的形式開展學習活動,包括搜尋專業信息、自主制訂學習方案、積極參與項目化工作任務、參與學習效果評測和學業成績評價等教學環節,使學生真正成為學習的主人,在“做中學”“教學做一體化”,并最終在全部學習過程中獲取專業知識技能與未來職業核心能力的訓練。
3.建設高水平“雙師型”師資隊伍
打造過硬的師資隊伍,是基于工作過程導向課程改革的人才基礎。大力實施基于工作過程導向的課程改革,優秀的師資是其中的核心環節,受教育者職業核心能力的獲取,離不開教育者在教學活動中的辛勤付出與大量參與。高職院校的教育者不但要有基于工作過程導向的相關理論素養,能夠按照行動導向教學理念進行教學,還要具有突出的職業實踐能力。但是,反觀目前高職院校的教師隊伍實況,作為教師隊伍中新生力量的青年教師基本上從各大院校畢業后直接踏入高職課堂,從學校到學校,缺乏在企業一線實踐的工作經歷。這就需要我們花大氣力真抓實干,通過多項舉措鼓勵高職院校教師尤其是青年教師到企業掛職鍛煉,參與企業真實項目,熟悉企業實際項目運作流程,逐步縮小工作導向教學與教師職業實踐能力的要求之間的差距。同時,高職院校也可以考慮從企業一線擇優聘請行業人員到學校兼職教學,進行實踐課程的教學,以彌補現有師資的不足。最終我們要通過政、校、行、企協同創新,努力提高師資隊伍建設水平,合力打造一支教學能力和行業實踐能力兼備的“雙師型”教師隊伍。
三、基于工作過程導向的陳設藝術設計課程開發
廣東文藝職業學院美術系2009年以來重點進行課程設置改革,以裝飾藝術設計專業(裝飾工藝方向)作為試點,與校外企業合作,共同開發出裝飾陳設相關課程,將最終的畢業設計定為與崗位一致的整套陳設方案設計。在裝飾工藝課程教學改革過程中,我們不斷探索以陳設行業工作過程為導向,以陳設設計與制作技術為核心組織課程內容,培養學生具有陳設行業所需的設計協調及制作的技術能力。
1.陳設藝術設計課程開發原則及要素
第一,陳設藝術設計課程工作過程導向開發原則。預見性:準確分析和預測行業發展趨勢所需要學生具備的專業職業技能。基礎性:加強學生專業基礎能力訓練,發展和增強學生潛在能力。靈活性:兼顧工作能力所需要的不同層次、專業之間的配合。多元性:注重培養學生跨崗位、跨職業的共通能力。實踐性:包括職業的實踐內容、實踐形式及實踐的可操作性。第二,基于工作過程導向的陳設藝術設計課程開發要素。受教育者——受教育者的年齡、知識基礎、專業根底、可塑性是設計課程必須考慮的要素,課程內容的深度、廣度和邏輯結構,要適合受教育者身心發展的一般規律;專業——課程內容應反映本專業中最有實踐價值的基本理論、法則和基本要領;社會——社會政治、經濟、文化的發展趨勢、時代特征及其對人才的專業技能及綜合素質要求,是課程開發的現實依據和制約因素。以上三要素應綜合考慮。
2.陳設藝術設計課程開發創新
第一,以技術為核心的課程知識觀。在知識經濟的生產要素中,只有有效知識才能被稱為工作過程知識,建構這類技術知識的過程對于引導勞動者達成工作目標、完成工作任務是至關重要的。基于此,以工作過程為導向的陳設藝術設計課程總體開發始終注意貫徹以工作過程為導向,以陳設設計與制作技術為核心組織課程內容,培養學生具有陳設行業所需的設計協調及制作的技術能力。第二,逆向設計課程。依據裝飾藝術設計相關行業職業的工作要求,調研核實工作崗位應該具備的核心技術、技能要求、職業素養等方面的詳細信息,據此設置出所需的裝飾陳設核心技術課程和職業技能課;再確定核心技術課之外的專業技能課和職業素質課程。課程改革融合了相關職業資格證書對知識、技能和態度的要求。如本專業的紡織品設計、掛飾設計、燈飾設計、家具設計、花飾設計、陳設項目策劃和畢業設計等課程,突出了專業培養目標所確定的空間設計能力、陳設設計能力、手工藝制作能力三大核心能力的培養,實現了學業與職業的有效對接。
3.陳設藝術設計課程開發實踐
第一,廣東文藝職業學院美術系裝飾藝術設計專業經過數年的研究試驗與調整改革,基于工作過程導向的課程理論,將課程知識與崗位技術直接掛鉤,構建了陳設藝術設計實用技能學習和職業素質養成的重要平臺。第二,陳設藝術的技術性與個性化,使它在藝術與實用的結合方面有極大的發揮空間和無窮的活力。特別是紡織品設計、家具設計、燈飾設計、掛飾設計、花藝設計等人才輸出,都是企業需求的熱點所在。因此,院系與企業先后共同研發了色彩搭配、紡織品設計、掛飾設計、燈飾設計、花飾設計、家具設計、陳設項目策劃、畢業設計等主干課程。第三,把本專業學生輸出方向確定為面向陳設設計公司、藝術設計公司設計部等,工作崗位定位為上述公司及其他企事業單位的各類配飾設計師助理、配飾設計專業繪圖員等。本專業學生從大二開始學習上述崗位所需的實用技術知識,目前,本專業所培養的陳設藝術設計應用型技術技能人才受到了企業的歡迎,同時也為學生創造了良好的職業發展前景。
四、結語
實踐證明,基于工作過程導向的陳設藝術設計課程體系重視對學生能力的培養,適應了高職教育人才培養模式改革的需要,能夠很好地滿足市場對高技能應用型人才的需求。它充分顯現了陳設藝術設計工作崗位基于工作過程及項目化工作任務的特征,實現了課堂學習、虛擬情境實訓、生產性頂崗的直通與對接,使學生能夠直接向一線生產師傅、設計人員、管理人員等學習工作崗位知識技能。陳設藝術設計課程體系借助課程改革培養學生的創業創新意識,提高學生專業技術技能應用水平,培養學生的崗位作業能力和對未來職業崗位的適應力,強化學生可持續發展性。高職應用型人才培養質量與課程改革實效息息相關,要真正開展理論與實踐一體化的基于工作過程的項目化教學改革,還需要我們更加重視校企合作實訓平臺、行動導向教學模式和以學生為中心的教學方式改革、“雙師型”師資隊伍等方面的建設,這還有待進一步的探索與實踐。
作者:馮卓茹 胡晴 單位:廣東文藝職業學院
注:
文章系2013年度廣東省高職教育藝術設計類專業教改課題“基于工作過程導向的陳設藝術設計專業建設研究與實踐”(項目編號:201305092)成果。
參考文獻:
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[關鍵詞]能力矩陣 教學情境 學習自查表
[作者簡介]徐振華(1981- ),男,江蘇常州人,北京信息職業技術學院計算機工程系,講師,碩士,主要從事網絡與信息安全技術專業的教學和研究工作。(北京 100018)
[中圖分類號]G642.3 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985(2013)36-0119-02
一、高職課程改革建設現狀
現代職業教育觀和人才觀已經由重知識向重能力、重素質轉移,將知識的提高與能力和素質的發展聯系起來,實現從“知識本位”到“能力本位”的轉化。
國內高職院校從20世紀90年代開始也逐漸嘗試著一系列教學改革,先后學習了英國、新西蘭、澳大利亞、德國等西方發達國家的職業教育體系和教學方法。高職教育的各類課程改革措施極大地推動了國內高職教育的發展,對我國培養職業技能型人才發揮了非常巨大的作用。
基于“能力矩陣”的課程開發模式就是在學習西方國家先進教育理念的基礎上,通過研究基本的教育學理論和學生受眾特點,提出的一種切實體現“以學生為中心”的差異化教學課程開發模式。
二、基于“能力矩陣”的課程設計思想
國外教育學專家認為學生具有個體差異性,每個人的知識、能力不同,不應該采用統一的方法進行授課,每個個體對進步或者成功的定義也不盡相同,因此不能以一個統一的標準來簡單地衡量。企業在以一個統一標準衡量自己的員工時也不一定能真正區分出哪些員工能力強、哪些員工能力弱。所以,必須在教育的過程中為每個個體設定他所能達到的要求,不能太高,也不能太低,讓每個人都在自己選擇的挑戰中逐漸成長。
針對學員個體差異我們制定了“能力矩陣”,學生在“能力矩陣”的引導下,知道自己所處的能力階段,知道自己的努力方向,明確自己要完成的學習任務,最后還可以基于能力等級對自己進行綜合評價。
在這種教學模式中,教師根據教學大綱設計出教學情境,教學情境貫穿到每學期的教學中。圍繞該情境,如果部分學生覺得獨立完成教學情境對自己要求過高,則可以根據自己的能力等級目標完成相應教學子任務。對于教學子任務的設計,原則上是知識點或技能點的最小化。
能力等級分為A1,A2,B1,B2,C1,C2共六個等級,涉及學生了解、記住、運用、分析、創造、評估等六個方面。將教學知識點的掌握程度與具體能力等級對應便于學生對所掌握知識的有所預見和評價。對于教師來說,也便于根據學生的能力等級,對學生進行有針對性的教導和幫助。
“能力矩陣”歸納為六個等級,對應的能力分別是:(1)記憶;(2)理解;(3)應用;(4)分析;(5)創造;(6)評價。
三、基于“能力矩陣”的課程開發流程
1.通往教學情境之路。教學情境設計分為兩個大的步驟。(1)編制年度或學期課程表。依據教學大綱,按照課程所需課時,分配到教學年或學期中;根據學年或學期的課時,編制年度或學期課程表。(2)設計課程能力教學任務。依據通用的課程能力等級表,把課程中的一部分知識點進行綜合編排,設計教學情境;依據能力等級編排教學任務。
2.基于“能力矩陣”的課程教學情境開發基本過程。在進行某課程具體教學情境開發時主要是確定教學情境(課題);根據能力等級表設定各種不同能力等級要求;根據不同的能力等級要求設計相應的教學任務;把所有的教學任務及相關資料匯總構成教學資源庫。其基本過程為:教學大綱課程知識能力等級表教學情境教學任務教學資源庫。
3.教學情境設計中的注意事項。依據教學大綱形成教學計劃再形成年度課程表。依據年度課程表中規定的學時,按照教學周的方式形成若干教學情境,若無法以周的方式設計,也可按照課時來完成。依據教學大綱中的規定目標,針對某一門課程所涉及的所有知識點(目標)進行列表,形成課程能力等級表。依據課程能力等級表,提取其中的一部分知識點(目標),再按照設計時的能力等級目標,挑選對應的層次要求,形成教學情境的能力等級表,進而設計出對應的教學情境任務。
由于學生本身的層次是有差別的,因此教學情境及教學任務的設置難度就非常關鍵,通常先期會相對容易和簡單些,但在每個情境或任務中,也需要設置一些擴展的項目,給學習能力強的學生準備額外任務,以激發其不斷突破自己的意愿。
四、基于“能力矩陣”的課程教學情境開發
1.知識能力等級表。在教學情境設計時,依據課程教學大綱中的規定目標,針對某一門課程所涉及的所有知識點(目標)進行列表,按照學習周分段劃分學習內容,依據教學目標形成課程能力等級表,依據未來發展補充能力等級,最終形成“能力矩陣”。
2.設計教學情境。教學情境設計的主要目的是幫助學生達到學習目標。在教學情境目標中,學生能夠明確自己所學知識的用途。所有的教學情境采用統一的格式,每個情境的文件頭統一格式標準,所有專業通用。教學情境主要包括五大部分:(1)教學情境描述。教學情境描述主要是給出背景資料。(2)內容要點說明。內容要點說明是給學生的提示,告訴學生應當注意什么、如何去做。給學生的提示是很重要的,如果僅僅告訴學生任務,那么學生的自主空間是大了,但他們會感到茫然。(3)擴展任務。擴展任務是為個別基礎特別好的學生準備的,這樣的學生可能感覺工作太容易了,這時可以為他們準備一些難度較大的額外任務。(4)成果提交要求。教師要給出教學情境要求完成的任務內容和工作要求,如每個人制作自己的工作匯報。(5)自我評價。在教學情境的最后,教師會提出幾個小問題,檢查學生是否自主學習完成該教學情境。小問題可以是關于工作流程和工作內容等,以給予學生自我檢驗的機會。
3.基于“能力矩陣”的教學任務分解。在教學情境下,還要設計許多小的教學任務。教學任務要分層級來實現,要服務于教學情境,一個教學任務可為多個教學情境服務。例如局域網組建課程教學任務可以有三個教學情境:LS1、LS2、LS3。
4.知識點對應的教學任務列表(checklist)。教師要清楚教學情境及其相關的教學任務都屬于哪些能力區域,因此,教師要制定知識點對應的教學任務列表。教學任務列表將教學情境中教學知識點的掌握程度與具體能力等級相對應,便于學生對所掌握知識的有所預見和評價;同時,方便教師根據學生的能力等級,對學生進行有針對性的教導和幫助。
5.教學資源庫。基于“能力矩陣”的課程教學模式下,教師講得很少,因此每個知識點教師都需要提供教學資源庫。教學資源庫包括平時在教學過程中積累的小任務、練習題、測試題、講義PPT、相關行業標準與規范、工程標準文檔等,教師提供給學生,以方便學生進行“自主學習”的資料查詢。
6.基于“能力矩陣”的課程教學情境開發文檔結構。(1)能力矩陣表;(2)教學情境;(3)教學任務;(4)知識點對應的教學任務列表;(5)教學資源庫。
五、基于“能力矩陣”的課程教學組織與實施
基于“能力矩陣”的課程教學組織主要包括以下幾個教學環節:
1.學生能力測試。教學情境教學之初,教師要給每個學生作能力等級測試。能力等級測試的方法是為學生準備許多小題,讓學生在較短的時間里做出來。由于時間較短,學生沒有太多時間考慮,會與不會一目了然。通過教學情境的能力小測試來測試學生基礎知識掌握情況,然后教師為學生準備教學材料。這樣的學生能力測試,對教師與學生來說都很重要,有利于了解學生當時所處的狀態以及將來的發展空間。
2.講解并下發教學情境與能力矩陣表。教師用半小時下發并講授教學情境與能力矩陣表。基于“能力矩陣”的課程教學組織中通常采用小組教學。一個小組有4~5學生,由1~2個能力比較好的學生帶領幾個能力一般的學生共同學習。學生接到教學情境后要自己進行情境策劃、情境組織、情境計劃,教師會在旁邊幫助他們分析與糾正、指導。
3.學生填寫能力等級表。學生拿到教學情境與能力等級表后,根據自身實際情況選擇自己要達到的能力,從而知道相應的能力等級目標,并最終確定自己要做的任務列表,制訂自己的學習計劃。
學生如何知道自己要做的任務屬于哪個等級呢?教師在確定教學任務時使用能力等級矩陣定的動詞來描述,這樣學生就很容易分辨其能力等級,如應用XXX、分析XXX、創建XXX等。學生從這樣的能力等級表中,取出一個動詞來設計一個目標,作為他要達到的等級。每個目標為動詞,學生用這些動詞組成目標,即“我能用什么干什么”,這樣就能把籠統的目標具體結合到每個教學情境具體題目上。
教師觀察、確認學生所達到的目標是否合理,依據目標等級選擇具體要完成的題目。如:選A2可只完成前3題;選B1有能力的話可直接選做4、5題;選C1結合企業案例能自己創造一個類似任務并完成。最終教師也會根據學生選擇的能力等級目標對學生進行靈活評價。
4.根據學生各自能力等級完成教學情境與任務。學生如果已經擁有足夠的知識,就可以完成整個教學情境,否則就先完成情境下的各種小教學任務,等擁有足夠的知識后,再完成整個教學情境。
在完成教學情境過程中,如果學生不熟悉某一部分知識,那么他就先完成相應的部分,然后再回來完成教學情境。在教學周開始時,學生可能什么都不熟悉,那么可以依據需要確定自己要達到的目標,然后再逐步完成對應的教學任務。也可能學生在接受教學情境時對很多知識都不熟悉,這時教學情境設計中會提示學生本教學情境主要由哪些教學任務共同組成。
5.學生匯報。基于“能力矩陣”的教學模式,不能給每一個學生下發相同的任務,因而需要每名學生逐一向教師匯報并展示自己的成果,由教師檢查學生是否達到自己制定的能力要求。一般每個學生有15分鐘的交流時間。
學生來找教師進行交流時,根據自己選擇的能力等級進行對話。教師會根據學生的實際完成情況結合其目標進行評價,如果發現學生實際能力夠高而目標較低,則會在學生下次選擇能力等級時給予較高的建議。
6.展示成果。學生在完成教學情境后,通過學校網站將學習步驟計劃書和電子成果放置在個人學習成果中。這樣在找工作時,學生可以通過向企業介紹自己的學習成果而增加面試成功的機會。