工程教育認證專業課“教學做”教學研究實踐

管建峰，胡朝斌，馬文斌，張敬妹

[摘 要] 在當今高等教育的大眾化、社會對人才的全面發展以及終身學習的要求下，社會逐漸重視對高等工科教育人才的學習能力和應用能力的培養。在這樣的背景下，針對工科專業課程“教、學、做”一體化、“做中學”教學模式進行了研究和實踐，獲得了一定的教學成果，并提出了后期的展望。

[關 鍵 詞] “教學做”一體化；教學模式實踐；工程教育認證

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）31-0134-03

近年來，隨著社會的發展和科技的突飛猛進，新技術、新工藝、新材料制作水平得到了飛速提升，并且工業已經進入4.0的時代。但在現有的教育體制下，教學時間有限并且學時比較緊張，拓展教學內容和提高教學效果勢在必行。而“流體傳動及控制技術”作為機械工程、機械電子、車輛工程等專業中一門綜合性和實用性較強的專業課，它對培養學生的創新能力和實際應用動手能力起到了不可替代的作用。因此，應加強對學生專業能力的培養，讓其在今后的工作中能夠更好地適應各項現代化操作，才是為我國輸送人才的正確方式。

一、“教、學、做”一體化、“做中學”教學模式的概述[1]

“教、學、做”一體化、“做中學”教學模式在整個專業課程的教學中發揮著重要的作用，而怎樣合理地分配好教學做的學時和教學效果，真正在有限的教學學時下，最大限度地發揮學生的接受知識和靈活應用知識，提升學生的知識應用技能，真正提高解決復雜工程問題的能力，則是作為工科應用型本科高校教師必須用心去考慮和研究的問題。

“教、學、做”一體化、“做中學”教學理論中可以分成三個部分：首先是“教”，教師需要思考如何開展教學內容、怎樣拋磚引玉，才能讓學生充分地發揮想象能力和創新能力。這就涉及教學的方法和手段，教師必須把最前沿的研究成果和前沿的應用技術、課程的主要體系和脈絡教授給學生，給學生一個展示的空間。教師可以采用各種先進的教學手段與方法，包括先進的教學設備。盡可能地培養學生的強烈學習興趣，激發學生的好奇心和求知欲，為其預留不斷思考的空間；其次是“學”：“教、學、做”一體化、“做中學”教學模式下，激發了學生的學習興趣，讓其切身體會到知識發揮作用和掌握良好的專業技能為自己創造的發揮空間，有效刺激了學生學習綜合知識的強烈欲望，體會到交叉學科知識應用的極大好處，讓其不斷地去自主學習，探索學習，在交叉學科知識的應用中，感受到人生價值的極大發揮和人生的肯定。在這樣的引導和興趣、欲望驅動下學習，學生的學習效果會得到極大的提高；最后是“做”，就是要提升學生的技能，讓其在做的過程中，會思考、會分析、會應用知識、會不斷改正錯誤的認識，按照科學的規律創造性地去解決問題，技能性的能力得到提高，同時也使知識得到準確理解和掌握。

二、“教、學、做”一體化、“做中學”教學模式在專業課教學中的應用實析

（一）專業課教學（理論課）教學內容和對應畢業要求

“流體傳動及控制技術”是專業主干課程，教學學時48學時。主要的課程內容有：流體靜力學、流體動力學、流體驅動的動力元件、控制元件、執行元件、液壓的典型回路、液壓回路的典型應用、液壓回路的分析及計算、比例伺服回路及控制、氣動空氣的性能、氣動元件、氣動回路、氣動的邏輯回路、氣動回路的控制技術等。通過本課程的學習，使學生能夠較熟練地掌握液壓與氣壓系統的基本知識，掌握液壓與氣壓必要的理論知識，掌握液壓與氣壓元件的結構、工作原理與性能，并能合理地選用，掌握液壓傳動與氣壓傳動典型基本回路的工作原理與特點，并能合理地選用。對液壓與氣壓系統具有初步分析與應用的能力，結合控制類專業課程的學習，具備初步分析、處理機電液傳動與控制系統的能力，為今后進一步應用液壓與氣壓傳動技術打好基礎[2]。

通過這門課程的學習，讓學生掌握：

1.學習液壓與氣壓基礎知識和基本理論知識，掌握常用液壓回路、特性等基本知識，了解各種液壓的傳動原理，具有分析、選用和設計液壓與氣壓回路的基本能力；（對應畢業要求2）

2.通用液壓與氣壓的設計原理、方法和液壓與氣壓回路設計等的一般規律，具有設計液壓與氣壓回路的能力；（對應畢業要求3）

3.掌握基本的液壓與氣壓回路創新方法，培養學生追求創新的態度和意識；（對應畢業要求3）

4.培養學生樹立正確的設計思想，了解液壓與氣壓回路設計過程中國家有關的經濟、環境、法律、安全、健康、倫理等政策和制約因素。（對應畢業要求3）

5.培養學生的工程實踐學習能力，使學生掌握典型回路的實驗方法，獲得實驗技能的基本訓練，具有運用標準、規范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料的能力。（對應畢業要求2）

6.了解液壓設計的前沿和新發展動向。（對應畢業要求2）

（二）專業實踐課程教學目標

“教、學、做”一體化教學改革的實踐：在培養計劃里專門開設了一門既有課程設計又有綜合實驗的綜合性實踐課程，作為流體傳動與控制技術知識學習的后學課程，“機電液設計與綜合實驗”課程安排32學時，本課程是工科近機械電子工程類專業集中實踐性環節專業必修課程之一，是機械電子工程類學生學習了先期課程：液壓與氣壓傳動、電氣控制技術、微機原理等課程后，進行綜合性和設計性實踐環節教學，能培養學生計算油缸總體結構和系統設計、控制設計及綜合調試能力，培養學生在實踐中分析問題和解決問題的能力，培養學生的合作團隊精神[3]。

1.根據設計技術參數，查閱液壓缸及其設計的有關技術要求，進行液壓缸結構設計，同時，參考機械設計手冊，規范圖紙設計和幾何精度設計，培養學生機械設計在具體油缸設計方面的設計能力，通過有關計算，培養學生的計算和國家標準的規范能力。（對應畢業要求2、3）

2.通過液壓系統設計（或者氣壓系統）和控制技術設計，進行實驗綜合調試，寫出實驗調試報告，分析實驗調試中碰到的問題，解決問題的方法，培養學生的科研合作能力。（對應畢業要求3、4）

3.書寫計算報告，進行歸納和總結。（對應畢業要求2、4）

4.培養學生的工程實踐學習能力，使學生掌握典型零件的實驗方法，獲得實驗技能的基本訓練，具有運用標準、規范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料的能力。（對應畢業要求2、4）

（三）機電液設計與綜合實驗主要實施內容與方案[3]

1.共程設計部分

現代社會新能源的開發和使用是我們作為工程技術人員進行創新開發的方向，現在要求開發一套液壓式波浪能發電系統，具體基本示意圖見圖1。

要求設計液壓驅動系統、專用油缸一套（總裝配圖、零件圖、計算說明書等）、控制系統、發電系統、鏈接部件等。

采能裝置示意及基本參數（注：力臂等長全部5000）

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

液壓馬達的工作壓力：P=5-8 MPa，假設設計工作壓力P=5 MPa。

（2）設計目的：用液壓馬達驅動發電機工作發電，采用流體比例流量和比例壓力控制，液壓馬達要求工作平穩、轉速平穩、發電頻率穩定。

（3）設計過程：方案的查詢、液壓方案的確定、相關計算與校核、液壓元器件的選型、壓系統設計和液壓油缸的總體結構設計、液壓油缸的主要零部件設計、控制系統設計、發電系統設計等、計算說明書、最終材料。

（4）設計最終材料

設計和計算說明書、液壓系統方案、元器件型號選擇表、油缸總裝配圖，包括油缸缸體鏈接轉動機構、缸頭鏈接球軸承結構、零件圖：單號：端蓋，鏈接頭、鉸鏈；雙號：活塞，鏈接頭、鉸鏈零件等圖紙、控制系統設計原理圖、型號選擇、發電系統設計等

2.實驗調試部分

（1）任務：實現動作要求

學號單號：用差動鏈接。學號雙號：用調速閥調速

（2）綜合實驗的預習要求

設計液壓原理圖、根據液壓原理圖，寫出電磁鐵得失電狀態表、寫出流程圖、PLC的I/O分配圖、PLC梯形圖、實驗調試，寫出心得體會、實驗報告。

三、“教、學、做”一體化“做中學”教學改革的成果及創新點

（一）成果主要內容

1.教材體系的建設和教改論文的發表

（1）教材：2013年3月出版，實踐教材和課程設計教材。2013年3月1日，由北京航空航天大學出版社出版了普通高等教育“十二五”規劃教材：《機電液綜合課程設計指導與實踐》，是根據教學改革及素質教育要求，結合多年的教學經驗編寫而成。普通高等教育“十二五”規劃教材：《機電液綜合課程設計指導實踐》共七章，主要介紹了機電液綜合課程設計的思路、機械部件設計、液壓系統設計、電氣控制系統設計、液壓缸設計與系統實踐以及機電液綜合課程設計題目與任務等內容。該課程設計兼有基礎性、知識性、實踐性與創新性等特點，便于學生操作。

（2）教材：2016年6月出版，應用型機械類專業“十三五”規劃教材。2016年6月，由西安電子科技大學出版社出版了應用型本科機械類專業“十三五”規劃教材《流體傳動與控制技術》：針對應用型本科，結合當前科技的發展和當前行業，在液壓與氣壓傳動在當今社會發展的大趨勢下，如何充分利用好當前先進的控制手段和技術，迎合國家“工業2025”，充分在當前“互聯網+”的智能化制造方面，充分利用先進的控制技術，結合工程實際，編寫了應用性強的理論教材，正式使用。

（3）論文：實驗室研究與探索，發表教學改革論文“機電液綜合設計與控制實驗的探索”；電子與制作，教學改革論文：基于“教學做一體化”的《液壓與氣壓傳動》教學改革探索與實踐；現代職業教育，關于應用型本科工程專業核心課程“教學做創”一體化的教學改革研究；黑龍江科學，JDY-Ⅲ型機電液綜合實驗臺的研制。[4-7]

2.“教、學、做”一體化“做中學”教學模式的應用下學生學習成果展示

學生專利4項：通過教學做一體化的教學改革，學生也得到了提高，公開發表了實用新型專利四項，學生也得到了實惠。學生撰寫論文，能力得到提高，科研水平也得到提高，發表論文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》CN 205428015 U

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

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

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

（5）2015年21期，科技與創新，管建峰、瞿生鵬《ICE-40雪花制冰機D型蒸發器結構設計與優化》

（6）2014年第9期，中國新技術新產品，管建峰、高遠、胡生雯《50噸液壓千斤頂測試臺設計》

（7）2016年8月，設計與研究，管建峰、王欣、張建學、吳必仲 《Φ40鋼管熱穿孔自動打頭機液壓氣動控制系統設計》

（8）2014年4期，機械管理開發，張海柱、管建峰、朱鑫偉 《基于GSM模塊的制冰機遠程控制系統設計》

（9）2015年第6期，山西冶金，管建峰、黃亞東《基于GSM遠程控制鋼管斜底爐推鋼機系統設計》

（二）“教、學、做”一體化、“做中學”教學模式理論創新點

通過教學做一體化教學改革，主要針對以下幾個理論提出了新觀點：

1.理論教材注重應用性

把理論教學和實踐教學打通，進行了理論教材和實踐教材的編寫，按照應用型本科的特點，強化學生創新能力的培養，強調理論和實踐的結合，上課時盡量結合工程案例。我們在編寫流體傳動與控制技術理論教材時，大量地應用工程機械的應用案例，同時我們也把當今前沿的應用寫到教材里面去，把比例閥和數字閥、伺服閥、拆裝閥等應用寫入教材，打破了原來東南大學出版的液壓與氣壓傳動理論性比較強的限制，強化了應用，強化了PLC的應用，強化了實踐內容，把一些重要綜合性的實踐內容也寫入理論教材，更好地體現了應用型本科教材。

2.實踐教材注重引導性

作為應用型本科教學，我們編寫了實踐教材，《機電液綜合課程設計指導與實踐》就要把課程設計和綜合實驗結合在一起，一步一步地引導學生怎么思考問題、解決問題，把工程實踐做好，做完善。通過這樣教材的應用，學生能自己解決一些實際問題。

3.把畢業設計和工程設計結合起來

通過理論教學和實際工程的有機結合，學生能通透地理解應用知識，進行創新，由此學生把自己的成功轉化為專利和科技論文，在這四年里，學生撰寫科技論文5篇，公開專利4項。

綜上所述，以上是針對“教、學、做”一體化“做中學”教學模式應用改革的成果，雖然我們取得了一定的成績，但培養技術人才的路還很漫長，我們還將繼續探索在當前大眾化高等教育下，面對國家提倡的工業4.0和基于“互聯網+”的工程教育，充分發揮當今各種先進的學習手段，提高教學效果，培養學生解決復雜工程問題的能力并為其提供廣闊的前景。

參考文獻：

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

[2]劉忠等.流體傳動及控制技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2016.

[3]張禮華，管建峰.機電液綜合課程設計指導與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2013.

[4]孟濤，陳啟東，管建峰.機電液綜合設計與控制實驗的探索[J].實驗室研究與探索，2015，34（11）：173-175.

[5]管建峰.基于“教學做一體化”的《液壓與氣壓傳動》教學改革探索與實踐[J].電子與制作，2014，14（14）：152-153.

[6]管建峰.關于應用型本科工程專業核心課程“教學做創”一體化的教學改革研究[J].現代職業教育，2015（16）：94-95.

[7]管建峰，孟濤.JDY-Ⅲ型機電液綜合實驗臺的研制[J]. 黑龍江科學，2014（8）：247-249