工程教育认证专业课“教学做”教学研究实践

管建峰，胡朝斌，马文斌，张敬妹

[摘 要] 在当今高等教育的大众化、社会对人才的全面发展以及终身学习的要求下，社会逐渐重视对高等工科教育人才的学习能力和应用能力的培养。在这样的背景下，针对工科专业课程“教、学、做”一体化、“做中学”教学模式进行了研究和实践，获得了一定的教学成果，并提出了后期的展望。

[关 键 词] “教学做”一体化；教学模式实践；工程教育认证

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）31-0134-03

近年来，随着社会的发展和科技的突飞猛进，新技术、新工艺、新材料制作水平得到了飞速提升，并且工业已经进入4.0的时代。但在现有的教育体制下，教学时间有限并且学时比较紧张，拓展教学内容和提高教学效果势在必行。而“流体传动及控制技术”作为机械工程、机械电子、车辆工程等专业中一门综合性和实用性较强的专业课，它对培养学生的创新能力和实际应用动手能力起到了不可替代的作用。因此，应加强对学生专业能力的培养，让其在今后的工作中能够更好地适应各项现代化操作，才是为我国输送人才的正确方式。

一、“教、学、做”一体化、“做中学”教学模式的概述[1]

“教、学、做”一体化、“做中学”教学模式在整个专业课程的教学中发挥着重要的作用，而怎样合理地分配好教学做的学时和教学效果，真正在有限的教学学时下，最大限度地发挥学生的接受知识和灵活应用知识，提升学生的知识应用技能，真正提高解决复杂工程问题的能力，则是作为工科应用型本科高校教师必须用心去考虑和研究的问题。

“教、学、做”一体化、“做中学”教学理论中可以分成三个部分：首先是“教”，教师需要思考如何开展教学内容、怎样抛砖引玉，才能让学生充分地发挥想象能力和创新能力。这就涉及教学的方法和手段，教师必须把最前沿的研究成果和前沿的应用技术、课程的主要体系和脉络教授给学生，给学生一个展示的空间。教师可以采用各种先进的教学手段与方法，包括先进的教学设备。尽可能地培养学生的强烈学习兴趣，激发学生的好奇心和求知欲，为其预留不断思考的空间；其次是“学”：“教、学、做”一体化、“做中学”教学模式下，激发了学生的学习兴趣，让其切身体会到知识发挥作用和掌握良好的专业技能为自己创造的发挥空间，有效刺激了学生学习综合知识的强烈欲望，体会到交叉学科知识应用的极大好处，让其不断地去自主学习，探索学习，在交叉学科知识的应用中，感受到人生价值的极大发挥和人生的肯定。在这样的引导和兴趣、欲望驱动下学习，学生的学习效果会得到极大的提高；最后是“做”，就是要提升学生的技能，让其在做的过程中，会思考、会分析、会应用知识、会不断改正错误的认识，按照科学的规律创造性地去解决问题，技能性的能力得到提高，同时也使知识得到准确理解和掌握。

二、“教、学、做”一体化、“做中学”教学模式在专业课教学中的应用实析

（一）专业课教学（理论课）教学内容和對应毕业要求

“流体传动及控制技术”是专业主干课程，教学学时48学时。主要的课程内容有：流体静力学、流体动力学、流体驱动的动力元件、控制元件、执行元件、液压的典型回路、液压回路的典型应用、液压回路的分析及计算、比例伺服回路及控制、气动空气的性能、气动元件、气动回路、气动的逻辑回路、气动回路的控制技术等。通过本课程的学习，使学生能够较熟练地掌握液压与气压系统的基本知识，掌握液压与气压必要的理论知识，掌握液压与气压元件的结构、工作原理与性能，并能合理地选用，掌握液压传动与气压传动典型基本回路的工作原理与特点，并能合理地选用。对液压与气压系统具有初步分析与应用的能力，结合控制类专业课程的学习，具备初步分析、处理机电液传动与控制系统的能力，为今后进一步应用液压与气压传动技术打好基础[2]。

通过这门课程的学习，让学生掌握：

1.学习液压与气压基础知识和基本理论知识，掌握常用液压回路、特性等基本知识，了解各种液压的传动原理，具有分析、选用和设计液压与气压回路的基本能力；（对应毕业要求2）

2.通用液压与气压的设计原理、方法和液压与气压回路设计等的一般规律，具有设计液压与气压回路的能力；（对应毕业要求3）

3.掌握基本的液压与气压回路创新方法，培养学生追求创新的态度和意识；（对应毕业要求3）

4.培养学生树立正确的设计思想，了解液压与气压回路设计过程中国家有关的经济、环境、法律、安全、健康、伦理等政策和制约因素。（对应毕业要求3）

5.培养学生的工程实践学习能力，使学生掌握典型回路的实验方法，获得实验技能的基本训练，具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力。（对应毕业要求2）

6.了解液压设计的前沿和新发展动向。（对应毕业要求2）

（二）专业实践课程教学目标

“教、学、做”一体化教学改革的实践：在培养计划里专门开设了一门既有课程设计又有综合实验的综合性实践课程，作为流体传动与控制技术知识学习的后学课程，“机电液设计与综合实验”课程安排32学时，本课程是工科近机械电子工程类专业集中实践性环节专业必修课程之一，是机械电子工程类学生学习了先期课程：液压与气压传动、电气控制技术、微机原理等课程后，进行综合性和设计性实践环节教学，能培养学生计算油缸总体结构和系统设计、控制设计及综合调试能力，培养学生在实践中分析问题和解决问题的能力，培养学生的合作团队精神[3]。

1.根据设计技术参数，查阅液压缸及其设计的有关技术要求，进行液压缸结构设计，同时，参考机械设计手册，规范图纸设计和几何精度设计，培养学生机械设计在具体油缸设计方面的设计能力，通过有关计算，培养学生的计算和国家标准的规范能力。（对应毕业要求2、3）

2.通过液压系统设计（或者气压系统）和控制技术设计，进行实验综合调试，写出实验调试报告，分析实验调试中碰到的问题，解决问题的方法，培养学生的科研合作能力。（对应毕业要求3、4）

3.书写计算报告，进行归纳和总结。（对应毕业要求2、4）

4.培养学生的工程实践学习能力，使学生掌握典型零件的实验方法，获得实验技能的基本训练，具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力。（对应毕业要求2、4）

（三）机电液设计与综合实验主要实施内容与方案[3]

1.共程设计部分

现代社会新能源的开发和使用是我们作为工程技术人员进行创新开发的方向，现在要求开发一套液压式波浪能发电系统，具体基本示意图见图1。

要求设计液压驱动系统、专用油缸一套（总装配图、零件图、计算说明书等）、控制系统、发电系统、链接部件等。

采能装置示意及基本参数（注：力臂等长全部5000）

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

液压马达的工作压力：P=5-8 MPa，假设设计工作压力P=5 MPa。

（2）设计目的：用液压马达驱动发电机工作发电，采用流体比例流量和比例压力控制，液压马达要求工作平稳、转速平稳、发电频率稳定。

（3）设计过程：方案的查询、液压方案的确定、相关计算与校核、液压元器件的选型、压系统设计和液压油缸的总体结构设计、液压油缸的主要零部件设计、控制系统设计、发电系统设计等、计算说明书、最终材料。

（4）设计最终材料

设计和计算说明书、液压系统方案、元器件型号选择表、油缸总装配图，包括油缸缸体链接转动机构、缸头链接球轴承结构、零件图：单号：端盖，链接头、铰链；双号：活塞，链接头、铰链零件等图纸、控制系统设计原理图、型号选择、发电系统设计等

2.实验调试部分

（1）任务：实现动作要求

学号单号：用差动链接。学号双号：用调速阀调速

（2）综合实验的预习要求

设计液压原理图、根据液压原理图，写出电磁铁得失电状态表、写出流程图、PLC的I/O分配图、PLC梯形图、实验调试，写出心得体会、实验报告。

三、“教、学、做”一体化“做中学”教学改革的成果及创新点

（一）成果主要内容

1.教材体系的建设和教改论文的发表

（1）教材：2013年3月出版，实践教材和课程设计教材。2013年3月1日，由北京航空航天大学出版社出版了普通高等教育“十二五”规划教材：《机电液综合课程设计指导与实践》，是根据教学改革及素质教育要求，结合多年的教学经验编写而成。普通高等教育“十二五”规划教材：《机电液综合课程设计指导实践》共七章，主要介绍了机电液综合课程设计的思路、机械部件设计、液压系统设计、电气控制系统设计、液压缸设计与系统实践以及机电液综合课程设计题目与任务等内容。该课程设计兼有基础性、知识性、实践性与创新性等特点，便于学生操作。

（2）教材：2016年6月出版，应用型机械类专业“十三五”规划教材。2016年6月，由西安电子科技大学出版社出版了应用型本科机械类专业“十三五”规划教材《流体传动与控制技术》：针对应用型本科，结合当前科技的发展和当前行业，在液压与气压传动在当今社会发展的大趋势下，如何充分利用好当前先进的控制手段和技术，迎合国家“工业2025”，充分在当前“互联网+”的智能化制造方面，充分利用先进的控制技术，结合工程实际，编写了应用性强的理论教材，正式使用。

（3）论文：实验室研究与探索，发表教学改革论文“机电液综合设计与控制实验的探索”；电子与制作，教学改革论文：基于“教学做一体化”的《液压与气压传动》教学改革探索与实践；现代职业教育，关于应用型本科工程专业核心课程“教学做创”一体化的教学改革研究；黑龙江科学，JDY-Ⅲ型机电液综合实验台的研制。[4-7]

2.“教、学、做”一体化“做中学”教学模式的应用下学生学习成果展示

学生专利4项：通过教学做一体化的教学改革，学生也得到了提高，公开发表了实用新型专利四项，学生也得到了实惠。学生撰写论文，能力得到提高，科研水平也得到提高，发表论文5篇：

（1）2016年8月3日，郭伟伟、顾捷、管建峰、孟涛《一种具有鉴伪功能的硬币分拣机》CN 205428015 U

（2）2016年7月13日，宋涛、管建峰、刘达、范鹏《基于WIFI的手机监控智能门窗》CN 205382821 U

（3）2015年5月13日，张海柱、管建峰、高宇《基于GSM的大功率电器远程监控装置》CN 204331446 U

（4）2016年8月17日，管建峰、吴露《一种用于测量盘类、轴类、齿轮工件的形位误差检查测量仪》CN 205482696 U

（5）2015年21期，科技与创新，管建峰、瞿生鹏《ICE-40雪花制冰机D型蒸发器结构设计与优化》

（6）2014年第9期，中国新技术新产品，管建峰、高远、胡生雯《50吨液压千斤顶测试台设计》

（7）2016年8月，设计与研究，管建峰、王欣、张建学、吴必仲 《Φ40钢管热穿孔自动打头机液压气动控制系统设计》

（8）2014年4期，机械管理开发，张海柱、管建峰、朱鑫伟 《基于GSM模块的制冰机远程控制系统设计》

（9）2015年第6期，山西冶金，管建峰、黄亚东《基于GSM远程控制钢管斜底炉推钢机系统设计》

（二）“教、学、做”一体化、“做中学”教学模式理论创新点

通过教学做一体化教学改革，主要针对以下几个理论提出了新观点：

1.理论教材注重应用性

把理论教学和实践教学打通，进行了理论教材和实践教材的编写，按照应用型本科的特点，强化学生创新能力的培养，强调理论和实践的结合，上课时尽量结合工程案例。我们在编写流体传动与控制技术理论教材时，大量地应用工程机械的应用案例，同时我们也把当今前沿的应用写到教材里面去，把比例阀和数字阀、伺服阀、拆装阀等应用写入教材，打破了原来东南大学出版的液压与气压传动理论性比较强的限制，强化了应用，强化了PLC的应用，强化了实践内容，把一些重要综合性的实践内容也写入理论教材，更好地体现了应用型本科教材。

2.实践教材注重引导性

作为应用型本科教学，我们编写了实践教材，《机电液综合课程设计指导与实践》就要把课程设计和综合实验结合在一起，一步一步地引导学生怎么思考问题、解决问题，把工程实践做好，做完善。通过这样教材的应用，学生能自己解决一些实际问题。

3.把毕业设计和工程设计结合起来

通过理论教学和实际工程的有机结合，学生能通透地理解应用知识，进行创新，由此学生把自己的成功转化为专利和科技论文，在这四年里，学生撰写科技论文5篇，公开专利4项。

综上所述，以上是针对“教、学、做”一体化“做中学”教学模式应用改革的成果，虽然我们取得了一定的成绩，但培养技术人才的路还很漫长，我们还将继续探索在当前大众化高等教育下，面对国家提倡的工业4.0和基于“互聯网+”的工程教育，充分发挥当今各种先进的学习手段，提高教学效果，培养学生解决复杂工程问题的能力并为其提供广阔的前景。

参考文献：

[1]吕辉，曾志辉，董爱华.《检测技术》“教、学、做”一体化教育模式研究[J].中国西部科技，2010，9（15）：77-80.

[2]刘忠等.流体传动及控制技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2016.

[3]张礼华，管建峰.机电液综合课程设计指导与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2013.

[4]孟涛，陈启东，管建峰.机电液综合设计与控制实验的探索[J].实验室研究与探索，2015，34（11）：173-175.

[5]管建峰.基于“教学做一体化”的《液压与气压传动》教学改革探索与实践[J].电子与制作，2014，14（14）：152-153.

[6]管建峰.关于应用型本科工程专业核心课程“教学做创”一体化的教学改革研究[J].现代职业教育，2015（16）：94-95.

[7]管建峰，孟涛.JDY-Ⅲ型机电液综合实验台的研制[J]. 黑龙江科学，2014（8）：247-249