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機械設計節能原理又稱之為平衡節能原理,平衡理念是節能設計的主要指導思想。機械節能設計應當從改進動力源、減小摩擦、功率匹配節能這三個方面入手,充分考慮機械設備在實際應用中所存在的能耗問題,盡量在設計環節就加以改善,從源頭上減少能源的浪費。
1.動力源動力源通常指的是機械設備的發動機,在節能設計的過程中要求盡量的減少發動機的輸入功率,同時盡可能增大其輸出功率,簡單的說就是提高機械設備電能與動能、勢能、熱能等的轉化率。在實際的應用中這一設計理念體現在機械設備的啟動、減速停止這兩個階段中。例如,在停止設備的動力輸入之后由于慣性的因素機械設備還會運行一小會兒,通過合理的設計將這一部分動能或者勢能儲存起來,在機械需要發動的時候提供一部分初始動力。
2.在設計過程中減小摩擦發動機所產生的動力必須通過齒輪、動力傳送柱、動力傳動帶等傳遞給機械設備需要作用的部位,在這個過程中難以避免的會產生摩擦,損失一部分動能。因此,需要在設計的過程中盡量較小各個組件之間的摩擦。例如,在“機械手”的設計環節,對于其關節處都會采用光滑的圓柱、軸承和液壓柱進行連接,同時在使用的過程中還會定期的用油進行。目的就是為了減少機械設備活動處的摩擦,減少動力的損失。
3.功率匹配節能,合理運用節能合理的分析不同應用環境下所需要的功率大小,有依據的設計機械設備的標準功率。例如,飲品加工傳動帶所需的功率就遠遠小于裝卸工廠所用的傳動帶的功率。為了節約機械的購買費用還可以利用汽車發動機的原理,設置不同的檔位,根據實際功率需求進行調節。
二、機械設計能源浪費的原因
1.缺乏節能設計理念傳統的機械設計理念是盡可能的提高機械設備的生產能力,設計人員在設計的過程中首先考慮到的就是如何提高機械設備的載重量、運轉速度等,其次便是機械設備的穩定性和可靠性,完全忽略了節能設計,甚至為了提高之前的兩方面性能而使得設計能耗更高。
2.設計人員專業水平低機械設計工作都是由專門的設計人員完成的,部分設計人員的理論知識匱乏,固步自封、不愿意學習新的知識,導致與先進的新型設計方式脫節。同時,很多設計人員長期忙于設計工作,不愿意深入基層考察設備的使用情況,導致理論脫離實踐,設計出的機械設備不具有可實現性。
3.技術水平無法滿足設計需要受到現有技術水平的限制很多設計思想很難得到實現,即使勉強得以實現也會大大增加機械設備的制造成本。所以,處于經濟效益的角度考慮,很多機械制造商并不愿意完全按照設計要求引入相應的節能技術。
三、如何做好機械設計節能
1.選用環保型材料和環保型發動機從設計環節入手,在滿足設計要求時,優先選取環保型的材料,材料盡量能夠做到可回收、易處理、無污染。發動機是機械設備的主要污染源之一,對減少污染物排放具有重要的意義,比如可以選用環保型水冷增壓柴油機作為發動機,此發動機具有油耗低、排放低、使用壽命長等優勢,條件允許的話,電控高性能長壽命節能型發動機也是不錯的選擇。
2.電子控制系統的精確化控制利用電子計算機和無線網組成的控制系統,實現對機械的精準控制是機械節能的又一項措施。智能化終端可以依據設定的程序對機械的運行情況實行實時監控,做出智能化判斷,控制發動機的輸出功率等,以達到減少消耗的最佳標準,同時,其自我檢測還能及時發現、處理問題,延長機械的使用壽命。
3.做好液壓系統的清潔和防滲漏工作液壓系統的污濁物加快機械設備的磨損和腐蝕,液壓系統滲漏直接浪費了寶貴的資源,因此,機械液壓系統也是機械節能設計時要重點考慮的問題之一。比如,加裝一個高效率、高精準度的過濾裝置就可以過濾掉大部分摻雜物,降低雜物與機械的物理磨損。采用防滲透的新材料或改變零部件結構,如密封的銷軸等防止滲漏。
4.引入新的技術機械設計節能的實現離不開技術的支持,在設計的過程中不能脫離實際的技術發展水平。但是,又不能完全禁錮設計思想,要大膽的進行創新與嘗試,積極的將各種先進的新型技術應用到設計中去。例如,利用太陽能發電技術為機械設備提供動力,再外加傳統的動力系統以備不時之需,特別是對于小型機械設備,具有很強的可操作性。
四、結語
一、機械工業是為能源發展提供裝備的重要產業
是為國民經濟各行業及國防建設提供裝備的基礎性戰略性產業。目前,我國機械工業總體規模已連續多年位居世界前茅,我國發電設備的產量占全球60%左右,產業結構也有所改善,產品技術逐年提高。世界最大的單機容量泰山核電機組1號機組175萬千瓦核能發電機成功研發,我國在特高壓輸變電設備的充電樁、高壓絕緣套管等一大批長期受制于進口的關鍵零部件也都取得了重大突破。此外,我國在能源裝備的其他方面這些年也有了長足進步,許多產品、許多關鍵技術已經替代了進口。但是,機械工業也是生產規模大、生產戰線長的耗材耗能大戶,肩負的責任更加重大。我們還有很多產品能源排放超標、技術改造乏力、工藝水平落后、高效節能等高檔產品供給不足。在資源制約、能源安全與環境約束矛盾加劇的形勢下,機械工業為能源產業和能源的生產、消費提供高端的產品以及加快轉型升級的任務十分艱巨。因此,我們一方面要積極推行綠色制造,帶頭節能減排;一方面要加大技術創新力度,為社會提供先進、高效、節能和環保的設備和產品,為各行業和社會做出貢獻。“十二五”以來,我們按照工業轉型升級的總體部署,大力實施“主攻高端、創新驅動、強化基礎、兩化融合、綠色為先”的發展戰略,特別是在創新驅動、綠色為先的戰略推進中做了一些工作。我們加快發展核能、太陽能、風電、生物質能等新型清潔能源設備,加快發展高效節能技術裝備、資源循環利用裝備、煤炭清潔利用及海水綜合利用裝備,加快發展節能與新能源汽車等,并且努力高質量地滿足鋼鐵、有色、建材、船舶等行業對高效、節能、低排放產品和裝備的需求。與此同時,我們也通過推廣節能減排技術、應用節能減排工藝設備,提高設計、制造環節的能源材料利用率等措施,加大推進自身節能減排、綠色制造步伐,促進行業產業結構調整和技術產品升級,努力為落實國家能源發展戰略做出貢獻。當前,機械工業正在按照黨的“十”和十八屆三中全會精神以及國家關于工業轉型升級的總體部署在加快推進全行業深化改革和提質增效升級。
二、我國已進入全面深化改革的攻堅階段
各行業都處在調整產業結構和轉變發展方式的關鍵期。面對著經濟全球化和科學技術的日新月異,面對著推動能源生產與消費革命的重要使命,只有加強相關產業間的合作協作,擰成一股繩、一股勁,共同破解難題,實現協同創新,才能加快推進產業轉型升級,加快產業振興步伐,共同行使中國作為負責任大國的使命,為建設資源節約型、環境友好型社會履行責任。這次會議就是以能源市場化改革和生產轉型發展為主題,邀請各界精英共同探討今后能源裝備發展如何適應國家能源市場生產、消費方面的需求,從而實能源裝備的高端制造化。我們也將廣泛聽取來自各界人士的真知灼見,以全力推進機械行業主攻高端、創新驅動、強化基礎、兩化融合、綠色低碳的發展戰略,以實際行動為能源生產和消費及保障我國能源安全作出新的貢獻。
作者:王瑞祥 單位:中國機械工業聯合會會長
關鍵詞: 馬克思 主體性理論 和諧校園文化
人是世界的中心,人的這種地位決定了,在人與萬物的關系中,人是作為主體而存在的。而哲學作為探尋人的存在根據的學問,自然要從人作為主體的性質出發,來認識人與世界的關系。馬克思的主體性理論是他的人學思想重要的組成部分,他關于人的主體性的探討,以社會實踐為立足點,以人的“功能”角度為出發點,強調了人是勞動、社會關系的主體,肯定了人的自主性、自為性、選擇性和創造性。馬克思的主體性理論對于研究我國當前高校和諧校園文化建設中教職工和學生所發揮的主體性作用,有著重要的啟發意義。
一、馬克思建立在以實踐為基礎上的主體性理論
就馬克思的主體性思想來看,他的主體性是建立在實踐的基礎上的,從而具有了如下特征:一是現實的人是實踐和認識的主體,實踐活動的結果取決于人,取決于人的主體性及其發揮。二是人在實踐中確證了自己的主體地位和主體性,只有通過實踐,主體才能達到其目的,實現其價值。三是人的主體性是能動性、自主性和自為性的統一,三者的結合和統一,是主體和主體性的真正發揮。
“人始終是主體”,[1]人類社會的發展是立足于人在社會實踐的基礎上不斷生成的自主運動。現實的人是實踐主體、認識主體、歷史活動主體的統一。人的主體性及其發揮決定了實踐活動的結果。馬克思在肯定了現實的人是實踐和認識的主體的同時,還進一步指出,現實的人和主體又不是完全對等的,只有現實的人具備了對象意識和自我意識后,并積極主動地投身于實踐活動,才能成為創造歷史、改造實踐活動的主體,具有主體性。馬克思認為,人在實踐中確證自己的主體地位和主體性,作為實踐活動主體的人,在本質上才是有意識的、能動的社會存在物。其生存與發展的需要,從根本上突破或超越了動物的生存方式,不再滿足于對現成自然物的直接索取與占有,而是力圖按照人的內在尺度,在對客體的改造中體現人的本質力量。一方面必須依靠現成的外部物質世界,并以此作為自己生存和活動的先在前提,另一方面必須通過自己有意識的實踐活動或價值選擇活動,使自己的本質力量對象化,即創造出滿足自身需要的對象存在,并通過自身對該存在方式的占有和享用,使其成為人的社會生活和活動的有機要素。馬克思認為,勞動實踐規定了主客體的相互生成。動物和“正在形成中的人”完全依賴自然,“完全形成中的人”則宣告了人和自然的對立。這種人和自然分化的動力不是別的,正是人的勞動實踐活動。“通過實踐創造對象世界,即改造無機界,證明了人是有意識的類存在物”,[2]人由此而獲得了改造對象世界的主體的意義。
二、主體性的理論問題是在三種意義上使用
首先,在本體論意義上,馬克思認為人具有自主性。自主性是人的自主意識的外顯,是我們每一個人都能感受到和體驗到的。自主性既是人的一種內在要求,又是人的本質力量的感性顯現。按照實踐觀點,實踐活動是人的一種“自主性”活動,馬克思說:“人不僅僅是自然存在物,而且是人的自然存在物,就是說,是自為地存在著的存在物,因而是類存在物”“自為地存在著。”[3]這意味著,人的生成歷史是人自己創造的,通過自我創生和自我生成活動,不斷地實現自我超越、自我揚棄、自我否定,并因此實現自身的發展,這是人獨特的存在方式。對于動物來說,運動和進化構成其活動方式,因而是談不上發展的,但人在實踐活動中,通過自身本質力量的對象化,一方面改造了對象,創造出人化的自然,另一方面也改變了自身,創造出人新的自我,因而發展是惟有人才具有的自我生成活動,發展是實踐活動的內在本性,因而也是人生命活動的內在本性。
其次,在認識論意義上,馬克思認為人的主體性主要體現在人的能動性。他在《關于費爾巴哈的提綱》中指出:“從前的一切唯物主義――包括費爾巴哈的唯物主義――的主要缺點是:對對象、現實、感性,只是從客體的或者直觀的形式去理解,而不是把它們當作人的感性活動,當作實踐去理解,不是從主體方面去理解。”[4]所謂“當作實踐”、“從主體方面去理解”并不是否認自然界的客觀性,而是指對現實世界不要僅從客觀的方面去理解,即在馬克思這里,在認識論意義上主體尺度和客體尺度是統一的,其基礎是實踐。由此可見馬克思的主體性是感性的主體性,這就批判了近代的理性主體,使主體中的“自我”又重新獲得了生機。最重要的是馬克思在這里強調了主體性的內容是它的能動性,馬克思指出:“和唯物主義相反,唯心主義卻發展了能動的方面,但只是抽象地發展了,因為唯心主義當然是不知道現實的、感性的活動本身的。”[5]這就說明了在馬克思那里,人的真正的主體性是現實的從事實踐活動的人的能動性,從而超越了近代意義上的抽象的主體性。
最后,在歷史觀意義上,馬克思認為人的主體性是歷史地和社會地生成的,從而體現出人的創造性、選擇性、目的性等主體能動性。馬克思一再強調:“創造這一切并為這一切而斗爭的,不是歷史,而是人,現實的人,活生生的人”,歷史行動中的人,而“歷史不過是追求著自己目的的人的活動而已”,[6]也就是說,“人始終是主體”,[7]“他周圍的感性世界決不是開天辟地以來就已存在的、始終如一的東西,而是工業和社會狀況的產物,是世世代代活動的結果”。[8]也就是說,社會的發展是人在社會實踐的基礎上不斷地生成的自主運動的過程,從而強調了社會的歷史性和生成性,體現了人在社會中具有創造性。
三、馬克思主體性理論與和諧校園文化建設主體作用的發揮
和諧校園文化是學校教職工和學生共同創造的精神成果的總和,它一經形成,便具有約束學校整體行為,以及教職工和學生個體行為的功能。因此,具有時代特征和學校特色的校園文化,不僅能不斷滿足大學生日益增長的精神文化需求,而且能為大學生提高素質和健康成長創造良好的文化環境。和諧校園文化建設離不開廣大的教職工和學生,要激發他們的主體性及積極性,我認為應該從以下幾個方面著手。
1.充分肯定教職工和學生在和諧校園文化建設中的主體作用。
這不僅是馬克思的主體性理論的具體運用,而且是由我國的高校特征以及和諧校園文化內涵和建設過程的復雜性、長期性和艱巨性所決定的。首先,教職工和學生是校園居住、生活、工作和學習的主體。其次,教職工和學生是校園文化建設和改善校園環境的主體。在校園文化建設中,大學生是校園文化的主體,教師是校園文化的主導者,領導是校園文化的倡導者和管理者。全體師生員工都是校園生活的主人,是校園文化的建設者,和諧校園文化的建設需要三個群體的積極協調配合,共同發揮群體力量。再次,教職工和學生是和諧校園文化建設的受益者。建設和諧校園文化是為了實現好、維護好和發展好廣大教職工和學生的根本利益,由此也決定了教職工和學生應該是和諧校園文化建設的最大受益群體和最終受益群體。正因為這樣,進行和諧校園文化建設,就必須依靠廣大教職工和學生來進行。只有實現廣大教職工和學生的主動參與,發揮他們的聰明才智和創造性,和諧校園文化建設才能順利推行,校園文化所產生的精神效果才能充分發揮。如果離開廣大教職工和學生的積極參與,忽視教職工和學生在和諧校園文化建設中的主體作用,忽視教職工和學生的主體性發揮,就會影響到和諧校園文化建設的健康、有序發展。
2.發揮教職工和學生在和諧校園文化建設中的能動作用。
主體性理論表明:能動性是人之所以能夠成為主體的根本特征,它在認識世界和改造世界的活動之中得到具體表現。能動性是選擇性、想象力和創造力的統一。發揮教職工和學生的能動性,首先要解決的問題如何把教職工和學生的能動性調動起來。調動教職工和學生的能動性是和諧校園文化建設的關鍵。首先,要加大對和諧校園文化建設的宣傳,使廣大教職工和學生在頭腦中建構和諧校園文化的內涵和具體目標,知曉和諧校園文化建設是與自身的利益息息相關的,讓教職工和學生明白和諧校園文化的建設是事關自身切身利益和學習生活的大事。這樣把廣大教職工和學生的積極性、主動性、創造性最廣泛地調動起來,才能促使廣大教職工和學生把發自內心深處的愿望和情感,轉化為建設和諧校園文化的強大內驅力和自覺行動。其次,凸顯教職工和學生的能動性,表現在尊重教職工和學生作為主體的選擇性,讓他們把認為最為迫切要建設的方面放在首要建設位置,讓他們充分認識到建設和諧校園文化就是在裝修自己的美麗的家園。因為教職工和學生作為社會所培養的高級人才,其本身就蘊含了建設和諧校園文化所需要的豐富的創造活力、智慧和力量源泉,只要給予合適的土壤,必定會開出璀璨之花。最后,肯定教職工和學生的想象力和創造力。主體能動性的最高表現是創造性。在和諧校園文化建設中,創造性表現為在建設和諧校園文化的過程中不盲從、不刻板、不模仿,也就是體現創新精神。即建設出來的校園文化既能夠突出本校特色,所蘊含的文化底蘊、價值標準、審美情趣、道德風尚等又能得到表現。將教職工和學生的積極性和創造性最大限度地激發出來,是建設和諧校園文化的關鍵,只有讓教職工和學生既成為和諧校園文化建設的主體,又能享受到和諧校園文化建設的成果,才能使創造主體與價值主體內在地統一于廣大教職工和學生的和諧校園文化建設實踐中,才能真正全面地使教職工和學生在和諧校園文化建設中發揮主體性作用。
3.尊重教職工和學生在和諧校園文化建設中的自利。
所謂自主性,從主客體關系上看,即表現為一種“為我關系”,就是人們在改造客觀世界過程中,不僅根據客觀事物的規律這一外在尺度進行改造,而且把內在尺度運用到改造對象中去。自主性既是人的一種內在要求,又是人的本質力量的一種感性顯現。人不是簡單地適應外部世界,而是要求外部世界來服務自己。自主性是人之主體地位的確證,自主性表明人具有支配自己的權利和責任。具有自主性的人,是自主、自立、自強的人。他既是外部客觀環境的積極調控者,又是自我意識和行為的主導者。人一旦有了自主性,便自然地顯現出個體的潛力、意志和魅力,表現出獨特的能力和品質。
對于主體的自主性來說,自主性意味著自愿、自覺、自決、自享。對建設和諧校園文化來說,自主性同樣意味著自愿、自覺、自決、自享。也就是說,教職工和學生所建設的和諧校園文化活動是發自內心的活動,認為參與這項活動能給他們帶來快樂,他們愿意為這項活動貢獻自己的才能和無窮的智慧,對于這項活動所帶來的后果,從不盲目地主觀臆斷,而是以審慎、負責的態度去面對一切,扼信命運之咽喉,建設理想之精神,不放棄、不舍棄,自我控制、自我完善,暢享自己創造的勞動成果。
參考文獻:
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[5]馬克思恩格斯選集.人民出版社,1995,VOL1:54.
【關鍵字】施工工程,機械管理,機械維護,存在的問題,解決對策
中圖分類號:U673.38文獻標識碼: A 文章編號:
一.前言
施工機械是建筑工程的重要組成部分,對建筑工程的良好的管理具有至關重要的作用和意義。同時施工機械還是現代化建筑工程的支撐。因此,施工機械對保障建筑工程的正常運轉和有效管理具有重要的作用。對建筑工程機械的維護和管理,不僅僅要提供高質量、高性能、高科技的施工機械設備,而且還要提高設備運行過程中的維護管理,這些維護管理就取決于管理的人員以及環境。加強建筑工程機械的管理和維護,對于建筑工程來說意義重大,而如何進行維護和管理,就成為了建筑工程機械管理的重中之重了。
二.施工機械設備管理和維護中常見的問題分析
1.施工機械設備使用不合理
工程機械的主要特點有露天作業、技術結構復雜、購買施工機械投資額大、工地流動性大。如果一臺發動機的使用壽命為1萬小時,使用得合理會延長上千小時。否則,將提前損壞。平時使用過程中要注意油的質量和數量;在任務變化和條件影響,必須停機封存時,必須妥善管理,嚴防風吹、日曬、雨淋,造成銹蝕和損壞;防止機械事故是延長使用壽命的重要措施。在工程項目結束后設備要按要求進行認真的保養、維護,這樣就可以防止機械設備常常出現故障,既節約了大量的精力和高額的維修費用,又保證了正常的施工工期。
例如變速器在運轉過程中,由于齒輪設計、加工等本身原因或缺油,油料腐蝕、修理裝配間隙等使用條件的原因,往往會造成各種故障如輸出功率不足,有異常噪音和振動等,甚至不能換擋。其原因可能是某一部件的,如齒輪組干涉,也可能是某一零件的,如齒輪輪齒磨損嚴重等。針對原因,我們采取相應的措施,如進行等。
2. 施工機械的管理機制不健全
在工程施工過程中,機械設備管理順利進行的組織保證是要搞好機械設備管理工作,這就需要適當建立和健全管理機構。但是在生產過程中,企業卻普遍存在著管理班子不全,人員力量薄弱等現象。雖然大部分施工企業都根據自己企業的實際情況,設立了設備管理部門,但在施工中只重視進度.對工程機械的工作狀態和運行效率往往沒有給以適當的關注。致使對工程機械的管理粗放,維護失控,沒有充分發揮現代施工設備的優勢和效率。正是因為這樣,就算有再先進的設備,管理跟不上,也是很難提高效益。
3.施工機械設備的維修落后,機械設備的更新較慢
由于大部分企業還不能有效地實行保養措施,對于設備的管理,也往往是出現了問題再維修。企業管理對于設備的故障及老化現象也不能夠早期發現、預防、修理,最終導致了不必要的影響及浪費。并且,有個別維修人員只注重短期經濟效益,為了貪圖方便,對一些仍有很大修復價值的舊件不加以修復利用.任憑其隨意地報廢,更有嚴重者,不考慮其它設備的整體性能,得過且過,只要機械能動就交差了事,結果也只會嚴重影響了工程機械的正常工作,導致工程收益大大降低,最后也影響了整個企業的發展。
4.施工機械的維護和管理方式落后
大量的機械,在工程工作中,經過長期工作運轉,已經磨損。但是,企業有時不能發現問題之所在,不了解設備的生命周期。導致利益的損失。其實,設備的使用,保養及維修階段占設備總壽命周期的絕大部分,且是設備真正發揮和體現其使用價值的保障階段。
三.提高施工機械管理及其維護的對策措施分析
1.健全施工機械設備的管理和維護機制
建立并完善機械設備管理機構,實行統一規劃,專人負責,進行全面的綜合管理。建立健全機械設備使用統計制度,加強機械設備的統一管理。另外,實行績效制度,充分發揮程機械管理、操作、維修人員的工作積極性。為了延長施工機械的使用壽命,在實際工作中,必須實行“三定一包”制度(即定機、定人、定崗位,包維護)。正確使用機械,嚴格執行安全操作規程。對機械進行定期保養,采用合理的維修方法可以有效的延長工程機械的使用壽命。
2.增強施工機械操作人員的技術操作水平和素質
隨著現代科技的不斷發展,機械設備也在不斷更新換代,技術含量也越來越高。這就要求我們的設備管理和操作人員不斷學習新的知識和技術,科學地使用機械設備。操作人員不僅要懂得工程機械的結構組成、原理、性能,掌握操作技巧,還要有工程機械故障的快速診斷和維修能力。對機械的日常檢查工作是必不可少的。檢查結果應詳細記錄,不但要包含以往的維修保養記錄、換件記錄,而且要包含口常使用情況和工作量的記錄,以便分析和判斷機械故障,及時準確地消除故障隱患。
另外,操作人員的工作態度和工作積極性、責任感對工程機械的使用性能有很大的影響,職業道德不僅是個人修養的問題,它與企業的經濟效益也息息相關,可以說是一種無形的資本。施工企業也需不斷加強政治思想和職業道德教育,讓廣大職工樹立愛惜設備的良好風氣,使機械設備發揮最佳效能。
3.健全施工機械設備的保護措施
(一)使用方面
為了延長工程機械的壽命,在使用方面必須堅持實行“二定三包”制度(定人、定機、包使用、包保管、包保養)。機械操作人員要做到“三懂”(懂構造、懂原理、懂性能);“四會”(會使用、會保養、會檢查、會排除故障):正確使用機械,嚴格執行安全技術操作規程,并對機械設備實行目標成本管理,將操作者經濟效益與機械使用費(如燃料費,維修費,保養費,工具費等)掛鉤。
(二)保養方面
對機械實施定期、到位和及時的保養是延長機械壽命的關鍵。工程機械常年工作在惡劣的野外環境,重載作業對各部油品質要求極高,否則就不能保證各機件的正常工作。由于油在使用過程中會使各種添加劑逐漸耗損,品質逐漸下降,所以對機械實施定期、到位和及時的保養工作至關重要。
(三)維修方面
維修工作是延長機械設備使用壽命的重要手段,采用合理、可靠的維修方法,先進的修理工藝,可以有效地延長工程機械的使用壽命。由于現在工程機械技術含量高,機構復雜。涉及機械、電子、液壓和計算機等各個方面的專業知識,給機械用戶帶來了許多修理上的困難。這就要求從事機械修理人員,不但具有傳統的機械知識,還要具備一定程度的電子、液壓和計算機知識,了解各種機械的工作原理、技術參數。對故障現象仔細觀察,冷靜分析,準確判斷,避免錯誤的分解和人為損壞。作為機械修理人員應盡量修復損壞件,不應以換代修,盡量避免總成件的更換。
4. 提高施工機械的管理
(一)設計與制造方面
對于機械用戶而言,不可能直接參與機械設計和制造,但是在采購機械選型中,要充分考慮各方面的因素,如海拔、氣候、用途等。側重于實力強,信譽度高的廠家。同時,也可以把工程機械在施工中的不足之處反映給設備供應商,間接參與機械設計更新和制造革新。
如我對2004年從日立公司購進EXl900―5挖掘機時。針對我們的實際工作環境和以往使用情況,在技術談判時特別要求制造廠商對其鏟斗油缸防塵封前另加一道防塵封,以增加防塵性能,防止鹵水隨油缸桿的伸縮進入液壓系統結晶造成損傷。多年來,就對于挖掘機的鏟斗油缸油封損壞頻繁和液壓系統進水問題,我們曾多次和日立公司探討,始終沒有得到完善解決,這次EXl900―5技術談判時我們提出了這一想法,得到了日立公司技術人員的贊同,并付諸實踐,取得了一定的效果。
(二)操作人員的技術水平
機械制造技術的持續發展和新技術、新材料、新工藝的普遍使用,使得工程機械的種類日益齊全,控制越來越完善,結構越來越復雜,對工程機械人員的要求也越來越高。操作人員既要對工程機械的結構組成、原理、性能、掌握操作技巧充分了解,又要能夠快速診斷工程機械故障并對其維修。操作人員良好的技術水平可以使工程機械的利用率和完好率得到很大的提高,進而提高企業的經濟效益。
四.結束語
建筑工程的施工機械的維護和管理是建筑工程的重要組成部分,并且隨著建筑工程的規模發展而不斷加大,其職能和作用在建筑工程施工運行中越發的重要。隨著現代化建筑工程的發展,建筑工程施工機械的維護管理質量是擺在我們面前一個重要課題,并且隨著智能化建筑的建設,這個課題必將向更深更廣的范疇探討。
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關鍵詞:中國制造;機械制造類;培養模式
中圖分類號:G640 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2016)10-0067-02
“中國制造2025”是中國版的“工業4.0”規劃,也是我國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領,實現制造業由大變強的歷史跨越[1]。機械制造業是“中國制造2025”的重要支柱和重要組成部分,對機械制造類的人才培養模式和要求帶來了新的挑戰[2]。基于“大工程教育理念”的本科教學工程系統地分析和研究高素質創新型人才――“現代機械工程師”的基本特征及其評價方法[3],探討機械工程專業學生創新素質形成原理及其規律。構建融知識、能力和工程素質于一體。集現代管理和先進技術為一體的人才培養新體系[4],對改變傳統的人才培養模式,培養具有開拓創新能力的“現代機械工程師”具有重要的理論意義和較大的實用價值。
一、傳統機械制造類專業人才培養模式現狀
(一)教育教學觀念滯后,人才培養目標模糊
目前機械工程專業本科人才培養目標定位為“能在機械工程及其自動化領域從事設計制造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售等方面工作的高級工程技術人才”,其概念陳舊,涉及面寬泛,含義模糊[5],可以覆蓋學生畢業后一生中從事的工作,無法與我國日益迅速發展的工業化進程需要相對接。其結果是導致人才培養方案構建思路不清晰,重點不突出,其目標也比較難以實現。
(二)教學內容陳舊,工程能力訓練不到位
目前機械工程課程及其教學內容比較陳舊,學科前沿課程較少,專業課程體系無法適應學生個性發展的需求,也無法適應新時期經濟和社會發展的需要,導致機械工程專業學生實踐能力和創新能力培養體系不健全,出現了有環節要求[6],但無法落實而形同虛設的情況,嚴重影響和制約著人才培養質量。實踐教學體系設計的系統性不強,不能完全滿足應用型人才培養的需要;實訓基地未能充分利用,制約了實習指導工作的開展。
(三)教學方法手段滯后,多元化人才培養模式缺失
教學方法單一,現代教育技術手段的應用水平也并不高,影響了學生工程實踐能力的培養,無法滿足高等教育大眾化條件下多元化人才培養的需求[7]。在人才培養的關鍵問題上,深層次改革有一定難度,如產學研合作等。合作教育渠道、層次有待拓寬和提高。
二、機械制造類專業人才培養模式的構建
(一)創設“模塊化、組合式、開放型”的課程體系
以“大工程教育理念”為指導,以機械工程專業為研究試點,提出機械工程專業人才培養目標為具有高素質創新型能力的“現代機械工程師”,優化機械工程專業課程體系和實踐教學體系。以高等數學、大學物理、機械制圖、工程力學、機械原理、機械設計、電工與電子技術、工程材料、微型計算機原理為基礎理論知識;以公差技術、控制工程、測試技術、材料成型技術、機械制造技術基礎、液壓與氣動等為專業理論基礎;以制造裝備設計、機電一體化技術、機電傳動控制、數控技術、自動化制造系統等為相關和拓寬知識,構成畢業生的知識結構。
(二)優化教學資源
將課程建設、專業建設、學科建設和實驗室建設融為一體,實現教學與科研、學科與實驗、課程與設計的系統協調和有機統一,通過實施“青年教師工程能力培養計劃”和“青年教師創新能力培養計劃”,實現教學資源的優化配置,主要表現在:1.鼓勵教師利用科研成果更新教學內容,設立教案評估制度,并與教學考核相結合。2.探索建立科研成果轉化為課程的工作機制,鼓勵教師科研成果融入教材,并輔之以相應的考核、評估和獎勵。3.開設反映學術前沿的選修課,并結合教師承擔的科研課題來指導本科生畢業設計(論文)。
(三)完善創新型人才培養機制
推進教師工程能力提升及實踐教學基地建設,對新引進人才全部進行嚴格的崗前培訓;采用師徒結對的形式,由教學科研經驗豐富的老教師指導新教師的教學工作。學院組織新教師職工的聽講評活動,對青年教師的教學工作進行點評和指導,確保青年教師的教學質量。完善機械工程專業學生工程能力、創新意識和創新能力的實踐教學體系,在培養環節上,課堂教學、實踐環節、第二課堂整體優化設計;在教學方式上,必修課、選修課相結合;在教學內容上,自然科學、工程技術、人文知識相互兼顧,同時體現現代科技中學科交叉的特點,特別注重機械工程與信息化、自動化技術相結合。建立四段式教學體系:理論教學體系、實驗教學體系、課程設計體系、參觀實習教學體系。在教學中落實“產學研結合”、“理論教學與科研實踐案例教學相結合”、“課內教學與課外輔導素質拓展相結合”的教學改革,強化“課程設計與實習”兩個教學環節。
1.培養方案與培養目標的定位一致,改革培養模
式,改革教學方法,切實體現工程應用型人才培養特色。完善和修訂教學大綱,做好專業主干課程內容更新,知識體系優化。
2.強化實踐環節,加大實驗教學比例,改進實驗內容,減少驗證性實驗,增加設計性和綜合性實驗,課程設計和畢業設計環節從選題到具體指導注重工程實踐能力的培養。
3.完善實驗室設備,保證實驗項目開出率達到
100%,創建實習基地,校企合作承擔專業認識、生產實習、畢業實習的主要實踐教學任務。
(四)規范畢業設計(論文)過程
畢業設計(論文)是在學生完成全部大學課程后,走向工作崗位前的一次綜合訓練教學環節,是對學生在大學階段所學知識與能力的全面檢查與考核,對于培養學生的創新精神、協作精神,提高他們的實踐能力和綜合素質起著重要的作用。對畢業設計字數、參考文獻和圖紙等進行量化處理,主要分為五類:1.理論研究型;2.工程設計型;3.工程技術實驗研究型;4.計算機軟件型;5.綜合型。從畢業設計(論文)的全過程看,學生的機械設計制造的實踐能力及水平得到了提高,工程意識和素養增強,獨立分析和解決問題的能力進一步加強,尤其是畢業論文質量較往屆有了較大幅度的提高,全部順利通過院和小組答辯,成績優秀率達到14%,獲得校優秀畢業生標兵稱號的8人,占常州大學總數的8.2%,取得了令人滿意的成果,達到了預期的目標。
(五)健全教學質量保障機制
在教學實踐中,堅持以學生和教師雙主體與以學生為本的核心理念,激發學生學習的主人翁意識。實施“本科創新能力培養激勵機制”,提高教師和本科生參加科研創新活動的積極性。制定教學督導組和學生評議教學效果機制,每學期將評議結果公開,向各個教師反饋評議意見。由專業教師負責成立課程評估小組對專業課程進行自我評估,采取“主講教師負責、逐課評估、達標驗收”的辦法實施,采用計算機以及網絡手段對規章制度進行科學、規范管理與實施。完善教學質量評價機制,組織學生評教活動,促進學生對教師主要教學環節教學質量進行監控與評價,注重同行評教和領導評教,強化教學督導。
三、機械制造類專業人才培養模式的實踐
常州大學機械設計制造及自動化專業是在1984年原江蘇化工學院機械制造工藝及設備專業的基礎上建設和發展起來的,近幾年,本專業一直是常州大學招生人數最多的專業之一,在長三角人才市場上就業形勢一直處在前4位。裝備制造業是江蘇省重點發展的支柱產業之一,常州市已成為中國先進制造技術發源地,初步形成了較為完整的制造業體系,主要包括軌道交通設備制造業、工程機械制造業、農業裝備制造業、數控機床和基礎裝備制造業等。裝備制造業的快速發展必將擴大對應用型工程技術人才的需求,為長三角地區及全國裝備制造行業提供大量工程技術人才是本專業建設的方向。根據社會經濟發展需要和技術發展趨勢,結合常州大學發展目標和本專業現狀,培養的人才類型為:工程應用型。以上海為龍頭的長江三角洲經濟區機械制造業十分發達,對本專業畢業生的需求量很大。在長三角地區和常州先進制造技術基地對專業人才的技術需求基礎上,形成了本專業以先進制造技術為線的人才培養目標。
本專業堅持優化課程、提高質量、注重實效、形成特色的方針,及時修訂本專業培養計劃和教學大綱,從課程體系的學習方面衡量本專業培養目標是否體現了學生在知識、素質方面的協調發展。在生產實習、課程設計、各級科技競賽、畢業實習、畢業設計等環節考查學生能否從全局的觀點看問題,能否從市場研究、設計構思、生產制造中分析思考,以此判斷培養目標是否實現及實現的程度。近幾年來,學生的四級通過率在95%以上、考研錄取率在30%以上,就業率為100%,這些數據反映了培養目標的實現情況。
面向“中國制造2025”,以創新人才培養為主線,構建了機械制造類人才培養模式,并進行了有益的實踐。改革傳統的教學模式,將理論教學與實踐教學有機地結合,探索了一種適應“中國制造2025”的機械制造類人才培養的模式,逐漸培養了學生自主學習與探索求知的精神,使其創新能力得到提升,工程實踐能力更加突出,為今后的職業發展奠定堅實的基礎。
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品牌專業首先必須具有一流的培養方案。在制定2011級食品科學與工程專業培養方案的過程中,我們認真分析、研究目前食品科學與工程專業人才的知識結構、能力和素質要求以及社會、經濟發展狀況,舉辦本行業和相關行業的專家、學者、企業技術和管理人員座談會,了解行業對人才能力和素質的要求;并將畢業學生請回學校,座談理論學習與實踐的銜接、能力需求與培養等問題;同時,走訪與教學內容結合緊密的相關生產單位,了解對人才的培養需求。最終,將培養目標確定為以食品科學研究和工程設計為基礎,以知識學習、能力培養和素質教育為主,培養具有化學、生物學、食品科學與工程學基本理論,具備食品工程領域工程師基本素質的應用人才。為培養基礎扎實、知識面寬、適應性強的人才,對培養方案進行如下調整。
1.1以科學研究和工程設計為主線,貫穿學科基礎和專業課程教育食品科學與工程作為一級學科,要求學生應該具備科學研究與工程設計的基礎,以適應行業對人才的需要。作為食品科學研究,以無機與分析化學、有機化學、物理化學、生物化學、微生物學、儀器分析、食品化學等為學科基礎課程,以食品分析、食品技術原理等為專業課程,貫穿4年教學過程。作為工程設計,以工程制圖及CAD、化工原理、機械設計基礎為主要學科基礎課程;以食品裝備與控制、食品工廠設計與環境保護為主要專業課程,貫穿4年教學。將科學研究與工程設計有機結合,培養食品科學研究與工程設計兼備的專業人才。
1.2重基礎、強實踐、增選修,注重個性培養,建立多樣化人才培養模式
1.2.1加強實踐和實驗教學的比例,增強學生動手能力在保障理論教學的前提下,強化實踐教學環節,構建科學合理的實踐教學體系。將實踐課程的比例提高到29%,加強學生的實踐能力培養。
1.2.2重基礎,寬口徑,增加基礎課比例在本次計劃修訂中,授課學時共160學分。其中,基礎課和學科基礎課占總授課的72.2%。加大基礎教學的力度,奠定扎實的理論基礎。
1.2.3增加選修課的比例,擴展學生知識面在選修課程中,加大了基礎和專業基礎選修課程的比例。在可供選修課程的42個學分中,基礎理論和專業基礎理論的課程共15學分(包括儀器分析、食品化學、機械設計基礎、食品酶學、食品毒理學、食品免疫學等),占35.7%。這些課程作為限選課程,安排在前5個學期,使學生有更充分的時間進行選擇。
1.2.4增加工程類課程教學的比例,為培養食品工程方面的人才奠定基礎在專業課中,工程類課程的比例由26.7%提高到40%,以培養社會需要的食品科學與工程的復合型人才。
1.2.5學生科研思維和個性化能力的培養將大學生科研訓練、科研立項、學科競賽、發表學術論文、考取各類證書等納入學分,鼓勵學生積極參與相關活動,注重個性化培養。
2打破專業界限,構建主干課程教學內容
以功能實現為目標,對課程內容進行重組和整合,新的課程內容體系具有以下特點。
2.1打通專業進行課程內容體系重組和優化生物技術與食品科學學院目前共有7個專業,即食品科學與工程專業、生物工程專業、制藥工程專業、生物技術專業、食品質量與安全專業、商品學專業(食品商品學方向)、藥事管理專業等。上述專業中,有些課程的理論和原理相同,只是應用領域不同,如食品毒理學和藥品毒理學、發酵工廠設計和食品工廠設計、食品機械與設備和發酵工程設備、食品工程原理與化工原理等,對類似課程進行跨專業重組和內容優化,既可以節省教師資源,又可使學生學到更多的知識。
2.2以課程群的形式組合優化課程內容在教學過程中,有些課程內容可以按類進行劃分。如食品添加劑、食品香精香料、食品原料學等,類似課程可統稱為食品原料,形成教學組,協調統一、突出重點;食品工藝學、食品技術原理、食品貯藏與加工、果蔬制品加工等類似課程均有重復內容,將類似課程進行分割、組合,避免內容重復。
2.3處理好知識與能力、理論與實踐的關系將能力培養貫穿于各門課程和各個環節之中。每門課程結合自身的特點,明確在能力培養方面的作用和要求。經過課程內容的優化和組合,每門主干課程均能開出10個學時以上的綜合實驗,以加強理論與實踐的關系,強化動手能力。
3以食品科學研究和工程設計為基礎,創新能力培養為目標,構建實踐教學體系
3.1根據培養目標進行實踐模塊的整體設計為了培養食品科學研究與工程設計兼備的專業人才,要強化理論與實踐的緊密結合,以創新能力培養為目標,構建實踐教學體系,將實踐教學貫穿于4年的教學過程。在一、二年級,重點以基礎課程教學為主。有關食品科學研究基礎的主干課程以無機與分析化學、有機化學、生物化學、儀器分析等為主。為了強化動手能力,在課時分配上,無機與分析化學共96學時,其中實驗學時為46,占47.9%;有機化學80學時,其中實驗學時為37,占46.3%;生物化學80學時,其中實驗學時為32,占40%;儀器分析48學時,其中實驗學時為24,占50%;總體實驗學時占總學時的46.05%。有關工程基礎的主干課程包括工程制圖及CAD、機械設計基礎、化工原理(上)、金工實習等課程,其中,工程制圖及CAD共48學時,而其上機學時為24,占50%;金工實習為3學分。
在三、四年級,重點為專業課程教學。有關食品科學的主干課程包括微生物學、食品技術原理、食品分析、食品專業實驗、專業實習、畢業論文等。微生物學80學時,其中實驗學時為32;食品專業實驗為40學時;食品分析32學時,其中實驗學時為16;專業實習為2學分;畢業實習和畢業論文為16學分。有關工程類課程包括化工原理(下)、化工原理課程設計、食品裝備與控制、食品工廠設計與環境保護、食品工廠設計與環境保護課程設計、專業實習、畢業實習、畢業設計等。其中,化工原理課程設計為2學分;食品工廠設計與環境保護課程設計為1學分;食品裝備與控制實驗為10學時;專業實習為2學分;畢業實習和畢業設計為16學分。在4年的實踐教學安排中,將理論教學與實踐有機結合,包含了實驗、實習和設計(論文)三要素,符合教學規律;它強化綜合意識、創新意識、科學研究意識和工程設計意識,以能力培養,特別是創新能力的培養為目標。
3.2課外創新活動與實踐教學結合,納入培養計劃,注重個性化培養為培養學生的科研思維和創新能力,將大學生科研訓練、科研立項、發表學術論文、學科競賽、考取各類資格證書等納入學分,上述內容共計5個學分。目前,食品科學與工程系的學生有50%參與科研訓練和科研立項,同時還有30%的學生參加教師的科研。每年學生發表學術論文或參與的數量在20篇以上。有50%的學生考取HACCP內審員、高級實驗師、營養師等各類證書。通過各種實踐活動,鼓勵學生積極參與,注重個性化培養。
3.3四年級導師制為學生提供全面指導四年級實行導師制,將生產實習、畢業設計、課程選修和教師的研究課題、工程項目有機地結合在一起,形成由教授負責、碩士研究生參加的指導隊伍,使高年級本科生有機會參加教師的科研項目。通過這種形式,使學生感受專業學習與領域前沿研究及行業發展前景的緊密結合,增強學生專業素質的培養。3.4校內外實習基地為實踐教學提供了強有力的支撐條件以天津市食品生物技術重點實驗室和天津市農產品加工與貯藏工程重點學科為依托,加強與企業合作,建立研發平臺。與企業聯合申請省部級以上科研項目,形成產學研合作機制。學校幫助企業開發新產品、培養技術人才,企業為學校提供生產實習基地,互惠互利。將教師的合作點變成龐大的合作網絡,形成穩定、可靠、多功能的校外實習基地。通過這種方式,食品科學與工程系在天津市相關企業形成了12個穩固的實習基地,為學生生產認識實習提供保障,使畢業論文和設計達到真題真做,從而達到在實踐中鍛煉學生的動手能力和科研創新能力,增強學生在人才市場競爭力的培養目標。
4優化教學資源,建設高水平師資隊伍
師資隊伍建設是專業建設的一項長期而重要的工作,加強師資隊伍建設是保證教學及科研水平與人才培養質量的關鍵。在這方面,我們通過重點吸納與引進、骨干扶植與培養、結構優化等方式建設專業師資隊伍,促進師資隊伍整體素質的提高,建設一支學緣豐富、結構合理、改革意識強、具有較高教學水平和較強實踐能力、專兼職結合的教師隊伍。食品科學與工程專業現有教師15人,其中教授6名(40%)、副教授8名(53.3%)、講師1人(6.7%);具有碩士以上學位教師14人,占93.3%;師資隊伍中40~50歲的8人(53.3%)、30~40歲的3人(20%)、30歲以下的1人(6.7%);45歲以下中青年教師中,博士學位的比例為100%;已形成知識、學歷、年齡等均較合理的教學團隊。
關鍵詞:機械控制工程基礎;工程實際案例;小組討論;科研論文
0引言
“機械控制工程基礎”是機械類專業學生的一門專業理論基礎課及專業必修課,在機械工程學科的課程建設中具有舉足輕重的作用。該門課程以經典的控制理論知識及方法為基礎,旨在解決機械工程系統的動力學問題以及控制論問題;同時,該課程也是機械專業“測試技術”“機電一體化技術”“過程控制與裝備”以及“機器人技術”等后續課程的理論基礎。因此,該門課程的教學效果一方面關系著機械類專業學生后續技術課程的學習,另一方面直接關系著學生解決實際機械工程問題的能力。然而,在“機械控制工程基礎”該門課程的實際教學過程中,由于該課程具有理論性強、對數學基礎要求高、內容枯燥乏味、學科交叉明顯等諸多特點,使得該門課程的教學難度較大,學生學習的熱情及積極性不高。同時,目前國內該課程主要的教學還是以傳統的講授結合少量實驗的形式為主,在整個學習過程中學生都處于知識點的被動接收層面,學習主動性和自主性不高、學習效果極差。另外,大多數國內高校在“機械控制工程基礎”的教授過程中,理論脫離工程實際,使得學生嚴重缺乏利用控制理論知識解決實際工程問題的能力,學生在完成本門課的學習之后,所具備的能力往往只是停留在應試和解題的層面,大多數情況下并沒有掌握或是領悟學習這門課的目的是什么,具體應用又如何,更難以利用所學知識合理有效地解決工程實際問題。為此,本文針對目前國內高校在“機械控制工程基礎”這門課教授方面存在的問題,提出以下幾點建議及措施。
1充分激發學生的學習興趣,調動學生學習的積極性
如前所述,“機械控制工程基礎”該門課具有理論性強、對數學基礎要求高、內容枯燥乏味等特點,因此學生在最初接觸該門課程時,通常表現出學習興趣不大,積極性不高等問題。同時,目前網絡技術和計算機技術已經得到廣泛發展和普及,學生們可以較為容易地從網絡上獲取大量的學習資源,甚至是國內外知名高校所的該門課程的優秀教學視頻和資料,因此如果教師只是簡單地照本宣科,會使得學生感覺教師在課題上傳授的知識點簡單乏味,難以激發學生的學習興趣,使得學生學習熱情不高。因此,教師在教學過程中,如何充分調動學生學習的積極性,激發學生的學習興趣就成為能否順利達到該門課程既定教學效果和目的的關鍵。筆者認為要想培養學生的學習興趣和積極性,可以從以下幾個方面著手:一是重視首堂課教學內容和方案的設定。在首堂課中合理設定教學方案,介紹并講解該課程在工業、農業、航空航天等諸多方面的應用案例,使得學生充分認識到該門課的重要性;二是針對學生特點,合理選用教學案例。在實際的教學過程中切忌理論脫離實際,因此在知識點的講解過程中可以充分利用案例,首先通過引入對學生來說較為新穎且易于理解的案例吸引學生,在案例的講解過程中合理引導學生探尋、領悟并學習知識點。
2采用多樣化教學方式與手段,使學生成為教學過程的主體
目前,“機械控制工程基礎”這門課普遍存在著教師灌輸、學生被動接收的教學現狀,大多數情況下教師才是教學過程的主體,而學生只是知識的被動接收者。為此,可以采用多樣化的教學方式和手段,改革傳統的教師講授加少量實驗的教學形式,增加學生的參與性,使得學生成為教學學習過程的主體。例如教師可以選取合適的章節或知識點,設定適當的教學主題或工程題目,將教師教授改變為學生小組討論的形式或者目前較為新穎的對分課堂的形式,在這一過程中教師首先安排學生查閱拓展材料或文獻,自主學習獲取知識;隨后,教師合理地組織學生進行小組討論,引導學生主動獲取知識點,增加學生的積極性。這種形式的教學方式一方面可以充分調動學生學習的主動性和學習興趣、增加學生思維的靈活性,另一方面可以使學生成為知識的發現者和探索者,成為教學過程的主體。但是需要指出的是,在采取小組討論或對分課堂這樣多樣化的教學手段中,教師的作用同樣重要,教師需要在小組討論或對分課堂過程中合理設定題目或主題,使其難度適中。同時,要合理引導學生進行討論,完成對知識點的探索,并保證學生注意力的集中,而不是信馬由韁。
3改革教學內容,增加工程實際案例的講解
“機械控制工程基礎”最終的教學目的是為了培養學生利用控制理論知識解決機械工程實際問題的能力,如果只是泛泛地學習或者傳授理論知識,而不能很好的做到理論聯系實際,那么學習效果會很差,所能達到的教學目標也會很低。而目前在大多數情況下,學生學習完“機械控制工程基礎”這門課程之后,往往表現出對課程的茫然,不明白也不能領悟學習這門課有什么用,學習的目的是什么,這門課又能解決什么樣的工程實際問題,更談不上利用理論知識解決實際問題。因此要想通過“機械控制工程基礎”這門課的教授真正培養學生解決機械工程實際問題的能力、達到培養工程型人才的目標,需要對傳統的教學內容進行必要的改革,而筆者認為“機械控制工程基礎”教學內容改革的一個重要方面是在教學內容或是教材中增加與“機械控制工程基礎”這門課知識點相關聯的機械工程實際問題。通過講解這些工程實際問題以及控制理論知識在這些實際工程問題中的應用,使得學生一方面可以充分認識到課程的重要性,培養學生學習的熱情;更重要的是讓學生了解“機械控制工程基礎”這門課有什么用,用什么知識點解決問題以及怎么用的問題。使得學生通過課程的本門課程的學習真正做到理論聯系實際,培養學生解決工程實際問題的能力。另外,教師可以充分鼓勵和指導學生參加相關的機電產品創新大賽等活動,一方面可以通過參加該類競賽等相關活動讓學生檢驗自己的學習成果,培養自己利用所學知識解決實際問題的能力;另一方面還可以培養學習的積極性和主動性,增強學生學習的自信心和成就感。
4增加科研論文選讀,幫助學生了解課程發展最新的動態
此外,在具體的教學過程中,筆者認為教師可以選取并提供給學生一些較為新穎或經典的有關“機械控制工程基礎”這門課程工程應用的科研論文,指導學生閱讀并學習這些文獻,同時要求學生課下檢索并增加相關拓展材料的閱讀,讓學生們通過“機械控制工程基礎”相關科技論文的了解和學習,加深對這門課程重要性及其在工程實際中應用的認識,讓學生們了解哪些領域在應用所學課程的知識點、在應用哪些知識點、解決什么樣的工程實際問題以及如何解決這些工程實際問題。通過科研論文的選讀,一方面可以使學生領悟課程的重要性,把握最新的課程發展動態;另一方面可以激發學生自我學習的主動性和積極性,充分激發學生的學習興趣。
5結語
本文針對目前“機械控制工程基礎”教學過程中存在的學生積極性不高、被動接收以及理論脫離工程實際等一些問題,從激發學生興趣、改革教手段以及優化教學內容等方面提出了一些“機械控制工程基礎”課程教學改革的措施和意見。具體舉措上,要求教學過程中應采用小組討論或對分課堂等形式實現教學過程的主體由教師轉變為學生;而在教學內容方面應增加機械工程實際案例,并指導學生閱讀學習最新的相關科研論文及成果。以此調動學生學習的主動性、積極性,并能夠真正做到學以致用,實現理論與實際的結合,培養學生解決實際工程問題的能力。
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關鍵詞:自動化生產線;教學方法;電機與電氣控制;PLC;課程設計
中圖分類號:G712文獻標識碼:B文章編號:1006-5962(2013)02-0027-02
高職機電一體化專業課程設置的培養目標是:面向工業企業生產現場,電氣控制系統制造公司、機電設備制造公司、機電設備、電氣設備、工控設備制造公司或公司、科技開發公司,培養適應社會需要,全面發展,適應本專業相對應職業崗位的高等技術應用性專門人才,主要崗位群定位是自動化設備安裝員、自動化設備調試員、中高級維修電工等,本專業有五個主干學科:電氣工程、電子工程、機械工程、計算機科學與技術、控制科學與工程,都是為了崗位需要設置的專業知識。其中《自動化生產線安裝與調試》作為一門核心專業課在第四學期進行了貫穿和綜合。
1自動化生產線的課程設置
機電一體化專業人才培養能力有:識圖繪圖能力、機電安裝調試維修能力、電控系統調試檢修能力、自動線調試維護能力、機電設備管理能力及機電產品營銷能力等。《自動化生產線安裝與調試》前序課程有PLC技術、傳感器技術、電機與控制,后序課程有機床維修等。在我們所要實現的教學目標中知識目標涉及到:機械手工作原理、握機械手控制原理、機械手氣動原理、熟悉安全操作規程;能力目標有:對已安裝的機械手機械部件進行測量;對機械手的氣路進行基本調試;根據故障現象判斷故障部位;檢查分析、找到故障點并分析解決故障;遵守安全操作規程;素質目標有嚴謹的職業態度、規范的操作習慣、創新精神、團結協作精神、自主學習精神及溝通能力。
此核心課程以項目驅動教學開展課程教學,提升學生的職業能力,以具體自動化生產線為載體,融合認知、安裝、調試和檢測等內容,實現教、學、做、評一體化教學,突出課程的職業性、實踐性和開放性。以學生為主體,采取多樣化教學方法。以自動化設備改造為工作過程,涉及電路圖分析、電氣圖設計、程序設計、設備組裝、設備運行調試、設備檢測、設備維護等行動領域,設置六個學習情境:零配件拆裝、傳感器檢測、氣路檢測、異步電機檢測、步進電機檢測、整體檢測調試,分成20個任務。
項目一:供料站的安裝,有機械拆裝、氣路拆裝、電器拆裝三個任務;項目二:加工站的安裝,設計任務有加工站組裝、光電傳感器檢測、限位傳感器檢測三個任務;項目三:裝配站的安裝,設計任務有裝配站組裝、電磁閥檢測、氣缸檢測三個任務;項目四 :分揀站的安裝,設計任務有分揀站組裝、傳送帶的檢測、異步電機的檢測、變頻器的檢測四個任務;項目五:輸送站的安裝,設計任務有輸送站組裝、光纖傳感器檢測、機械手檢測、步進電機的檢測、溜板檢測四個任務;項目六:整體運行調試,有PLC控制網絡構建、程序編寫、綜合調試三個任務。
2自動化生產線的教學方法與評價設計
2.1教學方法。
(1)講授法:講解項目任務,傳授項目任務相關的知識點,針對學生實施過程中出現的不足進行知識點的說明。
(2)現場教學法:在符合生產要求的工作環境中進行操作技能和維修應用能力實踐,提高職業氛圍,在工作過程中提升學生的職業道德、職業素養和崗位適應能力。
(3)任務驅動法:將教學過程融入項目任務中,讓學生自主討論分析實施,學生在工作過程中得到知識。
(4)小組討論法:學生每六~八人為一個小組,小組討論分析,討論解決,分工協作完成項目任務。
六步教學實施:明確任務、討論分析、制定方案、檢測故障、檢驗效果、總結分析。老師交代目標,注意觀察和記錄小組對現象分析情況,解答學生提出的問題,對跟主題分析偏離太遠的小組予以引導,讓學生自行摸索,在后期對學生可能會引起事故或損壞設備和工具的異常操作給予糾正,最后老師組織小組進行故障排除工作匯報,互評,并對每組進行考核評價,再引導學生自行總結。
2.2評價設計。
課程采用過程考核與期終考核相結合、企業考核與校內項目考核相結合、教師考核與學生考核相結合的多元化考核方式,利于理論聯系實際,有利于學生的學習創新和思考,更督促他們到實際中去發現和改進,去尋找合適自己的項目和課題。
課程考核為:校內項目,企業,綜合實訓三大類。當堂課的考核有:教師考核、小組互評、小組自評;教師考核內容為五項:任務分析情況,實施方案制定,任務完成質量、分工協作精神、故障檢測手段、安全操作規范、小組總結。
和很多專業課一樣,多種教學方法和全面的評價方案,有效保證了教學效果。
3相關課教學
3.1電機與電氣控制的教學。
本課程以發電機為主題,以工作任務為導向,以工廠實用型電氣控制系統設計、安裝、調試與維護情景教學為主線貫穿全課程,用實物進行直觀性教學,使學生感性認識強,理性認識夠。
典型的教學任務有三相異步電動機全壓啟動、三相異步電動機長動控制、三相異步電動機正反轉控制、三相異步電動機延時啟動控制(或三相異步電動機Y-降壓啟動)、機械手控制等。
課程特色是學生充分利用所學知識、網絡資源、閑瑕時間作為期三個月的“繼電控制課程設計”。任務書要求能夠根據功能要求選擇個元器件的類型及其型號;了解個元器件的工作原理和使用方法;把各元器件連接起來實現本課程設計的要求。設計內容和要求:兩臺電動機都存在重載啟動的可能,任何一級傳送帶停止工作時,其他傳送帶都必須停止工作,控制線路有必要的保護環節,有故障報警裝置。課程設計書要有課題介紹、題目、摘要、總體方案設計、設計目的、控制要求、設計要求、 硬件選型、主電路原理圖的設計、 控制電路原理圖的設計、重載保護電路設計、欠壓保護電路設計、總結。
3.2PLC教學。
PLC是可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller)的簡稱,早期是一種開關邏輯控制裝置,隨著計算機技術和通信技術的發展,其控制核心采用微處理器,功能有了極大擴展,除了最廣泛的取代傳統的繼電器-接觸器控制的開關量邏輯控制外,還有過程控制,數據處理,通信聯網與顯示打印,PLC接口采用光電隔離,實現了PLC的內部電路與外部電路的電氣隔離,減小了電磁干擾。
PLC有5種編程語言:
(1)順序功能圖(SFC)。
順序功能圖常用來編制順序控制類程序,包含步、動作、轉換三個要素。順序功能編程法是將一個復雜的控制過程分解為小的工作狀態,這些狀態按順序連接組合成整體的控制程序。
(2)梯形圖(LD)。
梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式,是在常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎上簡化了符號演變而來的,形象、直觀、實用,電氣技術人員容易接受,要求用帶CRT屏幕顯示的圖形編程器才能輸入圖形符號,是目前用得最多的一種PLC編程語言。
(3)功能塊圖(FBD)。
功能圖編程語言是用邏輯功能符號組成的功能塊來表達命令的圖形語言,與數字電路中的邏輯圖一樣,極易表現條件與結果之間的邏輯功能。
(4)指令表(IL)。
采用經濟便攜的編程器將程序輸入到可編程控制器就用指令表,使用的指令語句類似微機中的匯編語言。指令表程序較難閱讀,其中的邏輯關系很難一眼看出,所以在設計時一般使用梯形圖語言。如果使用手持式編程器,必須將梯形圖轉換成指令表后再寫入PLC,在用戶程序存儲器中,指令按步序號順序排列。
(5)結構文本(ST)是文字語言。
編程語言的學習是PLC教學的一項重要內容,中間加以不同的應用實例:順序控制電路、常閉觸點輸入信號的處理,使用多個定時器接力定時的時序控制電路、三相異步電動機正反轉控制電路、鉆床刀架運動控制系統的設計,LED數碼管顯示設計,還經常根據繼電器電路圖設計梯形圖。
增加的學習情境還常有如下任務:洗手間的沖水清洗控制、進庫物品的統計、競賽搶答器裝置設計、彩燈或噴泉PLC控制;尋找數組最大值并求和運算、電熱水爐溫度控制等。
3.3單片機。
單片微型計算機就是將CPU、RAM、ROM、定時/計數器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。用于示波器、報警系統、移動電話、彩電等日常方面,在智能儀器儀表、工業控制、家用電器、計算機網絡和通信領域、醫用設備領域、工商,金融,科研、教育,國防航空航天等領域也都有廣泛應用。
數據大都在單片機內部傳送,運行速度快,抗干擾能力強,可靠性高,微型單片化集成了如看門狗、AD/DA等更多的其它資源。教學內容以80C51為核心講授單片機的的引腳、存儲器組織結構、典型語句,以實例應用為線索:單燈受控閃爍、P1口外接8只LED發光二極管模擬彩燈、單片機做加、減、乘、除運算等項目。各子任務都作硬件電路及工作原理分析、主程序流程圖設計、源程序的編輯、編譯、下載、單片機的I/O接口分配及連接。
教學采用ISP-4單片機實驗開發板,可以完成大量的單片機學習、開發實驗,對學習單片機有極大的幫助。該板采用在線可編程的AT89S51單片機,有程序下載功能,可將編輯、編譯、調試好的單片機代碼下載到AT89S51單片機中。
3.4變頻器技術及應用。
變頻技術讓學生熟練掌握各種電力電子器件的工作原理、主要參數、驅動電路與保護技術;掌握交-直-交變頻器、交-交變頻器、諧振型變頻的工作原理和應用范圍;掌握脈寬調制控制、矢量控制和直接轉矩控制等先進技術;了解變頻器與感應電動機組成變頻調速系統、變頻器與雙饋電機組成調速系統、變頻器與同步電動機組成變頻調速系統,掌握電力電子電機系統的組成、工作原理、控制方法、運行特性等,是強電應用和現代技術推廣的有力體現。
3.5傳感器與自動檢測技術。
傳感器技術代替人的感觀,在各種環境下應用,檢測技術是一套有效的反應體系,包括信息的獲得、測量方法、信號的變換、處理和顯示、誤差的分析以及干擾的抑制、可靠性問題等。因此掌握常用傳感器的工作原理、結構、性能,并能正確選用,了解傳感器的基本概念和自動檢測系統的組成,對常用檢測系統有相應的分析與維護能力。對工業生產過程中主要工藝參數的測量能提出合理的檢測方案,能正確選用傳感器及測量轉換電路組成實用檢測系統的初步能力。
教學過程進行小論文制作,讓學生提高計算機應用水平,使學生從文字處理水平提高到辦公處理水平。對分節、目錄、文獻標識作嚴格要求。題目如數字顯示電子稱、基于霍爾傳感器的轉速表、單片機電子秤研究、光纖測溫儀、煙霧報警器、小車尋跡設計、電熨斗自動恒溫系統、電渦流探傷、電感測厚儀等。
4畢業論文指導分析
畢業論文專業聯系實際,通常小型自動化系統以單片機為主,大型自動化生產線以PLC為主,系統運行動力離不開電機,觀察離不開傳感器,調速可用變頻器,綜合所學,學生的論文涉及廣泛,有效教學可對應從如下方面側重指導。
4.1立意選題。
根據實際和研究方向做好側重和體現,如“觸摸屏控制的堿液配置系統”和“兩種液體混合裝置的PLC控制系統”的系統性和方向性,“車庫自動門的PLC自動控制”和“測速雷達信號處理系統”的檢測指標要求等。
4.2材料整合。
在任務要求明確的基礎上,首先確定相關技術指標,對應查找并列出論文結構,一份畢業論文至少含有三到五門課的內容,對應于研究方向進行相應編排和取舍。
4.3技術處理。
所搜集圖片的背景往往有水印,要去掉,圖片按要求進行不同方向的剪切。圖表里的文字應是五號或小五,注意表格標題要單獨標出等等格式要求。流程圖、梯形圖的設計與表現。
多種教學方法和理論聯系實際教出具有學習能力和創新能力的學生,系統的學習與應用創造練就出具有競爭力的學生,專業課的有效教學和畢業論文的順利設計將顯示本專業沉甸甸的含金量。
參考文獻
[1]呂景全.《自動化生產線安裝與調試》,中國鐵道出版社,2010年7月
[2]馬玉春.《電機與電氣控制》,北京交通大學出版社,2011年1月
[3]李建新.《可編程控制器原理及應用》,機械工業出版社,2012年9月
對于機械專業的本科生、研究生而言,所有機械設計類課程都具有相當重要的理論價值,可以提高學生的理論素養。但是這類課程在教學和學習過程中往往比較枯燥,且具有一定的難度,如果純粹按照嚴謹的理論體系進行教學,學生容易失去學習的興趣和動力,甚至覺得所學的知識一無所用。所以迫切需要教師在教學過程中,灌輸教學內容的理論意義、價值與應用,要做到這一點,最好的也是最自然的方式就是將教師的課題引入到教學過程中來。機械專業教師所研究的課題,無論是縱向或橫向課題,在其所用的研究理論、研究方法和研究手段上,必定都存在與機械設計類課程非常貼切的內容,需要應用機械設計系列課程的理論和方法去解決。例如在解決某型號轉塔沖床在加工過程中的振動和噪聲問題,就要了解機床的結構設計特點及工作原理,需要涉及機械設計與機械原理等課程的內容;要對機床的振動與噪聲進行實際測量,需要掌握機械振動、機械測試與分析等課程有關的知識;為了對機床進行減振降噪,可以在有限元分析、優化設計等課程中提出解決這一問題的方法與思路。總體而言,任何一個課題的研究,尤其是橫向課題,都有很多可以在教學過程中值得與學生分析與探討的內容,可以讓學生了解所學知識的重要性和工程應用價值。
二、在研究方案制定過程中培養學生的研發能力
目前針對工科專業的研究性教學而言,以“項目和課題研究為導向”的教學方式非常貼切現行教學改革的要求和趨勢。該教學模式可以將學習、研究、實踐有機地結合起來,充分發揮學生的主體作用,使學生能創造性地運用所學的知識和能力,通過自己的主動探索、主動思考、主動實踐,自主地發現問題、研究問題和解決問題。首先,教師在講課內容中要增加具體的工程實例,同時注重引導學生注意身邊的工程問題,鼓勵學生參與提煉工程主題,并將工程主題與教學重點內容結合起來。在進行項目研究方案的制訂與討論過程中,可以先介紹課題的來源、背景、研究需求和研究目標,讓學生以分組的形式去查資料,閱讀查文獻,了解目前的研究現狀及研究方法,制定課題的研究方案,引導學生展開課堂討論,并根據所學的知識提出解決問題的方法,這樣可以將抽象的理論與具體的工程背景結合,使抽象的工程問題變得豐滿有趣,從而強化學生的工程概念與背景。然后,將學生帶到企業,進入生產現場和使用現場,獲得對所研究課題的感性認識,掌握和了解課題實際存在的問題,形成教學與實際結合起來的課外教學方式,通過學生親身實踐、工程技術人員的介紹以及教師的深入分析,使學生對研究的內容和課題有較為深刻的理解,便于制定更為具體和合理的研究計劃。例如在對某型號的路燈燈桿進行強度與可靠性研究時,可以運用力學知識進行理論計算,再進行實際測量,最后進行優化設計,這一過程幾乎會涉及到機械設計類的所有課程。
三、在項目實施過程中鍛煉學生的實踐能力
對于工科的本科生和研究生而言,我們現在的人才培養非常重視專業知識的學習,畢業后學生可以掌握本專業系統的理論知識和一定的實踐能力。但很多畢業生在進入工作崗位后,往往還需要2~5年時間的重新學習與培訓,才能具備較好的工程素養,也才能獨立解決工程實際問題,從而造成企業人力與財力的浪費,使得企業在招聘人才時,首先考慮的不是學生的文憑和學習成績,而是工作經歷和工作經驗。近幾年本科教學大綱經歷了至少兩次修訂,修訂過程中已經注意到這個問題,并且正在進行較大幅度的改革,其主要做法是加大實踐性教學環節的比重,實行企業與學校的聯合培養模式,其目標就是在工程應用、生產實際中培養學生獨立思考與解決問題的能力。如果能夠讓學生參與到教師與企業合作的課題中來,在項目研究與實施的過程中,讓學生將學到的知識應用于解決具體的工程問題,就可以實現新大綱修訂的宗旨,滿足新大綱的要求。橫向課題是企業在生產過程中或客戶在使用過程中發現和提出來的技術難題,往往具有一定的難度,課題的研究也是一項系統工程,其研究成果可以直接提升產品質量,產生明顯的社會和經濟效益。所以首先需要對研究的對象進行全面的了解、分析、調研與查閱資料,包括設備的結構、功能、使用方法、產品質量的評估等,這方面的研究可以培養學生畫圖、識圖、查閱文獻的能力。確定了詳細的研究方案之后,就要進行課題的研究,該研究過程往往歷時幾個月,甚至一年以上。在此研究過程中,學生需要參與大量的研究工作,可以在教師的指導下將學到的系統知識應用于理論計算,通過對理論知識的復習和應用,了解理論研究的價值,加深對理論知識的理解;學生還可以從事實驗分析和實際測試,不但可以在實驗室對試樣進行試驗,進一步熟悉實驗室儀器與設備的使用方法和技巧,還可以到車間進行實際測量,掌握現代測試儀器的操作和使用,并在試驗和測試完成后,進行數據的處理工作;在試驗研究的基礎上,培養學生利用先進的計算機仿真手段進行優化設計,通過學習先進的三維設計軟件、有限元計算軟件等進行結構的改進設計研究工作,并將計算結果與實驗結果進行對比,及時了解優化設計的效果,從而達到研究的目的。讓學生深度參與課題的研究過程,一方面可以使學生獲得較為全面、系統的學習與訓練。對機械專業學生而言,可以對實驗應力分析、有限元分析、機械振動、機械結構的測試分析以及優化設計等現代設計類的重要課程和知識點有非常深刻的了解;另一方面還可以對企業的產品、要求、技術、研發甚至市場都有比較全面的接觸。這樣對畢業生就業而言,所提供的參與這些企業課題研發的經歷,對企業來說無疑具有極大的吸引力。最為關鍵的是,這些學生一旦進入相關行業,馬上可以發揮很大的作用,能夠獨當一面解決企業面臨的具體工程問題。
四、在項目成果的總結中提高學生的綜合能力
學生通過參與科研項目的研究過程,可以了解企業的技術改進與研發過程,可以應用到所學的很多知識,也可以掌握很多新的思想、理念、方法和研究手段,可以培養動手能力和創新意識,但更為重要的是還需要通過對項目的總結來進一步提升他們的綜合能力和素質。項目研究過程還包括對研究結果的總結,尤其是需要對照預期的研究指標進行分析與匯總,形成一系列的研究成果。這一過程可以提供學生撰寫總結報告、學術論文與專利的機會。相對于知識的學習和動手能力的培養,我們目前對這種能力的要求不是很高,甚至不作要求,一般總是認為本科生沒有能力獨立撰寫和發表學術論文。但實際上對很多學生來說,只要閱讀過一定數量的科技文獻,再經過一定的指導和鍛煉,加上教師的認真修改,本科生完全可以發表學術論文,甚至是質量較高的國際論文。相對于較為專業的學術論文而言,撰寫專利,尤其是實用新型專利或外觀設計專利,相對來說比較容易,只要鼓勵學生善于觀察、敢于思考、勇于創新,再加上一定的指導,應該可以完成專利的授權,這一點對將來學生在企業工作非常有利。目前所有大學都越來越重視大學生的第二課堂,對工科學校來說這是培養“卓越工程師”的主陣地,也是培養大學生創新意識和動手能力的主課堂,對拓展學生的綜合素質起到非常重要的作用。學生可以從參與的課題中提煉新的內容,作為大學生課外科技活動項目,也可以將研究成果進行整理,參加各項科技競賽活動,如“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽、機械設計創新大賽等。通過競賽調動學生的主動性、積極性、創造性,激發學生的潛能,展示學生的才能。
五、結語