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1、山东现代职业学院科研规划课题山东现代职业学院科研规划课题中中 期期 报报 告告课题编号 XD2013002B 课题名 称 虚拟仿真技术在机电类课程 教学中的应用研究 课题负责人 刘杰 填 表 日 期 2014.10.28 山东现代职业学院 制一、中期检查活动简况：检查时间、地点、评议专家（课题组外专家，专家应不少于 2 人） 、参与人员等。1.中期检查时间、地点、评议专家、参与人员中期检查时间：2014 年 10 月 23 日（周四下午）中期检查地点：大学生活动中心 107评议专家：李建民、张秀芳、李景龙参与人员：刘杰、赵桂芳、张金友、冯兴岚二、中期报告要点：研究工作主要进展、阶段性成果、主要
2、创新点、存在问题、重要变更、 下一步计划、可预期成果等，限 4000 字左右（可加页）。1.研究工作的主要进展及阶段性成果虚拟仿真技术在机电专业课程教学中的应用研究属于理论性与实践性都很强的研究课题，同时也是目前各高职院校研究的热点之一，该技术在显著改善实践教学条件的前提下，大大节约了实践资金的投入，实现了开源与节流并存。本阶段主要采用理论结合实际的方法，深刻挖掘当前高职学生的特点以及目前实践教学中的突出问题，边研究、边实践、边改善，取得了突出的效果。在本阶段的课题研究过程中，冯兴岚老师对机电专业高职班的同学进行了深入的学情调查，调查采用个性化的调查问卷，问卷中的问题由课题组各成员根据本课题的
3、研究目的量身定制，内容涵盖了学生的年龄分布、性别差异、家庭状况、性格特点、学习基础、学习兴趣与动机、就业压力、对实践教学的满意程度等多个方面，共 30 个问题，面向 13 机电、14 机电各个班级共发放了300 份调查问卷，然后根据回收的问卷，对学情状况进行了深入的分析，完成 1份学情调研报告。对企业的调研，采用访谈和深入合作的方式。2014 年暑期，学院派赵桂芳老师参加了济南第二机床厂的企业顶岗培训项目“数控产品制造技术”，培训时间从 2014 年 7 月 16 日至 2014 年 8 月 24 日，历时 40 天，培训过程中赵老师深入一线，对济南第二机床厂的基本概况、企业文化与管理制度有了
4、深刻的了解，熟悉了公司的两大类产品压力机与数控机床产品，感受到了当前制造技术的先进性，并与企业深入探讨了职业教育与企业需求相结合的方法。此外，冯兴岚老师利用暑期顶岗实践的机会对费斯托中国有限公司济南生产中心进行了深入的学习与调研。刘杰老师利用暑期企业顶岗实践的机会，对浪潮集团 SMT生产线进行了深入学习，并利用此次机会与企业进行了深入交流，了解了企业对高职学生的需求。同时，2014 年 9 月，张金友老师利用周末时间走访了济南第一机床厂。四位老师分别对以上四家企业在高职学生人才需求与深层次合作方面进行了深入调研，并完成了四份企业调研报告。2014 年 10 月，课题组的四位老师对四份企业调研报
5、告进行了汇总分析，并通过网络和电话访谈的形式对济南市的其他知名机电相关企业如山东法因数控机械股份有限公司和济南沃德汽车零部件有限公司等进行了调研，最终由刘杰老师完成了一份济南市机电行业的行业调研报告。此次调研，选取了济南市的一些典型机电企业，充分挖掘高职教育服务于区域经济的条件和优势，通过调研，掌握了宝贵的第一手资料。刘杰老师负责课题的深入研究，根据调研结果优化课堂教学方案并在课程教学中进行具体实施。2014 年 9 月至 2015 年 1 月，刘杰老师承担单片机应用技术与电工电子技术两门专业课，并在这两门课中采用了基于虚拟仿真技术的教学方法。本学期开学之前，刘杰老师查阅了大量相关资料，并重新
6、熟悉了proteus7.0 与 multisim10.0 两个仿真软件，根据高职学生特点与企业需求、并结合优秀的高职高专教材以及本专业的最新技术与一线工程案例，借助虚拟仿真技术，制定出了具体的教学方案。两门课程均采用情境教学方法，截止到目前，电工电子技术的教学方案已完成了 80%，目前正在进行进一步的完善。单片机应用技术的教学课件已全部完成，共安排 8 次理论课（24 课时），8 次实践课（24 课时），理论课时与实践课时 1:1，同时 8 次实践课中有 4 次在单片机实训室采用单片机实验箱完成，另外 4 次采用安装了虚拟仿真教学软件proteus7.0 的计算机上完成，实验箱主要用来完成单灯
7、闪烁、流水灯、八段数码管显示、LCD 液晶显示等基础性实验，虚拟仿真技术用于定时器、ADC、DS18B20 温度传感器等拓展性实验。通过前七周的学习，虚拟仿真教学在实践教学方面的优势已经初步凸显，在后续的教学过程中将会产生更大的作用。2.主要创新点本项目将虚拟仿真教学与情境教学紧密的结合起来，更好的实现了“教、学、做”一体化，并且在显著改善教学条件、提高教学效果的同时减少了设备消耗，尤其是耗材的使用量，节省了实验经费，而且克服了时间与空间上的限制，使学生在掌握基本技能的基础上，能够进行一些拓展性的实验，使实践课的开课率和学生的操作技能都得到明显提高。同时，本项目应用灵活，研究成果可以推广到其他
8、专业的教学中，而且扩展性强，可以根据教学需要，灵活添加实验器材、教学软件和典型教学情境，不会因为科技的进步和企业的发展而落后于企业的需求。3.存在问题虚拟仿真技术在机电专业课程教学中的应用需要借助计算机软件来实现，而我们的教学对象中，本学期开设单片机应用技术的两个班级都没有多媒体，这给课堂教学带来了很大的不便。企业调研需要以一定的条件为基础，让老师以企业顶岗实践的机会参与到企业中不仅可以深入了解企业需求，更能使老师们参与到实际的工作情境中，提高老师的技能水平，更新知识，不至于被快速发展的企业落在后面，这是一种非常好的方法，也是国家大力提倡的，但目前这种国家培训的名额有限，因此只有少数老师能参与
9、进去，获得的企业信息相对来说比较有限，这就需要我们挖掘更多办法深入企业一线。4.重要变更原计划在 2014.3-2014.6， 对单片机应用技术与电工电子技术两门课程在新学期的教学中采用虚拟仿真教学方法，但教学计划在 2014.3-2014.6 这个学期没有开设这两门课程，而是将这两门课程开设在了本学期，因此，对虚拟仿真教学方法的实际应用顺延到了 2014.9-2015.1。5.下一步计划与预期成果本学期会在单片机应用技术与电工电子技术两门课程的教学过程中继续采用虚拟仿真教学方法直至本学期结束，在上课过程中会根据教学效果与学生反馈回来的信息不断完善教学方案。此外，课题组各成员将根据教学改革过程
10、的成果和存在的问题，以公开发表论文的形式对本项目进行总结。课题负责人签名年 月 日 三、主要阶段性成果及影响：成果名称、成果形式、完成或发表时间、成果影响等，限 1000 字左右（可加页）。1.成果形式、成果名称与完成时间成果形式成果名称完成时间调查问卷机电专业学生学情调查问卷2014 年 9 月高职学生学情调研报告2014 年 2 月费斯托中国有限公司济南生产中心人才需求调研报告2014 年 2 月浪潮集团人才需求调研报告2014 年 2 月济南第一机床厂人才需求调研报告2014 年 8 月济南第二机床厂人才需求调研报告2014 年 9 月调研报告济南市机电行业人才需求调研报告2014 年
11、10 月单片机应用技术教学课件2014 年 8 月 教学课件 电工电子技术教学课件已完成 80%单片机虚拟仿真实验2014 年 8 月虚拟仿真实验（含电路图与源程序） 电工电子虚拟仿真实验已完成 80%2.成果影响基于虚拟仿真技术的机电专业课程教学采用理论结合实践，边教学边改进的方法，自项目申请至今已有一年的时间，教学改革和教研成果已经取得了显著的成绩，主要集中在以下几个方面：首先，加强培养目标定位的针对性，根据企业人才需求及岗位职业能力的要求优化课程设置和教学内容，不断调整教学方向，适应市场经济结构及企业人才需求变化。通过调研，发现在专业技能方面，应加强机床操作、常见故障识别诊断和排除、刀具
12、刃磨、切削三要素的搭配掌握、零件精度测量、数控编程和操作、机械设备拆装、安装调试和维修等方面的练习，培养实践技能型人才 。其次，更新实践教育观念，改进实践教学方法与手段，突出创新性。机电专业创办初期，教学计划与教材方法大多参照其他院校，但经一段试行，发现有许多不适合学生的地方，如课程体系重理论性课程，轻应用性课程；一些课程强调大而全，深而难，并不适合培养应用型人才的需要。后来，在深入研讨了我院人才培养目标的基础上，对原来的教学计划和教学大纲进行重新修订，对原有的课程体系进行了调整，减少了理论性课程，增加了实践性课程。与此同时，对教学方式，方法以及考试方式等进行了相应的改革和调整，使之更适合培养
13、机电专业应用型人才需要。本阶段，机电专业学生存在的状况是却是好多学生产生了过份“轻理论重技能”的观念。学生在理论课上积极性不高，学习需教师督促，内心深处认为学习理论没有用，也学不懂；在实习实训中表现出高涨的学习热情，尤其一些在理论课上被教师定位比较调皮的学生，总是在寻找机会动手操作，但这种操作只能是浅层次的模仿，遇到稍微复杂一些的问题就束手无策，拓展性与创新性很差，这种学生将来毕业以后的结果是只能是做操作工，要想在职位上再有所提高比较困难。在改革过程中，我们引入虚拟仿真教学方法，让学生在熟悉基本操作的基础上，进行一些拓展性的实践，甚至是一些设计性实验，这就大大拓宽了学生的视野，增强了实践创新能
14、力，提高了解决问题的能力，使他们在走向工作岗位之后不仅能够从事设备或系统的操作性工作，还能从事调试、装配、维修、质量检验、监督与控制、生产管理、行政管理等更能力要求更高的工作。再次，通过教改不仅提升了教学质量，也提高了教师的积极性。我院从事机电专业教学的教师队伍一直十分重视通过教学研究和教学改革促使教学质量的提高。不仅教学思想活跃，而且努力在自己的教学过程中付诸实践，还定期举行全组的教研活动。除了一般的教学研讨试讲及教学质量检查、评价外，还常围绕某个专题进行集中研讨，达到相互学习、取长补短、集思广益、总结提高的目的。这些活动的开展不仅大大调动了全组教师投身教学研究和教学改革的积极性，推动了教学
15、改革的深入发展，取得了一批教学成果，也使教学质量得到不断的提高。四、专家评估要点：侧重于过程性评估，检查前期课题研究计划落实情况，进行可持续性 评估，调整研究计划建议等，限 1000 字左右（可加页）。本项目的选题合理，实用性强，目标明确，有实际意义，有针对性，内容具体，课题组的成员组成较合理，各位成员都热情高涨，积极负责，项目进展良好，取得了较好的阶段性成果，并针对立项目标进行了实践运作，经费使用合理。课题组成员在充分调研的基础上，按计划对企业人才需求进行了深入的研究分析，进一步明确了机电专业就业岗位分布情况以及企业对人才的岗位能力需求，由此得出了机电专业教学中存在的一些问题，并提出了教学改
16、革的思路和方法。结合学生调查问卷，对学情进行深入调查分析，找出学生存在的突出问题，以及学生从现在到毕业走向工作岗位所需要掌握的技能。经过对四个班级的学生为期 6 周的教学实践，目前已经取得了较好的教学效果，受到了学生的好评，在本学期接下来的时间里将继续采用虚拟仿真教学方法完成这四个班级的教学。前一阶段的研究工作已经完成了 300 份学生问卷和 6 份调研报告；完成了单片机应用技术与电工电子技术两门课程基于虚拟仿真技术开设的实践课所设置的实验，包括实验电路图和源程序；并基本完成了基于虚拟仿真教学方法的两门课程的教学课件，目前缺乏的是关于对本课题的研究论文，相信，通过下一阶段的努力，课题组成员将会有多篇论文发表，并得到明确的结论，为今后的教学提供可靠的依据。本项目的进展速度适中，经费使用合理。建议在下一阶段的工作中，采取“对比法”，对基于虚拟仿真教学方法的课堂教学效果，对单片机应用技术两个班级进行对比，对电工
