新工科背景下机械类“智能运维”方向应用型本科课程体系建设研究

2023-10-10赵新光孟淑娟

辽宁科技学院学报 2023年4期

王仲,张磊,赵新光,姜娇,孟淑娟

(辽宁科技学院机械工程学院,辽宁本溪 117004)

设备运维技术为企业和社会带来了巨大效益,受到了企业和科研院所的广泛重视,在国内外已成为一大热门学科[1]。“新工科”是近年我国工程教育改革创新提出的新概念,一方面要求设置和发展新型工科专业,另一方面推动现有工科专业改革创新,其目的是探索更加多样化和个性化的人才培养模式,培养具有创新创业能力和跨界整合能力的工程科技人才[2]。

随着计算机技术、网络通信技术、故障诊断技术等相关领域技术的提升,以深度学习为基础的“智能运维”技术逐步进入当今的工业生产中。然而,由于现场工程技术人员受到专业知识的限制,面对仪器中的分析功能、界面、曲线感到困惑,使得该项技术的推广产生了极大的障碍[3]。

因此,文章提出基于新工科理念的机械类“智能运维”方向应用型课程体系建设方法,以培养能够胜任未来制造业“智能运维”工作的高质量应用型技能人才。

1 机械运维技术课程体系存在的问题

目前,机械设备运维课程体系存在的主要问题包括:内容多、杂、抽象,学生难以系统性掌握所学的知识内容,理解难度相对较大;学生学习过程中主观能动性差,严重地影响了学生的学习效果;学生数学基础不足,基础课与专业课间出现割裂。

机械故障诊断技术一直是我校机械类本科生的特色课程,以此为基础,近5年逐步形成了设备运维课程方向。但随着技术的升级与新工科理念的深入,迫切需要引入新的知识体系,促进机械设备运维课程体系的智能化。

2 课程建设理念与目标

(1)建立以真实工程案例为基础、适应企业需求的运维方向人才培养课程体系。在本专业建立一套全新的适应转型发展的应用型本科理论与实践教学内容,包括适应应用型人才的培养方案、适应应用型人才培养的实践教学大纲。

(2)形成以培养学生实践能力与持续学习能力为目标的人才培养模式。在教学中以解决工程实际项目为目标,引导学生在学习中发现问题,提高其分析与解决问题的能力。问题是起点,解决问题是终点,学生只有围绕着提出问题与解决问题进行学习,才能真正地达到教学目的,进而提高学生持续的自我学习的能力。

(3)实施多元化课堂教学模式,培养学生创新思维与创新能力。学习不完全是由教师向学生传授知识的过程,也不仅仅是为了以获得现成知识为目标的,学习应是学生自主构建知识的途径,是学生自身成长和拓展的自修过程。在课堂教学上教师要让学生学会学习,以学生获得创新思维与创新能力为目标,培养学生终身学习的能力。

3 课程体系建设方案

智能运维课程体系以课程建设相关文件为指导思想,针对企业需求,依据本专业人才培养目标,以测试与故障诊断理论为基础,以技术能力培养为核心,培养符合机械设备检测、故障诊断、设备运维需求的高技术技能型人才。

课程体系建设流程如图1所示。体系建设可分为“教学内容建设”与“教学方法改革”两个方面。作为应用型院校,在课程体系建设中应紧跟社会需求、行业升级,制定应用型人才培养方案和课程培养体系,扎根于工程实践、行业实际,聚焦区域发展[4]。因此,在进行教学内容建设时,首先通过企业调研,明确企业智能运维方向的实际人才需求。以企业的实际需求为基础,组织相关专家进行座谈,进而制定出初步满足企业普遍需求的培养方案,并进一步衍生出符合需求的教学大纲、教案讲义等教学相关材料。

图1 课程体系建设流程

教学方法方面,注重学生的自学能力,循序渐进地引导学生完成相应的学习任务。考虑教学内容与教学方法间的耦合关系,根据反馈适当地调节教学内容与教学方法。针对不同的课程,采用线上线下混合教学、翻转课堂、FBL教学等多种模式,力争实现学中做、做中学、做中思,边学边做,提升学生的主观能动性,进而达到一个良好的教学效果。同时,提出科研创新与毕业设计任务驱动教学,通过参与教师的科研项目,提炼毕业设计任务,以项目带动学生自主学习,以达到综合训练目的,培养学生解决实际工程问题的能力。为了保证更好的教学效果,采取毕业生反馈机制,跟踪从事智能运维相关职业毕业生的职业发展,基于反馈信息对教学内容与教学方法的各个环节进行针对性的调整。

课程体系如图2所示,分为“基础理论部分”“专业基础部分”“专业理论部分”“专业实践部分”四大模块。

图2 课程体系

(1)基础理论模块

基础理论模块包括数学基础与编程基础两个子模块,其中数学基础子模块包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计等数学类课程;编程基础子模块包括计算机应用、C语言程序设计等计算机类课程。新生入学后,第1学年进行基础理论学习,夯实数学与计算机编程基础,为后续课程的学习打下良好的理论基础。

(2)专业基础模块

专业基础模块主要包括机械原理、电工与电子技术、控制工程基础、机械工程测试技术基础等课程,分布在第2～3学年,学生初步掌握机电设备的基本组成及其测试与控制方法。

(3)专业理论模块

专业理论模块主要包括有限元分析、逆向设计与快速成型、动态测试与信号处理、机电设备安装与维修等课程,主要集中在第3学年,旨在培养学生机电设备故障的分析、诊断、维修的基本能力,并使其了解智能运维的前沿理论。

(4)专业实践模块

专业实践模块主要包括故障诊断实训、生产实习、毕业设计等课程,集中在第4学年,基于实践的方式让学生对智能运维有一个深层次的理解,学生初步掌握实现常见机电设备智能运维的能力。

另一方面,要创新打造供学生实践的校企合作实操基地[5-7]。在机械设计制造机器自动化专业智能运维方向建设过程中,除了重视实践课程建设外,还应该重视硬件设施的完善。以故障诊断实践课程为例,通过校企合作的方式,把企业的技能培训以实践课程的方式直接开展到学校中来,与企业共同拟定实践培训方案,形成一系列的教学材料,并聘请企业导师入校传授机电设备智能运维的宝贵经验。通过这种方式,在学校中培养学生的工程实践能力,顺应市场的需要,从而培养高质量应用型技术人才。