機電一體化系統設計的教學改革論文

　　摘要：根據《機電一體化系統設計》課程實踐性和綜合性都很強的特點以及當前教學過程中存在的問題，從《機電一體化系統設計》課程的教學內容、教學方法和考核方式等方面進行一系列改革探討。實踐證明，通過課程教學改革，學生學習的積極主動性得到提高，教學效果得到改善。

　　關鍵詞：系統設計論文

　　1引言

　　《機電一體化系統設計》課程是中原工學院機電學院機械電子工程專業的必修課之一，是一門涉及機械學、電子學和信息科學的綜合性和實踐性都很強的新興交叉學科[1]。該課涉及知識點量多面廣，其內容融合了機電一體化相關概念、機械機構、執行元件、計算機技術、單片機和PLC控制技術、檢測傳感裝置、可靠性設計、典型案例分析等諸多內容，是對基礎課、專業基礎課等的綜合應用，其在培養學生的機電產品設計能力方面起著不可替代的作用。機電一體化技術在許多行業已得到廣泛應用，目前社會對機電一體化復合型技術人才的需求也越來越大，然而受多種因素的影響，機電一體化技術人才的培養還存在一些問題，故作為高校還需在培養機電一體化復合型技術人才方面進行不斷改革和探索。

　　2課程存在問題

　　受陳舊教育觀念的影響，《機電一體化系統設計》以前多以課堂理論教學為主，導致學生很少有機會接觸到機電一體化系統設計的現場，實踐環節偏少；該課知識點多、信息量大、內容抽象苦澀難理解，大部分學生對該課程不感興趣，導致該課程教學效果并不理想。該門課程的主要任務就是讓學生養成正確的系統設計思想，培養學生在調查研究、創新和理論聯系實際方面的能力，最終讓學生掌握機電一體化系統設計的相關理論、方法和規律，具備機電一體化產品設計的能力。該教學任務單靠理論教學是無法實現的，必須從教學方法和教學內容上進行改革。由于該課知識點量多面廣、各章節連貫性差、知識跳躍性大，所以老師在理論課堂上，最好以有代表性的實際案例系統為指引，將不同章節有跨越的內容很好的結合起來，否則學生會感覺到知識點很零散難以掌握。此外，該課程各章節內容又相對獨立，有些內容學生在相關的課程中已學習，比如單片機、傳感器等。如果在教學過程中不加注意，講課時仍不分輕重主次，所有內容一視同仁，這將給學生造成吃剩飯的感覺，甚至弄不明白學習這門課的目的是什么，進而影響學生的學習興趣和教學效果，讓學生獲得機電一體化產品設計的基本訓練才是這門課的教學目的。在不斷壓縮理論課時、提倡素質教育和能力培養的體制下，短時間內要求學生獲得機電一體化產品設計的基本訓練是不現實的，因此如何通過改革提高該課程的教學效果也是一個急需解決的問題[2，3]。針對如何提高學生的學習積極性，改善教學效果，結合多年教學經驗和當前教學中存在的問題，本文從教學內容、教學方法、考核方式等方面的改革進行了探討。

　　3教學內容的改革

　　3.1理論教學內容的改革

　　以“必須、夠用”為原則，選取優質教材。教材是學生學習的理論依據，一方面所選教材必須具有系統性，全面講述機電一體化系統設計，不僅要有由易到難的入門引導，而且要兼顧總體內容的提升；另一方面，所選教材要緊跟時代步伐，能及時把最新技術和學科前沿知識引入教材，要有新內容、新技術，這樣學生自己會感受到機電一體化技術的快速發展，進而激發學生的學習興趣。以能力為根本，制定面向實踐的課程教學大綱；精選教學內容，制定合理的教學計劃。針對《機電一體化系統設計》的內容量多面廣而理論課時少的情況，故要依據教學大綱，制定合理的教學計劃，進而實現授課有據可依。在制定教學計劃時，要注意首先必須對機電一體化的概念、體系結構等內容進行透徹講解，因為這部分內容對學生建立機電一體化系統設計框架起著非常重要的作用。各章節知識點主次要明確。量多面廣是《機電一體化系統設計》課程最明顯的特點，在如今壓縮的短課時內若所有內容都依次展開介紹，必將導致所有內容如蜻蜓點水一晃而過，學生對內容的了解也只是走馬觀花。由于我校機械電子工程專業學生已學過可編程控制器、微型機與單片機技術、接口技術和機械測試技術等機電方面的課，而機械方面相關知識則相對較弱，故在授課時重點要放在機械及機電結合的知識點以及典型先進的技術和產品的應用上，而機電系統電相關部分可簡單介紹，以免重復介紹。另外，授課時要注意引入新技術、新發展、新應用等相關內容，把數控加工中心、智能機器人等新產品應用要盡量穿插到課堂中，通過引入新技術新產品從而激發學生的學習欲望。

　　3.2實踐教學內容的改革

　　教學與工程實踐相結合。為了培養學生的工程實踐能力，根據《機電一體化系統設計》課程內容抽象、綜合性強這一大特點，我院新建立了FMS柔性加工制造系統實驗室。該柔性自動化生產線教學設備由自動化立體倉庫碼垛機單元、工件檢測及自動噴涂單元、自動化輸送線系統單元、CCD形狀顏色檢測單元、上下料搬運機器人單元、數控車床加工單元、六軸并聯加工單元、六自由度串聯機器人分揀及裝配單元及系統總控共9個單元。該系統涉及到工業現場的實踐應用，幾乎包含了機電和工控領域所有方面的基礎知識，如伺服驅動、PLC控制、傳感檢測等多種技術，給學生提供了一個典型的機電產品學習環境。通過完成系統故障檢測、站點間聯網程序控制等，使學生以前學過的許多專業知識在這里得到全面認識、綜合訓練和相互提升，這對培養學生的動手能力具有重要意義。教學與科技創新活動相結合。現在國家每年都舉辦各種大學生科技創新活動比如全國大學生機械創新設計大賽，在教學中可充分利用這一條件，帶領學生參加各種競賽，學以致用。通過搭建如機械人、智能硬幣分揀器、智能車等機械模塊，完成其電機驅動、傳感器的選擇和安裝以及電路板的設計、制作、編程和調試。這不僅可以激發學生的學習興趣和創新意識，而且這將使學生對機電一體化系統設計的理論認識得到進一步提升，與此同時學生的實踐能力和創新能力也得到培養。教學與科研活動相結合。工科院校培養的人才不僅要有勝任當前就業需要的素質，更要有發揮潛力所需的能力。高校教學改革實踐表明，科研訓練是提高本科教育質量的重要經驗，是培養具有創新意識和創造能力研究型人才的有效途徑[3]。我院各專業自2010年開始實施專業導師制，每個學生均配備有專業導師，因此日常學習中，導師不僅要指導學生掌握書本內容，更要注重在實踐教學中培養學生的科研意識，鼓勵學生參與到導師的科研項目中，堅持教學內容與培養科研素質相結合，在潛移默化中培養科研理念，使蘊藏在學生身上的學術科研潛能得到充分發揮。

　　4教學方法的改革

　　針對《機電一體化系統設計》課程內容繁多、枯燥、抽象等特點[4]，可采用多種形式的教學方法來激發學生的學習興趣，針對不同教學內容采用不同的教學方法，避免教學方式單一。比如在授課過程中，為了增強學生的感性認識、強化學生對相關知識點的理解，可采用實物展示、動畫演示等形式。為了引導學生思考并發現系統設計時要注意的問題，可用環環相扣的實例為誘餌，采用案例教學法，從系統觀點出發，加入學生討論環節，充分調動學生積極性，老師并及時給予點評和講解，以增強學生的實際應用能力，為學生畢業后從事機電專業工作打下堅實的基礎。為激發學生的創新欲望，可結合科研成果采用啟發式教學方法，著重從方法和思路方面加以講解，注重理論教學與機電工程應用相結合，并用視頻教學的方式向學生展示那些工程領域和已得到廣泛應用的機電新產品。另外，隨著互聯網的普及，可建立課程站提供基于互聯網資源的開放教學環境如慕課的引入，引導學生自主學習和拓寬知識，方便靈活不受時間限制，同時還可解決授課學時不足的問題。

　　5考核方式的改革

　　考試是檢驗學生掌握所學內容的一種重要方式，但單純的理論考試并不能全面反映學生的知識水平和解決實際問題的能力[5]。該課程經改革，采用如下考核方式：考核成績=理論考試成績（70%）+資格審核（20%）+平時作業（10%），理論考試采取閉卷考試，時間120分鐘。資格審核類似于課程設計，三人一組，一組一個題目，滿分100分，資格審核成績低于60分不能參加理論考試，資格審核的目的是給學生一定的壓力和動力，最終目的是鍛煉學生的動手實踐能力。資格審核通過答辯的形式進行，采用本教學組兩、三名教師組成評審組對學生設計的作品進行評審，資格審核的最終成績由指導老師結合評審組意見和各小組上交的書面報告最后給出。這種考核方法不僅能客觀真實地評價學生對該門課程的學習情況，全面地反映學生應用該課程知識解決實際問題的能力，而且避免出現高分低能的情況，并且使學生學習的主動性和創新性得到提高。

　　6結束語

　　根據《機電一體化系統設計》課程實際教學中存在的問題，本文對教學內容、教學方法和考核方式進行了改革探討，在理論教學上采取制定面向實踐的課程教學大綱，選取優質教材、精選教學內容，制定合理的教學計劃。在實踐教學中，采取教學與工程實踐、科技創新活動和科研活動等相結合，多方位激發、培養學生的創新能力和動手實踐能力。實踐證明，通過從教學改革，學生學習的積極主動性得到提高，課程的教學效果也得到很好的改善。

　　參考文獻

　　[1]賈茜,汪木蘭,劉樹青.機電一體化系統設計教學方法的改革與實踐[J].中國現代教育裝備,2013,(21):61-62．

　　[2]丁繼斌．《機電一體化系統設計》課程教學改革的實踐[J].機械職業教育,2005,(12):32-33．

　　[3]趙江銘,楊杰偉,白國長.《機電一體化系統設計》教學改革探討[J].科技信息,2011,(25):168．

　　[4]姜培剛,蓋玉先.機電一體化系統設計[M].北京:機械工業出版社,2011．

　　[5]李琦,王基,劉永葆．《機電一體化系統設計》課程教學改革與實踐[J].高等教育研究學報,2010,33(1):101-102．

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