機電一體化課程教學(xué)研究3篇
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摘要：產(chǎn)教融合、校企合作是新形勢下國家對于高校工科人才培養(yǎng)的要求，研究提出以“立足區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展”為理念，以“提高學(xué)生專業(yè)技能、增強學(xué)生就業(yè)競爭力”為目標(biāo)，以“推進(jìn)校企合作，加強實踐、實訓(xùn)和實驗環(huán)節(jié)，改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)方法”為手段，探討適合高校機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程改革的新模式。
關(guān)鍵詞：機電一體化；校企合作；教學(xué)改革
機電一體化系統(tǒng)設(shè)計是由多種技術(shù)學(xué)科相互交叉、滲透而形成的一門綜合性課程，所涉及的技術(shù)領(lǐng)域較為廣泛，對培養(yǎng)學(xué)生機電產(chǎn)品設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和動手能力具有重要作用[1,2]。傳統(tǒng)教學(xué)多以課堂理論教學(xué)為主，實踐環(huán)節(jié)偏少，由于本課程涉及知識點多、各章節(jié)連貫性差、知識跳躍性大、內(nèi)容抽象難理解，大部分學(xué)生對本課程不感興趣，導(dǎo)致本課程教學(xué)效果并不理想。經(jīng)問卷調(diào)查和學(xué)生反饋發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程學(xué)習(xí)過程中存在的主要問題大致如下：
(1)學(xué)生對本課程興趣較低，不能將生活中出現(xiàn)的機電一體系統(tǒng)和本課程聯(lián)系起來，因此感覺本課程知識點枯燥乏味。
(2)本課程對學(xué)生的知識面要求較廣，由于學(xué)生對已學(xué)課程遺忘，因此學(xué)習(xí)過程中感到本課程較難。
(3)本課程密切聯(lián)系實踐，但學(xué)生在本課程學(xué)習(xí)過程中反映出理論聯(lián)系實際、動手能力較差。
(4)本課程所涉及的技術(shù)領(lǐng)域較為廣泛，傳統(tǒng)的考核方式無法體現(xiàn)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)情況，流于形式。
(5)本課程各章節(jié)內(nèi)容相對獨立，有些內(nèi)容學(xué)生在相關(guān)的課程中已學(xué)習(xí)，如單片機、傳感器等，主講教師在教學(xué)過程中往往不加注意，使本課程變成“炒剩飯”，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。
(6)本課程教學(xué)過程中多以課堂理論教學(xué)為主，知識點很零散，學(xué)生難以掌握，如此的培養(yǎng)造成學(xué)生知識“全而不專”，無法在當(dāng)前嚴(yán)峻的就業(yè)人群中脫穎而出。傳統(tǒng)機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程組成如圖1所示。鑒于此，改變傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式，提高學(xué)生對機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程的興趣和學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新意識和實踐能力，使工科學(xué)生能夠真正實現(xiàn)學(xué)以致用的任務(wù)迫在眉睫。
1國內(nèi)外機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程改革現(xiàn)狀
為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改善教學(xué)效果，國內(nèi)外許多高校都對該課程的教學(xué)方式進(jìn)行了各種探索和研究。麻省理工學(xué)院Trumper等學(xué)者，介紹了麻省理工學(xué)院機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)置和相關(guān)實驗室設(shè)施的發(fā)展，認(rèn)為該課程以實驗室實驗為中心，因此在麻省理工學(xué)院實驗室引進(jìn)利用模塊圖形來編程的DSP板，使學(xué)生能夠?qū)Ｗ⒂诿總€實驗，學(xué)生的成績主要是通過專業(yè)教師答辯和實驗室報告相結(jié)合給出[3-7]。國內(nèi)如北京理工大學(xué)郝娟等學(xué)者，認(rèn)為應(yīng)該從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式兩個方面進(jìn)行教學(xué)改革，其中，在教學(xué)內(nèi)容上強調(diào)以系統(tǒng)設(shè)計方法為主線，以理論聯(lián)系實際為導(dǎo)向，在教學(xué)方式中重視培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和基礎(chǔ)知識，對授課的內(nèi)容不是“一刀切”，而是避輕就重[8-10]。
2以項目為主導(dǎo)和以提高學(xué)生專業(yè)技能為目標(biāo)的教改措施
秉承高校服務(wù)地方的宗旨，在國家倡導(dǎo)“產(chǎn)教融合、校企合作”的大背景下，本文提出以“立足區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展”為理念，以“提高學(xué)生專業(yè)技能、增強學(xué)生就業(yè)競爭力”為目標(biāo)，以“推進(jìn)校企合作，加強實踐、實訓(xùn)和實驗環(huán)節(jié)，改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)方法”為手段，培養(yǎng)具有較強動手能力、創(chuàng)新意識和實踐能力，擁有過硬的專業(yè)技能，能夠解決工業(yè)生產(chǎn)中實際問題的工科人才，適合高校機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)改革的新措施，具體包括以下內(nèi)容。
2.1教學(xué)方式
針對機電一體化系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)中存在的問題，本文提出教學(xué)方式改進(jìn)措施如下：(1)針對課程章節(jié)內(nèi)容跳躍性大的特點，主講教師在理論課堂上，應(yīng)該以典型機電一體系統(tǒng)實例為指引，將不同章節(jié)有跨越性的內(nèi)容很好地結(jié)合起來，通過實例升華到本課程的相關(guān)知識和原理，增加學(xué)生對本課程的興趣，做到深入淺出。(2)主講教師在課后布置任務(wù)，讓學(xué)生復(fù)習(xí)下節(jié)課要用的以前學(xué)過的知識點，這樣通過本課程的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生系統(tǒng)復(fù)習(xí)與本課程相關(guān)的舊知識，溫故而知新，將大學(xué)所學(xué)的不同課程的知識串起來，做到學(xué)以致用。
2.2教學(xué)內(nèi)容
國家每年舉辦各種大學(xué)生科技創(chuàng)新活動，大多高校都有相應(yīng)的政策支持，在教學(xué)中充分利用這一條件，帶領(lǐng)學(xué)生搭建各種機械模塊，如機器人、智能家電、智能車等，完成其電機、傳感器的選擇、安裝，完成其控制電路板的設(shè)計、制作、調(diào)試和軟件編程的調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識，使學(xué)生學(xué)以致用，同時開發(fā)的機電產(chǎn)品也可作為課堂教具或?qū)嶒炑b置，豐富實踐教學(xué)內(nèi)容。
2.3教學(xué)環(huán)節(jié)
教學(xué)環(huán)節(jié)加入大量實驗內(nèi)容，增強學(xué)生的動手能力，通過實驗也可以提高學(xué)生對課程的興趣和成就感，通過學(xué)生在不同實驗中的表現(xiàn)和興趣，采取教師指導(dǎo)、自由組團(tuán)的方式，將學(xué)生分為機械結(jié)構(gòu)設(shè)計組、測試系統(tǒng)設(shè)計組、機器人創(chuàng)意組、數(shù)控加工組等，不同小組之間合作實施項目，設(shè)計機電一體化產(chǎn)品。
2.4考核環(huán)節(jié)
對機電類專業(yè)實踐性較強的核心課程(如單片機、PLC、測試技術(shù)等)，采取更加科學(xué)和全面的考核辦法，即采用項目主導(dǎo)制，讓學(xué)生利用所學(xué)知識設(shè)計工程實物，如測試系統(tǒng)設(shè)計、步進(jìn)電機控制、焊接電路等，真正讓學(xué)生學(xué)以致用，將專業(yè)課知識應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。學(xué)生以PowerPoint形式在項目完成后進(jìn)行答辯。學(xué)生成績由學(xué)生在項目實施過程中的表現(xiàn)(占50%)，學(xué)生最終答辯過程中的表現(xiàn)(占30%)，學(xué)生撰寫項目心得(占20%)的方式考核(如圖2所示)。
3機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教改實施思路
機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教改實施的主要思路如圖3所示，在傳統(tǒng)的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程大綱和培養(yǎng)計劃的基礎(chǔ)上，充分利用學(xué)院現(xiàn)有實驗設(shè)備和資源，增加單片機硬件系統(tǒng)實驗、傳感器與測試技術(shù)實驗、工業(yè)自動化實訓(xùn)實驗、3D打印實驗等與課程相關(guān)的實驗環(huán)節(jié)，考慮到機械專業(yè)學(xué)生對電方面內(nèi)容較為薄弱，因此實驗內(nèi)容側(cè)重于電方面，通過課程教學(xué)過程中的實驗，增強學(xué)生對課程的興趣、提高學(xué)生的動手能力和實踐能力。如圖4所示，根據(jù)學(xué)生在實驗過程中的興趣，采取自由組合的方式，將學(xué)生分為“機械結(jié)構(gòu)設(shè)計組、單片機硬件電路組、控制系統(tǒng)和機電融合設(shè)計組、測試系統(tǒng)設(shè)計組、機器人創(chuàng)意組”等若干團(tuán)隊，區(qū)別團(tuán)隊方向差異，帶學(xué)生去相關(guān)企業(yè)參觀，由企業(yè)教師指導(dǎo)企業(yè)專業(yè)方面的知識，之后在企業(yè)和校內(nèi)教師的指導(dǎo)下，將項目任務(wù)下達(dá)學(xué)生團(tuán)隊，并由學(xué)生做出項目實施的方案，項目方案通過答辯后，由學(xué)生實施項目研究和設(shè)計，中期項目團(tuán)隊以PowerPoint形式定期向指導(dǎo)教師匯報項目實施情況?？紤]到機電一體化系統(tǒng)較為復(fù)雜，因此團(tuán)隊之間采用“并行”的方式，對于復(fù)雜系統(tǒng)，可以將系統(tǒng)分解給多個團(tuán)隊，團(tuán)隊之間在項目實施過程中定期溝通、協(xié)商，完成各自負(fù)責(zé)的部分，之后再將不同團(tuán)隊的設(shè)計內(nèi)容整合為機電一體化系統(tǒng)。項目如此進(jìn)行的目的，主要是為了讓學(xué)生掌握機電一體系統(tǒng)知識的同時，具有自己擅長的方向，最大限度地保證學(xué)生就業(yè)過程中具有與眾不同的亮點，能夠脫穎而出。由于項目團(tuán)隊成員在完成項目的整個過程中，掌握了相關(guān)專業(yè)方面扎實的知識，因此，可以推薦優(yōu)秀項目團(tuán)隊成員到相關(guān)企業(yè)工作，優(yōu)秀項目團(tuán)隊成員上班后，可以通過QQ群、郵件、微信群等網(wǎng)絡(luò)方式繼續(xù)參與學(xué)校團(tuán)隊，指導(dǎo)學(xué)弟、學(xué)妹的項目研究，并為項目提供創(chuàng)意和最新的行業(yè)發(fā)展、就業(yè)招聘信息。此外，優(yōu)秀項目團(tuán)隊成員可以根據(jù)企業(yè)需求，對學(xué)院人才培養(yǎng)計劃和人才培養(yǎng)模式進(jìn)行反饋，學(xué)院論證后根據(jù)企業(yè)需求改進(jìn)學(xué)校的人才培養(yǎng)模式。整個人才培養(yǎng)過程中搭建了“企業(yè)-高校-學(xué)生”三位一體人才培養(yǎng)模式，高校人才培養(yǎng)過程中將“滿足企業(yè)對人才的需求”作為高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)，培養(yǎng)過程注重提高工科學(xué)生的專業(yè)技能、動手能力、團(tuán)隊合作能力和創(chuàng)新能力，確保學(xué)生擁有一技之長，可以找到滿意的工作。而且企業(yè)和畢業(yè)學(xué)生可以對高校的人才培養(yǎng)進(jìn)行反饋，這些良性循環(huán)的措施確保培養(yǎng)的人才水平越來越高。
4教學(xué)改革成效
采用本文所述方案實施教學(xué)改革之后，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主觀能動性，授課班級學(xué)生先后參加陜西省“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、第四屆全球創(chuàng)客嘉年華(GlobalInnovatorFesta，GIF)和中國機器人大賽等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽，取得一定收獲和成績。此外，采用本文所述方案改革之后，極大增強了學(xué)生對機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程的學(xué)習(xí)興趣。以下抽取我院機械電子工程(簡稱“機電”)和機械設(shè)計制造及自動化(簡稱“機制”)兩個專業(yè)共同開設(shè)的課程機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程進(jìn)行調(diào)查分析，其中，樣本1為采用教改方案的2014級機電1班學(xué)號前30號的學(xué)生，樣本2為未采用教改方案的2014級機制3班學(xué)號前30號的學(xué)生，結(jié)果見表1。統(tǒng)計結(jié)果顯示，本文所述教改方案對提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、增加學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新能力，均有一定的效果。
5結(jié)語
(1)本文對傳統(tǒng)課程考核方式的不足進(jìn)行改革，提出通過讓學(xué)生團(tuán)隊合作，設(shè)計產(chǎn)品和撰寫課程學(xué)習(xí)體會的方式，對課程進(jìn)行考核，這種考核方式，提高了學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新能力，增加學(xué)生對專業(yè)知識的興趣。
(2)本文采用反饋式閉環(huán)結(jié)構(gòu)，讓優(yōu)秀畢業(yè)團(tuán)隊成員參與整個項目環(huán)節(jié)，可以對學(xué)院培養(yǎng)計劃和教學(xué)大綱等進(jìn)行反饋，參與整個培養(yǎng)環(huán)節(jié)，有助于課程改革模式提升。
(3)根據(jù)學(xué)生興趣，讓學(xué)生形成專業(yè)方向團(tuán)隊，參與項目解決實際問題，因此經(jīng)過本項目后，改變了目前大學(xué)生知識“全而不專”導(dǎo)致就業(yè)難的現(xiàn)狀，提高了學(xué)生專業(yè)技能和工程能力，增加了學(xué)生的就業(yè)機會。
(4)本文所述培養(yǎng)過程中，要求學(xué)生到校企合作的企業(yè)實際考察，真正實現(xiàn)了“企業(yè)-高校-學(xué)生”三位一體的培養(yǎng)模式。
作者:張衛(wèi)亮 劉明君 單位:寶雞文理學(xué)院 機械工程學(xué)院
機電一體化課程教學(xué)篇2
《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》是機械本科專業(yè)機電一體化方向的一門核心專業(yè)課程，本課程覆蓋的知識面廣，綜合性、工程實踐應(yīng)用性極強，學(xué)好該課程可以全面掌握機電一體化方向的理論及應(yīng)用實踐能力，對培養(yǎng)機電一體化方向應(yīng)用型人才意義及其重大。國家近期發(fā)布的《2017年工業(yè)轉(zhuǎn)型升級資金項目指南的通知》指明了包括機器人智能工廠、物聯(lián)網(wǎng)、智能家電等和機電一體化系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域緊密聯(lián)系的中國制造2025重點支持方向，新技術(shù)的發(fā)展需要新的人才支撐，但由于《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程內(nèi)容很難被學(xué)生掌握及應(yīng)用，所以課程教學(xué)改革已迫在眉睫。因此，綜合中國制造2025新形勢下機電一體化方向的培養(yǎng)目標(biāo)及學(xué)生的實際情況，對該課程教學(xué)過程中所遇到的難點進(jìn)行改革求新，不斷提高教學(xué)水平。
1課程教學(xué)面臨的問題
（1）學(xué)生基礎(chǔ)及專業(yè)水平較差，課程內(nèi)容多，難度大。近年來，擴(kuò)招導(dǎo)致學(xué)生基礎(chǔ)及專業(yè)水平較差，部分學(xué)生弄不清機械結(jié)構(gòu)圖、電氣接線圖原理，對控制基礎(chǔ)及控制線路更是摸不清頭腦，如靜態(tài)/動態(tài)分析、單片機控制、PID控制、PLC控制等。然而，學(xué)習(xí)《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程需要學(xué)生全面掌握《機械制圖》、《機械設(shè)計》、《機電傳動控制》、《液壓與氣動》、《單片機》、《微機原理》、《PLC控制》、《工程測試技術(shù)》、《機械工程控制基礎(chǔ)》等專業(yè)課程的內(nèi)容。由于需要掌握的知識點太多，造成該門課程理論性強，尤其是控制部分理論分析環(huán)節(jié)較多，加大了課程難度。長此以往，學(xué)生對該課程產(chǎn)生了懼怕心理。
（2）教學(xué)方式、方法落后。目前，隨著多媒體教學(xué)方法的開展，該課程的教學(xué)效果有了明顯地提高，但上課缺乏互動環(huán)節(jié)，教學(xué)方式不能因內(nèi)容而異。《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程是一門系統(tǒng)專業(yè)課程，怎么提高學(xué)生的接受能力，從而快速理解吸收知識點，是一個重要的課題。因內(nèi)容而異的采用上課提問、討論、辯論及PBL（基于問題的學(xué)習(xí)）等互動環(huán)節(jié)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生快速進(jìn)入課程學(xué)習(xí)狀態(tài)，并在互動環(huán)節(jié)中學(xué)會機電一體化系統(tǒng)的分析、設(shè)計能力與技巧；通過經(jīng)驗總結(jié)分析設(shè)計中出現(xiàn)的問題，迅速提升學(xué)生的綜合設(shè)計能力。然而，由于這些教學(xué)方式在課堂上開展仍有一定難度。
（3）考核形式單一。目前，《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程的考核方式仍然采用傳統(tǒng)的卷面考試加平時表現(xiàn)（如作業(yè)、課堂問題等）的方法評判學(xué)生對知識點的掌握理解程度。然而，這種考核方法會使學(xué)生錯誤的認(rèn)為：考試目的是及格，而不是學(xué)到多少知識。學(xué)生靠考前突擊死記復(fù)習(xí)題，考后又全忘掉。因此，這種考核形式本身存在很大的問題，不能體現(xiàn)學(xué)生的實際理論、實踐應(yīng)用及創(chuàng)新能力。
2課程教學(xué)改革措施
（1）提高學(xué)生基礎(chǔ)及專業(yè)水平，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。針對部分學(xué)生機械專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課不能很好掌握的困難，通過老師根據(jù)課程內(nèi)容有針對性布置課前預(yù)習(xí)題、課后復(fù)習(xí)題的方式，并把預(yù)習(xí)題及復(fù)習(xí)題完成程度作為考核計入總成績，督促學(xué)生利用課后時間理解吸收本課程的知識點，并不斷提高學(xué)生的基礎(chǔ)及專業(yè)水平。此外，針對本課程內(nèi)容多、難度大等問題，在本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)指導(dǎo)下，對該課程的內(nèi)容進(jìn)行針對性的分解，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容：刪減控制基礎(chǔ)、測試基礎(chǔ)、單片機原理等部分講解內(nèi)容，把這些內(nèi)容放到課后要求學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固；增加系統(tǒng)總體設(shè)計、動態(tài)特性、機電有機結(jié)合分析與設(shè)計等部分內(nèi)容的講授比重；并從系統(tǒng)性大角度給學(xué)生展示設(shè)計過程，讓學(xué)生的基礎(chǔ)及專業(yè)水平得到提高。
（2）改革教學(xué)方式、方法，努力提高教學(xué)效果。在新工科背景下，以理論與實踐工程應(yīng)用教學(xué)為根本點，根據(jù)該課程內(nèi)容的特點，大力開展因內(nèi)容而異的多媒體、課堂分析討論、案列教學(xué)、現(xiàn)場工程教學(xué)等多種方法結(jié)合的教學(xué)活動，通過老師的學(xué)習(xí)競賽把這些方法引入課堂。并大力推薦使用新型PBL教學(xué)方式，老師以每章的主要知識點為核心，通過提出幾個大問題串聯(lián)起來，對學(xué)生不設(shè)置過程要求，只進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo)，由學(xué)生自由發(fā)揮。在課后由學(xué)生自己分組，細(xì)化問題，并各自完成自己的任務(wù)，然后分組集中討論分析。老師對各組的計算分析過程及結(jié)論集中講解，并分析總結(jié)問題，最終完成問題的解決方法。實踐表明PBL教學(xué)方式極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強了學(xué)習(xí)效果。
（3）改革考核方式。教學(xué)的目的就是讓學(xué)生掌握課程的主要知識點，達(dá)到該課程的培養(yǎng)目標(biāo)，而考核是評估學(xué)生掌握課程知識點程度的重要手段和方法。根據(jù)目前考核方式的不足及課程特點，改革其考核方式，采取以實踐動手能力及創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)為核心，結(jié)合理論分析及應(yīng)用的考核辦法?！稒C電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程考核方式采用理論成績、創(chuàng)新能力成績、實踐應(yīng)用成績及平時評價成績相結(jié)合的方式綜合評價，這四者的比例為3：3：3：1。
3結(jié)語
經(jīng)過對兩屆學(xué)生的教學(xué)改革實踐，發(fā)現(xiàn)通過提高學(xué)生基礎(chǔ)及專業(yè)水平、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法方式、優(yōu)化考核方式等方面對《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程進(jìn)行教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到明顯提升。
作者:蘇再軍 黃艷香 單位:邵陽學(xué)院機械與能源工程學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院
機電一體化課程教學(xué)篇3
1背景及教學(xué)現(xiàn)狀
1.1背景
2018年9月10日，習(xí)近平總書記在全國教育大會上強調(diào)：“要在增強綜合素質(zhì)上下功夫，教育引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)綜合能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。”這種綜合能力包括學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新思維、解決復(fù)雜工程問題的能力、學(xué)習(xí)能力及人文素養(yǎng)。在教育部推出的新工科建設(shè)中，在工程教育專業(yè)認(rèn)證及安徽省專業(yè)評估的指標(biāo)體系中，都強調(diào)對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計是機械電子工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，該課程涉及機械、電子、計算機、自動控制及信息處理、系統(tǒng)工程、檢測傳感器技術(shù)、伺服傳動技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域，是一門多學(xué)科交叉融合的課程[1]。該課程要求學(xué)生能夠綜合應(yīng)用機械、電子、自動控制與信息處理等多學(xué)科知識，完成對系統(tǒng)的分析、設(shè)計、優(yōu)化等一系列過程，具有很強的理論性、綜合性和實踐性[2-3]。該課程對于培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計能力、工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力及熟悉行業(yè)規(guī)范等非技術(shù)要素能力具有至關(guān)重要的作用。該課程的教學(xué)質(zhì)量將直接影響機械電子工程專業(yè)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。
1.2教學(xué)現(xiàn)狀
目前，該課程的教學(xué)不能適應(yīng)社會需求，其存在的主要問題有兩個：一是講授內(nèi)容重理論、輕實踐。授課過程主要是以“填鴨式”的知識點講授為主，授課方式單一。而且，由于機電一體化系統(tǒng)設(shè)計是一門綜合性很強的課程，該課程中所涉及的知識點都已在相關(guān)的專業(yè)課程中講授，如果還采用原有的教學(xué)模式，學(xué)生就有一種“熱剩飯”的感覺，學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)的積極性不夠[4]。二是課程考核還是以理論考試為主、實驗考核為輔，考核成績不能夠全面反映學(xué)生對該課程的掌握情況。課程評價與課程大綱的修訂、教學(xué)的實施沒有形成閉環(huán)系統(tǒng)。從培養(yǎng)機電人才的角度來看，對標(biāo)專業(yè)認(rèn)證和專業(yè)評估的標(biāo)準(zhǔn)，該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及考核方式都與實際相脫節(jié)，學(xué)生的專業(yè)技能、動手能力、解決機電類復(fù)雜工程問題的能力、創(chuàng)新思維等都不能滿足用人單位的需求。因此，如何在工程教育專業(yè)認(rèn)證和安徽省專業(yè)評估的引導(dǎo)下，基于OBE的教育理念，以社會需求為導(dǎo)向、以工程應(yīng)用為背景，深化機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)改革，提高機電一體化系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高素質(zhì)機電人才，是一個亟待解決的問題。筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗，針對該課程的教學(xué)進(jìn)行了一些改革，并取得了一定的成果。
2教學(xué)改革
2.1教學(xué)模式的改革
2.1.1項目驅(qū)動
由于機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程所涉及的知識涵蓋面很廣，其綜合性和實踐性很強。如果采用常規(guī)的教學(xué)方法，重理論、輕實踐，就達(dá)不到課程大綱所要求的培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜機電工程問題能力的教學(xué)目標(biāo)。為了更好地完成課程大綱教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生具備熟悉行業(yè)規(guī)范等非技術(shù)要素的能力、解決復(fù)雜機電工程問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及團(tuán)隊協(xié)作精神，筆者基于“一制七化”的原則，采用項目驅(qū)動的方式進(jìn)行教學(xué)。所謂的“一制”就是課程教學(xué)教師負(fù)責(zé)制，“七化”就是教學(xué)時間前置化、教學(xué)過程項目化、教學(xué)方式多樣化、設(shè)計過程規(guī)范化、設(shè)計結(jié)果實物化、設(shè)計成果多樣化、考核方式全面化。該項目的具體實施過程分為授課前、授課中、授課后三個階段。這三個階段具體實施思路和實施過程見圖1所示。利用現(xiàn)有的實踐教學(xué)場所，采用項目驅(qū)動的方式進(jìn)行教學(xué)，提高學(xué)生的參與度。在項目驅(qū)動的教學(xué)過程中，強調(diào)實際工程應(yīng)用性，強調(diào)邊教學(xué)、邊操作、邊實踐。授課過程中以貫穿工程實例為線索，目標(biāo)明確，把教、學(xué)、做緊密結(jié)合，為教學(xué)方式的探索提供了基礎(chǔ)保障。
2.1.2教學(xué)方式的改革
該課程采用項目驅(qū)動的方式進(jìn)行教學(xué)，在該課程講授之前就提出了該課程項目設(shè)計的要求，以項目驅(qū)動為抓手，采用以理論講授為輔，以PPT匯報、討論、答疑及輔導(dǎo)為主等多種方式相互交叉、相互配合的教學(xué)方式。通過這種項目驅(qū)動的教學(xué)模式的實施，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力；引導(dǎo)學(xué)生了解行業(yè)規(guī)范及相關(guān)的法律法規(guī)，培養(yǎng)學(xué)生的非技術(shù)要素能力；引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計項目，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力和團(tuán)隊協(xié)作的能力。根據(jù)課程進(jìn)度，要求學(xué)生分階段提交調(diào)研報告、設(shè)計方案、實物及項目報告。這些階段性成果為結(jié)果實物化及成果多樣化提供了有力的保障，為學(xué)生的全面考核提供了評價依據(jù)。以項目驅(qū)動為抓手，采用多種教學(xué)方式相互融合、交叉的“工學(xué)交替”和“工學(xué)結(jié)合”的教學(xué)模式，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣高起來；提高了學(xué)生的參與度，讓枯燥的課堂教學(xué)活起來；提供了學(xué)生參與項目的機會，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力強起來。這為學(xué)生的全過程考核奠定扎實的基礎(chǔ)。
2.2考核與評價的改革
考核是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段。科學(xué)的考核方法，是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性的催化劑，也是教師檢測教材是否選擇得當(dāng)、施教方法是否正確的重要參考依據(jù)[5]。通過本課程，學(xué)生取得的主要成果有調(diào)研報告、設(shè)計方案、實物及項目報告。這些多樣化的成果，為考核提供了基礎(chǔ)保障。在教學(xué)過程中，學(xué)生參與PPT匯報、討論等教學(xué)環(huán)節(jié)，為考核的全面化提供了扎實的支撐。因此，本課程的考核及評價摒棄了原有的以理論考試為主、實驗為輔的方式，根據(jù)項目的調(diào)研報告、設(shè)計方案、實物、項目報告及學(xué)生的參與度對學(xué)生進(jìn)行全過程、多樣化的考核，力求考核結(jié)果能夠真實反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，達(dá)到該課程培養(yǎng)目標(biāo)所要求的學(xué)生具有的機電類非技術(shù)要素、解決復(fù)雜機電類工程問題的能力、團(tuán)隊協(xié)作的能力及自學(xué)能力。比如：根據(jù)調(diào)研報告考查學(xué)生科技文獻(xiàn)寫作的能力，根據(jù)方案論證報告及項目設(shè)計考查學(xué)生非技術(shù)要素、解決復(fù)雜機電類工程問題的能力、自學(xué)能力及團(tuán)隊協(xié)作的能力?；诠こ探逃龑I(yè)認(rèn)證及安徽省專業(yè)評估所提倡的OBE理念，課程的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)過程及考核評價要形成閉環(huán)系統(tǒng)。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程閉環(huán)質(zhì)量監(jiān)控體系如圖2所示。該閉環(huán)系統(tǒng)的反饋分為過程反饋和結(jié)論反饋。第一，過程反饋。這一反饋環(huán)節(jié)主要是根據(jù)調(diào)研報告、方案論證報告等階段性成果來修正學(xué)生的設(shè)計方案，根據(jù)項目設(shè)計進(jìn)展來修正授課內(nèi)容、授課方式。比如：根據(jù)學(xué)生設(shè)計中所遇到的共性問題，增加相關(guān)知識的講解、討論。第二，結(jié)論反饋。這一反饋環(huán)節(jié)主要是根據(jù)最終的考核結(jié)果來修訂課程大綱、教學(xué)計劃及所實施的項目。通過這種閉環(huán)的評價體系，可以不斷地修正教學(xué)過程中出現(xiàn)的偏差，完善課程體系建設(shè)，為培養(yǎng)合格的機電創(chuàng)新人才提供有力的支撐。
3結(jié)語
學(xué)生在后續(xù)的機電專業(yè)綜合課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計這些實踐環(huán)節(jié)的表現(xiàn)證明：通過機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程改革，學(xué)生初步具備本行業(yè)的一些非技術(shù)要素，解決復(fù)雜機電類工程問題的能力、自學(xué)意識及自學(xué)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力及科技文獻(xiàn)撰寫能力都有了很大的提升。但是，該課程教學(xué)過程中仍存在一些問題，比如：如何在課程教學(xué)過程中加入思政元素、在課程教學(xué)的哪些環(huán)節(jié)加入思政元素，為了使考核結(jié)果更合理，調(diào)研報告、設(shè)計方案、項目說明書及過程考核的權(quán)重該如何分配，這些都是值得繼續(xù)探索的課題。
參考文獻(xiàn)
[1]孫魯青,徐春龍.項目驅(qū)動的“機電一體化系統(tǒng)設(shè)計”課程改革—以濱州學(xué)院為例[J].教育現(xiàn)代化,2019(50):47-78.
[2]曾宇丹,杜柳青,張明德,等.本科院校機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)改革研究[J].科學(xué)導(dǎo)刊,2011(12):36-37.
[3]胡紅生,曹堅,周斌斌.應(yīng)用型地方高校機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程群產(chǎn)教協(xié)同的課堂教學(xué)模式改革[J].實驗室研究與探索,2018,37(6):212-217.
[4]楊勇,曹自洋,朱其新,等.“機電一體化系統(tǒng)設(shè)計”課程教學(xué)中存在的問題與教學(xué)改進(jìn)措施探討[J].課程教學(xué),2018(36):103-104.
[5]張?zhí)祜w,龍海燕,丁嬌,等.單片機核心課程建設(shè)措施探討[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2019(3):113-114.
作者:劉齊更 楊洪濤 馬天兵 張雙雙 許吉禪 單位:安徽理工大學(xué) 機械工程學(xué)院
