《機電一體化系統(tǒng)設計》課程教學改革初探論文
摘要：在《機電一體化系統(tǒng)設計》教學中，要把握系統(tǒng)化、整體化、工程化這一主線，教學內容以實用為主，能夠代表和反映學科最新成就;教學方法靈活多樣，要善于激發(fā)學生興趣，提高學習熱情;增強實踐環(huán)節(jié)，提高學生創(chuàng)新能力，考核形式靈活多樣，多方位培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的高級應用型創(chuàng)新人才，促進學生能力和個性的協(xié)調發(fā)展。
關鍵詞：機電一體化;教學方法;創(chuàng)新
分類號：G642.O文獻標識碼：A文章編號：1673-1395 (2010)02-0339-02
廈門理工學院是一所新興的應用型本科院校，其中機械設計及其自動化專業(yè)是學校特色專業(yè)。一個專業(yè)的培養(yǎng)目標應根據(jù)區(qū)域企業(yè)對該類人才的需求情況，結合學校實際辦學條件來定位。機械和電子制造業(yè)在廈門快速發(fā)展，生產領域的科技含量日益增大，使得企業(yè)需要大量既懂機械又懂電子的機電一體化復合型人才。因此，從2005年起，廈門工學院在機械設計及其自動化專業(yè)中有計劃地設置了機械電子方向，2008年在本科專業(yè)中開設了“機電一體化系統(tǒng)設計”這門專業(yè)課。
以往，《機電一體化系統(tǒng)設計》課程只在�？祁悪C電一體化專業(yè)開設，缺乏應用于本科教學的經(jīng)驗，把在�？平虒W中積累的經(jīng)驗直接應用于本科教學中顯然不太合適。因此，依據(jù)應用型本科教育的培養(yǎng)目標和“機電一體化系統(tǒng)設計”課程自身的特點，參照兄弟院校的教學經(jīng)驗，筆者現(xiàn)從課程的教學目標、教學內容與方法、實踐環(huán)節(jié)及考核方式等方面對課程教學做一些探討，并在實際課程教學過程中進行嘗試，以期能逐步完善本課程的本科教學系統(tǒng)：
一、培養(yǎng)目標的確定
通過分析廈門市畢業(yè)生需求狀況，筆者認為，機械類機電方向畢業(yè)生主要面向先進的制造裝備行業(yè)、機電一體化產品的生產或經(jīng)營企業(yè)，從事機械電子領域內的設計制造、科研開發(fā)、應用研究、運行管理和經(jīng)營銷售等方面的工作，學生必須具備機電專業(yè)的基本理論知識，具備一定的分析和動手能力。因此，教學內容不應局限于理論教學模式，更應突出實踐教學，注重培養(yǎng)學生的應用能力與創(chuàng)新能力，做到理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)機電復合型創(chuàng)新型人才。
二、教學內容的選擇
現(xiàn)在出版的教材有數(shù)十種之多，各有千秋，但框架大體相同。包括機電一體化系統(tǒng)構成、各功能要素及其選擇與設計、各功能要素的聯(lián)系、常見系統(tǒng)的分析設計等。依托培養(yǎng)目標，在對教材的選擇上應把握以下幾點：實用性，教材避免紙上談兵，避免冗長的理論推理、介紹，要突出實用性，更多介紹實際設計、使用時應注意的問題，要有更多的案例分析;系統(tǒng)性，教材針對機電一體化系統(tǒng)的設計展開，因此，對于每一環(huán)節(jié)都要強調在整個系統(tǒng)中的作用及其與系統(tǒng)其他要素的關聯(lián)性;先進性，介紹最新技術前沿，讓學生了解最新發(fā)展狀況，激發(fā)學生學習興趣，把握學習方向。在此基礎上，選擇張健民編寫的《機電一體化系統(tǒng)設計》為教材。
在選擇教材的基礎上，對于教學內容也應作出相應的選擇與調整。《機電一體化系統(tǒng)設計》課程涵蓋知識面寬，包括機電一體化相關概念、機械機構、執(zhí)行元件、微機控制系統(tǒng)、檢測傳感裝置、可靠性設計、安全性設計、典型案例分析等。如果一一介紹，授課學時有限(45學時)，勢必造成每一知識點都點到為止，學生只能了解皮毛，而無法深入本質�？紤]到我校機械制造及其自動化專業(yè)學生機械方面知識掌握較為良好，基礎牢固，而電的`相關知識則較為薄弱，因此，在對教材內容的把握上，對于機械系統(tǒng)部分知識點到為止，只重點介紹其中典型的、先進的技術及產品的應用。對于與電結合的部分知識，則重點介紹。
三、教學方法的改革
(一)采用多種教學方法
《機電一體化系統(tǒng)設計》課程具有內容豐富、信息含量大、抽象、理論性強等特點，內容比較枯燥。為此，采用形式多樣的教學方法，例如多媒體教學法、啟發(fā)式教學法等，來激發(fā)學生的學習興趣。采用動畫演示、實物展示等形式強化學生感性認識，加強學生對相關知識點的理解。重點講授知識的精華、知識的內在聯(lián)系。從能力培養(yǎng)著眼，注重講、練結合。以實例為引線，從系統(tǒng)觀點出發(fā)，增加課堂討論環(huán)節(jié)，通過提問、討論的形式引導學生考慮并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設計時應注意的問題，總結系統(tǒng)的應用場合、控制方法、需要哪些配套的輔助環(huán)節(jié)等問題，并及時點評、講解，使學生進一步理解與掌握所學知識，增強學生的實際應用能力。加強設計實例等綜合訓練環(huán)節(jié)，增強學生自主學習、分析問題和解決問題的能力。注意因材施教，進行啟發(fā)式教學，在教學過程中引導學生學會思維、推理、歸納、總結、融會貫通等學習技巧，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、聯(lián)想推理能力、分析判斷能力、自我學習能力，等等。
(二)增強實踐教學環(huán)節(jié)
實踐環(huán)節(jié)包括實驗、課程設計等。針對《機電一體化系統(tǒng)設計》課程綜合性強的特點，減少演示性、驗證性實驗，增加綜合性、創(chuàng)新性實驗。實驗設備采用FESTO的模塊化生產加工系統(tǒng)(MPS)教學設備，該系統(tǒng)囊括了機電一體化專業(yè)學習中所涉及的諸如電機驅動、氣動、PLC(可編程控制器)、傳感器等多種技術，給學生提供了一個典型的綜合科技環(huán)境。通過完成系統(tǒng)故障檢測試驗、站點間聯(lián)網(wǎng)程序控制實驗等，使學生曾學過的諸多單科專業(yè)知識在這里得到全面認識、綜合訓練和相互提升。開設綜合性實踐環(huán)節(jié)，如《機電一體化系統(tǒng)設計課程設計》，要求學生在兩周內，利用簡易模塊，任意搭建各種機械模塊，如起重機、挖土機等，在構建機械模塊之余，完成電機、傳感器的選擇、安裝，完成其控制電路板的設計、開發(fā)、制作、調試，以及軟件編程調試。通過小型機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)設計，來培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新意識，增強學生“工程化”的意識，而整體設備的成本只需控制在幾十元，可操作性強。
開設創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié)，如創(chuàng)新機器人制作，利用能力風暴智能機器人及其相關配件，讓學生完成相關創(chuàng)意設計;利用氣動自動化控制系統(tǒng)，完成對相應機構的創(chuàng)意控制等。
通過綜合實踐環(huán)節(jié)，使學生能夠帶著問題來學習和實踐，并從中初步掌握科學研究的基本過程和基本方法，培養(yǎng)了學生獨立分析、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。在實驗過程中，對學生進行合理分組，不僅有助于培養(yǎng)學生交流協(xié)作能力，同時也有利于因材施教，根據(jù)學生不同能力安排不同難度的創(chuàng)新實驗。此外，鼓勵學生參加科研項目，也有利于提高學生的學習興趣，增強其學習的主動性和目的性。
(三)采取多種考核方式
單一的筆試考核方式不能全面反映出學生對本課程的掌握情況，為了科學地評價學生對課程內容的掌握程度，采取多方面考核方式，不僅包括筆試環(huán)節(jié)，還包括實驗操作完成狀況，以及平時成績、考勤等方面。而筆試環(huán)節(jié)的考核也更加靈活，例如，考核重點放在學生對方法的掌握上，不要求學生對于冗長公式死記硬背，而是在提供公式的前提下，考查學生對于公式的應用能力等。
四、結語
在《機電一體化系統(tǒng)設計》教學中，把握系統(tǒng)化、整體化、工程化這一主線，教學內容以實用為主，能夠代表和反映學科最新成就;教學方法靈活多樣，要善于激發(fā)學生興趣，提高學習熱情;增強實踐環(huán)節(jié)，提高學生創(chuàng)新能力，考核形式靈活多樣，多方位培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的高級應用型創(chuàng)新人才，促進學生能力和個性的協(xié)調發(fā)展。
參考文獻：
[1]張健民.機電一體化系統(tǒng)設計[M].北京：北京理工大學出版社，2004.
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