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機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)改革論文
摘要：根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程實(shí)踐性和綜合性都很強(qiáng)的特點(diǎn)以及當(dāng)前教學(xué)過程中存在的問題，從《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進(jìn)行一系列改革探討。實(shí)踐證明，通過課程教學(xué)改革，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性得到提高，教學(xué)效果得到改善。
關(guān)鍵詞：系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文
1引言
《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程是中原工學(xué)院機(jī)電學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)的必修課之一，是一門涉及機(jī)械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)的綜合性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的新興交叉學(xué)科[1]。該課涉及知識(shí)點(diǎn)量多面廣，其內(nèi)容融合了機(jī)電一體化相關(guān)概念、機(jī)械機(jī)構(gòu)、執(zhí)行元件、計(jì)算機(jī)技術(shù)、單片機(jī)和PLC控制技術(shù)、檢測(cè)傳感裝置、可靠性設(shè)計(jì)、典型案例分析等諸多內(nèi)容，是對(duì)基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課等的綜合應(yīng)用，其在培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力方面起著不可替代的作用。機(jī)電一體化技術(shù)在許多行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，目前社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化復(fù)合型技術(shù)人才的需求也越來越大，然而受多種因素的影響，機(jī)電一體化技術(shù)人才的培養(yǎng)還存在一些問題，故作為高校還需在培養(yǎng)機(jī)電一體化復(fù)合型技術(shù)人才方面進(jìn)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(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》以前多以課堂理論教學(xué)為主，導(dǎo)致學(xué)生很少有機(jī)會(huì)接觸到機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)踐環(huán)節(jié)偏少；該課知識(shí)點(diǎn)多、信息量大、內(nèi)容抽象苦澀難理解，大部分學(xué)生對(duì)該課程不感興趣，導(dǎo)致該課程教學(xué)效果并不理想。該門課程的主要任務(wù)就是讓學(xué)生養(yǎng)成正確的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)學(xué)生在調(diào)查研究、創(chuàng)新和理論聯(lián)系實(shí)際方面的能力，最終讓學(xué)生掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論、方法和規(guī)律，具備機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的能力。該教學(xué)任務(wù)單靠理論教學(xué)是無法實(shí)現(xiàn)的，必須從教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行改革。由于該課知識(shí)點(diǎn)量多面廣、各章節(jié)連貫性差、知識(shí)跳躍性大，所以老師在理論課堂上，最好以有代表性的實(shí)際案例系統(tǒng)為指引，將不同章節(jié)有跨越的內(nèi)容很好的結(jié)合起來，否則學(xué)生會(huì)感覺到知識(shí)點(diǎn)很零散難以掌握。此外，該課程各章節(jié)內(nèi)容又相對(duì)獨(dú)立，有些內(nèi)容學(xué)生在相關(guān)的課程中已學(xué)習(xí)，比如單片機(jī)、傳感器等。如果在教學(xué)過程中不加注意，講課時(shí)仍不分輕重主次，所有內(nèi)容一視同仁，這將給學(xué)生造成吃剩飯的感覺，甚至弄不明白學(xué)習(xí)這門課的目的是什么，進(jìn)而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果，讓學(xué)生獲得機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練才是這門課的教學(xué)目的。在不斷壓縮理論課時(shí)、提倡素質(zhì)教育和能力培養(yǎng)的體制下，短時(shí)間內(nèi)要求學(xué)生獲得機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練是不現(xiàn)實(shí)的，因此如何通過改革提高該課程的教學(xué)效果也是一個(gè)急需解決的問題[2，3]。針對(duì)如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改善教學(xué)效果，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面的改革進(jìn)行了探討。
3教學(xué)內(nèi)容的改革
3.1理論教學(xué)內(nèi)容的改革
以“必須、夠用”為原則，選取優(yōu)質(zhì)教材。教材是學(xué)生學(xué)習(xí)的理論依據(jù)，一方面所選教材必須具有系統(tǒng)性，全面講述機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅要有由易到難的入門引導(dǎo)，而且要兼顧總體內(nèi)容的提升；另一方面，所選教材要緊跟時(shí)代步伐，能及時(shí)把最新技術(shù)和學(xué)科前沿知識(shí)引入教材，要有新內(nèi)容、新技術(shù)，這樣學(xué)生自己會(huì)感受到機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。以能力為根本，制定面向?qū)嵺`的課程教學(xué)大綱；精選教學(xué)內(nèi)容，制定合理的教學(xué)計(jì)劃。針對(duì)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的內(nèi)容量多面廣而理論課時(shí)少的情況，故要依據(jù)教學(xué)大綱，制定合理的教學(xué)計(jì)劃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)授課有據(jù)可依。在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)，要注意首先必須對(duì)機(jī)電一體化的概念、體系結(jié)構(gòu)等內(nèi)容進(jìn)行透徹講解，因?yàn)檫@部分內(nèi)容對(duì)學(xué)生建立機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架起著非常重要的作用。各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)主次要明確。量多面廣是《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程最明顯的特點(diǎn)，在如今壓縮的短課時(shí)內(nèi)若所有內(nèi)容都依次展開介紹，必將導(dǎo)致所有內(nèi)容如蜻蜓點(diǎn)水一晃而過，學(xué)生對(duì)內(nèi)容的了解也只是走馬觀花。由于我校機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生已學(xué)過可編程控制器、微型機(jī)與單片機(jī)技術(shù)、接口技術(shù)和機(jī)械測(cè)試技術(shù)等機(jī)電方面的課，而機(jī)械方面相關(guān)知識(shí)則相對(duì)較弱，故在授課時(shí)重點(diǎn)要放在機(jī)械及機(jī)電結(jié)合的知識(shí)點(diǎn)以及典型先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用上，而機(jī)電系統(tǒng)電相關(guān)部分可簡(jiǎn)單介紹，以免重復(fù)介紹。另外，授課時(shí)要注意引入新技術(shù)、新發(fā)展、新應(yīng)用等相關(guān)內(nèi)容，把數(shù)控加工中心、智能機(jī)器人等新產(chǎn)品應(yīng)用要盡量穿插到課堂中，通過引入新技術(shù)新產(chǎn)品從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。
3.2實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革
教學(xué)與工程實(shí)踐相結(jié)合。為了培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程內(nèi)容抽象、綜合性強(qiáng)這一大特點(diǎn)，我院新建立了FMS柔性加工制造系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。該柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線教學(xué)設(shè)備由自動(dòng)化立體倉庫碼垛機(jī)單元、工件檢測(cè)及自動(dòng)噴涂單元、自動(dòng)化輸送線系統(tǒng)單元、CCD形狀顏色檢測(cè)單元、上下料搬運(yùn)機(jī)器人單元、數(shù)控車床加工單元、六軸并聯(lián)加工單元、六自由度串聯(lián)機(jī)器人分揀及裝配單元及系統(tǒng)總控共9個(gè)單元。該系統(tǒng)涉及到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐應(yīng)用，幾乎包含了機(jī)電和工控領(lǐng)域所有方面的基礎(chǔ)知識(shí)，如伺服驅(qū)動(dòng)、PLC控制、傳感檢測(cè)等多種技術(shù)，給學(xué)生提供了一個(gè)典型的機(jī)電產(chǎn)品學(xué)習(xí)環(huán)境。通過完成系統(tǒng)故障檢測(cè)、站點(diǎn)間聯(lián)網(wǎng)程序控制等，使學(xué)生以前學(xué)過的許多專業(yè)知識(shí)在這里得到全面認(rèn)識(shí)、綜合訓(xùn)練和相互提升，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力具有重要意義。教學(xué)與科技創(chuàng)新活動(dòng)相結(jié)合�，F(xiàn)在國家每年都舉辦各種大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)比如全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，在教學(xué)中可充分利用這一條件，帶領(lǐng)學(xué)生參加各種競(jìng)賽，學(xué)以致用。通過搭建如機(jī)械人、智能硬幣分揀器、智能車等機(jī)械模塊，完成其電機(jī)驅(qū)動(dòng)、傳感器的選擇和安裝以及電路板的設(shè)計(jì)、制作、編程和調(diào)試。這不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，而且這將使學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論認(rèn)識(shí)得到進(jìn)一步提升，與此同時(shí)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力也得到培養(yǎng)。教學(xué)與科研活動(dòng)相結(jié)合。工科院校培養(yǎng)的人才不僅要有勝任當(dāng)前就業(yè)需要的素質(zhì)，更要有發(fā)揮潛力所需的能力。高校教學(xué)改革實(shí)踐表明，科研訓(xùn)練是提高本科教育質(zhì)量的重要經(jīng)驗(yàn)，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力研究型人才的有效途徑[3]。我院各專業(yè)自2010年開始實(shí)施專業(yè)導(dǎo)師制，每個(gè)學(xué)生均配備有專業(yè)導(dǎo)師，因此日常學(xué)習(xí)中，導(dǎo)師不僅要指導(dǎo)學(xué)生掌握書本內(nèi)容，更要注重在實(shí)踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生參與到導(dǎo)師的科研項(xiàng)目中，堅(jiān)持教學(xué)內(nèi)容與培養(yǎng)科研素質(zhì)相結(jié)合，在潛移默化中培養(yǎng)科研理念，使蘊(yùn)藏在學(xué)生身上的學(xué)術(shù)科研潛能得到充分發(fā)揮。
4教學(xué)方法的改革
針對(duì)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程內(nèi)容繁多、枯燥、抽象等特點(diǎn)[4]，可采用多種形式的教學(xué)方法來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法，避免教學(xué)方式單一。比如在授課過程中，為了增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)、強(qiáng)化學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，可采用實(shí)物展示、動(dòng)畫演示等形式。為了引導(dǎo)學(xué)生思考并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要注意的問題，可用環(huán)環(huán)相扣的實(shí)例為誘餌，采用案例教學(xué)法，從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)，加入學(xué)生討論環(huán)節(jié)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，老師并及時(shí)給予點(diǎn)評(píng)和講解，以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事機(jī)電專業(yè)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望，可結(jié)合科研成果采用啟發(fā)式教學(xué)方法，著重從方法和思路方面加以講解，注重理論教學(xué)與機(jī)電工程應(yīng)用相結(jié)合，并用視頻教學(xué)的方式向?qū)W生展示那些工程領(lǐng)域和已得到廣泛應(yīng)用的機(jī)電新產(chǎn)品。另外，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，可建立課程站提供基于互聯(lián)網(wǎng)資源的開放教學(xué)環(huán)境如慕課的引入，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和拓寬知識(shí)，方便靈活不受時(shí)間限制，同時(shí)還可解決授課學(xué)時(shí)不足的問題。
5考核方式的改革
考試是檢驗(yàn)學(xué)生掌握所學(xué)內(nèi)容的一種重要方式，但單純的理論考試并不能全面反映學(xué)生的知識(shí)水平和解決實(shí)際問題的能力[5]。該課程經(jīng)改革，采用如下考核方式：考核成績(jī)=理論考試成績(jī)（70%）+資格審核（20%）+平時(shí)作業(yè)（10%），理論考試采取閉卷考試，時(shí)間120分鐘。資格審核類似于課程設(shè)計(jì)，三人一組，一組一個(gè)題目，滿分100分，資格審核成績(jī)低于60分不能參加理論考試，資格審核的目的是給學(xué)生一定的壓力和動(dòng)力，最終目的是鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。資格審核通過答辯的形式進(jìn)行，采用本教學(xué)組兩、三名教師組成評(píng)審組對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的作品進(jìn)行評(píng)審，資格審核的最終成績(jī)由指導(dǎo)老師結(jié)合評(píng)審組意見和各小組上交的書面報(bào)告最后給出。這種考核方法不僅能客觀真實(shí)地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)情況，全面地反映學(xué)生應(yīng)用該課程知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，而且避免出現(xiàn)高分低能的情況，并且使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新性得到提高。
6結(jié)束語
根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程實(shí)際教學(xué)中存在的問題，本文對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行了改革探討，在理論教學(xué)上采取制定面向?qū)嵺`的課程教學(xué)大綱，選取優(yōu)質(zhì)教材、精選教學(xué)內(nèi)容，制定合理的教學(xué)計(jì)劃。在實(shí)踐教學(xué)中，采取教學(xué)與工程實(shí)踐、科技創(chuàng)新活動(dòng)和科研活動(dòng)等相結(jié)合，多方位激發(fā)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。實(shí)踐證明，通過從教學(xué)改革，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性得到提高，課程的教學(xué)效果也得到很好的改善。
參考文獻(xiàn)
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