機電一體化綜合實(shí)訓的項目教學(xué)研究論文

　　【摘要】機電一體化是當今制造業(yè)發(fā)展的趨勢，通過(guò)綜合實(shí)訓培養高素質(zhì)綜合“一體化”人才，是當今高校教育的重要課題。從學(xué)科建設出發(fā)，統籌學(xué)�，F有資源，提出建設實(shí)驗室體系，進(jìn)行實(shí)訓改革與創(chuàng )新的新思路，并從研究?jì)热�、特色、�?chuàng )新與目標加以闡述，通過(guò)可行性分析，近兩年的實(shí)施情況與取得成果加以佐證，此方案行之有效，效果顯著(zhù)。

　　【關(guān)鍵詞】機電一體化綜合實(shí)訓；教學(xué)研究與探索；實(shí)驗室體系

　　從德國提出工業(yè)4.0到工業(yè)4.0進(jìn)入中德合作時(shí)代，我國工業(yè)就全面進(jìn)入智能化發(fā)展時(shí)期，對人才的需求也日益增多。機電一體化作為最能體現智能化發(fā)展方向的一門(mén)學(xué)科，其人才培養則尤為重要。近年來(lái)機電一體化專(zhuān)業(yè)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)在校人數不斷增長(cháng)，培養高素質(zhì)人才，提高學(xué)生職業(yè)能力與職業(yè)素養，成為機電一體化教學(xué)重要研究項目。機電一體化綜合實(shí)訓作為“產(chǎn)教結合”的結合點(diǎn)，由于科技發(fā)展，技術(shù)更新，傳統的實(shí)訓內容不能滿(mǎn)足、體現新時(shí)代的要求，充分利用科技發(fā)展的成果來(lái)培養符合時(shí)代要求的高素質(zhì)人才就顯得非常有必要。

　　1項目教學(xué)研究與實(shí)施依據

　　機電一體化發(fā)展至今大致分為兩個(gè)階段，第一階段為20世紀60年代到80年代，在這一階段主要是機械與電子的結合，由于當時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械與電子技術(shù)不能廣泛和深入結合，制約了機電一體化的發(fā)展，這一時(shí)期典型的機電一體化產(chǎn)品如數控機床、汽車(chē)的電子控制系統和工業(yè)機器人等；第二階段為20世紀90年代至今，這一時(shí)期，由于計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，尤其是大規模、超大規模集成電路和微型計算機的高速發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了堅實(shí)的技術(shù)和物質(zhì)基礎，特別是執行器技術(shù)和微傳感器的發(fā)展，開(kāi)創(chuàng )了以系統集成和精密工程為特點(diǎn)的機電一體化新分支［1］“微機電一體化”，奠定了機電一體化的未來(lái)的發(fā)展方向，當前典型的機電一體化產(chǎn)品如3D打印、機器人、無(wú)人機和無(wú)人駕駛等。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀的發(fā)展，機電一體化已經(jīng)成為將機械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)、機算機技術(shù)、信息技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感測控技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)有機結合新型綜合性學(xué)科，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，必將被賦予新的內容，特別是“中國制造2025”戰略的實(shí)施，相信我國的機電一體化技術(shù)會(huì )迎來(lái)一個(gè)大的發(fā)展。

　　新時(shí)代新技術(shù)背景下，機電一體化實(shí)訓作為機電一體化教學(xué)的重要環(huán)節，怎樣開(kāi)發(fā)具有完整訓練環(huán)境的實(shí)訓環(huán)境、增加實(shí)訓項目的種類(lèi)，切實(shí)實(shí)現教學(xué)向以學(xué)生為中心轉變，提高學(xué)生職業(yè)能力和職業(yè)素養，培養社會(huì )急需的職教師資和應用型高級專(zhuān)門(mén)人才[1，2]，成為當前教學(xué)的重中之重。我校作為一所理工科高校，堅持“實(shí)踐教學(xué)”的教學(xué)思路，專(zhuān)業(yè)建設上均采用教學(xué)與實(shí)踐結合的模式，堅持把學(xué)生為主體，以實(shí)踐培養學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，全面提升學(xué)生素質(zhì)。機電一體化綜合實(shí)訓是專(zhuān)業(yè)建設的需要，課程目標是培養具有綜合素質(zhì)與能力的人才。我校近兩年來(lái)耗資300多萬(wàn)元建立了3D打印實(shí)驗室、無(wú)人機實(shí)驗室與機器人實(shí)驗室，這些實(shí)驗室的建立為實(shí)踐教學(xué)的探索與創(chuàng )新提供了堅實(shí)的基礎。如何充分利用現有的資源，研究探索出一條行之有效的新實(shí)訓之路，是當下高校機電一體化教學(xué)研究的當務(wù)之急。

　　2項目研究?jì)热菖c目標

　　項目研究的內容是對現有的資源進(jìn)行整合、開(kāi)發(fā)，在此基礎上進(jìn)行項目建設與創(chuàng )新，重點(diǎn)以突出機電一體化專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的培養為顯著(zhù)特征的校內、校外實(shí)踐教學(xué)環(huán)境的建設，具備教學(xué)、培訓、科技開(kāi)發(fā)的功能，承擔實(shí)踐教學(xué)項目，開(kāi)展科技開(kāi)發(fā)、技術(shù)推廣與職業(yè)技能培訓等任務(wù)[3]。

　　2.1項目研究的主要內容與特色

　�。�1）基礎理論知識與技能培訓。實(shí)訓是對基礎理論知識與技能的再學(xué)習與強化，從專(zhuān)業(yè)角度出發(fā)，按照課程教學(xué)大綱的要求，對學(xué)生進(jìn)行相關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎和核心課程進(jìn)行一般的知識和技能培訓，再通過(guò)實(shí)訓達到升華，全面提升技能，形成綜合素質(zhì)。（2）整合現有資源。對現有的資源進(jìn)行全面的了解、整合與調配，為項目的實(shí)施打下基礎。機電一體化是一門(mén)綜合性學(xué)科，要實(shí)現實(shí)訓的創(chuàng )新必然涉及多個(gè)實(shí)驗室，合理利用這些實(shí)驗室可以保證實(shí)訓順利進(jìn)行，提升實(shí)訓成果。（3）實(shí)訓老師技能培訓。教師需要對實(shí)訓進(jìn)程進(jìn)行調控，并進(jìn)行必要的指導，其本身技能的熟練程度將決定實(shí)訓成果是否顯著(zhù)。對教師進(jìn)行技能培訓并不等同于以教師為中心，而是更好的以學(xué)生為中心，更好的服務(wù)與學(xué)生。（4）項目特色。相比于傳統的機電一體化綜合實(shí)訓，如機床的機電一體化改造，理論性較強，實(shí)踐性較差，新的實(shí)訓項目?jì)热菀劳卸鄠�(gè)實(shí)驗室，在理論教學(xué)的基礎上更側重實(shí)踐，以學(xué)生為中心，培養學(xué)生實(shí)際發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)推廣應用新技術(shù)，以及開(kāi)展機電一體化技術(shù)的科研活動(dòng)，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和技術(shù)能力。

　　2.2項目創(chuàng )新與建設目標

　　2.2.1項目創(chuàng )新點(diǎn)（1）以實(shí)訓項目的實(shí)踐性建立學(xué)生知識的系統性、層次性。（2）強調實(shí)踐性。實(shí)訓項目的重點(diǎn)訓練學(xué)生的實(shí)踐能力。（3）培養學(xué)生創(chuàng )新能力。項目教學(xué)面向每一個(gè)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，尊重每一個(gè)學(xué)生發(fā)展的特殊需要，最重要的是創(chuàng )新能力的培養[4]。（4）教學(xué)方式的自主性[5]。學(xué)習以學(xué)生的直接經(jīng)驗或體驗為基礎而開(kāi)發(fā)和實(shí)施的。在開(kāi)發(fā)和實(shí)施過(guò)程中，鼓勵學(xué)生的自主選擇和主動(dòng)探究，將學(xué)生的需要、動(dòng)機和興趣置于核心地位，為其個(gè)性充分發(fā)展創(chuàng )造空間[3]。2.2.2項目建設目標。（1）推動(dòng)、完善我校機電一體化學(xué)科建設、改革與創(chuàng )新，響應我�！皩�(shí)踐教學(xué)”的方針。（2）加強實(shí)驗室建設，改善實(shí)訓環(huán)境，提升實(shí)訓質(zhì)量。（3）加強“雙師型”教師隊伍的建設，提升教師隊伍的素質(zhì)和能力，促進(jìn)職業(yè)教育改革不斷深入，使其真正成為集教學(xué)、培訓、技術(shù)服務(wù)為一體的多功能教學(xué)教育培訓中心[6-8]。

　　3項目實(shí)施進(jìn)程

　　3.1項目實(shí)施的可行性分析

　�。�1）目前我校新建3D打印實(shí)驗室、機器人實(shí)驗實(shí)訓基地與無(wú)人機實(shí)驗室，這些都是目前機電一體化最典型與最具代表性的產(chǎn)品，作為實(shí)訓內容，可以滿(mǎn)足項目的教研、改革與創(chuàng )新。此外，其他已有實(shí)驗室可以輔助項目建設，如新建計算機機房，具備3D打印建模軟件、機器人仿真編程軟件等；如工程實(shí)訓中心，可以滿(mǎn)足學(xué)生自主創(chuàng )新產(chǎn)品加工。（2）實(shí)訓項目成員教師較高的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，多年從事有關(guān)機械、液壓與氣動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制、電氣控制、PLC、機電一體化等專(zhuān)業(yè)課教學(xué)，具備豐富的教學(xué)、工程實(shí)踐及教學(xué)開(kāi)發(fā)研究經(jīng)驗。（3）為建設一批高水平學(xué)科，學(xué)校在機械電子工程傳統優(yōu)勢專(zhuān)業(yè)的基礎上提出機電一體化學(xué)科建設，以滿(mǎn)足學(xué)校發(fā)展的需要，滿(mǎn)足社會(huì )對人才的需求。綜合實(shí)訓作為機電一體化的重要內容，其成敗也決定著(zhù)學(xué)科建設的成敗。

　　3.2項目?jì)热?/p>

　　按照我校教學(xué)大綱，機電一體化綜合實(shí)訓時(shí)間安排為3周。

　　3.3項目成果

　　通過(guò)實(shí)訓，激發(fā)興趣，培養創(chuàng )新意識，推廣新技術(shù)的應用，學(xué)生理論知識得以加強，實(shí)踐能力得以提升；此外，在此基礎上，我們參加“中國教育機器人大賽”，在“機器人智能搬運”項目與“機器人擂臺對抗”項目取得第一名與第二名的優(yōu)異成績(jì)。

　　4結束語(yǔ)

　　基于實(shí)驗室的機電一體化綜合實(shí)訓研究、探索與創(chuàng )新，即滿(mǎn)足我�！耙惑w化”學(xué)科建設的需要，起到示范、推動(dòng)作用，又適應于培養新時(shí)代人才。自2015年起，我校大規模對實(shí)驗室進(jìn)行增建、擴建，到現在已經(jīng)形成完善的實(shí)驗室系統，機電一體化綜合實(shí)訓在這個(gè)基礎上已經(jīng)進(jìn)行了兩年的實(shí)踐與探索，建立了一整套的實(shí)訓體系，取得了顯著(zhù)的效果，受到了學(xué)生的歡迎與肯定，學(xué)生收益很大�；仡欉^(guò)去、面向現在、展望未來(lái)，項目還需要不斷探索、完善與創(chuàng )新，只有這樣才能取得更大進(jìn)步，緊跟時(shí)代。

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