機電一體化系統設計的教學(xué)改革論文
摘要：根據《機電一體化系統設計》課程實(shí)踐性和綜合性都很強的特點(diǎn)以及當前教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，從《機電一體化系統設計》課程的教學(xué)內容、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(guò)課程教學(xué)改革，學(xué)生學(xué)習的積極主動(dòng)性得到提高，教學(xué)效果得到改善。
關(guān)鍵詞：系統設計論文
1引言
《機電一體化系統設計》課程是中原工學(xué)院機電學(xué)院機械電子工程專(zhuān)業(yè)的必修課之一，是一門(mén)涉及機械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)的綜合性和實(shí)踐性都很強的新興交叉學(xué)科[1]。該課涉及知識點(diǎn)量多面廣，其內容融合了機電一體化相關(guān)概念、機械機構、執行元件、計算機技術(shù)、單片機和PLC控制技術(shù)、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(zhuān)業(yè)基礎課等的綜合應用，其在培養學(xué)生的機電產(chǎn)品設計能力方面起著(zhù)不可替代的作用。機電一體化技術(shù)在許多行業(yè)已得到廣泛應用，目前社會(huì )對機電一體化復合型技術(shù)人才的需求也越來(lái)越大，然而受多種因素的影響，機電一體化技術(shù)人才的培養還存在一些問(wèn)題，故作為高校還需在培養機電一體化復合型技術(shù)人才方面進(jìn)行不斷改革和探索。
2課程存在問(wèn)題
受陳舊教育觀(guān)念的影響，《機電一體化系統設計》以前多以課堂理論教學(xué)為主，導致學(xué)生很少有機會(huì )接觸到機電一體化系統設計的現場(chǎng)，實(shí)踐環(huán)節偏少；該課知識點(diǎn)多、信息量大、內容抽象苦澀難理解，大部分學(xué)生對該課程不感興趣，導致該課程教學(xué)效果并不理想。該門(mén)課程的主要任務(wù)就是讓學(xué)生養成正確的系統設計思想，培養學(xué)生在調查研究、創(chuàng )新和理論聯(lián)系實(shí)際方面的能力，最終讓學(xué)生掌握機電一體化系統設計的相關(guān)理論、方法和規律，具備機電一體化產(chǎn)品設計的能力。該教學(xué)任務(wù)單靠理論教學(xué)是無(wú)法實(shí)現的，必須從教學(xué)方法和教學(xué)內容上進(jìn)行改革。由于該課知識點(diǎn)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(shí)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(lái)，否則學(xué)生會(huì )感覺(jué)到知識點(diǎn)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(xué)生在相關(guān)的課程中已學(xué)習，比如單片機、傳感器等。如果在教學(xué)過(guò)程中不加注意，講課時(shí)仍不分輕重主次，所有內容一視同仁，這將給學(xué)生造成吃剩飯的感覺(jué)，甚至弄不明白學(xué)習這門(mén)課的目的是什么，進(jìn)而影響學(xué)生的學(xué)習興趣和教學(xué)效果，讓學(xué)生獲得機電一體化產(chǎn)品設計的基本訓練才是這門(mén)課的教學(xué)目的。在不斷壓縮理論課時(shí)、提倡素質(zhì)教育和能力培養的體制下，短時(shí)間內要求學(xué)生獲得機電一體化產(chǎn)品設計的基本訓練是不現實(shí)的，因此如何通過(guò)改革提高該課程的教學(xué)效果也是一個(gè)急需解決的問(wèn)題[2，3]。針對如何提高學(xué)生的學(xué)習積極性，改善教學(xué)效果，結合多年教學(xué)經(jīng)驗和當前教學(xué)中存在的問(wèn)題，本文從教學(xué)內容、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)內容的改革
3.1理論教學(xué)內容的改革
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(mén)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(shí)代步伐，能及時(shí)把最新技術(shù)和學(xué)科前沿知識引入教材，要有新內容、新技術(shù)，這樣學(xué)生自己會(huì )感受到機電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。以能力為根本，制定面向實(shí)踐的課程教學(xué)大綱；精選教學(xué)內容，制定合理的教學(xué)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(shí)少的情況，故要依據教學(xué)大綱，制定合理的教學(xué)計劃，進(jìn)而實(shí)現授課有據可依。在制定教學(xué)計劃時(shí)，要注意首先必須對機電一體化的概念、體系結構等內容進(jìn)行透徹講解，因為這部分內容對學(xué)生建立機電一體化系統設計框架起著(zhù)非常重要的作用。各章節知識點(diǎn)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(diǎn)，在如今壓縮的短課時(shí)內若所有內容都依次展開(kāi)介紹，必將導致所有內容如蜻蜓點(diǎn)水一晃而過(guò)，學(xué)生對內容的了解也只是走馬觀(guān)花。由于我校機械電子工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生已學(xué)過(guò)可編程控制器、微型機與單片機技術(shù)、接口技術(shù)和機械測試技術(shù)等機電方面的課，而機械方面相關(guān)知識則相對較弱，故在授課時(shí)重點(diǎn)要放在機械及機電結合的知識點(diǎn)以及典型先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品的應用上，而機電系統電相關(guān)部分可簡(jiǎn)單介紹，以免重復介紹。另外，授課時(shí)要注意引入新技術(shù)、新發(fā)展、新應用等相關(guān)內容，把數控加工中心、智能機器人等新產(chǎn)品應用要盡量穿插到課堂中，通過(guò)引入新技術(shù)新產(chǎn)品從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習欲望。
3.2實(shí)踐教學(xué)內容的改革
教學(xué)與工程實(shí)踐相結合。為了培養學(xué)生的工程實(shí)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(diǎn)，我院新建立了FMS柔性加工制造系統實(shí)驗室。該柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)教學(xué)設備由自動(dòng)化立體倉庫碼垛機單元、工件檢測及自動(dòng)噴涂單元、自動(dòng)化輸送線(xiàn)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(chē)床加工單元、六軸并聯(lián)加工單元、六自由度串聯(lián)機器人分揀及裝配單元及系統總控共9個(gè)單元。該系統涉及到工業(yè)現場(chǎng)的實(shí)踐應用，幾乎包含了機電和工控領(lǐng)域所有方面的基礎知識，如伺服驅動(dòng)、PLC控制、傳感檢測等多種技術(shù)，給學(xué)生提供了一個(gè)典型的機電產(chǎn)品學(xué)習環(huán)境。通過(guò)完成系統故障檢測、站點(diǎn)間聯(lián)網(wǎng)程序控制等，使學(xué)生以前學(xué)過(guò)的許多專(zhuān)業(yè)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(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)相結合�，F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)生機械創(chuàng )新設計大賽，在教學(xué)中可充分利用這一條件，帶領(lǐng)學(xué)生參加各種競賽，學(xué)以致用。通過(guò)搭建如機械人、智能硬幣分揀器、智能車(chē)等機械模塊，完成其電機驅動(dòng)、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(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和創(chuàng )新意識，而且這將使學(xué)生對機電一體化系統設計的理論認識得到進(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。教學(xué)與科研活動(dòng)相結合。工科院校培養的人才不僅要有勝任當前就業(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，科研訓練是提高本科教育質(zhì)量的重要經(jīng)驗，是培養具有創(chuàng )新意識和創(chuàng )造能力研究型人才的有效途徑[3]。我院各專(zhuān)業(yè)自2010年開(kāi)始實(shí)施專(zhuān)業(yè)導師制，每個(gè)學(xué)生均配備有專(zhuān)業(yè)導師，因此日常學(xué)習中，導師不僅要指導學(xué)生掌握書(shū)本內容，更要注重在實(shí)踐教學(xué)中培養學(xué)生的科研意識，鼓勵學(xué)生參與到導師的科研項目中，堅持教學(xué)內容與培養科研素質(zhì)相結合，在潛移默化中培養科研理念，使蘊藏在學(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《機電一體化系統設計》課程內容繁多、枯燥、抽象等特點(diǎn)[4]，可采用多種形式的教學(xué)方法來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，針對不同教學(xué)內容采用不同的教學(xué)方法，避免教學(xué)方式單一。比如在授課過(guò)程中，為了增強學(xué)生的感性認識、強化學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解，可采用實(shí)物展示、動(dòng)畫(huà)演示等形式。為了引導學(xué)生思考并發(fā)現系統設計時(shí)要注意的問(wèn)題，可用環(huán)環(huán)相扣的實(shí)例為誘餌，采用案例教學(xué)法，從系統觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，加入學(xué)生討論環(huán)節，充分調動(dòng)學(xué)生積極性，老師并及時(shí)給予點(diǎn)評和講解，以增強學(xué)生的實(shí)際應用能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事機電專(zhuān)業(yè)工作打下堅實(shí)的基礎。為激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新欲望，可結合科研成果采用啟發(fā)式教學(xué)方法，著(zhù)重從方法和思路方面加以講解，注重理論教學(xué)與機電工程應用相結合，并用視頻教學(xué)的方式向學(xué)生展示那些工程領(lǐng)域和已得到廣泛應用的機電新產(chǎn)品。另外，隨著(zhù)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(kāi)放教學(xué)環(huán)境如慕課的引入，引導學(xué)生自主學(xué)習和拓寬知識，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(wèn)題。
5考核方式的改革
考試是檢驗學(xué)生掌握所學(xué)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(xué)生的知識水平和解決實(shí)際問(wèn)題的能力[5]。該課程經(jīng)改革，采用如下考核方式：考核成績(jì)=理論考試成績(jì)（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(lèi)似于課程設計，三人一組，一組一個(gè)題目，滿(mǎn)分100分，資格審核成績(jì)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(guò)答辯的形式進(jìn)行，采用本教學(xué)組兩、三名教師組成評審組對學(xué)生設計的作品進(jìn)行評審，資格審核的最終成績(jì)由指導老師結合評審組意見(jiàn)和各小組上交的書(shū)面報告最后給出。這種考核方法不僅能客觀(guān)真實(shí)地評價(jià)學(xué)生對該門(mén)課程的學(xué)習情況，全面地反映學(xué)生應用該課程知識解決實(shí)際問(wèn)題的能力，而且避免出現高分低能的情況，并且使學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性和創(chuàng )新性得到提高。
6結束語(yǔ)
根據《機電一體化系統設計》課程實(shí)際教學(xué)中存在的問(wèn)題，本文對教學(xué)內容、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行了改革探討，在理論教學(xué)上采取制定面向實(shí)踐的課程教學(xué)大綱，選取優(yōu)質(zhì)教材、精選教學(xué)內容，制定合理的教學(xué)計劃。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)等相結合，多方位激發(fā)、培養學(xué)生的創(chuàng )新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。實(shí)踐證明，通過(guò)從教學(xué)改革，學(xué)生學(xué)習的積極主動(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
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