機電專(zhuān)業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)論文推薦

　　1目前機電專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題

　　1.1教學(xué)方法不能激發(fā)學(xué)生的積極性

　　傳統的實(shí)踐教學(xué)方法是在完成既定理論知識學(xué)習后，再輔以少量的驗證性實(shí)驗，并多以演示為主，學(xué)生直接參與的實(shí)踐活動(dòng)很少，這種教學(xué)方法已經(jīng)不能適應現階段高等教育的要求。有的學(xué)校圍繞專(zhuān)業(yè)培養目標，以科技競賽為引導構建學(xué)生科技創(chuàng )新活動(dòng)體系，通過(guò)學(xué)生的科技創(chuàng )新活進(jìn)一步強化課堂教學(xué)內容，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)融為一體，這種教學(xué)方法雖然為學(xué)生提供了動(dòng)手操作的機會(huì )，但是仍然不能很好地激發(fā)大多數學(xué)生的學(xué)習興趣。很多學(xué)生為了獲得好成績(jì)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )購買(mǎi)或代工方式購入半成品，進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改和調試，而沒(méi)有真正地去參與設計與制作，更無(wú)法消化吸收所學(xué)內容，創(chuàng )新學(xué)習能力得不到很好鍛煉。

　　1.2教學(xué)內容與學(xué)生個(gè)人興趣脫節

　　機械電子專(zhuān)業(yè)是機械與電子專(zhuān)業(yè)的交叉學(xué)科，需要學(xué)生在學(xué)習機械和電子課程的同時(shí)，能夠將兩種類(lèi)型的知識融會(huì )貫通。對于機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，面對比較深奧的電子與電氣知識，很難有自覺(jué)深入學(xué)習的興趣和動(dòng)力。在教學(xué)中，即使采用了多媒體教學(xué)、實(shí)物演示與動(dòng)手操作等教學(xué)模式，大多數學(xué)生也只是被動(dòng)機械地完成學(xué)習任務(wù)，仍然不能有效地提高學(xué)生的技能和創(chuàng )新能力。大學(xué)生思維十分活躍，只要教學(xué)內容符合他們的需求，引起他們的興趣，就能激發(fā)他們學(xué)習的動(dòng)力和創(chuàng )造力。但是，目前很多高等院校機電類(lèi)課程的教學(xué)內容偏多偏難，從單片機的組成結構、可編程邏輯控制器再到電機傳動(dòng)控制，在教學(xué)過(guò)程中都想面面俱到把所有知識點(diǎn)教給學(xué)生，學(xué)生無(wú)法在有限的學(xué)時(shí)內主動(dòng)地消化大量的知識，很容易失去學(xué)習興趣。

　　2Arduino開(kāi)源硬件的特點(diǎn)

　　Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開(kāi)源電子原型平臺，包含硬件(各種型號的Arduino板)和軟件(Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境)，適合人群非常廣泛。Arduino硬件開(kāi)源表現為用戶(hù)可以根據需要下載電路圖，自己購買(mǎi)所需獨立部件，制作相應的電路�？梢岳�用Arduino作為控制板，用開(kāi)關(guān)、傳感器或其他控制器等作為其輸入，也可使用數碼管、電機、液晶顯示等作為其輸出裝置，從而形成完整的系統。以往的實(shí)踐教學(xué)多以51單片機為對象，功能單一，擴展性差，開(kāi)展實(shí)驗有限。Arduino與傳統單片機相比有如下幾個(gè)方面的優(yōu)勢[3,4]：(1)學(xué)習Arduino單片機可以完全不需要了解其內部硬件結構和寄存器設置，僅僅知道它的端口作用即可；可以不懂硬件知識，只要會(huì )簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言，就可用Arduino單片機編寫(xiě)程序。(2)Arduino軟件語(yǔ)言?xún)H僅需掌握少數幾個(gè)指令，而且指令的可讀性較強，稍微懂一點(diǎn)C語(yǔ)言即可，輕松上手，快速應用。(3)Arduino的理念就是開(kāi)源，軟硬件完全開(kāi)放，技術(shù)上不做任何保留。針對周邊I/O設備的Arduino編程，很多常用的I/O設備都已經(jīng)帶有庫文件或者樣例程序，在此基礎上進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改，即可編寫(xiě)出比較復雜的程序，完成功能多樣化的作品。(4)Arduino由于開(kāi)源，也就意味著(zhù)從Arduino相關(guān)網(wǎng)站、博客，論壇里得到大量的共享資源，在共享資訊的輔助下，通過(guò)資源整合，能夠加快創(chuàng )作作品的速度及效率。(5)相對其他開(kāi)發(fā)板，Arduino及周邊產(chǎn)品相對質(zhì)廉價(jià)優(yōu)，學(xué)習或創(chuàng )作成本低，重要一點(diǎn)是：燒錄代碼不需要燒錄器，直接用USB線(xiàn)就可以完成下載。Arduino實(shí)驗開(kāi)發(fā)平臺易學(xué)易用，降低了微電子學(xué)習的門(mén)檻，沒(méi)有程序開(kāi)發(fā)和電路設計經(jīng)驗的學(xué)生也可以很快掌握，這非常適用于目前機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教學(xué)與學(xué)習。

　　3Arduino在機電專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革中的應用模式

　　通過(guò)以上對Arduino的特色優(yōu)勢分析，在機電專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)中引入Arduino開(kāi)源平臺輔助教學(xué)具備較強的可行性，可以彌補實(shí)踐教學(xué)中創(chuàng )新力度不夠的問(wèn)題。以下分別探討教學(xué)內容制定、機電一體化實(shí)驗室建立、科技創(chuàng )新活動(dòng)體系和實(shí)踐評價(jià)體系。

　　3.1為學(xué)生量身打造教學(xué)內容

　　3.1.1演示環(huán)節

　　在專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)中，引入Arduino使得課程更貼近實(shí)際應用。如在機電傳動(dòng)控制與智能機器人的課堂教學(xué)中，可設置模擬值、PWM調光、舵機、步進(jìn)電機和伺服電機控制實(shí)驗演示科目，在演示過(guò)程中將依次向學(xué)生講解系統結構設計、電路實(shí)現、控制程序的編制方法，以及接口服務(wù)器的原理，增強面對面授課的生動(dòng)性、趣味性。

　　3.1.2動(dòng)手操作環(huán)節

　　通過(guò)教師對實(shí)踐平臺的講解和實(shí)驗演示，在實(shí)踐環(huán)節中將自己所掌握的機械與電路知識實(shí)踐化。Arduino平臺安裝簡(jiǎn)單可以反復使用，像積木可以隨意組合任意搭配，學(xué)生可以根據自己的想法任意設置電路，編寫(xiě)簡(jiǎn)單的程序控制整個(gè)電路運行過(guò)程。學(xué)生通過(guò)動(dòng)手操作對機械和電路方面知識得到最大限度的運用，同時(shí)動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力得到了提升。實(shí)踐過(guò)程中，將每個(gè)班級分成若干項目小組，每組三到五人，選取一人為組長(cháng)。預先設定難易程度不同的題目，供小組自由選擇，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng )造力。如機電傳動(dòng)控制課程，可預先設定單軸、XY兩軸、XYZ三軸工作臺、3D打印機和六自由度機械臂等多個(gè)題目，各組可根據自身能力與興趣選擇，每個(gè)步驟都制定詳細的教學(xué)目標、教學(xué)方法要求和能力培養要求。

　　3.2建立基于A(yíng)rduino開(kāi)發(fā)平臺的機電一體化實(shí)驗室

　　教學(xué)活動(dòng)中以“技術(shù)—應用—實(shí)踐”為主線(xiàn)，在強化課堂教學(xué)的同時(shí)，面向本科生建立由“課堂教學(xué)—學(xué)科交叉—動(dòng)手實(shí)踐—工程應用—創(chuàng )新研究”的機電一體化實(shí)驗室，從組裝、調試到應用整個(gè)過(guò)程全部由學(xué)生親自完成，提升學(xué)生對于機械電子的全方位學(xué)習能力。實(shí)驗室由若干實(shí)驗臺構成，每個(gè)實(shí)驗臺要配備Arduino實(shí)驗開(kāi)發(fā)板、面包板、面包板連接線(xiàn)和所需的電子元器件，并配有電源接線(xiàn)端子。學(xué)生可以在面包板上直接連接線(xiàn)路，不需要進(jìn)行焊接，所以電子元器件和連接線(xiàn)都可以循環(huán)利用，配備常用的電子測量工具和示波器。

　　3.3構建以科技競賽為引導的學(xué)生科技創(chuàng )新活動(dòng)體系

　　圍繞專(zhuān)業(yè)培養目標，合理定位，以科技競賽為引導構建學(xué)生科技創(chuàng )新活動(dòng)體系，通過(guò)學(xué)生的科技創(chuàng )新活動(dòng)得到進(jìn)一步的強化和綜合應用。圍繞Arduino開(kāi)發(fā)平臺設置多個(gè)競賽門(mén)類(lèi)，如機械臂、3D打印機、傳感器應用和智能家居等。為了處理好科技創(chuàng )新活動(dòng)的普及與競賽選手的選拔關(guān)系，在科技創(chuàng )新活動(dòng)體系的建設中，首先確立了競賽體系的層次性構建，把科技競賽分為學(xué)院級和國家級兩個(gè)層次。學(xué)院級競賽主要是為了在學(xué)生中普及科技創(chuàng )新活動(dòng)，使更多的學(xué)生參與其中；同時(shí)也為選拔優(yōu)秀選手參加國家級競賽提供后備人才。國家級競賽主要是為了進(jìn)一步培養優(yōu)秀學(xué)生，培養創(chuàng )新型的拔尖人才；也是為了提高專(zhuān)業(yè)和學(xué)校的知名度，進(jìn)一步增強學(xué)生的榮譽(yù)感和成就感。

　　3.4建立機電專(zhuān)業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)綜合評價(jià)體系

　　目前許多高校對實(shí)踐教學(xué)環(huán)節、實(shí)踐教學(xué)基地建設、工程訓練中心建設等已經(jīng)日益重視，然而，對實(shí)踐教學(xué)環(huán)節質(zhì)量的考核、評價(jià)以及對實(shí)踐性教學(xué)改革創(chuàng )新和基礎建設還缺乏具有指導作用的評價(jià)體系[5]。機電專(zhuān)業(yè)涉及機械與電子兩個(gè)門(mén)類(lèi)的科目，評價(jià)實(shí)踐教學(xué)效果很難采用統一的評價(jià)標準。因此，構建一套適應高等學(xué)校發(fā)展和實(shí)踐性教學(xué)自身特點(diǎn)的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量綜合評價(jià)體系，不僅有利于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習的積極性與主動(dòng)性，有利于教師把握教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，還有利于推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)改革。為評價(jià)機械課程、電子課程交叉教學(xué)與競賽實(shí)踐活動(dòng)相結合教學(xué)法的有效性，將實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的監控與評估重心前移，參考Arduino機電一體化實(shí)驗室開(kāi)設的實(shí)踐題目，從實(shí)踐教學(xué)培養計劃制定入手，以實(shí)踐教學(xué)內容確定課堂教學(xué)重點(diǎn)，跟蹤教學(xué)過(guò)程的各個(gè)具體環(huán)節進(jìn)行質(zhì)量控制。課程實(shí)踐教學(xué)綜合評價(jià)體系以各科目實(shí)驗教學(xué)和課程設計等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節為評價(jià)對象，采用學(xué)生自我評價(jià)、授課教師評價(jià)和教務(wù)科評價(jià)相結合的評價(jià)運行機制。第一步學(xué)生自我評價(jià)。從各班級中隨機抽調若干名學(xué)生，對本科目實(shí)踐教學(xué)情況進(jìn)行在線(xiàn)匿名問(wèn)卷測評，問(wèn)卷測評結果作為授課教師評價(jià)和教務(wù)科評價(jià)的基礎。第二步授課教師評價(jià)。授課教師在學(xué)期末對課堂教學(xué)效果、互動(dòng)效果以及學(xué)生實(shí)踐作品進(jìn)行點(diǎn)評和總結，并將實(shí)踐結果作為期末考試成績(jì)的一部分。同時(shí)分析學(xué)生知識與技能掌握的程度，并對機電一體化實(shí)驗題目?jì)热葸M(jìn)行調整，提交總結報告。第三步院教務(wù)科評價(jià)。院教務(wù)科每學(xué)期末組織對本院所有專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節的教學(xué)準備情況、實(shí)施情況和教學(xué)效果等分別進(jìn)行評價(jià)，找出薄弱環(huán)節，分析影響實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的問(wèn)題癥結，提出相應整改措施，同時(shí)形成評價(jià)總結報告和評價(jià)結果，并報學(xué)校管理部門(mén)。第四步匯總整改。院實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評價(jià)組匯總學(xué)生自我評價(jià)、授課教師評價(jià)和教務(wù)科評價(jià)結論和意見(jiàn)，制定整改計劃，調整Arduino實(shí)驗內容，完善管理制度和保證措施，逐步解決影響課程實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵問(wèn)題。

　　4結束語(yǔ)

　　分析了目前機電專(zhuān)業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)存在問(wèn)題，根據Arduino開(kāi)源硬件的主要特點(diǎn)，提出了Arduino在機電專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革中的應用模式。由于A(yíng)rduino的易用性與豐富的可擴展性，將其融入機電專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)踐，有助于提高學(xué)生實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，使學(xué)生在理論知識學(xué)習、實(shí)踐能力鍛煉、創(chuàng )新精神培養等方面得到了全面提高。

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