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《機電一體化系統設計》課程教學(xué)改革初探論文
摘要：在《機電一體化系統設計》教學(xué)中，要把握系統化、整體化、工程化這一主線(xiàn)，教學(xué)內容以實(shí)用為主，能夠代表和反映學(xué)科最新成就;教學(xué)方法靈活多樣，要善于激發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)習熱情;增強實(shí)踐環(huán)節，提高學(xué)生創(chuàng )新能力，考核形式靈活多樣，多方位培養具有創(chuàng )新能力和實(shí)踐能力的高級應用型創(chuàng )新人才，促進(jìn)學(xué)生能力和個(gè)性的協(xié)調發(fā)展。
關(guān)鍵詞：機電一體化;教學(xué)方法;創(chuàng )新
分類(lèi)號：G642.O文獻標識碼：A文章編號：1673-1395 (2010)02-0339-02
廈門(mén)理工學(xué)院是一所新興的應用型本科院校，其中機械設計及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是學(xué)校特色專(zhuān)業(yè)。一個(gè)專(zhuān)業(yè)的培養目標應根據區域企業(yè)對該類(lèi)人才的需求情況，結合學(xué)校實(shí)際辦學(xué)條件來(lái)定位。機械和電子制造業(yè)在廈門(mén)快速發(fā)展，生產(chǎn)領(lǐng)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(mén)工學(xué)院在機械設計及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)中有計劃地設置了機械電子方向，2008年在本科專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設了“機電一體化系統設計”這門(mén)專(zhuān)業(yè)課。
以往，《機電一體化系統設計》課程只在專(zhuān)科類(lèi)機電一體化專(zhuān)業(yè)開(kāi)設，缺乏應用于本科教學(xué)的經(jīng)驗，把在專(zhuān)科教學(xué)中積累的經(jīng)驗直接應用于本科教學(xué)中顯然不太合適。因此，依據應用型本科教育的培養目標和“機電一體化系統設計”課程自身的特點(diǎn)，參照兄弟院校的教學(xué)經(jīng)驗，筆者現從課程的教學(xué)目標、教學(xué)內容與方法、實(shí)踐環(huán)節及考核方式等方面對課程教學(xué)做一些探討，并在實(shí)際課程教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行嘗試，以期能逐步完善本課程的本科教學(xué)系統：
一、培養目標的確定
通過(guò)分析廈門(mén)市畢業(yè)生需求狀況，筆者認為，機械類(lèi)機電方向畢業(yè)生主要面向先進(jìn)的制造裝備行業(yè)、機電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)或經(jīng)營(yíng)企業(yè)，從事機械電子領(lǐng)域內的設計制造、科研開(kāi)發(fā)、應用研究、運行管理和經(jīng)營(yíng)銷(xiāo)售等方面的工作，學(xué)生必須具備機電專(zhuān)業(yè)的基本理論知識，具備一定的分析和動(dòng)手能力。因此，教學(xué)內容不應局限于理論教學(xué)模式，更應突出實(shí)踐教學(xué)，注重培養學(xué)生的應用能力與創(chuàng )新能力，做到理論聯(lián)系實(shí)際，培養機電復合型創(chuàng )新型人才。
二、教學(xué)內容的選擇
現在出版的教材有數十種之多，各有千秋，但框架大體相同。包括機電一體化系統構成、各功能要素及其選擇與設計、各功能要素的聯(lián)系、常見(jiàn)系統的分析設計等。依托培養目標，在對教材的選擇上應把握以下幾點(diǎn)：實(shí)用性，教材避免紙上談兵，避免冗長(cháng)的理論推理、介紹，要突出實(shí)用性，更多介紹實(shí)際設計、使用時(shí)應注意的問(wèn)題，要有更多的案例分析;系統性，教材針對機電一體化系統的設計展開(kāi)，因此，對于每一環(huán)節都要強調在整個(gè)系統中的作用及其與系統其他要素的關(guān)聯(lián)性;先進(jìn)性，介紹最新技術(shù)前沿，讓學(xué)生了解最新發(fā)展狀況，激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣，把握學(xué)習方向。在此基礎上，選擇張健民編寫(xiě)的《機電一體化系統設計》為教材。
在選擇教材的基礎上，對于教學(xué)內容也應作出相應的選擇與調整�！稒C電一體化系統設計》課程涵蓋知識面寬，包括機電一體化相關(guān)概念、機械機構、執行元件、微機控制系統、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(xué)時(shí)有限(45學(xué)時(shí))，勢必造成每一知識點(diǎn)都點(diǎn)到為止，學(xué)生只能了解皮毛，而無(wú)法深入本質(zhì)�？紤]到我校機械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生機械方面知識掌握較為良好，基礎牢固，而電的相關(guān)知識則較為薄弱，因此，在對教材內容的把握上，對于機械系統部分知識點(diǎn)到為止，只重點(diǎn)介紹其中典型的、先進(jìn)的技術(shù)及產(chǎn)品的應用。對于與電結合的部分知識，則重點(diǎn)介紹。
三、教學(xué)方法的改革
(一)采用多種教學(xué)方法
《機電一體化系統設計》課程具有內容豐富、信息含量大、抽象、理論性強等特點(diǎn)，內容比較枯燥。為此，采用形式多樣的教學(xué)方法，例如多媒體教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法等，來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。采用動(dòng)畫(huà)演示、實(shí)物展示等形式強化學(xué)生感性認識，加強學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解。重點(diǎn)講授知識的精華、知識的內在聯(lián)系。從能力培養著(zhù)眼，注重講、練結合。以實(shí)例為引線(xiàn)，從系統觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，增加課堂討論環(huán)節，通過(guò)提問(wèn)、討論的形式引導學(xué)生考慮并發(fā)現系統設計時(shí)應注意的問(wèn)題，總結系統的應用場(chǎng)合、控制方法、需要哪些配套的輔助環(huán)節等問(wèn)題，并及時(shí)點(diǎn)評、講解，使學(xué)生進(jìn)一步理解與掌握所學(xué)知識，增強學(xué)生的實(shí)際應用能力。加強設計實(shí)例等綜合訓練環(huán)節，增強學(xué)生自主學(xué)習、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。注意因材施教，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，在教學(xué)過(guò)程中引導學(xué)生學(xué)會(huì )思維、推理、歸納、總結、融會(huì )貫通等學(xué)習技巧，培養學(xué)生的邏輯思維能力、聯(lián)想推理能力、分析判斷能力、自我學(xué)習能力，等等。
(二)增強實(shí)踐教學(xué)環(huán)節
實(shí)踐環(huán)節包括實(shí)驗、課程設計等。針對《機電一體化系統設計》課程綜合性強的特點(diǎn)，減少演示性、驗證性實(shí)驗，增加綜合性、創(chuàng )新性實(shí)驗。實(shí)驗設備采用FESTO的模塊化生產(chǎn)加工系統(MPS)教學(xué)設備，該系統囊括了機電一體化專(zhuān)業(yè)學(xué)習中所涉及的諸如電機驅動(dòng)、氣動(dòng)、PLC(可編程控制器)、傳感器等多種技術(shù)，給學(xué)生提供了一個(gè)典型的綜合科技環(huán)境。通過(guò)完成系統故障檢測試驗、站點(diǎn)間聯(lián)網(wǎng)程序控制實(shí)驗等，使學(xué)生曾學(xué)過(guò)的諸多單科專(zhuān)業(yè)知識在這里得到全面認識、綜合訓練和相互提升。開(kāi)設綜合性實(shí)踐環(huán)節，如《機電一體化系統設計課程設計》，要求學(xué)生在兩周內，利用簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)、制作、調試，以及軟件編程調試。通過(guò)小型機電一體化系統的開(kāi)發(fā)設計，來(lái)培養學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng )新意識，增強學(xué)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(kāi)設創(chuàng )新實(shí)驗環(huán)節，如創(chuàng )新機器人制作，利用能力風(fēng)暴智能機器人及其相關(guān)配件，讓學(xué)生完成相關(guān)創(chuàng )意設計;利用氣動(dòng)自動(dòng)化控制系統，完成對相應機構的創(chuàng )意控制等。
通過(guò)綜合實(shí)踐環(huán)節，使學(xué)生能夠帶著(zhù)問(wèn)題來(lái)學(xué)習和實(shí)踐，并從中初步掌握科學(xué)研究的基本過(guò)程和基本方法，培養了學(xué)生獨立分析、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng )新能力。在實(shí)驗過(guò)程中，對學(xué)生進(jìn)行合理分組，不僅有助于培養學(xué)生交流協(xié)作能力，同時(shí)也有利于因材施教，根據學(xué)生不同能力安排不同難度的創(chuàng )新實(shí)驗。此外，鼓勵學(xué)生參加科研項目，也有利于提高學(xué)生的學(xué)習興趣，增強其學(xué)習的主動(dòng)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(xué)生對本課程的掌握情況，為了科學(xué)地評價(jià)學(xué)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，還包括實(shí)驗操作完成狀況，以及平時(shí)成績(jì)、考勤等方面。而筆試環(huán)節的考核也更加靈活，例如，考核重點(diǎn)放在學(xué)生對方法的掌握上，不要求學(xué)生對于冗長(cháng)公式死記硬背，而是在提供公式的前提下，考查學(xué)生對于公式的應用能力等。
四、結語(yǔ)
在《機電一體化系統設計》教學(xué)中，把握系統化、整體化、工程化這一主線(xiàn)，教學(xué)內容以實(shí)用為主，能夠代表和反映學(xué)科最新成就;教學(xué)方法靈活多樣，要善于激發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)習熱情;增強實(shí)踐環(huán)節，提高學(xué)生創(chuàng )新能力，考核形式靈活多樣，多方位培養具有創(chuàng )新能力和實(shí)踐能力的高級應用型創(chuàng )新人才，促進(jìn)學(xué)生能力和個(gè)性的協(xié)調發(fā)展。
參考文獻：
[1]張健民.機電一體化系統設計[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2004.
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