《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學(xué)改革初探論文

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)改革初探論文 摘要：在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)中，要把握系統(tǒng)化、整體化、工程化這一主線，教學(xué)內(nèi)容以實用為主，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(xí)熱情;增強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，考核形式靈活多樣，多方位培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的高級應(yīng)用型創(chuàng)新人才，促進(jìn)學(xué)生能力和個性的協(xié)調(diào)發(fā)展。關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;教學(xué)方法;創(chuàng)新分類號：G642.O文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-1395 (2010)02-0339-02廈門理工學(xué)院是一所新興的應(yīng)用型本科院校，其中機(jī)械設(shè)計及其自動化專業(yè)是學(xué)校特色專業(yè)。一個專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)根據(jù)區(qū)域企業(yè)對該類人才的需求情況，結(jié)合學(xué)校實際辦學(xué)條件來定位。機(jī)械和電子制造業(yè)在廈門快速發(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(jī)械又懂電子的機(jī)電一體化復(fù)合型人才。因此，從2005年起，廈門工學(xué)院在機(jī)械設(shè)計及其自動化專業(yè)中有計劃地設(shè)置了機(jī)械電子方向，2008年在本科專業(yè)中開設(shè)了“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計”這門專業(yè)課。以往，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程只在?？祁悪C(jī)電一體化專業(yè)開設(shè)，缺乏應(yīng)用于本科教學(xué)的經(jīng)驗，把在?？平虒W(xué)中積累的經(jīng)驗直接應(yīng)用于本科教學(xué)中顯然不太合適。因此，依據(jù)應(yīng)用型本科教育的培養(yǎng)目標(biāo)和“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計”課程自身的特點，參照兄弟院校的教學(xué)經(jīng)驗，筆者現(xiàn)從課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容與方法、實踐環(huán)節(jié)及考核方式等方面對課程教學(xué)做一些探討，并在實際課程教學(xué)過程中進(jìn)行嘗試，以期能逐步完善本課程的本科教學(xué)系統(tǒng)：一、培養(yǎng)目標(biāo)的確定通過分析廈門市畢業(yè)生需求狀況，筆者認(rèn)為，機(jī)械類機(jī)電方向畢業(yè)生主要面向先進(jìn)的制造裝備行業(yè)、機(jī)電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)或經(jīng)營企業(yè)，從事機(jī)械電子領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計制造、科研開發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理和經(jīng)營銷售等方面的工作，學(xué)生必須具備機(jī)電專業(yè)的基本理論知識，具備一定的分析和動手能力。因此，教學(xué)內(nèi)容不應(yīng)局限于理論教學(xué)模式，更應(yīng)突出實踐教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力，做到理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)機(jī)電復(fù)合型創(chuàng)新型人才。二、教學(xué)內(nèi)容的選擇現(xiàn)在出版的教材有數(shù)十種之多，各有千秋，但框架大體相同。包括機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成、各功能要素及其選擇與設(shè)計、各功能要素的聯(lián)系、常見系統(tǒng)的分析設(shè)計等。依托培養(yǎng)目標(biāo)，在對教材的選擇上應(yīng)把握以下幾點：實用性，教材避免紙上談兵，避免冗長的理論推理、介紹，要突出實用性，更多介紹實際設(shè)計、使用時應(yīng)注意的問題，要有更多的案例分析;系統(tǒng)性，教材針對機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計展開，因此，對于每一環(huán)節(jié)都要強(qiáng)調(diào)在整個系統(tǒng)中的作用及其與系統(tǒng)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?fàn)顩r，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，把握學(xué)習(xí)方向。在此基礎(chǔ)上，選擇張健民編寫的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計為教材。在選擇教材的基礎(chǔ)上，對于教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)作出相應(yīng)的選擇與調(diào)整。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程涵蓋知識面寬，包括機(jī)電一體化相關(guān)概念、機(jī)械機(jī)構(gòu)、執(zhí)行元件、微機(jī)控制系統(tǒng)、檢測傳感裝置、可靠性設(shè)計、安全性設(shè)計、典型案例分析等。如果一一介紹，授課學(xué)時有限(45學(xué)時)，勢必造成每一知識點都點到為止，學(xué)生只能了解皮毛，而無法深入本質(zhì)?？紤]到我校機(jī)械制造及其自動化專業(yè)學(xué)生機(jī)械方面知識掌握較為良好，基礎(chǔ)牢固，而電的相關(guān)知識則較為薄弱，因此，在對教材內(nèi)容的把握上，對于機(jī)械系統(tǒng)部分知識點到為止，只重點介紹其中典型的、先進(jìn)的技術(shù)及產(chǎn)品的應(yīng)用。對于與電結(jié)合的部分知識，則重點介紹。三、教學(xué)方法的改革(一)采用多種教學(xué)方法機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程具有內(nèi)容豐富、信息含量大、抽象、理論性強(qiáng)等特點，內(nèi)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，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。采用動畫演示、實物展示等形式強(qiáng)化學(xué)生感性認(rèn)識，加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)知識點的理解。重點講授知識的精華、知識的內(nèi)在聯(lián)系。從能力培養(yǎng)著眼，注重講、練結(jié)合。以實例為引線，從系統(tǒng)觀點出發(fā)，增加課堂討論環(huán)節(jié)，通過提問、討論的形式引導(dǎo)學(xué)生考慮并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意的問題，總結(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用場合、控制方法、需要哪些配套的輔助環(huán)節(jié)等問題，并及時點評、講解，使學(xué)生進(jìn)一步理解與掌握所學(xué)知識，增強(qiáng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力。加強(qiáng)設(shè)計實例等綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題和解決問題的能力。注意因材施教，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會思維、推理、歸納、總結(jié)、融會貫通等學(xué)習(xí)技巧，培養(yǎng)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(xí)能力，等等。(二)增強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)實踐環(huán)節(jié)包括實驗、課程設(shè)計等。針對機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程綜合性強(qiáng)的特點，減少演示性、驗證性實驗，增加綜合性、創(chuàng)新性實驗。實驗設(shè)備采用FESTO的模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)(MPS)教學(xué)設(shè)備，該系統(tǒng)囊括了機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機(jī)驅(qū)動、氣動、PLC(可編程控制器)、傳感器等多種技術(shù)，給學(xué)生提供了一個典型的綜合科技環(huán)境。通過完成系統(tǒng)故障檢測試驗、站點間聯(lián)網(wǎng)程序控制實驗等，使學(xué)生曾學(xué)過的諸多單科專業(yè)知識在這里得到全面認(rèn)識、綜合訓(xùn)練和相互提升。開設(shè)綜合性實踐環(huán)節(jié)，如機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計，要求學(xué)生在兩周內(nèi)，利用簡易模塊，任意搭建各種機(jī)械模塊，如起重機(jī)、挖土機(jī)等，在構(gòu)建機(jī)械模塊之余，完成電機(jī)、傳感器的選擇、安裝，完成其控制電路板的設(shè)計、開發(fā)、制作、調(diào)試，以及軟件編程調(diào)試。通過小型機(jī)電一體化系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計，來培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識，增強(qiáng)學(xué)生“工程化”的意識，而整體設(shè)備的成本只需控制在幾十元，可操作性強(qiáng)。開設(shè)創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié)，如創(chuàng)新機(jī)器人制作，利用能力風(fēng)暴智能機(jī)器人及其相關(guān)配件，讓學(xué)生完成相關(guān)創(chuàng)意設(shè)計;利用氣動自動化控制系統(tǒng)，完成對相應(yīng)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)意控制等。通過綜合實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生能夠帶著問題來學(xué)習(xí)和實踐，并從中初步掌握科學(xué)研究的基本過程和基本方法，培養(yǎng)了學(xué)生獨立分析、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。在實驗過程中，對學(xué)生進(jìn)行合理分組，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生交流協(xié)作能力，同時也有利于因材施教，根據(jù)學(xué)生不同能力安排不同難度的創(chuàng)新實驗。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(xí)興趣，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)的主動性和目的性。(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)地評價學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度，采取多方面考核方式，不僅包括筆試環(huán)節(jié)，還包括實驗操作完成狀況，以及平時成績、考勤等方面。而筆試環(huán)節(jié)的考核也更加靈活，例如，考核重點放在學(xué)生對方法的掌握上，不要求學(xué)生對于冗長公式死記硬背，而是在提供公式的前提下，考查學(xué)生對于公式的應(yīng)用能力等。四、結(jié)語在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)中，把握系統(tǒng)化、整體化、工程化這一主線，教學(xué)內(nèi)容以實用為主，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(xí)熱情;增強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，考核形式靈活多樣，多方位培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的高級應(yīng)用型創(chuàng)新人才，促進(jìn)學(xué)生能力和個性的協(xié)調(diào)發(fā)展。參考文獻(xiàn)：1張健民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2004.