案例法和项目驱动法在机电一体化设计课程中的应用

2013-04-16王晓丽

机械管理开发 2013年1期

王晓丽

（淮海工学院机械工程学院，江苏连云港 222005）

0 引言

《机电一体化设计》是机械专业的一门综合课程，是学生所学基础理论课和专业课内容的综合运用。当前在教学中主要存在几方面问题：1）理论课多，学时压缩，由原来的48学时压缩为32学时；2）教学模式单一，重视理论忽视实践；3）理论与实践环节脱节，达不到预期的教学效果，且跟不上社会的需求，因此教学改革势在必行。

1 案例教学法及应用

1.1 案例教学法的含义

案例教学法是指教师根据教学目的和教学内容的需要，采用案例组织学生研究、讨论，对案例中的事实和急需解决的问题进行分析、判断并提出解决方案[1]。这就需要学生必须做好课前准备。课堂上，每一个个体都需要贡献自己的智慧，没有旁观者，只有参与者。学生既有机会解决疑难问题，同时也及时从教师和同学那里获得反馈，从而大大缩短了教学情境与实际生活情境的差距[2]。

1.2 案例法在“层次推进”式课程体系中的体现

在教学改革中，按照“层次推进”的思路，以教学目标为导向，按能力标准选取课程内容，以案例为中心组织教学，串连知识点，基于工作过程对知识点重新排序，确定各能力单元[3]。本课程确定了6个能力教学单元和9个案例。

第一个单元是总体概述，以典型的数控机床和机器人为案例串联知识点。第二单元是机械系统，以数控车床进给传动机构和数控铣床工作台进给机构为案例，培养学生对齿轮、丝杠螺母机构和导轨的设计能力，以TXKJ-AM200自动化生产线为案例讨论挠性传动机构和间歇传动机构的原理。第三个单元是执行元件系统，通过了解TXKJ-AM200自动化生产线机械结构，使学生掌握步进、AC伺服电机控制机理和增强各种类型的传感器的运用能力。第四个单元是控制系统，介绍TXKJ-AM200自动化生产线的PLC控制部分，并以出租车计价器为案例，使学生熟悉和掌握单片机控制技术。最后两个单元在各个分单元基础上，以数控车床进给传动机构和液压缸同步控制系统的设计为案例，以系统的观点，对机电系统的设计进行综合能力的培养。

2 “五段”式教学模式和教、学、做一体化的立体式教学的实施

“五段”指核心技能培养的四个实践教学阶段，包括课堂实训阶段（课堂教学）—课程实验实训阶段（课程实验）——课程综合实训阶段（课程设计）—课外业余实训阶段（课外学习）—工学结合实战阶段（毕业设计、毕业实习）。

融入“五段”式教学模式，形成教、学、做一体化的立体式教学。开设课程之前，教师首先把知识点进行归纳总结，形成层次递进的课程体系，提前做好案例，准备好项目，有的案例和项目不是现成的，需要平时从实践或科研中不断总结。通过案例分析，使学生对案例设计到的知识点提前预习，为课前做准备，课上对案例组织讨论，由讨论的结果引出知识点，从而加深学生对知识点的掌握。当然在案例分析、讨论过程中面对实际设备，或在实验室进行效果更好，也可以采用多媒体课件形式，或以图像或视频展现案例，这样可以淡化理论教学，和实践结合更加紧密。课程开设过程中，穿插三段式的实验，可以加深学生对知识的掌控能力。课程结束后，通过项目驱动式的课程设计以及后续的毕业设计，夯实学生的专业基础，提高学生的系统设计能力。由此形成教、学、做一体化的立体式教学。

3 项目驱动式的实践教学—课程设计和毕业设计

课程结束之后，要进行两周的课程设计，内容为综合性项目，是课堂教学中各知识模块的综合，采取项目驱动的方法，即把各个案例进行“嵌入”和“集成”，这种方式可以减少重复劳动，降低设计难度，很适合短期的课程设计实训。利用目前的先进实验设备—TXKJ-AM200自动化生产线，其各单元采用三菱FX2N-32T PLC作为控制部件，各单元之间可以互相通讯。在系统中采用了大量的气动元件、传感器、步进电机和异步电机等。学生在设计计算同时，还可以动手操作，使实验结果得到很好的验证。同时先进的实验台还为学生毕业设计提供了平台，由一台TXKJ-AM200自动化生产线实验设备可以组织多个综合性毕业设计项目作为毕业设计题目供学生选择，也充分利用了现有的硬件设备和软件资源。