机电一体化系统设计课程设计存在的问题及对策

郭文松，周 岭，刘媛媛（塔里木大学机械电气化工程学院，新疆　阿拉尔843300）

机电一体化系统设计课程设计存在的问题及对策

郭文松，周 岭※，刘媛媛
（塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔843300）

文中分析了机电一体化系统设计课程的重要性，针对在课程设计遇到的问题，提出了鼓励学生开发利用课余时间，为学生提供经费，提倡学生自选题目、选择创新题目等应对措施，以提高学生在课程设计中主动学习的积极性。

机电一体化系统设计；问题；改革；建议

1　机电一体化系统设计课程设计的重要性

机电一体化系统设计课程的教学内容包括模块机械技术，传感器技术，信息技术，计算机控制技术，伺服技术，接口技术和软件技术等。本课程实践性较强，学生必须经过一定的实践才能对所学容有更好的理解和掌握［1，2］。

造成我国工程科技人才质量不高的主要因素之一是实践教学不足。对于工科学生而言，大学四年是参与工程实践、形成工程思维、获得工程经验的最好机会，令人遗憾的是，实践教学作为工程教育教学体系的重要组成部分，却没有得到高校、教师和学生的足够重视，实践教学始终是本科工程教育人才培养的薄弱环节。在工程教育研究领域，研究者对实践教学的关注较少，更缺乏系统的研究和探讨［3］。中国工程院教育咨询委员会和江苏省教育厅曾联合做过一个调查—江苏高等工程教育社会调查，该调查报告指出，工科毕业生在企业的表现比较突出的问题包括：动手能力差、解决实际问题能力差、团队合作能力差。企业则希望学校加强学生实践技能的训练［4］

2　课程设计存在问题

（1）课程设计题目一般是由教师拟定，学生缺少思考、创新过程，被动地去接受任务，而不是主动去思考、探索。

（2）学生缺乏动手和解决实际问题的过程。课程设计一般以理论分析、计算机辅助三维模型设计、计算机仿真为主要形式，学生缺乏动手实践的过程。只有通过实践的检验，学生才能对所学的知识融会贯通，单纯的理论考核远不能达到通过课程设计锻炼工程能力的目的。

（3）课程设计时间短，目前一般高校该课程设计安排2周，学生需要在2周内完成熟悉课题、分解任务、提出设计方案、购买制造构件、整体组装调试、课程设计报告撰写等任务。显然，在短时间内，学生是难以完成高水平的课程设计的。因此，如何在高校学生学习任务重、课程安排紧的情况下保证学生用足够的时间去完成高水平的课程设计，是一个需要解决的重要问题。

（4）网络资源利用不合理。随着计算机和网络的发展，网络资源也越来越丰富，学生们在课程设计过程中经常会出现过度依靠网络资源的现象。

（5）团队协作能力培养也是机电一体化系统设计课程设计需要重点培养的能力之一。在课程设计过程中经常会发现团队协作中只有少数学生在参与设计，而其余学生在偷奸耍懒。

3　对策

3.1题目选择

（1）精选课程设计题目。传统综合课程设计题目，强调基本能力训练和课堂所学知识综合运用。课程设计题目除了以上方面，也应该鼓励学生对课堂以外的知识和高新技术进行自学和探索。

不妨将机电一体化课程设计题目定为“基于上位机控制的水箱液位的PID控制”、“双轴伺服运动控制的激光雕刻系统设计”或“可无线遥控的智能循迹、避障小车的设计”，这样的题目综合性和应用性更高，而且能促进学生自学如“VB语言”、“组态软件”、“LABVIEW”和“JAVA”等上机软件、学习激光加工技术、无线射频技术和蓝牙技术等相关知识。

（2）鼓励学生自己选择课题，选择创新题目。鼓励学生结合身边的需要解决的问题和自己感兴趣的问题，在指导老师的辅助下自己选择课题。让有创新想法的同学不再被动地接受课题。

（3）加强工程在课程设计中的导向作用。基于科研项目或企业需求提炼课程设计。在课程设计选题中，鼓励老师们将所进行的科研项目内的一个小问题进行精炼后形成课程设计课题，这样既有理论研究、试验研究，又有固定的经费支持。这类题目对准备参加电赛和具有一定基础的同学具有很大的吸引力，同时也可以为教师的科研工作提供一定帮助。

3.2理论联系实际

学生的课程设计成果展示不仅要包括说明书、实体三维图、工程图、电路图、程序、算法等理论，更要以机电一体化产品的实物形式展示。因此，要求学生在完成理论研究以后，要独立购买元器件、焊接电路板，制造、组装机械结构，调试应用程序等，并最终完成可实现一定功能的机电一体化产品，而学校也需要为学生提供相应的经费保障。

3.3开发利用好课余时间

在有限的课程设计时间前提下让学生完成高水平的课程设计不仅需要学生在学校规定的课程设计时间段内进行课程设计，更需要学生利用好课余时间。

3.4合理利用网络资源

网络资源对于学生学习是利大于弊的。这需要在学生进行课程设计之前制定好严格的学术道德规范和学术网络行为规范，指导学生合理的利用网络资源去完成任务。

4　课程设计实施经验

本人作为课程设计指导老师共指导了三届学生机电一体化系统设计课程设计，以下是课程设计过程、存在问题和改革过程：

机电工程14届学生：课程设计时间为第14～15教学周，共2周时间。题目由指导老师拟定，题目为物料分拣机的控制系统设计和三自由度机械手控制系统设计，这两个题目均分为机械设计部分、电路设计部分，PLC程序设计部分三组，一共6组学生，每组学生5人左右，考核成果为设计说明书、三维图、电路图、程序。

存在问题：（1）考核方式均为理论形式，没有实践验证；（2）学生被动接收题目，没有主动创新；（3）虽然以小组形式分配任务，但缺乏团队合作；（4）课程设计时间较短，学生课程设计完成质量不高。

机电工程15届学生：在第1教学周机电一体化系统设计课程开课时，通知学生自组团队，自己设计课程设计题目，利用课余时间开展课程设计，第14～15教学周进行集中答疑和答辩，每组提供经费300元。课程设计题目为自动避障小车的设计，自动循迹小车的设计，物料搬运机器手的设计以及超声波测距报警器的设计等，成果形式为实物和理论。

优点：（1）锻炼了学生的动手能力；（2）锻炼了实际工程能力；（3）锻炼了学生团队协作能力；（4）学生充分利用了课余时间，提高了设计水平；（5）课程设计起到了导向作用，同时激发了学生学习机电一体化系统设计课程的热情和动力。

存在问题：（1）每个小组虽然均做出了实物，但是创新性不足；（2）网络资源丰富，电路、程序部分容易摘抄现成网络资源；（3）没有充分调动学生自学积极性。

机电工程16届学生：在时间安排，题目选择方式、提供经费这些方面经费同15届一样。课程设计题目方面鼓励学生创新，鼓励学生自学知识解决问题。题目包括自动防风沙窗帘的设计，远红外便携式烤

肉机的设计，手机遥控小车的设计，基于MCGS上位机的液位PID控制及激光雕刻机的设计等。

较15届学生相比，16届课程设计有如下优点：（1）学生课程设计题目有了一定创新性和实用性，其中自动防风沙窗帘的设计，远红外便携式烤肉机的设计均获批为国家级大学生创新创业项目，得到了进一步研究的机会；（2）学生开始主动学习新知识，如无线遥控，Java编程，Mcgs上位机编程，激光加工等知识。

5　结论

本文结合在机电一体化系统设计课程设计中遇到的问题，提出改进建议：（1）在第1教学周机电一体化系统设计课程开始时安排课程设计题目，鼓励学生开发利用课余时间；（2）给学生提供经费，课程设计成果不但需要理论支持，更需要实物验证；（3）鼓励学生自选题目、选择创新题目、课程设计过程中主动学习新知识。

［1］何亚峰，俞庆，刘春节.“机电一体化系统设计”实践教学体系的构建与探索［J］.常州工学院学报，2014，27（4）：70～74.

［2］文韬，龚中良，陈飞.《机电一体化系统设计》课程的项目教学实践［J］.中南林业科技大学学报（社会科学版），2014，8（4）：167～169.

［3］周传喜，管锋，彭三河.基于工程实践能力培养的机械设计类系列［J］.长江大学学报，2015，16（12）：77～80.

［4］陈国松.我国重点大学本科工程教育实践教学改革研究［D］.华中科技大学，2012，10.

Existing Problems in Mechatronics System Design and Suggestion for Course Reform

GUO Wen-song，ZHOU Ling※，LIU Yuan-yuan
（Collage of mechanical and electrical engineering，Tarim university，Alear，843300，Xinjiang，China）

Thistext analysesthe importance of"MechatronicsDesign"course.According to the existing problemsin curriculum design of"Mechatronics Design"course，this text raises countermessures such as encouraging students to develop and use their spare time，providing funds for students，encouraging students to choose their own topics and encouraging students to innovate and so on，in order to improve students'initiative in curriculum design.

Mechatronicssystem design；Existing problems；Reform；Suggestions

1007-7782（2016）03-0041-03

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.03.015

G420

A

2016-01-09

塔里木大学高教项目（TDGJ1515，TDGJ1513）

周岭