机电一体化系统设计教学改革研究

胡 蓉 王虎挺 张立新 曾海峰（石河子大学机电学院）

机电一体化系统设计教学改革研究

胡 蓉 王虎挺 张立新 曾海峰
（石河子大学机电学院）

分析了机电一体化系统设计课程教学的国内外相关现状，从综合应用能力和素质培养的总体要求出发，根据机电一体化技术的知识结构及其在培养学生工程理论应用能力方面的作用，规划课堂教学的组织实施，采用灵活多样的教学手段和教学方式，积极探索新型教学模式，构建新的教学评价体系，改善教学效果。

机电一体化系统设计；教学改革；实践

一、国内外相关研究现状分析

随着机械工业的蓬勃发展，世界各国对机械类专业的高等教育越来越注重实践性、应用性及前沿性。德国机电一体化专业课程体系建设是通过校企合作和工学结合的形式，以学习者专业能力、方法应用能力和适应社会能力等综合职业能力培养为本位，以市场需求为目标，以就业为导向，将学习和工作要素相结合，并通过分析与综合，把工作过程的各个部分按一定的顺序，导入课程体系中以构成一个有机的整体。美国宾夕法尼亚大学机械工程与应用力学系提出“机电一体化”课程改革思路，在学期项目中预定实验方案，根据实验方案决定课程内容。南京航空航天大学在机电一体化课程教学改革中，将科研成果引入课程的理论和实验教学中，自主研发教学实验系统平台，简化项目研究内容，研究一体化的系统教学法，培养学生的创新意识，提高学生综合素质。国内高校关于机电一体化专业人才的教育改革各有特色，但与国外教学水平相比，仍处于初级阶段，还没有形成系统的改革方案。建立适应机电一体化系统设计课程本身特点的教学模式任重而道远。

二、机电一体化系统设计教学改革研究

从机电一体化系统设计课程实践性、综合性特点出发，对其进行教学改革，是高校培养应用型机械类人才的关键。机电一体化技术课程教学改革主要包括教学内容改革、教学方法改革、实验内容改革及考核方式改革四个方面。

1.教学内容改革

以系统设计思想为主线，机电一体化的研究方法不能只是简单拼凑，应该从系统设计方案开始到各元部件选择到系统最终成形的全过程都要贯彻系统设计的思想。首先是从整体角度及可行性方面对系统进行多种整体方案设计；然后对其机械机构、执行元件、微机控制系统、检测传感装置等组成部分及相关接口进行细节设计；最后对系统性价比进行衡量，得出优化设计方案。选择原则是在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。在讲授每一部分内容时都结合该案例，并将系统设计方法融于其中，既利于学生对知识的掌握，又能起到举一反三的作用，便于学生分析和设计其他的机电一体化产品。

2.教学方法改革

充分运用现代化教学手段，不断提高教学效果，由于机电一体化技术普遍应用于自动化设备（如数控机床、加工中心、机器人等）和自动化生产线（如柔性制造系统等），而学生基本未见过上述自动化设备和生产线，无法了解自动化设备和生产线是如何利用机电一体化技术进行工作的。另外，机电一体化技术是集控制技术、伺服传动技术、传感检测技术、计算机信息技术等于一体的新兴综合性学科，具有涉及面广、综合性强的特点。

3.实验内容改革

在实验教学环节开设的多为演示性、验证性实验，学生动手操作调试的机会少，学习积极性不高。机电一体化教学团队探索构建以学生为主体，以项目驱动为主线，通过项目任务引导理论教学和理论教学指导项目实践的互推互动的教学新模式。在剖析某几个典型机电一体化系统（项目）的结构组成、工作原理、设计过程中，串联讲解知识点并在实验环节进行知识点在项目中的具体应用实现，进而将项目实施和理论讲授有机融合，使学生所学知识得到利用，也提高学生对本课程的学习兴趣，将加强学生的工程实践能力、创新能力和工程意识培养与训练切实落实到每个教学环节中去。

4.考核方式改革

改变以理论考核为主、实践技能考核为辅的做法，加大实践技能考核的比例，探寻能够锻炼学生书面表达能力，提高学生独立动脑能力及实际动手能力，激发学生创新动力，提高学生针对实际工程问题的分析能力、解决工程问题的能力的考核方案。采用闭卷考试与平时作业相结合的形式，平时作业由教师根据课堂内容制定，形式为幻灯片汇报，针对一个题目，提倡小组成员合理分工，合作完成，目的在于鼓励学生阅读参考书，查找资料，拓宽和加深对理论知识的理解认识。同时注重考试内容的灵活性，增加了分析能力、创新能力的考题，重点考核学生的知识应用和知识迁移能力，适当地将实践环节成绩、论文写作成绩和平时成绩以适当的比例计算到总成绩中去，构建新的教学评价体系，科学分析评价教学效果。

众所周知，制造业是我国的支柱产业，也是自动化程度较高的行业。如今为提高产品质量与生产效率，制造企业越来越多地采用自动化生产设备和制造技术，而自动化生产制造的核心技术是机电一体化技术。通过多年的机电一体化专业教学实践及对走上工作岗位的机电一体化专业毕业生的访谈，了解到目前机电一体化专业毕业生的瓶颈所在，即学校学习的理论知识较多用不上，能用得上的理论知识又不知如何应用于实践，普遍动手能力较差。结合目前机电一体化人才市场对毕业生的具体需求情况，对机电一体化系统设计的教学改革进行研究与探索。对该课程的教学改革提出思路，目的在于提高学生的动手能力，以尽可能地减少理论与实践脱节的现象。

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［2］熊小琴，谢丹.关于机电一体化技术课程教学改革的思考［J］.课程教材改革，2013（8）：33-34.

［3］孙松丽.机电一体化技术与系统课程教学改革与实践［J］.大学教育，2015（10）：155-156.

［4］黄中华，谢雅.机电一体化技术课程教学方法探讨［J］.长沙学铁道学院学报，2009（10）：86-87.

［5］徐浩宁，谢雅.机电专业实践教学新模式［J］.职业技术，2009（2）：20-21.

·编辑 温雪莲

胡蓉，1981年出生，女，新疆石河子人，石河子大学机电学院副教授，主要从事机械设计及其自动化专业的教学和科研工作。

石河子大学一类课程“机电一体化系统设计”建设项目。