机械电子工程专业学生应用和实践平台建设探索

倪文彬+王荣林+范欢迎+孙松丽

[摘 要]应用技术大学机械电子工程专业学生培养中存在重理论轻实践、学生实践和应用能力不足的问题。“机械电子工程专业学生应用和实践平台”的建设方案，设计了具体的实施方法。通过该教学平台的建设和实验，学生对机械电子工程专业课程的理解有了质的提升，能不断提高学生的培养质量。

[关键词]机械电子工程；应用；实践；平台建设

[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0110-02

近年来，国务院、教育部等主管部门在政策导向上，引导600余所地方本科高校向 “ 应用技术型高校 ”转型 ，推动建设“应用技术大学”， 我校也以“建设特色鲜明的现代应用技术大学”作为自己的奋斗目标。机械电子工程作为典型的工科专业，对学生的技术应用能力和实践能力的培养尤为重要。

一、“机械电子工程专业学生应用和实践平台”的提出

我校机械电子工程专业2011年开始招生，作为一个实践性很强的工科专业，机械电子工程专业教研室在培养学生的应用能力和创新能力方面做了一些探索和尝试。但是，目前机械电子工程专业还是以传统教学为主，实践教学环节主要以参观、验证性演示为主，学生动手的机会不多，自主设计实验则更少，导致动手能力培养不足。围绕“建设特色鲜明的现代应用技术大学”，培养应用型人才的目标，结合我校工程训练中心和实验室建设，机械电子工程专业教研室通过一系列调研，在现有条件的基础上，提出了“机械电子工程专业学生应用和实践平台”建设方案，它为技术技能应用型人才培养提供有力的支撑条件。

该方案与机械电子工程专业建设相结合，通过项目化教学和管理方法，拟解决以下方面问题。

1.通过组装及创新组合出各种典型机构和结构部件，加深对机械原理课程中所学知识的理解与运用，培养学生机构认知、选型、组合及创新的能力；2.培养学生综合运用机、电、液（气）一体化技术进行机械系统创新设计的能力；3.培养学生对各类传感器、单片机、PLC控制器的综合运用，加深对机电控制类课程中所学知识的理解与运用；4.培养学生的综合应用能力、创新思维能力和团队合作精神，提高学生的创造和动手能力。

二、“机械电子工程专业学生应用和实践平台”的实施方法

具体实施方法如下。

1.建立面向课程体系的创新实验支撑条件及关联实验系列。首先打通机械电子工程相关课程的实践环节，包括机械原理与机械设计、机电传动、机电控制工程、机电一体化设计等，完善创新实验条件，以一个机电产品为例开设贯穿课程体系的关联实践系列，如机械本体装配、传动机构分析、单片机与接口技术、等实验系列，使学生更主动地学习、更有效地掌握机电一体化技术的系统知识。

2.以“从做中学”为指导思想，围绕学生的创新设计项目来完成整个课程体系的教学和实验。从专业基础知识学习开始，给学生提出一个具体的机电产品设计项目，使学生能够带着问题来学习和实践，并从中初步掌握科学研究的基本过程和基本方法，养成良好的学习自主性和能动性，培养学生动手和自学能力、发现与解决问题能力、交流协作能力等，达到创新能力培养的目标。

3.结合毕业设计与学科赛事，利用此平台设计制作机电产品实物。利用此平台中提出的一些新颖且可实现的项目，可以逐步从设计到实物制作，参加高层次学科赛事。另外以这些项目为题材设计毕业设计课题，培养优秀毕业设计。利用CAD软件完成所有零件图、部件图和总装图设计，使学生对机电产品的结构和组成等获得较为丰富的感性认识，对机电产品的设计过程和设计要点有基本概念。在设计过程中，通过产品装配、控制编程运行，全面了解机电装备的控制、驱动、传动、测试等技术，并可以综合运用机械制造工艺和工装等知识。

三、“机械电子工程专业学生应用和实践平台”教学成果

为了检验该教学平台建设的教学效果，机械电子工程专业的老师们在教学中组织学生进行了小范围的试验，取得了比较理想的成果，下面展示其中的一些成果。

1.大学生优秀科技作品——基于STM32单片机的三轴实验平台。图1所示为基于STM32单片机的三轴实验平台。根据实践教学需求，确定了该实验平台由机械本体、STM32控制系统和VB上位机操作软件组成，搭建了该实验平台的机械本体结构，完成了实验平台控制系统的硬件设计和软件设计，制作了三轴实验平台样机，并进行了运动功能试验。通过试验证明，所设计的三轴试验平台能够在有效工作范围内实现圆弧和直线插补，实现了设计要求。

2.江苏省大学生创新创业训练优秀项目——基于MCGS的PLC仿真实训系统。图2所示为基于MCGS的PLC仿真实训系统。该系统为提升 PLC课程实践教学效果，提出并实现了基于组态软件 MCGS的PLC仿真实训系统设计。仿真系统内嵌三个PLC经典控制子系统，各子系统均采用 MCGS 监控系统与西门子 200PLC 控制相结合的控制方案，由 PLC 实现子系统控制功能，由组态软件 MCGS 实现子系统工作过程的动态实时监控。

3.江苏省机器人大赛一等奖——可原地转向横向进出车位的新型机构。图3所示为可原地转向横向进出车位的新型机构。该新型机构针对目前私家车保有量大，道路狭窄，新手驾驶水平不高，机动车掉头和进出车位难度大等问题，设计了一种可原地转向、横向进出车位的传动机构，可以更加高效的利用有限的停车场资源，缓解停车位紧缺和驾驶人员技术不足的问题。通过实验，证明该机构可以实现原地掉头、横向进出车位，具有较高的创新性和实用价值。

4.南京理工大学泰州科技学院优秀毕业设计——剪式升降台液压系统智能测试平台。图4所示为剪式升降台液压系统智能测试平台。该课题针对剪式液压升降台，对升降台完成了机械分析，设计了实验油路并完成了仿真，设计出了基于PLC触摸屏一体机的控制系统，针对升降台油路中的液压缸建立了基于LabVIEW的检测平台，最后经过半实物实验系统仿真，能够实时反映出油路中的问题所在，降低了出错的几率。

四、结束语

通过对“机械电子工程专业学生应用和实践平台”建设方法的探索实践，证明该方法在培养机电专业学生的应用和实践能力方面较传统教学方法更具有优势。通过该方案的实施，能有效的培养和锻炼学生的应用和实践能力，学生能够更好的理解机械电子工程专业的课程体系，对专业知识的掌握和应用也有了质的提升，提高了机械电子工程专业学生的培养质量。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李永祥，雷辉.构建机械创新设计开放平台培养学生创新能力[J]. 中国大学教育，2009（8）：33-35.

[2] 张辉，高常青，赵洪华.基于TRIZ的机械电子工程专业硕士研究生电子创新实验平台[J].学园，2013（3）：13-14.

[3] 朱学军，张庆玲，李富娟，史艳国.基于CDIO的机械电子工程专业实验教学探索与实践[J].教学研究，2014（5）：104-106.

[责任编辑：张 雷]