《机电一体化系统设计》课程教学改革与实践

【摘要】《机电一体化系统设计》是机械电子工程专业必修的核心课程，课程把培养适应工程实际的技术应用型人才作为教育改革的根本目标。任课教师深入研讨课程教学改革和教学创新的思路和措施，立足于课程体系和教学内容整体优化，以“技术应用”为主线、层级项目为载体，重组课堂教学内容，课内课外培养相结合，经过多年实践取得了较好成效。

【关键词】机电一体化系统设计 课程 教学 改革

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）22-0234-01

《機电一体化系统设计》是机械电子工程专业必修的核心课程。课程的作用和任务是：通过本课程的学习，使学生建立机电产品的一体化设计思想，把电子技术、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械技术有机地结合起来，了解各项技术之间的接口关系，能运用所学知识对机电一体化产品进行分析和设计。课程把培养适应工程实际的技术应用型人才作为教育改革的根本目标。本课程自2009年开设以来，课程团队教师就课程体系、教学内容、教学方法、教学手段及师资队伍建设进行了全方位的改革、建设和实践，取得了一定成绩。

1.构建网状教学体系，对“机电一体化”项目教学形成有力支撑

机械电子工程专业教师积极与企业联系，建立持续良好的合作关系，吸收一些有志于教育工作的优秀企业工程师、管理人员共同参与教学培养方案制定、课程教学内容优化，探讨教学方法改革，形成一支校企合作的教学团队。教学团队首先探讨机电一体化专业人才的工程素质内涵及其对知识、能力的要求，形成知识、能力、素质网。这些知识点分布到相应课程中，有些知识点会在不同课程中反复出现，但要求掌握的程度不同或侧重点不同，这样就能保证课程体系、教学内容知识体系的完整、有序，避免有些教学内容的简单重复和必要的知识点的遗漏。理顺知识、能力、素质关系，梳理基础知识、能力对机电一体化项目教学要求的知识、能力支撑关系。

2.以“技术应用”为主线、层级项目为载体，重组课堂教学内容

课程教学团队以提高学生的工程素质为宗旨，以培养学生的技术应用和实践能力为重点，优化教学体系，重组教学内容，使教学体系和教学内容更能够适应于培养技术应用型机电工程技术人才的需要。教学过程中围绕项目教学，将项目核心技术渗透到课堂教学中，引导学生按照技术应用层级，串联一个个精心设计的小项目，最后通过一个较大的项目达到综合应用教学目标。基于项目的教学对教师提出了更高的要求，教师一定要有相应的项目研究基础。由于项目本身来源于教师指导的学生科创项目或与企业的合作项目，所以教师对项目涉及的技术有很清晰、一致的认识，上课时能很好的将课程内容与项目结合。一个项目涉及的知识点很多，所以要对项目进行技术分解，以项目为媒介，贯穿于课程教学全过程，项目核心技术渗透到课堂教学。这种带着项目的学习方式，可以激发学生的探索欲望、求知欲望和学习兴趣，也有利于项目教学的顺利进行并获得较好的教学效果。

课程教学团队建设期间，从教师科研项目、企业横向项目、企业工程项目中提炼适合教学的案例，持续开发基于工程项目的教学案例，在项目覆盖广度、项目技术深度等方面继续努力，力争项目紧跟新技术发展，使学生得到较全面的培养、锻炼。引导学生以来源于工程实际的项目为研究对象，从课程一开始就布置下去，加强过程监督，最后通过项目交流、答辩，提交项目报告，完成项目设计，充分调动了学生学习兴趣，培养了团队合作精神，技术文献撰写能力（很多学生申请了专利、发表论文），技术交流能力（图1）。

基于团队的课程研究项目的实施，能够使学生主动参与和自主进行课程学习，促进学生掌握课程理论知识，提高学生分析问题解决问题的能力、团队合作意识和信息交流能力。从2011年开始在课程教学过程中引入基于团队的研究型课程项目，学生自主学习的积极性明显提高，效果显著。

通过研究项目的实施，学生深入掌握课程的知识体系，提高了综合应用所学知识解决实际问题的能力、论文写作和表达能力，实践动手能力等综合素质。

3.课内、课外培养相结合

教学团队在课内教学上优化教学内容、改进教学方法，以启发式、讨论式教学为主，为学生构建良好的机电系统知识结构，同时努力探索课外培养学生创新实践能力的模式。课外科技创新活动已成为培养学生机电一体化创新能力的平台，成为课内学习的补充与拓展。

参加机器人集训队指导，机器人集训队定期招募新成员，举行内部专业交流讲座，同时邀请专业老师做讲座。

团队教师吸收学生参与教师科研项目，团队教师都承担有企业横向项目，实践经验丰富。学生参与教师科研可以引导学生从教师项目的子课题出发，自主提出研究项目及设计方案，培养学生的独立设计、综合设计、创新设计能力。

以学生课程研究项目为基础，四年级学生传帮带三、二年级学生，组织团队，申报上海市大学生创新活动计划项目，指导学生总结成果，撰写论文、申请专利。

团队指导教师指导学生所进行的课外科技创新活动不仅是课内教学的重要补充和拓展，而且是提高学生实践能力、培养大学生创新意识和创新能力的重要环节，在提高学生的综合素质方面发挥着十分重要的作用。

通过以上教学改革与实践，课程教学效果良好：

（1）绝大部分的学生对项目教学表现出很大的兴趣，学习主动性增强，教学效果明显提高；

（2）锻炼了学生的文献资料查阅与分析能力，掌握了分析机电一体化系统基本原理、功能及操作的能力；

（3）扩大了学生的工程视野，培养了对工程项目的兴趣，加强了动手能力，形成基本的职业规范，养成良好的工程素质，对创新有切实的体验并在其间感受到创新带来的成就感；

（4）学生参与教师横向科研项目，提高了总结、分析实验数据的能力，掌握了初步科学研究方法，具备撰写科研论文的基本能力；

（5）“基于工程案例的项目教学”对教师提出了较高要求，加快了老师知识的更新，提高了工程实践能力，促进了教学水平的提高。

参考文献：

[1]张鄂.应用型本科院校“机械设计基础”课程的教学改革与探索[J].教育教学论坛 2015（4）

[2]罗运虎，邢丽冬，王勤，董尔令，翁晓光，刘海春.基于项目教学法的课程设计改革[J].电气电子教学学报2009（12）

[3]姚静，孔祥东，姜万录.机电液一体化综合课程设计改革与实践[J].教学研究 2013（3）

作者简介：

刘俊，上海电机学院机械学院，副教授，研究方向：机电一体化（智能机器人）。