机电类专业创新实践平台建设及创新实践课程设计

闫娟+杨慧斌

一、引言

市场调研发现，现在的大学毕业生和用人单位都存在无法适应的过程，由此可见，在注重学生理论学习的同时，应加强实践环节，做到理实一体化，培养学生的实践能力和创新意识。机电类专业（如机械工程、电气工程、车辆工程等）是上海工程技术大学校的传统专业，始终注重学生实践能力培养。本文以上海工程技术大学机械工程学院开设的分布式控制创新实验为例，对机电类专业创新实践平台建设及创新实践课程设计进行探讨。

二、机电类专业实践教学的特点

机电类专业创新实践平台建设要紧密围绕本类专业实践教学的特点来进行，本类专业实践教学主要有以下几个特点。

1.与生产实际结合紧密，需要一定的工程背景

机电类专业实践教学环节需要学生接触各类实验设备，而不单单是计算机，而这些实验设备往往采用实际工程中所使用到的元器件。如果不对这些元件的功能和使用方法有所了解则难以进行实验的带教，因此这就要求教师具有一定的工程背景。

2.机械、电气、控制多学科交叉，综合性较强

多学科交叉是机电类专业的又一个显著特点，现代装备大多是机电一体化系统。从机电类专业课程设置也可以看出，除了机械类课程之外，还会包含部分电气及控制类课程。对于机电类专业实践教学来说，应该围绕培养机电类复合型人才的培养目标来进行实践教学活动。因此，在实践平台建设以及实践类课程设置方面，都应充分考虑到这一点。

三、机电类专业创新实践平台设计

针对机电类专业实践教学的特点，以分布式控制创新实验建设为例，介绍机电类专业创新实践平台的设计。

1.平台设计应与实际相结合，并与时俱进

分布式控制创新实验是一门综合性的创新实验，因此实验中应涵盖机电类学科控制部分的教学内容，并结合实际工程问题。本实验的内容由机电一体化分拣系统控制实验、立体车库控制实验及液压伺服系统控制实验三部分内容组成，其中每个实验内容都从一个实际工业实例得出。

机电一体化分拣系统控制实验基于PLC控制的自动化分拣系统实验平台，包含变频电机调速、传输带定位等多种与实际生产过程相关的实验过程。通过该平台，能使学生掌握PLC、变频调速等多方面知识。立体车库控制实验基于自动化立体车库实验平台，该平台模拟真实立体车库设计，可以进行PLC编程及单片机开发方面的训练。液压伺服系统控制实验平台包括PLC控制器、液压比例阀以及帶有位置反馈的液压缸，通过该平台，可以使学生掌握伺服控制的概念以及如何使用PLC实现液压伺服系统的控制。

这三个平台基本包含了实际工业系统中用到的各类传感器和执行器，同时控制方式涵盖了简单的气动机械手的控制和复杂机器人伺服控制，因此做到了与实际相结合，并与时俱进。

2.平台设计应涵盖专业各方面，突出综合性

多学科交叉是机电类专业的一个显著特点，因此机电类综合性实验平台应涵盖专业的各方面，利用该实验平台可以进行多门课程的课内实验以及开设创新实验和综合性实验。

上述三个实验平台中的控制器包括PLC和单片机；传感器包括电容传感器、电感传感器、颜色传感器等；执行机构包含了三相交流电机、步进电机、伺服电机、气缸、液压缸等。因此，可以看出，学生掌握这三个实验后，可以对机电专业所要求掌握的各类控制器、传感器以及执行机构有所了解乃至灵活应用。

四、机电类专业创新实践课程设计

下面将继续围绕分布式控制创新实验，从课程的内容和考核两方面介绍课程的具体设计。

1.课程内容应由理论过渡到实际

创新实验往往是脱离课堂教学而独立设课的，而且具有一定的综合性，因此在实验课时安排中，应安排1/5的课时进行理论知识的补充和复习，补充课堂教学没有涉及而实验中所需要的知识，从而使得学生更好地完成实验和通过实验掌握理论知识。

2.课程内容要有一定的综合性

由于机电类专业的交叉性特点，实验课程也要有一定的综合性，实验内容也要紧密围绕平台的综合性而展开。在分布式控制创新实验中，每个实验都具有一定的综合性，如实验一：机电一体化分拣系统控制实验，就需要学生综合运用PLC、传感与检测、机电传动、气动等理论知识，实验二和实验三也是如此。

3.课程内容要注重培养学生创新意识

创新实验，顾名思义就是为了培养学生的创新意识和创新能力，在分布式控制创新实验中，采用任务教学法这种教学模式，以达到培养学生创新意识和创新能力的目的。这种教学模式是给学生先提出一个任务，让学生自己设计实验解决方案，自己动手实验，教师作现场指导，最终得到正确的实验结果。

4.课程考核体系应注重学生技能的掌握

实验考核与课堂教学考核区别很大，课堂教学考核最普遍的形式是出一张试卷来检验学生掌握知识的程度，而实验考核更应注重学生实际技能的掌握程度。基于此，分布式控制创新实验采用的考核形式是“答辩成绩+实验报告成绩”。

其中答辩环节是区别创新实验和课内实验的一个重要特征，也是因为创新实验的设计性特点，因此需要在答辩环节了解每组学生对任务的理解和掌握程度，以及他们运用了哪些创新方法来解决问题，根据答辩可以给每组学生一个客观的评价。实验报告是书面报告的形式对实验内容及过程、结果做描述，是考查学生对实验的总结能力和报告写作能力。

五、结论

本文以分布式控制创新实验作为实例，介绍了机电类专业创新实践平台的建设以及创新实践课程的设计。针对机电类专业实践教学的特点，总结出创新实践平台的建设应与实际结合、突出综合性以及适合各层次学生，而创新实践课程设计应理论实际相结合、具有综合性、注重创新意识的培养以及课程考核体系的设计。

参考文献：

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