面向新工科的机电专业实践教学体系改革研究

吴军 张雪松

摘 要：针对机械电子工程专业的实践教学内容与模式均不适应社会实际发展状况的现状，根据新工科建设的教学目标与要求，在实践内容上加强数字化、信息化、智能化技能训练的比例，并与传统机电工程实践内容进行有机结合，在实践模式上对过去课程式的实践教学构成体系进行重构，提出项目式的实践教学课程体系，依据项目教学法设计若干大项的综合实践课程，训练目标明确，内容相对独立完整，可有效提高学生的学习兴趣、综合工程素养与实际应用能力。

关键词：新工科；实践教学；过程式教学

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.215

1 绪论

工程实践教学是构成高校工程类各专业教学体系的重要环节，是培养卓越工程师，提高学生工程素养的必不可少的重要环节。对于机电类工程专业教学而言，目前的教学内容与教学模式均不能适应目前社会发展的真实现状。当前科学技术发展日新月异，数字化、信息化、智能化技术应用已深入到各行各业，深入到我们的日常生活当中。但是传统的机电类专业实践教学仍因循旧有內容与模式，对新技术、新应用视而不见，与先进的生产实践相脱节，难以满足新型工程应用型人才培养的目标与要求。因此，对机电类进行实践教学体系改革已成必然。针对这种现状，国内外各高校已进行多种积极的探索与实践[1，2]。

2 当前课程教学中存在的问题分析

机械电子工程在机械类各专业中属于年轻的一员，是在工用与民用产品机电一体化程度越来越高的背景下产生的。机械电子属于一门边沿学科，如果死板的将机械课程与电子课程各抽出一部分内容用在实践教学，必然哪个方面的教学都不能做到像“纯”机械或“纯”电子类专业那样的学时数，导致多而杂，粗而不精的教学效果，而且机械与电子类课程不能做到融会贯通，相辅相承，学生往往止步于固有思维模式，遇到问题要么归于机械类范畴要么归于电子类范畴，而不会去用机电一体化的思维去思考、去设计。这固然与任课教师自身工程素养的局限性有关，但也与实践类课程的设置不当有一定关系，表现为“机”与“电”相互脱节。举例来说，机械设计基础课程设计是纯粹的机械结构、强度的设计，设计内容一般为典型机械传动产品——减速机，单片机原理及应用课程设计是纯粹的电子控制类设计，有交通信号灯等小型的电子控制系统设计。二者的思维模式截然不同，缺乏一个机电一体化环境为二者搭桥，做到共同设计去完成一个产品，这样培养出来的学生不能称之为真正的“机械电子”人才。

以我校为例，现有机械电子专业实践教学培养计划中，最能反应时代特征，体现新科技、新技术的信息化、智能化的技能训练所占教学比例偏少或者没有。这与市场相脱节，不利于机械电子专业人才的培养。只有改变这一弊端，紧跟社会科技发展步伐，才能让机械电子工程专业培养的人才成为就业市场的宠儿，成为真正的复合型应用技术人才。

3 面向新工科的实践教学课程改革思路

“中国制造2025”是在新的国际、国内环境下，中国政府立足于国际产业变革大势，作出的全面提升中国制造业发展质量和水平的重大战略部署。在中国制造2025规划中，包括有五大工程和十大领域。在五大工程中，“智能制造”作为其重要组成部分，其实质就是制造业的数字化、信息化、智能化；在十大领域中，高档数控机床和机器人均是数字化、信息化、智能化的典型产品。为实现中国制造2025的伟大愿景，提供合格、高质量的人才队伍，国家教育部适时提出新工科建设的规划与方案，为传统工科专业的发展指明了方向。在机械类各专业中，机械电子工程专业是机械学与电子学相结合的复合型专业，最贴近新工科建设的范畴，也最适合引入数字化、信息化、智能化的教学内容。课程始终是人才培养的核心，是提高教学质量的根本保证。加强数字化、信息化、智能化建设，进行实践课程开发的宗旨，是以新型产业为就业导向、以工程训练为载体的学生全面工程素养与技能的发展[3-5]。

数字化是信息化的基础，智能化是信息化的方向，无人驾驶汽车，保姆机器人这些过去无法想象的产品已经离我们的生活越来越近。智能制造同样如此，高档数控机床、智能机器人无一不体现出机械与电子的结合，制造与信息的结合。因此，必须在实践课程中体现出更多的数字化、信息化因素，并力所能及的体现出智能化的因素。让学生赢在高起点，成功于新科技。具体而言，把数字化、信息化引入设计与制造的各个课程训练环节，使之过程和结果更加科学，更加高效，更加绿色。

为了满足上述实践课程教学体系内容的转变，必须辅以实践课程教学体系模式的转变，才能得到理想的教学效果，达到预期目标，否则就是事半功倍，难以坚持下去。在工程类课程教学中应用工作过程导向教学模式，是应用型、职业型高校专业教学的一种创新手段，许多高校对此进行了有益的探索与实践。以工作过程为实践对象，而不是以理论课程为实践对象，就可以避免实践课程之间条块分割，机电分家，为设计而设计的现象发生。具体说就是以生产实践中真实的产品为工作对象，以该产品的数据采集、数字化设计、数控化制造、智能化装配等一系列工作过程为实践环节进行训练，从而满足新工科建设对人才培养的要求。

4 基于过程式的实践教学课程体系设计

以工作过程为导向把传统的实践课程加以整合，设计若干个综合课程设计项目，在项目中力求体现出数字化、信息化和智能化特点。

以我校为例，将过去单独的课程设计整合成多种技术合成训练的综合设计，同时注重数字化、信息化内容的增加。比如机械制图课程设计，其内容改为制图规范+Autocad工程图+三维建模软件的训练内容，强调现代设计专业工具的使用，设计理念也因此截然不同，从立体建模入手，轻视图表达重设计开发，从而回归设计本源。又比如机械设计基础课程设计改为机电一体化产品设计，与传统的机械专业区别开来，真正体现出机械电子工程专业的特点，机械部分设计只是产品设计的一部分，只有结合电子技术的设计训练才是一个完整的产品设计，符合现代工业产品设计的“轻机械重电子”的发展方向。

PLC控制系统是工业自动化三大系统之一，机电传动控制只是简单的在加工机床上进行PLC控制系统的电气控制训练，控制对象非常狭窄。而自动化是信息化的前提，自动化生产线是“机器代人”的必然结果，当控制对象改为自动化生产线以后，控制对象的范畴变得广泛，设计的复杂度具有较大弹性空间，从而起到“难易结合，因材施教”的教学效果。

增加数控技术实训和工业机器人实训的环节。数控技术和机器人是我校机械电子工程专业的两个特色方向，对应着中国制造2025十大领域之一，突出体现着智能制造所要求的数字化、信息化、智能化的核心内涵，起到在产品生产全过程的训练中既是重要节点，又能穿针引线的重要作用。数控技术实训重点在先进制造，向前可与数字化产品设计相结合，向后可与精密检测相联系，机器人技术实训重点在先进装配，向前可与自动生产线与PLC设计相结合，向后同样可与精

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密检测相联系，从而完成一个完整的设计、制造、装配生产链的训练。

5 结语

面向新工科的机电专业实践教学体系改革，着眼于社会实际的先进生产内容与方式的进步，改革专业实践教学环节，变机、电独立训练为机电一体训练，变以理论知识为训练单元为以工作过程为训练单元，强调现代设计工具、现代制造工具、现代装配工具的使用训练，培养具有现代设计思维，掌握现代制造、装配方法的应用型机电专业人才。

参考文献：

[1]孙科学，郭宇锋.面向新工科的工程实践教学体系建设与探索[J].实验科学与技术，2018（05）：233-235.

[2]路琴，杨明.面向新工科的机械工程实践教育体系平台构建思考与探索[J].高校实验室工作研究，2018（02）：98-100.

[3]李启光，刘相权.机电专业实践教学探索[J].教育教学论坛，2018

（15）：127-128.

[4]蔚泽峰，嚴寒冰，秦东兴.应用型本科机电专业实践教学体系研究[J].实验科学与技术，2017（06）：93-95.

[5]张文峰.机电专业实践实训的教学模式研究[J].工业设计，2017

（12）：93-94.

作者简介：吴军（1971-），男，辽宁北镇人，硕士研究生，讲师，研究方向：数控技术、机电一体化技术。