机械专业电类系列课程建设与教学改革探索

王才东 尚宝平 何文斌

摘要：根据经济发展对机械专业人才的新.需求，结合工程教育专业认证对机械类专业课程体系的要求，学校对机械专业电类系列课程进行教学改革。学校从明确目标定位、整合与完善课程体系、建立课程群、建设课程群教学团队、开设跨课程的综合性训练项目等方面进行探索，这些探索能拓宽电类知识的范围，突出“机”“电”的结合，也能充分调动学生学习的积极性与实验的主动性，强化对学生创新能力和工程技术应用能力的培养。

关键词：机械专业;课程建设;课程群;综合实验

机械设计制造及其自动化专业是一门实用性较强的专业。机械专业的培养目标要求学生不仅要学习机械设计与制造的基础理论，而且要学习机械系统里的传动与控制、电子技术、信号测试与信息处理技术等“电”方面的基本知识。“机”课程与“电”课程是机械专业的两大核心课程，“机”包括机械设计、机械制造等，“电”则是工程测试与信息处理、机电传动与控制、计算机应用技术的集合。

根据经济发展对机械专业人才的新需求与工程教育专业认证对机械类专业课程体系的要求，现时期机械专业的电类课程设置有待进一步优化。以往以机械类课程体系为基础，增加电工电子技术、微机原理、单片机技术等几门课程为辅的课程设置，远不能满足学生的应用需求。课程应拓宽电类知识的范围，强调“机”“电”结合，使电类课程的设置更好地与机械设计、制造与控制相结合。

一、机械专业电类课程教学存在的问题

在机械专业中，电类课程主要包括电工电子技术、传感与测试技术、控制工程基础、机电传动控制、单片机原理与应用、可编程控制器原理与应用等。目前，电类课程教学存在部分课程内容陈旧、课程之间内容重复，以及学生学习热情不高等问题。这些间题直接导致了学生对电类知识的掌握不够扎实，使他们在课程设计、毕业设计、大学生创新活动中遇到控制类问题时无从下手。因此，高校需要开展机械专业电类系列课程体系与教学内容的综合改革和实践，进一步改进电类课程设置和教学方法，促进机械专业学生对电类知识的掌握和应用能力的提升。

二、机械专业电类课程教学改革措施

（一）明确机械专业电类课程的目标定位

根据工程教育专业认证对机械类学生相关专业知识和技能的要求，专业基础类课程需包含机械系统中的传动与控制、测控原理与技术、计算机应用技术等课程。学院在2017版人才培养方案修订过程中，进一步明确了电类课程总体知识构成及能力要求，总体协调电类课程的教学大纲制定，把电类知识和能力要求分解到每一门电类课程中去。通过日常的教学研讨与交流，每位任课教师都要理解自己讲授的电类课程在机械专业课程体系中的地位与作用，以及课程如何支撑毕业要求指标点。另外，课程负责人需根据毕业要求指标点，制定课程目标和课程大纲，然后根据课程大纲进行教学设计和教学活动。任课教师要设计好电类与机类课程相关知识的衔接，通过理论和实例的讲解，让学生能综合应用所学的机械知识和电类知识，达到1+1>2的效果。

（二）机械制造自动化专业电类课程体系整合与完善

虽然机械专业的教学计划已设置了一些自动化、信息技术等电类课程，但其知识体系仍存在部分课程内容陈旧、课程缺乏新的相关技术与软件等问题。通过调研，学校需要把原有的课程体系进行整合，要系统地设置机械专业的电类课程。根据最新的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，机械专业较以往学分和学时有所减少。同时，学生要学习的知识面相比之前更宽，课程设置更强调学生知识和能力的融合，强调对学生设计和工程技术应用能力的培养。

对机械专业来说，由于电类课程门类较多，进行相关课程的整合是必然的趋势。学校根据工程教育认证对机械类学生相关专业知识和技能的要求，结合机电一体化产品、制造系统控制系统的特点，探索将电类课程划分为三大课程群：工程测试与信息处理模块、机电传动控制模块、计算机应用技术模块。

第一，工程测试与信息处理课程群。要让学生掌握工程测试与信息处理技术，了解机械工程中涉及的控制信息的产生、测量、传送、转换和处理。信息技术是现代机械工业重要的影响因素，是实现“工业4.0”的关键要素。在设计、制造阶段，需要对工程的工艺参数和流程参数进行准确的测量;在设备运行阶段，需要实时检测设备的运行状态，对设备出现的故障进行检测与预告;在柔性化生产线上，需要配置许多传感器对生产状态进行实时检测。专业的新版培养方案中该课程群包含机械工程测试技术、机械故障诊断基础、无损检测技术等。

第二，机电传动控制课程群。要让学生掌握机械系统的传动与控制相关知识，了解机械设备与系统的控制规律和控制方式，包括机电系统稳定运行条件，电机的启动、调速、制动原理与实现方法，控制系统的建模与仿真等。当前，物联网、云计算、大数据、人工智能等方面技术也逐渐应用于装备制造业。如机器人装配生产线涉及电机控制、程序编写与调试、机器视觉、工作状态监控等知识。专业的新版培养方案中机电传动控制课程群包含：电工电子学、控制工程基础、机电传动控制、数控技术、机电系统设计、机器人原理与应用等。

第三，计算机应用技术课程群。机电产品和先进制造系统的控制与运行系统需要计算机、微处理器及程序编制技术知识。合理整合原有的微机原理、可编程控制器原理与应用、数据库技术及应用、计算机程序设计等课程，能够构建计算机应用技术课程群。专业的新版培养方案中计算机应用技术课程群包含：大学计算机、程序设计技术、单片机原理与应用、现代电气与可编程控制技术等。

（三）课程群教学团队建设

课程群实行课程负责人制度，课程负责人由经验丰富的高级职称人员担任。课程群的具体建设内容包括课程大纲的制定、课程授课内容选取、不同课程之间教学内容与实验项目的衔接、考核方式的确定等。学校鼓励课程群教师集中办公，提倡教学团队的各个教师间相互“传承”，定期开展教学研讨及教学经验交流会，切实提高教师的教学水平。另外，学校在课程群教学团队建设中实行青年教师导师制，充分发挥传、帮、带作用，以加快年轻教师的成长速度。

（四）以专业工程认证为契机，加强电类课程综合性训练环节

根据工程认证相关要求，专业开设了电类前沿性课程、机电类综合性课程，增加了机电类综合训练实践环节。通过增加开设机电系统设计课程设计、电工实习、机电一体化综合训练等训练项目，学校构建了包含电类知识的讲解、课内实验、课程设计、集中实践训练的电类课程综合体系，使课程体系更加完善。

（五）开设跨课程的综合性、设计性实验，加强创新能力與工程应用能力的培养

目前，大多数专业是各课程单独开设实验，其实验效果受单一课程课内知识点的宽度、深度和实验教学学时的限制。再加上开设的实验大多为演示型、验证性实验，设计和综合实验偏少，不利于工程应用能力的培养。专业新版培养方案将机械类系列课程群化为课程群，为开设跨课程的综合性、设计性实验创造了有利的条件。

在课程实验中，教师综合分析电类课程群的授课知识内容，把几个相关的实验进行整合，设置综合性、设计性实验。根据新版培养方案对课程体系要求，学校开设为期一周的机电一体化综合训练课程，并在学生学习电机驱动、气动、现代电气与可编程控制技术等多种技术基础上构建机电一体化的实验平台（如下图所示）。通过综合训练实践，学生系统掌握了机电一体化技术，对各课程专业知识点有了全面的认识，综合运用能力也得到了提升。

三、结语

通过本项目的研究，学校构建了完善合理的机械专业电类课程体系，让学生真正能掌握机电一体化的设计、制造、控制方面的知识，加强了对学生创新能力的培养，促使学生成为掌握机电技术的复合型人才。

参考文献：

[1]彭晓燕，王虎符，李德化.机械设计制造及自动化专业电类课程新体系的研究[J].机械工业高教研究，2000，（4）.

[2]董爱梅.基于CDIO的机械电子工程专业机电一体化课程群优化与研究[J].教育教学论坛，2017，（16）.