機(jī)電一體化技術(shù)課程淺析3篇
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摘要：為了適應(yīng)社會(huì)對(duì)先進(jìn)制造業(yè)技能人才的需求，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，我院積極探索機(jī)電一體化技術(shù)課程的教學(xué)改革，對(duì)專業(yè)核心課和專業(yè)拓展課試用一體化教學(xué)，教學(xué)過(guò)程中采用“整-分-合”的模式進(jìn)行，經(jīng)過(guò)三年的實(shí)踐表明此方法教學(xué)效果良好，學(xué)生的專業(yè)水平得到進(jìn)一步提高。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；一體化教學(xué)；項(xiàng)目
現(xiàn)在培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代的先進(jìn)制造業(yè)專業(yè)人才成為社會(huì)的迫切需求，珠三角地區(qū)作為中國(guó)的制造業(yè)聚集重地，培養(yǎng)一流的專業(yè)技術(shù)人才顯得尤為重要。機(jī)電一體化技術(shù)在培養(yǎng)先進(jìn)制造業(yè)人才中扮演著非常重要的角色，目前培養(yǎng)的人才質(zhì)量離社會(huì)的要求還有一定差距，如何培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的，學(xué)生踏出校門(mén)之前就能掌握本專業(yè)技能的人才是教育者應(yīng)該深思的課題，對(duì)教學(xué)進(jìn)行改革勢(shì)在必行。
一、突破傳統(tǒng)教學(xué)，推行一體化教學(xué)模式
教學(xué)決定學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，對(duì)本專業(yè)進(jìn)行教學(xué)改革重點(diǎn)要突破傳統(tǒng)教學(xué)，推行一體化教學(xué)，一體化教學(xué)的核心是設(shè)置好課程，規(guī)劃好學(xué)生三年所要學(xué)的知識(shí)與技能，以學(xué)生典型職業(yè)工作任務(wù)為主線，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。為此我院組織了校內(nèi)外骨干教師和行業(yè)企業(yè)專家對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案反復(fù)的修改和優(yōu)化，根據(jù)今后就業(yè)的業(yè)領(lǐng)域和職業(yè)崗位群而對(duì)課程進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，讓學(xué)生的實(shí)踐與市場(chǎng)緊密相連。機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)課程體系如圖1，一體化教學(xué)的課程主要在專業(yè)核心模塊和專業(yè)拓展模塊中進(jìn)行，核心模塊包括三個(gè)綜合項(xiàng)目，進(jìn)行教學(xué)時(shí)教師根據(jù)這些項(xiàng)目的要求把它分解成若干個(gè)任務(wù)，學(xué)生完成任務(wù)的方法可以采用多種形式，如小組合作完成、教師指導(dǎo)完成、成績(jī)優(yōu)秀學(xué)生協(xié)助完成等推行一體化教學(xué)。
二、實(shí)施一體化教學(xué)，突顯教、學(xué)、做一體化三維一體
一體化教學(xué)是以項(xiàng)目為主線、教學(xué)中教師的教、學(xué)生的學(xué)和做三維一體，在一體化教學(xué)過(guò)程中，學(xué)習(xí)過(guò)程成為每位同學(xué)參與的創(chuàng)造性實(shí)踐教學(xué)，以實(shí)踐教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力為主，注重的不只是最終結(jié)果，更注重完成項(xiàng)目的全過(guò)程。學(xué)生是整個(gè)一體化教學(xué)活動(dòng)的主體，教師對(duì)一體化教學(xué)起主導(dǎo)作用，師生共同完成知識(shí)的學(xué)習(xí)和技能的培養(yǎng)。一體化教學(xué)中實(shí)施的是項(xiàng)目整體化，知識(shí)零散化。教師對(duì)項(xiàng)目的教學(xué)有明確的目標(biāo)和清晰的思路，項(xiàng)目里涉及到的知識(shí)點(diǎn)要求學(xué)生要有發(fā)現(xiàn)的能力，必要時(shí)教師進(jìn)行指引，學(xué)生在完成各個(gè)具體的任務(wù)中獲得知識(shí)和技能。教與學(xué)的過(guò)程中強(qiáng)調(diào)支持學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)的環(huán)境，這種環(huán)境可以是學(xué)校機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，也可以是虛擬技術(shù)支撐的學(xué)習(xí)環(huán)境，例如借助組態(tài)軟件完成設(shè)備的操作、編程的仿真，還可以是虛擬仿真與實(shí)訓(xùn)設(shè)備綜合體。機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)課程的一體化教學(xué)以“整--分--合”的模式進(jìn)行展開(kāi)如圖2，具體過(guò)程如下三個(gè)步驟。第一階段為整體部分，利用幾天的時(shí)間對(duì)本項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講解，列舉出需要學(xué)的知識(shí)及需要的參考資料，本項(xiàng)目將要拆解成幾個(gè)具體的任務(wù)，這些具體的任務(wù)綜合起就是本項(xiàng)目的內(nèi)容，也即掌握這些任務(wù)是為了整體項(xiàng)目服務(wù)的。例如機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心模塊中的《機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化》，目的就是要掌握機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化知識(shí)，學(xué)完后學(xué)生應(yīng)該能安裝調(diào)試自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備，包括的知識(shí)點(diǎn)有氣壓技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、各種傳動(dòng)技術(shù)、變頻器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)應(yīng)用、觸摸屏和PLC（三菱）編程技術(shù)、機(jī)電設(shè)備故障排除技術(shù)。第二階段為分解部分，對(duì)項(xiàng)目拆解成具體的任務(wù)，每次上課以完成一個(gè)具體的任務(wù)為目標(biāo)。在任務(wù)實(shí)施的過(guò)程中，可能會(huì)碰到很多不懂的知識(shí)，這時(shí)教師就補(bǔ)充所需要的知識(shí)點(diǎn)，或者教師指導(dǎo)學(xué)生自己完成知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成某個(gè)任務(wù)，任務(wù)開(kāi)展的過(guò)程同時(shí)進(jìn)行考核，每個(gè)任務(wù)考核成績(jī)記錄下來(lái)作為核算總成績(jī)的依據(jù)，所有的這些都在一體化課室完成。例如，任務(wù)“產(chǎn)品的自動(dòng)化傳輸”就需要學(xué)生掌握PLC、傳感器、伺服電機(jī)、傳動(dòng)技術(shù)、通訊協(xié)議、以及它們之間的聯(lián)接知識(shí)，以實(shí)際的任務(wù)用PLC編程解決自動(dòng)化傳輸問(wèn)題，只有每個(gè)學(xué)生都能自己安裝并設(shè)計(jì)相關(guān)程序完成產(chǎn)品的自動(dòng)化傳輸，就算掌握了這個(gè)任務(wù)。又如任務(wù)“機(jī)電設(shè)備氣壓的調(diào)試”就需要學(xué)生掌握電磁閥、空壓機(jī)、氣動(dòng)三聯(lián)件、氣動(dòng)回路等的知識(shí)，既要能夠查找機(jī)電一體化控制電路圖故障并進(jìn)行調(diào)試，同時(shí)還要掌握氣壓的安裝與調(diào)試，這樣才算達(dá)到目的。在重視這些具體任務(wù)教學(xué)的同時(shí)，也要講清楚它們與整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)系，理清楚部分與整體的關(guān)系。第三階段是綜合部分，教師幫助整理所學(xué)過(guò)的各個(gè)任務(wù)涉及到的知識(shí)和技能，對(duì)這些知識(shí)和技能進(jìn)行系統(tǒng)歸納，然后設(shè)定一個(gè)綜合的考核內(nèi)容，對(duì)某部分機(jī)電設(shè)備的安裝與調(diào)試（根據(jù)系統(tǒng)裝配圖、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝配圖進(jìn)行安裝），學(xué)生能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)安裝，掌握了相關(guān)操作，這樣就合格了，不同的學(xué)生考核的內(nèi)容不完全相同，要求學(xué)生對(duì)整個(gè)項(xiàng)目全面掌握，一體化教學(xué)采用的過(guò)程考核，要求學(xué)生全方位地進(jìn)行學(xué)習(xí)，避免了期末臨時(shí)抱佛腳。同時(shí)也把職業(yè)資格證（如電工證）融入到綜合教學(xué)階段中去，可以很好地實(shí)現(xiàn)了課證融合。
三、以技能競(jìng)賽為爪手，促進(jìn)一體化教學(xué)
每年舉辦的全國(guó)職業(yè)院校的技能大賽中的“自動(dòng)化產(chǎn)生線安裝與調(diào)試”項(xiàng)目，它是機(jī)械與電類結(jié)合最好的例子，突顯了機(jī)電一體化，重點(diǎn)考查選手的自動(dòng)線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、接線、編程、調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)的工程實(shí)踐能力。在推行一體化教學(xué)中，以研究國(guó)家技能比賽為爪手，重點(diǎn)從“機(jī)械安裝及其裝配工藝、電路連接及氣動(dòng)連接工藝、單機(jī)測(cè)試、人機(jī)界面部分、聯(lián)機(jī)測(cè)試部分、電路設(shè)計(jì)部分”六個(gè)任務(wù)進(jìn)行理論與實(shí)踐的一體化教學(xué)，對(duì)每個(gè)任務(wù)的理論吃透，訓(xùn)練好學(xué)生的操作技能。比如，“單機(jī)測(cè)試”部分是這個(gè)整個(gè)比賽中最核心的內(nèi)容，要求學(xué)生掌握PLC編程設(shè)計(jì)與調(diào)試，驅(qū)動(dòng)器參數(shù)含義，學(xué)生能夠?qū)Ω鞴ぷ髡揪幊桃约皢螜C(jī)調(diào)試，能夠?qū)ψ冾l器、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置調(diào)試運(yùn)行。由于比賽是以小組的形式進(jìn)行，在平時(shí)學(xué)習(xí)的時(shí)候就注重團(tuán)隊(duì)的精神培養(yǎng)，做到任務(wù)分工明確、各施其職、齊心協(xié)力。通過(guò)這種技能競(jìng)賽的形式，很好地促進(jìn)了一體化的教學(xué)，既學(xué)到知識(shí)和技能，也為參加技能競(jìng)賽做好準(zhǔn)備。
四、以一體化教學(xué)為突破口，著力提升學(xué)生培養(yǎng)的質(zhì)量
以課程一體化教學(xué)為突破口，從單一的走向綜合性課程，以項(xiàng)目為載體實(shí)現(xiàn)了各知識(shí)點(diǎn)之間的完美結(jié)合，它能夠在學(xué)校為學(xué)生學(xué)習(xí)微縮的工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，讓生產(chǎn)實(shí)踐與教學(xué)中的理論知識(shí)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了學(xué)以致用的目的，實(shí)現(xiàn)課程與崗位的無(wú)縫對(duì)接，提升了學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力，也讓學(xué)生前提接觸到現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程，進(jìn)一步開(kāi)拓了學(xué)生的眼界。以此相匹配的是教師的專業(yè)能力與教學(xué)水平要進(jìn)一步提升，教師要對(duì)整個(gè)項(xiàng)目精通，對(duì)一個(gè)項(xiàng)目涉及到多門(mén)課的知識(shí)要熟練并融會(huì)貫通，能夠熟練地培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能，同時(shí)老師的知識(shí)也要及時(shí)更新，要了解本專業(yè)的最前沿的知識(shí)，要了解目前此行業(yè)最缺的是怎樣類型的人才，這樣才能更好地服務(wù)機(jī)電一體化技術(shù)教學(xué)。通過(guò)近幾年對(duì)本專業(yè)的一體化教學(xué)探索與實(shí)踐，對(duì)學(xué)生的每個(gè)任務(wù)學(xué)習(xí)效果檢測(cè)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題及時(shí)了解并做出相應(yīng)的改進(jìn)措施，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)效果做到了全程監(jiān)控，學(xué)生的積極性大大提高，學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技術(shù)得到了明顯的提高，這種教學(xué)模式效果良好。
作者:萬(wàn)三國(guó) 單位:江門(mén)市技師學(xué)院
機(jī)電一體化技術(shù)課程篇2
機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)課程是南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院機(jī)械電子專業(yè)的專業(yè)主干課，是一門(mén)綜合性、應(yīng)用性很強(qiáng)，具有系統(tǒng)工程應(yīng)用意義的課程。[1]課程涉及專業(yè)內(nèi)容多，知識(shí)廣泛，理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)。為幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)渡，提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力以及工程實(shí)踐能力，更好地培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才，我校機(jī)械電子專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)該課程不斷進(jìn)行教學(xué)改革，更新教學(xué)內(nèi)容，積極探索理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法。
一、教學(xué)中存在的問(wèn)題
（一）理論教學(xué)方面存在的問(wèn)題
教材和教學(xué)內(nèi)容與先修課程重復(fù)率高，各知識(shí)點(diǎn)分散。[2]機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)是許多高校相關(guān)專業(yè)為高年級(jí)本科生開(kāi)設(shè)的一門(mén)課程，旨在讓高年級(jí)學(xué)生厘清前三年的各專業(yè)課之間的關(guān)系，能夠以系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法去分析和設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)。由于是原專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固和加深，因此，教材和教學(xué)內(nèi)容包括了之前學(xué)過(guò)的多門(mén)課程，教材大而全，教學(xué)內(nèi)容多而廣；此外，該課程現(xiàn)有教材內(nèi)容一般按照機(jī)電一體化大系統(tǒng)的各組成子系統(tǒng)組織設(shè)計(jì)，即每一子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一章內(nèi)容，不同章節(jié)知識(shí)點(diǎn)之間缺少有機(jī)聯(lián)系。雖然知識(shí)點(diǎn)可以獨(dú)立教授，但容易孤立，學(xué)生無(wú)法深刻理解機(jī)電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)性和技術(shù)的綜合應(yīng)用性。
（二）實(shí)踐教學(xué)方面存在的問(wèn)題
機(jī)械電子專業(yè)由于為我校后增專業(yè)，機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)課程開(kāi)設(shè)時(shí)間相應(yīng)也不長(zhǎng)，加之機(jī)電設(shè)備的復(fù)雜性、高造價(jià)、臺(tái)套數(shù)不足、使用維護(hù)成本高等原因，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)開(kāi)設(shè)的多為演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生動(dòng)手操作調(diào)試的機(jī)會(huì)少。[3]在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，則通常紙上談兵，模仿設(shè)計(jì)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性主動(dòng)性不高，更談不上創(chuàng)新設(shè)計(jì)。上述原因使得理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)，在教學(xué)中出現(xiàn)“理論教學(xué)教懂難、實(shí)驗(yàn)教學(xué)動(dòng)手難”的問(wèn)題。針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)體系中存在的問(wèn)題，結(jié)合我?，F(xiàn)場(chǎng)工程師的培養(yǎng)目標(biāo)，機(jī)械電子教學(xué)團(tuán)隊(duì)探索構(gòu)建了以學(xué)生為主體，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線，通過(guò)項(xiàng)目任務(wù)引導(dǎo)理論教學(xué)和理論教學(xué)指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)踐的互推互動(dòng)的教學(xué)新模式。在剖析某幾個(gè)典型機(jī)電一體化系統(tǒng)（項(xiàng)目）的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程中，串聯(lián)講解知識(shí)點(diǎn)并在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)在項(xiàng)目中的具體應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而將項(xiàng)目實(shí)施和理論講授有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)。教學(xué)改革探索的實(shí)踐表明，在機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)這門(mén)課程的教學(xué)上，采用此方法是可行且有效的。
二、以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線的教學(xué)新模式應(yīng)用
以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線，是指以項(xiàng)目為載體、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，將某一門(mén)課程的核心概念和原理，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的形式來(lái)體現(xiàn)[4]，將課程中分離的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為在具體項(xiàng)目中應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的技術(shù)支持點(diǎn)，將學(xué)生認(rèn)為枯燥乏味的理論知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)的、具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，有利于學(xué)生更加系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)和掌握所學(xué)習(xí)的知識(shí)。
（一）項(xiàng)目選擇
教學(xué)新模式應(yīng)用中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)或選取尤為重要，其成功與否直接影響教學(xué)效果。首先，項(xiàng)目應(yīng)具有代表性，以體現(xiàn)機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)的典型應(yīng)用；其次，項(xiàng)目應(yīng)具有可操作性，即項(xiàng)目的難易程度應(yīng)適中；最好配套有足夠數(shù)量的、具體可操作的裝備供學(xué)生實(shí)踐操作；再者[5]，項(xiàng)目應(yīng)具有可拓展性，以培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力。基于上述考慮，并在我校實(shí)驗(yàn)室二期建設(shè)經(jīng)費(fèi)大力投入的支撐下，分別以PLC和51單片機(jī)兩大控制核心為基點(diǎn)，提出了“物料自動(dòng)分揀”、“自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)”、“桁架機(jī)器人”和“自動(dòng)尋跡小車”四大項(xiàng)目。以“物料自動(dòng)分揀”項(xiàng)目為例，此項(xiàng)目涉及的知識(shí)模塊包括：西門(mén)子S7－200PLC控制，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，辨識(shí)物料顏色、材質(zhì)的傳感檢測(cè)，觸摸屏監(jiān)控，自動(dòng)定位控制，光電編碼器及氣動(dòng)元件應(yīng)用等多項(xiàng)技術(shù)，均為機(jī)電一體化共性重要技術(shù)。與此相對(duì)應(yīng)，MPS實(shí)驗(yàn)室增配了多臺(tái)套可拆裝式物料分揀實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生可通過(guò)機(jī)械安裝、電氣硬件接線、軟件編程、系統(tǒng)調(diào)試等環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐操作，既可進(jìn)行單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，也可進(jìn)行綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。
（二）具體實(shí)施
1.理論教學(xué)方面
概述部分仍沿用教材內(nèi)容，重點(diǎn)講述機(jī)電一體化概念、體系結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。在課程開(kāi)始即強(qiáng)化機(jī)電一體化產(chǎn)品（系統(tǒng)）“機(jī)電有機(jī)融合”的特點(diǎn)、“系統(tǒng)化”的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)理念和“綜合性”的技術(shù)應(yīng)用。其余內(nèi)容則采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，并分兩大模塊，分階段展開(kāi)。（1）第一階段：以教師講授為主，選用“物料自動(dòng)分揀”和“自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)”兩大項(xiàng)目，按“任務(wù)分析→方案總體設(shè)計(jì)→硬件選型、設(shè)計(jì)→軟件設(shè)計(jì)→系統(tǒng)調(diào)試”的項(xiàng)目一般設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程開(kāi)展。通過(guò)兩個(gè)項(xiàng)目的介紹，使學(xué)生熟悉項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一般流程，總體方案設(shè)計(jì)的一般要求和原則，掌握系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)要求，學(xué)習(xí)如何結(jié)合功能實(shí)現(xiàn)和成本控制進(jìn)行硬件選型，常見(jiàn)硬件的工作原理和使用方法等。在此基礎(chǔ)上，使學(xué)生掌握變頻調(diào)速、檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、伺服驅(qū)動(dòng)與控制、步進(jìn)電機(jī)與控制、軟件編程技巧與仿真調(diào)試等有關(guān)綜合應(yīng)用的理論知識(shí)。（2）第二階段：采用討論互動(dòng)課的模式進(jìn)行，教師主要起引導(dǎo)和指導(dǎo)作用，選用“桁架機(jī)器人”和“自動(dòng)尋跡小車”兩大項(xiàng)目。教師按每一項(xiàng)目確定3種任務(wù)方向共制訂6套項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，包括設(shè)計(jì)題目、功能需求、技術(shù)要求及重難點(diǎn)。學(xué)生結(jié)合自身的興趣愛(ài)好，每3－5名同學(xué)自由組合為一組，從6套任務(wù)書(shū)中任選一套，每套設(shè)定限選額度（上限為4組）。選題在討論互動(dòng)課正式開(kāi)始前兩周即確定完畢。在兩周準(zhǔn)備時(shí)間內(nèi)，各小組需要完成的工作內(nèi)容是：任務(wù)分析→組員分工→資料查閱→組內(nèi)討論→方案擬訂→方案形成書(shū)面報(bào)告并制作PPT。在討論互動(dòng)課上，按相同任務(wù)書(shū)抽簽選取1－2個(gè)小組進(jìn)行10分鐘的上臺(tái)演講、報(bào)告，5分鐘的討論互動(dòng)答辯。每組答辯完成后，教師利用2分鐘左右的時(shí)間總結(jié)學(xué)生討論、發(fā)言情況，提出改進(jìn)意見(jiàn)。[6]討論互動(dòng)課通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生思維，強(qiáng)化對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生參與合作，有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生在課堂上的積極性和主動(dòng)性，變單純傳授知識(shí)為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和能力。
2.實(shí)踐教學(xué)方面
實(shí)踐教學(xué)主要包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)。（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)：由于實(shí)驗(yàn)室新購(gòu)置了多臺(tái)實(shí)訓(xùn)裝置，因此，開(kāi)出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從之前單一的驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)展躍升到集難度遞增的單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)于一體的系統(tǒng)全面的實(shí)驗(yàn)體系。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所需要的理論知識(shí)、技術(shù)應(yīng)用規(guī)范和應(yīng)用技巧與理論課所講授內(nèi)容高度契合，極大增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)的自信心、積極性和主動(dòng)性，學(xué)生敢于并愿意動(dòng)手操作，實(shí)驗(yàn)效果突出，學(xué)生動(dòng)手能力顯著提高。（2）課程設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)選題上摒棄了之前單一的命題方式，改為可從教師給定的多組題目中任選或?qū)W生自由選擇的方式。其中，教師給定的題目主要為討論互動(dòng)課上項(xiàng)目任務(wù)的綜合和深化。由于已進(jìn)行過(guò)較為充分的論證，因此，對(duì)這部分設(shè)計(jì)題目詳細(xì)設(shè)計(jì)部分要求完成度較高，最好可通過(guò)實(shí)物驗(yàn)證。
（三）課程考核
與教學(xué)模式改革相匹配，對(duì)課程考核方式進(jìn)行了調(diào)整，更加強(qiáng)調(diào)應(yīng)用能力的測(cè)試，加大實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)考核比重，增加討論互動(dòng)課考核。其中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的考核，除了考察實(shí)訓(xùn)時(shí)的常規(guī)表現(xiàn)（如出勤率、操作規(guī)范情況、實(shí)驗(yàn)完成情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況）外，在最后一次實(shí)訓(xùn)課上以現(xiàn)場(chǎng)發(fā)放任務(wù)卡的形式，要求各組學(xué)生利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)裝置，在限定時(shí)間內(nèi)，完成某一小項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、接線、編程和調(diào)試工作，最終根據(jù)完成情況現(xiàn)場(chǎng)打分，該分值為實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)最終考核成績(jī)的主要組成部分。
三、總結(jié)
教學(xué)改革實(shí)踐表明，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線的理論實(shí)踐一體化的教學(xué)新模式，實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的深度結(jié)合，將教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系，提高了學(xué)生對(duì)相關(guān)技術(shù)的工程綜合應(yīng)用能力，以‘用’促‘學(xué)’，學(xué)以致用；體驗(yàn)型的討論互動(dòng)教學(xué)方式，讓學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)過(guò)程，發(fā)揮其主體作用，增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力，提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。
作者:孫松麗 王榮林 瞿志俊單位:南京理工大學(xué) 泰州科技學(xué)院
機(jī)電一體化技術(shù)課程篇3
機(jī)電一體化技術(shù)課程是農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化方向重要的專業(yè)課程，主要講授機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成、機(jī)電系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)、機(jī)電系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)與執(zhí)行裝置、機(jī)電系統(tǒng)控制技術(shù)等內(nèi)容。課程具有知識(shí)面廣、難度大、綜合性高、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，學(xué)生經(jīng)常感覺(jué)內(nèi)容抽象、枯燥乏味，因而如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改善教學(xué)效果成為任課教師急需探索的重要課題。針對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)課程的特點(diǎn)，我們深入開(kāi)展了教學(xué)改革，重點(diǎn)采用基于工程案例的教學(xué)方法應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，有效地改善了教學(xué)效果。
一、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化
優(yōu)化教學(xué)體系和內(nèi)容，把握重點(diǎn)知識(shí)，補(bǔ)充前沿知識(shí)?！皺C(jī)電一體化技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容相當(dāng)繁雜，針對(duì)本課程知識(shí)面廣、難度大的特點(diǎn)，首先必須精心選擇教學(xué)內(nèi)容，注意與相關(guān)課程的知識(shí)點(diǎn)劃分與銜接，同時(shí)突出本課程的知識(shí)重點(diǎn)。比如對(duì)于講授電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部分，注意與電工技術(shù)課程在知識(shí)點(diǎn)上的銜接，避免重復(fù)和缺漏，對(duì)于電工學(xué)中已經(jīng)講過(guò)的伺服電機(jī)不再做基本結(jié)構(gòu)及控制原理的介紹，但對(duì)于之前沒(méi)有介紹過(guò)的步進(jìn)電機(jī)則從基礎(chǔ)知識(shí)入手，再通過(guò)對(duì)伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的廣泛應(yīng)用實(shí)例的介紹，重點(diǎn)突出控制電機(jī)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用。對(duì)于機(jī)電系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部分，由于已經(jīng)開(kāi)設(shè)了微機(jī)原理及接口技術(shù)課程，在教學(xué)中精簡(jiǎn)單片機(jī)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，著重講解目前應(yīng)用比較廣泛的PLC的原理和應(yīng)用，并結(jié)合具體工程案例使學(xué)生能夠充分理解掌握。另外，還可要求學(xué)生查找資料，針對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)在工業(yè)企業(yè)、航空航天等領(lǐng)域的運(yùn)用撰寫(xiě)科技小論文，補(bǔ)充學(xué)科前沿知識(shí)。
二、教學(xué)手段的完善
借助現(xiàn)代多媒體技術(shù)提高教學(xué)效果，將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)結(jié)合起來(lái)，既充分利用多媒體技術(shù)圖文并茂的特點(diǎn)，又充分發(fā)揮板書(shū)教學(xué)條理清晰、重點(diǎn)突出的優(yōu)點(diǎn)。完善多媒體教學(xué)系統(tǒng)，制作集文字、圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)等于一體的課程PPT課件，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)圖形、圖像的分析，系統(tǒng)地歸納和提取有用的知識(shí)，使學(xué)生建立良好的感性認(rèn)識(shí)，有益于知識(shí)的理解和消化，同時(shí)也極大地豐富了課堂的知識(shí)量，使學(xué)生的興奮點(diǎn)始終保持在較高的水平。
三、案例化教學(xué)方法
由于多數(shù)學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)沒(méi)有直接的感性認(rèn)識(shí)，可通過(guò)科研聯(lián)系單位、網(wǎng)絡(luò)等多種渠道，收集大量的機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)療、軍事、航天航空等行業(yè)的圖片和視頻資料，使學(xué)生在學(xué)習(xí)課程之初即了解機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，極大地提高了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)課程知識(shí)的主觀意愿和學(xué)習(xí)興趣。針對(duì)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，利用一些小型的工程案例來(lái)說(shuō)明知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解和掌握。比如，在講解動(dòng)力電機(jī)和控制電機(jī)的區(qū)別時(shí)，設(shè)計(jì)包含交流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的繞線裝置來(lái)講解電動(dòng)機(jī)動(dòng)力的提供和步進(jìn)電機(jī)對(duì)給線輪轉(zhuǎn)動(dòng)的控制。以布置作業(yè)的形式提供可操作的工程項(xiàng)目，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固和拓展，將理論知識(shí)應(yīng)用于具體的工程實(shí)例，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新能力。
四、案例化教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐
本文以PLC控制的自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)為例闡述案例化教學(xué)的實(shí)施。這是一個(gè)綜合性的工程案例，在課程進(jìn)行過(guò)程中分階段布置給學(xué)生。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程分三個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，要求學(xué)生畫(huà)出整體的設(shè)計(jì)方案，包括畫(huà)出機(jī)械系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置草圖。對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行指導(dǎo)，提出改進(jìn)意見(jiàn)并將參考的設(shè)計(jì)方案展示給學(xué)生，機(jī)械手結(jié)構(gòu)草圖如圖1所示。方案采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以獲得機(jī)械手的各種運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手的上下、左右直線運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，再由滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)實(shí)現(xiàn)。機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)直齒輪，再由直齒輪嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)。手爪的夾緊和放松采用電磁鐵控制。第二階段，要求學(xué)生設(shè)計(jì)自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的檢測(cè)系統(tǒng)，包括工件的到位檢測(cè)，機(jī)械手沿水平和豎直方向的伸縮到位檢測(cè)和搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)到位檢測(cè)，正確選用傳感器類型，并說(shuō)明傳感器布置的位置。第三階段，給出機(jī)械手的操作流程，如圖2所示，要求學(xué)生根據(jù)流程分析控制要求，選取某一型號(hào)的PLC，畫(huà)出PLC外圍接線圖并用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程。當(dāng)搬運(yùn)機(jī)械手在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，復(fù)位后，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手開(kāi)始進(jìn)入自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，程序流程圖如圖3所示，搬運(yùn)機(jī)械按照以上動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行循環(huán)。通過(guò)該工程案例的設(shè)計(jì)可以使學(xué)生進(jìn)一步了解機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成及各部分作用，理解設(shè)計(jì)流程，進(jìn)一步掌握傳感器、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制以及PLC的選型、外圍接線和控制程序的編寫(xiě)等相關(guān)知識(shí)。五、小結(jié)在機(jī)電一體化技術(shù)課程的教學(xué)中，針對(duì)課程的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式和教學(xué)方法進(jìn)行了改革，重點(diǎn)通過(guò)實(shí)例化教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)知識(shí)的求知欲，爭(zhēng)取最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力與創(chuàng)新能力，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。
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作者:趙麗梅 李焜 單位:貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 貴陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院軌道交通分院
