《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革初探

黃 晶

(廈門理工學(xué)院機(jī)械系,福建廈門 361024)

《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革初探

黃 晶

(廈門理工學(xué)院機(jī)械系,福建廈門 361024)

在《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》教學(xué)中,要把握系統(tǒng)化、整體化、工程化這一主線,教學(xué)內(nèi)容以實(shí)用為主,能夠代表和反映學(xué)科最新成就;教學(xué)方法靈活多樣,要善于激發(fā)學(xué)生興趣,提高學(xué)習(xí)熱情;增強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),提高學(xué)生創(chuàng)新能力,考核形式靈活多樣,多方位培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的高級(jí)應(yīng)用型創(chuàng)新人才,促進(jìn)學(xué)生能力和個(gè)性的協(xié)調(diào)發(fā)展。

機(jī)電一體化;教學(xué)方法;創(chuàng)新

廈門理工學(xué)院是一所新興的應(yīng)用型本科院校,其中機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)是學(xué)校特色專業(yè)。一個(gè)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)根據(jù)區(qū)域企業(yè)對(duì)該類人才的需求情況,結(jié)合學(xué)校實(shí)際辦學(xué)條件來定位。機(jī)械和電子制造業(yè)在廈門快速發(fā)展,生產(chǎn)領(lǐng)域的科技含量日益增大,使得企業(yè)需要大量既懂機(jī)械又懂電子的機(jī)電一體化復(fù)合型人才。因此,從2005年起,廈門理工學(xué)院在機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)中有計(jì)劃地設(shè)置了機(jī)械電子方向,2008年在本科專業(yè)中開設(shè)了“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”這門專業(yè)課。

以往,《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程只在?？祁悪C(jī)電一體化專業(yè)開設(shè),缺乏應(yīng)用于本科教學(xué)的經(jīng)驗(yàn),把在專科教學(xué)中積累的經(jīng)驗(yàn)直接應(yīng)用于本科教學(xué)中顯然不太合適。因此,依據(jù)應(yīng)用型本科教育的培養(yǎng)目標(biāo)和“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程自身的特點(diǎn),參照兄弟院校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),筆者現(xiàn)從課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容與方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)及考核方式等方面對(duì)課程教學(xué)做一些探討,并在實(shí)際課程教學(xué)過程中進(jìn)行嘗試,以期能逐步完善本課程的本科教學(xué)系統(tǒng)。

一、培養(yǎng)目標(biāo)的確定

通過分析廈門市畢業(yè)生需求狀況,筆者認(rèn)為,機(jī)械類機(jī)電方向畢業(yè)生主要面向先進(jìn)的制造裝備行業(yè)、機(jī)電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)或經(jīng)營(yíng)企業(yè),從事機(jī)械電子領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計(jì)制造、科研開發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理和經(jīng)營(yíng)銷售等方面的工作,學(xué)生必須具備機(jī)電專業(yè)的基本理論知識(shí),具備一定的分析和動(dòng)手能力。因此,教學(xué)內(nèi)容不應(yīng)局限于理論教學(xué)模式,更應(yīng)突出實(shí)踐教學(xué),注重培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力,做到理論聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)機(jī)電復(fù)合型創(chuàng)新型人才。

二、教學(xué)內(nèi)容的選擇

現(xiàn)在出版的教材有數(shù)十種之多,各有千秋,但框架大體相同。包括機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成、各功能要素及其選擇與設(shè)計(jì)、各功能要素的聯(lián)系、常見系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)等。依托培養(yǎng)目標(biāo),在對(duì)教材的選擇上應(yīng)把握以下幾點(diǎn):實(shí)用性,教材避免紙上談兵,避免冗長(zhǎng)的理論推理、介紹,要突出實(shí)用性,更多介紹實(shí)際設(shè)計(jì)、使用時(shí)應(yīng)注意的問題,要有更多的案例分析;系統(tǒng)性,教材針對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)展開,因此,對(duì)于每一環(huán)節(jié)都要強(qiáng)調(diào)在整個(gè)系統(tǒng)中的作用及其與系統(tǒng)其他要素的關(guān)聯(lián)性;先進(jìn)性,介紹最新技術(shù)前沿,讓學(xué)生了解最新發(fā)展?fàn)顩r,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,把握學(xué)習(xí)方向。在此基礎(chǔ)上,選擇張健民編寫的《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》為教材。

在選擇教材的基礎(chǔ)上,對(duì)于教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)作出相應(yīng)的選擇與調(diào)整。《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程涵蓋知識(shí)面寬,包括機(jī)電一體化相關(guān)概念、機(jī)械機(jī)構(gòu)、執(zhí)行元件、微機(jī)控制系統(tǒng)、檢測(cè)傳感裝置、可靠性設(shè)計(jì)、安全性設(shè)計(jì)、典型案例分析等。如果一一介紹,授課學(xué)時(shí)有限(45學(xué)時(shí)),勢(shì)必造成每一知識(shí)點(diǎn)都點(diǎn)到為止,學(xué)生只能了解皮毛,而無法深入本質(zhì)?？紤]到我校機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生機(jī)械方面知識(shí)掌握較為良好,基礎(chǔ)牢固,而電的相關(guān)知識(shí)則較為薄弱,因此,在對(duì)教材內(nèi)容的把握上,對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)部分知識(shí)點(diǎn)到為止,只重點(diǎn)介紹其中典型的、先進(jìn)的技術(shù)及產(chǎn)品的應(yīng)用。對(duì)于與電結(jié)合的部分知識(shí),則重點(diǎn)介紹。

三、教學(xué)方法的改革

(一)采用多種教學(xué)方法

《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程具有內(nèi)容豐富、信息含量大、抽象、理論性強(qiáng)等特點(diǎn),內(nèi)容比較枯燥。為此,采用形式多樣的教學(xué)方法,例如多媒體教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法等,來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。采用動(dòng)畫演示、實(shí)物展示等形式強(qiáng)化學(xué)生感性認(rèn)識(shí),加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解。重點(diǎn)講授知識(shí)的精華、知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系。從能力培養(yǎng)著眼,注重講、練結(jié)合。以實(shí)例為引線,從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā),增加課堂討論環(huán)節(jié),通過提問、討論的形式引導(dǎo)學(xué)生考慮并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題,總結(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合、控制方法、需要哪些配套的輔助環(huán)節(jié)等問題,并及時(shí)點(diǎn)評(píng)、講解,使學(xué)生進(jìn)一步理解與掌握所學(xué)知識(shí),增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。加強(qiáng)設(shè)計(jì)實(shí)例等綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié),增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題和解決問題的能力。注意因材施教,進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué),在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)思維、推理、歸納、總結(jié)、融會(huì)貫通等學(xué)習(xí)技巧,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、聯(lián)想推理能力、分析判斷能力、自我學(xué)習(xí)能力,等等。

(二)增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實(shí)踐環(huán)節(jié)包括實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等。針對(duì)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程綜合性強(qiáng)的特點(diǎn),減少演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),增加綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用FESTO的模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)(M PS)教學(xué)設(shè)備,該系統(tǒng)囊括了機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、PLC(可編程控制器)、傳感器等多種技術(shù),給學(xué)生提供了一個(gè)典型的綜合科技環(huán)境。通過完成系統(tǒng)故障檢測(cè)試驗(yàn)、站點(diǎn)間聯(lián)網(wǎng)程序控制實(shí)驗(yàn)等,使學(xué)生曾學(xué)過的諸多單科專業(yè)知識(shí)在這里得到全面認(rèn)識(shí)、綜合訓(xùn)練和相互提升。

開設(shè)綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié),如《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》,要求學(xué)生在兩周內(nèi),利用簡(jiǎn)易模塊,任意搭建各種機(jī)械模塊,如起重機(jī)、挖土機(jī)等,在構(gòu)建機(jī)械模塊之余,完成電機(jī)、傳感器的選擇、安裝,完成其控制電路板的設(shè)計(jì)、開發(fā)、制作、調(diào)試,以及軟件編程調(diào)試。通過小型機(jī)電一體化系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì),來培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí),增強(qiáng)學(xué)生“工程化”的意識(shí),而整體設(shè)備的成本只需控制在幾十元,可操作性強(qiáng)。

開設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),如創(chuàng)新機(jī)器人制作,利用能力風(fēng)暴智能機(jī)器人及其相關(guān)配件,讓學(xué)生完成相關(guān)創(chuàng)意設(shè)計(jì);利用氣動(dòng)自動(dòng)化控制系統(tǒng),完成對(duì)相應(yīng)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)意控制等。

通過綜合實(shí)踐環(huán)節(jié),使學(xué)生能夠帶著問題來學(xué)習(xí)和實(shí)踐,并從中初步掌握科學(xué)研究的基本過程和基本方法,培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立分析、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)過程中,對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理分組,不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生交流協(xié)作能力,同時(shí)也有利于因材施教,根據(jù)學(xué)生不同能力安排不同難度的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。此外,鼓勵(lì)學(xué)生參加科研項(xiàng)目,也有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和目的性。

(三)采取多種考核方式

單一的筆試考核方式不能全面反映出學(xué)生對(duì)本課程的掌握情況,為了科學(xué)地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握程度,采取多方面考核方式,不僅包括筆試環(huán)節(jié),還包括實(shí)驗(yàn)操作完成狀況,以及平時(shí)成績(jī)、考勤等方面。而筆試環(huán)節(jié)的考核也更加靈活,例如,考核重點(diǎn)放在學(xué)生對(duì)方法的掌握上,不要求學(xué)生對(duì)于冗長(zhǎng)公式死記硬背,而是在提供公式的前提下,考查學(xué)生對(duì)于公式的應(yīng)用能力等。

四、結(jié)語(yǔ)

在《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》教學(xué)中,把握系統(tǒng)化、整體化、工程化這一主線,教學(xué)內(nèi)容以實(shí)用為主,能夠代表和反映學(xué)科最新成就;教學(xué)方法靈活多樣,要善于激發(fā)學(xué)生興趣,提高學(xué)習(xí)熱情;增強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),提高學(xué)生創(chuàng)新能力,考核形式靈活多樣,多方位培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的高級(jí)應(yīng)用型創(chuàng)新人才,促進(jìn)學(xué)生能力和個(gè)性的協(xié)調(diào)發(fā)展。

[1]張健民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社, 2004.

責(zé)任編輯 強(qiáng) 琛E-mail:qiangchen42@163.com

G642.0

A

1673-1395(2010)02-0339-02

2009-10-03

黃晶(1979—),女,福建福州人,講師,碩士,主要從事智能機(jī)器人研究。