機(jī)電控制技術(shù)課程教學(xué)模式的實(shí)踐與探索

鄧志輝

(常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院江蘇常州213164)

機(jī)電控制技術(shù)課程教學(xué)模式的實(shí)踐與探索

鄧志輝

(常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院江蘇常州213164)

針對當(dāng)前高職院校機(jī)電控制技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)中遇到的問題，分析原因，并從教學(xué)實(shí)踐體系、教學(xué)方法、考核機(jī)制三個(gè)方面提出了解決的方案，以適應(yīng)機(jī)電控制技術(shù)課程改革的要求。

機(jī)電控制技術(shù);教學(xué)實(shí)踐;教學(xué)方法;考核方式

機(jī)電控制技術(shù)是機(jī)電類專業(yè)控制技術(shù)核心模塊的主干專業(yè)課程，不僅理論性強(qiáng)，而且具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，是一門能直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的技術(shù)課程。本課程將電工技術(shù)、模擬電路、數(shù)字電路、傳感器、專業(yè)英語、電子焊接工藝等知識與技能融合在一起。學(xué)生對于本門課程的掌握情況，對其今后的就業(yè)以及專業(yè)發(fā)展有舉足輕重的作用。筆者對機(jī)電控制技術(shù)課程的教學(xué)效果作了一些思考和探索。

1 機(jī)電控制技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

許多學(xué)過機(jī)電控制技術(shù)課程的學(xué)生都表示本課程比較難于把握，一些死記硬背的知識容易記憶，如存儲器結(jié)構(gòu)、特殊功能寄存器、指令等，但要綜合、靈活地將這些知識點(diǎn)應(yīng)用于實(shí)踐卻是相當(dāng)困難，究其原因如下:

1)學(xué)生興趣不高，學(xué)習(xí)主動性較差。高職學(xué)生基礎(chǔ)知識比較薄弱，往往帶著恐懼的心理進(jìn)入課程，同時(shí)對機(jī)電控制技術(shù)課程知識點(diǎn)在后續(xù)課程以及以后的工作中的應(yīng)用缺乏認(rèn)識，加上課程理論知識較多，抽象難以理解，所以學(xué)生普遍興趣不高，學(xué)習(xí)主動性較差，嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)效果。

2)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)單一，與真實(shí)工作脫節(jié)。機(jī)電控制技術(shù)是一門具有較強(qiáng)的實(shí)踐性的課程，但如果讓學(xué)生經(jīng)歷完整的開發(fā)過程，包括印刷線路板的設(shè)計(jì)制作、元器件的選型、焊接、產(chǎn)品調(diào)試等，教學(xué)成本投入較大。以教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如啟東計(jì)算機(jī)廠的DICE-5210K實(shí)訓(xùn)箱，學(xué)生只能進(jìn)行一些簡單的線路連接和軟件編程，與真實(shí)的機(jī)電控制系統(tǒng)開發(fā)完全不符，這在某種程度上影響了學(xué)生對課程的理解。

3)教學(xué)硬件不足，課后學(xué)習(xí)難以開展。近年來，雖然各學(xué)院都對教學(xué)設(shè)備投入大量經(jīng)費(fèi)，但教學(xué)實(shí)施還是與學(xué)生的數(shù)量不配套，往往3～5人一套設(shè)備，而時(shí)間有限，學(xué)生的動手能力得不到充分的訓(xùn)練，教學(xué)效果差強(qiáng)人意。

由于機(jī)電控制技術(shù)課程實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生在課余時(shí)間無法練習(xí)，即使采用書面的方式編程，也無法驗(yàn)證編寫的程序是否正確。教學(xué)內(nèi)容的抽象，對于沒有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說吸引力不夠。

4)教師參與過多，學(xué)生依賴性強(qiáng)。教師在編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書時(shí)，往往過于詳細(xì)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程往往是根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的接線圖進(jìn)行硬件連接，然后把程序輸入到計(jì)算機(jī)里去，編譯運(yùn)行觀看實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生過分依賴教師，獨(dú)立分析問題、解決問題的能力較弱［1］。

2 機(jī)電控制技術(shù)課程教學(xué)改革方案

2.1 構(gòu)建軟硬件一體化實(shí)踐體系

根據(jù)我院的實(shí)踐條件以及機(jī)電控制技術(shù)課程的特點(diǎn)，構(gòu)建一個(gè)軟件仿真和硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系。

軟件仿真部分選用Proteus仿真教學(xué)軟件，此軟件可以仿真機(jī)電控制芯片以及外圍設(shè)備搭接的各種電路。教學(xué)過程中，學(xué)生針對計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出各種元器件、控制對象和傳感器等連接成相應(yīng)的線路，然后編寫相應(yīng)的控制程序進(jìn)行調(diào)試，模擬仿真實(shí)際的開發(fā)過程。Proteus仿真界面如圖1所示。由于計(jì)算機(jī)仿真相對較簡單，也比較形象，學(xué)生容易完成，能夠產(chǎn)生成就感，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)積極性。軟件仿真也在理論和實(shí)踐之間建立了一座橋梁，緩解了學(xué)生一下從理論進(jìn)入實(shí)踐的不知所措，促使學(xué)生盡早地融入實(shí)際的工作環(huán)境，培養(yǎng)了分析問題、解決問題的能力。同時(shí)，也彌補(bǔ)了學(xué)院硬件的不足。

圖1 Proteus仿真界面

硬件實(shí)驗(yàn)部分采用了前期課程《小型機(jī)電產(chǎn)品安裝》的成果——智能小車作為實(shí)驗(yàn)載體，如圖2所示，此載體比較形象，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)，學(xué)生在前期課程已經(jīng)安裝過，對硬件結(jié)構(gòu)相應(yīng)比較熟悉。根據(jù)逆向工程和機(jī)電控制系統(tǒng)的開發(fā)流程，由學(xué)生繪制電路原理圖和印刷線路板圖，在繪制的過程中，學(xué)生不僅對電子CAD軟件Protel有了進(jìn)一步認(rèn)識，同時(shí)也掌握了智能小車的工作原理。最后，根據(jù)小車的性能進(jìn)行編程調(diào)試，這樣，學(xué)生能親身經(jīng)歷系統(tǒng)開發(fā)的整個(gè)過程，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)和調(diào)試能力。還可以利用此載體，激發(fā)學(xué)生的想象力，增加小車的功能，變以往教師出題學(xué)生答題的形式為學(xué)生自己找題，并自己解決?？紤]到硬件實(shí)驗(yàn)套數(shù)的限制，可以把全班學(xué)生分為兩大組，其中一組進(jìn)行軟件仿真，另一組進(jìn)行硬件實(shí)驗(yàn)，這樣硬件可以達(dá)到每人一套，具體實(shí)施如圖3所示。

圖2 智能小車控制模型

圖3 軟件仿真和硬件實(shí)驗(yàn)實(shí)施圖

2.2 教學(xué)方法的改革

為了增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果，除了構(gòu)建一個(gè)軟件仿真和硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系，還必須建立一套先進(jìn)的教學(xué)方法。要變傳統(tǒng)教師為主體的教學(xué)為學(xué)生為主體的教學(xué)，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”。

機(jī)電控制技術(shù)課程的主要內(nèi)容是硬件電路搭接和軟件的編程，在教學(xué)過程中，要把學(xué)生的實(shí)際情況(如知識、能力等)和課程的大綱要求以及培養(yǎng)目標(biāo)放在一起考慮，選擇的項(xiàng)目既要基于工作過程，又要在學(xué)生完成的能力范圍內(nèi)，項(xiàng)目所涉及的理論知識要螺旋上升，在循環(huán)遞進(jìn)中鍛煉學(xué)生系統(tǒng)開發(fā)和創(chuàng)新的能力，在教學(xué)過程中各因素的變化過程如圖4所示，教師的指導(dǎo)要不斷地減少，學(xué)生自主和項(xiàng)目的難度不斷增加，讓學(xué)生在興趣和成就感中培養(yǎng)自己的獨(dú)立解決問題能力和創(chuàng)新能力。

圖4 教學(xué)過程中各因素的變化過程

教師在課程的工作項(xiàng)目實(shí)施之前，應(yīng)詳細(xì)制定工作流程和評分標(biāo)準(zhǔn)的各種文檔表格，在工作項(xiàng)目的實(shí)施過程中，根據(jù)機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作過程(畫出電路原理圖→轉(zhuǎn)化成PCB圖→列出元器件明細(xì)表→焊接裝配→繪制程序流程圖→上機(jī)編程調(diào)試→匯報(bào)演示、評價(jià)等流程)來實(shí)施。根據(jù)所教班級的學(xué)生數(shù)和實(shí)訓(xùn)設(shè)備的臺套數(shù)進(jìn)行分組，確定每個(gè)組的人數(shù)，每一組都要提交分工計(jì)劃表。在項(xiàng)目實(shí)施前，教師需要對先前制定的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目實(shí)施和測試工作，學(xué)生需要先預(yù)習(xí)，初步了解項(xiàng)目的難點(diǎn)和重點(diǎn)。這樣，在課堂上由教師講解設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，能起到事半功倍的效果。教師不要直接告訴學(xué)生怎樣做，而是要積極對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，發(fā)揮學(xué)生的主動性。對學(xué)生在項(xiàng)目過程中提出的問題，一般不作正面的回答，而是圍繞問題進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生積極思考、獨(dú)立解決。項(xiàng)目完成后，要學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，分析自己方法的優(yōu)劣，引導(dǎo)學(xué)生想出更多的方法，同時(shí)，布置下一個(gè)項(xiàng)目的內(nèi)容，并在下一次上課時(shí)進(jìn)行檢查。由于課時(shí)有限，鼓勵學(xué)生利用課外時(shí)間進(jìn)行軟件仿真或者到開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。組織課外興趣活動，進(jìn)行實(shí)用控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力。針對一個(gè)小型的控制系統(tǒng)，通過查閱資料，了解工藝過程和控制要求，設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的主電路、控制流程圖等，鍛煉學(xué)生的動手能力及創(chuàng)新精神［2］。

2.3 考核方式的改革

機(jī)電控制技術(shù)課程傳統(tǒng)的考核主要由一張?jiān)嚲砗蛯?shí)驗(yàn)來完成，這與課程本身實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)是矛盾的，實(shí)驗(yàn)往往也是分組來考核，同組成績一般相同，但組員之間的工作存在差異，考核也有失公平。為了激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，充分體現(xiàn)課程的特點(diǎn)，變理論考核為實(shí)踐考核，變終結(jié)性考核為過程性考核［3］。

軟件仿真的考核由教師和學(xué)生共同進(jìn)行，做完項(xiàng)目后，每位學(xué)生都要向教師和同學(xué)介紹自己的設(shè)計(jì)方案、開發(fā)過程以及演示最后的成果，然后由教師和同學(xué)共同評定成績。硬件實(shí)踐往往是分組的，考核成績由教師、組間成員、組外成員共同進(jìn)行，同樣，每一組在項(xiàng)目完成后也要向教師和同學(xué)介紹自己的設(shè)計(jì)方案、開發(fā)過程以及演示最后的成果。最后成績由軟件仿真和硬件實(shí)踐成績加權(quán)來評定。軟件仿真和硬件實(shí)驗(yàn)具體權(quán)值的確定由項(xiàng)目的難易程度決定，具體如表1所示。

表1 成績考核權(quán)值表

我院機(jī)電控制技術(shù)課程的教學(xué)效果逐年提升，學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)能力明顯提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高，自主創(chuàng)新能力也有了長足的進(jìn)步。教學(xué)改革還在進(jìn)一步深入，新思想、新方法不斷涌現(xiàn)，機(jī)電控制技術(shù)課程教學(xué)改革一定能取得成功。

［1］黃萍，鄭燕逵.淺談項(xiàng)目式教學(xué)法在《WEB程序設(shè)計(jì)》中的實(shí)踐［J］.科技咨詢，2010(22):198.

［2］陳華明.“理論實(shí)踐一體化”教學(xué)模式在《液壓與氣動技術(shù)》教學(xué)中的探索與實(shí)踐［J］.遼寧科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(11):44-46.

［3］姜大源.關(guān)于職業(yè)教育教學(xué)改革的理性思考［J］.職業(yè)技術(shù)教育，2006(1):5-10.

Exploration and Practice on Teaching Mode in Electromechanical Control Technology Course

DENG Zhi-hui
(School of Electrical and Mechanical Engineering，Changzhou College of Information Technology，Changzhou 213164，China)

Aiming at the traditional teaching problems in the course of electromechanical control technology in higher vocational colleges，the paper analyzes the causes of the problems，and proposes solutions to the problems from practical teaching system，teaching methods and assessment mechanisms to meet the requirements of the curriculum reform.

electromechanical control technology;teaching practice;teaching method;assessment mode

TH-39

B

1672-2434(2011)02-0048-03

2010-12-24

鄧志輝(1979-)，男，工程師、講師，碩士，從事研究方向:學(xué)生管理、系統(tǒng)檢測