機電控制課程群理論與實踐教學體系方法研究

賀湘宇　唐宏賓　李旭宇

摘要為了提高機電控制課程教學中的效果，提出了課程群理論與實踐教學體系方法。該方法緊跟機電控制技術的最新進展，使學生在最少的時間內獲得最多、最新的知識，提高學生的實踐能力，在實際教學中獲得了良好的教學效果。

關鍵詞課程群理論實踐教學機電控制

0引言

隨著科學技術的迅猛發(fā)展，尤其是計算機技術、信息技術在傳統(tǒng)機械行業(yè)中的廣泛應用，機械工程學科已發(fā)展成為一個集機械、電子、控制為一體的交叉學科。為適應新形勢下人才培養(yǎng)需要，高等工科院校的機械專業(yè)必須走“加強基礎，擴寬知識面，以機為主，機電結合”的發(fā)展道路。

我校機械類專業(yè)已有近四十年的辦學歷史，目前劃分為“工程機械”和“機電一體化”兩個專業(yè)方向，其中“機電一體化”方向每年的畢業(yè)生有100人左右，就業(yè)形勢一直很好。機電控制課程群是“機電一體化”方向人才培養(yǎng)計劃中的重要組成部分，現(xiàn)有課程體系主要包括單片機原理及應用、機械控制工程基礎、機電傳動與控制、機械電子學、數控技術等課程。

然而，在近幾年培養(yǎng)計劃的執(zhí)行過程中，我們發(fā)現(xiàn)機電控制課程群存在以下幾個問題：（1）課程體系不嚴謹，部分課程的內容設置有重復。如“電機控制”在機電傳動與控制、機械電子學、數控技術三門課程中都有講授。（2）理論與實踐脫鉤，實踐環(huán)節(jié)偏少。目前人才培養(yǎng)的目標是：“面向國家經濟建設和社會發(fā)展，培養(yǎng)基礎寬厚、實踐能力強、綜合素質高、具有創(chuàng)新意識和社會責任感的應用型高級專門人才”。但由于多方面原因，機電控制課程群中的實踐環(huán)節(jié)所占比重較少，部分重要課程甚至未開設實驗課，導致學生的實踐能力較差，解決不了實際問題。（3）課程體系和內容與我校機械類專業(yè)的特色——“工程機械”背景結合不緊密。由于我校的機械專業(yè)畢業(yè)生大多數在公路施工部門工作，用人單位希望畢業(yè)生能夠多掌握些工程機械方面的知識，而我校工程機械專業(yè)也有較強的優(yōu)勢。因此，促進機電控制技術與工程機械的結合，實現(xiàn)學校、學生、用人單位的“三贏”是我們進行課程體系改革的一個重要目標。（4）機電控制的最新技術未能融入到課程體系，如機器人技術、PLC控制技術等。這樣使學生不能及時了解機電控制的最新技術，學習積極性不高。

因此，如何調整和改革機電控制課程群的理論和實踐教學體系，緊跟機電控制技術的最新進展，體現(xiàn)我校機械專業(yè)的特色，使學生在最少的時間內獲得最多、最新的知識，提高學生的實踐能力，成為“機電一體化”方向人才培養(yǎng)的重要課題。

近幾年隨著機械行業(yè)的不斷發(fā)展，對于高素質機電一體化人才的需求穩(wěn)定增長。然而機電控制類課程的內容和體系存在一些問題。國內外的許多教育工作者進行了改革和嘗試。

我國眾多高校的機械專業(yè)對于機電控制類課程群進行了理論和實踐體系的改革，如將電工電子技術中的電機部分、機床電氣控制技術、電力電子學整合為機電傳動與控制；將PLC控制技術作為機電一體化方向的骨干課程；加大實踐教學環(huán)節(jié)等。

國外美國、日本、德國等國機械工程教育理念主要是面向工程、面對實際應用，強調解決實際問題等各種能力的培養(yǎng)。

美國工程技術認證委員會（ABET）對機械工程類領域本科專業(yè)評估標準，分別從知識、能力、社會意識和交流合作等方面作了具體要求，也可以看成是對一個現(xiàn)代工程師基本素質的要求。各種能力包括學習能力、分析能力、設計能力、綜合能力、解決實際問題能力、表達與交流能力，能力的培養(yǎng)在機械專業(yè)教育任務中是相當重要的。美國經過調查研究，得出“擁有最優(yōu)秀工程人才的國家，就擁有具備相當優(yōu)勢的經濟和工業(yè)的核心要素”結論，提出“回歸工程”、“重構工程教育”的口號。以麻省理工學院為代表，重新引導美國的工程教育從科學向工程回歸。教學上通過增加工程實踐訓練，增加設計內容，以增加學生工程經驗。日本則明確地提出，工科大學四年一貫制的課程體系的核心是“工程”，四年的教育過程要始終圍繞工程和聯(lián)系工程實際進行。工科大學的工程教育是教學的首要問題。德國的培養(yǎng)模式堪稱國際高等工程教育的典范。工程師就是解決工程中遇到的各類實際問題，德國模式除課堂學習外，還強調工程設計和實踐，大學提供給工程界的是訓練有素的工程師。

然而，歐美國家的教育方式需要大量實踐裝備和企業(yè)的合作，這些資源要求我們不具備，不能照搬。然而其思想理念可以借鑒。

1課程群理論實施方法與途徑

1.1改革目標

通過整合資源、優(yōu)化體系，形成一整套新的、具有我校特色的機電控制課程群的理論和實踐教學體系，適合我?！懊嫦驀医洕ㄔO和社會發(fā)展，培養(yǎng)基礎寬厚、實踐能力強、綜合素質高、具有創(chuàng)新意識和社會責任感的應用型高級專門人才”的培養(yǎng)目標，培養(yǎng)學生從事機電一體化工作的業(yè)務水平，從整體上提高人才質量。

1.2實施的內容

（1）深入研究機電控制相關知識的內在聯(lián)系，整合機電控制課程群的內容，優(yōu)化機電控制相關課程的體系結構，選擇或編寫相關教材，重新編寫教學大綱，調整學時。

（2）在課程體系改革的基礎上，充分利用、整合、完善現(xiàn)有的實驗條件，進行實驗體系結構的整合、優(yōu)化。經過近幾年的投資建設，機電控制實驗室已初具規(guī)模，但是利用率卻不高。由于課堂教學中安排的實驗課時較少，學生沒有時間進行綜合性的實驗，導致一方面學生動手的興趣得不到滿足，另一方面實驗室的設備被閑置。將“機電傳動與控制”、“現(xiàn)代制造技術”、“CAD/CAM”實驗室有機結合起來，協(xié)同工作，變以前驗證性、參觀性為主的實驗為綜合性、設計性、開放性的實驗，提高學生積極性，培養(yǎng)學生的實際動手能力。

（3）增加工程機械的背景知識，加強機電控制技術在工程機械領域應用的介紹，體現(xiàn)我校機械類專業(yè)的特色。

（4）改革教學方法，緊密跟蹤機電控制前沿知識，以工程實例為驅動，強調知識的應用背景，提高學生學習的積極性，培養(yǎng)學生應用知識的能力。

1.3實施的方案

（1）組織相關課程教師和專家，展開對機電控制相關知識關系和重要性的研究，理順各知識的傳授順序，探討以工程應用為背景，以培養(yǎng)學生實際問題分析解決能力為目的的教學方式和方法。這部分研究以調研、組織教師相互聽課并展開教研討論來實施。

（2）在前面工作的基礎上，進行機電控制課程體系教學內容的改革，重構課程的名稱、內容，適應當前學校對培養(yǎng)計劃的規(guī)定，刪減陳舊和重復的知識，增加綜合問題和前沿技術的內容。這部分工作可通過重新選擇教材和自編講義，重新修訂大綱來實現(xiàn)。

（3）新課程體系下進行實驗、實習環(huán)節(jié)的改革。以工程實踐能力培養(yǎng)為主線構建實踐教學內容體系，充分利用社會、企業(yè)和學校資源，進一步建設和完善專業(yè)實驗室、校內外實踐教學基地，使實踐教學的內容、時間、效果等方面有充分的保證，提高教學質量。

（4）新課程內容體系下進行教學方法的研究，緊密跟蹤機電控制領域前沿知識，以應用能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為目的，改革傳統(tǒng)的“填鴨式”教學模式，提高學生學習積極性。

1.4教學效果評價

機電一體化課程的鮮明特點在于，授課理論與實際習題差距較大，學生往往感覺將理論掌握好了，做題卻難度較大。這是由于機電一體化專業(yè)與實際應用聯(lián)系緊密，如何將所學理論應用到實際問題存在較大難度。

為了能夠更好地評價教學效果，作業(yè)與實踐評價往往成為一個重要指標。同時，為了保證不同層次學生的學習效果，可將作業(yè)分成三個部分。第一部分作業(yè)是基礎作業(yè)，這一部分主要基礎較弱學生，使該層次學生通過努力，完成該部分作業(yè)，達到教學目標。第二部分為鞏固類作業(yè)，主要根據教學大綱，采用中等難度習題，主要用來鞏固所學知識；第三部分為深化類作業(yè)，主要針對層次較高學生，習題難度較高，可拓展學生思維的廣度。

教學中期考查是教學效果評價另一重要方法。在課程過半以后，可拿出一節(jié)課的時間，考查學生前半部分的學習效果，并根據考查成績及時調整每個學生的學習方法。同時，由于不同層次學生考查結果，要考慮到他們差異性，給予及時的鼓勵和表揚。對于學生的任何點滴進步，都要給予積極的肯定，有利于不同層次學生同時獲得最佳的學習效果。

2結論

為了提高機電控制課程教學中的效果，提出了課程群理論與實踐教學體系方法。該方法緊跟機電控制課程的最新進展，體現(xiàn)我校機械專業(yè)的特色，使學生在最少的時間內獲得最多、最新的知識，提高學生的實踐能力，在實際教學中獲得了良好的教學效果。

參考文獻

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