機械電子工程專業(yè)課程創(chuàng)新教學模式的研究

汪 冰，王曉麗，陳季萍

（淮海工學院機械工程學院，江蘇 連云港 222005）

0 引 言

機械電子工程，是集機械、電子、控制、計算機為一體的交叉學科，其學科范圍廣、知識面豐富，適用面寬。近年來，隨著電子、計算機和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，機電系統(tǒng)也向著信息化、智能化、綜合化方向發(fā)展，我國由“制造大國”向“制造強國”轉(zhuǎn)變，但是，目前我國的機械制造工業(yè)同世界先進水平還有很大的差距，因此，國民迫切需要全面掌握機、電、控制和計算機的機械電子專業(yè)復合型創(chuàng)新人才。

為了適應中國對復雜產(chǎn)品全周期管理創(chuàng)新人才的需求，迫切需要構(gòu)建與之相適應的機械電子工程專業(yè)創(chuàng)新課程體系，以便更好地為復雜系統(tǒng)培養(yǎng)高創(chuàng)新人才。

1 機械電子工程專業(yè)的教學模式及特點

我國高校機械電子工程專業(yè)的設置始于20世紀80年代，最初機電工程專業(yè)是依據(jù)各校歸口行業(yè)應急的需要，對原有相關(guān)專業(yè)進行調(diào)整而設置的，教學計劃的制定明顯帶有“機靠電”或“電靠機”的傾向。而課程設置，尤其是體現(xiàn)機電一體化新技術(shù)的專業(yè)課程設置遠跟不上技術(shù)發(fā)展的速度。盡管如此，由于計算機技術(shù)、微電子技術(shù)的率先滲透，這一時期系統(tǒng)性教育結(jié)合進修性教育培養(yǎng)出的機電一體化人才，在生產(chǎn)實踐中，對改造企業(yè)的老產(chǎn)品、舊設備和生產(chǎn)線，提高自動化水平和經(jīng)濟效益起到了一定的推動作用。

進入20世紀90年代后，為了適應經(jīng)濟體制逐步轉(zhuǎn)軌以及學科迅猛發(fā)展所帶來的變化，許多高校對機械電子工程的專業(yè)結(jié)構(gòu)、課程設置、教學內(nèi)容均進行了大幅度的調(diào)整，機械電子工程最終形成了有一定特色的教學模式：一是基于機械電子學從理論到實踐的不斷延伸和擴展，基于機械電子工程綜合性人才培養(yǎng)的需要，遵循“寬口徑、廣適應”的原則，專業(yè)方向以機械產(chǎn)品機電一體化和機械制造過程機電一體化兩個大方向來劃分；二是站在市場經(jīng)濟對專業(yè)知識結(jié)構(gòu)的總體高度上來權(quán)衡課程設置、教學內(nèi)容與教學時數(shù)，反映現(xiàn)代科技水平，突出新、簡明、實用；三是加強實踐性教學環(huán)節(jié)、探索適應經(jīng)濟新體制的管理方法提倡理論與實踐相結(jié)合、教學實踐與生產(chǎn)實踐相結(jié)合、實踐環(huán)節(jié)要體現(xiàn)機與電的結(jié)合【1】。

2 機械電子工程專業(yè)的教學模式的改革與創(chuàng)新

針對機械電子工程辦學模式及特點，近年來學校圍繞機械電子工程專業(yè)的專業(yè)建設，通過廣泛調(diào)研就業(yè)崗位群工作范圍和技術(shù)領(lǐng)域，分析人才知識、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)，在借鑒國外高校教育經(jīng)驗的基礎上，以未來的發(fā)展對人才的有效需求為導向、以職業(yè)崗位能力需求為依據(jù)，從而確定培養(yǎng)高素質(zhì)人才的課程結(jié)構(gòu)體系，創(chuàng)建“技術(shù)核心一體化”的教學模式。

“機械電子工程”專業(yè)方向的系列專業(yè)課程包括：控制工程基礎、工程測試技術(shù)、微機原理及應用、機電一體化設計、機床電氣控制、機電傳動控制、計算機控制技術(shù)等，但目前這些課程存在著內(nèi)容設置不夠完善合理，核心系列課程門數(shù)太多，部分課程只注重了自身內(nèi)容的完整性，缺乏對教學計劃的整體考慮，致使內(nèi)容交叉重復、課程之間的銜接與分工不夠明確；核心課程教學內(nèi)容尚需進一步整合、優(yōu)化和更新；有針對性的教育教學方式方法和手段仍在進一步革新；課程的實踐教學環(huán)節(jié)仍顯欠缺，一些核心課程的基本實驗不夠健全，設計性、綜合性及課外選修和開放性實驗的比例偏少。

針對上述問題，圍繞如何對“機械電子工程專業(yè)方向系列核心課程的建設與教學改革”，圍繞如何對“機械電子工程”專業(yè)方向的系列核心課程進行創(chuàng)新并進行整合研究，進行了有針對性的優(yōu)化課程體系、整合教學內(nèi)容、革新教學方法等教學改革與實踐，并取得了較好的成效[2]。

2.1 明確目的更新培養(yǎng)人才的指導思想和理念

基于本專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和辦學指導思想，提出了機械工程專業(yè)應用型、創(chuàng)新型人才的大工程理念，即：充分開發(fā)學校和社會的各種資源，科學延伸實踐教學的時間和空間，拓寬專業(yè)人才內(nèi)涵，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新的行為理念，使學生的知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，構(gòu)建系統(tǒng)化的實踐教學培養(yǎng)體系，實踐多層次、全方位的實踐訓練。資源包括校內(nèi)實習實訓基地、專業(yè)實踐平臺、學科重點實驗室以及校外實習基地、科研合作企業(yè)；延伸時空是指開放性實驗、第二課堂、創(chuàng)新實踐、學科競賽、科學研究等工程實踐環(huán)境；拓展內(nèi)涵是指理工與人文知識的融合，機、電、信息、管理等專業(yè)知識的融合，注重工程實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，樹立學生的科學態(tài)度和團隊精神。

2.2 注重演示教學培養(yǎng)思維能力

在教學中注重演示教學手段，既有利于將抽象理論知識轉(zhuǎn)化為具體現(xiàn)象，深化學生的感性認識，也有利于學生進一步提高操作技能。這樣既培養(yǎng)了學生的思維能力和分析問題的能力，也使學生從感性中得出理論知識。思維能力的提高既可以加強其對所學知識的融會貫通，靈活應用，也可提高學生學習的主動性和積極性。利用實驗教學，使學生從實驗數(shù)據(jù)中總結(jié)公式，再將其與理論推導相比較，增強教學效果。

2.3 通過列表進行比較和分析

教學過程中，碰到難點重點是很平常的事情，如何讓學生記牢？教師應該采用由淺入深，深入淺出的循環(huán)漸進的教學手段，來避免學生因難以理解而不能很好掌握重點知識。在每一章結(jié)束的時候教師將所學知識列表和比較，這樣學生會把整章的知識聯(lián)系起來，印象既深刻又不會混淆，對重點難點也容易掌握。

2.4 多媒體教學及網(wǎng)絡教學

針對課程中的原理圖、梯形圖、程序及電路圖較多的情況，制作成多媒體課件，這種課件集文字、圖片、動畫和聲音于一體，使學生興趣倍加，提高了教學效率，增大了課堂教學的信息量，把一些抽象的理論知識轉(zhuǎn)化成學生易于接受的具體現(xiàn)象，提高學生學習的興趣，同時也可以激發(fā)學生的學習熱情。

3 構(gòu)建有個性的創(chuàng)新理論教學體系

3.1 將素質(zhì)教育貫穿于教學活動的全過程

課程體系要體現(xiàn)以職業(yè)素質(zhì)為核心的全面素質(zhì)培養(yǎng)，并將素質(zhì)教育貫穿于整個教學進程中。不但要使學生畢業(yè)時具有熟練的職業(yè)技能和適應職業(yè)變化的能力，同時還要使他們具有創(chuàng)新意識、自學能力、人機交流溝通能力、團隊合作能力、心理承受能力、組織管理能力等。

3.2 基礎理論知識傳授以“必需、夠用”為度

基本理論知識要發(fā)揮知識性和工具性兩個功能，既培養(yǎng)學生的基本知識和基本素質(zhì)，又為專業(yè)課提供理論知識基礎。在職業(yè)基礎模塊中，要淡化理論的推導過程，精簡設計和原理類課程，注重增強知識的應用性和強化解決實際問題的能力培養(yǎng)。

3.3 突出知識技能結(jié)構(gòu)的應變性和綜合性

現(xiàn)代社會的職業(yè)崗位體系是一個不斷提高技術(shù)水平的動態(tài)系統(tǒng)，社會人員必須具有相應的應變能力，才能夠適應社會的需求。教師在課程傳授中可以引入數(shù)控技術(shù)、機電設備安裝與維修等方面的內(nèi)容，擴大專業(yè)知識面，以滿足學生就業(yè)的需要。

在理論教學過程中要充分發(fā)揮教師為主導，學生為主體的作用，通過使用多媒體教室，利用動畫、多媒體教學軟件和課件等工具，配合系統(tǒng)元件，采用啟發(fā)、引導式教學方法提高教學效果。根據(jù)授課內(nèi)容，授課教師可以提出一些具有啟發(fā)性的問題，引導學生積極思考，主動學習；通過師生共同討論和交流，調(diào)動學生的學習積極性，提高學生分析問題的能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。另外，在授課過程中教師應將最新科研成果融入課程，以科研帶動教學，使學生及時獲得專業(yè)發(fā)展的最新信息，了解該學科領(lǐng)域最新動向，激發(fā)學生努力學習的創(chuàng)新意識[3]。

4 核心課程的整合和優(yōu)化

核心課程是根據(jù)本專業(yè)培養(yǎng)目標要求，用于提供稱為合格的專門人才所必需的專業(yè)知識和專業(yè)技能的關(guān)鍵主干課程。因而，核心課程的設置、建設及教學改革，是本專業(yè)建設和教學改革的成敗關(guān)鍵。基本思路是：針對目前培養(yǎng)計劃中，存在的相關(guān)核心課程內(nèi)容交叉、重疊，課程之間銜接與分工不夠明確，課程實踐教學環(huán)節(jié)仍顯欠缺等問題，本著注重工程實踐能力的培養(yǎng)、以機為主，機電及信息技術(shù)有機融合的原則，對系列核心課程進行逐步整合和優(yōu)化，建立以測試與控制工程基礎、機電一體化、計算機技術(shù)類應用等系列課程體系，注意專業(yè)知識及內(nèi)容的整體性和相關(guān)性，進行課程內(nèi)容的優(yōu)化整合，注意分工和銜接，避免重復，努力提高核心課程的系統(tǒng)化和綜合化，充分利用有限的課程和學時滿足日益增長的專業(yè)知識需求，適當減少課內(nèi)講授學時，增加實踐學時，結(jié)合教學方法和手段的改革，大力運用現(xiàn)代教育技術(shù)，提高教學質(zhì)量，為學生的全面發(fā)展和個性發(fā)展提供必要的時間和空間【4】。

4.1 測試與控制類課程

明確“控制工程基礎”與“測試技術(shù)”相關(guān)內(nèi)容的分工和銜接，“控制工程基礎”對于系統(tǒng)的描述側(cè)重性能及其參數(shù)指標，而后續(xù)的“測試技術(shù)”則側(cè)重在學習工程測試中系統(tǒng)性能對測試結(jié)果的影響。精減原“測試技術(shù)”課程中傳感器原理部分，突出對信號檢測方法、變換原理與信號檢測分析裝置和系統(tǒng)的設計原理和方法，增加工程應用方面的內(nèi)容和實例分析。

4.2 機電一體化及運動控制類課程

包括“機電一體化設計”、“機電傳動控制”、“數(shù)控技術(shù)”等課程，將“數(shù)控技術(shù)”硬件設計方面的相關(guān)內(nèi)容與“機電傳動控制”的控制器內(nèi)容有機結(jié)合起來，實驗課和課程設計內(nèi)容與之融合。同時，在機電一體化系統(tǒng)設計及課程設計教學中，將控制工程基礎、測試技術(shù)、機電傳動控制機計算技術(shù)等內(nèi)容綜合運用到同一個機電一體化系統(tǒng)中，針對系統(tǒng)特定功能需求，綜合運用傳感技術(shù)、計算機控制技術(shù)等方面的知識，滿足系統(tǒng)指標要求，使學生能更好地理解各專業(yè)課程之間的關(guān)聯(lián)，提高其對專業(yè)知識的綜合運用能力。

4.3 計算機技術(shù)類課程

進一步豐富、完善計算機類課程，突出實用技能、綜合應用能力及系統(tǒng)設計能力的提高，加強“單片機應用技術(shù)”、“機床電器控制和可編程控制技術(shù)”的實踐環(huán)節(jié)，突出課程的設計性和綜合性實驗訓練內(nèi)容，同時增加課程設計。

5 強化實踐教學

實踐教學環(huán)節(jié)是決定機械電子課程教學質(zhì)量的關(guān)鍵。實踐教學內(nèi)容的開設，培養(yǎng)了學生的實際動手能力，充分體現(xiàn)了實踐教學的優(yōu)越性。在實驗課程中主要以學生為主，教師為輔的教學方式，將課題分析、方案確定、實驗驗證的全過程結(jié)合起來，邊設計邊實驗邊修改，密切動腦與動手之間的關(guān)系[5]。

每個大學生都具有創(chuàng)新潛能，但是要把潛在的創(chuàng)新力轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的創(chuàng)新力，必須有一個激發(fā)潛能，形成創(chuàng)新力的良好精神環(huán)境和心理氛圍，積極開展創(chuàng)新思維的心理訓練。所謂創(chuàng)新思維的產(chǎn)生，就是思維活動的自組織過程如何從無序到有序的轉(zhuǎn)變，隨著大量外界環(huán)境信息對人腦的刺激，開始了思維活動系統(tǒng)的自組織活動，出現(xiàn)了所謂的隨機性漲落，當這些隨機性漲落通過非線性相干作用長程關(guān)聯(lián)放大到巨漲落時，思維系統(tǒng)由舊的有序向新的有序轉(zhuǎn)化，突現(xiàn)新的思維火花。創(chuàng)新往往產(chǎn)生于直覺和靈感，靈感就是在遠離平衡態(tài)時思維系統(tǒng)對臨界點的突破和躍遷。由此，學習者的創(chuàng)新思維并非是平穩(wěn)發(fā)展、持續(xù)變化的，而是間歇性大幅度跳躍式前進的，以致突然發(fā)生急劇變化，產(chǎn)生大量的奇思妙想，使學生策略和學習結(jié)果均富有新意和高效率。

6 結(jié)束語

總之，機械電子工程專業(yè)新技術(shù)模式的改革與創(chuàng)新是一個長期的過程，任重而道遠，需要不斷在改革中總結(jié)經(jīng)驗、學習、思考、交流、創(chuàng)新。只有在濃郁的學校創(chuàng)新氛圍和有利于創(chuàng)新的教育環(huán)境中，才能有效地開發(fā)大學生創(chuàng)新潛能，才能成功培養(yǎng)出具有創(chuàng)新的機電一體化人才。

[1] 王殿軍，焦向東，王偉，等.新版機械電子工程專業(yè)培養(yǎng)方案的研究與實踐[J].安徽師范大學學報(自然科學版),2010,33(1)：39-42.

[2] 劉?；?試析機電一體化復合人才與自組織教學[J].南寧職業(yè)技術(shù)學院學報.2009,14(6)：51-54.

[3] 王少萍.機械電子工程人才培養(yǎng)創(chuàng)新模式研究[J].北京航空航天大學學報(社會科學版).2009（22）：55-58.

[4] 李亞芹,韓陽陽.機電一體化新技術(shù)課程創(chuàng)新教學模式的改革與探索[J].中國電力教育2012（22）：57-58.

[5] 黃民,朱春梅,祁志生，等.機械電子工程專業(yè)方向系列課程系列改革建設與教學改革[J].中國電力教育，2011（3）：182-184.