機電一體化系統(tǒng)設計課程設計存在的問題及對策

郭文松，周 嶺，劉媛媛（塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆　阿拉爾843300）

機電一體化系統(tǒng)設計課程設計存在的問題及對策

郭文松，周 嶺※，劉媛媛
（塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆阿拉爾843300）

文中分析了機電一體化系統(tǒng)設計課程的重要性，針對在課程設計遇到的問題，提出了鼓勵學生開發(fā)利用課余時間，為學生提供經(jīng)費，提倡學生自選題目、選擇創(chuàng)新題目等應對措施，以提高學生在課程設計中主動學習的積極性。

機電一體化系統(tǒng)設計；問題；改革；建議

1　機電一體化系統(tǒng)設計課程設計的重要性

機電一體化系統(tǒng)設計課程的教學內(nèi)容包括模塊機械技術(shù)，傳感器技術(shù)，信息技術(shù)，計算機控制技術(shù)，伺服技術(shù)，接口技術(shù)和軟件技術(shù)等。本課程實踐性較強，學生必須經(jīng)過一定的實踐才能對所學容有更好的理解和掌握［1，2］。

造成我國工程科技人才質(zhì)量不高的主要因素之一是實踐教學不足。對于工科學生而言，大學四年是參與工程實踐、形成工程思維、獲得工程經(jīng)驗的最好機會，令人遺憾的是，實踐教學作為工程教育教學體系的重要組成部分，卻沒有得到高校、教師和學生的足夠重視，實踐教學始終是本科工程教育人才培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)。在工程教育研究領域，研究者對實踐教學的關注較少，更缺乏系統(tǒng)的研究和探討［3］。中國工程院教育咨詢委員會和江蘇省教育廳曾聯(lián)合做過一個調(diào)查—江蘇高等工程教育社會調(diào)查，該調(diào)查報告指出，工科畢業(yè)生在企業(yè)的表現(xiàn)比較突出的問題包括：動手能力差、解決實際問題能力差、團隊合作能力差。企業(yè)則希望學校加強學生實踐技能的訓練［4］

2　課程設計存在問題

（1）課程設計題目一般是由教師擬定，學生缺少思考、創(chuàng)新過程，被動地去接受任務，而不是主動去思考、探索。

（2）學生缺乏動手和解決實際問題的過程。課程設計一般以理論分析、計算機輔助三維模型設計、計算機仿真為主要形式，學生缺乏動手實踐的過程。只有通過實踐的檢驗，學生才能對所學的知識融會貫通，單純的理論考核遠不能達到通過課程設計鍛煉工程能力的目的。

（3）課程設計時間短，目前一般高校該課程設計安排2周，學生需要在2周內(nèi)完成熟悉課題、分解任務、提出設計方案、購買制造構(gòu)件、整體組裝調(diào)試、課程設計報告撰寫等任務。顯然，在短時間內(nèi)，學生是難以完成高水平的課程設計的。因此，如何在高校學生學習任務重、課程安排緊的情況下保證學生用足夠的時間去完成高水平的課程設計，是一個需要解決的重要問題。

（4）網(wǎng)絡資源利用不合理。隨著計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展，網(wǎng)絡資源也越來越豐富，學生們在課程設計過程中經(jīng)常會出現(xiàn)過度依靠網(wǎng)絡資源的現(xiàn)象。

（5）團隊協(xié)作能力培養(yǎng)也是機電一體化系統(tǒng)設計課程設計需要重點培養(yǎng)的能力之一。在課程設計過程中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)團隊協(xié)作中只有少數(shù)學生在參與設計，而其余學生在偷奸耍懶。

3　對策

3.1題目選擇

（1）精選課程設計題目。傳統(tǒng)綜合課程設計題目，強調(diào)基本能力訓練和課堂所學知識綜合運用。課程設計題目除了以上方面，也應該鼓勵學生對課堂以外的知識和高新技術(shù)進行自學和探索。

不妨將機電一體化課程設計題目定為“基于上位機控制的水箱液位的PID控制”、“雙軸伺服運動控制的激光雕刻系統(tǒng)設計”或“可無線遙控的智能循跡、避障小車的設計”，這樣的題目綜合性和應用性更高，而且能促進學生自學如“VB語言”、“組態(tài)軟件”、“LABVIEW”和“JAVA”等上機軟件、學習激光加工技術(shù)、無線射頻技術(shù)和藍牙技術(shù)等相關知識。

（2）鼓勵學生自己選擇課題，選擇創(chuàng)新題目。鼓勵學生結(jié)合身邊的需要解決的問題和自己感興趣的問題，在指導老師的輔助下自己選擇課題。讓有創(chuàng)新想法的同學不再被動地接受課題。

（3）加強工程在課程設計中的導向作用。基于科研項目或企業(yè)需求提煉課程設計。在課程設計選題中，鼓勵老師們將所進行的科研項目內(nèi)的一個小問題進行精煉后形成課程設計課題，這樣既有理論研究、試驗研究，又有固定的經(jīng)費支持。這類題目對準備參加電賽和具有一定基礎的同學具有很大的吸引力，同時也可以為教師的科研工作提供一定幫助。

3.2理論聯(lián)系實際

學生的課程設計成果展示不僅要包括說明書、實體三維圖、工程圖、電路圖、程序、算法等理論，更要以機電一體化產(chǎn)品的實物形式展示。因此，要求學生在完成理論研究以后，要獨立購買元器件、焊接電路板，制造、組裝機械結(jié)構(gòu)，調(diào)試應用程序等，并最終完成可實現(xiàn)一定功能的機電一體化產(chǎn)品，而學校也需要為學生提供相應的經(jīng)費保障。

3.3開發(fā)利用好課余時間

在有限的課程設計時間前提下讓學生完成高水平的課程設計不僅需要學生在學校規(guī)定的課程設計時間段內(nèi)進行課程設計，更需要學生利用好課余時間。

3.4合理利用網(wǎng)絡資源

網(wǎng)絡資源對于學生學習是利大于弊的。這需要在學生進行課程設計之前制定好嚴格的學術(shù)道德規(guī)范和學術(shù)網(wǎng)絡行為規(guī)范，指導學生合理的利用網(wǎng)絡資源去完成任務。

4　課程設計實施經(jīng)驗

本人作為課程設計指導老師共指導了三屆學生機電一體化系統(tǒng)設計課程設計，以下是課程設計過程、存在問題和改革過程：

機電工程14屆學生：課程設計時間為第14～15教學周，共2周時間。題目由指導老師擬定，題目為物料分揀機的控制系統(tǒng)設計和三自由度機械手控制系統(tǒng)設計，這兩個題目均分為機械設計部分、電路設計部分，PLC程序設計部分三組，一共6組學生，每組學生5人左右，考核成果為設計說明書、三維圖、電路圖、程序。

存在問題：（1）考核方式均為理論形式，沒有實踐驗證；（2）學生被動接收題目，沒有主動創(chuàng)新；（3）雖然以小組形式分配任務，但缺乏團隊合作；（4）課程設計時間較短，學生課程設計完成質(zhì)量不高。

機電工程15屆學生：在第1教學周機電一體化系統(tǒng)設計課程開課時，通知學生自組團隊，自己設計課程設計題目，利用課余時間開展課程設計，第14～15教學周進行集中答疑和答辯，每組提供經(jīng)費300元。課程設計題目為自動避障小車的設計，自動循跡小車的設計，物料搬運機器手的設計以及超聲波測距報警器的設計等，成果形式為實物和理論。

優(yōu)點：（1）鍛煉了學生的動手能力；（2）鍛煉了實際工程能力；（3）鍛煉了學生團隊協(xié)作能力；（4）學生充分利用了課余時間，提高了設計水平；（5）課程設計起到了導向作用，同時激發(fā)了學生學習機電一體化系統(tǒng)設計課程的熱情和動力。

存在問題：（1）每個小組雖然均做出了實物，但是創(chuàng)新性不足；（2）網(wǎng)絡資源豐富，電路、程序部分容易摘抄現(xiàn)成網(wǎng)絡資源；（3）沒有充分調(diào)動學生自學積極性。

機電工程16屆學生：在時間安排，題目選擇方式、提供經(jīng)費這些方面經(jīng)費同15屆一樣。課程設計題目方面鼓勵學生創(chuàng)新，鼓勵學生自學知識解決問題。題目包括自動防風沙窗簾的設計，遠紅外便攜式烤

肉機的設計，手機遙控小車的設計，基于MCGS上位機的液位PID控制及激光雕刻機的設計等。

較15屆學生相比，16屆課程設計有如下優(yōu)點：（1）學生課程設計題目有了一定創(chuàng)新性和實用性，其中自動防風沙窗簾的設計，遠紅外便攜式烤肉機的設計均獲批為國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，得到了進一步研究的機會；（2）學生開始主動學習新知識，如無線遙控，Java編程，Mcgs上位機編程，激光加工等知識。

5　結(jié)論

本文結(jié)合在機電一體化系統(tǒng)設計課程設計中遇到的問題，提出改進建議：（1）在第1教學周機電一體化系統(tǒng)設計課程開始時安排課程設計題目，鼓勵學生開發(fā)利用課余時間；（2）給學生提供經(jīng)費，課程設計成果不但需要理論支持，更需要實物驗證；（3）鼓勵學生自選題目、選擇創(chuàng)新題目、課程設計過程中主動學習新知識。

［1］何亞峰，俞慶，劉春節(jié).“機電一體化系統(tǒng)設計”實踐教學體系的構(gòu)建與探索［J］.常州工學院學報，2014，27（4）：70～74.

［2］文韜，龔中良，陳飛.《機電一體化系統(tǒng)設計》課程的項目教學實踐［J］.中南林業(yè)科技大學學報（社會科學版），2014，8（4）：167～169.

［3］周傳喜，管鋒，彭三河.基于工程實踐能力培養(yǎng)的機械設計類系列［J］.長江大學學報，2015，16（12）：77～80.

［4］陳國松.我國重點大學本科工程教育實踐教學改革研究［D］.華中科技大學，2012，10.

Existing Problems in Mechatronics System Design and Suggestion for Course Reform

GUO Wen-song，ZHOU Ling※，LIU Yuan-yuan
（Collage of mechanical and electrical engineering，Tarim university，Alear，843300，Xinjiang，China）

Thistext analysesthe importance of"MechatronicsDesign"course.According to the existing problemsin curriculum design of"Mechatronics Design"course，this text raises countermessures such as encouraging students to develop and use their spare time，providing funds for students，encouraging students to choose their own topics and encouraging students to innovate and so on，in order to improve students'initiative in curriculum design.

Mechatronicssystem design；Existing problems；Reform；Suggestions

1007-7782（2016）03-0041-03

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.03.015

G420

A

2016-01-09

塔里木大學高教項目（TDGJ1515，TDGJ1513）

周嶺