機械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實踐平臺建設(shè)探索

倪文彬+王榮林+范歡迎+孫松麗

[摘 要]應(yīng)用技術(shù)大學(xué)機械電子工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中存在重理論輕實踐、學(xué)生實踐和應(yīng)用能力不足的問題。“機械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實踐平臺”的建設(shè)方案，設(shè)計了具體的實施方法。通過該教學(xué)平臺的建設(shè)和實驗，學(xué)生對機械電子工程專業(yè)課程的理解有了質(zhì)的提升，能不斷提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]機械電子工程；應(yīng)用；實踐；平臺建設(shè)

[中圖分類號] G642.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0110-02

近年來，國務(wù)院、教育部等主管部門在政策導(dǎo)向上，引導(dǎo)600余所地方本科高校向 “ 應(yīng)用技術(shù)型高校 ”轉(zhuǎn)型 ，推動建設(shè)“應(yīng)用技術(shù)大學(xué)”， 我校也以“建設(shè)特色鮮明的現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)大學(xué)”作為自己的奮斗目標(biāo)。機械電子工程作為典型的工科專業(yè)，對學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力和實踐能力的培養(yǎng)尤為重要。

一、“機械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實踐平臺”的提出

我校機械電子工程專業(yè)2011年開始招生，作為一個實踐性很強的工科專業(yè)，機械電子工程專業(yè)教研室在培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力方面做了一些探索和嘗試。但是，目前機械電子工程專業(yè)還是以傳統(tǒng)教學(xué)為主，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要以參觀、驗證性演示為主，學(xué)生動手的機會不多，自主設(shè)計實驗則更少，導(dǎo)致動手能力培養(yǎng)不足。圍繞“建設(shè)特色鮮明的現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)大學(xué)”，培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，結(jié)合我校工程訓(xùn)練中心和實驗室建設(shè)，機械電子工程專業(yè)教研室通過一系列調(diào)研，在現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，提出了“機械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實踐平臺”建設(shè)方案，它為技術(shù)技能應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供有力的支撐條件。

該方案與機械電子工程專業(yè)建設(shè)相結(jié)合，通過項目化教學(xué)和管理方法，擬解決以下方面問題。

1.通過組裝及創(chuàng)新組合出各種典型機構(gòu)和結(jié)構(gòu)部件，加深對機械原理課程中所學(xué)知識的理解與運用，培養(yǎng)學(xué)生機構(gòu)認(rèn)知、選型、組合及創(chuàng)新的能力；2.培養(yǎng)學(xué)生綜合運用機、電、液（氣）一體化技術(shù)進(jìn)行機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計的能力；3.培養(yǎng)學(xué)生對各類傳感器、單片機、PLC控制器的綜合運用，加深對機電控制類課程中所學(xué)知識的理解與運用；4.培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新思維能力和團(tuán)隊合作精神，提高學(xué)生的創(chuàng)造和動手能力。

二、“機械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實踐平臺”的實施方法

具體實施方法如下。

1.建立面向課程體系的創(chuàng)新實驗支撐條件及關(guān)聯(lián)實驗系列。首先打通機械電子工程相關(guān)課程的實踐環(huán)節(jié)，包括機械原理與機械設(shè)計、機電傳動、機電控制工程、機電一體化設(shè)計等，完善創(chuàng)新實驗條件，以一個機電產(chǎn)品為例開設(shè)貫穿課程體系的關(guān)聯(lián)實踐系列，如機械本體裝配、傳動機構(gòu)分析、單片機與接口技術(shù)、等實驗系列，使學(xué)生更主動地學(xué)習(xí)、更有效地掌握機電一體化技術(shù)的系統(tǒng)知識。

2.以“從做中學(xué)”為指導(dǎo)思想，圍繞學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計項目來完成整個課程體系的教學(xué)和實驗。從專業(yè)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)開始，給學(xué)生提出一個具體的機電產(chǎn)品設(shè)計項目，使學(xué)生能夠帶著問題來學(xué)習(xí)和實踐，并從中初步掌握科學(xué)研究的基本過程和基本方法，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)自主性和能動性，培養(yǎng)學(xué)生動手和自學(xué)能力、發(fā)現(xiàn)與解決問題能力、交流協(xié)作能力等，達(dá)到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

3.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計與學(xué)科賽事，利用此平臺設(shè)計制作機電產(chǎn)品實物。利用此平臺中提出的一些新穎且可實現(xiàn)的項目，可以逐步從設(shè)計到實物制作，參加高層次學(xué)科賽事。另外以這些項目為題材設(shè)計畢業(yè)設(shè)計課題，培養(yǎng)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計。利用CAD軟件完成所有零件圖、部件圖和總裝圖設(shè)計，使學(xué)生對機電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和組成等獲得較為豐富的感性認(rèn)識，對機電產(chǎn)品的設(shè)計過程和設(shè)計要點有基本概念。在設(shè)計過程中，通過產(chǎn)品裝配、控制編程運行，全面了解機電裝備的控制、驅(qū)動、傳動、測試等技術(shù)，并可以綜合運用機械制造工藝和工裝等知識。

三、“機械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實踐平臺”教學(xué)成果

為了檢驗該教學(xué)平臺建設(shè)的教學(xué)效果，機械電子工程專業(yè)的老師們在教學(xué)中組織學(xué)生進(jìn)行了小范圍的試驗，取得了比較理想的成果，下面展示其中的一些成果。

1.大學(xué)生優(yōu)秀科技作品——基于STM32單片機的三軸實驗平臺。圖1所示為基于STM32單片機的三軸實驗平臺。根據(jù)實踐教學(xué)需求，確定了該實驗平臺由機械本體、STM32控制系統(tǒng)和VB上位機操作軟件組成，搭建了該實驗平臺的機械本體結(jié)構(gòu)，完成了實驗平臺控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，制作了三軸實驗平臺樣機，并進(jìn)行了運動功能試驗。通過試驗證明，所設(shè)計的三軸試驗平臺能夠在有效工作范圍內(nèi)實現(xiàn)圓弧和直線插補，實現(xiàn)了設(shè)計要求。

2.江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練優(yōu)秀項目——基于MCGS的PLC仿真實訓(xùn)系統(tǒng)。圖2所示為基于MCGS的PLC仿真實訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)為提升 PLC課程實踐教學(xué)效果，提出并實現(xiàn)了基于組態(tài)軟件 MCGS的PLC仿真實訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計。仿真系統(tǒng)內(nèi)嵌三個PLC經(jīng)典控制子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)均采用 MCGS 監(jiān)控系統(tǒng)與西門子 200PLC 控制相結(jié)合的控制方案，由 PLC 實現(xiàn)子系統(tǒng)控制功能，由組態(tài)軟件 MCGS 實現(xiàn)子系統(tǒng)工作過程的動態(tài)實時監(jiān)控。

3.江蘇省機器人大賽一等獎——可原地轉(zhuǎn)向橫向進(jìn)出車位的新型機構(gòu)。圖3所示為可原地轉(zhuǎn)向橫向進(jìn)出車位的新型機構(gòu)。該新型機構(gòu)針對目前私家車保有量大，道路狹窄，新手駕駛水平不高，機動車掉頭和進(jìn)出車位難度大等問題，設(shè)計了一種可原地轉(zhuǎn)向、橫向進(jìn)出車位的傳動機構(gòu)，可以更加高效的利用有限的停車場資源，緩解停車位緊缺和駕駛?cè)藛T技術(shù)不足的問題。通過實驗，證明該機構(gòu)可以實現(xiàn)原地掉頭、橫向進(jìn)出車位，具有較高的創(chuàng)新性和實用價值。

4.南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計——剪式升降臺液壓系統(tǒng)智能測試平臺。圖4所示為剪式升降臺液壓系統(tǒng)智能測試平臺。該課題針對剪式液壓升降臺，對升降臺完成了機械分析，設(shè)計了實驗油路并完成了仿真，設(shè)計出了基于PLC觸摸屏一體機的控制系統(tǒng)，針對升降臺油路中的液壓缸建立了基于LabVIEW的檢測平臺，最后經(jīng)過半實物實驗系統(tǒng)仿真，能夠?qū)崟r反映出油路中的問題所在，降低了出錯的幾率。

四、結(jié)束語

通過對“機械電子工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用和實踐平臺”建設(shè)方法的探索實踐，證明該方法在培養(yǎng)機電專業(yè)學(xué)生的應(yīng)用和實踐能力方面較傳統(tǒng)教學(xué)方法更具有優(yōu)勢。通過該方案的實施，能有效的培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的應(yīng)用和實踐能力，學(xué)生能夠更好的理解機械電子工程專業(yè)的課程體系，對專業(yè)知識的掌握和應(yīng)用也有了質(zhì)的提升，提高了機械電子工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 李永祥，雷輝.構(gòu)建機械創(chuàng)新設(shè)計開放平臺培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J]. 中國大學(xué)教育，2009（8）：33-35.

[2] 張輝，高常青，趙洪華.基于TRIZ的機械電子工程專業(yè)碩士研究生電子創(chuàng)新實驗平臺[J].學(xué)園，2013（3）：13-14.

[3] 朱學(xué)軍，張慶玲，李富娟，史艷國.基于CDIO的機械電子工程專業(yè)實驗教學(xué)探索與實踐[J].教學(xué)研究，2014（5）：104-106.

[責(zé)任編輯：張 雷]