機械電子工程專業(yè)“研學(xué)”一體式實驗教學(xué)改革

白 晶， 秦現(xiàn)生， 李 靖， 王戰(zhàn)璽

(西北工業(yè)大學(xué) 機電學(xué)院， 陜西 西安 710072)

機械電子工程專業(yè)“研學(xué)”一體式實驗教學(xué)改革

白 晶， 秦現(xiàn)生， 李 靖， 王戰(zhàn)璽

(西北工業(yè)大學(xué) 機電學(xué)院， 陜西 西安 710072)

本文分析了實驗教學(xué)改革對機械電子工程專業(yè)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要性，針對目前機械電子工程專業(yè)實驗課程的缺陷，探討了機械電子工程專業(yè)的“研學(xué)”一體式實驗平臺架構(gòu)，提出了實驗課程的建設(shè)模式，以提高機械電子工程專業(yè)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

實驗教學(xué)改革；機械電子工程；“研學(xué)”一體

0 引言

機械電子工程是機械、電子、計算機和自動控制等技術(shù)的結(jié)合，又稱機電一體化，強調(diào)機械制動能力與機電控制能力的結(jié)合[1-2，5]。近幾年隨著企業(yè)對學(xué)生的動手能力、科研能力和創(chuàng)新能力要求的逐步提高，如何培養(yǎng)出具有最新機械電子知識、較高技能和創(chuàng)新能力的機械電子工程專業(yè)人才成為了機械電子工程專業(yè)教育實踐中不斷探索的課題[3]。

實驗教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力不可替代的環(huán)節(jié)[4]，在機械電子工程專業(yè)教學(xué)中顯得尤為重要，而綜合式的“研學(xué)”一體式實驗教學(xué)平臺建設(shè)是實施實驗教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。

1 “研學(xué)”一體式實驗平臺構(gòu)建

在我校本科教學(xué)“十二五”規(guī)劃的發(fā)展思路中強調(diào)要加大專業(yè)實驗條件投入，完善實踐教學(xué)體系，強化創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺建設(shè)，以滿足培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型、國際化高級人才的需要。

機械電子工程是一個多學(xué)科交叉的專業(yè)，旨在以光、機、電、液(光學(xué)和激光、機械、電子與計算機、液氣壓傳動等)相結(jié)合，培養(yǎng)“光機電液”一體化技術(shù)應(yīng)用型人才。本專業(yè)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握以“機器人學(xué)”、“制造裝備學(xué)”、“微處理器及硬件原理”、“液壓與氣動”為核心的課程，具備扎實的理論基礎(chǔ)知識，能夠從事“光機電液”一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的設(shè)計制造、研究開發(fā)、工程應(yīng)用、運行管理等方面工作和跟蹤本領(lǐng)域新理論、新技術(shù)，具有創(chuàng)新精神和國際視野的復(fù)合型高級工程技術(shù)人才。面向機械電子工程專業(yè)的“研學(xué)”一體式實驗平臺架構(gòu)如圖1所示。

圖1 “研學(xué)”一體式實驗平臺構(gòu)架

實驗平臺建設(shè)規(guī)劃的核心內(nèi)容為：以高等工程教育、機電一體化科學(xué)發(fā)展的趨勢為依據(jù)；以加強課程實驗與理論教學(xué)的互動和互補為宗旨；完善實驗平臺設(shè)備硬件建設(shè)基礎(chǔ)，改善實驗教學(xué)條件；整合資源、資源共享；提高設(shè)備的先進性，建設(shè)開放服務(wù)的集成式開放實驗教學(xué)環(huán)境；轉(zhuǎn)變以往的實驗教學(xué)觀念，更新教學(xué)內(nèi)容，為提高學(xué)生的綜合設(shè)計與工程實踐能力，引入新型實踐教學(xué)理念和模式，完善以能力培養(yǎng)為核心的“基礎(chǔ)型、綜合型、科研創(chuàng)新型”多層次實驗教學(xué)體系；加快實驗教學(xué)條件建設(shè)，按照基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗的要求，增大教學(xué)儀器設(shè)備的投入力度 。

其具體內(nèi)容包括：

(1)以機械電子工程專業(yè)為主線，面向全校各學(xué)科專業(yè)，構(gòu)建多層次、多類型的實驗教學(xué)體系。按照“注重基礎(chǔ)、加強設(shè)計、綜合應(yīng)用、提高創(chuàng)新”這四個層次組織實驗教學(xué)，增加以綜合性、設(shè)計性為主的實驗項目，擴展創(chuàng)新性實驗平臺，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力和創(chuàng)造性思維能力。對于綜合實驗，由于學(xué)生基礎(chǔ)不同，按照“基本要求、需求選擇”的原則安排實驗教學(xué)。

(2)通過開放實驗平臺，吸引和提高學(xué)生的科研參與興趣及發(fā)揮其創(chuàng)新設(shè)計能力，學(xué)生可以參與教師科研項目、科研實驗、了解前沿課題，或者自己提出創(chuàng)新型實驗項目，實驗作品可參加機械創(chuàng)新大賽或挑戰(zhàn)杯競賽等，突出對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

(3)利用自制、聯(lián)合開發(fā)和外購的渠道，全面改善實驗條件，保證設(shè)備的先進性。在實驗教學(xué)內(nèi)容中，要及時把新技術(shù)、新理論和新方法充實到實驗教學(xué)中去，讓學(xué)生切實了解新技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)社會進步的潮流。

(4)配合理論教學(xué)改革和精品課程建設(shè)，有針對性地編寫和修訂系列實驗教材。同時引進計算機技術(shù)到機電、液壓、伺服系統(tǒng)實驗教學(xué)中，創(chuàng)造現(xiàn)代化的實驗教學(xué)環(huán)境，開展虛擬、仿真實驗方法的研究和試點，增加學(xué)生的實驗興趣，提高學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力和分析、解決工程實際的能力。

(5)實驗考核改革需同時進行，考核評價貫穿在整個實驗過程中，學(xué)生的實際能力考核，學(xué)生分析、綜合、應(yīng)用和解決問題能力的考核是重點，采用開放型的考核模式，提倡能力強的學(xué)生，直接做設(shè)計性、綜合性實驗。

2 實驗課程建設(shè)

實驗平臺上的實驗課程根據(jù)不同需要可分為：課程實驗、綜合實驗與集成式開放實驗。

1)課程實驗

課程實驗是實驗平臺上開展實踐教學(xué)的重要基礎(chǔ)，是連接理論與實踐的橋梁，一方面加強了對理論知識的掌握，另一方面通過演示實驗、課程小實驗、分組實驗、課外實驗與操作實驗等，可以開發(fā)學(xué)生智力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在理論學(xué)習(xí)過程中，加入一些實驗，可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，從而大幅度提高教學(xué)效果。

課程實驗主要與理論課教學(xué)息息相關(guān)，是課程理論知識的驗證與實踐，是不可替代的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)。

2)綜合實驗

綜合實驗，主要采取教師提供實驗設(shè)備和劃分一定實驗范圍，在指定日子里全天開放，讓學(xué)生選擇實驗內(nèi)容展開實驗的方式；

3)集成式開放實驗

課程實驗外，不少國內(nèi)外學(xué)校還設(shè)置了開放實驗，旨在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、創(chuàng)新精神及實踐等能力，通過實驗設(shè)備、器材、場所的開放，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生運用所學(xué)的理論知識，進行創(chuàng)新性開放性的工程實驗。

通過借鑒國內(nèi)外學(xué)校開展開放實驗的經(jīng)驗，結(jié)合本校機械電子工程專業(yè)學(xué)生特點，我們將工程教育模式、本科生導(dǎo)師制、早期接觸科研嘗試等集成起來，提出的一種“集成式實驗教學(xué)模式”，開展了對應(yīng)的集成式開放實驗。

通過集成式開放實驗，將現(xiàn)階段教師所進行的機械電子工程基礎(chǔ)實驗和前沿課題展示到學(xué)生面前，使學(xué)生與世界前沿科技接軌，了解項目組織與團隊合作模式，培養(yǎng)具有國際競爭能力的高層次的機械工程技術(shù)人才。集成開放實驗具有以下幾個特點：

(1)這類實驗貫穿大一到大四的實踐動手環(huán)節(jié)，從項目設(shè)計到實現(xiàn)再到最后的完成；

(2)結(jié)合教師研究項目開展，使學(xué)生與科技、與創(chuàng)新接軌；

(3)使學(xué)生早期接觸科研，了解國內(nèi)外機械電子工程技術(shù)發(fā)展；

(4)根據(jù)個人愛好選擇項目，選配導(dǎo)師，使導(dǎo)師指導(dǎo)方向更具體，增強了可持續(xù)性動手環(huán)節(jié)設(shè)置；

(5)通過小組合作最終將項目實現(xiàn)完成，學(xué)生要經(jīng)歷項目制定、設(shè)計、制作、展示等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)了團隊合作精神，了解項目組織與團隊合作模式。

集成式開放實驗主要采取吸收優(yōu)秀學(xué)生參加教師科研課題或支持學(xué)生完成自立科研課題、與學(xué)科競賽相關(guān)實驗(實踐)訓(xùn)練、大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目等方式進行。

3 結(jié)語

我校機械電子工程專業(yè)的“研學(xué)”一體式實驗教學(xué)改革，有利于制定合理的機械電子工程實驗課程和構(gòu)建整體融合的實驗教學(xué)體系，彌補現(xiàn)有機械電子工程專業(yè)本科生課堂教學(xué)在實驗和實踐方面的不足，在本科教學(xué)獲得豐收成果，學(xué)生可以在實驗平臺上充分發(fā)揮主觀能動性，大膽開展原創(chuàng)設(shè)想并進一步實現(xiàn)。

[1] 王少萍. 機械電子工程人才培養(yǎng)創(chuàng)新模式研究[J]. 北京：北京航空航天大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版), 2009, 22(s1):55-58.

[2] 李旭, 康江, 劉利方. 機械電子工程專業(yè)軟件應(yīng)用能力的培養(yǎng)[J]. 南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報, 2016, 38(3).

[3] 李西平. 機械電子工程教改模式研究與電大教學(xué)實踐[J]. 南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報, 2002, 24(4):26-28.

[4] 王香婷, 劉濤, 張曉春,等. 電工技術(shù)與電子技術(shù)實驗教學(xué)改革[J]. 北京：實驗技術(shù)與管理, 2013, 30(4):112-115.

[5] 孫月華, 徐鵬, 劉春生, 劉元林 液壓與氣壓傳動實驗教學(xué)改革與實踐[J]. 北京：實驗技術(shù)與管理, 第33卷第10期, 2016.10.

ExperimentalTeachingReformofMechatronicsEngineeringSpecialitywithResearchandLearningCombined

BAIJing,QINXian-Sheng,LIJing,WANGZhan-Xi

(SchoolofMechanicalEngineering,NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi′an710072,China)

This paper analyzes the importance of the experimental teaching reform to the application ability in the talent training of mechatronics engineering speciality, especially in the training of practice and innovation ability. By analyzing of the shortcomings of the current experimental course, this paper discusses the structure of experimental teaching reform with research and learning combined, and puts forward the experimental course construction mode, in order to improve the students′ practical skills and innovation ability.

experimental teaching reform; mechatronics engineering; research and learning combined

2016-10-19;

2017-11-10

白 晶(1978-)，女，博士，講師，主要從事機械電子工程教學(xué)和科研工作，E-mail：baijing@nwpu.edu.cn

G424

A

1008-0686(2017)05-0123-03