機(jī)電一體化教學(xué)探討與策略研究

劉會聰

摘 要 機(jī)電一體化課程是一門多學(xué)科綜合專業(yè)課程，目前普遍存在課程體系設(shè)置不合理、教學(xué)方法單一、授課教師隊伍水平有待提高等問題。針對問題，對機(jī)電一體化教學(xué)進(jìn)行深入探討，為國家培養(yǎng)高素質(zhì)、專業(yè)技能型人才提供教學(xué)改革新策略。

關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化課程；課程體系；教學(xué)方法；素質(zhì)教育

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）20-0144-03

Study of Teaching Strategies on Mechatronics//LIU Huicong

Abstract Mechatronics course is a multi-disciplinary professional course. Currently， the curriculum system is unreasonable. The teaching

methods and teaching level of teachers need to be improved. In view

of the above problems， this paper discusses the teaching of Mecha-tronics， and provides new teaching strategies for the country to culti-

vate talents of high quality and professional skills.

Key words mechatronics course； curriculum system； teaching me-thod； quality education

1 前言

隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，高等教育培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)型人才已成為高校教學(xué)的發(fā)展趨勢。我國的教育模式也從傳統(tǒng)的應(yīng)試教育逐步趨向于素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育。許多高等院校為了加強(qiáng)對學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，增加了專業(yè)必修和選修課程。專業(yè)課程的課時被不斷壓縮，教師的授課時間大大縮短，授課內(nèi)容卻隨著科技的發(fā)展逐年增多。課時緊張這一問題在機(jī)電一體化課程教學(xué)工作中尤為突出。

機(jī)電一體化課程是典型的多學(xué)科相互融合的綜合性課程，不僅涉及機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造、電機(jī)控制、液壓氣壓技術(shù)等傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)，而且包括計算機(jī)與信息處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、接口技術(shù)、軟件編程技術(shù)等計算機(jī)與電氣類相關(guān)技術(shù)[1]，各技術(shù)彼此聯(lián)系又有所區(qū)別。在教學(xué)過程中，要求學(xué)生不僅要具備較高的綜合素質(zhì)，綜合掌握多門技術(shù)、融會貫通，還要能夠在實(shí)踐生產(chǎn)中靈活應(yīng)用。這加大了高等院校機(jī)電一體化教學(xué)的難度，是機(jī)電一體化教學(xué)創(chuàng)新改革面臨的主要問題。

因此，如何在有限的課時內(nèi)，清晰傳授機(jī)電一體化課程的重要內(nèi)容，同時與時俱進(jìn)，及時更新當(dāng)下的技術(shù)潮流與熱點(diǎn)，是一項需要深入思考的問題。本文擬通過對課程體系設(shè)置、教學(xué)方法、教師隊伍水平這三個方面進(jìn)行深入分析探討，研究機(jī)電一體化教學(xué)發(fā)展的新思路與新策略，切實(shí)有力地推進(jìn)素質(zhì)教育與創(chuàng)新教育。

2 課程體系探討與策略研究

機(jī)電一體化是機(jī)械、電氣以及計算機(jī)三者的交叉融合。作為一門系統(tǒng)綜合的專業(yè)課程，必須把握各知識間的內(nèi)在聯(lián)系，有條理、有計劃地將其聯(lián)系起來，以整體的形式呈現(xiàn)給學(xué)生。在高等院校機(jī)電一體化教學(xué)中，由于課時限制，很多院校的課程體系明顯偏重機(jī)械或電氣等某一方面，而單純偏向某一方面的課程體系和教學(xué)模式不能夠客觀、真實(shí)地反映出機(jī)電一體化專業(yè)的核心，不利于培養(yǎng)具有多方面專業(yè)技能的機(jī)電一體化人才。

也有一些院校在課程設(shè)置時片面追求知識理論體系的完整性，在有限的課時內(nèi)覆蓋了機(jī)械、電氣、計算機(jī)三個學(xué)科專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容。比如：前一章是控制理論的數(shù)學(xué)模

型，下一章則是機(jī)械傳動與驅(qū)動設(shè)計；前一章是傳感器與檢測系統(tǒng)，下一章則是可編程控制器。各個章節(jié)僅僅簡單羅列了機(jī)電一體化涉及的理論知識，各個知識點(diǎn)之間缺乏內(nèi)在聯(lián)系。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不能將各個知識點(diǎn)有機(jī)聯(lián)系起來，也不能從整體上掌握機(jī)電一體化課程的核心，自然也無法將學(xué)到的理論知識融會貫通并指導(dǎo)實(shí)踐。這種片面追求知識體系完整的課程體系偏離了高校設(shè)置機(jī)電一體化課程的初衷，阻礙了具備綜合素質(zhì)的機(jī)電一體化專業(yè)人才的培養(yǎng)。

因此，在機(jī)電一體化課程體系設(shè)置時需要注意，既不能以偏概全，也不能追求面面俱到，應(yīng)該充分考慮該課程在整個專業(yè)課程體系中的作用，打破學(xué)科間的限制，對其進(jìn)行系統(tǒng)分析，從系統(tǒng)的角度去講解知識點(diǎn)，打通各個知識點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，不斷完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生能夠掌握系統(tǒng)的知識體系，能夠從整體的角度考慮問題，這對于機(jī)電一體化教學(xué)發(fā)展具有積極作用。

此外，在機(jī)電一體化理論教學(xué)過程中，還要根據(jù)學(xué)校專業(yè)特色，優(yōu)化重組教學(xué)內(nèi)容，了解學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時的專業(yè)課程體系構(gòu)架，有選擇有重點(diǎn)地進(jìn)行教學(xué)，集中精力以較少的課時構(gòu)建機(jī)電一體化系統(tǒng)理論體系，并與其他專業(yè)課程之間形成配合和補(bǔ)充。比如對于機(jī)械背景專業(yè)學(xué)生，由于已經(jīng)具備機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造等相關(guān)理論知識，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上可以用較少的課時對相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí)，將較多的課時用于講授電氣控制、傳感檢測、單片機(jī)以及機(jī)電接口的相關(guān)內(nèi)容。而對于電氣背景專業(yè)學(xué)生，在教學(xué)過程中要針對性地對機(jī)械以及計算機(jī)相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性講解，讓學(xué)生了解基本概念，培養(yǎng)學(xué)生基本素質(zhì)[2]。

機(jī)電一體化課程體系的理論教學(xué)過程還需要與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建理論結(jié)合實(shí)踐的科學(xué)教學(xué)模式。傳統(tǒng)的機(jī)電一體化課程設(shè)置一般是課堂理論教學(xué)結(jié)束后進(jìn)入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使用現(xiàn)成的機(jī)電一體化系統(tǒng)產(chǎn)品，指導(dǎo)學(xué)生按照要求完成實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計與演示。這種課程體系設(shè)置使得理論和實(shí)踐分開，不利于學(xué)生對各個知識點(diǎn)的深入理解和掌握，不利于學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?？茖W(xué)合理的課程體系，要做到理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，用所學(xué)理論指導(dǎo)實(shí)踐，將理論付諸實(shí)踐，通過實(shí)踐驗(yàn)證理論[3]。

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)該對教材進(jìn)行全面整合和梳理，詳細(xì)了解學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，制定科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)分為若干實(shí)驗(yàn)子任務(wù)，并將各個實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)課程穿插到理論課程中進(jìn)行。比如針對理論課程中的傳感器與檢測、繼電接觸器、可編程控制器、單片機(jī)、典型機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計等，可在教學(xué)理論知識的同時，分別安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，一方面提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力，另一方面促進(jìn)學(xué)生對每一部分理論知識的深入理解。通過理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)的不斷循環(huán)深入，有意識地使學(xué)生將各個知識點(diǎn)逐步進(jìn)行有機(jī)聯(lián)系并形成系統(tǒng)性知識構(gòu)架[4]。

3 教學(xué)方法探討與策略研究

當(dāng)前的機(jī)電一體化專業(yè)普遍的教學(xué)模式是教師根據(jù)教材內(nèi)容進(jìn)行整合梳理，然后根據(jù)課時安排有側(cè)重地對各個章節(jié)知識點(diǎn)進(jìn)行講解。在這種教學(xué)模式下，教師以教學(xué)內(nèi)容為目標(biāo)，學(xué)生則機(jī)械地學(xué)習(xí)接受，課堂教學(xué)過程中缺乏靈活性和互動性，學(xué)生缺乏必要的思考，不能充分調(diào)動學(xué)習(xí)積極性和能動性，教學(xué)效果不佳。

因此，教師要結(jié)合機(jī)電一體化課程的特點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容有針對性地靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法[5]，如系統(tǒng)式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、問答式教學(xué)、案例式教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)式教學(xué)等，最大限度調(diào)動學(xué)生的積極性，使機(jī)電一體化教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果。比如：教師可以把關(guān)鍵知識點(diǎn)先通過系統(tǒng)教學(xué)或案例教學(xué)給學(xué)生講解，使他們理解基本概念和方法，然后將知識點(diǎn)分解為若干子任務(wù)或子問題，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，由學(xué)生以團(tuán)隊或小組的形式確立實(shí)際任務(wù)，并在解決問題過程中理解知識、掌握知識。教師在學(xué)生完成任務(wù)過程中，要善于及時發(fā)現(xiàn)問題，個別問題個別指導(dǎo)，共性問題集中講解，促進(jìn)教與學(xué)的相輔相成、相互促進(jìn)。

在教學(xué)手段上也要善于借助多媒體教學(xué)，通過圖文聲并茂的表現(xiàn)形式，提供形象直觀的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境。機(jī)電一體化課程的結(jié)構(gòu)圖、線路圖等比較多，運(yùn)用PPT制作豐富生動的多媒體教學(xué)課件，集圖形、動畫、框圖、視頻于一體，不僅有利于教師的直觀講解，而且有助于學(xué)生對知識的深度理解，使學(xué)生對知識點(diǎn)印象深刻，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的主動性、積極性。比如：在講解繼電接觸器的各種控制線路時，可以通過動畫的形式讓學(xué)生直觀感受不同的電氣控制形式的各種電氣元件的動作過程，有利于學(xué)生理解和掌握重難點(diǎn)問題；在講典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計時，可以通過播放視頻先讓學(xué)生了解世界前沿科技，認(rèn)識當(dāng)今先進(jìn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品和技術(shù)，讓學(xué)生對機(jī)電一體化這門課程產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力。

4 教師隊伍探討與策略研究

教師隊伍水平的高低直接影響機(jī)電一體化的教學(xué)質(zhì)量。機(jī)電一體化教學(xué)要求教師不僅具有扎實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)的實(shí)踐動手能力，還要有與時俱進(jìn)、一絲不茍的工作態(tài)度，不斷學(xué)習(xí)新方法新技術(shù)，善于反思自己在教學(xué)過程中的不足。目前，高等院校機(jī)電一體化教師隊伍以年輕教師居多，他們剛剛畢業(yè)不久，雖具有一定的理論水平，但教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，實(shí)踐能力和解決實(shí)際問題的能力有待加強(qiáng)。另外，高等院校普遍存在的問題是考核機(jī)制和職稱評定片面強(qiáng)調(diào)項目、文章、專利等指標(biāo)，使得很多年輕教師重視科研而在教學(xué)方面投入時間有限，存在只是被動完成課時任務(wù)的情況。

為解決上述問題，首先，高校要根據(jù)自身實(shí)際情況，確立教學(xué)型、科研型和教學(xué)科研并重型教師隊伍綜合培養(yǎng)的基本發(fā)展理念。重點(diǎn)針對教學(xué)型、教學(xué)科研型教師進(jìn)行教學(xué)技能方面的輔導(dǎo)，設(shè)立與之相配合的考核激勵機(jī)制，凸顯教學(xué)成果的重要性。使得這些教師能夠從觀念上重視教學(xué)，愿意投入精力和熱情去不斷摸索和改革機(jī)電一體化教學(xué)方法，努力提高機(jī)電一體化課程的教學(xué)質(zhì)量。

其次，為了提高年輕教師的教學(xué)水平，建議組織機(jī)電一體化精品課程梯隊，由教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師與年輕教師相結(jié)合，共同制訂教學(xué)計劃、互相探討教學(xué)策略、共同解決實(shí)際問題。年輕教師可以向梯隊中經(jīng)驗(yàn)豐富的教師學(xué)習(xí)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)方法，提高自己的教學(xué)水平和專業(yè)素養(yǎng)；而教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師也可以與年輕教師探討教學(xué)方法的新思路、了解國際前沿的機(jī)電一體化技術(shù)等，不斷創(chuàng)造性融入新知識新思路，拓寬學(xué)生的知識面與視野。

5 結(jié)語

機(jī)電一體化課程是多門學(xué)科的綜合，涉及知識面寬，學(xué)習(xí)內(nèi)容多，教學(xué)課時有限。為了有效增強(qiáng)教學(xué)效果，培養(yǎng)專業(yè)復(fù)合型人才，需要注意在課程體系設(shè)置、教學(xué)方法改進(jìn)以及教師隊伍培養(yǎng)等方面著手改革，以適應(yīng)不斷發(fā)展與變化的機(jī)電一體化應(yīng)用需求。機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械技術(shù)、電氣技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等多學(xué)科相互融合、綜合發(fā)展的產(chǎn)物，是培養(yǎng)復(fù)合型人才的重要途徑。希望通過以上各種策略方法的探討與實(shí)踐，不斷完善和創(chuàng)新，切實(shí)有效地讓機(jī)電一體化課程能夠吸引學(xué)生，學(xué)有所獲，為國家培養(yǎng)一流的綜合型、創(chuàng)新型、高素質(zhì)專業(yè)人才。

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