新工科背景下《機(jī)電傳動控制》課程內(nèi)容建設(shè)研究

尹海斌　李益兵　吳超群

摘要：新工科背景下學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和內(nèi)容都將發(fā)生很大的變化。根據(jù)社會發(fā)展對機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生的需求，結(jié)合我校機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)《機(jī)電傳動控制》課程的情況，通過分析問題提出有待改進(jìn)的地方，為建設(shè)適應(yīng)新工科背景的課程體系奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：新工科；機(jī)電工程；傳動控制；課程建設(shè)；工科教育

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）31-0179-02

我國擁有世界上最大規(guī)模的工科教育。但是，我國工科教育的目標(biāo)定位不清晰，工科教學(xué)理科化，對于通識教育與工程教育、實踐教育與實驗教學(xué)之間的關(guān)系和區(qū)別存在模糊認(rèn)識，工程教育與行業(yè)企業(yè)實際脫節(jié)太大，工科學(xué)生存在綜合素質(zhì)與知識結(jié)構(gòu)方面的缺陷[1]。

這種情況導(dǎo)致工科教育嚴(yán)重滯后，與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會對人才的需求完全不匹配。造成我國工業(yè)企業(yè)缺乏創(chuàng)新人才，尤其在新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、電力裝備、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、新材料幾個專業(yè)方向上人才缺口最大。

不僅在數(shù)量上，而且新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對傳統(tǒng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量也提出了挑戰(zhàn)。相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是創(chuàng)新能力和工程實踐能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才；他們不僅在某一學(xué)科專業(yè)上學(xué)業(yè)精深，而且還應(yīng)具有“學(xué)科交叉融合”的能力；他們不僅能運用所掌握的知識去解決現(xiàn)有的問題，也有能力學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)去解決未來發(fā)展出現(xiàn)的問題，對未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)起到引領(lǐng)作用；他們不僅在技術(shù)上優(yōu)秀，同時懂得經(jīng)濟(jì)、社會和管理，兼具良好的人文素養(yǎng)?？梢哉f，新經(jīng)濟(jì)對人才提出了新的目標(biāo)定位與需求，新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展呼喚“新工科”[2]。

2017年2月18日，教育部在復(fù)旦大學(xué)召開了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會，與會高校對新時期工程人才培養(yǎng)進(jìn)行了熱烈討論，共同探討了“新工科”的內(nèi)涵特征、“新工科”建設(shè)與發(fā)展的路徑選擇，并達(dá)成了十點共識[3]。

一、新工科背景下機(jī)電專業(yè)的相關(guān)需求

新工科的提出，有如下特點：我國工科教育站在新的起點，面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。在目標(biāo)上要達(dá)成：加快建設(shè)，提高工科教育質(zhì)量；交叉發(fā)展新興學(xué)科，培育新的工科領(lǐng)域；服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)，助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級；培養(yǎng)學(xué)生工程思維與綜合應(yīng)用能力。在實現(xiàn)方法上，要通過國際合作、政府支持、社會參與的多元協(xié)同機(jī)制實現(xiàn)[3]。

為了達(dá)成這些目標(biāo)，需要在了解我國工科院校的歷史特點和使命基礎(chǔ)上確定主要的實現(xiàn)路徑。工科院校不僅要承擔(dān)培養(yǎng)學(xué)生的任務(wù)，還要承擔(dān)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重?fù)?dān)，這一點毋庸置疑。在兩者之間的關(guān)系上，我們要搞清楚一個問題：學(xué)校是通過培養(yǎng)學(xué)生來服務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，還是以服務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級來培養(yǎng)學(xué)生？1949年初期，為了趕超英美國家的工業(yè)技術(shù)，我們國家專門成立了一批行業(yè)特色的工科院校，學(xué)校的主要任務(wù)是以服務(wù)產(chǎn)業(yè)升級來培養(yǎng)學(xué)生，這是符合時代的需求的。但是，新的發(fā)展階段，我們需要通過培養(yǎng)學(xué)生來服務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，只有這樣，新工科提出的多項目標(biāo)才是有機(jī)的整體，才能順利達(dá)成[4]。

這是因為，以質(zhì)量為導(dǎo)向的“專業(yè)人做專業(yè)事”原則指明了學(xué)校的主要職責(zé)是培養(yǎng)學(xué)生，通過培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和實踐能力的學(xué)生來服務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。如果學(xué)校還是以服務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級來培養(yǎng)學(xué)生，雖然能夠滿足企業(yè)當(dāng)前對人才的需求，但是這樣培養(yǎng)的學(xué)生沒有后勁。

當(dāng)前，智能制造和人工智能上升為國家戰(zhàn)略，對于機(jī)電專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)也要契合時代的發(fā)展需求。為了適應(yīng)這一發(fā)展戰(zhàn)略，機(jī)電專業(yè)的學(xué)生應(yīng)該要拓寬知識面，不能只學(xué)習(xí)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造方面的知識，還要掌握機(jī)電傳動與控制方面的知識。可以說機(jī)電傳動控制是機(jī)械設(shè)備與其控制之間的聯(lián)系紐帶，只有充分了解機(jī)電傳動控制才能設(shè)計和控制好一臺機(jī)電設(shè)備，因此，學(xué)習(xí)機(jī)電傳動控制非常重要。

二、《機(jī)電傳動控制》課程特點與問題分析

目前，我校機(jī)電專業(yè)的學(xué)生采用的教材是鄧星鐘等編著的《機(jī)電傳動控制》，屬于“十五”國家規(guī)劃教材。這門教材整合了電機(jī)特性與電工電子技術(shù)兩個主要方向，突出了“機(jī)電結(jié)合、電為機(jī)用”的特點。該書編者于1987年在全國首次開設(shè)“機(jī)電傳動控制”課程，并于1992年正式出版教材。國家教委高教司于1993年頒布的普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄和專業(yè)簡介中，《機(jī)電傳動控制》被定位機(jī)械電子工程專業(yè)的必修主干課程。這本教材從投入使用至今已有20多年，在國內(nèi)幾百所工科院校使用?？梢哉f，這本教材代表了中國《機(jī)電傳動控制》課程的發(fā)展水平，存在的幾點問題也具有代表性。

這一教材對機(jī)電類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識的培養(yǎng)，按照寬口徑新專業(yè)教學(xué)的需要，做出了歷史貢獻(xiàn)。但是，隨著技術(shù)的發(fā)展，該教材也呈現(xiàn)出如下幾點問題：

1.在專業(yè)課程設(shè)置上，《機(jī)電傳動課程》的內(nèi)容過于單一，越來越不具有一般性知識的特征，也遠(yuǎn)離了專業(yè)必修課程的建設(shè)要求。這是因為，隨著技術(shù)的發(fā)展，許多新的機(jī)械傳動方法被提出與開發(fā)，傳統(tǒng)的采用電機(jī)傳動的知識就顯得不具有一般性。

2.課程內(nèi)容主要圍繞幾種電機(jī)的特性與控制進(jìn)行介紹，但選擇介紹的電機(jī)結(jié)構(gòu)非常傳統(tǒng)老舊，沒有結(jié)合時代發(fā)展的動向來介紹新的電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對機(jī)電設(shè)備的性能提出了更高的要求。因此，介紹電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足高效節(jié)能與適應(yīng)智能的發(fā)展方向。

3.該教材內(nèi)容繁雜，包含電機(jī)特性與電氣控制主要內(nèi)容的同時，還涉及一些其他課程的內(nèi)容；有一些內(nèi)容已經(jīng)過時，闡述的觀點與現(xiàn)有技術(shù)下考慮的結(jié)果多有不符；有很多網(wǎng)上就可以學(xué)到的簡單內(nèi)容，不需要再作為教材來學(xué)習(xí)；講授的過程中還發(fā)現(xiàn)了幾處小錯誤。

三、新工科背景下《機(jī)電傳動控制》課程內(nèi)容構(gòu)建

我們正在使用的教材具有歷史的局限性，一些觀點和結(jié)論在當(dāng)時的歷史條件下，屬于正確的；但是，在新的時期，這些觀點又是不對的，這正是我們迫切需要構(gòu)建新教材的原因。

在知識爆炸式發(fā)展年代以及知識傳播越來越便利的情況下，教師還用傳統(tǒng)的教學(xué)方式是不能提起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的，同時教師的地位也在受到挑戰(zhàn)。教師需要改進(jìn)教學(xué)方式和內(nèi)容，作為教師講授的參考教材也需要同步更新。

在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上，保留教材中的精華部分，刪除一些過時、簡單重復(fù)的內(nèi)容，為增加一些新的知識留出課時。結(jié)合上述幾點問題，提出如下針對性的改進(jìn)：

1.增加一些新的機(jī)電傳動控制的方法，比如氣液驅(qū)動控制、人工肌肉驅(qū)動控制。分析整理這些機(jī)電傳動的知識，構(gòu)建這些機(jī)電傳動控制方法的一般知識體系。這樣才能符合專業(yè)必修課程建設(shè)的要求。

2.結(jié)合最新的材料技術(shù)、電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制進(jìn)行闡述。在知識的構(gòu)建布局上，要體現(xiàn)高效節(jié)能和適應(yīng)智能的發(fā)展趨勢。結(jié)合時代主題，把《機(jī)電傳動控制》課程應(yīng)該學(xué)習(xí)的內(nèi)容傳授給學(xué)生。讓學(xué)生不僅學(xué)到知識，還要了解方向，這是促進(jìn)學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的密鑰良方。

3.重點介紹發(fā)展趨勢、知識體系、重點知識和最新方法。把一些過時的知識點剔除，保留主要的知識重點介紹。通過課程的重建，增新刪舊來適應(yīng)新的發(fā)展需求，這樣才能讓學(xué)生在有限的課時內(nèi)學(xué)到有用的東西。

四、結(jié)語

提高工程教育的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與動手實踐能力是新工科建設(shè)的主要目標(biāo)?；谛鹿た平ㄔO(shè)的需求，以《機(jī)電傳動控制》課程的構(gòu)建為例，分析了現(xiàn)有高?！稒C(jī)電傳動控制》課程教材所存在的一般問題，結(jié)合武漢理工大學(xué)教學(xué)實際情況，從該課程教材內(nèi)容的寬度、深度和組織結(jié)構(gòu)等方面提出了修改建議，為該課程教材的重新編寫奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]https：//baike.baidu.com/item/新工科/20597803？fr=aladdin.

[2]胡波，馮輝，韓偉力，徐雷.加快新工科建設(shè)，推進(jìn)工程教育改革創(chuàng)新[J].復(fù)旦教育論壇，2017，15（2）：20-27.

[3]中華人民共和國教育部.“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識[EB/OL].

http：//www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745/201702/t20170223_297122.html.

[4]沈建新，陸勇.“新工科”理念下的地方本科高校校本課程開發(fā)[J].鹽城師范學(xué)院學(xué)報（人文社會科學(xué)版），2017，37（4）：116-119.