機(jī)電傳動與控制課程教學(xué)的改革與探索

許良　馬少華

摘 要 文章針對目前機(jī)電傳動與控制課程教學(xué)中存在的問題，分析了產(chǎn)生問題的原因，提出了利用互聯(lián)網(wǎng)+以及虛擬仿真技術(shù)，改變課堂教學(xué)與實驗教學(xué)模式，變革課程考核模式的教學(xué)新思路和新方法。教學(xué)實踐證明，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，而且教學(xué)質(zhì)量也得以大幅提高。

關(guān)鍵詞 機(jī)電傳動與控制 教學(xué)改革 實驗教學(xué)

0 序言

機(jī)電傳動與控制課程是面向機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)以及機(jī)械電子工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生了解機(jī)電傳動控制的一般知識，掌握電機(jī)、繼電器接觸器、晶閘管等的工作原理、特性、應(yīng)用方法，掌握常用的機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的工作原理、特點、性能及應(yīng)用，了解前沿的控制技術(shù)應(yīng)用。旨在培養(yǎng)能夠從事和勝任機(jī)械設(shè)計、制造、機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計、自動化工程應(yīng)用、機(jī)電液一體化裝備使用、維護(hù)及管理等工作的高素質(zhì)、高技能、應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才。

1 目前教學(xué)中存在的問題

機(jī)電傳動與控制課程在整個機(jī)電類專業(yè)課程體系中往往起著承上啟下的作用，是后續(xù)機(jī)電一體化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)與編程、可編程控制器原理與應(yīng)用等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。該課程內(nèi)容涉及學(xué)科知識較多，理論性強(qiáng)、概念抽象，應(yīng)用背景強(qiáng)，技術(shù)更新較快，需要實驗教學(xué)，課程設(shè)計配合，在當(dāng)前的教學(xué)中主要加深學(xué)生理解，是一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程。在當(dāng)前的教學(xué)過程中主要存在以下幾個方面的問題：

1.1 理論教學(xué)效果不佳

該課程的課堂教學(xué)40學(xué)時，課程內(nèi)容較多，概念抽象，課時相對不足。傳統(tǒng)的教學(xué)方式以教師課堂講授為主，授課的節(jié)奏比較緊湊，進(jìn)度較快，習(xí)題課相對較少，學(xué)生理解困難，僅憑課堂講授，只有少數(shù)學(xué)生能夠跟上課程節(jié)奏，大部分學(xué)生知難而退，逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣，表現(xiàn)為人到心不到，出現(xiàn)大量低頭族。學(xué)生以考試為目標(biāo)，難以達(dá)到課程的教學(xué)目的。同時由于課時少，內(nèi)容較多，教師課堂講授只能講授該課程的基礎(chǔ)知識，應(yīng)用廣泛的新技術(shù)、新理論被壓縮，無法介紹，學(xué)生們對于該門課程的學(xué)習(xí)也只是泛泛了解，沒有達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學(xué)目的。

1.2 實踐教學(xué)效果弱化

該課程的實驗教學(xué)為8學(xué)時，是該門專業(yè)課程的重要組成部分，是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)。實踐教學(xué)的目的是通過理論學(xué)習(xí)后的動手實踐培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想和分析解決問題的能力，從而對理論學(xué)習(xí)內(nèi)容加以進(jìn)一步的掌握和理解。但該課程實驗未單列，沒有學(xué)分，學(xué)生對實驗內(nèi)容不重視，失去了這門課注重學(xué)生實踐能力培養(yǎng)意義。同時實驗設(shè)施不足，作為學(xué)科基礎(chǔ)課，選課學(xué)生人數(shù)很多，授課班近百學(xué)生，而相對的實驗設(shè)施不足，學(xué)生需要分多批次進(jìn)行相關(guān)的課程實驗，從而造成了理論教學(xué)和實踐教學(xué)的進(jìn)度不一致的情況，有的時候甚至?xí)霈F(xiàn)理論課程早已經(jīng)學(xué)完了，但實踐課程還沒有開始的情況，這樣就會削弱理論與實踐相輔相成的功效，從而也造成了學(xué)生對實踐教學(xué)的不重視。

1.3 考核方式單一

機(jī)電傳動控制課程考核，以閉卷考試為主，平時成績及實驗成績?yōu)檩o，其中平時成績，實驗成績難以量化，平時成績主要體現(xiàn)為點名，出現(xiàn)了人到心不到，為點名而上課，學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度消極，低頭族占很大比例。實驗成績的考核以實驗報告、簽到為主，這么做就會造成學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性不高，達(dá)不到實驗教學(xué)的根本目的。

2 教學(xué)改革的主要措施

根據(jù)我院在機(jī)電傳動與控制課程教學(xué)及實驗環(huán)節(jié)的實際情況，目前已經(jīng)對課程的教學(xué)工作做了一些改革和探索，如圖1所示：

2.1 改革傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)+作用

為解決機(jī)電傳動與控制課程課時少，教學(xué)內(nèi)容多，相關(guān)技術(shù)更新快，課程內(nèi)容抽象，學(xué)生理解難等矛盾，在教學(xué)上，擬嘗試改變現(xiàn)有全部以課堂講授為主的教學(xué)方法，引進(jìn)利用互聯(lián)網(wǎng)+，多媒體技術(shù)，變教師課堂講授為主為學(xué)生課外自學(xué)為主的模式，教師課上一半講授，一半時間設(shè)置特定主題進(jìn)行討論互動，答疑，配合考核方式的改革，鼓勵與引導(dǎo)學(xué)生提出問題，解決問題，主動學(xué)習(xí)。具體包括：建立教學(xué)班的微信、QQ交流群，建立良好的本門課程教學(xué)交流環(huán)節(jié)；提供相關(guān)的教序課間，指定1～2個開放的優(yōu)秀公開課資源，變緊湊的課堂教學(xué)為寬松的課外互動；課堂上提綱攜領(lǐng)的講授重點內(nèi)容，留出部分時間，以提問、討論、答疑的方式，配合考核方式的改革，引導(dǎo)帶動學(xué)生討論教學(xué)計劃的相關(guān)內(nèi)容，實現(xiàn)互動式教學(xué)；適當(dāng)增加習(xí)題課課時，把相關(guān)教學(xué)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容融入到習(xí)題課中，把更多的時間用到培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力上；增加新技術(shù)的介紹內(nèi)容，開闊學(xué)生視野。

2.2 改革實驗教學(xué)方式，探索虛擬仿真實驗?zāi)Ｊ?/p>

為解決實驗教學(xué)資源不足，實驗內(nèi)容難以與理論教學(xué)同步，阻礙學(xué)生課堂理解，導(dǎo)致后續(xù)課程跟不上的矛盾，積極探索虛擬仿真實驗教學(xué)模式，虛擬仿真是傳統(tǒng)實驗室的延伸和有效補(bǔ)充，它可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗室的不足，可以豐富實踐教學(xué)的內(nèi)涵，帶動實踐教學(xué)模式的創(chuàng)新。在充分分析現(xiàn)有實體實驗資源的基礎(chǔ)上，本著“虛實結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實不虛”的原則，構(gòu)建虛擬仿真實驗教學(xué)體系，這樣可以大大壓縮實驗課堂時間，擴(kuò)大開放實驗、仿真實驗的空間，使學(xué)生們可以有更多的自主學(xué)習(xí)時間，從而將虛擬仿真與實物機(jī)電系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)新實踐教學(xué)方法和手段。同時，虛擬仿真實驗教學(xué)資源能夠為學(xué)生提供接近于真實情況的實踐學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生達(dá)到更好的虛擬和仿真體驗，得到更好的理論學(xué)習(xí)過程和實踐教學(xué)成果。通過虛擬仿真實驗技術(shù)基本可以實現(xiàn)理論教學(xué)和實驗教學(xué)“不過夜”的教學(xué)模式，理論課結(jié)束就可以完成相關(guān)的“實驗”內(nèi)容。

2.3 改革課程考核方式，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

為解決機(jī)電傳動控制課程考核中以考試為主，平時成績及實驗成績難以量化，學(xué)生人到心不到，難以達(dá)到該課程的培養(yǎng)目標(biāo)的問題，為了配合教學(xué)方式的改革，同步進(jìn)行考核方式的改革。量化平時成績，在平時成績中改變課堂點名不到，不交作業(yè)扣分為主的考核方式，配合課堂教學(xué)改革，引導(dǎo)鼓勵學(xué)生積極參與課堂教學(xué)活動，課堂互動，回答問題，解決問題，分組討論，習(xí)題講解，實驗方案講解，實驗分析等均作為加分項，使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，努力營造活躍的課堂氣氛，消滅低頭族。量化實驗考核，新的實驗考核方式應(yīng)鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新，使學(xué)生不僅在理論學(xué)習(xí)中的積極性和主動性得到提高，而且在實踐學(xué)習(xí)中的創(chuàng)新性和能動性也能得到相應(yīng)的提高，應(yīng)采用多元化的考核模式，實驗的最終成績由實驗報告成績、課堂實驗、虛擬實驗三部分構(gòu)成。對于使用新技術(shù)、新方法的創(chuàng)新實驗，在實驗中發(fā)現(xiàn)問題，提出問題的學(xué)生加分。形成“小組互評、學(xué)生自評、教師考評”的評價考核體系。通過考核方式的改變，力求改變過去學(xué)生實驗課簽到，實驗后抄報告的被動學(xué)習(xí)方式，由過去的以扣分為主變?yōu)橐约臃譃橹?，使學(xué)生喜歡實驗，有成功感，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。

3 教學(xué)改革的主要成效

針對機(jī)電傳動與控制課程，利用互聯(lián)網(wǎng)+、多媒體、虛擬仿真技術(shù)，通過改變課堂教學(xué)與實驗教學(xué)模式，變革課程考核模式，一方面改善了理論教學(xué)學(xué)時緊張，學(xué)生學(xué)習(xí)效果差，先進(jìn)技術(shù)內(nèi)容被壓縮等問題，真正實現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。另一方面，通過虛擬實驗平臺，解決實驗設(shè)施不足，實驗設(shè)備落后，理論教學(xué)與實驗教學(xué)不同步的問題。第三通過考核方式的改革與量化，變扣分為主為加分為主的方式，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)興趣，減輕考試壓力，教學(xué)質(zhì)量得以大幅提高。

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