面向新工科的機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革研究

吳軍 張雪松

摘 要：針對(duì)機(jī)械電子工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與模式均不適應(yīng)社會(huì)實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r的現(xiàn)狀，根據(jù)新工科建設(shè)的教學(xué)目標(biāo)與要求，在實(shí)踐內(nèi)容上加強(qiáng)數(shù)字化、信息化、智能化技能訓(xùn)練的比例，并與傳統(tǒng)機(jī)電工程實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在實(shí)踐模式上對(duì)過去課程式的實(shí)踐教學(xué)構(gòu)成體系進(jìn)行重構(gòu)，提出項(xiàng)目式的實(shí)踐教學(xué)課程體系，依據(jù)項(xiàng)目教學(xué)法設(shè)計(jì)若干大項(xiàng)的綜合實(shí)踐課程，訓(xùn)練目標(biāo)明確，內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立完整，可有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、綜合工程素養(yǎng)與實(shí)際應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：新工科；實(shí)踐教學(xué)；過程式教學(xué)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.215

1 緒論

工程實(shí)踐教學(xué)是構(gòu)成高校工程類各專業(yè)教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)卓越工程師，提高學(xué)生工程素養(yǎng)的必不可少的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于機(jī)電類工程專業(yè)教學(xué)而言，目前的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式均不能適應(yīng)目前社會(huì)發(fā)展的真實(shí)現(xiàn)狀。當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，數(shù)字化、信息化、智能化技術(shù)應(yīng)用已深入到各行各業(yè)，深入到我們的日常生活當(dāng)中。但是傳統(tǒng)的機(jī)電類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)仍因循舊有內(nèi)容與模式，對(duì)新技術(shù)、新應(yīng)用視而不見，與先進(jìn)的生產(chǎn)實(shí)踐相脫節(jié)，難以滿足新型工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)與要求。因此，對(duì)機(jī)電類進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)體系改革已成必然。針對(duì)這種現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)外各高校已進(jìn)行多種積極的探索與實(shí)踐[1，2]。

2 當(dāng)前課程教學(xué)中存在的問題分析

機(jī)械電子工程在機(jī)械類各專業(yè)中屬于年輕的一員，是在工用與民用產(chǎn)品機(jī)電一體化程度越來越高的背景下產(chǎn)生的。機(jī)械電子屬于一門邊沿學(xué)科，如果死板的將機(jī)械課程與電子課程各抽出一部分內(nèi)容用在實(shí)踐教學(xué)，必然哪個(gè)方面的教學(xué)都不能做到像“純”機(jī)械或“純”電子類專業(yè)那樣的學(xué)時(shí)數(shù)，導(dǎo)致多而雜，粗而不精的教學(xué)效果，而且機(jī)械與電子類課程不能做到融會(huì)貫通，相輔相承，學(xué)生往往止步于固有思維模式，遇到問題要么歸于機(jī)械類范疇要么歸于電子類范疇，而不會(huì)去用機(jī)電一體化的思維去思考、去設(shè)計(jì)。這固然與任課教師自身工程素養(yǎng)的局限性有關(guān)，但也與實(shí)踐類課程的設(shè)置不當(dāng)有一定關(guān)系，表現(xiàn)為“機(jī)”與“電”相互脫節(jié)。舉例來說，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是純粹的機(jī)械結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容一般為典型機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)品——減速機(jī)，單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)是純粹的電子控制類設(shè)計(jì)，有交通信號(hào)燈等小型的電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。二者的思維模式截然不同，缺乏一個(gè)機(jī)電一體化環(huán)境為二者搭橋，做到共同設(shè)計(jì)去完成一個(gè)產(chǎn)品，這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生不能稱之為真正的“機(jī)械電子”人才。

以我校為例，現(xiàn)有機(jī)械電子專業(yè)實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中，最能反應(yīng)時(shí)代特征，體現(xiàn)新科技、新技術(shù)的信息化、智能化的技能訓(xùn)練所占教學(xué)比例偏少或者沒有。這與市場(chǎng)相脫節(jié)，不利于機(jī)械電子專業(yè)人才的培養(yǎng)。只有改變這一弊端，緊跟社會(huì)科技發(fā)展步伐，才能讓機(jī)械電子工程專業(yè)培養(yǎng)的人才成為就業(yè)市場(chǎng)的寵兒，成為真正的復(fù)合型應(yīng)用技術(shù)人才。

3 面向新工科的實(shí)踐教學(xué)課程改革思路

“中國(guó)制造2025”是在新的國(guó)際、國(guó)內(nèi)環(huán)境下，中國(guó)政府立足于國(guó)際產(chǎn)業(yè)變革大勢(shì)，作出的全面提升中國(guó)制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平的重大戰(zhàn)略部署。在中國(guó)制造2025規(guī)劃中，包括有五大工程和十大領(lǐng)域。在五大工程中，“智能制造”作為其重要組成部分，其實(shí)質(zhì)就是制造業(yè)的數(shù)字化、信息化、智能化；在十大領(lǐng)域中，高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人均是數(shù)字化、信息化、智能化的典型產(chǎn)品。為實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造2025的偉大愿景，提供合格、高質(zhì)量的人才隊(duì)伍，國(guó)家教育部適時(shí)提出新工科建設(shè)的規(guī)劃與方案，為傳統(tǒng)工科專業(yè)的發(fā)展指明了方向。在機(jī)械類各專業(yè)中，機(jī)械電子工程專業(yè)是機(jī)械學(xué)與電子學(xué)相結(jié)合的復(fù)合型專業(yè)，最貼近新工科建設(shè)的范疇，也最適合引入數(shù)字化、信息化、智能化的教學(xué)內(nèi)容。課程始終是人才培養(yǎng)的核心，是提高教學(xué)質(zhì)量的根本保證。加強(qiáng)數(shù)字化、信息化、智能化建設(shè)，進(jìn)行實(shí)踐課程開發(fā)的宗旨，是以新型產(chǎn)業(yè)為就業(yè)導(dǎo)向、以工程訓(xùn)練為載體的學(xué)生全面工程素養(yǎng)與技能的發(fā)展[3-5]。

數(shù)字化是信息化的基礎(chǔ)，智能化是信息化的方向，無人駕駛汽車，保姆機(jī)器人這些過去無法想象的產(chǎn)品已經(jīng)離我們的生活越來越近。智能制造同樣如此，高檔數(shù)控機(jī)床、智能機(jī)器人無一不體現(xiàn)出機(jī)械與電子的結(jié)合，制造與信息的結(jié)合。因此，必須在實(shí)踐課程中體現(xiàn)出更多的數(shù)字化、信息化因素，并力所能及的體現(xiàn)出智能化的因素。讓學(xué)生贏在高起點(diǎn)，成功于新科技。具體而言，把數(shù)字化、信息化引入設(shè)計(jì)與制造的各個(gè)課程訓(xùn)練環(huán)節(jié)，使之過程和結(jié)果更加科學(xué)，更加高效，更加綠色。

為了滿足上述實(shí)踐課程教學(xué)體系內(nèi)容的轉(zhuǎn)變，必須輔以實(shí)踐課程教學(xué)體系模式的轉(zhuǎn)變，才能得到理想的教學(xué)效果，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，否則就是事半功倍，難以堅(jiān)持下去。在工程類課程教學(xué)中應(yīng)用工作過程導(dǎo)向教學(xué)模式，是應(yīng)用型、職業(yè)型高校專業(yè)教學(xué)的一種創(chuàng)新手段，許多高校對(duì)此進(jìn)行了有益的探索與實(shí)踐。以工作過程為實(shí)踐對(duì)象，而不是以理論課程為實(shí)踐對(duì)象，就可以避免實(shí)踐課程之間條塊分割，機(jī)電分家，為設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)的現(xiàn)象發(fā)生。具體說就是以生產(chǎn)實(shí)踐中真實(shí)的產(chǎn)品為工作對(duì)象，以該產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)控化制造、智能化裝配等一系列工作過程為實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行訓(xùn)練，從而滿足新工科建設(shè)對(duì)人才培養(yǎng)的要求。

4 基于過程式的實(shí)踐教學(xué)課程體系設(shè)計(jì)

以工作過程為導(dǎo)向把傳統(tǒng)的實(shí)踐課程加以整合，設(shè)計(jì)若干個(gè)綜合課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，在項(xiàng)目中力求體現(xiàn)出數(shù)字化、信息化和智能化特點(diǎn)。

以我校為例，將過去單獨(dú)的課程設(shè)計(jì)整合成多種技術(shù)合成訓(xùn)練的綜合設(shè)計(jì)，同時(shí)注重?cái)?shù)字化、信息化內(nèi)容的增加。比如機(jī)械制圖課程設(shè)計(jì)，其內(nèi)容改為制圖規(guī)范+Autocad工程圖+三維建模軟件的訓(xùn)練內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代設(shè)計(jì)專業(yè)工具的使用，設(shè)計(jì)理念也因此截然不同，從立體建模入手，輕視圖表達(dá)重設(shè)計(jì)開發(fā)，從而回歸設(shè)計(jì)本源。又比如機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)改為機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的機(jī)械專業(yè)區(qū)別開來，真正體現(xiàn)出機(jī)械電子工程專業(yè)的特點(diǎn)，機(jī)械部分設(shè)計(jì)只是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一部分，只有結(jié)合電子技術(shù)的設(shè)計(jì)訓(xùn)練才是一個(gè)完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，符合現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的“輕機(jī)械重電子”的發(fā)展方向。

PLC控制系統(tǒng)是工業(yè)自動(dòng)化三大系統(tǒng)之一，機(jī)電傳動(dòng)控制只是簡(jiǎn)單的在加工機(jī)床上進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的電氣控制訓(xùn)練，控制對(duì)象非常狹窄。而自動(dòng)化是信息化的前提，自動(dòng)化生產(chǎn)線是“機(jī)器代人”的必然結(jié)果，當(dāng)控制對(duì)象改為自動(dòng)化生產(chǎn)線以后，控制對(duì)象的范疇變得廣泛，設(shè)計(jì)的復(fù)雜度具有較大彈性空間，從而起到“難易結(jié)合，因材施教”的教學(xué)效果。

增加數(shù)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)和工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)的環(huán)節(jié)。數(shù)控技術(shù)和機(jī)器人是我校機(jī)械電子工程專業(yè)的兩個(gè)特色方向，對(duì)應(yīng)著中國(guó)制造2025十大領(lǐng)域之一，突出體現(xiàn)著智能制造所要求的數(shù)字化、信息化、智能化的核心內(nèi)涵，起到在產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的訓(xùn)練中既是重要節(jié)點(diǎn)，又能穿針引線的重要作用。數(shù)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)重點(diǎn)在先進(jìn)制造，向前可與數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)相結(jié)合，向后可與精密檢測(cè)相聯(lián)系，機(jī)器人技術(shù)實(shí)訓(xùn)重點(diǎn)在先進(jìn)裝配，向前可與自動(dòng)生產(chǎn)線與PLC設(shè)計(jì)相結(jié)合，向后同樣可與精

（下轉(zhuǎn)第245頁）

（上接第237頁）

密檢測(cè)相聯(lián)系，從而完成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)、制造、裝配生產(chǎn)鏈的訓(xùn)練。

5 結(jié)語

面向新工科的機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革，著眼于社會(huì)實(shí)際的先進(jìn)生產(chǎn)內(nèi)容與方式的進(jìn)步，改革專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，變機(jī)、電獨(dú)立訓(xùn)練為機(jī)電一體訓(xùn)練，變以理論知識(shí)為訓(xùn)練單元為以工作過程為訓(xùn)練單元，強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代設(shè)計(jì)工具、現(xiàn)代制造工具、現(xiàn)代裝配工具的使用訓(xùn)練，培養(yǎng)具有現(xiàn)代設(shè)計(jì)思維，掌握現(xiàn)代制造、裝配方法的應(yīng)用型機(jī)電專業(yè)人才。

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（12）：93-94.

作者簡(jiǎn)介：吳軍（1971-），男，遼寧北鎮(zhèn)人，碩士研究生，講師，研究方向：數(shù)控技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)。