機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐

李煥娜 王靜

摘要：本文論述了機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)的重要性，提出了以工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式，制定了機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)的選題原則，完善了組織實(shí)施方案，提高了機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì);教學(xué)模式;工程實(shí)踐

目前，機(jī)電一體化技術(shù)在諸多行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，機(jī)電一體化產(chǎn)品也達(dá)到了一個(gè)嶄新的水平，社會對機(jī)電復(fù)合型技術(shù)人才的需求量越來越大。因此，培養(yǎng)高素質(zhì)的機(jī)電工程類專業(yè)人才，是廣大工科院校面臨的重要任務(wù)。

1 以工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式

傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)為課程性課程設(shè)計(jì)，一般只隸屬于某門課程。各門課程中安排的各種課程設(shè)計(jì)之間銜接性比較差，內(nèi)部邏輯關(guān)系不夠緊密，學(xué)生難以從中學(xué)到完整的知識。學(xué)時(shí)的利用率也受到一定的影響，而且普遍采用“參照指導(dǎo)書，查閱手冊，進(jìn)行模仿設(shè)計(jì)”的模式，不利于調(diào)動學(xué)生的積極性。課程設(shè)計(jì)時(shí)間普遍較短，學(xué)生在設(shè)計(jì)中是“姍姍而來、匆匆而去”，還沒正式開始，一晃又結(jié)束了。學(xué)生進(jìn)行這樣的課程設(shè)計(jì)往往容易流于形式，應(yīng)付交差。為克服傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的不足，在機(jī)電專業(yè)方向所有理論課程學(xué)習(xí)之后、畢業(yè)設(shè)計(jì)開始之前，利用2周集中時(shí)間進(jìn)行大型的機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)。

機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)是不隸屬任何一門課程的課程設(shè)計(jì)，采用了一種“以系統(tǒng)化專業(yè)知識為主線，以開放的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室為基地，以開放式管理為前提，以實(shí)際動手為基礎(chǔ)，以激發(fā)學(xué)生興趣、主動求知為動力，以培養(yǎng)工程應(yīng)用能力為目的”的全新型綜合課程設(shè)計(jì)模式。具體思路是：將電子技術(shù)、自動控制理論、液壓與氣壓傳動、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等課程聯(lián)系起來，以機(jī)電控制實(shí)驗(yàn)室和機(jī)械制造實(shí)驗(yàn)室為實(shí)驗(yàn)基地，以工程實(shí)際為背景開設(shè)多個(gè)選題，將方案設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、評價(jià)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試融為一體，要求學(xué)生針對某一選題，在教師提供的設(shè)計(jì)平臺上進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，獨(dú)立實(shí)踐。這一教學(xué)模式始終強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和動手能力，引導(dǎo)學(xué)生解決相關(guān)工程實(shí)際問題。

2 制定機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)的選題原則，豐富了題目的數(shù)量和類型

研究機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)的選題是整個(gè)課題得以順利實(shí)施的保證，選題不恰當(dāng)不僅達(dá)不到課程設(shè)計(jì)的要求，而且挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及學(xué)習(xí)熱情。在選題時(shí)遵循以下原則：

（1）課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)屬課程范圍，應(yīng)能滿足課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的與要求，能使學(xué)生得到較全面的綜合訓(xùn)練。

（2）課程設(shè)計(jì)的題目和內(nèi)容要與實(shí)際相聯(lián)系，結(jié)合最新技術(shù)知識，滿足專業(yè)教學(xué)計(jì)劃要求，有正確完整的技術(shù)參考資料。

（3）課程設(shè)計(jì)題目的難度和工作量應(yīng)適合學(xué)生的知識和能力狀況，使學(xué)生既能獲得充分的實(shí)踐鍛煉，又能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過努力完成任務(wù)。

機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)選題既要結(jié)合前修課程，以鞏固教學(xué)內(nèi)容，又要有較強(qiáng)的實(shí)踐性和新穎性。因此主要通過借鑒教師的科研課題、典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，同時(shí)結(jié)合數(shù)控行業(yè)特點(diǎn)和本校實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備情況，設(shè)置成熟的、有特色的、適合教學(xué)的題目作為課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。以下是課程設(shè)計(jì)的部分選題：

①機(jī)床工作臺傳動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);②液壓滑臺的PLC控制;③X—Y數(shù)控工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì);④數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì);⑤臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì);⑥上料機(jī)械手機(jī)電與氣動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);⑦機(jī)床主軸部分機(jī)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

上述每一個(gè)課程設(shè)計(jì)題目均為綜合性應(yīng)用題目，涉及到該專業(yè)方向多門課程的知識，包括總體方案的確定、機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主要零部件的計(jì)算和選型、控制系統(tǒng)的電路原理分析、電子元器件的接線和調(diào)試。選題的控制系統(tǒng)包括現(xiàn)今常用的控制方式：數(shù)控系統(tǒng)、單片機(jī)、PLC、計(jì)算機(jī)+運(yùn)動控制卡，傳動部分包括了電氣傳動、液壓與氣壓傳動、機(jī)械傳動。選題強(qiáng)調(diào)綜合與集成，不限定設(shè)計(jì)結(jié)果，不規(guī)定具體的實(shí)現(xiàn)過程。通過合理選題能讓學(xué)生將大學(xué)里幾年來學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)“串”起來，形成有機(jī)的整體。

3 完善組織實(shí)施方案，提高課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量

（1）合理安排設(shè)計(jì)進(jìn)度，加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)管理。由于機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)工作量大，為了確保設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行，制定了詳細(xì)的工作計(jì)劃，進(jìn)度安排：①教師講課、布置任務(wù)、學(xué)生選題、學(xué)生查閱資料，完成電氣原理設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1～2天;②檢查通過之后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，認(rèn)識電器元件原理和使用方法。進(jìn)一步修改完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，繼續(xù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和CAD圖的繪制：5～6天;③搭建、連接硬件系統(tǒng)并進(jìn)行系統(tǒng)的初步調(diào)試：1～2天;④撰寫課程設(shè)計(jì)說明書：1天;⑤整理資料和答辯：1天。

課程設(shè)計(jì)期間，采取集中管理與開放式管理相結(jié)合的模式，前期布置任務(wù)，中期實(shí)驗(yàn)調(diào)試，后期答辯進(jìn)行集中講解和輔導(dǎo)，其他環(huán)節(jié)進(jìn)行開放式管理。課程設(shè)計(jì)中會安排3～4次檢查，主要檢查學(xué)生設(shè)計(jì)方案、機(jī)械圖紙的繪制、電氣系統(tǒng)原理圖的繪制、電器元件的選擇、程序的編寫和調(diào)試等內(nèi)容。

（2）改革課程設(shè)計(jì)學(xué)生成績評定方式，增加答辯成績?？偝煽冇善綍r(shí)表現(xiàn)（10%）、課程設(shè)計(jì)說明書和圖紙（50%）、答辯成績（40%）三部分組成。成績分為優(yōu)、良、中、及格和不及格。增加答辯成績的目的就是避免少數(shù)同學(xué)的抄襲現(xiàn)象。答辯成績包括設(shè)計(jì)過程中階段答辯成績和最終答辯成績兩個(gè)部分。其中平時(shí)成績包括前期計(jì)算檢查、機(jī)械圖、裝配圖、電氣圖檢查、實(shí)際接線或程序調(diào)試檢查、平時(shí)考勤等幾部分。

（3）編寫機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。由于本身專業(yè)發(fā)展時(shí)間較晚，除了合肥工業(yè)大學(xué)主編的《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》外，很難找到適合本課程設(shè)計(jì)使用的教材，但該書也是根據(jù)本校實(shí)際情況編寫，沒有那樣的硬件條件，要實(shí)現(xiàn)起來非常困難。許多學(xué)校采用自編教材，而我校連自編的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書也沒有。因此，結(jié)合本校的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，重新編寫與教改相適應(yīng)的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)電子書。

（4）建立了課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)周交互進(jìn)行的實(shí)踐環(huán)節(jié)實(shí)施模式。以前綜合試驗(yàn)周和課程設(shè)計(jì)由于歸屬不同的教學(xué)單位，各自為陣，使課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)周的銜接性較差，不能很好達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。課程設(shè)計(jì)沒有后續(xù)實(shí)踐支撐，往往搞成紙上談兵。近年來，實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備和環(huán)境有了較大的改善，完全可以利用實(shí)驗(yàn)室平臺，通過課程設(shè)計(jì)加強(qiáng)對學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

（5）加強(qiáng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段和網(wǎng)絡(luò)資源的運(yùn)用。采用先進(jìn)的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段，可大大提高工作效率。繪制機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，可以采用AutoCAD 軟件直接繪制裝配圖，部分學(xué)生還可使用三維軟件直接進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。電氣原理圖的設(shè)計(jì)有的直接用CAD繪制，有的采用PROTEL軟件。但由于課程設(shè)計(jì)時(shí)間有限，每個(gè)學(xué)生的具體情況又不同，所以對計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力不作強(qiáng)求，指導(dǎo)教師可根據(jù)學(xué)生情況靈活掌握。

4 結(jié)束語

為了培養(yǎng)出既有知識又有實(shí)踐能力的應(yīng)用型技術(shù)人才，工科院校在教學(xué)中不斷增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的課程和學(xué)時(shí)。課程設(shè)計(jì)是工科專業(yè)大學(xué)生在校學(xué)習(xí)過程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，也是學(xué)生工程設(shè)計(jì)思想和實(shí)踐能力培養(yǎng)的主要途徑。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李立成.機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐研究[J].中國教育技術(shù)備，2014，（20）

（作者單位：河北科技學(xué)院）