工程教育認(rèn)證背景下機(jī)電傳動(dòng)與控制課程教學(xué)改革

文/魏宏靜 周知進(jìn) 黃彪（貴州理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 貴州貴陽 550003）

一、機(jī)電傳動(dòng)與控制課程簡(jiǎn)介與現(xiàn)狀

《機(jī)電傳動(dòng)與控制》是機(jī)械電子工程專業(yè)從機(jī)電一體化技術(shù)需要出發(fā)，為培養(yǎng)在機(jī)械電子領(lǐng)域中，既具有較高的理論知識(shí)，又具備分析和解決實(shí)際問題能力的技術(shù)人才而設(shè)置的課程，是機(jī)電結(jié)合的紐帶。該課程主要介紹交、直流電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、應(yīng)用場(chǎng)合、驅(qū)動(dòng)方式、控制方法等內(nèi)容，其中，重點(diǎn)介紹了電機(jī)控制方法，包括繼電器-接觸器控制，PLC控制等。該課程的教學(xué)內(nèi)容包括理論教學(xué)28學(xué)時(shí)和實(shí)踐教學(xué)4學(xué)時(shí)，該課程依然處于偏重于理論教學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)階段，課堂講述以老師和教材為中心，這種被動(dòng)灌輸?shù)姆绞叫Ч⒉焕硐?。而?shí)驗(yàn)多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的規(guī)定步驟進(jìn)行接線即可完成實(shí)驗(yàn)，所以這種驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法達(dá)到培養(yǎng)解決學(xué)生實(shí)踐能力和工程應(yīng)用能力的目的。課程現(xiàn)有的考核方式主要分為三部分，即期末考試（60%）+平時(shí)成績(jī)（20%）+實(shí)驗(yàn)（20%）。這種評(píng)價(jià)方式把期末考試即理論知識(shí)作為重點(diǎn)，是不夠科學(xué)的。然而根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，教學(xué)過程應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生成長(zhǎng)和專業(yè)能力提升，注重學(xué)生解決工程實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。目前，課程與工程教育認(rèn)證要求仍存在較大差距，需要對(duì)該課程進(jìn)行改革。

二、基于工程教育認(rèn)證的課程教學(xué)改革措施

為了滿足工程教育認(rèn)證“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)”的要求，機(jī)電傳動(dòng)與控制課程的教學(xué)從教學(xué)大綱的修訂、教學(xué)模式和方法的改進(jìn)、考核評(píng)價(jià)方式的優(yōu)化等3個(gè)方面進(jìn)行改革。

1.修訂教學(xué)大綱

根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，各專業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求進(jìn)行課程體系的設(shè)計(jì)，確定專業(yè)開設(shè)的相關(guān)課程，規(guī)劃課程的具體教學(xué)內(nèi)容。“機(jī)電傳動(dòng)與控制”課程改革首先應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求進(jìn)行教學(xué)大綱的制定，課程學(xué)習(xí)目標(biāo)需體現(xiàn)對(duì)畢業(yè)要求的支撐。根據(jù)“機(jī)電傳動(dòng)與控制”課程的特點(diǎn)，該課程應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)畢業(yè)要求中“掌握機(jī)械產(chǎn)品制造/控制專業(yè)知識(shí)”、“具備機(jī)械電子工程專業(yè)所需的設(shè)計(jì)與開發(fā)能力”和“能夠針對(duì)復(fù)雜機(jī)電問題，設(shè)計(jì)解決方案”指標(biāo)點(diǎn)的支撐。根據(jù)以上三個(gè)指標(biāo)點(diǎn)，確定課程教學(xué)目標(biāo)：

課程目標(biāo)1：了解機(jī)電傳動(dòng)與控制技術(shù)發(fā)展的新理論、新技術(shù)和最新發(fā)展趨勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷和使命感。

課程目標(biāo)2：掌握電機(jī)及繼電器等相關(guān)知識(shí)，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求，有所創(chuàng)新地設(shè)計(jì)出符合要求的機(jī)電控制系統(tǒng)，并能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行分析。

課程目標(biāo)3：能夠結(jié)合機(jī)電傳動(dòng)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原理和相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)有效、可行的實(shí)驗(yàn)方案，并在實(shí)驗(yàn)過程中，正確選用相關(guān)電器元件，在符合相關(guān)要求的前提下準(zhǔn)確地完成實(shí)驗(yàn)。

課程目標(biāo)4：能夠針對(duì)機(jī)電傳動(dòng)控制問題，選擇恰當(dāng)?shù)目刂破骷涂刂品椒?，編制特定功能的機(jī)電系統(tǒng)控制程序。

2.豐富課程內(nèi)容

通過對(duì)教學(xué)教材內(nèi)容與先修課程內(nèi)容的梳理，將理論教學(xué)內(nèi)容分為自學(xué)類、講授類和項(xiàng)目討論類三種類型。

第一，自學(xué)類內(nèi)容。將與電工電子技術(shù)、PLC等課程已學(xué)習(xí)過的內(nèi)容確定為自學(xué)內(nèi)容，將學(xué)習(xí)內(nèi)容制作成課件，通過雨課堂推送給學(xué)生，學(xué)生可以自己安排學(xué)習(xí)計(jì)劃，對(duì)知識(shí)進(jìn)行自學(xué)。老師可以在手機(jī)小程序中查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以便督促學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。在自學(xué)過程中，學(xué)生如果對(duì)某些內(nèi)容有不理解的情況，老師可以督促學(xué)生查閱其它參考資料，鼓勵(lì)學(xué)生自主解決問題。然后在雨課堂上推送課后練習(xí)督促和檢查學(xué)生課后的學(xué)習(xí)情況，對(duì)于那些學(xué)生無法解決的問題，統(tǒng)一在課堂上進(jìn)行解答。這種方式可以給重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容以及項(xiàng)目討論類內(nèi)容留出更多的學(xué)時(shí)。

第二，講授類內(nèi)容。對(duì)以交、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)控制特性和調(diào)速系統(tǒng)、三相異步電機(jī)的繼電器接觸器控制、PLC等重點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)講授，在課程講述過程中，將知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際的工程問題聯(lián)系起來，讓學(xué)生明白所學(xué)知識(shí)有哪些應(yīng)用點(diǎn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講述直流電機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的過程中，將授課內(nèi)容和學(xué)生在大創(chuàng)項(xiàng)目中所涉及相關(guān)內(nèi)容結(jié)合起來，分析交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)調(diào)速控制等問題。通過這些與學(xué)生大創(chuàng)項(xiàng)目緊密聯(lián)系的學(xué)習(xí)內(nèi)容，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

第三，項(xiàng)目類內(nèi)容。增加項(xiàng)目討論類的學(xué)習(xí)內(nèi)容了解智能制造業(yè)控制技術(shù)現(xiàn)狀，有針對(duì)性地選擇恰當(dāng)?shù)墓こ虘?yīng)用案例來增加教學(xué)內(nèi)容的豐富性。鼓勵(lì)學(xué)生自己思考和設(shè)定實(shí)際應(yīng)用中的機(jī)電傳動(dòng)控制問題或由教師拋出工程應(yīng)用實(shí)際問題，對(duì)工程實(shí)際中復(fù)制機(jī)電系統(tǒng)機(jī)械能分析，詳細(xì)分解成若干部分，針對(duì)各部分涉及的理論知識(shí)進(jìn)行梳理和講解，讓課堂上講解的知識(shí)點(diǎn)服務(wù)于工程項(xiàng)目。接下來學(xué)生分成小組通過查找資料、討論等方式最終提出解決方案，并通過制作PPT、現(xiàn)場(chǎng)匯報(bào)環(huán)節(jié)將小組的成果在班級(jí)內(nèi)部展示，采用學(xué)生之間小組提問和老師提問、引導(dǎo)、點(diǎn)評(píng)相結(jié)合，讓學(xué)生把課堂上學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到具體的工程應(yīng)用案例中，教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1所示。比如在講到PLC控制這部分內(nèi)容時(shí)，可以結(jié)合制造車間AGV控制或電梯控制案例去啟發(fā)學(xué)生思考其控制邏輯、實(shí)現(xiàn)方法、控制功能、控制流程等。通過這種方式，改善教學(xué)效果，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題能力。

圖1 項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)也需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)該盡量增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。這兩種實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的全面理解，理解課程不同章節(jié)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及解決實(shí)際工程問題的能力。在實(shí)驗(yàn)期間，教師需要及時(shí)與學(xué)生進(jìn)行溝通和交流，掌握學(xué)生的動(dòng)態(tài)，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，在學(xué)生遇到無法解決的問題時(shí)，予以及時(shí)的解答和指導(dǎo)。

3.優(yōu)化考核評(píng)價(jià)方式

在課程改革過程中，評(píng)價(jià)方式應(yīng)突出解決工程實(shí)際問題能力的重要性，課程考核成績(jī)由課程考試成績(jī)（占50%）、平時(shí)（作業(yè)5%+項(xiàng)目25%）和實(shí)驗(yàn)（占20%）構(gòu)成。對(duì)于項(xiàng)目部分的成績(jī)，每個(gè)小組內(nèi)部成員的分?jǐn)?shù)因工作量和工作完成情況而有所差別，表現(xiàn)較好的同學(xué)會(huì)得到更高的分?jǐn)?shù)。這種新的考核方式，降低了期末考試所占的比重，可以減少學(xué)生平時(shí)不認(rèn)真，考試之前突擊復(fù)習(xí)的情況發(fā)生。又對(duì)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)和運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)。同時(shí)由于項(xiàng)目的要求，項(xiàng)目組成員之間需要進(jìn)行良好的溝通和討論，可以培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)、交流、溝通、統(tǒng)籌等能力，對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行了鍛煉。

三、結(jié)語

“機(jī)電傳動(dòng)與控制”課程作為機(jī)械電子工程專業(yè)一門重要的專業(yè)課，為保證該課程對(duì)畢業(yè)要求的能力和素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)的支撐，使其符合工程教育認(rèn)證的要求。本文對(duì)課程教學(xué)過程中普遍存在的問題進(jìn)行了探討，將課程目前的基本情況與工程教育認(rèn)證要求對(duì)比后，找出了課程存在的問題。然后，從三個(gè)方面提出了改革思路和措施，通過課程改革，使課程教學(xué)目標(biāo)更加清晰、教學(xué)內(nèi)容更加多樣、考核評(píng)價(jià)方式更加合理，并將在后續(xù)教學(xué)實(shí)踐過程中將進(jìn)行驗(yàn)證和持續(xù)改進(jìn)，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式和解決工程問題的能力，逐步提高綜合素質(zhì)。