基于知識創(chuàng)新理論的機(jī)電一體化課程教學(xué)模式探討

鐘博文 金子祺 王振華

【摘 要】本文針對機(jī)電一體化課程具有學(xué)科集成性高、實(shí)踐性強(qiáng)兩個(gè)主要特點(diǎn)，結(jié)合知識創(chuàng)新理論與教學(xué)實(shí)踐體會，提出了基礎(chǔ)教學(xué)型案例、創(chuàng)新實(shí)踐型研究和虛擬輔助型實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次的教學(xué)模式。教學(xué)實(shí)踐表明，本文提出的措施在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)調(diào)動了學(xué)生積極性，提高了課程教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化;教學(xué)模式;教學(xué)實(shí)踐;知識創(chuàng)新

0 引言

機(jī)電一體化技術(shù)會聚微電子、傳感器和自動控制等技術(shù)成果，圍繞先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域智能化、綠色化、極端化（精密化）、信息化、高技術(shù)化的發(fā)展趨勢，已逐步形成機(jī)床流水作業(yè)式的自動生產(chǎn)線，深刻改變了傳統(tǒng)制造技術(shù)。所以，機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械、材料、信息、計(jì)算機(jī)和管理等多種理論技術(shù)交叉融合的產(chǎn)物，對我國現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。這對學(xué)習(xí)機(jī)電一體化課程的學(xué)生和講課教師都提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。如何改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式，培養(yǎng)更具有創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的機(jī)械類卓越人才，從多個(gè)角度和價(jià)值層面提高教師教學(xué)效果尤為重要。因此，為了幫助學(xué)生更深刻地理解和掌握課程內(nèi)涵，本文將以知識創(chuàng)新理論為依據(jù)，結(jié)合機(jī)械電子工程類卓越人才培養(yǎng)目標(biāo)，以機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)為中心，對機(jī)電一體化的實(shí)踐教學(xué)模式和實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行探索研究。

1 知識創(chuàng)新理論概述

創(chuàng)新是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)在本質(zhì)，是具體獲得成功實(shí)踐的整個(gè)過程（Schumpeter）。Amidon于1993年首次定義“知識創(chuàng)新”（Knowledge Innovation）概念為：“通過創(chuàng)造和應(yīng)用等活動，將新思想轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù)，以取得經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展”[1]。Nonaka和Takeuchi提出的SECI模型詮釋了知識創(chuàng)新過程。SECI模型理論指出人是通過在社會交往的群體與情境中來實(shí)現(xiàn)、完成知識創(chuàng)新的。知識創(chuàng)新是包含個(gè)體隱性知識的“社會化（socialization）”融入、隱性知識“外在化 （externalization）”整理表達(dá)、知識點(diǎn)交叉與“組合化（combination）”成新顯性知識、新顯性知識再一次“內(nèi)隱化（internalization）”為個(gè)體隱性知識的一系列過程。這個(gè)過程揭示了新知識產(chǎn)生的微觀環(huán)節(jié)，搭建了個(gè)體和組織之間隱性知識與顯性知識相互螺旋轉(zhuǎn)化橋梁。知識創(chuàng)新理論以組織中個(gè)人“隱性知識”與組織共有“顯性知識”相互轉(zhuǎn)化螺旋上升的SECI模型，生動說明了思想創(chuàng)新、個(gè)人成長、社會發(fā)展、文化傳承都離不開創(chuàng)新環(huán)境“場”。知識創(chuàng)新是在基礎(chǔ)和技術(shù)研究中，通過科學(xué)獲得新知識的過程[2]。只有個(gè)人身臨其境地融入創(chuàng)新環(huán)境，才能激發(fā)創(chuàng)新思維潛能，碰撞產(chǎn)生具體的認(rèn)知方案。

2 機(jī)電一體化課程教學(xué)模式創(chuàng)新的必要性

本課程具有集成性高、實(shí)踐性強(qiáng)兩個(gè)主要特點(diǎn)。

首先，機(jī)電一體化是不斷吸收機(jī)械、電氣及計(jì)算機(jī)三門學(xué)科的最新研究成果發(fā)展起來的，以掌握必備的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)技能為目的，因此課程內(nèi)容趨于技術(shù)系統(tǒng)化、學(xué)科集成化。機(jī)電一體化課程各個(gè)章節(jié)所覆蓋的內(nèi)容來自不同的學(xué)科體系，教師教學(xué)基本上按照基礎(chǔ)教學(xué)模塊、機(jī)械基礎(chǔ)模塊、電氣基礎(chǔ)模塊和控制基礎(chǔ)模塊等幾個(gè)方面進(jìn)行依次講解[3]。但對于剛進(jìn)入大學(xué)校門的學(xué)生而言，知識模塊之間聯(lián)系零散，學(xué)習(xí)起來體會不深且晦澀難懂，難以完全理解各個(gè)知識點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系和物理關(guān)系。

其次，很多學(xué)校的課程內(nèi)容將重點(diǎn)放在追求理論知識講解，學(xué)生畢業(yè)到生產(chǎn)一線后往往遇到課程設(shè)置和學(xué)習(xí)內(nèi)容與日新月異的操作設(shè)備、設(shè)定工藝脫節(jié)。因此，本文針對機(jī)電一體化課程的教學(xué)特點(diǎn)和實(shí)踐需求，探討在教學(xué)過程中結(jié)合知識創(chuàng)新理論開展以下的教學(xué)方法和手段。

3 基于知識創(chuàng)新理論構(gòu)建機(jī)電一體化課程教學(xué)方法

3.1 基礎(chǔ)教學(xué)型案例

SECI模型中的“社會化”強(qiáng)調(diào)將理論和現(xiàn)實(shí)生活案例相結(jié)合，能夠基于情境式激發(fā)學(xué)生思維，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，使其盡快投入到預(yù)設(shè)課程中。例如對控制系統(tǒng)和微機(jī)接口設(shè)計(jì)進(jìn)行講解時(shí)加入十字路口的信號燈設(shè)計(jì)等實(shí)例分析[4]，就是運(yùn)用生活中的工程案例，提高學(xué)生的興趣和對實(shí)際問題的思考能力，促進(jìn)學(xué)生個(gè)人隱性知識轉(zhuǎn)化。

3.2 創(chuàng)新實(shí)踐型研究

SECI模型中的“外在化”指出正常的課堂理論教學(xué)之外，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間完成一些生活中常見的機(jī)電產(chǎn)品的調(diào)研任務(wù)，體驗(yàn)科研協(xié)同教學(xué)機(jī)制帶來的互動學(xué)習(xí)和思維碰撞，既提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，又達(dá)到較好的教學(xué)實(shí)踐效果。例如通過在工程訓(xùn)練中心、研究所、實(shí)驗(yàn)室等教學(xué)實(shí)驗(yàn)場所，建立產(chǎn)學(xué)研合作的教學(xué)工作內(nèi)容，能夠讓學(xué)生在實(shí)際問題的討論學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的可靠性、安全性等因素，這既鍛煉了學(xué)生的實(shí)際操作能力，也提高了學(xué)生的合作意識，促進(jìn)學(xué)生隱性知識轉(zhuǎn)化為顯性知識。

3.3 虛擬輔助型實(shí)驗(yàn)

知識主體從外界吸收利用知識后，再次輸出新知識是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，也是SECI模型中后兩步的“組合化”與“內(nèi)隱化”的核心。通過Matlab /Simulink軟件等虛擬實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)，可以快速方便的對不同類型的機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行仿真和特性分析，利用調(diào)節(jié)模型參數(shù)觀測系統(tǒng)零部件與性能的變化，使對于系統(tǒng)動態(tài)特性的理解轉(zhuǎn)化為直觀體驗(yàn)呈現(xiàn)在學(xué)生眼前。這樣學(xué)生就可以將所學(xué)習(xí)的各個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)模塊、機(jī)械基礎(chǔ)模塊、電氣基礎(chǔ)模塊和控制基礎(chǔ)模塊的知識串聯(lián)起來，提高課堂理論知識的吸收學(xué)習(xí)效率。

4 結(jié)論

工程是一種充滿復(fù)雜學(xué)科性和知識尖端性的藝術(shù)。針對機(jī)電一體化課程具有學(xué)科集成性高、實(shí)踐性強(qiáng)兩個(gè)主要特點(diǎn)，結(jié)合知識創(chuàng)新理論與教學(xué)實(shí)踐體會，提出了基礎(chǔ)教學(xué)型案例、創(chuàng)新實(shí)踐型研究和虛擬輔助型實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次的教學(xué)模式，為推動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高機(jī)電一體化課程教學(xué)效果提供有益參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]D. M. Amidon. The Challenge of Fifth Generation R&D[J].Research Technology Management，1993，39（4）：33.

[2]路甬祥.創(chuàng)新與未來：面向知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代的國家創(chuàng)新體系[M].北京：科學(xué)出版社，1998，5.

[3]文振華，尹欣，孫新.機(jī)電一體化課程教學(xué)探討[J].管理工程師，2011，5：63-66.

[4]葉偉巍，孔寒冰.基于CDIO理念的產(chǎn)學(xué)合作工程教育案例研究[J].高等工程教育研究，2008（s2）：34-39.

[責(zé)任編輯：湯靜]