機電一體化教學方法探索

“機電一體化”一詞的英文名詞是“Mechatronics”，它是取Mechanics(機械學)的前半部分和Electronics(電子學)的后半部分拼合而成的。

現代高新技術(如微電子技術、生物技術、新材料技術、新能源技術、空間技術、海洋開發技術、光纖通信技術及現代醫學等)的發展需要具有智能化、自動化和柔性化的機械設備，機電一體化正是在這種巨大的需求推動下產生的新興技術。微電子技術、微計算機使信息與智能和機械裝置與動力設備有機結合，使得產品結構和生產系統發生了質的飛躍。

由于機電一體化技術是其他高新技術發展的基礎，其發展依賴于其他相關技術的發展，因此很多高職院校都開展了機電一體化這門課程的課堂教學。機電一體化是一門綜合性實踐性很強的課程，涉及知識面廣，容量大，這門課的教與學都不容易。

一、存在的問題

由于機電一體化課程綜合了多門學科，因此所涉及的概念、專業名詞較多，并且內容抽象，學生很難在短短的幾十個課時內掌握。

機電一體化課程各個章節所覆蓋的是不同學科的內容，比如前一章是機電一體化機械設計，后一章是機電一體化檢測系統，再下一章又變成了計算機控制及接口技術等等。學生在學習的過程中，不能夠將各個章節的內容有機的聯系起來，不能夠從總體去把握這們課程，更不知道開展這門課程的真正目的是什么，只是覺得每個章節都似乎在復習以往所學的知識點。

在每個知識點的實踐環節中，學生可以熟練的掌握每個單獨實驗內容，如傳感器實驗、電機驅動實驗等，但不知道各個實驗內容之間的關系是什么。特別是在給定某個機電一體化產品原理圖時，不能將圖和實物聯系起來。

二、多媒體教學

隨著科學技術的不斷發展更新，教學資源越來越豐富，傳統的“黑板加粉筆”教學方式已不能滿足學生的需求，其正逐步被多媒體教學替代。多媒體教學不僅能夠提供圖文聲像并茂的知識表達形式，還能夠提供界面友好，形象直觀的交互式學習環境，提高了課堂教學效果，豐富了課堂的生動性，同時，精彩的多媒體課件也能激發學生的興趣，提高學習的主動性，提高學生學習的積極性，培養學生的創造力。

機電一體化課程在整個教學過程中基本是對各門學科的泛泛之談，它并不涉及某門學科細節性的知識點，它要求的是對每個學科的總體認識并抓住各個學科間的聯系。采用多媒體教學可以將教師在課堂上用語言難以描述或無法講清楚的問題變得形象、生動、直觀、簡單，如在講授機械設計傳動部分時，可以通過不同動畫的形式讓學生直接區分和掌握幾種不同的傳動形式，從而使學生很直觀的獲得較多的信息，有利于解決重點和難點問題。

三、理論結合實踐教學模式

傳統的理論教學方法，一般是教師在課堂上按知識結構進行授課，然后在課程理論教學結束后進入實訓環節，而實訓教學則一般是使用現成機電一體化產品，學生按照實訓指導書做演示性實驗。這種實訓教學過程缺少培養學生的動手能力、創新能力及綜合運用知識的能力，也不利于進一步激發學生的學習興趣和主觀能動性，甚至有部分學生出現抄襲他人所編制的程序以及實訓報告的不良現象，這與社會需求的人才不符。

該課程老師在教課前，應對學生所使用的教材內容進行全面的整合和梳理，并根據學校現有的實驗實訓條件，將一個完整的機電一體化產品分成若干個以實驗形式出現的子任務，并將這些子任務分別穿插在各個看似毫不相干的章節中進行實驗。在系統學習完理論知識后進入該課程的實訓環節，實訓老師根據現有設備情況，對學生進行分組教學，加強對學生的現場管理與指導。

針對機電一體化課程的特點，筆者所在學校在學生學習理論知識的同時加入了2周的MPS實訓。MPS(Modular production system)是模塊化生產系統，該教學系統由六套各自獨立而又緊密相連的工作站組成。這六站分別為:上料檢測站、搬運站、加工站、安裝站、安裝搬運站和分類站。該實驗實訓裝置的一大顯著特點是:具有較好的柔性，即每站各有一套PLC控制系統獨立控制。在基本單元模塊實訓完成以后，又可以將相鄰的兩站、三站……直至六站連在一起，學習復雜系統的控制、編程、裝配和調試技術。

由于該系統囊括了機電一體化課程學習中所涉及的諸如電機驅動、氣動、PLC、傳感器等多種技術，給學生提供了一個典型的綜合科技環境，使學生將學過的諸多單科專業知識在這里得到全面認識、綜合訓練和相互提升。

在實訓過程中，學生根據指導老師所給的任務和產品原理圖，進行自主的機械零件裝配、硬件設計連線、軟件編程及調試并得出最終的結果。這樣可以為學生提供一個能夠充分發揮自主性、創造性的學習環境，使學生從封閉的教學方式中走出來，建立一個可以留給學生更大思考空間的教學模式。對學生在學習中碰到的問題及時給予指導與解答，對普遍出現的問題進行集中解答，對個別有疑問的學生，指導他們主動查閱參考書，積極去解決問題，自主學習，同時，教師結合一些生產實際的典型，易懂的例子進行講解，盡可能使每個學生掌握知識點，達到教學目的。

四、改革考試形式

傳統的考核一個學生對某門功課的學習情況，大多是考試，難逃脫死記硬背的現象。導致有的學生考分很高，但不會具體應用。當然適當的記憶還是必要的，它是理解的基礎，對于記憶的要求應當是體現在日常的教學中或者是階段性的考查中，而最終的考核不能以記憶為主。

考核的方式有多種多樣，本課程主要側重于應用能力的測試，教師可結合工程實際問題，讓學生設計一個簡單的機電一體化產品來完成任務，并能夠簡述其設計過程。或者在現有產品零件基礎上，根據圖紙裝配好產品，并根據產品功能要求調試一小段程序，實現產品的某個功能等，然后根據學生完成的準確性和熟練程度現場評分。當然不能忽視平時教學過程中對系統的分析能力、調試能力及綜合運用能力，促進學生全面綜合協調發展。采取“過程式”考核，注重教學過程中的考核，學生的成績由指導老師根據平時成績綜合測試和實訓報告等按一定比例綜合評定，對思路敏捷，具有獨特創新意識的學生可考慮給予適當加分。

五、提高師資水平

為了解決理論和實踐課程的緊密結合問題，提高水平是關鍵，筆者所在學校加強教師的“雙師”管理，引進一批具有企業一線工作經驗的高素質骨干教師，同時定期派教師去企業學習培訓，現已形成了一支知識結構年齡結構合理，教學經驗豐富教學能力強，責任感強團結協作精神好教學研究氣氛濃厚的教師隊伍，這批教師在教學環節能夠在理論講課的同時滲透講解實操知識，使學生能夠盡快適應今后工作的需要。

在高職院校《機電一體化》課程教學過程中，要抓住課程的重點內容，根據實際情況不斷探索改進教學方法，調動學生的學習積極性，理論和實踐緊密結合，就能取得良好的教學效果，培養出適應社會發展的技能型人才。

(作者單位:郭秀華，江蘇省蘇州經貿職業技術學院;陳祥林，蘇州市職業大學)