機電控制技術課程教學模式的實踐與探索

鄧志輝

(常州信息職業技術學院機電工程學院江蘇常州213164)

機電控制技術課程教學模式的實踐與探索

鄧志輝

(常州信息職業技術學院機電工程學院江蘇常州213164)

針對當前高職院校機電控制技術課程傳統教學中遇到的問題，分析原因，并從教學實踐體系、教學方法、考核機制三個方面提出了解決的方案，以適應機電控制技術課程改革的要求。

機電控制技術;教學實踐;教學方法;考核方式

機電控制技術是機電類專業控制技術核心模塊的主干專業課程，不僅理論性強，而且具有很強的實踐性，在工業生產中應用廣泛，是一門能直接應用于生產實踐的技術課程。本課程將電工技術、模擬電路、數字電路、傳感器、專業英語、電子焊接工藝等知識與技能融合在一起。學生對于本門課程的掌握情況，對其今后的就業以及專業發展有舉足輕重的作用。筆者對機電控制技術課程的教學效果作了一些思考和探索。

1 機電控制技術課程的教學現狀

許多學過機電控制技術課程的學生都表示本課程比較難于把握，一些死記硬背的知識容易記憶，如存儲器結構、特殊功能寄存器、指令等，但要綜合、靈活地將這些知識點應用于實踐卻是相當困難，究其原因如下:

1)學生興趣不高，學習主動性較差。高職學生基礎知識比較薄弱，往往帶著恐懼的心理進入課程，同時對機電控制技術課程知識點在后續課程以及以后的工作中的應用缺乏認識，加上課程理論知識較多，抽象難以理解，所以學生普遍興趣不高，學習主動性較差，嚴重影響了學習效果。

2)實驗實訓單一，與真實工作脫節。機電控制技術是一門具有較強的實踐性的課程，但如果讓學生經歷完整的開發過程，包括印刷線路板的設計制作、元器件的選型、焊接、產品調試等，教學成本投入較大。以教學實驗箱作為實驗設備，如啟東計算機廠的DICE-5210K實訓箱，學生只能進行一些簡單的線路連接和軟件編程，與真實的機電控制系統開發完全不符，這在某種程度上影響了學生對課程的理解。

3)教學硬件不足，課后學習難以開展。近年來，雖然各學院都對教學設備投入大量經費，但教學實施還是與學生的數量不配套，往往3～5人一套設備，而時間有限，學生的動手能力得不到充分的訓練，教學效果差強人意。

由于機電控制技術課程實踐性強，學生在課余時間無法練習，即使采用書面的方式編程，也無法驗證編寫的程序是否正確。教學內容的抽象，對于沒有工程實踐經驗的學生來說吸引力不夠。

4)教師參與過多，學生依賴性強。教師在編寫實驗指導書時，往往過于詳細，學生的實驗過程往往是根據實驗指導書上的接線圖進行硬件連接，然后把程序輸入到計算機里去，編譯運行觀看實驗結果。學生過分依賴教師，獨立分析問題、解決問題的能力較弱［1］。

2 機電控制技術課程教學改革方案

2.1 構建軟硬件一體化實踐體系

根據我院的實踐條件以及機電控制技術課程的特點，構建一個軟件仿真和硬件實驗相結合的實踐教學體系。

軟件仿真部分選用Proteus仿真教學軟件，此軟件可以仿真機電控制芯片以及外圍設備搭接的各種電路。教學過程中，學生針對計算機屏幕上顯示出各種元器件、控制對象和傳感器等連接成相應的線路，然后編寫相應的控制程序進行調試，模擬仿真實際的開發過程。Proteus仿真界面如圖1所示。由于計算機仿真相對較簡單，也比較形象，學生容易完成，能夠產生成就感，增強了學生的學習興趣，提高了學習積極性。軟件仿真也在理論和實踐之間建立了一座橋梁，緩解了學生一下從理論進入實踐的不知所措，促使學生盡早地融入實際的工作環境，培養了分析問題、解決問題的能力。同時，也彌補了學院硬件的不足。

圖1 Proteus仿真界面

硬件實驗部分采用了前期課程《小型機電產品安裝》的成果——智能小車作為實驗載體，如圖2所示，此載體比較形象，容易激發學生的學習興趣，同時，學生在前期課程已經安裝過，對硬件結構相應比較熟悉。根據逆向工程和機電控制系統的開發流程，由學生繪制電路原理圖和印刷線路板圖，在繪制的過程中，學生不僅對電子CAD軟件Protel有了進一步認識，同時也掌握了智能小車的工作原理。最后，根據小車的性能進行編程調試，這樣，學生能親身經歷系統開發的整個過程，培養了學生的綜合設計和調試能力。還可以利用此載體，激發學生的想象力，增加小車的功能，變以往教師出題學生答題的形式為學生自己找題，并自己解決。考慮到硬件實驗套數的限制，可以把全班學生分為兩大組，其中一組進行軟件仿真，另一組進行硬件實驗，這樣硬件可以達到每人一套，具體實施如圖3所示。

圖2 智能小車控制模型

圖3 軟件仿真和硬件實驗實施圖

2.2 教學方法的改革

為了增加學生的學習興趣，提高學習效果，除了構建一個軟件仿真和硬件實驗相結合的實踐教學體系，還必須建立一套先進的教學方法。要變傳統教師為主體的教學為學生為主體的教學，充分調動學生的學習主動性，變“要我學”為“我要學”。

機電控制技術課程的主要內容是硬件電路搭接和軟件的編程，在教學過程中，要把學生的實際情況(如知識、能力等)和課程的大綱要求以及培養目標放在一起考慮，選擇的項目既要基于工作過程，又要在學生完成的能力范圍內，項目所涉及的理論知識要螺旋上升，在循環遞進中鍛煉學生系統開發和創新的能力，在教學過程中各因素的變化過程如圖4所示，教師的指導要不斷地減少，學生自主和項目的難度不斷增加，讓學生在興趣和成就感中培養自己的獨立解決問題能力和創新能力。

圖4 教學過程中各因素的變化過程

教師在課程的工作項目實施之前，應詳細制定工作流程和評分標準的各種文檔表格，在工作項目的實施過程中，根據機電控制系統的設計、安裝、調試工作過程(畫出電路原理圖→轉化成PCB圖→列出元器件明細表→焊接裝配→繪制程序流程圖→上機編程調試→匯報演示、評價等流程)來實施。根據所教班級的學生數和實訓設備的臺套數進行分組，確定每個組的人數，每一組都要提交分工計劃表。在項目實施前，教師需要對先前制定的實訓項目實施和測試工作，學生需要先預習，初步了解項目的難點和重點。這樣，在課堂上由教師講解設計內容時，能起到事半功倍的效果。教師不要直接告訴學生怎樣做，而是要積極對學生進行引導，發揮學生的主動性。對學生在項目過程中提出的問題，一般不作正面的回答，而是圍繞問題進行引導，讓學生積極思考、獨立解決。項目完成后，要學生進行總結，分析自己方法的優劣，引導學生想出更多的方法，同時，布置下一個項目的內容，并在下一次上課時進行檢查。由于課時有限，鼓勵學生利用課外時間進行軟件仿真或者到開放實驗室進行實驗。組織課外興趣活動，進行實用控制系統設計，增強學生的創新意識、創新能力。針對一個小型的控制系統，通過查閱資料，了解工藝過程和控制要求，設計出控制系統的主電路、控制流程圖等，鍛煉學生的動手能力及創新精神［2］。

2.3 考核方式的改革

機電控制技術課程傳統的考核主要由一張試卷和實驗來完成，這與課程本身實踐性強的特點是矛盾的，實驗往往也是分組來考核，同組成績一般相同，但組員之間的工作存在差異，考核也有失公平。為了激勵學生的學習熱情，充分體現課程的特點，變理論考核為實踐考核，變終結性考核為過程性考核［3］。

軟件仿真的考核由教師和學生共同進行，做完項目后，每位學生都要向教師和同學介紹自己的設計方案、開發過程以及演示最后的成果，然后由教師和同學共同評定成績。硬件實踐往往是分組的，考核成績由教師、組間成員、組外成員共同進行，同樣，每一組在項目完成后也要向教師和同學介紹自己的設計方案、開發過程以及演示最后的成果。最后成績由軟件仿真和硬件實踐成績加權來評定。軟件仿真和硬件實驗具體權值的確定由項目的難易程度決定，具體如表1所示。

表1 成績考核權值表

我院機電控制技術課程的教學效果逐年提升，學生的系統設計開發能力明顯提高，學生的學習積極性提高，自主創新能力也有了長足的進步。教學改革還在進一步深入，新思想、新方法不斷涌現，機電控制技術課程教學改革一定能取得成功。

［1］黃萍，鄭燕逵.淺談項目式教學法在《WEB程序設計》中的實踐［J］.科技咨詢，2010(22):198.

［2］陳華明.“理論實踐一體化”教學模式在《液壓與氣動技術》教學中的探索與實踐［J］.遼寧科技學院學報，2009(11):44-46.

［3］姜大源.關于職業教育教學改革的理性思考［J］.職業技術教育，2006(1):5-10.

Exploration and Practice on Teaching Mode in Electromechanical Control Technology Course

DENG Zhi-hui
(School of Electrical and Mechanical Engineering，Changzhou College of Information Technology，Changzhou 213164，China)

Aiming at the traditional teaching problems in the course of electromechanical control technology in higher vocational colleges，the paper analyzes the causes of the problems，and proposes solutions to the problems from practical teaching system，teaching methods and assessment mechanisms to meet the requirements of the curriculum reform.

electromechanical control technology;teaching practice;teaching method;assessment mode

TH-39

B

1672-2434(2011)02-0048-03

2010-12-24

鄧志輝(1979-)，男，工程師、講師，碩士，從事研究方向:學生管理、系統檢測