《機電傳動控制基礎》課程實踐體系新探索

摘要：《機電傳動控制基礎》課程是機械類工科中的核心課程。針對目前該課程在本科生的教學培養中存在的實驗內容陳舊、學生興趣不高、管理機制落后等突出問題，提出本課程教學的實踐體系改革，引入新的實踐教學新模式，從而提升教學效果，滿足機械類本科生對該課程知識學習培養要求。

關鍵詞：課程體系；實踐體系；創新

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）52-0203-02

《機電傳動控制基礎》是工科類機械工程及自動化專業的專業技術基礎課，也是我院機械電子新專業的核心課程。該課程涉及數學、物理學、電子學控制理論等多方面知識，主要研究和解決與生產機械的電氣傳動控制的有關問題，闡述機電傳動控制原理，介紹常用控制電路及控制電路設計等技術的課程。機電傳動控制是各類生產機械重要組成部分，是機械電子工程技術人員必須掌握的專業技術基礎知識。在一定程度上可以說《機電傳動控制》課程的學習效果直接影響到機械類專業本科學生四年整體培養的結果與質量。

一、現狀分析

實驗是對理論知識的驗證和進一步的理解，也是培養學生能力和素質的關鍵手段[1]。因此，教學中如何充分有效地利用實驗學時和實驗條件，真正達到學生實踐能力的目的是一個需要認真解決的問題。科學素質訓練和創新能力培養的關鍵環節是教學內容和手段提供訓練的機會。學生的實踐能力的培養應該是“在實驗中學習，在思考學中實踐，在實踐中提高。”只有通過不斷地探索科學素質訓練和創新能力培養的模式，才能在教學實踐中真正獲得成效。

當下《機電傳動控制基礎》實驗課程存在的問題如下。

1.實驗內容創造性不夠，學生學習主動性不高。在教學中，從前實驗主要是認識性和驗證性實驗。也就是說，對于每一項實驗內容，學生不需要提前去思考去設計實驗。實驗中學生精力大多集中在如何按照老師的詳細指導，照抄照搬地完成整個實驗。一旦出現錯誤便直接問老師，很少自己去分析、思考失敗的原因。整個實驗過程中學生處在一種被動盲目的狀態，使得學生的主動性和積極性難以得到充分的發揮。常常出現實驗時學生不愿意動手，課后又不認真總結、思考，抄襲實驗報告等現象。這種實驗不利于培養學生的創新意識和創新能力。

2.目前現有實驗室管理機制存在缺陷。在當前我院實驗室管理工作中，實驗室人員主要配合任課教師完成相關課程實驗的開設、準備等工作，在管理機制上還沒有實現實驗室真正全天候開放，這樣學生在理論學習中的問題和疑問不能及時得到解決，阻礙了學生學習的積極性。相關實驗人員只要完成課程的基本實驗就完成了工作。實驗教學往往不被學生重視。加上實驗教學學時往往偏少，并伴有實驗教學資源不足等問題。以往在進行實驗時每組學生人數比較多，因此實驗中常常出現混亂狀況。實驗中也存在旁觀、抄襲者。學生投入的精力不夠，結果實驗效果不好。因此，為了獲得好的實驗效果，并給學生創在更多的實踐機會，實驗室的管理模式必須進行調整和創新。

二、實踐體系規劃

1.課程實驗體系總體構建。實驗課程體系構建要有工程的觀念和系統的觀念，通過制訂專業人才培養總目標，確立實驗教學的目標，設置實驗課程體系（包括實驗課程結構與模式、實驗課程標準與內容），實驗課程的具體實施（實驗課程實施的計劃、實驗課程的教學條件、實驗課程的教學方法與手段），實驗課程的管理，實驗課程的評價與反饋[2]。從系統觀念建立起來的實驗課程體系要特別注意其協調關系，單純地靠先進的教學手段、高質量的師資隊伍、齊備的管理制度等是不一定能夠達到最佳效果的。

2.實驗的安排與設計。①實驗設備的引進和更新中，要考慮新設備是否能提供綜合性和設計性實驗項目。由于技術的發展變化，實驗設備也要進行更新，以便實驗技術和當前電氣控制技術相適應。目前實驗中主要進行交流電機啟動和停止運行、交流電動機PLC控制運行、交流電動機的繼電器和接觸器控制、交流變頻調速、伺服電機控制、步進電機控制、PLC控制實驗。單一功能的實驗在占用學時的同時提供過少的知識點和鍛煉機會，因此設備的引進必須充分考慮實驗項目的潛在功能，一個實驗項目可以包容課程中幾個方面的知識內容。在一個實驗中學生可以運用更多的理論知識，解決實驗中出現的問題。同時新引進的實驗設備還必須為學生提供必要的進一步拓展知識的自主性實踐能力訓練的條件[3]。②實驗室建設中，為優化課程實踐教學模式，實現理論、測繪、設計、搭建、編程和調試一體化，嘗試在實驗過程中引入以下措施：將電氣工程圖紙引進實驗教學環節。提高學生對工程電氣圖紙的認知和設計能力，增加電氣系統測繪和設計實驗。通過這一階段的訓練，讓學生知道和理解一般的電氣控制系統工程圖紙由強電配電圖、控制配電圖、電氣控制原理圖、電控柜內元件布置圖和電氣接線圖等組成。在實驗的設置和安排上，針對每一種執行器或電動機開展子項目設計和調試，增加學生的動手能力。通過這一階段的訓練，讓學生們從局部角度了解和掌握執行器或電動機的控制原理和方法。利用新近購置的機電一體化實驗平臺，基于子項目實踐教學基礎，開展不同顏色物料碼垛生產線系統的項目設計和調試，為畢業設計做準備工作。通過這一階段的訓練，讓學生們從全局角度了解一個工程實際項目電氣系統的組成、設計和實施調試的過程。

3.與之配套的實驗室管理體系。①實驗內容選擇的自主性。轉變實驗室管理方式，改變以往一個學期比較固定的實驗內容情況下的實驗室管理和設備維護的舊模式。對實驗人員提出更高的要求，實驗室管理方法更細化和復雜，實驗記錄需要更加完整和明了，實驗前的準備更加多樣和復雜。②實驗時間的可選性。使實驗室管理進入計時、開放的工作狀態，實驗室完全開放，學生可以選擇實驗時間進行自己選擇的相關實驗內容和項目。學生通過實驗前登記和預約時間，以便老師能做好實驗指導準備和進行合理安排。另外，開放的實驗室還為學生提供課程要求之外的實驗項目和內容。

三、新系統下的實驗改革

利用新近購置的山東棟梁機電一體化設備平臺DLMPS-727S2，研究實驗設備能力，開發至少3個以上綜合設計性實驗，滿足學生機電知識動手實踐能力的訓練和培養，促進所學《機電傳動控制基礎》課程理論知識的理解和應用能力的提高。首先開展調研國內外高校《機電傳動控制基礎》課程的開設情況，了解其培養目標、培養效果、存在問題以及實施情況。然后立足我校現有實驗資源、學生狀況和機制、機電專業本科生和卓越工程師培養定位要求，提出切實可行的課程實踐體系方案。最后根據實驗室現有資源——山東棟梁機電一體化DLMPS-727S2實訓平臺和華中科技大學HJD-4系列機電傳動設備，整合資源，以子系統和大系統為原則，進行實驗改革，開發至少3個以上綜合設計類試驗，促進課程和動手實踐等多方面能力的培養。

本文研究的《機電傳動控制基礎》課程實踐體系立足新的時代企業對本科畢業生動手實踐能力要求，在理論上構建本門實踐課程理論體系，同時又根據理論體系要求提出實驗開發措施，從而最終滿足機械類本科生培養要求。

參考文獻：

[1]易紅.高校實驗教學與創新人才培養[J].實驗室研究與探索，2008，27（2）：1-4.

[2]杜華.機電控制課程體系教學改革研究與實踐[J].長春工程學院學報（社會科學版），2006，7（1）：82-83.

[3]張婕，牛驍，張鐘彥，等.綜合型實驗教學改革的實踐與探討[J].實驗室研究與探索，2007，26（2）：103-105.

作者簡介：岳建鋒（1973-），男，博士，副教授，主要研究方向為機器人控制技術、焊接過程自動控制技術。