“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程研究性學(xué)習(xí)實(shí)踐與探索

何亞峰 俞 慶 黃志榮 劉春節(jié) 毛建秋

（常州工學(xué)院 機(jī)械與車輛工程學(xué)院，常州 213002）

“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程研究性學(xué)習(xí)實(shí)踐與探索

何亞峰 俞 慶 黃志榮 劉春節(jié) 毛建秋

（常州工學(xué)院 機(jī)械與車輛工程學(xué)院，常州 213002）

本文以“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程為對象，提出通過教學(xué)觀念更新、教學(xué)模式轉(zhuǎn)變和教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐探索等進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，突出學(xué)生主體與自由探索結(jié)合，提高學(xué)生對機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)用能力。此方法在課程教學(xué)中取得了良好效果，可為培養(yǎng)復(fù)合型人才提供新的途徑和方法。

研究性學(xué)習(xí) 學(xué)生主體 自由探索 復(fù)合型人才

隨著高等教育發(fā)展規(guī)模的進(jìn)一步壯大，接受高等教育的人數(shù)逐年遞增，高校培養(yǎng)人才的質(zhì)量成為社會(huì)的熱點(diǎn)問題。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)理念和模式注重以教為主，一定程度上束縛著合格人才的培養(yǎng)。為了改變這一現(xiàn)狀，國家出臺(tái)了一系列政策以推動(dòng)教學(xué)改革，提出了研究性學(xué)習(xí)的新思路，注重以學(xué)生探索性、自主性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，采用自主或合作為學(xué)習(xí)形式，通過自身實(shí)踐獲取經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神，掌握科學(xué)學(xué)習(xí)方法，提高綜合解決實(shí)際問題的能力，讓更多學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性活動(dòng)。隨之，學(xué)者對研究性學(xué)習(xí)開展了大量研究，取得了許多成果，如王睿提出學(xué)生學(xué)習(xí)形式可采用小組學(xué)習(xí)，采用自主、合作方式完成研究性學(xué)習(xí)[1]。楊麗在分析研究性學(xué)習(xí)實(shí)施存在問題的基礎(chǔ)上，提出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的方法和對策[2]。周光禮等人對研究性學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)，提出研究性學(xué)習(xí)是本科教學(xué)的總模式[3]。曾祥翊提出研究性學(xué)習(xí)的系統(tǒng)關(guān)系模型，取得了明顯效果[4]。研究性教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有著較大區(qū)別，從教學(xué)方法、教學(xué)方式和教學(xué)形式發(fā)生了重大變化，突出了基于探索和研究的教學(xué)模式。由于授課對象和授課內(nèi)容有著很多差別，研究性學(xué)習(xí)不可能千篇一律。筆者根據(jù)多年一線的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程研究性學(xué)習(xí)進(jìn)行了有益嘗試，探索該課程教學(xué)的新模式，提出該課程研究性學(xué)習(xí)的具體辦法，旨在為培養(yǎng)復(fù)合型人才提供可參考的依據(jù)。

1 “機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程研究性學(xué)習(xí)意義

“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程是機(jī)械類專業(yè)方向重要的專業(yè)課程，涉及機(jī)械、控制、信息等多學(xué)科交叉知識(shí)。課程從工程應(yīng)用角度出發(fā)，將機(jī)與電有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和設(shè)計(jì)方法。課程并不是對原有知識(shí)的簡單重復(fù)，而是對所學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步綜合和提升。學(xué)生如果只停留在課程內(nèi)容本身的學(xué)習(xí)，就會(huì)和實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生差距。因而，如何讓學(xué)生學(xué)好、教師教好，是這門課程最為關(guān)注的問題。為了有效解決這一問題，需要研究該課程的教學(xué)理念和教學(xué)模式，在研究課程本身內(nèi)涵中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中拓展和研究課程外延發(fā)展規(guī)律，使學(xué)生真正掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，提高學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力。因此，研究性學(xué)習(xí)對“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程有著重要意義和實(shí)用價(jià)值。

2 “機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程研究性學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

工科高校大多開設(shè)“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程，對于學(xué)生綜合知識(shí)的能力訓(xùn)練有著非常重要的作用。雖然各高校都在強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐結(jié)合，也提出了一些新的教學(xué)模式和理念，但實(shí)施的效果還有很多不足。研究性學(xué)習(xí)的模式還沒有真正貫徹到課堂教學(xué)中，學(xué)生只學(xué)習(xí)了課本知識(shí)，對知識(shí)的綜合應(yīng)用能力還有待進(jìn)一步提高，學(xué)生的創(chuàng)新性活動(dòng)熱情還沒有被激發(fā)出來。這都需要在“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中大膽探索研究性教學(xué)的新思路、新辦法。

3 “機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程研究性學(xué)習(xí)實(shí)踐總體思路

“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程涉及內(nèi)容多，學(xué)科交叉明顯，靠講授式的教學(xué)方式組織教學(xué)，缺乏互相交流的時(shí)間和空間，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，教學(xué)效果明顯變差。因而，本文提出采用研究性學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)，旨在提高學(xué)生對課堂的參與度，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)的熱情，為培養(yǎng)合格的人才創(chuàng)造有利條件。圖1是“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程研究性學(xué)習(xí)的總體思路。從教學(xué)理念、教學(xué)方式和教學(xué)策略三個(gè)方面，層次化、遞進(jìn)化推進(jìn)課程的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性活動(dòng)。突出以學(xué)生為主體，通過學(xué)生對知識(shí)的自由探索和自主學(xué)習(xí)，從適用角度出發(fā)，開展小組或合作討論。同時(shí)，在多種教學(xué)策略下開展創(chuàng)新性活動(dòng)。多年教學(xué)實(shí)踐表明，此研究性學(xué)習(xí)過程效果良好，很多學(xué)生學(xué)到了實(shí)用的知識(shí)，提高了解決問題的能力。

3.1 研究性學(xué)習(xí)教學(xué)理念是先導(dǎo)

教學(xué)理念的不斷更新是教好課程的先決條件。正如卡內(nèi)基教學(xué)促進(jìn)基金會(huì)高級學(xué)者瑪麗．胡博所講，每個(gè)教師都在關(guān)注課程本身和學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，要教好學(xué)生，教學(xué)理念需要不斷改進(jìn)和適應(yīng)學(xué)生的需求。一個(gè)好的教育者，必將是一個(gè)好的心理研究者。在研究學(xué)生對知識(shí)需求的基礎(chǔ)上，充分考慮學(xué)生個(gè)人的情感、心理等因素，把學(xué)生從被動(dòng)者變?yōu)橹鲃?dòng)者，解除束縛在學(xué)生身上的包袱，讓他們自己去探索知識(shí)，去自主學(xué)習(xí)知識(shí)，這樣才能增加學(xué)生對知識(shí)的渴望程度和興趣。教師所做的工作只是在學(xué)生迷茫時(shí)指引學(xué)習(xí)的方向，只有學(xué)生主體性強(qiáng)了，他們自覺就會(huì)去做一些創(chuàng)新性活動(dòng)，提高解決問題的能力和對事物的思考能力。“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程是一門綜合課程，在課堂、生活中都能夠找到機(jī)電一體化產(chǎn)品的影子。學(xué)生建立了自由探索意識(shí)，就會(huì)在生活的各個(gè)方面學(xué)到機(jī)電產(chǎn)品的知識(shí)，進(jìn)而設(shè)計(jì)和開發(fā)一些產(chǎn)品，成為一個(gè)復(fù)合型人才。

圖1 “機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程研究性學(xué)習(xí)總體思路

3.2 研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方式是轉(zhuǎn)變

教學(xué)方式形式是多種多樣的。灌輸式的教學(xué)方式已經(jīng)越來越不適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。考慮到“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程本身的特點(diǎn)，通過在課堂上完整講解一個(gè)具體案例，從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、執(zhí)行驅(qū)動(dòng)、傳感檢測、信息處理等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生掌握機(jī)電產(chǎn)品一體化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和具體思路。同時(shí)，組織學(xué)生對每個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的關(guān)鍵問題進(jìn)行小組討論，并讓每個(gè)學(xué)生發(fā)表自己的建議與看法，形成人人參與、人人思考的學(xué)習(xí)氛圍。學(xué)生互動(dòng)、老師引導(dǎo)，這樣的教學(xué)提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣；分小組布置不同機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，讓小組成員人人動(dòng)手，通過查資料提出自己的設(shè)計(jì)思路，在課堂上一起分享。此外，小組間也可開展趕、比、拼活動(dòng)，哪一組做的好，討論熱烈，就要多提出表揚(yáng)；哪一組做的不好也要進(jìn)行鼓勵(lì)，并將每次的小組活動(dòng)記錄相應(yīng)的成績，總體納入最后課程的考核成績，以拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

3.3 研究性學(xué)習(xí)教學(xué)策略是實(shí)施

教學(xué)是一個(gè)相互過程，離開任何一方，教學(xué)將沒有意義。自古就提倡教學(xué)相長，近代很多學(xué)者提出了教學(xué)活動(dòng)與研究緊密結(jié)合的核心主張。例如，洪堡提出教學(xué)本身是引導(dǎo)學(xué)生去認(rèn)識(shí)和探索世界的過程。從此，教學(xué)與研究成為高校教學(xué)的熱點(diǎn)問題。“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程理論和實(shí)際生活息息相關(guān)，教學(xué)策略是實(shí)施該課程的重要手段。筆者曾嘗試每堂課給學(xué)生布置5～10個(gè)相關(guān)機(jī)電產(chǎn)品最新概況或一些新技術(shù)的題目，要求學(xué)生課后借助手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、圖書等手段查閱并記錄，下次課進(jìn)行提問。結(jié)果顯示，95%以上的學(xué)生課后都做了這項(xiàng)工作，效果非常不錯(cuò)。學(xué)生喜歡帶著問題來聽課，在問題中思考，不斷提高自身的邏輯思維能力。隨著國家、省和學(xué)校對大學(xué)生項(xiàng)目的重視，在“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中引入許多生活中常見的一些機(jī)電產(chǎn)品，將其串成項(xiàng)目學(xué)習(xí)的形式，通過項(xiàng)目方案制定、方案設(shè)計(jì)到具體實(shí)施過程的互動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解和掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，鞏固學(xué)生綜合知識(shí)基礎(chǔ)，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，如全自動(dòng)洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)怎么設(shè)計(jì)、控制怎么進(jìn)行等。為了使學(xué)生更加深入理解和消化“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程實(shí)質(zhì)內(nèi)涵，開展機(jī)電產(chǎn)品專題和綜合學(xué)習(xí)。專題主要涉及機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)背景、機(jī)電產(chǎn)品一體化設(shè)計(jì)流程、機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)、機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中各學(xué)科有機(jī)結(jié)合等方面。通過專題講座或?qū)W生自主講座等多樣形式，使學(xué)生在專題學(xué)習(xí)中去探索和研究機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各方面知識(shí)。近年來，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)完該課程后參加了大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，內(nèi)容大多涉及機(jī)電產(chǎn)品，收效明顯，如研制的筆記本電腦升降臺(tái)獲得江蘇省機(jī)械創(chuàng)新大賽獎(jiǎng)，主被動(dòng)柔性康復(fù)訓(xùn)練機(jī)設(shè)計(jì)成為國家級大學(xué)生訓(xùn)練項(xiàng)目等。

4 “機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程研究性學(xué)習(xí)總結(jié)

“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程是一門綜合的專業(yè)課，涉及內(nèi)容全面、學(xué)科交叉明顯，學(xué)生能否學(xué)好這門課，用好這門課，是教學(xué)中最為關(guān)心的問題。通過近年來大量的一線教學(xué)摸索和實(shí)踐，提出研究性學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性思路。以學(xué)生為主體，通過學(xué)生自由探索研究，開展形式多樣的研究性學(xué)習(xí)手段，讓學(xué)生在自主中學(xué)到基本知識(shí)，在問題和項(xiàng)目綜合學(xué)習(xí)實(shí)踐中得到鍛煉，提升學(xué)生解決問題和思考問題的能力，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性活動(dòng)的熱情。實(shí)踐表明，研究性學(xué)習(xí)值得推薦和參考。

[1]王睿.研究性學(xué)習(xí)教學(xué)模式與策略探析[J].中國教育學(xué)刊，2015，（11）：194-195.

[2]楊麗.研究性學(xué)習(xí)與學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)之探討[J].商界論壇，2015，（11）：254.

[3]周光禮，朱家德.重建教學(xué):我國“研究性學(xué)習(xí)”三十年述評[J].高等工程教育研究，2009，（2）：39-49.

[4]曾祥翊.研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)模式研究[J].電化教育研究，2011，（3）：81-88.

Practice and Exploration of the Research Study on the Course of Mechatronics System Design

HE Yafeng, YU Qing, HUANG Zhirong, LIU Chunjie, MAO Jianqiu
(Department of Mechanics and Vehicle, Changzhou Institute of Technology, Changzhou 213002)

As the object of the course of mechatronic systems design,the exploration research study is proceeding by the teaching concept updating, changing the mode of teaching and teaching practice in this paper, which highlight the combination of students’ subject and free exploration, so as to improve the students of mechanical electrical products design and application ability and innovation activities, good results in course teaching is achieved and provide new ways and methods of cultivating talent.

research study, student body, free exploration, cultivating talent

常州工學(xué)院研究型課程建設(shè)項(xiàng)目（A3-4401-14-086）。