機械自動化制造系統課程建設及教學方法的探討

王偉 李樹森 李健

摘要：針對機械自動化制造系統課程綜合性強、理論與實踐結合緊密的特點及其在當前教學中存在的問題，從激發學生的學習興趣與能力培養、優化教學內容、改進教學方法與手段、革新考核手段等方面，對課程建設和教學方法提出了一些建議和探討。

關鍵詞：機械自動化制造系統；課程建設；能力培養；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）18-0182-02

機械制造自動化技術的發展為制造業實現自動化、柔性化、智能化提供了必要的技術保障，我國由“制造大國”向“制造強國”轉型，迫切需要大量的機械制造自動化技術實用型、創新型人才。為了更好地適應高等教育培養模式的需要，培養高端實用型、創新型人才，本著對學生就業負責、為社會服務的原則，根據企業的反饋信息，結合我校機械專業特色（林業機械、木材機械），合理開展課程建設，提高教學質量就顯得尤為重要。

機械自動化制造系統是一門綜合了自動化原理、機械設計、檢測、控制和管理多學科知識的專業基礎課。為了更好地適應高等教育培養模式以及人才市場的需要，本文基于CBE/DACUM的教學思想，對我校機械自動化制造系統課程的建設和實施進行了一些探討。

一、教學目標與教學內容的確定

1.教學目標的確定。人才市場需求信息分析顯示，機械制造業是我國當前和相當長一段時間內人才需求十分旺盛的行業。在本領域內需要培養適應傳統機械設計與制造技術向高科技、高精度、高質量、高效率，掌握機械設計制造傳統工藝、現代先進機械設計與制造技術及企業管理等知識和技能，熟悉各種機械加工設備，能夠熟練應用機械CAD/CAM技術，并具有一定組織管理能力的技術應用型人才。

基于上述行業發展對機械設計制造及其自動化專業人才需求的趨勢，我們的教學目標是讓學生將所學的基礎理論和相關技術靈活應用于自動化制造系統中去，讓學生知道在實際制造自動化系統建立和實現過程中應用什么知識以及如何應用。旨在使學生了解國內外機械自動化制造系統的前沿技術，開闊思維，拓寬知識面，掌握機械自動化制造系統的理念與方法，培養學生創新思維與工程實踐能力，培養團隊合作精神。

2.教學內容的確定。本課程是對以前的專業知識的擴展，主要圍繞機械自動化制造系統的各主題，系統介紹各種機械自動化制造系統的理念與裝備技術。結合行業發展對本專業學生需求的趨勢及課程培養目標，機械自動化制造系統課程教學內容如圖1所示。主要包括：機械自動化制造系統自動化技術的理論與方法；制造過程自動化的新技術、新方法及其發展趨勢；自動化系統的系統分析、系統設計原理及方法；制造系統自動化控制；制造系統物料的自動化傳輸；制造系統的自動化檢測與監控；制造系統的自動化裝配；制造系統的自動化管理等方面的內容。

機械自動化制造系統課程涉及機械技術、自動控制、計算機技術、電子技術、微電子技術及信息技術等多學科等相關技術。要求學生已掌握的知識很多，因此，為避免與其他相關課程內容重復，授課過程中應盡量使理論與實踐結合，重點突出各種技術在自動化制造系統中的應用。

二、教學方法改革

教學方法的改革，是教學研究永恒的課題，是大面積提高教育教學質量的關鍵。為此，結合本校本專業的實際，針對制造自動化技術綜合性強、理論與實踐結合緊密的特點，從以下幾個方面進行教學方法的改革。

1.變單純傳授知識為在傳授知識過程中重視能力培養。（1）緊跟技術發展趨勢，更新教學內容，培養學生創新思維。信息時代，技術發展日新月異，為了培養學生創新思維，在每輪教學中都會刪減和補充一些內容，將最新的制造自動化技術引入到教學內容中。例如：在教學中引入最新的3D打印技術、物聯網工業技術、機器人技術等，在潛移默化中培養學生的自主創新意識。（2）理論與實踐相結合，引入實際科研內容，培養學生解決問題的能力。企業的發展離不開技術應用型人才，而學生所欠缺的正是能夠解決實際問題的能力。為此，在教學中引入科研內容，既調動了學生學習的積極性和主動性，又培養了學生的工程實踐能力。例如：在講解建立自動化制造系統模型部分時，在介紹了幾種建模方法后，將林業機械、木工機械科研領域建模問題引入教學中，在突出我專業特色的同時，使學生具有了針對具體問題，應該采用何種技術，如何去解決問題的能力。（3）重視實驗環節，開發合理實驗項目，培養學生團隊合作精神。為了配合課堂教學內容，培養學生理論與實踐相結合的能力。專業有針對性的購置了10套實驗設備。目前，利用這套設備開發了6個設計性實驗，每個實驗都包括機械結構設計、自動化檢測、自動化控制等內容，與課堂教學內容結合緊密。目前開發的實驗有：循跡履帶小車與傳送帶實驗，攪拌器與撥送機構實驗，自動臺燈與推送機構實驗，平動機械手小車組裝與運行實驗，收放繩索吊車組裝與運行實驗，姿態機械手組裝及運行實驗等。在上述實驗基礎上，設計了一個綜合性實驗，如圖2所示。實驗中，學生3～5人一組，要求學生根據老師提出的設計要求，結合上述6個實驗，進行探索性、創新型的自動化制造生產線設計、組裝、檢測及控制實驗，在培養學生創新思維、解決工程實踐問題能力的同時，也培養了學生的團隊合作精神。

2.變重教法輕學法為教法學法同步改革，提高教與學的效果。（1）利用現代教學方法，激發學生學習主動性和積極性。在教學過程中，充分利用現代教學方法和手段，改變傳統授課模式。在授課中，教師系統講解原理和方法后，利用多媒體課件，用影像、聲音、文字、動畫演示等手段，將教材內容生動形象的展現在學生眼前，并有針對性地提出問題，交給學生去討論問題、解決問題。變教師為中心為學生為主體，讓學生成為課堂的主角，從而激發了學生的學習主動性和積極性。（2）布置綜合性作業，激發學生學習潛能。學生學習的潛能是無限的，如何去開發學生學習潛能呢？為此，課程結束后，會有針對性地布置幾個綜合性作業，要求學生選擇其中之一分組完成。例如：AGV小車設計大作業，由學生運用所學知識，自主完成設計。在學生針對設計任務，查閱資料，提出設計方案，到最終完成設計的過程中，學生充分發揮了學習潛能，提高了學習效果。（3）培養學生綜合素質，綜合考核學生能力。管理能力、創新能力、綜合分析能力、溝通能力是企業最看重的能力。如何通過考核，體現學生的各方面能力，也是一個需要思考的問題。結合我校考試方法改法，對課程考核方法做出了相應嘗試和調整。

在對學生的考核中，平時成績占10%（通過平時課堂表現和大作業進行考核），實驗占10%，卷面考試占80%。在以后的教學中，大作業、實驗在考核中的比例會根據需要進一步增加，以更合理地反映學生綜合素質。

三、結論

在機械自動化制造系統課程建設和教學改革中，基于CBE/DACUM的教學思想，通過企業人才需求調查，確定了本課程的教學目標和教學內容；在教學過程中，通過引入最新制造系統自動化技術、科研項目及開發設計性實驗項目，變單純傳授知識為在傳授知識過程中重視能力培養；利用現代教學方法、綜合性作業以及合理的考核方法，變重教法輕學法為教法學法同步改革，提高了教與學的效果。

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