《機(jī)電一體化概論》通識課教材的建設(shè)

于愛兵，馬廉潔，李雪梅

(1.寧波大學(xué) 機(jī)械學(xué)院，浙江 寧波 315211；2.東北大學(xué)秦皇島分校 控制工程學(xué)院, 河北 秦皇島 066004；3.白城師范學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，吉林 白城 137000)

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《機(jī)電一體化概論》通識課教材的建設(shè)

于愛兵1，馬廉潔2，李雪梅3

(1.寧波大學(xué) 機(jī)械學(xué)院，浙江 寧波 315211；2.東北大學(xué)秦皇島分校 控制工程學(xué)院, 河北 秦皇島 066004；3.白城師范學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，吉林 白城 137000)

通識課程已成為大學(xué)課程體系中的重要組成部分，教材是通識課程教學(xué)的核心和基礎(chǔ)。以機(jī)電一體化概論通識課程的教材建設(shè)為例，從教材的知識結(jié)構(gòu)、可讀性、實(shí)用性以及人文素質(zhì)培養(yǎng)等四個(gè)方面，論述通識課教材的編寫和建設(shè)思路。

教材；通識課；編寫；機(jī)電一體化

通識課程已成為當(dāng)今大學(xué)課程體系中的重要組成部分[1]。通識課程面向不同學(xué)科的學(xué)生，學(xué)生會缺乏相關(guān)的專業(yè)知識，如果沒有合適的教材，僅僅依靠課堂教學(xué)，教學(xué)效果將會受到影響。高校的大部分通識課程缺乏理想的配套教材，通識課教材的編寫和出版顯得必要和迫切[2-3]。目前，在國內(nèi)各高等院校開設(shè)的通識課程中，人文、社科類課程占比較高，而與工科背景相關(guān)的通識課程相對較少。而對于高等院校學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的自然科學(xué)與技術(shù)素養(yǎng)是非常必要的[4]。一些高校和出版社逐漸開始了工程技術(shù)類通識教材的探索與建設(shè)，這些工作對通識課程的建設(shè)是有意義的[5-8]。

機(jī)電一體化技術(shù)已遍及工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，高校學(xué)生了解和掌握機(jī)電一體化的基礎(chǔ)知識非常必要。我們編寫了通識課教材《機(jī)電一體化概論》(機(jī)械工業(yè)出版社，2013年)，同時(shí)，在近些年的教學(xué)實(shí)踐中，對通識課教材的編寫有了更進(jìn)一步的體會。本文以《機(jī)電一體化概論》通識課教材為例，從教材的知識結(jié)構(gòu)、可讀性、實(shí)用性以及人文素質(zhì)培養(yǎng)等四個(gè)方面，論述通識課教材的編寫和建設(shè)思路。

1　基礎(chǔ)知識與學(xué)科前沿相結(jié)合

1.1定位基礎(chǔ)知識

作為通識課教材，應(yīng)該加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的介紹，弱化理論性較強(qiáng)的內(nèi)容。教材重點(diǎn)介紹機(jī)電一體化的基本概念、基本組成、常用設(shè)計(jì)方法和典型應(yīng)用實(shí)例。通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步了解和掌握機(jī)電一體化的基本概念、特征、關(guān)鍵技術(shù)、工作原理和應(yīng)用，并為后續(xù)機(jī)電一體化技術(shù)的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。教材回避復(fù)雜的理論推導(dǎo)和復(fù)雜計(jì)算，如檢測信號的處理、機(jī)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析、控制系統(tǒng)的建模與穩(wěn)定性分析等具有復(fù)雜計(jì)算、理論性較強(qiáng)的內(nèi)容。

1.2結(jié)合前沿技術(shù)

工程技術(shù)類課程要密切結(jié)合新技術(shù)。機(jī)電一體化是一門迅速發(fā)展的技術(shù)，需要在教材中介紹當(dāng)今的新技術(shù)。如在講解傳感器時(shí)，可以介紹MEMS傳感器，進(jìn)一步介紹MEMS傳感器在汽車、飛機(jī)、手機(jī)等產(chǎn)品中的應(yīng)用。為了更有利于向?qū)W生介紹學(xué)科前沿，部分教學(xué)內(nèi)容可以采用講座、報(bào)告形式講授，在講解基本知識面的同時(shí)，注重導(dǎo)入新技術(shù)、新方法，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如教材中涉及了TRIZ發(fā)明創(chuàng)造方法。TRIZ方法就比較適合采用講座、報(bào)告形式進(jìn)行講授，使學(xué)生初步了解創(chuàng)新方法的學(xué)科前沿。

2　具有良好的可讀性

2.1版式活潑

為吸引讀者，通識課教材應(yīng)采用較為活潑的版式，選用藍(lán)-黑雙色印刷，避免一般教材的單調(diào)式樣，并配以通俗易懂的語言和生動(dòng)的圖片，有助于激發(fā)學(xué)生的閱讀和學(xué)習(xí)興趣。

2.2知識直觀化

圖文結(jié)合是知識講述的有效方式，教材應(yīng)增加大量的實(shí)物照片、近實(shí)物圖片、三維造型圖以及漫畫，逼真、生動(dòng)的插圖有助于幫助讀者輕松理解和掌握相關(guān)知識和技術(shù)。例如，我們應(yīng)用三維造型軟件制作了壓阻式壓力傳感器的三維結(jié)構(gòu)示意圖，代替了傳統(tǒng)的平面示意圖，如圖1所示。顯然，三維圖片更加形象、直觀，容易理解。例如，教材在介紹視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成時(shí)，制作了精美的系統(tǒng)組成框圖，該框圖由文字和實(shí)物圖片組成，避免了純粹文字框圖的單調(diào)性。當(dāng)然，對于工程技術(shù)中的一些原理、工作過程等難以用語言描述的內(nèi)容，可以制作成動(dòng)畫和視頻，以二維碼形式印刷在教材上，學(xué)生可以通過手機(jī)掃描二維碼方式直觀顯示與觀看。

圖1　壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖對比

2.3案例導(dǎo)入與學(xué)習(xí)指導(dǎo)

教材在每部分內(nèi)容之前，采用案例導(dǎo)入形式，以實(shí)際產(chǎn)品為例，提出問題或者引出本部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生開始學(xué)習(xí)。例如，在介紹“接口技術(shù)”之前，以生活中常見的自動(dòng)取款機(jī)為案例，提出引導(dǎo)性問題：作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，自動(dòng)取款機(jī)的各個(gè)單元之間是如何連接的？我們能夠在外觀上觀察到哪些接口？在機(jī)器的內(nèi)部還有哪些接口？教材在每一章的開始部分還設(shè)置了簡明的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，簡要說明本章的學(xué)習(xí)目的、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)要點(diǎn)和關(guān)鍵詞，引導(dǎo)讀者開始本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

2.4閱讀材料

教材設(shè)置了一些小篇幅、有趣的“閱讀材料”，講解有關(guān)內(nèi)容的背景知識，包括機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)明過程、歷史事件與人物等內(nèi)容，以增加本書的可讀性和讀者的學(xué)習(xí)興趣。例如，教材中的閱讀材料介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展歷史、發(fā)明者、應(yīng)用等內(nèi)容。

3　注重知識的實(shí)用性

3.1知識生活化

知識來源于生活，教材選用了生活中常見的汽車、手機(jī)、視頻監(jiān)控、游戲機(jī)等常見實(shí)例，有效避免了學(xué)生專業(yè)知識的局限性，便于讀者對知識和技術(shù)的學(xué)習(xí)和體會。例如，智能手機(jī)中的很多功能，包括屏幕自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、游戲、導(dǎo)航、搖一搖、手勢識別等功能，都與MEMS傳感器的應(yīng)用相關(guān)。再如，小區(qū)的門禁系統(tǒng)、賓館的自動(dòng)門、汽車的ABS剎車系統(tǒng)等等，都是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。對于一些難以理解的知識點(diǎn)，選用生活中的實(shí)際例子進(jìn)行講解。例如，對于PID控制原理的介紹，教材選用了浴缸水溫的控制為例進(jìn)行講解，并配有漫畫，通俗易懂，貼近生活。

3.2采用滲透式雙語教學(xué)

教材的關(guān)鍵技術(shù)術(shù)語、專業(yè)名詞配有英文對照，并在書后附有中英對照表，以增加知識的實(shí)用性。專業(yè)詞匯是高校學(xué)生在雙語教學(xué)和英文技術(shù)資料閱讀中遇到的主要問題，我們希望以這種潛移默化的滲透式雙語教學(xué)方式幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和掌握科技英語。

3.3與學(xué)生的興趣愛好、新聞報(bào)道相結(jié)合

大學(xué)生喜歡運(yùn)動(dòng)，那么就可以講解當(dāng)今比較流行的智能運(yùn)動(dòng)手環(huán)。例如，智能手環(huán)中的加速度傳感器用于計(jì)步、能量消耗。當(dāng)今社會處于資訊時(shí)代，大學(xué)生幾乎是實(shí)時(shí)從網(wǎng)絡(luò)獲得各類新聞。因此，在機(jī)電一體化的教學(xué)中就可以結(jié)合一些新聞熱點(diǎn)。例如，三星與蘋果公司的專利訴訟案中的“滑屏解鎖”涉及了MEMS技術(shù)。再如，在介紹機(jī)電產(chǎn)品的可靠性時(shí)，選用長征運(yùn)載火箭的可靠性案例，結(jié)合火箭發(fā)射的新聞進(jìn)行講解，增加了知識的實(shí)用性。

3.4培養(yǎng)學(xué)生的思考與創(chuàng)新能力

在教材的相關(guān)知識點(diǎn)處，采用醒目的方式，適時(shí)提出一個(gè)小問題，引導(dǎo)學(xué)生思考。同時(shí)，在每章后面設(shè)置一些有一定深度的思考題和習(xí)題，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力。另外，教材提供了較為豐富的參考文獻(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行較為深入的獨(dú)立自學(xué)。

4　關(guān)注人文素質(zhì)的培養(yǎng)

通識教育應(yīng)強(qiáng)調(diào)“全人教育”，賦予受教育者健全的人格。通識教材的核心理念在于科學(xué)精神和人文精神。因此，在通識課教材的編寫中，需要注重培養(yǎng)大學(xué)生的人文素質(zhì)。對于工程技術(shù)類通識課程，可以從科技進(jìn)步推動(dòng)社會進(jìn)步、科技為人類服務(wù)等方面培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)價(jià)值觀。例如，機(jī)電一體化的新技術(shù)對社會發(fā)展的影響，機(jī)電產(chǎn)品中的自動(dòng)化控制與檢測技術(shù)對解放勞動(dòng)生產(chǎn)力的作用等。教材中的“閱讀材料”涉及了機(jī)電一體化的相關(guān)歷史人物和事件，不但是文科知識的補(bǔ)充，更有助于建立學(xué)生的科學(xué)價(jià)值觀。例如，教材介紹了IBM公司采用模塊化設(shè)計(jì)，對計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，極大推進(jìn)了計(jì)算機(jī)的普及與應(yīng)用。此外，在教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，可以設(shè)置一些有一定深度的思考題和習(xí)題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，有助于培養(yǎng)大學(xué)生良好的科學(xué)作風(fēng)。

5　結(jié)語

本文以機(jī)電一體化通識教材為例，論述了通識課教材的編寫思路，對于其他工程技術(shù)類通識課程教材的編寫也有一定的借鑒意義。當(dāng)然，我們所提出的通識課教材建設(shè)思路，還存在改進(jìn)之處，需要在將來的教材編寫和教學(xué)實(shí)踐中不斷完善和改進(jìn)。

[1] 龐國斌.大學(xué)通識課程建設(shè):亟待走出誤區(qū)的藩籬[J].教育科學(xué)，2008,24(2)：50-53.

[2] 嵇春霞.立足通識教育，打造高校公選課教材[J].科技與出版，2008(8):35-37.

[3] 江凌.試論通識教材開發(fā)的核心理念與基本路徑[J].北京印刷學(xué)院學(xué)報(bào),2012,20(5):11-14.

[4] 陳煜,李樹奎,姜春鳳.工科類通識課程建設(shè)的探索[J].高等工程教育研究,2013(3):177-180.

[5] 段鵬,韓光偉,鞏琦.基于通識教育理念的《工程制圖》教材建設(shè)的探討[J].中國大學(xué)教學(xué),2012(9):89-90.

[6] 張?bào)K,姚泊,陳南,等.海洋生態(tài)通識教材研究[J].海洋開發(fā)與管理,2009,26(3):53-56.

[7] 王正加,斯金平,夏強(qiáng)強(qiáng),等.“生物技術(shù)概論”通識課程教學(xué)方法改革探索與實(shí)踐[J].中國林業(yè)教育,2012,30(2)：61-63.

[8] 江凌.試論大學(xué)通識教材開發(fā)的有效途徑[J].大學(xué)出版，2009(3):33-37.

(責(zé)任編校晏小敏)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.09.013

20160412

寧波大學(xué)教材建設(shè)項(xiàng)目(JCJSx201030)

于愛兵(1968-)，男，吉林通榆人，教授，博士，主要從事先進(jìn)加工技術(shù)研究。

G642.0

A

1674-5884(2016)09-0038-03