基于海洋特色的《機(jī)電控制技術(shù)》課程教學(xué)的研究

張慶力　穆為磊

摘要：《機(jī)電控制技術(shù)》是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的必修課，各學(xué)校在教學(xué)內(nèi)容上各有特色，針對(duì)我校的海洋特色，對(duì)該課程在我校的教學(xué)進(jìn)行了研究，增加涉海方面的知識(shí)點(diǎn)，體現(xiàn)該課程的海洋特色，改革教學(xué)模式及內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)、實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：教學(xué)研究、教學(xué)與科研、海洋特色、機(jī)電控制技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TH-39

引言

《機(jī)電控制技術(shù)》是機(jī)械專業(yè)的一門必修課程，是非電專業(yè)普及電控知識(shí)的必要課程，，是機(jī)械、電工電子等專業(yè)知識(shí)有機(jī)結(jié)合的綜合性應(yīng)用技術(shù)，主要通過(guò)遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)控制、信息處理三個(gè)方面的應(yīng)用技術(shù)來(lái)體現(xiàn)[ ]，雖然在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式上，不同學(xué)校有著不同的做法，但其教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)電控制方面的基本知識(shí)的同時(shí)，具備相關(guān)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，因此不同類型、不同專業(yè)門類的學(xué)校的教學(xué)重點(diǎn)有所側(cè)重，高職及應(yīng)用類院校的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)形式主要體現(xiàn)在加強(qiáng)學(xué)生的對(duì)于機(jī)電控制的實(shí)際操作能力上，李金熱[ ]論述了機(jī)電控制技術(shù)的教授內(nèi)容，為適應(yīng)高職院校培養(yǎng)實(shí)際操作技術(shù)人才的要求，增加了

了典型過(guò)程控制的案例及變頻調(diào)速的內(nèi)容，許焰[ ]等提出了機(jī)電控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)分級(jí)式教學(xué)方法，針對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的掌握程度，通過(guò)分級(jí)教學(xué)的方法，使學(xué)生能一定程度上加深對(duì)所學(xué)機(jī)、電、液方面專業(yè)課程的理解，增強(qiáng)綜合運(yùn)用機(jī)、電、液控制專業(yè)知識(shí)的能力，培養(yǎng)和提高學(xué)生的動(dòng)手能力、分析能力、解決實(shí)際機(jī)電設(shè)備故障問(wèn)題的能力。濟(jì)南大學(xué)的王娜在《機(jī)電傳動(dòng)與控制》課堂講授理論的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高了實(shí)驗(yàn)的比例，增加了綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；突出工程應(yīng)用，增加后續(xù)實(shí)踐環(huán)節(jié)——機(jī)電工程實(shí)踐，使教學(xué)內(nèi)容跟實(shí)際應(yīng)用貼合得更緊密、更實(shí)用。研究型大學(xué)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式上則注重機(jī)電控制技術(shù)理論在設(shè)計(jì)和開發(fā)中的應(yīng)用，在培養(yǎng)目標(biāo)上主要是培養(yǎng)具有一定專業(yè)知識(shí)的設(shè)計(jì)和開發(fā)人員，隨著教育部卓越工程師計(jì)劃的實(shí)施，在教學(xué)形式上則注重實(shí)踐和理論的相互作用，為克服以往重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象，各高校紛紛加強(qiáng)了實(shí)踐課程的教學(xué)任務(wù)，上海交通大學(xué)由王顯正教授主持編寫了《機(jī)電控制技術(shù)》校編教材，其中實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)占總學(xué)時(shí)數(shù)的20%，東南大學(xué)以《機(jī)床電氣》課程為基礎(chǔ)，結(jié)合課程內(nèi)在聯(lián)系和機(jī)械工程專業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)，形成了完整的《機(jī)電控制技術(shù)》課程新體系，理清了課程教學(xué)思路，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電系統(tǒng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。在教學(xué)形式上，發(fā)揮研究型大學(xué)的優(yōu)勢(shì)，將教學(xué)與科研的結(jié)合，使得《機(jī)電控制技術(shù)》具有一定的領(lǐng)域性，張洋[ ]等將PLC技術(shù)的應(yīng)用到礦山機(jī)械中，周瑛男[ ]論述了機(jī)電控制系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用，體現(xiàn)了先進(jìn)的機(jī)、電、液一體化技術(shù)。

21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，人類對(duì)海洋資源的開發(fā)需要大量的儀器、裝備，這些儀器、裝備的開發(fā)離不開機(jī)電控制技術(shù)，中國(guó)海洋大學(xué)作為研究和利用海洋資源的高校，肩負(fù)著海洋資源開發(fā)和利用人才的培養(yǎng)重任，為保質(zhì)保量的完成使命，我們一直在吸收和借鑒兄弟院校的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行著《機(jī)電控制技術(shù)》的課程改革，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容、和教學(xué)方式改革使得這一課程基本具備了海洋特色，培養(yǎng)出了一定實(shí)踐基礎(chǔ)，具有創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的涉及海洋機(jī)電裝備方面的高級(jí)人才。由于教學(xué)中采用的事例來(lái)自科研，使得我校的《機(jī)電控制技術(shù)》授課內(nèi)容，在滿足普遍的教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，還具有一定的海洋特色，下面我們重點(diǎn)介紹一下教學(xué)與科研結(jié)合的具體過(guò)程。

教學(xué)結(jié)合科研，實(shí)踐驗(yàn)證理論

作為一所985高校，中國(guó)海大的科研項(xiàng)目主要涉及海洋專業(yè)，從海洋勘探到海洋資源的利用技術(shù)，形成了海洋裝備與儀器、海洋平臺(tái)、水下機(jī)器人及探測(cè)等各個(gè)方向的研究團(tuán)隊(duì)，這些項(xiàng)目的研究都涉及到機(jī)電控制技術(shù)，將這些項(xiàng)目中的機(jī)電控制技術(shù)作為教學(xué)案例應(yīng)用于本科教學(xué)中，使得教師的授課變得接地氣，避免了夸夸其談式得授課方式，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)不再那么費(fèi)勁，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，逃課睡覺的明顯減少，保證了教學(xué)秩序和教學(xué)質(zhì)量。例如在講授PLC順序功能圖的內(nèi)容時(shí)，老師講授之前通過(guò)視頻播放海帶夾苗機(jī)工作過(guò)程，提出順序控制所要完成的工作，把順序功能圖演示給學(xué)生，給學(xué)生留下了一種懸念，然后再講授實(shí)現(xiàn)順序控制的理論基礎(chǔ)，把學(xué)生的各種懸念都解開后，這一課的內(nèi)容就基本講完，趁著學(xué)生高漲的興趣還沒(méi)有落下來(lái)，馬上安排實(shí)踐課程，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室親自動(dòng)手編寫程序、輸入PLC進(jìn)行調(diào)試。通過(guò)這種教學(xué)使得教學(xué)變得容易，老師和同學(xué)之間形成了互動(dòng)，這一互動(dòng)不僅在課堂上，而且課堂下大家的話題也都順序控制的實(shí)現(xiàn)上。

將科研項(xiàng)目作為事例引入到本科教學(xué)中，老師講的輕松，學(xué)生學(xué)得輕松?？朔死蠋煗M堂灌，學(xué)生左耳聽、右耳出，缺課、睡課的現(xiàn)象。同時(shí)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中了解老師的科研內(nèi)容，及做科研的方法，學(xué)生在掌握所學(xué)課程的知識(shí)的同時(shí)，也學(xué)會(huì)了做事的方法，對(duì)培養(yǎng)卓越工程師有著重要的意義。

教學(xué)服務(wù)科研，培育卓越人才

本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)明確提出培養(yǎng)具有綜合知識(shí)的涉海高級(jí)人才，同時(shí)為地方經(jīng)濟(jì)服務(wù)的要求，隨著卓越工程師計(jì)劃的實(shí)施，對(duì)于人才的培養(yǎng)又提出了更高的要求，僅僅講授傳統(tǒng)機(jī)電控制技術(shù)是不夠的，還要增加學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的培養(yǎng)，在完成基本的教學(xué)計(jì)劃之后，對(duì)參與卓越工程師計(jì)劃的學(xué)生，要求他們參加到老師的科研項(xiàng)目中去，完成一些涉及機(jī)電控制技術(shù)方面課題，通過(guò)這些課題的設(shè)計(jì)，一方面學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中，另一方面，學(xué)生在設(shè)計(jì)中學(xué)會(huì)了創(chuàng)新的方法，這對(duì)于培養(yǎng)卓越工程師人才意義重大。同時(shí)學(xué)生參與到研究課題中豐富了研究方案，優(yōu)化了研究?jī)?nèi)容，分擔(dān)了老師的部分勞動(dòng)，達(dá)到了雙贏的效果。

海洋環(huán)境觀測(cè)用絞車的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中，在分解了各部分的任務(wù)后，有5名同學(xué)參與到機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作，從單純的繼電器、接觸器等純硬件的控制系統(tǒng)到基于PLC的控制系統(tǒng)，他們提出了幾種方案，在老師的指導(dǎo)下，考慮系統(tǒng)的使用的海洋環(huán)境，最終確定了最優(yōu)的方案，對(duì)于最優(yōu)方案又設(shè)計(jì)了幾種實(shí)現(xiàn)方式，基于實(shí)現(xiàn)形式的簡(jiǎn)單化和清晰化最終確定了這一方案的實(shí)現(xiàn)形式；學(xué)生積極參與到制作工程中，將系統(tǒng)的制作、方案的確定和實(shí)行形式的設(shè)計(jì)相比較，加深了學(xué)生對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用和掌握的程度，對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)意義重大。

針對(duì)海洋特色，改革教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)中采用科研事例，使得我校的機(jī)電控制技術(shù)的課程具有一定的海洋特色，這一特色不僅引用科研事例，還要增加機(jī)電控制技術(shù)在海洋環(huán)境中的應(yīng)用要求的內(nèi)容，而這些內(nèi)容的講授又服務(wù)與科研，體現(xiàn)了本課程的海洋特色。

海洋的環(huán)境的特殊要求，使得機(jī)電控制技術(shù)的應(yīng)用和其他領(lǐng)域有所不同，主要體現(xiàn)在防腐蝕、密封、冷卻上，因此在該課程的內(nèi)容上增加了關(guān)于防腐蝕方法的內(nèi)容，密封艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的注意事項(xiàng)等類容，冷卻方式的介紹等內(nèi)容?？梢詢?nèi)容放在緒論后，機(jī)電控制技術(shù)的基本知識(shí)講解前。

教學(xué)內(nèi)容的改革伴隨著教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)形式的改革，改革后，機(jī)電控制技術(shù)的教學(xué)形式主要是課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合的方式，同時(shí)參與到科研中，加強(qiáng)實(shí)踐創(chuàng)新的培養(yǎng)力度。

結(jié)論

將科研事例應(yīng)用到教學(xué)中，用自己的實(shí)踐去教授學(xué)生，老師感覺底氣十足，激發(fā)了老師上課的激情。學(xué)生感覺學(xué)有所用，培育了他們學(xué)習(xí)的興趣，逃課睡課的現(xiàn)象大為減少。從學(xué)習(xí)及應(yīng)用情況看，幾年本科畢業(yè)設(shè)計(jì)有20%的學(xué)生涉及機(jī)電控制技術(shù)方面的內(nèi)容，通過(guò)率100%，而之前幾乎沒(méi)有學(xué)生敢做這方面的課題。這說(shuō)明本次教學(xué)改革取得了很大的成績(jī)。

致謝

本課題的研究得到了中國(guó)海洋大學(xué)專業(yè)綜合改革2013ZD03項(xiàng)目及中國(guó)海洋大學(xué)專業(yè)綜合改革項(xiàng)目的資助。

參考文獻(xiàn)

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3 、周瑛男 機(jī)電控制在液壓沖擊器中的應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量2013.6 46-50

基金項(xiàng)目：中國(guó)海洋大學(xué)本科生教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目資助（2013ZD03），中國(guó)海洋大學(xué)專業(yè)綜合改革項(xiàng)目資助

通訊作者：張慶力（1970-），男，山東臨沂人，高級(jí)工程師，中國(guó)海洋大學(xué)機(jī)電實(shí)驗(yàn)中心系主任