《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學改革與實踐

【摘要】《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》是機械電子工程專業(yè)必修的核心課程，課程把培養(yǎng)適應(yīng)工程實際的技術(shù)應(yīng)用型人才作為教育改革的根本目標。任課教師深入研討課程教學改革和教學創(chuàng)新的思路和措施，立足于課程體系和教學內(nèi)容整體優(yōu)化，以“技術(shù)應(yīng)用”為主線、層級項目為載體，重組課堂教學內(nèi)容，課內(nèi)課外培養(yǎng)相結(jié)合，經(jīng)過多年實踐取得了較好成效。

【關(guān)鍵詞】機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 課程 教學 改革

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）22-0234-01

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》是機械電子工程專業(yè)必修的核心課程。課程的作用和任務(wù)是：通過本課程的學習，使學生建立機電產(chǎn)品的一體化設(shè)計思想，把電子技術(shù)、傳感器技術(shù)，自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和機械技術(shù)有機地結(jié)合起來，了解各項技術(shù)之間的接口關(guān)系，能運用所學知識對機電一體化產(chǎn)品進行分析和設(shè)計。課程把培養(yǎng)適應(yīng)工程實際的技術(shù)應(yīng)用型人才作為教育改革的根本目標。本課程自2009年開設(shè)以來，課程團隊教師就課程體系、教學內(nèi)容、教學方法、教學手段及師資隊伍建設(shè)進行了全方位的改革、建設(shè)和實踐，取得了一定成績。

1.構(gòu)建網(wǎng)狀教學體系，對“機電一體化”項目教學形成有力支撐

機械電子工程專業(yè)教師積極與企業(yè)聯(lián)系，建立持續(xù)良好的合作關(guān)系，吸收一些有志于教育工作的優(yōu)秀企業(yè)工程師、管理人員共同參與教學培養(yǎng)方案制定、課程教學內(nèi)容優(yōu)化，探討教學方法改革，形成一支校企合作的教學團隊。教學團隊首先探討機電一體化專業(yè)人才的工程素質(zhì)內(nèi)涵及其對知識、能力的要求，形成知識、能力、素質(zhì)網(wǎng)。這些知識點分布到相應(yīng)課程中，有些知識點會在不同課程中反復出現(xiàn)，但要求掌握的程度不同或側(cè)重點不同，這樣就能保證課程體系、教學內(nèi)容知識體系的完整、有序，避免有些教學內(nèi)容的簡單重復和必要的知識點的遺漏。理順知識、能力、素質(zhì)關(guān)系，梳理基礎(chǔ)知識、能力對機電一體化項目教學要求的知識、能力支撐關(guān)系。

2.以“技術(shù)應(yīng)用”為主線、層級項目為載體，重組課堂教學內(nèi)容

課程教學團隊以提高學生的工程素質(zhì)為宗旨，以培養(yǎng)學生的技術(shù)應(yīng)用和實踐能力為重點，優(yōu)化教學體系，重組教學內(nèi)容，使教學體系和教學內(nèi)容更能夠適應(yīng)于培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型機電工程技術(shù)人才的需要。教學過程中圍繞項目教學，將項目核心技術(shù)滲透到課堂教學中，引導學生按照技術(shù)應(yīng)用層級，串聯(lián)一個個精心設(shè)計的小項目，最后通過一個較大的項目達到綜合應(yīng)用教學目標。基于項目的教學對教師提出了更高的要求，教師一定要有相應(yīng)的項目研究基礎(chǔ)。由于項目本身來源于教師指導的學生科創(chuàng)項目或與企業(yè)的合作項目，所以教師對項目涉及的技術(shù)有很清晰、一致的認識，上課時能很好的將課程內(nèi)容與項目結(jié)合。一個項目涉及的知識點很多，所以要對項目進行技術(shù)分解，以項目為媒介，貫穿于課程教學全過程，項目核心技術(shù)滲透到課堂教學。這種帶著項目的學習方式，可以激發(fā)學生的探索欲望、求知欲望和學習興趣，也有利于項目教學的順利進行并獲得較好的教學效果。

課程教學團隊建設(shè)期間，從教師科研項目、企業(yè)橫向項目、企業(yè)工程項目中提煉適合教學的案例，持續(xù)開發(fā)基于工程項目的教學案例，在項目覆蓋廣度、項目技術(shù)深度等方面繼續(xù)努力，力爭項目緊跟新技術(shù)發(fā)展，使學生得到較全面的培養(yǎng)、鍛煉。引導學生以來源于工程實際的項目為研究對象，從課程一開始就布置下去，加強過程監(jiān)督，最后通過項目交流、答辯，提交項目報告，完成項目設(shè)計，充分調(diào)動了學生學習興趣，培養(yǎng)了團隊合作精神，技術(shù)文獻撰寫能力（很多學生申請了專利、發(fā)表論文），技術(shù)交流能力（圖1）。

基于團隊的課程研究項目的實施，能夠使學生主動參與和自主進行課程學習，促進學生掌握課程理論知識，提高學生分析問題解決問題的能力、團隊合作意識和信息交流能力。從2011年開始在課程教學過程中引入基于團隊的研究型課程項目，學生自主學習的積極性明顯提高，效果顯著。

通過研究項目的實施，學生深入掌握課程的知識體系，提高了綜合應(yīng)用所學知識解決實際問題的能力、論文寫作和表達能力，實踐動手能力等綜合素質(zhì)。

3.課內(nèi)、課外培養(yǎng)相結(jié)合

教學團隊在課內(nèi)教學上優(yōu)化教學內(nèi)容、改進教學方法，以啟發(fā)式、討論式教學為主，為學生構(gòu)建良好的機電系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)，同時努力探索課外培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力的模式。課外科技創(chuàng)新活動已成為培養(yǎng)學生機電一體化創(chuàng)新能力的平臺，成為課內(nèi)學習的補充與拓展。

參加機器人集訓隊指導，機器人集訓隊定期招募新成員，舉行內(nèi)部專業(yè)交流講座，同時邀請專業(yè)老師做講座。

團隊教師吸收學生參與教師科研項目，團隊教師都承擔有企業(yè)橫向項目，實踐經(jīng)驗豐富。學生參與教師科研可以引導學生從教師項目的子課題出發(fā)，自主提出研究項目及設(shè)計方案，培養(yǎng)學生的獨立設(shè)計、綜合設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計能力。

以學生課程研究項目為基礎(chǔ)，四年級學生傳幫帶三、二年級學生，組織團隊，申報上海市大學生創(chuàng)新活動計劃項目，指導學生總結(jié)成果，撰寫論文、申請專利。

團隊指導教師指導學生所進行的課外科技創(chuàng)新活動不僅是課內(nèi)教學的重要補充和拓展，而且是提高學生實踐能力、培養(yǎng)大學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，在提高學生的綜合素質(zhì)方面發(fā)揮著十分重要的作用。

通過以上教學改革與實踐，課程教學效果良好：

（1）絕大部分的學生對項目教學表現(xiàn)出很大的興趣，學習主動性增強，教學效果明顯提高；

（2）鍛煉了學生的文獻資料查閱與分析能力，掌握了分析機電一體化系統(tǒng)基本原理、功能及操作的能力；

（3）擴大了學生的工程視野，培養(yǎng)了對工程項目的興趣，加強了動手能力，形成基本的職業(yè)規(guī)范，養(yǎng)成良好的工程素質(zhì)，對創(chuàng)新有切實的體驗并在其間感受到創(chuàng)新帶來的成就感；

（4）學生參與教師橫向科研項目，提高了總結(jié)、分析實驗數(shù)據(jù)的能力，掌握了初步科學研究方法，具備撰寫科研論文的基本能力；

（5）“基于工程案例的項目教學”對教師提出了較高要求，加快了老師知識的更新，提高了工程實踐能力，促進了教學水平的提高。

參考文獻：

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作者簡介：

劉俊，上海電機學院機械學院，副教授，研究方向：機電一體化（智能機器人）。