機電類專業創新實踐平臺建設及創新實踐課程設計

閆娟+楊慧斌

一、引言

市場調研發現，現在的大學畢業生和用人單位都存在無法適應的過程，由此可見，在注重學生理論學習的同時，應加強實踐環節，做到理實一體化，培養學生的實踐能力和創新意識。機電類專業（如機械工程、電氣工程、車輛工程等）是上海工程技術大學校的傳統專業，始終注重學生實踐能力培養。本文以上海工程技術大學機械工程學院開設的分布式控制創新實驗為例，對機電類專業創新實踐平臺建設及創新實踐課程設計進行探討。

二、機電類專業實踐教學的特點

機電類專業創新實踐平臺建設要緊密圍繞本類專業實踐教學的特點來進行，本類專業實踐教學主要有以下幾個特點。

1.與生產實際結合緊密，需要一定的工程背景

機電類專業實踐教學環節需要學生接觸各類實驗設備，而不單單是計算機，而這些實驗設備往往采用實際工程中所使用到的元器件。如果不對這些元件的功能和使用方法有所了解則難以進行實驗的帶教，因此這就要求教師具有一定的工程背景。

2.機械、電氣、控制多學科交叉，綜合性較強

多學科交叉是機電類專業的又一個顯著特點，現代裝備大多是機電一體化系統。從機電類專業課程設置也可以看出，除了機械類課程之外，還會包含部分電氣及控制類課程。對于機電類專業實踐教學來說，應該圍繞培養機電類復合型人才的培養目標來進行實踐教學活動。因此，在實踐平臺建設以及實踐類課程設置方面，都應充分考慮到這一點。

三、機電類專業創新實踐平臺設計

針對機電類專業實踐教學的特點，以分布式控制創新實驗建設為例，介紹機電類專業創新實踐平臺的設計。

1.平臺設計應與實際相結合，并與時俱進

分布式控制創新實驗是一門綜合性的創新實驗，因此實驗中應涵蓋機電類學科控制部分的教學內容，并結合實際工程問題。本實驗的內容由機電一體化分揀系統控制實驗、立體車庫控制實驗及液壓伺服系統控制實驗三部分內容組成，其中每個實驗內容都從一個實際工業實例得出。

機電一體化分揀系統控制實驗基于PLC控制的自動化分揀系統實驗平臺，包含變頻電機調速、傳輸帶定位等多種與實際生產過程相關的實驗過程。通過該平臺，能使學生掌握PLC、變頻調速等多方面知識。立體車庫控制實驗基于自動化立體車庫實驗平臺，該平臺模擬真實立體車庫設計，可以進行PLC編程及單片機開發方面的訓練。液壓伺服系統控制實驗平臺包括PLC控制器、液壓比例閥以及帶有位置反饋的液壓缸，通過該平臺，可以使學生掌握伺服控制的概念以及如何使用PLC實現液壓伺服系統的控制。

這三個平臺基本包含了實際工業系統中用到的各類傳感器和執行器，同時控制方式涵蓋了簡單的氣動機械手的控制和復雜機器人伺服控制，因此做到了與實際相結合，并與時俱進。

2.平臺設計應涵蓋專業各方面，突出綜合性

多學科交叉是機電類專業的一個顯著特點，因此機電類綜合性實驗平臺應涵蓋專業的各方面，利用該實驗平臺可以進行多門課程的課內實驗以及開設創新實驗和綜合性實驗。

上述三個實驗平臺中的控制器包括PLC和單片機；傳感器包括電容傳感器、電感傳感器、顏色傳感器等；執行機構包含了三相交流電機、步進電機、伺服電機、氣缸、液壓缸等。因此，可以看出，學生掌握這三個實驗后，可以對機電專業所要求掌握的各類控制器、傳感器以及執行機構有所了解乃至靈活應用。

四、機電類專業創新實踐課程設計

下面將繼續圍繞分布式控制創新實驗，從課程的內容和考核兩方面介紹課程的具體設計。

1.課程內容應由理論過渡到實際

創新實驗往往是脫離課堂教學而獨立設課的，而且具有一定的綜合性，因此在實驗課時安排中，應安排1/5的課時進行理論知識的補充和復習，補充課堂教學沒有涉及而實驗中所需要的知識，從而使得學生更好地完成實驗和通過實驗掌握理論知識。

2.課程內容要有一定的綜合性

由于機電類專業的交叉性特點，實驗課程也要有一定的綜合性，實驗內容也要緊密圍繞平臺的綜合性而展開。在分布式控制創新實驗中，每個實驗都具有一定的綜合性，如實驗一：機電一體化分揀系統控制實驗，就需要學生綜合運用PLC、傳感與檢測、機電傳動、氣動等理論知識，實驗二和實驗三也是如此。

3.課程內容要注重培養學生創新意識

創新實驗，顧名思義就是為了培養學生的創新意識和創新能力，在分布式控制創新實驗中，采用任務教學法這種教學模式，以達到培養學生創新意識和創新能力的目的。這種教學模式是給學生先提出一個任務，讓學生自己設計實驗解決方案，自己動手實驗，教師作現場指導，最終得到正確的實驗結果。

4.課程考核體系應注重學生技能的掌握

實驗考核與課堂教學考核區別很大，課堂教學考核最普遍的形式是出一張試卷來檢驗學生掌握知識的程度，而實驗考核更應注重學生實際技能的掌握程度。基于此，分布式控制創新實驗采用的考核形式是“答辯成績+實驗報告成績”。

其中答辯環節是區別創新實驗和課內實驗的一個重要特征，也是因為創新實驗的設計性特點，因此需要在答辯環節了解每組學生對任務的理解和掌握程度，以及他們運用了哪些創新方法來解決問題，根據答辯可以給每組學生一個客觀的評價。實驗報告是書面報告的形式對實驗內容及過程、結果做描述，是考查學生對實驗的總結能力和報告寫作能力。

五、結論

本文以分布式控制創新實驗作為實例，介紹了機電類專業創新實踐平臺的建設以及創新實踐課程的設計。針對機電類專業實踐教學的特點，總結出創新實踐平臺的建設應與實際結合、突出綜合性以及適合各層次學生，而創新實踐課程設計應理論實際相結合、具有綜合性、注重創新意識的培養以及課程考核體系的設計。

參考文獻：

[1]韓興國，秦展田，王斌武.機械設計制造及其自動化專業理實一體化教學體系研究[J].輕工科技，2016（10）：135-136.

[2]成協設，徐躍進，王春潮.實踐教學在研究型大學建設中重要性的探討[J].實驗室科學，2010，13（ 1）： 186-188.

[3]趙寶永.《分布式控制系統》課程的工程化教學模式研究[J].教育教學論壇，2015（22）：135-136.endprint