新工科背景下《機電傳動控制》課程內容建設研究

尹海斌　李益兵　吳超群

摘要：新工科背景下學生的學習方式和內容都將發生很大的變化。根據社會發展對機械工程專業學生的需求，結合我校機械工程專業學生學習《機電傳動控制》課程的情況，通過分析問題提出有待改進的地方，為建設適應新工科背景的課程體系奠定基礎。

關鍵詞：新工科；機電工程；傳動控制；課程建設；工科教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）31-0179-02

我國擁有世界上最大規模的工科教育。但是，我國工科教育的目標定位不清晰，工科教學理科化，對于通識教育與工程教育、實踐教育與實驗教學之間的關系和區別存在模糊認識，工程教育與行業企業實際脫節太大，工科學生存在綜合素質與知識結構方面的缺陷[1]。

這種情況導致工科教育嚴重滯后，與科學技術的發展和社會對人才的需求完全不匹配。造成我國工業企業缺乏創新人才，尤其在新一代信息技術產業、電力裝備、高檔數控機床和機器人、新材料幾個專業方向上人才缺口最大。

不僅在數量上，而且新經濟的發展對傳統工程專業人才培養質量也提出了挑戰。相對于傳統的工科人才，未來新興產業和新經濟需要的是創新能力和工程實踐能力強、具備國際競爭力的高素質復合型“新工科”人才；他們不僅在某一學科專業上學業精深，而且還應具有“學科交叉融合”的能力；他們不僅能運用所掌握的知識去解決現有的問題，也有能力學習新知識、新技術去解決未來發展出現的問題，對未來技術和產業起到引領作用；他們不僅在技術上優秀，同時懂得經濟、社會和管理，兼具良好的人文素養。可以說，新經濟對人才提出了新的目標定位與需求，新經濟的發展呼喚“新工科”[2]。

2017年2月18日，教育部在復旦大學召開了高等工程教育發展戰略研討會，與會高校對新時期工程人才培養進行了熱烈討論，共同探討了“新工科”的內涵特征、“新工科”建設與發展的路徑選擇，并達成了十點共識[3]。

一、新工科背景下機電專業的相關需求

新工科的提出，有如下特點：我國工科教育站在新的起點，面臨新的挑戰和機遇。在目標上要達成：加快建設，提高工科教育質量；交叉發展新興學科，培育新的工科領域；服務地方經濟，助力產業轉型升級；培養學生工程思維與綜合應用能力。在實現方法上，要通過國際合作、政府支持、社會參與的多元協同機制實現[3]。

為了達成這些目標，需要在了解我國工科院校的歷史特點和使命基礎上確定主要的實現路徑。工科院校不僅要承擔培養學生的任務，還要承擔產業轉型升級的重擔，這一點毋庸置疑。在兩者之間的關系上，我們要搞清楚一個問題：學校是通過培養學生來服務產業轉型升級，還是以服務產業轉型升級來培養學生？1949年初期，為了趕超英美國家的工業技術，我們國家專門成立了一批行業特色的工科院校，學校的主要任務是以服務產業升級來培養學生，這是符合時代的需求的。但是，新的發展階段，我們需要通過培養學生來服務產業轉型升級，只有這樣，新工科提出的多項目標才是有機的整體，才能順利達成[4]。

這是因為，以質量為導向的“專業人做專業事”原則指明了學校的主要職責是培養學生，通過培養具有創新思維和實踐能力的學生來服務產業轉型升級。如果學校還是以服務產業轉型升級來培養學生，雖然能夠滿足企業當前對人才的需求，但是這樣培養的學生沒有后勁。

當前，智能制造和人工智能上升為國家戰略，對于機電專業的學生培養也要契合時代的發展需求。為了適應這一發展戰略，機電專業的學生應該要拓寬知識面，不能只學習機械結構設計與制造方面的知識，還要掌握機電傳動與控制方面的知識。可以說機電傳動控制是機械設備與其控制之間的聯系紐帶，只有充分了解機電傳動控制才能設計和控制好一臺機電設備，因此，學習機電傳動控制非常重要。

二、《機電傳動控制》課程特點與問題分析

目前，我校機電專業的學生采用的教材是鄧星鐘等編著的《機電傳動控制》，屬于“十五”國家規劃教材。這門教材整合了電機特性與電工電子技術兩個主要方向，突出了“機電結合、電為機用”的特點。該書編者于1987年在全國首次開設“機電傳動控制”課程，并于1992年正式出版教材。國家教委高教司于1993年頒布的普通高等學校本科專業目錄和專業簡介中，《機電傳動控制》被定位機械電子工程專業的必修主干課程。這本教材從投入使用至今已有20多年，在國內幾百所工科院校使用。可以說，這本教材代表了中國《機電傳動控制》課程的發展水平，存在的幾點問題也具有代表性。

這一教材對機電類專業學生的專業知識的培養，按照寬口徑新專業教學的需要，做出了歷史貢獻。但是，隨著技術的發展，該教材也呈現出如下幾點問題：

1.在專業課程設置上，《機電傳動課程》的內容過于單一，越來越不具有一般性知識的特征，也遠離了專業必修課程的建設要求。這是因為，隨著技術的發展，許多新的機械傳動方法被提出與開發，傳統的采用電機傳動的知識就顯得不具有一般性。

2.課程內容主要圍繞幾種電機的特性與控制進行介紹，但選擇介紹的電機結構非常傳統老舊，沒有結合時代發展的動向來介紹新的電機拓撲結構。隨著技術的發展，人們對機電設備的性能提出了更高的要求。因此，介紹電機的拓撲結構應該滿足高效節能與適應智能的發展方向。

3.該教材內容繁雜，包含電機特性與電氣控制主要內容的同時，還涉及一些其他課程的內容；有一些內容已經過時，闡述的觀點與現有技術下考慮的結果多有不符；有很多網上就可以學到的簡單內容，不需要再作為教材來學習；講授的過程中還發現了幾處小錯誤。

三、新工科背景下《機電傳動控制》課程內容構建

我們正在使用的教材具有歷史的局限性，一些觀點和結論在當時的歷史條件下，屬于正確的；但是，在新的時期，這些觀點又是不對的，這正是我們迫切需要構建新教材的原因。

在知識爆炸式發展年代以及知識傳播越來越便利的情況下，教師還用傳統的教學方式是不能提起學生學習興趣的，同時教師的地位也在受到挑戰。教師需要改進教學方式和內容，作為教師講授的參考教材也需要同步更新。

在現有教材的基礎上，保留教材中的精華部分，刪除一些過時、簡單重復的內容，為增加一些新的知識留出課時。結合上述幾點問題，提出如下針對性的改進：

1.增加一些新的機電傳動控制的方法，比如氣液驅動控制、人工肌肉驅動控制。分析整理這些機電傳動的知識，構建這些機電傳動控制方法的一般知識體系。這樣才能符合專業必修課程建設的要求。

2.結合最新的材料技術、電機拓撲結構及控制進行闡述。在知識的構建布局上，要體現高效節能和適應智能的發展趨勢。結合時代主題，把《機電傳動控制》課程應該學習的內容傳授給學生。讓學生不僅學到知識，還要了解方向，這是促進學生繼續學習的密鑰良方。

3.重點介紹發展趨勢、知識體系、重點知識和最新方法。把一些過時的知識點剔除，保留主要的知識重點介紹。通過課程的重建，增新刪舊來適應新的發展需求，這樣才能讓學生在有限的課時內學到有用的東西。

四、結語

提高工程教育的教學質量，培養學生的創新思維與動手實踐能力是新工科建設的主要目標。基于新工科建設的需求，以《機電傳動控制》課程的構建為例，分析了現有高校《機電傳動控制》課程教材所存在的一般問題，結合武漢理工大學教學實際情況，從該課程教材內容的寬度、深度和組織結構等方面提出了修改建議，為該課程教材的重新編寫奠定基礎。

參考文獻：

[1]https：//baike.baidu.com/item/新工科/20597803？fr=aladdin.

[2]胡波，馮輝，韓偉力，徐雷.加快新工科建設，推進工程教育改革創新[J].復旦教育論壇，2017，15（2）：20-27.

[3]中華人民共和國教育部.“新工科”建設復旦共識[EB/OL].

http：//www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745/201702/t20170223_297122.html.

[4]沈建新，陸勇.“新工科”理念下的地方本科高校校本課程開發[J].鹽城師范學院學報（人文社會科學版），2017，37（4）：116-119.