慧魚模型提升《機電一體化技術》教學的實踐能力

何偉

【摘要】《機電一體化技術》是一門綜合性、實踐性學科，它的教學內容和目標必須通過實踐環節來完成。通過在實驗、課程設計、畢業設計和競賽等實踐環節中，采用慧魚創意組合模型來搭建機電系統模型，驗證設計，《機電一體化技術》的教學取得了培養學生的創新能力、解決問題能力、獨立思考能力、合作能力等方面良好的效果。

【關鍵詞】慧魚 機電一體化技術 實踐教學

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）28-0248-02

《機電一體化技術》是一門綜合性學科，涵蓋了機械、電子、信息、控制等學科的內容，主要解決機械、電子、信息、人機等系統之間的接口問題。它同時又是一門實踐性的學科，學生只有通過實踐，才能更好地學習和掌握這一技術，否則就是紙上談兵。

1956年，美國著名的教育心理學家布盧姆立足于教育目標的完整性，提出把教育目標分為認知、情感和動作技能三個目標領域[1]。《機電一體化技術》這門課程也不例外，它的教學目標也分為知識與技能、過程與方法、態度價值觀三個維度。《機電一體化技術》所包含的知識和技能部分，很多已經通過《機械原理》、《機械設計》、《電工基礎》、《電氣控制與PLC》、《單片機原理》等先期課程了解和掌握。《機電一體化技術》所要解決的是機械系統、電氣系統、控制系統、人機交互系統的聯接和接口問題。這些問題大多為方法和實踐的問題，學生只有通過實踐環節才能更好地學習和掌握這門課程。這其實就是盧姆教育目標的第二個目標領域的問題。這個目標的達到和完成正是過去《機電一體化技術》教學中薄弱和欠缺的環節。

過去《機電一體化技術》的教學，由于缺乏必要的實踐條件，往往停留在理論教學和機電系統理論設計階段，無法通過實踐來深入學習和掌握這門技術。搭建一個機電系統往往需要控制器、傳感器、驅動器、電機、機械裝置等構件，這往往需要耗費大量物力和財力，也容易造成浪費。受經費和場地的限制，在過去《機電一體化技術》的教學中，往往缺乏實踐環節，學生對機電一體化技術的了解也只能停留在表面的階段，無法深入學習和掌握。

《機電一體化技術》的性質和任務決定了它的教學模式應該是一個知識和技能建構的模式[2]。學習者要想完成對所學知識的意義建構，即達到對該知識所反映事物的性質、規律以及該事物與其它事物之間聯系的深刻理解，最好的辦法是讓學習者到現實世界的真實環境中去感受、去體驗，即通過獲取直接經驗來學習，而不是僅僅聆聽別人關于這種經驗的介紹和講解。但我們過去主要以講解和傳授知識為主的教學模式，與這一要求不符。

一個完整的機電系統包括機電系統、電氣系統、控制系統、人機界面等。根據任務設計一個簡單的機電系統不難。但如何設計和選擇各個部件及參數，如何將這些部件、系統聯接為一個整體，并控制它們按照要求來工作是一個難點，這也正是《機電一體化技術》這門課程要解決的問題和學生需要掌握的技能。這一技能只有通過搭建機電系統的實物或模型，通過實踐來學習和掌握。

慧魚創意組合模型為搭建機電控制系統模型，驗證機電控制系統設計提供了一個良好的平臺。慧魚創意組合模型包括機械零件模型、控制器、各種電機、傳感器等，采用模塊化的編程方式。它搭建方便，可重復使用，為《機電一體化技術》教學的實踐環節提供了有效的實踐條件和手段。我們在《機電一體化技術》的教學中采用慧魚創意組合模型后，取得了良好的效果。

《機電一體化技術》教學中的實踐環節包括實驗、課程設計、畢業設計和競賽等。這些實踐環節都是按小組分工來進行，首先給定學生任務和要求，然后要求設計出相應的機電系統，最后用慧魚創意組合模型來驗證他們的設計。這一教學模式和方法實際就是所謂的拋錨式教學模式[3]。我們在《機電一體化技術》教學中的實踐環節中所采用的方法是：

1）創設情境：給定一個機電控制任務，要求學生設計一個機電控制系統，并用慧魚模型來實現驗證設計。

2）確定問題：在上述情境下，設計控制方案，選擇機械、電氣、控制部件，決定各系統的聯接和控制方法，這一環節的作用就是“拋錨”。

3）自主學習：學生通過學習慧魚模型的搭建和控制方法，來找到搭建機電控制系統和解決問題的途徑和方法。

4）協作學習：在小組內，學生相互學習，討論，分工協作，通過模型的搭建，電氣系統的連接和控制程序的編寫，共同完成模型的搭建和系統的驗證。

5）效果評價：由于拋錨式教學的學習過程就是解決問題的過程，由該過程可以直接反映出學生的學習效果。因此，只需在學習過程中隨時觀察并記錄學生的表現即可對學生的表現進行評價。

采用慧魚創意組合模型后，《機電一體化技術》的教學在培養學生的創新能力、解決問題能力、獨立思考能力、合作能力等方面取得了良好的效果。

參考文獻：

[1]梁寧建.當代認知心理學[M].上海教育出版社，2014.

[2]楊曉娟.基于建構主義學習理論的教學過程設計模式[D].山東師范大學，2000.

[3]馬利娟.中職英語拋錨式教學的思考與實踐[J].教育探索，2009（12）：45-47.