淺談中職學校機電一體化實驗室創(chuàng)新建設

林俊歡

[摘 要]時代的進步和科技的發(fā)展對中職院校機電一體化的教育教學提出了更高的要求。實驗教學是機電一體化專業(yè)的重要構成部分，事關中職生實踐操作能力的培養(yǎng)，因此，加強機電一體化實驗室的創(chuàng)新建設是中職學校當前急切要做的工作。現闡明了機電一體化實驗室創(chuàng)新建設的必要性，指出了當前機電一體化實驗教學存在的缺陷，并探究了實驗室創(chuàng)新建設的相關策略。

[關鍵詞]中職學校;機電一體化;實驗室

一、中職學校機電一體化實驗室創(chuàng)新建設的必要性

當今社會的快速發(fā)展對中職院校畢業(yè)生的能力也提出了新的要求，學生除了要牢牢掌握專業(yè)基礎理論和技術，還要具備一定的創(chuàng)新實踐能力和快速學習新知識的能力。若學校的專業(yè)實驗設備不能滿足實驗教學需要，將會阻礙學生的發(fā)展。因此，加強對中職院校機電一體化實驗室的創(chuàng)新建設是適應社會發(fā)展的必然選擇。此外，實驗室的創(chuàng)新建設還要把實驗設施和理論教學、實踐工程結合起來。經過調查和研究發(fā)現，中職院校機電一體化實驗室的創(chuàng)新建設主要包括四部分，即以機械制圖和工程力學等為主要內容的基礎實驗室;以單片機實驗、自動控制實驗等為主要內容的應用實驗室;以機械零件、數控機床等為主要內容的專業(yè)實驗室;以機電一體化的系統(tǒng)綜合技術、設計和應用為主要內容的綜合實驗室。在實驗室的創(chuàng)新建設過程中要緊緊圍繞機電基礎實驗室這個中心，遵循先進性以及實用性的原則，憑借科研活動來推動綜合實驗室的建設發(fā)展。此外，在建設實驗室的過程中還要關注教學工作和科研設施的統(tǒng)一性。

二、中職院校機電一體化實驗教學存在的問題

當前階段中職院校機電一體化教學普遍存在缺乏實驗教學課程、實驗課程課時較少、實驗設備不足等問題。例如，《液壓與氣壓傳動》的學習實驗性和操作性極強，若教師在教學過程中只是對基礎理論和操作技術進行講解卻不能讓學生實地進行實驗操作，學生將很難做到對課程所涉及的一些抽象理論進行消化和理解。長期下去，學生難免會產生抵觸和厭學情緒，難以實現課程教學的預期目標。另外，實驗課程教學內容通常是依據相對應的理論課程來進行設置的，課程之間具有一定的關聯，但是實驗設置往往忽視了其中的相關性與綜合性。可控制性是機電一體化專業(yè)課程的特點之一，因此專業(yè)開設了很多有關控制的課程，如學習單片機和可編程控制器。在實際教學中，學生往往只能根據所學的理論知識來進行仿真模擬練習，缺乏實驗課程，不少學生即使學完了以上課程，也從未接觸過真正的單片機。另外，控制實驗不能和執(zhí)行機構進行有效結合，也就不能做到真正的控制。還有，實驗室的管理混亂以及實驗指導教師專業(yè)素養(yǎng)不高也是當下面臨的問題。實驗室的設備和器材若得不到妥善維護和管理，很容易出現受損或丟失現象，關鍵設備的缺失將會影響整個實驗的進行。此外，大多數學生理論知識扎實，但實踐經驗不足，需要在教師的引導和啟發(fā)下進行相關實驗，因而指導教師需要具備較高的業(yè)務能力，但就目前機電一體化的師資力量來看，不少教師教學能力有待提高，也不乏敷衍了事的教師。

三、中職院校機電一體化實驗室建設的規(guī)劃

機電一體化專業(yè)的基礎課程主要包括電工和電子技術、機械制圖以及機械設計，因而與這三門課程相對應的實驗室是必須具備的。在學習上述課程的基礎上，還要以CAD為輔助工具，進一步學習單片機、可編程控制器以及自動控制等技術，綜合運用所學內容，擴展學生的知識范圍，提高學生的見識。據相關調查顯示，當下我國的機電從業(yè)人員普遍專業(yè)技能和理論知識掌握牢固，但卻缺乏一定的創(chuàng)新精神，在機電領域取得的原創(chuàng)性創(chuàng)新成果少，在機電工程技術上的模仿性創(chuàng)新也嚴重不足，我國目前的知識產權核心技術產品的持有量大大落后于西方發(fā)達國家，導致機電類企業(yè)競爭力不足，阻礙了機電行業(yè)的長足發(fā)展。近年來，機電一體化技術進入迅猛發(fā)展階段，因而機電從業(yè)人員也要緊跟時代發(fā)展，提高自身的創(chuàng)新能力和業(yè)務能力。中職院校的學生作為未來的接班人，自然也要提高對自身發(fā)展的要求。

四、中職院校機電一體化專業(yè)的實驗教學體系改革

（一） 增設以工程實現為主要內容的課程

所謂的實驗創(chuàng)新不僅僅指要擁有現代化的教學實驗室，還要將實驗與課程內容有效結合起來。例如，自動控制原理是機電一體化專業(yè)學習的重要內容之一。在以往的課程教學中，教師往往只關注對時域和頻域分析法的理論解釋以及推導過程的講解，而忽略了與其相關的計算機硬件技術的教學，難以達到自動控制技術的教學目標。針對這一問題，目前國際上主要推行兩種改革策略。一種是借助PID軟件來對兩種分析法進行軟件仿真模擬;另一種是在課程教學中引入PLC來輔助學生進行分析法的學習，尤其是利用軟件編程來替代繼電接觸器控制系統(tǒng)。以自動控制原理的學習為跳板，后續(xù)可以開展電氣控制及PLC課程的教學，對可編程控制器的構成、工作原理以及應用開發(fā)環(huán)境等進行相關介紹，增進學生對PLC的了解。

（二） 充分調動師生的積極性，自行研發(fā)實驗設備

在機電一體化實驗室的創(chuàng)新建設中，還要嘗試利用多種途徑來提高師生的積極性，使其主動投入到實驗設備的研發(fā)工作中來。機電一體化技術的突飛猛進要求實驗室教學設備也要緊跟時代發(fā)展要求，并及時進行補充和更新。通過購買大量的新實驗設備來完成實驗室的更新工作，這樣不但花費了大額資金，加重學校財政負擔，而且購入的設備并不一定適用于學校的實驗需要。因此，由師生來自行研發(fā)教學實驗設備無疑是最好的選擇。一方面，師生對本校的教學條件和教學設備現狀比較了解，能夠根據教學需要進行創(chuàng)新建設。另一方面，在研發(fā)過程中師生能增進對機電一體化相關技術的理解，有助于今后的教學和工作之路更加順暢。我校自動線自動機實驗室的建設也曾走過彎路，購買了大量實驗設備因無相應實訓教材及維護，導致設備閑置最后以報廢處理。現在校長的牽頭及教學部長的帶領下，對市場進行調研及參觀兄弟學校的實驗室，自行開發(fā)了一套實訓設備，并編寫了相應的實訓教材，目前該實驗室成為機電一體化教學、電工考證培訓、競賽訓練、會議等多功能綜合實驗室。

（三）實驗內容的設計是實驗創(chuàng)新的重要手段

除了要具備健全的實驗設備，打造良好的實驗環(huán)境之外，還要關注對實驗內容的設計。如何設計出科學且合理的實驗內容，讓學生能夠在限定的實驗課時內完成老師布置的實驗任務，并且進行創(chuàng)新實踐是目前機電一體化專業(yè)教學面臨的難題之一。過去的演示型和證明型的實驗不利于實驗創(chuàng)新的發(fā)展。因此，實驗指導教師要盡快適應機電一體化技術的發(fā)展和全新的實驗環(huán)境，結合社會發(fā)展的要求，指導學生做好兩種實驗。其一是做好專業(yè)的基礎性實驗，這也是實驗課的主要內容，有助于促進學生的基本實驗技能和實驗素養(yǎng)的提升;其二則是做好專業(yè)的創(chuàng)新性實驗，主要包括參與開發(fā)項目的課程設計、科研項目的環(huán)節(jié)、設計和制作比賽等。學生能夠在教師的引導和啟發(fā)下進行一定項目的子項目和模塊實驗，從而對實驗教學進行延伸。這樣既提高了學生的實驗水平，還增強了學生的實驗參與度。

五、中職院校機電一體化實驗室創(chuàng)新建設的探索

（一）開設具有不同功能的實驗室

1.重視基礎性實驗室的建設

基礎性實驗室存在的意義在于學生在學習了機電一體化專業(yè)的相關理論之后，能夠完成簡單的課程實驗，在動手實踐中，加強對所學理論、概念以及實驗目的和實驗結果的理解。

2.重視綜合性實驗室的建設

學生在完成基礎課程的相關學習之后，可以嘗試結合所學內容進行綜合性實驗，提高學生的綜合實驗能力。例如，機電液控制實驗便是在完成基礎實驗的學習后進行的綜合實驗，學生通過綜合實驗對理論知識進行深入學習，促進學生深入研究和創(chuàng)新思維的提升。

3.重視創(chuàng)新型設計實驗室的建設

實驗室要具備健全的實驗設施、小型的機械加工器材和電子元器件等，還要具備計算機和網絡軟硬件平臺的獨立工作場所。對于在校學習期間表現突出的學生，教師可以對其進行創(chuàng)新實驗的指導，鼓勵學生多參加各類創(chuàng)新競賽，申請國家或校內創(chuàng)新獎學金。除此之外，學生在平日學習生活中產生的一些新奇的想法在得到老師允許后也可以進行相關的實驗驗證，或者尋求教師的建議，圍繞可進行創(chuàng)新的內容進行深入研究，制訂出可行的實驗計劃，通過實驗來驗證實驗計劃。

（二） 建立和完善實驗室管理制度

定期對實驗室的實驗器材和設備進行維護和檢修，對于缺失或損壞的設備及時進行補充和更新，保證實驗得以順暢進行。建立實驗室的目的就是為了讓學生能有更多的機會來進行實驗，因此實驗室要進行長時間開放，學校可以采用班級預約和網上預約等形式來申請實驗室的使用。此外，學校還應健全學生實驗能力的考核制度，激勵學生多嘗試創(chuàng)新性實驗。對于實驗能力強、基礎理論扎實的學生可以重點培養(yǎng)，指導他們參加校外創(chuàng)新競賽，與社會企業(yè)及相關科研單位進行創(chuàng)新項目合作。

（三） 強化實驗指導教師隊伍的管理與建設加強

學校要定期組織實驗教師接受相關業(yè)務培訓，促進教師專業(yè)能力的提升。同時也要激勵教師以指導者的身份參與相關創(chuàng)新競賽中。還要建立師生互評制度，有效地規(guī)范和約束師生行為。

綜上所述，當下中職學校機電一體化的實驗教學仍存在很多不足之處，因而學校要清醒地意識到實驗室創(chuàng)新建設的重要性，抓好實驗教學體系改革，建立具備不同功能的實驗室，健全和改進實驗室管理制度，加強對實驗指導教師專業(yè)素養(yǎng)的培訓，以期為機電一體化專業(yè)的學生打造良好的實驗教學環(huán)境，從而促進機電一體化專業(yè)的長效發(fā)展。

參考文獻：

[1]姜浩，呂志豐，黃賀，等.開放式實驗室管理系統(tǒng)的設計與實現[J].實驗室研究與探索，2018，29（6）：110-112.

[2]張晨艷，呂淑琴，馬建濤.通信工程專業(yè)實驗室建設及內容創(chuàng)新研究[J].科技資訊，2018（2）：22-23.

[作者單位]

廣東省廣州市輕工職業(yè)學校

（編輯：劉莉琴）