基于卓越計(jì)劃的機(jī)電傳動(dòng)與控制課程教學(xué)改革

□ 于 蒙,何智玲,趙章焰

(武漢理工大學(xué) 物流工程學(xué)院，湖北 武漢 430063)

1 引言

《機(jī)電傳動(dòng)與控制》是一門(mén)集電機(jī)、電器、可編程序控制器、自動(dòng)控制系統(tǒng)于一體的機(jī)電綜合性課程，是物流專(zhuān)業(yè)學(xué)生了解、掌握機(jī)電工程技術(shù)中各項(xiàng)技術(shù)的必要途徑，也是學(xué)習(xí)物流專(zhuān)業(yè)課程以及進(jìn)行各項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)學(xué)科。由于技術(shù)發(fā)展和知識(shí)更新的速度較快，在《機(jī)電傳動(dòng)與控制》的教學(xué)過(guò)程中必須注重理論聯(lián)系實(shí)際[1]-[4]。然而，在傳統(tǒng)的教授過(guò)程中，并未充分體現(xiàn)實(shí)踐的重要性，從而阻礙了學(xué)生對(duì)于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的認(rèn)知水平的提高。

為了培養(yǎng)造就具有創(chuàng)新能力、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的物流行業(yè)技術(shù)人才，提升學(xué)生工程實(shí)踐能力，結(jié)合“卓越計(jì)劃”項(xiàng)目，我們團(tuán)隊(duì)以《機(jī)電傳動(dòng)與控制》的授課方式改革為例開(kāi)展了對(duì)物流卓越人才培養(yǎng)模式的探索之路。

2 教學(xué)策略與方法的改革

此次實(shí)踐授課過(guò)程采用案例引導(dǎo)+任務(wù)驅(qū)動(dòng)結(jié)合的教學(xué)模式。案例法教學(xué)是一種通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際、啟發(fā)式的方法，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題、提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的一種綜合性的教學(xué)方法，是課程教學(xué)改革的有效模式[5]。交互式的教學(xué)環(huán)境，使得學(xué)生與老師能夠圍繞某一個(gè)問(wèn)題或課題進(jìn)行平等交流和自主互動(dòng)，進(jìn)而教師能夠靈活地利用學(xué)生的理解，與新知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，達(dá)到引人入勝的效果。教育信息化則是二十一世紀(jì)教育行業(yè)的一項(xiàng)偉大的革新，利用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助教與學(xué)，把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段與各學(xué)科的教學(xué)與管理相融合，是提高教學(xué)質(zhì)量的有效手段。

2.1 案例引領(lǐng)+任務(wù)驅(qū)動(dòng)

案例引領(lǐng)+任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式意味著課堂教學(xué)采用基本理論教學(xué)和案例教學(xué)相結(jié)合、教師課堂講授和學(xué)生實(shí)踐課題研究相結(jié)合的教學(xué)方法[6]。同時(shí)一定的任務(wù)分工可以有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，促使學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能[7]。

2.1.1 案例引領(lǐng)

課堂授課緊密結(jié)合科研和工程實(shí)際。例如講授各種電動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，在講述其結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，注重強(qiáng)調(diào)其特性以及運(yùn)用科研實(shí)例介紹各種電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)所、繼電器接觸器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的合理選用、調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用情況等。通過(guò)大量的引入實(shí)際機(jī)電控制問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，構(gòu)想解決問(wèn)題新方法。通過(guò)這種結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中的場(chǎng)景，讓學(xué)生把自己納入案例場(chǎng)景，通過(guò)討論或者研討來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，可使學(xué)生通過(guò)自己的思考來(lái)拓寬自己的視野，真正實(shí)現(xiàn)將知識(shí)化為能力。

2.1.2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)

教學(xué)內(nèi)容上加強(qiáng)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速的計(jì)算應(yīng)用能力的培養(yǎng)，旨在要求同學(xué)們擁有定量解決實(shí)際的工程問(wèn)題的能力。其次，課堂組織引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)訓(xùn)練，使學(xué)生能夠及時(shí)消化新知識(shí)，并將課堂所學(xué)運(yùn)用到實(shí)際分析中。同時(shí)分小組布置課后大作業(yè)，課后的大作業(yè)的課堂演講更是要求學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)有一個(gè)整體的把握，融會(huì)貫通。這是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)，不斷將理論與實(shí)際聯(lián)系的過(guò)程，用任務(wù)來(lái)敦促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力、動(dòng)手能力、理論與實(shí)踐結(jié)合能力、自主學(xué)習(xí)分析能力，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

2.2 互動(dòng)式教學(xué)環(huán)境

在教學(xué)過(guò)程中，建立互動(dòng)式教學(xué)環(huán)境，充分體現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)的特色。團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期以來(lái)注重培養(yǎng)學(xué)生思考和解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性、積極性和主動(dòng)性[8]。

首先，在課堂講授的同時(shí)附以有效課堂討論、案例分析，加深對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用。其次，通過(guò)不同小組的同學(xué)針對(duì)不同的主題展開(kāi)討論，以PPT的形式在班級(jí)里展示，發(fā)表見(jiàn)解，展示討論成果。建立創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，鼓勵(lì)學(xué)生多思多想多做。通過(guò)此類(lèi)課堂創(chuàng)新活動(dòng)的開(kāi)展，使學(xué)生得以將課堂所學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐相結(jié)合。

教學(xué)第一部分主要運(yùn)用互動(dòng)式教學(xué)模式。在講授基本理論的同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速原理后，找出機(jī)電傳動(dòng)在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用的實(shí)例。第二部分是在第一部分的基礎(chǔ)上對(duì)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路的培養(yǎng)，在講授基本理論的同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生尋找生活中的電氣控制系統(tǒng)。通過(guò)將學(xué)生分成若干小組，分組學(xué)習(xí)，再自行查閱資料，制作PPT，由學(xué)生主動(dòng)參與，傳授本組學(xué)習(xí)的心得，然后老師進(jìn)行必要的查漏補(bǔ)缺；老師再結(jié)合案例進(jìn)行講解，布置小項(xiàng)目，學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)，激勵(lì)學(xué)生上臺(tái)為大家“答疑解惑”，協(xié)同解決問(wèn)題。

互動(dòng)式的教學(xué)環(huán)境使得教師和學(xué)生能夠在相對(duì)和諧的教學(xué)環(huán)境中平等交往，達(dá)到互動(dòng)互學(xué)的目的；由重“模式化”向重“個(gè)性化”的轉(zhuǎn)變，使得學(xué)生擁有學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)，更樂(lè)于去探索。

2.3 信息化教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用

在總結(jié)多年網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，課程組研制開(kāi)發(fā)的“機(jī)電傳動(dòng)與控制”網(wǎng)絡(luò)課程融合了與課程教學(xué)相關(guān)的所有教學(xué)資源，在功能、技術(shù)手段、實(shí)用性方面又上了一個(gè)新臺(tái)階。同時(shí)通過(guò)所建設(shè)的機(jī)傳動(dòng)及控制在線課程網(wǎng)站，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)課堂的作用，為學(xué)生提供教學(xué)大綱、教案、文字講義和課件，加強(qiáng)網(wǎng)上互動(dòng)，及時(shí)解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中的困惑和困難。在教學(xué)內(nèi)容上新增現(xiàn)代控制電機(jī)的內(nèi)容，與時(shí)俱進(jìn)；結(jié)合學(xué)院最新的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，可編程控制部分學(xué)習(xí)西門(mén)子S7300的軟硬件設(shè)計(jì)。在課程考核上，部分內(nèi)容采用在線問(wèn)卷的形式，學(xué)生通過(guò)在事先做好的網(wǎng)站答題。不僅便捷了“考”與“查”，也更加綠色、節(jié)約、環(huán)保。

信息化教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用，使得教師的主要作用不再是直接提供教學(xué)信息，更多的是知道學(xué)生自身對(duì)學(xué)習(xí)的探索，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能力[9]。

3 教學(xué)模式改革效果

通過(guò)此次課程教學(xué)模式的改革，將課堂教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐訓(xùn)練的結(jié)合起來(lái)，不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自覺(jué)性，共同提高了本課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

3.1 與機(jī)電傳動(dòng)與控制的案例教學(xué)深入人心

傳統(tǒng)的教學(xué)注重的是指導(dǎo)學(xué)生怎樣去做，但其內(nèi)容在實(shí)踐中可能不實(shí)用，在一定程度上損害了學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)效果。而案例教學(xué)要求學(xué)生自己去思考、去創(chuàng)造，使得枯燥乏味變得生動(dòng)活潑。通過(guò)每位學(xué)生就自己和他人的方案發(fā)表見(jiàn)解，引導(dǎo)學(xué)生變注重知識(shí)為注重能力。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，不僅讓學(xué)生掌握了機(jī)電傳動(dòng)控制必須的基礎(chǔ)理論知識(shí)，了解機(jī)電傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)向及最新技術(shù)，更重要的是開(kāi)闊了學(xué)生的視野，使其適應(yīng)不斷發(fā)展的現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

3.2 專(zhuān)業(yè)能力素養(yǎng)的提升

通過(guò)具體的應(yīng)用實(shí)例和試驗(yàn)環(huán)節(jié)，提高了學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。使學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)電路基礎(chǔ)課程和控制工程的基礎(chǔ)上，以電機(jī)為主導(dǎo)，以控制為線索，了解了機(jī)電控制技術(shù)的一般知識(shí)，掌握了其工作原理、特性、應(yīng)用方法，了解了最新控制技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用。使學(xué)生對(duì)機(jī)電工程技術(shù)中電控技術(shù)有一個(gè)全面、系統(tǒng)的了解和掌握。為學(xué)習(xí)有關(guān)專(zhuān)業(yè)課程以及進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和科研活動(dòng)打下必要的基礎(chǔ)。

3.3 綜合能力的提升

通過(guò)對(duì)機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)、特性或控制電路、控制程序進(jìn)行分析提升了學(xué)生的分析能力；通過(guò)要求學(xué)生具備對(duì)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、電機(jī)的基本參數(shù)和控制電路參數(shù)的計(jì)算能力提升了學(xué)生的計(jì)算能力；通過(guò)本課程的教學(xué)，培養(yǎng)和提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整理、概括、消化吸收的能力，以及圍繞課堂教學(xué)內(nèi)容，閱讀參考書(shū)籍和資料，自我擴(kuò)充知識(shí)領(lǐng)域的能力。通過(guò)學(xué)生自身課堂講授，清晰、整潔地表達(dá)自己解決問(wèn)題的思路和步驟提升了學(xué)生的表達(dá)能力。通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、深入鉆研問(wèn)題的習(xí)慣和對(duì)問(wèn)題提出多種解決方案、選擇不同設(shè)計(jì)或計(jì)算方法的能力提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4 結(jié)論

教學(xué)的過(guò)程是“教與學(xué)”并重的過(guò)程，教師在“教”時(shí)要起到積極引導(dǎo)作用，讓學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)以及調(diào)動(dòng)一切資源去學(xué)習(xí)。此次教學(xué)改革通過(guò)課堂教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐訓(xùn)練的互相補(bǔ)充，將理論和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，通過(guò)不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自覺(jué)性，共同提高了《機(jī)電傳動(dòng)與控制》課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量。實(shí)踐表明，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的案例和實(shí)踐教學(xué)是《機(jī)電傳動(dòng)與控制》教學(xué)改革的有效模式，在隨后的課程教學(xué)中仍可采用，并推薦在其他專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中使用。