機電專業機電產品設計系列課程的理念與模式探索

蔣毅 寧萌 張秋菊 化春鍵 陳海衛

[摘 要] 為強化機械電子工程專業本科生的機電產品創新設計能力，本文提出了機電產品設計創新系列課程的理念與模式。通過重建課程目標、調整課程內容、優化課程結構，使新系列課程的教學內容得到優化，各門課程教學內容實現有機銜接，并實踐了項目驅動式的“四環節”教學法。

[關鍵詞] 機電產品設計;機械電子工程;工程教育

機械電子工程是典型的交叉型學科，是對實踐能力和綜合素質要求較高的工程類專業。工程教育的核心是設計教育[1]，設計教育改革同其他教育改革類似，是一個多層次的綜合性的系統化工程，必須將課程體系總體優化與國際設計教育接軌、更新教學方法和手段、強調實踐環節的重要性[2]。提升機電產品創新設計能力是對機械電子工程專業教學改革的必然要求。

課程群建設作為一種新型的課程建設模式順應了高校教學改革的要求，也反映了課程教學改革的新趨勢[3]。課程群是為完善同一施教對象的認知結構，而將本專業或跨專業培養方案中若干門在知識、方法、問題等方面有邏輯聯系的課程加以整合而成的課程體系[4]。組建課程群有利于教師對課程教學問題進行深入研究，解決課程教學中面臨的問題，不斷更新教學內容、改進教學方法、教學手段，提高教學水平;并使相關的任課教師能夠一起圍繞共同的目標和任務構建成教學團隊，避免課程間的脫節和內容重復，提高教學資源的有效利用率。

創新設計是當今工程師必備的思維方式和能力素養，而以創新為核心的設計則是現代工程的關鍵內容。因此，對于機械電子工程專業而言，以強化機電產品創新設計能力為導向，以重建課程目標、調整課程內容、優化課程結構為主要手段的核心課程群建設勢在必行。

一、機械電子工程專業設計教育中的問題

機械電子工程專業在要求“機”和“電”各自領域知識融會貫通的同時，還要求兩者之間的相互聯系與銜接，最終達成“機”和“電”一體化的知識體系和設計思維。一般而言，本科生需經過四年的學習之后才能真正達到一體化的能力目標，因而不可避免在各學年知識的鞏固和記憶上出現脫節現象，即所謂的學過就忘。遺忘導致原有的完整知識體系在學生腦中蛻化成一個個孤立的知識點，從而無法在遇到實際問題時提出有效合理的解決方案，也不能把總體的解決方案落實細化和加以實施。所謂學生動手能力的缺乏，其知識層面的原因即在于此。

實踐層面存在的問題在于，學生僅僅在課堂上學習知識和應付考試，對所學知識用在哪里、怎樣用的思考太少。學生對課程知識的實際運用限于實驗和課程設計，而課程設計僅針對課程本身，在短學時的大趨勢下確實沒有空間來考慮前后知識的融會貫通問題。只有到了最后的畢業設計，學生才有可能施展自己之前所學，而平時則十分缺乏實踐的優質平臺。

二、“機電產品設計”系列課程理念與探索

為此，通過重新修訂教學計劃，江南大學君遠學院圍繞“掌握機械電子工程的基礎理論和專業知識，具有較強的實踐和創新意識，富有社會責任感和團隊合作精神，具有開闊的國際視野和良好溝通能力的高素質、強能力、創新型機電工程技術人才”的培養目標，針對學科交叉、機電綜合的機械電子工程專業特色，以強化學生的機電產品創新設計能力為教學目標，著力建設機電產品設計系列課程群。其目的是打通本科人才4年培養周期從進口到出口的全過程，融合傳統的機電一體化課程，打造具有較強延續性、銜接性，適應總學時數和學分數限制，能夠有效提高學生創新設計能力、實際工程應用能力和團隊合作能力的新型機電產品設計系列課程，形成機械電子工程專業優質核心課程群。所進行的探索工作包括：

1.優化各門課程教學內容和銜接關系。在新修訂的教學計劃中，設置了“機電產品設計I、II、III、IV”系列課程，連同與之相呼應的實踐環節，構成了專業核心課程群。“機電產品設計”系列課程涵蓋“工程制圖”“機械原理”“機械設計”“機電一體化系統設計”的課程內容，并輔以“機器人創新實踐”“機電一體化系統課程設計”“機電綜合實踐”等綜合性實踐環節，打破了傳統的獨立設課界限，從機電專業內涵、核心知識入手，對各門課程的內容與銜接關系進行頂層設計和規劃，重新制定并持續優化課程教學大綱，精心安排各門課程的銜接關系，循序漸進地深入和拓展機電專業知識，并不斷融入機電領域新的知識與技術發展。

2.優化實踐教學內容，建設實踐教學平臺。由于在課程教學與實踐環節設置上做了較大改革，形成了相互支持、呼應的緊密關系。如何通過實踐教學環節支撐課堂教學內容，加強和加深學生對理論知識的理解和掌握，提高創新意識和實踐能力，是實現“知行合一、學以致用”、達成教學目標的重要途徑。為此，精心設計和優化了實踐教學內容，同時建設配套的實踐教學平臺，采用“以賽促學”等方式提供實踐教學的必要手段，在專業中實現了百分百的創新項目參與率。

3.改革教學方法。與傳統的課程學時安排不同，在新設置的系列課程中，增設了實踐學時，其目的是倡導研究性、項目驅動式教學，即推廣應用“四環節”教學法：項目設置—項目實施—交流展示—評價激勵，以強化培養學生的綜合能力。同時，強調教師授課與學生自學同步、課堂教學和課外訓練并重，在課程教學中以學生為中心，綜合啟發、引導、探究等多種教學方法，激發學生的學習動力，不斷提高教學質量。由于不僅在單一課程中實施CDIO和項目驅動式教學，更將其提升到課程群的層面，形成了更高層次的工程實踐環境和工程問題解決過程，既鞏固了學生對知識的掌握，也培養了學生的綜合素質與能力。

4.豐富和完善課程考核評估方式。傳統的課程考核往往側重于期末一次性考核，課程考核評估方式通常為：學生平時成績占比為30%，期末考試成績為70%。對學生平時考核主要通過課堂點名、平時作業、實驗等方式確定;期末考試則主要通過閉卷方式進行。這樣的考核方式助長了部分學生平時放松、期末突擊的現象，不利于對學生真實掌握知識程度的準確評估。為此，采用全新的教學理念和考核方法來完善課程考核和評估方式。具體做法包括提高學生平時考核的成績比例，增加實踐答辯環節，并將其作為學生平時表現的主要依據等。

三、總結

通過緊扣設計教育是工程教育的核心這一理念，以強化學生的機電產品創新設計能力為導向，重建了機電專業核心課程的目標。打破了傳統的獨立課程界限，設置了“機電產品設計I、II、III、IV”系列課程，連同與之相呼應的實踐環節，構建了專業核心課程群。通過精心安排各門課程的銜接關系，循序漸進地深入和拓展機電專業知識，并不斷融入機電領域新的知識與技術發展。從而不僅在單一課程中實施CDIO和項目驅動式教學，更將其提升到課程群的層面，通過系列課程和多個集中性實踐環節相互配合，以多層次、多方位、系列化的創新訓練項目為牽引，有效地提高學生創新設計能力、實際工程應用能力和團隊合作能力。本文的這一探索也為繼續開展控制測試類、計算機類專業核心課程改革提供了可資借鑒的經驗。

參考文獻

[1]王沛民.工程教育的目標、模式、核心：問題與思考[J].浙江大學教育研究，1989（1）：16-21.

[2]王序云，劉瑩.重視設計教育 培養跨世紀設計人才[J].清華大學教育研究，1999（1）：132-134.

[3]龍春陽.課程群建設：高校課程教學改革的路徑選擇[J].現代教育科學，2010（3）：139-141.

[4]李慧仙.論高校課程群建設[J].江蘇高教，2006（6）：73-75.