機(jī)電一體化技術(shù)示范課程改革研究與實(shí)踐

李海軍　劉宇　葛麗娟

[摘 要] 根據(jù)機(jī)電一體化技術(shù)的課程特點(diǎn)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)需求，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式與方法、考核與評(píng)價(jià)機(jī)制等方面進(jìn)行了改革與實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與鍛煉，推進(jìn)和提升了課程質(zhì)量和教學(xué)效果，起到了引領(lǐng)示范作用。

[關(guān)鍵詞] 機(jī)電一體化技術(shù);示范課;課程改革

[作者簡(jiǎn)介] 李海軍（1970—），男，內(nèi)蒙古土默特左旗人，教授，研究方向：數(shù)字化農(nóng)牧業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與裝備。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）25-0203-02? ? [收稿日期] 2020-02-01

一、引言

機(jī)電一體化技術(shù)是面向具有代表性的機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，從較寬廣的應(yīng)用范圍講述機(jī)電一體化的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)核心課程。我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化與車(chē)輛工程等專(zhuān)業(yè)，其綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)，涉及知識(shí)面廣、容量大，與機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)、電工電子技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、自動(dòng)控制原理、數(shù)控技術(shù)等課程緊密關(guān)聯(lián)。在新工科建設(shè)背景下，如何建設(shè)和發(fā)揮課程的引領(lǐng)示范作用，推進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)，具有重要的實(shí)際意義。

二、研究?jī)?nèi)容與思路

形成“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)體系，整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，探索互聯(lián)網(wǎng)條件下課程改革的內(nèi)容與建設(shè)，達(dá)到與前序、后續(xù)課程完美銜接，與專(zhuān)業(yè)知識(shí)培養(yǎng)體系相適應(yīng)的目標(biāo)。改革教學(xué)模式與教學(xué)方法，將互聯(lián)網(wǎng)線上教學(xué)手段與線下教學(xué)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，達(dá)到切實(shí)發(fā)揮學(xué)生主體作用的目的，加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的積極性，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的能力。進(jìn)行考核與評(píng)價(jià)體系改革，注重過(guò)程管理，為教學(xué)實(shí)施提供制度保障，提高教學(xué)效率，提高教學(xué)效果。探索互聯(lián)網(wǎng)條件下課程教學(xué)資源的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的碎片化設(shè)計(jì)、微課制作等，以適應(yīng)新教學(xué)形勢(shì)的需要。研究?jī)?nèi)容如圖1所示。

三、教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

通過(guò)組織相關(guān)專(zhuān)業(yè)教師進(jìn)行討論、調(diào)研，明確機(jī)電一體化技術(shù)課程在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)中的定位及教學(xué)要求，以突出對(duì)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)與鍛煉為主導(dǎo)，以切實(shí)提高教學(xué)效果為目標(biāo)，合理組織授課內(nèi)容，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，注重把科學(xué)研究中的典型案例與最新成果引入課程，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)。課程總體教學(xué)內(nèi)容由課內(nèi)與課外兩部分組成。課內(nèi)學(xué)時(shí)涉及教學(xué)內(nèi)容為機(jī)電一體化概論、機(jī)械系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、借口與抗干擾技術(shù)，共計(jì)24學(xué)時(shí)。課外學(xué)時(shí)分配將與相應(yīng)的教學(xué)法相結(jié)合，主要由驅(qū)動(dòng)任務(wù)學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)以及課題研究為主，其中驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)任務(wù)與翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)任務(wù)具體內(nèi)容可由教師根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況確定，由學(xué)生通過(guò)MOOC、微課等網(wǎng)絡(luò)線上學(xué)習(xí)來(lái)完成，共計(jì)8學(xué)時(shí)和1周。

四、教學(xué)模式與方法改革

在整體教學(xué)設(shè)計(jì)上將圍繞課前、課中、課后三個(gè)階段展開(kāi)。結(jié)合相應(yīng)的教學(xué)方法，課前主要要求學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源完成教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)，為課中知識(shí)的深化打好基礎(chǔ);課中將根據(jù)相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的性質(zhì)與特點(diǎn)，采用合理的教學(xué)方式，提高教學(xué)效率;課后以知識(shí)鞏固及應(yīng)用拓展為目的，通過(guò)完成相關(guān)作業(yè)任務(wù)和參與機(jī)電一體化創(chuàng)新活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。課程教改是為了切實(shí)解決好理論與實(shí)際的聯(lián)系，真正提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及其主動(dòng)性、積極性，重點(diǎn)解決兩個(gè)問(wèn)題：一是互聯(lián)網(wǎng)線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)的有機(jī)結(jié)合;二是突出對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與鍛煉。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中采用的教學(xué)方法如下。

1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。課程中比較抽象、不方便用實(shí)物加以呈現(xiàn)的理解性知識(shí)內(nèi)容，將采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法[1]。例如，機(jī)電一體化功能構(gòu)成原理、光柵傳感器的工作原理、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理等，由學(xué)生學(xué)習(xí)小組緊緊圍繞一個(gè)共同的任務(wù)活動(dòng)中心，在強(qiáng)烈的問(wèn)題動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)資源的積極主動(dòng)應(yīng)用，進(jìn)行自主探索和互動(dòng)協(xié)作的學(xué)習(xí)，通過(guò)完成任務(wù)的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探索、勇于開(kāi)拓進(jìn)取的自學(xué)能力。

2.項(xiàng)目式教學(xué)法。將課程中比較典型的內(nèi)容，如測(cè)試系統(tǒng)中常用傳感器的使用、伺服系統(tǒng)中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制、控制系統(tǒng)中PLC指令的應(yīng)用等，通過(guò)實(shí)現(xiàn)一個(gè)個(gè)小單元的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目而進(jìn)行相關(guān)教學(xué)活動(dòng)，通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生動(dòng)手能力，促進(jìn)理論知識(shí)在實(shí)踐過(guò)程中的升華[2]。

3.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法。將課程的一些學(xué)習(xí)內(nèi)容如直流伺服電機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)、PLC的工作原理等，提前布置給學(xué)生，讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源或其他途徑進(jìn)行學(xué)習(xí)，并完成教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)單，實(shí)現(xiàn)課前的“信息傳遞”。教師在提前了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況的基礎(chǔ)上，在課堂上給予有效的輔導(dǎo)，通過(guò)教學(xué)討論等方式促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的“吸收內(nèi)化”。翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂模式結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)課堂的高效[3]。

4.課題研究教學(xué)法。在授課之初，要求學(xué)生組建課題小組，以綜合應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)為目標(biāo)，自行研究并設(shè)計(jì)完成一個(gè)大的課題項(xiàng)目，項(xiàng)目最終成果以實(shí)物制作的形式體現(xiàn)[4]。本方法要求學(xué)生使用學(xué)院先進(jìn)的加工設(shè)備完成機(jī)械零部件的加工制作，并將檢測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)，達(dá)到理論研究設(shè)計(jì)和實(shí)踐動(dòng)手于一體的教學(xué)目的，以此培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立意識(shí)、科學(xué)研究意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和提高解決實(shí)踐問(wèn)題的能力，通過(guò)師生共同交流、生生共同交流，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作工作的能力。本方法實(shí)施路線如圖2所示。

五、改革考核與評(píng)價(jià)機(jī)制

為保證課程教學(xué)的順利開(kāi)展以及達(dá)到教學(xué)目標(biāo)要求，課程采用了以研究項(xiàng)目完成效果為主的綜合成績(jī)?cè)u(píng)定辦法，取消了期末考試，強(qiáng)化了過(guò)程考核。具體為：平時(shí)成績(jī)（出勤、作業(yè)、討論、測(cè)驗(yàn)等）占30%，單元項(xiàng)目成績(jī)占20%，綜合性研究項(xiàng)目成績(jī)占50%，如表3所示。制定了機(jī)電一體化小組探究學(xué)習(xí)成果匯報(bào)評(píng)價(jià)表、機(jī)電一體化項(xiàng)目教學(xué)課題小組成員互評(píng)表、機(jī)電一體化課程綜合性項(xiàng)目設(shè)計(jì)成果評(píng)價(jià)表、機(jī)電一體化課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)規(guī)范等考核辦法與措施，評(píng)價(jià)由教師、學(xué)生本人、學(xué)生之間共同參與，為教學(xué)實(shí)施提供了制度保障。

六、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐，課程已經(jīng)具備了相對(duì)穩(wěn)定成熟的教學(xué)模式和合理有效的教學(xué)體系，較好地解決了理論與實(shí)踐相結(jié)合的關(guān)系，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)與鍛煉起到了積極的促進(jìn)作用，推進(jìn)和提升了課程質(zhì)量和教學(xué)效果，并獲批為學(xué)校的示范課程。

1.充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性，切實(shí)實(shí)現(xiàn)了把教學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)換為以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的模式。實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情高，表現(xiàn)活躍，形成了教學(xué)相長(zhǎng)、互動(dòng)探究的良好氛圍。

2.通過(guò)項(xiàng)目任務(wù)的實(shí)施，極大地鍛煉了學(xué)生的綜合能力。學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與解決問(wèn)題能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、口頭表達(dá)能力、科技寫(xiě)作能力、社會(huì)交流能力等都有不同程度的進(jìn)步與提升。培養(yǎng)了學(xué)生耐心細(xì)致的工作作風(fēng)和勇于創(chuàng)新、敢于攻關(guān)的科學(xué)研究與探索精神，培養(yǎng)了學(xué)生的責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)合作精神。通過(guò)本課程的教學(xué)實(shí)踐，為今后開(kāi)展類(lèi)似的教學(xué)活動(dòng)打下了較好的基礎(chǔ)。

3.考核評(píng)價(jià)指標(biāo)科學(xué)，給學(xué)生合理進(jìn)行了增負(fù)，實(shí)現(xiàn)了既定的教學(xué)目標(biāo)，課程具有一定的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。

參考文獻(xiàn)

[1]李發(fā)安.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)改革中任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的運(yùn)用探索[J].科技視界，2018，（02）：117-118.

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[3]李宇.翻轉(zhuǎn)課堂在高校教學(xué)實(shí)踐中存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].軟件導(dǎo)刊，2018，（02）：65-66.

[4]季英瑜，程亮.項(xiàng)目教學(xué)法在機(jī)電一體化實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，（02）：79-81.

Abstract：According to the course characteristics of Mechatronics Technology，combined with the training needs of professional talents，the reform and practice are carried out in terms of teaching content，teaching model and method，assessment and evaluation mechanism，which promotes the cultivation and exercise of students' innovation ability，promotes and improves the course quality and teaching effect，and plays a leading role in demonstration.

Key words：Mechatronics Technology;demonstration course;curriculum reform