黃 晶

(廈門理工學院機械系,福建廈門 361024)

《機電一體化系統(tǒng)設計》課程教學改革初探

黃 晶

(廈門理工學院機械系,福建廈門 361024)

在《機電一體化系統(tǒng)設計》教學中,要把握系統(tǒng)化、整體化、工程化這一主線,教學內(nèi)容以實用為主,能夠代表和反映學科最新成就;教學方法靈活多樣,要善于激發(fā)學生興趣,提高學習熱情;增強實踐環(huán)節(jié),提高學生創(chuàng)新能力,考核形式靈活多樣,多方位培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的高級應用型創(chuàng)新人才,促進學生能力和個性的協(xié)調(diào)發(fā)展。

機電一體化;教學方法;創(chuàng)新

廈門理工學院是一所新興的應用型本科院校,其中機械設計及其自動化專業(yè)是學校特色專業(yè)。一個專業(yè)的培養(yǎng)目標應根據(jù)區(qū)域企業(yè)對該類人才的需求情況,結合學校實際辦學條件來定位。機械和電子制造業(yè)在廈門快速發(fā)展,生產(chǎn)領域的科技含量日益增大,使得企業(yè)需要大量既懂機械又懂電子的機電一體化復合型人才。因此,從2005年起,廈門理工學院在機械設計及其自動化專業(yè)中有計劃地設置了機械電子方向,2008年在本科專業(yè)中開設了“機電一體化系統(tǒng)設計”這門專業(yè)課。

以往,《機電一體化系統(tǒng)設計》課程只在?？祁悪C電一體化專業(yè)開設,缺乏應用于本科教學的經(jīng)驗,把在?？平虒W中積累的經(jīng)驗直接應用于本科教學中顯然不太合適。因此,依據(jù)應用型本科教育的培養(yǎng)目標和“機電一體化系統(tǒng)設計”課程自身的特點,參照兄弟院校的教學經(jīng)驗,筆者現(xiàn)從課程的教學目標、教學內(nèi)容與方法、實踐環(huán)節(jié)及考核方式等方面對課程教學做一些探討,并在實際課程教學過程中進行嘗試,以期能逐步完善本課程的本科教學系統(tǒng)。

一、培養(yǎng)目標的確定

通過分析廈門市畢業(yè)生需求狀況,筆者認為,機械類機電方向畢業(yè)生主要面向先進的制造裝備行業(yè)、機電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)或經(jīng)營企業(yè),從事機械電子領域內(nèi)的設計制造、科研開發(fā)、應用研究、運行管理和經(jīng)營銷售等方面的工作,學生必須具備機電專業(yè)的基本理論知識,具備一定的分析和動手能力。因此,教學內(nèi)容不應局限于理論教學模式,更應突出實踐教學,注重培養(yǎng)學生的應用能力與創(chuàng)新能力,做到理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)機電復合型創(chuàng)新型人才。

二、教學內(nèi)容的選擇

現(xiàn)在出版的教材有數(shù)十種之多,各有千秋,但框架大體相同。包括機電一體化系統(tǒng)構成、各功能要素及其選擇與設計、各功能要素的聯(lián)系、常見系統(tǒng)的分析設計等。依托培養(yǎng)目標,在對教材的選擇上應把握以下幾點:實用性,教材避免紙上談兵,避免冗長的理論推理、介紹,要突出實用性,更多介紹實際設計、使用時應注意的問題,要有更多的案例分析;系統(tǒng)性,教材針對機電一體化系統(tǒng)的設計展開,因此,對于每一環(huán)節(jié)都要強調(diào)在整個系統(tǒng)中的作用及其與系統(tǒng)其他要素的關聯(lián)性;先進性,介紹最新技術前沿,讓學生了解最新發(fā)展狀況,激發(fā)學生學習興趣,把握學習方向。在此基礎上,選擇張健民編寫的《機電一體化系統(tǒng)設計》為教材。

在選擇教材的基礎上,對于教學內(nèi)容也應作出相應的選擇與調(diào)整?！稒C電一體化系統(tǒng)設計》課程涵蓋知識面寬,包括機電一體化相關概念、機械機構、執(zhí)行元件、微機控制系統(tǒng)、檢測傳感裝置、可靠性設計、安全性設計、典型案例分析等。如果一一介紹,授課學時有限(45學時),勢必造成每一知識點都點到為止,學生只能了解皮毛,而無法深入本質(zhì)?？紤]到我校機械制造及其自動化專業(yè)學生機械方面知識掌握較為良好,基礎牢固,而電的相關知識則較為薄弱,因此,在對教材內(nèi)容的把握上,對于機械系統(tǒng)部分知識點到為止,只重點介紹其中典型的、先進的技術及產(chǎn)品的應用。對于與電結合的部分知識,則重點介紹。

三、教學方法的改革

(一)采用多種教學方法

《機電一體化系統(tǒng)設計》課程具有內(nèi)容豐富、信息含量大、抽象、理論性強等特點,內(nèi)容比較枯燥。為此,采用形式多樣的教學方法,例如多媒體教學法、啟發(fā)式教學法等,來激發(fā)學生的學習興趣。采用動畫演示、實物展示等形式強化學生感性認識,加強學生對相關知識點的理解。重點講授知識的精華、知識的內(nèi)在聯(lián)系。從能力培養(yǎng)著眼,注重講、練結合。以實例為引線,從系統(tǒng)觀點出發(fā),增加課堂討論環(huán)節(jié),通過提問、討論的形式引導學生考慮并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設計時應注意的問題,總結系統(tǒng)的應用場合、控制方法、需要哪些配套的輔助環(huán)節(jié)等問題,并及時點評、講解,使學生進一步理解與掌握所學知識,增強學生的實際應用能力。加強設計實例等綜合訓練環(huán)節(jié),增強學生自主學習、分析問題和解決問題的能力。注意因材施教,進行啟發(fā)式教學,在教學過程中引導學生學會思維、推理、歸納、總結、融會貫通等學習技巧,培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、聯(lián)想推理能力、分析判斷能力、自我學習能力,等等。

(二)增強實踐教學環(huán)節(jié)

實踐環(huán)節(jié)包括實驗、課程設計等。針對《機電一體化系統(tǒng)設計》課程綜合性強的特點,減少演示性、驗證性實驗,增加綜合性、創(chuàng)新性實驗。實驗設備采用FESTO的模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)(M PS)教學設備,該系統(tǒng)囊括了機電一體化專業(yè)學習中所涉及的諸如電機驅(qū)動、氣動、PLC(可編程控制器)、傳感器等多種技術,給學生提供了一個典型的綜合科技環(huán)境。通過完成系統(tǒng)故障檢測試驗、站點間聯(lián)網(wǎng)程序控制實驗等,使學生曾學過的諸多單科專業(yè)知識在這里得到全面認識、綜合訓練和相互提升。

開設綜合性實踐環(huán)節(jié),如《機電一體化系統(tǒng)設計課程設計》,要求學生在兩周內(nèi),利用簡易模塊,任意搭建各種機械模塊,如起重機、挖土機等,在構建機械模塊之余,完成電機、傳感器的選擇、安裝,完成其控制電路板的設計、開發(fā)、制作、調(diào)試,以及軟件編程調(diào)試。通過小型機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)設計,來培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新意識,增強學生“工程化”的意識,而整體設備的成本只需控制在幾十元,可操作性強。

開設創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié),如創(chuàng)新機器人制作,利用能力風暴智能機器人及其相關配件,讓學生完成相關創(chuàng)意設計;利用氣動自動化控制系統(tǒng),完成對相應機構的創(chuàng)意控制等。

通過綜合實踐環(huán)節(jié),使學生能夠帶著問題來學習和實踐,并從中初步掌握科學研究的基本過程和基本方法,培養(yǎng)了學生獨立分析、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。在實驗過程中,對學生進行合理分組,不僅有助于培養(yǎng)學生交流協(xié)作能力,同時也有利于因材施教,根據(jù)學生不同能力安排不同難度的創(chuàng)新實驗。此外,鼓勵學生參加科研項目,也有利于提高學生的學習興趣,增強其學習的主動性和目的性。

(三)采取多種考核方式

單一的筆試考核方式不能全面反映出學生對本課程的掌握情況,為了科學地評價學生對課程內(nèi)容的掌握程度,采取多方面考核方式,不僅包括筆試環(huán)節(jié),還包括實驗操作完成狀況,以及平時成績、考勤等方面。而筆試環(huán)節(jié)的考核也更加靈活,例如,考核重點放在學生對方法的掌握上,不要求學生對于冗長公式死記硬背,而是在提供公式的前提下,考查學生對于公式的應用能力等。

四、結語

在《機電一體化系統(tǒng)設計》教學中,把握系統(tǒng)化、整體化、工程化這一主線,教學內(nèi)容以實用為主,能夠代表和反映學科最新成就;教學方法靈活多樣,要善于激發(fā)學生興趣,提高學習熱情;增強實踐環(huán)節(jié),提高學生創(chuàng)新能力,考核形式靈活多樣,多方位培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的高級應用型創(chuàng)新人才,促進學生能力和個性的協(xié)調(diào)發(fā)展。

[1]張健民.機電一體化系統(tǒng)設計[M].北京:北京理工大學出版社, 2004.

責任編輯 強 琛E-mail:qiangchen42@163.com

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1673-1395(2010)02-0339-02

2009-10-03

黃晶(1979—),女,福建福州人,講師,碩士,主要從事智能機器人研究。