葛耀崢，楊燦軍，王慶豐，李德駿

摘要：機電工程實驗教學是高等學校機械電子工程專業(yè)本科教學的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)具有良好創(chuàng)新能力和綜合高素質(zhì)的機械電子工程復合型人才的重要教學手段。如何處理好實驗踐教學和理論教學的相互關(guān)系，以及如何對實驗教學進行改革已成當前教學方法改革和提高教學質(zhì)量的重中之重。

關(guān)鍵詞：機電工程；實驗教學；綜合人才戰(zhàn)略

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0263-02

21世紀高科技的深入發(fā)展，“機械、電子、信息、控制”一體化技術(shù)蓬勃發(fā)展和有機結(jié)合，促使現(xiàn)代工業(yè)高精尖產(chǎn)品體積日益縮小、集成度高、功能完備，促使生產(chǎn)過程迅速趨向綜合自動化、智能化與最優(yōu)化。理論與實踐的界限越來越密不可分，形成相互依存、不易分割的二個側(cè)面。如何處理好工程實踐教學和理論教學的相互關(guān)系，已成當前教學方法改革和提高教學質(zhì)量的重中之重，已成為時代發(fā)展的必然。因此，努力培養(yǎng)具有機械、電子、控制、計算機等理論知識與實際應(yīng)用能力，能從事機電設(shè)備系統(tǒng)及元件的研究、設(shè)計、開發(fā)，機電設(shè)備的運行管理與營銷等工作的高級復合型人才已成為專業(yè)培養(yǎng)目標的努力方向。

一、機電工程綜合實驗教學理念與改革思路

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)高速發(fā)展，原有的機電實驗教學內(nèi)容、方法、手段由于沿襲了傳統(tǒng)的應(yīng)試教育的教學模式，已不能適應(yīng)現(xiàn)代機電工程專業(yè)學生特點和社會需求。為此，必須注重機電類綜合實驗教學內(nèi)容及機電人才培養(yǎng)模式的改革以及培養(yǎng)機電專業(yè)學生的機電類綜合實踐技能，在綜合實踐技能提高的基礎(chǔ)上提高學生的技術(shù)創(chuàng)新能力。應(yīng)重視機電專業(yè)基礎(chǔ)理論知識與綜合實踐的結(jié)合，狠抓基本的機電技能訓練，然后開展機電工程綜合實驗和技術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。充分發(fā)揮國家重點實驗室大型公共實驗平臺的有利技術(shù)條件，研制可供機電專業(yè)學生進行技術(shù)創(chuàng)新和研究性實驗的實驗教學自制設(shè)備，從而達到了既擴展機電專業(yè)學生實際科學研究與開發(fā)的創(chuàng)新能力和視野，又可完善機電專業(yè)綜合實驗教學體系，從硬件設(shè)備的模塊化、結(jié)構(gòu)化、功能化以及網(wǎng)絡(luò)化入手，通過不同層次的設(shè)計性、研究性與創(chuàng)新性機電綜合實驗教學項目的實施，極大地提高了機電專業(yè)學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新實踐能力，從而能充分顯示機電工程綜合實驗教學效果和有利于機電工程綜合人才戰(zhàn)略實施。

二、機電工程綜合實驗教學方法與手段

機電工程綜合實驗教學方法和手段是否可行，關(guān)鍵在于能否調(diào)動學生參與機電工程綜合實驗教學的積極性。通過項目實施和采用有效的技術(shù)方法，主要達到的目標是：把互動討論課貫穿于整個實驗教學過程中，同時與學生課后設(shè)計制作輔導結(jié)合的方式進行通過確定主題，查閱資料與討論。學生自行選擇課題的設(shè)計過程應(yīng)包括系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計和動態(tài)設(shè)計。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與制作、系統(tǒng)單片機（高級語言）軟件設(shè)計與編制調(diào)試和電路板焊接與軟硬件綜合調(diào)試等主要內(nèi)容。并在每一個完成階段安排學生對所做設(shè)計和制作進行匯報討論，上臺講解、提問答辯和評價考核等環(huán)節(jié)。這樣，學生可主動參與機電工程綜合實驗教學，體驗整個實驗教學過程，分享學習的樂趣和成果，同時把機電綜合實驗教學與科研及工程應(yīng)用有效結(jié)合起來?？捎行Т碳W生參與機電工程綜合實驗的積極性。通過師生互動與提問答辯，更多地給予學生主動參與課程實踐的機會，更能激發(fā)學生發(fā)自內(nèi)心的學習興趣和創(chuàng)造性，按模塊結(jié)構(gòu)可組合的分階段實現(xiàn)的方法，讓學生一步一步精心設(shè)計自己確定的各個實踐環(huán)節(jié)，由靜態(tài)組件到最終實現(xiàn)動態(tài)功能系統(tǒng)的完整過程來培養(yǎng)學生的綜合能力。調(diào)動學生學習的積極性和主動性，充分發(fā)揮學生的主體作用，使學生成為課堂上學習知識的主人。

1.實驗教學方法。①學生自主選題實驗教學方法。對于自主命題方面采用何種方案由學生自主發(fā)揮，教師在科學性和合理性方面給與適當?shù)囊龑?；同一個典型機電系統(tǒng)從簡單到復雜有無限多的選擇空間，學生根據(jù)各自的知識、能力和興趣愛好選擇不同難度級別的內(nèi)容進行實踐。這樣構(gòu)建的課程內(nèi)容在教學實踐中有效地實施了個性化、分層次的教學理念，為創(chuàng)新型人才和拔尖人才的成長提供了良好的環(huán)境。同時使實驗教學內(nèi)容與科研、工程、社會應(yīng)用實踐密切聯(lián)系，培養(yǎng)學生學習基礎(chǔ)理論與前沿科技的有機結(jié)合，有利于培養(yǎng)學生綜合能力與創(chuàng)新精神，對提高綜合教學質(zhì)量具有十分深遠和重要的意義。②動靜態(tài)結(jié)合實驗教學方法?！皺C電工程綜合實驗”和“機電控制系統(tǒng)課程設(shè)計”是機械電子工程類專業(yè)必修的專業(yè)綜合性實驗課程，是將機械電子工程專業(yè)基礎(chǔ)知識綜合運用到機電系統(tǒng)設(shè)計與實驗中去的實踐性技術(shù)基礎(chǔ)課，涉及眾多形形色色工作原理非常不同的靜態(tài)元器件，在它們相互配合之后可以組成功能各異的動態(tài)系統(tǒng)。沒有親眼目睹、親自動手的系列實驗相結(jié)合是無法深刻理解和融會貫通理論知識的，因此是機械電子工程專業(yè)課程體系實踐環(huán)節(jié)的核心組成部分。目的是在學習先修理論課程的基礎(chǔ)上，進一步培養(yǎng)學生機電知識綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計和從事工程技術(shù)應(yīng)用工作、工程技術(shù)研究工作打好基礎(chǔ)。將采用動靜結(jié)合和理論聯(lián)系實踐的手段增強學生學習興趣，引導學生自覺的提高實踐能力，提高綜合素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。③互動討論式實驗教學方法。把互動討論課貫穿于整個實驗教學過程中，同時與學生課后設(shè)計與制作輔導結(jié)合的方式進行通過確定主題，查閱資料與討論。學生自行選擇課題的設(shè)計過程應(yīng)包括系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計和動態(tài)設(shè)計，同時要繪制系統(tǒng)總裝配圖及關(guān)鍵零件圖。以及系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與繪制（電路原理圖及PCB板等）、系統(tǒng)單片機（高級語言）軟件設(shè)計與編制調(diào)試和電路板焊接與軟硬件綜合調(diào)試等主要內(nèi)容。

在每一個完成階段安排學生對所做設(shè)計和制作進行匯報討論，上臺講解、提問答辯和評價考核等環(huán)節(jié)。通過師生互動與提問答辯，調(diào)動學生學習的積極性和主動性，使學生成為課堂上學習知識的主人。

2.實驗教學手段與技術(shù)。①利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為實驗教學服務(wù)。通過實驗室實驗教學網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為機電專業(yè)綜合實驗教學提供了豐富的交流的平臺。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，程序?qū)㈩A留重要字段，用于系統(tǒng)管理員更改和維護，方便系統(tǒng)的移植以及后期功能擴展。實現(xiàn)代碼的兼容性、魯棒性和可擴展性。優(yōu)化代碼結(jié)構(gòu)，按照面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思路，盡量將程序模塊化，使各個模塊的功能相對清晰和獨立。將網(wǎng)絡(luò)的便捷性，實時性，準確性應(yīng)用于傳統(tǒng)的實驗教學當中，具有一定的實用意義。②多媒體技術(shù)在實驗教學中的應(yīng)用。采用課堂多媒體示范教學和學生課后設(shè)計與制作輔導結(jié)合的方式進行，學生自行選擇課題的設(shè)計過程應(yīng)包括系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計和動態(tài)設(shè)計，以及控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與繪制、控制系統(tǒng)軟件（高級語言）設(shè)計與編制調(diào)試和電路板焊接與軟硬件綜合調(diào)試等主要內(nèi)容和相應(yīng)階段，并在每一個完成階段安排學生對所做設(shè)計和制作進行匯報討論，要求學生根據(jù)設(shè)計中的問題，通過PPT小結(jié)報告進行針對性的講解，同時也用傳統(tǒng)的板書進行臨場描述和補充。使全體學生能更好地理解實驗的基本原理、設(shè)計與制作基本方法等，提高了機電工程綜合實驗教學效率。③共享實驗平臺為實驗教學服務(wù)。開放重點實驗室大型公共實驗平臺，在實驗教師指導培養(yǎng)下，提供技術(shù)支持和設(shè)備共享，以及進行操作培訓，定期開設(shè)短訓班等。將科研成果轉(zhuǎn)化為教學資源，加強實驗教學內(nèi)容建設(shè)，提升了實驗教學手段，改革了實驗教學方式。同時，統(tǒng)籌安排實施建設(shè)和實踐教學計劃，綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗達到實驗內(nèi)容的90%。完善實踐教學管理規(guī)范、規(guī)章制度和操作說明，改善實驗設(shè)施，擴大開放實驗平臺。做到了大型公共實驗平臺共享、機電工程綜合實驗內(nèi)容開放、綜合實驗時間開放、機電元器件配置開放。學生從機電工程綜合實驗的自主方案擬定、資料收集、設(shè)計制作與調(diào)試到撰寫設(shè)計報告都必須獨立完成，學生的綜合實踐能力和綜合素質(zhì)得到很好的鍛煉和提高。

三、機電工程綜合實驗考核方法

根據(jù)實驗教學的特點，對機電工程綜合實驗考核方式進行改革，以利于激發(fā)學生對綜合實驗的興趣、提高綜合實驗的設(shè)計與創(chuàng)新能力。采用學生利用多媒體上臺匯報綜合實驗成果與師生問答交流情況（包括學生各自評價）、學生軟、硬件設(shè)計制作實物的質(zhì)量和設(shè)計制作說明書完成情況等多種形式實驗考核辦法?？己说幕驹瓌t是既重視結(jié)果，又重視過程。激勵學生自主學習，促進實驗過程教育，培養(yǎng)學生應(yīng)用知識與技術(shù)的能力，提高創(chuàng)新思維素質(zhì)和能力。成績評定分配比例為：學生平時實訓成績占20%，學生應(yīng)用多媒體技術(shù)上臺匯報與相互問答交流情況占20%（其中包括學生相互評價占10%，老師評價占10%），學生提交的軟、硬件設(shè)計制作說明書及程序或圖紙工作量，包括修改情況占40%，學生上交的軟、硬件設(shè)計制作實物的質(zhì)量占20%?？傊己诉^程貫穿在整個機電工程綜合實驗過程中。注重學生的分析與設(shè)計能力、綜合與創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力。

發(fā)展綜合高素質(zhì)機電工程綜合人才戰(zhàn)略的實驗教學研究在研究性大學機電工程專業(yè)實驗教學中起著十分重要的作用，目前在國內(nèi)仍是一個薄弱環(huán)節(jié)。現(xiàn)階段，大部分學生畢業(yè)后要經(jīng)過較長一段時間的適應(yīng)性實踐的再培養(yǎng)才能工作，或者才能適應(yīng)研究生高層次的培養(yǎng)。為此，開設(shè)具有設(shè)計性和創(chuàng)新性機電工程綜合實驗，充分利用重點實驗室的儀器設(shè)備資源，把互動討論課貫穿于整個實驗教學過程中，由學生自主確定機電工程實驗主題，為學生的創(chuàng)新發(fā)展創(chuàng)造有利條件。使學生更多地了解和掌握現(xiàn)代科技發(fā)展水平，學習現(xiàn)代機電工程實驗技術(shù)。成為具有良好創(chuàng)新能力和綜合高素質(zhì)的機械電子工程復合型人才。

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基金項目：本文屬浙江大學2011年度教學改革方法建設(shè)項目，由浙江大學本科生院資助

作者簡介：葛耀崢（1961-），男，浙江，碩士，浙江大學流體動力與機電系統(tǒng)國家重點實驗室，高級工程師。研究方向：機電控制工程研究、實驗教學及儀器管理研究。