袁冬梅

摘 要 本文論述了機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)的重要性，提出了以工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式，制定了機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)的選題原則，完善了組織實(shí)施方案，提高了機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì) 教學(xué)模式 工程實(shí)踐

目前，機(jī)電一體化技術(shù)在諸多行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，機(jī)電一體化產(chǎn)品也達(dá)到了一個(gè)嶄新的水平，社會(huì)對(duì)機(jī)電復(fù)合型技術(shù)人才的需求量越來(lái)越大。因此，培養(yǎng)高素質(zhì)的機(jī)電工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才，是廣大工科院校面臨的重要任務(wù)。

為了培養(yǎng)出既有知識(shí)又有實(shí)踐能力的高等技術(shù)人才，工科院校在教學(xué)中不斷增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的課程和學(xué)時(shí)。課程設(shè)計(jì)是工科專(zhuān)業(yè)大學(xué)生在校學(xué)習(xí)過(guò)程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，也是學(xué)生工程設(shè)計(jì)思想和實(shí)踐能力培養(yǎng)的主要途徑。作為機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)機(jī)電方向?qū)W生在畢業(yè)設(shè)計(jì)之前的最后一次大型綜合的機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)顯得尤為重要。學(xué)生在這個(gè)時(shí)期已經(jīng)完成大學(xué)期間所有專(zhuān)業(yè)理論課程的學(xué)習(xí)，對(duì)機(jī)械知識(shí)和電氣化技術(shù)有了相當(dāng)程度的掌握。機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)就是給學(xué)生搭建起一個(gè)實(shí)際操練和能力培養(yǎng)的平臺(tái)，把知識(shí)向能力方面進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，并能綜合培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，為學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和未來(lái)從事專(zhuān)業(yè)工作打下堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。

近年來(lái)，作者結(jié)合“突出工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革”教研項(xiàng)目一直對(duì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式進(jìn)行研究和探索，從教學(xué)模式的構(gòu)建、教學(xué)內(nèi)容的確定、教學(xué)的組織實(shí)施等方面開(kāi)展了深入的探索和實(shí)踐，取得了一定的成果。

1 提出以工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式

傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)為課程性課程設(shè)計(jì)，一般只隸屬于某門(mén)課程。各門(mén)課程中安排的各種課程設(shè)計(jì)之間銜接性比較差，內(nèi)部邏輯關(guān)系不夠緊密，學(xué)生難以從中學(xué)到完整的知識(shí)。學(xué)時(shí)的利用率也受到一定的影響，而且普遍采用“參照指導(dǎo)書(shū)，查閱手冊(cè)，進(jìn)行模仿設(shè)計(jì)”的模式，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。課程設(shè)計(jì)時(shí)間普遍較短，學(xué)生在設(shè)計(jì)中是“姍姍而來(lái)、匆匆而去”，還沒(méi)正式開(kāi)始，一晃又結(jié)束了。 學(xué)生進(jìn)行這樣的課程設(shè)計(jì)往往容易流于形式，應(yīng)付交差。為克服傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的不足，機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)被安排在大學(xué)學(xué)習(xí)的第七學(xué)期放假前這個(gè)時(shí)段進(jìn)行，即在機(jī)電專(zhuān)業(yè)方向所有理論課程學(xué)習(xí)之后、畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始之前，利用三周集中時(shí)間進(jìn)行大型的機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)。

機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)是不隸屬任何一門(mén)課程的課程設(shè)計(jì)，采用了一種“以系統(tǒng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)為主線，以開(kāi)放的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室為基地，以開(kāi)放式管理為前提，以實(shí)際動(dòng)手為基礎(chǔ)，以激發(fā)學(xué)生興趣、主動(dòng)求知為動(dòng)力，以培養(yǎng)工程應(yīng)用能力為目的”的全新型綜合課程設(shè)計(jì)模式。 具體思路是：將電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論、液壓與氣壓傳動(dòng)、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等課程聯(lián)系起來(lái)，以機(jī)電控制實(shí)驗(yàn)室和機(jī)械制造實(shí)驗(yàn)室為實(shí)驗(yàn)基地，以工程實(shí)際為背景開(kāi)設(shè)多個(gè)選題，將方案設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試融為一體，要求學(xué)生針對(duì)某一選題，在教師提供的設(shè)計(jì)平臺(tái)上進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，獨(dú)立實(shí)踐。為此設(shè)計(jì)了圖1所示的機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法。

這一教學(xué)模式始終強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和動(dòng)手能力，引導(dǎo)學(xué)生解決相關(guān)工程實(shí)際問(wèn)題。

2 制定機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)的選題原則，豐富了題目的數(shù)量和類(lèi)型

研究機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)的選題是整個(gè)課題得以順利實(shí)施的保證，選題不恰當(dāng)不僅達(dá)不到課程設(shè)計(jì)的要求，而且挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及學(xué)習(xí)熱情。在選題時(shí)遵循以下原則：

（1）課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)屬課程范圍，應(yīng)能滿足課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的與要求，能使學(xué)生得到較全面的綜合訓(xùn)練。

（2）課程設(shè)計(jì)的題目和內(nèi)容要與實(shí)際相聯(lián)系，結(jié)合最新技術(shù)知識(shí)，滿足專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃要求，有正確完整的技術(shù)參考資料。

（3）課程設(shè)計(jì)題目的難度和工作量應(yīng)適合學(xué)生的知識(shí)和能力狀況，使學(xué)生既能獲得充分的實(shí)踐鍛煉，又能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)努力完成任務(wù)。

機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)選題既要結(jié)合前修課程，以鞏固教學(xué)內(nèi)容，又要有較強(qiáng)的實(shí)踐性和新穎性。因此主要通過(guò)借鑒教師的科研課題、典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，同時(shí)結(jié)合汽車(chē)行業(yè)特點(diǎn)和本校實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備情況，設(shè)置成熟的、有特色的、適合教學(xué)的題目作為課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。以下是課程設(shè)計(jì)的部分選題：

①機(jī)床工作臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；②液壓滑臺(tái)的PLC控制；③X—Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)；④數(shù)控車(chē)床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)；⑤臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)；⑥上料機(jī)械手機(jī)電與氣動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；⑦機(jī)床主軸部分機(jī)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

上述每一個(gè)課程設(shè)計(jì)題目均為綜合性應(yīng)用題目，涉及到該專(zhuān)業(yè)方向多門(mén)課程的知識(shí)，包括總體方案的確定、機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主要零部件的計(jì)算和選型、控制系統(tǒng)的電路原理分析、電子元器件的接線和調(diào)試。選題的控制系統(tǒng)包括現(xiàn)今常用的控制方式：數(shù)控系統(tǒng)、單片機(jī)、PLC、計(jì)算機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制卡，傳動(dòng)部分包括了電氣傳動(dòng)、液壓與氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)。選題強(qiáng)調(diào)綜合與集成，不限定設(shè)計(jì)結(jié)果，不規(guī)定具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。通過(guò)合理選題能讓學(xué)生將大學(xué)里幾年來(lái)學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)“串”起來(lái)，形成有機(jī)的整體。

3 完善組織實(shí)施方案，提高課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量

（1）合理安排設(shè)計(jì)進(jìn)度，加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)管理。由于機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)工作量大，為了確保設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行，制定了詳細(xì)的工作計(jì)劃，進(jìn)度安排：①教師講課、布置任務(wù)、學(xué)生選題、學(xué)生查閱資料，完成電氣原理設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：2～3天；②檢查通過(guò)之后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，認(rèn)識(shí)電器元件原理和使用方法。進(jìn)一步修改完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，繼續(xù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和CAD圖的繪制：5～6天；③搭建、連接硬件系統(tǒng)并進(jìn)行系統(tǒng)的初步調(diào)試：3～4天；④撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：2～3天；⑤整理資料和答辯：1天。

課程設(shè)計(jì)期間，采取集中管理與開(kāi)放式管理相結(jié)合的模式，前期布置任務(wù)，中期實(shí)驗(yàn)調(diào)試，后期答辯進(jìn)行集中講解和輔導(dǎo)，其他環(huán)節(jié)進(jìn)行開(kāi)放式管理。課程設(shè)計(jì)中會(huì)安排3～4次檢查，主要檢查學(xué)生設(shè)計(jì)方案、機(jī)械圖紙的繪制、電氣系統(tǒng)原理圖的繪制、電器元件的選擇、程序的編寫(xiě)和調(diào)試等內(nèi)容。

（2）改革課程設(shè)計(jì)學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定方式，增加答辯成績(jī)?？偝煽?jī)由平時(shí)表現(xiàn)（10%）、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和圖紙（50%）、答辯成績(jī)（40%）三部分組成。成績(jī)分為優(yōu)、良、中、及格和不及格。增加答辯成績(jī)的目的就是避免少數(shù)同學(xué)的抄襲現(xiàn)象。答辯成績(jī)包括設(shè)計(jì)過(guò)程中階段答辯成績(jī)和最終答辯成績(jī)兩個(gè)部分。其中平時(shí)成績(jī)包括前期計(jì)算檢查、機(jī)械圖、裝配圖、電氣圖檢查、實(shí)際接線或程序調(diào)試檢查、平時(shí)考勤等幾部分。

（3）編寫(xiě)機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。由于本身專(zhuān)業(yè)發(fā)展時(shí)間較晚，除了合肥工業(yè)大學(xué)主編的《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》外，很難找到適合本課程設(shè)計(jì)使用的教材，但該書(shū)也是根據(jù)本校實(shí)際情況編寫(xiě)，沒(méi)有那樣的硬件條件，要實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常困難。許多學(xué)校采用自編教材，而我校連自編的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)也沒(méi)有。因此，結(jié)合本校的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，重新編寫(xiě)與教改相適應(yīng)的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)電子書(shū)。

（4）建立了課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)周交互進(jìn)行的實(shí)踐環(huán)節(jié)實(shí)施模式。以前綜合試驗(yàn)周和課程設(shè)計(jì)由于歸屬不同的教學(xué)單位，各自為陣，使課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)周的銜接性較差，不能很好達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。課程設(shè)計(jì)沒(méi)有后續(xù)實(shí)踐支撐，往往搞成紙上談兵。近年來(lái)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備和環(huán)境有了較大的改善，完全可以利用實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，機(jī)械工程教研室與機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)手，根據(jù)課程設(shè)計(jì)的需要，在機(jī)電控制實(shí)驗(yàn)室和機(jī)械制造實(shí)驗(yàn)室形成開(kāi)放實(shí)驗(yàn)區(qū)域，學(xué)生根據(jù)題目需要集中進(jìn)行調(diào)試。這樣，一方面實(shí)現(xiàn)了資源的共享，學(xué)科交叉，避免學(xué)校重復(fù)投資造成的設(shè)備浪費(fèi)；另一方面整合了教學(xué)內(nèi)容，有效增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，提高了教學(xué)效果。

（5）加強(qiáng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段和網(wǎng)絡(luò)資源的運(yùn)用。采用先進(jìn)的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段，可大大提高工作效率。繪制機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，可以采用AutoCAD 軟件直接繪制裝配圖，部分學(xué)生還可使用三維軟件直接進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。電氣原理圖的設(shè)計(jì)有的直接用CAD繪制，有的采用PROTEL軟件。但由于課程設(shè)計(jì)時(shí)間有限，每個(gè)學(xué)生的具體情況又不同，所以對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力不作強(qiáng)求，指導(dǎo)教師可根據(jù)學(xué)生情況靈活掌握。

設(shè)計(jì)時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，瀏覽一些在機(jī)電一體化領(lǐng)域有較高知名度的網(wǎng)站，及時(shí)了解國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，并可學(xué)到很多實(shí)用的工程設(shè)計(jì)方法，快速獲取課程設(shè)計(jì)所需信息。課程設(shè)計(jì)所用到的主要機(jī)械部件和電氣零部件產(chǎn)品，相應(yīng)企業(yè)都有網(wǎng)站介紹，需要的技術(shù)數(shù)據(jù)一般在互聯(lián)網(wǎng)上都能查到，因此，學(xué)生可順利完成元器件的選型。

4 結(jié)束語(yǔ)

在2007、2008級(jí)學(xué)生的教學(xué)中，我校對(duì)機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)改革進(jìn)行了實(shí)施，吸引了學(xué)生積極參與，受到學(xué)生的好評(píng)。機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革具有以下特點(diǎn)：

（1）建立了課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)周交互進(jìn)行的實(shí)踐環(huán)節(jié)實(shí)施模式，使學(xué)生通過(guò)綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)（如硬件連接、軟件編程等），來(lái)驗(yàn)證課程設(shè)計(jì)的方案，并對(duì)不合理處進(jìn)行調(diào)整和修改。有利于學(xué)生加深對(duì)理論的體會(huì)、理解，有利于學(xué)生了解實(shí)際工程的特點(diǎn)，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。

（2）建立開(kāi)放式課程設(shè)計(jì)平臺(tái)。課程設(shè)計(jì)選題允許一定的開(kāi)放性，以更好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性；課程設(shè)計(jì)完成方式開(kāi)放，給學(xué)生以更多自學(xué)、研究的機(jī)會(huì)；教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，滿足學(xué)生課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)需要。