王妍萍　羅霄　何寧　劉曉潔

摘要：針對自動化專業(yè)傳統(tǒng)教學(xué)中工程性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性薄弱的問題，以慧魚模型為基礎(chǔ)，探討了針對不同年級進(jìn)行工程實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用，有針對性、多層次的為學(xué)生開展創(chuàng)新性的訓(xùn)練，將知識學(xué)習(xí)、能力培養(yǎng)和團(tuán)隊合作有機(jī)的結(jié)合起來，提升自動化學(xué)生的綜合素質(zhì)，為自動化專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供一種途徑。

關(guān)鍵詞：慧魚模型 ；工程意識 ；綜合素質(zhì) ；改革

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）30-7161-02

自動化專業(yè)是一個寬口徑的專業(yè)，由于學(xué)校背景的不同，服務(wù)領(lǐng)域的不同，發(fā)展歷史的不同，各個學(xué)校在人才培養(yǎng)模式及課程體系與課程設(shè)置方面會有比較大的差異。長期以來，傳統(tǒng)的教學(xué)方法重視知識傳播，容易造成學(xué)生只滿足于死記硬背知識點(diǎn)，很少有機(jī)會進(jìn)行思考和創(chuàng)新，工程意識缺失、就業(yè)能力低下。教育部要求工程教育以社會需求為導(dǎo)向，以實(shí)際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力學(xué)生的工程意識和實(shí)踐能力，創(chuàng)建具有中國特色的教育模式。[1]為了提高學(xué)生的工程意識、實(shí)踐能力，北京服裝學(xué)院的自動化專業(yè)在學(xué)科建設(shè)方面在不斷探索，教育模式也由單純的理論教育向?qū)嵺`運(yùn)用能力的培養(yǎng)過渡。

為了能夠培養(yǎng)出具有扎實(shí)的基礎(chǔ)，創(chuàng)新的思維和工程項(xiàng)目管理能力的高素質(zhì)人才，我們學(xué)校從本科一年級就開始讓學(xué)生進(jìn)行有效的自動化工程基礎(chǔ)實(shí)踐活動，只有這樣才能盡量不出現(xiàn)在本科三、四年級學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中仍然是一頭霧水的情況。如何讓本科一、二年級的的學(xué)生對機(jī)械、電子、信息、傳感器等感興趣愿意動手去實(shí)踐？如何讓本科三、四年級的學(xué)生發(fā)自內(nèi)心的喜愛自己的專業(yè)？這是我們一直在思考的問題。經(jīng)過多次調(diào)研和研討，我們選用德國的慧魚模型教具融入到自動化工程實(shí)踐教學(xué)改革中。

1 慧魚模型簡介

慧魚模型誕生于德國，是由機(jī)械元件、電氣元件、氣動元件、傳感器、控制器及軟件所組成的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和大型機(jī)械設(shè)備操作的模擬，涵蓋了機(jī)械、電子、控制、氣動、汽車、能源和機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域，可以逼真的表現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)成和控制過程及科學(xué)原理。目前德國西門子、德國寶馬、美國IBM等一大批世界著名公司都采用慧魚模型來論證生產(chǎn)流水線。[2]由于慧魚模型采用模塊化設(shè)計，可無限擴(kuò)充，可反復(fù)拆裝，便于學(xué)生自己動手搭建機(jī)械、氣動、傳感器部件，在控制器的控制下，實(shí)現(xiàn)自動控制。

2 慧魚模型在基礎(chǔ)工程實(shí)踐中的應(yīng)用

對于本科一、二年的學(xué)生而言，自動化專業(yè)是一個全新的對象，不知道它能干什么，盡管每年也進(jìn)行新生入學(xué)專業(yè)教育，可是他們更關(guān)心的是這個專業(yè)未來工作好找嗎？考研好考嗎？只有少部分學(xué)生在高中階段就對自動化有所了解，最后的結(jié)果就是大學(xué)一年級按照高中的方式學(xué)基礎(chǔ)課，突然進(jìn)入二年級學(xué)習(xí)很多獨(dú)立的專業(yè)基礎(chǔ)課（電路原理，自控原理等）時很茫然，在和學(xué)生的座談會上聽到最多的就是這個專業(yè)好難，自己不知道學(xué)這能干什么。我們學(xué)院針對這種情況，在大學(xué)二年級一上來就開設(shè)小學(xué)期的工程基礎(chǔ)實(shí)踐課程，目的是引導(dǎo)工程實(shí)踐入門，讓學(xué)生親自動手制作一些簡單東西，通過基礎(chǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)明白后面所開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課都是自動化這個大系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)，提高學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識。

在開設(shè)的工程基礎(chǔ)實(shí)踐課程中，我們利用慧魚模型的拓展性、知識性和趣味性，吸引低年級的學(xué)生的注意力，教學(xué)內(nèi)容以項(xiàng)目為導(dǎo)向，通過構(gòu)思——設(shè)計——實(shí)現(xiàn)——運(yùn)作的工程教育模式，將知識學(xué)習(xí)、能力培養(yǎng)和團(tuán)隊合作有機(jī)的結(jié)合起來。

在開設(shè)的工程基礎(chǔ)實(shí)踐課程中，每個實(shí)驗(yàn)小組平均5個學(xué)生，學(xué)習(xí)過程分為四個階段：第一，慧魚模型基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)階段。觀看錄像和圖片，搭建簡單模型，熟悉機(jī)械元件、電氣元件和氣動元件，了解各種傳感器、控制器；上課講解常見工業(yè)設(shè)備的基本工藝過程、慧魚模型的基本原理、各種構(gòu)件在機(jī)械傳動中的應(yīng)用、電氣控制基本技術(shù)和計算機(jī)編程方法；第二，結(jié)合本校特色進(jìn)行設(shè)備工藝介紹。觀看服裝紡織設(shè)備的錄像，講解典型設(shè)備的工藝過程，和學(xué)生一起分解典型設(shè)備的機(jī)構(gòu)組成，討論控制需求，考慮到學(xué)生的知識儲備和動手能力，和學(xué)生一起簡化機(jī)構(gòu)和控制需求，搭建部分模型，為下一步進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計打基礎(chǔ)；第三，方案確定和模型搭建階段。老師提前為學(xué)生擬定幾個題目，鼓勵學(xué)生根據(jù)前兩個階段的訓(xùn)練在此題目上有所變化和創(chuàng)新。由于學(xué)生專業(yè)課還沒有學(xué)習(xí)，因此在方案設(shè)計和模型搭建過程中，老師一定要在機(jī)、電、控制、傳感技術(shù)和編程方面多加指點(diǎn)和啟發(fā)，讓學(xué)生明白到這些知識是很有用、很重要的，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)；第四，匯報總結(jié)階段。每組派一個學(xué)生參加答辯，并上交設(shè)計報告。老師指導(dǎo)學(xué)生寫答辯提綱和設(shè)計報告，對于剛上二年級的學(xué)生不能過高要求，關(guān)鍵是鍛煉學(xué)生的文字應(yīng)用與編輯能力。這個環(huán)節(jié)的提出，主要是因?yàn)榈搅水厴I(yè)設(shè)計寫論文時，有一部分學(xué)生不知道怎么把自己做的東西寫出來。

學(xué)生通過工程基礎(chǔ)實(shí)踐課的學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)的積極性提高了，也愿意主動思考，積極探索和研究，對專業(yè)有了新的認(rèn)識和理解。學(xué)生一致認(rèn)為慧魚模型改變了他們對工程技術(shù)的畏難情緒，覺得課堂教學(xué)輕松活潑，確實(shí)是受益匪淺。

3 慧魚模型在創(chuàng)新實(shí)踐中的應(yīng)用

對于本科三、四年級的學(xué)生，因?yàn)橐呀?jīng)學(xué)習(xí)了部分專業(yè)課程，并且有了慧魚模型的基礎(chǔ)訓(xùn)練，結(jié)合全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽慧魚組競賽，對有興趣有能力的學(xué)生，鼓勵他們積極參加競賽。我們學(xué)校連續(xù)4年參賽，制作了10余件作品，其中“自動吊掛系統(tǒng)”獲得了2014年度作品一等獎。由于全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽慧魚組競賽是兩年一次，我們?yōu)榱吮ＷC學(xué)生學(xué)習(xí)的延續(xù)性，在沒有競賽的年份，也按照大賽的要求組織學(xué)生模擬比賽。學(xué)生通過頭腦風(fēng)暴、方案的提出、反復(fù)討論、模型搭建、模型改進(jìn)等過程，在知識綜合應(yīng)用能力、工程意識、團(tuán)隊協(xié)作能力等方面到鍛煉，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力有了進(jìn)一步提高。最后答辯過程，不僅要有好的創(chuàng)意和好的作品說明書，還要有現(xiàn)場的隨機(jī)應(yīng)變能力、與人交流能力和口才等，這些都對學(xué)生的綜合素質(zhì)的提高有很大的幫助。

考慮到本科三、四年級的學(xué)生，將來要面臨就業(yè)，如何調(diào)動他們的積極性，讓他們在參加慧魚的競賽中學(xué)到更多有用的新技術(shù)，我們也是做了很多的嘗試。例如：在流水線控制和立體倉庫的控制中用PLC做控制器，學(xué)生能夠提高PLC的編程技術(shù)；利用慧魚組件搭建物智能控制小屋，在小屋內(nèi)安裝各種傳感器，利用無線藍(lán)牙將各種傳感器和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合起來，并推送到移動通信設(shè)備上，更好地實(shí)現(xiàn)交互與控制，對智能控制和無線控制感興趣的學(xué)生非常喜歡這種嘗試；在服裝鑲鉆設(shè)備的設(shè)計中，利用上位機(jī)進(jìn)行圖像的簡單處理后，實(shí)現(xiàn)有特色的鑲鉆，吸引了對服裝設(shè)計感興趣的學(xué)生。

學(xué)生通過創(chuàng)新實(shí)踐活動，激發(fā)了學(xué)生內(nèi)在的原動力，調(diào)動了他們的主觀能動性、自覺性和積極性，發(fā)揮了創(chuàng)造力和想象力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語

在應(yīng)用慧魚模型進(jìn)行自動化工程實(shí)踐教學(xué)過程中，針對不同年級的學(xué)生，提出不同的要求，最終達(dá)到學(xué)生能夠綜合運(yùn)用機(jī)械機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和編程等。為學(xué)生創(chuàng)造一個良好的實(shí)踐體系和環(huán)境，富有創(chuàng)意性，引導(dǎo)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)，把理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中，充分發(fā)揮學(xué)生的才能，培養(yǎng)學(xué)生各方面能力。采用慧魚模型進(jìn)行自動化工程實(shí)踐教學(xué)改革，提升了我校自動化學(xué)生的綜合素質(zhì)，是一條探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李疆，楊秋萍，石文昌.基于CDIO模式下的一體化工程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計與實(shí)踐[J].貴陽學(xué)院學(xué)報，2013，8（3）：59-62.

[2] 辛穎，薛佳，王劍.基于“慧魚模型”的機(jī)器人課程試驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2009，19（7）：138-140.endprint