江 慶

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，安徽合肥 230036)

機(jī)電一體化技術(shù)課程教學(xué)方法改革實(shí)踐

江 慶

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，安徽合肥 230036)

摘要筆者在課程教學(xué)改革中，緊密結(jié)合課程教學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院學(xué)生的實(shí)際情況和多年教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用，分析了機(jī)電一體化技術(shù)課程所應(yīng)用的歸納教學(xué)法、比較教學(xué)法、仿真教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法的特點(diǎn)。實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)教學(xué)改革提高了學(xué)生綜合能力，改善了傳統(tǒng)課堂，提高了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞機(jī)電一體化技術(shù)；教學(xué)方法；教學(xué)改革

機(jī)電一體化技術(shù)課程是安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機(jī)械制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)選修課之一，是一門(mén)正在蓬勃發(fā)展的交叉課程，它涉及機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)等多門(mén)學(xué)科領(lǐng)域，具有綜合性、應(yīng)用性、理論性、實(shí)踐性、開(kāi)放性等特點(diǎn)[1]。課程學(xué)習(xí)從理論到實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)知識(shí)運(yùn)用的綜合能力以及工程實(shí)踐能力，為更好地培養(yǎng)出應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才，課程教學(xué)改革一直不斷進(jìn)行。該課程涉及的知識(shí)點(diǎn)很多，信息量大，抽象綜合性強(qiáng)，同時(shí)該課程各部分內(nèi)容又是相對(duì)獨(dú)立的。該課程不僅知識(shí)面寬，技術(shù)和實(shí)踐性強(qiáng)，還和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人才的需求相吻合，所以該課程教學(xué)方法也要在實(shí)踐中不斷變化和發(fā)展。隨著社會(huì)對(duì)人才質(zhì)量的要求越來(lái)越高，知識(shí)更新的速度越來(lái)越快，必然促使教學(xué)方法的不斷更新和改革。筆者結(jié)合安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院學(xué)生實(shí)際情況和多年教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用，分析和探討幾種教學(xué)方法應(yīng)用的特點(diǎn)，既注重理論聯(lián)系實(shí)際，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而提高了教學(xué)質(zhì)量。

1歸納教學(xué)法

機(jī)電一體化技術(shù)涉及的知識(shí)點(diǎn)多，信息量大，抽象綜合性強(qiáng)，同時(shí)該課程各部分內(nèi)容又是相對(duì)獨(dú)立的，相關(guān)內(nèi)容都已經(jīng)提前在相關(guān)課程中有所涉及，若在教學(xué)時(shí)一視同仁，不分主次，往往會(huì)造成在復(fù)習(xí)舊知識(shí)的感覺(jué)，不知這門(mén)課程的學(xué)習(xí)目的。這時(shí)歸納教學(xué)法就能使學(xué)生盡快掌握教學(xué)基本內(nèi)容，對(duì)基礎(chǔ)理論能進(jìn)行正確理解，進(jìn)而掌握基本方法并靈活應(yīng)用。教師先將機(jī)電一體化技術(shù)中五大共性關(guān)鍵技術(shù)，如檢測(cè)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、接口技術(shù)等簡(jiǎn)明扼要地歸納出來(lái)，理順教材體系知識(shí)結(jié)構(gòu)，每項(xiàng)技術(shù)必須掌握的作用和特點(diǎn)，把要學(xué)的零散知識(shí)整合起來(lái)，每項(xiàng)技術(shù)之間有機(jī)結(jié)合，理清了知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系。對(duì)同一教學(xué)內(nèi)容做系統(tǒng)歸納，對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容做對(duì)比性歸納，對(duì)疑點(diǎn)難點(diǎn)做分析性歸納，化難為易，這就是歸納教學(xué)法在該課程中的應(yīng)用。

歸納教學(xué)法使得學(xué)生從龐雜繁蕪的知識(shí)中解脫出來(lái)，首先在總體上了解了機(jī)電一體化技術(shù)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，明確學(xué)習(xí)目的，有序地學(xué)習(xí)，避免了學(xué)習(xí)的盲目性和被動(dòng)性，形成一定的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，同時(shí)理清機(jī)電一體化知識(shí)結(jié)構(gòu)也有助于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。教師在教學(xué)中也按照歸納總結(jié)的知識(shí)體系去講授，每講到一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生知道該知識(shí)點(diǎn)在整個(gè)體系里的位置和重要性，及其與前后知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系和應(yīng)用等，提高了思維能力，在實(shí)踐中取得了良好的效果。

2比較教學(xué)法

機(jī)電一體化技術(shù)課程因涵蓋面廣、綜合性強(qiáng)、生澀難懂而導(dǎo)致教師難講難教，學(xué)生難記難學(xué)的問(wèn)題。在教學(xué)中，為了突出教學(xué)重點(diǎn)，突破教學(xué)難點(diǎn)，比較教學(xué)法應(yīng)運(yùn)而生。比較教學(xué)法是指在教學(xué)活動(dòng)中將兩個(gè)或兩個(gè)以上的認(rèn)知對(duì)象放在一定條件下,按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照,從而確定認(rèn)知對(duì)象屬性的異同、地位的主次、作用的大小、性能的優(yōu)劣和問(wèn)題的難易, 以達(dá)到辨識(shí)、了解和把握認(rèn)知對(duì)象的一種方法[2]?？筛鶕?jù)教學(xué)內(nèi)容，選取合適的比較法貫穿應(yīng)用于機(jī)電一體化技術(shù)課程的每一章節(jié)中。如用類(lèi)比法將機(jī)電一體化五大功能要素和人體五大功能要素一一對(duì)應(yīng)來(lái)理解，異中求同，學(xué)生很快就理解和掌握了機(jī)電一體化功能要素。比如在機(jī)械技術(shù)這一章介紹幾種齒輪傳動(dòng)比分配原則時(shí)，各種原則應(yīng)用的結(jié)論容易混淆，但通過(guò)應(yīng)用綜合對(duì)比教學(xué)法，從功率和使用場(chǎng)合兩個(gè)屬性進(jìn)行對(duì)照比較發(fā)現(xiàn)，除“質(zhì)量最小原則”的分配結(jié)論為“等傳動(dòng)比”，其余分配原則的結(jié)論均為“前小后大”。掌握了這個(gè)規(guī)律，則很容易記憶,不容易混淆，各個(gè)原則的規(guī)律就變得簡(jiǎn)單易學(xué)。

比較教學(xué)法充分體現(xiàn)了啟發(fā)式教學(xué)的基本理念，通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的比較來(lái)啟發(fā)學(xué)生, 使學(xué)生的思維啟發(fā)在比較中逐步推進(jìn)。比較法的實(shí)施包括比較內(nèi)容的選取、進(jìn)行比較分析和歸納導(dǎo)出結(jié)論3個(gè)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了啟發(fā)式教學(xué)的提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程。針對(duì)該課程所涉及的五大關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，比較教學(xué)法的應(yīng)用與實(shí)踐突出了教學(xué)重點(diǎn)，突破了教學(xué)難點(diǎn)，不僅有效提高了機(jī)電一體化技術(shù)的教學(xué)效果，更教會(huì)了學(xué)生學(xué)習(xí)方法，提高了學(xué)生的綜合能力。

3仿真教學(xué)法

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，機(jī)電一體化技術(shù)的理論課和實(shí)踐課是分離的，這樣理論和實(shí)踐不能及時(shí)聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力不高。同時(shí)，實(shí)際實(shí)踐操作還受到設(shè)備、實(shí)驗(yàn)器材、成本等方面限制。仿真教學(xué)法以其高效率、低成本、安全性等優(yōu)勢(shì)越來(lái)越多地應(yīng)用在課程教學(xué)中。仿真技術(shù)是指利用實(shí)物和計(jì)算機(jī)軟件共同模擬出真實(shí)的情境,讓學(xué)生在模擬的情境下進(jìn)行探究和學(xué)習(xí)。這種教學(xué)方法生動(dòng)形象，很接近現(xiàn)實(shí)工作場(chǎng)景，有利于提高學(xué)生興趣，使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入相應(yīng)情境，真實(shí)地體驗(yàn)在現(xiàn)實(shí)生活中進(jìn)行操作的感覺(jué)，以達(dá)到快速掌握操作技能的目的。

這種教學(xué)方法可以利用計(jì)算機(jī)軟件的優(yōu)勢(shì)創(chuàng)造出靈活多樣的工作場(chǎng)景，使學(xué)生掌握更多的實(shí)踐技能。比如利用虛擬仿真技術(shù)建立虛擬場(chǎng)景，進(jìn)行機(jī)電一體化教學(xué)儀器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，將智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，解決了高校日趨緊張的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和場(chǎng)地問(wèn)題，也對(duì)教育變革起到極大的推動(dòng)作用。如在課程中使用 MATLAB 仿真工具，可使課程中抽象的概念、設(shè)計(jì)原理形象化, 把機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)中深?yuàn)W難懂的問(wèn)題直觀地表達(dá)出來(lái)，同時(shí)有助于對(duì)機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)中補(bǔ)償器的各項(xiàng)參數(shù)的理解、整定，以及對(duì)設(shè)計(jì)方法的掌握。充分利用 MATLAB 仿真功能，把師生從繁瑣重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，用更多的時(shí)間思考概念，那么教學(xué)效率也必然大大提高,并且使計(jì)算機(jī)真正成為教學(xué)的有力工具[3]。

在仿真教學(xué)法應(yīng)用中，教師通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)展示學(xué)習(xí)任務(wù)及目標(biāo)，使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有個(gè)直觀認(rèn)識(shí)。同時(shí)利用虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境展示學(xué)習(xí)成果，實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做一體化。仿真教學(xué)法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，并且顯著改善了教學(xué)條件，提高了教學(xué)效果。

4項(xiàng)目教學(xué)法

作為一門(mén)綜合性、應(yīng)用性、系統(tǒng)性的專(zhuān)業(yè)課程，在機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)如何應(yīng)用方面，項(xiàng)目教學(xué)法就體現(xiàn)了理論與實(shí)踐的深度結(jié)合。項(xiàng)目教學(xué)法是以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線(xiàn)，以項(xiàng)目為載體，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，將課程的概念和原理通過(guò)項(xiàng)目的形式體現(xiàn)出來(lái)，將學(xué)生認(rèn)為枯燥乏味的理論知識(shí)轉(zhuǎn)變成生動(dòng)、具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法應(yīng)用于教學(xué)，首先要開(kāi)發(fā)合適的項(xiàng)目，如以安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為例，主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)；針對(duì)學(xué)生就業(yè)方向的技能項(xiàng)目開(kāi)發(fā)；教師科研項(xiàng)目開(kāi)發(fā)；其他企事業(yè)單位委托項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。然后以教師為主體，由教師選擇具有代表性、典型性的項(xiàng)目，能覆蓋機(jī)電一體化技術(shù)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能的項(xiàng)目，分解出子項(xiàng)目，制訂實(shí)施方案，明確學(xué)生分工分組。在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，教師是主體，教師和學(xué)生共同參與完成項(xiàng)目。在整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生理解和把握課程知識(shí)技能，體驗(yàn)創(chuàng)新樂(lè)趣，培養(yǎng)了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及溝通團(tuán)隊(duì)合作能力。

根據(jù)機(jī)電一體化課程的特點(diǎn)和項(xiàng)目教學(xué)法的理念，把科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為教學(xué)項(xiàng)目的實(shí)踐，挑選已在企業(yè)應(yīng)用的液壓錘控制系統(tǒng)項(xiàng)目。項(xiàng)目綜合性強(qiáng)，涉及的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，包括檢測(cè)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、接口技術(shù)等全部的機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)。 根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況和系統(tǒng)的功能要求，將項(xiàng)目簡(jiǎn)化和分解為幾部分：①液壓錘機(jī)械部分設(shè)計(jì)，包括二維CAD設(shè)計(jì)、三維建模、主要部件關(guān)鍵參數(shù)分析；②液壓錘檢測(cè)傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括傳感器選擇、測(cè)量電路、檢測(cè)電路設(shè)計(jì)等；③液壓錘控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)、PLC硬件軟件設(shè)計(jì)等。每個(gè)部分課題又分解為若干個(gè)子項(xiàng)目小組，教師根據(jù)對(duì)學(xué)生情況的了解，綜合考慮學(xué)生的理論水平、溝通能力、動(dòng)手能力等互補(bǔ)原則分組和指定小組長(zhǎng)，其中每個(gè)子項(xiàng)目小組的組長(zhǎng)作為整體項(xiàng)目的協(xié)調(diào)人員，協(xié)調(diào)各個(gè)小組的工作進(jìn)程、技術(shù)溝通和處理各個(gè)小組之間的不同意見(jiàn)，匯總最終結(jié)果等。教師隨時(shí)檢查各小組工作進(jìn)展情況，隨時(shí)給予技術(shù)理論指導(dǎo)，重點(diǎn)難點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)解決。

項(xiàng)目教學(xué)法有助于挖掘?qū)W生潛能，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，也能幫助教師提高科研和教學(xué)能力，進(jìn)而在日益激烈的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)中與時(shí)俱進(jìn)，不斷提升。在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法后，教學(xué)項(xiàng)目不斷優(yōu)化，實(shí)施過(guò)程不斷細(xì)化和完善，收到了顯著的教學(xué)效果，對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)的意義尤其重要，對(duì)機(jī)制類(lèi)其他課程教學(xué)改革也具有啟發(fā)意義。

5結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)也迅猛發(fā)展，這就要求教師要不斷加強(qiáng)課程教學(xué)改革研究, 這對(duì)教師和學(xué)生都是一大挑戰(zhàn)。 因此,要想切實(shí)做好機(jī)電一體化技術(shù)課程改革,必須堅(jiān)定專(zhuān)業(yè)發(fā)展方向和人才培養(yǎng)目標(biāo)，注重積累,保障落實(shí),建立科學(xué)、規(guī)范、合理的培育機(jī)制。該研究是在課程教學(xué)改革中，緊密結(jié)合安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)特點(diǎn)，綜合分析了機(jī)電一體化技術(shù)課程各類(lèi)教學(xué)方法的應(yīng)用和特點(diǎn)，加快了課程的創(chuàng)新，出色完成教學(xué)工作，提高了學(xué)生綜合能力，改善了傳統(tǒng)課堂，提高了教學(xué)質(zhì)量。今后應(yīng)在機(jī)電一體化技術(shù)課程體系內(nèi)進(jìn)一步地深化探索、改革與實(shí)踐,完善和優(yōu)化機(jī)電一體化技術(shù)課程體系,因材施教，理論聯(lián)系實(shí)際，為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)培養(yǎng)出更多更好的高素質(zhì)機(jī)電一體化技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱思洪.機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2011：4.

[2] 王增勝，楊漢嵩.比較教學(xué)法在“機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)”教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，2012(3)：51，57.

[3] 葉大鵬.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2004(4)：531-534.

Reform and Practice of Course Teaching Method of Mechatronics Technology

JIANG Qing

(School of Engineering, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui 230036)

AbstractBased on the characteristics of Mechatronics Technology, we analyzed the inductive teaching method, comparative teaching method, simulation teaching method and project teaching method applied in the course of Mechatronics Technology by combining with the practical situation and many years’ teaching practice of the School of Engineering in Anhui Agricultural University. Practice showed that teaching reform enhanced the comprehensive ability of students, improved the traditional classroom, and increased the teaching quality.

Key wordsMechatronics Technology; Teaching method; Teaching reform

基金項(xiàng)目安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院2015教學(xué)研究項(xiàng)目。

作者簡(jiǎn)介江慶(1971- ) ，女，安徽安慶人，副教授，碩士，從事機(jī)電一體化、農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究。

收稿日期2016-03-15

中圖分類(lèi)號(hào)S-01；G 642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)11-294-02