趙麗梅　李焜

[摘 要]針對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)課程內(nèi)容繁雜、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)以及目前課程的教學(xué)現(xiàn)狀，在優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、完善教學(xué)手段的基礎(chǔ)上重點(diǎn)探討案例化教學(xué)方法，通過(guò)案例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。以具體的實(shí)例介紹案例化教學(xué)方法在教學(xué)中的應(yīng)用。教學(xué)實(shí)踐表明，案例化教學(xué)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，取得了良好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化；案例化教學(xué)；改革；實(shí)踐

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）03-0106-02

機(jī)電一體化技術(shù)課程是農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化方向重要的專(zhuān)業(yè)課程，主要講授機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成、機(jī)電系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)、機(jī)電系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)與執(zhí)行裝置、機(jī)電系統(tǒng)控制技術(shù)等內(nèi)容。課程具有知識(shí)面廣、難度大、綜合性高、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，學(xué)生經(jīng)常感覺(jué)內(nèi)容抽象、枯燥乏味，因而如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改善教學(xué)效果成為任課教師急需探索的重要課題。針對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)課程的特點(diǎn)，我們深入開(kāi)展了教學(xué)改革，重點(diǎn)采用基于工程案例的教學(xué)方法應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，有效地改善了教學(xué)效果。

一、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

優(yōu)化教學(xué)體系和內(nèi)容，把握重點(diǎn)知識(shí)，補(bǔ)充前沿知識(shí)?！皺C(jī)電一體化技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容相當(dāng)繁雜，針對(duì)本課程知識(shí)面廣、難度大的特點(diǎn)，首先必須精心選擇教學(xué)內(nèi)容，注意與相關(guān)課程的知識(shí)點(diǎn)劃分與銜接，同時(shí)突出本課程的知識(shí)重點(diǎn)。比如對(duì)于講授電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部分，注意與電工技術(shù)課程在知識(shí)點(diǎn)上的銜接，避免重復(fù)和缺漏，對(duì)于電工學(xué)中已經(jīng)講過(guò)的伺服電機(jī)不再做基本結(jié)構(gòu)及控制原理的介紹，但對(duì)于之前沒(méi)有介紹過(guò)的步進(jìn)電機(jī)則從基礎(chǔ)知識(shí)入手，再通過(guò)對(duì)伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的廣泛應(yīng)用實(shí)例的介紹，重點(diǎn)突出控制電機(jī)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用。對(duì)于機(jī)電系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部分，由于已經(jīng)開(kāi)設(shè)了微機(jī)原理及接口技術(shù)課程，在教學(xué)中精簡(jiǎn)單片機(jī)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，著重講解目前應(yīng)用比較廣泛的PLC的原理和應(yīng)用，并結(jié)合具體工程案例使學(xué)生能夠充分理解掌握。另外，還可要求學(xué)生查找資料，針對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)在工業(yè)企業(yè)、航空航天等領(lǐng)域的運(yùn)用撰寫(xiě)科技小論文，補(bǔ)充學(xué)科前沿知識(shí)。

二、教學(xué)手段的完善

借助現(xiàn)代多媒體技術(shù)提高教學(xué)效果，將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)結(jié)合起來(lái)，既充分利用多媒體技術(shù)圖文并茂的特點(diǎn)，又充分發(fā)揮板書(shū)教學(xué)條理清晰、重點(diǎn)突出的優(yōu)點(diǎn)。完善多媒體教學(xué)系統(tǒng)，制作集文字、圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)等于一體的課程PPT課件，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)圖形、圖像的分析，系統(tǒng)地歸納和提取有用的知識(shí)，使學(xué)生建立良好的感性認(rèn)識(shí)，有益于知識(shí)的理解和消化，同時(shí)也極大地豐富了課堂的知識(shí)量，使學(xué)生的興奮點(diǎn)始終保持在較高的水平。

三、案例化教學(xué)方法

由于多數(shù)學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)沒(méi)有直接的感性認(rèn)識(shí)，可通過(guò)科研聯(lián)系單位、網(wǎng)絡(luò)等多種渠道，收集大量的機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)療、軍事、航天航空等行業(yè)的圖片和視頻資料，使學(xué)生在學(xué)習(xí)課程之初即了解機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，極大地提高了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)課程知識(shí)的主觀意愿和學(xué)習(xí)興趣。

針對(duì)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，利用一些小型的工程案例來(lái)說(shuō)明知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解和掌握。比如，在講解動(dòng)力電機(jī)和控制電機(jī)的區(qū)別時(shí)，設(shè)計(jì)包含交流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的繞線裝置來(lái)講解電動(dòng)機(jī)動(dòng)力的提供和步進(jìn)電機(jī)對(duì)給線輪轉(zhuǎn)動(dòng)的控制。

以布置作業(yè)的形式提供可操作的工程項(xiàng)目，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固和拓展，將理論知識(shí)應(yīng)用于具體的工程實(shí)例，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新能力。

四、案例化教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

本文以PLC控制的自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)為例闡述案例化教學(xué)的實(shí)施。這是一個(gè)綜合性的工程案例，在課程進(jìn)行過(guò)程中分階段布置給學(xué)生。

整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程分三個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，要求學(xué)生畫(huà)出整體的設(shè)計(jì)方案，包括畫(huà)出機(jī)械系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置草圖。對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行指導(dǎo)，提出改進(jìn)意見(jiàn)并將參考的設(shè)計(jì)方案展示給學(xué)生，機(jī)械手結(jié)構(gòu)草圖如圖1所示。方案采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以獲得機(jī)械手的各種運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手的上下、左右直線運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，再由滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)實(shí)現(xiàn)。機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)直齒輪，再由直齒輪嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)。手爪的夾緊和放松采用電磁鐵控制。第二階段，要求學(xué)生設(shè)計(jì)自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的檢測(cè)系統(tǒng)，包括工件的到位檢測(cè)，機(jī)械手沿水平和豎直方向的伸縮到位檢測(cè)和搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)到位檢測(cè)，正確選用傳感器類(lèi)型，并說(shuō)明傳感器布置的位置。第三階段，給出機(jī)械手的操作流程，如圖2所示，要求學(xué)生根據(jù)流程分析控制要求，選取某一型號(hào)的PLC，畫(huà)出PLC外圍接線圖并用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程。

當(dāng)搬運(yùn)機(jī)械手在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，復(fù)位后，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手開(kāi)始進(jìn)入自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，程序流程圖如圖3所示，搬運(yùn)機(jī)械按照以上動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行循環(huán)。

通過(guò)該工程案例的設(shè)計(jì)可以使學(xué)生進(jìn)一步了解機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成及各部分作用，理解設(shè)計(jì)流程，進(jìn)一步掌握傳感器、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制以及PLC的選型、外圍接線和控制程序的編寫(xiě)等相關(guān)知識(shí)。

五、小結(jié)

在機(jī)電一體化技術(shù)課程的教學(xué)中，針對(duì)課程的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式和教學(xué)方法進(jìn)行了改革，重點(diǎn)通過(guò)實(shí)例化教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)知識(shí)的求知欲，爭(zhēng)取最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力與創(chuàng)新能力，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]