白 晶， 秦現(xiàn)生， 李 靖， 王戰(zhàn)璽

(西北工業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院， 陜西 西安 710072)

機(jī)械電子工程專業(yè)“研學(xué)”一體式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

白 晶， 秦現(xiàn)生， 李 靖， 王戰(zhàn)璽

(西北工業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院， 陜西 西安 710072)

本文分析了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對(duì)機(jī)械電子工程專業(yè)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要性，針對(duì)目前機(jī)械電子工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的缺陷，探討了機(jī)械電子工程專業(yè)的“研學(xué)”一體式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)架構(gòu)，提出了實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)模式，以提高機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；機(jī)械電子工程；“研學(xué)”一體

0 引言

機(jī)械電子工程是機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等技術(shù)的結(jié)合，又稱機(jī)電一體化，強(qiáng)調(diào)機(jī)械制動(dòng)能力與機(jī)電控制能力的結(jié)合[1-2，5]。近幾年隨著企業(yè)對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、科研能力和創(chuàng)新能力要求的逐步提高，如何培養(yǎng)出具有最新機(jī)械電子知識(shí)、較高技能和創(chuàng)新能力的機(jī)械電子工程專業(yè)人才成為了機(jī)械電子工程專業(yè)教育實(shí)踐中不斷探索的課題[3]。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力不可替代的環(huán)節(jié)[4]，在機(jī)械電子工程專業(yè)教學(xué)中顯得尤為重要，而綜合式的“研學(xué)”一體式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)是實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。

1 “研學(xué)”一體式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建

在我校本科教學(xué)“十二五”規(guī)劃的發(fā)展思路中強(qiáng)調(diào)要加大專業(yè)實(shí)驗(yàn)條件投入，完善實(shí)踐教學(xué)體系，強(qiáng)化創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺(tái)建設(shè)，以滿足培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型、國(guó)際化高級(jí)人才的需要。

機(jī)械電子工程是一個(gè)多學(xué)科交叉的專業(yè)，旨在以光、機(jī)、電、液(光學(xué)和激光、機(jī)械、電子與計(jì)算機(jī)、液氣壓傳動(dòng)等)相結(jié)合，培養(yǎng)“光機(jī)電液”一體化技術(shù)應(yīng)用型人才。本專業(yè)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握以“機(jī)器人學(xué)”、“制造裝備學(xué)”、“微處理器及硬件原理”、“液壓與氣動(dòng)”為核心的課程，具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，能夠從事“光機(jī)電液”一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造、研究開發(fā)、工程應(yīng)用、運(yùn)行管理等方面工作和跟蹤本領(lǐng)域新理論、新技術(shù)，具有創(chuàng)新精神和國(guó)際視野的復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才。面向機(jī)械電子工程專業(yè)的“研學(xué)”一體式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 “研學(xué)”一體式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)架

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)規(guī)劃的核心內(nèi)容為：以高等工程教育、機(jī)電一體化科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)為依據(jù)；以加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)的互動(dòng)和互補(bǔ)為宗旨；完善實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)備硬件建設(shè)基礎(chǔ)，改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件；整合資源、資源共享；提高設(shè)備的先進(jìn)性，建設(shè)開放服務(wù)的集成式開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境；轉(zhuǎn)變以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，更新教學(xué)內(nèi)容，為提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐能力，引入新型實(shí)踐教學(xué)理念和模式，完善以能力培養(yǎng)為核心的“基礎(chǔ)型、綜合型、科研創(chuàng)新型”多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；加快實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件建設(shè)，按照基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的要求，增大教學(xué)儀器設(shè)備的投入力度 。

其具體內(nèi)容包括：

(1)以機(jī)械電子工程專業(yè)為主線，面向全校各學(xué)科專業(yè)，構(gòu)建多層次、多類型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。按照“注重基礎(chǔ)、加強(qiáng)設(shè)計(jì)、綜合應(yīng)用、提高創(chuàng)新”這四個(gè)層次組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增加以綜合性、設(shè)計(jì)性為主的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，擴(kuò)展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)造性思維能力。對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)，由于學(xué)生基礎(chǔ)不同，按照“基本要求、需求選擇”的原則安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

(2)通過開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，吸引和提高學(xué)生的科研參與興趣及發(fā)揮其創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，學(xué)生可以參與教師科研項(xiàng)目、科研實(shí)驗(yàn)、了解前沿課題，或者自己提出創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)作品可參加機(jī)械創(chuàng)新大賽或挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽等，突出對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

(3)利用自制、聯(lián)合開發(fā)和外購(gòu)的渠道，全面改善實(shí)驗(yàn)條件，保證設(shè)備的先進(jìn)性。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中，要及時(shí)把新技術(shù)、新理論和新方法充實(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去，讓學(xué)生切實(shí)了解新技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)社會(huì)進(jìn)步的潮流。

(4)配合理論教學(xué)改革和精品課程建設(shè)，有針對(duì)性地編寫和修訂系列實(shí)驗(yàn)教材。同時(shí)引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)到機(jī)電、液壓、伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，創(chuàng)造現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，開展虛擬、仿真實(shí)驗(yàn)方法的研究和試點(diǎn)，增加學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，提高學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和分析、解決工程實(shí)際的能力。

(5)實(shí)驗(yàn)考核改革需同時(shí)進(jìn)行，考核評(píng)價(jià)貫穿在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生的實(shí)際能力考核，學(xué)生分析、綜合、應(yīng)用和解決問題能力的考核是重點(diǎn)，采用開放型的考核模式，提倡能力強(qiáng)的學(xué)生，直接做設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)課程根據(jù)不同需要可分為：課程實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)與集成式開放實(shí)驗(yàn)。

1)課程實(shí)驗(yàn)

課程實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上開展實(shí)踐教學(xué)的重要基礎(chǔ)，是連接理論與實(shí)踐的橋梁，一方面加強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)的掌握，另一方面通過演示實(shí)驗(yàn)、課程小實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)驗(yàn)與操作實(shí)驗(yàn)等，可以開發(fā)學(xué)生智力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在理論學(xué)習(xí)過程中，加入一些實(shí)驗(yàn)，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，從而大幅度提高教學(xué)效果。

課程實(shí)驗(yàn)主要與理論課教學(xué)息息相關(guān)，是課程理論知識(shí)的驗(yàn)證與實(shí)踐，是不可替代的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)。

2)綜合實(shí)驗(yàn)

綜合實(shí)驗(yàn)，主要采取教師提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備和劃分一定實(shí)驗(yàn)范圍，在指定日子里全天開放，讓學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容展開實(shí)驗(yàn)的方式；

3)集成式開放實(shí)驗(yàn)

課程實(shí)驗(yàn)外，不少國(guó)內(nèi)外學(xué)校還設(shè)置了開放實(shí)驗(yàn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、創(chuàng)新精神及實(shí)踐等能力，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)備、器材、場(chǎng)所的開放，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行創(chuàng)新性開放性的工程實(shí)驗(yàn)。

通過借鑒國(guó)內(nèi)外學(xué)校開展開放實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本校機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)，我們將工程教育模式、本科生導(dǎo)師制、早期接觸科研嘗試等集成起來，提出的一種“集成式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式”，開展了對(duì)應(yīng)的集成式開放實(shí)驗(yàn)。

通過集成式開放實(shí)驗(yàn)，將現(xiàn)階段教師所進(jìn)行的機(jī)械電子工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和前沿課題展示到學(xué)生面前，使學(xué)生與世界前沿科技接軌，了解項(xiàng)目組織與團(tuán)隊(duì)合作模式，培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的高層次的機(jī)械工程技術(shù)人才。集成開放實(shí)驗(yàn)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)這類實(shí)驗(yàn)貫穿大一到大四的實(shí)踐動(dòng)手環(huán)節(jié)，從項(xiàng)目設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)再到最后的完成；

(2)結(jié)合教師研究項(xiàng)目開展，使學(xué)生與科技、與創(chuàng)新接軌；

(3)使學(xué)生早期接觸科研，了解國(guó)內(nèi)外機(jī)械電子工程技術(shù)發(fā)展；

(4)根據(jù)個(gè)人愛好選擇項(xiàng)目，選配導(dǎo)師，使導(dǎo)師指導(dǎo)方向更具體，增強(qiáng)了可持續(xù)性動(dòng)手環(huán)節(jié)設(shè)置；

(5)通過小組合作最終將項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)完成，學(xué)生要經(jīng)歷項(xiàng)目制定、設(shè)計(jì)、制作、展示等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，了解項(xiàng)目組織與團(tuán)隊(duì)合作模式。

集成式開放實(shí)驗(yàn)主要采取吸收優(yōu)秀學(xué)生參加教師科研課題或支持學(xué)生完成自立科研課題、與學(xué)科競(jìng)賽相關(guān)實(shí)驗(yàn)(實(shí)踐)訓(xùn)練、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等方式進(jìn)行。

3 結(jié)語

我校機(jī)械電子工程專業(yè)的“研學(xué)”一體式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，有利于制定合理的機(jī)械電子工程實(shí)驗(yàn)課程和構(gòu)建整體融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，彌補(bǔ)現(xiàn)有機(jī)械電子工程專業(yè)本科生課堂教學(xué)在實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐方面的不足，在本科教學(xué)獲得豐收成果，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，大膽開展原創(chuàng)設(shè)想并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。

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[2] 李旭, 康江, 劉利方. 機(jī)械電子工程專業(yè)軟件應(yīng)用能力的培養(yǎng)[J]. 南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 38(3).

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ExperimentalTeachingReformofMechatronicsEngineeringSpecialitywithResearchandLearningCombined

BAIJing,QINXian-Sheng,LIJing,WANGZhan-Xi

(SchoolofMechanicalEngineering,NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi′an710072,China)

This paper analyzes the importance of the experimental teaching reform to the application ability in the talent training of mechatronics engineering speciality, especially in the training of practice and innovation ability. By analyzing of the shortcomings of the current experimental course, this paper discusses the structure of experimental teaching reform with research and learning combined, and puts forward the experimental course construction mode, in order to improve the students′ practical skills and innovation ability.

experimental teaching reform; mechatronics engineering; research and learning combined

2016-10-19;

2017-11-10

白 晶(1978-)，女，博士，講師，主要從事機(jī)械電子工程教學(xué)和科研工作，E-mail：baijing@nwpu.edu.cn

G424

A

1008-0686(2017)05-0123-03