李啟光 劉相權(quán) 曹博

摘要：針對機械電子工程專業(yè)多學(xué)科融合的特點以及目前實踐環(huán)節(jié)存在的問題，提出基于多學(xué)科融合、高集成度及系統(tǒng)化的實踐教學(xué)規(guī)劃。在相關(guān)實踐平臺上，設(shè)計規(guī)劃了模塊化、積木集成化的系列實踐項目。教學(xué)實踐表明該實踐體系具有工程實用性、開放性和綜合性的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：實踐教學(xué)；多學(xué)科融合；綜合性

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）15-0127-02

一、前言

機械電子工程專業(yè)是交叉融合，同時也是實踐性很強的專業(yè)，對學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力有很高的要求。但現(xiàn)有的實驗教學(xué)模式存在較多問題：如各自為政，各實踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容局限于本門課程內(nèi)容，各實踐環(huán)節(jié)之間缺失銜接性與關(guān)聯(lián)性，教學(xué)效果不佳。

因此，面對智能化、網(wǎng)絡(luò)化制造的新技術(shù)浪潮，需建設(shè)面向未來工程實際需求的機電類專業(yè)綜合實踐教學(xué)平臺、規(guī)劃調(diào)整相適宜的實踐教學(xué)體系[1-3]。體系的構(gòu)建應(yīng)充分體現(xiàn)“學(xué)科融合，系統(tǒng)集成，面向工程，突出創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)思路，科學(xué)地規(guī)劃出實踐教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，使實踐教學(xué)整體貫通，在結(jié)構(gòu)上層次化，在內(nèi)容上集成化，在形式上模塊化[4-6]。

二、實踐教學(xué)改革思路

1.建設(shè)多學(xué)科融合的實踐體系。強調(diào)從系統(tǒng)的角度規(guī)劃實驗體系，建設(shè)綜合性、工程化、高集成的教學(xué)實踐平臺。以完整產(chǎn)品或系統(tǒng)設(shè)計能力培養(yǎng)為出發(fā)點，以綜合知識交叉運用為著眼點，從而拆除各課程間的壁壘，建立復(fù)合型大專業(yè)概念。通過各課程實踐環(huán)節(jié)共享同一實驗系統(tǒng)，在獨立實施各實踐環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上，體現(xiàn)出各環(huán)節(jié)間的內(nèi)在有機關(guān)聯(lián)性和完整設(shè)計過程。

2.建設(shè)符合先進(jìn)發(fā)展方向的創(chuàng)新研究綜合實踐平臺。機械電子工程不斷向著網(wǎng)絡(luò)化、綠色化、智能化等方向發(fā)展。依托綜合實訓(xùn)平臺為學(xué)生提供協(xié)同創(chuàng)新研究和跨專業(yè)課外環(huán)境，為培養(yǎng)工程實踐動手能力強、有良好團隊合作精神的協(xié)同創(chuàng)新人才做好準(zhǔn)備。

3.建設(shè)具備完整工程背景，貼近工程實際的實踐項目。實踐教學(xué)應(yīng)以工程實際為背景，具有完整的工程任務(wù)和功能要求，為學(xué)生提供了貼近專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的綜合實驗環(huán)境，幫助學(xué)生更好地理解各種技術(shù)在工程中的綜合應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生在機、電、軟、控、測等方面知識的綜合應(yīng)用能力。

三、實踐教學(xué)儀器的整合規(guī)劃

整合離散實踐教學(xué)資源，將原各自獨立的傳送線、機械臂、運動控制等實驗設(shè)備按設(shè)計的工藝需求，有機構(gòu)建出虛擬的綜合實踐平臺。通過多個系統(tǒng)的綜合與集成，使學(xué)生在機械、電子、軟件、控制、測試、通訊等多方面得到綜合運用的訓(xùn)練。通過整合后的虛擬綜合實踐平臺，學(xué)生可以完成以下工程實踐：

1.完成信號實時采集、處理、分析及數(shù)據(jù)管理的工程實踐。

2.構(gòu)建分布式的網(wǎng)絡(luò)化通訊系統(tǒng)實踐。

3.運動控制技術(shù)的工程實踐。

4.軟件應(yīng)用及設(shè)計的工程實踐。培養(yǎng)學(xué)生運用工程軟件的能力，能進(jìn)行通訊、數(shù)據(jù)管理、控制算法等功能開發(fā)的實踐訓(xùn)練。

整個虛擬平臺功能完整，工藝多樣；方便學(xué)生認(rèn)識復(fù)雜機電系統(tǒng)組成及運行原理，讓學(xué)生真實體驗工業(yè)4.0時代的生產(chǎn)制造模式，有利于解決復(fù)雜工程問題的教學(xué)訓(xùn)練。

四、實踐教學(xué)方案規(guī)劃

在整合后的虛擬平臺上，可以完成主要基礎(chǔ)技術(shù)實踐、相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)集成的典型產(chǎn)品設(shè)計實踐、多產(chǎn)品有機組成的功能子系統(tǒng)實踐訓(xùn)練以及車間協(xié)同實踐實訓(xùn)。

1.實現(xiàn)多學(xué)科間交叉融合的實踐教學(xué)體系建設(shè)。虛擬化的綜合實踐平臺由若干相對獨立的子系統(tǒng)構(gòu)成，每一個子系統(tǒng)均由多學(xué)科、多種技術(shù)共同實現(xiàn)。如智能倉庫管理及AGV調(diào)度系統(tǒng)，系統(tǒng)涉及光電檢測技術(shù)、路線識別與定位、單片機控制的AGV小車自動尋跡、倉儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理、傳送機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過設(shè)定不同功能需求，學(xué)生運用多種知識并集成于同一系統(tǒng)中，有利于體會實現(xiàn)系統(tǒng)功能所需的多學(xué)科融合運用，建立系統(tǒng)集成的概念。

2.提供了智能化、網(wǎng)絡(luò)化等先進(jìn)平臺。虛擬實踐平臺兼顧了機械電子的最新發(fā)展方向，融入了機器人技術(shù)、視覺伺服、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多網(wǎng)絡(luò)集成等當(dāng)前熱點技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.實踐項目具有工程背景。虛擬實踐平臺按工程需求規(guī)劃設(shè)計，規(guī)劃的實踐項目均面向工程實際，相關(guān)實訓(xùn)技術(shù)可直接運用于實際產(chǎn)品的開發(fā)研究。

整個虛擬實踐平臺及實踐體系規(guī)劃基本完成了設(shè)計初衷，融入了機械工程、儀器科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程等學(xué)科前沿技術(shù)以及教師科研的最新成果，注重與科研、社會應(yīng)用實踐密切聯(lián)系。形成了“涵蓋素質(zhì)、基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新研究”等多層次系列化實踐內(nèi)容。

五、結(jié)論

經(jīng)過對規(guī)劃的虛擬實踐體系實踐教學(xué)驗證，學(xué)生能較好適應(yīng)從基礎(chǔ)模塊的訓(xùn)練到多技術(shù)融合產(chǎn)品設(shè)計，以及系統(tǒng)集成的綜合訓(xùn)練逐步提升的實踐模式。多層次、高集成的實踐體系在打破課程內(nèi)容之間的隔離的同時，降低了學(xué)生實踐實訓(xùn)的難度，提高了實踐的可參與性和實效性。

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