李俊偉　袁昌富　魏敏　羅昕

摘 要：文章針對工業(yè)工程專業(yè)的機電一體化系統(tǒng)設計課程學時少、學生幾乎是“零基礎”等問題，結合機電一體化系統(tǒng)設計課程教學的內(nèi)容和特點，總結教學過程中發(fā)現(xiàn)的困難、不足，通過對教學內(nèi)容、方法等方面的分析探討，提出一些針對工業(yè)工程專業(yè)的課程教學想法與建議，旨在提高教學效果和人才培養(yǎng)質量，為今后機械制造基礎課程教學提供思路，并為今后該課程的教學質量監(jiān)控體系的構建提供前期基礎。

關鍵詞：“機電一體化系統(tǒng)設計”;工業(yè)工程;課程教學

“機電一體化系統(tǒng)設計”課程是機電類各專業(yè)必修的主干基礎課程，在各高等工科院校人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)中有著重要的地位[1]。該課程的主要特點是指引學生以系統(tǒng)角度看問題，培養(yǎng)學生的全局性思維觀，將機械、電子等系統(tǒng)耦合因素看作一整體，去學習與理解機電一體化產(chǎn)品的通用規(guī)律及特點，掌握其設計理論、設計方法與設計技術，從通用機電化產(chǎn)品設計技術的學習中培養(yǎng)學生創(chuàng)新設計新機電產(chǎn)品的能力[2]。目前，機電一體化課程包含“機械部件與執(zhí)行元件”“接口技術”“機電有機結合”“工業(yè)機器人”四部分內(nèi)容，以及機電一體化綜合實驗課程。筆者所在的石河子大學機械電氣工程學院近年對工業(yè)工程專業(yè)開設該課程，屬于專業(yè)選修課。根據(jù)學校教學學科建設的需求與安排，由筆者承擔工業(yè)工程專業(yè)的“機電一體化系統(tǒng)設計”的課程教學任務，由于該課程涉及面廣，因此需要學生具備前期的專業(yè)知識，如機械設計、機械制造、電子電工技術、微機原理、電路控制、計算機技術等相關知識[3]。對于工業(yè)工程專業(yè)的學生來說，由于相關知識缺乏，導致實際教學過程中出現(xiàn)了不少問題。筆者依據(jù)在實際教學過程中遇到的問題以及對應用型本科院校人才培養(yǎng)目標的理解，提出了一些思考與建議，旨在提高課程教學效果，并為該課程質量監(jiān)控體系的構建提供前期基礎。

一、課程教學現(xiàn)狀分析

本課程的教學對象是工業(yè)工程專業(yè)大四的本科學生，教學對象是一個專業(yè)兩個自然班，根據(jù)教學大綱要求，該課程在學生所學專業(yè)課的基礎上，以實例介紹的形式為主，從機械電子結合的角度介紹機電一體化的主要研究內(nèi)容及應用領域，通過國內(nèi)外關于機電一體化系統(tǒng)最新研究成果的介紹，學生既能了解到本學科的前沿知識，又能逐步培養(yǎng)科學研究的能力，為畢業(yè)設計進行相關題目的研究打下良好基礎。通過教學實踐發(fā)現(xiàn)，課程教學出現(xiàn)了不少問題，主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

1.機械或機電專業(yè)知識缺乏問題

工業(yè)工程專業(yè)本身屬于管理類的專業(yè)，因此，該專業(yè)的學生機械方面的知識背景缺乏，機電一體化系統(tǒng)設計課程所涵蓋的專業(yè)知識面較廣，對相關先修課程的依賴性很強，對學生的專業(yè)相關知識面要求較廣，要求學生學習的專業(yè)基礎知識眾多[3][4]。對于工業(yè)工程的學生來說，該課程只有32學時，所授知識卻遠超規(guī)定學時內(nèi)的知識，這對學生來說，上課仿佛在走馬觀花，完全處于似懂非懂狀態(tài)，致使學生學無興趣，教師教無動力，筆者發(fā)現(xiàn)這是影響教學質量的主要原因之一。

2.課堂教學問題

由于課時的限制，再者，該課程具有很強的實踐性和應用性，而教師只能在教室內(nèi)以PPT的形式進行課堂講授，很多教學內(nèi)容被濃縮、簡化甚至忽略不講，教師把主要精力放在按規(guī)定學時把所有的教學內(nèi)容灌輸給學生，偏重課程知識、內(nèi)容孤立傳授，學生在課堂上基本處于被動接受的狀態(tài)，不利于調(diào)動學生的學習積極性、主動性，教學效率不高。

3.實踐課設置問題

本課程授課對象為正處于開始專業(yè)基礎課學習的大四學生，學生都處在找工作的狀態(tài)中，加上缺乏實踐經(jīng)驗和機電產(chǎn)品設計等的感性知識以及課程學時的限制，學校不安排實踐課環(huán)節(jié)，學生在課堂上接收的知識無法通過感性或直接的實踐來鞏固，直接導致學生運用所學知識解決、分析實際問題的能力缺乏。

二、課程教學探討

上述問題是筆者在實際教學過程中總結而得，結合課程內(nèi)容的特點，筆者從充分利用專業(yè)相關性，優(yōu)化教學內(nèi)容與結構，合理選擇教學方式與方法等方面入手，解決工業(yè)工程等非機械類專業(yè)的課程教學的主觀和客觀問題，從而改善教學效果，提高教學質量。

1.加強專業(yè)知識的指導，激發(fā)學生的興趣

因地制宜，從主觀找解決問題的辦法。由于工業(yè)工程的學生對機電類專業(yè)知識的缺乏，因此，筆者認為授課教師要切實根據(jù)課程內(nèi)容有針對性地布置課前預習作業(yè)方式，并把預習作業(yè)完成程度作為考核計入總成績，督促學生利用課后時間理解吸收本課程的知識點，并不斷提高學生的基礎及專業(yè)水平。同時教師課下應多了解他們的興趣點，并積極夸獎他們的學科精神，積極跟學生溝通，及時抓住學生的興趣點，以期結合學生的興趣點進行授課，從而有利于課堂教學的積極有效進行。

2.優(yōu)化課程教學內(nèi)容

由于“機電一體化系統(tǒng)設計”課程具有內(nèi)容多、專業(yè)面廣等問題，因此在本專業(yè)培養(yǎng)目標指導下，教師對該課程的內(nèi)容進行針對性的分解，可以優(yōu)化教學內(nèi)容[5]：刪減控制基礎、測試基礎、單片機原理等部分講解內(nèi)容，把這些內(nèi)容放到課后要求學生復習鞏固;增加系統(tǒng)總體設計、動態(tài)特性、機電有機結合分析與設計等部分內(nèi)容的講授比重;并從系統(tǒng)性大角度給學生展示設計過程，讓學生的基礎及專業(yè)水平得到提高。然后，大膽改革教學方式，提高教學實效。在新工科背景下，教師要不斷更新教學理念，大力倡導研究性學習理念[6]，以學生為主體，通過學生自由探索研究，利用形式多樣的研究性學習手段，讓學生在自主中學到基本知識，在問題和項目綜合學習實踐中得到鍛煉，提升學生解決問題和思考問題的能力，激發(fā)學生參與創(chuàng)造性活動的熱情。

3.多種教學方式并用

在對課程部分章節(jié)進行教學內(nèi)容優(yōu)化后，教師要根據(jù)該課程內(nèi)容的特點，大力開展因內(nèi)容而異的多媒體、課堂分析討論、案例教學[7]、現(xiàn)場工程教學等多種方法結合的教學活動，學生沒有機電類相關基礎，那么在教學中應盡量多找些視頻教學資料來彌補一些感官的教學內(nèi)容，加深學生的學習，通過在課堂上完整講解一個具體案例，從機械結構設計、執(zhí)行驅動、傳感檢測、信息處理等環(huán)節(jié)，讓學生掌握機電產(chǎn)品一體化設計的要點和具體思路[8]。同時，組織學生對每個環(huán)節(jié)出現(xiàn)的關鍵問題進行小組討論，并讓每個學生發(fā)表自己的建議與看法，形成人人參與、人人思考的學習氛圍[9]。教師結合研討式教學，讓學生自主學習，遇到問題學會自己先解決。教師可以以小組為單位，進行研討式教學，讓學生課后獨立完成一個專題，第二次上課時以小組的形式給大家匯報，教師點評，其他學生提問。這樣的教學方式不僅能有效培養(yǎng)學生的興趣，而且還能幫助學生培養(yǎng)團隊合作意識，讓學習變得主動起來。

4.創(chuàng)造條件，引導學生課后自主學習與提高

以教師為主導，在學院已有的客觀條件下，努力探索課外培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力的模式。由于課時少，不安排實驗課教學實為不妥，但是，在實際教學過程中，筆者方面在保證安全的前提下，安排并鼓勵學生去本地企業(yè)進行自主參觀學習。另外，綜合實踐環(huán)節(jié)、實訓環(huán)節(jié)，以工程案例為導向，不斷提高學生的積極性和主觀能動性。將學生以小組的形式分配到非標準自動化設備產(chǎn)業(yè)企業(yè)，以企業(yè)主導產(chǎn)品為對象，完成從產(chǎn)品的方案確定、三維建模、工程分析、工藝設計到最后的裝配調(diào)試系統(tǒng)訓練。在實際教學中，教師要注意充分發(fā)揮學生的能動性，通過學生自由探索研究，開展形式多樣的研究性學習，讓學生在自主中學到基本知識，在問題和項目綜合學習實踐中得到鍛煉，提升學生解決問題和思考問題的能力。

針對工業(yè)工程等非機類專業(yè)學生在機電一體化系統(tǒng)設計課程學習中出現(xiàn)的問題，文章探討了必要的教學方法，并提出了相關教學改革措施。建議在培養(yǎng)學生的興趣的基礎上，針對性地優(yōu)化教學內(nèi)容，改革教學方式與手段，嘗試多種教學方法，以研究性教學為主導，激發(fā)學生的自主能動性，同時創(chuàng)造條件，讓學生自主學習，提高自身的工程實踐能力。

參考文獻：

[1]張建民.機電一體化系統(tǒng)設計（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]楊勇，曹自洋，朱其新，等.“機電一體化系統(tǒng)設計”課程教學中存在的問題與教學改進措施探討[J].科教導刊，2018（36）：103-104.

[3]丁孺琦，徐明，胡國良.工程教育認證背景下機電一體化系統(tǒng)設計課程改革[J].教育現(xiàn)代化，2018（22）：81-83.

[4][5]蘇再軍，黃艷香.機電一體化系統(tǒng)設計課程教學改革探討[J].時代農(nóng)機，2017（10）.

[6][9]何亞峰，俞慶，黃志榮，等.“機電一體化系統(tǒng)設計”課程研究性學習實踐與探索[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2016（11）：189-190.

[7]陳成軍，李東年.機電一體化系統(tǒng)設計案例教學研究與實踐[J].大學教育，2017（9）：54-56.

[8]趙月靜，李紅彥，任有志，等.電梯案例教學在《機電一體化系統(tǒng)設計》課程中的應用[J].教育教學論壇，2017（35）：175-176.

作者簡介：李俊偉（1987—），男，石河子大學機械電氣工程學院講師，碩士，主要從事機械專業(yè)教學與科研工作。