許宇翔 郝利峰 鄭慧萌 陳婷婷 張嵐

[摘 要] “機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”及課程設(shè)計(jì)是機(jī)械電子工程專業(yè)的核心課之一，具有理論性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性均較強(qiáng)的特點(diǎn)，其本身固有的特點(diǎn)使之對(duì)機(jī)電專業(yè)人才的培養(yǎng)具有重要意義。根據(jù)專業(yè)的發(fā)展，在該課程的教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中體現(xiàn)“一體化”概念和混合式教學(xué)模式，完成了教師、課堂教學(xué)與評(píng)價(jià)體系三方面的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了課程教學(xué)質(zhì)量以及人才培養(yǎng)質(zhì)量提高。

[關(guān)鍵詞] 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì);混合式;教學(xué)模式;評(píng)價(jià)體系

[基金項(xiàng)目] 2019年度湖州師范學(xué)院求真學(xué)院發(fā)展專項(xiàng)資助（2019QZZX12）

[作者簡(jiǎn)介] 許宇翔（1981—），男，浙江湖州人，碩士，湖州師范學(xué)院求真學(xué)院理工分院講師，主要從事機(jī)電控制研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）17-0210-02 ? ?[收稿日期] 2019-11-15

一、引言

目前，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是筆者所在學(xué)校機(jī)械電子工程專業(yè)的專業(yè)方向課程，具有理論性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性較強(qiáng)的特點(diǎn)，其本身固有的特點(diǎn)使之對(duì)機(jī)電專業(yè)人才的培養(yǎng)具有重要意義。由于該課程與前期多門課程聯(lián)系緊密，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使得學(xué)生能盡快進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，是該課程教師一直研究的一個(gè)課題。

隨著網(wǎng)絡(luò)化和信息化技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂、MOOCS學(xué)習(xí)模式等形式多樣的授課方式，課程的線上與線下授課提升了學(xué)習(xí)的自主性[1-2]。由于課程的特殊性，在教學(xué)與實(shí)踐過程中引入混合式教學(xué)模式理念，強(qiáng)調(diào)機(jī)械+電子的一體化概念，使“反饋”“控制”“閉環(huán)”等思想始終貫穿整個(gè)課程教學(xué)過程，根據(jù)講授的具體知識(shí)點(diǎn)適時(shí)引入該思想，通過實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)前期機(jī)械原理與設(shè)計(jì)、電工學(xué)、控制工程等課程綜合培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力。課程教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變是實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量提高的重要方法，課程教師根據(jù)專業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，以期實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式中的三個(gè)轉(zhuǎn)變，即：以教與學(xué)雙向融合替代了單向授課方式、以課內(nèi)外教學(xué)+實(shí)踐的多維度方式替代了單純的教授課程、以結(jié)果和多角度評(píng)價(jià)結(jié)合替代了單一的結(jié)果評(píng)價(jià)方法[2]。

二、傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的問題

網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展對(duì)個(gè)人的職業(yè)規(guī)劃及企業(yè)相關(guān)崗位提出了新的需求，傳統(tǒng)的以教師在課堂上單向授課的方式和評(píng)價(jià)體系存在多年，這樣的教學(xué)方法顯然沒有很好的利用好上述資源，容易造成課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容與崗位要求、學(xué)科競(jìng)賽等偏離較大，也導(dǎo)致了民辦本科與公辦二本培養(yǎng)模式的同質(zhì)化，具體表現(xiàn)在如下方面：

1.理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)不相適應(yīng)，教學(xué)方法有待改進(jìn)。一般高校中，理論課和實(shí)踐環(huán)節(jié)分別由不同的教師授課完成。理論課教師傾向于傳授理論知識(shí)并將其作為解決實(shí)際問題的手段，而民辦本科學(xué)生的數(shù)學(xué)等理論課程基礎(chǔ)較薄弱，這樣的教學(xué)形式使他們學(xué)習(xí)困難，課堂氣氛沉悶進(jìn)而影響實(shí)踐動(dòng)手能力的提升，也不利于應(yīng)用型人才需求的企業(yè)用人原則[3]。受限課堂條件等問題，在理論教學(xué)的過程中不能很好的貼合實(shí)際，由于仍然采用以理論講授為主、輔以少量實(shí)例演示的模式，忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，整個(gè)教學(xué)過程仍然是一個(gè)“開環(huán)”，沒有形成教與學(xué)的“閉合”回路。實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)一味強(qiáng)調(diào)動(dòng)手操作，只在學(xué)生的技能方面得到了加強(qiáng)，忽視了理論對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)作用，其結(jié)果也還是限制了學(xué)生綜合能力的提高。

2.實(shí)踐環(huán)節(jié)不足以提升機(jī)電相互結(jié)合的課程學(xué)習(xí)目標(biāo)。在教學(xué)的過程中，多采用“理論+實(shí)踐”的模式來傳授知識(shí)技能，但不少學(xué)生在學(xué)習(xí)完理論后，限于綜合能力的不足，在實(shí)際環(huán)節(jié)中無從下手，導(dǎo)致了教學(xué)與企業(yè)實(shí)際需求在一定程度上的脫離[4]。上述問題的主要原因是本課程與前期多門課的關(guān)聯(lián)度大，但現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課時(shí)數(shù)較少，這使得原有理論指導(dǎo)實(shí)踐的作用被學(xué)生所忽視，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中所期望的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題綜合在一起的能力沒有得到有效提高，同時(shí)還缺乏企業(yè)中所倡導(dǎo)的組織意識(shí)與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.課程本身具有與前期課程的緊密聯(lián)系特點(diǎn)。機(jī)械電子工程已招生多年，該課程的教學(xué)模式雖然向多樣化拓展，但在實(shí)際中忽視“適合”專業(yè)和授課對(duì)象，而本專業(yè)不少教師還參照二本的教育模式、教學(xué)大綱和培養(yǎng)目標(biāo)，而民辦本科學(xué)生如何安排，怎么講授，要達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)和水平，與二本學(xué)生如何區(qū)別，相關(guān)教師對(duì)此并沒有系統(tǒng)和科學(xué)的研究和規(guī)劃，導(dǎo)致教學(xué)上仍按既往學(xué)科知識(shí)體系進(jìn)行教學(xué)，與應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)的目標(biāo)有所偏差。

三、教學(xué)改革的內(nèi)容

本課程的教學(xué)改革內(nèi)容將從以下幾個(gè)方法著手開展。

1.探索機(jī)電一體化課程的知識(shí)體系和課程思維框架構(gòu)建。計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的發(fā)展，教師在教學(xué)中逐步加強(qiáng)對(duì)計(jì)算與控制等理論的理解與能力的培養(yǎng)，即“一體化”也是教學(xué)的重要部分，由于該課程涉及面廣、涉及的知識(shí)點(diǎn)多，基于上述學(xué)習(xí)的要求和特點(diǎn)，找出幾個(gè)課程或知識(shí)體系對(duì)應(yīng)的共同征點(diǎn)，從而構(gòu)建新的課程思維體系，形成以機(jī)械結(jié)構(gòu)為本體，反饋控制為核心的“一體化”理念。

2.鼓勵(lì)編程多樣性的教學(xué)模式。對(duì)于機(jī)電一體化課程的學(xué)習(xí)，大多數(shù)學(xué)生即便掌握了PLC和單片機(jī)等課程的編程方法，仍然缺乏問題求解能力。在教學(xué)過程中，尊重個(gè)體差異，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)方法的多樣性，即不按照教師的邏輯思維習(xí)慣分析問題、解決問題，而是倡導(dǎo)編程思路方法能力的培養(yǎng)，從而激勵(lì)并培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、探索精神和問題求解能力。

3.建立多元考核評(píng)價(jià)體系。學(xué)生獲取知識(shí)的渠道是多元的，因此對(duì)能力的考核方法也不能局限于采用一張考卷對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)，本課程開課在第6學(xué)期，此時(shí)學(xué)生已系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)課和專業(yè)課，因此，不僅要考核學(xué)生的本課程內(nèi)容的掌握情況，也要反映前期所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的綜合能力，這樣才能全面反映現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)效果與狀況。該課程的考核除了將常規(guī)的作業(yè)、課堂討論納入之內(nèi)，還強(qiáng)調(diào)在課堂上綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力以及在實(shí)踐環(huán)節(jié)中小組合作完成課程答辯報(bào)告、設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的個(gè)人組織能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)等。

4.實(shí)踐教學(xué)的改進(jìn)。實(shí)踐教學(xué)不僅僅是單純的模仿性學(xué)習(xí)，它是學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用，以期培養(yǎng)與專業(yè)知識(shí)廣泛相關(guān)的復(fù)合技能和創(chuàng)新能力[5]。本課程后續(xù)實(shí)踐的主要任務(wù)是學(xué)習(xí)如何將前期多門理論課程的知識(shí)加以綜合應(yīng)用，設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)。以兩周的課程設(shè)計(jì)為例，其實(shí)施步驟和環(huán)節(jié)如下：

（1）明確實(shí)踐課程的目標(biāo)、任務(wù)、要求和評(píng)價(jià)方法。

（2）以35個(gè)人的班級(jí)為例，2～3人為一組，完成一個(gè)如二維CNC工作臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。所選題目包括機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)三部分，并由老師對(duì)各小組在實(shí)驗(yàn)室編寫和調(diào)試的程序進(jìn)行驗(yàn)收。

（3）每組做PPT答辯報(bào)告匯報(bào)完成情況，分享設(shè)計(jì)過程中遇到困難后的解決方法與思路。老師對(duì)細(xì)節(jié)部分提問并給出改進(jìn)的建議，期間將學(xué)生的自評(píng)和互評(píng)納入評(píng)分中，突出貢獻(xiàn)度。

（4）完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提交材料包括了紙質(zhì)說明書、零件圖、裝配圖、電路圖和所編寫的程序。最后，針對(duì)答辯環(huán)節(jié)和說明書等材料的完成情況給出小組得分，并根據(jù)完成過程中小組內(nèi)的貢獻(xiàn)給每人一個(gè)組員分?jǐn)?shù)，并將該分?jǐn)?shù)作為期末成績(jī)中平時(shí)成績(jī)的重要組成部分。

四、結(jié)論

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)不僅是對(duì)前期課程學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)，而且影響到后期的畢業(yè)設(shè)計(jì)甚至是就業(yè)等多個(gè)環(huán)節(jié)。從近3年的教學(xué)及實(shí)踐環(huán)節(jié)的效果來看，混合式教學(xué)改革不僅改進(jìn)了教學(xué)方法，而且很大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與教學(xué)和實(shí)踐的積極性與自主性，學(xué)生不再是教學(xué)過程的旁觀者。上述課程的改革已經(jīng)形成了良好的教學(xué)思路和行之有效的教學(xué)方法，通過與課程設(shè)計(jì)的銜接，提升了學(xué)生文獻(xiàn)查閱、計(jì)算機(jī)編程和仿真等過程實(shí)踐的能力，并已取得了較好的教學(xué)成效。

參考文獻(xiàn)

[1]孫立功，周立鵬，栗素娟.基于在線開放課程的電工學(xué)混合課堂教學(xué)模式改革[J].教育教學(xué)論壇，2018，386（44）：130-131.

[2]何欽銘.通過MOOC/SPOC課程推動(dòng)課程教學(xué)方法的根本變革[J].計(jì)算機(jī)教育，No.253（01）：10-11.

[3]趙華.轉(zhuǎn)型背景下“互換性與技術(shù)測(cè)量”課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐[J].教育現(xiàn)代化，2015，（15）：84-86.

[4]王富春.機(jī)電一體化專業(yè)“理論+模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)模式探討[J].廣西教育C（職業(yè)與高等教育版），2014，（12）：52-53+114.

[5]何偉，任敏.“機(jī)電一體化技術(shù)”實(shí)踐式教學(xué)模式改革與反思[J].課程教育研究，2014，（16）：236.

Abstract：《Mechatronics System Design》 and curriculum design are one of the core courses of the mechanical major.It has the characteristics of strong theory，practice and innovation.Its inherent characteristics make it of great significance to the cultivation of mechatronics talents.According to the development of the major，the concept of "integration" and the mixed teaching mode are embodied in the teaching and practice of the course.The transformation of teachers，teaching and evaluation system is completed，and the teaching quality and talent training quality are improved.

Key words：Mechatronics system design;Hybrid;Teaching mode;Evaluation system