雷利 馮嵩 孫雪

摘要：以工程案例引進(jìn)機(jī)電控制類(lèi)課程的研究從以成果為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)方案出發(fā)，通過(guò)課程大綱理清課程之間的銜接性，闡述研究的必要，然后合理選擇工程案例，研究該工程案例引進(jìn)該類(lèi)課程的教學(xué)方法和具體的實(shí)施過(guò)程。

關(guān)鍵詞：工程案例;人才培養(yǎng)方案;教學(xué)方法

引言：

機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)設(shè)備以及系統(tǒng)的調(diào)試，維護(hù)與檢測(cè)，以及機(jī)械現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)組織管理與協(xié)調(diào)等綜合的能力。因此結(jié)合機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和機(jī)電企業(yè)人才技能需求，建立適應(yīng)機(jī)械電子工程行業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)的課堂教學(xué)模式。以O(shè)BE為成果導(dǎo)向的人才培養(yǎng)方案為引導(dǎo)，針對(duì)理論性比較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課，將工程案例引進(jìn)以機(jī)電傳動(dòng)與控制、電氣控制與PLC應(yīng)用、機(jī)床電氣控制技術(shù)等課程中，結(jié)合工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用、智能裝備應(yīng)用等課程，建立系統(tǒng)的知識(shí)體系。

一、機(jī)電控制類(lèi)課程現(xiàn)狀

我校機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)目前分為機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用方向和智能制造應(yīng)用方向兩個(gè)方向。按照以成果為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)方案的課程體系分為通識(shí)教育課程群、學(xué)科基礎(chǔ)教育課程群、專(zhuān)業(yè)必修課程群、專(zhuān)業(yè)方向課程群、選修課程群、實(shí)踐課程群等。機(jī)電控制類(lèi)課程群是在通識(shí)教學(xué)課程群以及學(xué)科基礎(chǔ)教育課程群之后的大三學(xué)年陸續(xù)開(kāi)課的。因此它需要學(xué)生在上課之前清楚明白各個(gè)課程之間的關(guān)聯(lián)性，但通識(shí)教學(xué)課程群、學(xué)科基礎(chǔ)教育課程群很多為全校課程，很多都是從知識(shí)的角度出發(fā)，專(zhuān)業(yè)的緊密度不夠深刻，很多學(xué)生不知道學(xué)習(xí)這門(mén)課程的目的是什么，只是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)。盡管在第一學(xué)年有專(zhuān)業(yè)認(rèn)知，第二學(xué)年有專(zhuān)業(yè)認(rèn)知和實(shí)訓(xùn)課程，但學(xué)生對(duì)以成果為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)的目的性，認(rèn)識(shí)仍然不夠深刻。因此大三學(xué)年的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)期間，部分同學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力較差。

根據(jù)機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)方案，發(fā)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)必修課和專(zhuān)業(yè)選修課、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課的學(xué)時(shí)和學(xué)分都在發(fā)生變化。如下表1列舉了以機(jī)電傳動(dòng)與控制為中心的部分控制類(lèi)課程的學(xué)時(shí)和學(xué)分對(duì)比。

從上述表格中發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)業(yè)課的學(xué)時(shí)和學(xué)分都在縮短。說(shuō)明課堂教學(xué)時(shí)間在減少，課內(nèi)實(shí)踐的學(xué)時(shí)也在減小，課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)時(shí)在增加;充分說(shuō)明了其對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)能力、綜合設(shè)計(jì)能力的要求在提高。這些實(shí)驗(yàn)課是在專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)完成之后開(kāi)設(shè)的，一般在第三學(xué)年的春季學(xué)期;但是專(zhuān)業(yè)課程在第三年的秋季學(xué)期已經(jīng)開(kāi)設(shè)，時(shí)間跨度較大;此外實(shí)驗(yàn)從有針對(duì)性的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)變?yōu)閱为?dú)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)課程的綜合性程度更高，更加需要學(xué)生掌握這一系列的控制類(lèi)課程，因此將案例分析法引進(jìn)課堂十分必要。

二、工程案例引進(jìn)課程的研究

機(jī)電控制類(lèi)課堂教學(xué)比較多，且分布時(shí)間比較長(zhǎng)，如大一學(xué)年的大學(xué)物理，大二學(xué)年的電工電子技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、單片機(jī)應(yīng)用，大三上半學(xué)年的機(jī)電傳動(dòng)與控制、傳感與檢測(cè)技術(shù)、電氣控制與PLC應(yīng)用、機(jī)床電氣控制技術(shù);大三下半年的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線、智能制造裝備應(yīng)用等，即全面、系統(tǒng)地傳授機(jī)器人應(yīng)用方向和智能制造應(yīng)用方向的基礎(chǔ)知識(shí)以及設(shè)計(jì)方法。課程與課程之間銜接關(guān)系大，但實(shí)例教學(xué)只是針對(duì)本門(mén)課程本身零散的應(yīng)用，即對(duì)教材某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，在課堂上采取項(xiàng)目式教學(xué)方法和案例分析法，實(shí)例缺乏系統(tǒng)性及完整性，不能將本門(mén)課程同其它課程進(jìn)行有效的銜接，無(wú)法達(dá)到工程案例教學(xué)的目的。因此，以機(jī)電傳動(dòng)與控制課為中心，探討在機(jī)電控制類(lèi)的課堂教學(xué)中如何開(kāi)展工程案例教學(xué)。

1、工程案例的選擇

工程案例的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)用以成果為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)方案為引導(dǎo)，與課程的理論教學(xué)內(nèi)容以及實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，在理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)之間搭座橋梁，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用知識(shí)，而不是背誦和記憶知識(shí)。因此工程案例的選擇是十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。首先，該工程案例的需求的知識(shí)至少和3門(mén)以上的機(jī)電控制類(lèi)課程匹配，也就說(shuō)該工程案例的教學(xué)內(nèi)容具有可分解性。其次該工程案例教學(xué)內(nèi)容的具有通用性和真實(shí)性，通過(guò)對(duì)工程案例的分析，學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握機(jī)電控制類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力和應(yīng)用能力。然后該工程案例要有一定的操作性和可擴(kuò)展性，能夠在學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，提升學(xué)生主動(dòng)思考的能力和創(chuàng)新創(chuàng)造的能力，充分認(rèn)識(shí)實(shí)際案例的復(fù)雜性和多樣性，提高學(xué)生的多維思考能力。

2、教學(xué)方法的研究

工程案例以進(jìn)課堂教學(xué)，例如某智能工程物料的運(yùn)輸搬運(yùn)到入庫(kù)的生產(chǎn)線，首先第一步就是將該工程案例和機(jī)電專(zhuān)業(yè)認(rèn)知課程進(jìn)行聯(lián)系，學(xué)生通過(guò)在大二學(xué)年通過(guò)看以及操作知道本專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的方向，以及該工程實(shí)例中涉及的課程。采用分組討論法，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料找出該項(xiàng)目涉及的知識(shí)，對(duì)比課程體系，尋找相關(guān)課程。第二步就是改變課堂教學(xué)的內(nèi)容，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源?？梢詫⒉鸾夂蟮墓こ贪咐谱鞒梢曨l，在上課之前學(xué)生觀看，讓學(xué)生帶著問(wèn)題和目標(biāo)完成課堂學(xué)習(xí)。第三步就是實(shí)操練習(xí)，以往的課堂教學(xué)的操作練習(xí)，要么是課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課，要么是實(shí)踐類(lèi)的課程設(shè)計(jì)等。這個(gè)理論知識(shí)和實(shí)踐能力的鍛煉都有一定的時(shí)差，可以利用仿真軟件然后學(xué)校提供的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室或者其它設(shè)備進(jìn)行課后實(shí)操練習(xí)。第四步就是學(xué)科競(jìng)賽，現(xiàn)在機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)同學(xué)可以參加的學(xué)科競(jìng)賽種類(lèi)較多，每一個(gè)學(xué)科競(jìng)賽的知識(shí)的綜合性都比較強(qiáng)，鼓勵(lì)學(xué)生參加競(jìng)賽，不僅能提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、綜合應(yīng)用能力;也能提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

例如某智能工廠物料搬運(yùn)的工程案例，首先涉及了機(jī)電傳動(dòng)與控制課程，該項(xiàng)目涉及了異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，要求學(xué)生充分的掌握這四類(lèi)電動(dòng)機(jī)，學(xué)會(huì)選型、計(jì)算、接線等。其次涉及了電氣控制與PLC應(yīng)用課程，該項(xiàng)目要求學(xué)生掌握西門(mén)子S7-1200 PLC的編程以及接線，不僅掌握基礎(chǔ)的基礎(chǔ)指令、邏輯指令的應(yīng)用，還需要掌握運(yùn)動(dòng)控制電機(jī)同PLC等設(shè)備的應(yīng)用。然后涉及了ABB機(jī)器人的編程與操作，需要學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人與PLC的通信，以及工業(yè)機(jī)器人完成搬運(yùn)工作。

三、總結(jié)

該文對(duì)工程案例引進(jìn)課堂教學(xué)的原因，工程案例選擇的方法，教學(xué)的方法三方面進(jìn)行了闡述。工程案例引進(jìn)課堂教學(xué)是提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力和應(yīng)用能力的有效有段，不僅可以提高學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，也能提高學(xué)生大四學(xué)年學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的綜合設(shè)計(jì)能力，更能提高學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)可度。

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