楊依領(lǐng)，崔玉國(guó)

(寧波大學(xué) 機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院，浙江 寧波)

一 引言

《機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)》是高等工科院校機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門(mén)專業(yè)必修課，主要向?qū)W生介紹機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)方法，提升學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的能力[1-3]。通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生科學(xué)的思維觀以及工程師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)得到培養(yǎng)，專業(yè)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)的能力得到相應(yīng)提升，也有益于學(xué)生進(jìn)行專業(yè)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及畢業(yè)后進(jìn)行相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作。經(jīng)過(guò)課堂教學(xué)、平時(shí)作業(yè)、期末考試和實(shí)驗(yàn)操作等環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的掌握得到增強(qiáng)，理論應(yīng)用于工程、多人團(tuán)隊(duì)協(xié)作以及自主學(xué)習(xí)的能力也得到極大培養(yǎng)。

然而分析機(jī)電一體化課程教學(xué)現(xiàn)狀以及機(jī)械專業(yè)學(xué)生就業(yè)狀況，可以發(fā)現(xiàn)課程理論與實(shí)踐弱關(guān)聯(lián)、學(xué)生能動(dòng)性不足且缺乏工程思維以及存在就業(yè)困境。究其根本原因，相當(dāng)程度上源于機(jī)電一體化實(shí)踐訓(xùn)練不足以及學(xué)生缺乏將專業(yè)理論轉(zhuǎn)化為工程實(shí)踐的能力。近年來(lái)，在國(guó)家科技革命和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新等戰(zhàn)略方針政策指導(dǎo)下，教育部及高等院校大力推進(jìn)新工科建設(shè)及專業(yè)工程認(rèn)證，對(duì)高校課程教學(xué)提出了更多要求以及基本改革理念[4-6]。因此，探索《機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革，并培養(yǎng)學(xué)生將專業(yè)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化工程實(shí)踐的能力，是極其重要的，值得以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的機(jī)械專業(yè)和高校進(jìn)行深入研究。

二 制定課程目標(biāo)

專業(yè)基礎(chǔ)課程目標(biāo)的設(shè)定，需結(jié)合機(jī)械專業(yè)學(xué)生的情況及人才培養(yǎng)的具體要求，仔細(xì)描述課程學(xué)習(xí)后應(yīng)掌握的理論知識(shí)及應(yīng)具備的素質(zhì)能力。課程目標(biāo)的制定會(huì)直接影響理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的組織與實(shí)施，也會(huì)影響對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)達(dá)成度評(píng)判及后續(xù)教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)[7]。根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，課題組以機(jī)械專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為基礎(chǔ)，結(jié)合圖1中本課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系以及相應(yīng)達(dá)成環(huán)節(jié)，確定了圖2所示的《機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)》課程目標(biāo)，其中課程目標(biāo)1和課程目標(biāo)2分別在課程達(dá)成度中占據(jù)0.8和0.2的權(quán)重。

圖1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系

圖2 課程目標(biāo)

三 優(yōu)化理論教學(xué)

鑒于學(xué)生所掌握的課程學(xué)科內(nèi)容較為有限，課程內(nèi)容需嚴(yán)格、精心地選擇，并保證基本原理、原則和知識(shí)在邏輯上的連貫性[8]。分析教材關(guān)鍵性知識(shí)以及學(xué)生易誤解和難理解部分可知，本課程重點(diǎn)內(nèi)容為精密機(jī)械技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、建模與仿真方法、接口技術(shù)以及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。為了使授課邏輯清晰，并凸顯課程重點(diǎn)，課題組對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)進(jìn)行了整合優(yōu)化，確立表1所示的理論教學(xué)安排。

表1 理論教學(xué)安排

四 改進(jìn)實(shí)踐環(huán)節(jié)

提升學(xué)生在機(jī)電一體化系統(tǒng)方面的實(shí)踐性是機(jī)械專業(yè)最核心的建設(shè)內(nèi)容，這是由機(jī)械專業(yè)面向?qū)嵺`、面向應(yīng)用的自身特點(diǎn)決定的。所以，充足的實(shí)踐訓(xùn)練是機(jī)械專業(yè)人才成才的必備條件。另一方面，也符合國(guó)家發(fā)展規(guī)劃及教育方針導(dǎo)向。本課程教育的精髓在于實(shí)踐與應(yīng)用，培養(yǎng)的機(jī)械專業(yè)人才最終歸宿也是服務(wù)于機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐。因此，課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置需圍繞理論教學(xué)主線，且覆蓋重點(diǎn)內(nèi)容。為了使課程理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，課程實(shí)踐環(huán)節(jié)安排如表2所示。

表2 實(shí)踐環(huán)節(jié)安排

五 加強(qiáng)考核評(píng)價(jià)

為了評(píng)定和分析學(xué)生學(xué)習(xí)效果，也為了后續(xù)教學(xué)改進(jìn)，課題組對(duì)課程成績(jī)考核和達(dá)成度評(píng)價(jià)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。具體地，課程采用課堂討論和表現(xiàn)(10分)、平時(shí)作業(yè)(20分)、期末考試(50分)和實(shí)驗(yàn)操作(20分)相結(jié)合的方式，對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。

在課堂討論和表現(xiàn)部分，如果學(xué)生交流態(tài)度積極，條理清晰，方案論述正確、可行，且方案方式多樣化，可給予8-10分；若學(xué)生交流態(tài)度積極，條理清晰，方案論述正確、可行，可給予5-7分；若學(xué)生交流態(tài)度尚可，條理基本清晰，方案論述基本正確，可給予3-5分；若學(xué)生交流態(tài)度敷衍，方案論述錯(cuò)誤多、不可行，則給予0-2分。在平時(shí)作業(yè)部分，若學(xué)生平時(shí)作業(yè)嚴(yán)格按要求并及時(shí)完成，正確率95%以上，沒(méi)有抄襲情況，可給予18-20分；若作業(yè)按要求并及時(shí)完成，正確率80%至95%，沒(méi)有抄襲情況，可給予12-17分；若不能按照作業(yè)要求，未及時(shí)完成次數(shù)少于三次，但改正及時(shí)，態(tài)度端正，可給予9-11分；若不能按照作業(yè)要求，未及時(shí)完成，未及時(shí)完成次數(shù)大于三次，老師指出后改正態(tài)度端正并補(bǔ)充完成，可給予6-8分；若不能按照作業(yè)要求，未及時(shí)完成，老師指出仍不改正次數(shù)達(dá)三次以上，則給予0-5分。實(shí)驗(yàn)操作的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3，實(shí)驗(yàn)操作和期末考試可按百分制評(píng)分，總評(píng)后折算成相應(yīng)分?jǐn)?shù)。

表3 實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表

最后，課程目標(biāo)達(dá)成度的具體計(jì)算方法描述為：

表4則給出了課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算的詳細(xì)依據(jù)。

表4 課程達(dá)成度計(jì)算比例

六 實(shí)際應(yīng)用案例

本課程結(jié)合課堂教學(xué)、平時(shí)作業(yè)、期末考試和實(shí)驗(yàn)操作等形式，綜合地對(duì)學(xué)生課程目標(biāo)達(dá)成進(jìn)行考核，利用平時(shí)、實(shí)驗(yàn)和期末成績(jī)等來(lái)考查學(xué)生們課程目標(biāo)的達(dá)成情況。以我校2017級(jí)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生為例，采用上述評(píng)價(jià)方式對(duì)《機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)》課程目標(biāo)1和課程目標(biāo)2的達(dá)成度進(jìn)行了計(jì)算，如表5所示。

表5 課程達(dá)成度計(jì)算

2017級(jí)機(jī)械專業(yè)學(xué)生的2個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度分別為0.81及0.85。2017級(jí)和2016級(jí)學(xué)生《機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)》課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)值的柱狀圖如圖3所示。通過(guò)分析表5和圖3可知：

圖3 課程目標(biāo)達(dá)成度

（1） 2017級(jí)學(xué)生的課程目標(biāo)1達(dá)成度為0.81，較上一屆0.74的達(dá)成度有所上升。課程目標(biāo)1主要考查學(xué)生分析及設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的能力，主要教學(xué)內(nèi)容是機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械部分、電氣部分和接口技術(shù)，學(xué)生對(duì)這一指標(biāo)點(diǎn)的掌握基本達(dá)到期望值。

（2）課程目標(biāo)2的達(dá)成度為0.85，較上一屆0.84的達(dá)成度略有提升。課程目標(biāo)2主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)考查學(xué)生綜合利用所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)的能力，主要內(nèi)容是機(jī)器人及其運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模及特性仿真實(shí)驗(yàn)、直流伺服電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)、矩陣鍵盤(pán)編程實(shí)驗(yàn)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)這一指標(biāo)點(diǎn)的掌握較好。

針對(duì)課程目標(biāo)的達(dá)成情況，后續(xù)持續(xù)改進(jìn)措施為：

（1）學(xué)生在掌握課程目標(biāo)1，存在不能很好地理解系統(tǒng)參數(shù)如何影響機(jī)電一體化系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)特性、接口原理等方面問(wèn)題，對(duì)此，需要在今后的教學(xué)中，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)這些方面的理解和掌握，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)PWM調(diào)速原理及硬件實(shí)現(xiàn)方面的相關(guān)知識(shí)的掌握程度。

（2）學(xué)生在掌握課程目標(biāo)2，存在不能有效地利用專業(yè)軟件對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真分析等問(wèn)題，對(duì)此，需要在今后的教學(xué)中，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)軟件相關(guān)指令代碼的熟悉及運(yùn)用程度。

七 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合《機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)》課程對(duì)學(xué)生畢業(yè)要求的支撐關(guān)系以及相應(yīng)達(dá)成環(huán)節(jié)，并考慮機(jī)械專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，以新工科及工程認(rèn)證指導(dǎo)理念為基礎(chǔ)，從制定課程目標(biāo)、優(yōu)化理論教學(xué)、改進(jìn)實(shí)踐環(huán)節(jié)和加強(qiáng)考核評(píng)價(jià)方面進(jìn)行了教學(xué)改革與探索。該教學(xué)改革不僅增強(qiáng)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，也利于課程目標(biāo)達(dá)成度的分析評(píng)價(jià)以及后續(xù)教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。