彭精立，沈 楊，李 星，李淑梅，姚婷梅

（廈門工學(xué)院柔性制造裝備集成福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361021）

機(jī)電一體化是多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程[1]。“機(jī)電一體化系統(tǒng)”課程是多學(xué)科交叉、滲透的綜合性課程，是機(jī)械電子工程專業(yè)課程的重要組成部分，對(duì)學(xué)生系統(tǒng)性掌握“機(jī)電一體化系統(tǒng)”中各單元選型和設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力具有重要作用。為達(dá)到學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)電一體化知識(shí)解決實(shí)際工程問題的培養(yǎng)目標(biāo)，這門多學(xué)科交叉融合、知識(shí)點(diǎn)多且廣的課程，部分內(nèi)容需要先修課程為基礎(chǔ)。不同學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)水平各不相同，學(xué)習(xí)難度較大，單純的傳統(tǒng)講授教學(xué)方式不能適應(yīng)“機(jī)電一體化系統(tǒng)”這樣綜合性強(qiáng)的課程。本文針對(duì)教學(xué)過程中存在的問題，提出教學(xué)方式、方法的改革思路。

1 存在問題

通過調(diào)查問卷及座談等方式發(fā)現(xiàn)，“機(jī)電一體化系統(tǒng)”課程在教與學(xué)的過程中存在以下主要問題。

1）課程教學(xué)知識(shí)點(diǎn)多且不連貫，存在跳躍性，學(xué)生很難形成框架邏輯，缺少系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)和思考；

2）各章節(jié)知識(shí)中穿插部分已經(jīng)學(xué)過的基礎(chǔ)知識(shí)，講授已經(jīng)學(xué)過的基礎(chǔ)知識(shí)占用部分課時(shí)，并對(duì)學(xué)生產(chǎn)生一定困擾——即本門課程已經(jīng)學(xué)過重復(fù)學(xué)習(xí)的意義在哪里；

3）綜合性課程需要先修知識(shí)為基礎(chǔ)，講授時(shí)直接略過先修知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度參差不齊使得新舊課程銜接不順暢增加學(xué)習(xí)難度；

4）講授過程中理論與實(shí)際結(jié)合環(huán)節(jié)較少，抽象的知識(shí)點(diǎn)學(xué)生難理解，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，不能將新學(xué)習(xí)的知識(shí)加以應(yīng)用及深度掌握；

5）學(xué)生不能靶向復(fù)習(xí)先修知識(shí)，對(duì)先修知識(shí)普遍復(fù)習(xí)，耗時(shí)且低效，新舊知識(shí)銜接不上，心有余而力不足，最終放棄課程；

6）學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)意識(shí)淡薄，講課進(jìn)度快，出現(xiàn)斷層，不及時(shí)補(bǔ)救，時(shí)間一久容易破罐子破摔。

基于以上問題，目前單純依靠課堂講授方式難以造就適應(yīng)時(shí)代快速發(fā)展需要的應(yīng)用型人才，需要對(duì)綜合性較強(qiáng)的“機(jī)電一體化系統(tǒng)”課程提出改革。

2 教學(xué)內(nèi)容確定

“機(jī)電一體化系統(tǒng)”課程將機(jī)電專業(yè)大部分專業(yè)課和基礎(chǔ)課內(nèi)容綜合在一起，在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行選型、設(shè)計(jì)及解決實(shí)際問題等。但授課過程中教師如若不能把握機(jī)電專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及先修課程的主要內(nèi)容，很容易出現(xiàn)“炒剩飯”，占用課時(shí)問題。為此梳理先修課程與本課程關(guān)系及相關(guān)內(nèi)容重復(fù)性和連續(xù)性變得尤為重要。圖1 為授課內(nèi)容與先修課程的關(guān)系，圖中“●”表示已學(xué)課程與本門課的授課內(nèi)容聯(lián)系密切，“○”表示先修課程與本門課授課內(nèi)容有關(guān)但聯(lián)系并不緊密。

圖1 授課內(nèi)容與先修課程的關(guān)系

在圖1 中可以看出先修知識(shí)是學(xué)好機(jī)電一體化系統(tǒng)課程的先決條件，占有非常重要的地位。為避免知識(shí)重現(xiàn)占用課時(shí)，在重視先修課程的同時(shí)，督促學(xué)生課前完成先修課程知識(shí)點(diǎn)回顧的問題同等重要。針對(duì)碎片化的先修知識(shí)點(diǎn)，需要在課前短時(shí)間內(nèi)突出主要內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)生的問題，輔助教學(xué)方式——“微課”是一個(gè)很不錯(cuò)的選擇[2]。將與先修課程重復(fù)且內(nèi)容關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)以“微課”的形式呈現(xiàn)，學(xué)生課前學(xué)習(xí)后再與新知識(shí)銜接比較順暢。同時(shí)學(xué)生逐漸意識(shí)到“磨刀不誤砍柴工”，課前短時(shí)間的回顧先修知識(shí)，自己能夠跟上課上教師的講課節(jié)奏，慢慢增加學(xué)生自信心和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。結(jié)合課上教師講授，以啟發(fā)性、情感性、形象性、互動(dòng)性為原則，控制教學(xué)進(jìn)度，高效、系統(tǒng)化地傳授知識(shí)。如此“微課”+講授法教學(xué)模式既能夠培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，又可以充分發(fā)揮教師職能，在有限的時(shí)間內(nèi)提高教學(xué)質(zhì)量。

節(jié)省的課上時(shí)間可以增加新型元器件及當(dāng)代企業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品的相關(guān)內(nèi)容，例如學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)參觀的五軸數(shù)控石材雕刻機(jī)、學(xué)生無人機(jī)興趣小組的無人機(jī)、金工實(shí)習(xí)時(shí)操作過的3D 打印機(jī)及機(jī)器人視覺傳感器等內(nèi)容，貼近生活緊跟時(shí)代發(fā)展，與時(shí)俱進(jìn)。做到在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)中，確定授課內(nèi)容輕重關(guān)系，精煉課堂講授內(nèi)容，避免出現(xiàn)不分主次、避重就輕現(xiàn)象，使學(xué)生明確本門課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，不迷失方向。

3 教學(xué)方式改革

適合的教學(xué)方式能夠有效的向?qū)W生傳授知識(shí)。為培養(yǎng)具有較強(qiáng)動(dòng)手能力、解決實(shí)際問題能力和創(chuàng)新能力的人才，在明確教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提出適合綜合性課程教學(xué)方式改革的舉措，具體為以下幾點(diǎn)。

3.1 實(shí)施“總分總”授課方式增強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)性設(shè)計(jì)思想

機(jī)電一體化并不是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加，而是具有自身體系的新型學(xué)科。因此，授課時(shí)首先是收集大量機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)例，通過視頻方式展現(xiàn)給學(xué)生，通過不同產(chǎn)品具有大致相同的組成部分來引出機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要組成部分，使學(xué)生從整體上形成一個(gè)系統(tǒng)的框架，對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品各組成部分有一個(gè)宏觀認(rèn)識(shí)，并且增強(qiáng)學(xué)生好奇心，促使提高學(xué)習(xí)興趣。其次課程以某一項(xiàng)目為導(dǎo)向（例如數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)例），每一章節(jié)應(yīng)用舉例都圍繞一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械本體、伺服系統(tǒng)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及各要素和環(huán)節(jié)之間相互聯(lián)系的接口部分進(jìn)行詳細(xì)講解。最后以機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例的設(shè)計(jì)過程收尾。以這種“總分總”的方式增強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想，更好理解機(jī)電一體化概念，為以后進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)做鋪墊。

3.2 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是推動(dòng)人認(rèn)識(shí)事物、探索真理的重要?jiǎng)訖C(jī)，良好的興趣是推動(dòng)人努力學(xué)習(xí)的有效途徑。首先，在機(jī)電一體化產(chǎn)品舉例中，多以身邊的機(jī)電一體化產(chǎn)品為例，講述主要組成部分及功能如何實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生能夠在遇見此款產(chǎn)品時(shí)映射出上課所學(xué)知識(shí)，先對(duì)“機(jī)電一體化系統(tǒng)”課程產(chǎn)生初步印象，從而培養(yǎng)對(duì)本課程的興趣。例如，以全自動(dòng)洗衣機(jī)為例，講解其檢測(cè)衣物重量、水位等的傳感器部分、行星輪減速器離合器等執(zhí)行部分、模糊控制部分及能源部分的功能實(shí)現(xiàn)原理，通過接口連接各組成部分從而完成自動(dòng)洗衣功能。在學(xué)生使用全自動(dòng)洗衣機(jī)時(shí)就能將所學(xué)內(nèi)容映射出來，鞏固和理解所學(xué)知識(shí)。其次，在階段性內(nèi)容結(jié)束后以短視頻等形式增加前沿專業(yè)期刊的推薦，增加機(jī)電學(xué)習(xí)意識(shí)，耳濡目染，增加學(xué)習(xí)興趣，開闊眼界。

3.3 培養(yǎng)課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)習(xí)慣

本門課程特點(diǎn)是“時(shí)間緊任務(wù)重”，課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)顯得尤為重要。因此，以問題的形式概括新知識(shí)的要點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。在課前把本節(jié)課新學(xué)知識(shí)以問題的形式進(jìn)行梳理，并明確本節(jié)課的重難點(diǎn)內(nèi)容，發(fā)送至學(xué)生，使學(xué)生能夠輕松接受新學(xué)知識(shí)。課后學(xué)生可以利用這些問題判斷自己是否掌握所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，視各自情況進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，及時(shí)解決遇到的問題，進(jìn)而找到自信并增強(qiáng)課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)的主動(dòng)性。例如，伺服與驅(qū)動(dòng)章節(jié)中講授伺服執(zhí)行元件交流伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)容時(shí)，課前將需要講授的主要內(nèi)容如直流伺服電動(dòng)機(jī)的分類、調(diào)速方法和選擇方法、重難點(diǎn)，直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速及選擇的內(nèi)容通過學(xué)習(xí)通發(fā)送給學(xué)生，以供學(xué)生有針對(duì)性的進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，課后再根據(jù)講授的主要內(nèi)容和重難點(diǎn)知識(shí)來檢驗(yàn)自己學(xué)習(xí)情況，及時(shí)消化吸收所學(xué)知識(shí)，不積壓?jiǎn)栴}，保持學(xué)習(xí)的成就感。

3.4 增加理論聯(lián)系實(shí)際環(huán)節(jié)

理論與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，更方便學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)，以備后續(xù)加以應(yīng)用。1）課堂講授中，為課本中工作原理講解增加實(shí)物圖片或?qū)嶋H應(yīng)用視頻，增加學(xué)生對(duì)所學(xué)零部件的直觀性認(rèn)識(shí)。并且輔以項(xiàng)目教學(xué)方式，例如傳感檢測(cè)系統(tǒng)章節(jié)，以位置、轉(zhuǎn)速、位移檢測(cè)傳感器的設(shè)計(jì)、選擇及應(yīng)用內(nèi)容為主。章節(jié)講授中采用數(shù)控機(jī)床為例：數(shù)控機(jī)床刀具位移檢測(cè)有不同傳感器可供選擇，如脈沖編碼器、直線光柵、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器等。在講解傳感器選擇過程中介紹各個(gè)傳感器的特點(diǎn)、工作原理、應(yīng)用范圍、選擇方法等，使學(xué)生清楚所學(xué)內(nèi)容在實(shí)際中如何應(yīng)用的。2）將機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)緊跟“機(jī)電一體化系統(tǒng)”課程之后，讓學(xué)生通過機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用，在設(shè)計(jì)過程中查找資料、制定方案、選型設(shè)計(jì)等，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)本門課程的理解，提高動(dòng)手操作能力，實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)目標(biāo)。3）增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高等教學(xué)中占有重要地位，是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的重要手段，起到鞏固和理解所學(xué)知識(shí)的重要作用[3-4]。目前實(shí)驗(yàn)一改之前單一性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，調(diào)整為驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性及綜合性實(shí)驗(yàn)。但是經(jīng)費(fèi)高、實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，增加實(shí)驗(yàn)數(shù)量達(dá)不到預(yù)期要求。虛擬實(shí)驗(yàn)較傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)具有安全、可重復(fù)使用、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，有效解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)成本高的問題[5]。因此，增加虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，解決實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限問題，將所學(xué)的機(jī)械、控制、檢測(cè)及編程內(nèi)容通過虛擬仿真平臺(tái)完成選型、設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試、控制及方案對(duì)比等實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力。

3.5 思政教育融入教學(xué)全過程

“機(jī)電一體化系統(tǒng)”課程是機(jī)電專業(yè)核心課程，與“中國(guó)制造2025”國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)接。并且《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》（高教[2020]3號(hào)）指出：“把思政教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量”[6]。以學(xué)生為本，致力于提高人才質(zhì)量。因此，課程之初通過視頻等方式解讀“中國(guó)制造2025”文件精神，使學(xué)生首先對(duì)本門課程地位有所認(rèn)識(shí)，對(duì)自己的人生規(guī)劃有個(gè)初步計(jì)劃。其次在講課過程中，在機(jī)電一體化系統(tǒng)各部分組成、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及虛擬實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)穿插企業(yè)安全事故視頻、大國(guó)工匠精神等視頻，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)、遵守規(guī)定、精益求精、勇于創(chuàng)新的精神。

4 結(jié)語(yǔ)

“機(jī)電一體化系統(tǒng)”課程的內(nèi)容是一個(gè)不斷發(fā)展更新的課程，教學(xué)的理念和方式方法需要不斷改革，在授課過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法。綜合性強(qiáng)的課程要注重授課內(nèi)容梳理，理清主次，避免新舊知識(shí)重復(fù)，保持學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。教學(xué)過程中以學(xué)生為主體，在關(guān)注知識(shí)傳授的同時(shí)更要注意學(xué)生知識(shí)吸收情況，充分利用網(wǎng)絡(luò)工具，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的應(yīng)用型人才貢獻(xiàn)力量。