馬雪亭，張 涵，李傳峰，王旭峰

（塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300）

0 引言

機電一體化技術是一門多技術高度融合的課程，涉及信息、機械、控制、伺服、傳感檢測等技術，講授知識面廣，難度大，部分內容過于抽象。通過學習這門課程，力求讓學生掌握機電一體化相關技術并為設計機電一體化系統做好知識儲備。隨著新一輪科技革命來臨與新型工業(yè)蓬勃發(fā)展，對機電一體化技術課程的教學提出了新要求。因此，我國教育工作者在該課程教學改革方面進行了一系列研究，提出了各種教學模式，如翻轉課堂、啟發(fā)式教學、模型演示教學和雨課堂教學等，并針對各個教學模式進行了一定研究，取得了相關成果。

為明晰我國機電一體化技術教學研究發(fā)展脈絡，探究機電一體化技術教學與改革思路，本研究基于CiteSpace通過對該領域研究的作者、機構、文獻來源以及關鍵詞等進行共現分析，綜合審視我國機電一體化技術教學歷程、發(fā)展動態(tài)與趨勢，為在新時代背景下完成機電一體化技術教學任務與更好地對該課程進行教學改革研究提供一定參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

文獻數據樣取自于中國知網數據庫(CNKI），采用高級檢索以“機電一體化技術+教學”為關鍵詞或篇名進行檢索，文獻來源類別為期刊，檢索時間不限。將檢索到的相關文獻進一步篩選，剔除會議和與機電一體化技術教學無關的文獻，整理后文獻共計92篇（發(fā)表年限最早為1997年），并將文獻信息導入CiteSpace中，以便后續(xù)分析。

1.2 研究方法

CiteSpace是一款應用于科學文獻中識別科學發(fā)展動態(tài)的可視化知識圖譜軟件，通過深入的可視化分析能夠將一個知識領域的演進歷程集中展現在圖譜上，揭示某研究領域的演變歷史、研究熱點和發(fā)展趨勢等[1]。本研究采用CiteSpace5.8 R2軟件作為研究工具，時間跨度設置為1997~2021年，時間分區(qū)設為1年，閾值設置TopN=50，對關鍵詞、作者、研究機構和文獻來源作共現分析。

2 結果與分析

2.1 年發(fā)文量分析

機電一體化技術教學類文獻發(fā)文量統計（圖1）表明，機電一體化技術教學相關論文可追溯到1992年，發(fā)文量自1992~2021年總計發(fā)文為92篇，整體發(fā)文量有上升趨勢，但總計數量較少，高質量期刊更是少之又少，說明針對機電一體化技術的教學課程改革尚需更多研究。1997~2007年間年均發(fā)文量不足1篇，2007年以后發(fā)文量顯著增加，2014年發(fā)文量最多達10篇，此后至2021年整體有下降趨勢。這在一定程度上從側面反映了高校對該課程重視程度有所下降。而機電一體化技術是眾多高精端機電一體化系統研制的技術基礎，我國工業(yè)機械手、仿人機器人、數控機床等領域均需要該技術的強大支持，與發(fā)達國家相比尚有差距，應大力推動機電一體化技術的學習，以趕超他國。

2.2 作者群體分析

發(fā)文作者共現圖譜能夠反映該研究領域的核心作者以及他們之間的合作關系（圖2），機電一體化技術教學研究方面發(fā)文作者共現圖譜中有160個節(jié)點，116條連線，網絡密度為0.0091，聯系不緊密。圖中節(jié)點大小反映作者發(fā)文量的多少，節(jié)點連線反映作者合作關系。在該領域發(fā)文量相對較多的作者是王增勝、何偉、任敏、江慶，發(fā)文量分別為4、3、3、2，占總發(fā)文量的13.04%。眾多作者單位基本來自高校，總體上機電一體化技術教學研究作者群較為分散且發(fā)文量不集中，且尚未形成較為成熟的研究團隊。

2.3 關鍵詞共現分析

關鍵詞是論文中選出表示全文主題內容信息的單詞或術語，是論文研究內容的高度概括與凝練，通過關鍵詞共現分析能夠挖掘該領域的研究熱點與發(fā)展動態(tài)。機電一體化技術教學研究方面關鍵詞共現圖譜如圖3，該圖譜中有156個節(jié)點，325條連線，網絡密度為0.0269，圖中節(jié)點大小反映關鍵詞發(fā)文量的多少，節(jié)點連線反映合作關系。由關鍵詞共現網絡及相關數據可知，研究機電一體化技術前幾項關鍵詞為：機電一體化技術、機電一體化、教學改革、實踐教學、機電一體化專業(yè)、課程改革和教學內容等。說明機電一體化技術這門課程在發(fā)展過程中不斷有課程改革措施，尤其是將“實踐”應用于教學中。結合相關文獻不難發(fā)現，當前許多高校在該課程教學中逐漸引入實訓操作、學科競賽等實操內容[2]。以作者所在高校為例，近幾年學校加大了對機電一體化技術教學的投入，積極開展各類學科競賽，如機械創(chuàng)新設計大賽、挑戰(zhàn)杯、全國大學生工程訓練綜合能力競賽、全國大學生機器人大賽等比賽以反哺教學。

2.4 發(fā)文機構分布

機電一體化技術教學研究發(fā)文量≥2的機構情況如表1，共5所高校，其中電子科技大學中山學院發(fā)文量最多，為3篇。整體發(fā)文量顯著偏低，再次表明我國高校對機電一體化技術方面的教學重視程度欠缺。從高校屬性看，發(fā)文量較多的為職業(yè)技術學院，這應該與該技術與實踐操作技能提升密切相關。但側面說明，本科高校在實踐操作技能方面相對欠缺，需適當加大這方面的投入。

表1 機電一體化研究發(fā)文量排前5名機構情況

3 討論

我國機電一體化技術課程教學研究發(fā)文量整體較少，結合相關文獻分析與調研，按教學方法主要集中在教學理論內容的改革、競賽反哺教學、實物制作與演示教學、課堂授課形式改革等方面。

3.1 理論內容改革

近幾年，機電一體化技術高度融合了當前較為先進的機器人技術、傳感器技術和機械技術等，以系統整體最優(yōu)為出發(fā)點，力求空間小，成本低，性能理想[3,4]。另外，適當融入了數值分析（如Matlab、Abaqus等軟件分析）和課程設計等內容，提高了學生獨立思考與創(chuàng)新水平[5,6,7]。同時對實驗教學的研究更加深入，以我校機電一體化技術實驗為例，針對本校學生學習能力與現有硬件實際情況，自行編寫了具有一定地方特色的機電一體化技術實驗教材，融入了PLC、單片機和Arduino控制器的機電一體化實驗。

3.2 競賽反哺教學

理論課的學習是學科競賽的基礎，同時學科競賽也可鍛煉實踐創(chuàng)新能力和理論知識的運用，對理論課的學習起到鞏固與深入作用。在學科競賽準備和競賽過程中，學生通過查閱資料、集體討論與指導老師的輔導獲取所需知識，在制作實物過程中遇到問題時，學生獨立思考、團結協作、克服困難完成比賽項目，對所用知識印象深刻，經久不忘。由作品或獲獎榮譽帶來的成就感也可激發(fā)學生對機電一體化技術課程的學習熱情。此外，可將學科競賽積累和總結的經驗以及競賽中遇到的科學問題融入課件和教材內容，這樣既可讓學生感受該課程的實際應用，又可增強學生自信心，提高學生參加各類競賽的積極性。

3.3 課堂授課方式改革

近幾年，教學方式不再是單一的“灌輸式”方式，該教學方式雖然效率高，教師容易把握課堂進展與授課邏輯性，但與學生互動較少，以至不能及時獲取準確的學生反饋，聽課效果較難判識[8]。故“翻轉課堂”和“Seminar”等授課形式出現，激發(fā)了學生自主學習的能動性，鍛煉了學生心理素質和表達能力。隨著科技發(fā)展，尤其是現代信息技術的發(fā)展，借助授課平臺的授課形式逐漸產生，教師通過相關授課平臺能迅速獲取學生簽到和答題等情況，衍生出諸如“慕課”和“雨課堂”等授課方式。尤其在新冠疫情期間，各種平臺的線上授課充當了重要角色。以作者授課為例，使用智慧樹授課平臺可較為方便地與學生在線上互動，通過上傳的題庫可隨機提問學生問題、進行課堂小測驗，及時獲知聽課效果。

3.4 實物制作與課堂演示教學

“翻轉課堂”、“競賽反哺”等雖可提高學生能動性實現，學以致用，但較難做到對學生的全覆蓋，只能針對部分章節(jié)內容有選擇地實施，故“灌輸式”授課水平的提高較為重要。由于機電一體化技術課程涉及較多抽象知識，實物制作與課堂演示是一種較好的輔助手段。該手段在課下可調動學生制作或組裝實物的積極性，課上邊演示邊講解，可將抽象的問題具體化和形象化，便于學生理解及加深印象。以作者所在學校為例，學校開展了實物制作與課堂演示的教學活動，學生分小組自行制作或購買相關配件完成難易得當的機電一體化作品，用于課堂演示，力求做到將課堂內容通俗易懂化，便于全員理解，圖4與圖5為部分用于課堂演示的小型實物。

鑒于機電一體化技術課程教學研究力度不足，還需加強教師隊伍的團隊合作以及高校之間的合作。另外，對于機電一體化技術課程的教研人員而言，需在教育學研究方法、課程研究方法、論文寫作規(guī)范和社會調查方法等方面加強對教研人員的培訓，提高教研能力。加強教研課題管理，對課題立項、中期檢查、結題和評審等環(huán)節(jié)加強管控和檢查，避免結題流于形式和唯論文評價的問題。在實驗方面力求結合各個學校本土硬件開發(fā)難易得當的相關實驗教材，做到因材施教。

4 結論

本文基于CiteSpace軟件對知網數據庫中有關機電一體化技術教學研究的文獻數據進行了可視化分析，探究了其研究現狀、熱點及趨勢。分析結果表明：（1）目前機電一體化技術教學的發(fā)文量整體較少，研究水平有待提高；（2）該課程教學方法體現了多元化和信息化的特點；（3）研究機構與研究個體緊密性不強，沒有龐大的核心群體，未來需加強合作。