《机电一体化系统设计》课程教学改革初探论文
摘要：在《机电一体化系统设计》教学中，要把握系统化、整体化、工程化这一主线，教学内容以实用为主，能够代表和反映学科最新成就;教学方法灵活多样，要善于激发学生兴趣，提高学习热情;增强实践环节，提高学生创新能力，考核形式灵活多样，多方位培养具有创新能力和实践能力的高级应用型创新人才，促进学生能力和个性的协调发展。
关键词：机电一体化;教学方法;创新
分类号：G642.O文献标识码：A文章编号：1673-1395 (2010)02-0339-02
厦门理工学院是一所新兴的应用型本科院校，其中机械设计及其自动化专业是学校特色专业。一个专业的培养目标应根据区域企业对该类人才的需求情况，结合学校实际办学条件来定位。机械和电子制造业在厦门快速发展，生产领域的科技含量日益增大，使得企业需要大量既懂机械又懂电子的机电一体化复合型人才。因此，从2005年起，厦门工学院在机械设计及其自动化专业中有计划地设置了机械电子方向，2008年在本科专业中开设了“机电一体化系统设计”这门专业课。
以往，《机电一体化系统设计》课程只在专科类机电一体化专业开设，缺乏应用于本科教学的经验，把在专科教学中积累的经验直接应用于本科教学中显然不太合适。因此，依据应用型本科教育的培养目标和“机电一体化系统设计”课程自身的特点，参照兄弟院校的教学经验，笔者现从课程的教学目标、教学内容与方法、实践环节及考核方式等方面对课程教学做一些探讨，并在实际课程教学过程中进行尝试，以期能逐步完善本课程的本科教学系统：
一、培养目标的确定
通过分析厦门市毕业生需求状况，笔者认为，机械类机电方向毕业生主要面向先进的制造装备行业、机电一体化产品的生产或经营企业，从事机械电子领域内的设计制造、科研开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面的工作，学生必须具备机电专业的基本理论知识，具备一定的分析和动手能力。因此，教学内容不应局限于理论教学模式，更应突出实践教学，注重培养学生的应用能力与创新能力，做到理论联系实际，培养机电复合型创新型人才。
二、教学内容的选择
现在出版的教材有数十种之多，各有千秋，但框架大体相同。包括机电一体化系统构成、各功能要素及其选择与设计、各功能要素的联系、常见系统的分析设计等。依托培养目标，在对教材的选择上应把握以下几点：实用性，教材避免纸上谈兵，避免冗长的理论推理、介绍，要突出实用性，更多介绍实际设计、使用时应注意的问题，要有更多的案例分析;系统性，教材针对机电一体化系统的设计展开，因此，对于每一环节都要强调在整个系统中的作用及其与系统其他要素的关联性;先进性，介绍最新技术前沿，让学生了解最新发展状况，激发学生学习兴趣，把握学习方向。在此基础上，选择张健民编写的《机电一体化系统设计》为教材。
在选择教材的基础上，对于教学内容也应作出相应的选择与调整。《机电一体化系统设计》课程涵盖知识面宽，包括机电一体化相关概念、机械机构、执行元件、微机控制系统、检测传感装置、可靠性设计、安全性设计、典型案例分析等。如果一一介绍，授课学时有限(45学时)，势必造成每一知识点都点到为止，学生只能了解皮毛，而无法深入本质。考虑到我校机械制造及其自动化专业学生机械方面知识掌握较为良好，基础牢固，而电的`相关知识则较为薄弱，因此，在对教材内容的把握上，对于机械系统部分知识点到为止，只重点介绍其中典型的、先进的技术及产品的应用。对于与电结合的部分知识，则重点介绍。
三、教学方法的改革
(一)采用多种教学方法
《机电一体化系统设计》课程具有内容丰富、信息含量大、抽象、理论性强等特点，内容比较枯燥。为此，采用形式多样的教学方法，例如多媒体教学法、启发式教学法等，来激发学生的学习兴趣。采用动画演示、实物展示等形式强化学生感性认识，加强学生对相关知识点的理解。重点讲授知识的精华、知识的内在联系。从能力培养着眼，注重讲、练结合。以实例为引线，从系统观点出发，增加课堂讨论环节，通过提问、讨论的形式引导学生考虑并发现系统设计时应注意的问题，总结系统的应用场合、控制方法、需要哪些配套的辅助环节等问题，并及时点评、讲解，使学生进一步理解与掌握所学知识，增强学生的实际应用能力。加强设计实例等综合训练环节，增强学生自主学习、分析问题和解决问题的能力。注意因材施教，进行启发式教学，在教学过程中引导学生学会思维、推理、归纳、总结、融会贯通等学习技巧，培养学生的逻辑思维能力、联想推理能力、分析判断能力、自我学习能力，等等。
(二)增强实践教学环节
实践环节包括实验、课程设计等。针对《机电一体化系统设计》课程综合性强的特点，减少演示性、验证性实验，增加综合性、创新性实验。实验设备采用FESTO的模块化生产加工系统(MPS)教学设备，该系统囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC(可编程控制器)、传感器等多种技术，给学生提供了一个典型的综合科技环境。通过完成系统故障检测试验、站点间联网程序控制实验等，使学生曾学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。开设综合性实践环节，如《机电一体化系统设计课程设计》，要求学生在两周内，利用简易模块，任意搭建各种机械模块，如起重机、挖土机等，在构建机械模块之余，完成电机、传感器的选择、安装，完成其控制电路板的设计、开发、制作、调试，以及软件编程调试。通过小型机电一体化系统的开发设计，来培养学生的动手能力和创新意识，增强学生“工程化”的意识，而整体设备的成本只需控制在几十元，可操作性强。
开设创新实验环节，如创新机器人制作，利用能力风暴智能机器人及其相关配件，让学生完成相关创意设计;利用气动自动化控制系统，完成对相应机构的创意控制等。
通过综合实践环节，使学生能够带着问题来学习和实践，并从中初步掌握科学研究的基本过程和基本方法，培养了学生独立分析、解决问题的能力和创新能力。在实验过程中，对学生进行合理分组，不仅有助于培养学生交流协作能力，同时也有利于因材施教，根据学生不同能力安排不同难度的创新实验。此外，鼓励学生参加科研项目，也有利于提高学生的学习兴趣，增强其学习的主动性和目的性。
(三)采取多种考核方式
单一的笔试考核方式不能全面反映出学生对本课程的掌握情况，为了科学地评价学生对课程内容的掌握程度，采取多方面考核方式，不仅包括笔试环节，还包括实验操作完成状况，以及平时成绩、考勤等方面。而笔试环节的考核也更加灵活，例如，考核重点放在学生对方法的掌握上，不要求学生对于冗长公式死记硬背，而是在提供公式的前提下，考查学生对于公式的应用能力等。
四、结语
在《机电一体化系统设计》教学中，把握系统化、整体化、工程化这一主线，教学内容以实用为主，能够代表和反映学科最新成就;教学方法灵活多样，要善于激发学生兴趣，提高学习热情;增强实践环节，提高学生创新能力，考核形式灵活多样，多方位培养具有创新能力和实践能力的高级应用型创新人才，促进学生能力和个性的协调发展。
参考文献：
[1]张健民.机电一体化系统设计[M].北京：北京理工大学出版社，2004.
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