機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)課程教學(xué)論文

機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)課程教學(xué)論文一、教學(xué)中存在的問(wèn)題（一）理論教學(xué)方面存在的問(wèn)題教材和教學(xué)內(nèi)容與先修課程重復(fù)率高，各知識(shí)點(diǎn)分散。[２]機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)是許多高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)為高年級(jí)本科生開(kāi)設(shè)的一門(mén)課程，旨在讓高年級(jí)學(xué)生厘清前三年的各專(zhuān)業(yè)課之間的關(guān)系，能夠以系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法去分析和設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)。由于是原專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固和加深，因此，教材和教學(xué)內(nèi)容包括了之前學(xué)過(guò)的多門(mén)課程，教材大而全，教學(xué)內(nèi)容多而廣；此外，該課程現(xiàn)有教材內(nèi)容一般按照機(jī)電一體化大系統(tǒng)的各組成子系統(tǒng)組織設(shè)計(jì)，即每一子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一章內(nèi)容，不同章節(jié)知識(shí)點(diǎn)之間缺少有機(jī)聯(lián)系。雖然知識(shí)點(diǎn)可以獨(dú)立教授，但容易孤立，學(xué)生無(wú)法深刻理解機(jī)電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)性和技術(shù)的綜合應(yīng)用性。（二）實(shí)踐教學(xué)方面存在的問(wèn)題機(jī)械電子專(zhuān)業(yè)由于為我校后增專(zhuān)業(yè)，機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)課程開(kāi)設(shè)時(shí)間相應(yīng)也不長(zhǎng)，加之機(jī)電設(shè)備的復(fù)雜性、高造價(jià)、臺(tái)套數(shù)不足、使用維護(hù)成本高等原因，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)開(kāi)設(shè)的多為演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生動(dòng)手操作調(diào)試的機(jī)會(huì)少。[３]在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，則通常紙上談兵，模仿設(shè)計(jì)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性主動(dòng)性不高，更談不上創(chuàng)新設(shè)計(jì)。上述原因使得理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)，在教學(xué)中出現(xiàn)“理論教學(xué)教懂難、實(shí)驗(yàn)教學(xué)動(dòng)手難”的問(wèn)題。針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)體系中存在的問(wèn)題，結(jié)合我?，F(xiàn)場(chǎng)工程師的培養(yǎng)目標(biāo)，機(jī)械電子教學(xué)團(tuán)隊(duì)探索構(gòu)建了以學(xué)生為主體，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線，通過(guò)項(xiàng)目任務(wù)引導(dǎo)理論教學(xué)和理論教學(xué)指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)踐的互推互動(dòng)的教學(xué)新模式。在剖析某幾個(gè)典型機(jī)電一體化系統(tǒng)（項(xiàng)目）的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程中，串聯(lián)講解知識(shí)點(diǎn)并在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)在項(xiàng)目中的具體應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而將項(xiàng)目實(shí)施和理論講授有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)。教學(xué)改革探索的實(shí)踐表明，在機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)這門(mén)課程的教學(xué)上，采用此方法是可行且有效的。二、以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線的教學(xué)新模式應(yīng)用以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主線，是指以項(xiàng)目為載體、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，將某一門(mén)課程的核心概念和原理，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的形式來(lái)體現(xiàn)[４]，將課程中分離的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為在具體項(xiàng)目中應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的技術(shù)支持點(diǎn)，將學(xué)生認(rèn)為枯燥乏味的理論知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)的、具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，有利于學(xué)生更加系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)和掌握所學(xué)習(xí)的知識(shí)。（一）項(xiàng)目選擇教學(xué)新模式應(yīng)用中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)或選取尤為重要，其成功與否直接影響教學(xué)效果。首先，項(xiàng)目應(yīng)具有代表性，以體現(xiàn)機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)的典型應(yīng)用；其次，項(xiàng)目應(yīng)具有可操作性，即項(xiàng)目的難易程度應(yīng)適中；最好配套有足夠數(shù)量的、具體可操作的裝備供學(xué)生實(shí)踐操作；再者[５]，項(xiàng)目應(yīng)具有可拓展性，以培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力?；谏鲜隹紤]，并在我校實(shí)驗(yàn)室二期建設(shè)經(jīng)費(fèi)大力投入的支撐下，分別以ＰＬＣ和５１單片機(jī)兩大控制核心為基點(diǎn)，提出了“物料自動(dòng)分揀”、“自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)”、“桁架機(jī)器人”和“自動(dòng)尋跡小車(chē)”四大項(xiàng)目。以“物料自動(dòng)分揀”項(xiàng)目為例，此項(xiàng)目涉及的知識(shí)模塊包括：西門(mén)子Ｓ７－２００ＰＬＣ控制，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，辨識(shí)物料顏色、材質(zhì)的傳感檢測(cè)，觸摸屏監(jiān)控，自動(dòng)定位控制，光電編碼器及氣動(dòng)元件應(yīng)用等多項(xiàng)技術(shù)，均為機(jī)電一體化共性重要技術(shù)。與此相對(duì)應(yīng)，ＭＰＳ實(shí)驗(yàn)室增配了多臺(tái)套可拆裝式物料分揀實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生可通過(guò)機(jī)械安裝、電氣硬件接線、軟件編程、系統(tǒng)調(diào)試等環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐操作，既可進(jìn)行單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，也可進(jìn)行綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。（二）具體實(shí)施１.理論教學(xué)方面概述部分仍沿用教材內(nèi)容，重點(diǎn)講述機(jī)電一體化概念、體系結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。在課程開(kāi)始即強(qiáng)化機(jī)電一體化產(chǎn)品（系統(tǒng)）“機(jī)電有機(jī)融合”的特點(diǎn)、“系統(tǒng)化”的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)理念和“綜合性”的技術(shù)應(yīng)用。其余內(nèi)容則采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，并分兩大模塊，分階段展開(kāi)。（1）第一階段：以教師講授為主，選用“物料自動(dòng)分揀”和“自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)”兩大項(xiàng)目，按“任務(wù)分析→方案總體設(shè)計(jì)→硬件選型、設(shè)計(jì)→軟件設(shè)計(jì)→系統(tǒng)調(diào)試”的項(xiàng)目一般設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程開(kāi)展。通過(guò)兩個(gè)項(xiàng)目的介紹，使學(xué)生熟悉項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一般流程，總體方案設(shè)計(jì)的一般要求和原則，掌握系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)要求，學(xué)習(xí)如何結(jié)合功能實(shí)現(xiàn)和成本控制進(jìn)行硬件選型，常見(jiàn)硬件的工作原理和使用方法等。在此基礎(chǔ)上，使學(xué)生掌握變頻調(diào)速、檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、伺服驅(qū)動(dòng)與控制、步進(jìn)電機(jī)與控制、軟件編程技巧與仿真調(diào)試等有關(guān)綜合應(yīng)用的理論知識(shí)。（2）第二階段：采用討論互動(dòng)課的模式進(jìn)行，教師主要起引導(dǎo)和指導(dǎo)作用，選用“桁架機(jī)器人”和“自動(dòng)尋跡小車(chē)”兩大項(xiàng)目。教師按每一項(xiàng)目確定３種任務(wù)方向共制訂６套項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，包括設(shè)計(jì)題目、功能需求、技術(shù)要求及重難點(diǎn)。學(xué)生結(jié)合自身的興趣愛(ài)好，每３－５名同學(xué)自由組合為一組，從６套任務(wù)書(shū)中任選一套，每套設(shè)定限選額度（上限為４組）。選題在討論互動(dòng)課正式開(kāi)始前兩周即確定完畢。在兩周準(zhǔn)備時(shí)間內(nèi)，各小組需要完成的工作內(nèi)容是：任務(wù)分析→組員分工→資料查閱→組內(nèi)討論→方案擬訂→方案形成書(shū)面報(bào)告并制作ＰＰＴ。在討論互動(dòng)課上，按相同任務(wù)書(shū)抽簽選取１－２個(gè)小組進(jìn)行１０分鐘的上臺(tái)演講、報(bào)告，５分鐘的討論互動(dòng)答辯。每組答辯完成后，教師利用２分鐘左右的時(shí)間總結(jié)學(xué)生討論、發(fā)言情況，提出改進(jìn)意見(jiàn)。[６]討論互動(dòng)課通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生思維，強(qiáng)化對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生參與合作，有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生在課堂上的積極性和主動(dòng)性，變單純傳授知識(shí)為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和能力。２.實(shí)踐教學(xué)方面實(shí)踐教學(xué)主要包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)。（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)：由于實(shí)驗(yàn)室新購(gòu)置了多臺(tái)實(shí)訓(xùn)裝置，因此，開(kāi)出的.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從之前單一的驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)展躍升到集難度遞增的單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)于一體的系統(tǒng)全面的實(shí)驗(yàn)體系。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所需要的理論知識(shí)、技術(shù)應(yīng)用規(guī)范和應(yīng)用技巧與理論課所講授內(nèi)容高度契合，極大增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)的自信心、積極性和主動(dòng)性，學(xué)生敢于并愿意動(dòng)手操作，實(shí)驗(yàn)效果突出，學(xué)生動(dòng)手能力顯著提高。（2）課程設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)選題上摒棄了之前單一的命題方式，改為可從教師給定的多組題目中任選或?qū)W生自由選擇的方式。其中，教師給定的題目主要為討論互動(dòng)課上項(xiàng)目任務(wù)的綜合和深化。由于已進(jìn)行過(guò)較為充分的論證，因此，對(duì)這部分設(shè)計(jì)題目詳細(xì)設(shè)計(jì)部分要求完成度較高，最好可通過(guò)實(shí)物驗(yàn)證。（三）課程考核與教學(xué)模式改革相匹配，對(duì)課程考核方式進(jìn)行了調(diào)整，更加強(qiáng)調(diào)應(yīng)用能力的測(cè)試，加大實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)考核比重，增加討論互動(dòng)課考核。其中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的考核，除了考察實(shí)訓(xùn)時(shí)的常規(guī)表現(xiàn)（如出勤率、操作規(guī)范情況、實(shí)驗(yàn)完成情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況）外，在最后一次實(shí)訓(xùn)課上以現(xiàn)場(chǎng)發(fā)放任務(wù)卡的形式，要求各組學(xué)生利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)裝置，在限定時(shí)間內(nèi)，完成某一小項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、接線、編程和調(diào)試工作，最終根據(jù)完成情況現(xiàn)場(chǎng)打分，該分值為實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)最終考核成績(jī)的主要組成部分。三、總結(jié)教學(xué)改革實(shí)踐表明，以項(xiàng)目驅(qū)