机电一体化技术课程教学方法探讨

“机电传动控制＂理实一体化教学探析　

尹　久　

（湖北轻工职业技术学院机电系　湖北・武汉４３００７０）　

中图分类号：Ｇ６４２　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６７２—７８９４（２０１　１】０３—０４９—０２　

摘　要　“机电传动控制”作为一门综合性较强的新课程．　

传统教学方法已不适应．因此．作者采用了全新的理实一体　

化教学方法．将理论教学与实践教学相互融合．取得了较好　

的教学效果　

关键词机电传动控制　理实一体化　教学　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｐｒａ—　ｃｔｉｃｅ　ｆｏｒ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎ－　

ｔｒｏｌ／／Ｙｉｎ　Ｊｉｕ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｓ　ａ　

ｎｅｗ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ，ｔｏ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｔｅａｃｈ—　

ｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｎｏｔ　ａｄａｐｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｂｒａｎｄ　ｎｅｗ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｗｈｉｃｈ　

ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　

ｈａｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｇｏｏｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ；　

ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｅ；ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　

Ａｕｔｈｏｒ’Ｓ　ａｄｄｒｅｓｓ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｈｕｂｅｉ　Ｌｉｇｈｔ　Ｉｎｄ—　

ＳＳＮ１６７２－１４３８　

ＣＮ１１—４９９４／Ｔ　中国现代　装各　２０１３年第２１期　总第

１８１期　

学生的综合能力和素质。　

２．１知识精讲　

机电一体化系统设计课程涉及的知识面广、综合型　

强，但理论课时并不多。因此，需调整与先修课程的关　

系，删减重复部分，精讲内容要少而精，重点介绍机电　

一体化系统各组成部分的原理、作用及相互联系。理论　

知识讲解的同时需结合案例分析，加深学生对相关知识　

的理解。此外，还可以利用动画、视频等多媒体手段，　

帮助学生了解最新的研究成果，掌握最新的行业动态，　

避免教学与生产实际脱离。例如，在讲授执行装置构　

造及使用方法时，可以略过学生已经重点学习过的电动　

机工作原理及特性，对液压和气动执行装置也只做简单　

介绍，而重点比较三种执行装置的性能、适用范围及应　

用。通过对工件输送系统的分析，学生理解气动执行装　

置的原理以及在机电一体化设备中的作用。采用视频资　

料与教师讲解相结合的方式，介绍压电、静电、形状记　

忆合金等新型执行装置，在开阔学生视野的同时加深其　

对执行装置的理解。　

２．２讨论与互动式教学　

教学过程是教师和学生以信息为载体的互动过　卅。　

为了让学生参与到课堂教学中来，体现学生学习的主　

体性，而不是作为课堂的看客或被灌输的对象，可以　

在知识精讲的基础上融入讨论与互动式教学方法。教　

师通过本课程的重点、难点、疑点问题，引导和启发　

学生思考，激发学生听课的热情和积极性，实现师生　

互动　］。例如，在介绍机电一体化系统的基本构成时，　

安排学生分组了解一种机电一体化设备，掌握其基本　

工作原理及组成要素，并在课堂上利用ＰＰＴ、视频资　

料进行讲解。教师针对该设备的工作原理及过程进行　

提问，同组同学展开讨论并进行解答。讨论课气氛活　

跃，学生积极性较高，达到较好的教学效果。　

２．３实践教学　

机电一体化系统设计是一门与生产、生活实际紧密　

结合的课程，因此在课堂教学之外还应当利用已有的教学　

和实验条件让学生接触实际的机电系统。在检测与传感器　

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机电一体化专业的理论与实践技能教学

作者：刘东佳

来源：《职业·中旬》2011年第09期

随着我国制造业现代化水平的提高，生产一线的技术人员不仅需要有一定的基础理论知识，更重要的是能够参加生产运行及全方位的基层管理。这就要求在生产一线造就一批懂技术、熟悉一般生产及经营管理的高级应用型机电一体化人才。技工院校的教育应当适应这些变化的需求。如何才能搞好专业理论与实践技能教学，以培养出适应市场需要的合格技术人才呢？笔者结合自己在技工院校机电一体化专业的教学经验，尝试对这一问题进行探讨。

一、专业理论与实践技能教学存在的问题

1.专业基础课程与实践技能课脱节

基础课程与实践课程无法融会贯通，达不到一体化效果。现行的课程体系是以公共课学习为起点，致使学生头脑中构建起来的知识以理论知识为核心，而不是以实践技能为核心，形成一种“先入为主”的意识。当前，职业教育的首要问题是解决学生能够综合运用各种知识和技能解决现场实际问题的能力。这种岗位核心能力的培养，要求学生不断地在实践中运用所学理论知识。虽然现行的机电一体化加工专业教学计划中，一般在每个学年都安排了理论课与一定的实践课，但专业理论课与实践课采用的是叠加式整合模式，理论课与实践课被机械拼合、平行叠加，并未进行科学整合，甚至实践课所占的教学时间只有很少比例。

2.忽视学生作为主体的能动性

教学过程中，仅仅把学生当作教育的对象和客体。现行的教学方式，基本上还是“教师为演员，学生为观众”的传统教学法，以突出教师的主导作用，对学生统一要求，不重视个性培养。以知识的传授为主，以实践能力的培养为辅，这一教学模式使学生有太多的限制和束缚，容易导致学生的厌学情绪，打消其学习积极性的培养。

3.理论课教学与实践课教学结合不紧密

目前的课程设置，在很多情况下受各种因素的制约，使理论课与实践课的安排出现不和谐的现象。例如，有时理论课讲了很长时间，才开始上实习课，学生本就对晦涩难懂的理论知识掌握不深，时间长了更是难以掌握，导致实习教学难于进行。有时，先安排实习，后讲解理论，致使实习课程难以讲解到位。另外，在专业理论课程中，有一些知识更适合于在实习课程中讲解。如果这类知识仍旧采用学科式教学模式，学生学习起来就难以掌握，教学效果也不会好。

科技信窟　面向工程昀相电一位化技术课程教学改晕　安徽科技学Ｆｇ＿ｒ－学院乔印虎　陈杰平张春雨张春燕　［摘要］本文在认真分析高校机电一体化技术课程教学现状的基础上，针对课程特点，采用面向工程的思想，研究探讨了机电一体　化技术课程改革的措施并予以实施。　［关键词］课程改革　机电一体化技术　面向工程　・　１．机电一体化课程改革的必要性和紧迫性　提高高等教育质量是对高等教育的要求，而教育质量的提高最终　必然要落实到每一门课程上。《机电一体化技术》作为机械设计制造及　其自动化和机械电子工程专业学生的一门专业课，其内容涉及到机械　技术、传感检测技术、伺服驱动技术、自动控制技术、信息处理技术和系　统总体技术等，是一门多学科交叉的综合学科ｎ　。由于理论性强，实践　运用要求高，且融合了多学科的知识点，因此，如何系统有序地组织理　论教学和实验教学，使培养的学生既有一定的机电一体化技术基础知　识，又有较强的实践运用能力，这在机械类专业的应用型人才培养中显　得尤其重要，但是在采用传统的教学方法进行教学的过程中，常会出现　以偏概全之感，并无总体把握的能力和认识。具体表现为：一是概念抽　象，理论繁琐，教师不易抓住教学重点，学生学起来也常感到力不从心，　对某些理论问题似是而非、模糊不清。二是教材存在局限性，在多达几　十种版本的有关教材中，内容的编排大致相似，框架相同。在选材上为　了照顾到内容的完整性，主次不分明，重点不突出，往往虎头蛇尾，不能　起到综合和系统总结的作用。三是理论与实践环节脱节情况严重，大　多数实验内容以验证性为主，缺乏关联性、系统性和综合性。在实验教　学中相互补充和综合、相互贯穿和运用的实验内容更是缺乏；学生运用　基本知识，动手构建机电一体化实验装置的机会基本没有，造成不能把　所学知识融会贯通”ｌ。　２．机电一体化课程改革的具体步骤和方法　如何提高学生的工程能力，并不是单纯的理论知识或直观的技能，　而是两者的有机融合，这对学生的创新能力、学习能力、对新技术的敏　感能力都提出了更高要求。将受教育者培养成为具有独立工作能力、　分析问题、解决问题的能力和创新能力，使内在的优良品质得到充分全　面地发展的人。改革方向以能力培养为核心，培养工程应用型创新人　才，具有整体工程制造与设计理念的综合型，创新型高素质人才。充分　体现应用型本科教育的特色。我们认为：在以先进的教育思想观念为　先导的前提下，要以培养学生的创新精神和实践能力为重点。在教师　业务、教学内容、教学方法及考试方法上进行改革，根据学校的办学指　导思想、办学定位和人才培养目标要求，突出我校应用型人才培养特　色，不断更新教学内容，积极推进教学方法和考试手段改革，重视教师　业务能力培养；以面向工程的教学方法为人手，培养学生的创新能力。　２．１教师业务上　培养教师具有较强的开发能力，使之具备课程开发能力、现代教育　技术开发能力和专业技术开发能力。注重教师的自我技能提升和科研　开发能力，鼓励教师开发适合本校学生学习的讲义，并不断更新，通过　鼓励教师承担横向项目和指导学生参加各类科技竞赛方式提高技能　Ｉ。　２．２教学内容上　根据人才培养目标和当今科技发展，进行教学内容修订，编制教学　大纲和实验指导教材。优化课程内容，并在各实验模块中设置计算机　虚拟性实验和仪器设备实物性实验两类　。采用斯沃数控机床仿真软　件作为实验的平台，实验内容涉及机械、电气、液压、计算机技术、通讯　技术等方面的知识，综合性强。包括机械Ｔ作台的基本组成结构、工作　原理及控制方法；基本继电器接触器控制电路、交流伺服电机及驱动控　制、步进电机及驱动控制、各机械坐标轴的控制以及主轴控制等。直至　形成完整的ＣＮＣ系统对ｉ轴铣床的控制。其中ＣＮＣ控制系统按照功　能划分，有ＣＰＵ模块、电源模块、步进电机驱动模块、键盘及ＬＥＤ显示模　块、继电器控制模块、变频器控制模块、通信模块等。学生可以针对数　控机床这一系统，完成电路搭建，程序编制、调试，充分发挥学生的主动　设计能力。学生可以直观了解每一个元器件的结构、接口电路设计原　理。ＣＰＵ模块以ＡＴ８９Ｓ５１八位单片机为核心，扩展片外ＲＡＭ及ＲＯＭ存　储器；扩展并行Ｉ／Ｏ口８２５５经步进电机驱动模块控制步进电机等；设计　控制系统的硬件电路时主要考虑以下功能：接收车床限位开关信号，接　收螺纹编码器信号；接收电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀位信号，控制　ｘ、Ｙ、ｚ向步进电动机的驱动器；控制主轴的正转、反转与停止。由于每　个同学焊接电路班费用较高，以小组为单位采用仿真软件对搭建的电　路和设计的程序进行仿真，节省了成本，提高了效率。　２．３教学方法上　教学积极采用以启发式为主，采用项目教学方法，就是师生通过共　同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。一个项目是计划好的　有固定的开始时间和结束的时间的工作，原则上项目结束后应有一件　可以看到的产品。一般过程为：明确项目任务、教师提出、学生讨论、制　定计划、学生制定、教师认可、实施计划、确定分工、合作完成、检查评　估、自我评估、教师评价、归档或应用、记录归档、应用实践。变单一的　课堂讲授为理论讲授与实践相结合、指导与讨论相结合、交流与研究相　结合，推动了教学过程与学习过程的开放化，营造了以教师为主导、学　生为主体、师生互动的学习氛围，增强了学生的学习积极性和主动性。　开展教师与学生互动教学、学生与学生互助学习、计算机虚拟实验项目　与仪器设备实物性实验项目互补、实验室教学型设备实际操作与合作　企业生产型设备参观学习相结合等多种教学组织形式，提高实验教学　效果。以数控机床这一典型的机电一体化装置为人手，着力培养学生　的创新精神和实践能力。机电一体化技术的先修课程除了力学、模电　数电等基础课程外，还包括机械设计、微机与接口技术、控制工程等专　业基础课程，同期学习课程有单片机、可编程控制、机电传动系统等。　该课程有着鲜明的技术基础和工程背景，因学时有限，包含的内容较　多，所以在教学中采用面向Ｔ程开发的思想，我们对“机电一体化技术”　课程教学分成三个部分：课堂讲授、课后习题＋工程项目、项目反馈。其　中课堂讲授以教师主讲形式进行，以传授基础知识。课后习题＋工程项　目主要为完成对知识点的深人理解，同时加大学生自主解决工程问题　的能力，项目反馈：提交项目日志、设计报告。每个阶段项目小组都要　作公开汇报，及时改进提出的问题，完善设计。小组项目部分不占用教　学学时，教师和学生利用课余时间开展该项内容１３１。同时鼓励教师采用　多媒体教学、现场教学、网络教学、虚拟仿真、真题实做等多种教学手段　进行教学，保证教学效果　。　２．４考试方法上　学生的工程能力等素质很难通过传统的教学测试方法进行考核与　评价。在考试中突出能力考核，在考试内容上，着重考查学生对知识的　理解、掌握和综合运用能力，注重激发学生的创新思维，减少单纯识记　题目的份量，充分发挥考试对学生学习的导向作用。在成绩评定上，重　视对学生学习过程的考核，加大平时和期中考试成绩计入总成绩的比　例，改变“一考定结果”的成绩评定方式，改变学生重记忆轻理解、重知　识轻应用的学习方法，积极尝试科技制作等实践考核的方法和途径。　同时也能够促进学风建设和学生综合素质的提高。严格按生产实际及　国家标准要求去实施，让学生感到工作任务是一个实际工作过程，这样　促使学生把学习与生产联系起来，因此，在课程的考核过程中，加大工　作任务完成情况占课程总成绩的比例。课程的考核要有阶段性和局部　性。在本模式下，课程的考核与评价不再是一个孤立的行为。在“机电　一体化技术”课程中，课程教授的理论部分采用传统的试卷测试形式，　项目部分根据学生的自我评价、公开汇报、产品完成的质量等情况进行　综合评价，围绕数控机床这一设计主题共提交了众多项目报告图纸和　程序。具体比例分配如下：平时表现及作业占２０％，工作任务完成情况　占３０％，期末考试占５０％。这样的评价体系能全面、真实地反映学生的　学习态度、学习能力和学习效果。　３．结束语　机电一体化系统设计作为机械电子专业的一门专业课，涉及领域　广泛、内容丰富，机电结合，在学习中不仅要求学生熟悉机械、微电子、　控制、测试等机电一体化的关键技术，而且要真正理解和掌握机电一体　化的内涵及其设计的理论和方法，从而能够灵活地综合运用这些技术　进行机电一体化产品的分析、设计与开发。以理论课程内容和实践环　节的改革为依托，依据面向工程的项目教学法，推行实践动手能力培　养，大力开展科技创新活动，营造良好的科技创新氛围，提高学生的动　手能力、创新能力和实践能力，逐步使其规范化、制度化；带动实验教学　的改革，促进实验室建设，促进师资队伍的建设，　（下转第４４２页）　基金项目：本文系安徽科技学院教学研究基金项目（Ｘ２０１０４４）；安徽省教育厅基金项目（ＫＪ２０１０Ｂ０５１）。　孝　虎（１９７９．１１一），男，汉族，安徽阜阳人，中共党员，硕士研究生，讲师，主要研究方向：数控与检测、机电一体化、汽车故障诊断，工作单　位