福建師范大學機械電子工程專業(yè)實驗教學改革探討07461

1、福建師范大學機械電子工程專業(yè)實驗教學改革探討摘要：機械電子工程是一門綜合性學科，集機械設計制造技術(shù)與電子技術(shù)為一體，其學科具有知識點豐富、涵蓋內(nèi)容廣與適用范圍寬等特點。近年來，隨著電子信息與自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，機電系統(tǒng)正逐步向智能化與自動化方向轉(zhuǎn)化。目前在各行業(yè)中沒有滲透電子與自動控制技術(shù)的純機械領域越來越少，因此，社會急需全面掌握機、電和控制的復合型人才。 關鍵詞：機械、電子工程、自動控制湖南農(nóng)業(yè)大學機械電子工程專業(yè)是根據(jù)當前國內(nèi)外機電產(chǎn)品生產(chǎn)及發(fā)展趨勢而設置的，以培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新精神，能應用機械、液壓傳動、電子、控制和傳感技術(shù)，從事國民經(jīng)濟各部門所必須的機電設備及其自動化的設計制

2、造、應用研究與科技開發(fā)等工作的復合型高級專門人才為目標。因此，要求所培養(yǎng)的學生既要有扎實的基礎理論知識，又必須有較強的動手能力和創(chuàng)新思維。實驗室是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、建立創(chuàng)新意識、提高工程實驗能力的重要實踐基地，在教學計劃中占有相當大的比重，但湖南農(nóng)業(yè)大學機械電子工程專業(yè)是在多年探索機械設計制造及其自動化專業(yè)改造并取得經(jīng)驗的基礎上創(chuàng)辦的，其實驗課程的設置與實踐能力的培養(yǎng)均側(cè)重于機械部分，因此有必要開展湖南農(nóng)業(yè)大學機械電子工程專業(yè)的實驗教學改革研究。一、機械電子工程專業(yè)實驗教學現(xiàn)狀分析湖南農(nóng)業(yè)大學機械電子工程專業(yè)于2010年開始招生，專業(yè)課程設置參考了國內(nèi)多所高校的經(jīng)驗，在現(xiàn)有師資力量與教學硬

3、件條件下，力爭做到最好，但就實驗教學環(huán)節(jié)而言存在以下問題。1.專業(yè)內(nèi)容廣而不精由于機械電子工程專業(yè)涵蓋機械與電子，因此在課程設置時力爭兼顧到機械與電子兩方面的內(nèi)容，包括“理論力學”、“材料力學”、“機械制造基礎”、“機械制圖及計算機繪圖”、“機械設計基礎”、“電路分析”、“模擬電子技術(shù)基礎”、“數(shù)字電子技術(shù)基礎”、“控制工程基礎”、“液壓及氣動”、“傳感器與檢測技術(shù)”、“電機及電力拖動基礎”、“單片機原理及接口技術(shù)”、“工廠電氣控制技術(shù)”、“可編程控制技術(shù)”、“信號與系統(tǒng)”、“機電一體化系統(tǒng)”、“數(shù)控技術(shù)及其應用”等近20門專業(yè)課，學生普遍反映課程科目太多，對應課程所開設實驗學時偏少，難以深入

4、學習，故每門課掌握得都不夠精通。2.電類實驗設備不足湖南農(nóng)業(yè)大學機械電子工程是在多年的機械設計制造及其自動化專業(yè)基礎上創(chuàng)辦的，相比而言，機械類實驗設備較完善，而電類實驗的開設，雖可以在湖南農(nóng)業(yè)大學部省共建電氣技術(shù)實驗室進行，但當時所建的電氣技術(shù)實驗室主要為滿足機械設計制造及其自動化專業(yè)及其他工科專業(yè)的電類基礎實驗開設，因此如“電路分析”、“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”等基礎課程的實驗，均能滿足要求，而專業(yè)課程如“信號與系統(tǒng)”、“機電一體化系統(tǒng)”等卻缺少對應的實驗設備。3.綜合設計性實驗設置不夠在實驗教學方法上，由于課時少而時間緊等問題的存在，盡管實驗室的多數(shù)儀器均能滿足設計性與綜合性實驗要

5、求，但目前各門課程所開設的實驗多以驗證性或演示性實驗為主，以保證學生能在課堂上按時完成實驗內(nèi)容。如“電路分析”、“模擬電子技術(shù)”、“傳感器與檢測技術(shù)”等課程均采用模塊化實驗儀器，學生實驗時只需簡單的連接電源線與信號線進行觀察或數(shù)據(jù)記錄即可，嚴重局限了學生的思維，部分課程的實驗甚至達不到教學大綱要求。因此，在教學過程中，難以調(diào)動學生的積極性與學習興趣，發(fā)揮其主觀能動性與創(chuàng)造性，教學效果有所欠缺，對應用型與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標的體現(xiàn)不夠深入。二、深化實驗教學改革，培養(yǎng)學生實踐能力與創(chuàng)新思維1.修改培養(yǎng)方案，面向市場培養(yǎng)應用型人才機械電子工程專業(yè)的培養(yǎng)目標是要求本專業(yè)的學生不僅具有扎實的理論知識，還必

6、須通過實驗真正掌握所學理論知識，從而具備較強的動手實踐能力，因此，重視實驗和實踐教學是培養(yǎng)方案修改所必須思考的問題。機械電子工程專業(yè)涵蓋機械與電子，要在寬口徑的同時有所精通，培養(yǎng)方案修改時便不能盲目的減少理論課程或平均分配實驗學時，而是應該按照市場人才培養(yǎng)需求進行。(1)合并相關性較強的課程實驗，單獨設立實驗課。機械電子工程專業(yè)的課程內(nèi)容較多，應用性強，如“電路分析”、“模擬電子技術(shù)基礎”、“數(shù)字電子技術(shù)基礎”等課程均開設有一定學時的實驗課，從10學時到14學時不等，以幫助學生理論聯(lián)系實際，更好地掌握理論知識，提升動手能力。分別開設實驗課能方便各任課教師自主實施課程教學，但容易出現(xiàn)各課程實驗內(nèi)

7、容過于基礎，綜合性不夠的問題。由于這三門課程都是電類專業(yè)基礎課，聯(lián)系緊密，相關性強，因此可以考慮將三門課程的實驗合并為一門“電工電子技術(shù)實驗”，學時設為34學時，課程開設時可以從電類基礎實驗開始，后期完成應用性、設計性較強的兩個綜合性實驗，使學生能更好地掌握相關內(nèi)容，增強動手實踐能力。(2)按教學計劃要求和培養(yǎng)目標對某些課程的理論與實驗課時進行增減調(diào)整。如“單片機原理及接口技術(shù)”課程，10個學時的實驗課遠遠不能滿足學生的學習要求，可適當考慮減少部分理論學時，增加實驗學時至16學時或更多，使學生通過實驗對單片機的基礎理論有較深的理解，能初步設計基本的單片機控制軟硬件;同時增設單片機課程設計，用

8、12周的時間進行自主設計，使學生利用所學理論知識解決實際問題的能力得到加強，從而深入培養(yǎng)學生的應用動手能力。2.多方位改進實驗條件由于電類教學設備老化、部分專業(yè)課程實驗設備不足等問題的存在，導致學生在實驗課上動手操作機會減少，甚至某些課程未曾開設對應的實驗。針對此類情況，機械電子工程專業(yè)應考慮從以下幾方面改善實驗條件：(1)加大資金投入，建立“機電一體化技術(shù)”、“信號與系統(tǒng)”等課程對應的專業(yè)實驗室。(2)將部分設計性實驗與教師科研結(jié)合，如教師研究的信號放大電路、濾波電路等可以用于“模擬電子技術(shù)基礎”實驗教學，而涉及到的信號檢測部分或控制單元則可以用于“傳感器與檢測技術(shù)”、“單片機原理及接口技術(shù)

9、”課程的設計性實驗教學，以科研促教學，提高學生的動手能力與參與科學研究的能力。(3)建立開放式的創(chuàng)新實驗室，一方面實驗室的開放不局限于課堂教學，由此提供給學生更多的動手操作機會，提升學生學習的主觀能動性與自主學習能力;另一方面依托開放式的創(chuàng)新實驗室，組織學生更多的參加各類創(chuàng)新活動，如機械創(chuàng)新大賽、電子設計競賽及機器人大賽等，通過學生的自主開發(fā)設計，培養(yǎng)學生的實踐能力與創(chuàng)新思維。3.優(yōu)化實驗教學內(nèi)容針對目前各課程實驗多以驗證性或演示性實驗為主，缺乏綜合設計性實驗的問題，除了改進實驗條件外，還可以從各任課教師優(yōu)化實驗教學內(nèi)容方面著手。如“單片機原理及接口技術(shù)”課程，實踐性強，內(nèi)容綜合難度大，為便于

10、組織，多是在實驗箱上進行相關驗證性實驗，此類教學方式難以提高學生的學習主動性與積極性，教學效果不佳。因此，教師可從教學方式和教學手段方面進行優(yōu)化，采用“任務驅(qū)動”教學法，4精心設計實驗教學內(nèi)容，使學生不僅對單片機硬件電路設計具備直觀認識，也可自主嘗試設計基于匯編語言或C語言的單片機軟件，以提升學生自主學習的積極性，更好地掌握該門課程的內(nèi)容。再如“傳感器與檢測技術(shù)”課程，是一門應用性極強的課程，不僅包括傳感器獲取信號部分，5，6還包括信號的變換、處理、顯示等電路分析，目前所采用的實驗儀器為“傳感器系統(tǒng)實驗儀”，集成了應變片、電容傳感器、電感傳感器、壓電傳感器、熱電偶、霍爾傳感器、光電傳感器等十多

11、種傳感器及對應的處理電路，具備集成度高、應用簡便等特點，能方便學生在課時范圍內(nèi)完成實驗，其缺點是模塊化的設計限制了學生的創(chuàng)造性思維，只能驗證性完成各傳感器的標定，學生興趣不夠。因此，教師可對實驗教學內(nèi)容進行設計，由易到難進行實驗教學，基礎實驗在實驗儀上完成后，結(jié)合電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、單片機技術(shù)的內(nèi)容，引導學生自主開發(fā)，進行紅外發(fā)射接收或光敏電阻應用等設計性實驗，使其對傳感器及應用方面的內(nèi)容有更深的理解，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維與開發(fā)設計能力，更好地將課本知識用于實踐。三、結(jié)語湖南農(nóng)業(yè)大學機械電子工程專業(yè)開設時間不長，不管是專業(yè)培養(yǎng)方案還是教學方式、教學手段都需要通過長期不斷的探索研究并完善，筆者結(jié)合專業(yè)實際情況與學生反饋信息，對專業(yè)的實驗現(xiàn)狀進行了分析，并根據(jù)多年從教經(jīng)驗探討了實驗教學改革方法與思路，其中“傳感器與檢測技術(shù)”、“單片機原理與接口技術(shù)”等課程的實驗教學內(nèi)容優(yōu)化研究，已應用于課堂教學。結(jié)果表明，學生學習興趣得到提高，實踐動手能力明顯增強。2013年湖南農(nóng)業(yè)