2023年機電一體化課程教學研究3篇

機電一體化課程教學研究3篇機電一體化課程教學篇1

摘要：產(chǎn)教融合、校企合作是新形勢下國家對于高校工科人才培育的要求，討論提出以“立足區(qū)域經(jīng)濟進展需求、服務地方經(jīng)濟進展”為理念，以“提高同學專業(yè)技能、增加同學就業(yè)競爭力”為目標，以“推動校企合作，加強實踐、實訓和試驗環(huán)節(jié)，改進傳統(tǒng)教學方法”為手段，探討適合高校機電一體化系統(tǒng)設計課程改革的新模式。

關鍵詞：機電一體化；校企合作；教學改革

機電一體化系統(tǒng)設計是由多種技術學科相互交叉、滲透而形成的一門綜合性課程，所涉及的技術領域較為廣泛，對培育同學機電產(chǎn)品設計力量、創(chuàng)新力量和動手力量具有重要作用[1,2]。傳統(tǒng)教學多以課堂理論教學為主，實踐環(huán)節(jié)偏少，由于本課程涉及學問點多、各章節(jié)連貫性差、學問跳動性大、內容抽象難理解，大部分同學對本課程不感愛好，導致本課程教學效果并不抱負。經(jīng)問卷調查和同學反饋發(fā)覺，同學對機電一體化系統(tǒng)設計課程學習過程中存在的主要問題大致如下：

(1)同學對本課程愛好較低，不能將生活中消失的機電一體系統(tǒng)和本課程聯(lián)系起來，因此感覺本課程學問點枯燥乏味。

(2)本課程對同學的學問面要求較廣，由于同學對已學課程遺忘，因此學習過程中感到本課程較難。

(3)本課程親密聯(lián)系實踐，但同學在本課程學習過程中反映出理論聯(lián)系實際、動手力量較差。

(4)本課程所涉及的技術領域較為廣泛，傳統(tǒng)的考核方式無法體現(xiàn)同學對課程的學習狀況，流于形式。

(5)本課程各章節(jié)內容相對獨立，有些內容同學在相關的課程中已學習，如單片機、傳感器等，主講老師在教學過程中往往不加留意，使本課程變成“炒剩飯”，影響同學的學習愛好和教學效果。

(6)本課程教學過程中多以課堂理論教學為主，學問點很零散，同學難以把握，如此的培育造成同學學問“全而不?！?，無法在當前嚴峻的就業(yè)人群中脫穎而出。傳統(tǒng)機電一體化系統(tǒng)設計課程組成如圖1所示。鑒于此，轉變傳統(tǒng)的教學內容、教學方式和考核方式，提高同學對機電一體化系統(tǒng)設計課程的愛好和學習樂觀性，培育同學的動手力量、創(chuàng)新意識和實踐力量，使工科同學能夠真正實現(xiàn)學以致用的任務迫在眉睫。

1國內外機電一體化系統(tǒng)設計課程改革現(xiàn)狀

為了提高同學的學習樂觀性，改善教學效果，國內外很多高校都對該課程的教學方式進行了各種探究和討論。麻省理工學院Trumper等學者，介紹了麻省理工學院機電一體化系統(tǒng)設計課程設置和相關試驗室設施的進展，認為該課程以試驗室試驗為中心，因此在麻省理工學院試驗室引進利用模塊圖形來編程的DSP板，使同學能夠專注于每個試驗，同學的成果主要是通過專業(yè)老師答辯和試驗室報告相結合給出[3-7]。國內如北京理工高校郝娟等學者，認為應當從教學內容和教學方式兩個方面進行教學改革，其中，在教學內容上強調以系統(tǒng)設計方法為主線，以理論聯(lián)系實際為導向，在教學方式中重視培育同學的學習愛好和基礎學問，對授課的內容不是“一刀切”，而是避輕就重[8-10]。

2以項目為主導和以提高同學專業(yè)技能為目標的教改措施

秉承高校服務地方的宗旨，在國家提倡“產(chǎn)教融合、校企合作”的大背景下，本文提出以“立足區(qū)域經(jīng)濟進展需求、服務地方經(jīng)濟進展”為理念，以“提高同學專業(yè)技能、增加同學就業(yè)競爭力”為目標，以“推動校企合作，加強實踐、實訓和試驗環(huán)節(jié)，改進傳統(tǒng)教學方法”為手段，培育具有較強動手力量、創(chuàng)新意識和實踐力量，擁有過硬的專業(yè)技能，能夠解決工業(yè)生產(chǎn)中實際問題的工科人才，適合高校機電一體化系統(tǒng)設計課程教學改革的新措施，詳細包括以下內容。

2.1教學方式

針對機電一體化系統(tǒng)設計教學中存在的問題，本文提出教學方式改進措施如下：(1)針對課程章節(jié)內容跳動性大的特點，主講老師在理論課堂上，應當以典型機電一體系統(tǒng)實例為指引，將不同章節(jié)有跨越性的內容很好地結合起來，通過實例升華到本課程的相關學問和原理，增加同學對本課程的愛好，做到深化淺出。(2)主講老師在課后布置任務，讓同學復習下節(jié)課要用的以前學過的學問點，這樣通過本課程的學習，可以讓同學系統(tǒng)復習與本課程相關的舊學問，溫故而知新，將高校所學的不同課程的學問串起來，做到學以致用。

2.2教學內容

國家每年舉辦各種高校生科技創(chuàng)新活動，大多高校都有相應的政策支持，在教學中充分利用這一條件，帶領同學搭建各種機械模塊，如機器人、智能家電、智能車等，完成其電機、傳感器的選擇、安裝，完成其掌握電路板的設計、制作、調試和軟件編程的調試，培育同學的動手力量和創(chuàng)新意識，使同學學以致用，同時開發(fā)的機電產(chǎn)品也可作為課堂教具或試驗裝置，豐富實踐教學內容。

2.3教學環(huán)節(jié)

教學環(huán)節(jié)加入大量試驗內容，增加同學的動手力量，通過試驗也可以提高同學對課程的愛好和成就感，通過同學在不同試驗中的表現(xiàn)和愛好，實行老師指導、自由組團的方式，將同學分為機械結構設計組、測試系統(tǒng)設計組、機器人創(chuàng)意組、數(shù)控加工組等，不同小組之間合作實施項目，設計機電一體化產(chǎn)品。

2.4考核環(huán)節(jié)

對機電類專業(yè)實踐性較強的核心課程(如單片機、PLC、測試技術等)，實行更加科學和全面的考核方法，即采納項目主導制，讓同學利用所學學問設計工程實物，如測試系統(tǒng)設計、步進電機掌握、焊接電路等，真正讓同學學以致用，將專業(yè)課學問應用到實際生產(chǎn)中。同學以PowerPoint形式在項目完成后進行答辯。同學成果由同學在項目實施過程中的表現(xiàn)(占50%)，同學最終答辯過程中的表現(xiàn)(占30%)，同學撰寫項目心得(占20%)的方式考核(如圖2所示)。

3機電一體化系統(tǒng)設計課程教改實施思路

機電一體化系統(tǒng)設計課程教改實施的主要思路如圖3所示，在傳統(tǒng)的機電一體化系統(tǒng)設計課程大綱和培育方案的基礎上，充分利用學院現(xiàn)有試驗設備和資源，增加單片機硬件系統(tǒng)試驗、傳感器與測試技術試驗、工業(yè)自動化實訓試驗、3D打印試驗等與課程相關的試驗環(huán)節(jié)，考慮到機械專業(yè)同學對電方面內容較為薄弱，因此試驗內容側重于電方面，通過課程教學過程中的試驗，增加同學對課程的愛好、提高同學的動手力量和實踐力量。如圖4所示，依據(jù)同學在試驗過程中的愛好，實行自由組合的方式，將同學分為“機械結構設計組、單片機硬件電路組、掌握系統(tǒng)和機電融合設計組、測試系統(tǒng)設計組、機器人創(chuàng)意組”等若干團隊，區(qū)分團隊方向差異，帶同學去相關企業(yè)參觀，由企業(yè)老師指導企業(yè)專業(yè)方面的學問，之后在企業(yè)和校內老師的指導下，將項目任務下達同學團隊，并由同學做出項目實施的方案，項目方案通過答辯后，由同學實施項目討論和設計，中期項目團隊以PowerPoint形式定期向指導老師匯報項目實施狀況。考慮到機電一體化系統(tǒng)較為簡單，因此團隊之間采納“并行”的方式，對于簡單系統(tǒng)，可以將系統(tǒng)分解給多個團隊，團隊之間在項目實施過程中定期溝通、協(xié)商，完成各自負責的部分，之后再將不同團隊的設計內容整合為機電一體化系統(tǒng)。項目如此進行的目的，主要是為了讓同學把握機電一體系統(tǒng)學問的同時，具有自己擅長的方向，最大限度地保證同學就業(yè)過程中具有與眾不同的亮點，能夠脫穎而出。由于項目團隊成員在完成項目的整個過程中，把握了相關專業(yè)方面扎實的學問，因此，可以推舉優(yōu)秀項目團隊成員到相關企業(yè)工作，優(yōu)秀項目團隊成員上班后，可以通過群、郵件、微信群等網(wǎng)絡方式連續(xù)參加學校團隊，指導學弟、學妹的項目討論，并為項目供應創(chuàng)意和最新的行業(yè)進展、就業(yè)聘請信息。此外，優(yōu)秀項目團隊成員可以依據(jù)企業(yè)需求，對學院人才培育方案和人才培育模式進行反饋，學院論證后依據(jù)企業(yè)需求改進學校的人才培育模式。整個人才培育過程中搭建了“企業(yè)-高校-同學”三位一體人才培育模式，高校人才培育過程中將“滿意企業(yè)對人才的需求”作為高校人才培育的目標，培育過程注意提高工科同學的專業(yè)技能、動手力量、團隊合作力量和創(chuàng)新力量，確保同學擁有一技之長，可以找到滿足的工作。而且企業(yè)和畢業(yè)同學可以對高校的人才培育進行反饋，這些良性循環(huán)的措施確保培育的人才水平越來越高。

4教學改革成效

采納本文所述方案實施教學改革之后，大大提高了同學的學習熱忱和主觀能動性，授課班級同學先后參與陜西省“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、第四屆全球創(chuàng)客嘉年華(GlobalInnovatorFesta，GIF)和中國機器人大賽等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，取得肯定收獲和成果。此外，采納本文所述方案改革之后，極大增加了同學對機電一體化系統(tǒng)設計課程的學習愛好。以下抽取我院機械電子工程(簡稱“機電”)和機械設計制造及自動化(簡稱“機制”)兩個專業(yè)共同開設的課程機電一體化系統(tǒng)設計課程進行調查分析，其中，樣本1為采納教改方案的2022級機電1班學號前30號的同學，樣本2為未采納教改方案的2022級機制3班學號前30號的同學，結果見表1。統(tǒng)計結果顯示，本文所述教改方案對提高同學學習愛好、增加同學實踐動手力量和創(chuàng)新力量，均有肯定的效果。

5結語

(1)本文對傳統(tǒng)課程考核方式的不足進行改革，提出通過讓同學團隊合作，設計產(chǎn)品和撰寫課程學習體會的方式，對課程進行考核，這種考核方式，提高了同學實踐動手力量和創(chuàng)新力量，增加同學對專業(yè)學問的愛好。

(2)本文采納反饋式閉環(huán)結構，讓優(yōu)秀畢業(yè)團隊成員參加整個項目環(huán)節(jié)，可以對學院培育方案和教學大綱等進行反饋，參加整個培育環(huán)節(jié)，有助于課程改革模式提升。

(3)依據(jù)同學愛好，讓同學形成專業(yè)方向團隊，參加項目解決實際問題，因此經(jīng)過本項目后，轉變了目前高校生學問“全而不?！睂е戮蜆I(yè)難的現(xiàn)狀，提高了同學專業(yè)技能和工程力量，增加了同學的就業(yè)機會。

(4)本文所述培育過程中，要求同學到校企合作的企業(yè)實際考察，真正實現(xiàn)了“企業(yè)-高校-同學”三位一體的培育模式。

:張衛(wèi)亮劉明君單位:寶雞文理學院機械工程學院

機電一體化課程教學篇2

《機電一體化系統(tǒng)設計》是機械本科專業(yè)機電一體化方向的一門核心專業(yè)課程，本課程掩蓋的學問面廣，綜合性、工程實踐應用性極強，學好該課程可以全面把握機電一體化方向的理論及應用實踐力量，對培育機電一體化方向應用型人才意義及其重大。國家近期發(fā)布的《2022年工業(yè)轉型升級資金項目指南的通知》指明白包括機器人智能工廠、物聯(lián)網(wǎng)、智能家電等和機電一體化系統(tǒng)設計領域緊密聯(lián)系的中國制造2025重點支持方向，新技術的進展需要新的人才支撐，但由于《機電一體化系統(tǒng)設計》課程內容很難被同學把握及應用，所以課程教學改革已迫在眉睫。因此，綜合中國制造2025新形勢下機電一體化方向的培育目標及同學的實際狀況，對該課程教學過程中所遇到的難點進行改革求新，不斷提高教學水平。

1課程教學面臨的問題

（1）同學基礎及專業(yè)水平較差，課程內容多，難度大。近年來，擴招導致同學基礎及專業(yè)水平較差，部分同學弄不清機械結構圖、電氣接線圖原理，對掌握基礎及掌握線路更是摸不清頭腦，如靜態(tài)/動態(tài)分析、單片機掌握、PID掌握、PLC掌握等。然而，學習《機電一體化系統(tǒng)設計》課程需要同學全面把握《機械制圖》、《機械設計》、《機電傳動掌握》、《液壓與氣動》、《單片機》、《微機原理》、《PLC掌握》、《工程測試技術》、《機械工程掌握基礎》等專業(yè)課程的內容。由于需要把握的學問點太多，造成該門課程理論性強，尤其是掌握部分理論分析環(huán)節(jié)較多，加大了課程難度。長此以往，同學對該課程產(chǎn)生了懼怕心理。

（2）教學方式、方法落后。目前，隨著多媒體教學方法的開展，該課程的教學效果有了明顯地提高，但上課缺乏互動環(huán)節(jié)，教學方式不能因內容而異。《機電一體化系統(tǒng)設計》課程是一門系統(tǒng)專業(yè)課程，怎么提高同學的接受力量，從而快速理解汲取學問點，是一個重要的課題。因內容而異的采納上課提問、爭論、辯論及PBL（基于問題的學習）等互動環(huán)節(jié)可以提高同學的學習愛好，引導同學快速進入課程學習狀態(tài)，并在互動環(huán)節(jié)中學會機電一體化系統(tǒng)的分析、設計力量與技巧；通過閱歷總結分析設計中消失的問題，快速提升同學的綜合設計力量。然而，由于這些教學方式在課堂上開展仍有肯定難度。

（3）考核形式單一。目前，《機電一體化系統(tǒng)設計》課程的考核方式仍舊采納傳統(tǒng)的卷面考試加平常表現(xiàn)（如作業(yè)、課堂問題等）的方法評判同學對學問點的把握理解程度。然而，這種考核方法會使同學錯誤的認為：考試目的是及格，而不是學到多少學問。同學靠考前突擊死記復習題，考后又全忘掉。因此，這種考核形式本身存在很大的問題，不能體現(xiàn)同學的實際理論、實踐應用及創(chuàng)新力量。

2課程教學改革措施

（1）提高同學基礎及專業(yè)水平，優(yōu)化教學內容。針對部分同學機械專業(yè)基礎課及專業(yè)課不能很好把握的困難，通過老師依據(jù)課程內容有針對性布置課前預習題、課后復習題的方式，并把預習題及復習題完成程度作為考核計入總成果，督促同學利用課后時間理解汲取本課程的學問點，并不斷提高同學的基礎及專業(yè)水平。此外，針對本課程內容多、難度大等問題，在本專業(yè)培育目標指導下，對該課程的內容進行針對性的分解，優(yōu)化了教學內容：刪減掌握基礎、測試基礎、單片機原理等部分講解內容，把這些內容放到課后要求同學復習鞏固；增加系統(tǒng)總體設計、動態(tài)特性、機電有機結合分析與設計等部分內容的講授比重；并從系統(tǒng)性大角度給同學展現(xiàn)設計過程，讓同學的基礎及專業(yè)水平得到提高。

（2）改革教學方式、方法，努力提高教學效果。在新工科背景下，以理論與實踐工程應用教學為根本點，依據(jù)該課程內容的特點，大力開展因內容而異的多媒體、課堂分析爭論、案列教學、現(xiàn)場工程教學等多種方法結合的教學活動，通過老師的學習競賽把這些方法引入課堂。并大力推舉使用新型PBL教學方式，老師以每章的主要學問點為核心，通過提出幾個大問題串聯(lián)起來，對同學不設置過程要求，只進行適當引導，由同學自由發(fā)揮。在課后由同學自己分組，細化問題，并各自完成自己的任務，然后分組集中爭論分析。老師對各組的計算分析過程及結論集中講解，并分析總結問題，最終完成問題的解決方法。實踐表明PBL教學方式極大地提高了同學的學習熱忱，增加了學習效果。

（3）改革考核方式。教學的目的就是讓同學把握課程的主要學問點，達到該課程的培育目標，而考核是評估同學把握課程學問點程度的重要手段和方法。依據(jù)目前考核方式的不足及課程特點，改革其考核方式，實行以實踐動手力量及創(chuàng)新思維力量培育為核心，結合理論分析及應用的考核方法?！稒C電一體化系統(tǒng)設計》課程考核方式采納理論成果、創(chuàng)新力量成果、實踐應用成果及平常評價成果相結合的方式綜合評價，這四者的比例為3：3：3：1。

3結語

經(jīng)過對兩屆同學的教學改革實踐，發(fā)覺通過提高同學基礎及專業(yè)水平、優(yōu)化教學內容、改革教學方法方式、優(yōu)化考核方式等方面對《機電一體化系統(tǒng)設計》課程進行教學改革，激發(fā)了同學學習的主動性和制造性，同學的綜合素養(yǎng)得到明顯提升。

:蘇再軍黃艷香單位:邵陽學院機械與能源工程學院經(jīng)濟與管理學院

機電一體化課程教學篇3

1背景及教學現(xiàn)狀

1.1背景

2022年9月10日，習近平總書記在全國教育大會上強調：“要在增加綜合素養(yǎng)上下功夫，教育引導同學培育綜合力量，培育創(chuàng)新思維?！边@種綜合力量包括同學的實踐力量、創(chuàng)新思維、解決簡單工程問題的力量、學習力量及人文素養(yǎng)。在教育部推出的新工科建設中，在工程教育專業(yè)認證及安徽省專業(yè)評估的指標體系中，都強調對同學綜合素養(yǎng)的培育。機電一體化系統(tǒng)設計是機械電子工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，該課程涉及機械、電子、計算機、自動掌握及信息處理、系統(tǒng)工程、檢測傳感器技術、伺服傳動技術等多學科領域，是一門多學科交叉融合的課程[1]。該課程要求同學能夠綜合應用機械、電子、自動掌握與信息處理等多學科學問，完成對系統(tǒng)的分析、設計、優(yōu)化等一系列過程，具有很強的理論性、綜合性和實踐性[2-3]。該課程對于培育同學系統(tǒng)設計力量、工程應用力量、創(chuàng)新力量及熟識行業(yè)規(guī)范等非技術要素力量具有至關重要的作用。該課程的教學質量將直接影響機械電子工程專業(yè)同學綜合力量的培育。

1.2教學現(xiàn)狀

目前，該課程的教學不能適應社會需求，其存在的主要問題有兩個：一是講授內容重理論、輕實踐。授課過程主要是以“填鴨式”的學問點講授為主，授課方式單一。而且，由于機電一體化系統(tǒng)設計是一門綜合性很強的課程，該課程中所涉及的學問點都已在相關的專業(yè)課程中講授，假如還采納原有的教學模式，同學就有一種“熱剩飯”的感覺，學習愛好不高，學習的樂觀性不夠[4]。二是課程考核還是以理論考試為主、試驗考核為輔，考核成果不能夠全面反映同學對該課程的把握狀況。課程評價與課程大綱的修訂、教學的實施沒有形成閉環(huán)系統(tǒng)。從培育機電人才的角度來看，對標專業(yè)認證和專業(yè)評估的標準，該課程的教學內容、教學模式及考核方式都與實際相脫節(jié)，同學的專業(yè)技能、動手力量、解決機電類簡單工程問題的力量、創(chuàng)新思維等都不能滿意用人單位的需求。因此，如何在工程教育專業(yè)認證和安徽省專業(yè)評估的引導下，基于OBE的教育理念，以社會需求為導向、以工程應用為背景，深化機電一體化系統(tǒng)設計課程教學改革，提高機電一體化系統(tǒng)設計教學質量，培育適應社會需求的高素養(yǎng)機電人才，是一個亟待解決的問題。筆者依據(jù)多年的教學閱歷，針對該課程的教學進行了一些改革，并取得了肯定的成果。

2教學改革

2.1教學模式的改革

2.1.1項目驅動

由于機電一體化系統(tǒng)設計課程所涉及的學問涵蓋面很廣，其綜合性和實踐性很強。假如采納常規(guī)的教學方法，重理論、輕實踐，就達不到課程大綱所要求的培育同學解決簡單機電工程問題力量的教學目標。為了更好地完成課程大綱教學目標，培育同學具備熟識行業(yè)規(guī)范等非技術要素的力量、解決簡單機電工程問題的力量，培育同學的創(chuàng)新意識及團隊協(xié)作精神，筆者基于“一制七化”的原則，采納項目驅動的方式進行教學。所謂的“一制”就是課程教學老師負責制，“七化”就是教學時間前置化、教學過程項目化、教學方式多樣化、設計過程規(guī)范化、設計結果實物化、設計成果多樣化、考核方式全面化。該項目的詳細實施過程分為授課前、授課中、授課后三個階段。這三個階段詳細實施思路和實施過程見圖1所示。利用現(xiàn)有的實踐教學場所，采納項目驅動的方式進行教學，提高同學的參加度。在項目驅動的教學過程中，強調實際工程應用性，強調邊教學、邊操作、邊實踐。授課過程中以貫穿工程實例為線索，目標明確，把教、學、做緊密結合，為教學方式的探究供應了基礎保障。

2.1.2教學方式的改革

該課程采納項目驅動的方式進行教學，在該課程講授之前就提出了該課程項目設計的要求，以項目驅動為抓手，采納以理論講授為輔，以PPT匯報、爭論、答疑及輔導為主等多種方式相互交叉、相互協(xié)作的教學方式。通過這種項目驅動的教學模式的實施，引導同學自學，培育同學的思維力量；引導同學了解行業(yè)規(guī)范及相關的法律法規(guī)，培育同學的非技術要素力量；引導同學設計項目，培育同學解決簡單工程問題的力量和團隊協(xié)作的力量。依據(jù)課程進度，要求同學分階段提交調研報告、設計方案、實物及項目報告。這些階段性成果為結果實物化及成果多樣化供應了有力的保障，為同學的全面考核供應了評價依據(jù)。以項目驅動為抓手，采納多種教學方式相互融合、交叉的“工學交替”和“工學結合”的教學模式，充分調動了同學的學習樂觀性，讓同學的學習愛好高起來；提高了同學的參加度，讓枯燥的課堂教學活起來；供應了同學參加項目的機會，讓同學自主學習的動力強起來。這為同學的全過程考核奠定扎實的基礎。

2.2考核與評價的改革

考核是檢驗同學學習效果的重要手段。科學的考核方法，是激發(fā)同學的學習樂觀性的催化劑，也是老師檢測教