機(jī)電一體化教學(xué)方法探索

“機(jī)電一體化”一詞的英文名詞是“Mechatronics”，它是取Mechanics(機(jī)械學(xué))的前半部分和Electronics(電子學(xué))的后半部分拼合而成的。

現(xiàn)代高新技術(shù)(如微電子技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、空間技術(shù)、海洋開發(fā)技術(shù)、光纖通信技術(shù)及現(xiàn)代醫(yī)學(xué)等)的發(fā)展需要具有智能化、自動(dòng)化和柔性化的機(jī)械設(shè)備，機(jī)電一體化正是在這種巨大的需求推動(dòng)下產(chǎn)生的新興技術(shù)。微電子技術(shù)、微計(jì)算機(jī)使信息與智能和機(jī)械裝置與動(dòng)力設(shè)備有機(jī)結(jié)合，使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。

由于機(jī)電一體化技術(shù)是其他高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，其發(fā)展依賴于其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，因此很多高職院校都開展了機(jī)電一體化這門課程的課堂教學(xué)。機(jī)電一體化是一門綜合性實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，涉及知識(shí)面廣，容量大，這門課的教與學(xué)都不容易。

一、存在的問題

由于機(jī)電一體化課程綜合了多門學(xué)科，因此所涉及的概念、專業(yè)名詞較多，并且內(nèi)容抽象，學(xué)生很難在短短的幾十個(gè)課時(shí)內(nèi)掌握。

機(jī)電一體化課程各個(gè)章節(jié)所覆蓋的是不同學(xué)科的內(nèi)容，比如前一章是機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)計(jì)，后一章是機(jī)電一體化檢測(cè)系統(tǒng)，再下一章又變成了計(jì)算機(jī)控制及接口技術(shù)等等。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，不能夠?qū)⒏鱾€(gè)章節(jié)的內(nèi)容有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，不能夠從總體去把握這們課程，更不知道開展這門課程的真正目的是什么，只是覺得每個(gè)章節(jié)都似乎在復(fù)習(xí)以往所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。

在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以熟練的掌握每個(gè)單獨(dú)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如傳感器實(shí)驗(yàn)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)等，但不知道各個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間的關(guān)系是什么。特別是在給定某個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品原理圖時(shí)，不能將圖和實(shí)物聯(lián)系起來(lái)。

二、多媒體教學(xué)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展更新，教學(xué)資源越來(lái)越豐富，傳統(tǒng)的“黑板加粉筆”教學(xué)方式已不能滿足學(xué)生的需求，其正逐步被多媒體教學(xué)替代。多媒體教學(xué)不僅能夠提供圖文聲像并茂的知識(shí)表達(dá)形式，還能夠提供界面友好，形象直觀的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境，提高了課堂教學(xué)效果，豐富了課堂的生動(dòng)性，同時(shí)，精彩的多媒體課件也能激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

機(jī)電一體化課程在整個(gè)教學(xué)過程中基本是對(duì)各門學(xué)科的泛泛之談，它并不涉及某門學(xué)科細(xì)節(jié)性的知識(shí)點(diǎn)，它要求的是對(duì)每個(gè)學(xué)科的總體認(rèn)識(shí)并抓住各個(gè)學(xué)科間的聯(lián)系。采用多媒體教學(xué)可以將教師在課堂上用語(yǔ)言難以描述或無(wú)法講清楚的問題變得形象、生動(dòng)、直觀、簡(jiǎn)單，如在講授機(jī)械設(shè)計(jì)傳動(dòng)部分時(shí)，可以通過不同動(dòng)畫的形式讓學(xué)生直接區(qū)分和掌握幾種不同的傳動(dòng)形式，從而使學(xué)生很直觀的獲得較多的信息，有利于解決重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

三、理論結(jié)合實(shí)踐教學(xué)模式

傳統(tǒng)的理論教學(xué)方法，一般是教師在課堂上按知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行授課，然后在課程理論教學(xué)結(jié)束后進(jìn)入實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，而實(shí)訓(xùn)教學(xué)則一般是使用現(xiàn)成機(jī)電一體化產(chǎn)品，學(xué)生按照實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書做演示性實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程缺少培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，也不利于進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，甚至有部分學(xué)生出現(xiàn)抄襲他人所編制的程序以及實(shí)訓(xùn)報(bào)告的不良現(xiàn)象，這與社會(huì)需求的人才不符。

該課程老師在教課前，應(yīng)對(duì)學(xué)生所使用的教材內(nèi)容進(jìn)行全面的整合和梳理，并根據(jù)學(xué)校現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件，將一個(gè)完整的機(jī)電一體化產(chǎn)品分成若干個(gè)以實(shí)驗(yàn)形式出現(xiàn)的子任務(wù)，并將這些子任務(wù)分別穿插在各個(gè)看似毫不相干的章節(jié)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在系統(tǒng)學(xué)習(xí)完理論知識(shí)后進(jìn)入該課程的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，實(shí)訓(xùn)老師根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備情況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)管理與指導(dǎo)。

針對(duì)機(jī)電一體化課程的特點(diǎn)，筆者所在學(xué)校在學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)加入了2周的MPS實(shí)訓(xùn)。MPS(Modular production system)是模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)，該教學(xué)系統(tǒng)由六套各自獨(dú)立而又緊密相連的工作站組成。這六站分別為:上料檢測(cè)站、搬運(yùn)站、加工站、安裝站、安裝搬運(yùn)站和分類站。該實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置的一大顯著特點(diǎn)是:具有較好的柔性，即每站各有一套PLC控制系統(tǒng)獨(dú)立控制。在基本單元模塊實(shí)訓(xùn)完成以后，又可以將相鄰的兩站、三站……直至六站連在一起，學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)的控制、編程、裝配和調(diào)試技術(shù)。

由于該系統(tǒng)囊括了機(jī)電一體化課程學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、PLC、傳感器等多種技術(shù)，給學(xué)生提供了一個(gè)典型的綜合科技環(huán)境，使學(xué)生將學(xué)過的諸多單科專業(yè)知識(shí)在這里得到全面認(rèn)識(shí)、綜合訓(xùn)練和相互提升。

在實(shí)訓(xùn)過程中，學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)老師所給的任務(wù)和產(chǎn)品原理圖，進(jìn)行自主的機(jī)械零件裝配、硬件設(shè)計(jì)連線、軟件編程及調(diào)試并得出最終的結(jié)果。這樣可以為學(xué)生提供一個(gè)能夠充分發(fā)揮自主性、創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生從封閉的教學(xué)方式中走出來(lái)，建立一個(gè)可以留給學(xué)生更大思考空間的教學(xué)模式。對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中碰到的問題及時(shí)給予指導(dǎo)與解答，對(duì)普遍出現(xiàn)的問題進(jìn)行集中解答，對(duì)個(gè)別有疑問的學(xué)生，指導(dǎo)他們主動(dòng)查閱參考書，積極去解決問題，自主學(xué)習(xí)，同時(shí)，教師結(jié)合一些生產(chǎn)實(shí)際的典型，易懂的例子進(jìn)行講解，盡可能使每個(gè)學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)，達(dá)到教學(xué)目的。

四、改革考試形式

傳統(tǒng)的考核一個(gè)學(xué)生對(duì)某門功課的學(xué)習(xí)情況，大多是考試，難逃脫死記硬背的現(xiàn)象。導(dǎo)致有的學(xué)生考分很高，但不會(huì)具體應(yīng)用。當(dāng)然適當(dāng)?shù)挠洃涍€是必要的，它是理解的基礎(chǔ)，對(duì)于記憶的要求應(yīng)當(dāng)是體現(xiàn)在日常的教學(xué)中或者是階段性的考查中，而最終的考核不能以記憶為主。

考核的方式有多種多樣，本課程主要側(cè)重于應(yīng)用能力的測(cè)試，教師可結(jié)合工程實(shí)際問題，讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)電一體化產(chǎn)品來(lái)完成任務(wù)，并能夠簡(jiǎn)述其設(shè)計(jì)過程。或者在現(xiàn)有產(chǎn)品零件基礎(chǔ)上，根據(jù)圖紙裝配好產(chǎn)品，并根據(jù)產(chǎn)品功能要求調(diào)試一小段程序，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的某個(gè)功能等，然后根據(jù)學(xué)生完成的準(zhǔn)確性和熟練程度現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分。當(dāng)然不能忽視平時(shí)教學(xué)過程中對(duì)系統(tǒng)的分析能力、調(diào)試能力及綜合運(yùn)用能力，促進(jìn)學(xué)生全面綜合協(xié)調(diào)發(fā)展。采取“過程式”考核，注重教學(xué)過程中的考核，學(xué)生的成績(jī)由指導(dǎo)老師根據(jù)平時(shí)成績(jī)綜合測(cè)試和實(shí)訓(xùn)報(bào)告等按一定比例綜合評(píng)定，對(duì)思路敏捷，具有獨(dú)特創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)生可考慮給予適當(dāng)加分。

五、提高師資水平

為了解決理論和實(shí)踐課程的緊密結(jié)合問題，提高水平是關(guān)鍵，筆者所在學(xué)校加強(qiáng)教師的“雙師”管理，引進(jìn)一批具有企業(yè)一線工作經(jīng)驗(yàn)的高素質(zhì)骨干教師，同時(shí)定期派教師去企業(yè)學(xué)習(xí)培訓(xùn)，現(xiàn)已形成了一支知識(shí)結(jié)構(gòu)年齡結(jié)構(gòu)合理，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富教學(xué)能力強(qiáng)，責(zé)任感強(qiáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作精神好教學(xué)研究氣氛濃厚的教師隊(duì)伍，這批教師在教學(xué)環(huán)節(jié)能夠在理論講課的同時(shí)滲透講解實(shí)操知識(shí)，使學(xué)生能夠盡快適應(yīng)今后工作的需要。

在高職院校《機(jī)電一體化》課程教學(xué)過程中，要抓住課程的重點(diǎn)內(nèi)容，根據(jù)實(shí)際情況不斷探索改進(jìn)教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，理論和實(shí)踐緊密結(jié)合，就能取得良好的教學(xué)效果，培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的技能型人才。

(作者單位:郭秀華，江蘇省蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院;陳祥林，蘇州市職業(yè)大學(xué))