技工院校的機電一體化實驗教學改革

摘 要:本文筆者根據多年來實驗教學的經驗，總結了在實驗方法的改革上可以采取由教師演示過渡到學生自我設計、實驗方式為課外和課內相結合、小組和個人相結合等措施。開展機電一體化實驗的有效方法，有利于培養學生的設計與動手創造能力。

關鍵詞:機電一體化實驗教學實驗實訓

中圖分類號:G420文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(c)-0179-01

在技工院校里，老師們是很注重機電一體化專業學生的培養。在機電一體化中，實驗教學是非常重要的實踐性環節，可幫助學生實現從理論學習到實踐應用的過渡，提高學生對所學知識的綜合運用能力。可見機電一體化專業不但要精通理論知識，更要求很強的動手能力，只有進行大量的綜合性實驗才能很好地將機與電有機地結合起來。使機電一體化實驗內容采取圍繞知識點，由單一到綜合，由易到難，淘汰過時實驗內容，以適應新形勢。

1 培養機電類創新型人才的作用

技工院校的辦學旨在加強對學生實用技術和職業技能的培養。機電一體化技術包含了綜合學科先進領域的技術，目前世界經濟出現了全球化局面，企業必須靠產品創新和自主技術創新來大力提升競爭力。當今國內急需機電一體化專業技術性人才。因此，具備機電產品的設計、制造、測試、工藝等環節的全方位、綜合的知識和技術，加強實際動手操作能力對培養高標準人才至關重要。現在高校大多具備基礎實驗設施和企業實習基地等相關場所，然而實驗卻主要以驗證性、演示性與參觀內容為主，而學生動手機會并不多，自主設計的實驗就更少，以致動手能力以及現場分析和解決 問題的能力不夠。開展機電一體化創新實驗可以彌補這些缺陷。

2 開放式實驗實訓一體化

以當今一般技工院校的實驗室條件，很難全部滿足開設綜合性實驗的需求，須在現有實驗硬件基礎上進一步地增加投入。機械、電子、檢測控制和電氣各個學科的一些常開實驗的設備和元器件一定要配全，以滿足學生做綜合性實驗的需要。當然有了實驗設備后，還要有專門的實驗場地。

2.1 建立實驗實訓綜合性場所

應使學生將機械、計算機、電子電工知識融為一體、熟練掌握，并在此基礎上建立綜合性實驗實訓體系，著重對學生多學科綜合動手能力的培養。實踐體系的構建一般采取按能力層次劃分的“遞進式”模式。內容體系按基本技能、專業技能和技術應用(綜合技能)三大模塊構建，注重多門學科的綜合性。例如，將機床實驗室、模具和機械測量實驗室、工藝夾具實驗室融為一體，構成綜合機械測量實驗室，以用于機床結構調整和分析、機床剛度和精度測試、機床加工過程誤差分析和控制、機床加工工藝分析、央具模具的精度檢查和拆裝等。與計算機技術相結合，進行輔助測量和數據處理，使學生機械測量方法的綜合運用能力得到進一步提高。

2.2 完善實驗場地的管理規章制度

大力調動實驗技術人員的積極性，提高工作效率，使實驗實訓基地的資金和有限設備最大程度發揮效用，使實驗實訓場地的各項工作有據可查、有法可依、分工明確、有章可循、職責嚴明，且嚴格按照規章制度辦事，實施獎懲，根據需要制定一整套合理的實驗室管理規章制度。如:實驗室建設、發展及規劃，師資培訓計劃和儀器設備、檔案、材料、維修、經費、安全等方面的制度和措施，使實驗室工作做到辦事按規章，工作按目標，安全按制度，操作按規程，確保了實驗工作高效、有序地開展。

2.3 加強物資、儀器設備及完善設備教材管理規章制度

盡量使用低成本以保證足夠的實驗材料和教學設備的完好。并對實驗人員的專業技能和素質提出更高的要求。因機電一體化專業為近十年來新興的專業，而做實驗室管理的實驗教師在專業上不是純機械就是純電子電工，很難兩者兼具。那么，如要開設好機電專業綜合性實驗課程，實驗人員的配備和培養也是一個首先需要解決的問題。

3 機電一體化實驗教學應改進的內容和方法

隨著應用的日趨復雜和智能化，機電一體化技術獲得前所未有的發展。現在的機電一體化技術，是機械和微電子技術緊密結合的一門技術，從真正意義上講，機電一體化產品，具備兩個明顯的基本特征:其一必須是機械產品，其二應是采用電子技術，使機械產品的控制具有智能化和可編程的特性。一個機電一體化系統一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素和職能組成要素五大部分有機結合而成。當前，機電一體化綜合實驗方法已經在各個領域得到了廣泛的應用并產生了深遠的影響，綜合實驗技術有了新的希望和活力。

3.1 實驗環節的安排要圍繞機電一體化各知識點，由單一到綜合，由易到難

實訓項目要根據實訓室的具體條件進行設置，實踐教學計劃與大綱要明確各階段學生做什么、怎樣做、完成什么、達到什么標準等，據此制定具體量化的內容。安排若干與專業課程相對應的、典型的專題實驗項目，使學生對知識要領在機電一體化系統中的應用產生感性的認識，為系統綜合性設計和實驗奠定基礎。實訓項目按基本技能、專業技能、綜合應用模塊分類，其中綜合應用項目可獨立設置為實訓課程。

3.2 淘汰過時實驗內容，以適應新形勢

現今開設的實驗中有許多已不適應技術的發展。例如微機原理實驗，現仍采用單片機系統，先用匯編語言編好程序后，還需要手工翻譯成機器碼再輸入單片機系統。此方式不僅速度慢，出錯率高，而且出錯原因也不易判斷:或許編程有錯誤，或許是翻譯時出錯。學生用這種方式做實驗，還須了解如內部讀寫、外部讀寫等不同操作指令，輸入時極易出錯。對于機械專業的學生來講，電類基礎課應該以應用為主，現在其他高校早已淘汰了此種方式，采用的是將匯編語言直接輸入計算機，由計算機直接翻譯成機器碼自動運行。計算機在翻譯的過程中如出現錯誤，會相應地提示用戶，用戶只需對匯編程序修改即可。這樣可大大提高實驗效率。學生可通過選做多個實驗來鞏固所學的知識，而不用在改錯的環節上浪費大量的時間。

3.3 由教師演示過渡到學生自我設計的實驗方法

實驗方法采用析因實驗、對照實驗、模擬實驗相結合，由教師的演示過渡到學生自我設計實現。學生從理論學習到實際實驗設計，是從知識接受到知識應用的質的飛躍，采用“任務驅動”的方法，此方法為建立在建構主義理論基礎上的教學方法。“實踐中，學生對機電一體化系統中各學科知識的相關聯性達到真正的理解，提高了解決實際問題的能力，達到實驗教學的目的。這種實驗模式在培養學生的自學能力和獨立分析問題、解決問題的能力方面有較強的優勢，很好地培養了學生對機電知識的運用能力。

3.4 課外和課內相結合，小組和個人相結合的實驗教學

課內主要是利用實驗平臺調試和實現設計的內容;因教學時數的限制，為發揮學生的能動性，實驗環節教學可利用課余時問進行。這就要求機電一體化專業成立開放性的綜合實驗室，學生可充分利用課外時間進行實驗。因機電一體化實驗所涵蓋的知識、技能面廣泛，多個內容的有機整合組成為綜合性實驗，可實行小組分工合作的模式完成具體任務。這樣不僅強化了學生在科學研究過程中的團隊精神，而且在模塊化實驗教學的環境中得到了重要的鍛煉。