機電控制課程群理論與實踐教學體系方法研究

賀湘宇　唐宏賓　李旭宇

摘要為了提高機電控制課程教學中的效果，提出了課程群理論與實踐教學體系方法。該方法緊跟機電控制技術的最新進展，使學生在最少的時間內獲得最多、最新的知識，提高學生的實踐能力，在實際教學中獲得了良好的教學效果。

關鍵詞課程群理論實踐教學機電控制

0引言

隨著科學技術的迅猛發展，尤其是計算機技術、信息技術在傳統機械行業中的廣泛應用，機械工程學科已發展成為一個集機械、電子、控制為一體的交叉學科。為適應新形勢下人才培養需要，高等工科院校的機械專業必須走“加強基礎，擴寬知識面，以機為主，機電結合”的發展道路。

我校機械類專業已有近四十年的辦學歷史，目前劃分為“工程機械”和“機電一體化”兩個專業方向，其中“機電一體化”方向每年的畢業生有100人左右，就業形勢一直很好。機電控制課程群是“機電一體化”方向人才培養計劃中的重要組成部分，現有課程體系主要包括單片機原理及應用、機械控制工程基礎、機電傳動與控制、機械電子學、數控技術等課程。

然而，在近幾年培養計劃的執行過程中，我們發現機電控制課程群存在以下幾個問題：（1）課程體系不嚴謹，部分課程的內容設置有重復。如“電機控制”在機電傳動與控制、機械電子學、數控技術三門課程中都有講授。（2）理論與實踐脫鉤，實踐環節偏少。目前人才培養的目標是：“面向國家經濟建設和社會發展，培養基礎寬厚、實踐能力強、綜合素質高、具有創新意識和社會責任感的應用型高級專門人才”。但由于多方面原因，機電控制課程群中的實踐環節所占比重較少，部分重要課程甚至未開設實驗課，導致學生的實踐能力較差，解決不了實際問題。（3）課程體系和內容與我校機械類專業的特色——“工程機械”背景結合不緊密。由于我校的機械專業畢業生大多數在公路施工部門工作，用人單位希望畢業生能夠多掌握些工程機械方面的知識，而我校工程機械專業也有較強的優勢。因此，促進機電控制技術與工程機械的結合，實現學校、學生、用人單位的“三贏”是我們進行課程體系改革的一個重要目標。（4）機電控制的最新技術未能融入到課程體系，如機器人技術、PLC控制技術等。這樣使學生不能及時了解機電控制的最新技術，學習積極性不高。

因此，如何調整和改革機電控制課程群的理論和實踐教學體系，緊跟機電控制技術的最新進展，體現我校機械專業的特色，使學生在最少的時間內獲得最多、最新的知識，提高學生的實踐能力，成為“機電一體化”方向人才培養的重要課題。

近幾年隨著機械行業的不斷發展，對于高素質機電一體化人才的需求穩定增長。然而機電控制類課程的內容和體系存在一些問題。國內外的許多教育工作者進行了改革和嘗試。

我國眾多高校的機械專業對于機電控制類課程群進行了理論和實踐體系的改革，如將電工電子技術中的電機部分、機床電氣控制技術、電力電子學整合為機電傳動與控制；將PLC控制技術作為機電一體化方向的骨干課程；加大實踐教學環節等。

國外美國、日本、德國等國機械工程教育理念主要是面向工程、面對實際應用，強調解決實際問題等各種能力的培養。

美國工程技術認證委員會（ABET）對機械工程類領域本科專業評估標準，分別從知識、能力、社會意識和交流合作等方面作了具體要求，也可以看成是對一個現代工程師基本素質的要求。各種能力包括學習能力、分析能力、設計能力、綜合能力、解決實際問題能力、表達與交流能力，能力的培養在機械專業教育任務中是相當重要的。美國經過調查研究，得出“擁有最優秀工程人才的國家，就擁有具備相當優勢的經濟和工業的核心要素”結論，提出“回歸工程”、“重構工程教育”的口號。以麻省理工學院為代表，重新引導美國的工程教育從科學向工程回歸。教學上通過增加工程實踐訓練，增加設計內容，以增加學生工程經驗。日本則明確地提出，工科大學四年一貫制的課程體系的核心是“工程”，四年的教育過程要始終圍繞工程和聯系工程實際進行。工科大學的工程教育是教學的首要問題。德國的培養模式堪稱國際高等工程教育的典范。工程師就是解決工程中遇到的各類實際問題，德國模式除課堂學習外，還強調工程設計和實踐，大學提供給工程界的是訓練有素的工程師。

然而，歐美國家的教育方式需要大量實踐裝備和企業的合作，這些資源要求我們不具備，不能照搬。然而其思想理念可以借鑒。

1課程群理論實施方法與途徑

1.1改革目標

通過整合資源、優化體系，形成一整套新的、具有我校特色的機電控制課程群的理論和實踐教學體系，適合我校“面向國家經濟建設和社會發展，培養基礎寬厚、實踐能力強、綜合素質高、具有創新意識和社會責任感的應用型高級專門人才”的培養目標，培養學生從事機電一體化工作的業務水平，從整體上提高人才質量。

1.2實施的內容

（1）深入研究機電控制相關知識的內在聯系，整合機電控制課程群的內容，優化機電控制相關課程的體系結構，選擇或編寫相關教材，重新編寫教學大綱，調整學時。

（2）在課程體系改革的基礎上，充分利用、整合、完善現有的實驗條件，進行實驗體系結構的整合、優化。經過近幾年的投資建設，機電控制實驗室已初具規模，但是利用率卻不高。由于課堂教學中安排的實驗課時較少，學生沒有時間進行綜合性的實驗，導致一方面學生動手的興趣得不到滿足，另一方面實驗室的設備被閑置。將“機電傳動與控制”、“現代制造技術”、“CAD/CAM”實驗室有機結合起來，協同工作，變以前驗證性、參觀性為主的實驗為綜合性、設計性、開放性的實驗，提高學生積極性，培養學生的實際動手能力。

（3）增加工程機械的背景知識，加強機電控制技術在工程機械領域應用的介紹，體現我校機械類專業的特色。

（4）改革教學方法，緊密跟蹤機電控制前沿知識，以工程實例為驅動，強調知識的應用背景，提高學生學習的積極性，培養學生應用知識的能力。

1.3實施的方案

（1）組織相關課程教師和專家，展開對機電控制相關知識關系和重要性的研究，理順各知識的傳授順序，探討以工程應用為背景，以培養學生實際問題分析解決能力為目的的教學方式和方法。這部分研究以調研、組織教師相互聽課并展開教研討論來實施。

（2）在前面工作的基礎上，進行機電控制課程體系教學內容的改革，重構課程的名稱、內容，適應當前學校對培養計劃的規定，刪減陳舊和重復的知識，增加綜合問題和前沿技術的內容。這部分工作可通過重新選擇教材和自編講義，重新修訂大綱來實現。

（3）新課程體系下進行實驗、實習環節的改革。以工程實踐能力培養為主線構建實踐教學內容體系，充分利用社會、企業和學校資源，進一步建設和完善專業實驗室、校內外實踐教學基地，使實踐教學的內容、時間、效果等方面有充分的保證，提高教學質量。

（4）新課程內容體系下進行教學方法的研究，緊密跟蹤機電控制領域前沿知識，以應用能力、創新能力的培養為目的，改革傳統的“填鴨式”教學模式，提高學生學習積極性。

1.4教學效果評價

機電一體化課程的鮮明特點在于，授課理論與實際習題差距較大，學生往往感覺將理論掌握好了，做題卻難度較大。這是由于機電一體化專業與實際應用聯系緊密，如何將所學理論應用到實際問題存在較大難度。

為了能夠更好地評價教學效果，作業與實踐評價往往成為一個重要指標。同時，為了保證不同層次學生的學習效果，可將作業分成三個部分。第一部分作業是基礎作業，這一部分主要基礎較弱學生，使該層次學生通過努力，完成該部分作業，達到教學目標。第二部分為鞏固類作業，主要根據教學大綱，采用中等難度習題，主要用來鞏固所學知識；第三部分為深化類作業，主要針對層次較高學生，習題難度較高，可拓展學生思維的廣度。

教學中期考查是教學效果評價另一重要方法。在課程過半以后，可拿出一節課的時間，考查學生前半部分的學習效果，并根據考查成績及時調整每個學生的學習方法。同時，由于不同層次學生考查結果，要考慮到他們差異性，給予及時的鼓勵和表揚。對于學生的任何點滴進步，都要給予積極的肯定，有利于不同層次學生同時獲得最佳的學習效果。

2結論

為了提高機電控制課程教學中的效果，提出了課程群理論與實踐教學體系方法。該方法緊跟機電控制課程的最新進展，體現我校機械專業的特色，使學生在最少的時間內獲得最多、最新的知識，提高學生的實踐能力，在實際教學中獲得了良好的教學效果。

參考文獻

[1]趙朝會.淺談課程群理論[J].中國科教創新導刊，2008（4）：17-18.

[2]胡健.對廣義文學理論課程群的思考[J].淮陰師范學院學報，2002.24（6）：802-806.