機械電子工程專業課程創新教學模式的研究

汪 冰，王曉麗，陳季萍

（淮海工學院機械工程學院，江蘇 連云港 222005）

0 引 言

機械電子工程，是集機械、電子、控制、計算機為一體的交叉學科，其學科范圍廣、知識面豐富，適用面寬。近年來，隨著電子、計算機和控制技術的迅猛發展，機電系統也向著信息化、智能化、綜合化方向發展，我國由“制造大國”向“制造強國”轉變，但是，目前我國的機械制造工業同世界先進水平還有很大的差距，因此，國民迫切需要全面掌握機、電、控制和計算機的機械電子專業復合型創新人才。

為了適應中國對復雜產品全周期管理創新人才的需求，迫切需要構建與之相適應的機械電子工程專業創新課程體系，以便更好地為復雜系統培養高創新人才。

1 機械電子工程專業的教學模式及特點

我國高校機械電子工程專業的設置始于20世紀80年代，最初機電工程專業是依據各校歸口行業應急的需要，對原有相關專業進行調整而設置的，教學計劃的制定明顯帶有“機靠電”或“電靠機”的傾向。而課程設置，尤其是體現機電一體化新技術的專業課程設置遠跟不上技術發展的速度。盡管如此，由于計算機技術、微電子技術的率先滲透，這一時期系統性教育結合進修性教育培養出的機電一體化人才，在生產實踐中，對改造企業的老產品、舊設備和生產線，提高自動化水平和經濟效益起到了一定的推動作用。

進入20世紀90年代后，為了適應經濟體制逐步轉軌以及學科迅猛發展所帶來的變化，許多高校對機械電子工程的專業結構、課程設置、教學內容均進行了大幅度的調整，機械電子工程最終形成了有一定特色的教學模式：一是基于機械電子學從理論到實踐的不斷延伸和擴展，基于機械電子工程綜合性人才培養的需要，遵循“寬口徑、廣適應”的原則，專業方向以機械產品機電一體化和機械制造過程機電一體化兩個大方向來劃分；二是站在市場經濟對專業知識結構的總體高度上來權衡課程設置、教學內容與教學時數，反映現代科技水平，突出新、簡明、實用；三是加強實踐性教學環節、探索適應經濟新體制的管理方法提倡理論與實踐相結合、教學實踐與生產實踐相結合、實踐環節要體現機與電的結合【1】。

2 機械電子工程專業的教學模式的改革與創新

針對機械電子工程辦學模式及特點，近年來學校圍繞機械電子工程專業的專業建設，通過廣泛調研就業崗位群工作范圍和技術領域，分析人才知識、能力和素質結構，在借鑒國外高校教育經驗的基礎上，以未來的發展對人才的有效需求為導向、以職業崗位能力需求為依據，從而確定培養高素質人才的課程結構體系，創建“技術核心一體化”的教學模式。

“機械電子工程”專業方向的系列專業課程包括：控制工程基礎、工程測試技術、微機原理及應用、機電一體化設計、機床電氣控制、機電傳動控制、計算機控制技術等，但目前這些課程存在著內容設置不夠完善合理，核心系列課程門數太多，部分課程只注重了自身內容的完整性，缺乏對教學計劃的整體考慮，致使內容交叉重復、課程之間的銜接與分工不夠明確；核心課程教學內容尚需進一步整合、優化和更新；有針對性的教育教學方式方法和手段仍在進一步革新；課程的實踐教學環節仍顯欠缺，一些核心課程的基本實驗不夠健全，設計性、綜合性及課外選修和開放性實驗的比例偏少。

針對上述問題，圍繞如何對“機械電子工程專業方向系列核心課程的建設與教學改革”，圍繞如何對“機械電子工程”專業方向的系列核心課程進行創新并進行整合研究，進行了有針對性的優化課程體系、整合教學內容、革新教學方法等教學改革與實踐，并取得了較好的成效[2]。

2.1 明確目的更新培養人才的指導思想和理念

基于本專業的人才培養目標和辦學指導思想，提出了機械工程專業應用型、創新型人才的大工程理念，即：充分開發學校和社會的各種資源，科學延伸實踐教學的時間和空間，拓寬專業人才內涵，培養實踐創新的行為理念，使學生的知識、能力、素質協調發展，構建系統化的實踐教學培養體系，實踐多層次、全方位的實踐訓練。資源包括校內實習實訓基地、專業實踐平臺、學科重點實驗室以及校外實習基地、科研合作企業；延伸時空是指開放性實驗、第二課堂、創新實踐、學科競賽、科學研究等工程實踐環境；拓展內涵是指理工與人文知識的融合，機、電、信息、管理等專業知識的融合，注重工程實踐能力和創新精神的培養，樹立學生的科學態度和團隊精神。

2.2 注重演示教學培養思維能力

在教學中注重演示教學手段，既有利于將抽象理論知識轉化為具體現象，深化學生的感性認識，也有利于學生進一步提高操作技能。這樣既培養了學生的思維能力和分析問題的能力，也使學生從感性中得出理論知識。思維能力的提高既可以加強其對所學知識的融會貫通，靈活應用，也可提高學生學習的主動性和積極性。利用實驗教學，使學生從實驗數據中總結公式，再將其與理論推導相比較，增強教學效果。

2.3 通過列表進行比較和分析

教學過程中，碰到難點重點是很平常的事情，如何讓學生記牢？教師應該采用由淺入深，深入淺出的循環漸進的教學手段，來避免學生因難以理解而不能很好掌握重點知識。在每一章結束的時候教師將所學知識列表和比較，這樣學生會把整章的知識聯系起來，印象既深刻又不會混淆，對重點難點也容易掌握。

2.4 多媒體教學及網絡教學

針對課程中的原理圖、梯形圖、程序及電路圖較多的情況，制作成多媒體課件，這種課件集文字、圖片、動畫和聲音于一體，使學生興趣倍加，提高了教學效率，增大了課堂教學的信息量，把一些抽象的理論知識轉化成學生易于接受的具體現象，提高學生學習的興趣，同時也可以激發學生的學習熱情。

3 構建有個性的創新理論教學體系

3.1 將素質教育貫穿于教學活動的全過程

課程體系要體現以職業素質為核心的全面素質培養，并將素質教育貫穿于整個教學進程中。不但要使學生畢業時具有熟練的職業技能和適應職業變化的能力，同時還要使他們具有創新意識、自學能力、人機交流溝通能力、團隊合作能力、心理承受能力、組織管理能力等。

3.2 基礎理論知識傳授以“必需、夠用”為度

基本理論知識要發揮知識性和工具性兩個功能，既培養學生的基本知識和基本素質，又為專業課提供理論知識基礎。在職業基礎模塊中，要淡化理論的推導過程，精簡設計和原理類課程，注重增強知識的應用性和強化解決實際問題的能力培養。

3.3 突出知識技能結構的應變性和綜合性

現代社會的職業崗位體系是一個不斷提高技術水平的動態系統，社會人員必須具有相應的應變能力，才能夠適應社會的需求。教師在課程傳授中可以引入數控技術、機電設備安裝與維修等方面的內容，擴大專業知識面，以滿足學生就業的需要。

在理論教學過程中要充分發揮教師為主導，學生為主體的作用，通過使用多媒體教室，利用動畫、多媒體教學軟件和課件等工具，配合系統元件，采用啟發、引導式教學方法提高教學效果。根據授課內容，授課教師可以提出一些具有啟發性的問題，引導學生積極思考，主動學習；通過師生共同討論和交流，調動學生的學習積極性，提高學生分析問題的能力，激發學生的創新意識。另外，在授課過程中教師應將最新科研成果融入課程，以科研帶動教學，使學生及時獲得專業發展的最新信息，了解該學科領域最新動向，激發學生努力學習的創新意識[3]。

4 核心課程的整合和優化

核心課程是根據本專業培養目標要求，用于提供稱為合格的專門人才所必需的專業知識和專業技能的關鍵主干課程。因而，核心課程的設置、建設及教學改革，是本專業建設和教學改革的成敗關鍵。基本思路是：針對目前培養計劃中，存在的相關核心課程內容交叉、重疊，課程之間銜接與分工不夠明確，課程實踐教學環節仍顯欠缺等問題，本著注重工程實踐能力的培養、以機為主，機電及信息技術有機融合的原則，對系列核心課程進行逐步整合和優化，建立以測試與控制工程基礎、機電一體化、計算機技術類應用等系列課程體系，注意專業知識及內容的整體性和相關性，進行課程內容的優化整合，注意分工和銜接，避免重復，努力提高核心課程的系統化和綜合化，充分利用有限的課程和學時滿足日益增長的專業知識需求，適當減少課內講授學時，增加實踐學時，結合教學方法和手段的改革，大力運用現代教育技術，提高教學質量，為學生的全面發展和個性發展提供必要的時間和空間【4】。

4.1 測試與控制類課程

明確“控制工程基礎”與“測試技術”相關內容的分工和銜接，“控制工程基礎”對于系統的描述側重性能及其參數指標，而后續的“測試技術”則側重在學習工程測試中系統性能對測試結果的影響。精減原“測試技術”課程中傳感器原理部分，突出對信號檢測方法、變換原理與信號檢測分析裝置和系統的設計原理和方法，增加工程應用方面的內容和實例分析。

4.2 機電一體化及運動控制類課程

包括“機電一體化設計”、“機電傳動控制”、“數控技術”等課程，將“數控技術”硬件設計方面的相關內容與“機電傳動控制”的控制器內容有機結合起來，實驗課和課程設計內容與之融合。同時，在機電一體化系統設計及課程設計教學中，將控制工程基礎、測試技術、機電傳動控制機計算技術等內容綜合運用到同一個機電一體化系統中，針對系統特定功能需求，綜合運用傳感技術、計算機控制技術等方面的知識，滿足系統指標要求，使學生能更好地理解各專業課程之間的關聯，提高其對專業知識的綜合運用能力。

4.3 計算機技術類課程

進一步豐富、完善計算機類課程，突出實用技能、綜合應用能力及系統設計能力的提高，加強“單片機應用技術”、“機床電器控制和可編程控制技術”的實踐環節，突出課程的設計性和綜合性實驗訓練內容，同時增加課程設計。

5 強化實踐教學

實踐教學環節是決定機械電子課程教學質量的關鍵。實踐教學內容的開設，培養了學生的實際動手能力，充分體現了實踐教學的優越性。在實驗課程中主要以學生為主，教師為輔的教學方式，將課題分析、方案確定、實驗驗證的全過程結合起來，邊設計邊實驗邊修改，密切動腦與動手之間的關系[5]。

每個大學生都具有創新潛能，但是要把潛在的創新力轉化為現實的創新力，必須有一個激發潛能，形成創新力的良好精神環境和心理氛圍，積極開展創新思維的心理訓練。所謂創新思維的產生，就是思維活動的自組織過程如何從無序到有序的轉變，隨著大量外界環境信息對人腦的刺激，開始了思維活動系統的自組織活動，出現了所謂的隨機性漲落，當這些隨機性漲落通過非線性相干作用長程關聯放大到巨漲落時，思維系統由舊的有序向新的有序轉化，突現新的思維火花。創新往往產生于直覺和靈感，靈感就是在遠離平衡態時思維系統對臨界點的突破和躍遷。由此，學習者的創新思維并非是平穩發展、持續變化的，而是間歇性大幅度跳躍式前進的，以致突然發生急劇變化，產生大量的奇思妙想，使學生策略和學習結果均富有新意和高效率。

6 結束語

總之，機械電子工程專業新技術模式的改革與創新是一個長期的過程，任重而道遠，需要不斷在改革中總結經驗、學習、思考、交流、創新。只有在濃郁的學校創新氛圍和有利于創新的教育環境中，才能有效地開發大學生創新潛能，才能成功培養出具有創新的機電一體化人才。

[1] 王殿軍，焦向東，王偉，等.新版機械電子工程專業培養方案的研究與實踐[J].安徽師范大學學報(自然科學版),2010,33(1)：39-42.

[2] 劉福基.試析機電一體化復合人才與自組織教學[J].南寧職業技術學院學報.2009,14(6)：51-54.

[3] 王少萍.機械電子工程人才培養創新模式研究[J].北京航空航天大學學報(社會科學版).2009（22）：55-58.

[4] 李亞芹,韓陽陽.機電一體化新技術課程創新教學模式的改革與探索[J].中國電力教育2012（22）：57-58.

[5] 黃民,朱春梅,祁志生，等.機械電子工程專業方向系列課程系列改革建設與教學改革[J].中國電力教育，2011（3）：182-184.