探索機電一體化的教學方法

◆張靜

探索機電一體化的教學方法

◆張靜

機電一體化是一種新興的科學技術，因此對它的研究仍在不斷發展中，而它作為其他許多高新技術的基礎，具有很大的學習意義。不少中職院校開設機電一體化這門課程，而由于開設時間短，并沒有相關的經驗進行參考。因此，如何能夠提高課堂的教學效率，豐富教學方法，成為許多教師和中職院校必須思考的重要問題。

機電一體化；教學方法；多媒體課件

10.3969/j.issn.1671-489X.2014.14.089

作者：張靜，濰坊科技學院講師，研究方向為機電專業（262700）。

機電一體化，英文稱作“Mechatronics”，是由Mechanics（機械學）和Electronics（電子學）兩個單詞組成的。從其構成就可以看出這一門技術包含的主要內容。隨著科學技術的迅速發展，很多高新技術如生物技術、微電子技術、新能源技術、新材料技術、海洋開發技術、空間技術、現代醫學技術、光纖通信技術等對現代機械設備的要求越來越高，智能化、自動化、柔性化是目前高新機械設備必須具備的基本能力。而機電一體化恰恰滿足了這一需求，從而為機電一體化的發展提供了動力。通過微電子技術和微計算機技術，使機械裝置、動力設備能夠成功地與信息、智能相結合，從而使產品結構和生產系統發生了質的飛越和進步。

機電一體化這門技術是其他許多高新技術發展的基礎，而它本身的發展又依賴于其他各種相關技術的發展。因此，為了迎合市場人才的需求，不少院校都增設了機電一體化這門課程。但是由于這門課程的綜合性和實踐性都很強，涉及相當廣泛的知識，具有很大的知識容量，不但學生在學習時會遇到困難，就連教師在進行教學時也常存在不少問題。

1 機電一體化教學目前存在的問題

由于機電一體化課程中包含了不少學科的知識，而且涉及的概念和專業名詞數量也相當多，而教學內容本身又十分抽象，這就使得學生很難在短短的一個學期內就將這門技術完全掌握。

機電一體化課程每一個章節所介紹的內容都包含著不同學科的內容，如上一章介紹了機電一體化的機械設計，下一章就開始講解機電一體化的檢測系統，而再下一章卻變成了計算機控制和接口技術，等等。這就使得每一章節之間的聯系變弱，學生很難在學習過程中將不同的章節串聯起來進行鞏固復習，無法對這門課程形成一個總體概括的印象，對學習這門課程的真正目的也難以理解，很容易產生每個章節只不過在復習以前學習的知識點的感覺，從而降低學習效率。

在進行每個知識點的實踐時，學生可以很快地對每個單獨的實驗內容進行理解和掌握，如傳感器實驗、電機驅動實驗等；但是一旦將這些實驗聯系起來進行思考，學生就不容易理解每個實驗之間到底有何關系，特別是如果給學生一張機電一體化產品的原理圖時，學生無法聯系實物和圖紙，從而使實踐課程失去原來的意義。

2 多媒體的教學方法

隨著科學技術的不斷發展，教學資源也越來越豐富多彩，傳統的板書教學模式已經不能夠滿足學生的學習需求，因此，多媒體的教學方法被越來越廣泛地運用于課堂中。多媒體教學不僅能夠直觀地展現出各種圖紙和文字，將知識更加快速地傳遞給學生，而且能夠提供界面友好、形象直觀的交互式學習環境，從而使課堂教學的效果能夠大幅度得到提升，而且也大大活躍了課堂的氛圍。同時，多媒體課件的豐富多彩也使得學生學習的積極性能夠很大程度地被激發出來，讓他們主動地參與學習，發揮他們的創造力。

機電一體化的課程在整個教學過程中并不對所涉及的每門學科進行細節性的講解，而是對相關的學科進行總的概括，著重于這些不同的學科之間的相互聯系。因此，借助多媒體課件，教師可以很容易地將以往難以用語言傳達清楚的知識點和問題進行形象生動、簡單直觀的展示，讓學生更加容易理解和接受。例如，進行機械設計傳動部分的授課時，可以通過不同動畫展示來使學生對幾種不同的傳動形式進行區分和掌握，從而掌握更多的信息，對難點和重點進行更深入的理解。

3 理論和實踐相結合的教學模式

在傳統的授課中，教師一般在課堂上按照知識結構進行授課，然后在理論教學后再進入實訓的環節；而在進行實訓教學時，一般會直接使用機電一體化的產品來進行講解，讓學生按照實訓指導書進行演示性實驗。這種教學模式很難培養學生的動手能力和創新能力，而且學生在進行綜合知識的利用時也常常出現問題，很容易影響繼續學習的積極性和動力。有些學生為了省事甚至直接抄襲其他人編制的程序和實訓報告，對知識點并沒有真正掌握，這就使得學生很難符合將來社會的需求。

教師在進行實訓課的教學時，應該對學生使用的教材進行全面的梳理和整合，并且結合目前學校所能夠提供的實驗實訓條件，將一個完整的機電一體化產品分成若干個實驗，并將這實驗分布到看上去各不相干的章節中進行；在學生對書本的理論知識有了總的了解后再進入到實訓環節，再根據目前已有的實驗條件，將學生分成若干個小組進行學習，從而更好地對學生進行指導和管理。

如針對機電一體化的課程特點，在學生學習理論知識的同時加入MPS實訓。MPS就是模塊化生產系統，這個系統由六個各自獨立又相互聯系的工作站組成，分別是上料檢測站、搬運站、加工站、安裝站、安裝搬運站和分類站。這個實驗的顯著特點是具有較強柔韌性，每站都有一套獨立的控制系統。在進行完每一個單元的學習和實訓后，還能將相鄰的實驗聯系起來進行思考，從而使學生能夠學習到復雜的控制、編程、裝配和調試系統。

由于該系統包含了機電一體化課程中所涉及的許多學科的知識和技能，因此學生能夠在一個綜合科技環境中對更多的知識進行全面綜合的認識和訓練，使自己的技能能夠不斷得到提升。

在進行實訓的過程中，學生根據教師分配的任務和相關的原理圖，自主進行機械零件的裝配、連線、軟件編程和調試，并查看最后運行的結果。這樣學生可以在更加自由的環境中進行學習和創造，使學生不再在一個封閉的環境中進行學習，有更多的思考空間進行探索。教師也可以及時地對學生出現的問題進行指正，對普遍性的問題進行解答，鼓勵學生積極地去尋找解決方法，并通過一些簡單實例的講解，使學生更好地掌握知識點。

4 改革考試形式

進行一門課程考核的主要方式一般是通過考試，而學生在應付這些課程時往往采用死記硬背的方式進行，雖然最后考的分數很高，但是在具體應用方面卻出現問題。雖然課程需要記憶，但是這并不是最終考核的目的，它只能作為理解課程的基礎，在平時的階段性考查中進行即可。

該課程在進行考核時更加強調應用能力的測試，因此，教師可以通過讓學生設計一個簡單的機電一體化的產品來考查學生對課程的掌握情況；或者提供相關的零件，讓學生根據圖紙進行產品的裝配并進行某一個功能的程序調試，根據學生完成的熟練度和準確度來進行判斷。同時對學生在平時課程中所表現出來的分析能力、調試能力、綜合運用能力進行加強，促進學生全面發展。學生的成績應該按照平時綜合測試和實訓報告等按照一定的比例進行綜合的判定，對于一些表現優異、具有創新意識的學生可給予適當的加分鼓勵。

5 提高師資水平

為了使機電一體化課程的教學水平能夠更好地提高，學校應該加強對教師的管理，引進一批具有高素質、高能力的骨干教師；同時安排教師定期去企業進行學習培訓，形成一支知識結構與年齡結構合理、教學經驗豐富、教學水平高、教學能力強的教師隊伍，使教師能夠在良好的研究氛圍中不斷提升自己。

6 結束語

在進行機電一體化的教學過程中，要抓住課程的重點內容，根據機電一體化不斷進步的實際技術和學校的實驗條件進行教學方法的改進，將理論和實踐更好地結合起來，從而使教學效果不斷得到優化增強。

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