機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及對(duì)策

郭文松，周 嶺，劉媛媛（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆　阿拉爾843300）

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及對(duì)策

郭文松，周 嶺※，劉媛媛
（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆阿拉爾843300）

文中分析了機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的重要性，針對(duì)在課程設(shè)計(jì)遇到的問(wèn)題，提出了鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)發(fā)利用課余時(shí)間，為學(xué)生提供經(jīng)費(fèi)，提倡學(xué)生自選題目、選擇創(chuàng)新題目等應(yīng)對(duì)措施，以提高學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；問(wèn)題；改革；建議

1　機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的重要性

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容包括模塊機(jī)械技術(shù)，傳感器技術(shù)，信息技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，伺服技術(shù)，接口技術(shù)和軟件技術(shù)等。本課程實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)生必須經(jīng)過(guò)一定的實(shí)踐才能對(duì)所學(xué)容有更好的理解和掌握［1，2］。

造成我國(guó)工程科技人才質(zhì)量不高的主要因素之一是實(shí)踐教學(xué)不足。對(duì)于工科學(xué)生而言，大學(xué)四年是參與工程實(shí)踐、形成工程思維、獲得工程經(jīng)驗(yàn)的最好機(jī)會(huì)，令人遺憾的是，實(shí)踐教學(xué)作為工程教育教學(xué)體系的重要組成部分，卻沒(méi)有得到高校、教師和學(xué)生的足夠重視，實(shí)踐教學(xué)始終是本科工程教育人才培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)。在工程教育研究領(lǐng)域，研究者對(duì)實(shí)踐教學(xué)的關(guān)注較少，更缺乏系統(tǒng)的研究和探討［3］。中國(guó)工程院教育咨詢(xún)委員會(huì)和江蘇省教育廳曾聯(lián)合做過(guò)一個(gè)調(diào)查—江蘇高等工程教育社會(huì)調(diào)查，該調(diào)查報(bào)告指出，工科畢業(yè)生在企業(yè)的表現(xiàn)比較突出的問(wèn)題包括：動(dòng)手能力差、解決實(shí)際問(wèn)題能力差、團(tuán)隊(duì)合作能力差。企業(yè)則希望學(xué)校加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能的訓(xùn)練［4］

2　課程設(shè)計(jì)存在問(wèn)題

（1）課程設(shè)計(jì)題目一般是由教師擬定，學(xué)生缺少思考、創(chuàng)新過(guò)程，被動(dòng)地去接受任務(wù)，而不是主動(dòng)去思考、探索。

（2）學(xué)生缺乏動(dòng)手和解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。課程設(shè)計(jì)一般以理論分析、計(jì)算機(jī)輔助三維模型設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真為主要形式，學(xué)生缺乏動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程。只有通過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)，學(xué)生才能對(duì)所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，單純的理論考核遠(yuǎn)不能達(dá)到通過(guò)課程設(shè)計(jì)鍛煉工程能力的目的。

（3）課程設(shè)計(jì)時(shí)間短，目前一般高校該課程設(shè)計(jì)安排2周，學(xué)生需要在2周內(nèi)完成熟悉課題、分解任務(wù)、提出設(shè)計(jì)方案、購(gòu)買(mǎi)制造構(gòu)件、整體組裝調(diào)試、課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)等任務(wù)。顯然，在短時(shí)間內(nèi)，學(xué)生是難以完成高水平的課程設(shè)計(jì)的。因此，如何在高校學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)重、課程安排緊的情況下保證學(xué)生用足夠的時(shí)間去完成高水平的課程設(shè)計(jì)，是一個(gè)需要解決的重要問(wèn)題。

（4）網(wǎng)絡(luò)資源利用不合理。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)資源也越來(lái)越豐富，學(xué)生們?cè)谡n程設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過(guò)度依靠網(wǎng)絡(luò)資源的現(xiàn)象。

（5）團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力培養(yǎng)也是機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)培養(yǎng)的能力之一。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作中只有少數(shù)學(xué)生在參與設(shè)計(jì)，而其余學(xué)生在偷奸耍懶。

3　對(duì)策

3.1題目選擇

（1）精選課程設(shè)計(jì)題目。傳統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)題目，強(qiáng)調(diào)基本能力訓(xùn)練和課堂所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用。課程設(shè)計(jì)題目除了以上方面，也應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)課堂以外的知識(shí)和高新技術(shù)進(jìn)行自學(xué)和探索。

不妨將機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)題目定為“基于上位機(jī)控制的水箱液位的PID控制”、“雙軸伺服運(yùn)動(dòng)控制的激光雕刻系統(tǒng)設(shè)計(jì)”或“可無(wú)線遙控的智能循跡、避障小車(chē)的設(shè)計(jì)”，這樣的題目綜合性和應(yīng)用性更高，而且能促進(jìn)學(xué)生自學(xué)如“VB語(yǔ)言”、“組態(tài)軟件”、“LABVIEW”和“JAVA”等上機(jī)軟件、學(xué)習(xí)激光加工技術(shù)、無(wú)線射頻技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)等相關(guān)知識(shí)。

（2）鼓勵(lì)學(xué)生自己選擇課題，選擇創(chuàng)新題目。鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合身邊的需要解決的問(wèn)題和自己感興趣的問(wèn)題，在指導(dǎo)老師的輔助下自己選擇課題。讓有創(chuàng)新想法的同學(xué)不再被動(dòng)地接受課題。

（3）加強(qiáng)工程在課程設(shè)計(jì)中的導(dǎo)向作用?；诳蒲许?xiàng)目或企業(yè)需求提煉課程設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)選題中，鼓勵(lì)老師們將所進(jìn)行的科研項(xiàng)目?jī)?nèi)的一個(gè)小問(wèn)題進(jìn)行精煉后形成課程設(shè)計(jì)課題，這樣既有理論研究、試驗(yàn)研究，又有固定的經(jīng)費(fèi)支持。這類(lèi)題目對(duì)準(zhǔn)備參加電賽和具有一定基礎(chǔ)的同學(xué)具有很大的吸引力，同時(shí)也可以為教師的科研工作提供一定幫助。

3.2理論聯(lián)系實(shí)際

學(xué)生的課程設(shè)計(jì)成果展示不僅要包括說(shuō)明書(shū)、實(shí)體三維圖、工程圖、電路圖、程序、算法等理論，更要以機(jī)電一體化產(chǎn)品的實(shí)物形式展示。因此，要求學(xué)生在完成理論研究以后，要獨(dú)立購(gòu)買(mǎi)元器件、焊接電路板，制造、組裝機(jī)械結(jié)構(gòu)，調(diào)試應(yīng)用程序等，并最終完成可實(shí)現(xiàn)一定功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品，而學(xué)校也需要為學(xué)生提供相應(yīng)的經(jīng)費(fèi)保障。

3.3開(kāi)發(fā)利用好課余時(shí)間

在有限的課程設(shè)計(jì)時(shí)間前提下讓學(xué)生完成高水平的課程設(shè)計(jì)不僅需要學(xué)生在學(xué)校規(guī)定的課程設(shè)計(jì)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，更需要學(xué)生利用好課余時(shí)間。

3.4合理利用網(wǎng)絡(luò)資源

網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)是利大于弊的。這需要在學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之前制定好嚴(yán)格的學(xué)術(shù)道德規(guī)范和學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)行為規(guī)范，指導(dǎo)學(xué)生合理的利用網(wǎng)絡(luò)資源去完成任務(wù)。

4　課程設(shè)計(jì)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)

本人作為課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師共指導(dǎo)了三屆學(xué)生機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，以下是課程設(shè)計(jì)過(guò)程、存在問(wèn)題和改革過(guò)程：

機(jī)電工程14屆學(xué)生：課程設(shè)計(jì)時(shí)間為第14～15教學(xué)周，共2周時(shí)間。題目由指導(dǎo)老師擬定，題目為物料分揀機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這兩個(gè)題目均分為機(jī)械設(shè)計(jì)部分、電路設(shè)計(jì)部分，PLC程序設(shè)計(jì)部分三組，一共6組學(xué)生，每組學(xué)生5人左右，考核成果為設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、三維圖、電路圖、程序。

存在問(wèn)題：（1）考核方式均為理論形式，沒(méi)有實(shí)踐驗(yàn)證；（2）學(xué)生被動(dòng)接收題目，沒(méi)有主動(dòng)創(chuàng)新；（3）雖然以小組形式分配任務(wù)，但缺乏團(tuán)隊(duì)合作；（4）課程設(shè)計(jì)時(shí)間較短，學(xué)生課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量不高。

機(jī)電工程15屆學(xué)生：在第1教學(xué)周機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程開(kāi)課時(shí)，通知學(xué)生自組團(tuán)隊(duì)，自己設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目，利用課余時(shí)間開(kāi)展課程設(shè)計(jì)，第14～15教學(xué)周進(jìn)行集中答疑和答辯，每組提供經(jīng)費(fèi)300元。課程設(shè)計(jì)題目為自動(dòng)避障小車(chē)的設(shè)計(jì)，自動(dòng)循跡小車(chē)的設(shè)計(jì)，物料搬運(yùn)機(jī)器手的設(shè)計(jì)以及超聲波測(cè)距報(bào)警器的設(shè)計(jì)等，成果形式為實(shí)物和理論。

優(yōu)點(diǎn)：（1）鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力；（2）鍛煉了實(shí)際工程能力；（3）鍛煉了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；（4）學(xué)生充分利用了課余時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)水平；（5）課程設(shè)計(jì)起到了導(dǎo)向作用，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的熱情和動(dòng)力。

存在問(wèn)題：（1）每個(gè)小組雖然均做出了實(shí)物，但是創(chuàng)新性不足；（2）網(wǎng)絡(luò)資源豐富，電路、程序部分容易摘抄現(xiàn)成網(wǎng)絡(luò)資源；（3）沒(méi)有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自學(xué)積極性。

機(jī)電工程16屆學(xué)生：在時(shí)間安排，題目選擇方式、提供經(jīng)費(fèi)這些方面經(jīng)費(fèi)同15屆一樣。課程設(shè)計(jì)題目方面鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題。題目包括自動(dòng)防風(fēng)沙窗簾的設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)紅外便攜式烤

肉機(jī)的設(shè)計(jì)，手機(jī)遙控小車(chē)的設(shè)計(jì)，基于MCGS上位機(jī)的液位PID控制及激光雕刻機(jī)的設(shè)計(jì)等。

較15屆學(xué)生相比，16屆課程設(shè)計(jì)有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）學(xué)生課程設(shè)計(jì)題目有了一定創(chuàng)新性和實(shí)用性，其中自動(dòng)防風(fēng)沙窗簾的設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)紅外便攜式烤肉機(jī)的設(shè)計(jì)均獲批為國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，得到了進(jìn)一步研究的機(jī)會(huì)；（2）學(xué)生開(kāi)始主動(dòng)學(xué)習(xí)新知識(shí)，如無(wú)線遙控，Java編程，Mcgs上位機(jī)編程，激光加工等知識(shí)。

5　結(jié)論

本文結(jié)合在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，提出改進(jìn)建議：（1）在第1教學(xué)周機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程開(kāi)始時(shí)安排課程設(shè)計(jì)題目，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)發(fā)利用課余時(shí)間；（2）給學(xué)生提供經(jīng)費(fèi)，課程設(shè)計(jì)成果不但需要理論支持，更需要實(shí)物驗(yàn)證；（3）鼓勵(lì)學(xué)生自選題目、選擇創(chuàng)新題目、課程設(shè)計(jì)過(guò)程中主動(dòng)學(xué)習(xí)新知識(shí)。

［1］何亞峰，俞慶，劉春節(jié).“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與探索［J］.常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，27（4）：70～74.

［2］文韜，龔中良，陳飛.《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程的項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐［J］.中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2014，8（4）：167～169.

［3］周傳喜，管鋒，彭三河.基于工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的機(jī)械設(shè)計(jì)類(lèi)系列［J］.長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，16（12）：77～80.

［4］陳國(guó)松.我國(guó)重點(diǎn)大學(xué)本科工程教育實(shí)踐教學(xué)改革研究［D］.華中科技大學(xué)，2012，10.

Existing Problems in Mechatronics System Design and Suggestion for Course Reform

GUO Wen-song，ZHOU Ling※，LIU Yuan-yuan
（Collage of mechanical and electrical engineering，Tarim university，Alear，843300，Xinjiang，China）

Thistext analysesthe importance of"MechatronicsDesign"course.According to the existing problemsin curriculum design of"Mechatronics Design"course，this text raises countermessures such as encouraging students to develop and use their spare time，providing funds for students，encouraging students to choose their own topics and encouraging students to innovate and so on，in order to improve students'initiative in curriculum design.

Mechatronicssystem design；Existing problems；Reform；Suggestions

1007-7782（2016）03-0041-03

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.03.015

G420

A

2016-01-09

塔里木大學(xué)高教項(xiàng)目（TDGJ1515，TDGJ1513）

周嶺