機電一體化技術課程教學方法改革實踐

江 慶

(安徽農業大學工學院，安徽合肥 230036)

機電一體化技術課程教學方法改革實踐

江 慶

(安徽農業大學工學院，安徽合肥 230036)

摘要筆者在課程教學改革中，緊密結合課程教學特點，結合安徽農業大學工學院學生的實際情況和多年教學實踐應用，分析了機電一體化技術課程所應用的歸納教學法、比較教學法、仿真教學法、項目教學法的特點。實踐證明，經過教學改革提高了學生綜合能力，改善了傳統課堂，提高了教學質量。

關鍵詞機電一體化技術；教學方法；教學改革

機電一體化技術課程是安徽農業大學工學院機械制造及自動化專業的專業選修課之一，是一門正在蓬勃發展的交叉課程，它涉及機械工程、電子工程、計算機技術、信息技術、液壓與氣動技術等多門學科領域，具有綜合性、應用性、理論性、實踐性、開放性等特點[1]。課程學習從理論到實踐，培養學生科學知識運用的綜合能力以及工程實踐能力，為更好地培養出應用型、創新型人才，課程教學改革一直不斷進行。該課程涉及的知識點很多，信息量大，抽象綜合性強，同時該課程各部分內容又是相對獨立的。該課程不僅知識面寬，技術和實踐性強，還和現代工業技術經濟發展對人才的需求相吻合，所以該課程教學方法也要在實踐中不斷變化和發展。隨著社會對人才質量的要求越來越高，知識更新的速度越來越快，必然促使教學方法的不斷更新和改革。筆者結合安徽農業大學工學院學生實際情況和多年教學實踐應用，分析和探討幾種教學方法應用的特點，既注重理論聯系實際，又激發了學生的學習積極性，從而提高了教學質量。

1歸納教學法

機電一體化技術涉及的知識點多，信息量大，抽象綜合性強，同時該課程各部分內容又是相對獨立的，相關內容都已經提前在相關課程中有所涉及，若在教學時一視同仁，不分主次，往往會造成在復習舊知識的感覺，不知這門課程的學習目的。這時歸納教學法就能使學生盡快掌握教學基本內容，對基礎理論能進行正確理解，進而掌握基本方法并靈活應用。教師先將機電一體化技術中五大共性關鍵技術，如檢測技術、機械技術、信息處理技術、伺服驅動技術、接口技術等簡明扼要地歸納出來，理順教材體系知識結構，每項技術必須掌握的作用和特點，把要學的零散知識整合起來，每項技術之間有機結合，理清了知識點之間的關系。對同一教學內容做系統歸納，對不同教學內容做對比性歸納，對疑點難點做分析性歸納，化難為易，這就是歸納教學法在該課程中的應用。

歸納教學法使得學生從龐雜繁蕪的知識中解脫出來，首先在總體上了解了機電一體化技術的知識結構，明確學習目的，有序地學習，避免了學習的盲目性和被動性，形成一定的認知結構，同時理清機電一體化知識結構也有助于培養學生的自學能力。教師在教學中也按照歸納總結的知識體系去講授，每講到一個知識點，學生知道該知識點在整個體系里的位置和重要性，及其與前后知識點的聯系和應用等，提高了思維能力，在實踐中取得了良好的效果。

2比較教學法

機電一體化技術課程因涵蓋面廣、綜合性強、生澀難懂而導致教師難講難教，學生難記難學的問題。在教學中，為了突出教學重點，突破教學難點，比較教學法應運而生。比較教學法是指在教學活動中將兩個或兩個以上的認知對象放在一定條件下,按照統一標準進行對照,從而確定認知對象屬性的異同、地位的主次、作用的大小、性能的優劣和問題的難易, 以達到辨識、了解和把握認知對象的一種方法[2]。可根據教學內容，選取合適的比較法貫穿應用于機電一體化技術課程的每一章節中。如用類比法將機電一體化五大功能要素和人體五大功能要素一一對應來理解，異中求同，學生很快就理解和掌握了機電一體化功能要素。比如在機械技術這一章介紹幾種齒輪傳動比分配原則時，各種原則應用的結論容易混淆，但通過應用綜合對比教學法，從功率和使用場合兩個屬性進行對照比較發現，除“質量最小原則”的分配結論為“等傳動比”，其余分配原則的結論均為“前小后大”。掌握了這個規律，則很容易記憶,不容易混淆，各個原則的規律就變得簡單易學。

比較教學法充分體現了啟發式教學的基本理念，通過對教學內容的比較來啟發學生, 使學生的思維啟發在比較中逐步推進。比較法的實施包括比較內容的選取、進行比較分析和歸納導出結論3個環節，體現了啟發式教學的提出問題、分析問題和解決問題的過程。針對該課程所涉及的五大關鍵技術內容，比較教學法的應用與實踐突出了教學重點，突破了教學難點，不僅有效提高了機電一體化技術的教學效果，更教會了學生學習方法，提高了學生的綜合能力。

3仿真教學法

在傳統教學模式下，機電一體化技術的理論課和實踐課是分離的，這樣理論和實踐不能及時聯系，導致學生動手能力不高。同時，實際實踐操作還受到設備、實驗器材、成本等方面限制。仿真教學法以其高效率、低成本、安全性等優勢越來越多地應用在課程教學中。仿真技術是指利用實物和計算機軟件共同模擬出真實的情境,讓學生在模擬的情境下進行探究和學習。這種教學方法生動形象，很接近現實工作場景，有利于提高學生興趣，使學生在短時間內進入相應情境，真實地體驗在現實生活中進行操作的感覺，以達到快速掌握操作技能的目的。

這種教學方法可以利用計算機軟件的優勢創造出靈活多樣的工作場景，使學生掌握更多的實踐技能。比如利用虛擬仿真技術建立虛擬場景，進行機電一體化教學儀器實驗平臺系統的開發，將智能技術、計算機技術、虛擬仿真技術等有機結合，解決了高校日趨緊張的實驗設備和場地問題，也對教育變革起到極大的推動作用。如在課程中使用 MATLAB 仿真工具，可使課程中抽象的概念、設計原理形象化, 把機電系統動態設計中深奧難懂的問題直觀地表達出來，同時有助于對機電系統動態設計中補償器的各項參數的理解、整定，以及對設計方法的掌握。充分利用 MATLAB 仿真功能，把師生從繁瑣重復的勞動中解放出來，用更多的時間思考概念，那么教學效率也必然大大提高,并且使計算機真正成為教學的有力工具[3]。

在仿真教學法應用中，教師通過虛擬實驗平臺展示學習任務及目標，使學生對學習內容有個直觀認識。同時利用虛擬實驗環境展示學習成果，實現教、學、做一體化。仿真教學法激發了學生的學習興趣，提高了學生的實踐能力，并且顯著改善了教學條件，提高了教學效果。

4項目教學法

作為一門綜合性、應用性、系統性的專業課程，在機電一體化關鍵技術如何應用方面，項目教學法就體現了理論與實踐的深度結合。項目教學法是以項目驅動為主線，以項目為載體，教師為主導，學生為主體，將課程的概念和原理通過項目的形式體現出來，將學生認為枯燥乏味的理論知識轉變成生動、具體的技術實現。

項目驅動教學法應用于教學，首先要開發合適的項目，如以安徽農業大學為例，主要應用在以下幾個方面：教學實驗項目開發；針對學生就業方向的技能項目開發；教師科研項目開發；其他企事業單位委托項目開發。然后以教師為主體，由教師選擇具有代表性、典型性的項目，能覆蓋機電一體化技術的專業知識和技能的項目，分解出子項目，制訂實施方案，明確學生分工分組。在整個項目實施過程中，教師是主體，教師和學生共同參與完成項目。在整個過程中，學生理解和把握課程知識技能，體驗創新樂趣，培養了分析問題和解決問題的能力以及溝通團隊合作能力。

根據機電一體化課程的特點和項目教學法的理念，把科研項目轉化為教學項目的實踐，挑選已在企業應用的液壓錘控制系統項目。項目綜合性強，涉及的技術領域非常廣泛，包括檢測技術、機械技術、信息處理技術、伺服驅動技術、接口技術等全部的機電一體化共性關鍵技術。 根據實際教學情況和系統的功能要求，將項目簡化和分解為幾部分：①液壓錘機械部分設計，包括二維CAD設計、三維建模、主要部件關鍵參數分析；②液壓錘檢測傳感系統設計，包括傳感器選擇、測量電路、檢測電路設計等；③液壓錘控制系統設計，包括單片機、PLC硬件軟件設計等。每個部分課題又分解為若干個子項目小組，教師根據對學生情況的了解，綜合考慮學生的理論水平、溝通能力、動手能力等互補原則分組和指定小組長，其中每個子項目小組的組長作為整體項目的協調人員，協調各個小組的工作進程、技術溝通和處理各個小組之間的不同意見，匯總最終結果等。教師隨時檢查各小組工作進展情況，隨時給予技術理論指導，重點難點現場解決。

項目教學法有助于挖掘學生潛能，提升學生的創新能力，也能幫助教師提高科研和教學能力，進而在日益激烈的社會競爭中與時俱進，不斷提升。在安徽農業大學實施項目教學法后，教學項目不斷優化，實施過程不斷細化和完善，收到了顯著的教學效果，對學生綜合應用能力培養的意義尤其重要，對機制類其他課程教學改革也具有啟發意義。

5結語

隨著社會的不斷進步，現代機電一體化技術也迅猛發展，這就要求教師要不斷加強課程教學改革研究, 這對教師和學生都是一大挑戰。 因此,要想切實做好機電一體化技術課程改革,必須堅定專業發展方向和人才培養目標，注重積累,保障落實,建立科學、規范、合理的培育機制。該研究是在課程教學改革中，緊密結合安徽農業大學教學特點，綜合分析了機電一體化技術課程各類教學方法的應用和特點，加快了課程的創新，出色完成教學工作，提高了學生綜合能力，改善了傳統課堂，提高了教學質量。今后應在機電一體化技術課程體系內進一步地深化探索、改革與實踐,完善和優化機電一體化技術課程體系,因材施教，理論聯系實際，為我國機械制造業培養出更多更好的高素質機電一體化技術人才。

參考文獻

[1] 朱思洪.機電一體化技術[M].北京：中國農業出版社，2011：4.

[2] 王增勝，楊漢嵩.比較教學法在“機電一體化技術與系統”教學中的應用[J].中國電力教育，2012(3)：51，57.

[3] 葉大鵬.計算機仿真技術在《機電一體化系統設計》教學中的應用[J].福建農林大學學報，2004(4)：531-534.

Reform and Practice of Course Teaching Method of Mechatronics Technology

JIANG Qing

(School of Engineering, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui 230036)

AbstractBased on the characteristics of Mechatronics Technology, we analyzed the inductive teaching method, comparative teaching method, simulation teaching method and project teaching method applied in the course of Mechatronics Technology by combining with the practical situation and many years’ teaching practice of the School of Engineering in Anhui Agricultural University. Practice showed that teaching reform enhanced the comprehensive ability of students, improved the traditional classroom, and increased the teaching quality.

Key wordsMechatronics Technology; Teaching method; Teaching reform

基金項目安徽農業大學工學院2015教學研究項目。

作者簡介江慶(1971- ) ，女，安徽安慶人，副教授，碩士，從事機電一體化、農業機械化研究。

收稿日期2016-03-15

中圖分類號S-01；G 642.0

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)11-294-02