機械電子工程專業學生應用和實踐平臺建設探索

倪文彬+王榮林+范歡迎+孫松麗

[摘 要]應用技術大學機械電子工程專業學生培養中存在重理論輕實踐、學生實踐和應用能力不足的問題。“機械電子工程專業學生應用和實踐平臺”的建設方案，設計了具體的實施方法。通過該教學平臺的建設和實驗，學生對機械電子工程專業課程的理解有了質的提升，能不斷提高學生的培養質量。

[關鍵詞]機械電子工程；應用；實踐；平臺建設

[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0110-02

近年來，國務院、教育部等主管部門在政策導向上，引導600余所地方本科高校向 “ 應用技術型高校 ”轉型 ，推動建設“應用技術大學”， 我校也以“建設特色鮮明的現代應用技術大學”作為自己的奮斗目標。機械電子工程作為典型的工科專業，對學生的技術應用能力和實踐能力的培養尤為重要。

一、“機械電子工程專業學生應用和實踐平臺”的提出

我校機械電子工程專業2011年開始招生，作為一個實踐性很強的工科專業，機械電子工程專業教研室在培養學生的應用能力和創新能力方面做了一些探索和嘗試。但是，目前機械電子工程專業還是以傳統教學為主，實踐教學環節主要以參觀、驗證性演示為主，學生動手的機會不多，自主設計實驗則更少，導致動手能力培養不足。圍繞“建設特色鮮明的現代應用技術大學”，培養應用型人才的目標，結合我校工程訓練中心和實驗室建設，機械電子工程專業教研室通過一系列調研，在現有條件的基礎上，提出了“機械電子工程專業學生應用和實踐平臺”建設方案，它為技術技能應用型人才培養提供有力的支撐條件。

該方案與機械電子工程專業建設相結合，通過項目化教學和管理方法，擬解決以下方面問題。

1.通過組裝及創新組合出各種典型機構和結構部件，加深對機械原理課程中所學知識的理解與運用，培養學生機構認知、選型、組合及創新的能力；2.培養學生綜合運用機、電、液（氣）一體化技術進行機械系統創新設計的能力；3.培養學生對各類傳感器、單片機、PLC控制器的綜合運用，加深對機電控制類課程中所學知識的理解與運用；4.培養學生的綜合應用能力、創新思維能力和團隊合作精神，提高學生的創造和動手能力。

二、“機械電子工程專業學生應用和實踐平臺”的實施方法

具體實施方法如下。

1.建立面向課程體系的創新實驗支撐條件及關聯實驗系列。首先打通機械電子工程相關課程的實踐環節，包括機械原理與機械設計、機電傳動、機電控制工程、機電一體化設計等，完善創新實驗條件，以一個機電產品為例開設貫穿課程體系的關聯實踐系列，如機械本體裝配、傳動機構分析、單片機與接口技術、等實驗系列，使學生更主動地學習、更有效地掌握機電一體化技術的系統知識。

2.以“從做中學”為指導思想，圍繞學生的創新設計項目來完成整個課程體系的教學和實驗。從專業基礎知識學習開始，給學生提出一個具體的機電產品設計項目，使學生能夠帶著問題來學習和實踐，并從中初步掌握科學研究的基本過程和基本方法，養成良好的學習自主性和能動性，培養學生動手和自學能力、發現與解決問題能力、交流協作能力等，達到創新能力培養的目標。

3.結合畢業設計與學科賽事，利用此平臺設計制作機電產品實物。利用此平臺中提出的一些新穎且可實現的項目，可以逐步從設計到實物制作，參加高層次學科賽事。另外以這些項目為題材設計畢業設計課題，培養優秀畢業設計。利用CAD軟件完成所有零件圖、部件圖和總裝圖設計，使學生對機電產品的結構和組成等獲得較為豐富的感性認識，對機電產品的設計過程和設計要點有基本概念。在設計過程中，通過產品裝配、控制編程運行，全面了解機電裝備的控制、驅動、傳動、測試等技術，并可以綜合運用機械制造工藝和工裝等知識。

三、“機械電子工程專業學生應用和實踐平臺”教學成果

為了檢驗該教學平臺建設的教學效果，機械電子工程專業的老師們在教學中組織學生進行了小范圍的試驗，取得了比較理想的成果，下面展示其中的一些成果。

1.大學生優秀科技作品——基于STM32單片機的三軸實驗平臺。圖1所示為基于STM32單片機的三軸實驗平臺。根據實踐教學需求，確定了該實驗平臺由機械本體、STM32控制系統和VB上位機操作軟件組成，搭建了該實驗平臺的機械本體結構，完成了實驗平臺控制系統的硬件設計和軟件設計，制作了三軸實驗平臺樣機，并進行了運動功能試驗。通過試驗證明，所設計的三軸試驗平臺能夠在有效工作范圍內實現圓弧和直線插補，實現了設計要求。

2.江蘇省大學生創新創業訓練優秀項目——基于MCGS的PLC仿真實訓系統。圖2所示為基于MCGS的PLC仿真實訓系統。該系統為提升 PLC課程實踐教學效果，提出并實現了基于組態軟件 MCGS的PLC仿真實訓系統設計。仿真系統內嵌三個PLC經典控制子系統，各子系統均采用 MCGS 監控系統與西門子 200PLC 控制相結合的控制方案，由 PLC 實現子系統控制功能，由組態軟件 MCGS 實現子系統工作過程的動態實時監控。

3.江蘇省機器人大賽一等獎——可原地轉向橫向進出車位的新型機構。圖3所示為可原地轉向橫向進出車位的新型機構。該新型機構針對目前私家車保有量大，道路狹窄，新手駕駛水平不高，機動車掉頭和進出車位難度大等問題，設計了一種可原地轉向、橫向進出車位的傳動機構，可以更加高效的利用有限的停車場資源，緩解停車位緊缺和駕駛人員技術不足的問題。通過實驗，證明該機構可以實現原地掉頭、橫向進出車位，具有較高的創新性和實用價值。

4.南京理工大學泰州科技學院優秀畢業設計——剪式升降臺液壓系統智能測試平臺。圖4所示為剪式升降臺液壓系統智能測試平臺。該課題針對剪式液壓升降臺，對升降臺完成了機械分析，設計了實驗油路并完成了仿真，設計出了基于PLC觸摸屏一體機的控制系統，針對升降臺油路中的液壓缸建立了基于LabVIEW的檢測平臺，最后經過半實物實驗系統仿真，能夠實時反映出油路中的問題所在，降低了出錯的幾率。

四、結束語

通過對“機械電子工程專業學生應用和實踐平臺”建設方法的探索實踐，證明該方法在培養機電專業學生的應用和實踐能力方面較傳統教學方法更具有優勢。通過該方案的實施，能有效的培養和鍛煉學生的應用和實踐能力，學生能夠更好的理解機械電子工程專業的課程體系，對專業知識的掌握和應用也有了質的提升，提高了機械電子工程專業學生的培養質量。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李永祥，雷輝.構建機械創新設計開放平臺培養學生創新能力[J]. 中國大學教育，2009（8）：33-35.

[2] 張輝，高常青，趙洪華.基于TRIZ的機械電子工程專業碩士研究生電子創新實驗平臺[J].學園，2013（3）：13-14.

[3] 朱學軍，張慶玲，李富娟，史艷國.基于CDIO的機械電子工程專業實驗教學探索與實踐[J].教學研究，2014（5）：104-106.

[責任編輯：張 雷]