機電一體化教學探討與策略研究

劉會聰

摘 要 機電一體化課程是一門多學科綜合專業課程，目前普遍存在課程體系設置不合理、教學方法單一、授課教師隊伍水平有待提高等問題。針對問題，對機電一體化教學進行深入探討，為國家培養高素質、專業技能型人才提供教學改革新策略。

關鍵詞 機電一體化課程；課程體系；教學方法；素質教育

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）20-0144-03

Study of Teaching Strategies on Mechatronics//LIU Huicong

Abstract Mechatronics course is a multi-disciplinary professional course. Currently， the curriculum system is unreasonable. The teaching

methods and teaching level of teachers need to be improved. In view

of the above problems， this paper discusses the teaching of Mecha-tronics， and provides new teaching strategies for the country to culti-

vate talents of high quality and professional skills.

Key words mechatronics course； curriculum system； teaching me-thod； quality education

1 前言

隨著我國工業化進程的不斷加快，高等教育培養高素質專業型人才已成為高校教學的發展趨勢。我國的教育模式也從傳統的應試教育逐步趨向于素質教育和創新教育。許多高等院校為了加強對學生綜合素質和創新能力的培養，增加了專業必修和選修課程。專業課程的課時被不斷壓縮，教師的授課時間大大縮短，授課內容卻隨著科技的發展逐年增多。課時緊張這一問題在機電一體化課程教學工作中尤為突出。

機電一體化課程是典型的多學科相互融合的綜合性課程，不僅涉及機械設計、機械制造、電機控制、液壓氣壓技術等傳統機械技術，而且包括計算機與信息處理技術、傳感與檢測技術、自動控制技術、伺服驅動技術、接口技術、軟件編程技術等計算機與電氣類相關技術[1]，各技術彼此聯系又有所區別。在教學過程中，要求學生不僅要具備較高的綜合素質，綜合掌握多門技術、融會貫通，還要能夠在實踐生產中靈活應用。這加大了高等院校機電一體化教學的難度，是機電一體化教學創新改革面臨的主要問題。

因此，如何在有限的課時內，清晰傳授機電一體化課程的重要內容，同時與時俱進，及時更新當下的技術潮流與熱點，是一項需要深入思考的問題。本文擬通過對課程體系設置、教學方法、教師隊伍水平這三個方面進行深入分析探討，研究機電一體化教學發展的新思路與新策略，切實有力地推進素質教育與創新教育。

2 課程體系探討與策略研究

機電一體化是機械、電氣以及計算機三者的交叉融合。作為一門系統綜合的專業課程，必須把握各知識間的內在聯系，有條理、有計劃地將其聯系起來，以整體的形式呈現給學生。在高等院校機電一體化教學中，由于課時限制，很多院校的課程體系明顯偏重機械或電氣等某一方面，而單純偏向某一方面的課程體系和教學模式不能夠客觀、真實地反映出機電一體化專業的核心，不利于培養具有多方面專業技能的機電一體化人才。

也有一些院校在課程設置時片面追求知識理論體系的完整性，在有限的課時內覆蓋了機械、電氣、計算機三個學科專業的教學內容。比如：前一章是控制理論的數學模

型，下一章則是機械傳動與驅動設計；前一章是傳感器與檢測系統，下一章則是可編程控制器。各個章節僅僅簡單羅列了機電一體化涉及的理論知識，各個知識點之間缺乏內在聯系。學生在學習過程中不能將各個知識點有機聯系起來，也不能從整體上掌握機電一體化課程的核心，自然也無法將學到的理論知識融會貫通并指導實踐。這種片面追求知識體系完整的課程體系偏離了高校設置機電一體化課程的初衷，阻礙了具備綜合素質的機電一體化專業人才的培養。

因此，在機電一體化課程體系設置時需要注意，既不能以偏概全，也不能追求面面俱到，應該充分考慮該課程在整個專業課程體系中的作用，打破學科間的限制，對其進行系統分析，從系統的角度去講解知識點，打通各個知識點之間的內在聯系，不斷完善學生的知識結構，使學生能夠掌握系統的知識體系，能夠從整體的角度考慮問題，這對于機電一體化教學發展具有積極作用。

此外，在機電一體化理論教學過程中，還要根據學校專業特色，優化重組教學內容，了解學生在學習本課程時的專業課程體系構架，有選擇有重點地進行教學，集中精力以較少的課時構建機電一體化系統理論體系，并與其他專業課程之間形成配合和補充。比如對于機械背景專業學生，由于已經具備機械設計、機械制造等相關理論知識，在教學內容設置上可以用較少的課時對相關知識點進行系統復習，將較多的課時用于講授電氣控制、傳感檢測、單片機以及機電接口的相關內容。而對于電氣背景專業學生，在教學過程中要針對性地對機械以及計算機相關知識點進行系統性講解，讓學生了解基本概念，培養學生基本素質[2]。

機電一體化課程體系的理論教學過程還需要與實踐教學有機結合，構建理論結合實踐的科學教學模式。傳統的機電一體化課程設置一般是課堂理論教學結束后進入實踐教學環節，使用現成的機電一體化系統產品，指導學生按照要求完成實驗平臺設計與演示。這種課程體系設置使得理論和實踐分開，不利于學生對各個知識點的深入理解和掌握，不利于學生綜合能力和創新能力的培養。科學合理的課程體系，要做到理論與實踐的有機結合，用所學理論指導實踐，將理論付諸實踐，通過實踐驗證理論[3]。

在教學過程中，教師應該對教材進行全面整合和梳理，詳細了解學校現有的實驗條件，制定科學合理的實驗內容，將完整的機電一體化系統分為若干實驗子任務，并將各個實驗環節課程穿插到理論課程中進行。比如針對理論課程中的傳感器與檢測、繼電接觸器、可編程控制器、單片機、典型機電一體化系統設計等，可在教學理論知識的同時，分別安排相應的實驗環節，一方面提高學生的動手實踐能力，另一方面促進學生對每一部分理論知識的深入理解。通過理論與實踐環節的不斷循環深入，有意識地使學生將各個知識點逐步進行有機聯系并形成系統性知識構架[4]。

3 教學方法探討與策略研究

當前的機電一體化專業普遍的教學模式是教師根據教材內容進行整合梳理，然后根據課時安排有側重地對各個章節知識點進行講解。在這種教學模式下，教師以教學內容為目標，學生則機械地學習接受，課堂教學過程中缺乏靈活性和互動性，學生缺乏必要的思考，不能充分調動學習積極性和能動性，教學效果不佳。

因此，教師要結合機電一體化課程的特點，根據教學內容有針對性地靈活運用多種教學方法[5]，如系統式教學、啟發式教學、問答式教學、案例式教學、任務驅動式教學、翻轉式教學等，最大限度調動學生的積極性，使機電一體化教學達到事半功倍的效果。比如：教師可以把關鍵知識點先通過系統教學或案例教學給學生講解，使他們理解基本概念和方法，然后將知識點分解為若干子任務或子問題，采用任務驅動教學法，由學生以團隊或小組的形式確立實際任務，并在解決問題過程中理解知識、掌握知識。教師在學生完成任務過程中，要善于及時發現問題，個別問題個別指導，共性問題集中講解，促進教與學的相輔相成、相互促進。

在教學手段上也要善于借助多媒體教學，通過圖文聲并茂的表現形式，提供形象直觀的交互式學習環境。機電一體化課程的結構圖、線路圖等比較多，運用PPT制作豐富生動的多媒體教學課件，集圖形、動畫、框圖、視頻于一體，不僅有利于教師的直觀講解，而且有助于學生對知識的深度理解，使學生對知識點印象深刻，激發學生的學習興趣，提高學習的主動性、積極性。比如：在講解繼電接觸器的各種控制線路時，可以通過動畫的形式讓學生直觀感受不同的電氣控制形式的各種電氣元件的動作過程，有利于學生理解和掌握重難點問題；在講典型的機電一體化產品設計時，可以通過播放視頻先讓學生了解世界前沿科技，認識當今先進的機電一體化產品和技術，讓學生對機電一體化這門課程產生濃厚的學習興趣和學習動力。

4 教師隊伍探討與策略研究

教師隊伍水平的高低直接影響機電一體化的教學質量。機電一體化教學要求教師不僅具有扎實的專業理論基礎、較強的實踐動手能力，還要有與時俱進、一絲不茍的工作態度，不斷學習新方法新技術，善于反思自己在教學過程中的不足。目前，高等院校機電一體化教師隊伍以年輕教師居多，他們剛剛畢業不久，雖具有一定的理論水平，但教學經驗不足，實踐能力和解決實際問題的能力有待加強。另外，高等院校普遍存在的問題是考核機制和職稱評定片面強調項目、文章、專利等指標，使得很多年輕教師重視科研而在教學方面投入時間有限，存在只是被動完成課時任務的情況。

為解決上述問題，首先，高校要根據自身實際情況，確立教學型、科研型和教學科研并重型教師隊伍綜合培養的基本發展理念。重點針對教學型、教學科研型教師進行教學技能方面的輔導，設立與之相配合的考核激勵機制，凸顯教學成果的重要性。使得這些教師能夠從觀念上重視教學，愿意投入精力和熱情去不斷摸索和改革機電一體化教學方法，努力提高機電一體化課程的教學質量。

其次，為了提高年輕教師的教學水平，建議組織機電一體化精品課程梯隊，由教學經驗豐富的教師與年輕教師相結合，共同制訂教學計劃、互相探討教學策略、共同解決實際問題。年輕教師可以向梯隊中經驗豐富的教師學習教學經驗和教學方法，提高自己的教學水平和專業素養；而教學經驗豐富的教師也可以與年輕教師探討教學方法的新思路、了解國際前沿的機電一體化技術等，不斷創造性融入新知識新思路，拓寬學生的知識面與視野。

5 結語

機電一體化課程是多門學科的綜合，涉及知識面寬，學習內容多，教學課時有限。為了有效增強教學效果，培養專業復合型人才，需要注意在課程體系設置、教學方法改進以及教師隊伍培養等方面著手改革，以適應不斷發展與變化的機電一體化應用需求。機電一體化技術是機械技術、電氣技術、計算機技術、信息技術等多學科相互融合、綜合發展的產物，是培養復合型人才的重要途徑。希望通過以上各種策略方法的探討與實踐，不斷完善和創新，切實有效地讓機電一體化課程能夠吸引學生，學有所獲，為國家培養一流的綜合型、創新型、高素質專業人才。

參考文獻

[1]閆華，汪木蘭，朱思洪.《機電一體化系統設計》課程教學改革的實踐[J].中國科技信息，2008（15）：241-242.

[2]楊丙輝，閆樹軍，郭文松.機電一體化技術課程教學改革與探討[J].中國現代教育裝備，2016（17）：93-95.

[3]韓紅.機電一體化技術專業人才培養模式改革與實踐[J].中國教育技術裝備，2016（2）：120-121.

[4]黃建科.高職機電一體化實踐教學改革初探[J].中國科技信息，2009（3）：222-223.

[5]張帆.基于微課的機電一體化課程翻轉教學方法研究[J].中國教育技術裝備，2015（24）：4-6.