機(jī)械電子工程專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革與探索

彭星玲　茶映鵬　劉嘉

【摘 要】從機(jī)械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)角度出發(fā)，分析了綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)方面存在的問題，探索了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，結(jié)合任務(wù)型教學(xué)法和討論法，強(qiáng)化了教學(xué)過程管理，細(xì)化了成績評定指標(biāo)，從而更好地鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械電子工程；綜合課程設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）30-0044-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.019

Teaching Reform and Exploration of Integrated Course Design of Mechatronic Engineering Specialty

PENG Xing-ling CHA Ying-peng LIU Jia

（Mechanical & Electrical Engineering School of Nanchang Institute of Technology，Nanchang 330099，China）

【Abstract】The paper analyzed the problems existing in the teaching process of integrated course design from the perspective of？personnel training of mechatronic engineering specialty.The student-centered teaching mode combing teaching method and discussion method were explored.Besides，the teaching process management was strengthened and the evaluation criteria was refined to exercise students engineering practice ability.

【Key words】Mechatronic engineering；Comprehensive course design；Teaching reform

0 引言

機(jī)械電子工程專業(yè)旨在培養(yǎng)適應(yīng)國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，具有扎實(shí)的自然科學(xué)、人文科學(xué)基礎(chǔ)，受到現(xiàn)代機(jī)電工程師的基本訓(xùn)練，能夠在機(jī)械、電子、機(jī)器人、水利、能源等行業(yè)從事工程及項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理和研究等方面的高級工程技術(shù)人才和管理人才。綜合課程設(shè)計(jì)作為獨(dú)立的教學(xué)環(huán)節(jié)，是機(jī)械電子工程專業(yè)集中實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是學(xué)習(xí)完本專業(yè)所有理論課程后進(jìn)行的一次全面的綜合練習(xí)。課程設(shè)計(jì)的素材來源于工程實(shí)例，設(shè)計(jì)過程中學(xué)生需要綜合應(yīng)用本專業(yè)基礎(chǔ)知識，這有助于學(xué)生夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，提高工程素養(yǎng)[1]。

在指導(dǎo)機(jī)械電子工程專業(yè)的綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，筆者發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生的專業(yè)知識能基本滿足要求，但普遍存在工程實(shí)踐能力較弱的情況。針對這一問題，從綜合課程設(shè)計(jì)改革入手，努力探索綜合課程設(shè)計(jì)的教學(xué)方法、內(nèi)容和考核方式，搭建起理論知識聯(lián)系工程實(shí)際的橋梁，從而使學(xué)生的工程實(shí)踐能力得到鍛煉。

1 綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀分析

綜合課程設(shè)計(jì)旨在綜合運(yùn)用機(jī)械電子工程專業(yè)基本理論對典型機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如皮帶傳送的物料運(yùn)輸系統(tǒng)、多層電梯控制系統(tǒng)和智能交通燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，系統(tǒng)硬件一般包括電動(dòng)機(jī)、傳感器、PLC、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，專業(yè)知識涉及機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)電傳動(dòng)技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)和PLC控制技術(shù)等。就南昌工程學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)“綜合課程設(shè)計(jì)”這門實(shí)踐課程來講，筆者發(fā)現(xiàn)以下問題：（1）設(shè)計(jì)題目更新較慢，與市場需求聯(lián)系不緊密，盡管機(jī)電產(chǎn)品眾多，限于實(shí)驗(yàn)室的條件，題目往往局限于設(shè)計(jì)一些較為傳統(tǒng)的機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，與時(shí)下新技術(shù)脫節(jié)，難以引起學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性；（2）教學(xué)模式上是以教師為主導(dǎo)，教師對設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行詳細(xì)講解，學(xué)生僅依據(jù)設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，對一些重要的知識點(diǎn)未進(jìn)行深入研究和思考；（3）學(xué)生缺乏工程設(shè)計(jì)規(guī)范的指導(dǎo)，學(xué)生設(shè)計(jì)的系統(tǒng)學(xué)生更多地關(guān)注功能的實(shí)現(xiàn)，而不重視性能指標(biāo)和成本控制，造成理論與工程實(shí)際脫節(jié)；（4）教學(xué)過程管理和考核方法不盡合理，課程平時(shí)考核標(biāo)準(zhǔn)未細(xì)化，籠統(tǒng)的以平時(shí)成績和設(shè)計(jì)報(bào)告成績作為評價(jià)指標(biāo)，同學(xué)們往往為了完成最終的設(shè)計(jì)報(bào)告而進(jìn)行設(shè)計(jì)，平時(shí)參與度不高。

2 機(jī)械電子工程專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式改革與探索

針對綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程中出現(xiàn)的上述問題，筆者認(rèn)為，綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)中應(yīng)充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，在具體實(shí)施過程中采用任務(wù)型教學(xué)法和討論法相結(jié)合的教學(xué)方法，探索實(shí)踐環(huán)節(jié)過程管理與考核結(jié)果并重的綜合成績評定方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、能動(dòng)性和團(tuán)隊(duì)合作精神，重視學(xué)生工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)。

2.1 “以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式探索

傳統(tǒng)教學(xué)模式是從教師如何去教這個(gè)角度來進(jìn)行闡述，強(qiáng)調(diào)了教師的主體地位，忽視了學(xué)生如何學(xué)這個(gè)問題。杜威提出“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)了教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生的主體性作用，重視學(xué)生對教學(xué)的參與度，教師需要采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式，合理設(shè)計(jì)“教”與“學(xué)”的活動(dòng)[2]。其中任務(wù)型教學(xué)法的核心理念是教師分配任務(wù)，學(xué)生根據(jù)分配的任務(wù)來學(xué)習(xí)，完成任務(wù)，達(dá)到課程要求，強(qiáng)調(diào)的是“在做中學(xué)”和“以學(xué)生為中心”，與本課程的初衷一致，但教學(xué)實(shí)施過程中，教師應(yīng)注意引領(lǐng)學(xué)生，并對教學(xué)過程進(jìn)行有效的控制[3]。根據(jù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，本課程有兩周的課程設(shè)計(jì)。我們在教學(xué)安排上，采取了集中授課、分組協(xié)作、自主學(xué)習(xí)、集中匯報(bào)與討論等多個(gè)環(huán)節(jié)相配合的方式。以南昌工程學(xué)院14級機(jī)械電子工程專業(yè)為改革實(shí)施對象，學(xué)生共計(jì)60名，對學(xué)生進(jìn)行分組指導(dǎo)，每組學(xué)生3人，安排3名指導(dǎo)老師，每一組同學(xué)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

課程設(shè)計(jì)第一天指導(dǎo)老師介紹課程設(shè)計(jì)安排、任務(wù)要求和考核方式，布置2-3個(gè)選題、讓學(xué)生根據(jù)感興趣的題目進(jìn)行分組選題，學(xué)生自主推選組長，教師對課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行講解，對任務(wù)進(jìn)行分解，讓學(xué)生了解所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)完成的主要任務(wù)、工作環(huán)境和條件，設(shè)計(jì)的具體要求以及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)水平、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。鼓勵(lì)學(xué)生查閱指導(dǎo)書、工具書和期刊等相關(guān)資料。第2-3天，各小組成員在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上提出可能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案，然后在組長主持下討論得出一致方案，如組員間的方案難以統(tǒng)一，則將各自方案交于指導(dǎo)老師共同討論出最佳方案，組長和組員的任務(wù)分配由組長協(xié)調(diào)，要體現(xiàn)各展所長、協(xié)作互補(bǔ)，對于系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和軟件編程，要求所有成員全體參與、共同完成，以保證每位同學(xué)的工作量。對于部分硬件設(shè)計(jì)和局部參數(shù)計(jì)算可分工進(jìn)行，在這個(gè)過程中組員間良好的溝通與協(xié)作是項(xiàng)目順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。接下來的6天，設(shè)計(jì)小組要在指導(dǎo)老師的引導(dǎo)下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和集中設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中有疑問可隨時(shí)向請教指導(dǎo)老師請教，進(jìn)行互動(dòng)答疑，中期向指導(dǎo)老師匯報(bào)設(shè)計(jì)進(jìn)展，進(jìn)展匯報(bào)是以學(xué)生展示為主的討論式教學(xué)法，同時(shí)也是考核的一項(xiàng)內(nèi)容。每位同學(xué)向各自的指導(dǎo)老師通過口頭或書面展示的方式，對任務(wù)完成情況進(jìn)行匯報(bào)，匯報(bào)后老師提問和點(diǎn)評，鼓勵(lì)各小組進(jìn)行互動(dòng)討論。通過這個(gè)環(huán)節(jié)，有利于提高學(xué)生的參與度和表達(dá)能力，各小組成員在聽取其他小組的匯報(bào)時(shí)，能夠了解到不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)思路，學(xué)生在參與過程中也能體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂趣。最后一天集中考核，各小組進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)計(jì)效果測試和答辯，指導(dǎo)老師對每組的設(shè)計(jì)效果進(jìn)行評價(jià)和登記，組織學(xué)生對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整理，使學(xué)生養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣，課后提交設(shè)計(jì)報(bào)告。

2.2 課程評價(jià)考核體系的優(yōu)化

以往的綜合課程設(shè)計(jì)考核評價(jià)僅重視平時(shí)紀(jì)律和設(shè)計(jì)報(bào)告，未重視實(shí)踐過程中學(xué)生的參與度、工作量和溝通表達(dá)能力等項(xiàng)的評估。因此，有必要構(gòu)建實(shí)踐過程管理和結(jié)果并重的綜合考核與評價(jià)體系，以真正檢驗(yàn)學(xué)生的綜合能力，提高學(xué)生參加實(shí)踐活動(dòng)的積極性[4]。本課程的最終考核與評價(jià)要求提交規(guī)范的設(shè)計(jì)報(bào)告，并考慮設(shè)計(jì)過程中任務(wù)參與度和工作量，設(shè)計(jì)演示效果以及溝通表達(dá)能力。考核按平時(shí)表現(xiàn)占50%和設(shè)計(jì)報(bào)告占50%給出最終成績。其中平時(shí)表現(xiàn)中：設(shè)計(jì)演示效果占20%，態(tài)度和紀(jì)律占10%，小組分工中的角色與工作量占10%，進(jìn)展匯報(bào)與答辯過程中的問題回答的正確性及展示的溝通與表達(dá)能力占10%，設(shè)計(jì)報(bào)告中項(xiàng)目完成情況與設(shè)計(jì)方案的指標(biāo)評價(jià)占40%，報(bào)告的規(guī)范性與完整性占10%。鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立完成報(bào)告，即使同一小組設(shè)計(jì)報(bào)告也不允許雷同，要體現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)過程和心得體會(huì)等區(qū)別。

改革實(shí)施后發(fā)現(xiàn)學(xué)生參與設(shè)計(jì)的熱情高、進(jìn)度快，設(shè)計(jì)報(bào)告整體上更加規(guī)范、完整，由于參與度高學(xué)生們基本都寫出了較為深刻的心得體會(huì)，杜絕了雷同報(bào)告，由于細(xì)化了平時(shí)成績的考核，組員間的成績區(qū)分度好，體現(xiàn)了評價(jià)指標(biāo)中的差異性。教學(xué)實(shí)踐表明：這種“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，結(jié)合任務(wù)型教學(xué)和討論法相結(jié)合的教學(xué)方式，以及關(guān)注過程管理的綜合成績評定方法提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與度，形成了良好的互助互學(xué)的學(xué)習(xí)氛圍，在學(xué)生鞏固專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

3 結(jié)束語

綜合課程設(shè)計(jì)作為機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生學(xué)完所有理論課程后進(jìn)行的綜合性課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)效果能夠很好地檢驗(yàn)學(xué)生對專業(yè)知識的掌握程度和理論聯(lián)系工程實(shí)際的能力。進(jìn)行以綜合課程設(shè)計(jì)為代表的實(shí)踐教學(xué)改革，探索“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，優(yōu)化實(shí)踐課程考核評價(jià)體系對于培養(yǎng)未來高級工程師和管理人才具有非常重要的作用。

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