面向新工科的機電專業實踐教學體系改革研究

吳軍 張雪松

摘 要：針對機械電子工程專業的實踐教學內容與模式均不適應社會實際發展狀況的現狀，根據新工科建設的教學目標與要求，在實踐內容上加強數字化、信息化、智能化技能訓練的比例，并與傳統機電工程實踐內容進行有機結合，在實踐模式上對過去課程式的實踐教學構成體系進行重構，提出項目式的實踐教學課程體系，依據項目教學法設計若干大項的綜合實踐課程，訓練目標明確，內容相對獨立完整，可有效提高學生的學習興趣、綜合工程素養與實際應用能力。

關鍵詞：新工科；實踐教學；過程式教學

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.215

1 緒論

工程實踐教學是構成高校工程類各專業教學體系的重要環節，是培養卓越工程師，提高學生工程素養的必不可少的重要環節。對于機電類工程專業教學而言，目前的教學內容與教學模式均不能適應目前社會發展的真實現狀。當前科學技術發展日新月異，數字化、信息化、智能化技術應用已深入到各行各業，深入到我們的日常生活當中。但是傳統的機電類專業實踐教學仍因循舊有內容與模式，對新技術、新應用視而不見，與先進的生產實踐相脫節，難以滿足新型工程應用型人才培養的目標與要求。因此，對機電類進行實踐教學體系改革已成必然。針對這種現狀，國內外各高校已進行多種積極的探索與實踐[1，2]。

2 當前課程教學中存在的問題分析

機械電子工程在機械類各專業中屬于年輕的一員，是在工用與民用產品機電一體化程度越來越高的背景下產生的。機械電子屬于一門邊沿學科，如果死板的將機械課程與電子課程各抽出一部分內容用在實踐教學，必然哪個方面的教學都不能做到像“純”機械或“純”電子類專業那樣的學時數，導致多而雜，粗而不精的教學效果，而且機械與電子類課程不能做到融會貫通，相輔相承，學生往往止步于固有思維模式，遇到問題要么歸于機械類范疇要么歸于電子類范疇，而不會去用機電一體化的思維去思考、去設計。這固然與任課教師自身工程素養的局限性有關，但也與實踐類課程的設置不當有一定關系，表現為“機”與“電”相互脫節。舉例來說，機械設計基礎課程設計是純粹的機械結構、強度的設計，設計內容一般為典型機械傳動產品——減速機，單片機原理及應用課程設計是純粹的電子控制類設計，有交通信號燈等小型的電子控制系統設計。二者的思維模式截然不同，缺乏一個機電一體化環境為二者搭橋，做到共同設計去完成一個產品，這樣培養出來的學生不能稱之為真正的“機械電子”人才。

以我校為例，現有機械電子專業實踐教學培養計劃中，最能反應時代特征，體現新科技、新技術的信息化、智能化的技能訓練所占教學比例偏少或者沒有。這與市場相脫節，不利于機械電子專業人才的培養。只有改變這一弊端，緊跟社會科技發展步伐，才能讓機械電子工程專業培養的人才成為就業市場的寵兒，成為真正的復合型應用技術人才。

3 面向新工科的實踐教學課程改革思路

“中國制造2025”是在新的國際、國內環境下，中國政府立足于國際產業變革大勢，作出的全面提升中國制造業發展質量和水平的重大戰略部署。在中國制造2025規劃中，包括有五大工程和十大領域。在五大工程中，“智能制造”作為其重要組成部分，其實質就是制造業的數字化、信息化、智能化；在十大領域中，高檔數控機床和機器人均是數字化、信息化、智能化的典型產品。為實現中國制造2025的偉大愿景，提供合格、高質量的人才隊伍，國家教育部適時提出新工科建設的規劃與方案，為傳統工科專業的發展指明了方向。在機械類各專業中，機械電子工程專業是機械學與電子學相結合的復合型專業，最貼近新工科建設的范疇，也最適合引入數字化、信息化、智能化的教學內容。課程始終是人才培養的核心，是提高教學質量的根本保證。加強數字化、信息化、智能化建設，進行實踐課程開發的宗旨，是以新型產業為就業導向、以工程訓練為載體的學生全面工程素養與技能的發展[3-5]。

數字化是信息化的基礎，智能化是信息化的方向，無人駕駛汽車，保姆機器人這些過去無法想象的產品已經離我們的生活越來越近。智能制造同樣如此，高檔數控機床、智能機器人無一不體現出機械與電子的結合，制造與信息的結合。因此，必須在實踐課程中體現出更多的數字化、信息化因素，并力所能及的體現出智能化的因素。讓學生贏在高起點，成功于新科技。具體而言，把數字化、信息化引入設計與制造的各個課程訓練環節，使之過程和結果更加科學，更加高效，更加綠色。

為了滿足上述實踐課程教學體系內容的轉變，必須輔以實踐課程教學體系模式的轉變，才能得到理想的教學效果，達到預期目標，否則就是事半功倍，難以堅持下去。在工程類課程教學中應用工作過程導向教學模式，是應用型、職業型高校專業教學的一種創新手段，許多高校對此進行了有益的探索與實踐。以工作過程為實踐對象，而不是以理論課程為實踐對象，就可以避免實踐課程之間條塊分割，機電分家，為設計而設計的現象發生。具體說就是以生產實踐中真實的產品為工作對象，以該產品的數據采集、數字化設計、數控化制造、智能化裝配等一系列工作過程為實踐環節進行訓練，從而滿足新工科建設對人才培養的要求。

4 基于過程式的實踐教學課程體系設計

以工作過程為導向把傳統的實踐課程加以整合，設計若干個綜合課程設計項目，在項目中力求體現出數字化、信息化和智能化特點。

以我校為例，將過去單獨的課程設計整合成多種技術合成訓練的綜合設計，同時注重數字化、信息化內容的增加。比如機械制圖課程設計，其內容改為制圖規范+Autocad工程圖+三維建模軟件的訓練內容，強調現代設計專業工具的使用，設計理念也因此截然不同，從立體建模入手，輕視圖表達重設計開發，從而回歸設計本源。又比如機械設計基礎課程設計改為機電一體化產品設計，與傳統的機械專業區別開來，真正體現出機械電子工程專業的特點，機械部分設計只是產品設計的一部分，只有結合電子技術的設計訓練才是一個完整的產品設計，符合現代工業產品設計的“輕機械重電子”的發展方向。

PLC控制系統是工業自動化三大系統之一，機電傳動控制只是簡單的在加工機床上進行PLC控制系統的電氣控制訓練，控制對象非常狹窄。而自動化是信息化的前提，自動化生產線是“機器代人”的必然結果，當控制對象改為自動化生產線以后，控制對象的范疇變得廣泛，設計的復雜度具有較大彈性空間，從而起到“難易結合，因材施教”的教學效果。

增加數控技術實訓和工業機器人實訓的環節。數控技術和機器人是我校機械電子工程專業的兩個特色方向，對應著中國制造2025十大領域之一，突出體現著智能制造所要求的數字化、信息化、智能化的核心內涵，起到在產品生產全過程的訓練中既是重要節點，又能穿針引線的重要作用。數控技術實訓重點在先進制造，向前可與數字化產品設計相結合，向后可與精密檢測相聯系，機器人技術實訓重點在先進裝配，向前可與自動生產線與PLC設計相結合，向后同樣可與精

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密檢測相聯系，從而完成一個完整的設計、制造、裝配生產鏈的訓練。

5 結語

面向新工科的機電專業實踐教學體系改革，著眼于社會實際的先進生產內容與方式的進步，改革專業實踐教學環節，變機、電獨立訓練為機電一體訓練，變以理論知識為訓練單元為以工作過程為訓練單元，強調現代設計工具、現代制造工具、現代裝配工具的使用訓練，培養具有現代設計思維，掌握現代制造、裝配方法的應用型機電專業人才。

參考文獻：

[1]孫科學，郭宇鋒.面向新工科的工程實踐教學體系建設與探索[J].實驗科學與技術，2018（05）：233-235.

[2]路琴，楊明.面向新工科的機械工程實踐教育體系平臺構建思考與探索[J].高校實驗室工作研究，2018（02）：98-100.

[3]李啟光，劉相權.機電專業實踐教學探索[J].教育教學論壇，2018

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[4]蔚澤峰，嚴寒冰，秦東興.應用型本科機電專業實踐教學體系研究[J].實驗科學與技術，2017（06）：93-95.

[5]張文峰.機電專業實踐實訓的教學模式研究[J].工業設計，2017

（12）：93-94.

作者簡介：吳軍（1971-），男，遼寧北鎮人，碩士研究生，講師，研究方向：數控技術、機電一體化技術。