機械專業電類系列課程建設與教學改革探索

王才東 尚寶平 何文斌

摘要：根據經濟發展對機械專業人才的新.需求，結合工程教育專業認證對機械類專業課程體系的要求，學校對機械專業電類系列課程進行教學改革。學校從明確目標定位、整合與完善課程體系、建立課程群、建設課程群教學團隊、開設跨課程的綜合性訓練項目等方面進行探索，這些探索能拓寬電類知識的范圍，突出“機”“電”的結合，也能充分調動學生學習的積極性與實驗的主動性，強化對學生創新能力和工程技術應用能力的培養。

關鍵詞：機械專業;課程建設;課程群;綜合實驗

機械設計制造及其自動化專業是一門實用性較強的專業。機械專業的培養目標要求學生不僅要學習機械設計與制造的基礎理論，而且要學習機械系統里的傳動與控制、電子技術、信號測試與信息處理技術等“電”方面的基本知識。“機”課程與“電”課程是機械專業的兩大核心課程，“機”包括機械設計、機械制造等，“電”則是工程測試與信息處理、機電傳動與控制、計算機應用技術的集合。

根據經濟發展對機械專業人才的新需求與工程教育專業認證對機械類專業課程體系的要求，現時期機械專業的電類課程設置有待進一步優化。以往以機械類課程體系為基礎，增加電工電子技術、微機原理、單片機技術等幾門課程為輔的課程設置，遠不能滿足學生的應用需求。課程應拓寬電類知識的范圍，強調“機”“電”結合，使電類課程的設置更好地與機械設計、制造與控制相結合。

一、機械專業電類課程教學存在的問題

在機械專業中，電類課程主要包括電工電子技術、傳感與測試技術、控制工程基礎、機電傳動控制、單片機原理與應用、可編程控制器原理與應用等。目前，電類課程教學存在部分課程內容陳舊、課程之間內容重復，以及學生學習熱情不高等問題。這些間題直接導致了學生對電類知識的掌握不夠扎實，使他們在課程設計、畢業設計、大學生創新活動中遇到控制類問題時無從下手。因此，高校需要開展機械專業電類系列課程體系與教學內容的綜合改革和實踐，進一步改進電類課程設置和教學方法，促進機械專業學生對電類知識的掌握和應用能力的提升。

二、機械專業電類課程教學改革措施

（一）明確機械專業電類課程的目標定位

根據工程教育專業認證對機械類學生相關專業知識和技能的要求，專業基礎類課程需包含機械系統中的傳動與控制、測控原理與技術、計算機應用技術等課程。學院在2017版人才培養方案修訂過程中，進一步明確了電類課程總體知識構成及能力要求，總體協調電類課程的教學大綱制定，把電類知識和能力要求分解到每一門電類課程中去。通過日常的教學研討與交流，每位任課教師都要理解自己講授的電類課程在機械專業課程體系中的地位與作用，以及課程如何支撐畢業要求指標點。另外，課程負責人需根據畢業要求指標點，制定課程目標和課程大綱，然后根據課程大綱進行教學設計和教學活動。任課教師要設計好電類與機類課程相關知識的銜接，通過理論和實例的講解，讓學生能綜合應用所學的機械知識和電類知識，達到1+1>2的效果。

（二）機械制造自動化專業電類課程體系整合與完善

雖然機械專業的教學計劃已設置了一些自動化、信息技術等電類課程，但其知識體系仍存在部分課程內容陳舊、課程缺乏新的相關技術與軟件等問題。通過調研，學校需要把原有的課程體系進行整合，要系統地設置機械專業的電類課程。根據最新的《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》，機械專業較以往學分和學時有所減少。同時，學生要學習的知識面相比之前更寬，課程設置更強調學生知識和能力的融合，強調對學生設計和工程技術應用能力的培養。

對機械專業來說，由于電類課程門類較多，進行相關課程的整合是必然的趨勢。學校根據工程教育認證對機械類學生相關專業知識和技能的要求，結合機電一體化產品、制造系統控制系統的特點，探索將電類課程劃分為三大課程群：工程測試與信息處理模塊、機電傳動控制模塊、計算機應用技術模塊。

第一，工程測試與信息處理課程群。要讓學生掌握工程測試與信息處理技術，了解機械工程中涉及的控制信息的產生、測量、傳送、轉換和處理。信息技術是現代機械工業重要的影響因素，是實現“工業4.0”的關鍵要素。在設計、制造階段，需要對工程的工藝參數和流程參數進行準確的測量;在設備運行階段，需要實時檢測設備的運行狀態，對設備出現的故障進行檢測與預告;在柔性化生產線上，需要配置許多傳感器對生產狀態進行實時檢測。專業的新版培養方案中該課程群包含機械工程測試技術、機械故障診斷基礎、無損檢測技術等。

第二，機電傳動控制課程群。要讓學生掌握機械系統的傳動與控制相關知識，了解機械設備與系統的控制規律和控制方式，包括機電系統穩定運行條件，電機的啟動、調速、制動原理與實現方法，控制系統的建模與仿真等。當前，物聯網、云計算、大數據、人工智能等方面技術也逐漸應用于裝備制造業。如機器人裝配生產線涉及電機控制、程序編寫與調試、機器視覺、工作狀態監控等知識。專業的新版培養方案中機電傳動控制課程群包含：電工電子學、控制工程基礎、機電傳動控制、數控技術、機電系統設計、機器人原理與應用等。

第三，計算機應用技術課程群。機電產品和先進制造系統的控制與運行系統需要計算機、微處理器及程序編制技術知識。合理整合原有的微機原理、可編程控制器原理與應用、數據庫技術及應用、計算機程序設計等課程，能夠構建計算機應用技術課程群。專業的新版培養方案中計算機應用技術課程群包含：大學計算機、程序設計技術、單片機原理與應用、現代電氣與可編程控制技術等。

（三）課程群教學團隊建設

課程群實行課程負責人制度，課程負責人由經驗豐富的高級職稱人員擔任。課程群的具體建設內容包括課程大綱的制定、課程授課內容選取、不同課程之間教學內容與實驗項目的銜接、考核方式的確定等。學校鼓勵課程群教師集中辦公，提倡教學團隊的各個教師間相互“傳承”，定期開展教學研討及教學經驗交流會，切實提高教師的教學水平。另外，學校在課程群教學團隊建設中實行青年教師導師制，充分發揮傳、幫、帶作用，以加快年輕教師的成長速度。

（四）以專業工程認證為契機，加強電類課程綜合性訓練環節

根據工程認證相關要求，專業開設了電類前沿性課程、機電類綜合性課程，增加了機電類綜合訓練實踐環節。通過增加開設機電系統設計課程設計、電工實習、機電一體化綜合訓練等訓練項目，學校構建了包含電類知識的講解、課內實驗、課程設計、集中實踐訓練的電類課程綜合體系，使課程體系更加完善。

（五）開設跨課程的綜合性、設計性實驗，加強創新能力與工程應用能力的培養

目前，大多數專業是各課程單獨開設實驗，其實驗效果受單一課程課內知識點的寬度、深度和實驗教學學時的限制。再加上開設的實驗大多為演示型、驗證性實驗，設計和綜合實驗偏少，不利于工程應用能力的培養。專業新版培養方案將機械類系列課程群化為課程群，為開設跨課程的綜合性、設計性實驗創造了有利的條件。

在課程實驗中，教師綜合分析電類課程群的授課知識內容，把幾個相關的實驗進行整合，設置綜合性、設計性實驗。根據新版培養方案對課程體系要求，學校開設為期一周的機電一體化綜合訓練課程，并在學生學習電機驅動、氣動、現代電氣與可編程控制技術等多種技術基礎上構建機電一體化的實驗平臺（如下圖所示）。通過綜合訓練實踐，學生系統掌握了機電一體化技術，對各課程專業知識點有了全面的認識，綜合運用能力也得到了提升。

三、結語

通過本項目的研究，學校構建了完善合理的機械專業電類課程體系，讓學生真正能掌握機電一體化的設計、制造、控制方面的知識，加強了對學生創新能力的培養，促使學生成為掌握機電技術的復合型人才。

參考文獻：

[1]彭曉燕，王虎符，李德化.機械設計制造及自動化專業電類課程新體系的研究[J].機械工業高教研究，2000，（4）.

[2]董愛梅.基于CDIO的機械電子工程專業機電一體化課程群優化與研究[J].教育教學論壇，2017，（16）.