機電產品設計課程教學改革的探討

寧萌　薛必倫　張秋菊　蔣毅　陳海衛

摘要：如何培養當代大學生的學習興趣，提高其創新能力和動手能力，是當代大學教育的核心問題，因為學習興趣是創造力的源泉，動手能力則是學生素質的體現。提高學生創新能力和動手能力，是教育的意義所在。本文主要介紹了通過機電產品設計（I）課程來提高大學生的學習熱情和創新能力，使學生掌握機電產品設計的基本知識。

關鍵詞：創新能力；動手能力；機電產品設計（I）

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）04-0116-02

機械電子工程的知識體系來源于學科間的交叉融合。現如今，國內外許多大學的機械電子專業課程主要是由機械工程、電子工程、計算機科學以及控制工程中的部分課程整合而成。這對本專業所培養的學生而言，是具有一定難度的。故機械電子工程所要求的人才及人才知識結構、技術素養等明顯不同于傳統的機械工程人員[1]。

培養學生的機電一體化設計理念十分重要，希望學生經過學習能滿足以下畢業能力：能夠對機電一體化系統設計、智能制造等領域的復雜工程問題進行識別和表達；能夠在綜合考慮下，針對復雜機電系統、單元或工藝等工程問題，提出體現創新意識的解決方案；能夠采用科學方法對復雜機電產品開發過程中的工程問題進行研究；具備針對復雜機電工程問題進行開發、選擇和應用現代工具的能力。本文結合機電產品設計（I）專業課程，探討了在教學內容組織、教學方法等方面的改革，希望對本科生的培養更符合“卓越人才”的培養要求與模式。

一、機械電子工程教學存在的問題

目前的大學教育存在以下弊端：本科教育嚴重滯后于外部世界的快速發展；教育資源配置不合理，浪費現象嚴重；書本理論知識（許多實際上已經過時）過時，缺乏與實際生活的系統性聯系；缺乏專業技術和動手能力，無法滿足現代制造企業對素質人才的需求。

其原因在于沒有合適的實踐對象或創新平臺，學校安排的現有課程實驗教學內容中以驗證性實驗和演示性實驗內容居多，缺少學生自主研究性的學習內容和訓練環節，單個實驗項目所涉及的知識點比較單一，實驗中學生對知識點的掌握只限于幾個相對孤立的知識點，缺乏對各知識點之間的相互貫通，無法通過實驗悟出系統各組成部分的性能與系統實際綜合性能和應用之間的內在聯系，更無法將所學習的知識點與分析、解決生產實際問題相聯系，限制了學生的創新思維和動手能力的培養，也難以養成正確的批判性思維習慣[2]。

機電一體化的不斷發展導致其應用領域不斷擴大，所需的技術也越來越復雜，但這種現象有利于人們的發展創造性。因此，為了改善當前大學生的學習課程和教育方法，有必要提供一種良好的氛圍，培養大學生成為腳踏實地的現代工程師。目前，具有現代理論知識，并受過專業培訓又具有實際操作經驗的大學生，在畢業后能夠滿足社會各大生產企業對人才的尋求，為社會經濟的發展做出貢獻。

二、機電產品設計課程教學改革措施

1.知識體系改革。機電產品設計（I）是機電產品設計系列課程中的其中一部分，教學的內容是基于工程圖學，在掌握投影基礎、立體構型、讀圖與表達、零件圖、裝配圖的基礎上，并能上機實踐的一門專業核心課程。本課程總共有40個學時，包括理論學時、上機學時、實驗學時以及實踐學時，在整個系列課程中起到承上啟下的作用。

本課程是針對機械類學生開設的一門必修的專業基礎課，為學生學習后續課程以及課程設計、畢業設計等環節奠定基礎。在學生掌握基本投影法理論的基礎上，引導學生研究機械零件及裝配圖的構形、構造等分析問題，遵循國家標準基本規定進行機械零件及裝配體二維表達，進行工程圖樣的閱讀理解，以及運用三維造型軟件進行機械零件及裝配體三維表達，進行零件測繪。培養學生構型分析能力、手工繪圖能力、閱讀零件圖和裝配圖的能力，計算機繪圖能力以及工程實踐能力。培養學生用圖形表達設計思維的能力，掌握現代化的設計方法和技能、具有分析與解決問題的能力，以及工程實踐和創新設計能力。

根據以上要求，教學知識體系的優化顯得尤為重要。江南大學的機械電子工程專業的課程以往是主要按照機械工程專業的培養方案，其實踐性及對機械電子工程發展的闡述不夠全面。根據現在行業的發展現狀及教學需求，首先需要對于傳統教學內容進行挑選與增補，既要滿足機械設計的需求，也要加入自動化控制的內容。優化教學內容，適當添加機電學科的前沿性知識與最新成果，在教學過程中穿插實踐與大賽，這可以激發學生學習興趣，真正提高廣大學生的動手能力和創新精神。合理開展實踐教學能夠提高學生們的動手能力、幫助梳理專業知識的體系結構、知識點，讓學生們做到對所學知識的融會貫通，并養成正確的批判性思維習慣提高學生獨立思考問題的能力。

2.授課方法改革的實踐與思考。機電產品設計（I）是專門針對機械電子工程專業學生開展的一門課程，與其他專業課程有所不同。因此，在授課方式與過程上也進行了改革，除了多媒體教學，還加入了項目分組與競賽評比等內容。課程改革的目的就是要充分發揮學生的主導作用，學為主、教為輔，對于學生普遍比較熟悉的內容，給定選題讓學生分組討論，既調動了學生的積極性又能集思廣益，一舉多得[3]。

首先，本課程總共有40個課時，不僅有理論課還有上機與實踐課，前期的理論課程先介紹了機電產品設計的理論，讓學生了解現代制造業設計的發展概況與現代設計與信息技術的融合狀況，再通過實例介紹，分析一個機電產品的設計流程與關鍵步驟，從各個角度了解產品性能設計的概念與原理，并讓學生進一步了解優化方法。在課堂上，教師可以通過互動來了解學生的學習進度，這不僅可以加深師生間的接觸和交流，還有利于學生對學習內容的領悟。

其次，教師會在前兩節課就布置一個大作業，學生可以自己一組也可以幾人組隊完成這個大作業，大作業是讓學生設計一款機電產品，并且完成其三維建模，大作業貫穿整個教學課程。每次上機課，學生可以有針對性地進行繪圖訓練，這可以幫助學生更好地掌握三維繪圖軟件，教師在上機課上不僅解答學生疑惑，也經常與學生溝通交流大作業方案雛形，在課下，教師也在QQ群里發一些機電產品實例的視頻，學生也可以從中獲得啟發，整個教學過程都是圍繞大作業，這樣讓學生帶有目的性的去學習，實實在在地完成一項機電產品的設計，這更符合機電工程專業學生的培養目的。

最后，在課程結束的時候，每組隊員都要進行大作業答辯，不光要有機電產品說明書，還要制作PPT，在規定的時間里介紹自己組的機電產品與各組員的分工，教師根據每組的機電產品與各組員分工，對每位學生進行打分。在課程結束后，基于機電產品大作業開展機電產品創新設計制作大賽，邀請機電系老師作為評委，對每組產品從完整度、創意、實用性、美觀度進行打分，最后評出大賽的一二三等獎。整個課程教學有理論分析，有針對性的上機操作，也有課下的創新比賽，不僅讓學生融會貫通書本知識，活學活用，還能培養學生的創新意識，這更加符合機械電子工程的培養方向。

三、總結

開展機電產品設計系列課程，能夠有效地激發學生的學習熱情和參與項目研制的興趣與愛好，為其今后的學習工作生涯奠定基礎。培養學生創新能力，激勵學生創新意識，符合當代社會對素質化人才的要求，通過課程大作業，學生還能培養團隊協作能力，將所學知識用在實處，獲得良好的體驗和高度的成就感。機電產品設計（I）課程在教學內容組織、教學方法等方面都進行了改革，為機械電子工程專業的學生制定了專屬的培養方案，真正做到了“卓越人才”的培養要求與模式。

參考文獻：

[1]潘雍，傅明星，于晨.機械電子工程綜述[J].機電工程，2014，31（05）：553-558.

[2]高為國，董麗君，吳安如.基于卓越工程師培養的機械工程材料課程建設[J].湖南工程學院學報，2010，20（3）：75-77.

[3]左月明.淺談機電一體化課程的教法[J].山西農業大學學報，2000，（3）：307-308.

Abstract：How to cultivate the interest of contemporary college students，to improve their ability of innovation and practical ability，is the core of contemporary university education，because learning interest is the source of creativity，practical ability is the embodiment of the quality of students.This article mainly introduces how to improve college students' enthusiasm for learning and innovation through the course of mechanical and electrical product design （I） so that students can master the basic knowledge of mechanical and electrical product design.

Key words：creative ability；practical ability；Mechanical and Electrical Product Design （I）