機電一體化系統設計的項目驅動教學方法探索

陳慧鵬 陳國金

摘 要：機電一體化系統設計是杭州電子科技大學機械工程學院本科培養中的一門十分重要的專業基礎課，對培養學生工程實踐及科研創新具有非常重要的作用。針對當前機電一體化系統設計課程側重于課堂理論知識的講授，實踐環節偏少，教學效果不盡如人意的情況，杭州電子科技大學機械工程學院不斷探索新的教學方法來提高教學質量，對該課程的教學改革作了一些有益的嘗試和探討，收到了良好的教學效果。

關鍵詞：機電一體化;項目驅動;工程實踐;改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A

文章編號：1673-9132（2019）20-0005-01

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2019.20.001

機電一體化系統設計是一門綜合性的學科，涉及機械、電子、信息、自動控制等多學科領域，應用范圍極其廣泛。本課程并不詳細介紹其中涉及的某一專門技術，而是從機械與電子等融合的角度，介紹機電一體化系統的組成、設計思想及方法、典型產品的分析等內容。

一、當前教學方法存在的問題

目前，我校機電一體化系統設計課程仍然采用傳統的授課式教學方法，由授課教師按照教材內容和教學大綱以PPT和板書的方式進行講解。由于該課程的授課對象為大三年級的學生，課程中的大部分內容，如機械原理、傳動系統、單片機控制、傳感器等已經由相關課程講授完畢，這樣的教學方式使得機電一體化系統設計課程在授課過程中無法和實際工程實踐及工業實際應用相結合，學生在學習過程中無法將所學知識應用到實際工程中，導致課程結束后仍然只學到理論上的知識而沒有實踐經驗，使一門本來十分有趣的課程變得索然無味。因而，迫切需要對機電一體化系統設計課程當前的授課形式、方法及手段進行改革，使該課程能結合實際項目需要并應用到實際工程中，讓學生具有解決工程實際問題的能力及興趣。

二、項目驅動教學方法探索

針對我校機械工程學院機電一體化系統設計課程授課過程中存在的以理論講解形式為所產生的問題，我提出將項目驅動教學方法應用于該課程，通過逐步、逐級地完成系列小項目的方式，培養學生的工程實踐能力、創新精神及學習興趣。項目驅動教學法[1-2]是以項目為主線、教師為主導、學生為主體，鼓勵學生積極參與、協作、創新的一種教學模式。該方法是將機電一體化系統項目貫穿于整個教學過程，項目任務包含了主要的教學內容和目標，教學步驟根據項目的實施過程逐步進行。教學主體由教師轉換為學生，學生需要以團隊合作的方式完成項目內容，從而掌握相應的專業技能。指導教師在整個過程中按照各組及個人結合點評的方式進行指導和討論，充分激發學生的團隊意識和團隊合作精神，培養學生思考和解決工程實際問題的能力，激勵學生勇于創新的科學精神。

本課程運用項目驅動教學方法，將機電一體化系統設計教學手段和方法進行全面的改革，利用系列小項目將教學按照教學講解提綱挈領、工程實踐貫穿全程、由易到難逐層推進的方式進行。該教學方法由項目分工、方案設計、項目執行、項目評測四個部分組成。

（一）項目分工

在該部分中，教師對機電一體化系統設計的基礎理論知識進行概要的講解，幫助學生理順知識主線，對完成項目的方法及思路進行一定的指導，然后學生自行進行分組及討論。根據項目情況進行任務的分解、規劃及分工。

（二）方案設計

在方案設計過程中教師要對工程原理分析進行重點講解，讓學生對理論知識加強學習和鞏固，在熟練掌握工程設計原理的基礎上開展方案設計和創新工作，同時對項目的方案設計給予學生必要的指導，并告知學生如何進行相關資料文獻的查閱。學生在教師指導下學會進行相關文獻查閱分析，并針對所在組的項目方案進行具體設計及規劃。

（三）項目執行

本部分中，學生通過團隊的合作進行工程實踐解決項目具體問題來完成項目，組員之間取長補短充分發揮團隊合作的優勢，教師及時發現學生完成項目過程中存在的問題并提供正確的解決思路，指導學生學會發現并解決問題，提高學生的自主學習能力和動手操作能力。

（四）項目評測

該部分中，學生對自己所完成的項目情況進行自我評價，同時各組之間相互進行項目評測和任務完成質量點評，學習他人之所長，互相提高和進步。教師對各組完成情況及個人進行項目總結、評價以及給出指導意見。

通過四部分的項目訓練，每個學生都會掌握機電一體化系統設計的基本思路、方法和過程。學生從總體方案設計到基本機械零部件組裝到機電液控制系統設計、安裝和調試及實驗一系列過程進行熟悉和掌握，具備了實際工程開發的基本能力，奠定了良好的科研基礎。

三、結語

我校針對機電一體化系統設計課程進行了項目驅動教學方法的改革嘗試，對這種新的教學方法進行了理論意義、教學方法和工程實踐的探討。經過一學期左右時間的研究與實踐，教學效果明顯好轉，學生的學習積極性、創新性和動手能力得以提高，同時培養了學生的自主學習能力和與人合作能力及溝通能力。

參考文獻：

[1]吳奕.層次化項目驅動在JAVA教學中的應用研究與實踐[J].當代教育實踐與教學研究，2018（10）：186.

[2]王輝.將項目驅動教學法應用于數據庫教學的探索[J].職業，2018（28）：60.[責任編輯 李愛莉]

作者簡介：陳慧鵬（1978.8— ），男，漢族，湖北黃岡人，副教授，研究方向：控制系統設計，多學科設計優化。

陳國金（1961— ），男，漢族，浙江寧波人，教授，研究方向：機電系統智能檢測、控制與設計，多領域建模與仿真。

基金項目：本文系浙江省自然科學基金《基于MBSE的多學科綜合設計優化方法研究》（項目號：LY15E050023）。