機械電子專業實驗教學改革的目標與方法

◎馬東因

機械電子技術課程的實驗設備，如實驗臺、實驗箱等，款式正在不斷翻新，集成化程度也越來越高、外觀越來越漂亮、操作越來越簡便，而隨之而來的則是能給學生真正“看”到的東西越來越少，對職業類院校學生能力的鍛煉效果隨之下降。針對這一問題，經過反復調查論證，借鑒一些職業類院校的成功經驗，本文詳細設計了一套簡便易行、收效明顯的理論與實踐互相促進、互為補充的機械電子專業實驗教學方法，并在幾個實驗中選出了兩個進行試點。不僅把電路板、分立元件引入到實驗中以增加學生與機械、元器件接觸的機會，還引入仿真軟件對實驗電路進行仿真和結果分析。經過實踐檢驗、跟蹤調查及與以往教學的理論實踐環節進行對比，證明改革的效果非常明顯。

一、機械電子實驗教學改革的目標

針對學生普遍存在的動手能力較弱、實踐環節對提升學生實踐能力的作用未充分發揮等問題，我們一致認為應將理論和實踐環節有機結合、引入改革措施，改革的目標：

一是提高學生在實驗過程中的動手機會；

二是增加學生與各種元件接觸的機會，使學生對各種元件的理解不僅停留在課本上，而是親手“摸過件”“接過線”“改過錯”；

三是培養學生的創新能力，實驗中不同的組態都可嘗試，而不能僅限于實驗指導書提供的電路模式；四是增進學生對理論課程中原理和電子線路的理解程度。按上述目標，對實驗項目進行嚴格的篩選并制定一系列實施方法。

二、機械電子課實驗項目選擇

通過討論，實驗項目選擇了下列兩項：第一是單管放大器的原理及性能指標測試實驗；第二是集成運算放大電路實驗。

選擇依據如下：

1.這兩個實驗比較的結果是具有典型性。第一個實驗是學生接觸本門課程的第一個有源器件實驗，而且是與書本上的具體理論相呼應的一個具有印證功能的實驗，對加深學生對課堂上一些基礎理論的理解、驗證各項計算分析結果、澄清模糊認識、用感性知識夯實和豐富理性知識均有著比較重要的作用。第二個實驗則是目前在實際應用中使用很多的基礎應用型實驗，采用的改革方式完成這個實驗對學生應用能力的提高有一定的作用；

2.元件數量相對不多，可操作性強，容易使學生通過實驗建立信心、增加對實驗的興趣，提高學習的積極性；

3.資金投入也比較少，實踐證明，本次兩項實驗的總投入不超過1000元，而成效卻非常顯著。

三、機械電子課實驗教學改革的實施方法

鼓勵學生利用課外時間熟悉機械電路的原理及教學方法，老師采用啟發式教學，激勵學生的學習主動性。在開始進入實驗室進行動手實驗前，先由教師對仿真軟件的用法作一個簡單介紹，然后讓學生用該軟件對擬實驗電路在電腦上進行仿真，使學生先了解元件的接線原則、信號的輸入輸出觀測方法以及每個實驗的正確結論并對基礎理論進行初步印證，也使學生在接觸實物之前就有了一定的實驗基礎，提高實際操作的效率和正確率。

兩項改革實驗都讓學生采用“單兵作戰”的方式，一個人獨立一組，由指導教師發給電路板、元器件、工具、導線等必備材料，利用實驗室的儀器對自己搭好的電路進行測試，將結果及時報告指導教師進行驗收，從而培養和加強學生獨立解決問題的能力。因學生以前沒有經歷過這種模式的實驗，所以，指導教師在實驗前作了比較充分的準備工作，包括各項實驗材料的制備、實驗講義的重新準備和調整、實驗時間的安排等。對在實驗過程中一些超過實驗時間的學生，指導教師開放了相關實驗室，鼓勵他們在閑暇時間繼續實驗、直至完成，使學生對這些實驗有了比較完整的理解和認識，對理論知識的印證效果也更好。

課程改革的效果評估分為實驗環節和理論課驗收環節兩個部分。其中實驗環節的評估采用的是對學生的無記名民意測驗的方式，理論課驗收通過考試成績與以往的對比方式得出相關的結論。

通過對機械電子課實驗教學實踐環節的改革及總結，可以看出，改革的效果十分明顯，學生不僅提高了感性認識，同時，加深了理性認識，全面提升了學生對理論知識的掌握程度，提高了學生的動手能力。兩個課堂、雙軌并進、互相補充、互相印證，取得了起好的效果，是成功的探索。不僅為本課程的實驗，甚至對相關課程的理論實踐結合也提供了參考依據。同時，本次改革，器件損耗小、可重復利用，以后如果仍采用這樣的模式，補充元件的采購費用少。