以工程案例引進機電控制類課程的研究

雷利 馮嵩 孫雪

摘要：以工程案例引進機電控制類課程的研究從以成果為導向的人才培養方案出發，通過課程大綱理清課程之間的銜接性，闡述研究的必要，然后合理選擇工程案例，研究該工程案例引進該類課程的教學方法和具體的實施過程。

關鍵詞：工程案例;人才培養方案;教學方法

引言：

機械電子工程專業培養學生掌握機械電子工程專業產品的設計和制造機械電子工程專業設備以及系統的調試，維護與檢測，以及機械現場的生產組織管理與協調等綜合的能力。因此結合機電一體化系統的發展趨勢和機電企業人才技能需求，建立適應機械電子工程行業的人才培養目標的課堂教學模式。以OBE為成果導向的人才培養方案為引導，針對理論性比較強的專業課，將工程案例引進以機電傳動與控制、電氣控制與PLC應用、機床電氣控制技術等課程中，結合工業機器人應用、智能裝備應用等課程，建立系統的知識體系。

一、機電控制類課程現狀

我校機械電子工程專業目前分為機器人技術與應用方向和智能制造應用方向兩個方向。按照以成果為導向的人才培養方案的課程體系分為通識教育課程群、學科基礎教育課程群、專業必修課程群、專業方向課程群、選修課程群、實踐課程群等。機電控制類課程群是在通識教學課程群以及學科基礎教育課程群之后的大三學年陸續開課的。因此它需要學生在上課之前清楚明白各個課程之間的關聯性，但通識教學課程群、學科基礎教育課程群很多為全校課程，很多都是從知識的角度出發，專業的緊密度不夠深刻，很多學生不知道學習這門課程的目的是什么，只是為了學習而學習。盡管在第一學年有專業認知，第二學年有專業認知和實訓課程，但學生對以成果為導向的人才培養的目的性，認識仍然不夠深刻。因此大三學年的專業課學習期間，部分同學基礎知識的綜合應用能力較差。

根據機械電子工程專業的人才培養方案，發現專業必修課和專業選修課、專業實踐課的學時和學分都在發生變化。如下表1列舉了以機電傳動與控制為中心的部分控制類課程的學時和學分對比。

從上述表格中發現，專業課的學時和學分都在縮短。說明課堂教學時間在減少，課內實踐的學時也在減小，課程實驗、實踐環節的學時在增加;充分說明了其對學生設計能力、綜合設計能力的要求在提高。這些實驗課是在專業課程學習完成之后開設的，一般在第三學年的春季學期;但是專業課程在第三年的秋季學期已經開設，時間跨度較大;此外實驗從有針對性的課內實驗變為單獨開設的實驗課程，實驗課程的綜合性程度更高，更加需要學生掌握這一系列的控制類課程，因此將案例分析法引進課堂十分必要。

二、工程案例引進課程的研究

機電控制類課堂教學比較多，且分布時間比較長，如大一學年的大學物理，大二學年的電工電子技術、機械設計基礎、單片機應用，大三上半學年的機電傳動與控制、傳感與檢測技術、電氣控制與PLC應用、機床電氣控制技術;大三下半年的工業機器人應用、工業現場總線、智能制造裝備應用等，即全面、系統地傳授機器人應用方向和智能制造應用方向的基礎知識以及設計方法。課程與課程之間銜接關系大，但實例教學只是針對本門課程本身零散的應用，即對教材某個知識點的應用，在課堂上采取項目式教學方法和案例分析法，實例缺乏系統性及完整性，不能將本門課程同其它課程進行有效的銜接，無法達到工程案例教學的目的。因此，以機電傳動與控制課為中心，探討在機電控制類的課堂教學中如何開展工程案例教學。

1、工程案例的選擇

工程案例的教學內容應用以成果為導向的人才培養方案為引導，與課程的理論教學內容以及實踐教學內容緊密結合，在理論知識和實踐知識之間搭座橋梁，讓學生學會用知識，而不是背誦和記憶知識。因此工程案例的選擇是十分嚴謹的。首先，該工程案例的需求的知識至少和3門以上的機電控制類課程匹配，也就說該工程案例的教學內容具有可分解性。其次該工程案例教學內容的具有通用性和真實性，通過對工程案例的分析，學生掌握基礎理論知識，掌握機電控制類產品的設計能力和應用能力。然后該工程案例要有一定的操作性和可擴展性，能夠在學生掌握基礎知識的前提下，提升學生主動思考的能力和創新創造的能力，充分認識實際案例的復雜性和多樣性，提高學生的多維思考能力。

2、教學方法的研究

工程案例以進課堂教學，例如某智能工程物料的運輸搬運到入庫的生產線，首先第一步就是將該工程案例和機電專業認知課程進行聯系，學生通過在大二學年通過看以及操作知道本專業人才培養的方向，以及該工程實例中涉及的課程。采用分組討論法，引導學生查閱資料找出該項目涉及的知識，對比課程體系，尋找相關課程。第二步就是改變課堂教學的內容，充分利用網絡資源。可以將拆解后的工程案例制作成視頻，在上課之前學生觀看，讓學生帶著問題和目標完成課堂學習。第三步就是實操練習，以往的課堂教學的操作練習，要么是課內實驗課，要么是實踐類的課程設計等。這個理論知識和實踐能力的鍛煉都有一定的時差，可以利用仿真軟件然后學校提供的開放實驗室或者其它設備進行課后實操練習。第四步就是學科競賽，現在機械電子工程專業同學可以參加的學科競賽種類較多，每一個學科競賽的知識的綜合性都比較強，鼓勵學生參加競賽，不僅能提高學生的設計能力、綜合應用能力;也能提高學生的自主學習能力。

例如某智能工廠物料搬運的工程案例，首先涉及了機電傳動與控制課程，該項目涉及了異步電動機、直流電動機、伺服電動機、步進電動機，要求學生充分的掌握這四類電動機，學會選型、計算、接線等。其次涉及了電氣控制與PLC應用課程，該項目要求學生掌握西門子S7-1200 PLC的編程以及接線，不僅掌握基礎的基礎指令、邏輯指令的應用，還需要掌握運動控制電機同PLC等設備的應用。然后涉及了ABB機器人的編程與操作，需要學生掌握工業機器人與PLC的通信，以及工業機器人完成搬運工作。

三、總結

該文對工程案例引進課堂教學的原因，工程案例選擇的方法，教學的方法三方面進行了闡述。工程案例引進課堂教學是提高學生設計能力和應用能力的有效有段，不僅可以提高學生掌握專業知識的能力，也能提高學生大四學年學生完成畢業設計的綜合設計能力，更能提高學生對專業的認可度。

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