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關鍵詞: 機電系統設計;工程實踐;教學改革
0 引言
隨著制造業和計算機軟硬件技術的發展,傳統的加工手段已經不能滿足現在設備的高精度、高智能化要求。傳統制造技術不斷地吸收計算機技術、數控技術、測量傳感技術、伺服傳動技術、自動控制技術等,而且只有各部分之間相互結合,則產品的性能和功能就越好,只有實現多種技術的有機結合,才能實現整體最佳。這些技術就構成了機電一體化技術,因此,運用機電一體化技術設計機電設備或產品,改變機械產品與機械工業的面貌,滿足社會和生活的物質要求,已成為工程設計人員的使命。要學好機電系統設計這門課不僅需要掌握多門學科的理論,而且需要把這些課程融匯通,有機結合。
1 機電系統設計課程教學中存在的問題
1.1 教材的問題 目前存在很多機電系統設計教材,內容不同,側重點不同,深淺不一。由于該課程涉及機械、電子、計算機、伺服傳動及檢測技術等多項內容,教材中存在內容選定、案例安排、基本概念界定等方面是否科學、合理也值得商榷;甚至大量內容堆砌,把各種技術割裂開來講,不能從整體性、關聯性、集合性及環境適應性等方面入手,以系統工程的方法為指導,綜合運用機、電、控等各學科的技術設計新型產品,造成和微機控制、數控技術、伺服驅動、檢測技術等課程內容的簡單重復,不能將這些技術有機結合,使這門課缺乏新鮮感,導致學生失去學習興趣。另外,教材內容缺乏新穎性,例如,當前精度要求高的機電設備中的伺服驅動元件大都采用交流伺服電機或直流伺服電機,而教材中卻重點在講解步進電機的原理、驅動控制,對伺服電機草草帶過,不作為重點講解內容,教學內容嚴重滯后,和實際工程應用脫節。
1.2 教學方法的問題 長期以來,在機電系統設計的教學活動中,教師習慣運用的是“滿堂灌”式的傳統講授教學法。注重具體技術的理論分析和講解,忽視了所講內容在工程實際的聯系、培養學生解決實際問題的能力和實際操作的技能,不能使學生深切感受到機電一體化技術和日常生活中的機電產品的密切關系,感受機電系統學科的博大精深以及這門學科中處處蘊含的技術之美,嚴重影響了學生的學習興趣和學習效果。
隨著計算機、投影儀等先進設備在教學中的普及,使用多媒體教學成為課堂教學的大勢所趨、必然選擇,知識量明顯加大,加之該課程設計內容廣,容易造成教學速度過快,導致學生和老師互動較少,不利于調動積極性。
1.3 教師存在的問題 機電一體化技術具有的實踐性、科學性、綜合性、創新性的特點,意味著講述這門課的教師也要具備實施工程教育的能力和素質。只有教師自身具備工程實踐能力,才能用工程的視野去教學,才能將機電產品的開發、設計過程以系統的建造能力與講授的課程相融合,為學生提供相關的案例,培養學生的工程意識,增強學生的工程實踐能力,從而培養出更多未來的工程技術人員[1]。據統計,我國普通高校專任教師中符合“雙師型”教師僅占16.3%[2],其余青年教師大都從學校到學校,偏重理論知識的學習,從事工程實踐的經歷較少,因此在授課中不能引用在工程實踐中積累的案例,更難講授在工程中如何解決實際問題的過程。這些情況嚴重束縛了本學科多樣性、實踐性的發展。
2 機電系統設計教學改革思考
2.1 優化講解內容,建立合理的課程內容體系 針對當前教材中存在內容堆砌、各種技術割裂、各模塊安排雜亂的現象,在講述課程中將內容重新安排,這重講解機電系統的總體設計。總體設計是機電系統設計中的最重要環節,它的優劣直接影響系統的全部性能及使用情況,尤其是總體設計理論還處于經驗狀態時,如何使總體設計最佳化,充分體現現代設計方法成為重點。按照原理方案設計、結構方案設計、總體布局與環境設計這條主線延伸,進而對機電一體化系統的各組成要素、相關技術(如:機械技術、計算機信息技術、控制技術、傳感器與檢測技術、伺服傳動技術等)及各組成部分之間通過什么接口有機的聯系在一起進行重點分析講解,重構了課程的內容體系和知識結構,使課程知識結構體系內容更具條理性、科學性。
2.2 實施多元化的教學方法
2.2.1 理論講授與實踐教學相結合 對機電系統中相關的基本概念、原理、設計方法主要采用講授的方式講解,提高學生的理論水平。另外,引導學生對日常生活中的機電產品進行設計,由學生查資料、制訂方案,然后由師生討論方案的可行性并加以修改,最后由學生完成產品設計,這樣不僅培養了學生包括查文獻、方案設計、方案修改的能力,還提高了學生的自學能力、分析設計能力。
2.2.2 案例法 在講授的過程中通過“舉例”,使用一些工程案例說明問題。使用案例的目的是為了說明所要闡述的理論,幫助學生理解,增強課堂講授的趣味性。學生能通過對案例的“思考—分析—討論—判斷”,進而掌握所學理論如何在工程中應用,如何把理論和實際有機的結合起來,如何分析工程中環境的復雜性帶來的干擾,采用什么方法加以解決,這些都是教材中很少提到,但在工程中常常遇到的問題,通過這些典型案例加深理解,增強理論聯系實際的能力。
2.2.3 報告式教學 對一些教師自己參與過的典型案例作專題報告,同時邀請本校老專家走進課堂,把自己如何設計機電產品的過程以及親身感受與學生分享,增強學生學習興趣。
2.2.4 增加實踐教學環節,以科研促教學 在實驗教學內容中,大大增加了綜合設計性實驗和創新性實驗的比例。對綜合設計性實驗,要求學生自行設計一個產品,既要反映出機電系統的各要素,又要反映出各要素之間的相互關系;對創新性研究實驗,先由學生提出設計方案,教師審查確定其方案合理與可行后,由學生自行設計完成。
2.3 加強教師工程實踐能力 機電系統具有很強的實踐性,教師如果只具備扎實的理論知識而缺乏實踐的經歷是難以勝任這門課的教學工作的。因此,加強教師工程實踐能力勢在必行。可以通過校企合作,鼓勵青年教師在具有豐富經驗的老教師的帶動下,以項目為驅動,積極參與企業的攻關課題,促進科研成果向生產力的轉化,并且在參與工程實踐項目的同時,拓展工程視野,提升團隊合作能力[1]。
2.4 參與教師科研,提高學生實踐能力 吸收學生參加教師的科研工作,充當科研助手,接受教師科研思想熏陶和科研方法的鍛煉,通過參與提高從事科研的能力,培養作為一個科技工作者應具備的良好素質,為學生走向工作崗位奠定堅實的基礎[3]。
3 結束語
在機電系統的教學過程中應通過各種形式讓學生更深、更廣、更遠的了解本專業的特點、內容、發展。充分調動學生的主動性參與到工程實踐中,才能在實踐中培養出分析解決問題的能力,才能從系統的角度出發,深刻理解機電系統的各個部分之間是如何有機的聯系在一起的,設計出更加優質的機電產品。
參考文獻:
[1]惠效麗等.高等工科院校青年教師工程實踐能力培養問題研究[J].教育科學,2010,6,[26]6-8.