機(jī)電一體化課程教學(xué)探究3篇
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摘要：針對當(dāng)前《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》教學(xué)過程中存在的一些問題進(jìn)行分析，結(jié)合機(jī)電一體化專業(yè)方向的培養(yǎng)目標(biāo)及學(xué)生的實(shí)際情況，通過提高學(xué)生基礎(chǔ)及專業(yè)水平、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法方式、優(yōu)化考核方式等方面對課程進(jìn)行教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到明顯提升。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；課程改革；教學(xué)方法；考核
《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是機(jī)械本科專業(yè)機(jī)電一體化方向的一門核心專業(yè)課程，本課程覆蓋的知識(shí)面廣，綜合性、工程實(shí)踐應(yīng)用性極強(qiáng)，學(xué)好該課程可以全面掌握機(jī)電一體化方向的理論及應(yīng)用實(shí)踐能力，對培養(yǎng)機(jī)電一體化方向應(yīng)用型人才意義及其重大。國家近期發(fā)布的《2017年工業(yè)轉(zhuǎn)型升級資金項(xiàng)目指南的通知》指明了包括機(jī)器人智能工廠、物聯(lián)網(wǎng)、智能家電等和機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域緊密聯(lián)系的中國制造2025重點(diǎn)支持方向，新技術(shù)的發(fā)展需要新的人才支撐，但由于《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程內(nèi)容很難被學(xué)生掌握及應(yīng)用，所以課程教學(xué)改革已迫在眉睫。因此，綜合中國制造2025新形勢下機(jī)電一體化方向的培養(yǎng)目標(biāo)及學(xué)生的實(shí)際情況，對該課程教學(xué)過程中所遇到的難點(diǎn)進(jìn)行改革求新，不斷提高教學(xué)水平。
1課程教學(xué)面臨的問題
（1）學(xué)生基礎(chǔ)及專業(yè)水平較差，課程內(nèi)容多，難度大。近年來，擴(kuò)招導(dǎo)致學(xué)生基礎(chǔ)及專業(yè)水平較差，部分學(xué)生弄不清機(jī)械結(jié)構(gòu)圖、電氣接線圖原理，對控制基礎(chǔ)及控制線路更是摸不清頭腦，如靜態(tài)/動(dòng)態(tài)分析、單片機(jī)控制、PID控制、PLC控制等。然而，學(xué)習(xí)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程需要學(xué)生全面掌握《機(jī)械制圖》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)電傳動(dòng)控制》、《液壓與氣動(dòng)》、《單片機(jī)》、《微機(jī)原理》、《PLC控制》、《工程測試技術(shù)》、《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》等專業(yè)課程的內(nèi)容。由于需要掌握的知識(shí)點(diǎn)太多，造成該門課程理論性強(qiáng)，尤其是控制部分理論分析環(huán)節(jié)較多，加大了課程難度。長此以往，學(xué)生對該課程產(chǎn)生了懼怕心理。（2）教學(xué)方式、方法落后。目前，隨著多媒體教學(xué)方法的開展，該課程的教學(xué)效果有了明顯地提高，但上課缺乏互動(dòng)環(huán)節(jié)，教學(xué)方式不能因內(nèi)容而異。《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程是一門系統(tǒng)專業(yè)課程，怎么提高學(xué)生的接受能力，從而快速理解吸收知識(shí)點(diǎn)，是一個(gè)重要的課題。因內(nèi)容而異的采用上課提問、討論、辯論及PBL（基于問題的學(xué)習(xí)）等互動(dòng)環(huán)節(jié)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生快速進(jìn)入課程學(xué)習(xí)狀態(tài)，并在互動(dòng)環(huán)節(jié)中學(xué)會(huì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)能力與技巧；通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，迅速提升學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。然而，由于這些教學(xué)方式在課堂上開展仍有一定難度。（3）考核形式單一。目前，《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程的考核方式仍然采用傳統(tǒng)的卷面考試加平時(shí)表現(xiàn)（如作業(yè)、課堂問題等）的方法評判學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的掌握理解程度。然而，這種考核方法會(huì)使學(xué)生錯(cuò)誤的認(rèn)為：考試目的是及格，而不是學(xué)到多少知識(shí)。學(xué)生靠考前突擊死記復(fù)習(xí)題，考后又全忘掉。因此，這種考核形式本身存在很大的問題，不能體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際理論、實(shí)踐應(yīng)用及創(chuàng)新能力。
2課程教學(xué)改革措施
（1）提高學(xué)生基礎(chǔ)及專業(yè)水平，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。針對部分學(xué)生機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課不能很好掌握的困難，通過老師根據(jù)課程內(nèi)容有針對性布置課前預(yù)習(xí)題、課后復(fù)習(xí)題的方式，并把預(yù)習(xí)題及復(fù)習(xí)題完成程度作為考核計(jì)入總成績，督促學(xué)生利用課后時(shí)間理解吸收本課程的知識(shí)點(diǎn)，并不斷提高學(xué)生的基礎(chǔ)及專業(yè)水平。此外，針對本課程內(nèi)容多、難度大等問題，在本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)指導(dǎo)下，對該課程的內(nèi)容進(jìn)行針對性的分解，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容：刪減控制基礎(chǔ)、測試基礎(chǔ)、單片機(jī)原理等部分講解內(nèi)容，把這些內(nèi)容放到課后要求學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固；增加系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)特性、機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì)等部分內(nèi)容的講授比重；并從系統(tǒng)性大角度給學(xué)生展示設(shè)計(jì)過程，讓學(xué)生的基礎(chǔ)及專業(yè)水平得到提高。
（2）改革教學(xué)方式、方法，努力提高教學(xué)效果。在新工科背景下，以理論與實(shí)踐工程應(yīng)用教學(xué)為根本點(diǎn)，根據(jù)該課程內(nèi)容的特點(diǎn)，大力開展因內(nèi)容而異的多媒體、課堂分析討論、案列教學(xué)、現(xiàn)場工程教學(xué)等多種方法結(jié)合的教學(xué)活動(dòng)，通過老師的學(xué)習(xí)競賽把這些方法引入課堂。并大力推薦使用新型PBL教學(xué)方式，老師以每章的主要知識(shí)點(diǎn)為核心，通過提出幾個(gè)大問題串聯(lián)起來，對學(xué)生不設(shè)置過程要求，只進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo)，由學(xué)生自由發(fā)揮。在課后由學(xué)生自己分組，細(xì)化問題，并各自完成自己的任務(wù)，然后分組集中討論分析。老師對各組的計(jì)算分析過程及結(jié)論集中講解，并分析總結(jié)問題，最終完成問題的解決方法。實(shí)踐表明PBL教學(xué)方式極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。
（3）改革考核方式。教學(xué)的目的就是讓學(xué)生掌握課程的主要知識(shí)點(diǎn)，達(dá)到該課程的培養(yǎng)目標(biāo)，而考核是評估學(xué)生掌握課程知識(shí)點(diǎn)程度的重要手段和方法。根據(jù)目前考核方式的不足及課程特點(diǎn)，改革其考核方式，采取以實(shí)踐動(dòng)手能力及創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)為核心，結(jié)合理論分析及應(yīng)用的考核辦法。《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程考核方式采用理論成績、創(chuàng)新能力成績、實(shí)踐應(yīng)用成績及平時(shí)評價(jià)成績相結(jié)合的方式綜合評價(jià)，這四者的比例為3：3：3：1。
3結(jié)語
經(jīng)過對兩屆學(xué)生的教學(xué)改革實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)通過提高學(xué)生基礎(chǔ)及專業(yè)水平、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法方式、優(yōu)化考核方式等方面對《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程進(jìn)行教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到明顯提升。
作者:蘇再軍 黃艷香 單位:邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院
機(jī)電一體化課程教學(xué)篇2
機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)作為機(jī)械電子專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過的機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等方面的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立多學(xué)科的知識(shí)的有機(jī)綜合。隨著現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)在大型機(jī)械和微機(jī)上有著很重要的應(yīng)用。因此，目前如何在大學(xué)教育實(shí)踐中落實(shí)創(chuàng)新能力培養(yǎng)是一個(gè)亟待解決的問題[1]。特別需要指出的是，如何在傳統(tǒng)機(jī)械工程教學(xué)中進(jìn)行創(chuàng)新能力培養(yǎng)，既是新問題，又是大難題。
1設(shè)計(jì)實(shí)踐課的基本目標(biāo)
機(jī)電一體化設(shè)計(jì)實(shí)踐課程是基于機(jī)電一體化技術(shù)，整合機(jī)械精密傳動(dòng)、計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)等，“以機(jī)為主，以電為用”。本課程設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐進(jìn)行之后，安排在本科第三學(xué)年下學(xué)期，從機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐的能力提升到機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試等課程實(shí)踐活動(dòng)，配備課程實(shí)踐器材供學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作，激勵(lì)學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)能力，綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題。理論設(shè)計(jì)能力與實(shí)踐能力在機(jī)電一體化設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，學(xué)生的能力客觀上存在差距，因此，課程設(shè)計(jì)的理論設(shè)計(jì)要求與實(shí)踐操作要求要存在難度梯度，在課程實(shí)踐中注重學(xué)生新思想和新理論的提出[2]，并善于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，碰到難題，善于發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的智慧和團(tuán)隊(duì)力量，以彌補(bǔ)個(gè)人的能力不足。課程實(shí)踐使學(xué)生把所學(xué)過的機(jī)械、電氣、自動(dòng)控制等理論知識(shí)綜合應(yīng)用到設(shè)計(jì)實(shí)踐中。創(chuàng)新能力培養(yǎng)在實(shí)踐中推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生可以擁有自己的想法，對機(jī)械部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生使用當(dāng)前新技術(shù)、新方法，做到“不唯書，而唯實(shí)”。要降低成本，提高設(shè)計(jì)精度和穩(wěn)定性。在課程實(shí)踐中不固定方案，比如系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，學(xué)生可以選擇曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、齒輪齒條等，進(jìn)行創(chuàng)新性探究。課程設(shè)計(jì)中只提供實(shí)踐的指導(dǎo)性目標(biāo)和必要工具及器材，只針對設(shè)計(jì)路線進(jìn)行必要的提示，不對方案進(jìn)行統(tǒng)一講解，由學(xué)生自己查閱資料，自己獨(dú)立設(shè)計(jì)，遇到問題由指導(dǎo)教師進(jìn)行分析和講解，對其方案和想法的可行性做出判斷，方向不對時(shí)應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)正確的方向，既能保證學(xué)生創(chuàng)新性想法的實(shí)現(xiàn)，又能有效防止學(xué)生走錯(cuò)方向。
2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及選題原則
根據(jù)機(jī)電一體化人才培養(yǎng)方案和本專業(yè)的課程設(shè)置，研究改革課程設(shè)計(jì)大綱基本要求。根據(jù)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求，課題的方向主要分為兩大方向進(jìn)行選擇：一類題目主要針對應(yīng)用能力培養(yǎng)，把本專業(yè)的知識(shí)進(jìn)行有機(jī)的綜合，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力；另一類題目主要針對創(chuàng)新能力培養(yǎng)，結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽相關(guān)題目，把本專業(yè)的知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新性應(yīng)用，提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。普通型課程設(shè)計(jì)題目1）向?qū)W生征集。在課程中學(xué)生擁有與課程設(shè)計(jì)相關(guān)的好想法，可以展開討論，要求對其方案進(jìn)行分析，符合課程設(shè)計(jì)要求的，教師根據(jù)其內(nèi)容下達(dá)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。實(shí)踐證明，對自己提供方向的題目，學(xué)生的積極性會(huì)很強(qiáng)。2）選擇典型機(jī)電一體化產(chǎn)品讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合學(xué)生的實(shí)力進(jìn)行選取，同時(shí)與本專業(yè)的專業(yè)方向盡可能的相關(guān)，開發(fā)學(xué)生的潛能。比如數(shù)控方向的學(xué)生，可以選擇數(shù)控車床工作臺(tái)二維運(yùn)動(dòng)伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控銑床工作臺(tái)三維運(yùn)動(dòng)伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，為未來職業(yè)發(fā)展打下好的基礎(chǔ)。3）學(xué)習(xí)借鑒其他學(xué)校機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的內(nèi)容，在現(xiàn)有設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，根據(jù)本校本專業(yè)課程設(shè)置的特點(diǎn)，對設(shè)計(jì)的內(nèi)容做以適當(dāng)增減，以適合本專業(yè)的學(xué)生。創(chuàng)新型課程設(shè)計(jì)題目可以借鑒全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的課題[3]，其中每屆成功參與全國總決賽的作品都收錄在決賽作品選集中，由高等教育出版社出版。這里面有比較好的案例，同時(shí)作品中也存在可以改進(jìn)的地方，有興趣的學(xué)生可以從中選擇與機(jī)電一體化相關(guān)的課題，提升自己的能力。在條件允許的情況下，可以做出產(chǎn)品的模型，提高學(xué)生的機(jī)電一體化能力，同時(shí)也可以為學(xué)生參加今后的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽做準(zhǔn)備，做到“以學(xué)促賽，以賽促學(xué)”。在專業(yè)教學(xué)中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)困惑本專業(yè)畢業(yè)后到底有什么前途？能做什么？機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)教學(xué)貼近實(shí)際，能把多門專業(yè)課有機(jī)地結(jié)合起來，把枯燥的課本知識(shí)靈活地運(yùn)用，極大地鼓舞了學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生對實(shí)際問題的思考，對工程實(shí)踐產(chǎn)生濃厚的興趣。堅(jiān)持理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重，可大幅提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)為選拔優(yōu)秀學(xué)生參加機(jī)械類學(xué)科競賽提供條件。
3課程設(shè)計(jì)的實(shí)施方式
課程設(shè)計(jì)實(shí)施方案：設(shè)計(jì)報(bào)告書是對整個(gè)設(shè)計(jì)過程的總結(jié)和提升，也是進(jìn)行工程交流的重要文獻(xiàn)資料，通過指導(dǎo)學(xué)生撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書，培養(yǎng)學(xué)生撰寫工程技術(shù)文檔的能力。對設(shè)計(jì)說明書的撰寫，提出如下要求：1）嚴(yán)禁課程設(shè)計(jì)報(bào)告抄襲，基本工作獨(dú)立完成；2）根據(jù)任務(wù)書能提出合理的設(shè)計(jì)方案和機(jī)構(gòu)的工作原理；3）設(shè)計(jì)要符合國家標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)會(huì)使用設(shè)計(jì)手冊、專業(yè)術(shù)語、專業(yè)名詞規(guī)范；4）設(shè)計(jì)圖圖紙規(guī)范，符合設(shè)計(jì)說明書的要求，不照抄手冊和案例，設(shè)計(jì)參數(shù)與圖紙相一致；5）學(xué)會(huì)使用專業(yè)相關(guān)軟件，對設(shè)計(jì)的機(jī)械機(jī)構(gòu)和控制部分進(jìn)行分析和仿真，是驗(yàn)證設(shè)計(jì)正確的有效手段之一；6）課程設(shè)計(jì)配備了一些實(shí)際的零部件可供學(xué)生設(shè)計(jì)使用，以及基本的控制電路，學(xué)生要具備一定的實(shí)踐操作能力，掌握器件的選擇與焊接，會(huì)進(jìn)行程序的編寫，掌握系統(tǒng)故障的檢測與維修能力。課程設(shè)計(jì)采用分組式進(jìn)行，每個(gè)小組3～5人，視工作量而定。課題難度較大可以分五人，原則上一般三人為一組。每個(gè)小組在規(guī)定的時(shí)間完成基本要求，每個(gè)學(xué)生都要參與該組課程設(shè)計(jì)答辯，通過問題了解學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中所做的主要工作，檢查有無抄襲情況、有無坐享其成的學(xué)生，結(jié)合設(shè)計(jì)報(bào)告書的撰寫質(zhì)量和實(shí)際所做的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行綜合評定。
4實(shí)施效果
通過在重慶大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)的實(shí)踐，在機(jī)械電子工程專業(yè)中開設(shè)機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)，已基本摸索出培養(yǎng)機(jī)電復(fù)合型技術(shù)人才的規(guī)律。普通型題目實(shí)現(xiàn)機(jī)電融合、知識(shí)整合理論教學(xué)與工程實(shí)踐并重。由于在教學(xué)中缺乏機(jī)電知識(shí)綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，學(xué)生在學(xué)習(xí)了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造和電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)等基礎(chǔ)課程后，不能很好地將機(jī)、電的知識(shí)融會(huì)貫通，大多數(shù)學(xué)生也只是了解基本的機(jī)電設(shè)備的基本功能，在系統(tǒng)運(yùn)用中存在問題，在機(jī)電一體化系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)方面存在不少困難。通過開設(shè)機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過理論設(shè)計(jì)與實(shí)際操作，比如數(shù)控工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從電機(jī)、聯(lián)軸器、絲杠、導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)到型號的選擇、控制單片機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)的裝配與調(diào)試。機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)對學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)踐緊密地連接起來，提高了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。創(chuàng)新型題目為學(xué)生參加機(jī)械創(chuàng)新競賽做了鋪墊通過課程設(shè)計(jì)，為機(jī)械學(xué)科學(xué)生參加如全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽做了鋪墊。在第六屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽（重慶賽區(qū)）中，學(xué)生榮獲重慶賽區(qū)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)、二等獎(jiǎng)一項(xiàng)。其中，“幻顯黑板”作品獲得國家專利。該作品包括了框架的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)布置，控制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，執(zhí)行元件有步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、電磁離合器、電磁制動(dòng)器、光電編碼器等器件。本次參賽作品充分運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)改革效果顯著。
5結(jié)語
機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)改革突破傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)方式[3]，里面加入了創(chuàng)新專題，可以借鑒機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的題目，既能滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，又能兼顧創(chuàng)新能力的提高，實(shí)現(xiàn)因材施教。實(shí)踐證明，所采用的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)改革效果顯著。
作者:李立成 徐漫琳 柯昌輔
機(jī)電一體化課程教學(xué)篇3
機(jī)電一體化成為“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化”大專業(yè)的一個(gè)專業(yè)方向，簡稱為機(jī)電專業(yè)。機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)是機(jī)電專業(yè)的學(xué)生學(xué)完了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)等課程后所進(jìn)行的一次重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。①
1機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)前期教學(xué)工作
機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)是我院成立機(jī)電工程學(xué)院以來的第一次設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)能力上都有一定的進(jìn)步和提高。教師也獲得了一定的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)和水平。但仍然存在著一些不足。（1）設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容不規(guī)范，要求不統(tǒng)一。由于每屆或每班的指導(dǎo)教師不同，設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容、要求、難易程度偏離太大。如有數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)、伺服系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)、交通燈控制設(shè)計(jì)等，要求、工作量也不相同。有的設(shè)計(jì)任務(wù)偏難，有的設(shè)計(jì)任務(wù)又太簡單。（2）設(shè)計(jì)資料缺乏。由于機(jī)電一體化是一門新興的技術(shù)和專業(yè)，這方面的知識(shí)內(nèi)容都在相關(guān)的雜志刊物登載，書籍相對少一些。要進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，收集這方面的資料較困難。沒有現(xiàn)成的資料匯編及設(shè)計(jì)手冊，學(xué)生要花費(fèi)較多的時(shí)間找資料，往往是教師幫助尋找資料。而且沒有像機(jī)械零件設(shè)計(jì)那樣的系統(tǒng)完整的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。在設(shè)計(jì)中盲目性較大。②（3）師資不足。最早幾年機(jī)電專業(yè)方向只有一個(gè)班或兩個(gè)班，指導(dǎo)教師有2~4人即可。一般由主講或熟悉機(jī)電一體化控制系統(tǒng)課程的教師指導(dǎo)。近幾年隨著學(xué)生的擴(kuò)招，機(jī)電專業(yè)擴(kuò)展到4~5個(gè)班，指導(dǎo)教師需要8~10人，明顯不夠，因此有必要進(jìn)行培養(yǎng)。
2機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)改進(jìn)措施
（1）編寫合適的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，配齊設(shè)計(jì)資料。到目前為止未見過公開出版的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，所以有必要編寫合適的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，并收集較全的資料進(jìn)行匯編，與指導(dǎo)書匯編成冊。（2）規(guī)范設(shè)計(jì)題目，統(tǒng)一要求。規(guī)范設(shè)計(jì)題目不是整個(gè)設(shè)計(jì)都用同一個(gè)題目，而是在一個(gè)范圍內(nèi)選擇題目，教師根據(jù)所選的題目按統(tǒng)一的要求下達(dá)任務(wù)書。設(shè)計(jì)題目一般以簡易數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)、機(jī)器人及控制設(shè)計(jì)較為合適。在市場上可見的機(jī)電產(chǎn)品多得很，不是所有的機(jī)電產(chǎn)品都適合做題目，因其難易程度是不同的。機(jī)電專業(yè)的課程設(shè)置是以機(jī)床設(shè)計(jì)、機(jī)器人設(shè)計(jì)控制為典型產(chǎn)品的，在機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)中要反映課程設(shè)置的內(nèi)容。機(jī)電專業(yè)方向課程有機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、機(jī)器人導(dǎo)論等課程。這些課程的內(nèi)容在電的方面主要介紹了以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)；機(jī)械方面介紹了機(jī)械運(yùn)動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)部件，如滾動(dòng)導(dǎo)軌、滾珠絲杠等。在選題及設(shè)計(jì)中要反映上述的內(nèi)容。因此規(guī)范化的題目主要為數(shù)控車床（或銑床、鉆床等）設(shè)計(jì)、車床（或銑床、鉆床等）數(shù)控化改造設(shè)計(jì)、或是工業(yè)機(jī)器人及控制設(shè)計(jì)。這些都具有一定的機(jī)械部分內(nèi)容，如數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸傳動(dòng)部件，機(jī)器人的腰身、手臂運(yùn)動(dòng)部件及滾珠絲杠、導(dǎo)軌的應(yīng)用等。電的方面包含數(shù)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及對機(jī)械部分的控制；從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)電結(jié)合。對規(guī)范化的題目、要求及上述設(shè)計(jì)內(nèi)容都已編入指導(dǎo)書中。③（3）指導(dǎo)教師的培養(yǎng)。首先被培訓(xùn)的教師可以跟班聽課，熟悉掌握相關(guān)的課程內(nèi)容，然后在機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行中跟班輔導(dǎo)，以培養(yǎng)出合格的指導(dǎo)教師。（4）加強(qiáng)督察。當(dāng)指導(dǎo)教師接到指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)任務(wù)后，首先拿到機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，根據(jù)要求寫出課程設(shè)計(jì)任務(wù)書；并由教研室主任或院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查，合格才可向?qū)W生下達(dá)任務(wù)。指導(dǎo)中，教師要填寫指導(dǎo)日志，隨時(shí)記錄指導(dǎo)中的難點(diǎn)、及出現(xiàn)的問題和解決方法，并進(jìn)行小結(jié)，以便下一次指導(dǎo)時(shí)提高設(shè)計(jì)水平。
3機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書主要內(nèi)容
3.1設(shè)計(jì)題目確定及要求
3.2總體方案確定
（1）總體方案設(shè)計(jì)；（2）繪制總體方案圖。3.3伺服系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)
（1）切削力計(jì)算；（2）滾動(dòng)絲杠螺母副的計(jì)算與選型；（3）伺服系統(tǒng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)；（4）步進(jìn)電機(jī)當(dāng)量扭矩計(jì)算及選型；（5）機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（繪制一個(gè)軸的機(jī)械裝配圖）。
3.4控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
（1）確定控制系統(tǒng)方案及繪制系統(tǒng)框圖；（2）單片機(jī)的選用；（3）存儲(chǔ)器的選用與擴(kuò)展；（4）譯碼電路設(shè)計(jì)；（5）接口電路設(shè)計(jì)；（6）繪制控制系統(tǒng)硬件電路原理圖。
3.5基本的參考圖表匯編
4近一屆學(xué)生機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行情況
4.1教師配備
近一屆機(jī)電專業(yè)學(xué)生，每屆有四個(gè)班進(jìn)行機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)，共配備6名教師；其中有四名為獨(dú)立指導(dǎo)教師，兩名為輔導(dǎo)教師，為培養(yǎng)新的指導(dǎo)教師儲(chǔ)備力量。④
4.2指導(dǎo)書的使用及設(shè)計(jì)過程
設(shè)計(jì)學(xué)生和指導(dǎo)教師每人一份機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。教師按照要求寫出機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，并經(jīng)研究所長審查后發(fā)給學(xué)生。設(shè)計(jì)題目主要有CA6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)、C6132普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)。在同一個(gè)題目的學(xué)生中，要求設(shè)計(jì)進(jìn)給軸部件時(shí)，一部分學(xué)生設(shè)計(jì)X軸進(jìn)給部件，另一部分學(xué)生設(shè)計(jì)Z軸進(jìn)給部件。整個(gè)過程根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的題目、要求和機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書給出的設(shè)計(jì)步驟、方法，先進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，再進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行CNC硬件電路設(shè)計(jì)。整個(gè)過程經(jīng)過了機(jī)械、電子兩方面的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電結(jié)合，達(dá)到預(yù)期效果。
4.3填寫指導(dǎo)日志
教師在指導(dǎo)設(shè)計(jì)的過程中，及時(shí)填寫指導(dǎo)日志，記錄設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)、問題，并進(jìn)行小結(jié)。
5本文總結(jié)
本項(xiàng)目對近幾年進(jìn)行的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，在肯定成績的基礎(chǔ)上找出不足；針對現(xiàn)存的問題進(jìn)行分析、研究，提出了改正措施和努力方向。本項(xiàng)目完成的《機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》結(jié)合學(xué)生知識(shí)現(xiàn)狀及專業(yè)學(xué)科方向給出了規(guī)范的設(shè)計(jì)題目，統(tǒng)一的設(shè)計(jì)要求，機(jī)械、電控兩方面的設(shè)計(jì)方法、步驟及相關(guān)的圖表資料等。設(shè)計(jì)內(nèi)容緊密結(jié)合課程教學(xué)及學(xué)科前沿，加強(qiáng)機(jī)電結(jié)合，理論聯(lián)系實(shí)際，內(nèi)容新穎、重點(diǎn)突出。近兩屆機(jī)電專業(yè)學(xué)生進(jìn)行機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)水平，達(dá)到了預(yù)期效果。
注釋
①張靜，聶章龍.淺談技能大賽對高職院校教育教學(xué)改革的促進(jìn)作用[J].中國電力教育,2011(3):74-75.
②陳炳和.技能大賽對高職人才培養(yǎng)價(jià)值研究[J].中國職業(yè)技術(shù)教育,2008(3):36-37.
③楊建良.技能大賽與專業(yè)教學(xué)有效融合的實(shí)踐研究[J].中國職業(yè)技術(shù)教育,2013(2):19-21.
④梁文波.依托技能大賽平臺(tái)提高實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量[J].新課程研究,2012(3):148-149.
作者:李天景 賁能軍 陳安柱 錢宗仁 單位:鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程學(xué)院
