机电一体化技术与系统课程教学改革与实践

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1、机电一体化技术与系统课程教学改革与实践［摘要］机电一体化技术与系统课程原有教学中存在一定的问题。可以结合其实践性、综合性较强的特点，提出以项目驱动为主线，通过项目任务引导理论教学和理论教学指导项目实现的一体化教学新模式，并适时引入基于项目的讨论互动课。教学改革实践表明，该教学方法将理论与实践高度融合，以“用”促“学”，学以致用，提升了学生对机电一体化共性技术的工程综合应用能力和团队协作能力，取得了良好的教学效果，有利于应用型人才培养。［关键词］机电一体化项目驱动讨论互动教学实践［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095

2、-3437(2015)10-0155-02机电一体化技术与系统课程是南京理工大学泰州科技学院机械电子专业的专业主干课，是一门综合性、应用性很强，具有系统工程应用意义的课程。［1］课程涉及专业内容多，知识广泛，理论性和实践性较强。为帮助学生实现从理论学习到实践应用的过渡，提高学生对所学知识的综合运用能力以及工程实践能力，更好地培养应用型、创新型人才，我校机械电子专业教学团队对该课程不断进行教学改革，更新教学内容，积极探索理论与实践相结合的教学方法。一、教学中存在的问题（一）理论教学方面存在的问题教材和教学内容与先修课程重复率高，各知识点分散

3、。［2］机电一体化技术与系统是许多高校相关专业为高年级本科生开设的一门课程，旨在让高年级学生厘清前三年的各专业课之间的关系，能够以系统的观点和方法去分析和设计机电一体化系统。由于是原专业基础知识的巩固和加深，因此，教材和教学内容包括了之前学过的多门课程，教材大而全，教学内容多而广；此外，该课程现有教材内容一般按照机电一体化大系统的各组成子系统组织设计，即每一子系统对应一章内容，不同章节知识点之间缺少有机联系。虽然知识点可以独立教授，但容易孤立，学生无法深刻理解机电一体化产品的系统性和技术的综合应用性。（二）实践教学方面存在的问题机械电子专

4、业由于为我校后增专业，机电一体化技术与系统课程开设时间相应也不长，加之机电设备的复杂性、高造价、台套数不足、使用维护成本高等原因，在实验教学环节开设的多为演示性、验证性实验，学生动手操作调试的机会少。［3］在课程设计环节，则通常纸上谈兵，模仿设计，学生学习积极性主动性不高，更谈不上创新设计。上述原因使得理论教学与实践教学脱节，在教学中出现“理论教学教懂难、实验教学动手难”的问题。针对传统教学体系中存在的问题，结合我校现场工程师的培养目标，机械电子教学团队探索构建了以学生为主体，以项目驱动为主线，通过项目任务引导理论教学和理论教学指导项目实

5、践的互推互动的教学新模式。在剖析某几个典型机电一体化系统（项目）的结构组成、工作原理、设计过程中，串联讲解知识点并在实验环节进行知识点在项目中的具体应用实现，进而将项目实施和理论讲授有机融合，实现一体化教学。教学改革探索的实践表明，在机电一体化技术与系统这门课程的教学上，采用此方法是可行且有效的。二、以项目驱动为主线的教学新模式应用以项目驱动为主线，是指以项目为载体、教师为主导、学生为主体，将某一门课程的核心概念和原理，通过一个或多个项目的形式来体现［4］，将课程中分离的知识点转换为在具体项目中应用的相关联的技术支持点，将学生认为枯燥乏味

6、的理论知识转变为生动的、具体的技术实现，有利于学生更加系统地认识和掌握所学习的知识。（一）项目选择教学新模式应用中，项目设计或选取尤为重要，其成功与否直接影响教学效果。首先，项目应具有代表性，以体现机电一体化关键技术的典型应用；其次，项目应具有可操作性，即项目的难易程度应适中；最好配套有足够数量的、具体可操作的装备供学生实践操作；再者[5],项目应具有可拓展性，以培养学生综合应用和创新能力。基于上述考虑，并在我校实验室二期建设经费大力投入的支撑下，分别以PLC和51单片机两大控制核心为基点，提出了“物料自动分拣”、“自动立体仓库”、“桁架

7、机器人”和“自动寻迹小车”四大项目。以“物料自动分拣”项目为例，此项目涉及的知识模块包括：西门子S7-200PLC控制，异步电动机的变频调速，辨识物料颜色、材质的传感检测，触摸屏监控，自动定位控制，光电编码器及气动元件应用等多项技术，均为机电一体化共性重要技术。与此相对应，MPS实验室增配了多台套可拆装式物料分拣实验装置，学生可通过机械安装、电气硬件接线、软件编程、系统调试等环节进行动手实践操作，既可进行单项实验，也可进行综合性、创新性实验。(二)具体实施1.理论教学方面概述部分仍沿用教材内容，重点讲述机电一体化概念、体系结构、特点及发展

8、趋势。在课程开始即强化机电一体化产品(系统)“机电有机融合”的特点、“系统化”的设计开发理念和“综合性”的技术应用。其余内容则采用项目驱动教学法，并分两大模块，分阶段展开。(1)第一阶段：以教