◆張靜

探索機(jī)電一體化的教學(xué)方法

◆張靜

機(jī)電一體化是一種新興的科學(xué)技術(shù)，因此對(duì)它的研究仍在不斷發(fā)展中，而它作為其他許多高新技術(shù)的基礎(chǔ)，具有很大的學(xué)習(xí)意義。不少中職院校開(kāi)設(shè)機(jī)電一體化這門(mén)課程，而由于開(kāi)設(shè)時(shí)間短，并沒(méi)有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行參考。因此，如何能夠提高課堂的教學(xué)效率，豐富教學(xué)方法，成為許多教師和中職院校必須思考的重要問(wèn)題。

機(jī)電一體化；教學(xué)方法；多媒體課件

10.3969/j.issn.1671-489X.2014.14.089

作者：張靜，濰坊科技學(xué)院講師，研究方向?yàn)闄C(jī)電專(zhuān)業(yè)（262700）。

機(jī)電一體化，英文稱(chēng)作“Mechatronics”，是由Mechanics（機(jī)械學(xué)）和Electronics（電子學(xué)）兩個(gè)單詞組成的。從其構(gòu)成就可以看出這一門(mén)技術(shù)包含的主要內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，很多高新技術(shù)如生物技術(shù)、微電子技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、海洋開(kāi)發(fā)技術(shù)、空間技術(shù)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)、光纖通信技術(shù)等對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的要求越來(lái)越高，智能化、自動(dòng)化、柔性化是目前高新機(jī)械設(shè)備必須具備的基本能力。而機(jī)電一體化恰恰滿(mǎn)足了這一需求，從而為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了動(dòng)力。通過(guò)微電子技術(shù)和微計(jì)算機(jī)技術(shù)，使機(jī)械裝置、動(dòng)力設(shè)備能夠成功地與信息、智能相結(jié)合，從而使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生了質(zhì)的飛越和進(jìn)步。

機(jī)電一體化這門(mén)技術(shù)是其他許多高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，而它本身的發(fā)展又依賴(lài)于其他各種相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。因此，為了迎合市場(chǎng)人才的需求，不少院校都增設(shè)了機(jī)電一體化這門(mén)課程。但是由于這門(mén)課程的綜合性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，涉及相當(dāng)廣泛的知識(shí)，具有很大的知識(shí)容量，不但學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)遇到困難，就連教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)也常存在不少問(wèn)題。

1 機(jī)電一體化教學(xué)目前存在的問(wèn)題

由于機(jī)電一體化課程中包含了不少學(xué)科的知識(shí)，而且涉及的概念和專(zhuān)業(yè)名詞數(shù)量也相當(dāng)多，而教學(xué)內(nèi)容本身又十分抽象，這就使得學(xué)生很難在短短的一個(gè)學(xué)期內(nèi)就將這門(mén)技術(shù)完全掌握。

機(jī)電一體化課程每一個(gè)章節(jié)所介紹的內(nèi)容都包含著不同學(xué)科的內(nèi)容，如上一章介紹了機(jī)電一體化的機(jī)械設(shè)計(jì)，下一章就開(kāi)始講解機(jī)電一體化的檢測(cè)系統(tǒng)，而再下一章卻變成了計(jì)算機(jī)控制和接口技術(shù)，等等。這就使得每一章節(jié)之間的聯(lián)系變?nèi)酰瑢W(xué)生很難在學(xué)習(xí)過(guò)程中將不同的章節(jié)串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行鞏固復(fù)習(xí)，無(wú)法對(duì)這門(mén)課程形成一個(gè)總體概括的印象，對(duì)學(xué)習(xí)這門(mén)課程的真正目的也難以理解，很容易產(chǎn)生每個(gè)章節(jié)只不過(guò)在復(fù)習(xí)以前學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)的感覺(jué)，從而降低學(xué)習(xí)效率。

在進(jìn)行每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)踐時(shí)，學(xué)生可以很快地對(duì)每個(gè)單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行理解和掌握，如傳感器實(shí)驗(yàn)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)等；但是一旦將這些實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行思考，學(xué)生就不容易理解每個(gè)實(shí)驗(yàn)之間到底有何關(guān)系，特別是如果給學(xué)生一張機(jī)電一體化產(chǎn)品的原理圖時(shí)，學(xué)生無(wú)法聯(lián)系實(shí)物和圖紙，從而使實(shí)踐課程失去原來(lái)的意義。

2 多媒體的教學(xué)方法

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，教學(xué)資源也越來(lái)越豐富多彩，傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)模式已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，因此，多媒體的教學(xué)方法被越來(lái)越廣泛地運(yùn)用于課堂中。多媒體教學(xué)不僅能夠直觀地展現(xiàn)出各種圖紙和文字，將知識(shí)更加快速地傳遞給學(xué)生，而且能夠提供界面友好、形象直觀的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境，從而使課堂教學(xué)的效果能夠大幅度得到提升，而且也大大活躍了課堂的氛圍。同時(shí)，多媒體課件的豐富多彩也使得學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性能夠很大程度地被激發(fā)出來(lái)，讓他們主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，發(fā)揮他們的創(chuàng)造力。

機(jī)電一體化的課程在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中并不對(duì)所涉及的每門(mén)學(xué)科進(jìn)行細(xì)節(jié)性的講解，而是對(duì)相關(guān)的學(xué)科進(jìn)行總的概括，著重于這些不同的學(xué)科之間的相互聯(lián)系。因此，借助多媒體課件，教師可以很容易地將以往難以用語(yǔ)言傳達(dá)清楚的知識(shí)點(diǎn)和問(wèn)題進(jìn)行形象生動(dòng)、簡(jiǎn)單直觀的展示，讓學(xué)生更加容易理解和接受。例如，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)傳動(dòng)部分的授課時(shí)，可以通過(guò)不同動(dòng)畫(huà)展示來(lái)使學(xué)生對(duì)幾種不同的傳動(dòng)形式進(jìn)行區(qū)分和掌握，從而掌握更多的信息，對(duì)難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行更深入的理解。

3 理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式

在傳統(tǒng)的授課中，教師一般在課堂上按照知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行授課，然后在理論教學(xué)后再進(jìn)入實(shí)訓(xùn)的環(huán)節(jié)；而在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)，一般會(huì)直接使用機(jī)電一體化的產(chǎn)品來(lái)進(jìn)行講解，讓學(xué)生按照實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行演示性實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)模式很難培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，而且學(xué)生在進(jìn)行綜合知識(shí)的利用時(shí)也常常出現(xiàn)問(wèn)題，很容易影響繼續(xù)學(xué)習(xí)的積極性和動(dòng)力。有些學(xué)生為了省事甚至直接抄襲其他人編制的程序和實(shí)訓(xùn)報(bào)告，對(duì)知識(shí)點(diǎn)并沒(méi)有真正掌握，這就使得學(xué)生很難符合將來(lái)社會(huì)的需求。

教師在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)時(shí)，應(yīng)該對(duì)學(xué)生使用的教材進(jìn)行全面的梳理和整合，并且結(jié)合目前學(xué)校所能夠提供的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件，將一個(gè)完整的機(jī)電一體化產(chǎn)品分成若干個(gè)實(shí)驗(yàn)，并將這實(shí)驗(yàn)分布到看上去各不相干的章節(jié)中進(jìn)行；在學(xué)生對(duì)書(shū)本的理論知識(shí)有了總的了解后再進(jìn)入到實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，再根據(jù)目前已有的實(shí)驗(yàn)條件，將學(xué)生分成若干個(gè)小組進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而更好地對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)和管理。

如針對(duì)機(jī)電一體化的課程特點(diǎn)，在學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)加入MPS實(shí)訓(xùn)。MPS就是模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)由六個(gè)各自獨(dú)立又相互聯(lián)系的工作站組成，分別是上料檢測(cè)站、搬運(yùn)站、加工站、安裝站、安裝搬運(yùn)站和分類(lèi)站。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的顯著特點(diǎn)是具有較強(qiáng)柔韌性，每站都有一套獨(dú)立的控制系統(tǒng)。在進(jìn)行完每一個(gè)單元的學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)后，還能將相鄰的實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行思考，從而使學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到復(fù)雜的控制、編程、裝配和調(diào)試系統(tǒng)。

由于該系統(tǒng)包含了機(jī)電一體化課程中所涉及的許多學(xué)科的知識(shí)和技能，因此學(xué)生能夠在一個(gè)綜合科技環(huán)境中對(duì)更多的知識(shí)進(jìn)行全面綜合的認(rèn)識(shí)和訓(xùn)練，使自己的技能能夠不斷得到提升。

在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的過(guò)程中，學(xué)生根據(jù)教師分配的任務(wù)和相關(guān)的原理圖，自主進(jìn)行機(jī)械零件的裝配、連線、軟件編程和調(diào)試，并查看最后運(yùn)行的結(jié)果。這樣學(xué)生可以在更加自由的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)和創(chuàng)造，使學(xué)生不再在一個(gè)封閉的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，有更多的思考空間進(jìn)行探索。教師也可以及時(shí)地對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行指正，對(duì)普遍性的問(wèn)題進(jìn)行解答，鼓勵(lì)學(xué)生積極地去尋找解決方法，并通過(guò)一些簡(jiǎn)單實(shí)例的講解，使學(xué)生更好地掌握知識(shí)點(diǎn)。

4 改革考試形式

進(jìn)行一門(mén)課程考核的主要方式一般是通過(guò)考試，而學(xué)生在應(yīng)付這些課程時(shí)往往采用死記硬背的方式進(jìn)行，雖然最后考的分?jǐn)?shù)很高，但是在具體應(yīng)用方面卻出現(xiàn)問(wèn)題。雖然課程需要記憶，但是這并不是最終考核的目的，它只能作為理解課程的基礎(chǔ)，在平時(shí)的階段性考查中進(jìn)行即可。

該課程在進(jìn)行考核時(shí)更加強(qiáng)調(diào)應(yīng)用能力的測(cè)試，因此，教師可以通過(guò)讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)電一體化的產(chǎn)品來(lái)考查學(xué)生對(duì)課程的掌握情況；或者提供相關(guān)的零件，讓學(xué)生根據(jù)圖紙進(jìn)行產(chǎn)品的裝配并進(jìn)行某一個(gè)功能的程序調(diào)試，根據(jù)學(xué)生完成的熟練度和準(zhǔn)確度來(lái)進(jìn)行判斷。同時(shí)對(duì)學(xué)生在平時(shí)課程中所表現(xiàn)出來(lái)的分析能力、調(diào)試能力、綜合運(yùn)用能力進(jìn)行加強(qiáng)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。學(xué)生的成績(jī)應(yīng)該按照平時(shí)綜合測(cè)試和實(shí)訓(xùn)報(bào)告等按照一定的比例進(jìn)行綜合的判定，對(duì)于一些表現(xiàn)優(yōu)異、具有創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)生可給予適當(dāng)?shù)募臃止膭?lì)。

5 提高師資水平

為了使機(jī)電一體化課程的教學(xué)水平能夠更好地提高，學(xué)校應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)教師的管理，引進(jìn)一批具有高素質(zhì)、高能力的骨干教師；同時(shí)安排教師定期去企業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)培訓(xùn)，形成一支知識(shí)結(jié)構(gòu)與年齡結(jié)構(gòu)合理、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、教學(xué)水平高、教學(xué)能力強(qiáng)的教師隊(duì)伍，使教師能夠在良好的研究氛圍中不斷提升自己。

6 結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行機(jī)電一體化的教學(xué)過(guò)程中，要抓住課程的重點(diǎn)內(nèi)容，根據(jù)機(jī)電一體化不斷進(jìn)步的實(shí)際技術(shù)和學(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行教學(xué)方法的改進(jìn)，將理論和實(shí)踐更好地結(jié)合起來(lái)，從而使教學(xué)效果不斷得到優(yōu)化增強(qiáng)。

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