機(jī)械專業(yè)電類系列課程建設(shè)與教學(xué)改革探索

王才東 尚寶平 何文斌

摘要：根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)機(jī)械專業(yè)人才的新.需求，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)機(jī)械類專業(yè)課程體系的要求，學(xué)校對(duì)機(jī)械專業(yè)電類系列課程進(jìn)行教學(xué)改革。學(xué)校從明確目標(biāo)定位、整合與完善課程體系、建立課程群、建設(shè)課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)、開設(shè)跨課程的綜合性訓(xùn)練項(xiàng)目等方面進(jìn)行探索，這些探索能拓寬電類知識(shí)的范圍，突出“機(jī)”“電”的結(jié)合，也能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械專業(yè);課程建設(shè);課程群;綜合實(shí)驗(yàn)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)是一門實(shí)用性較強(qiáng)的專業(yè)。機(jī)械專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)要求學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的基礎(chǔ)理論，而且要學(xué)習(xí)機(jī)械系統(tǒng)里的傳動(dòng)與控制、電子技術(shù)、信號(hào)測試與信息處理技術(shù)等“電”方面的基本知識(shí)?！皺C(jī)”課程與“電”課程是機(jī)械專業(yè)的兩大核心課程，“機(jī)”包括機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造等，“電”則是工程測試與信息處理、機(jī)電傳動(dòng)與控制、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的集合。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)機(jī)械專業(yè)人才的新需求與工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)機(jī)械類專業(yè)課程體系的要求，現(xiàn)時(shí)期機(jī)械專業(yè)的電類課程設(shè)置有待進(jìn)一步優(yōu)化。以往以機(jī)械類課程體系為基礎(chǔ)，增加電工電子技術(shù)、微機(jī)原理、單片機(jī)技術(shù)等幾門課程為輔的課程設(shè)置，遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生的應(yīng)用需求。課程應(yīng)拓寬電類知識(shí)的范圍，強(qiáng)調(diào)“機(jī)”“電”結(jié)合，使電類課程的設(shè)置更好地與機(jī)械設(shè)計(jì)、制造與控制相結(jié)合。

一、機(jī)械專業(yè)電類課程教學(xué)存在的問題

在機(jī)械專業(yè)中，電類課程主要包括電工電子技術(shù)、傳感與測試技術(shù)、控制工程基礎(chǔ)、機(jī)電傳動(dòng)控制、單片機(jī)原理與應(yīng)用、可編程控制器原理與應(yīng)用等。目前，電類課程教學(xué)存在部分課程內(nèi)容陳舊、課程之間內(nèi)容重復(fù)，以及學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高等問題。這些間題直接導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)電類知識(shí)的掌握不夠扎實(shí)，使他們在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)中遇到控制類問題時(shí)無從下手。因此，高校需要開展機(jī)械專業(yè)電類系列課程體系與教學(xué)內(nèi)容的綜合改革和實(shí)踐，進(jìn)一步改進(jìn)電類課程設(shè)置和教學(xué)方法，促進(jìn)機(jī)械專業(yè)學(xué)生對(duì)電類知識(shí)的掌握和應(yīng)用能力的提升。

二、機(jī)械專業(yè)電類課程教學(xué)改革措施

（一）明確機(jī)械專業(yè)電類課程的目標(biāo)定位

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)機(jī)械類學(xué)生相關(guān)專業(yè)知識(shí)和技能的要求，專業(yè)基礎(chǔ)類課程需包含機(jī)械系統(tǒng)中的傳動(dòng)與控制、測控原理與技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等課程。學(xué)院在2017版人才培養(yǎng)方案修訂過程中，進(jìn)一步明確了電類課程總體知識(shí)構(gòu)成及能力要求，總體協(xié)調(diào)電類課程的教學(xué)大綱制定，把電類知識(shí)和能力要求分解到每一門電類課程中去。通過日常的教學(xué)研討與交流，每位任課教師都要理解自己講授的電類課程在機(jī)械專業(yè)課程體系中的地位與作用，以及課程如何支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)。另外，課程負(fù)責(zé)人需根據(jù)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，制定課程目標(biāo)和課程大綱，然后根據(jù)課程大綱進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)活動(dòng)。任課教師要設(shè)計(jì)好電類與機(jī)類課程相關(guān)知識(shí)的銜接，通過理論和實(shí)例的講解，讓學(xué)生能綜合應(yīng)用所學(xué)的機(jī)械知識(shí)和電類知識(shí)，達(dá)到1+1>2的效果。

（二）機(jī)械制造自動(dòng)化專業(yè)電類課程體系整合與完善

雖然機(jī)械專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃已設(shè)置了一些自動(dòng)化、信息技術(shù)等電類課程，但其知識(shí)體系仍存在部分課程內(nèi)容陳舊、課程缺乏新的相關(guān)技術(shù)與軟件等問題。通過調(diào)研，學(xué)校需要把原有的課程體系進(jìn)行整合，要系統(tǒng)地設(shè)置機(jī)械專業(yè)的電類課程。根據(jù)最新的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》，機(jī)械專業(yè)較以往學(xué)分和學(xué)時(shí)有所減少。同時(shí)，學(xué)生要學(xué)習(xí)的知識(shí)面相比之前更寬，課程設(shè)置更強(qiáng)調(diào)學(xué)生知識(shí)和能力的融合，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)和工程技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

對(duì)機(jī)械專業(yè)來說，由于電類課程門類較多，進(jìn)行相關(guān)課程的整合是必然的趨勢。學(xué)校根據(jù)工程教育認(rèn)證對(duì)機(jī)械類學(xué)生相關(guān)專業(yè)知識(shí)和技能的要求，結(jié)合機(jī)電一體化產(chǎn)品、制造系統(tǒng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，探索將電類課程劃分為三大課程群：工程測試與信息處理模塊、機(jī)電傳動(dòng)控制模塊、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)模塊。

第一，工程測試與信息處理課程群。要讓學(xué)生掌握工程測試與信息處理技術(shù)，了解機(jī)械工程中涉及的控制信息的產(chǎn)生、測量、傳送、轉(zhuǎn)換和處理。信息技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)重要的影響因素，是實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的關(guān)鍵要素。在設(shè)計(jì)、制造階段，需要對(duì)工程的工藝參數(shù)和流程參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測量;在設(shè)備運(yùn)行階段，需要實(shí)時(shí)檢測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測與預(yù)告;在柔性化生產(chǎn)線上，需要配置許多傳感器對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。專業(yè)的新版培養(yǎng)方案中該課程群包含機(jī)械工程測試技術(shù)、機(jī)械故障診斷基礎(chǔ)、無損檢測技術(shù)等。

第二，機(jī)電傳動(dòng)控制課程群。要讓學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)與控制相關(guān)知識(shí)，了解機(jī)械設(shè)備與系統(tǒng)的控制規(guī)律和控制方式，包括機(jī)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件，電機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)原理與實(shí)現(xiàn)方法，控制系統(tǒng)的建模與仿真等。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等方面技術(shù)也逐漸應(yīng)用于裝備制造業(yè)。如機(jī)器人裝配生產(chǎn)線涉及電機(jī)控制、程序編寫與調(diào)試、機(jī)器視覺、工作狀態(tài)監(jiān)控等知識(shí)。專業(yè)的新版培養(yǎng)方案中機(jī)電傳動(dòng)控制課程群包含：電工電子學(xué)、控制工程基礎(chǔ)、機(jī)電傳動(dòng)控制、數(shù)控技術(shù)、機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)器人原理與應(yīng)用等。

第三，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程群。機(jī)電產(chǎn)品和先進(jìn)制造系統(tǒng)的控制與運(yùn)行系統(tǒng)需要計(jì)算機(jī)、微處理器及程序編制技術(shù)知識(shí)。合理整合原有的微機(jī)原理、可編程控制器原理與應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等課程，能夠構(gòu)建計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程群。專業(yè)的新版培養(yǎng)方案中計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程群包含：大學(xué)計(jì)算機(jī)、程序設(shè)計(jì)技術(shù)、單片機(jī)原理與應(yīng)用、現(xiàn)代電氣與可編程控制技術(shù)等。

（三）課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

課程群實(shí)行課程負(fù)責(zé)人制度，課程負(fù)責(zé)人由經(jīng)驗(yàn)豐富的高級(jí)職稱人員擔(dān)任。課程群的具體建設(shè)內(nèi)容包括課程大綱的制定、課程授課內(nèi)容選取、不同課程之間教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的銜接、考核方式的確定等。學(xué)校鼓勵(lì)課程群教師集中辦公，提倡教學(xué)團(tuán)隊(duì)的各個(gè)教師間相互“傳承”，定期開展教學(xué)研討及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，切實(shí)提高教師的教學(xué)水平。另外，學(xué)校在課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)中實(shí)行青年教師導(dǎo)師制，充分發(fā)揮傳、幫、帶作用，以加快年輕教師的成長速度。

（四）以專業(yè)工程認(rèn)證為契機(jī)，加強(qiáng)電類課程綜合性訓(xùn)練環(huán)節(jié)

根據(jù)工程認(rèn)證相關(guān)要求，專業(yè)開設(shè)了電類前沿性課程、機(jī)電類綜合性課程，增加了機(jī)電類綜合訓(xùn)練實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過增加開設(shè)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、電工實(shí)習(xí)、機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練等訓(xùn)練項(xiàng)目，學(xué)校構(gòu)建了包含電類知識(shí)的講解、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、集中實(shí)踐訓(xùn)練的電類課程綜合體系，使課程體系更加完善。

（五）開設(shè)跨課程的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)創(chuàng)新能力與工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)

目前，大多數(shù)專業(yè)是各課程單獨(dú)開設(shè)實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)效果受單一課程課內(nèi)知識(shí)點(diǎn)的寬度、深度和實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)的限制。再加上開設(shè)的實(shí)驗(yàn)大多為演示型、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)和綜合實(shí)驗(yàn)偏少，不利于工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。專業(yè)新版培養(yǎng)方案將機(jī)械類系列課程群化為課程群，為開設(shè)跨課程的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了有利的條件。

在課程實(shí)驗(yàn)中，教師綜合分析電類課程群的授課知識(shí)內(nèi)容，把幾個(gè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，設(shè)置綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。根據(jù)新版培養(yǎng)方案對(duì)課程體系要求，學(xué)校開設(shè)為期一周的機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練課程，并在學(xué)生學(xué)習(xí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、現(xiàn)代電氣與可編程控制技術(shù)等多種技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)建機(jī)電一體化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（如下圖所示）。通過綜合訓(xùn)練實(shí)踐，學(xué)生系統(tǒng)掌握了機(jī)電一體化技術(shù)，對(duì)各課程專業(yè)知識(shí)點(diǎn)有了全面的認(rèn)識(shí)，綜合運(yùn)用能力也得到了提升。

三、結(jié)語

通過本項(xiàng)目的研究，學(xué)校構(gòu)建了完善合理的機(jī)械專業(yè)電類課程體系，讓學(xué)生真正能掌握機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)、制造、控制方面的知識(shí)，加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，促使學(xué)生成為掌握機(jī)電技術(shù)的復(fù)合型人才。

參考文獻(xiàn)：

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