机械电子工程专业课程创新教学模式的研究

汪 冰，王晓丽，陈季萍

（淮海工学院机械工程学院，江苏 连云港 222005）

0 引 言

机械电子工程，是集机械、电子、控制、计算机为一体的交叉学科，其学科范围广、知识面丰富，适用面宽。近年来，随着电子、计算机和控制技术的迅猛发展，机电系统也向着信息化、智能化、综合化方向发展，我国由“制造大国”向“制造强国”转变，但是，目前我国的机械制造工业同世界先进水平还有很大的差距，因此，国民迫切需要全面掌握机、电、控制和计算机的机械电子专业复合型创新人才。

为了适应中国对复杂产品全周期管理创新人才的需求，迫切需要构建与之相适应的机械电子工程专业创新课程体系，以便更好地为复杂系统培养高创新人才。

1 机械电子工程专业的教学模式及特点

我国高校机械电子工程专业的设置始于20世纪80年代，最初机电工程专业是依据各校归口行业应急的需要，对原有相关专业进行调整而设置的，教学计划的制定明显带有“机靠电”或“电靠机”的倾向。而课程设置，尤其是体现机电一体化新技术的专业课程设置远跟不上技术发展的速度。尽管如此，由于计算机技术、微电子技术的率先渗透，这一时期系统性教育结合进修性教育培养出的机电一体化人才，在生产实践中，对改造企业的老产品、旧设备和生产线，提高自动化水平和经济效益起到了一定的推动作用。

进入20世纪90年代后，为了适应经济体制逐步转轨以及学科迅猛发展所带来的变化，许多高校对机械电子工程的专业结构、课程设置、教学内容均进行了大幅度的调整，机械电子工程最终形成了有一定特色的教学模式：一是基于机械电子学从理论到实践的不断延伸和扩展，基于机械电子工程综合性人才培养的需要，遵循“宽口径、广适应”的原则，专业方向以机械产品机电一体化和机械制造过程机电一体化两个大方向来划分；二是站在市场经济对专业知识结构的总体高度上来权衡课程设置、教学内容与教学时数，反映现代科技水平，突出新、简明、实用；三是加强实践性教学环节、探索适应经济新体制的管理方法提倡理论与实践相结合、教学实践与生产实践相结合、实践环节要体现机与电的结合【1】。

2 机械电子工程专业的教学模式的改革与创新

针对机械电子工程办学模式及特点，近年来学校围绕机械电子工程专业的专业建设，通过广泛调研就业岗位群工作范围和技术领域，分析人才知识、能力和素质结构，在借鉴国外高校教育经验的基础上，以未来的发展对人才的有效需求为导向、以职业岗位能力需求为依据，从而确定培养高素质人才的课程结构体系，创建“技术核心一体化”的教学模式。

“机械电子工程”专业方向的系列专业课程包括：控制工程基础、工程测试技术、微机原理及应用、机电一体化设计、机床电气控制、机电传动控制、计算机控制技术等，但目前这些课程存在着内容设置不够完善合理，核心系列课程门数太多，部分课程只注重了自身内容的完整性，缺乏对教学计划的整体考虑，致使内容交叉重复、课程之间的衔接与分工不够明确；核心课程教学内容尚需进一步整合、优化和更新；有针对性的教育教学方式方法和手段仍在进一步革新；课程的实践教学环节仍显欠缺，一些核心课程的基本实验不够健全，设计性、综合性及课外选修和开放性实验的比例偏少。

针对上述问题，围绕如何对“机械电子工程专业方向系列核心课程的建设与教学改革”，围绕如何对“机械电子工程”专业方向的系列核心课程进行创新并进行整合研究，进行了有针对性的优化课程体系、整合教学内容、革新教学方法等教学改革与实践，并取得了较好的成效[2]。

2.1 明确目的更新培养人才的指导思想和理念

基于本专业的人才培养目标和办学指导思想，提出了机械工程专业应用型、创新型人才的大工程理念，即：充分开发学校和社会的各种资源，科学延伸实践教学的时间和空间，拓宽专业人才内涵，培养实践创新的行为理念，使学生的知识、能力、素质协调发展，构建系统化的实践教学培养体系，实践多层次、全方位的实践训练。资源包括校内实习实训基地、专业实践平台、学科重点实验室以及校外实习基地、科研合作企业；延伸时空是指开放性实验、第二课堂、创新实践、学科竞赛、科学研究等工程实践环境；拓展内涵是指理工与人文知识的融合，机、电、信息、管理等专业知识的融合，注重工程实践能力和创新精神的培养，树立学生的科学态度和团队精神。

2.2 注重演示教学培养思维能力

在教学中注重演示教学手段，既有利于将抽象理论知识转化为具体现象，深化学生的感性认识，也有利于学生进一步提高操作技能。这样既培养了学生的思维能力和分析问题的能力，也使学生从感性中得出理论知识。思维能力的提高既可以加强其对所学知识的融会贯通，灵活应用，也可提高学生学习的主动性和积极性。利用实验教学，使学生从实验数据中总结公式，再将其与理论推导相比较，增强教学效果。

2.3 通过列表进行比较和分析

教学过程中，碰到难点重点是很平常的事情，如何让学生记牢？教师应该采用由浅入深，深入浅出的循环渐进的教学手段，来避免学生因难以理解而不能很好掌握重点知识。在每一章结束的时候教师将所学知识列表和比较，这样学生会把整章的知识联系起来，印象既深刻又不会混淆，对重点难点也容易掌握。

2.4 多媒体教学及网络教学

针对课程中的原理图、梯形图、程序及电路图较多的情况，制作成多媒体课件，这种课件集文字、图片、动画和声音于一体，使学生兴趣倍加，提高了教学效率，增大了课堂教学的信息量，把一些抽象的理论知识转化成学生易于接受的具体现象，提高学生学习的兴趣，同时也可以激发学生的学习热情。

3 构建有个性的创新理论教学体系

3.1 将素质教育贯穿于教学活动的全过程

课程体系要体现以职业素质为核心的全面素质培养，并将素质教育贯穿于整个教学进程中。不但要使学生毕业时具有熟练的职业技能和适应职业变化的能力，同时还要使他们具有创新意识、自学能力、人机交流沟通能力、团队合作能力、心理承受能力、组织管理能力等。

3.2 基础理论知识传授以“必需、够用”为度

基本理论知识要发挥知识性和工具性两个功能，既培养学生的基本知识和基本素质，又为专业课提供理论知识基础。在职业基础模块中，要淡化理论的推导过程，精简设计和原理类课程，注重增强知识的应用性和强化解决实际问题的能力培养。

3.3 突出知识技能结构的应变性和综合性

现代社会的职业岗位体系是一个不断提高技术水平的动态系统，社会人员必须具有相应的应变能力，才能够适应社会的需求。教师在课程传授中可以引入数控技术、机电设备安装与维修等方面的内容，扩大专业知识面，以满足学生就业的需要。

在理论教学过程中要充分发挥教师为主导，学生为主体的作用，通过使用多媒体教室，利用动画、多媒体教学软件和课件等工具，配合系统元件，采用启发、引导式教学方法提高教学效果。根据授课内容，授课教师可以提出一些具有启发性的问题，引导学生积极思考，主动学习；通过师生共同讨论和交流，调动学生的学习积极性，提高学生分析问题的能力，激发学生的创新意识。另外，在授课过程中教师应将最新科研成果融入课程，以科研带动教学，使学生及时获得专业发展的最新信息，了解该学科领域最新动向，激发学生努力学习的创新意识[3]。

4 核心课程的整合和优化

核心课程是根据本专业培养目标要求，用于提供称为合格的专门人才所必需的专业知识和专业技能的关键主干课程。因而，核心课程的设置、建设及教学改革，是本专业建设和教学改革的成败关键。基本思路是：针对目前培养计划中，存在的相关核心课程内容交叉、重叠，课程之间衔接与分工不够明确，课程实践教学环节仍显欠缺等问题，本着注重工程实践能力的培养、以机为主，机电及信息技术有机融合的原则，对系列核心课程进行逐步整合和优化，建立以测试与控制工程基础、机电一体化、计算机技术类应用等系列课程体系，注意专业知识及内容的整体性和相关性，进行课程内容的优化整合，注意分工和衔接，避免重复，努力提高核心课程的系统化和综合化，充分利用有限的课程和学时满足日益增长的专业知识需求，适当减少课内讲授学时，增加实践学时，结合教学方法和手段的改革，大力运用现代教育技术，提高教学质量，为学生的全面发展和个性发展提供必要的时间和空间【4】。

4.1 测试与控制类课程

明确“控制工程基础”与“测试技术”相关内容的分工和衔接，“控制工程基础”对于系统的描述侧重性能及其参数指标，而后续的“测试技术”则侧重在学习工程测试中系统性能对测试结果的影响。精减原“测试技术”课程中传感器原理部分，突出对信号检测方法、变换原理与信号检测分析装置和系统的设计原理和方法，增加工程应用方面的内容和实例分析。

4.2 机电一体化及运动控制类课程

包括“机电一体化设计”、“机电传动控制”、“数控技术”等课程，将“数控技术”硬件设计方面的相关内容与“机电传动控制”的控制器内容有机结合起来，实验课和课程设计内容与之融合。同时，在机电一体化系统设计及课程设计教学中，将控制工程基础、测试技术、机电传动控制机计算技术等内容综合运用到同一个机电一体化系统中，针对系统特定功能需求，综合运用传感技术、计算机控制技术等方面的知识，满足系统指标要求，使学生能更好地理解各专业课程之间的关联，提高其对专业知识的综合运用能力。

4.3 计算机技术类课程

进一步丰富、完善计算机类课程，突出实用技能、综合应用能力及系统设计能力的提高，加强“单片机应用技术”、“机床电器控制和可编程控制技术”的实践环节，突出课程的设计性和综合性实验训练内容，同时增加课程设计。

5 强化实践教学

实践教学环节是决定机械电子课程教学质量的关键。实践教学内容的开设，培养了学生的实际动手能力，充分体现了实践教学的优越性。在实验课程中主要以学生为主，教师为辅的教学方式，将课题分析、方案确定、实验验证的全过程结合起来，边设计边实验边修改，密切动脑与动手之间的关系[5]。

每个大学生都具有创新潜能，但是要把潜在的创新力转化为现实的创新力，必须有一个激发潜能，形成创新力的良好精神环境和心理氛围，积极开展创新思维的心理训练。所谓创新思维的产生，就是思维活动的自组织过程如何从无序到有序的转变，随着大量外界环境信息对人脑的刺激，开始了思维活动系统的自组织活动，出现了所谓的随机性涨落，当这些随机性涨落通过非线性相干作用长程关联放大到巨涨落时，思维系统由旧的有序向新的有序转化，突现新的思维火花。创新往往产生于直觉和灵感，灵感就是在远离平衡态时思维系统对临界点的突破和跃迁。由此，学习者的创新思维并非是平稳发展、持续变化的，而是间歇性大幅度跳跃式前进的，以致突然发生急剧变化，产生大量的奇思妙想，使学生策略和学习结果均富有新意和高效率。

6 结束语

总之，机械电子工程专业新技术模式的改革与创新是一个长期的过程，任重而道远，需要不断在改革中总结经验、学习、思考、交流、创新。只有在浓郁的学校创新氛围和有利于创新的教育环境中，才能有效地开发大学生创新潜能，才能成功培养出具有创新的机电一体化人才。

[1] 王殿军，焦向东，王伟，等.新版机械电子工程专业培养方案的研究与实践[J].安徽师范大学学报(自然科学版),2010,33(1)：39-42.

[2] 刘福基.试析机电一体化复合人才与自组织教学[J].南宁职业技术学院学报.2009,14(6)：51-54.

[3] 王少萍.机械电子工程人才培养创新模式研究[J].北京航空航天大学学报(社会科学版).2009（22）：55-58.

[4] 李亚芹,韩阳阳.机电一体化新技术课程创新教学模式的改革与探索[J].中国电力教育2012（22）：57-58.

[5] 黄民,朱春梅,祁志生，等.机械电子工程专业方向系列课程系列改革建设与教学改革[J].中国电力教育，2011（3）：182-184.