机械电子工程研学一体式实验教学改革

白 晶，秦现生，李 靖，王战玺

(西北工业大学 机电学院，陕西 西安 710072)

机械电子工程研学一体式实验教学改革

白 晶，秦现生，李 靖，王战玺

(西北工业大学 机电学院，陕西 西安 710072)

本文分析了实验教学改革对机械电子工程专业应用型和创新型人才培养的重要性，针对目前机械电子工程专业实验课程的缺陷，探讨了机械电子工程专业的研学一体式实验平台架构，提出了实验课程的建设模式，以提高机械电子工程专业学生的实践能力和创新能力。

实验教学改革；机械电子工程；研学一体

0 引言

机械电子工程是机械、电子、计算机和自动控制等技术的结合，又称机电一体化，强调机械制动能力与机电控制能力的结合[1,2，5]。随着企业对学生的动手能力、科研能力和创新能力要求的逐步提高，如何培养出具有最新机械电子知识、较高技能和创新能力的机械电子工程专业人才成为了该专业教育实践中不断探索的课题。实验教学作为培养学生的动手实践能力不可替代的环节[4]，在机械电子工程专业教学中显得尤为重要，而综合式的研学一体式实验教学平台建设是实施实验教学改革的重要措施[3]。

1 研学一体式实验平台构建

我院目前的实验教学现状，一是实验条件远远不能满足课程要求，大部分实验设备已过时或者功能不全；二是实验内容定式化。因此，需要进行实验教学改革，建设研学一体式实验平台，以改善和提高教学效果。借助所建实验平台，通过制定合理的实验课程和构建整体融合的实验教学体系，才能解决上述存在的问题。学生可在实验平台上充分发挥主观能动性，大胆开展原创设想并在实验室里实践。这种实验模式不仅有利于加强学生对课本知识的理解，而且更加强调理论联系实际，学以致用。平台综合现有教学实验资源和学院各个实验室资源，通过实验设备、器材、场所的开放，在教师的指导下，让学生运用所学的理论知识，开展课程实验、综合实验、集成式开放性工程实验等。力求通过紧密结合生产、教学、科研，培养学生的全面素质、综合能力和就业竞争力。

我校机械电子工程专业是一个多学科交叉的专业，光、机、电、液(光学和激光、机械、电子与计算机、液气压传动等)相结合，培养光机电一体化技术应用型人才。该专业要求学生系统学习和掌握“机器人学”、“制造装备学”、“微处理器及硬件原理”、“液压与气动”等核心课程，培养具备扎实的基础理论知识，能够从事机械电子工程、机电一体化产品和系统的设计制造、研究开发、工程应用、运行管理等方面工作且能跟踪本领域新理论、新技术，具有创新精神和国际视野的复合型高级工程技术人才。

面向机械电子工程的研学一体式实验平台架构如图1所示。

图1 研学一体式实验平台构架

(1)面向全校各学科专业，构建多层次、多类型的实验教学体系。按照注重基础、加强设计、综合应用、提高创新这四个层次组织实验教学，增加综合性、设计性为主的实验项目，培养学生的工程设计能力和创造性思维能力。对于综合实验，由于学生基础不同，按照“基本要求、需求选择”的原则安排实验教学。

(2)通过平台的开放特性，学生可以参与教师科研项目或者完成自己提出创新型实验项目，实验作品可参加机械创新大赛或挑战杯竞赛等。

(3)利用自制、联合开发和外购渠道，全面改善实验条件，保证实验设备的先进性。在实验内容中，要及时把新技术、新理论和新方法充实到实验教学中来，让学生切实了解新技术的发展方向，适应科技进步的潮流。

(4)配合理论教学改革和精品课程建设，在加强实验教学体系建设的同时，有针对性地编写和修订系列实验教材。同时引进计算机技术到机电、液压、伺服系统实验教学中，创造现代化的实验教学环境，改革实验教学方法，开展虚拟、仿真实验方法的研究和试点，增加与理论课教学的相互配合和支持，增加学生的实验兴趣，提高学生动手能力、创新能力和分析与解决工程实际的能力。

(5)实验考核不再局限于单一的统一考核方法，而是贯穿在整个实验过程中，注重学生的分析、综合、应用和解决问题能力的考核。

2 实验课程建设

实验课程根据不同需要可划分为：课程实验、综合实验与集成式开放实验。

1)课程实验

课程实验是实验平台上开展实践教学的重要基础，是连接理论与实践的桥梁，该实验一方面能够加强对理论知识的掌握，另一方面利用实验去验证课堂中所学的理论知识，通过演示实验、课程小实验、分组实验、课外实验与操作实验等课程实验，开发学生智力，激发学习兴趣。在理论学习过程中，加入一些实验展示，可以调动学生的学习积极性和主动性，从而大幅度提高教学效果。

其次，教师要重视学生英语阅读的拓展。学生从广泛的阅读中，可以有效摄取语言信息以及语言表达技巧，在学生积累的过程中也是他们提升语言应用能力的重要关键。在进行实际英语阅读的过程中，教师还可可以让学生养成在阅读中记录笔记的习惯。比如说，将一些典型的、学生觉得优美的段落、语句进行记载，这都很好的保证英语阅读拓展的有效性。

(2)综合实验

综合实验是指利用实验平台提供的实验设备，在教师指定实验范围内，在指定时间里，让学生自主选择实验内容进行实验的方式；

(3)集成式开放实验

这类实验有两个特点：一是开放性，二是集成性。

开放性是指通过实验设备、器材、场所的开放，在教师的指导下，学生运用所学的理论知识，进行创新性开放性的工程实验。

集成性是指通过借鉴其他学校的经验，结合本校机械电子工程学生特点，将工程教育模式、本科生导师制、早期接触科研等教学活动集成起来。通过开设集成式实验课程，将现阶段教师所进行的机械电子工程基础项目和前沿课题展示到学生面前，使学生与世界科技前沿接轨，了解项目组织手段与团队合作模式，培养具有国际竞争能力的高层次的机械工程技术人才。

集成实验课程具有以下几个特点：

(1)课程贯穿大一到大四的实践动手环节，最终完成项目从设计到实现；

(2)结合教师研究项目开展，使学生尽早接触科研活动，了解国内外机械电子工程技术发展；

(3)根据个人爱好选择项目，选配导师，使导师指导方向更具体，增强了可持续性动手环节设置；

(4)通过小组合作最终将项目完成，通过项目制定、设计、制作、展示等环节，使学生增强团队合作意识，了解项目组织与团队合作模式。

集成式开放实验主要采取吸收优秀学生参加教师科研课题或支持学生完成自立科研课题，抑或结合参与学科竞赛相关训练、大学生创新性实验项目等方式进行。

3 结语

机械电子工程专业的研学一体式实验教学改革，有利于制定合理的机械电子工程实验课程，构建整体融合的实验教学体系，弥补现有机械电子工程专业本科生课堂教学在实验和实践方面的不足，在本科教学获得更大的成果。学生可以在实验平台上充分发挥主观能动性，大胆开展原创设想并在实验室里实践，因此研学一体式教学改革也为学生提供了创新研发与实践拓展的平台。

[1] 王少萍.机械电子工程人才培养创新模式研究[J].北京：北京航空航天大学学报(社会科学版), 2009, 22(s1):55-58.

[2] 李旭, 康江, 刘利方.机械电子工程专业软件应用能力的培养[J].南京：电气电子教学学报, 2016, 38(3).

[3] 李西平.机械电子工程教改模式研究与电大教学实践[J].南京：电气电子教学学报, 2002, 24(4):26-28.

[4] 王香婷, 刘涛, 张晓春,等.电工技术与电子技术实验教学改革[J].北京：实验技术与管理, 2013, 30(4):112-115.

[5] 孙月华, 徐鹏, 刘春生, 刘元林 液压与气压传动实验教学改革与实践[J].北京：实验技术与管理, 第33卷第10期, 2016.10.

Research and Learning Combined Experimental Teaching Reform of Mechatronics Engineering

BAI Jing, QIN Xian-Sheng, LI Jing, WANG Zhan-Xi

(SchoolofMechanicalEngineering,NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi′an710072,China)

This paper analyzes the importance of the experimental teaching reform to the application ability in the talent training of Mechatronics Engineering, especially in the training of practice and innovation ability.By analyses of the shortcomings of the current experimental course, this paper discusses the structure of the Research and Learning Combined Experimental Teaching Reform, and puts forward the Experimental course construction mode, in order to improve the students' practical skill and innovation ability.

experimental teaching reform; mechatronics engineering; research and learning combined

2016-10-19;

2016-11-10

白 晶(1978-)，女，博士，讲师，主要从事机械电子工程教学和科研工作，E-mail：baijing@nwpu.edu.cn

G424

A

1008-0686(2016)06-0113-03