机电系统设计课程教学改革研究

时间:2022-09-23 04:06:59

机电系统设计课程教学改革研究

摘要: 《机电系统设计》是机电类专业的主干课程之一。机电一体化技术是一门实践性很强的综合技术,它包含了计算机技术、数控技术、伺服驱动技术、测量传感技术等多项技术,因此,这门课内容涵盖广,原先的教材和教学方法已无法适应这门课的需要,影响了教学效果和学习的积极性。文章通过对教材的优化、教学方法的改革以及加强教师自身工程实践能力等几方面提出教学改革的方法,增强了学生的主体性,提高了分析为题、解决问题的能力,培养了创新意识。

关键词: 机电系统设计;工程实践;教学改革

0 引言

随着制造业和计算机软硬件技术的发展,传统的加工手段已经不能满足现在设备的高精度、高智能化要求。传统制造技术不断地吸收计算机技术、数控技术、测量传感技术、伺服传动技术、自动控制技术等,而且只有各部分之间相互结合,则产品的性能和功能就越好,只有实现多种技术的有机结合,才能实现整体最佳。这些技术就构成了机电一体化技术,因此,运用机电一体化技术设计机电设备或产品,改变机械产品与机械工业的面貌,满足社会和生活的物质要求,已成为工程设计人员的使命。要学好机电系统设计这门课不仅需要掌握多门学科的理论,而且需要把这些课程融汇通,有机结合。

1 机电系统设计课程教学中存在的问题

1.1 教材的问题 目前存在很多机电系统设计教材,内容不同,侧重点不同,深浅不一。由于该课程涉及机械、电子、计算机、伺服传动及检测技术等多项内容,教材中存在内容选定、案例安排、基本概念界定等方面是否科学、合理也值得商榷;甚至大量内容堆砌,把各种技术割裂开来讲,不能从整体性、关联性、集合性及环境适应性等方面入手,以系统工程的方法为指导,综合运用机、电、控等各学科的技术设计新型产品,造成和微机控制、数控技术、伺服驱动、检测技术等课程内容的简单重复,不能将这些技术有机结合,使这门课缺乏新鲜感,导致学生失去学习兴趣。另外,教材内容缺乏新颖性,例如,当前精度要求高的机电设备中的伺服驱动元件大都采用交流伺服电机或直流伺服电机,而教材中却重点在讲解步进电机的原理、驱动控制,对伺服电机草草带过,不作为重点讲解内容,教学内容严重滞后,和实际工程应用脱节。

1.2 教学方法的问题 长期以来,在机电系统设计的教学活动中,教师习惯运用的是“满堂灌”式的传统讲授教学法。注重具体技术的理论分析和讲解,忽视了所讲内容在工程实际的联系、培养学生解决实际问题的能力和实际操作的技能,不能使学生深切感受到机电一体化技术和日常生活中的机电产品的密切关系,感受机电系统学科的博大精深以及这门学科中处处蕴含的技术之美,严重影响了学生的学习兴趣和学习效果。

随着计算机、投影仪等先进设备在教学中的普及,使用多媒体教学成为课堂教学的大势所趋、必然选择,知识量明显加大,加之该课程设计内容广,容易造成教学速度过快,导致学生和老师互动较少,不利于调动积极性。

1.3 教师存在的问题 机电一体化技术具有的实践性、科学性、综合性、创新性的特点,意味着讲述这门课的教师也要具备实施工程教育的能力和素质。只有教师自身具备工程实践能力,才能用工程的视野去教学,才能将机电产品的开发、设计过程以系统的建造能力与讲授的课程相融合,为学生提供相关的案例,培养学生的工程意识,增强学生的工程实践能力,从而培养出更多未来的工程技术人员[1]。据统计,我国普通高校专任教师中符合“双师型”教师仅占16.3%[2],其余青年教师大都从学校到学校,偏重理论知识的学习,从事工程实践的经历较少,因此在授课中不能引用在工程实践中积累的案例,更难讲授在工程中如何解决实际问题的过程。这些情况严重束缚了本学科多样性、实践性的发展。

2 机电系统设计教学改革思考

2.1 优化讲解内容,建立合理的课程内容体系 针对当前教材中存在内容堆砌、各种技术割裂、各模块安排杂乱的现象,在讲述课程中将内容重新安排,这重讲解机电系统的总体设计。总体设计是机电系统设计中的最重要环节,它的优劣直接影响系统的全部性能及使用情况,尤其是总体设计理论还处于经验状态时,如何使总体设计最佳化,充分体现现代设计方法成为重点。按照原理方案设计、结构方案设计、总体布局与环境设计这条主线延伸,进而对机电一体化系统的各组成要素、相关技术(如:机械技术、计算机信息技术、控制技术、传感器与检测技术、伺服传动技术等)及各组成部分之间通过什么接口有机的联系在一起进行重点分析讲解,重构了课程的内容体系和知识结构,使课程知识结构体系内容更具条理性、科学性。

2.2 实施多元化的教学方法

2.2.1 理论讲授与实践教学相结合 对机电系统中相关的基本概念、原理、设计方法主要采用讲授的方式讲解,提高学生的理论水平。另外,引导学生对日常生活中的机电产品进行设计,由学生查资料、制订方案,然后由师生讨论方案的可行性并加以修改,最后由学生完成产品设计,这样不仅培养了学生包括查文献、方案设计、方案修改的能力,还提高了学生的自学能力、分析设计能力。

2.2.2 案例法 在讲授的过程中通过“举例”,使用一些工程案例说明问题。使用案例的目的是为了说明所要阐述的理论,帮助学生理解,增强课堂讲授的趣味性。学生能通过对案例的“思考—分析—讨论—判断”,进而掌握所学理论如何在工程中应用,如何把理论和实际有机的结合起来,如何分析工程中环境的复杂性带来的干扰,采用什么方法加以解决,这些都是教材中很少提到,但在工程中常常遇到的问题,通过这些典型案例加深理解,增强理论联系实际的能力。

2.2.3 报告式教学 对一些教师自己参与过的典型案例作专题报告,同时邀请本校老专家走进课堂,把自己如何设计机电产品的过程以及亲身感受与学生分享,增强学生学习兴趣。

2.2.4 增加实践教学环节,以科研促教学 在实验教学内容中,大大增加了综合设计性实验和创新性实验的比例。对综合设计性实验,要求学生自行设计一个产品,既要反映出机电系统的各要素,又要反映出各要素之间的相互关系;对创新性研究实验,先由学生提出设计方案,教师审查确定其方案合理与可行后,由学生自行设计完成。

2.3 加强教师工程实践能力 机电系统具有很强的实践性,教师如果只具备扎实的理论知识而缺乏实践的经历是难以胜任这门课的教学工作的。因此,加强教师工程实践能力势在必行。可以通过校企合作,鼓励青年教师在具有丰富经验的老教师的带动下,以项目为驱动,积极参与企业的攻关课题,促进科研成果向生产力的转化,并且在参与工程实践项目的同时,拓展工程视野,提升团队合作能力[1]。

2.4 参与教师科研,提高学生实践能力 吸收学生参加教师的科研工作,充当科研助手,接受教师科研思想熏陶和科研方法的锻炼,通过参与提高从事科研的能力,培养作为一个科技工作者应具备的良好素质,为学生走向工作岗位奠定坚实的基础[3]。

3 结束语

在机电系统的教学过程中应通过各种形式让学生更深、更广、更远的了解本专业的特点、内容、发展。充分调动学生的主动性参与到工程实践中,才能在实践中培养出分析解决问题的能力,才能从系统的角度出发,深刻理解机电系统的各个部分之间是如何有机的联系在一起的,设计出更加优质的机电产品。

参考文献:

[1]惠效丽等.高等工科院校青年教师工程实践能力培养问题研究[J].教育科学,2010,6,[26]6-8.

[2]欧阳文.工程教育“双师型”教师培养的实践去向与路径[J].高等工程教育研究,2006,7:73-76.

[3]黄小霞.浅谈如何加强大学生科研能力的培养[C].理论与实践探索,2006,5:341-342.

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