机电一体化教学改革篇1
美国实用主义教育学家杜威曾经说过：“我们的社会生活正在经历着一个彻底的和根本的变化。如果我们的教育对于生活必须具有任何意义的话，那么它就必须经历一个相应的完全的变革。”正如这个快速发展的社会，正如我们快速变化的生活，机电一体化的教学也必须要紧跟时代的脉搏，紧扣发展的主题。随着我们国民经济的发展，机电一体化学科在国民经济发展中的地位也稳步提升，越来越多的高职院校，越来越多的有识之士也将机电一体化专业视为一门重点学科。尤其是高职院校更是将机电一体化专业视为教育的重心。但是，从目前来看，高职院校在机电一体化专业教学上仍然采用传统的教学方式，而缺乏现代先进的教育教学理念。除此以外，机电一体化专业对于学生的基础素质，例如抽象思维能力，机电理论基础知识，以及操作能力要求较高，而这恰恰又是高职院校生源所缺乏的。因此，高职院校的应当主动的转变其教育教学方式，结合生源地具体实际与社会所需，在教育教学上，做出一定的创新与革新，以利于优秀机电一体化人才的培养。[1,2]
一、高职机电一体化专业的革新举措
（一）将职业资格培训作为实践课的重要目标
当今社会的竞争愈演愈烈，随之对于人才培养的要求也越来越高，各种证书以及专业文凭成为了用人单位衡量人才质量的评价标准，为提高高职院校的毕业生的就业率，迎合社会的需求，高职院校应该注意对于机电一体化专业学生进行职业资格培训，令职业资格培训成为实践课程的教学目标，提高学生对于实践课程的重视并增强他们学习的积极性。[3]从而使得学生更好的掌握今后就业所需技能，为就业做好准备。在本过程中，教师要在实践教学过程中对学生加以纠正，指导，并适时适度的对学生加以鼓励，使他们完成职业资格培训所要完成的教学目标，提高他们的就业竞争力。
（二）充分利用项目教学法
在各种课程改革创新与各种教学法推广应用于课堂教学的实践的过程中，有一种教学方法应该特别的予以重视，那就是项目教学法。[4]项目教学法的实施给现在的课堂教育教学注入了新的活力。项目教学发的本质是以老师的教导为基础，以项目作为载体，老师与学生共同完成教学任务。[5]在实行项目教学法的过程中，应该努力做到理论联系实际，将死板生硬的教学理论应用于教学的实践中去。除此以外，教师还要做到清楚自己的任务，明确老师与学生的分工，共同完成项目。并不是所有的项目都适合拿来作为项目教学法的工具，项目的最终结果必须还要有一定的价值，且可以把课堂教学中的理论生动的融入到项目之中去。当学生在完成项目的过程中遇到不可逾越的困难和挫折时，老师应当主动的将所有学生都集中起来，为学生答疑解惑，提高学生的知识与能力。并且该项目不能是空洞无物，应该与企业的生产实际有紧密的关联，要按照企业的要求来设置项目，以便充分发挥项目的价值。在项目的最后老师与学生应该一起探讨项目的得失，积极主动的听取他人的意见。这种新颖的教育教学方法也能激发学生学习的主动性，提高学习的热情，锻炼他们的动手能力与鉴别能力。
（三）结合实物模型，提高学生的抽象思维
大众的生活离不开机电一体化，而机电一体化也离不开实物模型。机电一体化的课程知识点，多数都要求有很高的抽象思维能力，而这往往会成为学习机电一体化课程的难以逾越的鸿沟，很多学生也会由此而放弃学习。若是这一问题不能得到有效的解决，即使讲台上老师费尽心力的进行讲解，台下许多学生也会有对牛弹琴的感觉，为避免出现上述的教学窘境，就需要先将教学问题简单化，直观化，让学生一眼就可以明白抽象化的东西。在实际的教学中，我们可以用实物模型来进行讲解，启发学生的想象力，培养他们的抽象思维能力。
（四）让实验和教学演示在教学中扮演更大分量
由于在机电一体化课程之中梯形图，原理图，电路图较多，若采用传统的课堂上板书的手法，不仅要占用大量的时间，而且整堂课会显得枯燥乏味，但若是借助现代化的教学演示软件如PPT，Flash将内容做成多媒体课件，将会大大节省演示时间，而且由于多媒体课件集声音，图片，文字以及动画于一体，可以使学生容易理解，学习兴趣倍加，提高教学效率。[6]再者高职学生一般基础知识的掌握较差，基础薄弱，对理论知识不感兴趣。而对实践技能或活动充满积极性。喜欢得到肯定和自我表现的机会。可以充分里利用学生特点和实训室的现有条件，成立相应的兴趣小组。一般职高学生刚进入兴趣小组时由于这样那样的原因做机电实验时成功率不高，这极易打击他们的科研热情。为此可以将研究课题的某个阶段，例如电路图设计或者是计算机程序的编写交由学生完成，借此提高他们的研究兴趣。教师甚至可以成立专门的QQ群来进行答疑解惑。并可让学生定期或者不定期的汇报项目科研的进展情况，若是他们中的某些人稍有进步就积极提出表扬，增强他们的自信心和荣誉感，为以后的学习和工作打下良好的基础。
（五）让生产成为课堂教学的主要内容
随着机电一体化教学改革的深入，理论与实际相结合越来越成为一些教育机构教育理论的基础。那么如何才能更好的做到理论联系实际呢？这就需要在课程之中加入生产这一实践部分，让学生多一些实践的机会，同时也让学生更快更早的接触一些社会知识，机电一体化专业向来重视理论与实践相结合，如果光说不练（光讲解理论而不去实践），理论的掌握也就不会扎实，如果仅仅一味的实践，而没有理论做指导，那么实践也不易成功。如果将学习的过程放在理论与实践进行紧密结合的专门的教室，将教学的环境设置为工厂模式，课程教学环境接近于实际的车间，这样教师上课时可以边学边练。学生在学习的过程中不仅温习了理论教学的成果，而且也可以锻炼学生的动手能力。这样学生学习的过程就是工作实践的过程，学生工作实践的过程就是学生学习的过程，实现就业“零距离”。而且生产式教学还有另外一个好处，那就是可以让学生近距离的接触到生产中的不同的岗位，让他们提前了解生产的分工与协作。这样可以使的学生尽早做好自己的职业规划与人生规划，为他们今后顺利的进入社会，进入工作岗位铺好第一条轨。课程在实施过程中可以采取任务驱动，项目教学，真岗试练，项目教学等教学方法，以及现场教学，课上课下相结合，多媒体教学等相结合的教学手段，将科研项目与课题相结合，来指导学生的毕业设计和相关研究。[7]
（六）改革考核方式
高职高专学生的科研创新能力有限，因此应该主要是培养实用技术人才为主。让学生参与到项目教学中，有助于培养学生的独立思考能力和创造性思维。因此应该主动摒弃传统的一次期末考试试卷就决定学生期末考试成绩的方式。应该使得考试具有导向性与过程性。我们可以采用期末考试成绩与平时表现相结合的方式来考核学生。也就是理论考核与过程考核相结合的方式来考核学生，充分调用学生的学习热情与学习兴趣。对于期末的理论考核我们只让它占总成绩的30%，主要考核学生对于本门课的各个知识点的掌握程度。项目教学占到本门课程的20%，主要考察学生的项目实施与项目成果。再者成绩的30%主要考察学生课堂上的表现，比如提问回答问题，提交作业的成绩，实训打分等。最后剩下的20%主要用于学生出勤情况的打分。
二、取得的成效
（一）职业技能大赛创佳绩
在由来自北京大学，清华大学等1200多所高校5000余名各省市自治区一等奖选手参加的第九届“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛上，我院汽车与机电工程系15级机电一体化技术专业学生高磊亮取得二等奖的佳绩。
（二）就业前景好
在课程改革以后，人才的培养能以人才的需求为导向，提升学生的动手能力，在提高就业质量的同时，更加注重学生创新创业能力的培养，学生抵达工作单位后不用培训就可以直接上手，工作仅一年左右，就能成为企业技术的骨干。
作者:刘乐 单位:河南林业职业学院
机电一体化教学改革篇2
目前，广东松山职业技术学院机电一体化专业的专业课“机电一体化技术与系统”以纯理论的形式上课，内容抽象、上课形式单调，教学效果不理想。实训室作为培养学生实际操作能力，实现知识技能转化的平台，对于高职院校及应用型大学人才培养及其重要；但传统设备操作实训，学生直接进行实物操作，往往因出错率较高造成设备损坏，尤其是对于一些贵重设备，将造成巨大损失与资源耗费。若在实物操作之前应用仿真软件进行训练，便可有效解决这些问题，提高实训效果、降低不必要的损耗。
一、课程改革的总体思路
首先，从行业企业对人才及岗位技能的需要出发，梳理出教学计划及课程体系、实训体系，进而建设与之相匹配的实训室体系，建设立足当下，更着眼未来。其次，以机电一体化课程知识技能为导向，基于工作过程，实现“教、学、做”的有机融合。实训室建设充分考虑实际工作岗位对于专业知识和操作技能的要求，设置合理的软硬件及仿真环境布局，让学生身临其境体验实际的工作环境。以紧密衔接机电一体化课程的实训教学为主题。改变传统教学“重理论、轻实践、缺实战”的弊端，将仿真实训教学与机电一体化课程紧密结合，在实践中深入理解知识、并积累操作经验。再次，仿真实训软件与硬件设备一体化创新结合。仿真实训软件与实验室的硬件设备完美融合，打造完整的、具有可拓展性的专业实训室。此外，通过搭建技术支持平台及多种终端展现形式，用仿真化、形象化的方式表现出来。根据课程配套的教学资源，将概念、原理、问题和解决方法等知识点、技能点进行可视化处理，使抽象的概念学习、操作技能变得容易理解并能够快速掌握，让教学实训变得高效、简单。通过专业网站及资源库建设，进一步提升专业内涵及品牌影响力。最后，依托我院的机电技术服务中心，从而提升社会服务能力。“机电一体化技术与系统”课程的改革既提升了实训硬件条件，也为科研和校企合作提供了良好的平台，进而逐步提升机电专业社会服务能力。
二、课程改革方法
1.建设实训室，开发虚拟仿真硬件。为了提高教学效果，将“机电一体化技术与系统”这门理论课程进行教学改革，创建机电一体化综合实训室。目前，实训室已经建设成功并已经投入使用，实训系统集成人机界面、通信网络、多种传感器（压力、流量控制等），能实现自动化技术相关专业中PLC应用技术教学、训练和考核。平台将机械部件的装调、气动传动的应用、电气控制系统、传感器检测、PLC以及工业网络控制技术有机地的整合到一起，结构采用模块化，非常方便组合，可以选择单个模块进行单项技能训练，也可以选择某几个模块组合进行综合性项目的训练。平台可以实现机械部件安装及调试的训练、气动传动系统的安装及调试实训、电气控制电路的安装与故障检测、PLC的编程训练，自动控制系统安装与调试、机电设备安装及调试、集工业网络控制系统安装及调试于一体，能很好地满足我们学院机电一体化专业实训教学的需要。全套大中型新型PLC（siemenss7-1200plc、siemenss7-200smartplc）与配套触摸屏（siemensktp1200）组合的控制系统。系统包含A、B、C、D四个模块，可以实现以太网通讯和DP通讯的实训，A模块与C模块用siemenss7-1200plc控制，A与C之间的通讯可采用DP通讯也可以选择以太网通讯，其他模块之间的通讯采用以太网通讯方式，具体如图1所示：1该门课程的主要教学内容包括机械部件的装调、传感器的原理及装调、plc的编程及调试、变频器的使用、触摸屏的使用。值得一提的是，“PLC的编程及调试”在实训过程中极易发生碰撞，其中旋转气缸几乎每一批实训中会被撞坏一到两台。而虚拟仿真是解决这个问题的最好方法。联合企业开发虚拟的硬件装置，用真实的PLC控制虚拟的硬件，这样在调试中如果程序错误，虚拟硬件发生了碰撞，我们可以及时修改程序，直到程序调试正确再去调试真实的硬件。这样就防止了真实硬件的碰撞，从而大大节约了成本，提高了教学效果。除此之外，虚拟硬件的使用对实物硬件的数量要求就大大降低，可以进一步提高教学效率，同时，节约了购置大量硬件的成本，而该课程中的其他部分可直接采用实物实训的方式。
2.建设移动自主学习平台。平台主要由三部分组成，即“服务器+无线AP+客户端APP”。教师录制视频直接上传到移动课堂终端，学生立即可以通过移动课堂进行视频学习，实操过程中则随时查阅对照，加深认识。“移动物联自主学习平台”是依托自带局域Wifi，基于移动终端（智能手机、平板电脑等）数字化应用的移动式物联的创新型学习平台，可广泛架构在校园内的任意场室，让学生共享校内的资讯与学习资源，并自主学习课程及相关知识，同时，该平台更注重于实训教学过程中数字化学习资源的开发与整合、结合二维码等扫描技术，让数字媒体资源与实训教学场室的物体（设备、看板、工具等）进行对应链接，实现“所见即所学”的新型学习方式与途径，从而实现学习资源的开放共享，完美实现了“数字资源与实物载体相对接，线上与线下学习相结合”的新型移动自主学习策略。提供无纸化考试功能，随时进行单元测试、期末测试、考证模拟测试，答完即时判卷，并可针对答错试题重新练习。学生在过程中有不懂的知识点，不需要求助老师，可以通过移动学习平台下载资源，也可以通过扫一扫实训室内设备、在学习器件及挂图中带有二维码的知识点，选择相关实训内容下载到自己的手机上，进行自主学习（不需要流量）。此外，通过考试系统还能随时检验自己学习的效果。
三、课程教学实施
1.教学要求。以校企合作的方式积极探索适合该门课程的教学方法，坚持以学生为主体、边做边学的教学理念。充分利用现代化的教学方法，实现仿真教学与实物教学的有机结合；充分结合公司岗位工作情况，实施真实的项目化教学，开展企业岗位能力内容培训和业绩考核。
2.教学组织形式。强化现场教学，改革教学方法，创新教学手段和教学模式，实现集中讲授以任务驱动、项目实施、案例分析等，突出培养学生解决和分析实际问题的能力；加强数字化资源、仿真资源等教学资源的开发与利用；教学手段应多元化，运用网络多媒体教学，引入企业和学校远程资源。
3.课程改革的预期效果。创建“一体多能”的机电一体化综合实训室，提升学校实训条件，缩小实训条件与企业生产之间的距离，形成设备技术力量上的无缝对接，联合企业共同开发虚拟仿真软件。
作者:李嫄
机电一体化教学改革篇3
“机电一体化系统设计”课程设计是机械制造及其自动化专业课程体系中一个重要的实践性环节［１－５］，通过课程设计的训练，锻炼学生的应用能力，特别是创新能力和动手实践能力［６－８］，使学生对机、电、液一体化设计过程有一个全面系统的认识，将整个大学课程内容有机融合起来，提高学生自动化设计能力［９－１３］，为将来工作和继续深造打下基础。
１课程设计的目的和设计流程
本课程设计主要以我校机电学院农业机械实验室的各种农业机械、工程训练中心的模块化生产线和机器人为课程设计的研究对象，通过对研究对象的机械构造、电气控制原理的分析，对研究对象提出改进设计。在整个设计过程中使学生初步掌握机械系统、电气系统和运动控制系统的设计方法，并训练学生如何查阅资料及图表、进行数据处理以及创新设计，提高学生独立设计机电一体化产品的技术与能力，学会综合应用已学到的知识解决实际问题的能力。本次课程设计的流程如图１所示，首先集中进行设计动员大会，给学生讲解具体的设计流程、设计任务、设计目标、考核方式及注意事项等问题，然后下达设计任务。由学生自由组合成设计小组并进行选题。学生选题后对具体的装备进行了解，由指导教师现场指导和答疑，再由学生查阅相关资料，由小组成员共同提出不同的设计方案，并提交指导教师审核讨论，确定方案后进入具体的设计环节。为了提高课程设计质量，中间进行小组的中期考核，课程设计最后一天进行答辩总结。答辩通过的小组修改完善后上交说明书及图纸等纸质材料，并提交相关电子材料和实物存档。
２指导方式与考核环节的改革
２．１选题原则
学生可独立或组成课题组（不超过３人），从机电一体化课程设计选题单中任选一个题目，完成该题目的设计要求。鼓励学生和课题组自行拟定题目进行创新设计和深入研究，鼓励学生自己选取感兴趣的研究内容，鼓励学生对自己选择的题目制作出实物，学院可给予一定的资金支持。或根据自己的毕业设计题目报指导小组教师审核批准后完成机电一体化课程设计任务。小组成员相互协作完成所规定的研究内容，每个小组要标明小组成员在设计中的具体任务，最终答辩时要标明总体工作中的贡献和工作比例，或者每个人负责的内容。
２．２设计环节及过程控制管理
学生在选题后进入方案确定环节，该环节采用“学生为主，教师为辅”的原则，充分调动学生的自主性。学生首先在实验室中找到与自己所选题目相关的设备或机具，对其基本结构、工作原理与传动控制方式进行深入分析与研究，测绘相关参数、绘制机构简图、查阅相关文献资料及对资料进行分析总结。小组成员根据所选题目的任务要求，对运动形式、驱动方案、传动方案、控制方案等进行初步设计，确定多种预备方案。遇到问题需要小组成员共同讨论解决，指导教师只以启发式的方式辅助指导，既增强了互动性，又调动了学生积极性。学生在资料搜集和制订方案过程中，培养了独立思考与解决实际问题的能力，设计的方案表现出较强的创新性，综合运用所学知识解决工程问题的能力得到提升。学生确定方案后，进入方案讨论环节，以小组为单位与指导教师分别进行讨论交流，该环节考查学生在设计中总体设计方案的可行性。如果方案问题较多或者不可行，指导教师会与学生共同讨论，引导和启发学生提出可行的改进方案，并由学生对设计方案自主改进和完善后，再与指导教师讨论交流，直至方案可行后进入具体设计环节。指导教师根据小组设计方案的质量给小组成员分别打分。为了提高课程设计的质量，应对课程设计全程进行监控。中期检查就是一项有效的督导措施。该环节着重检查学生的设计进度及设计过程中所遇到的突出问题。采取ｐｐｔ汇报的形式，首先每组的组长汇报课程设计的总体情况及进展，小组成员分别汇报各自的工作，然后进行讨论和提问，小组成员回答老师和同学的问题，再由指导教师针对存在的问题提出合理化建议，最后由指导教师根据小组成员的工作及表现进行评分。课程设计的最后一天进行小组答辩，采取ｐｐｔ汇报的形式，有实物的进行实物现场演示，指导教师根据汇报情况和完成情况现场打分。通过答辩的小组，根据指导教师提出的问题和修改建议，完善方案后上交纸质资料、电子版资料及实物存档。未通过答辩的小组，根据指导教师的整改意见修改后，进行二次答辩。
２．３考核方式
课程设计最终成绩由自评成绩（２０分）、考勤成绩（１０分）、方案讨论成绩（２０分）、中期考核成绩（２０分）及最终答辩成绩（３０分）５部分组成，具体评定标准见表１。通过对每个小组成员每个设计环节的详细考核和评分，既有力监督了每位成员的设计过程和设计能力，又对每位学生最终成绩的评定提供了相对合理的评定规则。
３课程设计过程中存在的问题及改进措施
３．１存在的问题
在课程设计过程中也存在一些问题。首先是课程设计的时间安排。因为课程设计被安排在大四第一学期的后半学期，由于课设时间与考研时间重叠，考研学生的出勤情况和时间投入较差，影响到本次课程设计的教学效果；找工作的学生也不能保证充足的设计时间；一些制作实物或模型的小组由于网购材料和制作时间较长，个别小组会存在完不成的情况。其次是个别学生存在滥竽充数，不参与小组的实际设计工作。个别学习较差或懒散的学生，跟在学习较好的学生后面，经常出现小组３个学生中，实际只有１个学生具体设计，其他学生只是挂名。再次，因为设计过程中考研、找工作的人比较多，经常存在问题不能及时反馈、联系不畅等问题。
３．２改进措施
鉴于教师与学生在进行课程设计过程中的各种问题，采取了如下一些改进措施。首先，将机电一体化系统课程设计的时间安排进行适当调整，将课程设计的时间提前到开学初进行，课程设计过程及时间采取弹性制，具体安排上给学生充足的自由，但５个考核环节不变。例如选题在开学初进行，每组的设计时间最少３周；设计环节由学生自主控制，在完成相应环节后找指导教师讨论交流，指导教师根据各个小组每周的完成情况进行分类指导，分别进行方案设计讨论及中期考核和终期答辩。这样在较长的时间跨度内，可以给考研和找工作的学生充足的自由，制作实物的也有充足的时间进行调试改进，确保设计质量。其次，针对在小组里面不实际参与的学生，在方案讨论、中期考核、终期答辩等环节严格把关，小组成员分别介绍自己的具体工作和设计过程，指导教师分别针对每个成员提出问题，对于不实际参与的学生，一旦发现立即提出警告，并令其限期改进该环节的设计工作，该环节的得分降一档次，并在接下来的环节成为重点跟踪检查对象。再次，充分利用网络平台，建立ＱＱ群、微信群，及时消息、共享资料，确保每个学生都能联系通畅，减少因为信息闭塞、沟通不及时影响课程设计效果。
４教学过程实施效果
首先，本课程设计结合我院现有设备，反复进行讨论，选择确定了所有题目。针对我院农机实验室的先进农机装备进行电气化改进设计，具有一定的实践应用价值，同时也结合了农业院校的特色，在教学过程中取得了良好的效果。学生在设计过程中，研究对象看得见、摸得着，通过对机械的实际观察和操作，查阅相关技术资料、结合题目设计要求，能够很快进入设计角色，也增加了学生的设计热情，提高了设计的主动性。其次，实施小组分工合作设计方式，小组成员共同完成具体的设计任务，培养了学生的沟通协作能力，锻炼了学生综合运用前３年学习到的知识解决实际问题的能力和应用创新能力。在整个课程设计过程中，学生提出了许多优秀的设计方案，能够积极主动地进行各部分的创新设计，并制作相应实物或模型，进行调试改进。另外，通过实施过程控制管理，严格把关每个设计环节，严格审核每个学生的设计工作，充分调动了每个学生的积极性和主动性。通过不断完善每个环节的管理控制和全员全力参与，课程设计质量逐年提升。
作者:李卫 张军昌 黄玉祥 侯俊才 石复习 陈军 单位:西北农林科技大学 机械与电子工程学院
