机电一体化技术课程教学方法改革实践

江 庆

(安徽农业大学工学院，安徽合肥 230036)

机电一体化技术课程教学方法改革实践

江 庆

(安徽农业大学工学院，安徽合肥 230036)

摘要笔者在课程教学改革中，紧密结合课程教学特点，结合安徽农业大学工学院学生的实际情况和多年教学实践应用，分析了机电一体化技术课程所应用的归纳教学法、比较教学法、仿真教学法、项目教学法的特点。实践证明，经过教学改革提高了学生综合能力，改善了传统课堂，提高了教学质量。

关键词机电一体化技术；教学方法；教学改革

机电一体化技术课程是安徽农业大学工学院机械制造及自动化专业的专业选修课之一，是一门正在蓬勃发展的交叉课程，它涉及机械工程、电子工程、计算机技术、信息技术、液压与气动技术等多门学科领域，具有综合性、应用性、理论性、实践性、开放性等特点[1]。课程学习从理论到实践，培养学生科学知识运用的综合能力以及工程实践能力，为更好地培养出应用型、创新型人才，课程教学改革一直不断进行。该课程涉及的知识点很多，信息量大，抽象综合性强，同时该课程各部分内容又是相对独立的。该课程不仅知识面宽，技术和实践性强，还和现代工业技术经济发展对人才的需求相吻合，所以该课程教学方法也要在实践中不断变化和发展。随着社会对人才质量的要求越来越高，知识更新的速度越来越快，必然促使教学方法的不断更新和改革。笔者结合安徽农业大学工学院学生实际情况和多年教学实践应用，分析和探讨几种教学方法应用的特点，既注重理论联系实际，又激发了学生的学习积极性，从而提高了教学质量。

1归纳教学法

机电一体化技术涉及的知识点多，信息量大，抽象综合性强，同时该课程各部分内容又是相对独立的，相关内容都已经提前在相关课程中有所涉及，若在教学时一视同仁，不分主次，往往会造成在复习旧知识的感觉，不知这门课程的学习目的。这时归纳教学法就能使学生尽快掌握教学基本内容，对基础理论能进行正确理解，进而掌握基本方法并灵活应用。教师先将机电一体化技术中五大共性关键技术，如检测技术、机械技术、信息处理技术、伺服驱动技术、接口技术等简明扼要地归纳出来，理顺教材体系知识结构，每项技术必须掌握的作用和特点，把要学的零散知识整合起来，每项技术之间有机结合，理清了知识点之间的关系。对同一教学内容做系统归纳，对不同教学内容做对比性归纳，对疑点难点做分析性归纳，化难为易，这就是归纳教学法在该课程中的应用。

归纳教学法使得学生从庞杂繁芜的知识中解脱出来，首先在总体上了解了机电一体化技术的知识结构，明确学习目的，有序地学习，避免了学习的盲目性和被动性，形成一定的认知结构，同时理清机电一体化知识结构也有助于培养学生的自学能力。教师在教学中也按照归纳总结的知识体系去讲授，每讲到一个知识点，学生知道该知识点在整个体系里的位置和重要性，及其与前后知识点的联系和应用等，提高了思维能力，在实践中取得了良好的效果。

2比较教学法

机电一体化技术课程因涵盖面广、综合性强、生涩难懂而导致教师难讲难教，学生难记难学的问题。在教学中，为了突出教学重点，突破教学难点，比较教学法应运而生。比较教学法是指在教学活动中将两个或两个以上的认知对象放在一定条件下,按照统一标准进行对照,从而确定认知对象属性的异同、地位的主次、作用的大小、性能的优劣和问题的难易, 以达到辨识、了解和把握认知对象的一种方法[2]。可根据教学内容，选取合适的比较法贯穿应用于机电一体化技术课程的每一章节中。如用类比法将机电一体化五大功能要素和人体五大功能要素一一对应来理解，异中求同，学生很快就理解和掌握了机电一体化功能要素。比如在机械技术这一章介绍几种齿轮传动比分配原则时，各种原则应用的结论容易混淆，但通过应用综合对比教学法，从功率和使用场合两个属性进行对照比较发现，除“质量最小原则”的分配结论为“等传动比”，其余分配原则的结论均为“前小后大”。掌握了这个规律，则很容易记忆,不容易混淆，各个原则的规律就变得简单易学。

比较教学法充分体现了启发式教学的基本理念，通过对教学内容的比较来启发学生, 使学生的思维启发在比较中逐步推进。比较法的实施包括比较内容的选取、进行比较分析和归纳导出结论3个环节，体现了启发式教学的提出问题、分析问题和解决问题的过程。针对该课程所涉及的五大关键技术内容，比较教学法的应用与实践突出了教学重点，突破了教学难点，不仅有效提高了机电一体化技术的教学效果，更教会了学生学习方法，提高了学生的综合能力。

3仿真教学法

在传统教学模式下，机电一体化技术的理论课和实践课是分离的，这样理论和实践不能及时联系，导致学生动手能力不高。同时，实际实践操作还受到设备、实验器材、成本等方面限制。仿真教学法以其高效率、低成本、安全性等优势越来越多地应用在课程教学中。仿真技术是指利用实物和计算机软件共同模拟出真实的情境,让学生在模拟的情境下进行探究和学习。这种教学方法生动形象，很接近现实工作场景，有利于提高学生兴趣，使学生在短时间内进入相应情境，真实地体验在现实生活中进行操作的感觉，以达到快速掌握操作技能的目的。

这种教学方法可以利用计算机软件的优势创造出灵活多样的工作场景，使学生掌握更多的实践技能。比如利用虚拟仿真技术建立虚拟场景，进行机电一体化教学仪器实验平台系统的开发，将智能技术、计算机技术、虚拟仿真技术等有机结合，解决了高校日趋紧张的实验设备和场地问题，也对教育变革起到极大的推动作用。如在课程中使用 MATLAB 仿真工具，可使课程中抽象的概念、设计原理形象化, 把机电系统动态设计中深奥难懂的问题直观地表达出来，同时有助于对机电系统动态设计中补偿器的各项参数的理解、整定，以及对设计方法的掌握。充分利用 MATLAB 仿真功能，把师生从繁琐重复的劳动中解放出来，用更多的时间思考概念，那么教学效率也必然大大提高,并且使计算机真正成为教学的有力工具[3]。

在仿真教学法应用中，教师通过虚拟实验平台展示学习任务及目标，使学生对学习内容有个直观认识。同时利用虚拟实验环境展示学习成果，实现教、学、做一体化。仿真教学法激发了学生的学习兴趣，提高了学生的实践能力，并且显著改善了教学条件，提高了教学效果。

4项目教学法

作为一门综合性、应用性、系统性的专业课程，在机电一体化关键技术如何应用方面，项目教学法就体现了理论与实践的深度结合。项目教学法是以项目驱动为主线，以项目为载体，教师为主导，学生为主体，将课程的概念和原理通过项目的形式体现出来，将学生认为枯燥乏味的理论知识转变成生动、具体的技术实现。

项目驱动教学法应用于教学，首先要开发合适的项目，如以安徽农业大学为例，主要应用在以下几个方面：教学实验项目开发；针对学生就业方向的技能项目开发；教师科研项目开发；其他企事业单位委托项目开发。然后以教师为主体，由教师选择具有代表性、典型性的项目，能覆盖机电一体化技术的专业知识和技能的项目，分解出子项目，制订实施方案，明确学生分工分组。在整个项目实施过程中，教师是主体，教师和学生共同参与完成项目。在整个过程中，学生理解和把握课程知识技能，体验创新乐趣，培养了分析问题和解决问题的能力以及沟通团队合作能力。

根据机电一体化课程的特点和项目教学法的理念，把科研项目转化为教学项目的实践，挑选已在企业应用的液压锤控制系统项目。项目综合性强，涉及的技术领域非常广泛，包括检测技术、机械技术、信息处理技术、伺服驱动技术、接口技术等全部的机电一体化共性关键技术。 根据实际教学情况和系统的功能要求，将项目简化和分解为几部分：①液压锤机械部分设计，包括二维CAD设计、三维建模、主要部件关键参数分析；②液压锤检测传感系统设计，包括传感器选择、测量电路、检测电路设计等；③液压锤控制系统设计，包括单片机、PLC硬件软件设计等。每个部分课题又分解为若干个子项目小组，教师根据对学生情况的了解，综合考虑学生的理论水平、沟通能力、动手能力等互补原则分组和指定小组长，其中每个子项目小组的组长作为整体项目的协调人员，协调各个小组的工作进程、技术沟通和处理各个小组之间的不同意见，汇总最终结果等。教师随时检查各小组工作进展情况，随时给予技术理论指导，重点难点现场解决。

项目教学法有助于挖掘学生潜能，提升学生的创新能力，也能帮助教师提高科研和教学能力，进而在日益激烈的社会竞争中与时俱进，不断提升。在安徽农业大学实施项目教学法后，教学项目不断优化，实施过程不断细化和完善，收到了显著的教学效果，对学生综合应用能力培养的意义尤其重要，对机制类其他课程教学改革也具有启发意义。

5结语

随着社会的不断进步，现代机电一体化技术也迅猛发展，这就要求教师要不断加强课程教学改革研究, 这对教师和学生都是一大挑战。 因此,要想切实做好机电一体化技术课程改革,必须坚定专业发展方向和人才培养目标，注重积累,保障落实,建立科学、规范、合理的培育机制。该研究是在课程教学改革中，紧密结合安徽农业大学教学特点，综合分析了机电一体化技术课程各类教学方法的应用和特点，加快了课程的创新，出色完成教学工作，提高了学生综合能力，改善了传统课堂，提高了教学质量。今后应在机电一体化技术课程体系内进一步地深化探索、改革与实践,完善和优化机电一体化技术课程体系,因材施教，理论联系实际，为我国机械制造业培养出更多更好的高素质机电一体化技术人才。

参考文献

[1] 朱思洪.机电一体化技术[M].北京：中国农业出版社，2011：4.

[2] 王增胜，杨汉嵩.比较教学法在“机电一体化技术与系统”教学中的应用[J].中国电力教育，2012(3)：51，57.

[3] 叶大鹏.计算机仿真技术在《机电一体化系统设计》教学中的应用[J].福建农林大学学报，2004(4)：531-534.

Reform and Practice of Course Teaching Method of Mechatronics Technology

JIANG Qing

(School of Engineering, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui 230036)

AbstractBased on the characteristics of Mechatronics Technology, we analyzed the inductive teaching method, comparative teaching method, simulation teaching method and project teaching method applied in the course of Mechatronics Technology by combining with the practical situation and many years’ teaching practice of the School of Engineering in Anhui Agricultural University. Practice showed that teaching reform enhanced the comprehensive ability of students, improved the traditional classroom, and increased the teaching quality.

Key wordsMechatronics Technology; Teaching method; Teaching reform

基金项目安徽农业大学工学院2015教学研究项目。

作者简介江庆(1971- ) ，女，安徽安庆人，副教授，硕士，从事机电一体化、农业机械化研究。

收稿日期2016-03-15

中图分类号S-01；G 642.0

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)11-294-02