机械自动化制造系统课程建设及教学方法的探讨

王伟 李树森 李健

摘要：针对机械自动化制造系统课程综合性强、理论与实践结合紧密的特点及其在当前教学中存在的问题，从激发学生的学习兴趣与能力培养、优化教学内容、改进教学方法与手段、革新考核手段等方面，对课程建设和教学方法提出了一些建议和探讨。

关键词：机械自动化制造系统；课程建设；能力培养；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）18-0182-02

机械制造自动化技术的发展为制造业实现自动化、柔性化、智能化提供了必要的技术保障，我国由“制造大国”向“制造强国”转型，迫切需要大量的机械制造自动化技术实用型、创新型人才。为了更好地适应高等教育培养模式的需要，培养高端实用型、创新型人才，本着对学生就业负责、为社会服务的原则，根据企业的反馈信息，结合我校机械专业特色（林业机械、木材机械），合理开展课程建设，提高教学质量就显得尤为重要。

机械自动化制造系统是一门综合了自动化原理、机械设计、检测、控制和管理多学科知识的专业基础课。为了更好地适应高等教育培养模式以及人才市场的需要，本文基于CBE/DACUM的教学思想，对我校机械自动化制造系统课程的建设和实施进行了一些探讨。

一、教学目标与教学内容的确定

1.教学目标的确定。人才市场需求信息分析显示，机械制造业是我国当前和相当长一段时间内人才需求十分旺盛的行业。在本领域内需要培养适应传统机械设计与制造技术向高科技、高精度、高质量、高效率，掌握机械设计制造传统工艺、现代先进机械设计与制造技术及企业管理等知识和技能，熟悉各种机械加工设备，能够熟练应用机械CAD/CAM技术，并具有一定组织管理能力的技术应用型人才。

基于上述行业发展对机械设计制造及其自动化专业人才需求的趋势，我们的教学目标是让学生将所学的基础理论和相关技术灵活应用于自动化制造系统中去，让学生知道在实际制造自动化系统建立和实现过程中应用什么知识以及如何应用。旨在使学生了解国内外机械自动化制造系统的前沿技术，开阔思维，拓宽知识面，掌握机械自动化制造系统的理念与方法，培养学生创新思维与工程实践能力，培养团队合作精神。

2.教学内容的确定。本课程是對以前的专业知识的扩展，主要围绕机械自动化制造系统的各主题，系统介绍各种机械自动化制造系统的理念与装备技术。结合行业发展对本专业学生需求的趋势及课程培养目标，机械自动化制造系统课程教学内容如图1所示。主要包括：机械自动化制造系统自动化技术的理论与方法；制造过程自动化的新技术、新方法及其发展趋势；自动化系统的系统分析、系统设计原理及方法；制造系统自动化控制；制造系统物料的自动化传输；制造系统的自动化检测与监控；制造系统的自动化装配；制造系统的自动化管理等方面的内容。

机械自动化制造系统课程涉及机械技术、自动控制、计算机技术、电子技术、微电子技术及信息技术等多学科等相关技术。要求学生已掌握的知识很多，因此，为避免与其他相关课程内容重复，授课过程中应尽量使理论与实践结合，重点突出各种技术在自动化制造系统中的应用。

二、教学方法改革

教学方法的改革，是教学研究永恒的课题，是大面积提高教育教学质量的关键。为此，结合本校本专业的实际，针对制造自动化技术综合性强、理论与实践结合紧密的特点，从以下几个方面进行教学方法的改革。

1.变单纯传授知识为在传授知识过程中重视能力培养。（1）紧跟技术发展趋势，更新教学内容，培养学生创新思维。信息时代，技术发展日新月异，为了培养学生创新思维，在每轮教学中都会删减和补充一些内容，将最新的制造自动化技术引入到教学内容中。例如：在教学中引入最新的3D打印技术、物联网工业技术、机器人技术等，在潜移默化中培养学生的自主创新意识。（2）理论与实践相结合，引入实际科研内容，培养学生解决问题的能力。企业的发展离不开技术应用型人才，而学生所欠缺的正是能够解决实际问题的能力。为此，在教学中引入科研内容，既调动了学生学习的积极性和主动性，又培养了学生的工程实践能力。例如：在讲解建立自动化制造系统模型部分时，在介绍了几种建模方法后，将林业机械、木工机械科研领域建模问题引入教学中，在突出我专业特色的同时，使学生具有了针对具体问题，应该采用何种技术，如何去解决问题的能力。（3）重视实验环节，开发合理实验项目，培养学生团队合作精神。为了配合课堂教学内容，培养学生理论与实践相结合的能力。专业有针对性的购置了10套实验设备。目前，利用这套设备开发了6个设计性实验，每个实验都包括机械结构设计、自动化检测、自动化控制等内容，与课堂教学内容结合紧密。目前开发的实验有：循迹履带小车与传送带实验，搅拌器与拨送机构实验，自动台灯与推送机构实验，平动机械手小车组装与运行实验，收放绳索吊车组装与运行实验，姿态机械手组装及运行实验等。在上述实验基础上，设计了一个综合性实验，如图2所示。实验中，学生3～5人一组，要求学生根据老师提出的设计要求，结合上述6个实验，进行探索性、创新型的自动化制造生产线设计、组装、检测及控制实验，在培养学生创新思维、解决工程实践问题能力的同时，也培养了学生的团队合作精神。

2.变重教法轻学法为教法学法同步改革，提高教与学的效果。（1）利用现代教学方法，激发学生学习主动性和积极性。在教学过程中，充分利用现代教学方法和手段，改变传统授课模式。在授课中，教师系统讲解原理和方法后，利用多媒体课件，用影像、声音、文字、动画演示等手段，将教材内容生动形象的展现在学生眼前，并有针对性地提出问题，交给学生去讨论问题、解决问题。变教师为中心为学生为主体，让学生成为课堂的主角，从而激发了学生的学习主动性和积极性。（2）布置综合性作业，激发学生学习潜能。学生学习的潜能是无限的，如何去开发学生学习潜能呢？为此，课程结束后，会有针对性地布置几个综合性作业，要求学生选择其中之一分组完成。例如：AGV小车设计大作业，由学生运用所学知识，自主完成设计。在学生针对设计任务，查阅资料，提出设计方案，到最终完成设计的过程中，学生充分发挥了学习潜能，提高了学习效果。（3）培养学生综合素质，综合考核学生能力。管理能力、创新能力、综合分析能力、沟通能力是企业最看重的能力。如何通过考核，体现学生的各方面能力，也是一个需要思考的问题。结合我校考试方法改法，对课程考核方法做出了相应尝试和调整。

在对学生的考核中，平时成绩占10%（通过平时课堂表现和大作业进行考核），实验占10%，卷面考试占80%。在以后的教学中，大作业、实验在考核中的比例会根据需要进一步增加，以更合理地反映学生综合素质。

三、结论

在机械自动化制造系统课程建设和教学改革中，基于CBE/DACUM的教学思想，通过企业人才需求调查，确定了本课程的教学目标和教学内容；在教学过程中，通过引入最新制造系统自动化技术、科研项目及开发设计性实验项目，变单纯传授知识为在传授知识过程中重视能力培养；利用现代教学方法、综合性作业以及合理的考核方法，变重教法轻学法为教法学法同步改革，提高了教与学的效果。

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