机械电子工程专业“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)

机械电子工程专业“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]。近几年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机械电子工程专业教育实践中不断探索的课题[3]。

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的重要环节。

1 “研学”一体式实验平台构建

在我校本科教学“十二五”规划的发展思路中强调要加大专业实验条件投入，完善实践教学体系，强化创新人才培养平台建设，以满足培养高素质、创新型、国际化高级人才的需要。

机械电子工程是一个多学科交叉的专业，旨在以光、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“光机电液”一体化技术应用型人才。本专业学生系统学习和掌握以“机器人学”、“制造装备学”、“微处理器及硬件原理”、“液压与气动”为核心的课程，具备扎实的理论基础知识，能够从事“光机电液”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和跟踪本领域新理论、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。面向机械电子工程专业的“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

实验平台建设规划的核心内容为：以高等工程教育、机电一体化科学发展的趋势为依据；以加强课程实验与理论教学的互动和互补为宗旨；完善实验平台设备硬件建设基础，改善实验教学条件；整合资源、资源共享；提高设备的先进性，建设开放服务的集成式开放实验教学环境；转变以往的实验教学观念，更新教学内容，为提高学生的综合设计与工程实践能力，引入新型实践教学理念和模式，完善以能力培养为核心的“基础型、综合型、科研创新型”多层次实验教学体系；加快实验教学条件建设，按照基础性实验、综合性实验、设计性实验和创新性实验的要求，增大教学仪器设备的投入力度 。

其具体内容包括：

(1)以机械电子工程专业为主线，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，增加以综合性、设计性为主的实验项目，扩展创新性实验平台，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)通过开放实验平台，吸引和提高学生的科研参与兴趣及发挥其创新设计能力，学生可以参与教师科研项目、科研实验、了解前沿课题，或者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，突出对学生创新能力的培养。

(3)利用自制、联合开发和外购的渠道，全面改善实验条件，保证设备的先进性。在实验教学内容中，要及时把新技术、新理论和新方法充实到实验教学中去，让学生切实了解新技术的发展，适应社会进步的潮流。

(4)配合理论教学改革和精品课程建设，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，开展虚拟、仿真实验方法的研究和试点，增加学生的实验兴趣，提高学生动手能力、创新能力和分析、解决工程实际的能力。

(5)实验考核改革需同时进行，考核评价贯穿在整个实验过程中，学生的实际能力考核，学生分析、综合、应用和解决问题能力的考核是重点，采用开放型的考核模式，提倡能力强的学生，直接做设计性、综合性实验。

2 实验课程建设

实验平台上的实验课程根据不同需要可分为：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，一方面加强了对理论知识的掌握，另一方面通过演示实验、课程小实验、分组实验、课外实验与操作实验等，可以开发学生智力，激发学习兴趣。在理论学习过程中，加入一些实验，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。

课程实验主要与理论课教学息息相关，是课程理论知识的验证与实践，是不可替代的关键教学环节。

2)综合实验

综合实验，主要采取教师提供实验设备和划分一定实验范围，在指定日子里全天开放，让学生选择实验内容展开实验的方式；

3)集成式开放实验

课程实验外，不少国内外学校还设置了开放实验，旨在培养学生理论联系实际、创新精神及实践等能力，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。

通过借鉴国内外学校开展开放实验的经验，结合本校机械电子工程专业学生特点，我们将工程教育模式、本科生导师制、早期接触科研尝试等集成起来，提出的一种“集成式实验教学模式”，开展了对应的集成式开放实验。

通过集成式开放实验，将现阶段教师所进行的机械电子工程基础实验和前沿课题展示到学生面前，使学生与世界前沿科技接轨，了解项目组织与团队合作模式，培养具有国际竞争能力的高层次的机械工程技术人才。集成开放实验具有以下几个特点：

(1)这类实验贯穿大一到大四的实践动手环节，从项目设计到实现再到最后的完成；

(2)结合教师研究项目开展，使学生与科技、与创新接轨；

(3)使学生早期接触科研，了解国内外机械电子工程技术发展；

(4)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；

(5)通过小组合作最终将项目实现完成，学生要经历项目制定、设计、制作、展示等环节，培养了团队合作精神，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、与学科竞赛相关实验(实践)训练、大学生创新性实验项目等方式进行。

3 结语

我校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和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，在本科教学获得丰收成果，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进一步实现。

[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.

ExperimentalTeachingReformofMechatronicsEngineeringSpecialitywithResearchandLearningCombined

BAIJing,QINXian-Sheng,LIJing,WANGZhan-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 speciality, especially in the training of practice and innovation ability. By analyzing of the shortcomings of the current experimental course, this paper discusses the structure of experimental teaching reform with research and learning combined, and puts forward the experimental course construction mode, in order to improve the students′ practical skills and innovation ability.

experimental teaching reform; mechatronics engineering; research and learning combined

2016-10-19;

2017-11-10

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(2017)05-0123-03