慧鱼模型提升《机电一体化技术》教学的实践能力

何伟

【摘要】《机电一体化技术》是一门综合性、实践性学科，它的教学内容和目标必须通过实践环节来完成。通过在实验、课程设计、毕业设计和竞赛等实践环节中，采用慧鱼创意组合模型来搭建机电系统模型，验证设计，《机电一体化技术》的教学取得了培养学生的创新能力、解决问题能力、独立思考能力、合作能力等方面良好的效果。

【关键词】慧鱼 机电一体化技术 实践教学

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）28-0248-02

《机电一体化技术》是一门综合性学科，涵盖了机械、电子、信息、控制等学科的内容，主要解决机械、电子、信息、人机等系统之间的接口问题。它同时又是一门实践性的学科，学生只有通过实践，才能更好地学习和掌握这一技术，否则就是纸上谈兵。

1956年，美国著名的教育心理学家布卢姆立足于教育目标的完整性，提出把教育目标分为认知、情感和动作技能三个目标领域[1]。《机电一体化技术》这门课程也不例外，它的教学目标也分为知识与技能、过程与方法、态度价值观三个维度。《机电一体化技术》所包含的知识和技能部分，很多已经通过《机械原理》、《机械设计》、《电工基础》、《电气控制与PLC》、《单片机原理》等先期课程了解和掌握。《机电一体化技术》所要解决的是机械系统、电气系统、控制系统、人机交互系统的联接和接口问题。这些问题大多为方法和实践的问题，学生只有通过实践环节才能更好地学习和掌握这门课程。这其实就是卢姆教育目标的第二个目标领域的问题。这个目标的达到和完成正是过去《机电一体化技术》教学中薄弱和欠缺的环节。

过去《机电一体化技术》的教学，由于缺乏必要的实践条件，往往停留在理论教学和机电系统理论设计阶段，无法通过实践来深入学习和掌握这门技术。搭建一个机电系统往往需要控制器、传感器、驱动器、电机、机械装置等构件，这往往需要耗费大量物力和财力，也容易造成浪费。受经费和场地的限制，在过去《机电一体化技术》的教学中，往往缺乏实践环节，学生对机电一体化技术的了解也只能停留在表面的阶段，无法深入学习和掌握。

《机电一体化技术》的性质和任务决定了它的教学模式应该是一个知识和技能建构的模式[2]。学习者要想完成对所学知识的意义建构，即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间联系的深刻理解，最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验，即通过获取直接经验来学习，而不是仅仅聆听别人关于这种经验的介绍和讲解。但我们过去主要以讲解和传授知识为主的教学模式，与这一要求不符。

一個完整的机电系统包括机电系统、电气系统、控制系统、人机界面等。根据任务设计一个简单的机电系统不难。但如何设计和选择各个部件及参数，如何将这些部件、系统联接为一个整体，并控制它们按照要求来工作是一个难点，这也正是《机电一体化技术》这门课程要解决的问题和学生需要掌握的技能。这一技能只有通过搭建机电系统的实物或模型，通过实践来学习和掌握。

慧鱼创意组合模型为搭建机电控制系统模型，验证机电控制系统设计提供了一个良好的平台。慧鱼创意组合模型包括机械零件模型、控制器、各种电机、传感器等，采用模块化的编程方式。它搭建方便，可重复使用，为《机电一体化技术》教学的实践环节提供了有效的实践条件和手段。我们在《机电一体化技术》的教学中采用慧鱼创意组合模型后，取得了良好的效果。

《机电一体化技术》教学中的实践环节包括实验、课程设计、毕业设计和竞赛等。这些实践环节都是按小组分工来进行，首先给定学生任务和要求，然后要求设计出相应的机电系统，最后用慧鱼创意组合模型来验证他们的设计。这一教学模式和方法实际就是所谓的抛锚式教学模式[3]。我们在《机电一体化技术》教学中的实践环节中所采用的方法是：

1）创设情境：给定一个机电控制任务，要求学生设计一个机电控制系统，并用慧鱼模型来实现验证设计。

2）确定问题：在上述情境下，设计控制方案，选择机械、电气、控制部件，决定各系统的联接和控制方法，这一环节的作用就是“抛锚”。

3）自主学习：学生通过学习慧鱼模型的搭建和控制方法，来找到搭建机电控制系统和解决问题的途径和方法。

4）协作学习：在小组内，学生相互学习，讨论，分工协作，通过模型的搭建，电气系统的连接和控制程序的编写，共同完成模型的搭建和系统的验证。

5）效果评价：由于抛锚式教学的学习过程就是解决问题的过程，由该过程可以直接反映出学生的学习效果。因此，只需在学习过程中随时观察并记录学生的表现即可对学生的表现进行评价。

采用慧鱼创意组合模型后，《机电一体化技术》的教学在培养学生的创新能力、解决问题能力、独立思考能力、合作能力等方面取得了良好的效果。

参考文献：

[1]梁宁建.当代认知心理学[M].上海教育出版社，2014.

[2]杨晓娟.基于建构主义学习理论的教学过程设计模式[D].山东师范大学，2000.

[3]马利娟.中职英语抛锚式教学的思考与实践[J].教育探索，2009（12）：45-47.