机电一体化技术示范课程改革研究与实践

李海军　刘宇　葛丽娟

[摘 要] 根据机电一体化技术的课程特点，结合专业人才培养需求，在教学内容、教学模式与方法、考核与评价机制等方面进行了改革与实践，促进学生创新能力的培养与锻炼，推进和提升了课程质量和教学效果，起到了引领示范作用。

[关键词] 机电一体化技术;示范课;课程改革

[作者简介] 李海军（1970—），男，内蒙古土默特左旗人，教授，研究方向：数字化农牧业关键技术与装备。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）25-0203-02    [收稿日期] 2020-02-01

一、引言

机电一体化技术是面向具有代表性的机电一体化系统的设计开发，从较宽广的应用范围讲述机电一体化的基础理论与应用的一门专业基础核心课程。我校机械设计制造及其自动化、农业机械化及其自动化与车辆工程等专业，其综合性、实践性很强，涉及知识面广、容量大，与机械原理、机械设计、液压传动、电工电子技术、单片机原理及应用、自动控制原理、数控技术等课程紧密关联。在新工科建设背景下，如何建设和发挥课程的引领示范作用，推进创新人才培养，具有重要的实际意义。

二、研究内容与思路

形成“以学生为主体，教师为主导”的教学体系，整合优化教学内容，探索互联网条件下课程改革的内容与建设，达到与前序、后续课程完美衔接，与专业知识培养体系相适应的目标。改革教学模式与教学方法，将互联网线上教学手段与线下教学相结合，激发学生的求知欲望，达到切实发挥学生主体作用的目的，加强实践性教学，充分调动学生动手动脑的积极性，锻炼和培养学生自主获取知识和实际应用知识的能力。进行考核与评价体系改革，注重过程管理，为教学实施提供制度保障，提高教学效率，提高教学效果。探索互联网条件下课程教学资源的建设，实现教学内容的碎片化设计、微课制作等，以适应新教学形势的需要。研究内容如图1所示。

三、教学内容建设

通过组织相关专业教师进行讨论、调研，明确机电一体化技术课程在专业培养中的定位及教学要求，以突出对学生创新创业能力的培养与锻炼为主导，以切实提高教学效果为目标，合理组织授课内容，优化课程结构，注重把科学研究中的典型案例与最新成果引入课程，培养学生的科研意识。课程总体教学内容由课内与课外两部分组成。课内学时涉及教学内容为机电一体化概论、机械系统、测试系统、伺服系统、控制系统、借口与抗干扰技术，共计24学时。课外学时分配将与相应的教学法相结合，主要由驱动任务学习、翻转课堂学习以及课题研究为主，其中驱动学习任务与翻转课堂学习任务具体内容可由教师根据实际教学情况确定，由学生通过MOOC、微课等网络线上学习来完成，共计8学时和1周。

四、教学模式与方法改革

在整体教学设计上将围绕课前、课中、课后三个阶段展开。结合相应的教学方法，课前主要要求学生利用网络教学资源完成教师布置的学习任务，为课中知识的深化打好基础;课中将根据相应教学内容的性质与特点，采用合理的教学方式，提高教学效率;课后以知识巩固及应用拓展为目的，通过完成相关作业任务和参与机电一体化创新活动来实现。课程教改是为了切实解决好理论与实际的联系，真正提高学生的学习兴趣及其主动性、积极性，重点解决两个问题：一是互联网线上学习与线下学习的有机结合;二是突出对学生实践能力、创新能力的培养与锻炼。在实际教学过程中采用的教学方法如下。

1.任务驱动教学法。课程中比较抽象、不方便用实物加以呈现的理解性知识内容，将采取任务驱动教学法[1]。例如，机电一体化功能构成原理、光栅传感器的工作原理、步进电动机的工作原理等，由学生学习小组紧紧围绕一个共同的任务活动中心，在强烈的问题动机的驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索和互动协作的学习，通过完成任务的过程，培养学生独立探索、勇于开拓进取的自学能力。

2.项目式教学法。将课程中比较典型的内容，如测试系统中常用传感器的使用、伺服系统中步进电动机的驱动与控制、控制系统中PLC指令的应用等，通过实现一个个小单元的实训项目而进行相关教学活动，通过理论与实践相结合，提高学生动手能力，促进理论知识在实践过程中的升华[2]。

3.翻转课堂教学法。将课程的一些学习内容如直流伺服电机的控制与驱动、PLC的工作原理等，提前布置给学生，让学生利用网络资源或其他途径进行学习，并完成教师布置的学习任务单，实现课前的“信息传递”。教师在提前了解学生学习情况的基础上，在课堂上给予有效的辅导，通过教学讨论等方式促进学生对知识的“吸收内化”。翻转课堂与传统课堂模式结合，真正实现课堂的高效[3]。

4.课题研究教学法。在授课之初，要求学生组建课题小组，以综合应用机电一体化技术为目标，自行研究并设计完成一个大的课题项目，项目最终成果以实物制作的形式体现[4]。本方法要求学生使用学院先进的加工设备完成机械零部件的加工制作，并将检测技术与计算机控制技术结合起来，达到理论研究设计和实践动手于一体的教学目的，以此培养学生独立意识、科学研究意识、创新意识和提高解决实践问题的能力，通过师生共同交流、生生共同交流，培养学生团队合作工作的能力。本方法实施路线如图2所示。

五、改革考核与评价机制

为保证课程教学的顺利开展以及达到教学目标要求，课程采用了以研究项目完成效果为主的综合成绩评定办法，取消了期末考试，强化了过程考核。具体为：平时成绩（出勤、作业、讨论、测验等）占30%，单元项目成绩占20%，综合性研究项目成绩占50%，如表3所示。制定了机电一体化小组探究学习成果汇报评价表、机电一体化项目教学课题小组成员互评表、机电一体化课程综合性项目设计成果评价表、机电一体化课程项目设计说明書撰写规范等考核办法与措施，评价由教师、学生本人、学生之间共同参与，为教学实施提供了制度保障。

六、結语

经过建设与教学实践，课程已经具备了相对稳定成熟的教学模式和合理有效的教学体系，较好地解决了理论与实践相结合的关系，对学生的创新能力培养与锻炼起到了积极的促进作用，推进和提升了课程质量和教学效果，并获批为学校的示范课程。

1.充分调动起学生学习的主动性与积极性，切实实现了把教学过程转换为以学生为主体、教师为主导的模式。实际教学中，学生学习热情高，表现活跃，形成了教学相长、互动探究的良好氛围。

2.通过项目任务的实施，极大地锻炼了学生的综合能力。学生发现问题与解决问题能力、动手实践能力、口头表达能力、科技写作能力、社会交流能力等都有不同程度的进步与提升。培养了学生耐心细致的工作作风和勇于创新、敢于攻关的科学研究与探索精神，培养了学生的责任感和团队合作精神。通过本课程的教学实践，为今后开展类似的教学活动打下了较好的基础。

3.考核评价指标科学，给学生合理进行了增负，实现了既定的教学目标，课程具有一定的高阶性、创新性和挑战度。

参考文献

[1]李发安.机械设计基础教学改革中任务驱动教学法的运用探索[J].科技视界，2018，（02）：117-118.

[2]姚齐国，刘玉良，叶继英，熊雕.《机电一体化技术》项目教学法的实践与探讨[J].福建电脑，2015，（01）：49-50，94.

[3]李宇.翻转课堂在高校教学实践中存在的问题及对策[J].软件导刊，2018，（02）：65-66.

[4]季英瑜，程亮.项目教学法在机电一体化实践教学中的应用[J].实验科学与技术，2013，（02）：79-81.

Abstract：According to the course characteristics of Mechatronics Technology，combined with the training needs of professional talents，the reform and practice are carried out in terms of teaching content，teaching model and method，assessment and evaluation mechanism，which promotes the cultivation and exercise of students' innovation ability，promotes and improves the course quality and teaching effect，and plays a leading role in demonstration.

Key words：Mechatronics Technology;demonstration course;curriculum reform