機電專業(yè)實踐教學(xué)體系改革

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摘要：針對機械電子工程專業(yè)的實踐教學(xué)內(nèi)容與模式均不適應(yīng)社會實際發(fā)展?fàn)顩r的現(xiàn)狀，根據(jù)新工科建設(shè)的教學(xué)目標(biāo)與要求，在實踐內(nèi)容上加強數(shù)字化、信息化、智能化技能訓(xùn)練的比例，并與傳統(tǒng)機電工程實踐內(nèi)容進行有機結(jié)合，在實踐模式上對過去課程式的實踐教學(xué)構(gòu)成體系進行重構(gòu)，提出項目式的實踐教學(xué)課程體系，依據(jù)項目教學(xué)法設(shè)計若干大項的綜合實踐課程，訓(xùn)練目標(biāo)明確，內(nèi)容相對獨立完整，可有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、綜合工程素養(yǎng)與實際應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：新工科；實踐教學(xué)；過程式教學(xué)

1緒論

工程實踐教學(xué)是構(gòu)成高校工程類各專業(yè)教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)卓越工程師，提高學(xué)生工程素養(yǎng)的必不可少的重要環(huán)節(jié)。對于機電類工程專業(yè)教學(xué)而言，目前的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式均不能適應(yīng)目前社會發(fā)展的真實現(xiàn)狀。當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，數(shù)字化、信息化、智能化技術(shù)應(yīng)用已深入到各行各業(yè)，深入到我們的日常生活當(dāng)中。但是傳統(tǒng)的機電類專業(yè)實踐教學(xué)仍因循舊有內(nèi)容與模式，對新技術(shù)、新應(yīng)用視而不見，與先進的生產(chǎn)實踐相脫節(jié)，難以滿足新型工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)與要求。因此，對機電類進行實踐教學(xué)體系改革已成必然。針對這種現(xiàn)狀，國內(nèi)外各高校已進行多種積極的探索與實踐[1,2]。

2當(dāng)前課程教學(xué)中存在的問題分析

機械電子工程在機械類各專業(yè)中屬于年輕的一員，是在工用與民用產(chǎn)品機電一體化程度越來越高的背景下產(chǎn)生的。機械電子屬于一門邊沿學(xué)科，如果死板的將機械課程與電子課程各抽出一部分內(nèi)容用在實踐教學(xué)，必然哪個方面的教學(xué)都不能做到像“純”機械或“純”電子類專業(yè)那樣的學(xué)時數(shù)，導(dǎo)致多而雜，粗而不精的教學(xué)效果，而且機械與電子類課程不能做到融會貫通，相輔相承，學(xué)生往往止步于固有思維模式，遇到問題要么歸于機械類范疇要么歸于電子類范疇，而不會去用機電一體化的思維去思考、去設(shè)計。這固然與任課教師自身工程素養(yǎng)的局限性有關(guān)，但也與實踐類課程的設(shè)置不當(dāng)有一定關(guān)系，表現(xiàn)為“機”與“電”相互脫節(jié)。舉例來說，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是純粹的機械結(jié)構(gòu)、強度的設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容一般為典型機械傳動產(chǎn)品——減速機，單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計是純粹的電子控制類設(shè)計，有交通信號燈等小型的電子控制系統(tǒng)設(shè)計。二者的思維模式截然不同，缺乏一個機電一體化環(huán)境為二者搭橋，做到共同設(shè)計去完成一個產(chǎn)品，這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生不能稱之為真正的“機械電子”人才。以我校為例，現(xiàn)有機械電子專業(yè)實踐教學(xué)培養(yǎng)計劃中，最能反應(yīng)時代特征，體現(xiàn)新科技、新技術(shù)的信息化、智能化的技能訓(xùn)練所占教學(xué)比例偏少或者沒有。這與市場相脫節(jié)，不利于機械電子專業(yè)人才的培養(yǎng)。只有改變這一弊端，緊跟社會科技發(fā)展步伐，才能讓機械電子工程專業(yè)培養(yǎng)的人才成為就業(yè)市場的寵兒，成為真正的復(fù)合型應(yīng)用技術(shù)人才。

3面向新工科的實踐教學(xué)課程改革思路

“中國制造2025”是在新的國際、國內(nèi)環(huán)境下，中國政府立足于國際產(chǎn)業(yè)變革大勢，作出的全面提升中國制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平的重大戰(zhàn)略部署。在中國制造2025規(guī)劃中，包括有五大工程和十大領(lǐng)域。在五大工程中，“智能制造”作為其重要組成部分，其實質(zhì)就是制造業(yè)的數(shù)字化、信息化、智能化；在十大領(lǐng)域中，高檔數(shù)控機床和機器人均是數(shù)字化、信息化、智能化的典型產(chǎn)品。為實現(xiàn)中國制造2025的偉大愿景，提供合格、高質(zhì)量的人才隊伍，國家教育部適時提出新工科建設(shè)的規(guī)劃與方案，為傳統(tǒng)工科專業(yè)的發(fā)展指明了方向。在機械類各專業(yè)中，機械電子工程專業(yè)是機械學(xué)與電子學(xué)相結(jié)合的復(fù)合型專業(yè)，最貼近新工科建設(shè)的范疇，也最適合引入數(shù)字化、信息化、智能化的教學(xué)內(nèi)容。課程始終是人才培養(yǎng)的核心，是提高教學(xué)質(zhì)量的根本保證。加強數(shù)字化、信息化、智能化建設(shè)，進行實踐課程開發(fā)的宗旨，是以新型產(chǎn)業(yè)為就業(yè)導(dǎo)向、以工程訓(xùn)練為載體的學(xué)生全面工程素養(yǎng)與技能的發(fā)展[3-5]。數(shù)字化是信息化的基礎(chǔ)，智能化是信息化的方向，無人駕駛汽車，保姆機器人這些過去無法想象的產(chǎn)品已經(jīng)離我們的生活越來越近。智能制造同樣如此，高檔數(shù)控機床、智能機器人無一不體現(xiàn)出機械與電子的結(jié)合，制造與信息的結(jié)合。因此，必須在實踐課程中體現(xiàn)出更多的數(shù)字化、信息化因素，并力所能及的體現(xiàn)出智能化的因素。讓學(xué)生贏在高起點，成功于新科技。具體而言，把數(shù)字化、信息化引入設(shè)計與制造的各個課程訓(xùn)練環(huán)節(jié)，使之過程和結(jié)果更加科學(xué)，更加高效，更加綠色。為了滿足上述實踐課程教學(xué)體系內(nèi)容的轉(zhuǎn)變，必須輔以實踐課程教學(xué)體系模式的轉(zhuǎn)變，才能得到理想的教學(xué)效果，達到預(yù)期目標(biāo)，否則就是事半功倍，難以堅持下去。在工程類課程教學(xué)中應(yīng)用工作過程導(dǎo)向教學(xué)模式，是應(yīng)用型、職業(yè)型高校專業(yè)教學(xué)的一種創(chuàng)新手段，許多高校對此進行了有益的探索與實踐。以工作過程為實踐對象，而不是以理論課程為實踐對象，就可以避免實踐課程之間條塊分割，機電分家，為設(shè)計而設(shè)計的現(xiàn)象發(fā)生。具體說就是以生產(chǎn)實踐中真實的產(chǎn)品為工作對象，以該產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集、數(shù)字化設(shè)計、數(shù)控化制造、智能化裝配等一系列工作過程為實踐環(huán)節(jié)進行訓(xùn)練，從而滿足新工科建設(shè)對人才培養(yǎng)的要求。

4基于過程式的實踐教學(xué)課程體系設(shè)計

以工作過程為導(dǎo)向把傳統(tǒng)的實踐課程加以整合，設(shè)計若干個綜合課程設(shè)計項目，在項目中力求體現(xiàn)出數(shù)字化、信息化和智能化特點。 以我校為例，將過去單獨的課程設(shè)計整合成多種技術(shù)合成訓(xùn)練的綜合設(shè)計，同時注重數(shù)字化、信息化內(nèi)容的增加。比如機械制圖課程設(shè)計，其內(nèi)容改為制圖規(guī)范+Autocad工程圖+三維建模軟件的訓(xùn)練內(nèi)容，強調(diào)現(xiàn)代設(shè)計專業(yè)工具的使用，設(shè)計理念也因此截然不同，從立體建模入手，輕視圖表達重設(shè)計開發(fā)，從而回歸設(shè)計本源。又比如機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計改為機電一體化產(chǎn)品設(shè)計，與傳統(tǒng)的機械專業(yè)區(qū)別開來，真正體現(xiàn)出機械電子工程專業(yè)的特點，機械部分設(shè)計只是產(chǎn)品設(shè)計的一部分，只有結(jié)合電子技術(shù)的設(shè)計訓(xùn)練才是一個完整的產(chǎn)品設(shè)計，符合現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的“輕機械重電子”的發(fā)展方向。PLC控制系統(tǒng)是工業(yè)自動化三大系統(tǒng)之一，機電傳動控制只是簡單的在加工機床上進行PLC控制系統(tǒng)的電氣控制訓(xùn)練，控制對象非常狹窄。而自動化是信息化的前提，自動化生產(chǎn)線是“機器代人”的必然結(jié)果，當(dāng)控制對象改為自動化生產(chǎn)線以后，控制對象的范疇變得廣泛，設(shè)計的復(fù)雜度具有較大彈性空間，從而起到“難易結(jié)合，因材施教”的教學(xué)效果。增加數(shù)控技術(shù)實訓(xùn)和工業(yè)機器人實訓(xùn)的環(huán)節(jié)。數(shù)控技術(shù)和機器人是我校機械電子工程專業(yè)的兩個特色方向，對應(yīng)著中國制造2025十大領(lǐng)域之一，突出體現(xiàn)著智能制造所要求的數(shù)字化、信息化、智能化的核心內(nèi)涵，起到在產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的訓(xùn)練中既是重要節(jié)點，又能穿針引線的重要作用。數(shù)控技術(shù)實訓(xùn)重點在先進制造，向前可與數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計相結(jié)合，向后可與精密檢測相聯(lián)系，機器人技術(shù)實訓(xùn)重點在先進裝配，向前可與自動生產(chǎn)線與PLC設(shè)計相結(jié)合，向后同樣可與精密檢測相聯(lián)系，從而完成一個完整的設(shè)計、制造、裝配生產(chǎn)鏈的訓(xùn)練。 

5結(jié)語

面向新工科的機電專業(yè)實踐教學(xué)體系改革，著眼于社會實際的先進生產(chǎn)內(nèi)容與方式的進步，改革專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，變機、電獨立訓(xùn)練為機電一體訓(xùn)練，變以理論知識為訓(xùn)練單元為以工作過程為訓(xùn)練單元，強調(diào)現(xiàn)代設(shè)計工具、現(xiàn)代制造工具、現(xiàn)代裝配工具的使用訓(xùn)練，培養(yǎng)具有現(xiàn)代設(shè)計思維，掌握現(xiàn)代制造、裝配方法的應(yīng)用型機電專業(yè)人才。

參考文獻：

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[5]張文峰.機電專業(yè)實踐實訓(xùn)的教學(xué)模式研究[J].工業(yè)設(shè)計,2017(12):93-94.

作者：吳軍 張雪松 單位：中原工學(xué)院 信息商務(wù)學(xué)院