機電一體化綜合實訓的項目教學研究

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【摘要】機電一體化是當今制造業(yè)發(fā)展的趨勢，通過綜合實訓培養(yǎng)高素質綜合“一體化”人才，是當今高校教育的重要課題。從學科建設出發(fā)，統(tǒng)籌學?，F(xiàn)有資源，提出建設實驗室體系，進行實訓改革與創(chuàng)新的新思路，并從研究內容、特色、創(chuàng)新與目標加以闡述，通過可行性分析，近兩年的實施情況與取得成果加以佐證，此方案行之有效，效果顯著。

【關鍵詞】機電一體化綜合實訓；教學研究與探索；實驗室體系

從德國提出工業(yè)4.0到工業(yè)4.0進入中德合作時代，我國工業(yè)就全面進入智能化發(fā)展時期，對人才的需求也日益增多。機電一體化作為最能體現(xiàn)智能化發(fā)展方向的一門學科，其人才培養(yǎng)則尤為重要。近年來機電一體化專業(yè)及其相關專業(yè)在校人數(shù)不斷增長，培養(yǎng)高素質人才，提高學生職業(yè)能力與職業(yè)素養(yǎng)，成為機電一體化教學重要研究項目。機電一體化綜合實訓作為“產(chǎn)教結合”的結合點，由于科技發(fā)展，技術更新，傳統(tǒng)的實訓內容不能滿足、體現(xiàn)新時代的要求，充分利用科技發(fā)展的成果來培養(yǎng)符合時代要求的高素質人才就顯得非常有必要。

1項目教學研究與實施依據(jù)

機電一體化發(fā)展至今大致分為兩個階段，第一階段為20世紀60年代到80年代，在這一階段主要是機械與電子的結合，由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平，機械與電子技術不能廣泛和深入結合，制約了機電一體化的發(fā)展，這一時期典型的機電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機床、汽車的電子控制系統(tǒng)和工業(yè)機器人等；第二階段為20世紀90年代至今，這一時期，由于計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展，尤其是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的高速發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了堅實的技術和物質基礎，特別是執(zhí)行器技術和微傳感器的發(fā)展，開創(chuàng)了以系統(tǒng)集成和精密工程為特點的機電一體化新分支［1］“微機電一體化”，奠定了機電一體化的未來的發(fā)展方向，當前典型的機電一體化產(chǎn)品如3D打印、機器人、無人機和無人駕駛等。經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，機電一體化已經(jīng)成為將機械技術、自動控制技術、微電子技術、機算機技術、信息技術、電力電子技術、傳感測控技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術有機結合新型綜合性學科，隨著科學技術的不斷發(fā)展，必將被賦予新的內容，特別是“中國制造2025”戰(zhàn)略的實施，相信我國的機電一體化技術會迎來一個大的發(fā)展。新時代新技術背景下，機電一體化實訓作為機電一體化教學的重要環(huán)節(jié)，怎樣開發(fā)具有完整訓練環(huán)境的實訓環(huán)境、增加實訓項目的種類，切實實現(xiàn)教學向以學生為中心轉變，提高學生職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)社會急需的職教師資和應用型高級專門人才[1，2]，成為當前教學的重中之重。我校作為一所理工科高校，堅持“實踐教學”的教學思路，專業(yè)建設上均采用教學與實踐結合的模式，堅持把學生為主體，以實踐培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，全面提升學生素質。機電一體化綜合實訓是專業(yè)建設的需要，課程目標是培養(yǎng)具有綜合素質與能力的人才。我校近兩年來耗資300多萬元建立了3D打印實驗室、無人機實驗室與機器人實驗室，這些實驗室的建立為實踐教學的探索與創(chuàng)新提供了堅實的基礎。如何充分利用現(xiàn)有的資源，研究探索出一條行之有效的新實訓之路，是當下高校機電一體化教學研究的當務之急。

2項目研究內容與目標

項目研究的內容是對現(xiàn)有的資源進行整合、開發(fā)，在此基礎上進行項目建設與創(chuàng)新，重點以突出機電一體化專業(yè)學生實踐能力的培養(yǎng)為顯著特征的校內、校外實踐教學環(huán)境的建設，具備教學、培訓、科技開發(fā)的功能，承擔實踐教學項目，開展科技開發(fā)、技術推廣與職業(yè)技能培訓等任務[3]。

2.1項目研究的主要內容與特色

（1）基礎理論知識與技能培訓。實訓是對基礎理論知識與技能的再學習與強化，從專業(yè)角度出發(fā)，按照課程教學大綱的要求，對學生進行相關專業(yè)基礎和核心課程進行一般的知識和技能培訓，再通過實訓達到升華，全面提升技能，形成綜合素質。（2）整合現(xiàn)有資源。對現(xiàn)有的資源進行全面的了解、整合與調配，為項目的實施打下基礎。機電一體化是一門綜合性學科，要實現(xiàn)實訓的創(chuàng)新必然涉及多個實驗室，合理利用這些實驗室可以保證實訓順利進行，提升實訓成果。（3）實訓老師技能培訓。教師需要對實訓進程進行調控，并進行必要的指導，其本身技能的熟練程度將決定實訓成果是否顯著。對教師進行技能培訓并不等同于以教師為中心，而是更好的以學生為中心，更好的服務與學生。（4）項目特色。相比于傳統(tǒng)的機電一體化綜合實訓，如機床的機電一體化改造，理論性較強，實踐性較差，新的實訓項目內容依托多個實驗室，在理論教學的基礎上更側重實踐，以學生為中心，培養(yǎng)學生實際發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時推廣應用新技術，以及開展機電一體化技術的科研活動，從而提高學生的綜合素質和技術能力。

2.2項目創(chuàng)新與建設目標

2.2.1項目創(chuàng)新點（1）以實訓項目的實踐性建立學生知識的系統(tǒng)性、層次性。（2）強調實踐性。實訓項目的重點訓練學生的實踐能力。（3）培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。項目教學面向每一個學生的個性發(fā)展，尊重每一個學生發(fā)展的特殊需要，最重要的是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。（4）教學方式的自主性[5]。學習以學生的直接經(jīng)驗或體驗為基礎而開發(fā)和實施的。在開發(fā)和實施過程中，鼓勵學生的自主選擇和主動探究，將學生的需要、動機和興趣置于核心地位，為其個性充分發(fā)展創(chuàng)造空間[3]。2.2.2項目建設目標。（1）推動、完善我校機電一體化學科建設、改革與創(chuàng)新，響應我?！皩嵺`教學”的方針。（2）加強實驗室建設，改善實訓環(huán)境，提升實訓質量。（3）加強“雙師型”教師隊伍的建設，提升教師隊伍的素質和能力，促進職業(yè)教育改革不斷深入，使其真正成為集教學、培訓、技術服務為一體的多功能教學教育培訓中心[6-8]。

3項目實施進程

3.1項目實施的可行性分析

（1）目前我校新建3D打印實驗室、機器人實驗實訓基地與無人機實驗室，這些都是目前機電一體化最典型與最具代表性的產(chǎn)品，作為實訓內容，可以滿足項目的教研、改革與創(chuàng)新。此外，其他已有實驗室可以輔助項目建設，如新建計算機機房，具備3D打印建模軟件、機器人仿真編程軟件等；如工程實訓中心，可以滿足學生自主創(chuàng)新產(chǎn)品加工。（2）實訓項目成員教師較高的專業(yè)素質，多年從事有關機械、液壓與氣動技術、自動控制、電氣控制、PLC、機電一體化等專業(yè)課教學，具備豐富的教學、工程實踐及教學開發(fā)研究經(jīng)驗。（3）為建設一批高水平學科，學校在機械電子工程傳統(tǒng)優(yōu)勢專業(yè)的基礎上提出機電一體化學科建設，以滿足學校發(fā)展的需要，滿足社會對人才的需求。綜合實訓作為機電一體化的重要內容，其成敗也決定著學科建設的成敗。

3.2項目內容

按照我校教學大綱，機電一體化綜合實訓時間安排為3周。

3.3項目成果

通過實訓，激發(fā)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，推廣新技術的應用，學生理論知識得以加強，實踐能力得以提升；此外，在此基礎上，我們參加“中國教育機器人大賽”，在“機器人智能搬運”項目與“機器人擂臺對抗”項目取得第一名與第二名的優(yōu)異成績。

4結束語

基于實驗室的機電一體化綜合實訓研究、探索與創(chuàng)新，即滿足我校“一體化”學科建設的需要，起到示范、推動作用，又適應于培養(yǎng)新時代人才。自2015年起，我校大規(guī)模對實驗室進行增建、擴建，到現(xiàn)在已經(jīng)形成完善的實驗室系統(tǒng)，機電一體化綜合實訓在這個基礎上已經(jīng)進行了兩年的實踐與探索，建立了一整套的實訓體系，取得了顯著的效果，受到了學生的歡迎與肯定，學生收益很大?；仡欉^去、面向現(xiàn)在、展望未來，項目還需要不斷探索、完善與創(chuàng)新，只有這樣才能取得更大進步，緊跟時代。

參考文獻

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作者:王凌浩 覃羨烘 單隴紅 單位:廣東理工學院