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機電一體化課程教學篇1

引言

隨著我國機械自動化行業的高速發展，對于機電行業的實踐型人才需求愈加強烈．高校在對人才培養的過程中應積極重視對學生的實踐能力、思考能力和創新精神的培養，對機電類專業的實踐教學體系的構建不應只局限于理論內容的實踐，應更多的結合社會經濟發展和企業的實際需求，這樣才能為社會提供高質量的實踐型機電專業人才，為國家的經濟發展提供強大的助力．

１機電一體化課程存在的難點

機電一體化是機械制造及其自動化專業的一門專業基礎課，其課程涉及知識面廣泛，應用性和綜合性都較強，對機電類專業學生的專業素養提升具有重要的作用．由于其專業課程內容存在諸多特點：如理論知識點較為分散、課程內容的應用性較強、使用的實驗手段和分析方法較為復雜等．因此，若依舊采用傳統的灌輸式教學方法則會將理論教學和工程實踐割裂開來，不利于學生的理解吸收，更無法實現學生對關鍵知識點的掌握和實踐能力的鍛煉提升．目前，絕大多數高等院校機電專業課程的內容過多且理論部分過于深奧，所占比重過大，導致課程實踐教學內容課時不足，并且實踐教學內容過于陳舊，脫離社會和企業目前所用到的知識．這種現狀直接導致學生在校內學習了很多知識，但是一旦進入社會和工作崗位卻無從下手．究其原因，高校機電專業的課程實踐內容設置極少有機電行業領域相關企業的參與，“閉門造車”只能導致學無所用或與工作實際割裂脫節．當前，我國高校的實驗水平參差不齊，一些著名高校實驗設備齊全，資源豐富，而對于普通高校，資源相對緊缺，學生人數較多，人均利用設備的比率相對較低，學生通過實驗方式獲取知識的渠道尚不通暢．目前的實踐教學一直延續著傳統的驗證性階段，沒有把調動學生的潛力、培養學生的創新能力作為首要目標．尤其在“后疫情時期”，高校的教學形態也將向“后疫情時期的新常態”轉變，教育教學變革的必要性和迫切性再一次凸顯．在“互聯網＋”時代，隨著計算機技術和信息技術的飛速發展，以互聯網及信息技術為支撐的慕課、微課等教學方式也呈現出如火如荼的態勢，如何實現線上線下混合教學模式與理實一體化教學理念的有機結合成為目前高校機電類專業信息化教學改革的重要任務．課程組依托中國大學ＭＯＯＣ、雨課堂、學習通等在線學習平臺，并根據機電一體化課程特點從混合式理實一體化教學模式設計及實施等方面來滿足學生的學習需求，以利于提升學生的綜合實踐能力，培養出企業所需要的綜合型人才．

２混合式理實一體化教學模式設計

機電一體化課程教學主要運用多媒體教學手段，通過機電一體化產品及其工程應用效果圖片視頻等，使課程內容形象、直觀．多媒體化教學容量大，學生可以汲取更多的知識．多媒體教學的素材形象生動、易引起學生的興趣，因此，需要制作專門化、功能化、網絡化、開放式、互動型的多媒體教學課件，探索新型的多媒體教學方法．機電一體化專業課程采用混合式分層教學模式：以提升學生實踐能力為核心、以教學成果為導向，所設計的教學活動包括三個階段：課前線上預習、課中頭腦風暴、課后任務拓展，具體教學設計環節如圖１所示．在基于混合式學習的分層教學實施過程中，我們針對學生的學習基礎、預修課程、理解能力等差異，因材施教，對學生設置不同難度的學習任務、并采取不同的考核評價手段來對學生進行最終的考核評價．在教學實施過程中，充分利用各種線上學習平臺及仿真軟件等教學資源展示知識點、實踐內容，引導學生開展在線預習答題，課后拓展互動的教學活動．首先，課前教師將根據每章節制定教學任務并發布在線學習任務清單，將課程的教學課件、教學視頻、闖關習題等內容上傳至線上課程平臺；學生通過登錄線上學習平臺進行線上預習，主要內容包括觀看教學視頻、闖關測試和線上作業，同學們根據預習內容分組制作匯報ＰＰＴ，參與課前預習測試，最后教師根據學生們的預習闖關和答題測試結果隨時調整教學內容．線下理論部分采取“理實一體化”教學模式，針對教學內容進行頭腦風暴、小組討論等課堂教學活動，引入企業案例輔助教學，并結合相應的實踐操作進行驗證和創新．最后，學生在課后提交學習任務報告，教師針對教學內容聯系企業工程實踐需求發布拓展任務，并邀請企業工程師參與答疑和互動，與同學們討論并幫助解決在拓展任務中遇到的疑難問題．最終根據教師、學生、在線平臺記錄的主客觀考核，獲得教學效果評價及教學目標達成度．

３混合式理實一體化教學模式的具體實施

理實一體化教學秉持了“在實踐中學習理論知識，以理論指導實踐”的理念，將學生作為教學的主體，圍繞實踐技能訓練展開理論教學，既有較強的針對性、又有利于師生之間的交流討論，實現了理論與實踐的完美結合．理實一體化教學模式的具體實施分為基礎層次實踐教學和綜合層次實踐教學兩個階段．基礎層次實踐教學階段主要是進行基本原理和基本實驗方法的教學，具體包括：初步掌握和熟悉機電一體化實驗平臺等主要實驗工具、編程環境，了解實驗平臺具備的基本功能，讓學生從感性認識的角度對實驗環境有一定的了解．基礎層次的實驗主要以驗證性實驗為主，讓學生了解機電一體化專業知識在控制對象中的應用．綜合層次的實踐教學階段則主要涉及機電一體化系統的設計、編程及控制功能實現等方面的內容，側重于訓練學生對于理論知識和方法的整體掌握和綜合應用的能力．例如對于各種類型電機的控制方法等專題的實踐訓練，可以一方面給學生足夠的自主動手操作空間，另一方面也鍛煉了他們解決實際問題的能力．應用層次的實踐要求學生具備一定的理論知識基礎，掌握機電一體化系統的概念和基本原理，在此基礎上運用現代控制技術，結合實驗平臺的功能，進行專題應用型拓展實驗．綜合層次的實驗需要一定的工程背景和特點，對培養學生綜合運用理論知識分析解決機電一體化系統問題的能力起到重要的作用．將選擇實驗室作為線下課程教學的地點，便于理論教學和實踐教學內容的有機結合．在理論學習完成后即進入實驗階段，將驗證性實驗和拓展實踐同步進行，實現線下“理實一體化”混合式教學．如圖２所示，我們以步進電機控制為教學示例介紹理實一體化教學具體的實施內容及流程．課程的考核采取過程性考核與測試性考核相結合的方式，側重對學生自學能力、協作能力、解決實際工程問題能力及創新能力等方面的考察．過程性考核主要包括線上學習成績和課堂表現，線上學習成績主要依據學生視頻學習完成度、闖關測試成績、作業成績等三方面的情況來評價．課堂表現成績主要由線下學習中學生的提問表現和實驗操作表現來評定．考核成績主要包括理論考核和實驗考核，考核內容由老師根據學習內容制定，學生在指定時間內完成指定內容并評分．最終的成績由三部分構成，即總評成績＝線上學習成績（２０％）＋課堂表現（３０％）＋考核成績（５０％）．為了培養學生的興趣，在實習中，安排機電一體化系統設計實踐，使校內和校外實驗一體化．通過實習使學生不僅對機電一體化系統的概念和機電一體化產品有一定了解，還可以更深入的理解各個功能模塊之間的相互作用．在高年級的實習中，讓學生參加各種機器人及機電產品設計大賽，以培養機電類學生對機電系統設計的能力．

４教學效果與評價

通過上述教學改革的施行，學生的積極性被充分激發，在線上答題和線下討論中都非常積極主動，經統計，本院２０１８級機電一體化課程學生線上學習及答題闖關的完成度達８５％以上，為線下的“理實一體化”學習打下了良好的基礎；在提前了解課程的驗證性實驗內容后，６０％以上的同學能在線下課堂之前就準備好程序代碼，上課時直接完成程序調試，驗證性實驗的完成率在參與線下課堂的學生中達到１００％，大約６０％的學生可以完成擴展性實驗內容．在拓展性實驗中，學生通過小組討論等方式提出了多種編程思路及方法．學生在學習過程中，通過理論學習對基礎知識的掌握得到了提升，同時動手實踐能力也得到了充分鍛煉．

５總結與展望

綜上所述，結合機電一體化專業發展的前沿，以機電學科對學生的要求為基本出發點，面對行業急需人才的要求，從多媒體課件編制、學生課程設計安排、學生科研小組的建立等方面，來構建創新性機電一體化教學體系．依托中國大學ＭＯＯＣ等在線學習平臺，以機電一體化課程為例，從混合式分層教學模式設計、理實一體化教學方法實施等方面設計教學內容及流程，獲得了學生的認可并取得了良好的教學效果．通過師生互動、基于問題導向和實踐驗證等方法開展自主學習、協作探究等教學活動，將學生由知識的被動接受者轉變為主動學習者，進一步提高了教學質量和教學效果，使理論學習和實踐技能鍛煉有機融合，達到了職業素養的教學目標．

作者:王曉慧 韓青 祝鳳金 邵海燕 馬玉真 單位:濟南大學 機械工程學院

機電一體化課程教學篇2

菏澤學院機電工程學院機電一體化專業是中職教育體系中的重要組成部分，此專業的目的是培養德、智、體、美全面發展，掌握必備的專業基礎理論知識和專業技能，面向工業自動化行業，具有組織與培養維修電工的初、中、高級工，可編程序控制師初、中級工的能力，能獨立處理和解決工程中復雜的技術問題，能對自動化控制工程進行設計、編程和改造，具有創新意識和創新能力，能組織指導他人開展自動化項目工作和進行技術管理的高技能復合型預備技師人才。

一、影響機電一體化教學的因素

中職機電一體化課程在中職教育中處于十分重要的位置，與企業的發展緊密相關，但現階段的職業院校,機電一體化教學模式基本上都是沿用以前的教學經驗,不能適應整個社會甚至于本地區經濟發展的需要,存在著以下幾個方面問題：第一，機電一體化專業的學生普遍存在基礎薄弱、對所學專業定位模糊等問題，主要表現在學生缺乏學習興趣、沒有良好的學習習慣等。第二，教材編排上重視理論知識的掌握而輕視了實踐經驗的累積，缺少對當前企業先進技術的迎合。第三，校內外實訓基地不足，學生教學實習內容與企業技術需求脫節。除此之外，還存在著與就業市場不接軌、教師的專業水平有限等問題，直接影響著機電一體化這一專業的發展。因此為了使得這一專業能夠達到很好的發展，針對這幾個方面的問題本文提出了四點提升對策。

二、機電一體化教學提升對策

（一）文化塑身，了解專業內涵

加強學生的文化課學習，在開設相關文化課程的同時增設與學生職業素質及就業指導方向相關的課程，強化職業道德的培養。目前職業院校機電一體化專業基本是按既培養機械方面又培養電氣方面人才來設置課程，但是機械與電氣又各自為兩大學科，內容豐富，知識涉及面廣，一名中職學生在三年的時間里要系統地掌握好兩大學科，是不太可能的，學生培養不應采取機電并重方案，所以在定位時應按培養方向分清主次，以確定學生培養的目標和重點。中職教師應逐步引用研究型教學模式、活動型教學模式、比較初級的創新模式以及學者和教育家當前大力倡導的情境型教學模式、合作型學習模式等，“擬定目標—學生圍繞目標自學—教師點撥重點與難點—評價與矯正—課堂教學小結”，運用一種或多種新型的教學模式，提高課堂的新鮮感和互動性，提高學生學習的能力和學習興趣，進而提高課堂的效率。

（二）實踐塑腦，掌握技能知識

加強對學生實踐操作的培養，使理論與實踐并重。學校結合實際可進行模塊化教學，在模塊化教學過程中，將培養任務分解到每個教學模塊中，確定每個教學模塊所應完成的任務，讓學生掌握所學知識并達到相應的能力，在每個教學模塊中都要安排相應的實踐教學環節。在機電一體化課堂教學中逐步實現理論學習與實踐的結合，注重學生基礎知識學習與基礎知識運用兩點。根據機電一體化關鍵技術設置相應的教學環節，根據企業人才需求設置相應的教學環節，并促進兩種類型環節的融合，促進學校課堂教育與社會發展需求接軌。課堂教學重在理論聯系實際,運用生活中的實例,既有助于學生對理論知識的掌握,又有益于提高學生的興趣和對實際問題的思考能力。如在講解機床電氣排故時,可通過機床線路的連接,先了解整個線路的結構,進一步了解每根線路的作用,再進行排故,這樣增加了生活知識和學習的趣味性。最后要與時俱進,激發學生的求知欲。教師應該與時俱進,了解課程最新的技術動態,并把它傳授給學生,只有這樣才能激發學生的求知欲,真正的把課教好。在教學過程中如何能夠達到理論與實踐的完美相結合。首先就需要有足夠的實踐條件，學校要配備符合行業現狀的、技術先進的機電一體化實訓設備環境，讓學生能夠在真實的或類似真實的機電一體化實訓設備中動手操作，真正體驗到理論學習與實踐操作之間相輔相成的關系。只有職業化的設備才能培養出職業化的技能人才，也才能符合社會的需求，真正達到根據社會的需求來培育人才的目的。其次，在實訓中教師要讓學生真正體驗到真實工作的氛圍，教師可以給學生分組和分配任務，讓他們在規定的時間內保證質量地完成任務。這種壓力能夠讓他們在實訓過程中形成緊張、團結、互助、進取的工作氛圍，有利于培養學生的專業技能素養。由于有時間和任務量的規定，因此，教師還要制定相應的考核辦法，讓學生體會到將來的工作可能比這個還要嚴格，進而促使他們在今后的學習和工作中以職業標準來嚴格要求自己。

（三）編寫教材，迎合當地經濟

可以根據本校的實際情況編寫適合本校的校本教材，在輔助通用教材的同時更體現出針對性。現在許多中職學校所使用的機電一體化教材都使用的是統編的固定內容教材，這些教材中的部分內容不適合學校個別學生的實際情況，再加上“滿堂灌”的教學方式，就在一定程度上阻礙了課堂教學的有效開展。因此，學校可以組織教師編寫適合本校實際的校本教材，讓學生通過具有針對性的教材獲取更符合自己的知識。在目的性的引導下學生才能夠將學習的興趣投入到理論學習和實踐操作中，有利于課堂教學質量的提高。除了編寫符合本校實際情況的校本教材外，學校應該為機電一體化專業的學生配備專門的機電一體化實驗室，讓學生在實驗室中進行實踐演練。校內的實訓可以按照實習大綱和企業用人的要求適時做出調整，還要根據學生實訓的實際合理設計實習課題。其次，校外實習基地的建立需要學校同現代企業保持密切的聯系，以滿足學生畢業實習的需要。教材編寫應結合當前企業先進的設備，企業的文化，邀請企業技術骨干參與學校教材編寫與審核。課程體系的設置一定要以知識應用為主線，以能力培養為本位，以就業為目標，對課程進行優化設計，避免知識內容的重復。文化基礎知識以夠用為原則，專業課知識進行模塊化教學。為使學生有良好的就業前景，學校應以企業明天的需求來培養今天的學生，明確專業的培養方向。學生在企業中實習能夠使學生接觸到先進的生產設備、生產工藝和方法，擴寬視野，將所掌握的專業知識和技能應用于實際的操作中。

（四）綜合實訓，接軌就業市場

中等職業教育機電一體化專業學生畢業后大部分被分配在生產第一線，要求學生能夠將所學的知識與生產實際緊密結合。通過讓學生進行大量的實踐操作，使學生在“學中做、做中學”這一過程中掌握專業知識，學生既加深了對所學專業知識的理解，又將理論應用于實踐，培養了其創新精神。中職院校雖具有機電一體化專業基礎課和專業課的實訓設備，但基本是以單個實訓課題為主，很少有機電一體化專業綜合性實訓設備，最終使學生專業技能和實踐操作能力都較差。因此，中職學校應盡快建立和健全綜合性實訓設備，設計研制一種集多種教學內容（氣動技術、傳感器技術、電機傳動、物料輸送、自動化裝配、PLC控制、人機界面）于一體的教學實訓系統。這樣可以為學生找到一條容易適應從學校到企業環境轉換,從理論到實際轉換,從課堂教學到工程現場真刀真槍技能轉換的新途徑,縮短從學校課堂到工業生產現場的距離,從而提高學生的動手能力。

作者:黃志平 單位:河源市高級技工學校

機電一體化課程教學篇3

機電一體化綜合實訓課程是一門具有較高專業性的課程，這門課程在培養機電一體化的專業技術人員中起到十分重要的作用，課程重視培養學生的工程意識、實踐能力、創新能力等綜合素質，旨在加深學生對機電一體化系統的理解，提高對該系統的應用、調試能力，從而幫助學生完成實訓項目，機電一體化綜合實訓課程教學模式對提高學生的實訓效果和實訓效率以及校方的教學效果等均具有十分重要的意義。

一、機電一體化綜合實訓課程設置的必要性

隨著我國經濟水平和制造業的發展，機電一體化領域獲得了進一步發展，其中數控機床、自動化生產設備以及機器人等的廣泛應用進一步促進了制造業的發展，同時也開拓了機電一體化市場，造成機電一體化技術人才的需求大大提高，具體表現在對技術人才整體數量和綜合素質的要求上。學校作為培養綜合素質人才的重要基地之一，為了順應社會的需求，開設機電一體化綜合實訓課程，讓學生在掌握專業理論知識的基礎上，了解機電設備和自動化生產線的安裝和調試、維修以及設計改造等方面的操作，從而為日后走上實際的崗位奠定良好的基礎。

二、機電一體化綜合實訓課程的教學內容

機電一體化綜合實訓是教學實踐的重要環節，是以一個模擬的職業情景為實踐環境，目的在于培養學生的職業技能和職業素質。在整個機電一體化綜合實訓過程當中需要對學生未來的職業環境進行分析，在了解從事崗位的工作需求以及技能需求的基礎上，將綜合技能進行單項分解，將分解得到的各個單項技能構成教學的單元或者模塊，采用模塊化教學方式進行教學內容的講授，并且在進行各個模塊的講授時，需要采用由易到難的方式進行，每一個模塊都教導學生獲得一項轉項技能為目的，當完成所有模塊的教學實訓環節后，完成機電一體化綜合實訓的整體教學目標。

三、機電一體化綜合實訓課程的教學模塊

1.機電一體化實例。我們以亞龍YL-335A型自動生產線實訓裝備為例子進行研究，該設備主要的功能模塊包括：①供料；②加工；③裝配；④分揀；⑤輸送，這五者均能夠獨立完成工作，且均涉及機械技術和傳感器技術、PLC技術以及驅動技術等，五個功能模塊相互協調工作即構成整個機電一體化系統。

2.教學模塊分析。上述自動生產線的綜合實訓課程的教學模塊可以分為以下七個單元模塊：①基本知識和能力準備模塊；②供料模塊的裝配與調試模塊；③加工模塊的裝配與調試模塊；④裝配模塊的裝配與調試模塊；⑤分揀模式的裝配與調試模塊；⑥輸送模塊的裝配與調試模塊；⑦系統整體的裝配與調試模塊。

3.教學步驟。①單項訓練強化。單項訓練強化是指教學內容中的第一個模塊，主要以亞龍YL-335A型自動生產線的基本應用為入手點，向學生講解該系統的機械，傳感器，電氣控制，PLC，氣動以及電動機等基本知識，從而使得學生掌握機電一體化設備的所必須具備的PLC技術知識，機械技術知識，驅動技術知識，傳感器技術知識四大方面以及必要的能力準備。②綜合訓練強化。綜合訓練強化是機電一體化綜合實訓教學內容中的第二模塊到第六模塊，主要幫助學生通過對各個單元模塊的裝配和調試從而實現對基本知識和技能的綜合強化訓練。③綜合技能提升。綜合技能提升是指機電一體化綜合實訓教學的第七個模塊，在前六個模塊的基礎知識和基礎技能的準備條件下，進一步地提高學生的綜合應用能力。

四、教學實施步驟分析

在機電一體化綜合實訓過程中，學生不僅是學習者，同時也是整個過程的參與者，因此，在進行機電一體化綜合實訓時，要本著“教師為主導，學生為主體”的原則，通過教師的引導，幫助學生形成獨立查找資料、動手實驗來尋找答案、發現問題、解決問題的能力，教師在整個過程中提供輔助和指導。

1.幫助學生理解實訓設備的應用背景。了解實訓設備應用的職業環境是整個實訓課程的基本環節。在這一環節，首先要讓學生理解為什么學習這一設備；其次，進行設備的總體情況和結構、工藝制作、安全操作規范以及注意事項等進行綜合講解，使得學生掌握要學習的內容和目標。

2.任務分解。亞龍YL-335A型自動生產線的綜合實訓的教學模塊如前所述可分為七大模塊，在此基礎上進行任務分解，詳細的任務分解如表1所示。

3.實踐操作。從表1的內容可以看出，每一個教學步驟均包含數個任務，且均含有理論知識和實踐操作。因此，在進行機電一體化綜合實訓的實踐操作階段時，需要重視進行理論知識與實踐操作的融合，讓學生理解怎么做，這樣做的原因，以及更好的處理辦法；另一方面，要使學生養成重視操作細節的良好習慣，從而為培養學生的良好職業習慣，職業道德奠定基礎。

4.能力提高。由于機電一體化綜合實訓涉及到編程的問題，因此需要培養學生的計算機應用能力、語言表達能力等，從而提高學生的綜合素質，為更好地適應崗位提供助力。

五、教學方法

機電一體化綜合實訓課程的教學方法具有多樣性，校方需要根據具體的教學內容和教學對象進行合理選擇。常見的教學方法包括以下幾種：①互動交流法，即通過師生之間的互動，從而優化問題的解決方案，激發學生的學習興趣，培養學生的創新能力；②項目驅動法，通過解決實際的任務來引出講授的內容，結合實踐操作將理論知識轉化為實際應用；③仿真軟件，通過仿真軟件例如FESTO等搭建氣動回路等，進行調試和仿真，幫助學生清晰地理解電氣控制回路，降低理解難度，易于學生接受；④多媒體教學法，通過多媒體設備提供資料，開拓學生的視野，激發學生的學習興趣。

六、機電一體化綜合實訓的課堂實施

現以亞龍YL-335A型自動生產線實訓的課堂實施為例進行講解。第一，需要明確實訓的任務和目標：①掌握機電一體化設備的所必需的PLC技術知識、機械技術知識、驅動技術知識、傳感器技術知識四大方面的理論知識；②按照氣動控制回路的電路圖進行氣路的規范連接；③掌握氣路護理的連接方法和調試方法；④完成供料單元的氣路連接，進一步進行調試。第二，學習供料模塊的氣動原理圖（圖1），從而幫助學生理解工作原理。第三，進行氣路回路的仿真，采用仿真軟件組建回路圖（圖2），幫助學生清晰的認識啟動電路的護理院里，氣缸和電磁閥的工作原理；第四，連接和調試；第五，考核和評價，機電一體化綜合實訓教學成果的檢查依靠對學生的考核和評價，具體包括理論知識的掌握程度、操作技能、勞動效率以及安全操作四大方面。圖2FESTO仿真的氣路回路圖綜上所述，機電一體化綜合實訓課程針對培養機電一體化、自動化等相關專業學生，在掌握課堂的理論基礎下，對自動生產線系統進行實踐認知，裝配調試等，從而加深學生對機電一體化設備的系統組成、結構原理和控制等方面的理解，教學內容需要本著“化整為零，循序漸進，從易到難”的內容安排，重視進行理論和實踐的結合，培養學生的動手能力，為學生更好地適應今后的崗位要求奠定基礎。

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作者:陳克勤 單位:常州信息職業技術學院