机电一体化的课程范文第1篇

【关键词】电机拖动 课程 一体化教学

近些年,随着电机应用领域的不断扩展以及研究工作的不断深入,电机的相关理论、生产、运营都日益臻熟。而与之相关电机拖动课程通过不断改进、优化和完善,至今已经形成一门比较完整的学科。电机拖动是一门综合性很强的学科,涉及的内容和专业知识也是多方面的,涵盖了电、磁、机等内容。而我国职业教育的目的就是通过理论教育和实践教学,培养出符合当今企业生产、管理要求的一线实用型技术人才。但是在我国传统的教学模式下,理论和实践是分开进行的,在教学过程中,往往会发生,理论老师只侧重专业知识方面的传授,而实践教师则只注重学生的实际操作。导致学生在学习过程中,理论脱离实践。不仅给学生的学习带来了很大困扰,同时也造成了教学资源的浪费。因此,如何做好电机拖动过程中的一体化教学已经成为目前面临的一个难题。

一、优化和改良电机拖动教学

(一)与时俱进,将教学内容和当今科技发展水平有机的联系在一起

随着科学技术的不断进步,在推动电机拖动技术迅速发展的同时,也对电机拖动教学提出了更高的要求。当前的电机拖动教学应该和现代先进的科学技术有机的联系在一起。新型的电机拖动内部线路中,都综合运用了自动控制调节器和简单编程控制器。因此,实现对电机拖动教学的不断改革和完善,是当今时展的要求,也是促进电机拖动技术日益走向成熟的重要手段。

(二)在教学过程中,实现统一化教学和多样化教学

电机拖动是一门专业性很强的学科,在考虑到它经过长时间的研究和改良,自身已经形成比较系统和完整的专业内容,所以在对其中的内容进行调整和优化时,一定要符合当前的科技发展的趋势,适度的将一些新技术引入到教学课程中,在保证教学内容不会过度臃肿的同时,又能将现代科技和教学内容有机的联系在一起。比如将简单编程控制器技术引入到电机拖动课程中时,可以将课程更改成为“电机拖动和简单编程控制器电路专业教学课程”,通国对电机拖动新引入的技术、零件、理论、工艺以及实践等内容的分析和讲解,来激发学生的兴趣。“电机拖动和简单编程控制器电路专业教学课程”能够很好的反映出目前电机拖动课程的发展趋势和教学重点。不仅调动了学生的积极性,提高了他们的自主能动性,而且还拓宽了他们的学习范围。

(三)突出教学课程的专业性、实用性

电机拖动教学是电机拖动技术的理论基础,它本身又具有很强的实用性。学生学好了这门课程不仅有利于更好的掌握和了解电机拖动技术,也为自己以后的就业增加了一个无形的砝码,所以做好电机拖动教学就显得尤为重要了。电机拖动的特殊性,要求这门学科的除了要有基础性的内容之外,还应有专业性和实用性的内容。这就要求学校在制定电机拖动课程时,一定要从实际出发,以实践为基础,将实践和理论有效的结合在一起,突出课程的专业性、实用性。

二、电机拖动课程的一体化教学

课堂教学作为学校教育中的不可或缺的一部分,有着非常重要的作用。所以,学校应该重视课堂教学,提高课堂的教学质量。在传统的教学模式下,老师只是一味的注重理论知识的传授,而忽略了学生的接受能力,不仅造成课堂教学效率低下,而且也损害了学生的学习兴趣。

(一)实际参考

电机拖动课程讲述的主体是机械器件。而机械器件的表现形式以及对电气实行控制的基本要求是电气控制线路设计的基础,也是了解电气线路控制原理的重要途径。电器和机械的有机结合是实现机械生产自动化的主要方法之一。这就要求学生在进行控制线路学习之前要,做好充分的准备工作,要对专业设备机构、运行形式、电气和机械的有机集合等方面有着足够的了解。

(二)做好理论准备工作

理论教学作为电机拖动技术的基础,要求教师在课堂教学过程中,一定要做好理论教学工作。首先可以大力推行“参与式”教学方法,将学生作为其中的主体,激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性,加强学生和老师之间的交流。让学生有效地参与到课堂教学中来。其次利用电脑、投影仪等多媒体设备开展教学工作。多媒体教学是集图像、声音、动态、文字等为一体的高科技教学方法,它不仅可以让学生更直观的了解课程教学的内容,还可以营造一种生动、轻松、欢快的课堂教学氛围,激发了学生的学习兴趣,调动了学生的积极性,同时也提高了课堂的教学效率。在电机拖动教学过程中,无论电机生产机械电气控制线路整体有多么复杂,其中都存在一些简单易懂的通用部分,比方说自锁正转控制、反正转控制、时限控制等基本环节。这些环节相对于其他内容来说,简单易懂,只需稍加引导和讲解,学生就可以掌握这部分知识。而另一方面,不同的机械电气控制线路,它的设计思路、操控要求以及生产工艺也是各不相同,而且又有着各自比较特殊的部分,这些特殊的部分是教学过程中的难点,也是重点。如果能够顺利的解决掉这个难点、重点,接下来的问题就迎刃而解了。让学生明白和了解电器与机械之间的联系和关系,是做好生产机械线路控制教学的关键。和机械相连的电器在什么情况下正常运行,那些连接电器和机械的端口,哪些是开合,哪些是断开的,如果学生很难吃透这些知识点,就很难真正的理解生产机械控制线路这块内容。在对学生进行理论教学时,一定要注重学生自主能力的培养。不仅要让学生了解教材中所讲的那几种机械控制线路的工作原理、常见的问题和解决方法,更重要是教学会学生如何正确的看线路控制图以及路的工作原理进行分析和研究。因此课程教学时,应从如何看图、线路原理分析和故障解决方法等方面着手,切实做好学生的培养和训练工作。

机电一体化的课程范文第2篇

关键词：CDIO；机电一体化课程群；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）16-0174-02

一、引言

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，以工程设计任务为导向，以培养个人能力、团队能力和系统的适应与调控能力为主要目标，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO强调在加强基础教育的同时，关注工程实践，加强实践环节，强调个人职业技能与人际沟通的技能并重；强调综合创新能力，与社会大环境协调发展。国内外的经验都表明CDIO的理念和方法是先进可行的，适合高校工科教育教学过程各个环节的改革。

山东理工大学是一所以理工为主的多科性省属重点大学，于2009年初成为教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题组试点工作组高校成员。机械电子工程专业是我校CDIO培养模式的试点专业之一。我们的改革目标是通过注重培养学生系统工程技术能力，尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力，以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，吸收世界先进的工程教育理念，建立符合国际工程师认证的课程体系。“机电控制技术”、“机电一体化系统设计”、“机器人技术及应用”是机械电子工程专业的三门主干课程，基于CDIO的培养理念，我们将这三门主干课程以机电项目为载体进行整合优化，建立机电一体化课程群，与机械电子工程专业的培养目标是一致的，特别是对于学生创新精神和工程实践能力的培养具有重要意义。

二、实施过程

将国际工程教育的先进教学模式“CDIO（构思―设计―实现―运作）”融入教学过程，以机电项目为载体，制定了机械电子工程专业CDIO培养方案；确定以设计为导向的课程体系；制定机械电子工程专业基于CDIO理念的教学大纲；编写相关的教学文件资料等。将“机电控制技术”、“机电一体化系统设计”、“机器人技术及应用”三门主干课程进行整合优化，建立机电一体化课程群，从课堂教学、实践教学环节等方面进行了改革。

（一）课堂教学方面

基于CDIO的培养理念，将机电一体化课程群的教学内容先进行整合优化。“机电控制技术”是机械电子工程专业的重要专业基础课，主要以典型机电产品为载体，让学生熟悉和掌握继电器-接触器控制电路的设计和PLC控制系统设计，培养学生对机电产品的控制系统进行设计的能力，为后续“机电一体化系统设计”、“机器人技术及应用”两门课程学习打下基础。“机电一体化系统设计”是机械电子工程专业的一门主要专业课，教学内容主要以典型机电产品为载体，重点讲述精密机械技术、传感检测技术、伺服传动技术、自动控制技术等在机电产品设计中的应用，结合我校自行研制开发的三向移动重载教学机器人为实例讲解，教学内容具有针对性。培养学生系统工程技术能力，为后续学习“机器人技术及应用”和进行机器人的开发和设计打下基础。“机器人技术及应用”采用自编讲义，综合国内外各种机器人的特点，选定自行研制开发的三向移动重载教学机器人为实例讲解运动学、动力学、结构建模、机器人轨迹规划等内容。

基于CDIO的培养理念，机电一体化课程群的内容设计，避免了传统教学中课程内容重复问题，学生从“机电控制技术”课程中获得机电产品设计中计算机控制模块的设计能力，从“机电一体化系统设计”课程中获得机电产品设计中机械模块、传感器模块、伺服传动模块等设计能力，从“机器人技术及应用”课程中获得典型机电产品--机器人的系统设计能力。

改变传统授课模式，课程群教学充分利用各种教育资源，采取课堂实物演示与实验、多媒体技术、仿真技术现场演示等多种教学手段，从中穿插旨在培养学生动手操作能力的机器人设计、调试等内容。注意采用启发式、讨论式、课堂实验式教学，通过生动直观多种方法手段并用，使学生在学习知识的同时，也学习分析问题，联系问题，综合运用多门课程知识，培养学生发散思维、立体思维、创新和解决问题的能力。

（二）实践教学方面

基于CDIO工程教育理念，机电一体化课程群在实践教学方面，以三向移动重载教学机器人作为项目对象，设计了机电系统设计与制造I、II、III三个综合实践项目。机电系统设计与制造I项目通过对教学机器人的解剖，掌握各个关键部件（包括机械系统组件和控制系统组件）的具体结构和连接方式，进行初步的创新思维与产品构思训练。机电系统设计与制造II项目通过团队合作的方法完成机器人整体结构的设计。通过具体给定不同的设计参数和机器人操作任务，由学生自由组成团队，合作完成机器人各关键部件的详细设计，要求每个学生独立完成给定的局部O计任务，并保证团队内部学生设计的各个部件之间的良好连接。机电系统设计与制造III项目通过团队合作的方法对第I、II模块确定的项目进行机器人控制系统设计。通过这样训练，让学生进行总体方案设计、机械结构设计、控制系统设计等，同时这些关键技术可以触类旁通的用于其他相关产品的设计与制造。在每一届学生中选择设计较为出色的部分产品，进行实际加工制作，一方面是对学生的激励，同时也可以作为以后学生的研究对象。由于最终的产品完全是学生自己设计，有利于学生掌握机电产品的构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）整个过程，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。

三、实施效果

整合优化后以典型机电产品――机器人作为项目对象，贯穿于教学和实践性环节。学生学习的主动性、积极性提高，实践动手能力增强，极大地激发了学生学习兴趣和创新精神，学生反应很好。学生学完这几门课程后，能完成项目对象的构思、设计与开发，所设计产品具备一定的开放性，便于拆卸和组装，并且能够进行二次开发。近几年学生开发的产品参加全国机器人大赛和山东省机电产品大赛、山东省机器人大赛等都取得了很好的成绩。

整合优化后，老师们的讲课质量和讲课效果都得到提高，有3名教师连续三年荣获山东理工大学教学质量奖；发表CDIO方面的教研论文3篇；申请专利18项；并成功申报山东省高等学校教学改革研究项目――“基于CDIO的机械类应用型创新人才培养体系研究与实践”；还有“基于CDIO创新培养模式的新型移动机器人设计”、“基于CDIO的机电系统设计与制造第I模块的构思与设计”等6个CDIO项目获得校级教学研究项目立项。

总之，基于CDIO的培养理念，将“机电控制技术”、“机电一体化系统设计”、“机器人技术及应用”三门课程进行整合优化，注重培养学生创新精神和工程实践能力，尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力，具有明显的特色。

参考文献：

机电一体化的课程范文第3篇

信息技术的快速发展改变着人们获取知识的途径和手段，加快了信息的交流和传播。这种信息爆炸的现象不仅在改变人们的生活与社会的发展，也在改变着教育的方法与手段，尤其是对作为教学“第一现场”的传统课堂产生了剧烈的冲击，课堂教学的手段、形式和目标都在发生变化。从十几年前开始普及的电子化教学，到现在的翻转教学理念，都是这种冲击的具体表现。时代的改变促使教育工作者必须改革传统课堂以迎接信息时代的挑战[1-6]。本文以高等工科专业教学中的机电一体化课程为研究对象，探讨该课程翻转教学的设计原则和实施方法，并给出课程的教学设计方案，为该课程的翻转教学尝试提供依据。 

2 基于微课教学的翻转教学体系框架 

翻转课堂是起源于美国科罗拉多州林地公园高中的一种新型教学理念与模式，它通过在网上录制好的教学视频等教学资源，让学生在家中可以自主学习，从而将课堂教学时间解放出来，通过课堂作业、讨论和答疑等新型课堂交互教学形式，检查学生的学习效果，并解决学生的问题和疑惑。这个教学模式受到广大学生和学校的欢迎，被称为本世纪影响课堂教学的重大教学变革，受到全球教育界的广泛关注。 

该教学模式的重点是其将教学过程从传统的教师传授转换为学生自学，这样将教学过程的推动力由教师变为学生，更容易激发学生的学习热情。但是由于不同学生的学习能力不同；众多教学资源的制作和组织、仍然由习惯于传统教学方法的教师来完成，因此，翻转课堂教学模式的实施方法是其进一步得到推广和发展的关键。 

翻转课堂教学模式实施的关键是充分利用信息技术手段，构建信息化的网络教学环境；并通过重新规划和设计课前、课内、课后的各种学习活动过程，提高学生的学习效率和质量。在翻转课堂教学实践中，以萨尔曼·可汗等美国教育专家推出的微课教学方法取得很好的教学效果。微课教学是一种在线提供时长5～15分钟的教学视频资源作为学生自主学习内容的网络教学方法[2-5]。与传统常规授课方法不同，微课的视频内容常用以讲授单一知识点或某个教学问题，因此视频时间很短，一般在学生知识接收的生理极限之内，更便于调动学生的学习兴趣，充分利用零散时间学习，开展自主学习使学习效果可以得到最佳化。目前，微课教学已经在基础教育和一些技能教育实践中取得很好的效果，但在高等教育论文的专业课程中如何实施仍处于研究尝试中。 

进行机电一体化课程的翻转教学设计，首先要构建课程实施的教学体系框架，如图1所示。与传统教学方式不同，基于微课教学的翻转教学中教师的大部分教学活动需要在课堂之外进行，教师进行知识传授的方式也要从面对面直接传授的课堂教学模式，改为借助微课等多媒体工具简介传授。首先，在课堂教学之前增加教学资源的制作与环节；并且在网络上的微课教学资料与传统的多媒体教学课件不同，需要更符合学生自主学习使用，便于学生认知和掌握课程的知识要点；在传统教学中占主导地位的课堂教学将被削弱，教师在课堂教学中主要起到引导、答疑和评估的作用，帮助学生提高学习效率和质量。 

3 基于微课教学的翻转教学设计原则 

由于基于微课教学的翻转教学的新特点，在教学设计时需要注意以下的设计原则。 

微课内容短小化 在基于微课的翻转教学设计上要遵循人们认知和学习的一般规律。研究表明，人们的知识获取的持续时间一般在6～7分钟，超出这个时长，大脑接受信息的专注度和效率会迅速下降。因此，在知识点分解和微课视频制作时一定要注意时长的控制。 

微课内容表达方式的多元化 微课视频的制作手段简单方便、丰富多样，可以根据教学内容的需要构架适合的教学场景，从而使教学更加直观易懂、生动形象，以学生喜闻乐见的形式提高学习自觉性、积极性和学习质量。 

教学资源内容更适合自主学习 在基于微课教学的翻转教学中，学生作为学习的主体自主把握学习进程。因此在教学资源制作时，必须要保证其内容的完整性和连贯性，使不同学习能力的学生都可以通过这些教学资源顺利掌握课程知识要点。可以考虑组织课程组，由多个教师合作来完成教学资源的制作，使教学资源的教学风格更符合学生学习的习惯。同时在教学资源中需增加学习过程的指导内容，便于指导学生顺利高效地按时完成自主学习。增加学习效果的考核评估内容，帮助学生自我检查学习成果，方便教师在课堂教学中进行引导。

教师翻转教学效果评估与改进中的主导地位 在翻转教学中，教师的课堂教学过程被弱化，但不等于教师在教学过程中的作用被弱化，教师在教学过程中影响教学的手段需要随之改变。教师通过教学内容的设计和教学过程指导内容的描述来引导教学，虽然手段间接化了，但责任更重了。同时，教师还应注意在教学过程中通过相关的检查和评估手段不断了解学生的学习效率和效果，加以及时的指导；并在课程结束时对教学进行总结，以便在下一节授课式改进教学形式和手段，增强教学效果。 

基于微课的翻转教学实践仍应遵循教育和学习的一般规律 基于微课教学的翻转教学的教学实践涉及教学设计和实施两个方面，其中网络教学环境的建设和课堂教学过程的实施是其教学实践的基础和关键，在这些教学活动中仍和传统教学一样，需要按照人们认知和学习的一般规律来进行。必须充分考虑学生的实际学习能力和内容教授方式的匹配，在教学过程中及时发现问题，及时加以改进。 

4 基于微课的机电一体化课程翻转教学设计 

机电一体化课程是机电专业的一门专业核心课程，前导课程涉及机械设计、电工学、检测技术、微机原理、控制工程基础等多门专业课程，对学生的专业基础要求高、专业知识面要求宽，学生需全面理解课程知识点，并能够灵活应用，才能较好地达到课程学习要求。 

传统教学以教师理论讲解相关知识点和设计分析方法，学生按要求在课后通过部分作业练习理解和掌握知识点。但由于涉及知识面较多，常常出现教师在黑板、PPT上讲授、演示，学生却听得云里雾里。虽然机电一体化课程教学改革提出“在做中学、在学中做”的要求，在目前课时量不断被压缩而授课内容不断推陈出新并日益增加的情况下，用传统的教法明显已难以保证教学质量的提升。通过基于微课的机电一体化课程翻转教学模式，可以将教学工作的重点从教师的讲授转换为学生的自主学习，从而调动学生学习的主动性；把教师从不断重复的教学过程中解放出来，通过不断研究教学的形式与过程，改进教学方式和手段，增强教学效果。下面介绍基于微课的机电一体化课程翻转教学模式中课程的教学流程及实施过程设计。 

课程教学内容的分解与学习进度规划 教师在课程教学资源制作之前，首先，要根据教学大纲确定课程教学所涉及的全部知识点和学习过程中的难点、重点。机电一体化技术涉及机械结构、检测系统、数字控制器、接口技术、驱动技术等知识内容，因此，教学内容分解就需要在此基础上细化知识点，并注意与其相关前导课程的教学内容衔接。其次，制定各知识点教学微课表达手段和制作方案，比如：新型机械结构的介绍用三维动画，能够更好地展示其工作原理与性能；电路分析则需要将工作原理动画与性能公式推导相结合，更容易让学生理解和掌握其设计计算的本质。最后，拟定学生的学习进度指导书，引导学生制订学习计划；确定学生自主学习过程中的评估点，安排检测评估的方式与时间。 

教学资源的制作与 根据课程设计得到的全部知识点，组织任课教师搜集教学的多媒体资源，进行整理和完善。目前网络上的专业教学资源非常丰富，充分利用这些资源可以提高教师的工作效率、降低教学成本；但这些教学资源往往是针对不同学校的不同课程，因此需要根据自己的课程教学需要进行适当的修改和完善才能使用。同时要想增强教学效果，适应微课教学的需要，还需要根据学生知识接受的习惯和爱好，自行制作相关微课视频内容。 

将制作好的机电一体化全部知识点微课视频、部分知识点相关的多媒体资源、学习进度指导书和机电一体化课程练习题、自测试题等教学资料上传至学校网络教学综合平台，通过该平台的管理功能控制教学资料的与访问权限，进行教学进度的管理。学生可以通过台式电脑、笔记本电脑、手机等多种终端自主观看微课视频和其他多媒体教学资源，并完成学生工作页上相关引导问题及学习笔记，同时学生也可以在该平台上讨论问题，分享学习体会。 

课堂教学 基于微课的翻转教学的课堂教学与传统教学模式不同，重点不再是教师对知识的讲授，而是用来完成对学生自主学习的引导、答疑、讨论和检测。因此，课堂教学活动的形式将变得更加多样化。教师在课堂教学时需要定期对学生的学习进度进行引导，并通过课堂或网络的测试检查学生的学习效果，及时指出并纠正学生自主学习中出现的问题。也可以将从网络交流中收集到的学生反馈问题进行集中性解答，并组织学生针对这些问题进行讨论，从而促进学生对知识点的掌握和灵活应用。或者在课前布置课堂讨论的典型案例，让学生以小组为单位进行准备。在课堂上组织学生进行交流讨论，锻炼学生活用知识和团结协作的能力；在学生交流讨论过程中，教师在一旁协助并适时引导和点评，帮助学生领会课程知识的应用。 

基于微课的翻转教学的课堂教学的学时安排也应有所变化，应给学生留有足够的时间进行自主学习，因此可以将部分课时削减，以自习课的形式交由学生自主安排；同时注意在课程初期应适当安排课堂教学学时，既保证学生有足够的时间自主学习，掌握足够的课程知识点，又不会因为学习内容的不适应影响学习的效率和效果。在机电一体化课程教学过程中，根据课程的知识领域设置里程碑式的课程节点，通过课堂检测和讲评进行阶段性学习进度和效果的检查，促进学生进行学习进度的把握。 

课外的交流与测试 由于基于微课的翻转教学以学生的自主学习为主，因此要保证学生在设定的学习时间内完成学习，不能像传统教学那样通过课堂教学进度的把握来保证教学进度的完成。虽然课堂教学节点的测试检查可以督促学生按时完成相关内容的学习，但是课外的引导、讨论、交流与检测分析仍然非常重要。因此，网络化教学平台的建设是课外教学跟踪和教学研究改进的基础。在网络教学平台上学生可以针对自学过程中遇到的困难和课堂上没有解决的问题向教师进行询问，这样能够及时解决学生学习中存在的疑惑，并有利于教师归纳教学中的普遍问题，从而为课堂教学和教学改进提供对象。教师根据学生线上表现和测试结果，及时调整课堂教学内容的安排，挖掘教学过程中的共性问题，从而不断改进教学手段与方法，帮助学生提高学习效率与质量。 

5 总结 

通过基于微课的机电一体化课程翻转教学方法的研究，发现以微课来贯穿整门课程的翻转教学，改变了传统课堂教学以教师讲授为核心的教学活动组织形式，变为以学生自主学习为核心。采用移动互联设备充分利用碎片化时间进行学习，可以极大地提高学生学习的自主性，并将教师从繁重、重复的课堂教学中解放出来，更多地关注课程教学的方法与教学的效果。这样必将推动机电一体化课程改革的进展，提高机电一体化课程的学习深度和效率，对于新环境下的大学专业课程教学具有实践指导意义。 

参考文献 

[1]陈怡，赵呈领.基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究[J].现代教育技术，2014（2）. 

机电一体化的课程范文第4篇

关键词：机电一体化技术；理论教学改革；实践

作者简介：熊小琴（1983-），女，湖北黄冈人，武汉生物工程学院机电工程系，讲师；谢丹（1983-），女，湖北荆州人，武汉生物工程学院机电工程系，讲师。（湖北 武汉 430415）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0033-02

众所周知，制造业是我国的支柱性产业，也是自动化程度较高的行业。如今为提高产品质量与生产效率，制造企业越来越多地采用自动化生产设备和制造技术，而自动化生产制造的核心技术是机电一体化技术。所谓机电一体化技术即机械技术与电子技术的融合，是一项集控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和计算机信息技术等于一体的综合性技术。

通过为期三年的机电一体化专业教学实践及对走上工作岗位的机电一体化专业毕业生的访谈，笔者了解到目前机电一体化专业毕业生的瓶颈所在，即学校学习的理论知识较多用不上，能用得上的理论知识又不知如何应用于实践，普遍动手能力较差。针对这一现象，结合目前机电一体化人才市场对毕业生的具体需求情况，笔者对其主讲课程“机电一体化技术”的教学改革进行了研究与探索。对该课程的教学改革提出了自己的思路，目的在于提高学生的动手能力，以尽可能地减少理论与实践脱节的现象。

一、课程理论教学改革

1.教学内容的取舍应以够用为原则

相对于重点院校，三本院校的机电一体化专业学生在知识接受能力及学习积极性方面稍差一些，有关基础课程学得不够扎实，给本课程的学习带来较大的困难。

首先，作为教师要认清这种形势，在给学生讲授“机电一体化技术”课程之前应先给学生定位，定位包括依据学生原有的知识结构及目前市场上对该专业岗位能力的具体要求针对性地选择教学内容，并以够用为原则。如在讲授机械传动技术时，由于学生缺乏系统建模所需的积分变换方面的数学知识，而且已上岗学生基本上主要从事操作性工作，所以就可将机械传动系统的数学建模忽略，重点讲授机械传动系统的特性及常见机械传动系统的故障分析及处理方法；又如在讲授机电一体化技术时，考虑到从事机电一体化相关工作的毕业生主要从事电机驱动控制，尤其是步进电机驱动控制，因此将伺服传动技术，尤其是步进电机伺服传动技术作为教学重点。

其次，作为教师要认清每个学生知识结构存在个体差异，这种个体性必然会导致参差不齐现象的出现，因此选择课程内容时应遵循在够用的基础上尽可能地使大部分同学能够接受。如每堂课开始时，首先给学生讲授该堂课所必须掌握的基本知识，然后再进行扩展，这样既可照顾到起点较低的学生又可给基础较好的学生有进一步学习的空间。

2.充分运用现代化教学手段，不断提高教学效果

相比于原来单一的粉笔教学，多媒体能把现场图片、声音、动画等展现给学生，使学生接受到更多信息，教学效果会好很多。尤其是对于“机电一体化技术”课程，由于机电一体化技术普遍应用于自动化设备（如数控机床、加工中心、机器人等）和自动化生产线（如柔性制造系统等），而学生基本未见过上述自动化设备和生产线，即使有些学生见过，也应未见过其内部核心结构，然而它正是涉及到机电一体化技术的关键部位，那学生就无法了解自动化设备和生产线是如何利用机电一体化技术进行工作的。

另外机电一体化技术是集控制技术、伺服传动技术、传感检测技术、计算机信息技术等于一体的新兴综合性学科，具有涉及面广、综合性强的特点。因此，要想学生掌握好该课程并懂得应用该课程的知识点，就必须在教学过程中将自动化设备中的内部结构及其工作过程展示给学生，在没有多媒体之前这种展示是难以实现的，但有了多媒体之后这种展示是很容易实现的，并且是很直观的。借助于多媒体不仅可以将现实中的自动化设备搬至课堂上，而且还可以让学生清晰地看到其内部结构及其工作过程。这样在课堂教学中既有理论讲解又配有图片及动画，图文并茂，学生的学习兴趣大增，教学效果便可以得到极大提高。同时，教师在教学的过程中再结合实体教学，教学效果便可以达到事半功倍的效果。

3.注重知识向能力转化，培养学生的实践能力

“机电一体化技术”课程至少由五种知识体系构成，而学生在学习“机电一体化技术”课程之前已分散地学习了该课程所包含的部分知识体系，但是在学生的脑海中只是将这些知识体系当中的部分知识进行了简单的堆积，并没有形成一个完整的知识系统。因此，教师在上课时除了讲解基本知识之外，应更多地注重讲解各部分知识体系的内在联系以及如何使用所学的知识体系构建和分析机电一体化系统，进而使知识转化为分析和解决问题的能力。如在讲授机电一体化技术时结合学生比较熟悉的数控机床进行讲授，并利用实践教学时间带领学生进入机电实训室，提出与实践相关的问题，让学生结合课堂所学的理论知识进行思考并作答；又如在讲授机电一体化技术应用时结合历年高职院校参加的机电一体化技能竞赛作品进行讲授，这激发了学生对机电一体化技术的学习兴趣，从而为学生将知识转化为分析和解决问题的能力打下坚实基础，也使学生积累了一定的实践经验。

另外，掌握知识与提高能力是相互依存、相互促进的。能力是在学习知识的过程中逐渐形成的，而能力的提高又促进知识的学习和积累。所以，在教学过程中教师要注重传授学生知识的同时注意开发学生的智力，培养其学习的能力，并着力使学生学习的各种知识转化为学生相应的实践能力。

4.理论教学和实践教学紧密结合，防止理论和实践脱节

理论联系实际是教学应该遵循的重要原则，对于“机电一体化技术”课程教学尤其如此，对此应做好以下三点：

第一，教学过程中采用“启发式”教学，引导学生学好理论，以理论为主导，同时注意联系实际讲授基本原理、基本知识，且要讲透彻，整个课程内容强调理论知识的针对性和应用性。如在讲授传感检测技术时结合典型的机电一体化系统——数控机床和工业机器人。一般情况下，这两种系统不会用到教材编写的所有传感器， 因此对于教材中的传感器均详细讲解并无必要， 于是这一板块的教学设置偏重于光栅、光电编码器、测速发电机三种传感器，压缩理论推导，强调三种传感器的应用及其在检测系统中的连接问题。

第二，教学过程中积极推动“行动导向教学法”，重视培养学生运用知识的能力，通过教学实践（如实验、参观和实训等）引导学生如何做到理论联系实际。如在学生一周的实训期内，由教师将学生分组并布置实训任务，通过实训指导书和实训任务书让学生了解实训要求和规范，随后监控整个实训过程，尽量发挥学生的主观积极性。学生在规定的时间内对整个实训任务进行思考、研究、分析和实施，完成实训项目。规定的实训时间到，每组学生停止工作，由教师对每组实训结果进行现场公开演示、点评，根据综合表现评定成绩。通过这种公开点评的方式让各组认识到不足，形成组间竞争，促使各组不断改进技能，从而促进运用知识能力的提高。

第三，教学过程中组织各类有效的教学实践，如引入集传感器技术、电子电气技术、P L C技术、装配技术、传动技术和机械技术等于一体的机电一体化综合教学培训系统。学生通过机电一体化综合教学培训系统不仅可以进行各单科知识的学习和实践，而且还可以进行机电一体化系统的综合训练。培养和树立学生的实践精神，使学生乐于实践，勇于实践，勤于实践，具有较强的创新精神和创新意识，在实践中不断发现问题并解决问题。

二、课程实践教学改革

实践教学是技术应用能力形成的重要环节，也是包括机电一体化在内的相关专业教学的重点。在实际操作中应结合本校实践教学的基本条件，紧紧围绕机电一体化专业的教学大纲开设与本专业培养目标一致的综合性实验课，以达到预期的目的。如建立以机电一体化设备维修能力培养为主线的实践教学体系，即基本技能训练—专项技能训练—综合技术应用能力训练。基本技能训练、专项技能训练主要在学院内完成，且侧重单项技能训练，主要包括金工实习、数控实训等，同时学生还要进行基本技能（钳工、机加工、电工）、职业基本素质（数控车、铣、线切割的编程和操作）的训练；综合技术应用能力训练由学院和企业共同完成。

三、结语

随着我国制造业自动化程度的提高，企业对机电一体化专业毕业生提出了更高的要求。面对这种要求，三本院校或高职院校只有培养出适应机电一体化人才市场需求的毕业生才能在市场竞争中占有一席之地。本文针对培养适应市场需要的机电一体化专业的学生，对“机电一体化技术”课程的教学改革进行了探索与思考，在教学中实行理论实践一体化教学，不断优化教学内容，在教学实践中取得了较好的效果。在今后的教学工作中，根据企业对学生知识结构和操作技能的要求设计出更多与机电一体化技术实际应用相关的教学项目，并且这些项目具有一定的前瞻性，能够提高学生的综合技术应用能力，使学生更快更好地掌握机电一体化技术，更好地应用这门技术，从而更好地适应制造业自动化的需要。

参考文献：

[1]冯建平.机电一体化教学改革初探[J].大众科技，2009，（2）：58-59.

[2]张平亮，辛望旦，等.高职机电一体化复合型人才课程体系的构建[J].宁波职业技术学院学报，2009，（3）：5-8.

[3]梁景凯，盖玉先.机电一体化技术与系统[M].北京：北京工业出版社，2011.

机电一体化的课程范文第5篇

关键词:光机电一体化;实训装置;理实一体化教学;项目化教学;模块化教学

中图法分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)01-254-03

Application of the Opto-Mechatronics Practice Training Equipment in Course Teaching of Mechanical Specialty

FANG Gui-sheng, SUN Ping

(Zhejiang Water Conservancy and Hydropower College, Hangzhou 310018, China)

Abstract: The traditional teaching equipment is mainly used to verification experimental teaching. It is deficient to foster students practical ability and creativity. The opto-mechatronics practice training equipment which adopts open architecture and modular structure, applies various technologies, such as mechanical technology, electrical control technology, PLC technology, pneumatic technology, sensing technology to train students comprehensive ability. In this paper basic structure and main functions of the opto-mechatronics practice training equipment are introduced. Some course modules and course projects of mechanical specialty are designed based on the equipment. Finally, by making an example in the electrical control and PLC course teaching, the teaching method combining theory with practice is described.

Key words: opto-mechatronics; practice training equipment; teaching combining theory with practice; project teaching; modular teaching

1 概述

职业教育的核心是提高学生的实践动手能力和分析解决实际问题的能力。传统的职业教育模式是专业理论课和实训课分开进行,其弊端是理论和实践相分离,重理论而轻实践,教师教学缺乏新意,上课枯燥乏味,学生听课不感兴趣,上课昏昏欲睡,这样直接造成的后果就是培养的学生动手能力差,解决实际问题的能力差,课程教学难以达到职业教育培养目标的要求。解决该问题的关键是适当引入实训设备,探索理实一体化教学模式。

理实一体化教学作为职业院校专业教学中探索创新的一种教学模式,它强调充分发挥教师的主导作用,将理论学习和实际训练紧密结合起来,注重培养学生的动手能力,全程构建素质和技能培养框架,丰富课堂教学和实践教学环节,提高教学质量。理实一体化教学要求学校建立专业教室,配备相应的专业设备和计算机辅助教学设施,将有关专业设备和教学设备同置一室,将专业理论课和生产实习等实践性教学环节安排在专业教室中进行教学[1-2]。

高职高专机电类课程教学大多需要实验实训设备的支撑。传统的教学仪器设备主要为了满足某门课程验证性实验的需要,缺乏对学生实践动手能力和创新能力的培养。光机电一体化实训装置融合了机械、电气、PLC、气动、传感等多种技术,采用了开放式和模块式结构,可满足《电气控制与PLC》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程理论实践一体化教学的需要。正是基于以上考虑,我校在省财政的支持下,面向机电一体化、数控技术、电气自动化等专业课程教学的需要,引入了光机电一体化实训装置和模块化生产线等设备,并积极探索理实一体化教学模式,取得了初步成效,显著提高了学生的实践动手能力和社会竞争力。

2 光机电一体化实训装置的基本构成

2.1 光机电一体化实训装置的总体结构

光机电一体化实训装置由型材导轨式实训台、典型机电一体化设备机械部件、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、低压电器模块、模拟生产设备实训模块(包含上料机构、搬运机械手、皮带输送线、物件分拣等)、接线端子排、各种传感器、警示灯和气动电磁阀等组成。整体结构采用开放式和拆装式设计,学生可以组装、接线、编程和调试由上料机构、搬运机械手机构、皮带输送线和物料分拣组成的光机电一体化设备。装置的总体结构示意图如图1所示。

2.2 装置主要模块的基本组成

1) PLC主机:采用了CPU226 AC/DC/晶体管(24路数字量输入/16路晶体管输出)、两个RS-485通信口、EM222(8路数字量输出),在PLC的每个输入端均有开关,PLC主机的输入/输出接口均已连到面板上,方便用户使用。

2) 变频器模块:采用西门子MM420变频器,三相380V供电,输出功率0.75KW。集成RS-485通讯接口,提供BOP操作面板;集成3路数字量输入/1路继电器输出,1路模拟量输入/1路模拟量输出;具备过电压、欠电压保护,电机过热保护,短路保护等。提供调速电位器,所有接口均采用安全插连接。

3) 电机模块:包括三相交流异步电动机,步进电机和步进电机驱动器等。

4) 低压电器模块:配备了交流接触器、热继电器、电子式时间继电器、中间继电器、变压器、整流电路、能耗制动电阻、带灯按钮、断路器、熔断器、行程开关、组合开关、转换开关、速度继电器、磁性开关、急停按钮、复位按钮、自锁按钮等低压电器。

5) 气动模块:包括了静音气泵、单杆气缸、双杆气缸、气动手爪、单控电磁阀、双控电磁阀、旋转气缸等。

6) 传感器模块:具备了电感传感器、漫反射式光电传感器、对射式光电传感器、光纤传感器,可区分金属物料和非金属物料、不同颜色的物料。

7) 触摸屏与组态模块:配备了深圳步科EVIEW MT4200工业触摸屏和EV5000组态编程软件。

2.3 装置主要部件的工作原理[3]

1) 机械手搬运机构

当存放料台检测光电传感器检测物料到位后,机械手手臂前伸,手臂伸出限位传感器检测到位后,延时0.5秒,手爪气缸下降,手爪下降限位传感器检测到位后,延时0.5秒,气动手爪抓取物料,手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后;延时0.5秒,手爪气缸上升,手爪提升限位传感器检测到位后,手臂气缸缩回,手臂缩回限位传感器检测到位后;手臂向右旋转,手臂旋转一定角度后,手臂前伸,手臂伸出限位传感器检测到位后,手爪气缸下降,手爪下降限位传感器检测到位后,延时0.5秒,气动手爪放开物料,手爪气缸上升,手爪提升限位传感器检测到位后,手臂气缸缩回,手臂缩回限位传感器检测到位后,手臂向左旋转,等待下一个物料到位,重复上面的动作。在分拣气缸完成分拣后,再将物料放入输送线上。

2) 物料分拣机构

当入料口光电传感器检测到物料时,变频器接收启动信号,三相交流异步电机以30HZ的频率正转运行,皮带开始输送工件,当料槽一到位检测传感器检测到金属物料时,推料一气缸动作,将金属物料推入一号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,电动机停止;当料槽二检测传感器检测到白色物料时,旋转气缸动作,将白色物料导入二号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,旋转气缸转回原位,同时电动机停止;当物料为黑色物料直接导入三号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,电动机停止。

3 基于实训装置的课程模块与项目设计

光机电一体化实训装置融合了机械、电气、电动机、PLC、气动、传感等多项技术,并面向职业教育发展的需要,采用了开放式和拆装式结构,可根据课程内容需要选用不同的模块组合,满足《电气控制与PLC》、《液压与气动控制》、《变频调速技术》、《检测与传感技术》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程理实一体化教学的需要。表1为利用该实训装置开发的课程模块和教学项目。

4 基于实训装置的理实一体化教学

4.1 理实一体化教学场地安排

传统的职业教育模式是理论教学和实践教学分开进行,造成理论与实践分离,而且实验实训室功能单一,设备利用率低。为了改变这种现状,突出职业教育的实践性,我校引入了光机电一体化实训装置,并根据现场化教学的需要,将教学环境设计为现场教学模式, 建立理论与实践一体化教学的专业教室,融教室、实训、实验、考工于一体, 使专业教室具有传统教学、多媒体教学、实物展示、演练实训、考工强化训练和考工等多种功能, 营造出良好的职业氛围和环境。整个一体化实训室面积达150m2,室内配备了九台光机电一体化实训装置,一套MPS模块化生产线实训装置,以及46台电脑和投影、音响教学设备,配备了统一的实验桌椅、黑板、仪器柜等,可满足单班课程现场化教学的需要,实现课程教学做于一体,教学场地布置如图2所示。

电脑与操作台区属于基础教学部分,主要用于知识讲解、课程讨论、软件编程、低压电器实训等。实验桌上安装了网孔板,既用于液晶显示器的保护,又可固定常用的低压电器,作电工实训用。光机电一体化实训区属于应用部分,既可用于单门课程的实训需要,也可满足课程综合教学的需要,如PLC实训、变频调速实训、机电设备安装与调试操作等。模块化生产线区属于高级扩展部分,配备了自动传输、立体仓库、三坐标测量、模拟加工等八个模块,模块与模块之间采用了以太网和现场总线进行相互连接,侧重于生产线的总体控制实训等。

4.2 《电气控制与PLC》理实一体化教学思路

我校的《电气控制与PLC》课程在2005年被确定为省级精品课程,四年来项目组老师根据我校学生的特点探索了多种现代化教学方法,其中效果最显著的当属基于光机电一体化实训装置的理实一体化教学模式。以下为实施该教学模式而采取的一些有效措施:

1) 课前根据实训装置的特点,合理设计教学项目,编写教学讲义,制作多媒体教学课件和仿真动画,以提高课程教学的实用性和针对性,提高学生学习的积极性和趣味性。这部分工作是关键所在,直接关系到理实一体化教学模式能否顺利进行。

2) 在课程教学之初,组织学生到校工程训练中心进行参观,增加感性知识,了解普通车床、铣床、钻床的工作原理和控制要求,以及实际的电气控制电路;了解常用低压电器、PLC在数控车床、数控铣床、加工中心、电梯控制系统中的应用等。

3) 在讲解电气控制部分时,每个实验桌上放一套常用的低压电器和电工工具,方便学生了解各种低压电器的结构,学习基本控制电路的安装、调试方法等。

4) 在讲解PLC基础部分时,每个实验桌上放一个PLC和一套常用的低压电器,方便学生了解PLC的结构、接线方法等;方便学生自己动手设计、调试基于PLC的电机控制电路等。

5) 根据学生的特点,实行分类教学,充分发挥学生间的传、帮、带作用。对于平时表现优秀的学生,给与较高的要求,安排较难的设计任务,并要求不光自己学会设计和操作,还需要帮助组内的同学完成设计任务。对于平时表现一般的学生,需要加强引导和督促,适当加以鼓励,激发学生的学习兴趣和求知欲。对于平时表现较差的学生,则需要给予较多的关注,必要时采用强制措施,迫使他们掌握本课程的基础知识和基本技能。

6) 加强中间过程考核和期末实践考核,增添答辩环节,提高学生的口头表达能力,强化学生综合技能的培养。对教学过程中的每个项目组织考核,并根据学生的表现进行打分,计入平时成绩。在期末再安排一次实践考核,随机抽取平时训练过的项目任务,并给予评分,计入总评成绩。在实际操作过程中,这一招对平时不太爱学习的学生有很大的促进作用。

5 结束语

将光机电一体化实训装置引入课程教学,实现理论与实践一体,不仅提高了学生的学习兴趣和实践动手能力,同时也提高了教师的教学业务能力。整个实训装置包括了机械、电气、PLC、组态设计、气压、传感器等多项知识,不仅要求教师要有过硬的理论知识,更重要是具备综合运用知识和解决问题的能力,随时解决学生在操作中碰到的各种问题。另外新的实训设备引入,也需要教师根据实训装置编写合适的讲义,探索新的教学模式,这样对教师个人能力的培养也有很大的促进作用。

参考文献: