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机电一体化课程教学篇1

引言

随着我国机械自动化行业的高速发展，对于机电行业的实践型人才需求愈加强烈．高校在对人才培养的过程中应积极重视对学生的实践能力、思考能力和创新精神的培养，对机电类专业的实践教学体系的构建不应只局限于理论内容的实践，应更多的结合社会经济发展和企业的实际需求，这样才能为社会提供高质量的实践型机电专业人才，为国家的经济发展提供强大的助力．

１机电一体化课程存在的难点

机电一体化是机械制造及其自动化专业的一门专业基础课，其课程涉及知识面广泛，应用性和综合性都较强，对机电类专业学生的专业素养提升具有重要的作用．由于其专业课程内容存在诸多特点：如理论知识点较为分散、课程内容的应用性较强、使用的实验手段和分析方法较为复杂等．因此，若依旧采用传统的灌输式教学方法则会将理论教学和工程实践割裂开来，不利于学生的理解吸收，更无法实现学生对关键知识点的掌握和实践能力的锻炼提升．目前，绝大多数高等院校机电专业课程的内容过多且理论部分过于深奥，所占比重过大，导致课程实践教学内容课时不足，并且实践教学内容过于陈旧，脱离社会和企业目前所用到的知识．这种现状直接导致学生在校内学习了很多知识，但是一旦进入社会和工作岗位却无从下手．究其原因，高校机电专业的课程实践内容设置极少有机电行业领域相关企业的参与，“闭门造车”只能导致学无所用或与工作实际割裂脱节．当前，我国高校的实验水平参差不齐，一些著名高校实验设备齐全，资源丰富，而对于普通高校，资源相对紧缺，学生人数较多，人均利用设备的比率相对较低，学生通过实验方式获取知识的渠道尚不通畅．目前的实践教学一直延续着传统的验证性阶段，没有把调动学生的潜力、培养学生的创新能力作为首要目标．尤其在“后疫情时期”，高校的教学形态也将向“后疫情时期的新常态”转变，教育教学变革的必要性和迫切性再一次凸显．在“互联网＋”时代，随着计算机技术和信息技术的飞速发展，以互联网及信息技术为支撑的慕课、微课等教学方式也呈现出如火如荼的态势，如何实现线上线下混合教学模式与理实一体化教学理念的有机结合成为目前高校机电类专业信息化教学改革的重要任务．课程组依托中国大学ＭＯＯＣ、雨课堂、学习通等在线学习平台，并根据机电一体化课程特点从混合式理实一体化教学模式设计及实施等方面来满足学生的学习需求，以利于提升学生的综合实践能力，培养出企业所需要的综合型人才．

２混合式理实一体化教学模式设计

机电一体化课程教学主要运用多媒体教学手段，通过机电一体化产品及其工程应用效果图片视频等，使课程内容形象、直观．多媒体化教学容量大，学生可以汲取更多的知识．多媒体教学的素材形象生动、易引起学生的兴趣，因此，需要制作专门化、功能化、网络化、开放式、互动型的多媒体教学课件，探索新型的多媒体教学方法．机电一体化专业课程采用混合式分层教学模式：以提升学生实践能力为核心、以教学成果为导向，所设计的教学活动包括三个阶段：课前线上预习、课中头脑风暴、课后任务拓展，具体教学设计环节如图１所示．在基于混合式学习的分层教学实施过程中，我们针对学生的学习基础、预修课程、理解能力等差异，因材施教，对学生设置不同难度的学习任务、并采取不同的考核评价手段来对学生进行最终的考核评价．在教学实施过程中，充分利用各种线上学习平台及仿真软件等教学资源展示知识点、实践内容，引导学生开展在线预习答题，课后拓展互动的教学活动．首先，课前教师将根据每章节制定教学任务并发布在线学习任务清单，将课程的教学课件、教学视频、闯关习题等内容上传至线上课程平台；学生通过登录线上学习平台进行线上预习，主要内容包括观看教学视频、闯关测试和线上作业，同学们根据预习内容分组制作汇报ＰＰＴ，参与课前预习测试，最后教师根据学生们的预习闯关和答题测试结果随时调整教学内容．线下理论部分采取“理实一体化”教学模式，针对教学内容进行头脑风暴、小组讨论等课堂教学活动，引入企业案例辅助教学，并结合相应的实践操作进行验证和创新．最后，学生在课后提交学习任务报告，教师针对教学内容联系企业工程实践需求发布拓展任务，并邀请企业工程师参与答疑和互动，与同学们讨论并帮助解决在拓展任务中遇到的疑难问题．最终根据教师、学生、在线平台记录的主客观考核，获得教学效果评价及教学目标达成度．

３混合式理实一体化教学模式的具体实施

理实一体化教学秉持了“在实践中学习理论知识，以理论指导实践”的理念，将学生作为教学的主体，围绕实践技能训练展开理论教学，既有较强的针对性、又有利于师生之间的交流讨论，实现了理论与实践的完美结合．理实一体化教学模式的具体实施分为基础层次实践教学和综合层次实践教学两个阶段．基础层次实践教学阶段主要是进行基本原理和基本实验方法的教学，具体包括：初步掌握和熟悉机电一体化实验平台等主要实验工具、编程环境，了解实验平台具备的基本功能，让学生从感性认识的角度对实验环境有一定的了解．基础层次的实验主要以验证性实验为主，让学生了解机电一体化专业知识在控制对象中的应用．综合层次的实践教学阶段则主要涉及机电一体化系统的设计、编程及控制功能实现等方面的内容，侧重于训练学生对于理论知识和方法的整体掌握和综合应用的能力．例如对于各种类型电机的控制方法等专题的实践训练，可以一方面给学生足够的自主动手操作空间，另一方面也锻炼了他们解决实际问题的能力．应用层次的实践要求学生具备一定的理论知识基础，掌握机电一体化系统的概念和基本原理，在此基础上运用现代控制技术，结合实验平台的功能，进行专题应用型拓展实验．综合层次的实验需要一定的工程背景和特点，对培养学生综合运用理论知识分析解决机电一体化系统问题的能力起到重要的作用．将选择实验室作为线下课程教学的地点，便于理论教学和实践教学内容的有机结合．在理论学习完成后即进入实验阶段，将验证性实验和拓展实践同步进行，实现线下“理实一体化”混合式教学．如图２所示，我们以步进电机控制为教学示例介绍理实一体化教学具体的实施内容及流程．课程的考核采取过程性考核与测试性考核相结合的方式，侧重对学生自学能力、协作能力、解决实际工程问题能力及创新能力等方面的考察．过程性考核主要包括线上学习成绩和课堂表现，线上学习成绩主要依据学生视频学习完成度、闯关测试成绩、作业成绩等三方面的情况来评价．课堂表现成绩主要由线下学习中学生的提问表现和实验操作表现来评定．考核成绩主要包括理论考核和实验考核，考核内容由老师根据学习内容制定，学生在指定时间内完成指定内容并评分．最终的成绩由三部分构成，即总评成绩＝线上学习成绩（２０％）＋课堂表现（３０％）＋考核成绩（５０％）．为了培养学生的兴趣，在实习中，安排机电一体化系统设计实践，使校内和校外实验一体化．通过实习使学生不仅对机电一体化系统的概念和机电一体化产品有一定了解，还可以更深入的理解各个功能模块之间的相互作用．在高年级的实习中，让学生参加各种机器人及机电产品设计大赛，以培养机电类学生对机电系统设计的能力．

４教学效果与评价

通过上述教学改革的施行，学生的积极性被充分激发，在线上答题和线下讨论中都非常积极主动，经统计，本院２０１８级机电一体化课程学生线上学习及答题闯关的完成度达８５％以上，为线下的“理实一体化”学习打下了良好的基础；在提前了解课程的验证性实验内容后，６０％以上的同学能在线下课堂之前就准备好程序代码，上课时直接完成程序调试，验证性实验的完成率在参与线下课堂的学生中达到１００％，大约６０％的学生可以完成扩展性实验内容．在拓展性实验中，学生通过小组讨论等方式提出了多种编程思路及方法．学生在学习过程中，通过理论学习对基础知识的掌握得到了提升，同时动手实践能力也得到了充分锻炼．

５总结与展望

综上所述，结合机电一体化专业发展的前沿，以机电学科对学生的要求为基本出发点，面对行业急需人才的要求，从多媒体课件编制、学生课程设计安排、学生科研小组的建立等方面，来构建创新性机电一体化教学体系．依托中国大学ＭＯＯＣ等在线学习平台，以机电一体化课程为例，从混合式分层教学模式设计、理实一体化教学方法实施等方面设计教学内容及流程，获得了学生的认可并取得了良好的教学效果．通过师生互动、基于问题导向和实践验证等方法开展自主学习、协作探究等教学活动，将学生由知识的被动接受者转变为主动学习者，进一步提高了教学质量和教学效果，使理论学习和实践技能锻炼有机融合，达到了职业素养的教学目标．

作者:王晓慧 韩青 祝凤金 邵海燕 马玉真 单位:济南大学 机械工程学院

机电一体化课程教学篇2

菏泽学院机电工程学院机电一体化专业是中职教育体系中的重要组成部分，此专业的目的是培养德、智、体、美全面发展，掌握必备的专业基础理论知识和专业技能，面向工业自动化行业，具有组织与培养维修电工的初、中、高级工，可编程序控制师初、中级工的能力，能独立处理和解决工程中复杂的技术问题，能对自动化控制工程进行设计、编程和改造，具有创新意识和创新能力，能组织指导他人开展自动化项目工作和进行技术管理的高技能复合型预备技师人才。

一、影响机电一体化教学的因素

中职机电一体化课程在中职教育中处于十分重要的位置，与企业的发展紧密相关，但现阶段的职业院校,机电一体化教学模式基本上都是沿用以前的教学经验,不能适应整个社会甚至于本地区经济发展的需要,存在着以下几个方面问题：第一，机电一体化专业的学生普遍存在基础薄弱、对所学专业定位模糊等问题，主要表现在学生缺乏学习兴趣、没有良好的学习习惯等。第二，教材编排上重视理论知识的掌握而轻视了实践经验的累积，缺少对当前企业先进技术的迎合。第三，校内外实训基地不足，学生教学实习内容与企业技术需求脱节。除此之外，还存在着与就业市场不接轨、教师的专业水平有限等问题，直接影响着机电一体化这一专业的发展。因此为了使得这一专业能够达到很好的发展，针对这几个方面的问题本文提出了四点提升对策。

二、机电一体化教学提升对策

（一）文化塑身，了解专业内涵

加强学生的文化课学习，在开设相关文化课程的同时增设与学生职业素质及就业指导方向相关的课程，强化职业道德的培养。目前职业院校机电一体化专业基本是按既培养机械方面又培养电气方面人才来设置课程，但是机械与电气又各自为两大学科，内容丰富，知识涉及面广，一名中职学生在三年的时间里要系统地掌握好两大学科，是不太可能的，学生培养不应采取机电并重方案，所以在定位时应按培养方向分清主次，以确定学生培养的目标和重点。中职教师应逐步引用研究型教学模式、活动型教学模式、比较初级的创新模式以及学者和教育家当前大力倡导的情境型教学模式、合作型学习模式等，“拟定目标—学生围绕目标自学—教师点拨重点与难点—评价与矫正—课堂教学小结”，运用一种或多种新型的教学模式，提高课堂的新鲜感和互动性，提高学生学习的能力和学习兴趣，进而提高课堂的效率。

（二）实践塑脑，掌握技能知识

加强对学生实践操作的培养，使理论与实践并重。学校结合实际可进行模块化教学，在模块化教学过程中，将培养任务分解到每个教学模块中，确定每个教学模块所应完成的任务，让学生掌握所学知识并达到相应的能力，在每个教学模块中都要安排相应的实践教学环节。在机电一体化课堂教学中逐步实现理论学习与实践的结合，注重学生基础知识学习与基础知识运用两点。根据机电一体化关键技术设置相应的教学环节，根据企业人才需求设置相应的教学环节，并促进两种类型环节的融合，促进学校课堂教育与社会发展需求接轨。课堂教学重在理论联系实际,运用生活中的实例,既有助于学生对理论知识的掌握,又有益于提高学生的兴趣和对实际问题的思考能力。如在讲解机床电气排故时,可通过机床线路的连接,先了解整个线路的结构,进一步了解每根线路的作用,再进行排故,这样增加了生活知识和学习的趣味性。最后要与时俱进,激发学生的求知欲。教师应该与时俱进,了解课程最新的技术动态,并把它传授给学生,只有这样才能激发学生的求知欲,真正的把课教好。在教学过程中如何能够达到理论与实践的完美相结合。首先就需要有足够的实践条件，学校要配备符合行业现状的、技术先进的机电一体化实训设备环境，让学生能够在真实的或类似真实的机电一体化实训设备中动手操作，真正体验到理论学习与实践操作之间相辅相成的关系。只有职业化的设备才能培养出职业化的技能人才，也才能符合社会的需求，真正达到根据社会的需求来培育人才的目的。其次，在实训中教师要让学生真正体验到真实工作的氛围，教师可以给学生分组和分配任务，让他们在规定的时间内保证质量地完成任务。这种压力能够让他们在实训过程中形成紧张、团结、互助、进取的工作氛围，有利于培养学生的专业技能素养。由于有时间和任务量的规定，因此，教师还要制定相应的考核办法，让学生体会到将来的工作可能比这个还要严格，进而促使他们在今后的学习和工作中以职业标准来严格要求自己。

（三）编写教材，迎合当地经济

可以根据本校的实际情况编写适合本校的校本教材，在辅助通用教材的同时更体现出针对性。现在许多中职学校所使用的机电一体化教材都使用的是统编的固定内容教材，这些教材中的部分内容不适合学校个别学生的实际情况，再加上“满堂灌”的教学方式，就在一定程度上阻碍了课堂教学的有效开展。因此，学校可以组织教师编写适合本校实际的校本教材，让学生通过具有针对性的教材获取更符合自己的知识。在目的性的引导下学生才能够将学习的兴趣投入到理论学习和实践操作中，有利于课堂教学质量的提高。除了编写符合本校实际情况的校本教材外，学校应该为机电一体化专业的学生配备专门的机电一体化实验室，让学生在实验室中进行实践演练。校内的实训可以按照实习大纲和企业用人的要求适时做出调整，还要根据学生实训的实际合理设计实习课题。其次，校外实习基地的建立需要学校同现代企业保持密切的联系，以满足学生毕业实习的需要。教材编写应结合当前企业先进的设备，企业的文化，邀请企业技术骨干参与学校教材编写与审核。课程体系的设置一定要以知识应用为主线，以能力培养为本位，以就业为目标，对课程进行优化设计，避免知识内容的重复。文化基础知识以够用为原则，专业课知识进行模块化教学。为使学生有良好的就业前景，学校应以企业明天的需求来培养今天的学生，明确专业的培养方向。学生在企业中实习能够使学生接触到先进的生产设备、生产工艺和方法，扩宽视野，将所掌握的专业知识和技能应用于实际的操作中。

（四）综合实训，接轨就业市场

中等职业教育机电一体化专业学生毕业后大部分被分配在生产第一线，要求学生能够将所学的知识与生产实际紧密结合。通过让学生进行大量的实践操作，使学生在“学中做、做中学”这一过程中掌握专业知识，学生既加深了对所学专业知识的理解，又将理论应用于实践，培养了其创新精神。中职院校虽具有机电一体化专业基础课和专业课的实训设备，但基本是以单个实训课题为主，很少有机电一体化专业综合性实训设备，最终使学生专业技能和实践操作能力都较差。因此，中职学校应尽快建立和健全综合性实训设备，设计研制一种集多种教学内容（气动技术、传感器技术、电机传动、物料输送、自动化装配、PLC控制、人机界面）于一体的教学实训系统。这样可以为学生找到一条容易适应从学校到企业环境转换,从理论到实际转换,从课堂教学到工程现场真刀真枪技能转换的新途径,缩短从学校课堂到工业生产现场的距离,从而提高学生的动手能力。

作者:黄志平 单位:河源市高级技工学校

机电一体化课程教学篇3

机电一体化综合实训课程是一门具有较高专业性的课程，这门课程在培养机电一体化的专业技术人员中起到十分重要的作用，课程重视培养学生的工程意识、实践能力、创新能力等综合素质，旨在加深学生对机电一体化系统的理解，提高对该系统的应用、调试能力，从而帮助学生完成实训项目，机电一体化综合实训课程教学模式对提高学生的实训效果和实训效率以及校方的教学效果等均具有十分重要的意义。

一、机电一体化综合实训课程设置的必要性

随着我国经济水平和制造业的发展，机电一体化领域获得了进一步发展，其中数控机床、自动化生产设备以及机器人等的广泛应用进一步促进了制造业的发展，同时也开拓了机电一体化市场，造成机电一体化技术人才的需求大大提高，具体表现在对技术人才整体数量和综合素质的要求上。学校作为培养综合素质人才的重要基地之一，为了顺应社会的需求，开设机电一体化综合实训课程，让学生在掌握专业理论知识的基础上，了解机电设备和自动化生产线的安装和调试、维修以及设计改造等方面的操作，从而为日后走上实际的岗位奠定良好的基础。

二、机电一体化综合实训课程的教学内容

机电一体化综合实训是教学实践的重要环节，是以一个模拟的职业情景为实践环境，目的在于培养学生的职业技能和职业素质。在整个机电一体化综合实训过程当中需要对学生未来的职业环境进行分析，在了解从事岗位的工作需求以及技能需求的基础上，将综合技能进行单项分解，将分解得到的各个单项技能构成教学的单元或者模块，采用模块化教学方式进行教学内容的讲授，并且在进行各个模块的讲授时，需要采用由易到难的方式进行，每一个模块都教导学生获得一项转项技能为目的，当完成所有模块的教学实训环节后，完成机电一体化综合实训的整体教学目标。

三、机电一体化综合实训课程的教学模块

1.机电一体化实例。我们以亚龙YL-335A型自动生产线实训装备为例子进行研究，该设备主要的功能模块包括：①供料；②加工；③装配；④分拣；⑤输送，这五者均能够独立完成工作，且均涉及机械技术和传感器技术、PLC技术以及驱动技术等，五个功能模块相互协调工作即构成整个机电一体化系统。

2.教学模块分析。上述自动生产线的综合实训课程的教学模块可以分为以下七个单元模块：①基本知识和能力准备模块；②供料模块的装配与调试模块；③加工模块的装配与调试模块；④装配模块的装配与调试模块；⑤分拣模式的装配与调试模块；⑥输送模块的装配与调试模块；⑦系统整体的装配与调试模块。

3.教学步骤。①单项训练强化。单项训练强化是指教学内容中的第一个模块，主要以亚龙YL-335A型自动生产线的基本应用为入手点，向学生讲解该系统的机械，传感器，电气控制，PLC，气动以及电动机等基本知识，从而使得学生掌握机电一体化设备的所必须具备的PLC技术知识，机械技术知识，驱动技术知识，传感器技术知识四大方面以及必要的能力准备。②综合训练强化。综合训练强化是机电一体化综合实训教学内容中的第二模块到第六模块，主要帮助学生通过对各个单元模块的装配和调试从而实现对基本知识和技能的综合强化训练。③综合技能提升。综合技能提升是指机电一体化综合实训教学的第七个模块，在前六个模块的基础知识和基础技能的准备条件下，进一步地提高学生的综合应用能力。

四、教学实施步骤分析

在机电一体化综合实训过程中，学生不仅是学习者，同时也是整个过程的参与者，因此，在进行机电一体化综合实训时，要本着“教师为主导，学生为主体”的原则，通过教师的引导，帮助学生形成独立查找资料、动手实验来寻找答案、发现问题、解决问题的能力，教师在整个过程中提供辅助和指导。

1.帮助学生理解实训设备的应用背景。了解实训设备应用的职业环境是整个实训课程的基本环节。在这一环节，首先要让学生理解为什么学习这一设备；其次，进行设备的总体情况和结构、工艺制作、安全操作规范以及注意事项等进行综合讲解，使得学生掌握要学习的内容和目标。

2.任务分解。亚龙YL-335A型自动生产线的综合实训的教学模块如前所述可分为七大模块，在此基础上进行任务分解，详细的任务分解如表1所示。

3.实践操作。从表1的内容可以看出，每一个教学步骤均包含数个任务，且均含有理论知识和实践操作。因此，在进行机电一体化综合实训的实践操作阶段时，需要重视进行理论知识与实践操作的融合，让学生理解怎么做，这样做的原因，以及更好的处理办法；另一方面，要使学生养成重视操作细节的良好习惯，从而为培养学生的良好职业习惯，职业道德奠定基础。

4.能力提高。由于机电一体化综合实训涉及到编程的问题，因此需要培养学生的计算机应用能力、语言表达能力等，从而提高学生的综合素质，为更好地适应岗位提供助力。

五、教学方法

机电一体化综合实训课程的教学方法具有多样性，校方需要根据具体的教学内容和教学对象进行合理选择。常见的教学方法包括以下几种：①互动交流法，即通过师生之间的互动，从而优化问题的解决方案，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力；②项目驱动法，通过解决实际的任务来引出讲授的内容，结合实践操作将理论知识转化为实际应用；③仿真软件，通过仿真软件例如FESTO等搭建气动回路等，进行调试和仿真，帮助学生清晰地理解电气控制回路，降低理解难度，易于学生接受；④多媒体教学法，通过多媒体设备提供资料，开拓学生的视野，激发学生的学习兴趣。

六、机电一体化综合实训的课堂实施

现以亚龙YL-335A型自动生产线实训的课堂实施为例进行讲解。第一，需要明确实训的任务和目标：①掌握机电一体化设备的所必需的PLC技术知识、机械技术知识、驱动技术知识、传感器技术知识四大方面的理论知识；②按照气动控制回路的电路图进行气路的规范连接；③掌握气路护理的连接方法和调试方法；④完成供料单元的气路连接，进一步进行调试。第二，学习供料模块的气动原理图（图1），从而帮助学生理解工作原理。第三，进行气路回路的仿真，采用仿真软件组建回路图（图2），帮助学生清晰的认识启动电路的护理院里，气缸和电磁阀的工作原理；第四，连接和调试；第五，考核和评价，机电一体化综合实训教学成果的检查依靠对学生的考核和评价，具体包括理论知识的掌握程度、操作技能、劳动效率以及安全操作四大方面。图2FESTO仿真的气路回路图综上所述，机电一体化综合实训课程针对培养机电一体化、自动化等相关专业学生，在掌握课堂的理论基础下，对自动生产线系统进行实践认知，装配调试等，从而加深学生对机电一体化设备的系统组成、结构原理和控制等方面的理解，教学内容需要本着“化整为零，循序渐进，从易到难”的内容安排，重视进行理论和实践的结合，培养学生的动手能力，为学生更好地适应今后的岗位要求奠定基础。

参考文献：

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[2]金芬，陶亦亦，陆春元.高职院校机电一体化综合实训教学的实践探讨[J].职业教育研究，2009

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[4]方贵盛，孙平.光机电一体化实训装置在机电类课程教学中的应用[J].电脑知识与技术，2010

[5]王琰.工学结合模式下教学改革的探讨——以高职“机电一体化系统设计”课程为例[J].中国电力教育，2010

[6]王双文.机电一体化综合实训教学实践探索与研究[J].职业教育研究，2011

[7]朱涛，吉智.机电一体化技术综合实验实训系统研究与实践[J].中国现代教育装备，2011

作者:陈克勤 单位:常州信息职业技术学院