葉 俊，劉 睆

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北黃岡438002)

在高職機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，可幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐應(yīng)用的過渡，提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。機(jī)電一體化涉及的學(xué)科內(nèi)容廣泛，主要課程有機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、自動(dòng)控制原理、傳感器與測試技術(shù)、可編程控制器、計(jì)算機(jī)原理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)、數(shù)控原理及系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床編程、機(jī)械與模具CAD/CAM、機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用、電工電子技術(shù)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、自動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)線、自動(dòng)檢測與控制、計(jì)算機(jī)幾何圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)等?？梢姍C(jī)電一體化專業(yè)不但要精通理論知識(shí)，更要求很強(qiáng)的動(dòng)手能力，只有進(jìn)行大量的綜合性實(shí)驗(yàn)才能很好地將機(jī)與電有機(jī)地結(jié)合起來。根據(jù)多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，筆者總結(jié)了開展機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)的有效方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)與動(dòng)手創(chuàng)造能力。

一、機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)機(jī)電類創(chuàng)新型人才的作用

高等職業(yè)院校的辦學(xué)旨在加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)用技術(shù)和職業(yè)技能的培養(yǎng)。機(jī)電一體化技術(shù)包含了綜合學(xué)科先進(jìn)領(lǐng)域的技術(shù)，如：機(jī)械、電子、檢測、控制、系統(tǒng)工程、信息等，是完成企業(yè)產(chǎn)品換代升級(jí)，完成機(jī)電產(chǎn)品信息化與數(shù)字化的技術(shù)基礎(chǔ)。目前世界經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了全球化局面，企業(yè)必須靠產(chǎn)品創(chuàng)新和自主技術(shù)創(chuàng)新來大力提升競爭力。當(dāng)今國內(nèi)急需機(jī)電一體化專業(yè)技術(shù)性人才。因此，具備機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、測試、工藝等環(huán)節(jié)的全方位、綜合的知識(shí)和技術(shù)，加強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手操作能力對(duì)培養(yǎng)高標(biāo)準(zhǔn)人才至關(guān)重要?，F(xiàn)在高校大多具備基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)施和企業(yè)實(shí)習(xí)基地等相關(guān)場所，然而實(shí)驗(yàn)卻主要以驗(yàn)證性、演示性與參觀內(nèi)容為主，而學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)并不多，自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)就更少，以致動(dòng)手能力以及現(xiàn)場分析和解決問題的能力不夠。開展機(jī)電一體化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)可以彌補(bǔ)這些缺陷。通過設(shè)立各類機(jī)電設(shè)備和系統(tǒng)軟硬件基礎(chǔ)模塊(機(jī)械本體、傳感器控制單元等)，建立學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手、自主構(gòu)思的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)機(jī)制，強(qiáng)化職業(yè)技能和基本科研能力，為機(jī)電類高技術(shù)人才的培養(yǎng)提供有利條件。可見，在機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、創(chuàng)新人才的培訓(xùn)過程中，機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)占據(jù)重要的地位。

二、建立開放式一體化實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)體系

以當(dāng)今一般大學(xué)機(jī)電學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室條件，很難全部滿足開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)的需求，須在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)硬件基礎(chǔ)上進(jìn)一步地增加投入。機(jī)械、電子、檢測控制和電氣各個(gè)學(xué)科的一些常開實(shí)驗(yàn)的設(shè)備和元器件一定要配全，以滿足學(xué)生做綜合性實(shí)驗(yàn)的需要。當(dāng)然有了實(shí)驗(yàn)設(shè)備后，還要有專門的實(shí)驗(yàn)場地。

(一)建立綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場所

應(yīng)使學(xué)生將機(jī)械、計(jì)算機(jī)、電子知識(shí)融為一體、熟練掌握，并在此基礎(chǔ)上建立綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)體系，著重對(duì)學(xué)生多學(xué)科綜合動(dòng)手能力的培養(yǎng)。實(shí)踐體系的構(gòu)建一般采取按能力層次劃分的“遞進(jìn)式”模式。內(nèi)容體系按基本技能、專業(yè)技能和技術(shù)應(yīng)用(綜合技能)三大模塊構(gòu)建，注重多門學(xué)科的綜合性。例如，將機(jī)床實(shí)驗(yàn)室、模具和機(jī)械測量實(shí)驗(yàn)室、工藝夾具實(shí)驗(yàn)室融為一體，構(gòu)成綜合機(jī)械測量實(shí)驗(yàn)室，以用于機(jī)床結(jié)構(gòu)調(diào)整和分析、機(jī)床剛度和精度測試、機(jī)床加工過程誤差分析和控制、機(jī)床加工工藝分析、央具模具的精度檢查和拆裝等。與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行輔助測量和數(shù)據(jù)處理，使學(xué)生機(jī)械測量方法的綜合運(yùn)用能力得到進(jìn)一步提高。

(二)建立和完善實(shí)驗(yàn)場地管理規(guī)章制度

大力調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的積極性，提高工作效率，使實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地的資金和有限設(shè)備最大程度發(fā)揮效用，使實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場地的各項(xiàng)工作有據(jù)可查、有法可依、分工明確、有章可循、職責(zé)嚴(yán)明，且嚴(yán)格按照規(guī)章制度辦事，實(shí)施獎(jiǎng)懲，根據(jù)需要制定一整套合理的實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)章制度。如：實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、發(fā)展及規(guī)劃，師資培訓(xùn)計(jì)劃和儀器設(shè)備、檔案、材料、維修、經(jīng)費(fèi)、安全等方面的制度和措施，使實(shí)驗(yàn)室工作做到辦事按規(guī)章，工作按目標(biāo)，安全按制度，操作按規(guī)程，確保了實(shí)驗(yàn)工作高效、有序地開展。

(三)加強(qiáng)物資、儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍的規(guī)范化管理與建設(shè)

對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料和儀器需建立完善的管理制度。盡量使用低成本以保證足夠的實(shí)驗(yàn)材料和教學(xué)設(shè)備的完好。并對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的專業(yè)技能和素質(zhì)提出更高的要求。因機(jī)電一體化專業(yè)為近十年來新興的專業(yè)，而做實(shí)驗(yàn)室管理的實(shí)驗(yàn)教師在專業(yè)上不是純機(jī)械就是純電子，很難兩者兼具。那么，如要開設(shè)好機(jī)電專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)人員的配備和培養(yǎng)也是一個(gè)首先需要解決的問題。

三、機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)改進(jìn)的內(nèi)容和方法

隨著應(yīng)用的日趨復(fù)雜和智能化，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展?，F(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密結(jié)合的一門技術(shù)，從真正意義上講，機(jī)電一體化產(chǎn)品，具備兩個(gè)明顯的基本特征：其一必須是機(jī)械產(chǎn)品，其二應(yīng)是采用電子技術(shù)，使機(jī)械產(chǎn)品的控制具有智能化和可編程的特性。一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要素、運(yùn)動(dòng)組成要素、感知組成要素和職能組成要素五大部分有機(jī)結(jié)合而成。當(dāng)前，機(jī)電一體化綜合實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用并產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，綜合實(shí)驗(yàn)技術(shù)有了新的希望和活力。自然地，機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)設(shè)備在研制和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法的研究方面均須圍繞這些要素開展。依據(jù)機(jī)電一體化技術(shù)的綜合性和面向?qū)嵺`應(yīng)用的特點(diǎn)，對(duì)機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析和總結(jié)如下。

(一)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的安排要圍繞機(jī)電一體化各知識(shí)點(diǎn)，由單一到綜合，由易到難

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目要根據(jù)實(shí)訓(xùn)室的具體條件進(jìn)行設(shè)置，實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃與大綱要明確各階段學(xué)生做什么、怎樣做、完成什么、達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)等，據(jù)此制定具體量化的內(nèi)容。安排若干與專業(yè)課程相對(duì)應(yīng)的、典型的專題實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生對(duì)知識(shí)要領(lǐng)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用產(chǎn)生感性的認(rèn)識(shí)，為系統(tǒng)綜合性設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目按基本技能、專業(yè)技能、綜合應(yīng)用模塊分類，其中綜合應(yīng)用項(xiàng)目可獨(dú)立設(shè)置為實(shí)訓(xùn)課程。

(二)淘汰過時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以適應(yīng)新形勢

現(xiàn)今開設(shè)的實(shí)驗(yàn)中有許多已不適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展。例如微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)仍采用單片機(jī)系統(tǒng)，先用匯編語言編好程序后，還需要手工翻譯成機(jī)器碼再輸入單片機(jī)系統(tǒng)。此方式不僅速度慢，出錯(cuò)率高，而且出錯(cuò)原因也不易判斷：或許編程有錯(cuò)誤，或許是翻譯時(shí)出錯(cuò)。學(xué)生用這種方式做實(shí)驗(yàn)，還須了解如內(nèi)部讀寫、外部讀寫等不同操作指令，輸入時(shí)極易出錯(cuò)。對(duì)于機(jī)械專業(yè)的學(xué)生來講，電類基礎(chǔ)課應(yīng)該以應(yīng)用為主，現(xiàn)在其他高校早已淘汰了此種方式，采用的是將匯編語言直接輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)直接翻譯成機(jī)器碼自動(dòng)運(yùn)行。計(jì)算機(jī)在翻譯的過程中如出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)相應(yīng)地提示用戶，用戶只需對(duì)匯編程序修改即可。這樣可大大提高實(shí)驗(yàn)效率。學(xué)生可通過選做多個(gè)實(shí)驗(yàn)來鞏固所學(xué)的知識(shí)，而不用在改錯(cuò)的環(huán)節(jié)上浪費(fèi)大量的時(shí)間。

(三)實(shí)驗(yàn)方法由教師演示過渡到學(xué)生自我設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)方法采用析因?qū)嶒?yàn)、對(duì)照實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，由教師的演示過渡到學(xué)生自我設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。學(xué)生從理論學(xué)習(xí)到實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是從知識(shí)接受到知識(shí)應(yīng)用的質(zhì)的飛躍，采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的方法，此方法為建立在建構(gòu)主義理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法?！叭蝿?wù)驅(qū)動(dòng)”主張?jiān)凇坝弥袑W(xué)”。這與當(dāng)前教育“重視現(xiàn)場教學(xué)和案例教學(xué)”的要求是相一致的。先是教師根據(jù)課程教學(xué)大綱設(shè)計(jì)和布置任務(wù)；然后學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，探索和完成任務(wù)；實(shí)驗(yàn)最終的目標(biāo)是，在相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)裝置提供的模塊基礎(chǔ)上，開展系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使實(shí)驗(yàn)對(duì)象能按設(shè)定的方式實(shí)現(xiàn)并正常運(yùn)行。最后對(duì)任務(wù)完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)和小結(jié)。實(shí)踐中，學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)中各學(xué)科知識(shí)的相關(guān)聯(lián)性達(dá)到真正的理解，提高了解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆谂囵B(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力方面有較強(qiáng)的優(yōu)勢，很好地培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)機(jī)電知識(shí)的運(yùn)用能力。

(四)實(shí)驗(yàn)方式為課外和課內(nèi)相結(jié)合，小組和個(gè)人相結(jié)合

課內(nèi)主要是利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)調(diào)試和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容；因教學(xué)時(shí)數(shù)的限制，為發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)可利用課余時(shí)間進(jìn)行。這就要求機(jī)電一體化專業(yè)成立開放性的綜合實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可充分利用課外時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)所涵蓋的知識(shí)、技能面廣泛，多個(gè)內(nèi)容的有機(jī)整合組成為綜合性實(shí)驗(yàn)，可實(shí)行小組分工合作的模式完成具體任務(wù)。這樣不僅強(qiáng)化了學(xué)生在科學(xué)研究過程中的團(tuán)隊(duì)精神，而且在模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的環(huán)境中得到了重要的鍛煉。

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