袁冬梅

摘 要 本文論述了機(jī)電綜合課程設(shè)計的重要性，提出了以工程實踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的機(jī)電綜合課程設(shè)計教學(xué)模式，制定了機(jī)電綜合課程設(shè)計的選題原則，完善了組織實施方案，提高了機(jī)電綜合課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 機(jī)電綜合課程設(shè)計 教學(xué)模式 工程實踐

目前，機(jī)電一體化技術(shù)在諸多行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，機(jī)電一體化產(chǎn)品也達(dá)到了一個嶄新的水平，社會對機(jī)電復(fù)合型技術(shù)人才的需求量越來越大。因此，培養(yǎng)高素質(zhì)的機(jī)電工程類專業(yè)人才，是廣大工科院校面臨的重要任務(wù)。

為了培養(yǎng)出既有知識又有實踐能力的高等技術(shù)人才，工科院校在教學(xué)中不斷增加實踐環(huán)節(jié)的課程和學(xué)時。課程設(shè)計是工科專業(yè)大學(xué)生在校學(xué)習(xí)過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)，也是學(xué)生工程設(shè)計思想和實踐能力培養(yǎng)的主要途徑。作為機(jī)械工程及自動化專業(yè)機(jī)電方向?qū)W生在畢業(yè)設(shè)計之前的最后一次大型綜合的機(jī)電綜合課程設(shè)計顯得尤為重要。學(xué)生在這個時期已經(jīng)完成大學(xué)期間所有專業(yè)理論課程的學(xué)習(xí)，對機(jī)械知識和電氣化技術(shù)有了相當(dāng)程度的掌握。機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計就是給學(xué)生搭建起一個實際操練和能力培養(yǎng)的平臺，把知識向能力方面進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，并能綜合培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計和實施的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，為學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計和未來從事專業(yè)工作打下堅實的實踐基礎(chǔ)。

近年來，作者結(jié)合“突出工程實踐能力培養(yǎng)的機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計教學(xué)改革”教研項目一直對課程設(shè)計的教學(xué)模式進(jìn)行研究和探索，從教學(xué)模式的構(gòu)建、教學(xué)內(nèi)容的確定、教學(xué)的組織實施等方面開展了深入的探索和實踐，取得了一定的成果。

1 提出以工程實踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的機(jī)電綜合課程設(shè)計教學(xué)模式

傳統(tǒng)的課程設(shè)計為課程性課程設(shè)計，一般只隸屬于某門課程。各門課程中安排的各種課程設(shè)計之間銜接性比較差，內(nèi)部邏輯關(guān)系不夠緊密，學(xué)生難以從中學(xué)到完整的知識。學(xué)時的利用率也受到一定的影響，而且普遍采用“參照指導(dǎo)書，查閱手冊，進(jìn)行模仿設(shè)計”的模式，不利于調(diào)動學(xué)生的積極性。課程設(shè)計時間普遍較短，學(xué)生在設(shè)計中是“姍姍而來、匆匆而去”，還沒正式開始，一晃又結(jié)束了。 學(xué)生進(jìn)行這樣的課程設(shè)計往往容易流于形式，應(yīng)付交差。為克服傳統(tǒng)課程設(shè)計的不足，機(jī)電綜合課程設(shè)計被安排在大學(xué)學(xué)習(xí)的第七學(xué)期放假前這個時段進(jìn)行，即在機(jī)電專業(yè)方向所有理論課程學(xué)習(xí)之后、畢業(yè)設(shè)計開始之前，利用三周集中時間進(jìn)行大型的機(jī)電綜合課程設(shè)計。

機(jī)電綜合課程設(shè)計是不隸屬任何一門課程的課程設(shè)計，采用了一種“以系統(tǒng)化專業(yè)知識為主線，以開放的教學(xué)實驗室為基地，以開放式管理為前提，以實際動手為基礎(chǔ)，以激發(fā)學(xué)生興趣、主動求知為動力，以培養(yǎng)工程應(yīng)用能力為目的”的全新型綜合課程設(shè)計模式。 具體思路是：將電子技術(shù)、自動控制理論、液壓與氣壓傳動、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)等課程聯(lián)系起來，以機(jī)電控制實驗室和機(jī)械制造實驗室為實驗基地，以工程實際為背景開設(shè)多個選題，將方案設(shè)計、功能設(shè)計、評價設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試融為一體，要求學(xué)生針對某一選題，在教師提供的設(shè)計平臺上進(jìn)行自主設(shè)計，獨立實踐。為此設(shè)計了圖1所示的機(jī)電綜合課程設(shè)計的過程和方法。

這一教學(xué)模式始終強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)與工程實踐相結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和動手能力，引導(dǎo)學(xué)生解決相關(guān)工程實際問題。

2 制定機(jī)電綜合課程設(shè)計的選題原則，豐富了題目的數(shù)量和類型

研究機(jī)電綜合課程設(shè)計的選題是整個課題得以順利實施的保證，選題不恰當(dāng)不僅達(dá)不到課程設(shè)計的要求，而且挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及學(xué)習(xí)熱情。在選題時遵循以下原則：

（1）課程設(shè)計的內(nèi)容應(yīng)屬課程范圍，應(yīng)能滿足課程設(shè)計的教學(xué)目的與要求，能使學(xué)生得到較全面的綜合訓(xùn)練。

（2）課程設(shè)計的題目和內(nèi)容要與實際相聯(lián)系，結(jié)合最新技術(shù)知識，滿足專業(yè)教學(xué)計劃要求，有正確完整的技術(shù)參考資料。

（3）課程設(shè)計題目的難度和工作量應(yīng)適合學(xué)生的知識和能力狀況，使學(xué)生既能獲得充分的實踐鍛煉，又能在規(guī)定的時間內(nèi)經(jīng)過努力完成任務(wù)。

機(jī)電綜合課程設(shè)計選題既要結(jié)合前修課程，以鞏固教學(xué)內(nèi)容，又要有較強(qiáng)的實踐性和新穎性。因此主要通過借鑒教師的科研課題、典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，同時結(jié)合汽車行業(yè)特點和本校實驗室的設(shè)備情況，設(shè)置成熟的、有特色的、適合教學(xué)的題目作為課程設(shè)計內(nèi)容。以下是課程設(shè)計的部分選題：

①機(jī)床工作臺傳動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)設(shè)計；②液壓滑臺的PLC控制；③X—Y數(shù)控工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計；④數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計；⑤臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計；⑥上料機(jī)械手機(jī)電與氣動控制系統(tǒng)設(shè)計；⑦機(jī)床主軸部分機(jī)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)設(shè)計。

上述每一個課程設(shè)計題目均為綜合性應(yīng)用題目，涉及到該專業(yè)方向多門課程的知識，包括總體方案的確定、機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、主要零部件的計算和選型、控制系統(tǒng)的電路原理分析、電子元器件的接線和調(diào)試。選題的控制系統(tǒng)包括現(xiàn)今常用的控制方式：數(shù)控系統(tǒng)、單片機(jī)、PLC、計算機(jī)+運動控制卡，傳動部分包括了電氣傳動、液壓與氣壓傳動、機(jī)械傳動。選題強(qiáng)調(diào)綜合與集成，不限定設(shè)計結(jié)果，不規(guī)定具體的實現(xiàn)過程。通過合理選題能讓學(xué)生將大學(xué)里幾年來學(xué)習(xí)的知識點“串”起來，形成有機(jī)的整體。

3 完善組織實施方案，提高課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量

（1）合理安排設(shè)計進(jìn)度，加強(qiáng)課程設(shè)計的教學(xué)管理。由于機(jī)電綜合課程設(shè)計工作量大，為了確保設(shè)計工作的順利進(jìn)行，制定了詳細(xì)的工作計劃，進(jìn)度安排：①教師講課、布置任務(wù)、學(xué)生選題、學(xué)生查閱資料，完成電氣原理設(shè)計和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計：2～3天；②檢查通過之后進(jìn)入實驗室，認(rèn)識電器元件原理和使用方法。進(jìn)一步修改完善設(shè)計內(nèi)容，繼續(xù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和CAD圖的繪制：5～6天；③搭建、連接硬件系統(tǒng)并進(jìn)行系統(tǒng)的初步調(diào)試：3～4天；④撰寫課程設(shè)計說明書：2～3天；⑤整理資料和答辯：1天。

課程設(shè)計期間，采取集中管理與開放式管理相結(jié)合的模式，前期布置任務(wù)，中期實驗調(diào)試，后期答辯進(jìn)行集中講解和輔導(dǎo)，其他環(huán)節(jié)進(jìn)行開放式管理。課程設(shè)計中會安排3～4次檢查，主要檢查學(xué)生設(shè)計方案、機(jī)械圖紙的繪制、電氣系統(tǒng)原理圖的繪制、電器元件的選擇、程序的編寫和調(diào)試等內(nèi)容。

（2）改革課程設(shè)計學(xué)生成績評定方式，增加答辯成績?？偝煽冇善綍r表現(xiàn)（10%）、課程設(shè)計說明書和圖紙（50%）、答辯成績（40%）三部分組成。成績分為優(yōu)、良、中、及格和不及格。增加答辯成績的目的就是避免少數(shù)同學(xué)的抄襲現(xiàn)象。答辯成績包括設(shè)計過程中階段答辯成績和最終答辯成績兩個部分。其中平時成績包括前期計算檢查、機(jī)械圖、裝配圖、電氣圖檢查、實際接線或程序調(diào)試檢查、平時考勤等幾部分。

（3）編寫機(jī)電綜合課程設(shè)計指導(dǎo)書。由于本身專業(yè)發(fā)展時間較晚，除了合肥工業(yè)大學(xué)主編的《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》外，很難找到適合本課程設(shè)計使用的教材，但該書也是根據(jù)本校實際情況編寫，沒有那樣的硬件條件，要實現(xiàn)起來非常困難。許多學(xué)校采用自編教材，而我校連自編的課程設(shè)計指導(dǎo)書也沒有。因此，結(jié)合本校的課程設(shè)計內(nèi)容和現(xiàn)有實驗條件，重新編寫與教改相適應(yīng)的課程設(shè)計指導(dǎo)電子書。

（4）建立了課程設(shè)計與綜合實驗周交互進(jìn)行的實踐環(huán)節(jié)實施模式。以前綜合試驗周和課程設(shè)計由于歸屬不同的教學(xué)單位，各自為陣，使課程設(shè)計和實驗周的銜接性較差，不能很好達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。課程設(shè)計沒有后續(xù)實踐支撐，往往搞成紙上談兵。近年來，實驗教學(xué)設(shè)備和環(huán)境有了較大的改善，完全可以利用實驗室平臺，通過課程設(shè)計加強(qiáng)對學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)。因此，機(jī)械工程教研室與機(jī)械基礎(chǔ)實驗室聯(lián)手，根據(jù)課程設(shè)計的需要，在機(jī)電控制實驗室和機(jī)械制造實驗室形成開放實驗區(qū)域，學(xué)生根據(jù)題目需要集中進(jìn)行調(diào)試。這樣，一方面實現(xiàn)了資源的共享，學(xué)科交叉，避免學(xué)校重復(fù)投資造成的設(shè)備浪費；另一方面整合了教學(xué)內(nèi)容，有效增加學(xué)生動手實踐的機(jī)會，提高了教學(xué)效果。

（5）加強(qiáng)現(xiàn)代設(shè)計手段和網(wǎng)絡(luò)資源的運用。采用先進(jìn)的現(xiàn)代化設(shè)計手段，可大大提高工作效率。繪制機(jī)械結(jié)構(gòu)時，可以采用AutoCAD 軟件直接繪制裝配圖，部分學(xué)生還可使用三維軟件直接進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。電氣原理圖的設(shè)計有的直接用CAD繪制，有的采用PROTEL軟件。但由于課程設(shè)計時間有限，每個學(xué)生的具體情況又不同，所以對計算機(jī)輔助設(shè)計能力不作強(qiáng)求，指導(dǎo)教師可根據(jù)學(xué)生情況靈活掌握。

設(shè)計時鼓勵學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，瀏覽一些在機(jī)電一體化領(lǐng)域有較高知名度的網(wǎng)站，及時了解國內(nèi)外機(jī)電一體化領(lǐng)域的最新動態(tài)，并可學(xué)到很多實用的工程設(shè)計方法，快速獲取課程設(shè)計所需信息。課程設(shè)計所用到的主要機(jī)械部件和電氣零部件產(chǎn)品，相應(yīng)企業(yè)都有網(wǎng)站介紹，需要的技術(shù)數(shù)據(jù)一般在互聯(lián)網(wǎng)上都能查到，因此，學(xué)生可順利完成元器件的選型。

4 結(jié)束語

在2007、2008級學(xué)生的教學(xué)中，我校對機(jī)電綜合課程設(shè)計改革進(jìn)行了實施，吸引了學(xué)生積極參與，受到學(xué)生的好評。機(jī)電綜合課程設(shè)計教學(xué)改革具有以下特點：

（1）建立了課程設(shè)計與綜合實驗周交互進(jìn)行的實踐環(huán)節(jié)實施模式，使學(xué)生通過綜合性和創(chuàng)新性實驗（如硬件連接、軟件編程等），來驗證課程設(shè)計的方案，并對不合理處進(jìn)行調(diào)整和修改。有利于學(xué)生加深對理論的體會、理解，有利于學(xué)生了解實際工程的特點，做到理論與實踐相結(jié)合。

（2）建立開放式課程設(shè)計平臺。課程設(shè)計選題允許一定的開放性，以更好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性；課程設(shè)計完成方式開放，給學(xué)生以更多自學(xué)、研究的機(jī)會；教學(xué)實驗室開放，滿足學(xué)生課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)需要。