孫松麗　王榮林　瞿志俊

[摘 要]機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)課程原有教學(xué)中存在一定的問題?？梢越Y(jié)合其實(shí)踐性、綜合性較強(qiáng)的特點(diǎn)，提出以項(xiàng)目驅(qū)動為主線，通過項(xiàng)目任務(wù)引導(dǎo)理論教學(xué)和理論教學(xué)指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的一體化教學(xué)新模式，并適時(shí)引入基于項(xiàng)目的討論互動課。教學(xué)改革實(shí)踐表明，該教學(xué)方法將理論與實(shí)踐高度融合，以“用”促“學(xué)”，學(xué)以致用，提升了學(xué)生對機(jī)電一體化共性技術(shù)的工程綜合應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，取得了良好的教學(xué)效果，有利于應(yīng)用型人才培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化 項(xiàng)目驅(qū)動 討論互動 教學(xué)實(shí)踐

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）10-0155-02

機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)課程是南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院機(jī)械電子專業(yè)的專業(yè)主干課，是一門綜合性、應(yīng)用性很強(qiáng)，具有系統(tǒng)工程應(yīng)用意義的課程。[1]課程涉及專業(yè)內(nèi)容多，知識廣泛，理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)。為幫助學(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)生對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用能力以及工程實(shí)踐能力，更好地培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才，我校機(jī)械電子專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)對該課程不斷進(jìn)行教學(xué)改革，更新教學(xué)內(nèi)容，積極探索理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法。

一、教學(xué)中存在的問題

（一）理論教學(xué)方面存在的問題

教材和教學(xué)內(nèi)容與先修課程重復(fù)率高，各知識點(diǎn)分散。[2]機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)是許多高校相關(guān)專業(yè)為高年級本科生開設(shè)的一門課程，旨在讓高年級學(xué)生厘清前三年的各專業(yè)課之間的關(guān)系，能夠以系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法去分析和設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)。由于是原專業(yè)基礎(chǔ)知識的鞏固和加深，因此，教材和教學(xué)內(nèi)容包括了之前學(xué)過的多門課程，教材大而全，教學(xué)內(nèi)容多而廣；此外，該課程現(xiàn)有教材內(nèi)容一般按照機(jī)電一體化大系統(tǒng)的各組成子系統(tǒng)組織設(shè)計(jì)，即每一子系統(tǒng)對應(yīng)一章內(nèi)容，不同章節(jié)知識點(diǎn)之間缺少有機(jī)聯(lián)系。雖然知識點(diǎn)可以獨(dú)立教授，但容易孤立，學(xué)生無法深刻理解機(jī)電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)性和技術(shù)的綜合應(yīng)用性。

（二）實(shí)踐教學(xué)方面存在的問題

機(jī)械電子專業(yè)由于為我校后增專業(yè)，機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)課程開設(shè)時(shí)間相應(yīng)也不長，加之機(jī)電設(shè)備的復(fù)雜性、高造價(jià)、臺套數(shù)不足、使用維護(hù)成本高等原因，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)開設(shè)的多為演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生動手操作調(diào)試的機(jī)會少。[3]在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，則通常紙上談兵，模仿設(shè)計(jì)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性主動性不高，更談不上創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

上述原因使得理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)，在教學(xué)中出現(xiàn)“理論教學(xué)教懂難、實(shí)驗(yàn)教學(xué)動手難”的問題。針對傳統(tǒng)教學(xué)體系中存在的問題，結(jié)合我?，F(xiàn)場工程師的培養(yǎng)目標(biāo)，機(jī)械電子教學(xué)團(tuán)隊(duì)探索構(gòu)建了以學(xué)生為主體，以項(xiàng)目驅(qū)動為主線，通過項(xiàng)目任務(wù)引導(dǎo)理論教學(xué)和理論教學(xué)指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)踐的互推互動的教學(xué)新模式。在剖析某幾個(gè)典型機(jī)電一體化系統(tǒng)（項(xiàng)目）的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、設(shè)計(jì)過程中，串聯(lián)講解知識點(diǎn)并在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行知識點(diǎn)在項(xiàng)目中的具體應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而將項(xiàng)目實(shí)施和理論講授有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)。教學(xué)改革探索的實(shí)踐表明，在機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)這門課程的教學(xué)上，采用此方法是可行且有效的。

二、以項(xiàng)目驅(qū)動為主線的教學(xué)新模式應(yīng)用

以項(xiàng)目驅(qū)動為主線，是指以項(xiàng)目為載體、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，將某一門課程的核心概念和原理，通過一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的形式來體現(xiàn)[4]，將課程中分離的知識點(diǎn)轉(zhuǎn)換為在具體項(xiàng)目中應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的技術(shù)支持點(diǎn)，將學(xué)生認(rèn)為枯燥乏味的理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦拥摹⒕唧w的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，有利于學(xué)生更加系統(tǒng)地認(rèn)識和掌握所學(xué)習(xí)的知識。

（一）項(xiàng)目選擇

教學(xué)新模式應(yīng)用中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)或選取尤為重要，其成功與否直接影響教學(xué)效果。首先，項(xiàng)目應(yīng)具有代表性，以體現(xiàn)機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)的典型應(yīng)用；其次，項(xiàng)目應(yīng)具有可操作性，即項(xiàng)目的難易程度應(yīng)適中；最好配套有足夠數(shù)量的、具體可操作的裝備供學(xué)生實(shí)踐操作；再者[5]，項(xiàng)目應(yīng)具有可拓展性，以培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

基于上述考慮，并在我校實(shí)驗(yàn)室二期建設(shè)經(jīng)費(fèi)大力投入的支撐下，分別以PLC和51單片機(jī)兩大控制核心為基點(diǎn)，提出了“物料自動分揀”、“自動立體倉庫”、“桁架機(jī)器人”和“自動尋跡小車”四大項(xiàng)目。以“物料自動分揀”項(xiàng)目為例，此項(xiàng)目涉及的知識模塊包括：西門子S7-200PLC控制，異步電動機(jī)的變頻調(diào)速，辨識物料顏色、材質(zhì)的傳感檢測，觸摸屏監(jiān)控，自動定位控制，光電編碼器及氣動元件應(yīng)用等多項(xiàng)技術(shù)，均為機(jī)電一體化共性重要技術(shù)。與此相對應(yīng)，MPS實(shí)驗(yàn)室增配了多臺套可拆裝式物料分揀實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生可通過機(jī)械安裝、電氣硬件接線、軟件編程、系統(tǒng)調(diào)試等環(huán)節(jié)進(jìn)行動手實(shí)踐操作，既可進(jìn)行單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，也可進(jìn)行綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

（二）具體實(shí)施

1.理論教學(xué)方面

概述部分仍沿用教材內(nèi)容，重點(diǎn)講述機(jī)電一體化概念、體系結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢。在課程開始即強(qiáng)化機(jī)電一體化產(chǎn)品（系統(tǒng)）“機(jī)電有機(jī)融合”的特點(diǎn)、“系統(tǒng)化”的設(shè)計(jì)開發(fā)理念和“綜合性”的技術(shù)應(yīng)用。

其余內(nèi)容則采用項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，并分兩大模塊，分階段展開。

（1）第一階段：以教師講授為主，選用“物料自動分揀”和“自動立體倉庫”兩大項(xiàng)目，按“任務(wù)分析→方案總體設(shè)計(jì)→硬件選型、設(shè)計(jì)→軟件設(shè)計(jì)→系統(tǒng)調(diào)試”的項(xiàng)目一般設(shè)計(jì)開發(fā)流程開展。通過兩個(gè)項(xiàng)目的介紹，使學(xué)生熟悉項(xiàng)目開發(fā)的一般流程，總體方案設(shè)計(jì)的一般要求和原則，掌握系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)要求，學(xué)習(xí)如何結(jié)合功能實(shí)現(xiàn)和成本控制進(jìn)行硬件選型，常見硬件的工作原理和使用方法等。在此基礎(chǔ)上，使學(xué)生掌握變頻調(diào)速、檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)、伺服驅(qū)動與控制、步進(jìn)電機(jī)與控制、軟件編程技巧與仿真調(diào)試等有關(guān)綜合應(yīng)用的理論知識。

（2）第二階段：采用討論互動課的模式進(jìn)行，教師主要起引導(dǎo)和指導(dǎo)作用，選用“桁架機(jī)器人”和“自動尋跡小車”兩大項(xiàng)目。教師按每一項(xiàng)目確定3種任務(wù)方向共制訂6套項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)書，包括設(shè)計(jì)題目、功能需求、技術(shù)要求及重難點(diǎn)。學(xué)生結(jié)合自身的興趣愛好，每3-5名同學(xué)自由組合為一組，從6套任務(wù)書中任選一套，每套設(shè)定限選額度（上限為4組）。選題在討論互動課正式開始前兩周即確定完畢。在兩周準(zhǔn)備時(shí)間內(nèi)，各小組需要完成的工作內(nèi)容是：任務(wù)分析→組員分工→資料查閱→組內(nèi)討論→方案擬訂→方案形成書面報(bào)告并制作PPT。在討論互動課上，按相同任務(wù)書抽簽選取1-2個(gè)小組進(jìn)行10分鐘的上臺演講、報(bào)告，5分鐘的討論互動答辯。每組答辯完成后，教師利用2分鐘左右的時(shí)間總結(jié)學(xué)生討論、發(fā)言情況，提出改進(jìn)意見。[6]討論互動課通過教師創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生思維，強(qiáng)化對知識點(diǎn)的理解學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生參與合作，有效調(diào)動了學(xué)生在課堂上的積極性和主動性，變單純傳授知識為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和能力。

項(xiàng)目教學(xué)不僅要求教師對本門課程的知識點(diǎn)要非常熟悉，而且要有一定的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，要求教師掌握測量學(xué)在土木工程中常見的應(yīng)用方法和技術(shù)。教師在構(gòu)思教學(xué)項(xiàng)目時(shí)必須明確要實(shí)現(xiàn)的能力目標(biāo)、知識目標(biāo)、項(xiàng)目任務(wù)以及教學(xué)進(jìn)度安排等。從對教師課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的內(nèi)容是否合理，在項(xiàng)目教學(xué)中是否以學(xué)生為主體，在項(xiàng)目實(shí)施過程中能否靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法給學(xué)生正確的指導(dǎo)、幫助以激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，最終是否達(dá)到提高學(xué)生的工程能力為目的等方面評價(jià)考核教師學(xué)識水平和教學(xué)能力。對教師教學(xué)水平和能力的評價(jià)應(yīng)重視學(xué)生對教師的評價(jià)，畢竟學(xué)生是教學(xué)的直接參與者和受益者，他們的評價(jià)是比較公平合理的。

（二）對學(xué)生學(xué)習(xí)效果和考核成績的評價(jià)

對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價(jià)是多方面的綜合。學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要表現(xiàn)在對于基本理論知識的理解掌握程度，能否運(yùn)用理論知識和常規(guī)測繪儀器解決具體工程問題和最終的考試成績上。學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價(jià)主要是看經(jīng)過課程項(xiàng)目和工程案例項(xiàng)目的學(xué)習(xí)參與后學(xué)生能否在項(xiàng)目設(shè)計(jì)的能力、知識和素質(zhì)上達(dá)標(biāo)，通過多種手段和方式綜合考核學(xué)生在這幾個(gè)方面達(dá)到的程度。基于CDIO的項(xiàng)目教學(xué)，不能簡單用考試卷面成績來評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，而應(yīng)采用學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中參與項(xiàng)目任務(wù)的認(rèn)真程度、完成項(xiàng)目任務(wù)的情況、提交項(xiàng)目成果的質(zhì)量、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和老師的溝通以及實(shí)踐能力來綜合考核評價(jià)。在評價(jià)方法上應(yīng)該更多地聽取來自學(xué)生的意見，采用學(xué)生自評、小組成員互評、教師評價(jià)，最后按一定的權(quán)重計(jì)算學(xué)生的考核成績。

（三）對課程項(xiàng)目教學(xué)效果的評價(jià)

大學(xué)承擔(dān)為社會培養(yǎng)人才的責(zé)任，最終的“產(chǎn)品”就是畢業(yè)生。畢業(yè)生憑借自己的知識和能力回報(bào)社會，服務(wù)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值。通過對畢業(yè)生在用人單位的跟蹤調(diào)查，根據(jù)學(xué)生在崗位上的工作能力表現(xiàn)以及崗位所需的知識、能力和素質(zhì)要求與課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中知識、能力和素質(zhì)目標(biāo)的差異，來評價(jià)課程的教學(xué)效果和人才培養(yǎng)的質(zhì)量，這是對課程教學(xué)效果最客觀最真實(shí)的評價(jià)。根據(jù)全面跟蹤調(diào)查結(jié)果和用人單位反饋的意見，進(jìn)一步調(diào)整課程的內(nèi)容和修改項(xiàng)目設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的教學(xué)要求。

四、結(jié)束語

對土木工程專業(yè)測量學(xué)課程基于CDIO模式下進(jìn)行深層次的項(xiàng)目教學(xué)改革，對教師隊(duì)伍的學(xué)識水平、知識結(jié)構(gòu)和工程實(shí)踐能力均提出了較高的要求；在教學(xué)過程中不僅注重理論知識的學(xué)習(xí)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、分析和解決工程問題能力的培養(yǎng)?；贑DIO模式下的項(xiàng)目化教學(xué)課程改革力度大，課程改革能否成功涉及很多方面，其中“雙師型”專業(yè)教師隊(duì)伍的建設(shè)是大多數(shù)地方高?；贑DIO模式下人才培養(yǎng)和教學(xué)改革面臨的一個(gè)共同問題。因此，應(yīng)通過制定與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才，吸引企業(yè)高級工程技術(shù)人員到學(xué)校任教，選派任課教師到企業(yè)參與工程項(xiàng)目等政策，提升師資隊(duì)伍的工程實(shí)踐能力，以適應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的需要。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[5] 韓濤，孟昭博，湯美安.土木工程專業(yè)應(yīng)用型本科人才實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)定位[J].教育與職業(yè)，2010（6）：163-164.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]