高素质机电工程综合人才战略的实验教学

摘 要 ：机电工程实验教学是高等学校机械电子工程专业本科教学的重要环节,是培养具有良好创新能力和综合高素质的机械电子工程复合型人才的重要教学手段.如何处理好实验践教学和理论教学的相互关系,以及如何对实验教学进行改革已成当前教学方法改革和提高教学质量的重中之重.

关 键 词 ：机电工程；实验教学；综合人才战略

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0263-02

21世纪高科技的深入发展,“机械、电子、信息、控制”一体化技术蓬勃发展和有机结合,促使现代工业高精尖产品体积日益缩小、集成度高、功能完备,促使生产过程迅速趋向综合自动化、智能化与最优化.理论与实践的界限越来越密不可分,形成相互依存、不易分割的二个侧面.如何处理好工程实践教学和理论教学的相互关系,已成当前教学方法改革和提高教学质量的重中之重,已成为时展的必然.因此,努力培养具有机械、电子、控制、计算机等理论知识与实际应用能力,能从事机电设备系统及元件的研究、设计、开发,机电设备的运行管理与营销等工作的高级复合型人才已成为专业培养目标的努力方向.

一、机电工程综合实验教学理念与改革思路

随着现代科学技术高速发展,原有的机电实验教学内容、方法、手段由于沿袭了传统的应试教育的教学模式,已不能适应现代机电工程专业学生特点和社会需求.为此,必须注重机电类综合实验教学内容及机电人才培养模式的改革以及培养机电专业学生的机电类综合实践技能,在综合实践技能提高的基础上提高学生的技术创新能力.应重视机电专业基础理论知识与综合实践的结合,狠抓基本的机电技能训练,然后开展机电工程综合实验和技术创新能力的培养.充分发挥国家重点实验室大型公共实验平台的有利技术条件,研制可供机电专业学生进行技术创新和研究性实验的实验教学自制设备,从而达到了既扩展机电专业学生实际科学研究与开发的创新能力和视野,又可完善机电专业综合实验教学体系,从硬件设备的模块化、结构化、功能化以及网络化入手,通过不同层次的设计性、研究性与创新性机电综合实验教学项目的实施,极大地提高了机电专业学生综合素质和创新实践能力,从而能充分显示机电工程综合实验教学效果和有利于机电工程综合人才战略实施.

二、机电工程综合实验教学方法与手段

机电工程综合实验教学方法和手段是否可行,关键在于能否调动学生参与机电工程综合实验教学的积极性.通过项目实施和采用有效的技术方法,主要达到的目标是：把互动讨论课贯穿于整个实验教学过程中,同时与学生课后设计制作辅导结合的方式进行通过确定主题,查阅资料与讨论.学生自行选择课题的设计过程应包括系统静态设计和动态设计.系统硬件电路设计与制作、系统单片机（高级语言）软件设计与编制调试和电路板焊接与软硬件综合调试等主要内容.并在每一个完成阶段安排学生对所做设计和制作进行汇报讨论,上台讲解、提问答辩和评价考核等环节.这样,学生可主动参与机电工程综合实验教学,体验整个实验教学过程,分享学习的乐趣和成果,同时把机电综合实验教学与科研及工程应用有效结合起来.可有效刺激学生参与机电工程综合实验的积极性.通过师生互动与提问答辩,更多地给予学生主动参与课程实践的机会,更能激发学生发自内心的学习兴趣和创造性,按模块结构可组合的分阶段实现的方法,让学生一步一步精心设计自己确定的各个实践环节,由静态组件到最终实现动态功能系统的完整过程来培养学生的综合能力.调动学生学习的积极性和主动性,充分发挥学生的主体作用,使学生成为课堂上学习知识的主人.

1.实验教学方法.①学生自主选题实验教学方法.对于自主命题方面采用何种方案由学生自主发挥,教师在科学性和合理性方面给与适当的引导；同一个典型机电系统从简单到复杂有无限多的选择空间,学生根据各自的知识、能力和兴趣爱好选择不同难度级别的内容进行实践.这样构建的课程内容在教学实践中有效地实施了个性化、分层次的教学理念,为创新型人才和拔尖人才的成长提供了良好的环境.同时使实验教学内容与科研、工程、社会应用实践密切联系,培养学生学习基础理论与前沿科技的有机结合,有利于培养学生综合能力与创新精神,对提高综合教学质量具有十分深远和重要的意义.②动静态结合实验教学方法.“机电工程综合实验”和“机电控制系统课程设计”是机械电子工程类专业必修的专业综合性实验课程,是将机械电子工程专业基础知识综合运用到机电系统设计与实验中去的实践性技术基础课,涉及众多形形色色工作原理非常不同的静态元器件,在它们相互配合之后可以组成功能各异的动态系统.没有亲眼目睹、亲自动手的系列实验相结合是无法深刻理解和融会贯通理论知识的,因此是机械电子工程专业课程体系实践环节的核心组成部分.目的是在学习先修理论课程的基础上,进一步培养学生机电知识综合应用能力和创新能力,为后续的毕业设计和从事工程技术应用工作、工程技术研究工作打好基础.将采用动静结合和理论联系实践的手段增强学生学习兴趣,引导学生自觉的提高实践能力,提高综合素质,培养创新精神和创新能力.③互动讨论式实验教学方法.把互动讨论课贯穿于整个实验教学过程中,同时与学生课后设计与制作辅导结合的方式进行通过确定主题,查阅资料与讨论.学生自行选择课题的设计过程应包括系统静态设计和动态设计,同时要绘制系统总装配图及关键零件图.以及系统硬件电路设计与绘制（电路原理图及PCB板等）、系统单片机（高级语言）软件设计与编制调试和电路板焊接与软硬件综合调试等主要内容.

在每一个完成阶段安排学生对所做设计和制作进行汇报讨论,上台讲解、提问答辩和评价考核等环节.通过师生互动与提问答辩,调动学生学习的积极性和主动性,使学生成为课堂上学习知识的主人.

2.实验教学手段与技术.①利用网络技术为实验教学服务.通过实验室实验教学网络系统为机电专业综合实验教学提供了丰富的交流的平台.在系统开发过程中,程序将预留重要字段,用于系统管理员更改和维护,方便系统的移植以及后期功能扩展.实现代码的兼容性、鲁棒性和可扩展性.优化代码结构,按照面向对象的设计思路,尽量将程序模块化,使各个模块的功能相对清晰和独立.将网络的便捷性,实时性,准确性应用于传统的实验教学当中,具有一定的实用意义.②多媒体技术在实验教学中的应用.采用课堂多媒体示范教学和学生课后设计与制作辅导结合的方式进行,学生自行选择课题的设计过程应包括系统静态设计和动态设计,以及控制系统硬件电路设计与绘制、控制系统软件（高级语言）设计与编制调试和电路板焊接与软硬件综合调试等主要内容和相应阶段,并在每一个完成阶段安排学生对所做设计和制作进行汇报讨论,要求学生根据设计中的问题,通过PPT小结报告进行针对性的讲解,同时也用传统的板书进行临场描述和补充.使全体学生能更好地理解实验的基本原理、设计与制作基本方法等,提高了机电工程综合实验教学效率.③共享实验平台为实验教学服务.开放重点实验室大型公共实验平台,在实验教师指导培养下,提供技术支持和设备共享,以及进行操作培训,定期开设短训班等.将科研成果转化为教学资源,加强实验教学内容建设,提升了实验教学手段,改革了实验教学方式.同时,统筹安排实施建设和实践教学计划,综合性、设计性和创新性实验达到实验内容的90%.完善实践教学管理规范、规章制度和操作说明,改善实验设施,扩大开放实验平台.做到了大型公共实验平台共享、机电工程综合实验内容开放、综合实验时间开放、机电元器件配置开放.学生从机电工程综合实验的自主方案拟定、资料收集、设计制作与调试到撰写设计报告都必须独立完成,学生的综合实践能力和综合素质得到很好的锻炼和提高. 三、机电工程综合实验考核方法

根据实验教学的特点,对机电工程综合实验考核方式进行改革,以利于激发学生对综合实验的兴趣、提高综合实验的设计与创新能力.采用学生利用多媒体上台汇报综合实验成果与师生问答交流情况（包括学生各自评价）、学生软、硬件设计制作实物的质量和设计制作说明书完成情况等多种形式实验考核办法.考核的基本原则是既重视结果,又重视过程.激励学生自主学习,促进实验过程教育,培养学生应用知识与技术的能力,提高创新思维素质和能力.成绩评定分配比例为：学生平时实训成绩占20%,学生应用多媒体技术上台汇报与相互问答交流情况占20%（其中包括学生相互评价占10%,老师评价占10%）,学生提交的软、硬件设计制作说明书及程序或图纸工作量,包括修改情况占40%,学生上交的软、硬件设计制作实物的质量占20%.总之,考核过程贯穿在整个机电工程综合实验过程中.注重学生的分析与设计能力、综合与创新能力和解决实际问题的能力.

发展综合高素质机电工程综合人才战略的实验教学研究在研究性大学机电工程专业实验教学中起着十分重要的作用,目前在国内仍是一个薄弱环节.现阶段,大部分学生毕业后要经过较长一段时间的适应性实践的再培养才能工作,或者才能适应研究生高层次的培养.为此,开设具有设计性和创新性机电工程综合实验,充分利用重点实验室的仪器设备资源,把互动讨论课贯穿于整个实验教学过程中,由学生自主确定机电工程实验主题,为学生的创新发展创造有利条件.使学生更多地了解和掌握现代科技发展水平,学习现代机电工程实验技术.成为具有良好创新能力和综合高素质的机械电子工程复合型人才.