机电一体化技术课程改革3篇

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机电一体化技术课程篇1

要想教好一门课，需要教师积累教学经验，做好课堂总结，展开集体讨论，了解人才培养计划，了解所学课程在知识体系中的作用，掌握本门课程的教学大纲及知识点，科学制订教学计划，做好教学设计。2020年前，山东华宇工学院主要采用线下教学模式，包括40分钟PPT讲解+5分钟课堂提问，学生在课上能够认真听讲，按时完成作业，掌握基本知识。2020年至今采用以学为主的教学模式，包括20分钟PPT讲解(有时插入3分钟的MOOC短视频)+10分钟课堂讨论+15分钟课堂练习，充分调动了学生的学习主动性［1］。

1以教为主的教学模式

1.1概述

传统教学要想讲好一门课，讲授的内容必须具有科学性和系统性，教师要具有亲切感和互动性，掌握并了解学生的知识水平，选取学生易于接受的知识点，抓住主要问题和重点问题，通过简单易懂的语言将抽象的书本知识传授给学生，进行模式再认，把理性认识加工成悟性认识，这样学生才容易接受，要让学生愿意学、主动学。激发学生的课程学习兴趣，课堂结束后需要征询学生的意见和建议，做好教学改进工作，将学生的被动学习转变为主动学习。

1.2以教为主教学模式的缺点

教师在讲台上讲，学生在下面听，不能满足个性化教学需求，不能科学安排学生的学习进度，不能兼顾基础存在差异的学生学习要求，教学效率较低。掌握一门功课需要记忆、理解、应用、评价和创造等多个环节，而以教为主教学模式很难达到预期教学目标。学生无法构建科学合理的知识体系，没有为学生提供充足的思考时间，学生的知识掌握不够扎实。在讲授式课堂模式下，学生被动地接受知识和学习，缺少积极性和主动性，不利于今后的发展。学生虽然在课堂上听懂了，可是没有练习和思考时间，没有真正理解知识的内涵，无法在头脑中生根，这种教学模式忽视了对学生学习能力的培养，授之以鱼不如授之以渔，提升学生的自学能力能够使其更好地适应社会［2］。

2以学为主的教学模式

2.1以学为主教学模式

针对以教为主教学模式存在的问题，教师应积极转变和革新教学模式，开展以学为主的教学模式，将知识点进行线下PPT讲解(有时插入3分钟的MOOC视频)，然后留给学生大量时间进行思考和讨论，最后再做一些练习题进行巩固。以学为主教学模式强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动构建。学习过程千差万别，具有个性化，学生对知识的掌握不一定是在课堂上完成的，而是通过自主学习完成的。立足未来，提升学生的自学能力，由单纯的知识传授转变为培养学生的分析问题、解决问题的能力。自2020年采用以学为主教学模式以来，课堂上学生积极思考问题、回答问题，学生紧跟教师的思路走，主动性得到提高，教学效果得到改善。每次课堂结束前5min，教师要总结学生在本节课中的收获，加深学生对本节课知识的记忆，提高教学效果和质量。

2.2融入课程思政

当前，融入思政教育刻不容缓。现在的大学生大多数是独生子女，在家受到父母的宠爱，独立性较差，不利于学生的全面发展。部分学生不懂得劳动的艰辛，节俭意识淡薄，在进行知识传授的同时，要穿插一些思政教育，培养学生的独立自主能力，使其具有勤劳的品质、克服困难的坚强意志，成为一名德智体美劳全面发展的优秀人才［3］。教师在进行机电一体化技术课程讲解时，应润物无声地融入课程思政。2015年印发的《中国制造2025》是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，工业机器人是“中国制造2025”的发展趋势之一。教师应引导学生认清行业的发展形势，掌握机电一体化技术的基础知识与必要技能，培养对新知识、新技能的学习能力与创新能力。2014年，我国市场共销售工业机器人5.7万台，较上年增长55%，已连续两年成为全球第一大工业机器人市场。通过分析，培养学生的专业责任感和民族自豪感。同时，组织学生参加了2021年“第八届山东省科技创新大赛”，如图1所示，激发学生的创新精神和创新意识，使学生通过思考产品的结构设计，培养严谨的学习态度和积极的创新精神。

3教学案例分析

3.1教学案例

在讲授金属切削机床刀具时，发现同学们注意力不集中，这时可以穿插一个与教学内容相关的鲁班发明锯条的故事:有一次，鲁班上山采药，随手抓了路旁的一丛茅草，他的手被茅草划破了，他细细端详，发现小草叶子边缘长着许多锋利的小齿，于是就想:要是用带有许多小锯齿的工具来锯树木，不就可以很快把木头锯开了吗?于是，他就打制了边缘上有锋利小锯齿的铁片，在一棵树上来来回回地锯了起来，很快就把树锯断了。讲完故事后，同学们的兴趣就提上来了，再讲授刀具的几何角度时同学们就愿意听、愿意学了。在讲授机电一体化技术课程第二章机械系统设计理论时，机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节:静态设计和动态设计。动态设计包括幅频特性和相频特性。系统的固有频率为:ωn=K∑/J槡∑，系统的阻尼比为:ξ=C'/(2J∑K槡∑)。2005年，山东普利森集团生产了一台卧式加工中心，由于只进行了静态设计，没有考虑动态设计的共振问题，导致主传动系统的主轴在加工时产生颤振，使得镗出的孔径尺寸不稳定，经常超差，只能作为粗加工设备。同学们进行数控机床的主传动系统和进给系统设计时，不仅要进行静态设计，还要进行动态设计，使传动系统的固有频率远离工作频率，避免产生共振现象。通过这种形式提高学生的学习兴趣，加深对内容的理解。

3.2教学案例

在讲授液压与气压传动课程设计时，讲述我国著名技术专家曾广商院士的液压设计过程，及其专业认同感、民族责任感、创新精神和严谨的科学态度，使学生认识到液压产品设计的重要性。1999年曾广商当选中国工程院院士，负责攻克大型液体火箭推力矢量控制的整体式动压校正电液伺服机构、机械反馈式第二代电液伺服机构和燃气液电一体化伺服系统等技术，并使高可靠的航天多余度伺服技术和数字伺服技术获得突破和实用成果。将控制技术、火箭发动机技术和微电子技术融集于一体，使我国火箭推力矢量伺服控制技术和高超音速气动操纵面控制技术推进到世界先进水平。当时，在发达国家制定的导弹技术控制制度中，将推力矢量控制列为1类禁止技术扩散的项目，曾广商和他的团队想得到关于液压伺服研究的实物和资料非常困难，引进不到实物，就在相关技术杂志上寻觅，同时不断关注有关航天内容的国际会议，这就是我国航天液压伺服研究的开始［4］。此段内容用3分钟讲完后，深深地烙印在学生心中，激发了学生对液压知识的学习兴趣。

4教学反思

4.1教学内容分析

通过教学反思，引导教师运用教育教学基本理论，提升教学基本功、教学水平和授课能力，进而加强课程建设。通过教研活动可以反映学校课程建设的情况，也可以反映教师的教学思想和教学水平。具体表现在如下几个方面:第一，教师讲课时要把握好节奏，调动学生的积极性，做好重难点知识的讲解。第二，在教学中充分利用现代信息技术，制作相关的MOOC视频。第三，教师要熟知人才培养方案、培养目标和主讲课程在人才培养中的作用。

4.2教学模式分析

由于每个学生的学识水平及学习能力存在差异，单一的教学模式通常不能兼顾到每个人，以学为主的教学模式可以很好地弥补这个缺陷。MOOC学习正是把学习者视为有差异的个体，兼顾学生的差异性。混合式学习综合了诸多学习方式的优势，在实际操作中获得了良好的效果，将线上学习和线下学习巧妙地结合起来，打破时空限制，学生能随时随地学习。这里的结合不是机械地组合，而是从学习任务和学习者的学情(兴趣、动机、注意力、认知水平、学习风格、学习策略)出发，制订出一种适合学习者个性和学习差异的全新学习方式。翻转课堂是指学生提前进行预习，课堂成为了教师与学生、学生与学生之间的互动平台，进而加深学生对知识的理解和掌握。在进行专业课讲授时，可以适当运用翻转课堂的教学模式。教师需要做好课前备课，梳理知识点，做好时间分配，保证教学进度，以教师点拨为主导，以课堂练习为主线，构建充满活力的高效课堂［5］。

4.3学情分析

上课时要求学生思想集中，不能因为其它因素影响专业课的学习。课后学生要及时并独立完成作业，避免网上搜索答案、互相抄袭的现象，以巩固课堂上所学知识并熟练掌握，真正理解和吸收。部分学生虽然在课堂上认真听讲，但缺乏有效的预习和复习，导致学习效果不够理想［4］。以机电一体化技术课程为例，通过由以教为主的教学模式向以学为主的教学模式的转变，根据成绩统计显示，以学为主教学模式的学生平均分高于以教为主教学模式下的学生平均分，教学效果更佳。应积极采用以学为主的教学模式，使处于大三大四阶段的学生有充分的时间进行课前预习，积极参与课堂讨论，及时完成课后习题，巩固所学知识，通过教师和学生的密切配合，不断提高教学质量和教学效果［6］。

5结语

教师需要掌握多种教学方法，如线下教学、线上教学、线上线下混合式教学、MOOC教学和翻转课堂等，根据学生的学情具体安排。山东华宇工学院为应用型本科院校，为二(三)本院校，入学的学生素质比一本(双一流)院校基础差一些，每届本科生约有30%的学生考研，如何提高教学质量、采用何种教学模式，教师要具体问题具体分析，运用丰富的教学经验科学处理。对于大三、大四的学生来说，由于受到考研、实习等因素的影响，学生的专业课学习时间有限，应采用以学为主的教学模式，提升学生的自主学习能力，大一、大二的学生具有充足的时间进行预习和复习，教学效果比较显著。教无定法，教学模式不能一刀切，一名合格的教师要实事求是，根据教学经验和学生的学情合理采用最佳的教学模式，只有这样才能提高教学质量。

作者:谭德宁 单位:山东华宇工学院 机械工程学院

机电一体化技术课程篇2

机电一体化技术是机械电子工程及其他相近专业（如机械制造、农机等）的核心专业课程之一，其理论性、实践性与创新性较强，对机电专业人才的培养具有重要意义。且该课程与前期多门课程联系紧密，如何提高学生学习积极性、尽快使其进入学习状态，并提高学生自主设计与创新能力是该课程教师一直研究的课题[1]。该课程突出特点是各学科知识点融合性较强，先修课程包括但不仅限于：机械设计、优化设计、互换性、可编程控制器、机电传动与控制、单片机技术、虚拟仿真、传感器技术、信号处理等课程，几乎机电类各项专业课均有涉及，故该课程学习范围较广、跨度较大，且部分知识点较为抽象，部分学生学习较为吃力[2]。本文总结了作者工作以来，在该课程授课过程中存在的问题与几种典型教学方法，对其进行了分析，并提出一种实物制作与课堂演示的教学方法。

1机电一体化技术教学过程中存在问题

机电一体化技术课程的多学科知识点高度融合、跨度大、部分知识点较为抽象等特点，增加了学生学习该课程的难度，作者结合多年教学经历、同行交流与文献调研，总结出学生在学习该课程时存在以下问题。

1.1学生兴趣不够，参与度低，配合度有待提高

由于该课程是一门多知识点高度融合课程，学生学习较为吃力，甚至放弃对该部分知识点的学习。在授课过程中发现，部分同学对所学知识点的应用不同程度感到迷茫，导致对这门课程不够重视，学习兴趣较低[3]。

1.2学生学习主动性欠佳

课堂教学过程中，对于枯燥乏味的理论推导和讲解，多满足于课堂讲解内容，课下较少开展探究性学习，较少主动阅读或查询相关书籍与资料，即使教师布置一定的课后拓展作业，也难以保质保量完成。

1.3实践环节不足以提升机电相互结合的课程目标

在教学过程中，多采用“理论+实验”或“理论+设计”的模式来传授知识技能，由于两者存在明确先后顺序（先理论后实验或设计），加之理论教学较为枯燥单一，学生兴趣不高，不少学生学习完理论课后，在实际环节中较难下手，导致理论与实践不能较好衔接，教学质量有一定提升空间。

1.4实验设备不符合教学要求

实验设备较为集成化，其硬件的外部接线多已固化好。学生仅根据指导书简单接线即可完成，限制了学生的创新能力、动手能力和综合分析能力。部分学生做完该课程的实验后仍有“只知其然，不知其所以然”的感觉。

2机电一体化技术教学

常用教学方法为解决或改善上述问题，各大高校的机电一体化技术课程的教学做了不同程度改革，作者通过教学方法交流、切身经历、文献调研等方式，总结了目前使用较为普遍的教学方式，具体如下。

2.1翻转课堂

即以学生为中心，教师作为辅助，起启发与点评的作用。该方法在一定程度上可提高学生自主能动性，尤其是其中的主要参与者，若认真对待，将对所学知识印象深刻，经久不忘[4]。然而，翻转式课堂较多适合少部分学习较为扎实、兴趣浓厚学生，对整体不太适用。尤其是对部分积极性不高的学生，会出现应付了事现象，授课效果适得其反。且该教学方法效率较低，适当运用尚可，长期运用可能出现难以在规定学时完成教学任务情况。

2.2以赛促教

该教学方法配备专业教师专门指导，真正让学生将理论与实践结合。该教学方法可使学生对课本知识加深理解，熟练掌握，并且切身感受其应用。加之各大比赛多数有奖励机制，一定程度上提高了学生们参与的积极性[5]。然而，该方法具有明显局限性，即受众群体有限。以塔里木大学机械电气化工程学院机械电子工程班级为例，参赛学生不足一半，且参赛队伍中真正作为“主力军”成员少之又少，不足整个班级人数1/3。对于绝大多数学生而言，课堂听讲仍是获取知识、提高水平的主要途径。

2.3启发式教学

与传统“灌输式”教学不同，该教学方法以启发与引导为主，让学生在思考中获取知识。该方法可提高部分学生主动性，增加师生互动[6]。学生每完成一个问题，可获得一定的成就感，增强自信。但该方法受众群体有限，且教学进度较传统教学模式低下，不适合用该方法连续长期教学。

2.4增加线上授课环节，即线上线下结合授课在线下面授基础上，融入线上授课内容。众所周知，线上授课无法对学生进行较好约束，过多依赖于学生自制力[7]。对于自制力较强学生，该方式效果尚可，其他学生则效果欠佳。另外，线上授课与面授相比，互动程度较差，且学生对授课内容印象不深。

3一种实物制作与课堂演示教学方法的提出

现有教学手段不同程度存在效率低下、受众群体较少等局限性。要整体提高学生对该课程的学习水平，归根结底仍要回归课堂本身，在课堂教学方法方面下功夫。针对上述问题，可考虑实物制作与课堂演示的教学方法，即“课下实物制作，课上效果演示与理论讲解”的教学方案，将教材中抽象、难理解的内容具体化，降低学生接受难度，提高学生动手能力与理论知识的掌握水平。实物教学是教学环节中能将理论与实践紧密联系、直观性较强的一种教学手段。在课堂上通过讲解相关知识点，布置难度适当的实体搭建任务，通过任课教师指导，师生共同完成实物制作。例如，讲解传感器技术时，可利用光电、声音、超声波等传感器模块搭建可检测不同对象的小实物，在任课教师指导下由学生分组制作（有条件的话可适当结合与课程相关的比赛作品要求，制作作品参赛），将制作好的小实物带到课堂中去展示。在展示的过程中对知识进行讲解与总结，使学生们真切感受到传感器的相关用途。通过实物制作与课堂演示，学生更容易理解教材中的难点，克服学习该课程的恐惧感，同时为后期参加各种专业类创新类比赛项目以及毕业设计打好基础。表1为部分主要章节的具体实物制作安排。

4结论

本文针对机电一体化技术课程的教学，结合作者多年教学经历、文献调研与同行交流，阐述了学生学习该课程时存在的问题，并通过文献调研、交流等手段对各个高校的该课程的教学方法进行了总结与对比，分析了各种教学方法的优点与不足，提出了实物制作与课堂演示的教学方法，并列出了部分章节内容的实物制作与课堂演示具体安排，为该课程的教学提供了一种新的思路。

作者:马雪亭 赵劲飞 苏广东 张涵 郭岗岗 单位:塔里木大学 机械电气化工程学院

机电一体化技术课程篇3

引言

目前许多理工院校都开设有机电一体设计课程，而“机电一体化设计”是一门实践性很强的交叉课程，几乎涵盖了理工科大学里的所有课程，在教学过程中，要求学生要具备较高的综合素质，还要能够在实际生产中灵活应用，这加大了高等院校机电一体化教学的难度，成为教学改革面临的主要问题。

1教学现状

目前教学主要从理论基础和实践两个方面进行，理论教学方法单一；实践教学环节资源少，导致现在教学过程存在以下问题。（1）理论教学：“填鸭式”课堂教学成为主流，学生处于被动学习状态，目的性不强，导致学习积极性不高，获取知识和运用知识解决实际问题的能力提升慢。（2）实践教学：实践教学的目的就是让学生将所学的理论知识应用到实际当中，加强记忆和理解，同时提高学生动手解决实际问题的能力。由于学生多设备少，导致实践环节教学效果差。（3）考核方式：考核方式单一，以卷面考试为主，这种方式对学生的动手能力、创新能力和解决实际问题的能力无法考核，不利于学生全面发展。

2课程改革设计思路

2.1工程教育理念的引入

“OBE”理念最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革中，以学习产出为重要质量准则，采用反向设计理念，将学生表现作为教学成果的评量依据，并以促进专业持续改进作为认证的最终目标。CDIO工程教育模式，是以产品或工程项目的全生命周期为背景环境开展工程教育，以学生为中心、产出导向、持续改进的教育理念。正确认识OBE、CDIO工程教育理念和传统教学模式，需要从教学理念、教学本质、培养目标、培养方式、教学设计、激励手段、质量控制、考核方式和评价体系等方面进行深入研究和探讨。

2.2OBE和CDIO工程教育理念的实施

学生的创新、动手能力来自于实践活动，要成长为一名合格的机械设计师，需要经过模仿、改造、创造的成长过程。对OBE和CDIO模式进行了探索与实践，按照能力培养要求，遵循人才成长规律，形成了“学生为中心、需求为拉动、过程为保障、结果为导向”的人才培养模式。逐步在“机电一体化”课程中引入基于CDIO的项目式教学模式，培养学生主动自主发现问题、提出问题、解决问题和团队协作的能力。基于OBE和CDIO教学模式，改变传统教育模式的评价方法，强化学生能力、素质考核，将考核过程延伸到教学全过程，推行知识、能力、素质三位一体的考核模式，全面实现过程式学习成果达成评价。

3教学改革的方法及思路

3.1思路的改变

在正确认识和理解OBE和CDIO工程教育理念的基础上，对《机电一体化》课程进行改革与探讨。实施过程中做到了3个转变：（1）从“教师中心”向“学生中心”的转变。教学理念从传统的以教师“教”为中心，转变成学生“学”为中心，强调学生的学习效果，践行“施教之功，贵在引路，妙在开窍”的执教理念。（2）从“知识学习”到“能力培养”的转变。调整教学环节、更新教学内容，避免仅传授分散的知识，更加强调对知识的整合以及综合运用知识解决问题的能力。（3）考核模式从“应试式”向“过程式”学习成果达成评价转变。

3.2具体实施思路

按照CDIO项目教学模式，将“机电一体化”课程设为项目，安排在第七学期末进行，在项目的组织、选题、实施过程中、考核方式和评价体现等环节做了大量细致的工作，建设了64个典型案例供学生借鉴，通过项目锻炼学生解决较复杂工程问题的能力，为毕业设计解决更复杂的工程问题做铺垫。在指导老师的指导下，学生们对所学课程理论知识进行系统回顾、综合和提高，并运用所学理论知识。以项目的形式开展课题，培养学生独立运用所学理论解决具体问题的能力。

3.3考核评价

考核评价是教学过程必不可少的一环，科学合理的考核评价标准能够保证教学质量的同时也能够激发学生们学习的积极性。本项目教学采用多元化考核评价方式，将考核评价贯穿于整个项目教学过程中，其总成绩=平时成绩（20%）+过程成绩（60%）+综合成绩（20%）。

4结论

对“机电一体化课程”实施OBE和CDIO工程教育模式，解决了机电一体化教学过程中存在的问题，将教学内容融入到项目任务当中，学生有明确的任务和学习目标，边完成任务边学习，在整个实践教学过程中充分体现了学生的学习主体地位。学生表现出浓厚的兴趣，能够把理论和实践结合起来，同时培养了组员间的团队协作能力。

参考文献：

[1]刘会聪.机电一体化教学探讨与策略研究[J].中国教育技术装备,2017(20):144~145+152.

[2]薛国兵.CDIO在机电一体化课程中的探索与实践[J].电子世界,2012(14):150.

[3]吴开信,成利刚,肖蒙,吕秋霞,程碧荣,成琳娜.基于OBE理念的《运筹学》课程教学改革探索与实践[J].高教学刊,2019(02):135~137.

作者:袁永伟 李珊珊 王家忠 孔德刚 张秀花 单位:河北农业大学 机电工程学院