以学生工程实践能力为导向的机电控制技术课程改革与实施

以学生工程实践能力为导向的机电控制技术课程改革与实施

黄跃娟,曾凡菊,魏颖,丁娟,朱彦彦

哈尔滨华德学院

摘要：随着社会的发展，技术人才需求不断增加。“机电控制技术”课程是电工电子技术、自动控制技术和机械传动的有机结合体，是一门实践性很强的课程。课程的理论知识具有应用性和交叉性强的特点，学生不仅需要掌握好理论知识，更应该具备较强的动手操作实践能力。在当前大力发展“新工科”的背景下，结合“机电控制技术”课程当前的教学现状，需要尽快开展对其课程理论教学和实验教学的改革探索。

关键词：学生工程；实践能力；机电控制技术；课程改革；实施

引言

机电传动控制课程涉及物理学、电子学、控制理论和控制技术等多方面知识，是机电控制人才所需电气知识结构的躯体、机电结合的纽带，也是机械电子工程专业实践性很强的一门专业核心课程。该课程的主要任务是使学生了解机电传动控制的基础知识，熟悉常用电动机的传动性能，掌握继电接触控制系统和PLC控制系统的基础理论和基本知识，具备一定的机电传动控制系统设计和编程能力，为将来从事机电传动控制系统设计、改造和维修打下坚实的基础。机电传动控制课程在机械电子工程专业课程体系中具有承前启后的作用，不仅是前续专业基础课程的延伸，也能为学生学好后续其他专业课程作好前期准备。

1课程教学的当前现状分析

1.1理论课程教学内容方面

在理论课程教学过程中与关联课程的内容衔接存在部分不合理的情况，主要表现在有部分知识点存在重复讲解、知识点分散，同时其授课内容陈旧、缺少新颖性，无法紧跟科技最前沿。缺乏一些紧跟专业及技术发展新方向的综合性、系统性的知识点，也缺少一些结合南疆实际生产情况的课程教学案例，难以引起学生知识点的共鸣和学习兴趣，不利于学生创新能力和实践能力的培养，也不满足南疆培养复合型机电专业人才的需求。

1.2实验教学方面

实验教学方式和考核手段不能满足培养新时代学生的要求，学生理论基础弱，对所涉及的理论知识学习不清楚或掌握不到位。在实验过程中多数学生只是机械的按照实验步骤操作，不进行深入思考实验的目的及意义，对实验结果和实验现象不是很清楚，部分学生不能真正参与实验或很少真正参与实验。实验考核方式采用考勤和实验报告相结合的方式，部分学生认为来上课就行，不关心实验过程，只为单纯的完成考勤任务，无法对部分学生起到督促学习的目的。同时实验过程一般是固定的实验流程模式，实验指导教师在实验结束后对实验结果现场不总结或总结不到位，导致学生也不愿意对实验过程出现的问题进行总结和思考。

1.3课程教学方式方面

当前教育背景下，通过课堂传授知识逐渐变得弱化，部分学生热衷于“快餐式”和“碎片式”学习方式。虽然多媒体技术已在课程教学使用多年，但是部分老师只是将多媒体作为黑板的替代品，缺少生动性。同时教学大纲、课程教案及实验指导书部分内容比较老化，不能够与时俱进，授课PPT形式单一，内容缺乏吸引力；理论和实验的课堂教学与工程实践应用联系较少，无法满足新工科背景下对学生的培养需求。

2课程教学改革方案

2.1前后衔接多课程联动重构教学内容

依据机械电子工程专业机电控制技术方向培养目标，发挥机电传动控制课程的纽带作用，结合先进装备、自动化生产系统控制要求，注重最新控制技术在机电传动控制中的应用，从企业一线选取典型液压与气压系统、机械传动系统组成课程控制项目，并将其贯穿继电接触控制系统设计和PLC控制系统设计课程教学之中；同时对课程内容进行重构，增加机电传动控制技术发展前沿的相关内容，既能巩固先修的液压与气压、机械设计、控制工程等专业基础课程知识，又能较好地结合正在讲授的机电传动控制课程知识，做到原理与应用并重、元件与系统紧密结合、机械与电气融合、理论联系实践，实现以用促学、学用结合。

2.2项目引导分段实施增加实践挑战度

改变现有课程实践教学以实验为主的模式，打造机电传动控制课程多层次实践动手能力培养平台，满足不同层次学生实践能力培养需求。不仅在原有的以验证性实验为主的实验教学体系中增设设计性、创新性实验，培养学生的创新思维和意识，而且增设实践能力拓展环节，增加课程的实践挑战度，为学校培养高素质应用型人才提供平台。依据从企业一线选取的不同控制项目开展教学。课前，教师对学生进行分组并布置项目任务，学生以项目任务为引导，运用所学的机电传动控制系统设计相关知识，在课余时间阅读并查找相关资料，完成项目控制系统硬件和软件部分的设计工作；课中，师生共同对各小组提出的项目控制方案进行讨论，完善控制原理图和PLC梯形图；课后，学生利用机电综合实验室进行项目上机调试，修改完善程序，完成项目设计。学有余力的学生可进行上位机监控系统设计，进一步拓展创新能力和实践动手能力。此外，利用学校现有的零起点和西风坊等大学生创新创业实践基地，鼓励有能力的学生进行实物制作，并选择优秀项目参加机电控制技术类科技竞赛和大学生创新创业项目申报，或选拔优秀学生加入教师的科研课题，着力培养学生的机电控制技术知识综合应用能力和创新实践能力。

2.3创新能力培养

培养创新能力，除了灵活掌握专业知识外，还需要开阔的视野和先进的思维方法。在视野方面，需要深入了解机械电子工程领域的前沿技术，通过学术会议、研讨会、交流讲座等方式拓展视野，掌握行业内的最新发展动态和趋势，了解国内外先进技术和应用案例；在思维方法方面，学会多方位思考问题，发展多元化的思维方式，从不同的角度、层面、维度看待同一个问题，具有跨界思维和创新思维。另外，需要多元化学习，除学习机械电子工程领域的知识，还需要了解其他学科领域的知识，如材料、物理、数学、化学等，这样可以促进知识的交叉融合，从而产生更多的创新想法。在创新能力培养上，参与科研项目是一种重要的形式，应通过项目课程、科研助理等方式，鼓励并组织本科阶段的同学参加科研项目。通过参与科研项目，学生可以了解科研的基本流程和方法，增强科研意识和科研能力。此外，在科研过程中需要主动思考问题，积极探索答案，从而锻炼批判性思维和解决问题的能力。参与科研项目需要进行大量实践工作，如实验设计、数据采集和分析等，这些实践活动能够增强本科生的实践能力，提高其实验技能和数据分析能力。学生参与科研项目需要与导师和其他团队成员进行良好的沟通和协作，参加研讨会和学术会议，这些活动能够提高学生的团队协作和人际交往能力以及语言表达和组织能力。使其了解业界技术发展脉络，提升其对技术发展趋势的把握能力。

2.4翻转课堂

翻转课堂是一种新型的教学模式，它把学生在课堂内听讲、做练习的时间转移到了家庭或其他场所，在课堂上由教师和学生共同进行互动、探究和讨论。“机电控制技术”是一门实践性很强的课程，需要学生不断地实践和探究，而传统的课堂教学往往无法满足这种需求。通过翻转课堂的方式，学生可以在家里预习相关的机电控制技术知识和技能，这样可以让学生更加深入地了解机电一体化的理论和实践，为后续的实验和探究打下坚实的基础。在课堂上，教师可以组织学生进行小组讨论、问题解答和实验探究等活动，通过互动方式传递设计思路及创新意识，使学生更生动地理解和掌握机电控制技术。此外，翻转课堂还可以提高学生的自主学习能力和创新能力，让学生更加主动地参与到学习过程中，提高学生的学习积极性和主动性。

结语

随着科学技术的飞速发展，以及应用型院校办学定位的确定，利用常规教学方式开展机电传动控制课程教学，已经无法满足培养“高素质、重应用、善创新、强能力”应用型本科人才的要求。认真分析存在的问题，对该课程进行了改革与实践。

参考文献

[1]岳建锋.《机电传动控制基础》课程实践体系新探索[J].教育教学论坛,2013(52):203-204.

[2]史尧臣.《机电传动控制》课程教学的改革与探究[J].现代教育科学.2018(S1):111-113.

[3]王才东,杨文建,王辉.“机电传动控制”课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2013(10):73-74.

课题项目：高等教育2023年度黑龙江省教育科学规划重点课题：面向工程强化实践的《机电控制技术》课程改革与实践

项目编号：GJB1423037