機電工程實踐教學改革方法

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摘要：隨著工業化的不斷發展，綜合型人才已經成為高校人才培養的必然趨勢，機電工程實踐作為本科教育的重點學科之一，面臨著巨大挑戰。作為機械專業學生的必修課，機電工程實踐具有實用性和綜合性的特點。為了提高本科生的英語口語和動手實驗能力，進行了機電工程實踐的教學改革，形成了基于雙語和項目教學相結合的教學模式。在課堂上，學生用英語與教師交流，并在課后提供對應的教學實驗項目，以便他們練習在課堂上學到的知識。經過多年的探索，證實了雙語教學模式是一項成功的改革，值得在其他課程中逐步推廣。

關鍵詞：機電工程實踐；雙語教學；項目教學法；教學改革

20世紀70年代，“機電一體化”首次出現在日本，主要體現在當時日本的新型工業產品方面。隨著科技的不斷發展、機電技術的不斷成熟，機電一體化已經與電子技術、信息技術、計算機科學、控制技術等共同成了現代工業科學的重要組成部分，而這也對機械專業的學生提出了更高的要求[1]。然而，當前高校的機械專業的教育方式存在不足，部分該專業畢業生并不能在機電相關領域的工作上有很好的表現。在此背景下，機電一體化的教育問題已經成為高校關注的重點問題之一[2,3]。針對機電一體化教育，目前國內眾多學校在結合課程特點和學校資源的情況下進行了不同程度的改革與試點。其中，山東工商職業技術學院將雙語教學的模式應用于非英語課程[4]；安徽大學在機電控制工程課程中采用了雙語對學生開展教學，并結合實踐項目開展實踐教學，經過多年的發展，已經形成了“一條主線、兩個環節、三個實踐點”的教學模式[5]。綜上所述，雙語教學有助于加強學生理論學習，實踐教學有助于培養學生動手能力，這兩種教學方式在多所高校中均有開展。然而在機電一體化教學中這兩種教學模式相結合的教學案例較少，因此于2016年開展了機電工程實踐課程的教學改革，教學改革探索實踐證明了此教學改革的成功。

1改革對象

在高等教育中采用雙語教學以與世界融合是不可阻擋的趨勢，此外雙語教學也是高素質人才滿足經濟發展迫切需求的重要職能[6,7]。目前，雙語教學在我國普遍采用英語，因此找到合適的雙語教學模式將是提高學生英語的實踐能力、了解相關領域最前沿資訊，培養具有國際合作和競爭能力的開放型機電一體化專業人才的有力措施。眾所周知，教與學是密不可分的，這意味著教與學相互影響、相互促進。教師作為課程改革的實施者，對促進和深化課程改革具有重要的現實意義。實施雙語教學不僅有助于教師了解最新的課程體系、教學內容和教學方法，而且可以刺激和推動課程的進一步改革。我國部分機電專業的本科生在集成多學科控制系統方面的能力比較薄弱，這不僅要求學生對機械、電子、計算機科學、自動控制理論有深入的了解，而且還需要具備較強的動手能力、表達能力、團隊合作精神和寫作能力等。因此高等教育將“研究與教學相結合”的思想作為一種現代化的教學方式并得到了確立。在不斷的研究和探索中提高教學效果是豐富教學內容和提高教學質量的關鍵，也是改善機電工程實踐教學的理論基礎。

2教學模式改革

在機電工程實踐教學中，為了實現教學改革的目標，將機電工程實踐教學分為理論教學和實踐教學兩部分。理論教學主要在課堂上實現，以教授基礎知識為目的，此部分教學采用英語教學為主、漢語教學為輔的方式。在實踐教學中選取鉆探機器人項目讓學生進行實踐。如圖1所示為機電工程實踐教學的教學模式，其中教學時長為2周，共計60個學時，為實現理論和實踐教學的平衡，對其教學時間分配比例為1:1。相較于傳統的教學模式，實踐教學對于機電專業有更好的培養效果，其所占的教學比例也通常較大，所以對于整體教學而言，應對理論教學進行一定的優化。有學者[5]對于機電類教學模式提出了“一條主線、兩個環節、三個實踐點”的要求，在本文提出的機電工程實踐教學模式中同樣適用，即將雙語教學和項目教學作為“一條主線”，將理論教學、實踐教學作為“兩個環節”，同時在實踐教學中選取實踐單元，即利用光機電一體化實訓考核裝置完成相應的實踐作業。實踐教學中所采用的光機電一體化實訓考核裝置，由導軌式型材實訓臺、機電一體化設備部件、電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器模塊、交流電機模塊、步進電機及驅動器模塊、模擬生產設備實訓單元（包含上料機構、搬運機械手、皮帶輸送線、物件分揀等）和各種傳感器等組成。光機電一體化實訓考核裝置的每個單元都對應一個教學內容。其中，英語為主要教學語言，而漢語則為輔助教學語言，為了更好地對雙語教學的效果進行評價，需將教師和學生之間的互動作為課程評價體系中的重要部分。在機電工程實踐教學伊始，所有學生可以自由分組，并咨詢有關光機電一體化實訓考核裝置的知識。在學期開始后應提交一個項目計劃，包括每個團隊中項目的詳細劃分、預計將在學習和實踐中完成光機電一體化實訓考核裝置的研究。在教學過程中，一些經驗豐富的研究生將幫助學生解決學習過程中的問題，不僅有助于及時解決學生在學習中遇到的問題，而且還有助于學生從研究生那里學到一些技能，并將有助于培養學生的綜合能力。

3教學評價和成績

3.1教學評價

教學評價是評價學生學習效果的重要手段，在機電工程實踐教學中，學生需要對光機電一體化實訓考核裝置進行控制，實現氣動系統的安裝與調試、電氣控制電路的安裝、PLC編程、機電設備安裝與調試和自動控制系統安裝與調試等。圖2為機電一體化教學評價體系的架構圖，主要通過三個方面對學生的表現進行評價，即課堂表現、組裝與調試、實訓報告，三個部分各占的比例依次為30%、40%、30%。其中組裝與調試主要包括四個子部分，主要為機械構件的裝配與調整能力、機電設備的安裝與調試能力、電路安裝與調試能力和氣動系統的安裝與調試能力。四個部分在總評價體系中各占10%。課堂表現主要為對學生課堂與教師互動程度的評價，在雙語教學中只有互動才能體現雙語教學的效果，對于促進雙語教學改革有積極意義。在組裝與調試的“機械構件的裝配與調整能力”評價部分，要求學生在規定的30min之內完成機械構件的組裝，且組裝過程中不能出現零件錯位等情況，在完成結構組裝之后需要對系統結構進行調試。根據圖2中的教學評價體系可知，相較于傳統的簡單以考試為主要評價方式的評價體系，本文所提出的評價體系綜合性更高，其可以對學生進行全方位的評價，也有助于學生綜合能力的提高。

3.2教學考核

教學考核一方面考查學生在課程改革中對機電知識的掌握程度，另一方面檢驗本次教學改革所取得的成效以及發現課程改革中所存在的問題。針對學生考核，主要設置了三個方面，分別為理論知識模塊、實踐操作模塊以及英語口語模塊。其中理論知識模塊主要通過紙質的書面答題了解學生對該課程的理論知識的掌握程度；實踐操作模塊要求學生以抽簽的形式隨機抽取光機電一體化實訓考核的某一個模塊進行實操，授課教師根據學生的操作實踐、操作熟練度以及操作精度進行綜合打分；英語考核模塊主要是讓學生與教師對機電一體化知識進行討論，該形式的考試不僅可以對學生的英語水平進行檢查，同時還可以考查學生的專業知識。如圖3所示為口語考試的結果，其中a、b分別為學期前和學期后口語水平。由此也可以看出經過一個學期的雙語教學，學生的口語能力得到了較大提高。學生的最后成績由三個模塊組成，其中理論知識模塊、實踐操作模塊和英語口語模塊分別占總成績的30%、40%和30%。根據學生對教學效果的反饋，93%的學生表達了對教學改革的認可。另外有10%的學生對機電工程實踐教學改革提出了一些建議：例如在課程實踐分配上可以盡量增加實踐部分的時間；在理論和實踐教學中將課堂的大部分時間交給學生；適當增加實踐部分的課程項目。這些寶貴的意見都將是推動機電工程實踐教學改革的寶貴財富。

4結語

雙語教學與項目實踐教學法的結合使機電工程實踐教學效果有了極大的提升，同時在三年的探索過程中證實了該改革的成功。通過新型教學評價體系的設計，可以實現對學生的綜合性評價，而不是簡單的考試，對學生學習積極性的提高有很大的幫助。本教學的創新點主要總結為以下三個方面，其他工程類的課程也可以借鑒本教學模式。（1）雙語教學。通過中英雙語教學，以英語教學為主、漢語教學為輔的方式，提高了學生的英語口語能力，加強了學生對專業英語的學習。（2）項目教學法。通過與實踐項目相結合提高了學生的實踐動手能力，加強了實踐與理論的聯系。（3）互動教學。在教學評價體系中，強調學生與教師的課堂互動，可以提高學生的學習積極性，活躍課堂氣氛，進而達到較好的教學效果。

參考文獻

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作者：陳志 單位：桂林航天工業學院機電工程學院