机电一体化教学范文

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中图分类号：G71

根据我国中职机电一体化专业对学生培养的目标与要求，我们知道此专业对学生的培养目标是：培养出能够胜任从事机电一体化设备操作使用的人才，包括对机电一体化设备安装、调试、使用、维修、维护和管理等，培养层次分为能够基本胜任工作的初中级技术应用专门人才和高技能、高素质、高应用型高级职业技术人才两类。对于高级职业技术人才的要求是：要求其不但能够操作、维护、管理，而且还必须能够进行设计。如何快速提升这一专业的学生技能与素质，将他们培养成专业素质高、专业技能强的科技型人才，是中职机电一体化专业教师必须面对的课题，本文就此展开探析，首先对现行机电一体化专业教学中存在的问题进行分析，接着就如何更有效地开展机电一体化教学进行分析探讨。

一、中职机电一体化教学现状分析

1、专业课程设置不合理性

针对当前机电一体化专业课程体系的分析，笔者发现课程体系对专业的侧重点与聚焦点主要集中在电与机两个方面，而且两者分界比较明显。专业目标要求他们是融为一体的，然而，当前的专业课程设置存在一些过分偏重于机械方面的课程安排，从而偏轻了对电类课程的设置，这与当前“机、电、计算机”三维一体的专业格局极不相称，从而导致教学与实际脱节，无法很好地配合机电一体化专业设备操作演练教学。为适应社会形势与专业发展趋势，笔者认为，有必要对机电一体化教学课程内容进行适度的改革调整，加强电气控制课程、计算机运用课程等方面的教学，从而将“机、电、计算机”三者提升到同等重要的高度来进行教学。

2、专业课程内容缺乏完整性和标准化

在机电一体化专业的课程教学过程中，几乎所有操作都是通过手工实践来进行的，只有极少部分通过自动化编程软件加以实现，专业课程内容缺乏完整性和标准化，从而必须导致对专业相关的知识掌握不全，不能对相关或相近专业知识做到融会贯通，导致学生对课程内容感到生涩，难以引起他们对课程学习的兴趣，甚至让他们觉得课程内容枯燥无味。对此，从教学效果来看，对提高教学效果极为不利，从对学生综合素质和长远发展来看，很难让学生蕴含更多的潜能去适应日益信息化的现代企业工作环境。针对这种状况，笔者建议，对目前的专业课程必须进行加以修改完善，使之更能与机电一体化专业教学目标相一致起来。

3、理论原理教学与实践操作教学相剥离

理论原理教学与实践操作教学本应融为一体、紧密相联、密不可分的，“机电一体化”专业特点对理论原理教学与实践操作教学的要求更高，对理论原理的教学必须引用实践操作加以形象化和具体化，对于实践操作教学必须通过理论原来进行指导、验证和保障。例如：现代国内外的工业企业几乎都装备了先进的数据信息传感设备、数据自动处理分析设备、自动化控制系统等，这些设备和系统技术含量都比较高，对操作和管理其的人员素质要求比较高，不但要求他们必须具有机电一体化专业技术和简单的操作能力，而且还必须有较高的理论分析能力。然而当前的实际教学，与企业实际情况相差很大，理论原理教学与实践操作教学相剥离现象严重，从而导致学生毕业后很难快速适应工作岗位需要。

二、机电一体化教学探析

1、激发学生学习兴趣，引领学生自主学习

我国春秋末期著名的思想家、教育家、儒家学派创始人孔子曾经说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”可见学习兴趣对教学的重要性，它可以激发学生自主地去研究、分析、挖掘事物的来龙去脉，进而激发人们对事物更深层次的探索，在教学中有了学习兴趣，不但可以提高教学质量和效率，而且还可以激励学生对难题进行攻坚探索，增强他们更好地学好教学内容的自信心。那么，如何更好地激发学生的学习兴趣呢？笔者认识，最好的办法就是让教学回归于生活实践或工作实际，例如：关于教学“三相异步电机变频调速”的过程中，就可以将我们日常生活中最常见的“变频空调”引入到课堂，通过其原理和特点来分析普通的与变频的空调之间的差异，进而指出变频调速存在哪些优点，从而增长学生的生活物理知识，增进学生学习的积极性和兴趣性，进而增强他们学习动力，激励他们自主学习。

2、注重实践操作教学课程的场景和任务创设

笔者具体的教学实践经验表明，机电一体化专业理论课程与具体专业实践课程关系相当密切，源于机电一体化专业本身就是理论与实践并重的专业，因此在具体教学中，当进行设计课程模式时，应采取实践与理论同步进行教学策略。例如，可以将《金属材料与热处理》、《机械制图》等理论知识的学习与实践结合起来。而在实践性课程教学中，必须特别注重实践操作教学课程的场景和任务创设，将实践延伸为实训，并尽可能让学生在实训车间进行，将“实习课”与“理论课”有机地结合起来，不再进行严格的区分。另外，对于教学课程的考核，也可以改变传统的笔试定高低的做法，改为笔试成绩、操作成绩、平时作业成绩三者合一的方式进行综合评分。

3、引入现代化教学手段提高教学质量

如今已经进入了信息化时代，我们的教学手段也应紧跟时代步伐。实践证明，通过引入多媒体等信息化手段，可以使教学更加形象、直观、生动，更有利于学生对专业知识和技能的理解和掌握。此外通过构建专业教室、实训和实验基地，将一些先进的设备或模拟器材引入其中，可以让学生在实践操作中进一步提高理论水平和实践操控能力。有利于学生加快掌握机电一体化操作技能，有利于学生毕业后快速适应新的工作岗位。

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一、问题的提出

掌握机电一体化相关技术对于机电类专业的中职学生而言至关重要，但大部分学生即使努力学习了两年，也无法很好地掌握机电一体化相关技术，原因如下。

1.机电一体化技术多且涉及面广

机电一体化涉及的相关设备有PLC、PLC外接模块、变频器、触摸屏、传感器、交直流电机、特种电机、步进系统、伺服系统、工业机器人系统、气动系统等，每种设备对应相应的使用技术。传统教学是由浅入深顺次学习，但学生学习两年后技术仍没学全，更谈不上组合在一起使用。

2.传统教学模式不适合学习机电一体化技术

传统教学先理论后实操，理论讲的太深，实用性不强，而大部分实操以验证为核心，不是以使用为核心。这就导致了理论学习学生根本学不懂，信心受挫，学习兴趣全无，而实操与生产实践相差太远，学生走上工作岗位即使学过相关技术，也不会使用，且没掌握自学的方法，无法胜任相应的工作岗位。

3.机电一体化技术比较复杂且难度较大

机电一体化所涉及的每一种技术都比较复杂，都可以单独称为一门学科。以传感器技术这本中职教材为例，书中介绍了传感器的定义、分类、测量误差及各种传感器的结构和原理，可谓面面俱到，但传感器在生产实践中如何使用介绍的并不多。传感器技术只是机电一体化相关技术中的一种，所占比例不足十分之一，可想而知要想面面俱到学全所有技术难度有多大。

4.机电一体化技术综合应用难上加难

机电一体化只有把相关技术组合在一起使用才有实际意义，只掌握单独某一种或少数几种技术，无法满足工作岗位的要求，还需根据实际补全所欠缺的部分，这就要求学生有一定的自学能力，而这恰恰是中职学生的弱点。以PLC教学为例，学生通过一个学期的学习，掌握了PLC基本使用方法，对PLC的接线、编程有一定了解，但在生产实践中，PLC需要和编码器、传感器、步进驱动器、伺服放大器等配合使用，无论是接线还是编程，难度都提高了。这种技术岗位，学生无所适从，最后只能放弃。

二、解决方案

针对上述问题，笔者经过多年探索与研究，提出如下解决方案。

1.改变教学理念和教学模式

采用理实一体化教学模式，突破以往理论与实践相脱节的现象，教学环节相对集中。它强调充分发挥教师的主导作用，通过设定教学任务和教学目标，让师生双方边教、边学、边做，全程构建素质和技能培养框架，丰富课堂教学和实践教学环节，提高教学质量。在整个教学环节中，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的先实后理或先理后实，而是理中有实，实中有理。突出学生动手能力和专业技能的培养，充分调动和激发学生学习兴趣。

2.依托模拟自动生产线教学

笔者采用的是广东三向教学仪器制造有限公司生产的SX-815L自动生产线实训考核设备。该设备把PLC、PLC外接模块、变频器、触摸屏、传感器、交直流电机、特种电机、步进系统、伺服系统、气动系统有机结合在一起。只需要掌握该设备一个生产流程，就可以初步学会机电一体化相关技术，既降低了学习难度，又侧重实用性，使学生的学习目标更加明确，大大提高了学习效率。该设备采用的是模块化结构，可按照生产线运行过程，分阶段学习各个模块，只需要两个学期，基础中等的学生就可熟练运行这个模拟生产线，进而掌握机电一体化相关技术。

3.采用从兴趣入手、循序渐进的教学方法

以SX-815L环形传输分拣单元中的分拣过程为例，把整个上料分拣过程的教学分为若干个环节。

（1）指导学生观察设备上料分拣的运行过程。通过观察设备分拣运行过程，激发学生的好奇心，让学生有学习兴趣，教师讲解过程通俗易懂，化繁为简，并融入互动环节，学生可自由提问，教师回答学生的疑问。

（2）讲解相关设备及元件。从基础学起，为后续环节打下基础。讲解过程中学生可自由提问，教师回答学生的疑问。讲解结束后，学生可在教师的指导下自主探究相关设备及元件，也可在学习小组中互相学习，共同研究，起到事半功倍的效果。

（3）举例讲解接线。接线是教学中的重点，由教师举例详细讲解，学生理解后自行在纸上画出，再由教师逐个检查，帮学生改正错误，直至学生完全掌握为止。

（4）学生验证接线。学生扒开线槽，查看电路和气路的连接方式，并使用万用表验证纸上的接线图，加深印象，学生自主探究，培养学生的动手能力。

（5）详细介绍上料过程。循序渐进，为讲解程序打下基础。在此过程中，学生可自由提问，师生互动解决问题。

（6）讲解上料程序。教师讲解程序中的要点及注意事项，学生理解后按照控制要求独立编程，遇到问题可在学习小组中互相学习，共同研究，在此过程中，教师应鼓励创新。

（7）验证传感器与汽缸如何配合使用。此过程由教师引导，学生自主探究，培养学生独立思考能力。

（8）详细介绍分拣过程。

（9）讲解分拣程序。

（10）学生分组练习。每套设备为一组，分配3～4人，每组都有一个基础比较好的学生当组长，由这名学生带领其他组员练习，教师负责答疑。

此教学设计环环相扣，循序渐进，体现做中学、学中做的特色。需要注意的是，各个环节所需时间因人而异，整个上料分拣教学过程约为40学时。

三、教学效果

从表1和表2可以看出，采用理实一体化的教学模式依托模拟自动生产线教学从兴趣入手，循序渐进的教学手段所产生的教学效果远远好于传统的教学模式。值得一提的是学生在编程过程中能够做到独立思考，所编写的程序既能够按照控制要求运行又与教师讲解的程序不一致，甚至优于教师讲解的程序，充分体现出了创新性。

四、教学反思

1.优势

（1）从兴趣入手，学生学习变被动为主动。传统教学没有切实考虑到学生的学习兴趣，学生不会主动学习，教师通过考核逼迫学生学习，可是学习机电一体化相关技术难度较大，完全靠考核的方式并不理想。从兴趣出发，学生主动学习，大大提高了学习效率，又可使教师的教学工作变得轻松，可谓一举两得。

（2）有效激发学生的潜能。笔者观察学生在练习过程中，如果遇到问题会积极思考，尽可能独立解决问题。学生编写的程序起初很不完善，经过一段时间的改进，有的程序甚至要优于教师讲解的程序，学生看到设备按照控制要求流畅地运行，很有成就感。

（3）教会学生学习机电一体化技术的方法。“授之以鱼，不如授之以渔”，机电一体化相关设备品牌繁多，学生走上工作岗位以后难免要自学学校没有学过的设备，这就要求学生要掌握学习机电一体化相关技术方法。每个品牌的设备使用方法虽不一致，但工作原理是相同的，学生掌握SX-815L自动生产线实训考核设备后就能做到“一理通，百理明”，再加上正确的学习方法，就可以自学其他品牌的设备，大大提高了工作岗位的适应能力。

2.不足之处

受成套教学设备的制约，电路及气路的布线工艺讲授和练习不够充分，以后笔者会继续探索弥补不足。

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近些年来，国家对于中职院校的教育越来越重视，给予了其许多的帮助，尤其是在教学改革这一方面。目前开展的全国职业学校技能大赛其中一个目的就是希望借此来推进教学改革的进程。机电一体化技能大赛对于中职院校的机电专业教学有着重要作用，本文就其主要表现进行了四方面的思考、分析。

1机电一体化技能大赛促进教学设备更新

全国机电一体化技能大赛对于设备有着很高的要求，每一个中职院校如果想要参加这项比赛就需要做好前期的、大量的、充足的准备，而此前提就是必须要有大量的、先进的机电设备，比如：机电一体化设备、液压与气动设备、PLC可编程设备等，这些设备都是全国机电一体化技能大赛所需要的基础设备[1]。根据实际情况分析，我们发现多数中职院校在设备的供给上存在明显的不足。一些院校总是再设备上克扣，要么是选择一些品牌差、质量低的设备，要么就是购买二手产品，可想而知，这样的设备又能够获得怎样的结果呢？全国机电一体化技能大赛对于每个中职院校都是很重要的赛事，十分值得关注和参与，所以，对待此事件相关院校一定不会忽视。首先就是要保证设备的及时更新与供给，注入大量的资金去购买先进的、质量好的机电设备，保证学生的实际训练环境。设备的更新又能够很好地带动专业人员技能的派样，并且在长期的实践摸索中也能够总结丰富的实战经验，进一步加强教学改革。

2全国机电一体化技能大赛能够提升教师队伍教学质量

教师的质量永远都是教学改革的一大关键，在中职院校中往往存在一些老师，跟不上时展的步伐，无法实现知识的更新，所以在讲课方面难免会有所欠缺。或者是还有一部分教师觉得没有工作的动力，对待实际教学环节就十分懈怠。但是，全国机电一体化技能大赛的出现能够很好地解决这两方面的问题，很好的提高全国职业院校教师的实际教学水平。全国机电一体化技能大赛一方面可以作为教师进行新知识学习的动力，在此动力的催动下，教师能够认识更多的新鲜的事物，开阔自己的眼界，自主的进行新知识的学习和归纳。另外，教师也能够在参与全国机电一体化技能大赛的指导中，积累更多的经验，提升自己的实际训练以及教学水平，更好地将新知识与旧知识进行融合。另外，我们在实际调查中也了解到了当下许多中职院校为了提升教学质量，提高教育水平，加强公信度，对于教师这一方面给了很大的重视，会定期的安排一些教师进行实训参观、会议指导，还有部分有条件的也会选择让一部分教师到国外进行学习，观察、了解、掌握外国在机电一体化方面的新技术。而产生此局面的一个重要原因就是全国机电一体化技能大赛的开展，许多教师的目标都是在此赛事中获奖[2]。比如：机电一体化设备的安装，如果放在以前，很少有教师能够安装处或者是能够熟练的进行安装，但是如果让多次参与全国机电一体化技能大赛的教师来安装，那么这简直就是小菜一碟。在探索机电一体化技能大赛的过程中，教师熟练地掌握先进设备，不断地积累实战经验，反复的应用于实践，这样一来，教师的整体水平自然会得到大幅度的提升。

3全国机电一体化技能大赛能够促进教学模式改革

教学模式的改革在教学改革中也是很重要的一个方面，机电一体化技能大赛的开展也能够很好地推动此方面的发展。我们了解到自从全国机电一体化技能大赛开展以来就有许多的中职院校积极地开设特长班学习，每个专业都有对口的技能特长班，在平时业余时间进行技能培训。这就是在技能大赛下产生的一种新型的中职院校教学模式，一对一进行专门的辅导，将学生的优点进行放大，专攻某一技能区域。而实际也表明，这种方法的确有效，能够很好的加强学生某一方面的特长培养，提高学生的技能，同时也很好地检验了学校的师资水平以及管理能力等。另一方面是在全国机电一体化技能大赛的影响下，更多的中职院校开始将目光放在了校外企业上。据悉，多数中职院校已经开展了校企合作、工学对接的教学模式。将学校和企业进行有机结合，将学生实际学习与实践相互结合，为学生提供了一个良好的学、实一体化发展平台，极大地推动了中职院校的教学改革[3]。

4全国机电一体化技能大赛加强校企合作

对于中职院校而言，实践是一项十分重要的环节，通过实践能够很好地帮助学生积累经验，将知识更好地融会贯通，进而提升自我水平。机电一体化技能大赛是一项具有高技能含量的大赛，这项比赛实际要求一位选手要完成PLC控制程序，触摸屏控制程序和变频器的参数设置；除此之外还需要另一位选手的紧密配合，另一位需要完成机械手、传送带以及供料机构等的组装，同时也要做好传感器、开关、电磁阀磁性开关等的电路连接。最后就是要将所对应的程序下载到PLC以及触摸屏内，打开电路，对其整体设备进行联合调试，完成一个生产线的模拟生产加工过程。由此可知，这个大赛的难度十分高，尤其是对于中职学生而言，更是十分困难。该项比赛中涉及到的许多专业性的技能操作实际上许多教师也不清楚，不能够给学生准确的答复。但是这些却恰恰是企业实际生产环节中最常见到的设备，所以，这就能够说明全国机电一体化技能大赛需要企业生产实践的支撑，学生要能够很好地掌握实际生产流程和技能。全国机电一体化技能大赛给予中职院校改革的另一大思考就是要能够认识到企业的重要性，加强校企合作。所以，在此大赛影响下的中职院校教学必须要与当地企业加强合作，实现校企人才对接，让企业能够成为现实参与实际生产的一个重要平台[4]。定期的组织学生到合作企业进行参观、实习，让学生在实践中摸索；另一方面也可以让企业的生产技工亲自到中职院校进行生产培训，为学生讲解实际生产中可能存在的问题。最后一点也可以安排本校教师到外国进行学习，学习他们先进的技能，将相关的机电知识以及实训知识带到国内，在实际教学中加以运用和拓展。通过以上几个主要方面的实际分析，我们能够很好地了解到当下中职院校教学改革的一大重要参考依据就是机电一体化技能大赛，要想要谋求更好的发展就必须要能够深刻的分析全国机电一体化技能大赛带给中职院校教学改革的重要启示，并及时的对实际改革方向进行调整。

5结束语

全国机电一体化技能大赛有着重要的存在意义，对于中职院校而言，必须要及时的通过这项比赛认识到自己的不足，加强教学改革。同时，通过这项比赛我们也能够意识到职业院校要想要发展就必须发展高科技，落后就要挨打，中职院校要立足于新科技、高科技，不断地对其进行创新对教学进行改革，只有这样才能够改变当下中职教育发展受阻的境地，才能够更好地推动中职院校教学的发展。

作者:王俊岭 单位:江苏省丰县中等专业学校

参考文献：

[1]高淑珍.职业技能大赛对机电一体化专业教学改革意义与实践研究[J].赤子(上中旬),2016(19):263.

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随着现代化工业生产的发展，由气动技术、液压技术、传感器技术、PLC技术、网络及通讯技术等学科的强烈相互渗透而形成的机电一体化技术，已成为当今工业科技的重要组成部分。长期以来机电专业基本上是按照传统的理论体系以学科为核心来组织教学，把传授系统的理论知识作为组织教学的出发点，作为教学过程的主线和质量考核的主要标准，对学生系统地掌握理论知识开发设计产品是有利的。但是也存在不足之处，学生毕业后大部分被分配在生产第一线，所从事的工作不是研究、设计、开发、决策等，而是操作设备、制定工艺、筹划工装卡具、调整试车、查找故障和排除故障，出现了学生在学校学的知识相当一部分用不上，而现场工作所必需的工作能力又不具备的情况。本文针对机电一体化专业教学不能满足经济快速发展的需求这一现状，提出了以实践为导向的机电一体化教学改革。

一、 指导思想

机电一体化技术专业人才培养的指导思想是：根据社会的需求，以调查结果为基本依据，以提高学生的职业能力和专业素养为目标，建立学以致用的教育培养理念，建立多样性、灵活性与选择性相统一的教学机制，通过具体的职业技术实践活动，帮助学生积累大量实际工作经验，使其能够成为企业优秀的机电一体化领域技术人才。

二、教学策略

1.课程内容综合化

随着现代科学技术的迅猛发展，科学知识综合化、一体化显著加强，使得社会职业呈现综合化发展趋势，一些传统、单一的专业逐渐萎缩甚至消失。与此同时，出现了许多新兴交叉的专业，例如，机电设备维修与管理专业、机械加工与数控技术专业、信息工程与网络技术专业、模具制造与数控技术专业、焊接与钣金技术专业等，这些专业中的许多知识、技能已经超越了传统的单一专业所界定的范围。因此，课程内容也必须适应这一变化，适当增加一些新的跨学科的内容。例如，模具制造与数控技术专业的学生不仅要懂数学、物理、工程力学、机械制图、机械基础、公差与配合、金属材料及热处理等知识，而且还要掌握机械制造工艺、数控机床、模具CAD/CAM、数控原理与编程等专业知识，才能较好地从事模具设计与制造、模具装配与调试工作。在市场竞争日趋激烈，产品更新换代和生产结构调整愈加频繁的今天，职业活动中的人与人、人与环境的交往更加复杂和广泛，职业岗位的转换也日渐增多，对劳动者的交流能力、应变能力、心理承受能力等诸多方面提出了更多、更新、更高的要求。学生经常转换学习内容、训练方法和思维方式，对培养综合职业适应能力是非常有利的。另外，课程内容综合化、一体化，可以有机、合理地安排教学内容，避免重复讲授，能拓宽学科或专业的知识面，增强各部分内容之间的衔接，从而使学生更快地形成熟练的专业技能，可以有效地提高教学效率。

2.注意选择合适的教学场所

在教学过程中教学场所是十分重要的，决定了教学的效果，所以要加强一体化的建设。建立理论与实践"一体化"教学的专业教室，是融教室、实训、考工于一体，这需购置和自制大量的教学设备，在各个专业教室都能够进行多媒体教学，使专业教室具有多媒体教学、实物展示、演练实训、考工强化训练和考工等多种功能，营造出良好的职业氛围和环境。教师在专业教室上课可以边讲边练，使学生在模拟工厂的环境下学习，在学习过程中，既可以对照实物学习构造原理，又可以进行实际动手训练。教学方法直观、灵活，教学形式生动、活泼，激发了学生的学习热情，调动了学生的参与性与主动性，有利于拓展学生的能力，发展学生的潜能，从而培养了大量综合性人才，大大提高了教学质量。同时，也节约了教学时间，提高了教学效果。

例如，在电气技术专业的理论与实践"一体化"教学中，我们结合专业特点，围绕某一种典型产品的设计制造过程，把教学与生产制造结合起来，营造一种教学工厂式的教学氛围，师生双方通过边教、边学、边做来完成整个教学过程，实现"一体化"的教学模式。

"一体化"教室的不足属于最难解决的问题，因为理论教室不但用于白天上课，而且还要用于学生晚上晚自习（我校大部分学生是住宿生）。所以，不可能将理论课室改造为"一体化"教学场地。为此，我们最大限度地发挥每个教室的功能，将文化基础模块和专业基础模块放在理论教室，再把理论教室和实习教室有机地结合起来。

3.加强实习基地建设

实习设施、设备是实习教学的物质基础和前提条件。要提高机电一体化专业毕业生的职业技能水平，必须切实建设好校内外实习基地。

（1）建好校内实习基地

按照职业学校机电一体化专业现代化建设的要求，职业学校应建设相对完备的、具有一定先进性的，与培养目标、教学计划相适应的校内实习基地。添置的设备既要具有一定的先进性，还要具备足够的数量。机电一体化专业有了校内实习基地，就可以按照实纲和企业用人要求适时调整实习计划，根据学生的学习实际合理设计实习课题，实习教学质量的提高就有了保证。当然，专业现代化建设不可能一蹴而就，要根据学校的实际情况，通过分步实施、逐步完善的方法达到建设要求。

（2）广泛建立校外实习基地

广泛建立校外实习基地，与现代企业保持较为密切的联系，以满足学生毕业前顶岗实习的需要。学生在企业中实习，能够接触到先进的生产设备，学到先进的生产工艺和加工方法，拓宽视野，并且能学以致用，将所掌握的专业知识和操作技能应用于生产实践中。同时学校在与企业的交往过程中，还可以了解现代企业对员工综合素质的要求并征求企业对学校办学的建议，以便对教育教学的方方面面进行改革与调整。

一体化教学模式特别适合于实践性强的课程教学，在课程教学过程中，对于充分发挥学生的主观能动性，提高教学质量，培养知识型、应用型的技术人才发挥了前所未有的作用。今后，随着对中等职业教育的进一步深化，职业学校应不断总结出适合自身发展需求的教学方法，努力提高职业教育的水平和质量，为国家培养高素质的应用型人才。

参考文献：

[1]何玉刚.提高课堂教学吸引力的有效策略[J].职教通讯，2007.

[2]孙华.浅析提高专业课课堂教学的有效性[J].科技信息.

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Key Words: Mechatronics, teaching reform, professional features随着现代化工业生产的发展,由气动技术、液压技术、传感器技术、PLC技术、网络及通讯技术等学科的强烈相互渗透而形成的机电一体化技术,已成为当今工业科技的重要组成部分。长期以来机电专业基本上是按照传统的理论体系以学科为核心来组织教学,把传授系统的理论知识作为组织教学的出发点,作为教学过程的主线和质量考核的主要标准,对学生系统地掌握理论知识,开发设计产品是有利的。但是也存在不足之处,学生毕业后大部分被分配在生产第一线,所从事的工作不是研究、设计、开发、决策等,而是操作设备、制定工艺、筹划工装卡具、调整试车、查找故障和排除故障,在学校学的知识相当一部分用不上,而现场工作所必需的工作能力又不具备。一、 改革的必要性随着国民经济的增长,社会对人才的需求也开始增长,社会对人才特别是机电一体化专业人才的知识结构提出了新的要求。旧的办学模式在人才培养的方法和途径上受到很大的制约,无论是人才的培养规格、课程体系的设置,还是实践性教学体系的安排,都没有完全摆脱传统教育的模式,呈现出本科教育的压缩版,使毕业生在理论研究的领域里缺乏理论,在技术应用领域内缺乏应用。有的专业由于课时设置不合理、教学方法陈旧等诸多原因,学生理论知识学习不扎实,又缺乏必要的社会实践与动手能力,以至于课程结束后,了解的只是一些课本上的理论知识。这就充分显示了机电一体化教学改革的必要性。二、 改革的思路1. 制定适应新形势的教学内容 制订符合现代化建设要求的机电一体化专业教学计划,遵循国家、省教育主管部门的有关文件精神,以综合素质培养为基础,以能力培养为主线。围绕培养目标,对知识、能力、素质等方面进行合理的综合安排,力求整体优化,培养实用的职业技术人才。 2. 先进教学手段的应用 (1)运用多媒体进行直观教学。课程中的原理图、梯形图、程序及电路图较多,利用Authorware、Powerpiont制作成多媒体课件,集文字、图片、动画和声音于一体,不仅大大减少了老师课堂上画图的时间,而且学生兴趣倍增,容易理解,提高了教学效率,增大了课堂教学的信息量。(2)联系生活,启发学生思维。课堂教学重在理论联系实际,运用生活中的实例,既有助于学生对理论知识的掌握,又有益于提高学生的兴趣和对实际问题的思考能力。(3)与时俱进,激发学生的求知欲。教师应该与时俱进,了解课程最新的技术动态,并把它传授给学生,只有这样才能激发学生的求知欲,真正地把课教好。 3. 改革优化实践环节 实践教学是技术应用能力形成的重要环节,也是高职专业教育教学的重点。为了培养学生专业技术能力,改革传统的实践教学模式,将实践教学分为三个阶段进行:(1)实验技能训练。实验技能训练主要包括专业基础课和专业课中的实验,使学生掌握基本实验仪器的使用,基本数据的测量、采集和基本实验方法的运用。(2)单项技能训练。单项技能训练主要包括金工实习、数控实训等,学生进行基本技能(钳工、机加工、电工)、职业基本素质(数控车、数控铣、加工中心的编程和操作)的训练。(3)综合技能训练。综合技能训练主要包括生产实习、顶岗实习等,教师在实训中,采用边教、边学、边做的教学方法,通过典型零件数控加工案例引导教学设计,针对实际零件数控加工任务讨论工艺解决方案,并在加工现场实施,形成不同零件加工效果的直观比较和认识,以合作完成实训教学过程。融理论、示范、练习、反馈于一体,将教、学、做合而为一,有效培养学生的技术应用能力。学生根据实际生产任务,在不同的岗位上完成实践任务,毕业后实现零距离上岗

。三、 建设特色课程

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一、建立以生产过程为主线、学生技能为主体的分阶段递进式教学模式

1、以生产过程为主线，分阶段递进式实践教学模式的内涵。根据机电一体化专业的培养目标，采取分层次分阶段过关的递进方式进行实践教学。即将机电一体化专业各专门化方向的实践教学目标分解到四个学期即四个阶段，并制定各阶段的技能教学考核标准和实践教学任务。学生必须完成前一阶段的实践教学任务并考核合格后方可进入下一阶段的学习，即递进式。各阶段的实践教学目标与任务的制定是围绕生产过程这条主线进行组织的．以项目形式体现其教学内容。

将实践教学分为基本技能训练、专业技能训练、综合强化技能训练等三个层次．不包括实验、见习和生产实习等。基本技能训练作为最低层次由专业教师进行考核，并要求学生达到这一阶段的考核要求；专业技能考核作为第二层次的考核实行教考分离，由学院组织统一考核；将集中综合强化技能训练作为最后阶段最高层次，由技能鉴定部门组织考核，让学生最后取得相应技术等级证书，最终达到培养目标。

2、建立分阶段递进式教学模式的必要性。实践教学环节是决定机电一体化专业教学质量的关键，也是形成高职教育特色的主要方面。实践教学质量是衡量专业办学水平和能力是否达到专业培养目标的重要指标，也是高职教育的生命力所在。因此建立具有特色并适合机电一体化专业的实践教学模式十分必要。

同时，如何监控、评价、提高专业实践教学质量也是职业院校必须认真研究的重要课题。为了保证高职机电一体化专业教学质量，保证教学模式的有效实施，学校还必须建立和实施严格的本专业实践教学质量监控、评价体系和各专业课程的教学质量测评体系。

二、建立以技术应用能力为中心独立于理论教学的实践教学体系

1、要建立完善的分阶段递进式实践教学模式，首先要建立一个独立于理论的实践教学体系。即以生产(加工)过程为主线，学生技能培考核的学生充当起教师的角色，学生在心理上感觉比较新鲜，在考核时往往非常认真和细致，被考核者的任何操作失误也难逃他们的眼睛。这样，能有利于学生进一步明确自身存在的问题，及时改正。但这种考核比较费日寸，要花两次操作的时间才能完成一次相互考核。因此，建议一天安排一次相互考核，且尽量每天更换搭档，效果更好。

教师对学生的考核由于该专业技能训练的特点，既注重结果，又注重过程。教师每天考核所有学生是无法做到的但教师考核学生的效果显然比前两种方式更明显，与真实的考核情境最为接近。因此在整个训练中。一定要安排几次正规的考核。如果条件允许，还可以聘请学校的其他本专业教师充当评委，采用与考工相同的模式进行模拟考核。学生在这些考核中锻炼自己，不仅适应了考试的情景，增强了心理素质，而且有利于学生在考工中正常发挥自己的实力。

理论教学将根据实践教学的需要，将有关知识和技能综合成公共课(基础理论)、专业理论课和专业专门化方向技术课(技术应用)三大模块。以实践性环节为中心线索，串接这三大模块，使这三大模块既分工明确，各有侧重，又相互联系，围绕着实践性环节有机地组成一个不可分割、相互渗透的整体。实践教学体系包括目标体系、内容体系、监控评价体系、保障体系等四个部分，本文主要研究目标体系及内容体系。

2、实践教学目标体系运用系统科学的理论和方法，对职业岗位(群)和技术型人才知识和技能结构进行整体分析和设计，建立独立于理论教学体系并具职教特色的，以技术应用能力为主体、职业素质训练和职业资格证书获取为两翼的型实践教学日标体系。

实践教学目标体系是按以技术应用能力为主体、职业素质训导和职业资格证书获取为两翼的T型模式构建的。

首先，以技术应用能力为主体设计实践教学计划，确定技术应用能力的实践教学目标，并在课时安排、教学内容、教学方法上进行大力度的改革。理论课与实践课的比例达到1：1各专业方向实践教学学时不少于总学时的40％，不少于24周的整周实践教学，保证学生有足够的实践进行实践能力训练；在实践教学内容上形成了包括基本技能、专业技能和技术应用或综合能力训练课程(或实训项目)的实践教学体系。

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高职教育“机电一体化技术”课程是一门涉及领域和范围较广的综合性课程。它不仅仅在传统的工业领域范围内应用广泛,而且在我国的农业工程领域范围内也得到了运用。很多的高职院校为了能够跟上课程改革的步伐,也相继开设了“机电一体化技术”课程,为地方经济的发展培养更多的人才,也为了适应当今社会科学技术发展的需要。如今,高职院校培养出来的优秀机电一体化技术人才,已经得到了企业和社会各界的认可。很多人的教育理念也得到了转变,过去那种“重理论、轻技能”的思想正在被慢慢扭转,一个国家或地区的机电一体化技术发展水平,在一定层面上可以反映出这个国家或地区的技术和经济实力。“机电一体化技术”这门课程作为机械工程及其自动化专业领域范围内的一门主干课程,在内容上十分丰富,以机械、电子等相关领域课程为基础,虽然在学习过程中会遇到抽象、复杂的问题,但是这门课程却具有实践性强、涉及方面广等优点。所以,为了让同学们更好地学习此门课程,笔者将自己在教学过程中提高教学效果的方法和体会总结如下,与大家分享,力求在日后的教学过程中,取得好的教学效果。

1课堂上采用理实一体化教学,教学效果提高明显

所谓的理实一体化教学,就是教师在教学的过程中要与实验、实训内容相结合。因为,目前多数的高职院校中,新生的学习兴趣并不是很高,有的学生甚至会随着课程的进行,慢慢失去对学习的兴趣,甚至会把学习当成是一种包袱。面对这样的问题,我们应该想办法,解决学生基础差,理解和掌握知识不牢的缺点。教师要让学生能够做到学以致用,保持学习的兴趣,所以一门好的课程,必须要有独特及创新之处。我们可以在“机电一体化”课程的教学中引入企业或科研的项目。通过在课程的教学过程中引入真实的项目,使学生对一些问题的理解由抽象变为直观,通过一些实物及样例,让学生更加熟悉掌握一些复杂器件的结构和工作原理。这种把抽象的内容变成实物的教学方式,可以让学生更加信服,也更容易提高课堂的教学效果。

2通过运用多媒体软件技术增强课堂的教学效果

根据“机电一体化技术”这门课程的特点,我们可以制作汇集动画、视频、声音等学生感兴趣元素在内的多媒体课件,这种课件不是传统意义上只具有文字、图形的简单教学方式,它更能激发学生的学习兴趣,通过增加图片、动画和视频等内容,增加学生的视觉效果,激发他们的学习兴趣,从而改变他们理解问题的方式,以更直观和生动的方式来弥补教学手段的单调,让学生在最优越的教学环境里学习,以获取更多的知识。总之,利用多媒体的方式进行教学,可以使“机电一体化技术”这门课程由原来的枯燥、单调转变为生动、有趣,而且学生也更容易学到知识,增强记忆和理解,让课堂的教学效果变得更好。

3安排启发性的课后作业,调动学生自己学习的主动性

学生学习的主动性在于培养,良好学习习惯的养成是很重要的。教师合理地给学生安排课后可自主选题的作业,虽然看起来给他们施加了一定的学习“压力”,实际上却让他们增加了学习的主动性,他们会在学习上多花一些时间。教师可以根据“机电一体化技术”这门课程的特点,灵活地安排课后作业,调动学生的学习兴趣。比如,在学习传感器的相关课程时,教师可以安排学生自己到图书馆或网站上查阅最新的传感器,弄懂其基本原理和技术要求,并把每名学生查阅到的新型传感器进行汇总,与大家分享,让学生在掌握了课程内容的同时又能开阔视野,同时也培养了协作能力。因此,在不同课程的学习过程中,教师要因材施教,采用不同的启发办法。通过实践证明,学生通过完成教师布置的课后作业,可以调动自己学习的积极性,并且在利用互联网和学校资源学习的过程中,还可以了解到大量的与该课程相关的知识,直接培养了自己独立分析和解决问题的能力。

4结语

通过“机电一体化技术”课程的教学,笔者深刻体会到:只有在教学过程中进行精心的构思,采用先进的信息教育手段,紧密结合实际,才能激发起学生的学习兴趣,在课堂教学的过程中取得好的效果。

参考文献

[1]卢倩,王福元,崔治.高等院校机电一体化类课程实践教学改革策略探讨[J].科教导刊,2011(25):156-157.

[2]熊小琴,谢丹,叶大萌,等.关于“机电一体化技术”课程教学改革的思考[J].中国电力教育,2013(8):33-34.

[3]李永满.机电一体化课程中科学有效教学方法探讨[J].河南科技,2014(10):282.

[4]陈克勤.机电一体化实训课程规范化教学的思考[J].学周刊,2016(8):36.

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近年来，为适应机电技术的迅猛发展，各高职院校纷纷对机电专业教学进行了一定程度的改革。但这种改革是在原有机电专业教学框架下完成的，即专科层次的教育只是将本科层次教育的专业课减少一些，并降低部分课程的难度，实践教学没有得到应有的重视。实践表明，现有机电专业教学模式的效果不是很理想，主要存在以下问题：

(一)理论教学和实践教学比例失衡

实训教学从属于理论教学，实训学时分散在各门课程之中，数量较少，在课程的成绩考核中所占的比例极小，且不少实训缺乏合理、完善的考核办法，期末以理论考试为主，导致学生对实训课很不重视。重理论轻实践的思想依然普遍存在。

(二)理论教学与实践教学脱节

伴随着机电技术的迅猛发展，产生了许多新技术、新工艺．理论教学中已及时增加了这些新的内容，而实训教学却严重滞后，实训内容长期不变，内容上以理论验证为主要目的。有的则采用了集中一段时间进行实训的方式，造成理论教学与实践教学相脱节。

(三)机电一体化专业特色不明显

实训教学缺乏相对的独立性与整体优化。专业实验的工程特征不明显，不能有效地提高学生的职业能力。 特色不明显，特别是机械和电气不能有机统一起来。

二、高职机电一体化专业教学改革探讨

(一)以学生为教学主体，运用灵活多样的教学法

通过学习体会的方式获得知识，教师是学习活动的帮助者和促进者。而不单纯是知识的传授者与灌输者。其基本特征是：以学生为中心，利用工作过程引导学习活动，侧重于职业能力的培养，以真实工作任务及工作过程为依据．选择和序化学习内容，教学内容针对性强，理论实践一体化，学生在教师的引导下，利用必要的学习资料，完成各种项目任务。

教师和管理者要树立新的观念：把课程从教师讲解为主，变成由教师积极引导和创造学习的环境条件为主；把学生由被动听变成主动积极参与操作，主动积极参与新知识的探索；教师可以少讲理论知识，但要带学生做事，在做事的过程中学生自主探索到了知识，真正提高了能力，这就是好课。故而对老师也有了新的要求：既要能讲又要会做。在教学中主要采用“教学一体化”模式。

1.认识导向教学法。过去往往采用先实习后教学的教学方法，效果不尽如人意。现在我们先带学生到相关企业做短期的认识实习，由于高职生大多不是源自企业，感性认识会对其今后的学习产生重要的影响。接着的课堂讲授主要在设有实训设备的教室进行，面对实物现场教学，加上多媒体课件辅助教学，增强了学生的学习兴趣，教学效果良好。

2.专业项目教学法。课程具体授课内容和训练项目都来自企业实际。比如机电专业船舶电气方向，可采用电动液压起货机控制系统、电站并车解列等案例，先让学生经过思考，收集资料信息，并独立进行复杂回路的分析，同时在实训台上进行元器件的选取、回路的搭建、调试运行、故障分析等，学生通过收集信息、方案实施、自我评价和相互评价等环节，为今后独立工作奠定了坚实的基础。

3.顶岗实习教学法。到与机电专业相关的的企业，在教师和企业师傅的指导下，学生参与实际产品的安装调试，在实习过程中发现并解决问题，提早了解企业生产实际，树立质量意识、安全意识、管理意识，学会与他人沟通协作、提高技术水平。

(二)以职业技能鉴定为手段，改进传统考评方式

高职机电专业教育是把具备高中文化水平的学生。培养成为生产、管理、服务第一线具备综合职业能力和全面素质的高级应用型人才。

在对学生学习课程的成绩进行评定时，应避免以往一卷评终身的评分方式。分别从动手能力、知识目标、方法能力、社会能力四个方面来考核学生的学习情况。以重视个性为指导原则，从重结果评价转向重过程评价，重视学生的学习能力、独立思考能力、解决问题的能力及创新思维能力的培养。

(三)突出实践教学环节，开展“工学结合”教育模式

实践环节突出四个特性：基础实践教学环节的普及性、专业基础实训的严格性、专业实训的必备性及毕业实习环节的针对性。加快实验实训基地建设，为专业建设打下了坚实的物质基础。校外实习基地的建设本着“先求合作、后求发展”原则，建立稳固校外顶岗实训基地。充分发挥实训基地的作用，使学生开阔眼界，增长见识。课程实训与职业技能培训相结合，对学生进行数控机床操作等方面的职业技能培训。改革毕业设计原有的限于纸面的图纸设计、毕业论文的形式，将毕业环节变为毕业实践、毕业设计和毕业制作，使其内容多样化、形式多样化、过程多样化，逐步转为对职业技能培训更有促进的、机电一体化产品或控制器的实体制造与制作。

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想要提升中职学校机电一体化教育教学的效率，首先要让学生能够明确课程的重要性，培训对于教师自身培训的力度，原因就在于过去传统的培训系统具有一定的局限性，教师在自身机电综合技术等方面知识十分匮乏，如果想要让中职学校的学生能够掌握一定的综合性机电的知识，必须要使教师能够接受一种更加高效和严格的培训，能够采取多途径以及多层次培训的方式方法，比如说不断更新科研方式、强化业务知识以及实施在岗实践练习等等。实施脱产培训，有目的和有意图地进行机械类专业老师的挑选，使其能够学习电类的知识，进而更加方便为学生传授更加全面的知识。

在课本中，机械知识以及电工学知识大部分都是比较枯燥以及抽象的内容，因此，在教师进行知识讲授的过程中，必须要追求形象以及生动的教育教学技巧，将学生学习的激情进行充分调动，在特定的课程环节中，要求必须要适当举一些实际例子来将整个课堂气氛进行调动和活跃，使学生能够在放松以及自由的环境里面对那些枯燥、抽象的理论知识进行熟悉。

提高中职学校机电一体化教学效率要注重实践教学

伴随着当前市场经济以及工业化的不断发展，对高素质技能型的专业人才进行培养，这已经成为了当前中职机电一体化课程主要的追求，因此，要求教师必须要对机电一体化教育教学的模式和内容进行研究，从本质上讲学生自身的专业理论知识水平进行提升，此外，还要加强机电一体化实践教育教学。中职学生要在短期之内将自身所获得的专业理论知识进行应用，使其能够高效应该用到实际的生活之中，进而对那些理论知识进行更加深刻的理解并且记忆。

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当前我国正在实施《中国制造2025》规划，这对我国工程教育特别是机械工程教育提出了更高的要求，机械装备制造企业迫切需要具备机、电、控制、信息处理等多学科融合的机电装备设计制造复合型人才。机电一体化系统设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要专业课，它涉及机械技术、电工电子技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息处理技术等相关技术，是该专业所有专业课中工程性、实践性、综合性最强的一门课程，该课程后续的教学环节为毕业设计。机电一体化系统设计课程的任务是在先修课程的基础上，从系统工程观点出发，综合运用各种专业知识，分析机电一体化产品的各组成要素之间的关系，实现机电系统要求的功能。因此，该课程对于学生全面了解和掌握所修其他课程的联系，建立机电一体化的系统思维体系，培养综合运用专业知识的能力，具有重要的作用。机电一体化系统设计的教学内容包括机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等内容。各部分内容之间相对独立，课程自身的理论体系不突出，缺乏整体感。另外这些教学内容中的有些内容在先修课程机械原理、机械设计、数控技术与数控机床、机械工程测试技术、微机原理与接口、单片机原理与接口、微型控制技术等课程中均有所涉及，极易造成教学内容的重复，给学生一种重复教学的感觉，从而降低学生对本门课程的兴趣。针对上述问题，我校在实施机电一体化系统设计教学中，以实现机械、电子、控制、信息等各异技术融合为目标，以实现闭环运动控制系统的伺服性能为出发点，以系统接口设计为主线，以案例教学为教学手段将以上教学内容有机结合，实施案例教学改革。[1][2][3]

一、绪论教学案例设计

绪论部分是机电一体化系统设计课程的关键部分，该部分对于学生理解本门的课程的特点和体系结构具有重要的作用，该部分主要突出机电一体化系统的特点、组成、设计方法以及接口等。在教学过程中，我们首先对数控车床与非数控车床两个案例在结构、功能、优缺点上进行对比，机电设备与非机电设备的区别在于增加了大脑“控制器”和神经“传感检测单元”，从而提高了设备的自动化程度、精度和效率等。通过数控机床、机器人、AGV小车、数控雕刻机等案例介绍机电一体化系统的组成部分及各组成部分的功能，强调控制器和传感检测单元在机电一体化系统中的作用。另外在讲解这部分内容时，突出机电一体化系统各组成部分之间的接口连接，通过机械接口（联轴器、传动机构等）、电子电气接口（A/D、D/A、放大器、光电耦合器）、通信接口（232串行口、USB、以太网接口等）、软件协议接口（TCP/IP协议、USB协议等）等案例，讲解接口在机电一体化系统中运动、能量、信息传输变换中的作用，强调机电一体化系统通过接口将各异技术集成在一起，形成特定的功能。在机电一体化技术方向方面，主要强调当前“机械功能电子化，电子功能软件化”的发展趋势，通过伺服电机变速代替变速箱，无刷直流电机代替传统电刷直流电机，电子表代替机械表，电子秤代替机械秤，高能束加工代替刀具切削加工等案例讲解机械功能电子化的发展趋势及带来的优势。通过软件PID控制算法代替硬件PID控制器，可编程控制器PLC代替逻辑继电器电路，可编程逻辑阵列FPGA代替专用芯片等案例讲解硬件功能软件化的趋势及优势。通过以上案例，让学生深刻认识机电一体化技术的发展方向及带来的优点。在绪论部分实施案例教学，可以避免相关知识点的填鸭式和说教式教学，使学生对机电一体化系统设计这门课程有一个系统的认识，强化了学生对机电一体化系统组成、功能、设计方法等知识点的认识。

二、机械系统教学案例设计

由于教学对象是机械专业的大四学生，多数学生一看到“机械系统设计”这个标题就感觉这部分没有新的内容，认为该部分内容是机械设计课程内容的重复，甚至认为这部分内容非常简单，没有必要在课堂上讲。恰恰相反，机械系统设计是机电一体系统设计中最为关键的一部分。因此，在开始讲解这部分内容前，应该首先点明机电一体机械系统设计与普通机械设计的区别，提高学生对该部分内容的兴趣。在课堂教学中，该部分首先通过如图1所示的机械一体化系统中典型的闭环控制系统，说明机电一体化产品中的机械系统与非机电一体化产品中的机械系统最大的区别在于：机电一体化产品中的机械系统是微型计算机控制的闭环系统的组成部分，因此在进行机械系统设计时必须要考虑机械系统的结构参数（惯性、刚度、摩擦、阻尼、传动间隙、固有频率）对闭环系统伺服性能（快速性、稳定性、准确性）的影响。基于这一区别，展开讲解机械系统的结构参数对闭环系统伺服性能的影响，以及如何从机械系统设计的角度提高整个闭环系统的性能。机械系统设计部分的另外一个重要内容是传动机构设计，通过齿轮传动案例中的间隙、刚度等对伺服性能的影响，说明在机电一体化系统中应该尽可能缩短传动链，提高闭环伺服系统的性能，并以伺服电机变速代替传动机构变速、直线电机、力矩电机、电主轴等作为缩短传动链的案例；只有当电机与负载不能匹配的时候才考虑使用传动链进行力矩、速度、转动惯量的转换。齿轮传动链设计部分包括最佳传动比的选择、传动级数的选择、传动比的分配等，这三部分内容的讲解都围绕提高伺服性能为根本目标，重点讲解最小转动惯量原则、输出轴转角误差最小原则分配传动比。为了区别机械设计，本部分除重点讲解齿轮传动链设计外，还通过数控机床旋转进给工作台、A/C轴双摆角铣头、机器人关节减速器等案例讲解了双导程蜗杆蜗轮传动结构、谐波减速器、RV减速器的各自原理以及在机电一体化系统中的应用。

三、计算机测控系统教学案例设计

计算机测量控制系统是机电一体化系统的核心，它负责采集机械部件的运动信息，并与给定值比较，生成运动控制指令。该部分的教学内容在机械工程测试技术、数控技术与数控机床、单片机原理与接口、微机控制技术等课程中均有涉及，因此，在本课程教学中将传感器、伺服电机、工业控制机结合起来，以工业控制机为中心，以接口为桥梁，将相关内容通过案例整合在一起。首先简单介绍增量式旋转编码器、光栅、感应同步器等位移测量传感器的位移测量和辨向原理，由于上述传感器直接输出相位相差90度的正弦信号，因此随后重点讲解传感器的接口电路如何对正弦信号处理获得相位相差90度方波信号，以及如何完成变相细分等功能。在控制电机部分，重点介绍了步进、直流、交流电机的功率驱动电路，如斩波恒流功放电路、PWM原理、SP－WM原理等，比较了三种电机在扭矩和功率输出特性上的不同点。最后以8051单片机为处理器，使用Proteus软件设计了教学案例[4][5]，涉及位移传感器测量接口电路和D/A转换接口电路，PID数字控制等知识点。

四、机电一体化系统教学案例设计

机电一体化系统是一个机械、电子、控制、信息等各异技术相融合的系统，在机电一体化系统设计课程的最后一章，以电脑刺绣机为设计实例，通过对这一典型机电一体化系统的设计过程，使学生能够根据设计需求综合应用机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等各方面知识来设计一个机电一体化的系统。如图2所示，刺绣工艺的动作包括绣框在x、y两个方向的直线往复运动和绣针在z方向的连续上下往复直线运动，通过这两类运动的配合和刺料机构的作用形成线迹，绣框在x、y两个方向的移动距离决定了线迹的长度和方向，绣品由线迹的集合构成。绣针在织物上方时，绣框沿x、y两个方向移动到指定的位置，当绣针自上而下落到织物表面时，绣框停止移动，在刺料机构的作用下即完成一针线迹的动作。根据机电一体化系统的几个功能要素，电脑刺绣机由微机控制系统（控制与信息处理单元）、移框步进电动机及主轴电动机（驱动与执行单元）、x、y、z三个方向的传动机构及刺料机构（机械传动单元）、针杆位置传感器（传感检测单元）、220V单相交流电源（动力单元）、机架（机械结构单元）以及各部分之间的接口组成。由刺绣打版机输出的刺绣花样数据保存在电脑刺绣机的EPROM或磁盘中，电脑刺绣机的工作过程如下：控制微机启动主轴运转，由刺料机构带动旋梭和针杆运动，微机从刺绣花样数据文件中顺序读取每一针的x、y相对位移坐标，根据坐标数据通过两个电机的协调运转驱动绣框在平面内进行移动，微机通过读取针杆位置检测器的信号使绣框的平面移动与刺料机构的运动相互配合。电脑刺绣机设计参数的计算主要包括x、y、z三个方向运动件的运动参数和动力参数的计算、结构参数计算以及品质参数、环境参数和界面参数的确定。运动参数计算主要包括主轴转速范围的确定、绣框位移计算、绣框位移与主轴转动的运动配合、绣框运动速度计算、主轴转速计算、x、y步进电动机工作频率及传动比计算、移框加速度计算等；动力参数计算主要包括刺料机构驱动功率计算、移框步进电动机驱动力矩计算等；结构参数计算主要指刺绣机工作台面的长、宽、高三个方向尺寸的计算及机头头距的计算；品质参数主要包括系统可靠性、传动精度等；环境参数包括工作电压、环境温度、环境湿度等；界面参数则用于表征机器的人—机对话方式和功能。系统各部分之间通过接口进行连接，主要的接口包括微机系统前向通道与各传感器模块的接口以及微机系统后向通道与各功率驱动模块的接口，各接口通过采用光电隔离技术防止外部模块对微机系统的回馈干扰以及防止强电信号对微机电源的干扰。尽管电脑刺绣机由微机对刺绣工艺实行全面控制，但刺绣过程会出现断线、断针等随机因素。为保证刺绣工艺的准确进行，系统必须对针杆位置、绣线通断状况、绣框极限位置进行实时检测，因此，系统必须包含绣针布上布下位置检测、针杆最高位置检测、断线检测、绣框越界检测等传感检测模块。各传感器模块与微机系统前向通道之间需要进行接口设计，另外，微机系统后向通道与电机驱动模块之间也需要进行接口设计。微机控制系统是电脑刺绣机系统的核心，根据用户要求和工艺分析，控制微机除完成用户的基本要求外，还应具备花样存储与选择功能、记忆功能、工作状态显示功能、各种进退针功能等功能。微机控制系统设计除满足上述设计要求外，还应对控制微机的软硬组成方案进行初步设计。

五、结束语

针对机电一体化系统设计课程工程性、实践性、综合性最强的特点，围绕机械一体化闭环伺服系统的各组成要素，实施案例教学，通过典型案例实现理论教学和实践教学相结合的教学方法，不但加深了学生对机电一体化系统的理解，而且提高了学生学习兴趣、自学能力和创新能力，取得了良好的教学效果。

［参考文献］

［1］杨普国，孙佘一，陈俊.项目式案例教学方法的研究与实践［J］.昆明冶金高等专科学校学报，2011（5）：83-86.

［2］赵丽梅，李焜.机电一体化技术课程中案例化教学改革与实践［J］.大学教育，2016（3）：106-107.

［3］覃金昌，陈志.基于Simulink和GUI的机电一体化课程案例仿真教学研究［J］.机械工程师，2016（5）：22-24.

篇11

二、淘汰过时实验内容，以适应新形势现今开设的实验中有许多已不适应技术的发展。对于机械专业的学生来讲，电类基础课应该以应用为主，现在其他高校早已淘汰了此种方式，采用的是将汇编语言直接输入计算机，由计算机直接翻译成机器码自动运行。

篇12

《机电一体化系统设计》课程是中原工学院机电学院机械电子工程专业的必修课之一，是一门涉及机械学、电子学和信息科学的综合性和实践性都很强的新兴交叉学科[1]。该课涉及知识点量多面广，其内容融合了机电一体化相关概念、机械机构、执行元件、计算机技术、单片机和PLC控制技术、检测传感装置、可靠性设计、典型案例分析等诸多内容，是对基础课、专业基础课等的综合应用，其在培养学生的机电产品设计能力方面起着不可替代的作用。机电一体化技术在许多行业已得到广泛应用，目前社会对机电一体化复合型技术人才的需求也越来越大，然而受多种因素的影响，机电一体化技术人才的培养还存在一些问题，故作为高校还需在培养机电一体化复合型技术人才方面进行不断改革和探索。

2课程存在问题

受陈旧教育观念的影响，《机电一体化系统设计》以前多以课堂理论教学为主，导致学生很少有机会接触到机电一体化系统设计的现场，实践环节偏少；该课知识点多、信息量大、内容抽象苦涩难理解，大部分学生对该课程不感兴趣，导致该课程教学效果并不理想。该门课程的主要任务就是让学生养成正确的系统设计思想，培养学生在调查研究、创新和理论联系实际方面的能力，最终让学生掌握机电一体化系统设计的相关理论、方法和规律，具备机电一体化产品设计的能力。该教学任务单靠理论教学是无法实现的，必须从教学方法和教学内容上进行改革。由于该课知识点量多面广、各章节连贯性差、知识跳跃性大，所以老师在理论课堂上，最好以有代表性的实际案例系统为指引，将不同章节有跨越的内容很好的结合起来，否则学生会感觉到知识点很零散难以掌握。此外，该课程各章节内容又相对独立，有些内容学生在相关的课程中已学习，比如单片机、传感器等。如果在教学过程中不加注意，讲课时仍不分轻重主次，所有内容一视同仁，这将给学生造成吃剩饭的感觉，甚至弄不明白学习这门课的目的是什么，进而影响学生的学习兴趣和教学效果，让学生获得机电一体化产品设计的基本训练才是这门课的教学目的。在不断压缩理论课时、提倡素质教育和能力培养的体制下，短时间内要求学生获得机电一体化产品设计的基本训练是不现实的，因此如何通过改革提高该课程的教学效果也是一个急需解决的问题[2，3]。针对如何提高学生的学习积极性，改善教学效果，结合多年教学经验和当前教学中存在的问题，本文从教学内容、教学方法、考核方式等方面的改革进行了探讨。

3教学内容的改革

3.1理论教学内容的改革

以“必须、够用”为原则，选取优质教材。教材是学生学习的理论依据，一方面所选教材必须具有系统性，全面讲述机电一体化系统设计，不仅要有由易到难的入门引导，而且要兼顾总体内容的提升；另一方面，所选教材要紧跟时代步伐，能及时把最新技术和学科前沿知识引入教材，要有新内容、新技术，这样学生自己会感受到机电一体化技术的快速发展，进而激发学生的学习兴趣。以能力为根本，制定面向实践的课程教学大纲；精选教学内容，制定合理的教学计划。针对《机电一体化系统设计》的内容量多面广而理论课时少的情况，故要依据教学大纲，制定合理的教学计划，进而实现授课有据可依。在制定教学计划时，要注意首先必须对机电一体化的概念、体系结构等内容进行透彻讲解，因为这部分内容对学生建立机电一体化系统设计框架起着非常重要的作用。各章节知识点主次要明确。量多面广是《机电一体化系统设计》课程最明显的特点，在如今压缩的短课时内若所有内容都依次展开介绍，必将导致所有内容如蜻蜓点水一晃而过，学生对内容的了解也只是走马观花。由于我校机械电子工程专业学生已学过可编程控制器、微型机与单片机技术、接口技术和机械测试技术等机电方面的课，而机械方面相关知识则相对较弱，故在授课时重点要放在机械及机电结合的知识点以及典型先进的技术和产品的应用上，而机电系统电相关部分可简单介绍，以免重复介绍。另外，授课时要注意引入新技术、新发展、新应用等相关内容，把数控加工中心、智能机器人等新产品应用要尽量穿插到课堂中，通过引入新技术新产品从而激发学生的学习欲望。

3.2实践教学内容的改革

教学与工程实践相结合。为了培养学生的工程实践能力，根据《机电一体化系统设计》课程内容抽象、综合性强这一大特点，我院新建立了FMS柔性加工制造系统实验室。该柔性自动化生产线教学设备由自动化立体仓库码垛机单元、工件检测及自动喷涂单元、自动化输送线系统单元、CCD形状颜色检测单元、上下料搬运机器人单元、数控车床加工单元、六轴并联加工单元、六自由度串联机器人分拣及装配单元及系统总控共9个单元。该系统涉及到工业现场的实践应用，几乎包含了机电和工控领域所有方面的基础知识，如伺服驱动、PLC控制、传感检测等多种技术，给学生提供了一个典型的机电产品学习环境。通过完成系统故障检测、站点间联网程序控制等，使学生以前学过的许多专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升，这对培养学生的动手能力具有重要意义。教学与科技创新活动相结合。现在国家每年都举办各种大学生科技创新活动比如全国大学生机械创新设计大赛，在教学中可充分利用这一条件，带领学生参加各种竞赛，学以致用。通过搭建如机械人、智能硬币分拣器、智能车等机械模块，完成其电机驱动、传感器的选择和安装以及电路板的设计、制作、编程和调试。这不仅可以激发学生的学习兴趣和创新意识，而且这将使学生对机电一体化系统设计的理论认识得到进一步提升，与此同时学生的实践能力和创新能力也得到培养。教学与科研活动相结合。工科院校培养的人才不仅要有胜任当前就业需要的素质，更要有发挥潜力所需的能力。高校教学改革实践表明，科研训练是提高本科教育质量的重要经验，是培养具有创新意识和创造能力研究型人才的有效途径[3]。我院各专业自2010年开始实施专业导师制，每个学生均配备有专业导师，因此日常学习中，导师不仅要指导学生掌握书本内容，更要注重在实践教学中培养学生的科研意识，鼓励学生参与到导师的科研项目中，坚持教学内容与培养科研素质相结合，在潜移默化中培养科研理念，使蕴藏在学生身上的学术科研潜能得到充分发挥。

4教学方法的改革

针对《机电一体化系统设计》课程内容繁多、枯燥、抽象等特点[4]，可采用多种形式的教学方法来激发学生的学习兴趣，针对不同教学内容采用不同的教学方法，避免教学方式单一。比如在授课过程中，为了增强学生的感性认识、强化学生对相关知识点的理解，可采用实物展示、动画演示等形式。为了引导学生思考并发现系统设计时要注意的问题，可用环环相扣的实例为诱饵，采用案例教学法，从系统观点出发，加入学生讨论环节，充分调动学生积极性，老师并及时给予点评和讲解，以增强学生的实际应用能力，为学生毕业后从事机电专业工作打下坚实的基础。为激发学生的创新欲望，可结合科研成果采用启发式教学方法，着重从方法和思路方面加以讲解，注重理论教学与机电工程应用相结合，并用视频教学的方式向学生展示那些工程领域和已得到广泛应用的机电新产品。另外，随着互联网的普及，可建立课程学习网站提供基于互联网资源的开放教学环境如慕课的引入，引导学生自主学习和拓宽知识，方便灵活不受时间限制，同时还可解决授课学时不足的问题。

5考核方式的改革

考试是检验学生掌握所学内容的一种重要方式，但单纯的理论考试并不能全面反映学生的知识水平和解决实际问题的能力[5]。该课程经改革，采用如下考核方式：考核成绩=理论考试成绩（70%）+资格审核（20%）+平时作业（10%），理论考试采取闭卷考试，时间120分钟。资格审核类似于课程设计，三人一组，一组一个题目，满分100分，资格审核成绩低于60分不能参加理论考试，资格审核的目的是给学生一定的压力和动力，最终目的是锻炼学生的动手实践能力。资格审核通过答辩的形式进行，采用本教学组两、三名教师组成评审组对学生设计的作品进行评审，资格审核的最终成绩由指导老师结合评审组意见和各小组上交的书面报告最后给出。这种考核方法不仅能客观真实地评价学生对该门课程的学习情况，全面地反映学生应用该课程知识解决实际问题的能力，而且避免出现高分低能的情况，并且使学生学习的主动性和创新性得到提高。

6结束语

根据《机电一体化系统设计》课程实际教学中存在的问题，本文对教学内容、教学方法和考核方式进行了改革探讨，在理论教学上采取制定面向实践的课程教学大纲，选取优质教材、精选教学内容，制定合理的教学计划。在实践教学中，采取教学与工程实践、科技创新活动和科研活动等相结合，多方位激发、培养学生的创新能力和动手实践能力。实践证明，通过从教学改革，学生学习的积极主动性得到提高，课程的教学效果也得到很好的改善。

参考文献

[1]贾茜,汪木兰,刘树青.机电一体化系统设计教学方法的改革与实践[J].中国现代教育装备,2013,(21):61-62．

[2]丁继斌．《机电一体化系统设计》课程教学改革的实践[J].机械职业教育,2005,(12):32-33．

[3]赵江铭,杨杰伟,白国长.《机电一体化系统设计》教学改革探讨[J].科技信息,2011,(25):168．

篇13

关键词：

机电一体化；解决方案；教学效果；教学反思

一、问题的提出

掌握机电一体化相关技术对于机电类专业的中职学生而言至关重要，但大部分学生即使努力学习了两年，也无法很好地掌握机电一体化相关技术，原因如下。

1.机电一体化技术多且涉及面广

机电一体化涉及的相关设备有PLC、PLC外接模块、变频器、触摸屏、传感器、交直流电机、特种电机、步进系统、伺服系统、工业机器人系统、气动系统等，每种设备对应相应的使用技术。传统教学是由浅入深顺次学习，但学生学习两年后技术仍没学全，更谈不上组合在一起使用。

2.传统教学模式不适合学习机电一体化技术

传统教学先理论后实操，理论讲的太深，实用性不强，而大部分实操以验证为核心，不是以使用为核心。这就导致了理论学习学生根本学不懂，信心受挫，学习兴趣全无，而实操与生产实践相差太远，学生走上工作岗位即使学过相关技术，也不会使用，且没掌握自学的方法，无法胜任相应的工作岗位。

3.机电一体化技术比较复杂且难度较大

机电一体化所涉及的每一种技术都比较复杂，都可以单独称为一门学科。以传感器技术这本中职教材为例，书中介绍了传感器的定义、分类、测量误差及各种传感器的结构和原理，可谓面面俱到，但传感器在生产实践中如何使用介绍的并不多。传感器技术只是机电一体化相关技术中的一种，所占比例不足十分之一，可想而知要想面面俱到学全所有技术难度有多大。

4.机电一体化技术综合应用难上加难

机电一体化只有把相关技术组合在一起使用才有实际意义，只掌握单独某一种或少数几种技术，无法满足工作岗位的要求，还需根据实际补全所欠缺的部分，这就要求学生有一定的自学能力，而这恰恰是中职学生的弱点。以PLC教学为例，学生通过一个学期的学习，掌握了PLC基本使用方法，对PLC的接线、编程有一定了解，但在生产实践中，PLC需要和编码器、传感器、步进驱动器、伺服放大器等配合使用，无论是接线还是编程，难度都提高了。这种技术岗位，学生无所适从，最后只能放弃。

二、解决方案

针对上述问题，笔者经过多年探索与研究，提出如下解决方案。

1.改变教学理念和教学模式

采用理实一体化教学模式，突破以往理论与实践相脱节的现象，教学环节相对集中。它强调充分发挥教师的主导作用，通过设定教学任务和教学目标，让师生双方边教、边学、边做，全程构建素质和技能培养框架，丰富课堂教学和实践教学环节，提高教学质量。在整个教学环节中，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的先实后理或先理后实，而是理中有实，实中有理。突出学生动手能力和专业技能的培养，充分调动和激发学生学习兴趣。

2.依托模拟自动生产线教学

笔者采用的是广东三向教学仪器制造有限公司生产的SX-815L自动生产线实训考核设备。该设备把PLC、PLC外接模块、变频器、触摸屏、传感器、交直流电机、特种电机、步进系统、伺服系统、气动系统有机结合在一起。只需要掌握该设备一个生产流程，就可以初步学会机电一体化相关技术，既降低了学习难度，又侧重实用性，使学生的学习目标更加明确，大大提高了学习效率。该设备采用的是模块化结构，可按照生产线运行过程，分阶段学习各个模块，只需要两个学期，基础中等的学生就可熟练运行这个模拟生产线，进而掌握机电一体化相关技术。

3.采用从兴趣入手、循序渐进的教学方法

以SX-815L环形传输分拣单元中的分拣过程为例，把整个上料分拣过程的教学分为若干个环节。

（1）指导学生观察设备上料分拣的运行过程。通过观察设备分拣运行过程，激发学生的好奇心，让学生有学习兴趣，教师讲解过程通俗易懂，化繁为简，并融入互动环节，学生可自由提问，教师回答学生的疑问。

（2）讲解相关设备及元件。从基础学起，为后续环节打下基础。讲解过程中学生可自由提问，教师回答学生的疑问。讲解结束后，学生可在教师的指导下自主探究相关设备及元件，也可在学习小组中互相学习，共同研究，起到事半功倍的效果。

（3）举例讲解接线。接线是教学中的重点，由教师举例详细讲解，学生理解后自行在纸上画出，再由教师逐个检查，帮学生改正错误，直至学生完全掌握为止。

（4）学生验证接线。学生扒开线槽，查看电路和气路的连接方式，并使用万用表验证纸上的接线图，加深印象，学生自主探究，培养学生的动手能力。

（5）详细介绍上料过程。循序渐进，为讲解程序打下基础。在此过程中，学生可自由提问，师生互动解决问题。

（6）讲解上料程序。教师讲解程序中的要点及注意事项，学生理解后按照控制要求独立编程，遇到问题可在学习小组中互相学习，共同研究，在此过程中，教师应鼓励创新。

（7）验证传感器与汽缸如何配合使用。此过程由教师引导，学生自主探究，培养学生独立思考能力。

（8）详细介绍分拣过程。

（9）讲解分拣程序。

（10）学生分组练习。每套设备为一组，分配3～4人，每组都有一个基础比较好的学生当组长，由这名学生带领其他组员练习，教师负责答疑。此教学设计环环相扣，循序渐进，体现做中学、学中做的特色。需要注意的是，各个环节所需时间因人而异，整个上料分拣教学过程约为40学时。

三、教学效果

从表1和表2可以看出，采用理实一体化的教学模式﹢依托模拟自动生产线教学﹢从兴趣入手，循序渐进的教学手段所产生的教学效果远远好于传统的教学模式。值得一提的是学生在编程过程中能够做到独立思考，所编写的程序既能够按照控制要求运行又与教师讲解的程序不一致，甚至优于教师讲解的程序，充分体现出了创新性。

四、教学反思

1.优势

（1）从兴趣入手，学生学习变被动为主动。传统教学没有切实考虑到学生的学习兴趣，学生不会主动学习，教师通过考核逼迫学生学习，可是学习机电一体化相关技术难度较大，完全靠考核的方式并不理想。从兴趣出发，学生主动学习，大大提高了学习效率，又可使教师的教学工作变得轻松，可谓一举两得。

（2）有效激发学生的潜能。笔者观察学生在练习过程中，如果遇到问题会积极思考，尽可能独立解决问题。学生编写的程序起初很不完善，经过一段时间的改进，有的程序甚至要优于教师讲解的程序，学生看到设备按照控制要求流畅地运行，很有成就感。

（3）教会学生学习机电一体化技术的方法。“授之以鱼，不如授之以渔”，机电一体化相关设备品牌繁多，学生走上工作岗位以后难免要自学学校没有学过的设备，这就要求学生要掌握学习机电一体化相关技术方法。每个品牌的设备使用方法虽不一致，但工作原理是相同的，学生掌握SX-815L自动生产线实训考核设备后就能做到“一理通，百理明”，再加上正确的学习方法，就可以自学其他品牌的设备，大大提高了工作岗位的适应能力。

2.不足之处

受成套教学设备的制约，电路及气路的布线工艺讲授和练习不够充分，以后笔者会继续探索弥补不足。