機電一體化技術課程改革3篇

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機電一體化技術課程篇1

要想教好一門課，需要教師積累教學經驗，做好課堂總結，展開集體討論，了解人才培養計劃，了解所學課程在知識體系中的作用，掌握本門課程的教學大綱及知識點，科學制訂教學計劃，做好教學設計。2020年前，山東華宇工學院主要采用線下教學模式，包括40分鐘PPT講解+5分鐘課堂提問，學生在課上能夠認真聽講，按時完成作業，掌握基本知識。2020年至今采用以學為主的教學模式，包括20分鐘PPT講解(有時插入3分鐘的MOOC短視頻)+10分鐘課堂討論+15分鐘課堂練習，充分調動了學生的學習主動性［1］。

1以教為主的教學模式

1.1概述

傳統教學要想講好一門課，講授的內容必須具有科學性和系統性，教師要具有親切感和互動性，掌握并了解學生的知識水平，選取學生易于接受的知識點，抓住主要問題和重點問題，通過簡單易懂的語言將抽象的書本知識傳授給學生，進行模式再認，把理性認識加工成悟性認識，這樣學生才容易接受，要讓學生愿意學、主動學。激發學生的課程學習興趣，課堂結束后需要征詢學生的意見和建議，做好教學改進工作，將學生的被動學習轉變為主動學習。

1.2以教為主教學模式的缺點

教師在講臺上講，學生在下面聽，不能滿足個性化教學需求，不能科學安排學生的學習進度，不能兼顧基礎存在差異的學生學習要求，教學效率較低。掌握一門功課需要記憶、理解、應用、評價和創造等多個環節，而以教為主教學模式很難達到預期教學目標。學生無法構建科學合理的知識體系，沒有為學生提供充足的思考時間，學生的知識掌握不夠扎實。在講授式課堂模式下，學生被動地接受知識和學習，缺少積極性和主動性，不利于今后的發展。學生雖然在課堂上聽懂了，可是沒有練習和思考時間，沒有真正理解知識的內涵，無法在頭腦中生根，這種教學模式忽視了對學生學習能力的培養，授之以魚不如授之以漁，提升學生的自學能力能夠使其更好地適應社會［2］。

2以學為主的教學模式

2.1以學為主教學模式

針對以教為主教學模式存在的問題，教師應積極轉變和革新教學模式，開展以學為主的教學模式，將知識點進行線下PPT講解(有時插入3分鐘的MOOC視頻)，然后留給學生大量時間進行思考和討論，最后再做一些練習題進行鞏固。以學為主教學模式強調學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識意義的主動構建。學習過程千差萬別，具有個性化，學生對知識的掌握不一定是在課堂上完成的，而是通過自主學習完成的。立足未來，提升學生的自學能力，由單純的知識傳授轉變為培養學生的分析問題、解決問題的能力。自2020年采用以學為主教學模式以來，課堂上學生積極思考問題、回答問題，學生緊跟教師的思路走，主動性得到提高，教學效果得到改善。每次課堂結束前5min，教師要總結學生在本節課中的收獲，加深學生對本節課知識的記憶，提高教學效果和質量。

2.2融入課程思政

當前，融入思政教育刻不容緩。現在的大學生大多數是獨生子女，在家受到父母的寵愛，獨立性較差，不利于學生的全面發展。部分學生不懂得勞動的艱辛，節儉意識淡薄，在進行知識傳授的同時，要穿插一些思政教育，培養學生的獨立自主能力，使其具有勤勞的品質、克服困難的堅強意志，成為一名德智體美勞全面發展的優秀人才［3］。教師在進行機電一體化技術課程講解時，應潤物無聲地融入課程思政。2015年印發的《中國制造2025》是我國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領，工業機器人是“中國制造2025”的發展趨勢之一。教師應引導學生認清行業的發展形勢，掌握機電一體化技術的基礎知識與必要技能，培養對新知識、新技能的學習能力與創新能力。2014年，我國市場共銷售工業機器人5.7萬臺，較上年增長55%，已連續兩年成為全球第一大工業機器人市場。通過分析，培養學生的專業責任感和民族自豪感。同時，組織學生參加了2021年“第八屆山東省科技創新大賽”，如圖1所示，激發學生的創新精神和創新意識，使學生通過思考產品的結構設計，培養嚴謹的學習態度和積極的創新精神。

3教學案例分析

3.1教學案例

在講授金屬切削機床刀具時，發現同學們注意力不集中，這時可以穿插一個與教學內容相關的魯班發明鋸條的故事:有一次，魯班上山采藥，隨手抓了路旁的一叢茅草，他的手被茅草劃破了，他細細端詳，發現小草葉子邊緣長著許多鋒利的小齒，于是就想:要是用帶有許多小鋸齒的工具來鋸樹木，不就可以很快把木頭鋸開了嗎?于是，他就打制了邊緣上有鋒利小鋸齒的鐵片，在一棵樹上來來回回地鋸了起來，很快就把樹鋸斷了。講完故事后，同學們的興趣就提上來了，再講授刀具的幾何角度時同學們就愿意聽、愿意學了。在講授機電一體化技術課程第二章機械系統設計理論時，機電一體化的機械系統設計主要包括兩個環節:靜態設計和動態設計。動態設計包括幅頻特性和相頻特性。系統的固有頻率為:ωn=K∑/J槡∑，系統的阻尼比為:ξ=C'/(2J∑K槡∑)。2005年，山東普利森集團生產了一臺臥式加工中心，由于只進行了靜態設計，沒有考慮動態設計的共振問題，導致主傳動系統的主軸在加工時產生顫振，使得鏜出的孔徑尺寸不穩定，經常超差，只能作為粗加工設備。同學們進行數控機床的主傳動系統和進給系統設計時，不僅要進行靜態設計，還要進行動態設計，使傳動系統的固有頻率遠離工作頻率，避免產生共振現象。通過這種形式提高學生的學習興趣，加深對內容的理解。

3.2教學案例

在講授液壓與氣壓傳動課程設計時，講述我國著名技術專家曾廣商院士的液壓設計過程，及其專業認同感、民族責任感、創新精神和嚴謹的科學態度，使學生認識到液壓產品設計的重要性。1999年曾廣商當選中國工程院院士，負責攻克大型液體火箭推力矢量控制的整體式動壓校正電液伺服機構、機械反饋式第二代電液伺服機構和燃氣液電一體化伺服系統等技術，并使高可靠的航天多余度伺服技術和數字伺服技術獲得突破和實用成果。將控制技術、火箭發動機技術和微電子技術融集于一體，使我國火箭推力矢量伺服控制技術和高超音速氣動操縱面控制技術推進到世界先進水平。當時，在發達國家制定的導彈技術控制制度中，將推力矢量控制列為1類禁止技術擴散的項目，曾廣商和他的團隊想得到關于液壓伺服研究的實物和資料非常困難，引進不到實物，就在相關技術雜志上尋覓，同時不斷關注有關航天內容的國際會議，這就是我國航天液壓伺服研究的開始［4］。此段內容用3分鐘講完后，深深地烙印在學生心中，激發了學生對液壓知識的學習興趣。

4教學反思

4.1教學內容分析

通過教學反思，引導教師運用教育教學基本理論，提升教學基本功、教學水平和授課能力，進而加強課程建設。通過教研活動可以反映學校課程建設的情況，也可以反映教師的教學思想和教學水平。具體表現在如下幾個方面:第一，教師講課時要把握好節奏，調動學生的積極性，做好重難點知識的講解。第二，在教學中充分利用現代信息技術，制作相關的MOOC視頻。第三，教師要熟知人才培養方案、培養目標和主講課程在人才培養中的作用。

4.2教學模式分析

由于每個學生的學識水平及學習能力存在差異，單一的教學模式通常不能兼顧到每個人，以學為主的教學模式可以很好地彌補這個缺陷。MOOC學習正是把學習者視為有差異的個體，兼顧學生的差異性。混合式學習綜合了諸多學習方式的優勢，在實際操作中獲得了良好的效果，將線上學習和線下學習巧妙地結合起來，打破時空限制，學生能隨時隨地學習。這里的結合不是機械地組合，而是從學習任務和學習者的學情(興趣、動機、注意力、認知水平、學習風格、學習策略)出發，制訂出一種適合學習者個性和學習差異的全新學習方式。翻轉課堂是指學生提前進行預習，課堂成為了教師與學生、學生與學生之間的互動平臺，進而加深學生對知識的理解和掌握。在進行專業課講授時，可以適當運用翻轉課堂的教學模式。教師需要做好課前備課，梳理知識點，做好時間分配，保證教學進度，以教師點撥為主導，以課堂練習為主線，構建充滿活力的高效課堂［5］。

4.3學情分析

上課時要求學生思想集中，不能因為其它因素影響專業課的學習。課后學生要及時并獨立完成作業，避免網上搜索答案、互相抄襲的現象，以鞏固課堂上所學知識并熟練掌握，真正理解和吸收。部分學生雖然在課堂上認真聽講，但缺乏有效的預習和復習，導致學習效果不夠理想［4］。以機電一體化技術課程為例，通過由以教為主的教學模式向以學為主的教學模式的轉變，根據成績統計顯示，以學為主教學模式的學生平均分高于以教為主教學模式下的學生平均分，教學效果更佳。應積極采用以學為主的教學模式，使處于大三大四階段的學生有充分的時間進行課前預習，積極參與課堂討論，及時完成課后習題，鞏固所學知識，通過教師和學生的密切配合，不斷提高教學質量和教學效果［6］。

5結語

教師需要掌握多種教學方法，如線下教學、線上教學、線上線下混合式教學、MOOC教學和翻轉課堂等，根據學生的學情具體安排。山東華宇工學院為應用型本科院校，為二(三)本院校，入學的學生素質比一本(雙一流)院校基礎差一些，每屆本科生約有30%的學生考研，如何提高教學質量、采用何種教學模式，教師要具體問題具體分析，運用豐富的教學經驗科學處理。對于大三、大四的學生來說，由于受到考研、實習等因素的影響，學生的專業課學習時間有限，應采用以學為主的教學模式，提升學生的自主學習能力，大一、大二的學生具有充足的時間進行預習和復習，教學效果比較顯著。教無定法，教學模式不能一刀切，一名合格的教師要實事求是，根據教學經驗和學生的學情合理采用最佳的教學模式，只有這樣才能提高教學質量。

作者:譚德寧 單位:山東華宇工學院 機械工程學院

機電一體化技術課程篇2

機電一體化技術是機械電子工程及其他相近專業（如機械制造、農機等）的核心專業課程之一，其理論性、實踐性與創新性較強，對機電專業人才的培養具有重要意義。且該課程與前期多門課程聯系緊密，如何提高學生學習積極性、盡快使其進入學習狀態，并提高學生自主設計與創新能力是該課程教師一直研究的課題[1]。該課程突出特點是各學科知識點融合性較強，先修課程包括但不僅限于：機械設計、優化設計、互換性、可編程控制器、機電傳動與控制、單片機技術、虛擬仿真、傳感器技術、信號處理等課程，幾乎機電類各項專業課均有涉及，故該課程學習范圍較廣、跨度較大，且部分知識點較為抽象，部分學生學習較為吃力[2]。本文總結了作者工作以來，在該課程授課過程中存在的問題與幾種典型教學方法，對其進行了分析，并提出一種實物制作與課堂演示的教學方法。

1機電一體化技術教學過程中存在問題

機電一體化技術課程的多學科知識點高度融合、跨度大、部分知識點較為抽象等特點，增加了學生學習該課程的難度，作者結合多年教學經歷、同行交流與文獻調研，總結出學生在學習該課程時存在以下問題。

1.1學生興趣不夠，參與度低，配合度有待提高

由于該課程是一門多知識點高度融合課程，學生學習較為吃力，甚至放棄對該部分知識點的學習。在授課過程中發現，部分同學對所學知識點的應用不同程度感到迷茫，導致對這門課程不夠重視，學習興趣較低[3]。

1.2學生學習主動性欠佳

課堂教學過程中，對于枯燥乏味的理論推導和講解，多滿足于課堂講解內容，課下較少開展探究性學習，較少主動閱讀或查詢相關書籍與資料，即使教師布置一定的課后拓展作業，也難以保質保量完成。

1.3實踐環節不足以提升機電相互結合的課程目標

在教學過程中，多采用“理論+實驗”或“理論+設計”的模式來傳授知識技能，由于兩者存在明確先后順序（先理論后實驗或設計），加之理論教學較為枯燥單一，學生興趣不高，不少學生學習完理論課后，在實際環節中較難下手，導致理論與實踐不能較好銜接，教學質量有一定提升空間。

1.4實驗設備不符合教學要求

實驗設備較為集成化，其硬件的外部接線多已固化好。學生僅根據指導書簡單接線即可完成，限制了學生的創新能力、動手能力和綜合分析能力。部分學生做完該課程的實驗后仍有“只知其然，不知其所以然”的感覺。

2機電一體化技術教學

常用教學方法為解決或改善上述問題，各大高校的機電一體化技術課程的教學做了不同程度改革，作者通過教學方法交流、切身經歷、文獻調研等方式，總結了目前使用較為普遍的教學方式，具體如下。

2.1翻轉課堂

即以學生為中心，教師作為輔助，起啟發與點評的作用。該方法在一定程度上可提高學生自主能動性，尤其是其中的主要參與者，若認真對待，將對所學知識印象深刻，經久不忘[4]。然而，翻轉式課堂較多適合少部分學習較為扎實、興趣濃厚學生，對整體不太適用。尤其是對部分積極性不高的學生，會出現應付了事現象，授課效果適得其反。且該教學方法效率較低，適當運用尚可，長期運用可能出現難以在規定學時完成教學任務情況。

2.2以賽促教

該教學方法配備專業教師專門指導，真正讓學生將理論與實踐結合。該教學方法可使學生對課本知識加深理解，熟練掌握，并且切身感受其應用。加之各大比賽多數有獎勵機制，一定程度上提高了學生們參與的積極性[5]。然而，該方法具有明顯局限性，即受眾群體有限。以塔里木大學機械電氣化工程學院機械電子工程班級為例，參賽學生不足一半，且參賽隊伍中真正作為“主力軍”成員少之又少，不足整個班級人數1/3。對于絕大多數學生而言，課堂聽講仍是獲取知識、提高水平的主要途徑。

2.3啟發式教學

與傳統“灌輸式”教學不同，該教學方法以啟發與引導為主，讓學生在思考中獲取知識。該方法可提高部分學生主動性，增加師生互動[6]。學生每完成一個問題，可獲得一定的成就感，增強自信。但該方法受眾群體有限，且教學進度較傳統教學模式低下，不適合用該方法連續長期教學。

2.4增加線上授課環節，即線上線下結合授課在線下面授基礎上，融入線上授課內容。眾所周知，線上授課無法對學生進行較好約束，過多依賴于學生自制力[7]。對于自制力較強學生，該方式效果尚可，其他學生則效果欠佳。另外，線上授課與面授相比，互動程度較差，且學生對授課內容印象不深。

3一種實物制作與課堂演示教學方法的提出

現有教學手段不同程度存在效率低下、受眾群體較少等局限性。要整體提高學生對該課程的學習水平，歸根結底仍要回歸課堂本身，在課堂教學方法方面下功夫。針對上述問題，可考慮實物制作與課堂演示的教學方法，即“課下實物制作，課上效果演示與理論講解”的教學方案，將教材中抽象、難理解的內容具體化，降低學生接受難度，提高學生動手能力與理論知識的掌握水平。實物教學是教學環節中能將理論與實踐緊密聯系、直觀性較強的一種教學手段。在課堂上通過講解相關知識點，布置難度適當的實體搭建任務，通過任課教師指導，師生共同完成實物制作。例如，講解傳感器技術時，可利用光電、聲音、超聲波等傳感器模塊搭建可檢測不同對象的小實物，在任課教師指導下由學生分組制作（有條件的話可適當結合與課程相關的比賽作品要求，制作作品參賽），將制作好的小實物帶到課堂中去展示。在展示的過程中對知識進行講解與總結，使學生們真切感受到傳感器的相關用途。通過實物制作與課堂演示，學生更容易理解教材中的難點，克服學習該課程的恐懼感，同時為后期參加各種專業類創新類比賽項目以及畢業設計打好基礎。表1為部分主要章節的具體實物制作安排。

4結論

本文針對機電一體化技術課程的教學，結合作者多年教學經歷、文獻調研與同行交流，闡述了學生學習該課程時存在的問題，并通過文獻調研、交流等手段對各個高校的該課程的教學方法進行了總結與對比，分析了各種教學方法的優點與不足，提出了實物制作與課堂演示的教學方法，并列出了部分章節內容的實物制作與課堂演示具體安排，為該課程的教學提供了一種新的思路。

作者:馬雪亭 趙勁飛 蘇廣東 張涵 郭崗崗 單位:塔里木大學 機械電氣化工程學院

機電一體化技術課程篇3

引言

目前許多理工院校都開設有機電一體設計課程，而“機電一體化設計”是一門實踐性很強的交叉課程，幾乎涵蓋了理工科大學里的所有課程，在教學過程中，要求學生要具備較高的綜合素質，還要能夠在實際生產中靈活應用，這加大了高等院校機電一體化教學的難度，成為教學改革面臨的主要問題。

1教學現狀

目前教學主要從理論基礎和實踐兩個方面進行，理論教學方法單一；實踐教學環節資源少，導致現在教學過程存在以下問題。（1）理論教學：“填鴨式”課堂教學成為主流，學生處于被動學習狀態，目的性不強，導致學習積極性不高，獲取知識和運用知識解決實際問題的能力提升慢。（2）實踐教學：實踐教學的目的就是讓學生將所學的理論知識應用到實際當中，加強記憶和理解，同時提高學生動手解決實際問題的能力。由于學生多設備少，導致實踐環節教學效果差。（3）考核方式：考核方式單一，以卷面考試為主，這種方式對學生的動手能力、創新能力和解決實際問題的能力無法考核，不利于學生全面發展。

2課程改革設計思路

2.1工程教育理念的引入

“OBE”理念最早出現于美國和澳大利亞的基礎教育改革中，以學習產出為重要質量準則，采用反向設計理念，將學生表現作為教學成果的評量依據，并以促進專業持續改進作為認證的最終目標。CDIO工程教育模式，是以產品或工程項目的全生命周期為背景環境開展工程教育，以學生為中心、產出導向、持續改進的教育理念。正確認識OBE、CDIO工程教育理念和傳統教學模式，需要從教學理念、教學本質、培養目標、培養方式、教學設計、激勵手段、質量控制、考核方式和評價體系等方面進行深入研究和探討。

2.2OBE和CDIO工程教育理念的實施

學生的創新、動手能力來自于實踐活動，要成長為一名合格的機械設計師，需要經過模仿、改造、創造的成長過程。對OBE和CDIO模式進行了探索與實踐，按照能力培養要求，遵循人才成長規律，形成了“學生為中心、需求為拉動、過程為保障、結果為導向”的人才培養模式。逐步在“機電一體化”課程中引入基于CDIO的項目式教學模式，培養學生主動自主發現問題、提出問題、解決問題和團隊協作的能力。基于OBE和CDIO教學模式，改變傳統教育模式的評價方法，強化學生能力、素質考核，將考核過程延伸到教學全過程，推行知識、能力、素質三位一體的考核模式，全面實現過程式學習成果達成評價。

3教學改革的方法及思路

3.1思路的改變

在正確認識和理解OBE和CDIO工程教育理念的基礎上，對《機電一體化》課程進行改革與探討。實施過程中做到了3個轉變：（1）從“教師中心”向“學生中心”的轉變。教學理念從傳統的以教師“教”為中心，轉變成學生“學”為中心，強調學生的學習效果，踐行“施教之功，貴在引路，妙在開竅”的執教理念。（2）從“知識學習”到“能力培養”的轉變。調整教學環節、更新教學內容，避免僅傳授分散的知識，更加強調對知識的整合以及綜合運用知識解決問題的能力。（3）考核模式從“應試式”向“過程式”學習成果達成評價轉變。

3.2具體實施思路

按照CDIO項目教學模式，將“機電一體化”課程設為項目，安排在第七學期末進行，在項目的組織、選題、實施過程中、考核方式和評價體現等環節做了大量細致的工作，建設了64個典型案例供學生借鑒，通過項目鍛煉學生解決較復雜工程問題的能力，為畢業設計解決更復雜的工程問題做鋪墊。在指導老師的指導下，學生們對所學課程理論知識進行系統回顧、綜合和提高，并運用所學理論知識。以項目的形式開展課題，培養學生獨立運用所學理論解決具體問題的能力。

3.3考核評價

考核評價是教學過程必不可少的一環，科學合理的考核評價標準能夠保證教學質量的同時也能夠激發學生們學習的積極性。本項目教學采用多元化考核評價方式，將考核評價貫穿于整個項目教學過程中，其總成績=平時成績（20%）+過程成績（60%）+綜合成績（20%）。

4結論

對“機電一體化課程”實施OBE和CDIO工程教育模式，解決了機電一體化教學過程中存在的問題，將教學內容融入到項目任務當中，學生有明確的任務和學習目標，邊完成任務邊學習，在整個實踐教學過程中充分體現了學生的學習主體地位。學生表現出濃厚的興趣，能夠把理論和實踐結合起來，同時培養了組員間的團隊協作能力。

參考文獻：

[1]劉會聰.機電一體化教學探討與策略研究[J].中國教育技術裝備,2017(20):144~145+152.

[2]薛國兵.CDIO在機電一體化課程中的探索與實踐[J].電子世界,2012(14):150.

[3]吳開信,成利剛,肖蒙,呂秋霞,程碧榮,成琳娜.基于OBE理念的《運籌學》課程教學改革探索與實踐[J].高教學刊,2019(02):135~137.

作者:袁永偉 李珊珊 王家忠 孔德剛 張秀花 單位:河北農業大學 機電工程學院