機(jī)電工程實(shí)踐教學(xué)改革方法

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摘要：隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，綜合型人才已經(jīng)成為高校人才培養(yǎng)的必然趨勢，機(jī)電工程實(shí)踐作為本科教育的重點(diǎn)學(xué)科之一，面臨著巨大挑戰(zhàn)。作為機(jī)械專業(yè)學(xué)生的必修課，機(jī)電工程實(shí)踐具有實(shí)用性和綜合性的特點(diǎn)。為了提高本科生的英語口語和動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，進(jìn)行了機(jī)電工程實(shí)踐的教學(xué)改革，形成了基于雙語和項(xiàng)目教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式。在課堂上，學(xué)生用英語與教師交流，并在課后提供對應(yīng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以便他們練習(xí)在課堂上學(xué)到的知識。經(jīng)過多年的探索，證實(shí)了雙語教學(xué)模式是一項(xiàng)成功的改革，值得在其他課程中逐步推廣。

關(guān)鍵詞：機(jī)電工程實(shí)踐；雙語教學(xué)；項(xiàng)目教學(xué)法；教學(xué)改革

20世紀(jì)70年代，“機(jī)電一體化”首次出現(xiàn)在日本，主要體現(xiàn)在當(dāng)時日本的新型工業(yè)產(chǎn)品方面。隨著科技的不斷發(fā)展、機(jī)電技術(shù)的不斷成熟，機(jī)電一體化已經(jīng)與電子技術(shù)、信息技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)、控制技術(shù)等共同成了現(xiàn)代工業(yè)科學(xué)的重要組成部分，而這也對機(jī)械專業(yè)的學(xué)生提出了更高的要求[1]。然而，當(dāng)前高校的機(jī)械專業(yè)的教育方式存在不足，部分該專業(yè)畢業(yè)生并不能在機(jī)電相關(guān)領(lǐng)域的工作上有很好的表現(xiàn)。在此背景下，機(jī)電一體化的教育問題已經(jīng)成為高校關(guān)注的重點(diǎn)問題之一[2,3]。針對機(jī)電一體化教育，目前國內(nèi)眾多學(xué)校在結(jié)合課程特點(diǎn)和學(xué)校資源的情況下進(jìn)行了不同程度的改革與試點(diǎn)。其中，山東工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院將雙語教學(xué)的模式應(yīng)用于非英語課程[4]；安徽大學(xué)在機(jī)電控制工程課程中采用了雙語對學(xué)生開展教學(xué)，并結(jié)合實(shí)踐項(xiàng)目開展實(shí)踐教學(xué)，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了“一條主線、兩個環(huán)節(jié)、三個實(shí)踐點(diǎn)”的教學(xué)模式[5]。綜上所述，雙語教學(xué)有助于加強(qiáng)學(xué)生理論學(xué)習(xí)，實(shí)踐教學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生動手能力，這兩種教學(xué)方式在多所高校中均有開展。然而在機(jī)電一體化教學(xué)中這兩種教學(xué)模式相結(jié)合的教學(xué)案例較少，因此于2016年開展了機(jī)電工程實(shí)踐課程的教學(xué)改革，教學(xué)改革探索實(shí)踐證明了此教學(xué)改革的成功。

1改革對象

在高等教育中采用雙語教學(xué)以與世界融合是不可阻擋的趨勢，此外雙語教學(xué)也是高素質(zhì)人才滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展迫切需求的重要職能[6,7]。目前，雙語教學(xué)在我國普遍采用英語，因此找到合適的雙語教學(xué)模式將是提高學(xué)生英語的實(shí)踐能力、了解相關(guān)領(lǐng)域最前沿資訊，培養(yǎng)具有國際合作和競爭能力的開放型機(jī)電一體化專業(yè)人才的有力措施。眾所周知，教與學(xué)是密不可分的，這意味著教與學(xué)相互影響、相互促進(jìn)。教師作為課程改革的實(shí)施者，對促進(jìn)和深化課程改革具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)施雙語教學(xué)不僅有助于教師了解最新的課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，而且可以刺激和推動課程的進(jìn)一步改革。我國部分機(jī)電專業(yè)的本科生在集成多學(xué)科控制系統(tǒng)方面的能力比較薄弱，這不僅要求學(xué)生對機(jī)械、電子、計算機(jī)科學(xué)、自動控制理論有深入的了解，而且還需要具備較強(qiáng)的動手能力、表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作精神和寫作能力等。因此高等教育將“研究與教學(xué)相結(jié)合”的思想作為一種現(xiàn)代化的教學(xué)方式并得到了確立。在不斷的研究和探索中提高教學(xué)效果是豐富教學(xué)內(nèi)容和提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，也是改善機(jī)電工程實(shí)踐教學(xué)的理論基礎(chǔ)。

2教學(xué)模式改革

在機(jī)電工程實(shí)踐教學(xué)中，為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革的目標(biāo)，將機(jī)電工程實(shí)踐教學(xué)分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分。理論教學(xué)主要在課堂上實(shí)現(xiàn)，以教授基礎(chǔ)知識為目的，此部分教學(xué)采用英語教學(xué)為主、漢語教學(xué)為輔的方式。在實(shí)踐教學(xué)中選取鉆探機(jī)器人項(xiàng)目讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐。如圖1所示為機(jī)電工程實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)模式，其中教學(xué)時長為2周，共計60個學(xué)時，為實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐教學(xué)的平衡，對其教學(xué)時間分配比例為1:1。相較于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，實(shí)踐教學(xué)對于機(jī)電專業(yè)有更好的培養(yǎng)效果，其所占的教學(xué)比例也通常較大，所以對于整體教學(xué)而言，應(yīng)對理論教學(xué)進(jìn)行一定的優(yōu)化。有學(xué)者[5]對于機(jī)電類教學(xué)模式提出了“一條主線、兩個環(huán)節(jié)、三個實(shí)踐點(diǎn)”的要求，在本文提出的機(jī)電工程實(shí)踐教學(xué)模式中同樣適用，即將雙語教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)作為“一條主線”，將理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)作為“兩個環(huán)節(jié)”，同時在實(shí)踐教學(xué)中選取實(shí)踐單元，即利用光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置完成相應(yīng)的實(shí)踐作業(yè)。實(shí)踐教學(xué)中所采用的光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置，由導(dǎo)軌式型材實(shí)訓(xùn)臺、機(jī)電一體化設(shè)備部件、電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器模塊、交流電機(jī)模塊、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器模塊、模擬生產(chǎn)設(shè)備實(shí)訓(xùn)單元（包含上料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)械手、皮帶輸送線、物件分揀等）和各種傳感器等組成。光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置的每個單元都對應(yīng)一個教學(xué)內(nèi)容。其中，英語為主要教學(xué)語言，而漢語則為輔助教學(xué)語言，為了更好地對雙語教學(xué)的效果進(jìn)行評價，需將教師和學(xué)生之間的互動作為課程評價體系中的重要部分。在機(jī)電工程實(shí)踐教學(xué)伊始，所有學(xué)生可以自由分組，并咨詢有關(guān)光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置的知識。在學(xué)期開始后應(yīng)提交一個項(xiàng)目計劃，包括每個團(tuán)隊(duì)中項(xiàng)目的詳細(xì)劃分、預(yù)計將在學(xué)習(xí)和實(shí)踐中完成光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置的研究。在教學(xué)過程中，一些經(jīng)驗(yàn)豐富的研究生將幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)過程中的問題，不僅有助于及時解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題，而且還有助于學(xué)生從研究生那里學(xué)到一些技能，并將有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

3教學(xué)評價和成績

3.1教學(xué)評價

教學(xué)評價是評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段，在機(jī)電工程實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生需要對光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試、電氣控制電路的安裝、PLC編程、機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試和自動控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試等。圖2為機(jī)電一體化教學(xué)評價體系的架構(gòu)圖，主要通過三個方面對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評價，即課堂表現(xiàn)、組裝與調(diào)試、實(shí)訓(xùn)報告，三個部分各占的比例依次為30%、40%、30%。其中組裝與調(diào)試主要包括四個子部分，主要為機(jī)械構(gòu)件的裝配與調(diào)整能力、機(jī)電設(shè)備的安裝與調(diào)試能力、電路安裝與調(diào)試能力和氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力。四個部分在總評價體系中各占10%。課堂表現(xiàn)主要為對學(xué)生課堂與教師互動程度的評價，在雙語教學(xué)中只有互動才能體現(xiàn)雙語教學(xué)的效果，對于促進(jìn)雙語教學(xué)改革有積極意義。在組裝與調(diào)試的“機(jī)械構(gòu)件的裝配與調(diào)整能力”評價部分，要求學(xué)生在規(guī)定的30min之內(nèi)完成機(jī)械構(gòu)件的組裝，且組裝過程中不能出現(xiàn)零件錯位等情況，在完成結(jié)構(gòu)組裝之后需要對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)圖2中的教學(xué)評價體系可知，相較于傳統(tǒng)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(xué)生進(jìn)行全方位的評價，也有助于學(xué)生綜合能力的提高。

3.2教學(xué)考核

教學(xué)考核一方面考查學(xué)生在課程改革中對機(jī)電知識的掌握程度，另一方面檢驗(yàn)本次教學(xué)改革所取得的成效以及發(fā)現(xiàn)課程改革中所存在的問題。針對學(xué)生考核，主要設(shè)置了三個方面，分別為理論知識模塊、實(shí)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(zhì)的書面答題了解學(xué)生對該課程的理論知識的掌握程度；實(shí)踐操作模塊要求學(xué)生以抽簽的形式隨機(jī)抽取光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核的某一個模塊進(jìn)行實(shí)操，授課教師根據(jù)學(xué)生的操作實(shí)踐、操作熟練度以及操作精度進(jìn)行綜合打分；英語考核模塊主要是讓學(xué)生與教師對機(jī)電一體化知識進(jìn)行討論，該形式的考試不僅可以對學(xué)生的英語水平進(jìn)行檢查，同時還可以考查學(xué)生的專業(yè)知識。如圖3所示為口語考試的結(jié)果，其中a、b分別為學(xué)期前和學(xué)期后口語水平。由此也可以看出經(jīng)過一個學(xué)期的雙語教學(xué)，學(xué)生的口語能力得到了較大提高。學(xué)生的最后成績由三個模塊組成，其中理論知識模塊、實(shí)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(jù)學(xué)生對教學(xué)效果的反饋，93%的學(xué)生表達(dá)了對教學(xué)改革的認(rèn)可。另外有10%的學(xué)生對機(jī)電工程實(shí)踐教學(xué)改革提出了一些建議：例如在課程實(shí)踐分配上可以盡量增加實(shí)踐部分的時間；在理論和實(shí)踐教學(xué)中將課堂的大部分時間交給學(xué)生；適當(dāng)增加實(shí)踐部分的課程項(xiàng)目。這些寶貴的意見都將是推動機(jī)電工程實(shí)踐教學(xué)改革的寶貴財富。

4結(jié)語

雙語教學(xué)與項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)法的結(jié)合使機(jī)電工程實(shí)踐教學(xué)效果有了極大的提升，同時在三年的探索過程中證實(shí)了該改革的成功。通過新型教學(xué)評價體系的設(shè)計，可以實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的綜合性評價，而不是簡單的考試，對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高有很大的幫助。本教學(xué)的創(chuàng)新點(diǎn)主要總結(jié)為以下三個方面，其他工程類的課程也可以借鑒本教學(xué)模式。（1）雙語教學(xué)。通過中英雙語教學(xué)，以英語教學(xué)為主、漢語教學(xué)為輔的方式，提高了學(xué)生的英語口語能力，加強(qiáng)了學(xué)生對專業(yè)英語的學(xué)習(xí)。（2）項(xiàng)目教學(xué)法。通過與實(shí)踐項(xiàng)目相結(jié)合提高了學(xué)生的實(shí)踐動手能力，加強(qiáng)了實(shí)踐與理論的聯(lián)系。（3）互動教學(xué)。在教學(xué)評價體系中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生與教師的課堂互動，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍課堂氣氛，進(jìn)而達(dá)到較好的教學(xué)效果。

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作者：陳志 單位：桂林航天工業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院