機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目教學(xué)研究

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【摘要】機(jī)電一體化是當(dāng)今制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，通過綜合實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)高素質(zhì)綜合“一體化”人才，是當(dāng)今高校教育的重要課題。從學(xué)科建設(shè)出發(fā)，統(tǒng)籌學(xué)?，F(xiàn)有資源，提出建設(shè)實(shí)驗(yàn)室體系，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)改革與創(chuàng)新的新思路，并從研究內(nèi)容、特色、創(chuàng)新與目標(biāo)加以闡述，通過可行性分析，近兩年的實(shí)施情況與取得成果加以佐證，此方案行之有效，效果顯著。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)；教學(xué)研究與探索；實(shí)驗(yàn)室體系

從德國提出工業(yè)4.0到工業(yè)4.0進(jìn)入中德合作時(shí)代，我國工業(yè)就全面進(jìn)入智能化發(fā)展時(shí)期，對(duì)人才的需求也日益增多。機(jī)電一體化作為最能體現(xiàn)智能化發(fā)展方向的一門學(xué)科，其人才培養(yǎng)則尤為重要。近年來機(jī)電一體化專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)在校人數(shù)不斷增長，培養(yǎng)高素質(zhì)人才，提高學(xué)生職業(yè)能力與職業(yè)素養(yǎng)，成為機(jī)電一體化教學(xué)重要研究項(xiàng)目。機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)作為“產(chǎn)教結(jié)合”的結(jié)合點(diǎn)，由于科技發(fā)展，技術(shù)更新，傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容不能滿足、體現(xiàn)新時(shí)代的要求，充分利用科技發(fā)展的成果來培養(yǎng)符合時(shí)代要求的高素質(zhì)人才就顯得非常有必要。

1項(xiàng)目教學(xué)研究與實(shí)施依據(jù)

機(jī)電一體化發(fā)展至今大致分為兩個(gè)階段，第一階段為20世紀(jì)60年代到80年代，在這一階段主要是機(jī)械與電子的結(jié)合，由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械與電子技術(shù)不能廣泛和深入結(jié)合，制約了機(jī)電一體化的發(fā)展，這一時(shí)期典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機(jī)床、汽車的電子控制系統(tǒng)和工業(yè)機(jī)器人等；第二階段為20世紀(jì)90年代至今，這一時(shí)期，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，尤其是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)，特別是執(zhí)行器技術(shù)和微傳感器的發(fā)展，開創(chuàng)了以系統(tǒng)集成和精密工程為特點(diǎn)的機(jī)電一體化新分支［1］“微機(jī)電一體化”，奠定了機(jī)電一體化的未來的發(fā)展方向，當(dāng)前典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品如3D打印、機(jī)器人、無人機(jī)和無人駕駛等。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，機(jī)電一體化已經(jīng)成為將機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)、機(jī)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感測控技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)有機(jī)結(jié)合新型綜合性學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，必將被賦予新的內(nèi)容，特別是“中國制造2025”戰(zhàn)略的實(shí)施，相信我國的機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)迎來一個(gè)大的發(fā)展。新時(shí)代新技術(shù)背景下，機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)作為機(jī)電一體化教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，怎樣開發(fā)具有完整訓(xùn)練環(huán)境的實(shí)訓(xùn)環(huán)境、增加實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的種類，切實(shí)實(shí)現(xiàn)教學(xué)向以學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)社會(huì)急需的職教師資和應(yīng)用型高級(jí)專門人才[1，2]，成為當(dāng)前教學(xué)的重中之重。我校作為一所理工科高校，堅(jiān)持“實(shí)踐教學(xué)”的教學(xué)思路，專業(yè)建設(shè)上均采用教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合的模式，堅(jiān)持把學(xué)生為主體，以實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，全面提升學(xué)生素質(zhì)。機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)是專業(yè)建設(shè)的需要，課程目標(biāo)是培養(yǎng)具有綜合素質(zhì)與能力的人才。我校近兩年來耗資300多萬元建立了3D打印實(shí)驗(yàn)室、無人機(jī)實(shí)驗(yàn)室與機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，這些實(shí)驗(yàn)室的建立為實(shí)踐教學(xué)的探索與創(chuàng)新提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如何充分利用現(xiàn)有的資源，研究探索出一條行之有效的新實(shí)訓(xùn)之路，是當(dāng)下高校機(jī)電一體化教學(xué)研究的當(dāng)務(wù)之急。

2項(xiàng)目研究內(nèi)容與目標(biāo)

項(xiàng)目研究的內(nèi)容是對(duì)現(xiàn)有的資源進(jìn)行整合、開發(fā)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)與創(chuàng)新，重點(diǎn)以突出機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)為顯著特征的校內(nèi)、校外實(shí)踐教學(xué)環(huán)境的建設(shè)，具備教學(xué)、培訓(xùn)、科技開發(fā)的功能，承擔(dān)實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，開展科技開發(fā)、技術(shù)推廣與職業(yè)技能培訓(xùn)等任務(wù)[3]。

2.1項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容與特色

（1）基礎(chǔ)理論知識(shí)與技能培訓(xùn)。實(shí)訓(xùn)是對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)與技能的再學(xué)習(xí)與強(qiáng)化，從專業(yè)角度出發(fā)，按照課程教學(xué)大綱的要求，對(duì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)和核心課程進(jìn)行一般的知識(shí)和技能培訓(xùn)，再通過實(shí)訓(xùn)達(dá)到升華，全面提升技能，形成綜合素質(zhì)。（2）整合現(xiàn)有資源。對(duì)現(xiàn)有的資源進(jìn)行全面的了解、整合與調(diào)配，為項(xiàng)目的實(shí)施打下基礎(chǔ)。機(jī)電一體化是一門綜合性學(xué)科，要實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)的創(chuàng)新必然涉及多個(gè)實(shí)驗(yàn)室，合理利用這些實(shí)驗(yàn)室可以保證實(shí)訓(xùn)順利進(jìn)行，提升實(shí)訓(xùn)成果。（3）實(shí)訓(xùn)老師技能培訓(xùn)。教師需要對(duì)實(shí)訓(xùn)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)控，并進(jìn)行必要的指導(dǎo)，其本身技能的熟練程度將決定實(shí)訓(xùn)成果是否顯著。對(duì)教師進(jìn)行技能培訓(xùn)并不等同于以教師為中心，而是更好的以學(xué)生為中心，更好的服務(wù)與學(xué)生。（4）項(xiàng)目特色。相比于傳統(tǒng)的機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)，如機(jī)床的機(jī)電一體化改造，理論性較強(qiáng)，實(shí)踐性較差，新的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目內(nèi)容依托多個(gè)實(shí)驗(yàn)室，在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上更側(cè)重實(shí)踐，以學(xué)生為中心，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時(shí)推廣應(yīng)用新技術(shù)，以及開展機(jī)電一體化技術(shù)的科研活動(dòng)，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和技術(shù)能力。

2.2項(xiàng)目創(chuàng)新與建設(shè)目標(biāo)

2.2.1項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)（1）以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)踐性建立學(xué)生知識(shí)的系統(tǒng)性、層次性。（2）強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐能力。（3）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。項(xiàng)目教學(xué)面向每一個(gè)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，尊重每一個(gè)學(xué)生發(fā)展的特殊需要，最重要的是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。（4）教學(xué)方式的自主性[5]。學(xué)習(xí)以學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)或體驗(yàn)為基礎(chǔ)而開發(fā)和實(shí)施的。在開發(fā)和實(shí)施過程中，鼓勵(lì)學(xué)生的自主選擇和主動(dòng)探究，將學(xué)生的需要、動(dòng)機(jī)和興趣置于核心地位，為其個(gè)性充分發(fā)展創(chuàng)造空間[3]。2.2.2項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)。（1）推動(dòng)、完善我校機(jī)電一體化學(xué)科建設(shè)、改革與創(chuàng)新，響應(yīng)我?！皩?shí)踐教學(xué)”的方針。（2）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，改善實(shí)訓(xùn)環(huán)境，提升實(shí)訓(xùn)質(zhì)量。（3）加強(qiáng)“雙師型”教師隊(duì)伍的建設(shè)，提升教師隊(duì)伍的素質(zhì)和能力，促進(jìn)職業(yè)教育改革不斷深入，使其真正成為集教學(xué)、培訓(xùn)、技術(shù)服務(wù)為一體的多功能教學(xué)教育培訓(xùn)中心[6-8]。

3項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)程

3.1項(xiàng)目實(shí)施的可行性分析

（1）目前我校新建3D打印實(shí)驗(yàn)室、機(jī)器人實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地與無人機(jī)實(shí)驗(yàn)室，這些都是目前機(jī)電一體化最典型與最具代表性的產(chǎn)品，作為實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，可以滿足項(xiàng)目的教研、改革與創(chuàng)新。此外，其他已有實(shí)驗(yàn)室可以輔助項(xiàng)目建設(shè)，如新建計(jì)算機(jī)機(jī)房，具備3D打印建模軟件、機(jī)器人仿真編程軟件等；如工程實(shí)訓(xùn)中心，可以滿足學(xué)生自主創(chuàng)新產(chǎn)品加工。（2）實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目成員教師較高的專業(yè)素質(zhì)，多年從事有關(guān)機(jī)械、液壓與氣動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制、電氣控制、PLC、機(jī)電一體化等專業(yè)課教學(xué)，具備豐富的教學(xué)、工程實(shí)踐及教學(xué)開發(fā)研究經(jīng)驗(yàn)。（3）為建設(shè)一批高水平學(xué)科，學(xué)校在機(jī)械電子工程傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)專業(yè)的基礎(chǔ)上提出機(jī)電一體化學(xué)科建設(shè)，以滿足學(xué)校發(fā)展的需要，滿足社會(huì)對(duì)人才的需求。綜合實(shí)訓(xùn)作為機(jī)電一體化的重要內(nèi)容，其成敗也決定著學(xué)科建設(shè)的成敗。

3.2項(xiàng)目內(nèi)容

按照我校教學(xué)大綱，機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)時(shí)間安排為3周。

3.3項(xiàng)目成果

通過實(shí)訓(xùn)，激發(fā)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，推廣新技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)生理論知識(shí)得以加強(qiáng)，實(shí)踐能力得以提升；此外，在此基礎(chǔ)上，我們參加“中國教育機(jī)器人大賽”，在“機(jī)器人智能搬運(yùn)”項(xiàng)目與“機(jī)器人擂臺(tái)對(duì)抗”項(xiàng)目取得第一名與第二名的優(yōu)異成績。

4結(jié)束語

基于實(shí)驗(yàn)室的機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)研究、探索與創(chuàng)新，即滿足我?！耙惑w化”學(xué)科建設(shè)的需要，起到示范、推動(dòng)作用，又適應(yīng)于培養(yǎng)新時(shí)代人才。自2015年起，我校大規(guī)模對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行增建、擴(kuò)建，到現(xiàn)在已經(jīng)形成完善的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)在這個(gè)基礎(chǔ)上已經(jīng)進(jìn)行了兩年的實(shí)踐與探索，建立了一整套的實(shí)訓(xùn)體系，取得了顯著的效果，受到了學(xué)生的歡迎與肯定，學(xué)生收益很大?；仡欉^去、面向現(xiàn)在、展望未來，項(xiàng)目還需要不斷探索、完善與創(chuàng)新，只有這樣才能取得更大進(jìn)步，緊跟時(shí)代。

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作者:王凌浩 覃羨烘 單隴紅 單位:廣東理工學(xué)院