机电工程实践教学改革方法

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摘要：随着工业化的不断发展，综合型人才已经成为高校人才培养的必然趋势，机电工程实践作为本科教育的重点学科之一，面临着巨大挑战。作为机械专业学生的必修课，机电工程实践具有实用性和综合性的特点。为了提高本科生的英语口语和动手实验能力，进行了机电工程实践的教学改革，形成了基于双语和项目教学相结合的教学模式。在课堂上，学生用英语与教师交流，并在课后提供对应的教学实验项目，以便他们练习在课堂上学到的知识。经过多年的探索，证实了双语教学模式是一项成功的改革，值得在其他课程中逐步推广。

关键词：机电工程实践；双语教学；项目教学法；教学改革

20世纪70年代，“机电一体化”首次出现在日本，主要体现在当时日本的新型工业产品方面。随着科技的不断发展、机电技术的不断成熟，机电一体化已经与电子技术、信息技术、计算机科学、控制技术等共同成了现代工业科学的重要组成部分，而这也对机械专业的学生提出了更高的要求[1]。然而，当前高校的机械专业的教育方式存在不足，部分该专业毕业生并不能在机电相关领域的工作上有很好的表现。在此背景下，机电一体化的教育问题已经成为高校关注的重点问题之一[2,3]。针对机电一体化教育，目前国内众多学校在结合课程特点和学校资源的情况下进行了不同程度的改革与试点。其中，山东工商职业技术学院将双语教学的模式应用于非英语课程[4]；安徽大学在机电控制工程课程中采用了双语对学生开展教学，并结合实践项目开展实践教学，经过多年的发展，已经形成了“一条主线、两个环节、三个实践点”的教学模式[5]。综上所述，双语教学有助于加强学生理论学习，实践教学有助于培养学生动手能力，这两种教学方式在多所高校中均有开展。然而在机电一体化教学中这两种教学模式相结合的教学案例较少，因此于2016年开展了机电工程实践课程的教学改革，教学改革探索实践证明了此教学改革的成功。

1改革对象

在高等教育中采用双语教学以与世界融合是不可阻挡的趋势，此外双语教学也是高素质人才满足经济发展迫切需求的重要职能[6,7]。目前，双语教学在我国普遍采用英语，因此找到合适的双语教学模式将是提高学生英语的实践能力、了解相关领域最前沿资讯，培养具有国际合作和竞争能力的开放型机电一体化专业人才的有力措施。众所周知，教与学是密不可分的，这意味着教与学相互影响、相互促进。教师作为课程改革的实施者，对促进和深化课程改革具有重要的现实意义。实施双语教学不仅有助于教师了解最新的课程体系、教学内容和教学方法，而且可以刺激和推动课程的进一步改革。我国部分机电专业的本科生在集成多学科控制系统方面的能力比较薄弱，这不仅要求学生对机械、电子、计算机科学、自动控制理论有深入的了解，而且还需要具备较强的动手能力、表达能力、团队合作精神和写作能力等。因此高等教育将“研究与教学相结合”的思想作为一种现代化的教学方式并得到了确立。在不断的研究和探索中提高教学效果是丰富教学内容和提高教学质量的关键，也是改善机电工程实践教学的理论基础。

2教学模式改革

在机电工程实践教学中，为了实现教学改革的目标，将机电工程实践教学分为理论教学和实践教学两部分。理论教学主要在课堂上实现，以教授基础知识为目的，此部分教学采用英语教学为主、汉语教学为辅的方式。在实践教学中选取钻探机器人项目让学生进行实践。如图1所示为机电工程实践教学的教学模式，其中教学时长为2周，共计60个学时，为实现理论和实践教学的平衡，对其教学时间分配比例为1:1。相较于传统的教学模式，实践教学对于机电专业有更好的培养效果，其所占的教学比例也通常较大，所以对于整体教学而言，应对理论教学进行一定的优化。有学者[5]对于机电类教学模式提出了“一条主线、两个环节、三个实践点”的要求，在本文提出的机电工程实践教学模式中同样适用，即将双语教学和项目教学作为“一条主线”，将理论教学、实践教学作为“两个环节”，同时在实践教学中选取实践单元，即利用光机电一体化实训考核装置完成相应的实践作业。实践教学中所采用的光机电一体化实训考核装置，由导轨式型材实训台、机电一体化设备部件、电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块、交流电机模块、步进电机及驱动器模块、模拟生产设备实训单元（包含上料机构、搬运机械手、皮带输送线、物件分拣等）和各种传感器等组成。光机电一体化实训考核装置的每个单元都对应一个教学内容。其中，英语为主要教学语言，而汉语则为辅助教学语言，为了更好地对双语教学的效果进行评价，需将教师和学生之间的互动作为课程评价体系中的重要部分。在机电工程实践教学伊始，所有学生可以自由分组，并咨询有关光机电一体化实训考核装置的知识。在学期开始后应提交一个项目计划，包括每个团队中项目的详细划分、预计将在学习和实践中完成光机电一体化实训考核装置的研究。在教学过程中，一些经验丰富的研究生将帮助学生解决学习过程中的问题，不仅有助于及时解决学生在学习中遇到的问题，而且还有助于学生从研究生那里学到一些技能，并将有助于培养学生的综合能力。

3教学评价和成绩

3.1教学评价

教学评价是评价学生学习效果的重要手段，在机电工程实践教学中，学生需要对光机电一体化实训考核装置进行控制，实现气动系统的安装与调试、电气控制电路的安装、PLC编程、机电设备安装与调试和自动控制系统安装与调试等。图2为机电一体化教学评价体系的架构图，主要通过三个方面对学生的表现进行评价，即课堂表现、组装与调试、实训报告，三个部分各占的比例依次为30%、40%、30%。其中组装与调试主要包括四个子部分，主要为机械构件的装配与调整能力、机电设备的安装与调试能力、电路安装与调试能力和气动系统的安装与调试能力。四个部分在总评价体系中各占10%。课堂表现主要为对学生课堂与教师互动程度的评价，在双语教学中只有互动才能体现双语教学的效果，对于促进双语教学改革有积极意义。在组装与调试的“机械构件的装配与调整能力”评价部分，要求学生在规定的30min之内完成机械构件的组装，且组装过程中不能出现零件错位等情况，在完成结构组装之后需要对系统结构进行调试。根据图2中的教学评价体系可知，相较于传统的简单以考试为主要评价方式的评价体系，本文所提出的评价体系综合性更高，其可以对学生进行全方位的评价，也有助于学生综合能力的提高。

3.2教学考核

教学考核一方面考查学生在课程改革中对机电知识的掌握程度，另一方面检验本次教学改革所取得的成效以及发现课程改革中所存在的问题。针对学生考核，主要设置了三个方面，分别为理论知识模块、实践操作模块以及英语口语模块。其中理论知识模块主要通过纸质的书面答题了解学生对该课程的理论知识的掌握程度；实践操作模块要求学生以抽签的形式随机抽取光机电一体化实训考核的某一个模块进行实操，授课教师根据学生的操作实践、操作熟练度以及操作精度进行综合打分；英语考核模块主要是让学生与教师对机电一体化知识进行讨论，该形式的考试不仅可以对学生的英语水平进行检查，同时还可以考查学生的专业知识。如图3所示为口语考试的结果，其中a、b分别为学期前和学期后口语水平。由此也可以看出经过一个学期的双语教学，学生的口语能力得到了较大提高。学生的最后成绩由三个模块组成，其中理论知识模块、实践操作模块和英语口语模块分别占总成绩的30%、40%和30%。根据学生对教学效果的反馈，93%的学生表达了对教学改革的认可。另外有10%的学生对机电工程实践教学改革提出了一些建议：例如在课程实践分配上可以尽量增加实践部分的时间；在理论和实践教学中将课堂的大部分时间交给学生；适当增加实践部分的课程项目。这些宝贵的意见都将是推动机电工程实践教学改革的宝贵财富。

4结语

双语教学与项目实践教学法的结合使机电工程实践教学效果有了极大的提升，同时在三年的探索过程中证实了该改革的成功。通过新型教学评价体系的设计，可以实现对学生的综合性评价，而不是简单的考试，对学生学习积极性的提高有很大的帮助。本教学的创新点主要总结为以下三个方面，其他工程类的课程也可以借鉴本教学模式。（1）双语教学。通过中英双语教学，以英语教学为主、汉语教学为辅的方式，提高了学生的英语口语能力，加强了学生对专业英语的学习。（2）项目教学法。通过与实践项目相结合提高了学生的实践动手能力，加强了实践与理论的联系。（3）互动教学。在教学评价体系中，强调学生与教师的课堂互动，可以提高学生的学习积极性，活跃课堂气氛，进而达到较好的教学效果。

参考文献

[1]张卫亮,刘明君.机电一体化系统设计课程教学改革与实践[J].中国现代教育装备,2019(23):54-56，59.

[2]李铁钢,张陈,王志成.应用型本科机电专业工程能力培养研究[J].河南科技学院学报,2013(6):121-123.

[3]胡凤英,吴彩林.高职机电一体化技术专业“双证融通”的实施途径[J].河南科技学院学报,2015(2):17-20.

[4]赵云伟,赵伟中.基于成果导向教育理念的机电一体化技术专业实践教学体系改革研究与实践[J].现代职业教育,2019(30):66-68.

[5]赵国伟.高职院校机电一体化专业课程体系改革与研究[J].内燃机与配件,2019(14):276-277.

[6]汪启凯,甘灵红,陈小燕.任务教学法在机械设计课程双语教学中的建构与实践——评《机械设计制造及其自动化专业英语》[J].有色金属工程,2021,11(6):152.

[7]殷建军,黄琼,尹令,等.数字电路与逻辑设计双语实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2020,39(8):183-188.

作者：陈志 单位：桂林航天工业学院机电工程学院