机电一体化系统设计课程教学研究

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摘要：机电一体化系统设计是机电类专业必修的专业课程，既总结了前面所学专业课程的知识，又起到了为学生走进实际工作岗位的过渡作用；为了尽可能的提高这门课程的教学效果，同时发挥其实践的作用，本文提出了理实一体化闭环教学模式，通过建立理实一体化闭环教学模式的模型，充分调动协调模型中的各环节内容，使教学效果达到较好。通过在实际教学中的应用，该种教学模式激发了学生的学习兴趣，同时提高了动手能力，对学生的职业能力培养起到了关键型的作用。

关键词：机电一体化系统设计；理实一体化闭环教学模式；教学研究；教学效果

机电一体化系统设计是机械类机电方向及机械电子工程学生必修的专业核心课程。该课程是将机械与电子的有机结合，以机械作为基础，在此基础上结合了电子、控制、传感与信息等关键技术，同时应用系统工程的设计理念设计机电一体化产品，因此机电一体化系统设计也是一门交叉课程。面对这样一门复杂交叉的课程，教学过程和教学效果一直很难达到预期效果，成为教学者们一直研究和解决的难题。

一机电一体化系统设计课程教学研究现状

针对目前机电一体化系统设计课程的综合、交叉和复杂性，各高校教学者们一直以提高教学为目标，不断提出个教学模式和方法的研究，较大程度提高了教学质量和效果。赵永生等[1]提出了五位一体式教学体系的构建与实践，实现多维度、全方位培养学生的教学目的。张志强等[2]人提出了案例教学法调动学生对机电一体化系统设计课程的学习兴趣、增强了学生在本专业课程的创新意识和创新能力。李琦等[3]探索“机电一体化系统设计”课程教学改革，坚持理论教学与实践教学两手一起抓，大幅提高了教学效率和教学质量。杨丙辉等[4]提出加强课程实践环节，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果。邓鹰飞[5]提出任务驱动教学法在“机电一体化系统设计”课程中的研究与应用，该教学方法既有优势又有其局限性。文韬等[6]提出基于《机电一体化系统设计》课程理论与实践紧密结合的特点，提出了项目驱动的一体化教学方法，使学生学习机电一体化系统设计知识系统、连贯，真正提高其设计能力。何亚峰等[7]提出“机电一体化系统设计”实践教学体系的构建与探索，以“机电一体化系统设计”动手实践操作教学为主体，结合课程实验、课程设计、创新创业项目和毕业设计等动手实践操作对学生进行递进式、层次化和系统化训练，从而提高学生对机电产品设计能力。俞庆等[8]提出基于研究性学习的“机电一体化系统设计”课程教学改革，提出基于问题、项目和探究的研究性学习新思路，从而提高学生对课程的驾驭能力和综合应用能力。尽管以上各位教学者们都对机电一体化系统设计课程提出了教学研究，然而很少有提到教学过程进行中，如何实时改变和协调各教学环节。因此，本文提出的理实一体化闭环教学模式，使教学过程中能够实时发现问题，解决问题，加强学生自主学习的积极性，改善学生的学习效果，满足当前社会培养人才的要求。

二理实一体化闭环教学模式和内容

随着智能化和大数据时代的来临，机电一体化系统设计课程不断改进完善，成为选拔关键性人才的核心支撑。而理实一体化闭环教学模式对于栽培社会急需人才起到极大的促进作用。理实一体化闭环教学模式就是将理论基础知识讲解与动手实践操作有机融合于一体，并且通过自测与考核和所学的知识构成反馈形成闭环教学的一种教学模式。主要包括教学内容一体化、教学方法与手段的一体化和评价内容与评价方法的一体化等教学环节。（一）一体化教学内容。编写在理实一体化闭环教学模式下机电一体化系统设计课程的教学大纲、教学计划、教学课件和教学讲稿，实现教学内容一体化。课程讲稿和机电一体化专业教科书两者是教学过程中教学内容的媒体，实现一体化教学内容的前提是需要有对应的讲稿与课程教科书，要实现一体化教学内容首先要确定的内容是用什么讲稿和教材。所以要重构教学大纲、教学日历、教学课件和教学讲稿。（二）一体化教学方法与手段。在理实一体化闭环教学模式中，全部教学的课程安排框架及组成都以理论和实践结合为主干，以理论与实践操作技能训练为重点，相互渗透，相辅相成。在理论教学过程中，教师需要通过采用各种不同的教学方法进行融合交叉上课，例如讲授法、演示法和讨论法、情景法、场景法、模拟法等多角度教学方法相互结合。在教学实践过程中，及时发现问题的难点，运用所学理论知识确定解决方案。一般性问题以解释为主，特殊问题以指导和讨论为主。在完成实践中的任务所牵涉的新技术、新知识，力争引导学生用所学理论知识去验证。同时，为了增加教学的最直接感受及教学的效率，应该多采用投影设备、PPT教学课件等数字化教学手段。（三）一体化评价内容和评价方法。传统的教学评价是通过对学生成绩评估模式通常采用每章进行单元测试，或者进行学期期中、期末考试。结果导致学生的学习主动性不高，不注重课堂和实践的学习过程。只是在考试前期针对考试范围进行突击复习一下范围或题目，考完之后基本忘光。这样的评价致使教学效果太差没有延续性。一体化教学评价的制定以能力和整个学习过程为核心，通过学生课堂学习主动性、实践能力、任务完成进度和效果、学生的动手操作能力、专业知识、专业素养、学习态度等方面进行综合考查，更好地管理、约束、促进学生学习的主动性和积极性，科学的体现了学生对课程的学习程度和效果。

三理实一体化闭环教学模式下教学具体实践

为了实施教学的高效性，首先依据理实一体化闭环教学模式的内容建立其模型如图1所示。由理实一体化闭环教学模式模型图中可以看到采用该模式教学的具体教学实施过程。包括前向通道和反馈回路两部分。前向通道由课前预习、一体化教学内容、一体化教学方法和手段、课后学习与练习和教学完成各部分组成。而回路只有一体化教学评价内容与评价方法。前向通道的每个环节属于串联环节，每个环节缺一不可。反馈回路贯穿了整个教学过程，和前向通路的每个环节息息相关。然后，依据理实一体化闭环教学模式模型中反馈回路一体化评价内容和评价方法进行评价教学效果与预期教学任务作比较。如果两者基本一致就认为教学完成；否则就要进行调节前向通道的一体化教学内容、一体化教学方法和手段以及课后复习与练习各个环节。最后通过不断的调节理实一体化闭环教学模式模型中的各个环节，使模型达到最优促使教学完成最优。通过这种闭环的教学链模式，很容易在教学过程中发现各环节的问题，能够及时进行补充和纠正。通过教学实践，可见模型具有动态特性、实时监督和检测的作用，能够做到及时发现问题，及时解决问题，不会让学生留下难题和难点，同时将新问题直接补充到教学内容环节里，使教学内容不断推陈出新，与时俱进，紧跟科学技术前沿真正做到培养人才的初心。同时为后续的教学提供广泛的知识和技术支撑。并且在教学过程中，依据实际情况可以随时调整模型，使教学效果达到最优。

四理实一体化闭环教学模式教学效果

从理实一体化闭环教学模式使用教学两年多来看，对两届200多的毕业生进行调查，学生们给出结论是：这种教学模式将时间和空间学习的原创性理论教学与实践教学相结合。它是在同时同步进行的，理论与实践两者穿插渗透在一起并列执行；与传统固定式的先学习理论后进行实践教学的教学模式相比，将理论教学与实践教学融合了在一起，避免专业理论课之间、专业理论课与实践课之间的脱节与重复；将课程教学与操作训练两者结合在一起，凸显专业操作实际技能的核心地位，侧重直接感知和操作，强调以学生学习的主体性，理论教学完全服务于技能培训，提高了学习效果、就业率和职业技能的培养。

五结束语

本文所提的理实一体化闭环链教学模式，展示了机电一体化系统设计课程教育的专业性、社会性和实践性,改善学生学习的片面性，带动学生自主学习的积极性；增加理论教学的实践性；并通过对学生的调查得出该教学模式能够增加理论和实践教学效果，更突出该教学模式的紧跟社会步伐，为社会栽培急需人才做出重要贡献。

参考文献

[1]赵永生,姚建涛,郑魁敬,王洪波,史艳国,李仕华.五位一体式“机电一体化系统设计”课程教学体系的建构与实践[J].中国大学教学2010(3):40-42.

[2]张志强,汪文津,赵坚,李建军.案例教学法在“机电一体化系统设计”课程教学中的应用研究[J].科教导刊,2017(11):118-119.

[3]李琦,王基,;刘永葆.《机电一体化系统设计》课程教学改革与实践[J].高等教育研究学报,2010(1):100-101

[4]杨丙辉,闫树军,郭文松.机电一体化技术课程教学改革与探讨[J].中国现代教育装2016(9):93-95.

[5]邓鹰飞.任务驱动教学法在“机电一体化系统设计”课程中的研究与应用[J].梧州学院学报2013(12):93-96.

[6]文韬,龚中良,陈飞,李立君,胡劲松,易春峰.《机电一体化系统设计》课程的项目教学实践[J].中南林业科技大学学报（社会科学版）.2014(8):167-169.

[7]何亚峰,俞庆,刘春节,毛建秋.“机电一体化系统设计”实践教学体系的构建与探索[J].常州工学院学报.2014(8):70-73.

[8]俞庆,何亚峰,刘春节,黄志荣,毛建秋.基于研究性学习的“机电一体化系统设计”课程教学改革[J].装备制造技术.2016(8):257-259.

作者:杨玉敏 蔡超志 单位:河北工程大学机械与装备工程学院