机械电子工程专业方向系列课程建设与教学改革

1、机械电子工程专业方向系列课程建立与教学改革机械电子工程专业方向系列课程建立与教学改革摘要：本文针对目前我校机械电子工程专业方向系列核心课程存在着设置及内容不尽合理、课程之间的衔接与分工不够明确等问题，对其进展优化整合，更新人才培养理念，进一步深化教学方法和手段的改革创新，加强理论教学及其与课堂教学之间的有机联络。关键词：机械电子工程；系列课程；课程建立；教学改革中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1007-0079202203-0182-03近年来，笔者根据国家科技开展形势和市场对人才需求的变化，对北京信息科技大学以下简称我校机械工程专业学生的培养目的、形式进展了明确定位，培养面向北京

2、地区经济与科技开展的，具有良好综合素质、理论才能和创新才能的一线工程技术人才。在专业方向课设置方面，注重某一专业方向特长和工程理论才能的培养，设有以下三个专业方向。机械设计方向计算机辅助设计与工程：突出计算机工程技术在机电一体化产品及自动化消费系统设计中的应用和专业软件工具应用开发。机械制造方向制造过程信息化技术：注重机械制造过程中设备、工装的设计与加工、消费运营管理才能的培养，以及应用信息技术和先进计算机辅助技术在产品制造及自动化消费系统的才能。机械电子工程方向光机电一体化技术：侧重培养应用光机电技术从事机电一体化产品和系统设计、制造、运行、实验与研究的才能。机械电子工程专业方向的系列专业课

3、程包括：控制工程基储测试技术、微机原理及应用、单片机应用技术、机电一体化系统设计、可编程控制技术、机电传动控制、数控技术、计算机控制技术、虚拟仪器技术等，但目前这些课程存在着内容设置不尽合理、统筹规划不够完善等问题，详细表如今：课程体系设置仍不够完善合理，核心系列课程门数太多、局部课程只注重了自身内容的完好性，缺乏对教学方案的整体考虑，致使内容穿插重复、课程之间的衔接与分工不够明确；核心课程教学内容尚需进一步整合、优化和更新；有针对性的教育教学方式方法和手段仍有待进一步革新；课程的理论教学环节仍显欠缺，一些核心课程的根本实验不够健全，设计性、综合性以及课外选修和开放性实验的比例偏少。针对上述问

4、题，笔者通过承当完成北京市高等学校教育教学改革工程和校级重点课程建立工程机械电子工程专业方向系列核心课程的建立与教学改革，围绕如何对机械电子工程专业方向的系列核心课程进展优化整合和教学改革开展了深化的研究，进展了有针对性的优化课程体系、整合教学内容、革新教学方法等教学改革与理论，并获得了较好的成效。一、更新人才培养的指导思想和理念基于本专业的人才培养目的和办学指导思想，笔者提出了机械工程专业应用型、创新型人才培养的大工程理念，即：充分开发学校和社会的各种资源，科学延伸理论教学的时间和空间，拓宽专业人才内涵，培养理论创新的行为理念，使学生的知识、才能、素质协调开展，构建系统化的理论教学培养体系，

5、施行多论文联盟.Ll.层次、全方位的理论训练。资源包括校内实习实训基地、专业理论平台、学科重点实验室以及校外实习基地、科研合作企业；延伸时空是指开放性实验、第二课堂、创新理论、学科竞赛、科学研究等工程理论环境；拓展内涵是指理工与人文知识的交融，机、电、信息、管理等专业知识的交融，注重工程理论才能和创新精神的培养，树立学生的科学态度和团队精神。二、系列核心课程的整合和优化系列核心课程是根据本专业培养目的要求，用于提供成为合格的专门人才所必需的专业知识和专业技能的关键主干课程。因此，系列核心课程的设置、建立及教学改革，是本专业建立和教学改革的成败关键。根本思路是：针对目前培养方案中，存在的相关核心

6、课程内容穿插、重叠，课程之间衔接与分工不够明确，课程理论教学环节仍显欠缺等问题，本着注重工程理论才能的培养、以机为主、光机电及信息技术有机交融的原那么，对系列核心课程进展逐步整合和优化，建立以测控技术与仪器类课程、机电一体化及运动控制类课程、计算机技术类课程的系列课程体系；注意专业知识及内容的整体性和相关性，进展课程内容的优化整合，注意分工和衔接，防止重复，努力进步核心课程的系统化和综合化程度，充分利用有限的课程和学时满足日益增长的专业知识需求；适当减少课内讲授学时，增加理论学时和课外第二课堂学时，结合教学方法和手段的改革，大力运用现代教育技术，进步教学质量和收益，为学生的全面开展和个性开展提

7、供必要的时间和空间。1.测控技术与仪器类课程增设选修课传感器与调理电路，将控制工程基储测试技术、传感器技术与应用、虚拟仪器技术归为一类课程，并进展整体优化。明确控制工程根底与测试技术相关内容的分工和衔接，控制工程根底对于系统的描绘侧重性能及其参数指标，而后续的测试技术那么侧重在学习工程测试中系统性能对测试结果的影响。精减原测试技术课程中传感器原理及变送电路局部，突出对信号检测方法、变换原理与信号检测分析装置和系统的设计原理和方法，增加工程应用方面的内容和实例分析。2.机电一体化及运动控制类课程包括机电一体化系统设计、机电传动控制、数控技术等课程，将数控技术硬件设计方面的相关内容与机电传动控制的

8、控制器内容有机结合起来，实验课和课程设计内容与之交融照应。同时，在机电一体化系统设计及课程设计教学中，将控制工程基储测试技术、机电传动控制以及计算机控制技术内容综合运用到同一个机电一体化系统中，针对系统特定功能需求，综合运用传感检测技术、驱动与传动技术、计算机控制技术等方面的知识，满足或进步系统静态和动态指标要求，使学生能更好地理解各专业课程之间的关联，进步其对专业知识的综合运用才能。3.计算机技术类课程增设专业方向限选课计算机控制技术和专业选修课虚拟仪器技术，进一步丰富、完善了计算机类课程，突出实用技能、综合应用才能及系统设计才能的培养。加强单片机应用技术、可编程控制技术的理论环节，突出课程

9、的设计性和综合性实验训练内容，同时增加课程设计，且学生可按兴趣选修其一。三、系列核心课程建立与教学改革1.测试技术课程建立与教学改革测试技术课程是机械类专业的核心根底课，是一门多学科浸透，工程性、理论性很强的课程。随着科学技术的开展，现代传感技术、信号分析新方法、计算机辅助测试技术等快速开展，而课程方案学时仍然只有40学时，依靠传统授课方式及实验教学那么很难到达预期的效果，这就给老师的教学提出了新的、更高的要求。基于课程的上述特点，为适应和满足应用型人才培养新形势的客观要求，确保教学质量，充分调动学生的学习积极性，培养学生的实际动手才能，笔者在课程教学内容设计、教学方法和手段、实验教学等方面进

10、展了改革和理论。1教学内容的整合完善。根据本课程的特点，结合我校本科生的学习根底及实验条件，笔者对教学内容进展了整合，既注意课程知识体系的系统性，又突出主题，强调共性，科学分类，防止重复，使教学内容具有较好的构造和层次。笔者将课程内容分成以下三大板块：根本理论信号的分析与处理、测试系统的响应特性、根本知识传感器及信号调理、信号采集与记录和测试技术的工程应用典型物理量的测量。同时，注重根本理论、根本知识与工程实际的严密结合，注重理论教学与理论教学环节有机交融，注重把现代传感技术、计算机辅助智能测试技术以及虚拟仪器技术等先进测试技术及系统介绍给同学们，紧跟课程相关学科开展的步伐。2教学方法改革。针

11、对不同授课内容，采用灵敏提问式、互动式、板书讲解与多媒体演示讲解相结合等多种授课方式，以进步学生的学习兴趣和积极性。采用启发考虑、简化理论推导、强化知识点的理解和运用等方式进步知识传授的效率和效果。充分发挥现代教育手段的优势，加强多媒体教学以及AI课件的互相交流和完善。针对测试技术课程内容多、涉及面广的特点，尤其是其中大量内容涉及到传感器、测试装置、分析仪器等的构造、原理及其实际操作，借助于数字摄像及录像技术，将一些典型传感器、测试分析仪器的实物及其操作使用链接到课件中来，使得相关教学内容更加直观和生动。同时，注意加强课程组老师之间教学法研讨和交流，通过互相听课讨论以及共享多媒体课件等方式进步

12、课程教学质量和效果。3理论环节的改革。长期以来，测试技术实验教学根本沿袭了传统的教学形式。做实验之前老师将每一实验，从实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容到实验步骤、数据处理等都做详尽的介绍，这种传统教学形式，不利于培养学生的创新思维，失去了实验真正的目的和意义，学生做实验也只剩下机械地模拟操作。为了激发学生的学习兴趣，挖掘学生的潜能，培养学生的创新意识和创新才能，进步学生分析和处理实际问题的才能，笔者采用了传统实验与设计性实验相结合的实验形式。详细做法是：把同一类仪器的不同内容的实验组合在一起，安排两次实验。第一次实验中采用的是传统的教学法，通过这次实验，学生对仪器已经有了初步认识，克制了

13、学生对仪器及实验原理的生疏感。第二次实验是设计性实验，要求学生必须自己提出实验方案，设计出电路图、数据表格，然后独立完成实验。最后由老师组织大家集体讨论，分析由于实验方案的不同所引起不同实验结果的原因以及学生各自方案的优缺点。2.单片机原理与应用课程建立与教学改革单片机原理与应用是机械电子专业方向的专业必修课程，课堂教学的重点是让学生通过学习S51系列单片机原理和应用技术，掌握如何应用单片机来设计机电一体化产品控制系统的根本理论知识。理论教学主要侧重根本程序设计及调试方法的学习，包括I/控制、中断、定时/计数器应用、键盘处理及串口通讯等程序设计。笔者在理论环节中主要围绕学生不重视实验的普遍情况

14、，不断琢磨改良教学的方法，每个实验根据涉及的知识点列出系列考虑题，让学生带着问题进展实验，而不是简单地验证课堂知识；课程设计从电路设计、焊接、连线到软件调试，力争为学生创造亲自动手的条件。目前，国内高校单片机传统教学形式存在诸多缺乏之处。在教学内容设置和教学顺序安排方面仍然采用传统的先根底后应用的形式，即：单片机硬件构造汇编指令系统系统扩展接口技术应用系统设计。课堂理论教学的学时大大多于实验教学的学时，而且实验教学一般在汇编指令系统讲完之后才开场进展。这种教学体系的缺乏之处在于：以大量的原理介绍引导学生入门，学生不仅理解起来有难度，而且感觉枯燥乏味；教学过程中以原理知识为核心，应用技术只是点缀

15、，造成学生应用才能的培养缺乏；软硬件介绍别离，对单片机论文联盟.Ll.软硬件结合的系统设计方法强调不够，这使得学生在构建实际的单片机应用系统时缺少系统化的思路。同样，实验教学往往是预先由实验老师设计好相应的实验工程，如程序设计、I/口使用、中断与定时器使用、显示与键盘等。然后由学生照本宣科地重复，完成教学大纲所规定的实验，这种实验教学方法在一定程度上可以让学生尽快熟悉和进入单片机这个领域，但是也存在不利于培养学生的动手才能、创新才能和综合运用知识的才能的问题，同时也不能进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性，甚至出现了学生不做实验前的准备、抄袭别人程序和实验报告的不良现象，学生普遍反映这种验证式

16、的实验教学收获不大。为理解决上述问题，笔者引入实验驱动思想，将其与单片机教学有机结合起来，构造出了一种以学生为主体，以老师为指导的体验式、探究式的新型单片机理论教学形式，把所要教授的各项理论知识和理论技能按由浅入深、够用、现学现用的原那么分解到一个个具有明确应用目的的实验课题中，通过让学生在规定时间内依次完成这些课题来到达教学目的。在课题的设计和顺序安排上力求做到循序渐进、合理衔接、不断深化。此外，笔者还采取了以下详细措施。1在单片机实验教学中增加了综合性和设计性实验的份量。要求学生必须根据实验的目的，独立设计实验的硬件电路和程序，并对软硬件进展联机调试。2实验室施行开放管理形式。允许学生自选

17、时间来完成实验，赋予学生更多的学习自主权，为其提供更多自由学习的时间和空间。3改革课程考核方式。重点考核和评价学生的实际应用和创新才能，采取与教学内容相适应的多样化考核形式，增加实验考核的分量。3.计算机控制技术课程建立与教学改革在新的课程体系中增设了计算机控制技术课程，同时尽可能建立该课程与其他计算机类课程之间的联络，发挥其在计算机类系列课程体系中的归纳和统领作用。教学中，将可编程控制技术作为详细应用范例对象之一，有针对性地介绍接口类型与PL中不同模块之间的对应关系、在PL系统中A/D换算关系、PID控制算法实现、通讯网络以及人机界面设计与使用等。在课堂教学方面，制作了计算机控制技术多媒体课

18、件及相关教具，使教学更加直观、生动；同时在授课过程中提供了大量科研理论中获取的范例，有利于培养学生兴趣，进步课堂教学质量和改善教学效果。完成了FEST物流加工系统配套仿真教学系统采购与应用，使学生在集成软件环境下，运用同实物完全一致的三维图形化仿真教学系统，完成系统程序的设计与调试运行全过程，解决了实验设备台套数少、昂贵易损的问题。完成了PL运动与温控试验箱设计与采购工作，使得教学内容更贴近工厂实际需求，解决PL理论教学中闭环控制与运动控制空缺的问题。4.机电一体化系统设计课程建立与教学形式改革机电一体化系统设计是本专业重要的综合性专业课程，其根本任务是说明机电一体化的根本概念、根本原理、相关

19、技术和机电一体化产品的设计方法，培养学生具有综合运用机电一体化相关技术的才能和从事一般机电一体化系统设计的才能。机电一体化的关键技术包括检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、精细机械技术及系统总体技术。1更新和完善教学内容。机电一体化是多学科的穿插与综合，以机为主、机电结合，同期学习的课程有单片机原理及应用、可编程控制技术、机电传动控制、数控技术等。多年来一直把北京理工大学张健民编写的?机电一体化系统设计?作为该课程的教材，但在教学中却存在着一个突出问题：课程内容与相关课程有较大的重叠。所以在教学中应按以下程序进展：首先要阐述机电一体化的概念、体系构造、特点和开展趋势等；其次

20、要去介绍各单元技术，由于它们是作为单独的课程分别介绍的先修或同期学习，所以对其不必详细介绍，只需着重强调其在整个机电一体化系统或产品中的作用；再次，引入丰富的系统实例，并贯穿于教学始终，作为课堂精讲内容，以便使学生可以掌握单元技术的精华；最后介绍典型的机电产品实例，主要以N、激光打印机、RBT等为例，详细分析其功能设计和系统构成，帮助学生们掌握设计方法和进步其设计、分析才能。此外，还注意把本门学科的最新开展及其前沿知识引入教学。2丰富教学手段。采用多种教学手段，引入课堂讨论题目和设计实例，有利于学生对所学内容的深化考虑和掌握、运用。组织和鼓励学生参加科研活动，增强学生对本专业开展的理解和对所学知识重要性的认识，培养学生的专业兴趣和学习兴趣。3改革课程实验和课程设计。加大并抓好理论环节，变抽象为直观，培养学生的动手