机电综合实验建设与工程实践能力培养研究

机电综合实验建立与工程理论才能培养研究〔〕:

摘要：为加强机电工程专业学生理论教学中的综合理论才能的培养，开设了?机电综合实验?独立理论课程并进展相应的教学改革与研究，包括理论课程体系优化教学内容改革、基于才能导向教育和CDIO工程教育形式的教学形式改革、基于开放实验室的管理制度建立和师资队伍建立。通过一系列教学改革措施，实验教学的质量得到改善，学生的工程综合才能得到显著进步。

关键词：综合实验；理论教育；教学改革

本文引用格式：陈军,等.机电综合实验建立与工程理论才能培养研究[J].教育现代化,2022,6(04):47-49.

一前言

目前在高校工程专业课实验教学中，验证型实验教学形式占有主导地位，在培养学生的创造性思维和主动探究的精神等方面还存在缺乏；受实验资源、教学内容和教学形式等因素的限制，大局部工程专业毕业生缺乏综合工程理论才能【1】。增加系统综合性和工程性理论教学是解决上述问题的思路之一，其具有如下优点。

〔一〕加强了专业知识学习的系统性

综合型实验强调不同学科的理论联络，或者同一学科内在知识联络，把根底专业知识有效交融起来，有利于学生创造性思维的培养和锻炼。

〔二〕进步了理论才能培养的全面性

由于综合性实验设备组成的功能环节多，实验方法不同，实验误差来源多、诊断和校正方法复杂，对学生发现问题、解决问题的才能提出了更高的要求，同时也锻炼了学生思维的发散性、知识获取主动性和技术交流的专业性,强化了学生的综合理论才能。

〔三〕促进了理论理论联络的严密性

通过工程理论经历的累积和工程才能的培养，一方面使学生更符合工业现场的技能要求；另外进一步与理论学习联络，拓宽了学生专业理论学习的深度和广度。

基于以上原因，本校机电学院机械工程专业培养方案中开设有?机电综合实验?独立实验课程，在完成专业根底理论、专业技术知识和专业根本技能训练的根底上，进一步进步学生的综合理论才能。

本实验课程在第七学期开出共32学时，包括机器人创新设计理论、机电液控制综合实验、智能制造系统综合实验、工业自动化综合实验四个选修模块。

二课程建立所面对的问题

由于本课程的教学内容综合性高，区别与传统基于专业课程，在实验内容、教学形式和组织管理等方面相差较大，本课程的建立伊始存在以下问题。

〔一〕实验课程体系和教学内容组织落后

大局部实验教学单元来源于分散专业课程实验内容，缺乏实验教学内容系统交融模块；针对综合性实验的教学方法和考核方式缺乏细致深化的研究。

〔二〕人才培养形式与教学方法研究缺乏

传统专业课实验内容针对工程知识或理论操作技能教学缺乏；实验设备投入滞后工业现场、实验教学内容陈旧；实验教学方法和手段沿袭课堂实验教学形式，在综合性实验教学中如何优化人才培养形式和教学方法等系列问题值得深化研究。

〔三〕实验室教学管理形式滞后教学要求

本课程实验内容专业性和综合性强，但缺乏包括专业教师在内的实验教学团队的建立，制约了实验内容的开发和指导工作；另外课程实验教学内容多，时间跨度大，这也对实验室的开放管理理出了更高要求。

综上所述，针对?机电综合实验?课程开出时存在的问题，有必要加强理论教学课程体系建立，并进展相应人才培养与教学方法的改革，同时完善实验室教学管理体制改革，从而完善本课程工程才能培养的体系建立，以满足新型工业化的条件下的高等教育人才培养需要。

三课程建立内容及教学改革成果

〔一〕理论课程体系优化研究

?机电综合实验?实验内容涉及工业自动化设备及产品的性能参数的检测分析、典型测控系统的设计构建、典型工业自动设备的自动控制仿真实验；消费装备自动化网络控制技术实验等。为强化学生综合工程理论才能的培养，其课程体系和教学内容建立中始终强调以下特色：

1.实验教学的系统性和综合性。?机电综合实验?通过改革教学内容，加强与各分布课程的联络，可使学生的学习和理论由局部到系统，由点及面，点面结合，从而更加符合工程学习特点以进步学生工程才能的培养效率；课程根底理论知识和实验技能来源于但不能局限于先修课程，对学生先期学习内容进展"查漏补缺";。学生可以根据实验课的中所暴露的缺乏，有目的地进展局部知识内容的学习。以基于运动伺服平台的实验为例，学生通过传感器、驱动器、接口电路和控制器的选型设计和改良，完成方案设计，电气制图、硬件连接，软件编程和系统总体调试等工作。理论教学内容强调从系统总体的角度考虑详细工程问题，有效锻炼了学生综合知识和技能的运用才能。

2.实验教学的工程性。?机电综合实验?是以实际工业应用为导向，通过现有实验室设备完成测控系统的构建，自动化装置的控制系统设计等实验任务。一方面硬件装备选型接近现场，包括实验中使用的传感器、电机及驱动器、控制器和通讯设备；另一方面实验研究要求接近或与现场一致，包括开发流程，报告格式，精度指标要求等【2】。通过工程标准化的实验培养，使学生理论才能和创新才能得到接近现场环境和要求的检验，以期真正符合社会、企业的实际人才要求。

3.实验教学的拓展性。通过教师参与实验开发和指导工作来积累理论教学经历，调查学生的理论掌握程度，形成优化课堂教学的重要反响，通过实验教学"反哺";课堂教学，促进课堂教学内容和方法的改革。针对综合实验中反映出学生的工程理论才能，特别是系统性实验才能偏弱的问题，在?测试技术?、?控制工程根底?等课程中加强系统性能测试分析局部、在?机电传动控制?，?可编程控制技术?等课程中强化现场控制电气设计等内容的教学。

经过理论教学内容不断优化，最终形成了?机电综合实验?在整个理论培养体系中"承上启下";的课程定位，"承上";指将分散的前期专业课程教学知识点有机整合，强调从系统总体和现场应用的角度考虑和解决工程问题，培养了学生的系统工程才能；"启下";指其为后续的毕业设计环节奠定了坚实的工程根底知识和综合理论才能根底，有效提升了毕业设计的质量和程度。

〔二〕人才培养形式与教学方法的改革

1.基于?工程认证教育?的实验教育研究。以才能导向教育〔OBE〕为根底，根据?工程教育认证标准?毕业要求为指导，在实验过程中强调培养学生的问题分析、方案设计才能、工程管理和研究复杂工程问题的才能，同时鼓励团队协作方式和多途径技术交流【3】。课程评价的内容由知识点评价转向过程评价和知识综合运用才能评价，如本课程考核包括过程考核、实验报告考核和最终的辩论考核，最终辩论考核中增加了对学生书面和口头交流环节的评价比重，促进了学生实验学习的主动性和专注度【4】，培养了其信息获取才能和团队合作精神。

2.基于CDIO工程教育形式教学改革。CDIO指构思〔Conceive〕，设计〔Design〕，施行〔Implement〕，运行〔Operate〕，它以现场工业开发过程为指导，分别针对各产品阶段的技术任务，学习专业的技术开发方案，利用有机联络的专业理论解决现场工业问题【5】。?机电综合实验?通过实验工程的开发，尽量接近或模拟现场工况，促进了学生工程根底知识的学习和根本技能的掌握、并同时培养了其自学才能和系统化的工程才能。

?机电综合实验?教学中坚持以工程工程和实际问题为研究对象，强调学生理论综合工程才能的培养。经过课程训练，使学生经历一个工程工程的开发过程，有效进步其问题分析、方案设计和解决复杂工程问题才能，同时也锻炼了其工程系统才能，包括工程管理，技术交流和团队协作才能等。

〔三〕实验室教学管理改革

1.开放实验室的管理改革。?机电综合实验?课程内容具有综合性和工程性特点，为了确保学生和教师根据学习和教学要求进展实验的选择，必须增加开放时间和开放内容，这就对实验室管理方式提出了新的要求[1,6]。经过不断尝试和讨论，形成了一系列的规章制度，到达了两个"确保";，一方面确保充足的教学时间，在本实验课程中学生有10周的时间可以自由进出实验室，每天有装备指导教师答疑指导学生的实验操作；另一方面确保充足的教学条件，包括装备充足实验设备、元件和工具，同时在实验技术人员的管理和监视下保证实验室运行平安和标准。

2.理论师资队伍建立。?机电综合实验?课程通过明确教职人员的工作职责范围，保证实验室人员和专业教师各司其责，完成实验内容的开发和实验指导工作；通过政策支持和吸引专业教师参与课程教学，加强实验教学内容的广度和深度；按照研究方向和实验工程将实验指导教师分组，构建知识构造合理的指导团队。

通过这几年的课程建立，开放实验室管理制度趋于完善，实验指导教师数量不断增加，课程教学的师生比得到进一步优化，有效进步了?机电综合实验?课程教学程度。

四结论

?机电综合实验?课程经过假设干年建立，完善了课程体系和教学内容，形成了系统化、工程化的实验工程建立；建立了基于才能导向教育和CDIO工程教育形式的教学形式，增强了学生的方案设计才能、工程管理才能、技术交流才能和综合理论才能；同时完成了基于开放实验室的管理制度建立和师资队伍建立。同时本课程经过不断的教学改革，使学生实验参与主动积极性不断进步，实验成果和程度不断进步，理论综合才能得到了进一步增强，为新型工业化条件下的高等教育人才综合/