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

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

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/jki.kjdkz.2022.04.056

AbstractThestudents'innovationconsciousnessandinnovationabilityinmechatronicssystemdesignwereimprovedbyintroducingthecaseteachingmethodintothecourseof"mechatronicssystemdesign"forsolvingthequestionincultivatingstudents'innovationconsciousnessandinnovationabilityinthetraditionalteachingmode.Itisprovedthatcaseteachingmethodwasintroducedintothecurriculumwaseffectivetostimulatestudents'learninginterestandimprovestudents'inthedesignofmechatronicsysteminnovationconsciousnessandinnovationabilitybytheresultofteachingpracticecaseofthedevelopmentofbranchpipeweldingsystem.

KeywordsCaseteachingmethod；mechatronics；systemdesign；innovationconsciousness

0前言

“《C电一体化系统设计〞是机械制造专业的一门主要专业课程，其任务是通过机械本体结构、控制原理、伺服系统和检测系统等诸方面根本知识的学习，使学生掌握机电一体化系统设计的主要步骤、过程和办法，它是机械专业中总结性较强的课程，对提高机电专业类毕业生的综合专业素养及专业创新能力十分重要。在教学过程中，传统教学存在难以对学生机电系统设计创新能力进行有针对性的培养的问题。

1将案例式教学法引入“机电一体化系统设计〞课程教学的可行性

高等学校应面向国家经济开展要求，培养具有创新意识、创新能力的项目技术人才。在机电一体化设备地位愈来愈重要的今天，培养具有设计创新意识和创新能力高校毕业生是高等学校教育任务的必然要求。

案例教学，是一种开放性、互动性较强的教学方式。在课堂教学前要进行周密的策动和准备，选择特定的案例并指导学生提前阅读；课堂上要组织学生发展讨论或争论，形成反复的互动、交流、答辩，通过各种信息、知识、经验、观点的碰撞来到达启示理论和启迪思维的目的。案例教学法的主要优势在于给予学生较大程度的自主发挥、自由发明的空间，能够有效实现学生由注重知识向注重能力方向的转变，适用于有一定的专业根底背景知识学生。案例教学的缺乏主要是相关课程知识不易有效地、系统地进行传授，如何保证学生学习效果考核的客观性存在一定程度的困难等。

而传统教学模式中注重知识系统传授、考核明确客观是其突出的优点，但在培养学生的当前所必备的创新能力方面有一定程度的欠缺。两种教学模式存在一定程度的互补性。如何在有限的课时内既实现知识的系统传授，又实现案例教学的各个过程，有着相当的困难。但在机电一体系统设计课程中，将此两种方式进行有机融合有一定的有利条件：机电一体化系统设计课程通常是安顿在机械、机电专业类学生在大学生四年级上半期进行，学生的根底课、专业根底课均已修完，具有一定的专业根底知识。当然，有些学生课程欠帐较多，根底知识较弱，需要教师运用相当的办法去激励、鼓励他们补上欠账并完成新任务，在大四学生心思相对较散的情况下，这是有较大难度的。

2案例式教学法在“机电一体化系统设计〞课程教学的具体实施

2.1教学案例的选取

机电一体化系统设计强调的是机电专业知识在系统设计中的综合运用，强调设计者站在机电一体化的全局角度去设计和优化机电一体化的系统。同时，也要考虑教学主体学生的理解和接受能力。因而所选择的案例要兼顾知识的综合性、实用性、创新性与系统的复杂程度适中相结合。经考虑，选用便携式插管焊接设备开发作为案例教学的根本案例。

确定此案例作为机电一体化系统设计课程的主讲案例是基于下列几点考虑：插接管道焊接系统的便携化、工作现场化、价格低廉化、操作便利化是插管焊接相关各行业的迫切要求，因而此案例为较强的项目实践背景；此案例在机械结构设计方面，包括控制电机选择、传动机构选择与设计等内容；在电气方面包括根本电路设计、电气元器件选择与搭配，传感器的选择等；在系统设计方面，包括硬件平台的搭建，也包括软件系统的设计，其内容涵盖了机电一体化系统设计的绝大局部内容；难度适中且有一定的根底，先期已通过大学生创业工程“便携式插接管道焊接系统开发〞对此案例内容进行研究，从工程完成过程看，学生通过努力可以较好地完成此案例的全部工作。

2.2教学案例与传统教学具体内容融合步骤

在课堂教学前，要进行如下准备工作：由于机电产品设计计划的提出有其自身的特点，它总是在一定的根底上提出然后不断改良形成的，所以针对每个子案例，教师都要准备一至两套简要技术计划路线来为学生作为参考，使得学生能够按时提出较为合理的技术计划；根据五个子案例内容做好学生的分组工作，共十组，每两组负责一个子案例，对每个子案例给出几种技术可能实现计划，由各组学生在课下完成相关计划选择与细化，并完成相应的答辩预案。在课堂进行中，一次课堂教学完成一个子案例的教学任务。教师只是负责情景导入及必要的启发工作，由负责此子案例的两组学生自主完成案例完成计划设计、讨论与答辩任务。经试验，课堂上比拟适宜的安顿如下：

〔1〕设计计划讲述：每次由负责同一个子案例两个小组根据各自预先完成的PPT阐述各自的设计计划，每个小组讲5-10分钟，共需要10-20分钟。

〔2〕两小组成员相互答辩环节，先就A组计划进行讨论，由B组同学主要指出其计划的缺乏，A组同学就本组计划进行答辩，此过程安顿15～20分钟。然后按同样办法就B组计划进行讨论，两种计划的讨论共需30～40分钟。

〔3〕班内其他同学对两种计划评论环节：由班内同学自由发言对两种计划进行评论，最后选择出最优计划或提出其他设计思路，对于各小组计划的缺乏可提出补救或改良意见。此过程安顿20分钟左右。

〔4〕教师评论启发环节：教师应从下列几个方面对本节案例课程进行总结，首先对两组学生准备计划的态度、由所设计计划和辩论过程中所体现的专业素质进行评价；然后对学生所提出计划的本身优、缺点进行评价，并根据情况对已经提出设计计划改良或补救意见进行《结；最后根据具体情况对学生设计思路进行启发，如可以提出其他设计思路等。

3两种教学模式下学生的教学效果比照

在两届学生中进行实验，通过学生问卷和试卷成绩测评来比拟不同教学模式下的教学效果。分别对两届学生进行调查，统计结果比照如见表1，其中2022届是按传统教学法讲授课程，2022届学生引入案例教学法讲授本课程，同时将课程成绩统计结果也列入表1中。

在表1中：

F1：机械结构优化理论掌握程度〔%〕

F2：机械结构选择掌握程度〔%〕

F3：电气元件选择掌握程度〔%〕

F4：硬件平台选择掌握程度〔%〕

F5：对软件编程的掌握程度〔%〕

F6：对于案例与传统教学相结合的称心度〔%〕

注：对于F1至F5，0%为完全不能掌握，100%为完全掌握。对于F6，0%为完全不能称心，100%为完全称心。

从表1可以看出，学生在对于新的教学模式是比拟认可的，且从客观上看，其成绩也有较大的提高，因而此