機電一體化綜合實訓的項目教學研究

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【摘要】機電一體化是當今制造業發展的趨勢，通過綜合實訓培養高素質綜合“一體化”人才，是當今高校教育的重要課題。從學科建設出發，統籌學校現有資源，提出建設實驗室體系，進行實訓改革與創新的新思路，并從研究內容、特色、創新與目標加以闡述，通過可行性分析，近兩年的實施情況與取得成果加以佐證，此方案行之有效，效果顯著。

【關鍵詞】機電一體化綜合實訓；教學研究與探索；實驗室體系

從德國提出工業4.0到工業4.0進入中德合作時代，我國工業就全面進入智能化發展時期，對人才的需求也日益增多。機電一體化作為最能體現智能化發展方向的一門學科，其人才培養則尤為重要。近年來機電一體化專業及其相關專業在校人數不斷增長，培養高素質人才，提高學生職業能力與職業素養，成為機電一體化教學重要研究項目。機電一體化綜合實訓作為“產教結合”的結合點，由于科技發展，技術更新，傳統的實訓內容不能滿足、體現新時代的要求，充分利用科技發展的成果來培養符合時代要求的高素質人才就顯得非常有必要。

1項目教學研究與實施依據

機電一體化發展至今大致分為兩個階段，第一階段為20世紀60年代到80年代，在這一階段主要是機械與電子的結合，由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械與電子技術不能廣泛和深入結合，制約了機電一體化的發展，這一時期典型的機電一體化產品如數控機床、汽車的電子控制系統和工業機器人等；第二階段為20世紀90年代至今，這一時期，由于計算機技術、控制技術、通信技術的發展，尤其是大規模、超大規模集成電路和微型計算機的高速發展，為機電一體化的發展提供了堅實的技術和物質基礎，特別是執行器技術和微傳感器的發展，開創了以系統集成和精密工程為特點的機電一體化新分支［1］“微機電一體化”，奠定了機電一體化的未來的發展方向，當前典型的機電一體化產品如3D打印、機器人、無人機和無人駕駛等。經過半個多世紀的發展，機電一體化已經成為將機械技術、自動控制技術、微電子技術、機算機技術、信息技術、電力電子技術、傳感測控技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術有機結合新型綜合性學科，隨著科學技術的不斷發展，必將被賦予新的內容，特別是“中國制造2025”戰略的實施，相信我國的機電一體化技術會迎來一個大的發展。新時代新技術背景下，機電一體化實訓作為機電一體化教學的重要環節，怎樣開發具有完整訓練環境的實訓環境、增加實訓項目的種類，切實實現教學向以學生為中心轉變，提高學生職業能力和職業素養，培養社會急需的職教師資和應用型高級專門人才[1，2]，成為當前教學的重中之重。我校作為一所理工科高校，堅持“實踐教學”的教學思路，專業建設上均采用教學與實踐結合的模式，堅持把學生為主體，以實踐培養學生解決實際問題的能力，全面提升學生素質。機電一體化綜合實訓是專業建設的需要，課程目標是培養具有綜合素質與能力的人才。我校近兩年來耗資300多萬元建立了3D打印實驗室、無人機實驗室與機器人實驗室，這些實驗室的建立為實踐教學的探索與創新提供了堅實的基礎。如何充分利用現有的資源，研究探索出一條行之有效的新實訓之路，是當下高校機電一體化教學研究的當務之急。

2項目研究內容與目標

項目研究的內容是對現有的資源進行整合、開發，在此基礎上進行項目建設與創新，重點以突出機電一體化專業學生實踐能力的培養為顯著特征的校內、校外實踐教學環境的建設，具備教學、培訓、科技開發的功能，承擔實踐教學項目，開展科技開發、技術推廣與職業技能培訓等任務[3]。

2.1項目研究的主要內容與特色

（1）基礎理論知識與技能培訓。實訓是對基礎理論知識與技能的再學習與強化，從專業角度出發，按照課程教學大綱的要求，對學生進行相關專業基礎和核心課程進行一般的知識和技能培訓，再通過實訓達到升華，全面提升技能，形成綜合素質。（2）整合現有資源。對現有的資源進行全面的了解、整合與調配，為項目的實施打下基礎。機電一體化是一門綜合性學科，要實現實訓的創新必然涉及多個實驗室，合理利用這些實驗室可以保證實訓順利進行，提升實訓成果。（3）實訓老師技能培訓。教師需要對實訓進程進行調控，并進行必要的指導，其本身技能的熟練程度將決定實訓成果是否顯著。對教師進行技能培訓并不等同于以教師為中心，而是更好的以學生為中心，更好的服務與學生。（4）項目特色。相比于傳統的機電一體化綜合實訓，如機床的機電一體化改造，理論性較強，實踐性較差，新的實訓項目內容依托多個實驗室，在理論教學的基礎上更側重實踐，以學生為中心，培養學生實際發現問題、解決問題的能力，同時推廣應用新技術，以及開展機電一體化技術的科研活動，從而提高學生的綜合素質和技術能力。

2.2項目創新與建設目標

2.2.1項目創新點（1）以實訓項目的實踐性建立學生知識的系統性、層次性。（2）強調實踐性。實訓項目的重點訓練學生的實踐能力。（3）培養學生創新能力。項目教學面向每一個學生的個性發展，尊重每一個學生發展的特殊需要，最重要的是創新能力的培養[4]。（4）教學方式的自主性[5]。學習以學生的直接經驗或體驗為基礎而開發和實施的。在開發和實施過程中，鼓勵學生的自主選擇和主動探究，將學生的需要、動機和興趣置于核心地位，為其個性充分發展創造空間[3]。2.2.2項目建設目標。（1）推動、完善我校機電一體化學科建設、改革與創新，響應我校“實踐教學”的方針。（2）加強實驗室建設，改善實訓環境，提升實訓質量。（3）加強“雙師型”教師隊伍的建設，提升教師隊伍的素質和能力，促進職業教育改革不斷深入，使其真正成為集教學、培訓、技術服務為一體的多功能教學教育培訓中心[6-8]。

3項目實施進程

3.1項目實施的可行性分析

（1）目前我校新建3D打印實驗室、機器人實驗實訓基地與無人機實驗室，這些都是目前機電一體化最典型與最具代表性的產品，作為實訓內容，可以滿足項目的教研、改革與創新。此外，其他已有實驗室可以輔助項目建設，如新建計算機機房，具備3D打印建模軟件、機器人仿真編程軟件等；如工程實訓中心，可以滿足學生自主創新產品加工。（2）實訓項目成員教師較高的專業素質，多年從事有關機械、液壓與氣動技術、自動控制、電氣控制、PLC、機電一體化等專業課教學，具備豐富的教學、工程實踐及教學開發研究經驗。（3）為建設一批高水平學科，學校在機械電子工程傳統優勢專業的基礎上提出機電一體化學科建設，以滿足學校發展的需要，滿足社會對人才的需求。綜合實訓作為機電一體化的重要內容，其成敗也決定著學科建設的成敗。

3.2項目內容

按照我校教學大綱，機電一體化綜合實訓時間安排為3周。

3.3項目成果

通過實訓，激發興趣，培養創新意識，推廣新技術的應用，學生理論知識得以加強，實踐能力得以提升；此外，在此基礎上，我們參加“中國教育機器人大賽”，在“機器人智能搬運”項目與“機器人擂臺對抗”項目取得第一名與第二名的優異成績。

4結束語

基于實驗室的機電一體化綜合實訓研究、探索與創新，即滿足我校“一體化”學科建設的需要，起到示范、推動作用，又適應于培養新時代人才。自2015年起，我校大規模對實驗室進行增建、擴建，到現在已經形成完善的實驗室系統，機電一體化綜合實訓在這個基礎上已經進行了兩年的實踐與探索，建立了一整套的實訓體系，取得了顯著的效果，受到了學生的歡迎與肯定，學生收益很大。回顧過去、面向現在、展望未來，項目還需要不斷探索、完善與創新，只有這樣才能取得更大進步，緊跟時代。

參考文獻

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[7]郭靜.“雙師型”教師政策分析:文本、執行與展望[J].政策研究,2018(2):64-69.

[8]陳亞非.應用型本科院校大學英語“雙師型”教師自驅式發展路徑探究[J].高教探索,2017(增刊):44-45.

作者:王凌浩 覃羨烘 單隴紅 單位:廣東理工學院