机电一体化综合实训的项目教学研究

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【摘要】机电一体化是当今制造业发展的趋势，通过综合实训培养高素质综合“一体化”人才，是当今高校教育的重要课题。从学科建设出发，统筹学校现有资源，提出建设实验室体系，进行实训改革与创新的新思路，并从研究内容、特色、创新与目标加以阐述，通过可行性分析，近两年的实施情况与取得成果加以佐证，此方案行之有效，效果显著。

【关键词】机电一体化综合实训；教学研究与探索；实验室体系

从德国提出工业4.0到工业4.0进入中德合作时代，我国工业就全面进入智能化发展时期，对人才的需求也日益增多。机电一体化作为最能体现智能化发展方向的一门学科，其人才培养则尤为重要。近年来机电一体化专业及其相关专业在校人数不断增长，培养高素质人才，提高学生职业能力与职业素养，成为机电一体化教学重要研究项目。机电一体化综合实训作为“产教结合”的结合点，由于科技发展，技术更新，传统的实训内容不能满足、体现新时代的要求，充分利用科技发展的成果来培养符合时代要求的高素质人才就显得非常有必要。

1项目教学研究与实施依据

机电一体化发展至今大致分为两个阶段，第一阶段为20世纪60年代到80年代，在这一阶段主要是机械与电子的结合，由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械与电子技术不能广泛和深入结合，制约了机电一体化的发展，这一时期典型的机电一体化产品如数控机床、汽车的电子控制系统和工业机器人等；第二阶段为20世纪90年代至今，这一时期，由于计算机技术、控制技术、通信技术的发展，尤其是大规模、超大规模集成电路和微型计算机的高速发展，为机电一体化的发展提供了坚实的技术和物质基础，特别是执行器技术和微传感器的发展，开创了以系统集成和精密工程为特点的机电一体化新分支［1］“微机电一体化”，奠定了机电一体化的未来的发展方向，当前典型的机电一体化产品如3D打印、机器人、无人机和无人驾驶等。经过半个多世纪的发展，机电一体化已经成为将机械技术、自动控制技术、微电子技术、机算机技术、信息技术、电力电子技术、传感测控技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术有机结合新型综合性学科，随着科学技术的不断发展，必将被赋予新的内容，特别是“中国制造2025”战略的实施，相信我国的机电一体化技术会迎来一个大的发展。新时代新技术背景下，机电一体化实训作为机电一体化教学的重要环节，怎样开发具有完整训练环境的实训环境、增加实训项目的种类，切实实现教学向以学生为中心转变，提高学生职业能力和职业素养，培养社会急需的职教师资和应用型高级专门人才[1，2]，成为当前教学的重中之重。我校作为一所理工科高校，坚持“实践教学”的教学思路，专业建设上均采用教学与实践结合的模式，坚持把学生为主体，以实践培养学生解决实际问题的能力，全面提升学生素质。机电一体化综合实训是专业建设的需要，课程目标是培养具有综合素质与能力的人才。我校近两年来耗资300多万元建立了3D打印实验室、无人机实验室与机器人实验室，这些实验室的建立为实践教学的探索与创新提供了坚实的基础。如何充分利用现有的资源，研究探索出一条行之有效的新实训之路，是当下高校机电一体化教学研究的当务之急。

2项目研究内容与目标

项目研究的内容是对现有的资源进行整合、开发，在此基础上进行项目建设与创新，重点以突出机电一体化专业学生实践能力的培养为显著特征的校内、校外实践教学环境的建设，具备教学、培训、科技开发的功能，承担实践教学项目，开展科技开发、技术推广与职业技能培训等任务[3]。

2.1项目研究的主要内容与特色

（1）基础理论知识与技能培训。实训是对基础理论知识与技能的再学习与强化，从专业角度出发，按照课程教学大纲的要求，对学生进行相关专业基础和核心课程进行一般的知识和技能培训，再通过实训达到升华，全面提升技能，形成综合素质。（2）整合现有资源。对现有的资源进行全面的了解、整合与调配，为项目的实施打下基础。机电一体化是一门综合性学科，要实现实训的创新必然涉及多个实验室，合理利用这些实验室可以保证实训顺利进行，提升实训成果。（3）实训老师技能培训。教师需要对实训进程进行调控，并进行必要的指导，其本身技能的熟练程度将决定实训成果是否显著。对教师进行技能培训并不等同于以教师为中心，而是更好的以学生为中心，更好的服务与学生。（4）项目特色。相比于传统的机电一体化综合实训，如机床的机电一体化改造，理论性较强，实践性较差，新的实训项目内容依托多个实验室，在理论教学的基础上更侧重实践，以学生为中心，培养学生实际发现问题、解决问题的能力，同时推广应用新技术，以及开展机电一体化技术的科研活动，从而提高学生的综合素质和技术能力。

2.2项目创新与建设目标

2.2.1项目创新点（1）以实训项目的实践性建立学生知识的系统性、层次性。（2）强调实践性。实训项目的重点训练学生的实践能力。（3）培养学生创新能力。项目教学面向每一个学生的个性发展，尊重每一个学生发展的特殊需要，最重要的是创新能力的培养[4]。（4）教学方式的自主性[5]。学习以学生的直接经验或体验为基础而开发和实施的。在开发和实施过程中，鼓励学生的自主选择和主动探究，将学生的需要、动机和兴趣置于核心地位，为其个性充分发展创造空间[3]。2.2.2项目建设目标。（1）推动、完善我校机电一体化学科建设、改革与创新，响应我校“实践教学”的方针。（2）加强实验室建设，改善实训环境，提升实训质量。（3）加强“双师型”教师队伍的建设，提升教师队伍的素质和能力，促进职业教育改革不断深入，使其真正成为集教学、培训、技术服务为一体的多功能教学教育培训中心[6-8]。

3项目实施进程

3.1项目实施的可行性分析

（1）目前我校新建3D打印实验室、机器人实验实训基地与无人机实验室，这些都是目前机电一体化最典型与最具代表性的产品，作为实训内容，可以满足项目的教研、改革与创新。此外，其他已有实验室可以辅助项目建设，如新建计算机机房，具备3D打印建模软件、机器人仿真编程软件等；如工程实训中心，可以满足学生自主创新产品加工。（2）实训项目成员教师较高的专业素质，多年从事有关机械、液压与气动技术、自动控制、电气控制、PLC、机电一体化等专业课教学，具备丰富的教学、工程实践及教学开发研究经验。（3）为建设一批高水平学科，学校在机械电子工程传统优势专业的基础上提出机电一体化学科建设，以满足学校发展的需要，满足社会对人才的需求。综合实训作为机电一体化的重要内容，其成败也决定着学科建设的成败。

3.2项目内容

按照我校教学大纲，机电一体化综合实训时间安排为3周。

3.3项目成果

通过实训，激发兴趣，培养创新意识，推广新技术的应用，学生理论知识得以加强，实践能力得以提升；此外，在此基础上，我们参加“中国教育机器人大赛”，在“机器人智能搬运”项目与“机器人擂台对抗”项目取得第一名与第二名的优异成绩。

4结束语

基于实验室的机电一体化综合实训研究、探索与创新，即满足我校“一体化”学科建设的需要，起到示范、推动作用，又适应于培养新时代人才。自2015年起，我校大规模对实验室进行增建、扩建，到现在已经形成完善的实验室系统，机电一体化综合实训在这个基础上已经进行了两年的实践与探索，建立了一整套的实训体系，取得了显著的效果，受到了学生的欢迎与肯定，学生收益很大。回顾过去、面向现在、展望未来，项目还需要不断探索、完善与创新，只有这样才能取得更大进步，紧跟时代。

参考文献

[1]姜大源.职业教育研究新论[M].北京:教育出版社,2007．

[2]陈克勤.机电一体化综合实训课程教学模式探讨[J].当代教育实践与教学研究,2016(7):8-9.

[3]李丽霞,张晓光,陈庆华,等.基于FESTO自控系统的机电一体化综合实训项目教学研究与开发[J].实验室科学,2014(8):171-173.

[4]贲礼进.高职教育的教学目标及培养策略[J].职业教育研究,2009(增刊):20-21．

[5]潘懋元,王伟廉.高等教育[M].福州:福建教育出版社,1995:189-199．

[6]吴全全.职教教学改革新要求视角下的职教教师的职业素质[J].中国职业教育技术,2009(6):5-6.

[7]郭静.“双师型”教师政策分析:文本、执行与展望[J].政策研究,2018(2):64-69.

[8]陈亚非.应用型本科院校大学英语“双师型”教师自驱式发展路径探究[J].高教探索,2017(增刊):44-45.

作者:王凌浩 覃羡烘 单陇红 单位:广东理工学院