葛耀崢，楊燦軍，王慶豐，李德駿

摘要：機(jī)電工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校機(jī)械電子工程專業(yè)本科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)具有良好創(chuàng)新能力和綜合高素質(zhì)的機(jī)械電子工程復(fù)合型人才的重要教學(xué)手段。如何處理好實(shí)驗(yàn)踐教學(xué)和理論教學(xué)的相互關(guān)系，以及如何對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革已成當(dāng)前教學(xué)方法改革和提高教學(xué)質(zhì)量的重中之重。

關(guān)鍵詞：機(jī)電工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；綜合人才戰(zhàn)略

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0263-02

21世紀(jì)高科技的深入發(fā)展，“機(jī)械、電子、信息、控制”一體化技術(shù)蓬勃發(fā)展和有機(jī)結(jié)合，促使現(xiàn)代工業(yè)高精尖產(chǎn)品體積日益縮小、集成度高、功能完備，促使生產(chǎn)過程迅速趨向綜合自動化、智能化與最優(yōu)化。理論與實(shí)踐的界限越來越密不可分，形成相互依存、不易分割的二個側(cè)面。如何處理好工程實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)的相互關(guān)系，已成當(dāng)前教學(xué)方法改革和提高教學(xué)質(zhì)量的重中之重，已成為時代發(fā)展的必然。因此，努力培養(yǎng)具有機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)等理論知識與實(shí)際應(yīng)用能力，能從事機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)及元件的研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)，機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行管理與營銷等工作的高級復(fù)合型人才已成為專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的努力方向。

一、機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念與改革思路

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，原有的機(jī)電實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法、手段由于沿襲了傳統(tǒng)的應(yīng)試教育的教學(xué)模式，已不能適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)電工程專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)和社會需求。為此，必須注重機(jī)電類綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及機(jī)電人才培養(yǎng)模式的改革以及培養(yǎng)機(jī)電專業(yè)學(xué)生的機(jī)電類綜合實(shí)踐技能，在綜合實(shí)踐技能提高的基礎(chǔ)上提高學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新能力。應(yīng)重視機(jī)電專業(yè)基礎(chǔ)理論知識與綜合實(shí)踐的結(jié)合，狠抓基本的機(jī)電技能訓(xùn)練，然后開展機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)和技術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。充分發(fā)揮國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室大型公共實(shí)驗(yàn)平臺的有利技術(shù)條件，研制可供機(jī)電專業(yè)學(xué)生進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和研究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)自制設(shè)備，從而達(dá)到了既擴(kuò)展機(jī)電專業(yè)學(xué)生實(shí)際科學(xué)研究與開發(fā)的創(chuàng)新能力和視野，又可完善機(jī)電專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，從硬件設(shè)備的模塊化、結(jié)構(gòu)化、功能化以及網(wǎng)絡(luò)化入手，通過不同層次的設(shè)計(jì)性、研究性與創(chuàng)新性機(jī)電綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的實(shí)施，極大地提高了機(jī)電專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新實(shí)踐能力，從而能充分顯示機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和有利于機(jī)電工程綜合人才戰(zhàn)略實(shí)施。

二、機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段

機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段是否可行，關(guān)鍵在于能否調(diào)動學(xué)生參與機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性。通過項(xiàng)目實(shí)施和采用有效的技術(shù)方法，主要達(dá)到的目標(biāo)是：把互動討論課貫穿于整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，同時與學(xué)生課后設(shè)計(jì)制作輔導(dǎo)結(jié)合的方式進(jìn)行通過確定主題，查閱資料與討論。學(xué)生自行選擇課題的設(shè)計(jì)過程應(yīng)包括系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計(jì)和動態(tài)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與制作、系統(tǒng)單片機(jī)（高級語言）軟件設(shè)計(jì)與編制調(diào)試和電路板焊接與軟硬件綜合調(diào)試等主要內(nèi)容。并在每一個完成階段安排學(xué)生對所做設(shè)計(jì)和制作進(jìn)行匯報討論，上臺講解、提問答辯和評價考核等環(huán)節(jié)。這樣，學(xué)生可主動參與機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，體驗(yàn)整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，分享學(xué)習(xí)的樂趣和成果，同時把機(jī)電綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研及工程應(yīng)用有效結(jié)合起來?？捎行Т碳W(xué)生參與機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)的積極性。通過師生互動與提問答辯，更多地給予學(xué)生主動參與課程實(shí)踐的機(jī)會，更能激發(fā)學(xué)生發(fā)自內(nèi)心的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造性，按模塊結(jié)構(gòu)可組合的分階段實(shí)現(xiàn)的方法，讓學(xué)生一步一步精心設(shè)計(jì)自己確定的各個實(shí)踐環(huán)節(jié)，由靜態(tài)組件到最終實(shí)現(xiàn)動態(tài)功能系統(tǒng)的完整過程來培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使學(xué)生成為課堂上學(xué)習(xí)知識的主人。

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。①學(xué)生自主選題實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。對于自主命題方面采用何種方案由學(xué)生自主發(fā)揮，教師在科學(xué)性和合理性方面給與適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)；同一個典型機(jī)電系統(tǒng)從簡單到復(fù)雜有無限多的選擇空間，學(xué)生根據(jù)各自的知識、能力和興趣愛好選擇不同難度級別的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐。這樣構(gòu)建的課程內(nèi)容在教學(xué)實(shí)踐中有效地實(shí)施了個性化、分層次的教學(xué)理念，為創(chuàng)新型人才和拔尖人才的成長提供了良好的環(huán)境。同時使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與科研、工程、社會應(yīng)用實(shí)踐密切聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論與前沿科技的有機(jī)結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合能力與創(chuàng)新精神，對提高綜合教學(xué)質(zhì)量具有十分深遠(yuǎn)和重要的意義。②動靜態(tài)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法?！皺C(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)”和“機(jī)電控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”是機(jī)械電子工程類專業(yè)必修的專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)課程，是將機(jī)械電子工程專業(yè)基礎(chǔ)知識綜合運(yùn)用到機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)中去的實(shí)踐性技術(shù)基礎(chǔ)課，涉及眾多形形色色工作原理非常不同的靜態(tài)元器件，在它們相互配合之后可以組成功能各異的動態(tài)系統(tǒng)。沒有親眼目睹、親自動手的系列實(shí)驗(yàn)相結(jié)合是無法深刻理解和融會貫通理論知識的，因此是機(jī)械電子工程專業(yè)課程體系實(shí)踐環(huán)節(jié)的核心組成部分。目的是在學(xué)習(xí)先修理論課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電知識綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和從事工程技術(shù)應(yīng)用工作、工程技術(shù)研究工作打好基礎(chǔ)。將采用動靜結(jié)合和理論聯(lián)系實(shí)踐的手段增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自覺的提高實(shí)踐能力，提高綜合素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。③互動討論式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。把互動討論課貫穿于整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，同時與學(xué)生課后設(shè)計(jì)與制作輔導(dǎo)結(jié)合的方式進(jìn)行通過確定主題，查閱資料與討論。學(xué)生自行選擇課題的設(shè)計(jì)過程應(yīng)包括系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計(jì)和動態(tài)設(shè)計(jì)，同時要繪制系統(tǒng)總裝配圖及關(guān)鍵零件圖。以及系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與繪制（電路原理圖及PCB板等）、系統(tǒng)單片機(jī)（高級語言）軟件設(shè)計(jì)與編制調(diào)試和電路板焊接與軟硬件綜合調(diào)試等主要內(nèi)容。

在每一個完成階段安排學(xué)生對所做設(shè)計(jì)和制作進(jìn)行匯報討論，上臺講解、提問答辯和評價考核等環(huán)節(jié)。通過師生互動與提問答辯，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，使學(xué)生成為課堂上學(xué)習(xí)知識的主人。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段與技術(shù)。①利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為機(jī)電專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了豐富的交流的平臺。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，程序?qū)㈩A(yù)留重要字段，用于系統(tǒng)管理員更改和維護(hù)，方便系統(tǒng)的移植以及后期功能擴(kuò)展。實(shí)現(xiàn)代碼的兼容性、魯棒性和可擴(kuò)展性。優(yōu)化代碼結(jié)構(gòu)，按照面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思路，盡量將程序模塊化，使各個模塊的功能相對清晰和獨(dú)立。將網(wǎng)絡(luò)的便捷性，實(shí)時性，準(zhǔn)確性應(yīng)用于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，具有一定的實(shí)用意義。②多媒體技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。采用課堂多媒體示范教學(xué)和學(xué)生課后設(shè)計(jì)與制作輔導(dǎo)結(jié)合的方式進(jìn)行，學(xué)生自行選擇課題的設(shè)計(jì)過程應(yīng)包括系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計(jì)和動態(tài)設(shè)計(jì)，以及控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與繪制、控制系統(tǒng)軟件（高級語言）設(shè)計(jì)與編制調(diào)試和電路板焊接與軟硬件綜合調(diào)試等主要內(nèi)容和相應(yīng)階段，并在每一個完成階段安排學(xué)生對所做設(shè)計(jì)和制作進(jìn)行匯報討論，要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)中的問題，通過PPT小結(jié)報告進(jìn)行針對性的講解，同時也用傳統(tǒng)的板書進(jìn)行臨場描述和補(bǔ)充。使全體學(xué)生能更好地理解實(shí)驗(yàn)的基本原理、設(shè)計(jì)與制作基本方法等，提高了機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。③共享實(shí)驗(yàn)平臺為實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。開放重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室大型公共實(shí)驗(yàn)平臺，在實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)培養(yǎng)下，提供技術(shù)支持和設(shè)備共享，以及進(jìn)行操作培訓(xùn)，定期開設(shè)短訓(xùn)班等。將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容建設(shè)，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，改革了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。同時，統(tǒng)籌安排實(shí)施建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃，綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)達(dá)到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的90%。完善實(shí)踐教學(xué)管理規(guī)范、規(guī)章制度和操作說明，改善實(shí)驗(yàn)設(shè)施，擴(kuò)大開放實(shí)驗(yàn)平臺。做到了大型公共實(shí)驗(yàn)平臺共享、機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放、綜合實(shí)驗(yàn)時間開放、機(jī)電元器件配置開放。學(xué)生從機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)的自主方案擬定、資料收集、設(shè)計(jì)制作與調(diào)試到撰寫設(shè)計(jì)報告都必須獨(dú)立完成，學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)得到很好的鍛煉和提高。

三、機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)考核方法

根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，對機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)考核方式進(jìn)行改革，以利于激發(fā)學(xué)生對綜合實(shí)驗(yàn)的興趣、提高綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力。采用學(xué)生利用多媒體上臺匯報綜合實(shí)驗(yàn)成果與師生問答交流情況（包括學(xué)生各自評價）、學(xué)生軟、硬件設(shè)計(jì)制作實(shí)物的質(zhì)量和設(shè)計(jì)制作說明書完成情況等多種形式實(shí)驗(yàn)考核辦法?？己说幕驹瓌t是既重視結(jié)果，又重視過程。激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程教育，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識與技術(shù)的能力，提高創(chuàng)新思維素質(zhì)和能力。成績評定分配比例為：學(xué)生平時實(shí)訓(xùn)成績占20%，學(xué)生應(yīng)用多媒體技術(shù)上臺匯報與相互問答交流情況占20%（其中包括學(xué)生相互評價占10%，老師評價占10%），學(xué)生提交的軟、硬件設(shè)計(jì)制作說明書及程序或圖紙工作量，包括修改情況占40%，學(xué)生上交的軟、硬件設(shè)計(jì)制作實(shí)物的質(zhì)量占20%。總之，考核過程貫穿在整個機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)過程中。注重學(xué)生的分析與設(shè)計(jì)能力、綜合與創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力。

發(fā)展綜合高素質(zhì)機(jī)電工程綜合人才戰(zhàn)略的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究在研究性大學(xué)機(jī)電工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起著十分重要的作用，目前在國內(nèi)仍是一個薄弱環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段，大部分學(xué)生畢業(yè)后要經(jīng)過較長一段時間的適應(yīng)性實(shí)踐的再培養(yǎng)才能工作，或者才能適應(yīng)研究生高層次的培養(yǎng)。為此，開設(shè)具有設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性機(jī)電工程綜合實(shí)驗(yàn)，充分利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備資源，把互動討論課貫穿于整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，由學(xué)生自主確定機(jī)電工程實(shí)驗(yàn)主題，為學(xué)生的創(chuàng)新發(fā)展創(chuàng)造有利條件。使學(xué)生更多地了解和掌握現(xiàn)代科技發(fā)展水平，學(xué)習(xí)現(xiàn)代機(jī)電工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)。成為具有良好創(chuàng)新能力和綜合高素質(zhì)的機(jī)械電子工程復(fù)合型人才。

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基金項(xiàng)目：本文屬浙江大學(xué)2011年度教學(xué)改革方法建設(shè)項(xiàng)目，由浙江大學(xué)本科生院資助

作者簡介：葛耀崢（1961-），男，浙江，碩士，浙江大學(xué)流體動力與機(jī)電系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，高級工程師。研究方向：機(jī)電控制工程研究、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及儀器管理研究。