陳乃超　王昊　王道累

摘 要： 文章針對(duì)《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程內(nèi)容多、知識(shí)點(diǎn)難、學(xué)科交叉突出、課時(shí)少和創(chuàng)新性培養(yǎng)難等教學(xué)中遇到的實(shí)際難題，提出知識(shí)點(diǎn)互聯(lián)的課堂教學(xué)內(nèi)容建設(shè)方法，降低學(xué)生對(duì)其他專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的難度；按照以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體意識(shí)和學(xué)習(xí)興趣；以現(xiàn)有技術(shù)難題為引領(lǐng)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，提高學(xué)生的創(chuàng)新和動(dòng)手能力，全面提升學(xué)生對(duì)《機(jī)電傳動(dòng)控制》的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞： 學(xué)科交叉 知識(shí)互聯(lián) 《機(jī)電傳動(dòng)控制》

1.引言

《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程等專業(yè)必修的主干課程，是機(jī)械工程和機(jī)電一體化人才的培養(yǎng)知識(shí)架構(gòu)中重要的組成部分。該課程知識(shí)結(jié)構(gòu)涵蓋較多，涉及機(jī)械系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)原理、傳感器技術(shù)、低壓電器、繼電接觸控制系統(tǒng)、PLC控制、電工電子、電機(jī)拖動(dòng)等。對(duì)于機(jī)械背景的學(xué)生，電學(xué)及相應(yīng)的控制理論知識(shí)的了解相對(duì)較少，理解機(jī)械與電學(xué)統(tǒng)一、機(jī)械與控制結(jié)合的知識(shí)點(diǎn)，難度較大。因此，《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程教學(xué)存在一定的難度，學(xué)科交叉明顯，需要較廣泛的背景知識(shí)[1]。但是，現(xiàn)有教學(xué)多以理論教學(xué)為主，在課堂上講授知識(shí)，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手較少，加之學(xué)科交叉，學(xué)生對(duì)于部分內(nèi)容較難及時(shí)理解，不能緊跟課堂教學(xué)內(nèi)容，課堂教學(xué)乏味，積極性和創(chuàng)造性不強(qiáng)，教學(xué)效果不好[2]。本文通過(guò)分析教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，然后針對(duì)這些問(wèn)題，進(jìn)行教學(xué)改革的探索，提出相對(duì)應(yīng)的改革方案。

2.教學(xué)中存在的問(wèn)題

（1）學(xué)科交叉突出，部分內(nèi)容學(xué)習(xí)難度較大。

以本校為例，《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程主要在大三下半學(xué)期開設(shè)，教科書選用華中科技大學(xué)出版社出版的馮清秀編寫的《機(jī)電傳動(dòng)控制》第五版。本教材內(nèi)容豐富，涉及面較廣，包含機(jī)械系統(tǒng)分析、直流和交流電動(dòng)機(jī)、繼電器—接觸器控制、PLC控制器、電力電子、調(diào)速系統(tǒng)控制等[3]。對(duì)于機(jī)械專業(yè)的學(xué)生而言，電學(xué)部分的學(xué)習(xí)難度較大，特別是電力電子的內(nèi)容，而且相應(yīng)的知識(shí)本身就是自動(dòng)化專業(yè)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。尤其針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造專業(yè)的學(xué)生，他們沒有學(xué)過(guò)較多的電學(xué)課程知識(shí)，PLC控制器類的課程沒有安排，因此，短期時(shí)間學(xué)習(xí)掌握這些知識(shí)，難度較大。課堂教學(xué)內(nèi)容學(xué)生無(wú)法理解，導(dǎo)致對(duì)該課程失去興趣，感覺乏味，很難達(dá)到較好的教學(xué)效果。

（2）課時(shí)少，內(nèi)容多，課堂壓力較大。

隨著現(xiàn)代教育改革的發(fā)展，課堂教學(xué)課時(shí)的壓縮相對(duì)較大，這體現(xiàn)了時(shí)代發(fā)展的要求，因此，傳統(tǒng)課程教學(xué)要滿足新的形勢(shì)?！稒C(jī)電傳動(dòng)控制》教學(xué)同樣也面臨這樣的問(wèn)題。以本校為例該課程為2個(gè)學(xué)分，共32個(gè)課時(shí)，其中課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課時(shí)4個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)際課堂學(xué)時(shí)為28個(gè)課時(shí)。然而該課程涉及多方面的學(xué)科知識(shí)，每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)對(duì)別的專業(yè)而言，可能是一門課程。因此，在這么短的課時(shí)內(nèi)，將不同專業(yè)的知識(shí)教授好是非常不容易的。

（3）課程理論抽象，實(shí)踐教學(xué)滯后。

本課程屬于專業(yè)課程，不僅包含認(rèn)知的知識(shí)，還包括一些理論分析，例如電動(dòng)機(jī)的工作原理部分，通過(guò)公式的推導(dǎo)，得出機(jī)械和電學(xué)特性，從而實(shí)現(xiàn)不同類型的控制。這些是磁場(chǎng)與機(jī)械力學(xué)的交叉，通過(guò)理論公式能夠了解相應(yīng)的轉(zhuǎn)換過(guò)程。但是這些理論轉(zhuǎn)換過(guò)程不直觀，非常抽象，同時(shí)，相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)很難展示轉(zhuǎn)換過(guò)程。因此，如何在實(shí)踐教學(xué)較難滿足的條件下，向?qū)W生課堂傳授抽象的理論過(guò)程，是教學(xué)環(huán)節(jié)需要考慮的問(wèn)題。

（4）創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力培養(yǎng)較弱。

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是當(dāng)前高校教育教學(xué)的重中之重，也是我國(guó)大眾創(chuàng)新萬(wàn)眾創(chuàng)業(yè)事業(yè)發(fā)展的必然要求。因此，《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程需要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。由于本課程是傳統(tǒng)的經(jīng)典課程，主要講授機(jī)電傳動(dòng)控制過(guò)程中的定義和基本原理，課程主要體現(xiàn)基礎(chǔ)性介紹，相關(guān)技術(shù)發(fā)展較成熟，因此，創(chuàng)新思維的培養(yǎng)難度較大。同時(shí)，本課程是實(shí)踐性較強(qiáng)，需要學(xué)生動(dòng)手解決實(shí)際過(guò)程中面臨的設(shè)計(jì)和運(yùn)行問(wèn)題。但是實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)較復(fù)雜，連線、設(shè)備選擇及對(duì)問(wèn)題的設(shè)計(jì)需要一定的時(shí)間和設(shè)備，基于高效課時(shí)少、設(shè)備有限的情況，學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)難度較大。

3.教學(xué)改革的方法

針對(duì)上述《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程在教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，本文提出相應(yīng)的解決方法，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上進(jìn)行改革的探索。

（1）構(gòu)建知識(shí)互聯(lián)的教學(xué)內(nèi)容。

由于本課程涉及不同學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)，涉及機(jī)械學(xué)和電學(xué)兩大學(xué)科群。機(jī)械專業(yè)的學(xué)生缺乏電學(xué)的知識(shí)，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)困難，這是客觀存在的實(shí)際問(wèn)題。因此，消除知識(shí)之間的隔閡，構(gòu)建內(nèi)容互聯(lián)的結(jié)構(gòu)體系，避免造成孤立的知識(shí)體系，對(duì)理解和掌握新知識(shí)是一種有效的方法。首先分析機(jī)械學(xué)與電學(xué)的課程體系，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)學(xué)科中的交集課程為電工學(xué)課程，工科學(xué)生都需要學(xué)習(xí)電工學(xué)。電工學(xué)是接觸器及電力電子的基礎(chǔ)。《機(jī)電傳動(dòng)控制》的知識(shí)體系主要包括電動(dòng)機(jī)原理和電動(dòng)機(jī)控制，涵蓋機(jī)械學(xué)的理論力學(xué)、機(jī)械控制工程等，電學(xué)部分包含低壓電器—接觸器、PLC和電力電子的組合，其知識(shí)架構(gòu)如圖1所示?？梢钥闯?，采用以電工學(xué)為基礎(chǔ)，在課堂上逐步分析出低壓電器、電力電子的特點(diǎn)及基本結(jié)構(gòu)和回路的方法，讓學(xué)生感覺到，該部分的學(xué)習(xí)是電工學(xué)的延續(xù)，并不是新的知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)電工學(xué)的原理分析電學(xué)知識(shí)和內(nèi)容，完善知識(shí)的互聯(lián)互通的結(jié)構(gòu)體系。

因此，本課程內(nèi)容以課本為基礎(chǔ)，以電工學(xué)為主線，集機(jī)械學(xué)與電學(xué)于一體，實(shí)現(xiàn)機(jī)電傳動(dòng)控制知識(shí)體系的互聯(lián)，避免知識(shí)體系的孤立，實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)掌握的延續(xù)，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)科交叉其他學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

（2）以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。

教學(xué)的最終目的是學(xué)生，讓學(xué)生掌握知識(shí)和本領(lǐng)，以便將來(lái)更好地為社會(huì)服務(wù)。因此，《機(jī)電傳動(dòng)控制》教學(xué)方法是要以學(xué)生為中心。學(xué)生為中心的核心是學(xué)生是課堂教學(xué)主體，教師是確保該過(guò)程順利實(shí)施的服務(wù)人員。針對(duì)本課程內(nèi)容較傳統(tǒng)、學(xué)科交叉、內(nèi)容較難等特點(diǎn)，采用課堂口授較難獲得很好的效果，學(xué)生容易產(chǎn)生疲勞和厭倦情緒，導(dǎo)致課程乏味。產(chǎn)生該問(wèn)題的根源在于學(xué)生并沒參與教學(xué)，學(xué)生并沒有動(dòng)腦筋，想問(wèn)題。教師采用口授的方式剝奪學(xué)生的主體責(zé)任。因此，需要讓學(xué)生走出來(lái)，成為課堂的主人。但是由于課時(shí)少、內(nèi)容多，教師的講授還是非常必要的。因此，采用教師教學(xué)為主（目的是掌控課程進(jìn)度），學(xué)生討論式教學(xué)為輔的教學(xué)改革新方法。實(shí)施小組化學(xué)習(xí)與討論，在小組內(nèi)實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)，按小組化實(shí)時(shí)綜合大作業(yè)，要求一題多解，既要有自己方案，又要有小組整體方案，實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)與個(gè)體協(xié)調(diào)、競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展。上課采用提問(wèn)的方式，區(qū)別化對(duì)待學(xué)生，個(gè)性化培養(yǎng)。對(duì)于理解能力慢的學(xué)生，采用簡(jiǎn)單的問(wèn)題提問(wèn)，增強(qiáng)其自信心；對(duì)于理解能力強(qiáng)的學(xué)生，問(wèn)題難度適當(dāng)加大，增強(qiáng)其解決問(wèn)題和創(chuàng)新的能力，千方百計(jì)地引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生興趣，并喜愛本課程。

（3）博眾家之長(zhǎng)，體現(xiàn)創(chuàng)新與動(dòng)手能力。

為了實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)，首先需要培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)的能力。采用科研促進(jìn)教學(xué)的方法，利用當(dāng)前先進(jìn)的科學(xué)研究技術(shù)，如高性能五軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)，電力行業(yè)變頻節(jié)能電機(jī)控制系統(tǒng)等，在工程實(shí)際應(yīng)用中選取具有一定難度的科學(xué)研究項(xiàng)目，從中凝練出一系列技術(shù)問(wèn)題，針對(duì)課時(shí)少，設(shè)備有限的不利條件，采用以學(xué)習(xí)小組為單位，每個(gè)小組針對(duì)不同技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)教材、課堂和網(wǎng)絡(luò)，以及有效的小組討論，共同學(xué)習(xí)的方式，給出解決策略。開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生自己動(dòng)手，實(shí)時(shí)自己設(shè)計(jì)的解決方案，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提交視頻和總結(jié)報(bào)告，根據(jù)不同小組的情況，鼓勵(lì)學(xué)生撰寫工作報(bào)告或科技論文。通過(guò)這樣一些實(shí)際應(yīng)用分析，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力。由于面臨的都是實(shí)際問(wèn)題，在小組間的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，學(xué)生的主動(dòng)性得到了調(diào)動(dòng)，為技術(shù)創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。

4.結(jié)語(yǔ)

本文主要針對(duì)《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出教學(xué)改革的具體思路和措施，通過(guò)實(shí)施課堂教學(xué)，效果良好，其改革效果如下：

（1）將課程體系的知識(shí)點(diǎn)互聯(lián)，大幅度減輕學(xué)生對(duì)其他學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)的心理障礙，降低學(xué)科交叉導(dǎo)致的課程學(xué)習(xí)難度，使得學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)較容易地理解課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（2）以學(xué)生為中心，讓學(xué)生參與課堂，成為課堂的主體，采用小組化學(xué)習(xí)討論，實(shí)行競(jìng)爭(zhēng)，學(xué)生為了小組的榮譽(yù)，積極性得到調(diào)動(dòng)，自信心得到增強(qiáng)，上課認(rèn)真聽講的學(xué)生大幅增加。

（3）直接面臨實(shí)際問(wèn)題，設(shè)計(jì)解決方案，并實(shí)際進(jìn)行處理，學(xué)習(xí)小組之間進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，學(xué)生的主動(dòng)性空前高漲，實(shí)際動(dòng)手能力得到有效提高，撰寫科研和技術(shù)報(bào)告的能力得到增強(qiáng)，對(duì)《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程的理解更深入。

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