对于多数高校机械工程及自动化专业的学生来说, 电气知识始终是他们比较薄弱的一个环节, 机械专业的学生毕业后从事机械设计方面的工作没有任何问题, 但要进行电气控制系统的设计, 许多学生都无法胜任, 这给他们的就业和考研带来了很多不利的影响。这主要源于以下几个方面:第一, 电气类课程安排不够科学, 授课教师各自为政, 授课内容重叠交叉;第二, 电气类课程教学资源库偏少, 学生不能快速方便地查阅到自己需要的知识, 第三, 实践环节偏少, 许多内容虽然课堂上都有所涉及, 但动手机会太少, 无法深入进去。
针对这种情况, 国内外学者进行了很多研究, 但大多局限于对某一门课程进行教学方法的改革和教学资源的建设, 而没有从课程群的角度进行研究。如刘寅生探讨了《微机原理及应用》课程的任务驱动教学法和教学资源库的建设[1], 高雷雷探讨了《机电传动控制》课程加强学生实践能力和创新能力的若干措施[2], 马怀祥探讨了《测试技术》课程的教学模式、教学方法改革及教学资源库的建设[3], 王修岩探讨了提高《计算机接口技术》课堂教学质量的若干方法[4]。
本文从机械工程及自动化专业电气类课程体系、立体化教学资源和多样化实践评价体系三个方面着手, 对电气类课程进行了改革。
在我校的机械工程及自动化专业中, 涉及到电气类课程10门, 分别是:电工与电子技术、微机原理及应用、控制工程基础、测试技术、机电传动控制、PLC原理及应用、计算机控制技术基础、计算机接口技术、机电一体化系统设计、大型机电设备控制系统。按讲授内容分:《电工与电子技术1》、《机电传动控制》、《PLC原理及应用》为强电课程, 《电工与电子技术2》、《微机原理及应用》、《计算机控制技术基础》、《计算机接口技术》为弱电课程, 《控制工程基础》、《测试技术》、《机电一体化系统设计》、《大型机电设备控制系统》为强弱电结合的课程。
针对该专业的学生电气知识比较薄弱的现状, 课题组优化电气类课程体系, 整合教学内容, 建立了“强电衔接、弱电衔接、强弱电衔接的三衔接课程体系”, 具体包括:
梳理《电工与电子技术1》、《机电传动控制》、《PLC原理及应用》三门课程的课程教学大纲、考试大纲、实验大纲等教学资料, 确定每门课程的教学重点, 实现强电课程的无缝衔接。如在《电工与电子技术1》中重点讲解电路的基本概念与基本定律、电路的分析方法、正弦交流电路、三相电路、电路的暂态分析、磁路与铁心线圈电路、工业企业用电与安全用电、电工测量, 简要介绍交流电机、直流电机和继电器接触器控制系统, 作为后续课程《机电传动控制》的铺垫, 在《机电传动控制》中重点讲解这三部分内容以及电力电子技术、直流传动控制系统、交流传动控制系统、步进电动机传动控制系统等内容, 简要介绍PLC知识, 作为后续课程《PLC原理及应用》的铺垫, 在《PLC原理及应用》中, 重点讲解PLC的组成及原理、基本指令、功能指令、特殊功能模块、通信网络、PLC控制系统的应用设计等内容, 如此由浅入深、由表及里、层层推进, 在有限的时间里获得了良好的教学效果。
梳理《电工与电子技术2》、《微机原理及应用》、《计算机控制技术基础》、《计算机接口技术》四门课程的课程教学大纲、考试大纲、实验大纲等教学资料, 确定每门课程的教学重点, 实现弱电课程的无缝衔接。
实际上, 强电知识和弱电知识只是一个相对的概念, 二者无法严格区分, 因此在《控制工程基础》、《测试技术》、《机电一体化系统设计》、《大型机电设备控制系统》四门强弱电结合的课程中, 通过工程案例, 重点讲解强弱电之间的联系及设计思路, 实现强弱电课程的无缝衔接。
立体化教学是指由纸质教材、网络教材和媒体教材构成的教材包。既有该课程的主教材, 又有从不同角度、不同层次编写的辅助教材;既有纸质教材, 又有音像制品, 是电子与网络出版物有机结合的多媒体素材, 其内容和体系包括以下方面:
(1) 纸质教材。纸质教材包括机械工程及自动化专业电气类课程的主教材、教学参考书、学习指导书和试题库。
(2) 网络教材。网络教材是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的综合, 它包括按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境两个组成部分。内容包括教学材料、学习指导、重点难点分析、典型例题精解、实验指导、案例分析、学习测试、教学参考资料等。要素由文字、图形、音像、音频、视频、动画等构成。
(3) 媒体教材。媒体教材包括电子教案、CAI课件、电子图书、案例库和流媒体课件。
通过立体化教学资源库的建设, 为学生快速方便地学习电气知识提供了一个很好的平台。
为了提高学生电气方面的设计能力、创新能力和实践能力, 从以下几个方面进行了改革:
(1) 在各门课程的考核上, 除期中、期末考试计入考评成绩外, 每门课程均布置适当数量的大作业, 从不同的知识点、不同层面考察学生的综合能力和设计能力, 并按一定比例计入最后的考核成绩。此类大作业, 从该门课程一开始讲授就安排下去, 到课程结束之前, 拿出设计方案和相应的图纸、技术说明书。
(2) 在机电综合实习环节, 除安排一定数量的基础实验外, 更加注重综合性设计性实验的考察, 由老师提出设计要求和相关参数, 学生设计实验方案和电路图, 选择电器元件, 完成相应电路的组装调试。
(3) 依托各种课外科技活动培养学生的设计研究能力
依托学院每年举办的机械创新大赛、电子设计大赛、“挑战杯”大学生课外学术作品竞赛等各种课外科技活动, 对于学有余力的同学, 组成若干科技兴趣小组, 安排一些比较复杂的设计性题目, 由教师进行一对一指导, 全程全方位的参与整个设计过程, 培养学生的设计能力和研究能力。
(4) 毕业设计
毕业设计, 是培养学生综合素质和工程实践能力的最后一道工序, 也是学生毕业前的一次全面训练, 因此要严格把关。毕业设计以设计性课题为主, 突出综合性、设计性和创新性。综合性体现在毕业设计的内容尽量涵盖强电和弱电方面的主要内容, 设计性体现在所做内容要和工程实践紧密接触, 拿出符合现场需要的图纸和说明书, 创新性体现在所做内容在前人研究的基础上要有所突破, 提出新的观点、新的方法。
几年的实践证明, 机械工程及自动化专业的电气类课程体系整合和立体化教学资源库的建设, 以及多样化评价体系的建立提高了学生在电气方面的设计能力、创新能力和实践能力, 为其日后参加工作奠定了坚实的基础。
摘要：本文针对多数高校机械工程及自动化专业的学生电气方面的知识相对薄弱的现状, 从三个方面进行了改革, 建立了“强电衔接、弱电衔接、强弱电衔接的三衔接课程体系”和立体化教学资源库, 此外, 还建立了以课程大作业、机电综合实习、各类大赛、毕业设计为基础的多样化评价体系。
关键词：课程衔接,立体化,教学资源库,多样化评价
[1] 刘寅生, 单片机精品课建设的探索与实践[J].辽宁高职学报, 2008 (11) ;
[2] 高雷雷, “机电传动控制”教学改革与实践[J].林区教学, 2010 (7) ;
[3] 马怀祥, 《测试技术》教学改革及其教学网站建设探析[J].石家庄铁道学院学报, 2009 (1)
[4] 王修岩, “计算机控制技术”课程教学改革研究[J].中国电力教育, 2009 (12)
