机电产品设计课程教学改革的探讨

宁萌　薛必伦　张秋菊　蒋毅　陈海卫

摘要：如何培养当代大学生的学习兴趣，提高其创新能力和动手能力，是当代大学教育的核心问题，因为学习兴趣是创造力的源泉，动手能力则是学生素质的体现。提高学生创新能力和动手能力，是教育的意义所在。本文主要介绍了通过机电产品设计（I）课程来提高大学生的学习热情和创新能力，使学生掌握机电产品设计的基本知识。

关键词：创新能力；动手能力；机电产品设计（I）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）04-0116-02

机械电子工程的知识体系来源于学科间的交叉融合。现如今，国内外许多大学的机械电子专业课程主要是由机械工程、电子工程、计算机科学以及控制工程中的部分课程整合而成。这对本专业所培养的学生而言，是具有一定难度的。故机械电子工程所要求的人才及人才知识结构、技术素养等明显不同于传统的机械工程人员[1]。

培养学生的机电一体化设计理念十分重要，希望学生经过学习能满足以下毕业能力：能够对机电一体化系统设计、智能制造等领域的复杂工程问题进行识别和表达；能够在综合考虑下，针对复杂机电系统、单元或工艺等工程问题，提出体现创新意识的解决方案；能够采用科学方法对复杂机电产品开发过程中的工程问题进行研究；具备针对复杂机电工程问题进行开发、选择和应用现代工具的能力。本文结合機电产品设计（I）专业课程，探讨了在教学内容组织、教学方法等方面的改革，希望对本科生的培养更符合“卓越人才”的培养要求与模式。

一、机械电子工程教学存在的问题

目前的大学教育存在以下弊端：本科教育严重滞后于外部世界的快速发展；教育资源配置不合理，浪费现象严重；书本理论知识（许多实际上已经过时）过时，缺乏与实际生活的系统性联系；缺乏专业技术和动手能力，无法满足现代制造企业对素质人才的需求。

其原因在于没有合适的实践对象或创新平台，学校安排的现有课程实验教学内容中以验证性实验和演示性实验内容居多，缺少学生自主研究性的学习内容和训练环节，单个实验项目所涉及的知识点比较单一，实验中学生对知识点的掌握只限于几个相对孤立的知识点，缺乏对各知识点之间的相互贯通，无法通过实验悟出系统各组成部分的性能与系统实际综合性能和应用之间的内在联系，更无法将所学习的知识点与分析、解决生产实际问题相联系，限制了学生的创新思维和动手能力的培养，也难以养成正确的批判性思维习惯[2]。

机电一体化的不断发展导致其应用领域不断扩大，所需的技术也越来越复杂，但这种现象有利于人们的发展创造性。因此，为了改善当前大学生的学习课程和教育方法，有必要提供一种良好的氛围，培养大学生成为脚踏实地的现代工程师。目前，具有现代理论知识，并受过专业培训又具有实际操作经验的大学生，在毕业后能够满足社会各大生产企业对人才的寻求，为社会经济的发展做出贡献。

二、机电产品设计课程教学改革措施

1.知识体系改革。机电产品设计（I）是机电产品设计系列课程中的其中一部分，教学的内容是基于工程图学，在掌握投影基础、立体构型、读图与表达、零件图、装配图的基础上，并能上机实践的一门专业核心课程。本课程总共有40个学时，包括理论学时、上机学时、实验学时以及实践学时，在整个系列课程中起到承上启下的作用。

本课程是针对机械类学生开设的一门必修的专业基础课，为学生学习后续课程以及课程设计、毕业设计等环节奠定基础。在学生掌握基本投影法理论的基础上，引导学生研究机械零件及装配图的构形、构造等分析问题，遵循国家标准基本规定进行机械零件及装配体二维表达，进行工程图样的阅读理解，以及运用三维造型软件进行机械零件及装配体三维表达，进行零件测绘。培养学生构型分析能力、手工绘图能力、阅读零件图和装配图的能力，计算机绘图能力以及工程实践能力。培养学生用图形表达设计思维的能力，掌握现代化的设计方法和技能、具有分析与解决问题的能力，以及工程实践和创新设计能力。

根据以上要求，教学知识体系的优化显得尤为重要。江南大学的机械电子工程专业的课程以往是主要按照机械工程专业的培养方案，其实践性及对机械电子工程发展的阐述不够全面。根据现在行业的发展现状及教学需求，首先需要对于传统教学内容进行挑选与增补，既要满足机械设计的需求，也要加入自动化控制的内容。优化教学内容，适当添加机电学科的前沿性知识与最新成果，在教学过程中穿插实践与大赛，这可以激发学生学习兴趣，真正提高广大学生的动手能力和创新精神。合理开展实践教学能够提高学生们的动手能力、帮助梳理专业知识的体系结构、知识点，让学生们做到对所学知识的融会贯通，并养成正确的批判性思维习惯提高学生独立思考问题的能力。

2.授课方法改革的实践与思考。机电产品设计（I）是专门针对机械电子工程专业学生开展的一门课程，与其他专业课程有所不同。因此，在授课方式与过程上也进行了改革，除了多媒体教学，还加入了项目分组与竞赛评比等内容。课程改革的目的就是要充分发挥学生的主导作用，学为主、教为辅，对于学生普遍比较熟悉的内容，给定选题让学生分组讨论，既调动了学生的积极性又能集思广益，一举多得[3]。

首先，本课程总共有40个课时，不仅有理论课还有上机与实践课，前期的理论课程先介绍了机电产品设计的理论，让学生了解现代制造业设计的发展概况与现代设计与信息技术的融合状况，再通过实例介绍，分析一个机电产品的设计流程与关键步骤，从各个角度了解产品性能设计的概念与原理，并让学生进一步了解优化方法。在课堂上，教师可以通过互动来了解学生的学习进度，这不仅可以加深师生间的接触和交流，还有利于学生对学习内容的领悟。

其次，教师会在前两节课就布置一个大作业，学生可以自己一组也可以几人组队完成这个大作业，大作业是让学生设计一款机电产品，并且完成其三维建模，大作业贯穿整个教学课程。每次上机课，学生可以有针对性地进行绘图训练，这可以帮助学生更好地掌握三维绘图软件，教师在上机课上不仅解答学生疑惑，也经常与学生沟通交流大作业方案雏形，在课下，教师也在QQ群里发一些机电产品实例的视频，学生也可以从中获得启发，整个教学过程都是围绕大作业，这样让学生带有目的性的去学习，实实在在地完成一项机电产品的设计，这更符合机电工程专业学生的培养目的。

最后，在课程结束的时候，每组队员都要进行大作业答辩，不光要有机电产品说明书，还要制作PPT，在规定的时间里介绍自己组的机电产品与各组员的分工，教师根据每组的机电产品与各组员分工，对每位学生进行打分。在课程结束后，基于机电产品大作业开展机电产品创新设计制作大赛，邀请机电系老师作为评委，对每组产品从完整度、创意、实用性、美观度进行打分，最后评出大赛的一二三等奖。整个课程教学有理论分析，有针对性的上机操作，也有课下的创新比赛，不仅让学生融会贯通书本知识，活学活用，还能培养学生的创新意识，这更加符合机械电子工程的培养方向。

三、总结

开展机电产品设计系列课程，能够有效地激發学生的学习热情和参与项目研制的兴趣与爱好，为其今后的学习工作生涯奠定基础。培养学生创新能力，激励学生创新意识，符合当代社会对素质化人才的要求，通过课程大作业，学生还能培养团队协作能力，将所学知识用在实处，获得良好的体验和高度的成就感。机电产品设计（I）课程在教学内容组织、教学方法等方面都进行了改革，为机械电子工程专业的学生制定了专属的培养方案，真正做到了“卓越人才”的培养要求与模式。

参考文献：

[1]潘雍，傅明星，于晨.机械电子工程综述[J].机电工程，2014，31（05）：553-558.

[2]高为国，董丽君，吴安如.基于卓越工程师培养的机械工程材料课程建设[J].湖南工程学院学报，2010，20（3）：75-77.

[3]左月明.浅谈机电一体化课程的教法[J].山西农业大学学报，2000，（3）：307-308.

Abstract：How to cultivate the interest of contemporary college students，to improve their ability of innovation and practical ability，is the core of contemporary university education，because learning interest is the source of creativity，practical ability is the embodiment of the quality of students.This article mainly introduces how to improve college students' enthusiasm for learning and innovation through the course of mechanical and electrical product design （I） so that students can master the basic knowledge of mechanical and electrical product design.

Key words：creative ability；practical ability；Mechanical and Electrical Product Design （I）