机电综合课程设计教学模式的研究与实践

李焕娜 王静

摘要：本文论述了机电综合课程设计的重要性，提出了以工程实践能力培养为目标的机电综合课程设计教学模式，制定了机电综合课程设计的选题原则，完善了组织实施方案，提高了机电综合课程设计教学质量。

关键词：机电综合课程设计;教学模式;工程实践

目前，机电一体化技术在诸多行业中获得了广泛的应用，机电一体化产品也达到了一个崭新的水平，社会对机电复合型技术人才的需求量越来越大。因此，培养高素质的机电工程类专业人才，是广大工科院校面临的重要任务。

1 以工程实践能力培养为目标的机电综合课程设计教学模式

传统的课程设计为课程性课程设计，一般只隶属于某门课程。各门课程中安排的各种课程设计之间衔接性比较差，内部逻辑关系不够紧密，学生难以从中学到完整的知识。学时的利用率也受到一定的影响，而且普遍采用“参照指导书，查阅手册，进行模仿设计”的模式，不利于调动学生的积极性。课程设计时间普遍较短，学生在设计中是“姗姗而来、匆匆而去”，还没正式开始，一晃又结束了。学生进行这样的课程设计往往容易流于形式，应付交差。为克服传统课程设计的不足，在机电专业方向所有理论课程学习之后、毕业设计开始之前，利用2周集中时间进行大型的机电综合课程设计。

机电综合课程设计是不隶属任何一门课程的课程设计，采用了一种“以系统化专业知识为主线，以开放的教学实验室为基地，以开放式管理为前提，以实际动手为基础，以激发学生兴趣、主动求知为动力，以培养工程应用能力为目的”的全新型综合课程设计模式。具体思路是：将电子技术、自动控制理论、液压与气压传动、机电一体化系统设计、机械设计基础等课程联系起来，以机电控制实验室和机械制造实验室为实验基地，以工程实际为背景开设多个选题，将方案设计、功能设计、评价设计、系统调试融为一体，要求学生针对某一选题，在教师提供的设计平台上进行自主设计，独立实践。这一教学模式始终强调理论学习与工程实践相结合，注重培养学生的自学能力和动手能力，引导学生解决相关工程实际问题。

2 制定机电综合课程设计的选题原则，丰富了题目的数量和类型

研究机电综合课程设计的选题是整个课题得以顺利实施的保证，选题不恰当不仅达不到课程设计的要求，而且挫伤学生的学习积极性及学习热情。在选题时遵循以下原则：

（1）课程设计的内容应属课程范围，应能满足课程设计的教学目的与要求，能使学生得到较全面的综合训练。

（2）课程设计的题目和内容要与实际相联系，结合最新技术知识，满足专业教学计划要求，有正确完整的技术参考资料。

（3）课程设计题目的难度和工作量应适合学生的知识和能力状况，使学生既能获得充分的实践锻炼，又能在规定的时间内经过努力完成任务。

机电综合课程设计选题既要结合前修课程，以巩固教学内容，又要有较强的实践性和新颖性。因此主要通过借鉴教师的科研课题、典型的机电一体化产品，同时结合数控行业特点和本校实验室的设备情况，设置成熟的、有特色的、适合教学的题目作为课程设计内容。以下是课程设计的部分选题：

①机床工作台传动机构和控制系统设计;②液压滑台的PLC控制;③X—Y数控工作台机电系统设计;④数控车床自动回转刀架机电系统设计;⑤卧式车床数控化改造设计;⑥上料机械手机电与气动控制系统设计;⑦机床主轴部分机构和电气控制系统设计。

上述每一个课程设计题目均为综合性应用题目，涉及到该专业方向多门课程的知识，包括总体方案的确定、机械系统的结构设计、主要零部件的计算和选型、控制系统的电路原理分析、电子元器件的接线和调试。选题的控制系统包括现今常用的控制方式：数控系统、单片机、PLC、计算机+运动控制卡，传动部分包括了电气传动、液压与气压传动、机械传动。选题强调综合与集成，不限定设计结果，不规定具体的实现过程。通过合理选题能让学生将大学里几年来学习的知识点“串”起来，形成有机的整体。

3 完善组织实施方案，提高课程设计教学质量

（1）合理安排设计进度，加强课程设计的教学管理。由于机电综合课程设计工作量大，为了确保设计工作的顺利进行，制定了详细的工作计划，进度安排：①教师讲课、布置任务、学生选题、学生查阅资料，完成电气原理设计和机械结构设计：1～2天;②检查通过之后进入实验室，认识电器元件原理和使用方法。进一步修改完善设计内容，继续机械结构的设计和CAD图的绘制：5～6天;③搭建、连接硬件系统并进行系统的初步调试：1～2天;④撰写课程设计说明书：1天;⑤整理资料和答辩：1天。

课程设计期间，采取集中管理与开放式管理相结合的模式，前期布置任务，中期实验调试，后期答辩进行集中讲解和辅导，其他环节进行开放式管理。课程设计中会安排3～4次检查，主要检查学生设计方案、机械图纸的绘制、电气系统原理图的绘制、电器元件的选择、程序的编写和调试等内容。

（2）改革课程设计学生成绩评定方式，增加答辩成绩。总成绩由平时表现（10%）、课程设计说明书和图纸（50%）、答辩成绩（40%）三部分组成。成绩分为优、良、中、及格和不及格。增加答辩成绩的目的就是避免少数同学的抄袭现象。答辩成绩包括设计过程中阶段答辩成绩和最终答辩成绩两个部分。其中平时成绩包括前期计算检查、机械图、装配图、电气图检查、实际接线或程序调试检查、平时考勤等几部分。

（3）编写机电综合课程设计指导书。由于本身专业发展时间較晚，除了合肥工业大学主编的《机电一体化系统设计课程设计指导书》外，很难找到适合本课程设计使用的教材，但该书也是根据本校实际情况编写，没有那样的硬件条件，要实现起来非常困难。许多学校采用自编教材，而我校连自编的课程设计指导书也没有。因此，结合本校的课程设计内容和现有实验条件，重新编写与教改相适应的课程设计指导电子书。

（4）建立了课程设计与综合实验周交互进行的实践环节实施模式。以前综合试验周和课程设计由于归属不同的教学单位，各自为阵，使课程设计和实验周的衔接性较差，不能很好达到教学目标。课程设计没有后续实践支撑，往往搞成纸上谈兵。近年来，实验教学设备和环境有了较大的改善，完全可以利用实验室平台，通过课程设计加强对学生工程实践能力的培养。

（5）加强现代设计手段和网络资源的运用。采用先进的现代化设计手段，可大大提高工作效率。绘制机械结构时，可以采用AutoCAD 软件直接绘制装配图，部分学生还可使用三维软件直接进行结构设计。电气原理图的设计有的直接用CAD绘制，有的采用PROTEL软件。但由于课程设计时间有限，每个学生的具体情况又不同，所以对计算机辅助设计能力不作强求，指导教师可根据学生情况灵活掌握。

4 结束语

为了培养出既有知识又有实践能力的应用型技术人才，工科院校在教学中不断增加实践环节的课程和学时。课程设计是工科专业大学生在校学习过程中一个非常重要的环节，也是学生工程设计思想和实践能力培养的主要途径。

参考文献：

[1] 王国强，吴如樵.机电一体化专业技能课程教学评价的实践研究[J].当代旅游，2017，（7）

[2] 李立成.机电一体化课程设计教学实践研究[J].中国教育技术备，2014，（20）

（作者单位：河北科技学院）