隨著社會需求的不斷變化，高等教育的教育觀念和模式也在發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010―2020 年)》明確對本科教育提出了“營造自由的探索環(huán)境，鼓勵學生主動發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，堅持教育教學與社會實踐相結(jié)合，培養(yǎng)具有較強工程意識和創(chuàng)新能力的復(fù)合人才”的要求。

　　[摘 要]針對現(xiàn)階段高校人才培養(yǎng)中工程性和創(chuàng)新性薄弱的問題，結(jié)合機電專業(yè)知識結(jié)構(gòu)特點，將慧魚模型作為典型的工程對象引入機電創(chuàng)新實踐教學中，并對傳統(tǒng)的實踐教學平臺、教學方法、教材等作系統(tǒng)的變革，建立基于工作過程的創(chuàng)新型工程教學法，達到培養(yǎng)具有較強工程意識的創(chuàng)新型復(fù)合人才的目的。

　　[關(guān)鍵詞]教育職稱論文發(fā)表,工程對象,創(chuàng)新實踐,慧魚模型

　　機電工程是一門實踐性非常強的綜合性工程技術(shù)學科，實踐教學在學生綜合能力的培養(yǎng)和工程意識的形成方面具有獨特的作用。因此強化實踐創(chuàng)新，培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才已成為國內(nèi)許多高校機電實踐教學改革的目標。我校在以慧魚模型為載體的“工程對象教學法”實踐體系建設(shè)中，也做出了積極有益的探索。

　　一、機電創(chuàng)新實驗教學現(xiàn)狀

　　目前許多院校機電專業(yè)課程設(shè)置和教學模式還是圍繞著以學科為主體的行政主導(dǎo)模式，教學偏重理論講解，實驗實踐依然以分立的技能訓練為主，面向現(xiàn)代工程系統(tǒng)特點的工程訓練體系和創(chuàng)新模式尚未完全形成。主要表現(xiàn)在：教學地位上，依然強調(diào)以理論體系為核心的教學和考核方式，注重理論指導(dǎo)實踐、實踐附屬于理論，實驗實踐是為加深理論知識的理解服務(wù);教學內(nèi)容上，服務(wù)于理論教學的實驗實踐內(nèi)容，缺乏與實際工程問題結(jié)合，不能培養(yǎng)學生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力;教學組織上，以專業(yè)課程為單元，理論實踐教學分開，往往是老師講解，學生按要求操作完成，并不能給學生一個完全自由發(fā)揮創(chuàng)造的空間，缺乏開放性和創(chuàng)新性;教學條件上，由于師資、設(shè)備、安全等主客觀原因，使創(chuàng)新教育只是集中在少部分比較優(yōu)秀和主動的學生身上，無法對學生開展普遍創(chuàng)新教育，這與“大眾化”的教育理念相背。

　　二、工程對象教學法

　　工程對象教學法是基于工作過程的創(chuàng)新型工程教學方法，是在理論和實踐教學中引入各種典型的工程對象，以典型工程對象作為創(chuàng)新教學平臺，將理論講解、實驗實踐教學與創(chuàng)新活動等融為一體的新型教學方法。在機電工程專業(yè)教學中，“工程對象教學法”模式是對傳統(tǒng)實驗實踐教學的一種創(chuàng)新和突破。

　　首先，將典型工程對象、項目和案例引入機電實驗教學，使實踐更加具有“真實性和直觀性”。豐富的工程對象可使學生更系統(tǒng)地理解所學知識，并在此基礎(chǔ)上熟練掌握所專業(yè)技能。

　　其次，按照“任務(wù)驅(qū)動”的模式分解課程的知識點，圍繞具體任務(wù)展開教學，能激發(fā)學生的學習興趣和探索欲望，變被動學習為主動學習。

　　最后，打破了常規(guī)的“講課+實驗”的教學形式，將理論講解、實踐教學與創(chuàng)新活動等融為一體，采用教師引導(dǎo)、學生主體的方式開展，使教與學的有效性得到最大限度的發(fā)揮。

　　三、以慧魚模型為載體的“工程對象教學法”的機電創(chuàng)新實驗教學

　　(一)慧魚創(chuàng)意組合模型

　　慧魚創(chuàng)意組合模型(Fischertechnik)1964年誕生于德國，是技術(shù)含量較高的工程技術(shù)類拼裝模型。慧魚創(chuàng)意組合模型主要有組合包、培訓模型、工業(yè)模型三大系列，涵蓋了機械、電子、控制、氣動、汽車技術(shù)、能源技術(shù)和機器人技術(shù)等學科領(lǐng)域。模型采用標準的工業(yè)基本構(gòu)件(機械元件/電氣元件/氣動元件)，配合傳感器、控制器、執(zhí)行器和軟件，運用設(shè)計構(gòu)思和實驗分析，可以逼真地表現(xiàn)機械系統(tǒng)的構(gòu)成、控制過程及科學原理，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和大型機械設(shè)備操作的模擬。為課堂及實驗室教學提供了良好的教具，也為工程培訓、項目開發(fā)及可行性論證提供了有力的工具。

　　(二)以慧魚模型為載體的“工程對象教學法”在機電創(chuàng)新實踐教學中的應(yīng)用

　　作為典型的工程對象引入機電創(chuàng)新實踐教學中的慧魚模型主要包括組合包、培訓模型、工業(yè)模型三大系列，以慧魚模型為載體的機電創(chuàng)新實踐教學體系如圖1所示。

　　慧魚組合包模型包括基礎(chǔ)組合包、專業(yè)組合包和機器人組合包。基礎(chǔ)組合包提供大量機構(gòu)系統(tǒng)，如連桿、齒輪、鉸鏈、履帶、齒輪箱等。學生通過模仿和動手實驗，能達到對基本機械結(jié)構(gòu)的感官認識，并能建立起科學的實驗方法和理念。適合剛接觸機電專業(yè)的學生的創(chuàng)新基礎(chǔ)教育。

　　專業(yè)組合包括機械結(jié)構(gòu)組合、氣動組合、電子組合、機器人起步包等。可滿足機電專業(yè)基礎(chǔ)課的教學實驗，面對大二學生的基礎(chǔ)創(chuàng)新實踐。例如機械結(jié)構(gòu)組合模型可以在機械原理和設(shè)計課程實驗中提供多種機械結(jié)構(gòu)套件，學生能自主搭建各種模型，模擬各種機械運動，復(fù)現(xiàn)機構(gòu)工作原理。電子組合將開放的面包板引入傳統(tǒng)的電子制作和自主電子實習。氣動技術(shù)能針對氣動技術(shù)課程開展實驗等。

　　機器人組合系列是匯聚了工程實踐中各種典型的機器人，是集教學、研究和比賽于一體的綜合平臺。在專業(yè)課程實驗時，控制器能提供靈活和豐富的接口，支持多種開發(fā)語言，可用于單片機C語言、PLC、測試技術(shù)，智能控制等課程的實驗教學，作為創(chuàng)新實踐平臺，能夠滿足高年級專業(yè)認知與創(chuàng)新，課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和開展學科競賽等的需要。

　　培訓模型和工業(yè)模型是系列工業(yè)現(xiàn)場模型，如多自由度機械手，柔性流水線、綜合倉儲加工系統(tǒng)等。能精確搭建、生動地模擬各種復(fù)雜的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備和流水線，常用于生產(chǎn)實習的前期準備和畢業(yè)設(shè)計。

　　(三)機電創(chuàng)新實踐教學體系中“工程對象教學法”的特點

　　1.典型的工程對象與機電創(chuàng)新實踐教學相結(jié)合

　　在機電創(chuàng)新實踐教學中，作為典型工程對象的慧魚系列模型既可以面向本科學習的某個階段、某門課程，也可以覆蓋大學學習的全過程。既可用于課內(nèi)理論實驗教學，也可面向課外創(chuàng)新實踐教學。基礎(chǔ)性的工程對象的引入，能達到對基本構(gòu)件的感官認識，并能建立起科學的實驗方法和理念。專用型工程對象，主要服務(wù)于某類課程，比如機械、電子等專業(yè)基礎(chǔ)課的實驗教學與實訓。綜合型工程對象機器人，主要用于專業(yè)課的教學與實訓、綜合訓練、課程設(shè)計、課外創(chuàng)新活動等。 　　2.系統(tǒng)的多層次的實踐體系

　　以慧魚模型作為工程對象主線，將技能和創(chuàng)新訓練融入大學四年的創(chuàng)新實踐，形成多層次、系列化的創(chuàng)新實驗體系。基礎(chǔ)認知層，實現(xiàn)機電專業(yè)初步認知，培養(yǎng)創(chuàng)新興趣。中級應(yīng)用層承上啟下，提供教學機械電子專業(yè)課程實驗，鍛煉動手能力;專業(yè)創(chuàng)新層，實現(xiàn)對專業(yè)知識的應(yīng)用，通過綜合性的項目和開放自主的實踐方式，來培養(yǎng)學生工程意識、協(xié)作精神以及提高創(chuàng)新能力等。

　　3.豐富的教學組織和形式

　　在以“工程對象教學法”為核心的機電創(chuàng)新實踐教學體系中，實踐教學形式、實訓項目、考核方法與傳統(tǒng)相比，都有了很大的變化。按照項目驅(qū)動來設(shè)計任務(wù)，教學實踐合二為一，時間和空間更加靈活。考核方法也多樣和豐富，既有按傳統(tǒng)的實驗預(yù)習、出勤、報告、課內(nèi)問答等綜合評定的方式，也有以設(shè)計說明書、創(chuàng)新創(chuàng)意和賽事成績來評審確定。

　　四、基于慧魚模型的機電創(chuàng)新教學方案的實施

　　(一)總體規(guī)劃，分步實施的策略

　　基于慧魚模型的創(chuàng)新工程訓練方案的內(nèi)容豐富，在實施過程中可采用“統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施”的策略。結(jié)合實際情況，由簡單到復(fù)雜，逐步投入資金，積累師資力量和教學經(jīng)驗。從課程選修到專業(yè)推廣必修，循序漸進，深入開展。

　　按照總體規(guī)劃的思路，整個計劃分三個階段來完成。在第一個教學階段，通常以認識工程系統(tǒng)對象為重點，通過簡單和典型的工程系統(tǒng)對象的認知或拆裝，熟悉機電工程系統(tǒng)的基本組成。第二階段，將機械電子、自動控制、傳感器等課程教學內(nèi)容融入第一個教學循環(huán)的典型工程對象系統(tǒng)中，學生通過親自設(shè)計、組建、調(diào)試到最后完成系統(tǒng)控制，全面掌握機電工程系統(tǒng)的分析、設(shè)計、建模和調(diào)試等方法。第三階段，通過給出一些典型工程對象的設(shè)計課題，提升學生的融會貫通能力和創(chuàng)新能力，獲得相應(yīng)機電專業(yè)的設(shè)計和開發(fā)技能。

　　(二)循序漸進，逐步完善教材等教學資源

　　實驗實踐教學順利實施，需要打破常規(guī)理論知識排列，基于工程對象來設(shè)計典型的操作任務(wù)，按照任務(wù)驅(qū)動的形式編寫教材，按照項目教學法的形式來編排課程。在教學初期，教材選用可借助慧魚模型的產(chǎn)品說明書、企業(yè)提供的教學資源和成果首先開課，在教學實踐基礎(chǔ)上逐漸策劃、編著更貼合自身需求的教材。

　　(三)充分利用外部資源，校企合作優(yōu)勢互補

　　典型工程對象是實驗實踐教學順利實施的基礎(chǔ)。慧魚模型的選擇與維護、軟硬件的升級、師資的培訓、專業(yè)教學的指導(dǎo)等需要企業(yè)和學校共同完成，因此建立良好、緊密的校企合作關(guān)系可以充分發(fā)揮各方優(yōu)勢，更好地為學生服務(wù)。由教育部組織，慧魚產(chǎn)品代理商中教儀器公司主辦的兩年一屆全國機械創(chuàng)新設(shè)計大賽慧魚賽區(qū)競賽，以及創(chuàng)新設(shè)計論壇，給高校機電創(chuàng)新實踐教學經(jīng)驗交流提供了一個很好的平臺，對于進一步推動和完善機電創(chuàng)新工程實踐訓練方案的實施具有非常重要的意義。

　　五、結(jié)束語

　　在機電實踐創(chuàng)新教學中系統(tǒng)地引入慧魚模型，把專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的教學與實踐放到典型的工程對象環(huán)境中，同時對實踐教學內(nèi)容、教學方法、組織形式等方面進行改革，創(chuàng)造了一個良好的符合應(yīng)用型本科工程教學要求的實踐模式。作為人才培養(yǎng)體系建設(shè)的一部分，以慧魚為載體的“工程對象教學法”模式的實施和完善，為我院創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)開辟了一條新的途徑。

　　[ 參 考 文 獻 ]

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