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摘 要: 本文从机电一体化实验室建设的必要性、实验室建设的规划、增设以工程实现为主要内容的课程、充分调动教师和学生的积极性、作好实验内容的设计等五个方面,论述了建设机电一体化专业实验室,对提高学生的工程实践能力极具效果。
关键词: 机电类专业 机电一体化 实验室建设 实验创新
1.机电一体化实验室建设的必要性
现代社会的发展要求高校培养的人才不仅应掌握专业技术知识,而且应具备再学习能力、创新思维能力和实践动手能力。如果专业实验设施短缺、落后,就会制约人才的培养。因此,建设机电一体化实验室是必要的。建设的总体思想是本着实验设备要与理论教学相结合、实验设备要与实践工程实际相结合的原则,充分考虑专业实验室所要求的先进性、系统性和适用性。我们根据研究和调研,认为机电一体化学科实验平台的建设思想如下。
基础实验室:以机械制图、电子技术、工程力学为代表(目前这一模块已建成);
应用实验室:电机拖动实验、单片机实验、自动控制实验为代表;
专业实验室:以机械原理及设计、电器控制及PLC、数控机床为代表;
综合实验室:机电一体化系统综合实习、学生毕业设计为代表。
我们在建设机电一体化实验室时以机电基础实验室为中心,以先进性和实用性为原则进行专业实验室的建设,以科研带动综合实验室的建设。同时实验室的建设还应注意教学、科研设备的统一。
2.机电一体化实验室建设的规划
机械制图、电工学及电子技术、机械设计是机电一体化专业重要的基础课程,因此,这三个实验室是机电一体化专业必不可少的,在此基础上我们应以AUTOCAD为工具,并通过学习单片机、电子技术、自动控制、PLC等技术,将所学的知识进行综合运用,以增加学生的知识面,扩大视野。
中国机械行业学会的一项调查表明:目前我国机电技术人员的专业基本知识和基本理论比较扎实,但创新精神和综合创新素质不高,机电工程方面的原创性创新成果少,工程技术上的模仿性创新也不够,拥有知识产权核心技术的产品数量与发达国家相比差距较大,造成企业缺乏竞争力,经济效益不高。
机电一体化技术的迅速发展对从业人员的创新能力和工程素养提出了越来越高的要求,从而也就对大学生的培养提出了越来越高的要求。面对产业界的迫切需求和就业市场越来越大的压力,工科教育必须改革,其中,实验创新是极为重要的组成部分。为此,机电一体化实验室建设要考虑未来机电一体化技术发展的需要。
3.大力改革课程体系,增设以工程实现为主要内容的课程
建设具有现代水平的实验室,固然是实验创新的必要条件,但远不是全部。实验创新必须与课程设置和内容的改革密切结合。以自动控制技术为例,“自动控制原理”是很多专业重要的基础和骨干课程。传统的自动控制原理课程,大多只讨论时域和频域分析法的理论及其推导,较少涉及与这些方法相关的计算机软硬件技术,和自动控制要求相差甚远。国内外教育界都在寻求改革的途径。目前,主要是沿着两条途径:一是使用PID作为工具软件,对时域和频域分析法进行软件仿真;二是引入已经被工程界广泛使用的PLC(可编程控制器),指導学生完成这两种分析法的实现,特别是采用软件编程来代替继电接触器控制系统。
在“自动控制原理”课程的基础上,我们开设了“电气控制及PLC”课,全面系统介绍了PLC的结构、工作原理、编程指令系统和应用开发环境及有关技术和产品的最新进展。
4.充分调动教师和学生的积极性
充分调动教师和学生的积极性,开发高水平的实验设备,改进和完善实验室的建设。随着机电一体化技术的迅速发展,教学实验设备也必须适时更新。完全依靠购买新设备来更新设备是不现实的,购买的实验设备也不一定能完全满足实验的要求。因此,自行开发一些实验设备,已经成为实验室建设的经常性任务。这样的开发工作,也有益于参加相关工作的教师和学生对有关技术的理解,大大提高开发能力。
5.作好实验内容的设计,是实验创新的重要内容之一
在工科教育的实验创新中,实验室的环境固然非常重要,但这还远远不是全部,如果将其看作是硬件建设的话,则相应的软件就是实验内容的设计。如何配合课程内容的改革,设计出好的实验,使学生在有限的实验学时内,接触到最新的技术,熟悉实验环境,完成规定的实验内容,又能进行一些创新性实践,是很不容易的。
长期以来,在实验室所做的大量演示性和验证性实验,已经满足不了实验创新的要求。这就要求我们随着技术的进步、实验环境和条件的改变,根据科技界和产业界对人才的需求,设计指导学生完成两类实验:一类是适应技术新发展的基础性实验,这对养成学生的基本实验技巧和工程素养是必要的,这仍然是课程实验的主体,全体学生都必须完成;一类是一些带有创新性的实验,其中包括以实用的开发项目为基础的课程设计、各种设计与制作大奖赛、科研和开发项目中的模块等。在教师的指导下,由学生完成一定规模和项目的子项目和模块,这是课程实验的延伸和发展。这样做效果是明显的。前者使学生的实验功底和工程素养有明显的提高;后者使学生参与实验的积极性有明显的提高,积极地动脑筋、出主意。
教师是实验创新的主体,着力培养一支热心关注和参与实验创新活动的高水平教师队伍,是实验创新得以成功的关键所在。对于机电类学院,培养“双师型”人才,是高校未来师资培养的关键。
参考文献:
[1]曹锦芳,胡协和,蒋亦农.控制理论实验[M].浙江:浙江大学出版社,1995.
[2]张晨艳,吕淑琴,马建涛.通信工程专业实验室建设及内容创新研究[J].科技资讯,2006,(2).
[3]卜云峰.机械工程及自动化简明设计手册(下册)[M].北京:机械工业出版社,2001.
[4]秦增煌.电工学[M].北京:高等教育出版社,1998.
[5]平原大学教务处.平原大学2004年教学计划汇编[M],2004.
关键词: 机电类专业 机电一体化 实验室建设 实验创新
1.机电一体化实验室建设的必要性
现代社会的发展要求高校培养的人才不仅应掌握专业技术知识,而且应具备再学习能力、创新思维能力和实践动手能力。如果专业实验设施短缺、落后,就会制约人才的培养。因此,建设机电一体化实验室是必要的。建设的总体思想是本着实验设备要与理论教学相结合、实验设备要与实践工程实际相结合的原则,充分考虑专业实验室所要求的先进性、系统性和适用性。我们根据研究和调研,认为机电一体化学科实验平台的建设思想如下。
基础实验室:以机械制图、电子技术、工程力学为代表(目前这一模块已建成);
应用实验室:电机拖动实验、单片机实验、自动控制实验为代表;
专业实验室:以机械原理及设计、电器控制及PLC、数控机床为代表;
综合实验室:机电一体化系统综合实习、学生毕业设计为代表。
我们在建设机电一体化实验室时以机电基础实验室为中心,以先进性和实用性为原则进行专业实验室的建设,以科研带动综合实验室的建设。同时实验室的建设还应注意教学、科研设备的统一。
2.机电一体化实验室建设的规划
机械制图、电工学及电子技术、机械设计是机电一体化专业重要的基础课程,因此,这三个实验室是机电一体化专业必不可少的,在此基础上我们应以AUTOCAD为工具,并通过学习单片机、电子技术、自动控制、PLC等技术,将所学的知识进行综合运用,以增加学生的知识面,扩大视野。
中国机械行业学会的一项调查表明:目前我国机电技术人员的专业基本知识和基本理论比较扎实,但创新精神和综合创新素质不高,机电工程方面的原创性创新成果少,工程技术上的模仿性创新也不够,拥有知识产权核心技术的产品数量与发达国家相比差距较大,造成企业缺乏竞争力,经济效益不高。
机电一体化技术的迅速发展对从业人员的创新能力和工程素养提出了越来越高的要求,从而也就对大学生的培养提出了越来越高的要求。面对产业界的迫切需求和就业市场越来越大的压力,工科教育必须改革,其中,实验创新是极为重要的组成部分。为此,机电一体化实验室建设要考虑未来机电一体化技术发展的需要。
3.大力改革课程体系,增设以工程实现为主要内容的课程
建设具有现代水平的实验室,固然是实验创新的必要条件,但远不是全部。实验创新必须与课程设置和内容的改革密切结合。以自动控制技术为例,“自动控制原理”是很多专业重要的基础和骨干课程。传统的自动控制原理课程,大多只讨论时域和频域分析法的理论及其推导,较少涉及与这些方法相关的计算机软硬件技术,和自动控制要求相差甚远。国内外教育界都在寻求改革的途径。目前,主要是沿着两条途径:一是使用PID作为工具软件,对时域和频域分析法进行软件仿真;二是引入已经被工程界广泛使用的PLC(可编程控制器),指導学生完成这两种分析法的实现,特别是采用软件编程来代替继电接触器控制系统。
在“自动控制原理”课程的基础上,我们开设了“电气控制及PLC”课,全面系统介绍了PLC的结构、工作原理、编程指令系统和应用开发环境及有关技术和产品的最新进展。
4.充分调动教师和学生的积极性
充分调动教师和学生的积极性,开发高水平的实验设备,改进和完善实验室的建设。随着机电一体化技术的迅速发展,教学实验设备也必须适时更新。完全依靠购买新设备来更新设备是不现实的,购买的实验设备也不一定能完全满足实验的要求。因此,自行开发一些实验设备,已经成为实验室建设的经常性任务。这样的开发工作,也有益于参加相关工作的教师和学生对有关技术的理解,大大提高开发能力。
5.作好实验内容的设计,是实验创新的重要内容之一
在工科教育的实验创新中,实验室的环境固然非常重要,但这还远远不是全部,如果将其看作是硬件建设的话,则相应的软件就是实验内容的设计。如何配合课程内容的改革,设计出好的实验,使学生在有限的实验学时内,接触到最新的技术,熟悉实验环境,完成规定的实验内容,又能进行一些创新性实践,是很不容易的。
长期以来,在实验室所做的大量演示性和验证性实验,已经满足不了实验创新的要求。这就要求我们随着技术的进步、实验环境和条件的改变,根据科技界和产业界对人才的需求,设计指导学生完成两类实验:一类是适应技术新发展的基础性实验,这对养成学生的基本实验技巧和工程素养是必要的,这仍然是课程实验的主体,全体学生都必须完成;一类是一些带有创新性的实验,其中包括以实用的开发项目为基础的课程设计、各种设计与制作大奖赛、科研和开发项目中的模块等。在教师的指导下,由学生完成一定规模和项目的子项目和模块,这是课程实验的延伸和发展。这样做效果是明显的。前者使学生的实验功底和工程素养有明显的提高;后者使学生参与实验的积极性有明显的提高,积极地动脑筋、出主意。
教师是实验创新的主体,着力培养一支热心关注和参与实验创新活动的高水平教师队伍,是实验创新得以成功的关键所在。对于机电类学院,培养“双师型”人才,是高校未来师资培养的关键。
参考文献:
[1]曹锦芳,胡协和,蒋亦农.控制理论实验[M].浙江:浙江大学出版社,1995.
[2]张晨艳,吕淑琴,马建涛.通信工程专业实验室建设及内容创新研究[J].科技资讯,2006,(2).
[3]卜云峰.机械工程及自动化简明设计手册(下册)[M].北京:机械工业出版社,2001.
[4]秦增煌.电工学[M].北京:高等教育出版社,1998.
[5]平原大学教务处.平原大学2004年教学计划汇编[M],2004.