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摘要：针对目前《机电传动控制》的课程教学模式单一的不足，提出了基于CDIO思想和机械类卓越工程师培养目标的课程教学新模式，探索了由理论教学、实验室参观、子项目训练和项目研讨组成的四项细化教学模式改革实施方案。该教学模式经过近两年的教学实践和学生反馈调查，效果较好。
关键词：教学模式改革；卓越计划；CDIO
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）04-0076-02
《机电传动控制》课程是机械类专业机电一体化方向核心课程之一，该课程知识在学生中的普及程度直接关系到学生的工程电气实施能力。近年来，国外CDIO的大学生培养模式越来越得到认可，但是其具体教学模式主要还是在高校完成，还是存在较大的局限性，如高校内部资源有限与学生相对较多的矛盾；然而机械卓越工程师计划引入企业导师模式，则正好弥补这种不足。因此，如美国密西根大学等世界一流大学，很早就《机电控制》课程体系和教学模式进行了研究，提出了基于“课堂自学互补，理论实际结合，培养创新意识”的教育理念。国内各大院校都十分注重《机电传动控制》课程教学模式改革。但该课程的教学模式仍然存在如下不足：①课程教学内容设置的目的性不足，没有一个适应学生理解进程的具体内容安排。也就是说，目前的情况是什么都要讲，结果什么都没有教给学生。例如课程内容囊括了机电系统动力学、直流和交流电动机、伺服电机和步进电機、断续控制、PLC逻辑控制和电力电子等内容。这么多的内容要想在32个学时内讲授完毕是非常困难的。②课程教学形式还是以教师讲授为主，缺乏相应的激励和引导手段。目前，由6学时实验+26学时讲授组成的传统教学模式，已经无法适应学生学习的需要，也无法调动学生的学习积极性。因此，对本课程教学模式进行改革是非常有必要的。③课程配套的实验内容与工程实际应用严重脱节，主要还是以观摩性为主。如目前我校采用的还是点对面的形式，学生只是观摩性地参与断续控制实验，按部就班地参与PLC逻辑控制实验。这样的课程实验设置都很大程序上阻碍了学生对课程知识的理解程度，也起不到锻炼学生的作用。④学生的知识掌握程度评价方法和手段单一，一定程度上抑制了学生对课程的兴趣。本文针对目前本课程教学模式存在的不足，提出一种以CDIO思想为教学内容安排原则，以卓越工程师计划培养目标为指导准则的“机电传动控制”课程模式改革方案，通过近两年的教学实践，学生反映较好。
一、具体教学模式改革实施方案
具体教学模式改革方案，采用理论研究和教学实践相结合的形式，以“卓越工程师培养计划”特点为准绳，探索一套以培养能力和提高素质为中心的课程教学模式。本项目的研究步骤和实施方案如下图所示。项目分为教学内容调整与优化、教学方法改革，专题研究活动、自主实验创新设计和考核方式改革等五部分。
1.教学内容调整与优化。为适应课程与企业工程技术的衔接，根据具体课程的知识点分布，整理优化并提出课程内容各知识点的“树形图”。经过教学内容的精简与优化，实际形成的课程教授计划如下。①理论教学模式学时安排。第一部分“绪论”：1学时；第二部分“机电系统运动特性分析”：1学时；第三部分“直流电机工作原理和特性分析”：4学时；第四部分“交流电机工作原理和特性分析”：4学时；第五部分“断续控制系统及电路设计”：2学时；第六部分“PLC控制系统及其程序设计应用”：4学时。②实验室参观学时安排：2学时。③子项目式实验学时安排：交流电机断续控制实验：2学时；步进电机控制实验：2学时；PLC控制应用实验：2学时。④项目研讨模式学时安排。断续控制应用研讨：2学时；应用程序设计研讨：2学时；变频器应用研讨：2学时。
2.教学方法改革。教学方法上改革过去以传授知识为中心的教学模式，依据课程“树形图”，建立以培养学生学习新知识、新经验的能力为中心的教学模式。课程教学为树形图上每个知识节点设计了案例教学、现场教学、自主学习、课堂讨论、重点难点讲授等环节。同时在教学过程中尝试知识点的溯源教学方法，知识点的方程体现教学方法等具体的教学方法。所为溯源教学方法指的是对知识点在物理意义层面上进行来龙去脉型分析说明，使学生更加容易理解和掌握知识点内容；所为方程体现教学方法是指每一章节知识点内容全部可以从一个方程中导出，从而增加知识点内容的归纳性。
3.专题研究活动。主要以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力为中心。专题研究活动设计了主动实践（含提出问题、分析问题、解决问题）、撰写论文、讨论交流等环节。在教学的过程中，针对机电传动控制技术的工程实施过程中出现的问题进行分析研究，提出解决方案，进行虚拟实验验证或具体实验进行验证。针对主动实践活动和教学中布置的专题撰写科技小论文。并要求学生做5分钟PPT，进行交流，并进行讨论。
4.自主实验创新设计。以培养学生的自主创新设计能力为中心，基于机电传动控制课程中学到的知识，分小组针对子项目和系统性项目进行自主选题，进行系统方案设计，组织进行方案的交流和程序调试。
5.考核方式改革。在考核方式上采用学生分组参与、子项目报告互评、研讨课题PPT汇报互评和老师评价等方式评估，建立多方位的评价系统。最终，每个学生的总评成绩由如下三方面组成：①考试成绩*40%；②子项目成绩*30%；③研讨课成绩30%。
二、教学模式改革后的效果
经过近两年的教学实践，随机抽取了班级上40名学生，得到的教学效果评价如下：87%的同学认为能使课程内容更加明了易懂；74%的同学认为能使教学内容更加贴近实验；78%的同学认为能使自己更多地了解机电系统；72%的同学认为能激发对机电知识学习的兴趣；85%的同学认为能使自己的走神几率降低；65%的同学认为能使自己增加团队协作能力。
三、结论
本文以CDIO理念和机械类卓越工程师培养目标为导向，提出了由理论教学、实验室参观、子项目训练和项目研讨组成的《机电传动控制》课程全新教学模式。该教学模式经过近两年的教学实践和学生反馈调查，效果较好。
参考文献：
[1]高雷雷，张彦廷.“机电传动控制”教学改革与实践[J].林区教学，2010，（7）：9-10.
[2]马天兵，张新.“机电传动控制”课程的教学改革实践[J].科技信息，2008，（9）：208-209.
[3]王伟，王殿君.申爱明，等.基于CDIO人才培养模式的机械电子工程专业实践教学体系的改革与探索[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2010，33（2）：136-138.
[4]袁健，朱龙英.基于CDIO的“机电一体化系统设计”课程考核方法改革的探索[J].中国地质教育，2010，19（2）：18-21.
[5]陈文杰，任立军，张林等.新加坡理工学院基于CDIO模式的项目教学改革[J].职业技术教育，2009，30（35）：91-94.
[6]倪敬，许明，陈国金.“机电传动控制”课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2011，（7）：147-149.
注：本文为2011年教学模式改革课程“机电传动控制”项目论文
作者简介：倪敬副教授，主要从事机电一体化控制及相关教学研究。
关键词：教学模式改革；卓越计划；CDIO
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）04-0076-02
《机电传动控制》课程是机械类专业机电一体化方向核心课程之一，该课程知识在学生中的普及程度直接关系到学生的工程电气实施能力。近年来，国外CDIO的大学生培养模式越来越得到认可，但是其具体教学模式主要还是在高校完成，还是存在较大的局限性，如高校内部资源有限与学生相对较多的矛盾；然而机械卓越工程师计划引入企业导师模式，则正好弥补这种不足。因此，如美国密西根大学等世界一流大学，很早就《机电控制》课程体系和教学模式进行了研究，提出了基于“课堂自学互补，理论实际结合，培养创新意识”的教育理念。国内各大院校都十分注重《机电传动控制》课程教学模式改革。但该课程的教学模式仍然存在如下不足：①课程教学内容设置的目的性不足，没有一个适应学生理解进程的具体内容安排。也就是说，目前的情况是什么都要讲，结果什么都没有教给学生。例如课程内容囊括了机电系统动力学、直流和交流电动机、伺服电机和步进电機、断续控制、PLC逻辑控制和电力电子等内容。这么多的内容要想在32个学时内讲授完毕是非常困难的。②课程教学形式还是以教师讲授为主，缺乏相应的激励和引导手段。目前，由6学时实验+26学时讲授组成的传统教学模式，已经无法适应学生学习的需要，也无法调动学生的学习积极性。因此，对本课程教学模式进行改革是非常有必要的。③课程配套的实验内容与工程实际应用严重脱节，主要还是以观摩性为主。如目前我校采用的还是点对面的形式，学生只是观摩性地参与断续控制实验，按部就班地参与PLC逻辑控制实验。这样的课程实验设置都很大程序上阻碍了学生对课程知识的理解程度，也起不到锻炼学生的作用。④学生的知识掌握程度评价方法和手段单一，一定程度上抑制了学生对课程的兴趣。本文针对目前本课程教学模式存在的不足，提出一种以CDIO思想为教学内容安排原则，以卓越工程师计划培养目标为指导准则的“机电传动控制”课程模式改革方案，通过近两年的教学实践，学生反映较好。
一、具体教学模式改革实施方案
具体教学模式改革方案，采用理论研究和教学实践相结合的形式，以“卓越工程师培养计划”特点为准绳，探索一套以培养能力和提高素质为中心的课程教学模式。本项目的研究步骤和实施方案如下图所示。项目分为教学内容调整与优化、教学方法改革，专题研究活动、自主实验创新设计和考核方式改革等五部分。
1.教学内容调整与优化。为适应课程与企业工程技术的衔接，根据具体课程的知识点分布，整理优化并提出课程内容各知识点的“树形图”。经过教学内容的精简与优化，实际形成的课程教授计划如下。①理论教学模式学时安排。第一部分“绪论”：1学时；第二部分“机电系统运动特性分析”：1学时；第三部分“直流电机工作原理和特性分析”：4学时；第四部分“交流电机工作原理和特性分析”：4学时；第五部分“断续控制系统及电路设计”：2学时；第六部分“PLC控制系统及其程序设计应用”：4学时。②实验室参观学时安排：2学时。③子项目式实验学时安排：交流电机断续控制实验：2学时；步进电机控制实验：2学时；PLC控制应用实验：2学时。④项目研讨模式学时安排。断续控制应用研讨：2学时；应用程序设计研讨：2学时；变频器应用研讨：2学时。
2.教学方法改革。教学方法上改革过去以传授知识为中心的教学模式，依据课程“树形图”，建立以培养学生学习新知识、新经验的能力为中心的教学模式。课程教学为树形图上每个知识节点设计了案例教学、现场教学、自主学习、课堂讨论、重点难点讲授等环节。同时在教学过程中尝试知识点的溯源教学方法，知识点的方程体现教学方法等具体的教学方法。所为溯源教学方法指的是对知识点在物理意义层面上进行来龙去脉型分析说明，使学生更加容易理解和掌握知识点内容；所为方程体现教学方法是指每一章节知识点内容全部可以从一个方程中导出，从而增加知识点内容的归纳性。
3.专题研究活动。主要以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力为中心。专题研究活动设计了主动实践（含提出问题、分析问题、解决问题）、撰写论文、讨论交流等环节。在教学的过程中，针对机电传动控制技术的工程实施过程中出现的问题进行分析研究，提出解决方案，进行虚拟实验验证或具体实验进行验证。针对主动实践活动和教学中布置的专题撰写科技小论文。并要求学生做5分钟PPT，进行交流，并进行讨论。
4.自主实验创新设计。以培养学生的自主创新设计能力为中心，基于机电传动控制课程中学到的知识，分小组针对子项目和系统性项目进行自主选题，进行系统方案设计，组织进行方案的交流和程序调试。
5.考核方式改革。在考核方式上采用学生分组参与、子项目报告互评、研讨课题PPT汇报互评和老师评价等方式评估，建立多方位的评价系统。最终，每个学生的总评成绩由如下三方面组成：①考试成绩*40%；②子项目成绩*30%；③研讨课成绩30%。
二、教学模式改革后的效果
经过近两年的教学实践，随机抽取了班级上40名学生，得到的教学效果评价如下：87%的同学认为能使课程内容更加明了易懂；74%的同学认为能使教学内容更加贴近实验；78%的同学认为能使自己更多地了解机电系统；72%的同学认为能激发对机电知识学习的兴趣；85%的同学认为能使自己的走神几率降低；65%的同学认为能使自己增加团队协作能力。
三、结论
本文以CDIO理念和机械类卓越工程师培养目标为导向，提出了由理论教学、实验室参观、子项目训练和项目研讨组成的《机电传动控制》课程全新教学模式。该教学模式经过近两年的教学实践和学生反馈调查，效果较好。
参考文献：
[1]高雷雷，张彦廷.“机电传动控制”教学改革与实践[J].林区教学，2010，（7）：9-10.
[2]马天兵，张新.“机电传动控制”课程的教学改革实践[J].科技信息，2008，（9）：208-209.
[3]王伟，王殿君.申爱明，等.基于CDIO人才培养模式的机械电子工程专业实践教学体系的改革与探索[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2010，33（2）：136-138.
[4]袁健，朱龙英.基于CDIO的“机电一体化系统设计”课程考核方法改革的探索[J].中国地质教育，2010，19（2）：18-21.
[5]陈文杰，任立军，张林等.新加坡理工学院基于CDIO模式的项目教学改革[J].职业技术教育，2009，30（35）：91-94.
[6]倪敬，许明，陈国金.“机电传动控制”课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2011，（7）：147-149.
注：本文为2011年教学模式改革课程“机电传动控制”项目论文
作者简介：倪敬副教授，主要从事机电一体化控制及相关教学研究。