论文部分内容阅读
【摘要】应用型本科院校定位于培养直接面向生产一线的高级工程应用性人才。文章从上海市085工程内涵建设和卓越工程师培养要求出发，对《机电传动控制》课程的教学内容、教学方法进行了分析和研究，提出了具体的教学改革思路与方案，以突出应用型特点，强调学用结合、取得了良好的效果。
【关键词】应用型本科 机电传动控制 教学内容 教学方法
【基金项目】上海市085工程项目。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）08-0220-01
引言
《机电传动控制》是高等本科院校机械电子工程专业和机械制造及其自动化专业的必修课程，它主要是研究解决与生产机械的电气传动控制有关的问题，是机电结合的纽带[4]。课程的主要作用是培养学生对电动机、变频器、伺服系统等典型产品的工业现场应用能力。
1.传统《机电传动控制》课程存在的问题
1.1 教学内容存在重叠和缺少的现象
《机电传动控制》课程的部分内容与其它课程存在内容重叠，如直流电动机、交流电动机、继电器—接触器控制系统部分已在《电工学》中有所学习，然而，在现代工业中用得非常普遍的步进电机驱动器和交流伺服电机驱动器的内容基本没有介绍。
1.2 课程缺乏系统性和前瞻性
许多工程上已得到广泛应用的机电控制新技术在课程中没有体现，如以PLC（或IPC+运动控制卡）为核心的现代制造控制系统，学生在做毕业设计时，如何应用控制器来设计速度或位置控制系统，显得无所适从，这样，我们培养出来的学生也就很难适应高新技术和现代化的要求，也就无法培养出大量的应用型人才[1-3]。
1.3 课程重理论，轻工程应用
课程的设置仍保留传统的“重理论，轻工程应用”的培养模式。不利于学生将学到的机电控制理论知识与现场的工程实际相结合，也就不能够很好地锻炼学生的工程能力，培养应用型人才的目标也就无法很好地实现。
1.4 课程实验设计与实际工程技术应用脱节
目前，课程教学实验一般包括电动机性能测试试验和常用低压电器控制电路设计、安装与调试实验，而对典型工业产品：伺服驱动器+伺服电动机，变频器+交流电动机，软启动器+交流电动机，步进驱动器+步进电动机等的工业应用的涉及较少，这样的实践教学设置，满足不了工程实际或者企业对学生在电气设计和伺服控制等能力的需求。
由于《机电传动控制》课程存在上述问题，因而对课程进行工程化改革已势在必行。
2.教学改革的主要措施
工程应用型人才不仅要有扎实的专业基础知识，还要有过硬的知识运用的能力。因此在教学中，结合工程实践，启发学生进行思考，充分发掘知识点后面的思维点，把传授知识与知识运用能力的培养结合起来。近年来，我们根据上海市085工程项目内涵建设和卓越工程师培养的要求在我校的试点班，进行了一些改革，取得了一些良好的效果，主要采取以下措施：
2.1 以工程技术应用为主线，重构课程内容
按照现场工程师培养目标，充分吸纳现代工程科学技术发展成果，根据行业、产业和企业所需的知识、技术和技能，课程内容要适应现代变频器和交流伺服技术的发展方向，使得学习内容适应学生毕业后工程应用的需要和高新技术的发展趋势。课程教学内容分为直流电机、交流电机、交流调速控制、控制电机与交流伺服[4]四大内容模块，重点增加步进驱动器和交流伺服驱动器等课程内容，注重学生对各种电机的机械特性的掌握，从而学会选用电机，灵活运用《机械工程测试技术》、《可编程序控制器原理与应用》等课程教学内容，进行运动控制系统的设计与现场应用。
2.2 教学方法和教学手段改革
讲课层次从基础知识、基本理论、典型产品到工程应用，讲课形式采用工程项目教学法，把理论内容与技能训练、工程项目训练相结合，教学设计紧紧围绕应用型本科人才培养目标，精简理论，重点传授调速传动领域的变频器和伺服系统等产品的现场应用能力。例如，我们在讲解电机的结构和旋转磁场时，运用丰富的工程图片，结合视频，详细拆装几种电机，加深学生对其结构的认识；在讲步进电机驱动器和交流伺服驱动器时，把产品手册带进课堂，采用理论教学实例化的方法；在讲电气控制系统设计时，采用电气工程图纸进课堂的方法，引入经典的电气工程图纸进课堂，增加电气系统设计能力。
2.3 课程实践环节改革
我们在课程的实践教学中，特别注意做到实验项目的选择与典型工业产品相对应，同时把实验分为基本实验、综合设计型实验和自主创新设计实驗三种类型。基本实验主要是验证性实验，而自主创新设计实验以培养学生的自主创新设计能力为中心，分小组针对项目进行自主选题，进行系统方案设计。另外，教师不断把科研项目转化为学生训练项目[5]，保证了学生训练项目来自企业工程实际，实验环境与企业生产相一致。例如我们就增加了PLC、触摸屏和变频器综合工程应用和PLC、触摸屏和交流伺服电动机综合应用，下图就是我们自主开发的实验设备，包括了HMI、PLC、步进电机、交流伺服电机、光栅、编码器等，很好地锻炼了学生的综合应用能力。
PLC、触摸屏和伺服电动机综合应用实验装置图
2.4 考核方式改革
《机电传动控制》课程以前教学考核的重点往往着眼于电机公式计算，对电机的原理考核过多、过细，内容要求过高过难，脱离了现场工程师的培养类别和层次，偏离了课堂教学的目标，造成花费大量学习时间却仍旧不会现场应用的结果。现重点考核学生电机选型、应用和控制系统的设计能力。例如增加以大作业形式考试：要求学生设计一套实用的机电控制系统方案，考评依据分为：新颖性、方案的创新性、完整性、可行性、经济性、可查方案的细致周密程度，将控制方案落实到具体的工业控制产品，使教学内容直接适用于工程应用。
3.结语
本文基于应用型本科工程应用型人才的培养目标为导向，针对目前《机电传动控制》课程教学中存在的问题，结合课程的教学目标，对教学内容、教学方法、教学手段提出了相应的工程化教学改革措施，并在卓越工程师班级中试点，学生的工程实践能力和创新能力等方面取得了较好的效果。
参考文献：
[1]胡竞湘，倪小丹等.应用型本科机械类专业课程教学改革的研究与实践[J]. 湖南工程学院学报，2007（12）：71-73
[2]朱永江.应用型本科院校卓越工程师培养体系的构建[J] .教育评论，2011（6）：27-29
[3]李晓红.基于应用型人才培养的“机电传动控制”课程教学方法探析[J]. 吉林工程技术师范学院学报，2013（4）：61-62
[4]冯清秀，邓星钟等.机电传动控制（第五版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2012，2
[5]许焰，庞佑霞，唐勇.面向工程实践科研引导教学—《机电传动与控制》课堂教学探究[J].当代教育理论与实践，2011（9）：80-82
作者简介：
汪烨（1974-），男，在读博士，副教授，研究方向：机电系统集成及智能控制技术。
【关键词】应用型本科 机电传动控制 教学内容 教学方法
【基金项目】上海市085工程项目。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）08-0220-01
引言
《机电传动控制》是高等本科院校机械电子工程专业和机械制造及其自动化专业的必修课程，它主要是研究解决与生产机械的电气传动控制有关的问题，是机电结合的纽带[4]。课程的主要作用是培养学生对电动机、变频器、伺服系统等典型产品的工业现场应用能力。
1.传统《机电传动控制》课程存在的问题
1.1 教学内容存在重叠和缺少的现象
《机电传动控制》课程的部分内容与其它课程存在内容重叠，如直流电动机、交流电动机、继电器—接触器控制系统部分已在《电工学》中有所学习，然而，在现代工业中用得非常普遍的步进电机驱动器和交流伺服电机驱动器的内容基本没有介绍。
1.2 课程缺乏系统性和前瞻性
许多工程上已得到广泛应用的机电控制新技术在课程中没有体现，如以PLC（或IPC+运动控制卡）为核心的现代制造控制系统，学生在做毕业设计时，如何应用控制器来设计速度或位置控制系统，显得无所适从，这样，我们培养出来的学生也就很难适应高新技术和现代化的要求，也就无法培养出大量的应用型人才[1-3]。
1.3 课程重理论，轻工程应用
课程的设置仍保留传统的“重理论，轻工程应用”的培养模式。不利于学生将学到的机电控制理论知识与现场的工程实际相结合，也就不能够很好地锻炼学生的工程能力，培养应用型人才的目标也就无法很好地实现。
1.4 课程实验设计与实际工程技术应用脱节
目前，课程教学实验一般包括电动机性能测试试验和常用低压电器控制电路设计、安装与调试实验，而对典型工业产品：伺服驱动器+伺服电动机，变频器+交流电动机，软启动器+交流电动机，步进驱动器+步进电动机等的工业应用的涉及较少，这样的实践教学设置，满足不了工程实际或者企业对学生在电气设计和伺服控制等能力的需求。
由于《机电传动控制》课程存在上述问题，因而对课程进行工程化改革已势在必行。
2.教学改革的主要措施
工程应用型人才不仅要有扎实的专业基础知识，还要有过硬的知识运用的能力。因此在教学中，结合工程实践，启发学生进行思考，充分发掘知识点后面的思维点，把传授知识与知识运用能力的培养结合起来。近年来，我们根据上海市085工程项目内涵建设和卓越工程师培养的要求在我校的试点班，进行了一些改革，取得了一些良好的效果，主要采取以下措施：
2.1 以工程技术应用为主线，重构课程内容
按照现场工程师培养目标，充分吸纳现代工程科学技术发展成果，根据行业、产业和企业所需的知识、技术和技能，课程内容要适应现代变频器和交流伺服技术的发展方向，使得学习内容适应学生毕业后工程应用的需要和高新技术的发展趋势。课程教学内容分为直流电机、交流电机、交流调速控制、控制电机与交流伺服[4]四大内容模块，重点增加步进驱动器和交流伺服驱动器等课程内容，注重学生对各种电机的机械特性的掌握，从而学会选用电机，灵活运用《机械工程测试技术》、《可编程序控制器原理与应用》等课程教学内容，进行运动控制系统的设计与现场应用。
2.2 教学方法和教学手段改革
讲课层次从基础知识、基本理论、典型产品到工程应用，讲课形式采用工程项目教学法，把理论内容与技能训练、工程项目训练相结合，教学设计紧紧围绕应用型本科人才培养目标，精简理论，重点传授调速传动领域的变频器和伺服系统等产品的现场应用能力。例如，我们在讲解电机的结构和旋转磁场时，运用丰富的工程图片，结合视频，详细拆装几种电机，加深学生对其结构的认识；在讲步进电机驱动器和交流伺服驱动器时，把产品手册带进课堂，采用理论教学实例化的方法；在讲电气控制系统设计时，采用电气工程图纸进课堂的方法，引入经典的电气工程图纸进课堂，增加电气系统设计能力。
2.3 课程实践环节改革
我们在课程的实践教学中，特别注意做到实验项目的选择与典型工业产品相对应，同时把实验分为基本实验、综合设计型实验和自主创新设计实驗三种类型。基本实验主要是验证性实验，而自主创新设计实验以培养学生的自主创新设计能力为中心，分小组针对项目进行自主选题，进行系统方案设计。另外，教师不断把科研项目转化为学生训练项目[5]，保证了学生训练项目来自企业工程实际，实验环境与企业生产相一致。例如我们就增加了PLC、触摸屏和变频器综合工程应用和PLC、触摸屏和交流伺服电动机综合应用，下图就是我们自主开发的实验设备，包括了HMI、PLC、步进电机、交流伺服电机、光栅、编码器等，很好地锻炼了学生的综合应用能力。
PLC、触摸屏和伺服电动机综合应用实验装置图
2.4 考核方式改革
《机电传动控制》课程以前教学考核的重点往往着眼于电机公式计算，对电机的原理考核过多、过细，内容要求过高过难，脱离了现场工程师的培养类别和层次，偏离了课堂教学的目标，造成花费大量学习时间却仍旧不会现场应用的结果。现重点考核学生电机选型、应用和控制系统的设计能力。例如增加以大作业形式考试：要求学生设计一套实用的机电控制系统方案，考评依据分为：新颖性、方案的创新性、完整性、可行性、经济性、可查方案的细致周密程度，将控制方案落实到具体的工业控制产品，使教学内容直接适用于工程应用。
3.结语
本文基于应用型本科工程应用型人才的培养目标为导向，针对目前《机电传动控制》课程教学中存在的问题，结合课程的教学目标，对教学内容、教学方法、教学手段提出了相应的工程化教学改革措施，并在卓越工程师班级中试点，学生的工程实践能力和创新能力等方面取得了较好的效果。
参考文献：
[1]胡竞湘，倪小丹等.应用型本科机械类专业课程教学改革的研究与实践[J]. 湖南工程学院学报，2007（12）：71-73
[2]朱永江.应用型本科院校卓越工程师培养体系的构建[J] .教育评论，2011（6）：27-29
[3]李晓红.基于应用型人才培养的“机电传动控制”课程教学方法探析[J]. 吉林工程技术师范学院学报，2013（4）：61-62
[4]冯清秀，邓星钟等.机电传动控制（第五版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2012，2
[5]许焰，庞佑霞，唐勇.面向工程实践科研引导教学—《机电传动与控制》课堂教学探究[J].当代教育理论与实践，2011（9）：80-82
作者简介：
汪烨（1974-），男，在读博士，副教授，研究方向：机电系统集成及智能控制技术。