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1、面向農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè)的《機(jī)電一體化》教學(xué)探討與實踐
[摘 要]《機(jī)電一體化》課程課堂教學(xué)存在一些問題。教師需從結(jié)合學(xué)生興奮點，注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣；結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生科研興趣以及結(jié)合課程實訓(xùn)和課外制作，樹立系統(tǒng)研發(fā)觀念等三個角度進(jìn)行實踐與探討。從學(xué)生學(xué)習(xí)和實踐的結(jié)果看，這些探索與改革在學(xué)生興趣培養(yǎng)、科研興趣提升和系統(tǒng)化的實踐能力提高方面取得了顯著的效果。
[關(guān)鍵詞]農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè) 授課方法 機(jī)電一體化 教學(xué)改革
[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）21-0132-02
我國正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)
2、業(yè)的快速轉(zhuǎn)變階段，其標(biāo)志就是以技術(shù)及裝備為表現(xiàn)形式，通過現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)裝備及農(nóng)業(yè)機(jī)械化、電氣化和信息化等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，最大限度地提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出，降低能源消耗和環(huán)境污染。我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)還處于起步階段，迫切需要培養(yǎng)掌握現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)的新型農(nóng)機(jī)人才，我國高度重視現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的技術(shù)與農(nóng)藝的更新，推動農(nóng)機(jī)裝備人才的培養(yǎng)與創(chuàng)新，縮短與國外同行業(yè)之間的技術(shù)差距，從而實現(xiàn)我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展與超越。
機(jī)電一體化技術(shù)是一門新型的交叉學(xué)科，是目前許多高等院校工科學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，但在我國開設(shè)此課程還不足十年的時間，特別是在農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè)的開設(shè)更是一個新生事物?！稒C(jī)電一
3、體化》是山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院機(jī)電一體化類和農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化類學(xué)生的主干課程之一，是今后設(shè)計與研究工作的重要技術(shù)基礎(chǔ)。由于機(jī)電一體化設(shè)計課程涉及的知識面和內(nèi)容覆蓋廣，機(jī)械層面、數(shù)據(jù)層面和控制參數(shù)層面的內(nèi)容交錯、關(guān)系復(fù)雜，需將理論知識與實踐知識緊密結(jié)合。對大多數(shù)學(xué)生而言課程內(nèi)容繁多，系統(tǒng)性差，難以融會貫通，同時也存在教師難教、內(nèi)容難整合的情況。筆者在講授機(jī)電一體化課程時，通過對課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革、教學(xué)相長地引導(dǎo)和加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練等方面進(jìn)行探索和總結(jié)，取得了較為顯著的效果。
一、機(jī)電一體化課程特色與農(nóng)機(jī)專業(yè)教學(xué)相關(guān)問題
（一）理論教學(xué)內(nèi)容篩選非常重要
機(jī)電一體
4、化（英文名稱為Mechatronics）是在機(jī)械技術(shù)、自動控制技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、傳感與測試技術(shù)、接口與總線技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等學(xué)科群體的基礎(chǔ)上集成創(chuàng)新的綜合性交叉學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)的突出特點在于通過各種技術(shù)的有機(jī)融合，實現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)部各組成部分的有機(jī)匹配和外部整體效能最佳的一種新型集成創(chuàng)新技術(shù)。由于機(jī)電一體化課程內(nèi)容非常豐富、涉及面大，在一個學(xué)期中學(xué)習(xí)其全部內(nèi)容是不現(xiàn)實的。另外，機(jī)電一體化和相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速，特別是新型MEMS傳感器、新型總線技術(shù)、新型電液氣的伺服驅(qū)動等技術(shù)的出現(xiàn)，這就使得在課程內(nèi)容的組織和取舍上必須加以科學(xué)地優(yōu)選，以特別處理好基本原理、基本模塊與學(xué)科前
5、沿最新技術(shù)的相互促進(jìn)、共同發(fā)展的關(guān)系，確定學(xué)生應(yīng)在學(xué)習(xí)期間掌握哪些基本原理、基本技術(shù)就既能使學(xué)生掌握基本思想方法和具體技術(shù)，又能了解學(xué)科發(fā)展動態(tài)，便于學(xué)生課下無障礙自學(xué)，這對學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)是非常關(guān)鍵的。因此理論教學(xué)內(nèi)容的篩選是非常重要和必要的。
（二）理論教學(xué)與實踐內(nèi)容的側(cè)重點融合
機(jī)電一體化課程的實踐性和應(yīng)用性強(qiáng)，兩者緊密結(jié)合缺一不可。僅僅掌握機(jī)電一體化設(shè)計的基礎(chǔ)理論知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。對于剛剛接觸到機(jī)電一體化技術(shù)的農(nóng)機(jī)和機(jī)電專業(yè)的學(xué)生來講，理論知識同步實踐或者用一些具體實例來講解才會顯而易懂，更易理解。作為本科階段的機(jī)電一體化課程，像是有關(guān)的控制理論的數(shù)學(xué)推導(dǎo)問題并不需要徹底理
6、解，但他們應(yīng)學(xué)會把所學(xué)的內(nèi)容迅速地應(yīng)用到某些實際問題的解決中。這樣，學(xué)生既有感性認(rèn)識，又能上升到理性認(rèn)知，最后靈活地學(xué)以致用。而實踐方面的教學(xué)必須與課程實驗和課程設(shè)計配套，因此機(jī)電一體化課程的實踐環(huán)節(jié)也非常重要。
?。ㄈ┙虒W(xué)實踐與農(nóng)機(jī)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)緊密結(jié)合
目前一般工科專業(yè)的《機(jī)電一體化》的課程教學(xué)中，主要講解的是設(shè)計、通訊、測量和控制原理、方法以及一些以數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等一些簡單應(yīng)用，目前現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展與應(yīng)用，特別是涉及與自動控制、計算機(jī)控制等技術(shù)融合的新型農(nóng)機(jī)的機(jī)電一體化技術(shù)尚未融入農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè)的課程學(xué)習(xí)中。盡管教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)課程的重要性，學(xué)生也對其重要性有認(rèn)同，但因教學(xué)內(nèi)
7、容、案例與農(nóng)機(jī)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)聯(lián)系不夠緊密，再加上本課程知識點繁瑣、層次多、涉及面廣，學(xué)生容易產(chǎn)生應(yīng)付考試的態(tài)度，忽視對實踐環(huán)節(jié)，特別是從機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)的角度對課程內(nèi)容的理解，從而無法對課程產(chǎn)生熱情，難以對教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。
二、課程授課與實踐環(huán)節(jié)的探討
針對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展方向和農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化課程特色，以及上述在機(jī)電一體化課程教學(xué)與實踐過程中應(yīng)注意的問題，筆者在講課過程中對課程內(nèi)容組織、授課方式方法進(jìn)行了積極探索，實現(xiàn)了學(xué)習(xí)興奮點、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和實訓(xùn)課程任務(wù)“三結(jié)合”，全面培養(yǎng)機(jī)電一體化人才素質(zhì)。
?。ㄒ唬┙Y(jié)合學(xué)生興奮點，注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣
8、
盡管機(jī)電一體化課程部分理論抽象、內(nèi)容分散、缺乏系統(tǒng)性、難于理解，但興趣是最好的老師，一旦學(xué)生產(chǎn)生了學(xué)習(xí)興趣和實踐欲望，才會主動去自學(xué)、求知和實踐，并由此在心理上產(chǎn)生愉悅體驗。日常生活中學(xué)生會對一些新鮮的事物非常感興趣，例如兩輪自平衡小車、Iphone手機(jī)遙控的四軸飛行器、轉(zhuǎn)魔方機(jī)器人等等，如借助于這些學(xué)生感興趣的例子，通過剖析他們的結(jié)構(gòu)和控制原理，破除神秘感，可以激發(fā)他們對機(jī)電一體化課程學(xué)習(xí)的興趣，并將機(jī)電一體化課程繁瑣的知識點、抽象的內(nèi)容具體體現(xiàn)出來，因此，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是學(xué)好本課程的前提和捷徑。另外，教師向?qū)W生展示一些科研成果，既讓學(xué)生對機(jī)電一體化技術(shù)有最直觀的了解和認(rèn)識
9、，又讓學(xué)生了解了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)領(lǐng)域的科研前沿，結(jié)合專業(yè)方向，使學(xué)生帶著濃厚的興趣開始本課程的學(xué)習(xí)。實踐證明，通過大量案例式的授課，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、科研興趣以及學(xué)習(xí)效果得到了極大提高。 ?。ǘ┙Y(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生科研興趣
隨著農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的快速發(fā)展，將GPS技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、機(jī)電液一體化技術(shù)、計算機(jī)控制等技術(shù)集成到傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械中，可實現(xiàn)農(nóng)機(jī)裝備的精確定位和行走速度檢測、作物產(chǎn)量監(jiān)測、物料的變量精確投入、精準(zhǔn)灌溉測控等，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程機(jī)械化、自動化、信息化和智能化。傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)化專業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了從農(nóng)業(yè)機(jī)械化向農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化專業(yè)的轉(zhuǎn)換，也是充分體現(xiàn)了專業(yè)培養(yǎng)目
10、標(biāo)的遷移和調(diào)整。而機(jī)電一體化課程在這種調(diào)整中，也自然樹立了重中之重的地位。因此各高校也從對該課程師資配備和教學(xué)設(shè)備投入方面非常重視。
因此，針對現(xiàn)代農(nóng)機(jī)的發(fā)展趨勢，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣，培養(yǎng)學(xué)生研究能力，也就成了機(jī)電一體化等課程的任務(wù)之一。筆者結(jié)合自己在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)裝備、現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備研制中的科研案例，給學(xué)生剖析了精準(zhǔn)變量施肥機(jī)、高精度谷物測產(chǎn)系統(tǒng)、精準(zhǔn)變量噴藥機(jī)等裝備設(shè)計、樣機(jī)加工和測試試驗的關(guān)鍵點，極大地開闊了學(xué)生在本專業(yè)領(lǐng)域的視野，引起了學(xué)生對現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備的科研興趣。
?。ㄈ┙Y(jié)合課程實訓(xùn)和課外制作，樹立系統(tǒng)研發(fā)觀念
在機(jī)電一體化教學(xué)中，機(jī)器人作為一種典型的機(jī)電軟綜合技術(shù)平
11、臺，非常適合作為高等工程創(chuàng)新實踐教育的載體和對象。而農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè)的學(xué)生同樣對農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)非常感興趣。近年來，機(jī)器人技術(shù)的模塊化、網(wǎng)絡(luò)化成為機(jī)器人研究和開發(fā)領(lǐng)域的熱點。通過模塊化，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用難度大大降低；憑借網(wǎng)絡(luò)化，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用范圍將大大擴(kuò)充。隨著機(jī)器人技術(shù)的逐漸普及和所用器件、模塊的成本逐漸降低，學(xué)生已經(jīng)可以自己制作屬于自己的農(nóng)業(yè)機(jī)器人。因此抓好機(jī)電一體化課程的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，變抽象為直觀，將理論和實踐緊密結(jié)合起來，做到學(xué)以致用，可以實現(xiàn)對學(xué)生成就感的激勵。為此，機(jī)電一體化教學(xué)組結(jié)合學(xué)院和學(xué)校開展了創(chuàng)新科技比賽，讓學(xué)生進(jìn)行機(jī)電裝備方面的創(chuàng)新設(shè)計與制作；通過為學(xué)生提供一定的實訓(xùn)平臺，準(zhǔn)備
12、常見的機(jī)電裝備設(shè)計制作所需的傳感器、執(zhí)行器和控制器，由學(xué)生按照自己創(chuàng)作意圖實現(xiàn)新型設(shè)備的開發(fā)。這些實踐活動取得了一系列校級、省級和國家級的機(jī)電創(chuàng)新大賽獎項的好成績。從學(xué)生的實踐和理論課程的成績看，理論教學(xué)和實踐緊密結(jié)合取得了良好效果，加深了對基礎(chǔ)理論知識的掌握，既提高了學(xué)生的動手能力，又激發(fā)了他們的創(chuàng)造性。
三、結(jié)束語
《機(jī)電一體化》是培養(yǎng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械及裝備技術(shù)人才的專業(yè)基礎(chǔ)課，隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展，其地位在課程體系中愈來愈突出。筆者針對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展方向和農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化課程特色，從理論教學(xué)內(nèi)容及實踐教學(xué)內(nèi)容篩選、學(xué)習(xí)興趣引導(dǎo)及知識系統(tǒng)應(yīng)用等方面展開探討，并結(jié)合教學(xué)實際應(yīng)用，取得了良好的效果。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]
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