机电一体化系统设计的项目驱动教学方法探索

陈慧鹏 陈国金

摘 要：机电一体化系统设计是杭州电子科技大学机械工程学院本科培养中的一门十分重要的专业基础课，对培养学生工程实践及科研创新具有非常重要的作用。针对当前机电一体化系统设计课程侧重于课堂理论知识的讲授，实践环节偏少，教学效果不尽如人意的情况，杭州电子科技大学机械工程学院不断探索新的教学方法来提高教学质量，对该课程的教学改革作了一些有益的尝试和探讨，收到了良好的教学效果。

关键词：机电一体化;项目驱动;工程实践;改革

中图分类号：G64 文献标识码：A

文章编号：1673-9132（2019）20-0005-01

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2019.20.001

机电一体化系统设计是一门综合性的学科，涉及机械、电子、信息、自动控制等多学科领域，应用范围极其广泛。本课程并不详细介绍其中涉及的某一專门技术，而是从机械与电子等融合的角度，介绍机电一体化系统的组成、设计思想及方法、典型产品的分析等内容。

一、当前教学方法存在的问题

目前，我校机电一体化系统设计课程仍然采用传统的授课式教学方法，由授课教师按照教材内容和教学大纲以PPT和板书的方式进行讲解。由于该课程的授课对象为大三年级的学生，课程中的大部分内容，如机械原理、传动系统、单片机控制、传感器等已经由相关课程讲授完毕，这样的教学方式使得机电一体化系统设计课程在授课过程中无法和实际工程实践及工业实际应用相结合，学生在学习过程中无法将所学知识应用到实际工程中，导致课程结束后仍然只学到理论上的知识而没有实践经验，使一门本来十分有趣的课程变得索然无味。因而，迫切需要对机电一体化系统设计课程当前的授课形式、方法及手段进行改革，使该课程能结合实际项目需要并应用到实际工程中，让学生具有解决工程实际问题的能力及兴趣。

二、项目驱动教学方法探索

针对我校机械工程学院机电一体化系统设计课程授课过程中存在的以理论讲解形式为所产生的问题，我提出将项目驱动教学方法应用于该课程，通过逐步、逐级地完成系列小项目的方式，培养学生的工程实践能力、创新精神及学习兴趣。项目驱动教学法[1-2]是以项目为主线、教师为主导、学生为主体，鼓励学生积极参与、协作、创新的一种教学模式。该方法是将机电一体化系统项目贯穿于整个教学过程，项目任务包含了主要的教学内容和目标，教学步骤根据项目的实施过程逐步进行。教学主体由教师转换为学生，学生需要以团队合作的方式完成项目内容，从而掌握相应的专业技能。指导教师在整个过程中按照各组及个人结合点评的方式进行指导和讨论，充分激发学生的团队意识和团队合作精神，培养学生思考和解决工程实际问题的能力，激励学生勇于创新的科学精神。

本课程运用项目驱动教学方法，将机电一体化系统设计教学手段和方法进行全面的改革，利用系列小项目将教学按照教学讲解提纲挈领、工程实践贯穿全程、由易到难逐层推进的方式进行。该教学方法由项目分工、方案设计、项目执行、项目评测四个部分组成。

（一）项目分工

在该部分中，教师对机电一体化系统设计的基础理论知识进行概要的讲解，帮助学生理顺知识主线，对完成项目的方法及思路进行一定的指导，然后学生自行进行分组及讨论。根据项目情况进行任务的分解、规划及分工。

（二）方案设计

在方案设计过程中教师要对工程原理分析进行重点讲解，让学生对理论知识加强学习和巩固，在熟练掌握工程设计原理的基础上开展方案设计和创新工作，同时对项目的方案设计给予学生必要的指导，并告知学生如何进行相关资料文献的查阅。学生在教师指导下学会进行相关文献查阅分析，并针对所在组的项目方案进行具体设计及规划。

（三）项目执行

本部分中，学生通过团队的合作进行工程实践解决项目具体问题来完成项目，组员之间取长补短充分发挥团队合作的优势，教师及时发现学生完成项目过程中存在的问题并提供正确的解决思路，指导学生学会发现并解决问题，提高学生的自主学习能力和动手操作能力。

（四）项目评测

该部分中，学生对自己所完成的项目情况进行自我评价，同时各组之间相互进行项目评测和任务完成质量点评，学习他人之所长，互相提高和进步。教师对各组完成情况及个人进行项目总结、评价以及给出指导意见。

通过四部分的项目训练，每个学生都会掌握机电一体化系统设计的基本思路、方法和过程。学生从总体方案设计到基本机械零部件组装到机电液控制系统设计、安装和调试及实验一系列过程进行熟悉和掌握，具备了实际工程开发的基本能力，奠定了良好的科研基础。

三、结语

我校针对机电一体化系统设计课程进行了项目驱动教学方法的改革尝试，对这种新的教学方法进行了理论意义、教学方法和工程实践的探讨。经过一学期左右时间的研究与实践，教学效果明显好转，学生的学习积极性、创新性和动手能力得以提高，同时培养了学生的自主学习能力和与人合作能力及沟通能力。

参考文献：

[1]吴奕.层次化项目驱动在JAVA教学中的应用研究与实践[J].当代教育实践与教学研究，2018（10）：186.

[2]王辉.将项目驱动教学法应用于数据库教学的探索[J].职业，2018（28）：60.[责任编辑 李爱莉]

作者简介：陈慧鹏（1978.8— ），男，汉族，湖北黄冈人，副教授，研究方向：控制系统设计，多学科设计优化。

陈国金（1961— ），男，汉族，浙江宁波人，教授，研究方向：机电系统智能检测、控制与设计，多领域建模与仿真。

基金项目：本文系浙江省自然科学基金《基于MBSE的多学科综合设计优化方法研究》（项目号：LY15E050023）。