机电控制系统课程教学

机电控制系统课程教学（共12篇）

机电控制系统课程教学 篇1

随着教育改革的不断深入, 各大高校的不断扩招, 越来越多的学校逐渐开设了机械类的专业。机电传动控制作为机械学院一门极为基础的课程, 它从机电一体化技术需求出发, 针对高校的教学特点, 相应的进行了部分改进。将理论与实践相结合, 注重学生的实际操作能力。在教学中尽可能为学生提供更多锻炼的机会, 从而逐步提升学生的动手能力。

一、机电传动控制课程教学中存在的问题分析

1. 理论教学中存在的问题分析

不论是哪一门课程, 都需要从最基本的理论知识出发。机电传动控制课程的实践性较强, 但是掌握基础的理论知识对于今后开展实践活动大有帮助。机电传动控制涉及的专业知识性较强, 要求学生在机械传动、电动电子方面的知识掌握牢靠。但是根据以往的教学情况来看, 单纯的理论教学的效果很不理想。枯燥无味的授课很容易引起学生们的反感, 而且学生如果是在这种被动情况下进行学习, 学习效率不高。机电传动控制课程的内容比较抽象, 很多需要仔细地讲解学生才会明白, 叙述过快学生很难理解。

2. 实践教学中存在的问题分析

机电传动控制在开展理论课程教学的时候, 还会安排一部分实践课程。实践课程主要以两部分为主, 一个是三相异步电动机的启动控制线路, 另一个是PLC控制的交通红绿灯实验。这两个基础实验都是比较简单, 也正是因为实验的创造性不够, 学生在参与实验的过程中积极性不高。而且学生在进行实验的过程中遇到什么问题, 都没有进行仔细地思考便急着找老师要答案。没有对自己的实验进行仔细地思考, 实践教学远远没有达到预期的教学效果。

二、机电传动控制课程的教学方法分析

1. 合理安排理论课程

机电传动控制课程的专业理论知识对于学生的学习来说具有一定的难度。虽然学生在早期接触过一些基本课程的学习, 但是由于知识并没有得到很好地融会贯通, 使得早期的知识又被遗弃。教学中的很多知识在不同的专业课程中会有部分重叠。为了起到更好地教学效果, 教师讲重叠的部分事先标注, 不进行重点讲解, 在课堂上就快速复习这方面的内容。而对于初次接触的知识点, 必须引起重视, 让学生更好地理解所讲解的内容在实际生活中的具体应用, 从而提高学生的学习兴趣。机电传动控制课程的重点内容主要是以控制系统为主, 这个教材中的内容就属机电接触器和PLC控制系统的知识比较新, 应用面广, 就以这部分为重点内容在课堂上进行讲解。合理的分配好课堂上的教学课时, 充分地让学生尽可能掌握相应的知识点, 提升教学水平。

2. 采用多种不同方法多方面提升学生的学习兴趣

正所谓“兴趣是最好的老师”。学生只有本身对所学课程感兴趣, 将被动学习转变成为主动学习, 学生才能将这门课程学得更好。学生在课堂上学习理论知识的课时比较多, 要充分利用好这段时间。针对不同章节知识点的教学, 教师可以采取不同的教学方法。例如进行继电器这一章节知识点的教学的时候, 教师可以充分利用多媒体, 把电路做成动画, 在课堂上以动画的形式向学生展现出电路的基本原理, 学生在欣赏动画的过程中领悟相关的电路知识, 在快乐中学习。在讲解电器中的控制功能的时候, 先让学生主动思考整个电路的基本原理, 调动学生的参与积极性, 让学生体会到控制功能这章节知识点的重要性。针对那些在实际应用中比较多的章节, 教师可以就这部分的知识点, 重点举出一些实例, 让学生进一步理解这些知识点的具体应用, 从而增强学生的学习兴趣。机电控制课程中的知识点内容比较丰富, 针对不同章节知识点的教学, 可以采用不同的教学方法, 尽可能提升学生的学习积极性。

3. 充分利用实践教学提升学生的动手操作能力

实践教学是机电传动控制课程教学的重要组成部分。为了更好地体现出实践教学的效果, 还需要提升教师对这方面的重视程度。在开展实践教学的时候, 教师只是给予学生相应的指导, 并不完全参与整个实验。实验的完成还需要学生自己动脑思考。具体的实验操作流程可以通过学生自己的互相探讨来得出, 老师并不会给定明确的操作流程, 但是会在实验开始之前讲明一些需要注意的基本事项。针对实验过程中出现的问题, 学生需要自己去探究原因, 教师也可以针对性的给予提示, 但不是完全帮助学生解决。学生通过这样的多次实验训练, 不仅锻炼了自身的思考能力, 同时也提升了自身的动手实践能力。

结语

综上所述, 机电传动控制课程的教学还存在很多的问题。只有不断改进教学方法, 创新教学思路, 提升学生的学习积极性, 才能让更多的学生主动参与到课堂的学习中, 从而不断改善教学现状, 提升教学效果。

摘要：机电传动控制作为机械学院的一门必修课, 其课程的教学效果, 对学生今后的学习会有一定的影响。机电传动控制课程是一门比较基础的课程, 同时也是一门综合性较强的课程, 学生需要掌握并充分了解还需要付出一定的努力。因此本篇文章主要针对机电传动控制课程的教学方法进行了具体分析。

关键词：机电传动控制,课程,实践

参考文献

[1]邹爱成, 陈进武, 杨华.高职高专“机电传动控制”课程教学的几点思考[J].科技信息, 2009 (19) .

[2]王晓初, 杨杰, 李克天.基于网络环境的“机电传动控制”教改试验研究[J].广东工业大学学报 (社会科学版) , 2006 (S1) .

[3]徐立军, 李孝禄, 吴善强, 孙丽宏.“机电传动控制”课程教学改革的探索[J].中国科教创新导刊, 2012 (05) .

机电控制系统课程教学 篇2

面向机电类专业的《自动控制原理》课程教学改革探讨

张春慧，葛丽娟，宗哲英

（内蒙古农业大学机电工程学院，内蒙古呼和浩特010018）

摘要：本文针对高校机电类专业在《自动控制原理》课程教学过程中存在的几个问题，提出了从教学内容、教学手段、实验教学三方面的改革措施和方法，从而培养机电类专业学生的学习兴趣，进而加深对该课程基本内容的理解和掌握，并最终运用到工程实践当中。

关键词：机电类专业；自动控制原理；教学改革

基金项目：内蒙古农业大学机电工

程学院课程建设与教学改革项目（JDKCJS201303）

通讯作者：葛丽娟。

作者简介：张春慧（1979-），女，讲师，研究方向为控制理论与控制工程。

一、引言

《自动控制原理》具有理论严谨、系统性强、富有工程性等特点，是工科院校重要的专业基础课，然而，由于其具有大量抽象概念、复杂的数学推导以及烦琐的计算和作图，学习难度较大，而对机电类专业的学生，《自动控制原理》课程的学习又存在其特殊之处：第一，相比控制类专业的学生，机电类专业学生在前期数学知识的学习中常常会有知识缺失或者侧重不够等问题，因此会影响到课程的教学效果；第二，无法满足专业的需要，不能培养学生的工程实践能力，学生容易忽视这门课程的工程应用，把重点放在如何做题以应对考试上，学习兴趣不浓。传统的教学方法，很难解决机电类学生在学习本课程中存

在的问题，因此，针对机电类专业，对《自动控制原理》进行课程教学改革，是十分重要和必要的。

二、自动控制原理教学改革

1.教学内容的改革。（1）精选教学内容。目前，在《自动控制原理》的教学中，存在着内容多、学时少的矛盾。对于机电类专业的学生，要结合其专业特点，以及后续所设置的专业课程，合理设计教学大纲，来确定对教学内容的取舍。针对数学知识缺失的问题，在教学中要对相关数学知识进行必要的补充，以保证教学的顺利进行。对于其他已学的基础课程，如电工学、电子技术，要建立起与本课程的联系，并将学生所熟悉的工程实例，如数控机床位置控制系统，作为切入点来介绍控制论的基本原理，从系统建模到系统性能分析再到系统的校正与设计，不但可以使学生更好地理解和掌握控制系统的特点与性质，又可以将理论和工程实际联系起来，激发学生的学习兴趣。（2）更新教学内

容。随着科学技术的飞速发展，自动控制技术也得到了迅猛的发展，智能控制、自适应控制、非线性控制、鲁棒控制等在工程中的应用取得了重要的成果。因此，在《自动控制原理》的授课过程中，要注意处理经典控制理论与现代控制理论以及新理论之间的关系，并将当前控制理论在机电工程领域的最新研究成果、最新科技发展动态穿插在授课内容中，让学生理解其重要作用，并把国外优秀教材作为主要参考资料推荐给学生，以拓宽学生的知识面。

2.教学手段的改革。（1）运用问题式的教学。第一，为充分调动学生学习该课程的主动性、积极性及自觉思维，《自动控制原理》课堂教学要从实际出发，按照提出问题、解决问题的方式进行教学；例如第一节课就可以通过生活中汽车驾驶的实例引入控制理论的相关概念，并合理设疑，让学生参与到课堂教学中，体会到这些抽象的概念并不难理解，而且控制理论其实渗透在我们生

产生活的方方面面。第二，课后留思考题，例如对于机电类专业的学生，可以将“如何把课程内容应用到本专业的工程实践中”作为思考题，学生通过查阅资料文献，讨论分析，在思考的同时，其查阅资料、知识归纳以及表达方面的能力，也会有所提高。（2）教学手段的改进。充分发挥传统教学和现代教学方式的优点，优势互补，多媒体能够将《自动控制原理》中比较烦琐的公式或者模型的动态过程以动画的形式展现给学生，便于学生理解与掌握抽象的理论知识，同时利用多媒体，以图片、视频等方式让学生了解现代控制技术以及智能控制理论在工程实践中应用，多媒体的图形演示与教师的讲授相结合，使教学内容形象化、具体化和生动化，从而增进学生的理解；对于重点和难点的内容，比如公式的推导和证明，可以借助于传统板书进行，老师一边写，一边讲解，学生可以有一个思考和接受的过程。

3.实验教学的改革。实验教学是

《自动控制原理》课程的重要组成部分，目前本课程的实验基本上是对基本理论的验证和复现，学生在模拟实验台上接线，通过示波器观察其输出曲线，从而分析系统的性能，并验证所学理论，该方式无法满足机电类工程专业的需要，不能培养学生的工程实践能力，因此需要对现有的实验模式进行充实、完善。

第一，虚拟实验的运用。（1）MATLAB在《自动控制原理》课程中的运用。MATLAB软件集数值分析、矩阵运算、信号处理和绘制图像显示于一体，构成一个方便的、界面友好的用户环境，已成为多个领域的基础应用软件。《自动控制原理》中的三种分析方法———时域分析、复域分析（根轨迹绘制）、频率分析，利用MATLAB软件来处理，可以节省大量的计算时间，也可以加深对抽象理论的理解。对于机电类专业的学生，在授课过程中，可以结合其专业特色，选择熟悉的实例，利用MATLAB进行分析。例如，介绍时域分析法时，可利用

直流伺服电机来举例讲解，其数学模型为：

利用MATLAB软件可轻松地绘制其单位阶跃响应曲线，并从稳定性、快速性和准确性三方面分析其性能，如图1所示：

SIMULINK是一种用于实现计算机仿真的软件工具，是MATLAB的一个附加组件，用来提供一个系统级的建模与动态仿真工作平台。利用SIMULINK，通过搭建系统模块，可以方便地调节各种控制参数，使学生直观了解参数变化对控制系统动态特性的影响。图2为利用SIMULINK搭建的电力系统自动发电控制的仿真图，可通过调节PID的参数来实现较好的控制效果。

（2）虚拟实验系统的建立。MATALB图形用户界面（Graphical User Interface，GUI），是由窗口、图标、菜

单、文本等对象构成的用户界面。利用MATLAB的GUI建立《自动控制原理》虚拟实验系统，可以完成计算、仿真与分析，课堂上通过虚拟实验平台让学生了解实验过程中参数如何选择，了解实验参数改变的依据，直观地看出参数变化对系统的影响，可提高实验效率，取得良好的实验效果。图3为基于MATLAB GUI创建的PID参数设定界面，可以在此界面上实现参数的设置和调整。

第二，综合型实验室建设。在完成为基本教学内容所设置的验证型实验后，实验室建设可以向综合型发展，包括设计综合型和专业拓展型，引导学生将《自动控制原理》的基础知识与工程技术应用相结合，让学生根据自己的专业以及兴趣，自主设计实验，在确定目标的同时独立思考，制定实验计划和手段，实验室对学生开放，在实验过程中，老师给予指导和支持，让学生在实验过

程中能发现问题、解决问题，从而提高学生的科研能力与创新能力。

三、总结

为提高机电类专业人才的综合能力，作为专业重要的基础课程，《自动控制原理》的课程教学改革必将走上一个新的台阶，通过对课程的教学内容、教学手段、实验教学不断加以改进，不断探索行之有效的教学方法，来提高教学质量，适应新形势发展的需求。

参考文献

[1]李霞。非控制专业“自动控制原理”课程教学方式探讨[J].科教文汇，2012，（11）：43-44.[2]张春慧。《自动控制原理》课程双语教学方案的探讨[J].内蒙古农业大学学报：社会科学版，2012，（14）：160-162.[3]齐琳，王剑。MATLAB在自动控制原理教学中的应用[J].实验室科学，2010，（4）：156-158.[4]刘金琨。先进PID控制及其

机电控制系统课程教学 篇3

摘要：《机电控制技术》是机械设计制造及其自动化专业的必修课，各学校在教学内容上各有特色，针对我校的海洋特色，对该课程在我校的教学进行了研究，增加涉海方面的知识点，体现该课程的海洋特色，改革教学模式及内容，培养学生的设计、实践能力，增强学生的学习兴趣。

关键词：教学研究、教学与科研、海洋特色、机电控制技术

【中图分类号】TH-39

引言

《机电控制技术》是机械专业的一门必修课程，是非电专业普及电控知识的必要课程，，是机械、电工电子等专业知识有机结合的综合性应用技术，主要通过远程控制、自动控制、信息处理三个方面的应用技术来体现[ ]，虽然在教学内容、教学形式上，不同学校有着不同的做法，但其教学目的是培养学生在机电控制方面的基本知识的同时，具备相关学科的专业知识，因此不同类型、不同专业门类的学校的教学重点有所侧重，高职及应用类院校的教学内容及教学形式主要体现在加强学生的对于机电控制的实际操作能力上，李金热[ ]论述了机电控制技术的教授内容，为适应高职院校培养实际操作技术人才的要求，增加了

了典型过程控制的案例及变频调速的内容，许焰[ ]等提出了机电控制技术实训分级式教学方法，针对学生专业知识的掌握程度，通过分级教学的方法，使学生能一定程度上加深对所学机、电、液方面专业课程的理解，增强综合运用机、电、液控制专业知识的能力，培养和提高学生的动手能力、分析能力、解决实际机电设备故障问题的能力。济南大学的王娜在《机电传动与控制》课堂讲授理论的基础上，加强实践教学，提高了实验的比例，增加了综合性、创新性实验项目；突出工程应用，增加后续实践环节——机电工程实践，使教学内容跟实际应用贴合得更紧密、更实用。研究型大学在教学内容和教学形式上则注重机电控制技术理论在设计和开发中的应用，在培养目标上主要是培养具有一定专业知识的设计和开发人员，随着教育部卓越工程师计划的实施，在教学形式上则注重实践和理论的相互作用，为克服以往重理论轻实践的现象，各高校纷纷加强了实践课程的教学任务，上海交通大学由王显正教授主持编写了《机电控制技术》校编教材，其中实验的学时数占总学时数的20%，东南大学以《机床电气》课程为基础，结合课程内在联系和机械工程专业发展的特点，形成了完整的《机电控制技术》课程新体系，理清了课程教学思路，培养学生机电系统实践能力和创新意识。在教学形式上，发挥研究型大学的优势，将教学与科研的结合，使得《机电控制技术》具有一定的领域性，张洋[ ]等将PLC技术的应用到矿山机械中，周瑛男[ ]论述了机电控制系统在液压系统中的应用，体现了先进的机、电、液一体化技术。

21世纪是海洋的世纪，人类对海洋资源的开发需要大量的仪器、装备，这些仪器、装备的开发离不开机电控制技术，中国海洋大学作为研究和利用海洋资源的高校，肩负着海洋资源开发和利用人才的培养重任，为保质保量的完成使命，我们一直在吸收和借鉴兄弟院校的经验，进行着《机电控制技术》的课程改革，通过教学内容、和教学方式改革使得这一课程基本具备了海洋特色，培养出了一定实践基础，具有创新设计能力的涉及海洋机电装备方面的高级人才。由于教学中采用的事例来自科研，使得我校的《机电控制技术》授课内容，在满足普遍的教学内容的基础上，还具有一定的海洋特色，下面我们重点介绍一下教学与科研结合的具体过程。

教学结合科研，实践验证理论

作为一所985高校，中国海大的科研项目主要涉及海洋专业，从海洋勘探到海洋资源的利用技术，形成了海洋装备与仪器、海洋平台、水下机器人及探测等各个方向的研究团队，这些项目的研究都涉及到机电控制技术，将这些项目中的机电控制技术作为教学案例应用于本科教学中，使得教师的授课变得接地气，避免了夸夸其谈式得授课方式，学生对理论知识的学习不再那么费劲，同时激发了学生学习的兴趣，逃课睡觉的明显减少，保证了教学秩序和教学质量。例如在讲授PLC顺序功能图的内容时，老师讲授之前通过视频播放海带夹苗机工作过程，提出顺序控制所要完成的工作，把顺序功能图演示给学生，给学生留下了一种悬念，然后再讲授实现顺序控制的理论基础，把学生的各种悬念都解开后，这一课的内容就基本讲完，趁着学生高涨的兴趣还没有落下来，马上安排实践课程，让学生在实验室亲自动手编写程序、输入PLC进行调试。通过这种教学使得教学变得容易，老师和同学之间形成了互动，这一互动不仅在课堂上，而且课堂下大家的话题也都顺序控制的实现上。

将科研项目作为事例引入到本科教学中，老师讲的轻松，学生学得轻松。克服了老师满堂灌，学生左耳听、右耳出，缺课、睡课的现象。同时学生在实验中了解老师的科研内容，及做科研的方法，学生在掌握所学课程的知识的同时，也学会了做事的方法，对培养卓越工程师有着重要的意义。

教学服务科研，培育卓越人才

本专业的培养目标明确提出培养具有综合知识的涉海高级人才，同时为地方经济服务的要求，随着卓越工程师计划的实施，对于人才的培养又提出了更高的要求，仅仅讲授传统机电控制技术是不够的，还要增加学生创新设计的培养，在完成基本的教学计划之后，对参与卓越工程师计划的学生，要求他们参加到老师的科研项目中去，完成一些涉及机电控制技术方面课题，通过这些课题的设计，一方面学生将所学理论知识应用到设计中，另一方面，学生在设计中学会了创新的方法，这对于培养卓越工程师人才意义重大。同时学生参与到研究课题中丰富了研究方案，优化了研究内容，分担了老师的部分劳动，达到了双赢的效果。

海洋环境观测用绞车的设计和制作过程中，在分解了各部分的任务后，有5名同学参与到机电控制系统的设计和制作，从单纯的继电器、接触器等纯硬件的控制系统到基于PLC的控制系统，他们提出了几种方案，在老师的指导下，考虑系统的使用的海洋环境，最终确定了最優的方案，对于最优方案又设计了几种实现方式，基于实现形式的简单化和清晰化最终确定了这一方案的实现形式；学生积极参与到制作工程中，将系统的制作、方案的确定和实行形式的设计相比较，加深了学生对这一知识点的运用和掌握的程度，对创新型人才的培养意义重大。

针对海洋特色，改革教学内容

在教学中采用科研事例，使得我校的机电控制技术的课程具有一定的海洋特色，这一特色不仅引用科研事例，还要增加机电控制技术在海洋环境中的应用要求的内容，而这些内容的讲授又服务与科研，体现了本课程的海洋特色。

海洋的环境的特殊要求，使得机电控制技术的应用和其他领域有所不同，主要体现在防腐蚀、密封、冷却上，因此在该课程的内容上增加了关于防腐蚀方法的内容，密封舱的结构设计方面的注意事项等类容，冷却方式的介绍等内容。可以内容放在绪论后，机电控制技术的基本知识讲解前。

教学内容的改革伴随着教学内容实现形式的改革，改革后，机电控制技术的教学形式主要是课堂教学、实验、教学实践相结合的方式，同时参与到科研中，加强实践创新的培养力度。

结论

将科研事例应用到教学中，用自己的实践去教授学生，老师感觉底气十足，激发了老师上课的激情。学生感觉学有所用，培育了他们学习的兴趣，逃课睡课的现象大为减少。从学习及应用情况看，几年本科毕业设计有20%的学生涉及机电控制技术方面的内容，通过率100%，而之前几乎没有学生敢做这方面的课题。这说明本次教学改革取得了很大的成绩。

致谢

本课题的研究得到了中国海洋大学专业综合改革2013ZD03项目及中国海洋大学专业综合改革项目的资助。

参考文献

1 、李定华 机电控制技术应用问题分析 科技与企业 .2012.19.095 319

2 、 、张洋房亮 矿山机电控制技术中PLC技术的应用分析 应用科技20l4年第8期 283

3 、周瑛男 机电控制在液压冲击器中的应用 机械工业标准化与质量2013.6 46-50

基金项目：中国海洋大学本科生教学改革重点项目资助（2013ZD03），中国海洋大学专业综合改革项目资助

机电控制系统课程教学 篇4

关键词：机电传动控制,实验教学改革,实践探索

0前言

《机电传动控制》是一门理论性及实践性都非常强, 且具有重要工程应用价值的课程。该课程主要以电机、电器等的基本理论和基本知识为支撑, 本着原理与应用两者并重, 元件与系统二者紧密结合的理念[1]。课程的讲授过程须要有相应的实践教学环节与之配合, 即实验教学环节。通过该环节, 不但能消化、理解学生课堂上学到的理论知识, 提高其动手能力, 而且能培养学生分析问题与解决问题的能力, 为日后进一步学习深造及毕业后从事专业工作打下坚实的基础。

在讲授《机电传动控制》课程开设的实验课“直流他励电动机机械特性实验”时, 我发现存在以下几方面问题:第一, 电机的内部结构较复杂, 工作原理抽象, 学生难于理解;第二, 授课内容单一、枯燥无味, 调动不起学生的学习兴趣;第三, 实验装置老套, 没有过载保护;第四, 学生们的学习态度不积极, 忽视实验教学环节, 部分学生只是为了应付, 取得学分。因此, 对《机电传动控制》中开设的“直流他励电动机机械特性实验”课进行教学改革势在必行。

1 教学内容的改革

机械工程类专业是实践性很强的专业, 其动手能力的培养尤为重要。实验教学是其实践性的主要环节, 该环节既能提供理论知识应用于实际的机会, 又能充分发挥和提高学生们的动手能力[2,3]。由于该实验课涉及电机的内部结构较复杂、工作原理较抽象, 实验课时又有限, 如何在有限的时间内让学生熟练地掌握电机的相关知识, 电机性能的测量方法, 培养学生的解决问题、分析问题的能力, 成为该实验教学改革的关键。因此, 依据本实验的授课特点, 结合当前学生的就业需求, 对实验内容进行了筛选, 既保证学生对电机及其特性测试原理有全面的了解, 又着重讲解学生日后在实际工作中将要用到的知识。

实验进行的整个过程中, 首先是要规划一条课程主线, 将各知识点用这条主线串联起来, 这样使实验课的授课内容变得条理清晰, 具有很强的逻辑性[4,5]。将该实验课的内容划分为三大部分: (1) 直流电机的结构介绍; (2) 直流电机结构虚拟拆装及工作原理动画; (3) 电机特性测量及实验装置改进。

1.1 直流电机结构虚拟拆装及工作原理虚拟动画

直流电机具体结构包括两部分, 分别是定子和转子。定子的主要作用是产生主磁场, 而转子的主要作用是产生感应电动势, 并产生机械转矩, 以此实现能量的转换。其中, 定子由主磁极、换向极、机座和轴承等组成;转子主要由电枢铁芯、电枢绕组、换向器等元件组成。由于电机的结构较复杂, 讲起来很空洞, 故将其结构的虚拟拆装内容增添到实验课上, 这样将空洞的问题实体化。其工作原理较抽象, 这部分单凭老师依照课本去讲, 学生理解起来较苦难, 故课程内容添加工作原理的虚拟动画, 不但让学生对该部分内容有了感性认识, 还加深了学生对该理论的理解, 达到事倍功半的效果!而且为实验课内容的创新开辟了先河!

1.2 直流电机机械特性测量

该实验装置是以电机作为被测对象, 通过测功机的动力加载, 完成直流电机机械特性的测量。实验中的被测电机额定电压是220V、额定电流是1.2A、额定转速是1600r/min、额定功率是185W。整个实验需要测量电机的固有机械特性及人为机械特性。

1.2.1 固有机械特性

固有机械特性是电机的自然特性, 指在额定条件下电机转矩与转速之间的关系。理论上通过两点法就能绘制电机转矩与转速关系曲线。这两点分别是额定转矩、转速点和空载点。具体计算如下:

(1) 额定转矩、转速点 (TN, nN)

根据电机的名牌就知道它的额定转速, 额定转矩由下式计算:

式中:TN———额定转矩;PN———额定输出功率;nN———额定转速。

(2) 空载点 (0, n0)

该点的计算过程如下:

①估算电枢内阻Ra, 具体公式如下:

式中:Ra———电机内阻, UN———额定电压, IN———额定电流。

③求理想空载转速 (n0) , 即

1.2.2 人为机械特性

人为的机械是非额定状态下, 电机的转矩与转速之间的关系。有三种改变方式:电枢回路串接附加电阻;改变电枢电压;改变磁通。

1.3 实验装置改进

本套实验装置是10年前为开设该部分内容购置的实验系统, 经过几年实验下来, 发现如果操作有误, 系统中的电阻就会烧毁, 整个实验台就不能继续工作, 并且检测烧毁电阻的具体部位很麻烦, 这样就很费时, 严重影响实验教学。故在原实验台的基础上, 加上过载保护, 当出现误操作时, 系统报警, 使本科实验能正常进行。

2 教学方法的改进

2.1 多媒体技术的应用

鉴于该实验的特点:直流电机结构及工作原理抽象, 而这些抽象的问题单凭老师的讲解, 学生不容易理解。将多媒体技术融入到实验课上, 上述问题迎刃而解。将直流电机的拆装动画、工作原理的视频等多媒体结合在一起, 使直流电机的结构、及工作中的励磁过程活灵活现的展现在学生面前, 不但加深了学生对直流电机结构及工作原理的理解, 又激发了他们的学习兴趣, 使枯燥的课堂变得生动有趣。

2.2 教与学的互动

以往该实验的授课多是老师将实验装置的连线直接连接完, 然后由老师按照实验步骤一步一步的完成, 整个实验都以教师为主, 学生为辅。最终学生只能是得出个实验结果, 至于实验如何做的, 为什么要这样做, 学生们不是很清楚。这种授课方式导致学生的动手机会很有限。基于此, 提出了教与学互动的教学模式:首先做实验之前布置学生课后复习实验内容, 上课时在回顾关于该实验课的理论知识的基础上, 介绍仪器设备结构、工作原理及使用方法。实验前的准备工作完成后, 以每组8人将学生分两组, 然后由学生自己连接实验台, 亲自动手测量电机的机械特性。实验过程中, 通过调节负载电阻及电压, 观察电机转矩与转速的变化, 最终绘制出其机械特性曲线图。实验完成后要求每位做实验的同学谈谈自己的体会及实验课有待改进的地方, 最后由老师对课堂情况进行总结。几轮课下来, 该授课方法取得了极好的授课效果!

3 结论

经过几届的实验教学, 不断研究《机电传动控制》课中“直流他励电动机机械特性实验”课的授课特点, 综合运用各种教学理念及方法, 大力激发了学生们的学习兴趣、充分调动其学习的积极性, 不断拓宽其视野、发挥其创造性, 提高其动手能力, 培养学生们的创新意识。在教学质量和教学效果上得到了很大的提高。

参考文献

[1]冯清秀, 邓星钟, 等.机电传动控制[M].武汉:华中科技大学出版社, 2011, 6.

[2]吴涛, 尹志宏.“机电传动控制”课程的研究型教学模式[J].实验室研究与探索, 2013, 32 (1) .

[3]熊新, 马如宏.《机电传动控制》教学方法探讨[J].产业与科技论坛, 2009 (7) .

[4]李雪, 等.机电控制工程基础课程的教学改革实践研究[J].科技信息, 2010 (29) .

《机电能量转换》课程教学大纲 篇5

一．教案目的：

通过课堂讲授等教案环节,使学生掌握机电能量转换及其装置的基本理论,熟悉工程应用、分析与计算方法,培养学生分析问题、解决问题的能力和实验技能，并为完成电气工程大专业各相关课程学习、以及从事工程技术工作、科学研究和开拓新技术领域打下必要的基础。

二．教材：

《电机学》，周顺荣编著，科学出版社。年月第二版。

三．参考资料：

见教材中的参考文献。

四．教案要求：

通过本课程学习,要求学生掌握

①各种电机的基本工作原理。包括直流电机的磁路、电枢绕组、电枢反应；变压器的等效电路图；交流电枢绕组、交流绕组的磁势、交流绕组的电势；异步电机的等效电路；同步电机的电枢反应。

②

利用基本原理解决电机问题的方法。包括各机种的电势、磁

势、功率和转矩的平衡方程式,以及利用工程手段

（如折算、标么值、矢量图、等效电路图）解决电机问题的方法。

③电机控制的一般方法。包括异步、直流电机的起动、调速和制

动原理及方法。

五．教案内容

/

第一篇变压器

第一章变压器的工作原理

教案内容：变压器的用途和分类；变压器的基本结构；变压器的额定值。

本章重点：变压器的工作原理。

第二章变压器的运行分析

教案内容

:

变压器的空载运行，包括空载电势、电流、功率、阻抗等值电路图及矢量图；负载运行，包括负载后物理现象、基本方程式、参数折算、等值电路图及矢量图；标么值；变压器的参数测定；变压器的运行特性。

本章重点：空载电流、基本方程式、等值电路图及矢量图。

第三章三相变压器

教案内容：三相变压器的构成及磁路系统；

三相变压器的绕组联接；三相变压器的空载电流、磁通和电势。

本章重点：三相变压器的磁路系统；三相变压器的绕组联接。

第二篇交流电机的绕组、磁势和电势

第四章三相交流绕组

教案内容

:

对三相交流绕组的要求；三相交流绕组的基本概念。

本章重点：三相交流绕组的基本概念。

第五章三相交流绕组的磁势

教案内容

:

由一个整矩线圈构成相绕组的磁势；

线圈的分布和短

/

距对磁势的影响；单相绕组的磁势；三相交流绕组的合成磁势。

本章重点：三相交流绕组的合成磁势。

第六章三相交流绕组的电势

教案内容

:

基波电势；谐波电势，包括谐波电势的削弱方法。

本章重点：三相交流绕组的基波电势。

第三篇异步电机

第七章异步电机的基本结构和工作原理

教案内容

:

异步电机的用途及其特点；运行状态；基本结构；额定值；工作原理。

本章重点：异步电机的工作原理。

第八章异步电机的基本电磁关系

教案内容

:

异步电机的磁路；

异步电机与变压器的相似原理；

转

子线圈开路时的异步电机；

转子线圈短路且堵转时的异步电机，包括

电磁平衡方程式、参数的折算、折算后的基本方程式和等值电路；转

子旋转时的异步电机，包括转子转动后对转子各物理量的影响、电磁

平衡关系、参数折算、型等值电路和矢量图；异步电动机等值电路的简化。

本章重点：异步电机的等值电路和矢量图。

第九章异步电机的功率和转矩

教案内容：异步电机的功率和转矩平衡；异步电机的电磁转矩，包括电磁转矩、曲线、稳定运行区域、最大电磁转矩、起动转矩、转

/

矩的简化计算公式。

本章重点：异步电机的功率和转矩平衡方程式、异步电机的电磁转矩。

第十章异步电机的起动和调速

教案内容：异步电机的起动；异步电机的调速。

本章重点：异步电机起动和调速的方法。

第四篇同步电机

第十一章同步电机的基本结构和工作原理

教案内容：同步电机的基本构造型式；

同步电机的基本工作原理；额定值。

本章重点：同步电机的基本工作原理。

第十二章同步电机的基本方程式和相量图

教案内容：对称负载时的电枢反应；

电枢反应磁通及磁势的折算；同步电抗；基本方程式和相量图。

本章重点：电枢反应、基本方程式和相量图。

第十三章同步发电机的并联运行

教案内容：同步电机在大容量电网上运行的工作特性；

容量相同的两台同步发电机并联运行；

同步发电机投入电网并联运行的条件和方法。

本章重点：并联运行时的功率调节、并网的条件和方法。

第十四章同步发电机对称运行时的特性

/

教案内容：同步发电机的空载特性；同步发电机的短路特性；同步发电机的零功率因数负载特性；短路比及电压调整率。

本章重点：同步发电机在对称负载下的特性曲线、短路比及电压调整率。

第五篇直流电机

第十五章直流电机的工作原理和基本结构

教案内容：对称突然短路的物理过程；直流电机的基本结构；直流电机的电枢绕组；直流电机的额定值；直流电机的励磁方式。

本章重点：直流电机的工作原理、直流电机的励磁方式。

第十六章直流电机的电势、磁势和转矩

教案内容：电枢绕组的感应电势；电枢绕组的磁势；电枢反应；电磁转矩。

本章重点：电枢绕组的磁势；电枢反应。

第十七章直流发电机

教案内容：并励发电机的电压建立；直流发电机的基本方程式；直流发电机的工作特性。

本章重点：直流发电机电势平衡、转矩平衡和功率平衡方程式。

第十八章直流电动机

教案内容：直流电动机的基本方程式；

直流电动机的基本方程式；直流电动机的起动；直流电动机的调速；直流电动机的制动。

本章重点：直流电动机稳态运行的基本平衡方程式；

并励和他励

/

直流电动机的机械的特性；直流电动机的起动、调速和制动方法。

六．教案进度与学时安排

章节

教案内容

学时

讲授学时

变压器的工作原理

变压器的运行分析

三相变压器

三相交流绕组

三相交流绕组的磁势

三相交流绕组的电势

异步电机的基本结构和工作原理

异步电机的基本电磁关系

异步电机的功率和转矩

异步电机的起动和调速

同步电机的基本结构和工作原理

同步电机的基本方程式和相量图

同步发电机的并联运行

同步发电机对称运行时的特性

直流电机的工作原理和基本结构

直流电机的电势、磁势和转矩

直流发电机

直流电动机

合计

机电控制系统课程教学 篇6

关键词： 机电传动与控制 工程中心 实践教学改革

机电传动控制的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止及速度调节，满足各种生产工艺过程的要求，保证生产过程正常进行[1]。“机电传动与控制”课程是机制专业的核心专业课程，是机和电的纽带。由于该课程具备极强的实践性，其实践教学效果往往决定了课程整体的教学效果，如何有效开展课程的实践教学成了相关教学改革的研究热点。

1.“机电传动与控制”课程实践教学存在的问题

1.1实践教学设备缺乏工程实用性。

目前，“机电传动与控制”课程实践教学中所使用的实验设备均属于整体式验证型实验设备，与真实生产环境中的工程设备相差甚远。实验设备的整体式导致在具体实操时所需要连接的线缆较少，使学生缺少实际的动手操作训练，缺少对线缆选择、接线端子制作、紧固等工程技能的了解和掌握。同时由于实验设备中电机没有连接实际负载，在缺少实际被控对象的环境下，无法有效地进行调速控制实验，使学生在理解交直流调速原理时难度加大。

1.2实践教学设备自动化及信息化程度较低。

大多数传统的教学设备仍采用继电器接触器控制系统，较少涉及主流控制技术，如可编程逻辑控制器、触摸屏、变频器、控制总线等，导致学生无法了解和掌握主流控制器和控制方法在电机控制领域的应用，学生毕业后无法迅速适应生产现场的实际控制需求。

1.3实验项目缺乏工程背景。

传统实验项目设置大多缺乏工程背景，仅进行相关原理的验证。比如直流电机PWM调速实验、异步电动机调压调速实验等，仅完成原理验证，并未融入相应的工程应用背景，学生缺乏对电机控制技术的应用场合及背景的分析理解，导致学生分析解决实际工程问题的能力无法通过实验实训得到提高。

2.基于工程中心的“机电传动与控制”课程实践教学改革

2.1建立工程中心。

为解决“机电传动与控制”课程实践教学中存在的问题，同时结合学院自身的发展规划，贵阳学院联合三菱电机建立了三菱自动化联合工程中心。中心作为三菱电机在中国的第二个自动化联合工程中心，兼顾实践实训和认证培训，中心包含三菱电机各类主流自动化产品，使学生接受可编程逻辑控制器、变频器、触摸屏及CC-LINK总线等全方位实践教学。由于中心大多数设备和机电传动控制技术密切相关，中心的建立为“机电传动与控制”课程的实践教学提供了良好的平台。

同时，将传统的验证型实验设备进行了相应改造，将整体式实验柜改造成分立式实验柜。使得按钮、开关、接触器继电器、电机、可编程逻辑控制器、变频器、触摸屏等均成为分立元件。学生必须通过合理设计电路，自行制作接线端子并将这些分立元件连接成合理的电机控制系统。

2.2调整实践教学环节，突出工程训练。

将实践环节划分成基础部分和实训部分，基础部分在基础实验室完成，采用分立式元件，让学生熟练掌握直流和交流电机简单继电器接触器控制系统的设计和工程实现，使学生在电气线路设计、各类接线端子制作、线径选择、保护装置使用、布线规范、低压电器使用、用电安全等工程技能方面得到良好训练。实训部分在工程中心完成，指导教师根据企业实际需求并综合课程核心技能设计具体的实训项目，部分实训项目如下表所示。通过相应的实训项目的实施，使学生掌握实际生产中所使用的主流电机控制技术，并在较短时间内完成真实控制系统的设计及搭建。

为确保实践教学效果，采用小班多轮次教学，每次实践教学由教师和实验员共同完成，学生现场编程、布线接线。考核方式采用以现场实操为主实验报告为辅的形式，考核要点则为设计规范性及工艺合理性。

2.3强化课程设计环节的工程性。

在学生完成课程的实践教学环节后，自行组成三五人的设计团队，根据所学理论及实践知识，结合工程背景自行完成相关课程设计，并上交相应的设计报告。设计报告内容必须包含以下五部分：工程背景分析、设计目标、设计方案技术论证和设计方案工程论证、设计图纸。教师依据报告内容，从技术可行性、工艺合理性、实施周期合理性、成本合理性、量产合理性等方面进行考评。通过课程设计环节，每位学生经历项目论证、组织实施的全过程，接受系统化的项目工程管理训练，有效增强学生的工程意识。

3.结语

实践表明，基于工程中心的“机电传动与控制”课程的实践教学改革使学生接受了良好的机电控制方面的工程化教育，教学效果得到了有效增强。部分学生毕业后即开始从事机电控制方面的工作，其良好的设计及工程管理实施能力深得用人单位的好评。

教师在教学过程中应认真研究教学理论，并灵活运用教学方法，强化教学的工程意识，真正达到激发学习兴趣、增强课堂教学效果、培养学生工程实践能力的目的[2]。

参考文献：

[1]邓星钟.机电传动控制（第五版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2009.

[2]许焰，庞佑霞，唐勇.面向工程实践科研引导教学[J].当代教育理论与实践，2011，（9）.

机电控制系统课程教学 篇7

“机电产品电 气控制”课程 是一门实践性及应用性都很强的课程,是电气自动化技术、机电一体化技术、数控技术等专业的核心课程。为了让学生对所学内容能够真正理解,并能应用所学理论解决实际工程问题,在课堂教学中把课堂授课内容与实际 工程项目 相结合。利用现有的实训设备,以一体化项目式教学模式展开教学,摒弃原来的先理论后实践的教学模 式,融理论于 实践中,学生通过亲自动手完成实训项目掌握理论知识。学生边学边做,理论、实践两个环节在教学过程中融会贯通、无缝连接,充分体现通过实践引导理论的教学思想,使学生在实际操作过程中完成学什么、为什么学、怎么学等几个思想环节的过渡,完成从模仿到自行设计的过渡,训练学生学会用理论知识解决具体工程问题,激发学生学习热情,提高学生学习兴趣,彻底改变理论、实践分开以及教师“一言堂” 的传统教 学模式,学生成为课堂的主角,学习由被动的灌转为主动的学,由厌学转化为想学,教学效果得到极大的提高。

二、改革思路

高等职业教育目标是培养在行业企业一线的高素质技术应用型人才,所要求具备的是非一般性的、机械操作式的技能,而是具有理论、操作、设计、管理多重优势 的复合型 高技能人 才。因此,单纯依靠学校所采取的“理论+实验”传统方式完成 专业课的 教学内容,关门办学,或者仅依靠企业所实行“师傅带徒弟式”的操作课,都无法满足现代职业岗位对职业素质和职业能力的要求[1]。

为此, “机电产品电气控制”课程设计的理念是:以“行动”为导向、以“学生”为主 体、以“知识 ”为基础、以 “能力”为目标,遵循“以职业行为获得知识”的心理规律;以培养岗位工作职业能力为核心;课程设计总体方案是对职业岗位的 工作内容、工 作过程、工作环境 和绩效评 价方案加 以分析提高;并按照从简单到复杂的教学规律进行深度加工;对应构建 课程的教 学内容、教学过程、教学条件和教学评价标准,使学生获得知识的过程始终与具体的职业能力相对应;实现“为了行动而教学”的目标。

三、课程标准的确定

课程建设是专业建设的核心,课程标准是课程的灵魂[2],是编选教材、组织教学、评价课程教学质量和进行教学管理的主要依据,是加强课程建设,实现专业人才培养目标的重要保障。课程标准是教学大纲的继承和发展,二者都是规范教学的纲领性文件,是根据人才培养方案制订的,是人才培养实施过程的体现。“机电产品电气控制”课程标准以学生职业能力和职业技能形成为重点来确定课程的教学内容标准,一是体现职业性原 则,参照职业 资格标准 编写,充分体现职业性和岗位性要求;二是突出能力原则,以能力分析为基础设计课程,以能力培 养为中心 组织教学、以能力形成为目标引导学生学习,建立工学结合、任务驱动、项目导向的有效教学模式,以企业认可的能力指标体系评价学习成 果; 三是可学 习性原则,“以学生为本”,突出学生 的主体地 位,以学生已有的知识和能力为依据,以学生的现有经验为起点,以学生的生活经验为基础,满足学生的兴趣与需求。

“机电产品电 气控制”课程 标准涵盖电气控制和PLC两大类共八个项目。电气控制包括送料小车电气控制线路运行维护、C650-2车床电气控制线路运行维护、Z3040B钻床电气 控制线路 运行维护、X62W铣床电气控制线路运行维护等四个项目;PLC包括多种液体自动混合装置的PLC控制设计、十 字路口交通灯 控制、呼叫 送料小车 控制、PLC在C650-2车床电气 控制系统 改造中的应用等四个项目,每个项目由若干个人任务组成。

四、与实训设备相一致的教材建设

“机电产品电 气控制”课程 采用自编教材。教材的编写紧密结合实现技能型人才培养目标,从内容选材、教学方法、学习方法、实训配套等方面突出高职教育的特点,突出应用能力培养的特点,摆脱理论分析长而深的模式,增加并充实应用实例的内容,对职业岗位所需知识和能力 结构进行 恰当的设 计安排。在知识的实用性、综合性上多下功夫,理论联系实际,加强操作 与实训,把学生应用能力培养 融汇于教 材之中,并贯穿始终[3]。

在内容组织上,以符合教学要求的工作过程为基础,由简单到复杂,由单一到综合,层层递进,将职业岗位所需的理论知识系统的串在一起,教材内容基本涵盖了基本电气控制规律、机床电气控制系统,PLC控制系统的组成。由浅入深,由易到难,每个部分都有实践训练,指导学生能够主动学习、提高效率,动手能力能够得到逐步提高。

在教材编排上,打破以往教材先理论后实践的编写模式,以典型工作任务和任务的完整性及为主线,以提高职业能力为线索,理论知识够用为度编排教材内容。教材共有与《课程标准》内容相一致的八个学习项目,根据项目理论知识要求,将项目分 解成各个 子任务,每个子任务都有自己独立的知识点和训练内容,完成了子任务的学习,也就完成了整个项目的学习,并能使知识融会贯通。编写教材时充分体现“以学生为中心”“教中学,学中做”的职业教育理念,强调以学生直接经验形式掌握融于各项实践行动中的知识和技能,以学生能力培养为本位。

五、教学方法的改革

树立以学生为主体,教师为主导的教学理念。学习不仅 是为了获 取技术,还需要在获取技术的活动中,培养学生的方法能力、社会能力,使学生不仅要有技术适应能力,更重要的是有能力对社会、经济负责的态度,参与设计和创造未来的技术和劳动世界,因此在教学过程中注重强 调教师对 学生引导 的行为。针对不同的教学实施环节,我们选用了不同的教学模式。

1.教、学、做一体化教学模式

教、学、做一体化教学模式是一边进行知识讲解和操作示范,一边让学生进行课程同 步训练,符合学生 认知规律。将知识点溶解到任务的实现中,完成学生对知识的理解和应用,能循序渐进地使学生最大 限度地掌 握知识。教、学、做三者融合, “教”为指导, “学”为过程, “做”为中心。学生在学了以后立即实施,实施完毕再进行总结,加强了对理论知识的掌握程度,巩固了知识在脑海中的印象。教、学、做一体化教学模式有利于学生利用教学软件、仿真软件等课程资源解决课程疑问,提高学习主动性。

2.项目引导,任务驱动化教学模式

项目引导,任务驱动化教学模式是在校内维修电工实训室、机床电气实训室及PLC实训室完 成。围绕“控制 线路的设计、安装、调试和运行维护”这一学习情境,把工作过程分成了8个项目,采取项目引导任务驱动,一步一台阶引导学生自 主完成基 本电气控 制线路、机床电气、PLC综合技能实训领域的学习过程。在完成职业活动的学习过程中,也逐步训练和培养了学生系统的工作方法和严谨的工作作风,培养了学生具有良好的职业道德、团队协作能力与沟通能力和较强的工作责任心。

教学过程贯彻“学生主体,教师主导”的原则,从教师指导学习→教师引导学习→学生自主学习。教师的指导作用逐步减弱,学生的主 体作用逐 步加强[4]。

3.基于网络资源的自主学习

这种方法突破了时空的限制,通过网络教学将学习延伸到课堂之外。我们将课程教学课 件、实训课件 和PLC编程软件与仿真软件挂接到课程网站。很多时候,学生在课堂实践中并不能通过一两次的模仿操作就可以理解操作要领和知识点的,少数学生不能独立及时完成一次完整的操作任务。因此,反复练习是提高理解和掌握技能的重要手段。

六、评价体系的改革

高等职业教育应 有自己的 质量观,根据自己的培养目标,将考核的重点放在学生职业能力的考核上,因此,评价体系的改革主要体现 在加大过 程考核。实践考核更注重学生的工作过程、职业素养,而非结果。同时,把学生的平时操行纳入考核的范围,对平时表现突出的优秀学生,给予加分;纪律及学习态度不好的,酌情减分。采取以过程考核为主的多元化考核方式的各部分考核所占的比例如下:

职业素质考核方法:沿纵向以项目为单元,逐项考核。即在学生完成每个项目的工作任务和实操训练之后,对学生完成该项目的工作任务过程中的能力给予评价和认定。

当本课程全部项目的工作任务和实操训练完成 后,将各项目 考核成绩 累加。横向重点考核学生能力发展的渐进过程,即随着学习内容的扩展,评价学生完成工作任务的质量、合作能力及个人素质等,将纵向和横向的考核成绩按比例综合,即为学生学习本课程的最终成绩。

七、结束语

机电控制系统课程教学 篇8

关键词：机电一体化,数学建模,项目教学

在高等教育进入普及化的今天,应用型人才越来越受到社会的重视。所谓应用型人才,是指面对实际问题,具有解决实际问题能力的人。工程问题错综复杂,如何在教学中培养这种能力呢?关键就在于让学生搞清“模型”的意义。因为“模型”反映的是事物的本质,是对客观事物的近似描述。我们要引导学生提出“模型”,通过抓“模型”,教给学生提出问题、分析问题、解决问题的方法。

机电一体化系统设计作为机械制造及自动化本科专业的专业课程,是对基础课、专业基础课等知识内容的综合应用,是理论与工程结合的前沿课程。目前按照知识体系划分的教学模式,往往造成学生虽然学习了各个模块的知识,但因缺乏对工程对象的总体认识和把握,使得在系统层面上的设计和应用能力较弱。为此,笔者围绕应用型人才的培养目标,结合南京工程学院在应用型人才培养方面的教学改革实践,探讨在机电一体化系统设计课程教学中,融入数学建模和项目教学两种方法,在项目任务中加强数学建模和数字仿真分析的内容,培养学生提炼模型,通过模型分析、解决实际工程问题的能力。

1 机电一体化系统设计课程分析

机电一体化是机械工业的发展方向,但机电一体化系统设计是机械技术和电子技术的有机融合,以此实现系统构成的最佳化。如果按照知识体系划分进行教学,每个知识模块的内容都不能深入探讨,教与学都是蜻蜓点水,而且知识模块之间的衔接脱节现象比较严重,在最后的应用案例讲解时,学生基本只能被动接受,至于为什么这样设计或这样的方案是否最佳普遍比较模糊。如何引导学生从总体上进行系统分析和设计是这门课教学探索的第一个基本点。

另外课程的教学内容在很大程度上受到了教材的限制,而且技术性的课程如果没有实际的操作,教学很容易陷入教师主导的“空对空”局面,教师对着多媒体讲,学生对着多媒体听,一起纸上谈兵。所以如何改革教学内容、教学方式,发挥学生学习的主动性是教学探索的第二个基本点。

针对以上分析,笔者提出综合数学建模和项目教学两者特点的教学改革措施,增加项目教学内容,重点引入“系统”的概念,引导学生运用系统的观点对项目任务进行数学建模,进而分析解决问题。

2 教学方案设置

我们根据机电一体化系统设计课程特点,设置了以项目任务为主,以知识精讲和自学自研为辅的教学方案。

(1)知识精讲。以知识体系为主线,精讲内容少而精,引导学生多角度、深层次地理解课程内容。精讲以教师为主,重点是课程内容中知识模块之间的衔接融合部分。这部分交叉内容往往是学生学习的难点,通过点的精讲,以点带面,达到知识的融会贯通。例如在讲授执行装置和机械系统两部分内容时,略去执行装置和机械系统本身的结构和特性分析,突出讲解执行元件与机械系统结合中的问题,像机电系统的惯量匹配就是一个难点。为了讲清这个问题,可以从学生已知的牛顿定律入手,进行对比分析,了解惯量匹配的目的是为了更好地实现系统的稳定性和快速性。此外考虑到理论理解的难度,可以利用多媒体播放惯量匹配对加工精度影响的实验,将抽象问题形象化、具体化。

(2)项目任务。项目任务以学生完成为主,但任务的设计要求教师精心准备。项目都来自工程实际,需经过提炼整理才能达到教学目的,要求设计出项目任务知识覆盖面广,能贯穿课程的大部分内容,更重要的是要体现“系统”的概念,引导学生用系统的观点分析问题,建立数学模型。模型不能太简单,要体现数学建模的反复过程:即“项目分析—模型提炼—系统建模—软件求解—结果分析—模型修正—应用”。基于上述目标,我们设置了“数控机床半闭环伺服进给系统设计”的项目任务,要求各个小组首先设计搭建一个单滑台的半闭环伺服进给系统,然后按照物理系统建立运动控制性能的数学模型,以模型计算结果和实际系统测量结果的偏差为考核依据。项目开始就提醒学生要注意从系统的层面上分析影响运动控制性能的因素,既包括控制系统,也包括伺服系统,还包括机械系统。尤其是机械系统不能简单地只考虑无阻尼自然频率和阻尼比对滑台动态特性的影响,还要考虑到滚珠丝杠的间隙、滑台的摩擦等非线性因素的影响。指导学生在系统模型建立之后通过与实测结果的对比,反复修正数学模型,调整物理系统,搞清模型的意义,更深刻地认识物理系统的本质。

这样综合性的项目任务,学生初次碰到肯定觉得有难度,会占用大量的教学时间,因此项目教学要充分利用课余时间进行集中辅导。另外在课堂教学中适当增加部分简单案例介绍供学生自学研究和模仿参照,提高学生的主动性和项目教学的效果。

(3)自学自研。机电一体化作为一门交叉学科,课堂讲授内容总是有限,安排自学自研,可以开拓学生的专业视野,提高自学能力。首先在教材上打破“学一门课只读一本书”的现象,引导学生围绕项目任务研读几本推荐教材,然后根据实际需要自主选取所需的教材内容,进行知识构建,教师可以综合不同学生的知识需要,作为精讲内容的补充。另外,根据项目任务的需要,要求学生学会数学建模和相关建模软件的编程方法,提高工具知识的应用能力。

3 考核方案设置

教学方案的改革要求考核方式也要多样化。针对基本概念、理论和计算仍采取闭卷考核。但项目任务的完成是团队协作和综合能力的体现,这主要通过探索性表现、创新性表现、任务结果以及小组报告等综合评定。自学自研则以专题报告的方式检查,安排学生之间的互评。这样的组合考核方法,既能让学生以主动探索、积极动手的轻松心态完成知识的学习,又能培养和锻炼学生的综合能力。

在机电一体化系统设计教学中,通过项目任务加强学生系统分析和数学建模的训练,有助于提升学生分析解决实际工程问题的能力。同时教学方式的变革也提高了对教师的要求,因为项目任务源自工程实践,要求教师不断地参与科研项目,追踪学科前沿,随时更新教学素材。培养应用型人才,教学改革势在必行,希望通过笔者的探索,推进机电一体化系统设计课程的教学改革,培养出具有解决实际工程问题能力的人才。

参考文献

[1]陈冬,张立新,贾文敬.数学素质与应用型人才[J].大学数学,2006,22(4):11-13.

[2]方荣.如何培养有创新精神的人—钱伟长教授谈教育创新[J].群言,2001,1:4-7.

[3]张立勋,黄筱调.机电一体化系统设计[M].北京:高等教育出版社,2007.

机电控制系统课程教学 篇9

一、教学现状

实验教学环节有利于学生巩固理论知识,能有效提升学生的实际动手能力,培养学生的创新精神和能力。传统的实验教学一般遵循“课前预习、课堂实验、课后完成报告、教师评阅”这种较单一的教学模式。课程开展的效果不甚理想,主要存在以下几个方面的问题。

1. 实验教学方式存在不足

首先,教师对实验课大包大揽的情况普遍[2]。在设计实验环节时,教师提前将实验的各个方面完全表述出来,所有与实验相关的操作步骤、会出现的情形全都详细列在教学内容中。易使学生认为实验课仅是在完成一项既定好的任务,对做实验失去兴趣,从而影响教学效果。

其次,实验环节仍以教师为中心[3]。教学中指导老师始终占据着主导地位,学生处于被动接受知识的状态。课堂开始时,老师花费大量的时间讲解理论知识或实验步骤,未留给学生足够的时间去动手操作,教学成效并不理想,难以达到实验教学目标。教师很费精力上课,而学生并没有很好掌握实践技能。

2. 学生主动性不够

实验时,学生易形成被动盲目的学习状态,照搬照套地实验,有问题直接找老师,学习重心都放在了老师的详细指导上。这种被动学习的心态和依赖老师的习惯,会令学生无法发挥自身的主动性和积极性,实验过程中一旦出错,直接请教老师,很少独立分析思考、解决问题。教学过程中常发现学生不重视预习、实验动手能力差、课后没有反思、报告抄袭等现象。

3. 学生重视度不高

基于以往的经验来看,学生往往只看重书本上的理论知识,错误地认为实验教学是理论学习的附属品,从而对实验教学敷衍了事。对实验教学的重要性认识不足,也是导致学生学习积极性不够的原因之一。

二、实验教学体系规划

1. 课程实验体系总体构建

在构建实验课程体系时应该有系统的观念,通过制定专业人才培养总目标来确立实验教学的目标、设置教学体系,包括实验课程结构与模式、实验教学大纲、实验实施计划、实验课程的教学条件、实验教学方法与手段、实验课程的考核评价与反馈[4]。由此建立起来的实验课程体系应特别注意其协调关系,单纯地靠先进的教学手段、高质量的师资队伍、齐备的管理制度等未必能够达到最佳效果。

2. 实验内容安排设计

目前实验中主要进行直流电机启动与调速、交流电动机点动与自锁控制线路、交流电动机的正反转控制线路、顺序控制线路、双速异步电动机控制线路、PLC基本指令实验、PLC运动控制实验。这些实验项目在设置时考虑到了与课本中的重要知识点相结合,每个项目包容课程中几个方面的知识内容,使学生可以运用更多的理论知识解决实验中出现的问题。并充分发挥其潜在功能,使学生得到较好的动手锻炼机会。优化实验教学环节,实现理论、设计、操作、编程和调试一体化。

三、实验教学方法的改革

针对以上几个突出问题,有必要对实验教学方法做出调整。

第一,改变实验教学模式。首先,在教学实施过程中,采取讲练结合的模式,做到“教、学、做”三位一体。适当融入启发式、讨论式的教学手段,着重培养学生分析、解决问题的能力[5]。同时,鉴于该课程的部分内容比较抽象,单凭教师口头讲授不易使学生理解。因此,在讲解实验所涉及的理论知识时,可充分利用多媒体教学、虚拟仿真教学等手段,简单、形象、直观的将教学内容展现在学生面前。如将三相交流电动机的拆装动画、工作原理、接线方式的视频与多媒体课件相结合,使旋转磁场的产生、三相鼠笼式电机的接法、运转时电机内部的情况活灵活现的展现在学生面前,既加深了学生对相关内容的理解,为开展实验项目做好准备,又能使枯燥的课堂变得生动有趣。然后,增加一些兼顾前沿热点的开放性实验内容,引发学生的兴趣和探索精神。在教学过程中,教师要重视其自身的引导作用,更应注重学生自主学习的热情。最后,在教学过程中有针对性地提问,让学生带着问题做实验,鼓励学生发言,引导学生自己解决遇到的问题,从而调动学生的积极性。

第二,强调教学互动。教师在课堂开始时简要回顾理论知识点,并且只负责介绍实验仪器设备的基本结构、工作原理及使用方式,说明大致的实验流程。在完成实验准备工作之后,将学生分成4-6人的实验小组,由各组自行连接实验台,在实验过程中互相讨论、独立思考研究。遇到实验中出错,老师不再直接参与错误的排查,而是引导学生主动地去分析问题发生的原因,最终由他们自行发现和解决问题。

第三,注重实验结果检验及过程反思。每个项目做完,需经由老师检查和确认实验结果,如符合要求才可离开实验室。若有实验小组在规定时间内未顺利完成,经协商后可适当增加时间继续完成实验,直到结果正确。在实验完成后,要求学生谈谈自己的心得体会、对实验课的意见或建议等,最后由老师进行课堂小结。

四、实验考核方式的改革

课程考核是一种非常重要的教学评价途径,也是检验学习效果的手段。仅由单一的实习报告成绩来评判学生的学习效果既不客观,也不能激发学生的学习热情[6]。为鼓励创新,促使学生在整个学习过程中都能积极地投入,增强学生小组团队协作的意识,笔者采用多元化的考核模式,实验的最终成绩由实验报告成绩、小组成绩和个人表现三部分构成。形成“小组互评、学生自评、教师考评”的评价考核体系,使实验的考核方式多样化。通过自评和互评的方式,使学生从多层次、多方面来了解自己的工作成效和不足之处,根据实际情况在以后的实验项目中进行调整[7]。教师评价则着重考察学生的动手能力、工作态度、创新能力等方面。此考核方式能够进一步激发学生的积极性,提升实验课程在学生心中的分量,激发学生的学习动力。

五、总结

通过本次实验课程的教学改革,笔者发现学生的实验课前准备较以往做得更为充分。在实验过程中,学生通过小组分工协作、自身的不断思考与总结,真正地获取了许多实际操作经验,巩固了书本上的理论知识。相应的,学生对实验课程更用心去思考,积极主动地投入到实验中,培养出了实验兴趣,对实验的重视程度不断增强。在教学改革中还发现,由于高校学生对基础知识的掌握差异较大,老师在授课方法和模式上应有所区别,在重难点处应采用分层教学、全面提高的策略,针对各层次生源的特点来制定教学目标,让每位学生都能在《机电传动与控制》实验教学中学有所得、学以致用,达到培养出符合社会需求的高素质技术技能型人才的目的。实验课的教学改革是一个系统化的工作,只有经过日积月累、推陈出新,才能更好地培养学生的主观能动性与综合创新能力。

摘要：从《机电传动与控制》课程实验环节的实际情况出发,研究和探索了实验教学的改革,并从实验教学内容、方法、考核方式、评价反馈等几个方面提出了具体的改革措施。经过实践,所提出的教学改革方法不仅提高了教学质量,增强了学生的学习兴趣和积极主动性,还提升了学生们分析问题与解决问题的能力。

关键词：机电传动与控制,教学改革,教学方法

参考文献

[1]胡兆勇,何汉武.“机电传动控制”实验教学改革的探索.广东工业大学学报,2006

[2]何剑,邓经纬.试论“机电传动控制”实验教学改革.信息化建设,2015.8

[3]刘永华,吴玉娟.电气控制与PLC课程项目化教学改革探索与实践.装备制造技术,2014

[4]杜华.机电控制课程体系教学改革研究与实践.长春工程学院学报(社会科学版),2006

[5]吴佳楠.“电气控制与PLC技术”课程教学改革探索.科技资讯,2015

[6]岳建锋.《机电传动控制基础》课程实践体系新探索.教育教学论坛,2013

机电控制系统课程教学 篇10

关键词：机电一体化系统设计,教学内容,教学方法,教学改革

前言

《机电一体化系统设计》课程是我院机械设计制造及其自动化专业（机电工程专业方向）四年制本科重要的专业课之一，是一门实践性和综合性都很强的具有工程应用意义的课程。其内容涵盖机械本体的设计与分析、传感器技术、伺服系统、接口技术、控制系统等基本知识。通过学习该课程，学生能够掌握机电一体化系统设计的基本概念、基本方法和基本技能，具有初步的设计、分析和应用机电一体化产品的能力。

受传统教育观念和当时教学和实验条件的限制，《机电一体化系统设计》课程过去侧重于理论知识的讲授，实践环节偏少，学生普遍反映该课程的学习枯燥无味，为了提高学生的学习积极性，改善教学效果，课程组在教学内容和教学方法上进行了一系列改革。

1 教学内容的改革

1.1 理论教学内容的改革

近年来，以迎接教育部对我院进行的本科教学工作水平评估为契机，按照应用型本科教学改革的要求，对《机电一体化系统设计》课程的教学内容进行了较大的调整和改革。该课程有多个版本的教材，每本教材都有其特色和一定的局限性，为此按照教学大纲的要求选取一套内容体系相对合理且能反映机电一体化学科水平的教材，教学过程中再结合其他相关的参考资料，认真研究、筛选、整合，构建本课程的教学内容和课程体系，从而使本课程的教学内容既具有先进性又能反映学科领域的最新科技成果。

《机电一体化系统设计》是由多种技术学科相互交叉、渗透而形成的一门综合性课程，所涉及的技术领域较为广泛，共性关键技术主要有检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、机械技术和系统总体技术等。要深入进行机电一体化研究及产品开发，就必须了解并掌握这些相关技术。教学过程中，减少理论教学内容，增加实例教学内容，注重引导学生综合运用已学课程的知识。分配较多的课时讲授诸如工业机器人、激光加工快速成型机、数控机床、三坐标测量机等典型的机电一体化产品实例。从机电结合的角度介绍机电一体化系统的主要研究内容及应用领域、典型机电一体化产品的分析与设计等内容。课程教学中还通过向学生介绍国内外机电一体化产品的最新研究成果，使学生了解本学科领域的前沿知识。

由于学生缺乏实际经验，普遍感到学习《机电一体化系统设计》的难度较大。为解决这个问题，要求学生广泛阅读机电一体化系统设计相关的教学参考书上的机电一体化产品实例以及《机电一体化》、《制造业自动化》、《机电产品开发与创新》等专业期刊，以开阔学生的学术眼界、激发他们的学习兴趣和学习积极性。

1.2 实践教学内容的改革

《机电一体化系统设计》课程过去的教学体系重理论、轻实践，加上实验室建设经费投入不足，实验设备过少，只能开设几个验证性实验。近年来，随着实践教学内容的更新，学院也加大了实验室建设经费投入力度，我院机电工程实验中心已经购置了固高（深圳）科技有限公司的机电一体化基础实验平台、日本安川工业机器人、惠鱼机器人模型、三坐标测量机、激光加工快速成型机等实验设备，还编写了适合机械设计制造及其自动化专业学生教学要求的实验教材，对每一项实验都有详细的实验内容、实验目的、实验步骤等指导说明，建立了涵盖机械、检测、控制、驱动等内容的实验体系，改变传统的以验证性实验为主的情况，更强调实验的综合性与设计性。现在实验室能够满足《机电一体化系统设计》课程的实验教学要求。在实验教学过程中着重加强学生动手能力的培养，以任课教师指导学生实验为主，由实验人员配合准备实验设备，共同指导实验。这种方式促进了理论教学与实践教学的结合，教师在指导实验的过程中更好地了解了学生理论知识学习的情况。

在《机电一体化系统设计》课程设计过程中，要求学生先回顾课堂上老师所讲授的相关知识点，分析其对产品功能实现及其特性的影响，使学生在课程设计的过程中，进一步理解、吸收和消化课程理论知识。然后布置给学生一个具有产业背景的实际课题，使学生通过原理方案的设计、结构设计、传动系统的设计、执行机构的设计、控制系统的设计等过程，加深对机电一体化系统的整体认识，加强设计中的系统意识，培养他们的创新设计能力，充分发挥学生的创新潜能。

在毕业设计中选择与机电一体化密切相关的实际工程课题作为本专业学生的毕业设计题目，学生在资料查询、制定研究方案、发现与解决问题等方面都表现出了极大的创新能力。通过毕业设计进一步提高了《机电一体化系统设计》课程的教学效果，培养了学生综合运用所学知识解决工程实际问题的能力。

通过实验、课程设计、毕业设计等一系列实践环节的锻炼，学生基本上具备了从事本专业科学研究的初步能力。

2 教学方法的改革

2.1 采用理论联系实际的教学方法

对于教学过程中的一些知识难点，采用抽象的理论教学方法往往使得教学效率低下，为此采用理论联系实际的教学方法。针对学生普遍反映机电一体化产品构成原理和总体设计部分比较空洞的现象，授课过程中结合日常生活中的机电一体化产品实例，从激光打印机、照相机、洗衣机等机电一体化产品入手，使学生了解机电一体化系统的构成原理及工作方式。学生兴趣较高，能较快地理解教学内容。

2.2 结合科研成果采用启发式教学方法

笔者主持或参加过高速高精度开放式数控系统关键技术的研究、AiMgSi合金框架焊接机器人工作站的开发研究、涂胶机器人工作站的开发研究、普通车床的数控化改造等机电一体化方面的纵向或横向科研项目，在课堂讲授时坚持把这些科研成果带入课堂，向学生介绍课题的研究内容，讲解科研过程中遇到的技术难题及其解决办法，积极开动学生的思维机器，让学生去独立思考问题，讨论解决方案，教师辅以启发式的分析，增强了互动性，活跃了课堂气氛，同时培养了学生的工程意识，帮助他们建立大工程观念。

2.3 结合生产实习进行企业现场教学

在课程结束前，学生要到南京第二发动机厂、南京康尼机电新技术有限公司、金城集团、南京依维柯总装厂、南京第二机床厂等企业进行两周专业生产实习。任课教师结合生产实习进行现场教学，对学生提出的实际问题结合课堂中介绍的相关知识点进行引导，使学生在生产现场迅速应用课程中的所学知识，并学到了教材上没有的新知识。通过这样一种教学方式，学生能够将所学的课本知识同实际生产联系起来，了解所学知识的实际用途，容易理解所学的知识，也培养了他们将所学知识及时转化为应用能力的学习习惯。

2.4 采用多媒体教学提高课堂教学效率

多媒体课件能够方便地融入与课程知识点相关的学科前沿内容、新科技研究成果和工程实际的相关素材。采用视频、音频、动画、仿真等多种形式表现课程内容, 加大了课堂教学信息量，使课堂教学过程更加符合学生的认知规律，提高了学生的学习兴趣和理解能力，增强了教学效果。

通过多种教学方法的综合应用，使学生既掌握了《机电一体化系统设计》课程的基础知识，又锻炼了他们应用相关知识解决问题的能力，把对学生能力的培养融合到了课堂教学中。

3 总结

经过多年的教学实践，不断探索《机电一体化系统设计》课程教学的客观规律，创建科学的教学模式，充分调动学生的学习积极性和参与性, 综合运用多种有效的教学方法，坚持理论教学与实践教学并重，大幅提高了教学效率和教学质量。当然，《机电一体化系统设计》课程的综合性很强，还需要进一步加强与其它相关课程之间的衔接。

实验室的实验条件还不能完全适应教学改革的要求，实验内容还不能满足创新设计的需求，同一实验项目的设备台套数略显不足。因此，实验室建设还需争取学校加大经费的投入。另外，还要积极探索开设开放性创意实验，提高综合性、设计型实验的比例，以锻炼提高学生综合应用机电一体化理论知识的能力，有效地培养学生的创新思维和独立分析问题、解决实际问题的工程实践能力。

参考文献

[1] 王令其, 汪木兰.构建高层次工程应用型人才培养的新模式[J].大学教学科学.2005; (4) :38-40

[2] 汪木兰, 朱晓春.构建应用型本科自动化专业实践教学体系[J].中国现代教育装备.2004; (5) :14-17

[3] 刘智运.论高校研究性教学与研究性学习的关系[J].中国大学教学.2006; (2) :24-34

[4] 赵文静等.以科研项目促进本科生毕业设计质量的提升[J].西安建筑科技大学学报.2003; (3) :79-82

[5] 朱思洪主编.机电一体化技术[M].第1版.北京:中国农业出版社.2004

机电控制系统课程教学 篇11

【关键词】微机电;课程建设;教学内容

MEMS Course Teaching Content Discussed

Tang Daowu(North China Institute of Science and Technology Beijing east yanjiao 101601)

【Abstract】In MEMS course construction process, according to the characteristics of the course, the teaching content and the selection of key content determination discussed and practice. Think to full consideration first courses, and on the basis of the teaching content of reasonable selection, make already to become the system, prevent the omission of an important knowledge, and to avoid and other course content repeat, do it and related course construction of promote each other.

【Keywords】MEMS; Course construction; Teaching content

【中图分类号】G642.3【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2012)09-0046-02

0 引言

微机电系统是指采用微电子制造技术融合精密加工技术来制造微小尺度的功能器件和系统,也称为微电子机械系统,目前尚无统一的定义,但一般认为它是以微电子、微机械与材料科学为基础,研究、设计和制造具有特定功能的微型装置,它包括微结构器件、微传感器、微执行器和微系统等[1]。自20世纪80年代中末期发展至今微机电系统一直受到世界各发达国家的广泛重视,在短短三十几年中得到了迅猛的发展,被认为是一项面向21世纪可以广泛应用的新兴技术。一些有影响的高校、研究机构纷纷投巨资建立实验室,相当多的高校陆续开设了相关的课程。

《微机电系统》课程的教学时间是32学时,主要讲述微机电系统的基本概念、加工方法、应用实例等,力图使学生了解微机电系统的基础理论和应用,拓宽学生的知识面。由于学时少、内容多,全部进行精讲是不可能的,教学内容的选取是课程建设的最主要的任务,我们认为一定要根据本课程的特点,考虑与先修课程的衔接,突出重点,讲清难点,优化课堂教学内容。

1 微机电系统的特点

实用的微机电系统一般由微执行器、微传感器、控制电路等部分构成,这些部分有机结合,协调动作,达到预定的目的。和普通机械一样,微机电系统涉及到材料、设计、制造工艺、控制、能源供给等内容,同时,微机电系统又有着自己的特点,下面以利用半导体制造工艺制作的微机电系统加以说明:

1.1体积小型化。一般的微机电系统在毫米到微米范围内,区别于一般传统的尺寸大于1cm尺度的机械。由于体积小它可以在一般的机械到不了的狭窄场所或条件恶劣的地方使用。

1.2加工方法集成化。目前一般的微机电系统是基于硅微加工技术制造,和半导体电路相同,使用刻蚀、光刻等制造工艺,一般将机械可动部、电子线路、传感器等集成到一片硅板上,大大提高了生产效率和降低了成本,而且一般不需要组装、调整。与微电子芯片类同,微机电系统一般要求在无尘室大批量、低成本生产,使性能价格比比传统机械制造技术大幅度提高。

由于微机电系统的个组成部分集成到一起,工作对象和自身的信息由传感器检出,控制电路对信息进行处理后,在系统内就可以进行简单的控制,从而极大的减少了与外界的物理连接和信息交换。

1.3应用范围广。微机电系统已逐步应用到传感器技术、医疗器械、家用电器、航空航天、军事等诸多领域,并且在不断的扩大应用范围。

1.4基础研究尚处于起步阶段。微机电系统是多学科交叉的科学前沿新领域,基础理论还处于探索和发展阶段,研究还很不充分,甚至有一些还存在对立与矛盾,同时短期内建立一套完整的、科学的理论体系不是很现实。

2 教学内容中重点的选取

《微机电系统》课程教学内容主要包括:基础理论、微机械制造技术、微机械的计算机辅助设计、主要的微机电系统(微传感器、微操作器、生物芯片等)的应用等。其先修课程包括了如物理、化学、机械设计、流体力学、电工学、电机学、非金属材料和工程力学等,其部分内容在先修课程中有所涉及,但往往不够深入和全面。《微机电系统》课程属于专业选修课,以介绍微机电基础理论、研究进展和实际应用为主要目的。大体按照设计-制作-产品-应用的体系讲授,防止知识系统的断裂和缺失,但由于学时少,在追求整体上系统性的基础上,又要避免与其它课程讲授内容的重复。《微机电系统》课堂教学内容的精选应从广度和深度的统一、基础和前沿兼顾、理论联系实际、新旧内容的衔接等方面考虑[2]。

在《微机电系统》课程的教学改革过程中,我们就是要根据微机电系统的特点,在做好与先修课程的衔接的基础上力争做到重点突出。在教学内容选取过程中,在以下几个方面做了一些探索。

2.1微机电系统体积小型化带来的最直接的基础理论是就是尺寸效应问题。所谓尺寸效应是指当物体的尺寸L改变时,各种物理量比例于Ln而变化的现象。体积或质量比例于L3,惯性力和黏性力分别比例于L4和L2。 当L变小时,惯性力相对减小,而黏性力相对增大。因此,很小的物体运动时摩擦问题不容忽视,尤其在流体中存在着很大的粘性阻力。对于固体的固有振动频率而言,它与L成反比例变化,这意味着L愈小响应速度愈快。另外,热传导量比例于L,这意味着微观领域较利于散热。由于微机电系统体积小、质量小,它产生的力和积蓄的能量也很小。当一个微操作器产生的力很小不能满足要求时,往往在同一硅片上集成很多相同的单元,单元之间协调工作,这样可获得较大的力。这些问题是与在讲授普通机械时有很大的不同,要重点讲解微构造的机械、振动、热、摩擦特性以及微构造的驱动原理,使学生可以尽快的转换思维。

2.2微机电系统加工工艺是在传统硅加工工艺基础上结合其它工艺逐步发展起来的,一般机械类专业对这些制造技术涉及较少,课堂上重点讲解硅及其衍生物的制备、刻蚀、改质技术和微结构的结合过程中的各种键合技术。目前国内外对微机电系统的研究尚处在基础研究、探索和实验阶段,可以在课堂上讲授一些常见的做法,还要积极引导学生通过查阅文献和网络检索了解微机电系统的研究方向和研究进展,特别是一些智能结构的设计、制造技术等。

2.3微机电系统作为一个新兴的技术,应用十分广泛,并且随着研究的深入,应用范围将继续扩大。课程中重点讲解目前应用最广的微传感器和微操作器。微传感器是一种基于半导体工艺技术的新一代传感器器件,它应用新的工作机制和物化效应,采用与标准半导体工艺兼容的材料,用微细加工技术制备的。重点介绍微传感器的微型化、智能化、低功耗、易集成等特点和常用器件。如:微陀螺仪、微加速度计等。

在微机电系统中,微操作器作为可动部分,是实现微机械各种运动的关键部件,是微机电系统中最重要的环节,在课程讲授中要重点讲解,特别是现在应用较广的静电型、电磁型、压电型、热膨胀型、磁致伸缩型、气动型微操作器的工作原理和动作特点。

2.4微机电系统是伴随科技迅猛发展而产生的一门新技术,教师在授课过程中,重要的是讲应用和进展,而不是讲结论,一切先入为主的知识与判断都不太好,要留给学生想象和怀疑的空间,引导学生通过各种途径了解它的进展,大胆提出问题。如机械微型化时的微润滑、微流体力学和质量减少时表面摩擦力引起的非线性控制等等。

3 一点体会

多年的教学实践告诉我们,孤立的进行一门课程的建设往往得不到很好的效果,《微机电系统》课程的建设也会对相关课程的改革起到促进的作用,可以在相关课程的建设过程中,舍去过时、重复、僵化的知识,适当增加微机电的基础理论知识,对于开阔学生视野、丰富知识面、培养创新型人才有积极意义。只有把《微机电系统》课程同其它先修课程作为一个课程群来建设,注意与相关课程建设的互相促进,才能收到事半功倍的效果。

4结束语

微机电系统在设计、制造和控制等方面涉及许多科学技术领域,在课程讲授时一定要根据本课程的特点,突出重点,讲清难点,优化课堂教学内容,对教学内容进行合理的整合和筛选,既要自成体系,又要避免与其它课程内容重复,注意与相关课程建设的互相促进。

参考文献

[1]李德胜,MEMES技术及其应用[M].哈尔滨工业大学出版社2002年.

机电控制系统课程教学 篇12

关键词：机电类,工作过程,一体化实践教学

2014年李克强总理在国务院常务会议上指出:要推进职业教育的“三对接”, 即专业设置与产业需求相对接, 教学内容与生产过程相对接, 课程内容与职业标准相对接。职业教育中实践教学是重要核心内容, 而与未来的工作过程相对接是最终的目标。

工作过程导向的基本观点是根据工作过程的特征和需要进行课程开发和课程设计。在高职机电类各相关专业课程的教学中, 通过未来机电类工作过程能把把电气CAD、电气控制、PLC应用技术, 液压与气动, 组态软件技术, VB程序设计, 触摸屏技术, 变频器技术, 传感器应用技术等课程的实践活动进行融合, 把本来在工厂就融为一体的各个学科进行一体化实践教学。

一、设备平台自主研发

首先实现电气控制、PLC、变频器技术、组态应用技术等自动控制相关可得实践的融合, 并开发出综合实训平台。

在平台的建设和设计中, 积极探索校企合作、产学结合的教学组织形式。近年来一直与校企合作单位自动化公司等单位平台实训项目进行了合作。在每学期开课前深入合作企业进行细致的调研并制定方案, 充分听取企业对岗位技能的要求, 并结合学生在公司生产实训期间的工作岗位要求和公司的自动化项目的技术需求, 制定本课程的教学计划和教学目标, 以工作过程的项目任务形式编排课程内容, 呈现教学目标, 突出职业能力的培养, 有利于学生尽快适应企业的岗位需求, 受到了学生和企业的欢迎。

二、实践教学的技能目标制定

通过综合研究讨论讲达到的目标为:通过学习, 使学生掌握电器元件的基本功能参数及选用方法, 掌握电气线路安装接线的国家规范要求, 能分析排除电气控制电路中常见故障, 掌握PLC基本指令并能编制中等难度的PLC程序, 能设计简单的以PLC为控制中心的自动化控制系统。基本技能要求以维修电工的国家职业技能中高级为目标, 使学生能达到中级维修电工水平, 部分达到维修电工高级工及PLC系统设计师水平并考取相应的国家职业资格证书。

能够熟悉触摸屏的组态方法, 进行简单项目的软件编程和调试。能够运用组态王基本的技术, 实现一般的上位机状态监控。

能够运用变频器常用参数设置, 能顺利实现变频器外部控制的硬件接线及PLC编程相结合的基本方法。

再把电气控制、PLC等硬件设计过程与CAD实践教学相结合, 在学术实训过程中, 首先手工绘制电气图纸, 再进行CAD绘制。

另外在液压气动实践教学中, 充分融合电气控制及PLC实践的教学, 实现电、液、气一体化实践教学的模式。

结合我校机电、数控专业人才培养的岗位能力要求, 对后续课程中应用较多、进入企业也经常要用的基本知识, 在教学进行强化和突出, 以使学生在整个的专业的学习中, 能够顺利过渡, 自然深入地进行学习。

三、特色与创新

1、自主研发实训平台多台套, 并成功运用在教学中, 效果良好。实训设备自主设计研发, 并与企业全程合作, 学生参与的方式。

2、校企合作, 自动化企业参与学校实践体系建设

在实践体系建设过程中, 以企业实际的工作过程为导向, 按照“工学结合、课程融合、理实一体”的理念, 根据专业培养的目标要求, 共同开发综合实践课程, 根据工作岗位技能要求编写教材, 并对课程进行整体项目设计和子项目设计;课程教学由具有一定实践技能的并有技师以上职称的专任双师型教师和具有高技能水平企业一线技术人员共同完成综合实践教学, 企业顶岗实习的实践指导由企业技术人员根据工作岗位的要求进行辅导。

3、融合多课程实践内容的综合教学项目

按照“工作过程—项目驱动”的模式, 以机电综合实训课程为载体将多门课程实践教学融合在一起进行教学, 对原有课程实践教学体系进行重构, 包含了4个项目20子项目任务, 按照“控制参数分析———设备选型———CAD电气图绘制———硬件安装接线———PLC程序编制导入———控制系统调试”流程来设计编制任务书。

4、全工作过程教学, “教、学、做”三位一体教学模式

本实践课程体系校内在实训室教学, 做到理论先复习再进行实践示范, 坚持采用教学做三位一体的模式, 边讲边示范, 边练习边做项目, 学做结合, 全工作过程流程实践教学, 使学生的理论知识得到应用深化, 学到过硬的基本技能, 与企业提前对接。

5、实训和考证相结合进行教学, 已经成功实施了多年。

四、教学效果

基于企业的岗位能力需要, 基于工作过程的实训模式, 跨多门专业核心课程实践教学, 对本专实践教学评价体系进行了改革, 改变了以往孤立的某门技术的考核, 更要能体现综合技能的掌握情况。改革后的学习效果评价由单个项目的全程实践情况进行考核, 给学生学习的积极性和创造性有一个综合评价。培养出了一批实践能力强, 进入企业能快速融入企业技术团队的毕业生, 得到社会和学生的好评。

参考文献

[1]张本法以《可编程控制器应用技术》为中心的电气类专业课程综合实训改革信息与电脑2015年12月

[2]张本法自动控制相关技术在PLC教学中应用研究山东工业技术2013年11月

[3]乔维德高职院校工学结合人才培养模式创新研究唐山职业技术学院学报2014年第3期