機械電子工程的課程設置及辦學模式特點論文
近年來，世界各發達國家競相發展機械電子工程，以提高制造技術水平，實現生產系統向柔性化、智能化、網絡化發展。機械電子技術給傳統的機械產業帶來了革命性的變革和驚人的效益；使產業結構、生產方式和管理體制發生了深刻的變化。20世紀80年代初以來，我國也關注著機械電子工程的發展與應用，主要進行了用機械電子技術推動傳統產業的改造及開發數字化、自動化、智能化、網絡化的機電產品。機械電子工程是當今世界機械工業技術和產品發展的主要趨勢，在當前激烈的國際政治、軍事及經濟競爭中具有舉足輕重的作用，受到各工業國家的極大重視，因而也是我國機械工業發展的必由之路。
東莞處于珠江三角洲經濟發達地區，被政府定位要建設成為“國際制造業名城”，且與港、澳和國際交往密切，新產品、新設備、新技術引進快、更新快，東莞理工學院是東莞地方性本科院校，具有得天獨厚的產業優勢。機械電f工程是該院機械設計制造及其自動化專業的主要專業方向之一，研究機械電子工程的辦學特色具有亟大意義。
1.機械電子工程辦學模式及特點
國外的高等工科教育，十分重視微電子技術與機械工程的結合，在高等院校中正式建立機械電子專業的大致有兩種類型，一種以機械制造過程機電一體化為方向，如日本的豐橋技術科技入學生產系統工程系和英國勃萊德福的制造系統工程系；另一種以產品機電一體化為方向，如日本的靜崗大學光電機械學科。日本名古屋大學電子機械工程系的學者認為：過去是機械工程和電子工程分別作為兩個獨立的領域，今后，社會和發展形勢迫切需要能夠掌握機械工程和電子工程兩個領域的人才。這個系設有電子機械基礎理論、電子機械應用設計、超精密加工、電子機械測量、集成機械工程等5個教研室。日本東京大學機械工程系設計與制造系統專業（相當于我們現在的機械設計與制造專業）的課程設計考慮了培養機電一體化人才的需要。他們認為在機電一體化產品中有關傳感技術，數據轉換、傳遞與處理技術，接口技術和計算機的操作與控制技術，以及應用軟件等知識，已成為現代機械工程師必須具備的基本知識。因此他們在專業教學中增設了以下一些課程：機械工程學、機構與信息、信息化生產系統、CAD/CAM、自動化、先進制造技術、信號與圖象處理、系統管理、機電一體化、系統動力學、機械動力學、工業綜述、工業系統以及應用軟件技術等。
我國高校機械電子工程專業的設置始于20世紀80年代。最初機電工程專業是依據各校歸口行業應急的需要，對原有相關專業進行調整而設置的，教學計劃的制定明顯帶有“機靠電”或“電靠機”的傾向。而課程設置，尤其是體現機電一體化新技術的專業課程設置遠跟不上技術發展的速度。盡管如此，由于微電子技術、計算機技術的率先滲透，這一時期系統性教育結合進修性教育培養出的機電一體化人才，在生產實踐中，對改造企業的老產品、舊設備和生產線，提高自動化水平和經濟效益起到了一定的推動作用。進入20世紀90年代以后，機電一體化人才的培養為了適應經濟體制逐步轉軌以及學科迅猛發展所帶來的變化，許多高校對機械電子工程的專業結構、課程設置、教學內容均進行了大幅度的調整。
上海交通大學精密儀器專業立足于原有專業的改造，徹底更新原有的課程設置體系。該專業教改從優化專業課程設置入手，以“精密機械設計”“傳感器”“微機及接口技術”等核心課程為結合點，鏈接反映學科新興技術應用的相關課程。如在精密機械設計分支中，增設了“精密機械CAD、儀器CAD”等課程；在傳感器分支中，增設了與提高產品質量休戚相關的“儀器可靠性設計”和為加強電路系統設計能力的“精密儀器電路”等課程。與此同時，考慮到近年來光機電一體化系統的研究已經步入產品化階段，出于光、機、電、智能伺服系統綜合設計能力培養的需要，又增設了“儀器光學基礎”“自動控制系統”等課程。優化后的課程體系，總體分布趨于合理，較充分地體現了先進性、及時性、實用性的特點，形成了機、電、計算機技術“三足鼎立”之勢。
哈爾濱工業大學機械電子工程專業的教學改革自始至終是與學校211工程發展規劃以及教改立項研究結合在一起的。為了挖掘內部潛力、調動積極因素、發揮綜合優勢，哈工大將校內原“精密機械及儀器制造工程”專業、“機電控制及自動化”專業以及機器人研究所、現代生產技術中心合并，重新組合成立了機械電子工程專業。這種集科研、教學、工程實踐于一體的教學體系，不僅在師資力量、教學設施上為專業教改奠定了基礎，而且合一化機制自身所具有的自動反饋功能，更為及時調整教學環節、更新教學內容提供了保證。重新制定的教學計劃中，專業課程的設置具有學時少、針對性強的特點，經適當搭配后，與統設專業基礎課組織，不僅形成了“機電控制和自動化”、“機電一體化產品設計和制造”兩個專業方向（這與當前機電工程專業機械產品機電一體化和機械制造過程機電一體化分別設置的發展新趨勢相吻合），同時，突出了知識傳授與工程實際需要的緊密結合。
綜上所述，機械電子工程辦學模式的共同特點是：
（1）基于機械電子學從理論到實踐的不斷延伸和擴展，基于機械電子工程綜合性人才培養的需要，遵循“寬口徑、廣適應”的原則，專業方向以機械產品機電一體化和機械制造過程機電一體化兩個大方向來劃分。
（2）站在市場經濟對專業知識結構的總體高度上來權衡課程設置、教學內容與教學時數，摒棄以往單純強調課程自身完整性的`作法。對專業基礎課，要削枝強干、精心搭配；對專業課，要反應現代科技水平，突出新、簡明、實用。
（3）加強實踐性教學環節，探索適應經濟新機制的管理方法。提倡三結合，gfl:理論與實踐相結合，教學實踐與生產實踐相結合，實踐環節要體現機與電的結合。
2.機械電子工程課程設置
借鑒國內外髙校設置機械電子工程取得的經驗和成果，結合我院自身特點及地理優勢，總結我院第一屆機械電子工程辦學經驗，在“保證基礎、突出主干、注重能力、增強適應性”培養原則的基礎上，修改機械電子工程教學計劃。建議課程設置如下：
（1）保留通識教育課程。
（2）修改學科基礎課程設置。保留機械制圖、理論力學、材料力學、機械原理、機械設計、機電傳動與控制、測試傳感技術、液壓與氣動，將互換性與技術測量、工程材料及成型技術與機械制造工程原理整合為一門課，壓縮學時：加強電工與電子技術課程，具體將電子技術改為模擬電子技術和數字電子技術，并增加電工部分的電路分析；加強微機原理與接口技術課程，增設計算機輔助設計與制造課程。
（3）修改專業課程設置。保留控制工程基礎、機電一體化系統設計；將數控技術與制造系統的計算機控制整合為一，改設為計算機控制技術并增加學時，增設數控機床與編程，增設機器人技術。
（4）合理設置選修課。對任選課可按照“寬而淺”的原則設置課程，組織教學內容，一般每門任選課以20~30學時為宜；對于跨專業的任選課可采用講座方式，一般每門課程的講座時間10?15學時為宜，以拓寬知識面、增加信息量、擴大視野、促進能力與素質的培養提高為目的。
3.機械電子工程實踐教學環節
為了在大學的有限時間內，有效地培養學生的綜合能力和創新能力，提高學生的素質，除了課堂教學部分的課程設置、教學內容以及教學方法應圍繞上述培養目標進行改革外，還應重視實驗教學及工程實踐教學在人才培養中的重要性。這是因為在實驗教學及工程實踐教學的過程中，學生將所學的知識用于解決工程實際問題，從而產生從感性認識到理性認識的6躍；通過實驗及實踐教學，學生提高了學習興趣，貼近了工程實際，進一步明確了學習目的。尤為重要的是還為提高學生的綜合能力和素質，培養學生的創新精神提供了一個合適的環境。基于上述原因，我們對機械電子工程實踐教育體系的建設進行了探討研究。
3.1 機械電子工程實踐教學體系
以本科培養方案和教學大綱為依據、以評估要求為標準，建議我院機械電子工程實踐分為3個階段，貫穿于大學四年教學全過程，且每個階段都有一定的目的與要求，各階段的基本內容下：第一階段為實踐認知階段，本階段教學主要沿工程設計的實際過程展開，使學生通過參觀、調研、資料查詢檢索、采購與經濟核算、動手拆裝、模型制作、計算機繪圖大作業的實踐，得到一個真實的較完整的工程經歷，強化學生的工程意識，加深對機電結構的感性認知，并結合有關的機電工程導論課使學生對機械電子工程有一個比較全面的了解。
第二階段是基礎實踐階段，使學生通過金工實習、電工電子實習，機械原理與機械設計、機電傳動與控制、測試傳感技術、液壓與氣動、微機原理等課程的實驗、課程設計和大作業等環節，了解制造與控制的基本工程知識與設計過程，訓練學生逐步樹立工程觀念，提高解決工程實際問題的能力，培養學生的創新意識。
第三階段是綜合實踐階段，把工程設計與機電課程結合起來，進行機械設計與機電控制相結合的綜合設計。在這一階段學生結合專業方向課程的學習，首先通過機電系統綜合實驗的yii練，然后通過專業課程設計、生產實習、畢業設計，使學生綜合解決工程實際問題的初步能力得到系統的培養與鍛煉。
在實踐時間安排上，除了在學期末安排一段集中時間實施外，基礎實驗采用單獨設課的形式；專業綜合實驗采用比較靈活的方式，只給學生布置一定的實驗任務與最終要求，而完成實驗任務的過程則由學生自己確定；在實驗進度安排上，只要求學生在規定的某…段時間內（如一個學期內）完成，實驗室在規定的時間內對學生完全開放，學生完成實驗有較大的靈活性，從而為學生的個性發展與創造性的發揮創建一個適宜的環境。
3.2 機械電子工程綜合實驗課程設置
針對機械電子工程的特點，建設機電系統綜合性實驗平臺。設計符合新形勢下的科學合理的實驗教學體系方案，充分突出綜合性實驗的主體作用，提高共享性、開放程度和效率。
機電系統綜合實驗是機械電子工程的綜合性實驗課程，其主要目的是培養學生綜合運用已學的力學、機械原理和機械設汁、控制工程、測試技術、微機原理、計算機控制技術等課程知識來提高解決實際工程問題的能力。該課程通過學生親自、獨立完成一系列較有針對性的小設計小制作，使學生在獨立工作能力、實驗實踐以及專業技術知識與技能的綜合應用等方面得到比較實在的鍛煉和培養。具體題目是從教學、科研、生產實際課題中提煉而出，每種題目由一至兩名教師負責輔導，各班學生分為4?5種不同類型、不同內容的題目。如機械電子的具體綜合實驗題目可以設為：①單片機實驗系統一應用硬件及軟件的設計與研制；②爬樓輪椅的設計和實驗模型的設計、制作；③單片機控制電梯教學模型；④帶閉環控制功能的單相交流伺服電動機調速系統；⑤單相調速電動機控制的機械手；⑥單片機直流電動機控制系統。
在專業綜合實驗的內容和時間安排上，采用比較靈活的方式，只給學生布置一定的實驗任務與最終要求，而完成實驗任務與過程則由學生自己確定；在時間安排上，只要求學生在規定的某一段時間內（如一個學期內）完成，實驗室在規定的時間內對學生完全開放，學生完成實驗有較大的靈活性，為學生的個性發展與創造性的發揮創建一個適宜的環境。同時又可以較好地解決了實驗室的設備在集中實驗時不夠用，空時又閑置著的矛盾，較好地發揮實驗設備的效能。
3.3 機械電子工程畢業設計
進入21世紀后，我國社會主義現代化建設進入了更高層次、更快速度的發展時期，需要大量不僅有較深的專業知識，而且知識面更寬、素質全面的高等工程技術人才。機械電子工程要求學生具有較強的工程素質和工程技術綜合應用能力，畢業后能勝任機械電子工程方面的設計、制造、研究開發、維護與使用、生產及經營管理等方面的工作。學生畢業后能否適應多項技術工作的需要，是否具有一定的開拓和創新能力，在很大程度上取決畢業設計的效果。為此，畢業設計要著眼于市場，選擇科學研究與新產品開發相結合的“實戰”題目，將新技術運用融入技能培養之中，同時讓同學們接觸市場經濟知識，使他們在實戰演練中不僅增長技術才干，而且感受到市場競爭的嚴峻。
建議從三年級下學期開始實行導師制，學生可以選擇畢業設計的方向和指導教師，結合導師的科研項目，提前進入畢業設計，為保證畢業設計質量打下基礎。堅持選擇科研項目和有生產應用背景的題目，真題真做，使學生受到嚴格的工程實踐和科研訓練。已經簽定就業協議的，畢業設計的題目可以征求用人單位的意見，將畢業設計題目與企業生產中的實際問題和教師科研成果聯系起來。少數學生的畢業設計可以在用人單位做，由學校和企業的工程技術人員聯合指導。學生不僅可以綜合應用所學知識，而且可以親生經歷企業實際的工程訓練過程，對現實社會有直接的了解，為今后上崗工作奠定基礎。
總之，實踐性教學體系的改革是專業總體改革的重要組成部分，始終遵循“來源于實際，還原于實際”的指導思想。
4.結語
機械電子工程培養的是復合型應用人才，是從事機電一體化產品設計、制造、運行、試驗、開發研究的高級技術人才。要求他們既具有扎實的機械、電子、信息等方面的理論基礎，又具有較強的動手能力、工程設計和綜合調試能力，從而能綜合運用系統理論、機械技術、電子和計算機技術及其現代技術，實現硬件技術和軟件技術的巧妙結合，形成優化設計方案，研制出高功能、高質量、高可靠性、低成本的機電產品和系統。要實現上述培養目標，必須從各方面采取措施：
（1）課程設置做適當調整，學生在學習機械類知識的同時，必須加強電類知識、計算機應用和機電接口技術、自動化技術的學習。
（2）加強實踐環節，建設機電系統綜合實驗平臺。
（3）畢業設計要著眼于市場，選擇科研項目和有生產應用背景的題目，使學生受到嚴格的工程實踐和科研訓練。
（4）校領導和有關職能部門要給予政策、財力等方面的有力支持。
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