陈乃超　王昊　王道累

摘 要： 文章针对《机电传动控制》课程内容多、知识点难、学科交叉突出、课时少和创新性培养难等教学中遇到的实际难题，提出知识点互联的课堂教学内容建设方法，降低学生对其他专业知识学习的难度；按照以学生为中心的教学方法，培养学生学习的主体意识和学习兴趣；以现有技术难题为引领，结合实验室设备，提高学生的创新和动手能力，全面提升学生对《机电传动控制》的认识。

关键词： 学科交叉 知识互联 《机电传动控制》

1.引言

《机电传动控制》课程是机械设计制造及其自动化、机械电子工程等专业必修的主干课程，是机械工程和机电一体化人才的培养知识架构中重要的组成部分。该课程知识结构涵盖较多，涉及机械系统、电动机原理、传感器技术、低压电器、继电接触控制系统、PLC控制、电工电子、电机拖动等。对于机械背景的学生，电学及相应的控制理论知识的了解相对较少，理解机械与电学统一、机械与控制结合的知识点，难度较大。因此，《机电传动控制》课程教学存在一定的难度，学科交叉明显，需要较广泛的背景知识[1]。但是，现有教学多以理论教学为主，在课堂上讲授知识，学生实际动手较少，加之学科交叉，学生对于部分内容较难及时理解，不能紧跟课堂教学内容，课堂教学乏味，积极性和创造性不强，教学效果不好[2]。本文通过分析教学过程中存在的问题，然后针对这些问题，进行教学改革的探索，提出相对应的改革方案。

2.教学中存在的问题

（1）学科交叉突出，部分内容学习难度较大。

以本校为例，《机电传动控制》课程主要在大三下半学期开设，教科书选用华中科技大学出版社出版的冯清秀编写的《机电传动控制》第五版。本教材内容丰富，涉及面较广，包含机械系统分析、直流和交流电动机、继电器—接触器控制、PLC控制器、电力电子、调速系统控制等[3]。对于机械专业的学生而言，电学部分的学习难度较大，特别是电力电子的内容，而且相应的知识本身就是自动化专业学习的重点和难点。尤其针对机械设计制造专业的学生，他们没有学过较多的电学课程知识，PLC控制器类的课程没有安排，因此，短期时间学习掌握这些知识，难度较大。课堂教学内容学生无法理解，导致对该课程失去兴趣，感觉乏味，很难达到较好的教学效果。

（2）课时少，内容多，课堂压力较大。

随着现代教育改革的发展，课堂教学课时的压缩相对较大，这体现了时代发展的要求，因此，传统课程教学要满足新的形势。《机电传动控制》教学同样也面临这样的问题。以本校为例该课程为2个学分，共32个课时，其中课内实验课时4个学时，实际课堂学时为28个课时。然而该课程涉及多方面的学科知识，每一个知识点对别的专业而言，可能是一门课程。因此，在这么短的课时内，将不同专业的知识教授好是非常不容易的。

（3）课程理论抽象，实践教学滞后。

本课程属于专业课程，不仅包含认知的知识，还包括一些理论分析，例如电动机的工作原理部分，通过公式的推导，得出机械和电学特性，从而实现不同类型的控制。这些是磁场与机械力学的交叉，通过理论公式能够了解相应的转换过程。但是这些理论转换过程不直观，非常抽象，同时，相应的实践教学很难展示转换过程。因此，如何在实践教学较难满足的条件下，向学生课堂传授抽象的理论过程，是教学环节需要考虑的问题。

（4）创新思维和动手能力培养较弱。

创新能力的培养是当前高校教育教学的重中之重，也是我国大众创新万众创业事业发展的必然要求。因此，《机电传动控制》课程需要培养学生的创新思维。由于本课程是传统的经典课程，主要讲授机电传动控制过程中的定义和基本原理，课程主要体现基础性介绍，相关技术发展较成熟，因此，创新思维的培养难度较大。同时，本课程是实践性较强，需要学生动手解决实际过程中面临的设计和运行问题。但是实践环节相对较复杂，连线、设备选择及对问题的设计需要一定的时间和设备，基于高效课时少、设备有限的情况，学生动手能力的培养难度较大。

3.教学改革的方法

针对上述《机电传动控制》课程在教学过程中存在的问题，本文提出相应的解决方法，在教学内容和教学方法上进行改革的探索。

（1）构建知识互联的教学内容。

由于本课程涉及不同学科的知识点，涉及机械学和电学两大学科群。机械专业的学生缺乏电学的知识，就会导致学习困难，这是客观存在的实际问题。因此，消除知识之间的隔阂，构建内容互联的结构体系，避免造成孤立的知识体系，对理解和掌握新知识是一种有效的方法。首先分析机械学与电学的课程体系，发现两个学科中的交集课程为电工学课程，工科学生都需要学习电工学。电工学是接触器及电力电子的基础。《机电传动控制》的知识体系主要包括电动机原理和电动机控制，涵盖机械学的理论力学、机械控制工程等，电学部分包含低压电器—接触器、PLC和电力电子的组合，其知识架构如图1所示。可以看出，采用以电工学为基础，在课堂上逐步分析出低压电器、电力电子的特点及基本结构和回路的方法，让学生感觉到，该部分的学习是电工学的延续，并不是新的知识点。通过电工学的原理分析电学知识和内容，完善知识的互联互通的结构体系。

因此，本课程内容以课本为基础，以电工学为主线，集机械学与电学于一体，实现机电传动控制知识体系的互联，避免知识体系的孤立，实现学生知识掌握的延续，从而加强学生对学科交叉其他学科内容的学习。

（2）以学生为中心的教学方法。

教学的最终目的是学生，让学生掌握知识和本领，以便将来更好地为社会服务。因此，《机电传动控制》教学方法是要以学生为中心。学生为中心的核心是学生是课堂教学主体，教师是确保该过程顺利实施的服务人员。针对本课程内容较传统、学科交叉、内容较难等特点，采用课堂口授较难获得很好的效果，学生容易产生疲劳和厌倦情绪，导致课程乏味。产生该问题的根源在于学生并没参与教学，学生并没有动脑筋，想问题。教师采用口授的方式剥夺学生的主体责任。因此，需要让学生走出来，成为课堂的主人。但是由于课时少、内容多，教师的讲授还是非常必要的。因此，采用教师教学为主（目的是掌控课程进度），学生讨论式教学为辅的教学改革新方法。实施小组化学习与讨论，在小组内实现竞争，按小组化实时综合大作业，要求一题多解，既要有自己方案，又要有小组整体方案，实现团队与个体协调、竞争发展。上课采用提问的方式，区别化对待学生，个性化培养。对于理解能力慢的学生，采用简单的问题提问，增强其自信心；对于理解能力强的学生，问题难度适当加大，增强其解决问题和创新的能力，千方百计地引导学生产生兴趣，并喜爱本课程。

（3）博众家之长，体现创新与动手能力。

为了实现创新能力培养，首先需要培养学生自我学习的能力。采用科研促进教学的方法，利用当前先进的科学研究技术，如高性能五轴联动系统的开发，电力行业变频节能电机控制系统等，在工程实际应用中选取具有一定难度的科学研究项目，从中凝练出一系列技术问题，针对课时少，设备有限的不利条件，采用以学习小组为单位，每个小组针对不同技术问题，通过教材、课堂和网络，以及有效的小组讨论，共同学习的方式，给出解决策略。开放实验室，让学生自己动手，实时自己设计的解决方案，并总结经验，提交视频和总结报告，根据不同小组的情况，鼓励学生撰写工作报告或科技论文。通过这样一些实际应用分析，提高学生对知识的理解能力。由于面临的都是实际问题，在小组间的竞争环境下，学生的主动性得到了调动，为技术创新奠定了基础。

4.结语

本文主要针对《机电传动控制》课程教学过程中存在的问题进行分析，提出教学改革的具体思路和措施，通过实施课堂教学，效果良好，其改革效果如下：

（1）将课程体系的知识点互联，大幅度减轻学生对其他学科知识学习的心理障碍，降低学科交叉导致的课程学习难度，使得学生在有限的时间内较容易地理解课程的重点和难点。

（2）以学生为中心，让学生参与课堂，成为课堂的主体，采用小组化学习讨论，实行竞争，学生为了小组的荣誉，积极性得到调动，自信心得到增强，上课认真听讲的学生大幅增加。

（3）直接面临实际问题，设计解决方案，并实际进行处理，学习小组之间进行竞争，学生的主动性空前高涨，实际动手能力得到有效提高，撰写科研和技术报告的能力得到增强，对《机电传动控制》课程的理解更深入。

参考文献：

[1]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）：105-107，187.

[2]腾加庄，于东林，姜峰.机电传动控制教学改革初探[J].吉林化工学院学报，2014，31（2）：64-66.

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

基金项目：上海电力学院重点课程建设项目（20141113）。