昝杰 胥光申 沈瑜 汪成龙 贾妍

[摘           要]  新时期，工程综合实践教学也面临着改革，其中慧鱼模型属于创新教育中的重要教学模式，如果把该模式引入综合实践课程中，不但能结合学生特点或者知识结构，开展多层次教学，而且能让学生有效完成系统模型，提升他们的设计能力，改进创新教学效果。

[关    键   词]  慧鱼模型;工程综合实践;教学改革

[中图分类号]  G612                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0602（2020）40-0194-02

当前，高等教育正在迅速发展，使得教育观念以及模式也有了新的变化，传统高等教育模式重视知识传授，轻视能力培养，导致学生缺乏良好的分析问题的能力。其中在工程综合实践中，高校可以把慧鱼模型有效引入其中，把其作为机电实验的主要教具，一方面便于学生对机电设备的认识，使其掌握工作原理或者控制方式;另一方面能对工程实践能力予以正确培养。

一、工程综合实践课程的教学现状

工程综合实践属于与工程联系比较紧密的课程，从该课程特点可知，其更加关注对学生创新意识以及实践能力的科学培养。同时该课程任务主要是整合实践资源，让学生拥有参与项目进行编程的机会，这样他们熟悉工程项目之后，可以对项目设计或者实施过程科学参与，从而把工程理论知识运用到实际工程中，增强他们工程实践的能力。但从现阶段实践课程教学情况来看，仍存在一些问题。首先，教学方法单一。[1]由于综合实践课程包含诸多知识，并且涉及的知识面也比较广，所以理论教学课时相对较少，但面对庞杂的知识，使得学生理解或者操作有一定困难，比如在做实验时，由于实验箱中各电路连接往往是事先做好的，但有的学生不了解内部结构，教师也没有讲解，致使学生似懂非懂，无法调动他们的积极性，导致实践课程教學效果不高。并且在实践教学时，大多都是验证性实验，只需要学生按步骤操作就可以得到实验结果，但对一些学生来说，整个实验过程缺少探究性，使得他们逐渐失去实践兴趣。例如，学生在做三条皮带控制实验时，他们只需要参照实验指导书中的内容，根据参考程序逐步操作实验，在这个过程中，学生缺少动脑思考的机会，使得他们在对程序进行设计时，没有较深思想体会。其次，教学资源短缺。对于工程实践课程来说，其需要完备的实验场地，学生可以在创新实验室中进行实验，但有的学校没有做好实验设施建设工作，不仅实验设备品种比较有限，而且实验台数量也较少，不能满足机电学生实验需求，造成实践教学成效不高。此外，在教学时，有的实践教师采取灌输模式，比如把准备好的PPT进行课堂演示，没有对学生的能动性予以考虑，有时学生在思考某一知识时，教师已经翻开下一页PPT，使得学生无法跟上教师课堂思路，[2]不仅影响了学生对实验想象力的发挥，还使得他们缺少创新思考空间。

二、工程综合实践课程中引入慧鱼模型的作用

（一）可以提升实践能力

兴趣应该是学生学习最主要的内动力，如果教师能营造出相对宽松的实践学习环境，不仅能实现兴趣激发，还能为实践课程打下基础，增强实践课程总体教学质量。[3]其中在慧鱼模型中，主要包含工程中某些实际模型，同时与现场实际有着紧密联系，比如在万能组合包中，会涉及机械构件以及电气构件等相关模型，并且这些模型都属于工程中的实例，可以对工业设备进行再现，从而强化学生认知。另外，当学生查阅工程资料后，他们能够自己设计，然后动手操作，利用慧鱼模型有效搭建实验装置，在此期间，学生会结合实验情况科学改进模型，从而修改程序。这样通过一个相对完整的实验过程，不仅能让学生设计得到有效展示，而且当程序调试成功之后，学生会拥有较高的成就感，激发对实践课程的兴趣。此外，在实践教学时，伴随着项目的逐渐推进，学生会对问题进行逐一解决，可以增强他们内心的成就感。与此同时，教师应该提出更高要求，例如，对现有装置以及控制方案提出某些问题，引导学生能够自主思考，提升解决问题方面的能力。

（二）可以改进教学效果

从当前慧鱼模型来看，其主要采用西门子PLC进行实现，所以，其控制软件以及控制方式与工程各方面情况都比较相似[4]，比如所需环境或者控制器件等，因此在教学时，可以引进慧鱼模型，不但能为学生今后进行工程设计打下基础，为其提供模拟环境，而且能强化其对工业工程的了解，从而尽快适应工程自动化相关环境，提升实践能力。从结构来看，运用慧鱼模型能够让学生自由组合，设计出自己想要的模型，这样既能让理论和实践达到科学结合，还能增强学生的动手能力。此外，在实践课程中，最初学生会参照慧鱼教具中的一些样本模型学习相关搭建技巧，但当学生逐渐熟悉模型之后，不仅可以根据自身设想实现自主设计，还能创造出比较优秀的作品。由于创新实验项目比较复杂，包含诸多方面，如理论设计以及模型制作等，所以在教学时，教师能够逐渐渗透实验项目内容，让学生通过慧鱼模型可以掌握电路硬件各个接线，并利用PLC程序有效编制，从而理解工程制作过程，提升设计质量。

三、慧鱼模型在工程综合实践课程中的应用

新时期，一些工程学校开始关注工程实践课程，并在教学中有效运用慧鱼模型，使得实践课程质量得到较大改善。其中在具体应用慧鱼模型时，必须先基于慧鱼模型有效制定实验教学体系，并从模块化以及递进式等方面搭建实验教学框架，下面对此进行具体分析。

（一）基本实验阶段

在这一阶段中，学生最重要的任务是模仿以及学习。首先，教师应该对一些基础实验项目进行开发，并参照实验项目有效编写实验大纲甚至实验指导书，在此期间，还应提供某些资料或者图片，这样既便于实践课程讲解，还能帮助教师对实验流程进行梳理，提升教学效果。其次，教师要对慧鱼模型予以充分了解，确保可以对模型全面讲授，让学生掌握模型基本操作流程的同时，能够对模型机械原理有着正确认知。接着教师进行分组，让学生以小组方式开始实验，在这个过程中，学生能运用教师提供的某些图片或者视频资料形成一定感性认知。最后在实验指导书一步步的指引下，对机械结构予以熟练组装，并对其拆卸练习，进而学会慧鱼模型装拆方法，提升学习质量。

（二）综合设计实验阶段

与前一阶段不同，本阶段需要引入电气控制这一模块，因此，教师应该对学生加以指导，让其有效学习控制软件，如ROBOPro，并让学生利用LLWIN有效编写控制程序。[5]在这个过程中，学生不需要编写复杂的控制程序，一方面他们实践水平毕竟有限，很难对复杂程序进行编写;另一方面能节省程序编写时间，从而为后续系统搭建做出准备。与此同时，教师应让学生对机电系统予以有效搭建，并让其完成整个控制工作，在此期间，教师能提供相关的系统主体构架，常见的有智能避障小车或者工业机械手等，这样学生结合这些主体构架可以对控制方案进行讨论，然后参照方案科学搭建结构，从而完成电气控制调试工作。这样在对系统进行构建时，不仅能让学生全程参与整个设计以及实验，而且能对他们的实践能力进行强化，锻炼操作技能。需要注意的是，本实验阶段涵盖诸多知识，如机构设计以及电路搭建等，同时还包含软件编程，所以教师必须对该实验阶段予以重视，利用综合设计实验有效传授工程知识，提升学生机电专业技能。

（三）创新实验阶段

如果说前两阶段属于基础阶段，那么本阶段属于提升阶段，需要学生在掌握前两阶段实验知识的基础上，积极实现创新，一方面他们要打破实验指导书中各个条框，形成属于自己的設计思路;另一方面要对搭建好的系统予以改进，达到创新目的。比如，可以在工业机械中有效加入电子元件或者控制元件，这样既能对系统科学改进，还能使其完成更多动作，提升总体效果。如果学生有着清晰的设计思路，可以抛开之前搭建好的系统，对其重新构建，从而创造出新型系统。[6]最后就是研究实验阶段。在这一阶段，需要教师参照工程实际提出一些具体问题，让学生可以构建新模型，实现对问题的解决。与此同时，学生也能通过小组对题目予以论证，并对简图有效绘制，从而完成机械结构搭建工作。这样当学生完成探究实验后，既能对他们的探究以及实验能力实现培养，还能使其具有处理大型工程问题的良好能力。此外，教师应对实验考核方式进行转变，由于传统实验主要依据实验报告以及实验操作进行评价，从而给出学生相应成绩，但在慧鱼模型背景下，应该让实验考核方式实现创新，关注学生创新能力，同时增加创新实验在整个实验中的比重，着重考查学生的创新能力，这样既能避免学生受实验指导书方面的限制，还能对他们真实能力进行反映。

在新形势下，慧鱼模型得到广泛应用，所以在工程综合实践中，要尤为关注慧鱼模型，并把其纳入实践教学中，让学生通过对模型进行组装以及接线，并对模型有效调试，从而完成系统模型制作工作，这样既能改善高校实验器材短缺现象，而且能培养学生设计和创新能力。

参考文献：

[1]王妍萍，罗霄，何宁，等.基于“慧鱼模型”的自动化工程实践教学改革探索[J].电脑知识与技术，2014，10（30）：7161-7162.

[2]王蕾，陈桂，林健.慧鱼模型在机器人电子设计认识实习中的应用探索[J].中国现代教育装备，2015（5）：10-12.

[3]黄朝阳.“工程对象教学法”在机电创新实践教学中的应用研究：以慧鱼模型为载体[J].大学教育，2014（4）：71-72，75.

[4]方琳，张远明.基于“慧鱼”模型实习课程的改革与启迪[J].电气电子教学学报，2014，36（2）：79-81.

[5]沈瑜，金京，贾妍，等.“慧鱼”创意组合模型在机械类专业探究性教学中的应用探索[J].纺织服装教育，2017，32（1）：19-21.

[6]范兴铎，应伟军，李映平.慧鱼创意组合模型在近机类专业机械设计基础课程教学中的应用[J].装备制造技术，2017（12）：95-97，111.

编辑 张 俐