主頁 > 技術(shù)文章 > 利用光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力 2025-08-26

利用光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

摘要：光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備融合了機(jī)械、電氣、PLC、氣動、傳感、計(jì)算機(jī)等多項(xiàng)技術(shù),采用了開放式和模塊式可拆卸結(jié)構(gòu),為學(xué)生實(shí)踐動手、分析解決問題等能力的培養(yǎng)提供了很好的實(shí)踐平臺。借助于此實(shí)訓(xùn)裝置,精心設(shè)計(jì)了教學(xué)案例、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,以及畢業(yè)實(shí)踐課題,然后采用基于行動導(dǎo)向的分組實(shí)施教學(xué)方法鍛煉學(xué)生的綜合能力,取得了很好的效果。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)技能,同時(shí)也使得學(xué)生的表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新能力等綜合能力得到了提升,提高了學(xué)生的社會竟?fàn)幜Α?br /> 一、前言：
　　對機(jī)電一體化課程群而言，實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)業(yè)能力的極為重要的環(huán)節(jié)。但是，目前在機(jī)電一體化實(shí)踐教學(xué)中仍普遍存在以下問題：
　�。�1）機(jī)電一體化課程群各知識模塊之間具有較強(qiáng)的融通性和連貫性，但在實(shí)踐教學(xué)體系上仍存在各門課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)單一、孤立等問題，難以實(shí)現(xiàn)各知識模塊的有機(jī)銜接。教學(xué)實(shí)踐體系沒有完全實(shí)現(xiàn)課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技活動等有機(jī)結(jié)合，很少深化到創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)環(huán)節(jié)。
　　（2）機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)設(shè)備、平臺以購買商品化的成套系統(tǒng)為主，因而部分實(shí)驗(yàn)仍以示教、演示為主，開放擴(kuò)展性有限，不利于學(xué)生綜合實(shí)踐能力、工程能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，機(jī)電、信息科技前沿技術(shù)在實(shí)驗(yàn)平臺上難以及時(shí)體現(xiàn)和應(yīng)用。
　�。�3）學(xué)校有限投入與學(xué)生對實(shí)踐教學(xué)資源需求存在較大矛盾。如何把科研成果快速轉(zhuǎn)化為實(shí)踐教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)科研成果效益最大化，保持實(shí)踐教學(xué)平臺的技術(shù)先進(jìn)性及可持續(xù)發(fā)展性仍是一個(gè)急需深入研究和實(shí)踐的課題。
　（4）如何將工科學(xué)生工科思維與創(chuàng)業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)有機(jī)融合是一個(gè)急需研究的問題。
二、機(jī)電一體化課程群實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建：
　　針對上述問題，在分析機(jī)電一體化課程群知識模塊，以及實(shí)踐教學(xué)各環(huán)節(jié)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，我們對實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行了改革，構(gòu)建了涵蓋四個(gè)層面六個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)踐教學(xué)新體系，提出四個(gè)層面的實(shí)踐教學(xué)體系包括：課程實(shí)驗(yàn)（點(diǎn)）、綜合實(shí)驗(yàn)（線）、創(chuàng)新實(shí)踐（面）、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐（體）。“點(diǎn)”為課程實(shí)驗(yàn)，為相關(guān)課程的理論教學(xué)而設(shè)置的基本實(shí)驗(yàn)單元，包括20余個(gè)涵蓋“機(jī)械制造工藝與裝備”、“機(jī)床數(shù)控技術(shù)”、“機(jī)電一體化”、“計(jì)算機(jī)集成與柔性制造”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”、“數(shù)據(jù)采集與控制”、“可編程邏輯控制”等課程的基本實(shí)驗(yàn)。“線”為綜合實(shí)驗(yàn)，是在打破課程界限的基礎(chǔ)上，兼顧技術(shù)、課程特點(diǎn)，按“裝備”、“測控”、“信息”知識模塊組織的５個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)。“面”為創(chuàng)新實(shí)踐，旨在通過各知識模塊在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、科技活動中的綜合應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的研究和創(chuàng)新能力。“體”為創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，以組建虛擬公司的形式，通過對機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備完整生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)的親身實(shí)踐，體驗(yàn)產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)組織、對外協(xié)作、售后服務(wù)等過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新能力。
　　該機(jī)電一體化實(shí)踐教學(xué)體系由“點(diǎn)”串成“線”，鋪成“面”，構(gòu)成“體”，融會貫通，學(xué)以致用，凸顯了分層遞進(jìn)、多樣性、開放性的思想。
三、機(jī)電一體化設(shè)備實(shí)踐教學(xué)環(huán)境建設(shè)：
　　作為實(shí)踐教學(xué)體系的有力支撐，構(gòu)建了由8個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺和8個(gè)產(chǎn)學(xué)研實(shí)踐基地兩個(gè)層次組成的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。
　　1．機(jī)電一體化設(shè)備實(shí)踐教學(xué)平臺的建設(shè)：
實(shí)踐教學(xué)平臺是課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)平臺。在機(jī)電一體化實(shí)踐教學(xué)平臺建設(shè)中，采用“教改驅(qū)動-快速轉(zhuǎn)化-增值創(chuàng)值”的創(chuàng)新模式進(jìn)行科研成果的快速轉(zhuǎn)化，并突出先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)踐教學(xué)平臺的開放性、重構(gòu)性。
（1）“教改驅(qū)動-快速轉(zhuǎn)化-增值創(chuàng)值”的創(chuàng)新模式
通過機(jī)電一體化設(shè)備創(chuàng)新實(shí)踐，我們成功地探索出了將科研成果快速轉(zhuǎn)化為實(shí)踐教學(xué)資源的模式：“教改驅(qū)動-快速轉(zhuǎn)化-增值創(chuàng)值”。即以教改項(xiàng)目為驅(qū)動源，采用科研開發(fā)平臺與實(shí)踐教學(xué)平臺統(tǒng)籌設(shè)計(jì)、統(tǒng)一團(tuán)隊(duì)、統(tǒng)一開發(fā)等措施，達(dá)到快速轉(zhuǎn)化的目的。并采用邊開發(fā)、邊應(yīng)用、邊推廣的方式，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。例如，在建設(shè)“機(jī)電一體化綜合實(shí)驗(yàn)平臺”中，我們首先利用科研過程中積累的設(shè)備創(chuàng)新的經(jīng)驗(yàn)和科研成果，通過二次開發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成實(shí)踐教學(xué)平臺的初步建設(shè)；然后，將富有創(chuàng)意的實(shí)驗(yàn)設(shè)備在其他高校進(jìn)行推廣應(yīng)用，所得的效益作為進(jìn)一步的投入，實(shí)現(xiàn)增值創(chuàng)值，形成了“成果不斷轉(zhuǎn)化、設(shè)備不斷更新、平臺不斷擴(kuò)大、水平不斷提高”的良性循環(huán)。
（2）突出先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用：
　　實(shí)踐教學(xué)平臺開發(fā)中融入了現(xiàn)代工藝與裝備、機(jī)電控制、信息集成等先進(jìn)技術(shù)，體現(xiàn)了實(shí)踐教學(xué)平臺的先進(jìn)性、前沿性。如基于Internet的遠(yuǎn)程控制和視頻監(jiān)控、基于OPC技術(shù)的集成應(yīng)用、嵌入式ARM系統(tǒng)、DSP等開發(fā)平臺的應(yīng)用，高速、高精數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動器的應(yīng)用等。
　　強(qiáng)調(diào)裝備、測控、信息技術(shù)的集成，將設(shè)計(jì)、工藝、測量、驅(qū)動、控制、網(wǎng)絡(luò)通信、系統(tǒng)集成等機(jī)電一體化的核心技術(shù)整合在一起，并同CAD、CAE、虛擬現(xiàn)實(shí)、信息化技術(shù)等有機(jī)結(jié)合。
在平臺建設(shè)中，我們采用模塊化設(shè)計(jì)思想和方法，從而使平臺具有很好的可擴(kuò)展性、可重構(gòu)性、開放性。如“機(jī)電一體化創(chuàng)意組合實(shí)驗(yàn)平臺”采用模塊化單元，不同模塊單元之間可以方便組合，克服了實(shí)驗(yàn)的單一性和驗(yàn)證性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。由于平臺的開放性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可充分體驗(yàn)機(jī)械設(shè)計(jì)、裝配，電氣設(shè)計(jì)與接線，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與程序編寫、調(diào)試等實(shí)際操作過程。
2．產(chǎn)、學(xué)、研實(shí)踐基地的建設(shè)：
　　產(chǎn)、學(xué)、研實(shí)踐基地是生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技活動等實(shí)踐環(huán)節(jié)的擴(kuò)展平臺。我們利用在產(chǎn)、學(xué)、研合作方面具備的良好的基礎(chǔ)與條件，與十幾家企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，
　　合作研究內(nèi)容涉及數(shù)控車銑床、加工中心、開放式數(shù)控系統(tǒng)、大型物流控制系統(tǒng)、機(jī)電控制、工裝優(yōu)化設(shè)計(jì)等。以此為基礎(chǔ)，深化建成了8個(gè)產(chǎn)、學(xué)、研基地作為實(shí)踐教學(xué)的擴(kuò)展平臺，涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝、制造、機(jī)電控制、數(shù)控技術(shù)、工藝裝備、軟硬件系統(tǒng)等機(jī)電一體化課程群所涉及的知識領(lǐng)域和實(shí)踐內(nèi)容。
　　長期培育的產(chǎn)、學(xué)、研基地?cái)U(kuò)展和深化了實(shí)踐教學(xué)環(huán)境的建設(shè)，進(jìn)一步拓展了學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的途徑，也豐富了畢業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、科技活動等環(huán)節(jié)的內(nèi)容。
　　3.以實(shí)踐教學(xué)環(huán)境為基礎(chǔ)，探索工科學(xué)生創(chuàng)業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)模式：
　　學(xué)生創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)是實(shí)踐教學(xué)的一項(xiàng)重要工作，針對工科學(xué)生的工科思維特點(diǎn)，以實(shí)踐教學(xué)環(huán)境為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備訂單為驅(qū)動，通過構(gòu)建和運(yùn)行虛擬公司，體驗(yàn)真實(shí)過程，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)業(yè)能力。
　�。�1）組建虛擬公司，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力：
　　以機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)設(shè)備訂單為驅(qū)動，吸引學(xué)生積極參與，通過設(shè)立虛擬崗位，以學(xué)生為主體，全程參與，以項(xiàng)目管理方法，完全按照企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、組織、管理模式及流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的開發(fā)。通過全程參與、真實(shí)的過程體驗(yàn)，不僅提高了學(xué)生創(chuàng)新能力，強(qiáng)化了專業(yè)知識的掌握，還通過了解和熟悉產(chǎn)品開發(fā)流程和組織實(shí)施，培養(yǎng)了學(xué)生開拓創(chuàng)新、組織管理、人際協(xié)調(diào)等創(chuàng)業(yè)能力。同時(shí)，該方式實(shí)現(xiàn)了邊開發(fā)、邊應(yīng)用、邊推廣的良性循環(huán)。
　�。�2）基于產(chǎn)、學(xué)、研實(shí)踐基地，拓展創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)意識：
　　結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，選派學(xué)生深入產(chǎn)、學(xué)、研基地，在了解企業(yè)實(shí)際運(yùn)作過程的基礎(chǔ)上，體驗(yàn)創(chuàng)業(yè)過程，學(xué)習(xí)創(chuàng)業(yè)思路，培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)意識。通過產(chǎn)、學(xué)、研實(shí)踐基地的建設(shè)，為學(xué)生創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)提供了更廣闊的空間和渠道。
　�。�3）以科研產(chǎn)品為依托，積極扶持學(xué)生的初期創(chuàng)業(yè)
　　針對學(xué)生在創(chuàng)業(yè)初期面臨的項(xiàng)目、產(chǎn)品開發(fā)等方面的困難，積極利用科研成果形成的產(chǎn)品作為學(xué)生創(chuàng)業(yè)公司的初期產(chǎn)品，做到“扶上馬、送一程”。
四、結(jié)束語：
　　目前，我們建設(shè)的中職機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)踐環(huán)境在機(jī)械工程及其自動化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、綜合開放實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新項(xiàng)目、課外創(chuàng)新活動中得到廣泛應(yīng)用，在中職學(xué)生創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)方面起到了重要作用。

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