[机械电子工程的课程设置及办学模式特点]课程设置特点

机械电子工程的课程设置及办学模式特点

东莞处于珠江三角洲经济发达地区，被政府定位要建设成为“国际制造业 名城”，且与港、澳和国际交往密切，新产品、新设备、新技术引进快、更新快， 东莞理工学院是东莞地方性本科院校，具有得天独厚的产业优势。机械电f工程 是该院机械设计制造及其自动化专业的主要专业方向之一，研究机械电子工程的 办学特色具有亟大意义。

1.机械电子工程办学模式及特点 国外的高等工科教育，十分重视微电子技术与机械工程的结合，在高等院 校中正式建立机械电子专业的大致有两种类型，一种以机械制造过程机电一体化 为方向，如日本的丰桥技术科技入学生产系统工程系和英国勃莱德福的制造系统 工程系；
另一种以产品机电一体化为方向，如日本的静岗大学光电机械学科。日 本名古屋大学电子机械工程系的学者认为：过去是机械工程和电子工程分别作为 两个独立的领域，今后，社会和发展形势迫切需要能够掌握机械工程和电子工程 两个领域的人才。这个系设有电子机械基础理论、电子机械应用设计、超精密加 工、电子机械测量、集成机械工程等5个教研室。日本东京大学机械工程系设计 与制造系统专业（相当于我们现在的机械设计与制造专业）的课程设计考虑了培 养机电一体化人才的需要。他们认为在机电一体化产品中有关传感技术，数据转 换、传递与处理技术，接口技术和计算机的操作与控制技术，以及应用软件等知 识，已成为现代机械工程师必须具备的基本知识。因此他们在专业教学中增设了 以下一些课程：机械工程学、机构与信息、信息化生产系统、CAD/CAM、自动 化、先进制造技术、信号与图象处理、系统管理、机电一体化、系统动力学、机 械动力学、工业综述、工业系统以及应用软件技术等。

我国高校机械电子工程专业的设置始于20世纪80年代。最初机电工程专业是依据各校归口行业应急的需要，对原有相关专业进行调整而设置的，教学计划 的制定明显带有“机靠电”或“电靠机”的倾向。而课程设置，尤其是体现机电一体 化新技术的专业课程设置远跟不上技术发展的速度。尽管如此，由于微电子技术、 计算机技术的率先渗透，这一时期系统性教育结合进修性教育培养出的机电一体 化人才，在生产实践中，对改造企业的老产品、旧设备和生产线，提高自动化水 平和经济效益起到了一定的推动作用。进入20世纪90年代以后，机电一体化人才 的培养为了适应经济体制逐步转轨以及学科迅猛发展所带来的变化，许多高校对 机械电子工程的专业结构、课程设置、教学内容均进行了大幅度的调整。

上海交通大学精密仪器专业立足于原有专业的改造，彻底更新原有的课程 设置体系。该专业教改从优化专业课程设置入手，以“精密机械设计”“传感器”“微 机及接口技术”等核心课程为结合点，链接反映学科新兴技术应用的相关课程。

如在精密机械设计分支中，增设了“精密机械CAD、仪器CAD”等课程；
在传感器 分支中，增设了与提高产品质量休戚相关的“仪器可靠性设计”和为加强电路系统 设计能力的“精密仪器电路”等课程。与此同时，考虑到近年来光机电一体化系统 的研究已经步入产品化阶段，出于光、机、电、智能伺服系统综合设计能力培养 的需要，又增设了“仪器光学基础”“自动控制系统”等课程。优化后的课程体系， 总体分布趋于合理，较充分地体现了先进性、及时性、实用性的特点，形成了机、 电、计算机技术“三足鼎立”之势。

哈尔滨工业大学机械电子工程专业的教学改革自始至终是与学校211工程 发展规划以及教改立项研究结合在一起的。为了挖掘内部潜力、调动积极因素、 发挥综合优势，哈工大将校内原“精密机械及仪器制造工程”专业、“机电控制及 自动化”专业以及机器人研究所、现代生产技术中心合并，重新组合成立了机械 电子工程专业。这种集科研、教学、工程实践于一体的教学体系，不仅在师资力 量、教学设施上为专业教改奠定了基础，而且合一化机制自身所具有的自动反馈 功能，更为及时调整教学环节、更新教学内容提供了保证。重新制定的教学计划 中，专业课程的设置具有学时少、针对性强的特点，经适当搭配后，与统设专业 基础课组织，不仅形成了“机电控制和自动化”、“机电一体化产品设计和制造”两 个专业方向（这与当前机电工程专业机械产品机电一体化和机械制造过程机电一 体化分别设置的发展新趋势相吻合），同时，突出了知识传授与工程实际需要的 紧密结合。

综上所述，机械电子工程办学模式的共同特点是：
（1）基于机械电子学从理论到实践的不断延伸和扩展，基于机械电子工程综合性人才培养的需要，遵循“宽口径、广适应”的原则，专业方向以机械产品 机电一体化和机械制造过程机电一体化两个大方向来划分。

（2）站在市场经济对专业知识结构的总体高度上来权衡课程设置、教学 内容与教学时数，摒弃以往单纯强调课程自身完整性的作法。对专业基础课，要 削枝强干、精心搭配；
对专业课，要反应现代科技水平，突出新、简明、实用。

（3）加强实践性教学环节，探索适应经济新机制的管理方法。提倡三结 合，gfl:理论与实践相结合，教学实践与生产实践相结合，实践环节要体现机与 电的结合。

2.机械电子工程课程设置 借鉴国内外髙校设置机械电子工程取得的经验和成果，结合我院自身特点 及地理优势，总结我院第一届机械电子工程办学经验，在“保证基础、突出主干、 注重能力、增强适应性”培养原则的基础上，修改机械电子工程教学计划。建议 课程设置如下：
（1）保留通识教育课程。

（2）修改学科基础课程设置。保留机械制图、理论力学、材料力学、机 械原理、机械设计、机电传动与控制、测试传感技术、液压与气动，将互换性与 技术测量、工程材料及成型技术与机械制造工程原理整合为一门课，压缩学时：
加强电工与电子技术课程，具体将电子技术改为模拟电子技术和数字电子技术， 并增加电工部分的电路分析；
加强微机原理与接口技术课程，增设计算机辅助设 计与制造课程。

（3）修改专业课程设置。保留控制工程基础、机电一体化系统设计；
将 数控技术与制造系统的计算机控制整合为一，改设为计算机控制技术并增加学时， 增设数控机床与编程，增设机器人技术。

（4）合理设置选修课。对任选课可按照“宽而浅”的原则设置课程，组织 教学内容，一般每门任选课以20~30学时为宜；
对于跨专业的任选课可采用讲座 方式，一般每门课程的讲座时间10〜15学时为宜，以拓宽知识面、增加信息量、 扩大视野、促进能力与素质的培养提高为目的。

3.机械电子工程实践教学环节为了在大学的有限时间内，有效地培养学生的综合能力和创新能力，提高 学生的素质，除了课堂教学部分的课程设置、教学内容以及教学方法应围绕上述 培养目标进行改革外，还应重视实验教学及工程实践教学在人才培养中的重要性。

这是因为在实验教学及工程实践教学的过程中，学生将所学的知识用于解决工程 实际问题，从而产生从感性认识到理性认识的6跃；
通过实验及实践教学，学生 提高了学习兴趣，贴近了工程实际，进一步明确了学习目的。尤为重要的是还为 提高学生的综合能力和素质，培养学生的创新精神提供了一个合适的环境。基于 上述原因，我们对机械电子工程实践教育体系的建设进行了探讨研究。

3.1 机械电子工程实践教学体系 以本科培养方案和教学大纲为依据、以评估要求为标准，建议我院机械电 子工程实践分为3个阶段，贯穿于大学四年教学全过程，且每个阶段都有一定的 目的与要求，各阶段的基本内容下：第一阶段为实践认知阶段，本阶段教学主要 沿工程设计的实际过程展开，使学生通过参观、调研、资料查询检索、采购与经 济核算、动手拆装、模型制作、计算机绘图大作业的实践，得到一个真实的较完 整的工程经历，强化学生的工程意识，加深对机电结构的感性认知，并结合有关 的机电工程导论课使学生对机械电子工程有一个比较全面的了解。

第二阶段是基础实践阶段，使学生通过金工实习、电工电子实习，机械原 理与机械设计、机电传动与控制、测试传感技术、液压与气动、微机原理等课程 的实验、课程设计和大作业等环节，了解制造与控制的基本工程知识与设计过程， 训练学生逐步树立工程观念，提高解决工程实际问题的能力，培养学生的创新意 识。

第三阶段是综合实践阶段，把工程设计与机电课程结合起来，进行机械设 计与机电控制相结合的综合设计。在这一阶段学生结合专业方向课程的学习，首 先通过机电系统综合实验的yii练，然后通过专业课程设计、生产实习、毕业设计， 使学生综合解决工程实际问题的初步能力得到系统的培养与锻炼。

在实践时间安排上，除了在学期末安排一段集中时间实施外，基础实验采 用单独设课的形式；
专业综合实验采用比较灵活的方式，只给学生布置一定的实 验任务与最终要求，而完成实验任务的过程则由学生自己确定；
在实验进度安排 上，只要求学生在规定的某…段时间内（如一个学期内）完成，实验室在规定的 时间内对学生完全开放，学生完成实验有较大的灵活性，从而为学生的个性发展与创造性的发挥创建一个适宜的环境。

3.2 机械电子工程综合实验课程设置 针对机械电子工程的特点，建设机电系统综合性实验平台。设计符合新形 势下的科学合理的实验教学体系方案，充分突出综合性实验的主体作用，提高共 享性、开放程度和效率。

机电系统综合实验是机械电子工程的综合性实验课程，其主要目的是培养 学生综合运用已学的力学、机械原理和机械设汁、控制工程、测试技术、微机原 理、计算机控制技术等课程知识来提高解决实际工程问题的能力。该课程通过学 生亲自、独立完成一系列较有针对性的小设计小制作，使学生在独立工作能力、 实验实践以及专业技术知识与技能的综合应用等方面得到比较实在的锻炼和培 养。具体题目是从教学、科研、生产实际课题中提炼而出，每种题目由一至两名 教师负责辅导，各班学生分为4〜5种不同类型、不同内容的题目。如机械电子的 具体综合实验题目可以设为：①单片机实验系统一应用硬件及软件的设计与研 制；
②爬楼轮椅的设计和实验模型的设计、制作；
③单片机控制电梯教学模型；

④带闭环控制功能的单相交流伺服电动机调速系统；
⑤单相调速电动机控制的机 械手；
⑥单片机直流电动机控制系统。

在专业综合实验的内容和时间安排上，采用比较灵活的方式，只给学生布 置一定的实验任务与最终要求，而完成实验任务与过程则由学生自己确定；
在时 间安排上，只要求学生在规定的某一段时间内（如一个学期内）完成，实验室在 规定的时间内对学生完全开放，学生完成实验有较大的灵活性，为学生的个性发 展与创造性的发挥创建一个适宜的环境。同时又可以较好地解决了实验室的设备 在集中实验时不够用，空时又闲置着的矛盾，较好地发挥实验设备的效能。

3.3 机械电子工程毕业设计 进入21世纪后，我国社会主义现代化建设进入了更高层次、更快速度的发 展时期，需要大量不仅有较深的专业知识，而且知识面更宽、素质全面的高等工 程技术人才。机械电子工程要求学生具有较强的工程素质和工程技术综合应用能 力，毕业后能胜任机械电子工程方面的设计、制造、研究开发、维护与使用、生 产及经营管理等方面的工作。学生毕业后能否适应多项技术工作的需要，是否具 有一定的开拓和创新能力，在很大程度上取决毕业设计的效果。为此，毕业设计 要着眼于市场，选择科学研究与新产品开发相结合的“实战”题目，将新技术运用融入技能培养之中，同时让同学们接触市场经济知识，使他们在实战演练中不仅 增长技术才干，而且感受到市场竞争的严峻。

建议从三年级下学期开始实行导师制，学生可以选择毕业设计的方向和指 导教师，结合导师的科研项目，提前进入毕业设计，为保证毕业设计质量打下基 础。坚持选择科研项目和有生产应用背景的题目，真题真做，使学生受到严格的 工程实践和科研训练。已经签定就业协议的，毕业设计的题目可以征求用人单位 的意见，将毕业设计题目与企业生产中的实际问题和教师科研成果联系起来。少 数学生的毕业设计可以在用人单位做，由学校和企业的工程技术人员联合指导。

学生不仅可以综合应用所学知识，而且可以亲生经历企业实际的工程训练过程， 对现实社会有直接的了解，为今后上岗工作奠定基础。

总之，实践性教学体系的改革是专业总体改革的重要组成部分，始终遵循 “来源于实际，还原于实际”的指导思想。

4.结语 机械电子工程培养的是复合型应用人才，是从事机电一体化产品设计、制 造、运行、试验、开发研究的高级技术人才。要求他们既具有扎实的机械、电子、 信息等方面的理论基础，又具有较强的动手能力、工程设计和综合调试能力，从 而能综合运用系统理论、机械技术、电子和计算机技术及其现代技术，实现硬件 技术和软件技术的巧妙结合，形成优化设计方案，研制出高功能、高质量、高可 靠性、低成本的机电产品和系统。要实现上述培养目标，必须从各方面采取措施：
（1）课程设置做适当调整，学生在学习机械类知识的同时，必须加强电 类知识、计算机应用和机电接口技术、自动化技术的学习。

（2）加强实践环节，建设机电系统综合实验平台。

（3）毕业设计要着眼于市场，选择科研项目和有生产应用背景的题目， 使学生受到严格的工程实践和科研训练。

（4）校领导和有关职能部门要给予政策、财力等方面的有力支持。

作者：姚小群，王卫平，钟守炎，董敬然，许光辉，张小萍，李帅（尔莞 理工工学院，广东东莞 523808）