摘要：当今社会人工智能、虚拟现实等的快速发展迫切需要新型工科人才支撑，机电专业作为装备制造业的重要支柱学科，对其课程进行建设以适应面向未来布局的新工科建设的要求，培养具有创新创业能力和组织领导能力的工程科技人才是我们迫在眉睫的任务。为了切实培养学生机电控制系统分析与设计的综合应用能力，本文从课程的设立、教学模式的改革和评价体系等方面进行了一些有益的探讨与实践，这些经验对该课程教学质量的提高有较好的参考价值。
关键词：新工科；机电控制；教学模式；评价体系；实验     教育教学论坛
中图分类号：G642.0
文献标识码：A
 
Construction and Exploration of Mechanical and Electrical Control Series Course Experiment Based on Emerging Engineering Education Platform
WU Tao
(Faculty of Mechanical and Electrical Engineering , Kunming University of Science & Technology, ，Kunming 650500 , China)
Abstract: The rapid development of artificial intelligence and virtual reality in today's society urgently needs the support of emerging engineering talents. As an important pillar discipline of the equipment manufacturing industry, the mechanical and electrical specialty builds its curriculum to meet the requirements of the emerging engineering construction for the future layout. It is our urgent task to explore the more diversified and individualized mode of talent training, and to cultivate engineering talents with innovative entrepreneurial ability and organizational leadership. In order to cultivate the comprehensive application ability of the students' mechanical and electrical system design, some useful discussions and practice are carried out from the establishment of the curriculum, the teaching mode and the evaluation system in this paper. And these experiences have a good reference value to the improvement of the teaching quality of the course.
Keywords: emerging engineering; mechanical and electrical control; teaching mode; evaluation system; experiment
 
0 引言
机电专业控制类系列课程整合了必备的电气控制系统设计知识及相关机械设计知识，可提高学生学习的综合应用能力。该系列课程是本校机械工程及自动化、机械电子工程的专业必修系列课程。新工科强调创新与实践 ^[1]，通过机电控制类系列课程的建设希望增强学生专业技能，提高同学们的动手实践能力、培养学生对机电控制系统的综合分析及设计能力。我们依托教育部产学合作协同育人项目，从以下四个方面入手，探索适合本校机电控制类课程实验的新工科建设。
1 合理规划培养方案
在课程设置上考虑学科的发展方向、用人单位的需求，不因人设课，根据时代发展合理设置课程，整合一些课程，加大实践教学的力度，充分调动教师的积极性，激发学生的学习热情，给学生个性化发展提供更加广阔的空间。
（1）开展多样化、个性化人才培养模式
学生到校学习的目的除了获得分数以外，更关注的是能力的提升以及将来的就业、发展。鼓励学生在教师引导下，根据自身专业兴趣、能力素质提高、职业规划，用发展的眼光考虑专业与就业、专业与职业、专业与创业，选择专业和课程，加强实践锻炼，提高自身综合能力，开拓创新。
（2）使培养过程更强调应用性，调整考核比例
一方面增加实验教学内容，不仅提升每门课程开出的实验教学内容，更要注意开展综合度较高的实验，融会贯通上述系列课程。减少分组的人数，严格实验过程的考核，让每个学生积极参与进来，提升实验操作水平，使学生实践动手能力^[2]、科研水平得到切实提升；另一方面对现行的末考比重过大进行调整，加大实验成绩占比。
（3）利用新工科平台，探索产学合作机制
加强学生的企业实习，探索高校与企业的产学合作人才双向交流的机制，根据机电专业自身特点，积极凝聚学校与企业共识，促进产学融合，真正打通实践教学的“最后一学里”，培养真正的零适应期机电专业学生，推进传统机电技术与工程教育深度融合，提升学习效率，提高教学效果^[3]。
2 多渠道开展实验，提高实践创新能力
人类的能力与才干来自于人们的指尖，手指那些细小的溪流可以不断补充创造性思维的源泉。教师要秉承以学生为主体，通过实验室（场地和设施）、时间、教学内容、教学过程、教学管理与评价方式的改革创新，为学生营造充分发挥自主性和创造性的实验学习环境。新工科建设强调实践能力提升，我们主要从以下几个方面来提升。
2.1 仿真实验平台建设
虚拟仿真是随着计算机技术的发展而逐步形成的一类试验研究的新技术，由于计算机技术的发展，仿真技术逐步自成体系，成为继数学推理、科学实验之后人类认识自然界客观规律的第三类基本方法。
以往的教学主要以课堂讲授理论知识为主，开设的实验由于受设备条件的制约，主要是一些验证性实验，这些实验要和实验指导老师联系好时间到指定地点完成，这些实验很传统，不利于激励学生深入学习研究。而现在仿真软件的使用，学生可以利用业余时间，针对自己的爱好，开展实验。
2.2 依托现有资源，开发新实验
我校实验室资源投入不足，实验设备陈旧，所列的实验内容均为传统的诸如指示灯的亮、灭等传统验证型实验，不能激发学生的创新意识，更不适应现代科技的发展需求。实验室里还有些设备，经常放置，有些选修课选课的学生不多，开不起班造成相关实验室长期停滞，但是想学的学生还是有，我们如何应用好现有资源，不要让这些设备闲置。再者，实验室管理制度欠佳实验设备摆放在实验室，专人看管，固定时间开放、不灵活，学生有时间想做实验的时候，实验室人员又下班了。通过建立共享实验室的方法，实现实验室的时间、空间上的开放^[4]。
机械设计的图纸究竟是否可行？机电类的学生设计的图纸，能否进行加工？还有待检验。我们联系校内的实习工厂，学生利用课外活动基金或教师的科研经费，支付少许的原材料费就可以自己动手加工制作出实物，检验一下设计的合理性，提高了实际动手能力。
2.3 师生合力，共同开拓新实验
我们主要从以下两个方面着手开展：
（1）由于是工科，需要大量的实验平台建设，基础算法的研究，也需要实验的验证，作者自身的科研课题的实验平台的开发分解成若干小的实验课题，学生可任选其中之一开展工作深入下去，然后再统一汇总成一个大的平台。学生开发出来的新实验也可作为实验指导书新的内容。
（2）重视学生的新思路，年青人的想法有些时候天马行空，当中有些构想肯定会成为未来发展的方向，应鼓励学生努力将这些想法付诸实现。当然这个过程是枯燥且艰难的，而且还伴随着巨大的压力，所以这个过程能够很好地培养吃苦耐劳的精神。
2.4 产学合作，共同开发新实验
产教结合相互融合，相辅相成。和企业共同探索的一些人工智能、机器人开发的项目，既是当下研究的热点，能解决社会亟待解决的问题；而且学生的热情也容易调动。来自于企业的研发实验，一方面，学生得到了锻炼；另一方面企业也获得了一些解决问题的新思路。实现合作共赢。
我们在机电控制系统综合实验中采用由教育部产学合作协同育人项目所依托的开来科技公司提供了一些小型单片机的开发套件，学生整合自己的学习时间、业余时间完成实验内容，在此基础上根据自己的想法开发新的实验内容。当灵感来了的时候，学生可以随时随地实现。采用口袋实验室可以改变以往传统实验在规定的时间、指定地点完成规定内容的实验，实现时间、空间上的开放，更大程度拓展开发空间。
3鼓励成立科技创新小团队，积极参加课外科技活动
古希腊哲学家普罗塔戈说过：“学生的头脑不是用来被填满知识的容器，而是需要被点燃的火把。”我们鼓励学生在课内学习的基础上，充分利用了课余时间多参加课外科技学术活动，努力建立以学生为中心，以问题为导向的研究型学习平台，使学生综合能力得到全面的提升^[5]。针对社会生活中出现的一些问题，指导老师和学生共同探讨，彼此调动思维、发挥想象，积极创新，搞一些小发明、报一些项目，写一些专利和小论文，学生通过取得一些小的成就，积少成多，积累经验。鼓励学生多参加学科竞赛，将自己的想法、作品展示出来，通过参加比赛实现以赛促学，学赛相辅。我们经过多年的积累，跟踪调查，发现参加过课外科技活动的同学对专业知识的理解更深入，动手实践能力更强，思维更活跃，更善于表达自己的想法；取得一些成果后，自信心大幅度提升。
4 产学合作模式下建立合理的实验教学评价体系
真正使“考生”变为学生，其切入路径可以改变现有的评价体系以及评奖评优模式。我院通过多年探索，除了实行传统的奖“考”金以外，新增了奖“研”金、奖“创”金，学生课外科技活动奖励，鼓励学生积极参与课外科技活动。我们建设基于新工科机电控制类系列课程评价体系的目的是针对以往传统课堂讲授为主，问题讨论和知识应用实践等环节较少；考核方式以期末考试为主，对学生的动手能力以及创新实践能力的考核较少，开展基于理论实践一体化模式的机电控制类实验评价体系的改革、探索，建设科学完整、导向明确、简化易行的评价体系^[6]。我们拟从以下两个方面入手：
4.1 评价主体多元化
实验的评价不是单纯的学生、学校评价或者是教育行政部门评价、外部的评价专家和校内的督导以及关注人才培养的社会团体等，它的评价主体可以是与课程建设有关的用人单位，因为最终能否适应经济的发展，满足社会的需求，还是要靠实践来检验。不同的评价主体出于自身角度以及需要的不同会对同一门课程做出多维度的判断。因此，在课程评价主体的考虑上应当尽可能包括课程建设和改革的主要相关方，尽量以主体的多元化和分析的多维度使评价的结果趋向合理和公平更好地平衡和体现各方的要求。
4.2 评价方式实践化
工科的发展离不开企业的高度参与，产学结合的课程评价是由学校与企业共同完成的“复合型”评价体系，该体系的建构主要包括以下几个方面的内容：
1）成立校企合作专业建设指导委员会。该委员会由教授、企业技术专家、人力资源等管理专家共同组成，主要负责专业培养目标等的论证与审定，共同协商确定专业人才实践培养方案，具体指导专业教学改革和专业建设，促进校企紧密合作。
2）完善“产学结合”的课程评价制度，制定各单项实验内容的操作细则及实验成绩评价规则以及学生综合能力评价标准，如：校内理论课程评价表、校内实验指导老师评价表、企业实验指导老师评价表等。共建校企共评学生考核体系。邀请行业、企业的技术骨干、专家等与专业教师一起参与到学生的实验考核与评价中。理论教学考核在学校进行，实践教学考核在由学校、企业指导教师共同进行评价，以实现真实职业环境中多元化评价的有效结合。
5 结语
从20世纪末开始，国际工程教育改革风起云涌。“回归工程”、“工程教育范式转移”、“再造工程教育”等口号的提出，无不反映出创新工程教育的国际发展趋势。在这一意义上，“新工科”的提出为工程教育的理论和实践探索提供了一个全新的视角，为机电专业未来的发展创造了更好的契机。我们在机电控制类系列课程实验的教学与改革中，总结了以下几点经验：
（1）本文对基于新工科的机电系统控制类系列课程的建设进行了探讨，在教学内容、实验形式、评价体系等方面都进行了较为深入的探索；
（2）在实验改革上着重提高学生的动手能力，分析问题与解决问题的能力；
（3）鼓励学生积极参加课外科技活动，构思新的小实验，培养创新意识；
（4）以上教学改革在本校机械工程及自动化专业2016～2018届学生中进行试验，取得了较好的教学效果，提高了学生的创新能力和探索意识。
 
参考文献：
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[2] 韦文联.能力本位教育视域下的应用型本科人才培养研究[J].南京：江苏高教，2017（2）：45-48
[3] 韦钰，石蕴玉，曾国辉. 新工科背景下的电气工程专业实践教学模式探究[J].北京：中国现代教育装备，2017（11）：72-74
[4] 闫阳，史永宏，王林. 高校计算机实验室开放模式的研究与实践[J].教育与社会科学综合·高等教育，2018（3）：232
[5] 郭卉，韩婷，黄刚. 大学生科技创新团队：最有效的本土化大学生科研学习形式—基于三所研究型大学的调查[J].高教探索，2018（1）：5-10
[6] 董艳燕，沈为民，李晨霞等.设计性实验评价体系的研究与实践[J].石家庄：教育教学论坛，2016（1）：115-116
 
基金项目：本论文受教育部产学合作协同育人项目“基于新工科的机电控制系统设计与实践”（项目编号：201702068002）支持。
作者简介：吴涛（1973—）女，汉族，云南昆明人，昆明理工大学机电工程学院副教授，工学硕士。研究方向：机电一体化技术。
 
收稿日期：2018-10-26