隨著社會需求的不斷變化，高等教育的教育觀念和模式也在發生根本性的轉變。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010―2020 年)》明確對本科教育提出了“營造自由的探索環境，鼓勵學生主動發現、分析和解決問題，堅持教育教學與社會實踐相結合，培養具有較強工程意識和創新能力的復合人才”的要求。

　　[摘 要]針對現階段高校人才培養中工程性和創新性薄弱的問題，結合機電專業知識結構特點，將慧魚模型作為典型的工程對象引入機電創新實踐教學中，并對傳統的實踐教學平臺、教學方法、教材等作系統的變革，建立基于工作過程的創新型工程教學法，達到培養具有較強工程意識的創新型復合人才的目的。

　　[關鍵詞]教育職稱論文發表,工程對象,創新實踐,慧魚模型

　　機電工程是一門實踐性非常強的綜合性工程技術學科，實踐教學在學生綜合能力的培養和工程意識的形成方面具有獨特的作用。因此強化實踐創新，培養工程應用型人才已成為國內許多高校機電實踐教學改革的目標。我校在以慧魚模型為載體的“工程對象教學法”實踐體系建設中，也做出了積極有益的探索。

　　一、機電創新實驗教學現狀

　　目前許多院校機電專業課程設置和教學模式還是圍繞著以學科為主體的行政主導模式，教學偏重理論講解，實驗實踐依然以分立的技能訓練為主，面向現代工程系統特點的工程訓練體系和創新模式尚未完全形成。主要表現在：教學地位上，依然強調以理論體系為核心的教學和考核方式，注重理論指導實踐、實踐附屬于理論，實驗實踐是為加深理論知識的理解服務;教學內容上，服務于理論教學的實驗實踐內容，缺乏與實際工程問題結合，不能培養學生工程應用能力和創新思維能力;教學組織上，以專業課程為單元，理論實踐教學分開，往往是老師講解，學生按要求操作完成，并不能給學生一個完全自由發揮創造的空間，缺乏開放性和創新性;教學條件上，由于師資、設備、安全等主客觀原因，使創新教育只是集中在少部分比較優秀和主動的學生身上，無法對學生開展普遍創新教育，這與“大眾化”的教育理念相背。

　　二、工程對象教學法

　　工程對象教學法是基于工作過程的創新型工程教學方法，是在理論和實踐教學中引入各種典型的工程對象，以典型工程對象作為創新教學平臺，將理論講解、實驗實踐教學與創新活動等融為一體的新型教學方法。在機電工程專業教學中，“工程對象教學法”模式是對傳統實驗實踐教學的一種創新和突破。

　　首先，將典型工程對象、項目和案例引入機電實驗教學，使實踐更加具有“真實性和直觀性”。豐富的工程對象可使學生更系統地理解所學知識，并在此基礎上熟練掌握所專業技能。

　　其次，按照“任務驅動”的模式分解課程的知識點，圍繞具體任務展開教學，能激發學生的學習興趣和探索欲望，變被動學習為主動學習。

　　最后，打破了常規的“講課+實驗”的教學形式，將理論講解、實踐教學與創新活動等融為一體，采用教師引導、學生主體的方式開展，使教與學的有效性得到最大限度的發揮。

　　三、以慧魚模型為載體的“工程對象教學法”的機電創新實驗教學

　　(一)慧魚創意組合模型

　　慧魚創意組合模型(Fischertechnik)1964年誕生于德國，是技術含量較高的工程技術類拼裝模型。慧魚創意組合模型主要有組合包、培訓模型、工業模型三大系列，涵蓋了機械、電子、控制、氣動、汽車技術、能源技術和機器人技術等學科領域。模型采用標準的工業基本構件(機械元件/電氣元件/氣動元件)，配合傳感器、控制器、執行器和軟件，運用設計構思和實驗分析，可以逼真地表現機械系統的構成、控制過程及科學原理，實現工業生產和大型機械設備操作的模擬。為課堂及實驗室教學提供了良好的教具，也為工程培訓、項目開發及可行性論證提供了有力的工具。

　　(二)以慧魚模型為載體的“工程對象教學法”在機電創新實踐教學中的應用

　　作為典型的工程對象引入機電創新實踐教學中的慧魚模型主要包括組合包、培訓模型、工業模型三大系列，以慧魚模型為載體的機電創新實踐教學體系如圖1所示。

　　慧魚組合包模型包括基礎組合包、專業組合包和機器人組合包。基礎組合包提供大量機構系統，如連桿、齒輪、鉸鏈、履帶、齒輪箱等。學生通過模仿和動手實驗，能達到對基本機械結構的感官認識，并能建立起科學的實驗方法和理念。適合剛接觸機電專業的學生的創新基礎教育。

　　專業組合包括機械結構組合、氣動組合、電子組合、機器人起步包等。可滿足機電專業基礎課的教學實驗，面對大二學生的基礎創新實踐。例如機械結構組合模型可以在機械原理和設計課程實驗中提供多種機械結構套件，學生能自主搭建各種模型，模擬各種機械運動，復現機構工作原理。電子組合將開放的面包板引入傳統的電子制作和自主電子實習。氣動技術能針對氣動技術課程開展實驗等。

　　機器人組合系列是匯聚了工程實踐中各種典型的機器人，是集教學、研究和比賽于一體的綜合平臺。在專業課程實驗時，控制器能提供靈活和豐富的接口，支持多種開發語言，可用于單片機C語言、PLC、測試技術，智能控制等課程的實驗教學，作為創新實踐平臺，能夠滿足高年級專業認知與創新，課程設計、畢業設計和開展學科競賽等的需要。

　　培訓模型和工業模型是系列工業現場模型，如多自由度機械手，柔性流水線、綜合倉儲加工系統等。能精確搭建、生動地模擬各種復雜的工業化生產設備和流水線，常用于生產實習的前期準備和畢業設計。

　　(三)機電創新實踐教學體系中“工程對象教學法”的特點

　　1.典型的工程對象與機電創新實踐教學相結合

　　在機電創新實踐教學中，作為典型工程對象的慧魚系列模型既可以面向本科學習的某個階段、某門課程，也可以覆蓋大學學習的全過程。既可用于課內理論實驗教學，也可面向課外創新實踐教學。基礎性的工程對象的引入，能達到對基本構件的感官認識，并能建立起科學的實驗方法和理念。專用型工程對象，主要服務于某類課程，比如機械、電子等專業基礎課的實驗教學與實訓。綜合型工程對象機器人，主要用于專業課的教學與實訓、綜合訓練、課程設計、課外創新活動等。 　　2.系統的多層次的實踐體系

　　以慧魚模型作為工程對象主線，將技能和創新訓練融入大學四年的創新實踐，形成多層次、系列化的創新實驗體系。基礎認知層，實現機電專業初步認知，培養創新興趣。中級應用層承上啟下，提供教學機械電子專業課程實驗，鍛煉動手能力;專業創新層，實現對專業知識的應用，通過綜合性的項目和開放自主的實踐方式，來培養學生工程意識、協作精神以及提高創新能力等。

　　3.豐富的教學組織和形式

　　在以“工程對象教學法”為核心的機電創新實踐教學體系中，實踐教學形式、實訓項目、考核方法與傳統相比，都有了很大的變化。按照項目驅動來設計任務，教學實踐合二為一，時間和空間更加靈活。考核方法也多樣和豐富，既有按傳統的實驗預習、出勤、報告、課內問答等綜合評定的方式，也有以設計說明書、創新創意和賽事成績來評審確定。

　　四、基于慧魚模型的機電創新教學方案的實施

　　(一)總體規劃，分步實施的策略

　　基于慧魚模型的創新工程訓練方案的內容豐富，在實施過程中可采用“統一規劃，分步實施”的策略。結合實際情況，由簡單到復雜，逐步投入資金，積累師資力量和教學經驗。從課程選修到專業推廣必修，循序漸進，深入開展。

　　按照總體規劃的思路，整個計劃分三個階段來完成。在第一個教學階段，通常以認識工程系統對象為重點，通過簡單和典型的工程系統對象的認知或拆裝，熟悉機電工程系統的基本組成。第二階段，將機械電子、自動控制、傳感器等課程教學內容融入第一個教學循環的典型工程對象系統中，學生通過親自設計、組建、調試到最后完成系統控制，全面掌握機電工程系統的分析、設計、建模和調試等方法。第三階段，通過給出一些典型工程對象的設計課題，提升學生的融會貫通能力和創新能力，獲得相應機電專業的設計和開發技能。

　　(二)循序漸進，逐步完善教材等教學資源

　　實驗實踐教學順利實施，需要打破常規理論知識排列，基于工程對象來設計典型的操作任務，按照任務驅動的形式編寫教材，按照項目教學法的形式來編排課程。在教學初期，教材選用可借助慧魚模型的產品說明書、企業提供的教學資源和成果首先開課，在教學實踐基礎上逐漸策劃、編著更貼合自身需求的教材。

　　(三)充分利用外部資源，校企合作優勢互補

　　典型工程對象是實驗實踐教學順利實施的基礎。慧魚模型的選擇與維護、軟硬件的升級、師資的培訓、專業教學的指導等需要企業和學校共同完成，因此建立良好、緊密的校企合作關系可以充分發揮各方優勢，更好地為學生服務。由教育部組織，慧魚產品代理商中教儀器公司主辦的兩年一屆全國機械創新設計大賽慧魚賽區競賽，以及創新設計論壇，給高校機電創新實踐教學經驗交流提供了一個很好的平臺，對于進一步推動和完善機電創新工程實踐訓練方案的實施具有非常重要的意義。

　　五、結束語

　　在機電實踐創新教學中系統地引入慧魚模型，把專業基礎課和專業課的教學與實踐放到典型的工程對象環境中，同時對實踐教學內容、教學方法、組織形式等方面進行改革，創造了一個良好的符合應用型本科工程教學要求的實踐模式。作為人才培養體系建設的一部分，以慧魚為載體的“工程對象教學法”模式的實施和完善，為我院創新型人才的培養開辟了一條新的途徑。

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