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《机电传动控制》思政元素的思考与施教方法
发布时间:2024年01月22日 09:40 点击: 126 发布:

《机电传动控制》思政元素的思考与施教方法

黄俊杰1 ,黄存捍2 ,魏绍亮1

1 河南理工大学机械与动力工程学院 河南焦作 454000

2河南理工大学 教务处 河南焦作 454000

 

[摘  要]:在工业4.0、智能制造的环境下,高等院校如何培养德才兼备的社会主义的建设者和接班人成为值得思考和重视的问题。从“知识传授、能力培养与价值塑造” 角度,以机械工程专业核心课程《机电传动控制》为例,提出“知-记-用-创”的系统化学习模式,夯实学生理论知识基础,深入挖掘课程内蕴含的哲学思维、科学方法与数学思想,以及价值取向与塑造的育人元素,强化学生作为制造人在智能制造领域的专业使命和责任担当,为培养具备德才兼备高素质专业型人才贡献力量。

[关键词]:机电传动控制  “知-记-用-创”学习模式  思政元素  德才兼备

[基金项目] 2017年河南省高等教育教学改革研究与实践重点项目“兴趣导向多信息融合下《机电传动控制》教学方法研究与实践(2017SJGLX039)”;2021年河南理工大学校级课程思政试点建设项目《机电传动控制》(教务工作通知﹝2021﹞4号文);2019年河南省高等教育教学改革研究与实践重点项目“工程教育专业认证视角下的工科专业非技术能力培养研究与实践(2019SJGLX056)”;2019年河南省高等教育教学改革研究与实践项目“地方高校引导教师潜心育人的制度研究与实践(2019SJGLX011)”.2020年河南省新工科研究与实践项目“面向新工科的地方高校教师综合工程能力提升研究(2020JGLX034)” 

[作者简介]黄俊杰1978-),女,河南镇平人,博士,河南理工大学机械学院,副教授,主要从事机器人技术的教学与研究工作;黄存捍(1978-),男,安徽桐城人,博士,河南理工大学教务处,讲师,主要从事本科教学质量研究工作;魏绍亮1969-),男,山东济南人,博士,河南理工大学机械学院,教授,主要从事教学管理和测控方向的教学与科研工作。

[中图分类号]G641,TP271+.4     [文献标识码]A     

 

引言

制造业是国民经济的重要支柱产业之一,我国的制造业正由制造大国向制造强国转型,高端技能型人才的需求日益凸显。而人才的培养更是重中之重,培养社会主义“德才兼备”的建设者和接班人是高等工科院校义不容辞的责任与担当。

《机电传动控制》课程是机械设计制造及其自动化专业必修的一门核心专业课,根据科学发展和内在规律,从机电系统入手,以电动机为对象、控制为目的,为机电装备提供运动控制,满足实际工程要求。在“智能制造2025”与“煤矿智能化”的背景下,该课程的知识结构为培养智能制造、机电一体化人才提供了必要的理论知识。

除传授知识与能力培养外,人才的价值取向与塑造在当今尤为关键,故高校工科院校思政教育已为我国教育体系的重要环节之一,正如习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上的讲话中所强调的:“思想政治理论课坚持在改进中加强,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应”,会议强调了把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全员育人、全程育人、全方位育人,于是基于立德树人的课程思政如何与专业课程有机融合,达到润物无声的育人目的,实现知识、能力与价值于一体的人才培养,是一个值得思考的重要问题和努力的方向。

为了更好理解课程思政,刘建军[1]从理论上对课程思政的内涵、必要性与可能性、特点与优势,以及原则与路径,进行比较全面的阐释。董小龙[2] 介绍了理工类大学课程思政建设上应进一步明确理念,细化实施方案,强化建设合力,提高师生动力。将专业课程与思政课程有机融合,高靖[3] 从课程思政在工科专业课程教学中存在的问题入手,提出课程思政在工科专业课程教学中教学与思政元素结合、运用多种教学方式等策略,在教学中逐步培养学生的素养。孙秋野等[4] 分析传道授业解惑的辩证关系,针对六项课程思政培养目标等提出十类课程思政在专业课中的融入策略,并以《电力系统分析》为例,探讨了思政课程建设方案的有效性和可行性。韩庆珏等[5] 以《机电传动系统动力学基础》一节为例,探讨了思政元素挖掘的角度和方法,分析了课堂实施的具体操作策略,为工科应用类专业课程思政建设提供实践参考。陈薪羽[6] 以《机电传动控制》课程为例探索了四个方面的人文素养和工程素养的培养方法,对课程思政教育融入理工科专业课程思政的方式进行了思考和设计。本文分析机电传动控制知识体系及要求,提出知-记-用-创”的学习模式,确保学生掌握专业知识并具备相应的能力,同时结合思政课程的内涵,挖掘《机电传动控制》课程的思政元素,在传授知识和能力培养的同时,使之与专业课程内容无缝联接,切实达到教学全过程育人的目的。

 1.课程的知识体系

     机电传动控制是研究以电动机为动力,通过对电动机的控制,实现对机械装备的运动要求。该课程理论性强,知识点零碎,为了便于学生掌握,将主要知识体系进行梳理,结合课程教学目标[7],课程内容的具体体现及培养能力如下:

1.1 机电系统的动力学基础   

该部分推导了机电传动系统的运动方程式及其含义,深刻理解机电传动稳定性的含义及如何判定系统的稳定性,通过学习使学生把电动机和机械系统两者间通过动力学建立联系,从而培养学生分析、判断机电系统稳定运行的能力。

1.2 电动机原理与特点  

主要讲授常用动力电机(直流/交流)和控制电机(步进/伺服)的结构、工作原理,理解掌握其机械特性以及启动、调速与制动方法,具备运用知识的能力即根据实际工况及运行时电机特性,合理选用和使用电动机。

1.3 电机控制系统   

主要包括继电器-接触器控制电路中的元器件的特性、控制方法,能够设计一些简单的控制线路,控制电机中驱动电路的器件如晶闸管的工作原理、典型整流与逆变电路特点;理解逆变与脉宽调制的工作原理控制技术等,通过学习锻炼学生运用专业软件编程、仿真与操作的能力,具备分析问题并创造性提出解决方案的能力。

1.4 直流/交流调速与步进电机控制系统  

从系统角度讲授机电装备的控制系统组成、原理以及控制方式等;理解交/直流自动调速系统中基本环节及常用反馈环节特点及适用场所;培养学生根据生产机械的要求,合理选用机电传动控制系统及解决实际生产中控制系统运行问题的能力。

4部分内容相互联系、逐层递进,形成了课程的知识体系,如图1所示。

 

 
 

1  《机电传动控制》知识体系图

 

2. 课程思政元素的思考与提炼

本课程在全面梳理课程知识体系和育人价值体系的基础上,拟提炼以下三个育人元素在课程教学中实施。

2.1 哲学思维、数学思想育人元素

    深入研读课程内容,其中不乏含有系统论、事物发展规律、辩证法、实践论等哲学思维与数学思想,下面从四个方面具体进行阐述课程中挖掘的哲学思维和数学思想。

2.1.1 系统论

从全书整体来看该课程的知识框架,在本质上有着系统性的联系,具体表现在该课程的知识体系图中。系统化构建“知-记-用-创”的学习模式,对各章甚至节的内容,需学生熟知专业术语,理解性记忆其结构、原理与特性,对基本原理、方法活学活用、学以致用,最终方能达到自我突破与创新。

当前全球一体化的关系越来越紧密,人类、地球、环境之间形成了人类命运共同体,由于全球经济高速发展引发的能源危机、环境污染等事件越来越引起人民的沉思,如何构建和谐的全球家园是一个系统工程,如何实现节能减排,绿色制造,实现可持续发展是当前全球关注的焦点之一。

2.1.2 辩证思维

任何事物具有两面性,分析问题不妨从多个角度甚至对立面去思考和看待问题,如负载机械特性中的位能性转矩,当同一个物体处于不同的运动方向(上升或下降)时,作用在物体上的力矩对其运动有着促进或阻碍作用,培养辩证思维,有助于让学生从多角度看待问题和分析问题。同样,在教学过程中善于发现和挖掘课程中的科学思维,引导和培养学生树立正确的世界观与方法论。

2.1.3 实践论

实践是检验真理的唯一标准,该课程中除了基本理论知识外,实践则是非常重要的一个环节,尤其是在理论基础上设计的控制系统是用来控制实际机械装备,必须反复调试。在讲授理论性较强内容时,结合实际或实践进行教学,效果更佳如电机制动特性部分,生产实习时的矿井提升机便是很好的例证。

2.1.4 数学思想

转换为数学问题对工科专业问题进行求解是常用思维方法之一,如物体能够在驱动力与阻力的作用下,满足什么条件下能稳定运行?在此用数学方法进行机电系统稳定性判定,学生更易理解和掌握。

2.2 价值取向与塑造育人元素

    2.2.1 国家力量

“中国制造2025” 报告中指出:以促进制造业创新发展为主题,以信息化与工业化深度融合的数字化、网络化、智能化制造为主线,以推进智能制造为主攻方向,实现制造业由大变强的历史跨越。在国家政策引导下,传统机械面临着转型,机械自动化、智能工厂提上日程,呼吁学生的主力军到制造队伍中来,对中国制造和自主研发一直并继续保持热情和信心。

纪录片《大国重器》讲述了充满中国智慧的制造故事,再现了中国装备制造业从无或小到大,到赶超的竞争力,体现中国装备制造人多年来的坚持不懈、努力突破的精神以及实现技术创新的决心。

    随着我国经济建设速度不断加深,给环境带来一定的影响,十九大报告中提出了“绿水青山就是金山银山”的生态环境理念,所有这些理念及发展在制造业中要求不断地突破现有技术,实现新能源的开发以及绿色制造来完成。在讲授以电动机为主线的“机电传动控制”这门课程时,将新能源、绿色制造等渗入课程内容,无疑是引领国家经济发展的育人元素。

2.2.2 精神传承与担当

在纪录片《大国工匠》中讲述的劳动者,凭着专注和坚韧,成为一个个领域不可或缺的顶级技工人才,他们勤奋实践,兢兢业业奋战在一线,被这个时代所铭记和传颂,他们千锤百炼,精益求精,打磨“中国制造”,其所体现的宝贵精神值得我们传承,激励着学生们不怕磨难,在专业的道路上奋勇向前。

2.2.3 爱国情怀与奉献

我国的制造业、智能装备在很多领域尚处于“跟跑”地位,有的关键技术经常被“卡脖子”。2018年“中兴事件”乃至优秀民族企业华为断供之事,激励并教育着学生踏实进取,奋发努力,用满腹的知识和热情回报祖国。在关键技术领域实现零突破,科技强国,提升国家的国际地位,提升民族的自信心与自豪感。

从钱学森、钱三强、邓稼先、钱学琛等老一辈科学家,到陈景润、黄大年、南仁东等当代科学家,均为典范、榜样。指引着学生继承和发扬老一辈科学家的优秀品质,胸怀祖国、艰苦奋斗、无私奉献,攀登知识高峰,到祖国最需要的地方建功立业。

除了以上育人元素,时政中的法律、工程伦理、中国抗疫精神等将与课堂内容进行有机融合,合理安排课上、课间与课下时间,贯穿教学全过程,达到润物无声的效果。

3. 授课方法与能力培养

教学内容固然重要,但离不开精心教学方式的设计。在讲授过程中,主要采用启发式教学、讨论式教学、信息技术融合教学、项目驱动式教学等教学方法。

   3.1 启发式教学

    启发式教学主要运用已经学过的知识,对一些问题进行探索,启发同学们思考,培养同学们的科学精神,如在讲解直/交流电机、控制电动机时,会启发同学们对这些电动机结构、特点进行总结,针对其优、缺点提出自己的见解和改进方法,培养学生正确分析问题的能力。

3.2 讨论式教学

提出问题后,对学生进行分组,在理论学习基础上,引导学生对实际机械装备的控制系统进行方案设计,训练思维方式,在讨论过程中不断鼓励学生大胆创新,敢于质疑,培养求真的科学精神。

3.3 信息技术融合教学

针对课程中晦涩难懂、抽象部分采用现代信息技术或工具如SolidworksMATLAB、CADeSimu、Multisim等进行直观再现结构、特性等,引导学生借助于仿真透彻理解参数含义,扎实基础,掌握专业分析软件。

3.4 项目驱动式教学

面向需求,通过小项目或课题,提高学生兴趣和能动性,参与学科竞赛,运用新技术、新方法进行科技创新,让科研反哺教学,融于教学,使之学有所用,强化知识,从而提高技能,增强信心。

通过精炼的课程内容与思政元素的有机融合,采用上述多样灵活的授课方法,必将起到事半功倍的效果,实现高端人才培养的目标。

4. 结论

在大力发展智能制造与装备的背景下,培养德才兼备的专业型人才是高等院校的目标和责任。本文从当前技术需求出发,构建了《机电传动控制》课程的知识体系,提出了“知-记-用-创”的学习模式来夯实学生的理论知识;从三个方面介绍了学生的价值取向与塑造的思政元素,最后给出了四种类型的授课方式,为培养具备严谨的科学思维与方法、科技报国情怀的德才兼备专业型人才提供保障。

      

[参考文献]

[1]刘建军.课程思政:内涵、特点与路径[J].教育研究,2020,41(09):28-33.

[2]董小龙,王若斯.理工类大学课程思政建设的路径研究[J].中国高等教育,2021(07):25-27.

[3]高靖.课程思政在工科专业课程教学中的融入探究[J].黑龙江科学,2021,12(13):114-115

[4]孙秋野,黄雨佳,高嘉文.工科专业课课程思政建设方案:以《电力系统分析》课程为例[J].中国电机工程学报,2021,41(2):475-485

[5]韩庆珏,文韬,龚中良.机电传动控制课程教学内容思政元素研究与探索——以《机电传动系统动力学基础》为例.农业工程与装备,2021,48(1):46-48

[6]陈薪羽.机电传动控制课堂融入课程思政的探索[J].装备制造技术,2021,No.3:245-247

[7]黄敏,刘洪霞,陈丰,张华.混合式教学模式在机电传动与控制课程中的探索与实践[J].内燃机与配件,2021(02):253-254.

 

Thinking and Teaching Method of Mechanical and Electrical Transmission Control

Huang Junjie 1 Huang Cunhan 2 Wei oliang 1

1 School of Mechanical and Power Engineering, Henan University of Technology, Henan Jiaozuo 454000

2 Academic Affairs Office of Henan University of Technology Jiaozuo 454000

Abstract: In the environment of industrial 4.0 and intelligent manufacturing, how to cultivate the builders and successors of socialism with both political integrity and ability has become a problem worth thinking about and paying attention to.From the perspective of "knowledge impart, ability training and value shaping", to mechanical engineering core curriculum "electromechanical transmission control", for example, put forward "know-remember-use-create" systematic learning mode, consolidate students' theoretical knowledge foundation, dig the course contains philosophical thinking, scientific methods and mathematical thought, and value orientation and shaping education elements, strengthen students as manufacturers professional mission in intelligent manufacturing and responsibility, to cultivate both high-quality professional talents.

Key words: mechanical and electrical transmission control "know-remember-use-create" learning mode ideological and political elements have both political integrity and ability

 

 

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