主页 > 技术文章 > 利用（yòng）光机电一体（tǐ）化实训设备培养学生创新能力 2025-08-26

利用光机电一体化实训设备培养学生创新能力（lì）

摘要（yào）：光机电一体化（huà）实训设备融合了机械、电气、PLC、气动、传感、计算机等多（duō）项技术,采（cǎi）用了开放式和模（mó）块式可拆卸结构,为学（xué）生实践动（dòng）手、分析解决问题等能力的培养（yǎng）提供了很好的实（shí）践平台（tái）。借助于此实训装（zhuāng）置,精心设计了教学案例、实训项目,以及毕业实践课题,然（rán）后采用（yòng）基（jī）于行动（dòng）导向的分组实施教（jiāo）学方法锻炼学生的综合能力,取得了（le）很好的效果。这（zhè）不（bú）仅培养（yǎng）了学生的专业技能,同时也使得学生的表达能力、团队协作能力、创新能力等综（zōng）合能力得到了提升,提（tí）高了（le）学生的社会竟争力（lì）。
一、前言：
　　对机电一体（tǐ）化（huà）课程群而（ér）言（yán），实（shí）践教学是培养学生实践能力、创新能力、创（chuàng）业意识和创业能力的极为重要的环节。但（dàn）是（shì），目（mù）前在机电一体化实践教学中仍普遍存在以下问（wèn）题（tí）：
　　（1）机电一（yī）体化课程群各知识模块之间（jiān）具有较强的融通性和连贯性，但在（zài）实践教学体系上仍存在各门课程教学实验单一、孤立等问题，难以实现各知识模块（kuài）的有机衔接。教学（xué）实（shí）践体系没有完全（quán）实（shí）现课程实验、课（kè）程（chéng）设计、生产实习、毕业设计、科技活动（dòng）等有机结（jié）合，很少深化到创业意识和创业能力的培养环节。
　　（2）机电一体化实验设备、平台以购买商品化的成套（tào）系统为主，因而部分实验仍以示教、演示为主，开放扩展性有限，不利于学生综合实践能（néng）力、工程能力、创新能力的培养，机电、信息科技前沿技术在实验平台上难以及时（shí）体现和应用。
　　（3）学校有限投入与学生对实践教学资源需求存在较大矛盾。如何把科研（yán）成（chéng）果快速转化为实践教学资源，实现科研成果效益最大化，保持实践教学平台的技（jì）术先进性及可持（chí）续发展性仍是一个（gè）急需（xū）深入研究和实（shí）践的（de）课题。
　（4）如何将工（gōng）科学生工科（kē）思维与（yǔ）创业素质（zhì）培养有机融（róng）合是一个急需研（yán）究的问题。
二、机电一体化课（kè）程群实践教学体系构建：
　　针对上述问题，在分析机电一体化课程群知识模块，以及实践教学（xué）各环节特点的基础上，我们对实践教学体系进（jìn）行了（le）改革，构建（jiàn）了涵盖四个层面六个环节（jiē）的实（shí）践教学新（xīn）体系，提（tí）出（chū）四个层面的实践教学体系包（bāo）括：课程实验（点（diǎn））、综合实验（线）、创（chuàng）新实（shí）践（面）、创业实践（体）。“点”为课程实验（yàn），为相关课程的理论教学而设（shè）置的基本实验单元，包括20余个涵盖“机械制造工艺与装备”、“机床数控技术”、“机电一体化”、“计算机（jī）集成与柔（róu）性（xìng）制造”、“计算机网络技术”、“数据采集与控制”、“可编程逻辑控制（zhì）”等课（kè）程的基本实验。“线”为综合实验（yàn），是在打破课程界（jiè）限的基础上，兼顾技术、课程特点，按“装备”、“测控”、“信息”知识模（mó）块（kuài）组织的５个综合实验。“面”为创新实践（jiàn），旨（zhǐ）在（zài）通过各知识模块在课（kè）程设计、毕业设计、生产实（shí）习、科技活动中的综合应用，培养学生的研究和创新能力。“体”为创业实践，以组建（jiàn）虚拟公司（sī）的形式，通过对（duì）机电一（yī）体化实验教学设备完整生命周期各个环（huán）节的亲身实践，体验（yàn）产品开发、生产组织、对外协作、售后服务等过程，培养学生的创业意识和创新能力。
　　该机电一体化实践教学体系由“点”串成“线”，铺成“面”，构成“体”，融会贯通，学以致用，凸显了分层递（dì）进、多样性、开放性的思想。
三、机电一体化设备实践教学环境建设：
　　作为实（shí）践教学体系的有力支（zhī）撑，构建了由8个实验（yàn）平台和8个产学研实践基地两个层次组成的实践教学（xué）环境。
　　1．机电一体化设备实践教学（xué）平台的建设：
实践教学平台（tái）是课程实验、课程设计、综合实验（yàn）等实践环节的基础平台。在机电一体化实践教学平台建设中，采用“教改驱动-快（kuài）速转化-增值创值”的创新模式进行科研成果的快速转化，并突出先进技术的应（yīng）用及实践教学平台的开放性（xìng）、重构性。
（1）“教改驱动-快速转化-增值创值”的（de）创新模式（shì）
通过机电（diàn）一体化设备（bèi）创新实践，我们成功地（dì）探（tàn）索出了将科研成果快速转化为实践教学资源的模式：“教改驱动-快速转化-增值创值”。即以教改项目为驱动源，采用科研开发平台与实践教（jiāo）学平台统筹设（shè）计、统一团队、统一开发等措施，达到快速转化的目（mù）的。并采用边开发、边应用、边推广的方式（shì），实现良性循环。例如，在建设“机电（diàn）一体化综合实验平台”中，我（wǒ）们首先利用科研过（guò）程中积累的设备（bèi）创新的（de）经验和科研成果，通过二次开发（fā）实验设备完（wán）成实践教学平台的初步建设；然后，将富有创意的实验设备（bèi）在其他高校进行推广应用，所得的效益作为进一步（bù）的投入，实现增值创值，形成了“成果不断转化、设（shè）备不断更新（xīn）、平台不断扩（kuò）大、水平不断提高”的良性循环（huán）。
（2）突出先（xiān）进技术的应用：
　　实践教学平台（tái）开发中融入（rù）了现代工艺与装备、机电控制（zhì）、信息（xī）集成等先（xiān）进技术，体现了（le）实践教学平台的先进（jìn）性、前（qián）沿（yán）性（xìng）。如基于Internet的远程控制和视频监（jiān）控、基于OPC技（jì）术的集成应用、嵌入式ARM系统、DSP等开发平台的应用，高速、高精数控系统（tǒng）及驱动器的应用（yòng）等。
　　强调装备、测控、信息技术的集成，将设计、工艺、测量（liàng）、驱动、控制、网络通信、系统集成等机电一体化的核心技术整（zhěng）合在一起，并同CAD、CAE、虚拟现实、信息化技术等有机结合。
在平台建设中，我们采用模块化设计思想和（hé）方法，从而使平台具有很好的可扩（kuò）展（zhǎn）性、可重构性、开（kāi）放性。如“机电一体化创意组合实验平台（tái）”采用模块化（huà）单元，不同模块单元之间可以方便（biàn）组合，克服了实验的单一性和验（yàn）证性，有利于培养学（xué）生的创新意识。由于平台的开放性，学（xué）生在实验中可充（chōng）分体验（yàn）机械设计、装配，电气设计与接线，控制系统设计与程序编写、调试等实际操作过程。
2．产、学、研（yán）实践基地的建设：
　　产、学、研实践基地是生产实习（xí）、毕业设计、科技活动（dòng）等实践环节的（de）扩展平台。我们利（lì）用在产、学、研合作（zuò）方面具备的良（liáng）好的基础与条件，与十几家企业建立了良好的合作关系，
　　合作研（yán）究内容涉（shè）及数控车铣床、加工中心、开（kāi）放式数控系统、大型物流控（kòng）制系（xì）统、机电控制、工装优化设计（jì）等。以此为基础，深化建成了8个产、学、研基地作为实践教学的扩展平台，涵盖了机械设计、工（gōng）艺、制造、机电控制、数控技术、工（gōng）艺装备、软硬件系统等机（jī）电（diàn）一体化课程群所涉及的知识领域和（hé）实践内容。
　　长期培育（yù）的产、学、研基地扩展（zhǎn）和（hé）深化了实践教学（xué）环境（jìng）的建设，进一步拓展了学生创新（xīn）、创业能力培（péi）养（yǎng）的途径，也丰富了毕业设计、生产实习、科技活动等环节的内容。
　　3.以实践教学环境为基础，探索工科学生创业素质培养模（mó）式（shì）：
　　学生创业能力培养是实践教学的一项重要工作，针对工科学生的（de）工科（kē）思维特（tè）点，以实践教学环境为基础，实验设备订单（dān）为驱动（dòng），通过构建和运行虚拟公司，体验真实过程（chéng），培养了学生的（de）创业意识和创业能力。
　　（1）组建虚拟（nǐ）公司，培养学生的创业实践能力：
　　以机电一（yī）体化实验设备订单为驱动，吸引学生积极参与（yǔ），通过（guò）设（shè）立虚拟岗（gǎng）位（wèi），以学生为主体，全程参与，以项目管（guǎn）理方法，完全（quán）按照（zhào）企（qǐ）业（yè）的（de）产品开发、生产、组（zǔ）织、管理（lǐ）模式及（jí）流程进行实验教（jiāo）学（xué）设备的开发。通过全程参与、真实的过程体验，不仅提高了学生创新能力，强化了专业知（zhī）识的掌握，还通过了解和熟（shú）悉产品开发流程和组织实施，培（péi）养了学生开拓创新、组织管理、人际协调等创业能力。同时，该方式实现了边开发、边（biān）应（yīng）用、边推广的良性循环。
　　（2）基于产、学、研（yán）实践基地，拓展创业实践能力，培养（yǎng）创业意识：
　　结合生产实习、毕业设计环节，选（xuǎn）派学生深入产（chǎn）、学、研基（jī）地，在了解企业实际运作过（guò）程的基础上，体验创业（yè）过程，学习创（chuàng）业思路（lù），培养创业意识。通过产、学、研实（shí）践基地的建设，为学生创业能力（lì）的培养提供了更广阔的空间和渠道。
　　（3）以科研产品为依托，积（jī）极（jí）扶持学生的初期创业
　　针对学生在创业初期面临的项目、产品开发等方面的困难，积极利用科研成果形（xíng）成的产品作为（wéi）学生（shēng）创业公司的初期（qī）产品，做到“扶上马、送一程”。
四、结束语：
　　目前，我们建设的中（zhōng）职机电一体化教学实践环境在机械（xiè）工程及其自动化专业实验教（jiāo）学、生产实习、毕业设计、综合开放实验、创新项目、课外创（chuàng）新活动中得到广泛（fàn）应用（yòng），在中职学生创新和创业能力的培养方面起到了重要作用。

利用光机电一体化实训设备培养学生创新能力（lì）

我们的优势：