2.先进教学手段的应用。（1）运用多媒体进行直观教学。课程中的原理图、梯形图、程序及电路图较多，利用Authorware、Powerpiont制作成多媒体课件，集文字、图片、动画和声音于一体，不仅仅大大减少了老师课堂上画图的时间，而且学生兴趣倍加，容易理解，提高了教学效率，增大了课堂教学的信息量。（2）联系生活，启发学生思维。课堂教学重在理论联系实际，运用生活中的实例，既有助于学生对理论知识的掌握，又有益于提高学生的兴趣和对实际问题的思考能力。如在讲解三相异步电机的变频调速时，结合变频空调原理和特点，来分析变频空调与普通空调之间的区别，从而阐述变频调速的优点，学生增加了生活知识和学习的趣味性。（3）与时俱进，激发学生的求知欲。教师应该与时俱进，了解课程最新的技术动态，并把它传授给学生，只有这样才能激发学生的求知欲，真正的把课教好。如在介绍直流电机中，运用高速磁悬浮列车的例子给学生进行了讲解，从而大大提高了学生的兴趣、求知欲和学习的动力。
3.改革优化实践环节。实践教学是技术应用能力形成的重要环节，也是高职专业教育教学的重点。为了培养学生专业技术能力，改革传统的实践教学模式，将实践教学分为三个阶段进行：（1）实验技能训练。实验技能训练主要包括专业基础课和专业课中的实验，使学生掌握基本实验仪器的使用，基本数据的测量、采集和基本实验方法的运用。（2）单项技能训练。单项技能训练主要包括金工实习、数控实训等，学生进行基本技能(钳工、机加工、电工)、职业基本素质(数控车、数控铣、加工中心的编程和操作)的训练。通过训练使学生掌握相应的技能，参加职业资格考核取得数控工艺员或数控车、铣、加工中心操作工等级职业资格证书。（3）综合技能训练。综合技能训练主要包括生产实习、顶岗实习等，学在实训中，采用边教、边学、边做的教学方法，通过典型零件数控加工案例引导教学设计，针对实际零件数控加工任务讨论工艺解决方案，并在加工现场实施，形成不同零件加工效果的直观比较和认识，以合作完成实训教学过程。融“理论、示范、练习、反馈”于一体，将“教、学、做”合而为一。有效培养学生的技术应用能力。生根据实际生产任务，在不同的岗位上完成实践任务，毕业后实现“零距离上岗”。
（四）建设特色课程
在课程设置上根据对企业人才需求情况和对近几年毕业生就业情况的调查，以工作过程为导向，以工作任务或产品为载体，根据学生就业岗位群的任职要求，参照相关的职业资格标准，通过与企业有关人员共同论证，进行课程设置。课程内容的确立与工作过程各阶段的任务密切相关，在与企业的深度耦合中，通过对职业岗位群从业人员和与职业岗位群有关的人员及专家进行调查，通过对在职业岗位上工作的学生的描述，经过分析、归纳、整理、综合，确立职业岗位工作过程中不同阶段的工作任务，将工作任务和内容转化为学习领域的课程内容，通过对工作过程各阶段的各级工作任务的使用频率和难易程度进行分析，确定适用于不同层次的专业核心课程内容和学时安排。
（五）总结
机电专业教学中必须坚持“面向现代，面向世界，面向未来”的发展方针，从实际出发，确定教学改革思路、培养目标，深入改革课程体系、教学方法和教学内容，使专业人才培养与未来社会发展需要相适应。在对学生的培养方面要做到：1.培养学生的综合应用能力、实际动手能力、工程设计和创新能力，学生能根据一般的设计要求和动作流程完成整个控制系统的设计。2.提高教学质量，培养了学生的学习兴趣。3.在实验和设计中增强了他们的团队合作精神。从一个目的、两个原则的教改思想出发，抓好课程理论、实践、考核的每一个教学环节，不仅充分发挥了学生的开拓创新精神，而且充分调动教师教学和教改的积极性，在教与学两个积极性的推动下，教学质量得以大幅度提高，使高校为社会主义现代化建设培养出更多优秀的人才。
【论文关键词】机电一体化教学改革专业特色
【论文摘要】针对机电一体化专业教学不能满足经济快速发展的需求这一现状，提出了以实践为导向的机电一体化教学改革。阐述了机电教学改革的必要性、思路和方法，提出在实践环节深化改革，在专业培养方案上努力突出专业特色的重要性，淡化了原专业课和专业基础课的界限，对课程实践教学进行了改革，体现了机电教学的特色。
【参考文献】
[1]张超,刘爱云,王娜,叶婷.高职机电一体化专业教学计划改革初探[J].中国科技信息,2007(22):202-204.
[2]李巧萍.生本教育理念来源于实践服务于实践[J].现代教育论丛,2002(5):6-20.
[3]魏增菊.机电一体化教学改革[J].平原大学学报,2007,24(5):93-95.
一、采用类比的形式创设情境，化“抽象复杂”为“形象直观”
类比的形式在电工教学中很常见，如我们常以“电流”和“水流”相类比，研究电流理论；以“人在运动场地跑一圈”来类比“电荷在任意回路绕行一周”；以“汽车的刹车过程”来类比“一阶电路的过渡过程”等。笔者仅以《数字电路》课程中采用文字游戏作类比简述其应用。如在“逻辑代数的基本运算规则”一节，涉及高中代数“集合”理论内容较多，常规教学方法是以“文氏图”的形式进行讲解。在此基础上，笔者灵活运用了文字形式，以“A”表示“文具”，以“AB”表示“铅笔”，则“A+AB”表示“文具和铅笔”，从语法结构看，二者是从属关系，不能并列，因此，“A+AB＝A”。教学采用这种形式进行后，学生不但理解了该表达式的含义，而且记忆深刻，更能推广应用到“A+ABC＝A”“AB+ABC＝AB”，效果十分明显。
二、以角色设计的形式创设情境，生动形象，易于接受
如笔者在进行“基本RS触发器”这一内容讲授时，为使学生能够根据基本RS触发器的逻辑符号(见图1)，深入理解并迅速记忆相应的逻辑功能表(见表1)，采用了角色设计的形式。即把两个输入端分别设计成两个领导，其级别相同，代号分别为“RD”和“SD”。代号为“RD”的领导负责将输出端Q的状态置为0，而代号为“SD”的领导负责将输出端Q的状态置为1，当输入端状态为0时(如RD=0)，表示相应的领导(如RD)下达相关置数命令(如令Q＝0)；输入端状态为1时，表示领导没有命令下达。这样，当“RD=1，SD=1”时，含义为“两个领导均没有命令下达，输出端状态应‘保持’不变”；而当“RD=1，SD=0”时，含义为“领导SD已下达命令，输出端Q的状态应为1”；相应的，在“RD=0，SD=1”情况下，含义为“领导RD已下令，Q的状态应为0”。对于最后一行“RD=0，SD=0”，情况比较特殊，其含义为“两个领导下达了两个相反的命令，因此，输出端不知所从，‘状态不确定’”。以这种形式进行教学生动形象，又极富趣味性，既避开了繁杂的物理过程分析，又便于学生理解和接受，效果非常好。与类比方法相类似，采用角色设计的形式也要贴近学生的生活。在某些场合下如能结合角色体验和角色表演，则更能活跃课堂气氛，达到最佳效果。
三、利用直观教具创设情境，激趣导学
在专业课教学中，恰当灵活地运用实物、挂图、投影、录像、多媒体等直观教具，以具体形象来创设情境。例如，在讲授“一阶电路的暂态分析”时，笔者先以汽车的刹车过程为类比引出本课，然后以图2所示“过渡过程的产生”做演示实验，使学生在基本了解了过渡过程概念的基础上，实实在在地看到了一阶电路的过渡过程现象，同时在与电阻支路进行对比的过程中，深刻感受到了“电容元件和电感元件的储能作用才是造成电路发生过渡过程的根本原因”这一既重要又抽象的结论。在机电一体化专业课教学过程中，笔者打破了常规教学“先分析研究基本理论，然后再做验证性实验”的路子，而是先做观察性实验，给学生一个感性认识，然后再从理论的角度分析、研究。这样，理论教学就有了针对性，既便于将学生的感性认识上升到理性认识，又容易激起学生的兴趣。如笔者在进行“叠加原理”和“戴维南定理”教学时，就将教学活动安排在实验室进行，先做观察性实验，然后作理论性讲解。需要说明的是，无论是做观察性实验还是演示性实验，教师一定要精心组织、设计，要使被观察的实验现象比较突出，要提醒学生注意相关现象的发生，或重点强调某些操作步骤，以达到最好的效果。
四、利用提问和讨论创设情境，发展学生的思维
（1）设计题目、内容不规范，要求不统一。
由于每届或每班的指导教师不同，设计题目、内容、要求、难易程度偏离太大。如有数控机床改造设计、伺服系统控制设计、交通灯控制设计等，要求、工作量也不相同。有的设计任务偏难，有的设计任务又太简单。
（2）设计资料缺乏。
由于机电一体化是一门新兴的技术和专业，这方面的知识内容都在相关的杂志刊物登载，书籍相对少一些。要进行课程设计，收集这方面的资料较困难。没有现成的资料汇编及设计手册，学生要花费较多的时间找资料，往往是教师帮助寻找资料。而且没有像机械零件设计那样的系统完整的课程设计指导书。在设计中盲目性较大。
（3）师资不足。
最早几年机电专业方向只有一个班或两个班，指导教师有2~4人即可。一般由主讲或熟悉机电一体化控制系统课程的教师指导。近几年随着学生的扩招，机电专业扩展到4~5个班，指导教师需要8~10人，明显不够，因此有必要进行培养。
2机电一体化课程设计改进措施
（1）编写合适的机电一体化课程设计指导书，配齐设计资料。
到目前为止未见过公开出版的机电一体化课程设计指导书，所以有必要编写合适的机电一体化课程设计指导书，并收集较全的资料进行汇编，与指导书汇编成册。
（2）规范设计题目，统一要求。
规范设计题目不是整个设计都用同一个题目，而是在一个范围内选择题目，教师根据所选的题目按统一的要求下达任务书。设计题目一般以简易数控机床设计、数控机床改造设计、机器人及控制设计较为合适。在市场上可见的机电产品多得很，不是所有的机电产品都适合做题目，因其难易程度是不同的。机电专业的课程设置是以机床设计、机器人设计控制为典型产品的，在机电一体化课程设计中要反映课程设置的内容。机电专业方向课程有机电一体化系统设计、计算机控制技术、机械制造装备设计、机器人导论等课程。这些课程的内容在电的方面主要介绍了以计算机为核心的控制系统；机械方面介绍了机械运动、机械传动、机械结构及相关的标准部件，如滚动导轨、滚珠丝杠等。在选题及设计中要反映上述的内容。因此规范化的题目主要为数控车床（或铣床、钻床等）设计、车床（或铣床、钻床等）数控化改造设计、或是工业机器人及控制设计。这些都具有一定的机械部分内容，如数控机床进给轴传动部件，机器人的腰身、手臂运动部件及滚珠丝杠、导轨的应用等。电的方面包含数控系统电路设计，计算机控制系统设计及对机械部分的控制；从而实现了机电结合。对规范化的题目、要求及上述设计内容都已编入指导书中。
（3）指导教师的培养。
首先被培训的教师可以跟班听课，熟悉掌握相关的课程内容，然后在机电一体化课程设计进行中跟班辅导，以培养出合格的指导教师。
（4）加强督察。
当指导教师接到指导课程设计任务后，首先拿到机电一体化课程设计指导书，根据要求写出课程设计任务书；并由教研室主任或院教学指导委员会审查，合格才可向学生下达任务。指导中，教师要填写指导日志，随时记录指导中的难点、及出现的问题和解决方法，并进行小结，以便下一次指导时提高设计水平。
3机电一体化课程设计指导书主要内容
3.1设计题目确定及要求
3.2总体方案确定
（1）总体方案设计；
（2）绘制总体方案图。
3.3伺服系统机械传动部件设计
（1）切削力计算；
（2）滚动丝杠螺母副的计算与选型；
（3）伺服系统传动设计；
（4）步进电机当量扭矩计算及选型；
（5）机械传动结构设计（绘制一个轴的机械装配图）。
3.4控制系统硬件电路设计
（1）确定控制系统方案及绘制系统框图；
（2）单片机的选用；
（3）存储器的选用与扩展；
（4）译码电路设计；
（5）接口电路设计；
（6）绘制控制系统硬件电路原理图。
3.5基本的参考图表汇编。
4近一届学生机电一体化课程设计进行情况
4.1教师配备
近一届机电专业学生，每届有四个班进行机电一体化课程设计，共配备6名教师；其中有四名为独立指导教师，两名为辅导教师，为培养新的指导教师储备力量。
4.2指导书的使用及设计过程
设计学生和指导教师每人一份机电一体化课程设计指导书。教师按照要求写出机电一体化课程设计任务书，并经研究所长审查后发给学生。设计题目主要有CA6140普通车床数控化改造设计、C6132普通车床数控化改造设计。在同一个题目的学生中，要求设计进给轴部件时，一部分学生设计X轴进给部件，另一部分学生设计Z轴进给部件。整个过程根据设计任务书的题目、要求和机电一体化课程设计指导书给出的设计步骤、方法，先进行总体方案设计，再进行机械传动部件设计，最后进行CNC硬件电路设计。整个过程经过了机械、电子两方面的训练，实现了机电结合，达到预期效果。
4.3填写指导日志
教师在指导设计的过程中，及时填写指导日志，记录设计中的难点、问题，并进行小结。
5本文总结
“行为引导型”教学法的目的是培养拥有自学能力和动手能力的高素质技能型人才。作为结构框架，突出宏观上把握教学活动中整体和各要素之间的内在关系和功能；而活动程序则主要是为了突显出教学模式的有序性和可操作性。那么“行为引导型”教学法课堂教学模式的活动框架和活动程序如图1所示。从图1的教学模式框架图，很明确的可以看出老师在整个的过程中只担当了指导者和评价者的角色，学生通过老师布置的任务组成以小组为单位的形式，通过资讯、计划、决策、实施等过程形成一个统一的整体。通过任务完成过程中间的自查和互查的方式，达到提高学生的动手能力、分析能力和创新能力的目的。
2行为引导型教学法在专业课《电子技术基础》中的具体运用
下面介绍我校在机电专业课《电子技术基础》教学中，采用最适合我院学生的行为引导教学法中的项目教学法来进行教学。项目教学法的内涵就是，老师和学生一起，通过项目的形式，将学生所需要学习的内容融入到整个项目中，老师以指导和辅导为主，学生独立完成项目的方式来共同完成和达到传授知识和技能的目的。机电专业课《电子技术基础》项目教学法展示实例：（1）教师确定项目，设想制作一个八路抢答器。（2）学生制定设计计划，全班47名学生分成6组。学生根据教材《电子技术基础》课本中的八路抢答器电路原理图，经过抢答路径的分析，选择所需要的编码器、译码器、锁存器、数码管和蜂鸣器，将其焊接在印刷线路板上，得到所需要的八路抢答器。（3）具体的计划实施：Ⅶ教师在确定制作八路抢答器项目之后，首先介绍八路抢答器的电路组成以及电路中各个电子元器件所扮演的功能和工作原理；Ⅶ学生在开始制作抢答器之前，通过分析原理图中相关元器件的输入、输出和电压等参数，选择合适的编码器、译码器、锁存器、蜂鸣器、数码管、电阻、电容等；Ⅶ在实训室中给各个小组分发电子元器件、实验电路板、导线等材料；Ⅶ各小组先将小组内的成员进行分工，之后开始进行电子元器件的焊接，每焊接完一部分后，用万用表及时检测所焊接的原件，检验是否正确；Ⅶ八路抢答器焊接完成之后，各小组对其焊接的抢答器进行性能测试，是否能做到抢答锁存输出的要求。（4）评价总结，每个小组派代表将本组的设计思想、所用到的编码器、译码器、锁存器等元器件的选择以及最终的输出结果向全班说明，然后将本组的作品放置在展示台上，由各小组的代表和老师一起对所有的作品进行验证、评比，选出最优。评比完成之后，老师对所有小组的作品进行总结，同时解答学生在项目制作过程中所遇到的问题，并将各小组的设计心得进行分享，发扬优点总结不足。
3行为引导型教学法的常用步骤
在上面的《电子技术基础》教学过程中，结合我院学生的基本情况和我院机电教师上课特点，在经过多次的教学方式摸索之后，整理出了行为引导教学法在机电专业课课程教学中的常用步骤：
3.1教师布置项目任务教师在布置任务时，需要对该项目中学生可能遇到的问题进行全面的预设，学生在仔细阅读项目信息之后，需要对教师预设的每一个问题做出明确的回答。（1）项目工作原理：班级按小组的形式分开进行讨论，各组内部成员运用自己所学到的知识进行理解和分析，有困难的地方及时请教老师。（2）项目工作过程：小组成员需要清楚的知道整个项目的设计和制作过程，需要对项目整个实施过程的工作进行分工，让小组内的每一位成员都参与，而且发挥自己的长处。（3）项目经验积累：在实施项目之前，各小组内部成员进行头脑风暴，每位成员都说出自己在之前的项目过程中所走的弯路和积累的经验。（4）项目材料准备：认真分析项目的电路原理图和工作原理，核对材料单上所列出的元件名称、数量、参数是否满足要求，并清楚每一个元件在整个项目中所发挥的作用。
3.2项目计划的制定学生在具体实施项目之前，需要做出完成的项目实施计划。（1）项目目标：小组成员一起讨论制定项目目标，同时解决本组成员完成项目所遇到的困难，小组内部无法解决可以寻求老师的帮助。（2）项目物料清单：创建实现完成该项目目标所要用到的元器件清单，列出完成该项目所需要用到的测量、焊接等工具清单。（3）项目工艺流程：在项目完成过程中要严格遵守实训室的安全操作规程，正确操作实训设备，保证项目完成之后设备的完好无损。（4）项目时间表：制定详细的项目完成时间表，按照时间表的顺序让小组中的每一位成员在规定的时间内完成其所承担的工作任务。（5）项目计划论证：项目计划制定完成之后，需要和教师一起讨论项目计划的可行性，在取得一致意见后开始项目实施。
3.3项目计划的实施项目论证通过之后，小组成员就可以对项目计划进行具体的实施操作。（1）在项目的实施过程中有发现计划错误或者缺陷，要及时进行讨论和修正；（2）将整个项目的实施过程完整的记录下来。
3.4项目的评价总结根据公平、客观的标准进行评价总结。（1）评价：教师运用自己的专业知识和教学经验，在各小组成员代表的共同作用下，对每组作品进行结果和性能的测试评价，对作品的优点进行表扬，对其存在的不足进行原因分析。（2）总结：撰写总结报告，分析各小组作品的结果原因，肯定好的方法，对不良方法提出改进措施。
4实施行为引导教学法取得的成效
“行为引导型”教学法运用到高职的机电专业课教学中，在我院受到了机电组教师的积极响应，并积极参与此项课题探索和研究，取得了初步的教学成果。
4.1提高了学生的主体学习意思和互助合作能力学生通过高度的参与到项目实施过程中，极大地提高了学生的主人翁意识，让学生从以往传统的被动接受知识转变为为了完成项目而主动去学习获取新的知识，在提高学生的自学能力、信息收集能力、综合思维能力的同时，也发展了学生的创造性、创新性能力。项目实践中学生必须通过团队合作的形式来完成，培养了学生团队合作能力。
4.2增强了学习经验的积累，提高了学生的综合素质项目教学过程中要求学生主动去寻求新的知识和技能，一方面可以通过老师获得间接的经验积累；另一方面可以通过相互之间互助合作的形式获取直接的经验积累。现将机电专业实验组与对照组的学生，参与普通教学法和行为引导教学法的时间和成绩结果进行对比，如表1所示。表1的统计数据表明，行动导向教学的优良率明显高于普通教学，提高了学生的综合素质。
4.3提高了教师教科研能力及业务素质行为引导型教学，改变了传统的“一支粉笔、一块黑板、一本教案”的教学模式，课堂呈现多方式、多方法的多样化教学。我院专业课教师根据自己所学的专业和研究方向的特点，在“行为引导型”教学法的实践中不断完善和提升自己的科研能力和教学能力。
5结语
论文摘要：基于FMS技术开发了模块化机电一体化教学培训系统，该系统有助于加深学生对机电一体化系统概念的理解，掌握车间柔性制造的方法，最后以作业计划与调度教学研究性、综合性实验为例，论述了该系统在培养学生理论与实践相结合的能力，提高学生学习兴趣和积极性的重要作用。
为使机械设计制造及其自动化专业学生在学习过程中，有机会将所学到的各门专业课的知识综合性地应用到接近于生产实际的过程中，为他们走上工作岗位后应用这种新的理念打下基础，学院除了建立适合于现代教学法模式的几个独立的专业实验室外，筹建了一个开放式自动化综合实验室。在这个综合实验室中，我们开发了一套完全接近于生产实际的模块化柔性制造系统，由省部共同投资。实验室的开放性主要体现在两个方面:一是系统组成具有开放性，系统中不同生产厂家的设备可相互兼容，便于以后扩展;二是实验室资源具有开放性，实验室可面向校内外各种层次的学生或培训学员，做到资源共享，扩大受益面。
1FMS系统组成
柔性制造系统机电一体化训练设备，包含一条闭环柔性输送装置和六自由度并联加工中心(加工站)、三自由度数控雕刻机及其控制系统、四自由度上料检测站及其控制系统、搬运站、安装站、安装搬运站、智能分类站、现场总线、多层次立体原料库及其控制系统、多层立体成品库及其控制系统、自动化输送线及变频调速控制系统、PLC数据采集及物料监控系统、系统监控及管理控制软件。
工业控制计算机通过运动控制卡发送位置信号给旋转立体上料库电机驱动器，电机驱动器驱动步进电机旋转一定角度，实现零件位置对准，同时设置检测开关，通过PLC采集至计算机，判断托盘上相应位置是否存在零件。自动上料机器人将待加工物料送至加工位置后，系统驱动锁紧装置进行物料定位固定，上位机按指定程序控制六自由度并联机器人，进行零件前序的加工。在主界面中点击数控雕刻机控制按钮，进人数控雕刻机控制界面，三自由度数控雕刻机主要实现对工件端面的雕刻，通过用户编制G代码也可以用软件将模型转化为G代码，然后通过计算机的串口将G代码传到雕刻机，雕刻机执行G代码。
零件前序加工完毕后，计算机控制零件搬运机器人将加工完的零件搬运至下一工序的加工位置。
在主界面中点击立体仓库状态按钮，进人立体仓库状态界面。立体仓库状态是用来实时显示立体仓库仓位的占用情况，系统实时检测各个仓位的状态，然后系统给码垛机发指令决定码垛机下一次将装配的成品放人哪个仓位，操作者通过观察状态位的图标情况，操作者就可以知道哪个仓位是否为空，并且知道各个仓位物件的重量，通过生产统计还可以知道立体仓库一共有多少个成品，每一类成品的个数及总重量。
2系统特点
(1)包含多种关键技术及单元，使学生了解更多的知识;机器人技术;物流仓储自动控制系统;立体仓库;自动输送线;自动码垛机;物流仓储管理和监控;PLC控制系统;传感器技术;计算机网络通信技术和现场总线技术;计算机控制;网络化视频监控技术;数据库技术;多轴运动控制器;气动技术;步进电机及驱动;伺服电机及驱动;VC,VB等高级语言编程。
(2)结合机电教学，编制了的实验指导书，包含多个实验:为了方便教学实际使用，我们为系统提供了专门实验指导书，其内容涵盖机械、控制、机器人示教、插补、自动装配、码垛等多项实验，供本科生、专科生和研究生专业选开，教师也可以根据实际情况，在实验指导书的基础上增开设计性、综合性实验。
(3)交互式图形化操作界面:系统控制软件采用WINDOWS操作系统，具有交互式和图形化特点，操作简单易学，自动化程度高，使教师和学生在很短的时间之内就可以掌握对系统的操作。
(4)丰富的状态反馈功能:通过计算机与各单元及传感器的通讯，将系统中各环节的状态显示在操作界面上，使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据，掌握系统运行状态。
(5)完善的生产及物料存储统计功能:根据现代柔性制造系统的特点及仓储物流的发展动向，不但在工作过程和原理上仿真实际生产过程，而且开发了生产及物料存储数据库，根据系统的运行随时记录和分析生产和存储数据。
(6)开放式系统结构:为了增强学生的参与性，系统采用了开放式结构，提供了完善的控制功能动态链接库和二次开发函数，不用了解底层复杂的时序和操作过程，只需要在VC或VB中简单的几行代码，学生即可开发出自己的运动或控制功能，激发学生的学习兴趣。
(7)网络化视频监控:系统提供网络化视频监控模块，使操作者在操作系统的同时，也可通过电脑屏幕实时观看系统的实际运行状况。同时对于有条件的学校，可将控制计算机与校园网相连解，使更多的学生和老师通过网络观看现场实验过程，提高系统利用率，也可实现远程教学。
3如何应用FMS进行本科实验教学
由于近年来高校的扩招，学生人数大幅上升，而大型实验设备台套数少;而且大型实验设备的实验通常包括编程、上机、结果分析等，需要的时间较长。因此，大型设备开设的实验不能简单的照搬其它实验教学的模式。我们分别探索了以下几种模式:
3.1开设综合设计性实验
本中心老师提出项目申请，参加学校实验室设备管理处组织的“工程实践”和机电工程学院组织的“机电一体化实训中心”项目。这些项目结合指导老师的科研项目，通过双向选择接受学校相关专业本科三年级以上的学生参加。学生分为2-4人一组;在教师的指导下，首先查阅文献和学习FMS的有关知识，编制程序，上机测试;实验的内容根据项目的研究内容而定，一般涉及多种设备;实验时间根据老师和学生双方商定，实行弹性制，不拘泥于课堂安排的时间。由于学生人数少，在实验过程中可以做到师生面对面的随时交流。
例如:作业计划与调度教学实验。
“作业计划与调度教学实验”的内容是让学生根据给定的加工工件信息，设计一个单件小批量零件加工的“作业计划与调度”的仿真系统，使目标函数“最长流程时间”的值最小，然后对仿真结果进行验证。实验的目标是:使学生加深对“作业计划与调度”概念的理解，掌握车间调度的方法，培养学生理论与实践相结合的能力，提高学生的学习兴趣和积极性。实验系统要具备以下功能:
(1)提供一个很好的、有代表性的研究对象，也就是使学生知道他们是在那个车间、那个环境为加工那些工件设计“作业计划与调度”的方案;
(2)提供一个很好的仿真环境及工具，用来建立仿真模型，使学生形象直观地看到车间调度的运行过程;
(3)提供实现“作业计划与调度”的算法和软件开发环境，使学生了解并掌握该算法的原理，并在仿真环境中实现算法，得到仿真结果;
(4)提供一个真实环境，如FMS车间或可真正运行的FMS车间模型，在此环境中对上面得到的仿真结果进行验证。
针对“FMS教学实验系统”只讨论一种特殊情况，即最长流程时间Fmax的计算先讨论n/m/P/Fmax问题，目标函数是使最长流程时间最短。最长流程时间又称作加工周期，它是从第一个工件在第一台机器开始加工时算起，到最后一个工件在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间，由于假设所有工件的到达时间都为零(Ri,I=1,2,3，…,n)，所以Fmax等于排在末位加工的工件在车间的停留时间，也等于一批工件的最长完工时间Cmax。
设n个工件的加工顺序为S=(S1,.S2,……，,Sn)，其中Si为排第i位加工的工件的代号。以CK(Si)表示工件Si在机器Mk上的完工时间，Pk表示工件Si在Mk上的加工时间，K=1,2,3,……,m；i=1,2,……,n,
式(1)是一个递推公式，当由式(1)得出Cm(sn)时，Fmax、就求得了。在熟悉以上公式之后，可以直接在加工时间矩阵上从左向右计算完工时间。对于某一工作地，在给定的一段时间内，顺次决定下一个被加工的工件。
3.2开设选修课
由于学习FMS的有关知识，需要学生们具有一定的专业知识;而且大型设备一般只有一套设备，要面向学生人数众多的本科生开设实验课有一定的难度。因此，我们首先开设了FMS的选修课。在讲授FMS技术的理论知识的基础上，开设FMS的上机实验课，学生分为3-5人一组。由于课堂讲授FMS的时间有限，加之是选修课;因此，在实验课之前，面对设备再介绍一次设备的原理、结构和用途等，以加深学生的印象;然后指导学生编制程序、适当的上机操作，辅导学生处理实验结果。
3.3为本科毕业设计提供实验
本科生的毕业论文是进行专业基本技能培养的重要环节，同时也是培养学生创造性思维方法、提高动手和解决问题能力的不可缺少的过程。参加本科毕业论文的学生，有充分的时间利用所掌握的专业基础知识，解决具体的问题;因此毕业论文是本科生学习和掌握大型实验设备的一个非常好的机会。
4FMS进行本科教学的体会和希望
4.1FMS进行本科教学的效果
通过上述三种方式向本科生开放大型实验设备，对学生选择专业有一定的帮助，也增加了学生参加推荐免试研究生和就业等的竞争力。例如，一名机电学院的学生参加了“FMS研究”项目后，对数控技术有关知识和应用有了一定的了解和兴趣，报考研究生时选择数控技术专业。另一名机电学院的学生参加“开放式数控系统的研究”，学习了切削图形设计、数控雕刻机及其控制系统等一系列操作，在老师的指导下自己操作选择刀具和切削参数，观察不同的切削过程，加深了所学的理论知识，熟悉了作业计划与调度的原理、立体仓库的基本操作;该生通过面试后顺利地被华中科技大学录取为研究生。
近年来为了适应地方经济和社会发展的需要，拓宽人才培养领域，在开设综合性实验项目和选修课时，也接受其他学院的学生。学生结束项目后，对所参加的研究工作非常有兴趣。
相比较而言，综合设计性实验效果明显好于选修课的实验。前者由于有充分的时间，我们摒弃了传统的验证实验的模式，采取了“双向互动”，教师以更多的精力启发学生的创造力，调动其主动性和积极性，发挥他们运用所学的知识去解决实际问题。对这种实验模式，学生表现出极大的兴趣。这种实验教学模式，不仅拓展了学生现代科学技能的理论和知识;在实验方法，应用技能方面也得到了提高，为他们今后走上社会，服务于社会，缩短理论与实践的差距奠定了良好的基础。
4.2存在的问题
《机电一体化技术》是我校机械设计制造及其自动化专业的必修课程，它强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有较全面的认识，系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择、计算的基本理论和方法，初步具备机电一体化系统的设计能力。主要任务是使学生在机电一体化技术方面具有较广泛的知识，了解机电一体化系统（产品）涉及的相关技术，重点掌握典型机电一体化系统构建、设计，使学生在今后的工作中具有综合应用多学科知识的能力。所用教材是梁景凯主编的《机电一体化技术与系统》（机械工业出版社，2009年）[9]。先修课程主要包括电工学、机械原理、自动控制原理、微机原理、工业机器人等。电梯控制是《机电一体化技术》的重要内容，通过学习，使学生从应用角度出发熟悉常用控制电器的结构原理、用途、型号及选用方法，了解和掌握基本电气控制系统的分析与设计方法。在此基础上，学习可编程控制器(PLC)的基本原理，达到以下目的：具备对一般电气控制线路独立分析的能力；掌握PLC的基本原理；掌握某一系列PLC的逻辑指令、步进梯形指令、功能指令；了解编程器与编程软件及其使用方法；掌握PLC的系统设计与调试。最终能综合运用所学知识解决一定实际问题，为毕业后从事本专业范围内的各项工作奠定基础。针对我校机械设计制造及其自动化专业的2012级本科生，把项目教学法应用到《机电一体化技术》的教学中，为该方法的推广应用作铺垫。
1）项目的确立和设计项目教学法的开展，依赖于学生现有的专业理论掌握情况，是在学生掌握一定专业理论前提下的教学活动。项目教学法成败的关键是设计一项合适的工作任务，即提出目标。项目目标不仅指向某种专业知识内容的掌握和应用，而且指向专业知识的综合探究过程，指向学生的探究意识，学生可以通过各种不同的探究途径，有不同的选择，项目的确定要从现实条件和可行性两方面加以选择，项目设定难度和可操作性，要直接与学生现有知识层次关联。项目不能设得太大，太大使学生难以完成，提不起兴趣，项目的难易应循序渐进，教师的条件和学校可提供的硬件环境也是项目设定中必须考虑的因素。因此，在此环节应充分考虑以下几个方面：（a）项目活动能否调用学生已有的知识?（b）项目活动如何帮助学生完成新知识的自主学习？（c）此项目能否让学生感兴趣？（d）如何让学生之间加强沟通与合作学习？（e）如何让学生把所学的知识与现实联系起来？（f）项目完成后是否有助于增强学生的自信心？在学习“第5章电梯信号控制系统”的第3节“电梯的PLC控制”时，我们设计了这样的任务：要求学生自己选用某一种类型的PLC，完成4层载客电梯的控制，主要任务包括：设计电气控制原理图；进行PLC选型及I/O分配；PLC控制程序的编写；系统安装、调试；绘制设计图样等，最终实现电梯开、关门控制电梯轿厢快、慢速升降点动控制；电梯楼层连续显示；电梯内选、外呼信号操作指示的记忆与解除控制等具体功能。众所周知，目前电梯控制系统主要有三种方式：继电路控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言，编程方法的多样性使编程简单、应用面广，操作灵活方便，监视和控制变量十分容易。现在PLC的功能越来越强大，品牌很多，特点各异，世界上著名的品牌有西门子、三菱、欧姆龙、施耐德等，这四大品牌各有所长，三菱FX2N系列执行速度快、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块；欧姆龙PLC功能完善，结构灵活不受环境的限制，传输质量高、速度快、带宽稳定，成本低，适用面广；西门子PLC在我国广泛应用于冶金、化工、印刷生产线等领域，其中型机可对设备进行直接控制，具有较强的控制功能和较强的运算能力；法国施耐德PLC主要有Quantum、Compact、Mo－mentum等系列，其编程软件是施耐德电气自动化的核心产品，处理器的灵活性可以实现更高的性能。采用项目教学法，让学生了解、熟悉PLC在电梯控制中的具体应用，这是在《机电一体化技术》课程中的一次全新尝试，同学们既有浓厚的兴趣，跃跃欲试，又感不知所措。
2）分组制订计划及自主学习项目确定后，接下来便是分组实施，以小组为单位，既体现合作性，又体现独立性，分组时要注意学生的搭配。将基础好、能力强的学生与基础相对较差的学生组合在一起，这样能保证任务及时地完成，利于优生对基础较差的学生进行帮助。全班30人，被分成4个组，每个组选出1名组长负责本组的实施，各组争先恐后地开始查资料、自学，甚至向其他老师咨询，不亦乐乎。
3）实施计划第1组选用日本三菱FX2N系列PLC，第2组选用日本欧姆龙CPM1A-V1系列，第3组选用德国西门子S7-200系列，第4组选用法国施耐德Momentum系列。明确任务后，各小组在组长的领导下，有条不紊地校电工电子实训中心进行，先从电梯的控制原理入手，查资料、讨论、试验、再讨论、再试验。具体实施步骤如下：①元件选择。在明确项目任务的情况下，根据控制要求，确定PLC的输入输出点数，画出I/O分配图。②程序设计。在程序设计思路上，采用顺序控制设计法，即根据系统的工作过程绘出顺序功能图，再根据顺序功能图设计出梯形图的方法。这是整个项目的难点，同时也是培养学生独立思考、分析问题、解决问题、进行创造性思维的过程。③运行调试。在程序调试过程中，学生遇到了许多问题，在我们的启发下，让学生自己去分析发现错误原因，使他们在解决问题的过程中学习分析问题的方法和技巧，最终4个小组都完成了规定任务。
4）检查、评估项目教学中，学习过程是人人主动参与的创造性实践活动，注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程。在这个过程中，学生理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的能力及沟通合作等关键能力。它改变了传统教学老师介绍知识声嘶力竭，学生觉得枯燥无味，效率低下，死记硬背，难以将知识运用于实际的弊端。经过1周的团队合作，4个组都完成了任务，都感到很欣慰。接下来让学生进行自我评估，并讲解、展示各自的成果。最后我们对各组进行点评，首先充分肯定了同学们的成绩，点赞各组在实施过程中的靓点，指出这四种PLC各有自己的优势，并将主要优势列于表1中。总之，经过这样一次尝试，让学生获得了一定知识，而且激发了他们继续探索的兴趣，好象打开了一扇窗口。不仅各组完成了规定的任务，在老师的启发下，学生自己又将这几种PLC进行了比较。比如：三菱PLC与西门子PLC的编程理念不同，三菱PLC编程直观易懂，学习起来会比较轻松，而西门子PLC指令比较抽象，学习难度较大，但指令较少，而三菱的指令较多，所以学习三菱和学习西门子的周期是一样的；三菱的优势还在于离散控制和运动控制，三菱的指令丰富，有专用的定位指令，控制伺服和步进容易实现，要实现某些复杂的动作控制也是三菱的强项，而西门子在这块就较弱，没有专用的指令，做伺服或步进定位控制也可以实现，但程序复杂，控制精度不高；过程控制与通信控制是西门子的强项，西门子的模拟量模块价格便宜，程序简单，而三菱的模拟量模块价格昂贵，程序复杂，西门子做通信也容易，程序简单，三菱在这块功能较弱；假如某设备只要求控制动作，如机械手，可选择三菱的PLC，某设备有伺服或步进要进行定位控制，也可选三菱的PLC；像中央空调，污水处理，温度控制等这类有很多模拟量要处理的就要选西门子的PLC比较合适；若某设备在现场有很多仪表的数据要用通信进行采集，则选西门子的就比较明智，……。虽然所学的书本知识这一节已经结束了，但同学们的兴趣和讨论却远远没有停止。
2结语
①教学内容改革的指导思想。改革理论课堂内容教学以灌输知识为主、实验教学内容以验证/简单设计为主的弊端，在实际中把握“立足测控专业基础、紧跟测控技术发展前沿”的思想，以点带面，加强教学内容及方法的改革，从以往单一的传授知识为主过渡到教学内容上知识、能力与思维培养的并重，立足于调动学生主观能动性，变学生“要我学”为“我要学”，把学生从应试学习中解放出来，全面激发学生的潜能。②教学内容改革的具体做法。选用及编写合适的教材，制作相应的课件，强调工程应用实例的分析。根据实际需求，对课本内容进行整合、优化，满足理论知识够用、强调工程实践教学。据此将机电一体化原理课程分成三个模块：机械传动设计、伺服驱动（三大电机）部分、机电系统实现（软件、硬件设计），根据各专业毕业生工作实际对三个模块的课时、上机次数、作业量等进行分配。
2教学方法与教学手段改革
2.1教学方法改革①教学方法灵活多样。采用传统教学与现代教学方法相结合的形式，从单一的课堂授课模式转变为课堂讲授辅以图片、录像、投影、课件、实验等灵活多样的多位一体的新型教学模式，加强理论知识与实践相结合，使学生能更直观、更形象地掌握知识，加深对机电一体化原理书本理论知识的理解与运用。②现代教育技术的运用。合理利用多媒体给学生上课，为了形象化的让学生更易接受所学理论知识，课堂上还要穿插些图片、幻灯片等。根据专业实验课的特点，理论部分略讲，主要讲操作中的注意事项，这样留出充分的时间让学生动手操作；除此外，还要安排自组装实验，培养同学们的动手兴趣及能力。③创新性教学。将课堂教学与实践锻炼相结合，在教学过程中涉及到实际工程应用的课程内容，布置学生在课外时间进行实训，并对实训成果进行评比，提高学生的动手能力和创新能力。④师生互动教学。教师授课中，善于提出问题，学生可进行讨论或争论，提出解决方案，教师适时引导，使学生从中领会教师思路，学会分析解决问题的能力。这种方法体现了以学生为主体的教育理念。
2.2教学手段改革①组织老师进行本课程网络化建设，充分利用网络教学手段，将本课程的教学课程和习题集等资源逐步公开在校园网上，学生在课外可自主下载学习。②在教学内容上侧重应用，对于基本理论部分要少而精，多结合实例进行教学，并在教学过程中补充学科前沿内容，拓展学生的知识面，加强学生的工程应用能力的培养。③进一步充实多媒体课件的内容，并进一步制作网络教学课程，网上系统库，网上答疑辅导信息平台等多种手段，弥补课件教学的不足之处。④加强实践性教学环境的建设，完善课程设计的内容，开设设计性实验、开放性实验，让学生自主构建简单的机电一体化系统，培养学生动手能力和独立思考问题、分析问题、解决问题的能力。
3优化教学资源，建设高水平教材
3.1教学资源优化。①理论教学资源的优化。a协调整合校内外资源，加强机电一体化原理课程的习题、试题库及网络资源建设；b邀请国内外一流的专家学者，开设基于多学科交叉产生创新意识的机电系统设计方面的系列讲座。②重新整合实践教学资源。a设计采用MATLAB、LabView等软件组成综合实验平台，在其上做相关机电一体化系统的仿真、验证实验；设计综合性、设计性及开放性实验并编写相应的程序和调试。b将科学研究积累的资源进一步转化为提升以本科教育为核心的人才培养质量的平台，构建不同层次的开发、测试、控制平台；c把握学科发展动态，分层次、有重点、创特色地开展普及性和专题性工程实践与科技创新活动，培养学生分析、解决问题的能力和技巧，提升学生综合性、创新性思维能力。
3.2教材建设。①设立专项配套资金，鼓励教师从教学、科研成果中提炼素材；②提高认识，加强领导，定期研究教材建设工作；③组织高学术水平一线教师与相关企业高水平专家一起，编写以传授机电控制原理、知识为主，辅以培养思维、启迪智慧模块的，能培养创新思维人才的优秀教材辅助学习材料。
4成绩评价方式和课程评价体系改革
采用考试、实验、大作业并重的方式改进成绩评价方式，建成并完善以提高学生工程实践能力为指标的课程评价体系，设计综合成绩评价体系，并进行模拟考核加以改进。可采用考试、实验、大作业并重的考核方式，结合教师的科研项目，提出一个关于机电一体化系统设计的大作业。对授课教师授课效果的评价，既注重知识的获取更注重学生工程能力的提高。
5课程建设体系的主要特色及效果
