案例教学法在《机电一体化系统设计》课程中的应用

1、案例教学法在机电一体化系统设计课程中的应用 摘要：文章以基于dmc5480控制的xy工作台为例，着重对课程分析、案例设置、案例实施中需注意事项及教学实践与效果分析等四个环节进行阐述，以说明案例教学法在机电一体化系统设计课程中的成功应用。 关键词：案例教学法；机电一体化系统设计；dmc5480；xy工作台 中图分类号：g642.0 文献标志码：a 文章编号：1674-9324（2017）20-0192-02 一、案例教学法简介 案例教学法源于哈佛大学，是指通过一个具体教育情景的描述，从而引导学生对这些特殊情景进行讨论的一种教学方法。国家中长期教育改革与发展纲要（20102020）中明确指出，鼓励

2、实行工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式。将案例教学运用到机电一体化系统设计课程中，正是最大限度地模拟实际现场，将课堂交给学生，以培养他们运用所学理论知识解决实际问题的能力，避免了理论知识与实践环节之间的相互脱节，有助于实现高级实用型人才的培养目标。 二、机电一体化系统设计课程分析 1.课程性质。机电一体化系统设计是机械电子工程专业的主干专业课。该课程是从系统的观点出发，利用机械技术和电子技术，通过机电的有机结合，从而构造出最佳的机电系统的一门课程。本课程主要学习的是机械系统、传感检测系统、伺服系统、控制系统等的设计和选择方法，同时也有一些讨论机电一体化系统的接口、精度设计和可靠性等系统

3、的总体技术。 2.课程目标。通过本课程的学习，使学生建立起机电产品一体化的设计思想，把电子技术、传感器技术、自动控制技术、计算机技术和机械技术等有机地结合起来，同时了解各项技术之间的接口关系，能运用所学知识对机电一体化产品进行一定的分析或设计，使学生具备解决生产过程中机电设备的运行、管理、维护和改造等实际问题的初步能力。学生通过具体的案例（以基于dmc5480控制的xy工作台为例），完成从机械本体设计、装配、电控系统搭建、数控程序开发、加工程序编写等的全部过程，培养起学生设计、调试及研发的能力。 三、基于dmc5480控制的xy工作台的案例设置 1.案例分析。xy工作_是许多机电一体化设备的基

4、本部件，如数控车床的纵横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的xy工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。目前，对于xy工作台的控制，可以采用单片机、可编程逻辑控制器、运动控制卡等。本案例以xy工作台为机械本体，结合dmc5480运动控制卡及pc机，搭建出一个基于windows操作平台的、开放式的数控系统，可以为社会培养出从事数控机床相关技术开发和应用的人才。 2.案例分解。本案例将pc机、dmc5480运动控制卡与xy工作台相结合，再通过设计xy工作台结构、搭建电气控制系统、编写基于vc+的运动控制程序，让学生系统地学习数控系统硬件及软件开发的全过程，以便学生将来可在此基础上开发一些

5、更为复杂的数控系统。根据任务要求，教师可以将案例分解为以下四部分：（1）xy工作台机械本体设计。xy工作台机械本体设计的具体要求为：x轴行程200mm，y轴行程200mm，控制精度0.05mm，最高进给速度3m/min，工作台载重5kg。（2）电控系统设计。电控系统主要电气元件包括：dmc5480运动控制卡、pc机、步进电机驱动器、步进电机、开关电源、急停、空开等。（3）运动控制程序开发。运动控制程序开发要求以vc6.0为开发平台，设计编程控制界面与运动控制程序，实现对xy工作台的单轴控制和两轴联动控制。（4）系统调试。上述四部分内容基本控制在每周完成一项内容，各项任务完成之后，总结并整理相关

6、资料。 3.案例考核。由于该次教学分为理论教学与实践教学两个部分，因此考核方式就可以分为笔试和案例作业两个部分。其中，笔试考核部分，本案例中理论知识考核占机电一体化系统设计试卷总分数的20%；案例作业则需要完成以下内容：（1）案例设计说明书1份；（2）机械结构三维模型图1张（电子版），二维设计装配图1张及主要零件图；（3）电气系统原理图1张；（4）程序框图及程序清单；（5）演示视频。其中，每项内容占20分，案例作业总分数为100分。 四、案例实施过程中应注意的问题 笔者认为在进行基于dmc5480控制的xy工作台案例教学过程中，需要注意以下几方面的内容。 1.充分调动学生的积极性。根据笔者调查

7、，选择这一案例的学生当中，有一部分同学是基于这一案例较为简单的原因，这主要是因为学生们对xy工作台并不陌生，而且在数控技术这门课中也进行过相关的课程设计。因此，教师要敏锐地意识到部分学生的这种思想，在设计开始之前，要充分地介绍这一案例的目的和特点，调动起学生的积极性和主动性，让他们从思想上重视这次案例教学。 2.在案例实施过程中，充分发挥学生的能动性。在案例实施过程中，会遇到各种各样的问题。在遇到问题时，教师需要做的就是鼓励学生自己查找答案，只在必要的时候，进行一定的指导。在整个案例实施的全过程，教师要尽可能少地参与到其中的环节中去，把主动权交还给学生。 3.严格把关考核环节。在案例实施过程中，教师可以通过观察、提问、让学生演示等手段，了解到学生每个人的情况，并针对学生的个体情况，对其进行一定的教育，杜绝不劳而获现象的出现。教师严格把关考核环节的最终目的是要让每个选择这一案例的学生都能有所收获。 4.课后反思。教师在本次案例教学结束之后，要进行一定的教学反思，主要表现为：教师在每天的指导工作结束之后，要根据这一天的具体情况，针对当天出现的各种各样的问题进行深入地思考，并找到行之有效的解决方法，以