前言:我们精心挑选了数篇优质机械电子工程培养方案文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)06-0110-02
近年来,国务院、教育部等主管部门在政策导向上,引导600余所地方本科高校向 “ 应用技术型高校 ”转型 ,推动建设“应用技术大学”, 我校也以“建设特色鲜明的现代应用技术大学”作为自己的奋斗目标。机械电子工程作为典型的工科专业,对学生的技术应用能力和实践能力的培养尤为重要。
一、“机械电子工程专业学生应用和实践平台”的提出
我校机械电子工程专业2011年开始招生,作为一个实践性很强的工科专业,机械电子工程专业教研室在培养学生的应用能力和创新能力方面做了一些探索和尝试。但是,目前机械电子工程专业还是以传统教学为主,实践教学环节主要以参观、验证性演示为主,学生动手的机会不多,自主设计实验则更少,导致动手能力培养不足。围绕“建设特色鲜明的现代应用技术大学”,培养应用型人才的目标,结合我校工程训练中心和实验室建设,机械电子工程专业教研室通过一系列调研,在现有条件的基础上,提出了“机械电子工程专业学生应用和实践平台”建设方案,它为技术技能应用型人才培养提供有力的支撑条件。
该方案与机械电子工程专业建设相结合,通过项目化教学和管理方法,拟解决以下方面问题。
1.通过组装及创新组合出各种典型机构和结构部件,加深对机械原理课程中所学知识的理解与运用,培养学生机构认知、选型、组合及创新的能力;2.培养学生综合运用机、电、液(气)一体化技术进行机械系统创新设计的能力;3.培养学生对各类传感器、单片机、PLC控制器的综合运用,加深对机电控制类课程中所学知识的理解与运用;4.培养学生的综合应用能力、创新思维能力和团队合作精神,提高学生的创造和动手能力。
二、“机械电子工程专业学生应用和实践平台”的实施方法
具体实施方法如下。
1.建立面向课程体系的创新实验支撑条件及关联实验系列。首先打通机械电子工程相关课程的实践环节,包括机械原理与机械设计、机电传动、机电控制工程、机电一体化设计等,完善创新实验条件,以一个机电产品为例开设贯穿课程体系的关联实践系列,如机械本体装配、传动机构分析、单片机与接口技术、等实验系列,使学生更主动地学习、更有效地掌握机电一体化技术的系统知识。
2.以“从做中学”为指导思想,围绕学生的创新设计项目来完成整个课程体系的教学和实验。从专业基础知识学习开始,给学生提出一个具体的机电产品设计项目,使学生能够带着问题来学习和实践,并从中初步掌握科学研究的基本过程和基本方法,养成良好的学习自主性和能动性,培养学生动手和自学能力、发现与解决问题能力、交流协作能力等,达到创新能力培养的目标。
3.结合毕业设计与学科赛事,利用此平台设计制作机电产品实物。利用此平台中提出的一些新颖且可实现的项目,可以逐步从设计到实物制作,参加高层次学科赛事。另外以这些项目为题材设计毕业设计课题,培养优秀毕业设计。利用CAD软件完成所有零件图、部件图和总装图设计,使学生对机电产品的结构和组成等获得较为丰富的感性认识,对机电产品的设计过程和设计要点有基本概念。在设计过程中,通过产品装配、控制编程运行,全面了解机电装备的控制、驱动、传动、测试等技术,并可以综合运用机械制造工艺和工装等知识。
三、“机械电子工程专业学生应用和实践平台”教学成果
为了检验该教学平台建设的教学效果,机械电子工程专业的老师们在教学中组织学生进行了小范围的试验,取得了比较理想的成果,下面展示其中的一些成果。
1.大学生优秀科技作品――基于STM32单片机的三轴实验平台。图1所示为基于STM32单片机的三轴实验平台。根据实践教学需求,确定了该实验平台由机械本体、STM32控制系统和VB上位机操作软件组成,搭建了该实验平台的机械本体结构,完成了实验平台控制系统的硬件设计和软件设计,制作了三轴实验平台样机,并进行了运动功能试验。通过试验证明,所设计的三轴试验平台能够在有效工作范围内实现圆弧和直线插补,实现了设计要求。
2.江苏省大学生创新创业训练优秀项目――基于MCGS的PLC仿真实训系统。图2所示为基于MCGS的PLC仿真实训系统。该系统为提升 PLC课程实践教学效果,提出并实现了基于组态软件 MCGS的PLC仿真实训系统设计。仿真系统内嵌三个PLC经典控制子系统,各子系统均采用 MCGS 监控系统与西门子 200PLC 控制相结合的控制方案,由 PLC 实现子系统控制功能,由组态软件 MCGS 实现子系统工作过程的动态实时监控。
3.江苏省机器人大赛一等奖――可原地转向横向进出车位的新型机构。图3所示为可原地转向横向进出车位的新型机构。该新型机构针对目前私家车保有量大,道路狭窄,新手驾驶水平不高,机动车掉头和进出车位难度大等问题,设计了一种可原地转向、横向进出车位的传动机构,可以更加高效的利用有限的停车场资源,缓解停车位紧缺和驾驶人员技术不足的问题。通过实验,证明该机构可以实现原地掉头、横向进出车位,具有较高的创新性和实用价值。
4.南京理工大学泰州科技学院优秀毕业设计――剪式升降台液压系统智能测试平台。图4所示为剪式升降台液压系统智能测试平台。该课题针对剪式液压升降台,对升降成了机械分析,设计了实验油路并完成了仿真,设计出了基于PLC触摸屏一体机的控制系统,针对升降台油路中的液压缸建立了基于LabVIEW的检测平台,最后经过半实物实验系统仿真,能够实时反映出油路中的问题所在,降低了出错的几率。
四、结束语
通过对“机械电子工程专业学生应用和实践平台”建设方法的探索实践,证明该方法在培养机电专业学生的应用和实践能力方面较传统教学方法更具有优势。通过该方案的实施,能有效的培养和锻炼学生的应用和实践能力,学生能够更好的理解机械电子工程专业的课程体系,对专业知识的掌握和应用也有了质的提升,提高了机械电子工程专业学生的培养质量。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 李永祥,雷辉.构建机械创新设计开放平台培养学生创新能力[J]. 中国大学教育,2009(8):33-35.
关键词: 高职机械电子工程专业 实验教学 教学改革
引言
机械电子工程专业的综合性较强,主要内容涉及机械的设计与制作及电子技术的开发。机械电子工程专业知识丰富,所包含的内容多种多样。近些年来,科学技术的快速发展,使得机械电子工程专业的发展前景越来越好。机电系统的智能化发展与自动化发展,让高职机械电子工程专业的教育工作者不断思考实验教学的改革问题。笔者选择机械电子工程实验教学改革作为研究对象具有一定的教育意义。
1.高职机械电子工程专业实验教学现状分析
1.1机械电子工程专业内容精度不足
机械电子工程专业所涉及多方面内容,所以,为了使机械电子工程专业的内容得以丰富,课程设置需要包含机械专业知识及电子专业知识两个方面。一般来讲,理论力学内容、材料力学内容及电路分析等内容都要在课堂中得到呈现。在机械电子工程专业实验教学中,涉及二十多科的专业知识。学生认为学习的科目过多,内容多但又学不到东西。学生无法对如此多的学科进行深入学习,专业能力久久得不到提高。
1.2实验条件不足
对于许多高职院校来讲,进行机械电子工程专业实验教学的难点在于实验教学的条件不足。受到教育经费的影响,许多学生没有进行机械电子工程专业相关实验设备的采购。或者现有的专业实验器材数量不能满足学生实验学习的需求。实验条件不足造成学生的实验学习兴趣不高,无法积极融入到机械电子工程专业的实验学习中,影响学生学习能力的提高。
1.3实验设置的综合性不足
相较于机械电子工程专业理论知识教学,实验教学的课时较少。虽然一部分学校的实验器可以进行综合性实验的设计与设置,就高职院校的机械电子工程专业实验教学内容来讲,许多课程的实验大多为演示性实验或者是验证性实验。在实验学习中,学生只要按照老师的要求完成实验,体会实验的过程即可,没有必要就实验内容进行自主探究。这样的教学内容会影响到学生实验的自主性与积极性,综合性较强的实验是高职机械电子工程专业学生进行自我提高的必要基础。
2.高职机械电子工程专业实验教学改革对策
2.1加强机械电子工程专业教育方案的改革
机械电子工程专业的教育目标是让学生具有与专业相关的理论知识,并且可以将这些理论知识应用于实践中,解决实践问题。所以,高职院校要加强对机械电子工程专业实验教学活动的重视,对人才的培养方案进行改革,促进学生实验能力的提高。机械电子工程专业的内容较多,需要通过人才培养方案的改变平衡学生专业能力的提高。更要从当前人才市场的需求切入,满足学生未来的就业需求。
比如在讲解工厂的电气控制技术时,老师需要让学生了解一些必要的理论知识,更要引导学生利用这一主题进行实验,提高实践工作能力。应用型人才的培养是机械电子工程专业实验教学的重要目标,教师组织学生进行实验,就是在组织学生开展实践活动,促进学生能力的提高。另外,对于那些联系较为密切的课程,教师可以利用实验课的单独设立让学生意识到实验学习的重要性。像电路分析这样的内容与数字电子技术相关内容有密切联系,教师可以针对这些内容进行独立实验课的组建,引导学生形成正确的实验意识,了解与掌握正确的实验方法,促进学生专业技能的快速提高。
2.2加强实验条件的改革
高职机械电子工程专业实验教学改革,需要实验条件的支持。首先,教育部门及高职院校要加大资金投入,为高职院校建立机电一体化实验室,使学生成为实验学习的主人,找到切入点进行实验学习。另外,学校要组织老师进行综合性设计实验的研发,从高职机械电子工程专业的教学内容出发,组织教师开发新的实验,以科研促教学,使学生的头脑得以激活,获得新的学习兴趣点。学校还要加强创新性实验室的建立,提高实验室的开放程度,给予学生更多动手的机会,调动学生的学习积极性与主动性。更要利用不同的创新活动,如机械电子设计大赛等活动,使学生的思维得以开发。
结语
高职院校中的机械电子工程专业实验教学,对于机械电子工程相关的专业人才的培养有重要作用。笔者从高职机械电子工程专业实验教学的现状出发,进行了高职机械电子工程专业实验教学方法的分析。希望相关教育工作人员正视当前机械电子工程专业教学中存在的问题,利用有效的方法提高教学效率,促进学生专业能力的提高。
参考文献:
关键词:机械电子工程;实验教学;教学改革
作者简介:罗亚辉(1981-),女,湖南华容人,湖南农业大学工学院,讲师;康江(1969-),男,湖南长沙人,湖南农业大学工学院,副教授。(湖南 长沙 410128)
基金项目:本文系湖南农业大学教学改革项目“机械电子工程专业实验教学体系的研究与实践”的研究成果。
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)28-0145-02
机械电子工程是一门综合性学科,集机械设计制造技术与电子技术为一体,其学科具有知识点丰富、涵盖内容广与适用范围宽等特点。近年来,随着电子信息与自动控制技术的快速发展,机电系统正逐步向智能化与自动化方向转化。目前在各行业中没有渗透电子与自动控制技术的纯机械领域越来越少,因此,社会急需全面掌握机、电和控制的复合型人才。[1-3]
湖南农业大学机械电子工程专业是根据当前国内外机电产品生产及发展趋势而设置的,以培养具有实践能力和创新精神,能应用机械、液压传动、电子、控制和传感技术,从事国民经济各部门所必须的机电设备及其自动化的设计制造、应用研究与科技开发等工作的复合型高级专门人才为目标。因此,要求所培养的学生既要有扎实的基础理论知识,又必须有较强的动手能力和创新思维。实验室是培养学生理论联系实际、建立创新意识、提高工程实验能力的重要实践基地,在教学计划中占有相当大的比重,但湖南农业大学机械电子工程专业是在多年探索机械设计制造及其自动化专业改造并取得经验的基础上创办的,其实验课程的设置与实践能力的培养均侧重于机械部分,因此有必要开展湖南农业大学机械电子工程专业的实验教学改革研究。
一、机械电子工程专业实验教学现状分析
湖南农业大学机械电子工程专业于2010年开始招生,专业课程设置参考了国内多所高校的经验,在现有师资力量与教学硬件条件下,力争做到最好,但就实验教学环节而言存在以下问题。
1.专业内容广而不精
由于机械电子工程专业涵盖机械与电子,因此在课程设置时力争兼顾到机械与电子两方面的内容,包括“理论力学”、“材料力学”、“机械制造基础”、“机械制图及计算机绘图”、“机械设计基础”、“电路分析”、“模拟电子技术基础”、“数字电子技术基础”、“控制工程基础”、“液压及气动”、“传感器与检测技术”、“电机及电力拖动基础”、“单片机原理及接口技术”、“工厂电气控制技术”、“可编程控制技术”、“信号与系统”、“机电一体化系统”、“数控技术及其应用”等近20门专业课,学生普遍反映课程科目太多,对应课程所开设实验学时偏少,难以深入学习,故每门课掌握得都不够精通。
2.电类实验设备不足
湖南农业大学机械电子工程是在多年的机械设计制造及其自动化专业基础上创办的,相比而言,机械类实验设备较完善,而电类实验的开设,虽可以在湖南农业大学部省共建电气技术实验室进行,但当时所建的电气技术实验室主要为满足机械设计制造及其自动化专业及其他工科专业的电类基础实验开设,因此如“电路分析”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”等基础课程的实验,均能满足要求,而专业课程如“信号与系统”、“机电一体化系统”等却缺少对应的实验设备。
3.综合设计性实验设置不够
在实验教学方法上,由于课时少而时间紧等问题的存在,尽管实验室的多数仪器均能满足设计性与综合性实验要求,但目前各门课程所开设的实验多以验证性或演示性实验为主,以保证学生能在课堂上按时完成实验内容。如“电路分析”、“模拟电子技术”、“传感器与检测技术”等课程均采用模块化实验仪器,学生实验时只需简单的连接电源线与信号线进行观察或数据记录即可,严重局限了学生的思维,部分课程的实验甚至达不到教学大纲要求。因此,在教学过程中,难以调动学生的积极性与学习兴趣,发挥其主观能动性与创造性,教学效果有所欠缺,对应用型与创新型人才培养目标的体现不够深入。
二、深化实验教学改革,培养学生实践能力与创新思维
1.修改培养方案,面向市场培养应用型人才
机械电子工程专业的培养目标是要求本专业的学生不仅具有扎实的理论知识,还必须通过实验真正掌握所学理论知识,从而具备较强的动手实践能力,因此,重视实验和实践教学是培养方案修改所必须思考的问题。机械电子工程专业涵盖机械与电子,要在宽口径的同时有所精通,培养方案修改时便不能盲目的减少理论课程或平均分配实验学时,而是应该按照市场人才培养需求进行。
(1)合并相关性较强的课程实验,单独设立实验课。机械电子工程专业的课程内容较多,应用性强,如“电路分析”、“模拟电子技术基础”、“数字电子技术基础”等课程均开设有一定学时的实验课,从10学时到14学时不等,以帮助学生理论联系实际,更好地掌握理论知识,提升动手能力。分别开设实验课能方便各任课教师自主实施课程教学,但容易出现各课程实验内容过于基础,综合性不够的问题。由于这三门课程都是电类专业基础课,联系紧密,相关性强,因此可以考虑将三门课程的实验合并为一门“电工电子技术实验”,学时设为34学时,课程开设时可以从电类基础实验开始,后期完成应用性、设计性较强的两个综合性实验,使学生能更好地掌握相关内容,增强动手实践能力。
(2)按教学计划要求和培养目标对某些课程的理论与实验课时进行增减调整。如“单片机原理及接口技术”课程,10个学时的实验课远远不能满足学生的学习要求,可适当考虑减少部分理论学时,增加实验学时至16学时或更多,使学生通过实验对单片机的基础理论有较深的理解,能初步设计基本的单片机控制软硬件;同时增设单片机课程设计,用1~2周的时间进行自主设计,使学生利用所学理论知识解决实际问题的能力得到加强,从而深入培养学生的应用动手能力。
2.多方位改进实验条件
由于电类教学设备老化、部分专业课程实验设备不足等问题的存在,导致学生在实验课上动手操作机会减少,甚至某些课程未曾开设对应的实验。针对此类情况,机械电子工程专业应考虑从以下几方面改善实验条件:
(1)加大资金投入,建立“机电一体化技术”、“信号与系统”等课程对应的专业实验室。
(2)将部分设计性实验与教师科研结合,如教师研究的信号放大电路、滤波电路等可以用于“模拟电子技术基础”实验教学,而涉及到的信号检测部分或控制单元则可以用于“传感器与检测技术”、“单片机原理及接口技术”课程的设计性实验教学,以科研促教学,提高学生的动手能力与参与科学研究的能力。
(3)建立开放式的创新实验室,一方面实验室的开放不局限于课堂教学,由此提供给学生更多的动手操作机会,提升学生学习的主观能动性与自主学习能力;另一方面依托开放式的创新实验室,组织学生更多的参加各类创新活动,如机械创新大赛、电子设计竞赛及机器人大赛等,通过学生的自主开发设计,培养学生的实践能力与创新思维。
3.优化实验教学内容
针对目前各课程实验多以验证性或演示性实验为主,缺乏综合设计性实验的问题,除了改进实验条件外,还可以从各任课教师优化实验教学内容方面着手。如“单片机原理及接口技术”课程,实践性强,内容综合难度大,为便于组织,多是在实验箱上进行相关验证性实验,此类教学方式难以提高学生的学习主动性与积极性,教学效果不佳。因此,教师可从教学方式和教学手段方面进行优化,采用“任务驱动”教学法,[4]精心设计实验教学内容,使学生不仅对单片机硬件电路设计具备直观认识,也可自主尝试设计基于汇编语言或C语言的单片机软件,以提升学生自主学习的积极性,更好地掌握该门课程的内容。再如“传感器与检测技术”课程,是一门应用性极强的课程,不仅包括传感器获取信号部分,[5,6]还包括信号的变换、处理、显示等电路分析,目前所采用的实验仪器为“传感器系统实验仪”,集成了应变片、电容传感器、电感传感器、压电传感器、热电偶、霍尔传感器、光电传感器等十多种传感器及对应的处理电路,具备集成度高、应用简便等特点,能方便学生在课时范围内完成实验,其缺点是模块化的设计限制了学生的创造性思维,只能验证性完成各传感器的标定,学生兴趣不够。因此,教师可对实验教学内容进行设计,由易到难进行实验教学,基础实验在实验仪上完成后,结合电子技术、传感器技术、单片机技术的内容,引导学生自主开发,进行红外发射接收或光敏电阻应用等设计性实验,使其对传感器及应用方面的内容有更深的理解,培养其创新思维与开发设计能力,更好地将课本知识用于实践。
三、结语
湖南农业大学机械电子工程专业开设时间不长,不管是专业培养方案还是教学方式、教学手段都需要通过长期不断的探索研究并完善,笔者结合专业实际情况与学生反馈信息,对专业的实验现状进行了分析,并根据多年从教经验探讨了实验教学改革方法与思路,其中“传感器与检测技术”、“单片机原理与接口技术”等课程的实验教学内容优化研究,已应用于课堂教学。结果表明,学生学习兴趣得到提高,实践动手能力明显增强。2013年湖南农业大学组队参加了“第十二届亚太大学生机器人大赛国内选拔赛”,成功进入前八强,荣获一等奖,相较于往届有了重大突破,长达一年的研制过程中,浓厚的兴趣、坚实的基础与较强的动手能力缺一不可,体现了一系列的教学改革探索已初具成效。但是教学改革是一个长期的、不断循环往复的动态过程,在以后的教学过程中,还需要不断的探索,为更好地培养具有实践能力和创新思维的复合型人才而努力。
参考文献:
[1]王殿君,焦向东,王伟,等.新版机械电子工程专业培养方案的研究与实践[J].安徽师范大学学报(自然科学版),2010,33(1):39-42.
[2]洪华杰,柯冠岩.关于高校机械电子工程专业创新教育的思考[J].高等教育研究学报,2009,32(4):64-66.
[3]黄民,朱春梅,祁志生,等.机械电子工程专业方向系列课程建设与教学改革[J].中国电力教育,2011,(3):182-184.
[4]李旭,蔡培中,康江.“任务驱动”教学法在单片机课程教学中的研究与实践[J].农业工程,2012,2(12):57-60.
【关键词】CDIO人才培养模式 机械电子工程专业 改革 实践教学
一、CDIO模式的发展现状
二零零一年由美国各大高校联合提出CDIO工程教育模式的概念,这是首次确立了CDIO工程教育模式体系与实施方案,CDIO模式包括构思、设计、实施、运行这四个阶段。构思是指根据实际需求与发展来制定一系列的目标或战略计划等,设计是指工程计划、图纸与实施方案等设计,实施是指根据设计的内容与方案将其制造出来,是一个将预想转变为实际的过程。上述三个阶段完成之后,将制造出的产品投入到市场中,通过更新与改善的方式不断提高产品价值,这个过程就叫做运行。
CDIO工程教育模式具有系统性与完整性的特点,将其运用在机械电子工程教学中,有利于提高学生基础知识的学习,通过开展工程项目的设计、规划、制造等实践活动,使学生实践能力得到提高,便于学生今后更好的走入社会。最早期的CDIO工程教育模式只注重实践与生产,教师多为一线工程师,在教学活动中往往过于关注学生动手能力与解决问题的能力,而没有建立起系统的理论知识教学,随着时代的发展,二十世纪五十年代后,科技的变革与发展,人们逐渐认识到理论知识对工程实践的重要性,只有将理论与生产联系起来,才能实现科技的进步。直到今天,工程理论体系正在逐步走向成熟,给原有的教学模式带来了翻天覆地的变化,工程教育内容由实践生产转变为教授理论知识,教学环境也越来越多样,包括教室、工程生产等活动场地,教育者群体也逐渐转变为具有丰富工程理论知识的人员。
二、CDIO 工程教育模式的实践与探索
为满足工业生产与人才的供需,不断提高了对机械电子工程课堂教学的要求,现代化培养工程技术人才要注重理论与实践的结合,以培养学生工程技术与工程管理为首要原则,使学生各方面素质得到提升,直至成为社会需要的工程应用型人才。基于机械电子工程行业CDIO模式,即要在原有的教育模式上联系起CDIO工程教育模式,在教授与专业相关的理论知识,如技术知识、基础知识、高级工程知识等,同时也要注重加强学生职业道德的培养。通过设定科学合理的工程项目,让学生运用所学的知识对项目进行构思、设计、实施与运行,以此来提高学生的学习兴趣,进而对工程专业也有一个全新的理解,便于学生在今后学习工程专业走得更远。
CDIO教育模式就是将教学活动与工程项目实施活动紧密联系在一起,以培养学生创新能力、实践能力为目的,让学生在项目实施活动中,以团队或小组合作的形式组织项目,在整个活动的过程中学生学会运用知识与项目组织,培养了学生合作精神、职业精神、责任感。本文以石油石化行业中机电一体化设备作为此次项目研究实例,将机器人设备与机械电子工程教学项目活动联系在一起,学生参与机器人设备CDIO的全过程。根据任务要求与目标,将全班学生分为多个合作小组,对机器人进行调查与分析,制定出初步的设计图,结合所学的专业知识,不断调整和创新设计图,使其变得更加完整和系统,对完成的机器人样品进行检验与调试,组内分工设计与制造机器人系统各部件,并保证其运行情况,最后对各小组比赛结果做出评价。学生通过与同学的相互合作相互配合,使自身综合能力得到提高,将所学过的工程专业知识进一步巩固,转变为熟知并能够灵活应用的知识,在此过程中构建了属于自己的知识体系,培养了更新知识与人际交流的能力,学会对系统的运行与调控,对机械系统也有新的理解。
三、结束语
综上所述,国内各大高校为进一步满足社会需求,根据工程企业实际要求提供各大企业所需的工程师,通过应用CDIO工程教育模式,有助于培养出高技术、实用型的专业人才。
参考文献:
[1]赵俊生,张保成,史源源.机械电子工程专业人才培养模式的改革与创新[J]. 理工高教研究,2010(1)
【关键词】机械电子工程;人才培养模式;专业课程建设
机械电子工程是集机械、微电子、自动控制和计算机技术于一身的一门综合型学科,是当今国民经济发展所需要的重要学科朝向,它打破了以往的学科分类,将多种学科融合交叉,将学科理论与实践相互结合,为社会培养出了诸多专业技术扎实、动手能力强、创新思维敏捷的新型技术人才。
1改善机械电子工程专业现状
科技在发展,时代在进步,社会各界的行业需求也在随着科技的发展不断产生着变化。机械电子工程专业作为国民经济发展的急需学科方向,应以高校教学为伊始,着重改变不良现状,及时调整教学方案,按社会就业需求对大学生进行有针对性的培养。
1.1明确专业方向
大学生在学习机械电子工程专业知识的过程中,存在不能明确所学专业是否符合社会需要的现象,此时做为该领域的教师,怎样有针对性的培养符合社会需求的机械电子工程专业人才,怎样明确专业培养方向是值得其深思的问题。在明确专业方向时,要符合专业人才培养的层次、要按照实践教学的阶段、要遵循由浅入深的原则。
1.2创新专业建设
当前社会经济发展迅速,评估人才专业知识是否扎实的方法已不再是看其专业知识的储备量,而是更侧重于其在专业领域是否具有创新意识和精神。为此,做为机械电子工程领域的教师,要有长远的课程建设眼光,要重建师资队伍、调整教学思维,创新教学理念,在理论教学实践中,培养学生的创新意识和主观能动性。
2改革机械电子工程专业人才培养模式
近年来,教育相关部门通过对社会就业岗群的观察和调研,对经济快速发展形势下人才需求方向的分析,大体掌握了我国机械电子工程专业基本的人才培养路线,制定了人才培养的具体方针,对现有的机械电子工程专业人才培养模式表现出极大的不满,并及时提出了相应的人才培养模式改革计划,这将有助于顺利实现人才目标优化和较好地辅助完成人才培养计划。
2.1完善人才培养计划
在现代教育理念和思想的指导下,根据学校的办学宗旨和人才培养目标,进行专业基础强化、实践创新能力开发和知识面的扩宽,将教学的重点放在专业课程建设上,在保证基础专业课的前提下,适当的增设有助于激发学生创造力和实际动手操作能力的课程,增设专业选修课程数目,相应缩减专业选修课课时,以提高学生对专业课程知识点之间的衔接能力,培养学生的自主学习能力,满足学生的个人兴趣发展需求,旨在充分展示大学生的综合素质并培养大学生的综合应用能力。
2.2施行校企联合模式
校企联合模式主要指国家科研院所和专业对口企业跟高校达成共同培养人才的愿望。在校期间学生主要进行专业基础知识的积累,而专业对口企业通过跟高校签订学生实习合作协议或跟学生个人签订劳动合同,以明确双方的权利义务,让学生在专业对口企业践行所学理论。在专业对口企业的实习学习阶段可以补充完善学生在校理论学习期间部分知识的欠缺,在实训场地学习演练过程中,会有专业的指导老师进行实际操作的指导和纠正,结合学校专业老师的教导,就会使学生的实际应用综合能力显著提升。同时,也为企业培养出了具有超强适用能力的专业技术人才,充实了企业高级技术岗位人员空缺,实现了企业可持续发展的目标。
3专业课程建设
培养具有创新能力和综合应用能力超强的专业技术人才,最根本的是从要高校专业课程上抓起,目前专业课程建设尚不十分明确,所以优化专业课程体系是目前的首要任务。在优化专业课程体系上,需要高校教育团队做出相当的努力,以改革教学课程内容、扩宽学生的专业基础知识面、激发创新能力、增强专业素质为起点,对机械电子工程专业人才培养体系进行合理改革,培养出实践能力和综合应用能力超强的复合型技术人才。而在实践课程体系改革中,需要加强实训操作场地的建设,引用现代化的新型机械电子工程设备,让学生的实践能力紧随科技的发展步伐,才能不断提升学生的适应能力和创造能力,才能让高校培养出的人才立即为企业所用。
4结语
机械电子工程专业的人才培养计划,需要高校从教学课程基础上进行改革,也需要国家政府在人才实际操作能力上给予极高的重视,总而言之,培养出有益于现代科技发展的新型高科技技术人才是各大高校和国家的共同祈愿。
【参考文献】
[1]赵俊生,张宝成,史源源.机械电子工程专业人才培养模式的改革与创新[J].理工高校研究,2010,29(1).
[2]陈泳竹,杨永,姚屏,等.应用技术型高校机电专业人才培养模式探讨———以广东技术师范学院机械电子工程专业建设为例[J].大学教育,2015(06).
2016年6月2日,中国正式成为《华盛顿协议》成员国,这将对中国工程教育质量的提高发挥极大的督促作用,促进中国按照国际标准培养工程师,提高工程技术人才的培养质量[1]。国际上广泛应用的CDIO工程教育模式是在2004年由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学联合研究提出的[2]。它主要由构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)四部分组成,目的是通过产品研发到产品运行整个过程的锻炼培养学生理论联系实际的能力[3]。按照CDIO的培养模式,工程毕业生的能力被分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层次,并通过12条标准来衡量学生的培养质量,这与中国工程教育专业认证的12条标准有异曲同工之处。
我校机械电子工程专业目前虽然已经制定了较合理的专业培养目标和培养方案,培养了结构合理的师资队伍,形成了较好的理论和实践教学模式,但是与CDIO工程教育标准的要求相比,在培养方案、教学体系、教师队伍建设及教学效果评价机制等方面,仍然存在一定的差距。现有机电专业课程体系存在专业特色不明显、不同课程之间存在重复或相互冲突的地方等缺点,因此要依据CDIO工程教育理念,借助校企合作平台,全面地进行机电专业人才培养模式的探讨,建立符合CDIO工程教育标准的机械电子工程专业实践教学体系。
1.我校机械电子工程专业课程体系情况
目前的专业培养方案里包括的核心课程为:机械制图、理论力学、材料力学、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计、单片机原理及应用、自动控制原理、机电传动控制、传感技术、机械原理、机械设计、机械工程测试技术、机电一体化系统设计、互换性、工程材料等;主要实践环节为:社会实践调查、金工实习、电子电路实训、工程制图实践、创新实践、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)、PLC与组态技术综合实验、测试技术与传感器综合实验、单片机综合实验、自动化生产线认知实践、机械设计基础课程设计和机电专业综合课程设计等。
2.CDIO模式下的机电专业教学体系
根据CDIO工程教育标准的要求和我校办学特色,为适应煤炭行业和地方经济对机电专业高级技术人才的需求,结合重实践、重创新的培养目标设计新的课程体系。广泛吸取企业专家建议,深入探讨和修订机电专业课程体系,强化实践环节,构建国际化的课程体系和教学模式,从而保证面向工程的课程体系能够培养学生的实践能力与创新思维。依据CDIO工程教育理念,选择典型的工程实践项目,采取“做中学”的方式,通过在项目中反复训练锻炼学生自主学习的能力,这样不仅可以促进学生对基础知识的掌握,还可以提高学生解决工程实践问题的能力,从而使学生综合素质和能力能达到CDIO标准的要求,增强人才培养对企业的适应性[4]。近年来,主要通过以下措施进行教学体系的改革:
(1)基于CDIO的工程教育理念,构建了“一个核心、两个方向、四个阶段”的工程教学体系。
“一个核心”是以矿业领域的机电一体化系统设计、研发为主,覆盖了多学科交叉领域,主要涉及机械设计、机械传动、机械制造、机电传动控制、PLC、单片机、控制工程、机电一体化系统设计等多种技术;“两个方向”是指机械设计与制造、电气控制系统,选修课中增添“煤矿机电设备”、“工业控制网络与现场总线技术”等课程;“四个阶段”是指根据CDIO理念的构思、设计、实现、运行四阶段指导,学生要经历认知实习、基础课程实验、专业课程设计与综合实验及毕业设计、创新大赛等综合实训,才能更好地掌握本专业的工程应用技术。从第三学期开始,每学期均安排工程实践环节,按照核心知识点和要求来设定每个工程实践项目,在课程设计与毕业设计过程中企业参与。
(2)依托产学研合作背景,通过专业综合实训和企业顶岗实习等环节提高学生工程实践能力。
我校机械工程学院已经建立了电子创新设计实验室、慧鱼模型创新设计实验室、机电控制技术实验室、虚拟仪器综合实验室、动态测试技术实验室等实践创新平台,与淮南矿业集团、皖北煤电集团、淮南万泰电子股份有限公司、淮南润成科技股份有限公司、平安开诚智能安全装备有限责任公司、凯盛重工有限公司、淮南阶梯电子科技有限公司等开展了长期的产学研合作,从而可以保证给学生提供校内、外实践实习基地。通过单片机和PLC综合实验、课程设计、毕业设计、实训检验学生电工电路、单片机、PLC综合开发的能力,往往借助典型机电案例(如斜井跑车防护装置、皮带机集控系统、立井提升系统过卷过放保护系统等),让学生经历“构思—设计—实现—运行”四阶段的完整实训。与此同时,让学生积极深入到到校企合作的实习基地中,在相关机电系统中顶岗锻炼,进一步提高学生的理论联系实践的能力,缩短学生个人能力与企业要求的差距。
(3)通过创新团队建设、学科竞赛和大学生科研项目培养学生工程实践创新能力。
为进一步拓展学生科技创新能力,借助学院设置的创新团队、学科竞赛活动、大学生科研项目的平台,在日常的教学管理中,融入紧密联系工程实际的大学生课外科技创新能力培养模式,鼓励学生积极参加“全国大学生机械创新大赛”、“全国大学生机器人大赛”、“全国大学生电子设计竞赛”、“全国大学生节能减排大赛”等各种赛事,鼓励学生撰写学术论文和申请专利。
3.结语
CDIO工程教育模式与中国工程教育专业认证的标准是高度统一的,只有坚持以CDIO工程教育模式为指导,依据校企合作背景,不断创新改革机电专业的课程教学模式,才能进一步提高学生的工程实践应用能力,为国家和企业培养出能在机电行业及相关领域从事机电一体化产品和系统的设计制造、研究开发、工程应用和运行管理工作的复合型工程技术人才,达到国际标准的要求。
关键词 机械电子学 项目驱动课程 课程群
中图分类号:G712.3;TH-39 文献标识码:A
1研究背景
2012、2013、2014、2015连续这四年以来,高职机械电子学专业的毕业生的工作与所学专业的相关性均低于全国其他高职专业的平均水平。换句话来说就是近四年来的高职机械电子学专业的毕业生在毕业之后大部分人从事着与学校所学专业几乎无关的工作。因此,高等机械电子学专业的人才供给与市场需求之间还存在很大的偏差。分析出现这种偏差的原因,在很大程度上是因为高职院校机械电子学专业的课程设置已经不能适应当今的经济发展与社会需求了。所以各个高职学院的机械电子学专业要根据目前的市场和社会需求、重新确定专业定位,全面的整合教学内容, 选择能够提升学生就业潜力的课程内容。
2高职机械电子学专业教学内容的选择与课程体系的构建
2.1选取专业课程内容的方法与原则
2.1.1选择不同的课程模式来安排专业课程
在课程安排中可采用“以专业化生产过程为课程安排主线”、“围绕生产项目组织课堂教学和实训”以及“以职业实践为导向安排课程”等不同的模式来安排专业课程内容、在教学过程中采用案例式或者实例式教学。
2.1.2在课程选择过程中遵循实用原则
在课程选择过程中要安排好“描述性知识”和“程序性知识”这两部分的教学内容。“描述性知识”主要用来说明事物的各种性质、特征以及状态,通常用来区别和辨别事务。“程序性知识”是只能借助某种具体的作业形式间接推论其存在的知识。“描述性知识”用来解决“是什么”的问题而“程序性知识”解决“为什么”的问题。
2.1.3要改变课程内容选择的标准
高职机械电子学专业的课程选择要从原来力求单一学科知识的完整性逐渐向诸多相关学科知识的综合性转变。例如《机械设计基础》这本教材的课程内容可综合机械原理、机械设计、接口技术、机械工程材料等内容,在课程实施过程中按机械设计的过程组合上述内容的教学。
2.2专业课程内容综合模式
2.2.1综合基础专业课程
高职机械电子学专业的课程包含了机械制造、电子技术、计算机技术等模块的基础知识。传统高职机械电子学专业的课程安排中每个模块的基础知识都要由几门相关专业基础课程来完成。具体分析这些相关专业的教材,会发现其具有将这些课程综合的条件。例如机械制造技术这个模块的基础知识一般由机械制图、计算机基础、计算机绘图、机械设计基础、公差配合与技术测量、电工学及工业电子学、工程力学、机械原理、等课程组成。基础专业课程综合中可将计算机基础和计算机绘图这两门课程综合;将机械原理、机械设计基础以及机械制图这三门课程综合。
2.2.2综合核心技术课程
高职机械电子学专业在新的就业形势下要做到针对职业岗位安排教学内容。核心技术课程的课程内容安排要以核心技术为主线紧密的结合起来,综合为一门新的技术课程。由核心技术组合的课程不仅包含基础含理论知识,也包括理论与实践相结合的教学内容,具体如何组合就要根据各个高职院校的具体情况而定。例如:数控机床操作这个岗位是所有机械制造企业比较重要的岗位之一,以数控机床操作为核心技术可供综合的课程有:机械材料基础知识、零部件加工及装配工艺、计算机编程设计。如果高职学生能够认真学完这一综合课程之后,在企业的生产实践环节进行练习操作,毕业之后就能胜任数控机床的编程以及操作工作。
2.2.3综合核心技术与支撑技术课程
核心技术是专业技术的核心,而支撑核心技术的支撑技术普遍属于专业基础。如果将核心技术与支撑技术以及其他的相关课程综合,打破高职机械电子学专业传统的三段式课程设置,形成一种新的课程设置模式,或许会为高职院校学生的培养提供新的方向。目前国内外有不少学者在探讨打破基础课、专业基础课以专业课这三段式的传统课程结构的可能性以及利弊。许多学者主张将专业课与专业基础课综合起来,形成基础课和专业课的模式。这种综合核心技术与支撑技术课程模式的教学能够使学生投入更多时间学习专业课。
3实施高职机械电子学专业课程建设的措施
3.1重视课程的个体差异, 实行开放式教学
在机械电子学专业的课程安排中选择应用性、操作性以及技术性强专业课程,在专业课程的教学计划中针对市场需求的某种能力进行有目的的培养,根据培养目的组合课程模式。这样高职院校毕业生就能够满足社会上的职业需求,从事与所学专业相关的职业。
3.2 在教学过程中要严格控制教学质量
由机械电子学产业界、机械电子学专家、学校的管理层、相应专业的教师等编写机械电子学课程大纲,然后由专业任课教师根据课程大纲实施教学。在教学过程中,要有完整的严格的教学管理制度来保证教学质量。
3.3实施措施控制课堂教学质量
各高职院校要加强对专业课教学质量的监督和评估。建立一套适合本院校的、有理论依据的、具体可行的评价机制,并通过考试等各项措施及时反馈专业课的教学质量信息。
3.4积极发挥教师在专业课程建设中的作用
在高职机械电子学专业课程的建设中,不仅要有效发挥教师队伍的带头作用,而且要培养大量的能够把理论知识与实践过程结合起来的教师队伍,鼓励他们积极投入到课程建设和课程改革中。
参考文献
我国高等工科教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的中国工程师,然而我国工科的教育实践中还存在不少问题,如重理论轻实践、强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视知识学习而轻视开拓创新的培养等问题。mc.kinsey global institute 在2005年10月发表的一份报告称,2005年我国毕业的约60万工程技术人才中适合在国际化公司工作的不到10%,其中的原因,他认为“中国教育系统偏于理论,中国学生几乎没有受到project和团队工作的实际训练,相比之下欧洲和北美学生以团队方式解决实际问题”。国内外的经验都表明cdio的理念和方法是先进可行的,适合工科教育教学过程各个环节的改革。
1 cdio工程教育介绍:
cdio工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得knut and alice wallenberg基金会近2000万美元巨额资助,经过四年的探索研究,创立了 cdio 工程教育理念,并成立了以 cdio命名的国际合作组织。
cdio代表构思(conceive)、设计(design)、实现(implement)和运作(operate) ,它以产品研发到产品运行的生命周期为载体 ,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。cdio培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。
2 cdio工程教育模式在机械电子工程专业人才培养中的应用:
机械电子工程专业培养目标是培养具有机械工程、电气工程、控制科学与工程、计算机科学与技术等学科基础理论和基本知识,具备现代科技理念、综合人文素质、较强的创新精神和工程实践能力,能够从事机械和机电装备与系统的设计制造、研究开发、设备维护和运行管理的复合型高级工程专门人才。
山东理工大学是一所以理工为主的多科性省属重点大学,于2009年初加入cdio。机械电子工程专业2010年被教育部批准为新上专业,机械电子工程专业作为cdio培养模式的试点专业。我们的改革目标是通过注重培养学生系统工程技术能力,尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力,以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力,吸收世界先进的工程教育理念,建立符合国际工程师认证的课程体系。为此,我们选定国际上公认的cdio工程教育理念。将cdio项目按规模和范围划分为三个模块,第i模块为包含本专业主要基础核心课程和能力要求的项目;第ii模块为包含一组相关核心课程、能力要求的项目;第iii模块为增强课程能力与理解而设的项目。
基于cdio工程教育理念而设计的人才培养模式中最重要的组成部分,是机电系统设计与制造i、机电系统设计与制造ii、机电系统设计与制造iii三个综合项目的设计和实现。分别设置在不同的教学学期,每个综合项目都是对学生某一方面知识和能力的锻炼和考核,往往涉及到多门核心课程。选定移动机器人作为项目对象,贯穿于三个一级项目。具体内容包括如下几个方面:
2.1 完成机械结构设计的概念设计。
机械电子工程专业学生培养过程中的机电系统设计与制造i项目训练,开设在第四学期,时间安排2周。学生在教师指导下通过对移动机器人这一典型机电一体化产品的解剖,了解其各个关键部件(包括机械系统组件和控制系统组件)的具体结构和连接方式,从而提前了解本专业核心内容与实际产品的关系,以工程师的角度去面对即将开始的专业课程学习。通过早期项目的构思和设计,激发学生兴趣,进行初步的创新思维与产品构思训练,并在一定程度上建立起与专业相关的整体概念。
根据这一总体要求,需要综合考虑在机械电子方向所必须的专业课程和基础课程的相关要求,重点考察学生将所学知识点运用到实际工程项目的能力并同时达到对其进行锻炼的目的。
2.2 完成机械构件运动原理综合考察的规划设计。
机械电子工程专业学生培养过程中的机电系统设计与制造ii项目训练,开设在第六学期,时间安排2周。在第四学期一级项目的基础上,本次二级项目进一步要求学生通过团队合作的方法完成机器人整体结构的设计。通过具体给定不同的设计参数和机器人操作任务,由学生自由组成团队,合作完成机器人各关本文由收集整理键部件的详细设计,要求每个学生独立完成给定的局部设计任务,并保证团队内部学生设计的各个部件之间的良好连接。
在设计的工程设计中,满足给定的输出运动关系,并进行必要的运动分析是工程设计的最基本要求。结合学生在测绘环节对机器人总体结构和关键部件的认知,此环节需要给出机器人的运动关系,并在此基础上进一步根据指导教师的设计要求进行修正,实现新的运动关系输出,达到运动学设计的基本要求。
具体的机器人产品,要求整体上各关节运动灵活,能够满足一定的运动范围和运动速度要求。因此必然在结构上具有特定的参数要求,对于关键的技术参数,需要进行整体规划和论证,并提出具体的设计方法。
2.3 完成机器人控制系统设计。
机械电子工程专业学生培养过程中的机电系统设计与制造iii项目训练,开设在第七学期,时间安排3周。在第四学期和第六学期两个一级项目的基础上,本次三级项目进一步要求学生通过团队合作的方法完成机器人控制系统设计。通过单片机、工控机、plc等方案对第i、ii模块确定的项目进行控制系统设计。培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识,独立进行机电产品设计工作,掌握机电产品中控制系统设计的一般程序和方法,并结合设计进一步巩固和扩大知识领域。
三个综合项目的完成,标志着学生基本掌握了机器人的总体方案设计、机械结构设计、控制算法设计、控制系统硬件和软件设计等关键技术,同时这些技术可以触类旁通的用于其它相关产品的设计与制造。在每一届学生中选择设计较为出色的部分产品,进行实际加工制作,一方面是对学生的激励,同时也可以作为以后学生的研究对象。由于三个综合项目依次承接,最终的产品完全是学生自己设计,因此,更利于学生掌握机电产品的整个设计、制造、控制和维护的流程,更能激发学生的学习兴趣。
3 实施效果:
[关键词] 机械电子; 软起动装置; 控制系统
1 机械电子式软起动装置技术发展及现状
同世界上发达国家相比,我国的机械电子式软起动装置产业综合指标比较差,比如生产效率低,铸件质量差,技术水平落后等。这些因素导致了我国的机械电子式软起动装置产业满足不了各行业的日益需求,现在许多企业还是严重依赖进口。随着改革开放的不断深入,市场经济的不断发展,我国的机械电子式软起动装置控制系统正面临着激烈的国际竞争,同时也面临着不容错过的发展机遇。随着中国国力的增强,中国成为新的世界制造工厂,大量的机械电子式软起动装置设备生产商移入大陆,必将对中国的机械电子式软起动装置控制系统产生巨大的冲击。只有加大资金和技术投入,注重高技术人才的培养,重视对老产品的更新换代和新产品的创新,我国才能赶超国外先进水平,制造出品质一流的机械电子式软起动装置控制系统。
现在软起动装置技术的发展主要有如下方面的表现:电子计算机的作用在机械电子式软起动装置生产过程中越来越被凸显;机械电子式软起动装置控制系统向大型化、智能化、节能化方向发展;高科技手段的应用使机械电子式软起动装置工艺快速变革;提升机械电子式软起动装置模具的品质等方面。随着虚拟样机技术和有限元技术在机械电子式软起动装置控制系统的进一步应用,机械电子式软起动装置控制系统的设计研发周期变短,成本降低,其可靠性和使用寿命不断提高,为机械电子式软起动装置控制系统的发展提供了可靠保证。而国内对这些新技术的应用还处于起始阶段,大多数企业还是利用传统设计方法,费时又费力。
虚拟样机技术作为 CAE 技术的一个重要分支,具有以下的特点:1)实现在整个系统层面上模拟设计产品的样貌、功用及其他方面的内容;2)可以实现虚拟设计验证及测试,减少在物理样机的试验次数;3)能够反复试验设计方案和修改虚拟样机模型,最终获得产品的最优化解决方案;4)涉及产品的整个生命周期,能够随着产品生命周期的演进,其自身也处于不断丰富和完善的过程;5)与传统设计方法相比,虚拟样机技术可以综合各领域协同工作,使得整体设计更为详细和周全,对提高产品质量有很重大的意义;6)有效地缩短产品研发周期,降低设计成本,促使产品快速更新换代,提升产品竞争力。
为了消除国产机械电子式软起动装置控制系统存在的诸多缺陷,以达到改善机械电子式软起动装置控制系统的可靠性和整体性能的目的,我们依靠计算机辅助工程技术来解决这些问题。利用虚拟样机技术和有限元技术,可以掌握机械电子式软起动装置控制系统的各部件运动情况,保证机械电子式软起动装置控制系统运行的平稳性;评价机械电子式软起动装置控制系统的静强度、动强度,验证机械电子式软起动装置控制系统的可靠性;了解机械电子式软起动装置控制系统的动态特性,掌握其固有属性,为减少振动和噪声提供依据;对机械电子式软起动装置控制系统的合模机构进行结构优化设计,提高机械电子式软起动装置控制系统的扩力系数,达到减少油耗、缩小合模油缸内径尺寸、降低液压泵的设计功率等目的。
2 高强机械电子式软起动装置其控制系统发展
20 世纪 60 年代以后,由于各种技术的发展和进步,自动化机械电子式软起动装置控制系统日益改进和完善。20世纪 90 年代,东芝机械开发出了基于计算机控制的自动化机械电子式软起动装置控制系统。随着近几十年来技术的进步和革新,又相继出现了真空机械电子式软起动装置设备、挤压机械电子式软起动装置设备、半固态机械电子式软起动装置设备等先进的机械电子式软起动装置控制系统械。随着机械电子式软起动装置工艺技术的多样化发展,机械电子式软起动装置控制系统产品也逐步多样化以适应市场的需求。随着机械电子式软起动装置技术理论的逐渐提高,对机械电子式软起动装置过程的分析也逐步系统化、理论化,同时机械电子式软起动装置控制系统总体设计及可靠性水平也相应提高。目前,国外发达国家已经有能力生产大型、超大型的机械电子式软起动装置控制系统,压射系统采用实时控制,整机的具有很强的柔性且自动化水平很高。而且国外机械电子式软起动装置控制系统的总体结构设计先进,可靠性高,品种规格全,配套能力好,高新技术应用快速。这些都得益于 CAD/CAM/CAE 技术,特别是有限元技术和虚拟样机技术在机械电子式软起动装置工业的广泛应用。
目前,日本、德国、美国等国家的机械电子式软起动装置控制系统占据了全球大部分市场份额,其机械电子式软起动装置控制系统小巧、可靠、节能,这些都得益于虚拟样机技术。虚拟样机技术的应用大大提升了产品的核心竞争力,给制造商和企业创造了巨大的经济效益。随着全球经济一体化的进一步加深,我国脆弱的机械电子式软起动装置产业面临不小的挑战,我国要抓住机遇,迎难而上,赶超先进,实现机械电子式软起动装置产业的振兴。
我国虚拟样机技术发展还很落后,运用到实际中的还比较少。在机械电子式软起动装置控制系统概念设计的同时,进行静态、动态分析,随着设计图纸的一步完善,结构模型也进一步细化,使分析计算的结果更趋于准确。这样,在最终图纸完备后,就能使机械电子式软起动装置控制系统的强度、抗冲击性能、疲劳寿命指标得到控制,大大地减少了样件的制作和试验时间。国内机械电子式软起动装置控制系统企业必须尽快走向自主开发创新,通过机械电子式软起动装置控制系统企业与高校、科研院所的紧密结合、掌握先进设计、制造、测试技术,建立多层次的产品开发体系和高水平的机械电子式软起动装置控制系统共性技术研究、实验、开发平台。这不仅是世界机械电子式软起动装置控制系统技术先进国家的成功经验,也是我国机械电子式软起动装置控制系统工业走向自主创新开发的必由之路。
3 机械电子式软起动控制系统的设计
软起动装置系统机构是由多个构件组成的,相互连接的构件间存在着一定的约束关系。要模拟软起动装置机构真实的运动情况,就需要根据实际情况把各构件之间的约束抽象出来,并在构件间定义运动副,其次还要添加驱动或载荷使装置机构能够运动起来。从本质上讲,驱动也是一种约束,驱动是约束构件依照确定规律运动,而运动副相连的构件是相对静止不动的,系统基于运动副建立的约束方程的自由度个数等于 0,而基于驱动建立的约束方程的自由度个数等于驱动个数。对导入的模型构件进行编辑,添加运动副约束,驱动及载荷。使得机械电子式软起动控制系统的虚拟样机模型的运动和受力情况与实际情况相符。
3.1 控制系统硬件设计
根据带式输送机对工作环境及控制过程的要求,该系统选用高可靠性、高性能的可编程控制器为控制核心,对由现场检测到的参数进行分析处理,进而按用户的要求进行相应的控制;微型计算机作为上位机,通过与可编程控制器的通迅实现对现场参数的动态跟踪、动态分析与管理;传感器作为现场参数检测元件,实现对现场技术参数的采集;机械软启动装置为具体的实现机构。
3.2 控制系统软件设计
机械电子式软启动控制系统采用现代国际领先的控制技术,它以可靠性很强的可编程控制器为核心,以计算机为上位机,对整个系统进行控制。优化设计以数学、力学、计算机科学等为基础,是多学科相互作用的结果,具有相当的难度和复杂性。以最低的设计成本换取最好的结果是优化设计的目标,这就必须考虑这两个问题:(1)把工程实际问题理论化,从实际问题中提炼出数学模型。特别是设计变量、目标函数、约束条件的确定;(2)求得提炼数学模型的最优解,即最小值或最大值问题。这个要通过适当的算法来实现。随着 CAE 技术与优化设计的深入融合,CAE优化已逐步取代传统以手工计算的方式,极大提高了优化效率和精度。
1)参数化建模:利用 CAE 软件将产品设计模型参数化,即浮动的设计值来代替模型的具体参数,这样在可以寻求最优的设计参数。
2)求解:在参数化的模型上施加约束及载荷,选择求解器里合适的算法求解。
3)后处理:取出状态变量和目标函数并进行必要的数学处理,以供下一步利用。
4)优化参数评价:优化求解器判定目标函数是否达到理想值,如果达到理想值,就退出循环寻优的过程,否则,返回到开始并重新进行循环计算。
4 结束语
机械电子式软启动装置控制系统的开发从用户的需求出发,从不同的侧面反映用户对控制系统的要求。它不仅能很好的解决软启动问题,其投资小、维护简单的特点也赢得广大用的关注,所以必将达到越来越广泛的应用。
[参考文献]
[1] 刘混举,李宝成,赵涓涓,李旭庆.机械电子式软启动装置控制系统设计[J].太原理工大学学报,2002,33(1).
[2] 何晓燕.机械电子式软启动装置控制系统及软件设计[J].机械工程与自动化,2005,(3).
[3] 张维民,卢军民,杨玉敏.机械电子结合软启动装置设计[J].机械设计与制造,2009,(2).
1)职技高师院校输出人才特点研究。
一是面向社会上的企事业单位,因此要具有理论与实践相结合的高素质技术人才;同时又面向各个中、高职院校,因此还应是“双师型”人才。
2)机械电子工程专业人才培养特点。
职业教育培养人才是提倡理论与实践相结合,加大技能培训力度,培养的是社会需要的实用型、应用型、操作技术人才和管理人才。随着技术的发展,现在的设备都是将机械技术、电气技术高度集合而成的,因此,企业需要大量的能在现场处理设备故障的,既懂机械、又懂电气的机械电子工程专业的应用人才。
3)“理实一体化”教学特点研究。
一是将技能训练、知识传授和能力培养三者融为一体并且实现了有机组合;二是克服了理论与实践相脱节的弊端,加强了学生动手能力的培养;三是理实一体化教学方式体现了职业教育“理论必须、够用为度”的特点,同时符合高校教育高素质高技能人才培养目标。
4)机械电子工程专业“理实一体化”教学的实验室建设研究。
a.建立机械电子工作专业实验室信息管理系统。
要想让实验室利用率、设备使用率到达最佳,我们就必须对实验室进行科学的信息化管理。实验室信息管理系统一般能够实现网上排课、网上选课,网上布置、批改作业,以及一些相关的资料下载,实验室上课、教师上课情况。这样可以更好的制订实验室的建设计划,有利于实验室的资源共享和综合利用。
b.合理人事管理制度的建立。
首先,一个合理的人事管理制度可以促进实验室教师队伍水平的提高,教师可以将自己的理论知识应用到实践当中去,同时了解企业的发展动态和需求。教师通过实践学习技能水平得到了提高,优化了人才结构,加快了一支理论知识强、动手能力过硬的教师队伍建设。其次,创造能够使实验室队伍安心工作的环境;再次,实验室建设要和实验室队伍建设结合起来,保证实验室有专家型队伍从事高水平科研工作。最后,合理地配备实验室的人员,拥有一个高、中、低档次分明,知识结构合理,工作职责明确的实验室队伍是建设和管理好实验室的根本保证。
c.根据“理实一体化”教学改革进度逐渐配置实验室资源。
首先,要有合理的硬件资源做保障,因为理实一体化教学是在一个场所,也就是实验室即要完成理论教学又要完成实践教学,这就要求有与专业和规模相适应的硬件教学环境。其次,根据机械电子工程专业特点以及现有实验室的配备情况选择一门或几门具体代表性的课程进行理实一体化教学改革试点,改建工作循序渐进、以点带面,保证实验室资源的合理配备。最后,改建或新建的实验室要避免单一性,即能满足理实一体化课程的要求又能满足其他理论课程实验的要求,使实验室具有多样性,避免资源浪费。
d.结合“双师型”人才培养的教学需要建立实验室。
一为培养学生不同的师能,根据课程性质将实验室分为理论师能和实践师能实验室两大类,理论师能实验室主要以机械零件、原理及制造和液压等基础实验室组成,实验室的主要项目以演示螺纹联接受力、齿轮、蜗轮传动、减速器拆装、机构运动和机械制造工艺等。实践师能实验室主要以单片机、PLC、检测、电工、数控等实验室组成,主要完成各门课程的理论教学和实验教学活动。教师可以通过不同的实验室来培养学生不同的师能技巧,使其达到一个合格的双师型人才。二为适应社会,验室设备的组建要尽量与企业接轨,同时采取以班级为单位建立“理实一体化实验室”,设计并配置理实一体化实验项目模块和多媒体教学设备。上课期间教师通过多媒体设施授课或网络授课,实现了“讲与演示”、“听与练习”的结合。教师可以随时将理论教学与实践操作训练穿行,实现了将知识与技能紧密联系,增强了学生的直观体验,激发了学生的学习兴趣,达到培养双师型人才目的。
二、总结
【关键词】TRIZ理论;机电专业卓越人才培养;实践教学
0 引言
随着科技进步和发展,机电产品的应用越来越多的渗透到人们的日常生活和生产中。对能够承担机电产品的设计、生产、调试、检验、维修等方面的人才的需求已遍及到全世界的各个行业和地区。从国家人事部的有关统计预测看,今后的几年,急需机械电子工程、电子技术、农业技术、生物工程、信息技术、航天、新能源、国际贸易等方面的人才。对机械电子工程及相关专业人才的需求是这类人才需求的重点之一。所以培养机械电子工程专业卓越人才是适应新的就业形式和满足社会需求的需要。
面对当前的竞争形势,作为机械电子工程专业人才培养的实践环节更突显其在人才培养方面的重要位置和作用,针对目前实践教学现状,欲寻求新的培养思路,改变传统的教学模式和教学方法,培养更具就业竞争力的机械电子工程专业卓越人才的举措势在必行。TRIZ理论是近年来在我国发展较快的一种创新理论,本文将以TRIZ理论为依据,结合本科高校的人才培养目标,以机械电子工程专业学生为主体,实践能力培养为中心,就业为导向,对机械电子工程专业卓越人才实践能力培养的实践教学模式和实践教学体系进行研究。
1 TRIZ理论概述
作为前苏联国家的机密,被称为创新“点金术”的TRIZ理论,在前苏联各个技术领域发挥了巨大的作用,苏联解体后,TRIZ理论被传播到欧美国家、日本、韩国等地,并得到进一步的发展。TRIZ理论提供的可操作性很强的思维方法和问题分析方法可以有效地打破思维惯性,使创新人员从传统思维中解放出来,从更广阔的视角看问题,快速发现问题的本质;TRIZ理论通过最终理想解指明解决问题的目标所在,明确了解决问题的方向,从而有效地避免了盲目性;通过应用进化法则,TRIZ理论可以帮助认清技术系统进化的规律,并预测产品的未来,对于产生问题的矛盾,TRIZ理论有着清晰的定义,不是折衷,而是寻求矛盾的彻底解决;TRIZ理论拥有40个发明原理、4大分离原理、矛盾矩阵、物-场分析、76个标准解法、发明问题解决算法、效应和现象知识库等一系列强大工具,保证有效、彻底地解决问题。TRIZ的理论、方法、工具是从实践中总结出来的,具有“普适性”。千差万别的创新问题正是“标准化”为TRIZ理论问题后,才能通过“通用的”TRIZ工具获得解的模型,最后再转化为具体的解决方案。
2 基于TRIZ理论构建机电专业卓越人才实践能力培养教学模式
TRIZ理论是在总结物理矛盾解决的各种研究方法的基础上,将各种分离原理总结为四种基本类型,即空间、时间、基于条件的和整体与部分的分离。本文将利用TRIZ理论解决物理矛盾的分离原理,剖析实践教学环节,对实践教学的现状进行分析,更新观念,改变传统固有的实践教学意识,根据TRIZ理论解题模式和解题步骤,对实践课程类别、实践组织教学细化,采取措施,同时将本着创建具有中国特色工程的教育模式,教育和行业、高校和企业的密切合作,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,培养造就大批创新能力强、适应企业发展需要的优秀机电工程师的原则,构建机电专业卓越人才实践能力培养教学模式。
目前在各高校实践教学的实施过程中,普遍存在资源配备齐全,教学内容全面,但效果不佳的现象,表现在实践训练后的学生没有综合解决工程问题的能力,根据现状分析,同时结合机电专业这门综合学科的特点,本文从机与电两方面同时对机电专业学生进行实践能力培养,机电设备作为机与电相结合的有机体,对机电专业的人才的培养必将要机与电并重,使培养出的机电卓越人才能够两条腿走路。培养机、电双重技能为一体的综合型机电专业卓越人才,是机电专业培养人才的最高目标,也是最终目标。
本文将构建机械电子工程专业双模块三层次的机电卓越人才实践能力培养模式,该实践教学模式是除基本理论、实验、实训、实习教学之外进行的机电专业的独立实践教学环节,分为机械结构系统设计和机械控制系统设计两个模块,每个模块又分为初、中、高三个层次,称为双模块三层次的2+3培养模式,如图1所式,可以使学生得到在时间与空间上的层次式实践培养,从入学到就业实践能力得到阶梯式的切实的提高。
图1 “双模块三层次”的机电卓越人才实践能力培养模式
在该模式中,每个模块各层之间的实践训练和完成的实践任务采取递进原则,并实现反馈式的迂回前进方式,即进行完本层次训练进入下一层次时,发现上一层的理论知识与实践能力有不足,将回到上一层进行相关的关键环节的训练,然后不需本层的考核可直接进行下一层次的实践训练,由中级可回到初级,由高级可回到中级与初级,这样反馈式的前进与迂回的实践训练方式,使实践能力的培训更加成熟,相关的理论知识掌握的更加扎实。对于两个模块的同层次之间的关系是相互独立并行的,又同时是相互交叉融合的过程,该模式的培养的最高和最终目标是实现双条腿走路的机电卓越人才培养。经过这样的双条腿走路的反馈式的前进与迂回的机电实践训练,机电学生将发生能力上的质的变化,成为机电专业的卓越人才和社会所需要的设计人才。
3 基于TRIZ理论构建机电专业卓越人才实践能力培养教学内容体系
利用TRIZ理论系统分析法对机械电子工程专业卓越人才培养的实践教学内容及实施体系进行全面研究。本文从“卓越型人才”的角度出发,站在整个学科体系整体优化的高度上,对模式(下转第140页)(上接第163页)中双模块三层次进行合理布局,对组成实践教学各要素进行整体设计,在机电工程系搭建起一个培养“专业型、应用型、复合型” 机械电子工程专业卓越人才的平台,即确保实践教学时间,优化实践教学内容,形成与理论教学既相辅相成,又相对独立的目标明确、层次清楚、并具有连续性、系统性和创造性的实践教学内容体系,如图2所示。
图2 机械电子工程专业卓越人才培养的实践教学内容体系
其中,实践教学内容体系主要包括工程任务系统、两大实践模块、评估和考核系统三大部分,工程任务系统包括贯穿整个实践过程的综合任务和阶段多项强化训练任务,两大模块分别包括阶段实践教学目标体系、阶段理论支持体系、阶段实践强化训练环节、阶段评估和考核体系,两大模块的实践能力的培养是相互独立又相互融合的过程,结构设计能力和控制设计能力的培养是统一的,最终目标是实现系统综合设计能力的培养。该实践教学内容体系从教学内容上、教学场所组织、教学成果评估与反馈和教学组织形式四个角度,强调以学生为主体,以就业竞争力为推动,重点关注机电专业卓越人才创新能力和解决综合工程问题能力的培养。
4 结论
通过TRIZ理论的分离原理与系统分析法,分别构建了机械电子工程专业卓越人才培养的实践教学模式和实践教学内容体系,改变了传统的教学模式和教学方法,对机械电子工程专业卓越人才培养具有指导意义。
【参考文献】
[1]曹福全.创新思维与方法概论―TRIZ理论与应用[M].黑龙江教育出版社,2009,1.
[2]赵敏,胡钰.创新的方法[M].当代中国出版社,2008,1.
【关键词】CDIO 机电一体化 教学改革
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682(2012)12-0063-02
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究,经过四年的探索研究,创立了CDIO工程教育理念,并成立了以CDIO命名的国际合作组织。国内外的经验都表明CDIO的理念和方法是先进可行的,适合高校工科教育教学过程各个环节的改革。山东理工大学是一所以理工为主的多科性省属重点大学,注重学生创新能力的培养,选定国际上公认的CDIO工程教育模式。于2009年初成为教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题组试点工作组高校成员,是山东省唯一一所加入CDIO项目的高校。机械电子工程专业作为CDIO培养模式的试点专业,对09级、10级机械电子工程专业进行了改革。机电一体化课程作为机械电子工程专业的主干专业课,我们将CDIO工程教育理念运用到机电一体化课程的教学改革中,提高了学生的学习积极性,增强了学生自学和解决问题以及团队合作和沟通能力。
一、机电一体化课程现状分析
机电一体化是机械、电子、测控等多学科相互渗透、结合形成的一门综合性应用技术,已成为当今制造业技术发展的主流。与此同时,我国经济的快速发展对机电一体化人才的需求也不断增加、要求日益提高。“机电一体化”是机械电子工程专业专业的一门主干专业课,在培养学生机电一体化系统设计能力和创新能力中,占有十分重要的地位。本课程的任务是使学生以系统的观点理解和掌握机电一体化技术,包括机械、检测、控制、计算机等方面的基本理论、基本知识和基本技能,学会典型机电一体化系统的分析和设计方法,具备进行机电一体化系统设计的初步能力。近年来该课程的教学主要存在以下几个方面的问题:
1.课程内容陈旧
机电一体化技术是机械技术、检测传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、信息处理技术、系统总体技术等多种技术的融合。该课程的教学未能充分反映机电一体化技术的新思想、新技术、新概念,授课内容比较陈旧,知识体系滞后。
2.理论与实践环节脱节
该课程具有理论性与实践性联系密切、工程实用性强的特点,但课堂教学主要以讲授理论知识为主,实验内容少且针对性不强,实验设备较少,学生接触实践机会少,缺乏动手能力的培养,更不能培养学生的创新意识。
3.教学方法单一
该课程的传统教学主要是以教师为中心的传授,学生被动接受式教学模式,难以激发学生的学习兴趣和积极性。
4.考试模式单一
考试作为检验学生掌握科学知识、培养能力、获取实际技能的一种手段,对实施素质教育,培养基础扎实、创新和实践能力强的应用型人才,具有特别重要的作用。仅靠卷面成绩的传统考试模式不能全面客观地反映学生应用所学知识解决实际问题的能力。
针对机电一体化课程教学过程中存在的以上问题,原有的教学方法、教学实践、考核方法等已不能适应“宽口径、重实践、应用型”的现代工程教育发展潮流。因此我们对该课程教学进行了改革。
二、基于CDIO的机电一体化课程教学改革:
1.CDIO工程教育介绍
CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。
CDIO 的教育理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念,更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。瑞典国家高教署(Swedish National Agency for Higher Educa tion)2005年采用这12条标准对本国100个工程学位计划进行评估,结果表明,新标准比原标准适应面更宽,更利于提高质量,尤为重要的是新标准为工程教育的系统化发展提供了基础。迄今为止,已有几十所世界著名大学加入了CDIO组织,其机械系和航空航天系全面采用CDIO工程教育理念和教学大纲,取得了良好效果,按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。
2.机电一体化课程教学改革
CDIO教育理念与机械电子工程专业培养目标相一致,机电一体化课程在机械电子工程专业培养方案中占有重要地位,具有承前启后的作用,融机械技术、电子技术、传感器技术、计算机技术等前续课程在本课程中的应用,为后续毕业实习和毕业设计奠定理论知识和实践能力,拓展机电一体化实践技能,增强创新能力。CDIO教育理念对机电一体化课程课堂教学、实践教学、考核方式等改革具有重要指导意义。具体实施过程如下:
(1)机电一体化课程课堂教学的改革。基于CDIO的培养理念,将机电一体化课程教学内容进行整合优化。教学内容主要以典型机电产品为载体,重点讲述精密机械技术、传感检测技术、伺服传动技术、自动控制技术等在机电产品设计中的应用,结合我校自行研制开发的三向移动重载教学机器人为实例讲解,教学内容具有针对性。并通过全方位的实践教学体系,将机器人协会、机械设计协会、班级的科技小组紧密结合起来,全天开放教学和科研实验室,使学生学以致用,能够自行设计简单的机电产品。
改变传统授课方式,课程教学充分利用各种教育资源,采取多种教学手段,如多媒体技术、仿真技术现场演示、课堂实物演示与实验,从中穿插旨在培养学生动手操作能力的机器人设计、调试等内容。注意采用启发式、讨论式、课堂实验式教学,多种方法手段并用,使学生在学习知识的同时,也学习分析问题,联系问题,综合运用多门课程知识,培养学生发散思维、立体思维、创新和解决问题的能力。
(2)机电一体化课程实践教学的改革。课下组织学生参观智能机器人实验室,观看智能移动机器人的各种演示和结构。注重课堂理论知识与实际相结合,适时布置一些简易机器人开发课题,让学生进行总体方案设计、机械结构设计、控制系统设计等,同时这些关键技术可以触类旁通地用于其他相关产品的设计与制造。在每一届学生中选择设计较为出色的部分产品,进行实际加工制作,一方面是对学生的激励,同时也可以作为以后学生的研究对象。由于最终的产品完全是学生自己设计,有利于学生掌握机电产品的构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)整个过程,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。
(3)考核方式的改革。改变传统考核方式,对机电一体化课程的考核采用形成性考核方式:课程考核成绩=理论考试成绩(50%)+实操训练与考试(20%)+解决实际应用课题情况(30%)。理论考试是按照考试大纲要求,闭卷考试,100分钟。
实操训练与考试是在现有的机电一体化教学实验设备上进行设备操作、编程、调试等,考查学生动手操作能力。
解决实际应用课题情况主要是结合简易机器人开发课题,要求学生利用所学知识给出解决方案,进行总体方案设计、机械结构设计、控制系统设计等。考查学生分析问题、解决实际问题的能力。
该考核方法能够客观真实地评价出学生对该门课程的学习情况和知识掌握情况,全面地反映学生应用该课程知识解决实际问题的能力。克服了单纯的理论考试反应学生成绩的片面性,避免了出现高分低能情况,让更多的学生发挥出个人的潜能。鼓励有能力的同学参加机电产品创新设计大赛和机器人大赛等各种活动。
关键词:卓越计划;校企合作;调查分析
中图分类号:G640 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)03-0107-03
一、背景
“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)是中国教育部落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)》的重大改革项目[1]。我校从2010年起积极开展探索高校与行业企业联合培养人才的新机制,制订了“卓越计划”下人才培养模式改革等方面的措施推进该计划。本文在此背景下通过校企合作试点,研究行业企业参与工科人才培养过程的结果,以期在当前的教育改革中探索出一条有效的路径。我校积极支持教学改革,积极鼓励校企合作、校校协同、校内联合等形式,为我们本次教学改革搭建平台。在卓越工程师计划的框架下,我们从强化实践动手能力出发,制定切合实际的人才培养方案,努力提高大学生的实践能力和创新能力。依照上述目标,结合我校实际情况,考虑到与原有企业的密切联系和以往校企结合开展情况,例如城市规划专业采用了“1对1”学徒制培养模式,土木工程专业采用的订单式培养模式,机械电子工程专业采用了“3+1”顶岗实习模式,计算机科学与技术专业采用结合CCIE认证资格考试的培养方法等,这些专业与不同的企业类型建立了有特点的合作方式。因此将上述专业作为此次校企合作与人才培养模式改革试点专业。
二、校企合作的组织与试点
1.人才培养过程的组织与实施。校企合作的组织与实施中要切合市场需求,合理修订人才培养方案,制订开放性课程与实践教学内容,获取企业认可和大力支持。换而言之,我们应该解决三个方面的问题:一是校企合作的基础是什么。我们主要通过走访和调查行业企业对相关工科专业的要求,使我们的教育培养可以做到根据需要和学科优势特点,科学定位,优化结构。即在理论层面上对校企合作体系有深入的认识和理解。二是校企合作如何具体实施。我们选择具有代表性的企业与专业进行试点(以我校土木工程专业、城市规划专业、机械电子工程专业、计算机科学与技术专业为例),用实践来检验新的人才培养运行机制的成功与否。三是校企合作的外部环境问题。我们从政策、经济和其他方面的扩展探讨,研究未来行业企业与学校在人才培养方面可能发展的趋势,从而进一步完善我们的办学目标。2012年7月至12月期间,我校大规模开展人才培养模式改革,借此机会各专业走访和调查了各个相关企业。由于本次试点专业主要是针对本年度在校学生的试点,人才培养方案中的理论教学部分未做大的改动,只是在相关的教学生产实习和毕业实习环节进行重新的组织和实施。按照调研结果对各专业人才培养中毕业实习环节做了相应的调整。主要包括了:校企联合确定实习计划、延长实习时间、自主设定内容、企业打分考核等。2013年4月至6月,我们分别通过派发调查问卷、电话、电邮、走访和学生意见反馈等形式获得企业反馈。
2.调查与反馈结果。(1)专业教育核心课程设置及教育得到企业认可。各专业按照专业指导委员会编制的课程设置指南,其核心课程的设置和教学内容得到企业的充分认可。例如67%的企业认为城市规划专业学生应当具备较强的工程技术能力,包括对城市功能的合理布局、土地资源、空间布局、道路交通、公共设施和市政基础设施合理安排的技术工程能力。机械电子专业调查结果显示计算机技术能力要求最高,这显然是和该专业以计算机和电子信息技术为主的专业性质相关;其设计能力、工程技术能力、综合运用能力要求比较高。土木工程专业中58%的企业看重学生在综合运用能力的表现,特别是掌握规划与选型、工程材料、结构分析与设计、地基处理、施工技术和施工组织方面的专业知识。这些要求基本与专业核心课程的设置相一致。(2)专业技能上普遍与企业要求存在差距。调查表明,企业对学生的专业技能,特别是学生的实际操作技能要求大于学校的预期。例如城市规划专业本次为毕业实习,我们依照本次毕业生对应的实习单位和企业,通过电话、电邮、谈话和学生意见反馈等形式,得到了本次的调查结果,发现49%的企业对学生在具有较强的空间艺术设计能力培养上不足,22%的企业认为学生在创新性、具备较强的思维能力上不足。如图1表明,城市规划专业的学生的专业技能学习还不足,设计能力有待提高,平时真题做得不多,实战性不足导致可实施性差,对政策法规的学习不认真,对社会经济等其他知识掌握不足和创新思维能力有待提高等问题。同时也看到企业对学生的人际关系、语言表达能力以及科研能力等并没有特别的要求。
另外,土木工程学生普遍反映在有关力学、水力学、材料力学的实验和检测是他们的薄弱环节等。另外,一些企业对个别学生在人际关系、精神面貌、逻辑思维和自我管理方面也提出了批评。同样,这些问题在机械电子专业和计算机科学与技术专业上,企业也对他们的计算机能力提出要加强改进的意见,说明了企业对当前大学生的能力要求还是比大学教育的要求要高。(3)企业要求有典型的时代性。企业一方面要求学生掌握传统的知识和技能,同时也看到企业对学生也提出了新的要求,这些要求往往具有一定的时代特点。例如机械电子工程专业中,企业对学生了解政策法规的比重有所提高(占26%),经过进一步了解,这和当前企业受益于我国大力开发新兴产业和加大电子信息产品研发投入相关。过去城市规划专业和风景园林专业相当重视学生的手头表达和语言表达能力,然而,当前企业分工明确,操作流程简单有效,实习生很难得到规划设计的汇报机会,因此语言表达能力以及科研能力等并没有特别的要求,反而企业更加看重该专业计算机绘图能力。(4)企业对大学生能力要求情况与学校存在距离。本次调研基本上可以分为,学科基础素质部分、专业技术能力部分、综合运用能力部分和其他素质能力部分四大部分进行,综合三个专业的调查,我们发现企业对专业能力的要求还是排在首位,对学生的综合运用能力也比较重视,但是对大学生其他语言、文化、科研、人际关系等人文素质要求不高,(只占13%),这相对于大学里面所强调的厚基础、高素质的教育教学方针来说,企业的关注度比大学要少。(图2)
三、讨论与分析
1.学校与企业的合作选择应有共同的利益。总的来说,本次调查旨在摸清企业对学生的就业能力的总体需求,探索校企合作的基本规律。从试点专业与企业的合作情况来看,往往企业在初期显现出主动的一面,学校在制定合作方式方法上处于被动地位。然而,真正进入到实习阶段,企业往往又陷于被动的状态,这是因为企业没有出台相关的管理和培训、教育的规定与制度,而学校也没有进一步履行教学义务,很多学院甚至撒手不管,将责任与义务全部推给企业,这是校企合作中相互不信任,没有信心和准备的表现,导致我们的学生实习时间、实习内容和实习效果上与预期存在偏差。在我们随后的学生反馈中,大部分学生对企业实习的经历以及获得充分的技巧是持有肯定态度的,有36%的学生认为他们学到了非常充分有用的知识,不过也有5%的学生认为他们并没有获得什么特别的知识。37%的学生们认为他们用到了在学校学到的理论知识,同时也有28%的学生认为他们的工作与理论脱节。根据获得的数据,可以说学生认为企业实习所得到的知识和技能并不满足,对今后能否熟练使用这些知识技能还抱有怀疑态度。因此,校企合作的基础以及双方共同的利益应该是解决问题的关键。另外,在批评的声音中,就业市场相对缓和的专业人才,例如城市规划专业,实习期间的要求就比较高,导师也趋于严格;而土木工程专业的毕业生就业市场还没有其他专业这么紧张,所反映出的问题就比较温和。这也说明了企业在对大学生的态度上是有偏差的,在使用上也是有各自目的的。
2.校企合作间有恰当的学分、学时的管理和安排。依照我校“四年不断线”的实践教学培养理念,我校各专业在大一到大四分别都有不同学分和学时的课程实习、课程设计、生产实习和毕业实习等,在实习过程中,企业往往要求要有一定的时间保证,例如在城市规划专业中一般要求有8周以上的完整实习时间,而土木工程和机械电子工程等专业也至少要求4周以上的集中时间。同时,企业合作过程中要求大学生已经掌握了基本知识,能够在工程实际中运用并有一定的创新要求。因此,在人员安排上我们选择大三和大四的学生为主;在学习时间安排上,我们多采用生产实习或毕业实习的方式与之对接,从一定程度上缓和了实习时间不足和不灵活的矛盾。本次试点三个专业除了课内实验课程外,实践教学平台要求从34~39个学分不等,约占实践教学学时的13.6%~15%。我校还规定学生在学习期限内,需要获得6个课外创新实践学分方能毕业,从学生拿到创新学分的情况来看,除了、竞赛获奖、参加学术活动外,参加实践活动、基地建设等与校企合作相关的工作而获得学分的占了大多数,这也从另一方面说明了校企合作的实践活动在大学学习中占有很大的比重。在调查中,91%的学生对我校实践环节学分制管理予以了肯定,由此可见,良好的学分管理有利于激发学生的学习动力,合理的学习时间又是实践成功与否的保证。
3.培养模式各有利弊。从试点专业来看,每个专业各有特色,例如城市规划专业采用“学徒制”的方法,就是将设计院的培养模式引用到学校实践教学来,就是通过与校外企事业单位合作,建立实习实训基地,由校外企事业人员建立1对1或1对多的学习制度,因此经过校企协商,双方都同意在设计单位做学徒工式的培养,学习正规设计单位的设计与管理经验。优点是学生能迅速掌握学习技巧和走入工作正轨,不足的是企业往往无法满足太多的“学徒”,本次试点总体有66%的学生有自己的导师,显然无法满足全部的学徒,这种问题在土木工程专业订单式导师培养模式依然存在,尽管企业导师可以从大三介入学生的学习实践中,可以一个导师带多个“弟子”,但订单式的培养还只是解决了部分学生的学习和就业问题,同样难以顾全。可见,在企业中建立技能培训部门比分配导师的任务要显得急迫和重要些。机械电子工程专业“3+1”顶岗模式通过教与学、理论与实践、学校与企业的紧密结合使学生的应用能力达到与工程实际零距离结合,消除校内学习与工程企业工作之间的“代沟”,机械电子的学生从7月中旬开始进行为期三个月的顶岗实习,主要岗位有质量检验助理工程师、产品工程师、技术员和SMT作业员等。企业部门主管普遍反映学生上手快、废品率低、踏实能干,但也暴露出就业岗位少,岗位工作与学习内容不符的问题。计算机科学与技术专业采用CDIO新的教育模式,考证与学习相结合的引入将对工科类学生综合素质有全面的提高,同时培养学生的团队协作能力、人际协调能力、动手实践和创新能力具有重要意义。日前,该院2007级两名学子于2011年通过了CCIE资格认证,通过了被全球公认为IT业权威的认证,显然是对学生能力的一种认可,同时也成为就业的敲门砖。不足之处在于能通过此类认证的简直是凤毛麟角,难以满足广大学生的需求。
4.形成行业企业参与人才培养的运行机制。经过调查我们发现,校企合作的实施牵扯到我们的课程体系改革、教学方法改革、实践教学改革、教学管理改革等多个方面,其中最重要的,就是人才培养模式改革,而要想在人才培养方案中形成科学合理的实践教学内容,就必须将行业企业“请进来”,与他们一起制定人才培养方案,使其参与到人才培养模式的改革当中。例如大部分的企业关注于工程施工与实践项目,我们的教学中此类的案例与教师的经验普遍不足;在实践中,学生并没有被分配到所希望学习的部门,城市规划的学生想到设计部却多分配到工程部、描图室,土木工程的学生主要分配到文书档案而非建筑工地一线等。说明了关于实践内容没有达成一致。另外,校企联合培养下的师资队伍建设,行业企业参与人才培养的政策研究以及校企合作标准化与国际化都是未来需要探讨和解决的问题。
参考文献:
[1]卓越工程师教育培养计划[G].教育部“卓越工程师教育培养计划”启动会会议手册,2010.
关键词:技术本科;人才;培养模式;工程素质
作者简介:刘俊(1971-),女,江西宜春人,上海电机学院机械学院副教授,教学副院长,研究方向为机电一体化、高等技术教育。
中图分类号:G710 文献标识码:A 文章编号:1001-7518(2012)07-0052-03
随着我国高等教育从精英教育向大众教育转变,各高校开始注重办学特色。2005年,隶属于上海电气集团的“上海电机技术高等专科学校”升格成为本科院校“上海电机学院”。为了与传统本科院校进行错位竞争,依托行业优势、办出自己的特色,上海电机学院提出“培养和造就卓越的高等工程技术应用型人才”[1],主动适应上海乃至长三角地区社会经济发展需求,以培养学生工程素质为核心,以培养学生技术应用能力为主线,改革人才培养方案,探索技术本科人才培养模式。
机械电子工程专业具有应用面宽、知识面广、技术更新和拓展速度快的特点,其专业人才是目前国家经济建设的急需人才。机械电子工程专业作为一个复合型专业,不同高校由于区域经济发展、服务面向、学科背景、发展历史不同,在人才培养目标、培养模式、课程体系、课程内容、实践教学等方面有较大的差异,形成各自的特色。上海电机学院机械电子工程专业应用型人才的培养目标是培养德、智、体、美全面发展,具有良好的职业道德和行为规范,比较系统地掌握机械设计制造技术、伺服驱动技术、检测控制技术的基础理论、基本知识,具备一定的创新能力、技术应用能力与较强的工程实践能力,能在机电领域相关企业、科研单位从事产品的设计开发、应用研究、运行管理与技术服务的高等技术应用型人才。
一、以工程素质为核心,改革人才培养方案
(一)高等技术应用型人才知识、技术应用能力、工程素质结构
知识、能力、素质三者之间从层次关系来讲是一种螺旋上升的关系。知识不是能力的充要条件,知识转化成能力对个体而言差异很大,素质是知识、能力在“体内”的“内化”和“升华”,素质不能剥离出知识、能力单独存在,也不是知识、能力的简单累积,“内化”和“升华”的过程是动态化、个性化的。
现代工程呈现出科学性、社会性、实践性、创新性、复杂性等特征,并构成以研究、开发、设计、制造、运行、营销、管理、咨询等为主要环节的工程链,而这一链中的每一个环节都不可能孤立地解决。现代机械工程已不再局限于一台机器、一个车间、一家企业,而是建立在现代科学技术基础上的、处于复杂社会环境中的系统。它不仅要考虑工程设计的科学合理、技术上的先进性,而且要求与当地的环境、文化相协调。所以工程素质是高等工程技术人才综合素质的具体化,反映高等工程技术教育的特殊性。机械工程类高等技术应用型人才的能力应包含多个方面,它既包括应用知识分析、解决工程技术问题的能力,如设备操作能力、工程管理能力、设备故障诊断能力与维护、维修能力等,又包括一般能力,如沟通能力、合作能力、知识更新能力等[2]。具有较强的技术应用能力与工程素质,是高等技术应用型人才区别于其他类人才的特征之一,其知识、能力、素质结构如图1所示。
(二)重构课程体系,突出专业核心课程
在确定专业培养目标,明确基于工程素质的知识、能力要求基础上,我们开始着手合理构建知识结构和课程体系,以核心课程为抓手,深入改革教学内容。专业核心课程的制定非常关键,专业核心课程在课程体系中处于中心地位,制定过程一定要慎重,同时要处理好其它课程与核心课程的的关系。专业教师深入行业、企业生产与工作岗位调研,组织行业企业一线技术人员、学校教师反复论证与研讨,初步形成了课程建设思路(图2)。首先通过对毕业生调研、行业企业调研、院校调研,收集他们对以往课程体系的意见、建议,并在企业专家分析工程技术共性与个案对学生知识、能力、素质要求的基础上,优化课程体系,提炼核心课程。以往的课程体系理论知识过重,实践环节比例偏少,不利于技术应用型人才的培养;过分强调课程的学科体系要求,忽视了课程与工程素质、技术应用能力要求之间的联系。专业课程设置改革要求以工程素质为出发点,以技术应用为导向,以“工程项目、典型机电系统”为主线将专业课程串成一条有序的链条。
(三)改革实践教学体系,培养技术应用能力
实践教学与理论教学既有机结合又相对独立,我们努力构建以工程素质为核心,技术应用能力为主线,将理论教学和工程技术实践相互衔接的实践教学体系(图3)[3]。实践教学体系包括三个模块:实验、项目训练和实习。实验分层次,包括基础性、综合性、创新性和工程性实验,工程性实验要求来源于工程实际。项目训练逐级递进,从基本设计能力的制图测绘、机械设计到课程模块项目训练,如工业机器人项目综合训练,再到专业综合项目训练,如机电一体化系统综合设计。实习教学包括认知实习、生产实习和毕业实习。
二、探索多途径培养工程素质与技术应用能力
(一)营造工程氛围,养成工程意识[4]
在学生刚进到学校,我们在入学教育时,就强调学校“技术立校、应用为本”的办学指导方针,通过观看上海电气集团宣传片等活动,让学生感受学校的行业背景,受到工程文化的感染。机械学院的环境布置特别以文字、图片、模型、实物等形式展现学科演化、技术进步、专业发展历史过程,让学生从踏进校门就能了解专业技术发展,受到工程文化熏陶和精神传承。学院特别开设“技术工程史”讲座,介绍工程技术发展历史,宣传工程科技的作用,弘扬创新型工程科技人才的贡献,营造崇尚工程科技、崇尚创新文化、尊重工程师、尊重工程文化氛围,了解工程科技对于提升人类生活质量和文明程度的贡献,特别介绍一些杰出校友在工程技术领域作出的突出贡献,这些都有利于培养学生工程意识。
(二)深化产学研合作,校企共建课程[5]
我们充分发挥学校的行业背景优势,切实推动教师和工程技术人员之间的交流互动,优化工科教师的工程背景。学院派教师带着科研项目、课程建设任务到企业挂职锻炼,如青年博士带着基于生产线的机器人协同作业研究科研项目,工业机器人课程、工业机器人项目综合训练建设任务到上海发那科机器人有限公司(上海电气与日本发那科合资企业)进行为期一年的企业挂职锻炼。聘请企业高级管理人员、技术人员到学校开设讲座、指导项目综合训练和毕业设计等。积极与企业联系,建立稳定的实习基地,培养一批有志于人才培养的企业实习指导教师,共同制定实纲、安排实习内容。
(三)开展以技术应用为导向的教学方法改革
我们改革教学方法和手段,倡导“做中学”,推行“大作业”、“大案例”、“工程项目”教学法,鼓励教师以工程系统为背景,实施项目化教学。基于工程项目、案例的教学对教师提出了更高的要求,教师一定要有相应的项目研究基础。一个工程项目涉及的知识点很多,所以要对项目进行技术分解,以项目为媒介,贯穿于教学全过程,从专业基础课到专业课,教师集体备课,把项目要求的知识点合理分配到相关课程。项目推进要循序渐进,如在第一年的认知实习,到企业认知相应设备、产品,在机械制图课程中要求读懂相应企业产品、设备技术资料;第二学年,在机械原理、机械设计、理论力学、材料力学中,了解关键零部件的设计、计算、校核、材料等技术内容;第三学年,继续专业课程学习,对零部件产品工艺、机电系统驱动、传动、计算机控制有更清晰的认识,然后重返企业进行生产实习,对相应产品的生产技术、设备应用、系统维护等有了进一步深入的了解,参与企业项目实践;第四学年,带着项目回来学习,通过一些综合性课程如机电一体化系统设计等,从理论上提升并对机电工程有一个全面而清晰的认识,最后一个学期在学校教师、企业技术人员共同指导下完成毕业设计课题。这种项目“一贯制”的教学实践,使学生得到了全面的工程项目实践训练。这种带着工程项目的学习方式,可以激发学生的探索欲望、求知欲望和学习兴趣,学生自学能力、分析能力、应用能力和创新能力显著提高。
(四)开展基于工程实践的大学生创新活动论坛
2009年机械学院提出实行“班导师”计划,要求在岗教授、副教授和具有博士学位的讲师积极参与指导大学生创新实践活动,专业教师到班级蹲点,引导、启发、挖掘学生的创新思维,提出适合大学生科研训练的研究项目供学生选择,特别是一些来自于工程实际的项目,鼓励教师推荐企业专家参与指导学生开展创新性技术应用研究项目。“班导师”计划注重让大学生兴趣驱动、自主探索、体验过程,并注重团队协作,使大学生有机会在本科阶段就得到科学研究与工程项目训练。机械学院每年组织创新活动论坛并广泛宣传,激发学生参与论坛的兴趣,论坛活动中学生们的表现充分体现他们对科学、工程的热爱,以及良好的科学和工程素养。
三、改革教学考核体系,突出能力和素质的考核
教学的评价体系对工程技术类人才的培养具有重要的导向作用,评价体系的简单化、标准化、指标化虽然具有较强的可操作性,便于进行评价和比较,但常常使评价结果有失客观与公正,挫伤学生科学探索与技术应用、实践创新的积极性。机械电子工程专业从核心课程着手,改革课程考核体系,建议教师改变单一考试方式,采取多样方式考查学生的知识、能力和素质。倡导“三结合”的综合性考核原则,即课内考核与课外考核相结合,鼓励教师通过大型作业和来源于工程实际的大项目引导学生课外查阅资料、搜集信息、解决问题、提高能力;教师评价与学生互评、自评相结合,给学生参与考核的机会,通过互评了解同学对自己的评价,自评发觉自身的优缺点;学校考核与企业考核相结合,聘请企业一线技术人员和企业专家参与教学过程,从工程技术人员的视角对学生进行评价。考核内容尽可能与工程实际案例联系,增加综合应用类考题的比重;基础、能力有差异的学生进行分类考核,引导拔尖的学生勇于攀登高峰,不放弃基础差、能力弱的学生,让他们看到成功的希望,相应的成绩等级不同;淡化分数的影响,采用5分制或ABCD四级来评分,减少标准答案式的评分标准,鼓励学生的创新性思维,提倡讨论式或提问式学习。
技术本科是上海电机学院人才培养的基本定位,符合上海乃至长三角地区人才市场需求。工程素质、技术应用能力是技术本科类院校人才核心竞争力的集中体现。在工程素质培养的具体实施中,不能狭隘地理解“工程素质”,应该结合学校和专业的具体情况进行综合考量,注重提升工科大学生的综合素质[6]。上海电机学院机械学院机械电子工程专业注重工程素质、技术应用与创新能力的培养,并进行了积极探索和实践。机械电子工程专业2010年毕业的80名学生中有25名参与教师科研课题,35名同学参加或承担了上海市大学生科技创新活动计划项目,获得第十届中国智能机器人大赛机器人创新赛一等奖等市级以上奖励11项。
参考文献:
[1]夏建国,刘晓保.应用型本科教育:背景与实质[J].高等工程教育研究,2007(3):92-95.
[2]杨若凡,史铭之.先进制造技术背景下技术型人才智能结构及其培养路径[J].职业技术教育,2010(19):5-9.
[3]李志义.高等工程教育改革实践:思与行[J].高等工程教育研究,2008(2):44-47.
[4]徐理勤,杜卫,冯军,叶晗.借鉴德国经验,培养应用型本科人才[J].高等工程教育研究,2008(2):96-99.
机械电子工程专业学生因为在知识学习方面要求既掌握机械设计和机械制造方面的理论,又要求掌握计算机控制技术等方面的知识,这种机电复合型人才满足了当前社会生产的需求,所以近年来我校本专业毕业生就业率都在95%左右,但是从学生就业后反馈的信息来看,学生在动手能力以及理论知识转化方面还存在一定差距,我们需要认真反思在本科人才培养实践体系中存在的问题。
1、实践体系与人才培养目标
在高校本科生人才培养中,为了满足社会行业对人才服务的要求,需要根据学校自身的行业优势和办学水平,合理确定专业人才培养目标。此外还要考虑学生个人条件和志向,区分确定人才培养。是培养在理论上继续深入研究的创新型模式还是满足社会掌握基本的机电类专业课程后,在工程实际中具有较强的动手能力,对于工厂的实际工程问题进行解决的应用型培养目标要求?目标定位的不同要求学生具有的能力也出现差异。例如针对创新型人才模式要求具有较强的自学能力和较强的创造性思维能力。而对于立足于毕业后进入企业从事生产一线的应用型培养人才则需要较强的动手实践能力和分析工程问题以及解决问题能力。针对不同培养模式学生在能力方面存在差异,会直接影响到学生就业情况,也是人才培养能否成功的重要一环。可以说定位是否准确直接关系到四年学习后在以后就业和进一步深造中都能坚定进行,实现学生个人和学校的成功。我校机械电子专业在学生培养方面多年来主要突出应用人才特质的培养,在实践动手能力方面要求更为突出,人才培养目标的定位较好,学生在就业方面一直毕业生在企业界得到了“上手快,动手能力强”的评价。“十二五”期间,机械工程及自动化专业毕业生就业率和第一志愿入学率均为全校49个专业排名第一名,其中机电方向的签约率为91.07%,就业率为95%。
2、理论课程与实践体系的关系
高校人才培养目标的确立提出了相关能力的培养的要求,例如创新能力、知识迁移能力等,为了在大学期间提升学生在上述能力的水平,需要构建知识体系培养计划,首要的问题就是理论课程体系的构建,在知识架构上提供必要的知识理论模块。我们培养的学生毕业后会进入社会,从事企业生产活动,理论知识能否转化成实际能力成为关键的一环,这与我们构建的实践体系可以说直接相关。实践体系完备在学生理论知识吸收、转化为动手能力方面意义重大,直接关系到我们人才培养是否成功,是否在社会市场的竞争中具有优势的关键。在机电专业理论课程设置上,我们从工程实践中围绕系统控制角度出发,安排相关理论课程。从当前企业需要实际需要出发,开设相应的课程,例如《计算机控制技术》、《可编程控制器》、《工业控制计算机》等课程。在驱动部分围绕机电专业的特色,我们应该让学生对工厂实际中经常用到的驱动器具体名称、特点、应用场合有清楚的了解,这里面包括各类电动、气动和液压元件。对于电动主要包括三相普通异步电机、步进电机、直流电机、伺服电机等。由于控制器一般处理的信号为弱电部分,而驱动器为强电部分。对于气动元件主要有电磁阀、气缸以及各种气动马达等。而液动元件有各种液压马达及气缸等。本部分的课程设置应改包括《电工电子》、《电动机》、《液压与气动》等课程。在下一个环节为执行机构,本部分中主要完成动作的机械结构设计,以及电气与机械的接口部分。本部分应该给学生开设《机电传动》、《机械设计》、《机电一体化设计》等课程。在执行机构动作后,下一部分紧跟着就是传感部分,这样当机械装置运动后,经过传感器把采集的机械装置运动的状态反馈给控制器,形成一个闭环控制。这部分应该开辟的课程为《传感器》、《测试技术》等。这样借助控制流程图来安排课程,让我们从一个工程系统的高度来对机电类专业课程进行设置,无论对所授课老师还是学生都能清楚自己所学的内容在一个大系统中处于的位置,可尽快适应工程现场工作需要。
3、机电专业实践体系构建
机械电子工程专业在课程设置上涵盖了机械、电子和计算机控制等相关知识系统,上述理论知识的学习为学生建立了理论基础,但是知识和能力之间还存在一定的距离,而有效的实践是二者之间转换的桥梁。要想实现学生理论知识尽快转换成能力,需要建立一定的实践体系帮助学生掌控知识的翅膀。首先相关课程内容模块的理论学习,必须设置一定量相应的实验教学,这对于教师课上知识的学习能够及时验证,对于学生相应模块理论知识的理解起点拨的作用。在这一点上我市有些高职院校做的比较好,可以借鉴过来。例如有高职院校提倡一半课堂理论教学,一半实践教学,为了学生知识的掌握,提倡小班授课,将班级学生规模限制在30人以内,学生理论知识和实践能力的培养质量得到了有效保障。其次必要的金工实习和企业实践。这一块实践内容在各个高校都基本上存在,学生通过该实践的确加深了机械加工和机电控制的了解,但仅仅流于一般的实践实习学生受益则非常有限,应该对这棵“培养学生实践能力的老树”进行二次开发,挖掘出新的方法来提升学生培养质量。例如在企业或学校实践中,企业选择是否做到有针对性,是否符合我们培养学生特点,是否做到了学生亲自参与一些加工等环节?此外在测绘环节也有待于进一步加强?相应课程设计实践针对性也有必要进一步强化。最后引入必要的社会培训,对学生有针对性地开展特定知识培养。社会培训是我们学校培养有益必要的补充。学校尽管建立了比较齐全的理论知识架构和实践环节,但是社会对于某类人才能力的需求,学校人才培养方面存在一定的滞后性,而社会培训则相对灵活得多,根据学生就业市场技能需求,开设短期培训班,对某类技能进行突击培训,满足上岗需要。我们可有效吸收他们的优点,对我们学生短板进行针对性培训。提升我们学生的社会竞争力,我系目前正朝该方向进行探索。
4、结论