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關(guān)鍵詞:應(yīng)用型;本科;機械電子工程;人才培養(yǎng)
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.121
1 前言
隨著我國工業(yè)的發(fā)展,社會和企業(yè)需要機械電子工程專業(yè)的學(xué)生具備綜合能力,不僅在專業(yè)上有所建樹,同樣也能夠德、智、體全面發(fā)展。一方面能夠掌握機械電子基本知識和技能,在畢業(yè)之后可以直接從事機電一體化領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究和運行管理等方面的工作。這樣一來,企業(yè)在招聘人才時,就會有更多的選擇。學(xué)生也能夠在很快的時間滿足企業(yè)的要求。這是應(yīng)用型本科機械電子工程人才培養(yǎng)定位的基礎(chǔ)和依據(jù)。
2 本科機械電子工程人才培養(yǎng)現(xiàn)狀
從我國目前的人才培養(yǎng)層次上來看,機械電子工程專業(yè)主要可以分為研究生層次、本科層次和專科層次三個層次。但是在這三個層次的人數(shù)分布來看,主要以本科生為主。這主要是因為,很多學(xué)校都設(shè)置了本科的機械電子工程專業(yè),很多普通高校的專業(yè)目錄上都有這一專業(yè)。此外,很多學(xué)校也設(shè)置了機械設(shè)計制造及其自動化和機械工程及其自動化兩個專業(yè)下開設(shè)的機械電子或機電一體化專業(yè)方向,也稱為準(zhǔn)機械電子工程專業(yè),這種學(xué)校數(shù)量眾多[1]。
但是就目前的情形來看,這些本科高校的人才培養(yǎng)主要還是以學(xué)科本位為基礎(chǔ),把課程主要分為了基礎(chǔ)課程和專業(yè)課。也主要是根據(jù)課程的內(nèi)容來安排的。但是很難把學(xué)生的實踐能力和綜合能力提高。但是隨著高等本科教育的普及,社會對人才的需要也發(fā)生了很大的變化,尤其是學(xué)生就業(yè)的形勢發(fā)生變化之后,對于本科生的培養(yǎng)也應(yīng)該隨之發(fā)生變化[2]。因此,本科機械電子工程在人才培養(yǎng)的時候,必須要培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。學(xué)生既要有理論知識應(yīng)用能力、實踐能力,還應(yīng)該具備學(xué)習(xí)能力、應(yīng)變能力、拓展能力以及溝通能力等諸多能力。
3 應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)原則
應(yīng)用型本科機械電子工程人才,是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的主要力量。因為現(xiàn)代工程所包含的內(nèi)容多且相對復(fù)雜。因此需要學(xué)生既動手又動腦。因此,為了能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生,在培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才時,必須遵循以下幾點原則。
一是要引進(jìn)先進(jìn)的教育理念。應(yīng)用型高校的發(fā)展,和其它研究型大學(xué)發(fā)展不同。學(xué)校和教育不需要建立太多的機械、電子、信息、控制、管理的知識體系,而是更好地建立起運用和訓(xùn)練體系。因此,在引進(jìn)先進(jìn)的教育理念時,既要學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)理念,時刻跟蹤各個高校工程訓(xùn)練的最新發(fā)展理念和動態(tài)。另外,也要根據(jù)自身學(xué)校的發(fā)展,再結(jié)合現(xiàn)實的需要,根據(jù)人才需求多樣性,進(jìn)而構(gòu)建出合適的工程訓(xùn)練體系。
二是要將這一培養(yǎng)體系貫穿于學(xué)生的四年學(xué)習(xí)當(dāng)中。因為客觀的規(guī)律告訴我們,理論與實踐是相互補充的,并且學(xué)生的學(xué)習(xí)是一個循環(huán)的過程。學(xué)生首先要在四年本科教育中,努力學(xué)習(xí)理論知識,之后依靠理論做支持,再通過大量的實踐和高強度的訓(xùn)練,最終達(dá)到學(xué)習(xí)的最佳效果。當(dāng)然,在這一過程中,學(xué)生必定要經(jīng)歷從不熟練到熟練的過程,才有可能鍛煉出的實際操作能力,突出“應(yīng)用”的特點。
三是要遵循循序漸進(jìn)的原則。任何一個學(xué)習(xí)過程,都必定是一個循序漸進(jìn)的過程。首先,在學(xué)校的基礎(chǔ)培養(yǎng)之下,學(xué)生要根據(jù)自身的實際情況,逐漸構(gòu)建出適合自己的循序漸進(jìn)的工程訓(xùn)練體系。不管是在內(nèi)容上,還是在途徑上,以及訓(xùn)練的安排上,都要努力做到先簡單、后復(fù)雜的過程,從不熟練到逐漸熟練,最終適應(yīng)社會發(fā)展的需要。
最后,也是很重要的一點。就是要堅持校企合作與校校合作的原則。在培養(yǎng)應(yīng)用型的人才時,最為重要的一點就是要多讓學(xué)生進(jìn)行實踐。而學(xué)生進(jìn)行實踐的主要途徑就是要讓學(xué)生進(jìn)入企業(yè),盡早地進(jìn)行實踐。因此,進(jìn)行校企合作,就是社會資源開展工程訓(xùn)練的重要途徑。也是應(yīng)用型本科培養(yǎng)的關(guān)鍵舉措。實行校企合作,一方面對于企業(yè)來說,企業(yè)可以提前選出一部分綜合能力比較強的人才,作為企業(yè)的儲備人才。另一方面,對于學(xué)校來說,能夠適時地安排學(xué)生利用暑期,或者是其它集中時間,來進(jìn)行實踐學(xué)習(xí)。而對于學(xué)生來說,校企合作能夠幫助學(xué)生更好地提升技能和技術(shù)水平,積累一部分工作經(jīng)驗。
4 應(yīng)用型本科機械電子工程人才培養(yǎng)策略
為了能夠更好地培養(yǎng)出應(yīng)用型的本科機械電子工程人才,可以從以下幾點進(jìn)行。
首先,就是要收集相關(guān)資料,對社會和企業(yè)的人才需求情況進(jìn)行深入的了解。尤其是了解機械電子工程專業(yè)的人才需要情況,與企業(yè)進(jìn)行交流。通過走訪和了解企業(yè),與企業(yè)進(jìn)行合作,形成雙方都較為滿意的人才培養(yǎng)方案。
其次,通過達(dá)成口頭協(xié)議之后,之后再與相關(guān)企業(yè)簽訂人才培養(yǎng)方案共建協(xié)議。一方面能夠努力建立起由學(xué)校、企業(yè)雙方共同的專業(yè)、就業(yè)指導(dǎo)專家組。通過專業(yè)的專業(yè)指導(dǎo),一方面能夠指導(dǎo)企業(yè)選擇合理的人才,另一方面也能夠指導(dǎo)學(xué)生如何在就業(yè)的過程中更好地使自己適應(yīng)的企業(yè)的要求。
另外,學(xué)校要充分利用引進(jìn)人才的優(yōu)惠政策。學(xué)校首先要引進(jìn)合適的人才,尤其是一些青年教師,青年教師在觀念上、科研能力和教學(xué)水平上都比較能夠更好地適應(yīng)企業(yè)的要求。學(xué)校一方面要提升師資隊伍,來建設(shè)相關(guān)制度。
最后,就是需要有強大的硬件條件作為支撐。機械電子工程專業(yè),尤其是應(yīng)用型的。很多時候都需要進(jìn)行實驗,因此,必須要加大教學(xué)基礎(chǔ)硬件設(shè)施建設(shè)。學(xué)校需要在國家的資金支持下,加強實驗室以及實習(xí)實訓(xùn)基地[3]。
5 總結(jié)
總之,培養(yǎng)應(yīng)用型的本科機械工程的專業(yè)人才,就必須要每一個模塊的具體內(nèi)容和形式都有針對性的培養(yǎng)。一方面可以形成較為科學(xué)合理的人才培養(yǎng)體系,改變原先傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式,逐漸提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量,尤其是提高學(xué)生的社會適應(yīng)能力。最后,能夠較好地適應(yīng)目前這種動態(tài)而又高速發(fā)展社會對人才的需求。
參考文獻(xiàn):
[1]王福元,倪驍驊.機械電子工程專業(yè)本科辦學(xué)現(xiàn)狀與分析[J].內(nèi)江科技,2007(11):26-27.
2016年6月2日,中國正式成為《華盛頓協(xié)議》成員國,這將對中國工程教育質(zhì)量的提高發(fā)揮極大的督促作用,促進(jìn)中國按照國際標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程師,提高工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量[1]。國際上廣泛應(yīng)用的CDIO工程教育模式是在2004年由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)聯(lián)合研究提出的[2]。它主要由構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate)四部分組成,目的是通過產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行整個過程的鍛煉培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力[3]。按照CDIO的培養(yǎng)模式,工程畢業(yè)生的能力被分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層次,并通過12條標(biāo)準(zhǔn)來衡量學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量,這與中國工程教育專業(yè)認(rèn)證的12條標(biāo)準(zhǔn)有異曲同工之處。
我校機械電子工程專業(yè)目前雖然已經(jīng)制定了較合理的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案,培養(yǎng)了結(jié)構(gòu)合理的師資隊伍,形成了較好的理論和實踐教學(xué)模式,但是與CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)的要求相比,在培養(yǎng)方案、教學(xué)體系、教師隊伍建設(shè)及教學(xué)效果評價機制等方面,仍然存在一定的差距?,F(xiàn)有機電專業(yè)課程體系存在專業(yè)特色不明顯、不同課程之間存在重復(fù)或相互沖突的地方等缺點,因此要依據(jù)CDIO工程教育理念,借助校企合作平臺,全面地進(jìn)行機電專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探討,建立符合CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)的機械電子工程專業(yè)實踐教學(xué)體系。
1.我校機械電子工程專業(yè)課程體系情況
目前的專業(yè)培養(yǎng)方案里包括的核心課程為:機械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、C語言程序設(shè)計、單片機原理及應(yīng)用、自動控制原理、機電傳動控制、傳感技術(shù)、機械原理、機械設(shè)計、機械工程測試技術(shù)、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計、互換性、工程材料等;主要實踐環(huán)節(jié)為:社會實踐調(diào)查、金工實習(xí)、電子電路實訓(xùn)、工程制圖實踐、創(chuàng)新實踐、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(論文)、PLC與組態(tài)技術(shù)綜合實驗、測試技術(shù)與傳感器綜合實驗、單片機綜合實驗、自動化生產(chǎn)線認(rèn)知實踐、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計和機電專業(yè)綜合課程設(shè)計等。
2.CDIO模式下的機電專業(yè)教學(xué)體系
根據(jù)CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)的要求和我校辦學(xué)特色,為適應(yīng)煤炭行業(yè)和地方經(jīng)濟對機電專業(yè)高級技術(shù)人才的需求,結(jié)合重實踐、重創(chuàng)新的培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計新的課程體系。廣泛吸取企業(yè)專家建議,深入探討和修訂機電專業(yè)課程體系,強化實踐環(huán)節(jié),構(gòu)建國際化的課程體系和教學(xué)模式,從而保證面向工程的課程體系能夠培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新思維。依據(jù)CDIO工程教育理念,選擇典型的工程實踐項目,采取“做中學(xué)”的方式,通過在項目中反復(fù)訓(xùn)練鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,這樣不僅可以促進(jìn)學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握,還可以提高學(xué)生解決工程實踐問題的能力,從而使學(xué)生綜合素質(zhì)和能力能達(dá)到CDIO標(biāo)準(zhǔn)的要求,增強人才培養(yǎng)對企業(yè)的適應(yīng)性[4]。近年來,主要通過以下措施進(jìn)行教學(xué)體系的改革:
(1)基于CDIO的工程教育理念,構(gòu)建了“一個核心、兩個方向、四個階段”的工程教學(xué)體系。
“一個核心”是以礦業(yè)領(lǐng)域的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計、研發(fā)為主,覆蓋了多學(xué)科交叉領(lǐng)域,主要涉及機械設(shè)計、機械傳動、機械制造、機電傳動控制、PLC、單片機、控制工程、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計等多種技術(shù);“兩個方向”是指機械設(shè)計與制造、電氣控制系統(tǒng),選修課中增添“煤礦機電設(shè)備”、“工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場總線技術(shù)”等課程;“四個階段”是指根據(jù)CDIO理念的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行四階段指導(dǎo),學(xué)生要經(jīng)歷認(rèn)知實習(xí)、基礎(chǔ)課程實驗、專業(yè)課程設(shè)計與綜合實驗及畢業(yè)設(shè)計、創(chuàng)新大賽等綜合實訓(xùn),才能更好地掌握本專業(yè)的工程應(yīng)用技術(shù)。從第三學(xué)期開始,每學(xué)期均安排工程實踐環(huán)節(jié),按照核心知識點和要求來設(shè)定每個工程實踐項目,在課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計過程中企業(yè)參與。
(2)依托產(chǎn)學(xué)研合作背景,通過專業(yè)綜合實訓(xùn)和企業(yè)頂崗實習(xí)等環(huán)節(jié)提高學(xué)生工程實踐能力。
我校機械工程學(xué)院已經(jīng)建立了電子創(chuàng)新設(shè)計實驗室、慧魚模型創(chuàng)新設(shè)計實驗室、機電控制技術(shù)實驗室、虛擬儀器綜合實驗室、動態(tài)測試技術(shù)實驗室等實踐創(chuàng)新平臺,與淮南礦業(yè)集團、皖北煤電集團、淮南萬泰電子股份有限公司、淮南潤成科技股份有限公司、平安開誠智能安全裝備有限責(zé)任公司、凱盛重工有限公司、淮南階梯電子科技有限公司等開展了長期的產(chǎn)學(xué)研合作,從而可以保證給學(xué)生提供校內(nèi)、外實踐實習(xí)基地。通過單片機和PLC綜合實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、實訓(xùn)檢驗學(xué)生電工電路、單片機、PLC綜合開發(fā)的能力,往往借助典型機電案例(如斜井跑車防護(hù)裝置、皮帶機集控系統(tǒng)、立井提升系統(tǒng)過卷過放保護(hù)系統(tǒng)等),讓學(xué)生經(jīng)歷“構(gòu)思—設(shè)計—實現(xiàn)—運行”四階段的完整實訓(xùn)。與此同時,讓學(xué)生積極深入到到校企合作的實習(xí)基地中,在相關(guān)機電系統(tǒng)中頂崗鍛煉,進(jìn)一步提高學(xué)生的理論聯(lián)系實踐的能力,縮短學(xué)生個人能力與企業(yè)要求的差距。
(3)通過創(chuàng)新團隊建設(shè)、學(xué)科競賽和大學(xué)生科研項目培養(yǎng)學(xué)生工程實踐創(chuàng)新能力。
為進(jìn)一步拓展學(xué)生科技創(chuàng)新能力,借助學(xué)院設(shè)置的創(chuàng)新團隊、學(xué)科競賽活動、大學(xué)生科研項目的平臺,在日常的教學(xué)管理中,融入緊密聯(lián)系工程實際的大學(xué)生課外科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式,鼓勵學(xué)生積極參加“全國大學(xué)生機械創(chuàng)新大賽”、“全國大學(xué)生機器人大賽”、“全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽”、“全國大學(xué)生節(jié)能減排大賽”等各種賽事,鼓勵學(xué)生撰寫學(xué)術(shù)論文和申請專利。
3.結(jié)語
CDIO工程教育模式與中國工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)是高度統(tǒng)一的,只有堅持以CDIO工程教育模式為指導(dǎo),依據(jù)校企合作背景,不斷創(chuàng)新改革機電專業(yè)的課程教學(xué)模式,才能進(jìn)一步提高學(xué)生的工程實踐應(yīng)用能力,為國家和企業(yè)培養(yǎng)出能在機電行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域從事機電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的設(shè)計制造、研究開發(fā)、工程應(yīng)用和運行管理工作的復(fù)合型工程技術(shù)人才,達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)的要求。
[關(guān)鍵詞]應(yīng)用技術(shù)型高校 機電專業(yè) 專業(yè)建設(shè) 人才培養(yǎng)
[中圖分類號] C961 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)06-0135-04
機械電子工程是科技高速發(fā)展以及學(xué)科相互鏈接的產(chǎn)物,它打破了傳統(tǒng)的學(xué)科分類,集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科于一體,又不斷通過學(xué)科交叉、技術(shù)融合和創(chuàng)新,使其本身得到持續(xù)地發(fā)展,是多技術(shù)融合與集成而面向應(yīng)用的綜合性學(xué)科。機械電子工程的本質(zhì)是機械自動化和智能化,是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域各行業(yè)應(yīng)用廣泛。因此,機械電子工程的學(xué)科特點是該學(xué)科隨科技的發(fā)展而發(fā)展,并且學(xué)科知識面廣,交叉性強。
應(yīng)用技術(shù)型高校是區(qū)別于研究型大學(xué)和高職院校的一種辦學(xué)類型,是一種以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展需求,以培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)類人才為辦學(xué)定位的,具有其獨特的辦學(xué)理念、辦學(xué)模式以及辦學(xué)規(guī)律的本科大學(xué),其培養(yǎng)的學(xué)生動手能力應(yīng)該強于研究型大學(xué),理論基礎(chǔ)和專業(yè)能力又強于高職院校。所以,應(yīng)用技術(shù)型高校機械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)必須將機械電子工程的學(xué)科特點、應(yīng)用技術(shù)型本科院校的辦學(xué)定位和服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展需求三者有機結(jié)合,培養(yǎng)能滿足當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展人才需求的,具有良好理論基礎(chǔ)和較強工程實踐能力(尤其是應(yīng)用創(chuàng)新能力),兼具良好職業(yè)道德和學(xué)習(xí)發(fā)展能力的本科層次應(yīng)用技術(shù)型人才。本文以廣東技術(shù)師范學(xué)院機械電子工程專業(yè)建設(shè)為例,就該專業(yè)人才模式的培養(yǎng)進(jìn)行探討。
一、突出專業(yè)特色,服務(wù)地方經(jīng)濟
目前,廣東不少高校開設(shè)機械電子工程專業(yè),其教學(xué)計劃的制訂大多依據(jù)傳統(tǒng)的機電工程教學(xué),制訂的人才培養(yǎng)方案大同小異,課程設(shè)置過于追求大而全,一些課程相對陳舊,沒能很好的跟上科學(xué)技術(shù)的更新發(fā)展和結(jié)合地方最新產(chǎn)業(yè)布局及未來發(fā)展趨勢。
近年,光電信息產(chǎn)業(yè)(涵蓋太陽能電池、半導(dǎo)體LED照明、激光3D打印、手機、數(shù)碼照相機、激光掃描儀、激光打印機,各類光盤驅(qū)動器、液晶顯示器,高清晰度電視等等)迅猛發(fā)展,并成為廣東省的新興支柱產(chǎn)業(yè)。純光學(xué)專業(yè)和傳統(tǒng)的機電工程專業(yè)都不能很好的滿足該新興產(chǎn)業(yè)的人才需求,企業(yè)需要的是同時熟悉機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、激光技術(shù)應(yīng)用、傳感技術(shù)、光電信息處理、自動控制、計算機硬件接口和軟件設(shè)計等方面綜合知識的應(yīng)用技術(shù)型人才。我們基于原有專業(yè),進(jìn)行教學(xué)計劃優(yōu)化設(shè)置,通過加強光電技術(shù)方面理論知識和實踐技能的培養(yǎng),在原有專業(yè)基礎(chǔ)上建設(shè)“光機電一體化技術(shù)與應(yīng)用”培養(yǎng)方向,以凸顯專業(yè)特色和提高學(xué)生競爭力。
其次,現(xiàn)代裝備制造業(yè)是廣東的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè),工業(yè)機器人技術(shù)則是裝備制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的最新方向和最終目標(biāo)。隨著人口紅利的持續(xù)消退,在國家政策支持下,我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入了高速發(fā)展期,截至2014年11月,中國已經(jīng)成為全球第一大工業(yè)機器人市場。與此同時,我國工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)人才的培養(yǎng)呈現(xiàn)高低充分發(fā)展中間斷層的不合理局面:大專層次和研究生層次工業(yè)機器人專業(yè)人才的培養(yǎng)已初具規(guī)模,本科層次應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)則還很少見。廣東省必將實現(xiàn)由傳統(tǒng)裝備制造業(yè)(數(shù)控技術(shù))向智能裝備制造業(yè)(工業(yè)機器人技術(shù))的轉(zhuǎn)型升級和跨越式發(fā)展,在機械電子工程專業(yè)下開設(shè)“工業(yè)機器人技術(shù)與應(yīng)用”培養(yǎng)方向,有利于在激烈的人才競爭中迅速占領(lǐng)人才培養(yǎng)的制高點。
二、加強教學(xué)團隊建設(shè),全面提升師資隊伍水平
(一)加強師資隊伍建設(shè)
建立一支熱愛教育工作、教學(xué)和學(xué)術(shù)水平高、結(jié)構(gòu)合理的專職教師隊伍,是進(jìn)行特色專業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵。結(jié)合專業(yè)特色與學(xué)科建設(shè)需要,需進(jìn)一步優(yōu)化和充實師資隊伍,加大引進(jìn)高層次中青年人才的工作力度。同時對現(xiàn)有師資不斷培養(yǎng),通過到國內(nèi)外進(jìn)修、聯(lián)合培養(yǎng)、定向培養(yǎng)來進(jìn)一步加強教師隊伍建設(shè)力度。積極聘請校外相關(guān)單位與高新技術(shù)企業(yè)的專家來校兼職授課。實施青年教師導(dǎo)師制和教學(xué)督導(dǎo)制,加強對青年教師師德師風(fēng)建設(shè)和教師教育技能培訓(xùn),定期開展教學(xué)觀摩、教學(xué)評比、教學(xué)經(jīng)驗交流等活動,促進(jìn)青年教師整體教育教學(xué)水平的提高。鼓勵青年教師以項目合作、技術(shù)開發(fā)和科技特派員等多種形式到相關(guān)科研院所和高新技術(shù)企業(yè)鍛煉,以提高他們的科研水平和實踐創(chuàng)新能力。
(二)構(gòu)建“雙師結(jié)構(gòu)”的教學(xué)隊伍
以雙師結(jié)構(gòu)教學(xué)團隊建設(shè)為教學(xué)改革的重要抓手,是實現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)型高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保證。所謂“雙師結(jié)構(gòu)”是指以課程建設(shè)為載體,由校內(nèi)專任教師和合作企業(yè)兼職導(dǎo)師共同組成結(jié)構(gòu)合理、相互協(xié)作、能力互補的教學(xué)隊伍,團隊成員中既有學(xué)術(shù)理論水平高、教學(xué)能力突出的專任教師實施理論教學(xué),又有實踐經(jīng)驗豐富、具備很強的實踐操作和開發(fā)能力的專任教師和企業(yè)兼職導(dǎo)師提供強有力的實驗技能實訓(xùn),形成良好的學(xué)緣、年齡、知識結(jié)構(gòu)和以中青年為主體的師資隊伍,為實現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)目標(biāo)提供師資保障。
三、人才培養(yǎng)模式改革
(一)優(yōu)化人才培養(yǎng)計劃
隨著我國由制造大國向制造強國的演變,對機電專業(yè)的工程人才的需求和用人機制等發(fā)生了一系列新的變化。以現(xiàn)代教育思想和教學(xué)理念為指導(dǎo),圍繞學(xué)校辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo),以強化專業(yè)理論基礎(chǔ)、增強實踐創(chuàng)新能力、拓寬專業(yè)知識面為出發(fā)點,進(jìn)一步完善人才培養(yǎng)計劃。在保障基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)課的前提下,增大選修課比例,壓縮選修課的課時數(shù),增設(shè)具有先進(jìn)性、綜合應(yīng)用性強的課程。實現(xiàn) “光機電一體化技術(shù)與應(yīng)用”和“工業(yè)機器人技術(shù)與應(yīng)用”兩個培養(yǎng)方向之間大部分選修課可以互通,以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性,滿足學(xué)生個性發(fā)展需求,突出大學(xué)生綜合素質(zhì)和工程能力的培養(yǎng)。
(二)構(gòu)建學(xué)生創(chuàng)新能力體系
為致力于大學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力培養(yǎng),提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,分析問題,解決問題的能力,對課堂教學(xué)、實驗教學(xué)進(jìn)行改革,制訂系統(tǒng)的大學(xué)生課外科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)方案。積極引導(dǎo)大學(xué)生參與學(xué)校的開放性實驗、科研能力較強教師的縱橫向科研項目研究(以定期舉辦助研崗位招聘的形式選拔)和機電學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新中心的智能車開發(fā)、機器人設(shè)計和開發(fā)等各類科技創(chuàng)新競賽活動等第二課堂活動,以及對優(yōu)秀生、特長生實行導(dǎo)師制等,強化實踐動手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。整合優(yōu)勢資源,積極申報廣東省和廣州市的科普基地,為學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的提高開創(chuàng)新的實體平臺。通過舉辦各種學(xué)術(shù)講座、大學(xué)生學(xué)術(shù)沙龍等學(xué)術(shù)交流活動,營造濃厚的校園學(xué)術(shù)氛圍,開闊學(xué)生的學(xué)術(shù)視野,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力。
(三)推進(jìn)校企聯(lián)合培養(yǎng)模式
1.產(chǎn)學(xué)研合作教育模式
主要是與國家、省級科研院所和相關(guān)高新技術(shù)企業(yè),通過“共建基地”、“科技聯(lián)合攻關(guān)”、“雙向兼職”、“專業(yè)綜合實習(xí)”等多種方式開展產(chǎn)學(xué)研合作。通過與校外合作教育基地聯(lián)合培養(yǎng),強化實踐教學(xué)。進(jìn)行基地的合作共建,硬件上的建設(shè)可以改善學(xué)生實習(xí)基地條件,提升實習(xí)培養(yǎng)質(zhì)量,軟件上的建設(shè)是通過協(xié)議的簽訂明確合作雙方的責(zé)權(quán)利關(guān)系,使實習(xí)基地固定化、實習(xí)指導(dǎo)制度化、實習(xí)流程規(guī)范化。采用“全程雙師制”,即機械電子工程系和實習(xí)單位分別指派老師共同指導(dǎo)學(xué)生的實習(xí)過程以及畢業(yè)設(shè)計的研究工作。實現(xiàn)指導(dǎo)老師雙向互動式交流,即外面的導(dǎo)師能進(jìn)來里面的教師能出去的靈活模式。
2.依托對口(重點)企業(yè)的定向人才培養(yǎng)模式
學(xué)生在校期間就和對口(重點)企業(yè)簽訂雙向選擇的協(xié)議,實施定向定位的訂單培養(yǎng)模式。對口(重點)企業(yè)參與人才培養(yǎng)計劃的制訂和完善,在專業(yè)課程的設(shè)置和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)方面適當(dāng)考慮企業(yè)的實際需要。企業(yè)選派科研技術(shù)人員參與相關(guān)的課堂理論教學(xué)和實踐教學(xué)。學(xué)生擇優(yōu)在合作企業(yè)中就業(yè),充實企業(yè)研發(fā)力量,提升企業(yè)工程技術(shù)的自主創(chuàng)新能力,為企業(yè)提供人力資源和保證。積極鼓勵企業(yè)在學(xué)校設(shè)立專項獎學(xué)金獎勵有志獻(xiàn)身現(xiàn)代制造業(yè)、學(xué)習(xí)優(yōu)異、表現(xiàn)優(yōu)良的學(xué)生。
四、課程與教學(xué)資源建設(shè)
(一)優(yōu)化課程體系
在課程體系構(gòu)建上,堅持拓寬基礎(chǔ)、增強創(chuàng)新能力、提高綜合素質(zhì)、辦出專業(yè)特色的基本原則,開展課程教學(xué)內(nèi)容改革。根據(jù)機械電子工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案特點,緊緊圍繞“以市場為導(dǎo)向,以能力為本位,以質(zhì)量求生存,以特色求發(fā)展,培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用技術(shù)型本科人才”這條主線,構(gòu)建起重基礎(chǔ)理論、強實踐技能、強綜合素質(zhì)的一重兩強的培養(yǎng)體系。課程體系的切入點首先應(yīng)調(diào)整教學(xué)培養(yǎng)計劃,反映本專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色。在精選內(nèi)容、提高起點、避免重復(fù)的基礎(chǔ)上,將課程體系分為理論教學(xué)、實踐教學(xué)和第二課堂教學(xué)活動三個層次。
(二)加強精品課程和教材建設(shè)
在現(xiàn)有1門省級精品資源共享課程的基礎(chǔ)上,加強現(xiàn)有校級精品課程的建設(shè)力度,爭取將其建設(shè)成為省級精品資源共享課程;同時開展相關(guān)主要課程的精品資源共享課程建設(shè),爭取有1-2門盡快建設(shè)成為校級資源共享課程。
教材建設(shè)也是專業(yè)建設(shè)不可缺少的內(nèi)容。在課程教材的選用上,鼓勵選用國家“十二五”規(guī)劃教材,面向21 世紀(jì)教材,省部級以上獲獎教材以及原版外文教材等優(yōu)秀教材。同時,組織教師立項編寫或參編高質(zhì)量教材,如普通高等教育國家規(guī)劃教材或精品教材,將行業(yè)領(lǐng)域中的新理論、新思想,新技術(shù)、新方法反映到教材中,提高教材的新穎性、實用性、針對性;積極開發(fā)具有專業(yè)特色的CAI課件。
五、教學(xué)方式方法改革
(一)以科研促教學(xué)
科學(xué)研究既是獨立于教學(xué)和社會服務(wù)之外的大學(xué)基本功能,同時又是大學(xué)教學(xué)和社會服務(wù)職能得以充分發(fā)揮的基礎(chǔ)??茖W(xué)研究對大學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)、師資水平、生源質(zhì)量、培養(yǎng)質(zhì)量、畢業(yè)生去向和層次等都具有重要的影響。本專業(yè)的專任教師科研基礎(chǔ)扎實,在專業(yè)建設(shè)過程中,以“光機電一體化產(chǎn)品”和“工業(yè)機器人”特色研究領(lǐng)域為核心,整合本專業(yè)、廣東技術(shù)師范學(xué)院及合作單位的科研力量,發(fā)揮本專業(yè)在經(jīng)濟發(fā)展主潮流的優(yōu)勢與潛力,在現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)、高端裝備制造研究、光機電一體化技術(shù)研究等方向爭取更多的科研項目,并且在項目級別和研究成果方面穩(wěn)步發(fā)展,積極將科研成果和教學(xué)內(nèi)容、人才培養(yǎng)聯(lián)系起來。
(二)教學(xué)方式方法改革
1.培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力,鼓勵創(chuàng)新思維
在教學(xué)中,明確教師最主要的職責(zé)是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,分析問題,解決問題的能力,而不是一味按部就班地講授教材,尤其是對于實踐性極強的專業(yè)課程教學(xué)來說,可采取更為靈活的教學(xué)形式。如有些內(nèi)容教師給出思路,學(xué)生自行學(xué)習(xí),或者采取學(xué)生分組討論教師給予點評的形式,或者也可由教師布置相關(guān)的一些思考題,學(xué)生獨立完成,這樣可充分調(diào)動學(xué)生的積極性,并激發(fā)其求知欲,使他們自主地去深入探討一些問題。在人才培養(yǎng)過程中,營造一種 “鼓勵創(chuàng)新,寬容失敗”的氛圍,允許并鼓勵學(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)實施過程中,提出并實踐一些創(chuàng)新思想,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想。
2.推廣理論實踐教學(xué)相結(jié)合模式
理論授課和實踐動手能力培養(yǎng)有機結(jié)合在一起。在實驗室教學(xué)不局限教材,結(jié)合專業(yè)知識和技能,多指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握一些實用的、應(yīng)用現(xiàn)場的專業(yè)技術(shù)和技能,讓學(xué)生熟悉專業(yè)知識和技能的實際應(yīng)用,對專業(yè)知識和技能產(chǎn)生濃厚的求知渴望,再經(jīng)過理論聯(lián)系實際的教學(xué)手段和方法,例如一個學(xué)時的理論學(xué)習(xí),緊跟著一個學(xué)時的實際動手能力的培養(yǎng),教師“拿做來教”,學(xué)生“用做來學(xué)”,以此提高學(xué)生的動手能力和就業(yè)能力。
3.建設(shè)立體化的教學(xué)環(huán)境
將現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備以及教學(xué)手段運用到教學(xué)中來,建設(shè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺,以更好地輔助教學(xué)。在教學(xué)過程中,采用多媒體教學(xué)方式,既減少教師的板書量,又增加了教學(xué)的信息量,并且多媒體圖文并茂的生動形式也更容易調(diào)動學(xué)生聽課學(xué)習(xí)的積極性。采用模擬現(xiàn)場的動畫課件,由此加深學(xué)生對理論知識的理解和掌握。在課后,建設(shè)課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺,讓學(xué)生實現(xiàn)自主學(xué)習(xí),滿足不同層次學(xué)習(xí)者的需求、實習(xí)學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)之余鼓勵師生靈活運用微信、QQ等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),讓學(xué)生與教師的交流更加便捷,從而更有利于師生雙方的溝通、協(xié)調(diào),以更好地提高教學(xué)的效率與效果。
六、強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)
(一)加強實踐教學(xué)內(nèi)涵建設(shè)
制訂實踐教學(xué)體系改革方案和實踐教學(xué)大綱改革方案;根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)發(fā)展與社會不斷變化的需求,整合專業(yè)實踐(實驗)教學(xué)資源,構(gòu)建基礎(chǔ)實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新性實驗、研究性實驗等多種實驗構(gòu)成的實驗教學(xué)體系;建立健全實驗實訓(xùn)室(基地)各項規(guī)章制度。同時,加強與企業(yè)的合作與聯(lián)系,注重實踐教材和實驗講義的建設(shè)。利用綜合實習(xí)、科創(chuàng)設(shè)計競賽、社會實踐、科研訓(xùn)練、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(論文)等各種形式開展豐富的實踐活動,全面培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德、人文素質(zhì)、實踐能力、職業(yè)生存能力和創(chuàng)新能力。
(二)建設(shè)完備的實踐教學(xué)條件
充分挖掘和利用包括實驗室、校內(nèi)實習(xí)基地、校外實習(xí)基地等在內(nèi)的各種現(xiàn)有實踐教學(xué)資源,開發(fā)綜合性、設(shè)計性及創(chuàng)新研究性實驗項目,逐步完善實驗項目庫建設(shè),提高現(xiàn)有實驗設(shè)備的利用率。申請學(xué)校經(jīng)費購置新設(shè)備和組建新的實驗平臺,不斷改善實驗教學(xué)條件和環(huán)境,提高實驗室整體建設(shè)水平。構(gòu)建集教學(xué)科研為一體、理論教學(xué)與實踐教學(xué)為一體、課內(nèi)教學(xué)與課外教學(xué)為一體的實踐教學(xué)平臺。
(三)加強校外實踐基地建設(shè)
充分利用廣東省光電信息行業(yè)和裝備制造行業(yè)的企業(yè)資源,加強產(chǎn)學(xué)研合作,建立校外實踐基地并積極申報省級大學(xué)生實踐教學(xué)基地。利用校外實踐基地這個平臺,與企業(yè)合作開展聯(lián)合教學(xué)與培訓(xùn),開展產(chǎn)學(xué)研活動。通過加強教師與企業(yè)合作,聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生,讓學(xué)生了解企業(yè)的文化,掌握企業(yè)對相關(guān)技術(shù)技能的要求,拓寬學(xué)生的知識視野,增強學(xué)生的團隊協(xié)作精神,提高學(xué)生的實踐動手能力,為學(xué)生的就業(yè)和創(chuàng)業(yè)打下良好基礎(chǔ)。
(四)加大實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的監(jiān)控力度
積極探索良好有效的考評體系,對實驗實習(xí)的各個環(huán)節(jié)實行良好的管理,以保證實驗實習(xí)達(dá)到預(yù)期效果。對每一主要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)都建立了完善的管理辦法、操作流程,如各類實習(xí)均有相應(yīng)的實綱、實習(xí)任務(wù)書和實習(xí)計劃,和相關(guān)企業(yè)簽訂了長期的合作協(xié)議,定點進(jìn)行實習(xí)等。
七、教學(xué)管理改革
(一)建立教師考評機制
在專業(yè)建設(shè)中,大力改革教師培養(yǎng)和使用機制,以教學(xué)效果評價方式改革促進(jìn)教師業(yè)務(wù)水平的提高,進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)效果的提高。課堂教學(xué)效果在傳統(tǒng)的以考試分?jǐn)?shù)為主要評價依據(jù)的基礎(chǔ)上,增加學(xué)生評價、同行互評和學(xué)校督導(dǎo)專家評價的內(nèi)容,使教學(xué)效果的評價方式更加公正和科學(xué)。制訂團隊建設(shè)規(guī)劃、評價體系,通過搭建交流平臺使團隊成員的交流制度化;制訂互動交流制度,實現(xiàn)校內(nèi)的教師走出去、校外的導(dǎo)師請進(jìn)來;發(fā)揮團隊的輻射作用,服務(wù)區(qū)域性地方經(jīng)濟。
(二)學(xué)生實習(xí)評價體系
繼續(xù)深入開展產(chǎn)學(xué)研合作教育,促進(jìn)學(xué)科、專業(yè)發(fā)展,實現(xiàn)學(xué)校與合作教育單位的雙贏。改革學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價方式,建立學(xué)校、實習(xí)基地、用人單位及行業(yè)部門共同參與的學(xué)生能力考核評價機制。除教師對在校學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價外,本專業(yè)將更加注重合作培養(yǎng)單位和社會對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價,并以此作為調(diào)整教學(xué)改革方向和人才培養(yǎng)方案的重要依據(jù)。對畢業(yè)學(xué)生進(jìn)行跟蹤調(diào)查,采用實地考察、問卷調(diào)查和走訪座談的方式,收集社會各界對畢業(yè)生的反映,通過分析研究后作為教學(xué)改革的依據(jù)。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
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高等工程教育在機械電子工程專業(yè)實施的可行性
山東理工大學(xué)機械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革是在深入探索CDIO教育理念的基礎(chǔ)上提出的,同時也充分考慮了機電系現(xiàn)有的師資力量、設(shè)備條件等客觀因素。從本質(zhì)看,CDIO考慮了現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思研發(fā)到運行改良乃至終結(jié)廢棄的生命全過程,其工程教育理念就是要以此全過程為載體培養(yǎng)學(xué)生的工程能力,此能力不僅包括個人的學(xué)術(shù)知識,而且包括學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力、團隊交流能力和大系統(tǒng)掌握能力。依據(jù)CDIO培養(yǎng)模式的這一核心思想,首要解決的問題就是選定機械電子工程專業(yè)進(jìn)行CDIO試點的項目對象。由于目前現(xiàn)有的機電一體化產(chǎn)品多數(shù)面向工程應(yīng)用,因此一般不能長期反復(fù)拆裝,內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不便于學(xué)生觀察、測繪,因此很難直接應(yīng)用于現(xiàn)場教學(xué)。而多數(shù)教學(xué)產(chǎn)品則更多地側(cè)重于產(chǎn)品原理的教學(xué),因此在產(chǎn)品的真實感、形象性方面也存在欠缺。CDIO培養(yǎng)模式要求學(xué)生在掌握基本專業(yè)知識的基礎(chǔ)上,更側(cè)重于工程設(shè)計能力的培訓(xùn),因此,在教學(xué)中要求盡量保持產(chǎn)品原有的外形、功能特點,如何選擇與設(shè)計研究對象成為首要解決的問題,針對機電系的實際情況主要考慮了如下幾個因素:(1)機械電子工程專業(yè)已初步選定機器人技術(shù)作為重點發(fā)展方向之一。機器人技術(shù)是一門迅速發(fā)展的綜合性前沿學(xué)科,是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度集成和交融的產(chǎn)物,它涉及機械、控制、電子、傳感器、計算機、人工智能、知識庫系統(tǒng)以及認(rèn)識科學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域,是當(dāng)代最具代表性的機電一體化技術(shù)之一。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,現(xiàn)代機器人技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、航空航天、商業(yè)、旅游、醫(yī)藥衛(wèi)生、辦公自動化及生活服務(wù)等諸多領(lǐng)域獲得了越來越普遍的應(yīng)用。掌握機器人技術(shù)基礎(chǔ)知識和工程應(yīng)用方法,能夠觸類旁通地應(yīng)用于現(xiàn)代機械、機電工程、現(xiàn)代制造業(yè)等各大領(lǐng)域。(2)機器人能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。機器人從產(chǎn)生開始,就承載了人類的諸多夢想,對于充滿活力的大學(xué)生而言更是如此。目前多數(shù)高校都擁有機器人愛好者協(xié)會等類似的組織,而各種機器人創(chuàng)作、競賽等活動更是如火如荼的開展,足以反映了學(xué)生對機器人技術(shù)的關(guān)切和向往。興趣是學(xué)習(xí)最大的原動力,將機器人設(shè)為項目對象,讓學(xué)生了解機器人的具體結(jié)構(gòu)和控制方法,必將取得事半功倍的教學(xué)效果。(3)機電系具有較強的機器人技術(shù)研發(fā)實力和實踐教學(xué)經(jīng)驗。在創(chuàng)新實踐方面充分發(fā)揮機電學(xué)科機電一體化的優(yōu)勢,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐精神,積極參與到科技創(chuàng)新活動中,多次參與全國性和省級機器人競賽并獲獎。
機械電子工程專業(yè)的工程教育教學(xué)實踐案例
作為人才培養(yǎng)模式最重要的組成部分,引入機電系統(tǒng)設(shè)計與制造I、機電系統(tǒng)設(shè)計與制造II、機電系統(tǒng)設(shè)計與制造III三個一級項目。分別設(shè)置在不同的教學(xué)時期,每個一級項目都是對學(xué)生某一方面知識和能力的鍛煉和考核,往往涉及到多門核心課程,下面是詳細(xì)描述。
機械電子工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過程中的首次一級項目訓(xùn)練,開設(shè)在第四學(xué)期,時間安排2周。學(xué)生在教師指導(dǎo)下通過對機器人這一典型機電一體化產(chǎn)品的解剖,了解其各個關(guān)鍵部件(包括機械系統(tǒng)組件和控制系統(tǒng)組件)的具體結(jié)構(gòu)和連接方式,從而提前了解本專業(yè)核心內(nèi)容與實際產(chǎn)品的關(guān)系,以工程師的角度去面對即將開始的專業(yè)課程學(xué)習(xí)。通過早期項目的構(gòu)思和設(shè)計,激發(fā)學(xué)生興趣,進(jìn)行初步的創(chuàng)新思維與產(chǎn)品構(gòu)思訓(xùn)練,并在一定程度上建立起與專業(yè)相關(guān)的整體概念。要求學(xué)生在工程制圖、3D工程設(shè)計等相關(guān)課程理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步將理論應(yīng)用于具體的機電類產(chǎn)品。要求學(xué)生針對特定的機器人對象,實際測繪整個機器人關(guān)鍵部件的尺寸,并通過3D軟件重新造型設(shè)計,完成機械圖紙的繪制。傳統(tǒng)的機械制圖測繪環(huán)節(jié)以減速箱作為測繪對象,研究對象脫離了具體產(chǎn)品,沒有專業(yè)針對性,也不利于提高學(xué)生興趣。該一級項目以機器人為載體,將機械制圖的理論知識融合到項目實施中,在加深學(xué)生對基礎(chǔ)理論掌握的同時,能夠加深學(xué)生對機器人及相關(guān)機電產(chǎn)品整體認(rèn)識,為第六學(xué)期的設(shè)計制造奠定必要的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】碩士研究生 電子創(chuàng)新實驗 TRIZ 矛盾沖突
【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)03-0013-02
一 引言
隨著人類認(rèn)識能力的發(fā)展和知識的積累,創(chuàng)新對經(jīng)濟的繁榮和民族的富強有著越來越顯著的決定作用。在知識經(jīng)濟時代,制造業(yè)企業(yè)的核心競爭力是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計能力。對研究生來說,今后的競爭力就是創(chuàng)新能力。
隨著碩士研究生招生規(guī)模的擴大,社會對碩士研究生的需求也在發(fā)生變化,相應(yīng)的碩士研究生培養(yǎng)目標(biāo)也在發(fā)生變化。如何培養(yǎng)具有高層次應(yīng)用型、實踐型、創(chuàng)新型人才這是高校管理層和教學(xué)實施環(huán)節(jié)中的各個主體單位和部門所必須面對和必須認(rèn)真加以考慮的問題。機械電子工程專業(yè)是機械專業(yè)中學(xué)科交叉的典型學(xué)科,對機、電、液等相關(guān)知識都有一定的要求,然而近幾年,社會上對機械電子工程專業(yè)的研究生存在一些看法,認(rèn)為該專業(yè)碩士研究生機械方面的知識不扎實,有關(guān)電方面的知識更是短缺,其實這種現(xiàn)象是存在的,這是有悖于機械電子工程專業(yè)的培養(yǎng)方案,有悖于培養(yǎng)高層次應(yīng)用型人才的目標(biāo)的。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因,主要是因為碩士研究生在本科期間和研究生期間對電的實踐較少,對電方面的實驗親自動手做的機會較少,更制約了其創(chuàng)新能力的發(fā)展。
二 TRIZ理論
TRIZ是俄文“發(fā)明問題解決理論”的縮寫,其英文翻譯為“Theory of Inventive Problem Solving(TIPS)”。任何領(lǐng)域的產(chǎn)品改進(jìn)、技術(shù)變革、創(chuàng)新和生物系統(tǒng)一樣,都存在產(chǎn)生、生
長、成熟、衰老、滅亡的過程,有規(guī)律可循。人們?nèi)绻莆樟诉@些規(guī)律,就可以能動地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計,并能預(yù)測產(chǎn)品的未來發(fā)展趨勢。TRIZ正是這些規(guī)律的綜合。運用這一理論,可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程,而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。同樣我們可利用這一理論來實現(xiàn)開發(fā)高質(zhì)量的創(chuàng)新實驗。
三 現(xiàn)狀問題分析
碩士研究生的培養(yǎng)與本科生的培養(yǎng)是有所不同的,研究生的理論學(xué)習(xí)時間是一年,其余兩年時間主要是碩士課題研究,這就使得自己的專業(yè)水平局限于某個方面,因此,對機械電子工程專業(yè)的研究生來說,課堂學(xué)習(xí)和實驗環(huán)節(jié)是擴寬電知識結(jié)構(gòu)的重要過程,為了在短短的一年時間內(nèi)爭取掌握更多的有關(guān)電方面的知識,必須理論聯(lián)系實際,多做實驗,才能提高學(xué)習(xí)效果,提高實際動手能力從而加深電方面知識的理解。
機械電子工程專業(yè)開設(shè)的與電相關(guān)的課程一般包括《現(xiàn)代控制理論》《機電系統(tǒng)檢測與控制》《計算機控制及接口技術(shù)》《工程測試與信號處理》《數(shù)控技術(shù)》等,這些課程都涉及信號檢測、信號處理、信號辨別、算法處理、輸出控制等內(nèi)容,通過傳統(tǒng)的實驗箱裝置實現(xiàn)這些內(nèi)容的實驗是有難度的。主要存在以下問題:第一,目前關(guān)于電子開發(fā)的實驗箱數(shù)目有限,價格昂貴無法實現(xiàn)人手一套,并且各個模塊相互獨立,無法形成一個完整的閉環(huán)控制回路;第二,實驗所用技術(shù)雖然基礎(chǔ)但較落后,無法適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展趨勢,作為本科的基礎(chǔ)教學(xué)實驗可以滿足,作為碩士研究生的應(yīng)用型教學(xué)實驗卻存在一定的差距;第三,實驗箱的實驗與實際應(yīng)用開發(fā)還存在一定的差距,作為碩士研究生的研究學(xué)習(xí),目的是為了今后更好地進(jìn)行科研工作、開發(fā)產(chǎn)品等,所以,碩士研究生的實驗應(yīng)更加的接近實際應(yīng)用;第四,實驗內(nèi)容單薄、僵化無法開發(fā)碩士研究生的創(chuàng)新思想。傳統(tǒng)實驗箱沒有留有擴展接口,只能做實驗箱上固有的實驗,不利于碩士研究生的創(chuàng)新培養(yǎng)。
因此,大部分課程實驗無法完成或部分實驗停留在演示階段上,使得碩士研究生無法深入了解更深層次的內(nèi)容,與實際應(yīng)用脫軌。如最基礎(chǔ)的接口應(yīng)用、基本的通訊實現(xiàn)大多停留在理論階段,沒有進(jìn)行實質(zhì)性的編程操作,對于算法如經(jīng)典的PID控制算法也沒有進(jìn)行過實驗和深入的了解,從而在今后的課題中涉及到該內(nèi)容的知識感到無從下手,市面上的產(chǎn)品非常昂貴,所以,開發(fā)一個既能滿足以上課程的基本實驗要求又能貼近實際應(yīng)用的先進(jìn)的電子實驗教學(xué)平臺很有必要。
開發(fā)什么樣的電子實驗,既可以滿足碩士研究生的學(xué)習(xí),又能滿足其的科研,且不能與當(dāng)前的技術(shù)脫離太大,成本較低,成為我們所要解決的主要問題。
四 利用TRIZ求解
利用TRIZ理論的矛盾沖突矩陣求解。首先找到矛盾問題,也就是先進(jìn)的、良好擴展性的電子實驗平臺與可操作性、低成本構(gòu)成了矛盾。
技術(shù)沖突與相應(yīng)解決原理的確定
沖突確定 先進(jìn)的技術(shù)、良好擴展 高成本、操作復(fù)雜
標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)描述沖突 NO.36裝置復(fù)雜性 NO.34可修理性
(能夠創(chuàng)新)
用發(fā)明原理解決問題 NO.1:分割
NO.13:反置
如上表所示,選用先進(jìn)的技術(shù)、良好擴展但這樣造成成本高、操作復(fù)雜。選用“No.36裝置復(fù)雜性”“No.34可修理性”來描述這一沖突。選擇“可修理性”是為了能夠讓碩士研究生在該實驗中充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新思維,可以改變實驗平臺的原有實驗,達(dá)到創(chuàng)新的目的。選用發(fā)明原理“No.1:分割”來解決這一沖突,即把復(fù)雜功能模塊分割成簡單功能模塊。
五 根據(jù)分割遠(yuǎn)離設(shè)計實驗平臺
根據(jù)分割原理設(shè)計實驗平臺,框架見下圖:
電子平臺組成結(jié)構(gòu)
上述功能是一個相對完整的平臺,采用了模塊化設(shè)計,碩士研究生在學(xué)習(xí)各個功能模塊的同時,也可以根據(jù)自己的相關(guān)課題進(jìn)行裁減,以滿足自己課題需要,相當(dāng)于學(xué)習(xí)和科研并行。
MCU的選擇很重要,由于先技術(shù)的不斷更新,MCU的功能越來越強大,越來越完善。基于51內(nèi)核的MCU仍然專有主導(dǎo)地位,因此在該開發(fā)平臺上仍然選擇51內(nèi)核的MCU。該開發(fā)平臺選擇C8051F020,該型號單片機集成了AD、DA等功能,具有很強的代表性。
通訊是現(xiàn)代電子產(chǎn)品必不可少的功能,在該平臺上集成兩種通訊方式:RS485和RS232。這是在工業(yè)產(chǎn)品中應(yīng)用較多的通訊方式。
儀器的網(wǎng)絡(luò)化將是今后的發(fā)展趨勢,因此在平臺上擴展了網(wǎng)絡(luò)接口,采用CP2200芯片,Silicon Laboratories公司推出CP2200,是業(yè)界體積最小和效能最高的單芯片以太網(wǎng)控制器可以提供目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)。CP2200最多能將所需的電路板面積減少90%,同時讓系統(tǒng)成本和復(fù)雜性減至最少,相對于RTL8019以太網(wǎng)控制芯片來說,更容易將嵌入式以太網(wǎng)功能導(dǎo)入各種產(chǎn)品。
因為該平臺除了提供碩士研究生學(xué)習(xí)外,另一個重要的任務(wù)就是幫助其進(jìn)行課題研究,為了不同課題的開展,所用功能也不同,因此必須留有擴展的接口,方便其進(jìn)行擴展以滿足課題的需要。
因此,通過該平臺,碩士研究生能實現(xiàn)電子產(chǎn)品的完整開發(fā),從程序編寫到程序下載程序到程序調(diào)試等完整的步驟,因為對于電子產(chǎn)品來說,程序是靈魂,碩士研究生可以把更多的時間放在程序的編寫和算法的研究上面。
六 結(jié)論
第一,運用TRIZ理論的分析工具與知識庫工具,不僅可以幫助設(shè)計人員克服心理慣性、有限知識等因素對創(chuàng)新方案形成的限制,系統(tǒng)地進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計,還能夠幫助老師進(jìn)行實驗創(chuàng)新。第二,TRIZ理論已形成一套較為完整的理論體系,有很好的邏輯嚴(yán)密性和操作程序性,易于應(yīng)用。
機械加工 機械工程倫理 機械制造 機械畢業(yè) 機械安全論文 機械導(dǎo)論論文 機械基礎(chǔ)論文 機械結(jié)構(gòu)論文 機械原理論文 機械控制論文 紀(jì)律教育問題 新時代教育價值觀