应用型本科机电专业实践教学体系研究

蔚泽峰，严寒冰，秦东兴，王志宏，伍瑾斐，李光旭

在应用型本科人才培养过程中,创新能力和综合实践能力培养体系的构建具有极为重要的意义。教育部和中国工程院公布的 《卓越工程师教育培养计划通用标准》提出了对各类工程型人才培养应达到的基本要求,指出能力培养是 “卓越计划”的核心,而实践环节是落实 “卓越计划”的关键[1-3]。

成都信息工程大学机械电子工程专业借鉴了CDIO培养模式,结合考虑四川省支柱产业对工科人才的要求,通过对机电专业实践系统课程的内容、方法和实践方式的调查与研究,以 《中西部高等教育振兴计划》提出的培养应用型、复合型和技能型的创新型人才要求为核心,营造大工程环境下机电专业实践教学新课程体系,通过以模块化设定多层次的实践项目及内容,最终实现实践教学系统课程设置的规范化,使机电专业的实践教学更合理和高效,为地方高校提供了一种可借鉴的教学模式,为学校培养应用型和技能型人才打下坚实基础,进而达到有效服务区域经济发展的目标[4-6]。

1 存在问题

机电专业毕业生适应工作的能力下降较明显,专业技术能力不足,缺乏工程意识和实践经验,动手能力差,与研究型高校毕业生及高职毕业生相比无特色且没有竞争力。当前,在机电专业实践教学课程体系方面,众多应用型本科院校尚有欠缺。学生实践能力培养方面主要存在以下3个方面问题。

1)专业特色不清晰,定位不准确。

众多应用型本科院校在人才培养模式和培养目标方面盲目向重点高等院校看齐,对于其在生源质量、学科特色以及国家资金投入等方面同重点本科院校间是否存在差异认知有误,使培养出的人才在实践能力方面达不到要求,在是否具有明显的专业特色方面给不出答案。

2)专业教学与社会经济建设实践相脱节。

在一些课程设计性的实践教学环节通常仅仅局限到图纸为止,很少出现联系工业现场进行工艺分析及制造实践等工程实际的课程内容,特别是在毕业设计时的选题与生产实践关联性不大,造成教学与实际的脱节。

3)专业教学模式拘泥于传统单一教学。

通常较少出现综合性实践教学环节,在促进学生主动性和创造性方面有较大缺陷[7-8]。

这些常见的问题在成都信息工程大学机械电子工程专业之前的教学工作中也存在,为解决这些问题,本文开展了一系列研究工作。

2 专业特色及培养目标的优化

实践教学体系的制定依据是人才培养方案,针对旧版人才培养方案专业特色不清晰以及定位不够准确的问题,学院及教研室开展了多次研讨,结合学校实际情况,改进了特色较模糊的原方案,最终确立了定位准确及特色清晰的专业培养目标,凝练出以下专业优势与特色：结合学校在信息技术方面的优势,以产业需求为导向,以实践能力培养为重点,以产学研结合为途径,紧跟机械电子领域的最新发展趋势,突出机械、电子、计算机、仪器、控制等学科的交叉融合,培养具备较强的工业机器人和特种机器人相关系统设计、开发、制造、运行及维护能力的工程应用型专业技术人才。

为培养出具有明显特色及较强适应性的人才,确立了定位准确及特色清晰的专业培养目标,具体包括：本专业应立足西南地区,面向我国经济与社会发展各领域信息化建设的需要,结合创新型社会的构建,培养具有较好的自然和人文社会科学基础、外语应用能力、扎实的机械电子工程基础理论与专业知识,并具有开拓创新意识、环保节能意识、团队精神、社会责任感和工程职业道德,具有较强的获取知识和综合运用知识解决实际工程问题能力的工程应用型专业技术人才；毕业生应具备终生学习能力,在工业企业、科研院所等机构的机电系统设计与制造、工业机器人和特种机器人等领域内,具有国际视野,能够综合运用理论和技术手段,从事技术开发、新产品与新系统设计及应用、系统与设备管理及相关工作。

3 建立多层次、模块化的实践教学体系

3.1 建立与生产实践联系紧密的多层次实践教学体系

目前众多应用型地方本科高校所培养的学生,在工作岗位的适应时间较长,独立解决问题能力较差,创新意识较弱,这与专业实践教学体系和培养模式有着直接的联系[9-10]。

为了避免学校机械电子工程专业学生出现上述问题,使专业的实践教学更合理、更高效,为地方高校提供一种可借鉴的教学模式,结合专业培养目标,本文建立了一套与生产实践联系紧密的机械电子工程专业实践教学体系。该体系分为4个层次,如图1所示。

图1 实践教学体系的层次结构及模块划分

体系第一层以包含各类课程实验为主,该层的目标是培养本科生的基础技能,初步的工程概念能够在该层建立,并让学生在实验过程中建立起严谨细致的作风。

体系第二层以各课程设计为主,该层的目标是培养基本设计能力、综合应用能力及初步的创新实践能力,在几乎每学期都安排相关课程的课程设计和实践,从而紧密地将理论联系实践。

体系第三层以实训实习为主,该层的目标是促使学生了解专业背景、社会以及国情,使其在掌握专业基础知识的情况下,参加一系列的实习实训,使得创新能力及动手能力得到进一步提高,能够较为深入地认识企业生产的常见流程,使得学生的专业视野较为宽阔。

体系第四层以实际作品制作为主,该层的目标是培养综合运用基础理论、专业知识和基本技能的能力,并能够解决工程实际问题,让学生进行两次较为系统的、仿真度极高的工程实践训练。该层由工程实践实物制作、毕业设计构成,学生必须实际参与完成制作至少两项机电产品,尤其是在毕业设计选题方面必须与生产实践相关联,并通过教研室评定。

3.2 改变单一教学模式，建立综合、模块化的实践教学体系

为了促进学生的主动性和创造性,机械电子工程专业改变了传统的单一教学模式,在4个层次专业实践教学体系中,对课程进行了整合与优化,使其成为综合、模块化的实践教学体系,如图1所示,具体划分为以下4个模块。

1)基础技能模块,包括机械制图上机实验、工程力学实验、电工与电子技术实验、传感器与检测技术实验、机电控制系统实验以及机械制造工艺学(含公差与配合)实验等。这个模块扮演着 “厚基础”的角色,是后续课程的奠基者。

2)课程设计模块,包括机器人学基础课程设计、机械设计课程设计、电子系统设计、数控编程与加工以及面向对象程序设计等。这个模块的目标是使得学生初步建立综合应用的能力。

3)实训实习模块,包括金工实习、机器人设计与制作、毕业实习等。这个模块的目标是使得学生建立技术操作能力,并能够与社会接轨,逐步具备独立的工作能力。

4)工程实践模块,包括工程实践课程 (跨越5个学期)以及毕业设计环节所涉及的仿真度极高的工程产品的设计和制作。这个模块的目标是使得学生建立工程产品全周期的概念,亲手实现可见的、物理的对象。

除此之外,学校还鼓励大学生参与各类科技竞赛活动,比如 “挑战杯”大学生课外科技作品竞赛、飞斯卡尔智能车比赛、全国大学生电子设计竞赛、全国大学生机器人大赛等。通过这些学科竞赛,学生的创新意识和设计能力获得了较大提高,为了解决实际问题促使学生能够主动去索取知识。通过上述工作,机械电子工程专业建立了综合、模块化的实践教学体系和实践项目,为达成人才培养目标奠定了基础。[11-12]

4 结束语

在应用型本科教育过程中,能力培养是 “卓越计划”的核心,实践环节是落实 “卓越计划”的关键。成都信息工程大学机械电子工程专业借鉴了CDIO培养模式,改进并确立了定位准确、特色清晰的专业培养目标及实践教学体系,整合了传统的分散的课程知识,构建了基于CDIO、模块化、多层次的现代化实践教学体系,对于提高应用型本科院校实践教学质量具有明显的促进作用,为地方高校提供了一种可借鉴的教学模式。

[1]史颖刚,刘利,王转卫,等.基于CDIO理念的机电一体化综合训练课程实践教学体系构建[J].高等农业教育,2015,289(7)：60-64.

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[3]林健.“卓越工程师教育培养计划”学校工作方案研究[J].高等工程教育研究,2010(5)：30-36.

[4]陈志刚,杨新海,吴健荣,等.地方高校工程类应用型创新人才培养模式研究——以苏州科技学院 “五化”模式为例[J].高等工程教育研究,2012(1)：81-86.

[5]张安富,刘兴凤.实施 “卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究,2010(4)：56-59.

[6]刘述强,张显悦,胡海波,等.构建大工程环境下的工程训练实践教学体系[J].中国冶金教育,2014(3)：48-51.

[7]叶僖僖,姜锐,周晨.应用型本科机械类专业实践教学改革与探索——以温州大学机电工程学院专业建设为例[J].价值工程,2012,31(4)：201-202.

[8]王猛,耿淬,王亮伟,等.机电类专业实践教学体系的开发与实施[J].中国职业技术教育,2015(16)：67-72.

[9]王震,黄在范,施国英.实验室激发大学新生专业兴趣的探索研究[J].实验科学与技术,2014,12(1)：146-148.

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[12]何竞飞,汪成生,浮志强.机械基础实验教学体系的探究[J].教育教学论坛,2015(17)：121-122.