機(jī)電一體化創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐*

王仲民 祁宇明 石秀敏 閆兵

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)電工程系 天津 300222

作者：王仲民，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化、高等教育管理。

21世紀(jì)的教育理念是素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育，創(chuàng)新教育已經(jīng)成為時(shí)代主題。創(chuàng)新教育作為高等教育的一個(gè)重要組成部分，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越具有其特殊性[1]。當(dāng)前伴隨著經(jīng)濟(jì)全球化，我國制造業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的核心，而機(jī)電一體化成為制造業(yè)發(fā)展的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，機(jī)電一體化技術(shù)人才的需求量大幅度提高，這對于高等工科院校是一個(gè)難得的歷史機(jī)遇[2-3]。但傳統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)教育是把所有機(jī)電一體化相關(guān)課程孤立，分割教學(xué)、分割實(shí)踐，教學(xué)體制已經(jīng)顯得僵化、陳舊，更多強(qiáng)調(diào)的是教的過程，忽略了學(xué)生的主動(dòng)性，將“工程實(shí)踐能力”僅僅視為“動(dòng)手能力”，并通過簡單的相加，以期達(dá)到提高教育質(zhì)量的目的，但往往效果不佳，未能培養(yǎng)出社會急需的機(jī)電一體化高等技術(shù)工程人才。

本文以天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)“機(jī)械維修與檢測技術(shù)教育”本科專業(yè)為例，探索工程實(shí)踐能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神之間的內(nèi)在聯(lián)系，探索社會急需的機(jī)電一體化創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式，對其傳統(tǒng)課程體系進(jìn)行整合而形成課程群，并構(gòu)建機(jī)器人及機(jī)電一體化綜合實(shí)驗(yàn)室，開展機(jī)電領(lǐng)域創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實(shí)踐研究。

1 專業(yè)建設(shè)的歷史沿革與專業(yè)特色

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2003年在國內(nèi)首先創(chuàng)建“機(jī)械維修與檢測技術(shù)教育”本科專業(yè)，經(jīng)過近10年的專業(yè)建設(shè)，目前已成為天津市卓越工程師培養(yǎng)專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，立足于為天津市經(jīng)濟(jì)建設(shè)及濱海新區(qū)的開發(fā)開放培養(yǎng)應(yīng)用型卓越工程師人才。該專業(yè)根據(jù)社會發(fā)展對于機(jī)電一體化技術(shù)的需求，培養(yǎng)具有扎實(shí)基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識，較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識與良好的綜合素質(zhì)，知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，德、智、體、美全面發(fā)展，掌握現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造和機(jī)電一體化技術(shù)的基本理論和方法，能夠在機(jī)電領(lǐng)域從事機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造、運(yùn)行維護(hù)、技術(shù)開發(fā)等方面工作的卓越工程師。該專業(yè)緊密結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)特色，定位準(zhǔn)確，特色鮮明。

2 人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建

針對學(xué)校機(jī)械維修及檢測技術(shù)教育專業(yè)（技校生源）的5年制本科專業(yè)，設(shè)計(jì)的培養(yǎng)模式為“3.5+1+0.5”人才培養(yǎng)模式，即：3.5年時(shí)間在校理論學(xué)習(xí)，1年在校工程實(shí)訓(xùn)和0.5年的企業(yè)學(xué)習(xí)。專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課課程設(shè)計(jì)緊密結(jié)合工程和生產(chǎn)實(shí)踐需求，相關(guān)課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)與工程設(shè)計(jì)相一致，確保理論基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)工作實(shí)際接軌。3.5年的理論學(xué)習(xí)和1年的技能實(shí)訓(xùn)期間，適時(shí)利用寒暑假時(shí)間到各主要企業(yè)認(rèn)知參觀實(shí)習(xí)和頂崗實(shí)習(xí)，使學(xué)生了解本專業(yè)的特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。0.5年的企業(yè)實(shí)習(xí)，采用“雙導(dǎo)師制”，即每位學(xué)生都被指派一名學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師，共同負(fù)責(zé)對學(xué)生的培養(yǎng)，具體的企業(yè)學(xué)習(xí)培養(yǎng)計(jì)劃由兩位導(dǎo)師共同制定，并由他們共同指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)。

企業(yè)培養(yǎng)階段，主要包括兩方面學(xué)習(xí)內(nèi)容：企業(yè)培訓(xùn)內(nèi)容和專業(yè)培訓(xùn)內(nèi)容。企業(yè)培訓(xùn)內(nèi)容包括企業(yè)文化與規(guī)章制度教育、生產(chǎn)技能培訓(xùn)、產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)等，這部分內(nèi)容由企業(yè)的人力資源部門和企業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)實(shí)施。專業(yè)培訓(xùn)則針對企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)所需要的相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，并通過畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決工程實(shí)際問題，為學(xué)生將來走入社會、獲得更好的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。專業(yè)培訓(xùn)在學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師共同指導(dǎo)下，在學(xué)校相關(guān)平臺和企業(yè)工作平臺上完成。

3 以能力為本位，構(gòu)建課程群

在課程體系的構(gòu)建中，充分考慮學(xué)校的辦學(xué)特色及知識的系統(tǒng)性與完整性，以知識應(yīng)用為主線，以能力培養(yǎng)為核心，打破原有的學(xué)科課程體系和“三段式”課程設(shè)置體系，對課程進(jìn)行優(yōu)化與整合。以“實(shí)用、夠用”為度，將具有共同教學(xué)規(guī)律的若干課程作為一個(gè)系統(tǒng)加以規(guī)劃調(diào)整，形成課程群。課程群的構(gòu)建原則為：其一，將人才培養(yǎng)目標(biāo)分解到每一課程群，確定每一課程群所承擔(dān)的功能、應(yīng)培養(yǎng)能力、相應(yīng)的配套實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以及課程群每一門主干課程的內(nèi)容與考核方法；其二，對各個(gè)課程群間相互重復(fù)與交叉的知識，進(jìn)行優(yōu)化組合，加以綜合化改造，強(qiáng)調(diào)知識間的系統(tǒng)聯(lián)系和銜接，取消重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容；其三，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相互滲透，理論知識與實(shí)踐技能考核相結(jié)合。

根據(jù)上述原則，根據(jù)專業(yè)方向的定位，確立人才培養(yǎng)的4個(gè)課程群。

1）機(jī)械基礎(chǔ)課程群，包含機(jī)械制圖、公差與配合、工程力學(xué)、機(jī)械原理與機(jī)械零件、金屬材料與熱處理等內(nèi)容。該課程群主要培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械工程方面的初步知識和能力。

2）機(jī)械制造工程課程群，包含金屬切削機(jī)床、切削原理與刀具、機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具等內(nèi)容。該課程群主要對學(xué)生進(jìn)行機(jī)械制造工藝與設(shè)備方面基本能力的培養(yǎng)。

3）機(jī)電控制課程群（專業(yè)方向一），包含電工與電子技術(shù)、單機(jī)原理與應(yīng)用、機(jī)床電控及PLC、液壓與氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、傳感器技術(shù)等內(nèi)容。該課程群主要培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電控制尤其是機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的基本能力。

4）數(shù)控機(jī)床維修課程群（專業(yè)方向二），包含數(shù)控機(jī)床及編程、可靠性工程、工廠供電、電磁干擾與電磁兼容、交流調(diào)速等內(nèi)容。該課程群主要培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方面的基本能力。

同時(shí)，圍繞課程群的建設(shè)，開發(fā)機(jī)電一體化系列實(shí)踐教材、教學(xué)參考書、電子教案、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)范例。這些課程包括機(jī)器人技術(shù)、電工學(xué)、C語言程序設(shè)計(jì)、微機(jī)原理、傳感器技術(shù)和數(shù)控機(jī)床維修等；制作系列網(wǎng)絡(luò)課件，如《機(jī)器人實(shí)踐初步》《數(shù)控設(shè)備維修實(shí)踐》《機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作》等。

4 機(jī)器人及機(jī)電一體化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

構(gòu)建機(jī)器人及機(jī)電一體化綜合實(shí)驗(yàn)室，能夠用于多種層次的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。可以進(jìn)行不同教學(xué)單元的實(shí)驗(yàn)及綜合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，進(jìn)行機(jī)器人的制作、調(diào)試、測試等工程訓(xùn)練，使學(xué)生了解機(jī)器人和機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)及制作工藝過程，從而完成課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室不僅具備充分的實(shí)驗(yàn)條件，可給大學(xué)生提供課外創(chuàng)新實(shí)踐的條件，每年按計(jì)劃開展形式多樣、面向本專業(yè)不同年級學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，而且能夠滿足學(xué)校進(jìn)行機(jī)器人設(shè)計(jì)大賽以及機(jī)械類、電子類、自動(dòng)化類教師的科研開發(fā)需求。

5 創(chuàng)新人才培養(yǎng)實(shí)踐

在課堂教學(xué)過程中，本專業(yè)教師著重闡述機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)及分析與解決問題的基本方法，淡化理論演繹、簡化公式推導(dǎo)，不做繁瑣分析，突出對學(xué)生分析問題、解決問題和綜合運(yùn)用機(jī)電一體化相關(guān)課程所學(xué)知識的能力培養(yǎng)。在精選傳統(tǒng)內(nèi)容基礎(chǔ)上，及時(shí)將機(jī)電領(lǐng)域的國內(nèi)外最新發(fā)展動(dòng)態(tài)和教師自身的相關(guān)科研成果融入課堂教學(xué)，開闊學(xué)生的視野，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與學(xué)習(xí)興趣。任課教師還利用自己開發(fā)的多媒體課件，充分展現(xiàn)機(jī)電控制中抽象的、不易觀察的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，提供圖、文、動(dòng)畫并茂的教學(xué)資源，生動(dòng)、直觀、信息量大，這樣使得枯燥的學(xué)習(xí)變得活潑、有趣，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲望，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生積極思維。同時(shí)，鼓勵(lì)并安排本專業(yè)骨干教師使用雙語教學(xué)，使學(xué)生的專業(yè)知識與外語水平同步提高。

在實(shí)踐教學(xué)方面，轉(zhuǎn)變設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，將傳統(tǒng)的以演示、驗(yàn)證為主的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵到y(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真分析與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)為主，增加機(jī)電類設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)的比重；并在實(shí)驗(yàn)層次上，將基礎(chǔ)性、綜合設(shè)計(jì)型、研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)合理分布，注重加強(qiáng)對學(xué)生系統(tǒng)觀念的培養(yǎng)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的訓(xùn)練，不僅強(qiáng)化了學(xué)生的創(chuàng)新技能訓(xùn)練，也增強(qiáng)了學(xué)生工程意識的培養(yǎng)。同時(shí)，為了適應(yīng)社會的發(fā)展需要，任課教師將機(jī)電領(lǐng)域前沿發(fā)展技術(shù)融入整個(gè)實(shí)踐教學(xué)過程中。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排上，除教學(xué)基本要求外，盡量給學(xué)生提供較多的選擇空間；在內(nèi)容難度上，從易到難、從簡單到綜合，使學(xué)生能夠充分掌握并自我運(yùn)用；在教學(xué)要求上，循序漸進(jìn)，不斷提升對實(shí)驗(yàn)過程中各環(huán)節(jié)的要求與細(xì)化程度，不追求完成實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，而要求學(xué)生對每一個(gè)實(shí)驗(yàn)必須做好、做完整。

在創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)設(shè)置上，從激發(fā)大學(xué)生創(chuàng)新意識的角度出發(fā)，開展面向本專業(yè)不同年級學(xué)生、形式靈活多樣、連續(xù)不間斷的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，如大學(xué)生創(chuàng)意競賽、學(xué)生自選實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)競賽、機(jī)器人趣味項(xiàng)目設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)競賽等活動(dòng)，全面培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力、動(dòng)手實(shí)踐能力，使學(xué)生從逐漸參與創(chuàng)新到勇于創(chuàng)新，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力。

6 結(jié)束語

本文研究了機(jī)械維修與檢測技術(shù)教育專業(yè)機(jī)電一體化創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)、課程群建設(shè)以及教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的較為完整的改革思路與具體做法，對于創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高起到較好的促進(jìn)作用，其研究成果不僅對本專業(yè)，而且對于其他工科類專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)也具有一定的參考與借鑒作用。

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