應用型本科機電專業(yè)實踐教學體系研究

蔚澤峰，嚴寒冰，秦東興，王志宏，伍瑾斐，李光旭

在應用型本科人才培養(yǎng)過程中,創(chuàng)新能力和綜合實踐能力培養(yǎng)體系的構建具有極為重要的意義。教育部和中國工程院公布的 《卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標準》提出了對各類工程型人才培養(yǎng)應達到的基本要求,指出能力培養(yǎng)是 “卓越計劃”的核心,而實踐環(huán)節(jié)是落實 “卓越計劃”的關鍵[1-3]。

成都信息工程大學機械電子工程專業(yè)借鑒了CDIO培養(yǎng)模式,結合考慮四川省支柱產業(yè)對工科人才的要求,通過對機電專業(yè)實踐系統課程的內容、方法和實踐方式的調查與研究,以 《中西部高等教育振興計劃》提出的培養(yǎng)應用型、復合型和技能型的創(chuàng)新型人才要求為核心,營造大工程環(huán)境下機電專業(yè)實踐教學新課程體系,通過以模塊化設定多層次的實踐項目及內容,最終實現實踐教學系統課程設置的規(guī)范化,使機電專業(yè)的實踐教學更合理和高效,為地方高校提供了一種可借鑒的教學模式,為學校培養(yǎng)應用型和技能型人才打下堅實基礎,進而達到有效服務區(qū)域經濟發(fā)展的目標[4-6]。

1 存在問題

機電專業(yè)畢業(yè)生適應工作的能力下降較明顯,專業(yè)技術能力不足,缺乏工程意識和實踐經驗,動手能力差,與研究型高校畢業(yè)生及高職畢業(yè)生相比無特色且沒有競爭力。當前,在機電專業(yè)實踐教學課程體系方面,眾多應用型本科院校尚有欠缺。學生實踐能力培養(yǎng)方面主要存在以下3個方面問題。

1)專業(yè)特色不清晰,定位不準確。

眾多應用型本科院校在人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)目標方面盲目向重點高等院?？待R,對于其在生源質量、學科特色以及國家資金投入等方面同重點本科院校間是否存在差異認知有誤,使培養(yǎng)出的人才在實踐能力方面達不到要求,在是否具有明顯的專業(yè)特色方面給不出答案。

2)專業(yè)教學與社會經濟建設實踐相脫節(jié)。

在一些課程設計性的實踐教學環(huán)節(jié)通常僅僅局限到圖紙為止,很少出現聯系工業(yè)現場進行工藝分析及制造實踐等工程實際的課程內容,特別是在畢業(yè)設計時的選題與生產實踐關聯性不大,造成教學與實際的脫節(jié)。

3)專業(yè)教學模式拘泥于傳統單一教學。

通常較少出現綜合性實踐教學環(huán)節(jié),在促進學生主動性和創(chuàng)造性方面有較大缺陷[7-8]。

這些常見的問題在成都信息工程大學機械電子工程專業(yè)之前的教學工作中也存在,為解決這些問題,本文開展了一系列研究工作。

2 專業(yè)特色及培養(yǎng)目標的優(yōu)化

實踐教學體系的制定依據是人才培養(yǎng)方案,針對舊版人才培養(yǎng)方案專業(yè)特色不清晰以及定位不夠準確的問題,學院及教研室開展了多次研討,結合學校實際情況,改進了特色較模糊的原方案,最終確立了定位準確及特色清晰的專業(yè)培養(yǎng)目標,凝練出以下專業(yè)優(yōu)勢與特色：結合學校在信息技術方面的優(yōu)勢,以產業(yè)需求為導向,以實踐能力培養(yǎng)為重點,以產學研結合為途徑,緊跟機械電子領域的最新發(fā)展趨勢,突出機械、電子、計算機、儀器、控制等學科的交叉融合,培養(yǎng)具備較強的工業(yè)機器人和特種機器人相關系統設計、開發(fā)、制造、運行及維護能力的工程應用型專業(yè)技術人才。

為培養(yǎng)出具有明顯特色及較強適應性的人才,確立了定位準確及特色清晰的專業(yè)培養(yǎng)目標,具體包括：本專業(yè)應立足西南地區(qū),面向我國經濟與社會發(fā)展各領域信息化建設的需要,結合創(chuàng)新型社會的構建,培養(yǎng)具有較好的自然和人文社會科學基礎、外語應用能力、扎實的機械電子工程基礎理論與專業(yè)知識,并具有開拓創(chuàng)新意識、環(huán)保節(jié)能意識、團隊精神、社會責任感和工程職業(yè)道德,具有較強的獲取知識和綜合運用知識解決實際工程問題能力的工程應用型專業(yè)技術人才；畢業(yè)生應具備終生學習能力,在工業(yè)企業(yè)、科研院所等機構的機電系統設計與制造、工業(yè)機器人和特種機器人等領域內,具有國際視野,能夠綜合運用理論和技術手段,從事技術開發(fā)、新產品與新系統設計及應用、系統與設備管理及相關工作。

3 建立多層次、模塊化的實踐教學體系

3.1 建立與生產實踐聯系緊密的多層次實踐教學體系

目前眾多應用型地方本科高校所培養(yǎng)的學生,在工作崗位的適應時間較長,獨立解決問題能力較差,創(chuàng)新意識較弱,這與專業(yè)實踐教學體系和培養(yǎng)模式有著直接的聯系[9-10]。

為了避免學校機械電子工程專業(yè)學生出現上述問題,使專業(yè)的實踐教學更合理、更高效,為地方高校提供一種可借鑒的教學模式,結合專業(yè)培養(yǎng)目標,本文建立了一套與生產實踐聯系緊密的機械電子工程專業(yè)實踐教學體系。該體系分為4個層次,如圖1所示。

圖1 實踐教學體系的層次結構及模塊劃分

體系第一層以包含各類課程實驗為主,該層的目標是培養(yǎng)本科生的基礎技能,初步的工程概念能夠在該層建立,并讓學生在實驗過程中建立起嚴謹細致的作風。

體系第二層以各課程設計為主,該層的目標是培養(yǎng)基本設計能力、綜合應用能力及初步的創(chuàng)新實踐能力,在幾乎每學期都安排相關課程的課程設計和實踐,從而緊密地將理論聯系實踐。

體系第三層以實訓實習為主,該層的目標是促使學生了解專業(yè)背景、社會以及國情,使其在掌握專業(yè)基礎知識的情況下,參加一系列的實習實訓,使得創(chuàng)新能力及動手能力得到進一步提高,能夠較為深入地認識企業(yè)生產的常見流程,使得學生的專業(yè)視野較為寬闊。

體系第四層以實際作品制作為主,該層的目標是培養(yǎng)綜合運用基礎理論、專業(yè)知識和基本技能的能力,并能夠解決工程實際問題,讓學生進行兩次較為系統的、仿真度極高的工程實踐訓練。該層由工程實踐實物制作、畢業(yè)設計構成,學生必須實際參與完成制作至少兩項機電產品,尤其是在畢業(yè)設計選題方面必須與生產實踐相關聯,并通過教研室評定。

3.2 改變單一教學模式，建立綜合、模塊化的實踐教學體系

為了促進學生的主動性和創(chuàng)造性,機械電子工程專業(yè)改變了傳統的單一教學模式,在4個層次專業(yè)實踐教學體系中,對課程進行了整合與優(yōu)化,使其成為綜合、模塊化的實踐教學體系,如圖1所示,具體劃分為以下4個模塊。

1)基礎技能模塊,包括機械制圖上機實驗、工程力學實驗、電工與電子技術實驗、傳感器與檢測技術實驗、機電控制系統實驗以及機械制造工藝學(含公差與配合)實驗等。這個模塊扮演著 “厚基礎”的角色,是后續(xù)課程的奠基者。

2)課程設計模塊,包括機器人學基礎課程設計、機械設計課程設計、電子系統設計、數控編程與加工以及面向對象程序設計等。這個模塊的目標是使得學生初步建立綜合應用的能力。

3)實訓實習模塊,包括金工實習、機器人設計與制作、畢業(yè)實習等。這個模塊的目標是使得學生建立技術操作能力,并能夠與社會接軌,逐步具備獨立的工作能力。

4)工程實踐模塊,包括工程實踐課程 (跨越5個學期)以及畢業(yè)設計環(huán)節(jié)所涉及的仿真度極高的工程產品的設計和制作。這個模塊的目標是使得學生建立工程產品全周期的概念,親手實現可見的、物理的對象。

除此之外,學校還鼓勵大學生參與各類科技競賽活動,比如 “挑戰(zhàn)杯”大學生課外科技作品競賽、飛斯卡爾智能車比賽、全國大學生電子設計競賽、全國大學生機器人大賽等。通過這些學科競賽,學生的創(chuàng)新意識和設計能力獲得了較大提高,為了解決實際問題促使學生能夠主動去索取知識。通過上述工作,機械電子工程專業(yè)建立了綜合、模塊化的實踐教學體系和實踐項目,為達成人才培養(yǎng)目標奠定了基礎。[11-12]

4 結束語

在應用型本科教育過程中,能力培養(yǎng)是 “卓越計劃”的核心,實踐環(huán)節(jié)是落實 “卓越計劃”的關鍵。成都信息工程大學機械電子工程專業(yè)借鑒了CDIO培養(yǎng)模式,改進并確立了定位準確、特色清晰的專業(yè)培養(yǎng)目標及實踐教學體系,整合了傳統的分散的課程知識,構建了基于CDIO、模塊化、多層次的現代化實踐教學體系,對于提高應用型本科院校實踐教學質量具有明顯的促進作用,為地方高校提供了一種可借鑒的教學模式。

[1]史穎剛,劉利,王轉衛(wèi),等.基于CDIO理念的機電一體化綜合訓練課程實踐教學體系構建[J].高等農業(yè)教育,2015,289(7)：60-64.

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