实用创新型人才培养模式的研究与实践

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  [摘 要]文章分析了中原工学院机械电子工程专业发展现状及存在问题,从理论教学模式改革、实践教学模式改革、实践创新模式探索等方面对机械电子工程专业实用型创新型人才培养模式进行了探索,认为机械电子工程专业实用型创新人才培养必须理清课程体系,整合课程内容,突出专业特色,提高学生实践应用能力,修订、完善培养计划与培养方案,推进实验室建设与实验课程改革和加强学生实践创新能力的培养。
  [关键词]机械电子工程 实用创新型 人才培养模式
  [中图分类号] G463 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)05-0038-04
  一、前言
  机械电子工程学科是机械工程一级学科下属的二级学科、快速发展的综合与交叉学科和多技术融合与集成的应用学科。它的传统概念是“集机械、电子、控制、计算机为一体的交叉学科”。[1]机械电子工程专业是以培养系统掌握现代机械电子设计、制造和机电一体化技术的基本理论、基本知识和基本技能,具有机电产品设计、制造等方面的基本专业素质,能在机电行业从事技术工作的高级应用型人才的一门工程专业。该专业专注于深入研究工程设计问题,强调将控制、微电子、计算机等电子信息类技术应用于机械产品和系统的设计与制造。
  二、中原工学院机械电子工程专业的发展现状及存在问题
  中原工学院机械电子工程本科专业为新建专业,2007年开始招生,已经完成了两届毕业生的培养工作,就业情况良好。但是,在过去几年的人才培养过程中,也出现了许多问题,有些小的或局部问题在过去几年中通过对专业教学大纲、培养计划进行修改与完善已经得到了解决,但还有不少问题需要在几个完整的培养流程结束之后进行综合分析来研究解决办法。其主要包括专业人才培养目标需进一步明确、专业特色不够突出鲜明、专业课程设置不尽合理、实践教学环节相对薄弱、实验室条件建设需进一步完善和创新活动不够活跃等。
  三、实用创新型人才培养模式研究的思路与内容
  (一)研究的主要目标
  根据中原工学院机械工程一级学科省级重点学科所确立的机电学科特色优势方向,对现有机械电子工程专业的人才培养方案与培养模式进行修改与完善,突出精密测量与测试技术和现代机电测控技术的主要专业特色,以培养掌握精密测量与测试技术和现代测控技术基础理论和实践技能、具有较强的机电产品设计与开发能力的实用创新型人才为目标,优化机械电子工程专业人才培养方案及人才培养模式,以适应我国机电工业、装备制造业快速发展的需要。
  (二)研究的主要思路与内容
  1.理论教学模式改革
  实用创新型人才培养模式理论教学改革的主要思路是从培养方案、课程设置、教学手段、考核方式、应用环节等方面进行理论教学模式改革,强化光学、精密测量、现代检测技术等专业基础的理论教学,完善以精密测量与现代机电检测为主要专业特色的人才培养方案与培养模式。
  实用创新型人才培养模式理论教学改革的主要研究内容与途径包括以下两个方面。
  (1)为了了解学生对课程体系和课程内容方面的意见和建议,可采用召开小范围学生咨询会、专业范围的问卷调查、课堂咨询等方式,收集机电专业本科生所用教材、教师讲授内容范围、学生学习需求意见等信息,了解学生对数学基础课程、电类专业课程、机械类专业课程、计算机类专业课程的课程设置,授课范围,内容衔接,课堂效果,考核方式等方面的反馈意见,以为培养计划的修订提供重要参考。
  (2)与教研室各专业课教师进行课程研讨,对各位教师所授专业课程的主要内容、课程之间的内容重叠与重点分配进行探讨,保证课程体系中各课程知识的层次性、渐进性、相关性、系统性。该部分研究成果体现在培养计划的课程体系整合与课程内容调整上。
  2.实践教学模式改革
  实践教学模式改革的主要思路是通过进一步加强光学类、精密测量类、光电检测类、无损检测类的基础试验,增加数控机床单元组件、机器人系统开发与应用、单片机控制技术与应用类综合性设计性试验,进一步提高学生理论与实践相结合和实践动手能力。
  实践教学模式改革的主要研究内容与途径是通过中央与地方高校共建基金实验室项目、重点学科实验室建设项目、常规实验室设备投入、自制实验设备等多方面途径,加快机械电子工程专业实验室建设,构建比较完备的实验教学体系。在虚拟仪器实验套件、单片机实验开发板、工业机器人、继电器实验台、变频器电机控制试验台、PLC控制试验台、三坐标测量机、激光干涉仪、数控机床、无损检测实验套件、光学实验平台、DSP实验套件等硬件设施基础上,进行实验课程研讨,研究开发各种设计型实验、综合性实验,提高学生对先进设备的操作与实践动手能力。
  3.实践创新模式探索
  实践创新模式的主要思路是通过开展中央与地方共建基金“现代纺织机电检测技术重点实验室”、“河南省现代制造装备及仪器重点学科开放实验室”、“精密制造河南省高校工程技术研究中心”、“纺织机电测控校级重点实验室”等项目的建设工作,多途径加强实验室建设,积极与企业联合建立工程技术研究中心,积极参加各类比赛,为学生提供创新和实践的条件及机会,进行机械电子工程专业实践创新模式探索。
  实践创新模式的主要研究内容与途径包括以下四个方面。
  (1)开展了大学生创新精神和实践能力培养情况及其相关影响因素的问卷调查活动,了解当前我校和本专业学生有关创新实践能力培养方面的基本情况。
  (2)加强实习基地建设。通过与北京微纳精密机械有限公司、恒天重工、河南二纺机、郑州跃博电器等相关企业加强联系,建立起机电专业固定的认识实习基地与生产实习基地,认真组织实习,使学生能真正在实习中有所收获和在实践能力上得到提高。
  (3)加强毕业设计工作,积极吸纳学生残疾教师科研课题研究,鼓励毕业生到企业去做课题,或做企业的课题,加强学生实践创新能力培养,促进学生就业。   (4)鼓励学生参加各种创新实践活动和竞赛活动,在实践中增强学生的创新精神与创新意识,培养学生的实践创新能力。
  四、取得的成果及应用实践
  (一)培养计划与培养方案的修订与完善
  1.课程体系的理清
  课程体系的建设是保证学生在四年的大学学习中尽可能接受到一个系统化的培养过程。经过五年的人才培养实践运行,总结提出中原学院机械电子工程专业人才培养知识体系结构为:机械技术+控制技术+测试技术+接口技术+系统集成应用。各个模块之间关系如图1所示。在具体主修教学计划的修订中,从学科必修课设置、专业限选课中平台课和方向课设置、拓宽专业任选课的增减、方向特色课的调整、时间环节的调整等方面进行了全面的调整。
  2.课程内容的整合
  在五年多的计划运行实践中,我们发现了不少课程设置不当或课程内容不甚适合学科体系的要求,因此对课程的设置与否、设置学期、设置顺序、课程性质、考核方式、学时学分、主要讲授内容等进行了不少修改,其中停开课程1门,增开课程2门,调整课程13门,并针对多门课程提出了新的要求,最终达到了整合课程设置与内容适应课程体系结构的要求。
  3.专业特色的进一步突出
  经过理清课程体系和调整课程内容,学科基本上形成以下五个大的课程组(必修课和限选课+课设类实践环节+拓宽专业任选课)。
  (1)机械技术类:主要包括《机械设计基础》、《机械工程材料及成型基础》、《机械制造技术基础》+《机设课设》。
  (2)控制技术类:主要包括《机械控制工程》、《机电传动控制》、《流体传动技术》、《计算机控制技术》、《数控技术》+《机电课设》、《虚拟仪器综合实验》+《可编程控制器应用》、《电液比例控制技术》、《机电系统智能控制技术》、《振动与噪声控制学》、《DSP技术及应用》等。
  (3)检测技术类:主要包括《互换性与测量技术基础》、《测试技术与信号处理)》、《光学工程基础》、《现代检测技术》+《虚拟仪器综合实验》+《光电检测技术》、《无损检测技术》、《机器视觉技术及应用》、《设备故障诊断》、《数字图像处理》。
  (4)接口技术类:主要包括《微型机及单片机应用技术》+《机电系统接口技术》+《工业计算机网络技术》。
  (5)系统集成应用类:主要包括《机电一体化系统设计》、《机器人技术及应用》、《精密仪器设计》、《机电系统综合课设》。
  从上述课程设置可以看出,本学科的主要特色方向在于控制与检测两个方向。
  4.强化学生实践应用能力
  (1)通过开设必修课、选修课、实践环节和鼓励学生课下自学等途径,提高与强化学生计算机实用软件工具的掌握水平;要求机电专业学生掌握2~3门编程语言(从C语言、ASM51汇编语言、VC、VB、C51等语言中选取);掌握2~3门绘图工具软件(从AutoCAD、Protel、Solidworks、ProE、UG等软件中选择);掌握1~2门建模仿真等科学软件(从Labview、Matlab、Ansys、Proteus等软件中选择)。
  (2)通过课堂教学、实验、课程设计、工业实训、设计竞赛等途径帮助学生掌握工业应用中常用的机电控制、检测技术与工具、单片机技术、PLC技术、DSP技术、虚拟仪器设计、数控机床操作编程等。
  (3)通过机电一体化系统设计、精密仪器设计、机器人技术的课程学习和机电系统综合设计、毕业设计、参加各类设计竞赛、到工厂实习等方法提高学生机电一体化产品的系统设计、开发与制造的能力。
  (4)通过完成文献检索、课程论文、实验报告、设计说明书、毕业设计资料调研报告等手段,锻炼学生自主搜集资料、检索文献、写作科技论文和科研报告等科技文档处理能力。
  (5)通过通识外语教学、专业外语教学、课程报告外文文献阅读要求,外文科技文献写作训练,毕业设计外文资料阅读等教学和实践教学环节,加强学生外语应用能力的培养。
  (二)实验室建设与实验课程改革
  1.纺织机电设计与测控校级重点实验室建设
  中原学院从2007年开始推进机械电子工程校级重点学科校级重点实验室“纺织机电设计与测控实验室”的建设工作。试验设备主要以在线检测设备和PLC控制、微机控制设备为主。随着机电学院学科整合和方向整合的发展,有关精密光学测量技术、DSP控制技术成为一个重要的发展方向,因此主要围绕这两个方向进行。购买的设备包括光学实验平台、光纤光谱仪、数字信号处理(DSP)平台、数字信号源和任意波形信号源、打印机、计算机等。
  2.中央与地方共建现代纺织机电检测技术实验室项目
  中原学院投入120万元,购置三套标测量机、激光干涉仪、无损检测设备等实验设备。项目实施完成后,“设计性”实验数由3个增加到9个,“综合性”实验数由6个增加到10个。现代纺织机电检测技术重点实验室的建立,能够充分发挥学科特色和优势,在提高教师业务素质的同时,满足教学与科研的需要。提高学生的创新能力和实践技能得到提高,以进一步满足机械电子工程、机械制造及其自动化等专业本科生实验和毕业设计、研究生培养、科学研究、精密机械与测控仪器开发的需要。
  3.机电学院自有经费和教务处自制实验设备经费实验室建设
  中原学院完成了TX-1C单片机开发实验平台的组建,购置了20套开发实验板,满足了机电专业单片机和接口技术实验设备的需要,并为机电、机自专业的本科毕业设计提供了开发平台。购置了工业机器人(机械手)套件,完成了机械手操作实验、运动学动力学分析,为工业机器人课程、机电一体化系统设计课程、毕业设计提供了实验平台。组织机电专业学生参加实验台的开发制作过程,完成了8套继电器实验平台和6套变频器电机控制实验平台,并已经在机电传动课程实验中使用。   (三)学生实践创新能力的培养
  1.实习基地建设
  机械电子工程专业的课程体系和知识特点决定了传统的机械制造及自动化专业的实习基地已经不能完全满足专业实习的需要。经比较与选择,中原学院确定了适合机械电子工程专业特点的中原量仪股份有限公司和郑州跃博汽车电器有限公司为本专业主要实习基地,撰写了认识实习大纲和生产实习指导书,完成了三届学生的认识实习和生产实习教学环节,并取得了较好的效果。
  2.加强毕业设计创新实践能力的培养
  作为新开设专业,中原学院前三届毕业学生毕业设计题目的选定、指导、考核评审等活动均取得了一定成绩。经过全系教师的共同努力,顺利完成了前两届毕业生的毕业设计工作,毕业设计过程中反映出的一些问题,为培养方案和教学计划的修改提供了参考,也为下一届学生的毕业设计指导工作提供了借鉴。
  中原学院鼓励学生到实验室、机房、企业中去,利用专业实验设备和企业资源完成毕业设计。在2007级45名同学中,有6名同学的课题是在宜昌纺机完成的,2名同学的课题是在北京的机床企业中完成的,大部分同学的毕业设计课题利用了专业实验室的实验设备,有3名同学的毕业设计题目为实验开发方面,已取得了实用化进展,有2名同学的毕业设计经指导教师整理后申请了发明专利。
  3.全面开展本科生导师制工作
  本科生导师制是近年来高等学校新兴的一项探索性教育管理制度。[2]中原学院机械电子工程专业从2008年开始实行本科生专业导师制,建立了完善的导师制管理规范,健全了导师工作激励和考核机制。新生入学开始,就指定一名专业教师作为专业指导老师,负责学生四年大学学习、生活的专业思想教育、课程选择指导、科研训练辅导、毕业设计指导、就业方向引导等学业指导工作,同时加强对学生思想、生活态度、人生品格的全面指导,鼓励导师吸纳学生参加自己的科研工作,培养学生创新精神与创新意识,为学生提供加强实践创新能力培养的机会。
  4.开展灵活的卓越工程师教育
  卓越工程师教育是国家提出的培养优秀工程实践人才的一项教育工程,[3]本专业以教育部“卓越工程师教育培养计划”为指导,积极探索在普通本科院校机电专业中实施卓越工程师培养的可行性。
  在执行过程中,中原学院采用了不同于学校统一组织的“卓越工程师班”的模式,而是在正常的课程教学体系之外,单独设立一个加强实践能力培养模块,坚持自觉自愿、兴趣优先的原则,选拔有志于在企业中培养自身工程实践能力的学生,而不是采用单一的拔尖原则。在赴企业参加实践工程能力培养的学生人数上不做具体要求,而是根据企业需要和学生自愿,有多去多,有少去少,没有需求的就按照正常途径培养,不影响正常的教学秩序和人才培养模式。在赴企业工程实践能力培养的时间问题上,做到充分保证一年的完整时间,保证人才培养质量。
  (四)毕业生就业情况良好
  新专业前两届毕业生在工作上的表现对后续人才培养工作具有重要意义。通过学校就业办、机电学院学生工作办公室、各专业教师的共同努力,鼓励学生避免好高骛远,找准自己在就业市场的定位,顺利完成了这两届毕业生的就业工作,签约率在学校各专业中名列前茅。截至2011年4月20日,2007级机械电子工程专业的45名学生,除考研的9名学生之外,只有两名学生未签订就业协议。
  [ 参 考 文 献 ]
  [1] 王少萍.机械电子工程人才培养创新模式研究[J].北京航空航天大学学报(社会科学版增刊),2009,22,(9):55-58.
  [2] 陈丰才.本科生导师制——高校教育管理的制度创新[J].职业时空,2009,(1):19-20.
  [3] 王宝玺.关于实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高校教育管理,2012,(1):15-19.
  [4] 张宝臣.高师培养具有创新能力的教师策论[J].佳木斯大学社会科学学报,2003,(1):87-88.
  [5] 安江英,田慧云.我国高校创新型人才培养模式的探索和实践[J].中国电力教育,2006,(1):29-32.
  [责任编辑:雷 艳]
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