立體化人才培養(yǎng)模式的探索——以多維度教學(xué)電梯模型的設(shè)計為例

葉小青 黃艷陽 李玲 陳惠濱

摘 要：探索了一種技術(shù)實踐型、多方位立體化人才的培養(yǎng)模式。以教學(xué)電梯模型的設(shè)計為例，在電子系統(tǒng)綜合設(shè)計課程中引入多校聯(lián)合設(shè)計的大項目教學(xué)，提倡因人施教，實施差異性、個性化教學(xué)，由興趣驅(qū)動學(xué)習(xí)，建立了科學(xué)健全的考核體系，發(fā)揮了不同層次學(xué)生的個人特長，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，鍛煉了學(xué)生團隊協(xié)作能力，為學(xué)生就職規(guī)劃指明了方向。

關(guān)鍵詞：題型選擇;教學(xué)實施;課程考核

自動控制原理、控制電機、可編程控制器和微機控制技術(shù)是高校電子信息工程專業(yè)、機電一體化專業(yè)培養(yǎng)自動控制和智能控制方向應(yīng)用創(chuàng)新型工程技術(shù)人才的重要專業(yè)課組。由于該課組各門課程知識點相對獨立，即使學(xué)生學(xué)完所有課程，仍然無法基于編程邏輯器件和微機等控制技術(shù)，綜合運用自動控制原理知識，實現(xiàn)各種自動化設(shè)備的智能控制。因此，為了能更好地與畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)及就業(yè)環(huán)節(jié)銜接，學(xué)生在大四第一學(xué)期末開設(shè)電子系統(tǒng)綜合設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生利用四年來所學(xué)的知識和技能，完成一個完整電子系統(tǒng)的設(shè)計和制作，并提交完整的設(shè)計作品和設(shè)計報告。

由于以往的2～3人組隊或者每個人同完成一個題目的課程設(shè)計教學(xué)模式不僅難以滿足不同能力層次、不同興趣愛好學(xué)生的需要，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性難以提高，而且題目綜合性不夠，學(xué)生所進行的訓(xùn)練有一定的局限性。因此，在電子系統(tǒng)綜合設(shè)計環(huán)節(jié)我們積極推行大項目教學(xué)法，在原有的電子系統(tǒng)綜合設(shè)計如電子導(dǎo)游儀的設(shè)計基礎(chǔ)上增加本項目并聯(lián)合其他高校進一步探索更多樣化的立體化人才培養(yǎng)模式。

一、題型選擇

電梯模型是電子類和機電一體化專業(yè)學(xué)生所熟悉的一種教學(xué)模型，這種模型都是平面實驗?zāi)Ｐ突蛘吖δ軉我坏暮喕娞菽Ｐ停酝鶎W(xué)生僅僅是對成品化模型進行單一的編程試驗，因此在本項目中我們對學(xué)生提出了更高的要求，即對電梯模型的機械與電子控制進行綜合設(shè)計，這樣對學(xué)生的立體化能力提出了更嚴苛的能力要求，我們聯(lián)合其他高校，將本項目模擬為實際公司多部門協(xié)作的設(shè)計流程，根據(jù)學(xué)生能力差別劃分為多個部門，多個部門協(xié)調(diào)合作，共同探索與進步，這樣學(xué)生不僅僅掌握了專業(yè)技能知識，也學(xué)到溝通交流和團隊協(xié)作技巧。

二、教學(xué)實施

由于本項目系統(tǒng)較為復(fù)雜，我們根據(jù)學(xué)生的興趣愛好和特長將我校與他校學(xué)生劃分到三個部門：（1）機械結(jié)構(gòu)設(shè)計部;（2）控制系統(tǒng)設(shè)計部;（3）箱體生產(chǎn)組裝與調(diào)試部。具體實施過程中，首先要求所有學(xué)生一起到電子城進行零配件采購，熟悉零件類型與采購環(huán)節(jié)，之后要求他們在系統(tǒng)分析與設(shè)計、計算機輔助設(shè)計、整機聯(lián)調(diào)、信息處理、文檔寫作各個方面各個部門之間互相溝通、互相協(xié)調(diào)，最后完成整個項目。

1.機械機構(gòu)部主要工作

機械機構(gòu)設(shè)計部利用UG三維軟件完成電梯模型機械結(jié)構(gòu)設(shè)計：

傳統(tǒng)電梯模型大多數(shù)為單維度的電梯簡化模型，在本項目中我們要求學(xué)生必須實現(xiàn)多維度設(shè)計，增加了轎廂門開啟裝置和安全保護裝置設(shè)計。四層電梯模型，模型主要由轎廂、電機、支架、導(dǎo)軌、平衡錘、隔板、行程開關(guān)、操作按鈕、指示燈等組成。

2.控制系統(tǒng)設(shè)計部門主要工作

控制系統(tǒng)選用西門子S7-200可編程控制器為核心，輸入信號有樓層限位開關(guān)、門限位開關(guān)、電梯內(nèi)外部操作按鈕開關(guān)、緊急處理開關(guān)等，輸出信號有轎廂牽引電機正反轉(zhuǎn)、電梯門電機正反轉(zhuǎn)、樓層顯示輸出、電梯運行狀態(tài)輸出、報警輸出等。接著要求學(xué)生實地去體驗乘坐電梯，了解電梯工作流程，畫出電梯工作控制流程圖。學(xué)生根據(jù)控制流程圖，在Microwin-step7上面編寫PLC控制程序，并下載到S7-200PLC中進行程序模擬調(diào)試，通過后接入PLC進行現(xiàn)場調(diào)試，接著運用組態(tài)王軟件設(shè)計電梯監(jiān)控系統(tǒng)，并按照電梯工作流程進行離線動畫調(diào)試，每個環(huán)節(jié)都吻合后，便于下位機PLC進行聯(lián)機調(diào)試，完成全系統(tǒng)的調(diào)試過程。組態(tài)畫面如圖1所示。

3.箱體生產(chǎn)組裝與調(diào)試部主要工作

箱體主要生產(chǎn)采用6061鋁合金與亞克力材質(zhì)，利用CNC設(shè)備進行加工、手板模型制作等，然后安裝各個組件與接線工作，裝載PLC程序進行模型運作調(diào)試。本項對學(xué)生在動手能力與零部件產(chǎn)品選購和組裝調(diào)試方面的要求較高。產(chǎn)品制作中在結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)的合理性與穩(wěn)定性方面需要與其他部門實時溝通并根據(jù)具體問題進行調(diào)整，最終模型完成如圖2所示。

三、課程考核

本項考核有別于傳統(tǒng)課程設(shè)計。學(xué)生學(xué)習(xí)成績有如企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品過程，根據(jù)個人業(yè)績獲取所得。由于設(shè)計過程、學(xué)生任務(wù)不同，不能采用單一評價模式評定學(xué)生成績，必須建立更加科學(xué)健全的評價體系。課程考核分為小組考核和個人考核兩部分。小組分階段提交產(chǎn)品需求分析報告、可行性分析報告、軟硬件設(shè)計文檔及設(shè)計作品，課程設(shè)計最后一天，通過集體答辯方式對所做內(nèi)容匯總，導(dǎo)師組根據(jù)答辯結(jié)果及小組各階段提交材料。小組考核成績占個人成績的30%，個人成績由各小組長根據(jù)組員對項目的貢獻給40%的分數(shù)，為了防止出現(xiàn)人情分及學(xué)生不參與，導(dǎo)師具有個人成績一票否決制，以進行有效監(jiān)督。個人考核過程，每個組員根據(jù)自己的任務(wù)，提交工作情況報告，由導(dǎo)師進行考核，占個人成績的30%，同時，答辯過程中導(dǎo)師組可以對各項目任一組員工作內(nèi)容進行抽查，根據(jù)答辯抽查結(jié)果評定該組員成績。

大項目教學(xué)法的實施不僅提供了一種技術(shù)實踐型、集成創(chuàng)新型、多方位立體化人才的培養(yǎng)模式，同時培養(yǎng)了學(xué)生的團隊合作能力，為復(fù)合型特征的人才培養(yǎng)提供了一個新思路。該模式打破采用單一任務(wù)評價學(xué)生的能力，最終學(xué)生根據(jù)自己的完成任務(wù)量獲得分數(shù)，可實現(xiàn)各種專業(yè)技能立體化應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。通過參與本項目，使學(xué)生了解成為一名合格機械或電子工程師，不但須具有相關(guān)的技術(shù)技能，而且更重要的是具有工程師的口頭及書面交流能力、資料的查閱及使用能力、職業(yè)道德和團隊合作能力等，還有自學(xué)和項目管理等相關(guān)能力，可以培養(yǎng)學(xué)生成為具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)、系統(tǒng)思維的工程素質(zhì)及高尚的職業(yè)道德，以符合社會需要的應(yīng)用創(chuàng)新型人才。通過本項目的實施，為高校聯(lián)合協(xié)作教學(xué)、學(xué)生合作交流亦提供了借鑒和參考。

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？誗編輯 趙飛飛