基于CDIO模式的機(jī)械電子工程專業(yè)教學(xué)體系改革

杜菲

摘 要： 針對(duì)中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合本校現(xiàn)有機(jī)械電子工程專業(yè)課程體系的設(shè)置特點(diǎn)，借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)高校機(jī)械電子工程專業(yè)工程教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)CDIO工程教育理念，優(yōu)化并完善適合本校機(jī)械電子工程專業(yè)的課程教學(xué)體系，有效地推動(dòng)本專業(yè)的工程教育發(fā)展。

關(guān)鍵詞： CDIO 機(jī)械電子工程 工程實(shí)踐 教學(xué)體系 專業(yè)認(rèn)證

2016年6月2日，中國(guó)正式成為《華盛頓協(xié)議》成員國(guó)，這將對(duì)中國(guó)工程教育質(zhì)量的提高發(fā)揮極大的督促作用，促進(jìn)中國(guó)按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程師，提高工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量[1]。國(guó)際上廣泛應(yīng)用的CDIO工程教育模式是在2004年由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)聯(lián)合研究提出的[2]。它主要由構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）四部分組成，目的是通過(guò)產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行整個(gè)過(guò)程的鍛煉培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力[3]。按照CDIO的培養(yǎng)模式，工程畢業(yè)生的能力被分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層次，并通過(guò)12條標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，這與中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證的12條標(biāo)準(zhǔn)有異曲同工之處。

我校機(jī)械電子工程專業(yè)目前雖然已經(jīng)制定了較合理的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案，培養(yǎng)了結(jié)構(gòu)合理的師資隊(duì)伍，形成了較好的理論和實(shí)踐教學(xué)模式，但是與CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)的要求相比，在培養(yǎng)方案、教學(xué)體系、教師隊(duì)伍建設(shè)及教學(xué)效果評(píng)價(jià)機(jī)制等方面，仍然存在一定的差距?，F(xiàn)有機(jī)電專業(yè)課程體系存在專業(yè)特色不明顯、不同課程之間存在重復(fù)或相互沖突的地方等缺點(diǎn)，因此要依據(jù)CDIO工程教育理念，借助校企合作平臺(tái)，全面地進(jìn)行機(jī)電專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探討，建立符合CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械電子工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。

1.我校機(jī)械電子工程專業(yè)課程體系情況

目前的專業(yè)培養(yǎng)方案里包括的核心課程為：機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、自動(dòng)控制原理、機(jī)電傳動(dòng)控制、傳感技術(shù)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、互換性、工程材料等；主要實(shí)踐環(huán)節(jié)為：社會(huì)實(shí)踐調(diào)查、金工實(shí)習(xí)、電子電路實(shí)訓(xùn)、工程制圖實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）、PLC與組態(tài)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)、測(cè)試技術(shù)與傳感器綜合實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)化生產(chǎn)線認(rèn)知實(shí)踐、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)和機(jī)電專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)等。

2.CDIO模式下的機(jī)電專業(yè)教學(xué)體系

根據(jù)CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)的要求和我校辦學(xué)特色，為適應(yīng)煤炭行業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)對(duì)機(jī)電專業(yè)高級(jí)技術(shù)人才的需求，結(jié)合重實(shí)踐、重創(chuàng)新的培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計(jì)新的課程體系。廣泛吸取企業(yè)專家建議，深入探討和修訂機(jī)電專業(yè)課程體系，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，構(gòu)建國(guó)際化的課程體系和教學(xué)模式，從而保證面向工程的課程體系能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維。依據(jù)CDIO工程教育理念，選擇典型的工程實(shí)踐項(xiàng)目，采取“做中學(xué)”的方式，通過(guò)在項(xiàng)目中反復(fù)訓(xùn)練鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，這樣不僅可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，還可以提高學(xué)生解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力，從而使學(xué)生綜合素質(zhì)和能力能達(dá)到CDIO標(biāo)準(zhǔn)的要求，增強(qiáng)人才培養(yǎng)對(duì)企業(yè)的適應(yīng)性[4]。近年來(lái)，主要通過(guò)以下措施進(jìn)行教學(xué)體系的改革：

（1）基于CDIO的工程教育理念，構(gòu)建了“一個(gè)核心、兩個(gè)方向、四個(gè)階段”的工程教學(xué)體系。

“一個(gè)核心”是以礦業(yè)領(lǐng)域的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研發(fā)為主，覆蓋了多學(xué)科交叉領(lǐng)域，主要涉及機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械制造、機(jī)電傳動(dòng)控制、PLC、單片機(jī)、控制工程、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多種技術(shù)；“兩個(gè)方向”是指機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、電氣控制系統(tǒng)，選修課中增添“煤礦機(jī)電設(shè)備”、“工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)”等課程；“四個(gè)階段”是指根據(jù)CDIO理念的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行四階段指導(dǎo)，學(xué)生要經(jīng)歷認(rèn)知實(shí)習(xí)、基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新大賽等綜合實(shí)訓(xùn)，才能更好地掌握本專業(yè)的工程應(yīng)用技術(shù)。從第三學(xué)期開(kāi)始，每學(xué)期均安排工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，按照核心知識(shí)點(diǎn)和要求來(lái)設(shè)定每個(gè)工程實(shí)踐項(xiàng)目，在課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中企業(yè)參與。

（2）依托產(chǎn)學(xué)研合作背景，通過(guò)專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)和企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)提高學(xué)生工程實(shí)踐能力。

我校機(jī)械工程學(xué)院已經(jīng)建立了電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、慧魚(yú)模型創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、機(jī)電控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、虛擬儀器綜合實(shí)驗(yàn)室、動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)，與淮南礦業(yè)集團(tuán)、皖北煤電集團(tuán)、淮南萬(wàn)泰電子股份有限公司、淮南潤(rùn)成科技股份有限公司、平安開(kāi)誠(chéng)智能安全裝備有限責(zé)任公司、凱盛重工有限公司、淮南階梯電子科技有限公司等開(kāi)展了長(zhǎng)期的產(chǎn)學(xué)研合作，從而可以保證給學(xué)生提供校內(nèi)、外實(shí)踐實(shí)習(xí)基地。通過(guò)單片機(jī)和PLC綜合實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)檢驗(yàn)學(xué)生電工電路、單片機(jī)、PLC綜合開(kāi)發(fā)的能力，往往借助典型機(jī)電案例（如斜井跑車防護(hù)裝置、皮帶機(jī)集控系統(tǒng)、立井提升系統(tǒng)過(guò)卷過(guò)放保護(hù)系統(tǒng)等），讓學(xué)生經(jīng)歷“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)行”四階段的完整實(shí)訓(xùn)。與此同時(shí)，讓學(xué)生積極深入到到校企合作的實(shí)習(xí)基地中，在相關(guān)機(jī)電系統(tǒng)中頂崗鍛煉，進(jìn)一步提高學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，縮短學(xué)生個(gè)人能力與企業(yè)要求的差距。

（3）通過(guò)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)、學(xué)科競(jìng)賽和大學(xué)生科研項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)新能力。

為進(jìn)一步拓展學(xué)生科技創(chuàng)新能力，借助學(xué)院設(shè)置的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)、大學(xué)生科研項(xiàng)目的平臺(tái)，在日常的教學(xué)管理中，融入緊密聯(lián)系工程實(shí)際的大學(xué)生課外科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加“全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽”、“全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽”、“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽”、“全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排大賽”等各種賽事，鼓勵(lì)學(xué)生撰寫學(xué)術(shù)論文和申請(qǐng)專利。

3.結(jié)語(yǔ)

CDIO工程教育模式與中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)是高度統(tǒng)一的，只有堅(jiān)持以CDIO工程教育模式為指導(dǎo)，依據(jù)校企合作背景，不斷創(chuàng)新改革機(jī)電專業(yè)的課程教學(xué)模式，才能進(jìn)一步提高學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力，為國(guó)家和企業(yè)培養(yǎng)出能在機(jī)電行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域從事機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造、研究開(kāi)發(fā)、工程應(yīng)用和運(yùn)行管理工作的復(fù)合型工程技術(shù)人才，達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]http：//blog.sciencenet.cn/home.php？mod=space&uid=750818&do=blog&id=982826

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資助信息：安徽理工大學(xué)院級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目（2015jxzg017，2015jxzg004，2015jxzg006）