實用創新型人才培養模式的研究與實踐

[摘 要]文章分析了中原工學院機械電子工程專業發展現狀及存在問題，從理論教學模式改革、實踐教學模式改革、實踐創新模式探索等方面對機械電子工程專業實用型創新型人才培養模式進行了探索，認為機械電子工程專業實用型創新人才培養必須理清課程體系，整合課程內容，突出專業特色，提高學生實踐應用能力，修訂、完善培養計劃與培養方案，推進實驗室建設與實驗課程改革和加強學生實踐創新能力的培養。

[關鍵詞]機械電子工程 實用創新型 人才培養模式

[中圖分類號] G463 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）05-0038-04

一、前言

機械電子工程學科是機械工程一級學科下屬的二級學科、快速發展的綜合與交叉學科和多技術融合與集成的應用學科。它的傳統概念是“集機械、電子、控制、計算機為一體的交叉學科”。[1]機械電子工程專業是以培養系統掌握現代機械電子設計、制造和機電一體化技術的基本理論、基本知識和基本技能，具有機電產品設計、制造等方面的基本專業素質，能在機電行業從事技術工作的高級應用型人才的一門工程專業。該專業專注于深入研究工程設計問題，強調將控制、微電子、計算機等電子信息類技術應用于機械產品和系統的設計與制造。

二、中原工學院機械電子工程專業的發展現狀及存在問題

中原工學院機械電子工程本科專業為新建專業，2007年開始招生，已經完成了兩屆畢業生的培養工作，就業情況良好。但是，在過去幾年的人才培養過程中，也出現了許多問題，有些小的或局部問題在過去幾年中通過對專業教學大綱、培養計劃進行修改與完善已經得到了解決，但還有不少問題需要在幾個完整的培養流程結束之后進行綜合分析來研究解決辦法。其主要包括專業人才培養目標需進一步明確、專業特色不夠突出鮮明、專業課程設置不盡合理、實踐教學環節相對薄弱、實驗室條件建設需進一步完善和創新活動不夠活躍等。

三、實用創新型人才培養模式研究的思路與內容

（一）研究的主要目標

根據中原工學院機械工程一級學科省級重點學科所確立的機電學科特色優勢方向，對現有機械電子工程專業的人才培養方案與培養模式進行修改與完善，突出精密測量與測試技術和現代機電測控技術的主要專業特色，以培養掌握精密測量與測試技術和現代測控技術基礎理論和實踐技能、具有較強的機電產品設計與開發能力的實用創新型人才為目標，優化機械電子工程專業人才培養方案及人才培養模式，以適應我國機電工業、裝備制造業快速發展的需要。

（二）研究的主要思路與內容

1.理論教學模式改革

實用創新型人才培養模式理論教學改革的主要思路是從培養方案、課程設置、教學手段、考核方式、應用環節等方面進行理論教學模式改革，強化光學、精密測量、現代檢測技術等專業基礎的理論教學，完善以精密測量與現代機電檢測為主要專業特色的人才培養方案與培養模式。

實用創新型人才培養模式理論教學改革的主要研究內容與途徑包括以下兩個方面。

（1）為了了解學生對課程體系和課程內容方面的意見和建議，可采用召開小范圍學生咨詢會、專業范圍的問卷調查、課堂咨詢等方式，收集機電專業本科生所用教材、教師講授內容范圍、學生學習需求意見等信息，了解學生對數學基礎課程、電類專業課程、機械類專業課程、計算機類專業課程的課程設置，授課范圍，內容銜接，課堂效果，考核方式等方面的反饋意見，以為培養計劃的修訂提供重要參考。

（2）與教研室各專業課教師進行課程研討，對各位教師所授專業課程的主要內容、課程之間的內容重疊與重點分配進行探討，保證課程體系中各課程知識的層次性、漸進性、相關性、系統性。該部分研究成果體現在培養計劃的課程體系整合與課程內容調整上。

2.實踐教學模式改革

實踐教學模式改革的主要思路是通過進一步加強光學類、精密測量類、光電檢測類、無損檢測類的基礎試驗，增加數控機床單元組件、機器人系統開發與應用、單片機控制技術與應用類綜合性設計性試驗，進一步提高學生理論與實踐相結合和實踐動手能力。

實踐教學模式改革的主要研究內容與途徑是通過中央與地方高校共建基金實驗室項目、重點學科實驗室建設項目、常規實驗室設備投入、自制實驗設備等多方面途徑，加快機械電子工程專業實驗室建設，構建比較完備的實驗教學體系。在虛擬儀器實驗套件、單片機實驗開發板、工業機器人、繼電器實驗臺、變頻器電機控制試驗臺、PLC控制試驗臺、三坐標測量機、激光干涉儀、數控機床、無損檢測實驗套件、光學實驗平臺、DSP實驗套件等硬件設施基礎上，進行實驗課程研討，研究開發各種設計型實驗、綜合性實驗，提高學生對先進設備的操作與實踐動手能力。

3.實踐創新模式探索

實踐創新模式的主要思路是通過開展中央與地方共建基金“現代紡織機電檢測技術重點實驗室”、“河南省現代制造裝備及儀器重點學科開放實驗室”、“精密制造河南省高校工程技術研究中心”、“紡織機電測控校級重點實驗室”等項目的建設工作，多途徑加強實驗室建設，積極與企業聯合建立工程技術研究中心，積極參加各類比賽，為學生提供創新和實踐的條件及機會，進行機械電子工程專業實踐創新模式探索。

實踐創新模式的主要研究內容與途徑包括以下四個方面。

（1）開展了大學生創新精神和實踐能力培養情況及其相關影響因素的問卷調查活動，了解當前我校和本專業學生有關創新實踐能力培養方面的基本情況。

（2）加強實習基地建設。通過與北京微納精密機械有限公司、恒天重工、河南二紡機、鄭州躍博電器等相關企業加強聯系，建立起機電專業固定的認識實習基地與生產實習基地，認真組織實習，使學生能真正在實習中有所收獲和在實踐能力上得到提高。

（3）加強畢業設計工作，積極吸納學生殘疾教師科研課題研究，鼓勵畢業生到企業去做課題，或做企業的課題，加強學生實踐創新能力培養，促進學生就業。

（4）鼓勵學生參加各種創新實踐活動和競賽活動，在實踐中增強學生的創新精神與創新意識，培養學生的實踐創新能力。

四、取得的成果及應用實踐

（一）培養計劃與培養方案的修訂與完善

1.課程體系的理清

課程體系的建設是保證學生在四年的大學學習中盡可能接受到一個系統化的培養過程。經過五年的人才培養實踐運行，總結提出中原學院機械電子工程專業人才培養知識體系結構為：機械技術+控制技術+測試技術+接口技術+系統集成應用。各個模塊之間關系如圖1所示。在具體主修教學計劃的修訂中，從學科必修課設置、專業限選課中平臺課和方向課設置、拓寬專業任選課的增減、方向特色課的調整、時間環節的調整等方面進行了全面的調整。

2.課程內容的整合

在五年多的計劃運行實踐中，我們發現了不少課程設置不當或課程內容不甚適合學科體系的要求，因此對課程的設置與否、設置學期、設置順序、課程性質、考核方式、學時學分、主要講授內容等進行了不少修改，其中停開課程1門，增開課程2門，調整課程13門，并針對多門課程提出了新的要求，最終達到了整合課程設置與內容適應課程體系結構的要求。

3.專業特色的進一步突出

經過理清課程體系和調整課程內容，學科基本上形成以下五個大的課程組（必修課和限選課+課設類實踐環節+拓寬專業任選課）。

（1）機械技術類：主要包括《機械設計基礎》、《機械工程材料及成型基礎》、《機械制造技術基礎》+《機設課設》。

（2）控制技術類：主要包括《機械控制工程》、《機電傳動控制》、《流體傳動技術》、《計算機控制技術》、《數控技術》+《機電課設》、《虛擬儀器綜合實驗》+《可編程控制器應用》、《電液比例控制技術》、《機電系統智能控制技術》、《振動與噪聲控制學》、《DSP技術及應用》等。

（3）檢測技術類：主要包括《互換性與測量技術基礎》、《測試技術與信號處理）》、《光學工程基礎》、《現代檢測技術》+《虛擬儀器綜合實驗》+《光電檢測技術》、《無損檢測技術》、《機器視覺技術及應用》、《設備故障診斷》、《數字圖像處理》。

（4）接口技術類：主要包括《微型機及單片機應用技術》+《機電系統接口技術》+《工業計算機網絡技術》。

（5）系統集成應用類：主要包括《機電一體化系統設計》、《機器人技術及應用》、《精密儀器設計》、《機電系統綜合課設》。

從上述課程設置可以看出，本學科的主要特色方向在于控制與檢測兩個方向。

4.強化學生實踐應用能力

（1）通過開設必修課、選修課、實踐環節和鼓勵學生課下自學等途徑，提高與強化學生計算機實用軟件工具的掌握水平；要求機電專業學生掌握2～3門編程語言（從C語言、ASM51匯編語言、VC、VB、C51等語言中選取）；掌握2～3門繪圖工具軟件（從AutoCAD、Protel、Solidworks、ProE、UG等軟件中選擇）；掌握1～2門建模仿真等科學軟件（從Labview、Matlab、Ansys、Proteus等軟件中選擇）。

（2）通過課堂教學、實驗、課程設計、工業實訓、設計競賽等途徑幫助學生掌握工業應用中常用的機電控制、檢測技術與工具、單片機技術、PLC技術、DSP技術、虛擬儀器設計、數控機床操作編程等。

（3）通過機電一體化系統設計、精密儀器設計、機器人技術的課程學習和機電系統綜合設計、畢業設計、參加各類設計競賽、到工廠實習等方法提高學生機電一體化產品的系統設計、開發與制造的能力。

（4）通過完成文獻檢索、課程論文、實驗報告、設計說明書、畢業設計資料調研報告等手段，鍛煉學生自主搜集資料、檢索文獻、寫作科技論文和科研報告等科技文檔處理能力。

（5）通過通識外語教學、專業外語教學、課程報告外文文獻閱讀要求，外文科技文獻寫作訓練，畢業設計外文資料閱讀等教學和實踐教學環節，加強學生外語應用能力的培養。

（二）實驗室建設與實驗課程改革

1.紡織機電設計與測控校級重點實驗室建設

中原學院從2007年開始推進機械電子工程校級重點學科校級重點實驗室“紡織機電設計與測控實驗室”的建設工作。試驗設備主要以在線檢測設備和PLC控制、微機控制設備為主。隨著機電學院學科整合和方向整合的發展，有關精密光學測量技術、DSP控制技術成為一個重要的發展方向，因此主要圍繞這兩個方向進行。購買的設備包括光學實驗平臺、光纖光譜儀、數字信號處理（DSP）平臺、數字信號源和任意波形信號源、打印機、計算機等。

2.中央與地方共建現代紡織機電檢測技術實驗室項目

中原學院投入120萬元，購置三套標測量機、激光干涉儀、無損檢測設備等實驗設備。項目實施完成后，“設計性”實驗數由3個增加到9個，“綜合性”實驗數由6個增加到10個。現代紡織機電檢測技術重點實驗室的建立，能夠充分發揮學科特色和優勢，在提高教師業務素質的同時，滿足教學與科研的需要。提高學生的創新能力和實踐技能得到提高，以進一步滿足機械電子工程、機械制造及其自動化等專業本科生實驗和畢業設計、研究生培養、科學研究、精密機械與測控儀器開發的需要。

3.機電學院自有經費和教務處自制實驗設備經費實驗室建設

中原學院完成了TX-1C單片機開發實驗平臺的組建，購置了20套開發實驗板，滿足了機電專業單片機和接口技術實驗設備的需要，并為機電、機自專業的本科畢業設計提供了開發平臺。購置了工業機器人（機械手）套件，完成了機械手操作實驗、運動學動力學分析，為工業機器人課程、機電一體化系統設計課程、畢業設計提供了實驗平臺。組織機電專業學生參加實驗臺的開發制作過程，完成了8套繼電器實驗平臺和6套變頻器電機控制實驗平臺，并已經在機電傳動課程實驗中使用。

（三）學生實踐創新能力的培養

1.實習基地建設

機械電子工程專業的課程體系和知識特點決定了傳統的機械制造及自動化專業的實習基地已經不能完全滿足專業實習的需要。經比較與選擇，中原學院確定了適合機械電子工程專業特點的中原量儀股份有限公司和鄭州躍博汽車電器有限公司為本專業主要實習基地，撰寫了認識實習大綱和生產實習指導書，完成了三屆學生的認識實習和生產實習教學環節，并取得了較好的效果。

2.加強畢業設計創新實踐能力的培養

作為新開設專業，中原學院前三屆畢業學生畢業設計題目的選定、指導、考核評審等活動均取得了一定成績。經過全系教師的共同努力，順利完成了前兩屆畢業生的畢業設計工作，畢業設計過程中反映出的一些問題，為培養方案和教學計劃的修改提供了參考，也為下一屆學生的畢業設計指導工作提供了借鑒。

中原學院鼓勵學生到實驗室、機房、企業中去，利用專業實驗設備和企業資源完成畢業設計。在2007級45名同學中，有6名同學的課題是在宜昌紡機完成的，2名同學的課題是在北京的機床企業中完成的，大部分同學的畢業設計課題利用了專業實驗室的實驗設備，有3名同學的畢業設計題目為實驗開發方面，已取得了實用化進展，有2名同學的畢業設計經指導教師整理后申請了發明專利。

3.全面開展本科生導師制工作

本科生導師制是近年來高等學校新興的一項探索性教育管理制度。[2]中原學院機械電子工程專業從2008年開始實行本科生專業導師制，建立了完善的導師制管理規范，健全了導師工作激勵和考核機制。新生入學開始，就指定一名專業教師作為專業指導老師，負責學生四年大學學習、生活的專業思想教育、課程選擇指導、科研訓練輔導、畢業設計指導、就業方向引導等學業指導工作，同時加強對學生思想、生活態度、人生品格的全面指導，鼓勵導師吸納學生參加自己的科研工作，培養學生創新精神與創新意識，為學生提供加強實踐創新能力培養的機會。

4.開展靈活的卓越工程師教育

卓越工程師教育是國家提出的培養優秀工程實踐人才的一項教育工程，[3]本專業以教育部“卓越工程師教育培養計劃”為指導，積極探索在普通本科院校機電專業中實施卓越工程師培養的可行性。

在執行過程中，中原學院采用了不同于學校統一組織的“卓越工程師班”的模式，而是在正常的課程教學體系之外，單獨設立一個加強實踐能力培養模塊，堅持自覺自愿、興趣優先的原則，選拔有志于在企業中培養自身工程實踐能力的學生，而不是采用單一的拔尖原則。在赴企業參加實踐工程能力培養的學生人數上不做具體要求，而是根據企業需要和學生自愿，有多去多，有少去少，沒有需求的就按照正常途徑培養，不影響正常的教學秩序和人才培養模式。在赴企業工程實踐能力培養的時間問題上，做到充分保證一年的完整時間，保證人才培養質量。

（四）畢業生就業情況良好

新專業前兩屆畢業生在工作上的表現對后續人才培養工作具有重要意義。通過學校就業辦、機電學院學生工作辦公室、各專業教師的共同努力，鼓勵學生避免好高騖遠，找準自己在就業市場的定位，順利完成了這兩屆畢業生的就業工作，簽約率在學校各專業中名列前茅。截至2011年4月20日，2007級機械電子工程專業的45名學生，除考研的9名學生之外，只有兩名學生未簽訂就業協議。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 王少萍.機械電子工程人才培養創新模式研究[J].北京航空航天大學學報（社會科學版增刊），2009，22，（9）：55-58.

[2] 陳豐才.本科生導師制——高校教育管理的制度創新[J].職業時空，2009，（1）：19-20.

[3] 王寶璽.關于實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].高校教育管理，2012，（1）：15-19.

[4] 張寶臣.高師培養具有創新能力的教師策論[J].佳木斯大學社會科學學報，2003，（1）：87-88.

[5] 安江英，田慧云.我國高校創新型人才培養模式的探索和實踐[J].中國電力教育，2006，（1）：29-32.

[責任編輯：雷 艷]