機械電子專業人才培養模式研究

趙微雪 董宏偉

黑龍江工商學院 黑龍江 哈爾濱150001

機械電子工程又被稱之為機電一體化技術,是結合了機械化與自動化技術的一門熱門學科。目前,機械電子技術已經運用到我們生活的方方面面,設備制造、航空航天、醫療技術等各行業各都離不開機械電子技術。機械電子工程作為高校的一個熱門學科,擔負著培養應用型技術人才的重要責任。如何區別于傳統培養模式,以應用型、綜合型人才培養為出發點為社會輸出高品質人才是目前高校需要重點考慮的問題。因此,機械電子專業人才培養模式的研究具有重要意義。

一、機械電子工程專業特點

1.1 機械電子專業特點 目前,機械電子專業人才在本科層次的培養更加側重于技術性人才的培養。有些高校單獨設置有機械電子工程專業,大部分高校將電子工程專業作為一個培養方向設置在機械電子工程專業或機械工程及其自動化專業下[1]。

1.2 機械電子專業辦學模式特點 上世紀80年代,為了應對各校歸口行業的人才需求,各大高校開始在原有專業的基礎上進行調整,設置機械電子工程專業。此時的教學計劃主要偏向于“機靠電”或者“電靠機”,而一體化新技術的專業課程較少,一體化水平相對較弱。雖然如此,但隨著計算機技術及微電子技術的滲入,這個時期培養的機電一體化人才在推動我國的自動化技術上仍起到了十分重要的作用[2]。到了90年代以后,為了適應經濟體制的調整以及學科的發展,各高校陸續對機械電子專業的培養模式進行調整。在教學模式上注重理論到實踐的延伸,提出“寬口徑,廣適應”的原則。在課程設置和教學內容上,突出專業課程中的新技術和適用技術。同時提出了“三結合”的管理方法,即理論與實踐相結合,教學與生產相結合,機與電相結合。

二、人才培養模式探究

2.1 CDIO理念CDIO是目前國際教育中的一種創新型模式,從字面上理解,CDIO分別代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運行(Operate)。CDIO強調工程設計的導向性作用,以產品的全生命周期為載體,旨在從學習能力、協作能力、適應能力等多個方向對學生進行培養[3]。CDIO的教學模式主要有三個核心,分別是愿景、大綱以及12 條準則。CDIO的愿景即希望為學生提供一種基于真實產品和基礎工程的工程教育。CDIO的大綱通過將工程師應當具備的各種能力進行細分,使教育過程更加系統且具有針對性。CDIO所列的12條準則主要對教育過程起指引作用,使得整個過程具有可操作性。CDIO作為一種先進性、科學性與綜合性的教育模式,對于機械電子專業人才培養具有指引意義。

2.2 基于CDIO的專業課程體系建設 采用模塊化的方式將課程體系分為公共基礎課程、機電產品結構設計課程、機電系統控制課程、工程測試與信息處理課程、計算機應用技術課程以及項目綜合實踐課程六大類。

公共基礎課程包括高等數學、大學英語、大學物理、毛澤東思想等基礎課程,以培養學生基礎的科學知識能力;機電產品結構設計課程包括材料力學、機械制圖、機械原理、機器人原理與機構設計等課程,重點培養學生的問題分析以及工程設計能力;機電系統控制課程包括電工電子技術、機電傳動控制、液壓與氣動控制等課程,培養學生對于機電系統的控制與傳動知識的了解;工程測試與信息處理課程包括機械測試技術、傳感器技術等課程,讓學生了解控制信息的產生、傳遞以及處理等原理,培養其運用現代工具的能力;計算機應用技術課程包括單片機與接口技術、PLC技術、計算機仿真等課程,旨在培養學生對于機電產品的分析研究以及設計能力;項目綜合實踐課程包括機電一體化系統設計、機器人創新實踐等課程,串聯前述課程,并培養學生理論與實踐相結合的能力。

專業課程的模塊化設置主要參考CIDO 準則,對學生的工程知識、問題分析、方案設計、研究、現代工具使用、工程與社會、環境與可持續發展、職業規范、團隊合作、溝通協調、項目管理等方面的能力進行培養。課程的設計思路如圖1所示。

2.3 基于CDIO的培養模式建設 在傳統人才培養模式的基礎上,運用CDIO理念,加強應用型教學、科研參與等內容。

借鑒“卓越工程師培養模式”的方式,加強學生校外學習經歷。采取與校外企業合作的方式,由校內導師和校外企業工程師共同參與學生的培養及教學環節的設計,學生通過參與企業課題,提高對實際工程過程的認識[3]。可定期組織討論與匯報,讓學生總結所參與企業項目的進展與感想。在畢業論文環節,可讓學生直接根據其所參與的企業課題展開,一方面有助于學生對所參與的企業課題進行深層次的總結和反思,另一方面有助于提高其將校內所學理論與校外所參與實踐相結合的能力。

讓學生參與到導師研究課題當中,并參與相關學術討論。可以讓學生在課題中擔任一定的角色,通過自己的努力解決一些問題;可以邀請國內外相關領域的專家學者來校講座,提高學生對于科技前沿情況的了解,加深其科研興趣,并幫助學生更好的參與科研活動;可以通過組織科研創新活動,并將其作為學分系統的一部分,打破學生對于科研過程的距離感,提高學生參與積極性;可以讓學生參與到相關論文的研究與發表過程中去,提高其對于科研成果的總結與歸納能力,將勞動過程轉為實際成果進行輸出。通過對研究過程、學術討論以及論文發表等過程的參與,可以提高學生對于科研過程的參與能力以及理論知識的運用能力。

圖1 基于CDIO的專業課程體系

結語

21世紀,中國將作為先進制造業中心為世界制造業輸出巨大的能量。培養先進的機械電子專業人才,是國家發展的需要。本文基于CDIO教育理念從專業課程體系建設和培養模式建設兩個方面對機械電子專業人才培養模式提出了相關意見和建議。旨在幫助社會輸出更多應用型、綜合型機電一體化人才。