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關鍵詞:機電專業課;理實一體;課程改革
“以服務為宗旨,以就業為導向,以能力為本位”,是中職學校機電專業人才培養的出發點也是它的歸宿點。機電專業課程改革必須遵循機電專業自身的特點,進一步深化機電技術應用專業技能型人才的培養模式的改革,以滿足社會和企業對高素質技能型人才需求。具體而言就是要打破傳統學科課程的教學模式,將理論教學和實踐教學、教學環境與工作環境、理論教師與實訓指導教師等有機地融為一體,全面實施“一體化”的模式。
一、理論教學與實踐操作一體化
理論教學與實踐操作一體化,顧名思義,就是將專業理論教學與實訓操作組合起來,一體教學。這樣做既可以實現理論與實踐的融會貫通,還可以激發學生自主學習的動力和興趣。 “理實一體化”的教學模式不只是理論教學和實踐教學在某種形式上的簡單組合,而是遵循學生的認知發展的規律與技能技巧形成教學規律,實現專業理論與實踐二者有機合成。
機電專業傳統的教學模式雖然也強調學生的實訓教學,但理論和實踐兩個環節在時空上有所脫節,基本上體現為兩個互為獨立的體系。而一體化教學模式從根本上打破了傳統的理論與實踐教學的時空界限,將專業理論和實踐教學有機地融為一體。教學時從感性而不是從理性認識入手,強調直觀教學的力度,促進學生認知力的提高,不失為一種培養技能型實用型人才有效的教學模式,是一種適合當前中職學生實際情況的有效教學模式。
理實一體化模式突破了中職教育傳統的“文化課專業基礎課專業課技能訓練”教學程式,理論的學習以“必需、夠用”為原則,以技能實訓為中心,與相關的理論知識組合為教學模塊,理論教學和實習指導由同一位教師擔任,一以貫之,確保理實同步,二者協調。以專業理論指導實踐操作,反過來又以實踐操作加深對專業理論知識的理解,理實相長,促進專業知識與技能雙飛躍。
二、教學環境與工作環境一體化
“一體化”教學模式不只是理論教學與實踐教學內容的一體化,還包含教學環境與工作環境一體化。為了更好地體現專業理論對課程實踐的指導作用,讓專業理論教學與專業技能實踐真正融合一體,可以把專業課相對集中起來,搬到實驗室,搬到實訓中心,搬到企業的車間里去。采取理論教學與實踐作業齊頭并進,穿行。教師在講完一個理論知識或原理構造之后,就指導學生動手操作;也可以和學生對著實物,一邊講一邊做,使理論學習與實踐訓練有機地融為一體。例如鉗工工藝的教學,可以完全在實訓室內進行。教師邊講邊示范,示范結束,學生便可動手實踐。這樣學生記得牢,做得好。學生遇到問題及時反饋,當堂解決,效果明顯。這樣的專業實訓室既是理論教學的課堂,又是工作實踐場所。
教學環境與工作環境一體化的具體實踐,有如下特點。①把實訓中心包裝為教學工廠,建立理實一體化教學專業教室,融教室、實訓、實驗、考工、技術服務與生產為一體,使專業教室具有多媒體教學、實物展示、演練實訓、實驗、考工強化訓練和考工等多種功能,營造出真實(仿真)的企業氛圍和環境。②把學校的實訓室包裝成企業的“車間”,按照企業生產要求張貼安全生產標語、規范操作流程、安全操作規程。③把學生包裝成企業的“工人”,統一穿上實訓服(廠服)、帶上工具包、憑胸卡進“車間”上崗,同時加強對“員工”組織紀律性教育,嚴明時間觀念,不得遲到早退,嚴格按照安全操作規程和操作流程上崗生產。
三、理論教師與實訓指導教師一體化
中職學校傳統教學模式將專業課的教學分為理論教學與實踐教學兩大塊。理論部分由理論教師在課堂內完成,實踐部分由實訓指導教師在實訓中心(車間)進行。理論教學由學校教務處安排,實訓教學由學校實訓處管理。兩大部分自成體系,互不相干。這樣安排的結果容易造成理論與實踐的脫節,對教學質量產生不利的影響。理論學習時不能顧及實際的應用,實訓時不能與理論結合起來相互印證。以專業課《彩色電視機原理與維修》為例,該課程分為《彩色電視機原理》與《彩色電視機維修實習》兩部分,分別由兩位教師擔任,有的甚至分別在兩個學期開設。這樣不但學生難以學以致用,兩位教師的教學也互不聯系,增加了難度,不能有效提高學生技能。
因此,“一體化”還應包含教師在知識、技能與教學能力上的一體化。機電專業教師必須是“雙師型教師”,能將專業課程的專業技術理論教學與實訓課教學一肩挑起來。既是理論教學能手,更是技能實訓指導的高手。一門專業課,僅由一位教師來承擔全部教學任務(理論教學與實踐指導)。在教學過程中,可以先講理論知識,再進行實踐操作;也可以邊講理論邊操作,甚至可以先操作,當學生遇到問題時再從理論上加以闡述解決。這樣做,能做到理論與實踐的無縫結合——用專業理論指導實踐,用實踐操作去驗證理論。例如前面論及的《彩色電視機原理與維修》,就可以把原理與維修放到一起來教。在講清掃描電路的原理后,就講一些掃描電路的常見故障,并設置一些故障讓學生動手排除。在排除的過程中遇到問題,又用理論去解釋,去解決。這樣理論與實踐相輔相成,相得益彰。
理論教師與實訓指導教師一體化的最關鍵問題是師資。中職學校要努力改變當前師資結構單一化,教師實踐經驗不足,教學質量不高的現狀,就必須大力培養“雙師型”教師。通過下企業實踐、頂崗進修等措施彌補專業科任教師實踐經驗的不足,并獲得相關行業的職業資格。只有通過不斷培訓和進修,不斷汲取行業的新工藝、新技術、新理念,專業教師才能使自己的專業知識與技能始終保持著新鮮狀態,使理論和實踐始終保持最佳結合狀態。理實雙佳的教師才能在教學中,顯得如魚得水,游刃有余。例如,在講解《機械制圖》的圓錐時,教師可以把自己在車床上制作圓錐的過程拍成視頻,在教室里播放,讓學生看到在車床上制作圓錐的全過程。這樣避免了理論教學的“紙上談兵”,讓學生對機械制作有一個感性的認識。然后通過課堂教學的講解與分析,促使學生的認識從“感性”向“理性”轉變。
對機電專業課程改革的探討,除了以上三個方面的一體化之外,還可以從“教學”與“科研”一體化、傳統與現代教學方式的一體化、專業文化與企業文化的一體化以及“教法”與“學法”的一體化等方面去探索、去研究。囿于文章的篇幅,在此不能一一展開論述。綜上所述 ,“一體化”教學的核心在于現場教學,強調的是工作本位,能力本位。若將理論教學與實驗、實訓、實習融為一體,把教學環境與工作環境融為一體,理論教師與實訓指導教師融為一體,讓學生對自己的學習內容與學習方式有更大的自主選擇權,就可以有效地提高機電專業課的教學效果,最大限度地提高中職生在就業中的競爭力、
參考文獻:
[1]包旺華.理實一體化教學在機械專業課教學中的運用[J].中國教育技術裝備,2012(17).
[關鍵詞]機電一體化 概念設計 理論研究
中圖分類號:T9 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)10-0047-01
機電一體化技術是以其產品為載體而體現出來,是機電一體化技術發展至今的技術水平體現。機電一體化產品設計人員,要使產品設計符合機電一體化技術要求,并富于時代感,就要對于產品設計技術以掌握,并具備多種技術融合的技術能力。面對機電一體化產品的技術先進性和復雜性,就要將符合當代機電一體化技術發展的產品設計理論建立起來。
一、機電一體化產品概念設計理論構建的意義
在機電一體化產品設計中,概念設計對于產品質量起到至關重要的作用。作為產品設計中的重要階段,對于產品質量的決定程度可以達到70%以上。要獲得性能優異的機電一體化產品,就要將機電一體化產品概念確定下來,制定出相應的設計方案和設計技術方法。概念設計理論首先是基于概念設計思想而建立起來的,在其基礎上還先后出現了多種階段性設計理論,如TRIZ設計、公理化設計QFD設計理論等等,對于機電一體化技術發展進程中所獲得的創新設計成果發揮了重要的推動作用。
在機械工程研究領域中,這些理論被運用于其中,進行組合設計而形成了技術綜合性較強的設計產品,由此而促進了機電一體化系統的多種學科交叉。系統的繼承性決定了其設計的復雜性,多門科學技術的融合,使得原有的單一化設計理論不再適應目前的科技發展需求。那么,在機電一體化產品概念設計理論研究中,就要從機電一體化系統自身的性能出發,結合設計目標而建立起完整的概念設計理論,以對創新設計的機電一體化產品以指導。與此同時,還要在機電一體化產品設計概念理論建立起來之后,結合相關學科,以使理論研究逐漸擴展。
二、機電一體化產品概念設計理論研究現狀
按照現代機構角度對機電一體化系統進行分類,可以劃分為三個子系統,即廣義執行機構、信息處理及控制系統和傳感檢測系統。將三個子系統相銜接,建立起框架體系,不僅有效實現機電一體化運動功能,而且還促進了產品創新設計。在機電一體化產品設計系統中,廣義執行機構子系統是核心部分,其概念設計理論研究關乎到機構運動的總功能。特別是在基本工藝動作設計過程中,要基于廣義執行機構的概念設計理論對基本的工藝動作進行構思,以使其具有動作的獨立執行能力。當執行動作的創新技術確定下來之后,就可以結合機構系統建立框架模型,以使系統設計更具有可操作性,而且采用這種方式更能夠結合計算機輔助進行產概念設計。
對于機電一體化產品的框架模型而言,仿真問題是最為重要的。作為設計結構復雜的動態系統,機電一體化產品實現動態性能的同時,更要注重系統仿真性嫩的驗證。那么,在機電一體化產品概念設計階段,就要確立功能實現的約束條件,將各種相關的仿真軟件技術納入到框架模型當中,運用各種通用建模技術,使用仿真軟件將諸如原理圖、鍵合圖、信號流圖以及方框圖等等參數化。運用Simulink仿真軟件將系統仿真平臺建立起來,以為機電一體化產品概念設計的實現奠定基礎。
三、機電一體化產品概念設計理論的發展展望
對于機電一體化產品設計人員而言,產品概念設計理論具有重要的指導作用。國外研究機電一體化產品概念設計理論所獲得的成果,是建立在研究電子控制理論的基礎上的。國內的研究學者則著重于機電一體化產品的運動結構研究。機電一體化系統是基于多種學科而建立起來的,這就需要產品設計者對于產品從多種學科角度進行研究,并趨向于產品概念理論的使用操作性。雖然國內外對于機電一體化產品設計理論的研究方向有所不同,但研究目標是相同的,且對于新技術、新產品的開發具有重要的指導意義。
關于機電一體化產品概念設計理論,從研究趨勢上來看,還要面臨諸多問題有待解決。比如,在進行機電一體化產品概念設計理論時,還要將推理方法建立起來;對于機電一體化產品的運動機構進行分類,為了對驅動元件以及傳動機構等等進行選擇,還要將驅動元件庫以及機構執行庫建立起來;對于傳感器的選擇,有賴于測物理量的參數定量化,以確定傳感器類型。此外,還要將信息處理、控制方法庫建立起來,以提高系統軟件和硬件的可控性。機電一體化產品在不同的設計階段,都會產生不同的概念設計理論,將產品概念設計評價體系建立起來,以利于產品不同階段設計有效銜接。
總結
綜上所述,對于機電一體化產品設計人員而言,概念理論設計所發揮的指導作用是不容忽視的。中國目前對于機電一體化產品設計的研究主要是基于運動功能為主產品結構設計。作為多種學科集合的機電一體化技術,其復雜性決定了機電一體化產品概念設計理論的重要性。
參考文獻
【關鍵詞】典型產品 課程體系 機電一體化
【中圖分類號】G712【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089(2012)12-0061-01
1概論
自20世紀80年代初,世界制造業進入一個發展停滯、缺乏活力的蕭條期,幾乎被人們視作夕陽產業。90年代以后,計算機等電子技術在該領域的廣泛應用,為制造業注入了生機。如今,機電技術應用產業以其特有的技術帶動性、融合性和廣泛適用性,逐漸成為高新技術產業中的主導產業,成為新世紀經濟發展的重要支柱之一。在此背景下,各高職院校紛紛開設機電一體化技術專業,以滿足社會對該專業人才的需求。目前社會對機電一體化方面人才需求很廣,但只有少數學校能夠培養出達到企業要求的機電一體化專業人才。主要問題在于專業定位較為模糊,課程體系設置過于求全,學校與企業聯系不夠緊密,教學方法需要創新,教材內容需要跟上時代的變化,培養出的學生質量有待進一步提高。[1]
2課程體系改革
機電一體化技術專業的課程體系主要有“機”和“電”組成,培養的方向分為機械加工方向、控制方向、產品設計方向及機電產品營銷方向。但實際上機械與電子本身各自為兩大學科,內容十分豐富,涉及面非常廣,讓一名高職高專生在短短的三年時間里系統地掌握兩大學科的理論知識和技能,是不現實的,也沒有這個必要。前述的理想化定位,往往造成“機不太懂、電也不太通”的尷尬局面,失去了該專業應有的特色,達不到培養目標。由于許多機械類專業如機械制造及自動化等一般也強化了電子和計算機等方面的應用,使它們沒多大差異,體現不出自己的特色,實際上行不通。因此,機電技術應用專業應定位在“以電為主、機為輔,機、電、計算機三足鼎立”為宜。[2]
如何把機、電、計算機三者有機聯系起來呢?可以通過完成一個典型的機電一體化產品的設計、仿真、加工制造和調試,將相關的的專業基礎課和專業課程建立起關聯性。比如在《機械設計基礎及課程設計》中,讓學生設計一個典型的機電一體化產品的機械結構,如遙控小車的機械部分。在《CAD/CAM基礎》中,完成該小車的三維造型的設計和二維工程圖,并在三維圖中完成小車的結構分析和動作模擬。在《金工實習》的普車加工中,完成該小車機械部分的加工。在《機械制造技術》課程中,完成該小車的加工工藝方面的設計。在《機床電氣PLC》或《單片機及接口》課程中完成其控制部分設計,最終在《機電一體化系統設計》課程中完成該產品的調試。通過這種方式,可以大大提高學生的學習興趣。
通過把相關的專業課程通過一個企業的典型任務串聯起來,讓機電一體化專業的學生能夠明確自己的學習目標,能夠清楚自己所學的專業知識具體用在什么地方,如何解決實際的問題等。
3教學方法改革
在傳統教學中各個課程之間關聯性不強,并且傳統教學中以老師講課理論性太強、說教為主,使學生感覺很枯燥。爭取把各個專業課聯系起來,采取基于工作過程教學方法解決實際的工程問題,加強學生的技能訓練和解決實際工程問
題的能力。整個課程設置不講求理論知識的系統性和完整性,而強調針對性和應用性。[3]
課程建設的具體改革方法:會根據具體課程采取具體的措施,比如《單片機及接口》課程,可以選擇如圖1所示的理實一體化教室授課。首先,在“理論教學區”講授該項目所需基礎理論知識,當學生掌握了理論知識后,給學生布置該次課需要完成的項目。然后,讓學生分成小組到討論區和資料區討論研究該項目的解決方案。最后,到操作區完成該項目的操作。
在進行理實一體化教學時,需要2名教師,一名主教,一名輔教。主教負責理論教學、控制教學進度、指導學生和評價學生成績。輔教主要負責指導學生,解答學生問題,并可以向主教提出評價學生的建議。
4總結
在教學改革的實施過程中,肯定會遇到很多困難,比如:教學體系的改革需要每位教師(尤其是專業課教師)的配合。教師需要提高自己的技能或者換新教材,要到企業一線實踐,選擇典型的工程項目進行教學,同時,教學方法也要從講授式轉變為互動式和指導式教學,這對教師都是極大的考驗。同時,學校也要給予一定的配合,比如提供教學場地、理實一體化教學設備,師資人員的選拔要根據系部的需要,盡量聘請有相關工作經驗的教師等。
總之,高職高專院校機電類專業教學改革需要克服很多困難,需要教師個人努力、學校管理層的協作、企業的配合、政府的指導,才能真正培養出企業所需要的人才。
參考文獻
[1]張金寶,張曉亮.加強機電一體化專業建設,培養高素質技能型人才.濰坊科技職業學院學報,2007.6
軌道交通行業是廣東省確定重點發展的戰略性新興產業之一,按照規劃,到2020年高速鐵路建成1866公里,廣東省將新增城市軌道交通線路690公里,城際軌道交通線路1593公里。隨著上述規劃的實施,軌道交通裝備制造業的快速發展必然伴隨各種技術裝備的發展,所有這些新型技術裝備的維護自然需要大量的技術人員,另外裝備制造業生產的各種裝備的裝配、調試也需要大量熟悉機電業技術的高技能人才。各種機電設備盡管形態千差萬別,但是基本技術原理具有相同性。“機電一體化技術”是機械、電子、計算機及信息處理技術、自動控制、檢測傳感技術、伺服控制技術、系統工程等有機結合的一門復合技術,它代表著機電工程技術發展的前沿方向,具有強大的創新應用潛力。而如何培養機電一體化技術專業人才服務軌道交通行業,針對軌道交通裝備制造、車站相關機電設備維護保養及車輛檢修基地等技術崗位,著力進行人才培養模式的改革是亟待解決的問題。目前國內外大部分工科類職業學院都開設了機電一體化技術專業,通過對相關院校的調研,該專業的培養目標大體上可歸納為:培養以機械和電子技術為基礎,熟悉現代機械制造的基本理論、掌握機電一體化設備的操作、維護、調試和維修技術的,具有機電一體化產品局部設計和新產品開發能力的,以及產品管理、推廣及售后服務等工作的高等技術應用性專門人才。[2]盡管專業培養目標明確,但各高校都有自己的專業特點,例如新加坡南洋理工學院機電一體化技術專業開設了32門專業課程,其中帶有航空或飛行器字樣的課程就有9門,培養目標明確,專業特色鮮明;廣東輕工職業技術學院的機電一體化技術專業緊緊依靠啤酒、食品包裝等輕工行業,培養在自動生產線及相關自動化機械工作崗位從事安裝與調試、維護與管理、技改與銷售等工作的應用型人才,其校企合作基礎扎實,人才培養質量穩定,社會聲譽較高。廣州鐵路職業技術學院的機電一體化技術專業,在向兄弟院校學習的基礎上,在學院骨干院校建設及創一流高職院校中針對如何適應地方經濟發展,打造專業特色,培養社會需要的人才等方面進行了有益的探索與實踐。
二、專業定位、課程體系與教學改革
(一)專業定位
機電一體化技術涉及的知識面寬廣,是集機械、電子、信息和管理等諸多學科于一體的新興交叉學科,因此機電一體化專業是一個很寬泛的專業,也可以說是一個專業平臺。[3]我們對接廣東省區域經濟發展,通過對機電專業相關的企業、行業、企業聯盟調研,分析與預測專業對應的區域產業人才需求,提煉出軌道交通行業特定工作崗位(崗位群)對機電一體化人才的職業技能與素質要求,其畢業生主要面向機電行業,以及軌道交通行業的機電產品研發制造企業、設備運行等就業單位,面向的主要職業崗位有:自動化設備檢修、電氣設備安裝調試、機電產品開發、設計等。據此,我們依據高技能人才培養要求,將專業的培養目標定為:以市場為導向,主動適應珠江三角洲傳統優勢產業和新型特色制造業發展需要,面向生產、建設、服務和管理第一線,以“產教一體,寓學于工”的模式培養具有創新精神和良好職業道德,具備機電一體化技術基礎知識和專業技能,適應機電一體化產品設計制造、軌道交通機電一體化設備的安裝調試、維護與保養、管理等工作崗位,具有工匠精神、創新精神的技術技能型人才。
(二)課程體系的構建
堅持一條主線、強化能力的原則。即從專業技術應用出發,以培養學生的職業能力為主線,運用倒推法,從職業能力結構,演繹出知識、能力、素質結構,直至人才培養方案、課程標準。其“公共基礎課”按照國家和省教育主管部門的有關精神設置基礎性人文課程以外,根據專業特點和就業市場需求,精心設置了“機械+電氣”雙支撐的“專業基礎課程(專業群平臺課程)”,設置了“機械制圖與CAD”“機械基礎”“電工電子技術應用”“機電傳動與控制”“液壓與氣動技術”“可編程控制器”六門課程。在此基礎上,根據就業市場需求和學生的職業發展需要,設置“專業核心課”和“綜合能力課”,專業核心課開設了“單片機原理及應用”“數控機床電氣控制”“生產線組裝與調試”“機器人技術應用”;綜合能力課開設了機加工實訓、鉗工實訓、機電設備拆裝實訓、電氣控制綜合實訓、數控機床操作與編程、畢業頂崗實習。專業核心課中還開設了城市軌道交通車站機電設備、車站電梯維護課程;專業選修模塊中還設置了鐵道概論、軌道交通車輛構造與維修、車站空調與通風系統維護課程,以對接軌道交通行業發展對車站設備管理和維護人員的需求。為了激發并培養學生的創新創業意識,還開設了就業指導、創新創業指導,以及專業選修課中設置了機電產品創新設計課程,鼓勵學生參加市級及以上大學生創新創業大賽或各類科技創新、創意設計、創業計劃等專題競賽,獲得三等獎及以上獎項的學生可以免修該課程。
(三)教學方法改革
深入開展課程建設與改革,創新課堂教學。推行項目教學、案例教學、工作過程導向教學等融“教、學、做”為一體的教學模式。改革教學方法和手段,強化“以學生為中心”的理念,廣泛運用啟發式、討論式、探究式等教學,以激發學生主動學習的動力。通過建設專業核心課程的精品在線開放課程,使教師利用課程平臺,自主搭建課程、輔助教學實施,實現教學目標;使學生利用該開放的平臺,通過動畫變換視角、直觀形象地學習抽象的概念,使教學活動更加符合學習者的自然思維習慣,提高學習者的學習興趣和積極性,用虛擬仿真替代危險性高或難以安排的現場實習,或展示現實教學中難以理解的復雜結構、復雜運動等,提高實際教學效果,在課堂教學以外鞏固所學和拓展學習。構建選課平臺,借助網絡學習,真正實現彈性教學模式[4]。
三、專業的主要特色和成就
(一)進行訂單班培養模式探索
緊密對接廣東省軌道交通行業的發展需求,依托學院的傳統和專業集群優勢,牽手軌道交通行業企業,聯合培養適應企業特殊需求的高端技能型人才。目前與廣州地鐵、廣州鐵路(集團)公司、東莞地鐵、深圳地鐵、香港地鐵等軌道行業企業開展“訂單式”培養,逐漸形成“人才共育、過程共管”的緊密型校企合作機制,開設“2+1”模式訂單班。校企雙方形成共同制定人才培養方案、共同培養學生、師傅教師互派共培、資源共享的機制。同時建立企業兼職教師庫,聘請企業的能工巧匠與校內教師共同講授課程,針對學生未來的工作崗位技能進行授課。在跟崗、頂崗過程中采用企業教師一對多、一對一的教學,指導學生獨立操作。通過半年的企業頂崗實習,切實提高學生職業素質,實現頂崗實習與工作崗位對接。
(二)建成中高職銜接培養體系
近年來先后實施了3+證書、三二分段、中職自主招生等中高職銜接的人才培養模式改革,在人才培養規格定位、人才培養方案、課程設置、實訓實習、培養模式、實訓條件建設及師資隊伍培養等方面做好銜接和溝通,探索構建中高職模塊化課程體系,形成中高職一體化的人才培養方案以及相應的人才培養機制,促進中等職業教育與高等職業教育協調發展。在項目建設中從實踐上升到理論,并制訂了中高職銜接的專業教學標準和課程標準。
(三)利用工學結合園中的“校中廠”和校內實習基地,提高學生的實踐動手能力
專業以培養學生的崗位職業能力為核心,構建以校內專業崗位實踐和校外頂崗實習組成的實踐教學體系。校內生產性實訓教學根據教學目標和畢業生就業崗位能力要求,按照由淺入深,從簡到繁,從單一到綜合的邏輯進行安排。校內生產性實訓注重單項能力的強化訓練及簡單功能系統的設計、裝調、維修等。為此我們通過“引企入園”的方式,引進了廣州市鴻輝電工機械有限公司、廣州冠通機械設備實業有限公司、東莞景騰自動化科技有限公司等以機電一體化產品為主業的實體企業,校企共建“校中廠”。在“校中廠”內安排對應的崗位進行頂崗實習,達到綜合鍛煉畢業生解決問題、適應工作崗位要求的培養目標。如在“校中廠”進行可編程控制設計、機電設備拆裝實訓、單片機產品控制系統設計、生產線的安裝與運行調試、數控機床的電氣線路連接及系統調試等。
(四)畢業生得到社會認可
根據廣東省教育廳委托第三方專業評估機構麥可斯MICOS對畢業生評估報告數據顯示,我校機電一體化技術專業2014屆畢業生畢業半年后就業率高達100%,高于全國94%的水平。畢業半年后平均月收入為3746元,高于其他國家骨干校相第2期鄒偉全,張曉東,張楊:具有軌道交通特色的機電一體化技術專業建設探索與實踐關專業3478元的水平。近三年用人單位對畢業生綜合評價的稱職率達100%,優良率大于70%。畢業生就業后,在較短的時間內得到了企業的高度認可,其工作態度端正,具有較強的吃苦耐勞、勤奮務實的精神;知識面寬,上手快,并具有較強的創新精神,贏得了良好的社會聲譽。
(五)報考、報到率處于較高的水平
從廣東省自主招生分專業報名情況來看,機電一體化專業報考率2015年達604.44%,2016年達513.24%;在普通高校招生考試中2015年報考率達147.37%,2016年達153.22%。從報到率來看,2015年為92.39%,2016年為93.12%,以上數據說明廣州鐵路職業技術學院機電一體化專業得到社會的認可。
四、結語
經過多年的建設,機電一體化技術專業依托廣州鐵路職業技術學院在軌道交通行業的傳統和集群優勢,定位于軌道交通特色的機電一體化人才培養,從人才培養模式改革、教學方法創新、師資隊伍建設、實踐教學條件改善等方面開展一系列特色專業實踐活動,各項工作卓有成效,特色更加鮮明,現已成為面向軌道交通車站培養特色專門人才的基地。
作者:鄒偉全 張曉東 張楊 單位:廣州鐵路職業技術學院
參考文獻:
[1]教育部.關于印發《高等職業教育創新發展行動計劃(2015—2018年)》的通知[Z].教職成[2015]9號.
[2]朱敏紅,閆紅蕾.機電一體化專業職業技能體系的研究[J].職教通訊,2012(3):20.
關鍵詞:電氣系統;機電;優化設計
中圖分類號:U671.91+5 文獻標識碼:A
1 機電一體化集成裝配裝置概述
原有機電一體化集成裝配裝置主要由機械本體、控制系統、工控機測量系統、力傳感器系統、真空系統和氣動系統及工裝等組成。由于工控機測量系統與控制系統是相對獨立的一套系統,本論文將不論述。控制系統采用西門子840D和FM-NC數控系統來控制7個數字軸和2個模擬軸,其中840D系統控制7個數字軸(X、Y、Z、C1、C2、C3、W軸)的運動和處理力傳感器的快速響應及相關實時控制,以及和工控機測量系統間的通訊和協調控制。FM-NC系統控制2個模擬軸(W1、W2軸)的運動,實現調姿機構的運動控制,從而達到對待裝配工件的姿態調整。在上述的9個軸中,X、Y、Z、W、W1和W2軸是直線軸,C1、C2、C3軸是旋轉軸,其中C1軸的旋轉角度范圍為0°~380°。W1、W2軸組成調姿機構,在調姿機構的下端裝有拾取工件的真空吸盤和在移動過程中對工件起保護作用的氣動手爪。W軸作為加載機構的加載軸在所有工件裝配完成后對整個產品進行下壓加載。C2軸作為裝配工位,C3軸作為待裝配工件放置工位裝置的系統構成如圖1所示,其中控制系統為SINUMERIK840D數控系統(CNC)。
2 電氣系統的優化和改進設計
2.1 冗余設計
工作冗余應用在抓取所用的抓具以及吸納裝置,這使得裝置更加穩定,對于裝置以及器具的安全更具效果,如圖2,若想要杜絕抓具產生錯誤操作,例如應當閉合的時候顯示敞開,而本應敞開的時候發生了閉合,而應當將目標吸上的時候不產生效果,以上為誤操作的表現,另外還有精度的掌握,抓合的力度以及方位,時間的準確,為了達到最佳操作效果,采用兩個模塊一個信號的對應模式加入設計。而對氣動抓合也有更好的設計,被作為并聯冗余的,除此,織襪器對于信號輸出系統進行的控制也采用這一方法,不過在繼電器控制電路不適用這一方式,而選用串聯和并聯配合的設計。
在圖2中Gn和Gn+1是兩塊完全一樣的SIEMENSDO模塊,模塊以及信號相互對應,模塊的工作時間同步,因為繼電器是并聯的,都通過同一個輸出點來控制,所以通常兩個繼電器同時有效,但是如果其中一個發生狀況,可利用的輸出信號就會產生,特別針對氣動手抓。根據經驗,只要并聯的兩個模塊當中有一個不在狀態,或者兩個都出了問題,即可收到輸出信號。
2.2 抗干擾設計
機電一體化內容很多,電流充足和電壓很高的裝置以及電壓需求小,電流較低的裝置,也就是通常所說的弱電設備,這二者都是存在的,而通常強電裝置本身的磁力以及聲音會將弱電裝置干擾,弱電裝置不但受到強電裝置的干擾,其也會受到相似信號的干擾。此外,對弱電裝置造成干擾的還有磁力聲音以及供電系統,并且可以將供電干擾當做是元件受到干擾并且運行不穩定的主要方面,可以導致內容處理偏差,影響整個系統的最終效果,因此,在設計中一定要注意抗干擾能力。下面幾種方法的抗干擾能力十分有效,被廣泛使用。
2.2.1 屏蔽技術
屏蔽技術可抑制電磁噪聲沿著空間的傳播,及切斷輻射電磁噪聲的傳輸途徑。在裝置中,除了380V和220V電源電纜之外,其余電纜均使用了帶屏蔽層的電纜,這將本信號的干擾源禁錮起來不會對外形成干擾,并且也阻止了外界的向內干擾。
2.2.2 接地技術
接地技術的應用是電路設計中一個不能缺少的角色。系統以及電路將“地”作為一個重要的參考方面,而其中的各個部分,例如電路和電流等都要經過地面,才能形成可以循環的回路。這一裝置中包含了工地,屏蔽以及保護等連地接線,其中,保護地線是將電氣控制柜柜體、操作臺機殼和裝置本體都可靠接地;地線使用的方法都是并聯和單點的形式,對于干擾的抵抗能力很強,屏蔽接地是將所有的屏蔽電纜的屏蔽層通過接地線可靠地接到同一個接地銅排上,電源變壓器和隔離變壓器的屏蔽層接到保護地線。
2.2.3 濾波技術
濾波器是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構成的頻率選擇性二端口網絡,可以插入傳輸線中,抑制不需要的頻率進行傳播,能較小衰減地通過濾波器的頻率段稱為濾波器的通帶。通過時受到很大衰減的頻率段稱為濾波器的阻帶。為了抑制供電電網系統和裝置周邊環境用電設備所產生的電磁噪聲對控制系統和驅動系統的影響,可以達到排除干擾的電氣系統的方式,例如浪涌吸收器等也是其中一項。
2.3 熱設計
元件生產的原料用一定的溫度適應,如果溫度不適宜可能造成原料的性能出現改變,而制造出的元件的效果也會發生差異,但是只強調溫度還不夠,如果溫度適宜,而太長時間也會引起故障,根據發生故障類型和次數的統計,溫度和使用時間的適當和工作效果聯系十分緊密。
通常,溫度如果不正常,太低溫和過高溫都將引起故障,而高溫尤其是引起故障的原因,數據表明高溫度和故障指數之間有直接關系,其各種性能參數,如耐壓值、漏電流、放大倍數、允許功率等都是溫度的函數。在本裝置中,SINUMERIK840D數控系統、SIMODRIVE611D數字伺服驅動系統、松下模擬伺服驅動系統、可編程邏輯控制器(PLC)以及它們的電源都是模塊化結構。每個模塊內都有大量的電子元器件。
結語
本文總結說明了機電裝置中的連接方式和抵抗干擾之間的關系,通過系統的介紹這些方法的運行過程以及缺陷等,提出合理的優化手段,有助于使用者和設計者參考自身所具有的條件對各個線路裝置進行最優設計,找到元件與效果之間的最好關系,促進使用的合理性。
參考文獻
[1]方建軍,田建君,鄭青春.光機電一體化系統設計[M].北京:化學工業出版社,2003.
從上個世紀60年代起,我國的工業與軍用電子裝備開始從仿制走向自行研制,經歷了40多年的發展歷程,積累了豐富的經驗,目前已在電子裝備的設計與制造上走向世界的先進水平,與此同時也深刻認識到結構與工藝對電子裝備的性能有著重要的影響,電子裝備中電氣設計、結構設計及制造工藝是密不可分的,并趨向融為一體設計。電子機械是研究電子與信息系統中的機械與結構問題的一門機電光相結合的邊緣學科,它通過研究機械、電磁、熱之間的耦合關系,把電子設備的原理設計轉化為機械和結構的設計,提高其在機械、電磁、熱環境中的可靠性,以保證其電氣性能指標。與一般機械專業相比,電子機械的研究有其自身的特點:在目的上,電子機械在于捉高電子裝備系統的電氣性能,而常規機械則是為了提高其機械性能。在實現手段上,前者主要通過改變、優選機械結構參數與工藝來實現,而后者則主要通過電子信息、光電子信息來實現。在機電一體化的載體方面,前者是電子系統,后者為機械結構系統。從對系統的重要程度看,機電一體化對電子裝備而言不但重要而且是其生命之所在。現代國防武器裝備對軍用電子裝備提出了越來越高的要求,突出表現為高頻段、高增益,快響應、高指向精度,高密度、小型化。為適應上述發展趨勢和要求,在電子信息行業,亟須培養具備電子機械專門知識,從事電子機械的工程應用型人才和研究人才。
二、電子機械人才知識結構體系和課程結構體系
如何有效地培養出適應電子信息領域需求的高層次電子機械人才,或者說,如何科學合理地建立起電子機械人才培養模式和課程結構體系,是我們從創辦這一專業開始就一直探討的問題。一個真正合格的電子機械人才必須把機械知識和電子技術、計算機技術以及信息技術等知識有機地融合在一起,全面、綜合地設計電子設備。在制定教學計劃和建立課程體系時,從構建學生知識結構的角度,按模塊化分課程體系更容易建立知識結構與課程體系的對應關系。將電子機械方向人才培養的知識結構,劃分為基礎知識模塊、專業基礎知識模塊和專知識模塊。基礎知識模塊分為工程基礎知識、機械基礎知識、電子及信息基礎知識、機電控制基礎知識和工程測量基礎知識5個子模塊,重點是保證學生具有扎實的數理基礎、良好的外語能力和熟練的計算機應用能力。專業基礎知識模塊主要是掌握機械設計及其自動化專業的通識知識,包括機電一體化知識、機電控制工程知識等。專業知識模塊是在結合基礎知識模塊如何構建交叉融合的知識結構,對于電子機械培養方向,除了掌握機電一體化方面的基礎知識之外,更重要的是掌握面向電子信息領域的電子設備的設計和集成化制造方面的知識,這其中主要包括電子設備環境防護、天線結構設計、辦公自動化設備和高密度組裝等知識。
由于電子機械方向涉及多個領域的知識,課程設置的主要問題是如何在有限的學習時間內合理地安排機、電等多學科的課程問題,如果只是將課程硬性疊加,則學生不堪重負,且學生對相關知識的應用不能有機地結合,會使學生感到對各方面的知識都沒有學好,因此必須對原有機類和電類課程進行優化、精簡、合理的組合并創新。我們結合自身的情況,所遵循的原則是:“面向電子信息領域,以電子設備CAD/CAM為主線,以創新設計為核心,強化基礎、注重實踐”。貫穿4年培養計劃的主線是電子設備設計制造綜合能力培養。在培養計劃和課程體系的框架上,結合電子機械知識結構體系要求,2005年,按照教育部新的專業目錄,本專業制定了新的教學計劃和課程體系,我們設計了平臺模塊式課程框架結構,突出了課程的整體優化與整合,突出了加強基礎,突出了方向的靈活性和適應性。新的課程體系課內總學時設定為2559學時,其中分為必修課、限選課與選修課程,開出課程總學分為272.5,準許畢業的最低學分186.5。
課程體系為四級平臺(平臺體現了課程的分類與整合):
1.公共基礎平臺。作為通識教育部分,對全校學生統一要求。課程分為5大模塊:數學、自然科學模塊,人文社會科學模塊,工具與方法類模塊工程概論模塊以及體育。
2.機械工程學科群技術基礎平臺。(這一平臺課程與部分機電工程學院其他專業共同使用。)
3.機械設計制造及其自動化專業基礎平臺。
4.電子機械方向平臺。
三、課程的建設與改革工作
1.機電化合,解決機電結合、設計與制造相結合過程中教學時數劇增的問題
正確處理機械與電子、設計與制造的關系,強調以機為主,以設計為主。在教學計劃實施過程中,機械類課程中基礎課、專業基礎課與一級機械類專業一致。電子類課程主要著重基本原理與定性設計,區別與電子類專業。專業課程中重點探討機械結構如何保證優良的電子性能。
2.設置與電子機械領域發展相適應的教學內容
針對電子信息行業特點,開設具有明顯電子機械特色的課程,如:電子設備熱控制技術、天線結構設計、電磁兼容性設計、現代電子裝聯工藝學等課程,以使所培養的人才能自如地應用所學的專業基礎知識和專業知識進行電子行業電子設備設計的技術工作。
3.全方位提高學生的科學研究素質
通過豐富多樣的方式培養學生的多種能力,尤其是學生參加科學研究能力的培養,一直是課程體系改革追求的目標。首先在加強教學環節建設的同時,實行實驗室開放制度,增加電子機械方向上綜合性、設計性實驗項目。其次實行導師制,遴選優秀學生在本科階段參加導師的科研工作。再者組織學生參加“全國大學生機器人大賽”,“全國大學生電子設計競賽”、“全國挑戰杯競賽”、“全國大學生機械創新設計大賽”、“全國大學生數學建模競賽”等活動。通過這些措施,在相當程度上激發了學生的創新意識,提高了科研能力,也進一步夯實了基礎。
4.結合專業發展的要求,強化實驗室建設
實驗室是學生綜合素質和科學思維培養的重要場所。為適應學科發展和人才培養需要,我們把本學科實驗室硬件建設和管理體制改革結合起來同步進行,以先進制造技術為基礎,以制造信息技術為紐帶,建設學院的專業基礎課實驗室。在機電工程學院形成了一個集現代設計技術、制造技術、控制技術、測試測量技術、信息技術為一體的院級綜合實驗平臺。為本科生及研究生的基本技能訓練、創新能力培養提供強有力的支持。
5.抓好教材建設工作,形成具有本學科特色的教材體系
在本專業初創時期,我們編寫了首批機電結合型的教材,填補了國內空白。幾十年來,始終把教材建設放在十分重要的位置,常抓不懈,形成了統編教材、自編教材及實驗講義相互配合的、比較完整的、有特色的機電結合型的教材體系。10年間出版了教材25部,獲國家優秀教材獎2項,省部級優秀教材獎7 項,校級優秀教材和講義26項。我們在教材建設方面的體會是:第一,要有明確的教材建設規劃和目標。第二,在教材建設的方向上,始終不渝地堅持機電結合的特色。第三,堅持國內外著名教材與本專業特色相結合。第四,始終注意教材的社會效益。不僅僅局限于滿足大專院校教學的需要,而且非常注意其學科性與工程實用性,及時將科研體會與工程實踐的內容加入教材中,以使教材成為本學科領域各部門各行業工程技術人員的參考用書,提高教材的社會效益。
機電一體化實習周記【1】 20xx年12月10日至12月18日
在幾天的尋找單位終于在單位落實了下來。在徐工工程機械司建機械分公司(簡稱徐工建機)。被分配到機電加工車間從事一名學徒。
這次實習的意義十分重大。因為這個廠里面有很多設備涉及到機械方面的即是和我們專業相關的。在這個星期中我們是懷著興奮和緊張的心情度過的。這個星期我們感觸也很大,感覺到學校與社會的區別。理論知識和社會實際需求的區別以及各種復雜的社會人際關系;不在像學校那種所謂的單純機械知識觀念,而是理論和實踐的結合。它考驗著我們所學知識的應用程度。
在這個星期中我們只能從普通的基層做起彎線。彎線是一個苦差事,那些鐵線可不是開玩笑的。不是有很多那種油就是全是鐵銹,雖然我們戴著手套但是我們的雙手還是很臟;整天渾身都是臟兮兮的。盡管是這樣,我都毅然決定在這里實習下去,因為我相信在這里可以學到很多在學校無法學到的東西。天降大任于斯人也,必先苦其心志。這個彎鐵線只是個開始,因為我知道我們自身空間是可以大大提升的。
另外我還理解了鋼材長度尺寸是各種鋼材的最基本尺寸,是指鋼材的長、寬、高、直徑、半徑、內徑、外徑以及壁厚等長度。鋼材長度的法定計量單位是米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)。在現行習慣中,也有用英寸()表示的,但它不是法定計量單位。
在這短短的這個星期中,除了見識到了現代化機械還讓我感受到人與人之間的相處。讓我認識到學校讓我們出來實了讓我學習到新型專業化知識之外亦是讓我們學習怎么樣進行人與人之間相處。這僅僅是我們步入社會的起點也是我人生一個新的起點。
20xx年12月19日至12月30日
這周只要是干點小手工活,就是幫師傅把銑出來的零件加工下,上上螺絲,打打毛刺,再組裝起來。最不如意的是打毛刺的時候把手指弄破了,痛,師傅說沒事這是在所難免的,以后小心點就行啦。
銑床師傅給介紹了銑床的一些概論。銑床系指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機床。通常銑刀旋轉運動為主運動,工件(和)銑刀的移動為進給運動。它可以加工平面、溝槽,也可以加工各種曲
面齒等。銑床的種類很多,按其結構分主要有:
(1)臺式銑床:(我家的銑床)小型的用于銑削儀器、儀表等小
型零件的銑床。
(2)懸臂式銑床:銑頭裝在懸臂上的銑床,床身水平布臵,懸臂通常可沿床身一側立柱導軌作垂直移動,銑頭沿懸臂導軌移動。
(4)龍門式銑床:床身水平布臵,其兩側的立柱和連接梁構成門架的銑床。銑頭裝在橫梁和立柱上,可沿其導軌移動。通常橫梁可沿立柱導軌垂向移動,工作臺可沿床身導軌縱向移動。用于大件加工。
(5)平面銑床:用于銑削平面和成型面的銑床,床身水平布臵,通常工作臺沿床身導軌縱向移動,主軸可軸向移動。它結構簡單,生產效率高。(第三點去哪了?)還有搖臂銑床、床身式銑、床專用銑床等。
銑床組成部分
1、輔助裝臵 如液壓、氣動、、冷卻系統和排屑、防護等裝臵。
2、主軸箱 包括主軸箱體和主軸傳動系統,用于裝夾刀具并帶動刀具旋轉,主軸轉速范圍和輸出扭矩對加工有直接的影響。
3、控制系統 銑床運動控制的中心,執行加工程序控制機床進行加工。
4、機床基礎件 通常是指底座、立柱、橫梁等,它是整個機床的基礎和框架。
5、進給伺服系統 由進給電機和進給執行機構組成,按照程序設定的進給速度實現刀具和工件之間的相對運動,包括直線進給運動和旋轉運動。
感覺師傅好像有點啰嗦,其實我不想知道那么多型號的銑床的,可師傅都說了,我就不經意記下來一點,以后可能用的著吧。值得注意的就是安全,安全永遠都是最主要的,大家都這么說,沒錯。
機電一體化實習周記【2】 4月15~19日 電子拆裝
4月15日,我們告別了黑板與課桌,取而代之的是拆裝實習剛走進實訓室,只見每張桌子上立著一根電烙鐵,還有一個長方體的塑料盒據師傅介紹,這一周我們需要自行組裝一臺收音機
我好奇地打開盒子,里面最醒目的是一塊電路板,其余那些細小的零件都裝在塑料袋里:電阻、電容、電感還有一些不常見的二極管、三極管這些都是組裝收音機的必備零件,只有把它們準確無誤地焊接在電路板上,才能聽到最清晰、和諧的音頻
短暫的一番講解后,我們開始實戰了初次拿起電烙鐵,我難免雙手顫抖我小心翼翼地把一個電阻兩端從電路板穿入,然后一手拿著電烙鐵,另一只手捏著焊錫絲在接口附近打轉剛把焊錫固定到焊點上,焊錫就很快流淌下來,化成了一大片于是我只好敲擊幾下烙鐵,又用烙鐵尖把多余的焊錫吸掉,這才算焊完第一個元件
在后面的焊接中,我有意識地在最后把烙鐵向上提起,這回焊點圓滑了許多,像荷葉上的露珠
周三下午,焊接完整個電路板,我們把電源盒揚聲器接入電路這時很多同學的收音機發出了嘶嘶的雜音,而我手中的揚聲器卻還保持著沉默問題究竟出在哪里呢?我把裝配圖拿來逐一對照,這才發現有兩個中周接反了10個焊點此時都已經被焊得天衣無縫,要想把它們都拆下可不容易我挨個接點融化焊錫,把電路板立在桌子上卡來卡去,又拿著鉗子使勁往外拉忙了半個小時也未能搞定,無奈只好向師傅請教
師傅憑借著嫻熟的技巧,很快就取下了兩個中周但是,焊盤已經被侵蝕得滿目瘡痍,幾乎沒有挽回的余地了時間已經是周四了,看著手中的一團廢品,我焦急萬分中午,飛速吃完飯的我趕到電子城購買了一套新的原件,回到車間從頭做起
有了上次的教訓,這次我在安裝時十分謹慎,照著圖紙打量準確之后才肯下手周四下午,我的工作質量和效率都大大提高,只用了一個半小時就裝完了大部分零件
周五上午,其余同學的作品都已經驗收完畢下午本來應該放假,而我的第二手產品還沒成型,我于心不忍于是周五下午,我獨自走進車間,繼續剩下的任務15點21分,揚聲器和線圈接穩了,我把電源接通,終于聽到了揚聲器發出的嘶嘶聲
我把這遲到的成果拿給師傅看,這回可算是讓師傅滿意了一回看到時間已晚,最后的調試留待周末進行
這周我少放了半天假,晚一天享受到了成果,不過我并未因此抱怨畢竟多練習、多從實踐中積累經驗才能更好地完成今后的工作前一次的失誤讓我對電路構造有了新的認識,這是我終生不忘的知識要點為了成功,我們應該勇于嘗試才對
4月22~26日 機械拆裝
22日,我們20xx名同學又被分配了新的任務機械拆裝自行車、柴油機、減速器、離心泵這些都需要我們拆成零件,再裝回原樣
周一的自行車拆裝相信大家都不陌生,但實際操作起來可不像想得那樣容易把零件拆完之后,它們形形地在桌上拍成了長隊要想把它們正確歸位,還需要用心記憶好在當天的時間比較寬裕,拆裝共進行了3次,我對零件次序已經有了明確的記憶
接下來的柴油機是一個龐然大物,需要7人合伙才能完成第二天,我們7人分工明確:抬舉重物、加固、傳遞工具都有了專門的人員上午全部拆開,下午再裝好,沒什么問題
[關鍵詞]機電類專業CDIO卓越工程師教育課程體系培養模式
[中圖分類號]G640[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437(2013)08-0046-03
一、卓越工程師教育與CDIO的關系
“卓越工程師教育培養計劃”是國家宏觀的培養目標要求,其工作思路是借鑒世界先進國家高等工程教育的成功經驗,創建具有中國特色工程教育模式,通過教育和行業、高校和企業的密切合作,以實際工程為背景,以工程技術為主線,著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力,培養造就一大批創新能力強、適應企業發展需要的多種類型優秀工程師。CDIO工程教育理念和培養模式注重培養學生系統的工程技術能力,尤其是項目組織、設計、開發和實施能力,以及較強的溝通和協調能力,體現了當今工程教育的國際共識。可見,CDIO人才培養模式和理念與卓越工程師教育培養計劃的教育理念是高度一致的,而且CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果,應該作為實現卓越工程師教育培養計劃的重要途徑,也是加入卓越工程師教育培養計劃的基礎。
二、機自專業卓越工程師教育培養要求
機械設計制造及其自動化專業是典型的工科機電類專業,培養卓越工程師正是這類專業教育教學所追求的理想目標。根據近年來專業進行CDIO工程教育改革實踐取得的經驗,開展卓越工程師教育培養模式的探索具有更積極的意義,而且卓越工程師教育對學生的知識、能力和素質的培養要有具體的要求。
1.接受通用知識的基礎教育,具有扎實的數學、物理、化學等自然科學基礎知識,較強的外語和計算機應用能力,較好的人文、藝術和社會科學基礎,初步的經濟管理知識。
2.接受專業基礎教育,較系統地掌握機械制圖、力學、機械設計、電學、機械工程專業基礎領域的基本知識和技能。
3.接受專業基本技能訓練,掌握本專業必須的零件測繪、力學分析計算、實驗、測試、數據分析、文獻檢索和基本工藝操作等方面的基本實踐技能。
4.接受專業知識教育與專業技能訓練,具有本專業領域或方向所必需的專業知識,了解專業領域技術標準,相關行業的政策、法律和法規,了解本專業及相關學科前沿及發展趨勢。
5.接受工程意識與創新意識的培養與訓練,具有綜合運用所學理論、分析解決工程實際問題的能力,能夠參與生產、并具有基本的運行和維護能力,具有進行產品開發和設計、技術改造與創新的初步能力。
6.獲得綜合素質的教育與培養,具有較強的交流溝通、環境適應和團隊合作的能力,具有較好的組織管理能力,具有良好的質量、環境、職業健康、安全和服務意識,具有應對危機與突發事件的初步能力,以及較高的綜合素質和職業道德修養。
三、課程體系改革規劃與實踐
課程體系改革始終是貫徹CDIO工程教育改革理念,落實人才培養方案的具體保證。
(一)調整兩課開設學期,優化課程布局
兩課是標示中國特色高等教育的重要課程,共有356學時,16個必修學分,一般集中開設在大學一、二年級,在限制每學期計劃學時的要求下,一些基礎性課程被迫后延,對學生的工程意識和創新能力培養和訓練非常不利。本專業在CDIO工程教育改革實踐過程中,多方考察、學習,并與學校主管領導和教務處領導多次研究,做出了調整兩課開設學期的重大決定。將兩年完成的兩課主要教學任務調整為四年完成,即每學年開設一門政治哲學類課程,保證兩課四年不斷線:大一第一學期開設 “思想道德修養與法律基礎”,大二第一學期開設“中國近代史綱要”,大三第一學期開設“基本原理”,大四第一學期開設“思想和中國特色社會主義理論體系概論”。在兩課教學過程中,可以通過課程內容的改革,重點教育和培養學生的職業道德和社會責任感。在大三、大四學年開設政治課更有利于準備考研的學生學習和復習,大二調整兩課余出的學時由技術基礎課來遞進填補,優化了課程布局,為學生開展創新訓練提供了專業基礎,更有利于專業培養目標的實現。
(二)公共基礎課程體現工程應用意識
英語課分層次教學,入學即可參加大學四、六級考試,通過者可以進入專業實驗室接受工程意識和創新能力訓練。
數學課教學內容與方式改革,在講述數學知識的過程中,啟迪學生的數學思維方式,教會應用數學理論進行工程建模的方法,數學中的實例應該以機械工程的具體對象為目標,使學生體會到學以致用的感覺,激發其學習興趣。
大學物理課教學內容與方式改革,在講授物理知識的基礎上,傳授和訓練進行物理實驗的基本方法、基本技能,訓練觀察現象與數據分析的能力,為工程實驗奠定基礎。
(三)技術基礎課程培養工程意識
在大一第二學期新增開設機械工程導論課程,介紹機自專業的培養目標、教學計劃、學科發展、工程案例,為學生提供一個開發產品、裝備和系統的理論知識與工程實踐的基本思維框架;勾勒出一個工程師的任務和職責,以及如何應用科學知識來完成這些任務的思維方法;并有意識地引導學生培養必要的個人能力和人際交往能力;進行學為所用的工程意識的啟蒙教育。
改革機械制圖課程體系,增加三維圖形教學內容,將獨立開設的零件測繪教學環節融入機械制圖理論課的進程中,理論與實踐應用綜合在一起,同步進行,初步培養學為所用的工程意識。
機械原理和機械設計課程體系改革,將獨立開設的機械原理課程設計和機械零件課程設計教學環節調整到對應的理論課學期,將課程設計內容與理論課內容綜合在一起,同步進行。在機械原理或機械設計理論課開始之初,將課程設計的任務布置給聽課學生,并要求理論課程結束時完成課程設計任務。教師講授理論課時始終關注課程設計內容,督促和指導學生完成所講相關內容的課程設計任務,使學生邊學、邊練、邊用,理論緊密聯系實際,不斷建立學為所用的工程意識。機械原理與機械設計課程與原培養計劃比較,分別提前1個學期開課,以便為后續專業基礎課提供前期知識。
(四)專業課程增強實踐能力訓練
專業課程的改革方式是減少專業課的理論授課學時,大幅度增加實驗、實踐訓練學時,盡量將CDIO理念貫穿于課程教學中。根據培養目標、對主要課程及學時比例進行了綜合調整,構成如表1所示,其中單片機原理及應用、井下作業設備與工具和海洋石油裝備概論為新增課程,目的是增強機電基礎和突出石油特色;合計增加100個實驗學時、88個理論學時。取消了獨立的專業英語課程,設置兩門以上的專業課程采用雙語教學,從而保證學生專業外語應用水平;專業英語(64學時)和思想和中國特色社會主義理論體系概論(96學時)后置余出的160個必修課程學時基本平衡了增加的專業課理論和實驗學時。
表1課程改革新增實驗學時課程列表
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(五)課程設計實施CDIO模式
“機構分析創新設計”和“機電一體化系統創新設計”是東北石油大學機械設計制造及其自動化專業參加教育部CDIO工程教育改革試點,實現“卓越工程師教育培養計劃”的目標,為培養本專業學生的個人、人際交往和團隊合作能力,產品、過程和系統的設計、建造和控制能力,而分別在大二和大三短學期新增設的2個理論與實踐相結合的教學環節。目的是為學生逐步獲得優良的工程素質和綜合能力(學會求知、學會做人、學會做事、善于合作)奠定基礎。
每個班分成6~7個設計小組,每個小組獨立承擔一個設計題目,由4~5人組成,自選組長,組長負責設計小組任務分配、組織管理和工作協調。每個小組提交一份設計報告和每個小組成員的個人工作過程記錄(手寫),并進行ppt匯報答辯。機構分析創新設計提交的設計報告包括:設計分析說明書、CAD 設計圖紙;機電一體化系統創新設計提交的設計報告包括:設計分析說明書、CAD 設計圖紙、控制原理圖、電氣回路圖、程序設計圖。
課程設計的考核方式進行了如下探索:
1.組長給定本設計小組成員的個人貢獻或成績排序。設計小組組長根據小組同學的個人貢獻、合作表現,按分差不小于2分給出小組成員個人成績,或給出小組成員成績排序。
2.指導教師組成的答辯組評定設計小組成績。答辯組根據每個小組設計總結報告撰寫的質量(結構層次、語言表達、分析計算、撰寫規范);設計圖紙的質量(圖紙完整、表達正確、符合規范);答辯過程表現(匯報講述、回答問題、PPT質量)等項目按百分制綜合給出該組設計的綜合成績。小組的答辯綜合成績為小組成員的個人成績中間值偏上。
3.指導教師還可以根據設計小組每個同學的平時表現(出勤情況、工作態度、提問情況)調整個別同學的個人成績,更好地維護公平性。
4.學生自評與團隊成員互評可以調整小組組長給出的成績排序偏差。小組成員自評主要考核學生的誠實性;團隊成員互評主要考核學生的公正性和團結互助精神。
(六)畢業設計實施CDIO模式
大四第二學期全部進行畢業設計,將畢業設計從13周延長至18周,有利于完整系統地實施CDIO工程教育模式。
在畢業設計的準備、進行和總結的全過程中,對各個環節都進行嚴格把關。首先在選題上,采取指導教師申報題目,然后由教研室從中優選確定,保證工程實際設計題目占到80%的比例。將確定好的設計題目下發給學生,使學生有很大的選擇權利,在個別嚴重沖突的題目上,由教研室做適當調整。這樣做,能夠激發學生的興趣,提高學生對畢業設計的積極性。
學生在畢業設計過程中,把幾年中所學的理論知識綜合應用于工程實際,不僅鍛煉了他們分析研究問題的能力,而且增強了他們的工作責任感,從而使他們投入更多的精力;遇到疑難問題,指導教師能及時地給予啟發,并與之研究、討論,激發他們的創新意識。對于常出現的問題事先講給學生,使其自檢、互檢,有問題及時修改,爭取交出一份質量較高的畢業設計答卷。
在畢業設計的最后階段,教師根據畢業設計的任務書對設計圖紙嚴格審查,杜絕在答辯時出現“設備無法安裝、機構不能轉動、機件互相碰撞、工件不能加工”等原則性問題。隨著畢業設計的完成,多數學生基本掌握了進行工程設計和解決工程實際問題的方式和方法,并培養了創新意識,已具備直接服務于生產與工程建設的能力。在教師嚴格要求、認真把關下,學生完成較好的畢業設計可以直接轉化為生產力,經過近兩年的統計,學生的畢業設計經修改后直接應用于工程實際生產的占18%左右。
四、CDIO實踐總結
2010年機械設計制造及其自動化專業代表東北石油大學成為教育部CDIO工程教育模式第二批試點院校。經過多年的實踐探索,機自專業基于CDIO教育理念的人才培養模式已經逐步形成,對專業培養目標、培養方向、教學計劃、課程教學大綱、實踐環節教學大綱、課程教學體系等進行了卓有成效的改革與建設。
東北石油大學機械設計制造及其自動化專業已經分別在機自07級、08級、09級的部分課程和環節逐步開展了CDIO工程教育模式的探索性實踐,完成了機電一體化原理及應用、數控加工技術、電氣控制技術、液壓與氣動、機械控制工程、石油鉆采機械等課程為載體的CDIO三級項目實施試點工作,都取得了預期的效果,并獲得了良好的經驗;機自2010級、2011級的人才培養方案已經融入了CDIO理念,并根據調整后的課程體系有序地進行全面實踐和總結;機自2012級、2013級的人才培養方案在CDIO實踐基礎上又加入了卓越工程師培養計劃的新要求,正在進行著初步的實踐探索。
CDIO工程教育模式的廣泛實踐有效促進了本專業大學生創新創業訓練計劃和科技創新活動的開展。在創新實踐活動中,學生明確自己的發展目標,積極性、主動性非常高, 2010~2013年本專業學生承擔或完成 “國家大學生創新創業訓練計劃項目”15項,發表科技論文10篇,獲得以“挑戰杯”為主的科技競賽獎勵30余項。
五、結束語
東北石油大學機械設計制造及其自動化專業在CDIO工程教育改革實踐過程中不斷探索和總結,逐漸積累了一些工程教育改革的經驗,基本建立起CDIO工程教育的實施環境,為培養一批工程意識好,實際工作能力強的優秀學生奠定了良好的基礎。同時,我們也在實踐中漸進性地理解卓越工程師教育培養計劃的內涵,并逐步明確:CDIO工程教育與卓越工程師教育培養計劃的理念是一致的,卓越工程師教育培養計劃是宏觀指導方針,CDIO是具體實施模式和重要基礎。
[參考文獻]
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[2]吳恭興,劉文白,張寶吉,等.基于CDIO模式的卓越工程師培養方案的探索與實踐研究[J].大學教育,2013,(9).
自學考試時間
遼寧遼陽2020年上半年理論課考試時間為4月11日星期六、12日星期日(上午9:00-11:30;下午14:30-17:00),各專業考試課程和時間安排詳見(附表四、五)。2020年上半年實踐環節考核和論文答辯的時間由各主考學校確定,各專業實踐環節考核課程及時間安排詳見(附表六、七)。
停考專業和遺留問題處理
(一)停考專業
1.能源管理(專科和獨立本科段)專業自2017年下半年起停止接納新生報名,2020年下半年起不再安排課程考試。
2.會計、會計(會計電算化方向)、護理學、船舶與海洋工程(航海技術方向)、船舶與海洋工程(輪機工程方向)、法律、日語、機械制造及自動化(數控加工方向)、焊接、視覺傳達設計、廣告、環境藝術設計、飯店管理和信息管理與信息系統等14個專科專業和電廠熱能動力工程(應用本科)、數控技術(應用本科)、園林(應用本科)、計算機器件及設備(應用本科)、英語、物流管理、日語、石油工程、機電一體化工程、采礦工程、珠寶及材料工藝學、模具設計與制造、廣告學、旅游管理、工業工程和新聞學等16個本科專業自2018年上半年起停止接納新生報名,2021年上半年起不再安排課程考試。
3.藝術設計(人物形象設計方向)1個專科專業和服裝設計與工程(應用本科)、營養、食品與健康、應用化學、機電設備與管理(礦山方向)、電子信息工程和教育技術等6個本科專業自2018年下半年起停止接納新生報名,2021年下半年起不再安排課程考試。
以上停止接納新生報名的39個專業的專業代碼和專業名稱不進行調整,仍按照原專業名稱和專業代碼報名考試及辦理轉考、免考和畢業,2021年下半年起停止頒發畢業證書。
(二)停考專業遺留問題處理
停考專業停止安排課程考試后,該專業的考生可按下述辦法選擇遺留問題處理方式:
1、停考專業中未合格的課程,可選擇其它專業中名稱和課程代碼相同的課程進行考試。
2、停考專業中,尚有二門以下(含二門)理論課沒有合格成績不能畢業的,可自主選擇自學考試其它原則上相近專業的相關課程參加考試,取得原專業考試計劃規定的課程門數和學分即可按原專業申請畢業,最后辦理畢業時間為2021年6月30日。
3、停考專業中,尚有二門以上理論課沒有合格成績不能畢業的,可按自學考試相關規定轉入其它專業參加考試,取得專業考試計劃規定的合格成績后,按照轉入專業申請畢業。
開考專業
專科專業:漢語言文學、英語、連鎖經營管理、汽車檢測與維修技術、數控技術、機電設備維修與管理、文秘、學前教育、計算機應用技術和物聯網應用技術等10個專業。
專升本專業:漢語言文學、旅游管理、電子商務、計算機科學與技術、動物醫學、電氣工程及其自動化、軟件工程、視覺傳達設計、機械設計制造及其自動化、市場營銷、動畫、土木工程、護理學、藥學、中藥學、眼視光學、公安管理學、社會工作、化學工程與工藝、過程裝備與控制工程、自動化、交通運輸、人力資源管理、汽車服務工程、學前教育、環境設計、數字媒體藝術、小學教育、國際經濟與貿易、金融學、船舶與海洋工程、會計學、工商管理、工程管理、法學和物聯網工程等36個專業。
根據《教育部辦公廳關于印發〈高等教育自學考試專業設置實施細則〉和〈高等教育自學考試開考專業清單〉的通知》(教職成廳〔2018〕1號)文件精神,我省制定了《2018年遼寧省高等教育自學考試專業調整工作實施方案》,從2018年下半年起,開考的專業全部調整為《高等教育自學考試開考專業清單》(已下簡稱《專業清單》)內專業,原開考專業不在《專業清單》內的,專業調整后全部取消,并停止接納新生報考,2021年下半年起停止頒發畢業證書。專業調整對照情況詳見(附表一、二、三)。專業調整后,原本科專業“第二學歷”專業計劃文件已不適用,2018年下半年起停止接納新生報考“第二學歷”,不再按照“第二學歷”專業計劃給新生辦理課程免考。
旅游管理、電子商務、市場營銷、人力資源管理、金融學、會計學(AB計劃)和工商管理(AB計劃)等九個專業,按照教育部文件要求,計劃中增加公共政治課“基本原理概論”(課程代碼:03709)。2019年下半年起報考該九個專業的新生,須考“基本原理概論”(課程代碼:03709)。符合《遼寧省高等教育自學考試學歷認定和課程免考實施細則》(遼招考委字〔2009〕21號)要求的考生,可以申請課程免考。
附表四:遼寧省自學考試2020年4月考試課程安排表(開考專業)(點擊鏈接查看)
附表五:遼寧省自學考試2020年4月考試課程安排表(停考專業)(點擊鏈接查看)