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摘要:为进一步培养高质量的工程技术人员,国家教育部于2010年启动卓越工程师教育培养计划,但在具体执行过程中,关于学生实践能力的培养一直饱受诟病。本文专门针对地方应用型本科高校在卓越工程师培养、特别是实践动手能力培养过程中存在的诸多问题进行分析,并给出改进建议。
关键词:卓越工程师;实践;机械电子工程
本文引用格式:张新伟,等.机械电子工程专业卓越工程师实践能力培养过程中存在的问题与建议——以安徽科技学院机械电子工程专业卓越工程师培养计划为例[J].教育现代化,2019,6(24):20-22.
“卓越工程师教育计划”是教育部为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》而启动的教育改革项目,目标是培养一大批创新能力强、适应经济和社会发展需要的高质量工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家服务。
基于此,很多学者从卓越工程师培养计划、培养模式和相关课程等多方面进行了研究。林健等[1]对工程师进行分类,并提出了工程师培养标准和构成和种类工程师的培养标准;韩香云等[2]根据卓越计划要求,并结合学校实际,提出“构建专业课程群,培养师资队伍,优化教学环境,突出实践教学,组织开展课外科技实践活动,改革考核方式等措施。”;陈子辉[3]为更好的进行卓越工程师培养,打破专业限制,采取了“中心+平台、学校+企业”的卓越工程师人才培养新模式;齐继阳等[4]从学生毕业设计的角度对卓越工程师培养进行了探讨,提出构建学校+企业双导师制的方法,加强对学生毕业设计的指导和跟踪过程;俞定国等[5]提出了大工程概念的课程体系建设,构建了课堂实验+课程设计+综合实训+毕业设计的四重螺旋上升模式的实践实训体系,以及虚实结合的多层次校企合作实训平台建设等措施;高鹏等[6]对地方本科院校卓越工程师教育培养计划师资队伍建设角度进行研究,提出抓好校内专职教师引进与培养、聘任合格兼职教师、加强专业教育教学团队建设、制定师资队伍建设相关制度、建立有利于工程教育教师队伍建设激励措施等方面的建议;钱功明等[7]为推动卓越工程师人才培养,主要通过改革培养模式、修订培养方案、优化课程体系、完善师资队伍、加强实践教学改革、推进校企合作等方面的改革和实践。
研究发现,从国家到地方各级教育主管部门对卓越工程师培养过程中的实践环节给予高度重视,同时很多高校也正在将卓越工程师的人才培养纳入到日常的教学管理过程,并已经取得很多有益的成果,但目前仍然存在着诸多问题。本文以安徽科技学院机械电子工程专业卓越工程师教育教育培养计划项目在执行过程中存在的问题进行归纳,并给出改进意见。
一存在问题
(一)时间问题
1.实践课的总学时少。
实践课主要包括实验、实习、课程设计和毕业设计等,学校规定[8],每个学生到毕业时至少需要修满176学分,而分配给实践课的总学分只有48学分,仅占总学分的27.3%,不能够满足卓越工程师人才的培养要求。
2.课程实验学时少
为保证实习、课程设计和毕业设计的学时,大多数课程一般只开3-4个实验,每个实验2个学时。
(二)场地问题
1.实验室面积小
由于近年来学校的扩招,使本科生人数激增,同时办公用房又在不断扩大,学校的建设又跟不上,导致现有实验室不能满足学生的正常使用。
2.实习场地难找
现在的企业多是自主经营,担心学生实习影响企业生产,一般不愿意接收学生实习,有些企业即使接收也只是简单地安排学生到流水线上进行简单、重复性的体力劳动,这与学校建设高水平应用型大学的人才培养目标是相违背的。
(三)经费问题
教育厅下拨的经费很少,而拨给实验消耗材料的钱更少,尤其是本专业涉机电控制类的实验,耗材较贵,所以不敢让学生放手做实验,一般都是购买现在的实验箱,学生只需更换指定的元器件即可,或者干脆在计算机上进行模拟实验。实验箱是黑箱子,模拟实验是玩数学,学生不能亲自动手做实验,实践动手能力的培养无从谈起。
(四)指导教师问题
课程实验应由授课老师亲自指导,一方面可以与课堂教授内容很好的衔接、配合,另一方面也可以了解学生真实的学习情况。
(五)虚拟化实验问题
限于时间、场地和经费等客观条件的制约,现在有许多实验采用计算机模拟来代替。虚拟实验一般是在理想模型、理想参数下进行的,与实际情况相关甚远,若想真正的培养学生的分析问题能力和解决问题的能力,使学生真正卓越,务必放开手让学生自己动手去实践、摸索。
(六)毕业设计问题
1.教师态度
有些论文指导老师给学生拟的题目或者范围太大、或者范围太小,或者深度不够,达不到对学生进行专业设计综合训练的目的;平时对学生的论文进度没有及时跟进指导,导致毕业时学生的毕业论文水平不高。
2.学生态度
做毕业设计期间,正好与考研、求职的时间相重合,学生将大部分时间都用于备考、找工作或考各种证书,不能静下心来好好地完成毕业设计,其结果便是最终的毕业论文软件多、硬件少、理论多、实际少,还有部分同学的论文内容是直接网上下载。
二对教学安排的建议
鉴于目前实践课程存在的问题,同时结合本校机械电子工程专业的卓越工程师教育培养计划,对本专业卓越班的教学安排提出如下建议。
(一)以工程项目为导向,安排教学活动
在前期制定本专业卓越工程师人才培养方案时,初步确定以工业机器人为主要研究对象。学生应该在大一和大二两年的学习基础上,在大三进入卓越班学习时,每个人要选择一个机器人的小项目,在整个大三学习期间,要求学生带着完成项目这一任务去学习,要求授课老师围绕学生的机器人项目的内容进行授课。这样以工程项目为导向,将各门课的知识、与机电一体化系统的设计与制造紧密联系起来,理论联系实际地进行教学活动。例如,在讲每一门课时,可以将设计制造机器人的相关内容作为例题或习题,让学生自己去分析解决。
以项目为导引的教学方式,对授课教师和学生的要求非常高,除了熟悉自己讲的课程外,还要将给学生留的项目进行分析和分解,确定将哪些项目中的哪些内容分配到哪门课的具体哪一次课去讲,去作为例题或习题。同时,学生学习也要有主动性,要动主动思考怎么样去完成老师留给自己的项目,平时听课也要十分注意与项目相关的知识点。卓越班一般为小班授课,课堂教学方式也可以采用讨论式,对项目中的共性问题都可以拿出来大家一起讨论,以求将相关的原理、概念性的问题理解透彻。对于个别的疑难问题,可以与导师一起共同想办法解决。
(二)实践课程的安排
实践类课程也基本都围绕项目来开展,要有指导老师的具体指导,指导老师原则上即为毕业论文的指导老师。
1.课程实验
主要按课程需要安排,尽量与学生的机器人项目相结合。比如,电路实验可以结合测控系统的典型电路。
2.实习
各类实习仍然按计划安排。金工实习中可以增加“数控机床的认识实习”,即对种类不同的数控车床的系统构成、特点分别进行介绍,使学生对单个自动化设备有比较明确的认识,工艺实习中可以增加“自动生产线的认识实习”,使学生对系统自动化的机电一体化系统有比较明确的认识。专业实习一定要看工业机器人的执行系统和检测系统的设计、制造、组装、调试和出厂前的最后联调等整个生产过程。电工实习时可以选择以单片机或ARM为核心元件的题目,为后续单片机或者是嵌入式系统、检测与控制相关课程授课做准备。
3.课程设计
所有的课程设计都应以学生的项目有关。例如清障机器人项目,则可以以清障为核心完成各种课程设计:机械原理课程设计,可以清障机构的方案选择、运动和动力分析,画出草图及运动图等为主要设计对象;机械设计课程设计可以机械原理课程设计好的清障机构为对象,对其中的各个零件进行工作能力校核,并选择电机或其他驱动装置。在测控系统相关课程设计中,以清障工作的各执行机构为控制对象去设计电路、控制系统,并选定元器件焊接和初调(应将之前电工实习中做的开发板和单元电路都用上)。
4.毕业设计
根据卓越工程师的人才培养方案,学生在大四期间要进机器人相关企业进行为期一年的实习。将大三各课程设计做的东西全部集中在一起,再按设计方案将广义执行子系统和检测控制子系统都组装好(除学生自己做的核心部分外,其余部分可以采用现成组件或插件),然后将二者都组装在一起联调。
项目完成后,按学校的毕业要求,参照机电一体化系统(产品)创新设计流程写一份毕业设计,这样就解决了四年级下半年没有时间做毕业设计的问题。
三结束语
随着改革开放程度的不断加大,我国对既掌握一定理论知识,又具有较强实践能力的高质量工程技术人员的需求不断加大,如何确保通过两年时间的卓越工程师培养计划学习后,使学生能够了解并掌握典型的机电一体化系统构造、控制原理、编程和操作、装调与维修方法,具有较强的创新意识,以及机电产品二次开发的能力,初步达到机电系统开发工程师水平的高素质人才,是各级教育主管部门、各地方高校一直在考虑的问题。本文结合实际对机械电子工程专业卓越工程师培养过程中存在的问题进行分析,并给出相应的建议,希望能对本专业卓越工程师人才的顺利培养有所帮助。
参考文献
[1]林健.工程师的分类与工程人才培养[J].清华大学教育研究,2010,(1):51-60.
[2]韩香云,丁成,杨百忍,等.基于卓越工程师培养的专业课程群建设和教学模式探索与实践[J].中国现代教育装备,2017,(1):62-65.
[3]陈子辉.基于卓越工程师人才培养的工程实训中心建设研究[J].实验技术与管理,2017,(1):221-224.
[4]齐继阳,王凌云,李金燕等.面向卓越工程师的机械类专业毕业设计改革探索[J].教育教学论坛,2016,(2):88-87.
[5]俞定国,俞承杭.应用型本科院校“卓越工程师”培养模式探索与实践[J].教育教学论坛,2017,(5):144-145.
[6]高鹏,徐志刚,刘明松.新建本科高校卓越工程师背景下师资队伍建设问题探讨[J].长春师范大学学报,2017,(2):99-103.
[7]钱功明,陈铁军,周文波.等.卓越工程师培养体系综合改革与实践[J].大学教育,2016,(12):15-17+23.
[8]《安徽科技学院机械工程学院2015级人才培养方案》.安徽科技学院教务处编印.2016年.
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