机电液控一体化人才培养模式的研究

[摘要]介绍了燕山大学“机电液一体化”国家级教学团队，依据新时期对机电液控一体化工程技术人才的需求，所制定的“专业素质+综合素质”的专业培养目标，及围绕该培养目标，采用CDIO教育理念所进行的项目式课程体系建设情况，重点介绍了机电液控一体化项目式课程体系建设方案及教学改革措施，为机电液控一体化人才培养模式改革提供了新的思路。

[关键词]人才培养；机电液控一体化；CDIO；课程体系

[中图分类号]G40-012　[文献标识码]　A　[文章编号]　1005-4634(2011)01-0038-030

引言

对于教育而言，在一定程度上可以说归于两大问题：一是培养什么样的人，即教育目标：二是该怎样培养，这个问题其实是培养模式的问题。人才培养模式改革包括三个关键环节：培养目标的重新厘定、与新培养目标相适应的课程改革和教学方法改革。

燕山大学“机电液一体化”国家级教学团队，针对当前市场对机电液控一体化工程技术人才的高需求，在充分研究与吸收CDIO国际工程教育理念的基础上，对机电液控一体化人才的培养目标、课程体系建设以及教学方法改革进行了全方位的构思与设计，并予以实施。1机电液控一体化人才培养目标

流体传动与控制是燕山大学传统优势特色专业之一，创办于1977年。30多年来，坚持“液压”专业特色，紧跟社会、科技文化发展对人才的需求及人才自身发展的需要，培养目标由单一的液压专业技术工程人才转变为“专业素质+综合素质”的高级工程技术人才。培养目标中机、电、液、控是机电液控专业学生应掌握的知识和能力：综合素质是良好学习能力、实践能力、创新能力、调控能力和团队精神的集中表现。近几年，以此培养目标培养出了大量的具有扎实专业知识以及设计、研究和应用技能的各类高素质人才。在激烈的就业竞争中，本专业的毕业生一次性就业率每年保持在98％以上，研究生考试的升学率连续保持在30％以上。

2　机电液控一体化项目式课程体系建设

2.1　项目式课程体系建设理念

为培养具有基础理论扎实、工程实践能力强、综合素质高和创新能力强的应用型、复合型高级工程技术人才，打破传统的按基础课、专业基础课、专业课构造的课程体系，建立了以工程项目设计为导向，以工程能力培养为目标的工程教育课程体系模式。并基于CDIO教育理念，通过教育和行业、高校和企业的密切合作，逐步形成了“教与学紧密结合、理论与实践紧密结合、学校与企业紧密结合+全面素质教育”的具有特色的项目式机电液控一体化专业课程体系。

2.2　项目式课程体系建设方案

图1所示为机电液控一体化项目式课程体系。它是围绕工程实践项目所需知识体系以及专业培养目标构建的课程体系，旨在培养机电液控一体化高素质工程技术人才。

机电液控一体化项目式课程体系方案设计了三级项目，三层课程以及三层能力。整个培养计划以一级项目为目标，以二级项目为支撑，以三级项目为基础，其特点可归纳为以下几点：

1)健全的知识体系是项目式课程体系的有力支撑。项目式课程体系顺利实施的主要支撑就是健全的知识体系。要培养具有机、电、液、控基础知识的工程技术人才，其课程选择和设计的原则仍然是工程项目需要。机电液控一体化知识体系如图2所示。机主要包括：机械制图、互换性与工程钡4试技术、计算机CAD／CAM、机械设计、金属工艺学、机械原理等，通过这些课程学习，使学生具备机械制图的技能、机械设计能力、掌握典型机构的特点及应用等；电主要指：电工电子技术、电气传动与控制、微机原理等课程，通过学习使学生掌握电气的软硬件知识、强弱电知识以及PLC编程等；液主要包括：工程流体力学、液压元件、气压传动与控制、液压传动系统、液压伺服与比例系统等课程，通过学习使学生具有液压传动系统设计与分析能力；控主要包括：测试技术、控制工程基础、计算机控制系统、液压控制系统等课程，通过学习为学生实践环节电控方案的设计和实施奠定基础。另外，还设有计算机辅助设计课程，主要包括机械二维、三维制图软件以及专业仿真软件(MATLAB，AMESim，FLUENT等)，为工程项目的设计以及质量分析提供快捷工具。

2)明确了核心课程教学目标以及其在专业课题体系中的价值。传统的课程体系设计，主要是以学科内容为经纬，维护学科逻辑结构的严密性，对核心课程教育和对专业整体缺少统一认识。每门课孤立，课程群组不明晰，学生不清楚学习这门课的目的，不知道将来其为何用，使教学效果事倍功半。通过项目式课程体系建设，以工程项目为引导，制定以项目式教学为目的的教学大纲，明确各核心课程在项目体系中的位置及作用，合理构建课程群，明确各级项目培养目标及能力，通过这种透明式课程体系，引导学生跟随项目学习和实践，学以致用，学有所得，体验收获的快乐和充实。

3)各级项目紧密关联，专业知识和能力素质呈递增式培养。三级项目是核心专业课程内设的项目，旨在加深和强化学生对课程内容的理解与应用。但并不孤立于其它项目，它可以是二级项目的子项目，甚至可以直接是一级项目的子项目，这主要由工程项目设计需要而定，但最终必须使学生掌握机电液控全面基础知识。二级项目为包含一组相关核心课程、能力要求的项目，在此特指综合课程设计，综合课程设计项目的类别主要由核心主干课程决定。从图1可知，二级项目主要分液压系统设计、气动系统设计、伺服与比例系统设计以及新型元件设计四大类，但每类派生的项目数主要基于课程群。例如液压系统设计，它和三级项目的核心课程液压传动系统、电气传动与控制、机电系统计算机控制、工程流体力学、PLC控制以及专业仿真软件相关联，那么二级项目设计可以根据项目需要以液压传动系统课程为核心，和其他辅助课程相结合，可以是两门课程，也可以是三门或四门课程，这样，就形成了二级项目训练网络。通过3～4个项目训练，使学生对该核心课程群所覆盖知识和能力的整体性和相关性有较为深入的认识。基于二级项目的训练，通过关联基础课所学知识，强调工程实际应用，注重工程项目的整体性，加大理论深度要求，进而构成一级项目，即毕业设计。

4)构建了“设计+分析+实践”的项目式课程体系实施路线。对于机电液控一体化工程技术人员，设计是根本，实践是关键，分析是保证。对一工程项目，通过设计可以将科学技术知识放到具体的环境制约之中；通过分析可以从解决问题的过程中优化设计，保证项目的成功性；通过实践可以将设计付于实施来验证设计的科学性和正确性。经过不断探索和实践，机电液控一体化项目式课程体系逐步形成了“设计一分析一实践一分析一设计一实践”的工程项目实施路线。

3　基于机电液控一体化人才培养模式的教学改革

人才培养目标的新定位以及项目式课程体系

的设置势必会带来教学方法、教材、教学评价体系等环节的改革，改革的成效离不开教学条件的改善和科研环境的支撑。现将燕山大学“机电液一体化”国家级教学团队在基于机电液控一体化人才培养模式下进行的教学改革尝试总结如下。

3.1　教学方法改革

在教学方法上，要求教师根据所授课程在本专业知识结构中的地位和作用，以及本门课的培养目标，重新选用教材、制定教学大纲和教学日历。设有三级项目的核心课程配有讨论课，根据项目内容设计讨论课实施方案。将理论课程和课程研究项目教学过程存在的相关技术问题和理论问题溶于讨论，以学生上台讲演和讨论为教学形式，深入研究探讨各个阶段所涉及到的知识点及其在工程中的应用，以具体问题的理论解析和提出解决问题的方法为讨论内容，引导学生积极思考、学会学习、主动学习，综合训练学生能力，提高学生综合运用本专业知识，分析、理解和解决本专业及相关行业的理论和实践问题的能力。二级项目和一级项目的实施是采用团队形式，学生依其兴趣自由选题结成团队，教师根据项目知识体系构成组成指导团队。要求教师指导团队必须明确每个工程项目选题依据、科学意义和应用价值，合理设计项目实施内容和进度，事先完成项目设计与实践。项目式课程体系改革不仅使学生受益，教师也在指导中得到不断提高。

3.2　考核方式改革

对于设有三级项目专业核心课程，采用多种形式相结合的考核方法：平时成绩、结课考试和项目考评相结合，笔试和口试相结合。其中项目考评结合小组平时表现和结题报告对小组做出整体评价，个人分数在小组整体表现分数基础上根据个人实际表现上下调整。对于二级项目及一级项目考核内容主要分为学生组内互评(20分)、指导教师评分(30分)、实验现场答辩(30分)以及结题答辩(20分)四大部分。每组学生互评平均分不超过16分，最高分与最低分的分差不小于5分。重点考察学生在整个项目完成过程中的贡献大小。实验现场答辩重点考察项目完成的质量、项目讲解清晰度以及现场实际操作能力等。结题答辩从提交报告质量、设计图纸质量以及回答问题准确性等方面进行考评。为防止组内学生有“搭车”现象，实验现场答辩和结题答辩的答辩人采取临时抽签方式决定。

3.3　教材建设

基于机电液控一体化知识体系框架，结合项目式课程体系教学大纲，本着编选并重、择优选用的原则制定了教材选用实施办法。优先选用近三年出版的国家级规划教材和获奖教材、教育部主管部门或教学指导委员会推荐的教材以及公认水平较高的教材；鼓励选用高水平的、能反映学科发展前沿的国外原版教材和影印版教材。设立三级项目的课程配套编写了项目指导书以及实施细则。团队建立了相关激励机制，调动教师编写高质量教材的积极性。目前，本教学团队已编著高水平教材5本，在编的教材3本，其中《控制工程基础》荣获2010年中国机械工业科学技术三等奖。同时，团队还建立了教材的评估机制，通过在不同层面组织召开座谈会、发放问卷调查、短信平台和开展网上教材评价等形式收集教师和学生的意见和建议，以促进教材的选用和编写工作。

3.4　校企合作，共建高水平教学实验平台

实践是工程项目的重要环节：建立项目式工程教育模式就是希望学生能够学中做，做中学，把理论和实践紧密结合。要达到这个效果就要有过硬的实验条件。也就是说要有强有力的资金支持。为解决此问题，燕山大学与博士力士乐中国公司建立了知识合作伙伴关系，共同建设了液压气动技术培训基地，作为一、二、三级项目的实验平台，为学生提供了液压电控系统搭建、测试，控制器编程，系统调试，元件测试等全面的实验条件，能够满足项目设计实验需求。该实验平台解决了本专业方向的学生只有在工厂实习阶段才能全面了解元件和系统的问题，使基础教学言之有物，提高了教学效率。

4　结束语

燕山大学“机电液一体化”教学团队，经过30多年的不断摸索和实践，逐渐形成了机电液控一体化人才培养模式，建立了以工程项目为引导的工程教育模式，不断深化教学改革，完善教学条件，成为高质量工程技术人才的孵化基地。“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，团队将在总结经验教训的基础上，与时俱进，不断完善机电液控人才培养模式，加大教改力度，期望能为中国的工程教育改革提供新的改革思路。

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