基于工程创新能力培养的机电系统设计课程教学改革探索

强怀博 王洪喜

西安工业大学机电工程学院 西安 710021

基于工程创新能力培养的机电系统设计课程教学改革探索

强怀博 王洪喜

西安工业大学机电工程学院 西安 710021

为了优化机电系统设计课程教学体系，实现工程创新人才的培养目标，通过研究机电系统设计课程教学现状，并借鉴国际创新人才培养的先进经验，要求更新课程教育理念，探索研究型教学模式，改革现有考评机制，构建创新实践平台，强化学生的工程实践创新能力，促使课程教学模式和人才培养质量得到较大改善。

创新人才；教学体系；研究型教学

1 工程创新人才培养的背景

国家“十二五”规划中指出：“创新教育方式，突出培养学生科学精神、创造性思维和创新能力。加强实践培养，依托国家重大科研项目和重大工程、重点学科和重点科研基地、国际学术交流合作项目，建设高层次创新型科技人才培养基地。”工程创新人才培养是当前高校工科教育的主要任务，是深化高等教育教学改革、培养学生创新精神和实践能力的重要途径，是促进高校毕业生充分就业的有力保障和重要措施。

CDIO教育模式是国际创新教育的最新成果，CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式进行创新学习。CDIO理念是充分利用专业核心课程条件，以接近工程实际涉及技术、经济、企业和社会的团队综合创新为主要载体，使学生在CDIO的全过程中将基础知识、个人能力、人际团队能力和工程创新统能力四方面得到全面的训练和提高。

2 机电系统设计课程教学现状分析

对于在工科高等院校开设的机电系统课程，其知识体系涉及光、机、电、计算机、信息控制等方面，目的是培养学生的机电工程素质和创新实践能力，使学生掌握先进机械设计及制造技术、机电控制与自动化技术、电子信息和计算机应用等方面知识，具备从事机电测控技术、智能仪器仪表等先进设备的研发、设计及制造能力，成为基础扎实、知识面广、应用能力强、具有创新精神的复合型高级人才。国内高校机电系统设计课程设置始于20世纪八九十年代，起初大多是在原有机械制造及其自动化专业的基础上进行调整而设置的，教学体系设置中带有明显的“机+电”模式。机电专业的学生普遍存在专业知识的应用和创新能力不足，综合设计及研究开发能力差等显著问题，分析原因主要有以下几方面。

2.1 课程培养目标不明确

机电系统设计课程教育目标是培养适合现代机电行业发展的复合创新人才。但实际情况是，课程的教学内容没有很好地与行业及工程实际结合起来，“重理论轻实践”，综合性、设计性的工程案例内容较少。而且设计、实验等实践环节只是对教材中的抽象理论进行单纯验证，偏离了机电工程师的培养目标，更多按照培养科学家和工程学家的模式进行。

2.2 考核评价方法有待改进

高校学术评价体系普遍存在一味强调科研和论文而忽视教学实践过程，导致授课教师的关注重点发生了偏移，教师的教学积极性不高，直接影响学生的学习热情及效果。模糊的教学目标以及缺乏创新的教学评价方式，使得作为教学主体的学生习惯于从动式学习，形成了严重依赖和迷信教师的心理，思维往往是直线性的盲从方式，缺乏创新性、求真性和灵活性。行而不思，创新无望；行而三思，脱颖出新。只有不断创新，反复实践，形成自己解决问题的思维方法，才能不断推陈出新，实现超越。

2.3 课程教学实践资源紧张

机电系统设计课程的教师，不但要具备扎实的理论基础知识，更重要的是应具备一定的工程创新实践经验，否则就不能在教学中突出进行工程创新教学，更谈不上学生工程创新意识的培养。而实际情况是很大一部分从事实践教学的教师都是毕业以后就开始从事教育教学工作，从校门到校门，没有真正的工程背景，缺乏工程经历，还有许多一线老师由于长期脱离生产实践，动手能力和创新能力逐渐弱化。特别是近年来高校扩招后，实践教学资源不足的问题更加突显出来。

3 构建CDIO工程创新能力培养的教学模式

如何创建创新型人才培养模式以适应社会对机电创新人才的需求，是当前机电系统设计课程面临及亟待解决的问题，必须以转变教育思想、更新教育观念为先导，以提升专业学生的工程创新能力为核心，本课题探索构建四维一体化的课程教学体系，其原理符合鱼骨图的构架（如图1所示）。

3.1 转变教学观念 树立CDIO工程实践观

在机械电子专业教学体系设计中，要体现时代特征，树立以人为本，强化素质教育的理念。借鉴CDIO工程创新人才培养模式，进行四方面的转变：一是由专业教育向素质教育转变；二是由知识传授向培养创新能力转变；三是由共性教育向个性发展、因材施教的转变；四是由学科系统性向工程综合实践性的转变，从而为工程创新人才的培养提供新型的知识体系和能力结构。课程教学中不再将学生作为灌输知识的对象，而是将其作为独立个体，有能力、有个性、有思想，以提升其专业综合素质，提升和培养学生的工程创新潜能。

图1 机电系统课程CDIO创新人才培养模式鱼骨图

3.2 优化教学内容 采用研究型教学模式

CDIO工程教育理念要求：一是具有导引性的工程简介，激发学生兴趣，让学生尽早领略专业课程的精华；二是专业课程内容有机联系，通过搭建有挑战性的实践项目，实现专业知识的综合应用及创新，以培养学生进行构思、设计和运行机电系统的能力，构建完整的“夯实专业基础、注重工程实践、提高创新能力”的研究型实践教学模式。结合院校特色和专业特点，可以有目的地将“CNC齿轮测量中心系统设计”“数控砂轮修行器系统开发”“瓶酒瓶盖整列机构设计”等典型机电系统案例贯穿于整个课程教学过程，以启发学生的工程创新思维，以形成具有工程特色的课程教学大纲和教学模式。

3.3 优化考评体系 注重CDIO工程实践教学

为了真正突出工程创新能力的培养，需要改变传统的课程考评方式。应以教学实践的完成过程及效果为主要手段，将过程评价和效果评价相结合，制定合理完善的评价体系与创新激励体系，以此改进机电系统设计课程的教与学。同时加强专业实验室、实习实训基地建设。通过增加综合性、设计性实践项目，使学生由“被动实践”转为“主动实践”，让学生尽可能真正作为实践主体，参与教学活动的各个环节，包括工程实践对象的确定、方案的制定、方案的实现、设计结果的评价等。同时，通过校企合作建立产学研紧密结合的校外实习实训基地，逐步形成教学、科研、实践、创新多维一体的综合性教育培训基地，使学生深入学习专业工程实践的各个过程和环节，增强工程应用和实践创新能力。

3.4 建立长效机制 提升教师工程创新素质

在机械电子工程教学改革方面，要求专业教师将知识、能力和态度等融合到课程教学中，注重学生个性的培养、采用因材施教的教学模式，根据学生的学习能力和水平及时调整教学计划和教学内容。同时注重培养和提升专业教师的自身工程素质，一方面做好对专业教师工程创新素质培养，鼓励具有博士学位的年轻教师参与实践教学研究，选派青年教师到工厂、企业进行工程技术专业培训，鼓励专业教师积极参加国内外机电系统相关学术交流；另一方面尝试选拔具有丰富工程实践背景的教师从事课程实践教学工作，或者聘任企业优秀技术骨干进高校，担任课程教学工作；从而建立一支教育理念先进、工程实践能力强、学科结构合理、可持续发展的教师队伍，为机电系统设计课程的创新人才培养奠定良好的基础。

4 结束语

纵观目前国内高校机电系统设计课程教学体系和模式，普遍存在教学内容、教学模式以及综合实践等方面难以满足工程创新人才的培养目标的问题。本文以先进的CDIO人才培养模式作为理论基础，对机电系统设计课程教学体系进行优化和改善，探索研究型教学模式，改革现有考评机制，构建创新实践平台，突出培养学生的创造性思维和实践创新能力，从而实现工程创新人才的培养目标，这对于高素质工程创新人才的培养具有十分重要的意义。

［1］ 顾学雍.联结理论与实践的CDIO:清华大学创新性工程教育的探索［J］.高等工程教育研究，2009（1）:11-23.

［2］ 顾佩华，沈民奋，陆小华.重新认识工程教育:国际CDIO培养模式与方法［M］.北京:高等教育出版社，2009.

［3］ 吴庆宪，樊泽恒.多维度谋求创新人才培养新突破［J］.中国大学教育，2012（2）:77-79.

［4］ 廖春华.高校课堂教学改革与创新人才培养的思考［J］.科教文汇，2009（2）:27-28.

［5］ 杨丽霞，丛美琼，刘明星，王艳平.理工科高校创新人才培养调查及分析［J］.高等函授学报，2012，25（1）:71-75.

Teaching Reform of Mechatronics Design Course Based on the Engineering Innovative Ability

Qiang Huaibo， Wang Hongxi
Xi'an Technological University， Xi'an， 710021， China

In order to optimize the teaching system and achieve the goal of training objectives on engineering innovation talents， the existing problems of mechatronics design course is studied， then the international advanced experiences on innovation talents are drew in this paper. These measures are proposed， such as renewing engineering innovative ideas， constructing research teaching mode， optimizing course and evaluation system， constructing of the experimental platform， strengthening engineering practice quality of students. Through those measures，the specialty teaching system and talent training quality will improve greatly.

innovative talents； teaching system； research teaching mode

2015-04-08

强怀博，硕士，讲师。王洪喜，博士，教授，机电研究所所长。

西安工业大学教学改革研究项目（编号：14JGY04）。