學(xué)科教育論文-工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的探討-實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)【摘要】現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展需要大量既掌握專業(yè)理論知識(shí)、又具有工程應(yīng)用背景的的人才,這樣的人才還必須具備有再學(xué)習(xí)和自我知識(shí)更新的能力以適應(yīng)應(yīng)用技術(shù)的更新速度。傳統(tǒng)的傳授某方面專門知識(shí)的培養(yǎng)模式,已經(jīng)不能適應(yīng)企業(yè)對(duì)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)要求。本文從機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(現(xiàn)代裝備與控制工程)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為嵌入口,著重研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)對(duì)理論教學(xué)的支撐作用,探討工程應(yīng)用類高校培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變途徑和方法?！娟P(guān)鍵詞】綜合性開放性機(jī)械電子教學(xué)改革培養(yǎng)模式1傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式不能適應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展要求我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(現(xiàn)代裝備與控制工程)專業(yè)是根據(jù)上海地區(qū)產(chǎn)業(yè)格局調(diào)整,為適應(yīng)未來10年制造業(yè)發(fā)展需求大量應(yīng)用工程師規(guī)格人才的背景下設(shè)置,上海市教委將其列入2007年緊缺人才專業(yè)并以教育高地的形式予以資助。辦好機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(現(xiàn)代裝備與控制工程)專業(yè),除師資隊(duì)伍建設(shè)、課程設(shè)置、教材建設(shè)以外,實(shí)踐教學(xué)(實(shí)驗(yàn)室)平臺(tái)的建設(shè)非常重要,為了實(shí)現(xiàn)向制造業(yè)輸送未來優(yōu)秀工程師人才這一教學(xué)目標(biāo),就必須使學(xué)生在校期間就能夠接受高質(zhì)量的工程訓(xùn)練,解決的途徑有二條,1.為教學(xué)提供盡可能真實(shí)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)的方法是必須建設(shè)高規(guī)格的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)；2.開展和堅(jiān)持產(chǎn)、學(xué)、研合作教育培養(yǎng)模式,方法是實(shí)行每年三學(xué)期教學(xué)制度(暑期的四周實(shí)踐教學(xué)期)。1.1傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)存在的問題機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(現(xiàn)代裝備與控制工程)專業(yè)研究的最終方向是機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)及其控制技術(shù)。經(jīng)過歸納,制造裝備的機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制,主要指機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng),典型的有:調(diào)速系統(tǒng)；伺服(隨動(dòng))系統(tǒng)；張力控制系統(tǒng)；多分部速度協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和穩(wěn)速系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)上述眾多控制技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng),目前還是空白。不同的高校,通常是由不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備分別完成不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的,造成控制對(duì)象機(jī)械設(shè)備重復(fù)投資建設(shè),占地多,管理困難。同時(shí)各單臺(tái)設(shè)備教學(xué)目的單一性,也不符合現(xiàn)代制造設(shè)備對(duì)控制技術(shù)的交叉運(yùn)用要求,重點(diǎn)高校由于科研經(jīng)費(fèi)充裕,通常是把教師的科研設(shè)備兼顧用于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué),一般普通高校很難將科研與教學(xué)設(shè)備統(tǒng)一調(diào)配,因此,基本不具備能夠模擬真實(shí)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備,大多數(shù)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制類實(shí)驗(yàn),僅僅做到電動(dòng)機(jī)級(jí),無法實(shí)現(xiàn)真正意義上的機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制,影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)效果。各實(shí)驗(yàn)裝備生產(chǎn)企業(yè),由于無法兼顧各高校的課程需要,且受自身技術(shù)力量的局限,無法提供能滿足各高校教學(xué)需要的多功能、準(zhǔn)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)裝備。往往是交流調(diào)速與直流調(diào)速不能在同一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成,速度同步(協(xié)調(diào))控制、張力控制、收/放卷控制、隨動(dòng)控制和高精度的穩(wěn)速與位置控制需要各自的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),設(shè)備占地大、投資高、實(shí)驗(yàn)輔助人員多,設(shè)備利用率低,同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)環(huán)境與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn),對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)容易造成認(rèn)識(shí)上的誤導(dǎo),不能達(dá)到最初的教學(xué)目的。1.2產(chǎn)、學(xué)、研合作教育平臺(tái)存在的問題實(shí)踐證明,產(chǎn)、學(xué)、研合作教育平臺(tái)可以為在校學(xué)生提供社會(huì)教育的實(shí)踐舞臺(tái),學(xué)生在該平臺(tái)上可以學(xué)到課堂教學(xué)無法學(xué)到的教學(xué)內(nèi)容。隨著對(duì)產(chǎn)、學(xué)、研合作教育認(rèn)識(shí)的深入,要求企業(yè)積極科學(xué)地規(guī)劃產(chǎn)、學(xué)、研合作教育,配合學(xué)校制定行之有效的培養(yǎng)計(jì)劃,是提高產(chǎn)、學(xué)、研合作教育成效的關(guān)鍵。沒有企業(yè)的積極參與,忽視企業(yè)在產(chǎn)、學(xué)、研合作教育階段的主導(dǎo)地位,產(chǎn)、學(xué)、研合作教育也不可避免地會(huì)流于形式。2實(shí)踐教學(xué)模式的設(shè)想2.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)架為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量,在原有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行改革,將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改造成綜合性實(shí)驗(yàn),是大多數(shù)學(xué)校采取的簡單方法。這在一定程度上緩解了理論教學(xué)與應(yīng)用實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)的矛盾。但是,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝備在設(shè)計(jì)階段存在認(rèn)識(shí)上的局限和技術(shù)陳舊等原因,使得這種改造無法徹底,改造后的綜合性實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)沒有根本區(qū)別。這是從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師共同認(rèn)識(shí)的難題。要對(duì)學(xué)生實(shí)現(xiàn)真正意義上的工程訓(xùn)練,應(yīng)該盡可能模擬真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境,使實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)設(shè)備在技術(shù)上盡可能保持一致。同時(shí),考慮到經(jīng)濟(jì)性,實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)該可以為不同年級(jí)、不同課程服務(wù)。為此,我們擬將軋鋼、印染、印刷、線帶和包裝等制造業(yè)的典型機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)著手,提煉出多單元速度協(xié)調(diào)、收、放卷恒張力卷繞與齊邊(對(duì)中)位置控制的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)架如圖1。該仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備微型化,設(shè)計(jì)的6分部驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)生產(chǎn)(實(shí)驗(yàn))單元,模擬真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境,提供仿真的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。其中:第1、第6單元分別為收/放卷單元,實(shí)現(xiàn)恒張力收放卷；第2-4單元分別為速度同步(協(xié)調(diào))控制單元；以模擬鋼卷、印染、造紙和線帶等生產(chǎn)工藝的控制環(huán)境；全部6單元可以獨(dú)立工作,可以組成聯(lián)合機(jī)形式工作；采用觸摸屏人機(jī)界面和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。(1)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)擬采取的研究方法根據(jù)優(yōu)秀工程師的培養(yǎng)目標(biāo),研究“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(現(xiàn)代裝備與控制工程)”專業(yè)課程設(shè)置,分析課程之間的銜接關(guān)系,明確各課程對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的掌握要求,并針對(duì)高?，F(xiàn)有同類型實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的特點(diǎn),結(jié)合軋鋼、印染、印刷、線帶和包裝等機(jī)械等生產(chǎn)設(shè)備工藝流程對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的要求,對(duì)“機(jī)械運(yùn)動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置”實(shí)現(xiàn)的各實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的,進(jìn)行先期的實(shí)物控制和實(shí)驗(yàn)研究,并據(jù)此制定機(jī)械設(shè)計(jì)方案,機(jī)械部件的設(shè)計(jì),可以參照工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際使用的設(shè)備進(jìn)行微型化設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)過程中,排除因?yàn)閺?fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而保留的設(shè)計(jì)參數(shù)余量,盡可能以電氣控制技術(shù),代替復(fù)雜的機(jī)械部件,從而簡化機(jī)械結(jié)構(gòu),降低工作嘈聲和能源消耗。2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的特點(diǎn)上述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分別將“氣動(dòng)控制技術(shù)”、“液壓傳動(dòng)控制技術(shù)”、“機(jī)電傳動(dòng)控制”、“PLC應(yīng)用技術(shù)”、“機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)“、“計(jì)算機(jī)控制”和“測(cè)試與傳感技術(shù)”等課程的知識(shí)進(jìn)行了交叉應(yīng)用,綜合性很強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)學(xué)生全方位開放后,可以大大提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。其特色是:(1)開放性機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置是以適應(yīng):多學(xué)科、多專業(yè)、不同年級(jí)和不同層次的學(xué)生進(jìn)行專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)的需要進(jìn)行規(guī)劃,開放性體現(xiàn)在:1)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以滿足:機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械工程及自動(dòng)化、能源與環(huán)境系統(tǒng)工程、電氣工程及自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化、機(jī)車車輛工程等專業(yè)的實(shí)驗(yàn)需要。2)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課程有:傳感器技術(shù)與應(yīng)用、測(cè)試與傳感技術(shù)、機(jī)電傳動(dòng)與控制、PLC應(yīng)用技術(shù)、氣動(dòng)控制技術(shù)、液壓控制技術(shù)、流體傳動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)等課程。3)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以開設(shè)的專業(yè)拓展課程有:流體傳動(dòng)控制技術(shù)、液壓伺服控制、自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制等課程。4)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以進(jìn)行:專業(yè)課程設(shè)計(jì)、專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等。5)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可重構(gòu),硬件和軟件全部對(duì)學(xué)生開放,學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行學(xué)習(xí)研究,也可以自構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新學(xué)習(xí)。(2)綜合性本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)集氣、液、機(jī)械、電子、傳感器、PLC等技術(shù)于一體,開設(shè)的實(shí)驗(yàn)集多門學(xué)科、多門知識(shí),綜合性強(qiáng),需要學(xué)生動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)多,便于學(xué)生發(fā)散性思維,注重培養(yǎng)的動(dòng)手和創(chuàng)新能力。(3)研究性教師在指導(dǎo)學(xué)生的過程中,必須掌握氣、液、機(jī)、電