CDIO工程教育模式在機(jī)械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用的論文

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，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體 ，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。cdio培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。2 cdio工程教育模式在機(jī)械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用：機(jī)械電子工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具有機(jī)械工程、電氣工程、控制科學(xué)與工程、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科基礎(chǔ)理論和基本知識，具備現(xiàn)代科技理念、綜合人文素質(zhì)、較強(qiáng)的創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力，能夠從事機(jī)械和機(jī)電裝備與系統(tǒng)的設(shè)計制造、研究開發(fā)、設(shè)備維護(hù)和運(yùn)行管理的復(fù)合型高級工程專門人才。山東理工大學(xué)是一所以理工為主的多科性省屬重點(diǎn)大學(xué)，于2009年初加入cdio。機(jī)械電子工程專業(yè)2010年被教育部批準(zhǔn)為新上專業(yè)，機(jī)械電子工程專業(yè)作為cdio培養(yǎng)模式的試點(diǎn)專業(yè)。我們的改革目標(biāo)是通過注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)工程技術(shù)能力，尤其是項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計、開發(fā)和實(shí)施能力，以及較強(qiáng)的自學(xué)能力、組織溝通能力和協(xié)調(diào)能力，吸收世界先進(jìn)的工程教育理念，建立符合國際工程師認(rèn)證的課程體系。為此，我們選定國際上公認(rèn)的cdio工程教育理念。將cdio項(xiàng)目按規(guī)模和范圍劃分為三個模塊，第i模塊為包含本專業(yè)主要基礎(chǔ)核心課程和能力要求的項(xiàng)目；第ii模塊為包含一組相關(guān)核心課程、能力要求的項(xiàng)目；第iii模塊為增強(qiáng)課程能力與理解而設(shè)的項(xiàng)目?；赾dio工程教育理念而設(shè)計的人才培養(yǎng)模式中最重要的組成部分，是機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計與制造i、機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計與制造ii、機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計與制造iii三個綜合項(xiàng)目的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。分別設(shè)置在不同的教學(xué)學(xué)期，每個綜合項(xiàng)目都是對學(xué)生某一方面知識和能力的鍛煉和考核，往往涉及到多門核心課程。選定移動機(jī)器人作為項(xiàng)目對象，貫穿于三個一級項(xiàng)目。具體內(nèi)容包括如下幾個方面：完成機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念設(shè)計。機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過程中的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計與制造i項(xiàng)目訓(xùn)練，開設(shè)在第四學(xué)期，時間安排2周。學(xué)生在教師指導(dǎo)下通過對移動機(jī)器人這一典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的解剖，了解其各個關(guān)鍵部件（包括機(jī)械系統(tǒng)組件和控制系統(tǒng)組件）的具體結(jié)構(gòu)和連接方式，從而提前了解本專業(yè)核心內(nèi)容與實(shí)際產(chǎn)品的關(guān)系，以工程師的角度去面對即將開始的專業(yè)課程學(xué)習(xí)。通過早期項(xiàng)目的構(gòu)思和設(shè)計，激發(fā)學(xué)生興趣，進(jìn)行初步的創(chuàng)新思維與產(chǎn)品構(gòu)思訓(xùn)練，并在一定程度上建立起與專業(yè)相關(guān)的整體概念。根據(jù)這一總體要求，需要綜合考慮在機(jī)械電子方向所必須的專業(yè)課程和基礎(chǔ)課程的相關(guān)要求，重點(diǎn)考察學(xué)生將所學(xué)知識點(diǎn)運(yùn)用到實(shí)際工程項(xiàng)目的能力并同時達(dá)到對其進(jìn)行鍛煉的目的。完成機(jī)械構(gòu)件運(yùn)動原理綜合考察的規(guī)劃設(shè)計。機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過程中的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計與制造ii項(xiàng)目訓(xùn)練，開設(shè)在第六學(xué)期，時間安排2周。在第四學(xué)期一級項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，本次二級項(xiàng)目進(jìn)一步要求學(xué)生通過團(tuán)隊合作的方法完成機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。通過具體給定不同的設(shè)計參數(shù)和機(jī)器人操作任務(wù)，由學(xué)生自由組成團(tuán)隊，合作完成機(jī)器人各關(guān)本文由收集整理鍵部件的詳細(xì)設(shè)計，要求每個學(xué)生獨(dú)立完成給定的局部設(shè)計任務(wù)，并保證團(tuán)隊內(nèi)部學(xué)生設(shè)計的各個部件之間的良好連接。在設(shè)計的工程設(shè)計中，滿足給定的輸出運(yùn)動關(guān)系，并進(jìn)行必要的運(yùn)動分析是工程設(shè)計的最基本要求。結(jié)合學(xué)生在測繪環(huán)節(jié)對機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵部件的認(rèn)知，此環(huán)節(jié)需要給出機(jī)器人的運(yùn)動關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步根據(jù)指導(dǎo)教師的設(shè)計要求進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)新的運(yùn)動關(guān)系輸出，達(dá)到運(yùn)動學(xué)設(shè)計的基本要求。具體的機(jī)器人產(chǎn)品，要求整體上各關(guān)節(jié)運(yùn)動靈活，能夠滿足一定的運(yùn)動范圍和運(yùn)動速度要求。因此必然在結(jié)構(gòu)上具有特定的參數(shù)要求，對于關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)，需要進(jìn)行整體規(guī)劃和論證，并提出具體的設(shè)計方法。完成機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計。機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過程中的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計與制造iii項(xiàng)目訓(xùn)練，開設(shè)在第七學(xué)期，時間安排3周。在第四學(xué)期和第六學(xué)期兩個一級項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，本次三級項(xiàng)目進(jìn)一步要求學(xué)生通過團(tuán)隊合作的方法完成機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計。通過單片機(jī)、工控機(jī)、plc等方案對第i、ii模塊確定的項(xiàng)目進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，獨(dú)立進(jìn)行機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計工作，掌握機(jī)電產(chǎn)品中控制系統(tǒng)設(shè)計的一般程序和方法，并結(jié)合設(shè)計進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)大知識領(lǐng)域。三個綜合項(xiàng)目的完成，標(biāo)志著學(xué)生基本掌握了機(jī)器人的總體方案設(shè)計、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制算法設(shè)計、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)，同時這些技術(shù)可以觸類旁通的用于其它相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計與制造。在每一屆學(xué)生中選擇設(shè)計較為出色的部分產(chǎn)品，進(jìn)行實(shí)際加工制作，一方面是對學(xué)生的激勵，同時也可以作為以后學(xué)生的研究對象。由于三個綜合項(xiàng)目依次承接，最終的產(chǎn)品完全是學(xué)生自己設(shè)計，因此，更利于學(xué)生掌握機(jī)電產(chǎn)品的整個設(shè)計、制造、控制和維護(hù)的流程，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。3 實(shí)施效果：基于cdio工程教育理念構(gòu)建機(jī)械電子工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，一方面以移動機(jī)器人為項(xiàng)目對象，完成三個綜合項(xiàng)目的設(shè)計，標(biāo)志著學(xué)生基本掌握了機(jī)器人設(shè)計中關(guān)鍵技術(shù)，同時這些技術(shù)可以用于其它相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計與制造。另一方面優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，帶動我院在課程、教材、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段的改革，增強(qiáng)了學(xué)生解決問題能力、創(chuàng)造