董愛梅 趙彥峻 張磊安 黃雪梅

摘 要：基于CDIO和工程教育專業(yè)認證背景下，山東理工大學機械電子工程專業(yè)通過優(yōu)化實踐課程教學體系，實施實驗與實訓、校內/校外實習、產學研用、畢業(yè)設計等多維融合的實踐教學模式，將思政教育融入實踐教學環(huán)節(jié)等一系列改革措施，提升工程教育人才培養(yǎng)質量。

山東理工大學是一所以理工為主的多科性省屬大學，于2009年成為全國CDIO工程教育模式試點高校之一，是山東省第一批實施CDIO項目的高校。機械電子工程專業(yè)是CDIO培養(yǎng)模式的試點專業(yè)，從2010級實施CDIO培養(yǎng)模式，10多年來，積累了豐富的經(jīng)驗，取得了顯著成果。但隨著工程教育改革的深入，特別是工程教育專業(yè)認證工作的開展，現(xiàn)階段如何在前期實施CDIO培養(yǎng)模式的基礎上，實現(xiàn)與工程教育專業(yè)認證的銜接，順利通過專業(yè)認證是現(xiàn)階段面臨的迫切任務。實踐教學作為人才培養(yǎng)非常重要的環(huán)節(jié)，結合我校高水平應用型人才培養(yǎng)的辦學定位和專業(yè)培養(yǎng)目標，基于“以生為本”，按照實踐教學培養(yǎng)能力遞進原則，優(yōu)化了機械電子工程專業(yè)實踐教學體系，進行了實踐教學模式改革。

1 實踐教學改革方案

CDIO教育模式和工程教育專業(yè)認證都是全球領先的工程教育實踐，CDIO教育模式是從2000年開始，瑞典皇家工學院和麻省理工學院等四所大學經(jīng)過四年的探索和研究，最早創(chuàng)立了CDIO工程教育理念。國際專業(yè)認證于1989年由美國、英國等6個國家最早發(fā)起，是《華盛頓協(xié)議》通行的國際工程教育質量保障制度，是實施國際工程教育和工程師資格互認的基礎。兩者是國際工程教育的兩大主流改革模式，發(fā)展愿景和理念是一致的，都是面向經(jīng)濟社會發(fā)展培養(yǎng)高質量的工程科技人才，但解決問題的方式和路徑不同。

我國擁有全球規(guī)模最大的高等工程教育，工科專業(yè)學生總人數(shù)占全球工科學生超過30%。據(jù)中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國每年有約120余萬工科專業(yè)本科畢業(yè)生，專業(yè)布點17037個。如何提高工程教育人才培養(yǎng)質量，與國際工程教育先進水平接軌成為高等院校首當其沖要解決的問題，為此越來越多的高校開展專業(yè)認證和實施CDIO教育模式。據(jù)《教育部高等教育教學評估中心中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會關于發(fā)布已通過工程教育認證專業(yè)名單的通告》〔2021〕第1號文件中統(tǒng)計，截至2020年底，全國一共有257所高校的1600個專業(yè)通過專業(yè)認證，相對于全國17037個專業(yè)，各高校專業(yè)認證通過數(shù)量和實施CDIO模式數(shù)量（100余個）微乎其微。通過專業(yè)認證是衡量一所高校工程類專業(yè)建設發(fā)展成就的重要標志，CDIO培養(yǎng)模式是順利通過工程教育專業(yè)認證的途徑?？焖偻七M我國工程教育改革，提升專業(yè)認證通過數(shù)量和實施CDIO模式的數(shù)量，是目前提高工程教育人才培養(yǎng)質量的有效途徑。

工程教育認證標準由通用標準和專業(yè)補充標準兩部分構成。通用標準規(guī)定了專業(yè)在培養(yǎng)目標、課程體系、畢業(yè)要求、持續(xù)改進等方面的要求。按照通用標準，機械電子工程專業(yè)學生畢業(yè)要求應滿足12項指標?，F(xiàn)階段學生畢業(yè)時具備的能力與畢業(yè)要求指標還有一定差距。為達到畢業(yè)指標的要求，根據(jù)本專業(yè)的特色和具體情況，對機械電子工程專業(yè)實踐教學模式進行了多方位改革創(chuàng)新，實施方案如圖1所示。

2 優(yōu)化課程教學體系

按照CDIO培養(yǎng)模式和工程教育認證的整體規(guī)劃和創(chuàng)新設計，強調基礎知識與能力素質并重，建立與工程教育專業(yè)認證體系相適應的專業(yè)人才培養(yǎng)方案。結合我校高水平應用型人才培養(yǎng)的辦學定位和機械電子工程專業(yè)的培養(yǎng)目標，根據(jù)本專業(yè)的特色和具體情況，優(yōu)化實踐課程教學體系，以專業(yè)應用能力培養(yǎng)為主線，實現(xiàn)課程體系綜合化、課程結構整體化、實踐教學體系化、課程設置柔性化。構建包含通識教育平臺、學科基礎平臺、專業(yè)教育平臺、實踐教學平臺和通識教育選修模塊、學科基礎選修模塊、專業(yè)方向選修模塊、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模塊的完整課程體系，實現(xiàn)理論課程體系、實踐課程體系、素質教育體系既相對獨立又相互融合的完整的課程體系。

基于CDIO理念，將機械電子工程專業(yè)實踐課程體系分為三個層次，第一層次包括課程層面的設計項目，在項目實踐過程中重點應用課程知識，加強課程要求的知識和能力培養(yǎng)等，如電工電子實訓、生產實習等。第二層次包括課程群層面的設計項目，相當于綜合性課程設計，在設計過程中綜合應用課程群的知識，如機電系統(tǒng)設計與制造模塊I、模塊II、模塊III。其中模塊II應用到產品設計相關的知識，如運動學和機構學、機械設計、工程材料等。第三層次涉及產品研發(fā)和創(chuàng)新全過程的項目，培養(yǎng)學生創(chuàng)新、設計、協(xié)調、溝通和領導能力，使學生把知識有機地聯(lián)系起來，應用知識、持續(xù)學習、培養(yǎng)綜合應用能力，如機電產品創(chuàng)新設計和畢業(yè)設計。

3 加強師資隊伍建設，改善實驗實訓條件，為實踐教學提供強有力保障

高水平師資隊伍是實施教學改革的保障。采用“深造、實踐、培訓、引進、聘請”并舉的方法，引進高層次人才，加強年輕教師的培養(yǎng)。采取國內外進修、學術交流、企業(yè)鍛煉等方式，進一步培養(yǎng)專業(yè)帶頭人。組建教學帶頭人、教學骨干和教學新秀等構成的教學團隊，充分發(fā)揮教學團隊在教學模式改革中的引領作用。

機電專業(yè)是教育部CDIO試點專業(yè)，建有校內專門的機電系統(tǒng)設計與制造模塊實訓教室和支持異地多人協(xié)同的三維虛擬現(xiàn)實實驗室，改變以往采用參觀、演示性操作的實踐模式，利用虛擬現(xiàn)實優(yōu)秀的沉浸性和交互性，由二維擴展到三維，由靜態(tài)擴展到動態(tài)，學生由被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習，有利于學生理解理論知識，調動學生學習積極性，培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新意識。同時將學生的視覺、聽覺、感覺等全部調動起來，學生有一種身臨其境的感覺，在虛擬環(huán)境中學生可以進行各種操作，提高了學習的直觀性、趣味性、實踐性。

4 實施實驗/實訓，校內/校外實習相融合的實踐教學模式

在實踐教學中堅持多條實踐線：一條線以實驗實訓模塊為主，以典型的機電產品—智能機器人為項目對象，綜合應用所學課程的相關知識，進行產品拆裝、設計、控制等，采用“教—學—做”教學模式，加強課程目標要求的知識和能力培養(yǎng);一條線以機電產品創(chuàng)新設計模塊為主，采用“做—學—導”相結合的教學模式，讓學生設計/開發(fā)機電系統(tǒng)，培養(yǎng)學生設計/開發(fā)機電系統(tǒng)能力和創(chuàng)新精神。另一條線選擇具有鮮明行業(yè)特色的大中型企業(yè)，如山東豪邁機械科技有限公司作為校外實習實訓基地，采用“看—學—做”教學模式，培養(yǎng)學生綜合應用能力。

生產實習分為校內和校外兩部分，首先在校內就實習的基礎知識、基本技能進行強化培訓，使學生提前了解實習內容。機電專業(yè)和實習單位雙方簽訂合作協(xié)議，密切合作，建立和形成一整套切實可行的實習規(guī)范和制度。和企業(yè)相關技術人員簽訂了兼職教師協(xié)議，負責指導學生實習。在實習的過程中，機電專業(yè)教師一同參加實習，和企業(yè)指導教師共同指導。通過實習，學生了解產品的生產過程、相應的機電裝備等內容，結合課堂教學知識，理論聯(lián)系實際，使理論知識得到了驗證和升華。同時，鍛煉學生的工程意識，為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎。

5 探索產學研用，畢業(yè)設計等多維創(chuàng)新培養(yǎng)模式

通過與山東豪邁機械科技有限公司、淄博市博山華成鍛壓有限公司、山東新華醫(yī)療器械股份有限公司多家企業(yè)進行校企合作等實施產學研用培養(yǎng)模式?；诳平倘诤希诂F(xiàn)有的機械工程國家級實驗教學示范中心、省重點學科、省重點實驗室、省工程技術研究中心等學科平臺基礎上，構建一個集基礎實驗、專業(yè)實驗、科技創(chuàng)新為一體的綜合性實驗教學平臺服務于教學和科研。以科教融合為依托，融入企業(yè)主體，實現(xiàn)科研、產業(yè)、教學、實踐運用四位一體的新模式，實現(xiàn)專業(yè)和學科的一體化發(fā)展，安排學生參與教師科研活動，鼓勵學生參加大學生科技創(chuàng)新競賽，為學有余力的學生提供學以致用的實踐機會，培養(yǎng)學生學習興趣和創(chuàng)新精神。

為滿足學生個性化培養(yǎng)和提高學生自主學習能力，建立并實施畢業(yè)設計雙向選擇制度。雙向選擇可以使畢業(yè)設計題目和學生的學習興趣相結合，有效激發(fā)學生學習能動性。采用“合—分—合”的畢業(yè)設計指導方法，對本專業(yè)培養(yǎng)目標知識點進行全面認知。在進行開題報告之前，每個學生有自己的固定題目，在熟悉題目過程中，要學習、探索與其他題目相關的知識點，再互相交流、聽老師講解，總結各題目內容時所有同學都跟著學習，這樣就帶動了專業(yè)培養(yǎng)目標中對相關知識點的認知、學習、深化和鞏固。開題報告結束后再進行修改，每人再進行各自的課題設計，老師再針對每個學生的不同題目進行個性化指導，對學生共性問題集中講授輔導。畢業(yè)設計任務基本完成后，老師再集中所有同學進行總結、點評和互評，講解畢業(yè)設計文檔資料的整理、答辯等共性問題，答辯后再結合學生就業(yè)單位的情況進行交流、討論、修改等。這樣在畢業(yè)設計過程中每個學生雖然設計一個題目，但復習、應用和鞏固了專業(yè)培養(yǎng)目標中涉及的多個知識點，也培養(yǎng)了大學生的個人和團隊精神。

6 將思政教育融入實踐教學環(huán)節(jié)

工程教育專業(yè)認證要求實現(xiàn)價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授三位一體的教學目標。實習環(huán)節(jié)融入思政教育內容，實習前開動員會，加強安全教育和素質教育;實習中企業(yè)專門安排人員負責實習工作，白天按照實習流程學習，晚上學習企業(yè)管理制度和企業(yè)文化。在實習中加入企業(yè)發(fā)展史、企業(yè)文化、勵志教育、社會擔當?shù)葍热?，實習企業(yè)車間到處都有體現(xiàn)企業(yè)文化的標語。如去山東豪邁機械科技有限公司實習時，安排董事長、企業(yè)骨干和優(yōu)秀校友做報告，講述個人成長歷程和企業(yè)發(fā)展，對學生進行勵志教育。公司堅守“誠信是本、創(chuàng)新是源”的文化理念，發(fā)揚“工作著、學習著、進步著、創(chuàng)造著、收獲著、快樂著”的工作理念，營造“享自尊、得關愛、崇公平、敬創(chuàng)新、愛團體、重效率”的公司氛圍，讓學生體會到作為大學生和將來從業(yè)人員必須具有能力、責任和擔當，提升學生人文社會科學素養(yǎng)和社會責任感。

結語

總之，機械電子工程專業(yè)通過以上系列實踐教學模式改革，取得了一定成效。近五年來，本專業(yè)學生在機器人大賽、機電產品創(chuàng)新設計大賽、挑戰(zhàn)杯競賽、機械設計大賽等重要賽事中，累計獲得國家級和省部級獎勵200余人次，人才培養(yǎng)質量得到社會各界的廣泛認可。

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作者簡介：董愛梅（1971— ），女，山東梁山人，碩士，山東理工大學副教授，從事機電一體化方向的研究。