新工科视野下机械电子工程专业实践教学模式探讨

新工科视野下机械电子工程专业实践教学模式探讨

张国义

身份证号码：342922197411183278

摘要：科学技术的发展，促进了我国的机械电子工程技术的发展。传统的工科教育存在着教学模式单一、教学资源滞后等问题。为了培养出满足新工科需求的复合型创新人才，本文就新工科视野下机械电子工程专业实践教学模式进行研究，以供参考。

关键词：新工科；机械电子工程；教学方法

引言

电子信息产业作为当前科技革命和产业变革的重要领域，是推动信息化与工业化深度融合的重要动力，具有基础性、先导性和战略性的重要地位。新工科是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向。新工科人才培养战略要求电子信息类专业人才应具备科学基础厚、工程能力强、综合素质高的特质，以满足新经济领域发展与产业变革对人才的需求。高等学校作为我国电子信息领域人才培养的主要基地，虽然已经形成了层次完整、专业齐全的工科人才培养体系，但也面临着诸多的困难与问题。为了满足新工科的人才培养要求，本文以能力培养为核心导向，从多学科交叉融合的知识教育体系、专业工程教育体系和创造性思维培养模式三个方面，探索构建以高校为主体、企业参与、多学科交叉融合、工程设计、创新创业、学科竞赛、科研项目为驱动的新工科育人体系。

1机械电子工程专业实践教学现状和问题

核心课程门类较多，学生对所学知识消化不良。机械电子工程专业是一门交叉学科，由机械工程、电子技术、自动控制等学科组成。专业核心课程繁多，四类不同专业课程群都要学习。（1）机械类：机械制图、机械设计、力学、机械制造工程等；（2）电子类：电路分析基础、电子技术基础等；（3）自动控制类：控制工程基础、运动控制系统、可编程控制器原理与应用、单片机原理与应用等；（4）综合类：机电一体化系统设计、机器人技术及其应用等。如何合理设置这些课程和相应实践环节，是亟待探索和解决的重要问题。相关课程之间缺乏融合。实际上，有些课程之间联系比较密切。比如C语言、单片机原理应用、EDA技术等课程之间有许多交叉的地方，课程之间可以整合教学资源，相互连贯，提高知识的延续性。然而，目前由于所处课程体系的不同，理论课与实践课以及实践课与实践课之间相互独立，课程之间缺乏交流，浪费教学资源。学生学习没有明确方向。机械电子工程专业的核心课程较多，导致出现每门课都是重点课程、每门都要学、每门都学不会的现象。从而在就业时，学生什么都学过，什么都不精通，就业针对性不强。所以，要给学生分模块学习，在满足大部分模块学习要求的基础上，深入学习某一模块，为将来就业铺路尤为重要。

2立体化教学改革

2.1广泛调研，收集资料，制定教改方案

通过跟踪已毕业学生、走访用人单位、问卷调查毕业班学生等方式，征求校内外学生、企业对课程与实验设置的意见和建议，发现人才培养及实践教学方面存在的问题。广泛查阅资料，借鉴成功经验，为教改研究积攒第一手材料。在广泛调研、收集资料的基础上，结合教改团队成员在教学实践中正反两方面的经验教训，制定实验教改方案。

2.2专业工程教育体系构建

工程教育是新工科人才培养的核心，也是培养学生工程实践能力的着力点。主要有工作有：（1）完善多主体协同育人机制，突破传统人才培养体制障碍，深入推进产学融合、校企合作。积极推动企业参与新工科人才的培养，目前已完成多个校企合作实践中心，增强校企联系，促进产学融合，着力培养符合企业需求的新工科人才。（2）建设电子信息类专业实践创新基地，积极参加相关学科竞赛，使专业工程教育常态化。实践创新基地开展软件设计、硬件设计和软硬结合等多方向、多学科的创新实践活动，并且组建结构合理的实践教学教师团队，关注前沿技术，紧跟专业领域发展潮流，倡导学生参加学科竞赛切实提升专业实践能力，致力于培养专业理论扎实、实践能力突出的专业人才。构建“以能力培养为核心”的电子信息专业育人体系，有利于推动企业参与新工科人才的培养，形成产学联动、校企融合、多元合作、协同育人共赢局面。

2.3打造教、学、赛、产教学生态，实现闭环协同育人

新工科创新意识的培养与育人环境、教学过程息息相关，应打破原有固化的教学过程，使育人主体更加多元、教学形式更加多样。只有结合当前行业的最新发展趋势，围绕行业需求，才能提高创新人才培养的实效性。教师在教学过程中，应积极引入实践项目，通过与企业合作，开展产教融合探索，鼓励学生积极参加学科竞赛、大学生创新创业竞赛等实现赛教融合，优化整合校内外教学资源，打造闭环协同育人环境。通过校地、校企等多主体合作加强产教融合，健全教师与企业工程师双向流动机制。在提高教师自身实践能力的同时，将企业工程实践以模拟化形式带入课堂，不仅能丰富师资队伍建设，而且可使人才培养更具实用性。通过开展以项目为牵引的创新教学，更好地服务区域经济与社会发展。构建以专业实训室为实践基地，以众创空间、专业工作室为创新拓展基地，以大学生创新创业大赛为依托的多维度创新实践平台。鼓励教师指导学生积极申报各级大学生创新创业训练计划项目。通过一系列的制度保障，激励教师指导学生参加全国大学生电子设计竞赛、中国“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生数学建模竞赛等各类学生科技创新竞赛，从而使学生专业理论水平与创新能力同步提升。

2.4引导学生参加各类科技创新活动

设定完善的国家级、省级、校级、院级大学生创新创业训练及实践项目“四级项目培育体系”。推动二级教学单位实施校内“一院一赛”创新创业活动，力争达到“一生一赛”“一生一项”建设目标；探索学科竞赛“品牌化”，发布《大学生创新创业竞赛项目指导目录》。鼓励教师和支持学生参加各类学科竞赛和各级创新创业项目，将学生的动手实践环节与科技创新活动结合起来。以学生为主体创建学校智能机器人协会、3D打印协会等科技协会，通过团队合作，形成最具创新思维的碰撞，培养社团成员科学技术素养、开阔学生的眼界、丰富学生的校园生活。

2.5开发虚拟仿真实验教学项目

根据虚拟仿真实验教学平台的3个层次，首先，开发基础层的虚拟仿真实验，包括“微机原理及接口技术”关于微机的结构原理、基本输入输出、外部中断、定时中断等虚拟仿真实验，“机电传动与控制”关于交流电机、直流电机、控制电机结构原理与控制等虚拟仿真实验，“工程测试技术”关于信号分析、传感器原理与应用、信号调理等虚拟仿真实验，以直观形象、可视化的方式展现基础课程的原理与应用。其次，开发拓展层的虚拟仿真实验，包括“机械控制工程”关于系统的时域分析、频域特性分析等虚拟仿真实验，“工业机器人”关于机器人运动控制设计的虚拟仿真实验，“机电一体化系统设计”关于智能产线设计的虚拟仿真实验，“机床电气及PLC控制”关于PLC综合控制系统设计的虚拟仿真实验，为专业课程实验与工程实训服务。最后，开发创新层的虚拟仿真实验，为专业课程设计和毕业设计等综合性环节、创新创业、学科竞赛等服务。

结语

使机电专业学生在进行实践过程中模块化学习，深入学习专长模块，激发学生学习兴趣，增强实践能力。为学生的创造才能得以充分发挥提供政策、制度、环境等保障，经过几年的实践，该模式取得了很好的效果。随着我国对应用型人才需求的数量不断扩大，该教学模式还需在实践中继续发展完善。

参考文献

[1]教育部.“新工科”建设复旦共识[J].高等工程教育研究,2017(1):10-11.

[2]教育部.“新工科”建设行动路线(“天大行动”)[J].高等工程教育研究,2017(2):24-25.

[3]杨知玲,王嘉琦,李晓菲.新工科背景下民办高校实践教学改革的创新途径——以华南农业大学珠江学院电子商务实践教学为例[J].知识经济,2018(20):160-161.