发布时间：2023-03-16 15:57:17
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的机电一体化毕业论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词： 高职机电专业毕业设计 质量提高方法 措施
毕业设计（论文）环节是高职院实现人才培养目标极为重要的综合性实践教学环节，是培养学生运用所学知识分析解决实际问题能力、增强学生专业工作能力、培养创新精神、进一步提高综合素质的有效教学手段。
近年来就业形势日益严峻、高等职业教育规模的扩张，毕业设计期间又恰逢学生寻找工作等诸多客观因素的影响，使得毕业设计出现了很多质量问题。具体表现在：（1）大部分学生对毕业设计不重视，不能处理好毕业设计、顶岗实习与就业的关系；（2）学生缺乏学术论文写作的基本素养，缺乏资料查阅、整理、分析、归纳、检索等获取信息的能力；（3）毕业设计过程流于形式，理论与实践脱节，有些学生仅仅依赖于教材、资料的理论知识拼凑论文，对于自己的设计没有通过实践验证，纸上谈兵多，实际动手少。最终创作的毕业论文很难有实际的应用价值。（4）成绩评定不能完全做到公正客观。学生论文抄袭原始资料现象严重，有些学生在最后答辩环节明显缺乏对所做内容的理解和把握。那么，如何改革毕业设计，提高毕业设计（论文）质量，达到高职教育人才培养目标的要求？我结合机电专业的毕业设计的探索与实践谈谈认识。
一、提前做好毕业设计准备工作
1.时间上的调整。指导老师提前在第四学期期末考试结束就与学生见面，布置题目，下达毕业设计任务。一方面使学生尽快了解课题的类型和方向，另一方面便于教师提前了解学生的情况，如专业学习情况、个人发展方向，等等，从而能够合理地安排设计任务。另外，安排学生利用暑假，对机械制图、计算机绘图、电路分析、单片机、电气控制与PLC、气压传动等毕业设计相关专业知识内容进行重新温习，并要求学生完成课题资料查询、研究方案的确立等工作，为第五学期毕业设计的顺利进行做好知识上的准备。第五学期第十一周起进入毕业综合实训环节，主要是毕业设计和赴企业进行顶岗实习，第十一周起有计划地在指导教师的指导下对毕业设计内容予以进一步完善，第五学期不进行答辩，待顶岗实习结束后，第六学期再回学校参加答辩。
2.指导教师充分准备，试做课题。在毕业设计过程中，指导教师准备得是否充分，将直接决定毕业设计质量的高低。教师除应认真准备毕业设计的课题和任务书外，还需对课题进行认真的试做。通过企业调研和分析，得到企业中机电应用产品研发和生产岗位典型工作过程，明确产品功能、准备技术器件资料、硬件设计、硬件制作、软件设计、软硬件联调、产品制作、产品测试。通过试做课题，教师能更好地把握课题的难度和工作量，科学地预测学生在毕业设计各个阶段可能出现的问题，从而能够根据学生的具体情况合理地分配设计任务。
3.毕业设计题目提前渗透至相关课程学习当中，为毕业设计的完成打下扎实的基础。毕业设计是一项综合性的实践环节，一个优秀的毕业设计离不开专业知识的支撑。因此，专业课程的学习尤为重要。在课程学习过程中将毕业设计课题渗透进课堂，让学生带着问题去学，这样可以激发学生学习的欲望，培养学生的创新能力。同时也为大三学生顺利地完成毕业设计打下扎实的基础。以“单片机应用技术”课程教学为例，本课程以智能运动小车作为教学内容载体，该教学载体以单片机作为控制核心，包括运动控制系统、显示系统、智能感应系统，等等。通过这一载体将单片机应用技术中的各种能力贯穿始终。由于智能运动小车的功能具有很强的扩展性，完全可以作为毕业设计的课题进行综合的设计和研究，因此在课程教学过程中要有意识地培养学生的设计意识和思路。
当然，在课程学习过程中，学生可以根据自己的专业兴趣在保证课程合格的前提下有侧重地加强某门课程或者某几门课程的学习，在此过程中专业老师可以了解学生的具体情况以便于今后毕业设计的分组和选题工作能有实效地开展。
二、立足实际，科学选题
1.以就业为导向，从实际出发，选择不同的课题。课题必须围绕专业人才培养目标，符合专业岗位能力要求，具有较高的应用性。目前，机电一体化专业就业岗位的需求有三个方向：机电一体化设备制造与维修、机床数控技术应用、自动机（线）的运行与维修。要按照不同的专业化方向，确定毕业设计课题，对于机电一体化设备制造与维修方向，课题方向重点应放在机械方面，加强钳工与电工电子训练；对于机床数控技术应用方向，应增强学生的车工实习及数控机床编程与操作能力；对于自动机（线）的运行与维修方向，应向电的方面适当偏移，加强电工及单片机与可编程控制器训练。我校机电一体化专业定向于自动生产线的运行与维修方向，在确定毕业设计课题时，结合制造业发展现状，选择那些围绕机电一体化进行产品开发或把微电子技术用于设计、制造、测试和研究等方面的题目，例如单片机控制系统设计、工业机器人系统分析、可编程控制器（PLC）技术及应用设计，等等。
2.毕业设计的选题要坚持理论与实践相结合的原则。课题的选定要结合目前专业的实际设备，立足实际，避免脱离实践的纯理论性的题目。我校机电一体化专业目前已经拥有较先进的PLC实训装置、气动实训装置、机电检测实训平台、单片机实训设备、自动生产线训练装置、机电一体化实训装置，等等。因此，毕业设计的选题应考虑到我们现有的实训设备，为学生毕业设计的实施提供良好的硬件环境。只有结合实际“真题实做”，才能培养出创新型、实用型人才。当然，在毕业设计期间已经开始顶岗实习的同学，可以结合生产岗位选择毕业设计题目。应鼓励学生结合岗位实践内容选择毕业设计（或论文）课题，但必须有企业专人指导并报学院批准。
3.通过各类技能大赛的锻炼和渗透，以学生兴趣为中心进行毕业设计选题，可以广泛发掘学生的创造力，选题更具有可行性。专业老师组织学生参加院内外的各类技能大赛，将技能竞赛与教学改革相结合。比如机器人大赛，结合单片机课程的学习，选择一个机器人项目，等等。我校目前已经成功举行了智能搬运机器人比赛，模拟了工业自动化过程中自动化物流系统实际工作过程。设计一个轮式或人形小型机器人，在比赛场地里移动，将不同颜色、形状或者材质的物体分类搬运到不同的对应位置。比赛的记分根据机器人将物体放置的位置精度和完成时间来决定。又如“自动线安装与调试”技能大赛，参赛队在规定时间内，根据任务书的要求，以现场操作“***自动生产线实训考核装置”的方式，完成自动生产线设备部分工作单元的机械安装和调整，气动回路的安装、连接和调整，电气控制电路的设计、安装和布线，传感器安装与调整，PLC编程，人机界面组态，电机驱动（含变频器及对应电机、伺服驱动器及伺服电机）参数设定，以及系统统调、运行等工作。我们通过大赛的锻炼，激发了学生的学习兴趣，开阔了学生视野，丰富了学生知识，提高了学生的综合素质与能力，培养了其团队意识与合作精神。参加技能大赛的同学，毕业设计的题目可选择大赛的某个方向展开设计，并撰写论文。通过技能大赛的锻炼和渗透，不仅可以提高学生的设计兴趣，而且能为毕业设计的顺利完成奠定扎实的专业基础。
三、加强过程指导和管理，严格考核制度
对毕业设计全过程实施质量监控是提高质量的保证。加强过程考核，量化毕业设计平时成绩的评定。表1为毕业设计（论文）总评成绩评定参考标准。总评成绩由指导教师考核成绩（40%）、作品（成果）鉴定成绩（20%）、论文评阅成绩（20%）、设计（论文）答辩成绩（20%）四大部分组成。指导老师考核成绩由指导老师评定，其余三项成绩由相应的评审组老师评定。
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实施周检查制度，要求学生每周以幻灯片形式进行汇报。汇报的主要内容是本周所做的主要工作、遇到的主要问题、问题的解决方法及心得体会等。汇报过程中，指导老师做好记录，填写《毕业设计指导工作记录本》，对毕业设计指导工作进行实时记载，学生汇报完毕后，指导教师综合各位学生的情况加以总结，并就学生所提出的问题加以解释与指导。周检查制度作为毕业设计平时成绩评定的重要依据。同时，学生随时写好《毕业设计日志》，内容与教师的《毕业设计指导工作记录本》相配套。这样，教师与学生交流紧密，双向监督，有利于加强毕业设计工作的全过程指导与管理。
毕业设计作品或成果可以是程序、实物、现象、方案等可以表现毕业课题成果的东西。让作品成为毕业设计的主要内容，并在总评成绩中占有一定比例。
对学生数集中的个别单位，因岗位需要无法回校参加答辩的由单位出具证明，学院安排老师到企业答辩。严格的答辩将有利于学生树立良好的学风，促进学生认真做好毕业设计。正确认识毕业设计的重要性将有利于保障和提高教学质量。
表1 毕业设计（论文）总评成绩评定参考标准
另外，毕业设计期间，指导老师要为学生进行资料查阅、文献检索、论文写作能力的培训，培养学生学术论文写作的基本素养。当然，在整个毕业设计指导过程中，要把学术道德教育和思想教育工作贯穿始终，加强学生的诚信教育，在处于即将走上工作岗位的过渡阶段，帮助学生树立良好的心态，促进毕业生克服不利情绪的同时顺利完成毕业设计。这种关心和指导可在每周进行检查时多与学生交流，也鼓励学生之间的交流。
四、尝试毕业设计与顶岗实习一体化改革方案
学生可选择到企业顶岗实习期间开展毕业设计，将毕业设计、顶岗实习有机结合。指导学生在顶岗实习的过程中，同时完成毕业设计（论文）。鼓励学生在顶岗实习期间，从事与专业对口的顶岗实习企业生产和技术领域相关的毕业课题设计。学生带着毕业设计的任务进行顶岗实习，不论是操作控制、质量检验还是装配、测试岗位，都能爱岗敬业，并随时记录，在生产实践中收集自己毕业设计所需的资料和数据。这样最终必然将以较高的质量完成顶岗实习和毕业设计。若能取得优异的成绩，则被企业接收，顺利就业。这样拓宽了就业渠道，增加了就业的机会。这种一体化的教学模式体现了工学结合、产学一体的职教模式。
当然，要想使这种一体化的教学模式取得良好的效果，校企双方应该共同指导、共同管理。每个学生都必须由校内专业教师和企业指导老师共同指导。校内老师可制定一个详细可行的计划和阶段性的目标，督查毕业设计的进展情况，指导论文写作的规范，并协助解决理论问题，定期与学生沟通，沟通方式可以多样化，比如：电话、QQ、Email，等等。企业指导老师负责从单位的实际出发，现场指导、规范操作、分析故障并解决问题。
五、结语
以上改革措施已在机电专业08级毕业生中进行了实践，经实践证明这些策略能充分调动学生的积极性和参与性，提高毕业设计质量。当然，如何提高高职毕业设计质量，是牵涉多个因素的综合课题，需要我们不断实践、不断总结，完善质量控制措施，使毕业设计教学真正成为培养学生创新精神、职业素质和综合实践能力的重要途径。
参考文献：
［1］姜亦祥.浅谈加强机电一体化专业实习教学的措施［J］.成才之路，2009，（21）：79-80.
［2］徐冬梅，吴红，冷士良.高职毕业设计（论文）与顶岗实习配套改革的实践［J］.化工职业技术教育，2010，（2）：56-58.
关键词：自动化生产线；教学方法；电机与电气控制；PLC；课程设计
中图分类号：G712文献标识码：B文章编号：1006-5962（2013）02-0027-02
高职机电一体化专业课程设置的培养目标是：面向工业企业生产现场，电气控制系统制造公司、机电设备制造公司、机电设备、电气设备、工控设备制造公司或公司、科技开发公司，培养适应社会需要，全面发展，适应本专业相对应职业岗位的高等技术应用性专门人才，主要岗位群定位是自动化设备安装员、自动化设备调试员、中高级维修电工等，本专业有五个主干学科：电气工程、电子工程、机械工程、计算机科学与技术、控制科学与工程，都是为了岗位需要设置的专业知识。其中《自动化生产线安装与调试》作为一门核心专业课在第四学期进行了贯穿和综合。
1自动化生产线的课程设置
机电一体化专业人才培养能力有：识图绘图能力、机电安装调试维修能力、电控系统调试检修能力、自动线调试维护能力、机电设备管理能力及机电产品营销能力等。《自动化生产线安装与调试》前序课程有PLC技术、传感器技术、电机与控制，后序课程有机床维修等。在我们所要实现的教学目标中知识目标涉及到：机械手工作原理、握机械手控制原理、机械手气动原理、熟悉安全操作规程；能力目标有：对已安装的机械手机械部件进行测量；对机械手的气路进行基本调试；根据故障现象判断故障部位；检查分析、找到故障点并分析解决故障；遵守安全操作规程；素质目标有严谨的职业态度、规范的操作习惯、创新精神、团结协作精神、自主学习精神及沟通能力。
此核心课程以项目驱动教学开展课程教学，提升学生的职业能力，以具体自动化生产线为载体，融合认知、安装、调试和检测等内容，实现教、学、做、评一体化教学，突出课程的职业性、实践性和开放性。以学生为主体，采取多样化教学方法。以自动化设备改造为工作过程，涉及电路图分析、电气图设计、程序设计、设备组装、设备运行调试、设备检测、设备维护等行动领域，设置六个学习情境：零配件拆装、传感器检测、气路检测、异步电机检测、步进电机检测、整体检测调试，分成20个任务。
项目一：供料站的安装，有机械拆装、气路拆装、电器拆装三个任务；项目二：加工站的安装，设计任务有加工站组装、光电传感器检测、限位传感器检测三个任务；项目三：装配站的安装，设计任务有装配站组装、电磁阀检测、气缸检测三个任务；项目四 ：分拣站的安装，设计任务有分拣站组装、传送带的检测、异步电机的检测、变频器的检测四个任务；项目五：输送站的安装，设计任务有输送站组装、光纤传感器检测、机械手检测、步进电机的检测、溜板检测四个任务；项目六：整体运行调试，有PLC控制网络构建、程序编写、综合调试三个任务。
2自动化生产线的教学方法与评价设计
2.1教学方法。
（1）讲授法：讲解项目任务，传授项目任务相关的知识点，针对学生实施过程中出现的不足进行知识点的说明。
（2）现场教学法：在符合生产要求的工作环境中进行操作技能和维修应用能力实践，提高职业氛围，在工作过程中提升学生的职业道德、职业素养和岗位适应能力。
（3）任务驱动法：将教学过程融入项目任务中，让学生自主讨论分析实施，学生在工作过程中得到知识。
（4）小组讨论法：学生每六～八人为一个小组，小组讨论分析，讨论解决，分工协作完成项目任务。
六步教学实施：明确任务、讨论分析、制定方案、检测故障、检验效果、总结分析。老师交代目标，注意观察和记录小组对现象分析情况，解答学生提出的问题，对跟主题分析偏离太远的小组予以引导，让学生自行摸索，在后期对学生可能会引起事故或损坏设备和工具的异常操作给予纠正，最后老师组织小组进行故障排除工作汇报，互评，并对每组进行考核评价，再引导学生自行总结。
2.2评价设计。
课程采用过程考核与期终考核相结合、企业考核与校内项目考核相结合、教师考核与学生考核相结合的多元化考核方式，利于理论联系实际，有利于学生的学习创新和思考，更督促他们到实际中去发现和改进，去寻找合适自己的项目和课题。
课程考核为：校内项目，企业，综合实训三大类。当堂课的考核有：教师考核、小组互评、小组自评；教师考核内容为五项：任务分析情况，实施方案制定，任务完成质量、分工协作精神、故障检测手段、安全操作规范、小组总结。
和很多专业课一样，多种教学方法和全面的评价方案，有效保证了教学效果。
3相关课教学
3.1电机与电气控制的教学。
本课程以发电机为主题，以工作任务为导向，以工厂实用型电气控制系统设计、安装、调试与维护情景教学为主线贯穿全课程，用实物进行直观性教学，使学生感性认识强，理性认识够。
典型的教学任务有三相异步电动机全压启动、三相异步电动机长动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机延时启动控制（或三相异步电动机Y-降压启动）、机械手控制等。
课程特色是学生充分利用所学知识、网络资源、闲瑕时间作为期三个月的“继电控制课程设计”。任务书要求能够根据功能要求选择个元器件的类型及其型号；了解个元器件的工作原理和使用方法；把各元器件连接起来实现本课程设计的要求。设计内容和要求：两台电动机都存在重载启动的可能，任何一级传送带停止工作时，其他传送带都必须停止工作，控制线路有必要的保护环节，有故障报警装置。课程设计书要有课题介绍、题目、摘要、总体方案设计、设计目的、控制要求、设计要求、 硬件选型、主电路原理图的设计、 控制电路原理图的设计、重载保护电路设计、欠压保护电路设计、总结。
3.2PLC教学。
PLC是可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，早期是一种开关逻辑控制装置，随着计算机技术和通信技术的发展，其控制核心采用微处理器，功能有了极大扩展，除了最广泛的取代传统的继电器-接触器控制的开关量逻辑控制外，还有过程控制，数据处理，通信联网与显示打印，PLC接口采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。
PLC有5种编程语言：
（1）顺序功能图（SFC）。
顺序功能图常用来编制顺序控制类程序，包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法是将一个复杂的控制过程分解为小的工作状态，这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。
（2）梯形图（LD）。
梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，是在常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，要求用带CRT屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号，是目前用得最多的一种PLC编程语言。
（3）功能块图（FBD）。
功能图编程语言是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言，与数字电路中的逻辑图一样，极易表现条件与结果之间的逻辑功能。
（4）指令表（IL）。
采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器就用指令表，使用的指令语句类似微机中的汇编语言。指令表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用手持式编程器，必须将梯形图转换成指令表后再写入PLC，在用户程序存储器中，指令按步序号顺序排列。
（5）结构文本（ST）是文字语言。
编程语言的学习是PLC教学的一项重要内容，中间加以不同的应用实例：顺序控制电路、常闭触点输入信号的处理，使用多个定时器接力定时的时序控制电路、三相异步电动机正反转控制电路、钻床刀架运动控制系统的设计，LED数码管显示设计，还经常根据继电器电路图设计梯形图。
增加的学习情境还常有如下任务：洗手间的冲水清洗控制、进库物品的统计、竞赛抢答器装置设计、彩灯或喷泉PLC控制；寻找数组最大值并求和运算、电热水炉温度控制等。
3.3单片机。
单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。用于示波器、报警系统、移动电话、彩电等日常方面，在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信领域、医用设备领域、工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域也都有广泛应用。
数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高，微型单片化集成了如看门狗、AD/DA等更多的其它资源。教学内容以80C51为核心讲授单片机的的引脚、存储器组织结构、典型语句，以实例应用为线索：单灯受控闪烁、P1口外接8只LED发光二极管模拟彩灯、单片机做加、减、乘、除运算等项目。各子任务都作硬件电路及工作原理分析、主程序流程图设计、源程序的编辑、编译、下载、单片机的I/O接口分配及连接。
教学采用ISP-4单片机实验开发板，可以完成大量的单片机学习、开发实验，对学习单片机有极大的帮助。该板采用在线可编程的AT89S51单片机，有程序下载功能，可将编辑、编译、调试好的单片机代码下载到AT89S51单片机中。
3.4变频器技术及应用。
变频技术让学生熟练掌握各种电力电子器件的工作原理、主要参数、驱动电路与保护技术；掌握交-直-交变频器、交-交变频器、谐振型变频的工作原理和应用范围；掌握脉宽调制控制、矢量控制和直接转矩控制等先进技术；了解变频器与感应电动机组成变频调速系统、变频器与双馈电机组成调速系统、变频器与同步电动机组成变频调速系统，掌握电力电子电机系统的组成、工作原理、控制方法、运行特性等，是强电应用和现代技术推广的有力体现。
3.5传感器与自动检测技术。
传感器技术代替人的感观，在各种环境下应用，检测技术是一套有效的反应体系，包括信息的获得、测量方法、信号的变换、处理和显示、误差的分析以及干扰的抑制、可靠性问题等。因此掌握常用传感器的工作原理、结构、性能，并能正确选用，了解传感器的基本概念和自动检测系统的组成，对常用检测系统有相应的分析与维护能力。对工业生产过程中主要工艺参数的测量能提出合理的检测方案，能正确选用传感器及测量转换电路组成实用检测系统的初步能力。
教学过程进行小论文制作，让学生提高计算机应用水平，使学生从文字处理水平提高到办公处理水平。对分节、目录、文献标识作严格要求。题目如数字显示电子称、基于霍尔传感器的转速表、单片机电子秤研究、光纤测温仪、烟雾报警器、小车寻迹设计、电熨斗自动恒温系统、电涡流探伤、电感测厚仪等。
4毕业论文指导分析
毕业论文专业联系实际，通常小型自动化系统以单片机为主，大型自动化生产线以PLC为主，系统运行动力离不开电机，观察离不开传感器，调速可用变频器，综合所学，学生的论文涉及广泛，有效教学可对应从如下方面侧重指导。
4.1立意选题。
根据实际和研究方向做好侧重和体现，如“触摸屏控制的碱液配置系统”和“两种液体混合装置的PLC控制系统”的系统性和方向性，“车库自动门的PLC自动控制”和“测速雷达信号处理系统”的检测指标要求等。
4.2材料整合。
在任务要求明确的基础上，首先确定相关技术指标，对应查找并列出论文结构，一份毕业论文至少含有三到五门课的内容，对应于研究方向进行相应编排和取舍。
4.3技术处理。
所搜集图片的背景往往有水印，要去掉，图片按要求进行不同方向的剪切。图表里的文字应是五号或小五，注意表格标题要单独标出等等格式要求。流程图、梯形图的设计与表现。
多种教学方法和理论联系实际教出具有学习能力和创新能力的学生，系统的学习与应用创造练就出具有竞争力的学生，专业课的有效教学和毕业论文的顺利设计将显示本专业沉甸甸的含金量。
参考文献
[1]吕景全.《自动化生产线安装与调试》，中国铁道出版社，2010年7月
[2]马玉春.《电机与电气控制》，北京交通大学出版社，2011年1月
[3]李建新.《可编程控制器原理及应用》，机械工业出版社，2012年9月
论文摘要：基于FMS技术开发了模块化机电一体化教学培训系统，该系统有助于加深学生对机电一体化系统概念的理解，掌握车间柔性制造的方法，最后以作业计划与调度教学研究性、综合性实验为例，论述了该系统在培养学生理论与实践相结合的能力，提高学生学习兴趣和积极性的重要作用。
为使机械设计制造及其自动化专业学生在学习过程中，有机会将所学到的各门专业课的知识综合性地应用到接近于生产实际的过程中，为他们走上工作岗位后应用这种新的理念打下基础，学院除了建立适合于现代教学法模式的几个独立的专业实验室外，筹建了一个开放式自动化综合实验室。在这个综合实验室中，我们开发了一套完全接近于生产实际的模块化柔性制造系统，由省部共同投资。实验室的开放性主要体现在两个方面:一是系统组成具有开放性，系统中不同生产厂家的设备可相互兼容，便于以后扩展;二是实验室资源具有开放性，实验室可面向校内外各种层次的学生或培训学员，做到资源共享，扩大受益面。
1 FMS系统组成
柔性制造系统机电一体化训练设备，包含一条闭环柔性输送装置和六自由度并联加工中心(加工站)、三自由度数控雕刻机及其控制系统、四自由度上料检测站及其控制系统、搬运站、安装站、安装搬运站、智能分类站、现场总线、多层次立体原料库及其控制系统、多层立体成品库及其控制系统、自动化输送线及变频调速控制系统、PLC数据采集及物料监控系统、系统监控及管理控制软件。
工业控制计算机通过运动控制卡发送位置信号给旋转立体上料库电机驱动器，电机驱动器驱动步进电机旋转一定角度，实现零件位置对准，同时设置检测开关，通过PLC采集至计算机，判断托盘上相应位置是否存在零件。自动上料机器人将待加工物料送至加工位置后，系统驱动锁紧装置进行物料定位固定，上位机按指定程序控制六自由度并联机器人，进行零件前序的加工。在主界面中点击数控雕刻机控制按钮，进人数控雕刻机控制界面，三自由度数控雕刻机主要实现对工件端面的雕刻，通过用户编制G代码也可以用软件将模型转化为G代码，然后通过计算机的串口将G代码传到雕刻机，雕刻机执行G代码。
零件前序加工完毕后，计算机控制零件搬运机器人将加工完的零件搬运至下一工序的加工位置。
在主界面中点击立体仓库状态按钮，进人立体仓库状态界面。立体仓库状态是用来实时显示立体仓库仓位的占用情况，系统实时检测各个仓位的状态，然后系统给码垛机发指令决定码垛机下一次将装配的成品放人哪个仓位，操作者通过观察状态位的图标情况，操作者就可以知道哪个仓位是否为空，并且知道各个仓位物件的重量，通过生产统计还可以知道立体仓库一共有多少个成品，每一类成品的个数及总重量。
2系统特点
(1)包含多种关键技术及单元，使学生了解更多的知识;机器人技术;物流仓储自动控制系统;立体仓库;自动输送线;自动码垛机;物流仓储管理和监控;PLC控制系统;传感器技术;计算机网络通信技术和现场总线技术;计算机控制;网络化视频监控技术;数据库技术;多轴运动控制器;气动技术;步进电机及驱动;伺服电机及驱动;VC，VB等高级语言编程。
(2)结合机电教学，编制了的实验指导书，包含多个实验:为了方便教学实际使用，我们为系统提供了专门实验指导书，其内容涵盖机械、控制、机器人示教、插补、自动装配、码垛等多项实验，供本科生、专科生和研究生专业选开，教师也可以根据实际情况，在实验指导书的基础上增开设计性、综合性实验。
(3)交互式图形化操作界面:系统控制软件采用WINDOWS操作系统，具有交互式和图形化特点，操作简单易学，自动化程度高，使教师和学生在很短的时间之内就可以掌握对系统的操作。
(4)丰富的状态反馈功能:通过计算机与各单元及传感器的通讯，将系统中各环节的状态显示在操作界面上，使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据，掌握系统运行状态。
(5)完善的生产及物料存储统计功能:根据现代柔性制造系统的特点及仓储物流的发展动向，不但在工作过程和原理上仿真实际生产过程，而且开发了生产及物料存储数据库，根据系统的运行随时记录和分析生产和存储数据。
(6)开放式系统结构:为了增强学生的参与性，系统采用了开放式结构，提供了完善的控制功能动态链接库和二次开发函数，不用了解底层复杂的时序和操作过程，只需要在VC或VB中简单的几行代码，学生即可开发出自己的运动或控制功能，激发学生的学习兴趣。
(7)网络化视频监控:系统提供网络化视频监控模块，使操作者在操作系统的同时，也可通过电脑屏幕实时观看系统的实际运行状况。同时对于有条件的学校，可将控制计算机与校园网相连解，使更多的学生和老师通过网络观看现场实验过程，提高系统利用率，也可实现远程教学。
3如何应用FMS进行本科实验教学
由于近年来高校的扩招，学生人数大幅上升，而大型实验设备台套数少;而且大型实验设备的实验通常包括编程、上机、结果分析等，需要的时间较长。因此，大型设备开设的实验不能简单的照搬其它实验教学的模式。我们分别探索了以下几种模式:
3. 1开设综合设计性实验
本中心老师提出项目申请，参加学校实验室设备管理处组织的“工程实践”和机电工程学院组织的“机电一体化实训中心”项目。这些项目结合指导老师的科研项目，通过双向选择接受学校相关专业本科三年级以上的学生参加。学生分为2-4人一组;在教师的指导下，首先查阅文献和学习FMS的有关知识，编制程序，上机测试;实验的内容根据项目的研究内容而定，一般涉及多种设备;实验时间根据老师和学生双方商定，实行弹性制，不拘泥于课堂安排的时间。由于学生人数少，在实验过程中可以做到师生面对面的随时交流。
例如:作业计划与调度教学实验。
“作业计划与调度教学实验”的内容是让学生根据给定的加工工件信息，设计一个单件小批量零件加工的“作业计划与调度”的仿真系统，使目标函数“最长流程时间”的值最小，然后对仿真结果进行验证。实验的目标是:使学生加深对“作业计划与调度”概念的理解，掌握车间调度的方法，培养学生理论与实践相结合的能力，提高学生的学习兴趣和积极性。实验系统要具备以下功能:
(1)提供一个很好的、有代表性的研究对象，也就是使学生知道他们是在那个车间、那个环境为加工那些工件设计“作业计划与调度”的方案;
(2)提供一个很好的仿真环境及工具，用来建立仿真模型，使学生形象直观地看到车间调度的运行过程;
(3)提供实现“作业计划与调度”的算法和软件开发环境，使学生了解并掌握该算法的原理，并在仿真环境中实现算法，得到仿真结果;
(4)提供一个真实环境，如FMS车间或可真正运行的FMS车间模型，在此环境中对上面得到的仿真结果进行验证。
针对“FMS教学实验系统”只讨论一种特殊情况，即最长流程时间Fmax的计算先讨论n/m/P/Fmax问题，目标函数是使最长流程时间最短。最长流程时间又称作加工周期，它是从第一个工件在第一台机器开始加工时算起，到最后一个工件在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间，由于假设所有工件的到达时间都为零(Ri，I=1 ，2 ，3，…，n)，所以Fmax等于排在末位加工的工件在车间的停留时间，也等于一批工件的最长完工时间C max 。
设n个工件的加工顺序为S=(S1 ，.S2 ， ……，，Sn)，其中Si为排第i位加工的工件的代号。以CK(Si)表示工件Si在机器Mk上的完工时间，Pk表示工件Si在Mk上的加工时间，K=1，2，3，……，m；i=1 ，2， ……，n，
式(1)是一个递推公式，当由式(1)得出Cm(sn)时，Fmax、就求得了。在熟悉以上公式之后，可以直接在加工时间矩阵上从左向右计算完工时间。对于某一工作地，在给定的一段时间内，顺次决定下一个被加工的工件。
3. 2开设选修课
由于学习FMS的有关知识，需要学生们具有一定的专业知识;而且大型设备一般只有一套设备，要面向学生人数众多的本科生开设实验课有一定的难度。因此，我们首先开设了FMS的选修课。在讲授FMS技术的理论知识的基础上，开设FMS的上机实验课，学生分为3 -5人一组。由于课堂讲授FMS的时间有限，加之是选修课;因此，在实验课之前，面对设备再介绍一次设备的原理、结构和用途等，以加深学生的印象;然后指导学生编制程序、适当的上机操作，辅导学生处理实验结果。
3. 3为本科毕业设计提供实验
本科生的毕业论文是进行专业基本技能培养的重要环节，同时也是培养学生创造性思维方法、提高动手和解决问题能力的不可缺少的过程。参加本科毕业论文的学生，有充分的时间利用所掌握的专业基础知识，解决具体的问题;因此毕业论文是本科生学习和掌握大型实验设备的一个非常好的机会。
4 FMS进行本科教学的体会和希望
4. 1 FMS进行本科教学的效果
通过上述三种方式向本科生开放大型实验设备，对学生选择专业有一定的帮助，也增加了学生参加推荐免试研究生和就业等的竞争力。例如，一名机电学院的学生参加了“FMS研究”项目后，对数控技术有关知识和应用有了一定的了解和兴趣，报考研究生时选择数控技术专业。另一名机电学院的学生参加“开放式数控系统的研究”，学习了切削图形设计、数控雕刻机及其控制系统等一系列操作，在老师的指导下自己操作选择刀具和切削参数，观察不同的切削过程，加深了所学的理论知识，熟悉了作业计划与调度的原理、立体仓库的基本操作;该生通过面试后顺利地被华中科技大学录取为研究生。
近年来为了适应地方经济和社会发展的需要，拓宽人才培养领域，在开设综合性实验项目和选修课时，也接受其他学院的学生。学生结束项目后，对所参加的研究工作非常有兴趣。
相比较而言，综合设计性实验效果明显好于选修课的实验。前者由于有充分的时间，我们摒弃了传统的验证实验的模式，采取了“双向互动”，教师以更多的精力启发学生的创造力，调动其主动性和积极性，发挥他们运用所学的知识去解决实际问题。对这种实验模式，学生表现出极大的兴趣。这种实验教学模式，不仅拓展了学生现代科学技能的理论和知识;在实验方法，应用技能方面也得到了提高，为他们今后走上社会，服务于社会，缩短理论与实践的差距奠定了良好的基础。
4. 2存在的问题
孔子说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”要让学生保持“乐之者”的角色,教法必须改革创新,灵活有乐趣。
我校积极探索与研究如何上好专业生产实习(技能训练)课,如何引发学生对专业课的学习兴趣与认识,使学生的学习态度由被动变为主动的教学模式及方法,学生有了学习的兴趣,学习活动对他来说就不是一种负担,而是一种享受、一种愉快的体验,学生就会越学越想学、越爱学,从而达到事半功倍的效果。因此教师在教学中都应做好乐中施教和感兴教学,从而提高教学质量。通过不断地探索和实践,形成了我校在专业生产实习课上新的教学模式――趣味教学法。
趣味教学法在教学上有较多的形式与方法,具体也要根据不同的实习情况而选择不同的方法。我校在趣味教学法上进行了多次的研究、探索和实践,得出了各种不同的专业性较强的趣味教学方法。
一、趣味教学法在我校教学中的运作方式
1.在模块教学实习当中,首先必须完成本实习模块的基本技能操作训练,再增加趣味教学实习课题,但可以在一开始实习时引导学生或布置与趣味教学实习相关的课题作业等,让学生设计趣味教学实习课题。
2.可以在空余或晚自习时间安排趣味零件的设计(由于实习班级在晚自习时,作业相对较少),这样可充分利用学习时间,充实学生的学习内容。
3.在实施趣味教学课题时,以学生为主,教师为辅为指导思想,尽量让学生发挥自己的特长与爱好,以及个人潜力,而教师只是为学生提供技术指导或引导,并且给予技术难度或课题范围之内的指导控制。
4.单一的模块教学,可以让学生通过实习,设计一个综合性较强的零件,并由学生自己完成制造,加强综合能力的运用。
5.在设计专业教学计划或实习课题时,可以考虑学生从开始实习至毕业期间,所实习的课题是前后关联的,能组装并完成一件作品(产品或设备)。或者,先让学生设计或构思一件物品(产品),该产品的所有零件可在未来2~3年的实习当中自己去加工去实现。
6.根据实际情况,可安排每学期未进行一次趣味教学作品(课题)设计比赛,作品由学生在本学期实习期间自行设计、制作等,从而更好地激发学生的创新能力与创新意识,增强学生的学习成就感。
7.在高职班级,可采用趣味教学法,让学生制作或编写的毕业作品或毕业论文,从而有利于增强学生在设计毕业论文时的兴趣,提高毕业论文的编写质量。
二、趣味教学法在我校各专业生产实习课中的教学实例
1.模具设计与制造专业的模具综合训练
模具设计与制造专业需要掌握的基本技能:模具设计与绘图、铣床、车床、磨床、模具装配、试模调模等操作技能。依据我校模具设计与制造专业的课程设置以及实际教学模式和师资条件情况,运用趣味教学法:
同时,该零件加工制造模式,接近于企业模具制造的实际模式,有利于培养与企业接轨的模具制造技术人才。
2.模具专业的钳工技能训练
模具专业的钳工技能训练需要掌握的基本技能:模具或模型的锉配、角度锉配、尺寸精度控制、螺纹加工等钳工技能,以及结构构思能力、零件装配的基本概念、间隙配合锉配、组配件锉配加工等钳工技能。根据我校模具设计与制造专业的课程设置,以及实际教学模式和师资条件情况,运用趣味教学法:
通过趣味教学法,可加强学生对钳工专业的认识,增强学生对钳工实习的学习兴趣,掌握钳工基本技能知识,并能合理或巧妙运用钳工综合技能,进行制作或设计作品,从而让学生自己感受到学有所用,并能提高学生的综合技术运用和思考能力,增强或突出学生的学习成就感。
3.机械加工技能训练
机械加工技能训练需要掌握的基本技能:铣床、车床、磨床、电火花线切割,铣床加工基本操作技能、尺寸精度控制、组合件的加工与配合,零件造型与设计技术与能力等技能训练。根据我校模具制造技术专业、加工中心与电加工技术专业的课程设置,以及实际教学模式和师资条件情况,运用趣味教学法:
通过趣味教学法,可加强学生对机械加工技术的认识和兴趣,能合理运用不同加工设备的不同机械加工特点,综合运用技能,进行设计或制作组合件作品,从而提高学生的综合技术运用和思考能力。
4.数控加工与雕刻技能训练
数控专业的技能训练需要掌握的基本技能:掌握机床切削加工所必需的理论知识,熟练掌握数控加工主要设备的结构性能、工作原理和使用维护方法,掌握数控机床基本操作与本专业相关的机加工操作技能,了解数控车床的控制原理,熟练掌握编程操作方法,具备机床的使用和维护保养能力。根据我校数控加工技术专业、加工中心与电加工技术专业的课程设置,以及实际教学模式和师资条件情况,运用趣味教学法:
通过趣味教学法,可加强学生对数控机床基本操作以及技术和技能综合运用,球面、曲面等复杂零件的编程与加工,组合件的加工,数控产品的设计、制造的综合能力,从而成为能进行数控机床的编程、操作、维护的应用型高级专业技术人才。
5.机械电子工程一体化技能训练
机械电子工程或机电一体化技能训练需要掌握的基本技能:钳工基本技能、配合件锉配、机械加工的基本操作、组合零件结构要点、典型机电设备的原理和安装、掌握机床基本操作方法、机床基本维护保养能力、电工基本知识和技能、电路板的设计与运用、机电综合运用等。根据我校机械电子工程、机电一体化专业的课程设置,以及实际教学模式和师资条件情况,运用趣味教学法:
通过趣味教学法,可加强学生对机械加工的基本操作、组合零件结构要点、典型机电设备的原理和安装方法的掌握,电工基本知识和技能、电路板的设计与运用、机电综合运用等,培养学生的创新能力与创新意识。从而提高学生的学习(实习)兴趣,变被动为主动。
三、趣味教学法在我校各专业生产实习课教学中的总结
(一)趣味教学法在我校各专业生产实习课的教学中的优点
1.提高学生的学习(实习)兴趣。变被动为主动,或变“要我学”为“我要学”。
2.提高学生的综合技术运用和思考能力。
3.提升课堂学习的气氛。
4.加强学生对专业(技能)的认识。
5.增强或突出学生的学习成就感。
6.触发学生的创新能力与创新意识。
7.弥补实习设备的不足因素(当部分学生没安排上机操作时,可进行课题设计)。
8.对趣味教学法的推广作用,改变传统教学方式和方法。
9.增强学生家长对小孩在校所学的技能的认识和了解程度(部分零件或作品可以带回家里)。
10.增强学生就业的有利条件与就业机遇(学生可带着自己制作的零件或作品去参加就业面试)。
(二)趣味教学法在我校各专业生产实习课的教学中存在的问题
1.与教学计划或教学大纲有所冲突,部分需重新制定教学计划。
2.对教师自身能力(综合技能)要求较高。
3.受实习设备或实习条件、场地影响(部分课题可能会跨越几个实习模块)。
4.现有教师观念思维改变(解放思想)。
摘要：在智能制造和产教融合等应用技术大学教学新常态下，针对机械工程专业学生的工程应用能力培养问题，从智能制造的技术特征和技术体系分析出发，研究了智能制造背景下企业对机械工程专业人才的新要求。依据机械工程人才对新技术的要求，构建了符合专业要求和当前背景的实验教学体系，搭建了实验教学平台。以产教深度融合为指导方针，研究了合作企业的特点和选择原则，制定了学生在企业阶段的学习方案和教学执行计划，为培养高素质的、符合企业要求的机械工程应用型人才提供了参考方法和管理运行方式。
关键词：智能制造；产教融合；机械工程；高职教育
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）21-0162-03
在经济新常态下，高等教育也处于新常态的运行模式下。对于应用型本科院校的机械工程专业而言，目前的新常态主要表现为智能制造和产教融合[1]。智能制造是发展方向，产教融合是指导方针。周济院士[2]指出“智能制造是新一轮工业革命的核心技术，是中国制造2025的主攻方向”。为了贯彻落实《中国制造2025》中提出的五项基本指导方针，结合地方本科院校转型发展的需要，探索智能制造背景下应用型人才的培养模式是重中之重。本文从智能制造的技术体系入手分析智能制造对人才的新要求，结合产教融合方法提出了符合要求的机械工程专业的实验教学体系和实验室建设思路，研究了校企合作培养符合智能制造要求的应用型人才的新实施方案。
一、智能制造对学生能力的需求分析
智能制造是在常规制造技术基础上，随着科技发展而升级换代的新制造技术。所以对从业人员能力的需求也是在常规能力基础上提出了新的要求，需要从业者具备一些新的能力和技能。为此，我们从技术的需求出发分析了智能制造企业对一线人才的能力需求。
1.智能制造的技术体系。智能制造技术的核心是“智慧工厂”，是将新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套设备形成一个智能网络[3]。通过这个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器、服务与服务之间，能够形成互联，从而实现横向、纵向和端到端的高度集成，其技术体系如图1所示。根据智能制造的技术体系，其核心技术主要有：数字化建模技术、计算机网络技术、移动互联网技术、工业机器人技术、智能传感器和物联网技术、数控编程技术、数字化制造技术、虚拟现实与模拟仿真技术等[4，5]。
2.智能制造背景下对人才技能的新需求。智能制造具有高度自动化、信息化和网络化三大基本特征。自动化将导致工业形态发生改变，特别是企业工作者的角色和地位将发生较大的改变，这要求新型工人拥有新的知识和技能，并能够与机器人进行协作。信息化使工业机器人能协同工作，由于互联网技术（特别是移动互联网技术）在生产制造领域的广泛应用，将更容易提高生产效率，形成学习型生产系统。因此，智能制造对专业人才具有如下的新要求[6-8]：（1）技术人员需要更多的机电一体化实践经验，能迅速解决设备运行中遇到的问题。（2）技术人员需要掌握更多的信息技术和网络技术，能运用网络技术解决生产中遇到的问题。（3）技术人员需要与软件工程师紧密合作，解决智能机器中的软件问题和软件的用户体验。（4）技术人员需要掌握特定的编程技能，以及复杂系统的控制、操纵和设置技术。根据上述要求可以看出，智能制造导致了对优秀员工标准的转变，人机交互以及机器之间的对话将会越来越普遍，技术人员从服务者、操作者转变为一个规划者、协调者、评估者和决策者。
二、实验教学体系及实验室建设
针对智能制造对技术人员的新要求，实验教学是能力培养的根本保证。这就需要构建先进的、符合能力培养要求的实验教学体系，并在该体系的指导下进行实验室建设。为此我们坚持“以学生为本，依托环境教学，突出应用能力，培养创新精神和系统观”的实验教学理念，构建了“四级能力层次、七个教学模块、三类驱动项目、三种结合方法”的“4733”实验教学体系，搭建了准工厂化环境的实践教学平台。创新实验教学方法，培养学生的工程应用能力和创新能力，增强学生团队意识和社会责任感。该教学体系从能力上着眼于循序渐进，从内容上覆盖装备设计、检测、制造和生产组织全过程，从方法上着重于项目驱动，从培养模式上依靠产教融合。实验教学体系的能力层次分为基础能力、专业能力、综合应用能力和创新应用能力四级。由机械基础模块支撑基础能力的培养，机械设计模块、机械制造模块、机电液控制模块和石油冶金装备模块支撑专业能力的培养，综合实践模块专注于综合应用能力的培养，机械创新模块服务于创新应用能力的培养。使用三类产品贯穿上述7个教学模块，将各个教学模块串联成一个整体，培育学生的系统观和整体观。在教学项目开发和教学方法上采用“产学结合、虚实结合和赛课结合”的方式。
三、校企合作培养模式探索
产教融合是本次教学改革和高校转型发展的根本指导原则。产教融合的实施效益可以从学生、教师、学校和企业等四个主体来分析。（1）学生方面：基于产教融合的教学方法、教学内容和教学案例可以激发学生的学习兴趣，明确学习目标，改善学习效果，提高动手能力和实践能力，使之更适合企业需求。（2）教师方面：产教融合要求教师深入企业、加强与企业的联系，从而更进一步地了解企业和社会的需求，避免“盲教”。同时在与企业导师合作指导学生的过程中将有助于提高教师的工程实践能力。（3）学校方面：产教融合为进行应用技术大学试点探索新的教学方法和人才培养模式，为学校成功转型积累经验，提供参考。同时，与地方中小企业的合作也为学生就业难题提供新的解决途径和解决办法。（4）企业方面：首先，企业与学校深度合作，所合作企I亦可借助学校的科研平台和人才优势，解决中小企业技术力量薄弱的问题。其次，企业与学校合作培养学生的工程能力也是响应国家政策，为政府排忧解难，对提高企业社会效益和社会美誉度具有一定的作用。另外，改革方案也为企业选拔优秀人才提供了一个更为可靠的解决方法。
1.产教融合中联合培养企业的选择。（1）签署联合培养协议的企业数量要多。在不影响企业生产的前提下，考虑企业可接纳人数的限制，参考国外高校人才培养的实习生制度，将学生分散到各个企业中去，每个企业安排2-10名学生，故签署合作的企业数量要求众多。例如重庆科技学院机械与动力工程学院为了完成机械设计制造及其自动化或机械电子工程两个专业学生的联合培养工作已经与40多家重庆本地的从事各种设备（或机电一体化装备）设计制造的中小企业签署了产学研合作协议。他们计划将签署合作协议的企业数量扩展到100-150家。（2）合作企业突出地方性。在企业的一年学习期间，需要将理论知识与实际工程项目结合，注重实践动手能力和解决问题能力的培养，学生需要与专业教师之间频繁联系交流，同时为了对学生监管的方便，离学校空间距离不远的地方性企业无疑是最佳的选择。同时要了解地方经济的发展、地方企业对人才的需求，使得培养的学生更能快速融入地方经济，服务于地方经济，体现学校的地方性特色。（3）合作企业以单件小批量生产模式从事设备（装备）的设计制造为主。所选择的企业大部分均为单件生产模式的集设计与制造一体的装备或机电一体化产品生产企业。因为该类型的企业从概念设计、详细设计到生产制造以及生产管理等所有生产内容均有所涉及，使得学生可以得到更为全面的锻炼；同时，这类企业对技术人员的需求更为旺盛；另外，大批量生产模式企业生产的产品较为单一，技术也较为成熟，而单件模式的企业产品开发项目众多，更适合于基于项目教学的培养方式。（4）合作企业的生产规模以中小型为主。一方面因为这类企业技术力量薄弱，对专业人才更为渴求；同时这类企业灵活多变，对市场反应灵敏，产品开发速度快，适合学生培养。另外，学校导师组对企业也可以起到技术支持作用，企业有与高校合作的意愿和动力。
2.企业学习阶段的实施和运行。在企业学习培养阶段，学校与企业之间应该建立全方位的合作关系，形成一套系统的有机的运行机制。共同商定学生的培养计划、学生的监管、学习效果的评价以及学校对企业的技术支持等。学校需将所签订联合培养的企业按照产品类型进行分类，然后成立一批“导师组”，“导师组”由学院不同知识结构的老师及企业一线工程师组成。由导师组负责学生在企业学习阶段的指导、联系、管理和学习质量监控。全过程参与学生专业课程学习、毕业论文（毕业设计）的指导等。教学方式：采用“教师提出问题-学生自主学习-实践-教师辅导”的教学模式。重点是深度参与项目关键技术、设备的开发与改造，并通过专业知识、相关资料、计算分析等方法解决其中的部分问题，以实际项目为驱动，完成专业课程的学习及完成设计、制造、生产管理等技能训练。考核方式：主要考察基本理论在实际工作中的应用及动手操作能力。导师组对课程学习报告、以案例为内容的大作业、以项目为对象的课程论文、学习小组（或）专题的汇报和答辩以及其他要求进行综合评定，确定学生学习成绩。
在“中国制造2025”和“工业4.0”背景下，中国要想实现从制造大国到制造强国的转变，适宜智能制造的应用型人才的培养将是实施“中国制造2025”的关键。智能制造专业人才培养要建立以市场为导向、制造企业深度参与、校企融合、多学科联合共建的智能工场结合以非正式学习形式的人才培养模式。
参考文献：
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[2]周济.智能制造――“中国制造2025”的主攻方向[J].中国机械工程，2015，（17）：2273-2284.
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[7]李良军，金鑫，周佳，等.新工业革命对分布式制造领域人才培养的影响研究[J].高等工程教育研究，2015，（04）：70-75.
[8]杨善江.产教融合：产业深度转型下现代职业教育发展的必由之路[J].教育与职业，2014，（33）：8-10.
收稿日期：2017-01-01
微电子论文3100字(一)：微电子控制机电设备在工业中的具体应用论文
摘要：在科学技术快速进步的背景下，工业自动化水平取得了比较明显的提升，在机械制造方面表现的更加明显，基于各种因素的影响，微电子技术得到了相对广泛的应用。基于此，本文详细分析了微电子控制机电设备在工业中的应用，希望能够为实际提供良好的借鉴意义，以供参考。
关键词：微电子；机电设备；工业；应用探讨
信息技术的发展以及先进电子设备的产生催生了机电一体化时代的到来，所谓的机电一体化技术是把电工电子技术、机械技术、信息技术、微电子技术、接口技术、传感器技术、信号变换技术等一系列技术结合，再综合应用于实际的综合技术，现代化自动生产设备可以说为机电一体化的设备。微型计算机在机电一体化系统的作用能够总结成如下三点：第一，直接控制机械工业生产过程；第二，机械工业生产期间加强各物理参数的自动测试，进行测试结果的显示记录，在计算、存储、分析判定并处理测量参数或指标；第三，进行机械生产过程的管理与监督。机电一体化系统里微电子控制机电设备怎样进行适宜计算机选择，怎样设计硬件系统，怎样组织软件开发，怎样对现有计算机系统等进行维护与使用是相当关键的，也是值得探索的
课题。
1微电子控制机电设备系统的组成和原理
在某微电子控制机电系统当中，主要是由PLC、管路压力变送器、变频器等多种设备组成的。在控制系统当中，管路压力变送器主要是检测控制辅助冲量、管路水压、蒸发量等三个变量，接着将数据信号向PLC当中传送，并且通过PLC进行分析和计算，将信号发送信号控制器，通过信号控制器来控制水泵运转，在设计系统的過程中需要与实际情况合理的进行结合，并且对变频器的输出频率进行确认，输出频率在整个系统设计过程中具有非常重要的意义，和系统的控制息息相关，在确定系统输出频率是需要综合性的分析和考虑用水量以及扬程参数等。在整个系统当中控制流程的用水量变化，主要是通过压力变送器向PLC传送的通过PLC进行分析和计算，可以有效的调节循环泵的频率，合理的分配能源，让工作的效率提高，起到节约资源的
作用。
2微电子控制机电设备在工业中的具体应用
1）可编程序控制器（PLC）的应用。从PLC的角度进行分析，其主要优势在于具有很强的控制能力，而且稳定性较高，机身体积相对较小，可以有效的和其他的配件进行组合。在工业生产的过程中，因为机电设备往往会占据一定的面积，如果想让其厂房中的占比较高，就一定要注意让厂房的空余面积加大，尽量让控制器的数量减少，让机电设备的数量增多，与此同时还需要注意PLC的节能性较高相比，其他的控制系统可以节约资源，让工业生产的成本支出降低，让企业的经济效益增加，由于PLC设备可以有效的和其他设备之间进行组合，可以灵活方便的在厂房当中进行布设，让一机多用。可以实现让厂房的设备结构进一步得到简化，对设备维护中耗费的人力物力进行控制，减少人力输出，可以将人力有效的分配到工业生产当中，让生产资料的利用效率提高。PLC的另一大优势在于可以通过现场总线和生产设备之间
进行连接，有效的监控工业生产，可以动态化的监控生产的全过程，确保在生产过程中，第一时间解决生产时产生的故障，避免由于机械故障而导致生产进度停滞，让设备的维护开支得到控制，PLC的计算速度很快，可以轻松的对生产时的任何变动进行管理和控制，有效的防止由于设备变化控制器无法及时应对而产生的问题，PLC还可以进行相关的升级，伴随当前经济快速发展，就算生产线当中的产品产生了变动，只需要正确的调整，控制程序也可以符合新产品生产的具体需求。
相比于其他编程操作，PLC控制器在编程的过程中较为方便，员工通过短时间的训练就可以熟练的掌握编程的技巧，在实际操作的过程中工作步骤相对较为简单，可以很容易的掌握设备的维修安装以及操作，由于PLC自带程序编辑器只需要工作人员了解梯形语言，就可以对其进行熟练的掌握。对控制器的工作语言进行了解，当出现故障的时候可以及时的调整和处理控制器。
2）变频器调速器的作用。变频器工作状态分作自动与手动两类，手动工作状态即在PLC结束工作后展开的人工操作行为，经电位器调节能对变频器输出频率进行给定。自动工作状态实质是PLC输出信号为变频器输出频率展开控制。和传统调节阀控制方式相比，PLC控制可节电，更好进行水泵磨损控制，在延长设备寿命与实现系统自动化水平提升中发挥了重要作用。
第一，和传统正弦波控制技术相比，因变频器用到了电压空间矢量控制技术，先进性和独特性在性能上得到充分凸显，同时因其特有的低速转矩大、运行稳定性强、谐波成分小等特征，这对我国电网而言输出电压自动调整功能能充分进行优势发挥。第二，变频器具备外部端子、键盘电位器与多功能段子等一系列操作方式，功能完善，可输入多种模拟信号（如电流、电压、频率等效范围检测，转速追踪等）；并且变频器可实现摆频运行与程序运行等一系列模式。第三，因变频器全系列元件应用的是西门子产品，有极强的保护性能，可靠稳定，能很好的避免过流、短路、过压等问题，确保本机能正常运行。并且变频器有良好的绝缘耐压性，产品质量好，设定简单等使得其有更强的适用性。
3）电路发挥的作用。在安装PLC和变频器的时候，保证电路的稳定是保障工作的必要。电路在安装过程中，应该采取边安装边测电的方式，这样更能使电流稳定，这同样属于工作期间需引起重视的关键环节。在电路安装完毕之后，不要急着通电，应该先再次检查电路是否安装正确，查看是否有少安装或者多安装的情况。另外，测量一下接触元器件的连接点，这样可以发现一些接触不良的地方，若有漏电情况应该及时对此进行维修。电路在工业中也是起到了很大的作用，在安装电路的时候，一定要小心谨慎，综合考虑多方面因素，不要遗漏一些小问题，有时一些小问题也可能出大错，保证电路的稳定才能更好地协调其他设备的安装稳定。应认真复查电路，查看电路有无正确安装，或存在设备多安装或少安装的现象，同时应认真检测每个接触元器件连接点，明确有无接触不良或短路现象，若发生漏电务必要及时维修与处理。电路调试的具体流程总结如下：
第一，应认真查看明确电路整体状况，了解电路面板线有无准确连接，有无看似连接实际并未连接的线，或易短路的线；是否存在两条或多条线混淆的情况；此后，使用最小量程档的万用表对电路面板进行检查，查看开路处和闭路处有无正确开路与闭路，地线是否漏接，电源连线连接的安全性等，同时需测量电源有无短路现象。测量期间可直接进行元器件连接点测量，如此可明确有无以上情况的同时又弄清楚是否存在接触点不良现象。第二，电路调试过程的关键环节之一即硬件电路调试。调试期间务必要注意细小环节的把控，根据电路功能原理做好各个单元电路的调试，再作整体调试，后进行整个电路的调试。电路在工业生产里发挥的作用是相当大的，电路安装过程里务必要综合考量多方因素，认真谨慎，切不可遗漏或放过存在的小问题，确保电路稳定性得到保障。
3结束语
微电子控制机电设备的组成包括变频调速器、可程序控制器等，由于操作相对简便、效果好，在工业中发挥了不可忽视的作用。微电子控制机电设备在实践中不断完善，将理论与实践相互结合，明确各个方面的要点，有效提升生产效率，在工业领域发挥出最大化价值，推动社会进步和发展。推动电子设备的可持续发展也是当今社会经济发展所提出的必然要走的道路，顺应经济发展的趋势，才能不落后于其他国家的工业化改革。
微电子毕业论文范文模板(二)：关于现阶段国家示范性微电子学院建设的几点思考论文
[摘要]文章浅述了国家示范性微电子学院的建设背景及历程。借鉴示范性软件学院建设经验并结合现阶段浙江大学示范性微电子学院建设经验，从学科划分、考核体系、校企合作、平台建設和国家支持等方面进行思考和总结，阐述如何围绕“以人才培养为中心”和“产学协同育人”这两个核心问题，进行国家示范性微电子学院建设。
[关键词]示范性微电子学院；集成电路；人才培养；产学协同
[中图分类号]G64[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2020）07-0001-04
回顾整个中国特色社会主义建设历程，作为高等教育中至关重要的一部分，工程教育在国家现代化进程中发挥着不可替代的作用。在国家经济改革和世界范围产业变革的过程中，我国的工程教育也在不断改革创新。从工程教育专业认证制度的建立，到PBL和CDIO理念的引入，实施卓越工程师计划和建立国家示范性软件学院、微电子学院，再到加入《华盛顿协议》和新工科的提出，中国的工程教育一直在实践中发展。在中国工程教育改革中，2001年开始的国家示范性软件学院建设作为教育改革的“示范区”，发挥着重要的作用。本文在借鉴示范性软件学院十多年建设经验的基础上，结合现阶段示范性微电子学院的建设情况，对2015年开始实施的国家示范性微电子学院建设进行思考与总结。
一、示范性微电子学院成立背景
21世纪初，信息化在世界范围内开始普及，软件产业在世界社会发展中的地位和重要性开始显现。软件产业作为当时的新兴产业，呈现出向发展中国家大规模转移的趋势，国内外巨大的软件市场导致对软件从业人员需求量的剧增。国家从当时国内外行业背景及国家发展战略出发，于2001年由教育部正式设立国家示范性软件学院，首批试点35所（后增加至37所），均由国家重点高校负责建设；2004年教育部针对高职类学校又设立了36所高职示范性软件学院。其后，各省、市结合自身地方产业成立了省级示范性软件学院50多所，对软件人才进行储备。从2001年至今，示范性软件学院经历了十多年的建设与发展，在人才培养和产业促进上都取得令人瞩目的成就。在此期间，我国的软件产业获得了长足的发展，其中尤以华为、阿里巴巴、百度、腾讯等互联网企业为代表。
经过十多年的积累和追赶后，我国不但解决了软件产业发展初期规模弱小、产业单一、人才技术短缺等诸多问题，而且在部分领域超过了发达国家，并形成了中国特色的“互联网+”新型经济模式。接下来，国家开始效仿软件产业发展模式，对信息领域更基础、更关键但更薄弱的“卡脖子”短板——集成电路产业发起冲锋。特别是近年来，在国际贸易保护主义抬头和美国对华贸易战的背景下，从晋华、中兴到华为、大疆，以集成电路为代表的高科技产业形势尤为严峻，发展变得刻不容缓。
2014年国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》（以下简称《纲要》），指出“集成电路产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业”。现阶段我国集成电路产业主要面临核心技术缺乏、产业链不完善、资金投入不足、创新人才短缺4个核心问题。参考软件产业发展模式，为解决集成电路产业4个核心问题中的人才短缺问题，示范性微电子学院应运而生。
二、示范性微电子学院的成立
《纲要》从组织领导、资金政策、金融税收、人才保障等8个方面采取了保障措施，指出“加大人才培养和引进力度，建立健全集成电路人才培养体系，支持微电子学科发展，通过高校与集成电路企业联合培养人才等方式，加快建设和发展示范性微电子学院和微电子职业培训机构”。这是继2011年国务院《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》后，国家再次对高校示范性微电子学院建设提出的明确要求。
2014年教育部《关于试办示范性微电子学院的预通知》。2015年六部委《关于支持有关高校支持建设示范性微电子学院的通知》（以下简称《通知》），明确支持清华、北大、浙江大学等9所高校建设示范性微电子学院，支持北京航空航天大学、南京大学等17所高校筹备建设示范性微电子学院，示范性微电子学院建设序幕自此开启。
三、示范性微电子学院定位及现状
《通知》指出：示范性微电子学院的建设要以人才培养为中心，深入开展产学合作协同育人，加快培养集成电路产业急需的工程型人才。可以看出，“以人才培养为中心”和“产学协同育人”是示范性微电子学院建设的两个核心要求，“工程型”人才是示范性微电子学院培养人才的根本目标。
自2015年第一批示范性微电子学院成立至今，各个示范性微电子学院的建设历程和办学模式各不相同，有的是在原有信息学院或微电子学院的基础上进行建设，有的是新设立微电子学院挂靠其他成熟学院运行，有的是整体新建并单独运行。由于处于建设初期，不同学校都因地制宜、因时制宜地进行摸索，或大刀阔斧，或小步慢跑。目前，各个学校的微电子学院都在人才培养、师资规模、校企合作等方面都取得了一定的阶段性成果。
与此同时，示范性微电子学院在建设的过程中，也都面临一些共性的难题，如示范性微电子学院与一般学院的定位区别、如何进行“工程型”人才培养、如何扩大招生规模与影响、如何更好地与企业结合，以及如何对示范性微电子学院建设进行评价等，这些都是示范性微电子学院面临或将要面临的问题。
四、对示范性微电子学院建设的几点思考
当然，示范性微电子学院建设也并非无样板可以参考，2001年开始建设的示范性软件学院就是很好的借鉴，特别是在办学模式、人才培养、师资管理等诸多具体、常规问题上。然而，软件行业和集成电路行业相差较大，而且当今的时代背景和2000年也完全不同，如何围绕“人才培养为中心”“产学协同育人”这两个核心来建设微电子学院，需要全体高等教育工作者进行与时俱进地思考和探索。本文从浙江大学（以下简称“浙大”）示范性微电子学院建设的实践出发，分享一些经验与思考。
（一）学科划分与评估体系
学科划分和评价问题是微电子学院建设能否成功的核心问题，关乎微电子学院的建设方向和结果。单独的学科设置及评估体系，不仅能加强微电子学院的独立性办学，也能更有效地促进微电子学院建设的展开。
1.设置微电子一级学科
人才作为第一资源以及集成电路产业的核心，微电子学院成立的根本目的就是为产业培养急需的“工程型”人才。然而受招生名额等条件的限制，现阶段我国高校每年培养的集成电路高级专业型人才不足万人，而且缺口仍在扩大，可见，扩大集成电路招生名额势在必行。以浙江大学为例，2014年以前学校集成电路每年硕士、博士的招生人数在30人左右，即使示范性微电子学院成立以后，新增了微电子本科专业，微电子学院每年本硕博招生也不足200人，以如此培养速度，根本不足以填补产业人才需求的缺口。由于我国大学招生名额是与学科划分挂钩的，这就涉及一级学科设置的问题。
目前，浙大微电子所在的一级学科是电子科学与技术，其下含有电路与系统、微电子学与固体电子学、电磁场与波、物理电子学四个二级学科，其中与微电子学院直接对应的两个二级学科是：电路与系统、微电子学与固体电子学。研究领域分别对应集成电路的软件部分和硬件部分，前者主要包括集成电路设计，后者主要涉及集成电路产业中的制造、封装测试。
此外，微电子一级学科问题，除了与扩大招生名额相关外，也和微电子学院的建设成败有关，因为这涉及微电子学院与高校原有信息学院的定位问题，以及在学校的学科地位问题。其实在建设示范性软件学院时，由于学科划分的问题，就存在着软件学院与原有传统计算机学院的“瑜亮之争”，学科资源配置之争。最终，2011年教育部将软件工程提升为一级学科，这才在一定程度上解决了上述问题。从软件学院的建设经验来看，将微电子学与固定电子学、电路与系统等二级学科重整、提升为一级学科十分必要，且宜早不宜迟。
2.修订学科评估体系
微电子学院建设要求以“人才培养为中心”，而传统学科评估体系以“学科建设为中心”。因为“中心”的不一样，在进行微电子学院建设时，学校在资源配置时就必须考虑效益比问题。如果微电子学院建设的投入无法对学校的学科发展形成促进作用，甚至因为分流限制了已有学科的建设，学校不仅不会支持微电子学院的建设，甚至可能还会限制其发展。因此，在现有学科评估体系下，示范性微电子学院很难做到完全以“教学”为中心，只能“教学科研”兼顾，最终微电子学院在很大概率上将会和传统的信息学院同质化。上述情况在软件学院建设时出现过，且仍未得到有效解决，这也是很多软件学院选择异地发展的原因，其目的是避免与本校原有的计算机学院分流资源。
在现有学科评估体系下，即使能做到以“教学”为中心，也很难满足微电子学院“产学协同”的人才培养要求。因为现有学科评估体系偏向于理科化，重理论而轻实践，无论是“教学”还是“科研”，学生注重“卷面”，教师注重“文章”。而微电子学院的建立要求緊贴产业，注重实践，产学协同，因此培养“工程型”人才在现有体系下很难做到。
其实，2016年教育部提出新工科建设，其本质也是针对现有“理科化”学科评估体系与工科建设要求不相匹配的问题。可以大胆设想对现有学科评估体系进行必要的改革，如对基础性学科依旧使用现有“理科性”评估体系；对应用性学科，如新工科，则在原有的体系上建立新的“工科性”评估体系。这样或许能从根本上改变我国“写论文的太多，做应用的太少”、应用研究和理论研究比例失衡的现状。为体现示范性，上述设想甚至可以率先在示范性微电子学院进行试点，实践可行后再逐步推广到新工科乃至其他工程性学科。
（二）师生考核体系
示范性微电子学院要求“坚持人才培养为中心”，在国家层面需要解决的是学科问题，具体到学校和学院操作时，就要考虑内部的考核与评价问题，其中主要涉及两个方面，一是教师的考核，二是学生的考核。
1.教师考核体系
以人才培养为中心，要求教师的工作重心应该是教学，因此微电子学院教师在考核上应该与传统学院有明显区别，比如加大教学在考核中的比重。微电子学院培养的人才要强调工程性，所以在教学考核中，要突出工程实践的教学内容。另外，在引进师资时，可以效仿软件学院偏向引进有企业经验或者工程项目经验的教师，形成本校专职教师、企业兼职教师、适当比例外教的格局，这一点浙江大学微电子学院在人才引进时就尤为注重教师的行业或工程背景。
为了保证公平性，调动教师的积极性，可以实行聘岗制和聘期制，不同岗位考核不一样、聘期不一样，如在浙江大学，对不同类别的教师设置有：教学科研并重岗、工程教育创新岗、社会服务与技术推广岗等，其中工程教育创新岗就是浙江大学针对工程教育改革新设置的岗位。
2.学生考核体系
微电子学院要培养“工程型”人才，因此针对学生的培养过程、考核过程、评价过程要紧紧围绕“工程”来设置。微电子学院学生与传统学生培养最本质的区别是“工程实践”能力。在此之前，要提前区别一下其与动手能力的差别。“工程实践”能力与传统工科学生在实验室环境下的动手能力不同，是要在工业生产的背景下，通过“做中学”和“基于项目学习”，进而培养学生的“工程师式思维和行为”。这要求学校必须为学生提供企业的工程环境而非简单的高校实验室环境，两者有着本质的区别。
正是因为微电子学院培养的人才需要工业生产背景，这就要求企业参与培养，这从源头上保证了学生培养会紧贴产业。通过设置新的学生评价体系来保证和监督学生“工程实践”能力的获得，这一点至关重要。也只有这样，学生毕业后进入企业才能立即上手，无须企业的再熏陶和培训。
浙江大学微电子学院对于学生“工程实践”能力的培养是根据学生的不同阶段分步进行的。首先，针对低年级的本科生，加大培养方案中实验课程的比例和学分，以此来培养学生的“动手操作”能力。其次，对于高年级的本科生，则是通过到企业实习、参与导师企业课题（学业导师制）、科创实验（SRTP）、参加创新创业竞赛等来初步熏陶学生的“工程实践”能力。最后，到研究生阶段，通过企业、导师联合制定课题，学生选题并到企业培养或参与企业横向课题等方法来完成“工程能力”的塑造。
（三）校企合作
校企合作是微电子学院建设的重点也是难点之一。传统高校教学以学校为主，这在一定程度上导致了高校研究与产业发展脱节、高校培养的学生与企业需求脱节。高等工程教育改革的目的之一就是如何将高校与企业联系紧密，互相促进，“如何引入企业参与到高校的人才培养”，从而达到“产学协同”。
校企合作的目的是互利共赢。中国高校以育人为宗旨，具有一定的公益性，而企业以利益为根本，公益性只是其附带属性，只投入不计回报的企业少之又少。如何让两个不同的主体做到有机结合，使得“企业愿意参与，高校愿意放开”是困难所在。从需求来看，高校育人，企业用人，高校和企业合作的纽带在人——学生，解决好“如何以学生为纽带将企业和高校紧密联系在一起”是校企合作的关键所在。
从软件学院的经验看，多是通过校企理事会、共建实验室和实践基地、共建师资队伍、共设课程等方式来开展校企合作。无论是以何种合作方式，想要长久有效就必须做到互惠互利，纯粹的一方投入不可持续。从浙江大学专业学位研究生的培养经验来看，比较有效的手段之一是：通过导师与企业的横向合作为依托，以项目的形式将学生的培养参与其中。这是一种“基于项目的培养模式”，企业提出技术需求和课题资金，学校再给予学生名额、教学工作量等支持。通过一个个的具体项目，将学校、学生、企业串联起来，形成规模效应后再以创建联合实验室、研发中心、实践基地等方式进行深化。浙江大学成立工程师学院就是希望从学校层面来推进和引导校企合作。此外，不同地区的微电子学院在专业设置上也应针对当地企业需求开设专业，面向企业培养人，甚至可以对重点企业进行定向培养，吸引企业深度参与学院建设。
校企合作不仅仅是学校和企业的问题，政府的作用也尤为重要，因为政府掌握着核心的生产资料和分配政策。比如政府在审批、税收减免、经济补助、教育资金、就业引导等各方面都能非常有效调动企业和高校的积极性，促进双方的结合。日本20世纪70年代半导体产业的兴起，就是通过高校（实验室）、企业、政府三方的共同发力，成立“VLSI技术研究组合”，从而打破美国的垄断。20世纪80年代韩国三星的崛起也与韩国政府的大力扶持密不可分，所以在这一点上值得我们国家借鉴和学习。
（四）硬件建设及平台共享
集成电路产业人才培养对硬件设施要求极高，这是其与软件产业最大的不同之一。如小型工艺操作、流片、实训等都需要高昂硬件和财力的支撑，因此微电子学院建设要格外重视大型共享平台建设，并以共享平台建设为契机将校企合作、校地合作、学生实践培养进行有机连接。然而一般平台投资都十分巨大，很难靠一己之力来进行建设，如浙江大学微纳加工中心一期投入6000万、工程师学院微电子实训平台投入近3500万，绍兴微电子研究中心投资近1亿。微电子学院建设更应注重开放式办学，尝试通过国家出资、政府出地、企业出技術、学校出人等多重模式，把握本地发展机遇以产业园、孵化器、共享平台的形式来共赢发展。
（五）国家和学校支持
从软件学院的建设经验来看，建设成功与否与国家和学校的支持息息相关。因为软件学院建设经费自筹，所以从建立之初，就面临着资金的压力。从十多年后的评估结果来看，发展得好的软件学院与学校的长期支持密不可分；纯粹依靠企业、学费等来进行市场化运作则很难实现。以浙江大学软件学院为例，软件学院之所以能在宁波办学，首先与宁波市政府给予启动资金、场地、师资、经费等全面的支持分不开，此外，与浙大持续的师资、运营等投入也密不可分，可以说宁波市政府和浙大的支持二者缺一，浙大软件学院就不会有今天的规模。从产业性质来看，因为集成电路行业对硬件的要求要比软件行业高很多，这就决定了微电子学院的硬件投入要比软件学院投入要大得多，所以微电子学院势必更需要从国家、从学校争取更多可持续的资金，如专项经费、低息贷款等，这样才有可能实现跨越式的发展。
关键词：CDIO；专业导论；课程考核方式
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2013）08-0105-03
近20年来，发达国家都在从观念、目标、教育内容到教育方法对工程教育进行整体改革。环顾欧美各科技强国不难发现，科技发展的加速化、综合化、产业化、国际化和一体化，对各国的工程教育改革提出了更新、更高的要求。
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO的愿景是为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的构思-设计-实现-运行（CDIO）过程的背景环境基础上的工程教育。通过精心规划项目的CDIO，可以引导学生对核心专业课程产生浓厚的学习兴趣，从而达到能力培养、综合发展的目的。
CDIO工程教育模式与以往培养计划的不同点之一是：通过开设导论性的基础课程，从起始阶段就将工程实践引导入门，激发学生兴趣，让学生尽早领略工程技术的精华，并且让他们亲手制造一些简单的东西。
大学生在进入大学之前，绝大部分只是凭专业名称或十分简单的专业介绍对所学专业有一个直观理解，对自己专业认识较少，甚至不知道所开设的课程对从事本专业工作有何作用，导致入学时找不到学习方向和目标，对专业课程的学习缺乏动力。而现有高校的教学计划中，很少有学校开设引导类的课程，帮助学生全面了解所学专业，提高学习兴趣。
在新生入学时开展专业引导教育，开设《专业导论》课，通过相关核心工程学科的应用激发学生的兴趣，明确学习动机。同时，学生CDl0教学大纲要求的主要能力发展也能有较早的起步。广东白云学院从2010年开始，在高职“2+1”人才培养模式改革的基础上，为培养高级应用型人才创出一条新路，对机械设计制造及其自动化专业实施基于CDIO工程教育理念的人才模式改革试点工作，开始了对《专业导论》课程教学及考核方式改革的研究与实践。
《专业导论》课程的教学内容
根据CDIO教学大纲中对导论课程的教学要求，其教学内容和项目的设计建立在对学生的引导及激发学习兴趣上，结合专业人才培养目标要求，坚持理论联系实际、学以致用的原则，在学生入校时即对学生进行全方位的专业知识教育。将《专业导论》课程的教学分为理论教学和项目制作实践两个部分。
理论教学内容的设计 《专业导论》课程强调教学的系统性、全面性、前沿性以及与国际化，强化学生工程能力的培养。通过精心设计，理论部分内容通过开设10次学科前沿及发展的讲座，让学生了解所学专业的最新发展及应用领域。讲座主要内容如下：机械工程发展简史、工程图学概论、工程材料概论、机械设计概论、机械创新设计、机械制造概论、模具技术发展、机电一体化技术发展、机械工程师职业能力素质要求等。在开展讲座的同时有针对性地带学生去相关企业参观见习，进一步了解和认识专业。
项目制作实践内容的设计 项目制作实践让学生初步体验机械产品的设计制造、装配调试过程及工程图的表达方法，为学生了解本专业、深入学习本专业的知识打下必要基础。对模具方向的学生引入模具结构测绘项目，让学生以模具实物为载体，通过对模具的拆装及测绘，完成简单模具二维装配图和零件图的输出；对机械设计制造方向的学生以齿轮泵、二级齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器为载体，测量并绘制典型零件图和装配图。这样，以工程图学基础理论和实验装置为依托，以工程绘图为载体，对实物装置进行结构分析和研讨，在实践中互动，在讨论中争辩，激发了学生创新意识，达到了新旧知识优化和创新思维综合训练的目的。学生在完成项目的过程中，掌握本专业所需掌握的工程语言——机械制图及零件测绘，直接培养学生对工程图的识图、绘图能力，并对模具结构、常用的机械产品结构有了初步的认识，培养学生的工程意识。
教学方法与教学手段
CDIO改革并不是要淡化理论课程的学习，而是要改革教学方法，采取能激起学生兴趣的教学方法，理论课程的教学不能采取传统的“满堂灌”的教学方式，而应采取基于问题的学习、师生互动主题研讨、案例教学、论文研究、项目训练等教学形式，着力培养学生的自主学习、发现问题、解决问题和创新思维能力。主要通过以下几种方式提高学生的学习兴趣和学习效果：
一是实施教学和研究互动、课内和课外互动、寓学于研的培养模式，设置基于课程的科研训练项目和自主科研训练项目两类，资助学生开展研究工作。基于课程的科研训练项目由研究型教学课程责任教师组织课程教学团队教师指导。自主科研训练项目一般为学生进入高年级后，在导师的指导下自主选题，经学院审批后开展科研训练工作，并以小组的形式参加创新设计大赛、机械设计竞赛、力学竞赛、挑战杯等科技竞赛活动。较好地完成科研训练项目的学生可以取得实践教学环节学分，鼓励学生以科研训练项目研究成果为内容撰写毕业论文，完成毕业环节。
二是在知名企业建立学生实践基地。学生可优先获得去该类企业实习的机会，并鼓励其在企业中开展科研训练项目的研究工作。
三是通过组织科研训练团队、社会工作等途径培养学生的组织、沟通、协调等领导能力。
四是定期组织开展学术讨论。在导师的指导下对各自研究的课题，发表各自观点，营造良好的学习交流氛围，激发创造力，提高学生的表达和沟通能力。
CDIO人才培养模式下的课程考核方式
理论教学部分的考核方式 学生结合10次讲座所讲授的内容，独立查阅中英文文献，开展市场调研，撰写不少于5000字的调研报告或课程论文，并制作讲授课件，参加课堂上模拟的“21世纪制造业前沿国际论坛”，对调研报告或论文内容进行讲授。教师根据学生调研报告或论文撰写质量和课堂讲授的表现，以及平时教学活动全部环节的表现，确定此部分的分数。
项目制作实践部分的考核方式 （1）项目制作实践的组织形式及成果提交。项目制作实践时学生以4～6人为一个项目小组，每个小组配备一名指导教师。项目制作实践以小组为单位，在理论课堂外执行；项目组内活动方式有：座谈式交流研讨，专题式讲解介绍，边做边探讨式互动，系统性总结等。组间活动主要采用总结介绍方式。项目完成后团队需提交的成果资料有：零件图，总装图，工作原理介绍，项目工作总结或课程论文等。（2）项目制作实践考评方式与标准。项目制作实践的成绩分为优（>90分）、良（80～89分）、中（70～79分）、及格（60～69分）、不及格（
课程教学的成效
《专业导论》课程教学及考核方式改革的研究与实践主要取得了以下成效。
培养了学生的自主学习、团队协作、动手能力等，提高了综合素质 在 “模具结构测绘”实践项目教学环节，要求学生完成后提交的资料有：项目工作报告（装配体的工作原理、拆装顺序、装配简图等）；全部零件（标准件除外）正式零件图；装配图（每人一张）。据统计，采用实践项目教学后，在学时与原来相同的情况下，45名学生共完成零件图119 张（A4～A1 不等），A1 装配图39张、A2装配图6张，比往届多绘制了装配图，并且零件的种类结构形式也有所增加；学生首次对典型模具机构进行了拆装和测绘。学生解决问题的能力和实际动手能力有明显的提高，促进了实践过程与工程实际接轨。虽然学习难度和工作量增加了，但由于学生自主学习的热情被激发出来，在项目团队的协作和交流中，大大促进了学生的思维能力、沟通能力、动手能力及合作精神，其综合素质得到较好的培养，成绩明显提高。
以项目小组为单位的答辩环节，提高了学生的口头表达能力、团队意识和集体荣誉感 项目制作实践在最后环节进行以项目小组为单位的答辩，采用答辩方式，不仅可以锻炼学生的口头表达能力，还可以培养学生的团结协作精神和集体荣誉感。在答辩时，回答问题的不是“个人”，而是代表团队，每个成员都可以抢答或补充回答，以体现团队的真实水平。该实践教学环节的成绩首先是团队的成绩，然后是在此之下的个人成绩，每名学生的成绩都和自己团队的表现息息相关。
教师的教学能力得以提高 基于CDIO工程理念的课程教学，其主要理念是通过项目制作实践环节，让学生在项目制作的过程中掌握理论知识。这就意味着教师决不可以袖手旁观，而是正好相反，对教师的要求也更高。教师要根据每个项目组学生工作的进展情况给予引导和适当的指导，帮助学生学会如何进行自主学习，使学生面对不同的情况和对象，会灵活选用和综合运用各种知识、手段。教师还要根据各组不同的工程项目，分别对学生讲解必须注意的问题和必要的解决问题的方法及基本原则，介绍一些可供参考的途径和技巧等。
结语
《专业导论》课程教学，根据不同专业方向的人才培养需求，分别设置了模具结构测绘、齿轮泵、二级齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器等项目实践，测量并绘制了典型模具的零件图和装配图，典型零件图和装配图；以工程图学基础理论和实验装置为依托，以工程绘图为载体，对实物装置进行结构分析和研讨。在实践中互动，在讨论中争辩，激发了学生的创新意识，达到了新旧知识优化和创新思维综合训练的目标。
根据课程特点，建立了基于CDIO工程教育理念的课程考核方式，对课程教学中的理论教学部分，以课程论文代替传统考试；在项目制作实践部分，将学生的成绩与团队成绩挂钩，学生成绩由个人和团队两部分成绩组成，采用团队成员之间互评、团队之间互评及导师评价三部分组成，通过课程考核方式的改革，培养了学生的合作意识、团队沟通和协作能力，提高了学生的综合素质。
参考文献：
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［关键词］机械设计基础教学科研创新
［作者简介］郑向华（1977-），女，黑龙江嫩江人，成都电子机械高等专科学校，讲师，硕士，研究方向为机械制造及其自动化、CAD/CAE/CAM；李刚俊（1965-），男，四川成都人，成都电子机械高等专科学校机电系副主任，教授、工程师，博士，研究方向为机电一体化、高职高专教育；唐剑兵（1964-），男，重庆梁平人，成都电子机械高等专科学校，教授、高级工程师，研究方向为光机产品优化设计。（四川成都610031）
［中图分类号］G642.3［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2012）11-0143-02
高职高专适应我国经济社会的转型和产业结构调整，培养优秀的生产、建设、管理和服务第一线的应用人才，课程的改革建设成了高职高专教学改革的重中之重。专业基础课程“机械设计基础”肩负着工程技术人才培养专业基础教育的重任，教学中牢固确立人才培养在教学工作中的中心地位，着力培养工程知识丰富、本领过硬的高素质机电专门人才和拔尖创新人才是“机械设计基础”课程的目标。
成都电子机械高等专科学校（以下简称“我校”）在“机械设计基础”课程教学中坚持科研与教学有机结合，根据国家发展特色，结合四川地方经济、文化优势，与社会人才需求结合起来，与企业沟通合作，以科研优化课程结构，建立特色课程体系。牢固树立“课程是基础，科研是水平”的思想，把科研与教学有机地结合起来，推进国家发展的三要素（科技、教育和人才竞争）蓬勃发展。我校坚持以教学带科研，以科研促教学，形成教学科研一体化机制，使教学和科研实现良性互动、协调发展、共同提高。
一、建设以科研促教学的教学环境
1.建立良好的科研激励机制，努力提高教师科研促教学学术水平。“振兴民族的希望在教育，振兴教育的希望在教师；百年大计，教育为本；教育大计以教师为本。”教师是实施科教兴国战略，推动教育改革和发展，提高教育质量和效益，培养高素质人才，实现教育目标的根本保证。对于高职高专教育来说，培养和建立一支高素质、有特色、实力雄厚的师资队伍，发挥教师的积极性是关键所在。为调动教师参与科研工作的积极性，确立科研在学校建设与发展中的先导地位，推动学校科研工作的发展，我校很早就自行制定科研管理评价制度，对教师的科研方向和科研重点的确立起到很好的引导和规范作用。首先，改变重理论教学、轻实践实训应用的评价观，把教师参与应用技术开发、企业项目攻关、技术服务、应用技术推广等方面的成果作为衡量教师科研成果的主要指标，设立科研奖，对优秀的科研教师进行奖励。其次，把工学结合纳入教师科研评价的体系，设立教师科研教学发展项目，带动课程调整与建设，引导课程改革。再次，把科研工作量纳入教师工作量考核指标体系，实行科研教分制（科研项目抵教学分），来鼓励教师参与科研项目，提高教师的实践能力，提高教师科研积极性。最后，要重视科研教学团体的作用，积极创立教学科研团队。总之，学校只有通过科研激励机制，使教师的科研与学校教学的发展目标、专业建设、产学研结合、人才培养模式改革、教学质量的提高结合起来，才能在增强科研自主创新能力、提高学校办学水平和培养高素质的创新型人才方面实现跨越式发展。
2.建立教学与科研互动机制，培养“双师型”职业技能教师。教育部《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》中指出：“要十分重视师资队伍建设，搞好‘双师型’教师的培养，努力提高中青年教师的技术应用能力，使他们既具有扎实的基础理论知识和较高的教学水平又具有较强的专业实践能力和丰富的实际工作经验。”“双师型”教师的培养是我校教学师资建设的特色。“双师型”教师是培养学生创新和实操实践能力，开展课程教学改革与建设，提高教学质量的关键。
由于高职高专院校的人才培养要突出其应用性与技术性，因此要求教师也必须理论与实践技术兼备。教师传授技术应在较高理论基础上进行，而不是简单地模仿和熟练操作。所以，我校采取各种方式和措施，使教师深入地方企业，熟悉工作现场和实践操作规范，掌握相关的操作技能，使其满足教学要求，能讲也能进行实践指导；每年都有不同层次的理论和实践实训，鼓励教师进修。同时，基于培养综合应用型技术人才的需要，教师要以就业为导向，在教学中将理论知识与实际应用相结合，培养学生的职业能力，向学生传授走上工作岗位后必须具备的基础知识，建立教学与科研实践互动机制，将理论知识融会贯通于科研实践项目中，提高教学质量。
3.实验技能大赛，提升教师专业技能水平。作为一个以年轻人为主的大系，机电工程系长期坚持对年轻教师的大力培养，尤其重视对年轻教师的专业技能的培养。为了提高教师的技术实操水平，机电系定期举办实验技能大赛，通过全方位的实验技能比拼，提升教师的专业技能水平，提高教师的科研创新能力。通过举办实验技能大赛，引导广大教师敢于实践、勇于创新。从前期的实验构思、资料收集、撰写实验设计书，到比赛中的实验操作、归纳和总结等，这一系列大量的工作作为进行实验研究的要素贯穿大赛的全过程，能有效提高教师的动手能力和教学效果，对整个课程组教学也具有较强的促进作用。
二、以工程能力培养为核心的机械设计基础课程体系建立
1.课程教学引入DACUM模式。加拿大课程开发的DACUM（Developing Curriculum）模式是以CBE（Competency-Based Ed? ucation）为导向的一种课程开发的系统方法。CBE是以培养职业能力为教育目标和评估标准，以培养职业的综合分析能力为教学目标，以职业能力分析表所列专项能力顺序(从易到难）安排教学和学习计划的一种能力为本的职业培训模式。在这一模式中，无论是培训目标的确定，还是培训课程的开发，都是以某一工作岗位所需的职业能力为出发点和落脚点的。职业能力的确定，则由学校和企业界从事技术工作的有丰富经验的专家共同制定。采用职业能力分析法进行“机械设计基础”课程开发DACUM（Developin Curriculum），通过职业能力分析制订DA? CUM表。DACUM把每一个具体的职业或岗位的全部工作，分解成8～12项相对独立的工作职业，每项工作职责是从事该职业应具备的能力；根据每项工作职责的需要，把每项工作职责分解成6～30项工作任务；每项工作任务即是从事该职业应具备的专项能力；最后，将职业分析确定的该职业应具备的各种综合能力和专项能力制订成图表形式。通过DACUM表所列各项能力的分析确定课程内容。在完成DACUM表后，由岗位专家、课程教师组成任务分析小组，对DACUM表所列各项能力进行分析，确定形成各项能力必须具备哪些知识等。根据以上分析形成课程单元。
我校的“机械设计基础”课程改革与建设以DACUM模式为向导，以服务四川地方经济为主，从学生就业单位实际需求出发，以工程能力培养为基础来设计课程；课程以模块化知识单元为教学特色，以校管课管理方法为主；课程建设大体可分为人才培养、就业市场分析、机电行业调研、教学研究等几个阶段。课程的最大特色是教学以职业能力培养为主，使课程与教学符合劳动力市场的需要。实践经验表明，CBE/DACUM是一种更科学、更经济、更有效的课程模式。
2.整合课程开发，注重素质价值，突出科研工程实践的教学
内容。我国高职高专一出现就显示出其现代学术观念：既重“学”，又重“术”，二者并进，原学科理论内部逻辑发展的学术与行业实践中发展的科学技术互联互补为一体。因此，作为高职教育活动核心的高职高专课程应站在新的历史高度，“面向现代化，面向世界，面向未来”，超越旧学术传统，超前思考新的经济、科技、教育背景下的改革和发展战略，更加突出高职高专特色。课程是教育活动的核心，它集中反映着教育的特性和功能，因此不同社会、不同时代、不同类型、不同层次的教育，其课程有不同特点。随着经济全球化时代的到来和技术的空前发展，作为“经科教”结合的高职高专课程应为社会所需，课程整合根据实际人才培养需要重新组织课程内容，优化课程结构。
三、科研引导课程工程实践环节
1.利用机械创新设计竞赛培养学生动手能力和创新能力，夯实工程从业基础。机械创新设计MCD是指充分发挥设计者的创造力，利用已有的相关科学技术成果，进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品的一种实践活动。我们利用机械创新设计竞赛培养学生的动手能力和创新能力，夯实课程学习基础。我校每年组队参加全国大学生机械创新设计大赛，由系里专业指导教师带学生参加。通过参与各种活动，培养开拓型工程技术人才，取得了很好的成效。
2.采用产学研的科研成果，促进课程内容的改革与建设。高职高专产学研结合是学院小课堂与社会大环境直接结合的形式，是企业参与教育教学、学生参与社会实践的过程，它的主体由学校、企业、教师、学生共同组成。产学研结合是培养应用型人才的一种总体教育安排，教学计划中设定学生直接到企业进行工程实践。“机械设计基础”课程教学依据产学研原理，紧密结合地方机械相关企业，逐步形成完善了教学、科研、生产与培训的产学研机制。四川地区大部分中小企业的资金、人才等都不充分，我们针对这种情况开展了校企合作项目，教师根据企业需求为其研发产品、提供技术支持等。对于这些长期紧密合作的单位，我们不仅按规定的教学计划安排师生进行项目合作，同时还为该专业学生的专业实习、毕业实习、上岗培训及顶班工作提供了校外实训环境。目前，我校与国光电气股份有限公司等八家四川的大中型企业签订了产学研校企合作协议，收到很好的成效。3.毕业设计中引入科研项目，使学生“手脑并用”。毕业设计是非常重要的实践教学环节。在毕业设计选题过程中，坚持选择科研项目和有生产应用背景的题目，真题真做，使学生“手脑并用”，受到严格的工程实践和科研训练。近几届的毕业设计题目来自于科研项目与工程应用的占90%以上。近三年，近两百篇毕业论文与指导教师承担的课题相关，学生的实践动手能力得到极大增强，极大地提高了学生的论文质量。学生大多成为单位骨干，受到用人单位的欢迎与好评，继续与我们合作科研项目，形成科研促教学的可持续发展。
随着创新型国家的出现与人才竞争的激烈，科研育人已经成为工程素质教育的基本特征。其核心是通过提高教师的科研能力，促进教学发展，学以致用。科研是源，教学是流，科研可以充分促进教学的良好发展，两者是不可分割的统一体。通过以科研促教学活动，也促进了学生全面发展，学生素质教育取得显著成绩。
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