关键词：机械制造基础 数字化教学资源 素材库
根据教育部机械基础课程教学指导分委员会金工课指组的指导精神，机械制造基础课程是机类、近机类必修的一门专业技术基础课，是工程训练课程体系的理论基础课程和核心课程之一。该课程教学目标为培养学生工程实践能力，工程技术素质及工程创新能力。
目前机械制造基础课程教学难点在于以下2点：（1）课程信息量大与教学学时少之间的矛盾。机械制造基础课程包含材料成形技术基础和机械制造工艺基础两部分内容，知识范围广泛，信息量大，理论知识点繁多难懂。在比较少的学时内，学生接受吸收大量的知识信息有一定难度。（2）理论与实践结合的不够。机械制造基础课程是培养学生分析解决工程实际问题能力的重要教学课程，由于课程缺少实践环节，而低年级大学生缺乏工程实践能力。缺乏工程背景而使得知识点的学习抽象化，综合分析问题及工程实践能力过于低下。
面对以上问题，应深化教学改革，优化教学内容和方法，积极推进数字化教学资源建设，最大限度地满足教育教学需要，实现教育创新，达到教学目的的总体优化，提高教学效果。
1 机械制造基础课程数字化资源建设内容
机械制造基础数字化教学资源包括电子教材及教案、各类型多媒体教学辅助课件、试题库、工程案例教学素材库及工艺技术虚拟仿真素材库等（如图1所示）。本数字化教学资源是一种综合性、多层次、立体化的教学资源，能够促进课程教学内容、教学体系和教学方法及教学手段的改革，优化课程教学结构和教学过程。
1、1 电子教材及教案
机械制造基础课程理论知识体系庞大，知识点多，由于学时有限，为满足教学要求，在保持经典的核心教学内容基础上，须适当精简优化教学内容。为此，将依托课程教学网站，建设精炼的电子教材及电子教案，进一步优化知识结构和体系。其中，电子教材在纸质版教材的基础之上，将增加大量的图片、动画与视频，将抽象的理论问题进行直观解析，使教学内容更加生动形象；引入材料成形技术及机械加工工艺在生产实践中的应用视频，不仅提高学生的学习兴趣与热情，而且也增强学生的工程实践能力。电子教材与教案不仅是一项有利于教师教学的手段，更有助于提高学生学习效果。
1、2 工艺技术虚拟仿真素材库建设
机械制造基础课程涉及理论教学内容多，同时又与实践联系紧密。因此，要充分利用动画、仿真等学习方式，达到深入浅出的教学效果。
为此，采用计算机模拟仿真技术，以虚拟仿真、动画等形式，以先进的教学手段向学生生动、形象、具体地展示各种先进工艺技术的工艺过程，将学生们带到生动形象的知识世界，巩固强化材料成形工艺及机械加工工艺方面的知识。利用UG，CATIA，Pro/Engineering，SolidWorks等有限元模拟建模软件，DEFORM，ANSYS，Pamstamping等材料成形分析软件，Flash，3DS MAX动画制作软件建立铸造、锻压、焊接及机械加工模拟仿真素材资源库。
如基于Solidworks工程软件对不同齿轮加工方法加工原理的三维动静态仿真，在加工直齿圆柱齿轮时，对滚齿、铣齿、插齿3种方法的加工原理进行动态演示，对比展现各方法加工时齿面成形原理的不同。从而让学习者理解为何滚齿、铣齿不能加工多联齿轮。直观的图片和动画应用于课程教学中，很大程度上增加了学生的学习热情，有效提高了教学效果。
1、3 多媒体辅助教学课件建设
多媒体教学课件建设中包含根据不同需求设计制作的不同类型的课件。除包括教学课件以外，还包括咨询答疑型课件、试题型课件、工艺模拟型课件等，教师或学生都可有针对性地进行选择。咨询答疑型课件，是在教学授课中对有代表性的疑难问题进行分析与讲解，教师应用这类课件时，可与学生互动讨论与交流；学生在应用时，可以对课程学习中的疑难问题寻找答案。试题型课件，是按小节将各种试题进行分类汇编制作课件，题型包括填空、单选与多选、结构工艺性分析及问答题等题型，按各小节的内容归纳题型，极大地方便了学生对所学内容的熟练掌握与应用。工艺模拟型课件，是将课程中的材料成形及机械加工工艺过程进行计算机模拟，将工程实践性强、抽象难懂的加工工艺问题具体化、直观化，提高学生对工艺过程的理解。各类型课件制作完成后，将在课程网站上运行，以方便学生应用。
1、4 工程案例教学素材库的建设
在机械制造基础课程教学中，建设具有一定的代表性、综合性、专业性和贴近工程实践的教学案例及案例分析。将工程大背景引入教学环节，利用取材于实际工况的真实工程案例，为缺乏工程实践经验的学生提供真实的工程场景，从而让学生知道为什么要学这些理论知识，并尝试运用这些理论知识处理实际问题，极大提高了学生的积极性及主动性，不仅培养了学生的工程思维能力，而且提高了学生的工程实践能力，还体现了面向卓越工程师培养的教育理念。为此，建立有关铸造结构工艺性、锻压结构工艺性、焊接结构工艺性教学工程案例；建立铸造工艺设计、自由锻工艺设计及焊接工艺设计工程应用案例，详细制订各案例中零件结构工艺分析及零件工艺规程；建立零件机械加工结构工艺性分析工程案例，建立零件机械加工工艺过程工程案例。所选的工程案例不仅真实而且能揭示所要求掌握的理论知识，能切实提升学生的工程综合能力。
1、5 试题库技术平台的建设
为改变传统教学方式，充分运用现代化教育技术和手段，将研制出具有随机抽题和具有记录反馈信息功能的教学试题库测试系统。试题类型将更加注重工程实际，设置工程类题目，如：结构工艺性分析、工艺方法选择、工艺路线拟定和工艺规程设计等，使测试内容更加符合课程要求，贴近工程实际，注重工程实际应用，注重能力和素质的培养。
通过题库建设，实现教考分离，进一步明确教学基本要求，突出工程特色，注重能力和素质的培养，规范授课过程，提高教学质量。
2 数字化教学资源库建设途径
依据网络教学特点，以机械制造基础课程网站为依托，建设数字化教学资源库。
（1）利用现有教材，优化课程知识体系及结构。
利用Authorware7，Dreamweaver，Flash等相关软件制作机械制造基础练习题库及试题库。按章节进行题库建设。
（2）利用Authorware，PPT及Flash等相关课件制作软件，制作各类型课件，精炼素材内容。运用CATIA，Solidworks，Pro/E软件进行三维实体建模，运用Solidworks的animator插件和cosmonmotion插件，Pro/E的机构运动仿真软件，对机械加工过程进行模拟及动画演示。
所建设的电子版教材与教案，工艺技术虚拟仿真素材库，各类型多媒体教学辅助课件，试题库以及工程案例教学素材库等所有资源库都将链接在课程网站上，以方便学生的自主学习与复习检测。
3 结束语
（1）机械制造基础数字化教学资源库为教师教学，学生学习的整个过程提供优质的教学资源；
（2）数字化教学资源构建了多层次、开放式的教学平台，形成了个性化自主学习的环境；
（3）工艺技术模拟仿真及工程案例素材库建设了多形式的实践教学体系，实现了工程实践能力的培养与强化。
机械制造基础数字化教学资源不仅为学生学习提供了方便和学习参考，也为授课教师准备了多样化的教学素材，也将为所有在校学生了解和掌握机械制造基础课程相关知识提供自学教学载体，最大限度地满足教育教学需要，实现教育创新，达到教学目的的总体优化，提高教学效果。
参考文献
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根据机电一体化人才培养方案和本专业的课程设置，研究改革课程设计大纲基本要求。根据应用型和创新型人才培养要求，课题的方向主要分为两大方向进行选择：一类题目主要针对应用能力培养，把本专业的知识进行有机的综合，提高学生的综合实践能力；另一类题目主要针对创新能力培养，结合创新设计大赛相关题目，把本专业的知识进行创新性应用，提高学生的创新设计能力。普通型课程设计题目1）向学生征集。在课程中学生拥有与课程设计相关的好想法，可以展开讨论，要求对其方案进行分析，符合课程设计要求的，教师根据其内容下达课程设计的任务。实践证明，对自己提供方向的题目，学生的积极性会很强。2）选择典型机电一体化产品让学生进行设计，结合学生的实力进行选取，同时与本专业的专业方向尽可能的相关，开发学生的潜能。比如数控方向的学生，可以选择数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计、数控铣床工作台三维运动伺服进给系统设计等，为未来职业发展打下好的基础。3）学习借鉴其他学校机电一体化设计的内容，在现有设计内容的基础上，根据本校本专业课程设置的特点，对设计的内容做以适当增减，以适合本专业的学生。创新型课程设计题目可以借鉴全国机械创新设计大赛的课题[3]，其中每届成功参与全国总决赛的作品都收录在决赛作品选集中，由高等教育出版社出版。这里面有比较好的案例，同时作品中也存在可以改进的地方，有兴趣的学生可以从中选择与机电一体化相关的课题，提升自己的能力。在条件允许的情况下，可以做出产品的模型，提高学生的机电一体化能力，同时也可以为学生参加今后的机械创新设计大赛做准备，做到“以学促赛，以赛促学”。在专业教学中，学生经常会困惑本专业毕业后到底有什么前途？能做什么？机电一体化课程设计教学贴近实际，能把多门专业课有机地结合起来，把枯燥的课本知识灵活地运用，极大地鼓舞了学生的兴趣，激发学生对实际问题的思考，对工程实践产生浓厚的兴趣。坚持理论教学与实践教学并重，可大幅提高教学效率和教学质量，同时为选拔优秀学生参加机械类学科竞赛提供条件。
2课程设计的实施方式
课程设计实施方案：设计报告书是对整个设计过程的总结和提升，也是进行工程交流的重要文献资料，通过指导学生撰写课程设计报告书，培养学生撰写工程技术文档的能力。对设计说明书的撰写，提出如下要求：1）严禁课程设计报告抄袭，基本工作独立完成；2）根据任务书能提出合理的设计方案和机构的工作原理；3）设计要符合国家标准，学会使用设计手册、专业术语、专业名词规范；4）设计图图纸规范，符合设计说明书的要求，不照抄手册和案例，设计参数与图纸相一致；5）学会使用专业相关软件，对设计的机械机构和控制部分进行分析和仿真，是验证设计正确的有效手段之一；6）课程设计配备了一些实际的零部件可供学生设计使用，以及基本的控制电路，学生要具备一定的实践操作能力，掌握器件的选择与焊接，会进行程序的编写，掌握系统故障的检测与维修能力。课程设计采用分组式进行，每个小组3～5人，视工作量而定。课题难度较大可以分五人，原则上一般三人为一组。每个小组在规定的时间完成基本要求，每个学生都要参与该组课程设计答辩，通过问题了解学生在课程设计中所做的主要工作，检查有无抄袭情况、有无坐享其成的学生，结合设计报告书的撰写质量和实际所做的产品质量进行综合评定。
3实施效果
通过在重庆大学机械电子工程专业的实践，在机械电子工程专业中开设机电一体化课程设计，已基本摸索出培养机电复合型技术人才的规律。普通型题目实现机电融合、知识整合理论教学与工程实践并重。由于在教学中缺乏机电知识综合运用能力的培养和训练，学生在学习了机械设计、机械制造和电子技术、计算机技术和传感器技术等基础课程后，不能很好地将机、电的知识融会贯通，大多数学生也只是了解基本的机电设备的基本功能，在系统运用中存在问题，在机电一体化系统的综合设计方面存在不少困难。通过开设机电一体化课程设计实践教学环节，通过理论设计与实际操作，比如数控工作台进给系统的设计，从电机、联轴器、丝杠、导轨的设计到型号的选择、控制单片机的设计与仿真，最终实现数控工作台进给系统的装配与调试。机电一体化课程设计对学生的理论知识与实践紧密地连接起来，提高了学生的综合应用能力。创新型题目为学生参加机械创新竞赛做了铺垫通过课程设计，为机械学科学生参加如全国大学生机械创新设计大赛做了铺垫。在第六届全国大学生机械创新设计大赛（重庆赛区）中，学生荣获重庆赛区一等奖一项、二等奖一项。其中，“幻显黑板”作品获得国家专利。该作品包括了框架的设计、传动系统布置，控制系统采用单片机控制，执行元件有步进电机、直流电机、电磁离合器、电磁制动器、光电编码器等器件。本次参赛作品充分运用机电一体化技术，机电一体化课程设计改革效果显著。
4结语
本培养方案是为了培养学生基本的工程素质和解决工程实际问题的初步能力。克服大学生中普遍存在的动手能力差、缺乏综合分析解决工程实际问题的能力、创新意识不强等缺点。
培养方案共分三个层次。
①工程认识实习：
目的：使学生了解典型机电产品的结构、原理;典型机构的构造、运动、组成;典型零件的结构、材料、功能。以及对机电产品制造过程有一个初步的，全面的了解。
方法：通过 “工程材料”、“机械零件”、“ 典型机构”、“电子元器件”展室的参观、演示，典型机电产品的拆装实习和对典型生产企业、典型生产设备的参观、讲解、表演达到上述目的。
②基本工艺训练：
目的：让学生了解机械制造的一般过程。熟悉机械零件的常用加工方法及其所用主要设备的工作原理及典型结构。了解机械制造工艺知识。掌握初步选择加工方法和进行工艺分析的能力。在质量和经济观念、理论联系实际的科学作风等基本素质方面受到培养和锻炼。
方法：通过典型工艺设备基本操作训练和典型机械产品的加工、装配、调试、质量检验和技术经济分析完成基本工艺训练。
③综合创新训练：
目的：培养综合工程素质和创新意识。
方法：在机械设计、机械制造课程的基础上，综合运用所学知识，分析典型机械产品的构造、工艺、材料、传动、配合、零部件设计、整体设计。并进行综合创新训练。学生组成创新训练小组，自行设计、自编工艺，自主加工机电产品。完成设计-制造全过程。
2、培养方案实施
①实践基地建设
² 为开设工程认识实习中的自行车拆装实习，购置了自行车、拆卸工具;编写教学大纲，实习指导书;绘制了自行车零件图组和组件装配图。
² 利用世行贷款购置80余台套设备，加强数控、特种加工实习，增加钣金冲压、非金属成型实习。使第二层次的基本训练实习内容更加全面，其水平与我国目前工业水平相适应并有一定前瞻性。
² 综合创新训练是一个全新的实践教学内容， 没有可资借鉴的现成方案。在教学项目建设中从教学方案制定、教学文件准备到实习条件建设、准备作了大量工作。经过试点和改进，形成了一个完整的实践教学环节。
②培养方案运行
² 自行车拆装实习已在99级学生中全面开展，并已列入XX版教学计划。
² 综合创新训练在98、99年两轮试点的基础上，经过改进，XX年在较大范围内开展。今年有300名学生参加了综合创新训练。也已列入XX版教学计划。
③培养方案实施效果的初步评价
2016年6月2日，中国正式成为《华盛顿协议》成员国，这将对中国工程教育质量的提高发挥极大的督促作用，促进中国按照国际标准培养工程师，提高工程技术人才的培养质量[1]。国际上广泛应用的CDIO工程教育模式是在2004年由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学联合研究提出的[2]。它主要由构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)四部分组成，目的是通过产品研发到产品运行整个过程的锻炼培养学生理论联系实际的能力[3]。按照CDIO的培养模式，工程毕业生的能力被分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层次，并通过12条标准来衡量学生的培养质量，这与中国工程教育专业认证的12条标准有异曲同工之处。
我校机械电子工程专业目前虽然已经制定了较合理的专业培养目标和培养方案，培养了结构合理的师资队伍，形成了较好的理论和实践教学模式，但是与CDIO工程教育标准的要求相比，在培养方案、教学体系、教师队伍建设及教学效果评价机制等方面，仍然存在一定的差距。现有机电专业课程体系存在专业特色不明显、不同课程之间存在重复或相互冲突的地方等缺点，因此要依据CDIO工程教育理念，借助校企合作平台，全面地进行机电专业人才培养模式的探讨，建立符合CDIO工程教育标准的机械电子工程专业实践教学体系。
1、我校机械电子工程专业课程体系情况
目前的专业培养方案里包括的核心课程为：机械制图、理论力学、材料力学、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计、单片机原理及应用、自动控制原理、机电传动控制、传感技术、机械原理、机械设计、机械工程测试技术、机电一体化系统设计、互换性、工程材料等;主要实践环节为：社会实践调查、金工实习、电子电路实训、工程制图实践、创新实践、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)、PLC与组态技术综合实验、测试技术与传感器综合实验、单片机综合实验、自动化生产线认知实践、机械设计基础课程设计和机电专业综合课程设计等。
2、CDIO模式下的机电专业教学体系
根据CDIO工程教育标准的要求和我校办学特色，为适应煤炭行业和地方经济对机电专业高级技术人才的需求，结合重实践、重创新的培养目标设计新的课程体系。广泛吸取企业专家建议，深入探讨和修订机电专业课程体系，强化实践环节，构建国际化的课程体系和教学模式，从而保证面向工程的课程体系能够培养学生的实践能力与创新思维。依据CDIO工程教育理念，选择典型的工程实践项目，采取“做中学”的方式，通过在项目中反复训练锻炼学生自主学习的能力，这样不仅可以促进学生对基础知识的掌握，还可以提高学生解决工程实践问题的能力，从而使学生综合素质和能力能达到CDIO标准的要求，增强人才培养对企业的适应性[4]。近年来，主要通过以下措施进行教学体系的改革：
(1)基于CDIO的工程教育理念，构建了“一个核心、两个方向、四个阶段”的工程教学体系。
“一个核心”是以矿业领域的机电一体化系统设计、研发为主，覆盖了多学科交叉领域，主要涉及机械设计、机械传动、机械制造、机电传动控制、PLC、单片机、控制工程、机电一体化系统设计等多种技术;“两个方向”是指机械设计与制造、电气控制系统，选修课中增添“煤矿机电设备”、“工业控制网络与现场总线技术”等课程;“四个阶段”是指根据CDIO理念的构思、设计、实现、运行四阶段指导，学生要经历认知实习、基础课程实验、专业课程设计与综合实验及毕业设计、创新大赛等综合实训，才能更好地掌握本专业的工程应用技术。从第三学期开始，每学期均安排工程实践环节，按照核心知识点和要求来设定每个工程实践项目，在课程设计与毕业设计过程中企业参与。
(2)依托产学研合作背景，通过专业综合实训和企业顶岗实习等环节提高学生工程实践能力。
我校机械工程学院已经建立了电子创新设计实验室、慧鱼模型创新设计实验室、机电控制技术实验室、虚拟仪器综合实验室、动态测试技术实验室等实践创新平台，与淮南矿业集团、皖北煤电集团、淮南万泰电子股份有限公司、淮南润成科技股份有限公司、平安开诚智能安全装备有限责任公司、凯盛重工有限公司、淮南阶梯电子科技有限公司等开展了长期的产学研合作，从而可以保证给学生提供校内、外实践实习基地。通过单片机和PLC综合实验、课程设计、毕业设计、实训检验学生电工电路、单片机、PLC综合开发的能力，往往借助典型机电案例(如斜井跑车防护装置、皮带机集控系统、立井提升系统过卷过放保护系统等)，让学生经历“构思—设计—实现—运行”四阶段的完整实训。与此同时，让学生积极深入到到校企合作的实习基地中，在相关机电系统中顶岗锻炼，进一步提高学生的理论联系实践的能力，缩短学生个人能力与企业要求的差距。
(3)通过创新团队建设、学科竞赛和大学生科研项目培养学生工程实践创新能力。
为进一步拓展学生科技创新能力，借助学院设置的创新团队、学科竞赛活动、大学生科研项目的平台，在日常的教学管理中，融入紧密联系工程实际的大学生课外科技创新能力培养模式，鼓励学生积极参加“全国大学生机械创新大赛”、“全国大学生机器人大赛”、“全国大学生电子设计竞赛”、“全国大学生节能减排大赛”等各种赛事，鼓励学生撰写学术论文和申请专利。
3、结语
CDIO工程教育模式与中国工程教育专业认证的标准是高度统一的，只有坚持以CDIO工程教育模式为指导，依据校企合作背景，不断创新改革机电专业的课程教学模式，才能进一步提高学生的工程实践应用能力，为国家和企业培养出能在机电行业及相关领域从事机电一体化产品和系统的设计制造、研究开发、工程应用和运行管理工作的复合型工程技术人才，达到国际标准的要求。
我国高等工科教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的中国工程师，然而我国工科的教育实践中还存在不少问题，如重理论轻实践、强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视知识学习而轻视开拓创新的培养等问题。mc、kinsey global institute 在2005年10月发表的一份报告称，2005年我国毕业的约60万工程技术人才中适合在国际化公司工作的不到10%，其中的原因，他认为中国教育系统偏于理论，中国学生几乎没有受到project和团队工作的实际训练，相比之下欧洲和北美学生以团队方式解决实际问题;。国内外的经验都表明cdio的理念和方法是先进可行的，适合工科教育教学过程各个环节的改革。
1 cdio工程教育介绍：
cdio工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得knut and alice wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了 cdio 工程教育理念，并成立了以 cdio命名的国际合作组织。
cdio代表构思（conceive）、设计（design）、实现（implement）和运作（operate） ，它以产品研发到产品运行的生命周期为载体 ，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。cdio培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。
2 cdio工程教育模式在机械电子工程专业人才培养中的应用：
机械电子工程专业培养目标是培养具有机械工程、电气工程、控制科学与工程、计算机科学与技术等学科基础理论和基本知识，具备现代科技理念、综合人文素质、较强的创新精神和工程实践能力，能够从事机械和机电装备与系统的设计制造、研究开发、设备维护和运行管理的复合型高级工程专门人才。
山东理工大学是一所以理工为主的多科性省属重点大学，于2009年初加入cdio。机械电子工程专业2010年被教育部批准为新上专业，机械电子工程专业作为cdio培养模式的试点专业。我们的改革目标是通过注重培养学生系统工程技术能力，尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力，以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，吸收世界先进的工程教育理念，建立符合国际工程师认证的课程体系。为此，我们选定国际上公认的cdio工程教育理念。将cdio项目按规模和范围划分为三个模块，第i模块为包含本专业主要基础核心课程和能力要求的项目；第ii模块为包含一组相关核心课程、能力要求的项目；第iii模块为增强课程能力与理解而设的项目。
基于cdio工程教育理念而设计的人才培养模式中最重要的组成部分，是机电系统设计与制造i、机电系统设计与制造ii、机电系统设计与制造iii三个综合项目的设计和实现。分别设置在不同的教学学期，每个综合项目都是对学生某一方面知识和能力的锻炼和考核，往往涉及到多门核心课程。选定移动机器人作为项目对象，贯穿于三个一级项目。具体内容包括如下几个方面：
2、1 完成机械结构设计的概念设计。
机械电子工程专业学生培养过程中的机电系统设计与制造i项目训练，开设在第四学期，时间安排2周。学生在教师指导下通过对移动机器人这一典型机电一体化产品的解剖，了解其各个关键部件（包括机械系统组件和控制系统组件）的具体结构和连接方式，从而提前了解本专业核心内容与实际产品的关系，以工程师的角度去面对即将开始的专业课程学习。通过早期项目的构思和设计，激发学生兴趣，进行初步的创新思维与产品构思训练，并在一定程度上建立起与专业相关的整体概念。
根据这一总体要求，需要综合考虑在机械电子方向所必须的专业课程和基础课程的相关要求，重点考察学生将所学知识点运用到实际工程项目的能力并同时达到对其进行锻炼的目的。
2、2 完成机械构件运动原理综合考察的规划设计。
机械电子工程专业学生培养过程中的机电系统设计与制造ii项目训练，开设在第六学期，时间安排2周。在第四学期一级项目的基础上，本次二级项目进一步要求学生通过团队合作的方法完成机器人整体结构的设计。通过具体给定不同的设计参数和机器人操作任务，由学生自由组成团队，合作完成机器人各关本文由收集整理键部件的详细设计，要求每个学生独立完成给定的局部设计任务，并保证团队内部学生设计的各个部件之间的良好连接。
在设计的工程设计中，满足给定的输出运动关系，并进行必要的运动分析是工程设计的最基本要求。结合学生在测绘环节对机器人总体结构和关键部件的认知，此环节需要给出机器人的运动关系，并在此基础上进一步根据指导教师的设计要求进行修正，实现新的运动关系输出，达到运动学设计的基本要求。
具体的机器人产品，要求整体上各关节运动灵活，能够满足一定的运动范围和运动速度要求。因此必然在结构上具有特定的参数要求，对于关键的技术参数，需要进行整体规划和论证，并提出具体的设计方法。
2、3 完成机器人控制系统设计。
机械电子工程专业学生培养过程中的机电系统设计与制造iii项目训练，开设在第七学期，时间安排3周。在第四学期和第六学期两个一级项目的基础上，本次三级项目进一步要求学生通过团队合作的方法完成机器人控制系统设计。通过单片机、工控机、plc等方案对第i、ii模块确定的项目进行控制系统设计。培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电产品设计工作，掌握机电产品中控制系统设计的一般程序和方法，并结合设计进一步巩固和扩大知识领域。
三个综合项目的完成，标志着学生基本掌握了机器人的总体方案设计、机械结构设计、控制算法设计、控制系统硬件和软件设计等关键技术，同时这些技术可以触类旁通的用于其它相关产品的设计与制造。在每一届学生中选择设计较为出色的部分产品，进行实际加工制作，一方面是对学生的激励，同时也可以作为以后学生的研究对象。由于三个综合项目依次承接，最终的产品完全是学生自己设计，因此，更利于学生掌握机电产品的整个设计、制造、控制和维护的流程，更能激发学生的学习兴趣。
3 实施效果：
关键词：机械工程 测试技术 创新能力 本科教育
中图分类号：G648 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0154-02
机械工程测试技术涉及范围十分广泛，几乎渗透到了各个学科领域，探讨新理论，研究新技术、新材料和新工艺是现代测试技术总的发展方向[1]。机械工程测试技术是一项在不断完善与发展的先进科学技术，相应的教学内容也具有发展性与不定性。任课教师一定要紧跟学科与学术发展动态，积累大量的文献资料，才能保证教学内容的及时更新，构筑扎实的专业基础，促进教学质量的提高。由于《机械工程测试技术》课程是机械类专业一门重要的专业基础课程，历年来该校机械与汽车工程学院的多个专业都将其作为本科专业课程。该课程对于构筑机械类本科生扎实的专业理论基础、拓宽研究思路、提高本科生培养质量，为进一步学习、研究和处理机械工程技术问题打下基础具有重要意义。
1 教学内容
针对我校人才培养定位，我们在教学内容上进行科学安排和合理调整。教学内容安排上首先介绍现代测试技术发展态势，讨论机械工程测试技术发展的现状、特点及趋势；随后介绍机械工程测试技术的共性知识和各种传感器所依据的定律和效应，重点分析基于传感器的各种基础效应，使学生对传感器有全新理解；然后对智能传感器进行了全面介绍，包括智能传感器的结构与系统、智能传感器的功能特点、智能传感器中的软件、设计与制造等；最后重点介绍近年来出现的几种新型传感技术，如磁流体传感器、生物传感器、MEMS系统、机器视觉、无损检测、多传感器融合等。整个课程体系的设置把握了重点、难点和新技术的动态，以机械工程测试技术基本概念和原理为基础，以传感新效应、新原理、新技术为重点，同时将传感与信息处理结合起来，使学生对信息处理这一抽象理论知识能有更好的掌握和理解。由于上课学生涉及多个专业，根据学生背景增加与专业相关的交叉学科的部分内容，如汽车安全状态监测、信息解耦、多信息融合、网络化传感、机器人控制等内容。此外，在教学环节上还设置了实践环节，安排了自学内容和研究热点问题，通过撰写相关的课程论文，培养学生查阅文献资料和总结写作能力，使学生掌握最新发展动向和国际前沿，培养学生的专业学习兴趣、动手能力和创新能力，为今后的论文选题和科研打好基础。总体来说，本课程的教学内容的设计与人才培养目标相结合，具有基础性、研究性、前沿性和行业性。
2 教学方法
开课学生对象主要为大二和大三学生，他们已经奠定了初步的知识结构，具有一定的自学能力。在课程教学中教师的职责已经不在于传递知识，而更注重激励思考，讲授的重点应该放在科学方法论、教学方法、推理方法、搜集资料的方法、如何从事实中做出结论以及如何分析事实和综合事实上。《机械工程测试技术》是一门工程技术类综合性课程，涉及大量基础理论知识及传感技术研究进展的内容[2-3]。针对本科生的特点，我们在教学方法上进行了改革，运用问题启发式、发言讨论式和项目驱动式等多种教学方式，来激发学生的兴趣，引导学生思考，启发他们的学习兴趣和科研思路。
（1）问题启发式。不能把问题启发式教学简单、片面地看成就是在课堂中多提问，而是多让学生练习。教师的教学指向思考过程而不是答案，让学生受到思维过程上的启发。首先向学生介绍某一类研究专题或方向大致的研究内容与进展，然后根据具体内容提出一些启发性的问题，引导学生进行思考，让学生自己进行相关的资料收集、调查研究，构思研究方案，教师指导学生的研究方法，最后由学生设法解决问题。在教学过程中，适时、适度地启迪、诱导学生的学习活动，锻炼学生的理解判断能力，调动学生学习的主动性和积极性。比如在介绍光电绝对编码器时，首先让学生了解它是一种角度编码器，可以将角位移转换成二进制编码，方便与计算机连接，具有非接触性、体积小、分辨率高、可靠性好、使用方便等特点。然后分别介绍绝对编码器的二进制码盘和循环码盘，启发学生对以下几个问题进行研讨：为什么要设计这两种编码方案？各自的优点与不足是什么？如何设计一种新的编码方案？ 该编码方案可解决哪些实际问题？
（2）发言讨论式。这种教学方法让学生发表自己的见解，并针对这些问题展开小组或集体讨论，再由教师作总结分析。这是一种教师和学生之间、学生和学生之间的互相交流、互相评价、互相完善的教学方法，让学生发言讨论的形式，可以培养学生思考、语言表达与归纳总结的能力，引导学生在课程教学中由被动接受转化为主动参与，在此过程调动了学生的注意和兴趣，大大提高了教学效果[4]。同时也促使教师不断学习，了解最新的技术发展趋势和学科前沿，教师的学术水平也会得到提高。我们在讲授传感器特性时，布置的一次讨论题目是研究传感器温度补偿方法。在讨论过程中，同学们根据不同传感器的特性谈到了多种传感器温度补偿方法。同学们也发现实际传感特性往往与多种环境因素（如温度、湿度、压力等）有关，因此可以进一步引导学生思考如何进行传感器的多维因素补偿。采用这种教学方式之后， 学生在学习过程中真正的从“要我学”变成了“我要学”。
（3）项目驱动式。从培养学生科研能力入手，通过结合实际课题项目来实现教学目标。教师根据讲授内容，安排一些实际课题项目让学生完成，或者直接让学生参加到自己的科研项目中去，给学生创造科研实践的机会，在科研实践中培养学生的科研情感和提升科研素质。教师在必要时对学生进行指导和帮助，同时授课时把自己的研究成果纳入教学之中，课程教学内容可以及时更新[5]。在《机械工程测试技术》教学中，我们十分注重将课程内容与教师具体科研项目结合。一部分学生参与了相关课题项目的具体研究工作，在完成任务的过程中，学生发挥了主动性、创造性，使枯燥的公式推导和解题变成有趣的试验过程，培养了研究能力，提高学习效果，起到了以科研项目提高教学质量的作用。将科研项目和《机械工程测试技术》课程的教学过程结合，在这几年的教学实践中收到了明显的教学效果，有一些学生已经申报了专利、发表了学术论文[6-8]。作为一种行之有效的教学方法，项目驱动教学法对于解决教学中理论与实践脱节的问题有着良好的补偿作用，能够充分发挥学生个体的学习主动性，大大提高了学生的综合素质，有效地培养了学生自主学习、分析问题、解决问题、科研创新的能力。
3 教学手段
教材是本科生课程教学的一个重要组成部分，教材的质量直接影响课程教学的有效性。目前，《机械工程测试技术》课程的国内可用教材众多，教学基本上都以知识体系为顺序。先讲传感器的基本概念和基本特性，然后依据不同传感原理介绍几类传感器和相关应用，如电阻式、压电式、电容式、电磁式、光电式传感器等，一般还配有几个简单的传感原理演示和验证试验，过多地强调了理论知识的传授，忽视了知识应用能力的培养，因此带来了一些负面影响。我们精心选择口碑较好的教材进行教学，并要求学生查阅相关文献。此外，结合多年的教学经验和科研成果，我们还编写了补充讲义，新增了近几年机械工程测试技术新发展。力争使学生能系统地学习该课程，掌握机械工程测试技术的基础知识，了解最新研究动态。根据讲授内容，教师带有关实物在课堂上展示，使枯燥的理论与实际有机结合；根据讲授内容，教师提出有关工程实际案例。以工程应用背景的案例激发学生的学习兴趣，强化学习效果；通过例题、习题和思考题的内容选编和精心设计反映传感器技术在当代科技和工程实际与现实生活中的应用。为了增加课程信息量，我们还采用Flash、Powerpoint等多媒体应用软件，设计开发了电子教案和网络课件进行教学，借助Matlab、Proteus、Labview等计算机仿真软件进行模拟演示和实验验证，使教学内容更加丰富，表现形式更为多样，变粉笔黑板式教学为现代电子教学，使过去因没有实物对象而抽象难学的内容变得具体、生动、形象。
4 实践环节
近两年，我们购置了一批功能更为齐全和先进的教学实验设备，精心安排了一批实验项目，将原来单纯传感器原理验证性实验改变为与现代检测技术相结合的研究性实验。鼓励学生参加教师或企业的科研项目，培养学生的实际动手能力和工程应用能力。对一些想学习兴趣浓厚、学有余力的学生，可利用毕业设计的形式进行深入研究，结合课程知识的学习，完成一个测试系统的设计和实现。同时，开放教学实验室和科研实验室，鼓励学生结合课程知识申报校级大学生创新项目、参加社会实践和各类学科竞赛，开展DIY电子设计制作等，并将这些活动的成果作为课程成绩的考核，建立起以全面发展为导向，以能力考核为重点，多元化的学业评价体系[9]。此外，利用假期学校组织教师开展“千名教师进农村、进社区、进企业”活动的契机，由任课老师带领学生进入企业实地考察、现场学习，与企业开展合作，解决一些实际问题。同学们在活动中能很快发现课堂知识在企业中的实际运用，而且一些老师回来以后有了很多的好想法、好点子，也会融入到课堂教学中。这样的实践形式，不仅为师生们提供了服务社会的机会，也更好地培养了学生理论联系实践的能力，提高了课程教学的质量和效果。
5 结语
《机械工程测试技术》在机械类相关专业的课程体系中有着重要的地位和作用，这几年的教学实践探索表明，要教好这门课，必须及时地补充更新教学内容，采取与教学内容相适应的教学方法，加快教材和课件建设，充分利用各种资源，重视实践环节的组织与实施，才能让学生在学习过程中掌握基本理论，培养创新能力，为今后的专业工作打下坚实的基础。
参考文献
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关键词： 机械设计制造 自动化 专业人才 培养方案
当下，知识经济快速发展，我国已进入了信息时代，与此同时社会对各种人才的要求也发生了很大的变化，在看重理论基础知识素养的同时，更加重视技术应用型人才的创新和实践能力。对于高校的独立学院机械设计制造及其自动化专业来说，越来越看重特色办学。
一、独立学院机械设计制造及其自动化的专业人才培养的现状
当下，一些高校在机械制造及其自动化的教学当中，面临很多亟待解决的问题。
（一）教学缺乏实践和创新。
在我国独立学院机械设计制造及其自动化的专业人才培养过程当中，由于受到传统的教育体制的长期影响，缺少工程训练，实践力度严重不足，使工程实践与相关教育严重脱节[1]。学生实际操作和动手能力很差，缺乏工程意识，无法将学习课堂中的理论知识与生活实践相结合，因此，这些学生毕业后开始工作时，由于创新和实践能力不足，很难立即胜任其工作，需要很长的适应周期。在机电一体化的知识已经被运用到了行业各方面的社会环境下，很多工程技术都需要机电知识合一，传统的教学体系和内容无法达到机和电的相关知识的结合。另外，由于缺少实践，学生的自主学习意识很薄弱，创新能力不足，不能发挥教学应有的实效，无法达到“转型”发展的要求[2]。
（二）职业能力水平不达标。
当下我国机械设计制作及自动化在本专业教育上已经有了很大的进步，但美中不足的是，对学生的职业能力的培养仅仅处于试验性阶段，以往的相关专业知识体系和传统的能力要求已经不再适合现在的制造业结构升级的需求。要想提高学生的职业素养与能力，就应当让学生尽快接受相关职业技能方面的培训，使其尽早进入到就业岗位当中，在实际工作过程中多多实践。因此，把学生职业能力的培养渗入学校的培养方案当中，是机械设计制作及其自动化专业人才培养改革的必然要求。
二、独立学院机械设计制造及其自动化的专业人才培养方案改革
独立学院机械设计制造及其自动化的专业人才的培养，必须面向工程的实际需要。作为一门传统性专业，机械工程的人才培养必须建立自己的特色，发挥自身优点，在目前竞争非常激烈的就业环境下，保证人才的就业率。对于改革的进行，主要可以从以下几个方面入手：
（一）制订明确的人才培养方案。
首先，学校应当积极开展对机械专业的相关社会、行业、产业和职业岗位背景的调查，了解当前机械专业的具体市场需求情况。在掌握相关信息和资料后，可通过召开研讨会等方式，对当前机械专业的就业岗位进行分析，从而立足于市场需求培养本专业人才的能力、知识和综合素养。为了适应市场对人才需求的变化，要及时对人才培养的规格进行相应调整。其次，要敢于打破传统的过时的学科知识结构与学科之间所存在的界限，重新进行整合，结合本专业的具体情况，构建新的专业课程体系[3]。再次，要对教学大纲进行适当的修改，对相关课程在专业的培养计划当中的作用作分析，结合专业对课程教学的具体要求，制定更加合理化、科学化的教学大纲。最后，学校要引进新兴的现代化教学技术，提高教学效率和质量，实现教学方法的先进化和多元化。
（二）加强师资力量。
师资的水平直接关系到学生知识学习的质量，要想实现专业人才培养的改革，师资队伍的建设是不容忽视的。学校应当以培养本校师资为主，引进为辅助，多引进一些专业的、有丰富教学经验的、了解市场当下需求的专职专任教师，不断完善壮大师资队伍，并提高整个师资的质量。一方面，要鼓励本校教师以身作则，到企业的生产现场进行研究与实践，促进教师和企业之间的沟通和相关合作；鼓励教师积极地参与到科研项目之中，为合作企业的技术创新和项目开发等给予技术，从而为学生提供更好的指导服务。另一方面，要积极从企业当中引进高级工程师等来校进行指导，或作为专任教师；在有条件的情况下，多聘请一些工程技术人员及一些专业领域的专家和学者来学校讲学，使学生更好地学习并得到更专业化的训练。
（三）完善专业课程和基础设施建设，改革教学方法。
学校应当以教学研究作为基础，并将课程内容的改革作为核心部分，制定具体方针，分阶段地有计划地加快本专业的特色和精品课程的建设，进一步完善课程体系。同时要加强学校的基础实训基地的建设，将专业实验室和训练中心面向学生二十四小时进行开放，为学生的实践提供更方便的环境；不断完善实验室和工程训练中心内部的相关基础设施，在器材设备方面加大资金的投入，改善学校的实践教学条件，为学生的专业技能实践、创新思想的培养提供强有力的物质基础[4]。在教学方法上，要加强学生与教师之间的互动，引用研究性、探究式等新的教学手段，并积极推进启发教学，培养学生的创新能力。
三、结语
面临高校的不断扩招、高等人才的不断增多，独立学院机械设计制造及其自动化专业必须重视目前人才培养方案当中的问题，从培养方案、师资力量等多方面做出改革，只有根据自身的具体情况，适应社会要求，形成独特的办学体系，实现人才培养方案的改革，才能为市场提供更多更好的高素质专业型人才。
参考文献：
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[2]彭三河，眭满仓，耿家源，刘怀海、独立学院机械设计制造及其自动化专业特色建设探讨与实践[J]、长江大学学报（自科版），2014，35：92-94、
【关键词】机械专业；应用型人才培养；课程体系；建设；改革
前言
机械是最早的专业之一，由机械装备设计和机械制造工艺专业合并而成。该专业工程实践性较强，属于工科类，是以机械为主，光、机、电、气结合的综合性较强的一个专业[1，2 ]。结合应用型人才培养方案，针对西部院校机械类专业实际情况及特点，本文讨论我院机械设计制造及其自动化专业课程体系建设，并提出一些改革措施。
1、培养目标及要求
1、1培养目标
机械专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好的团队协作能力和创新能力，具备现代机械设计制造及其自动化基础理论知识与应用能力，具有从事本专业实际工作的综合职业能力，能在工业生产第一线或中职、高职院校、科研机构从事机械制造领域内机电产品设计与开发、机械产品制造、科技开发、应用研究、经营销售、运行管理、生产管理、教育研究等方面的工作。
1、2培养要求
具有从事机械产品开发、设计、制造、控制及生产组织管理的基本能力，具体为：
（1）具有扎实的自然科学、社会科学基础知识；
（2）系统掌握本专业领域的技术理论基础知识；
（3）具有本专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索、基本工艺操作等基本技能；
（4）具有初步的科学研究、科技开发和组织管理能力；
（5）具有较高的综合素质和较强的自学能力与创新意识。
2、机械专业存在的问题
西部院校由于资源、师资、教学条件、办学经验等原因仍存在一些不足：
（1）课程设置顺序不合理，学生学习过程中发现一些课程的知识还未学，就已经开始学习后面的内容了，学生学起来比较吃力。故进行课程设置时应考虑课程间的关系，合理安排，让学生学习时有递进感，不断增强学习兴趣和信心。
（2）学生掌握的能力与需要的能力不对接，学生感觉学了四年，什么都没学到，也有学生感觉，毕业出去后需要用到的知识没学，没用的却学了很多。这是因为，知识体系是一个整体，分为不同学科、不同专业和课程。解决工程实际问题时，需要的是系统综合知识，学生只有运用系统的知识才能真正解决问题[3]。
（3）课程设置与社会需求脱节，企业招聘人员反映，学生目前学习的知识比较陈旧，多数都已过时，希望学校跟上社会的需求，不断更新知识，开设一些实用性强的课程。
3、课程体系
3、1 课程设置框架
3、2 专业必修课程
（1）为了培养学生具备一定的计算、运算等能力，以为后续的机械设计、模具设计、机电一体化技术等课程服务，同时掌握一定的英语运用能力，开设了一些比修的基础课程，如数学、物理、力学、英语等。
（2）机械类开设的主要课程有机械制图、机械CAD、机械原理、机械设计、互换性与测量技术、工程材料及成形技术、数控机床与编程等。
① 机械制图：能够培养学生掌握相应的CAD绘图能力；提高学生的三维空间想象能力；为学好后续课程（机械设计、机械原理、互换性也测量技术、机械制造技术、冲压工艺与模具设计等）打下坚实基础。
② 机械原理：机械原理是从基础理论课到专业课之间的桥梁，在课程学习中起着承上启下的作用。学习该课程，能使学生掌握机构运动学和机械动力学的基本理论，具备拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。
③ 机械设计：机械设计是机械专业的核心基础，也是学习机械制造技术、模具设计与制造等课程前的必备知识。学好机械设计能为后续学习模具、机电产品设计奠定基础。
3、3 专业限选课程
机械专业分为两个方向：（1）模具制造工程方向，该方向主要开设机械制造技术基础、模具制造工艺和冲压工艺及模具设计等三门课程；（2）机械电子工程方向，该方向主要开设机械工程控制基础、机电传动控制和机电一体化技术等三门课程。
3、4 实验及实践教学
为了巩固学生对理论课知识的理解和消化，针对机械应用型人才培养特点，除了对一些专业课开设课程实验外，还开设了系统的实践教学环节，如表1所示。
课程实验：目前开设的实验或建立的实验是只要有机械设计实验室、机械原理实验室、测量实验室、液气压实验室等，而模具实验室、机电一体化实验室等则还在筹划之中。
课后实训：目前机械专业开设的实训有车工实训、钳工实训、焊工实训、数控技术实训、电子线路实训、机械设计课程设计、模具设计课程设计、机电一体化系统课程设计等。电火花成形、线切割、模具、铣削、铸造等方面的实训及实训中心则在完善和建设之中。
3、5 课外科技活动
课外科技活动是一个能提高学生自学能力、团队合作精神、遇到问题解决问题等能力的重要教学环节。在课外科技活动中，学生相互讨论，相互学习，相互影响，相互督促，共同进步。此外，在指导过程中，教师也能不断更新知识，提高自身能力。我院机械专业主要的课外科技活动主要体现在学生第二课堂、专业相关比赛、大学生创新设计制作大赛、科研活动等几个方面。
4、课程体系改革措施
根据上述讨论，与以往相比，机械专业课程体系的建设有了一定的进步，也取得了一定成绩，但也存在一些不足。针对上述的不足，现对理论教学、实践教学等方面提出一些改革措施。
4、1理论教学方面
（1）将冲压模具课程设置在模具制造工艺前讲授；
（2）模具制造工程方向增设注塑模课程；
（3）机电方向增设测试技术课程，机电方向学生必须具备一定的测试知识。
（4）将机械制造技术基础设置为专业必修课。机械制造基础是主要讲授车、铣、刨、磨、钻等常规的机械加工方法、加工刀具、加工设备等，是机械专业学生必须掌握的专业基础知识，所以，机电和模具方向学生都应掌握。
（5）选择通俗易懂的教材，如高等教育应用型教材；
（6）课程设置跟上行业步伐，如增设先进制造技术、有限元原理、机械CAD/CAM/CAE等课程。
4、2实践教学方面
（1）加强实验室和实训中心建设；
（2）实践性强的课程增加相应的实验环节。
4、3其他方面
专业分方向时间从大二上学期延迟至大三下学期；从企业引进经验丰富的教师，开展必要的实训课程；加强教师培训，提高教师技能。
5、结束语
我院机械类学生偏多，师资薄弱，教师队伍年轻化严重，经验不足，目前只能勉强维持基本的教学工作，对于一些实践性较强的实训项目和深度、难度较大的专业改革或专业建设方面还无法开展。总之，我院机械专业的应用型人才培养工作还任重道远。
参考文献：
[1]刘国昌、机械制造专业课程体系改革初探[J]、教育与职业，2005， 17： 65-67、
[2]刘迎春，宁立伟，邓奕等、应用型本科机械设计制造及其自动化专业人才培养课程体系的研究 [J]、湖南工程学院学报，2004，14（3）： 59-62、
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基金项目：
广西教育厅科研项目（2013YB208）；部级大学生创新创业训练计划项目 （201310605006）。