基于工程教育專業認證的工程訓練教學的改革

韓鳳霞, 鄭 軍

(北京信息科技大學 工程訓練中心, 北京 100192)

基于工程教育專業認證的工程訓練教學的改革

韓鳳霞, 鄭 軍

(北京信息科技大學 工程訓練中心, 北京 100192)

工程訓練中心根據測控技術與儀器專業對工程訓練指標點的要求(理解測控儀器或系統的制造工藝,掌握電子線路的基本理論與設計方法),確定以企業的真實產品——注射泵為教學載體。以產品為教學目的,將金工實習和電工實習有機地結合在一起,努力構建實景式工程訓練環境。實訓中深度融合了信息技術,突出了學生的主體地位,實現了工程訓練的工程性、應用性,激發了學生的學習熱情和潛能,使學生受到了全面的訓練。

工程教育； 專業認證； 真實項目； 實踐教學

工程教育占中國高等教育專業設置、畢業生總量的1/3。我國于2013年6月19日獲得《華盛頓協議》全票通過,成為該協議第21個成員(預備成員)。加入《華盛頓協議》,表明我國工程教育質量及其保障能夠得到國際工程教育界的認可,意味著能夠為工程教育類學生提供具有國際互認質量標準的“通行證”和將來走向世界打下基礎,標志著我國工程教育國際化邁出了重大步伐,能夠促進我國工程類產業走出門、走向世界[1-3]。

1 高度重視

2014年11月13日,我校測控技術與儀器專業順利通過了專業認證。為了做好測控技術與儀器專業認證工作,學校及學院高度重視,邀請專家講解認證標準,組織專業全體教師參加中國儀器儀表學會、教育部儀器科學與技術教學指導委員會、中國工程教育專業認證協會組織的認證培訓與學習,制定了測控技術與儀器專業培養目標:能夠在國民經濟相關部門從事測控技術與儀器、光機電一體化系統以及信息監測和處理等領域內的各種儀器設備和系統的研發、設計、制造、應用開發、維護和運行管理等方面的工作[4-5]。

工程教育專業認證對“目標導向”提出了較高要求。社會對教育的需求和社會環境在不斷變化,使得工程訓練的培養方案也必須進行相應的調整,在現有實訓體系的基礎上,本著系統性、主體性、先進性、特色性的原則,進一步改革并優化實訓體系[6-8]。

2 改革前的現狀

一直以來,金工實習項目和電工實習項目是獨立進行的,彼此之間的實訓載體沒有關聯，訓練內容與實際銜接不夠。

對于金工實習,全校機械、車輛、工設、測控、自動化等專業,所有實訓的學生都是完成應急錘的加工,如圖1所示。對于不同的專業,實訓的時間長短不同,相應的完成錘子的難易程度不同。該訓練載體雖然能夠涵蓋車、銑、線切割、鉗工等工種,但是對測控儀器的生產工藝關聯性不強,與測控儀器專業相關的后續課程和學生將來從事的相關技術工作聯系性不強。

圖1 金工實習載體

電工實習的基礎模塊為電機的正反轉控制滑塊的直線移動,如圖2所示；提升模塊為LED數碼管的PLC控制、交通信號燈的PLC控制、大小工件的PLC控制等。

圖2 電工實訓載體

現有的工程訓練載體,是面向全校所有工科專業的,缺少實景式工程教學環境,學生對工程項目的需求分析、開發設計、生產制造、質量保證、環保處理等全程缺少深入理解,與測控技術與儀器專業需求不符。按照工程教育專業認證要求的重視培養學生的動手能力和對工業企業的適應能力的指導思想,亟須修訂實訓方案和選擇恰當的實訓載體。

3 確定實訓載體

高校人才培養如果沒有企業參與,培養計劃就難以滿足產業界對人才的需求[6]。為了使工程訓練的能力培養目標更加貼合企業的需求,課題組成員對北京地區的多家儀器、儀表公司進行了走訪調研。了解了儀器公司對測控技術與儀器專業畢業學生的能力要求后,通過邀請企業技術專家嚴格論證,結合測控技術與儀器專業對工程實訓的指標點的要求：理解測控儀器或系統的制造工藝、掌握電子線路的基本理論與設計方法，并依據學生的知識結構和學時安排,選定了機電一體的儀器設備——注射泵作為訓練載體[9-12]。

注射泵是一種能夠準確控制輸液滴數或輸液流速,保證藥物能夠速度精準、藥量準確并且安全地進入病人體內發揮作用的一種儀器,如圖3所示，目前已經成為一種全科普及型治療儀器,廣泛應用于麻醉、陣痛、抗生素治療、糖尿病治療等幾乎所有的科室的臨床醫療。該儀器集先進的電子技術、計算機技術、傳感器技術,機械傳動技術于一體,具有數字化、集成化、自動化、低成本特點的新型醫療儀器。

圖3 企業真實產品——注射泵

4 制定實訓方案

認證標準強調培養目標的具體化,要求每個知識點都能對應于學生能力的培養。對照標準,經過認真反復的研究和探討,改革實訓教學的內容,突出學生能力的培養，將認證標準中對學生各方面的能力要求一一分解到各個教學環節中,與之對應,明確每個教學環節應培養學生哪些方面的知識與能力,這樣使抽象的能力培養問題變得更加具體實在[13]。同時,任課教師必須承擔相應的培養責任,必須清楚所擔任的課程有助于培養學生哪方面的知識與能力,以及在學生整個知識結構中所起的作用[8]。

金工實訓和電工實訓都分為基本任務和創新任務,在集中實訓的時間內要求學生必須完成基本任務,對于創新任務，學生可以從產品的需求與使用性的角度出發,進行大膽的創新與設計加工,實訓中心將采取全面開放,學生可以不斷地對產品進行完善。

4.1 金工實習

以企業真實產品注射泵為參照研發的教學用注射泵，由底板、步進電機、同步帶、注射器支架、壓板、直線導軌等零部件構成。工作時,PLC控制步進電機旋轉,通過同步帶和連接機構,推動注射器的活塞進行往復直線運動,具體任務分工見表1。

表1 金工實訓分工

實訓中提供標準件和常用件:導軌、步進電機、注射器、螺栓、螺母、傳感器等。

基本任務為完成支撐腿、底板、壓塊、連接桿等的加工以及整個注射泵的裝配。

創新任務(拓展任務)為根據不同的使用要求,對注射器的結構或零件進行改進創新設計,包括傳動方式、零件的外形結構等。

4.2 電工實習

電工實習完成的任務為設計可編程序控制器硬件電路和編制控制步進電機的控制程序,將程序下載到可編程序控制器運行并調試,使步進電機控制同步帶實現精確的直線位移。圖4為注射泵機械結構主視圖,圖5為注射泵機械結構俯視圖,圖6為PLC與驅動器和步進電機接線圖。

圖4 注射泵機械結構主視圖

圖5 注射泵機械結構俯視圖

圖6 PLC與驅動器和步進電機接線圖

基本任務為PLC控制步進電機實現正反轉,步進電機軸上的同步帶帶動連桿，拉動針管，精確定位，往返運動。

創新任務(拓展任務)為實現注射量的精確控制,通過精確測量泵出液體與設定值的誤差,把誤差值輸入系統,從而準確調節步進電機的轉速。

5 特色與創新

5.1 信息技術與工程訓練的深度融合

有效的信息技術與教學深度融合的教學活動,學習者的自主性將最大化地發揮作用。

(1) 利用信息技術構建情境教學。錄制合作公司儀器車間的加工裝配流程錄像,包括光譜儀、色譜儀、質譜儀、醫療專用儀器的加工過程,通過錄像使學生對儀器的生產工藝流程及生產管理的相關內容具有直觀的感性認識；課題組教師積極參加儀器展覽會,拍攝了國內外各式各樣的注射泵的照片,并制造成電子相冊,包括不同的輸液模式:流速模式、點滴模式、體重模式、時間模式等。通過這些視頻,使學生對儀器的發展現狀和加工流程具有直觀的認識,能夠把學生帶入問題情境、應用情境、直觀情境、虛擬情境、創作情境，以激發學生的研究興趣及潛能,給學生提供學習的挑戰,進而投入到具有現實意義的、探索性的活動中去完成工程訓練[8]。

(2) 錄制微課。微課作為一種新型的教育信息資源形式，以其“主題突出、短小精悍、交互性好、應用面廣”等特點被廣泛認可。課題組教師對實訓中數控編程的重要知識點錄制了高質量的微課,并提供給學生[14]，加強了學生自主學習的能力,對結構的創新加工提供了很好的技術支持。比如注射泵的4個支撐腿,要在數控車床完成,學生可以對支撐腿進行結構創新,并通過微課學習,透徹理解相應的G指令,很容易就能編寫程序并完成加工。

5.2 突出學生的主體地位

工程教育認證突出以學生為中心,把絕大多數學生學到什么作為衡量人才質量的評價。只有每個學生都很好地滿足本校專業的培養目標,才符合要求。在工程訓練中,把培養目標的要求落實在培養方案的具體環節中,制定能力培養的實現矩陣,形成了重視工程實踐能力培養、因材施教、分類培養的實訓方案。當學生投入到真實的產品項目實訓中時,他們的心態也會隨之而變,項目需要什么就會主動去學,項目需要干什么就會主動去干,不會忽略或漏掉任何與完成項目相關的內容,能夠很好地激發學生的學習熱情,使學生受到了全面的訓練。

在完成真實產品項目過程中,學生還必須對使用、美觀、安裝、維護等非技術層面的問題有全面考慮,特別是要考慮如何最大限度地滿足用戶的要求,進而建立和養成系統的工程觀，有意識地了解研發的產品如何更好地滿足市場需求,很好地激發了學生的學習與研發熱情[15]。

6 結束語

以注射泵為載體將金工實習和電工實習有機地融合在一起,以產品為教學目的,實現了工程實訓的工程性、應用性。經過工程訓練實習,學生理解了儀器的生產技術和生產工藝,掌握了新技術、新工藝、新器件在工程中的具體的應用,得到了應用電路設計、制造、調試的訓練,初步具備局部產品研發的能力,培養了學生嚴謹的科研精神和認真細致的工作作風。

在國際工程教育專業認證背景下,我校會有越來越多的專業接受認證,這就要求訓練中心根據不同專業的要求,分專業制定培養方案,根據企業生產實際導入真實的生產項目,注重學生工程實踐能力和工程綜合素質的培養,在建設具有鮮明特色的國家示范工程訓練中心中做出有益的探索。

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Reform of engineering training teaching based on engineering education professional certification

Han Fengxia, Zheng Jun

(Mechanical and Electrical Practice Center,Beijing Information Science and Technology University,Beijing 100192,China)

According to the specialty index requirements of the department(understanding manufacturing process of the instruments and mastering the basic theory and design methods of electronic circuit),the engineering training center adopts the company’s real product-injection pump as the teaching carrier. Taking products for the purpose of teaching,the metalworking practice and electrician practice have been combined,striving to build a real engineering training environment. During the training process, the students have a comprehensive training. This article deeply integrates the information technology,highlights the dominant position of the students,achieves the application and project of engineering training, and simulates the students’learning enthusiasm and potential.

engineering education； professional certification; real project; practical teaching

2015- 05- 03 修改日期：2015- 06- 24

北京信息科技大學項目“面向工程教育專業認證,加強工程訓練中心建設”(2015JGYB44)

韓鳳霞(1980—),女,河北泊頭,碩士,實驗師,主要從事實訓教學工作.

E-mail：hfx80929@163.com

G642.0

B

1002-4956(2015)10- 0178- 04