立體化人才培養(yǎng)模式的探索——以多維度教學(xué)電梯模型的設(shè)計(jì)為例

葉小青 黃艷陽(yáng) 李玲 陳惠濱

摘 要：探索了一種技術(shù)實(shí)踐型、多方位立體化人才的培養(yǎng)模式。以教學(xué)電梯模型的設(shè)計(jì)為例，在電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程中引入多校聯(lián)合設(shè)計(jì)的大項(xiàng)目教學(xué)，提倡因人施教，實(shí)施差異性、個(gè)性化教學(xué)，由興趣驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)，建立了科學(xué)健全的考核體系，發(fā)揮了不同層次學(xué)生的個(gè)人特長(zhǎng)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，鍛煉了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為學(xué)生就職規(guī)劃指明了方向。

關(guān)鍵詞：題型選擇;教學(xué)實(shí)施;課程考核

自動(dòng)控制原理、控制電機(jī)、可編程控制器和微機(jī)控制技術(shù)是高校電子信息工程專(zhuān)業(yè)、機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)自動(dòng)控制和智能控制方向應(yīng)用創(chuàng)新型工程技術(shù)人才的重要專(zhuān)業(yè)課組。由于該課組各門(mén)課程知識(shí)點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，即使學(xué)生學(xué)完所有課程，仍然無(wú)法基于編程邏輯器件和微機(jī)等控制技術(shù)，綜合運(yùn)用自動(dòng)控制原理知識(shí)，實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)化設(shè)備的智能控制。因此，為了能更好地與畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)及就業(yè)環(huán)節(jié)銜接，學(xué)生在大四第一學(xué)期末開(kāi)設(shè)電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生利用四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)和技能，完成一個(gè)完整電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作，并提交完整的設(shè)計(jì)作品和設(shè)計(jì)報(bào)告。

由于以往的2～3人組隊(duì)或者每個(gè)人同完成一個(gè)題目的課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式不僅難以滿(mǎn)足不同能力層次、不同興趣愛(ài)好學(xué)生的需要，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性難以提高，而且題目綜合性不夠，學(xué)生所進(jìn)行的訓(xùn)練有一定的局限性。因此，在電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)我們積極推行大項(xiàng)目教學(xué)法，在原有的電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)如電子導(dǎo)游儀的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增加本項(xiàng)目并聯(lián)合其他高校進(jìn)一步探索更多樣化的立體化人才培養(yǎng)模式。

一、題型選擇

電梯模型是電子類(lèi)和機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)學(xué)生所熟悉的一種教學(xué)模型，這種模型都是平面實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ突蛘吖δ軉我坏暮?jiǎn)化電梯模型，以往學(xué)生僅僅是對(duì)成品化模型進(jìn)行單一的編程試驗(yàn)，因此在本項(xiàng)目中我們對(duì)學(xué)生提出了更高的要求，即對(duì)電梯模型的機(jī)械與電子控制進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，這樣對(duì)學(xué)生的立體化能力提出了更嚴(yán)苛的能力要求，我們聯(lián)合其他高校，將本項(xiàng)目模擬為實(shí)際公司多部門(mén)協(xié)作的設(shè)計(jì)流程，根據(jù)學(xué)生能力差別劃分為多個(gè)部門(mén)，多個(gè)部門(mén)協(xié)調(diào)合作，共同探索與進(jìn)步，這樣學(xué)生不僅僅掌握了專(zhuān)業(yè)技能知識(shí)，也學(xué)到溝通交流和團(tuán)隊(duì)協(xié)作技巧。

二、教學(xué)實(shí)施

由于本項(xiàng)目系統(tǒng)較為復(fù)雜，我們根據(jù)學(xué)生的興趣愛(ài)好和特長(zhǎng)將我校與他校學(xué)生劃分到三個(gè)部門(mén)：（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部;（2）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)部;（3）箱體生產(chǎn)組裝與調(diào)試部。具體實(shí)施過(guò)程中，首先要求所有學(xué)生一起到電子城進(jìn)行零配件采購(gòu)，熟悉零件類(lèi)型與采購(gòu)環(huán)節(jié)，之后要求他們?cè)谙到y(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、整機(jī)聯(lián)調(diào)、信息處理、文檔寫(xiě)作各個(gè)方面各個(gè)部門(mén)之間互相溝通、互相協(xié)調(diào)，最后完成整個(gè)項(xiàng)目。

1.機(jī)械機(jī)構(gòu)部主要工作

機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部利用UG三維軟件完成電梯模型機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

傳統(tǒng)電梯模型大多數(shù)為單維度的電梯簡(jiǎn)化模型，在本項(xiàng)目中我們要求學(xué)生必須實(shí)現(xiàn)多維度設(shè)計(jì)，增加了轎廂門(mén)開(kāi)啟裝置和安全保護(hù)裝置設(shè)計(jì)。四層電梯模型，模型主要由轎廂、電機(jī)、支架、導(dǎo)軌、平衡錘、隔板、行程開(kāi)關(guān)、操作按鈕、指示燈等組成。

2.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)部門(mén)主要工作

控制系統(tǒng)選用西門(mén)子S7-200可編程控制器為核心，輸入信號(hào)有樓層限位開(kāi)關(guān)、門(mén)限位開(kāi)關(guān)、電梯內(nèi)外部操作按鈕開(kāi)關(guān)、緊急處理開(kāi)關(guān)等，輸出信號(hào)有轎廂牽引電機(jī)正反轉(zhuǎn)、電梯門(mén)電機(jī)正反轉(zhuǎn)、樓層顯示輸出、電梯運(yùn)行狀態(tài)輸出、報(bào)警輸出等。接著要求學(xué)生實(shí)地去體驗(yàn)乘坐電梯，了解電梯工作流程，畫(huà)出電梯工作控制流程圖。學(xué)生根據(jù)控制流程圖，在Microwin-step7上面編寫(xiě)PLC控制程序，并下載到S7-200PLC中進(jìn)行程序模擬調(diào)試，通過(guò)后接入PLC進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，接著運(yùn)用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)電梯監(jiān)控系統(tǒng)，并按照電梯工作流程進(jìn)行離線(xiàn)動(dòng)畫(huà)調(diào)試，每個(gè)環(huán)節(jié)都吻合后，便于下位機(jī)PLC進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，完成全系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程。組態(tài)畫(huà)面如圖1所示。

3.箱體生產(chǎn)組裝與調(diào)試部主要工作

箱體主要生產(chǎn)采用6061鋁合金與亞克力材質(zhì)，利用CNC設(shè)備進(jìn)行加工、手板模型制作等，然后安裝各個(gè)組件與接線(xiàn)工作，裝載PLC程序進(jìn)行模型運(yùn)作調(diào)試。本項(xiàng)對(duì)學(xué)生在動(dòng)手能力與零部件產(chǎn)品選購(gòu)和組裝調(diào)試方面的要求較高。產(chǎn)品制作中在結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)的合理性與穩(wěn)定性方面需要與其他部門(mén)實(shí)時(shí)溝通并根據(jù)具體問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整，最終模型完成如圖2所示。

三、課程考核

本項(xiàng)考核有別于傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)。學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)有如企業(yè)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品過(guò)程，根據(jù)個(gè)人業(yè)績(jī)獲取所得。由于設(shè)計(jì)過(guò)程、學(xué)生任務(wù)不同，不能采用單一評(píng)價(jià)模式評(píng)定學(xué)生成績(jī)，必須建立更加科學(xué)健全的評(píng)價(jià)體系。課程考核分為小組考核和個(gè)人考核兩部分。小組分階段提交產(chǎn)品需求分析報(bào)告、可行性分析報(bào)告、軟硬件設(shè)計(jì)文檔及設(shè)計(jì)作品，課程設(shè)計(jì)最后一天，通過(guò)集體答辯方式對(duì)所做內(nèi)容匯總，導(dǎo)師組根據(jù)答辯結(jié)果及小組各階段提交材料。小組考核成績(jī)占個(gè)人成績(jī)的30%，個(gè)人成績(jī)由各小組長(zhǎng)根據(jù)組員對(duì)項(xiàng)目的貢獻(xiàn)給40%的分?jǐn)?shù)，為了防止出現(xiàn)人情分及學(xué)生不參與，導(dǎo)師具有個(gè)人成績(jī)一票否決制，以進(jìn)行有效監(jiān)督。個(gè)人考核過(guò)程，每個(gè)組員根據(jù)自己的任務(wù)，提交工作情況報(bào)告，由導(dǎo)師進(jìn)行考核，占個(gè)人成績(jī)的30%，同時(shí)，答辯過(guò)程中導(dǎo)師組可以對(duì)各項(xiàng)目任一組員工作內(nèi)容進(jìn)行抽查，根據(jù)答辯抽查結(jié)果評(píng)定該組員成績(jī)。

大項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施不僅提供了一種技術(shù)實(shí)踐型、集成創(chuàng)新型、多方位立體化人才的培養(yǎng)模式，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，為復(fù)合型特征的人才培養(yǎng)提供了一個(gè)新思路。該模式打破采用單一任務(wù)評(píng)價(jià)學(xué)生的能力，最終學(xué)生根據(jù)自己的完成任務(wù)量獲得分?jǐn)?shù)，可實(shí)現(xiàn)各種專(zhuān)業(yè)技能立體化應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。通過(guò)參與本項(xiàng)目，使學(xué)生了解成為一名合格機(jī)械或電子工程師，不但須具有相關(guān)的技術(shù)技能，而且更重要的是具有工程師的口頭及書(shū)面交流能力、資料的查閱及使用能力、職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)合作能力等，還有自學(xué)和項(xiàng)目管理等相關(guān)能力，可以培養(yǎng)學(xué)生成為具有扎實(shí)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)、系統(tǒng)思維的工程素質(zhì)及高尚的職業(yè)道德，以符合社會(huì)需要的應(yīng)用創(chuàng)新型人才。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，為高校聯(lián)合協(xié)作教學(xué)、學(xué)生合作交流亦提供了借鑒和參考。

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？誗編輯 趙飛飛