6.包能胜：机械设计制造及其自动化专业.ppt

包能胜 汕头大学工学院机械电子工程系2010/10/23,机械设计制造及其自动化专业EIP-CDIO专业培养模式的实现,目 录,开展工作的建议与思路,5.,目 录,开展工作的建议与思路,5.,科学、技术、工程知识都急剧增长，理论体系越来越完整、越来越庞大，学科渗透、交叉学科越来越多。工程教育在过去几十年在朝理论化、学术化方向发展，满足日益增长的知识体系的要求。全球竞争、产业重组、新技术的利用及迅猛发展，工程实践对工程师的个人、人际交流能力和企业、社会、历史背景环境下的产品的建造能力的要求提高。在给定的学制内让学生获得更宽更深知识的同时，获得足够的个人、人际交流能力和产品、系统和过程的建造能力。工程教育同工程实践的要求渐行渐远。,工程教育者面临知识传授和能力培养之间的矛盾,一、培养模式改革的背景与理念,Design,Conceive,Implement,Operate,CDIO的模式、过程链与价值链,一、培养模式改革的背景与理念,CDIO的12条标准,一、培养模式改革的背景与理念,我国传统的教育模式主要以学科知识为核心，对历史、社会和环境的认知与责任方面的教育不够，学生在诚信、道德、特别是职业道德，以及团队意识等方面存在缺失。 为更好的实现工程教育改革目标，在CDIO的基础上，汕头大学创新性地提出建立EIP-CDIO培养模式：即注重职业道德(Ethics)、诚信(Integrity)和职业素质(Professionalism)培养并与构思设计实施运行进行有机结合的工程教育新模式。将职业道德和诚信（EIP），与构思设计实现运作(CDIO)进行有机结合。,一、培养模式改革的背景与理念,目 录,开展工作的建议与思路,5.,总体思路一：借鉴了现代质量管理的基本思想,William DemingsPlanDoCheckAct,设立目标 实施目标 或 是什么 如何做,二、专业改革实施的总体思路,总体思路二：采用一体化的教育理念,专业目标,课程计划教学实施,检查反馈,改进提高,利益相关者调查,一体化（整合知识+能力）-CDIO大纲,动手、应用、真实、综合-CDIO实施,教学计划落实评估改革评估- CDIO标准,培养什么人？如何培养人？,二、专业改革实施的总体思路,专业培养模式的总体工作思路,二、专业改革实施的总体思路,明确培养目标：要依据社会需求、学校定位、专业特色，制定出适合本学校本专业的培养目标，即培养什么样的人才。制定教学大纲：根据工程师培养共同体各方的深入调研，制定出一系列的知识、能力和态度等的学习效果目标，并形成一个集合。整合课程计划：依据目标集合，制定课程与实践环节，制定每门课程或环节的课程大纲，并明确各课程与实践环节对目标的贡献。,实施教与学：探寻实现专业教学大纲和课程计划的教师教学方法、学生学习方法。建立质量保障体系：即管理、评估、反馈与持续改进。管理、检查、评估整个培养计划的实施过程、软硬件条件和最终的学习效果，并将利益攸关方的意见反馈到学校，促进培养方案的持续改进。,专业培养模式的总体工作思路,二、专业改革实施的总体思路,总体思路模型,一体化的解决方案！,重视,二、专业改革实施的总体思路,实施路线,三、应用型人才培养目标体系分析,目 录,开展工作的建议与思路,5.,准备工作：了解CDIO，转变观念,2005年11月起，组织全体教师学习、讨论CDIO理念。2006年3月-5月，组织全系教师集体研讨。2006年3月开始，组织全系骨干教师集体研究如何应用与实施CDIO模式。,开展CDIO试点课程,CDIO工程教育改革研讨会,CDIO课程教学研讨会,在修订培养方案、优化课程结构的基础上、更新课程内容和改变教学方法，对本专业进行EIP-CDIO教学改革；为稳妥推进改革，先对6门课程探索采用CDIO理念进行教学；2006年起全面实施基于EIP-CDIO教学理念的培养计划。,1、学习CDIO理念2、全面改革制定培养方案3、改善教学软硬建环境4、全面推行工程教育改革,三、培养模式改革的专业实践-准备阶段,调研阶段,调研目标,三、培养模式改革的专业实践-调研阶段,人才培养工作组,三、培养模式改革的专业实践-调研阶段,人才培养利益攸关方代表,三、培养模式改革的专业实践-调研阶段,Boeing公司列出的工程师所需的理想特质,良好理解工程科学基础数学（包括统计学）物理和生命科学信息技术（远远多于计算机扫盲）良好理解设计和制造的过程具有多学科和系统的视角对工程实践的背景环境有基本的了解经济（包括企业实践）历史环境顾客和社会的需求,良好的交流能力书写口头图表倾听 较高的职业道德标准批判性和创造性思维无论是独立还是在合作的环境下适应性，即适应快速或重大变化的能力和自信好奇心和终身学习的能力深刻理解团队合作的重要性,三、培养模式改革的专业实践-调研阶段,人才培养利益攸关方的研讨会,三、培养模式改革的专业实践-调研阶段,院系教师的学习与研讨利益攸关方的研讨兄弟院校间的交流与研讨国内外教育改革研讨会等,人才培养利益攸关方的研讨会,三、培养模式改革的专业实践-调研阶段,校友企业的座谈会学生与教师的座谈会学生间的交流会等,机械类专业学生总体印象和评价,见识不宽，有较强的自卑心理知识面广，但不够专业。理论水平不低，动手能力不高；上进心强，有冲劲，但心态浮躁就业时眼高手低。个人发展规划能力提高，但不踏实。不够脚踏实地，不注重长远发展对公司不够忠诚，频繁跳槽。自我意识较强，集体合作观念不强。,燕山大学、汕头大学等16所高校调研结果,三、培养模式改革的专业实践-调研阶段,提前介入社会,带着目标学习；及早做好自身的职业规划；对自身有合理的定位；具备扎实的专业技能，有一定的创新能力；能务实于本职工作；有较好的交流沟通能力，能够融入集体生活专业最好要适合个人，从事技术不能浮躁；要能正确评估发展路由。,企业界对机械类专业学生的期望(综合素质),燕山大学、汕头大学等16所高校调研结果,三、培养模式改革的专业实践-调研阶段,科学知识：数学、物理、化学、外语、语文等通用基础知识能掌握并熟练应用。工程基础知识：机械原理、公差配合、机械加工、工程图设计、材料及热处理等基础知识，专业英语、工程制图基本知识、机械制图、计算机绘图（AUTO CAD /UG /CATIA）等技能。高级工程基础知识:机械结构设计、机械制造工艺、机床、机电一体化等高级工程基础知识或技能。,企业界对机械类专业学生的期望(专业知识与技能),燕山大学、汕头大学等16所高校调研结果,三、培养模式改革的专业实践-调研阶段,专业培养目标的实现-能力大纲,具有本专业特色的知识结构，包括： -基础科学知识 -工程科学知识 -工程专业知识所需要的个人职业能力和素质，包括： -工程推理和解决问题的能力 -实践和发现知识的能力 -系统思维能力 -个人能力和态度所需要的人际交流与沟通能力，包括： -团队工作 -沟通与交流 -信息的获取与传递本专业所需要的在企业和社会环境下工程综合能力，包括： -外部和社会背景环境下、系统的构思与工程化、设计、实施以及 运行项目的能力等；,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,1 技术知识和推理能力,2 个人职业技能和职业道德,CDIO能力培养大纲的4个层面:,复杂的工程系统（level 1: 技术）有成熟思维的个体（level 2: 个人)基于工程环境的现代团队(level 3:-团队交流)构思设计实施运行 （level 4: CDIO）,能力培养大纲的要求,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,3 人际交往能力： 团队工作和交流,4 企业和社会环境下的 构思、设计、实施和运行(CDIO)系统,能力培养大纲的要求,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,为实现以上培养大纲要求所需要的培养环节，包括： - 基础课程 -专业课程 -专业选修课程 -通识课 -各类综合应用项目 -实习环节 -课外科技活动 -校内外的各种活动等；以上各个培养环节在整个能力培养大纲 中对学生能力培养中所起到的贡献、各 环节之间的联系等要素。,专业培养目标的实现-一体化的课程体系,专业培养计划文件汇编,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,专业培养目标的实现-一体化的课程体系,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,机电专业培养计划和课程体系,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,体现一体性，包括： -培养目标 -培养理念 -课程体系 -教学方法 -考核方式 -持续改进体现整合性，包括： -知识-能力-素质的综合 -课程整合 -实践环节整合以项目设计为导向，包括： -一级项目 -二级项目 -三级项目有机结合教育部卓越工程师教育培养计划，包括： -企业实践平台建设； -企业实习等；,专业课程计划,选课范例,专业培养目标的表现形式-能力大纲矩阵,知识点与能力,课程与实践环节,课程与实践环节对知识与能力的贡献,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,专业培养目标的表现形式-能力大纲矩阵,能力大纲矩阵采用：介绍（I）、讲授（T）和应用（U）表示某一知识或能力在各具体教学环节的培养方式。介绍（I）对学生谈及或进行简单介绍针对此知识/能力没有明确的教学目标要求关于此知识/能力的授课、讨论和实验的时间都少于一小时没有同本知识/能力相关的练习、项目或作业要求一般没有考核（考试或其他手段的考核）要求,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,讲授（T）对学生有明确的要求学生的认知水平知识要提高一级（从不知到认知、从认知到理解、从理解到应用、从应用到分析、从分析到创新等）关于此知识/能力的授课、讨论和实验的时间至少一小时设计有关于此知识/能力的练习、项目或作业要求一般会有考核要求应用（U）学生可能在此知识/能力方面已经具备一定的程度，或学生有能力通过自己的努力达到本环节的要求尽管没有直接关于此知识/能力的考核，学生可能需要应用它去完成其他教学目标对于此知识/能力的学习没有时间限制不直接采用讲授/练习/项目/作业等方式提高本知识/能力水平不直接使用测验或其他考核手段评估此知识/能力,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,以设计为导向的EIP-CDIO 培养模式(一),三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,以一级项目设计为主线，贯穿于整个本科教学阶段，使学生系统地得到构思、设计、实现、运作（CDIO）的整体训练。通过项目设计将整个课程体系有机的、系统的结合起来。其特点是：所有需要学习和掌握的内容都围绕项目设计这个核心，形成一个整体。,第二年至第三年每学期都有一个具体的一级项目学生分成团队4-6个人，每个团队有一个项目，从概念设计、系统设计和电气、传动、机械结构、控制系统等、功能设计，直到到制造出来；培养设计、创新、协调、沟通和领导能力（每个团队的组成轮流担任，每个学生都有当领导的机会），增强学生的自信心；这种开放型的项目，使学生有机会把知识有机的联系起来，应用知识，要学会以探究方式获取知识，整个过程体现CDIO,一级项目（project）,应当注意到，这些项目的进行所需要的很多重要，但非核心的知识能力无需专门开设专门课程而只需要设计适当的考核要求和极少的帮助即可。比如，组织管理、会议议程、会议记录、决策过程和方法、报表、文字和图像处理、撰写报告、查询和阅读资料、口头交流、口头报告、电脑和软件的使用、自信心提高等等。,所有的项目均为团队合作项目，学生在项目进行的过程中学习探索、综合应用知识，锻炼团队精神、学习基本项目组织、管理，培养CDIO能力。,EIP-CDIO,以设计为导向的EIP-CDIO 培养模式(二),三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,二级项目是基于课程群，每个课程群都设有一个综合性的设计项目设计、制造、控制、检测这些项目相当于综合性的课程设计把相关联的课程知识有机的结合起来，消除内容重复使学生认识到有机和关联的知识群而不是孤立的知识点课程群的建设与实践结合起来,二级项目（Project）,比较深一点的如行业发展、科技前沿、市场分析等也可以通过指导收集资料、集体研讨进行交流、学习。切实理解从理论到实现的综合过程和决定成败的一些细部要求和规范、标准的要求,EIP-CDIO,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,以设计为导向的EIP-CDIO 培养模式(三),二级项目实践内容与细节,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,每个教师都有知道自己的课程在整个专业培养体系中的作用，包括在知识和能力培养中的贡献在构建学生的知识体系中有什么作用每门课程涉及那些能力和知识每门课程中应有20-30% 时间用于互动、启发式、探究式的学习，引导学生提出问题，找到解决问题的方法，提取概念和有规律性的方法,三级项目实践指导思想,三、培养模式改革的专业实践-组织阶段,采用探究式学习（Inquiry-based Learning）与经验学习（Experiential Learning）的主动学习方式,重点更新教学观念，从过去的“以教师为中心，使学生知道什么”的传统教育观念，转变成“以学生为中心，学生学到和用得怎样”的新观念，引导学生 “主动学习”；,压缩授课学时，部分课程采用边讲边实验边讨论的方式，让学生成为课堂的“主动者”； 突出培养学生的创新精神、实践能力、自学能力、综合能力、交流沟通与表达能力、团队合作精神和对大系统的适应与调控能力；为整个培养计划设置丰富的实践项目并辅以工业实习，利用课堂和现代学习场所/实验室使计划具有活泼的、实践的、团队的特色。,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,与国外高校(MIT)的CDIO交流项目,汕头大学联合MIT，开展EIP-CDIO项目的交流与研讨工作； 交流双方的教师团队、学生团队合作，共同拟定每个项目大纲、指导书等规范性文件；由MIT派骨干教师到汕头大学，和汕大教师一起对参加各项目的学生展开联合的指导；通过交流项目，我们体会到MIT在各方面严谨的态度、规范的操作，认真的作风等，收益匪浅。,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,MIT项目实例,与国外高校(加拿大卡尔加里大学)的CDIO交流项目,本专业联合校内其它学科，与加拿大卡尔加里大学，在汕大共同开展二期的CDIO交流项目； 项目由加拿大卡尔加里大学系主任亲自到校，双方联合开展课程与项目实施的交流；每次交流1个月的时间，双方各32名同学参加，分8组，开设了Innovation and Entrepreneurship in Renewable Energy和Renewable Energy Practicum两门课程,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,项目实践,项目答辩,与国外高校(加拿大卡尔加里大学)的CDIO交流项目,课程采取了个性测试、交流互动、头脑风暴、课堂教授、企业实地考察等多种形式，明显与汕大有不同的风格； 项目采取了严格的C-D-I-O的过程，中外的老师和学生认真负责，取得了良好的效果；机电专业多次组织全体老师观摩他们的课堂教学，分析双方的差距，用于指导我们的实践。,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,课堂教学,企业参观,与国外高校(加拿大卡尔加里大学)的CDIO交流项目,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,学习与实践,生活与交流,1、从一年级第二学期开始，学生4-6人组成各自的项目团队，设小组组长1名。系全体老师分成若干项目指导小组，每个专职教师指导1组的一级项目。 在指导老师组的指导下，“机电系统设计与制造I”要求每个学生团队选择一个具体项目或题目，比如自动卫生快捷的取筷装置，从市场分析与技术需求分析开始，做项目的“市场调研与技术分析报告”。,自动卫生快捷的取筷装置的实践,本专业的一级项目实践 I,市场调研与技术分析报告,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,2、在市场调研报告、技术分析报告的基础上，以逐步学习的专业基础知识，通过与指导教师讨论、内部讨论、查资料等各种方式，提出多个总体设计方案，并比较优缺点，在控制总体成本的基础上，结合小组能力与现有条件的基础上，初步选择一个较为合适的总体设计方案（一级项目II）。,高效节能草坪软废弃物清理车 苹果分拣设备的总体设计与零部件设计,本专业的一级项目实践 II,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,3、在选定总体设计方案的基础上，通过进一步的专业基础知识，进一步完善系统总体设计方案，并开始进行机械零部件设计、控制系统设计（一级项目III）等过程。 由于可能原先的方案不合理、原材料与部件买不到、加工能力不足、经验不足等多方面因素，在这个过程中就有很多次的反复。,苹果分拣设备的总体设计与零部件设计,本专业的一级项目实践 III,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,4、通过前面一级项目I至III的实践，经设计完善，开始加工、制造（一级项目VI）。这是一个最为意义的一个环节，学生必须在自己设计的基础上，利用机电系（开放全部的金工车间、普通机床、加工中心等设备）、工学院创新中心、学校外部等多方面的条件，通过自己的设计、原材料采购、加工等多个过程，开始一级项目中最艰难的阶段。,高效节能草坪软废弃物清理车苹果分拣设备的制造与设计实物,本专业的一级项目实践 VI,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,5、通过前面一级项目I至VI阶段实践工作的积累，最后进入再加工、安装以及综合调试（一级项目V）的阶段。本阶段是针对一个具体的产品项目，完整地展示了构思、设计、实现以及运用等的全过程，从而在系统上，完成了一个完整的实践经历与过程。,柑橘分拣装置高效节能草坪软废弃物清理车的安装于调试,本专业的一级项目实践 V,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,组织指导教师提供经费提供场地提供加工与调试设备提供文档模板 市场调研和技术分析报告 一级项目-工作记录本 成绩记载表等严格的中期检查,中期检查,本专业的一级项目实践 组织与保障措施,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,本专业的一级项目实践 中期检查,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,2006/07级一级项目已全部完成，应该说实施的效果出乎我们老师的预想。全部17个项目，都做出了实物，其中16个都比较满意，较为完整地展示了C-D-I-O的全过程。整个一级项目开放型的教学实践，使学生有机会把所有的知识有机的联系起来，学会以探究方式获取知识和运用知识的能力。,本专业的一级项目实践 实物作品,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,对于2006/07级一级项目，先已全部完成，我们组织了系的骨干教师在E阶101进行全部项目的答辩，并强制全系全体本科生参加与观摩，看看师兄的工作。答辩共17组，每组15-20分钟，分每组全体组员报告和教师提问两个环节。,本专业的一级项目实践 最终答辩与PK,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,在这个过程中，答辩的同学思维开阔、表现形式多样，笑声掌声不断，很多的PPT非常有特色；答辩教师认真听取各组的回报、实物演示，提问与指出作品的不足。在过程中表扬了工作能力刻苦的小组，也毫不客气批评工作不是那么刻苦的小组，请他们自己看看同学的努力。,本专业的一级项目实践 最终答辩与PK,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,各阶段成绩和最终答辩成绩，答辩教师每人给每小组评分，签字存档，平均后成为该小组最终平均成绩。每个小组成员的成绩由小组长来决定，但强制采取以下方法： (1)组平均成绩必须是老师给出的平均成绩 (2)组员之间，如果小组人数=6，每人必须间隔1分以上，否则必须间隔1.5分以上。,本专业的一级项目实践 学生成绩的给出,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,以2006级一级项目工作出色的同学为班底，集合了2007级、2008级的有兴趣的同学，组成一个团队，参加了在大连理工大学举行的“2009年全国大学生工程训练综合能力竞赛”。,设计的徽标,项目实践的其它环节科创活动,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,卓越工程师教育培养计划 企业实习环节,三、培养模式改革的专业实践-实施阶段,机电系与香港伟易达集团(东莞公司)合作，经双方沟通，经宣讲、笔试、面试等多个环节，选定了6名2007级的本科生到企业进行为期一年的企业实践环节的培养，正式开始专业教育部卓越工程师教育培养计划的实施。本专业2007级同学较扎实的专业知识、良好的综合素质得到了伟易达公司的良好评价，增强了专业进行下一阶段工程教育改革的信心。,卓越工程师教育培养计划培养方案,实施计划,保障体系建设,三、培养模式改革的专业实践-反馈阶段,通过各种规章制度在管理者、教师、学生中形成工作规范和约束机制。,通过院系领导、同行教师及教学督导员的听课制度、教学质量学生联系小组工作制度等形成监督机制。,通过教学督导员评价、学生课堂教学评估、听课反馈等机制，使教学方法的改进和教学效果的提高落到实处。,通过各种教学奖励、年度考核、职称晋升、岗位聘任、学生综合测评等措施形成激励机制。,制度保障,教学质量管理体系,三、培养模式改革的专业实践-反馈阶段,目 录,开展工作的建议与思路,5.,技术知识（30分）个人能力（30分）团队能力（20分）CDIO能力（20