上海大学机械工程及自动化专业卓越工程师培养计划实施方案.docx
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上海大学机械工程及自动化专业卓越工程师培养计划实施方案
上海大学
机械工程及自动化专业
卓越工程师培养计划实施方案
机械工程及自动化专业卓越工程师培养计划实施方案
1.卓越工程师培养目标
2.卓越工程师培养模式与总体方案
3.教学计划
4.企业学习阶段培养方案
5.实践教学基地建设
6.附件
附件一上海大学机械工程及自动化专业卓越工程师班2011级教学计划表
附件二上海大学机械工程及自动化专业卓越工程师班教学计划表复合型课程教学框架
附件三上海大学机械工程及自动化专业卓越工程师班2011级教学大纲
(一)
附件四上海大学机械工程及自动化专业卓越工程师培养计划课程教学大纲(其它院系开设)
机械工程及自动化专业卓越工程师培养计划实施方案
1.卓越工程师培养目标
1.1培养目标
本专业培养具备从事机械及机电一体化产品的开发、设计、制造、控制,以及生产组织管理的基本能力,能在机械工程及自动化领域内从事设备制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。
1.2培养要求
本专业学生主要学习机械设计、制造、机电集成系统控制、机器人及机电一体化系统的基础理论,接受现代机电应用型卓越工程师的工程实践训练。
整个课程体系重点围绕设计、检测、机电、制造、控制及系统集成等,以项目为载体任务拉动式教学模式贯穿于课程教学的全过程,以工程实例为核心,把知识点与工程应用有机地联系起来。
围绕工程教育的核心问题制定教学计划、课程设置、教学大纲,加强基础课程体系建设,公共基础核心课、学科基础核心课、专业方向模块课组、专业或人文选修课,重视案例教学、项目教学与工程教学,培养工程能力和素质,突出以工程项目为载体任务拉动式的研讨性和实践性环节设置,建立符合工程教育规律的教学体系。
使学生具备从事机械及机电一体化产品的开发、设计、制造、控制、生产管理的基本能力。
1.3毕业生应获得的知识与能力
⑴具有扎实的自然科学基础知识,较系统地掌握本专业领域的技术理论基础知识,包括力学、电学、机械设计与制造、机电集成系统控制、机器人与机电一体化系统等基础知识,掌握分析和解决机械工程问题的基本方法与手段
⑵具有本专业必需的数字化设计、工艺操作、集成控制、机电系统开发、文献检索等基本技能,及较强的计算机应用能力;熟悉机械系统设计、机械制图的国家标准;能准确读懂机械设计图纸;熟练掌握至少一种数字化设计工具,能用计算机熟练地进行零、部件、以及机械系统的设计。
⑶了解本专业领域的技术标准,相关的政策、法律和法规;了解本专业领域发展趋势与前沿知识,具有较强的自学能力与创新意识。
⑷掌握利用机械设计与制造、传动与控制、系统检测与质量管理、计算机及数控技术的基本知识来解决工程技术问题的初步技能。
⑸进行生产运作系统的设计、运行和维护或解决实际工程问题的系统化训练,初步具备解决工程实际问题的能力;具备参与项目及工程管理的能力。
⑹具有较好的人文社会科学基础知识,具有正确运用本国语言与文字的表达能力、外语的综合应用能力,普通话水平达到二级乙等以上。
具备有效沟通与交流的能力。
⑺明确机械工程师的责任和社会角色,具有良好的职业素质和职业道德及较强的社会责任感。
2.卓越工程师培养模式与总体方案
2.1培养计划总体方案架构
(1)创建数字化机电设计制造工程教育平台,扩展和提升对工程项目研发和工程教育的支撑能力,营造使学生成材的工程环境。
(2)以工程项目为载体,使学生在工程环境中接受熏陶,激发学习兴趣,增强工程意识,提升工程素质和能力。
卓越工程师培养计划总体方案架构如图1所示。
图1卓越工程师培养计划总体方案架构
2.2卓越工程师培养的教学模式
建立以工程项目为载体的教学模式。
进行拉动式训练(工程任务驱动),反复递进训练,强化工程文化。
任务拉动式教学模式,同时要逐步向兴趣驱动教学模式转变,进一步向工程哲学层面提升。
围绕工程教育的核心问题制定教学计划、课程设置、教学大纲。
突出以工程项目为载体任务拉动式的研讨性和实践性环节设置。
建立符合工程教育规律的教学体系。
梳理现有教学体系,优化课程设置;夯实学科基础,强化工程文化;增加实践性和研讨性课程比例;扩大开放性实验、实训和实习;强基础重实践,工程化成系统。
改变传统的教学方式,更新授课内容,采用以项目为载体的研究型教学形式,从新生入学开始组建卓越工程师培养计划班,主要专业基础课和专业课采用小班上课形式。
在课程教学过程中,教师将学生分成小组开展项目研究,学生撰写策划报告和实施方案,进行小组答辩,通过后才能获得学分。
主要专业课程采用“理论课+习题课+实验课+课外学习”的工程师教学模式,从全方位培养学生。
这类课程大大将提高了学生的协调管理能力、实践创新能力、团队合作能力和表达沟通能力。
机械工程及自动化专业“卓越工程师培养计划班”的教学框架示意图如图2所示。
图2强化工程能力的教学框架示意图
(1)加强基础课程体系建设,公共基础核心课、学科基础核心课、专业方向模块课组、专业或人文选修课。
(2)理论与实践教学相结合,重视案例教学、基于项目的教学和工程实践教学,培养工程能力和素质。
(3)重点围绕设计、检测、机电、制造、控制及系统集成等,以项目为载体任务拉动式教学模式贯穿于课程教学的全过程。
2.3根据卓越工程师培养框架设置新的课程体系
根据上海大学机械工程专业的卓越工程师计划教学框架设计了新的课程体系,新的课程体系具有如下特征:
(1)强化实践环节,大幅度提高专业课程的实践学时比例。
新课程体系直面工程,在强化理论教学环节的基础上,针对机械工程的特点,大大增加实验环节,将机械专业知识点讲授学时与工程实验实践的学时的比例提高到至少2:
1,以提高学生的工程能力。
(2)以工程实例为对象进行讲授,工程实例贯穿在整个教学过程中。
(3)新课程体系分层次、分阶段对学生的工程能力进行培养和考核。
(4)新课程体系对现有课程进行了有机的融合和精简,避免了知识点的重复讲授和关联知识间的孤立讲授。
2.4机械工程及自动化卓越工程师计划班的实施工作
学院在机械自动化工程能力强化试点班工作的基础上,结合教育部卓越工程师计划和上海市教委第四期高地建设计划,在机械工程及自动化专业中选择并组建卓越工程师计划班,该班由专人负责,实施专业导师制,导师全程跟踪引导,强化研究型教学及创新性实验,改进并采用新的课程授课方法及考核方式,注重学生工程能力培养及个性化培养。
对现有课程进行梳理分类,再以课程组形式深入研究,研究计划班教学计划的实施方案。
成立以下课程组及教学团队:
①制造基础及工艺、②机械设计基础、③数字化设计、④机器人与机电一体系统、⑤制造系统装备及自动化生产线。
试点阶段除其中机械设计基础课程组外,四个课程组均按课堂教学与实验的时间比例为2:
1的要求,重新整合和调整课程教学内容和时数。
大幅度减少理论性讲授的学时,大幅度增加实践和项目运作的学时。
为落实该实施计划相应成立了各子项目组,按要求组织实施机械工程及自动化卓越工程师计划的教材建设、精品课程建设和实验平台建设计划。
机械工程及自动化卓越工程师计划班的实施将吸取原试点班(F模块)的组织推进方法。
原试点班(F模块)是2010年3月动员开设,9月正式开班的并执行新的教学大纲。
根据与CDIO国际组织创始人EdwardCrawley教授就工程教育的理念及模式深入交流与建议下,建立了工程教育改革试点班的联席会议制度,每学期召开3次(学期前、期中,期末)小组交流会,学生代表、教改课程的教师、教务管理人员、指导员及工程教育改革院系领导出席,讨论教学过程中存在的问题及应对方案,总结教学经验,落实改革计划。
这些工作为机械工程及自动化卓越工程师计划班的实施奠定了良好基础。
2.5开拓国际化培养途径,扩大学生国际视野
继续开展国际合作,探索工程教学的国际合作模式,开拓国际化培养途径。
与外教国大学共同开展联合毕业设计、海外实习与交换生项目和国际课程项目,国内外师生共同参与教学,利用国际化教育平台,扩大学生的国际视野。
给学生带来主动学习、分析解决问题、团队合作、交流沟通、多元文化、创新思维等各方面能力的提升。
①合作开展毕业设计和课程设计。
与美国伍斯特理工大学合作:
SHU-WPI联合开展本科生毕业设计。
继2010年8月至10月启动美中本科生第一轮毕业设计项目,今后每年将继续坚持并扩大国际合作联合毕业设计工作。
②海外实习与交换生项目。
开展多项赴美暑期交流项目,参观访问美国密苏里大学、肯纳公司、凯捷公司等。
选派部分二、三年级学生赴美国大学进入专业课程学习,合作高校双方互认学分。
③国际课程的学习。
例如:
肯纳公司的《自我管理》、《演讲技巧》、《沟通技巧》、《职业形象》、《销售技巧》、《车削》、《铣削》、《孔加工》、《刀柄》、《刀具设计基本知识》等。
④工程师技术交流课程学习。
工程师技术交流是培养具有国际视野工程师的前端课程,聘请具有工科教育背景的外籍教师教学,主要是强化学生在对外交流中听、说、读、写等方面的沟通能力。
3.教学计划
3.1卓越工程师培养的课程体系框架
机械工程及自动化专业卓越工程师培养将按照四个阶段(层次)循序渐进地培养。
工程能力培养第一阶段:
具有机械工程的整体概念,有数理及其他从事工程专业工作的理论基础,初步树立专业志向。
第二阶段:
了解机械设计制造及自动化全过程,基本的机械与自动化专业知识,能独立完成基本的机械设计、工艺与分析任务。
第三阶段:
了解工程问题的发现和求解过程,基本掌握分析和解决工程问题的工具和手段,经过了较深入的专业实训。
第四阶段:
了解较高级的机械工程专业知识,有较广泛和前瞻的专业视野,能初步从系统上把握和发现问题,具有一定创造性解决工程实际问题的能力。
根据工程能力四个阶段的培养要求,在梳理现有教学体系的基础上,建立新的课程体系,优化课程设置,在夯实学科基础的同时,增加实践性和研讨性课程比例,扩大开放性实验、实训和实习时间。
采用讲课与动手同步,强调实践与自学相结合;课程理论部分采用团队授课,助教老师全程辅助;项目实践部分采用“自主设计-自主实验”模式,指导教师按项目给学生分组并下达项目任务书。
学生以强化课程内容为目的,按照项目要求自己动手设计出新型机构或装置,在实验中独立发现和解决问题并验证。
重点培养学生灵活应用知识能力、动手能力,以及自我获取知识能力。
新的课程体系如表1所示。
表1机械工程及自动化专业卓越工程师计划课程体系框架
年度
课程类别
核心课程名称
实践项目载体
第一年
数理类基础课程
高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学英语、工程化学等
物理实验,化学实验,数学建模project,社会调查project
第二年
电学与计算机基础课程
电工电子学、微机原理、程序设计、数字电路、工程控制原理、模拟电路基础等
电工电子实验(设计性),电子电工实习;电机驱动实验,微机控制实验,程序设计实验,电工电子类project
力学与机械基础课程
工程力学、流体力学与热力学、机械原理、机械设计、材料与成型技术等
机械制造基础实习;机械设计大作业;力学类project;机构类project;机械创新课程与实践
第三年
设计与制造类课程
数字化设计与分析、机械制图、制造技术基础、创新与设计、CAD/CAE/CAM等
工程设计研讨presentation;设计类project;制造工艺类project
系统与控制类课程
机电传动与PLC控制;精度设计与应用;机械电子系统;机电工程案例研讨
实验与分析大作业;
系统与控制类project;
生产线项目
第四年
机电集成系统课程
机电一体化专题(生产线设计实践);机器人专题(机器人系统)
典型现代机械装备解剖与再设计大作业;专题project;机电集成系统类project;机器人项目;生产线项目;专业课程设计
短期研讨与论坛
综合类课程
机械工程导论,工业工程概论,机械工程前沿,企业工程师讲坛,现代机电工程技术研讨等
各种制作与竞赛:
机器人表演,工程问题对策提案,新产品概念设计,建模与分析大赛,工程问题挑战赛,企业调查报告。
工程师语言和工具的强化训练,机械工程实用技能的强化训练,生产工程项目,毕业设计
在该课程体系中,第一年和第二年主要以数学、力学、计算机等基础知识的学习为主,为机械工程专业课程的学习作铺垫,如图3所示。
第三年和第四年主要以机械专业知识学习为主,通过对现有课程体系的梳理,确定了以数字化分析与设计、机械制造基础、机电集成系统、机器人及机电一体化系统四个课程组为核心,涵盖若干专业理论课程和实践项目的机械工程本科专业理论体系,如图4所示。
图3 机械工程及自动化专业本科基础理论课程体系
图4 机械工程及自动化本科专业理论体系
3.2卓越工程师培养的课程体系特点
新课程体系以“宽基础、厚实践”的思路进行顶层设计,对现有课程进行了有机的融合和精简,避免了知识点的重复讲授和关联知识间的孤立讲授。
新的课程体系具有如下特点:
(1)强化实践环节,专业课实践学时占总学时的1/3以上。
新课程体系直面工程,在强化理论教学环节的基础上,针对机械工程的特点,大大增加实验环节,将机械专业知识点讲授和工程实验实践的学时比例提高到至少2:
1,提高学生的工程能力;
(2)以工程实例为对象进行讲授,工程实例贯穿在整个教学过程中.
新课程体系以工程实例为对象进行讲授,通过工程实例实践把知识点有机串联起来,通过大量的工程实践强化理论知识,培养工程素质。
例如,数字化设计与分析采用了特征与零件造型、零件参数化设计、自下而上装配体设计、工程图和出详图操作、机械轴套类零件设计、机械齿轮类零件设计、机械箱体类零件设计、装配体建模(阀门)与分析、装配体建模(减速箱)与分析、机械系统测绘实验等十一个实验项目,强化学生掌握机械制图中三维实体与曲面造型、参数化设计、装配体造型、工程详图生成、装配体动态分析与仿真、应力应变及变形分析等技术。
制造技术基础采用刀具几何角度测量、切削力测量、典型加工工艺分析、典型机床部件装配、数控机床单元装配、典型夹具装配、典型夹具综合分析、机床运动误差测量、典型加工工艺过程设计实践等九个实验项目,强化学生掌握机械制造中的切削刀具结构、数控机床的典型结构及工艺能力、常用定位件和夹紧件的应用方法、夹具设计的基本过程、典型加工工艺设计等技术。
机电集成系统采用点火圈装配线、车载电脑装配线、干式真空罐装机、座椅滑轨装配线、车身冲压线、光电传感器测试单元等六个工程项目和一个课程实践项目,强化学生掌握机电集成产品的系统总体设计能力、系统接口设计能力、机械本体的模块化设计能力、典型部件的创新应用能力、电气控制系统的编程能力、机电装备中的传感器应用、机电设备的联调与现场培训能力等。
机器人及机电一体化系统采用了机器人操作功能认知、坐标变换及操作、示教编程实验、本体及控制器结构分析、指令实验、指令编程实验、焊接单元实验、搬运单元实验等八个实验和项目,强化学生应用机原、机零、电气分析认识和操作机器人的能力、理解机器人的指令系统并应用指令完成机器人动作、进行机器人编程,能按照给定方案进行机电装置设计、系统集成、设计工艺及编程能力。
3.3卓越工程师班教学计划
机械工程及自动化专业卓越工程师班2011级教学计划表请见附件1。
机械工程及自动化专业卓越工程师班2011级教学大纲请见附件2。
3.4卓越工程师班的考核与评价方式
工程能力的评价需改进现有教学评估体系和方法,原有标准已不适用。
重点不是评教师“教”的是否规范,而是评教师“带”的过程和效果。
关键是看教师在教学过程中是否带学生做项目。
新的课程体系分层次、分阶段对学生的工程能力进行培养和考核,采用开卷与闭卷相结合、团队考核与个体考核相结合、自评与互评相结合、书面报告与口头演讲相结合等多样化和过程化的考核方式,制定参加项目研究学分认定办法、参加各类竞赛学分认定办法和参加企业实习学分认定办法等。
4.企业学习阶段培养方案
根据上海大学机械工程及自动化专业的卓越工程师培养标准和实践教学框架,设计了以下各阶段在企业学习和实践的培养方案。
4.1企业认识实习与社会调查
(1)工程认识实习
学生在一年级学习期间,安排进入企业进行认识实习,要求学生根据自己的兴趣和可利用的资源,选择调研项目并形成若干个项目小组,由教师带队。
通过现场考察、工程师访问等环节来了解机械制造及自动化专业在企业中的应用情况,发现企业的发展瓶颈,激发学生的兴趣和求知欲,调动学生学习的积极性和创造性,并形成自身的发展方向。
通过企业参观、调查和认识实习,使学生能够了解企业的真实运营状况和环境,及时了解企业对人才的需求情况和素质要求,增加对工业过程和产业装备及企业产品的感性认知,提高学生学习本专业课程的兴趣,使学生能较快地了解机械专业知识在制造业领域的应用和重要性。
培养和锻炼低年级学生的综合能力,有效改进学风。
(2)社会调查
学生在一年级课程学习期间,在安排进入企业进行认识实习的同时,还安排到学生做社会调查。
通过社会调查,使学生了解本专业的就业情况、社会需求,以及企业和社会对本专业的要求,增强学生的沟通与交流能力。
4.2基于项目的机电基础实习
(1)机械制造基础实习
要求学生在进入一年级后期的基础课程学习时,进行机械制造基础实习,以“典型的简单机电产品样机的设计及制作”为项目任务,进入校企合作实践基地与平台,进行典型的简单机电产品样机的设计、制造、工艺、成本分析以及工程管理等方面的工程综合能力的训练。
使学生尽早进入工程专业领域,点燃主动学习的激情。
通过学生独立自主地完成一个创意小产品的设计、制造、检测的全过程,了解创新思维和创新设计的实质、方法和特点,提高动手能力和工艺知识。
为提升学生工程能力——设计与制造能力奠定良好基础。
(2)企业调查
学生在二年级课程学习期间,在企业进行认识实习的基础上进行企业调查。
学生通过实际深入企业调查达到以下目的:
①培养学生调查研究、分析表达等方面的基本能力。
②结合已完成的相关课程进行实践,并为后续课程的学习奠定基础。
③培养学生的团队合作意识。
(3)电子电工实习
学生在进入二年级的电子电工类课程学习阶段后,通过学生独立自主地完成一个电子产品的设计,使学生掌握电子电工制作的基本技能,树立工程实践观点,培养严谨、实事求是的科学作风、加深和巩固对电子电工学理论知识的理解,为从事工程技术和科研工作在实践能力上打下基础。
4.3基于工程实训的课程项目设计和生产实习
(1)课程项目(project)和专题project
学生在进入二、三年级后的专业课程学习阶段,为了能让学生接触企业,接触生产实际,增强其融入生产系统的能力,学生可结合课程project和专题project,选择由企业委托高校老师完成的、具有一定科研水平并且持续时间长,工作环节叫较多的开发项目,将本科生加入到整个开发队伍中,负责其中的一部分工作,如提取和收集生产实际数据、具体的实验操作、程序设计、图纸设计、调试、或报告编制等工作,可培养其良好的职业道德,提升学习的兴趣,深化学习效果。
通过组成生小组,进行的团队创新实践,加深对零件、机构和系统的认识,培养创新精神和团队合作精神。
(2)企业生产实习
学生在进入三年级后,可进入企业进行生产实习,课外企业实习基地是学生与生产实践接触的最佳桥梁,采取把学生送出去、把企业专家请进来的方式,进行实践教学。
课外实习基地聘请的工程师兼职教师做学术报告、专题讲座及指导学生实习等工作。
依托上海克莱机电一体化工程公司、蔡司光学仪器(上海)国际贸易有限公司、上海数字制造技术中心、上海柴油机制造有限公司等一批校企合作实践基地与平台,相关教师带领学生积极承接机电一体化工程项目,以工业机器人应用、自动化装备生产线等各类小型综合项目作为生产实习项目任务,要求学生在完成三年级专业课程学习之后,利用校企合作实践基地与平台直接进入工程设计、制造、装配调试的真实环境,进行机电装备的设计、制造、工艺、成本分析以及生产管理等方面的工程综合能力的训练。
学生发现自己的工作成果为企业、为社会所用,会获得很好的成就感,这比课堂教学效果要好得多,会更加激发他的学习兴趣、强化他的敬业精神。
4.4基于实际工程项目实习的毕业设计
学生在进入四年级后,即可提前进入毕业实习及毕业设计选题环节,要求学生的毕业设计选题必须来自于企业的实际项目。
要求学生在企业的研发与生产的真实环境中,了解了自动化装备组成、机械结构、控制系统以及检测方案制定等,直接进行工程设计、制造、工艺及成本分析、装配调试、质量控制、生产经营管理等方面的工程综合能力的训练。
全面培养学生的职业道德、团队精神、综合能力和综合素质。
为他们今后尽快胜任岗位工作打下基础。
而企业面临人才选择,传统的招聘方式不能满足要求,故希望通过学生参与毕业实习的方式来筛选人才。
这也为学生就业提供了一条有效途径。
继续开展国际合作,与外教国大学开展联合毕业设计,国内外师生共同参与教学,利用国际化教育平台,给学生带来主动学习、分析解决问题、团队合作、交流沟通、多元文化、创新思维等各方面能力的提升。
今后每年将坚持继续国际合作开展联合毕业设计工作。
4.5卓越工程师计划班实践环节培养计划表
机械工程及自动化专业卓越工程师计划班实践环节培养计划见表2。
表2机械工程及自动化专业卓越工程师计划班实践环节培养计划表
学年
实践
时间
实践环节
实践内容和目的
实践单位
第一学年
8周
社会调查(2周)
使学生了解本专业的就业情况、社会需求,以及企业和社会对本专业的要求;培养学生的沟通与交流能力。
国家科技园区、各相关企业
机械制造基础实习一(4周)
使学生熟悉机械制造的一般过程,掌握金属加工的主要工艺方法和工艺过程,熟悉各种设备和工具的安全操作使用方法;了解新工艺和新技术在机械制造中的使用;掌握对简单零件冷热加工方法选择和工艺分析的能力;培养学生认识图纸、加工符号及了解技术条件的能力。
国家级实验教学示范中心、工程训练中心、机电工程设计院等
工程认识实习(2周)
通过工程认识实习环节,增加对工业过程和产业装备及企业产品的感性认知,提高学生学习本专业课程的兴趣,使学生能较快地了解机械专业知识在制造业领域的应用和重要性。
工程训练中心、上海克来机电自动化工程公司等相关企业
第二学年
8周
企业调查(2周)
企业调查是培养学生较深入地了解和认识企业的一个重要环节,通过实际深入企业达到以下目的:
(1)通过企业调查,培养学生调查研究、分析表达等方面的基本能力。
(2)对已完成的相关课程进行实践,并为后续课程的学习奠定基础。
(3)培养学生的团队合作意识。
上海克来机电自动化工程有限公司、上海柴油机制造有限公司等
制造基础实习二(2周)
实习的主要目的是:
详细了解机械加工车间的典型产品图纸和工艺条件,深入现场学习工艺过程,了解其典型设备、工艺装备的结构特点、使用调整等。
对重点零件的加工,要仔细观察、运用所学的理论知识,改进不合理的工艺方法,对生产中遇到的质量或其他技术问题,指导学生运用所学知识进行分析,并找出解决问题的关键及措施。
在实习过程中,把遇到的典型的工艺方法、夹具结构,包括定位、夹紧装置、专用刀具的结构记录到实习笔记上,与所学理论进行比较,总结实习中自己的收获和见解,提高运用知识的能力。
国家级实验教学示范中心、工程训练中心、机电工程设计院、上海克来机电自动化工程有限公司等
电子电工实习与制作(2周)
目的是培养学生掌握电子电工制作的基本技能,树立工程实践观点,培养严谨、实事求是的科学作风、加深和巩固对理论知识的理解,为从事工程技术工作和科学研究工作在实践能力上打下基础。
机电工程设计院、专业
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