构建科学的项目体系培养卓越工程技术创新人才.ppt

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1、,赵永生2011年12月,构建科学的项目体系,培养卓越工程技术创新人才,学院下设六系二部二中心,机械工学部,机械基础实验中心,机械工程学院,机械电子工程系,塑性成形工程系,冶金机械系,工程图学部,工程训练中心,机械设计系,学院教学改革背景情况,机械制造系,机电控制工程系,2个本科专业 10个专业方向,学院教学改革背景情况,专职教师和科研人员220名（不包括学院机关和工程训练中心）教授75人（含博士生导师36人），副教授62人校本部本科学生2000余人硕士研究生900余人，博士研究生170人。独立学院的学生2000余人,学院教学改革背景情况,教学质量工程立项情况,国家级人才培养模式创新实验区 1

2、个 国家级实验教学示范中心 1个 国家首批卓越工程师培养计划试点学院 国家级特色专业 2个 国家级精品课 2门 国家级教学团队 2个 国防特色专业 1个,学院教学改革背景情况,机械工程一级学科国家级重点学科（含三个国家级重点学科）机械设计及理论国防重点学科 机械工程、材料科学与工程2个一级学科博士学位授权点 机械工程、材料科学与工程2个博士后流动站,学科情况,学院教学改革背景情况,科研平台,1个国家工程技术研究中心1个国防重点学科实验室（国防科工局主管）1个教育部工程技术研究中心1个教育部重点实验室（立项建设）4个中国机械工业重点实验室和工程研究中心 4个省级重点实验室和工程研究中心,学院教学

3、改革背景情况,1999年以来获国家奖情况,国家科技进步一等奖 2 项国家科技进步二等奖 8 项,学院教学改革背景情况,培养基础知识宽广厚重，专业知识特色明显，自主学习和实践动手能力强，创新意识和团队合作精神优秀，沟通交流和思想表达流畅，诚实守信的高级工程技术人才。,学院的培养目标,不是所有的知识点都必需由教师讲授，学生不是教会的，是学会的，能力是通过各种实践环节锻炼出来的。要精心设计教学过程给予学生主动参与课程学习的机会。没有大量的教师与学生互动的教学方案一定不是一个好的教学方案。给予学生平等的机会最重要！教学中一定想办法多给学生主动学习和实践的机会，尤其是基于团队的各种项目的实施机会，尽管班

4、集体或团队中每个学生掌握机会的能力和意识各不相同。,要转变教育观念,不要指望所有的学生都学的一样好，团队中每个人的表现差距很大，作用也不一样，要承认差异。要从制度上确保学生能够全程参与课程的学习，保证绝大多数学生能够得到高等教育要求的基本能力和素质的培养，能够顺利毕业。要精心设计相关的考核方式,考量学生参与教学过程的认真程度和效果，保证学生参与教学的广泛性和公平性。考核过程一定要严格规范，不要給学生犯错误的机会。,要转变教育观念,以项目实施为主线,重构课程体系,强化工程与实践,强调理论与实践的有机融合。各专业方向都要建立完整的课程项目体系，项目体系由三个级别的数十个项目组成。实践性教学环节至少

5、占每门课程时数的1/4，有项目的课程实践教学时数至少占到1/3。实践性教学环节包括计算机仿真、动手实验和项目实施。,教学计划、课程体系、教育教学方法改革,按照专业特色,建立完整的项目体系,教学计划、课程体系、教育教学方法改革,重点构建专业核心课程模块项目体系（10个专业方向）按照专业核心课程模块，构思一系列基于团队的二级研究项目（专业课程设计项目）。将二级研究项目分解成若干个三级研究项目。每个三级项目随核心课程模块中相关课程进行实施和完成。课程设计周集中实现若干三级项目的集成，最终完成二级研究项目。（也可以延伸到毕业设计）二级项目和每个三级项目具有独立的研究设计内容、考核节点、考核评分标准，设

6、计报告和演示汇报等。,教学计划、课程体系、教育教学方法改革,构建专业核心课程模块项目体系的作用和意义使学生主动参与课程学习，学以致用，完整的掌握专业的核心知识与技术模块体系。具有比较充分的项目实施时间，可以构建一系列具有较高水平基于团队的专业研究项目，学生完成一个完整的项目CDIO过程。培养学生的主动思考与探索能力、创新意识和实践能力、分析与解决问题能力、文献检索和综合能力、思想表达能力、团队合作精神等。这是我们通过引进消化吸收而自主再创新的一种工程教育模式，非常适合燕山大学机械工程学院的专业教学特色。,教学计划、课程体系、教育教学方法改革,考 试平时测验,出 勤讨论课,作业,实验,课程项目,

7、最终考核成绩,多元化，全过程,全过程多元化的考核方式,教学计划、课程体系、教育教学方法改革,强化理论教学、计算机仿真、动手实验、项目实施的有机融合，采取灵活多变的方式开展实践和实验教学的实施与改革。每个专业方向构建完整的CAD/CAE/CAM教学与实践体系，通过专门的课程教学和各级教学项目的实施，使学生毕业时能够掌握完整的虚拟设计、虚拟制造、虚拟仿真分析的知识体系与技能。,教学计划、课程体系、教育教学方法改革,对项目实行全过程管理,对毕业设计实施三节点考核制度,对较大的项目实行节点考核、演示汇报答辩和提交书面报告制度，确保学生按照项目计划按时完成基本的项目内容，并能科学合理和完整地培养和考核学

8、生的能力和素质。,教学计划、课程体系、教育教学方法改革,第一次节点考核答辩,第二次节点考核答辩,第三次节点考核答辩,将传统的（指定参数的）减速机设计项目转变为具有一定开放性满足一定条件的传动系统设计项目。课程设计贯穿课程学习的整个过程,课题的基础参数计算和方案的制定等工作结合课外作业在课程学习期间完成。在设计周增加机器拆装和虚拟样机实体造型及装配等环节。,案例-基于项目的机械设计课程体系,案例-基于项目的机械设计课程体系,项目任务,项目结题报告,机械拆装实验-1,机械拆装实验-2,机械拆装实验-3,机械设计课程设计过程-1,机械设计课程设计过程-2,机械设计课程设计部分成果,机械设计课程设计部

9、分成果,两个课程联合设置课程项目，完美实现理论与实践相结合,做到学以致用。项目的主要内容是设计制作和实验测试起重机的典型承重梁结构。学生按团队方式实施项目。每个团队至少提出三种设计方案，并对这三种方案进行有限元分析，找出其中一种最优方案。最后学生在实验室制造最优结构方案并进行测试实验，以验证理论分析结果。,案例-钢结构设计与有限元分析联合课程项目,案例-钢结构设计与有限元分析联合课程项目,案例-钢结构设计与有限元分析联合课程项目,案例-钢结构设计与有限元分析联合课程项目,案例-钢结构设计与有限元分析联合课程项目,共设立6个专业课程三级项目、1个二级项目和1个一级项目。,以轧钢设备结构与工艺的设

10、计计算流程为主线以CAD“软设备”为基础依托轧钢实验室与工程中心硬件设备培养专业综合能力,案例-轧钢专业方向项目体系,案例-轧钢专业核心课程项目体系示意图,轧制工艺及设备（板、管、型钢）,轧机设计理论,弹塑性理论（轧制原理）,轧机设计理论课程设计（二级项目）,轧制基础参数计算,轧制工艺规程计算,轧机结构参数计算,三门主干课程的三级项目和课程设计二级项目组成一个完整的专业核心课程项体系，统一规划，分布实施。,工艺规程优化典型结构设计工程图纸绘制说明书编制,三维结构设计有限元分析,学有余力,轧钢专业课程设计部分成果展示（三维设计与分析）,轧钢专业课程设计部分成果展示（三维设计与分析）,轧钢专业课程

11、设计部分成果展示（三维设计与分析）,轧钢专业课程设计部分成果展示（三维设计与分析）,轧钢专业课程设计部分成果展示（三维设计与分析）,轧钢专业课程设计部分成果展示（三维设计与分析）,HC六辊带钢冷轧机,轧钢专业课程设计部分成果展示（三维设计与分析）,厚板轧机,轧钢专业课程设计部分成果展示（三维设计与分析）,钢管、棒材、型钢矫直机,轧钢专业课程设计部分成果展示（三维设计与分析）,中厚板矫直机,压下,辊系,机架,型钢轧机,轧钢专业课程设计部分成果展示（三维设计与分析）,案例-机械电子工程方向专业课程项目体系示意图,机械设计能力，强电的应用能力，弱电的应用能力综合培养，2008级在部分有项目的老师中试

12、点。,机械设计能力。强电的应用能力，弱电的应用能力2006级开始,机械设计能力。强电的应用能力，2006级开始,机械设计能力2007级开始全面实施。,弱电的应用能力，2005级开始实施,弱电的应用能力2007级开始全面实施。,弱电的应用能力，全院2006级开始全面实施。,强电应用能力。强电的应用能力，2008级开始,案例机电一体化专业核心课程项目体系的实施,案例机电一体化专业核心课程项目体系的实施,案例机电一体化专业核心课程项目体系的实施,机器人技术课程三级项目某组学生的PPT节选,1、基座与机械臂连接方案的分析,方案 一基座与杆1采用铰接。两个电机分别驱动杆1和杆2在竖直面内的转动。这种方案

13、中，当小车不动时，工作空间在一个平面内。这种方案的的自由度为2。,方案2电机1驱动杆1在水平面内旋转，电机2驱动杆2绕z2轴旋转。这种方案中，当小车不动时，工作空间为一球面。这种方案的自由度为3。,方案一可以看出，要实现抓球，投球，循迹等过程，在臂转的同时也需要小车转动，对小车的性能要求相对较高。而方案二中，小车不需转动即可能实现不同角度位置上的抓球投球等动作。我们初步选定方案二。,案例机电一体化专业机器人技术课程项目,方案 一夹取方案。手爪水平方向。该结构相对简单，易于制作和实现。,方案2抓取方案。手爪位于竖直方向。连杆2与该手爪铰接。手爪靠自身重力始终保持竖直方向。,方案一中电机驱动力一经

14、设定好后手爪作用力的大小不变，如果设定力过大，则有可能将小球夹碎。方案二中小球可自动调整位置，这样可一定程度避免被夹碎的情况。我们初步选定方案二。,2.手爪形式方案分析,机器人技术课程三级项目某组学生的PPT节选,案例机电一体化专业机器人技术课程项目,机器人技术课程三级项目某组学生的PPT节选,案例机电一体化专业机器人技术课程项目,案例-机电一体化专业接口课程项目实施图片,完成制作后，在规定的场地进行比赛，并进行自选动作表演。,设计题目：智能车及灌篮机器人系统的设计与制作（2010年题目）,案例-机电专业课程设计的二级项目实施方案,机电一体化系统设计课三级项目,单片机课程三级项目,机器人技术课

15、程三级项目,智能车本体组装、脉宽速度调制；练习红外避障模块、练习红外寻迹模块、驱动模块驱动电机正反转；,课程设计二级项目,电路板焊接、测试；编程仿真软件学习和程序烧写软件学习；练习数码管显示编程；练习测速模块；,机械臂三维设计、工作空间分析、位姿控制模型、速度控制模型,在三门课程的三级项目完成的智能小车基础上加装机械臂、手爪，完成智能车及灌篮机器人系统的设计与制造及控制程序的设计及实现。,机电专业课程设计二级项目教师指导图片,机电专业课程设计二级项目学生制作图片,机电专业课程设计二级项目比赛验收图片,“教师讲授+课程研究项目”一体化的教学模式。基于团队的研究项目为学生提供了平等的主动参与教学的

16、机会，实现了对学生综合能力和素质的培养。多门课程共同实施两阶段开放性高水平研究项目。两个研究阶段既有独立的研究内容和实施方案，又有机衔接，具有广阔的延伸性和拓展性。学生掌握了系统深入的核心专业知识模块，掌握了运用专业知识构思设计和建造运行工程产品和系统的能力。,以学生为主体，以教师为主导，以项目教学为主线,“高水平开放性研究项目详尽可行的项目实施计划全过程多方位的课程考核方式”。既保证所有学生经过努力都能够得到基本能力的培养，又为有兴趣和有才华的学生提供了“无限的”能力发挥和发展空间。这种教学模式和方法，不但保证了大批量合格工程人才的培养，同时也实现了以学生为主体的个性化培养，非常适合中国高等

17、工程教育实际情况。,以学生为主体，以教师为主导，以项目教学为主线,机电液一体化实验教学中心,创新基地,工程训练分中心,CAD教学与培训分中心,中心办公室,专业特色明显的国家级实验教学示范中心是项目教学的基础,重点建设教学实验公共平台,装机170台的公共微机室全面对学生开放（周一到周日，早8点到晚10点）。功能完善的机电一体化公共创新实验基地全面开放。创新基地还以立项的形式，开展大学生创新性实验计划和科技竞赛活动。学院要求所有专业科研平台建设必需首先考虑教学实验，要求专业实验室要向学生有序开放。,教学实验公共平台建设,校企合作共建实践教学基地,燕山大学博世力士乐液压气动技术培训基地,校企合作共建

18、实践教学基地,获批国家级大学生创新性实验项目16项荣获国家级大学生科技竞赛一等奖2项荣获国家级大学生科技竞赛二等奖7项荣获国家级大学生科技竞赛三等奖4项荣获省部级大学生科技竞赛特等奖3项荣获省部级大学生科技竞赛一等奖5项 荣获省部级大学生科技竞赛二等奖16项 荣获省部级大学生科技竞赛三等奖6项,近3年大学生创新研究立项和获奖,学生课外科技活动是项目教学体系的重要组成部分。,学生获奖,图1、超声波果蔬清洗机样机图,图2、超声波清洗果蔬时的图片,学生获奖,学生获奖,2009.10，我院学生参加全国大学生工程训练综合能力竞赛荣获国家二等奖,学生获奖,2009.09，第二届“中图杯”全国大学生先进制图技术技能大赛团体三等奖,2010.05，我校承办首届河北省大学生机械创新设计大赛,2010.10，“可控速多人高层建筑逃生器”荣获2010年全国大学生机械创新设计大赛二等奖 河北赛区（我校承办）荣获大赛优秀组织奖,学生获奖,请各位专家批评指正谢谢！,