韩凤霞, 郑 军

(北京信息科技大学 工程训练中心, 北京 100192)

基于工程教育专业认证的工程训练教学的改革

韩凤霞, 郑 军

(北京信息科技大学 工程训练中心, 北京 100192)

工程训练中心根据测控技术与仪器专业对工程训练指标点的要求(理解测控仪器或系统的制造工艺,掌握电子线路的基本理论与设计方法),确定以企业的真实产品——注射泵为教学载体。以产品为教学目的,将金工实习和电工实习有机地结合在一起,努力构建实景式工程训练环境。实训中深度融合了信息技术,突出了学生的主体地位,实现了工程训练的工程性、应用性,激发了学生的学习热情和潜能,使学生受到了全面的训练。

工程教育； 专业认证； 真实项目； 实践教学

工程教育占中国高等教育专业设置、毕业生总量的1/3。我国于2013年6月19日获得《华盛顿协议》全票通过,成为该协议第21个成员(预备成员)。加入《华盛顿协议》,表明我国工程教育质量及其保障能够得到国际工程教育界的认可,意味着能够为工程教育类学生提供具有国际互认质量标准的“通行证”和将来走向世界打下基础,标志着我国工程教育国际化迈出了重大步伐,能够促进我国工程类产业走出门、走向世界[1-3]。

1 高度重视

2014年11月13日,我校测控技术与仪器专业顺利通过了专业认证。为了做好测控技术与仪器专业认证工作,学校及学院高度重视,邀请专家讲解认证标准,组织专业全体教师参加中国仪器仪表学会、教育部仪器科学与技术教学指导委员会、中国工程教育专业认证协会组织的认证培训与学习,制定了测控技术与仪器专业培养目标:能够在国民经济相关部门从事测控技术与仪器、光机电一体化系统以及信息监测和处理等领域内的各种仪器设备和系统的研发、设计、制造、应用开发、维护和运行管理等方面的工作[4-5]。

工程教育专业认证对“目标导向”提出了较高要求。社会对教育的需求和社会环境在不断变化,使得工程训练的培养方案也必须进行相应的调整,在现有实训体系的基础上,本着系统性、主体性、先进性、特色性的原则,进一步改革并优化实训体系[6-8]。

2 改革前的现状

一直以来,金工实习项目和电工实习项目是独立进行的,彼此之间的实训载体没有关联，训练内容与实际衔接不够。

对于金工实习,全校机械、车辆、工设、测控、自动化等专业,所有实训的学生都是完成应急锤的加工,如图1所示。对于不同的专业,实训的时间长短不同,相应的完成锤子的难易程度不同。该训练载体虽然能够涵盖车、铣、线切割、钳工等工种,但是对测控仪器的生产工艺关联性不强,与测控仪器专业相关的后续课程和学生将来从事的相关技术工作联系性不强。

图1 金工实习载体

电工实习的基础模块为电机的正反转控制滑块的直线移动,如图2所示；提升模块为LED数码管的PLC控制、交通信号灯的PLC控制、大小工件的PLC控制等。

图2 电工实训载体

现有的工程训练载体,是面向全校所有工科专业的,缺少实景式工程教学环境,学生对工程项目的需求分析、开发设计、生产制造、质量保证、环保处理等全程缺少深入理解,与测控技术与仪器专业需求不符。按照工程教育专业认证要求的重视培养学生的动手能力和对工业企业的适应能力的指导思想,亟须修订实训方案和选择恰当的实训载体。

3 确定实训载体

高校人才培养如果没有企业参与,培养计划就难以满足产业界对人才的需求[6]。为了使工程训练的能力培养目标更加贴合企业的需求,课题组成员对北京地区的多家仪器、仪表公司进行了走访调研。了解了仪器公司对测控技术与仪器专业毕业学生的能力要求后,通过邀请企业技术专家严格论证,结合测控技术与仪器专业对工程实训的指标点的要求：理解测控仪器或系统的制造工艺、掌握电子线路的基本理论与设计方法，并依据学生的知识结构和学时安排,选定了机电一体的仪器设备——注射泵作为训练载体[9-12]。

注射泵是一种能够准确控制输液滴数或输液流速,保证药物能够速度精准、药量准确并且安全地进入病人体内发挥作用的一种仪器,如图3所示，目前已经成为一种全科普及型治疗仪器,广泛应用于麻醉、阵痛、抗生素治疗、糖尿病治疗等几乎所有的科室的临床医疗。该仪器集先进的电子技术、计算机技术、传感器技术,机械传动技术于一体,具有数字化、集成化、自动化、低成本特点的新型医疗仪器。

图3 企业真实产品——注射泵

4 制定实训方案

认证标准强调培养目标的具体化,要求每个知识点都能对应于学生能力的培养。对照标准,经过认真反复的研究和探讨,改革实训教学的内容,突出学生能力的培养，将认证标准中对学生各方面的能力要求一一分解到各个教学环节中,与之对应,明确每个教学环节应培养学生哪些方面的知识与能力,这样使抽象的能力培养问题变得更加具体实在[13]。同时,任课教师必须承担相应的培养责任,必须清楚所担任的课程有助于培养学生哪方面的知识与能力,以及在学生整个知识结构中所起的作用[8]。

金工实训和电工实训都分为基本任务和创新任务,在集中实训的时间内要求学生必须完成基本任务,对于创新任务，学生可以从产品的需求与使用性的角度出发,进行大胆的创新与设计加工,实训中心将采取全面开放,学生可以不断地对产品进行完善。

4.1 金工实习

以企业真实产品注射泵为参照研发的教学用注射泵，由底板、步进电机、同步带、注射器支架、压板、直线导轨等零部件构成。工作时,PLC控制步进电机旋转,通过同步带和连接机构,推动注射器的活塞进行往复直线运动,具体任务分工见表1。

表1 金工实训分工

实训中提供标准件和常用件:导轨、步进电机、注射器、螺栓、螺母、传感器等。

基本任务为完成支撑腿、底板、压块、连接杆等的加工以及整个注射泵的装配。

创新任务(拓展任务)为根据不同的使用要求,对注射器的结构或零件进行改进创新设计,包括传动方式、零件的外形结构等。

4.2 电工实习

电工实习完成的任务为设计可编程序控制器硬件电路和编制控制步进电机的控制程序,将程序下载到可编程序控制器运行并调试,使步进电机控制同步带实现精确的直线位移。图4为注射泵机械结构主视图,图5为注射泵机械结构俯视图,图6为PLC与驱动器和步进电机接线图。

图4 注射泵机械结构主视图

图5 注射泵机械结构俯视图

图6 PLC与驱动器和步进电机接线图

基本任务为PLC控制步进电机实现正反转,步进电机轴上的同步带带动连杆，拉动针管，精确定位，往返运动。

创新任务(拓展任务)为实现注射量的精确控制,通过精确测量泵出液体与设定值的误差,把误差值输入系统,从而准确调节步进电机的转速。

5 特色与创新

5.1 信息技术与工程训练的深度融合

有效的信息技术与教学深度融合的教学活动,学习者的自主性将最大化地发挥作用。

(1) 利用信息技术构建情境教学。录制合作公司仪器车间的加工装配流程录像,包括光谱仪、色谱仪、质谱仪、医疗专用仪器的加工过程,通过录像使学生对仪器的生产工艺流程及生产管理的相关内容具有直观的感性认识；课题组教师积极参加仪器展览会,拍摄了国内外各式各样的注射泵的照片,并制造成电子相册,包括不同的输液模式:流速模式、点滴模式、体重模式、时间模式等。通过这些视频,使学生对仪器的发展现状和加工流程具有直观的认识,能够把学生带入问题情境、应用情境、直观情境、虚拟情境、创作情境，以激发学生的研究兴趣及潜能,给学生提供学习的挑战,进而投入到具有现实意义的、探索性的活动中去完成工程训练[8]。

(2) 录制微课。微课作为一种新型的教育信息资源形式，以其“主题突出、短小精悍、交互性好、应用面广”等特点被广泛认可。课题组教师对实训中数控编程的重要知识点录制了高质量的微课,并提供给学生[14]，加强了学生自主学习的能力,对结构的创新加工提供了很好的技术支持。比如注射泵的4个支撑腿,要在数控车床完成,学生可以对支撑腿进行结构创新,并通过微课学习,透彻理解相应的G指令,很容易就能编写程序并完成加工。

5.2 突出学生的主体地位

工程教育认证突出以学生为中心,把绝大多数学生学到什么作为衡量人才质量的评价。只有每个学生都很好地满足本校专业的培养目标,才符合要求。在工程训练中,把培养目标的要求落实在培养方案的具体环节中,制定能力培养的实现矩阵,形成了重视工程实践能力培养、因材施教、分类培养的实训方案。当学生投入到真实的产品项目实训中时,他们的心态也会随之而变,项目需要什么就会主动去学,项目需要干什么就会主动去干,不会忽略或漏掉任何与完成项目相关的内容,能够很好地激发学生的学习热情,使学生受到了全面的训练。

在完成真实产品项目过程中,学生还必须对使用、美观、安装、维护等非技术层面的问题有全面考虑,特别是要考虑如何最大限度地满足用户的要求,进而建立和养成系统的工程观，有意识地了解研发的产品如何更好地满足市场需求,很好地激发了学生的学习与研发热情[15]。

6 结束语

以注射泵为载体将金工实习和电工实习有机地融合在一起,以产品为教学目的,实现了工程实训的工程性、应用性。经过工程训练实习,学生理解了仪器的生产技术和生产工艺,掌握了新技术、新工艺、新器件在工程中的具体的应用,得到了应用电路设计、制造、调试的训练,初步具备局部产品研发的能力,培养了学生严谨的科研精神和认真细致的工作作风。

在国际工程教育专业认证背景下,我校会有越来越多的专业接受认证,这就要求训练中心根据不同专业的要求,分专业制定培养方案,根据企业生产实际导入真实的生产项目,注重学生工程实践能力和工程综合素质的培养,在建设具有鲜明特色的国家示范工程训练中心中做出有益的探索。

References)

[1] 楼建明,鲍淑娣,傅越千.面向工程教育专业认证,加强工程训练中心建设[J].实验室研究与探索,2013,32(11):340-343.

[2] 张文雪,刘俊霞,彭晶.工程教育专业认证制度的构建及其对高等工程教育的潜在影响[J].清华大学教育研究,2007(6):60-63.

[3] 陈文松.工程教育专业认证及其对高等工程教育的影响[J].高教论坛,2011(7):29-31.

[4] 张文雪,王孙禺.建立专业认证制度,推进高等工程教育改革[J].中国高等教育,2008(18):16-18.

[5] 蒋文波,谢维成,郑萍.国际工程教育专业认证背景下省属高校测控技术与仪器专业培养模式探索与思考[J].大学教育,2015(3):30-31.

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[15] 李培根,许晓东,陈国松.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析[J].高等工程教育研究,2012(3):1-6.

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

北京信息科技大学项目“面向工程教育专业认证,加强工程训练中心建设”(2015JGYB44)

韩凤霞(1980—),女,河北泊头,硕士,实验师,主要从事实训教学工作.

E-mail：hfx80929@163.com

G642.0

B

1002-4956(2015)10- 0178- 04