机电类专业创新精神和实践能力培养模式研究

王 权，殷苏民，付永忠

(江苏大学机械工程学院，江苏镇江 212013)

机电类专业创新精神和实践能力培养模式研究

王 权，殷苏民，付永忠

(江苏大学机械工程学院，江苏镇江 212013)

从机电类专业课程体系特点入手，分析了创新精神和实践能力在该专业本科教学中的地位，探讨了机电类专业本科教学中创新精神和实践能力培养模式，认为只有将二者贯穿于机电类专业本科教学的全过程中，才能培养出宽口径、厚基础、综合素质较高、具备现代工程意识和科技创新精神的机电类专业人才．

机电类专业；创新精神；实践能力；培养模式

机电行业是国民经济的基础性行业，是国家经济的支柱性产业，其发展水平对保持工业持续竞争力具有举足轻重的地位[1]．机电类专业的本科教学是以培养具备机械设计制造基础知识与应用能力的高级工程技术人才，使其具备应用机械、电子、传感、测试和计算机技术，从事机电设备及其自动化技术的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的能力[2]．创新精神和实践能力培养在该专业的本科教学中居于重要地位．面对由中国制造到中国创造转变的形势与需求，应用型机电类本科大学生无疑将担负起国家富强和民族振兴的历史重任．探索大众化高校教育背景下机电类专业本科教学中创新精神和实践能力培养模式，成为造就具备现代工程意识和科技创新精神的机电类专业人才的现实需求．

1 机电类专业课程体系特点

机电类专业是集机械、电子、控制、计算机为一体的交叉学科[3]．随着电子、计算机和控制技术的迅猛发展，该专业呈现出智能化、网络化、模块化、柔性化、微型化、自动化的发展趋势．目前，机电类专业的课程体系设置主要有二种模式，即以美国为首的通识教育模式[4]和以欧洲为代表的精英工程师模式[5]．通过比较美国麻省理工学院、斯坦福大学、普度大学、英国巴斯大学、德国亚琛大学和东京工业大学这6所世界知名大学机电类专业本科课程设置情况，发现尽管不同大学机电类专业课程设置的基点不同，有的大学注重通识教育，也有大学注重精英教育，但均以机械、电子、控制和计算机支持来构建机电类专业课程体系，教学内容覆盖机电产品设计、分析、控制、仿真、实验等产品全生命周期的主要环节，且设置了大量的实验课程．

2 创新精神和实践能力在机电类专业本科教学中的地位

根据机电类专业本科教学培养目标和我国当前对高层次工程应用型人才的实际要求，机电类专业人才应具备机电工程方面的基础知识与应用能力，受过机电工程师的基本训练，能在机电工程领域内从事设计、制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作，具体包括五大能力：（1）应用基本理论和知识的能力，即掌握机电设计的基本理论、基本方法和基本技能；（2）自学和掌握信息的能力，即通过调研、查阅文献资料、实验研究等方式，掌握新技术、新知识和新信息；（3）创造性能力，即探索解决工程设计问题的新思路、新构想并能将其付诸实现；（4）技术决策能力，即在众多的设计、技术方案中能通过分析和评价做出正确的决策；（5）集体合作的能力，即在集体合作中发挥自己和他人的智慧与创造力[6]．这些能力的培养与学生的创新精神和实践能力提高密切相关．只有学生具备了较强工程创新意识和工程实践能力，才能适应机电产品和系统的设计制造、控制及工程管理等方面的工作，真正实现机电类专业本科教学培养目标，满足我国21世纪现代建设对机电类专业高级工程人才的需求．

3 机电类专业本科教学中创新精神培养模式

3.1 以数学方法提升学生的创新思维能力

数学思维是人们科学创新的思维方法．在数学学习中，学生得到的不仅有作为科学创新基础的数学原理，还有数学思维方法，如归纳法、几何直观、对称思维、联想与类比、猜想与证明、观察与实验等．数学方法是学生创造性思维的基础之一．在机电类专业本科教学中，通过数学的学习，提高学生的数学素养，培养学生的基本运算、基本计算工具使用、空间想象、数形结合、思维和简单实际应用等能力，进而提升学生的创新思维能力．

3.2 以专业课学习强化学生的创新素质

专业课是机电类专业学生创新思维的直接源泉．专业课学习主要通过教师讲授来实现，教师的创新素质对于学生创新思维的提高具有直接影响，这就要求专业教师要保持思想观念上的超前性，不断提高实施创新教育的自觉性，在教学过程中有意识地加强学生创新精神与创新意识、创新思维、创新实践能力、创新人格的培养；要根据创新人才培养的需要，加强创新教育的研究和实践，真正把专业课作为培养创新人才的重要一环，既要抓牢基础，更要创新发展，使学生在熟练掌握专业知识的基础上，具备创新开拓素质[7]．

3.3 以多学科交叉激发学生的创造性思维

机电类学科要尽量与微电子、计算机和现代制造技术等相关学科相结合，适应知识经济和社会发展的需要．以培养学生设计能力为主线，优化机电类相关课程的设置，突破当前各自为政的教学状况，让各门课程各有侧重，互相配合，去除一些陈旧的、过于抽象的内容，加强和充实实践教学，突出CAD教学，增强学生的计算机应用能力，充实和完善机电类实验课程，同时考虑开设现代设计理论和方法类课程．

3.4 以创新能力作为衡量机电类人才培养质量的依据

大学生思想活跃，敢于创新，是我国从事科学研究和开发、参与科技创新的后备军和重要参与者．高校应充分发挥第一课堂的主渠道作用，确立新的教育质量观，把创新能力作为衡量机电类人才培养质量的重要依据．要树立既符合教学规律又符合社会发展的教学观念，发挥教学评价的导向功能，努力营造有利于学生科技创新的良好环境，建设自由、活跃、严谨、务实的校园科技创新氛围．将大学生的科技创新教育贯穿于机电类人才培养全过程，将科技创新教育与专业教育紧密结合，重视对学生进行科学精神的培养，根据社会发展和学生的需要，培养宽口径、厚基础、新内容的综合素质较高、具备现代工程意识和科技创新精神的机电类专业人才．

4 机电类专业本科教学中实践能力培养模式

4.1 加强实践教学环节

各种实践教学环节对于培养学生的实践能力和创新能力尤其重要[8]．叶企孙先生创办的清华大学物理系和理学院的一个显著特点就是：每位老师既要做研究又要从事教学．他认为：“自然科学以实验为基础．学生在中学时代即应对于实验方面得一良好之初步训练，倘徒恃课本，则既不能引起学生对于科学之兴趣，又不能使学生对于基本概念得一真切之了解；与其徒设此科，实不如暂缺之为愈”[9]，他的教学思想是不只授学生以基本知识，要理论与实验并重．在实验教学过程中，学生每做完一次试验，要分析试验结果，并写出试验总结．这样既锻炼了学生的写作能力，同时也为毕业设计积累了素材．学生论文的撰写过程，不仅体现了学术水平的提高和创新，而且对严格的论文格式、规范用语也有一定的认识．通过这样的训练，学生的科技写作能力会得到很大提高，同时也会养成严谨的科学态度，为将来的工作打下坚实的基础．另外，可将科研成果引入实践教学，让学生有足够的条件进行验证、测试和探求．

4.2 引导学生参与科研项目

科研项目一般理论联系实际，研究方案新、层次高以及有实际应用前景．教师有计划的引导学生参与科研项目部分工作的完成，可激发他们刻苦钻研的热情，充分挖掘其科研潜力．鼓励学生针对科研项目的相关内容，查阅研究资料，了解国内外最新技术动态，培养他们严谨求实的作风和创新能力．同时，学生在科研中通过与教师接触，可从教师身上学到更多的知识、科学的思维方法、丰富的实践经验和实事求是的工作作风．长此以往，学生的动手能力将会得到较大提高．

4.3 开展多样化的科技活动

开展机电类专业大学生科技活动，可最大程度地调动学生参与科技活动的积极性和主动性，在学生中形成浓厚的科技创新氛围，让学生从创新实践中不断总结经验，推陈出新，培养和锻炼学生的机电工程意识和科技创新素质，使更多学生在创新实践中受益．要系统分析和把握机电类专业学生科技活动的方向和着力点，将开展普及性的科技活动和竞赛性的科技活动结合起来，将组织参加校院两级基础性的科技活动和重点参加全国性的科技竞赛结合起来，将开展机电类课外科技作品竞赛和开展学术科技讲座结合起来，将开展机电工程教育和培养学生科技素质教育结合起来．发挥课外学术科技活动为主题的校园文化活动对学生的科技创新教育的导向作用，鼓励学生通过组成各种科技创新团队，参加教师提供的研究项目和各种各样的科技竞赛，引导学生深入科学探索，培养和增强科技创造力．

为确保机电类专业大学生科技创新活动的持久性，要建立和完善长效机制，尤其是要为活动的开展提供一定的经费和硬件投入；要有一支事业心强、业务水平高、经验丰富的指导教师队伍；要建立多种形式、相对稳定的科技创新基地，营造良好的创新氛围，提升科技活动的质量和水平．在积极开展科技活动的同时，还要做到与时俱进、开拓创新，广辟渠道．

5 结 语

创新精神和实践能力培养是高等教育人才培养的重要环节．根据我国现阶段高等教育发展特点，机电类专业本科教学的创新精神培养应注重学生的数学思维培养、专业课程学习、多学科交叉及创新能力在人才培养质量评价中的导向作用，其实践能力培养须加强实践教学环节、引导学生参与科研项目、开展多样化的科技活动．

[1] Wang Y, Schwarz B, Pan Y Q, et al. Mechatronics education at CDHAW of Tongji University: structure, orientation and curriculum [J]. Mechatronics, 2008, 18(3): 172-177.

[2] Wang Y, Yu Y, Xie C, et al. Mechatronics education at CDHAW of Tongji university: laboratory guidelines, framework, implementations and improvements [J]. Mechatronics, 2009, 19(8): 1346-1352.

[3] Craig K. Is anything really new in mechatronics education [J]. IEEE Robotics and Automation magazine, 2001, 8(2): 12-19.

[4] Aw K C, Xie S Q, Haemmerle E. A FPGA-based rapid prototyping approach for teaching of Mechatronics Engineering [J]. Mechatronics, 2007, 17(8): 457-461.

[5] Rabb R, Rogers J, Chang D. Course development in interdisciplinary controls and mechatronics [EB/OL]. [2011-3-22]. http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=4720525.

[6] Tutunji T A, Saleem A, Rabbo S A. An Undergraduate Mechatronics project class at Philadelphia university, Jordan: methodology and experience [J]. IEEE Transactions on education, 2009, 52(3): 365-374.

[7] 洪华杰, 柯冠岩. 关于高校机械电子工程专业创新教育的思考[J]. 高等教育研究学报, 2009, 32(4): 64-66.

[8] 周济. 大力加强教学工作, 切实提高教学质量[J]. 中国高教研究, 2005, (1): 1-6.

[9] 叶企孙, 郑彦芬. 清华物理80年[M]. 北京: 清华大学出版社, 2006: 31.

Study on Cultivation Mode of Mechatronic Specialty’s Innovative Spirit and Practical Ability

WANG Quan, YIN Sumin, FU Yongzhong

(Mechanical Engineering School, Jiangsu University, Zhenjiang, China 212013)

From the perspective of the characteristics of curriculum system for the mechatronic specialty, the role of innovative spirit and practical ability in the undergraduate teaching was analyzed, and the cultivation mode of these two kinds of abilities was then discussed. It is suggested that only by integrating these abilities into the whole teaching process for the undergraduate mechatronic specialties would cultivate qualified mechatronic specialties with more knowledge, sounder foundation, better comprehensive quality, modern engineering consciousness and innovative spirit of technology.

Mechatronic Specialty; Innovative Spirit; Practical Ability; Cultivation Mode

(编辑：封毅)

G521

A

1674-3563(2011)05-0044-04

10.3875/j.issn.1674-3563.2011.05.008 本文的PDF文件可以从xuebao.wzu.edu.cn获得

2011-02-20

王权(1973- )，男，江苏句容人，副研究员，博士，研究方向：微纳机电系统