立体化人才培养模式的探索——以多维度教学电梯模型的设计为例

叶小青 黄艳阳 李玲 陈惠滨

摘 要：探索了一种技术实践型、多方位立体化人才的培养模式。以教学电梯模型的设计为例，在电子系统综合设计课程中引入多校联合设计的大项目教学，提倡因人施教，实施差异性、个性化教学，由兴趣驱动学习，建立了科学健全的考核体系，发挥了不同层次学生的个人特长，充分调动了学生学习的主观能动性，锻炼了学生团队协作能力，为学生就职规划指明了方向。

关键词：题型选择;教学实施;课程考核

自动控制原理、控制电机、可编程控制器和微机控制技术是高校电子信息工程专业、机电一体化专业培养自动控制和智能控制方向应用创新型工程技术人才的重要专业课组。由于该课组各门课程知识点相对独立，即使学生学完所有课程，仍然无法基于编程逻辑器件和微机等控制技术，综合运用自动控制原理知识，实现各种自动化设备的智能控制。因此，为了能更好地与毕业设计环节及就业环节衔接，学生在大四第一学期末开设电子系统综合设计实践环节，要求学生利用四年来所学的知识和技能，完成一个完整电子系统的设计和制作，并提交完整的设计作品和设计报告。

由于以往的2～3人组队或者每个人同完成一个题目的课程设计教学模式不仅难以满足不同能力层次、不同兴趣爱好学生的需要，学生学习积极性难以提高，而且题目综合性不够，学生所进行的训练有一定的局限性。因此，在电子系统综合设计环节我们积极推行大项目教学法，在原有的电子系统综合设计如电子导游仪的设计基础上增加本项目并联合其他高校进一步探索更多样化的立体化人才培养模式。

一、题型选择

电梯模型是电子类和机电一体化专业学生所熟悉的一种教学模型，这种模型都是平面实验模型或者功能单一的简化电梯模型，以往学生仅仅是对成品化模型进行单一的编程试验，因此在本项目中我们对学生提出了更高的要求，即对电梯模型的机械与电子控制进行综合设计，这样对学生的立体化能力提出了更严苛的能力要求，我们联合其他高校，将本项目模拟为实际公司多部门协作的设计流程，根据学生能力差别划分为多个部门，多个部门协调合作，共同探索与进步，这样学生不仅仅掌握了专业技能知识，也学到沟通交流和团队协作技巧。

二、教学实施

由于本项目系统较为复杂，我们根据学生的兴趣爱好和特长将我校与他校学生划分到三个部门：（1）机械结构设计部;（2）控制系统设计部;（3）箱体生产组装与调试部。具体实施过程中，首先要求所有学生一起到电子城进行零配件采购，熟悉零件类型与采购环节，之后要求他们在系统分析与设计、计算机辅助设计、整机联调、信息处理、文档写作各个方面各个部门之间互相沟通、互相协调，最后完成整个项目。

1.机械机构部主要工作

机械机构设计部利用UG三维软件完成电梯模型机械结构设计：

传统电梯模型大多数为单维度的电梯简化模型，在本项目中我们要求学生必须实现多维度设计，增加了轿厢门开启装置和安全保护装置设计。四层电梯模型，模型主要由轿厢、电机、支架、导轨、平衡锤、隔板、行程开关、操作按钮、指示灯等组成。

2.控制系统设计部门主要工作

控制系统选用西门子S7-200可编程控制器为核心，输入信号有楼层限位开关、门限位开关、电梯内外部操作按钮开关、紧急处理开关等，输出信号有轿厢牵引电机正反转、电梯门电机正反转、楼层显示输出、电梯运行状态输出、报警输出等。接着要求学生实地去体验乘坐电梯，了解电梯工作流程，画出电梯工作控制流程图。学生根据控制流程图，在Microwin-step7上面编写PLC控制程序，并下载到S7-200PLC中进行程序模拟调试，通过后接入PLC进行现场调试，接着运用组态王软件设计电梯监控系统，并按照电梯工作流程进行离线动画调试，每个环节都吻合后，便于下位机PLC进行联机调试，完成全系统的调试过程。组态画面如图1所示。

3.箱体生产组装与调试部主要工作

箱体主要生产采用6061铝合金与亚克力材质，利用CNC设备进行加工、手板模型制作等，然后安装各个组件与接线工作，装载PLC程序进行模型运作调试。本项对学生在动手能力与零部件产品选购和组装调试方面的要求较高。产品制作中在结构、控制系统的合理性与稳定性方面需要与其他部门实时沟通并根据具体问题进行调整，最终模型完成如图2所示。

三、课程考核

本项考核有别于传统课程设计。学生学习成绩有如企业开发产品过程，根据个人业绩获取所得。由于设计过程、学生任务不同，不能采用单一评价模式评定学生成绩，必须建立更加科学健全的评价体系。课程考核分为小组考核和个人考核两部分。小组分阶段提交产品需求分析报告、可行性分析报告、软硬件设计文档及设计作品，课程设计最后一天，通过集体答辩方式对所做内容汇总，导师组根据答辩结果及小组各阶段提交材料。小组考核成绩占个人成绩的30%，个人成绩由各小组长根据组员对项目的贡献给40%的分数，为了防止出现人情分及学生不参与，导师具有个人成绩一票否决制，以进行有效监督。个人考核过程，每个组员根据自己的任务，提交工作情况报告，由导师进行考核，占个人成绩的30%，同时，答辩过程中导师组可以对各项目任一组员工作内容进行抽查，根据答辩抽查结果评定该组员成绩。

大项目教学法的实施不仅提供了一种技术实践型、集成创新型、多方位立体化人才的培养模式，同时培养了学生的团队合作能力，为复合型特征的人才培养提供了一个新思路。该模式打破采用单一任务评价学生的能力，最终学生根据自己的完成任务量获得分数，可实现各种專业技能立体化应用创新型人才的培养。通过参与本项目，使学生了解成为一名合格机械或电子工程师，不但须具有相关的技术技能，而且更重要的是具有工程师的口头及书面交流能力、资料的查阅及使用能力、职业道德和团队合作能力等，还有自学和项目管理等相关能力，可以培养学生成为具有扎实专业基础、系统思维的工程素质及高尚的职业道德，以符合社会需要的应用创新型人才。通过本项目的实施，为高校联合协作教学、学生合作交流亦提供了借鉴和参考。

参考文献：

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[2]张士文，俞泓.开设“现代电子技术综合设计”课程的若干经验[J].实验室研究与探索，2005，24（7）.

[3]钟永彦，陈娟，张蔚.从电子系统综合设计谈学生工程实践能力的培养[J].中国教育技术装备，2012（9）：112.

？誗编辑 赵飞飞