项目成果总结报告

项目成果总结报告

项目成果名称：以卓越工程能力培养为目标的机电专业课程教学改革实践—以传感检测技术为例

一、成果背景：

本成果自2008年在省高等教育教学改革项目与校重点教学改革项目“传感器教学中创新应用能力培养的探索和实践”项目的支持下，对传感器与检测技术课程教学如何培养学生的创新应用能力开展了全面的教学改革；2009年起学校推进校质量工程建设，机电学院又先后获批教研课题“基于机器人的大学生创新教育探索”、“工科类应用型人才培养的教学方法探索”等，以及建设传感检测技术教学团队、机电控制技术等6个教学团队，教学质量显著提升；2012年机械设计制造及自动化专业又获批广东省专业综合改革试点项目，系统全面地围绕具有卓越工程能力的创新应用型人才培养开展了改革实践。

二、成果的主要理念和思路

面对高等教育大众化新时期大学生“思维活跃、乐于动手”特点，我们认识到，当前高校的培养教育应该以培养具有卓越工程能力的创新应用型人才为目标，从传统的“理论为主、应用不强”的现实转向“工程能力培养体系的系统构建”，并以理念更新引导，重视内涵式发展，寻找“卓越工程能力培养的合适手段”。

卓越工程能力指工科大学生应具备良好的专业理论素养、实践应用能力、创新能力、学习能力和团队合作能力。要真正建立一个行之有效的卓越工程能力培养体系，一是必须系统考虑能力培养的全过程，全面规划、系统构建、全程实施；二是需要建立良好的立体化教学平台，为学生卓越工程能力培养提供足够的硬件和软件、空间和时间的多维保障；三是必须调动能力培养各个层面的积极性，贯彻项目主线的理念，实现专业、课程、教师、学生、项目、能力之间的良性互动，保证一体化培养体系的高效运作。因此，我们坚持“理念引领、系统构建、学生主体、全程实施、项目主线、多层次提升”的总体思想，对构建大学生卓越工程能力培养体系进行了系统构建和实践。

因此，首先明确了“以教师为主导、以学生为主体、以能力为目标”的教学理念，确立了“理论适度+应用强化+能力卓越”的卓越工程能力培养思想；以传感检测技术应用能力培养教学为例，构建由多媒体课件、自主研制的便携式实

验箱、数字化网络教学平台、课外实践项目、项目化教材组成的立体化教学平台，为教学思路的贯彻配置良好的硬件环境；系统性地形成了“理论培基+案例渗透+项目驱动+创新挖潜+竞赛提升”的全程培养体系，构筑教学思路运行的软环境。以应用项目案例教学全过程化和项目驱动实践训练为主线，打造项目驱动的教学特色和能力提升的有效手段。有思路、有环境、有体系、有手段，实现卓越工程能力培养。

三、成果主要内容和主要措施

对于传感检测技术能力的培养，大力开展了教学观念、教学内容、方法和手段紧密结合的全方位教学改革，既涵盖课程内强化工程应用项目案例教学，更通过多种形式的全过程化项目驱动实践活动，形成以项目驱动为主线的能力培养手段特色。项目驱动实践包括单一设计项目、关联设计项目、综合创新设计项目、学科竞赛、科研项目体验等多个层次，以此来践行教育“回归工程”的本质，培养学生的卓越工程能力。

1.理论教学加强教学改革，引入项目全过程意义下的应用案例教学，形成丰富的多媒体课件

理论教学应着重于学生的知识构建、学习能力提高和应用引导，注意发挥“学生是学习活动的主体”地位，教学中教师以导航者的角色通过启发式、提问式、讨论式等多种形式的引导学生主动融入到课堂教学；教学内容删旧增新、合理取舍，理论讲解以满足应用和专业基本素养为主旨，以适度、必需、够用为原则，弱化演绎推理，加强对结论的应用性分析，注重突出各类传感器的主要特性、结构形式和应用方法，并补充对新技术的跟踪和发展趋势介绍；

精选理论教材的同时，认真挑选各类传感器的文字、图片、视频、动画等大量素材，精心编辑，编制了内容充实的多媒体课件，丰富了应用内容；

将丰富的具体工程应用项目案例按照CDIO（构思-设计-实现-运作）项目过程加以组织并融入到各类传感器课件。通过全过程化的工程项目应用案例向学生讲解传感器应用的步骤和方法,更通过多个项目潜移默化地渗透全过程化的项目实践思想。

更进一步，将自主研制的便携式传感器教学实验箱引入到理论课教学，不仅实现了课堂上随时开展传感器实物介绍和应用演示，更可作为教师开展全过程化项目教学实践的自我行动，通过讲解如何按照全过程思路设计实验箱，起到了良好地示范作用，有效地配合了教学改革需要。

利用学校的Blackboard数字化教学平台，将教学大纲、授课计划、教案、多媒体课件、视频等内容上传，方便学生随时查阅和学习。

2.实验实践教学加强设计和创新，开放实验室，训练基本的传感器应用能力，培养基础应用实践能力

实验实践教学按照“典型固基、综合提高，创新挖潜”，传统典型实验改进成为富有具体测量对象和目的设计性的实验项目；增加了综合性和设计性实验，同时开设创新型实验项目。

自主研制便携式传感器教学实验箱，拓展实验时间、空间和创新思维。实验箱内装备有典型的测量放大电路、PWM脉宽调制电路、自主实验的面包板实验区等，同时设有常用小型传感器展示区，并编写了配套实验指导书1部。学生也可以在该实验箱上自主设计实验项目。

实行实验室免费开放制度，学生通过实验预约方式，可进入实验室有序地开展实验，形式包括选做实验项目和教师指导下自主设计的创新型实验项目。

单一设计项目训练学生传感器基本应用能力。课程过程中引导学生开展以传感检测技术为核心的课外应用小制作实践活动，提供开放实验条件、合理引导选题方向和难度、加强创新制作过程中的定期辅导等提高成效。少数同学也可以传感器应用的社会调查实践报告形式完成。

3.引导开展关联课程群设计项目，提升项目驱动的强度

引导学生开展基于关联课程群的设计项目，以培养相关联知识的综合应用能力为目的。项目选题可设计为由传感检测技术引领的一组电类相关课程群的知识综合运用题目，项目题目由教师命题和学生自主命题两种形式，如光电报警系统设计、电子秤设计、自动寻迹小车设计等，难度应介于传统的课程设计与毕业设计之间，通常以3～5人项目小组形式来完成。这类项目需综合应用传感检测技术、模拟电路、数字逻辑电路等课程知识和EDA仿真软件工具，项目难度要适中，经历项目构思、方案设计和系统仿真、作品制作和调试、系统运行测试这一项目实施全过程，激发其开发和应用制作热情，也由于一定的综合性而锻炼学生的知识融合能力、沟通交流能力和团队合作精神，进一步提升其工程应用能力。

机电学院自2008年起逐渐探索出了以指导教师团队制和项目驱动模式为主导的创新和综合实践应用能力培养模式。

4.鼓励学生开展创新和综合实践活动，练就创新思维和综合应用能力

创新挖潜主要是通过创新设计性实验项目、校级大学生科技创新基金项目、教师指导下的国家专利申请等途径，学生经过自主申请、设计项目方案、项目实施和完成、项目总结等阶段，进行创新思维的训练，培养创新能力和综合应用能力，这也是对学生进行初步的科研能力的训练。

机电学院配置有机电综合创新开放实验室，其中模拟工业场景的柔性制造自动化生产线设备安装有多类型光电式、电容式、差动电感式、涡流式、光纤、

图像等多种传感器，学生可以利用该设备的模块化组合功能，在教师指导下自主设计创新性、综合性实验项目，模拟实现不同的应用场景，完成传感检测技术与PLC、气动驱动等其他工业技术的融合应用，锻炼综合应用实践能力。

5.以竞赛项目为主体驱动，形成指导教师团队制，第二课堂培训将综合应用能力和竞争意识提升至卓越新高度

组织和实施了以科技竞赛项目为主体驱动、指导教师团队负责、由学生科技协会助推的实践应用能力训练模式。

机器人、物联网技术、机械创新设计等是广泛应用传感器技术的参赛作品和项目。学院教师约4～6人分别组成传感检测技术、控制技术、机械设计等12个指导团队，采用项目驱动式教学，对学生进行传感检测技术等专项技能、新技术应用和综合创新能力训练，促进优秀学生通过高层次项目的锻炼达到卓越的工程能力。

参加省级以上比赛的同时，机电学院承办了校级机电创新设计比赛、机器人比赛等；并与企业合作开展了多项设计竞赛，如双足行走机构设计比赛、“大光明杯”机械锁止机构设计比赛等，极大提高了学生的参与热情和积极性。校内竞赛重在提高学生参与度和受益面，也为培养和选拔大赛优秀选手奠定人员和智力基础；形成了以老带新、新老结合、渐次提升的良性循环局面。

6.鼓励学生参加教师科研活动，接受科研能力训练

07年以来，机电学院承担各类科研课题112项，获得各类课题经费500多万元。促进学生加强科研训练，鼓励优秀学生承担教师科研的一部分工作，使优秀本科生科研训练制度化。让本科生在导师指导下参与科研工作研讨会，在研究室见习，补充知识，为应用性研究课题做准备，并在导师指导下对合适课题进行研究，体验应用性科学研究和科研合作，使本科教育与未来岗位的研究设计工作或进一步的学习深造更好地衔接。

四、成果主要特色和创新

1.构筑培养体系，全程实施

以卓越工程能力培养为主线构筑专项技能训练的全程培养体系，在各关键环节进行系统性教学改革，对卓越工程能力培养全面规划和系统训练。实现贯穿主线、全程实施、全员参与、能力整体提升。

2.项目驱动，学生主体，多层次能力提升

一是开展课程创新教学，在“理论适度”基础上通过“工程项目应用案例强化”奠定学生基本理论和应用能力；二是自制实验箱引导学生应用取向；加强设计性和综合性实验，鼓励学生自拟创新性实验，加强学生实践能力；三是团队教师踊跃指导，通过“创新项目导师、第二课堂指导、科研项目体验引导”催化学生能力提升；四是突出学生主体，通过“思维渗透、创新培养、项目驱动、自主

实践”造就卓越工程能力训练。

3.软硬件结合，全面推进

加强立体化教学平台硬件的同时，建设好课程群教学团队，修订培养计划和教学大纲，机械设计制造及自动化获批省专业综合试点改革，全面推进了学生卓越工程能力的培养。

五、成果实施的主要成效

1.学生能力培养呈现新的格局。

实现了大学生能力培养“有理念、有条件、有体系、有手段”，培养过程“教师主导、学生主体、项目驱动、师生互动”，能力锻炼“有平台、有项目、有空间”。

2.成果覆盖面广。

成果的多媒体教学课件由2008年从06级学生开始至今使用5届，便携式传感器实验箱已投入使用3年，累计培养了约1200名学生，覆盖了06级起机电学院各专业学生。项目化教学的部分成果已编写入教材《传感器与检测技术项目化教程》和《单片机原理与应用项目化教程》，已付梓出版，为未来项目化教学提供了更多资源。

3.学生创新和应用能力培养效果显著

专利申请：教师指导、学生钻研，获批国家发明专利1项、实用新型专利44项；专利申请获批数量在全校领先，学生创新能力和产权保护意识明显提高。

科技竞赛获奖：机电学院学生积极开展第二课堂训练，参加过校内及以上各类比赛比例达60%以上，受益面广，整体水平提升。2009年以来仅在全国物联网大赛、中国机器人大赛、全国大学生机械创新设计大赛、全国电子信息实践创新评选活动等共获得全国性一等奖8项、二等奖14项。其中，2010年我校学生作品《生命之星探险救援机器人》采用视觉、超声波、红外热释电等多种形式的传感器进行信息融合，以广东省第一名的优异成绩晋级全国大学生机械创新设计总决赛，与国防科大、北京理工大学等10多所机器人技术强校在机器人作品类同一小组比赛，最终荣获全国二等奖。

学生科技创新基金：本成果受益的学生在学生科技创新基金申请和完成方面表现突出。2008年学校设立学生科技创新基金至今5年来，机电学院学生每年获得6～8项立项，生均项目比例历年均在全校位列前茅。

4.学生就业优势明显，创业能力强。

项目受益的学生因具备卓越的工程能力而深受用人单位青睐，例如2012届2名毕业生分别进入上海、深圳知名机器人公司，与研究生同等工资待遇。

09年学校成立创业孵化基地以来，我院学生组成的5支团队进入基地创业，快速成长，其中1个创业团队和个人被评为先进。

5.学生教学评价优秀。

经过教学改革和项目化训练，学生学习兴趣浓厚了许多，学生的实践应用能力明显提高。第一完成人在09～12年学生评教分始终名列学院前茅,受到学生一致好评，连续四年获校年度教学优秀奖；成果其他成员也获得市优秀专家（拔尖人才）、市优秀教师、省或市优秀党员等称号，得到了学校和社会认可。

6.成果经验得到认可。

2008年承担的校级重点教改课题《传感器教学中创新应用人才培养模式的探索和实践》获批2008年度广东省本科高等教育教学改革立项，很好地促进了教学改革的深入开展，构成了本教学成果的主体；传感检测技术教学团队由于教学改革方法得当，建设成果突出，人才培养效果显著，2012年5月获评校先进教学团队。

项目全过程驱动实践和团队式指导经验在机电学院和学校得以推广，对机电专业建设有显著推动作用，2012年11月我校机械设计制造及自动化专业获批省专业综合改革试点。

2010年12月和2012年12月，电子科技大学中山学院先后承办了中国机器人大赛武术擂台冠军赛和广东省机器人大赛。这也是机电学院作为校机器人学科竞赛的承担单位大力推进具有卓越工程能力的创新应用型人才培养鲜明成效的检验和推动。时任中国自动化学会机器人竞赛工作委员会主任、清华大学孙增圻教授，华南理工大学软件学院院长闽华清教授分别担任大赛主席，对我校机电学院以项目驱动方式培养学生的应用实践能力表示了认可、赞赏和鼓励。

我校学生机器人作品参加中国机器人大赛2010年和2011年连续两年受到CCTV关注，进行了比赛现场直播，激励鼓舞了广大学生，起到了良好宣传效果。

成果主要完成人发表教学研究论文15篇，围绕机电类专业部分课程总结了教学经验和教学改革的成效，对加强机电类专业综合改革有重大推动作用，对促进工科专业其他性质相近课程教学质量的提高有借鉴意义和示范作用。

本教学成果将来可以进一步深化和拓广，同时建设相关精品课程。