机械设计制造及其自动化专业(先进制造技术)卓越工程师教育培养方案.doc

机械设计制造及其自动化专业（先进制造技术方向）卓越工程师教育培养计划人才培养方案一、培养目标先进制造技术“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）旨在教育培养机械制造及其自动化领域从事计算机辅助设计与制造(CAD/CAM）技术应用、数控加工工艺、数控加工编程、数控机床设备电气设计和安装调试、加工操作及故障诊断、数控机床维护和维修的现场应用型高级机械制造工程师,侧重于先进制造技术的综合运用，不过分强调理论基础的系统化，但要求掌握较宽厚的专业基础知识，能力和素质协调发展,具备较强的专业适应能力，具有跟随技术进步，不断自我完善和长远发展的潜力。二、培养标准依据先进制造技术卓越工程师教育培养的学校专业标准要求，本专业毕业生应该具备的基础知识、专业能力和综合素质按课程知识模块分别表述如下：（1） 培养学生的思想道德素质、法律意识和社会责任感，掌握必要的数理知识，能够熟练运用计算机和外语，强调德、智、体、美全面发展，扩大学生知识面和广度，拓展学生视野，使学生兼备人文、社科与科学素养;（2） 培养学生熟练掌握基本的电工和电子技术、微处理器应用以及机电系统运行所需的控制理论方面的基础理论知识和工程应用能力；（3） 培养学生掌握常规低压电气元件的基础知识与应用方法,掌握可编程控制（PLC）系统的设计与集成方法，掌握数控机床中电气控制系统的设计、调试、使用和维护(维修）；（4） 培养学生掌握基本的机械设计理论和技能，掌握机械制造工艺基础知识，要求能够熟练编写出科学合理的工艺流程，并运用先进制造设备完成机械加工过程；（5） 培养学生掌握机械制造所需要的机械CAD和CAM知识，要求熟练使用比较流行的相关软件，培养相应的二次应用开发能力,特别强调与机械设计、机械制造知识的结合和综合运用；(6） 培养学生在掌握数控机床基本工作原理的基础上，熟练操作和使用各类数控机床，制造合格的机械零件，并且能够科学合理地维护、保养和维修，以发挥出数控机床的综合效能；（7） 通过专业素质拓展培养学生解决机械制造工程实际技术问题的能力,跟踪先进制造技术的最新发展趋势，及时更新和提升专业技能，并具备终身学习意识和获取新知识的能力；(8） 通过企业实习将理论与实践相结合,并加以综合运用，培养学生具有现场工程师良好的职业道德和工程意识；（9） 通过多层次、多种形式的课外教学环节，培养学生团队协作精神以及合理构思，创新设计和科学实施本专业领域有关的工程项目的能力。三、基本学制四年。四、培养模式依据机械制造行业对本专业现场工程师的能力要求与课程及教学活动关联矩阵(附件1）,具体实施“基础教育+专业教育”、“校内教学+企业实践”两个两段式(1+2+0.5+0。5）的教育培养模式,即：一年级为基础教育，二年级和三年级为专业教育,前三年在校内培养，第四年在相关企业进行专业实践（顶岗实习），并完成毕业设计。五、理论课程体系根据学校实施“卓越计划”总体方案，结合先进制造技术卓越工程师教育的培养目标和培养标准,打破传统的“基础课专业课工程实习”三段分割的教学模式，以如图1所示的“专业能力进阶培养方式对应用型先进制造技术卓越工程师的教学计划进行科学合理安排，全过程采用“系列化项目教学法”,多维度、交错融合、螺旋式提升学生的综合工程应用能力,通过项目内容侧重点的差异实现因材施教和个性化能力培养.掌握够用的基本数理知识，了解制造行业的概况和先进制造技术的现状及发展趋势，具备可持续的专业学习能力。掌握机械零件、机械结构、机械设备和机电控制的基本工作原理，能够熟练准确地识图和制图，具备专业基础理论知识。掌握金属材料特性和机械制造工艺，熟悉计算机辅助设计制造和机电控制的核心技术，具备利用工程语言初步分析实际问题和进行专业表达的能力。获得大型制造企业生产过程中解决实际工程问题的系统化训练，具备综合利用专业知识和科学的实践方法准确解决工程实际问题的能力。第一学年第二学年第三学年第四学年图1 “专业能力进阶”培养方式结构示意图全过程采用系列化项目教学法依据机械设计制造及其自动化专业先进制造技术卓越工程师面向机械制造行业的需求,重点培养学生在机械制造工艺、计算机辅助设计与制造、可编程控制系统设计与集成、数控机床操作以及故障诊断维修等方面的专业知识与能力。根据该专业的人才培养目标和培养标准，将学生的基础知识、专业能力与综合素质要求按照公共基础模块、机电系统控制基础模块、顺序控制系统模块、机械设计制造基础模块、CAD/CAM模块、数控机床综合运用模块、综合素质拓展模块、校企联合培养模块、综合能力课外培养模块等9个模块进行划分，具体的模块构成如图2所示。公共基础模块思想道德修养数学和物理知识计算机和英语运用能力14学期校内培养专业知识拓展模块综合素质拓展模块人文素质拓展模块学科交叉拓展模块26学期校内培养机械设计制造基础模块CAD/CAM模块数控机床综合运用模块16学期校内培养偏“机”主线顺序控制系统模块机电系统控制基础模块26学期校内培养偏“电”主线人才培养体系校企联合培养模块企业实习模块毕业设计模块78学期校企联合培养综合能力课外培养模块社会实践模块创新能力培养模块18学期校企联合培养图2 机械设计制造及其自动化专业先进制造技术卓越工程师培养课程模块化体系1、主要课程紧紧围绕每个知识点制订先进制造技术卓越工程师教育培养的实施方案，并设置相应的主要课程包括:工程制图（含AutoCAD）、机械设计基础、数控加工技术、数控加工工艺与夹具、数控机床及刀具系统、机床电气与PLC、数控技术、数控机床故障诊断与维修，等等.2、课程模块(1) 公共基础模块教学目的：基础教育主要包括数理知识、思想道德、法律意识和社会责任感等方面的学习和培养，强调德、智、体全面发展，通过扩大学生的知识广度,拓展学生的视野，使学生兼备人文、社科与科学素养。模块构成:该模块包含政治思想、人文社会科学方面所有的“两课”教育；工科学生必备的数学（高等数学和工程数学）、大学物理基础知识；英语应用能力；计算机基础知识；大学体育等。整合内容：学校统一将对“两课”教育、大学英语考级（CET4）和大学体育在全校层面上进行大胆改革与创新,注重实效和应用能力的提高.（2） 机电系统控制基础模块教学目的：要求学生熟练掌握电工、电子、微处理器应用以及机电系统运行所需的控制理论方面的基础理论知识和能力.模块构成：电工、电子技术及其实验，微处理器原理及应用和综合训练，机电一体化系统及其控制理论，电力拖动伺服系统以及数控检测技术等。整合内容:以机电一体化系统作为应用背景和控制对象,强调够用的控制理论基础知识和实用的控制手段.（3) 顺序控制系统模块教学目的：掌握常规低压电气元件的基础知识与应用方法；掌握可编程控制(PLC）系统的设计与集成方法；了解液气压传动的基本知识、执行元件和气动基本回路的组成及控制；掌握数控机床中“液气-电控制系统的设计、调试、使用和维护（维修)。模块构成:机床电气与PLC及其课程设计、液压与气压传动等.整合内容：将常用的机床低压电气控制线路与可编程控制器应用进行整合，在整个模块教学过程中紧紧围绕数控机床对象进行展开,并注重理论教学和工程实践环节相结合。（4) 机械设计制造基础模块教学目的：要求学生通过本模块的学习掌握基本的机械设计理论和技能，掌握机械制造工艺基础知识,编写出科学合理的工艺流程,并运用先进制造设备完成整个机械加工过程。模块构成：工程力学、金属材料及加工、机械设计基础、互换性与测量技术、数控加工工艺与夹具以及相应的课程设计和综合训练实习等.整合内容：机械设计基础课程要考虑到学生已有的知识结构，尽量避免内容重复；数控加工工艺与夹具课程要求重点介绍夹具的设计规律和先进的设计理念,并强调其重要性。（5) CAD/CAM模块教学目的：掌握机械制造所需要的机械CAD和CAM知识，熟练使用比较流行的相关软件,培养相应的二次应用开发能力,特别强调与机械设计、机械制造知识的紧密结合和综合运用.模块构成：工程制图及其软件应用实训、机床测绘、CAD/CAM实习（含机房理论授课)等.整合内容：工程制图重点在于运用相关软件绘制标准的机械图纸，根据实习企业的需要优先使用Solidworks软件；工程制图测绘训练对象确定为机床，为后续课程的学习提供支撑；CAD/CAM实习重点介绍实用软件的工程应用，期间在计算机房完成理论授课。（6） 数控机床综合运用模块教学目的：在掌握数控机床基本工作原理的基础上，熟练操作和使用各类数控机床制造合格的机械零件,熟悉数控机床设备电气设计和安装调试方法,并能够科学合理地维护、保养和维修,以发挥出数控机床的较高综合效能.模块构成：数控机床及刀具系统、数控技术、数控加工技术、数控机床故障诊断与维修，以及两个独立环节的数控加工实习等.整合内容：在普通数控车削和数控铣削加工的基础上，要求充分利用流行的CAM软件能够完成复杂机械零件的加工及精密测量，特别强调多轴联动数控加工中心的高效运用;还包括数控设备的装调、维护和维修。（7) 综合素质拓展模块教学目的：要求学生通过文学类、艺术类、社科类公共选修课程的学习，具备良好的人文素养；根据个人职业发展规划的需要，通过专业素质拓展课程的学习，对相关专业领域进行更加深入地了解和应用.模块构成：公共素质类拓展课程包含文学类、艺术类、社科类、经管类选修课程；专业素质拓展在前面相关课程模块基础上，继续向最新前沿技术、知识综合技术、跨领域交叉技术和顶岗实习企业所涉及领域进行拓展，主要包括企业管理、职业教育心理学、专业英语、机电一体化系统概论、先进制造技术概论、特种加工技术、逆向工程及应用、计算机辅助质量管理和企业实习预备知识概论等.（8） 校企联合培养模块教学目的:参与企业的研发设计、生产制造、企业管理等工作，将所学理论知识与企业实践相结合，并加以综合运用.教育培养学生具有现场工程师良好的职业道德和工程意识，进一步强化学生在相关行业及企业生产第一线现场分析和解决本专业方向工程实际问题的能力。模块构成：企业顶岗实习、企业毕业设计。（9) 综合能力课外培养模块教学目的：通过多层次、多种形式的课外教学环节，培养学生资料收集、项目研发和自我学习的能力、团队合作的精神以及工程意识和创新意识等,使学生的专业技能与综合素质得到锻炼和提高.模块构成：学生参加社会实践、组织活动、参加科技竞赛、课外系列化创新项目教学、教师科研、专业技能培训与认证等。3、理论课程体系鱼骨图机械设计制造及其自动化专业先进制造技术卓越工程师教育培养的模块化理论课程体系鱼骨图如图3所示。图3 机械设计制造及其自动化专业先进制造技术卓越工程师教育培养的模块化理论课程体系六、实践教学体系与理论教学体系相对应，在上述课程模块中基本都设置有相应的工程实践环节，以锻炼和提高学生综合运用知识的能力.除常规课程实验和课程设计以外,综合性集中实践（实习)教学环节主要包括:计算机基础技能实训、金工实习、电工实习、电子实习、CAD工程制图实训、工程制图测绘、数控加工实习、数控机床安装调试实习、CAD/CAM实习、数控机床故障诊断实践、课外系列化项目教学、企业顶岗实习、企业毕业设计,等等。1、实践教学体系鱼骨图机械设计制造及其自动化专业先进制造技术卓越工程师教育培养的模块化实践教学体系鱼骨图如图4所示。图4 机械设计制造及其自动化专业先进制造技术卓越工程师教育培养的模块化实践教学体系2、系列化项目教学安排从进入专业基础课程开始,通过课程实验、课程设计、实习实训、毕业设计和大学生课外科技创新等课内、外教学实践环节，开展多种形式的能力进阶系列化项目教学,在部门成立项目教学指导委员会，开设相应的管理网站,对训练过程进行全面监督和管理,以培养学生的综合工程实践能力。借鉴和对应“CDIO工程教育”理念，依据项目所涉及的专业知识以及项目本身的规模大小,相当于对应设置一级项目、二级项目和三级项目。其中，一级项目包含和综合了本专业主要核心课程,体现了本专业主要能力要求；二级项目则引导一组相关核心课程（课程模块）的学习，重点突出了某项能力要求；三级项目则针对单门课程，是为增强学生对该门课程内容的理解而设置。原则上，单门课程的实验项目主要属于三级项目，课程设计和课程模块项目主要属于二级项目，实习实训、课外科技创新和毕业设计主要属于一级项目.当然,这种划分是相对的依据,不是绝对的规定,根据项目内容和任务性质允许交叉。例如，课程实验中除验证性实验项目均属于三级项目以外，也可能安排设计性和综合性的二级项目；如果实习实训项目的综合性很强,工作量很大,目标要求很高时，也可以提升为一级项目。在设计和构建整个项目教学体系时，要求遵照以下原则：由简单到复杂，由单一到综合，从低级到高级，目的明确,循序渐进，逐层提高，构建能力进阶的探究式系列化项目教学体系.系列化项目教学体系包括课内项目和课外项目.其中，课内项目按相应的课程教学大纲执行，并且在制订大纲过程中必须贯彻与实施项目教学的思想，要求“系列化”和“探究式地构建。对于课外项目教学的总体要求是，学生在四年内，必须完成三轮（相当于三个学年）项目训练,并且至少涉及到两个不同的知识类型（信息类、偏机类、偏电类、机电类）。对于能力较强的学生,允许一个学年完成或参与多个项目的训练，但以完成质量最好的项目作为成绩记分和获得相应学分.学生项目组根据兴趣、爱好和职业生涯规划自由组合，采取虚拟分组方式，允许动态调整和协商重组，每组35人,推选组长和副组长各1名，每位同学在三轮项目教学过程中必须至少担任过一轮组长或者副组长。每个学期指导委员会分批组织项目立项和项目验收,由学生组长根据项目组准备和完成情况提前1周自由申请。项目组每周必须通过管理网站上传项目进展,指导老师给予远程网上或现场指导,项目过程的评价占总评成绩30%的比例。在批准立项和评价课外教学项目的成绩时，不能单以实物结果作为唯一的考核标准，重在训练的过程，主要目的是让学生亲身体验一个项目完成的全过程。课外项目教学成绩分为五档：优秀（90）、良好（80)、中等(70)、及格（60）和暂缓结题(60）。“卓越计划”学生三轮课外项目教学的训练原则上分别对应大二(第一轮)、大三（第二轮）和大四（第三轮）。如因特殊原因影响了项目进度,要求在相应学年结束前4周由组长提出书面申请，在该学期第17周向指导委员会当面陈述理由,经批准后备案，但延长时间不允许超过1个学期.在原有项目延长期内，允许项目组同学参与其他项目组申请立项新一轮的项目,但延长项目组长在组织完成其项目之前不允许再担任新项目组长。大一主要熟悉大学学习环境，掌握大学学习方法,完成基础课和社科选修课程的学习，充分理解教学改革的真正目的和意义，了解“卓越计划”工程和顶岗实习企业（行业）的有关情况,以培养学生的学习兴趣.大二对应课外项目教学第一轮实施和训练过程，主要让学生理解“项目教学的流程，初步培养其团队合作精神，接触和经历工程项目的研发过程，为第二轮（大三）项目教学的综合训练打下良好的基础。大三对应课外项目教学第二轮实施和训练过程,主要让学生在“项目教学”过程中有所创新，注重专业知识的综合应用，完全了解工程项目的研发过程,为第三轮（大四)进入企业顶岗实习和完成毕业设计做好准备。大四对应项目教学第三轮实施和训练过程,主要让学生结合顶岗实习的专业内容，在整个企业范围内寻找技术攻关和技术创新(革新）项目，然后与企业指导老师和校内指导老师讨论和交流，拟定“项目名称和内容要求”，特别强调专业知识在企业现场的运用，亲身经历工程项目的全过程（题目拟定-方案论证组织实施应用完善)，以便毕业后能够尽快适应和胜任工作岗位。在校内实施第一轮和第二轮课外项目教学的过程中，要求相关实验室对学生开放，题目原则上由指导老师拟定，指导委员会审查批准后发布,但鼓励学生在课内项目教学的过程中,针对发现的新问题自行拟题,但必须预先拟出详细的项目任务书，并得到指导委员会的确认和批准，然后纳入项目教学网站进行统一管理。允许双向选择指导老师，组成项目组。在企业实施的第三轮项目教学，要求学生在顶岗实习的过程中,结合生产实际需要和碰到的技术难题，提出一个自己感兴趣的项目进行训练，并且还可以与第8学期的毕业设计课题兼顾考虑,但不允许雷同.上述三轮项目教学环节纳入创新学分管理，通过指导委员会验收后,分别获得1个创新学分,规定系列化项目教学的3个创新学分是学生毕业的必须条件。除课内教学项目以外，现列出部分课外教学项目示例如表1所示。不限于此,在教学过程中将不断进行补充和调整.表1 系列化课外项目教学示例(部分）序号项 目 名 称项目类型学期项目实施平台1基于数电和模电的电子产品制作类项目偏电类3-4电工电子实训中心2系列行星减速机设计偏机类3-4机械基础实验室3小型机电类产品创新设计机电类3-4学生科技创新中心4微处理器综合检测系统设计与制作类项目偏电类45微机实验中心5LOGO ！ 小型控制系统设计及应用偏电类45PLC实验室6PLC网络控制系统构建及调试偏电类45PLC实验室7WinCC组态软件应用(触摸屏及人机界面）信息类45PLC实验室8针对某类典型零件的夹具设计与制作偏机类45制造技术实训中心9复杂零件的数控加工与精密测量偏机类45制造技术实训中心10机械手及其控制装置设计机电类5-6学生科技创新中心11电动助力轮椅的电气控制系统设计机电类5-6学生科技创新中心12典型数控系统复杂功能二次开发及应用机电类56校企共建实验室13特种数控机床控制系统改造与设计调试机电类56学生科技创新中心14先进制造技术实习车间综合管理网络系统信息类56制造技术实训中心15系列化项目教学成果分享与管理平台信息类56计算机中心16项岗实习企业技术攻关（革新）类训练项目机电类7-8顶岗实习企业七、综合素质培养1、综合素质培养体系依据南京工程学院关于加强大学生综合素质培养的规定(试行）【南工教字(2005）6号】，学生综合能力培养和创新学分的获得将作为毕业资格审查条件之一，学生可以通过多种方式获得相应的规定学分.综合素质培养贯穿从学生入学到毕业全学程的始终，通过校内、校外教学与培养活动有机结合，采用多种形式培养学生必备的现场工程师素质。机械设计制造及其自动化专业先进制造技术卓越工程师教育的综合素质培养体系如图5所示,相应的详细说明如下:（1) 通过思想道德修养等课内必修课和文学类、艺术类以及社科类选修课提高学生思想品德、法律与诚信意识、社会责任感、人文素养和综合文化素质；（2) 通过英语、计算机等课程的学习，培养学生的外语交流能力和多媒体交流能力;（3） 通过专业教育模块内的实践环节学习,培养学生的工程意识和创新意识,以及书面表达和口头交流能力；(4） 通过参加科技竞赛、教师科研项目和课外科技创新活动，培养学生的团队协作与人际交往能力，书面阐述和口头表述的交流能力，相关科技文献检索与查询能力；（5) 通过科技创新、科技竞赛、参与教师科研项目、企业实习和毕业设计,培养学生的工程意识和创新意识，质量意识和低碳、环保意识以及市场意识和价值经济效益意识；（6） 通过专业技能认证培训，鼓励学生在校期间参与各类职业技能证书培训并获得相应证书，培养学生终生学习的能力.2、专业技能认证利用我校众多国内外著名企业的共建实验室、实习基地及培训认证平台,在本专业卓越工程师教育培养计划的学生综合素质培养体系中，将专业技能认证与科技竞赛作为两项提高学生专业能力与综合素质的重要举措.机械设计制造及其自动化专业先进制造技术卓越工程师教育培养的学生可以参加的专业技能培训项目见表2.思想道德修养课程计算机运用能力专业教育模块内的实践环节企业实习(校企联合培养)企业毕业设计(校企联合指导)人文素质拓展课程社会实践活动创新能力培养(科技创新活动、参与教师科研、科技竞赛、专业技能认证等)英语运用能力综合素质培养体系图5 综合素质培养体系表2 推荐参加专业技能证书（资质）培训表项 目 名 称 培训时数或天数学分学期时间安排数控车床操作中级工证书按考核要求44课内外结合数控铣床(加工中心)操作中级工证书按考核要求44课内外结合数控车床操作高级工证书按考核要求46课内外结合数控铣床(加工中心）操作高级工证书按考核要求46课内外结合数控机床装调维修中级工证书按考核要求46课内外结合海德汉数控编程培训证书32学时15课外时间数控机床电气控制培训证书(FANUC/SIEMENS/PLC)32学时16课外时间课外创新训练项目教学按申报书要求338课外时间3、科技竞赛学生可参加的校内科技竞赛项目：数控技能大赛、模具创新设计大赛、PLC应用系统设计及编程大赛(施耐德、GE、三菱、台达、西门子系列）、大学生机械创新设计大赛、材料回收及资源综合利用方案设计竞赛、电子电路设计竞赛（飞兆杯）、PROTEL技能竞赛、大学生FPGA设计竞赛、微处理器应用系统设计与调试大赛、程序设计及应用竞赛、电工知识技能竞赛,等等。学生可参加的校外科技竞赛项目：挑战杯全国大学生科技作品设计大赛、中国机器人大赛暨Robocup中国公开赛、江苏省大学生机械创新设计大赛、江苏省大学生电子设计竞赛TI杯模拟电路设计竞赛、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛、西门子杯全国大学生控制仿真挑战赛、“天翼杯”中国机器人大赛机器人武术擂台冠军赛、全国“电脑鼠走迷宫竞赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛、“三菱电机自动化杯大学生自动化技术大赛、施耐德电气杯大学生节能增效创新大赛，等等。八、企业联合培养方案本专业两个教改班学生的企业联合培养拟分别在南通国盛机电集团有限公司、南京康尼机电股份有限公司完成。企业联合培养分为顶岗实习和毕业设计两个阶段，学习指导由学校专业教师和企业具有丰富经验的工程师共同承担,企业落实学生在学习期间的各项教学安排，提供实训、实习的场所与设备,安排学生实际动手操作。“卓越计划”教改班企业联合培养的具体实施方案分别参见附件2（南通国盛班)和附件3(南京康尼班).九、学习评价方法“卓越计划”教改班学生的学习评价方法要求体现考试方法多样化，具体分理论课程教学、课程设计、实习实训、系列化项目教学、企业项岗实习和毕业设计等教学环节分别要求如下:理论课程教学的评价方法分考试和考查，其中考试课程除了卷面成绩以外,课程总评成绩要求计入平时学习过程的评价；考查课程的评价形式可以采用课程学习小结、课堂测验、课程小论文或面试等多种方式，具体由相应的课程教学大纲予以明确规定。课程设计教学的学习评价方法必须包括课程设计过程中，学生的设计态度和表现、课程设计报告质量和结果综合评定，要求按组进行答辩。实习实训教学的学习评价方法必须包括实习实训过程中,学生的实习纪律、车间安全意识、岗位责任、实习总结报告质量和操作技能的熟练程度综合评定，要求按组或按工种进行答辩。系列化项目教学的学习评价方法可以借助网络管理项目执行过程情况，结合项目申报书中任务节点完成进度和质量，并以最后项目完成结题的答辩情况为主进行综合评定。企业项岗实习阶段的学习评价方法由实习企业和学校联合进行,主要方式包括：撰写实习报告、评述生产过程(工艺）、考核实际操作技能和相关基础理论等，最后要求按组或按工种(岗位）进行答辩。学生以实习企业为主体（背景）完成毕业设计的成绩评定主要结合毕业设计过程(指导老师评定）、毕业设计论文质量(评阅老师评定）和毕业设计答辩情况（答辩小组评定）进行综合评价。十、毕业条件修满195学分及以上，成绩合格。附件:1、先进制造技术卓越工程师教育培养关联矩阵表2、先进制造技术卓越工程师教育企业联合培养方案(南通国盛班)3、先进制造技术卓越工程师教育企业联合培养方案（南京康尼班)4、先进制造技术卓越工程师教育培养教学进程计划表