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分层次、多模块机电类创新实践活动及多维度工程能力培养 　　摘 要：本文以机电类创新实践活动的开展为例，探索分层次、多模块、基于项目研究的学生创新实践活动的开展。列举了相关典型案例，给出实践应用成果，探讨了实践活动对学生多维度工程能力的培养。 　　关键词：分层次；多模块；机电类；创新实践；工程能力 　　机械工程学科是一门实践性很强的学科，其中，机电结合的“机电一体化”技术应用及产品设计、集成开发是机械工程及相关专业毕业生所需掌握的一项重要的工程实践能力，探索适合本科生的机电类创新实践培养模式，开展相关实践活动，是践行教育部倡导的“工程教育创新实践能力培养”的重要方式。国内不少学者对大学生创新实践能力培养也有诸多研究[1-4] 　　一、多模块、分层次的实践教学平台的构建及学生多维工程能力培养 　　1. 机电类实践教学平台层次与相应模块 　　机电类实践教学平台主要可分为三个层次，每个层次可有多个模块。不同层次和模块对应学生不同层次的多维工程能力的培养。 　　第一层次为面向大部分学生的普及型实践活动，主要为机电类课程实验及其综合实验的拓展、短学期机电类创新实践活动等；第二层次为机电类创新实践项目，面向具有较强创新思维、对实践活动感兴趣的学生，包括机电相关的大学生创新性实验计划项目（国家、市、校级）及USRP项目等；第三层次为机电类全国性的大学生竞赛项目，如全国大学生“飞思卡尔”智能车竞赛等，主要面向少数创新能力突出的学生。平台层次及模块案例如表所示。 　　2. 基于机电类实践教学平台的学生多维工程能力培养 　　创新实践活动可同时培养学生的专业素质以及非专业素质能力，如团队合作及交流与表达能力等。机电类实践教学平台各层次中的实践模块，题目均具有开放性，内容涉及“电子电工学”、“C语言程序设计”、“微机原理及应用”、“机械控制工程基础”、“机械工程测试技术”、“机电传动控制”等多门专业课程，部分学生在参与相关实践项目时，许多专业课程还未学过，是真正意义上的“做中学”。在此过程中，指导教师给予一定指导，学生则根据项目中需要解决的实际问题，查阅相关参考书籍或资料，自主解决相关问题，很多解决方案均具有较强的创新设计思想 。该类实践活动，很好地培养了学生的自主学习能力、综合运用专业知识的能力以及创新设计能力。 　　实践项目成员均采用自由组队形式暨团队合作形式，定期开展小组讨论、汇报交流，并要求撰写相关实验报告、项目总结报告，部分学生还根据项目成果撰写学术论文或发明专利。本项目的团队分工采用了协同及合作学习（collaborative cooperative）中推荐的分工及评价方法，具体参考了密西根大学化学概论团队实验的运行模式[5]，即由三位或更多学生组成的学习小组致力于完成课内或课外某项经过仔细设计的任务，重点放在学生对课程材料的探索或应用以及团队合作上，而非教师授课，需完成相应任务，采用竞争性评分。 　　团队分工完成后，需要指定相关的规则或约定，如：准时参加团队会议，如有时间冲突，应提前告知其他队员；尊重他人，批评想法而不是人；接受建设性的批评，而不要当作是对自己的批评；所有成员均参与团队任务，并均分工作量；对自己的行为、想法、言论负责；团队会议要及时并围绕主题，避免跑题；留出足够的时间参加团队会议等。团队成员之间在完成相关任务后，需相互给予竞争性打分，分为出色、良好、尚可、需改进四级。 　　通过以上的团队合作模式，开展相关实践活动，很好地培养了学生的团队合作能力和交流与表达能力，使学生了解团队对于解决一项工程任务时的重要性，并在实践中能自觉地参与团队学习。该团队运行方式在多层次机电类实践项目中进行了实施，总体效果良好。 　　二、多模块、分层次的实践教学平台的应用实践 　　1. 案例（A1）：基于Proteus的单片机仿真实验 　　该平台主要针对学生人数较多而实验台套数较少的实际情况而特定集成开发的实验平台及实验指导书，共开发了8大典型实验，包括：单片机I/O口控制实验、定时器输出PWM实验、串转并的I/O口实验、继电器控制实验、直流电机实验、并行口直接驱动LED显示、串行模/数转换实验、8255并口扩展实验等。在众多的单片机实验室仿真软件中，Proteus仿真软件具有较大优势，特别是用在单片机的仿真实验中具有绝对优势。该系统可以和Keil uVision进行联机调试，可以实现对模拟电路、数字电路、模数混合电路、单片机及外围器件进行系统仿真。 　　该平台及实验报告已在“微机原理及应用”及实验课程中拓展推广，作为补充实验内容，学生在业余时间自行训练。该平台的建立，推进了微机原理及应用课程实践教学模式的改革，起到了较好的实际效果。 　　2. 慧鱼创新组合实验（A2） 　　本创新实验平台为学生提供各类“慧鱼”创