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CDIO理念电气专业综合实训改革探索 摘要:本文以应用型本科院校电气工程专业综合实训教学改革为例，基于CDIO工程教育理念，提出了以工作下料机械臂实训项目教学改革的新模式，进行了“构思—设计—实施—运行”4个阶段的教学设计。实训效果表明，基于CDIO理念的工作下料机械臂实训项目，可以有效提高学生的实践能力和团队协作精神，更好地满足企业对工业机器人人才的需求。 关键词:机械臂；工程教育；CDIO；电气专业；教学改革 1引言 近年来，随着“中国制造2025”强国战略的提出以及我国产业的转型升级[1]，企业对员工的要求更加严格。《中国制造2025》明确提出了将“高档数控机床和机器人”作为大力推动的重点领域之一，必须加快突破机器人本体，减速器、伺服电机、控制器、传感器与驱动器等关键零部件及系统集成设计制造技术等技术瓶颈[2]。这将成为我国产业转型升级的重点。并且随着我国人口红利的逐渐消失，人力资源成本的不断上升，企业必将越来越多地采用工业自动化生产线来取代人工，从而降低成本，提高生产效率和产品品质。作为一所地方应用型本科院校，如何在进行人才培养时形成新的教学理念，改变传统信息加工式教学模式，提高学生实践应用能力[3]，加快培养满足企业要求、具备工程素质、能够适应企业在工业机器人相关工作岗位需要的人才至关重要[4]。为此，在电气工程专业的实践教学改革中，引入CDIO工程教育理念，并将CDIO工程项目思想应用到电气工程专业的综合实训教学中，具有重要的意义[5]。 2CDIO工程教育理念及项目教学法 CDIO工程教育理念是由麻省理工学院、瑞典皇家工学院等4所欧美院校提出的一种新型工程人才培养模式，该模式由汕头大学在2005年最早引入我国高等院校教学改革实践中，旨在培养学生的工程创新能力[6]。CDIO以从产品研发开始的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程间的有机联系为主要方式学习工程理论、方法与经验[7]，主要以培养学生适应工业企业需求的实践能力、工程意识、操作能力、团队精神以及系统理念等综合实践能力的一种新型工程人才培养模式。因此，CDIO工程教育理念尽可能采用接近工业企业生产实际的综合性项目作为实践教学、训练的载体。而项目教学法是通过一个完整项目实施过程来达到实现教学目标的方法，与案列教学法相似[8]。其目的在于通过一个完整接近企业实际综合项目的实施，使学生在理论水平、协作能力、个人能力以及与社会、集体相互协调合作能力得到训练与提高。徐州工程学院作为一所从专科学校升级的地方应用型本科院校，在电气工程及其自动化专业的培养上更注重学生的应用实践能力、具有服务企业与社会的工作能力，以适应今后工作中解决企业生产实际问题的能力[9]。为此，通过在综合实训教学中引入CDIO工程教育理念，在综合实训项目中以企业需求为依据，以职业定位为导向进行设计。以学生在项目实施过程中的角色和企业评价反馈为主要教学效果及评价，不断完善和健全项目考核机制，开展符合企业需求的实训教学案列与项目。 3工业机器人综合实训项目设计 对江苏艾邦机器人有限公司、徐州金刚机器人有限公司、徐州赛义维电气技术有限公司以及徐州华恒机器人系统有限公司等多家企业的工业机器人应用岗位人才需求情况进行了调研。其岗位需求主要体现在机器人设计、机器人应用程序开发、机器人售前售后服务以及现场操作等4类需求，如图1所示。本文主要对电气专业综合实训课程针对工业机器人应用技术岗位技能需求进行开发。3.1实训项目平台简介。工业机器人实训平台采用工业下料机械手臂系统，主要由电源系统、控制器系统、检测系统、流水线系统、机械手臂机械结构系统及远程监控系统组成。其涉及机械学、电气学、力学、传感器技术、自动控制技术以及计算机控制技术等，适合电气工程专业学生系统变频调速技术、伺服电机理论、单片机知识、CAD技术、PLC技术、网络技术以及机器人技术等方面的知识以及系统的设计、维修及应用等，适合为服务地方经济发展的人才。3.2电气专业综合实训项目设计。根据机器人应用岗位特点及技术要求，将综合实训项目分为3大模块：（1）基础设计模块主要完成电气原理图设计、应用软件安装、基础硬件安装以及CAD图纸制作等内容；（2）应用开发模块主要完成机械手臂程序开发、PLC基本组网、网络通信组网设计等；（3）综合应用模块主要完成机械臂各模块的组成，机械与电气模块的设计、安装与维护，机械臂与PLC之间的通信、伺服电机的控制以及各检测模块的安装与使用。 4工作下料机械手臂实训项目设计 在工业自动化生产线上，如电子产品装配、建筑材料、化工等生产型企业，经常会利用机械臂来实现物料的运送，从而达到减人增效、提高劳动效率的作用。4.1实训任务描述在