摘 要：基于“回歸工程实践”的理念，引入以学生为中心的CDIO及ELED工程教育模式，以培养学生的解决工程实际问题的能力为目标，近些年来，湖南工业大学国家级特色专业机械设计制造及其自动化专业围绕包装机械系列实践教学环节，不断推进工程教育改革，逐步探索出一条卓有成效的包装机械设计工程师培养途径。
关键词：回归工程实践；实践教学；包装机械
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）21-0152-03
Abstract： Based on the idea of returning to engineering practice， introducing the CDIO and ELED engineering educating pattern， to cultivate students" engineering ability as a goal， in recent years， mechanical design & manufacture and its automation， which is a national characteristic specialty of Hunan University of Technology， has been continually pushing the reform of engineering practice， surrounding the practice teaching part of the series course of packaging machine and tracked out an effective way to cultivate designing engineer for packaging machine step by step.
Keywords： returning to engineering practice； practice teaching； packaging machine
前言
包装机械种类繁多，更新换代快，并且机构多而且运动复杂，目前包装机械正向高速化、自动化方向发展，控制系统广泛采用机电光液气综合技术、微电子技术、电子计算机技术、机器人技术、控制与驱动技术等高新技术。特别是控制和驱动技术，它已成为包装机械结构领域中的关键技术，其中占优势的是电子运动功能。传统的包装机械主要是采用机械式控制，如凸轮分配轴式，后来又出现了电子控制、光电控制、气动控制等控制形式；接下来开发的第二代自动化设备中，越来越多的功能从机械动力轴转移到电子驱动系统中，逻辑功能仍然由PLC系统控制；完全电子化的第三代具备了伺服技术的一切优势。
与国外包装机械比较，我国包装机械设计水平相对落后，如自主开发产品少、创新能力薄弱，以消化吸收国外同类产品为主。从而导致我国生产的包装机械以小中型设备居多，成套大型的设备少，技术含量整体水平不高，国际上竞争优势不强。这与缺乏包装机械技术人员有很大关系。
我校的机械设计制造及其自动化专业包装机械方向是立足湖南工业化背景和全国包装机械行业背景，以提高办学质量和突出包装机械特色为宗旨，致力于培养能在包装机械工程领域从事现代设计、制造、管理等方面工作，能够跟踪包装机械领域新理论和新技术，能适应包装机械发展需要、具有创新精神的应用型高级专门人才。该专业基于“回归工程实践”理念多年来围绕包装机械系列课程进行了不断的探索和改革，本文就实践教学环节进行介绍。
一、进行包装机械系列实践教学改革，让新理念先行
“回归工程实践”是国际高等工程教育发展的历史趋势。如国外大学的CDIO和ELED教学模式就是基于实现回归工程实践的目的的。
1. CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate），是基于现代工程产品、过程或系统生命周期的4个阶段——构思、设计、实施与运行提出来的CDIO教育方法。CDIO的课程特点可归结为4个方面：
（1）背景特性
强调工程教育的背景性是CDIO课程的精髓，即将工程产品、系统或过程的构思、设计、实现和运行的生命周期，作为工程教育的真实环境。
（2）关联特性
CDIO课程的关联特性体现在五个方面。第一，强调知识与能力的关联；第二，强调能力与态度的关联；第三，强调数学、科学、技术与工程知识的关联；第四，强调个人能力、专业能力、人际交往能力与工程实践能力的关联；第五，学习进程顺序的整合、课程计划与学习效果的整合。
（3）“出口”特性
CDIO课程的出口特性指的是，课程设计尤为关注工业界和企业雇主的需求，关注工科毕业生未来的职业出口。
（4）做中学
CDIO课程的“做中学”特点，以基于项目的团队学习为载体。
CDIO的先进理念能够抓住工程教育的精要，面向工程实践，这一创举引领了国际工程教育改革的潮流[1]。
2. ELED（Experience-Led in Engineering Degree）课程是在工程学位计划中植入更多的“经验导向”类型的课程。
ELED课程是伦敦帝国学院的特色，伦敦帝国学院以“为学生提供足够的工业经验”作为工程教育课程改革的主导方向。ELED课程共有诸多特点，具体表现在以下6个方面：经验导向的课程设计；工业界对课程的输入；类型多样的经验课程；学生自主学习的方式；重视非技术能力培养；项目源自“真实世界”[1]。
国外大学的CDIO和ELED教学模式，体现了“以学生为中心”的学习观，表现在“做中学”、认知学习、合作学习和经验学习中，它们都是归纳式的深度学习，特别适合工程学习的特点，都能实现回归工程实践的目的。
我校该专业不断地将国内外工程教育的新理念新方法引入到包装机械系列实践教学环节中。
二、基于CDIO理念改革实验训练教学，增加自主创新项目
我校该专业为改变原有教学体系中验证性实验多，综合性、设计性实验少的状况，設计出一系列综合性、设计性实验、实训项目，使实验教学由被动模式转变为主动模式，提高实验的科技含量[2、3]。依托科研项目，已开发出包装机械特色自主创新实验项目——特定轨迹机构的速度优化实验，这些实验以开放性实验的形式开展[4]。实验的过程、结果、具体目标等不是固定不变的，学生从实验方案的构思（conceive）、实验步骤的设计（design）、实验实施过程（implement）和实验的操作（operate）全流程主动参与。
对为期一周的包装机械综合训练进行了初步的探索，以实验室现有的设备或自拟设备为对象，进行包装工艺过程、工作原理分析，绘制或设计传动系统图、关键机构的机构简图，工作循环图、控制原理图，完成零部件及整机的CAD建模。采用adams对关键机构进行运动学仿真分析。
这种基于CDIO的自主创新实验训练很好地培养学生的自主学习能力、知识应用能力、动手实践能力以及系统掌控能力等。
三、基于ELED经验导向教学模式，推进生产实习的改革
企业是ELED经验导向的教学方法的最佳场所，企业能为学生提供高质量的工业经验。
根据机械设计制造及其自动化专业包装机械方向的特点，选择规模大、效益好、机械加工门类齐全、满足实习教学条件的企业单位——湖南千山制药机械股份有限公司，建立稳定的校外实习基地。该基地生产产品是针对制药行业的包装设备，专业对口，距离学校一个小时的车程，交通便利，拥有一支素质高有社会责任感的技术人员和职工队伍，为教学计划规定的实习提供场地和指导人员。2004年至今每年接纳我校该专业包装机械方向2-3个班80-120人的学生开展实习。
每年为期十五天的实习安排如下：1.第一天入厂，在多媒体会议室由人力资源部经理对全体学生关于企业发展历史、公司产品、企业文化等进行介绍，同期安排安全专员进行安全教育，然后由3位车间主任分别带领参观企业所有车间，对公司的概貌有个整体的认识。2.实习以分组深入车间跟班实习为主要形式。将每个班级由班长分成3组，由组长带领组员到金工车间、2个装配车间等3个车间向车间主任报到，各车间主任再将学生细分成若干组，指派车间班组师傅指导学生，如在装配车间学生跟着师傅动手装配部件，定期轮换车间和车间班组；厂方安排的实习任务完成后，再由指导老师指定实习任务。3.安排电器工程师、机械工程师和模具工程师进行讲课和现场指导。4.安排到其他厂家进行参观，如株洲钻石工业园、株洲时代新材料股份有限公司、长沙智能机器人研究所、长沙百事可乐饮料有限公司。
积极寻求新的管理机制，将每班学生分为3个小组，实施组长负责制。实习小组内可进行自学、讨论、咨询、实践等多种学习方式，充分发挥各成员的优势，小组成员团结协作。指导老师随机抽查实习任务完成情况并指导，抽查形式以学生汇报为主。每次离厂前集中做个总结，先由组长考核组员的实习成效，每组派代表进行当次的实习汇报。定期在多媒体会议室进行正式的学习和交流，提前利用课余时间做好准备，由每组成员协作查阅资料，制做PPT，派代表进行汇报。指导老师起过程导向的作用，让尽量多的学生参与到具体实习组织工作中去，如由班长联系住宿和交通，组织学生入住乘车，派专人联系长沙百事可乐饮料有限公司的实习事宜，由专人确定市内的交通方案并带队前往长沙智能机器人研究所，由学生做工程师讲课时的开场白和结束语，由学生下达实习任务。采用新的管理机制，生产实习有序有趣进行，学生们体验到了学习和实践的乐趣[5]。
四、开展校企合作，加强教师队伍建设
高校与企业的合作是ELED经验导向的课程实施的保障。要使企业成为课程开发和实施的真正伙伴，才能为课程提供人员、资金、技术、场所和设备的支持，才能为学生提供高质量的工业经验。该专业多渠道派遣教师参加培训、包装机械博览会与企业交流，建设有创新精神、与时俱进的师资队伍，为回归工程实践的包装机械工程教育构建一个核心的智慧平台。
2004年建立的实习基地单位湖南千山制药机械股份有限公司为该专业师资队伍建设提供强有力的支持，可随时接待教师参观、交流和实践锻炼，十三年来共接纳该专业十多名老师的参观学习。我校大力资助专任教师赴企事业单位实践锻炼，作者于2016年上半年在湖南千山制药机械股份有限公司进行为期3个月的锻炼。通过参与企业单位的生产活动，了解企业的生产组织方式、工艺流程、产业发展趋势等基本情况，增加自身的知识储备，完善专业知识结构，提升实践能力和增加企业工作经历。通过与企业单位的有效沟通与对往届毕业生的跟踪调查，了解企业的用人需求，了解专业岗位群的技能、能力要求及发展趋势，及时调整人才培养方案。通过参与工程项目，做到理论联系实际，提升专业技术开发能力，并为教学提供典型案例。2012级的3位学生以该公司采血针组装设备的升降机构为对象做了包装机械课程设计，2012级的两位学生以采血针组装设备为对象做了毕业设计。
该专业近三年来派遣多名教师参加全国制药机械中国国际制药机械博览会，今年3月份派遣2名学生参加中国国际包装工业展sinopack展会，今年5月份派遣1名教师参加德国杜塞尔多夫国际包装展Interpack展，让老师和学生接触行业的先进技术，把握行业发展的最新动态，并在博览会上与包装设备企业建立联系。在2016年春季博览会上第一次接触湖南达嘉智能包装设备有限公司，自此与该公司建立了良好的合作关系，已在该公司完成了连续两年人数达到500人的认识实习，2017年暑假已派一名学生做为期1个月的假期学习工作。
通过理论教学的第二课堂——包装机械QQ交流群，我们与很多包装设备企业建立了联系，欧华包装设备（河源）有限公司就是最具代表的企业。该公司得知我校机械设计制造及其自动化专业的包装机械特色后，于今年4月份第一次来校招聘和洽谈项目合作，目前已有3名学生进入该公司工作。随后今年5月份学院派3名教师到欧华包装设备（河源）有限公司进行实习基地挂牌、技术指导，并进入深层次的项目合作关系。参加Interpack展的教师在展会现场与公司高层进行深入的现场交流。为公司设计的凸轮连杆机构能大大减少振动和噪音，并提高预制袋包装设备的生产能力。该凸轮连杆机构及预制袋包装设备为课程设计和毕业设计成为提供了真实的工程课题。
五、结束语
基于“回归工程实践”理念，将CDIO和ELED教学模式融于包装机械实践教学环节中，开展校企合作，为学生提供真实的工程环境，探索出一条大大提高学生解决工程实践问题的能力和学习积极性的可行之路。
参考文献：
[1]崔军.回归工程实践：我国高等工程教育课程改革研究[D].南京：南京大学，2011.
[2]窦艳涛，蔡晓君，曹建树，等.工程教育专业认证下的机械基础实验课程改革[J].大学教育，2016（7）：142-144.
[3]邝溯琼，杨定新，陶利民.构建开放式实验教学模式培养创新型人才[J].高等教育研究学报，2012，35（3）：100-101，114.
[4]贺兵，吴吉平，符浩，等.基于变速原动件的四杆机构轨迹和速度双目标优化综合[J].机械传动，2016，78（04）：1004-2539.
[5]张先勇，冯进，汪建华.CDIO理念下机械专业生产实习改革研究与探讨[J].中国电力教育，2011（28）：139-140.