提升项目书面材料

1、编号:2009年度本科教学实验室发展与提升项目立项书面材料项目名称： 深圳大学机械创新实践教学基地建设 项目所在学院/部： 机电与控制工程学院 申请经费（万元）： 240项目负责人:彭小波李积彬杜建铭联系电话表日期：2010-5-10项目建设必要性本项目通过在深圳大学理工科专业本科教学中实施创新教育改革试验， 探索 影响创新型人才成长的教育 “环境” 因素，研究培养创新意识与创新能力的有效 方法，建立一套创新教育体系，建成面向一个创新教育的实践基地。1.1 项目对创新教育的促进作用创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。 21 世纪的 中国迫切需要具有

2、创新意识的人才， 在面向 2 1 世纪的高等教育改革实践中 “高 等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才” 以适应知识经济 时代和我国社会主义建设事业的需要 , 无疑是一项十分紧迫的任务。中国教育也 将把培养创新意识和创新能力作为教育改革的一个重点。 培养学生的创新能力是 培养大学生工程素质的基础。 高度重视学生创新精神和创新能力培养， 造就适应 新世纪知识经济要求的创造性人才 , 已成为高校的重大历史使命。高等院校在高 级创新型人才的培养方而具有举足轻重的地位 , 因此深化教育体制改革 , 大力开 展创新型教育培养创新人才己成为当前高等教育改革的重点。创新型人才应该具备的基本

3、条件是： 创新意识、基础知识、 专业知识和实践 能力。在这一点上， 高等教育起着不可替代的作用。 传统的高等理工科教育十分 注重知识和技能的传授， 注重具体专业的实践能力培养与训练。 多数毕业生只能 胜任按所学专业分配的工作。 然而，当今世界知识更新技术进步之快和学科交叉 之广不可避免地造成所学与所用之间的脱节。 随着高等教育的大面积普及和拓宽 专业、加强基础的改革， 毕业生的能力将更多的体现在知识更新的能力、 处理问 题的能力、创新意识和创新能力。高等本科教育的作用也将转向全面素质教育。 为了在高校中全面推行素质教育，教育部五年来实施了“高等教育面向 21 世纪 教学内容和课程体系改革计划”

4、 ，通过合并专业、 压缩学时和调整课程内容等教 学改革措施， 为培养高素质的创新人才营造了一个客观环境。 现在提出创新教育 就是要在此基础上主动地、有计划地的培养学生的创新意识和创新能力。创新能力的培养 , 同时也是就业和办学质量和办学水平的重要标志。为提高 大学生的创新能力 , 许多国家都把培养创新型人才摆在战略的高度加以重视。美 国、德国、日本等发达国家的知名大学都建立了创新人才教育体系。 国内多所高 校率先组建以工程培训中心、 创新实践基地为代表模式的新型校内工程创新实践 教学基地。 目前以学生创新基地为中心、 以各类创新活动为主题的一种新型创新 能力培养模式正在逐步形成。中国与西方发达

5、国家在教学思想和教学体系上有很大区别， 其中一个最大的 区别就是在创新教育方面。 我们以往也强调创造性， 但是我们的教育体系和学生 的“学习环境”（教学模式、 实验模式、考核模式等） 并不适合创新人才的成长， 因此创新人才总是凤毛麟角。 新时代的创新教育是面向全体大学生进行的创新素 质的教育，必须要从改革教学体系和“学习环境”入手。这也正是本项目立项的 依据。深圳大学培养学生创新能力的方面已经开始相应的改革 , 也取得了一定的效 果,但到目前为止还只是教学环节的局部调整 ,效果并不明显 ,在实践教学和实践 教学基地建设方面还存在以下问题：1、适合开展创新实践的仪器设备不足。创新实践不等同于工程

6、实训，其活 动表现出很强的非计划性， 需要给学生提供一个能随时上设备操作， 同时又能保 证加工过程安全的实践环境， 以便于其开放性思维能及时得到验证。 因此，建立 一种适合创新人才培养的模式是实施创新教育的关键。2、实验、实习和设计等实践教学环节按照各自体系安排且封闭式教学，实 践教学内容以验证性实验和模拟性训练为主，与工程实际结合少，缺少创新性、 应用性和综合性；3、实验室和实践教学基地大多是按照满足各门课程所需开设的试验、实习 进行建设的，场地、设备分散，缺乏系统性；本项目的实施， 将对我校培养高素质的创新型人才具有重要意义， 对于全国 地方院校创新型人才的培养也将有一定的示范作用。 深圳

7、大学承担这一教育改革 项目有以下优势：1、地缘优势：深圳大学毗邻港澳，与国际一流大学有广泛的交流和合作， 便于学习国外的先进教学经验； 同时，深圳大学地处深圳市高新技术园区， 与园 区中许多高新技术企业以及活跃于其中的创新人才有着广泛密切的联系和交流， 拥有建立创新教育基地的地缘优势；2、人才优势：深圳大学有一只年轻的、高水平的教师队伍，本项目组中的 许多教师有在国外学习和工作的经历，了解国外的教育思想和教育体系。3、教改基础： 深圳大学的教学研究气氛非常活跃， 教师积极参加教学手段、 教学模式、 教学计划的改革， 并已取得了一定的成绩。 工程技术学院所开展的科 研实践和工作室教学等研究已经为

8、该项目的实施打下了基础。4、示范作用：作为一所地方性大学，深圳大学与全国其他地方性大学在规 模、资源配置和生源条件等方面是相似的， 本项目所取得的成果将具有示范性和 可移植性。1.2 项目是完善学科建设的需要目前深圳大学机电与控制工程学院已经拥有 “广东省名牌专业” 机械设 计制造及其自动化专业， “广东省机械基础实验教学示范中心”和“深圳大学工 程训练中心”，覆盖了机械学科的基础理论教育、实验教学和工程实训。从建设 完整的学科教育体系和提升人才教育层次的需求出发， 非常有必要引入创新教育 环节。“深圳大学机械创新实践教学基地”如能成功组建，其将与现有的上述教 学环节一起， 构成覆盖学科基础理

9、论教育、 实验教学、 工程实训到创新教育的完 整学科教育体系， 从而丰富深圳大学机械学科人才培养的层次， 完善该学科的人 才培养体系结构。1.3 项目对实验教学的支撑本项目可以适应如下课程实验教学的需要： 机械工程、 控制工程、 机电一体 化、工业工程、计算机控制、工业自动化、模式识别、机器人学、机电工程训练 等。从深圳大学机电与控制工程学院的课程体系来看， 本项目可以支持如下课程 的一些重要实验教学需求：1、机械设计制造及其自动化专业相关课程本项目的建设， 为机制专业相关课程如先进制造技术 （课程号：23110113）、 机电一体化系统设计 （课程号：23110118）、计算机数控技术（课程

10、号：23110121）、 机器人技术（课程号： 23110123）、机电控制工程（课程号： 22110112）、微机 原理与接口技术（课程号： 22110108）、检测技术（课程号： 22110113）、电气 控制与PLC（课程号：23110109）、电子技术（课程号：22110104）、机电传动 与控制（课程号： 23110104）、机械设计（课程号： 22110114）、机械原理（课 程号： 22110110）、计算机辅助设计（课程号： 23110111）等，开设机类、电类、 计算机类、控制类、管理类的综合性、设计性、探索研究性实验，强化学生进行 机电系统设计与制造、 机电一体化、 过程自

11、动化等方面基础知识的学习、 科学探 索和创新以及系统设计开发与实现，提供模块化的、开放的、先进的、综合性实 验平台和集成实验环境。2、自动化专业的相关课程本项目将为我校自动化专业的相关课程的基础理论 （原理） 实验、应用实验 和学生创新活动提供一个理想的、 先进的、 综合性实验平台， 尤其对于自动控制 理论在设备、系统（过程）的计算机自动化控制方面的应用提供良好的实验环境。 可以对以下课程的相关实验提供支持：运动控制系统（课程号：23110215）、过程控制系统设计（课程号：23110216）、 自动控制系统设计（课程号： 23110216）、机器人技术（课程号： 23110218）、 计算机

12、网络与DCS（课程号：23110213）、DSP系统设计（课程号：23110210）、 自动控制原理（课程号： 221102010）、现代控制理论（课程号： 221102014）、 检测技术 （课程号： 221102010）、微机原理与接口技术、 自控原理实验技术 （课 程号：23110203）、电气控制与PLC（课程号：23110207）、数字控制技术（课 程号： 23110211）等等。3、毕业论文（课程号： 22110115）本项目的实施可以为机械专业、 自动化专业、 工业工程专业方向、 计算机应 用、管理（工程）专业的本科生开展毕业设计，提供一个良好的、开放的、先进 的综合性的系统平台

13、， 能够为他们毕业设计中的理论研究、 系统设计与开发提供 应用与实验支持，这些结合实际应用系统的毕业设计使学生在设计过程中既感兴 趣又得到了全面的训练和提高。4、假期实习（必修）利用已经建成的深圳大学校外假期实习基地， 形成具有自身特色的本科生假 期专业实习模式和构建相应的教学体系。5、其它课程 本项目的建设对于我校管理（工程）、计算机甚至材料、光信息和光电子等 专业相关课程的基础实验、 综合性实验和学生的实践、 创新， 也提供相应的强大 支持。本项目的设施将为满足我校全面贯彻落实素质教育和进行创新实践教育提 供了新的途径和注入新的内容， 体现光机电一体化的创新设计， 让学生学习先进 工艺知识

14、， 获得对先进制造模式及方法的认识和体会， 具有一定的对现代先进制 造设备、加工制造系统进行操作与管理的能力， 从而可在较高层次上提高学生包 括工程素质在内的综合素质， 培养其创新精神和创新能力。 这必将对于本专业人 才培养计划的实施、 落实和在实践中不断地进行革新、 丰富和发展， 起到极大的 推动作用。 也必将为能够源源不断地培养出满足我国经济快速发展需求，特别是以深圳为代表的珠江三角洲地区的飞速发展的，具有扎实、宽广专业基础知识、 开阔视野和创新能力的机械设计制造及其自动化高级工程技术人才， 为推动区域 经济乃至我国经济快速地、可持续地成长奠定人才基础。项目建设基本情况仪器设备名称原有设备

15、数量申购设 备数量规格型号米购方式单价（万元）总价 （万元）1微型车床（台）02自行采购2.552、车床附件（套）02自行采购0.20.43、微型铣床（台）及配套设 计平台05自行采购4.2521.254、铣床附件（套）02自行采购0.515、制作材料套件（套）010自行采购0.556、演示用微型车铣复合试验 台架（套）及辅助工具05自行采购1.969.87、钳工台及台钳等（套）03自行采购0.82.4&台钻23自行采购0.250.759、砂轮机02自行采购0.180.3610、常用配件（齿轮、联轴 器、带传动配件、丝杆、导 轨、遥控器等）（套）01自行采购9.59.511、高精度示波

16、器01自行采购1.21.212、手持式数字万用表04自行采购0.030.1213、机械加工工量具（金工 工具、水平仪、花岗岩平台、 主轴心棒、微米表等）02自行采购2.24.414、机械检测工具（块规、 铸铁角尺、高精度表座、编 码器测试仪等）01自行采购8.08.015、光电检测元件（光栅、 光弹仪、光电编码器等）（套）01自行采购7.57.516、机床通用测力仪01自行采购9.69.617、汽车车架、车身及控制 系统实验台架01自行采购9.59.518、机电系统动力学多领域 统一建模平台01自行采购9.69.619、数字图像相关位移测量 仪01自行采购9920、气动、液压系统仿真模 型库0

17、2自行采购4.99.821、慧鱼创意组合模型01自行采购9.969.9622、虚拟现实仿真系统020自行采购12023、TiPDM产品数据管理系统01自行采购9924、工程图创新练习习题库01自行采购0.30.325、电控汽油发动机实训台 及附件01自行采购6.56.526、自动变速器实训台及附 件01自行采购7.57.527、创新设计综合实验系统01自行米购3.23.228、机械方案创意设计模拟 实施实验仪01自行采购7.27.229、机器视觉系统01自行采购9.89.830、控制系统设计仿真平台01自行采购2.72.731、单片机编程器05自行采购0.2132、单片机仿真器15自行采购0.

18、4233、电机驱动器组合12自行采购0.981.9634、教学工业机器人01自行采购4.54.535、气动机器人包05自行采购0.261.336、通用激光测量仪01自行采购2.42.437、注塑模架与模具制作工 具010自行采购1.51538、气动综合实训台（含气 动控制，电气控制，PLC控制）22自行采购3639、运动控制卡12自行采购0.91.840、调速系统（含 HMI、PLC 伺服驱动器、伺服电机、光 电编码器、电缆、接插件、 附件等）01自行采购2.52.541、信号发生器02自行采购0.61.2合计240.00三、项目建设的目标及任务3.1项目的建设目标1、探索培养大学生创新意识的

19、方法，总结规律，创造条件，为“创新设计”课程提供更平等的、更开放的互动式教学“环境”。“创新设计”课程的关键是设计创造一个符合创新意识培养规律的课堂教学环境。2、改革专业课教学模式，通过工作室、项目、案例分析、小组活动等教学 形式，使学生真正成为教学活动的中心，使学生的综合能力得到提高。争取在 2012年有50%勺专业课教学以上述方法为主。此项改革的关键问题是解决教学内 容的合理取舍、教材或讲义的编写、教学效率的矛盾和教学效果的考核。3、探索实验教学模式的改革，减少验证型和模仿型的实验，代之以自主设 计型和综合型实验。实现这一目标的关键是构造一个具有相当的兼容性的实验平 台和一套实验组织、考核

20、与管理措施。4、在2010年以前建成一个基于校内、延伸校外、虚实结合的创新实践基地。 它的校内部分是一个全天候面向学生开放的创新实验室，校外部分是若干个高科 技企业，创新实验室、高科技企业、学生宿舍之间通过计算机网络共享资源。实现这一目标的关键问题是建立一套创新实验室的运行管理机制和建立校企之间 的互惠机制。5、在继续吸收高年级学生参加教师的科研活动的同时，组织学生开展以学 生为主体的课外科技活动，提供指导，提供场地、设备和经费。在以上各项工作的基础上，总结创新教育的规律，建立一套完整的创新教育 体系。将创新实践基地建设成以实践教学为重点的先进的教学实践基地，成为培养学生创新精神、创新能力和提

21、高学生动手、动脑能力等实践能力为重点的创新 实践教育基地，使之成为创新教育与实践系列课程体系、内容、方法、手段改革 研究的实践基地，大学生创业实践教育与训练基地、大学生科技活动研发实践基 地。本项目方案结构图1所示。3.2项目的具体实施内容与可行性分析组织保障：探索创新教育规律，建立创新教育体系是深圳大学机电与控制工 程学院未来教学改革的主要任务，而本项目则是这一任务的核心和主线。 针对我 院机械制造及其自动化、自动化专业的特点，由本组成员分别牵头负责组织任课 教师承担如下各个子内容的研究。学院在安排教学工作中将切实保证本项目教师 的研究工作和研究条件。1、硬件建设按照为“产品研究、开发、制造

22、、检测、使用、维修、改进”工程链全过程 服务的“工程模式”，采取调整、充实、自行研制实验设备与厂校共建等方法， 重点建设和完善生产认识、综合训练、工程应用、创新设计等四个实践与创新教 学模块所需硬件的设施。购置小型/微型车、铣床、线切割机、机械创新系列仪 器设备、检测设备，以及典型的试验设备，比如全自动发动机试验台架等试验设 备，为学生的创新活动提供必要的试验设备。建设创新产品展示室、创新产品设计室和创新产品制作室，为师生进行创新 设计提供一个开放、系统、安全的实践环境。图1本项目方案结构图2、软件建设购置新版 Pro/E 、MSC、MasterCAM、MoldFlow 等系列软件，为创新实践

23、提供 必要的设计和分析平台。健全规章制度， 编制实践教学基地工作条例、 开放管理办法、 教师岗位职责、 学生实验与实习守则、实践教学基地仪器设备使用管理办法等规章与条例。编写实践教学指导用书，满足实践教学需要。 改革了实践教学考核办法。采取综合考证制度和奖励优秀实践学生等措施， 充分调动了学生参与实践学习的积极性。 在各个实践环节安排充分的自由支配时 间和灵活实践内容， 让动手能力强的学生有发挥的余地， 实行学生创新项目加分 等办法，激发学生的学习热情。3、实践教学切入方向（1）机电产品的设计构思与实践本实践结合机械原理、 机械设计等课程， 为学生提供方案创意设计的模拟实 施环境, 通过多功能

24、机械零部件的积木式灵活调整 , 优选机械设计方案 , 并按比 例制作、组装机械的实物模型 , 观测机构的运动情况和动态特性 , 训练学生的创 新思维和动手能力。具体实践内容有 :1）创意组合。根据自己的构思 , 选用不同的机械模块 , 组合设计各种机电 产品实物模型 （ 如机械手、翻包机、升降台、铲车、包装机械等 ） 。2）主题设计。根据给出的命题 , 构思设计方案 , 制作实物模型 , 达到规定 的功能要求。3）动态特性分析。对创意组合和主题设计的机械进行动态特性分析, 改正机械机构 , 以提高性能。4）零部件制作。制作机械零部件 （模型材料 ） ，了解机械结构工艺性 , 提高 实践动手能力

25、。（2）机电控制系统创意实践学生在完成机电系统 “接口电路与编程” 、“逻辑顺序控制” 等基本实验后 , 通过本实践的强化训练， 进一步加深对机电控制系统工作原理、 组成结构、功能、 性能等的认识。 掌握机电控制系统的设计与开发方法， 得到设计与开发的实际工 程训练,激发创新意识； 并锻炼独立工作能力和团队协作精神。 具体实践内容有：1）机电控制系统组成结构、性能分析。将已组合好的系统展示给学生, 要求学生独立分析系统的功能和机械零部件、控制元器件的工作原理和组成结构 ; 并模块化分解和组合整个系统，掌握系统 （ 包括机械执行和电气控制部分 ） 的设 计与开发思路。2）机电控制系统设计实践。要

26、求学生相互合作 , 根据范例（自动化机械 ）， 利用所提供的机械零部件和控制元器件组建相应的机电传动控制系统 , 并对所 组建的系统进行编程和测试。3）主题创意实践 （ 按自选功能和性能要求 ） 。要求学生通过调研或资料检索 , 按自选或给定的命题 , 针对功能和性能要求 , 提出实施方案 ; 与指导教师讨论 通过后 , 以小组为单位分工协作 , 设计并制作机电传动控制系统 （ 模型） ，并对所 组建的系统进行测试与评定 , 最后提交研究与开发报告。（3）虚拟仿真、CAD/CAM/CA的编程与实践对三维设计所建立的实体进行数控加工的编程与仿真 ,通过模拟训练 , 使学 生掌握CAD/CAM/C

27、A和加工原理,增强零件设计的创新思维和实际动手能力。具 体实践内容有 :1）零件设计的三维构思建模。要求学生利用三维设计软件 , 进行异型曲面 零件的三维设计。2） 零部件结构、强度与性能分析。要求学生能利用 CAE软件，完成强度分 析，模流分析。3）数控加工编程的编程与仿真。要求学生对设计的异型曲面零件进行工艺 分析及刀具路径选择 , 并进行三维切削路径 NC 代码编制。4）数控机床的操作实践。 要求学生调整数控机床、 工件安装、程序输入 , 进 行实物加工。5）机械制图虚拟教室、虚拟装配、数字样机等方面的实践。自 2006 年起，学院已经开设了“平面机构创意组合实验”、“基于 CDIO 能

28、力培养的机械原理课程改革” 等设计型与综合型开放实验与教改项目， 取得了 良好的教学效果。2008年，深圳大学重点教改项目“产学合作 CDIO人才培养模 式试验”开始在我院实施。其中的“本科生早期参与工程实践”子项目，让本科 生在一、二年纪就以课外科技活动的形式参与到工程实践中来，采用课堂讨论、 游戏、竞赛等多种形成，形成一个师生平等、互动的环境，让学生通过不断的尝 试、体验，逐渐培养求新、创新的意识，初步形成了创新型教学的培养机制。自 2004 年起，学院组织师生参加历年全国大学生机械创新设计大赛，不仅取得了 优异的成绩，更重要的是， 培养了一批具备创新思维、 了解创新方法的师资人才， 使得

29、机电产品的创新设计实践具备了合适的人才结构和必要的实践经验。3.3 项目预期的成果和效果1、在深圳大学建立一个面向高素质创新人才培养的创新实践基地并投入运 作；2、探索面向高素质创新人才培养的教育教学体系，并力争成为全国地方院 校创新教育的一个示范基地；3、培养若干教师和实验人员，能够从事创新实践相关的课程体系建设、承 担相关实验室建设、运作、使用、维护和教学；4、教学研究与科学研究相结合，发表一定数量的教研和科研论文。5、注重师生互动，继续组织学生参加各级创新大赛，在国家级、省部级创 新大赛上获得优异的成绩。3.4 本项目教学改革的特色与创新1、创新实践教学是以学生动脑动手的创造性实践活动为

30、中心 , 学生是参与实 践的主体 ,教师进行指导、 引导和辅导。 教师要把学生推到主体位置上 ,让他们真 正成为活动的策划者、 组织者、 实施者和评价者。 本项目始终贯穿着以学生为中 心的思路。 无论是课堂教学还是实践教学， 都从学习者的学习成长过程与环境这 一视角来观察分析问题，这是与素质教育、创新教育本身相一致的。2、本项目设计了一个全方位的创新教育环境，从入学到毕业，从课内到课 外，从学校到企业，针对各年级学生的特点 , 建立符合其特点的创新活动和培训 体系, 激发学生的创新欲望 ,使学生在四年的学习中建立创新意识，掌握基础知 识，锻炼工作能力。3、“创新设计课程”、“工作室教学模式”是理工科教学中的新思想、新 探索，也是创新教育的活力所在。4、建立全新的评价机制 , 完善各种管理制度。 改革传统考核方式提供多种评价机制重点考核学生实践参与程度和创新能力。5、开展课外科技创新活动 , 营造浓厚的科技创新学术氛围。 建立系统的竞赛 机制