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在国家城市化水平不断提高的今天，城市陆路交通的基础建设取得了大量的成果，同时为人民生活水平的提高、经济的发展奠定了保障。为了能够进一步提高各城市之间的经济、文化等交流水平，完善市政道路的建设工作就显得十分重要。面对在实际施工中存在的施工技术问题，为了不让其影响道路建成质量，所以必须对其采取适当的措施进行问题整治。
1 市政道路工程中施工技术出现的一些问题
1.1 道路路基防护施工技术问题
在进行道路施工的过程中，由于施工环境的影响，各地区道路施工地质状况存在问题，有些地方的路基施工地质土壤较为疏松、密实度不足，在处理施工后，虽然得到了强化，不过受到当地环境温度、湿度变化以及特殊雨水气候条件的影响，路基路面极易被外力损伤，造成道路病害问题的发生，所以必须加强路基防护技术的使用。
1.2 混凝土道路施工裂缝问题
道路出现裂缝后会使道路的质量直线下滑，并带来严重的安全隐患。不过，有时因为裂缝过为细小，施工检测人员无法通过肉眼进行辨别，之后在通车后车辆载荷的负压下导致路面裂缝不断增大、增多，在受到雨水天气侵蚀后，道路内部被渗入大量积水，最终造成道路坍塌等危害发生。裂缝的原因有很多种，常见的如混凝土浇筑完成硬化期间，因水泥释放出大量的水化热导致混凝土内部温度上升，且外部因散热过快造成内外温差大，在表面引起拉应力。混凝土作为一种脆性材料，在使用中抗拉强度较低，如果施工时配合比与搅拌等出现问题，就会导致路面抗拉强度出现差异，从而使路面抗拉强度最弱的位置首先出现裂缝。
1.3 道路排水施工技术问题
道路在施工中出现的排水受阻、积水排放不顺也是重要施工技术问题，这主要是因为道路排水系统不合理或者出现问题造成的。一旦道路排水管道等设施出现堵塞等问题，就会影响排水的效果。造成这种问题发生的原因主要是因为施工时管道铺设出现问题，局部管道使用后出现破损。还可能是管道质量不达标，在路面压力与水压的共同作用下出现损坏与破裂。
1.4 沟壑回填技术问题
在进行道路路基的处理中，需要开挖路基，进行施工。所以做好沟槽的回填对道路整体质量的影响十分重要。在进行沟槽回填的过程中要重视碾压工作，确保碾压到位，应避免碾压操作不合格造成的路面沉降问题的发生。不过实际施工中，施工单位使用的回填土不是含水量过高便是用垃圾土、拆房土以及混凝土硬块等，使得沟槽内土质间隙过大，不能充分碾压密实，对于后续施工步骤影响很大。最终导致道路通车后，在长时间的载荷负重下沟槽两侧逐渐产生裂缝，最终引发路面整体坍塌病害发生。
2 市政道路工程中施工技术问题处理对策
2.1 强化道路施工路基防范技术的使用
保护好市政道路的路基，将有效的提高市政道路的施工质量，避免相关道路病害问题的出现，减少路基受到温湿度变化的影响，降低雨水对路面冲刷造成的直接性损坏等。所以，在进行道路路面路基的防护中，可以采用植物防护技术与矿料防护技术相结合的方式。在土质边坡条件下最适宜使用的就是植物防护技术，而在石质边坡中最常使用的是矿料防护技术。所谓植物防护技术，主要是根据施工环境的土质特点，结合当地的气候变化规律，选择适宜的草本植物进行种植，在实现绿化道路的基础上，草本植物还可以固定沙土，起到雨水缓冲与调节道路周边温湿度的作用，从而达到对道路的保护目的。而矿料防护技术使用范围相对较少，需要采用因地制宜的策略，一般需要根据具体情况作出具体设计。所以植物防护技术推广的范围就相对较为广泛。
2.2 对混凝土裂缝的控制措施
在进行混凝土裂缝的治理、控制中需要从原材料入手。在配比时可以通过改善骨料级配，用干硬性的混凝土、掺混合料、加引气剂或塑化剂等措施来减少水泥的用量，从而降低水化热的产生。混凝土拌合时可适当加水或用水将碎石冷却，以降低浇筑温度。浇筑时如果天气较热，可减少浇筑的厚度或是在混凝土中埋设水管，通过冷水来降温。浇筑完成之后采用科学的养护措施，养护的目的主要在于保持适宜的混凝土表面湿度，从而防止冷缩和干缩裂缝。在养护的过程中，要严格保证养护时间达到要求，不可过早或者过晚的停止养护。在拆模的时候要在规定的时间使用规定的技术进行操作，从而有效避免混凝土表面短时间内发生温度梯度现象的发生，进而降低由温度梯度造成的路面裂缝发生的概率，若施工地域属于寒冷地区或者昼夜温差相差较大的地区，需要做夜间的路基防护工作。
2.3 强化道路施工排水系统防护技术
完善道路的排水系统建设，将有效的应对雨季雨水激增带来的问题，并有助于改善雨季人们出行的环境，确保交通的通常无阻。所以强化道路施工排水系统防护技术的运用对改善民生状况具有很大帮助。一般在进行市政道路施工排水系统的防护强化中可以采取以下相关措施：首先，在道路施工设计的时候要对施工现场进行详细的考察，确保各类信息都符合实际施工要求时在对其进行设计，以确保排水系统施工设计的科学性、合理性；其次，在进行排水系统建设时，如有遇见一些障碍物影响导致施工无法继续进行时，而施工设计图纸上又没有标出，这时方案的设计人员要及时对其进行调整，合理的避开障碍物对排水系统施工的影响；然后，在市政道路施工人员进行排水技术及工艺的运用中需要派遣专业的监督管理人员对整个施工操作的过程进行全方位的监督、管理，相关施工技术人员必须严格的遵照相关施工技术要求及规章进行排水施工，从而保证排水系统的质量不出现任何的差错。待道路排水系统建成后，应通知相关检验部门及管理人员通过水压测试等方式对排水系统的施工质量进行全面的检查、验收，若在检验中为发现排水系统不存在施工技术问题，则可以签字验收。
2.4 做好路基回填的控制
在进行路基路面的沟槽回填质量控制中，施工技术人员必须端正自己的施工工作态度，重视路基沟槽回填对整体道路施工质量的影响作用。因此沟槽回填时：首先，应保证沟槽内无积水；其次，是回填的土质不能含水量过高，不能有大体积硬块等物质，更不能是垃圾土；最后，严格执行分层回填管理，每层回填厚度不超过30cm，在进行碾压的过程中应派遣专业技术监督人员对碾压环节进行监督，并对碾压的最终结果进行抽样检查，确保碾压密实度达到施工技术标准。由于市政道路施工除检查井四周采用人工夯实处理，所以对于其他所有回填的区域必须严格的按照标准进行压路机的碾压处理，从而提高路基路面的稳定性与承载性，避免沉降问题的发生。
3 结束语
城市化速度的不断加快，增加了城市对市政道路的使用需求。面对市政道路质量对人民生活、经济发展所带来的巨大影响作用，在进行市政道路的施工过程中就必须重视施工时存在的技术问题，面对问题的存在应采取针对性处理措施及完善监督管理机制等方法解决问题，从而提高市政道路施工技术效果、道路施工质量，满足城市发展的交通需求。
【参考文献】
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7年前，作为电子信息与电气工程学院的新生，我踏入了交大的校园。入学的第一周，我通过面试转入密西根学院，成为了密西根学院的第一届本科生。密西根学院在大二的时候进行了专业的选择，在电气信息工程和机械工程两个选项中，我选择了后者。我的选择在当时有很多人难以理解，一个从电子信息与电气工程学院转过来的学生为什么没有选择本专业？为什么选择机械工程？其实答案很简单。大一时候，我们有一门课，名叫《工程导论课》，授课老师是一名外教，名叫Jason Daida，老师说，医生一次辛勤的努力只能挽救一个生命，而工程师的辛勤工作却能拯救千万人，使我们生活得更加美好。有了工程师的辛劳，才有了高耸入云的大楼，才有了跨越大江大河的坚固大桥，才有了通达世界各地的信息网……工程师所创造的产品已成为我们每日必备的生活用品，深入我们生活的每一个角落，彻底地改变了世界。这番话让我受到了强烈的震撼。而现在，谈及我最喜欢的电视节目，莫过于美国国家地理频道的《空中浩劫》。这个节目记录了全球重大的空难事故以及工程师们对这些空难的调查，从中人们吸取教训，不断改善和发展航空工程。正是有了这许许多多工程师不懈地努力和调查，才有了我们今天最为安全可靠的交通工具，缩短了人们之间的距离。这是工程师的伟大之处，也正是我选择机械工程的重要原因之一。
出于对机械工程的热爱，我的学习生活变得轻松快乐。平时，我总是学院里最早完成课程作业的，因为我把课程学习当成一种快乐的生活方式，课程学习给我的生活增添了无尽的乐趣。也正因如此，我在平时便掌握了课程知识，考试之时，我无需突击，便可轻松地取得优异的成绩。这也使得我本科的课程成绩排名学院机械工程专业第一。同时，我也获得了许多殊荣，从学院颁发的院长奖和杰出学术成就奖，到学校颁发的交大优秀奖学金，再到上海市颁发的上海高校优秀毕业生和国家颁发的国家奖学金等。在轻松快乐的本科学习生活之余，我积极投身科研活动中。我本科时设计的供血管内微型手术机器人使用的微型电动机获得了密西根学院设计展示金奖。正由于我本科优异的学习和科研表现，我顺利地直升本学院硕士研究生，继续着我轻松快乐的学习生活。
一支笔和一张纸的科研
谈到科研，人们总是首先想到硕大无比的实验台架和实验室里忙忙碌碌的实验人员。然而，科研并不仅仅局限于此。实验固然重要，然而，人们对科研问题的思考和探索却更为关键。我的导师Robert G.Parker教授曾经说过，我们科研所需的其实并不太多，一支笔和一张纸足矣。机械工程虽然是工科学科，但是进入了更专业的硕博学习阶段，同样需要大量的理论研究，我所从事的就是机械工程专业理论研究。每当有人问起我的科研方向，我总会回答他，我的科研就是数学加上物理。Parker教授所做的科研项目大量地应用了数学和物理知识对机械系统的动力学和振动问题进行推导研究，这正是我所喜爱的科研方向，也正因如此，我在三年前选择了留在学院读硕，在Parker教授的指导下进行我的科研工作。
我并不像许多刻苦工作的人那样起早贪黑，相反的，我总是工作日才来到实验室，而且每天总是“朝九晚五”。在同学们眼中，我的学习和科研生活是轻松的。这样轻松的科研生活得益于我一根笔和一张纸的科研。正因为我的科研无需笨重的实验器材，我可以随时随地进行着我的科研，即使我不在实验室中。
据说英国牛津大学的洗手间里放置着许多的纸张。这些纸张不仅是为了人们使用卫生间所用，同时也让大家在想到一些新的想法时能够写下来，据说有不少科研问题就是在这样的纸上解决的。研一的时候，也曾听其他学院的一位学姐说过，她曾经被+错误的推导结果困扰了很久，却在一次梦中推导出了正确的结果。梦中推导结果虽然有些夸张，但我却真曾躺在床上想通了一个困扰了我一周的科研问题。思考是科研最为关键的步骤，而思考随时随地皆可，正因有了思考，我们的生活才充满了乐趣，科研也因而融入我们的生活中，使我们得以享受科研的快乐。只要我们身边有一支笔和一张纸，我们可以随时随地拿起笔，写下我们思考的问题，推导出我们思考的结论，解决我们所遇到的科研问题。
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面向2l世纪的机械类专业人才，不但要有较扎实的理论基础，还要有较强的独立工作和解决问题的能力。目前，从人才市场反馈的信息来看，机械类专业的学生普遍存在的问题是：学生平时书本知识学的多，较系统。但是，接触工程实际少，学生不善于将书本知识应用到工程实际中；课程中的实验教学零散，彼此孤立，缺乏系统性和连贯性，难以形成解决工程问题的完整印象。从培养者角度来看，教师自身的工程素质亟待提高。随着高校的连年扩招，教师队伍也在大幅度膨胀，年轻教师学历高，但往往实践经验少；教师忙于繁重的教学工作，与企业的联系少，真正从事工程设计研究的也少。从学校和社会提供的培养条件来看，自改革开放以来，特别是实行市场经济后，学生的生产实习面临很尴尬的局面。一方面，生产实习更为重要，企业对人才的实践经验更为看重；另一方面，企业对学生的生产实习的态度较过去计划经济时代消极了很多，主要原因是担心影响生产和怕出现安全事故。在这种情况下，如何提高学生具有解决实际问题和创新设计的能力，是一个急需解决的重要课题。
一、课程体系的构建
根据我校机械类专业学生的培养目标与定位，即培养具备机械设计、制造基础知识及应用能力，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面工作的高级应用型工程技术人才。构建了由通识教育课程占32.9%、学科平台课程占28.6%、专业平台课程占13.2%、集中实践教学环节占25.3%组成的课程体系。
课程设置是课程体系构建的基石，也是实现人才培养的具体内容。河南工业大学机械类专业在人才培养上一直坚持重基础、强实践的观念，课程体系能够保证英语、计算机类、实践环节四年不断线；确保通识类课程学时和质量；专业类课程形成有机的课程群；将基础实验串联起来，独立设课；课程设计循序渐进；社会实践扎实有效，丰富多彩；毕业设计真题真做，过程管理规范、严格。通过近几年的实践取得了可喜的成效，学生的实践应用能力有了明显提升，收到用人单位的好评。
（一）理论课程设置
通识教育课程包含：思想政治类、体育、数学、物理、英语类、计算机类、人文素质类、集中实践类。学科平台课程：机械工程导论、机械制图、工程数学、工程力学、机械工程材料、材料成型工艺基础、机械原理、机械设计、电工电子技术、互换性与技术测量、液压与气压传动、机械工程测试技术、机械工程控制基础等。
专业平台课程按照专业方向设定，大三进行专业分流，即现代制造工程方向、机械电子工程方向。强调计算机技术及应用能力的培养，使学生在校期间就将计算机知识与专业培育相结合，形成新型机械工程专业人才所必须的工程信息技术应用和开发能力。如开设计算机仿真、CAD原理与应用技术、数据库及其在工程中的应用、自动化控制技术、产品造型设计、机电一体化实验技术、电子商务技术、技术经济学等，以增加学生毕业后的职业适应能力和发展潜力。
（二）实践课程设置
1、实验课
（1）独立开设专业基础实验课
机械工程基础实验（含17个实验）是一门独立的实验课程，所有实验都在机械工程实验教学示范中心进行。本实验课与机械原理、机械设计、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。
(2) 课内实验
其它专业课程所含的实验主要有：液压与气动、控制与机电测试、材料及热处理、微机原理及应用、PLC应用、数控技术等。这些实验专业性较强，是机电设计制造必要的知识，这类实验主要在加强应用性上做文章，推出了综合性、设计性和研究性实验。
（3）开放型实验
开放型实验拉近了学生与专家教授的距离，拓宽了学生的眼界，提高了学生的工程应用水平，增加了学生学习专业知识的兴趣，自开设以来，参与的学生大量增加，也为学校参加诸如机械设计大赛、电子设计大赛、机器人大赛等提供了人员和平台保证，取得了骄人成绩，连续取得全国机械设计大赛“二等奖”，河南省电子设计大赛“一等奖”等荣誉。
2、集中实践教学环节
集中实践教学环节包括：课程设计、各类实习、实训、毕业设计等。它们是学生获得感性认识，培养工程实践能力必不可少的教学环节，是学生理论初步联系实际的桥梁。因此，精心设计和安排这一环节对培养学生的意义重大。这些环节应该本着循序渐进的原则，随着学生专业知识的积累不断锻炼和提高。
（1）课程设计
课程设计一般安排在该课程结束后开始，常放在学期末或刚开学时集中进行，按顺序从机械测绘与计算机绘图、机械原理课程设计、机械设计课程设计、机械制造综合设计、机电系统综合设计等逐步展开。经过系统的训练，逐步提高学生分析和解决专业问题的能力，使理论与实践得到了初步的联系。
（2）各类实习、实训
实习、实训是高校工科学生教学计划中规定的一个重要的实践性教学环节，它能够使学生了解社会，接触生产实际，了解本行业传统技术、先进技术、最新发展动态和前沿，增强劳动观念和职业素养，巩固所学知识，获得本专业初步的生产技术和管理知识，培养学生独立工作的能力。
金工实习是机械类学生的第一个必经的环节，重点训练学生机械加工及工艺实践方面的基本技能，使学生掌握各类常用机床的操作与使用，钳工与焊接等工种的操作等，初步了解机械加工的基本概念。一般放在大二开学时进行，为陆续开设的专业基础课和专业课提供必要的感性认识基础。
数控技术实训紧连金工实习安排，让学生亲自操作数控机床通过模拟加工和实际加工演示，为数控技术课程和实验提供了必要的操作技能准备和感性认识。
生产实习在大三下（第六学期末）安排，在校外国家认可的专业实习基地进行，我校机械类学生一直与河南洛阳一拖集团、湖北十堰东风汽车公司保持良好的合作关系。生产实习以亲身经历与现场感受等特征，有着其他教学过程无法替代的显著作用。学生还能够在与现场工程师、工人师傅的交流中获取宝贵的实践经验，培养观察力、交流能力、适应能力等。
毕业实习是毕业设计的必经环节，通过毕业实习使学生对毕业设计的对象有了一个较为全面的了解，学生的工作任务应包括：该设备设计制造的国内外发展现状和进展，关键技术有哪些，以及进行设计的必要资料和知识储备等。
（3）毕业设计
毕业设计是机械类学生毕业前最后的综合教学实践环节，它要用学生所有的知识和能力去完成一项较为复杂、功能相对完整的机电设备的设计任务。要经过文献翻译、方案论证、初步设计、详图设计、计算制图、撰写设计说明书、毕业设计心得、答辩等环节。
毕业设计的选题应该尽量真题真做，若果条件达不到，也必须要有真实的工程背景。根据任务的难易程度和学生的知识水平，应进行合理的分组和分工。大家互提设计资料，各自为战，还要协调配合。这样，既可以锻炼学生独立工作的能力，与此同时还锻炼了组织协调能力和团队精神。
毕业设计吸收企业专家参与指导也是提高实战经验的好的做法，大大提高了真题真做的比例。经学院论证有条件的企业可以直接吸收一些学生到现场进行设计工作，企业导师辅以校内导师共同指导，设计题目即为企业的技术难题。
3、课外科技活动、竞赛、社会实践
其他实践教学模块包括学科竞赛、科技活动和社会实践等。我们积极组织学生参加各类科技竞赛。鼓励学生利用寒暑假课余时间接触社会，培养适应能力，提高综合素质。学生通过这些科技活动与实践，把理论知识融入到研究过程，开拓了学术思想，培养了团队协作精神及创新精神。另外，拟通过请领域内专家、技术人员、校友来校作专题讲座形式，拓宽师生的知识面，了解技术的最新进展。
二、加强校内外实践基地建设
（一）实验平台建设
实验教学平台是机械类专业人才培养必须保证的硬件条件，它搭建的科学性直接影响专业建设的良性发展。少花钱多办事、办好事是追求的目标，总结起来实验教学平台的建设应该注意以下几点[3]：
1、尽可能综合应用多课程专业基础和专业知识，有助于提高学生分析问题、解决问题的能力。
2、尽可能将实验系统模块化，通过提供实验组件的方法，实现实验系统的可组装和可重构。以满足不同年级、不同专业和不同课程的教学需要。
3、有助于提高学生独立思考、发散思维和实际动手操作能力培养。
4、具有开设创新型实验和开展科学研究的软、硬件扩展条件。
5、平台应该满足经济、安全、可靠、节能、低消耗、低嘈声和环保的技术要求。
6、鼓励和激励教师自行开发和研制。
我校的机械综合实验中心是河南省第一批批准的“实验教学示范中心”，有机械设计、机械制造、材料组织与性能、液压与气动、机电传动与控制、汽车、模具、计算机辅助设计、包装、数控中心等实验室，实验设施省内一流，实验室管理上采取专兼职教师模式。
（二）建立工程技术实训中心
学校极为重视实践教学，在市场经济时代，为了保证实践教学的质量，要立足自己建设，我校在新校区建成了总建筑面积12704平方米（其中生产场地3224平方米，教学实习场地8932平方米，地下设备间548平方米）的工程技术实训中心，主要功能为车工、铣工、磨工、磨床装配、磨料模具实习场地及现代制造技术中心，专职人员35人，拥有劳动部认可的《数控培训基地》，以及劳动部授权的合格证颁发资格。为机械类专业学生的培养提供了国内一流的实训条件。
（三）校外实习基地建设
在继续保持好原有校外实习基地合作单位的前提下，根据专业特点不断拓展合作企业，为毕业实习和社会实践提供充足的基地。另外，通过与企业的接触也了解人才的需求状况和对人才培养要求的第一手资料。
三、加强师资队伍建设
优良的师资队伍是办学条件中非常重要的条件，对于机械类学生实践能力要求高的特点，加强“双师型”人才非常迫切。通过对新进教师进行企业培训，将新引进的有博士学位而无两年以上实际企业工作经历的教师安排到产学研合作企业锻炼半年到一年。一方面，可以充实企业的技术力量，与企业技术人员一道解决生产中的实际问题；另一方面，真刀真枪的工作，年轻教师自身的实践能力得到提升，为今后的教学工作积累了宝贵的实际工作经验。
四、建立实践教学质量保证体系
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机械工业是经济和社会发展的支柱产业之一。打造具有国际竞争力的机械制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确提出，提高教育质量是高等教育发展的核心任务， 是建设高等教育强国的基本要求。《中国制造2025》也明确提出要建设一支素质优良、结构合理的制造业人才队伍，走人才引领的发展道路。高校的主要任务就是培养大批应用型和创新型人才，服务于国家建设。因此，探索一条适合培养学生工程能力和创新能力的培养计划，对于提高大学生工程能力和实践能力，培养优秀的专业技术人才具有重要意义。
一、机械设计制造及其自动化专业面临问题
随着科学技术的发展，企业对员工队伍的素质要求越来越高，由原来的单一专业型、理论型向应用型、复合型和创新型转变，要求毕业生既要拥有扎实的专业理论基础知识，也要有工程实践的实际技能，还要具备利用各种技术信息解决现实问题的能力和开发能力。这种需求与培养之间的落差，导致我国就业市场的矛盾日益明显和突出。一方面现企业招不到合适的人才，另一方面大学毕业生面临巨大的就业压力，造成了找工作难，找理想的工作更难的现象。究其根源，在于高等院校办学定位不准确，人才培养体系不完善， 课程设置不合理，教学内容更新不及时， 教学方法、教学手段落后于时代和社会发展；同时，学校对学生工程应用能力、动手能力和实践能力重视不够，创新教育和创业教育缺失；工科教育和生产实际脱节，学生不能学以致用等。
齐鲁工业大学在2011年成为山东省应用型名校工程第一批建设单位，明确提出了把学校建设成为高素质应用型人才培养基地，在全国同类院校形成较为突出的人才培养优势特色。机械制造及其自动化专业作为学校重点建设专业之一，结合卓越工程师培养和工程教育专业认证的要求，制订了有利于学生工程应用能力培养的课程体系，从而为培养具有国际化视野的高素质工程应用型人才提供了保证。
二、课程体系的构建
课程体系包括课堂教学、实践教学环节和课外社会实践等几个板块。总体培养目标是，使学生获得机械工程师素质和技能的基本训练，具有良好的专业理论基础、外语交流能力、知识更新能力、创新能力和综合设计能力；具有规范的工程素质，动手能力强，掌握多种专业技能；掌握机械工程领域内的研发、设计、制造、运行管理和经营销售等方面的基本理论和实际技能。课程体系的构建，贯彻“加强基础、拓宽专业、注重学科交叉”的基本原则，体现素质、能力和知识的培养，强化专业基础与应用，同时紧密结合现代科学技术的新发展和新突破，全面更新教学内容，注重引进新成果、新技术和新工艺。
按照上述指导原则，我们构建形成了“三类别、多模块” 的课程体系。“三类别”即三类课程，包括素质能力必修课、专业出口核心课和兴趣特长选修课。“素质能力必修课”包含了通识教育必修课和专业必修课；“专业出口核心课”包含见习式训练、毕业设计、毕业论文及其他与就业关联度高、针对性强的课程；“兴趣特长选修课”包含了通识教育选修课和专业选修课。所谓“多模块”，就是指紧密围绕学生就业出口的实际需要，设置不同的职业出口课程，培养学生就业、职业能力，提高学生的专业核心能力。
通过“增”、“减”、“删”、“并”、“借”等措施重构课程内容，进行课程体系的整体优化，以“素质”和“能力”培养为目标，教学内容跟随学科最新发展，引进装备制造新技术、新工艺，渗透工程问题，对实践性教学环节（如课程设计和毕业设计等）进行多方位的改革及实践，提高学生的工程实践能力。课程体系层次如图1所示。
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图1 课程体系层次图
（一）理论教学体系的构建
根据课程内容、教学目的和对学生素质和能力培养侧重点不同，大学期间所学理论课程分为核心课程、创新课程和职业出口课程，分别建设成为核心课程群、创新课程群和职业出口课程群。
核心课程群主要包括理论力学、材料力学、机械制图、机械原理、机械设计、微机原理及应用、工程材料、机械制造技术基础、液压与气动技术等，以培养机械学科基本理论和基本能力为主。该类课程主要采用讲授式、启发式教学方法讲授机械与机器的组成原理、运动分析方法、力学分析方法等，让学生掌握宽广扎实的基础知识。
建设两大创新课程群，以培养创新思维、创新能力和工程应用能力。“典型机械结构创新件设计、制造和检测”的创新课程群主要包括金属切削原理与刀具、机械精度设计、机械课程设计、创新设计与制作等，以典型机械结构为例，让学生完成机械结构的创新设计、加工制造、检测和装配。“机电一体化”创新课程群，主要包括控制工程基础、微机原理、机械工程测试技术、电机拖动、计算机控制技术、现代物流装备与技术等。创新课程群的教学方法，主要有启发式、项目式、头脑风暴式，重在培养和锻炼学生的综合实践能力和创新能力。以组建的项目小组为创新团队，开设机械工程创新实践综合训练课，进行典型轻工机械结构部件的设计、制造和检测等全过程的实践训练。由此，学生把学到的相关知识应用于真实具体的生产过程，不仅可以把零散知识点形成有机整体，而且也有利于培养学生的团队意识、合作精神和沟通表达能力。
职业出口课程群以培养专业技能和就业竞争能力为主。制造装备设计与制造方向职业出口课程群主要包括机械系统设计、机械现代设计导论、机电传动控制、现代制造技术、模具CAD/CAM和数控加工技术等；轻工装备设计与制造方向职业出口课程群主要包括轻工产品生产工艺与装备概论、轻工装备现代设计概论、机电鞫控制、过程装备、过程装备控制技术等。职业出口课程提倡校企合作教学，提倡小班上课和小班讨论，由专业教师和企业兼职教师共同承担，以讲座式、探究式、企业项目案例式、技术难题招标式等方式开展教学，提高学生的工程素质水平，强化学生分析问题和解决问题的能力以及创新能力。
（二）实践教学体系的构建
实践教学环节包括：物理实验和专业方向综合性实验、课程设计和创新设计、工程训练、生产实习、电工和电子实习、毕业实习与设计、军事训练等。安排实践教学体系时，要注意合理调整理论课学时和开课时间，留出更多的时间进行实践教学。为了增强学生的企业现场的实践教学，把第四学年上学期生产实践由3周增加到6周，并调整到学期期末进行，这样就便于和第四学年下学期的毕业实习和毕业设计相联系，可以让学生在企业中完成与工程实际有关的毕业设计，通过工程实践提高学生的工程能力。
针对专业方向综合性实验，积极构建实践教学体系，以综合性、设计性、应用性为主，既重视基本技能训练，又强化开发创新，打破各专业课程间的壁垒，加强相关课程之间的交叉与渗透，在系列课程或课程群起点上，建立具有一定柔性、实验与实习一体性的实训环节，进一步优化基本技能、专业技能、技术应用能力训练，和创新能力培养有机结合，形成具有特色的“四层次”实践教学体系。
以工程能力培养为中心，构建机械类实验教学中心。为了改善和提高实验实践教学计划，学院投入500多万元购买了新的实验设备。按照国家“标准化实验室”的建设标准，整合原来分散建设和管理的实验教学资源，建立机械类专业教学的机械工程实验教学中心。综合实验中心建立后，学生通过预约，可以随时到开放实验室从事课外科技创新活动。通过“机电产品创新与综合实验课”等系列课程，向学生传授创造学、创新设计的基本理论与方法。通过选修课的形式，对近机械类学生开展创新教育，将“机电产品设计创新大赛”作为实验教学的重要内容之一，评选产生创新实验课的优秀作品，每年举办，每年评选，形成长效机制。通过竞赛活动，营造创新氛围，鼓励学生发挥聪明才智，在比赛中脱颖而出。
改革实验教学方法，建立全开放实验教学模式。在不断解放思想、转变观念的基础上，树立先进的教育理念和教学理念，引入现代化的实验技术和实验内容，按照“课内与课外相结合，教学与科研相结合”的原则，积极构建模块化、分层次、开放式的实践教学体系，其中包括机械认知实践、工程综合实践、研究创新实践、机械基础实验、产品制造基础工程训练、机械基础综合课程设计等。通过这一课程体系，培养学生独立工作能力、创新能力，促进学生个性的发展。
增加实验教学的比重，强化能力培养。根据现代企业和经济社会发展对人才的需要，研究制订了新的人才培养方案，主动适应市场，调整教学计划，更新教学内容，拓宽实践教学空间。充分利用校内科技实验站和校外实践教学基地，大大增加学生实践课的比重，促使学生的实际应用能力、动手能力明显提高。结合科研课题、大学生研究训练计划项目和生产实践的需求，积极开发综合设计型和研究创新型实验项目，着重培养学生解决生产实际问题的能力和研发创新能力，使毕业生能够提前与生产实际“对接”，更好地适应将来岗位需要。
三、课程体系建设成效
自2011年应用型名校建设工程开展后，机械设计制造及其自动化专业经过对课程体系的删减和优化，形成了特色鲜明的三类课程群，初步构建了适应工程应用型人才培养的专业课程体系。该专业现已成为山东省高等学校特色专业和山东省高等学校省级卓越工程师教育培养计划试点专业。
专业形成了“基础实验、综合设计实验、研究创新实验”的三级实验教学平台，实施多层次实验教学；实现了实验教学与理论教学相结合，开放式工程实践动手能力与课程实验相结合，创新实践与科学研究相结合，增强了学生的工程实践能力，提高了学生的综合素质，培养了学生的创新精神和创新能力。开设的典型机械零件综合实验，通过让学生在机械零件的设计、制造和检测过程中进行实践和实训，把所学专业知识应用于真实具体的生产过程，以生产实际为导向，使零散孤立的知识点形成有机整体，提高了学生的工程实践能力和创新能力。
四、结束语
为了达到企业对学生工程能力的要求，结合本校的实际情况，构建适应学生工程能力培养要求的机械设计制造及其自动化专业的课程体系。该课程体系既兼顾培养学生扎实的工程理论知识，又重视学生的工程基本技能、工程思维和素质、学生的工程实践能力培养，突出专业特色，保障专业培养目标的实现。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 许崇海，史岩彬，张鹏，肖光春，方斌.机械类专业工程能力培养的思考与初步实践[J].临沂大学学报，2014（6）：21-23.
[2] 朱高峰.中国的工程教育――成绩、问题和对策[J].高等工程教育研究，2007（4）：1-7.
[3] 李茂国.中国工程教育全球战略研究[J].高等工程教育研究，2008（6）：1-12.
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一、“卓越计划”与卓越人才培养
高等工程教育是高等教育的重要部分，为国家培养各类工程技术人才。随着社会的不断发展，经济结构的转变，走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家等一系列战略部署对高等工程教育改革发展提出了迫切的要求。2010年6月，教育部在天津召开了“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）启动会。“卓越计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》的重大计划，旨在培养和造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型的工程技术人才，通过工程教育改革和创新提高工程人才培养质量，促进我国从工程教育大国走向工程教育强国。
“卓越计划”启动后，全国高校纷纷响应，目前已有三百多所高校分批次加入到“卓越计划”中。许多高校根据自身定位与特色，以实施“卓越计划”为契机，开展形式多样的卓越人才培养工作。清华大学确立了建设“研究型、管理型、创新型、国际型”卓越工程人才的培养体系。同济大学开展了“卓越生源行动计划”、“卓越课程行动计划”和“卓越实践行动计划”等卓越系列计划。天津科技大学是教育部第二批“卓越计划”高校，包装工程、食品科学与工程、生物工程三个专业为卓越计划实施专业。2010年，学校提出实施“行业卓越人才培养计划”，遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则，将卓越工程师培养纳入卓越人才培养体系之中。“行业卓越人才培养计划”分为三个层次，第一层次便是组建“行业卓越人才实验班”。
二、卓越人才实验班
在教育部“卓越计划”和天津科技大学“行业卓越人才培养计划”背景下，我校于2011年9月实施了《天津科技大学行业卓越人才实验班计划》，组建了“机械电子工程实验班”、“材料科学与化学工程实验班”、“食品与生物工程实验班”、“工商管理实验班”四个卓越人才实验班。
学校成立“卓越人才培养管理中心”专门负责实验班学生的统筹管理工作，各相关学院成立卓越人才培养工作领导小组，实行校院两级管理。实验班实行导师制，各相关学院制定导师制方案，导师主要负责学生专业选择、学习进程规划，并对学生研究内容和方法等进行指导。
实验班采取2+2的培养模式，学生在一、二年级不分专业，按照大类培养，进入三年级由学生自主确定专业。学生选拨由最初的新生报道后申请报名、经初试和面试合格后录取拓展为在部分省份采用高考直招方式按大类录取一定比例选拔与新生入校后选拔相结合的方式。为激励学生，保障人才培养质量，实验班实行滚动机制，根据平均学分绩点对学生进行预警、分流与增补。
为加强建设卓越人才实验班，学校给予了政策上的多方面支持。学校集中优秀师资，进行了多方面的教学改革，实行资源优化配置，为卓越人才实验班提供优越条件，通过因材施教地制定培养方案、组建优秀的基础教学团队和专业导师团队、建设专业核心课与双语课等方式提高人才培养质量。
三、卓越人才实验班的教学改革实践
（一）因材施教制定培养方案
培养方案是培养学生的一套计划，学生依据培养方案中所要求的内容逐步完成学业从而达到培养目标。培养方案是否科学合理直接影响人才培养质量。依据“宽口径、厚基础、强实践”的要求，确定“卓越”的培养目标和要求，建构合理课程体系，因材施教地制定培养方案是卓越人才培养的前提，也是卓越人才实验班追求卓越的基础。下面就以天津科技大学2013级机械电子工程卓越人才实验班培养方案为例进行分析。
机械电子工程卓越人才实验班依托机械工程学院和电子信息与自动化学院按照大类招生，学生在大一、大二年级主要学习校通识课程和学科基础课程，大三开始学生自主选择学习方向，分为“机械电子工程”方向和“自动化”方向，分别在机械工程学院和电子信息与自动化学院学习专业领域课程。机械电子工程卓越人才实验班的培养方案由机械工程学院和电子信息与自动化学院联合制定，培养方案不是机械电子工程专业与自动化专业培养方案的简单叠加，而是根据对卓越人才的要求，因材施教地制定培养目标、培养要求和课程体系。
1.培养目标
实验班以培养卓越人才为目标，其培养方案对学生需要掌握的知识技能以及需要具备的能力都做出了详细的说明。通过表一的对比可以发现，非实验班学生的培养目标是培养高素质的应用型人才，而实验班无论是在知识学习的范围上还是在能力培养的广度和深度上，其目标都区别于非实验班的学生，更强调扎实的基础，创新能力、工程实践能力的培养以及人文素养的提升。
2.培养要求
为了实现培养目标，实验班的培养方案对学生提出了明确具体的要求。要求学生在毕业时能获得9个方面的知识能力：①具有较扎实的数学、自然科学基础和机械工程、电气工程等科学知识的应用能力，以及独立试验并进行数据分析的能力。②系统地掌握专业领域的理论知识，具有设计机电系统、部件的能力。③具有对机械及电气工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力。④具有新工艺、新设备、新技术研发的初步能力。⑤具有较强的动手能力、创新能力和独立工作的能力。⑥较好地掌握生产过程控制、自动化仪表、信息处理及计算机控制技术等方面的专业知识，了解运动控制等方面的专业知识及学科前沿和发展趋势。⑦获得较好的系统分析、系统设计及系统开发方面的工程实践训练。⑧具备一定的科研和组织管理能力，具有较强的工作适应能力。⑨知识面宽广，具有终身教育的意识和继续学习的能力。
3.课程体系
根据卓越人才的培养目标和要求，实验班的课程体系强调厚基础、强实践。 ①基础课程围绕机械电子工程和自动化两个方向开设，无论必修课还是选修课都旨在夯实学生基础，为专业课程的学习做好铺垫。部分课程是专门为实验班学生开设的，其他专业不开设，例如大一第一学期开设的《机械导论》是实验班两个方向学生的必修课，这在2013级机械电子工程专业的培养方案中是没有的。②实验班培养方案中选修课数量较多，是为了给学生多一些选择，让他们能根据自己的实际需要选择课程，为他们提供了更加优良的条件。《工程伦理学》是实验班培养方案中的一门选修课，在夯实学生基础知识的同时，还注重对学生健康人格的塑造。③理论环节与实践环节紧密结合，每学期都有实践环节，各种实习、实验、课程设计、毕业设计与理论课相得益彰，大大加强了学生的创新能力和工程实践能力。
（二）组建优秀的教学团队
1.基础教学团队
优秀的师资是培养卓越人才的重要条件。为了实现资源的优化配置，学校为卓越人才实验班优先选派有丰富教学经验的教学名师授课，并组建了《高等数学》 和《大学英语》两门课的教学团队，以团队建设促进教学质量的提高。教学团队进行教学改革，教学方法研究，提高学生学习兴趣和学习水平。
两个教学团队为实验班专门开设了《数学分析》、《数学建模与实验》和《英语口语》等通识选修课，并引导实验班学生优先选择专设的这些课程。在日常授课时，教学团队的老师们不仅注重知识的传授，还十分注重能力的培养，实验班学生在优秀教学团队的带领下，还积极参加全国或天津市的数学、英语竞赛并取得了较好的成绩。
2.专业导师团队
为了加强实验班学生专业实践能力和创新能力的培养，学校在基础教学团队的基础上要求各相关学院组建导师团队。导师团队由1名负责人和6-8名成员组成，帮助学生进行学业规划、指导学生参与科研实践，引导学生开展创新性活动，开拓学生视野。其主要职责有：指导专业核心课任课教师进行教学内容的改革与优化；指导学生进行学业规划和职业规划；帮助学生提早进入实验室参与科研实践，指导学生撰写科技论文、申报各类创新性的科研项目，鼓励学生参与各类学科竞赛，培养学生创新能力；对有研究潜质并准备攻读研究生的学生进行指导，帮助学生提早开展科学研究活动。
（三）专业核心课与双语课建设
为推动实验班课程教学改革，学校在《天津科技大学关于加强行业卓越人才实验班工作的若干措施》中提出了建设专业核心课与双语课。各相关学院已经开始有计划、有重点、逐步地展开对专业核心课和双语课的建设。
目前已有理论力学、机械设计、机电一体化系统设计、自动机械设计、机械制造技术基础（一）、自动控制原理、电路（一）、高分子化学、高分子物理、化工热力学、化学反应工程、生物反应工程、食品工艺学、食品技术原理、管理学等几十门核心课程，其中自动控制原理、化学反应工程、食品工艺学等多门课程既是专业核心课程又是双语课程。
核心课是整个课程体系中的精髓与重点，核心课程建设的重要性不言而喻。各相关学院发动优秀教师对核心课程进行教学内容、教学方法上的改革，选用权威教材，采用多种教学方式，改进教学效果、提高教学质量。
在双语课建设方面，鼓励教师选用国外高质量原版教材开展教学。这对实验班学生外语水平提出了较高的要求，也在潜移默化地推动实验班学生努力学习外语。利于让学生养成翻阅外文文献资料的习惯，及时掌握学术前沿动态，也为以后深入地学习打下良好的基础。
结语
卓越人才实验班的教学改革涉及方方面面，本文仅结合天津科技大学的实际情况对目前主要实施的改革实践进行了梳理，如何进一步加强卓越人才实验班学生的工程实践能力与创新能力、提升学生的科研能力等诸多方面还有待研究。总之，根据学校的定位与专业的特色，不断推进教学改革探索，逐步地完善政策制度，将有利于卓越人才实验班的建设，提升工程人才的培养质量。
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近年来，工业工程在中国愈受重视且应用日趋广泛，对我国的经济发展产生了积极作用[1]。与国外相比，我国工业工程学科起步较晚，实验课程的设置相对较少、手段较为单一，容易导致学生理论知识充实而实践能力较差，不利于推动实用型和创新型人才培养。如何有效提高学生的实践与创新能力，成为目前高等学校教育中急需解决的问题。
《基础工业工程》是工业工程专业的核心课程，其关键技术不仅适用于本专业学生，更对全校涉及制造业、服务业等专业门类相关学生都有极大帮助。因此需要针对工业工程专业人才培养的需求，研究、开发《基础工业工程》课程的实验教学项目，形成创新性实验教学体系。西南科技大学2003年设立工业工程专业，其实验系统建设已形成了一定的成果。本文在大量调查研究的基础上，结合IE学科特点和本专业发展实际，提出基础IE创新实验体系。
二、基础IE创新实验体系建设的关键问题
工作研究利用方法研究、作业测定等技术，研究影响工作效率的各种因素，消除人力、物力、财力和时间等方面的浪费，合理安排作业量，减轻劳动强度，从而提高劳动生产率和经济效益[2]。基础工业工程实验主要研究两方面的内容：其一，劳动者、劳动对象和周围环境之间的内在联系，以及人的心理、体力、能力与岗位作业要求、作业环境、疲劳状态之间的关系；其二，以作业为研究对象，对工作过程中的流程、动作进行诊断分析[3]。让学生在校学习期间参与企业生产实践，启发学生探索适宜的操作环境和高效的操作方法，加强动手协作能力，培养成本控制、质量监控、生产率提升等意识，为学生进行毕业设计、论文撰写、课题研究、就业创业等奠定坚实基础。
三、 基础IE创新实验体系建设项目的实施
根据以上考虑，对实验体系的总体框架及内容进行如下设计：
（一）结合工业工程相关核心课程，形成有利于提高工业工程专业学生实践与创新能力的综合性实验教学体系，设计其硬件集成方案及实验项目。
基础IE+人因工程：以操作者的时间反应、动作判断注意力分配等为主要方面，测试其在心理上对环境的反应，并分析其变化规律。
基础IE+设施规划与物流分析：结合产品的生产流程对工厂生产物流系统进行分析，通过对工厂和设备的合理布局，使学生灵活掌握系统布置设计方法的规范设计程序。通过对多套工厂布置方案的实物模型演示进行比较分析，得出最佳方案[4-7]。
（二）整合、集成已有的实验资源，构建《基础工业工程》实验教学硬件平台。综合运用人因工程设备与技术，协同工业工程和机械制造课程实验，提供学生创新能力培养的基本环境和技术手段，培养学生作业研究能力，对现行方法改进，设计适宜的工作环境，制定标准时间提高工效。
基础IE+机械工程：实验者以机械作业为研究对象，开展动作研究和作业测定，使学生在实验过程中，明确工艺流程，牢牢掌握程序分析、动作分析、工作抽样、模特排时等技术方法，为机械专业学生制定规范的动作标准和合理的工时定额。
（三）设计实验教学仿真平台。运用动作研究、时间研究、人机工程、制造过程系统仿真等软件对生产线、物料搬运、双手操作进行模拟运作，充分挖掘企业资源的利用潜力，进行资源优化整合。让学生将课本知识转为实用技术掌握的同时，根据综合实验项目的需要，分析优化实验平台布局，提高资源利用率和实验工效。
基础IE+计算机仿真：通过计算机和网络技术开展网络模拟实验，运用FLEXSIM软件对实验室中立体仓库、生产线等实体采集的数据进行分析优化，为教师项目及企业生产实际提供决策方案和技术支持。
四、 总结
在我校实验室硬件设施较完善的情况下，做好实验软件建设、在现有条件下开发综合性、创新性、设计型实验项目，使得学科无界限，资源不浪费，让学生在校学习期间参与企业生产实践，让实验室建设跟上学科建设的步伐，对于提升工程教育质量有着良好的促进作用。
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一、“工程设计导向”的原因分析
(一)商战引发工程教育界对工程设计的关注
20世纪70年代，在愈演愈烈的商战中美国三大支柱产业收益连年下跌，在国际竞争中逐步处于劣势，如图1所示。［1］为提高产业竞争力，维护世界经济霸主地位，美国经过大量研究论证，发现产品成本的70%由设计阶段决定，有效的设计能够提高质量、减少成本、缩短生产周期，更好地满足顾客的需求。美国认真审视自己的工程设计状况，指出政府、企业界、教育界存在的九大问题。其中，教育界存在的问题主要是:(1)高校名义上承担责任，实际上并没有做好工程设计教育。设计教育没有受到应有的重视，工科教师普遍认为设计难教，仅有的设计教师没有工程设计背景，高校不能培养企业需要的工程设计人才。(2)高校关于工程设计的研究正在复兴，但还远远不够。(3)目前的工科课程不关注整个产品实现过程，大部分课程只强调小部分传统的、技术性的设计过程。课程从整体来看缺乏现代设计活动学科交叉的特点，而且课程也没有教授目前多数有竞争性的企业正在进行的设计活动。结果导致工科毕业生在实际设计活动中缺乏团队精神，不能很好地应用他们的科学、数学和分析知识，不能真正理解制造过程、成本和产品生命周期等概念。［2］这些问题归因于20世纪50年代美国工程教育界发生的重大转折:极其强调数学和自然科学在工程教育中的地位，在工科课程计划中大幅度增加科学教育的比重，削减了设计类科目及学时。商战凸显出工程设计的重要性，工程教育界开始重新关注工程设计。
(二)工程设计是工程的核心
工程设计和工程有着同样漫长的历史。工程设计的涵义及其与工程的关系也在不断发展变化。现代工程与社会建立了密切的联系，受到系统工程学和社会建构论的影响，过程主义的工程本质观出现。取得职业身份的工程师们更倾向于把工程定义为一种设计的过程，认为设计是工程的核心，真正的工程师是设计师，强调工程的创造性本质。［3］120—121美国工程师普遍认为专业工程师的特质在于“设计”。工程教育家Smith把工程定义为建筑、装置或系统地满足特定条件的最优化设计方式，并进一步指出，在宽泛的意义上，工程的本质就是在观念中设计装置、程序、系统，有效地解决问题，满足需要。［3］120—121美国许多著名的学者都对工程设计的定义进行了阐述。比较有代表意义的如Simon指出“凡是以将现存情形改变成想望情形为目标而构想行动方案的人都在搞设计”［4］;Dym在Simon的基础上提出自己对设计的理解:“设计是对物品规范系统化的、智能的生产和评估，使物品外形和功能达到规定目标并且满足一定的约束条件”［5］;Bucciarelli认为，工程设计是处于真实情境中，涉及社会过程，持有不同观点、来自工程或非工程的不同学科的人，一起工作解决复杂的技术问题，来满足社会和消费者的需要［6］。可以看出，美国学者对于工程设计的定义都较为笼统，这也反映出工程设计的复杂性。在现代工程活动中，设计工作绝不是一个“局域性”或“局部性”的环节，而是一个影响到工程活动的“全过程”和“全局”的起始性、渗透性、贯穿性环节，具有特殊的重要性。［7］
二、“工程设计导向”的研究与实践
(一)“工程设计导向”研究进展
美国关于工程设计教育的研究大致可以分为3个阶段:宏观层面的理念构建研究阶段、中观层面的课程改革研究阶段和微观层面的设计学习研究阶段。
1．宏观层面的理念构建研究阶段(20世纪七八十年代)此阶段研究的重点是论证工程设计在工程中的重要性，以及本科阶段开展工程设计教育的必要性与可行性。持否定态度的学者主要认为工程设计不能算是一门真正的学科，因为它缺乏数学的支撑，更像是一门艺术而非科学;工程设计往往是依靠直觉，工程设计教育没有充分的理论基础，师资队伍也没有保证。［8—9］持肯定态度的学者认为工程设计理论更关注设计过程而非产品，而设计过程是可教授的。［10］随着计算机科学特别是人工智能的发展，可以用符号表述出许多传统算法不能表达的东西，实现并展示工程设计，这证明了工程设计并不是凭借看不见摸不着的直觉。20世纪70年代以来涌现了一批有重要影响的设计学家和著作，促进了工程设计科学的发展，使工程设计成为一门学科而不再仅是费时难教的技能。Henderson于1980年发表《当然，设计可以教授》一文，该文通过对学生修完工程设计课程后的收获进行实证研究，得出设计可以教授的结论。［11］
2．中观层面的课程改革研究阶段(20世纪八九十年代)在确立了工程设计教育的可行性和重要地位后，各个高校通过多样化的方式进行“工程设计导向”的改革，相关研究主要是基于现有的工程设计学理论如工程设计过程模型等，结合研究者自身的教学经验，尝试提出有效的设计教学方法，改革工程设计课程。此阶段涌现了大量的研究成果，对“工程设计导向”的改革实践起到了积极的推动作用。Turns等选取1994—2001年10种工程教育期刊和2种重要的工程教育会议论文集，筛选出题目中包含“工程设计”的文章共273篇，从设计教学的对象、设计教学方法、设计教学目标及要求、课程评价和设计的定义五方面对选出的文章进行了文本分析。［12］具体来看，此阶段的研究内容主要包括以下方面:(1)论证工程设计教学的有效性。例如:Atman和Bursic选取10位大一年级学生作为研究对象，一半学生在阅读工程设计过程内容之前解决三项开放性的工程设计问题，另一半读完之后完成同样的问题。然后分析实验组和对照组，发现工程设计过程的相关知识对于学生定义问题、分析问题和解决问题确实有一定的帮助。［13］(2)探讨工程设计教学方法。学者们普遍认为以项目为中心的学习(project-centeredlearning)是比较有效的设计教学方法。可以通过设计项目训练学生的设计思维，了解设计过程并提高学生的工程设计能力。［14—15］(3)大一年级贯穿设计体验。研究者意识到本科低年级教学环节与工程实际脱节，开始探讨与大四年级的顶层设计(“capstonedesign”)相对应的大一年级底层设计(“cornerstonedesign”)。一些学者提出大一年级学生应该面对真实的工程问题，理解工程师究竟在做些什么。［16］同时，大一年级开设工程设计课程有助于缓解工科学生的流失，对今后学生的学习也有很大帮助。［17］一些高校尝试在大一年级让学生以团队合作的形式通过真实的工程设计项目体验产品设计的完整过程，深刻理解工程设计的开放性与复杂性。［18］这一阶段的研究在理论方面主要依托工程设计科学研究取得的一些成果，包括设计过程的发现与描述、基于企业最优的设计实践建立规范的设计活动模型、设计过程的自动化模型开发、开发设计语言及陈述、开发设计分析工具、发展用于工业和民生的设计。［19］工程设计的相关理论为设计教育研究提供了方法和视角，但是并不能很好地解释工程设计学习，即工程设计者如何习得知识和技能并将其转化为生产力和创新。此外，此阶段关于课程评价的研究较少，不能很好地评价某种工程设计课程对于学生的设计学习所起到的作用。建议使用的教学方法多是作者的自身经验总结，并没有认知科学和教育心理学的相关理论作为支撑。设计教育研究出现瓶颈，在指导实践方面存在一定的局限性。
3．微观层面的设计学习研究阶段(2000年至今)随着工程教育从知识导向到能力导向的转变，工程设计教育进入了重视学生设计能力培养的新阶段。工程设计教育研究开始关注学生做设计的心智过程，即学生如何处理工程设计问题并具备设计能力。鉴于工程设计科学与工程设计教育之间存在的距离，Eastman于2001年所著的《设计知识与学习:设计教育中的认知》提到了设计教育中的认知概念框架，试图从四方面建立认知科学为基础的设计教育理论。从此工程设计教育研究开始对工程设计认知密切关注。［19］这一阶段比较有代表性的是华盛顿大学工程学习教学中心关于设计教育的实证研究和斯坦福大学设计研究中心关于设计教育的理论研究。华盛顿大学工程学习教学中心的研究者们利用“发声思考”方法，考察工程本科生和专家如何解决工程设计问题。主要通过录下学生和专家“出声”的思想，基于设计中最基本的操作单元对音像带进行分析，取得数据，从而对比大一学生、大四学生以及经验丰富的设计者之间设计行为的差异及变化。该团队在3套数据的基础上完成了6项相关研究。该团队对设计学习的研究成果如何运用于实际的设计教学中也做了系列研究。斯坦福大学设计研究中心主要致力于工程设计教育的理论研究，将设计科学与认知科学结合起来，为工程设计教育实践提供更好的指导。例如:NeeleyJr．鉴于以往工程设计教育领域对设计的一些本质属性如设计过程中人的特性、动力、适应性等特征关注不够，在仔细分析已有设计模型的基础上，提出自适应设计理论。［20］该理论并非对已有的设计过程、阶段进行详细解释，而是强调对设计者和设计本身的关注，将设计者的思考过程整合到设计活动过程中，从设计思维与认知的角度更加深刻地阐述设计及其过程。2010年斯坦福大学研究团队出版《设计思维:理解—拓展—应用》一书，对工程设计思维进行深入剖析并建立了相关模型。此阶段的研究成果主要包括:(1)工程设计课程评价。传统的、单一的评价方法对于设计课程已经不再适用，为了评价教学方法和课程内容的有效性，应综合采用多种方法，如封闭性调查法、开放式问卷法、概念地图法、观察访谈法等。［21］Safoutin等在布鲁姆的目标分类法基础上，按照设计活动包含的各个要素及其子要素建构课程目标，提出了基于设计的课程分析框架，用于评估课程计划和学习效果，他们还对大一年级的4个设计项目进行了实证研究，按照提出的框架构建目标，在课程结束后通过问卷调查检测学生每一项教学目标完成的程度，并将学生调查的结果与教师相比较。［22］(2)建立工程设计课程体系。“工程设计导向”的改革需要改变原有的以科学为中心的课程体系设置，突出工程设计课程的重要性。这就需要建立工程设计课程体系，将设计体验作为主线贯穿本科各个阶段。一些学者采用比较研究、案例研究的方法探讨如何在本科阶段建立一体化的工程设计课程，实现工科课程计划的转型。［23—24］(3)有效培养工程设计能力。2004年在日本召开的国际工程设计教育研讨会上，经过专家学者的讨论，对以下几种工程设计能力达成共识，即识别并明确地表达问题;创造力;不同的科学技术知识的整合及应用;用制图、命题、方程式、编制程序等方式表达和描述问题;从经济、安全、伦理、环境影响等角度思考问题;在以上约束条件下对问题求解;规划并追随规划;交流;团队合作。如何有效培养工程设计能力的研究也日益增多。学者们运用实证研究方法深入分析教学对于培养设计能力的作用。
(二)“工程设计导向”改革实践
在理论研究的推动下，工程设计教育改革实践持续向前推进。1990年9月美国科学基金会(NSF)资助了ECSEL和SYNTHESIS两个工程教育改革联合体，通过校际协作和联合攻关，前者意在将工程设计教育通盘考虑并贯穿于本科教育全过程，后者旨在开发一种创新的综合课程结构模型。美国工程和技术鉴定委员会(ABET)从1996—1997年度鉴定周期起，将原来一年的工程科学和半年的工程设计，融合为一年半的工程主题，按照工程主题标准对教学计划中的设计成分进行评价，从而引导工科院校在本科阶段全面贯穿工程设计的体验。从美国近期的报告中可以看出，“工程设计导向”已经成为工程教育改革的趋势。2007年美国科学理事会(NSB)的研究报告《大力推进工程教育改革》(MovingForwardtoImproveEngineeringEduca-tion)提出进行以设计为核心、以学生为本的课程结构及内容改革。［25］2008年《杜德斯达特报告》第4章中提到工程师应具备工程设计的能力，并指出一些工科教育计划已经建立或者转型，使得工科课程计划在所有层面上都贯穿设计的体验，通过课题或基于工作室的活动来完成它。①大学层面的工程教育改革也体现出“工程设计导向”的趋势。素有“世界理工大学之最”的麻省理工学院，非常注重本科阶段的工程设计教育，以机械工程系为例，其本科阶段的教育目标强调“学生能够运用所学知识进行建模、测量、设计机械部件及系统”“学生能够有效地构思、执行工程设计任务，并且做好团队合作与沟通工作”。麻省理工学院机械工程系从大一年级到大四年级都开设不同类型的工程设计课程，其内容主要有:(1)为社区顾客设计玩具。其中包括了解社区顾客需求、头脑风暴进行初始设计、绘制草图制作模型、细节设计、建模、为社区顾客展示设计产品、交流沟通等过程。(2)设计机器人并参加比赛。比赛的内容每年都不相同，要求学生在预定时间和预算内完成机器人的设计，强调坚固耐用和工艺性。(3)以15～19人的大团队形式完成一项产品设计，课程结束后学生要向近1000人包括设计师、企业家、学术人员和校友等展示自己的设计成果。(4)设计一款高质量低成本的产品。课程将工程与管理整合在一起，决定制造的速度、成本、质量和灵活性。课程的主要内容是设计一款对消费者负责任的产品。学生在上完本门课之后应该有能力和信心去制造企业用不熟悉的过程制作他从未见过的产品，并作出明智决策。建于1997年的富兰克林•W•欧林工学院(FranklinWOlinCollegeofEngineering，以下简称“欧林工学院”)以推动美国传统高等工程教育彻底、系统地改革为目标，确立了“欧林三角”这一别具一格的课程理念，尤为关注学生工程设计能力的培养。
欧林工学院课程类别对应于欧林三角，包括四类课程:艺术、人文社会科学、创业类;科学类;工程类和数学类。在工程类课程中，设计流(designstream)是非常重要的一部分，在修读要求中单独列出并做出明确规定:第一学年开设“设计本质”(De-signNature，课程代码ENGR1200)，强调工程设计的原理和方法，把学生带到工作室环境中并鼓励他们尝试将想法转化为模型。第二学年开设“用户导向的协同设计”(User-OrientedCollaborativeDesign，课程代码ENGR2250)，强调通过与用户的互动及合作，开发真实产品的概念与模型。第三学年，学生必须从六门深度设计课程(DesignDepthCourse)中选择一门修读。学生在深度设计课程中接触的是学科跨度较宽、项目主题较大的设计，包括系统、部件或流程的再造。第四学年的高级毕业设计(SeniorCap-stonePrograminEngineering，简称SCOPE，课程代码4190)是设计流的终点，也是人才培养的最后环节。位于美国中西部印第安纳州的普渡大学以其雄厚的工科实力所著称。该校机械工程系本科阶段重点突出四大类专业课程:系统、测量和控制类课程;机械科学类课程;热力、流体科学类课程和工程设计类课程。这样的分类是基于机械工程领域专家学者对于机械工程本科阶段教学内容理解和课程安排的共识，即系统、测量和控制，机械科学，热力、流体科学作为机械工程本科阶段课程的三大基础，而设计则更为综合，是上述三类课程的有机结合。
普渡大学机械工程系工程设计类课程主要包括两个方面:(1)半开放的设计项目的完成。学生从备选项目中根据自身兴趣挑选一项完成。包含问题表述、用户与市场调研、信息搜集、初步设计、头脑风暴、初步评估、设计挑选、材料清单、性能分析、最终设计评审等要素，基本涵盖了工程设计的全过程。(2)典型设计项目的完成。包括典型的运动学项目、典型的动力学项目、典型的应力项目、疲劳失效项目、机械零件设计项目。这些典型项目并不是简单的验证型设计实践，而是与生活非常贴近的如棒球投掷装置、公交车挡风玻璃雨刮装置、食品搅拌器轴等的设计。在访谈时该系的副系主任Jones做了这样的比喻:“如果把机械工程系的课程体系看作是一个三脚椅，那么三大类基础课程可以看作是三条腿，缺少一个则三角椅不能平稳支撑，而设计类课程则是三条腿上面的平台，有了它，椅子的功能才得以实现。”美国“工程设计导向”的改革实践不止体现在对工程设计类课程的重视与改革，还包括其他课程或培养环节的配合。例如:麻省理工学院在本科阶段为学生提供许多参与课外工程设计项目的机会;欧林工学院除设计流之外的其他许多工程类课程中都贯穿有设计的体验;普渡大学的社区服务工程项目(EngineeringProjectsinCommunityService，EP-ICS)包含许多工程设计的成分，此外，大一年级的工程导论课程和大二年级的国际化工程讨论班课程的主要目标就是让学生了解工程师是如何工作、思考、交流，并尝试培养学生像工程师一样思考问题。需要说明的是，美国在“工程设计导向”的工程教育改革中并没有削弱基础科学知识的分量，依旧认为基础知识决定了学生未来的发展潜力与创造能力。“工程设计导向”的工程教育改革并非是对科学的否定，而是强化工程教育的工程属性，提高学生解决实际工程问题的能力。
三、启示与思考
20世纪90年代初浙江大学的研究团队意识到英美国家工程设计教育的复兴运动将成为工程教育革命的前奏曲，对工程设计教育作了系列研究。王沛民在1989年《工程教育的目标、模式、核心:问题与思考》一文中就鲜明地提出:工程教育的核心不是科学教育，不是普通文科教育，不是技术技能教育，也不是三者简单的加和;工程教育的核心是设计教育。［26］进入21世纪后，美国的回归工程运动、大工程观、CDIO工程教育模式成为中国工程教育研究领域关注的热点。虽然中国近十几年的研究没有对工程设计教育再做专门的讨论，但回归工程、大工程观、CDIO教育模式，都与“工程设计导向”密切相关。回归工程就是要纠正工程教育过分科学化的倾向，突出工程自身的特点，实际上就是向“工程设计导向”转变。大工程观强调工程的系统性、复杂性、综合性，这些特性集中体现在现代工程设计的内涵中。CDIO模式中的“D”正是指工程设计，“设计－实现”经验是CDIO专业计划的一个重要特征，也是CDIO教育理念的核心部分。中国工程院在《走向创新———创新型工程科技人才培养研究》的研究报告中指出:工程设计能力是创新型工程科技人才应该具备的重要能力，中国的工程科技水平要进一步赶超世界先进水平，必须大力提高工程设计水平。拥有高水平的设计和开发(D＆D)人才，特别是培养和重用创造性设计人才，是产业与工程创新取得成功的根本所在。［27］应该关注美国“工程设计导向”的工程教育改革进展与趋势，深刻认识工程设计及工程设计教育的重要性，以推动中国工程教育向前发展。
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篇8
引言
20世纪是人类科学技术迅速发展的辉煌100年,综合诸多前沿学科和技术的机器人的诞生和机器人学(Robotics)的建立是上世纪科学技术所取得的重大成就的代表之一。从1962年美国万能自动化(Unimation)公司的第一台机器人的投入使用到现在,短短40多年的时间,机器人已从无到有,现在已拥有“百万大军”,在世界各个领域和人民生活的诸多方面忠诚地为人类服务,做出了不可磨灭的贡献。随着机器人技术的蓬勃发展,目前全国的许多高校甚至中小学都开设了机器人教学的相关课程,而且学生的人数在逐年增多。以北京航空航天大学(简称北航)为例,现在每年选修机器人课程的学生都在上百人左右。机器人是一门多学科高度交叉的前沿学科,包括机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等,无论在基础理论方面还是在实践应用方面其发展速度都十分惊人。为了进一步更新教学理念,优化教学策略,保持与国内外机器人教学同步提高,笔者对国内外十几所著名高校的机器人教学情况,就教学大纲、成绩考核等方面进行了调查研究与分析,在此基础上对笔者从事的机器人教学课程进行了改革和探索,提出了一些建议和改革措施,并在近三年北航的《机器人学》教学过程中进行了实践,取得了不错的教学效果。
一 国内外机器人教学的调研
美国是机器人技术的发源地,开展机器人教学的高校比较多,而且教学水平和教学质量在国际上都是首屈一指的。调研的美国高校包括MIT[1]、Stanford[2]、CMU[3]、UC-Berkeley[4]、CIT[5]五所高校,国内高校包括清华大学[6]、上海交通大学[7]、哈尔滨工业大学[8,9]、吉林大学[10]、天津大学[11]、北航六所高校。调研的方式主要是收集各高校网站相关教学信息,包括教学大纲、成绩考核等,通过分析比较,总结经验。
就所调研的国内外高校而言,国内外高校机器人教学特点可概括如下(参见表1和表2):
1 美国高校的机器人启蒙课程或机器人导论等开设在本科,使本科学生对机器人有个普遍的了解,以“讲解+实验+讨论”的形式,利于形象化理解;研究生阶段开设《高级机器人学》等更深层次的课程,进行分方向研究。开设的专业较广,涉及机械工程、电子工程、航空航天、计算机科学等专业,而国内高校本科开设机器人课程的相对较少。
2 国内的机器人课程主要开设在硕士第一学期,部分学校在本科阶段开设《机器人概论》课程,现有将《机器人学》从硕士提到本科的倾向。开设方式多样,如必修、专业选修、全校选修等。国内高校选择教材较集中,选用蔡自兴《机器人学》、熊有伦《机器人学》的居多,部分高校的课外参考书为国外原版教材。
3 美国高校的机器人实验与课堂讲解的学时比例基本上在1:1.5左右,而国内高校的实验学时数相对较少(实验与讲解的比例最高为1: 3.2),半数以上高校的实验课时数为零。例如,MIT的课堂教学学时数与北航的差不多,但实验的学时数已经达到了22学时,而北航的实验学时数为零。
4 就考核方式而言,美国高校的机器人课程都有期中考核,国内高校基本上没有期中考核。此外,美国高校的机器人课程作业考核占的比重比较大,比如CMU的作业考核占到了总成绩的60%。
二 北航机器人教学现状
以北航机器人所为全校研究生开设的《机器人学》这门课程为例,我们的机器人教学还有较多不合理之处:
1 教学内容陈旧。课程的教学大纲是九十年代制定的,十几年了没有什么变化,远远落后于机器人技术的发展。而教师在授课时基本按照教学大纲来执行,对教学内容的更新不多。课程设置的大多还是一些传统基础内容,而从学生的反馈来看他们对该学科的前沿进展和最新成果更加感兴趣,因此需要从兴趣方面引导学生积极地自主学习,在该学科上不但具有扎实的基础同时具有宽广的知识面。
2 教学环节上也存在诸多不合理之处,过多偏重于教师的讲授,学生独立思考、实践的课程根本没有。而实践环节是检验学生创新思维能力的最佳方法, 是锻炼学生对信息的采集、分析、处理和应用等必不可少的重要环节。
为了全面提高机器人教学的质量和学生的培养质量,使学生能真正学到系统深入的机器人知识并具有较强的实际运用能力,为他们在后续的工程实践和研究过程中创造出创新性的研究成果奠定基础,有必要针对上述问题进行《机器人学》课程教学的改革,制定合理的课程内容和教学方案。
三 改革措施与实践效果
针对《机器人学》这门课程存在的问题,基于“能力培养”的主导思想,对该课程进行了改革和探索。
1 教学内容方面的改革
教学内容方面的改革主要包括两方面:
(1)在教学内容上增加了入门介绍的内容。针对我校的大部分研究生在本科阶段未上过机器人相关课程的情况,借鉴国外本科机器人教学的内容和方式,把绪论部分的学时从原来的1学时增加到了2学时,并采用视频、图片、动画、参观等直观形象的方式为学生较系统地介绍机器人的发展历史、分类、用途、研究方向等,让学生在2学时的时间内对机器人这个学科有一个基本的认识,避免了过去绪论时间短,学生还未弄明白学习对象的情况下就开始专业知识的学习。此外,在绪论里面每年都增加新的机器人的研究进展,学生们既了解了历史又开阔了眼界。在过去三年的实践中,上述教学改革得到了学生的好评。
(2)在教学内容上注重了“深度”与“广度”的结合。在以前的机器人教学内容中偏重于知识的深度而忽略了知识的广度,例如偏重于机器人运动学和动力学,机器人控制和运动规划都不讲,这存在一个弊端,即如果有的学生在后期的研究中要进行机器人控制方面的工作,相关的知识是没有学过的,还要重新自学。因此在教学内容上我们降低了机器人运动学和动力学的讲解深度,增加了机器人控制和机器人规划方面的内容,力求通过该课程的学习让学生们既比较深入地掌握了机器人运动学和动力学的基础知识,同时对于其他相关的理论也有一个基本基础和认识。
2 教学方法方面的改革
(1)在教学方式上增加了课堂讨论的环节。以前的机器人教学,主要采用老师讲、学生听的方式,学生与老师之间没有交互的机会,课堂气氛比较沉闷,学生比较容易游离于教学环节之外。为了调动学生学习的积极性,让他们参与到机器人的学习过程中,我们在每章的教学内容中都设置了讨论的问题,让学生自己来表述解题的方法、对问题的看法,并让他们之间进行互相的辩论,老师是作为一个仲裁者的身份进行讨论的组织和总结。在该方式最初试行的时候,由于中国学生天生的内向性格,参入的学生比较少,但在后续的讨论中,越来越多的学生敢于发表自己的观点,并积极地参与辩论。在辩论中学生们都感觉收获很大,对于一些深奥或难理解的问题理解地比较清楚明了了。
(2)在教学方式上增加了现场讲解环节。为了让学生们能够更好地理解和掌握机器人运动学的知识,我们把部分课堂环节改在实验室进行,以真实的机器人为例,讲解机器人的关节、坐标系、D-H建模、正运动学和逆运动学的知识,如图1所示。这种教学方式避免了以往学生学习运动学的知识只是面对机器人简图、缺乏真实案例的弊端,让学生们的学习做到了理论与实际的结合。
(3)在教学方式上增加了专题作业论文的环节。专题作业论文是为了能够扩展学生的知识面,同时把课堂学习的机器人知识与自己未来的研究方向结合起来,选题的内容由学生跟自己的导师商量,格式按照标准的期刊论文的格式来写,必须把一个与学习内容相关的专题内容论述清楚。比如,往届学生有写轮式移动机器人机构的、机器人视觉的、机器人优化控制的,如图2所示。这种专题作业论文既让学生练习了专业论文的写作格式,同时又结合某个专题扩展了学生们的知识面。
(4)在教学方式上增加了实验环节。受我校机器人实验的条件限制,我们一直未能正式地开展机器人的实验课程,但是机器人实验对于锻炼学生的实际操作能力是很重要的。在08年秋季,通过整合部分机器人资源,为学生开设了机器人实验。实验内容是编程控制机器人按自设定的轨迹运动,采用的机器人是ABB的1440。由于学生多机器人少,我们采用了四个学生一个组的方式,大家按组轮流来做实验。尽管学生们在实验中出现了各种各样的错误,但学生们的兴致很高,一直操作到每组许可的时间结束。学生们反映这个实验对于他们锻炼的价值很大,因为把理论和实际之间的这层窗户纸给打通了,让学生们对于这门机器人的课程有了一个系统的认识和理解。
四 结语
机器人课程在各高校中变得越来越普遍,如何结合机器人技术的发展搞好机器人的教学工作是许多机器人教育者关心的问题。笔者通过对国内外部分高校的机器人教学进行调研,并结合我校机器人教学的实际情况,对《机器人学》这门研究生课程进行了改革与探索,在过去三年的改革与实践过程中,取得了不错的教学效果。
本论文得到了北京航空航天大学研究生教育与发展研究专项基金的资助,在此表示感谢。
参考文献
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Research and Practice in Teaching of a Robotics Lesson
ZHAN Qiang YAN Cai-xia CAI Yao
篇9
【Key words】Seven Function Manipulator， Hydrodynamic， Kinematics， FORTRAN
近些年来随着海洋资源的开发和海洋科学研究的日益深入，水下机器人-机械手系统是水下作业的一个重要组成部分，除了用于水下的观测勘察作业外，水下机器人-机械手还被用于完成采集样本；水下设施的建造和维护；铺设水下管道和维修等相对繁琐的一些工作。然而由于水下环境复杂多变，ROV在航行和作业中必然会遇到各种各样的情况，特别是在作业时要保证作业的准确性和作业时ROV不受损坏，它的动力学问题的研究将会使水下机器人-机械手系统的作业能力提高，为人类开发海洋资源提供更多的支持，因此这个领域的研究是非常重要的。
目前对水下机械手水动力学模型的研究采用的是理论和实验的相结合的方法。McLain[1，2]等运用力矩传感器测量、原理计算分析以及流动显示这些方法综合应用，对只有一个关节水下机器人机械手系统进行了水动力学的研究。Leabourne[3]以MacLain等人的成果为基础，讨论了有两个自由度的机械手的水动力学建模问题。Tarn[4]等建立了配备有机械手的潜水器的动力学模型，并应用 Kane 法求解。该模型将外力其中包括水动力施加到了模型中。Shen[5]等使用了浸入边界法数值求解纳维-斯托克斯方程，计算在水中物体移动时所受的水动力。在国内主要有华中科技大学的肖治琥，徐国华[6]在流干扰下的水下机械手动力学模型分析，运用Lagrange方程和Morison公式对水下机械手的动力学的理论分析。王华[7]等应用切片理论的方法，研究了水下机械手的手指动力学特性，并应用Matlab软件的Simulink模块建立了仿真模型，研究了无水流影响的水下环境中的机械手手指的动力学特性。
1 动力学模型建立
1.1机械手参数
本文以美国Schilling公司的Orion7型七功能机械手为研究对象，该机械手结构由多关节串联组成为6自由度串联，机械手相关参数如表1所示[8]。
。
本文的连杆所在的坐标系位置都是在各个坐标系的坐标轴上。当连杆在坐标系的X轴正方向时，，此时的，，。同理当连杆在坐标系的Y轴正方向时，，此时的，，。当连杆在坐标系的Z轴正方向时，，此时的，，。
3.2Morison方程拖拽力系数计算
Morison方程中Cd、Cm均为实验值，此系数依赖于雷诺数，物体表面粗糙度，KC数等。不过在设计中一般考虑危险性最大或者受力最大的情况。因此选择受力最大时候的Cd数值作为本文的计算系数本文采用Fluent流体力学分析软件计算该值[14]。
由于深水水温较低，所以深水水的粘度值比常温下的粘度值要大，因此选择Pa・s=0.0015，流速选择0.2m/s，如图4示是主要的区域尺寸，长方形最左侧竖直边为水流的入口出，中间的截面是ROV七功能机械手大臂的截面形状。在研究Cd数时本文选择了横截面的最大物体的几何限度处作为来流的垂直受力面。这样可以得到最大的Cd值，计算得知左右。
图4 区域尺寸示意图
Fig. 4 Schematic diagram of regional dimension
4七功能机械手动力学解算
4.1动力学模型校核
为了验证动力学模型的准确性，在不考虑水流的影响下，本文通过利用Matlab机器人工具箱与自编的Fortran程序结算的力矩曲线图进行对比，本文选择角度从初始位置移动到一下角度，，，，，。如图5所示。
图5 各关节驱动力矩变化曲线对比
Fig. 5 Comparisons of ankle drive torque curves
如图5所示，用Matlab机器人工具箱与自编的Fortran程序结算的力矩曲线图进行了对比，在数值和曲线趋势上基本一致，从而验证了模型的准确性，图中关节1的驱动力矩较小这是因为关节1的布置和其他关节不同，只有它一个关节为左右摆动关节，所以它在没有水流影响下不克服重力，所以数值较小；关节2、关节3和关节5需要克服机械手的自身重力所以力矩值较大；关节4和关节6主要作用是改变机械手姿势用的是液压马达，所以力矩值较小，特别是关节6基本趋近于0。
4.2 水流影响下动力学研究
假定环境水流为定常流流速为0.1m/s，方向沿惯性坐标系X轴正方向。所得驱动力矩曲线如图6所示。
图6 各关节驱动力矩变化曲线（考虑海流）
Fig. 6 Comparisons of ankle drive torque curves （incorporates current）
从图6中可以看出关节1和关节6的驱动力矩与无海流的驱动力矩相比较变化不大，这是因为水流的来流方向沿着X轴的正方向，产生的力矩主要是在Y轴的方向，所以关节1的驱动力矩影响较小，力矩基本不变；关节6的驱动力矩因为是沿着机械手末端手抓的轴向，所以只有手抓自身的旋转会对其产生影响，水流的产生的附加力矩只会对坐标系6的X轴和Y轴产生力矩；关节2、关节3和关节5的驱动力矩变化较大，这是因为考虑了水流和自身运动的影响；关节4的驱动力矩变化也很大，这是因为关节4的转动改变了手抓的空间位置，使其和之前的各个关节不出在一个平面内这样关节4收到的力矩变大是因为手抓受到水流的冲击在关节4的转动方向上产生了附加力矩。
4结语
本文采用了理论分析和计算机仿真的方法，针对美国Schilling 公司的Orion7型号机械手，建立了深水ROV作业机械手的理论模型，计算结果表明机械手在深水中水流的影响下关节2、关节3和关节5的驱动力矩变化较大，在设计和施工作业中人们应当给予特殊考虑。
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作者简介：
尹汉军（1973―），男，汉族，山东青岛人，硕士研究生，高级工程师，1997年本科毕业于大连理工大学，2005年研究生毕业于天津大学，现就职于海洋石油工程股份有限公司，主要从事海洋工程结构设计与项目管理。
宋磊（1981― ），男，汉族，山东济南人，博士研究生，讲师，2013年毕业于哈尔滨工程大学船舶工程学院，现于哈尔滨工程大学船舶工程学院，主要研究方向：船舶与海洋工程仿真。
篇10
美国著名研究型大学麻省理工学院（MIT）有着悠久的利用技术变革教育的传统：1983年至1991年与IBM和数字设备公司合作启动实施了“雅典娜项目”，其主题为“计算机真的可以帮助本科生更快更好地学习吗？”该项目从技术和教育两方面对信息技术（特别是新一代计算机技术和交互图形技术）可能引发的高等教育变革进行了一系列的探索与尝试，使1983年教育信息化预算只占MIT总预算3%的现状得到了较大的改善；1999年至2006年MIT又和微软（由微软研究院具体实施）合作启动了“信息化校园”（iCampus）项目；其间又于2001年4月启动了“网络课件开放工程”（OCW），在全世界产生了极其广泛的影响。本文主要针对其中的“信息化校园”项目进行评介和分析。
一 项目简介
1999年启动的“信息化校园”项目是MIT“教育技术发展战略”（该战略旨在转变学生的课堂学习经验，使之成为一种更加主动的学习；促进智力共享；鼓励机构间合作的新模式和创建广泛的大学社区）的重要组成部分之一。项目总投入为2500万美元，旨在通过信息技术促进大学教育，探索技术变革大学课程与教学的潜力与可能，同时借助信息技术的工具推动高等教育实践的革命性变革。具体研究和探讨信息技术对以下三方面的影响：
1新的教育教学方法和结构――远程使用实验室仪器设备的可能；新型写作评价工具软件探索；辅助学习的新型工具（远程辅导与远程导师系统等）；基于网络的虚拟博物馆。
2 整个大学教育范围内整合信息技术的理念与方法――比如基于大规模协作的工程设计尝试，复杂系统的研究，超越传统学科课程的界线创建以信息为基础的课程模式。
3致力于大学教育环境的变革――例如为大型社区提供远程和终身学习，数字信息技术对学术出版的影响等等。
MIT的领导者和管理者深刻认识到：多年来教育技术为学生和教育者提供了极大的便利，先进的数字媒体技术正在取代传统的幻灯投影片、电影胶片、打字机等，师生不用再跑到图书馆查阅文献资料……，然而较为遗憾的是：到目前为止这些先进的信息技术并没有真正使教育变得更加有效。MIT的领导者坚信教育技术可以以有限的资源和投入创造无限的可能，而“信息化校园”项目的实施能够在高等教育领域产生重要的、可持续的积极影响，能够为MIT未来的发展提供强大的发展动力。
“信息化校园”项目主要包含两大主题：一类是“为高等教育提供Web服务”，另一类是“转变（transform）课堂”。第一类主题主要致力于解决信息技术及相关资源在大学和学院中应用的“信息孤岛”问题，如何使全世界的大学能够共享优质的课程和教学资源，包括“信息化校园框架”、“数字实验室”、“数字学习--基于网络的开放资源教育平台”、“MIT在线评估工具（iMOAT）”、“新一代移动教室”等子项目；第二类主要关注于课堂教学的变革，尝试借助信息技术改变目前大学课堂教学中被动传输、接受知识的现状，探索一种更加积极主动的、个性化的、同时强调协作共享的课堂文化，主要项目包括“借助信息技术的主动学习：航空航天工程系的改革与探索”，“借助信息技术的主动学习：机械工程系的改革与探索”，“课堂交流者项目”，“探险：从图片中学习”，“为了教学的游戏”，“做中学：哈佛-MIT健康科学与技术部的改革”、“在线学习：技术支持的电子工程与计算机科学教育”，“机器人世界―基于项目学习的技术结构”，“新加坡：创造全球教室”，“技术支持的主动学习（TEAL）项目”等等。
MIT认为通过“信息化校园”项目的实施，已大大改变了教师的教学方式和学生的学习方式，通过对全校一百多门课程的数字化改造，明显地丰富和扩展了五千多名学生的学习经验，现举例如下：
1项目实施中对全校注册人数最多的《电磁学》课程进行了数字化改造，由传统的讲授式教学转变为基于“主动学习环境”的小组学习、协作学习，并且为学生的学习提供了各类模拟工具和操作实验资源；
2将《计算机科学导论》课程由传统的面对面讲授形式改变为在线讲座和自动作业评测相结合的混合学习（Blending Learning）模式；
3将以往基于教师讲授的《机械工程导论》课程改造为小组参与式研讨、虚拟实验和网上学习相结合的模式；
4由教师参与创设了网上虚拟实验与传统实验室实验相结合的实验模式，学生不再局限于传统的物理实体实验室空间，大大方便和扩展了学生的实验活动；
5尝试将电子游戏和虚拟环境技术应用于教育领域，探索新型的学习方式；6借助先进的视频技术使学生在创建多媒体作品的过程中学习和研究莎士比亚戏剧；
7 借助信息技术将“设计”思想贯穿于航空航天工程专业课程及人才培养模式的全方位变革；
8建筑学专业人才培养的全新探索―将强大的网上学习社区与面对面学术研讨环境有机整合；
9探索教学资源在学院层次、甚至是全校范围内的协作与共享；
10除此之外，本项目还为本科生和硕士研究生提供了超过一百万美元的研究性项目。
“信息化校园”项目在大学内外都产生了广泛的影响：有500多位研究人员（包括近三成的工程学专业教师）参与了该研究项目；有近150门课程进行了数字化改造，影响到了75%的学生群体；该项目涉及到近150个本科及研究生专业，学生注册人数超过7500人；大约400名教职员工、研究生和本科生参与了此项目，占MIT教师总数的10%（占工程学院教师总数的20%）；大约40篇博、硕士论文都是基于此项目的研究而公开发表的。项目的开展过程中还涉及到了与美国三十多所大学和十几家公司企业的合作，特别是与微软产品开发团队的交流。到2006年3月止，基于此项目已公开发表70篇学术论文，300多场学术演讲，90多篇报纸杂志的报道，25篇网上出版社物的报道，在多个学术会议上进行了专题报告，引发了全世界高等教育领域的广泛关注。
二 “TLT小组”对此项目的总结与评价
为了能够全面了解“信息化校园”项目实施的情况，及时总结项目的经验和出现的相关问题，并对信息技术在MIT应用的未来提出建设性的有益指导，MIT委托TLT（Teaching Learning and Technology）小组（一个非营利性公司）对该项目进行了评价工作[1]。TLT小组对MIT全校师生及相关部门进行了150多次访谈，对项目的系列文档进行了深入分析，并主要针对以下五个子项目进行了重点评价：1数字实验室项目（iLabs）--学生可以借助网络设计实验，并且能够远程操纵实验室设备并收集数据；2在线评估工具项目（iMOAT）―借助网络能够对大规模学生的写作过程进行评价与管理；3技术支持的主动学习项目（TEAL）―基于探索、讨论、实践和可视化的教学原则对大一新生两个学期的《大学物理导论》课程进行了重新设计；4 XMAS（Cross Media Annotation System）项目--该项目是MIT“莎士比亚计划”的一部分，学生可以借助XMAS系统（特别是视频）通过在线讨论、展示等更好地学习和理解莎士比亚戏剧；5xTutor项目―xTutor是一种基于XML的、可扩展的、可定制化创建网络课程的工具。
对以上五个项目评价的总体结论如下：
1 以上五个项目的实施促使MIT学生的学习更加真实（authentic）、主动，更具协作性，具有了更多的反馈。
2 TLT小组认为任何一个创新项目如果不能够扩散推广到其他部门那么它的生命力就不会长久（亦即：只有多个部门和更多用户互相支持协作才能确保创新项目的可持续发展）。然而，“信息化校园”项目的推广和普及却遇到了极大的困难与障碍，大多数的部门和机构并没有建立支持引入和采纳技术创新项目的激励机制，繁重的推广任务全部落到了已承担、参与“信息化校园”项目的组织管理者及各项目组成员身上，没有任何激励与支持措施，同时又缺少相应的推广传播渠道。
3 虽然项目的大范围推广和扩散举步维艰，但在某些方面已经产生了一定的效应与影响―比如网络上的部分软件资源已可以公开免费共享。
4 TLT小组认为如果MIT的领导层面能够重视“信息化校园”项目的推广工作，那么实施起来就会容易许多。TLT小组发现了一个非常有意思的现象：物理空间的距离反而会增大其他大学与MIT合作的机会―那些积极关注该项目并主动寻求合作的大学往往是美国之外（国立新加坡大学、澳大利亚的昆士兰大学、中国台湾中正大学等）的学校。
TLT小组在项目总结中得出的主要经验和建议如下：
1为了能够使教育更加真实、主动，更加具有协作性，具备更多的反馈，大学或学院的信息化部门（Academic computing）、教/学中心、远程学习部门、图书馆等与专业教育和课程改进相关的部门必须协同合作有组织地为达到这一目标而共同努力；政府部门及各类基金组织应当提供适当的方法以评估各学科教/学活动的结果与效果；MIT“信息化校园”项目的组织及参与人员应该系统回顾总结所有的创新项目以便为项目的进一步推广扩散提供支持。
2为了确保教育技术创新项目的有效推广，应该奖励那些在各自的学科领域持续坚持教学创新改革的教员。大学或学院需要制定政策支持和奖励所有学习、吸纳、共享并致力于自身教学创新改革实践的教员；图书馆、信息技术部门或教学中心的专业人员应该共同合作为各学科教师改进教学提供所需的理论、方法和资源；政府部门及各类基金组织应该为教师提供多种专业发展的机会、与国内外同行沟通交流相互学习的机会；公司企业在赞助教师进行技术变革教育的各类探索创新项目时，应坚持与其他院校、同行共同改进、协作发展的原则。
3应有意识地促进、培育大学内各学院之间及各大学之间教学改进的联合、沟通和共享。为了实现这一目标，大学或学院应寻求鼓励师生与本专业校内外同行经常讨论的方法与途径；政府部门及各类基金组织应该对那些长期以来在某一特定学科课程教学领域坚持全国范围内协同教学的教师给予资金支持；公司企业应该探索寻找切实可行的途径和方法为（全国范围内）同类课程教师教学的信息资源共享、协同教学及评价等方面提供支持服务；MIT需要进一步研究跨系的联合教学问题和各类教学实践的影响与教学资源、经验的共享问题。
4 为了更有效地推动信息技术在高等教育领域的创新实践，需要探索更加有效的高等教育-企业之间的联合模式。
5为那些至力于教学创新的、教授相同（或相近）课程的教员们（同一所学校甚至是不同学校的教员）提供共同设计教学、开发软件、评估教学、合作共享的机会。
三 “信息化校园”项目对教育技术推动高等教育变革与创新的经验和启示
TLT小组基于对以往大量研究文献的追踪、调研并结合自身的经验，确信“技术的适当应用可以改进教育的结果”：计算机和互联网可以使教师和学生转变他们做事的方式，改变教与学的活动进而改进教育结果。勿庸质疑，计算机能够使教的内容更加丰富、形象，计算机可以扩展教育的时空，使教育形式更加多样化―远程学习、混合学习等，同时更便于传统教育系统中弱势群体的学习，还可以提高学习的效率。但同时TLT小组也深刻认识到：技术在教育中应用的创新推广活动将是十分困难的，改变一门课程的教学方式相对容易，然而在一个专业范围（甚至是大学范围内、全国范围内）对所有课程的教学方式进行持续改进是非常困难的（无论是否有技术角色的参与），他们借用前普林斯顿大学校长Thomas Woodrow Wilson的感叹：对一门课程进行改造甚至比墓地的迁移还要困难（It is easier to move a graveyard than revise the curriculum）[2]。
MIT教/学实验室（The Teaching and Learning Lab,TLL）的Lori Breslow认为目前教育技术的发展尚处于婴幼儿阶段（Educational technology is still in its infancy），正以极快的速度发展变化着，教育技术将对高等教育系统产生怎样的影响与变革目前尚未明朗[3]。美国学者E.G.博格同样认为“新技术对大学的影响是关于高等教育使命的一个尚在开展的主题。计算机、信息与通讯技术对大学的影响还没有完全表现出来。但从目前非常初浅的早期发展来看，我们已经注意到，高等教育正在经历重大的结构性的转变。历史经验告诉我们，在这个进展中肯定会有一些令人沮丧的副作用需要考虑……”[4]。
Lori Breslow及其所在的部门TLL同样也对“信息化校园”的主要项目进行了研究与评价，关于教育技术的影响与作用得出了以下三个重要结论[5]：
1 成功的教育技术应用在于满足了某类特定的教学需求，而这类需求是传统媒体无法满足的―MIT的“信息化校园”项目再次印证了五十年前马歇尔•麦克卢汉（Marshall McLuhan）的理论：媒体不是一种中性的传播工具，它们具有各自的偏好、特性及局限。某类技术在一些方面可以做得很好，而另一类技术却只适用于其他特定的任务和需求。Lori Breslow等的研究证明教育技术在实现以下教学目标方面是具有优势的：（1）使抽象的教学内容可视化（比如主要针对大一物理教学的TEAL项目）；（2）加强非文本媒体的素养（比如帮助学生更好地学习和理解莎士比亚戏剧的XMAS项目）；（3）扩展学生的学习经验（比如iLabs项目）；（4）为学生的学习提供及时的反馈（比如TEAL项目）。
2 教学中引入太多的技术或技术的不适当应用都将是有害的。研究者认为学生对于新技术的学习和掌握是需要花费一定的时间和精力的，如果学生花费了太多的时间和精力用于学习和掌握新技术，必然会影响到专业知识的学习，这时技术实际上成为了专业学习的障碍而不是有效的促进工具！（XMAS项目的实施使研究者明显认识到学生在课程学习的开始需要花费相当的时间和精力熟悉技术，并且努力适应这种基于技术的学习模式；TEAL项目中由于采用了复杂的课堂教学技术，开始时给教师和学生带来了极大的不适应，特别是给教师增添了许多额外的工作）。
3 在教育技术和它们所应用的学习环境之间存在着重要的关系。这里的环境包括教室、图书馆、实验室、教师的办公室、学生公寓、甚至是当地的咖啡馆等。研究者们得出了以下三条结论：（1）当技术的使用与学习目标、教学方法之间存在强联系时教育技术的应用是有效的（比如TEAL项目中动画、可视化技术、桌面实验技术及个别化反馈系统等的应用主要是为了加深学生对电磁场概念的理解），但现实中如何将技术、教学法及目标有机整合却不是一件容易的事情；（2）即使是同一技术，针对不同的情境会有不同的效果，而同一应用情境中针对不同的学生群体其效果也有所差异；（3）教育技术通过改变学习环境中信息的特性而对教学产生影响，以此促进师生角色的转变。但TEAL项目中发现很多学生似乎不愿意改变被动接受知识的状态，不愿意主动去建构知识。
结合以上学者的研究，并论文认为MIT的“信息化校园”项目对我国高等教育信息化的发展与变革可以提供如下启示：
启示一：信息技术在高等教育中的应用仍处于起步的萌芽初级阶段，其对高等教育的影响和作用还只是刚刚开始，目前尚不明朗，因此很难在短时期内达成共识，形成定论。正如前康奈尔大学校长罗德斯（Frank H.T.Rhodes）所言，我们仅仅处在信息技术带来的巨大变化和机遇的开始阶段[6]。因此，无论是大学的领导者、管理者还是教师都应该以一种积极开放的心态对待信息技术，从政策、管理体制上鼓励教师进行一些先行的探索性试验，并及时总结经验。
启示二：信息技术对高等教育的影响虽然只处于尚不明朗的初级阶段，但他们在整个高等教育系统中的地位和作用正逐步从边缘向中心趋近（虽然其步伐缓慢而艰难，甚至有时还会受到不友好的怀疑与抵制），同时信息技术的迅速发展与变化多样性将使高等教育系统变得越来越复杂与不稳定。
启示三：信息技术的不断扩展及迅速渗透将使传统大学校园中被动接受由教师选择和传授的课程内容的“学生”，逐步转变为主动寻求知识的、更倾向于分布式、灵活学习的、同时更愿意为自己的学习经历和效果负责的“学习者”。
启示四：目前大多数的高校管理者、教师、及各类专业人士还没有为这种信息技术将带来的变革做好准备，对于大多数人而言，这种转变将是一种苛求的、有时甚至是痛苦的过程。
四 结语
虽然Lori Breslow曾告诫说由于MIT自身的独特性（特别是充足的资金支持，所拥有的世界上最优秀、最具创新精神的教师和学生群体等），其信息化校园经验是很难复制与模仿的。但MIT作为一个利用信息技术变革高等教育的先行者进行了一系列大胆的、探索性的创新与尝试，积累了宝贵的经验与教训，为信息技术在高等教育中的推广与普及提供了有益的启示和借鉴。其实任何一所大学都是独一无二的，在信息化校园的建设中只能根据自己的目标、战略规划及资源现状选择适合自己的道路，只有那些具有世界眼光同时又立足于本国、本地区、本校实际的大学在世界高等教育信息化的变革浪潮中才能立于不败之地。
参考文献
[1][2] Ehrmann S C, Gilbert S W, and McMartin F.Factors Affecting the Adoption of faculty-Developed Academic Software:A Study of Five iCampus Projects[EB/OL].
篇11
2015-10-18[上午（09:00-11:30）]
2015-10-18[下午（14:30-17:00）]
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00539中国古代文学史（二） 00537中国现代文学史
00541语言学概论 050134 英语翻译（独立本科段） 05349英汉语言文化比较 050201 英语（本科段） 00600高级英语 00832英语词汇学 00603英语写作
00604英美文学选读 050206 英语教育（独立本科段） 00087英语翻译 00832英语词汇学 00604英美文学选读 050309 公共关系（独立本科段） 00318公共政策
00320领导科学
03291人际关系学
03709基本原理概论
06089劳动关系与劳动法 03292公共关系口才
03297企业文化
03300现代媒体总论 03293现代谈判学
03295国际公共关系
03708中国近现代史纲要
06093人力资源开发与管理 00015英语（二）
00152组织行为学
03294公共关系案例
06091薪酬管理 050410 美术教育（独立本科段） 02200现代设计方法 050412 环境艺术设计（独立本科段） 03709基本原理概论 03708中国近现代史纲要 070302 化学教育（独立本科段） 03709基本原理概论 00466发展与教育心理学
03708中国近现代史纲要 00015英语（二）
00456教育科学研究方法（二） 080109 采矿工程（独立本科段） 08144计算机绘图（一） 11939采矿学（二） 08146矿井提升运输
08149矿山压力及其控制 08139采掘机械
08147矿井通风与安全（二） 080307 机电一体化工程（独立本科段） 02245机电一体化系统设计 02240机械工程控制基础
02243计算机软件基础（一） 02200现代设计方法 02238模拟、数字及电力电子技术 080313 模具设计与制造（独立本科段） 02197概率论与数理统计（二）
03709基本原理概论 02243计算机软件基础（一） 03708中国近现代史纲要 00015英语（二） 080702 计算机及应用（独立本科段） 02331数据结构 02326操作系统
04735数据库系统原理 02325计算机系统结构 02333软件工程 080705 电子工程（独立本科段） 08315控制工程基础 11165通信原理与系统 11162锁相与频率合成技术 080709 计算机网络（独立本科段） 02331数据结构
02335网络操作系统 04735数据库系统原理 04751计算机网络安全 03142互联网及其应用 080713 信息技术教育（独立本科段） 03709基本原理概论 00466发展与教育心理学
02141计算机网络技术
03708中国近现代史纲要 00015英语（二） 080720 软件工程（独立本科段） 07165软件工程概论 07026网络应用程序设计 07167多媒体计算机技术 080745 计算机科学教育（独立本科段） 02326操作系统 080806 建筑工程（独立本科段） 02440混凝土结构设计 02446建筑设备 02404工程地质及土力学
02448建筑结构试验 02447建筑经济与企业管理 080807 道路与桥梁工程（独立本科段） 06078交通工程（二）
06081隧道工程 06082筑路机械及施工 06079城市道路 06080高速公路 081204 制药科学与工程（独立本科段） 03031药物分析 03029药剂学
07780化学制药工艺学 081209 应用化学（独立本科段） 02066有机化学（二） 02483工业分析 081724 铁路运输管理（独立本科段） 02375运筹学基础
03709基本原理概论
04453铁路旅客运输
06268工程数学
07113国际货物运输 07106铁路运输经济学 03708中国近现代史纲要
04454高速铁路概论 00015英语（二）
00051管理系统中计算机应用
05204铁路财务管理 082213 信息管理与信息系统（独立本科段） 02115信息管理基础
02117信息组织 06385网络信息检索与利用 06627网页制作与网站建设 02124信息分析方法
02134信息系统设计与分析 082232 汽车服务工程（独立本科段） 06895汽车节能技术 06906汽车运行材料 090102 农学（独立本科段） 02676作物栽培生理
02679种子学 02678农业推广学 06172耕作学 05226植物营养与施肥（农业） 090403 畜牧兽医（独立本科段） 02795动物营养与代谢病防治 02678农业推广学
06773特种经济动物养殖学 02794动物遗传育种学 11431动物卫生检疫学 100702 护理学（独立本科段） 03006护理管理学
03202内科护理学（二）
03203外科护理学（二） 03005护理教育导论
04435老年护理学 03004社区护理学（一）
03007急救护理学
03010妇产科护理学（二）
03011儿科护理学（二）
04436康复护理学 100805 药学（独立本科段） 06831药理学（四） 01761药剂学（二） 030401 公安管理（本科段） 00018计算机应用基础
00369警察伦理学
00372公安信息学
03709基本原理概论 00235犯罪学（一）
00370刑事证据学 03708中国近现代史纲要
篇12
“卓越工程师教育培养计划”是《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》提出的高等教育重大改革计划，旨在培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务[1，2]。培养卓越工程师后备人才，要面向工业界、面向世界、面向未来。立足于“卓越工程师项目”的主旨与重点，上海大学金属材料工程专业以提升学生的社会责任感、创新能力和工程实践为核心，强化工程能力和创新能力，在建立符合工程教育规律的教学体系的基础上，加强学生的企业工程实践环节，注重国际化的培养，鼓励学生积极参加材料热处理工程师的培训和全国大赛。通过一系列探索实践和教学改革，上海大学金属材料专业在培养适应国家建设需要的高水平卓越工程师方面取得了一些具有积极意义的成果。
一、建立符合工程教育规律的教学体系
上海大学金属材料工程专业是第一批“卓越工程师教育培养计划”批准的本科专业。围绕工程教育的核心问题，在听取企业专家意见的基础上，上海大学金属材料工程专业通过转变教育理念，构建了符合工程教育规律的、多层次、立体化的专业课程体系。通过对原有的教学计划进行修订，优化了课程设置，并对教学内容、教学方法、教学手段、教学考核与评价标准进行了相应的改革。新修订的教学计划具有以下特点：（1）夯实学科基础，强化工程文化。（2）增加实践性和研讨性课程比例，扩大开放性实验、实训，强化实践教学，突出以工程项目为载体的任务拉动式的研讨性和实践性环节设置。（3）引入“校企、科研院所联合培养”的机制，与企业共建课程，邀请企业专家对本科生进行职业生涯培训，聘请企业专家走进课堂主讲专业前沿讲座，充实授课内容。（4）增加企业学习环节，以工程项目为载体，聘请企业专家指导学生的工程训练，指导毕业设计，参与学生的培养。鼓励学生参与企业的课题研究，使学生在工程环境中接受熏陶，激发学习兴趣，实现知识到能力的转化，增强工程意识，提升工程和能力。除了对教学计划的修订之外，还相应地改变了传统的教学方式，更新了授课内容，改革了教学手段、教学考核与评价标准，以适合金属材料专业卓越工程师培养的要求。如：以项目为载体的任务拉动式教学模式贯穿于课程教学的全过程，以工程实例为核心，把知识点与工程应用有机地联系起来；理论与实践教学相结合，重视案例教学、基于项目的教学和工程实践教学，培养工程能力和素质；充分发挥学生的学习主动性，实现“课上、课下互动”、“课内、课外互补”；倡导在教师指导下的学生自主学习模式，通过启发式、探究式、讨论式、参与式教学，实现学生与教师课堂的上下互动交流；改革考试方法和考核机制，注重学习过程考查和学生能力评价，加强学生课外自主学习和参与课外活动的主动性，培养学生的创新性和工程实践能力。
二、加强企业工程实践
新教学计划的课程设置在加强实践环节，培养学生实践能力、解决实际问题能力方面进行了大胆尝试。为大力推进“卓越工程师”实践培育的环节，金属材料工程专业发动广大教师，选取“上海汇众汽车制造有限公司”、“山特维克材料科技公司”、“肯纳金属有限公司”、“艾伯纳工业炉有限公司”、“上海工艺研究所”等一批在行业领域颇具影响的国企和外企作为学生的企业实践基地。“金属材料工程专业”卓越工程师的培养在企业的工程实践采取了分散形式，以分阶段、逐步推进的模式实施。包括：“暑期实践（7～8月）深度实习（冬季学期）毕业设计（春季学期）”。每年的7～8月组织本科生先进入企业进行为期2个月的暑期企业工程实践活动。通过这一阶段在企业的工程实践，使广大学生学到了课本上未接触到的实践知识，加深了对所学专业的理解和认识，提高了自学能力和工程实践能力。更为重要的是在社会大课堂中锻炼了吃苦耐劳的精神，获得了与人交往的经验，增强了团队合作意识。在实践过程中，同学们虽然也暴露出书本知识与实际结合不够紧密，处理问题不够成熟等问题，但这些经历督促学生回到学校后更加努力掌握更多的知识，并不断深入到实践中，锻炼自己的能力，为今后更好地服务于社会打下坚实的基础。在经历了暑期实习环节后，冬季学期一部分学生重新回到原实习单位进行深度实习，并与企业导师一起探讨，提出合适的毕业设计题目。春季学期在企业完成毕业论文。学生在经历近一年的企业工程实践活动后，取得了卓有成效的成果。如：2008级4名本科生经过一年深度实践洗礼，圆满完成了毕业论文，取得优良成绩。其中赵小满同学的论文《耐热耐冲击球墨铸铁铸造工艺方案研究》被评为校优秀毕业论文，他本人也顺利进入原实习单位就业，并与另一位同学一起将毕业论文研究结果整理成文章，发表在《现代铸铁》杂志上。在企业期间他们积极参与“168中低压气缸排汽段下半”铸件的制造过程，该铸件在第十一届中国国际铸造博览会上荣获“2012年中国国际铸造博览会优质铸件金奖特别奖”。虽然我们的学生只是参与其中的局部工作，但实践给他们带来的收获以及集体荣誉感成为激励他们不断奋进的动力。4名学生实习之后全部与企业签约，这从一个侧面说明了校企共同培养的优异效果。这些学生在企业表现出色，已逐渐成为企业的中坚力量。为了更好地提升“卓越工程师”培养工作，我们对参加企业工程实践的同学进行了问卷调查。结果表明：企业为学生提供了各类有效的培训和实习岗位，绝大多数同学对此感到满意和认可；绝大多数提供的是技术相关岗位，有助于学生专业知识与实践能力结合，而一些市场、销售、客服等岗位，则有助于学生成为一个能迎合社会需求的复合型的材料工程技术人员。企业的实践活动为学生提供了深入生产和工作一线的机会，通过在知名企业实习，绝大多数同学认为成为一个优秀的工程师是有前途的，专业认同感得到了提升。这不仅有助于学生提前适应企业对各类技术的要求，并做好自己的职业生涯规划，明确自己的发展方向，同时在更好的理解所学专业后，不少同学愿意继续求学，“卓越工程师”在企业的实践活动对学生今后攻读研究生也起到良好促进作用。
三、注重本科生“国际化”的培养
通过与国外高校、科研院所互派学生访问交流，我们鼓励学生到海外大学或企业参加交流学习或短期实习，开拓视野，在国际联合实验室和海外实习基地进行实践活动，尝试以国际化的理念培养学生的创新能力和工程实践能力。已开展的主要项目有：IHEEC赴美暑期交流培训、台湾成功大学/台湾大学联合培养、美国罗格斯大学研修生、上海大学优秀本科生夏季学期赴海外交流项目、密歇根州MACOMB郡海外实习项目等。不同的交流项目均有相应的交流方案和培训课程，学生可以选择实习项目或者交流项目，可以选择短期或者长期项目。通过这些活动，不仅提高学生的英语交流能力，学生在享受异域文化特色的同时，更能开拓其国际化视野，思考问题的方式和视野都有一定的改变。这些海外学习、实习经历除了学生本人受益之外，还带回一些“国际化空气”，营造了学生更加努力开展专业学习、问题思考与探讨的良好氛围，不断集聚积极向上的正能量。
四、组织参加材料热处理工程师的培训与考取资格证书
“材料热处理工程师”是中国机械工程学会开展的职业技术资格认证，现已纳入我国专业工程师系列，是评定材料热处理工程师是否合格的重要依据。对在校学生主要是材料热处理工程师（见习）的认定，“材料热处理工程师（见习）资格证书”是检验金属材料专业工程应用型人才培养是否合格的具体体现。为此，在金属材料卓越工程师培养的最后阶段，我们组织一部分学生参加了材料热处理工程师（见习）的培训与考试。作为一名还未接触到实际工作的学生来说，热处理工程师（见习）的培训和考试给他们的影响非常大。学生普遍反映：这是一个很好的学习平台，一是巩固和拓展了专业知识，二是更多地接触了实践中的问题。在这里，接触到的都是资深的教授专家以及一线员工，他们对于热处理的认识是大学生从未涉及的深度和广度。在教学过程中，培训教师都会将已有的知识联系实际生产，也能更加灵活的运用专业知识且非常有意义。另外，在课余时间，很多来自各单位企业的员工学员都会提出一些实践中遇到的问题，各位教师也会根据自己的理解给予解答，这是培训的另一收获。
培训中既有重点院校教授讲授的基础理论知识，如：通过对工程材料的基础讲解，使学生对材料热处理的本质有了进一步的了解和掌握；工艺学的讲解通过大量实际案例的分析和讨论，理论和实践相结合，使学生学习到多方面的热处理实际经验，提高了专业技术水平；设备、质量控制及检测部分的讲解，使得学生在今后的生产工作中，对设备的合理选择和使用有了比较全面的认识，对热处理质量控制及材料检测有了系统的了解。此外，更有富有多年生产研发管理经验的高级工程师、厂长讲授热处理实际生产管理、质量控制等知识，尤其讲授了在大学课堂教学中涉及较少的热处理相关设备原理及应用知识，既扩充了知识面，又理论联系了实际，做到学以致用，为学生今后工作中安全生产、绿色生产打下了坚实基础。培训班上的最大亮点是院士的精彩报告，院士的博学多才、远见卓识，在教学中循循善诱、丝丝入扣，教书育人，给学生们留下了深刻的印象。中国工程院院士潘健生教授每期培训班安排20课时，为学生讲述由他主编的《热处理工艺学》书中的“导论”内容，包括热处理在制造业中的作用、热处理技术的特点、怎样搞好热处理等。中国科学院院士徐祖耀教授的“做一个优秀的热处理工程师”报告，阐述了科学与工程的关系、热处理工程师应具备什么知识、热处理工程师要有三个概念及产学研结合的重要性等四个方面内容。他们以亲身的经历生动地讲述自己在长期从事材料热处理理论研究和实践的体会，还结合教学内容引导学生分析解决生产实践中遇到的难题，以巩固和加深专业基础理论知识，受益匪浅。
金属材料工程专业自2012年开始组织学生参加材料热处理工程师（见习）的培训与考试。2015年又有14位学生顺利通过了“见习材料热处理工程师”资格考试，目前累计37名学生获得“材料热处理工程师（见习）资格证书”，并且获得资格证书的学生数逐年递增。
五、积极参加全国大赛
除材料热处理工程师（见习）的培训与考试外，我们还鼓励学生利用课余时间，积极参加各种专业技能大赛、大学生创新项目和大赛。在全国竞赛的大舞台上进一步提高学生的实际操作技能、创新和实践能力。
1.“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛。由中国机械工程学会等单位主办的“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛主要目的是通过为学生提供社会实践活动平台，鼓励在校学生学习铸造专业知识，为铸造企业培养优秀人才，促进我国铸造行业的发展。自举办以来，金属材料工程专业积极组织学生参与这项全国赛事。在教练组长杨弋涛教授的悉心指导下，参赛学生积极备战，克服缺乏实际设计经验的瓶颈，全面完整地完成了从铸件零件图、铸造工艺图、型板图、芯盒图到铸造工艺方案计算机辅助模拟优化的全部内容。在面对实际问题的过程中，同学们对书中的理论知识灵活应用、虚心求教，发挥团队合作精神，这些为他们日后走上社会积累了宝贵的经验。上海大学金属材料工程专业已连续参加了四届大赛，每次均有获奖。迄今为止共有63名学生取得22个奖项（2013年有8名金属材料工程专业本科生获奖，2014年有16名本科生获奖，2015年共有9名学生获奖）。特别是2014年和2015年，连续两年上海大学获得“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛一等奖，充分体现了金属材料工程学科在培育“卓越工程师”上取得的实战成效。
2.全国大学生金相技能大赛。金相制备是材料科学与工程领域应用广泛、行之有效的研究和检验方法，是材料学子的必备技能。全国大学生金相技能大赛是由教育部高等学校材料类专业教学指导委员会和高等学校实验室工作研究会（中国高等教育学会实验室管理工作分会）联合主办的一项全国性大学生赛事。旨在提高大学生的金相制备及观察的实验操作技能，增强金相图谱分析能力，加深对专业知识的理解与应用，增强实践操作能力。上海大学金属材料专业认真组织学生校内预赛，积极备战全国总决赛，已连续参加三届大赛，每次均有获奖。其中2013年获个人二等奖和团体优胜奖；2014年三名参赛选手分获个人一、二、三等奖，同时以名列前茅的得分为我校夺得团体优胜奖；2015年黄嘉豪、李笑玲和牟博维同学代表上海大学参赛，获得个人一等奖一名、二等奖两名，上海大学获团体优胜奖。值得一提的是在此赛事的组织过程中，年轻教师陈卓和徐京老师得到迅速成长，因出色的表现连续2年获优秀指导教师奖。此外，2014年在“华为杯”（首届）中国大学生新材料创新设计大赛中，上海大学金属材料工程专业本科生安立聪和王晓领衔的两支参赛队伍在指导教师杨弋涛和韦习成的精心指导下，在全国180余支队伍中过关斩将，均获得全国三等奖。2014年7月，第四届全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛全国决赛中，王晓同学领衔的参赛团队在继“三创赛”上海赛区获得特等奖之后，喜获全国总决赛二等奖。2015“丰东杯”中国大学生材料热处理创新大赛本科生刘成杰和陈世超在指导教师韦习成和王武荣的指导下，经过激烈的比赛和答辩，论文《BR1500HS硼钢板热压淬火工艺及其性能的研究》获得全国总决赛二等奖。2015年8月，第二届上海市大学生先进材料创新创意大赛中，王晓与吴俊玮同学组成的参赛队以项目《新型耐磨金属基复合材料》获得二等奖。学生在各类赛事中的优异表现，侧面反映出上海大学金属材料卓越工程师的培养工作得到专家评委的肯定和认可。
通过一系列探索实践和教学改革，上海大学金属材料专业在培养适应国家建设需要的高水平卓越工程师方面取得了一些具有积极意义的成果。在收获成果的同时，也暴露出一些问题。如：在校大学生吃苦精神不够、动手能力不足、沟通欠缺，特别是因缺乏诚信给实习单位留下不好的印象，影响了实习单位对后续学生实习的接纳。这些现象日益突出，成为卓越工程师培养最大的障碍。今后，我们将针对这些问题做进一步的改革，以期培养出更多更优秀的卓越工程师。
致谢：本文的研究工作得到教育部“卓越工程师培养计划”（上海大学金属材料工程专业）和“上海大学校级重点课程建设项目”（材料类专业职业生涯培训）的支持。
篇13
00058 国际贸易理论与实务
市场营销学 00159
00150
00160 高级财务会计
金融理论与实务
审计学 00161 财务报表分析（一） 28 B020208市场营销 00186 国际商务谈判 00149 国际贸易理论与实务 00055
00150 企业会计学
金融理论与实务 00098
00183 国际市场营销学
消费经济学 29 C030106法律 00230
05678
00249 合同法
金融法（选）
国际私法 00262
00227
00257 法律文书写作
公司法
票据法（选） 05680
00263
00246
00258
婚姻家庭法
外国法制史（选）
国际经济法概论
保险法（选）
00233
00169
00228 税法（选）
房地产法（选）
环境与资源保护法学 30 B020115经济学 00143 经济思想史 00142 计量经济学 00138 中国近现代经济史
31 B030302行政管理学 00320
00067
00318 领导科学
财务管理学（加）
公共政策 00319 行政组织理论 00144
00321
00315
00316 企业管理概论（加）
中国文化概论（选）
当代中国政治制度
西方政治制度 00322
00312 中国行政史（选）
政治学概论（选） 32 C050105汉语言文学 00540
00812
外国文学史
中国现当代作家作品专题研究（选） 00814 中国古代文论选读（选） 00820
00538
00321
00539 汉字学概论（选）
中国古代文学史（一）
中国文化概论（选）
中国古代文学史（二） 00541
00815 语言学概论
西方文论选读（选） 33 C050201英语语言文学 00600 高级英语 00836
00830
00837 英语科技文选（选）
现代语言学（选）
旅游英语选读（选） 00833
00838
00094 外语教学法（选）
语言与文化（选）
外贸函电（选） 00839
00603
00840 第二外语（俄语）（选）
英语写作
第二外语（日语）（选） 34 B080702计算机及应用 02331
04747 数据结构
Java语言程序设计（一） 04741 计算机网络原理 04737
02197
04735 C++程序设计
概率论与数理统计（二）
数据库系统原理 02333 软件工程 35 B020102统计 00056 国民经济核算与综合统计分析 00058
00054 市场营销学
管理学原理 00055
00057 企业会计学
统计应用软件 00053
00059 对外经济管理概论
投入产出分析 36 B020104财税 00067
00069 财务管理学
国际税收 00058
00054 市场营销学
管理学原理 00070 政府与事业单位会计 00053
00071 对外经济管理概论
社会保障概论 37 B020106金融 00067 财务管理学 00058
00054
00076 市场营销学
管理学原理
国际金融 00078
00077 银行会计学
金融市场学 00053 对外经济管理概论 38 B020110国际贸易 00100 国际运输与保险 00101 外经贸经营与管理 00055
00102 企业会计学
世界市场行情 00099
00098
00097 涉外经济法
国际市场营销学
外贸英语写作 39 B020202工商企业管理 00067
00153 财务管理学
质量管理（一） 00054
00149 管理学原理
国际贸易理论与实务 00154
00150 企业管理咨询
金融理论与实务
40 B040108教育学 00464
06159 中外教育简史
教育社会学（加） 00451
00469
00471 教育经济学（加）
教育学原理
认知心理（选） 00465
00472
00449
00466 心理卫生与心理辅导
比较教育（选）
教育管理原理
发展与教育心理学 00467
00456
00453 课程与教学论
教育科学研究方法（二）
教育法学 41 B050410美术教育 00688 设计概论（加） 00745 中国画论 00744 美术鉴赏 00743 雕塑 42 C050305新闻学 00662
00529
00643 新闻事业管理（加）
文学概论（一）（加）
公关心理学（加） 00659 新闻摄影 00661
00321
00182 中外新闻作品研究
中国文化概论
公共关系学 00660
00312 外国新闻事业史
政治学概论 43 B050104秘书学 00320 领导科学 00261 行政法学 00321
00528 中国文化概论
管理信息的收集与处理（加） 00312
00526 政治学概论
秘书参谋职能概论 44 B040107教育管理 00454
06159 教育预测与规划
教育社会学（加） 00451
00458 教育经济学
中小学教育管理 00449
00465
00466 教育管理原理
心理卫生与心理辅导（加）
发展与教育心理学（加） 00456
00453 教育科学研究方法（二）
教育法学 45 B040102学前教育 00409
00401
00403 美育基础（加）
学前比较教育
学前儿童家庭教育 00883
00881 学前特殊儿童教育
学前教育科学研究与论文写作 00399 学前游戏论 00467
00885 课程与教学论
学前教育诊断与咨询 46 C030108律师 00230
05678
00249 合同法
金融法（加）
国际私法 00993
00227 法院与检察院组织制度
公司法（加） 00229
00924
00247
00246 证据法学
婚姻家庭法原理与实务
国际法
国际经济法概论 00233
00228
00925 税法（加）
环境与资源保护法学
公证与基层法律服务实务（选） 47 B080307机电一体化工程 02245
02194
02199 机电一体化系统设计
工程经济
复变函数与积分变换 02240 机械工程控制基础 02200
02202
02197 现代设计方法
传感器与检测技术
概率论与数理统计（二） 02241
02238 工业用微型计算机
模拟、数字及电力电子技术 48 B100702护理学 03006
03007
03201 护理管理学
急救护理学（加）
护理学导论 03008
03009 护理学研究
精神障碍护理学 00182
03005 公共关系学
护理教育导论 03010
03011
04436 妇产科护理学（二）
儿科护理学（二）（加）
康复护理学（加） 49 B020121调查与分析
00058
00142 市场营销学
计量经济学（加）
00051 管理系统中计算机应用 50 B020119餐饮管理 00989 国外饮食文化（选） 00986 中国饮食文化 00182
00987 公共关系学（加）
餐饮美学（选）
51 B020232劳动和社会保障 00147
03323 人力资源管理（一）
劳动经济学 03325 劳动关系学 03322 劳动和社会保障法 03326 社会保障国际比较 52 B080709计算机网络 02331
04747 数据结构
Java语言程序设计（一） 04749
04741 网络工程
计算机网络原理 04735
02379
04751 数据库系统原理
计算机网络管理
计算机网络安全 03142 互联网及其应用 53 B082208计算机信息管理 02142
00910
02323 数据结构导论
网络经济与企业管理
操作系统概论 04741 计算机网络原理 04737
04735 C++程序设计
数据库系统原理 04757
03173 信息系统开发与管理
软件开发工具 54 B020229物流管理 05374
00147 物流企业财务管理（选）
人力资源管理（一）（选）
00098 国际市场营销学（选） 55 B040125义务教育
（初中语文方向） 09291 初中语文课程与教学 00407
00458
09289 小学教育心理学（加）
中小学教育管理（选）
有效教学的理论与方法 09339
09292 中小学生品德发展与道德教育（选）
初中语文教学实践与反思 00456 教育科学研究方法（二）（选） 56 B040125义务教育
（初中数学方向） 09294 初中数学课程与教学 00407
00458
09289 小学教育心理学（加）
中小学教育管理（选）
有效教学的理论与方法 09339
09295 中小学生品德发展与道德教育（选）
初中数学教学实践与反思 00456 教育科学研究方法（二）（选） 57 B040125义务教育
（初中英语方向） 09297 初中英语课程与教学 00407
00458
09289 小学教育心理学（加）
中小学教育管理（选）
有效教学的理论与方法 09339
09298 中小学生品德发展与道德教育（选）
初中英语教学实践与反思 00456 教育科学研究方法（二）（选） 58 B040125义务教育
（小学教育方向） 00464 中外教育简史 00407
00458
09289
小学教育心理学（加）
中小学教育管理（选）
有效教学的理论与方法 09339 中小学生品德发展与道德教育（选） 00456
09335 教育科学研究方法（二）（选）
义务教育班级管理
合作开考专业
59 A030103监所管理
（专科） 00241 警察管理学 00236
00852 监狱学基础理论
劳教管理学 00237 劳教学基础理论 00917 民法原理与实务 60 C030403公安管理
（基础科段） 00359 保卫学 00361
00354
00245 公安法规
公安学基础理论
刑法学 00356 公安管理学 00358 刑事侦查学 61 C030401公安管理
（本科段） 00372 公安信息学 00235 犯罪学（一） 00860 公安行政诉讼（加） 00373 涉外警务概论 62 B030109监所管理
（独本） 00928 罪犯劳动改造学 00932
00918 狱内侦查学
民事诉讼原理与实务（一）（加） 00924
00935 婚姻家庭法原理与实务
西方监狱制度概论（加） 00933 罪犯改造心理学
