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1、本科学生卓越工程师本科学生卓越工程师 教育培养的探讨教育培养的探讨 梁建宏梁建宏 北京航空航天大学北京航空航天大学 智能技术与机器人工程研究中心智能技术与机器人工程研究中心 2011年年8月月18日日 提提 要要 一、卓越工程师教育培养计划一、卓越工程师教育培养计划 二、参与的几个培养环节二、参与的几个培养环节 三、几点思考三、几点思考 本科学生卓越工程师教育培养的探讨本科学生卓越工程师教育培养的探讨 一、卓越工程师教育培养计划一、卓越工程师教育培养计划 该计划是促进我国由工程教育大国迈向工程教育该计划是促进我国由工程教育大国迈向工程教育 强国的重大举措。旨在培养造就一大批创新能力强国的重大举
2、措。旨在培养造就一大批创新能力 强、适应经济社会发展需要的高质量各类型强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程工程 技术人才技术人才，为国家走，为国家走新型工业化新型工业化发展道路、建设发展道路、建设 创新型国家创新型国家和和人才强国战略人才强国战略服务，对促进高等教服务，对促进高等教 育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人 才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。 “卓越计划”具有三个特点：卓越计划”具有三个特点： 一、行业企业深度参与培养过程一、行业企业深度参与培养过程 二、学校按通用标准和行业标准培养
3、工程人才二、学校按通用标准和行业标准培养工程人才 三、强化培养学生的工程能力和创新能力三、强化培养学生的工程能力和创新能力 关键词：关键词： 高质量高质量 创新型创新型 “卓越计划”卓越计划”培养层次培养层次： 卓越计划实施的层次包括工科的本科生、 硕士研究生、博士研究生三个层次，培养 现场工程师、设计开发工程师和研究型工现场工程师、设计开发工程师和研究型工 程师程师等多种类型的工程师后备人才。 本科生本科生 硕士生硕士生 博士生博士生 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（4） 中航工业杯国际无人机大奖赛中航工业杯国际无人机大奖赛（本、硕、博）（本、硕、博） 北航冯如杯学生科技竞赛（本科）
4、北航冯如杯学生科技竞赛（本科） 选修课选修课- -机器人创新设计与竞赛（大二）机器人创新设计与竞赛（大二） 必修课必修课- -机电控制工程（大三）机电控制工程（大三） 6 个月个月+ ，4个月，个月，18学时，学时，16学时学时 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（1/4） 中航工业杯国际无人机大奖赛（中航工业杯国际无人机大奖赛（UAVGP） 主办方：中国航空工业集团公司 命题1：挑战赛：自主滑跑并挂住特定拦阻索着陆 命题2：新概念飞行器（飞行演示） 奖金规模：特等奖50万，总规模200万以上 参赛队伍数量参赛队伍数量：约50支队伍 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（1/4） 中航工
5、业杯国际无人机大奖赛（中航工业杯国际无人机大奖赛（UAVGP） 参赛/培养对象：博士2人，硕士2人（核心） 人数：4 周期：6个月 粘着度：100%（设备、预算、差旅全为定制） 核心人员前期培养周期：3年（本科2年级进入课题组） 效果：二等奖、10万；自主研发全套设备、软件 投入：约20万（参赛成本、不含前期基础和其他设备投入） 团队价值：团队价值： - 具有具有飞控系统软硬件开发能力及仿真环境搭建飞控系统软硬件开发能力及仿真环境搭建能力能力 - 核心核心人员可承担该领域人员可承担该领域100万以上工程开发项目万以上工程开发项目 - 一一名硕士被北航无人机所录用，另一名攻读博士名硕士被北航无人
6、机所录用，另一名攻读博士 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（1/4） 中航工业杯国际无人机大奖赛（中航工业杯国际无人机大奖赛（UAVGP） 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（1/4） 中航工业杯国际无人机大奖赛（中航工业杯国际无人机大奖赛（UAVGP） 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（1/4） 中航工业杯国际无人机大奖赛（中航工业杯国际无人机大奖赛（UAVGP）（）（视频视频） 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（2/4） 北航冯如杯学生科技竞赛（本科）北航冯如杯学生科技竞赛（本科） “冯如杯”学生学术科技作品竞赛创办于1990年， 以“中国航空之父”冯如命名，是北京航
7、空 航天大学声誉最高、参与面最广、学生积极性最 高的一项品牌活动。 强化基础、突出实践、重在素质、面向创新 参赛3万人，作品1万多件 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（2/4） 北航冯如杯学生科技竞赛（本科）北航冯如杯学生科技竞赛（本科） 参赛/培养对象：本科三年级 人数： 13人/每届 周期：至少4个月 粘着度：90%（学生自主选题，比赛结果和学分挂钩，保研加分） 前期培养周期：无（本科2年级进入课题组） 效果：校一等奖 投入：约50008000元（每届） 团队价值：团队价值： -2名第一作者推荐免试研究生（北航、北理工，在课题组中担任名第一作者推荐免试研究生（北航、北理工，在课题组中
8、担任 负责人）负责人） -对对带动宿舍、班级的科技学习氛围起到重要作用带动宿舍、班级的科技学习氛围起到重要作用 -以以项目成果为依托申请自然科学基金项目成果为依托申请自然科学基金1项项 指导学生三次获得一等奖指导学生三次获得一等奖 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（2/4） 北航冯如杯学生科技竞赛（本科）北航冯如杯学生科技竞赛（本科） 作作 品品 展展 示示 2009年一等奖年一等奖 飞鱼跨海空飞行器概念样机飞鱼跨海空飞行器概念样机 2011年一等奖年一等奖 可折叠四旋翼飞行器可折叠四旋翼飞行器 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（2/4） 2009年一等奖年一等奖 飞鱼跨海空飞行器
9、概念样机飞鱼跨海空飞行器概念样机 空中平飞空中平飞 平飞平飞- - 下潜下潜 水中潜行水中潜行 总体设计工程实现总体设计工程实现飞机状态飞机状态 总体设计工程实现总体设计工程实现潜艇状态潜艇状态 1 1，改变气动外形，改变气动外形 2 2，加速气流排干，加速气流排干 3 3，形态仿生研究，形态仿生研究 前期：几何学与机构运动模拟前期：几何学与机构运动模拟 后期：材料、制造工艺与装配实验后期：材料、制造工艺与装配实验 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（2/4） 2011年一等奖年一等奖 可折叠四旋翼飞行器可折叠四旋翼飞行器 折叠状态折叠状态 展开状态展开状态 分析总结 项目所达到的结果：我
10、们所设计的折叠弹项目所达到的结果：我们所设计的折叠弹 出机构完美实现了机翼的可折叠，可展开，出机构完美实现了机翼的可折叠，可展开， 实现了有效减少体积的目标，极大的方便实现了有效减少体积的目标，极大的方便 了携带，并且可靠性高，机动性好了携带，并且可靠性高，机动性好 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（3/4） 选修课选修课- -机器人创新设计与竞赛（大二）机器人创新设计与竞赛（大二） 参赛/培养对象：本科二年级（全校公选课） 人数： 50人/选修 周期：24学时 粘着度粘着度：90%（命题竞赛，理论14学时，实验竞赛10学时） 前期培养周期：无 效果：全部通过 投入：10套慧鱼mobil
11、e 团队价值：团队价值： -课堂出勤率课堂出勤率95%以上以上 -每一个小组都完成了自己的作品每一个小组都完成了自己的作品 -培养并培养并影响近影响近10位位优秀学生优秀学生，在机器人及，在机器人及自动化领域深造自动化领域深造 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（3/4） 选修课选修课- -机器人创新设计与竞赛（大二）机器人创新设计与竞赛（大二） 慧鱼慧鱼mobile 灭火机器人比赛灭火机器人比赛 1414（讲课）（讲课）+10+10（实验、比赛）（实验、比赛） 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（3/4） 选修课选修课- -机器人创新设计与竞赛（大二）机器人创新设计与竞赛（大二） 比
12、赛排名（比赛排名（录像录像） 名次 实验小组 吹灭蜡烛数 最少耗时 1 冠军 马晨小组 4（100分） 11秒85 2最佳结构设计 吕田小组 4（100分） 40秒97 3 黄磊小组 3（75分） 28秒31 4 李纶小组 3（75分） 37秒 5最佳软件设计 张浩宇 小组 3（75分） 2分钟 梁毅成 小组 44（60分） 1分14秒 郑朋 小组 2 温鹏飞 小组 2 孙涪龙小组 2 岳圣瀛小组 1 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（4/4） 必修课必修课- -机电控制工程机电控制工程IIII（大三）（大三） 参赛/培养对象：本科三年级（必修课） 人数：60人/6人一个小组 周期：34
13、学时 粘着度粘着度：70%（必修课，固定命题，存在普遍的作业抄袭） 前期培养周期：无 效果：约25%的“抱大腿”学生 投入：10套 固高XY工作台教学系统 约4万/套 团队价值：团队价值： - 课堂出勤率课堂出勤率7095% 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（4/4） 必修课必修课- -机电控制工程机电控制工程IIII（大三）（大三） 性质：性质：为控制类综合实践性核心专业基础课，为机电系统的设为控制类综合实践性核心专业基础课，为机电系统的设计奠定控制基础。计奠定控制基础。 二、参与的几个环节（二、参与的几个环节（4/4） 必修课必修课- -机电控制工程机电控制工程IIII（大三）（大三
14、） 课课程程结构结构 主要主要内内容容 学时学时 机电控制基础知识机电控制基础知识 综合与设计方法综合与设计方法 机电控制工程定义、组成、分类和总体设计方法；机电控制工程定义、组成、分类和总体设计方法； 传感器与伺服驱动系统设计；传感器与伺服驱动系统设计； 控制系统的理论、设计与开发方法；控制系统的理论、设计与开发方法； 前沿发展趋势；前沿发展趋势； 18 项目实践项目实践 机电控制系统的建模、仿真与分析实践；机电控制系统的建模、仿真与分析实践； 机电控制系统应用开发实践；项目实践教学研讨；机电控制系统应用开发实践；项目实践教学研讨； 16 合计合计 34 内容：内容：机电控制基础知识综合与设
15、计方法；项目实践。机电控制基础知识综合与设计方法；项目实践。 机电控制基础知识综合与设计方法机电控制基础知识综合与设计方法是从理论上回答如何设计机电控制系统。 项目实践项目实践是综合运用基础知识来解决一个工程实际问题，工程项目得以开发实现。 课程内容安排课程内容安排 序号序号 日期日期 节数节数 教教 学学 内内 容容 备备 注注 1 2.20 2 机电控制工程的历史与现状机电控制工程的历史与现状 机电控制工程的基本概念和系统组成机电控制工程的基本概念和系统组成 理论理论 2 2.27 2 机电一体化系统总体设计方法，项目研发计划书机电一体化系统总体设计方法，项目研发计划书 理论理论 3 3.5 2 传感器分类、常用传感检测系统设计（编码器）传感器分类、常用传感检测系统设计（编码器） 理论理论 4 3.12 2 伺服驱动系统设计（步进电机控制及实现、直流伺服电机）伺服驱动系统设计（步进电机控制及实现、直流伺服电机） 理论理论 5 3.19 2 机电系统建模、仿真与分析机电系统建模、仿真与分析 理论理论 6 3.26 2 MATLAB软件操作与
