• 标准1 以CDIO 为基本环境

学校使命和专业目标在什么程度上反映了CDIO的理念 ,即把产品、 过程或系统的构思、 设计、 实施和运行作为工程教育的环境"para" label-module="para">

技术知识和能力的教学实践在多大程度上以产品、 过程或系统的生产周期作为工程教育的框架或环境"custom_dot para-list list-paddingleft-1">

从具体学习成果看 ,基本个人能力、 人际能力和对产品、 过程和系统的构建能力在多大程度上满足专业目标并经过专业利益相关者的检验"para" label-module="para">

专业利益相关者是怎样参与学生必需达到的各种能力和水平标准的制定的"custom_dot para-list list-paddingleft-1">

培养计划的设计在什么程度上做到了各学科之间相互支撑 ,并明确地将基本个人能力、 人际能力和对产品、 过程和系统构建能力的培养融于其中"custom_dot para-list list-paddingleft-1">

个人能力、 人际能力和对产品、 过程和系统的构建能力是如何反映在培养计划中的"para" label-module="para">

工程导论在多大的程度上激发了学生在相应核心工程领域的应用方面的兴趣和动力"custom_dot para-list list-paddingleft-1">

培养计划是否包含至少两个设计 - 实现经历(其中一个为基本水平 ,一个为高级水平)"para" label-module="para">

在课内外活动中学生有多少机会参与产品、过程和系统的构思、 设计、 实施和运行"custom_dot para-list list-paddingleft-1">

实践场所和其他学习环境怎样支持学生动手和直接经验的学习"para" label-module="para">

学生有多大机会在现代工程软件和实验室内发展其从事产品、 过程和系统建构的知识、 能力和态度"para" label-module="para">

实践场所是否以学生为中心、 方便、 易进入并易于交流"custom_dot para-list list-paddingleft-1">

综合性的学习经验能否帮助学生取得学科知识以及基本个人能力、 人际能力和产品、 过程和系统构建能力"para" label-module="para">

综合性学习经验如何将学科学习和工程职业训练融合在一起"custom_dot para-list list-paddingleft-1">

主动学习和经验学习方法怎样在 CDIO环境下促进专业目标的达成"para" label-module="para">

教和学的方法中在多大程度上基于学生自己的思考和解决问题的活动"custom_dot para-list list-paddingleft-1">

用于提升教师基本个人能力和人际能力以及产品、 过程和系统构建能力的举措能得到怎样的支持和鼓励"custom_dot para-list list-paddingleft-1">

有哪些措施用来提高教师在一体化学习经验、 运用主动和经验学习方法以及学生考核等方面的能力"custom_dot para-list list-paddingleft-1">

学生的基本个人能力和人际能力 ,产品、 过程和系统构建能力以及学科知识如何融入专业考核之中"para" label-module="para">

这些考核如何度量和记录"para" label-module="para">

学生在何种程度上达到专业目标"custom_dot para-list list-paddingleft-1">

有无针对CDIO12条标准的系统化评估过程"para" label-module="para">

评估结果在多大程度上反馈给学生、 教师以及其他利益相关者 ,以促进持续改进"para" label-module="para">

专业教育有哪些效果和影响

CDIO 的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。瑞典国家高教署(Swedish National Agency for Higher Educa 2tion) 2005年采用这12条标准对本国100个工程学位计划进行评估，结果表明，新标准比原标准适应面更宽，更利于提高质量，尤为重要的是新标准为工程教育的系统化发展提供了基础。截至2013年，已有几十所世界著名大学加入了CDIO组织，其机械系和航空航天系全面采用CDIO工程教育理念和教学大纲，取得了良好效果，按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。

CDIO包括了三个核心文件：1个愿景、1个大纲和12条标准。它的愿景为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的构思－设计－实现－运行(CDIO)过程的背景环境基础上的工程教育。它的大纲首次将工程师必须具备的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和整个CDIO全过程能力以逐级细化的方式表达出来（3级、70条、400多款），使工程教育改革具有更加明确的方向性、系统性。它的12条标准对整个模式的实施和检验进行了系统的、全面的指引，使得工程教育改革具体化、可操作、可测量，并对学生和教师都具有重要指导意义。CDIO体现了系统性、科学性和先进性的统一，代表了当代工程教育的发展趋势。

第一章 概述 8

1.1机电产品CDIO实习与实践目的 8

1.2机电产品CDIO实习与实践内容 8

1.2.1 ANSYS实习与实践 8

1.2.2 MATLAB实习与实践 8

1.2.3 PRO/E实习与实践 9

1.2.4 ADAMS实习与实践 9

1.3 机电产品CDIO实习与实践方法 9

1.4 机电产品CDIO实习与实践报告的要求与撰写格式 10

第二章 ANSYS专题实习与实践 13

2.1项目概述 13

2.2 复杂形状三维实体模型的创建实习与实践 14

2.2.1 实习与实践的目的 14

2.2.2 典型实例工程描述 14

2.2.3 实例求解操作步骤 15

2.2.4 实例求解命令流 26

2.2.5 同步练习 29

2.3 复杂工程结构模型的扫掠网格划分实习与实践 31

2.3.1 实习与实践的目的 31

2.3.2 典型实例工程描述 31

2.3.3 实例求解操作步骤 32

2.3.4 实例求解命令流 43

2.3.5 同步练习 56

2.4 复杂工程结构静力分析实习与实践 57

2.4.1 实习与实践的目的 57

2.4.2 典型实例工程描述 57

2.4.3 实例求解操作步骤 58

2.4.4 实例求解命令流 73

2.4.5 同步练习 78

2.5 复杂工程结构模态分析实习与实践 79

2.5.1 实习与实践的目的 79

2.5.2 典型实例工程描述 79

2.5.3 实例求解操作步骤 79

2.5.4 实例求解命令流 84

2.5.5 同步练习 88

第三章 MATLAB实习与实践 89

3.1 项目概述 89

3.2 MATLAB基础知识和科学计算一微型扭杆扭转刚度分析 90

3.2.1 实习与实践的目的 90

3.2.2 典型实例工程描述 90

3.2.3 理论求解 91

3.2.4 MATLAB求解操作步骤 92

3.3 MATLAB基础知识和科学计算一铝棒长度的假设检验 95

3.3.1 实习与实践的目的 95

3.3.2 典型实例工程描述 96

3.3.3 铝棒长度检验理论分析 96

3.3.4 Z检验的MATLAB求解操作 98

3.3.5 T检验及其MATLAB求解操作 99

3.4 MATLAB在机械优化设计中的应用--人字形桁架优化设计 100

3.4.1 实习与实践的目的 100

3.4.2 典型实例工程描述 101

3.4.3 桁架的力学分析和优化模型 101

3.4.4 桁架优化的MATLAB求解 102

3.4.5 桁架优化的MATLAB图形描述 105

3.5 MATLAB在机械优化设计中的应用-流道截面尺寸优化设计 107

3.5.1 实习与实践的目的 107

3.5.2 典型实例工程描述 107

3.5.3 流道截面尺寸优化的MATLAB求解 108

3.5.4 流道截面尺寸优化的MATLAB图形描述 110

3.6 MATLAB在机械控制工程中的应用-位置随动系统的时间响应 111

3.6.1 实习与实践的目的 111

3.6.2 典型实例工程描述 111

3.6.3位置随动系统时间响应的MATLAB求解 113

3.7 MATLAB在机械控制工程中的应用-位置随动系统的频率响应 118

3.7.1 实习与实践的目的 118

3.7.2 典型实例工程描述 118

3.7.3位置随动系统频率响应的MATLAB求解 118

3.8 Simulink建模与仿真-位置随动系统的Simulink分析 122

3.8.1 实习与实践的目的 122

3.8.2 典型实例工程描述 123

3.8.3 实例求解操作步骤 123

3.9 MATLAB工具箱的应用--位置随动系统的SISO仿真分析 133

3.9.1 实习与实践的目的 133

3.9.2 典型实例工程描述 134

3.9.3 实例求解操作步骤 134

3.10 同步练习 139

第四章 Pro/E数控加工实习与实践 142

4.1项目概述 142

4.2 Pro/E 数控车削加工实习与实践 143

4.2.1 实习与实践的目的 143

4.2.2 典型数控车削加工综合实例工程描述 143

4.2.3 实例求解操作步骤 144

4.2.4同步练习 167

4.3数控铣削加工实习与实践 169

4.3.1 实习与实践的目的 169

4.3.2数控铣削加工实例工程描述 169

4.3.3 铣削实例操作步骤 170

4.3.4同步练习 191

第五章ADAMS专题实习与实践 193

5.1 项目概述 193

5.2 定轴轮系和行星轮系虚拟仿真实习与实践 193

5.2.1 实习与实践的目的 193

5.2.2典型实例工程描述 194

5.2.3 实例求解操作步骤 194

5.3 多杆机构运动实习与实践 200

5.3.1 实习与实践目的 200

5.3.2 典型实例工程描述 200

5.3.3 实例求解操作步骤 201

5.3.4 同步练习 207

5.4凸轮机构模拟实习与实践 207

5.4.1 实习与实践的目的 207

5.4.2典型实例工程描述 208

5.4.3 实例求解操作步骤 208

参考文献 223 2100433B

本教材系根据CDIO国际工程教育模式编写，编写过程中也兼顾"卓越工程师教育培养计划"的教育模式，主要解决我国工科教育实践中重理论轻实践、重视知识学习而轻视开拓创新的培养等问题，以期尽快实现培养与国际接轨的中国工程师。 全书共五章，第一章概述部分主要包括：机电产品CDIO实习与实践的目的、内容、方法、意义和实习与实践报告的撰写格式与要求；第二章ANSYS专题实习与实践部分主要包括：ANSYS专题实习与实践概述、复杂形状三维实体模型的创建实习与实践、复杂工程结构模型的扫掠网格划分实习与实践、复杂工程结构静力分析实习与实践、复杂工程结构模态分析实习与实践；第三章MATLAB实习与实践部分主要包括：MATLAB概述、MATLAB基础知识和科学计算、MATLAB在机械优化设计中的应用、MATLAB在机械控制工程中的应用、Simulink建模与仿真、MATLAB工具箱的应用；第四章典型零件的Pro/E数控加工实习与实践综合实例部分主要包括：Pro/E专题实习与实践概述、Pro/E数控车削加工实习与实践、Pro/E数控铣削加工综合实例实习与实践； 第五章ADAMS专题实习与实践分主要包括：ADAMS概述、定轴轮系和行星轮系虚拟仿真实习与实践、多杆机构运动实习与实践、凸轮机构模拟实习与实践。每章之后均附有习题。 本教材可作为高等工科院校机械、近机械类和材料成型及控制工程、土木工程及其相关专业学生的软件实践性教学教材，也可供其它各类大学选用，并可作为有关专业工程技术人员和技术工人的参考用书

• CDIO人才培养模式

（一）课程改革

按照CDIO大纲要求对构思、设计、实施、运行系统的能力这四个目标进行细化，建立二级指标和三级指标，并以现行大纲为基础，找出差距，针对具体问题进行课程改革。为确保改革切实可行，学院成立CDIO工程教育改革委员会，组织全院教师集体学习和研讨CDIO理念、CDIO培养大纲、教育框架和标准，明确今后的改革方向和主要任务。

（二）不断提高教师的实践能力

CDIO模式是融于产业发展，并与产业发展同步的工程教育模式。切实实践该工程教育模式，就要不断提高教师的实践能力，使其成为“双师型”教师。不仅要有扎实的理论基础，还应该具备丰富的实践经验。采用“请进来”与“走出去”相结合的方式，请有经验的工程师到校任课，派年轻的教师到企业中实习。定期举办CDIO研讨会，让教师参与讨论，让成功的教师分享其实践经验，以便其他教师学习借鉴。加强与集成电路产业紧密合作，发挥校企合作优势，与企业共同建立适合本项目实施的案例库。

（三）专业方向课中进行CDIO课程实验，逐步推广

为使改革稳妥进行，也为今后全面推广CDIO模式提供经验。在集成电路设计与集成系统专业选择几门专业方向试点课程进行初步探索，总结经验，逐步向其他课程推广。在教学方面实施探究式学习和主动实践学习，提高学生学习的方向性和主动性。学院CDIO工程教育改革领导小组、教学委员会和试点课程任课教师有计划、有目的的就试点课程的授课方式、效果、学生的反映以及存在的主要问题等方面进行研讨和总结。

（四）改善评价体制，注重对实践能力的考核

改变以考试为中心、以死记硬背为基础的考试制度，实行考试方法多样化，考试评价标准多元化。考核方式必须突破原来比较单一的模式，引入形式多样、灵活科学的考核手段 。

• 面向工程教育的人才培养模式

（一）通过构建实践教学课程体系，培养学生实践工程能力

一是系统性与完备性：课程体系需要覆盖该专业全部的知识点，并且不同知识点之间应具有系统性、连贯性和完备性；二是交叉融合性：课程体系的设置上应该充分考虑不同学科之间的交叉和融合；三是课程的先进性：课程体系的设置要体现出内容先进性并且能够体现学科未来发展的趋势；四是课程的实用性：面向企业需要开设实用性强的实践课程，使实践教学贯穿本科教学的全部环节。

（二）将集成电路设计EDA技术贯穿整个课程体系

采用EDA工具能实现对模拟电路和数字电路的计算机仿真，可以极大地提高学生对该专业知识的理解。教学过程中，教师可利用这些软件进行演示，学生可利用相应软件解题、仿真、验证和设计。对于实践教学环节，学生可以通过相关的课程教学和课程设计，更有效地掌握基本的电路仿真和分析方法。

（三）通过设计实践项目，实现实践教学课程体系与理论教学课程体系相结合

首先，将常规不同实验教学环节进行整合与优化，构建三个层次的实验教学平台：认知实验、综合实验和设计创新实验，重点突出各阶段的能力培养，形成层次分明、任务明确的实验教学体系：认知实验培养学生的实验基本操作能力、综合性实验培养学生的综合能力、设计性实验培养学生创新意识与能力。其次，在设计实践项目时，在对IC行业设计人才的能力需求分析的基础上，分解出对应的知识点和能力目标，再将知识点和能力目标分解到各门课程。然后，设计出每学年专业课程的能力培养目标，通过不同层级的实践项目的层层递进，从单一技能训练到综合能力培养，最终实现专业的培养目标。最后，在课程实验和实践项目设计时，要激发学生的专业学习兴趣与钻研的好奇心，培养创新能力。

（四）转化教师角色，采用多种手段提高教师实践能力

从传统的以教师为中心转向以学生为中心，让学生从被动学习转变主动学习（教师不再是无所不知的知识传播者，而是教学过程中的参与者，是解决问题的团队成员）。改变教师重学术轻实践的思想观念，通过鼓励教师加大申报应用型或工程类的项目的力度，加大与公司、研究所合作的力度等手段，全方位提高教师的工程实践能力。

（五）构建校企合作办学教育计划

学生培养应从单纯的高校教育转变为高校、企业和社会多方位培养，为此要借助IC企业的力量培养在校学生。高校与集成专业对应企业也积极开展课程规划和专业建设方面的合作，并建立了多个校外实习基地。与企业进行深度合作，建立了互动、多赢的企业-教师-学生之间稳定的、可持续的三角关系。充分利用企业最真实的工程环境，让学生可以工程师的身份而不是实习生的身份进行企业实习和毕业设计等实践环节 。

• 增强适用性下的创新人才培养模式

（一）坚持本科教育的基础性

强调本科阶段的教学任务主要是完成本学科该专业的基础教育，为学生进一步深造和终身学习打下坚实的基础。此外，本学科正不断与其他学科交叉融合，学生未来的工作几乎不可能是“纯集成电路或集成系统化”，较宽的专业基础使学生适应能力更强，也有望在学科边缘开展创造性工作或深入到某个应用领域中开展工作。

（二）课程系统性、完备性

要求该专业的毕业生应该具有从系统的设计思想、方法到集成电路设计与实现所需的一系列知识与能力。该专业的课程体系包括以下三个部分：基本理论与知识；集成电路与集成系统的设计原理、方法与技术，相关领域的集成电路应用知识。

（三）注重学科交叉专业融合

考虑多学科的交叉和融合。课程体系应该覆盖电子科学与技术、计算机科学与技术、信息与通信工程等多个学科的主要知识点。

（四）课程整体性优化

对于基础类课程，主要强调理论基础知识和能力，同时尽量突显其应用价值或潜力；对于工程和应用基础类课程，特别强调对原理、方法、思路、发展趋势等方面的学习和融会贯通，杜绝教学内容严重滞后于学科发展的不良现象。适当压缩课堂学时，给学生更多自主学习时间。保证课程体系的整体优化，通过加强课程间的衔接和呼应，去掉重复内容；保证授课、自学、实践相结合；依靠课堂讲授技术的现代化，依靠选修课，广泛展示本学科的新技术、新应用和新方向，为学生提供更多的选择余地。

（五）知识、能力、素质协调发展

通过系统的课程学习，学生在本科阶段掌握的知识基本定型，但学生如何获取新知识以及运用所学知识解决问题的能力和学生较强业务素质的培养等方面还要求多个环节分工、配合，共同努力，包括大课讲授、课后实习、课程设计、综合实习、大学生课外科技创新、毕业设计等。此外，集成电路设计与集成系统是实践性极强的专业，对学生实际动手能力的培养非常重要。为此，本计划设计了多个课程设计，均绑定在系列课程之后，实验内容一般为学生自主完成设计性和综合性实验。

（六）从“精英”到“群英”

在高等教育的后大众化阶段，“精英”教学由于受益面过小而受到来自公平与效率的拷问。这就要求制订培养方案时要突破高校普遍存在的创新人才培养受益面窄、关注“高峰”有余而“高原”不足、学生自主学习能力缺乏等问题。

（七）突出工程应用

本科教学应该充分考虑社会及企业的需要，某些课程的内容和实验内容设置应具有明显的工程特色。为了提高学生的就业竞争力，并使学生在就业后能够尽快适应工作岗位，应该面向企业需要多开设一些实用性及工程性强的课程，并通过大量的实验课时和实践环节来提高学生的动手实践能力 。