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中圖分類號:F407.4 文獻標識碼:A 文章編號:
一、機械類創新思維能力的內容
(1)創新思維能力
創新思維能力是創造力的源泉,愛因斯坦說過:“想象力比知識更重要,因為知識是有限的,而想象力概括著世界的一切,推動著進步,并且是知識進化的源泉。”因此,培養創新思維能力對于機械類工程師來講更為重要,包括邏輯思維能力、思維轉換能力、分析綜合能力、分解協調能力等。創新設計能力離不開創新思維,而思維總是從問題開始的,學會如何發現新問題、尋找解決問題的突破口,演繹出新的知識和結論,不斷誘發創造性思維。而提出新問題本身就是創新。思維轉換能力是用已有知識解決復雜問題的能力,將復雜問題簡單化。
(2)創新設計能力
有了創新思維,還需要有敢于創新的機械設計能力,包括原理方案設計、傳動方案設計、執行機構設計、結構設計等。為了更好的培養人根據需求設計機械系統、零部件的能力,初步掌握在機械工程設計實踐中使用各種技術(現代機電技術、現代測試技術)、技能和現代化工程工具的能力,具有對機械設計問題進行系統表達、建立模型、分析求解和論證的能力,應當去機械裝備創新基地進行現代機械設計技術和設計方法的培訓,掌握當前主流商業軟件的使用方法,并進行相關的創造性的裝備設計與分析,提高綜合設計素質與技能,以加強創新設計能力的培養。
(3)創新實踐能力培養
創新實踐能力是創新思維和創新設計兩個層次的深化和提升,包括實驗設計能力、制造加工能力、分組協作能力和組織管理能力等。創新實踐是將創新設計內容動手制作轉換成實物的過程,通過這一環節的實踐,不僅鍛煉了動手能力,而且加深對機械系統知識的理解,提高了設計積極性,鍛煉了分組協作能力和組織管理能力。
二、如何培養機械工程師的創新能力
2.1大力改進學校教育
主要是高等工業學校教育, 其目的是為機械工程師從事工程設計工作與進一步學習深造打下堅實的基礎, 使其學習和掌握堅實的、廣泛而深入的本專業基礎知識和專業知識以及相應的學習和工作能力。但是,據權威調查結果表明, 我國高等學校的學生在校期間雖然學了許多知識, 但可用于創造性勞動的知識太少。這會導致一種悲劇,就是學的東西不能很好地與實踐接軌,耽誤了創造產品的時機。所學無異于紙上談兵,這種狀況說明, 我國高等教育對創造發明能力的培養是非常薄弱的, 那種在計劃經濟體制下形成的單一僵化的、用一個統一的方式“塑造”全體學生的模式, 已不適應我國改革開放的新形勢和社會主義市場經濟體制的新要求, 也不適應世界科技發展的新形勢和新特點。特別是機械基礎系列課程教學內容和體系存在一系列問題, 主要表現在: ①各門課程學科化傾向嚴重, 過于強調自身的系統性與完整性, 缺乏與相關課程的總體聯系與配合, 出現內容重復、孤立和割裂等現象; ②教學思想方面存在嚴重誤區,傳授知識與培養能力相脫離, 造成工程實踐環節教學薄弱, 使得學生形成了實踐知識少與課程實踐性強的矛盾; ③課程內容狹窄、陳舊, 現代科技理論與方法在課程中沒有占到應有的地位; ④教學方法和手段落后, 啟發引導較少, 依然停留在傳統的填鴨式教育上,致使學生獲得知識的能力、綜合運用知識的能力和創新能力得不到很好地培養。針對以上問題,本人提出以下幾方面的教學改革措施:
(1) 以機械綜合設計能力、創新能力及工程應用能力培養為主線, 優化課程內容, 確定教學改革目標。形體信息表達能力的提高是工程制圖教學改革目標; 設計能力的提高是機械設計及課程設計教學改革目標; 機械結構設計能力的提高是機械設計及課程設計、機械制造基礎教學改革目標; 機械精度設計能力的提高是互換性與技術測量、機械制造基礎教學改革目標; 機械工藝性設計能力的提高是機械制造基礎、機械設計及互換性與技術測量課程教學改革目標。明確各課程能力培養點及水平界定后, 對系列課程的教學內容、教學方法、實驗教學和生產實習等環節進行綜合性整體優化改革。
(2) 加強工程實踐教育, 培養工程師的基本技能和創新思維能力, 做到工程教育不斷線。要求培養人才在保持較寬學科基礎的前提下, 具有較強的工程實踐訓練, 具有設計和開發有競爭力產品的集成知識和系統方法, 并具有開發市場的能力。學生一入校門就從“機械認知與實踐”內容開始接受工程實踐教育, 并保持四年不斷線。除一般實踐環節外,有條件的高校應與一些公司企業建立合作教育計劃。學生經批準后做公司的課題, 進行工程實踐, 并以工程實踐為基礎完成學位論文。
(3) 建立完善的工程實踐教學基地, 開發設計型、綜合型和創新型實驗項目, 鍛煉學生的工程實踐能力。機械工程師要掌握的技能應包括機械設計與制造兩方面, 因此學校除金工實習基地外, 還應建立比較系統綜合的機械設計實踐教學基地, 建立由機械基礎認知實驗室、機構分析和方案設計實驗室、機器結構分析與設計實驗室、機構創新設計實驗室、現代設計實驗室等組成的機械基礎工程實踐教學基地, 使學生從一年級開始就接觸到工程實際的內容。根據人才培養的不同階段安排不同層次的生產實踐和機械設計內容, 使大學生實踐性環節不斷線, 貫穿于教學全過程,為培養學生工程實踐能力奠定堅實的基礎。
2.2積極推進社會實踐
一般說來, 一個機械工程師從大學畢業到成長為一個比較成熟的設計工程師和技術帶頭人, 大約需要經歷 7 年~ 8 年時間。在這段時間里, 至少要參加和完成 3 個~ 5 個較大的工程設計課題, 得到設計的鍛煉。設計實踐的鍛煉必須貫徹設計系統工程全過程的始終。必須從了解設計任務和內容開始, 經過調查、研究、論證、實驗、設計、審定、制造、組裝、營銷、安裝、使用、維修、反饋有關信息, 一貫到底。設計工程師在完成這些工作時, 必須親臨現場, 包括銷售現場、使用現場、實驗現場、制造現場、安裝現場等, 最后回到設計現場。美國的大學生社會實踐活動是從學校開始的, 每個學生大學期間有一年以上到企業參加課題的研究, 使他們大學畢業后能很快勝任工程師的工作, 這一點是值得我們借鑒的。
2.3鼓勵自我學習
俗話說:活到老,學到老。對于機械工程師是同等適用的。機械工程師在學校學到的主要是設計基礎知識和特定的專業知識, 而在工作中會遇到一些以前學校里不曾學到的課題。所以, 作為一名設計工程師,必須堅持不斷地學習、及時更新知識水平。唯有如此, 才能緊跟時代的潮流, 在激烈競爭的社會中獨占鰲頭。
三、結語
機械工程師創新能力的培養是一項艱巨的任務,需要一個長期的過程,不能一蹴而就,需要政府、學校、企業等更多資源和資金的投入,同時自身也要加強學習,不斷提高創新能力,為社會做出貢獻。
參考文獻:
[1] 楊宗德.論機械工程中的創新設計[J].機械研究與應用,2001,(1)
依據南通大學自身的特色,依托長三角經濟發展和南通市區域經濟發展需要,積極探索、創新校企協同工程人才培養模式,以實際工程為背景,以工程需求為導向,以培養優秀后備工程師為目標,循工程技術為主線,靠校企合作為手段,以培養“雙師型”教師隊伍為支撐,達回歸工程實踐之重點。從2007年至今,倡導企業與學校按照新的模式培養工程師人才,變招收學生為參與培養學生,組織并實施了卓越機械工程師培養計劃,并取得顯著成效,主要進行了如下探索與創新。
1.1創立了高校和一流企業聯合培養卓越工程師的新機制
從南通大學自身定位和辦學特色出發,調研南通及周邊地區產業結構,遴選在行業內產品技術含量高、科研實力雄厚,生產設備及管理模式先進的一流大型企業,研究論證校企協作共同實施人才培養的可行性,突破現有“訂單式”人才培養模式的局限,探索面向行業需求的卓越工程師培養新機制。行業企業深度參與卓越工程師培養全過程,校企合作共同制訂培養目標、共同建設課程體系和教學內容、共同實施培養過程、共同評價培養質量、共同促進學生就業。
1.2校企協同下的卓越工程師培養模式制度化創新設計
在校企協同培養的機制與理念下,需要對傳統的工科教育模式進行創新設計。將學生專業培養從宏觀上分為學校培養和企業培養兩個層面,學校培養以強化基礎理論教學為主、夯實專業基礎;企業培養以實踐教學為主,強化工程實踐能力。基于校企協同培養模式,進一步使特色課程建設、生產實習、綜合素質拓展和畢業設計等具體環節設計制度化,形成具有自主特色的體系,主要體現在以下幾方面。
1)創新設計特色課程體系和教學方法。
以強化工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心,優化課程體系和教學內容。結合企業和行業對工程師素質實際需要,特設與企業實際結合的專業課程,并納入教學計劃,聘請企業資深工程師講授專業性強、實踐性強、學校難以開設的核心技術課程,并針對現有技術難題和生產過程組織實施案例教學,開展基于問題的學習、基于案例的學習等研究性教學和學習方法,對調動學生自主學習的積極性、提升學生專業理論水平、加強專業技能起到重要作用,教學效果明顯。
2)面向卓越工程師能力要求的綜合素質拓展創新。
開設包括人生勵志篇、生產組織與管理篇、制造科學與技術篇、交流與總結篇等涵蓋多方面的系列講座,對進一步提升學生與青年教師的工程素質、工程意識、人文科學素養和創新能力起到了積極作用。具有豐富工程背景和管理經驗的資深教授、高級工程技術專家的講座,極大調動了學生的學習熱情,取得了良好效果。
3)制訂規范、合理、安全且可操作性強的實習計劃。
結合專業培養的需要,制定定點崗位實習與全廠多崗位流動實習相結合的實習計劃,可滿足學生對未來從事工作的興趣需要,對培養未來工程技術人員的全面素質起到推動作用。
4)結合工廠實際生產,組織落實能符合學生培養要求的畢業設計。
畢業設計從選題論證、過程指導到答辯等諸多環節,以工廠工程師隊伍為主、學校指導教師為輔共同負責,有力強化了畢業設計在卓越機械工程師培養中的重要地位,提高了學生解決工程實際問題的能力,深化了學生對理論知識的理解與掌握,促進工程應用與實踐水平的提高。
1.3校企協同構建面向卓越工程師培養的“雙師型”師資隊伍
從企業層面構建穩定的企業教師梯隊,選擇技術水平高、責任心強的工程技術人員作為企業的指導教師,負責人才培養各個環節,同時負責對學校青年教師的再培養工作;學校組建以老教師為主、青年教師輪流參與的教師隊伍,在對學生實施培養的全過程中,完成對青年教師的工程實踐能力培養,逐步提升大學教師回歸工程實踐、服務工程需要的能力,使教師兼具工程師素養,取得對學生培養和對青年教師再培養雙重教育效果;學校教師有義務培養企業年輕工程師,努力參與營造工廠科學研究、人文與管理氛圍,使工程師兼具教師素質,共同構建適應卓越工程師教育培養的新型“雙師型”師資隊伍。
1.4以學科平臺支撐卓越工程師教育培養體系的健全與完善
牢固樹立大學以培養人才為宗旨,倡導一流企業為社會人才培養作貢獻的理念,構建教、學、產、研系統。校企深層次產學研合作、共建實踐基地和平臺,促進科研與教學的融合、促進高校教師理論與實踐的結合,構建寓研于教的培養模式,使校企合作平臺提升到學科平臺的層次。學科平臺的構建對促進專業建設、實踐基地建設、課程體系完善和科研反哺教學均具有重要的推動作用,最終支撐卓越工程師培養體系的完善,回歸高等學校人才培養的根本任務。
2校企協同構建卓越機械工程師培養模式的實踐
2007年,南通大學選擇機械工程學院為改革試點單位,根據學科專業特點和服務地方經濟發展的需要,與上海振華重工集團(南通)有限公司開始探索校企協同人才培養模式,從2005級300名學生中雙向遴選出30名學生,成立南通大學振華港機班,實施校企協同定向培養,由企業和學校共同制定培養目標、共同實施培養過程、共同促進學生就業,這種機制與模式在南通大學尚屬首次。作為校企合作單位的上海振華重工集團(南通)有限公司(以下簡稱“振華港機”)是世界著名企業上海振華重工集團下屬生產基地之一,主要從事港機鋼結構生產、總裝、調試、發運以及鋼橋、大型龍門吊、浮吊以及船舶配套件等海洋重型裝備的研發與制造。公司先后參與承擔了國家科技支撐計劃、國家高技術研究發展計劃(863計劃)、工業與信息化產業部產業技術創新計劃等幾十項研究課題,并獲得授權國家發明專利數十項。其中參與的:“ZPMC新一代港口集裝箱起重機關鍵技術研制平臺建設”獲2008年國家科技進步一等獎、“海上重型裝備全回轉浮吊關鍵技術及應用”獲得2010年國家科學技術進步二等獎。經校企雙方專家共同研討,制訂了面向企業的人才培養方案,并根據機械工程師培養的目標和要求,對專業課程體系進行了調整和優化,增設了與企業生產實際緊密接軌的課程。2008年上半年組織該批學生到企業進行了認識實習,2008年暑假又組織該批學生到振華港機進行了為期1個半月的生產實習;工廠及教師團隊完成了學生在企業半年的畢業設計任務,結合工廠實際題目,實施一生一題。針對公司港機鋼結構裝備制造的需要,開設了《鋼結構力學及制造工藝》課程,共32學時;開設了《焊接結構工藝實踐》,為期1周,由振華港機和學校共同實施組織完成。為適應振華公司面向進軍海洋工程市場的需求,南通大學通過中遠川崎公司邀請日本川崎造船株式會社及其配套件公司的日籍專家來校進行8場專題講座。總部設在南通的中遠川崎船舶制造有限公司是中國遠洋運輸集團公司與日本川崎造船株式會社的合資公司,是江蘇乃至全國屈指可數的一流船舶制造企業,實現了行業聯合實施人才培養。
2009年6月,首次由校企聯合培養的30名學生到振華集團順利就業,在各自的崗位上發揮了積極的作用,部分學生已經成長為企業骨干和中層管理,在人才培養實踐過程中,通過不斷積累經驗,積極拓展,深化改革,進一步強化校企互動,彰顯了辦學特色,為地方經濟社會發展做出了應有的貢獻。在人才培養的基礎上,南通大學機械工程學院與上海振華重工集團(南通)有限公司開展了深層次的產學研合作,積極參與企業重大項目研發和技術攻關。雙方合作成功申報了2012年江蘇省科技成果轉化專項項目:“潮間帶及近海風電設備多功能安裝作業船的研發及產業化”獲批經費1200萬元,成功申報了2009及2012年南通市重大科技創新項目:“大型船舶動力定位推進器的研發與制造”、“大型高效回轉伸縮式裝船機關鍵技術研發與產業化”共獲批經費900萬元。雙方合作科研項目的成果“噴射流場電沉積機理及綠色環保應用”、“噴射電沉積流場主導結晶機理與綠色技術應用”榮獲2011年教育部高校科技進步二等獎、2011年江蘇省科技進步三等獎;“海洋鉆井平臺升降系統設計與制造”、“潮間帶風電設備多功能安裝作業工程船設計與制造”分別榮獲2012年南通市科技進步二等、三等獎各一項。協助公司申報高新技術企業、國家及江蘇省首臺套產品;與公司共建省級企業研究生工作站、省級技術研發中心,為企業自身發展、研究生培養、青年教師提升知識和應用能力都創造了條件和機會,在實踐過程中逐步形成并完善了以公司高端人才、學校資深教授、年輕工程師、青年教師、研究生共同構成的多層次梯隊,每年定期舉行學術、技術研討會,進一步促進和完成對“雙師型”隊伍的培養,促進科研團隊與教學團隊的融合。在科研合作過程中探索構建寓研于教的培養模式,在面向本科生開設的《先進制造技術》、《機械制造工程學》和《測試技術》等多門專業課中努力把與企業合作項目的科研思想、方法及成果納入教學過程,讓本科層次的學生及早了解技術發展前沿和趨勢,尤其是讓即將進入該行業的未來工程師們提前接觸和了解行業的發展現狀、技術前沿與趨勢,對于學生的專業水平、科學素養、創新意識和能力都有明顯提高,為這些學生畢業后能夠迅速融入企業,參與企業的科技創新和技術革新,成長為社會需要的卓越工程師,奠定了良好的基礎。振華港機的多名學生畢業后參與了企業的一系列重大技術攻關,獲得了優秀團隊的稱號,體現出校企協同人才培養的良好效果。幫助公司工程技術人員進行工程理論再教育,接納17名振華公司員工開設專科升本科的學歷教育,派出學院教師參與企業文化、教育與工程技術交流等活動。把科研優勢轉化為教學優勢,把科研成果轉化為教學資源,促進科研與教學的融合、科研基地與教學基地的融合。
在成功實施南通振華港機校企定向培養的基礎上,通過進一步總結經驗,結合2010年6月教育部出臺的關于卓越工程師教育培養計劃的新要求和新形勢,2011年經過與江蘇蘇南重工機械科技有限公司(以下簡稱“蘇南重工”)多次協商,挑選機械工程學院30名學生組成“08蘇南重工班”開展面向卓越工程師計劃的培養。江蘇蘇南重工機械科技有限公司是由江蘇蘇南特鋼集團有限公司于2006年投資創辦的現代化冶煉大型鍛件及裝備的研發、生產企業,產品主要用于船舶、電力、石油化工、冶金設備制造等領域。企業擁有世界一流的生產設備和一批高端工程技術人員。2011年7月,南通大學和蘇南重工校企合作簽約儀式在常熟市舉行,雙方簽署了面向卓越工程師教育培養的人才培養協議,共同推進南通大學卓越工程師教育培養計劃全面啟動。2011年7月,30名學生到蘇南重工進行了為期一個半月的生產實習,結合學生就業興趣和工廠需求,實施生產實習定點及崗位輪訓制度,這是南通大學與蘇南重工開展本科人才培養的一個重要環節,并倡導企業把工程師對學生指導、授課等培養環節納入年終個人考核中。2011年9月,由南通大學與蘇南重工共同開設的人才培養“08蘇南重工班”特色課程班開課,特意安排三位享受國家特殊津貼、研究員級高級工程師周奠華、林堯武與白多智分別講授《大功率低速柴油機用N80A高溫合金排氣閥的研制》、《柴油機半組合式特種曲軸制造技術及設備》、《大型鍛件制造工藝及設備》等三門課程,各24學時,授課中實施了基于現場案例的教學,對照現場設備和制造過程講授專業理論知識,深受學生歡迎。邀請了近20位校內外專家學者,圍繞人生勵志篇、生產組織與管理篇、制造科學與技術篇、交流總結篇幾個部分組織、安排了15場特色系列講座,著力提升蘇南重工班學生的整體素質,提高人才培養的質量,取得了良好的效果。在畢業設計環節,機械工程學院根據南通大學畢業設計的規范和要求,結合蘇南重工的實際情況,經過雙方多次協商交流,共同落實了蘇南重工班學生畢業設計題目,確定了企業畢業設計指導教師團隊,以工廠工程師為主,學校教師為輔共同負責。學生在工廠為時半年,圓滿完成了在企業進行的畢業設計任務。通過畢業設計環節學生進一步熟悉了工作崗位要求,學習企業先進技術和文化,為走上工作崗位參與企業技術創新和工程開發奠定了良好基礎。
3結束語
2007年,南通大學與上海振華重工集團合作協同培養人才,形成初步培養方案,完成協同培養模式的設計;2011年,南通大學又與常熟蘇南重工進行協作培養,更加注重培養學生的實踐能力與創新能力,進一步發展完善培養模式。經過與振華港機和蘇南重工的成功實踐,完成了校企協同培養模式的構建,形成了校企協同的培養機制。協同培養學生的創新水平、實踐能力、責任意識,溝通能力等都有了進一步的提高。該模式已經逐步成為機械工程師培養的基本模式,已逐步成為南通大學卓越工程師教育培養的示范和樣板。結合南通大學卓越工程師培養的實踐經驗,對實施卓越工程師培養的改革與深化提出幾點思考:
(1)目前,實施卓越工程師培養的最大困難在于企業的認知度與參與度不夠。
迄今,政府沒有相應的鼓勵政策與約束機制強化企業的參與,以追求產品利潤為目的的企業無義務履行大學生培養的職責;而教學資金短缺、無職場氛圍和規模產品生產的學校又難以滿足可持續性的卓越工程師培養任務。解決困難的措施在于把握企業的人才需求,倡導企業變市場普招學生為向學校定向培養學生,選擇優秀學生,根據雙向選擇機制,各用人單位合理出具相應資金、人力和場所,減少學校教學成本;
(2)在實施卓越工程師培養中,需要為同行業或相近多家企業進行特色人才培養,遴選一、二個大型企業為基礎,以其他企業為補充,以形成學生成班制的培養模式。
【關鍵詞】課程體系機械工程領域工程碩士水電特色
Curriculum system with hydroelectric characteristic for
engineering maste in the field of mechanical engineering
Qin HonglingFang ZifanQin Xiaoling
【Abstract】Combined with program of engineering maste in the field of mechanical engineering, we put forward to design Curriculum system in the mode of “foundation+module” and discuss the measure taken to assure the implement successfully of the Curriculum system
【Key words】Curriculum systemMechanical engineeringEngineering masteHydroelectric characteristic
課程體系是教學活動中最具實質性的因素。課程體系的構建是否科學、合理,直接關系到培養目標能否實現。依據各校自身的學科優勢,構建具有專業特色的培養方案和課程體系,是培養緊貼市場需求的高素質人才的前提。近幾年,水利水電工程建設事業發展迅速,呈現出欣欣向榮之勢。三峽工程,向家壩、龍灘、溪洛渡等大型水利工程相繼開工或竣工,各水電施工單位也相繼屯集了大量相關人才,特別是從1999年到2005年,各單位都招收了大量本專科學生。如何對這些工程建設人才實現再教育,用新的思想、新的知識、新的方法來武裝他們的頭腦,使其成為科學技術轉化為生產力的生力軍,成為迫切需要。三峽大學機械與材料學院結合工程碩士教育培養實踐和水電特色學科優勢,提出了具有水電特色的機械工程領域工程碩士培養模式。本文,采用“平臺+模塊”模式,[1] 構建了具有水電特色的機械工程領域工程碩士課程體系,以切實提高工程碩士培養質量,促進研究生教育的發展,增強學校的核心競爭力。
一、具有水電特色的機械工程領域工程碩士課程體系與培養目標
課程體系依賴并服務于培養目標,是落實和實現培養目標的具體措施。具有水電特色的機械工程領域工程碩士的培養目標是:為水利電力事業發展培養具有一定工學理論基礎和水電工程學科的知識結構體系,掌握機械工程領域的專業知識和解決工程問題的現代技術方法與手段,具有創新意識和工程技術或工程管理能力的高層次復合型工程應用人才。依據學科優勢和專業特色,三峽大學機械與材料學院在具有水電特色的機械工程領域工程碩士的培養方案中提出了水電工程建設的招標投標、設備管理、施工設備配備、機電產品開發、金屬結構設計制造、輸電線路工程六個工程碩士培養方向。可見,“復合型”與“應用型”是具有水電特色的機械工程領域工程碩士培養目標之主要特點所在。
“復合型”的培養特點主要體現在知識結構和課程設置上。就前者而言,具有水電特色機械工程領域工程碩士具有水電工程專業背景和機械工程專業基礎,體現了專業知識的“復合”。就后者而言,該專業學位工程碩士的培養口徑應按機械工程一級學科和機械工程師的基本要求來確定。知識雖然是分學科的,但是應用或創新時卻是不分學科的,這就是復合型人才培養的根本出發點之所在。因此,依據研究方向,專業課程設置應涉及包括機械工程在內的兩到三個學科的主要內容。各研究方向所涉及的學科見圖1所示。但這并不是說將其方向課設計成無所不包的大雜燴,而是要在保持培養機械工程領域工程碩士這一基本定位的前提下,開設部分與培養方向相關的其他學科的課程。合理科學的課程體系,必須堅持“頂層設計、整體規劃”原則,為此,筆者提出采用“平臺+模塊”模式,構建具有水電特色的機械工程領域工程碩士課程體系,其中平臺指機械工程基礎平臺,主要指必修課。模塊則為培養方向專業模塊,主要指選修課,它包括公共選修課和專業選修課,是學生在修完平臺課程基礎上自主選擇的課程。模塊課程的核心部分是專業方向課程,是實現學生專業化,個性化發展的手段。
“應用型”的培養特點并非體現在課程設置上,而是體現在教學內容上。它不要求各門課程的主講教師對該門課程的全部內容作面面俱到的講授,而是有選擇地講授工程實際中急需解決的重大理論和實務問題,以提高學生分析和解決實際問題的能力。[2] 工程碩士是在廠礦企業有三年以上工程實踐的優秀在職人員,經歷了從學校到企業又回到學校的過程,他們是帶著工程實踐中的實際問題入學的,畢業后的去向和發展方向也是明確的。對學校來講是要讓他們進得來,學得下去;對他們自己來講是要學得好,回得去;對廠礦企業來講是要留得住,用得上。[3] 因此,在確定水電特色的機械工程領域工程碩士的課程體系時,應注意將其與本科生和在校碩士研究生課程區別開來。
二、“平臺+模塊”的課程體系設計
工程碩士的課程包括公共課、專業基礎課、專業方向課。其中,公共課和專業基礎課則屬于“平臺”部分,專業方向課則以模塊形式存在。學員進校后可以根據他所選定的研究方向來選定所修的課程模塊。據具有水電特色的應用型、復合型、高層次工程應用人才培養目標以及知識觀、課程觀的發展趨勢,筆者認為課程設置應將專業培養和通識教育培養結合起來,加強機械工程理論基礎平臺,注重專業方向模塊設計和特色,拓寬專業知識面,重視能力的培養和工程素養的熏陶。應在承認專業的前提下,根據學位課程和相關課程的疏密度整合教學資源,大幅提高研討性、實踐性課程和選修課程的比例,建立綜合化的、符合人才市場需求的工程碩士培養課程體系。
1.加強機械工程理論基礎平臺
系統的基礎理論和專業知識作為“知識核”是課程體系中最重要、最穩定的部分。作為機械工程領域的工程碩士,其基礎仍然是數學、力學、計算機、英語。根據2006年國家教指委下發的《工程碩士培養手冊》,工程碩士畢業時總學分不低于32學分,學位課學分不低于17學分,每個學分16學時。過多的學分要求,會加大學生的“工學”矛盾,怎樣才能在有限的學時里,容納更多的教學內容呢?兼顧整體性和綜合性原則,我們對一些課程群進行了優化整合:整合數理統計和矩陣論成高等工程數學;整合理論力學、材料力學和結構力學成高等工程力學;整合計算機技術、網絡技術和數據庫技術成計算機與網絡數據庫技術;在基礎英語部分加強詞匯、聽力、閱讀、寫作能力的訓練,在專業英語部分加強專業文獻的翻譯和寫作訓練。為此,設置平臺課程如下:科學社會主義,外語(含基礎部分和專業部分),高等工程力學,高等工程數學,計算機技術應用。
2.注重方向模塊課程體系設計和特色,拓寬專業知識面。
對比工科碩士,工程碩士的培養中專業化、個性化的體現應更為明顯。為此,在各模塊課程體系設置上把握基礎性和前沿性原則,兼顧靈活性和主體性原則增加大量的選修課和專題講座,給學員提供豐富的選課菜單,且鼓勵學員跨模塊、跨專業、跨學院選課。學生在導師的指導下總能找到適合自己的課程模塊體系,制定適合自己的培養計劃。《機械工程研究進展》、《環保關鍵技術及裝備發展動態》《水利水電工程學科的前沿問題》等具有專業特色的講座深受學員歡迎。這些專題講座已經用小學分的形式相對固定下來,內容可隨社會需求的變化而隨時更新。
3.重視能力的培養
工程碩士專業學位教育與其他層次教育最大區別在于“工程”。這就要求他們具備自學和通過各種渠道獲取知識的能力,獨立解決工程實際問題的能力等等。在課程體系設計時,我們開設了《試驗優化設計》等選修課程,以加強學生的工程訓練;開設《文獻檢索與寫作》等課程以提高學生通過各種渠道獲取知識的能力;對于講座和大部分選修課,最終的考核形式都是以考察代替考試,學生必須閱讀完規定數量的中外文獻,提交讀書筆記,并且對其質和量作了嚴格的要求,以訓練學生自學和獨立解決問題的能力。
4.重視工程素養的熏陶
所謂工程修養就是一種不懈追求工程完美性的精神。這種精神應是水電特色的機械工程工程碩士的基本素質之一。作為水電行業的機械工程師,他們都工作在水電工程建設的第一線,是科學技術轉化為生產力的實踐者。他們的工作態度和敬業精神將直接影響工程的建設質量,并最終影響國家核心競爭力。高質量的工程,如都江堰,可以使用千年不損壞,造福一代又一代的人。劣質的工程,如彩虹橋,不但給國民經濟帶來重大損失,還威脅國民生命安全,影響國家聲譽。工程修養除了先天察賦以外,還要通過教育的充分培養,包括觀念的灌輸和全方位的滲透:開設《技術與人類價值觀》、《工程倫理》、《技術哲學》等課程加強工程理論和人文社會科學的學習;開設《工程質量監控與設備管理》等專家講座,聆聽老一輩工程技術工作者的言傳身教等等。
三、加強組織領導與管理,保證課程體系的順利實施。
1.優化師資隊伍,促進課程計劃落實到位。
課程體系最終將體現為課程計劃,教師是課程計劃的具體實施者。教師不僅是合理課程體系形成的一個極為重要的保障因素,而且,優秀的教師本身就是優秀課程的有機構成部分。因此,擁有一支理論基礎深厚,教學和工程實踐經驗豐富,愛崗敬業的教師隊伍是具有水電特色的機械工程領域工程碩士課程體系實施的有力保證。工程碩士生“進校不離崗”,“確定時間,確定地點”上課困難,而且由于所從事的工作性質不同,對有些課程的理解和掌握程度參差不齊,對知識需求的選擇性也不同,傳統的以“教”為主的教學方法,已不能滿足工程碩士培養需求。教師需鼓勵學生動手實踐,鼓勵學生將工作中遇到的實際問題帶到課堂上進行小組討論,以形成“自學+小組討論+講授”的多元化教學模式。[4]具有水電特色的機械工程領域工程碩士課程體系跨多個學科,因此,學院需聘請經濟與管理類、外國語類、土木工程類與電氣類專業課教師進行教學,適當時,還要向工程單位“借人”,聘請知名工程師有針對性的開展講座類課程。學校還需制定相應政策,鼓勵教師進行教學研究和教學改革,加大教學研究論文和教學研究獎項的比重,為學院營造良好的教學氛圍。
2.加大教學投入,大力開展課程建設。
工程碩士專業學位還是一種較新的培養模式,很多學校開設的工程碩士課程并沒有與同專業本科生和研究生的課程區別開來。適合工程碩士的教材還很少,這在很大程度上影響了工程碩士的培養質量,為此,三峽大學機械與材料學院自招收工程碩士以來,大力開展工程碩士的課程建設,在保持特色的前提下,重點建設了一批核心課程;優化課程體系,更新建設了一批核心課程;引進一批人才,新建一批核心課程。經過幾年的努力,工程碩士課程建設初具規模,避免了因人開課和隨機開課的情況,極大的提高工程碩士的教學質量。
3.加強組織領導與管理,構建課程體系建設長效機制。
構建先進課程體系是一項長期性的基礎工程,不是一蹴而就,不是一勞永逸的事情。美國哈佛大學課程體系的領先地位是世界公認的,可要知道,它是歷經120多年艱苦卓著的努力,先后掀起四次革命浪潮,堅持不斷地完善和發展,才擁有各個歷史階段先進而現在仍然領先的頭銜。只有目標遠大,才能高瞻遠矚,持之以恒,不半途而廢。課程體系關系著教學系統的各個方面,涉及各種教育思想和主張,牽扯著教師個人的教學利害關系。學校各級領導應充分認識和重視先進課程體系對于提高教學質量的地位和作用,對于人才質量的深遠意義,加強組織領導與管理,構建課程體系建設長效機制。把注意力轉向并更多地集中到設計課程體系這樣的實質性的工作上來,避免短期行為和形而上學的風氣,只有這樣,才能保證課程體系的前沿性、系統性、科學性。
〖*基金項目:2007年全國工程碩士專業學位教育指導委員會工程碩士教育研究項目(指導委[2007]9號)〗
參考文獻
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關鍵詞:卓越工程師教育培養計劃;科技創新;素質模型
Quality ModQuality 安徽理工大學作為以工為主的省屬重點大學,學校是教育部第二批卓越工程師教育培養計劃實施高校,機械設計制造及其自動化為該校“卓越計劃”的試點專業之一,學校積極借鑒了先進國家和地區高等工程教育的成功經驗,創建具有特色的工程教育和實踐模式。近五年,學院學生積極參加各類科技文化活動,共獲得國際機器人大賽冠軍、亞軍、突出成就獎各1項;“挑戰杯”系列全國級競賽等獲獎63項,省級競賽獲獎100多項等,學生獲得專利授權100多項。以機械工程學院為主體成員的我校大學生機器人協會2014年成功入選“小平科技創新團隊”,獲得專項經費資助。通過在校參加科技創新活動,使得這些機械類畢業生走向社會,更有可能成為創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才。本文旨在探討大學生科技創新活動對培養機械類卓越工程師中的重要作用。
一、高校卓越工程師教育培養計劃
我校機械設計制造及其自動化專業是教育部第三批“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱“卓越計劃”)學科專業。該計劃就是要培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才,為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。
目前,多數高校卓越機械工程師本科階段學生主要采取“3+1”的培養模式,我校機械類學生在校期間學校統一安排的認識實習、專業實習、畢業實習和學生簽訂工作單位后的單位實習等累計1年的學習實踐,學生畢業后能在機械工程及其自動化領域內從事設計制造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售等方面工作的高級工程技術人才。
二、機械類專業的卓越工程師的培養目標和要求
機械類專業是建立在堅實的理論基礎之上的工程技術性專業。機械設計制造及其自動化專業的人才培養定位在創新應用型人才上,要求培養的學生具有較扎實的基礎理論和專業基礎知識、較強的實踐能力,具備一定的工程實踐能力和創新意識,畢業后走上工作崗位,能較快地適應和勝任工作。然而,國際社會普遍認為,未來工程界的領軍人物應具有:(1)精湛的工程基礎和專業知識;(2)對工程的社會作用有廣泛的理解;(3)創造性地提出解決當今世界工程問題的新辦法;(4)使自己的夢想變成現實的創業精神和才能。為此,對于機械類卓越工程師在本科培養階段應重視以上方面的培養要求,在具備機械類卓越工程師應具備素質的基礎上,重點培養更高層次的素質。
三、大學生科技創新活動在機械類卓越工程師培養中的作用
我校機械類學生,在校期間積極參加學校共青團等組織的各類科技創新活動和學科競賽,對培養具有卓越工程師素養的學生起到了重大作用。具體體現在:
1、科技創新活動極大地提高了大學生的科技創新能力
當前,國家重視對科技創新人才的培養,各高校都加大對大學生科技創新活動的投入,大學生通過參加科技競賽,則能有力地調動學生主動學習的積極性,促使學生主動去學習本領域的先進技術、相關領域的知識和技術。如在競賽的前期準備階段學生要學習知識、拓寬知識面、掌握了解新知識新技術并用于實踐,如熟知ppt的制作、作品動畫的制作、實物模型的制作等;進而,在競賽的每一輪選拔中,如“挑戰杯”系列競賽要經歷校賽、省賽和國賽的層層選拔,其中的每一輪晉級都要對作品和計劃書等進行進一步的修改、完善和提升;這對提高大學生的鉆研能力和創新能力起到積極的作用。同時,在提高大學生核心競爭力的途徑方面,大學生科技競賽等創新活動是最有效、最重要的途徑。
2、科技創新活動培養了大學生的工程技術能力和嚴謹求實的科學態度
我校機械工程學院能結合學院自身優勢和辦學特點,把培養學生工程實踐能力、社會需求、創新意識放在突出的位置,構建了工程理論教學與工程實踐教學相結合的工程實踐能力培養體系。如學院每年花大量實習經費用于學生深入廠礦車間、生產一線實習實踐,在校內建立大學生金工實習基地、大學生創新創業基地等平臺實現對大學生工程技術能力的培養。
機械類大學生參與的科技創新活動中,常見的“挑戰杯”系列競賽和每兩年一屆的全國大學生機械創新設計大賽等,都要求學生具有扎實的理論基礎、嚴謹的科學態度,才能實現作品的科學性。學生在科技創新活動中遇到的難題,可以通過查閱有關資料,增強了學生的學習動力。
3、科技創新活動提高了大學生的團隊精神和溝通技巧
當前,在大學生就業問題上,企業普遍認為“團隊精神、合作能力”和“動手實踐能力”是工程技術人員的最大軟肋。如今的社會,每一項富有價值的研究成果通常是整個團隊齊心協力、共同取得的。科技競賽活動本身就是一種創造性勞動,多數都是以不同專業背景的學生組隊參加,在作品的創作過程中,團隊的每個成員在發揮各自所長的同時,都需要與其他組員積極溝通、分工協作、取長補短,以使整個團隊發揮最優效能,要求學生具有較好的溝通能力和組織能力,促使學生有更高的集體榮譽感和團體意識,這既鍛煉了學生的溝通和組織能力,又培養了學生的團隊合作精神。
4、科技創新活動培養了大學生社會責任感,更好的適應經濟社會發展需求
大學生在參加科技創新活動中,將自己融入團隊,在集體環境中,學會與人相處,容易樹立學生正確的人生觀、價值觀;為了一個明確的集體的奮斗目標,在團隊協調合作中,培養了學生的集體意識、集體榮譽感和自身使命感;在團隊分工中,任務的認領和協調,需要團隊成員的責任感;加之創造作品本身的現實意義都是為了更好的適應社會發展需求,一般都具有的一定科學性,或資源保護,或節能減排,大都具有造福社會等性質,這些都使的參賽成員都提高了社會責任感。
四、依托科技創新,對持續提高機械類卓越工程師教育培養的建議
1、充分利用校共青團組織平臺
近年來,學校團委把“著力培養青年學生的創新意識和創造能力,服務青年學生創新創業”列入每年的共青團工作要點。每年以大學生科技創新節為主線,組織舉辦好 “挑戰杯”系列競賽、全省大學生創業計劃大賽及其他校內科技競賽活動;成立大學生創新實踐社,為機械類卓越工程師教育培養提供了科技創新平臺。同時,學校建立了大學生創新創業孵化基地,安排專門的場地與指導老師,為學生創新制作提供電腦、制材、制作工具、圖書資料,并提供經常性的指導。創新基地吸引了越來越多有創新欲望和潛力的學生,涌現了一批科技創新骨干,他們在各類科技競賽屢創佳績。
2、繼續依托學院科技創新團隊平臺
為了培養在校學生的實踐與創新能力從2010年開始,我校機械工程學院開始建立大學生科技創新團隊,截止2014年,學院科技創新團隊已增至30個。學院制定《機械工程學院大學生課外科技創新團隊管理考核辦法》,每個團隊須配備一名指導教師,要求各團隊每年制定年度工作計劃,并按要求認真落實本團隊的工作計劃和目標考核,指導教師需積極指導相關學生參與創新與科研工作,切實有效地提高團隊的創新能力與綜合素質,學院依據年底各團隊計劃完成情況和取得成績,給予團隊相應的資金支持。為此,機械類專業學生可以聯系老師或學長,申請加入相應的團隊參與科技創新與實踐,提高自身綜合素質。
3、構建新型“卓越工程師”人才培養方案
在機械設計制造及其自動化專業培養方案上,以創新應用能力培養要求為主線,構建新型的人才培養方案。依據機械設計制造及其自動化專業的特點,按照一條主線(工程創新應用能力)、兩個支撐點(機一電)、三個教學階段(公共基礎知識、專業基礎理論和專業技能)、四個能力訓練模塊(零部件識圖繪圖能力、零部件技術測量及運動和受力分析能力、機械設計能力、機械制造能力)、五個實踐環節(課內實驗、課程設計、畢業設計、實踐學期,大學生創新實驗)構建知識、能力、素質三位一體、協調發展和綜合提高的人才培養方案。
4、加大大學生科技創新項目對大學生科技創新能力的培養
為著力培養在校大學生的創新精神和實踐能力,引導和鼓勵更多的學生積極自主地開展科學研究活動,培養學生的創新精神、科研能力和創業素質,近年來,學校由校團委牽頭組織開展大學生科研項目立項資助工作,動員更多的學生參與申報,指派具有較強科研能力和指導熱情的教師參與指導,并對獲批項目給予必要的支持。同時,為繼續推進“本科教學工程”國家級大學生創新創業訓練計劃實施,教育部啟動了國家級大學生創新創業訓練計劃立項工作,并列入“安徽省支持本科高校發展能力提升計劃”,項目資金預算報省教育廳審批, 鼓勵支持本科大學生積極申報國家級、省級大學生創新創業訓練計劃項目。在校大學生通過組織申報科技創新項目,對他們的創新能力的增強和綜合素質的提高大有裨益。
[參考文獻]
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實踐教學是高等教育教學體系中重要的組成部分,是卓越工程師培養方案中極其重要的環節,是培養應用型人才的重要途徑。我校是黑龍江省首批卓越工程師教育培養計劃實行院校,按照卓越工程師培養目標要求和我校辦學條件及特色,采取高校和企業聯合培養模式,四年制本科,采取“3+1”模式,在校學習3年,在企業累計學習和實踐1年,即在企業學習階段,學生可以分不同階段到不同企業進行中短期課程學習、工程實踐以及長期的專業實習、工程實踐,并結合企業實際項目“真刀真槍”開展畢業設計環節,重點強調學生工程實踐能力的培養、訓練和形成,以及工程創新意識的培養。通過實踐教學環節的學習,培養學生成為適應社會和經濟發展需要的、具有較強創新能力和實踐能力的卓越工程技術人才。
一、工科教育實踐環節目前現狀
第一,實踐、實訓基地建設亟待解決。由于受到市場經濟的影響,廠家怕干擾生產秩序,影響經濟收益等因素,不愿甚至拒絕接待學生實習,致使校外實習只能走馬觀花,學生得不到相應的專業技能訓練。近些年,工科專業校外實習暴露出的問題較為嚴重,使得目前實踐教學條件難于滿足實踐教學的需求。第二,實踐教學的組織管理有待完善。實踐教學的管理規章制度不夠完善,實踐教學質量評價體系不明確,組織管理環節跟不上,難以保證實踐教學的質量。第三,實踐教學的考核方法需規范。沒有建立規范的實踐教學的考核辦法,對實踐教學的考核遠沒有對理論教學考核的嚴格。第四,對實踐教學的重要性認識不夠。許多教師重視理論教學,而輕視實踐操作技能的提高。
由于諸多方面因素,特別是學生數量增加后(目前理工類在校本科生370多萬人,研究生47萬人),教學資源投入沒有跟上,工科類專業實踐教學過程中,很難做到以學生為主體親自動手實踐,學生操作能力訓練效果不佳,甚至有些關鍵的實踐環節僅停留在“認識狀態”,而沒有上升到真正意義上的掌握和應用。
二、傳統實踐教學體系
以專業人才的能力規格要求為主線的傳統實踐教學體系主要由三部分組成:一是實驗教學,主要是以驗證性為主,由課內實驗和獨立設置的實驗課程構成,分為基礎實驗與專業實驗;二是實習教學,包括認知實習、金工實習、生產實習、畢業實習等;三是專業實踐,包括專業調查、社會實踐、課程設計(學年論文)、畢業設計(論文)等。
三、“卓越工程師培養”實踐教學體系
“卓越工程師培養”確立“厚基礎、重實踐、強能力、多方向、求個性”的人才培養模式,以社會需求為導向,以知識傳授為基礎,以能力培育為重點,以道德養成為根本,以工程技術為主線,注重知識、能力、素質的全面協調發展,注重為學生搭建發展平臺,培養具有較強的實踐、創新能力和職業技能可持續發展的高級機械工程應用型人才。獲得機械工程師的基本能力訓練,可獲得見習機械工程師技術資格,能在機械工程及相關領域從事設計制造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售方面工作的高級工程技術人才。
在實踐教學體系上,根據培養目標要求,探索“學用結合”的創新型人才培養模式,構建四大實踐平臺。
(一)校內實驗、設計教學平臺
我校十分重視實驗教學和創新實習平臺在創新型人才培養中的作用。實驗教學在于打破傳統的教學模式,向綜合性、設計性、創新性的實驗教學模式轉變。在學校提供良好的實驗實習環境和實驗物質前提下,教師主要是宏觀把握和原則指導,充分體現學生在實驗教學中的主體地位,允許學生按照實驗大綱要求自行設計實驗方案(制定實驗概念和策略;討論當人為實驗對象時應該考慮的問題;構建實驗方案;執行實驗規定,進行實驗準備;進行實驗步驟;進行實驗測量;分析和報告實驗數據;對照已有模型比較實驗數據)充分發揮學生在實驗教學中的主動性、想象力和創造力。同時,做好開放實驗室工作,讓學生以科技小組的形式在課余時間到實驗室做些感興趣的實驗,搞些創造性的小發明、小制作的實驗等。
為了使設計過程更貼近工程設計實際,在課程設計、畢業設計等環節著重進行以下要求:
解釋系統設計不同階段(如概念設計、初步設計、詳細設計)的工作;討論適當特定開發項目的過程模型(自上而下模式、螺旋模式、并行模式等);討論單一、平臺和衍生產品的設計過程。
利用技術和科學知識;實踐創造性和批判性思維并解決問題;討論領域中現有工作以及標準和設計的再利用(包括逆向工程設計和虛擬現實設計)。
選擇合適的技術、工具和過程;解釋設計工具的標定和驗證;對備選方案的量化分析;實施建模、模擬和測試;討論設計的分析改進。
識別學科間的交互作用;找出約定和假設差異;解釋學科模型成熟程度的差異;解釋多學科設計的環境;解釋多學科設計。
展示基于以下目標的設計:產品性能、全生命周期成本和價值;美學和人文因素;實施、驗證、測試以及環境的可持續性;維護、可靠性和安全性等。
(二)實訓平臺
加強校內實習實訓基地建設,組建專門為實踐教學服務的校內實習工廠等實訓基地,制度化地向學生開放這些為教學服務的實訓基地。學生可以在課余時間根據自身特長和興趣,到實訓基地進行實際操作和技能訓練,同時根據條件開展相應的科技實驗、技術改造等創造性活動。
校外實習實訓基地建設應更具有真實性、實用性。在社會上選定一些相關的企業、公司建立相對穩定的實習基地。鑒于當今公司、企業的市場性經營性質,要改變校外實踐教學的方式和內容,實現“內技能、外技術”的實踐教學模式。同時建立起完善的考核機制。
(三)產學研相結合教學平臺
產學研結合教育是以培養學生優良素質、綜合能力和就業競爭能力為重點,充分利用學校與企業、科研單位等多種不同的教育環境和教育資源以及在人才培養方面的各自優勢,把以課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經驗、實踐能力為主的生產、科研實踐有機結合的教育形式。國外在此方面已經積累了很多好的經驗,美國的模式有以下幾種模式,一是政府與大學合作;二是企業資助大學搞科研;三是大學參加企業科研;四是科技園與創新中心。日本采用人才培養和交流的合作;共同研究;教育捐贈的財會制度。
我們堅持面向社會、開放辦學的教育理念,積極將高等教育辦學由校內延伸到校外,并且實行導師制管理,讓學生參與到導師從事的科研項目中去,同時鼓勵學生申報創新、創業訓練項目加強學生科研能力的培養,努力探索多樣化的創新型人才培養模式,在對學生進行實踐教學的過程中,把大力開展課外實踐活動作為重要抓手和突破點。如積極組織開展課外科技競賽活動,強化對學生基本技能的訓練。
(四)職業技能培訓平臺
把開展實訓、課外實踐活動與教育部關于大學生職業技能培訓相結合,如數控加工、特種加工、車輛檢測與維修、計算機技術等。同時積極組織開展課外科技競賽活動,參加大學生創新創業大賽,如全國大學生嵌入式設計大賽、全國大學生機械創新設計大賽、三維數字化設計大賽,在此方面進行了積極探索,取得了較好效果,達到了強化對學生基本技能的訓練,提高了大學生職業素質。這種方式既提高了學生適應當前社會的綜合能力,又有利于學生就業。
關鍵詞:機械設計;工業設計;融合;發展
21世紀是一個充滿創新的時代,中國正在迎接經濟發展和科技創新的新時代,新的科學理論、科學技術和設計理念不斷涌現,傳統的專業和學科正在加速調整和融合,要求人們在繼承傳統的基礎上開拓創新。機械設計與工業設計的結合是時展的要求,尤其是中國加入WTO后,給機械設計與工業設計提出了新的機遇和挑戰,這就要求人們要加強合作,設計出符合國際需求的新產品。然而,目前,人們對機械設計和工業設計兩個學科關系的研究還不深入,也沒有形成科學的理論體系。因此,加強對機械設計與工業設計融合的研究,有助于推動機械設計行業的快速發展。
1.機械設計的內涵
機械的概念是廣義的,它除了人們通常所說的機械以外,還包括各種各樣的設備、設施、儀器、儀表、工具、器具、家具、交通車輛以及勞動保護用具等。可以說,機械是各類機器的通稱。①機械是人類改造自然、發展自己的重要勞動工具。在現代社會里,任何產業和工程領域都要一個用機械,即使是人們的日常生活,也越來越多的應用機械了,如汽車、自行車、鐘表、照相機、空調機、吸塵器等。因此,可以說機械在現代社會里發揮著重要作用。
機械設計既是一門學科,也是一門藝術。機械設計就是據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程。機械設計是機械工程的重要組成部分,是機械生產的第一步,是決定機械性能的最主要的因素。機械設計的努力目標是:在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設計出最好的機械,即做出優化設計。優化設計需要綜合地考慮許多要求,一般有:最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環境污染。這些要求常是互相矛盾的,而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。設計者的任務是按具體情況權衡輕重,統籌兼顧,使設計的機械有最優的綜合技術經濟效果。過去,設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展,制造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。
2.工業設計分析
工業設計是一門新興的綜合性學科,它集多門學科知識于一身,既包括科學技術知識,又包括美學藝術知識,以及人機工程學、經濟學等等。②工業設計具有狹義和廣義之分。從廣義上來說,工業設計就是指為了達到某一特定目的,從構思到建立一個切實可行的實施方案,并且用明確的手段表示出來的系列行為。它包含了一切使用現代化手段進行生產和服務的設計過程。而從狹義來講,工業設計就單指產品設計,即針對人與自然的關聯中產生的工具裝備的需求所作的響應。包括為了使生存與生活得以維持與發展所需的諸如工具、器械與產品等物質性裝備所進行的設計。產品設計的核心是產品對使用者的身、心具有良好的親和性與匹配。狹義的工業設計與傳統的工業設計的概念是一致的。因此,總的來說,工業設計是一種創造性的活動,其目的是為物品、過程、服務以及它們在整個生命周期中構成的系統建立起多方面的品質。
3.工業設計在機械設計中的重要作用
機械產品的傳統設計主要考慮機械產品本身的功能,而產品的設計功能也沒有得到充分的重視。機械工程師往往借助于專業的技術知識來設計產品,由于缺乏專業的藝術培訓和設計理念,使得設計出來的產品在外觀質量和使用方式上存在欠缺,導致產品缺乏強有力的競爭力。③目前,工業設計在機械設計中的應用主要體現在人機工程學方面。在產品設計上根據以人為本的原則,設計理念也要從人的自身中去獲取,通過研究人、機器以及環境這三個要素,將消費者或使用者和設計的產品,以及將人與產品作為一個系統來實現共同研究。
工業設計還能夠實現產品造型、功能結構和材料的科學合理化,在提高產品的整體美與社會文化功能方面起到了非常積極的作用。隨著我國社會技術的競爭逐漸激烈,要想在競爭中占有優勢就必須充分利用現有技術,依靠工業設計來實現用較低的費用提高產品的功能與質量的目的,從而增強企業的競爭力,提高企業的經濟效益。
4.機械設計與工業設計融合的發展特征
21世紀,我國的機械產品在激烈的國際競爭中,如果不加快產業結構、產品結構的調整,不改變傳統的設計觀念,學習先進的設計理論、技術和方法,不抓技術創新,不通過設計提高附加值,不抓規模效益,就很難立于世界強手之林。也就是說,傳統的機械設計理論需要與新的設計理論相結合并加以創新,需要采用新結構、新工藝、新材料以適應現代化機械產品在多功能、可靠、高效、節能、小型、輕量、美觀等方面的要求,并且要滿足信息化、自動化和智能化對機械設計的要求。
從工業設計角度看,產品設計中的功能設計、人機方式設計、造型設計(形態、色彩、肌理、裝飾等)是確保產品內外質量、提高產品附加值、增強市場競爭力等密不可分的整體。就產品造型設計而言,在設計、表現和推出的新款產品中只有那些符合功能、結構、加工工藝技術、人機工程、環境等要求,符合人的審美意識、心理、生理要求,符合市場需求的產品才是好的、美的設計作品。
4.1.機械產品造型設計的特征
4.1.1.機械產品的造型設計首先應服從于功能目的,機械產品是通過大量材料、一定的結構、生產工藝來完成的,是科學技術、材料、結構、工藝、造型藝術完美的統一。
4.1.2.機械產品的造型設計必須適應現代化生產方式,使設計的產品加工方便,符合標準化、通用化、模塊化、系列化及批量生產的要求,體現經濟性。
4.1.3.機械產品的造型設計,必須符合人的生理、心理特征,設計合理的人機界面,使人-機-環境相適應,體現宜人性。一個產品擁有友好的人機界面往往令使用者倍感親切。
4.1.4.產品是人類文化的重要載體之一,高精尖的技術產品是人類文明進步的重要標志。機械產品應通過造型設計去反映時代精神和社會物質生活,以及科學技術的面貌、水平,去反映產品特定的內容、情趣,以及民族與文化的特征,以適應市場及消費者需求,產品總是這樣具有極其強烈的時代性。
4.1.5.機械產品造型設計要注意繼承與創新。要繼承前人的設計理論、技術、方法和設計成果,進而創新并形成具有企業自己風格,具有時代特征的新產品。
4.1.6.機械產品的造型設計應同時具有作為物質產品的實用性、使用價值和作為造型藝術的審美性體現物質與精神功能的雙重特征。
4.1.7.造型設計應體現出總體設計、結構設計、造型設計、人機設計,甚至管理、銷售等的系統性、綜合性,達到實用、經濟、美觀、宜人、創新的設計原則。
4.2.把造型設計中的美學原則融入到機械設計中
4.2.1.比例與尺度:正確的比例尺度,是造型設計的基礎。機械產品造型比例的基本構成條件是產品功能。如加工細長零件的普通車床、外圓磨床等,其造型應該是低而長,成為臥式加工機床。不同用途的機械產品,其造型比例關系亦不相同。而不同時代又有不同的審美要求,使產品在比例、現行風格和色彩等方面形成不同的時代風格,具有不同時代特征的形式美。
4.2.2.均衡與穩定:一般情況下應有意識地運用不同結構布局、質量、幾何形狀、肌理、色彩、裝飾件等的精心處理,形成既有造型變化,又產生視覺上均衡、穩定效果的完美整體。
4.2.3.(3)統一與變化:這是產品設計中最為重要、最能發揮工業設計師才華的美學原則,應從機械產品的整個系統、主體造型一直到裝飾的細微處全面考慮。這應由工業設計師自始至終與工程技術人員密切協作,發揮各自的長處,從系統、整機一直至細部均統一協調。
4.3.機械產品的色彩設計
機械產品的色彩,不僅具有保護、防銹的作用,更具有美化產品、美化環境、提高工作效率、增加產品價值等作用。當然,機械產品的色彩設計不同于工藝品、裝飾品、日用品,而有其特定的基本原則。其特點是色彩設計應符合功能要求、環境要求、人機工程要求,應符合人的審美情趣及經濟性。色彩應簡潔、單純、美觀、大方,既協調柔和又富有時代性、裝飾性。
5.機械設計與工業設計融合的發展趨勢
機械設計和工業設計的有機融合的實現能為企業帶來更多的經濟效益,最終實現企業的綜合競爭力。但是,工業設計的發展不能照搬照抄,要進行合理的篩選。目前,我國很多企業的工業產品現代設計仍然很落后,主要是由于企業對實踐探索的忽略,加之政府的不重視,不能進行科學的引導和有效的支持。由此可知,政府對設計的重視才能使得各種設計組織展開有效的工作,政府應該構建扶持型的發展模式,使得工業設計的組織及活動得到科學規范,通過政府的干預使得工業設計向節能節約方向發展,應該積極促進我國工業設計和機械設計的聯合發展,通過制定相應的法律法案和政策,以及建立合作發展戰略和加強國際間交流,實現國外優秀設計人才的引進和設計理念的發展。在財政上還要注重扶持中小企業開發機械設計和工業設計結合的發展策略,實現傳統機械設計理念的轉變。為此作為開發培養機械設計和工業設計綜合性人才的高等中學教育,應該開設相應的工業設計課程,逐步建立研發中心來實現高水平設計人才的培養。
總而言之,一項產品的推出總是以社會需要為前提的,沒有需要就沒有市場。但是社會需要是變化的,不同的時期、不同的環境,就會有不同的市場行情和需求。因此,機械設計也要不斷的改進和創新,更要不斷開發新產品以滿足市場的變化和市場的需求。在當今全球化的大潮中,無論是機械設計,還是工業設計,都要樹立市場觀念,以真實的社會需求作為出發點來設計產品。機械工程師設計創造的產品、工業設計師設計創作的作品、市場營銷商經銷的商品是三位一體的整體,機械設計工程師與工業設計師必須密切合作,共同努力,不但要研制出功能優秀的產產品,還要為這種功能產品找到符合人們審美需要、符合時代潮流的形式,從而向市場提供適銷對路的商品。機械設計和工業設計是密不可分的,成功的商品是來機械設計工程師和工業設計師共同的知識、技能、智慧和汗水的結晶。
過去的實踐表明,機械設計工程師設計的純功能產品是缺乏市場競爭力的,藝術家創作的純藝術作品只是僅供觀賞,缺乏實用價值。在經濟全球化、社會變異和技術創新的新世紀,生產與工藝趨通化,大部分行業受到相當程度的沖擊,工業設計與機械設計在現代社會中所扮演的角色與任務也面臨重新自我檢視與調整。工業設計與機械設計進行更緊密的結合是時展的需要,是提高我國產業技術創新能力和國際競爭力的有效途徑。機械設計工程師和工業設計師迫切需要攜手并進、通力合作、提高設計水平,為市場提供優質的設計服務和優秀的產品,開辟工業設計與機械設計合作的新篇章。
6.結語
機械設計與工業設計的結合,是未來機械設計發展的重要方向。作為制造業價值鏈中最具增值潛力的重要環節,工業設計對于提升產品附加值、增強企業核心競爭力、促進產業結構升級等方面具有重要作用。因此,在機械設計中融入工業設計,對提高機械設計產品的性能將會起到非常重要的作用。機械設計與工業設計的融合,將會使工業設計向節能節約方向發展,也會提高機械設計產品的主要功能。
參考文獻:
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[2]帥德瑞:《工業設計與機械設計結合應用的發展趨勢》,《硅谷》,2012年第18期
【關鍵詞】機械工程測試技術;教學改革;課程
1.機械工程測試技術在教學過程中存在的不足
1.1教學方式沒有實現多樣化
教學手段落后,以課堂教學為主,學生被動接受,缺乏必要的互動。雖說現在多媒體教學已經普及,但基本上還停留在投影代替粉筆的初級階段,對現代化教學手段的充分利用還遠遠不夠,對教學手段的改進也期待進一步探索所以可以看出,傳統教學模式的弊病會造成學生被動吸收知識,難以充分調動學生學習的積極性和主觀能動性,不利于培養學生的創新思維和創新能力。
1.2課程的不合理安排導致基礎薄弱
機械工程測試技術需要前期學習的課程主要有高等數學和概率論與數理統計。高等數學和概率論與數理統計這兩門課程一般安排在大學一、二年級開課,機械程測試技術一般安排在大學三年級開課,中間間隔的時間比較長,學生對基礎知識的遺忘比較嚴重。而比較普遍的現象是學生在學習這門課程時進人狀態較慢。該課程一方面要求學生全面回憶起高等數學、數學分析的內容,另一方面要求學生不斷吸收全新測試技術知識。假如不能充分利用已學過的基礎知識并做到與新知識融會貫通,則相當長一段時間都會處于茫茫然的學習階段,學習興趣銳減,積極性受挫。
1.3學生得不到足夠的實踐機會
機械工程測試技術課程的實驗教學中主要存在兩個問題:一是由于實驗條件有限,難以完成一些較復雜的實驗,而且某些簡單實驗完成的效果也不太好,造成了學生在學習這門課時,感性認識與理性認識相脫節的現象,學生理解這門課程存在一定的困難。二是實驗教學中一般要求學生按照實驗指導書的步驟操作,有些學生不思考就按部就班完成實驗,最終仍然不明白為什么該實驗要有這幾個中間步驟,知其然而不知其所以然。眾所周知,機械工程測試技術是一門實踐性很強的學科,所以實驗教學對于學習本門課程非常重要。但是由于存在一些這樣那樣的問題,導致了實驗教學不能正常開展,學生動手操作機會少,演示教學多,案例教學較少,實際應用測試結果分析問題的能力不足。
1.4學生接受知識相對比較被動
傳統的教學模式主要以教師為中心,上課大多采用灌輸式的教學方法,這種模式的優點是有利于教師發揮主導作用,利于教師組織、監控整個教學活動進程,便于教師向學生傳授系統的科學知識。但是通過長期的觀察,由于,教學手段落后,以課堂教學為主,學生被動接受,缺必要的互動。在以前的教學模式中機械工程測試技術實驗教學基本是沿襲傳統的教學模式。做實驗之前教師將每一個實驗從實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗內容到實驗步驟、數據處理等都做了詳盡的交待,學生只要按固定步驟操作即可這種傳統教學模式,雖然能使學生較快地掌握教材內容,但卻影響了學生創新思維的培養,激發不了學生求知的欲望。
2.對于機械工程測試技術改革的幾點看法與研究
2.1改變傳統的單一枯燥的灌輸式教學模式
通過引入多媒體教學,提高課堂教學效果 在測試技術課程學時壓縮,測試技術內容不斷增加的情況下,把多媒體教學引入測試技術教學,可以改變傳統的教學模式采用單純的黑板、粉筆式課堂教學,缺乏形象、直觀生動的特點,使圖、文、影、音等多種信息結合在一起。合理的運用多媒體教學可以彌補傳統教學的不足,使課程內容化難為易,化繁為簡,便于學生對知識的記憶與掌握。而且教師應該改掉灌輸式的教學模式改為啟發式。啟發式教學不僅是教學方法,更是一種教學思想,是教學原則和教觀。所謂啟發式教學是教師在教學過程中,根據教學目的、內容、學生的知識水平和知識規律,運用各種教學手段調動學生的主觀能動性,引導學生開動腦筋、積極思維、主動實踐,以達到掌握知識和技能,增強能力的目的。
2.2采用案例和基礎知識相結合的教學模式
在教學中我們采用案例教學法,結合工程實例,把各個模塊的知識有機的結合起來,使學生對模塊化知識在實際測試中的具體應用有一個宏觀上的認識,加強測試系統系統設計的觀念。比如講解大型鋼結構橋梁時,首先讓學生分析危險截面所在之處,繼而促使學生思考如何貼應變片以測量危險截面處的彎矩,并引導學生思考整個測試系統頻率響應函數的建立方法。另外,在分析功率譜時,多數學生誤將其峰值視為具有最大振蕩幅值所對應的信號,實則不然,功率譜中峰值處對應的信號只能說明其平均能量最大,但其振蕩峰值卻未必最高,這可以通過講解測量射流中心速度的方法而使問題明晰。顯然,通過工程案例的講解,不僅加深了學生對電阻應變式傳感器、橋電路、A/D轉換器和微處理器等的理解,而且有助于其掌握測試系統設計的基本過程,培養綜合運用知識的能力。
2.3中心向學生動手實踐傾斜
機械工程測試技術課程內容比較抽象,實驗在課程教學中占重要的地位。為了加強學生對于課本理論知識的理解,需要安排大量的實驗教學。實驗應從培養學生的動手能力出發,發揮其能動性,讓他們自我解決實際問題眾所周知,工程實際中,機械工程師明確了測試任務后,一般的工作順序是:在互聯網上或企業內查詢,選用適當的傳感器和相關儀器;設計適當的試驗方案,組建測試系統;完成測試要求。因此應開設具有實際應用背景的常用物理量(位移、力、壓力、振動、噪聲和溫度等)測量的綜合性實驗,每個實驗相當于完成一項工程測試任務。
2.4優化教學知識結構
教學內容是學習知識和技能的載體。由于機械工程測試技術涉及的知識面比較寬,知識點多而繁瑣,針對這一特點,我們在教學過程中把相對離散的知識模塊化,把知識點分為信號認知模塊、信號分析模塊、信號調理模塊、傳感器基本知識模塊以及測試裝置性能測試模塊等,使每個模塊的知識系統化,讓學生能夠分模塊的掌握有關的知識。在把知識模塊化的同時,我們根據突出重點,注重實用的原則,在滿足教學要求的條件下精選授課內容。當然,要達到上述要求應做好兩方面工作:一是確定教學內容是什么,二是怎樣將這些教學內容組織成一個合理且實用的有機整體。
3.結語
機械工程測試技術相對于其他的課程最大的特點之一便是其實踐性。而且多年的教學經驗也顯露出老師難教,學生難學的特點。我們應該應用形象、直觀、生動的形式充分調動學生的積極性和學習熱情。再但前的發展形勢下,提高學生綜合素質,特別是培養學生創新意識和能力,任重而道遠。希望通過以上學改革,相信能夠在一定程度上提高機械工程測試技術課程的教學質量。 [科]
【參考文獻】
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[關鍵詞]工程能力;課程體系;機械類人才培養
[中圖分類號] G64 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)02-0047-03
機械工業是經濟和社會發展的支柱產業之一。打造具有國際競爭力的機械制造業,是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設世界強國的必由之路。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》明確提出,提高教育質量是高等教育發展的核心任務, 是建設高等教育強國的基本要求。《中國制造2025》也明確提出要建設一支素質優良、結構合理的制造業人才隊伍,走人才引領的發展道路。高校的主要任務就是培養大批應用型和創新型人才,服務于國家建設。因此,探索一條適合培養學生工程能力和創新能力的培養計劃,對于提高大學生工程能力和實踐能力,培養優秀的專業技術人才具有重要意義。
一、機械設計制造及其自動化專業面臨問題
隨著科學技術的發展,企業對員工隊伍的素質要求越來越高,由原來的單一專業型、理論型向應用型、復合型和創新型轉變,要求畢業生既要擁有扎實的專業理論基礎知識,也要有工程實踐的實際技能,還要具備利用各種技術信息解決現實問題的能力和開發能力。這種需求與培養之間的落差,導致我國就業市場的矛盾日益明顯和突出。一方面現企業招不到合適的人才,另一方面大學畢業生面臨巨大的就業壓力,造成了找工作難,找理想的工作更難的現象。究其根源,在于高等院校辦學定位不準確,人才培養體系不完善, 課程設置不合理,教學內容更新不及時, 教學方法、教學手段落后于時代和社會發展;同時,學校對學生工程應用能力、動手能力和實踐能力重視不夠,創新教育和創業教育缺失;工科教育和生產實際脫節,學生不能學以致用等。
齊魯工業大學在2011年成為山東省應用型名校工程第一批建設單位,明確提出了把學校建設成為高素質應用型人才培養基地,在全國同類院校形成較為突出的人才培養優勢特色。機械制造及其自動化專業作為學校重點建設專業之一,結合卓越工程師培養和工程教育專業認證的要求,制訂了有利于學生工程應用能力培養的課程體系,從而為培養具有國際化視野的高素質工程應用型人才提供了保證。
二、課程體系的構建
課程體系包括課堂教學、實踐教學環節和課外社會實踐等幾個板塊。總體培養目標是,使學生獲得機械工程師素質和技能的基本訓練,具有良好的專業理論基礎、外語交流能力、知識更新能力、創新能力和綜合設計能力;具有規范的工程素質,動手能力強,掌握多種專業技能;掌握機械工程領域內的研發、設計、制造、運行管理和經營銷售等方面的基本理論和實際技能。課程體系的構建,貫徹“加強基礎、拓寬專業、注重學科交叉”的基本原則,體現素質、能力和知識的培養,強化專業基礎與應用,同時緊密結合現代科學技術的新發展和新突破,全面更新教學內容,注重引進新成果、新技術和新工藝。
按照上述指導原則,我們構建形成了“三類別、多模塊” 的課程體系。“三類別”即三類課程,包括素質能力必修課、專業出口核心課和興趣特長選修課。“素質能力必修課”包含了通識教育必修課和專業必修課;“專業出口核心課”包含見習式訓練、畢業設計、畢業論文及其他與就業關聯度高、針對性強的課程;“興趣特長選修課”包含了通識教育選修課和專業選修課。所謂“多模塊”,就是指緊密圍繞學生就業出口的實際需要,設置不同的職業出口課程,培養學生就業、職業能力,提高學生的專業核心能力。
通過“增”、“減”、“刪”、“并”、“借”等措施重構課程內容,進行課程體系的整體優化,以“素質”和“能力”培養為目標,教學內容跟隨學科最新發展,引進裝備制造新技術、新工藝,滲透工程問題,對實踐性教學環節(如課程設計和畢業設計等)進行多方位的改革及實踐,提高學生的工程實踐能力。課程體系層次如圖1所示。
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圖1 課程體系層次圖
(一)理論教學體系的構建
根據課程內容、教學目的和對學生素質和能力培養側重點不同,大學期間所學理論課程分為核心課程、創新課程和職業出口課程,分別建設成為核心課程群、創新課程群和職業出口課程群。
核心課程群主要包括理論力學、材料力學、機械制圖、機械原理、機械設計、微機原理及應用、工程材料、機械制造技術基礎、液壓與氣動技術等,以培養機械學科基本理論和基本能力為主。該類課程主要采用講授式、啟發式教學方法講授機械與機器的組成原理、運動分析方法、力學分析方法等,讓學生掌握寬廣扎實的基礎知識。
建設兩大創新課程群,以培養創新思維、創新能力和工程應用能力。“典型機械結構創新件設計、制造和檢測”的創新課程群主要包括金屬切削原理與刀具、機械精度設計、機械課程設計、創新設計與制作等,以典型機械結構為例,讓學生完成機械結構的創新設計、加工制造、檢測和裝配。“機電一體化”創新課程群,主要包括控制工程基礎、微機原理、機械工程測試技術、電機拖動、計算機控制技術、現代物流裝備與技術等。創新課程群的教學方法,主要有啟發式、項目式、頭腦風暴式,重在培養和鍛煉學生的綜合實踐能力和創新能力。以組建的項目小組為創新團隊,開設機械工程創新實踐綜合訓練課,進行典型輕工機械結構部件的設計、制造和檢測等全過程的實踐訓練。由此,學生把學到的相關知識應用于真實具體的生產過程,不僅可以把零散知識點形成有機整體,而且也有利于培養學生的團隊意識、合作精神和溝通表達能力。
職業出口課程群以培養專業技能和就業競爭能力為主。制造裝備設計與制造方向職業出口課程群主要包括機械系統設計、機械現代設計導論、機電傳動控制、現代制造技術、模具CAD/CAM和數控加工技術等;輕工裝備設計與制造方向職業出口課程群主要包括輕工產品生產工藝與裝備概論、輕工裝備現代設計概論、機電鞫控制、過程裝備、過程裝備控制技術等。職業出口課程提倡校企合作教學,提倡小班上課和小班討論,由專業教師和企業兼職教師共同承擔,以講座式、探究式、企業項目案例式、技術難題招標式等方式開展教學,提高學生的工程素質水平,強化學生分析問題和解決問題的能力以及創新能力。
(二)實踐教學體系的構建
實踐教學環節包括:物理實驗和專業方向綜合性實驗、課程設計和創新設計、工程訓練、生產實習、電工和電子實習、畢業實習與設計、軍事訓練等。安排實踐教學體系時,要注意合理調整理論課學時和開課時間,留出更多的時間進行實踐教學。為了增強學生的企業現場的實踐教學,把第四學年上學期生產實踐由3周增加到6周,并調整到學期期末進行,這樣就便于和第四學年下學期的畢業實習和畢業設計相聯系,可以讓學生在企業中完成與工程實際有關的畢業設計,通過工程實踐提高學生的工程能力。
針對專業方向綜合性實驗,積極構建實踐教學體系,以綜合性、設計性、應用性為主,既重視基本技能訓練,又強化開發創新,打破各專業課程間的壁壘,加強相關課程之間的交叉與滲透,在系列課程或課程群起點上,建立具有一定柔性、實驗與實習一體性的實訓環節,進一步優化基本技能、專業技能、技術應用能力訓練,和創新能力培養有機結合,形成具有特色的“四層次”實踐教學體系。
以工程能力培養為中心,構建機械類實驗教學中心。為了改善和提高實驗實踐教學計劃,學院投入500多萬元購買了新的實驗設備。按照國家“標準化實驗室”的建設標準,整合原來分散建設和管理的實驗教學資源,建立機械類專業教學的機械工程實驗教學中心。綜合實驗中心建立后,學生通過預約,可以隨時到開放實驗室從事課外科技創新活動。通過“機電產品創新與綜合實驗課”等系列課程,向學生傳授創造學、創新設計的基本理論與方法。通過選修課的形式,對近機械類學生開展創新教育,將“機電產品設計創新大賽”作為實驗教學的重要內容之一,評選產生創新實驗課的優秀作品,每年舉辦,每年評選,形成長效機制。通過競賽活動,營造創新氛圍,鼓勵學生發揮聰明才智,在比賽中脫穎而出。
改革實驗教學方法,建立全開放實驗教學模式。在不斷解放思想、轉變觀念的基礎上,樹立先進的教育理念和教學理念,引入現代化的實驗技術和實驗內容,按照“課內與課外相結合,教學與科研相結合”的原則,積極構建模塊化、分層次、開放式的實踐教學體系,其中包括機械認知實踐、工程綜合實踐、研究創新實踐、機械基礎實驗、產品制造基礎工程訓練、機械基礎綜合課程設計等。通過這一課程體系,培養學生獨立工作能力、創新能力,促進學生個性的發展。
增加實驗教學的比重,強化能力培養。根據現代企業和經濟社會發展對人才的需要,研究制訂了新的人才培養方案,主動適應市場,調整教學計劃,更新教學內容,拓寬實踐教學空間。充分利用校內科技實驗站和校外實踐教學基地,大大增加學生實踐課的比重,促使學生的實際應用能力、動手能力明顯提高。結合科研課題、大學生研究訓練計劃項目和生產實踐的需求,積極開發綜合設計型和研究創新型實驗項目,著重培養學生解決生產實際問題的能力和研發創新能力,使畢業生能夠提前與生產實際“對接”,更好地適應將來崗位需要。
三、課程體系建設成效
自2011年應用型名校建設工程開展后,機械設計制造及其自動化專業經過對課程體系的刪減和優化,形成了特色鮮明的三類課程群,初步構建了適應工程應用型人才培養的專業課程體系。該專業現已成為山東省高等學校特色專業和山東省高等學校省級卓越工程師教育培養計劃試點專業。
專業形成了“基礎實驗、綜合設計實驗、研究創新實驗”的三級實驗教學平臺,實施多層次實驗教學;實現了實驗教學與理論教學相結合,開放式工程實踐動手能力與課程實驗相結合,創新實踐與科學研究相結合,增強了學生的工程實踐能力,提高了學生的綜合素質,培養了學生的創新精神和創新能力。開設的典型機械零件綜合實驗,通過讓學生在機械零件的設計、制造和檢測過程中進行實踐和實訓,把所學專業知識應用于真實具體的生產過程,以生產實際為導向,使零散孤立的知識點形成有機整體,提高了學生的工程實踐能力和創新能力。
四、結束語
為了達到企業對學生工程能力的要求,結合本校的實際情況,構建適應學生工程能力培養要求的機械設計制造及其自動化專業的課程體系。該課程體系既兼顧培養學生扎實的工程理論知識,又重視學生的工程基本技能、工程思維和素質、學生的工程實踐能力培養,突出專業特色,保障專業培養目標的實現。
[ 參 考 文 獻 ]
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深入長三角模具行業,了解企業對模具高技術工程人才的需求。人才培養目標對應明確的技術崗位,是服務于長三角區域模具行業、面向生產管理一線的材料加工現場程師,擅長模具設計與制造、成型生產的技術管理,受到現代機械工程師的基本訓練,適應企業需求,具有實踐能力和創新精神的應用型高級工程技術人才。人才培養的質量標準是教育標準與職業標準的融合,邀請企業專家參與修訂人才培養方案,建立包含基礎理論、專業能力、綜合素質等在內的材料加工現場工程師的能力指標體系。堅持“一貫穿,二共享,三參與”原則,企業參與人才培養標準及方案制訂全過程,提供專業教學需要的軟硬件資源,參與理論教學、工程實踐、教材編寫等環節。按照“用人單位人事部門座談畢業生座談技術部門訪談總結匯報教研室研討初定培養方案學院審查企業專家論證”的路線,深入模具企業進行調研。同時,分析總結兄弟院校模具專業的辦學特點與定位,對模具專業的培養方案進行了廣泛探討和充分論證。
二、優化課程體系,創新人才培養模式
建立模塊化專業課程體系,改革材料成型及控制工程專業各方向原有課程結構,教學內容體現“基礎扎實、口徑適當、強化能力、注重實踐”原則。將理論課程和實踐環節按公共教育模塊、模具工程基礎模塊、模具工程材料模塊、材料成型與模具設計模塊、模具制造模塊、模具數字化CAX模塊、專業與綜合素質拓展模塊、校企聯合培養模塊、綜合能力課外培養模塊等進行劃分,改變傳統的公共基礎課、專業基礎課、專業課的三段模式。以專業能力培養為主線,按照基礎知識、專業能力、專業技能、素質拓展構建模塊化課程體系,從根本上打破課程整合的壁壘,實現課程按照內在關聯的整合。在課程體系的基礎上,將按照課程在體系中的作用、能力培養要點等優化課程內容,保證各模塊的組成課程在內涵上形成一個整體,保證教學目標的實現。繼續推行并完善“學歷學位證書+職業資格證書”的雙證培養模式,開展工程師資格認證,完善長三角“模具設計師”崗位能力認證項目。在人才培養方案中把崗位工程師認證、CAX數字化認證等列入人才培養方案的綜合素質拓展模塊,學生獲得證書就可以獲得相應的創新學分。根據職業工程師知識結構要求,對原有課程體系進行優化整合,增設《模具工程師基礎》等課程,打通課外認證培訓與課堂理論學習的通道。學生的工程素養和崗位適應能力將會得到明顯的提升,實現“專業+專長”的培養目標。
三、提高實踐教學比例,推行模具綜合實驗周等綜合性實驗環節
在人才培養方案制訂中,將實踐教學比例大幅提高,強化學生的工程實踐訓練,系統整合原有課內實踐環節,大幅減少驗證性實驗,構建“以工程能力訓練為核心”的實踐教學體系,開設模具綜合實訓周,模具失效分析綜合實訓周,材料信息資源檢索、創業與創新實驗周,材料再生與回收綜合實驗周等綜合實踐環節。同時,增加模具加工工藝、鍛造工藝學等核心課程的課程設計,使主干課程均有一個課程設計項目,課程設計強調項目訓練。模具CAD/CAM技術、塑性成形原理等課程增加實驗課時,強化學生分析能力、動手能力與創新意識,逐步建立實踐教學質量考核評價機制,確保實踐環節教學效果。
四、突出模具數字化設計應用能力培養,完善和成熟CAD、CAE、CAM、CAPP(概稱CAX)技術及應用課程體系
使學生掌握以三維設計、數字模擬仿真、數字化設計與制造為代表的先進設計與制造方法。要求學生掌握產品數字化模型,進行產品設計、工藝裝備及模具設計、工藝分析計算、數控加工、模擬仿真等并行設計制造、平行作業的先進成形技術。通過模具企業調研,檢測技術與數據處理技術在現代企業中越來越重要,該課程涉及檢測設備應用,檢測數據處理及產品、工模具的評估等。將新增逆向工程、檢測技術與數據處理、實用模具設計與制造方法等實用課程。
五、建立多元結合,多平臺支撐的課外綜合素質培養體系
推進科技創新制度建設,促進學生的個性發展,增強學生創新能力、工程能力培養。建立和完善課外綜合素質培養目標、要求、內容、規格等頂層設計的理論層次。具體方案設計結合“專業、職業、創業、創新”等元素的滲透,實現多元結合,多平臺支撐的優化。將專業和職業知識、能力、素質培養延伸到綜合素質培養體系中,以大賽、講座、資質認證培訓、研究項目為主要載體開展。充分利用校企共建形成的優質硬件教學資源(實驗室、圖書館等)、教師科研資源(項目、學術報告、自制設備)、企業行業提供的學習鍛煉資源(競賽、假期實習、贊助活動)、學校各種平臺提供的軟資源(社團組織、學科競賽、文體活動、學術活動等)及班級資源(自我研究與學習,小組項目完成、活動的積極參與)等達到多元結合,多平臺支撐,促進學生個性發展。
六、改善實踐教學平臺建設,創造良好的工程實踐環境和氛圍
深入推進“產學研”合作,建立校企合作的長效機制,解決卓越培養計劃中學生企業實訓若干問題。完善實驗室硬件建設,健全實驗室管理各項制度,規范實驗室日常管理,探索實驗室的開放制度及青年教師下實驗室制度,結合現有實驗設備,推進實驗(訓)項目改革,積極開發專業綜合實驗周項目。探索在“產學研”平臺的基礎上開設更多校企合作課程,按照企業的生產流程、崗位技能要求,確定課程結構、選擇課程內容、開發教材講義,將企業最需要的知識、專業技能、職業素養提煉出來,融入課程教學內容之中。在教學上,采用“專家課堂講座+車間現場教學”的模式,把理論講解與生產實踐緊密結合起來,幫助學生樹立工程意識,營造良好的工程氛圍。針對卓越培養計劃中學生企業實訓環節,解決企業積極性不高問題、企業實踐環節管理問題、學生考研究生問題、企業對學生無計劃安排崗位并且不輪崗問題,學生出現工傷如何解決問題、企業是否要支付給學生用工報酬問題、實踐期間企業實踐長效運行及保障機制問題、學生企業實踐期間所產生的成果知識產權界定問題。此外,積極開展教學方法和教學手段改革,開展考試方法改革,突出實踐環節在課程教學中的地位,采用大作業、項目考評、技能考證與競賽、平時成績+綜合測評等方法,分階段、多層次考察學生基礎理論知識與工程實踐能力等。
七、結語