機(jī)械類專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)體系的研究與實(shí)踐

崔巖+高菲+王德倫

摘 要：卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施是高等工程教育改革的重要舉措。文章以大連理工大學(xué)為例，從構(gòu)建案例教學(xué)內(nèi)容新體系、修訂教材與創(chuàng)設(shè)卓越班等三個(gè)方面，提出了機(jī)械類專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)體系的實(shí)現(xiàn)路徑。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；機(jī)械類專業(yè)；培養(yǎng)體系

中圖分類號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2015）11-0068-02

“卓越計(jì)劃”是貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要》的重大改革項(xiàng)目。培養(yǎng)卓越工程師后備人才，要求著力解決高等工程教育中的實(shí)踐性和創(chuàng)新性問題[1]。機(jī)械工程學(xué)科是一門應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，它和生產(chǎn)實(shí)際、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有密切和直接的聯(lián)系。大連理工大學(xué)已于2011年成為國(guó)家第一批實(shí)行卓越計(jì)劃的高校，率先實(shí)施卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃，以卓越工程師教育為契機(jī)，構(gòu)建工程特色鮮明的機(jī)械類卓越工程師培養(yǎng)方案和實(shí)施體系，真正提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外著名大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)的調(diào)研，國(guó)外大學(xué)的機(jī)械工程專業(yè)，各個(gè)學(xué)校各有特色，注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)，專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)更多地在企業(yè)培訓(xùn)中進(jìn)行。國(guó)內(nèi)著名大學(xué)的機(jī)械工程專業(yè)正在進(jìn)行由過去蘇聯(lián)式培養(yǎng)模式向歐美式培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)化，從注重過細(xì)的專業(yè)化人才培養(yǎng)向?qū)捒趶胶窕A(chǔ)人才培養(yǎng)過渡，并且注重學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

在進(jìn)一步參考國(guó)內(nèi)外機(jī)械工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式和教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院提出了“創(chuàng)新思維與工程意識(shí)并重”的工程教育理念，通過對(duì)機(jī)械類四門技術(shù)基礎(chǔ)課程——“畫法幾何與制圖”“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”及“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)技術(shù)”，在教學(xué)方法、教材以及校企聯(lián)合培養(yǎng)上進(jìn)行了大膽的改革嘗試，使學(xué)生形成整體設(shè)計(jì)思維，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，建立工程意識(shí)。

一、構(gòu)建面向工程的機(jī)械基礎(chǔ)課程案例教學(xué)

內(nèi)容新體系

機(jī)械專業(yè)系列基礎(chǔ)課程主要包括“畫法幾何與制圖”“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”和“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)技術(shù)”，通過這些課程，學(xué)生既學(xué)習(xí)了機(jī)械基礎(chǔ)理論，同時(shí)也逐漸形成了研究解決機(jī)械工程技術(shù)問題的思維。因此，這幾門課程在機(jī)械類課程體系中占有十分重要的地位。

在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，這四門課程彼此割裂，各自有自己的教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)過程中以理論教學(xué)為主，穿插的實(shí)踐教學(xué)只是理論教學(xué)的輔助手段。學(xué)生學(xué)會(huì)了每一門課，卻無法在設(shè)計(jì)工作中形成整體的設(shè)計(jì)概念和思路，無法對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行整體的規(guī)劃和靈活運(yùn)用。

我們從工程整體和工程實(shí)踐的角度出發(fā)，通過對(duì)這四門課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行相互整合與綜合調(diào)整，有意識(shí)地加強(qiáng)課程間的聯(lián)系；同時(shí)，以工程案例為切入點(diǎn)，以整機(jī)構(gòu)思為牽引，讓學(xué)生在實(shí)際案例中系統(tǒng)地運(yùn)用各門課程中學(xué)到的理論知識(shí)，并充分發(fā)揮學(xué)生自身的創(chuàng)造性。

“畫法幾何與制圖”是本科生接觸工程知識(shí)的基礎(chǔ)和入門課程，經(jīng)過近幾年不斷探索和教學(xué)實(shí)踐，構(gòu)建了以三維設(shè)計(jì)為主線，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的“畫法幾何與制圖”教學(xué)新體系，為后續(xù)機(jī)械基礎(chǔ)課程實(shí)施整機(jī)設(shè)計(jì)奠定理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。

“畫法幾何與制圖”教學(xué)的基本思想是把三維設(shè)計(jì)工具的應(yīng)用作為實(shí)施素質(zhì)教育的一個(gè)平臺(tái)，在掌握投影理論和表達(dá)方法的同時(shí)，強(qiáng)化徒手繪圖，強(qiáng)調(diào)掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)技能；在教學(xué)中注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理化、圖紙表達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)化，強(qiáng)調(diào)尺寸及技術(shù)要求標(biāo)注的可測(cè)性及可加工性。

教學(xué)中采取項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)與工程實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方法，精心設(shè)計(jì)若干不同的工程項(xiàng)目，以3—4人小組形式完成一個(gè)裝配圖項(xiàng)目設(shè)計(jì)。內(nèi)容涵蓋零件圖、裝配圖、標(biāo)準(zhǔn)件及常用件應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)運(yùn)用，徒手繪圖技能，三維設(shè)計(jì)軟件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)CAD零件圖、裝配圖相關(guān)實(shí)踐。這種方式可以發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)之間的集成和關(guān)聯(lián)，既滿足后續(xù)課程對(duì)圖樣表達(dá)的要求，又在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、自主學(xué)習(xí)的過程中，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的思維方式、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、敬業(yè)精神和合作精神，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技能的進(jìn)一步提高奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”和“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)技術(shù)”這三門課程是機(jī)械類專業(yè)本科生的技術(shù)基礎(chǔ)主干課，在機(jī)械類系列課程體系中占有十分重要的地位。建立結(jié)合機(jī)械工程實(shí)際背景與問題，以機(jī)器整機(jī)設(shè)計(jì)為主線、以設(shè)計(jì)問題為牽引、以運(yùn)動(dòng)尺度設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)為支撐的面向工程機(jī)械案例的教學(xué)模式和教學(xué)體系，搭建這幾門課程間的橋梁內(nèi)容體系。機(jī)器整機(jī)設(shè)計(jì)全過程主要包括運(yùn)動(dòng)與尺度、結(jié)構(gòu)與性能設(shè)計(jì)、精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)。

機(jī)器運(yùn)動(dòng)與尺度設(shè)計(jì)包括運(yùn)動(dòng)方案與尺度設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力性能計(jì)算，具體體現(xiàn)為整機(jī)（機(jī)械系統(tǒng)）的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)（概念設(shè)計(jì)）、機(jī)構(gòu)的尺度綜合與運(yùn)動(dòng)動(dòng)力分析，特點(diǎn)是突出機(jī)器的運(yùn)動(dòng)本質(zhì)，強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)方案構(gòu)思與機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)，這是“機(jī)械原理”課程的內(nèi)容。

“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程的主要內(nèi)容是機(jī)器結(jié)構(gòu)與性能設(shè)計(jì)，它是在運(yùn)動(dòng)方案基礎(chǔ)上完成結(jié)構(gòu)、材料、潤(rùn)滑方案和強(qiáng)度與剛度技術(shù)性能設(shè)計(jì)等，具體體現(xiàn)為零件間的靜態(tài)連接、動(dòng)態(tài)連接及其通用零件選型、結(jié)構(gòu)與性能設(shè)計(jì)計(jì)算，特點(diǎn)是突出零件間的連接結(jié)構(gòu)方案與性能計(jì)算，多個(gè)零件組成整機(jī)，所有零部件的設(shè)計(jì)服從于機(jī)器整機(jī)設(shè)計(jì)，零件設(shè)計(jì)為了保證機(jī)器整機(jī)運(yùn)動(dòng)與性能。這樣就有機(jī)地把“機(jī)械原理”和“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程緊密聯(lián)系在一起 [2]。

“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)技術(shù)”包括機(jī)械精度設(shè)計(jì)及檢測(cè)方法，具體體現(xiàn)為按相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取零件間的公差與配合、幾何公差及表面粗糙度，并根據(jù)要求運(yùn)用合理的檢測(cè)手段保證產(chǎn)品的質(zhì)量。特點(diǎn)是突出機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量保證的過程及檢測(cè)方法。

機(jī)器運(yùn)動(dòng)尺度、結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計(jì)、精度設(shè)計(jì)需要相互融合和補(bǔ)充，構(gòu)成機(jī)器整機(jī)設(shè)計(jì)的全過程。因此，融合了“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)技術(shù)”的項(xiàng)目牽引教學(xué)能夠通過對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，以機(jī)器整機(jī)設(shè)計(jì)為目標(biāo)，將機(jī)器運(yùn)動(dòng)與尺度設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)與性能設(shè)計(jì)、精度設(shè)計(jì)融合貫穿，形成相互銜接與支撐機(jī)器設(shè)計(jì)全過程的內(nèi)容體系，以適應(yīng)機(jī)械類人才培養(yǎng)的需要。

二、組織修訂和編寫符合卓越工程師培養(yǎng)要求和機(jī)械類人才培養(yǎng)要求的系列教材

通過立體化教材建設(shè)推廣教學(xué)改革成果，將科研和教學(xué)成果應(yīng)用于教材的修訂和編寫工作中，使之與教學(xué)內(nèi)容、課程群建設(shè)相適應(yīng)，編寫一批適合卓越工程師培養(yǎng)體系的、有特色的面向21世紀(jì)課程教材和國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。以現(xiàn)有的遼寧省精品課和國(guó)家級(jí)精品課為基礎(chǔ)，擴(kuò)大這些精品課程的輻射力，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械類人才培養(yǎng)模式的推廣和示范作用。

2011年由機(jī)械工業(yè)出版社出版的《機(jī)械原理》依據(jù)機(jī)械原理課程內(nèi)容體系，編者結(jié)合多年科研及與機(jī)械制造企業(yè)合作的經(jīng)驗(yàn)，將科研成果和解決企業(yè)實(shí)際問題作為工程案例引入教材，每章內(nèi)容和習(xí)題以機(jī)械工程中典型的實(shí)際問題為背景，并恰當(dāng)引入生活中的機(jī)械原理問題，展開闡述課程的相關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生掌握如何在工程實(shí)際中應(yīng)用機(jī)械原理課程知識(shí)。教材適當(dāng)增加新知識(shí)、新理論、新進(jìn)展，反映機(jī)械原理相關(guān)學(xué)科的最新研究進(jìn)展和成果，增強(qiáng)教材的時(shí)代感，提高教材的生命力，促使教和學(xué)的過程始終充滿活力與引力，為開拓學(xué)生視野創(chuàng)造條件。

2011年6月及2013年7月分別由高等教育出版社出版了《畫法幾何學(xué)（第7版）》及《機(jī)械制圖（第7版）》教材，它們是我國(guó)第一套高等學(xué)校機(jī)械類“畫法幾何及機(jī)械制圖”課程全國(guó)統(tǒng)編教材。為適應(yīng)卓越工程師培養(yǎng)的需求，教材編者對(duì)兩套教材的第七版內(nèi)容進(jìn)行了大力度的優(yōu)化和重組，積極體現(xiàn)出現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和繪圖工具的發(fā)展。教材貫徹三維設(shè)計(jì)理念，利用計(jì)算機(jī)立體建模過程快速培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。在加強(qiáng)知識(shí)的嚴(yán)密性、科學(xué)性的同時(shí)，還在按照認(rèn)知規(guī)律組織教學(xué)、為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)環(huán)境方面進(jìn)行了大膽的改革實(shí)踐，并將教學(xué)改革的成功經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于教材修訂，滿足卓越工程師的培養(yǎng)要求。

三、創(chuàng)建卓越班，建立高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制

在教學(xué)改革和教材升級(jí)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了卓越工程師的培養(yǎng)載體——卓越工程師班，作為培養(yǎng)卓越工程師的創(chuàng)新基地和實(shí)驗(yàn)基地。

卓越班培養(yǎng)計(jì)劃中，將大三學(xué)年中的生產(chǎn)實(shí)習(xí)由學(xué)校單向培養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾Ｆ蠊餐囵B(yǎng)，讓學(xué)生帶著項(xiàng)目和問題參加生產(chǎn)實(shí)習(xí)，把生產(chǎn)實(shí)習(xí)作為與迄今為止在校的理論學(xué)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)踐并列的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。重點(diǎn)加強(qiáng)在企業(yè)中設(shè)計(jì)和制造實(shí)踐的體驗(yàn)。同時(shí)，利用大三小學(xué)期，將原來大四開設(shè)的專業(yè)課程加以選擇，專門為卓越班提前開設(shè)，強(qiáng)化生產(chǎn)實(shí)習(xí)的效果，調(diào)整課程教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)間的節(jié)奏，加強(qiáng)課程、實(shí)習(xí)、后續(xù)課程之間的聯(lián)系。

卓越計(jì)劃實(shí)施中的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是具有總結(jié)性的綜合性訓(xùn)練過程，是一項(xiàng)學(xué)習(xí)、實(shí)踐、探索和創(chuàng)新相結(jié)合的最重要的綜合教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)機(jī)械專業(yè)知識(shí)及各種訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)的工程實(shí)際問題，按照企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工程師解決工程問題的思路、程序與方法所進(jìn)行的實(shí)踐活動(dòng)。在選題環(huán)節(jié)上，從企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際背景中凝練出適合本科生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目；同時(shí)實(shí)行學(xué)校和企業(yè)雙導(dǎo)師指導(dǎo)，企業(yè)導(dǎo)師和校內(nèi)指導(dǎo)教師密切合作，針對(duì)企業(yè)的工程實(shí)際問題，遵守企業(yè)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)研究流程和工作程序，達(dá)到強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力的目的[3]。

提高學(xué)生綜合素質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力是我國(guó)高等教育“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的目標(biāo)。以卓越工程師班和機(jī)械大類班為載體，通過改革機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，加強(qiáng)新教材建設(shè)，改革實(shí)踐教學(xué)，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出一批社會(huì)發(fā)展急需的基礎(chǔ)寬厚、潛質(zhì)突出、素質(zhì)優(yōu)秀、視野開闊的優(yōu)秀人才，形成辦學(xué)特色鮮明和目標(biāo)明確的專業(yè)基礎(chǔ)課程建設(shè)體系。

參考文獻(xiàn)：

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