基于工程項目的機械工程專業(yè)學(xué)位研究生工程實訓(xùn)模式研究

李研彪　計時鳴　趙章風(fēng)　張利　蔡東海

摘要：培養(yǎng)機械工程專業(yè)學(xué)位研究生的工程能力是機械工程專業(yè)學(xué)位研究生教育的核心問題，而科研工程意識、科研工程知識及科研工程能力是機械工程專業(yè)學(xué)位研究生工程能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)。為了提高專業(yè)學(xué)位研究生的工程能力，本文通過已完成企業(yè)項目、企業(yè)項目工程實訓(xùn)和科研工程論文等培養(yǎng)模式，對機械工程專業(yè)學(xué)位研究生工程能力進行培養(yǎng)。首先，基于已完成的企業(yè)項目案例的研究性學(xué)習(xí)，主要通過對已完成企業(yè)項目案例的研究性學(xué)習(xí)，利用啟發(fā)誘導(dǎo)的教學(xué)方法，強化專業(yè)學(xué)位研究生的相關(guān)科研工程基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)科研工程意識，熟悉工程項目實施的方法、項目管理的方式等，以提高專業(yè)學(xué)位研究生的科研工程基礎(chǔ)知識和科研工程基礎(chǔ)能力；然后，基于在研企業(yè)工程項目的實訓(xùn)培養(yǎng)模式，主要是指專業(yè)學(xué)位研究生直接參與到在研企業(yè)項目的實施過程中，充分發(fā)揮其科研工程基礎(chǔ)知識和科研工程基礎(chǔ)能力及其自主科研意識，進一步提高專業(yè)學(xué)位研究生的科研工程意識、科研工程知識及科研工程能力等；最后，對已進行的企業(yè)工程項目案例進行總結(jié)，寫成科研工程論文，以提高機械工程專業(yè)學(xué)位研究生的總結(jié)能力。這種基于實際企業(yè)工程項目案例的工程實訓(xùn)模式研究，提高了機械工程專業(yè)學(xué)位研究生的工程能力，為國家科研工程人才的培養(yǎng)及儲備提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：專業(yè)學(xué)位研究生；工程實訓(xùn)模式；教育

中圖分類號：G642.8 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）04-0036-02

一、引言

目前，我國機械工程研究生的培養(yǎng)方向一直以學(xué)術(shù)型為主，學(xué)術(shù)型研究生基礎(chǔ)理論知識較扎實，但解決工程實際問題的能力相對不足的矛盾逐漸凸顯出來，當(dāng)前研究生培養(yǎng)模式就是造成這種現(xiàn)象的主要原因之一。因此，探討一種行之有效的機械工程專業(yè)學(xué)位研究生工程培養(yǎng)模式，成為了當(dāng)前研究生教育的重點內(nèi)容之一。

自恢復(fù)研究生教育以來，我國機械工程研究生的培養(yǎng)方向一直以學(xué)術(shù)型為主。每年畢業(yè)的機械工程研究生主要為高等院校和科研單位培養(yǎng)，從事科學(xué)研究及高等教育工作。而學(xué)術(shù)型機械工程研究生主要以基礎(chǔ)理論為主，存在工程實踐方面不足等問題。目前，以市場化為主導(dǎo)的國家經(jīng)濟模式使機械工程研究生的數(shù)量在不斷增加，機械工程畢業(yè)研究生數(shù)量使高校和科研單位飽和，多數(shù)研究生將以大中型企業(yè)等單位為就業(yè)的主體。因此，為了適應(yīng)當(dāng)前大中型企業(yè)及國家經(jīng)濟發(fā)展的需求，對研究生工程能力的要求越來越高，并成為當(dāng)前研究生教育的重點內(nèi)容。

綜上所述，在研究生工程能力的培養(yǎng)中，存在一些不足之處，制約了研究生的培養(yǎng)效果，達不到社會對研究生的期望值。因此，很有必要對機械工程專業(yè)學(xué)位研究生的創(chuàng)新素質(zhì)和科研工程能力的培養(yǎng)模式進行研究，為機械工程專業(yè)學(xué)位研究生的教育提供一種有效地、可行的教育模式。

本文主要對基于工程項目的機械工程專業(yè)學(xué)位研究生工程實訓(xùn)模式進行研究，結(jié)合本人所指導(dǎo)的機械工程專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)，以企業(yè)項目案例為平臺，對其科研工程意識、科研工程知識及科研工程能力等方面進行培養(yǎng)，使其具有較強的創(chuàng)新素質(zhì)和科研工程能力，為其他研究生的培養(yǎng)模式研究提供理論依據(jù)。

二、科研能力和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)培養(yǎng)

科研基礎(chǔ)知識和科研意識是科研能力和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。科研基礎(chǔ)知識主要包括與研究方向相關(guān)的機械和電氣控制方面的理論基礎(chǔ)知識和應(yīng)用軟件方面的知識，如機械原理、高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、現(xiàn)代控制理論、二維和三維工程繪圖軟件等基礎(chǔ)知識和應(yīng)用軟件；科研意識主要是指科研工程項目的前瞻性能力和創(chuàng)新欲望。

（一）基于實際機械系統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式

課堂教學(xué)的理論知識僅僅是工程項目實施的基礎(chǔ)知識，將這些基礎(chǔ)理論知識應(yīng)用于工程項目的實施，還需要不斷提高科研工程知識。本項目以6-DOF串聯(lián)機械臂系統(tǒng)為例，指導(dǎo)和加強研究生學(xué)習(xí)與機器人相關(guān)的理論知識以及工程項目實施方面的知識，了解國內(nèi)外機器臂的發(fā)展動態(tài)，加強掌握科研基礎(chǔ)知識，增強研究生的科研工程項目實施的意識。

以首鋼莫托曼機器人有限公司研制的6-DOF串聯(lián)機器人系統(tǒng)為例，啟發(fā)和誘導(dǎo)研究生掌握該機械人研制的關(guān)鍵科學(xué)問題和工程實施中關(guān)鍵工程工藝問題等，包括運動學(xué)、動力學(xué)和機械系統(tǒng)設(shè)計等方面。針對每部分關(guān)鍵科學(xué)問題和工程實施中關(guān)鍵工程工藝問題等，發(fā)揮研究生的主觀能動性，對機械臂進行系統(tǒng)的研究，進一步完善研究生的科研能力和創(chuàng)新能力。

這種通過實際案例的學(xué)習(xí)方法可以理論聯(lián)系實際，使理論學(xué)習(xí)內(nèi)容可視化，直接驗證理論學(xué)習(xí)的可行性，加深了學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，促進了理論知識在工程方面的應(yīng)用，同時也增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）基于已實施的科研工程項目，探索性實踐教學(xué)模式

基于已實施的國家基金項目“串并混聯(lián)擬人機械腿的力約束及動載協(xié)調(diào)分配問題研究”，指導(dǎo)學(xué)生探索性學(xué)習(xí)機械工程項目實施方面的知識。首先，引導(dǎo)學(xué)生掌握該項目立項的依據(jù)，即項目實施的工程和科學(xué)意義，同時使學(xué)生了解該項目的研究內(nèi)容以及研究內(nèi)容及創(chuàng)新點提出的工程科學(xué)意義。然后，針對研究內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生展開研究，啟發(fā)誘導(dǎo)研究分組進行運動學(xué)、動力學(xué)、機械系統(tǒng)設(shè)計等方面的實踐，進一步提高科研工程實施能力。最后，研制串并混聯(lián)擬人機械腿樣機。

（三）科研工程培訓(xùn)總結(jié)

對已進行的工程案例進行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)自身的不足之處，提高相關(guān)科研理論知識和工程項目實施方面的能力，寫成科研工程論文，以提高研究生的總結(jié)能力，對研究生今后的工作奠定基礎(chǔ)。

通過上述學(xué)習(xí)方式，鞏固了研究生的科研基礎(chǔ)知識，增強了研究生的團隊協(xié)作意識、科研動力及興趣，有利于研究生激發(fā)出創(chuàng)新思維，也有利于營造一種和諧向上的學(xué)術(shù)氛圍。

三、科研專業(yè)知識及科研能力的培養(yǎng)

科研工程專業(yè)方面的能力主要是指在項目實施過程中，理論知識及工程實踐經(jīng)驗等的運用能力。本文主要通過探索性實踐的方式，來檢驗研究生科研能力的掌握程度。以一種新型雙軸顎式破碎機的設(shè)計為例，增強研究生的科研和創(chuàng)新能力。首先，對目前顎式破碎機進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有破碎機的不足之處以及需要改進的地方；其次，基于現(xiàn)有破碎機的不足之處，提出新型顎式破碎機方案，解決現(xiàn)有存在的問題；然后，對新型顎式破碎機進行性能研究并進行設(shè)計方法研究；最后，研制樣機并進行實驗研究。

通過對當(dāng)前顎式破碎機的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前顎式破碎機存在破碎物料不均勻、破碎效率低、顎板磨損厲害、很難實現(xiàn)超細破碎以及耗能大等缺點。為克服傳統(tǒng)顎式破碎機的不足之處，提出了一種新型的雙軸復(fù)擺顎式破碎機。

對這種新型雙軸復(fù)擺顎式破碎機的行程特征值、運動學(xué)、動力學(xué)等性能進行研究，給出各性能的分布規(guī)律。首先，應(yīng)用遺傳基因方法對新型雙軸復(fù)擺顎式破碎機的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化，給出合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，同時考慮加工與裝配工藝性，設(shè)計了一種雙軸復(fù)擺顎式破碎機樣機；其次，對這種樣機進行試驗研究，結(jié)果表明，同樣破碎500kg的物料，單軸機需要269s，而雙軸機只需要52s，只占單軸機破碎物料所需時間的五分之一；然后，在細料占總成品的比例上，雙軸是單軸的2.5倍，在每小時的生產(chǎn)能力上雙軸是單軸的5.2倍；最后，在衡量破碎機產(chǎn)能的指標(biāo)值S上，雙軸是單軸的2.5倍。因此，綜合上述的分析和數(shù)據(jù)認為，新型雙軸復(fù)擺顎式破碎機的性能明顯優(yōu)于單軸破碎機，具有很好的工程應(yīng)用價值。

四、結(jié)論

本文基于實際工程項目的機械工程專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式的研究，提高了研究生的科研素質(zhì)及創(chuàng)新能力等，研究生獲得了一定的成績。在這個過程中，研究生研制了擬人機械腿、顎式破碎機等樣機，提高了工程能力。同時，還撰寫和發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文，授權(quán)了多項發(fā)明專利和實用新型專利。

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