中外高校機械工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計比較與教學(xué)模式探索

劉國勇+朱冬梅+張少軍

摘要：通過對國外高校機械工程專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的調(diào)研和比較，發(fā)現(xiàn)差距，提出畢業(yè)設(shè)計與生產(chǎn)、科研相結(jié)合的教學(xué)模式，規(guī)范的畢業(yè)設(shè)計管理方式。通過對畢業(yè)設(shè)計時間安排、選題、指導(dǎo)方式、成果形式及考核方式等方面的有益探索，提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：中外高校;機械工程;畢業(yè)設(shè)計;教學(xué)模式

中圖分類號：G642.477 ? ? 文獻標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）22-0109-02

畢業(yè)設(shè)計（論文）是大學(xué)本科進行設(shè)計、實驗和科研方法與能力訓(xùn)練的必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)，是全面提高人才素質(zhì)的重要過程。

一、我國高校機械工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計存在的主要問題及原因分析

1.存在的主要問題。本科畢業(yè)設(shè)計主要沿用導(dǎo)師命題，提出解決方案和具體實施步驟，學(xué)生在實驗室中被動完成的傳統(tǒng)模式，在選題、開題、設(shè)計研究、論文撰寫、答辯、評價等過程中存在許多問題[1-3]，突出表現(xiàn)在：

國內(nèi)大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計選題存在問題：（1）無論是以結(jié)構(gòu)設(shè)計或以工藝設(shè)計為主的工程設(shè)計類題目，還是以軟件設(shè)計為主的計算機編程類題目，都偏重于某個方面，綜合性不夠。（2）選題環(huán)節(jié)中，導(dǎo)師發(fā)布課題與工程實際或科研不能相結(jié)合，設(shè)計內(nèi)容和要求不明確。

作者對北京科技大學(xué)機械工程專業(yè)2008—2013年畢業(yè)設(shè)計的選題類型及來源進行統(tǒng)計分析，如表1。真實題目所占比例基本不足2成（除2011年外），80%以上為自擬課題，務(wù)虛化嚴(yán)重。

（3）設(shè)計類課題所占比例不足4成（2008年及2011年除外），有理科化的傾向。論文類（包括以軟件應(yīng)用和程序編寫為主）題目的比重較設(shè)計類題目（包括機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計、機電專業(yè)硬件設(shè)計）所占比例過高。

2.原因分析。（1）教育體制要求高校的定位：重視研究的同時，搞好教學(xué)。這導(dǎo)致研究類大學(xué)對教學(xué)不夠重視。（2）擴招之后，資源緊張經(jīng)費不足，現(xiàn)有經(jīng)費很難做出成果。（3）就業(yè)形勢嚴(yán)峻，學(xué)生重視程度不夠，無法全身心投入本科畢業(yè)設(shè)計。（4）大學(xué)里一些不良學(xué)術(shù)風(fēng)氣，使畢業(yè)設(shè)計粗制濫造的現(xiàn)象較為嚴(yán)重。（5）教師選題的廣度和深度也不夠，啟發(fā)學(xué)生設(shè)計目的不明確。師生比例極不合適。對設(shè)計質(zhì)量要求及把關(guān)不嚴(yán)。

二、國外高校工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計過程與要求

1.美國高校。僅為大四學(xué)生開設(shè)頂峰（又譯高峰）體驗課程，基于工程學(xué)開設(shè)，絕大數(shù)高校（如麻省理工、加州理工等）是（專業(yè)）必修課，從3學(xué)分到9學(xué)分，學(xué)生自行選擇，有的甚至長達三個學(xué)期，學(xué)分也從9學(xué)分到18學(xué)分不等。還有課程屬于選修課，通常能拿到3～4個學(xué)分，教師提出課題，學(xué)生解答，不要求寫畢業(yè)論文。教學(xué)的模式是接受（Receive）—聯(lián)系（Relate）—反思（Reflect）—提煉（Refine）—建構(gòu)（Reconstruct）。接受指教學(xué)內(nèi)容和方法。打通學(xué)生知識和技能之間的壁壘。科目基礎(chǔ)上選擇恰當(dāng)?shù)闹黝}，整合經(jīng)驗。專家評估后，編寫課程大綱——課程目標(biāo)、考核方案等[4]。

2.德國高校。應(yīng)用型大學(xué)課程設(shè)置和內(nèi)容多偏重于應(yīng)用，畢業(yè)設(shè)計以校企合作的方式為主。聯(lián)邦政府和州政府均提供經(jīng)費、制定法規(guī)和優(yōu)惠企業(yè)的政策，學(xué)生可以從多種渠道選擇自己感興趣的題目。

（1）本科生教育分兩個階段，第一階段一般為兩年，通過考試進行選拔和淘汰。第二階段學(xué)生選擇專業(yè)方向，完成必修課、選修課和任選課程的學(xué)習(xí)任務(wù)，還要完成規(guī)定實驗、課程設(shè)計、專題報告、實習(xí)和畢業(yè)論文，第五學(xué)年，學(xué)生花3～6月時間寫畢業(yè)論文[5]。

（2）畢業(yè)設(shè)計選題。①大企業(yè)在網(wǎng)站或報紙雜志上貼出課題信息，學(xué)生申請企業(yè)選擇是否錄取。②小企業(yè)由校內(nèi)相關(guān)部門發(fā)布企業(yè)需求信息和課題內(nèi)容。③發(fā)布一些校內(nèi)課題信息。

（3）畢業(yè)設(shè)計管理方式。①一旦學(xué)生被企業(yè)選中，企業(yè)就會派一名工程師指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計工作，包括給出具體的課題名稱、任務(wù)要求、課題截止時間、預(yù)期結(jié)果等。②學(xué)生在設(shè)計課題一段時間后，要找導(dǎo)師審查課題。

（4）畢業(yè)設(shè)計基本要求。①大約100頁的文字材料、論文格式、需要的圖表說明。②對于論文的質(zhì)量控制，堅持應(yīng)用為本。即使課題未能完成，以科學(xué)的方法進行課題研究，也可以獲得通過。

（5）畢業(yè)設(shè)計成績評定。五分制評定。畢業(yè)論文分?jǐn)?shù)加上專業(yè)考試分?jǐn)?shù)而得出的平均分?jǐn)?shù)是畢業(yè)的總分。評定畢業(yè)論文原則上有兩位考官，其中一位是畢業(yè)論文題目的指定者，另一位（教師或畢業(yè)設(shè)計單位工程師）由考試委員會主席委派。兩位考官在評定畢業(yè)論文中發(fā)生意見分歧時，以地方性考試規(guī)則的評分辦法為準(zhǔn)。成績由學(xué)校教授給出，畢業(yè)設(shè)計單位不參與成績評定。

三、機械工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)模式探討及實踐

提出畢業(yè)設(shè)計與生產(chǎn)、科研、教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式。以指導(dǎo)老師為中心、學(xué)生為主體管理，對畢業(yè)設(shè)計全程質(zhì)量監(jiān)控。

1.時間安排。工科院校的畢業(yè)設(shè)計基本都是安排在大四下學(xué)期，16周，每周5天，要求學(xué)生每天必須保證8學(xué)時，學(xué)時總數(shù)是640學(xué)時，便于集中做好畢業(yè)設(shè)計，管理與指導(dǎo)學(xué)生。缺點是學(xué)生沒有充足自由安排時間，設(shè)計質(zhì)量得不到保證。

暑期期間，重點學(xué)習(xí)冶金工藝、相應(yīng)重點設(shè)備結(jié)構(gòu)、傳動原理及零件或材料加工機理。大四上學(xué)期，基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)、夯實及拓展專業(yè)知識、研究及設(shè)計工具掌握。如本課題組研究重要方向之一，金屬材料控冷強韌化，就需要學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)、傳熱學(xué)及材料相關(guān)理論，并且熟悉研究及設(shè)計工具，如流體仿真軟件Fluent、有限元軟件ANSYS、設(shè)計軟件CAD二維或三維等掌握及熟練應(yīng)用。大四下學(xué)期，進入學(xué)校規(guī)定的畢業(yè)設(shè)計階段，重點是研究及設(shè)計方案的創(chuàng)新。

2.結(jié)合生產(chǎn)實際或者實驗室建設(shè)任務(wù)，努力做到真題真做。本專業(yè)選題絕大多數(shù)仍然以冶金行業(yè)中課題進行設(shè)計及研究。endprint

作者所在的“金屬材料控冷強韌化”研究團隊，分為鋼板、鋼管、棒材及型鋼等方面控冷題目的設(shè)計或研究，根據(jù)品種規(guī)格，在一大題目下，分若干小專題。如“浸入式鋼管淬火裝置研究與設(shè)計”題目下，有幾小專題“浸入式鋼管淬火裝置影響因素研究”、“浸入式鋼管淬火裝置上料裝置設(shè)計”等，這樣選題能對學(xué)生進行流體力學(xué)、傳熱學(xué)、液壓傳動及機械等各專業(yè)的綜合訓(xùn)練。

對于已經(jīng)明確就業(yè)意向或者是找到就業(yè)單位的學(xué)生來講，作為指導(dǎo)教師必須要根據(jù)學(xué)生在就業(yè)時的選擇以及需要設(shè)計相關(guān)的畢業(yè)課題，如準(zhǔn)備讀研學(xué)生分配做論文（研究）類題目，擬到公司就業(yè)學(xué)生分配做設(shè)計類題目。

3.借鑒國外高校做法，以小組為單位進行畢業(yè)設(shè)計。培養(yǎng)團隊合作精神。如“浸入式鋼管淬火裝置研究與設(shè)計”題目的幾個專題，研究題目可以為設(shè)計題目提供設(shè)計合理結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計題目又可為液壓設(shè)計或研究題目提供合理結(jié)構(gòu)模型。

4.國內(nèi)設(shè)計成果主要有二類：設(shè)計類提供圖紙，設(shè)計類課題的設(shè)計圖紙工作量，一般控制在4～7張（折合A1）;機類專業(yè)學(xué)生必須有用計算機繪制的圖紙;研究類提供畢業(yè)設(shè)計（論文），要求使用計算機打印。將畢業(yè)設(shè)計成果多樣化。只要能反映學(xué)生的創(chuàng)新成果，達到學(xué)生鍛煉的目的成果形式均可。

5.采取“專題講座”、“學(xué)術(shù)匯報”、“個別輔導(dǎo)”、“科研實踐”、“小組討論”等多種指導(dǎo)方式指導(dǎo)學(xué)生。

第三類是校企聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計，提高設(shè)計質(zhì)量。但必須組織得當(dāng)，在校企聯(lián)合中“以我為主”，堅持學(xué)校主導(dǎo)作用。

6.畢業(yè)答辯時，一般會根據(jù)專業(yè)大類分成幾個小組，學(xué)生單獨答辯，答辯組對學(xué)生的態(tài)度、能力水平、論文質(zhì)量及應(yīng)用價值給出評定意見，給出成績。以答辯組成績?yōu)樽罱K成績。建議還是建立指導(dǎo)教師、評閱教師及答辯組共同給學(xué)生成績較為合理，當(dāng)然可以給答辯組成績更高的權(quán)重，有的高校達到50%。

作者所指導(dǎo)本科生中，優(yōu)良率一直較高，尤其是在設(shè)計方面，圖紙規(guī)范，結(jié)構(gòu)合理，較好地傳承了我們工科院校對本科生進行良好設(shè)計綜合訓(xùn)練的傳統(tǒng)。

四、結(jié)語

綜上所述，作者對本科機械類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)進行了探索與實踐。對畢業(yè)設(shè)計出現(xiàn)問題進行了歸納和分析。其次，通過對美國及德國高校機械工程專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的理念、選題、過程、評價等方面比較，發(fā)現(xiàn)差距。借鑒國外做法，進行有益的探索，并在實踐中取得一定的效果。希望在培養(yǎng)人才和創(chuàng)新模式上有所突破，進行進一步的探索。

參考文獻：

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