中原工學院機電綜合課程設計教學實踐探索與建議

周高峰

[摘要]從當前機電工程專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)難和企業(yè)難以聘任到合適畢業(yè)生的現(xiàn)狀出發(fā)，以中原工學院機電綜合課程設計課程為切入點，分析了中原工學院機電綜合課程設計存在的問題，如部分選題脫離工程實際狀況等，提出了六條建議，如形成跟蹤檢查機制、課程設計課題庫等，探索了教學內容和教學方法。機電綜合課程設計的教學探索實踐結果表明，所提出的六條可行性建議能夠培養(yǎng)學生的機電工程設計創(chuàng)新精神，提高其工程設計能力，克服機電綜合課程設計課程現(xiàn)存的問題，有利于改善機電工程畢業(yè)生就業(yè)難的現(xiàn)狀。

[關鍵詞]機電綜合課程設計；人才培養(yǎng)；核心課程；教學探索

[中圖分類號]G642.4 [文獻標識碼]A [文章編號]

1005-4634（2016）04-0070-05

0 引言

機械工程是我國各大理工科高等教育機構中一級主要專業(yè)之一，也是中原工學院的主要工程類專業(yè)。隨著我國社會主義市場經濟的發(fā)展，企業(yè)不斷地提高了對機械工程應聘人才的專業(yè)要求，同時機械工程人才的需求量也不斷地攀升。然而很多機械工程專業(yè)的畢業(yè)生在畢業(yè)之后卻很少從事與機械工程相關的工程工作，這造成了極大的人才浪費和嚴重的就業(yè)不合理現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的原因，除了畢業(yè)生個人意愿之外，其主要原因之一是很多機械工程專業(yè)畢業(yè)生專業(yè)設計能力不足，難以勝任企業(yè)的機械工程類專業(yè)技術工作，從而導致了企業(yè)難以聘任到合適的機械工程人才，出現(xiàn)了畢業(yè)生不斷跳槽的怪現(xiàn)象，中原工學院機電工程專業(yè)的畢業(yè)生現(xiàn)狀也如此。而機電綜合課程設計是提高學生工程設計能力的重要環(huán)節(jié)，因此從中原工學院機電工程專業(yè)畢業(yè)生現(xiàn)狀出發(fā)，有必要研究利用機電綜合課程設計課程如何才能培養(yǎng)和提高學生機電工程設計能力和工程創(chuàng)新意識的問題。

機械類專業(yè)課程設計是機械工程類專業(yè)的重要實踐教學環(huán)節(jié)，強調工程性、定性綜合分析、定量計算和工程繪圖，可以說專業(yè)課程設計是理論聯(lián)系實際的橋梁；相對于課堂教學，它具有直觀性、實踐性、綜合性、探索性、啟發(fā)性的特點。作為機械工程類專業(yè)中的二級專業(yè)——機械電子工程專業(yè)，該專業(yè)除了機械工程類的常規(guī)訓練外還強調機電結合、器件焊接與制作、軟件編程、設備裝配與調試等內容，主要培養(yǎng)學生綜合運用機械、電氣、電子、液壓、控制、信息與成型等多學科基礎知識解決工程實際問題的綜合工程實踐和創(chuàng)新能力，使學生熟知實際機電工程中的設計規(guī)范、設計流程、設計要求與注意事項，并且使之形成正確的機電工程設計觀和良好的機電工程設計習慣。機電綜合課程設計對于學生綜合運用專業(yè)知識、培養(yǎng)工程創(chuàng)新精神、提高工程設計能力的基本素質都具有基礎性的作用，是提高機械電子工程專業(yè)綜合實踐教學水平、學生工程設計能力的關鍵環(huán)節(jié)，也是增強他們工程創(chuàng)新意識的有效途徑。

在機電綜合課程設計的教學實踐過程中，大多數(shù)學生雖然具有良好的專業(yè)基礎知識和基本技術技能，但是仍有一部分學生的工程設計能力和工程創(chuàng)新意識較弱，不能自主地探索給定的機電工程課題，甚至有些學生根本就沒有完成機電課題的思路及其具體實現(xiàn)辦法，也不知道通過什么辦法和途徑實現(xiàn)。針對當前企業(yè)難以聘請到合適的機電人才、畢業(yè)生難就業(yè)以及畢業(yè)后不斷跳槽的現(xiàn)狀，并結合作者在教學過程中所發(fā)現(xiàn)的問題，從機電綜合課程設計人手有必要分析存在的問題，找出解決問題的辦法，結合作者的教學實踐和體會給出教學建議；從而達到提高機電人才培養(yǎng)質量的目的以及確定可行有效的教學方法或建議。

1 當前機電綜合課程設計存在的問題

機電綜合課程設計的核心內容就是綜合運用所學過的機、電、液等專業(yè)基礎知識設計機電系統(tǒng)，該課程注重培養(yǎng)學生的基本工程設計能力和工程創(chuàng)新意識。課程課題可側重于機械、電氣、電子、液壓、檢測、控制與制造等方面，但必須是機電結合。一般而言，機電綜合課程設計課題中所要求的功能，應該已被人們成功地實現(xiàn)和應用，所涉及的基本原理應該是比較成熟的，所涉及的機電設備或機構在市場上都能看得到或買得到，所涉及的專業(yè)知識都應該在機電工程專業(yè)課程中得到了學習和訓練。

雖然當前中原工學院機電綜合課程設計的教學工作相對于早期狀況已取得長足的進步，但依據(jù)作者對機電綜合課程設計課程的教學體會和觀察，發(fā)現(xiàn)仍然存在著如下問題。

1）部分課題難度太大，不利于培養(yǎng)本科生的工程設計能力和工程創(chuàng)新意識。當前，學校機電綜合課程設計的課題庫主要是由教研室指導老師依據(jù)個人的想法、所聞所見而提出，并長期累積而形成的；但是由于一些老師一直呆在高校，沒有從事過實際的機電工程設計工作，僅憑空想象、主觀臆測地虛擬一些課題，必會將一些難度較大的課題布置給學生。一些課題難度太大，學生還沒有形成正確的工程設計邏輯，無從下手，從而喪失對機電工程設計的信心，不利于工程設計能力和工程創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

2）一些選題脫離機電工程實際狀況，僅為課程設計而設計。由于一些教師長期呆在高校，思想因循守舊，有時主觀臆測，不能實事求是，不能從實際教學條件和企業(yè)機電工程的實際狀況出發(fā)、與時俱進，容易導致課題脫離實際。同時，一些指導老師為了獲得工作量而應付設計，不仔細考慮所給課題是否符合機電工程設計的課程要求。同時，也有一些學生由于機電專業(yè)基礎知識較差而沒有能力完成課題，只能應付課程設計。

3）機電綜合課程設計的指導方法過于單一，不能從實際狀況出發(fā)、隨機應變。在機電綜合課程設計中，不同課題的側重點也是不同的，因此指導方法和手段也應有所不同。例如，側重于機械工程設計的課題應該以機械設計為主，指導方法應嚴格按照機械設計的指導方法進行，側重于電子器件的課題應以電子電路設計與制作為主，其指導方法應該按照電路設計和器件制作的指導方法進行。由于中原工學院的機械電子工程專業(yè)是在機械設計、機械制造及其自動化專業(yè)的基礎上建立起來的，過度強調了指導方法的一致性、機械在機電綜合課程設計中的主導地位、機械機構設計的工程設計方法，而不能依據(jù)課題的主要內容靈活調整機電工程設計方法。

4）選題內容嚴重側重于機械設計與機械制造，電的部分僅僅只是擺設而已。由于中原工學院的機械電子工程專業(yè)是由機械設計、機械制造及其自動化專業(yè)發(fā)展而來的，機電綜合課程設計的教學內容和教學模式往往被要求嚴格按照機械設計制造及其自動化專業(yè)模式進行，電的部分僅僅是可有可無的點綴，僵化的教學方法使學生逐漸失去了對機電綜合課程設計訓練的興趣，學校培養(yǎng)出的機電工程畢業(yè)生難以勝任企業(yè)所分配給的機電工程工作。

5）只強調內容創(chuàng)新，不強調機電工程創(chuàng)新意識。機電綜合課程設計的核心內容是讓學生綜合運用所學過的機電工程專業(yè)基礎知識，初步設計機電系統(tǒng)或者完成機電工程中的設計任務，主要培養(yǎng)學生機電工程設計能力和工程設計創(chuàng)新意識，并不是讓學生進行內容創(chuàng)新，因為對于初學者而言，大部分學生還沒有形成正確的工程設計邏輯，更沒有能力進行內容創(chuàng)新。教師針對不同的課題，結合學生的專業(yè)基礎狀況及其興趣點，引導學生進行工程設計方法創(chuàng)新并培養(yǎng)其主動學習的工程習慣和工程創(chuàng)新意識，教授學生正確的機電工程設計方法并使之形成正確的工程設計邏輯，這才是學校機電綜合課程設計課程所需要的教學效果，而不是要求學生進行內容創(chuàng)新。

6）缺乏向學生講授正確工程設計觀點與如何形成良好工程設計習慣的專業(yè)課程。學生更多地關注如何完成老師所給的課題，可能不太重視或者不太了解課題中所涉及到的性能指標要求、成本控制與工程設計技術文件的規(guī)范性。同時，一些老師也疏于講授工程設計中所需的正確觀點、工程設計邏輯和良好的工程設計習慣，使學生的設計工作與實際嚴重脫節(jié)，甚至出現(xiàn)了設計過程比較混亂的現(xiàn)象。

7）考核方式過于單一，不注重工程設計能力的考核，只注重設計任務的完成。機電綜合課程設計的一般過程：收集資料、市場需求分析、明確課程設計課題、確定功能和性能指標、方案設計、技術參數(shù)計算與分析、繪制機電圖紙、撰寫報告、現(xiàn)場講解與演示等。指導老師主要協(xié)助學生明確課程設計課題、及其功能和性能指標，同時做好輔導答疑工作，其他的工作均由學生自己安排。這樣的教授方式使得機電工程設計進度難以控制，學生課題進展狀況難以掌握，課程設計熱情難以被激發(fā)。課程設計結束后，僅把學生的課程設計報告作為考核與評價對象，指導老師并不關注工程設計過程，更沒有要求學生講解圖紙和現(xiàn)場演示制作器件。部分學生只是為了應付機電綜合課程設計訓練。學生的工程設計能力和工程創(chuàng)新意識沒有得到很好的培養(yǎng)，有些人甚至根本就沒有工程設計能力，畢業(yè)后容易從事與其專業(yè)毫無關系的工作。

同時，由于一些指導老師不從社會對人才的實際要求和人才培養(yǎng)質量的實際狀況出發(fā)，閉目塞聽、主觀臆測，過于強調剛性規(guī)范操作，過度追求“高大上”，不允許學生對課題奇思妙想和深入探索；學校不允許指導老師結合實際狀況臨時調整課程設計的指導手段和方法，只能按照既定的機械設計與制造的教學模式、環(huán)節(jié)和注意事項進行“規(guī)范”操作，從而導致了機電綜合課程設計的課程訓練只是紙上談兵，缺乏實際演練，更無創(chuàng)新可言，根本達不到機電綜合課程設計的訓練效果，也無助于機電工程專業(yè)學生的畢業(yè)就業(yè)。

2 機械電子工程綜合課程設計教學探索與個人建議

針對上述問題，筆者在得到院領導的允許和支持情況下，與機電工程專業(yè)教研室的其他老師一起對機電綜合課程設計專業(yè)課程的教學內容和教學方法進行了探索，具體如下。

2.1 教學探索

筆者從中原工學院機電學院的實際教學條件和狀況出發(fā)，探索了機電綜合課程設計專業(yè)課程的教學內容和教學方法，具體如下。

1）課題強調機電結合，突出專業(yè)特色，面向紡織機械行業(yè)。機械電子工程專業(yè)的顯著特色就是“機電結合”，因此對于學生的機電綜合課程設計課程，作者始終強調機電結合，但是可以有不同的側重點。為了激發(fā)學生對機電綜合課程設計課程的興趣并培養(yǎng)學生的機電工程設計創(chuàng)新與探索精神，教師們緊扣“機械電子工程”主題不斷調整、完善和豐富課程設計的選題內容和范圍。同時，從教師已經參與或主持的實際工程項目中提取課題，重在突出課題的工程設計性而非學術研究性，適度地將先進的機電工程設計思想和技術引入課題之中，以便讓學生了解機電工程技術的最新前沿動態(tài)。依據(jù)中原工學院的行業(yè)背景，作者在指導學生機電綜合課程設計過程中強調課題應符合紡織機械行業(yè)的工程技術需求或者成熟機電工程技術應用的要求。

2）著眼常規(guī)紡織機電產品或其中的關鍵零部件，從實際的機電工程設計內容出發(fā)，凝練機電綜合課程設計課題，不斷充實和完善機電綜合課程設計課題庫。依據(jù)鄭州及其周邊紡織機械企業(yè)的技術需要、成熟技術和關鍵零部件，從實際機電工程設計出發(fā)，凝練機電綜合課程設計課題，形成任務書。課題注重機電結合，主要涉及到了機械、液壓、氣動、電氣、電子、測控與信息等知識要素。在工程設計層面上，不同課題有不同的側重點，例如大孔徑液壓缸內部加工與密封，該課題側重于機械制造工藝，主要按照機械制造的課程設計方法指導學生；丙烯酸類漿料濃度的調整與控制，該課題側重測控，主要按照機電信號測試與控制的工程設計邏輯指導學生。同時，作者也調整和擴大了課題的來源與范圍，強調課題的工程性而非學術研究性。

3）講授了正確的工程設計觀和工程設計邏輯，幫助學生形成良好的機電工程設計習慣。講授了一般的工程設計過程，說明和強調了機電工程設計邏輯，給出了正確的機電工程設計觀；同時舉例并講授了一些機電工程領域內技術專家們的工程設計過程、習慣和觀點，幫助學生形成了良好的機電工程設計習慣，糾正了學生在機電工程設計中的不良做法，如不經思考便胡亂套用他人的工程設計過程。

4）調整、補充和規(guī)范機電工程設計環(huán)節(jié)和相關技術文件。在機電綜合課程設計的原有教學內容和教學方法基礎上，作者增添了方案答辯、過程檢查追蹤、過程答疑、實踐操作與裝配等環(huán)節(jié)，將原有的機電綜合課程設計答辯內容調整為機電工程設計邏輯與技術規(guī)范陳述、技術文件格式檢查、課題內容陳述、功能演示與講解、現(xiàn)場答辯、課程結業(yè)考核與學生工程設計交流等內容。同時，給出了機電綜合課程設計技術文件模板，規(guī)范了技術文件寫作，強調了機電工程設計的邏輯性。從學生的角度出發(fā)細化了機電綜合課程設計的整個工作過程，具體細分為設計課題（任務）宣讀、講解、答疑、調研、資料收集、思路確定、方案設計、方案選擇、總體設計、詳細設計、整理撰寫技術文件，提交技術文件，整個機電課程設計工作流程如圖1所示。

針對不同側重點的課題，作者規(guī)范且細化了設計程序，例如以制造工藝或者電子器件為主的課題，添加了工藝設計、零件制造、部件裝配、電子元器件焊接與器件調試等環(huán)節(jié)；對以信號檢測為主的課題，添加了元器件采購、電子元器件焊接、軟件編程、現(xiàn)場調試和信號檢測等環(huán)節(jié)。

由于在校學生沒有接觸過實際的機電工程項目，也缺乏機電工程設計的實際概念和體驗。作者講解了每個課題的工程背景、應用場合及其所需的知識要素，同時回答了學生對任務書中的相關疑問，強調了機電工程設計觀點和邏輯。

在學生完成課題過程中，作者經常給學生答疑解惑，并給學生提供出可供選擇的解決思路、方法或建議，因為一些學生在設計過程中可能會遇到一些無法解決的問題，或者有了新的想法需要與老師討論。作者也積極鼓勵學生利用圖書館、工程設計學習網站、工程設計交流社區(qū)和工程師討論會等途徑查找相關資料，其目的是培養(yǎng)學生運用現(xiàn)代化的工程設計工具、學習交流工具解決工程設計問題的能力。集中向學生講授正確的工程設計觀點，積極引導學生形成良好的工程設計習慣和工程設計操作規(guī)范，鼓勵學生與自己熟知的企業(yè)工程設計人員交流機電工程設計體會，培養(yǎng)學生的工程設計素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。由于一些學生沒有形成良好的學習工作習慣或者知識基礎較差，因此作者也對其進行了跟蹤檢查和隨時指導，并形成了跟蹤檢查制度。

5）以培養(yǎng)學生的機電工程設計能力和工程創(chuàng)新意識為目標，注重設計成效，強調檢查。作者始終以培養(yǎng)學生的機電工程設計能力和工程創(chuàng)新意識為目標，不斷跟蹤學生的機電綜合課程設計過程，不定期檢查學生的設計進度，隨時解答學生的設計疑問。當學生完成課程設計任務時，筆者等指導老師與學生交流他們所形成的機電工程設計觀點，糾正學生不正確的工程設計邏輯，檢查機電工程設計效果；最后，分析和講評部分學生的課程設計內容，從正反兩個方面向學生強調工程創(chuàng)新意識、機電工程設計邏輯和技術規(guī)范。

上述做法有力地改變了學校機電綜合課程設計的教學現(xiàn)狀，激發(fā)了機電工程專業(yè)學生對機電綜合課程設計的興趣，培養(yǎng)了學生的機電工程設計創(chuàng)新精神，規(guī)范了學生的機電工程設計過程，提高了學生的機電工程設計能力，培養(yǎng)出的畢業(yè)生受到了國內紡織類機電企業(yè)和其他機電類企業(yè)的青睞。

2.2 個人建議

根據(jù)作者及其他指導老師的教學探索和體會，作者現(xiàn)提出以下建議，供兄弟院校同行參考。

1）不斷調整機電專業(yè)課程體系，突出專業(yè)核心課程，滿足機電工程設計需要和要求。在確定機械電子工程專業(yè)培養(yǎng)目標之后，明確給定目標所需的教學內容、知識結構和能力要求。由于科學技術不斷地進步，機電專業(yè)課程體系需要緊扣“機械電子工程”主題進行調整，補充、完善教學內容和知識結構，創(chuàng)新教學方法，盡可能地與時俱進，尤其是要不斷調整和突出專業(yè)核心課程，盡可能地滿足當前機電工程設計的實際需要。

2）以課程培養(yǎng)成效為根本，明確機電綜合課程設計的課程作用、目標、選題范疇與總體要求。由于我國經濟的不斷發(fā)展，機電工程設計內容和要求也在隨之不斷變化，因此機電綜合課程設計的專業(yè)課程作用、目標和課題內容也要不斷變化，緊跟時代。這就需要機電工程專業(yè)的指導老師根據(jù)實際狀況不斷明確和調整機電工程設計課題內容范疇，劃定課題來源范圍，以確保培養(yǎng)出的機械電子工程專業(yè)畢業(yè)生符合國家對機電工程畢業(yè)生所在高校的行業(yè)定位。同時，指導老師也需要以課程培養(yǎng)成效為根本，明確課題內容、設計過程的總體要求，并對指導老師本身提出總體要求，規(guī)范機電工程設計過程。

3）不斷更新和豐富符合實際機電工程設計狀況的課題，形成機電綜合課程設計選題庫。注重吸收最新機電工程技術與思想，更新選題，依據(jù)高校所面向的行業(yè)現(xiàn)狀調整已有課題和不斷凝練新課題，形成機電綜合課程設計選題庫，不斷充實選題庫中的課題數(shù)目、種類，注重機電工程設計選題的技術應用，調整指導教師的教學內容與教學方法，擴大選題范圍，激發(fā)學生機電工程設計興趣。

4）向學生講授機電工程設計觀，給出工程設計邏輯，幫助學生形成良好的設計習慣。指導老師需要深入機電類企業(yè)，不斷了解我國機電工程領域中的實際工程設計過程、觀念和對一般工程技術人員的要求，參與企業(yè)機電工程研發(fā)，同時以機電工程領域內著名的技術專家為研究對象，總結他們關于機電工程設計的觀點和良好的工程設計習慣，結合個人的體會和實際工程設計經驗，向學生講授機電工程設計觀、工程設計邏輯、工程設計習慣及注意事項，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

5）明確選題關鍵環(huán)節(jié)，并形成跟蹤檢查措施。根據(jù)機電綜合課程設計的整個過程，明確總體上的關鍵環(huán)節(jié)及其不同側重點處的關鍵細節(jié)，同時確定不同課題的相關關鍵環(huán)節(jié)，提醒學生注意事項。為了確保總體進度，指導教師需要衡量學生的總體選題難度，提出并形成符合學生實際狀況的跟蹤檢查措施，整體把控學生機電工程設計的工作安排，促使學生聚焦工程設計訓練，重點檢查和幫助進度較慢或者工程設計吃力的學生。

6）形成既重視機電綜合課程設計的過程又重視機電綜合課程設計結果的考核。過程是結果的基礎，結果是過程發(fā)展的產物，因此培養(yǎng)學生的機電工程設計能力要重視工程設計過程，也要重視工程設計效果，形成比較客觀并符合實際狀況的考核內容，達到提高機電綜合課程設計教學質量的目的。對于考核方式，指導教師需要根據(jù)學生的出勤情況、設計過程與進展、現(xiàn)場答辯情況、操作演示（依課題而定）、技術文件、學生自評與互評等情況，給出結論如嚴重不合格、不太合格和合格等，同時提出修改意見和建議。

3 結束語

“強化基礎、突出實踐、重在素質、面向創(chuàng)新”是國家面向本科生人才培養(yǎng)的指導方針。作者從中原工學院所提供的實際教學條件出發(fā)，積極探索了機電綜合課程設計專業(yè)課程的教學內容和教學方法，初步形成了機電綜合課程設計的選題庫，調整、補充和細化了該專業(yè)課程的相關環(huán)節(jié)，向學生講授了機電工程設計觀點與工程設計邏輯，培養(yǎng)了學生的工程設計能力，取得了良好的顯著效果。依據(jù)作者對教學內容和教學方法的探索，提出了上述6條個人建議。

筆者認為，機電綜合課程設計的專業(yè)課程重在培養(yǎng)大學生的機電工程設計能力和工程創(chuàng)新精神，而非強迫學生進行內容創(chuàng)新。同時，指導老師需要親自從事一些機電工程設計工作，從實際出發(fā)擺脫虛擬課題的做法，避免設計工作與實際工程狀況嚴重脫節(jié)的狀況出現(xiàn)，并向機電工程專業(yè)本科生強調機電工程性設計的重要性，而非學術研究。