以學(xué)科競賽推動應(yīng)用型機械工程人才的培養(yǎng)

彭曉君,阮銘業(yè),鄧洪超,董克權(quán)

（肇慶學(xué)院 機械與汽車工程學(xué)院，廣東 肇慶 526061）

作為地方高等院校，應(yīng)緊密結(jié)合地方經(jīng)濟發(fā)展的需求，以培養(yǎng)服務(wù)地方經(jīng)濟的人才作為教學(xué)改革的方向和目標(biāo).近年來，通過對肇慶當(dāng)?shù)仄髽I(yè)的走訪和調(diào)研得知，企業(yè)希望機械類專業(yè)的畢業(yè)生能具備更強的專業(yè)應(yīng)用能力及工程實踐能力.本文中，筆者討論了如何在機械類專業(yè)中開展分階段的學(xué)科競賽，以此推動實踐教學(xué)改革的進行，為地方企業(yè)培養(yǎng)符合應(yīng)用型人才需求的畢業(yè)生.

1 地方院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變的背景

長期以來，我國高校對本科生的培養(yǎng)目標(biāo)定位于研究型人才的層次.隨著國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展，社會各界對人才需求的層次發(fā)生了變化，特別是企業(yè)界，希望有更多具備科學(xué)理論水平同時又具備實踐應(yīng)用能力的人才，參與到社會的大生產(chǎn)中.

根據(jù)社會對人才需求的轉(zhuǎn)變，2015年10月21日，國家教育部、國家發(fā)展改革委員會及財政部聯(lián)合發(fā)布《引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》，明確了地方院校在應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)變中的重要作用，給出了相應(yīng)的指導(dǎo)思想和基本思路，并具體地提出了轉(zhuǎn)型發(fā)展的主要任務(wù).由此可見，地方院校人才培養(yǎng)向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，既是社會發(fā)展的要求，也是國家賦予的使命.

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，不能只是簡單地進行課程調(diào)整，而是應(yīng)該以社會經(jīng)濟發(fā)展需求為依托，尤其需要結(jié)合地方經(jīng)濟發(fā)展的特點，努力建立理論教學(xué)與實踐教學(xué)進一步融合的教學(xué)體系.《高等教育法》明確規(guī)定：“高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才”［1］.地方院校通常兼具為地方經(jīng)濟建設(shè)培養(yǎng)人才的職能任務(wù)，因此，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型過程中，應(yīng)該走在最前面.肇慶學(xué)院長期以來為肇慶地區(qū)培養(yǎng)了大批各行各業(yè)的經(jīng)濟建設(shè)人才，為了達(dá)到教育部所提出“全面提高學(xué)校服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的能力”之指導(dǎo)思想目標(biāo)[2]，肇慶學(xué)院以實踐教學(xué)改革為途徑，積極調(diào)整各專業(yè)的培養(yǎng)方案，力求將應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型體現(xiàn)在常規(guī)的教學(xué)任務(wù)中.

2 機械類專業(yè)實踐教學(xué)改革的特點

在機械類專業(yè)教學(xué)中，大多設(shè)置了豐富的實踐環(huán)節(jié)，除了專業(yè)課程會開出相應(yīng)的實驗課外，還開設(shè)了測繪、機械原理課程設(shè)計、機械設(shè)計課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)等一系列獨立實踐課程.然而，通過對學(xué)生專業(yè)技能的掌握情況進行分析，發(fā)現(xiàn)多數(shù)機械類專業(yè)學(xué)生的工程綜合能力比較薄弱，解決實際問題的能力沒有得到真正提高.究其原因，主要是由于機械類專業(yè)的實踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)體系非常細(xì)致，執(zhí)行過程按部就班，學(xué)生的主觀能動性無法得到充分發(fā)揮.全國高校機械類專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容幾乎一致，而且實踐任務(wù)、實踐手段都比較陳舊落后，與時代發(fā)展要求相脫節(jié).我們需要設(shè)計能符合工程發(fā)展需要的題目，減少各種約束，為學(xué)生提供更加開放的實踐條件，鼓勵學(xué)生從事更接近生活、生產(chǎn)的實踐活動，這是現(xiàn)階段機械類專業(yè)實踐教學(xué)改革所能采取的主要手段.

實踐教學(xué)與實驗課、實習(xí)課有密切的聯(lián)系，但是不能認(rèn)為實驗課、實習(xí)課就是實踐教學(xué)的全部內(nèi)容.通過對多年實踐教學(xué)指導(dǎo)經(jīng)驗的總結(jié)，筆者認(rèn)為機械類專業(yè)實踐教學(xué)改革應(yīng)該具備連貫性、進階性、時代性、社會性、開放性等特點：

1）具有連貫性.貫穿整個專業(yè)學(xué)習(xí)過程的實踐教學(xué)改革，可以在不同階段為學(xué)生提供實踐機會.機械專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容，更多地來自實踐經(jīng)驗的總結(jié).能夠為不同學(xué)習(xí)階段的學(xué)生提供實踐機會，可以幫助學(xué)生不斷自我檢驗專業(yè)知識，從而使其保持濃厚的學(xué)習(xí)動力和興趣.

2）具有進階性.機械專業(yè)知識的學(xué)習(xí)是一個由淺入深的過程，因此，實踐教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)該能體現(xiàn)工程實踐不同階段的難度要求.學(xué)生的創(chuàng)造能力也能在這種進階的實踐中得以體現(xiàn)并提高.

3）具有時代性.從20世紀(jì)90年代開始，機械行業(yè)的設(shè)計工具、制造設(shè)備得到了高速發(fā)展.迄今為止，參數(shù)化設(shè)計工具、數(shù)字化設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了機械行業(yè)，而且隨著工業(yè)4.0的提出，機械行業(yè)的發(fā)展將會進入一個更快的發(fā)展階段.機械類專業(yè)的教學(xué)改革，應(yīng)盡可能建立在上述先進技術(shù)的實踐手段上，這樣學(xué)生所掌握的技能才會是先進的.

4）具有社會性.實踐教學(xué)的內(nèi)容，應(yīng)建立在社會生活和生產(chǎn)要求基礎(chǔ)上.脫離了社會需要，盲目從事過于超前的實踐活動，對于應(yīng)用型人才培養(yǎng)是弊大于利的.

5）具有開放性.實踐教學(xué)以學(xué)生實踐專業(yè)知識為目標(biāo)，但是不該約束學(xué)生使用的專業(yè)技術(shù)工具.我們要為學(xué)生營造開放實踐環(huán)境，允許學(xué)生自主選擇實踐方法，這樣可以有效提高學(xué)生的實踐興趣及主觀能動性.

3 學(xué)科競賽在機械類專業(yè)實踐教學(xué)中的重要性

所謂學(xué)科競賽，是建立在學(xué)科專業(yè)知識基礎(chǔ)上，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，以提高實其踐能力為主要目的，創(chuàng)造性地完成任務(wù)的專業(yè)競賽.我們可以通過短期的競賽目標(biāo)刺激學(xué)生，讓學(xué)生在完成競賽任務(wù)的過程中不斷地發(fā)現(xiàn)問題，并嘗試綜合利用專業(yè)知識解決問題，從而使其實踐能力得到鍛煉.

近年來，學(xué)科競賽在機械類專業(yè)實踐教學(xué)過程中，起到越來越重要的作用.2004年開始，經(jīng)教育部高等教育司批準(zhǔn)，教育部高等學(xué)校機械學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會每2年主辦一屆“全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽”.大賽的目的在于提高學(xué)生的綜合設(shè)計能力與協(xié)作精神；加強學(xué)生動手能力的培養(yǎng)和工程實踐的訓(xùn)練，提高學(xué)生針對實際需求進行機械創(chuàng)新、設(shè)計、制作的實踐工作能力，吸引、鼓勵廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動，為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造條件[3].作為機械類專業(yè)的全國性學(xué)科競賽，這一賽事多年來吸引了各高校機械專業(yè)學(xué)生的積極參與，也吸引到了國內(nèi)外企業(yè)的關(guān)注.競賽現(xiàn)已成為展現(xiàn)我國機械類學(xué)生綜合實踐能力的舞臺.各省、各高校為了充分發(fā)揮大賽的作用，為學(xué)生提供連續(xù)性的實踐平臺，每年都會舉辦相應(yīng)的機械學(xué)科創(chuàng)新競賽.從近年來的競賽成果看，學(xué)生作品的水平不斷提高，結(jié)構(gòu)性、工藝性更為合理.此外，競賽受到的社會關(guān)注度也不斷提升，不少技術(shù)成果在競賽過程中就被企業(yè)相中并購買[4].

4 建立多階段的學(xué)科競賽體制

分階段的學(xué)科競賽，可以為不同年級層次建立短期和長期的學(xué)習(xí)目標(biāo)，對學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)有良好的促進作用.中、低年級的學(xué)生通過初級競賽鞏固專業(yè)基礎(chǔ)，提高了專業(yè)技能，同時還會對高年級的題目進行學(xué)習(xí)、理解，更加明確專業(yè)學(xué)習(xí)的方向及目標(biāo).高年級學(xué)生經(jīng)過中、低年級的基礎(chǔ)訓(xùn)練及實踐，專業(yè)實踐能力得到了系統(tǒng)提高.學(xué)生面對工程問題時，會從專業(yè)的角度進行考慮，優(yōu)化方案并通過實施檢驗方案的科學(xué)性.

肇慶學(xué)院為了能更有效地推動機械類專業(yè)實踐教學(xué)改革的進行，每年分階段開展機械學(xué)科競賽，根據(jù)高、中、低年級學(xué)生的不同專業(yè)水平，設(shè)置不同的競賽任務(wù)，力求做到最大范圍的激勵.分階段機械學(xué)科競賽的目的及具體內(nèi)容詳見表1.

表1 分階段機械學(xué)科競賽的目的及具體內(nèi)容

4.1 專業(yè)基礎(chǔ)技能應(yīng)用競賽

專業(yè)基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練以基本的機械認(rèn)知為目的，旨在讓學(xué)生通過對新的機械設(shè)計手段的學(xué)習(xí)和實際操作，掌握先進的參數(shù)化設(shè)計方法.

在課堂學(xué)習(xí)中，低年級學(xué)生除了工程制圖能力得到了系統(tǒng)訓(xùn)練外，其他的專業(yè)知識還較為薄弱，對機械產(chǎn)品的認(rèn)識還停留在感性認(rèn)識階段.以機械產(chǎn)品的測繪作為競賽內(nèi)容，可以為機械類低年級學(xué)生提供實踐機會，既鍛煉了其工程制圖及零件測繪能力，還讓他們有機會接觸典型的機械零部件產(chǎn)品，對這些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、原理、功能等形成初步的認(rèn)識.在競賽項目設(shè)置上，分為工程制圖及三維制圖2方面.工程制圖要求學(xué)生嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)，對指定的機械零件、部件產(chǎn)品進行精確測繪，目的是通過實踐提高學(xué)生的工程制圖能力以及對相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的使用能力與零件的測繪能力.三維制圖則要求學(xué)生使用參數(shù)化工程軟件，完成更為復(fù)雜的部件或整機模型構(gòu)建，目的在于通過實踐提高學(xué)生的建模能力及對機械結(jié)構(gòu)的分析能力.學(xué)生在參加競賽過程中，需要綜合應(yīng)用工程圖學(xué)、工程軟件應(yīng)用、逆向工程等課程的專業(yè)基礎(chǔ)知識，熟練掌握并應(yīng)用國家相關(guān)的制圖標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，這些可以為今后的機械課程學(xué)習(xí)奠定扎實的技能基礎(chǔ).

4.2 專業(yè)技能應(yīng)用競賽

專業(yè)技能應(yīng)用訓(xùn)練是對前一階段基礎(chǔ)技能的提高，實踐內(nèi)容主要是典型的機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，要求學(xué)生能初步掌握其分析設(shè)計方法.中年級學(xué)生已經(jīng)較為系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了專業(yè)基礎(chǔ)課程，在工程力學(xué)、機械原理等主干課程的支撐下，已經(jīng)具備了分析及設(shè)計機械結(jié)構(gòu)的能力.在競賽項目設(shè)置上，根據(jù)工程實踐的具體案例，為中年級學(xué)生設(shè)置了原理性機構(gòu)的設(shè)計任務(wù).對學(xué)生的要求是根據(jù)任務(wù)設(shè)計機構(gòu)，并通過參數(shù)化設(shè)計軟件對機構(gòu)進行運動分析與動力分析，并進行優(yōu)化設(shè)計.學(xué)生通過參加競賽，掌握了典型的機械機構(gòu)原理，并學(xué)會了應(yīng)用其解決工程問題；同時，還掌握了工程軟件的參數(shù)化設(shè)計技巧，能結(jié)合工程力學(xué)知識優(yōu)化機構(gòu)設(shè)計.

4.3 專業(yè)綜合技能提高應(yīng)用競賽

提升專業(yè)綜合技能的訓(xùn)練，是在之前實踐能力基礎(chǔ)上的綜合應(yīng)用及提高.這個階段的任務(wù)，是讓學(xué)生綜合掌握具有時代特性的機械設(shè)計工具及制造裝備，培養(yǎng)其具備工程實踐要求的能力.

高年級學(xué)生已經(jīng)具備相當(dāng)?shù)膶I(yè)理論知識，并對學(xué)科知識結(jié)構(gòu)有了一定程度的系統(tǒng)化認(rèn)知，具備了解決工程問題的理論基礎(chǔ)，他們?nèi)狈Φ闹皇蔷唧w產(chǎn)品的設(shè)計實踐.我們組織的競賽參照國家及省級大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽題目，結(jié)合企業(yè)的產(chǎn)品要求，設(shè)置出具有工程實踐價值的機械設(shè)計題目.由于題目已經(jīng)與工程實踐接軌，對專業(yè)知識的應(yīng)用及拓展要求較高，所以需要配備必要的指導(dǎo)老師.

在競賽中，學(xué)生可根據(jù)題目的要求發(fā)揮主觀能動性，根據(jù)自身的專業(yè)知識自主選擇設(shè)計方案.評委組先對初步設(shè)計方案的可行性與設(shè)計價值進行評估，并提出修改建議；之后學(xué)生完成第2次設(shè)計，并對設(shè)計結(jié)果進行分析、優(yōu)化，再向評委組提交具體方案.這個階段的競賽，以專業(yè)知識的綜合應(yīng)用及專業(yè)技能的綜合實踐鍛煉為目的，因此要求學(xué)生在作品的設(shè)計、制造等過程中，參照工程實踐的規(guī)范執(zhí)行.具體實施過程如圖1所示.

圖1 參照工程實踐規(guī)范的作品設(shè)計、制造過程

5 分階段學(xué)科競賽對培養(yǎng)方案的影響

為了將分階段的學(xué)科競賽與教學(xué)體系有效結(jié)合起來，肇慶學(xué)院對“機械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)的教學(xué)計劃進行了調(diào)整，每學(xué)期增設(shè)了實踐課程，擴充了實踐教學(xué)的內(nèi)容.實踐課程的設(shè)置，有效地融合了每個階段的專業(yè)課程，并為學(xué)科競賽的開展提供了平臺.

表2 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的設(shè)置

6 總結(jié)及展望

通過對機械類專業(yè)開展分階段的學(xué)科競賽，分階段地實踐專業(yè)理論知識，促使學(xué)生的工程實踐能力在不同學(xué)習(xí)階段都得到鍛煉，有效地推動了實踐教學(xué)改革的進行.通過對地方用人單位的走訪，了解到參加過學(xué)科競賽實踐的學(xué)生，不但專業(yè)知識、專業(yè)技能領(lǐng)先于其他學(xué)生，而且具備更好的適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力及溝通能力，深受用人單位的歡迎.為了保證培養(yǎng)的機械工程應(yīng)用型人才能更好地符合地方經(jīng)濟發(fā)展的要求，需要對地方企業(yè)進行更深入的調(diào)研，努力完善培養(yǎng)方案，進一步調(diào)整課程配置，不斷優(yōu)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié).