面向新工科的機(jī)械研究生人才培養(yǎng)交叉課程模式探索

趙昕玥 何再興 劉振宇

摘 ?要：相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械人才，未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)課程內(nèi)容單一，知識(shí)點(diǎn)陳舊，已經(jīng)不再適用于新工科背景下的機(jī)械研究生。因此，原課程從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式三個(gè)方面改革，旨在培養(yǎng)研究生的交叉學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力、交叉學(xué)科算法研究能力、軟件運(yùn)用與開(kāi)發(fā)實(shí)踐能力、文獻(xiàn)查閱能力以及綜述撰寫(xiě)能力。首先，在教學(xué)內(nèi)容改革方面，整合機(jī)械工程研究生研究以及工程實(shí)踐所需的多學(xué)科交叉前沿技術(shù)。其次，在教學(xué)方式改革方面，采用授課英語(yǔ)和漢語(yǔ)相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合、個(gè)人鉆研與分組討論相結(jié)合的方式。最后，在考核方式改革方面，摒棄傳統(tǒng)卷面考試，采用上臺(tái)匯報(bào)及編程作業(yè)相融合的形式。通過(guò)制定評(píng)估方案且經(jīng)實(shí)踐證明，上述改革對(duì)提高機(jī)械研究生能力有一定作用。

關(guān)鍵詞：新工科;教學(xué)改革;交叉課程

中圖分類(lèi)號(hào)：C961 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2022）18-0162-04

Abstract： Different from the traditional mechanical students， the "new industries" need students with strong practical ability， strong innovation ability and international competitiveness. The traditional content of computer-aided technology is old and not rich enough， which is no longer suitable for the new mechanical graduate students. Therefore， the new course starts from the aspects of teaching content， teaching mode and reform of examination， to cultivate the interdisciplinary knowledge ability， algorithm research ability， software application ability， literature review ability and review writing ability of postgraduates. Firstly， in the aspect of teaching content， several interdisciplinary technologies required by mechanical students are integrated. Secondly， in the reform of teaching mode， the combination of bilingual， in class and extracurricular， theory and practice， personal research and group discussion are adopted. Finally， in terms of the reform of examination， the traditional examination is abandoned， and the form of reporting and programming is adopted. Practice has proved that the above reform can improve the abilities of mechanical graduate students greatly.

Keywords： new engineering; teaching reform; interdisciplinary

在新工科建設(shè)背景下，國(guó)家對(duì)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提出更高的要求。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)課程內(nèi)容單一，知識(shí)點(diǎn)陳舊，不適合新工科背景下的機(jī)械研究生。為提升機(jī)械類(lèi)研究生的創(chuàng)新能力以適應(yīng)新工科的要求，探討如何將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程與新興的人工智能、模式識(shí)別等學(xué)科交叉融合顯得意義重大。因此，為了進(jìn)一步深化機(jī)械專(zhuān)業(yè)研究生培養(yǎng)模式改革，讓學(xué)生更好地掌握先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，了解學(xué)科前沿科技，本文從教學(xué)改革思路、教學(xué)改革方案，包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式等方面開(kāi)展一些教學(xué)探索和嘗試。

一、教學(xué)改革思路

新工科專(zhuān)業(yè)，主要指針對(duì)新興產(chǎn)業(yè)的專(zhuān)業(yè)，以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心，包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實(shí)、智能科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)工科專(zhuān)業(yè)[1]。新工科專(zhuān)業(yè)是以智能制造、云計(jì)算、人工智能、機(jī)器人等用于傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)的升級(jí)改造，相對(duì)于傳統(tǒng)的工科人才，未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才[2]。

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)面向機(jī)械專(zhuān)業(yè)研究生，該課程內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制（CAQ）及計(jì)算機(jī)輔助繪圖等[3]。課程內(nèi)容單一，知識(shí)點(diǎn)陳舊，不適合新工科背景下的機(jī)械研究生。本校教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)試講、調(diào)研、分析和總結(jié)，將課程內(nèi)容進(jìn)一步升級(jí)，不再局限于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的范疇。在提煉、濃縮原有課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加與機(jī)械學(xué)科密切相關(guān)的其他交叉前沿技術(shù)，包括虛擬現(xiàn)實(shí)及其應(yīng)用技術(shù)、工程數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、人工智能與圖像處理技術(shù)等，并更名為工信交叉前沿技術(shù)。通過(guò)對(duì)以上交叉前沿技術(shù)知識(shí)進(jìn)行講授和實(shí)踐訓(xùn)練，意在提升學(xué)生的綜合知識(shí)體系及五大方面的能力，主要包括。

1. 交叉學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力。本課程是機(jī)械專(zhuān)業(yè)研究生課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課和從事本專(zhuān)業(yè)的前沿科研與生產(chǎn)工作必備的理論及應(yīng)用基礎(chǔ)。該課程主要包括CAD/CAE/CAM、工程信息可視化、圖像處理、機(jī)器視覺(jué)及模式識(shí)別等知識(shí)，囊括了在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及計(jì)算機(jī)信息領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛和最重要的前沿技術(shù)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)領(lǐng)域中的基本概念和基本理論，了解其最新發(fā)展和一些相關(guān)的應(yīng)用研究，為今后的項(xiàng)目研究和論文撰寫(xiě)提供堅(jiān)實(shí)的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。

2. 交叉學(xué)科算法研究能力。新工科背景下的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的核心之一是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，其中最重要的內(nèi)容就是算法的研究與實(shí)現(xiàn)[4]。本課程通過(guò)講授其中前沿技術(shù)最新的算法原理，鼓勵(lì)學(xué)生自主思考，并讓學(xué)生結(jié)合自己的科研方向，學(xué)習(xí)現(xiàn)有經(jīng)典算法的原理，了解算法創(chuàng)新產(chǎn)生的根源，結(jié)合科研活動(dòng)實(shí)踐，嘗試研究新的算法來(lái)解決科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，培養(yǎng)機(jī)械學(xué)科學(xué)生的算法研究能力，符合我國(guó)的制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、智能制造戰(zhàn)略的人才需求。

3. 軟件運(yùn)用與開(kāi)發(fā)實(shí)踐能力。著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)CAD/CAM/CAE以及圖像處理/模式識(shí)別技術(shù)等機(jī)械領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛和重要的交叉技術(shù)的基本概念、重要理論及實(shí)際應(yīng)用的理解，能正確地、較熟練地進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、分析和圖像處理，并掌握相關(guān)軟件的基本操作、程序的編寫(xiě)，具備基本的軟件開(kāi)發(fā)能力。培養(yǎng)機(jī)械學(xué)科研究生的新工科交叉技術(shù)相關(guān)軟件運(yùn)用與開(kāi)發(fā)能力，對(duì)促進(jìn)學(xué)生今后的項(xiàng)目研究以及畢業(yè)后的快速適應(yīng)工作均大有裨益。

另外，除了掌握這些前沿技術(shù)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，機(jī)械研究生還需要有一定的科研論文撰寫(xiě)能力。學(xué)位論文是研究生學(xué)術(shù)水平和能力素質(zhì)的主要體現(xiàn)，是研究生取得學(xué)位的關(guān)鍵成果，是研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)志。改革后的課程對(duì)提高機(jī)械研究生的論文撰寫(xiě)能力主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，創(chuàng)新是論文的靈魂，而創(chuàng)新的來(lái)源往往是先進(jìn)技術(shù)，因此，學(xué)習(xí)交叉前沿學(xué)科知識(shí)，更有利于機(jī)械研究生了解創(chuàng)新的過(guò)程與創(chuàng)新的方法，獲取創(chuàng)新的源泉。另一方面，還需注重培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力和綜述撰寫(xiě)能力，這些均是學(xué)位論文的基礎(chǔ)和重要內(nèi)容。

1. 文獻(xiàn)查閱能力。通過(guò)改革后課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握從大量文獻(xiàn)中針對(duì)性檢索所需內(nèi)容和信息搜索的能力，熟悉前沿技術(shù)文獻(xiàn)的查找方法和資料的積累方法，在查找的過(guò)程中也擴(kuò)大了知識(shí)面。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生閱讀外文文獻(xiàn)的能力，以適應(yīng)在未來(lái)科研中查閱英文文獻(xiàn)的需要。

2. 綜述撰寫(xiě)能力。文獻(xiàn)綜述撰寫(xiě)能力是新工科下機(jī)械研究生需要培養(yǎng)的一項(xiàng)重要技能，文獻(xiàn)綜述的作用在于介紹研究的現(xiàn)狀。改革課程通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生在搜集整理與利用文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述，提高學(xué)生歸納、分析、綜合寫(xiě)作能力，有利于獨(dú)立工作能力和科研能力的提高，對(duì)以后研究的選題、開(kāi)題、研究等研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)均有重要的作用。

二、教學(xué)改革方案

新工科環(huán)境對(duì)機(jī)械研究生的知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐能力提出了更高的要求，這導(dǎo)致了目前落后的教學(xué)內(nèi)容及方式與社會(huì)對(duì)機(jī)械研究生的能力要求之間的矛盾。為了達(dá)到上述教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)從教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方式以及課程考核方式等方面開(kāi)展了教學(xué)探索和嘗試，在提升研究生培養(yǎng)質(zhì)量方面效果顯著。

（一）教學(xué)內(nèi)容改革

研究生的教學(xué)不同于本科生，研究生以做研究搞科研為主，需要更廣闊的視野以及和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力[5]。原有的課程內(nèi)容過(guò)于單一和陳舊，對(duì)于研究生來(lái)說(shuō)，知識(shí)體系已經(jīng)不足以滿足其需求，因此改革內(nèi)容整合了機(jī)械工程研究生研究以及工程實(shí)踐所需的多項(xiàng)交叉前沿技術(shù)，包括CAD/CAE/CAM、科學(xué)計(jì)算與工程信息可視化、圖像處理、機(jī)器視覺(jué)及模式識(shí)別等多種工程領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)知識(shí)。改革后的課程可密切結(jié)合機(jī)械及信息技術(shù)前沿，給學(xué)生帶來(lái)最完善的知識(shí)體系和最先進(jìn)的技術(shù)內(nèi)容。本課程為2學(xué)分，總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，一共設(shè)置八章內(nèi)容，教學(xué)章節(jié)安排見(jiàn)表1，每一章節(jié)具體內(nèi)容以及主要學(xué)習(xí)意義如下。

表1 教學(xué)計(jì)劃安排表

1. 第一章為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（CAX）作為核心技術(shù)，用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試等過(guò)程，輔助人們?cè)谔囟☉?yīng)用領(lǐng)域內(nèi)完成任務(wù)。CAX是CAD、CAE、CAM、CAPP、PDM的統(tǒng)稱(chēng)。本講通過(guò)講授CAX技術(shù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)等，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)其實(shí)際項(xiàng)目需求掌握計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化方面的前沿技術(shù)。

2. 第二章為虛擬現(xiàn)實(shí)及其應(yīng)用技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立人工構(gòu)造的三維虛擬環(huán)境， 用戶(hù)以自然的方式與虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行交互作用、相互影響， 極大擴(kuò)展了人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界， 模擬和適應(yīng)世界的能力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在仿真訓(xùn)練、工業(yè)設(shè)計(jì)、交互體驗(yàn)等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域解決了一些重大或普遍性需求， 虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)通過(guò)真實(shí)世界和虛擬環(huán)境的合成降低了三維建模的工作量， 借助真實(shí)場(chǎng)景及實(shí)物提高了用戶(hù)體驗(yàn)感和可信度， 促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。本講講授虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的軟硬件技術(shù)、新的建模技術(shù)、渲染技術(shù)、交互技術(shù)、注冊(cè)定位技術(shù)，提高學(xué)生的算法研究能力。

3. 第三章為工程數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。數(shù)據(jù)可視化的主要任務(wù)是將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為一種視覺(jué)形式，其充分利用人們對(duì)可視模式快速識(shí)別的自然能力?？梢暬瘜⑷四X與計(jì)算機(jī)這兩個(gè)最強(qiáng)大的信息處理系統(tǒng)聯(lián)系在一起。可視界面使得我們能夠更有效地觀察、操縱、研究、瀏覽、探索、過(guò)濾、對(duì)比與理解大規(guī)模數(shù)據(jù)，并與之方便交互，從而可以極其有效地發(fā)現(xiàn)隱藏在信息內(nèi)部的特征和規(guī)律。可視化是一種計(jì)算的方法，它把符號(hào)或數(shù)字轉(zhuǎn)換成幾何信息，使得研究人員可以觀看他們的模擬與計(jì)算情況。本講通過(guò)講授數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，要求學(xué)生查閱相關(guān)科技文獻(xiàn)，撰寫(xiě)機(jī)械領(lǐng)域中數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的研究綜述，提高其綜述撰寫(xiě)能力，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)其實(shí)際項(xiàng)目需求研究新的可視化技術(shù)，提高其算法研究能力。

4. 第四章為圖像復(fù)原與重建技術(shù)。圖像處理在機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，獲取清晰和準(zhǔn)確的零件或設(shè)備圖像對(duì)后續(xù)的處理非常重要。但是，由于攝像設(shè)備和環(huán)境的限制，獲取圖像的質(zhì)量有時(shí)并不高，失去了圖像本來(lái)的面目。圖像復(fù)原技術(shù)的主要目的是以預(yù)先確定的目標(biāo)來(lái)改善圖像，利用退化現(xiàn)象的某種先驗(yàn)知識(shí)來(lái)復(fù)原被退化的圖像。本講通過(guò)講授最經(jīng)典以及最先進(jìn)的圖像復(fù)原與重建技術(shù)及相關(guān)算法，豐富學(xué)生這一方向的交叉學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生思考相關(guān)的算法改進(jìn)，提高其算法研究能力。

5. 第五章為小波和多分辨率處理技術(shù)。機(jī)械領(lǐng)域的目標(biāo)尺度差別巨大，大至飛機(jī)輪船，小至齒輪螺釘。如果目標(biāo)的尺寸較大或?qū)Ρ榷容^高，只需要粗略的觀察就足夠了;如果目標(biāo)的尺寸較小或者對(duì)比度較低，那么我們需要用較高的分辨率來(lái)研究它們。但是，當(dāng)尺寸較大與尺寸較小的目標(biāo)同時(shí)存在時(shí)，則需要多分辨率來(lái)處理，小波變換是最重要的一種多分辨率分析方法。本講通過(guò)講授這方面的知識(shí)，轉(zhuǎn)變學(xué)生長(zhǎng)期以來(lái)在單一尺度下解決問(wèn)題的慣性思維，了解從單一尺度到多尺度（多分辨率）處理的創(chuàng)新過(guò)程，激發(fā)在項(xiàng)目研究中的創(chuàng)新思維，并通過(guò)小波變換多分辨率處理算法的編程實(shí)踐，提高其軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐能力。

6. 第六章為圖像表示與描述技術(shù)。在獲取機(jī)器、設(shè)備、零件或產(chǎn)品等的圖像后，需要計(jì)算機(jī)對(duì)這些圖像做出理解、判斷和處理。然而，對(duì)計(jì)算機(jī)而言，這些圖像只是一個(gè)或多個(gè)二維矩陣，計(jì)算機(jī)難以理解與處理。因此需要對(duì)圖像或圖像中的部分像素集合進(jìn)行表示與描述，將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠處理的圖像描述子（圖像特征）。本講通過(guò)講授圖像描述子的類(lèi)型以及各類(lèi)型經(jīng)典描繪子，要求學(xué)生選擇一到兩種描述子進(jìn)行軟件編程實(shí)現(xiàn)，提高軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐能力;并引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)科技文獻(xiàn)，了解描述子研究的最新成果，提高其文獻(xiàn)查閱能力。

7. 第七章為目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別技術(shù)。對(duì)圖像中的零件、設(shè)備或產(chǎn)品進(jìn)行識(shí)別是機(jī)械制造過(guò)程中最重要、也是最終的視覺(jué)處理環(huán)節(jié)。其實(shí)質(zhì)是一個(gè)模式識(shí)別問(wèn)題：在機(jī)械設(shè)備故障監(jiān)測(cè)中，需要判斷圖像中的設(shè)備處于正常還是異常狀態(tài);在產(chǎn)品缺陷檢測(cè)中，需要判斷產(chǎn)品是否存在缺陷以及缺陷的嚴(yán)重程度;在機(jī)器人的視覺(jué)引導(dǎo)中，需要判斷圖像中的對(duì)象是否為待操作的目標(biāo)。本講通過(guò)講授目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別的常用及先進(jìn)技術(shù)，要求學(xué)生查閱相關(guān)科技文獻(xiàn)，撰寫(xiě)機(jī)械領(lǐng)域中目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別技術(shù)的研究綜述，提高其綜述撰寫(xiě)能力，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)其實(shí)際項(xiàng)目需求研究新的檢測(cè)與識(shí)別方法，提高其算法研究能力。

8. 第八章為研討課，通過(guò)前7次課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自主搜集資料，結(jié)合課程知識(shí)點(diǎn)與學(xué)習(xí)感悟制作5分鐘 PPT，在研討課上進(jìn)行匯報(bào)、討論，激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)。

（二）教學(xué)方式改革

為了配合教學(xué)內(nèi)容的改革，教學(xué)方式改革主要從四個(gè)方面進(jìn)行。

首先，在授課語(yǔ)言方面，為了培養(yǎng)機(jī)械研究生的國(guó)際視野和英語(yǔ)聽(tīng)看能力，本課程采用英語(yǔ)和漢語(yǔ)相結(jié)合的雙語(yǔ)教學(xué)方式，在保證課程課件為全英文的同時(shí)，為學(xué)生講解時(shí)采用了英語(yǔ)漢語(yǔ)雙語(yǔ)教學(xué)，由國(guó)外留學(xué)回來(lái)的教師授課，這樣在向?qū)W生傳授專(zhuān)業(yè)知識(shí)同時(shí)，還可以提高學(xué)生的英語(yǔ)閱讀及聽(tīng)力水平，使其掌握一些專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)詞匯以及專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)表達(dá)方法。

同時(shí)，在課堂形式方面，采用課內(nèi)與課外相結(jié)合的方式，由于現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)資源的搜索能力至關(guān)重要，知識(shí)的獲取形式也不再只依賴(lài)?yán)蠋熣n堂講課，老師的作用為引領(lǐng)學(xué)生入門(mén)，本課程的學(xué)習(xí)除了課堂內(nèi)老師講授，圍繞該知識(shí)點(diǎn)，課外學(xué)生還需要利用互聯(lián)網(wǎng)自己檢索相關(guān)信息自己學(xué)習(xí)，并且以撰寫(xiě)論文和制作匯報(bào)PPT的形式加以檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。

其次，采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，課程學(xué)習(xí)不局限于書(shū)本文獻(xiàn)的理論學(xué)習(xí)，在相關(guān)章節(jié)中，還需要學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)算法自己動(dòng)手完成實(shí)際的程序編寫(xiě)，提高解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。除了理論知識(shí)，教師在授課內(nèi)容中也會(huì)以自身參與項(xiàng)目為例，以實(shí)踐工程角度出發(fā)，啟發(fā)學(xué)生。

最后，采用個(gè)人鉆研與分組討論相結(jié)合的方式，課程的最后會(huì)安排一次研討課，除了需要學(xué)生課下自己查資料學(xué)習(xí)，也需要和其他同學(xué)相配合完成最后的課程展示，并在最后一次課時(shí)小組以匯報(bào)答辯的形式闡述討論結(jié)果。這樣可以鼓勵(lì)學(xué)生在個(gè)人學(xué)習(xí)的同時(shí)，和小組成員共同討論，互相學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步，提高團(tuán)隊(duì)合作能力，且知識(shí)的學(xué)習(xí)更加多樣化。

（三）考核方式改革

研究生的培養(yǎng)是為了給社會(huì)輸送優(yōu)秀的人才，原有的卷面應(yīng)試考試已經(jīng)不能對(duì)研究生的能力進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)和考核。本課程摒棄傳統(tǒng)卷面考試方式，從應(yīng)用的角度出發(fā)，采用上臺(tái)匯報(bào)及編程作業(yè)相融合的形式。

首先，學(xué)生需要自己查閱文獻(xiàn)形成具有獨(dú)特見(jiàn)解的論文報(bào)告及答辯PPT，并以小組的形式在課程末進(jìn)行答辯，學(xué)生搜索文獻(xiàn)撰寫(xiě)報(bào)告能力及口頭表達(dá)能力均可以得到提高。其次，每個(gè)學(xué)生需獨(dú)立完成和課程內(nèi)容相關(guān)的程序編寫(xiě)，需要靈活應(yīng)用課程中學(xué)到相關(guān)算法，在算法編程中，鼓勵(lì)學(xué)生采用創(chuàng)新算法，對(duì)于有潛力的算法教師會(huì)幫助學(xué)生整理成科技論文以及專(zhuān)利，在國(guó)內(nèi)外期刊上投稿發(fā)表，大大鍛煉了學(xué)生的編程能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。

雖然考核方式不設(shè)限，不是以卷面考察，但通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)答辯、論文的撰寫(xiě)以及編程作業(yè)的完成均可看出學(xué)生是否對(duì)所學(xué)技術(shù)知識(shí)有所掌握，是否掌握了文獻(xiàn)閱讀、論文撰寫(xiě)以及程序編寫(xiě)的能力。雖然對(duì)學(xué)生素質(zhì)的某些培養(yǎng)可能無(wú)法短時(shí)間看出來(lái)，但是通過(guò)一年的后續(xù)追蹤，通過(guò)分發(fā)調(diào)查問(wèn)卷的形式可以判斷本課程是否能夠幫助學(xué)生科研素質(zhì)有所提升，上過(guò)本課程的學(xué)生是否比沒(méi)上過(guò)本課程的學(xué)生在后續(xù)科研進(jìn)展中上手更快，更容易切入導(dǎo)師布置的課題。

（四）教學(xué)改革是否有效的評(píng)估方案

為了評(píng)估上述改革方案是否有效，從培養(yǎng)學(xué)生的五個(gè)能力方面制定了相應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)。在評(píng)估交叉學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力方面需要學(xué)生在CAD/CAE/CAM、工程信息可視化方面，重點(diǎn)熟悉其中一個(gè)方向的主流技術(shù)，在圖像處理、機(jī)器視覺(jué)及模式識(shí)別方面，重點(diǎn)熟悉其中一個(gè)方向的主流算法。在評(píng)估算法研究能力方面，學(xué)生需要能夠?qū)τ?jì)算機(jī)輔助技術(shù)中的一個(gè)方向的主流算法提出自己的獨(dú)立見(jiàn)解，并且能夠分析某一個(gè)重要算法的原創(chuàng)貢獻(xiàn)，同時(shí)能夠提出一種具有一定原創(chuàng)性的算法，或?qū)ΜF(xiàn)有算法進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)。在軟件運(yùn)用與開(kāi)發(fā)實(shí)踐能力方面，學(xué)生需要熟練掌握一種主流CAD/CAE/CAM/VR/工程信息可視化應(yīng)用軟件，并能夠采用C++編出圖像處理、機(jī)器視覺(jué)及模式識(shí)別方向指定內(nèi)容的算法程序，并對(duì)代碼進(jìn)行必要的注釋。在文獻(xiàn)查閱能力方面，學(xué)生要以7講中的其中一講為主題，每名學(xué)生精讀閱讀前沿文獻(xiàn)資料10篇以上，每名學(xué)生總結(jié)所了解的算法或技術(shù)，將其合理分類(lèi)，且每名學(xué)生綜合所閱讀的前沿文獻(xiàn)資料，做課堂匯報(bào)1次。在綜述撰寫(xiě)能力方面，要求每名學(xué)生以一個(gè)方向?yàn)橹黧w，撰寫(xiě)一篇不少于3 000字的綜述，綜述中的參考文獻(xiàn)能夠達(dá)到30篇以上，且綜述中技術(shù)分類(lèi)合理、技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)到位。通過(guò)一年的試講以及評(píng)估方案的評(píng)估，證明本教學(xué)改革是有效的，研究生的相關(guān)能力確實(shí)得到提高。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文從多年來(lái)指導(dǎo)研究生的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，針對(duì)性地構(gòu)建了計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)全新的授課內(nèi)容，與學(xué)生現(xiàn)有的課程內(nèi)容互相補(bǔ)充。課程內(nèi)容豐富多樣，囊括了CAD/CAE/CAM、工程信息可視化、圖像處理、機(jī)器視覺(jué)及模式識(shí)別等多種工程領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)知識(shí)。課程內(nèi)容先進(jìn)，不限于傳統(tǒng)書(shū)本內(nèi)容。并且為了順應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的改革，課程教學(xué)方式以及考核方式都做了相應(yīng)的調(diào)整，經(jīng)實(shí)踐證明，這些改革方法在提高機(jī)械研究生交叉學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力、交叉學(xué)科算法研究能力、軟件運(yùn)用與開(kāi)發(fā)實(shí)踐能力、文獻(xiàn)查閱及綜述撰寫(xiě)能力等方面產(chǎn)生一定的有益幫助，在提升新工科背景下的機(jī)械研究生培養(yǎng)質(zhì)量方面具有一定的意義。

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