高職機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的研究與探索

王敬?丁明偉?張政梅

摘 要：畢業(yè)設(shè)計(jì)是高職工科類專業(yè)非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，但多數(shù)院校照搬本科院校畢業(yè)設(shè)計(jì)的模式，缺乏實(shí)踐性。本文分析了目前高職工科類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀及存在的問題，在調(diào)研互聯(lián)網(wǎng)背景下企業(yè)需求的基礎(chǔ)上，基于產(chǎn)教融合、校企合作，提出了適合高職機(jī)械專業(yè)的“工業(yè)樂高”畢業(yè)設(shè)計(jì)與制作模式，并進(jìn)行了具體的研究與探索。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)教融合 畢業(yè)設(shè)計(jì)模式 “工業(yè)樂高”

課 題：本文系山東省教育科學(xué)規(guī)劃創(chuàng)新素養(yǎng)專項(xiàng)課題一般課題“專創(chuàng)融合視角下智能制造技能型創(chuàng)新人才培養(yǎng)策略研究”（課題編號(hào)：2022CYB337）、山東省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題“《悉尼協(xié)議》視域下高職高端裝備制造高水平專業(yè)群建設(shè)路徑研究與實(shí)踐”（課題編號(hào)：2020ZC343）的階段性研究成果。

高職機(jī)械類專業(yè)的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)明確指出，畢業(yè)設(shè)計(jì)是工程類專業(yè)學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，高質(zhì)量的畢業(yè)設(shè)計(jì)能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合職業(yè)能力。但目前相關(guān)部門對(duì)于高職階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)還沒有專門的規(guī)范和要求，因此職業(yè)院校的畢業(yè)設(shè)計(jì)大多照搬本科院校畢業(yè)設(shè)計(jì)的模式。在產(chǎn)教融合背景下，職業(yè)教育作為一種類型教育，需要探索和研究高職階段畢業(yè)設(shè)計(jì)的獨(dú)特模式。

一、高職院校工科類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀

目前，關(guān)于高職院校畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的研究成果比較多：江南大學(xué)學(xué)者徐穎秦提出以創(chuàng)新基地為依托建立創(chuàng)新型畢業(yè)設(shè)計(jì)模式；學(xué)者李二超探索了基于開放式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的創(chuàng)新型畢業(yè)設(shè)計(jì)模式等，其研究體現(xiàn)了畢業(yè)設(shè)計(jì)以產(chǎn)品為契合點(diǎn)，推動(dòng)校企合作的導(dǎo)向和趨勢(shì)。

學(xué)者曾欣、劉澤敏等人以宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院模具專業(yè)為例進(jìn)行了基于企業(yè)產(chǎn)品的高職模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式改革研究與實(shí)踐，學(xué)者龐興華等人開展了“以產(chǎn)品生產(chǎn)為主線”的機(jī)械類畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的研究與實(shí)踐。

云南工程職業(yè)學(xué)院學(xué)者趙靜以職業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的視角，進(jìn)行了以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)模式研究：以崗位技術(shù)應(yīng)用能力為主線來(lái)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，以完成實(shí)際工程項(xiàng)目為目標(biāo)，將項(xiàng)目任務(wù)拆分到整個(gè)教學(xué)階段的各門課程中，畢業(yè)設(shè)計(jì)作為最終的考核。

學(xué)者文清平以高職焊接專業(yè)為例探討了傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)與基于產(chǎn)品的畢業(yè)設(shè)計(jì)與制作兩種形式的區(qū)別，通過(guò)焊接專業(yè)的實(shí)踐凸顯工程類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)與實(shí)物制作在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的優(yōu)勢(shì)。

學(xué)者王國(guó)東從實(shí)物制作的角度分析了如何提高電子類專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，即實(shí)物制作在選題上要難度適中、真實(shí)，選題可以來(lái)自教師的科研項(xiàng)目、企業(yè)的橫向項(xiàng)目、學(xué)生所簽約的單位，還要為學(xué)生提供實(shí)物制作的平臺(tái)。

綜上所述，國(guó)內(nèi)目前對(duì)高職院校工程類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的研究成果主要分為以下幾類：一是基于團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目式、任務(wù)驅(qū)動(dòng)型、企業(yè)產(chǎn)品型、全生命周期型等不同類型校企聯(lián)合，指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的探索與實(shí)踐；二是基于實(shí)物制作開展的集設(shè)計(jì)、制作、安裝、調(diào)試于一體的畢業(yè)設(shè)計(jì)與制作的流程研究及過(guò)程控制；三是基于產(chǎn)學(xué)研、創(chuàng)新基地、開發(fā)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的機(jī)械設(shè)計(jì)模式改革的案例研究。

二、高職機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)存在的幾方面問題

目前高職機(jī)械類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)模式、選題、設(shè)計(jì)內(nèi)容、畢業(yè)制作載體等各個(gè)方面存在諸多問題。

一是選題缺乏實(shí)際背景，不能有效地解決實(shí)際工程問題。

二是設(shè)計(jì)與制作的流程與企業(yè)真實(shí)的明確客戶需求—設(shè)計(jì)—生產(chǎn)—檢驗(yàn)的制造流程差距較大，不能有效培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力。

三是設(shè)計(jì)與制作周期過(guò)長(zhǎng)，方式落后，不能有效對(duì)接產(chǎn)業(yè)群新技術(shù)、新工藝、新方法。

四是制作成本高，設(shè)計(jì)作品閑置，零部件不能反復(fù)循環(huán)利用。

三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下制造類企業(yè)設(shè)計(jì)與制造模式的變化

近年來(lái)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為實(shí)體經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵，目前我國(guó)大力推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，現(xiàn)有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)超過(guò)80個(gè)，各類工業(yè)App數(shù)量超過(guò)35萬(wàn)個(gè)，基于互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)與制造模式成為制造業(yè)發(fā)展的新動(dòng)能。

“互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)”是一種基于云協(xié)同研發(fā)的新業(yè)態(tài)新模式，能幫助中小微企業(yè)解決裝備水平低、創(chuàng)新能力弱、轉(zhuǎn)型升級(jí)難等痛點(diǎn)難點(diǎn)問題。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)承載了研發(fā)需求定義和拆解、研發(fā)團(tuán)隊(duì)在線定制、跨地域協(xié)同研發(fā)、工業(yè)軟件云應(yīng)用、研發(fā)數(shù)據(jù)公有云存儲(chǔ)等功能。

云制造將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、使用等全生命周期相關(guān)資源的整合與共享服務(wù)。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)巨大的制造資源池將不同需求連接在一起，用戶可以便捷地共享制造資源服務(wù)，降低運(yùn)行成本，提升快速反應(yīng)能力。

云制造包括企業(yè)內(nèi)部“私有云”應(yīng)用和企業(yè)外部“公有云”協(xié)同兩種模式。在一個(gè)大型集團(tuán)企業(yè)內(nèi)部，各種與企業(yè)運(yùn)作有關(guān)的資源，例如設(shè)計(jì)、仿真、設(shè)備等，均可以利用云制造實(shí)現(xiàn)共享，避免或減少重復(fù)投資。

制造業(yè)作為實(shí)體經(jīng)濟(jì)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)深度融合的產(chǎn)業(yè)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)恰恰就是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)從中低端邁向中高端的重要保障和支撐。

筆者通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)高端裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的調(diào)研，了解到在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下制造業(yè)企業(yè)的設(shè)計(jì)與制造流程。在該領(lǐng)域中，各產(chǎn)業(yè)鏈分工明確，很多組件是由供應(yīng)商企業(yè)提供零件及圖紙，零部件在三維建模時(shí)可以像標(biāo)準(zhǔn)件一樣在企業(yè)提供的模型庫(kù)或者共享的制造平臺(tái)上調(diào)用。類似怡合達(dá)、SMC等上游企業(yè)向采購(gòu)企業(yè)提供三維模型庫(kù)，制造云平臺(tái)、3DSource、MISUMI、GearTrax、邁迪網(wǎng)等共享資源平臺(tái)也提供供應(yīng)商模型，注冊(cè)企業(yè)可以直接下載、調(diào)用庫(kù)中零件，進(jìn)行設(shè)計(jì)與裝配，讓設(shè)計(jì)更便捷，縮短了研發(fā)與制造的周期，降低了開發(fā)難度，也節(jié)約了資源。

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)與云制造新業(yè)態(tài)給機(jī)械專業(yè)的教學(xué)帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，也為機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的改革指明了方向。

四、新背景下機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的研究

在現(xiàn)有機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，為解決高職學(xué)生興趣低、難度大、周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、效果差的問題，提升畢業(yè)設(shè)計(jì)與制作的質(zhì)量，強(qiáng)化產(chǎn)教融合、校企合作對(duì)職業(yè)院校改革的引領(lǐng)作用，貼合真實(shí)的生產(chǎn)模式來(lái)優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計(jì)的流程，在畢業(yè)設(shè)計(jì)與制作的過(guò)程中應(yīng)體現(xiàn)以下幾個(gè)基本要素：面向真實(shí)情景的選題設(shè)計(jì)、跨學(xué)科的知識(shí)融合、基于核心零件創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)物制作、小組合作探究學(xué)習(xí)形式、雙導(dǎo)師對(duì)過(guò)程的監(jiān)控反饋機(jī)制、以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的教育理念?；谏鲜鲆氐囊?，筆者研究了 “工業(yè)樂高”的畢業(yè)設(shè)計(jì)與制作模式。

第一，基于企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目的實(shí)際工程問題進(jìn)行選題，把畢業(yè)設(shè)計(jì)作為深化校企合作、協(xié)同育人的重要環(huán)節(jié)。

第二，借鑒企業(yè)供應(yīng)鏈協(xié)同設(shè)計(jì)的理念，在模型設(shè)計(jì)階段，學(xué)生可選用供應(yīng)商提供的插件或互聯(lián)網(wǎng)公開資源、降低畢業(yè)設(shè)計(jì)的難度。

第三，在制作階段，采用通用零件模塊化、常規(guī)零件校內(nèi)實(shí)訓(xùn)設(shè)備加工、特殊異形零件3D打印的方式，通過(guò)零件分類制作，有效降低畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作成本與周期。

畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題、耗材提供、零件加工與制作的全流程都與企業(yè)深度合作，通過(guò)與企業(yè)合作建立通用零件、典型零件“工業(yè)樂高”平臺(tái)及實(shí)物庫(kù)，建立可以反復(fù)使用、適用于不同功能的“積木塊”，節(jié)約縮短畢業(yè)制作的成本與周期。

五、小結(jié)

畢業(yè)設(shè)計(jì)與制作是校內(nèi)學(xué)習(xí)的最后環(huán)節(jié)，是學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)前的實(shí)戰(zhàn)練兵，重在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力。筆者在閱讀大量文獻(xiàn)和分析現(xiàn)有機(jī)械類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)制造業(yè)企業(yè)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下的設(shè)計(jì)與云制造模式的調(diào)研分析，提出“工業(yè)樂高”畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，達(dá)到智能制造減周期、真實(shí)項(xiàng)目提興趣、合作學(xué)習(xí)降難度、模塊拼裝節(jié)成本的效果。

“工業(yè)樂高”畢業(yè)設(shè)計(jì)與制作模式有以下特點(diǎn)：跨學(xué)科的知識(shí)整合、面向真實(shí)情景的選題、基于開放平臺(tái)的設(shè)計(jì)、以模擬組件庫(kù)與實(shí)物組件為載體、實(shí)物制作外化的呈現(xiàn)形式、小組合作探究的學(xué)習(xí)方式、教師對(duì)過(guò)程的監(jiān)控反饋機(jī)制、以學(xué)生為中心的教育理念。

該模式在激發(fā)學(xué)生興趣、學(xué)習(xí)自主性的同時(shí)，通過(guò)低費(fèi)用的反復(fù)嘗試、試錯(cuò)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、操作能力。

面向企業(yè)產(chǎn)品全生命周期和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)與制造模式對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)與制作流程進(jìn)行序化。使學(xué)生在設(shè)計(jì)立項(xiàng)、零部件加工、采購(gòu)、裝配、調(diào)試的過(guò)程中形成“互聯(lián)網(wǎng)+制作業(yè)”思維，利用云制造共享資源，提升學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生工匠精神，適應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下企業(yè)對(duì)人才的要求。

針對(duì)不同設(shè)計(jì)項(xiàng)目，反復(fù)拆卸、自由組合、重復(fù)利用的“積木塊”，少量零部件DIY的思路以及節(jié)約成本的綠色制造理念在畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作過(guò)程中得到應(yīng)用，校企合作開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)件、通用零件、典型零件模塊平臺(tái)及實(shí)物庫(kù)，節(jié)約了畢業(yè)設(shè)計(jì)成本，學(xué)校、企業(yè)雙受益，推動(dòng)協(xié)同設(shè)計(jì)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[4]張莉英，韓文仲.校企合作畢業(yè)設(shè)計(jì)模式探索與實(shí)踐[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（4）.

（作者單位：山東勞動(dòng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）