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关键词:Solidworks;毕业设计;三维造型
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2011)35-0044-03
现代制造业日趋国际化,缩短产品开发周期,减少开发新产品投资风险,已成为企业赖以生存的关键。[1]制造企业运用先进的设计模式,采用先进的制造技术,从而在激烈的市场竞争中立于不败之地。为了适应现代制造业对人才的需求,培养掌握先进制造技术、具有现代工程素养和创新能力的技能型人才,是高职院校刻不容缓的重任。
毕业设计是高职学生三年学习的重要总结,是最重要的一次集中性实践环节,它要求学生综合运用相关知识,结合实际课题进行设计和创新,从而培养学生的动手能力和创新能力,全面提高学生运用知识的水平。[2]笔者所在的教学团队根据高职学生的知识特点,设计了多个富有创意和挑战性的实际课题,由学生选作,要求采用三维机械设计软件的主流产品Solidworks完成。主要是基于以下考虑:①学生在相关专业课程中已经学习了Pro/E软件的应用。有一定三维CAD软件应用经验者都知道,各三维CAD软件的应用思路大体相同,学习一种三维CAD软件作为基础,再学习其它三维CAD软件将很容易上手。但学生在学习阶段并没有这样的认识,因此希望他们在校学习阶段即积累一定的三维CAD软件应用的经验。②通过企业调研,我们发现目前Solidworks软件在国内外中小企业中已经得到了广泛的应用,受到广大设计人员的欢迎,为了使学生免除进入企业后,缩短适应期,减少再培训等环节,在校学习阶段即提供机会让学生深入学习Solidworks软件,为实现与工作岗位的无缝对接打下良好的基础。
一、举一反三,拓展思路
大部分的高职机械类专业都开有机械基础或机械设计基础课程,在该课程的教学环节中,有两周左右的课程设计内容,要求学生根据给定条件完成一个减速器的设计,包括设计计算、二维装配图绘制及部分零件图绘制。但在两周的时间里,学生并没有利用这一机会完成减速器三维造型。因此,在毕业设计阶段选择减速器设计课题的学生,第一个任务就是利用Solidworks软件完成减速器的三维造型,由此学习Solidworks软件的零件造型、装配、工程图及文件管理等方面的功能。
上述减速器作为经典的案例在教学中广泛采用,其设计过程已经程序化,有大量可供参考的资料,为了拓展学生的思路,提高其综合应用课本知识的能力,要求进一步独立完成其它类型减速器的设计。例如下图所示的同向三螺杆挤出机减速器、异向三螺杆挤出机减速器等。
要求学生通过查阅资料,制定设计方案,完成设计计算并利用Solidworks软件完成三维图及工程图的绘制,使他们懂得怎样将所学的知识融会贯通,灵活应用于解决实际问题。
二、从设计到加工,体验真实的生产过程
在技术进步的大背景下,产品的设计和加工工艺越来越精细,产品的成品品质越来越精致、优良。[3]机械制造类工作岗位越来越离不开计算机辅助设计与制造软件的应用。Solidworks是一款综合性的创新平台,利用它可以设计多样化的产品。下图是利用Solidwork软件设计的玩具小车,可以实现其精美的造型,如同真实的产品一样。在完成造型后,进一步制定各零件的数控加工方案,利用CAM软件编制数控加工刀路,生成NC程序,并在数控机床上实际加工出产品。
学生在此过程中可以完成机械制造业中的设计、工艺、编程、机床操作等典型工作任务,体验设计员、工艺员、编程员、操作工、检验员等岗位角色,使学生熟悉零件从设计到加工的整个过程,掌握零件的基本设计方法与数控加工的基本技能,进一步巩固与扩充以前所学的《机械设计基础》、《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《数控编程与操作》等课程的知识。同时鼓励学生充分发挥其创新能力,设计出具有自身特色的产品。学生要利用三维软件实现自己的构想,必须钻研Solidworks软件的各种造型功能,从而提高软件应用能力。通过反复的交流与修改,设计并最终加工出属于自己的作品,培养了创新意识,加强了实际操作技能。
三、整机设计,综合能力的培养
该课题要求学生利用Solidworks设计和装配一种单螺杆膨化机。首先由教师提供设计指导书,包括膨化机原理、产量计算方法、螺杆设计方法等等资料,在充分熟悉基本资料的情况下,鼓励学生扩散思维,采用不同的结构实现所需要的功能,学生综合运用以往知识,先拟定各自的设计方案。最后集中进行各种方案展示、小组互评、指导教师点评,通过比较、筛选和组合,确定出最为合理的设计方案。
小组成员分工合作,从膨化机的功能入手,通过产量、功率等要求确定基本尺寸,还要考虑密封、、加热、定位、拆装及标准件的选择等一系列问题,并进行强度验算。最终完成三维装配图和二维零件图。
在完成毕业设计的过程中,学生以独立的主体身份从事一定的、相对独立的具体工作,大大激发了他们的求知欲望。以往的毕业设计中,二维图纸的绘制和修改工作量很大,占用了学生大量的精力和时间。而三维设计软件的应用可将毕业设计的重点由二维图纸的绘制转化到不同方案的设计和创新上,突出了设计创新,培养了学生运用现代化手段解决工程实际问题的能力。对增强学生的综合分析问题、解决问题能力,建立机械设计的整体思维大有帮助。
四、理论联系实际,实现与工作岗位的顺利对接
传统的毕业设计中设计出的产品由于没有得到制造、装配以至样机试验的验证,许多不合理的设计,甚至是错误的设计很难被发现。输送机设计课题即来自真实的产品。该课题是与输送机生产厂家合作设计制造一台计量输送机,学生与指导教师一起参与到该项目中。首先由用户提出使用要求,包括输送材料、输送能力、输送距离等基本要求,然后学生与指导教师一起讨论结构设计、基本尺寸的确定、电机的选择等。确定方案后,由学生利用Solidworks完成该输送机的三维绘制,再交给用户确认。由于SolidWorks软件可以完成复杂零件的三维造型,并可根据需要生成各种剖视图,有助于了解产品复杂的内部结构,对设计方案的表达更加简单明了,与用户的交流也更加顺畅。同时,由于界面友好、造型方便、图形质量好等特点,也使得产品设计和造型的时间缩短,效率大大提高。
用户确认后,由学生输出二维工程图交由工厂进行生产。由于设计、生产、用户各方都没有该种物料计量输送机的经验,生产后出现物料架桥等问题,需要对原方案进行改进。每次改进都是首先在三维图上修改,再在实物上完成。经过不断改进,最终满足了用户的要求。整个过程由于SolidWorks软件的应用,大大缩短了试制周期,降低了成本。学生自始至终参与了该计量输送机的设计与生产,参与了各种问题的解决,其在毕业设计中所做的工作即是实际工作岗位上一名结构设计人员需要完成的工作,真正实现了与工作岗位的顺利对接。
实践证明,将SolidWorks三维设计软件引入毕业设计,可取得良好的教学效果,极大地调动学生毕业设计的积极性和创造性,由此提高了学生对先进制造技术的理解和掌握,锻炼了学生解决实际问题的能力,对学生创新能力的培养起到了积极的促进作用,毕业设计的效率和质量大大提高。
参考文献:
[1]韩西娜,张莉.SolidWorks在产品设计中的研究与应用[J].装备制造技术,2007,(10).
关键词:CDIO;机械课程;能力培养;实践
作者简介:严乐(1967-),女,江苏无锡人,北京信息科技大学机电工程学院,副教授。(北京 100192)
基金项目:本文系2012年北京信息科技大学教学改革项目(项目编号:2012JGYB05)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)25-0097-02
当今社会对优秀人才的评价,已不仅仅局限于其卷面成绩,更看重的是一个人的创新能力和解决实际问题的能力。为提高大学生的能力,许多国家都把培养创新型人才摆在战略高度加以重视。
机械设计专业的基础类课程具有很强的实践性,为了提高学生的综合素质,培养学生的工程知识、创新能力、个人能力、团队协作能力和工程系统能力,教学改革势在必行。[l] CDIO(Conceive、Design、Implement、Operate) 代表构思、设计、实施、运行,是一种新型的工程教育模式。[2,3] CDIO工程教育理念是2000年开始,历经4年探索,由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学共同提出的,它强调基于项目的学习,课程设置的考虑面向产业需求,从理论分析和工程科学分析转向产品创新。CDIO工程教育模式以学生以主体,从产品构思研发到制造的全过程出发,实现理论课程与实践有机的联系。通过这种方式的学习,学生不仅可以获得学习科学技术知识的能力,而且团队交流能力、协作能力和设计制造产品过程的能力都可以得到很大提高。[4] 因此,借鉴先进的CDIO工程教学理念对机械设计专业基础类课程和设计类实践课程进行相应改革,引导学生在实践中主动学习,并能使相关的专业课程有机联系起来,达到知识学习、能力培养、学生综合素质提高的目的。
一、机械设计专业基础类课程的教学模式和设计模式现状
机械设计专业基础类课程教学一般以教师讲授理论知识为主,机械原理、机械设计、机械系统设计等课程结束后,有1周或3周的课程设计和毕业设计。一般来说,课程设计题目常选择通用机械的传动装置,主要以插床、牛头刨床、齿轮减速器、典型机械等机械传动装置为主,毕业设计题目可以根据教师自己的研究方向和课题而定。这些设计的内容包括:传动装置的总体设计,包括传动方案分析、电动机选择、各级传动比分配以及计算传动装置的运动和动力参数;传动零件、轴、轴承、联轴器等零件的设计计算、选择和校核;一般零件的设计;绘制零件图及装配图。设计时学生在指导教师的指导下按给定的传动方案或自行设计的方案完成设计。
这些设计类实践课程在教学内容和设计过程中缺少各种可行方案比较,学生只了解给定的设计方案,而对其他方案缺乏分析、选择的过程,而且还存在着重理论、轻实践的现象,因此造成学生在课程设计、毕业设计以及今后的实际工作中,分析解决实际工程的能力、设计机械的能力和动手能力都较差,更不用说创造性设计新机械的能力。如在机械设计课程设计中设计了减速器,这方面参考资料较多,学生基本上可以比较容易地进行设计,而到了典型机械设计或毕业设计阶段,如果所给题目的参考资料较少,学生会感觉无从下手。
二、机械设计专业基础类课程的教学思考与改革
多年来,机械设计专业在教学改革、课外科技活动、创新人才培养方面做了大量的工作,但相应的创新能力的培养显得比较薄弱,如各门课程所开实验大多数只做验证性试验,不能充分调动学生参加的积极性,学生做实验总是被动的。另外,课程设计中创新性设计内容偏少,内容简单,过程单一,不能充分发挥学生的想象力和创造力,理论与实践脱节,学生只懂理论或只具备基本动手能力,缺乏综合运用所学知识发现问题和解决问题的实践创新能力。
遵循理论联系实际的原则,借鉴先进的CDIO工程教学理念对机械设计专业基础类课程、课程设计和毕业设计进行改革,从产品设计、制造的全过程出发,将机械原理、机械设计和制造工艺等课程结合起来,做到机械基础类课程的完整性、系统性和综合性,把创造还给学生,让学生在学习中提高创新意识,培养创新精神。通过课程和设计的内容,培养学生具备在现代工程环境下赖以生存和成长的团队协作精神、交流沟通能力,力求突出对学生工程职业素质、综合实践能力和创新设计能力的培养,使其适应新形势下对机械设计专业学生综合素质的培养。
机械设计专业基础类课程改革的内容包括以下几个方面:
1.增加设计题目类型
学生可以选择传统的设计题目,比如减速器,也可以选择自己感兴趣的题目。但是在设计之初,教师应该把握学生选题的难易程度,不仅具有多样性、挑战性,而且应使得学生能够在一定的时间内制作出来。设计的选题应满足不同层次的学生要求,使设计由模仿变为思考。合理安排设计内容,培养整机设计、制造理念。
2.培养学生独立思考的能力
将学生的设计工作贯穿到理论教学的整个过程,不是等到理论教学完成后才统一布置题目,理论设计计算和实践同步进行。学生在理论学习的同时,完成结构设计,对挠性传动、齿轮传动、键、轴、轴承等零件进行设计或选用。这样,学生不仅可以有充分的时间发挥创新性设计和学习的主动性与积极性。同时,老师通过监督和指导,能及时发现问题或不合理的设计,并督促学生及时改正,这样有利于学生有充分时间进行思考、设计,也赢得更多时间开展下一阶段的工作。
3.采用设计小组的形式,培养学生团队协作能力
选择好设计题目后,每组2~4名学生,小组成员共同完成一个项目的设计工作。每组选出的组长领导组员构思创新方案,协调小组项目运行情况并及时纠正存在的问题,充分发挥每个人的特长,集思广益,协商分配任务,每一个学生提出自己的设计方案,并介绍方案的优缺点,组长组织讨论,取各成员方案的长处,避其短处,形成本组的方案,由学生按照任务的最终要求设计完成,全面有效地解决问题,使知识的掌握更加准确和深刻。
设计制造是在有限的时间内完成一台机器的结构设计、相应的运动及动力分析、零件制造和装配等。在整个设计过程中,按照构思、设计、实施的工程化过程进行,锻炼了学生工程化思维,充分调动每个学生的积极性,培养学生的学习能力、解决问题能力、沟通表达能力、创新能力、团队合作能力,形成协作意识,构建自己的经验和知识体系,完成知识储备,增强自信心和责任感,为将来工作岗位上的工作、学习和协作奠定一定的基础。
三、工程教育教学改革实践
实际教学过程采用理论和实践相结合方式,教师的身份是指导者,学生是整个学习过程的主体,教师在整个设计制造过程中随时检查小组的项目运行情况并及时纠正存在的问题。
在学习机械原理时,组织小组和成员讨论自己感兴趣的题目,常用机构学习完成后,学生提出设计方案,对所提方案进行分析比较,确定最后方案,然后对机构进行运动和动力分析,设计开始时学生注重整体设计。学习机械设计后,确定各部分尺寸,画出装配总图、零件图,对重要零件进行设计校核。学习机械制造工艺后,再考虑零件的制造工艺、成本等问题,最后完成零件的制造和整机装配,完成整个设计过程。这样的学习过程,既能理论联系实际,同时又可以提高学生学习的积极性。
图1是一组学生设计的娱乐划船车。在设计过程中,学生通过收集和阅读文献资料,整理归纳资料,在此基础上每人制定出一种方案,通过小组讨论,对几种方案进行比较,在教师的不断引导下,学生能够主动地应用所学知识解决实际中遇到的问题,最终通过分析比较,传动机构采用了曲柄摇杆机构和链传动。设计中由于采用摇杆主动,学生对铰链机构的死点、传动角等概念有了切实的体会。设计完成后,绘制零件图,购买合适材料,制定零件制造工艺,加工零件,采购标准件、常用件,小组中每个学生各尽其职,团结合作,最后完成整车装配。在整个设计过程中,学生不仅掌握了课本上的知识,而且培养了如何获取更多知识的能力,提高了学生创新的能力与工程实践的能力。
参加这项教学改革的同学们都认为这样的设计过程对培养他们的设计能力、零件加工实践能力、团队合作能力及自我能力实现起到了非常大的作用,对今后的工作也有积极的影响。
四、总结
遵循“边研究,边实践,边实施”的工作路线,以学生为主体,知识传授与能力培养并重,理论教学与实践教学并举的教学理念,加强理论与实践的融合,建立理论教学、工程实践、创新能力培养为一体的学生综合能力的培养模式。
基于CDIO工程理念,理论联系实际,采取小组形式充分调动和发挥学生的主观能动性,改变学生普遍缺乏团队协作的状况,让学生在实践中学习、在学习中实践,既锻炼了学生的动手能力,又增强了自信心和责任感,是一种教学手段的创新。通过这样的教学改革,学生普遍反映知识掌握程度得到了很大的提高。
参考文献:
[l]朱玉.CDIO工程教育模式下“机械设计课程设计"教改的探讨[J].中国电力教育,2010,(19):98-99.
[2]吴鸣,熊光晶.以工程能力培养为导向的工程教育改革研究[J].理工高教研究,20l0,(3):54-58.
【关键词】工学结合;技工院校;机电专业
技工院校的机电专业设计是对学生学习效果展开考核的重要方式,也是培养学生实践能力以及工作能力的教学方法。随着机械制造业的发展,社会对服务第一线的具有熟练技能的高素质技术应用型人才提出更多的要求。因此,技工院校培养理论知识扎实、操作技能高超、具有一定设计能力的高级技工学生迫在眉睫。而毕业设计是提高学生根据企业生产的需求综合应用所学知识和技能达到产品的合理化设计和工装要求的最好方式。
一、机电专业设计的重要意义
毕业设计是许多技工院校专业中教学内容的重要环节,也是一项综合性、实践性很强的活动任务。尤其是在机电专业,通过对自身工学专业知识的实践应用展开设计是对高级技工学生在教学过程中联系理论知识、检验教学成果的主要内容,也是锻炼学生通过所学内容进行独立完成工作的重要考验。通过毕业设计,学生能自主查阅资料文献,正确运用工具书和机械设计手册,提高对工程的设计能力和计算能力,树立正确的设计思想。机电专业毕业设计是学生从学校步入自身工作岗位的重要过渡阶段,对学生在社会中生存发展起到承上启下的关键作用,因此其质量好坏是影响学生获得毕业资格的重要参考依据,也是对学生进行实践检验,了解学校教学质量的重要方式。
二、机电专业设计的选题
(一)选题原则
选题是毕业设计的首要环节,也是关系到整个毕业设计质量的重要步骤。毕业设计作为学生在校学习课程体系的最后环节,在工学结合人才培养模式下,无论是教学目标、授课特点,还是教学模式,必须着眼于企业生产实际,紧密贴合学生的就业岗位,绝不能关起门来搞设计。所以,毕业设计课题选择时应当树立“以就业为导向”的教学理念,切实为学生就业和可持续发展服务[1]。
(二)选题策略
目前大部分技工院校在选定毕业设计课题时,是由指导教师模拟设计课题,此类课题属于“纸上谈兵”,缺乏设计的针对性和实际意义。基于工学结合,机电专业高技毕业设计的选题可以从以下三个方面选择:一是结合岗位需求,比如数控技术专业,可以选择轴类零件的加工及夹具设计为毕业设计课题。这类课题贴合就业岗位,对接岗位技能需求和职业能力,技术性强。二是结合企业生产需要,参与企业研发或生产的项目,为企业解决技术难题。这类课题来自企业一线生产实际,实战性强,通过实践研究综合培养学生各方面的能力,增加实际工作经验,提升就业竞争力。三是学生自由选择。比如笔者所在学校,13级机电班某学生小组毕业设计课题为《生产线上的机械手以及打物料的设计》,该课题是由参加机器人兴趣小组的几位学生根据共同的专业兴趣爱好选择的,设计积极性非常高。在设计过程中由于学生设计理念一致,分工明确,参与度高,取得良好的效果,该设计被评为校优秀毕业设计作品。这类课题由学生根据兴趣爱好和专业特长自由选择,能激发学生参与设计的主动性和求知欲,增强团队合作意识,加强与老师、企业技术人员的联系,提高社会交往能力和自主择业能力,为其就业创造良好的能力支持。
三、机电专业毕业设计的流程
在机电专业高级技工班毕业设计中通常可以分成三个主要的阶段,分别是前期的准备阶段、研究设计阶段、总结答辩阶段。具体流程如下:
(一)前期准备
首先是进行机电专业毕业设计的选题工作。在这一点上前文已有叙述。其次在选题确定之后,就可以完成毕业设计的任务书,在这一环节中指导教师需要准确把握设计课题难易度,合理确定设计课题的工作量。设计课题过难则难以保证完成性,过易则达不到人才培养要求,因此在选择设计课题时需要考虑设计环境和学生学情。考虑设计环境,即考虑学校的设备设施和企业一线技术支持等是否能满足课题需要;学生学情即为学生目前掌握的课程理论知识、技能操作水平是否能支撑毕业设计。并且课题本身的难易度也很关键,既要适合学生的学情能让学生在规定时间内完成,又要有一定的深度和广度,能让学生经过一番研究和努力保质保量完成。同时,在学生毕业设计时还需要完成一定的工作量,比如绘制装配图和零件图的数量,编制工艺卡的工序数量,撰写设计说明书的页数。指导教师在课题选择时需要综合考虑如上几个方面,由此保证毕业设计顺利的开展和完成。
(二)研究设计
基于工学结合人才培养模式,在毕业设计过程中需要注意两个方面:一是指导教师需要加大企业调研的力度。在毕业设计前期,指导教师应该组织学生分批进入当地知名企业参观、调研,了解最新技术、生产加工方式和用人单位对毕业生的显性和隐形的要求,从而增加学生对就业岗位的了解,打开学生的设计思路,拓宽学生的设计视野。二是注重毕业设计成果实物化。充分利用学校现有的设施设备和技术资料,鼓励学生从设计到制造全过程的毕业设计,即学生个人或小组合作加工出产品或设计出实物成果。以数控加工专业为例,毕业设计应包括零件工艺设计、自动编程、加工制造、零件检测四个阶段的内容,通过加工零件,使得学生对机床操作技能、零件工艺分析、产品检测检验技能等职业能力得到综合的应用。
(三)毕业答辩
在设计完成之后需要准备相关的答辩过程,在答辩结束后需要对设计材料进行妥善管理,将毕业设计整理上交给指导教师,由教研室保存。
四、结合工学基础的机电专业毕业设计改进方式
(一)以就业为导向,突出设计的实用性
在技工院校的教育目标中,需要培养学生的专业基础素质,将学生培养成为合格的高级技术工人,其中包括了:职业技能、专业知识水平、职业综合能力等。需要学生在教学的过程中培养出专业领域的创新能力以及职业技术的实践应用能力。而根据这一教育标准,在毕业设计选题上应当体现出技工院校的教学特色,选择的内容应当面向实际经济生活,面向生产第一线,直接为生产建设和经济发展服务,符合当前机电技术领域中先进的科学技术发展方向,这就需要在毕业设计中充分发挥出教师的指导功能,课题必须来源于企业生产实际,贴近职业岗位需求,满足专业相关岗位或岗位群核心技术能力和综合专业素质要求,从而缩短学生就业适应期,提高学生的职业能力,促进学生后续的专业发展[2]。例如,笔者所在学校在确定13级机电一体化专业高技工班学生毕业设计课题时,通过调查杭州登鸿、伟刚实业、胜达集团等企业实际需求,确定了楼梯扶手自动打磨机设计、瓦楞纸的加强筋黏贴流水线设计、V型纸板传递装置设计、瓦楞纸贴标机开发与设计及等课题,以项目为载体,围绕对接企业生产实际需求,完成技术改造和设备的研发。
(二)结合高技学生特点,发挥创新能力
培养创新能力是机电专业毕业设计中最为重要的指导思想,尤其是针对技工院校的高级技工学生,由于其工作性质属于动手操作性极强,因此想要创新思维能够被发挥,重点是对设计内容不能过于限制,可以根据学生以往的知识以及相关设计思维进行综合性的分析,找到最适合自己的毕业设计方案,让学生能够在广阔的空间里发挥自己的创造力。例如在数控技术的设计中,可以根据学生的兴趣选择不同的设计工艺方法、不同的加工模式、编写不同的控制程序等,这就使得在设计方案中可以存在很大的自主性。在整个设计环节中教师主要负责主体方向的把握,给学生正确的引导。同时在设计开始之前,教师可以只提供基本的数据资料,剩余的资料可以有学生自行查找,同时根据查找到的相关材料设计出不同的方案。
(三)理论结合实践,培养职业素养
在机电专业毕业设计中,学生需要设计零部件,然后进行装配,最终完成一个合格的设计产品。许多机电设备对于机械的各个零件都有很严格的要求,因此在设计过程中需要学生与企业一线技术人员进行交流、探讨零件的加工工艺,从而纠正在设计中出现的错误,实现了学生在理论设计与实践工作上的有机结合,也使得学生能够明白在许多看似简单的零件设计中其实隐藏着很多知识。例如在机械手的设计中,会有很多不同丝杠的设计,这些丝杠在尺寸上都严格的规定,因此在设计中提高了零件的加工难度,需要在设计的过程中进行反复的测量与更改,通过这一过程使得学生能够清楚只有将自身所学的知识与实际的工作相结合才能使自己获得真正的经验。
(四)提升指导教师的专业能力
在毕业设计当中,指导教师的作用至关重要,因此想要提高机电专业毕业设计的质量,还需要不断加强对指导教师的专业培养。由于技工院校教师所从事的多是专业理论教学和基本实操训练,其知识结构往往跟不上当今先进技术的发展。这就要求专业教师不仅要有扎实的专业知识,更要具备丰富的实践经验,这在强调技能为主的技工院校教育中尤为重要[3]。通过专业技能培训、下企业实践等方式,增加教师对岗位职业能力需求、企业工作流程、生产加工过程、生产设备使用等相应的专业理论知识、专业技能及职业素养等多方面的了解,提高专业技能,丰富专业知识,拓展专业外延。使得教师能够拥有较强的教学能力以及丰富的机电产品设计经验,保障机电专业毕业设计能够顺利完成。总而言之,毕业设计是技工院校对学生进行一次兼备学习、创新、研发、实践的综合性活动。尤其是基于工学基础上的机电专业高技班的毕业设计,选题应以就业为导向,强化指导教师的专业能力,提高学生的研究设计能力和创新能力,培养学生的综合职业能力,增强学生的就业竞争力,从而为本地机械行业培养出优秀的高技能人才。
参考文献:
[1]杨杨.机械中专教学内容的科学选择[J].科技资讯,2012(6):85
[2]李成.就业导向背景下高技毕业设计课题选择原则及策略———以机械类专业为例[J].社科纵横(新理论版),2009(4):210-211
1.提高自动化专业本科毕业设计质量的若干对策
2.自动化专业毕业实习模式的实践与探索
3.电气工程及其自动化专业毕业设计研究
4.略论高职自动化专业毕业设计的改革
5.电气工程及其自动化专业毕业设计选题的探讨
6.农业机械化及其自动化专业本科毕业设计改革探索
7.基于项目导向的自动化专业毕业设计模式研究——以钦州学院为例
8.提高电气工程及自动化专业毕业设计质量探讨
9.提高自动化专业毕业设计质量的研究与实践
10.应用型本科机械设计制造及其自动化专业毕业设计选题研究
11.新形势下自动化专业毕业设计的研究与实践
12.探索提高热工自动化专业毕业设计教学质量
13.MATLAB在电力系统自动化学生毕业设计中的应用初探
14.基于ASP及VBA技术实现毕业论文格式规范自动化
15.自动化专业毕业设计模式探讨
16.机械设计制造及其自动化专业毕业设计的改进措施探索
17.提高电气工程自动化专业毕业设计质量的方法
18.关于电气工程及其自动化专业毕业设计大纲的探讨
19.高职自动化专业学生毕业实践的探讨
20.应用型本科自动化专业毕业设计运行机制的创新研究与实践
21.仿真技术在自动化专业毕业设计教学环节中的应用
22.应用型本科院校自动化专业毕业设计(论文)的探索与实践——以太原工业学院自动化专业为例
23.提高自动化专业毕业设计质量的方法研究
24.浅淡电气自动化专业高职毕业没计
25.机械设计制造及其自动化专业毕业设计的改进措施探索
26.利用网络资源与计算机仿真技术突出创新能力的培养——电气自动化专业毕业设计教学改革的实践
27.试论技工院校电气自动化专业高技班开展毕业设计
28.对自动化专业毕业设计的经验总结与思考
29.如何做好应用型本科院校自动化专业的毕业设计
30.农机化及其自动化专业毕业论文与科研结合效果探讨
31.自动化专业本科毕业设计现状分析与新模式探索
32.工科毕业设计新模式的探索与实践——以华北电力大学自动化系为例
33.谈电力系统及其自动化专业的毕业实习与设计
34.机械设计制造及其自动化专业毕业设计的改进措施探究
35.高校自动化专业毕业实习的探讨
36.基于就业能力提升的自动化专业毕业实习教学改进
37.提高工科自动化专业本科毕业设计(论文)质量的实践与探索
38.地方农业院校机械类专业本科毕业设计教学探析——以农业机械化及其自动化专业为例
39.高职电气自动化专业毕业设计指导方法探索与实践
40.高职机械制造与自动化专业毕业设计模式改革与实践
41.机械设计制造及其自动化专业毕业设计改革探讨
42.电力系统厂站及调度自动化综述
43.微生物自动化分析仪的毕业实习带教初探
44.电气自动化技术专业卓越技师毕业设计作品化改革与实践——以山东劳动职业技术学院为例
45.自动化和建环专业联合开展毕业设计的教学改革实践
46.基于工作过程的电气自动化专业毕业设计教学模式探讨
47.提高工科高校学生毕业设计质量的改革与探索——以自动化专业为例
48.CAD技术在电气工程及其自动化专业毕业设计中的应用
49.浅谈自动化专业本科生毕业设计(论文)指导规范化
50.机械设计制造及其自动化专业毕业设计成绩评定质量的研究——以常州工学院为案例
51.机械设计制造及自动化专业毕业设计的实践及思考
52.工程教育专业认证背景下培养目标和毕业要求的制定——以广东石油化工学院电气工程及其自动化专业为例
53.电气工程与自动化专业毕业设计改革的探索与实践
54.电力系统及其自动化专业实习与毕业设计环节改革探析
55.电气工程及其自动化专业毕业设计选题的探索与实践
56.提高电气工程及其自动化专业毕业设计质量的研究与实践
57.基于CDIO的电气工程及其自动化专业毕业设计改革探索
58.不变与应变——自动化专业毕业设计的再思考
59.电力系统及其自动化专业毕业实习教学模式探讨
60.自动化仪表专业毕业设计的改革实践
61.MATLAB在自动化专业毕业设计中的应用
62.高职高专电气自动化专业毕业设计方案研究
63.高职焊接技术及自动化专业毕业设计存在的问题与对策
64.以实际生产工艺过程作为自动化专业毕业设计题目的思考
65.电力系统及其自动化专业毕业设计改革的探讨
66.毕业设计与毕业分配挂钩新的教学模式 记92届电气自动化专业毕业设计
67.工企自动化专业毕业设计指导工作的研究
68.谈中专自动化专业的毕业设计
69.自动化专业新形势下毕业设计过程与质量研究
70.电气工程及其自动化专业毕业设计中的问题及改进措施
71.电气工程及其自动化专业毕业实习改革探索
72.电子束离子束专业结合毕业实践研制用于生产自动化仪表零件的电子束焊机
73.机械设计制造及其自动化专业毕业实习的改革
74.机械设计制造及自动化专业毕业设计模式的教学改革
75.毕业设计过程中学风因素及治学方略研究——以机械设计制造及其自动化专业为例
76.本科毕业设计过程中学生创新能力培养的实践和思考
77.工业自动化专业毕业设计注重能力培养的实践
78.高职电类专业毕业设计选题探讨
79.本科毕业设计过程管理平台的设计与实践
80.基于学科平台开展本科毕业实习的改革与实践
81.实验室自动化系统应用对检验医学本科生实习的影响与对策
82.加强实践教学,提高本科生毕业设计能力
83.毕业设计过程中如何培养独立学院学生的创新能力
84.“变电站综合自动化”教学实践
85.医院药房自动化管理系统应用进展
86.人工与自动化双分拣区系统品项分配优化
87.机械自动化技术的应用研究
88.基于配电网自动化的多Agent技术在含分布式电源的配电网继电保护中的研究
89.基于不同接线模式的馈线自动化实现方式
90.自动化炒青绿茶生产线的设计与应用
91.薄煤层综采工作面自动化技术综述
92.馈线自动化自适应快速保护控制方案
93.滚筒采煤机自动化与智能化控制技术发展及应用
94.国外图书馆自动化系统市场发展状况研究
95.正念训练的去自动化效应:Stroop和前瞻记忆任务证据
96.电力自动化技术的新发展
97.软件测试自动化技术应用研究
98.基于数据驱动的软件自动化测试框架
99.省级气象计量检定业务自动化系统
100.办公自动化系统的应用
101.压力容器焊接自动化技术的现状与发展
102.薄煤层综采自动化配套装备开采技术
103.电气自动化控制设备可靠性探究
104.自动化装配设备的总体设计
105.配电自动化
106.探讨220kV变电站综合自动化系统的应用
107.机械制造及其自动化的发展趋势分析
108.电气自动化控制设备可靠性探究
109.从国内外建设经验探讨广州配电自动化建设模式
110.槟榔包装的自动化生产线设计
111.我院基于整体设计的自动化药房建设
112.配电自动化实用化关键技术及其进展
113.云计算环境下图书馆自动化系统发展探索
114.电气自动化技术在电力系统中的运用浅谈
115.基于CAN总线的船舶自动化系统研究与设计
116.基于SMART准则的配电自动化建设效果评价体系研究
117.基于Android的自动化测试的设计与实现
118.电气自动化在电气工程中的应用
119.自动化综采工作面概念探讨
120.任务复杂度对自动化意识的影响
121.探析智能型机械自动化应用趋势
122.自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用
123.软件自动化测试概述及应用工具分析
124.试论化工自动化控制的发展趋势
125.基于IEC61850国际标准的配电自动化系统应用研究
126.远动控制技术在电力系统自动化中的应用
127.智能配电网馈线自动化发展及展望
128.图书馆自动化开源系统的市场可行性研究
129.国内石油钻机自动化技术现状与建议
130.变电站综合自动化系统的选型
131.IEC61850在高级配网自动化中的应用
132.机械自动化技术的应用与发展前景的探索
133.智能电网发展的机制及其对电网自动化技术的影响
134.变电站自动化技术的未来发展(一)——电力市场与协调型自动化
毕业设计课堂教学设计首要任务是以激发学生学习的兴趣和设计思路,关键是如何创设一个设计的任务?我们课堂创设的一个学习设计任务如下:请同学们设计一个工具或设备,如何将轴装入孔中,如下图1所示。在教学过程中,要事先确定教学课堂目标,引向讨论目的、引导学生共同行动完成这个设计任务,并能达到:1.积极参加小组讨论并事先为此做好准备;2.不同意见和争论就事论事,避免人身攻击;3.尽职尽责地按时完成自己分内的任务。课堂强调要学生的自主组织、相互讨论、收集设计创意,让学生进行创造。学生接到任务后,各小组积极讨论,并有很多学生跑到老师面前提问,并说出很多不同想法。学生会提出很多问题:要不要考虑经济性、生产效率、自动化水平、生产批量等等问题。通过小组讨论,学生能彼此释放或吸收一定的知识,发挥优势互补的作用,老师解疑时应以设计所面临的问题为出发点,现场引导学生如何去寻找问题,为解决问题的迫切心理要求,每一位学生都能产生强烈的探索欲望。
(二)严谨课堂,把握好教学的各个环节
毕业设计课程的学习是互动过程,如何提升学生职业核心能力教学,我们在教学中始终围绕“7个能力模块培养”组织课堂。1.选题与分析任务书环节。首先以小组为单位展开讨论确定毕业设计课题,注重学生之间交流能力考核,鼓励讨论并提出可选择的方案,但不要把没达成共识的解决方案强加给小组,特别是那些难以协调一致的小组。每个小组成员都有权发言交流、重视小组中每个同学,认真考虑他人的意见。2.调查、收集资料环节。设计工作的可靠是在足够的资料的基础上完成,围绕设计任务收集资料。对设计目标所要解决的各种问题,分析解决设计问题的途径及技术关键,并对获取的信息进行加工和整理,确定设计时需努力的重点和方向。如:机电类专业设计的收集相关资料有:设备的标准、安全技术的要求和规定、国家制图标准等等。3.提出不同设计方案、并分析、比较确定最佳方案。任何一个设计都没有现成的方案原型可供学生借鉴,学生需要重新构建解题模式,培养学生的创新思维。在确定最佳设计方案的过程着力形成学生良好的认知结构,帮助其建构方案原型,提高迁移能力。学生才能在解决问题时善于进行运用原理、方法、知识的迁移,把已有的规则知识进行正确延伸、推论、重组,灵活运用规律。4.机械系统装配图设计完、零件图设计、电气控制系统设计等等。课堂中要注意纠正学生盲目性的习惯,有了想法就急于进行制作,只要制作零件出来再说做法,加工零件时因准备和思考不足而手忙脚乱,忙了很长时间后才发觉是不符合设计要求。老师着重引导学生自我学习能力;是否充分利用技术资料,合理使用工具书对设计进行核算等等。培养学生数字应用能力,与同学之间相互学习能力。5.毕业作品的制作及说明书编写。在毕业设计制作和撰写说明书过程中,深化学生理论认识、扩展知识领域、延伸专业技能。着重引导学生掌握机电一体化专业设计的程序、方法与表达,运用创造性思维。锻炼分析机电一体产品的构思的表达与制作等问题的能力,树立创新意识。
(三)把握好教学过程的考核,促进学生职业核心能力提升
关键词:卓越工程师;双导师;毕业设计
一、引言
我校机械设计制造及其自动化专业是教育部卓越工程师计划专业、品牌专业,也是内蒙古科技大学核心专业,机械工程学院的主要专业,在具有重要的地区影响力和辐射力。在内蒙古科技大学总体定位(高水平应用型大学)的指引下,学院为卓越工程师计划专业制定了具体的培养目标:高水平用型人才。重点突出“上手快、留得住、后劲足”的人才培养特色,“上手快”是指实践能力强、“留得住”指人才综合素质高、“后劲足”指创新能力强。
毕业设计与实习环节是培养学生将专业知识转化为解决工程实际问题能力的重要阶段,是学校培养合格人才的最后一次综合型实践环节,该阶段有助于全面提高学生的综合素质和工程实践素养,在培养体系中占有举足轻重的作用,对大学生综合能力培养具有重大意义。
二、当前毕业设计与实习环节存在的问题
工程实践类毕业设计题目数量不足,内容陈旧。高校扩招,专业教师和学生人数比失衡,老师指导学生数目增长过快,导致毕业实习与毕业设计流于形式,质量不高。工程实践类设计题目数量不足,部分毕业设计的题目和内容比较陈旧,与企业实际现场结合不多,毕业设计对学生实践能力的锻炼机会少与价值有限。
教师实践经验不足。青年教师基本上是从学校到学校,工程实践经验欠缺。导致毕业设计常采用论文模式、回避设计课题。
教学实践和生产实践脱节。机械类本科毕业生在四年的学习中除了能在工程教育、课程设计、生产实习、毕业设计与实习等环节接触到专业技能的锻炼和培养外,没有更丰富和充实的实践环节锻炼自己的专业能力。高素质的专业人才应该具有扎实的理论素质和基本的专业能力和较强的动手能力。企业迫切希望高校教师和学生进驻企业、熟悉企业,希望有更多高校毕业生加盟,表示希望校企共同培养学生。通过学生驻厂进行毕业设计,加深学生对企业的了解,也有利于企业引进和培养急需的高素质人才。
三、全力推进双导师制毕业设计培养模式
推进毕业设计指导方式改革,建立“双导师”制毕业设计培养模式。在毕业设计环节实行“双导师”制。其中“校内监管导师”由学院统一安排机械设计制造及其自动化专业老师,负责学生毕业设计过程指导;“企业负责导师”由企业技术人员担任,负责毕业设计选题、毕业实习、具体指导、过程管理。企业导师需具有高级技术职称、在企业工作5年以上、具有与本专业相关的丰富工程实践经验的一线工程技术人员担任。
实行“双导师”制,确保毕业设计真题真做是搞好毕业设计教学改革的根本。双导师制就是为每一位学生安排一位高校专职教师和一位企业兼职教师作为导师,校企双方导师共同指导学生毕业设计。在选题审题、任务书下达、开题答辩和毕业答辩各个环节都由双导师共同协商,制订出详细的工作计划。毕业设计要求结合企业实际项目“真题真做”。企业导师的主要职责是为学生提出源于企业实际、是企业急需解决的问题,校内导师的主要职责是分析和判断选题的难度和深度是否合适。学生毕业设计题目既可以从企业当前的实际项目中选择,也可以结合自己的兴趣从企业需要解决的实际问题中寻找。毕业设计方案在校企双方导师的指导下制定完成。在开展毕业设计过程中,企业导师重点负责实践方面的指导,校内导师重点负责理论方面的指导和毕业设计最终质量的把关。
每年聘请包头钢铁集团、内蒙古第一机械集团、神东集团天隆公司、包头钢铁设计院等企业、设计院的高级专业技术人员担任本科毕业设计(论文)的企业带教导师,与校内教师共同完成各本科毕业设计(论文)的立题、过程指导、论文评阅和答辩等工作。近3年来,“双导师制”指导本科毕业生的人数已占总人数的35%以上,学院机械设计制造及其自动化专业2013―2015毕业设计(论文)52%学生以上由双导师来指导。
加强“双导师”制毕业设计过程管理及制度建设。针对企业导师与校方导师权责不清晰的情况,学院在充分考虑实际情况和具体操作可行性后,主要通过两个途径对此进行改进尝试:提高选聘要求以加强校企双方导师的沟通。敦促时间节点以加强导师与学生间的沟通。学生的毕业设计(论文)的撰写体系框架和内容由企业导师负责,如果学生和导师疏于沟通,论文进度明显变慢。针对这个问题,校内导师负责进度指标,敦促双导师制毕业设计学生的论文进度,并及时将进度情况与企业导师沟通,以提高学生对论文时间安排的合理性,保证论文按时间节点完成。
【关键词】毕业设计;机械专业;教学改革;项目驱动
0引言
毕业设计是教学过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节,是学生在完成全部学习课程以后,运用所学的理论知识和技能解决实际问题的一次综合性的设计。通过毕业设计可以进一步巩固学生的理论知识,强化基本技能,培养学生综合运用已有知识独立分析和解决与专业相关的工程技术问题。不少学生缺少工程应用经验,对所要设计的题目一知半解,不知如何着手设计,以至于对毕业设计题目失去兴趣,且毕业设计中经常出现:设计出来的零件不一定能加工出来,能加工出来的零件不一定能装配到一起,装配到一起了,整机又不一定能运行。因此,这些“纸上谈兵”的毕业设计达不到巩固学生知识和专业技能以及提高学生独立思考、创新思考和实践能力的目的,这也不符合社会的发展以及对所需人才的要求。为进一步提高高等院校毕业设计的质量,我们开展了“基于项目驱动的机械专业毕业设计模式”的改革研究,经过进一步的探索与实践,总结出了一套较为完整的毕业设计模式。基于项目驱动的毕业设计模式是以问题为先导,将毕业设计项目模块化,让学生组建项目团队,在接近实际生产的情况下完成毕业设计。此种毕业设计模式极大的激发了学生的学习兴趣和积极主动性,并取得了显著的效果。
1项目驱动的机械专业毕业设计模式改革架构
基于项目驱动的机械专业毕业设计模式,首先在老师的指导下,将机械专业的综合毕业设计项目交于学生,在指导老师的指导下,学生自行完成收集信息、设计方案一直到实施项目及最终的评价,而老师会将整个学习过程进行分解,设计出各个任务的项目的教学模式。该教学方法以项目为主体,教学和项目的实施相结合,以适应当代社会的企业人才需求为目标,强调对学生统筹规划、自我培养、动手实践、工作应用等综合能力的培养。不同与传统的教学方式,项目驱动的教学模式模式提倡以学生为中心,学生不再是被动的学习理论知识,而是在实践中完成项目,在完成项目的过程中学习。教师只是以组织者和指导者的身份起辅助和促进作用,以充分发挥学生的主观能动性和积极的创新意识和创新能力。项目驱动的人才培养模式在国外已有多年历史,目前,在国内的应用多局限于某一门课程。将项目驱动教学模式引入到高等院校毕业设计课程教学中去,让学生在科研项目中开展毕业设计,利用先进的仪器设备,加工制造检验设计的可行性,并加以修改和完善。通过项目的完成情况来评定毕业设计的质量。
2项目驱动的机械专业毕业设计流程
2.1项目的选择
教师选题时,要结合时代的变迁更新观念,结合学生的专业特点培养学生的综合运用能力。为了让学生的设计项目与生活实际相贴近并将设计成果转化为有价值的参考依据,采用了两种方式提供项目:一种是选择自己感兴趣的作为毕业设计项目,进一步的提高自我创新能力和更好的发展;另一种是选择实际生产为主的毕业设计项目,为以后的工作需求进一步提高自己的工作能力奠定基础。
2.2项目分析
在项目驱动模式中,项目分析是项目设计的前提条件。拿到一个项目,首先要对其可行性进行全面技术的分析论证,结合实际的生产应用的先进性和适应性以及设计条件的可能性和可行性,为项目的设计提供科学依据。因此,可行性分析在项目设计前具有决定性的意义。
2.3项目设计及分解
在项目驱动模式中,项目的设计是关键,项目的好坏直接影响最终的结果,因此,老师应根据学生自身的特点,并联系实际应用,制定具有实际意义的可行性综合项目。根据不同的知识点将一个综合的项目模块化,划分为若干个相互关联又相互独立的子项目,再将子项目分解成多个任务,包括所学课程的知识点、重点和难点。要遵循科学实用的准则,以学生的专业能力为向导,来调动学生的积极性和主观能动性。考虑到每个学生能够充分的参与到项目的操作与学习中去,每个小组以4~6人为主。因此,每个班将有6~8个项目同时进行,尽量做到项目不重复,以保证每个学生不仅通过自己的项目得到锻炼,同时在与其他小组交流与展示过程中获得各个领域与行业直射的积累。
2.4组建学生项目团队
将一个综合的项目模块化划分为若干个相互关联又相互独立的子项目,再将子项目分解成多个任务,根据学生的基础特长的不同以及子项目的难易程度来选择不同的子项目任务去完成,借此把学生凝聚成一个拥有共同个目标的团队,分工合作,互相配合,培养良好的团队能力和精神。打破以往教师为主,学生为辅的毕业设计模式,转换为以学生为中心,教师作辅助的模式,不仅提高了学生的独立思考工作的能力,而且还提高了毕业设计的质量,加快了毕业设计的进度。
2.5项目评价
项目评价是为了在评价的过程中促进学生的全面发展,主要是查看学生对知识和技能的掌握情况。通过阶段性的评价,了解学生的学习过程,并引导学生顺利完成项目任务。通过一轮一轮的反思和修改,明确自身优缺点,从而获得更全面的进步。
2.6项目的实施
具体项目的实施分为CAE仿真分析和实际制作两类,CAE包括工程数值分析、结构与过程优化设计、强度与寿命评估、运动、动力学仿真等。通过CAE仿真平台,可实现无差错的设计与制造,发现设计缺陷、优化零件尺寸、优化性能等,并及时进行综合探讨答疑,从而提高设计项目的综合性能,缩短设计周期。实际制作则是通过具体的实际零部件加工、并组装成实际的装置,通过同学们的实践动手,进一步发现设计生产中的一系列问题,然后再进一步的改进,并提高同学们的设计、制造、创新和实践能力。
2.7项目过程管理
整个项目驱动的毕业设计的管理过程,严格做到分工明确,要求具体,规定每一个进度的完成时间,集中时间进行探讨答疑,不断改进,不断完善,全方位协调进行。大多数的同学都非常积极主动,争取能够早日完成任务,有的设计内容则需要多次修改,从完成一直到完善。这样不仅能加强学生的自我管理能力,团队协作能力及个人服从集体的能力,而且能更好的与客户、其他项目组及内部人员沟通协调,为以后的工作打下了一定的基础。
3项目驱动的机械专业毕业设计效果
“项目驱动”的毕业设计模式是在机械专业教育与社会实际需求之间出现脱轨的情况下而产生的改革研究措施,是一项综合性强、互动性高、适应范围广、知识量大的改革研究。经过实践表明,该模式打破了常规的单一模式的毕业设计模式,充分体现了“以学生为中心,教师作辅助”的教学思想,充分调动了学生主动学习知识和解决问题的主观能动性,通过小组个体之间、师生之间的交流讨论和答辩评价,从根本上激发了学生的学习热情,提高了学生的动手实践能力,锻炼了学生的组织协调能力,培养了学生的分工合作的团队精神。很多学生由此端正了学习态度,明确了职业目标和就业方向,达到了良好的教学效果。从2007级到2011级的毕业生,以项目驱动的机械专业毕业设计指导模式,总共指导过42名学生,在最终的毕业设计评定中,其中有54.76%的学生获得优秀,38.09%的学生获得良好,7.14%的学生获得中等,及格率100%,远远高于传统毕业设计的平均水平。通过该实践结果可知,基于项目驱动模式下的毕业设计的质量得到了显著的提高。
4结语
基于项目驱动的机械专业毕业设计模式的成功应用,与其自身的特点分不开。该模式不仅明确整体目标,提高学生的学习主动性和创造性;而且结合学生自身的特点,注重科学选题,因材施教,对于个别创新型、应用型学生可提前进入毕业设计,为毕业设计的完美度保证充足的时间;此外毕业设计期间,指导老师与学生要经常进行交流,能够及时答疑。在该模式下,学生的动手能力、思考能力、探究能力及创新能力得到了提高,同时学生的社会实践及综合职业能力也得到了进一步的培养。基于项目驱动的毕业设计模式,使我们培养出的机械专业毕业生,无论在工作岗位,还是在以后的研究生学习中,都能表现出良好的工作能力和科研能力,获得认可,达到了工科院校的最终教育目标。
【参考文献】
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关键词:地方高校;机械工程;产学研合作教育;实践教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:B 文章编号:1674-9324(2013)09-0049-03
对方高校如何准确定位人才培养目标,科学合理地构建实践教学体系,实现教学与科研、生产有机结合,培养高水平应用型创新人才,是当前和今后一段时期内,地方高校产学研合作教育需要重点解决的问题[1,2]。不同的高校采用不同的实际教学模式,实践教学结果也就存在着较大的差异[3,4]。本文以山东建筑大学机械工程专业为例,主要研究地方高校机械工程专业实践教学体系的建设,实践教学环节的构建,以及实践教学改革措施,为培养具有机械产品研究、开发、设计、制造、生产组织管理及经营能力的创新人才奠定了坚实的基础[5]。
一、人才培养目标
通过对国内众多开设机械工程专业高校的调查研究后发现,我国在当前和未来相当长的一段时期内,机械工程专业的大多数本科毕业生将直接进入生产一线,从事机械产品设计、制造、生产组织管理等实际工作。因此,地方高校机械工程专业的人才培养目标是具有较扎实的自然科学、人文社会科学基础的,较系统地掌握机械工程专业宽广的技术基础知识,具有较强的创新意识和机械工程专业应用能力,能从事机械产品研发、设计、制造,以及组织管理和市场经营工作的应用型创新人才。
二、实践教学体系
根据机械工程专业的教学特点,围绕着专业人才培养目标,在现代教育理论、教育思想的指导下,采用系统科学的理论和方法,提出了“四层七模块”的实践教学体系。“四层”是指基础知识培养层、专业知识培养层、创新能力培养层和工程能力培养层,“七模块”是指基础实践模块、专业实践模块、创新训练模块、科研训练模块、工程认知实践模块、工程项目实践模块和工程岗位实践模块,7个实践教学模块下设有25个不同的实践教学环节。“四层七模块”的实践教学体系如图1所示。在学生必修的154学分中,7个实践教学模块共计61学分,其中,科研创新训练是8学分,实践教学环节占必修学分的40%。
“四层七模块”的实践教学体系是以学生为主体,在产学研合作教育的平台上,引入现代教学技术和教学手段,改革教学理念、教学方法和教学内容,改善校内实验室、工程训练中心,依托行业、企业建立校外实训和实习基地,教学现场由校内向校外或生产现场延伸,推行产学研合作教育实践教学模式,全面提高学生的学习兴趣,提升学生的学习能力、创新能力和工程实践能力。4个层次的实践培养模式、7个不同实践教学模块、25个实践教学环节都是建立在产学研合作教育平台的基础上的。
三、实践教学内容
根据机械行业对本科人才知识和能力的要求,结合山东建筑大学机械工程专业办学特色及人才培养目标,不断完善实践教学体系,进行实践教学改革,建立包括从基础知识实践到专业实践、从创新训练到科研训练、从工程认知实践到工程岗位实践循序渐进的实践教学环节。实践教学包括校内实践教学和校外实践教学,具体内容如下。
1.校内实践教学。校内实践教学包括基础实践、专业实践、创新训练和科研训练四个模块。各模块内容包括课程实验、课程设计、技能训练、创新训练,以及参加各类科技项目和竞赛等。基础实践模块下设物理实验、电工电子实验、力学实验等认知实验、演示性实验和设计性实验。专业实践模块包括机械原理零件实验、机械工程控制基础实验、单片机实验、PLC实验、计算机辅助绘图实验、互换性与精密测量技术实验、金属切削原理实验、材料成型实验、测试技术实验等认知实验、演示性实验和设计性实验,以及各专业课程的综合型实验、设计型实验和综合实验周等。创新训练模块包括机构组合创新实验、机械系统创新实验、机电系统创新设计实验、PLC控制系统设计实验、单片机控制系统设计实验。科研训练模块包括学生申报的SRP创新项目,以及学生参加的产学研合作项目创新训练等。校内实践教学将在不断完善基础性实验的基础上,逐步提高设计性、综合性、创新性实验的比例,同时,进一步开放实验室,引导学生参与教师的科研活动,创造条件培养学生的动手能力,提高学生实践和利用综合知识解决问题的能力。
2.校外实践教学。校外实践教学包括工程认知实习、工程实践课程实验、企业讲座、工程实践课程设计、暑期实践、工程实训、毕业设计、认证实训、工程创新实践、生产实习等10个实践教学环节。下面主要介绍了6个实践教学环节的建设内容。(1)工程认知实习。了解企业文化、管理、工作流程等,目的是建立大机械的整体概念,了解机械制造企业的构成要素、各部门之间的关系、各部门生产特点和运行特点,同时,进一步了解专业特点,增加专业认可度。重点了解企业的设施、设备、组织结构、工作流程、管理规范、运营管理内容、先进制造技术以及机械工程发展趋势等。(2)工程实践课程实验。通过深入企业了解工程实际问题及技术数据,然后在实验室建立实验系统,运用所学的理论和知识,提出解决问题的方案,达到既加深对所学课程理论知识的理解,又提高了实践动手能力的目的。(3)工程实践课程设计。由校企双方人员担任指导教师,安排学生深入企业开展工程实践问题的调查与分析,根据每门课程实践教学要求,结合课程实践教学内容,综合提炼出课程设计题目,并把课程设计题目与企业的工程实际紧密相结合,采用实际工程数据,提出设计方案或者是解决问题的方案。(4)工程实训。在企业导师指导下,学生以项目组成员的身份参加企业承担的实际工程项目的研究,根据企业的具体要求承担部分项目的设计,了解和掌握工程项目的立项目的、申报途径、研发思路、运行机制与管理办法。引导学生自主学习,培养学生独立获取知识的能力。(5)毕业设计。以企业的实际课题为依托,采取校内导师与企业导师共同指导的双导师制。结合企业产品设计、生产技术改造、产品开发等相关内容,由学校和企业双方共同选定毕业设计题目。学生针对具体毕业设计题目在企业进行设计,最后提交设计报告。通过毕业设计使学生系统了解所在企业产品的生产流程、关键技术、工艺装备、产品质量控制体系,以及企业文化和企业精神。(6)生产实习。深入到企业的产、供、销等部门,跟班进行生产实习。详细了解企业岗位操作规程及相关管理规程等,目的是使学生熟悉工厂生产设备、运行管理、环境保护等相关法规,初步培养学生的观察能力,以及发现问题、分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新精神和团队协作意识,由此获得对企业管理的深刻认识。
以上校内实践教学与校外实践教学环节相互穿插、相互衔接地进行,通过这种循序渐进的教学过程,提高学生的工程实践创新能力。
四、实践教学改革措施
为了有效地实施“四层七模块”的实践教学体系,充分体现产学研合作教育平台的作用,需要进行如下实践教学改革。
1.调整实践教学计划,更新与优化现有实践教学内容。改变实践教学从属于理论教学的现状,制定独立的实践教学计划和实践教学大纲,增加实验、实习、实训教学学时数,增加跨学科、综合型、设计型实验项目,使综合性、设计性实验比例占总实验的80%以上,将课程群内的实验整合为更加系统合理的实验课程,提高实践教学效率。
2.结合实践教学内容的改革和实验室、实习基地的具体情况,编写具有特色的系列实践指导材料。实践指导材料是实践教学改革的主要载体和保障,在现有实验教学资料的基础上编写与实践教学配套的系列教材。
3.结合教师科研项目、企业产品开发、技术革新、工艺改造等实际课题开展实践教学方法改革。引入现代教学技术和教学手段,开展项目教学法、现场实训法、课题研究法、情景教学法、案例教学法、工程实例教学法等,将本领域的前沿知识和新技术引入实践教学课堂上,提高学生的创新实践能力。
4.进一步开放实验室,提高实验设备的利用率。在满足多层次实验教学的基础上,进一步加大实验室开放力度。各实验室保证每天开放时间不少于12个小时,除了负责正常课程的基本实验外,还对学生提供一定数量的课外实验选题,同时为学生自带课题及课外科技创新活动提供技术支持。
5.加强与企业的联系,建立产学研合作平台。产学研合作教育的最大优势就是为提高学生实践创新能力的培养提供了真实的、广阔的校内外实习和实践基地。因此,与企业建立联合实验室、研发中心或者工程研究中心,校企合作共建校内外实践基地是产学研合作教育要解决的一个硬件条件。
6.与企业联合指导毕业设计。通过毕业设计,学生能够将本专业课程体系内所有相关知识融会贯通,用于解决工程实际问题。通过产学研合作教育,实施学校与企业的双导师制,选派一批优秀毕业班学生到企业、科研院所进行毕业设计,直接参与实际课题或工程项目,由企业导师进行指导。企业导师不仅帮助指导毕业设计,还着重向学生介绍企业迅速发展的形势和需求,以及企业对学生知识、能力和素质的综合要求。在毕业设计过程中,学生不是简单的学习,而是结合企业工程实际进行综合知识的学习与实践。
7.设置自主个性化科研创新学分。通过在教学计划中设置自主个性化科研创新学分,使学生自觉参加各种社会实践及素质拓展活动,同时,学校或学院也可举办各种课外科技活动和机械创新设计大赛,题目来源可由教师命题或学生自行选题,启发学生发现自己身边或生产过程中存在的机械方面的问题,提出创新题目,对学生进行创新构思和设计方法培训,使学生从发现问题、分析问题、解决问题到产品制作过程进行了全过程的综合知识训练,从而提高了学生的创新能力和社会实践能力,开拓学生的知识面,培养学生的创新精神和团队合作意识。
8.针对实践教学环节制定相应的考核办法和评价指标。实施学校、企业、科研院所多方联合办学,建立多方参与的专业建设理事会,共同制订人才培养目标和培养方案,根据社会需要不断优化实践教学体系;完善课程验收制度,对两年验收期内的所有课程进行公开考核评价;建立健全毕业设计动态监控制度,对毕业设计过程中的题目认定、师生双选、中期检查、毕业答辩、资料验收等各个环节进行动态管理与监控。并将这些动态教学管理制度拓展至整个实践教学过程。
五、结论
根据学校自身学科特色和优势以及人才培养目标,结合地方经济社会发展状况,在产学研合作教育背景下进行实践教学改革,提出了“四层七模块”的实践教学体系,建立与产学研合作教育相匹配的实践教学环节,推进人才培养与企业相结合的模式,利用企业高技能人才和专家参与实践教学,从而培养出高质量能适应地方经济发展需求的机械工程专业应用型创新人才。
参考文献:
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目前,我校对学生已开设了科技文献检索、科技论文写作等课程及讲座,但学生在完成毕业论文时缺乏相应的专业化和学术化的语言,很多同学东拼西凑,书写格式不规范已成普遍现象,主要表现在对文献的引用、标点符号的使用、数据分析、图表绘制的说明等方面。指导教师和学生需投入大量的精力对论文格式进行修改,导致老师对学生分析问题和工程创新能力的培养训练时间相应减少。毕业论文(设计)质量的重要因素之一
二、提高毕业设计质量的措施与实践
为了能更好地解决这些问题,建立完善、量化的评价指标体系,形成一套较为完善的毕业设计实施方案,针对我院过控专业的毕业设计,我们尝试从选题、过程质量控制、设计完成的内容、评价标准等方面人手,全程监控。
(一)加强对毕业设计重要性的认识
毕业设计开始前,我们通过开办讲座、毕业设计动员、从就业重要性,以及毕业资格和学位认定等方面来宣传毕业设计的重要性;指导老师应对自己的学生提出严格要求,从开始就要在学生心中树立毕业设计的严肃性和规范性。
(二)科学规范选题,严格把好选题关
选题要与专业相关。过程装备与控制工程专业是以过程工业中的装备及其控制技术为研究对象,确保过程装备高效运行的一个专业,是一个融“过程”“机械”和“控制”于一体的多学科交叉型专业。1.所选课题要与过程装备的设计、制造、检验、控制、使用、安全等的技术开发、科学研究等有关;2.可以选择结合生产和科研单位的实际任务或者教师科研或研究生课题的一部分;部分学生可以在设计院和研究所完成,体现毕业环节教学工作的真实性,完成培养创新意识与工程实践能力的培养;3.可以是同本专业、学科内容密切相关,符合教学要求的自拟课题;4.读书报告型、文献综述型论文是不允许的;5.所选课题工作量、深度、广度和难度要适当,学生经过努力都能按时完成任务;6.可以结合过程装备与控制工程专业的现有师资和社会资源,对毕业设计尝试双导师制,由两名具有互补性的教师来共同指导毕业设计,以保证设计题目的综合性、新颖性和深广度。另外,指导教师要制订合理的任务书和时间安排,拟题过程中要设计好该题目的设计思路、框架、节点、难点等。毕业设计(论文)任务书中明确任务和制订合理的时间安排。避免时紧时松,导致学生和指导教师都很疲惫的情况。
(三)查阅文献
查阅文献是完成毕业课题第一步,指导教师要指导学生搜集并查阅有关文献,根据课题的研究的内涵确定课题的中英文关键词,根据中英文关键词检索该课题领域的期刊、学位论文、专利、国际会议、经典著作或专职部门的研究报告,对获取的资料进行分析、整理,并结合设计题目,写出中文文献综述和英文文献翻译。检索文献建议从以下几条途径入手:1.通过检索学校图书馆的电子资源,如维普中文科技期刊数据库、万方数据资源系统、超星数字图书馆、Elsevier数据库等,一般能查到较新的文献;2.必要时进一步跟踪文献中的参考文献。质量较高的学术文章,通常是不会忽略该领域的主流、经典文献的。3.充分利用学校图书馆的阅览室、利用国家或省市图书馆或一些科技情报检索机构,查阅一些相关文献。4.利用互联网,从一些专门的网站上也能获取信息。
(四)强化毕业设计的“过程控制”
毕业设计过程中制订各阶段的工作内容和检查方式,确定“过程控制”节点,是做好“过程控制”行之有效的方式。1.毕业设计过程整个毕业设计的过程包括设计前的专题讲座、课题的确定、中文文献综述、英文文献翻译、设计、中期检查、评审、答辩等阶段。组织审定毕业设计(论文)选题;初期检查;中期检查;答辩检查;审查答辩小组对毕业设计(论文)的成绩评定;评选、推荐校级优秀毕业设计(论文)可以作为“过程控制”的主要节点。2.过程控制措施毕业设计是一个循序渐进的过程,实现有效的“过程控制”,应着重做以下工作:(1)指导老师要在确定选题、总体方案、工作计划和进度、设计质量及平时的检查时把好关,每周对学生指导不少于2次。(2)要成立毕业设计工作小组,具体负责毕业设计的日常组织和管理工作,做好“过程控制”和节点检查。(3)提高管理水平,落实督导检查按照学校《毕业设计(论文)指导手册》,对毕业设计的过程进行量化管理,对平时表现、评阅成绩、答辩成绩按指标体系细化,做到科学地评判学生的毕业设计质量。(4)成绩管理学生毕业设计成绩的评定由三部分组成。一是由指导教师按照设计方案、设计任务完成情况、外文翻译能力、学习态度和纪律等方面给出成绩:二是由评阅教师就学生毕业设计的规范性、内容及翻译的质量、设计或论文的创新点等方面给出成绩;三是由答辩委员会各小组根据答辩情况就毕业设计水平及工作量、课题内容、答辩准备、毕业设计介绍表达、回答问题等方面综合评价给出答辩成绩。最后,由答辩小组按照规定的权重比例综合评定出学生毕业设计总成绩,该成绩必须经答辩委员会严格审核最终确定。确定毕业设计成绩时,要做到真实客观,所推荐的优秀毕业设计能起到有效是示范作用。
三、结语