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摄影测量与遥感技术专业课程
主要课程:测量平差与计算机程序设计、数字化测图技术、控制测量与GPS测量技术、摄影测量、解析摄影测量、遥感技术及应用、地理信息系统原理及应用、地形测量及实习、像片判读调绘实习、数字摄影测量及实习、毕业综合实训与毕业设计等,以及各校的主要特色课程和实践环节。
摄影测量与遥感技术专业培养目标
本专业培养德、智、体、美全面发展,具有良好职业道德和人文素养,掌握必备的摄影测量与遥感技术基本知识,具备摄影测量和遥感信息数据处理能力,从事地形图测绘、像片控制测量、像片调绘、解析空中三角测量、航测内业成图、遥感图像处理等工作的高素质技术技能人才。
摄影测量与遥感技术专业就业前景
(1)本专业的毕业生可在城市建设规划与管理、交通、国土与房产、工业企业、建筑、水利、电力、石油、冶金、测绘、工程勘察、城市与企业信息管理等部门,从事测绘及相关信息工程的规划、设计、实施与管理工作,也可以在政府部门、教学和科研单位从事相关工作。本专业就业面宽,随着社会经济的发展,就业前景将会更加广阔。
(2)可以考取《中华人民共和国注册测绘师资格证书》,从事测绘工作。
关键词:模具;CAD/CAM技术;独立学院
Abstract: Mold industry is " the mother of industry " in the world, its production technology and the level of science and technology content, become the measure of a country's technological level and product manufacturing level important symbol. CAD/CAM technology in mold design and manufacturing industry in the application, so that the mold production technology level and content of science and technology has been a qualitative leap. This article on the CAD/CAM technology in the teaching of mould majors in independent college this paper expounds the application, computer aided software in professional teaching reference.
Key words : die; CAD/CAM technology; Independent College
中图分类号:TG76文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
1概述
模具是工业生产中的基础工艺装备,也是发展和实现少、无切削技术不可或缺的工具。在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯行业中,有60%-80%的零部件都需要模具加工,轻工制品的生产中应用模具更多,因此模具行业有“百业之母”的美誉。模具生产的工艺水平及科技含量的高低已经成为衡量一个国家工艺水平和产品制造水平的重要标志。
CAD/CAM技术是设计人员和产品制造工艺设计人员在CAD/CAM系统的辅助下,根据设计和制造程序进行设计和制造的一项新技术。20世纪70年代以来,我国的CAD/CAM技术发展很快。根据有关调查显示,CAD/CAM技术广泛的应用于模具生产企业。随着CAD/CAM技术的广泛使用,模具生产的工艺水平和科技含量将有质的飞跃。采用CAD/CAM技术进行模具设计与制造是模具生产革命化的措施,也是模具技术发展的一个显著特点。
而作为培养应用型人才的独立学院,在模具专业的教学过程中应该结合模具技术的发展,进行实施教学。将行业的新技能融入到教学中,培养与企业需求“对口”的技术人才。因此,CAD/CAM技术在模具专业人才培养中的应用十分重要。
2 模具专业的课程设置要突出CAD/CAM技术
独立学院是培养生产一线的应用型人才。传统的模具生产技术以手工绘图,手工操纵加工为主,所以需要手工绘图能力与手工操作技能高的人才。而现代的模具生产技术普遍以CAD/CAM技术为主,作为为企业培养人才的高校,在人才培养方案中就要突出CAD/CAM技术的重要性。通过研究,我们在具体的教学上作了如下安排:
第一学期: 安排2周的Auto CAD软件学习,掌握Auto CAD软件的二维绘图命令。
第二学期: 安排3周的UG/PROE软件学习,掌握三维绘图技术。
第三学期: 安排2周的模具CAD/CAM软件实习,掌握模具运动仿真及零件的加工仿真,输出加工程序。
3CAD/CAM技术融入到专业课程的学习中
第五学期:将CAD/CAM技术与《模具测绘实习》课程相结合。《模具测绘实习》课程是学生在学完机械制图课程后进行的综合运用制图基本知识,学会零部件测绘和提高绘图能力,了解模具结构的一次重要实践性教学环节。通过该课程的学习,使学生掌握模具的拆卸方法,零部件的测量技术,进一步巩固徒手绘图和尺规绘图能力,最终将测绘的尺规绘图图纸转换成计算机二维图和三维图,提高计算机绘图能力。
第六学期:将CAD/CAM技术与《模具课程设计》课程相结合。模具课程设计是模具专业课程教学中最重要的教学实践环节。旨在培养学生综合运用模具设计知识,系统地进行模具设计,从材料工艺性分析、成型工艺的编制到模具结构的设计全过程,为缩短上岗适应期奠定工程实践基础。在这一过程中,在培养学生掌握传统模具设计方法的同时,要求学生运用CAD/CAM技术完成模具的整个设计工作,使学生掌握模具设计的新技术,适应现代模具企业的人才需求。
第七学期:将CAD/CAM技术与《数控加工操作实训》课程相结合。通过此实训,使学生进一步掌握和消化数控机床基本内容,了解数控机床编程的特点和步骤,深化工艺处理技术和编程方法,同时,要求学生运用CAD/CAM技术完成模具成型零件的加工仿真,并输出加工程序,对程序进行调整后最终在数控机床上实现真加工。
第八学期:将CAD/CAM技术与毕业设计相结合。本毕业设计是一项必修的集中实践性教学环节,其目的是在学生已完成专业基础课和专业课学习后,通过专题研究、论文综述、工程设计、软件工程等方式,综合应用和深化本专业所学理论知识和专业技能,培养学生分析和解决实际问题的能力。在毕业设计的过程中应该结合设计的课题,实现学生CAD/CAM技术应用的最大化。使学生在临毕业前,其CAD/CAM技术能够得到进一步的、更全面、综合性的训练。
4CAD/CAM技术应用到专业课程的教学中
CAD/CAM技术具有色彩鲜明、直观性强的特点。《冲压成型工艺及模具设计》、《塑料成型工艺及模具设计》是模具专业的两门综合性很强的核心课程,在教学过程中,教师合理地利用CAD/CAM技术特点进行教学,能帮助学生感知、理解书本知识,能调动学生学习的主动性,提高教学效果。同时,能增强学生对CAD/CAM技术的兴趣。例如,在讲授模具结构时,结合模具CAD/CAM技术的三维造型进行讲解,各组成零件及其相对位置关系都一目了然,非常清楚;在讲授模具的动作原理时,通过播放模具运动的模拟动画,学生可以直观地看到模具的运动过程,教师结合动画进行讲解,学生很容易就能理解和掌握。这种教学方法使抽象的理论知识变得直观,使枯燥的讲解变得生动有趣,其效果是显而易见的。
5 总结
随着市场的国际化,竞争将愈演愈烈,短周期、高质量、长寿命的模具是模具行业和用户的追求,这必将使CAD/ CAM技术全面深入地应用于模具行业中。而作为为模具行业培养应用型人才的独立学院,在模具专业的教学过程中,应将CAD/CAM技术的学习与应用贯穿到人才培养的始终,使学生真正掌握该项技术,实现与企业设计软件应用的零过渡。
参考文献:
关键词 就业 应用型 工科 毕业设计
中图分类号:G642.477 文献标识码:A
Study on the Mode of Graduation Design to Improve the
Employment Ability Application Engineering
LIU Weiguo, GAO Zhongsong, QIN Weiqiang
(College of Resource and Planning Sciences, Jishou University, Zhangjiajie, Hu“nan 427000)
Abstract Graduation design is an important part of teaching undergraduate talents cultivation, in order to improve the applied engineering professional students employment competitiveness, according to the characteristics of senior applied talents training mode, the graduation design in-depth study, practice has proved, strengthen the graduation design topic guide graduate design, implementation of "double teacher" system, and the research is combined with important measures to improve graduation design quality and enhancing students' employment ability.
Key words employment; application; engineering; graduation design
随着中国高等教育大众化的不断深入,2014年中国大学毕业生将达到727万,大学生就业难,就业问题越来越突出。据调查,工科应用型专业的就业率普遍高于文史类专业,但就业率也成下降趋势,用人单位对毕业生提出了更高的要求,尤其是对于工科应用型专业毕业生,不但需要有扎实的专业技能和实践经验,而且还需要有学习新技术的能力和创新精神。因此,为提高毕业生就业竞争力,针对应用型工科专业的特点,对毕业设计在选题、指导、顶岗训练等环节进行深入研究显得尤其重要。
1 工科专业毕业设计存在的问题
实践教学是应用型工科专业最重要的教学环节,实践教学环节主要包括课程实验与实训,课程实习、课程设计、专业综合实习、生产实习、毕业实习与毕业设计等教学环节,毕业设计具有历时长、综合性强、实战性高的特点,是工科教学中一个极其重要的实践教学环节,近年来,本科院校毕业设计质量呈现下降趋势在一定程度上影响了应用型人才培养质量,调查发现其原因主要表现在以下几个方面:
第一,毕业设计选题粗犷,毕业设计是体现学生专业综合能力的主要环节,但随着大学生的逐年扩招,现在很多高校很多专业毕业生的人数都是100以上,甚至达到200多。导致毕业选题过于粗犷或题目过大而毕业设计不能完成或泛泛而谈。最后毕业设计多数是以“拷贝+粘贴”的形式完成的,白白浪费了人力物力,不但耽误了师生的时间,而且无法提高学生的专业技能,影响了人才培养质量。
第二,学生缺乏主动性,很多学校提出本科教育向素质教育发展,以提高综合能力为主而放松对毕业设计的要求,学校培养方案制定时公共课与素质课学分比例过高,导致专业学习的课时偏少,弱化了专业技能训练,毕业设计能力下降。部分同学毕业设计的积极性和主动性较差,为毕业而做毕业设计,毕业作品缺乏创新思维,缺少严谨科学的态度,导致毕业设计环节达不到提升学生专业综合能力的目的。
第三,学校监管不力,毕业设计应用型工科专业最后一个实践教学环节,是检验学生大学学习成果的重要标准,通过毕业设计能够使学生对所学的专业知识进行有效整合和灵活运用,因此毕业设计的选题、中期检查、毕业答辩各环节都很重要,由于带的毕业生较多,很多老师安排的毕业选题主要为虚拟题目,没有结合生产实际,本身题目偏小,不能体现专业培养目标的要求,也达不到专业综合性训练目的,而且还有多人同题,2~3个人完成同一个设计方案,导致有学生滥竽充数,跟平时分组作业一样,蒙混过关。
2 应用型专业毕业设计模式的建立
毕业设计是工科应用型专业人才培养重要的教学环节,不仅培养学生综合运用所学知识解决实际问题能力,而且还能锻炼学生的团队协作精神和创新能力。为适应就业竞争的新形势,工科应用型专业人才培养要及时转变观念,以加强毕业设计教学环节的改革,从毕业设计选题、产学研相结合等方面着手来提高学生毕业设计的水平。
2.1 严控毕业设计的选题
很多高校教师理论知识丰富而实践能力较弱。很多教师毕业设计指导环节也有重理论而轻实践的情况,而应用型工科专业主要注重学生的动手能力,选题必须根据工程实际,选择综合性强、实用性高的题目,而且尽量做到一人一题,防止内容雷同,即使题目相同,应要求设计方案完全不同。教师通过实际工作及时学习和掌握最新的设计理念和行业的发展动态,丰富毕业设计的选题范围。
2.2 狠抓实习基地建设
为提高应用型专业毕业设计的水平,学校应该通过多途径、多形式,按共同促进、互惠互利的原则加强专业实践基地建设,与行(企)的深入合作,完善毕业实习制度,结合本地实际,通过多种形式建立省级大学生创业实习和孵化基地,搭建“实战式”实践教学平台是提高学生毕业设计能力的最好途径,校外实践基地的建设为培养一批在生产实际中“下得去,用得上,干得好”的复合应用型人才,使校内实训基地和校外实践教学基地紧密相结合,使毕业设计与基地实际工程项目紧密结合,基地的设计课题涉及面广,而且多数都要求使用新技术、新方法、新材料去解决实际问题,利用实习基地提供的有效平台进行毕业设计,不但能提高应用型工科专业毕业设计的质量,还能促进当地经济社会的发展。
2.3 执行“双导师”制
毕业设计是大学本科专业教学的一个最后环节,是工科专业课程实践教学体系中的重要部分。加强专业实习基地教师师资队伍建设,强化基地教师与学校老师组成 “双导师” 实践教学模式,毕业设计“双导师”制是由学校、企业各配备一名导师,依据专业人才培养目标并结合工程实际项目或企业实践工程,共同选题,共同商定指导方案,共同监控,共同完成毕业设计指导与答辩工作。在人才培养的全方位、全过程中,采用与行(企)业联合培养的模式,最大限度地利用社会办学资源,实现资源共享与协同创新,保证人才培养与社会需求同步,学生能力与行业特定职业岗位技能无缝对接,具有人才培养模式新、培养过程开放性强等特色。校、行(企)业联动的人才培养合作基础深厚,特色鲜明。
执行毕业设计“双导师”制是提高应用型工科专业学生毕业设计质量的有效途径。吉首大学城乡资源与规划学院在城市规划、园林专业聘请规划设计类专业相关的规划师、工程师、设计师等基地导师参与指导毕业设计,不仅提高学生毕业设计的积极性,更能确保毕业设计的质量,而且大幅提高了毕业生的就业竞争力。
2.4 重视产学研的结合
图1 工科专业毕业设计创新模式
“产学研”相结合是提高毕业设计的有效方法,特别是应用型工科专业,学校与企业联合本着资源共享、优势互补的方针,在学生实训、科学研究、技术开发等方面开展工作,并结合企业实际工程项目完成毕业设计的选题导向并完成指导工作。企业中做毕业设计、科研中完成毕业论文是培养复合应用型人才的重要手段,学生可以耳闻目睹活生生的、丰富多彩的现实生活,体验实际工作中的酸甜苦辣,有益于学生良好思想道德、职业道德的培养。学校要创造机会邀请行业、基地专家和用人单位代表参与人才培养过程,主动征询企业、科研院所等用人单位对人才培养的要求,邀请他们参与毕业设计选题与指导,认真听取他们的意见与建议,并及时融入毕业设计指导过程中,使学生能接受到国际最前沿的专业领域的发展成果,来提升毕业设计质量和人才培养的规格。
3 结语
应用型工科专业是综合性强、重实践的专业,其就业竞争力主要也体现在实践操作能力、专业技术水平、学生个人的创新与合作精神等方面。为提高工科专业学生的就业竞争力,学生实践能力的培养是重中之重,毕业设计可体现学生实践能力和综合能力,经过多年的教学与实践,探索出实习基地、合作企业、用人单位与学校共同选题,共同商定指导方案,共同监控,共同指导毕业设计的创新模式(见图1),实现毕业设计项目化,培养完全满足社会与用人单位需要的复合应用型专业人才,真正意义上提升毕业生的就业竞争力。
基金项目:吉首大学教学研究资助项目资助:工科专业校企合作人才培养模式的研究与实践(2014)
吉首大学通识课核心课程群项目资助:项目编号(jdtshx kc201402)
吉首大学-南方测绘土木类专业校企合作人才培养示范基地项目
参考文献
[1] 陈世平,蒋西明等.地方本科院校工科专业实践教学改革[J].实验室研究与探索,2013(5):186-188.
【关键词】高职机械设计与制造课程设置合理化
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2012)10C-0056-02
根据相关调查显示,机械设计与制造专业大部分毕业生在地方区域企业就业,工作岗位有初次就业岗位、发展岗位和拓展岗位三个层次的岗位,具体岗位主要为普通机床操作工、数控机床操作工、产品质量检测员、产品售后服务员、工艺装备设计员等八种。随着汽车等机械制造业的发展壮大,企业急需应用型机械设计与制造专业人才。为有效地提升学生的专业能力和职业素养,高职教育必须将专业建设主动融入地方工业产业链,围绕地方经济发展需要,积极推进专业建设及课程改革,本文就机械设计与制造专业课程改革中专业课程的合理化设置进行探讨。
一、专业培养目标
高职的机制专业即机械设计与制造专业,该专业是面向工程机械、通用机械、汽车制造业等机械行业,培养从事零件制造、产品质量检测、零件加工工艺规程编制、工艺装备设计、产品售后服务、产品销售、生产管理等工作,具有良好职业道德及可持续发展能力的高素质高技能人才。
二、专业课程设计
目前机械设计与制造专业的专业课程设计是围绕专业人才培养目标,深入开展社会调研与工作分析;确定典型工作任务与职业能力需求;以工作过程为导向,系统设计专业课程结构,梳理出专业理论教学部分和实践教学部分;与企业合作开发专业核心课程,确定课程目标和主要内容。
三、专业课程结构
该专业专业课程结构为“1+3”结构。“1”为专业基础平台,“3”为机械加工、机械制造工艺设计、综合实践三个阶段。归纳出的专业课程结构体系如图1所示。
其中,机械制图与测绘、机械结构分析与设计、互换性与技术测量、零件数控车削加工(含考证)、机械制造工艺及夹具设计为核心课程,其学习的质量直接影响到学生在就业岗位的胜任能力。各高职院校在这些课程改革上投入了大量精力,取得了一定成绩,但各专业课程之间是相互联系的,它们之间怎样更好的衔接、过渡,使各科教学组织更合理,教学资源能充分利用,使学生能由浅入深,既有阶段性又有连续性的学习,这就要求教师思考如何合理安排各阶段的专业课程。
四、专业课程安排
(一)第一阶段。即第一学期,新生进入该专业学习的开始,文化基础课程较多,只能同时开设机械制图与测绘(第一阶段)、金属材料与热处理、机械零件手工制作(即钳工实训)三门专业课,在机械制图与测绘和金属材料与热处理两门理论课学习到中后期,即机械制图与测绘课程进行到组合体部分,金属材料与热处理课程讲授完材料牌号、性能及功用部分,可将2周的机械零件手工制作实训课有机的插入,按图样进行零件手工制作。机械制图与测绘课程的看图能力在机械零件手工制作实训中得到实践提高,各种材料的使用性能在机械零件手工制作实训中得到亲身感知,为后继专业课学习培养学习兴趣,奠定初步的基础。
(二)第二阶段。即第二学期,开设有机械制图与测绘(第二阶段)、机械结构分析与设计(第一阶段)、机械加工设备与刀具、互换性与技术测量四门理论课,还有零件普通车削加工和零件普通铣、磨加工两门实训课程。这两门实训课要求学生能看懂图纸,按图加工,正确使用及维护设备与刀具,加工过程中会熟练使用量具进行测量,所以开设的四门理论课实际是为实训课服务,理论课是为实训提供足够的理论指导,再进行两门实训课教学,这样理论知识在实训中及时得到认知应用,对掌握基本操作技能起到积极的指导作用,为后继专业课程的学习打牢基础。
(三)第三阶段。即第三学期,开设有机械结构分析与设计(第二阶段)、液压与气动技术应用、机械制造工艺及夹具(第一阶段)三门主要理论课和零件数控车削加工、零件数控铣削加工、专业顶岗实习三门实训实践课。此阶段的实训课时增加,实训内容也由简单零件进入到复杂零件的加工,加工时必须考虑制造工艺过程的合理安排及夹具的正确使用,同时开始使用数控机床等先进设备,要求掌握其特性,能熟练、正确规范的使用。同期开设的专业理论课同样为实训课提供足够的理论指导,应该在实训前合理安排开设,此阶段的课程学习将为学生今后独立完成各种零件全部加工的工作能力的提升打下稳坚实基础。
(四)第四阶段。即第四学期,开设有机械制造工艺及夹具(第二阶段)、计算机辅助设计、产品逆向设计、专业顶岗实习、零件数控铣削加工(含考证)等课程,以零件数控铣削加工完成零件的设计到加工全过程为主线,先插入相关理论课程学习,到最后完成产品加工,学生通过理论与实践的有机结合学习,逐渐具备产品设计、独立编程、编制工艺及操作加工的综合能力,为今后从事产品设计研发等技术工作打下基础。
(五)第五阶段。即第五、六学期,开设毕业设计与制作和预就业顶岗实习两门课,教师可用预就业顶岗实习的部分内容作为毕业设计与制作的课题同时进行,相辅相成。学生在校期间所学的知识在这两门课程中得到检验,课程的开设提升了学生实际解决问题的能力、综合应用的能力,为今后从事生产技术工作打下全面扎实的基础。
机械设计与制造专业各阶段课程结构安排图如图2所示。
五、教改教学效果
柳州职业技术学院机械设计与制造专业注重科学的安排各阶段课程,注重各阶段的专业理论和专业实训课程间的合理衔接,学生学习主动性高,理论知识牢固,动手能力强,思维灵活,实际解决问题的能力能得到很大的提高。自2008年以来,柳州职业技术学院机械设计与制造专业师生参加中南地区及广西区的各类机械创新大赛均获得了一、二、三等奖的良好成绩;毕业生就业率连续四年在95%以上,毕业生在各种工作岗位领悟性高,适应性强,工作积极性好,深受企业欢迎;许多毕业生现已成为企业技术骨干,为学院赢得了良好声誉。
论文关键词:毕业设计;学风建设;治学方略
毕业设计是本科教学中最后一项教学内容,也是最重要的一个实践性教学环节,是各教学环节的继续深化和检验,其实践性和综合性是其他教学环节所不能替代的。近年来,安徽工程大学对人才培养计划的实践环节内容进行了修订,立足于提高学生的动手能力,强化了实验、实习和毕业设计环节。这些措施的实施对学风建设产生了积极影响。机械专业毕业设计(论文)要求学生运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行系统、全面、综合的工程设计和科学研究及训练,初步掌握产品开发、工艺革新、设备研制的方法和技能。毕业设计(论文)对提高学生工程实践能力和创新能力、强化工程意识是十分重要的。毕业设计过程要充分体现理论与实践相结合,引导学生掌握科学的思维方法,形成优良的工作作风和协作精神,为今后的工作和学习打下基础。
一、机械各专业毕业设计大纲
机械各专业毕业设计大纲要求大同小异,以下以机制专业为例进行阐述。
机制专业毕业设计大纲要求达到以下目标:
(1)培养综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能;提高分析解决实际问题的能力。
(2)接受工程师必须的综合训练,提高实际工作能力。这些实际工作能力包括调查研究、查阅文献和收集资料并分析的能力;专业外文资料阅读和翻译的能力;理论分析的能力;制订设计或试验方案的能力;设计、计算和绘图的能力;实验、研究能力;计算机应用能力;技术经济分析和组织工作能力;总结提高、撰写论文和设计说明书的能力等等。
(3)检验学生综合素质与实践能力是学生毕业及学位资格认证的重要依据(16周15个学分,占总学分的7.4%)。
(4)培养学生的创新能力和团队精神,树立良好的学术思想和工作作风。
二、影响毕业设计(论文)的学风因素
自评估和更名之后,机械与汽车工程学院毕业设计的过程管理和要求都上了一个很高的台阶,从审题、过程监督到评阅、答辩、成绩评定循序渐进,一人一题的模式让更多有特长的学生得到最大程度的发挥,也给毕业后不同去向的学生提供了宽泛的课题选择空间,为提前进入工作状态或进一步深造提供了良好的训练平台。虽然如此,毕业设计中反映出来的问题也很多,如题目难易程度的合理性、题目的针对性、遇到问题学生心气浮躁、不能踏踏实实解决问题而过分依赖网络、老师监督辅导程度常常不到位、对提交成果的评判随意性大、没有统一的、相对明确的标准等等,这些问题表现在学生,而根源于教学管理和老师。老师的责任心决定学生的学习态度,老师的治学水平影响学生的习得能力,要把好毕业设计这一关需要一套完整的治学方略,才能形成良好的学习风气。
在学校,学风的定义就是学习风气,就是学校师生员工在治学精神、治学态度和治学方法等方面的风格。学风是凝聚在教与学过程中的精神动力,它依不同特点的学校表现出独有的特色和丰富的内涵,并通过学校全体成员的意志与行动,逐步地形成和固化,成为一种传统和风格。这些传统和风格对学生的成长起着重大的作用,对学校的发展和建设产生深远的影响。一般意义上来说,影响学校学风的关键因素是学生、教师、学校环境、家庭和社会因素,其中学校环境、家庭因素和社会大气候我们无法左右,所以只能从自身做起,以身试教,做一个称职的老师。
毕业设计过程是老师和学生近距离一对一授课的过程,教师的工作是如何传播知识,如何能让学生很有效的接受知识。这个传播过程并没有很深奥的理论,但敬业是首要的,一定的基本技能是必须具备的。对毕业设计的任课老师来说,要达到毕业设计大纲规定的目标,老师必须具备以下基本职业技能:
(1)具备课题所涉及到的基础理论、基本知识和基本技能;具备解决实际问题的能力。
(2)熟悉交给学生的课题,掌握课题的难易程度和完成的方法,懂得如何培养学生调查研究、查阅文献和收集资料的能力;督促学生阅读和翻译与课题有关的外文资料;指导学生对课题进行理论分析、设计和计算;帮助学生制订设计或试验方案;强化学生对课题进行技术经济分析的意识;总结提高、撰写论文和设计说明书的能力等等。
(3)具备良好的学术思想和工作作风,懂得如何培养学生的创新能力和团队精神。
上述要求不仅有专业知识方面的,也有做人做事方面的,所以要带好毕业设计,老师只有具备深厚的三基基础、系统的专业知识、时刻关注专业的发展方向才能很好地引导学生掌握扎实的基本功,培养学生浓厚的专业兴趣,向更高的目标努力。不仅在专业上要坚持教中学、学中教,不断进取,还要在做人方面为学生树立榜样。孔子曰:“其身正,不令而行;其身不正,虽令不从。”学生总是把老师看作学习、模仿的对象。叶圣陶先生也曾说:“千教万教,教人学真;千学万学,学做真人。”但是为师者不“真”,又怎能让学生学“真”?所以老师高尚的人格、整洁的仪表、和蔼的态度、丰富的学识、博大的胸怀、率先垂范、做出表率才能保证教书育人的实效,学生才会“亲其师,信其道”,进而“乐其道”,良好的学风就会在这种互动中形成。
三、毕业设计教学过程中的治学方略
按词典的解释,治学就是研究学问,方略就是全盘的计划和策略,研究如何带好毕业设计,为学生上好最后一堂课而制订的计划和策略就是毕业设计教学过程中的治学方略。根据自己的亲身经历,结合安徽工程大学毕业设计现状,建议对毕业实习及毕业设计采取一些方略,具体包括两个方面。
1.毕业实习
毕业实习作为毕业设计中的一个环节,是经过很多学校考证了的,在各方条件具备的情况下,在一个理想的实习场所经过一段时间的实习是非常必要的。毕业实习的主要目的是培养学生的实践能力、培养学生理论联系实际的能力。有人说书本上的理论是没有用的,实际工作中一点也用不到。事实情况绝非如此。笔者和企业打交道20多年,设计的产品有发动机、卧式带锯机、农用机械还有工装夹具,最后落脚在防腐泵产品的研究中,到目前为止设计了几十个规格的产品都在使用中,还有的产品出口国外,最早的产品在线使用近20年了。这些产品的设计没有哪一个尺寸不需要计算,没有哪一个结构不需要找理论依据,只有在同类型产品不同规格系列化或者在仿制别人产品时才参照成熟产品的结构和尺寸做相应的放大、缩小或原样测绘,即使如此这也只是一条捷径,并不是设计产品正常的程序,一旦产品有质量问题就必须回归正常的设计程序查找原因,正常的设计程序必须要用到理论计算,而课堂上讲授的都是各学科的经典都是各种机械产品设计计算的基础。书本如何结合实际,关键就在如何把实际工程问题提炼出来,变成作业里面的已知条件,这不是一个单纯的理论问题或是一个实践问题,而是需要用系统专业的眼观观察实际的事物,需要在一定理论的基础上思考总结,最后找出理论公式与实际问题之间的结合点,把一些影响不大的因素忽略掉,把理论计算公式的假定条件作为计算结果的误差来源,最后用系数进行补偿,如此就很好地将理论和实践结合起来了。因此要想很好地运用理论就必须学到一定的程度,厚积才能薄发。同时,也必须具备一定的实践知识,才能找出实际问题的关键点,而毕业实习正好是一个机会,为学生增加感性认识提供了平台,所以毕业实习是非常重要的环节。另外,通过毕业实习还能增强学生适应社会的能力和增强就业竞争力,也能加深了解社会对本专业的需要,培养独立进行资料收集和解决问题的能力,并开阔眼界及思路,为毕业设计收集资料及酝酿设计方案,也为今后的工作积累经验。而目前缺少理想的实习基地,没有真正意义上实施这一过程,其中的原因很多,如果单方面依靠老师寻找实习基地,会涉及到学生安全问题、经费问题、企业的认可度等等,目前还有相当大的难度,需要学院和老师各方努力。 2.毕业设计
目前我院还没有完整的关于毕业设计课题内容的的具体要求和验收标准。笔者结合其他学校的经验,将几种类型的毕业设计内容和要求总结如下:
(1)机械制造工艺工装及设备设计方面的课题。
1)以机械制造工艺规程设计为主的课题,应提交:工艺路线和工艺卡;各工艺卡上必须按要求完整填写相关工艺参数,比如机床、量具和刀具的选择、切削速度、切削量的规定等内容;必要的工装图;毕业论文按学校规定的格式和字数撰写,其中必须有关于误差分析的内容。
2)以机械设备设计为主的题目,应提交:完整的设备结构总图和全部非标准零件图;毕业论文按学校规定的格式和字数撰写,其中必须有设备结构设计的详细计算过程。
毕业设计中图纸的要求:图纸大小在能清楚反映设备结构的情况下选择最小的标准图幅打印,标题栏明细表按国家标准规定的格式填写,不可再用课程设计的简易标题栏和明细表;总图上必须标注必要的尺寸,技术要求可根据情况确定是否需要填写;设备上所有非标准零件都必须要画零件图(标准件如螺栓、轴承等能在专业商店购买,只要有型号就行,不需要画图),零件图图幅和标题栏要求同上,零件图上要合理标注尺寸、公差、粗糙度,技术要求可根据情况确定是否需要填写。
(2)模具设计方面的课题。
1)冲压模设计:应是具有三工位以上连续模,或将三种以上简单工序进行复合的模具。
2)注塑模具设计:应是含有侧抽芯机构的中等以上复杂程度模具。
3)模具工作部分尺寸及公差应进行详细设计计算。
4)模具典型零件的选材及热处理工艺路线分析。
5)设计中典型零件应编制零件制造工艺规程卡片(该内容可根据学生的情况删减)。
6)应用模具CAD软件设计的,应该对模具结构进行三维剖析,并有模具开合结构图。
7)必要时对设计方案和设计结果进行经济分析和环保分析。
提交结果包含:有完整的总装配图和所有非标零件的零件图。图纸内容和格式要求同(1);一份1万字以上的设计计算说明书或论文,论文里应有不少于3000字的文献综述和上面3)、4)、5)部分的内容。
(3)仿真、软件设计和实验研究类毕业设计内容及要求。以仿真为主的课题,必须提交仿真结果分析报告;以软件设计为主的课题必须通过程序验收,内容应符合软件工程规范,还应包括需求分析、总体设计、详细设计与编码、测试等全过程;实验研究类课题学生要完成一个完整的实验(包括调研、方案设计与决策、实验方法与过程、实验数据处理、实验结论等的全过程),取得足够的实验数据。实验要有探索性,而不是简单重复已有的工作。上述三类毕业设计工作量应至少完成1.2万字以上的设计计算说明书或论文。论文应包括3000字的文献综述、实验分析研究与结论等内容。
建筑学是除医学以外的另外一门五年制本科专业,学科培养时间长正是源于其综合性强且特别强调应用能力培养。建筑学集社会、技术、艺术等多重属性于一体,且与力学、声学、光学、社会学、地理学、经济学、心理学、历史学等人文、自然领域联系紧密。同时,建筑学注重知识的集成与运用,通过对建筑物及其周边环境的研究,结合具体的应用实践过程,培养学生综合能力与创新能力。建筑学作为一门以实践为对象的应用型学科,其发展动力与研究方向都来自真实而广泛的社会与时代需求,因此把建筑学的培养目标定位于社会需求、市场需求,并不是贬低高等教育,反而更强调了教育为社会服务的本质。这就要求高校在在具体教学中不能单纯流于形式,应结合新技术、新材料、新设备和具体实践应用教学,培养出适合新时代建筑学科发展的应用型人才。
2建筑实践教学存在的问题
2.1实践教学课程设置机械化
当前建筑高校在实践环节上普遍缺乏对理论课程操作的灵活度。由于总体教学方案制定的保守化,多数实践教学被机械地设置在学习期末,导致实践教学与理论教学脱节。在高年级设计课程的教学中,虽为真题真做,但学生对设计形式的追求过于理想化,真题设计大有纸上谈兵之势。这种训练提高了学生的创作热情,却在一定程度上忽略了建筑设计的真实性、实践性、严谨性,使学生对建筑实务的过程缺乏了解。在教学模式上的脱节,造成了建筑学毕业生在走上工作岗位后,面对设计任务时的孤芳自赏和无视社会需求而进行设计的现实。
2.2单位实习质量难以保障
高校扩招后,生产实习的学生大幅增加,加之在市场经济条件下,传统设计强院不愿接收本科实习生。即使进入设计单位实习,设计单位处于经济效益的考虑普遍实行项目负责人制度,设计人员的报酬与业绩挂钩,安排实习的任务很难在人员、场地、时间上予以保证。大多数处于工期的应急需要,实习生基本承担一些辅工作,在不同的项目中不断被调配,难以全程跟踪某一具体项目、体验建筑设计(管理)的全部过程、接受系统训练和学习。部分实习单位出于种种原因,实习负责人对实习目标和任务认识比较模糊,对实习内容缺乏细化的考核标准,客观上给实习的组织、管理与评价带来诸多困难和不确定性,这样的实习往往是走马观花,流于形式,实习质量得不到保障。
3模块化实践教学的具体方法
模块式技能培训,是20世纪70年代初由国际劳工组织研究开发出来的以现场教学为主、以技能培训为核心的一种教学模式。模块化教学课程体系以就业为导向,以知识输出为出发点,根据市场和科学技术对人才需求的变化构建课程体系。模块化教学思路中各模块并非是单一、孤立的,它的设置与认知规律本身高度吻合,即模块之间的承接递进关系反映着“由简单到复杂,由表象到内涵”的认知规律,具有较强的逻辑性与连续性。对此,我们根据实际情况,把课程结构、教学内容按多元目标进行系统整合,重新整编的课程内容主要包括美术写生、建筑认知、古建测绘和综合技能四大模块,除此之外,计算机设计实践也贯穿整个大学的教学实践,如CAD、SketchUp、Photoshop等绘图软件的运用。
3.1写生模块
以往的美术写生教学方式类似于艺术专业的采风实习,现在随着社会节奏的加快、电脑技术的普及和更加细致的分工,对于大多数建筑高校来讲,美学类课程的教学目的已经由以前培养学生美学技能逐步演变为培养学生的美学修养,相应的实践教学要求有所降低,该环节一般设置在建筑学专业低年级,学生刚刚接触建筑学,所学的专业知识和理论薄弱,希望通过这些写生实践加深学生对建筑设计和实际工程的理解,但其效果是非常有限的,并且建筑效果表现图更多的已经由对色彩和美学构图更加专业的美术专业来完成。因此,在当前社会分工和需求条件下,美学写生模块比例应适当减少。教学重点应把美术技法培养转化为建筑美学素质培养,使学生能够建立正确的审美观,掌握常用的美学基本法则,并将这些知识运用到建筑表现中,进一步能为实际工程的方案打好审美基础。
3.2认知模块
建筑认知模块其目的是让学生了解不同风格、不同时期的建筑。建筑认知不受地域的局限,在路线的选取上,应突出“专题、专线”的认知模式,使认知更有明确性、目的性。学院结合学生的综合认知能力,设置三条典型路线,即乡土建筑认知路线、地域建筑认知路线和生态城市认知路线。这三条路线从乡土到城市,从局部到整体,从传统到现代,形成了系统的认知体系,使学生们充分了解建筑知识。并通过认知过程中教师不断给学生们灌输和传达有关建筑的历史、文化、构造和规范等方面的内容,使学生在潜移默化中养成良好的建筑视角、设计思维和规范化的设计要求。不同的地理环境影响了不同地域的建筑风格形式。2013年路线结合刚刚获得“普利兹克建筑奖”王澍的作品,让学生们重点参观了南京三合宅、宁波博物馆及南京四方当代艺术湖区。宁波博物馆的设计以创新的理念,将地域文化特征、传统建筑元素与现代建筑形式和工艺融为一体,造型简约而富有灵动,外观严谨而颇具创意。它的地域和历史感与四方当代艺术湖区的现代气息形成了鲜明的对比,让同学们对地域建筑的理解有了更深层次的认识。2012年路线先后让学生参观了刘克成的富平陶艺博物馆和马清运设计的“玉柴石山”,观察它们古朴的外观造型、顺应自然的空间形态以及精致的细部处理等。
3.3测绘模块
古建测绘是建筑学专业本科生在完成《中国建筑史》理论课程之后,通过对现有古建筑的现场勘查,运用测量和制图技术来记录古建筑,以印证和巩固在课堂上所学的理论知识,加深对古建筑群体组合、设计手法和装饰特征的理解。在以往的古建测绘中,学生只是进行简单的平面、立面的图形练习。而古建筑测绘不仅仅是简单的图形练习,还要使学生达到对空间和形体初步认识的效果。古建测绘中最重要的就是确定古建筑的轴线和柱础的位置,找出基准点和水平线。另外还要进行古建筑有关资料和图纸的搜集,了解其历史沿革和当前的整体情况,勘察现场,确认测绘条件,制定测绘计划,确定测绘步骤等等。测绘完成后要求学生通过自己测绘所得数据和搜集的资料进行古建筑的模型制作,这样可以使学生经历从教学到图形,从平面到立面、从空间到实体的认知和表现练习,让学生从中感受到建筑空间和建筑形式的联系。
3.4综合模块
综合技能模块主要包括高年级综合设计课程、毕业实习和毕业设计。在高年级课程设计上设定某一课题,附设地形、道路、景观、材料、结构、构造、工艺等诸多条件限制,引领学生进行学习知识到运用知识创新的转变,建立起“设计的研究,研究的设计”观念。毕业实习是让学生在设计单位工作,全程跟踪某一具体项目,掌握建筑设计(管理)的全部动态过程和时间把控。加之对计算机做图的系统训练,提高综合技能和深入分析设计能力,在建筑技术与建筑法规方面的继续拓展深造。毕业设计实践教学的最后一个环节也是最重要的环节,引领学生从学习知识到运用知识的转变,从设计手法到研究思想的创新。基本模式要摒弃以任务书为中心的一草、二草、三草、正图、答辩的被动模式,要采用开题、案例分析、实地调研、设计构思、建筑技术、设计辅导、公开评图的多种形式教学模式。
关键词:以生为本;现代学徒制;专业课;创新教学模式
现代学徒制实行企业和学校结合交替式培养的模式,学生具备双重身份:即在学校是学生,在企业是学徒工。依靠企业中的实践与学校职业教育中的理论学习密切结合。每周1~2天在职业学校学习理论知识,4~5天在企业实践学习,理论课与实践课课时之比约为3∶7或2∶8。理论学习时间之短,要求专业课教学必须整合一切教学资源,以学生的专业能力素质和专业技能为本,突出实践性,大胆地创新教学模式。
一、推行实施性教学计划与开放性课程体系的创新
多数专业课实践性较强,抽象概念又多,设备及工艺装备结构复杂。有些内容在课堂上不能很好地表达,教学效果必然差。所以实施性教学计划的创新就是要把教材中实践性强的内容放到实习实验、课程设计中去完成,把抽象的知识由模糊变清晰,这样才能取得事半功倍的效果。例如机电专业,机械基础中的轴的结构可放在车工实习现场中,指导学生动手拆开车床主轴箱,再讲解;拉伸试验可放在实验室结合实验过程和结论,进行现场讲解、分析。
开放性课程体系的创新主要突出开放性。表现在两个方面:一是进行多元化整合课程模式,要求课程间整合形成模块,课程内实现知识、技能、态度整合,整合的突出特征,就是实行理实一体化,而理实一体化整合的有效途径,是课程的项目化。让学生在做中学、学中做;二是积极创设教学情境,注重学科间知识的渗透,使学生所学的知识由简单到复杂,由单一到综合,形成综合职业能力,实现职业能力的递进。例如,机电专业在机械制图测绘综合练习时改变以往测绘减速器,而测绘一副典型模具或车床尾座顶尖。又如金属材料与热处理课程在适当位置插入常用零件如带轮、链轮、齿轮、蜗轮蜗杆等零件的常用材料选择及热处理方法。
二、教学方法与教学手段的创新
现代学徒制要求尽量压缩专业理论课的教学时间,以注重学生的智力发展和创造思维的形成为主。教学方法的改革就是全面推行素质教育,用启发式取代“灌输式”,注重学生能力的培养。对教材的主要内容、重点和难点讲清、讲透,对次要内容略讲或不讲,留给学生自学、思考。
1充分利用现代化教学手段,加大直观教学力度
为进一步提高学生的观察与思维能力,在专业课教学中应广泛应用多媒体技术。例如机械制图中的图样表达方式,利用多媒体使学生能观察到假想剖切、分离、旋转、投影等整个过程。再如液压系统分析,通过多媒体技术可以让学生观察到各控制阀的开启、油液的流动方向、执行元件的动作的全过程。这样既能有效地培养和提高学生的观察思维能力,又能使学生在寓教于乐中学到各种专业的知识和技能。
2讲练结合的教学方法,突出学生的主体性
讲解与练习相结合是专业课教学的有效方法之一。在讲解过程中,精选授课内容,在对重难点讲深、讲透的同时,要着重培养学生分析问题的能力,再让学生自主练习,在实际参与和反复练习中获得知识与技能。比如定轴轮系传动比分析是机械基础课的重点和难点。在分析过程中着重讲清传动比的定义和对公式的理解与运用。难点在于怎样灵活地确定首轮和末轮,再对公式进行相应的转变和运用。那么在教学中得首先分析一种基本形式的定轴轮系例题,然后让学生自主练习一次。再以机械手表中的齿轮传动为例,讨论首轮和末轮的确定,告诉学生其实末轮也可以作为首轮,首轮也可以作为末轮,只要对分析问题有利,可以作适当的假设。然后让学生动手练习,老师巡视,以发现问题并作相应的提示。最后根据学生完成的情况进行讲解、答疑。
3引导与讨论相结合的教学模式
在专业课的教学中,有些内容如果用引导和讨论相结合的教学模式可能会起到更佳的效果,能充分调动学生的主观能动性和创造潜能。例如《机械制造工艺基础》课中的基准选择的内容是该课的重点和难点,它对产品质量、夹具结构及操作加工影响均很大。为培养学生的独立思考能力和创造思维能力,可采用引导和讨论的教学模式进行教学。在讲授基准内容时,先提出以下问题:什么是基准?基准有哪些类型?选择定位基准要考虑选择原则?接着让学生观看基准选择的教学录像片,使学生对选择定位基准有一个直观的认识。然后结合实物、模型进行讲授和课堂讨论,在讲授过程中重点讲解选择原则。然后结合几种不同形状零件,让学生自己分析,选择基准并在课堂上展开讨论。在讨论过程中老师要注意引导、启发和总结。通过课堂讨论使学生能根据不同零件,不同加工方法,灵活地选择不同的定位基准。
三、实践性教学环节的创新
实践性教学环节是向学生传授专业知识和操作技能的重要途径。书本上所学的理论知识要通过实践性教学环节来消化、巩固和提高。创新实践性教学环节主要从以下两方面入手:
1课程设计与专业实习相结合
课程设计与专业实习相结合是在学生进行专业实习前布置有关的课程设计题目。让学生带着问题、带着任务进行实习,这样就能让学生把观察到的、大量的原本是零散、无序的内容,按课程设计的要求清楚地表述出来。而教师在学生实习过程中的作用则是引导学生收集有关资料、数据、参数等,以便实习结束后能结合实际生产情况进行课程设计。这样理论联系实际的课程设计不再是纸上谈兵,而是理实一体化,既充分调动和激发了学生学习兴趣,又让课程设计结合了企业的实际需求,取得了双赢的教学效果。
2顶岗实习与毕业设计相结合
毕业设计存在的问题
学校为规范隧道工程毕业设计的指导和管理,对毕业设计的流程、质量控制体系、考核评价体系及设计成果等方面进行规范,并对如何更好地开展毕业设计指导进行了多个方面的探讨和借鉴,但还存在很多问题。主要表现在:选题与工程实际存在一定程度脱节;设计资料陈旧,没有及时更新,缺乏系统性;毕业设计成果欠规范,设计质量有待提高;设计过程管理不严格,学生态度不积极严肃;指导模式有待改进和完善。总体而言,目前本校隧道工程毕业设计在选题、指导、培养目标、参与主体的主观能动性、建立创新激励机制以及理论与工程实际相结合等方面还存在一些问题。
对我校隧道工程毕业设计的几点改进和完善建议
隧道工程是土木工程的一个分支,宽口径的土木工程专业是应用性、实践性很强的专业,其涵盖范围广泛,涉及的知识面宽,针对性强,其教学具有很强的实践性、社会性、综合性、创新性和群体性的特点。根据“湖南城市学院隧道工程专业人才培养计划”的教学培养目标,贯彻因材施教的育人原则,更好地体现理论教学、实践教学和科学研究“三元一体”的教学思想,适应厚基础、宽口径的专业培养要求,本校对隧道工程毕业设计的指导根据2010届、2011届与2012届毕业生的设计情况以及暴露的问题,和与多个学校的探索交流,主要针对设计前期、设计过程和设计后的总结提出了以下几点改进和完善的建议。
(一)充分做好设计前期工作
1.加强和落实好毕业实习,科学选题,提前选题。毕业实习能够让学生充分体验施工现场,将学习的理论和实践联系起来,成为学生为完成毕业设计很好的练兵场,因此教师应该加强毕业实习的落实。本校的毕业实习安排在第7个学期期末延续至寒假,因此尽量在满足教学安排的情况下,争
取较长的时间给学生体验,同时制定好相关的指导方案,有针对性地指定实习内容,并要求做好实习日志和报告并据此进行毕业实习答辩和评定。毕业设计成功与否,效果如何,与毕业设计选题密切相关,题目选择要满足教学要求,还应达到专业培养目标的教学大纲要求,尽量结合生产实际、科学研究的任务,同时还应适当反映本专业领域的发展水平和前沿动态。另外,要切合学生实际知识水平和应用能力,特别是毕业设计内容还应该结合学生毕业分配的去向,2010届、2011届与2012届曾经参与过隧道工程技术工作的毕业生反馈的信息表明,由于选择与工作相关的毕业设计课题,确实受益匪浅,他们能够更好更快地适应工作环境。因此,建议在学生毕业实习前由老师制定好选题,给定相关设计资料,特别重视给定详细的地质资料,让学生在施工现场重视对地质资料的分析、研究和使用,充分熟悉和巩固工程地质方面的专业知识,让学生在毕业实习期间有针对性地选好课题,同时学习和强化与之相关的内容,收集实用的资料,了解相关施工工艺。
2.做好资料搜集工作。选定了毕业设计题目,学生应该以此搜集相关的规范,教材(特别是《隧道工程》、《土木工程地质》、《结构力学》、《岩体力学》等)、参考文献、论文以及相关视频资料,同时熟悉隧道施工工序,认真阅读,回顾和读懂读透重要章节内容。这部分的工作量大而且对顺利完成毕业设计有着不可取代的作用,可能有的学生不积极,或者有些盲目,老师应该予以适当的指引,尽量避免学生做无用功。
(二)落实和抓好设计过程
在前期做好较为充分的设计准备后,本着“以人为本,教会生存,张扬个性”的指导方针,设计过程不仅学生要充分发挥主观能动性和创新性,指导老师也要加强对学生的指导工作,投入足够的时间和精力,同时学校要制定积极的管理措施作为有力的保障,从而保证毕业设计的顺利进行。
1“.模板化”设计与“个性化”设计相结合。本校隧道毕业设计由于在资料库储备方面还没有完善,所以毕业设计宜采用“模块化”。“隧道工程的模块化设计”的具体内容包括以下几个方面的基本内容:选线、建筑限界、洞门、衬砌、通风与照明、排水、施工方案、施工组织、概预算等。学生必须要有这几个方面的设计内容,但是为满足教学要求的深度和广度,又避免抄袭现象和充分发挥学生的积极探索和创新的精神,鼓励学生个性化发展,同时建议还采取“个性化设计”补充,在以上几个基本内容中采用其中1-2个版块进行深入的分析,研究和专项设计,有必要时可以辅助试验,施工现场考察。
2.正确对待计算机辅助设计。计算机辅助设计已经在工程设计得到广泛应用,计算机应用能力成为衡量毕业生能力的一个重要指标。毕业设计过程中要求毕业生结合本校师资队伍情况,以隧道工程为毕业设计对象,在毕业设计过程中合理使用计算机进行辅助设计,但同时为了避免学生抄袭和弱化学生实际动手能力,建议学校采用“手工+计算机辅助设计”相结合的模式。例如,首先学生必须掌握常用的办公软件,如:Word、Excel、Power-Point、AutoCAD、Project等,并能熟练地用来进行大部份毕业图纸的绘制与毕业计算书的编写;其次,对于部分非常重要的图纸,如建筑限界设计,紧急停车带设计,洞门平面图,洞门立面图,各类围岩衬砌设计及配筋图,爆破施工方案,路面结构图则必需采用手工绘制。同样,对于结构设计计算,要求学生学会相关软件,如Ansys、Midas-gts、Flac3D、Abaqus,同济曙光等进行结构受力计算和分析。但对基本的计算,如围岩压力的计算、衬砌配筋等,宜采用手算。此外,还应适当鼓励和引导学生进行与自己工作相关的设计和研究生学生学习,还可以较为深入地引导学生学习同望West,Origin科技绘图,以及Fortran90、VC++等计算机语言编程的应用。
3.教师指导模式的改进。指导老师精力和时间的投入、给予的耐心指导是学生顺利进行毕业设计的强有力保证。教师指导主要从以下几个方面进行改善和提高:
(1)在毕业设计过程中,指导老师不仅要进行业务指导,更要着眼于教书育人、提高学生综合素质和工程能力;不仅在设计选题和下达任务等环节“精挑细选”,更要在指导过程中“精雕细凿”,因材施教;不仅要对学生的出勤纪律、任务完成情况进行管理监督,同时要听取学生完成工作情况的汇报,关心学生的全面成长。因此老师可能采用多种指导方式,如直接与学生见面或者运用QQ、手机等联系方式进行指导,同时建议老师指定每周特定的时间为学生答疑解惑,尤其对于地质资料的阅读和衬砌设计部分,要适当补充相关文献、论文和专题形式的详细指导。
(2)指导老师应该根据学生的不同情况,摆脱以往“单行灌入式”的教学方法,改变学生“等、靠、要”的惰性心理,采取“因材施教”的方法。另外,还要特别注意锻炼学生自学能力,例如对于衬砌计算,他们不知道如何下手,指导老师可大致先讲述计算的基本环节及如何查阅相关资料的途径,然后放手让学生们自主去探究,最后再根据相关问题重点答疑。这样在学生的独立学习能力得到提高的同时,也让学生学会了如何规划处理工程问题。
(3)组成指导小组定期给予指导。隧道工程毕业设计是对所学专业的综合训练,它涉及岩土、地质、建材、力学、施工组织及概预算、结构设计原理等各个方面,涉及的问题多,知识面较宽,这就要求教师要分工协作,充分发挥各自的优势,以保证毕业设计指导的质量,因此建议成立隧道专项指导小组,小组教师适当地补充一些隧道工程专题讲座,并进行集体答疑,互相配合,避免独立指导下不全面的弊端;同时小组成员经常讨论指导毕业设计的经验与体会,对培养青年教师,提高其业务水平及指导毕业设计的能力也起到积极的作用。
(4)与其他院校多交流,相互借鉴。这三次的毕业设计指导通过与武汉大学、华中科技大学、中国地质大学(武汉)、中南大学、湖南大学、湖南科技大学等高等院校的师生相互交流,同时聘请相关教授(如华中科技大学王元汉教授)来本校进行毕业设计指导和相关知识讲座,为本校隧道工程以及其他毕业设计提供了很多的建设性建议,特别是对教师如何指导学生、引导学生积极思考、充分发挥主观能动性等方面有很大的促进作用,全面完善了本校土木工程毕业设计指导模式。
4.学校加强和落实好考勤制度和考核评价体系的管理。毕业设计的管理是一项复杂的系统工程。涉及毕业论文的选题、任务书的下达、开题、评审、答辩、成绩评定和归档等一系列程序。毕业论文的管理工作需要制定如教师指导、师生定期交流、论文审阅、考核标准和评级等一系列制度规范。虽然本校建立了一系列毕业设计管理制度,但其中却存在许多尚需完善之处,因此必须建立一套行之有效的管理实施办法、明确考核标准和指标。同时,必须强化贯彻制度的力度,将毕业论文的相关规定和条例落实到位。在实际执行中,对毕业设计成果质量要求不能放松,并且监督管理工作不能浮于表面,特别是对于出现问题的毕业设计,应更加严格要求,保证整改效果。
(三)设计后重视总结与完善
1.建立和完善科学的评价指标体系和评分标准。毕业答辩是考核毕业生分析问题、解决问题应变能力的一种手段,是对学生毕业设计水平的评估。组织好毕业答辩可提高学生整体的专业水准。目前,本校土木工程的答辩是按班级进行的,桥梁工程专业与隧道工程专业混在一块进行答辩,因此采取的毕业答辩模式有待改善。根据本校教学资源的具体情况,结合以往的答辩模式和借鉴山西铁路工程职业技术学院的答辩模式,本校土木工程目前的毕业答辩模式应该分专业进行,各个专业答辩小组组员由6人组成,由本专业学科带头人任组长,指导老师和专业老师各2名,聘请1名施工现场工程师或退休工程师参加答辩。毕业答辩内容宜由以下三个部分组成:
(1)毕业设计宣讲。由设计者口述完成,要求宣讲内容完整严谨,概念清楚,能正确运用图表,重点突出创新能力及涉猎可能夺得新工艺,新材料,新技术和对未知施工知识的探究,这里建议采用悬挂图纸,黑板板书和PPT演示相结合的方式,重在培养学生的表达能力。
(2)抽题答辩。指导老师根据设计过程需要的基本知识,必须掌握的重点知识,选好一定数量的答辩题,供答辩现场抽签答辩,这样可以激发学生的学习兴趣,营造一个生动、活泼的教学环境,为毕业生掌握基础知识提供一个很好的平台。
(3)提问答辩。参加答辩的老师提前阅读毕业设计,紧扣毕业设计进行随机提问答辩,学生即兴回答,要求能很快理解所提问题的实质,解答内容正确,论证确切,逻辑性强。
2.重视资料库的完善。就毕业设计这一教学环节而言,需要大量的设计资料做支撑,这既是教学任务的要求,也是资源积累和教学可持续发展的需要。目前,本校隧道工程的设计资料数量严重不足,参考书籍不全,规范没有及时更新等问题,这在一定程度上影响了毕业设计的质量和速度。因此,学校、老师和学生必须重视隧道设计资料的收集、整理和资源整合,除了补充和完善常规纸质资料外,应当发挥学校网络的优势,建立本校毕业设计专题专版。资料库的完善与整理包括:
(1)收录前届毕业设计提供的各种地形图和地质资料;
(2)收集各种隧道工程设计实例(包括常规的和特殊的案例);教师实际完成的具有代表性的设计案例,突出特殊的设计;
(3)收集“模板化设计”中各个专项设计相关的技术论文等资料,形成各项专题多样化模板,建立专门的数据库供学生查询和利用;
(4)收录各种设计、施工、验收规范和图集等;同时对新的规范及时进行更新和公布。这样,通过集合各种优秀资源,不但实现了信息资源共享,满足了毕业设计的资料需要,还达到了积累资源和教学可持续发展的目的。
3.评定优秀指导教师和优秀毕业生。制定相关的政策,综合学生在设计过程中的努力程度,设计成果质量与答辩表现,每组评定适宜数量的优秀毕业生,同时根据指导老师的指导记录和对毕业生的问卷调查,评定毕业设计优秀指导教师数名。这样在设计过程中,学生与学生之间,老师与老师之间形成一种不断改进,不断提高的良好活跃的竞争氛围。
4.毕业答辩结束后,组织毕业生师生座谈会。毕业答辩结束并不意味着毕业设计的整体结束,还应该对毕业设计的指导模式和需要完善的政策和相关条例条文进行总结,完善本校对以后毕业设计的指导。建议本院在答辩结束后,进行1~2次毕业生设计师生座谈会,总结设计过程中遇到的专业问题,以及管理制度、指导方面和其他方面的问题,通过学生自主发言,老师补充的模式总结,例如在进行隧道衬砌受力数值模拟的时候,关于建模和后处理的难点问题,对于围岩压力的计算采取excel计算还是自行编辑的程序计算的问题,老师的指导环节如何设计更有效的问题等,为本校以后的隧道毕业设计提供参考。
由隧道工程毕业设计引发的几点教学建议
(一)开展“四年级本科生导师制”
我校土木工程专业现设有建筑工程、地下空间和道桥方向三个方向,根据本校的师资队伍,借鉴东南大学的人才培养模式,本校可以采取“本科生导师制”,采取学生和导师“双向选择”的方式,其目的和要求是:
(1)导师负责学生在大学四年的学习情况,包括专业课学习、参加课外科技活动和科技竞赛、参与土木工程试验等;学生根据自己学习的方向选择老师,有的放矢的跟随导师学习自己所关心的科研问题。
(2)导师主动关心学生的全面成长,通过与学生“交朋友”的形式,帮助学生克服遇到的学习,心理和生活方面的问题。
(3)导师尤其负责学生大四的毕业实习和毕业设计的指导工作。
(二)引导学生走进试验室,培养科学和严谨的学习态度
本校拥有土木工程试验中心,下设建材、力学、土工、结构、道路、桥梁等专业实验室。经过10余年的发展,现已成为具有一定规模的学校重点实验室之一。专业技术人员和师资力量雄厚,本中心拥有六层土木实验楼1栋,结构厂房1栋,实验设备约400余台套,拥有多台先进的大型设备、仪器,其中包括500吨压力试验机、结构疲劳试验机、全站仪、桩基检测仪、电子万能试验机、智能液塑限联合测定仪,多功能振动测试系统,超声波检测仪等。土木工程实验中心除承担全校工程类专业的实验教学任务外,还和湖南城市学院土木工程检测中心对外承接大量房建、道路、桥梁、岩土、测绘工程等方面的试验和检测项目,同时也是重要的科研基地。为充分利用这些实验设备,为引导学生将理论和实践联系,培养学生的综合素质和能力,本校应该放开手,制定试验室开放政策,老师引导学生多走进试验室,给予相关的试验课题,让学生自己动手,探索新知识,解决问题,培养科研能力和实践能力,使土木工程专业素养不断得到提高。
(三)引导学生积极参与土木工程检测项目,培养吃苦耐劳的工作作风
本校拥有土木工程检测中心,其是本校集产、学、研为一体的一个对外平台,拥有结构、道路、桥隧、建材、土工、测量6个实验室。检测中心严格按照要求建立了完善的质量管理体系,本校在满足教学要求的同时,应该充分利用这个平台,引导和鼓励学生参与其中的检测或实习、见习,提前体验土木工程的工作和需要具备的严谨科学的工作态度,从而可根据自己的兴趣爱好来强化专业学习和择业。
设计环节方面
设计环节有机械原理课程设计、汽车设计课程设计、机械设计课程设计和毕业设计。在各课程设计环节,虽然已全面采用AutoCAD软件,但AutoCAD软件的应用仅体现在提高绘制二维工程图的效率上,设计方法仍然遵循教材的传统设计。
在毕业设计环节,近两年已有教师引导学生应用三维软件SolidWorks等进行毕业设计,在三维建模及转换二维工程图等方面进行了有益的实践,提高了毕业设计质量。但如何有效地将三维CAD/CAE技术导入毕业设计,建立设计分析一体化的实践教学平台,是我院车辆专业教师亟待解决的课题。
CAD/CAE技术引入毕业设计的必要性和紧迫性
随着计算机技术、数值技术和机械设计的相互渗透与结合,产生了CAD/CAE技术即计算机辅助设计和计算机辅助工程,它包括二维绘图设计、三维几何造型设计、虚拟样机仿真模拟、有限元分析及优化设计等内容,具有很强的应用性,已广泛应用在社会各行业的产品设计与计算分析中,且在发挥着越来越大的作用。
二维绘图设计是学生必备的基本技能之一,也是目前教学的重心。然而,随着汽车行业的迅猛发展,汽车产品外观设计、复杂曲面设计、车辆复杂的零部件装配干涉检查、汽车运动仿真和力学仿真是二维CAD绘图难以做到的,因此具备一定三维CAD设计能力的毕业生会更加受到用人单位的欢迎与青睐。由笔者指导的2007、2008届其中的三位学生因毕业设计中较好地掌握了三维UG软件的应用而分别被宇通、一汽红塔和沈飞优先录用。作为将来专业的汽车设计人员掌握现代化的CAD/CAE设计分析一体化的知识和应用技能十分必要。由于工程技术学院车辆工程专业在CAD/CAE教学上的滞后,导致学生在毕业设计之前,对三维CAD造型设计及计算机辅助工程CAE的认识与应用几乎是空白。因此,将CAD/CAE技术导入毕业设计这一最后的实践教学环节十分紧迫。
毕业设计质量优化实例分析
以车辆典型零部件驱动桥桥壳的工程设计实例,分析了引入CAD/CAE技术提高毕业设计质量的几个重要方面。
(一)基于CAD/CAE技术的毕业设计选题毕业设计题目类型一般可分为虚拟类型、科研类型及生产实践类型。虚拟型题目主要以完成教学训练为目的,通过学生综合运用所学知识实现教师设定的设计目标。这类选题多是在前期各专业课课程设计基础上的提高与升华。就工程技术学院教学现状,CAD/CAE技术在这类题目的应用空间相对较小,主要应用于零件图、装配图的绘制。
科研型题目一般来源于教师科研项目的子课题,这类题目可拓展学生的知识面,但具有一定的难度和深度,对学生的整体素质要求较高。
CAD/CAE技术在这类题目中具有十分重要的应用价值。但鉴于目前我院的相关科研项目较少及学生自身能力有限,CAD/CAE技术在此类题目中的作用发挥有限。
生产实践型题目来源于工厂生产实际,对培养学生确立科学的设计思想和树立严谨认真的工作作风大有裨益。CAD/CAE技术可最大化地导入此类题目的设计中,很好地满足工程技术学院车辆工程专业应用型本科教育的培养目标。例如笔者指导的2007级车辆工程专业六位学生以云南某机械厂《进口铲运机关键部件的国产化改代》项目为课题来源,在原设计国产化后发现,运用传统设计计算较安全的桥壳却在实际工作中不时发生断裂,通过引入CAD/CAE技术,可揭示桥壳应力的真实变化规律,据此进行桥壳的改进设计,解决了工程实际问题。这类具有明显工程背景的题目,不仅提高了学生的积极性,强化工程实践环节,还使学生获取了新知识、新思想以及新的设计技能,向企业所需的工程技术人员靠近。
(二)CAD/CAE设计软件的分层次应用CAD/CAE设计软件很多,笔者结合学生的能力、毕业设计时间、面向企业的工作预期等因素,要求学生二维设计软件精通AutoCAD,三维设计软件熟悉UG。原因主要有三点:一是熟练掌握AutoCAD是本科教学目标之一,而且目前其在我国中小企业产品设计中仍发挥着极其重要的作用;二是UG是集设计、分析和制造一体化的高端三维设计软件,它贯穿了产品开发和制造的全过程,如果能够熟练掌握UG软件,不仅能在未来的就业中增加份量很重的筹码,而且将来学习和应用目前企业较为流行的中端三维软件SolidWorks、SolidEdge等也将十分容易;三是AutoCAD和UG的有效结合为学生在毕业设计中实现继承和创新提供有力的支撑。
根据学院分配毕业设计学生的构成,笔者将六位学生按照能力层次分为三组,相应地设计软件的应用也分为三个层次,即能力较弱的学生以精通二维AutoCAD为重点,兼顾三维软件UG的学习应用;能力较强的学生以三维软件UG中建模模块为重点,兼顾CAE高级仿真的学习与应用。图1为某学生创建的桥壳三维模型。理论知识扎实、创新能力较强的学生主攻CAE有限元分析模块,对桥壳进行有限元结构分析,为后续结构改进提供依据。图2为某学生所做的针对桥壳在不平路面冲击载荷作用下的有限元分析应力云图。
(三)通过CAD/CAE与相关课程的关联性强化知识的融合,提高设计质量基于CAD/CAE技术桥壳的设计过程可令学生将大一至大四相关课程的知识融合贯通。例如,AutoCAD进行的桥壳二维设计使学生强化了《机械制图》、《CAD工程制图》等知识;UG创建三维桥壳模型的过程是学生运用《机械设计》、《汽车设计》等相关理论知识通过空间思维进行的实战;应用UG有限元分析对桥壳的强度分析及优化设计是《理论力学》、《材料力学》、《现代设计方法》等课程的综合运用。因此,通过CAD/CAE技术这根主线可以很好地将所学知识串联起来,优化了学生的知识结构,为提高毕业设计质量提供坚实基础。
(四)传统设计与现代设计的协调与递进课题来源的铲运车驱动桥壳是国外原型机进行国产化改造项目中的关键零部件之一,该企业采用的是类比设计,通过测绘、尺寸调整、强度校核等传统方法进行的设计。按照知识结构的循序渐进原则,对于本科生而言首先应该进行传统常规设计的实践锻炼,以巩固和提高所学经典理论。因此,在设计第一阶段,六位学生共同进行方案设计及前期的理论计算,让每个学生都切身体验如何运用书本知识解决生产实际问题。在常规设计基础上,按照因材施教的原则,在设计第二阶段,将六位学生分成基础组、提高组及创新组。基础组以二维工程设计(绘图)为主,创建桥壳工程图并进行结构改进;提高组以三维设计为主,运用参数化设计方法建立桥壳的三维造型;创新组运用有限元分析知识,对桥壳进行结构静力学分析及优化分析,从而实现设计创新。而每个小组的设计又不是割裂的,是相辅相成互相促进的:基础组的二维设计必须与提高组三维设计交互进行,提高组的三维模型的建立是创新组有限元分析的前提。所以,整个设计过程要求学生团队合作、共同提高,实现了传统设计与现代设计的协调与递进。
(五)构建设计分析一体化的思想,实现继承与创新CAD/CAE技术引入毕业设计的核心愿望就是使学生构建起设计分析一体化的思想,其对培养学生现代工程素质至关重要。在CAD方面,高端设计软件UG可以实现概念设计、三维零部件建模及装配分析等功能,可以及时发现设计问题;在CAE方面,通过UG捆绑的高级仿真模块可实现桥壳在各工况下的受力和变形分析,并及时发现设计中的薄弱环节和缺陷,从而指导结构优化设计。图3是某学生做的结构优化后桥壳在不平路面冲击载荷作用下的应力云图,通过对比图2可知应力分布更为合理且应力幅值由原来的4565MP下降至3932MP。通过CAD/CAE技术的工程实践,还使学生懂得无论是传统设计法还是现代设计法,基点总是前人积累的知识和经验,以此为支撑进行创新。一个新产品的设计,总是旧产品局部创新基础上量变到质变的结果。
毕业设计质量优化效果
通过对比分析引入CAD/CAE技术前后的2006级、2007级两届毕业设计质量可以得出优化效果。
(一)设计效率明显提高
两届选题难度相当,但2006级是应用传统设计方法结合二维绘图工具的汽车制动器设计,在12个周的设计周期里,几乎没有同学能按时完成,在最后答辩的一周里加班加点匆忙提交,答辩之后又修改了近2周。而2007级应用UG三维设计软件,将更多精力放在整个产品全局上,直接从三维进行产品设计并利用参数驱动设计模式实时动态修改,用结构仿真代替繁琐的理论计算,高效地实现了汽车桥壳设计、分析与优化。2007级六位学生通过合作,在两个月内就完成了全部设计任务,并且顺利通过答辩。
(二)设计质量明显提高
2006级学生设计内容是汽车制动器,主要是整合已学的知识实现设计目标,由于学生接触不到新的方法和手段,积极性难以调动起来,再加上毕业设计期间也是学生择业和考研的关键时期,因此造成学生以应付差事的态度对待毕业设计。而2007级引入CAD/CAE技术后,学生不仅获得了新的知识和方法,还通过高效的设计软件节省了大量的时间和精力,缓解了毕业设计与找工作及考研的矛盾。通过统计,2006级每周集中讨论的出勤率仅在65%左右,而2007级出勤率则在80%以上,2006级毕业设计平均成绩78分,而2007级平均成绩为83分,可见,无论学生的积极性还是设计质量都得到了明显提高。
进一步提高CAD/CAE技术在毕业设计中应用效果的建议
第一,目前工程技术学院车辆工程专业还未开设任何三维设计软件课程,建议在大三开设一门中端三维设计软件例如SolidWorks作为专业必修课,在大四上学期可开设高端三维设计软件例如UG作为选修课,为大四下学期有兴趣选择三维设计的学生提供技术准备。
第二,将CAD/CAE技术融入专业模块教学中,例如:在大一可以将CAD三维建模知识融入到《机械制图》教学中,将CAE有限元分析融入到《材料力学》强度理论部分的教学中;在大三《机械原理》、《机械设计》课程中应用CAD技术解决零部件三维造型,应用CAE技术解决零部件强度校核问题以及常见机构运动分析和力的分析。
第三,工程技术学院目前实习工厂已有数控车床和数控铣床,为进一步实现设计、分析与制造的衔接,使学生能加工出自己所设计的产品,从而更加激发设计热情,建议结合工厂实际增加生产实践类毕业设计课题的选择,实现CAD/CAE/CAM一体化,使学生感觉与企业距离更近,更有利于培养企业欢迎的新型人才。