大机械类工程实践性、创新性教学体系的研究

2014-12-19邬志军杨敬树

教育教学论坛 2014年30期

关键词：毕业设计实践性课程设计

邬志军，杨敬树，乔壮

（皖西学院机电学院，安徽六安 237000）

大机械类工程实践性、创新性教学体系的研究

邬志军，杨敬树，乔壮

（皖西学院机电学院，安徽六安 237000）

现有的机械工程类课程体系，已不能满足现代社会对人才的需求。本文以强化工程实践素质、提高创新能力为指导思想，结合现有的教学体系，由“知识传授型”向“技能培训型”转变，最终实现“能力素质培养型”的工程实践性、创新性实践教学体系。

工程实践；创新能力；教学改革

一、机械工程技术人才培养的历史状况及思考

实践性教学环节是高等院校培养高素质工程技术人才不可少的教学环节。机电工程专业主要的实践性环节有金工实习、课程设计、生产实习和毕业设计，以及有关专业基础课和专业课涉及的工程实践环节。长期以来，由于历史的原因，课程体系基本上保留了传统的基本教学框架，其突出的表现为：

1.课程体系几十年无实质性变化，教学内容对科学技术发展的新理论、新技术、新方法吸纳迟缓，相对于目前工业科学技术的发展内容滞后，特别是反映结合信息技术、计算机技术的先进制造技术、数控技术、快速成型、先进工艺与设备的内容过少，不能适应科学技术发展对学生将来走向市场，面对竞争的要求。

2.从课程体系和教学内容看，原有的各实践性教学环节主要以理论验证为主，相互联系较为松散，尚未形成完整结合的有机体系。同时，原教学计划中工程实践教学内容比例过小，从而使学生的工程实践意识和实践能力较弱，学生毕业后适应工作环境的磨合周期过长。

3.原有的课程设计长期以来自成体系，课程内容在一定程度上存在着割裂与互不衔接的现象，且设计内容陈旧（例如“机械设计课程设计”中的减速器设计题目几十年来保持不变），不利于学生创新能力和综合能力的培养。

4.金工实习内容单一，设备简陋，现代加工手段和加工方法在金工实习中不能体现。实习基地建设相对滞后，不能满足学生规模增大的需要。

5.毕业设计存在题目老化、涉及内容面窄以及与现场实际结合不够、闭门造车等问题，与我们的培养目标有较大差距。

6.综合性、设计性实验环节比例偏低，专业实验设施严重滞后。

随着目前专业口径的加宽，招生人数的增大，加强对学生工程实践能力和创新精神培养在新时期显得更加重要和迫切。实施创新素质教育，强化综合实践能力，培养具有创新能力的高素质工程技术人才，培养合格的工程师，是我国高等教育面向世界、面向未来、面向现代化的必由之路，也是信息化社会和知识经济发展的必然要求。面对培养21世纪人才的需要和市场经济带来的人才素质能力竞争的现实，如何激发学生的创造性思维能力，如何提高学生将头脑中的思维变成工程图纸和计算机图形的能力，如何提高学生将纸面图形变成产品模型的能力，如何提高学生将产品模型变成真正产品的能力，如何提高学生在管理层、总体领导层创新工作的能力，都是我们从事高等机械学科教育的人员必须认真思考和亟待解决的问题。

二、强化工程实践素质、提高创新能力教学改革的指导思想和基本思路

为了培养出符合现代机械科学技术发展的、符合21世纪需要的创新人才，就要“以现有实践性教学环节为基础，以现代工程技术的能力培养为龙头，以突出学生的综合素质和创新能力培养为主线，以课程体系群中的各个实践教学环节的统筹规划全面更新为手段，建立起一套符合21世纪人才培养需要的工程实践性环节教学体系”。基于上述指导思想，从而确定了教学各个环节的基本思路：“保证理论教学内容够用的前提下，使各个实践性教学环节由原来的“知识传授型”和“技能培训型”向“能力素质培养型”转化，在统筹规划培养目标和培养方案的过程中，科学设置各个工程实践训练的内容，以期通过各个实践性教学环节的实施，提高学生的综合实践能力和创新意识。“

为此，要对以前的教学模式、教学管理方法进行改革，教学内容要重新调整、组合、充实。

三、实践性、创新性的实践教学体系

为了强化工程实践素质、提高创新能力，将机械类工程实践课程按能力培养和训练的方案划分为三个模块（如上图）：

1.实践能力培养模块。该模块包括计算机应用训练、典型机械拆装与测绘、技术基础类课程部分验证型实验、金工实习基本操作技术训练、认识实习等。

2.工程实践能力的综合应用模块。该模块包括技术基础类课程和专业课程的综合性实验、金工实习中现代加工技术实习、有关技术基础课程设计和生产实习等内容。

3.创新能力培养模块。该模块包括专业课程设计、毕业设计、学生机械创新设计和制作活动等内容。

根据上述模块的划分思路，对原有的各实践性教学内容进行修订、整合，制订出符合新思路的实践性教学的有关教学大纲，编写出有关的教学资料。改变思想观念，拓宽思路，改革原有的实践教学模式和教学管理方法。改革实践教学环节对学生的考核手段和考核方法，把学生和老师从应试教育的模式中解放出来，提高学生的学习积极性和主动性。

四、实践性、创新性的实践教学体系的实施方案

（一）强化理论指导下的实践应用能力的培养，科学设置工程实践训练环节

1.在培养计划中，突出实践性教学环节。注重和加强实践性环节，培养学生的工程综合能力和动手能力。实践教学环节包括：金工实习，微机原理与接口技术课程设计，英语强化训练，计算机应用训练，认识实习，生产实习，机械拆装、测绘及计算机绘图，机械原理课程设计，机械设计课程设计，毕业设计，创新社会实践等。以能力培养为重点，将诸如自学、信息采集处理及应用、分析解决工程实际问题、工程设计、动手、语言文字表达、计算机应用、科技开发与创新、组织管理、技术经济分析、实际动手等能力培养放在了极其重要的位置，充分体现了素质教育的内涵。

2.拓宽专业口径，调整知识、能力、素质结构，构建适应新世纪需要的人才培养模式，是机械类人才培养的总目标。从转变教育思想观念入手，以培养工程实践能力和创新能力为目标，突破原有的学科界限，拓宽基础，精选教学内容，处理好传统内容和科学技术新发展之间的关系，努力将机械工程发展成为一个集机械、电子、信息、材料为一体的新型综合性学科。

3.改革金工实习组织模式，培养学生的工程实践能力和创新能力。以学生自己拟定的实习产品为主线，贯穿整个金工实习环节，学生自己确定产品的工艺方法、工艺路线、具体的加工方法、材料的选择、产品的设计、工艺过程的拟定、质量控制既检验方法等。

4.在实践环节的内容上作出科学的安排。对于复合型的机械类应用技术人才的培养，我们认为要在学科交叉融合和综合实践应用能力上下工夫。可以在金工实习之后，专业技术课程开设之前，设置了一周的“认识实习”。使学生在金工实习的基础之上，对整个机械产品的设计、制造和生产过程有一个整体的感性认识；并且，设置了综合性实践环节——机械设计课程设计和机械制造技术基础课程设计。其目的是使学生将所学的机、电、液、测、控及计算机应用等方面知识得到一次综合应用，从中得到一次综合实践能力训练。

5.制定行之有效的管理和实施办法，确保实践性教学环节的质量。对于教学计划中所设计的各个实践性教学环节，制定了相应的教学大纲。确保各个实践性教学环节能够真正培养学生的实践应用能力和创新能力。同时，为了保证学生的参与和积极性，学院还制定了一系列考核和管理办法。

（二）在加强主干课程建设的同时，着力于提高实践环节的教学效果

1.通过重点课程建设来加强机械类技术基础课程实践环节。（1）在重点课程教学计划中，建立充分体现创新思想与实践能力培养的课程体系。（2）改进重点课程实践性教学环节，为提高学生的创新设计能力创造条件。

2.加强设计性实验、综合性实验。加快教育思想、教育观念的转变，更新教学内容、教学方法，训练学生的创造性思维和创新意识，培养学生的综合能力和创新能力。实验的设计应能充分调动学生的积极性，进行科学实验。具体做法是将实验室的设备情况、实验目的要求事先告诉学生，由学生在实验前自己确定实验方案、实验步骤，估计实验结果，然后分组讨论比较方案的优、缺点，确定小组方案，最后上实验台，分组进行实验，实验报告要求有实验方案及其分析，实验步骤、实验调试过程遇到的故障分析、实验结果及其分析。教师和实验员参与他们的讨论，在其中对学生起引导和辅导作用。

3.课程设计注重创新与工程实践。现有的“机械原理课程设计”与“机械设计课程设计”自成体系，分别命题，课程内容在一定程度上存在着割裂与互不衔接的现象，且设计内容陈旧，不利于学生创新能力和综合能力的培养。综合设计的教学实践，将机械原理与机械设计两门课的课程设计进行合并、整合，学生3～4人为一个设计小组，题目是以工程实际为背景的设计题目。将构思、方案设计、功能设计、机构设计、优化设计、评价设计进行一条龙训练，并与机械CAD相结合，形成一个面向工程实践的整体体系，将原来的“课程实践”转变为“工程实践”，以利于培养学生的工程意识、综合设计能力和创新能力及团队精神。

4.创新设计中的计算机系列课程。把计算机技术贯穿于实践性教学内容和课程体系中一直是机械类教学改革的重点之一，计算机也是创新设计的主要工具之一，通过计算机绘图（融合在机械制图之中）、数据库及管理系统、计算机强化训练、机械拆装及测绘及计算机辅助设计等环节将计算机技术融入机械创新设计，提高学生的创新设计能力。

（三）机械创新设计与课程设计、毕业设计有机结合，提高学生参与创新设计的主动性

1.建立机械创新设计基地。实施创新教育，培养具有高素质的创新人才是我国高等教育面向世界、面向未来、面向现代化的必由之路。创新设计是学生创新能力培养的重要手段，因此要建立内容丰富的创新实验基地。

2.机械创新设计和课程设计、毕业设计有机结合，提高学生参与创新设计的主动性。由于单一的机械创新设计激发不起学生的兴趣，又对学生没有约束力，所以学生参与的主动性不足，碰到问题容易退却。机械创新设计和课程设计、毕业设计的结合有利于提高学生的积极主动性，更使得参与机械创新设计的学生人数大幅提高。制定出机械创新设计大赛和课程设计、毕业设计有机结合的实施细则，规范管理，严格要求。把任务和兴趣有机结合起来，这样一来学生既有压力又有动力，达到满意的实践教学效果。

3.规范毕业设计的各教学环节，真题真做，体现综合创新实践。在毕业设计、课程设计选题、难度、份量、综合训练、答辩、成绩评定等各个环节严格把关。设计选题紧密结合教师科研工作，大多数的毕业设计题目来工厂实践或科研项目，有新意。学生的知识结构和创新能力逐步得到提高，综合素质教育取得显著成效，设计质量好。特别是毕业设计中，结合教师的科研项目或工程实际题目，原则上“一人一题”，学生3～4人可为一个设计小组，可共同进行市场调研、方案构思、功能设计、结构设计、零部件设计、编写程序及上机调试、计算机辅助设计、设计评价和论文写作，形成一个面向工程实践的整体体系，培养学生的工程意识、综合设计能力和创新能力及团队精神。具体做法是：在课程与课程实验中先逐步交叉融合，再在综合性课程设计中得到较全面的综合训练，最后在毕业设计中，通过产学研基地的实际课题，真刀真枪地锻炼，使学生的创新能力、综合工程实践能力都得到进一步全面提高，使真正的机械类复合型应用技术人才被“敲打成型”。综合实践能力在逐步综合中培养。