以數(shù)字化設(shè)計(jì)制造為主線的機(jī)電專業(yè)卓越工程能力培養(yǎng)

李鐵鋼

（沈陽(yáng)工程學(xué)院機(jī)械學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136）

以數(shù)字化設(shè)計(jì)制造為主線的機(jī)電專業(yè)卓越工程能力培養(yǎng)

李鐵鋼

（沈陽(yáng)工程學(xué)院機(jī)械學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136）

數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造貫穿于整個(gè)機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)踐中，技術(shù)應(yīng)用型本科機(jī)械電子工程專業(yè)的學(xué)生必須掌握數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造能力以提升就業(yè)。在人才培養(yǎng)方案中提出了以數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造工程能力培養(yǎng)為主線，首先以典型企業(yè)的崗位能力需求為基礎(chǔ)，構(gòu)建了理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、素質(zhì)教育的三大課程群體系結(jié)構(gòu)，提出了三大體系在教學(xué)中實(shí)施綜合課程改革的探索性實(shí)踐方法。通過(guò)改革的實(shí)施，取得了明顯的效果，學(xué)生的自我滿意度和企業(yè)適應(yīng)力明顯提高。

工程能力培養(yǎng)；數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造；機(jī)械電子工程；課程改革

1 引言

《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見(jiàn)》（教高[2012]4號(hào)）中指出“全面實(shí)施素質(zhì)教育，探索科學(xué)基礎(chǔ)、實(shí)踐能力和人文素養(yǎng)融合發(fā)展的人才培養(yǎng)模式，加大應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)力度”。

沈陽(yáng)工程學(xué)院為以工為主的技能應(yīng)用型人才培養(yǎng)的地方高等院校，辦學(xué)戰(zhàn)略依托電力行業(yè)，服務(wù)先進(jìn)裝備制造行業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才。

從學(xué)生就業(yè)反饋看，企業(yè)認(rèn)為學(xué)生的理論泛泛而實(shí)踐技能不足，理論與當(dāng)代的企業(yè)技術(shù)脫軌，就業(yè)后工作適應(yīng)能力差，需要經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的培訓(xùn)和培養(yǎng)才能勝任崗位。

當(dāng)代工程領(lǐng)域邁進(jìn)了數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的時(shí)代，在產(chǎn)品的全生命過(guò)程中利用數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和制造活動(dòng)的表達(dá)、組織和運(yùn)行，數(shù)字化制造大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效率。企業(yè)的數(shù)字化制造水平和應(yīng)用能力已經(jīng)成為企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

綜上所述，需要基于企業(yè)實(shí)踐的崗位技能需求，以學(xué)生的數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造的工程職業(yè)能力培養(yǎng)為主線改革人才培養(yǎng)方案和課程體系[1]。

2 以數(shù)字化設(shè)計(jì)制造為主線的培養(yǎng)方案規(guī)劃

基于我校機(jī)械專業(yè)近幾年的就業(yè)客戶群和專業(yè)定向培育就業(yè)客戶群調(diào)研，調(diào)研了已就業(yè)學(xué)生、企業(yè)人力資源主管、技術(shù)主管和生產(chǎn)主管人員，總結(jié)形成企業(yè)的崗位能力需求指標(biāo)，分解指標(biāo)形成知識(shí)體系，根據(jù)知識(shí)體系修改培養(yǎng)方案。

我校機(jī)械電子工程專業(yè)培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，較系統(tǒng)地掌握機(jī)械制造及自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)控制和電子技術(shù)應(yīng)用等復(fù)合型的專業(yè)知識(shí)，以機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)，機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、調(diào)試和管理等能力為特色的機(jī)械電子工程領(lǐng)域高級(jí)應(yīng)用型人才。

圖 1 知識(shí)能力體系結(jié)構(gòu)

以培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、工程應(yīng)用能力為切入點(diǎn)，以企業(yè)實(shí)踐為基礎(chǔ)，建立“理實(shí)交融、分層遞進(jìn)”的課程群體系。將課程分為基本技能層次、提高應(yīng)用層次和綜合創(chuàng)新層次三大類?；炯寄軐哟握n程指課程的知識(shí)體系相對(duì)單一，相對(duì)獨(dú)立性強(qiáng)，不需要先修課程或者先修課程知識(shí)較少，包括機(jī)械制圖與CAD、金工實(shí)習(xí)、互換性與技術(shù)測(cè)量等課程，此類課程培養(yǎng)學(xué)生的基本專業(yè)基礎(chǔ)理論和訓(xùn)練學(xué)生的基本專業(yè)技能。提高應(yīng)用層次課程指課程的知識(shí)體系比較復(fù)雜，具有一定的綜合性，包括機(jī)械制造技術(shù)、CAD/CAE技術(shù)與應(yīng)用、機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)、數(shù)控加工工藝與編程、數(shù)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)、先進(jìn)制造技術(shù)、模具設(shè)計(jì)與制造、機(jī)床數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)等課，此類課程培養(yǎng)專業(yè)技能知識(shí)，通過(guò)與前修知識(shí)技能的融會(huì)貫通培養(yǎng)專業(yè)職業(yè)技能應(yīng)用能力。綜合創(chuàng)新層次課程指課程的綜合性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性最強(qiáng)，包括畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等，此類課程培養(yǎng)學(xué)生的企業(yè)實(shí)踐技能，綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)進(jìn)行產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

綜合美國(guó)ABET工程專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)需求，確定了機(jī)電專業(yè)工程素質(zhì)能力的培養(yǎng)目標(biāo)，即自然人文能力、工程應(yīng)用能力、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力、機(jī)械產(chǎn)品制造能力、機(jī)械設(shè)備控制能力、企業(yè)實(shí)踐能力[2]。以能力培養(yǎng)為目標(biāo)構(gòu)建的知識(shí)能力體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在課程中緊密結(jié)合工程實(shí)踐，注意培養(yǎng)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造能力，對(duì)傳統(tǒng)的專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合成新的課程體系，突出工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的主線地位，將理論與實(shí)踐有機(jī)相互滲透融合。

實(shí)踐教學(xué)不僅僅是理論教學(xué)的演示、驗(yàn)證和補(bǔ)充，而是工程能力培養(yǎng)的決定性環(huán)節(jié)，培養(yǎng)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)應(yīng)以能否從事生產(chǎn)實(shí)踐作為評(píng)判基準(zhǔn)。針對(duì)理論內(nèi)容過(guò)多，實(shí)踐內(nèi)容過(guò)少且處于附屬的地位的狀態(tài)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)，依靠實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，將實(shí)踐環(huán)節(jié)分解成理論課程內(nèi)試驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等等部分。

專業(yè)素質(zhì)教育為學(xué)生課程外自修環(huán)節(jié)，包括數(shù)控車床和銑床的中級(jí)工和高級(jí)工操作等級(jí)證書、制圖員證書、三維設(shè)計(jì)證書、數(shù)控工藝員證書、各種省級(jí)以上相關(guān)比賽證書、專題講座等。取得相應(yīng)相關(guān)學(xué)科證書的學(xué)生將獲得學(xué)分加分或課程減免的激勵(lì)，此類課程亦幫助學(xué)生考取職業(yè)資格等級(jí)證書，增加就業(yè)資本。舉辦各類專題講座，包括教師講座、學(xué)生講座，同時(shí)積極邀請(qǐng)企業(yè)的高級(jí)工程技術(shù)人員、管理人員、能工巧匠、生產(chǎn)管理人員和人力資源管理人員做報(bào)告，使學(xué)生能夠緊密了解企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理和技術(shù)狀態(tài)[3]。

3 基于數(shù)字化設(shè)計(jì)制造主線的能力培養(yǎng)

企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛使用工程軟件，為培養(yǎng)應(yīng)用型適銷對(duì)路的人才，以典型企業(yè)使用的應(yīng)用軟件為教學(xué)工具，改革教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造的綜合能力，使學(xué)生切實(shí)感覺(jué)到學(xué)有所用，能夠看到自己的“產(chǎn)品”，理論能夠應(yīng)用于實(shí)踐來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐，同時(shí)實(shí)踐促進(jìn)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。經(jīng)過(guò)調(diào)研，將工程軟件的教學(xué)情況與專業(yè)課程群統(tǒng)一整合，選擇幾大類軟件，分級(jí)多課程逐層強(qiáng)化，如表1所示。

表 1 工程軟件及能力培養(yǎng)

軟件分必修和選修兩部分，必修必須掌握，選修課后自學(xué)。課程貫徹工程軟件培養(yǎng)，注重對(duì)一大類軟件的系統(tǒng)培訓(xùn)，以使學(xué)生掌握數(shù)字化設(shè)計(jì)制造能力，比如對(duì)UG軟件的使用，首先在三維設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的機(jī)械零件的三維實(shí)體建模和工程制圖能力，而后在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行減速器的三維實(shí)體建模和平面圖訓(xùn)練，在CAD/CAE實(shí)訓(xùn)中建模，數(shù)控加工工藝與編程中建模，機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行機(jī)床夾具的三維實(shí)體建模和平面圖訓(xùn)練、零件的數(shù)控編程，模具設(shè)計(jì)和制造課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)和加工，在先進(jìn)制造技術(shù)中學(xué)習(xí)數(shù)字化加工仿真和逆向工程等技術(shù)。

采用企業(yè)典型實(shí)際例子作為教學(xué)項(xiàng)目，對(duì)一門系統(tǒng)學(xué)科利用實(shí)際例子由淺入深，層次遞進(jìn)培養(yǎng)工程能力，在過(guò)程中以企業(yè)的產(chǎn)品制造流程為項(xiàng)目實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)，以解決工程問(wèn)題為目的，而不是單純學(xué)習(xí)軟件，使學(xué)生學(xué)到的知識(shí)能夠有的放矢，而不是紙上談兵。

針對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造的工程軟件培養(yǎng)，制定軟件課程分解目標(biāo)，大力加強(qiáng)數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)，選擇企業(yè)的經(jīng)典案例進(jìn)行課件、圖片、動(dòng)畫等教學(xué)資源的信息化建設(shè)；大力加強(qiáng)虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，建造虛擬材料成型實(shí)驗(yàn)室、虛擬數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)室等。在進(jìn)行數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)和虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程中吸收學(xué)生參與，即激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣又鍛煉數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造能力。加大工程軟件的接口建設(shè)，使軟件的使用環(huán)境和案例貼近工程實(shí)踐[4]。

加大綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)的力度，開(kāi)設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)，課程設(shè)計(jì)注重與前修課程綜合，安排學(xué)生自主查找資料解決問(wèn)題。理論課程后給學(xué)生的業(yè)余時(shí)間留一些探索開(kāi)發(fā)性題目，包括理論設(shè)計(jì)、實(shí)際動(dòng)手加工和上機(jī)操作等，將數(shù)控機(jī)床實(shí)驗(yàn)室、CAD/CAM實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，接受學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新制作，提高學(xué)生能動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。課程設(shè)計(jì)盡量體現(xiàn)綜合性，采用CDIO方式實(shí)施，項(xiàng)目模擬企業(yè)流程，提高實(shí)踐性[5]。

創(chuàng)新體現(xiàn)工程職業(yè)能力的考核方法，研究基于軟件的自動(dòng)化考核評(píng)分系統(tǒng)，節(jié)省人力。

[1]陳冰.理實(shí)一體化教學(xué)在數(shù)控專業(yè)中的實(shí)踐與應(yīng)用[J]，職教論壇，2007（3）：16-20.

[2]陳文杰，任立軍，張林，等.新加坡理工學(xué)院基于CDIO模式的項(xiàng)目教學(xué)改革[J].職業(yè)技術(shù)教育，2009（35）：91-93.

[3]胡志剛，任勝兵，吳斌.構(gòu)建基于CDIO理念的一體化課程教學(xué)模式[J].中國(guó)高等教育，2010（22）：44-45.

[4]陶勇仿，商存惠.CDIO大綱對(duì)高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國(guó)高教研究，2006（11）：81-83.

[5]王向紅.工學(xué)結(jié)合課程體系構(gòu)建模型的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].高等工程教育研究，2010（1）：151-154.

G642.4

A

1671-0037（2014）10-20-2

遼寧省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重大決策咨詢立項(xiàng)課題“構(gòu)建技能型人才職業(yè)資格制度研究”（編號(hào)：GJ13ZD05）。

遼寧省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃立項(xiàng)課題“以數(shù)字化設(shè)計(jì)制造為主線的卓越工程能力培養(yǎng)”（編號(hào)：JG14DB280）。

李鐵鋼（1973-），男，博士，高級(jí)工程師，副教授，研究方向：先進(jìn)制造技術(shù)及其教學(xué)。