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關鍵詞:Solidworks;畢業設計;三維造型
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2011)35-0044-03
現代制造業日趨國際化,縮短產品開發周期,減少開發新產品投資風險,已成為企業賴以生存的關鍵。[1]制造企業運用先進的設計模式,采用先進的制造技術,從而在激烈的市場競爭中立于不敗之地。為了適應現代制造業對人才的需求,培養掌握先進制造技術、具有現代工程素養和創新能力的技能型人才,是高職院校刻不容緩的重任。
畢業設計是高職學生三年學習的重要總結,是最重要的一次集中性實踐環節,它要求學生綜合運用相關知識,結合實際課題進行設計和創新,從而培養學生的動手能力和創新能力,全面提高學生運用知識的水平。[2]筆者所在的教學團隊根據高職學生的知識特點,設計了多個富有創意和挑戰性的實際課題,由學生選作,要求采用三維機械設計軟件的主流產品Solidworks完成。主要是基于以下考慮:①學生在相關專業課程中已經學習了Pro/E軟件的應用。有一定三維CAD軟件應用經驗者都知道,各三維CAD軟件的應用思路大體相同,學習一種三維CAD軟件作為基礎,再學習其它三維CAD軟件將很容易上手。但學生在學習階段并沒有這樣的認識,因此希望他們在校學習階段即積累一定的三維CAD軟件應用的經驗。②通過企業調研,我們發現目前Solidworks軟件在國內外中小企業中已經得到了廣泛的應用,受到廣大設計人員的歡迎,為了使學生免除進入企業后,縮短適應期,減少再培訓等環節,在校學習階段即提供機會讓學生深入學習Solidworks軟件,為實現與工作崗位的無縫對接打下良好的基礎。
一、舉一反三,拓展思路
大部分的高職機械類專業都開有機械基礎或機械設計基礎課程,在該課程的教學環節中,有兩周左右的課程設計內容,要求學生根據給定條件完成一個減速器的設計,包括設計計算、二維裝配圖繪制及部分零件圖繪制。但在兩周的時間里,學生并沒有利用這一機會完成減速器三維造型。因此,在畢業設計階段選擇減速器設計課題的學生,第一個任務就是利用Solidworks軟件完成減速器的三維造型,由此學習Solidworks軟件的零件造型、裝配、工程圖及文件管理等方面的功能。
上述減速器作為經典的案例在教學中廣泛采用,其設計過程已經程序化,有大量可供參考的資料,為了拓展學生的思路,提高其綜合應用課本知識的能力,要求進一步獨立完成其它類型減速器的設計。例如下圖所示的同向三螺桿擠出機減速器、異向三螺桿擠出機減速器等。
要求學生通過查閱資料,制定設計方案,完成設計計算并利用Solidworks軟件完成三維圖及工程圖的繪制,使他們懂得怎樣將所學的知識融會貫通,靈活應用于解決實際問題。
二、從設計到加工,體驗真實的生產過程
在技術進步的大背景下,產品的設計和加工工藝越來越精細,產品的成品品質越來越精致、優良。[3]機械制造類工作崗位越來越離不開計算機輔助設計與制造軟件的應用。Solidworks是一款綜合性的創新平臺,利用它可以設計多樣化的產品。下圖是利用Solidwork軟件設計的玩具小車,可以實現其精美的造型,如同真實的產品一樣。在完成造型后,進一步制定各零件的數控加工方案,利用CAM軟件編制數控加工刀路,生成NC程序,并在數控機床上實際加工出產品。
學生在此過程中可以完成機械制造業中的設計、工藝、編程、機床操作等典型工作任務,體驗設計員、工藝員、編程員、操作工、檢驗員等崗位角色,使學生熟悉零件從設計到加工的整個過程,掌握零件的基本設計方法與數控加工的基本技能,進一步鞏固與擴充以前所學的《機械設計基礎》、《機械制造基礎》、《數控加工工藝》、《數控編程與操作》等課程的知識。同時鼓勵學生充分發揮其創新能力,設計出具有自身特色的產品。學生要利用三維軟件實現自己的構想,必須鉆研Solidworks軟件的各種造型功能,從而提高軟件應用能力。通過反復的交流與修改,設計并最終加工出屬于自己的作品,培養了創新意識,加強了實際操作技能。
三、整機設計,綜合能力的培養
該課題要求學生利用Solidworks設計和裝配一種單螺桿膨化機。首先由教師提供設計指導書,包括膨化機原理、產量計算方法、螺桿設計方法等等資料,在充分熟悉基本資料的情況下,鼓勵學生擴散思維,采用不同的結構實現所需要的功能,學生綜合運用以往知識,先擬定各自的設計方案。最后集中進行各種方案展示、小組互評、指導教師點評,通過比較、篩選和組合,確定出最為合理的設計方案。
小組成員分工合作,從膨化機的功能入手,通過產量、功率等要求確定基本尺寸,還要考慮密封、、加熱、定位、拆裝及標準件的選擇等一系列問題,并進行強度驗算。最終完成三維裝配圖和二維零件圖。
在完成畢業設計的過程中,學生以獨立的主體身份從事一定的、相對獨立的具體工作,大大激發了他們的求知欲望。以往的畢業設計中,二維圖紙的繪制和修改工作量很大,占用了學生大量的精力和時間。而三維設計軟件的應用可將畢業設計的重點由二維圖紙的繪制轉化到不同方案的設計和創新上,突出了設計創新,培養了學生運用現代化手段解決工程實際問題的能力。對增強學生的綜合分析問題、解決問題能力,建立機械設計的整體思維大有幫助。
四、理論聯系實際,實現與工作崗位的順利對接
傳統的畢業設計中設計出的產品由于沒有得到制造、裝配以至樣機試驗的驗證,許多不合理的設計,甚至是錯誤的設計很難被發現。輸送機設計課題即來自真實的產品。該課題是與輸送機生產廠家合作設計制造一臺計量輸送機,學生與指導教師一起參與到該項目中。首先由用戶提出使用要求,包括輸送材料、輸送能力、輸送距離等基本要求,然后學生與指導教師一起討論結構設計、基本尺寸的確定、電機的選擇等。確定方案后,由學生利用Solidworks完成該輸送機的三維繪制,再交給用戶確認。由于SolidWorks軟件可以完成復雜零件的三維造型,并可根據需要生成各種剖視圖,有助于了解產品復雜的內部結構,對設計方案的表達更加簡單明了,與用戶的交流也更加順暢。同時,由于界面友好、造型方便、圖形質量好等特點,也使得產品設計和造型的時間縮短,效率大大提高。
用戶確認后,由學生輸出二維工程圖交由工廠進行生產。由于設計、生產、用戶各方都沒有該種物料計量輸送機的經驗,生產后出現物料架橋等問題,需要對原方案進行改進。每次改進都是首先在三維圖上修改,再在實物上完成。經過不斷改進,最終滿足了用戶的要求。整個過程由于SolidWorks軟件的應用,大大縮短了試制周期,降低了成本。學生自始至終參與了該計量輸送機的設計與生產,參與了各種問題的解決,其在畢業設計中所做的工作即是實際工作崗位上一名結構設計人員需要完成的工作,真正實現了與工作崗位的順利對接。
實踐證明,將SolidWorks三維設計軟件引入畢業設計,可取得良好的教學效果,極大地調動學生畢業設計的積極性和創造性,由此提高了學生對先進制造技術的理解和掌握,鍛煉了學生解決實際問題的能力,對學生創新能力的培養起到了積極的促進作用,畢業設計的效率和質量大大提高。
參考文獻:
[1]韓西娜,張莉.SolidWorks在產品設計中的研究與應用[J].裝備制造技術,2007,(10).
關鍵詞:CDIO;機械課程;能力培養;實踐
作者簡介:嚴樂(1967-),女,江蘇無錫人,北京信息科技大學機電工程學院,副教授。(北京 100192)
基金項目:本文系2012年北京信息科技大學教學改革項目(項目編號:2012JGYB05)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)25-0097-02
當今社會對優秀人才的評價,已不僅僅局限于其卷面成績,更看重的是一個人的創新能力和解決實際問題的能力。為提高大學生的能力,許多國家都把培養創新型人才擺在戰略高度加以重視。
機械設計專業的基礎類課程具有很強的實踐性,為了提高學生的綜合素質,培養學生的工程知識、創新能力、個人能力、團隊協作能力和工程系統能力,教學改革勢在必行。[l] CDIO(Conceive、Design、Implement、Operate) 代表構思、設計、實施、運行,是一種新型的工程教育模式。[2,3] CDIO工程教育理念是2000年開始,歷經4年探索,由美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學共同提出的,它強調基于項目的學習,課程設置的考慮面向產業需求,從理論分析和工程科學分析轉向產品創新。CDIO工程教育模式以學生以主體,從產品構思研發到制造的全過程出發,實現理論課程與實踐有機的聯系。通過這種方式的學習,學生不僅可以獲得學習科學技術知識的能力,而且團隊交流能力、協作能力和設計制造產品過程的能力都可以得到很大提高。[4] 因此,借鑒先進的CDIO工程教學理念對機械設計專業基礎類課程和設計類實踐課程進行相應改革,引導學生在實踐中主動學習,并能使相關的專業課程有機聯系起來,達到知識學習、能力培養、學生綜合素質提高的目的。
一、機械設計專業基礎類課程的教學模式和設計模式現狀
機械設計專業基礎類課程教學一般以教師講授理論知識為主,機械原理、機械設計、機械系統設計等課程結束后,有1周或3周的課程設計和畢業設計。一般來說,課程設計題目常選擇通用機械的傳動裝置,主要以插床、牛頭刨床、齒輪減速器、典型機械等機械傳動裝置為主,畢業設計題目可以根據教師自己的研究方向和課題而定。這些設計的內容包括:傳動裝置的總體設計,包括傳動方案分析、電動機選擇、各級傳動比分配以及計算傳動裝置的運動和動力參數;傳動零件、軸、軸承、聯軸器等零件的設計計算、選擇和校核;一般零件的設計;繪制零件圖及裝配圖。設計時學生在指導教師的指導下按給定的傳動方案或自行設計的方案完成設計。
這些設計類實踐課程在教學內容和設計過程中缺少各種可行方案比較,學生只了解給定的設計方案,而對其他方案缺乏分析、選擇的過程,而且還存在著重理論、輕實踐的現象,因此造成學生在課程設計、畢業設計以及今后的實際工作中,分析解決實際工程的能力、設計機械的能力和動手能力都較差,更不用說創造性設計新機械的能力。如在機械設計課程設計中設計了減速器,這方面參考資料較多,學生基本上可以比較容易地進行設計,而到了典型機械設計或畢業設計階段,如果所給題目的參考資料較少,學生會感覺無從下手。
二、機械設計專業基礎類課程的教學思考與改革
多年來,機械設計專業在教學改革、課外科技活動、創新人才培養方面做了大量的工作,但相應的創新能力的培養顯得比較薄弱,如各門課程所開實驗大多數只做驗證性試驗,不能充分調動學生參加的積極性,學生做實驗總是被動的。另外,課程設計中創新性設計內容偏少,內容簡單,過程單一,不能充分發揮學生的想象力和創造力,理論與實踐脫節,學生只懂理論或只具備基本動手能力,缺乏綜合運用所學知識發現問題和解決問題的實踐創新能力。
遵循理論聯系實際的原則,借鑒先進的CDIO工程教學理念對機械設計專業基礎類課程、課程設計和畢業設計進行改革,從產品設計、制造的全過程出發,將機械原理、機械設計和制造工藝等課程結合起來,做到機械基礎類課程的完整性、系統性和綜合性,把創造還給學生,讓學生在學習中提高創新意識,培養創新精神。通過課程和設計的內容,培養學生具備在現代工程環境下賴以生存和成長的團隊協作精神、交流溝通能力,力求突出對學生工程職業素質、綜合實踐能力和創新設計能力的培養,使其適應新形勢下對機械設計專業學生綜合素質的培養。
機械設計專業基礎類課程改革的內容包括以下幾個方面:
1.增加設計題目類型
學生可以選擇傳統的設計題目,比如減速器,也可以選擇自己感興趣的題目。但是在設計之初,教師應該把握學生選題的難易程度,不僅具有多樣性、挑戰性,而且應使得學生能夠在一定的時間內制作出來。設計的選題應滿足不同層次的學生要求,使設計由模仿變為思考。合理安排設計內容,培養整機設計、制造理念。
2.培養學生獨立思考的能力
將學生的設計工作貫穿到理論教學的整個過程,不是等到理論教學完成后才統一布置題目,理論設計計算和實踐同步進行。學生在理論學習的同時,完成結構設計,對撓性傳動、齒輪傳動、鍵、軸、軸承等零件進行設計或選用。這樣,學生不僅可以有充分的時間發揮創新性設計和學習的主動性與積極性。同時,老師通過監督和指導,能及時發現問題或不合理的設計,并督促學生及時改正,這樣有利于學生有充分時間進行思考、設計,也贏得更多時間開展下一階段的工作。
3.采用設計小組的形式,培養學生團隊協作能力
選擇好設計題目后,每組2~4名學生,小組成員共同完成一個項目的設計工作。每組選出的組長領導組員構思創新方案,協調小組項目運行情況并及時糾正存在的問題,充分發揮每個人的特長,集思廣益,協商分配任務,每一個學生提出自己的設計方案,并介紹方案的優缺點,組長組織討論,取各成員方案的長處,避其短處,形成本組的方案,由學生按照任務的最終要求設計完成,全面有效地解決問題,使知識的掌握更加準確和深刻。
設計制造是在有限的時間內完成一臺機器的結構設計、相應的運動及動力分析、零件制造和裝配等。在整個設計過程中,按照構思、設計、實施的工程化過程進行,鍛煉了學生工程化思維,充分調動每個學生的積極性,培養學生的學習能力、解決問題能力、溝通表達能力、創新能力、團隊合作能力,形成協作意識,構建自己的經驗和知識體系,完成知識儲備,增強自信心和責任感,為將來工作崗位上的工作、學習和協作奠定一定的基礎。
三、工程教育教學改革實踐
實際教學過程采用理論和實踐相結合方式,教師的身份是指導者,學生是整個學習過程的主體,教師在整個設計制造過程中隨時檢查小組的項目運行情況并及時糾正存在的問題。
在學習機械原理時,組織小組和成員討論自己感興趣的題目,常用機構學習完成后,學生提出設計方案,對所提方案進行分析比較,確定最后方案,然后對機構進行運動和動力分析,設計開始時學生注重整體設計。學習機械設計后,確定各部分尺寸,畫出裝配總圖、零件圖,對重要零件進行設計校核。學習機械制造工藝后,再考慮零件的制造工藝、成本等問題,最后完成零件的制造和整機裝配,完成整個設計過程。這樣的學習過程,既能理論聯系實際,同時又可以提高學生學習的積極性。
圖1是一組學生設計的娛樂劃船車。在設計過程中,學生通過收集和閱讀文獻資料,整理歸納資料,在此基礎上每人制定出一種方案,通過小組討論,對幾種方案進行比較,在教師的不斷引導下,學生能夠主動地應用所學知識解決實際中遇到的問題,最終通過分析比較,傳動機構采用了曲柄搖桿機構和鏈傳動。設計中由于采用搖桿主動,學生對鉸鏈機構的死點、傳動角等概念有了切實的體會。設計完成后,繪制零件圖,購買合適材料,制定零件制造工藝,加工零件,采購標準件、常用件,小組中每個學生各盡其職,團結合作,最后完成整車裝配。在整個設計過程中,學生不僅掌握了課本上的知識,而且培養了如何獲取更多知識的能力,提高了學生創新的能力與工程實踐的能力。
參加這項教學改革的同學們都認為這樣的設計過程對培養他們的設計能力、零件加工實踐能力、團隊合作能力及自我能力實現起到了非常大的作用,對今后的工作也有積極的影響。
四、總結
遵循“邊研究,邊實踐,邊實施”的工作路線,以學生為主體,知識傳授與能力培養并重,理論教學與實踐教學并舉的教學理念,加強理論與實踐的融合,建立理論教學、工程實踐、創新能力培養為一體的學生綜合能力的培養模式。
基于CDIO工程理念,理論聯系實際,采取小組形式充分調動和發揮學生的主觀能動性,改變學生普遍缺乏團隊協作的狀況,讓學生在實踐中學習、在學習中實踐,既鍛煉了學生的動手能力,又增強了自信心和責任感,是一種教學手段的創新。通過這樣的教學改革,學生普遍反映知識掌握程度得到了很大的提高。
參考文獻:
[l]朱玉.CDIO工程教育模式下“機械設計課程設計"教改的探討[J].中國電力教育,2010,(19):98-99.
[2]吳鳴,熊光晶.以工程能力培養為導向的工程教育改革研究[J].理工高教研究,20l0,(3):54-58.
【關鍵詞】工學結合;技工院校;機電專業
技工院校的機電專業設計是對學生學習效果展開考核的重要方式,也是培養學生實踐能力以及工作能力的教學方法。隨著機械制造業的發展,社會對服務第一線的具有熟練技能的高素質技術應用型人才提出更多的要求。因此,技工院校培養理論知識扎實、操作技能高超、具有一定設計能力的高級技工學生迫在眉睫。而畢業設計是提高學生根據企業生產的需求綜合應用所學知識和技能達到產品的合理化設計和工裝要求的最好方式。
一、機電專業設計的重要意義
畢業設計是許多技工院校專業中教學內容的重要環節,也是一項綜合性、實踐性很強的活動任務。尤其是在機電專業,通過對自身工學專業知識的實踐應用展開設計是對高級技工學生在教學過程中聯系理論知識、檢驗教學成果的主要內容,也是鍛煉學生通過所學內容進行獨立完成工作的重要考驗。通過畢業設計,學生能自主查閱資料文獻,正確運用工具書和機械設計手冊,提高對工程的設計能力和計算能力,樹立正確的設計思想。機電專業畢業設計是學生從學校步入自身工作崗位的重要過渡階段,對學生在社會中生存發展起到承上啟下的關鍵作用,因此其質量好壞是影響學生獲得畢業資格的重要參考依據,也是對學生進行實踐檢驗,了解學校教學質量的重要方式。
二、機電專業設計的選題
(一)選題原則
選題是畢業設計的首要環節,也是關系到整個畢業設計質量的重要步驟。畢業設計作為學生在校學習課程體系的最后環節,在工學結合人才培養模式下,無論是教學目標、授課特點,還是教學模式,必須著眼于企業生產實際,緊密貼合學生的就業崗位,絕不能關起門來搞設計。所以,畢業設計課題選擇時應當樹立“以就業為導向”的教學理念,切實為學生就業和可持續發展服務[1]。
(二)選題策略
目前大部分技工院校在選定畢業設計課題時,是由指導教師模擬設計課題,此類課題屬于“紙上談兵”,缺乏設計的針對性和實際意義。基于工學結合,機電專業高技畢業設計的選題可以從以下三個方面選擇:一是結合崗位需求,比如數控技術專業,可以選擇軸類零件的加工及夾具設計為畢業設計課題。這類課題貼合就業崗位,對接崗位技能需求和職業能力,技術性強。二是結合企業生產需要,參與企業研發或生產的項目,為企業解決技術難題。這類課題來自企業一線生產實際,實戰性強,通過實踐研究綜合培養學生各方面的能力,增加實際工作經驗,提升就業競爭力。三是學生自由選擇。比如筆者所在學校,13級機電班某學生小組畢業設計課題為《生產線上的機械手以及打物料的設計》,該課題是由參加機器人興趣小組的幾位學生根據共同的專業興趣愛好選擇的,設計積極性非常高。在設計過程中由于學生設計理念一致,分工明確,參與度高,取得良好的效果,該設計被評為校優秀畢業設計作品。這類課題由學生根據興趣愛好和專業特長自由選擇,能激發學生參與設計的主動性和求知欲,增強團隊合作意識,加強與老師、企業技術人員的聯系,提高社會交往能力和自主擇業能力,為其就業創造良好的能力支持。
三、機電專業畢業設計的流程
在機電專業高級技工班畢業設計中通常可以分成三個主要的階段,分別是前期的準備階段、研究設計階段、總結答辯階段。具體流程如下:
(一)前期準備
首先是進行機電專業畢業設計的選題工作。在這一點上前文已有敘述。其次在選題確定之后,就可以完成畢業設計的任務書,在這一環節中指導教師需要準確把握設計課題難易度,合理確定設計課題的工作量。設計課題過難則難以保證完成性,過易則達不到人才培養要求,因此在選擇設計課題時需要考慮設計環境和學生學情。考慮設計環境,即考慮學校的設備設施和企業一線技術支持等是否能滿足課題需要;學生學情即為學生目前掌握的課程理論知識、技能操作水平是否能支撐畢業設計。并且課題本身的難易度也很關鍵,既要適合學生的學情能讓學生在規定時間內完成,又要有一定的深度和廣度,能讓學生經過一番研究和努力保質保量完成。同時,在學生畢業設計時還需要完成一定的工作量,比如繪制裝配圖和零件圖的數量,編制工藝卡的工序數量,撰寫設計說明書的頁數。指導教師在課題選擇時需要綜合考慮如上幾個方面,由此保證畢業設計順利的開展和完成。
(二)研究設計
基于工學結合人才培養模式,在畢業設計過程中需要注意兩個方面:一是指導教師需要加大企業調研的力度。在畢業設計前期,指導教師應該組織學生分批進入當地知名企業參觀、調研,了解最新技術、生產加工方式和用人單位對畢業生的顯性和隱形的要求,從而增加學生對就業崗位的了解,打開學生的設計思路,拓寬學生的設計視野。二是注重畢業設計成果實物化。充分利用學校現有的設施設備和技術資料,鼓勵學生從設計到制造全過程的畢業設計,即學生個人或小組合作加工出產品或設計出實物成果。以數控加工專業為例,畢業設計應包括零件工藝設計、自動編程、加工制造、零件檢測四個階段的內容,通過加工零件,使得學生對機床操作技能、零件工藝分析、產品檢測檢驗技能等職業能力得到綜合的應用。
(三)畢業答辯
在設計完成之后需要準備相關的答辯過程,在答辯結束后需要對設計材料進行妥善管理,將畢業設計整理上交給指導教師,由教研室保存。
四、結合工學基礎的機電專業畢業設計改進方式
(一)以就業為導向,突出設計的實用性
在技工院校的教育目標中,需要培養學生的專業基礎素質,將學生培養成為合格的高級技術工人,其中包括了:職業技能、專業知識水平、職業綜合能力等。需要學生在教學的過程中培養出專業領域的創新能力以及職業技術的實踐應用能力。而根據這一教育標準,在畢業設計選題上應當體現出技工院校的教學特色,選擇的內容應當面向實際經濟生活,面向生產第一線,直接為生產建設和經濟發展服務,符合當前機電技術領域中先進的科學技術發展方向,這就需要在畢業設計中充分發揮出教師的指導功能,課題必須來源于企業生產實際,貼近職業崗位需求,滿足專業相關崗位或崗位群核心技術能力和綜合專業素質要求,從而縮短學生就業適應期,提高學生的職業能力,促進學生后續的專業發展[2]。例如,筆者所在學校在確定13級機電一體化專業高技工班學生畢業設計課題時,通過調查杭州登鴻、偉剛實業、勝達集團等企業實際需求,確定了樓梯扶手自動打磨機設計、瓦楞紙的加強筋黏貼流水線設計、V型紙板傳遞裝置設計、瓦楞紙貼標機開發與設計及等課題,以項目為載體,圍繞對接企業生產實際需求,完成技術改造和設備的研發。
(二)結合高技學生特點,發揮創新能力
培養創新能力是機電專業畢業設計中最為重要的指導思想,尤其是針對技工院校的高級技工學生,由于其工作性質屬于動手操作性極強,因此想要創新思維能夠被發揮,重點是對設計內容不能過于限制,可以根據學生以往的知識以及相關設計思維進行綜合性的分析,找到最適合自己的畢業設計方案,讓學生能夠在廣闊的空間里發揮自己的創造力。例如在數控技術的設計中,可以根據學生的興趣選擇不同的設計工藝方法、不同的加工模式、編寫不同的控制程序等,這就使得在設計方案中可以存在很大的自主性。在整個設計環節中教師主要負責主體方向的把握,給學生正確的引導。同時在設計開始之前,教師可以只提供基本的數據資料,剩余的資料可以有學生自行查找,同時根據查找到的相關材料設計出不同的方案。
(三)理論結合實踐,培養職業素養
在機電專業畢業設計中,學生需要設計零部件,然后進行裝配,最終完成一個合格的設計產品。許多機電設備對于機械的各個零件都有很嚴格的要求,因此在設計過程中需要學生與企業一線技術人員進行交流、探討零件的加工工藝,從而糾正在設計中出現的錯誤,實現了學生在理論設計與實踐工作上的有機結合,也使得學生能夠明白在許多看似簡單的零件設計中其實隱藏著很多知識。例如在機械手的設計中,會有很多不同絲杠的設計,這些絲杠在尺寸上都嚴格的規定,因此在設計中提高了零件的加工難度,需要在設計的過程中進行反復的測量與更改,通過這一過程使得學生能夠清楚只有將自身所學的知識與實際的工作相結合才能使自己獲得真正的經驗。
(四)提升指導教師的專業能力
在畢業設計當中,指導教師的作用至關重要,因此想要提高機電專業畢業設計的質量,還需要不斷加強對指導教師的專業培養。由于技工院校教師所從事的多是專業理論教學和基本實操訓練,其知識結構往往跟不上當今先進技術的發展。這就要求專業教師不僅要有扎實的專業知識,更要具備豐富的實踐經驗,這在強調技能為主的技工院校教育中尤為重要[3]。通過專業技能培訓、下企業實踐等方式,增加教師對崗位職業能力需求、企業工作流程、生產加工過程、生產設備使用等相應的專業理論知識、專業技能及職業素養等多方面的了解,提高專業技能,豐富專業知識,拓展專業外延。使得教師能夠擁有較強的教學能力以及豐富的機電產品設計經驗,保障機電專業畢業設計能夠順利完成。總而言之,畢業設計是技工院校對學生進行一次兼備學習、創新、研發、實踐的綜合性活動。尤其是基于工學基礎上的機電專業高技班的畢業設計,選題應以就業為導向,強化指導教師的專業能力,提高學生的研究設計能力和創新能力,培養學生的綜合職業能力,增強學生的就業競爭力,從而為本地機械行業培養出優秀的高技能人才。
參考文獻:
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[2]李成.就業導向背景下高技畢業設計課題選擇原則及策略———以機械類專業為例[J].社科縱橫(新理論版),2009(4):210-211
1.提高自動化專業本科畢業設計質量的若干對策
2.自動化專業畢業實習模式的實踐與探索
3.電氣工程及其自動化專業畢業設計研究
4.略論高職自動化專業畢業設計的改革
5.電氣工程及其自動化專業畢業設計選題的探討
6.農業機械化及其自動化專業本科畢業設計改革探索
7.基于項目導向的自動化專業畢業設計模式研究——以欽州學院為例
8.提高電氣工程及自動化專業畢業設計質量探討
9.提高自動化專業畢業設計質量的研究與實踐
10.應用型本科機械設計制造及其自動化專業畢業設計選題研究
11.新形勢下自動化專業畢業設計的研究與實踐
12.探索提高熱工自動化專業畢業設計教學質量
13.MATLAB在電力系統自動化學生畢業設計中的應用初探
14.基于ASP及VBA技術實現畢業論文格式規范自動化
15.自動化專業畢業設計模式探討
16.機械設計制造及其自動化專業畢業設計的改進措施探索
17.提高電氣工程自動化專業畢業設計質量的方法
18.關于電氣工程及其自動化專業畢業設計大綱的探討
19.高職自動化專業學生畢業實踐的探討
20.應用型本科自動化專業畢業設計運行機制的創新研究與實踐
21.仿真技術在自動化專業畢業設計教學環節中的應用
22.應用型本科院校自動化專業畢業設計(論文)的探索與實踐——以太原工業學院自動化專業為例
23.提高自動化專業畢業設計質量的方法研究
24.淺淡電氣自動化專業高職畢業沒計
25.機械設計制造及其自動化專業畢業設計的改進措施探索
26.利用網絡資源與計算機仿真技術突出創新能力的培養——電氣自動化專業畢業設計教學改革的實踐
27.試論技工院校電氣自動化專業高技班開展畢業設計
28.對自動化專業畢業設計的經驗總結與思考
29.如何做好應用型本科院校自動化專業的畢業設計
30.農機化及其自動化專業畢業論文與科研結合效果探討
31.自動化專業本科畢業設計現狀分析與新模式探索
32.工科畢業設計新模式的探索與實踐——以華北電力大學自動化系為例
33.談電力系統及其自動化專業的畢業實習與設計
34.機械設計制造及其自動化專業畢業設計的改進措施探究
35.高校自動化專業畢業實習的探討
36.基于就業能力提升的自動化專業畢業實習教學改進
37.提高工科自動化專業本科畢業設計(論文)質量的實踐與探索
38.地方農業院校機械類專業本科畢業設計教學探析——以農業機械化及其自動化專業為例
39.高職電氣自動化專業畢業設計指導方法探索與實踐
40.高職機械制造與自動化專業畢業設計模式改革與實踐
41.機械設計制造及其自動化專業畢業設計改革探討
42.電力系統廠站及調度自動化綜述
43.微生物自動化分析儀的畢業實習帶教初探
44.電氣自動化技術專業卓越技師畢業設計作品化改革與實踐——以山東勞動職業技術學院為例
45.自動化和建環專業聯合開展畢業設計的教學改革實踐
46.基于工作過程的電氣自動化專業畢業設計教學模式探討
47.提高工科高校學生畢業設計質量的改革與探索——以自動化專業為例
48.CAD技術在電氣工程及其自動化專業畢業設計中的應用
49.淺談自動化專業本科生畢業設計(論文)指導規范化
50.機械設計制造及其自動化專業畢業設計成績評定質量的研究——以常州工學院為案例
51.機械設計制造及自動化專業畢業設計的實踐及思考
52.工程教育專業認證背景下培養目標和畢業要求的制定——以廣東石油化工學院電氣工程及其自動化專業為例
53.電氣工程與自動化專業畢業設計改革的探索與實踐
54.電力系統及其自動化專業實習與畢業設計環節改革探析
55.電氣工程及其自動化專業畢業設計選題的探索與實踐
56.提高電氣工程及其自動化專業畢業設計質量的研究與實踐
57.基于CDIO的電氣工程及其自動化專業畢業設計改革探索
58.不變與應變——自動化專業畢業設計的再思考
59.電力系統及其自動化專業畢業實習教學模式探討
60.自動化儀表專業畢業設計的改革實踐
61.MATLAB在自動化專業畢業設計中的應用
62.高職高專電氣自動化專業畢業設計方案研究
63.高職焊接技術及自動化專業畢業設計存在的問題與對策
64.以實際生產工藝過程作為自動化專業畢業設計題目的思考
65.電力系統及其自動化專業畢業設計改革的探討
66.畢業設計與畢業分配掛鉤新的教學模式 記92屆電氣自動化專業畢業設計
67.工企自動化專業畢業設計指導工作的研究
68.談中專自動化專業的畢業設計
69.自動化專業新形勢下畢業設計過程與質量研究
70.電氣工程及其自動化專業畢業設計中的問題及改進措施
71.電氣工程及其自動化專業畢業實習改革探索
72.電子束離子束專業結合畢業實踐研制用于生產自動化儀表零件的電子束焊機
73.機械設計制造及其自動化專業畢業實習的改革
74.機械設計制造及自動化專業畢業設計模式的教學改革
75.畢業設計過程中學風因素及治學方略研究——以機械設計制造及其自動化專業為例
76.本科畢業設計過程中學生創新能力培養的實踐和思考
77.工業自動化專業畢業設計注重能力培養的實踐
78.高職電類專業畢業設計選題探討
79.本科畢業設計過程管理平臺的設計與實踐
80.基于學科平臺開展本科畢業實習的改革與實踐
81.實驗室自動化系統應用對檢驗醫學本科生實習的影響與對策
82.加強實踐教學,提高本科生畢業設計能力
83.畢業設計過程中如何培養獨立學院學生的創新能力
84.“變電站綜合自動化”教學實踐
85.醫院藥房自動化管理系統應用進展
86.人工與自動化雙分揀區系統品項分配優化
87.機械自動化技術的應用研究
88.基于配電網自動化的多Agent技術在含分布式電源的配電網繼電保護中的研究
89.基于不同接線模式的饋線自動化實現方式
90.自動化炒青綠茶生產線的設計與應用
91.薄煤層綜采工作面自動化技術綜述
92.饋線自動化自適應快速保護控制方案
93.滾筒采煤機自動化與智能化控制技術發展及應用
94.國外圖書館自動化系統市場發展狀況研究
95.正念訓練的去自動化效應:Stroop和前瞻記憶任務證據
96.電力自動化技術的新發展
97.軟件測試自動化技術應用研究
98.基于數據驅動的軟件自動化測試框架
99.省級氣象計量檢定業務自動化系統
100.辦公自動化系統的應用
101.壓力容器焊接自動化技術的現狀與發展
102.薄煤層綜采自動化配套裝備開采技術
103.電氣自動化控制設備可靠性探究
104.自動化裝配設備的總體設計
105.配電自動化
106.探討220kV變電站綜合自動化系統的應用
107.機械制造及其自動化的發展趨勢分析
108.電氣自動化控制設備可靠性探究
109.從國內外建設經驗探討廣州配電自動化建設模式
110.檳榔包裝的自動化生產線設計
111.我院基于整體設計的自動化藥房建設
112.配電自動化實用化關鍵技術及其進展
113.云計算環境下圖書館自動化系統發展探索
114.電氣自動化技術在電力系統中的運用淺談
115.基于CAN總線的船舶自動化系統研究與設計
116.基于SMART準則的配電自動化建設效果評價體系研究
117.基于Android的自動化測試的設計與實現
118.電氣自動化在電氣工程中的應用
119.自動化綜采工作面概念探討
120.任務復雜度對自動化意識的影響
121.探析智能型機械自動化應用趨勢
122.自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用
123.軟件自動化測試概述及應用工具分析
124.試論化工自動化控制的發展趨勢
125.基于IEC61850國際標準的配電自動化系統應用研究
126.遠動控制技術在電力系統自動化中的應用
127.智能配電網饋線自動化發展及展望
128.圖書館自動化開源系統的市場可行性研究
129.國內石油鉆機自動化技術現狀與建議
130.變電站綜合自動化系統的選型
131.IEC61850在高級配網自動化中的應用
132.機械自動化技術的應用與發展前景的探索
133.智能電網發展的機制及其對電網自動化技術的影響
134.變電站自動化技術的未來發展(一)——電力市場與協調型自動化
畢業設計課堂教學設計首要任務是以激發學生學習的興趣和設計思路,關鍵是如何創設一個設計的任務?我們課堂創設的一個學習設計任務如下:請同學們設計一個工具或設備,如何將軸裝入孔中,如下圖1所示。在教學過程中,要事先確定教學課堂目標,引向討論目的、引導學生共同行動完成這個設計任務,并能達到:1.積極參加小組討論并事先為此做好準備;2.不同意見和爭論就事論事,避免人身攻擊;3.盡職盡責地按時完成自己分內的任務。課堂強調要學生的自主組織、相互討論、收集設計創意,讓學生進行創造。學生接到任務后,各小組積極討論,并有很多學生跑到老師面前提問,并說出很多不同想法。學生會提出很多問題:要不要考慮經濟性、生產效率、自動化水平、生產批量等等問題。通過小組討論,學生能彼此釋放或吸收一定的知識,發揮優勢互補的作用,老師解疑時應以設計所面臨的問題為出發點,現場引導學生如何去尋找問題,為解決問題的迫切心理要求,每一位學生都能產生強烈的探索欲望。
(二)嚴謹課堂,把握好教學的各個環節
畢業設計課程的學習是互動過程,如何提升學生職業核心能力教學,我們在教學中始終圍繞“7個能力模塊培養”組織課堂。1.選題與分析任務書環節。首先以小組為單位展開討論確定畢業設計課題,注重學生之間交流能力考核,鼓勵討論并提出可選擇的方案,但不要把沒達成共識的解決方案強加給小組,特別是那些難以協調一致的小組。每個小組成員都有權發言交流、重視小組中每個同學,認真考慮他人的意見。2.調查、收集資料環節。設計工作的可靠是在足夠的資料的基礎上完成,圍繞設計任務收集資料。對設計目標所要解決的各種問題,分析解決設計問題的途徑及技術關鍵,并對獲取的信息進行加工和整理,確定設計時需努力的重點和方向。如:機電類專業設計的收集相關資料有:設備的標準、安全技術的要求和規定、國家制圖標準等等。3.提出不同設計方案、并分析、比較確定最佳方案。任何一個設計都沒有現成的方案原型可供學生借鑒,學生需要重新構建解題模式,培養學生的創新思維。在確定最佳設計方案的過程著力形成學生良好的認知結構,幫助其建構方案原型,提高遷移能力。學生才能在解決問題時善于進行運用原理、方法、知識的遷移,把已有的規則知識進行正確延伸、推論、重組,靈活運用規律。4.機械系統裝配圖設計完、零件圖設計、電氣控制系統設計等等。課堂中要注意糾正學生盲目性的習慣,有了想法就急于進行制作,只要制作零件出來再說做法,加工零件時因準備和思考不足而手忙腳亂,忙了很長時間后才發覺是不符合設計要求。老師著重引導學生自我學習能力;是否充分利用技術資料,合理使用工具書對設計進行核算等等。培養學生數字應用能力,與同學之間相互學習能力。5.畢業作品的制作及說明書編寫。在畢業設計制作和撰寫說明書過程中,深化學生理論認識、擴展知識領域、延伸專業技能。著重引導學生掌握機電一體化專業設計的程序、方法與表達,運用創造性思維。鍛煉分析機電一體產品的構思的表達與制作等問題的能力,樹立創新意識。
(三)把握好教學過程的考核,促進學生職業核心能力提升
關鍵詞:卓越工程師;雙導師;畢業設計
一、引言
我校機械設計制造及其自動化專業是教育部卓越工程師計劃專業、品牌專業,也是內蒙古科技大學核心專業,機械工程學院的主要專業,在具有重要的地區影響力和輻射力。在內蒙古科技大學總體定位(高水平應用型大學)的指引下,學院為卓越工程師計劃專業制定了具體的培養目標:高水平用型人才。重點突出“上手快、留得住、后勁足”的人才培養特色,“上手快”是指實踐能力強、“留得住”指人才綜合素質高、“后勁足”指創新能力強。
畢業設計與實習環節是培養學生將專業知識轉化為解決工程實際問題能力的重要階段,是學校培養合格人才的最后一次綜合型實踐環節,該階段有助于全面提高學生的綜合素質和工程實踐素養,在培養體系中占有舉足輕重的作用,對大學生綜合能力培養具有重大意義。
二、當前畢業設計與實習環節存在的問題
工程實踐類畢業設計題目數量不足,內容陳舊。高校擴招,專業教師和學生人數比失衡,老師指導學生數目增長過快,導致畢業實習與畢業設計流于形式,質量不高。工程實踐類設計題目數量不足,部分畢業設計的題目和內容比較陳舊,與企業實際現場結合不多,畢業設計對學生實踐能力的鍛煉機會少與價值有限。
教師實踐經驗不足。青年教師基本上是從學校到學校,工程實踐經驗欠缺。導致畢業設計常采用論文模式、回避設計課題。
教學實踐和生產實踐脫節。機械類本科畢業生在四年的學習中除了能在工程教育、課程設計、生產實習、畢業設計與實習等環節接觸到專業技能的鍛煉和培養外,沒有更豐富和充實的實踐環節鍛煉自己的專業能力。高素質的專業人才應該具有扎實的理論素質和基本的專業能力和較強的動手能力。企業迫切希望高校教師和學生進駐企業、熟悉企業,希望有更多高校畢業生加盟,表示希望校企共同培養學生。通過學生駐廠進行畢業設計,加深學生對企業的了解,也有利于企業引進和培養急需的高素質人才。
三、全力推進雙導師制畢業設計培養模式
推進畢業設計指導方式改革,建立“雙導師”制畢業設計培養模式。在畢業設計環節實行“雙導師”制。其中“校內監管導師”由學院統一安排機械設計制造及其自動化專業老師,負責學生畢業設計過程指導;“企業負責導師”由企業技術人員擔任,負責畢業設計選題、畢業實習、具體指導、過程管理。企業導師需具有高級技術職稱、在企業工作5年以上、具有與本專業相關的豐富工程實踐經驗的一線工程技術人員擔任。
實行“雙導師”制,確保畢業設計真題真做是搞好畢業設計教學改革的根本。雙導師制就是為每一位學生安排一位高校專職教師和一位企業兼職教師作為導師,校企雙方導師共同指導學生畢業設計。在選題審題、任務書下達、開題答辯和畢業答辯各個環節都由雙導師共同協商,制訂出詳細的工作計劃。畢業設計要求結合企業實際項目“真題真做”。企業導師的主要職責是為學生提出源于企業實際、是企業急需解決的問題,校內導師的主要職責是分析和判斷選題的難度和深度是否合適。學生畢業設計題目既可以從企業當前的實際項目中選擇,也可以結合自己的興趣從企業需要解決的實際問題中尋找。畢業設計方案在校企雙方導師的指導下制定完成。在開展畢業設計過程中,企業導師重點負責實踐方面的指導,校內導師重點負責理論方面的指導和畢業設計最終質量的把關。
每年聘請包頭鋼鐵集團、內蒙古第一機械集團、神東集團天隆公司、包頭鋼鐵設計院等企業、設計院的高級專業技術人員擔任本科畢業設計(論文)的企業帶教導師,與校內教師共同完成各本科畢業設計(論文)的立題、過程指導、論文評閱和答辯等工作。近3年來,“雙導師制”指導本科畢業生的人數已占總人數的35%以上,學院機械設計制造及其自動化專業2013―2015畢業設計(論文)52%學生以上由雙導師來指導。
加強“雙導師”制畢業設計過程管理及制度建設。針對企業導師與校方導師權責不清晰的情況,學院在充分考慮實際情況和具體操作可行性后,主要通過兩個途徑對此進行改進嘗試:提高選聘要求以加強校企雙方導師的溝通。敦促時間節點以加強導師與學生間的溝通。學生的畢業設計(論文)的撰寫體系框架和內容由企業導師負責,如果學生和導師疏于溝通,論文進度明顯變慢。針對這個問題,校內導師負責進度指標,敦促雙導師制畢業設計學生的論文進度,并及時將進度情況與企業導師溝通,以提高學生對論文時間安排的合理性,保證論文按時間節點完成。
【關鍵詞】畢業設計;機械專業;教學改革;項目驅動
0引言
畢業設計是教學過程的最后階段采用的一種總結性的實踐教學環節,是學生在完成全部學習課程以后,運用所學的理論知識和技能解決實際問題的一次綜合性的設計。通過畢業設計可以進一步鞏固學生的理論知識,強化基本技能,培養學生綜合運用已有知識獨立分析和解決與專業相關的工程技術問題。不少學生缺少工程應用經驗,對所要設計的題目一知半解,不知如何著手設計,以至于對畢業設計題目失去興趣,且畢業設計中經常出現:設計出來的零件不一定能加工出來,能加工出來的零件不一定能裝配到一起,裝配到一起了,整機又不一定能運行。因此,這些“紙上談兵”的畢業設計達不到鞏固學生知識和專業技能以及提高學生獨立思考、創新思考和實踐能力的目的,這也不符合社會的發展以及對所需人才的要求。為進一步提高高等院校畢業設計的質量,我們開展了“基于項目驅動的機械專業畢業設計模式”的改革研究,經過進一步的探索與實踐,總結出了一套較為完整的畢業設計模式。基于項目驅動的畢業設計模式是以問題為先導,將畢業設計項目模塊化,讓學生組建項目團隊,在接近實際生產的情況下完成畢業設計。此種畢業設計模式極大的激發了學生的學習興趣和積極主動性,并取得了顯著的效果。
1項目驅動的機械專業畢業設計模式改革架構
基于項目驅動的機械專業畢業設計模式,首先在老師的指導下,將機械專業的綜合畢業設計項目交于學生,在指導老師的指導下,學生自行完成收集信息、設計方案一直到實施項目及最終的評價,而老師會將整個學習過程進行分解,設計出各個任務的項目的教學模式。該教學方法以項目為主體,教學和項目的實施相結合,以適應當代社會的企業人才需求為目標,強調對學生統籌規劃、自我培養、動手實踐、工作應用等綜合能力的培養。不同與傳統的教學方式,項目驅動的教學模式模式提倡以學生為中心,學生不再是被動的學習理論知識,而是在實踐中完成項目,在完成項目的過程中學習。教師只是以組織者和指導者的身份起輔助和促進作用,以充分發揮學生的主觀能動性和積極的創新意識和創新能力。項目驅動的人才培養模式在國外已有多年歷史,目前,在國內的應用多局限于某一門課程。將項目驅動教學模式引入到高等院校畢業設計課程教學中去,讓學生在科研項目中開展畢業設計,利用先進的儀器設備,加工制造檢驗設計的可行性,并加以修改和完善。通過項目的完成情況來評定畢業設計的質量。
2項目驅動的機械專業畢業設計流程
2.1項目的選擇
教師選題時,要結合時代的變遷更新觀念,結合學生的專業特點培養學生的綜合運用能力。為了讓學生的設計項目與生活實際相貼近并將設計成果轉化為有價值的參考依據,采用了兩種方式提供項目:一種是選擇自己感興趣的作為畢業設計項目,進一步的提高自我創新能力和更好的發展;另一種是選擇實際生產為主的畢業設計項目,為以后的工作需求進一步提高自己的工作能力奠定基礎。
2.2項目分析
在項目驅動模式中,項目分析是項目設計的前提條件。拿到一個項目,首先要對其可行性進行全面技術的分析論證,結合實際的生產應用的先進性和適應性以及設計條件的可能性和可行性,為項目的設計提供科學依據。因此,可行性分析在項目設計前具有決定性的意義。
2.3項目設計及分解
在項目驅動模式中,項目的設計是關鍵,項目的好壞直接影響最終的結果,因此,老師應根據學生自身的特點,并聯系實際應用,制定具有實際意義的可行性綜合項目。根據不同的知識點將一個綜合的項目模塊化,劃分為若干個相互關聯又相互獨立的子項目,再將子項目分解成多個任務,包括所學課程的知識點、重點和難點。要遵循科學實用的準則,以學生的專業能力為向導,來調動學生的積極性和主觀能動性。考慮到每個學生能夠充分的參與到項目的操作與學習中去,每個小組以4~6人為主。因此,每個班將有6~8個項目同時進行,盡量做到項目不重復,以保證每個學生不僅通過自己的項目得到鍛煉,同時在與其他小組交流與展示過程中獲得各個領域與行業直射的積累。
2.4組建學生項目團隊
將一個綜合的項目模塊化劃分為若干個相互關聯又相互獨立的子項目,再將子項目分解成多個任務,根據學生的基礎特長的不同以及子項目的難易程度來選擇不同的子項目任務去完成,借此把學生凝聚成一個擁有共同個目標的團隊,分工合作,互相配合,培養良好的團隊能力和精神。打破以往教師為主,學生為輔的畢業設計模式,轉換為以學生為中心,教師作輔助的模式,不僅提高了學生的獨立思考工作的能力,而且還提高了畢業設計的質量,加快了畢業設計的進度。
2.5項目評價
項目評價是為了在評價的過程中促進學生的全面發展,主要是查看學生對知識和技能的掌握情況。通過階段性的評價,了解學生的學習過程,并引導學生順利完成項目任務。通過一輪一輪的反思和修改,明確自身優缺點,從而獲得更全面的進步。
2.6項目的實施
具體項目的實施分為CAE仿真分析和實際制作兩類,CAE包括工程數值分析、結構與過程優化設計、強度與壽命評估、運動、動力學仿真等。通過CAE仿真平臺,可實現無差錯的設計與制造,發現設計缺陷、優化零件尺寸、優化性能等,并及時進行綜合探討答疑,從而提高設計項目的綜合性能,縮短設計周期。實際制作則是通過具體的實際零部件加工、并組裝成實際的裝置,通過同學們的實踐動手,進一步發現設計生產中的一系列問題,然后再進一步的改進,并提高同學們的設計、制造、創新和實踐能力。
2.7項目過程管理
整個項目驅動的畢業設計的管理過程,嚴格做到分工明確,要求具體,規定每一個進度的完成時間,集中時間進行探討答疑,不斷改進,不斷完善,全方位協調進行。大多數的同學都非常積極主動,爭取能夠早日完成任務,有的設計內容則需要多次修改,從完成一直到完善。這樣不僅能加強學生的自我管理能力,團隊協作能力及個人服從集體的能力,而且能更好的與客戶、其他項目組及內部人員溝通協調,為以后的工作打下了一定的基礎。
3項目驅動的機械專業畢業設計效果
“項目驅動”的畢業設計模式是在機械專業教育與社會實際需求之間出現脫軌的情況下而產生的改革研究措施,是一項綜合性強、互動性高、適應范圍廣、知識量大的改革研究。經過實踐表明,該模式打破了常規的單一模式的畢業設計模式,充分體現了“以學生為中心,教師作輔助”的教學思想,充分調動了學生主動學習知識和解決問題的主觀能動性,通過小組個體之間、師生之間的交流討論和答辯評價,從根本上激發了學生的學習熱情,提高了學生的動手實踐能力,鍛煉了學生的組織協調能力,培養了學生的分工合作的團隊精神。很多學生由此端正了學習態度,明確了職業目標和就業方向,達到了良好的教學效果。從2007級到2011級的畢業生,以項目驅動的機械專業畢業設計指導模式,總共指導過42名學生,在最終的畢業設計評定中,其中有54.76%的學生獲得優秀,38.09%的學生獲得良好,7.14%的學生獲得中等,及格率100%,遠遠高于傳統畢業設計的平均水平。通過該實踐結果可知,基于項目驅動模式下的畢業設計的質量得到了顯著的提高。
4結語
基于項目驅動的機械專業畢業設計模式的成功應用,與其自身的特點分不開。該模式不僅明確整體目標,提高學生的學習主動性和創造性;而且結合學生自身的特點,注重科學選題,因材施教,對于個別創新型、應用型學生可提前進入畢業設計,為畢業設計的完美度保證充足的時間;此外畢業設計期間,指導老師與學生要經常進行交流,能夠及時答疑。在該模式下,學生的動手能力、思考能力、探究能力及創新能力得到了提高,同時學生的社會實踐及綜合職業能力也得到了進一步的培養。基于項目驅動的畢業設計模式,使我們培養出的機械專業畢業生,無論在工作崗位,還是在以后的研究生學習中,都能表現出良好的工作能力和科研能力,獲得認可,達到了工科院校的最終教育目標。
【參考文獻】
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關鍵詞:地方高校;機械工程;產學研合作教育;實踐教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:B 文章編號:1674-9324(2013)09-0049-03
對方高校如何準確定位人才培養目標,科學合理地構建實踐教學體系,實現教學與科研、生產有機結合,培養高水平應用型創新人才,是當前和今后一段時期內,地方高校產學研合作教育需要重點解決的問題[1,2]。不同的高校采用不同的實際教學模式,實踐教學結果也就存在著較大的差異[3,4]。本文以山東建筑大學機械工程專業為例,主要研究地方高校機械工程專業實踐教學體系的建設,實踐教學環節的構建,以及實踐教學改革措施,為培養具有機械產品研究、開發、設計、制造、生產組織管理及經營能力的創新人才奠定了堅實的基礎[5]。
一、人才培養目標
通過對國內眾多開設機械工程專業高校的調查研究后發現,我國在當前和未來相當長的一段時期內,機械工程專業的大多數本科畢業生將直接進入生產一線,從事機械產品設計、制造、生產組織管理等實際工作。因此,地方高校機械工程專業的人才培養目標是具有較扎實的自然科學、人文社會科學基礎的,較系統地掌握機械工程專業寬廣的技術基礎知識,具有較強的創新意識和機械工程專業應用能力,能從事機械產品研發、設計、制造,以及組織管理和市場經營工作的應用型創新人才。
二、實踐教學體系
根據機械工程專業的教學特點,圍繞著專業人才培養目標,在現代教育理論、教育思想的指導下,采用系統科學的理論和方法,提出了“四層七模塊”的實踐教學體系。“四層”是指基礎知識培養層、專業知識培養層、創新能力培養層和工程能力培養層,“七模塊”是指基礎實踐模塊、專業實踐模塊、創新訓練模塊、科研訓練模塊、工程認知實踐模塊、工程項目實踐模塊和工程崗位實踐模塊,7個實踐教學模塊下設有25個不同的實踐教學環節。“四層七模塊”的實踐教學體系如圖1所示。在學生必修的154學分中,7個實踐教學模塊共計61學分,其中,科研創新訓練是8學分,實踐教學環節占必修學分的40%。
“四層七模塊”的實踐教學體系是以學生為主體,在產學研合作教育的平臺上,引入現代教學技術和教學手段,改革教學理念、教學方法和教學內容,改善校內實驗室、工程訓練中心,依托行業、企業建立校外實訓和實習基地,教學現場由校內向校外或生產現場延伸,推行產學研合作教育實踐教學模式,全面提高學生的學習興趣,提升學生的學習能力、創新能力和工程實踐能力。4個層次的實踐培養模式、7個不同實踐教學模塊、25個實踐教學環節都是建立在產學研合作教育平臺的基礎上的。
三、實踐教學內容
根據機械行業對本科人才知識和能力的要求,結合山東建筑大學機械工程專業辦學特色及人才培養目標,不斷完善實踐教學體系,進行實踐教學改革,建立包括從基礎知識實踐到專業實踐、從創新訓練到科研訓練、從工程認知實踐到工程崗位實踐循序漸進的實踐教學環節。實踐教學包括校內實踐教學和校外實踐教學,具體內容如下。
1.校內實踐教學。校內實踐教學包括基礎實踐、專業實踐、創新訓練和科研訓練四個模塊。各模塊內容包括課程實驗、課程設計、技能訓練、創新訓練,以及參加各類科技項目和競賽等。基礎實踐模塊下設物理實驗、電工電子實驗、力學實驗等認知實驗、演示性實驗和設計性實驗。專業實踐模塊包括機械原理零件實驗、機械工程控制基礎實驗、單片機實驗、PLC實驗、計算機輔助繪圖實驗、互換性與精密測量技術實驗、金屬切削原理實驗、材料成型實驗、測試技術實驗等認知實驗、演示性實驗和設計性實驗,以及各專業課程的綜合型實驗、設計型實驗和綜合實驗周等。創新訓練模塊包括機構組合創新實驗、機械系統創新實驗、機電系統創新設計實驗、PLC控制系統設計實驗、單片機控制系統設計實驗。科研訓練模塊包括學生申報的SRP創新項目,以及學生參加的產學研合作項目創新訓練等。校內實踐教學將在不斷完善基礎性實驗的基礎上,逐步提高設計性、綜合性、創新性實驗的比例,同時,進一步開放實驗室,引導學生參與教師的科研活動,創造條件培養學生的動手能力,提高學生實踐和利用綜合知識解決問題的能力。
2.校外實踐教學。校外實踐教學包括工程認知實習、工程實踐課程實驗、企業講座、工程實踐課程設計、暑期實踐、工程實訓、畢業設計、認證實訓、工程創新實踐、生產實習等10個實踐教學環節。下面主要介紹了6個實踐教學環節的建設內容。(1)工程認知實習。了解企業文化、管理、工作流程等,目的是建立大機械的整體概念,了解機械制造企業的構成要素、各部門之間的關系、各部門生產特點和運行特點,同時,進一步了解專業特點,增加專業認可度。重點了解企業的設施、設備、組織結構、工作流程、管理規范、運營管理內容、先進制造技術以及機械工程發展趨勢等。(2)工程實踐課程實驗。通過深入企業了解工程實際問題及技術數據,然后在實驗室建立實驗系統,運用所學的理論和知識,提出解決問題的方案,達到既加深對所學課程理論知識的理解,又提高了實踐動手能力的目的。(3)工程實踐課程設計。由校企雙方人員擔任指導教師,安排學生深入企業開展工程實踐問題的調查與分析,根據每門課程實踐教學要求,結合課程實踐教學內容,綜合提煉出課程設計題目,并把課程設計題目與企業的工程實際緊密相結合,采用實際工程數據,提出設計方案或者是解決問題的方案。(4)工程實訓。在企業導師指導下,學生以項目組成員的身份參加企業承擔的實際工程項目的研究,根據企業的具體要求承擔部分項目的設計,了解和掌握工程項目的立項目的、申報途徑、研發思路、運行機制與管理辦法。引導學生自主學習,培養學生獨立獲取知識的能力。(5)畢業設計。以企業的實際課題為依托,采取校內導師與企業導師共同指導的雙導師制。結合企業產品設計、生產技術改造、產品開發等相關內容,由學校和企業雙方共同選定畢業設計題目。學生針對具體畢業設計題目在企業進行設計,最后提交設計報告。通過畢業設計使學生系統了解所在企業產品的生產流程、關鍵技術、工藝裝備、產品質量控制體系,以及企業文化和企業精神。(6)生產實習。深入到企業的產、供、銷等部門,跟班進行生產實習。詳細了解企業崗位操作規程及相關管理規程等,目的是使學生熟悉工廠生產設備、運行管理、環境保護等相關法規,初步培養學生的觀察能力,以及發現問題、分析問題和解決問題的能力,培養學生的創新精神和團隊協作意識,由此獲得對企業管理的深刻認識。
以上校內實踐教學與校外實踐教學環節相互穿插、相互銜接地進行,通過這種循序漸進的教學過程,提高學生的工程實踐創新能力。
四、實踐教學改革措施
為了有效地實施“四層七模塊”的實踐教學體系,充分體現產學研合作教育平臺的作用,需要進行如下實踐教學改革。
1.調整實踐教學計劃,更新與優化現有實踐教學內容。改變實踐教學從屬于理論教學的現狀,制定獨立的實踐教學計劃和實踐教學大綱,增加實驗、實習、實訓教學學時數,增加跨學科、綜合型、設計型實驗項目,使綜合性、設計性實驗比例占總實驗的80%以上,將課程群內的實驗整合為更加系統合理的實驗課程,提高實踐教學效率。
2.結合實踐教學內容的改革和實驗室、實習基地的具體情況,編寫具有特色的系列實踐指導材料。實踐指導材料是實踐教學改革的主要載體和保障,在現有實驗教學資料的基礎上編寫與實踐教學配套的系列教材。
3.結合教師科研項目、企業產品開發、技術革新、工藝改造等實際課題開展實踐教學方法改革。引入現代教學技術和教學手段,開展項目教學法、現場實訓法、課題研究法、情景教學法、案例教學法、工程實例教學法等,將本領域的前沿知識和新技術引入實踐教學課堂上,提高學生的創新實踐能力。
4.進一步開放實驗室,提高實驗設備的利用率。在滿足多層次實驗教學的基礎上,進一步加大實驗室開放力度。各實驗室保證每天開放時間不少于12個小時,除了負責正常課程的基本實驗外,還對學生提供一定數量的課外實驗選題,同時為學生自帶課題及課外科技創新活動提供技術支持。
5.加強與企業的聯系,建立產學研合作平臺。產學研合作教育的最大優勢就是為提高學生實踐創新能力的培養提供了真實的、廣闊的校內外實習和實踐基地。因此,與企業建立聯合實驗室、研發中心或者工程研究中心,校企合作共建校內外實踐基地是產學研合作教育要解決的一個硬件條件。
6.與企業聯合指導畢業設計。通過畢業設計,學生能夠將本專業課程體系內所有相關知識融會貫通,用于解決工程實際問題。通過產學研合作教育,實施學校與企業的雙導師制,選派一批優秀畢業班學生到企業、科研院所進行畢業設計,直接參與實際課題或工程項目,由企業導師進行指導。企業導師不僅幫助指導畢業設計,還著重向學生介紹企業迅速發展的形勢和需求,以及企業對學生知識、能力和素質的綜合要求。在畢業設計過程中,學生不是簡單的學習,而是結合企業工程實際進行綜合知識的學習與實踐。
7.設置自主個性化科研創新學分。通過在教學計劃中設置自主個性化科研創新學分,使學生自覺參加各種社會實踐及素質拓展活動,同時,學校或學院也可舉辦各種課外科技活動和機械創新設計大賽,題目來源可由教師命題或學生自行選題,啟發學生發現自己身邊或生產過程中存在的機械方面的問題,提出創新題目,對學生進行創新構思和設計方法培訓,使學生從發現問題、分析問題、解決問題到產品制作過程進行了全過程的綜合知識訓練,從而提高了學生的創新能力和社會實踐能力,開拓學生的知識面,培養學生的創新精神和團隊合作意識。
8.針對實踐教學環節制定相應的考核辦法和評價指標。實施學校、企業、科研院所多方聯合辦學,建立多方參與的專業建設理事會,共同制訂人才培養目標和培養方案,根據社會需要不斷優化實踐教學體系;完善課程驗收制度,對兩年驗收期內的所有課程進行公開考核評價;建立健全畢業設計動態監控制度,對畢業設計過程中的題目認定、師生雙選、中期檢查、畢業答辯、資料驗收等各個環節進行動態管理與監控。并將這些動態教學管理制度拓展至整個實踐教學過程。
五、結論
根據學校自身學科特色和優勢以及人才培養目標,結合地方經濟社會發展狀況,在產學研合作教育背景下進行實踐教學改革,提出了“四層七模塊”的實踐教學體系,建立與產學研合作教育相匹配的實踐教學環節,推進人才培養與企業相結合的模式,利用企業高技能人才和專家參與實踐教學,從而培養出高質量能適應地方經濟發展需求的機械工程專業應用型創新人才。
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目前,我校對學生已開設了科技文獻檢索、科技論文寫作等課程及講座,但學生在完成畢業論文時缺乏相應的專業化和學術化的語言,很多同學東拼西湊,書寫格式不規范已成普遍現象,主要表現在對文獻的引用、標點符號的使用、數據分析、圖表繪制的說明等方面。指導教師和學生需投入大量的精力對論文格式進行修改,導致老師對學生分析問題和工程創新能力的培養訓練時間相應減少。畢業論文(設計)質量的重要因素之一
二、提高畢業設計質量的措施與實踐
為了能更好地解決這些問題,建立完善、量化的評價指標體系,形成一套較為完善的畢業設計實施方案,針對我院過控專業的畢業設計,我們嘗試從選題、過程質量控制、設計完成的內容、評價標準等方面人手,全程監控。
(一)加強對畢業設計重要性的認識
畢業設計開始前,我們通過開辦講座、畢業設計動員、從就業重要性,以及畢業資格和學位認定等方面來宣傳畢業設計的重要性;指導老師應對自己的學生提出嚴格要求,從開始就要在學生心中樹立畢業設計的嚴肅性和規范性。
(二)科學規范選題,嚴格把好選題關
選題要與專業相關。過程裝備與控制工程專業是以過程工業中的裝備及其控制技術為研究對象,確保過程裝備高效運行的一個專業,是一個融“過程”“機械”和“控制”于一體的多學科交叉型專業。1.所選課題要與過程裝備的設計、制造、檢驗、控制、使用、安全等的技術開發、科學研究等有關;2.可以選擇結合生產和科研單位的實際任務或者教師科研或研究生課題的一部分;部分學生可以在設計院和研究所完成,體現畢業環節教學工作的真實性,完成培養創新意識與工程實踐能力的培養;3.可以是同本專業、學科內容密切相關,符合教學要求的自擬課題;4.讀書報告型、文獻綜述型論文是不允許的;5.所選課題工作量、深度、廣度和難度要適當,學生經過努力都能按時完成任務;6.可以結合過程裝備與控制工程專業的現有師資和社會資源,對畢業設計嘗試雙導師制,由兩名具有互補性的教師來共同指導畢業設計,以保證設計題目的綜合性、新穎性和深廣度。另外,指導教師要制訂合理的任務書和時間安排,擬題過程中要設計好該題目的設計思路、框架、節點、難點等。畢業設計(論文)任務書中明確任務和制訂合理的時間安排。避免時緊時松,導致學生和指導教師都很疲憊的情況。
(三)查閱文獻
查閱文獻是完成畢業課題第一步,指導教師要指導學生搜集并查閱有關文獻,根據課題的研究的內涵確定課題的中英文關鍵詞,根據中英文關鍵詞檢索該課題領域的期刊、學位論文、專利、國際會議、經典著作或專職部門的研究報告,對獲取的資料進行分析、整理,并結合設計題目,寫出中文文獻綜述和英文文獻翻譯。檢索文獻建議從以下幾條途徑入手:1.通過檢索學校圖書館的電子資源,如維普中文科技期刊數據庫、萬方數據資源系統、超星數字圖書館、Elsevier數據庫等,一般能查到較新的文獻;2.必要時進一步跟蹤文獻中的參考文獻。質量較高的學術文章,通常是不會忽略該領域的主流、經典文獻的。3.充分利用學校圖書館的閱覽室、利用國家或省市圖書館或一些科技情報檢索機構,查閱一些相關文獻。4.利用互聯網,從一些專門的網站上也能獲取信息。
(四)強化畢業設計的“過程控制”
畢業設計過程中制訂各階段的工作內容和檢查方式,確定“過程控制”節點,是做好“過程控制”行之有效的方式。1.畢業設計過程整個畢業設計的過程包括設計前的專題講座、課題的確定、中文文獻綜述、英文文獻翻譯、設計、中期檢查、評審、答辯等階段。組織審定畢業設計(論文)選題;初期檢查;中期檢查;答辯檢查;審查答辯小組對畢業設計(論文)的成績評定;評選、推薦校級優秀畢業設計(論文)可以作為“過程控制”的主要節點。2.過程控制措施畢業設計是一個循序漸進的過程,實現有效的“過程控制”,應著重做以下工作:(1)指導老師要在確定選題、總體方案、工作計劃和進度、設計質量及平時的檢查時把好關,每周對學生指導不少于2次。(2)要成立畢業設計工作小組,具體負責畢業設計的日常組織和管理工作,做好“過程控制”和節點檢查。(3)提高管理水平,落實督導檢查按照學校《畢業設計(論文)指導手冊》,對畢業設計的過程進行量化管理,對平時表現、評閱成績、答辯成績按指標體系細化,做到科學地評判學生的畢業設計質量。(4)成績管理學生畢業設計成績的評定由三部分組成。一是由指導教師按照設計方案、設計任務完成情況、外文翻譯能力、學習態度和紀律等方面給出成績:二是由評閱教師就學生畢業設計的規范性、內容及翻譯的質量、設計或論文的創新點等方面給出成績;三是由答辯委員會各小組根據答辯情況就畢業設計水平及工作量、課題內容、答辯準備、畢業設計介紹表達、回答問題等方面綜合評價給出答辯成績。最后,由答辯小組按照規定的權重比例綜合評定出學生畢業設計總成績,該成績必須經答辯委員會嚴格審核最終確定。確定畢業設計成績時,要做到真實客觀,所推薦的優秀畢業設計能起到有效是示范作用。
三、結語