淺議機械設計類(lèi)課程的卓越工程師培養模式探索
摘要：圍繞“卓越工程師教育培養計劃”的要求，以提高機械專(zhuān)業(yè)高校畢業(yè)生的社會(huì )適應性為培養目標，針對現代機械設計系列課程的特點(diǎn)，從教學(xué)計劃的修訂、課程體系的設置、教學(xué)方式的轉變以及工程素養的鍛煉等方面對卓越機械工程師人才培養模式進(jìn)行了研究與探索。
關(guān)鍵詞：卓越工程師 機械設計課程 培養模式
隨著(zhù)知識經(jīng)濟的到來(lái)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，社會(huì )上對人才的需求產(chǎn)生了很大變化，用人單位對高校畢業(yè)生的社會(huì )適應性提出了越來(lái)越高的要求，更加強調實(shí)踐能力和創(chuàng )新型人才的培養。所以為了順應國際發(fā)展趨勢，適應國家工業(yè)、企業(yè)需求，增強我國核心競爭力，建設創(chuàng )新型國家、走新型工業(yè)化道路，2010年6月23日，教育部在天津召開(kāi)“卓越工程師教育培養計劃”啟動(dòng)會(huì )，聯(lián)合有關(guān)部門(mén)和行業(yè)協(xié)會(huì )，共同實(shí)施“卓越工程師教育培養計劃”，主要目的就在于培養和造就一大批創(chuàng )新能力強、適應社會(huì )發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，目前教育部已經(jīng)批準 61所高校為第一批“卓越工程師教育培養計劃”實(shí)施高校。
對于機械專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生而言，不僅要培養學(xué)生熟練掌握專(zhuān)業(yè)基礎理論知識的能力，還要注重培養學(xué)生的實(shí)踐應用能力、思維開(kāi)創(chuàng )性和創(chuàng )新性等能力。所以“卓越工程師教育培養計劃”明確要求行業(yè)和企業(yè)必須要深度參與人才的培養過(guò)程，學(xué)校也要按照機械行業(yè)的通用標準來(lái)培養工程人才，同時(shí)要注重培養學(xué)生的工程能力和創(chuàng )新能力，以提高學(xué)生的工程應用能力和社會(huì )適應性。在機械工程專(zhuān)業(yè)的培養方案與計劃中，現代機械設計系列課程毫無(wú)疑問(wèn)是與工程實(shí)際與工程應用聯(lián)系最為緊密的課程，也是將來(lái)對機械專(zhuān)業(yè)學(xué)生工程應用能力和社會(huì )適應性影響最大的主干課程，課程包括材料力學(xué)、工程力學(xué)、有限元分析、機械振動(dòng)、機械設計、優(yōu)化設計與理論、機械結構測試與分析等，這類(lèi)課程不僅是機械工程專(zhuān)業(yè)本科生與研究生重要的專(zhuān)業(yè)基礎課和學(xué)習后續專(zhuān)業(yè)課的基礎，也是現代設計方法與工程技術(shù)的重要組成部分，更是非常重要的培養學(xué)生科研水平與實(shí)踐應用能力的系列課程。課程的培養方案、教學(xué)計劃以及教學(xué)方式嚴重影響機械專(zhuān)業(yè)學(xué)生的培養質(zhì)量，也直接影響機械專(zhuān)業(yè)“卓越工程師教育培養計劃”的成敗與實(shí)施效果。
1、利用教學(xué)計劃修訂的契機完善課程體系的設置
培養方案和教學(xué)計劃是高校根據不同層次不同專(zhuān)業(yè)的培養目標和培養規格所制定的實(shí)施人才培養活動(dòng)的具體方案，一般包括課程體系、教學(xué)計劃、課程教學(xué)大綱等，其核心是課程體系。高校在編制或修訂機械工程專(zhuān)業(yè)的培養方案時(shí)，在課程體系的設計上，要針對社會(huì )對機械專(zhuān)業(yè)人才的需求，面向行業(yè)、企業(yè)和現實(shí)社會(huì )生活，既要注重傳統基礎理論的夯實(shí)和前沿專(zhuān)業(yè)科技的發(fā)展，又要注重學(xué)科與課程的系統性和專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)實(shí)踐性，還要圍繞企業(yè)的需求和市場(chǎng)的變化，始終保持對市場(chǎng)和企業(yè)的高敏感度，強調企業(yè)對學(xué)生具備的職業(yè)能力的要求，突出社會(huì )對學(xué)生具備的基本素質(zhì)的培育。所以新的機械專(zhuān)業(yè)課程體系，需要對機械設計系列課程的設置與安排，作較大的調整，增加開(kāi)設實(shí)驗應力分析、有限元分析、機械振動(dòng)、機械結構的測試分析以及優(yōu)化設計等現代設計類(lèi)的重要課程，以保證學(xué)生接受到系統全面的現代機械設計方面的理論和方法，掌握最新的測試技術(shù)與分析手段，使學(xué)生在畢業(yè)后的短時(shí)間內，就能夠獨當一面地運用現代的設計方法和計算、測試手段解決企業(yè)面臨的具體工程�，F代設計的技術(shù)和方法對學(xué)生的實(shí)踐性和動(dòng)手能力要求較高，所以還要增加實(shí)踐教學(xué)所占學(xué)時(shí)的比例，安排足夠的時(shí)間或較多的機會(huì )讓學(xué)生接觸到社會(huì )或企業(yè)，以加強專(zhuān)業(yè)技能技巧的實(shí)際訓練(即職業(yè)訓練)，培養動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力，提高實(shí)際工作能力，以便一進(jìn)入社會(huì )就能很快上手，縮短適應時(shí)間。
2、利用研究型教學(xué)的機會(huì )改進(jìn)傳統的教學(xué)方式
研究型教學(xué)是教師在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)優(yōu)化課程結構，建立一種基于研究探索的學(xué)習模式。研究型教學(xué)模式將學(xué)習、研究、實(shí)踐有機結合起來(lái)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使學(xué)生能創(chuàng )造性地運用知識和能力，在主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐的研究過(guò)程中，自主地發(fā)現問(wèn)題、研究問(wèn)題和解決問(wèn)題的一種教學(xué)模式。在研究型教學(xué)中，教師的職能將由“教”轉變?yōu)?ldquo;導”。課堂教學(xué)方面，由傳統的單向灌輸轉變?yōu)閱l(fā)互動(dòng)式，要引導學(xué)生自主探究和體驗新知識;課外教學(xué)方面，將教學(xué)與實(shí)際結合起來(lái)，通過(guò)親身實(shí)踐，擴大知識視野，獲得科學(xué)研究的基本訓練和研究技能。
機械設計系列課程研究型教學(xué)的關(guān)鍵是圍繞“卓越工程師教育培養計劃”的培養目標和要求，培養具有較強的工程素養、工程應用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力的機械工程師。所以在理論教學(xué)過(guò)程中，一方面保證理論體系的完整性;另一方面要提高多媒體課件的質(zhì)量，課件中要增加具體的工程實(shí)例，注重引導學(xué)生注意身邊的工程問(wèn)題，鼓勵學(xué)生參與提煉工程主題，并將教學(xué)重點(diǎn)內容提煉成具體的工程主題，引導學(xué)展開(kāi)課堂討論，并根據所學(xué)的知識提出解決問(wèn)題的方法，這樣可以將抽象的理論與具體的工程背景結合，使抽象的工程問(wèn)題變得豐滿(mǎn)有趣，從而強化學(xué)生的工程概念與背景。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，要想方設法創(chuàng )造條件和機會(huì )讓本科生走進(jìn)企業(yè)，讓碩士生進(jìn)入研究生工作站。目前第一批參與“卓越工程師教育培養計劃”的高校普遍提出校企聯(lián)合培養工程技術(shù)人才的模式，讓學(xué)生有半年以上的時(shí)間在企業(yè)實(shí)習或參加社會(huì )實(shí)踐，學(xué)生在企業(yè)的學(xué)習任務(wù)主要是培養他們的工程實(shí)踐能力，養成工程創(chuàng )新的意識。在企業(yè)學(xué)習階段安排的教學(xué)環(huán)節包括認識實(shí)習、生產(chǎn)實(shí)習、畢業(yè)實(shí)習、部分基礎課和專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習、畢業(yè)設計等，甚至還可以讓學(xué)生在企業(yè)進(jìn)行1周至3個(gè)月的中短期課程學(xué)習或者工程實(shí)踐。這種校企合作培養的做法基本與歐洲應用技術(shù)型大學(xué)的培養模式相似，可以使畢業(yè)生將來(lái)能夠很快的適應社會(huì )、適應工作崗位，從而減少畢業(yè)后重新培訓與學(xué)習的時(shí)間，縮短適應周期。
3、利用參與項目的機會(huì )培養學(xué)生的工程背景與素養
目前很多機械專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生進(jìn)入工作單位，都需要較長(cháng)時(shí)間的重新學(xué)習與適應，才能具備基本的工程素養與概念，還要再經(jīng)過(guò)更長(cháng)時(shí)間的鍛煉才能具有現代設計的科研能力與水平，才能獨立開(kāi)展科學(xué)研究和解決具體的工程實(shí)際問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程往往需要2～5年的時(shí)間，使得企業(yè)既浪費人力又浪費財力。造成如此現狀的原因主要在于學(xué)生參與的項目或課題很少，不能真正將學(xué)到的知識應用于解決具體的工程問(wèn)題，所以在學(xué)校學(xué)習階段，需要注重讓學(xué)生參加項目或課題的鍛煉。
學(xué)生可以參與項目是廣義的、多種多樣的，可以是老師所研究縱向和橫向項目的子課題，可以是學(xué)生的畢業(yè)設計與論文，可以是教學(xué)過(guò)程中提煉出來(lái)的工程實(shí)例，也可以是學(xué)生在企業(yè)實(shí)習或實(shí)踐中發(fā)現的工程問(wèn)題，還可以是生活中與專(zhuān)業(yè)知識有關(guān)的現象，甚至可以參與博碩士研究生的研究課題等等。很多大學(xué)正在實(shí)施的“研本1+1引領(lǐng)計劃”，就是研究生根據自己的專(zhuān)業(yè)知識、研究方向和經(jīng)歷對本科生進(jìn)行一對一的引領(lǐng)，實(shí)現對本科生在科技創(chuàng )新和社會(huì )實(shí)踐的引導。
針對學(xué)生的不同學(xué)習階段，通過(guò)自主選題或導師命題的方式布置與工程實(shí)際相關(guān)的一系列項目，把學(xué)生分成若干小組，以組建學(xué)習小組的形式讓學(xué)生共同進(jìn)行課題的研究，每一小組承擔相關(guān)的子課題。在教師和研究生的指導下，各小組的學(xué)生經(jīng)過(guò)文獻資料的查閱、研究方案的討論、導師的定期輔導、學(xué)生做演示文稿匯報等過(guò)程后，獨立或半獨立地進(jìn)行理論分析、實(shí)驗測試、仿真計算以及優(yōu)化設計，最后撰寫(xiě)課題研究報告并總結研究的方法與成果，從而系統全面地完成課題的研究工作并以成果的形式予以展現。這一培養過(guò)程的顯著(zhù)特點(diǎn)是將學(xué)生的選擇項目與工程應用、生產(chǎn)實(shí)際、日常生活緊密接軌，不但能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習潛能，培養學(xué)生獨立思考與解決問(wèn)題的能力，還可以培養學(xué)生的“團隊意識”與交流合作的素質(zhì)。最為重要的是，可以通過(guò)具體的工程課題，讓學(xué)生得到完整與系統的工程訓練，這也是“卓越工程師教育培養計劃”的核心。
4、利用大學(xué)生第二課堂培養創(chuàng )新意識和動(dòng)手能力
大學(xué)生第二課堂是培養“卓越工程師”的主陣地，也是培養大學(xué)生創(chuàng )新意識和動(dòng)手能力的主課堂，對拓展學(xué)生的綜合素質(zhì)起到非常重要的作用。學(xué)生可以選擇參加科技競賽、發(fā)表論文、參加講座、申報專(zhuān)利、參加科研課題等多種方式來(lái)鍛煉自己。
對于機械專(zhuān)業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，組織他們參加各種職業(yè)資格考試，例如見(jiàn)習工程師培訓與考試，可以使學(xué)生掌握現代的設計理念和先進(jìn)的工程設計與研究方法，增加相關(guān)行業(yè)的基本知識與技能;支持他們參與各級各類(lèi)的競賽活動(dòng)，如“挑戰杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、全國的大學(xué)生數學(xué)建模競賽、電子設計競賽、機械設計創(chuàng )新大賽、全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽、英語(yǔ)演講比賽等各級各類(lèi)競賽，可以調動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng )造性，激發(fā)學(xué)生潛能，展示學(xué)生的才能;鼓勵他們走進(jìn)開(kāi)放的工程力學(xué)與現代測試分析實(shí)驗室，為學(xué)生設計若干綜合性和研究型的實(shí)驗，在實(shí)驗室中培養和訓練學(xué)生使用使用測量設備與儀器的能力;吸引他們進(jìn)入研究生工作室和機械結構分析研究中心，為學(xué)生提供有限元分析軟件、優(yōu)化設計等現代的分析手段，使學(xué)生掌握先進(jìn)的機械設計與分析方法;最后，讓學(xué)生參加教師與研究生的項目與課題，提供他們走進(jìn)企業(yè)的機會(huì )，參加工程項目的測試、分析與優(yōu)化等綜合型的研究工作，從而增強學(xué)生的工程概念與意識，提高與鍛煉學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，最終提高學(xué)生的社會(huì )適應性，成為合格的卓越機械工程師。
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