基于專業特色的機械設計制造及其自動化專業課程體系構建

摘要：在河南工業大學機械設計制造及其自動化專業建設中，從創辦專業特色的角度，結合學校科學研究以及學生就業情況調查，對本專業教學課程體系進行了整體設計，將課程整合優化，組建成各個功能明確的課程群。

關鍵詞：專業特色；課程體系；課程群

作者簡介：吳偉中（1972-），男，浙江湖州人，河南工業大學機電工程學院，副教授；黨培（1978-），女，河南南陽人，河南工業大學機電工程學院，講師。（河南#8194;鄭州#8194;450007）

基金項目：本文系河南工業大學校級教學項目（項目編號：2009GJYJ-B13）的研究成果。

中圖分類號：G642.3#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）01-0043-02

截止于2009年6月，我國有440所本科院校（不包括民辦院校）開設了機械設計制造及其自動化專業（以下稱“機自專業”），在校學生約16萬人，是我國規模最大的普通高等學校本科專業之一。[1]作為二類本科院校的河南工業大學（以下簡稱“我校”）屬于這440所本科院校中的一員，機自專業是我校的重點專業。為使本校的機自專業在全國眾多院校中脫穎而出，該專業建設的重點是使其具有獨有的，其他院校同類專業無法替代的專業特點，并且該專業特點應能適應社會對人才的需求。而在專業建設中，能夠直接反映專業特點的就是專業的課程體系，因此，在參考我校科學研究發展以及廣泛調查學生就業情況的基礎上，對我校機自專業的課程體系進行了整體設計，將各門相關、相近的課程進行整合優化，按照學生對專業知識接受的順序，組建成各個功能明確的課程群。

一、學校科學研究特點

河南工業大學的前身為鄭州糧食學院，學校多年來致力于圍繞糧油食品進行一系列相關的工程科學研究，這使我校在眾多高校中呈現出別具一格的學術特色。機自專業所依托的機電工程學院，是河南工業大學成立最早的院部之一，始建于1959年，是全國最早專門從事糧油食品設備人才培養和科研的基地，在全國糧油食品機械行業的研究領域處于龍頭和領先地位。本學院堅持以糧油食品設備的研發為主要科學研究主線，并在該研究方向上取得了多項科研成果。由機電工程學院朱克慶教授負責研制的全國第一條連續化饅頭生產線，為我國主食工業化生產打下基礎，連續化饅頭生產線共獲7項國家專利；由阮竟蘭、武文斌等研制的高方平篩、高效清理篩、清粉機、碾米機、膨化機等糧油機械產品，被全國糧油食品制造行業廣泛使用。此外，機電工程學院還是國家糧油標準委員會糧油機械及設備技術工作組副組長單位，14項糧油食品機械國家標準，由機電工程學院教師負責起草制定。經過長期的教學和科研，該學院在科學研究方面形成了鮮明的特色和優勢。

二、我校機自專業學生的畢業情況調查

到目前，我校已培養出機自專業本科畢業生5000多名。他們有70%工作在糧油食品機械行業，在糧油食品機械行業的研究機構、生產企業、管理部門，從事科學研究、工程設計、產品開發和生產經營管理等工作，其中有相當多的已擔任重要職務或業務骨干，成為該行業的主力軍。

三、機自專業課程體系構建

根據以上對學校及學院科學研究方向的分析，以及對歷屆畢業生就業情況的調查，在進行機自專業建設中，將本專業的特色定位為培養糧油食品工程裝備技術人才的專業。該專業特點與全國其他院校的機自專業方向進行比較，還未有其他院校將機自專業定位為糧油食品工程裝備方向。

圍繞確立的專業特色方向對本專業的教學模塊進行系統化，從學院科學研究特色方向建設的有效知識點出發，結合學生就業崗位的任職要求，課程體系的建設通過把知識群和具體課程將課程結構化，對有關相通、相近的基礎課程以及專業課程進行整合，優化教學資源，充分吸納新技術、新工藝、新方法，形成實踐性強、技術含量高的特色課程群。

課程群是一個系統工程，而非簡單的基本課程的累加。它以整合原有獨立課程內容為基礎，充分挖掘糧油裝備設計制造以及控制系統等相關學科和領域最新知識，按照工程技術人員應具備的知識體系結構，依層次劃分，將課程群分為公共基礎類課程群、專業基礎類課程群、專業方向類課程群、創新職業交叉課程群、專業拓展類課程群、實踐教學類課程群六個群組。各個課程群在整個課程體系中所占比例如圖1所示。

以下針對各個課程群的組建進行分析。

1.公共基礎類課程群

公共基礎類課群隸屬校級平臺課程群。按照人文社科、技術技能以及實踐能力的知識體系結構進行歸納和細分。公共基礎類課程群包括以下七個分支：英語類、計算機類、集中實踐類、思政類、體育類、數理類以及人文素養類。各個課程群所包含的課程均與其類別名稱緊密關聯，公共基礎類課程群的課程作為校級平臺課程，由學校統一安排，學生必須修讀。公共基礎類課程注重文理滲透，主要培養學生的科學精神、人文精神以及實踐動手能力，為學生進行后續的專業學習和科學研發奠定了文化修養基礎。

2.專業基礎類課程群

專業基礎類課程群屬于院級學科平臺課程，它對學科群內各個學科采用相關形式、融合形式、廣域形式和主題形式等促進學科的交叉、融合和滲透，拓寬專業口徑，加強學科基礎，實現課程內容綜合化，提高學院各專業可持續發展的能力。[2]專業基礎類課程群為學生提供通用的機械基礎知識，按照各個基礎課的教學內容以及教學目的，專業基礎類課程群由以下幾個課程群分支組成。

（1）“機械制圖”課程。以培養圖紙識讀、造型與測繪能力為主線，形成“機械制圖”課程群分支。所包括的課程有：“機械制圖一”、“機械制圖二”、“機械CAD/CAM”。這三門課以機械零部件造型與測繪典型工作為載體，將機械制圖基本理論知識和計算機二維、三維造型等內容進行整合。其核心內涵是二維圖樣識讀、三維實體造型與零件實物測繪進行實物與圖樣的轉換。該課程的目標是培養學生的空間想象能力、空間轉換能力、讀圖能力和圖示能力，樹立貫徹國家標準意識，形成機械產品的圖樣識讀、造型與測繪的職業能力。[3]這種職業能力是本專業開展其他主干課程學習的基礎，并在后續涉及糧油機械產品設計制造等若干專業課程中持續貫穿運用與提高。

（2）“機械分析及應用”課程。從培養技術工程人才的角度出發，按照“必需、夠用”的原則，以培養能夠進行機械綜合分析并能實際應用的能力為主線，從整機的角度精選并融合“機械工程導論”、“理論力學”、“材料力學”、“機械原理”、“互換性與技術測量”等有關內容，對機械或機械傳動系統進行了運動分析、結構分析、工作能力分析和精度分析。該課程群分支為后續學習專業方向課程提供了不可或缺的理論基礎。

（3）“機械工程材料”課程。在進行機械零件的設計過程中，需要結合實際機械零件的工作條件和機械工程材料特性，選擇適當的零件材料以及確定其加工工藝。培養以機械工程材料的特性研究為主線的“機械工程材料”課程，主要涉及材料、熱加工、機械加工等學科，這幾個方面的內容以“機器的生產過程”為主線，將“機械工程材料”、“材料成型工藝基礎”等課程內容融為一體，形成按照機器生產過程——原材料準備、毛坯成形、零件加工三個環節進行授課內容的有序組織。

（4）“機械設計及制造”課程。以培養機械設計及生產加工的能力為主線，遵循職業能力培養的基本規律，將“機械設計”、“機械制造基礎”課程內容進行有序化、層次化的整合，形成“機械設計及制造”課程。在該課程群分支中，以糧油設備為主要案例，系統分析糧油設備中通用機械零部件的設計與制造的全過程。按照實際生產過程建立學習情境，讓學生在真實的設計制造任務中掌握知識和技能。學生通過該課程的學習，能在后續的專業方向課程中對糧油設備整機設計的學習打下堅實的基礎。

（5）“電氣理論基礎”課程。作為機械設計制造及其自動化專業的學生，必須掌握實現設備自動化的控制原理。從整機設計的角度出發，以培養電氣基礎為主線，將“液壓與氣壓傳動”、“電工電子技術”、“機械工程與控制理論”、“機械微機控制原理”內容按序整合，形成“電氣理論基礎”課程群分支，形成一套完整的電、氣、液壓傳動和控制的理論。

3.專業方向類課程群

專業方向類課程群是體現機電工程學院機械設計制造及自動化專業特色的核心專業、核心課程。根據本專業學科特色方向——現代糧油裝備方向，本專業的專業方向類課程群緊緊圍繞糧油設備的工作原理及設計進行課程設定。

（1）以糧油設備的設計為主線的“現代糧油設備”課程。從凸顯專業特色的角度出發，將“糧食加工工藝學”、“糧油深加工技術”、“糧食機械原理與設計”、“油脂工藝與設備”、“飼料加工工藝與設備”、“分離及干燥技術與設備”、“通風與氣力輸送”、“物料輸送流通技術與設備”等課程內容進行整合，形成特色鮮明的“現代糧油設備”課程。該課程介紹分析了糧油加工的工藝過程，并以此為基礎，介紹相應的糧油加工設備的設計方法和制造技術，此外，本課程還增加了典型糧油機械設備使用與維護方面的常識、技能訓練或實操方面的內容，使“現代糧油設備”課程內容體現出完整的專業知識體系，使學生掌握典型的糧油機械設備工作原理知識，獲得糧食加工機械設計及應用的能力，學會分析、判斷各種糧食機械的機械性能。培養學生綜合運用專業基礎理論知識，分析和解決工程實際問題，為今后從事設計工作、科學研究或管理打下必要的基礎。

（2）以糧油設備課程為基礎，針對設備電氣控制部分開設的“控制理論及實用技術”課程。在學習核心專業課程“糧油設備”的同時，學生還需要學習實用的電氣自動控制技術的專業課程，作為專業基礎課程群中的“電氣基礎”課程的進一步延伸，通過實際案例教學使學生在電氣控制的專業知識趨于全面和完整。由“數控技術基礎”和“可編程控制器原理與應用”課程組成的“控制理論及實用技術”課程，將機械傳動和執行部件的動作通過電氣控制實用技術實現自動控制，達到現代設備設計水平的要求。

4.專業拓展類課程群

專業拓展類課程群的教學目的是在學生掌握專業基礎課程群以及專業方向課程群的課程內容基礎上，為學生進行專業的技術開發和研究能力進一步拓展而設定的課程群。以現代先進的設計方法為主線，將“過程裝備專業英語”、“機械創新設計”、“人機工程學”、“現代設計方法”以及“現代設計軟件基礎”等課程內容進行整合，形成“現代創新設計”課程。

5.創新職業交叉課程群

根據學校“寬口徑、厚基礎”的教學理念，學生除了要學習專業的課程群外，還需要橫跨學科學習交叉課程。所謂交叉課程就是在學習過程中，使自己的思路在受到外專業知識的沖擊之后，能進一步拓寬思路。將“計算機網絡”、“線性代數”、“復變函數與積分變換”、“現代企業管理”等課程整合成“創新職業交叉課程群”。學生通過交叉課程的學習開拓了學科交叉思維，從專業知識的角度分析，學習交叉課程將使學生在進行機械設計制造工作時從不同學科的角度出發，獲得新的設計理念。

6.實踐教學類課程群

按照應用型人才培養思路，在學生的知識結構體系中提高實踐環節比例，強調培養出具有解決實際問題能力的工程技術人才。因此，在專業課程群的創建中，實踐教學環節不再作為輔助教學環節存在，而是獨立形成了一個實踐教學課程群。學生在校期間應修滿的專業課程學分為104分，其中，實踐教學課程群的學分為50分，所占比例高達48.07%，由圖1可見，實踐教學類課程群在專業課程體系中屬于一個比較重要的分支。

實踐教學是以培養學生實際動手能力和創新能力為教學目的，在實踐內容的取材上力求實用、新穎，做到理論聯系實際，反映出專業培養目標所需的知識結構和能力結構；在實踐內容知識體系上，既有基本的驗證性實驗，又有綜合的設計性實驗，實行逐步提升。將“機械工程基礎實驗”、“金工實習”、“糧油加工認識實習”、“機械設計課程設計”、“糧食加工裝備課程設計”、“過程控制課程設計”、“生產實習”以及“畢業設計”課程按序整合，形成一套圍繞現代糧油設備的設計制造及其自動化為中心的實踐教學類課程群，有利于提高學生的科學素質、工程素質、綜合實踐能力和初步的科研能力。

四、結語

以學院科學研究方向為指引，結合學生畢業就業情況，創建具有河南工業大學獨有特色的機械制造及其自動化特色專業課程體系。在教學內容的選擇上，強調專業知識系統化、完整化，將糧油食品行業中主要的產品生產加工設備的設計制造以及控制作為專業知識主線，理論教學以“必需夠用為度”，力求少而精，實踐教學要求做到解決實際問題，積累實踐經驗。因此，對本專業的課程根據教學內容在課程間進行了整合，更好地體現了“專業性”和“基礎性”，優化學生的知識結構，充分體現知識體系的合理性，力求符合學生的認知規律，提高教學效果。

參考文獻：

[1]楊曉東，楊卓娟.機械設計制造及其自動化專業課程與教學論體系構建[J].職業技術教育，2010，(8):48-52.

[2]Edward F.Crawley，等.重新認識工程教育—國際CDIO培養模式與方法[M].顧佩華，等，譯.北京:高等教育出版社，2009:35-52.

[3]許四海.構建新建本科院校學科群課程體系的探索[J].高等教育研究，2008，29，(5):77-82.

[4]馮志敏，林麒，賈讓成.“平臺+模塊”課程體系的結構及特征[J].中國高教研究，2002，(11):90-91.

（責任編輯：孫晴）