一種基于應用型本科機械類畢業設計指導方法的研究與實踐

徐 莉，苗淑杰，劉喜平，劉春香，王 巍，付彥虹

（黑龍江工程學院機電工程學院，哈爾濱150010）

20世紀80年代以后，一股新的潮流在國際高教界逐漸形成，即對實踐教學普遍重視，對應用型人才的培養開始努力強化。以應用型為辦學定位，從而形成了應用型本科大學。應用型本科大學對“應用”二字可以從很多角度去實現，也可以有很多種實現方法。其中，若從教學體系建設體現“應用”二字，其核心環節必然是實踐教學。高校的實踐教學環節，通常包括實驗、課程設計、專業實習、各類競賽以及畢業設計等。

其中的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。與其他的教學實踐手段相比，有其獨特的優勢。畢業設計是對學生四年來所學知識的全面總結及綜合應用，是理論與實踐的結合，是學生走向社會的過渡和良好開端。可以培養學生綜合分析和解決本專業的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識，可以培養學生樹立正確的設計思想，設計構思和創新思維，掌握工程設計的一般程序規范和方法，可以培養學生進行調查研究，面向實際，面向生產，具備技術人員的基本工作態度、工作作風和工作方法。畢業設計質量的優劣是學生動手能力高低、創新精神強弱的集中體現。它不僅可以對大學四年來所學知識進行檢驗和實踐，還可以幫助大學生適應未來的職位，把大學所學的知識與未來工作接軌。因此，可以說畢業設計對于學生來講是意義非凡的。因此，有效地提高應用型本科大學機械類專業畢業設計質量是非常重要的，畢業設計指導形式的好壞直接影響著畢業設計的質量。

1 畢業設計指導方法的國內外研究現狀及存在的問題

1.1 畢業設計指導方法的國內外研究現狀

畢業設計按流程可以分為選題、指導、考核答辯等幾個階段。單就指導階段而言，目前國內大部分高校的指導方法為：指導教師布置完題目，要求學生查閱相關資料文獻，對所設計的題目進行了解，明確概念；然后以所查閱的資料為基礎，指導學生確定總體方案，進行結構設計和參數計算，定期和學生進行研討，在宏觀上把握學生的題目，最后指導學生參加考核答辯。

國外（以某國為例）和部分國內高校的指導方式為：學生拿到的選題是實驗室正在進行的大項目的一部分，指導教師親自帶著學生進行實驗，定期與學生研討，對前一段工作進行總結，對下一步工作方案進行制訂。通過這樣一個循序漸進的過程，完成畢業設計，并指導考核答辯。

1.2 現有畢業設計指導方法存在的問題

通過以上現狀進行對比，可以看出，后者的優點是課題是實際課題，教師對題目有著足夠的了解，并且有機會親自指導學生進行實驗，學生也可以在設計的過程中始終看到實物，對所設計的題目有全面生動的認知，對畢業設計的質量將有所保障。而前者雖然完成了畢業設計過程，卻很難保證質量。因為在畢業設計初期存在如下問題：第一，一個指導教師帶多個學生，按一生一題的要求，即一個指導教師有多個題目，很難做到每個題目都是實際課題，必然有一些題目是理論課題，無法提供實物給學生研究或所設計的機械不能實際生產，更談不上教師有機會在現場指導學生。第二，學生查閱資料能力較弱，即使能找到資料，也往往多為文字資料、外觀圖片、局部平面圖或類似題目的結構圖。可以完成畢業設計的前提是必須對這些資料進行閱讀、理解、掌握，這要求學生要有一定的識圖能力、理論與實踐結合的能力和一定的科研基礎。但這些是大四學生不具備或者很薄弱的。只有通過指導教師的反復講解，才可以幫助學生理解題目和資料。換言之，查閱資料階段會消耗指導教師和學生大量的時間，這將影響畢業設計的整體進度。另外，目前畢業設計過程中也存在著學生對工程設計的一般程序規范不明確，需要教師逐個對學生進行明確的講解，這也在一定程度上占用了教師的指導時間。以上種種都將影響畢業設計質量。

綜上，尋找有效的提高應用型本科大學機械類專業畢業設計質量的新方法勢在必行。

2 畢業設計三維范例庫文件對畢業設計指導的重要性及實際應用效果

2.1 建立畢業設計三維范例庫文件對畢業設計指導的重要性

針對前面所論述的畢業設計存在的問題，利用三維軟件UG、Pro/E、3DSmax等，對現有的機械設計進行規范化建模仿真，并編制數據管理軟件類應用程序，將之完善成畢業設計范例庫文件，以方便調用的方式，允許學生調用查閱。用生動形象的方式，模擬所設計機械實體結構，使學生對畢業設計題目有更深刻的印象，以解決學生查閱資料難、指導難的問題，提高畢業設計質量。同時，將建模過程分解，以動畫的形式將設計過程演示給學生，使學生更明確工程設計的一般程序和規范，提高設計能力，保證畢業設計質量。另外，將以上機械中的通用部件提取形成基礎庫文件，該基礎庫不僅可以對除這四大類機械以外的其他設計有所幫助，而且可以為相關課程教師授課時的多媒體課件動畫演示制作提供素材，以提高教學質量。

2.2 將畢業設計三維范例庫文件應用于畢業設計指導的應用效果

筆者曾在畢業設計當中，指導學生設計Stewart平臺電液驅動機構，該平臺是六自由度并聯機構的基礎平臺，通過六個作動器的協調伸縮來實現平臺沿x、y、z向的平移和繞x、y、z軸的旋轉運動（共6個自由度），以及這些自由度的復合運動。可用于娛樂業的運動模擬，機器人、飛行器空間交會對接，仿真器、艦船及汽車模擬器，新型加工機床，衛星、導彈等飛行器的精確運動仿真。平臺結構并不復雜，但其運動及控制極其復雜，這給學生查閱資料階段增加不小的難題，并消耗大部分的時間進行消化資料和理解平臺的運動方式，影響后續的設計進度和質量。

其相關資料圖為平面圖（見圖1），結構不容易理解。

圖1 Stewart平臺電液驅動機構平面圖

經調閱三維范例庫文件，找到了相關類似的畢業設計，使學生看到了三維軟件構建的“實物”和動畫模擬的運動（具體見圖2），幫助學生了解其運動和設計搭建過程，為以后的設計打下了堅實的基礎，最后，學生以優異的成績完成了畢業設計，自信滿滿地走向了工作崗位。

圖2 Stewart平臺電液驅動機構三維立體圖

3 結語

綜上所述，尋找一種有效的適用于應用型本科大學機械專業畢業設計的方法勢在必行，而將應用型本科機械類畢業設計和三維軟件、數據管理軟件三者相結合，建立三維范例庫文件，突破傳統畢業設計指導方法的局限，可以縮短畢業設計初期查閱理解文獻資料的時間，加快設計進度，從而為保證畢業設計質量打下堅實的基礎。

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［2］ 尚萬峰，李曼.大學生科研素質的培養——中日本科生畢業設計之思考［J］.黑龍江教育，2012，（05）：104，107.

［3］ 徐莉.三維軟件在應用型本科機械專業畢業設計中的重要性探討［J］.黑龍江科學，2012，（12）：73-75.

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