機械類專業卓越工程師培養體系的研究與實踐

崔巖+高菲+王德倫

摘 要：卓越工程師教育培養計劃的實施是高等工程教育改革的重要舉措。文章以大連理工大學為例，從構建案例教學內容新體系、修訂教材與創設卓越班等三個方面，提出了機械類專業卓越工程師培養體系的實現路徑。

關鍵詞：卓越工程師；機械類專業；培養體系

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2015）11-0068-02

“卓越計劃”是貫徹落實《國家中長期人才發展規劃綱要》的重大改革項目。培養卓越工程師后備人才，要求著力解決高等工程教育中的實踐性和創新性問題[1]。機械工程學科是一門應用基礎學科，它和生產實際、國民經濟的發展有密切和直接的聯系。大連理工大學已于2011年成為國家第一批實行卓越計劃的高校，率先實施卓越工程師培養計劃，以卓越工程師教育為契機，構建工程特色鮮明的機械類卓越工程師培養方案和實施體系，真正提高學生的綜合設計及創新能力。通過對國內外著名大學機械工程專業的調研，國外大學的機械工程專業，各個學校各有特色，注重學生自主學習能力和創新實踐能力的培養，專業素質的培養更多地在企業培訓中進行。國內著名大學的機械工程專業正在進行由過去蘇聯式培養模式向歐美式培養模式的轉化，從注重過細的專業化人才培養向寬口徑厚基礎人才培養過渡，并且注重學生的工程意識和創新思維的培養。

在進一步參考國內外機械工程專業的培養目標、培養模式和教學方法的基礎上，大連理工大學機械工程學院提出了“創新思維與工程意識并重”的工程教育理念，通過對機械類四門技術基礎課程——“畫法幾何與制圖”“機械原理”“機械設計”及“機械精度設計與檢測技術”，在教學方法、教材以及校企聯合培養上進行了大膽的改革嘗試，使學生形成整體設計思維，開發學生的創新思維，建立工程意識。

一、構建面向工程的機械基礎課程案例教學

內容新體系

機械專業系列基礎課程主要包括“畫法幾何與制圖”“機械原理”“機械設計”和“機械精度設計與檢測技術”，通過這些課程，學生既學習了機械基礎理論，同時也逐漸形成了研究解決機械工程技術問題的思維。因此，這幾門課程在機械類課程體系中占有十分重要的地位。

在傳統的教學方式中，這四門課程彼此割裂，各自有自己的教學目標，教學過程中以理論教學為主，穿插的實踐教學只是理論教學的輔助手段。學生學會了每一門課，卻無法在設計工作中形成整體的設計概念和思路，無法對這些知識進行整體的規劃和靈活運用。

我們從工程整體和工程實踐的角度出發，通過對這四門課程的教學內容、教學方法進行相互整合與綜合調整，有意識地加強課程間的聯系；同時，以工程案例為切入點，以整機構思為牽引，讓學生在實際案例中系統地運用各門課程中學到的理論知識，并充分發揮學生自身的創造性。

“畫法幾何與制圖”是本科生接觸工程知識的基礎和入門課程，經過近幾年不斷探索和教學實踐，構建了以三維設計為主線，項目驅動與實驗教學相結合的“畫法幾何與制圖”教學新體系，為后續機械基礎課程實施整機設計奠定理論及實踐基礎。

“畫法幾何與制圖”教學的基本思想是把三維設計工具的應用作為實施素質教育的一個平臺，在掌握投影理論和表達方法的同時，強化徒手繪圖，強調掌握現代設計技能；在教學中注重結構設計的合理化、圖紙表達的標準化，強調尺寸及技術要求標注的可測性及可加工性。

教學中采取項目驅動與工程實驗相結合的教學方法，精心設計若干不同的工程項目，以3—4人小組形式完成一個裝配圖項目設計。內容涵蓋零件圖、裝配圖、標準件及常用件應用，標準知識運用，徒手繪圖技能，三維設計軟件在產品設計中的應用，強調CAD零件圖、裝配圖相關實踐。這種方式可以發揮學生主觀能動性，加強知識點之間的集成和關聯，既滿足后續課程對圖樣表達的要求，又在項目設計、自主學習的過程中，培養學生創新的思維方式、嚴謹的工作作風、敬業精神和合作精神，為后續課程學習和現代設計技能的進一步提高奠定扎實的基礎。

“機械原理”“機械設計”和“機械精度設計與檢測技術”這三門課程是機械類專業本科生的技術基礎主干課，在機械類系列課程體系中占有十分重要的地位。建立結合機械工程實際背景與問題，以機器整機設計為主線、以設計問題為牽引、以運動尺度設計與結構性能設計為支撐的面向工程機械案例的教學模式和教學體系，搭建這幾門課程間的橋梁內容體系。機器整機設計全過程主要包括運動與尺度、結構與性能設計、精度設計與檢測。

機器運動與尺度設計包括運動方案與尺度設計、運動與動力性能計算，具體體現為整機（機械系統）的運動方案設計（概念設計）、機構的尺度綜合與運動動力分析，特點是突出機器的運動本質，強調運動方案構思與機構尺度設計，這是“機械原理”課程的內容。

“機械設計”課程的主要內容是機器結構與性能設計，它是在運動方案基礎上完成結構、材料、潤滑方案和強度與剛度技術性能設計等，具體體現為零件間的靜態連接、動態連接及其通用零件選型、結構與性能設計計算，特點是突出零件間的連接結構方案與性能計算，多個零件組成整機，所有零部件的設計服從于機器整機設計，零件設計為了保證機器整機運動與性能。這樣就有機地把“機械原理”和“機械設計”課程緊密聯系在一起 [2]。

“機械精度設計與檢測技術”包括機械精度設計及檢測方法，具體體現為按相關國家標準選取零件間的公差與配合、幾何公差及表面粗糙度，并根據要求運用合理的檢測手段保證產品的質量。特點是突出機械產品質量保證的過程及檢測方法。

機器運動尺度、結構性能的設計、精度設計需要相互融合和補充，構成機器整機設計的全過程。因此，融合了“機械原理”“機械設計”“機械精度設計與檢測技術”的項目牽引教學能夠通過對所學知識進行綜合運用，以機器整機設計為目標，將機器運動與尺度設計、結構與性能設計、精度設計融合貫穿，形成相互銜接與支撐機器設計全過程的內容體系，以適應機械類人才培養的需要。

二、組織修訂和編寫符合卓越工程師培養要求和機械類人才培養要求的系列教材

通過立體化教材建設推廣教學改革成果，將科研和教學成果應用于教材的修訂和編寫工作中，使之與教學內容、課程群建設相適應，編寫一批適合卓越工程師培養體系的、有特色的面向21世紀課程教材和國家級規劃教材。以現有的遼寧省精品課和國家級精品課為基礎，擴大這些精品課程的輻射力，從而實現機械類人才培養模式的推廣和示范作用。

2011年由機械工業出版社出版的《機械原理》依據機械原理課程內容體系，編者結合多年科研及與機械制造企業合作的經驗，將科研成果和解決企業實際問題作為工程案例引入教材，每章內容和習題以機械工程中典型的實際問題為背景，并恰當引入生活中的機械原理問題，展開闡述課程的相關內容，引導學生掌握如何在工程實際中應用機械原理課程知識。教材適當增加新知識、新理論、新進展，反映機械原理相關學科的最新研究進展和成果，增強教材的時代感，提高教材的生命力，促使教和學的過程始終充滿活力與引力，為開拓學生視野創造條件。

2011年6月及2013年7月分別由高等教育出版社出版了《畫法幾何學（第7版）》及《機械制圖（第7版）》教材，它們是我國第一套高等學校機械類“畫法幾何及機械制圖”課程全國統編教材。為適應卓越工程師培養的需求，教材編者對兩套教材的第七版內容進行了大力度的優化和重組，積極體現出現代設計方法和繪圖工具的發展。教材貫徹三維設計理念，利用計算機立體建模過程快速培養學生的空間思維能力。在加強知識的嚴密性、科學性的同時，還在按照認知規律組織教學、為學生提供自主學習環境方面進行了大膽的改革實踐，并將教學改革的成功經驗應用于教材修訂，滿足卓越工程師的培養要求。

三、創建卓越班，建立高校與企業聯合培養人才的新機制

在教學改革和教材升級的基礎上，創建了卓越工程師的培養載體——卓越工程師班，作為培養卓越工程師的創新基地和實驗基地。

卓越班培養計劃中，將大三學年中的生產實習由學校單向培養轉變為校企共同培養，讓學生帶著項目和問題參加生產實習，把生產實習作為與迄今為止在校的理論學習和項目實踐并列的重要教學環節。重點加強在企業中設計和制造實踐的體驗。同時，利用大三小學期，將原來大四開設的專業課程加以選擇，專門為卓越班提前開設，強化生產實習的效果，調整課程教學和生產實習間的節奏，加強課程、實習、后續課程之間的聯系。

卓越計劃實施中的本科畢業設計是具有總結性的綜合性訓練過程，是一項學習、實踐、探索和創新相結合的最重要的綜合教學環節。學生在系統學習機械專業知識及各種訓練的基礎上，結合企業的工程實際問題，按照企業現場工程師解決工程問題的思路、程序與方法所進行的實踐活動。在選題環節上，從企業的生產實際背景中凝練出適合本科生進行畢業設計的題目；同時實行學校和企業雙導師指導，企業導師和校內指導教師密切合作，針對企業的工程實際問題，遵守企業現行的設計研究流程和工作程序，達到強化培養學生的工程能力和創新能力的目的[3]。

提高學生綜合素質，增強學生工程實踐和創新能力是我國高等教育“卓越工程師教育培養計劃”的目標。以卓越工程師班和機械大類班為載體，通過改革機械基礎課程教學內容和教學方法，加強新教材建設，改革實踐教學，強化培養學生工程意識和實踐創新能力，培養出一批社會發展急需的基礎寬厚、潛質突出、素質優秀、視野開闊的優秀人才，形成辦學特色鮮明和目標明確的專業基礎課程建設體系。

參考文獻：

[1]教育部啟動實施“卓越工程師教育培養計劃”——面向

工業界、面向世界、面向未來，培養卓越工程師后備人才

[J].中國大學教學，2010，（7）.

[2]馬雅麗，高媛，董惠敏等.機械原理與機械設計課程的新

體系與教材建設[J].高等工程教育研究，2013，（S）.

[3]王殿龍，賈振元.卓越工程師教育培養計劃企業階段的

培養實踐[J].教育教學論壇，2013，（6）.