基于工程項目的機械工程專業學位研究生工程實訓模式研究

李研彪　計時鳴　趙章風　張利　蔡東海

摘要：培養機械工程專業學位研究生的工程能力是機械工程專業學位研究生教育的核心問題，而科研工程意識、科研工程知識及科研工程能力是機械工程專業學位研究生工程能力培養的基礎。為了提高專業學位研究生的工程能力，本文通過已完成企業項目、企業項目工程實訓和科研工程論文等培養模式，對機械工程專業學位研究生工程能力進行培養。首先，基于已完成的企業項目案例的研究性學習，主要通過對已完成企業項目案例的研究性學習，利用啟發誘導的教學方法，強化專業學位研究生的相關科研工程基礎知識，培養科研工程意識，熟悉工程項目實施的方法、項目管理的方式等，以提高專業學位研究生的科研工程基礎知識和科研工程基礎能力；然后，基于在研企業工程項目的實訓培養模式，主要是指專業學位研究生直接參與到在研企業項目的實施過程中，充分發揮其科研工程基礎知識和科研工程基礎能力及其自主科研意識，進一步提高專業學位研究生的科研工程意識、科研工程知識及科研工程能力等；最后，對已進行的企業工程項目案例進行總結，寫成科研工程論文，以提高機械工程專業學位研究生的總結能力。這種基于實際企業工程項目案例的工程實訓模式研究，提高了機械工程專業學位研究生的工程能力，為國家科研工程人才的培養及儲備提供了基礎。

關鍵詞：專業學位研究生；工程實訓模式；教育

中圖分類號：G642.8 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）04-0036-02

一、引言

目前，我國機械工程研究生的培養方向一直以學術型為主，學術型研究生基礎理論知識較扎實，但解決工程實際問題的能力相對不足的矛盾逐漸凸顯出來，當前研究生培養模式就是造成這種現象的主要原因之一。因此，探討一種行之有效的機械工程專業學位研究生工程培養模式，成為了當前研究生教育的重點內容之一。

自恢復研究生教育以來，我國機械工程研究生的培養方向一直以學術型為主。每年畢業的機械工程研究生主要為高等院校和科研單位培養，從事科學研究及高等教育工作。而學術型機械工程研究生主要以基礎理論為主，存在工程實踐方面不足等問題。目前，以市場化為主導的國家經濟模式使機械工程研究生的數量在不斷增加，機械工程畢業研究生數量使高校和科研單位飽和，多數研究生將以大中型企業等單位為就業的主體。因此，為了適應當前大中型企業及國家經濟發展的需求，對研究生工程能力的要求越來越高，并成為當前研究生教育的重點內容。

綜上所述，在研究生工程能力的培養中，存在一些不足之處，制約了研究生的培養效果，達不到社會對研究生的期望值。因此，很有必要對機械工程專業學位研究生的創新素質和科研工程能力的培養模式進行研究，為機械工程專業學位研究生的教育提供一種有效地、可行的教育模式。

本文主要對基于工程項目的機械工程專業學位研究生工程實訓模式進行研究，結合本人所指導的機械工程專業學位研究生的培養，以企業項目案例為平臺，對其科研工程意識、科研工程知識及科研工程能力等方面進行培養，使其具有較強的創新素質和科研工程能力，為其他研究生的培養模式研究提供理論依據。

二、科研能力和創新能力的基礎培養

科研基礎知識和科研意識是科研能力和創新能力的基礎。科研基礎知識主要包括與研究方向相關的機械和電氣控制方面的理論基礎知識和應用軟件方面的知識，如機械原理、高等數學、理論力學、現代控制理論、二維和三維工程繪圖軟件等基礎知識和應用軟件；科研意識主要是指科研工程項目的前瞻性能力和創新欲望。

（一）基于實際機械系統的學習模式

課堂教學的理論知識僅僅是工程項目實施的基礎知識，將這些基礎理論知識應用于工程項目的實施，還需要不斷提高科研工程知識。本項目以6-DOF串聯機械臂系統為例，指導和加強研究生學習與機器人相關的理論知識以及工程項目實施方面的知識，了解國內外機器臂的發展動態，加強掌握科研基礎知識，增強研究生的科研工程項目實施的意識。

以首鋼莫托曼機器人有限公司研制的6-DOF串聯機器人系統為例，啟發和誘導研究生掌握該機械人研制的關鍵科學問題和工程實施中關鍵工程工藝問題等，包括運動學、動力學和機械系統設計等方面。針對每部分關鍵科學問題和工程實施中關鍵工程工藝問題等，發揮研究生的主觀能動性，對機械臂進行系統的研究，進一步完善研究生的科研能力和創新能力。

這種通過實際案例的學習方法可以理論聯系實際，使理論學習內容可視化，直接驗證理論學習的可行性，加深了學生對課程內容的理解，促進了理論知識在工程方面的應用，同時也增加了學生的學習興趣。

（二）基于已實施的科研工程項目，探索性實踐教學模式

基于已實施的國家基金項目“串并混聯擬人機械腿的力約束及動載協調分配問題研究”，指導學生探索性學習機械工程項目實施方面的知識。首先，引導學生掌握該項目立項的依據，即項目實施的工程和科學意義，同時使學生了解該項目的研究內容以及研究內容及創新點提出的工程科學意義。然后，針對研究內容，引導學生展開研究，啟發誘導研究分組進行運動學、動力學、機械系統設計等方面的實踐，進一步提高科研工程實施能力。最后，研制串并混聯擬人機械腿樣機。

（三）科研工程培訓總結

對已進行的工程案例進行總結，發現自身的不足之處，提高相關科研理論知識和工程項目實施方面的能力，寫成科研工程論文，以提高研究生的總結能力，對研究生今后的工作奠定基礎。

通過上述學習方式，鞏固了研究生的科研基礎知識，增強了研究生的團隊協作意識、科研動力及興趣，有利于研究生激發出創新思維，也有利于營造一種和諧向上的學術氛圍。

三、科研專業知識及科研能力的培養

科研工程專業方面的能力主要是指在項目實施過程中，理論知識及工程實踐經驗等的運用能力。本文主要通過探索性實踐的方式，來檢驗研究生科研能力的掌握程度。以一種新型雙軸顎式破碎機的設計為例，增強研究生的科研和創新能力。首先，對目前顎式破碎機進行調研，發現現有破碎機的不足之處以及需要改進的地方；其次，基于現有破碎機的不足之處，提出新型顎式破碎機方案，解決現有存在的問題；然后，對新型顎式破碎機進行性能研究并進行設計方法研究；最后，研制樣機并進行實驗研究。

通過對當前顎式破碎機的調研，發現當前顎式破碎機存在破碎物料不均勻、破碎效率低、顎板磨損厲害、很難實現超細破碎以及耗能大等缺點。為克服傳統顎式破碎機的不足之處，提出了一種新型的雙軸復擺顎式破碎機。

對這種新型雙軸復擺顎式破碎機的行程特征值、運動學、動力學等性能進行研究，給出各性能的分布規律。首先，應用遺傳基因方法對新型雙軸復擺顎式破碎機的結構參數進行優化，給出合理的結構參數，同時考慮加工與裝配工藝性，設計了一種雙軸復擺顎式破碎機樣機；其次，對這種樣機進行試驗研究，結果表明，同樣破碎500kg的物料，單軸機需要269s，而雙軸機只需要52s，只占單軸機破碎物料所需時間的五分之一；然后，在細料占總成品的比例上，雙軸是單軸的2.5倍，在每小時的生產能力上雙軸是單軸的5.2倍；最后，在衡量破碎機產能的指標值S上，雙軸是單軸的2.5倍。因此，綜合上述的分析和數據認為，新型雙軸復擺顎式破碎機的性能明顯優于單軸破碎機，具有很好的工程應用價值。

四、結論

本文基于實際工程項目的機械工程專業學位研究生培養模式的研究，提高了研究生的科研素質及創新能力等，研究生獲得了一定的成績。在這個過程中，研究生研制了擬人機械腿、顎式破碎機等樣機，提高了工程能力。同時，還撰寫和發表了多篇學術論文，授權了多項發明專利和實用新型專利。

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