機械設計制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才培養模式的探索

隨著(zhù)我國制造業(yè)的高速發(fā)展，先進(jìn)制造技術(shù)正迅速取代傳統制造技術(shù)，如何提高機械設計制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力，使他們能夠迅速適應機械工業(yè)的發(fā)展，是當前機械類(lèi)人才培養中的重點(diǎn)。隨著(zhù)面向工程教育的專(zhuān)業(yè)認證在國內外的普及，西安工程大學(xué)以專(zhuān)業(yè)認證為契機，對機械設計制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養模式進(jìn)行了改革，以適應新時(shí)期社會(huì )對該專(zhuān)業(yè)的要求。
一、原有教學(xué)模式剖析
西安工程大學(xué)是一所以紡織服裝為辦學(xué)特色的普通高校。機械設計制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)前身為紡織機械專(zhuān)業(yè)，成立于1978 年，專(zhuān)業(yè)自成立以來(lái)，為我國機械行業(yè)培養了大批工程技術(shù)人才。隨著(zhù)國內制造業(yè)的轉型升級，一些低端產(chǎn)業(yè)陸續轉移或淘汰，作為勞動(dòng)密集的紡織行業(yè)整體陷入低迷，學(xué)校生源數量質(zhì)量都有一定的滑坡，該專(zhuān)業(yè)也受到一定的影響，不少困難制約著(zhù)專(zhuān)業(yè)的發(fā)展，具體體現在以下幾方面：
（一）專(zhuān)業(yè)特色不鮮明
紡織機械具有鮮明的行業(yè)特色，但是紡織行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩，過(guò)度市場(chǎng)競爭導致企業(yè)經(jīng)濟效益低下，教師難以拿到企業(yè)科研項目，圍繞紡織機械開(kāi)展的科研工作難以獲得顯著(zhù)的成績(jì)，致使具有紡織機械背景的高學(xué)歷人才不斷減少，學(xué)生就業(yè)到紡織機械行業(yè)的人數。近十余年，經(jīng)過(guò)多次培養方案的調整，該校目前本科機械類(lèi)教學(xué)僅開(kāi)設紡織機械概論一門(mén)特色課程，也只是為了保留特色而開(kāi)設相應課程，沒(méi)有真正起到特色專(zhuān)業(yè)培養的作用。
（二）課程設置脫節
培養方案中課程體系陳舊，因人設課，專(zhuān)業(yè)課學(xué)時(shí)多，總學(xué)時(shí)過(guò)多，部分課程教學(xué)內容重疊。理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)比例不合理，一些課程只注重基本理論的學(xué)習，忽視了實(shí)踐環(huán)節。教材更新過(guò)慢，有些課程很少涉及學(xué)科發(fā)展前沿的東西，教材內容缺乏時(shí)代性，新穎性，比如單片機原理及應用仍采用傳統教材，講授早已過(guò)時(shí)的8031 單片機，再比如紡織機械概論，講授的都是上世紀70 年代的設備工藝，這些課程對學(xué)生走上工作崗位后的能力幫助很低。一些實(shí)踐課程，由于各種原因而只對學(xué)生進(jìn)行參觀(guān)演示，缺少動(dòng)手操作的機會(huì )，這些與專(zhuān)業(yè)認證要求出入較大。也導致學(xué)生雖然滿(mǎn)腹經(jīng)綸，卻動(dòng)手實(shí)踐能力較差。
（三）專(zhuān)業(yè)急需人才缺乏
目前新進(jìn)教師都具有重點(diǎn)高校博士學(xué)歷，在入職后都能夠完成基本教學(xué)任務(wù)，但是具有高水平科研和高度敬業(yè)的教師很少，尤其是懂紡織機械的青年博士更是稀缺，引進(jìn)的人才學(xué)術(shù)研究寬泛，不能有效形成團隊。
二、修訂本科培養方案，保證可持續的人才培養
鑒于此，利用專(zhuān)業(yè)認證申報契機，對機械設計制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)進(jìn)行改革，使該專(zhuān)業(yè)既能符合認證標準，同時(shí)又辦出行業(yè)特色。我們首先確定了本專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)重點(diǎn)培養方向，通過(guò)建立機械類(lèi)公共平臺課，分方向專(zhuān)業(yè)選修課，依靠實(shí)踐環(huán)節的支撐，完善教學(xué)體系，突出紡織機械辦學(xué)特色，結合當前機械制造業(yè)的發(fā)展需要，培養紡織機械設計、先進(jìn)制造、機械電子方面的應用技術(shù)人才。
（一） 做好頂層設計，確定培養目標
依據專(zhuān)業(yè)認證標準，控制學(xué)時(shí)與學(xué)分數。該校機械設計制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)做過(guò)如下更名： 紡織機械→機械工程及自動(dòng)化→機械工程→機械設計制造及其自動(dòng)化。依據專(zhuān)業(yè)認證要求，結合專(zhuān)業(yè)的辦學(xué)歷史、技術(shù)基礎和辦學(xué)定位，確定本專(zhuān)業(yè)的培養目標有以下4 個(gè)方面：
1． 以紡織機械及裝備為特色，培養能夠研究和解決復雜工程問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。
2． 能夠有效從事工程項目管理、生產(chǎn)運行管理等工作。
3． 具有工程職業(yè)道德、人文社會(huì )科學(xué)素養、團隊意識、有效地表達與溝通等綜合素質(zhì)。
4． 能夠自主學(xué)習，具有創(chuàng )新和終身學(xué)習意識。
（二）依據認證標準，修訂人才培養方案
根據應用型人才培養方案需求，對原有的課程結構和教學(xué)體系進(jìn)行整合優(yōu)化，刪除與專(zhuān)業(yè)畢業(yè)要求和培養目標關(guān)聯(lián)性不大的課程，增設符合行業(yè)發(fā)展需求、對專(zhuān)業(yè)培養需求支撐度高的課程。原有培養方案總學(xué)時(shí)較大，理論課時(shí)多，實(shí)驗與實(shí)踐環(huán)節薄弱，不符合專(zhuān)業(yè)認證標準。新的培養方案總體規劃總學(xué)分控制在185 學(xué)分以?xún)?，總學(xué)時(shí)2400左右。其中，理論教學(xué)學(xué)分不超過(guò)140 學(xué)分；主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節學(xué)分占總學(xué)分的比例不少于總學(xué)分的25%。學(xué)生必須在第二課堂中完成至少8 學(xué)分。具體學(xué)分分配見(jiàn)表1。

表1 課程結構體系及學(xué)時(shí)學(xué)分構成表
（三）重構課程體系
根據培養方案的學(xué)分構成，按照“厚基礎、寬口徑”的培養精神，通識教育81 學(xué)分，學(xué)科基礎教育38 學(xué)分，專(zhuān)業(yè)教育25 學(xué)分。通識教育平臺主要是培養和提高學(xué)生的政治修養、思想品德修養、人文素質(zhì)和法制觀(guān)念，增強學(xué)生的愛(ài)國熱情、事業(yè)心和責任感；學(xué)科基礎課平臺包括學(xué)科基礎平臺課和專(zhuān)業(yè)基礎課，主要有畫(huà)法幾何及機械制圖、電工學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理、機械設計等課程，主要培養學(xué)生具備機械專(zhuān)業(yè)的*基礎知識；專(zhuān)業(yè)教育是重構課程體系的難點(diǎn)，按照學(xué)科名稱(chēng)涉及機械設計、機械制造及機電控制三個(gè)目標，要在本科階段全面培養具有設計制造及其自動(dòng)化的課程將嚴重超學(xué)時(shí)。因此，在該平臺上構建專(zhuān)業(yè)核心課和分方向專(zhuān)業(yè)選修課兩個(gè)模塊，專(zhuān)業(yè)核心課選擇三個(gè)目標方向的特點(diǎn)的課程，主要有現代設計方法、機械制造工藝學(xué)、單片機原理及應用和液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)4 門(mén)主干課程。分方向專(zhuān)業(yè)選修課分為紡織機械設計方向、機械制造方向和機電控制方向。分方向模塊選修課見(jiàn)表2。在紡織機械設計方向加深了與紡織相關(guān)的專(zhuān)業(yè)課程內容與數量。

表2 分方向專(zhuān)業(yè)選修課
（四）規范校外實(shí)踐環(huán)節
按照機械類(lèi)應用型本科學(xué)生的培養目標及方案，優(yōu)化整合機械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習、畢業(yè)實(shí)習和企業(yè)訓練基地實(shí)踐、實(shí)習等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節。生產(chǎn)實(shí)習注重學(xué)生對機械加工全過(guò)程認識。學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習都安排在一家具有代表性的大型機械加工企業(yè)，學(xué)習了解典型零件的設計生產(chǎn)過(guò)程，增強學(xué)生機械產(chǎn)品認識。畢業(yè)實(shí)習注重擴大學(xué)生對不同類(lèi)型的機械企業(yè)的認識，擴大學(xué)生的視野，要求選擇5~10 家不同類(lèi)型的大中型企業(yè)參觀(guān)。在實(shí)習過(guò)程中鼓勵學(xué)生發(fā)現和解決實(shí)際生活中產(chǎn)生的各類(lèi)問(wèn)題。學(xué)生在實(shí)習結束后需要提交專(zhuān)業(yè)實(shí)習報告，從而使校外實(shí)習對學(xué)生能力培養落在實(shí)處。
（五）建立CDIO 實(shí)驗平臺，提升實(shí)驗效果積極引入CDIO 工程教學(xué)大綱理念，強調學(xué)生自主式、開(kāi)放式、協(xié)作式、探究式為主的實(shí)踐學(xué)習方式，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化和創(chuàng )新能力的培養。實(shí)踐平臺實(shí)施項目式教學(xué)，即以實(shí)踐項目為中心，突出產(chǎn)學(xué)研結合和學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐兩個(gè)特點(diǎn)，組成項目實(shí)施團隊。在實(shí)踐項目實(shí)施過(guò)程中教師僅負責項目咨詢(xún)、技術(shù)支持、過(guò)程監控，即不參與或少參與學(xué)
主題項目的實(shí)施工作，實(shí)踐項目結果評定由教師和項目實(shí)施團隊共同完成。這種模式目前我校已在機械綜合實(shí)驗中開(kāi)展，該實(shí)驗設置在第六學(xué)期末的一周時(shí)間，項目主要由學(xué)生自主選題、專(zhuān)家論證、方案設計與自主實(shí)施等環(huán)節組成。
三、加強師生能力培養
（一）加強師資隊伍的建設
目前通用的機械類(lèi)博士人才的引進(jìn)是得到充分的保證，現在每年都能夠引進(jìn)若干名重點(diǎn)高校的高素質(zhì)博士。但是紡織機械學(xué)科的博士由于歷史原因，只能從東華大學(xué)引進(jìn)，由于人數稀缺，很難得到補充，造成特色學(xué)科人才出現斷檔，而新的優(yōu)勢學(xué)科也沒(méi)有培育形成的尷尬局面。目前我校的做法是通過(guò)校校聯(lián)合，將年輕老師通過(guò)國內外進(jìn)修的方式去其他兄弟紡織院校補充學(xué)習紡織機械相關(guān)知識，促進(jìn)他們較快的了解紡織機械，使其能夠勝任教學(xué)環(huán)節。同時(shí)，通過(guò)暑期企業(yè)實(shí)踐，安排教師去紡織企業(yè)鍛煉，使青年教師能夠在紡織行業(yè)尋找研究熱點(diǎn)。并且加大聘用校外企業(yè)技術(shù)人員作為畢業(yè)設計導師的力度，通過(guò)畢業(yè)設計環(huán)節的橫向比較，讓老師認識到自身實(shí)踐能力的不足，促進(jìn)教師自覺(jué)提高短板。
（二）結合工程實(shí)例進(jìn)行專(zhuān)業(yè)課教學(xué)
機械專(zhuān)業(yè)課講授的問(wèn)題都可以在工程應用中找到實(shí)例，然而專(zhuān)業(yè)理論課程在基本理論概念的表述上常常采用抽象思維的方法，學(xué)生在學(xué)習中感到部分內容枯燥，理解困難。對于從學(xué)校到學(xué)校的教師來(lái)說(shuō)，如何將實(shí)際機械應用問(wèn)題反映到課堂上來(lái)也感覺(jué)很困難，而學(xué)生急需的地方恰是理論與實(shí)際相結合，通過(guò)工程實(shí)例在專(zhuān)業(yè)課程中的要求，也是提高教師業(yè)務(wù)能力，培養學(xué)生分析能力的*機會(huì )。
（三）注重教師團隊建設
前幾年，該校的指導思想是重科研輕教學(xué)，由于各種原因造成科研團隊沒(méi)有有效形成，教學(xué)環(huán)節有所滑坡。近兩年，學(xué)校進(jìn)行了一些教學(xué)改革，期望提升教學(xué)質(zhì)量。由于機械專(zhuān)業(yè)的非常強的應用技術(shù)性質(zhì)，教師不能僅重于理論的講解而忽視了學(xué)生的實(shí)踐能力的培養，所以一定要對教師團隊進(jìn)行深化改革。該校機械系已經(jīng)形成了機械設計、機械制造、機械電子、機械基礎4 個(gè)教學(xué)團隊，團隊建設經(jīng)費支持課程體系改革、校企合作。讓教師參與到實(shí)踐中去，讓教師知道企業(yè)真正需要的是怎樣的機械技術(shù)人員，讓老師成為校企合作的主力軍，兼顧教學(xué)與自己科研的內容。只有在教師的教學(xué)水平提高以及教師真正理解企業(yè)需求的時(shí)候，才能教給學(xué)生真正有用的知識。
（四）積極組織學(xué)生參加各種競賽
面向工程教育的機械類(lèi)本科培養，需要培養學(xué)生的實(shí)際操作技能，學(xué)生步入社會(huì )，應該能夠盡快勝任工作崗位。該校積極組織學(xué)生參加工程制圖大賽，機械創(chuàng )新大賽，機器人大賽，這些全國有影響力的比賽都是不錯的賽事，準入門(mén)檻不是很高，對于普通高校的學(xué)生都是可以參與其中，通過(guò)比賽使學(xué)生獲得較大的能力提升。
（五）增加學(xué)生專(zhuān)業(yè)選修課的小論文環(huán)節
專(zhuān)業(yè)選修課涉及的課程知識面廣、實(shí)踐性強，而課時(shí)較少，要講授好這些課的難度很大。受學(xué)時(shí)限制，雖然專(zhuān)業(yè)課講授的內容多而廣，但有些具體內容又顯得不夠。如在紡織機械電控技術(shù)課程教學(xué)中對織造機械的講解原則上只講解五大運動(dòng)的基本原理，對于每個(gè)運動(dòng)環(huán)節的具體實(shí)現方法講得很少或省略不講，其深度和廣度都不夠，而這些內容在工廠(chǎng)中又是非常需要和重要的，導致學(xué)生在實(shí)際應用時(shí)有些細節問(wèn)題不可能去認真思考，從而影響了教學(xué)效果，因此有必要課下查閱文獻的形式讓學(xué)生補充這方面的知識。并通過(guò)撰寫(xiě)課程小論文的考核環(huán)節，提高學(xué)生自主學(xué)習的能力。
四、結束語(yǔ)
通過(guò)改革，西安工程大學(xué)機械設計制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)總學(xué)時(shí)從原有的2550 學(xué)時(shí)壓縮到2400 學(xué)時(shí)，理論學(xué)時(shí)占比下降了，提高了公共基礎課的學(xué)時(shí)，壓縮了專(zhuān)業(yè)課學(xué)時(shí)，體現了平臺教育，學(xué)生的學(xué)業(yè)負擔減輕了，參加社會(huì )活動(dòng)與實(shí)踐的機會(huì )增加了。同時(shí)，增加了專(zhuān)業(yè)分方向培養模塊，在方向課程上增加了多門(mén)紡織機械課程，突出了特色，這樣的培養模式的轉變既符合專(zhuān)業(yè)認證的標準，特色專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢也得到鞏固。