關(guān)躍奇　魏克湘　彭浩舸

摘 要 解決復(fù)雜工程問題是工程教育認證要求學(xué)生畢業(yè)所具備的一種能力，機械產(chǎn)品設(shè)計制造綜合實踐是我校機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生校內(nèi)的一個重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，需解決機械類產(chǎn)品的三維裝配設(shè)計，零、部件的工程圖設(shè)計、工藝設(shè)計和加工制造的四個過程，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識、工程素質(zhì)、人際交往能力及在團隊中發(fā)揮作用的能力和解決復(fù)雜工程問題的能力，是現(xiàn)代機械類人才培養(yǎng)過程中非常重要的環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞 工程教育認證 綜合實踐 復(fù)雜工程問題

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.04.023

工程教育認證是我國目前開展高等教育教學(xué)評估的一項重點工作，表明我國工程教育的質(zhì)量得到了國際社會的認可，標志著我國工程教育質(zhì)量有很大提高。隨著我國高等工程教育認證的逐步推進，新形勢下經(jīng)濟發(fā)展對工程應(yīng)用型人才工程素養(yǎng)與能力提出了新的要求，迫切需要工程應(yīng)用型大學(xué)抓住工程教育專業(yè)認證體系構(gòu)建這一機遇，重構(gòu)工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式，改革探索我國應(yīng)用型大學(xué)工程教育專業(yè)認證體系構(gòu)建的之路，扎實推進高校工程教學(xué)改革工作，提升高校工程類專業(yè)建設(shè)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

工程教育認證實施的目的是促進工程教育創(chuàng)新與改革，提高我國工程教育人才培養(yǎng)的質(zhì)量，重新構(gòu)建我國高等工程教育體系，以期促進我國工程教育強國邁進。湖南工程學(xué)院作為一所應(yīng)用型中部地方高校，有著深厚機電行業(yè)背景，推進工程教育改革并積極參與工程教育認證，探索工程人才培養(yǎng)新模式。我校機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)（簡稱機械設(shè)計專業(yè)）2010年獲批教育部首批實施“卓越計劃”試點專業(yè)、2012年獲批湖南省專業(yè)綜合改革試點專業(yè)，2015年被教育部工程教育認證中心受理了認證申請。為適應(yīng)新形勢的需求，本專業(yè)以學(xué)生為中心，基于成果導(dǎo)向教育理念，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和解決復(fù)雜工程問題的能力人才為目標，在教學(xué)體系重構(gòu)、專業(yè)行業(yè)特色、工程實踐教學(xué)、創(chuàng)新意識培養(yǎng)等環(huán)節(jié)展開積極的探索和改革，得到同行的高度認可，取得了良好的效果。

2015版工程教育認證畢業(yè)要求通用標準12條中，有8條提及“復(fù)雜工程問題”；所謂“復(fù)雜工程問題”是指必須運用深入的工程原理，并經(jīng)過分析才可能得到解決的問題，且須同時具備下列6個特征中的部分或全部：它涉及多個工程、技術(shù)及其它方面的因素，各因素間可能會有一些沖突；需通過建立適當合理的并能體現(xiàn)出一定的創(chuàng)造性抽象模型才能將沖突問題予以解決；問題中涉及的部分因素沒能完全包含在本專業(yè)工程實踐的標準或規(guī)范中；不是僅靠一般的方法就能夠?qū)栴}完全解決的；問題相關(guān)各方利益不完全一致；包含多個相互關(guān)聯(lián)的子問題并有一定的綜合性。同時要求在課程作業(yè)、課程設(shè)計、綜合練習(xí)、綜合實驗、企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、科技訓(xùn)練等教學(xué)環(huán)節(jié)中，應(yīng)主動將工程問題的復(fù)雜性融入到教學(xué)內(nèi)容中。

機械產(chǎn)品設(shè)計制造綜合實踐是我校培養(yǎng)大學(xué)生實踐技能、創(chuàng)新意識和解決復(fù)雜工程問題的大型綜合實踐環(huán)節(jié)。對我校機械設(shè)計專業(yè)的學(xué)生而言，機械產(chǎn)品設(shè)計制造綜合實踐，是本專業(yè)多門專業(yè)課程的綜合應(yīng)用環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生工程實踐技能、創(chuàng)新意識和解決復(fù)雜工程問題能力具有獨特的優(yōu)勢。對豐富學(xué)生生產(chǎn)實踐知識，鞏固和加深所學(xué)理論知識。熟悉現(xiàn)代加工制造全過程，培養(yǎng)科學(xué)、認真、細致的工作作風(fēng)有著非常重要的作用。

1 基于解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)，構(gòu)建“三層次”實踐教學(xué)模式

我校機械設(shè)計專業(yè)的工程教育認證體系是基于工程應(yīng)用型機械類人才培養(yǎng)定位、培養(yǎng)規(guī)格和畢業(yè)能力通用標準的要求而開展的，它遵循了機械類工程師培養(yǎng)的基本原則和學(xué)生的對知識的認知規(guī)律，目的在于建立一個與機械類工程師的基本素質(zhì)訓(xùn)練內(nèi)容相互銜接、循序漸進的實踐教育體系。為此，我校機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)按照基本技能層、綜合應(yīng)用能力與初步設(shè)計能力層、工程實踐與創(chuàng)新能力層“三層次”，分層遞進對學(xué)生的解決復(fù)雜工程問題與實際工程能力進行培養(yǎng)，構(gòu)建了圖1所示“三層次”實踐教學(xué)模式。

三個層次內(nèi)容為：“基本技能層”：包括大學(xué)化學(xué)、大學(xué)物理等公共通識課程的實驗，本學(xué)科的學(xué)科基礎(chǔ)課程實驗，工程制圖零部件測繪課程設(shè)計，金工實習(xí)，電工與電子實習(xí)，專業(yè)認知實習(xí)；其目的是進行工程類基本技能訓(xùn)練，解決相對簡單的工程問題?！熬C合應(yīng)用能力與初步設(shè)計能力層”：包括機械原理、液壓傳動等專業(yè)課程的實驗，機械原理、機械設(shè)計課程設(shè)計，液壓傳動與控制技術(shù)課程設(shè)計，企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)；目的是單科知識綜合應(yīng)用和初步設(shè)計能力的訓(xùn)練，解決較復(fù)雜工程問題?！肮こ虒嵺`與創(chuàng)新能力層”：包含工程項目訓(xùn)練、機械產(chǎn)品設(shè)計與制造、課外科技活動、畢業(yè)設(shè)計等，目的是進行創(chuàng)新意識與工程實踐能力的訓(xùn)練，解決復(fù)雜工程問題。

“三層次”的實踐教學(xué)體系，包含了由相互獨立到科學(xué)融合，由相對簡單的工程問題到復(fù)雜工程問題的實踐教學(xué)體系，使學(xué)生對工程問題的解決能力培養(yǎng)分層遞進，即：基本技能訓(xùn)練、解決簡單工程問題→較復(fù)雜應(yīng)用能力、初步設(shè)計能力培養(yǎng)，解決較復(fù)雜工程問題→創(chuàng)新意識與工程實踐能力，解決復(fù)雜工程問題?！叭龑哟巍钡膶嵺`教學(xué)體系，分模塊、分層次、由淺入深的進行工程實踐教學(xué)訓(xùn)練，形成了“理論到實踐-再理論到再實踐”漸近式推進的實踐教學(xué)新模式。

2 適應(yīng)社會需求，探索基于產(chǎn)品設(shè)計制造的綜合實踐內(nèi)容與模式

地方工程應(yīng)用型大學(xué)培養(yǎng)的人才是直接為企業(yè)、行業(yè)服務(wù)的一線應(yīng)用型人才。按照以素質(zhì)能力為核心的理念培養(yǎng)人才。通過制定一整套科學(xué)合理的、具有可操作性的、系統(tǒng)化的人才培養(yǎng)標準來規(guī)范整個培養(yǎng)過程。我校機械設(shè)計專業(yè)的人才培養(yǎng)目標是：堅持以學(xué)生為中心，強調(diào)知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的教學(xué)理念和努力做到與企業(yè)用人要求“無縫對接”。因此，針對本專業(yè)設(shè)立以“機械CAD/CAM”和“工藝裝備”為特色的專業(yè)教學(xué)項目，以培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力為教學(xué)重點。在綜合實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，探索機械產(chǎn)品設(shè)計制造的課程的新模式（即綜合實踐）非常必要，且能夠滿足工程教育認證學(xué)生畢業(yè)能力的現(xiàn)實要求。

“機械產(chǎn)品設(shè)計與制造”課程設(shè)計是我校機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生畢業(yè)前在學(xué)校進行的一項極具綜合性的實踐項目，在校內(nèi)所有理論課程學(xué)習(xí)完成后，要求學(xué)生綜合運用所學(xué)的知識完成具備一定功能、用途的產(chǎn)品總體設(shè)計、零件設(shè)計、工藝設(shè)計、加工制造、檢驗、裝配，并對加工、裝配進行質(zhì)量分析，并撰寫設(shè)計說明書。我校2009年在2006級機械設(shè)計專業(yè)開始實施“綜合實踐”課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，近六年來，我們對綜合實踐內(nèi)容及模式不斷進行的改革和探索，形成了一套行之有效的實踐方案。根據(jù)2010-2015屆畢業(yè)學(xué)生跟蹤調(diào)查可知，我校開設(shè)的綜合實踐項目是成功的?，F(xiàn)將我校開設(shè)機械產(chǎn)品設(shè)計制造綜合實踐教學(xué)中的基本思路和具體做法作一簡單介紹。

綜合實踐作為訓(xùn)練平臺的目的是培養(yǎng)創(chuàng)新意識、人際交往能力及在團隊中發(fā)揮作用的能力，積累工程經(jīng)驗，培養(yǎng)分析、解決復(fù)雜工程問題的能力；結(jié)合我校機械工程學(xué)院的現(xiàn)狀，只有改革與創(chuàng)新大型實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，才能達到本環(huán)節(jié)預(yù)定的教學(xué)目標。在此所講的改革與創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容有兩方面的意思：一是實訓(xùn)項目選擇上的改革與創(chuàng)新，結(jié)合機械設(shè)計專業(yè)的工程實際情況進行實訓(xùn)項目的精心篩選；我們選擇一些技術(shù)難度恰當?shù)臋C械產(chǎn)品、裝置作為實訓(xùn)項目如：傳統(tǒng)保留項目有各類一級減（升）速器、齒輪泵、液壓工作缸、機床夾具、冷沖模夾具，另外機械創(chuàng)新設(shè)計的競賽項目如無碳小車、指導(dǎo)老師科研子項目都是我們實訓(xùn)項目的選擇對象；所選項目要保證利用機械工程學(xué)院的現(xiàn)有設(shè)備資源即可制造出來。若選擇汽車發(fā)動機作為實訓(xùn)選項雖具有大的工程實際意義，但其技術(shù)難度太大、學(xué)院設(shè)備資源尚不具備這樣的加工能力，它不能有效達成實訓(xùn)的教學(xué)目標；若采用單個的機械零件作為實訓(xùn)選項，其設(shè)計及裝配調(diào)試訓(xùn)練達不到機械產(chǎn)品、裝置所具有的實訓(xùn)效果。二是教學(xué)要求的改革與創(chuàng)新，本環(huán)節(jié)完全模擬工廠生產(chǎn)實際的標準進行工程化的綜合訓(xùn)練。綜合實踐以專業(yè)班級為單位，每8～14位學(xué)生為一項目團隊選擇一種機械產(chǎn)品、裝置作為實訓(xùn)項目，按項目組成合作團隊，實行項目組長負責(zé)制，團隊成員分工合作；以機械產(chǎn)品研制的過程劃分成四個模塊：即產(chǎn)品設(shè)計模塊（含產(chǎn)品三維造型、工程圖設(shè)計）、工藝設(shè)計模塊、加工制造模塊、裝配調(diào)試及設(shè)計說明書撰寫模塊。在綜合實訓(xùn)的四個模塊段，不同模塊段有不同的任務(wù)和不同的教學(xué)訓(xùn)練重點，但四個模塊段為一個有機的整體。整個實訓(xùn)環(huán)節(jié)完成后，各團隊成員共同協(xié)作完成指定項目的設(shè)計制造及整體裝配，每個學(xué)生均獨立完成任務(wù)并需撰寫一份課程設(shè)計說明書。

四個模塊段的具體任務(wù)分別是：第一個模塊機械產(chǎn)品、裝置的設(shè)計，主要任務(wù)是按給定的項目（指導(dǎo)老師給定功能及技術(shù)要求），學(xué)生運用所學(xué)知識及掌握的設(shè)計工具設(shè)計出給定產(chǎn)品三維圖及零件工程圖設(shè)計并給出相對完整技術(shù)要求；教學(xué)重點是培養(yǎng)創(chuàng)新意識、工程設(shè)計能力及解決設(shè)計中的復(fù)雜問題的能力。每個團隊按給定功能及技術(shù)參數(shù)設(shè)計出兩個以上不同方案，并從中選擇一個方案作為團隊后續(xù)三模塊段的實施方案。第二個模塊零、部件的工藝設(shè)計，主要任務(wù)是按零、部件工程圖的要求，結(jié)合機械工程學(xué)院現(xiàn)有設(shè)備的加工能力及精度，設(shè)計零、部件的工藝文件；教學(xué)重點是培養(yǎng)工程制造能力及解決制造中的復(fù)雜問題的能力；按單個零件作分工作小組，各工作小組應(yīng)完成相應(yīng)零件的加工工藝過程卡及工序卡的編制，其中每位學(xué)生至少完成一道以上工序文件（工序文件參照工程格式進行，裝夾定位、切削用量等工藝要素必須齊全）的編制。第三個模塊是零件加工制造，主要任務(wù)是操作機床加工零件，并進行加工質(zhì)量檢驗，同時進行加工質(zhì)量分析；教學(xué)重點是訓(xùn)練獨立操作機床的動手能力和解決工程制造過程中問題的能力。以零件分工作小組，按零件各工序文件以工序為單元操作機床完成制造，以此驗證所編工藝的合理性，即對各工作小組的零件進行加工制造，對加工制造中出現(xiàn)的問題進行分析處理。第四個模塊為裝配調(diào)試及設(shè)計說明撰寫，主要任務(wù)是對實訓(xùn)產(chǎn)品裝配調(diào)試同時撰寫課程設(shè)計說明書，重點是產(chǎn)品裝配調(diào)試的動手能力和解決工程裝配干涉能力的培養(yǎng)；以項目團隊為單位，完成機械產(chǎn)品、裝置加工制造后的裝配調(diào)試工作，最后撰寫課程設(shè)計說明書。

3 加強過程管理，創(chuàng)新考核評價標準

綜合實踐環(huán)節(jié)有很強的專業(yè)性，尤其采用“工程化”的模式，為此，必須加強過程指導(dǎo)，確保本環(huán)節(jié)的有效性。綜合實踐不單只看實訓(xùn)產(chǎn)品的最終研制結(jié)果，更要注重本環(huán)節(jié)的實施過程中學(xué)生基本技能的掌握及分析、解決工程實際問題的能力。綜合實踐應(yīng)更好地模擬工程環(huán)境，從工程實際出發(fā)，使學(xué)生感受工程實際的氛圍，積累工程經(jīng)驗，提高工程素質(zhì)。對本環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的各種工程問題，指導(dǎo)老師應(yīng)及時引導(dǎo)學(xué)生深入運用所學(xué)的專業(yè)知識來分析、解決，更好地培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

本環(huán)節(jié)時間跨度大，實訓(xùn)內(nèi)容多。引導(dǎo)學(xué)生積極參與，成績評定采用自評、互評相結(jié)合，注重相互間的人際交流及在團隊中發(fā)揮作用，更是其考核評價建設(shè)的關(guān)鍵。只有加強過程管理，創(chuàng)新考核評價標準才能達到綜合實訓(xùn)的最終目標。我們采用可量化的評價指標，突出能力的培養(yǎng)，注重實施過程，建立了分模塊的評價制度。即考核評價也分四個模塊進行，每模塊均采用五級評分制，在四個模塊實訓(xùn)中以個人最擅長，能力最強的模塊評價成績作為本環(huán)節(jié)的總成績。將實訓(xùn)過程中的能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高與考核評價相結(jié)合，在本環(huán)節(jié)中即使出現(xiàn)了工程技術(shù)問題的同樣可以評為優(yōu)，只要學(xué)生能夠運用所學(xué)的知識解決或部分解決所出現(xiàn)的工程技術(shù)問題，并在說明書中能對其處理過程進行詳細分析即可。從而使參加本環(huán)節(jié)的每位同學(xué)得到客觀、公正的評價。

4 結(jié)束語

通過六年的探索實施，我們初步摸索出基于解決復(fù)雜工程問題能力的機械產(chǎn)品設(shè)計制造大型綜合實踐的教學(xué)模式，收到了良好的教學(xué)效果，使每位學(xué)生掌握了機械產(chǎn)品的研制基本流程，學(xué)會了如何運用所掌握的知識來解決復(fù)雜工程問題，積累了工程經(jīng)驗，提高了工程實踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)、認真、細致的工作作風(fēng)，增強了學(xué)生畢業(yè)后的求職能力；一部分學(xué)生就是憑著綜合實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練從而通過了用人單位的能力測試。因此，這些年我校機械設(shè)計專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)率都在90%以上，就業(yè)率一直位居我校各專業(yè)的前三名，這也從一個側(cè)面表明我們的教學(xué)改革方向是正確的，培養(yǎng)的學(xué)生與企業(yè)用人要求實現(xiàn)“無縫對接”。但某些方面需進一步完善，如課題能夠與企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)或技改相結(jié)合將更具價值和工程實際意義，部分課題工程復(fù)雜難度略顯不足等。

總之，機械產(chǎn)品設(shè)計與制造綜合實踐，實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計、零件設(shè)計、加工制造和裝配的全過程。提高了大型綜合實踐的適應(yīng)性和綜合水準，加強了學(xué)生實際動手能力、解決復(fù)雜工程問題能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。我們相信，一定能培養(yǎng)出滿足企業(yè)要求具有創(chuàng)新意識和具備解決復(fù)雜工程問題能力的新型機械類人才。

；湖南省教育廳普通高校實踐教學(xué)建設(shè)項目（湘教通[2015] 274號）

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