韋衡冰，鄧小林，嚴(yán)超龍，潘明華，黃志鋒

（梧州學(xué)院 機(jī)械與材料工程學(xué)院，廣西 梧州 543002）

加快數(shù)字化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)的對(duì)策和實(shí)踐
——以梧州學(xué)院機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)為例

韋衡冰，鄧小林，嚴(yán)超龍，潘明華，黃志鋒

（梧州學(xué)院 機(jī)械與材料工程學(xué)院，廣西 梧州 543002）

分析了地方性高校培養(yǎng)數(shù)字化設(shè)計(jì)人才面臨的主要問(wèn)題，并以梧州學(xué)院機(jī)械類專業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)的實(shí)踐為例，總結(jié)提出了加快數(shù)字化人才培養(yǎng)的對(duì)策，并報(bào)告人才培養(yǎng)的實(shí)踐成果。

數(shù)字化設(shè)計(jì)；機(jī)械專業(yè)；人才培養(yǎng)

1 機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)所面臨的挑戰(zhàn)機(jī)遇

數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)是現(xiàn)代企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工制造的核心技術(shù)，企業(yè)迫切需要大量具有數(shù)字化設(shè)計(jì)能力的人才。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用，數(shù)字化設(shè)計(jì)已成為機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要方式。產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)不但能實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化設(shè)計(jì)、虛擬仿真加工、數(shù)控加工、過(guò)程控制、全自動(dòng)裝配以及計(jì)算機(jī)輔助分析，而且為業(yè)界帶來(lái)了全新的產(chǎn)品制造方法和先進(jìn)理念。產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)和制造方式從根本上改變了傳統(tǒng)制造業(yè)依靠手工設(shè)計(jì)計(jì)算、憑借二維圖紙組織生產(chǎn)、裝配的方式，引發(fā)了設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的根本變革，使設(shè)計(jì)制造思想、理論、方法與手段都發(fā)生了極大的變化［1-2］。

因此，加快機(jī)械類專業(yè)數(shù)字化人才培養(yǎng)和提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，是機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展轉(zhuǎn)型的要求，既是傳統(tǒng)機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)面臨的重大挑戰(zhàn)，也是機(jī)械類專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要機(jī)遇［3-4］。梧州學(xué)院是一所地方性應(yīng)用型高校，有規(guī)模較大的機(jī)械類專業(yè)群，如何緊貼行業(yè)的要求，突出機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)特色，是專業(yè)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題之一。經(jīng)多年的研究探索和實(shí)踐，數(shù)字化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)取得了較顯著的成效，形成了有自己特色的數(shù)字化人才培養(yǎng)模式［5］。

2 數(shù)字化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)面臨的主要問(wèn)題分析

2.1 “自底向上”向“自頂向下”設(shè)計(jì)方式轉(zhuǎn)變的問(wèn)題

傳統(tǒng)的機(jī)械類產(chǎn)品設(shè)計(jì)普遍是基于“自底向上”的方式開(kāi)展，即先設(shè)計(jì)零件再進(jìn)行部件和產(chǎn)品裝配，這對(duì)學(xué)生的機(jī)械專業(yè)知識(shí)以及整體設(shè)計(jì)水平和思維能力要求非常高，需要學(xué)生深入掌握包括機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)、工程力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械工程材料等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，要求學(xué)生有較深厚的理論基礎(chǔ)和較廣寬的知識(shí)結(jié)構(gòu)。顯然，應(yīng)用型地方高校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生難以達(dá)到這樣的要求。梧州學(xué)院是典型的地方性應(yīng)用型高校，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)和課程設(shè)計(jì)中難以得到基于產(chǎn)品整體功能設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的全過(guò)程訓(xùn)練。如采用常規(guī)的基于“自底向上”的設(shè)計(jì)方法，地方性高校學(xué)生的水平整體無(wú)法達(dá)到要求。因此，必須著力轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，向更適合數(shù)字化設(shè)計(jì)的“自頂向下”的設(shè)計(jì)方式轉(zhuǎn)變［6］。

2.2 傳統(tǒng)教學(xué)方式和方法存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的機(jī)械類專業(yè)教學(xué)模式和教學(xué)手段比較單一、缺乏多樣性、適應(yīng)性。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，綜合型、設(shè)計(jì)型、研究型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不足。而數(shù)字化設(shè)計(jì)教學(xué)要求有豐富的教學(xué)素材，有豐富的設(shè)計(jì)過(guò)程作為示例，有學(xué)生實(shí)際參與設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過(guò)程作為實(shí)訓(xùn)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和方法不利于發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，不能滿足數(shù)字化設(shè)計(jì)高效、靈活和創(chuàng)新的要求［7］。

2.3 實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源問(wèn)題

要解決實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)和配置問(wèn)題［8］。以梧州學(xué)院為例，早年機(jī)械類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室主要依據(jù)課程進(jìn)行建設(shè)，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間的關(guān)聯(lián)主要依據(jù)教學(xué)計(jì)劃來(lái)體現(xiàn)其“關(guān)聯(lián)性”，缺乏從培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)發(fā)整體機(jī)械產(chǎn)品的角度和思維來(lái)考慮實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源大部分呈現(xiàn)“點(diǎn)”分布，缺少按機(jī)械工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程的體系性設(shè)計(jì)。尤其是缺乏開(kāi)放式、自主學(xué)習(xí)的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，先進(jìn)的儀器設(shè)備不多，滿足實(shí)際生產(chǎn)的工程設(shè)備缺少。面向工程創(chuàng)新能力和社會(huì)實(shí)踐能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)體系開(kāi)始階段沒(méi)有進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，起步階段缺少校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地和實(shí)踐教學(xué)基地。

2.4 學(xué)生參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)問(wèn)題

對(duì)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng)，最佳的途徑是讓學(xué)生從事真正的基于功能的機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。這不但需要學(xué)校提供相應(yīng)的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)、科研平臺(tái)，還需要有真實(shí)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目為支撐，以及充足的經(jīng)費(fèi)作保障，這些正是地方性高校所缺少的教學(xué)和科研資源。如何建設(shè)相關(guān)的設(shè)計(jì)研發(fā)平臺(tái)，給學(xué)生提供豐富的真實(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)項(xiàng)目，得到比較充足的經(jīng)費(fèi)保障，讓學(xué)生能真實(shí)參與完成基于數(shù)字化產(chǎn)品的零件設(shè)計(jì)、部件裝配、整機(jī)仿真、工程圖導(dǎo)出，甚至是零部件的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性的分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)等過(guò)程，是加快數(shù)字化人才培養(yǎng)，提高培養(yǎng)質(zhì)量所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

3 加快數(shù)字化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)的主要對(duì)策

3.1 突出三維數(shù)字化設(shè)計(jì)特色，向“自頂向下”設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)變

“自底向上”的設(shè)計(jì)方法與我們實(shí)際的基于功能開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思維相反。實(shí)際的產(chǎn)品應(yīng)基于功能要求，首先進(jìn)行整體功能架構(gòu)，再針對(duì)不同的子功能模塊完成部件總體設(shè)計(jì)，然后逐層細(xì)化完成零件設(shè)計(jì)，最后對(duì)零部件的強(qiáng)度和剛度以及穩(wěn)定性進(jìn)行校核，最終達(dá)到實(shí)現(xiàn)整體產(chǎn)品研發(fā)的過(guò)程，這即是“自頂向下”的設(shè)計(jì)方法［6］。如采用常規(guī)的基于“自底向上”的設(shè)計(jì)方法，對(duì)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)和思維能力要求高，這往往超出地方性應(yīng)用型高校學(xué)生實(shí)際水平。梧州學(xué)院解決這個(gè)問(wèn)題的主要思路是對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械類課程體系進(jìn)行改革，加快與數(shù)字化設(shè)計(jì)相適應(yīng)的課程建設(shè)，逐步形成了現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)、數(shù)字化仿真技術(shù)等課程組成的專業(yè)課程群，構(gòu)建新型機(jī)械類課程體系。利用計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)，完成復(fù)雜產(chǎn)品的三維建模、仿真及工程圖的導(dǎo)出和數(shù)控加工，從而實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。針對(duì)梧州學(xué)院學(xué)生的實(shí)際情況，開(kāi)展針對(duì)產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的“自頂向下”設(shè)計(jì)方法實(shí)踐訓(xùn)練，突出對(duì)學(xué)生的工程圖學(xué)能力、三維數(shù)字化設(shè)計(jì)能力和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能力的培養(yǎng)，在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)數(shù)字化設(shè)計(jì)最后環(huán)節(jié)——計(jì)算機(jī)輔助制造能力進(jìn)行培養(yǎng)，以達(dá)到綜合提高學(xué)生數(shù)字化設(shè)計(jì)能力的目標(biāo)。

3.2 整合教學(xué)資源，構(gòu)建了數(shù)字化設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

著力改變傳統(tǒng)的以教師為中心的傳授型、繼承型的教學(xué)模式，構(gòu)建了一種既能發(fā)揮教師主導(dǎo)作用又能充分體現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知主體，以現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)、工程實(shí)踐為手段、校企合作項(xiàng)目以及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和學(xué)科競(jìng)賽為依托的新型人才培養(yǎng)模式。主要思路和做法是面向課程改構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室體系，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)既滿足數(shù)字化課程群的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，又體現(xiàn)數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造特點(diǎn)。目前梧州學(xué)院面向數(shù)字化人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)踐基地已形成體系，主要包括：產(chǎn)品數(shù)字化建模與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、精密設(shè)計(jì)與制造實(shí)驗(yàn)室、先進(jìn)制造實(shí)驗(yàn)室、CAD機(jī)械制圖實(shí)驗(yàn)室、模具設(shè)計(jì)制造實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械工程訓(xùn)練中心等。

充分發(fā)揮了學(xué)科競(jìng)賽對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)和教學(xué)改革的推動(dòng)作用。經(jīng)過(guò)多年的探索實(shí)踐，形成了一個(gè)以大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽為載體的培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的人才培養(yǎng)模式，這一模式把指導(dǎo)學(xué)生參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等學(xué)科競(jìng)賽相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)，和數(shù)字化設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的教學(xué)活動(dòng)緊密結(jié)合起來(lái)，使數(shù)字化設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)行為系統(tǒng)化、模式化［9］。

這一模式的運(yùn)行產(chǎn)生了顯著成效，使梧州學(xué)院機(jī)械專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力得到顯著提高。近年來(lái)，梧州學(xué)院學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽和廣西高校大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作大賽榮獲各類獎(jiǎng)項(xiàng)20多項(xiàng)，包括全國(guó)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)3項(xiàng)。成績(jī)處于廣西高校前列。在2016年第七屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中獲一等獎(jiǎng)項(xiàng)目數(shù)、獲獎(jiǎng)率在廣西高校中排名第一。

3.3 以科研平臺(tái)和項(xiàng)目為依托，學(xué)生參與真實(shí)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化學(xué)生的數(shù)字化設(shè)計(jì)能力

參與真實(shí)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)是對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)能力的綜合訓(xùn)練，也是數(shù)字化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)更緊貼業(yè)界的有效途徑。除了利用好實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)外，充分發(fā)揮科研平臺(tái)和研發(fā)項(xiàng)目的作用是梧州學(xué)院機(jī)械專類專業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)的一大特色。梧州學(xué)院的智能顯微設(shè)備廣西工程技術(shù)研究中心，產(chǎn)品數(shù)字化建模設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、人工寶石設(shè)計(jì)與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)都已成為學(xué)生參與數(shù)字化產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)的重要平臺(tái)。近年，梧州學(xué)院上述各科研平臺(tái)項(xiàng)目比較飽滿，特別是有較多的面向地方應(yīng)用的研發(fā)項(xiàng)目，這為學(xué)生參與科研活動(dòng)創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。學(xué)生參與科研項(xiàng)目使教學(xué)、科研和人才培養(yǎng)產(chǎn)生了良性互動(dòng)，大多數(shù)面向真實(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研發(fā)項(xiàng)目，學(xué)生都能參與數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程，如CAD繪圖、三維建模仿真等。如產(chǎn)品數(shù)字化建模設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室利用與華南船舶機(jī)械有限公司校企合作項(xiàng)目“船舶機(jī)械數(shù)字化設(shè)計(jì)”、“復(fù)雜機(jī)械設(shè)備數(shù)字化研發(fā)及應(yīng)用示范”等項(xiàng)目，讓學(xué)生參與完成了華南船舶機(jī)械有限公司海上吊機(jī)平臺(tái)機(jī)械產(chǎn)品圖紙3000多張，培養(yǎng)了產(chǎn)品數(shù)字化建模團(tuán)隊(duì)4批次100多人。通過(guò)校企合作橫向科研項(xiàng)目，學(xué)生參與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的海上吊機(jī)平臺(tái)數(shù)字化建模訓(xùn)練，具備了企業(yè)級(jí)的數(shù)字化建模水平。該團(tuán)隊(duì)近年來(lái)也成為了梧州學(xué)院機(jī)械工程學(xué)科競(jìng)賽的主力，連年斬獲廣西區(qū)機(jī)械類學(xué)科競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)。這些具有較高數(shù)字化設(shè)計(jì)能力的學(xué)生具有較高的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，成為企業(yè)優(yōu)先錄用的對(duì)象，并獲得較高的薪酬。

4 結(jié)論

加快數(shù)字化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)是機(jī)械類專業(yè)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的必然選擇，這既是傳統(tǒng)機(jī)械類專業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也是轉(zhuǎn)型發(fā)展的機(jī)遇。高等學(xué)校應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)和人才培養(yǎng)定位，構(gòu)建具有特色的數(shù)字化人才培養(yǎng)模式。而地方性應(yīng)用型高校由于其辦學(xué)資源條件的特點(diǎn)，可通過(guò)改變機(jī)械工程設(shè)計(jì)的思維習(xí)慣，以適應(yīng)數(shù)字化設(shè)計(jì)的要求；通過(guò)整合和優(yōu)化資源，推進(jìn)面向數(shù)字化設(shè)計(jì)的課程建設(shè)，以適應(yīng)數(shù)字化設(shè)計(jì)教學(xué)的需要。而更為重要的是必須充分發(fā)揮工程實(shí)踐平臺(tái)、科研平臺(tái)的作用，激勵(lì)學(xué)生參與真實(shí)產(chǎn)品研發(fā)，通過(guò)參與真實(shí)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程，綜合提高學(xué)生數(shù)字化設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)更加緊貼業(yè)界、具有較高創(chuàng)新能力和工程素質(zhì)的數(shù)字化設(shè)計(jì)人才。

［1］段小東，顧立志.機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)特點(diǎn)與技術(shù)進(jìn)展［J］.機(jī)械工程師，2007（12）：37-40.

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Countermeasure and Practice of Speeding up the Digital Design Talents Training：A Case of Wuzhou University

WEI Heng-bing，DENG Xiao-lin，YAN Chao-long，PAN Ming-hua，Huang Zhi-feng
（School of Mechanical and Material engineering，Wuzhou University，Wuzhou Guangxi 543002）

This paper analyzes the problems of local universities training digital design talents.Taking Wuzhou university mechanical specialty talent training as an example，this paper puts forward some countermeasures to speed up the training of digital talents，and report the practical results of talent training.

digital design；mechanical specialty；talents training

G642

A

1673—8861（2017）02—0141—03

［責(zé)任編輯］劉麗英

2017-05-05

韋衡冰（1968-），女，漢族，廣西容縣人，梧州學(xué)院副教授，研究生學(xué)歷。主要研究方向：零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與數(shù)字化建模設(shè)計(jì)。廣西壯族自治區(qū)本科高校機(jī)械類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員，全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽廣西賽區(qū)評(píng)委委員。

廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目“機(jī)械產(chǎn)品模塊化劃分及相似性度量方法研究”（2015GXNSFAA139275）。