卓越计划背景下机械类本科课程设计改革研究

时间:2022-10-12 03:33:02

卓越计划背景下机械类本科课程设计改革研究

摘要:本文针对应用型本科院校人才培养目标,落实卓越工程师培养计划,提出了面向“卓越工程师”培养的机械类本科课程设计改革的基本思想,形成了以大工程、大实践为理念,以校企合作为依托,以系统化设计为原则的课程设计改革模式,取得了较好效果。

关键词:卓越计划;课程设计;校企合作;系统化设计

课程设计是教学中非常重要的实践环节,它不仅仅是培养学生分析问题、解决问题的能力,提高实践创新的能力 [1 ],而且是学生将所学的专业理论知识应用于实际的最佳途径 [2 ]。然而,目前针对课程设计进行改革实践的研究并不多,大多集中在毕业设计改革上。课程设计是实践教学环节中最为关键的教学环节之一,在整个实践教学中起到了承上启下的作用,既是专业课程的综合应用,又是毕业设计的基础和铺垫。因此,课程设计要具有综合性强和接近工程实际的特点,通过课程设计,培养学生的实践创新能力及团队合作精神,实现符合产业需要的高素质应用型人才培养要求。因此,课程设计工程化改革已势在必行,使其具有综合性强和接近工程实际的特点。

一、 “卓越工程师”教育培养计划

教育部“卓越工程师教育培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目,也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。该计划旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务 [3 ]。“卓越计划”具有三个特点: 一是行业企业深度参与培养过程;二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才;三是强化培养学生的工程能力和创新能力。

在中国从制造大国向制造强国转型的关键时期,工科院校创建以培养机械类卓越工程师为导向的教育模式,更加强化了学生的服务企业的工程意识及工程素质 [4 ]。

二、教育理念的深刻变革

结合学校办学定位和人才培养目标定位,我校在实践中凝炼出“大德育、大工程、大实践”(简称“三大”)教育理念,其中,“大德育”是先导,体现做人的素质,“大工程”是背景,体现社会需求,“大实践”是核心,体现做事的能力 [5,6 ]。

“三大”教育理念要在课程设计中加以落实,使卓越工程师培养与课程设计更好地结合,是应用型本科院校不可忽视的重要问题。课程设计要面向社会需求,核心是培养学生创新和工程实践能力,确保知识、能力、素质的综合发展,把学生能力培养贯穿到课程设计的全过程中。

三、课程设计依托校企合作

目前多数学校都在一定规模进行校企合作,且多集中在毕业设计阶段。在近几年毕业设计的指导过程中,我们发现多数学生的机械专业基础知识还比较扎实,但工程素质较差,对性能指标的要求、成本控制等没有概念,仅仅局限于要求功能的实现,这是不满足“卓越工程师”培养计划要求的。

我校作为黑龙江省唯一一所以矿业工程为特色的本科院校,立足“大矿业”特色,根据专业特色加强与煤矿企业的联系,与黑龙江省四大矿业集团都建立了多方位的人才培养基地。通过与鸡西煤矿机械有限公司合作,成功申报了部级工程实践教育基地。工程实践教育基地的建设和发展为实践教学改革提供有力的保障。在制定课程设计规范和要求时,聘请企业的专家和技术人员共同拟定符合社会需求的,体现应用性和创新性的课程设计文件规范。

选择和适当简化企业的真实项目,引入课程设计,开发出一系列与生产实际紧密相关的课程设计题目,实现实践教学与企业接轨,要求学生进行系统全面的调研和分析,确定设计方案。

四、系统化的设计原则

课程设计采取小组分工形式,组内成员分别调研后讨论,确定总体设计方案,再由组长根据组内成员的特长进行局部计算和结构设计等的分工,每个小组成员之间的工作都是相互关联的,这样达到互相监督、共同进步的目的。同时也培养了学生的团队合作意识和互帮互助的工作作风。

对于矿山机械课程设计,分为提升运输机械设计、采掘机械设计和矿井通风机械设计三部分,学生根据个人兴趣和就业意向选择其中的一部分进行设计。例如进行矿井提升设备选型时,要求学生对当前矿井所用的提升设备进行调查,吸取实践经验以改进设计工作。做设计要有发展的观点,既要考虑到当前,也要考虑到长远。对于主提升设备,一般对第一水平要留有20%左右的富余能力。另外在选型设计时往往要提出几个方案进行比较。再如顺槽带式输送机的选型设计,首先应清楚顺槽运输多为几台带式输送机搭接运输,所以必须根据现场的实际情况,即按要求的输送能力并考虑各台设备之间搭接转载运输时结构及尺寸上的要求,合理地确定每台带式输送机的形式及铺设长度。原则是设备投资及运转费用最少,即最经济同时也要便于管理。井下电机车运输选型设计,应考虑运输量、采煤方法,装煤点集中、贮煤量大和运距较长时,应选用较大吨位的机车,否则选用小吨位机车。另外还考虑运输人员、材料和线路维修等业务配备小吨位机车。本课程设计包括选型计算和绘图两部分,学生可按设计任务书中给定的原始数据进行计算。绘图部分,如提升机房布置图、机房布置形式及带式输送机装置图可参考相关手册选用,并结合调研情况进行相应的设计。设计及计算步骤力争完整、清晰、简洁,图纸绘制符合制图标准及相关要求。

对于液压传动课程设计,考虑学时及设计工作量,将典型液压系统的设计分解为总体设计和典型的液压元件的选型和设计。将学生分成几个小组,组内成员协作完成整个课程设计内容。其中液压缸是液压传动中的典型的应用最广泛的元件,因此每组内都要求有液压缸的设计计算和绘图。液压缸是液压传动的执行元件,它与主机及主机的工作结构有着直接的联系。不同的机型和工作机构对液压缸则有不同的工作要求。因此在设计液压缸之前,首先应了解主机的用途和工作条件、工作机构的结构特点、负载值、速度、行程大小和动作要求、液压系统所选定的工作压力和流量等作为设计原始依据的主要内容,这就要求学生在设计前充分到企业和生产实际中了解和分析总结。

五、课程设计改革实践效果

经过对我校机械工程学院两届学生进行课程设计改革试点,发现多数同学能够按照指导教师要求深入企业,详细调研,全面分析,确定出合理的设计方案。计算内容完整,图纸绘制规范。这期间,企业教师的指导起到了非常关键的作用,他们将设计经验无私地告诉学生,使学生少走了许多弯路。学生由循序渐进地完成一个系统设计,掌握了系统设计思路,大大提高学生综合设计能力。

参考文献:

[1]曹贺,孙月华,赵存友等. 机械设计专业创新训练体系的构建与实践[J].实验技术与管理,2011,7:171~173.

[2]刘波粒,刘泽军. 浅析本科生毕业设计(论文)质量滑坡的原因及其对策[J].中国高教研究,2007,7:89~90.

[3]教育部启动实施“卓越工程师教育培养计划” ――面向工业界、面向世界、面向未来,培养卓越工程师后备人才[J].中国大学教学,2010,7:4~5.

[4]吴雪峰,薛铜龙. 基于卓越工程师培养计划的“机械设计”课程设计改革[J]. 中国电力教育,2013,13:107~108.

[5]赵国刚.树立“三大”教育理念,改善应用型工科人才培养[J].中国高等教育,2006,23:18~19.

[6]赵国刚.突出大矿业特色,实现办学大作为[J].中国高等教育,2009,11:58~59.

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