机械类专业卓越工程师培养体系的研究与实践

崔岩+高菲+王德伦

摘 要：卓越工程师教育培养计划的实施是高等工程教育改革的重要举措。文章以大连理工大学为例，从构建案例教学内容新体系、修订教材与创设卓越班等三个方面，提出了机械类专业卓越工程师培养体系的实现路径。

关键词：卓越工程师；机械类专业；培养体系

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2015）11-0068-02

“卓越计划”是贯彻落实《国家中长期人才发展规划纲要》的重大改革项目。培养卓越工程师后备人才，要求着力解决高等工程教育中的实践性和创新性问题[1]。机械工程学科是一门应用基础学科，它和生产实际、国民经济的发展有密切和直接的联系。大连理工大学已于2011年成为国家第一批实行卓越计划的高校，率先实施卓越工程师培养计划，以卓越工程师教育为契机，构建工程特色鲜明的机械类卓越工程师培养方案和实施体系，真正提高学生的综合设计及创新能力。通过对国内外著名大学机械工程专业的调研，国外大学的机械工程专业，各个学校各有特色，注重学生自主学习能力和创新实践能力的培养，专业素质的培养更多地在企业培训中进行。国内著名大学的机械工程专业正在进行由过去苏联式培养模式向欧美式培养模式的转化，从注重过细的专业化人才培养向宽口径厚基础人才培养过渡，并且注重学生的工程意识和创新思维的培养。

在进一步参考国内外机械工程专业的培养目标、培养模式和教学方法的基础上，大连理工大学机械工程学院提出了“创新思维与工程意识并重”的工程教育理念，通过对机械类四门技术基础课程——“画法几何与制图”“机械原理”“机械设计”及“机械精度设计与检测技术”，在教学方法、教材以及校企联合培养上进行了大胆的改革尝试，使学生形成整体设计思维，开发学生的创新思维，建立工程意识。

一、构建面向工程的机械基础课程案例教学

内容新体系

机械专业系列基础课程主要包括“画法几何与制图”“机械原理”“机械设计”和“机械精度设计与检测技术”，通过这些课程，学生既学习了机械基础理论，同时也逐渐形成了研究解决机械工程技术问题的思维。因此，这几门课程在机械类课程体系中占有十分重要的地位。

在传统的教学方式中，这四门课程彼此割裂，各自有自己的教学目标，教学过程中以理论教学为主，穿插的实践教学只是理论教学的辅助手段。学生学会了每一门课，却无法在设计工作中形成整体的设计概念和思路，无法对这些知识进行整体的规划和灵活运用。

我们从工程整体和工程实践的角度出发，通过对这四门课程的教学内容、教学方法进行相互整合与综合调整，有意识地加强课程间的联系；同时，以工程案例为切入点，以整机构思为牵引，让学生在实际案例中系统地运用各门课程中学到的理论知识，并充分发挥学生自身的创造性。

“画法几何与制图”是本科生接触工程知识的基础和入门课程，经过近几年不断探索和教学实践，构建了以三维设计为主线，项目驱动与实验教学相结合的“画法几何与制图”教学新体系，为后续机械基础课程实施整机设计奠定理论及实践基础。

“画法几何与制图”教学的基本思想是把三维设计工具的应用作为实施素质教育的一个平台，在掌握投影理论和表达方法的同时，强化徒手绘图，强调掌握现代设计技能；在教学中注重结构设计的合理化、图纸表达的标准化，强调尺寸及技术要求标注的可测性及可加工性。

教学中采取项目驱动与工程实验相结合的教学方法，精心设计若干不同的工程项目，以3—4人小组形式完成一个装配图项目设计。内容涵盖零件图、装配图、标准件及常用件应用，标准知识运用，徒手绘图技能，三维设计软件在产品设计中的应用，强调CAD零件图、装配图相关实践。这种方式可以发挥学生主观能动性，加强知识点之间的集成和关联，既满足后续课程对图样表达的要求，又在项目设计、自主学习的过程中，培养学生创新的思维方式、严谨的工作作风、敬业精神和合作精神，为后续课程学习和现代设计技能的进一步提高奠定扎实的基础。

“机械原理”“机械设计”和“机械精度设计与检测技术”这三门课程是机械类专业本科生的技术基础主干课，在机械类系列课程体系中占有十分重要的地位。建立结合机械工程实际背景与问题，以机器整机设计为主线、以设计问题为牵引、以运动尺度设计与结构性能设计为支撑的面向工程机械案例的教学模式和教学体系，搭建这几门课程间的桥梁内容体系。机器整机设计全过程主要包括运动与尺度、结构与性能设计、精度设计与检测。

机器运动与尺度设计包括运动方案与尺度设计、运动与动力性能计算，具体体现为整机（机械系统）的运动方案设计（概念设计）、机构的尺度综合与运动动力分析，特点是突出机器的运动本质，强调运动方案构思与机构尺度设计，这是“机械原理”课程的内容。

“机械设计”课程的主要内容是机器结构与性能设计，它是在运动方案基础上完成结构、材料、润滑方案和强度与刚度技术性能设计等，具体体现为零件间的静态连接、动态连接及其通用零件选型、结构与性能设计计算，特点是突出零件间的连接结构方案与性能计算，多个零件组成整机，所有零部件的设计服从于机器整机设计，零件设计为了保证机器整机运动与性能。这样就有机地把“机械原理”和“机械设计”课程紧密联系在一起 [2]。

“机械精度设计与检测技术”包括机械精度设计及检测方法，具体体现为按相关国家标准选取零件间的公差与配合、几何公差及表面粗糙度，并根据要求运用合理的检测手段保证产品的质量。特点是突出机械产品质量保证的过程及检测方法。

机器运动尺度、结构性能的设计、精度设计需要相互融合和补充，构成机器整机设计的全过程。因此，融合了“机械原理”“机械设计”“机械精度设计与检测技术”的项目牵引教学能够通过对所学知识进行综合运用，以机器整机设计为目标，将机器运动与尺度设计、结构与性能设计、精度设计融合贯穿，形成相互衔接与支撑机器设计全过程的内容体系，以适应机械类人才培养的需要。

二、组织修订和编写符合卓越工程师培养要求和机械类人才培养要求的系列教材

通过立体化教材建设推广教学改革成果，将科研和教学成果应用于教材的修订和编写工作中，使之与教学内容、课程群建设相适应，编写一批适合卓越工程师培养体系的、有特色的面向21世纪课程教材和国家级规划教材。以现有的辽宁省精品课和国家级精品课为基础，扩大这些精品课程的辐射力，从而实现机械类人才培养模式的推广和示范作用。

2011年由机械工业出版社出版的《机械原理》依据机械原理课程内容体系，编者结合多年科研及与机械制造企业合作的经验，将科研成果和解决企业实际问题作为工程案例引入教材，每章内容和习题以机械工程中典型的实际问题为背景，并恰当引入生活中的机械原理问题，展开阐述课程的相关内容，引导学生掌握如何在工程实际中应用机械原理课程知识。教材适当增加新知识、新理论、新进展，反映机械原理相关学科的最新研究进展和成果，增强教材的时代感，提高教材的生命力，促使教和学的过程始终充满活力与引力，为开拓学生视野创造条件。

2011年6月及2013年7月分别由高等教育出版社出版了《画法几何学（第7版）》及《机械制图（第7版）》教材，它们是我国第一套高等学校机械类“画法几何及机械制图”课程全国统编教材。为适应卓越工程师培养的需求，教材编者对两套教材的第七版内容进行了大力度的优化和重组，积极体现出现代设计方法和绘图工具的发展。教材贯彻三维设计理念，利用计算机立体建模过程快速培养学生的空间思维能力。在加强知识的严密性、科学性的同时，还在按照认知规律组织教学、为学生提供自主学习环境方面进行了大胆的改革实践，并将教学改革的成功经验应用于教材修订，满足卓越工程师的培养要求。

三、创建卓越班，建立高校与企业联合培养人才的新机制

在教学改革和教材升级的基础上，创建了卓越工程师的培养载体——卓越工程师班，作为培养卓越工程师的创新基地和实验基地。

卓越班培养计划中，将大三学年中的生产实习由学校单向培养转变为校企共同培养，让学生带着项目和问题参加生产实习，把生产实习作为与迄今为止在校的理论学习和项目实践并列的重要教学环节。重点加强在企业中设计和制造实践的体验。同时，利用大三小学期，将原来大四开设的专业课程加以选择，专门为卓越班提前开设，强化生产实习的效果，调整课程教学和生产实习间的节奏，加强课程、实习、后续课程之间的联系。

卓越计划实施中的本科毕业设计是具有总结性的综合性训练过程，是一项学习、实践、探索和创新相结合的最重要的综合教学环节。学生在系统学习机械专业知识及各种训练的基础上，结合企业的工程实际问题，按照企业现场工程师解决工程问题的思路、程序与方法所进行的实践活动。在选题环节上，从企业的生产实际背景中凝练出适合本科生进行毕业设计的题目；同时实行学校和企业双导师指导，企业导师和校内指导教师密切合作，针对企业的工程实际问题，遵守企业现行的设计研究流程和工作程序，达到强化培养学生的工程能力和创新能力的目的[3]。

提高学生综合素质，增强学生工程实践和创新能力是我国高等教育“卓越工程师教育培养计划”的目标。以卓越工程师班和机械大类班为载体，通过改革机械基础课程教学内容和教学方法，加强新教材建设，改革实践教学，强化培养学生工程意识和实践创新能力，培养出一批社会发展急需的基础宽厚、潜质突出、素质优秀、视野开阔的优秀人才，形成办学特色鲜明和目标明确的专业基础课程建设体系。

参考文献：

[1]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）.

[2]马雅丽，高媛，董惠敏等.机械原理与机械设计课程的新

体系与教材建设[J].高等工程教育研究，2013，（S）.

[3]王殿龙，贾振元.卓越工程师教育培养计划企业阶段的

培养实践[J].教育教学论坛，2013，（6）.