中原工学院机电综合课程设计教学实践探索与建议

周高峰

[摘要]从当前机电工程专业毕业生就业难和企业难以聘任到合适毕业生的现状出发，以中原工学院机电综合课程设计课程为切入点，分析了中原工学院机电综合课程设计存在的问题，如部分选题脱离工程实际状况等，提出了六条建议，如形成跟踪检查机制、课程设计课题库等，探索了教学内容和教学方法。机电综合课程设计的教学探索实践结果表明，所提出的六条可行性建议能够培养学生的机电工程设计创新精神，提高其工程设计能力，克服机电综合课程设计课程现存的问题，有利于改善机电工程毕业生就业难的现状。

[关键词]机电综合课程设计；人才培养；核心课程；教学探索

[中图分类号]G642.4 [文献标识码]A [文章编号]

1005-4634（2016）04-0070-05

0 引言

机械工程是我国各大理工科高等教育机构中一级主要专业之一，也是中原工学院的主要工程类专业。随着我国社会主义市场经济的发展，企业不断地提高了对机械工程应聘人才的专业要求，同时机械工程人才的需求量也不断地攀升。然而很多机械工程专业的毕业生在毕业之后却很少从事与机械工程相关的工程工作，这造成了极大的人才浪费和严重的就业不合理现象。造成这种现象的原因，除了毕业生个人意愿之外，其主要原因之一是很多机械工程专业毕业生专业设计能力不足，难以胜任企业的机械工程类专业技术工作，从而导致了企业难以聘任到合适的机械工程人才，出现了毕业生不断跳槽的怪现象，中原工学院机电工程专业的毕业生现状也如此。而机电综合课程设计是提高学生工程设计能力的重要環节，因此从中原工学院机电工程专业毕业生现状出发，有必要研究利用机电综合课程设计课程如何才能培养和提高学生机电工程设计能力和工程创新意识的问题。

机械类专业课程设计是机械工程类专业的重要实践教学环节，强调工程性、定性综合分析、定量计算和工程绘图，可以说专业课程设计是理论联系实际的桥梁；相对于课堂教学，它具有直观性、实践性、综合性、探索性、启发性的特点。作为机械工程类专业中的二级专业——机械电子工程专业，该专业除了机械工程类的常规训练外还强调机电结合、器件焊接与制作、软件编程、设备装配与调试等内容，主要培养学生综合运用机械、电气、电子、液压、控制、信息与成型等多学科基础知识解决工程实际问题的综合工程实践和创新能力，使学生熟知实际机电工程中的设计规范、设计流程、设计要求与注意事项，并且使之形成正确的机电工程设计观和良好的机电工程设计习惯。机电综合课程设计对于学生综合运用专业知识、培养工程创新精神、提高工程设计能力的基本素质都具有基础性的作用，是提高机械电子工程专业综合实践教学水平、学生工程设计能力的关键环节，也是增强他们工程创新意识的有效途径。

在机电综合课程设计的教学实践过程中，大多数学生虽然具有良好的专业基础知识和基本技术技能，但是仍有一部分学生的工程设计能力和工程创新意识较弱，不能自主地探索给定的机电工程课题，甚至有些学生根本就没有完成机电课题的思路及其具体实现办法，也不知道通过什么办法和途径实现。针对当前企业难以聘请到合适的机电人才、毕业生难就业以及毕业后不断跳槽的现状，并结合作者在教学过程中所发现的问题，从机电综合课程设计人手有必要分析存在的问题，找出解决问题的办法，结合作者的教学实践和体会给出教学建议；从而达到提高机电人才培养质量的目的以及确定可行有效的教学方法或建议。

1 当前机电综合课程设计存在的问题

机电综合课程设计的核心内容就是综合运用所学过的机、电、液等专业基础知识设计机电系统，该课程注重培养学生的基本工程设计能力和工程创新意识。课程课题可侧重于机械、电气、电子、液压、检测、控制与制造等方面，但必须是机电结合。一般而言，机电综合课程设计课题中所要求的功能，应该已被人们成功地实现和应用，所涉及的基本原理应该是比较成熟的，所涉及的机电设备或机构在市场上都能看得到或买得到，所涉及的专业知识都应该在机电工程专业课程中得到了学习和训练。

虽然当前中原工学院机电综合课程设计的教学工作相对于早期状况已取得长足的进步，但依据作者对机电综合课程设计课程的教学体会和观察，发现仍然存在着如下问题。

1）部分课题难度太大，不利于培养本科生的工程设计能力和工程创新意识。当前，学校机电综合课程设计的课题库主要是由教研室指导老师依据个人的想法、所闻所见而提出，并长期累积而形成的；但是由于一些老师一直呆在高校，没有从事过实际的机电工程设计工作，仅凭空想象、主观臆测地虚拟一些课题，必会将一些难度较大的课题布置给学生。一些课题难度太大，学生还没有形成正确的工程设计逻辑，无从下手，从而丧失对机电工程设计的信心，不利于工程设计能力和工程创新意识的培养。

2）一些选题脱离机电工程实际状况，仅为课程设计而设计。由于一些教师长期呆在高校，思想因循守旧，有时主观臆测，不能实事求是，不能从实际教学条件和企业机电工程的实际状况出发、与时俱进，容易导致课题脱离实际。同时，一些指导老师为了获得工作量而应付设计，不仔细考虑所给课题是否符合机电工程设计的课程要求。同时，也有一些学生由于机电专业基础知识较差而没有能力完成课题，只能应付课程设计。

3）机电综合课程设计的指导方法过于单一，不能从实际状况出发、随机应变。在机电综合课程设计中，不同课题的侧重点也是不同的，因此指导方法和手段也应有所不同。例如，侧重于机械工程设计的课题应该以机械设计为主，指导方法应严格按照机械设计的指导方法进行，侧重于电子器件的课题应以电子电路设计与制作为主，其指导方法应该按照电路设计和器件制作的指导方法进行。由于中原工学院的机械电子工程专业是在机械设计、机械制造及其自动化专业的基础上建立起来的，过度强调了指导方法的一致性、机械在机电综合课程设计中的主导地位、机械机构设计的工程设计方法，而不能依据课题的主要内容灵活调整机电工程设计方法。

4）选题内容严重侧重于机械设计与机械制造，电的部分仅仅只是摆设而已。由于中原工学院的机械电子工程专业是由机械设计、机械制造及其自动化专业发展而来的，机电综合课程设计的教学内容和教学模式往往被要求严格按照机械设计制造及其自动化专业模式进行，电的部分仅仅是可有可无的点缀，僵化的教学方法使学生逐渐失去了对机电综合课程设计训练的兴趣，学校培养出的机电工程毕业生难以胜任企业所分配给的机电工程工作。

5）只强调内容创新，不强调机电工程创新意识。机电综合课程设计的核心内容是让学生综合运用所学过的机电工程专业基础知识，初步设计机电系统或者完成机电工程中的设计任务，主要培养学生机电工程设计能力和工程设计创新意识，并不是让学生进行内容创新，因为对于初学者而言，大部分学生还没有形成正确的工程设计逻辑，更没有能力进行内容创新。教师针对不同的课题，结合学生的专业基础状况及其兴趣点，引导学生进行工程设计方法创新并培养其主动学习的工程习惯和工程创新意识，教授学生正确的机电工程设计方法并使之形成正确的工程设计逻辑，这才是学校机电综合课程设计课程所需要的教学效果，而不是要求学生进行内容创新。

6）缺乏向学生讲授正确工程设计观点与如何形成良好工程设计习惯的专业课程。学生更多地关注如何完成老师所给的课题，可能不太重视或者不太了解课题中所涉及到的性能指标要求、成本控制与工程设计技术文件的规范性。同时，一些老师也疏于讲授工程设计中所需的正确观点、工程设计逻辑和良好的工程设计习惯，使学生的设计工作与实际严重脱节，甚至出现了设计过程比较混乱的现象。

7）考核方式过于单一，不注重工程设计能力的考核，只注重设计任务的完成。機电综合课程设计的一般过程：收集资料、市场需求分析、明确课程设计课题、确定功能和性能指标、方案设计、技术参数计算与分析、绘制机电图纸、撰写报告、现场讲解与演示等。指导老师主要协助学生明确课程设计课题、及其功能和性能指标，同时做好辅导答疑工作，其他的工作均由学生自己安排。这样的教授方式使得机电工程设计进度难以控制，学生课题进展状况难以掌握，课程设计热情难以被激发。课程设计结束后，仅把学生的课程设计报告作为考核与评价对象，指导老师并不关注工程设计过程，更没有要求学生讲解图纸和现场演示制作器件。部分学生只是为了应付机电综合课程设计训练。学生的工程设计能力和工程创新意识没有得到很好的培养，有些人甚至根本就没有工程设计能力，毕业后容易从事与其专业毫无关系的工作。

同时，由于一些指导老师不从社会对人才的实际要求和人才培养质量的实际状况出发，闭目塞听、主观臆测，过于强调刚性规范操作，过度追求“高大上”，不允许学生对课题奇思妙想和深入探索；学校不允许指导老师结合实际状况临时调整课程设计的指导手段和方法，只能按照既定的机械设计与制造的教学模式、环节和注意事项进行“规范”操作，从而导致了机电综合课程设计的课程训练只是纸上谈兵，缺乏实际演练，更无创新可言，根本达不到机电综合课程设计的训练效果，也无助于机电工程专业学生的毕业就业。

2 机械电子工程综合课程设计教学探索与个人建议

针对上述问题，笔者在得到院领导的允许和支持情况下，与机电工程专业教研室的其他老师一起对机电综合课程设计专业课程的教学内容和教学方法进行了探索，具体如下。

2.1 教学探索

笔者从中原工学院机电学院的实际教学条件和状况出发，探索了机电综合课程设计专业课程的教学内容和教学方法，具体如下。

1）课题强调机电结合，突出专业特色，面向纺织机械行业。机械电子工程专业的显著特色就是“机电结合”，因此对于学生的机电综合课程设计课程，作者始终强调机电结合，但是可以有不同的侧重点。为了激发学生对机电综合课程设计课程的兴趣并培养学生的机电工程设计创新与探索精神，教师们紧扣“机械电子工程”主题不断调整、完善和丰富课程设计的选题内容和范围。同时，从教师已经参与或主持的实际工程项目中提取课题，重在突出课题的工程设计性而非学术研究性，适度地将先进的机电工程设计思想和技术引入课题之中，以便让学生了解机电工程技术的最新前沿动态。依据中原工学院的行业背景，作者在指导学生机电综合课程设计过程中强调课题应符合纺织机械行业的工程技术需求或者成熟机电工程技术应用的要求。

2）着眼常规纺织机电产品或其中的关键零部件，从实际的机电工程设计内容出发，凝练机电综合课程设计课题，不断充实和完善机电综合课程设计课题库。依据郑州及其周边纺织机械企业的技术需要、成熟技术和关键零部件，从实际机电工程设计出发，凝练机电综合课程设计课题，形成任务书。课题注重机电结合，主要涉及到了机械、液压、气动、电气、电子、测控与信息等知识要素。在工程设计层面上，不同课题有不同的侧重点，例如大孔径液压缸内部加工与密封，该课题侧重于机械制造工艺，主要按照机械制造的课程设计方法指导学生；丙烯酸类浆料浓度的调整与控制，该课题侧重测控，主要按照机电信号测试与控制的工程设计逻辑指导学生。同时，作者也调整和扩大了课题的来源与范围，强调课题的工程性而非学术研究性。

3）讲授了正确的工程设计观和工程设计逻辑，帮助学生形成良好的机电工程设计习惯。讲授了一般的工程设计过程，说明和强调了机电工程设计逻辑，给出了正确的机电工程设计观；同时举例并讲授了一些机电工程领域内技术专家们的工程设计过程、习惯和观点，帮助学生形成了良好的机电工程设计习惯，纠正了学生在机电工程设计中的不良做法，如不经思考便胡乱套用他人的工程设计过程。

4）调整、补充和规范机电工程设计环节和相关技术文件。在机电综合课程设计的原有教学内容和教学方法基础上，作者增添了方案答辩、过程检查追踪、过程答疑、实践操作与装配等环节，将原有的机电综合课程设计答辩内容调整为机电工程设计逻辑与技术规范陈述、技术文件格式检查、课题内容陈述、功能演示与讲解、现场答辩、课程结业考核与学生工程设计交流等内容。同时，给出了机电综合课程设计技术文件模板，规范了技术文件写作，强调了机电工程设计的逻辑性。从学生的角度出发细化了机电综合课程设计的整个工作过程，具体细分为设计课题（任务）宣读、讲解、答疑、调研、资料收集、思路确定、方案设计、方案选择、总体设计、详细设计、整理撰写技术文件，提交技术文件，整个机电课程设计工作流程如图1所示。

针对不同侧重点的课题，作者规范且细化了设计程序，例如以制造工艺或者电子器件为主的课题，添加了工艺设计、零件制造、部件装配、电子元器件焊接与器件调试等环节；对以信号检测为主的课题，添加了元器件采购、电子元器件焊接、软件编程、现场调试和信号检测等环节。

由于在校学生没有接触过实际的机电工程项目，也缺乏机电工程设计的实际概念和体验。作者讲解了每个课题的工程背景、应用场合及其所需的知识要素，同时回答了学生对任务书中的相关疑问，强调了机电工程设计观点和逻辑。

在学生完成课题过程中，作者经常给学生答疑解惑，并给学生提供出可供选择的解决思路、方法或建议，因为一些学生在设计过程中可能会遇到一些无法解决的问题，或者有了新的想法需要与老师讨论。作者也积极鼓励学生利用图书馆、工程设计学习网站、工程设计交流社区和工程师讨论会等途径查找相关资料，其目的是培养学生运用现代化的工程设计工具、学习交流工具解决工程设计问题的能力。集中向学生讲授正确的工程设计观点，积极引导学生形成良好的工程设计习惯和工程设计操作规范，鼓励学生与自己熟知的企业工程设计人员交流机电工程设计体会，培养学生的工程设计素养和创新精神。由于一些学生没有形成良好的学习工作习惯或者知识基础较差，因此作者也对其进行了跟踪检查和随时指导，并形成了跟踪检查制度。

5）以培养学生的机电工程设计能力和工程创新意识为目标，注重设计成效，强调检查。作者始终以培养学生的机电工程设计能力和工程创新意识为目标，不断跟踪学生的机电综合课程设计过程，不定期检查学生的设计进度，随时解答学生的设计疑问。当学生完成课程设计任务时，笔者等指导老师与学生交流他们所形成的机电工程设计观点，纠正学生不正确的工程设计逻辑，检查机电工程设计效果；最后，分析和讲评部分学生的课程设计内容，从正反两个方面向学生强调工程创新意识、机电工程设计逻辑和技术规范。

上述做法有力地改变了学校机电综合课程设计的教学现状，激发了机电工程专业学生对机电综合课程设计的兴趣，培养了学生的机电工程设计创新精神，规范了学生的机电工程设计过程，提高了学生的机电工程设计能力，培养出的毕业生受到了国内纺织类机电企业和其他机电类企业的青睐。

2.2 个人建议

根据作者及其他指导老师的教学探索和体会，作者现提出以下建议，供兄弟院校同行参考。

1）不断调整机电专业课程体系，突出专业核心课程，满足机电工程设计需要和要求。在确定机械电子工程专业培养目标之后，明确给定目标所需的教学内容、知识结构和能力要求。由于科学技术不断地进步，机电专业课程体系需要紧扣“机械电子工程”主题进行调整，补充、完善教学内容和知识结构，创新教学方法，尽可能地与时俱进，尤其是要不断调整和突出专业核心课程，尽可能地满足当前机电工程设计的实际需要。

2）以课程培养成效为根本，明确机电综合课程设计的课程作用、目标、选题范畴与总体要求。由于我国经济的不断发展，机电工程设计内容和要求也在随之不断变化，因此机电综合课程设计的专业课程作用、目标和课题内容也要不断变化，紧跟时代。这就需要机电工程专业的指导老师根据实际状况不断明确和调整机电工程设计课题内容范畴，划定课题来源范围，以确保培养出的机械电子工程专业毕业生符合国家对机电工程毕业生所在高校的行业定位。同时，指导老师也需要以课程培养成效为根本，明确课题内容、设计过程的总体要求，并对指导老师本身提出总体要求，规范机电工程设计过程。

3）不断更新和丰富符合实际机电工程设计状况的课题，形成机电综合课程设计选题库。注重吸收最新机电工程技术与思想，更新选题，依据高校所面向的行业现状调整已有课题和不断凝练新课题，形成机电综合课程设计选题库，不断充实选题库中的课题数目、种类，注重机电工程设计选题的技术应用，调整指导教师的教学内容与教学方法，扩大选题范围，激发学生机电工程设计兴趣。

4）向学生讲授机电工程设计观，给出工程设计逻辑，幫助学生形成良好的设计习惯。指导老师需要深入机电类企业，不断了解我国机电工程领域中的实际工程设计过程、观念和对一般工程技术人员的要求，参与企业机电工程研发，同时以机电工程领域内著名的技术专家为研究对象，总结他们关于机电工程设计的观点和良好的工程设计习惯，结合个人的体会和实际工程设计经验，向学生讲授机电工程设计观、工程设计逻辑、工程设计习惯及注意事项，培养学生的创新精神。

5）明确选题关键环节，并形成跟踪检查措施。根据机电综合课程设计的整个过程，明确总体上的关键环节及其不同侧重点处的关键细节，同时确定不同课题的相关关键环节，提醒学生注意事项。为了确保总体进度，指导教师需要衡量学生的总体选题难度，提出并形成符合学生实际状况的跟踪检查措施，整体把控学生机电工程设计的工作安排，促使学生聚焦工程设计训练，重点检查和帮助进度较慢或者工程设计吃力的学生。

6）形成既重视机电综合课程设计的过程又重视机电综合课程设计结果的考核。过程是结果的基础，结果是过程发展的产物，因此培养学生的机电工程设计能力要重视工程设计过程，也要重视工程设计效果，形成比较客观并符合实际状况的考核内容，达到提高机电综合课程设计教学质量的目的。对于考核方式，指导教师需要根据学生的出勤情况、设计过程与进展、现场答辩情况、操作演示（依课题而定）、技术文件、学生自评与互评等情况，给出结论如严重不合格、不太合格和合格等，同时提出修改意见和建议。

3 结束语

“强化基础、突出实践、重在素质、面向创新”是国家面向本科生人才培养的指导方针。作者从中原工学院所提供的实际教学条件出发，积极探索了机电综合课程设计专业课程的教学内容和教学方法，初步形成了机电综合课程设计的选题库，调整、补充和细化了该专业课程的相关环节，向学生讲授了机电工程设计观点与工程设计逻辑，培养了学生的工程设计能力，取得了良好的显著效果。依据作者对教学内容和教学方法的探索，提出了上述6条个人建议。

笔者认为，机电综合课程设计的专业课程重在培养大学生的机电工程设计能力和工程创新精神，而非强迫学生进行内容创新。同时，指导老师需要亲自从事一些机电工程设计工作，从实际出发摆脱虚拟课题的做法，避免设计工作与实际工程状况严重脱节的状况出现，并向机电工程专业本科生强调机电工程性设计的重要性，而非学术研究。