面向卓越工程师数字化设计能力培养现状与对策研究

刘姣娣 许洪振 袁昌富

摘要：培养大学生的数字化设计能力是“卓越计划”试点高校目前急需研究解决的现实问题之一。本文通过针对面向卓越工程师的数字化设计能力培养现状，指出了高校面向卓越工程师数字化设计能力培养存在四个方面的主要问题，提出卓越工程师培养数字化设计能力培养的三个对策，以期为高校培养卓越工程师人才计划的顺利实施提供理论参考。

关键词：卓越工程师；数字化设计能力；培养；现状；对策

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）18-0215-02

高等院校培养卓越工程师的目标是解决高等工程教育人才培养的实践性和创新性问题，着力培养一批具有较强创造力和适应当今经济社会发展需要的工程技术人才。如何培养能够综合运用科学理论和现代技术手段，具有现代工程应用能力的工程技术人才，是工科院校尤其是卓越工程人才培养计划急需研究解决的现实问题。[1]通过对国内企业信息化和毕业生就业反馈的研究，大多数机械制造企业基本实现了三维数字化设计与制造。其中，中国的大中型企业和科研院所都实现了三维设计。机械工程技术人员普遍采用数字化设计技术完成工程设计，这已成为必然趋势。因此，转变教学观念，注重知识和时代的应用，已成为培养卓越工程师的要求。

一、卓越工程师数字化设计能力培养现状分析

数字化设计技术作为现代设计的核心技术应用在机械设计中，不仅为机械工程师提供了一个方便快捷的绘图工具，更重要的是在机械设计过程中，机械设计思维方式、交流与合作模式及机械工程师的作用，都会因为数字化设计的出现而发生变化[2]。目前，高校正处于培养卓越工程师的过程中。数字化设计能力培养现状中存在以下问题。

1.由于受到传统教育体制的影响，高校教育注重理论教学，只是简单地将设计软件添加到教学内容中或在原有课程体系中添加几章，形成几个独立、自成体系的数字化设计教学内容。数字化设计和机械设计能力培养在教学内容和教学体系中分离，学生实践机会少，动手能力差，创新意识薄弱，工程应用能力差。

2.目前，工科院校的师资队伍大多缺乏工程背景。现在大部分教师只是在学校从本科一直到博士毕业，从未深入企业生产，也没有在企业里实习或工作过，作为教师自身就缺乏工程实际经验，从而造成数字化设计软件的教学主要以软件使用重点，没有将科研项目、生产设计等实践内容加入在软件教学中，造成大学人才培养与卓越工程师培养要求的差距。

3.课程设计和毕业设计。一方面，学生层次有差异；另一方面，指导教师主要以校内教师为主，设计环节的实际收效不大，在大多数情况下属于一种“积木式”的技术拼凑和模仿，数字化创新设计内容较少。

4.工程教育的培养缺乏与企业的联系与合作。在工程教育中，实践环节薄弱，学生缺乏实践动手能力，这是目前制约我国工程人才培养与发展的重要因素[3]。而在欧美等发达国家，工程师的培养过程一般是通过学校与企业及相关行业来共同培养社会需要的工程师，高度重视工程技术人才的工程实践能力，人才培养和工程实践相结合，强化学生的工程实践能力，重视培养工程人才在工程实践过程中的工程实践、决策与协调沟通等综合能力。

二、卓越工程师数字化设计能力培养途径与对策

1.以卓越工程师的工程应用能力为培养目标，构建数字化设计能力培养体系。

2.通过数字化设计能力的培养，将大幅度提高机械工程专业本科生的综合设计水平和工程应用能力，为他们将来进入现代企业，从事创新设计、新产品开发等工作奠定坚实的基础。在明确数字化设计能力培养内涵和目标的前提下，应从师资、教学内容、教学模式与实践教学环节等方面，系统地开展数字化设计能力的培养。根据大学生的基础和教學条件等实际情况，统一部署、系统构建数字化设计能力培养体系。

3.数字化设计课程体系设置。培养体系建立后，首先要在教学计划中明确课程体系，明确教学任务，设置符合高校实际的课程体系。设置数字化设计课程体系，以机械CAD/CAM技术基础—机械零件三维造型（Proe/Solidworks等三维数字化软件）—现代设计应用软件（Ansys及应用、Matlab及应用、机械优化设计）—机械虚拟设计（UGNX工程软件）—机械系统设计仿真（Adams软件）为课程主线，优化设计课程教学大纲和教学内容，主要包括数字设计基础、数字设计理念、设计流程与特点、数字设计工具应用和数字设计实践训练等类型的课程内容。同时，还要探寻数字化设计与传统设计教学内容之间以及与其他数字化设计课程之间的有机联系。例如，在测绘实践和机械设计过程中，改变以往平面装配图的绘制方式，采用三维设计技术，以较快的速度建立零件的三维模型，然后进行虚拟装配，同时输出二维图。

4.数字化设计实践平台建设。以现有的数字化设计软件学习为基础，开拓新的学生创新设计实践平台[4]；完善院内设计室、造型室等实验室建设和运作管理，研究适合高校实际情况的以研究生教育促进本科生参与的科技创新活动新模式，提供更多的科技创新活动参与方式，与生产实际相结合，企业参与学生的培养过程，学生参与企业生产和产品研发设计，培养学生的数字化设计能力和工程应用能力。如课外科技活动、创新设计，让学生参与到教师的科研项目中。从学科的主题和创造性出发，充分发挥学生的空间想象力，充分发挥三维设计手法和专业知识。三维设计的融入不仅拓宽了学生选题的广度和深度，而且为学生根据自己的择业去向提供了学习和训练的机会。

三、结论

明确工程能力培养在“卓越计划”中的地位与作用，以“理论结合实际”的原则培养学生的数字化设计能力与工程应用能力。

1.以数字化设计实践平台建设、科技创新活动为基础，改革现有数字化软件教学与学生参与科技项目管理体制与运行机制，研究与之相适应的数字化设计教学和工程应用能力培养队伍建设。

2.以数字化设计能力培养为主线的教学培养方案规划。

3.通过数字化实践教学平台，以多种形式的校企合作实践，采取产学研一体的方式，使教育方式从以往的校企合作转变为校企合一，改变以前产学研脱节的现象。

参考文献：

[1]刘建强.德国应用科学大学模式对实施“卓越工程师培养计划”的启示[J].中国高教研究，2010，（6）：50-52.

[2]张安富，刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究，2010，（4）：56-59.

[3]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J].高等工程教育研究，2011，（4）：10-17.

[4]彭广威.以数字化创新设计能力培养为目标的《Pro/E机械建模》课程改革与实践[J].模具制造，2014，14（11）：94-96.