以学科竞赛推动应用型机械工程人才的培养

彭晓君,阮铭业,邓洪超,董克权

（肇庆学院 机械与汽车工程学院，广东 肇庆 526061）

作为地方高等院校，应紧密结合地方经济发展的需求，以培养服务地方经济的人才作为教学改革的方向和目标.近年来，通过对肇庆当地企业的走访和调研得知，企业希望机械类专业的毕业生能具备更强的专业应用能力及工程实践能力.本文中，笔者讨论了如何在机械类专业中开展分阶段的学科竞赛，以此推动实践教学改革的进行，为地方企业培养符合应用型人才需求的毕业生.

1 地方院校应用型人才培养模式转变的背景

长期以来，我国高校对本科生的培养目标定位于研究型人才的层次.随着国内经济的发展，社会各界对人才需求的层次发生了变化，特别是企业界，希望有更多具备科学理论水平同时又具备实践应用能力的人才，参与到社会的大生产中.

根据社会对人才需求的转变，2015年10月21日，国家教育部、国家发展改革委员会及财政部联合发布《引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》，明确了地方院校在应用型人才培养转变中的重要作用，给出了相应的指导思想和基本思路，并具体地提出了转型发展的主要任务.由此可见，地方院校人才培养向应用型转变，既是社会发展的要求，也是国家赋予的使命.

应用型人才的培养，不能只是简单地进行课程调整，而是应该以社会经济发展需求为依托，尤其需要结合地方经济发展的特点，努力建立理论教学与实践教学进一步融合的教学体系.《高等教育法》明确规定：“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”［1］.地方院校通常兼具为地方经济建设培养人才的职能任务，因此，在应用型人才培养转型过程中，应该走在最前面.肇庆学院长期以来为肇庆地区培养了大批各行各业的经济建设人才，为了达到教育部所提出“全面提高学校服务区域经济社会发展和创新驱动发展的能力”之指导思想目标[2]，肇庆学院以实践教学改革为途径，积极调整各专业的培养方案，力求将应用型人才培养转型体现在常规的教学任务中.

2 机械类专业实践教学改革的特点

在机械类专业教学中，大多设置了丰富的实践环节，除了专业课程会开出相应的实验课外，还开设了测绘、机械原理课程设计、机械设计课程设计、生产实习等一系列独立实践课程.然而，通过对学生专业技能的掌握情况进行分析，发现多数机械类专业学生的工程综合能力比较薄弱，解决实际问题的能力没有得到真正提高.究其原因，主要是由于机械类专业的实践环节指导体系非常细致，执行过程按部就班，学生的主观能动性无法得到充分发挥.全国高校机械类专业实践环节的内容几乎一致，而且实践任务、实践手段都比较陈旧落后，与时代发展要求相脱节.我们需要设计能符合工程发展需要的题目，减少各种约束，为学生提供更加开放的实践条件，鼓励学生从事更接近生活、生产的实践活动，这是现阶段机械类专业实践教学改革所能采取的主要手段.

实践教学与实验课、实习课有密切的联系，但是不能认为实验课、实习课就是实践教学的全部内容.通过对多年实践教学指导经验的总结，笔者认为机械类专业实践教学改革应该具备连贯性、进阶性、时代性、社会性、开放性等特点：

1）具有连贯性.贯穿整个专业学习过程的实践教学改革，可以在不同阶段为学生提供实践机会.机械专业的教学内容，更多地来自实践经验的总结.能够为不同学习阶段的学生提供实践机会，可以帮助学生不断自我检验专业知识，从而使其保持浓厚的学习动力和兴趣.

2）具有进阶性.机械专业知识的学习是一个由浅入深的过程，因此，实践教学的内容应该能体现工程实践不同阶段的难度要求.学生的创造能力也能在这种进阶的实践中得以体现并提高.

3）具有时代性.从20世纪90年代开始，机械行业的设计工具、制造设备得到了高速发展.迄今为止，参数化设计工具、数字化设备已经广泛应用到了机械行业，而且随着工业4.0的提出，机械行业的发展将会进入一个更快的发展阶段.机械类专业的教学改革，应尽可能建立在上述先进技术的实践手段上，这样学生所掌握的技能才会是先进的.

4）具有社会性.实践教学的内容，应建立在社会生活和生产要求基础上.脱离了社会需要，盲目从事过于超前的实践活动，对于应用型人才培养是弊大于利的.

5）具有开放性.实践教学以学生实践专业知识为目标，但是不该约束学生使用的专业技术工具.我们要为学生营造开放实践环境，允许学生自主选择实践方法，这样可以有效提高学生的实践兴趣及主观能动性.

3 学科竞赛在机械类专业实践教学中的重要性

所谓学科竞赛，是建立在学科专业知识基础上，发挥学生的主观能动性，以提高实其践能力为主要目的，创造性地完成任务的专业竞赛.我们可以通过短期的竞赛目标刺激学生，让学生在完成竞赛任务的过程中不断地发现问题，并尝试综合利用专业知识解决问题，从而使其实践能力得到锻炼.

近年来，学科竞赛在机械类专业实践教学过程中，起到越来越重要的作用.2004年开始，经教育部高等教育司批准，教育部高等学校机械学科教学指导委员会每2年主办一届“全国大学生机械创新设计大赛”.大赛的目的在于提高学生的综合设计能力与协作精神；加强学生动手能力的培养和工程实践的训练，提高学生针对实际需求进行机械创新、设计、制作的实践工作能力，吸引、鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才脱颖而出创造条件[3].作为机械类专业的全国性学科竞赛，这一赛事多年来吸引了各高校机械专业学生的积极参与，也吸引到了国内外企业的关注.竞赛现已成为展现我国机械类学生综合实践能力的舞台.各省、各高校为了充分发挥大赛的作用，为学生提供连续性的实践平台，每年都会举办相应的机械学科创新竞赛.从近年来的竞赛成果看，学生作品的水平不断提高，结构性、工艺性更为合理.此外，竞赛受到的社会关注度也不断提升，不少技术成果在竞赛过程中就被企业相中并购买[4].

4 建立多阶段的学科竞赛体制

分阶段的学科竞赛，可以为不同年级层次建立短期和长期的学习目标，对学生的专业学习有良好的促进作用.中、低年级的学生通过初级竞赛巩固专业基础，提高了专业技能，同时还会对高年级的题目进行学习、理解，更加明确专业学习的方向及目标.高年级学生经过中、低年级的基础训练及实践，专业实践能力得到了系统提高.学生面对工程问题时，会从专业的角度进行考虑，优化方案并通过实施检验方案的科学性.

肇庆学院为了能更有效地推动机械类专业实践教学改革的进行，每年分阶段开展机械学科竞赛，根据高、中、低年级学生的不同专业水平，设置不同的竞赛任务，力求做到最大范围的激励.分阶段机械学科竞赛的目的及具体内容详见表1.

表1 分阶段机械学科竞赛的目的及具体内容

4.1 专业基础技能应用竞赛

专业基础技能的训练以基本的机械认知为目的，旨在让学生通过对新的机械设计手段的学习和实际操作，掌握先进的参数化设计方法.

在课堂学习中，低年级学生除了工程制图能力得到了系统训练外，其他的专业知识还较为薄弱，对机械产品的认识还停留在感性认识阶段.以机械产品的测绘作为竞赛内容，可以为机械类低年级学生提供实践机会，既锻炼了其工程制图及零件测绘能力，还让他们有机会接触典型的机械零部件产品，对这些产品的结构、原理、功能等形成初步的认识.在竞赛项目设置上，分为工程制图及三维制图2方面.工程制图要求学生严格按照国家标准，对指定的机械零件、部件产品进行精确测绘，目的是通过实践提高学生的工程制图能力以及对相关国家标准的使用能力与零件的测绘能力.三维制图则要求学生使用参数化工程软件，完成更为复杂的部件或整机模型构建，目的在于通过实践提高学生的建模能力及对机械结构的分析能力.学生在参加竞赛过程中，需要综合应用工程图学、工程软件应用、逆向工程等课程的专业基础知识，熟练掌握并应用国家相关的制图标准与规范，这些可以为今后的机械课程学习奠定扎实的技能基础.

4.2 专业技能应用竞赛

专业技能应用训练是对前一阶段基础技能的提高，实践内容主要是典型的机械产品结构，要求学生能初步掌握其分析设计方法.中年级学生已经较为系统地学习了专业基础课程，在工程力学、机械原理等主干课程的支撑下，已经具备了分析及设计机械结构的能力.在竞赛项目设置上，根据工程实践的具体案例，为中年级学生设置了原理性机构的设计任务.对学生的要求是根据任务设计机构，并通过参数化设计软件对机构进行运动分析与动力分析，并进行优化设计.学生通过参加竞赛，掌握了典型的机械机构原理，并学会了应用其解决工程问题；同时，还掌握了工程软件的参数化设计技巧，能结合工程力学知识优化机构设计.

4.3 专业综合技能提高应用竞赛

提升专业综合技能的训练，是在之前实践能力基础上的综合应用及提高.这个阶段的任务，是让学生综合掌握具有时代特性的机械设计工具及制造装备，培养其具备工程实践要求的能力.

高年级学生已经具备相当的专业理论知识，并对学科知识结构有了一定程度的系统化认知，具备了解决工程问题的理论基础，他们缺乏的只是具体产品的设计实践.我们组织的竞赛参照国家及省级大学生机械创新设计大赛题目，结合企业的产品要求，设置出具有工程实践价值的机械设计题目.由于题目已经与工程实践接轨，对专业知识的应用及拓展要求较高，所以需要配备必要的指导老师.

在竞赛中，学生可根据题目的要求发挥主观能动性，根据自身的专业知识自主选择设计方案.评委组先对初步设计方案的可行性与设计价值进行评估，并提出修改建议；之后学生完成第2次设计，并对设计结果进行分析、优化，再向评委组提交具体方案.这个阶段的竞赛，以专业知识的综合应用及专业技能的综合实践锻炼为目的，因此要求学生在作品的设计、制造等过程中，参照工程实践的规范执行.具体实施过程如图1所示.

图1 参照工程实践规范的作品设计、制造过程

5 分阶段学科竞赛对培养方案的影响

为了将分阶段的学科竞赛与教学体系有效结合起来，肇庆学院对“机械设计制造及其自动化”专业的教学计划进行了调整，每学期增设了实践课程，扩充了实践教学的内容.实践课程的设置，有效地融合了每个阶段的专业课程，并为学科竞赛的开展提供了平台.

表2 机械设计制造及其自动化专业实践环节的设置

6 总结及展望

通过对机械类专业开展分阶段的学科竞赛，分阶段地实践专业理论知识，促使学生的工程实践能力在不同学习阶段都得到锻炼，有效地推动了实践教学改革的进行.通过对地方用人单位的走访，了解到参加过学科竞赛实践的学生，不但专业知识、专业技能领先于其他学生，而且具备更好的适应能力、学习能力及沟通能力，深受用人单位的欢迎.为了保证培养的机械工程应用型人才能更好地符合地方经济发展的要求，需要对地方企业进行更深入的调研，努力完善培养方案，进一步调整课程配置，不断优化实践教学环节.