機械設計制造及自動化專業人才培養模式的探索

隨著我國制造業的高速發展，先進制造技術正迅速取代傳統制造技術，如何提高機械設計制造及其自動化專業學生的實踐能力和創新能力，使他們能夠迅速適應機械工業的發展，是當前機械類人才培養中的重點。隨著面向工程教育的專業認證在國內外的普及，西安工程大學以專業認證為契機，對機械設計制造及其自動化專業培養模式進行了改革，以適應新時期社會對該專業的要求。
一、原有教學模式剖析
西安工程大學是一所以紡織服裝為辦學特色的普通高校。機械設計制造及其自動化專業前身為紡織機械專業，成立于1978 年，專業自成立以來，為我國機械行業培養了大批工程技術人才。隨著國內制造業的轉型升級，一些低端產業陸續轉移或淘汰，作為勞動密集的紡織行業整體陷入低迷，學校生源數量質量都有一定的滑坡，該專業也受到一定的影響，不少困難制約著專業的發展，具體體現在以下幾方面：
（一）專業特色不鮮明
紡織機械具有鮮明的行業特色，但是紡織行業產能過剩，過度市場競爭導致企業經濟效益低下，教師難以拿到企業科研項目，圍繞紡織機械開展的科研工作難以獲得顯著的成績，致使具有紡織機械背景的高學歷人才不斷減少，學生就業到紡織機械行業的人數。近十余年，經過多次培養方案的調整，該校目前本科機械類教學僅開設紡織機械概論一門特色課程，也只是為了保留特色而開設相應課程，沒有真正起到特色專業培養的作用。
（二）課程設置脫節
培養方案中課程體系陳舊，因人設課，專業課學時多，總學時過多，部分課程教學內容重疊。理論教學與實踐教學比例不合理，一些課程只注重基本理論的學習，忽視了實踐環節。教材更新過慢，有些課程很少涉及學科發展前沿的東西，教材內容缺乏時代性，新穎性，比如單片機原理及應用仍采用傳統教材，講授早已過時的8031 單片機，再比如紡織機械概論，講授的都是上世紀70 年代的設備工藝，這些課程對學生走上工作崗位后的能力幫助很低。一些實踐課程，由于各種原因而只對學生進行參觀演示，缺少動手操作的機會，這些與專業認證要求出入較大。也導致學生雖然滿腹經綸，卻動手實踐能力較差。
（三）專業急需人才缺乏
目前新進教師都具有重點高校博士學歷，在入職后都能夠完成基本教學任務，但是具有高水平科研和高度敬業的教師很少，尤其是懂紡織機械的青年博士更是稀缺，引進的人才學術研究寬泛，不能有效形成團隊。
二、修訂本科培養方案，保證可持續的人才培養
鑒于此，利用專業認證申報契機，對機械設計制造及其自動化專業進行改革，使該專業既能符合認證標準，同時又辦出行業特色。我們首先確定了本專業本科教學重點培養方向，通過建立機械類公共平臺課，分方向專業選修課，依靠實踐環節的支撐，完善教學體系，突出紡織機械辦學特色，結合當前機械制造業的發展需要，培養紡織機械設計、先進制造、機械電子方面的應用技術人才。
（一） 做好頂層設計，確定培養目標
依據專業認證標準，控制學時與學分數。該校機械設計制造及其自動化專業名稱做過如下更名： 紡織機械→機械工程及自動化→機械工程→機械設計制造及其自動化。依據專業認證要求，結合專業的辦學歷史、技術基礎和辦學定位，確定本專業的培養目標有以下4 個方面：
1． 以紡織機械及裝備為特色，培養能夠研究和解決復雜工程問題的專業技術人才。
2． 能夠有效從事工程項目管理、生產運行管理等工作。
3． 具有工程職業道德、人文社會科學素養、團隊意識、有效地表達與溝通等綜合素質。
4． 能夠自主學習，具有創新和終身學習意識。
（二）依據認證標準，修訂人才培養方案
根據應用型人才培養方案需求，對原有的課程結構和教學體系進行整合優化，刪除與專業畢業要求和培養目標關聯性不大的課程，增設符合行業發展需求、對專業培養需求支撐度高的課程。原有培養方案總學時較大，理論課時多，實驗與實踐環節薄弱，不符合專業認證標準。新的培養方案總體規劃總學分控制在185 學分以內，總學時2400左右。其中，理論教學學分不超過140 學分；主要實踐性教學環節學分占總學分的比例不少于總學分的25%。學生必須在第二課堂中完成至少8 學分。具體學分分配見表1。

表1 課程結構體系及學時學分構成表
（三）重構課程體系
根據培養方案的學分構成，按照“厚基礎、寬口徑”的培養精神，通識教育81 學分，學科基礎教育38 學分，專業教育25 學分。通識教育平臺主要是培養和提高學生的政治修養、思想品德修養、人文素質和法制觀念，增強學生的愛國熱情、事業心和責任感；學科基礎課平臺包括學科基礎平臺課和專業基礎課，主要有畫法幾何及機械制圖、電工學、理論力學、材料力學、機械原理、機械設計等課程，主要培養學生具備機械專業的*基礎知識；專業教育是重構課程體系的難點，按照學科名稱涉及機械設計、機械制造及機電控制三個目標，要在本科階段全面培養具有設計制造及其自動化的課程將嚴重超學時。因此，在該平臺上構建專業核心課和分方向專業選修課兩個模塊，專業核心課選擇三個目標方向的特點的課程，主要有現代設計方法、機械制造工藝學、單片機原理及應用和液壓傳動及控制技術4 門主干課程。分方向專業選修課分為紡織機械設計方向、機械制造方向和機電控制方向。分方向模塊選修課見表2。在紡織機械設計方向加深了與紡織相關的專業課程內容與數量。

表2 分方向專業選修課
（四）規范校外實踐環節
按照機械類應用型本科學生的培養目標及方案，優化整合機械類各專業的生產實習、畢業實習和企業訓練基地實踐、實習等實踐教學環節。生產實習注重學生對機械加工全過程認識。學生的生產實習都安排在一家具有代表性的大型機械加工企業，學習了解典型零件的設計生產過程，增強學生機械產品認識。畢業實習注重擴大學生對不同類型的機械企業的認識，擴大學生的視野，要求選擇5~10 家不同類型的大中型企業參觀。在實習過程中鼓勵學生發現和解決實際生活中產生的各類問題。學生在實習結束后需要提交專業實習報告，從而使校外實習對學生能力培養落在實處。
（五）建立CDIO 實驗平臺，提升實驗效果積極引入CDIO 工程教學大綱理念，強調學生自主式、開放式、協作式、探究式為主的實踐學習方式，促進學生個性化和創新能力的培養。實踐平臺實施項目式教學，即以實踐項目為中心，突出產學研結合和學生主動實踐兩個特點，組成項目實施團隊。在實踐項目實施過程中教師僅負責項目咨詢、技術支持、過程監控，即不參與或少參與學
主題項目的實施工作，實踐項目結果評定由教師和項目實施團隊共同完成。這種模式目前我校已在機械綜合實驗中開展，該實驗設置在第六學期末的一周時間，項目主要由學生自主選題、專家論證、方案設計與自主實施等環節組成。
三、加強師生能力培養
（一）加強師資隊伍的建設
目前通用的機械類博士人才的引進是得到充分的保證，現在每年都能夠引進若干名重點高校的高素質博士。但是紡織機械學科的博士由于歷史原因，只能從東華大學引進，由于人數稀缺，很難得到補充，造成特色學科人才出現斷檔，而新的優勢學科也沒有培育形成的尷尬局面。目前我校的做法是通過校校聯合，將年輕老師通過國內外進修的方式去其他兄弟紡織院校補充學習紡織機械相關知識，促進他們較快的了解紡織機械，使其能夠勝任教學環節。同時，通過暑期企業實踐，安排教師去紡織企業鍛煉，使青年教師能夠在紡織行業尋找研究熱點。并且加大聘用校外企業技術人員作為畢業設計導師的力度，通過畢業設計環節的橫向比較，讓老師認識到自身實踐能力的不足，促進教師自覺提高短板。
（二）結合工程實例進行專業課教學
機械專業課講授的問題都可以在工程應用中找到實例，然而專業理論課程在基本理論概念的表述上常常采用抽象思維的方法，學生在學習中感到部分內容枯燥，理解困難。對于從學校到學校的教師來說，如何將實際機械應用問題反映到課堂上來也感覺很困難，而學生急需的地方恰是理論與實際相結合，通過工程實例在專業課程中的要求，也是提高教師業務能力，培養學生分析能力的*機會。
（三）注重教師團隊建設
前幾年，該校的指導思想是重科研輕教學，由于各種原因造成科研團隊沒有有效形成，教學環節有所滑坡。近兩年，學校進行了一些教學改革，期望提升教學質量。由于機械專業的非常強的應用技術性質，教師不能僅重于理論的講解而忽視了學生的實踐能力的培養，所以一定要對教師團隊進行深化改革。該校機械系已經形成了機械設計、機械制造、機械電子、機械基礎4 個教學團隊，團隊建設經費支持課程體系改革、校企合作。讓教師參與到實踐中去，讓教師知道企業真正需要的是怎樣的機械技術人員，讓老師成為校企合作的主力軍，兼顧教學與自己科研的內容。只有在教師的教學水平提高以及教師真正理解企業需求的時候，才能教給學生真正有用的知識。
（四）積極組織學生參加各種競賽
面向工程教育的機械類本科培養，需要培養學生的實際操作技能，學生步入社會，應該能夠盡快勝任工作崗位。該校積極組織學生參加工程制圖大賽，機械創新大賽，機器人大賽，這些全國有影響力的比賽都是不錯的賽事，準入門檻不是很高，對于普通高校的學生都是可以參與其中，通過比賽使學生獲得較大的能力提升。
（五）增加學生專業選修課的小論文環節
專業選修課涉及的課程知識面廣、實踐性強，而課時較少，要講授好這些課的難度很大。受學時限制，雖然專業課講授的內容多而廣，但有些具體內容又顯得不夠。如在紡織機械電控技術課程教學中對織造機械的講解原則上只講解五大運動的基本原理，對于每個運動環節的具體實現方法講得很少或省略不講，其深度和廣度都不夠，而這些內容在工廠中又是非常需要和重要的，導致學生在實際應用時有些細節問題不可能去認真思考，從而影響了教學效果，因此有必要課下查閱文獻的形式讓學生補充這方面的知識。并通過撰寫課程小論文的考核環節，提高學生自主學習的能力。
四、結束語
通過改革，西安工程大學機械設計制造及其自動化專業總學時從原有的2550 學時壓縮到2400 學時，理論學時占比下降了，提高了公共基礎課的學時，壓縮了專業課學時，體現了平臺教育，學生的學業負擔減輕了，參加社會活動與實踐的機會增加了。同時，增加了專業分方向培養模塊，在方向課程上增加了多門紡織機械課程，突出了特色，這樣的培養模式的轉變既符合專業認證的標準，特色專業優勢也得到鞏固。