基于数字化设计能力培养的实践教育基地建设研究

刘天军，康盘方

(1.常州工学院机械与车辆工程学院，江苏常州213002；2.常州隆龙升经编机械有限公司,江苏常州213028)



基于数字化设计能力培养的实践教育基地建设研究

刘天军1，康盘方2

(1.常州工学院机械与车辆工程学院，江苏常州213002；2.常州隆龙升经编机械有限公司,江苏常州213028)

摘要：机械工程实践教育中心由校内实践教育中心和校外实践企业基地组成，在企业基地内进行工程实践训练是培养学生核心工程实践能力的重要环节。通过对学生专业核心能力进行分解，根据能力点的训练要素,遴选多个机械工程产业特征及技术特征鲜明企业作为实践教育基地，各个企业基地间工程训练内容呈特色化及错位化，并例举了与某企业合作,共建卓越工程师培养数字化设计实践教育基地的案例。

关键词：机械工程；实践教育；核心能力；错位化；数字化设计

0前言

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》和教育部全面提高高等教育质量工作会议提出了加快高校实践教育中心与校外实践教育基地建设的指导方针。实践教育中心是由高校与地方政府、行业及企事业单位等共同打造合作培养教育平台，创立联合培养人才的新机制，旨在全面深化实践教学改革，提升大学生的创新精神和实践能力，培养适应行业企业需求的高素质创新人才。

常州工学院机械工程实践教育中心，在教育部“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)机械设计制造及其自动化试点专业建设及江苏省教育厅“中职-本科对接项目”试点专业建设的背景下，依托省级工程训练中心、江苏省高等教育人才培养模式创新实验基地、江苏省数字化电化学加工实验室、常州市特种加工重点实验室和多个校外实践教育基地筹建而成,形成“校内实践教育中心+校外企业实践基地”的校企联合培养形式。

依靠企业实习基地开展工程教育是国内外目前多数工科院校的最普遍方式，但具体做法国内外有所区别。国外院校与产业联系紧密，众多的私立大学和绝大部分公立大学都是由许多企业或企业家资助、捐赠或入股，从事实践教学的教师都来源于本行业或产业的骨干企业，学生在企业实习指导教师大多数就是任课教师。由于办学的灵活性和教师的自主性，许多课程内容来源于生产实践，而且内容会随企业的技术进步而随时更新，学生的实习实践是随时依据教学需要而进行，实践效果好[1-3]。

国内目前工程实践教育的情况不容乐观，由于经济和管理上的原因和无相应的政策支持，大多数企业并不热衷于接纳实习学生，更不要谈建立系统的学生实习实践体系。学校通过各种社会关系联系企业进行实习实践，但许多企业应付了事，实践教育多为走马观花，流于形式。即使在企业重视的前提下，如果实习过程中校企双方没用就实践教育深一步合作及建设，可能导致学生在多个企业的实习内容在形式上和内容上出现重复，宽泛且不深入，远远达不到预期的实践教育目的[4-7]。

本文重点探讨以机械工程类学生核心能力为主线，遴选多个机械工程产业特征及技术特征鲜明的基地进行共建的实践教育基地建设模式，重点研究如何实现工程训练内容特色化及错位化，深化工程训练的深度。以数字化设计实践教育基地为例，针对教育部“卓越计划”机械设计制造及其自动化试点专业实践教育需求，提出了建设具有数字化设计特色的实践教育基地的方法。

1工程核心能力的分解及侧重培养

教育部“卓越计划”机械设计制造及其自动化试点专业培养计划为：基于“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念，面向区域社会发展与经济建设需要，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力培养具有创新品质和先进制造技术核心能力，掌握机械设计制造及其自动化专业基础知识、应用方法和基本技能，在机械行业生产一线从事机电产品设计制造、技术运用与改造、运行管理和经营销售的高级应用型工程技术人才。

根据培养计划核心能力培养要求，对需求的核心能力进行分解，如图1所示。

图1　工程核心能力的分解

分解后的核心能力有很多，其中数字化设计能力是重要一项。数字化设计指在产品设计过程中，采用产品数字化造型、数字化仿真、有限元分析和虚拟样机技术及主流软件，对产品进行创新设计的过程。数字化设计是现代企业在产品开发和研制的首要方法，代表未来的设计发展方向。

数字化设计能力是机械工程类人才的核心能力，因此在遴选校外实践基地时，选择技术、设备、产品方面具有数字化设计特色的企业作为数字化设计的基地对于深化学生的的核心能力培养非常关键。

2数字化设计教育基地的选择

数字化设计基地的特征主要是由其产业性质、主要产品特征、生产制造水平决定，经过深入企业调研，选择了与机械产品中包含机构类型众多的某企业共建数字化设计基地。该企业的产品为经编机械，经编机械是非常典型的复杂机械产品，传动系统由齿轮、连杆、凸轮、链传动、带传动、蜗杆传动等最典型传动机构组合而成，其通用零部件的数量、类型非常丰富，涉及到多类型零部件的制造装配工艺、工装夹具等工程知识。

学生可根据该企业产品中各类复杂机构的研发，利用工程软件进行机构的运动及动力分析，学习掌握目前先进的数字化设计技术。

3实习实践内容模块化

围绕数字化制造和设计要求，建立了数个工程训练模块。学生根据培养计划中的实习实践课程安排进行选择进行工程训练内容。

表1中的实习模块来源于该企业产品的实际设计课题、企业产品预言设计课题，以及与学校的产学研合作项目。

表1　数字化设计实习模块

4学生的企业实践

2013—2014年，共有12卓越、13卓越2组共8名同学进入该企业，根据培养计划要求，围绕经编机械设计制造过程进行相关知识点的学习。例如，12卓越班同学与企业技术人员开展高速经编机成圈机构优化设计，4名同学围绕槽针、梳栉、沉降、针芯4个平面多连杆机构组成的成圈机构进行研究。

图2　槽针机构设计过程

以槽针机构设计为例，为了改善针尖平面运动轨迹及停歇特性，利用传统的解析法及几何作图法设计方法无法实现，只有借助数字化设计方法进行运动分析，采用的设计过程及方法见图2。

学生积极参加其中的建模及编程等设计工作，既了解了新产品的设计过程，又学习应用了多种设计软件，有效提高了数字化设计能力。

5产学研合作

校企业双方共建数字化设计实践教育基地，积极开展产学研合作。

常州工学院机械工程中心提供了振动及噪声检测设备、动平衡检测设备，建立了数字化设计训练室，配置了如Proe、UG、ADAMS、SolidWorks、Maya、Ansys、Catia等工程软件。

某企业提供了可以解剖的拉舍尔经编机，学生可以在数字化设计训练室针对拉舍尔经编机的各类机构，拟定数字化设计项目，进行数字化设计训练。

几年来，双方完成产学研项目4项，围绕着经编机结构设计、机构优化设计等企业实际课题进行科研攻关。

6结语

学生机械工程实践教育包含许多方面，其中设计与制造实践教育是其重要内容。选择与企业共建数字化设计教育基地只是立项建设的初步尝试，经过1年的运行，取得了初步成果。

总之，校企合作必须深入才能达到预期目的。与骨干企业的实践教育合作必须落实到具体的工程内容和项目，可以适当地增加基地企业数量，但一定要避免走入蜻蜓点水的校企合作误区。实习基地的选择不可盲目，应选机械工程产业特征及技术特征鲜明的企业进行共建。在共建过程中，实践教育要求工程训练内容特色化、项目化、模块化，并不断加强工程训练深度。校企合作中产学研项目合作，为企业解决生产技术难题，实现校企双方共赢是将实践教育持续深入的基础。

[参考文献]

[1]宗士增，阎燕.工程教育创新实践的方法与措施[J].中国大学教学，2012(4):61-63.

[2]李群霞，张群.深化校企联合创新中国工程教育[J].中国管理信息化，2012(3):75-77.

[3]崔军.高等工程教育课程改革研究：基于工程教育利益相关者的访谈[J].高教发展与评估，2014，30(1):86-94.

[4]邰枫，高国华，宋广清，等.工程教育背景下的产学研合作教育模式研究[J].实验室研究与探索，2013，32(10):175-177.

[5]王丽敏.产学研合作创新模式研究[J].实验室研究与探索,2011(11):69-72，154.

[6]杨连发,周娅,廖维奇，等.工科类生产实习现状及实习模式改革探讨[J].中国现代教育装备,2011(1):90-92.

[7]王俊东,冀满祥.加强校外基地建设提高实习教学质量[J].山西农业大学学报，2005(3):263-265.

责任编辑：周泽民

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ResearchonConstructingEngineeringPracticeEducationBasesBasedonDigitalDesignAbilityTraining

LIUTianjun1，KANG Panfang2

(1.SchoolofMechanicalandVehicleEngineering,ChangzhouInstituteofTechnology,Changzhou213002;

2.ChangzhouLonglongshengWarpKnittingMachineCo.,Ltd.,Changzhou213028)

Abstract：Mechanical engineering practice education center consists of a practice education center on campus run by college and a practice education center off campus run by enterprises.Training in enterprises is an important part of cultivating core engineering practice abilities for college students.Decomposing the core professional abilities and selecting enterprises as practice education bases according to the training elements of a particular ability and distinctive technical and industrial characteristic of each enterprise,which shows characterization and dislocation in the training contents.In the end,a digital design practice education base for the cultivation of outstanding engineers jointly established by a college and an enterprise is taken as a case example.

Key words：mechanical engineering；practice education；core ability；dislocation；digital design

中图分类号：G642

文献标志码：B

文章编号：1671-0436(2015)04-0071-04

作者简介：刘天军(1965—)，男，博士,教授。

基金项目：江苏省高校机械工程实践教育中心建设项目(苏教高[2013]14号)；常州工学院教研项目(A-3001-13-004)

收稿日期：2015-03-12