基于“回归工程”理念的机械设计实践教学研究

闫国栋 冯勇 张长东 贾丙辉

【摘要】目前，高等工程教育普遍存在重理论、轻实践的问题，导致培养的学生动手能力差，创新能力不足。针对这一现状，结合我校机械设计专业本科生的培养经验，在“回归工程”理念指导下，着重对机械设计专业实践教学课程体系的建构和应用进行了研究，旨在提高学生的实践能力和创新创造能力。

【关键词】机械设计 回归工程 实践教学

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）07-0249-02

一、引言

高等工程教育是造就工程科技人员的主要渠道，对工程技术人员的知识、能力、素质等起着至关重要的作用，特别是对创新精神和创新能力的培养具有决定性影响。随着我国高等教育步入大众化时代，其规模已经跃居世界前列，每年培养数以百万计的工程类毕业生，但学生的实践能力不仅没有随着规模扩大而提升，甚至有下滑趋势。根据瑞士洛桑国际管理开发研究院对“工程教育市场提供合格工程师能力”的统计，我国在49个排序国家中居于末尾，企业单位也普遍反映招收的毕业生存在理论知识丰富、实践能力欠缺的弊端。如何切实提高学生的工程实践能力，已经成为高等工程教育必须面对且亟需解决的一个难题。为此，世界知名工程类院校麻省理工学院率先提出“回归工程”理念，强调工程教育必须回到工程实践的根本上来，为解决学生实践能力不足的难题指明了方向。

机械设计专业课程是培养机械工程师专业素质和实践能力的基础课程，为提高本专业学生的实践创新能力，本文立足“回归工程”理念，主要从教学方法探索、实践环节创新和教学质量评估等几方面对机械设计实践教学体系进行了研究，并将成果推广应用到学生培养过程中，取得了良好效果。

二、实践教学体系创新研究

1.实践教学方法探索

教育的真谛不仅在于传授知识，更在于激活学生的思维，开阔学生的视野，赋予他们重新认识世界的能力。由此可见，课程讲授除了要将问题解释完毕，还要激发学生进一步求知的欲望。在实践教学中，首先改变过去只能按照“实验指导书”进行简单操作的方法，根据课程内容，告知学生某实验的目的和要实现的目标，由学生个人或自由组合构成若干小组，拟定实验方案，确定实验方法，再分别在课堂上介绍和讲解，与大家共同讨论方案的先进性、可行性等；随后，再根据现有的实验条件来分析具体可开发出实验的原理和方法，对于最终实验结果也是以组为单位进行讲解分析，充分调动学生参与的积极性和能动性。

2.实践环节创新

专业实验、实践环节是培养学生动手能力、创新能力、分析问题和解决实际问题能力的主要环节。这一环节使得学生所学的理论知识与实际相结合，得到课堂上难以学到的知识，在实践中有所发现、 有所创造，对于培养应用型本科学生的实践创新能力至关重要。按照“重基础、宽口径、强化能力”的原则，结合实践课程体系的教学特点，进行了以下几方面的实践教学探索：

（1）柔性课程设计

机械设计实践教学中，课程设计是必不可少的环节之一，也是学生将理论用于实践的一次综合训练。为了强化课程设计的实践效果，通过团队教师的共同努力，建立了柔性课程设计体系。通过教材内容建设、课程教学进度的优化等手段，将所要开展的课程设计内容分解到各个知识单元中，教师分阶段对学生的设计成果进行评判；进入到实践环节时，学生直接进入到图纸绘制阶段，但设计内容主要转入到的零件的加工工艺等方面的训练，改变了以往课程设计“重设计轻工艺”的不足。

（2）开发特色化实践项目

开展了突出知识能力的共性化要求，强调个性化发展的项目驱动式团队课程设计改革。项目课程实施贯穿整个学年或学期，1个班级分成5-7个团队，分别由不同的教师指导。学生成绩由团队成员互评、答辩、指导教师综合初步评定成绩，经班级各团队公开讲演答辩后，决定最终成绩。教学过程中，已经完成了踝关节康复机器人的设计及制作、面向助力机器人的液压驱动装置的设计以及输电塔攀爬机器人越障机构的设计与制作等5个项目的技能实训。这些团队化特色化实践项目的展开培养了学生独立思考缜密分析的素质，塑造了“人人为我，我为人人”的团队精神，实物模型的加工制造也增强了他们的实际动手能力，受到学生的欢迎。

（3） 搭建校企合作平台，建立校外实训基地

“回归工程”的应用型教学一定要突出其应用性与服务性，而二者的好坏与否都要以企业的实际需求为评判标准。为此，通过与企业共同开设应用实践环节，建立培养学生设计创新能力与工程实践能力的实践教学体系，拓宽学生的知识面，提高学生的综合设计能力与动手实践能力。按照行业内先进、规范、企业文化氛围较好的原则，本专业先后与南京康尼机电技术公司和南京康翔工程机械有限公司等企业共建校外实训基地，选择优秀学生利用假期和课外时间进驻公司参与工程实践，利用所学的机械设计知识和辅助设计软件Pro/E、UG、Ansys等，解决工程项目中遇到的一些问题。这种学以致用的方式将理论和实践紧密结合在一起，加深了学生对所学知识的理解，提高了他们解决实际问题的能力，对培养学生“触类旁通、举一反三”的综合性创新创造能力大有裨益。

3.教学质量反馈评估

为提高机械设计实践教学的质量，建立了一套多元化的反馈评估体系，主要包括评估内容、评估主体和评估阶段的多元化。评估内容的多元化是将实践教学原来单一的试卷考试变为现场答辩、研究报告、产品设计分析等多种方式；评价主体的多样化是为了减少传统单一评价主体的局限性和片面性，实行学生、课程教师、企业专家、责任导师、企业导师等多主体评价，提高导师团队成员对学生的关注度以及评价的客观性；评估阶段的多元化明确规定学生成绩由课堂讨论、阶段测评、期末考核三部分构成，按2：3：5 分配，实现成绩构成的分段，促进课程考核从评价“分数高低”向评价“能力强弱”转变，全面提高学生的工程实践能力，扭转重成绩轻实践的教学风气。通过实践教学质量的反馈评估，持续改进实践教学中的薄弱环节，不断提升教学质量。

三、结语

“回归工程”理念为全面提升学生综合素质，切实加强学生工程意识及实践能力指明了方向。在机械设计实践教学中，立足“回归工程”理念，通过改进教学方法并配以良好的实验环境，充分调动学生“主动学习的积极性”，实现了“学中做”与“做中学”的完美结合，激发学生的实践创造性思维，提高了实践创新能力。在具体实施过程中，通过项目化的教学与实践，使学生既能了解学科发展前沿又能掌握服务社会的必要技能，为日后成为一个合格的工程技术人员打下了坚实基础。

参考文献：

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作者简介：

闫国栋，男，讲师，1986年8月生，博士，主要从事机械设计与制造、计算机图形学方面的研究和教学工作。