机械设计类毕业设计质量的思考*

魏 群 ，韩振华

（江苏理工学院机械工程学院，江苏 常州 213001）

在毕业设计中，学生通过完成一项具体工程项目或模拟工程项目，掌握机械产品设计的基本方法，锻炼解决工程实际问题或模拟工程问题的能力，可为就业后从事专业技术或技能工作夯实基础[1]。毕业设计可以有效检验学生理论知识的综合应用能力与具体工程实践应用问题的解决能力，对提高学生综合应用理论知识能力、实践创新能力有重要作用[2-6]，通过毕业设计还可以激发学生的创新思维，找出欠缺的知识盲点并加以完善[7]。在我国大力推进工程教育认证的大背景下，毕业设计对毕业要求的达成需具备强有力的支撑。根据工程教育认证的相关要求，毕业设计要培养学生独立解决问题的能力及团队协作精神[8]。因此，提高毕业设计质量对于增强学生的适应能力，帮助学生更快地适应工作岗位具有重要作用，对于进一步提高高校人才培养整体质量具有重要意义。

1 毕业设计环节的相关要求

以江苏理工学院机械设计制造及其自动化专业为例，《毕业设计教学大纲》中的课程要求是：能采用恰当的技术、现代化工程工具和信息技术对毕业设计课题进行设计、计算和开发，并以图纸、报告、实物等形式呈现设计成果，从而为学生毕业后的机械工程工作积累一定的工程经验。毕业设计环节是一个高度综合性的教学环节，教学目标要求较高。应该综合分析毕业设计质量的影响因素，多措并举提高毕业设计质量。从学习（工作）对象、实施途径、目标输出三个方面对毕业设计环节进行如下分析。

1.1 学习（工作）对象

毕业设计要解决的问题是“复杂工程问题”，与单科课程学习任务相比，该目标具有系统性、复杂性。所谓系统性，是所要解决的问题不仅仅局限于某一个（一种）技术问题，而是涉及多个专业技术知识的系统性问题，系统内各个专业问题互相影响、有机结合，形成一个明确、具体的工作对象。复杂性，是指课题所要解决的问题具有一定的技术难度，学生无法通过简单、直接的工作获得目标方案，必须运用所学知识进行一定的创造性工作。

1.2 实施途径

要求学生能够以问题为导向，综合运用大学期间所学的数学、力学、材料学、机械设计、工程制图等各学科知识，还要考虑社会影响、合乎法律规定、环境友好等多种非技术因素。此外，还应能够灵活运用现代化信息技术手段，如数值模拟、数据处理、办公软件等。

1.3 目标输出

学生在课程学习阶段的考察目标往往是对课程知识的掌握，与之不同的是毕业设计的目标输出更加多元，包括满足预定功能的装备设计方案（三维模型），以满足生产为目的的工程图纸，符合相关规范的设计文档（论文），对设计方案的展示、表达（答辩）。

2 机械设计类毕业设计课题的特点

机器是各部分之间具有确定相对运动的人为的实物组合，机器的功能目的在于代替或减轻人类劳动来完成有用的机械功或转换机械能。一种新机器的开发内容包括概念设计、方案设计、详细设计、样机试制与评审、工艺设计、新产品鉴定、试销、生产准备、批量生产等过程[9]。机械的设计必定是从功能要求出发，至实现经过计算或验证的详细的机械设备实物或设计方案为止。运用所学的相关专业知识，实现能够满足功能需求的设备（或方案）的过程就是机械设计，机械设计的一般思路导图如图1 所示。从图1可知，机械设计工作具有明显的创造性、综合性、复杂性、经验性等特点。

2.1 创造性

机械设计类课题是以机械设备的功能需求为出发点，要求学生最终实现一种经过计算的合理设计方案。设计过程往往并非是对已有过程的简单重复，通常需要学生综合利用各专业学科知识提出一种没有的方案，是从无到有的过程，具有明显的创造性，需要学生具备一定的创造能力。

2.2 综合性

对于学生来说，完成一个装备的设计必须调动前期所学的力学、材料学、机械设计、机械制造工艺等专业学科的知识，要求学生必须具备综合的知识运用能力。除设计、计算工作之外，所设计的装备必须通过图纸的方式进行呈现，因此工程制图能力也是考查的重要内容。

2.3 复杂性

一台机器的设计过程涉及机构设计、动力学设计、结构（强度、刚度）设计、传动设计等诸多方面，学生在较短的时间内需要从无到有实现满足给定要求的设计方案，需要完成产品设计全流程、多环节的工作，体现了工作的复杂性。

2.4 经验性

产品设计是复杂的迭代过程，其中，工程经验是宝贵的资源和重要财富[10]。大量的工程经验积累和重用，能够提高所设计结构的合理性，防止出现各种设计问题，因此，一个良好的机械设计，高度依赖设计人员的设计经验，体现了机械设计工作的经验性特点。

3 影响毕业设计质量的因素

指导教师和学生是毕业设计过程的主体，直接决定毕业设计的质量。影响毕业设计质量的主要因素包括以下方面。

3.1 学生因素

机械设计类毕业设计的指导要求，是引导学生利用所学的基础知识，根据给定功能需要完成机械设计的全流程，并能够以规范的方式进行呈现。对学生情况进行分析是采取针对性指导措施的重要前提。

学生在毕业设计开始前已经根据计划完成了全部课程学习和实践训练，具备了机械设计所需的数学、物理、计算方法、程序设计、机械制图等专业基础课相关知识，具备了“机械原理”“机械设计”“机械制造”等专业课程知识，这些学习为开展毕业设计提供了知识基础，为设计过程中具体设计问题的解决提供了方法支撑。然而，部分同学对前期课程知识的掌握不牢，或者欠缺灵活运用所学知识进行创造性设计的能力，难以为高质量的毕业设计提供支撑。

这时，汪处长猛然想起这半天都没看见周青和服务员们，就对周教授说，不知他们现在怎么样了？不会都遇害了吧？周教授说，什么时候了么，管得了他们么？说完拉了拉领带，扯了扯西服，出去交涉了。不一会，把日本兵重新引进房间。

图1 机械设计的一般思路导图

通过制图测绘、机械原理课程设计、机械设计课程设计等实践环节，学生们对设计工作进行了一定的尝试，初步积累了一定的设计经验。金工实习、机制工艺与夹具设计课程设计等环节使得学生对制造工艺有所了解，建立了设计对象的工艺性考察思维。然而，学生虽然系统地学习了“工程制图”课程，在课程设计等环节也获得了锻炼，但是仍然缺乏实际产品设计经验。学生在上述实践环节中更多是在教师指导下对单个设计环节工作的重复，很少涉及对新问题的创新、全流程解答，因此，学生在面对设计任务时可能出现无从下手的困境，设计过程中可能出现各种问题，如学生通过课程学习或自学的方式已经学习了三维设计软件，但是在设计过程中可能出现基准面使用随意、特征使用不当、装配关系凌乱、工程图绘制技巧生疏等问题。实际工程图绘制能力不足，视图表达、标准件画法、各种标注、明细表等图纸细节可能出现大量错误，导致最终设计成果质量差。

毕业论文（设计说明书）的规范撰写问题也是学生面临的重要问题。学生虽然已经较系统地开展了计算机系统学习，大部分已经通过了计算机等级考试，但是实际问题处理的经验还是较少，对毕业设计说明书（论文）的规范化排版和呈现产生不利影响。

3.2 指导教师因素

选题质量不佳。随着人才培养规模的不断扩大，可能出现教师人均指导人数过多的情况。为了确保培养质量，一般完全相同的设计选题不能连续使用，这对指导教师的选题提出较高要求，可能导致选题的难度不合适、目标不合理、考查要全面等问题，影响毕业设计的质量。

指导经验缺乏。一些青年指导教师往往具备较高的学历，在专项理论研究方面能力过硬，他们一般在完成学习后直接进入高校从事高等教育工作，缺乏实际设计工作经验，甚至对于工程制图等实际设计技能掌握得也不熟练，自然无法对学生开展有效的指导。青年教师从教经验较少，缺乏良好的指导方法、策略，即便有专业能力，却也可能出现无法获得良好的指导效果的情况。

过程指导不力。针对学生在设计过程中遇到的各种技术问题或非技术性的困难，指导教师若不及时跟进、协助排除，可能导致问题累积进而影响总体设计质量。同时随着高校的持续扩招，本科生人数不断增加，因此可能存在师生比失调的问题，在毕业设计环节即表现为一名指导教师不得不完成较多（10 名甚至更多）学生的指导任务，导致对每名学生的指导不足，影响了毕业设计质量。

3.3 其他因素

论文质量把关不严。相比于博士、硕士的培养，本科生培养人数多、工作量大，因此难以实施论文外审、盲审等提高质量的措施，而是学院内部教师间互相评审，可能导致论文评审流于形式，或仅侧重于对总字数、格式、工作量的审查，而忽略了对论文质量的严格把控。

考研对毕业设计的影响。毕业设计一般在入学后第7 个学期末开始，此时考研学生处于研究生入学考试准备的关键冲刺阶段，考试前的科目复习和考试后的面试准备都会影响学生投入到毕业设计上的精力。该阶段校园招聘活动持续开展，部分学生忙于就业单位的寻找、简历的投递和面试等工作，影响学生在毕业设计上的专注度，进而影响了毕业设计质量。

4 提高毕业设计质量的具体措施

4.1 提高指导能力

指导教师的指导能力是提高毕业设计质量的重要保障。毕业设计尤其是机械设计类毕业设计是综合运用所学知识解决工程实际问题的过程，所涉及的知识面较广，要求指导教师在平时的工作中应该注重工程经验的积累，注意凝练科研项目中的典型设计案例和设计方法，形成设计资源库。此外，指导教师应该及时更新知识结构，提高知识的综合运用能力。在毕业设计的实施过程中，通过加强对学生的指导，实现工程经验和专业知识的传递，指出设计过程中的错误，使得学生在指导教师的经验基础上更新、进步，提高学生的实际设计能力。此外，要注重发挥企业指导教师的作用。与高校教师相比，企业技术人员实践经验丰富，实际产品设计能力强。要加大聘请企业工程技术人员进行毕业设计指导的力度，从选题到答辩全环节提高企业技术人员的参与度，充分发挥其实践经验以改善毕业设计效果。

4.2 确保科学选题

指导教师提出课题时应该对课题的难度、广度有充分的把握，对课题的预期呈现目标有清晰的界定。选题难度要适中，应与本科生的专业能力相匹配，谨慎设置需要大量实验或理论分析的研究任务。题目所涉及的具体工作任务应该具备一定的广度，充分覆盖产品的原理设计、详细结构设计、零件的选型计算、数值模拟等考查方面，要有一定的绘制工程图工作量。选题还要充分体现工程性，培养学生的产品设计全流程思维、经济性思维。此外，要注重科研项目对选题的帮助。教师的科研项目工作对理论教学、实践教学有巨大促进作用，科研工作可以成为本科毕业设计选题的“源头活水”。青年教师在科研工作过程中应注意对题目的凝练和提取，为本科毕业设计提供新颖、恰当的高质量选题。应注意发挥机械设计创新比赛等创新、创业比赛的作用，让学生在大学二、三年级时提前参与相关课题的研究，对特定选题进行循序渐进、由浅入深的设计研究，并将其作为毕业设计的最终选题，以获得高质量的毕业设计。

4.3 加强过程指导

毕业设计过程的高质量指导对于确保设计质量具有重要的决定性意义，对毕业设计过程进行有效指导可以通过以下途径。

首先，划分任务阶段，严格督促落实。将整个设计过程划分为若干独立阶段，督促学生按期完成相关任务。如可以将主体设计工作划分为资料查找、原理方案设计、结构设计与计算、三维建模、图纸绘制、设计说明书编写等阶段，将总任务划分为子任务，明确各阶段的考核目标，加强日常督促，确保工作质量。

其次，设置专门环节，锻炼学生的专项技能。在主体设计任务开始前，可以设置专门环节培训学生的三维软件应用能力，如给定学生一个中等难度部件的工程图，由学生建立部件中各零件的三维模型，组装后得到装配体模型，之后再根据三维模型绘制工程图。通过该独立环节，强化学生对软件的规范化建模、装配、图纸绘制能力，防止在后续主体设计中出现工作不规范进而影响最终设计质量的情况。

最后，密切跟踪，及时解决学生遇到的问题。指导教师应切实做到定期与学生交流，及时解决学生在设计过程中遇到的问题，避免出现放任学生自由发挥导致问题累积而影响整体设计进度的情况。

4.4 优化教学管理

从教学管理的角度，应该尽量避免将毕业设计的开题等环节设置在临近研究生入学考试期间，防止学生由于备考而影响开题质量。对于中期检查等环节，应该切实加强管理，确保检查工作能够真实反映学生的设计进展，对学生的设计工作起到有效的督促作用。可以通过引入毕业设计管理系统等先进的辅助管理工具，改善对毕业设计过程的管理效果。如可以通过管理系统全部或随机选取部分论文进行匿名评审，严把论文的出口关，进而改善毕业设计质量。

5 结语

毕业设计是本科阶段人才培养的最后环节，可以有效培养学生综合运用所学知识解决较复杂工程实际问题的能力，因此，毕业设计质量对于高校人才培养质量具有重要意义。机械设计类课题是机械工程类本科专业较常见的选题方向，具有创造性、综合性、复杂性、经验性等特点。学生虽然较系统地学习了机械专业的相关课程知识，经过了课程设计等环节的实践锻炼，但是综合设计能力仍然缺乏，影响了毕业设计质量。此外，毕业设计还受到选题是否科学、过程指导是否有效、质量把关是否严格等因素的影响，以及学生应对考研、就业等客观压力的影响。为此，课题组提出了具体建议，包括指导教师应提高指导能力，选题要科学，在过程指导方面要通过划分任务阶段、密切跟踪学生状态等提高指导质量，在管理方面要综合考虑考研等因素，防止其影响毕业设计进度与设计质量。