机械设计制造及自动化专业人才培养模式的探索

随着我国制造业的高速发展，先进制造技术正迅速取代传统制造技术，如何提高机械设计制造及其自动化专业学生的实践能力和创新能力，使他们能够迅速适应机械工业的发展，是当前机械类人才培养中的重点。随着面向工程教育的专业认证在国内外的普及，西安工程大学以专业认证为契机，对机械设计制造及其自动化专业培养模式进行了改革，以适应新时期社会对该专业的要求。
一、原有教学模式剖析
西安工程大学是一所以纺织服装为办学特色的普通高校。机械设计制造及其自动化专业前身为纺织机械专业，成立于1978 年，专业自成立以来，为我国机械行业培养了大批工程技术人才。随着国内制造业的转型升级，一些低端产业陆续转移或淘汰，作为劳动密集的纺织行业整体陷入低迷，学校生源数量质量都有一定的滑坡，该专业也受到一定的影响，不少困难制约着专业的发展，具体体现在以下几方面：
（一）专业特色不鲜明
纺织机械具有鲜明的行业特色，但是纺织行业产能过剩，过度市场竞争导致企业经济效益低下，教师难以拿到企业科研项目，围绕纺织机械开展的科研工作难以获得显著的成绩，致使具有纺织机械背景的高学历人才不断减少，学生就业到纺织机械行业的人数。近十余年，经过多次培养方案的调整，该校目前本科机械类教学仅开设纺织机械概论一门特色课程，也只是为了保留特色而开设相应课程，没有真正起到特色专业培养的作用。
（二）课程设置脱节
培养方案中课程体系陈旧，因人设课，专业课学时多，总学时过多，部分课程教学内容重叠。理论教学与实践教学比例不合理，一些课程只注重基本理论的学习，忽视了实践环节。教材更新过慢，有些课程很少涉及学科发展前沿的东西，教材内容缺乏时代性，新颖性，比如单片机原理及应用仍采用传统教材，讲授早已过时的8031 单片机，再比如纺织机械概论，讲授的都是上世纪70 年代的设备工艺，这些课程对学生走上工作岗位后的能力帮助很低。一些实践课程，由于各种原因而只对学生进行参观演示，缺少动手操作的机会，这些与专业认证要求出入较大。也导致学生虽然满腹经纶，却动手实践能力较差。
（三）专业急需人才缺乏
目前新进教师都具有重点高校博士学历，在入职后都能够完成基本教学任务，但是具有高水平科研和高度敬业的教师很少，尤其是懂纺织机械的青年博士更是稀缺，引进的人才学术研究宽泛，不能有效形成团队。
二、修订本科培养方案，保证可持续的人才培养
鉴于此，利用专业认证申报契机，对机械设计制造及其自动化专业进行改革，使该专业既能符合认证标准，同时又办出行业特色。我们首先确定了本专业本科教学重点培养方向，通过建立机械类公共平台课，分方向专业选修课，依靠实践环节的支撑，完善教学体系，突出纺织机械办学特色，结合当前机械制造业的发展需要，培养纺织机械设计、先进制造、机械电子方面的应用技术人才。
（一） 做好顶层设计，确定培养目标
依据专业认证标准，控制学时与学分数。该校机械设计制造及其自动化专业名称做过如下更名： 纺织机械→机械工程及自动化→机械工程→机械设计制造及其自动化。依据专业认证要求，结合专业的办学历史、技术基础和办学定位，确定本专业的培养目标有以下4 个方面：
1． 以纺织机械及装备为特色，培养能够研究和解决复杂工程问题的专业技术人才。
2． 能够有效从事工程项目管理、生产运行管理等工作。
3． 具有工程职业道德、人文社会科学素养、团队意识、有效地表达与沟通等综合素质。
4． 能够自主学习，具有创新和终身学习意识。
（二）依据认证标准，修订人才培养方案
根据应用型人才培养方案需求，对原有的课程结构和教学体系进行整合优化，删除与专业毕业要求和培养目标关联性不大的课程，增设符合行业发展需求、对专业培养需求支撑度高的课程。原有培养方案总学时较大，理论课时多，实验与实践环节薄弱，不符合专业认证标准。新的培养方案总体规划总学分控制在185 学分以内，总学时2400左右。其中，理论教学学分不超过140 学分；主要实践性教学环节学分占总学分的比例不少于总学分的25%。学生必须在第二课堂中完成至少8 学分。具体学分分配见表1。

表1 课程结构体系及学时学分构成表
（三）重构课程体系
根据培养方案的学分构成，按照“厚基础、宽口径”的培养精神，通识教育81 学分，学科基础教育38 学分，专业教育25 学分。通识教育平台主要是培养和提高学生的政治修养、思想品德修养、人文素质和法制观念，增强学生的爱国热情、事业心和责任感；学科基础课平台包括学科基础平台课和专业基础课，主要有画法几何及机械制图、电工学、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等课程，主要培养学生具备机械专业的*基础知识；专业教育是重构课程体系的难点，按照学科名称涉及机械设计、机械制造及机电控制三个目标，要在本科阶段全面培养具有设计制造及其自动化的课程将严重超学时。因此，在该平台上构建专业核心课和分方向专业选修课两个模块，专业核心课选择三个目标方向的特点的课程，主要有现代设计方法、机械制造工艺学、单片机原理及应用和液压传动及控制技术4 门主干课程。分方向专业选修课分为纺织机械设计方向、机械制造方向和机电控制方向。分方向模块选修课见表2。在纺织机械设计方向加深了与纺织相关的专业课程内容与数量。

表2 分方向专业选修课
（四）规范校外实践环节
按照机械类应用型本科学生的培养目标及方案，优化整合机械类各专业的生产实习、毕业实习和企业训练基地实践、实习等实践教学环节。生产实习注重学生对机械加工全过程认识。学生的生产实习都安排在一家具有代表性的大型机械加工企业，学习了解典型零件的设计生产过程，增强学生机械产品认识。毕业实习注重扩大学生对不同类型的机械企业的认识，扩大学生的视野，要求选择5~10 家不同类型的大中型企业参观。在实习过程中鼓励学生发现和解决实际生活中产生的各类问题。学生在实习结束后需要提交专业实习报告，从而使校外实习对学生能力培养落在实处。
（五）建立CDIO 实验平台，提升实验效果积极引入CDIO 工程教学大纲理念，强调学生自主式、开放式、协作式、探究式为主的实践学习方式，促进学生个性化和创新能力的培养。实践平台实施项目式教学，即以实践项目为中心，突出产学研结合和学生主动实践两个特点，组成项目实施团队。在实践项目实施过程中教师仅负责项目咨询、技术支持、过程监控，即不参与或少参与学
主题项目的实施工作，实践项目结果评定由教师和项目实施团队共同完成。这种模式目前我校已在机械综合实验中开展，该实验设置在第六学期末的一周时间，项目主要由学生自主选题、专家论证、方案设计与自主实施等环节组成。
三、加强师生能力培养
（一）加强师资队伍的建设
目前通用的机械类博士人才的引进是得到充分的保证，现在每年都能够引进若干名重点高校的高素质博士。但是纺织机械学科的博士由于历史原因，只能从东华大学引进，由于人数稀缺，很难得到补充，造成特色学科人才出现断档，而新的优势学科也没有培育形成的尴尬局面。目前我校的做法是通过校校联合，将年轻老师通过国内外进修的方式去其他兄弟纺织院校补充学习纺织机械相关知识，促进他们较快的了解纺织机械，使其能够胜任教学环节。同时，通过暑期企业实践，安排教师去纺织企业锻炼，使青年教师能够在纺织行业寻找研究热点。并且加大聘用校外企业技术人员作为毕业设计导师的力度，通过毕业设计环节的横向比较，让老师认识到自身实践能力的不足，促进教师自觉提高短板。
（二）结合工程实例进行专业课教学
机械专业课讲授的问题都可以在工程应用中找到实例，然而专业理论课程在基本理论概念的表述上常常采用抽象思维的方法，学生在学习中感到部分内容枯燥，理解困难。对于从学校到学校的教师来说，如何将实际机械应用问题反映到课堂上来也感觉很困难，而学生急需的地方恰是理论与实际相结合，通过工程实例在专业课程中的要求，也是提高教师业务能力，培养学生分析能力的*机会。
（三）注重教师团队建设
前几年，该校的指导思想是重科研轻教学，由于各种原因造成科研团队没有有效形成，教学环节有所滑坡。近两年，学校进行了一些教学改革，期望提升教学质量。由于机械专业的非常强的应用技术性质，教师不能仅重于理论的讲解而忽视了学生的实践能力的培养，所以一定要对教师团队进行深化改革。该校机械系已经形成了机械设计、机械制造、机械电子、机械基础4 个教学团队，团队建设经费支持课程体系改革、校企合作。让教师参与到实践中去，让教师知道企业真正需要的是怎样的机械技术人员，让老师成为校企合作的主力军，兼顾教学与自己科研的内容。只有在教师的教学水平提高以及教师真正理解企业需求的时候，才能教给学生真正有用的知识。
（四）积极组织学生参加各种竞赛
面向工程教育的机械类本科培养，需要培养学生的实际操作技能，学生步入社会，应该能够尽快胜任工作岗位。该校积极组织学生参加工程制图大赛，机械创新大赛，机器人大赛，这些全国有影响力的比赛都是不错的赛事，准入门槛不是很高，对于普通高校的学生都是可以参与其中，通过比赛使学生获得较大的能力提升。
（五）增加学生专业选修课的小论文环节
专业选修课涉及的课程知识面广、实践性强，而课时较少，要讲授好这些课的难度很大。受学时限制，虽然专业课讲授的内容多而广，但有些具体内容又显得不够。如在纺织机械电控技术课程教学中对织造机械的讲解原则上只讲解五大运动的基本原理，对于每个运动环节的具体实现方法讲得很少或省略不讲，其深度和广度都不够，而这些内容在工厂中又是非常需要和重要的，导致学生在实际应用时有些细节问题不可能去认真思考，从而影响了教学效果，因此有必要课下查阅文献的形式让学生补充这方面的知识。并通过撰写课程小论文的考核环节，提高学生自主学习的能力。
四、结束语
通过改革，西安工程大学机械设计制造及其自动化专业总学时从原有的2550 学时压缩到2400 学时，理论学时占比下降了，提高了公共基础课的学时，压缩了专业课学时，体现了平台教育，学生的学业负担减轻了，参加社会活动与实践的机会增加了。同时，增加了专业分方向培养模块，在方向课程上增加了多门纺织机械课程，突出了特色，这样的培养模式的转变既符合专业认证的标准，特色专业优势也得到巩固。