按企業(yè)項目運作模式指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計的研究與實踐

李延斌,孫學(xué)雁,鄭 鵬,陳長征

(沈陽工業(yè)大學(xué) 機械工程學(xué)院,遼寧 沈陽 110870)

按企業(yè)項目運作模式指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計的研究與實踐

李延斌,孫學(xué)雁,鄭 鵬,陳長征

(沈陽工業(yè)大學(xué) 機械工程學(xué)院,遼寧 沈陽 110870)

提出改革傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)模式,采用企業(yè)項目運作方式指導(dǎo)本科生畢業(yè)設(shè)計的思路并付諸實踐。在指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計中組建了學(xué)生畢業(yè)設(shè)計項目團隊,建設(shè)了多層次、跨專業(yè)、校企聯(lián)合的畢業(yè)設(shè)計教師指導(dǎo)團隊,按照企業(yè)項目設(shè)計的運作模式來指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計,提高了學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量和實踐能力、創(chuàng)新能力,培養(yǎng)了學(xué)生的團隊協(xié)作意識,增強了學(xué)校和企業(yè)間的聯(lián)系,提高了畢業(yè)生的社會認可度。

項目設(shè)計團隊;校企聯(lián)合;卓越工程師;機械類;畢業(yè)設(shè)計

實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是當(dāng)前高等教育發(fā)展和改革中的一項重要任務(wù)。通過高校和企業(yè)的密切合作,著力培養(yǎng)一大批具有較高的工程意識和工程素質(zhì)、較強的工程實踐能力和創(chuàng)新能力、適應(yīng)企業(yè)和社會經(jīng)濟快速發(fā)展、滿足科學(xué)技術(shù)和工程應(yīng)用國際化要求的創(chuàng)新型工程人才[1]。畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)機械類專業(yè)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)理論知識分析問題和解決實際問題的能力的重要過程,是提高學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力、培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)[2-4]。

沈陽工業(yè)大學(xué)的機械類專業(yè)面向機械行業(yè)培養(yǎng)了大批高級工程技術(shù)人才。為提高學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量,我校利用良好的地緣優(yōu)勢,采用企業(yè)項目運作方式指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計并取得了顯著的成效。

1 機械類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中存在的問題

1.1 畢業(yè)設(shè)計選題缺少工程背景

在畢業(yè)設(shè)計選題時,通常是教師將科研項目中的某一部分作為畢業(yè)設(shè)計題目,或者在自己熟悉的研究領(lǐng)域中擬定題目,由學(xué)生在此范圍內(nèi)選擇[5-6]。這樣的畢業(yè)設(shè)計,設(shè)計條件理想、設(shè)計內(nèi)容缺少工程背景,不能體現(xiàn)本學(xué)科的前沿知識和最新技術(shù),涉及實際問題較少,有明顯的局限性,缺乏對學(xué)生的實際工程訓(xùn)練,導(dǎo)致學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計課題不感興趣。

1.2 指導(dǎo)教師數(shù)量和工程經(jīng)驗不足

隨著辦學(xué)規(guī)模的擴大,我校機械工程學(xué)院的年招生人數(shù)從1998年的100多人增加到現(xiàn)在的400多人,而指導(dǎo)教師或因承擔(dān)科研等其他工作,在指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的環(huán)節(jié)上投入的時間和精力非常有限,對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量有很大影響。此外,近年來學(xué)校引進了很多青年教師,這些青年教師大都具有博士學(xué)位,在某一特定領(lǐng)域有獨到的見解和知識的優(yōu)勢,但是卻很少走出校門接受工程訓(xùn)練,導(dǎo)致他們普遍缺乏現(xiàn)代工程意識、工程素養(yǎng)和工程實踐經(jīng)驗[7-8]。

1.3 傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)模式

機械類專業(yè)要培養(yǎng)的是專業(yè)性工程技術(shù)人才,在畢業(yè)后無論從事設(shè)計工作還是工藝、施工工作,都離不開具體的工程項目,包括項目的研究、設(shè)計和實施等。在傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)模式中,學(xué)生很少有真正面向生產(chǎn)實際的機會,對工程問題沒有切身的感受,對項目研究的總體過程不了解,缺乏完整的工程概念和解決、處理工程實踐問題的能力,缺少創(chuàng)新能力[9]。而一個實際的工程項目涉及資料收集、方案確定、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度計算、加工裝配、試驗驗證、寫設(shè)計說明書等多個環(huán)節(jié),而且項目中各環(huán)節(jié)相互影響。只有做好每一個環(huán)節(jié),才能保證項目的順利完成。傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)模式已不適合對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng),學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力也得不到應(yīng)有的提高。

2 按企業(yè)項目運作模式指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計

沈陽工業(yè)大學(xué)位于沈陽市裝備制造業(yè)聚集的國家級經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū),開發(fā)區(qū)內(nèi)擁有沈陽機床集團,北方重工集團,沈陽鼓風(fēng)機集團,三一重工集團,北方交通重工集團等眾多機械制造企業(yè),有優(yōu)越的校企聯(lián)合條件。充分利用有利的地緣優(yōu)勢,改革機械類專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的模式,是提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的有效途徑。

2.1 改革畢業(yè)設(shè)計選題模式,組建項目設(shè)計團隊

合適的選題是做好畢業(yè)設(shè)計的關(guān)鍵,它能在很大程度上決定畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量[10]。機械類畢業(yè)設(shè)計題目要能夠體現(xiàn)機械專業(yè)的先進技術(shù),符合機械專業(yè)的培養(yǎng)目標及教學(xué)要求,并具有前沿性、實用性,使學(xué)生分析問題、解決的能力和創(chuàng)新能力得到充分鍛煉。

機械類專業(yè)通常的畢業(yè)設(shè)計題目有:(1)各類機床或零部件設(shè)計,如數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床改造(設(shè)計);(2)各類模具設(shè)計,如各種注塑機設(shè)計和金屬模具的設(shè)計;(3)工藝設(shè)計,如數(shù)控加工編程、工序卡、工裝夾具設(shè)計;(4)機器人設(shè)計,如采摘機器人,加工中心機械手或PLC控制;(5)各種機械設(shè)備液壓傳動機構(gòu)設(shè)計;(6)車輛設(shè)計,如發(fā)動機、變速箱設(shè)計;(7)其他設(shè)計,如工程機械、包裝機械等。

充分利用我校現(xiàn)有的地緣優(yōu)勢,將畢業(yè)設(shè)計課題與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)(如沈陽機床集團、北方交通重工集團)的實際工程項目相結(jié)合,形成若干具有一定深度和廣度的大課題,每個大課題組成一個項目設(shè)計團隊,大課題又分為多個子課題作為畢業(yè)設(shè)計題目。例如將設(shè)計某種型號數(shù)控加工中心作為大課題,該大課題下可分為主軸箱設(shè)計、刀庫設(shè)計、工作臺設(shè)計、刀架設(shè)計、液壓潤滑系統(tǒng)設(shè)計、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計等子課題,形成一個包括機自、液壓、電氣的跨專業(yè)項目設(shè)計團隊。學(xué)生在選題的同時便形成團隊,在項目教師指導(dǎo)團隊統(tǒng)一指導(dǎo)下,按照企業(yè)的項目設(shè)計模式運作。以團隊形式進行項目設(shè)計是一種集成教學(xué)方法,通過多專業(yè)彼此聯(lián)系、相互補充的教學(xué)活動,培養(yǎng)學(xué)生對知識的理解、掌握運用以及工程協(xié)作能力[11]。在畢業(yè)設(shè)計過程中,學(xué)生不僅要應(yīng)用本專業(yè)的知識,還要接觸到其他專業(yè)的知識,將多種專業(yè)知識綜合應(yīng)用到設(shè)計任務(wù)里,拓展專業(yè)知識面、提高創(chuàng)新能力、增強團隊意識。

2.2 建設(shè)多層次、跨專業(yè)的校企聯(lián)合教師團隊

指導(dǎo)教師的工程背景是影響工科類高校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的重要因素[12],可以以有工程背景的教師和企業(yè)工程技術(shù)人員為主構(gòu)建教師指導(dǎo)團隊(見圖1)。

(1) 建立校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)委員會。由主管教學(xué)的學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和企業(yè)中有較深工程實踐背景的高級工程師或企業(yè)中高層領(lǐng)導(dǎo)組成校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)委員會,主導(dǎo)校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計中卓越工程師培養(yǎng)方案的制訂、教學(xué)過程管理運行和決策,協(xié)調(diào)實習(xí)學(xué)生與設(shè)計單位的關(guān)系,全面、系統(tǒng)性地指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)校和企業(yè)進行工程實踐并完成畢業(yè)設(shè)計或相關(guān)研究工作。

(2) 建立由學(xué)術(shù)水平高、科研實力強、有豐富工程實踐背景的本專業(yè)骨干教師、青年教師、企業(yè)工程師以及其他相關(guān)專業(yè)的指導(dǎo)教師組成的跨專業(yè)校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計教師指導(dǎo)團隊。每個教師指導(dǎo)團隊負責(zé)指導(dǎo)一個或幾個學(xué)生畢業(yè)設(shè)計團隊,指導(dǎo)學(xué)生跨專業(yè)課題或涉及跨專業(yè)知識的畢業(yè)設(shè)計。企業(yè)工程技術(shù)人員以豐富的實踐經(jīng)驗彌補了學(xué)校教師的不足,使青年教師逐步積累工程實踐經(jīng)驗,使學(xué)生的工程素質(zhì)及實際動手能力得到增強,使畢業(yè)設(shè)計教學(xué)質(zhì)量不斷提高。

(3) 建立校方與企業(yè)雙導(dǎo)師制。采用雙導(dǎo)師制指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計。每一個學(xué)生都是畢業(yè)設(shè)計團隊的成員,接受教師指導(dǎo)團隊的校內(nèi)教師和企業(yè)工程師的指導(dǎo),獨立完成畢業(yè)設(shè)計工作。校內(nèi)教師負責(zé)對學(xué)生的常規(guī)管理、設(shè)計內(nèi)容與畢業(yè)論文(設(shè)計說明書)撰寫的指導(dǎo),是主要指導(dǎo)者;企業(yè)工程師則參與畢業(yè)設(shè)計題目的選取、協(xié)調(diào)學(xué)生與工作現(xiàn)場的關(guān)系、模擬企業(yè)項目運作模式、檢查學(xué)生的設(shè)計是否符合工程實際,從工程實踐方面對學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計給予指導(dǎo)。

2.3 按照企業(yè)項目的運作模式指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計

將企業(yè)已開發(fā)或在研的真實項目引入學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計中。教師指導(dǎo)團隊模擬企業(yè)項目開發(fā)的運作模式指導(dǎo)學(xué)生進行“項目式”畢業(yè)設(shè)計。企業(yè)項目的設(shè)計過程主要包括計劃、方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、技術(shù)文件編制4個階段。在畢業(yè)設(shè)計過程中可將上述過程劃分為:教師指導(dǎo)團隊提出設(shè)計任務(wù)書、項目設(shè)計團隊方案設(shè)計、學(xué)生技術(shù)設(shè)計、撰寫設(shè)計說明書4個階段(見圖2)。

圖1 畢業(yè)設(shè)計組織模式圖

(1) 教師指導(dǎo)團隊根據(jù)選題提出機器性能及主要參數(shù)的要求。

(2) 項目設(shè)計團隊根據(jù)設(shè)計任務(wù)，在校內(nèi)導(dǎo)師的指導(dǎo)下分別對設(shè)計機床的原動部分、傳動部分和執(zhí)行部分進行方案討論,提出不同的工作原理。例如,設(shè)計制造螺釘?shù)臋C器時,其工作原理既可采用車削螺紋的辦法,也可采用滾絲模滾壓螺紋的辦法,這就存在2種不同的工作原理。根據(jù)不同的工作原理,可以設(shè)計出不同的機器,擬定多種不同的傳動機構(gòu)方案及執(zhí)行機構(gòu)方案。通過對設(shè)計方案的分析和討論,能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作精神。

(3) 項目組的每個學(xué)生根據(jù)擬定的可行方案進行技術(shù)設(shè)計,包括機床運動學(xué)設(shè)計、動力學(xué)計算、機床總裝配圖設(shè)計和零件的工作能力設(shè)計等。要設(shè)計出合理的工作圖,必須考慮許多工程細節(jié)問題,如零件的加工和裝配的工藝性、各零件間的裝配關(guān)系、零件和部件的連接定位等,各項設(shè)計都要符合國家標準。這一過程是對學(xué)生的工程素質(zhì)、工程實踐能力的培養(yǎng),可采取學(xué)生到企業(yè)進行畢業(yè)設(shè)計實習(xí),在校園創(chuàng)建企業(yè)實驗室,使企業(yè)的先進技術(shù)、加工設(shè)備,技術(shù)人員對接學(xué)校實踐教學(xué),形成具有機械行業(yè)特色的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計實踐教學(xué)平臺。通過這個平臺,學(xué)生能夠積累一定的工程實踐經(jīng)驗,提高工程實踐能力。

(4) 學(xué)生根據(jù)選擇的方案及技術(shù)設(shè)計的全部結(jié)論性內(nèi)容,編寫設(shè)計說明書并參加畢業(yè)答辯。

按企業(yè)項目進行畢業(yè)設(shè)計的運作模式，為同一項目設(shè)計團隊的學(xué)生在同一場景內(nèi)進行畢業(yè)設(shè)計提供了條件,既便于指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和檢查,以便及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題,又培養(yǎng)了學(xué)生的團隊意識。在企業(yè)項目運作模式下,學(xué)生既接觸到企業(yè)實際開發(fā)項目的實戰(zhàn)培訓(xùn),又得到教師的系統(tǒng)指導(dǎo)與幫助;既提高了畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量,又培養(yǎng)了工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

圖2 按企業(yè)項目設(shè)計模式指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計示意圖

2.4 建立畢業(yè)設(shè)計教學(xué)運行保障機制和考評體系

在畢業(yè)設(shè)計教師指導(dǎo)團隊的指導(dǎo)下,加強對畢業(yè)設(shè)計過程的監(jiān)督。教師指導(dǎo)團隊提出畢業(yè)設(shè)計階段性目標,要求學(xué)生書寫畢業(yè)設(shè)計工作日志,定期檢查學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的進度、質(zhì)量及階段性目標完成情況,為提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量提供有效保障。

學(xué)校建立了一套較完善的畢業(yè)設(shè)計成績評價制度,量化畢業(yè)設(shè)計成績評定標準,從學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度,工作進展,方案的制訂、設(shè)計、可行性,精力投入的程度,畢業(yè)設(shè)計的特色、創(chuàng)新性等方面綜合評價學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計成果和質(zhì)量。學(xué)生畢業(yè)設(shè)計成績的評定參照企業(yè)導(dǎo)師提供的考績報告,并邀請企業(yè)導(dǎo)師作為答辯小組成員。

3 實踐效果

按照企業(yè)項目運作模式指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計的改革方案已在我校機械類專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計中取得了顯著成效。

3.1 提高了學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量和實踐能力、創(chuàng)新能力,增強了學(xué)生的團隊協(xié)作意識

通過按照企業(yè)項目運作模式指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計,使學(xué)生畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量穩(wěn)步提升,并在校內(nèi)外組織的本科畢業(yè)設(shè)計論文質(zhì)量檢查中得到專家的認可。尤其是在教育部對我校教學(xué)工作水平評估中,評估專家對機械類專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計的選題、內(nèi)容、撰寫設(shè)計說明書的規(guī)范性以及總體質(zhì)量均給予高度評價。

學(xué)生按照企業(yè)項目運作模式完成畢業(yè)設(shè)計,工程實踐能力、創(chuàng)新能力得到了綜合訓(xùn)練,團隊精神得到增強。由于畢業(yè)設(shè)計來源于企業(yè)的工程實例,學(xué)生在許多工程細節(jié)(如設(shè)計零件的工藝性、可靠性等)上得到了工程師素質(zhì)訓(xùn)練,工程意識、分析問題和處理問題的能力都有很大的提高。

企業(yè)工程師的優(yōu)秀項目設(shè)計及良好的運作方式給學(xué)生提供了全新的思路,成為學(xué)生在學(xué)校的課堂中難以得到的實踐財富,使學(xué)生的創(chuàng)新能力大大提高。如我校機自專業(yè)的于洋和吳瑞楠、液壓方向的劉強、電氣專業(yè)的李軍等6名2010屆畢業(yè)生組成BW60HS數(shù)控加工中心設(shè)計跨專業(yè)項目組,對BW60HS數(shù)控加工中心的床頭箱、工作臺、供給機構(gòu)、刀庫、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在項目組教師指導(dǎo)團隊的指導(dǎo)下,詳細了解數(shù)控加工設(shè)備的工作狀況,提出了設(shè)計方案及改進措施。他們相互配合、通力合作,很好地完成了畢業(yè)設(shè)計任務(wù),其中4位學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計答辯成績?yōu)閮?yōu)秀,2位學(xué)生成績達到良好,其中吳瑞楠獲得校級優(yōu)秀。如今,這幾位學(xué)生已成為企業(yè)的技術(shù)骨干。

3.2 增強了學(xué)校與企業(yè)間的聯(lián)系

通過按照企業(yè)項目運作模式指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計,增進了學(xué)校與企業(yè)的相互了解和信任,鞏固和發(fā)展了校企關(guān)系,既解決了企業(yè)中的某些技術(shù)問題,又提高了學(xué)校教師的工程實踐能力,同時促進了高校科研成果的轉(zhuǎn)化,為校企雙方在教學(xué)、科研、生產(chǎn)等方面的全面合作打下了良好的基礎(chǔ)。

實施校企聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計以來,我校多名教師與企業(yè)簽訂了合作項目或聯(lián)合申報國家課題。例如我校機械工程學(xué)院教師陳長征與華晨寶馬鐵西廠合作,解決了該廠氣候模擬實驗室的噪聲控制問題;教師鄭鵬與沈陽機床集團共同申報并獲得批準國家工信部資助科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項目“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項——“直驅(qū)式A/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭”課題。

3.3 畢業(yè)生的社會認可度提高

(1) 我校機械類專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率一直名列全校43個專業(yè)前茅。一些企業(yè)需要提前一年到學(xué)校預(yù)約招聘機械類專業(yè)畢業(yè)生。該專業(yè)大多數(shù)畢業(yè)生能在短期間內(nèi)勝任工作,其實際工作能力與綜合素質(zhì)得到用人單位的認可。

(2) 進入國內(nèi)知名企事業(yè)單位工作的畢業(yè)生人數(shù)逐年上升,尤其為國家、東北老工業(yè)基地以及國家重要的機械裝備制造基地培養(yǎng)和輸送了一批又一批素質(zhì)高、能力強的機械工程專業(yè)人才。

(3) 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)招生錄取分數(shù)線連續(xù)3年超過學(xué)校錄取分數(shù)線近30分。

4 結(jié)束語

按照企業(yè)項目運作方式指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計是畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革的一種新嘗試。沈陽工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院利用現(xiàn)有的地緣優(yōu)勢,以企業(yè)生產(chǎn)實際為背景,建立了具有特色的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)指導(dǎo)模式,并取得了良好的效果,體現(xiàn)了面向機械行業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學(xué)特色,具有創(chuàng)新性、科學(xué)性和可操作性。這種項目式畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)模式也可在其他專業(yè)推廣和應(yīng)用。

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Research and practice of instructing graduation design based on operation mode of enterprise project

Li Yanbin, Sun Xueyan, Zheng Peng,Chen Changzheng

(School of Mechanical Engineering,Shenyang University of Technology,Shenyang 110870,China)

The mode of jointly instructing graduation design by school-enterprise operation on enterprise project is proposed to reform the traditional instruction mode of graduation design. Through adopting measures of organizing students’ graduation design project team,constituting multi-level ,cross major to jointly instruct team by school and enterprise,constructing the mode of graduation design operation on enterprise project,the quality of graduation design is improved,the practical ability and innovation ability of students are enhanced,the students’ sense of teamwork is cultivated,the link between school and enterprise is strengthened,and the social acceptance of the graduates is promoted.

project design group;school-enterprise joint;excellence engineer;mechanical major;graduation design

2014- 05- 03

遼寧省高等教育教學(xué)改革研究項目“雙團隊式校企‘三結(jié)合’指導(dǎo)機械類學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的研究與實踐”資助

李延斌(1964—),男,山東諸城,博士,副教授,研究生導(dǎo)師,主要研究方向為機械設(shè)計理論和機械動力學(xué).

G642.0;TH11

A

1002-4956(2015)1- 0177- 04