多功能實踐型卓越工程師培養模式探索

李亞芹　史立秋　韓陽陽　陳思羽

摘 要：隨著時代快速的發展和科技的進步，單一型人才逐漸不能適應社會的發展和企業的需求。國內的大多數本科院校學生的實際操作能力比專科院校學生弱一些，更重視于理論的教學，許多教師沒有在企業工作的經歷，不能夠很好地指導學生實際操作。為了滿足企業對人才的需要，培養出多功能實踐型卓越工程師尤為重要。

關鍵詞：卓越工程師 多功能 實踐型 教育模式

中圖分類號：F240；G645 文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2016）01-245-02

引言

“卓越工程師教育培養計劃”是國家在2010—2020年實施的一項重要探索性、創新性的教育模式，其意義在于為國家培養一批創新能力強、實踐型、多功能型高質量工程技術人才。這種培養模式有利于我國盡快盡早實現工業現代化，有利于經濟的高速發展，增強我國的綜合實力。近五年來全國多數高校積極響應國家號召，紛紛結合自身學校情況制定相應的教育發展模式。徹底改變了以往重理論學習輕實踐的教育方針，使理論與實踐真正地結合在一起，更有益于適應社會發展。因此，探索出更有利于培養學生學習的發展模式具有重大意義{1}。

一、多功能實踐型“卓越工程師”培養模式

自從積極響應國家教育部發布“卓越工程師培養計劃”五年來，筆者所在的佳木斯大學農業機械化工程專業卓越工程師培養形成了以下發展模式，如圖1所示：

1.基礎專業課理論知識的學習。目前我國在農業耕種收過程中如果雇傭農民工作一天費用可達120～300元，不僅費用昂貴而且效率低，還會導致農產品價格上漲，這就促使農業機械不得不大力發展來解決這一矛盾。2015年3月份國家提出“中國制造2025”規劃，努力把我國建設成制造強國，其中農業機械裝備是國務院部署《中國制造2025》十大領域之一。

俗話說：“術業有專攻”，針對不同專業學生的培養需要選擇不同的專業課相關的課本和采用適應本專業的教學模式。與之前的教學相比，除了學習好農業機械及機械結構設計等相關的專業知識外，還需要學習液壓傳動、電液伺服、機電系統、智能控制和可靠性設計等。因為現在我國大馬力拖拉機、各種耕種機械和收獲機械大力發展，智能化和多功能程度在不斷地提高，比人力和小馬力農業機械的生產效率提高許多。這就促使在教學過程中要求學生把機械結構設計、液壓傳動及控制設計看得同等重要；在滿足機械性能和可靠性的基礎上還得講究物美價廉，因此給學生安排了數學模型建立、數據處理相關課程（模糊數學和數值分析等）和現代機械優化設計方法課程；選擇何種材料進行加工也是每一位機械專業學生的必修課，必須了解不同材料具有的性能及特性，因此安排學生學習金屬材料學、材料分析學課程、理論力學和材料力學等。

2.軟件學習前提及要求。在學習軟件之前，同學們應該學習機械加工工藝和機械精度設計課程及畫法幾何的基本內容，這對軟件的學習至關重要，在畫零件圖時知道如何設計每一步加工工序、裝夾位置以及精度要求。在教學中首先安排學生學習機械制造工藝學，是讓同學們學會分析和解決實際工程問題的一個重要環節，培養學生制定零件加工工藝規程和分析工藝問題的能力，以及設計機床夾具的能力。其次安排學生學習機械精度設計課程，機械精度設計的合理才能滿足功能的要求，從制造角度考慮，在滿足機械性能和裝配的前提下，盡量選擇公差范圍大，這樣不僅易加工省時且降低生產成本。畫法幾何課程主要是培養學生具有基本的規范制圖水平和空間思維能力，對零件二維及三維之間的轉化，讓學生理解6個基本視圖的投影，剖視圖、局部視圖和不同剖視圖的原理及畫法。

軟件學習主要包括以下幾類：（1）CAD二維軟件的學習，自從1984年誕生以來，就徹底改變了人們的手工制圖。對于一張復雜點的裝配圖人工制圖需要3天左右，自從有了CAD電腦制圖，大概需要一天時間就可以完成。（2）三維制圖軟件有Pro/E、UG和solidworks，本專業采用的是UG軟件學習，在實體建模、模具設計和數控加工方面比其它軟件更專業、方便、快捷。學生在模具設計課程和數控加工實習中都感覺到UG軟件的魅力。（3）有限元靜力學分析軟件的學習，讓同學們學會如何把三維實體模型導入到有限元軟件中，然后對其定義參數進行網格劃分，施加一定的載荷求解，對結果進行分析，可以根據變形情況知道是否滿足設計要求。（4）動力學軟件學習的是ADAMS，在UG中把各個零部件裝配到一起，然后導入到ADAMS里面進行動態仿真分析，可以得出運動時輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線，根據振動性能分析產品初期設計的有效性，從而提升品質、加速產品投放市場。

3.實驗理論課學習。課程主要安排幾個方面：（1）安排學生到生產農業機械相關公司進行實習，通過公司里面工程師給學生詳細講解每臺機器的構造及設計創新點，這使學生增長見識，對現代機械獲得感性的認識。（2）安排學生到機械加工實訓基地進行現場觀看，對普通車床、銑床、磨床、刨床和鉗工有了新的認識，了解到零件從鑄造→粗加工→半精加工→精加工→成品的加工工藝流程，加工師傅們很熱情地為同學們講解機床的構造、使用方法和注意事項，憑借自己多年的工作經驗對復雜零件的加工心得和同學們一起分享，在師傅的指導下，同學們親自動手加工一些簡單的零件，真正做到理論指導實踐，實踐中更深刻理解理論知識。（3）安排學生學習《數控技術》知識，主要包括數控發展歷史和數控編程，數控加工主要解決零件品種多變、批量小、形狀復雜、精度高等問題，是實現高效化和自動化加工的有效途徑{2}{3}。

二、分析應用環節

1.實例設計。以模具設計為例。模具設計主要分為幾類：（1）冷沖壓模具設計；（2）注塑模具設計；（3）壓鑄模；（4）橡膠模等。主要給同學們講解冷沖壓模具設計，設計包括沖裁、彎曲、引伸、翻邊、導向裝置、彈頂裝置、自動送料裝置和壓力機的選用。

首先，根據自己的產品的形狀和尺寸要求進行合理地排樣，提高材料的利用率。其次，凸模和凹模的設計，主要根據產品的材料、形狀、厚度和要求精度設計凸模和凹模之間的間隙，間隙過小會造成產品出現毛刺、裂口和層片，間隙過大會出現很大的圓角。第三，卸料和壓料裝置設計，卸料通常采用固定式和彈壓式兩種，固定式常用語引申工件底部沖孔，彈壓式通常和頂桿相配合用于復合模中。第四，壓力機的選擇，根據工件所需的沖裁力大小、模具最大閉合高度和所需工作臺尺寸選擇壓力機的型號{4}{5}。

2.模擬分析。用CAD軟件把模具的各個零部件設計出來，然后再裝配到一起，通過裝配的過程可以發現各個零件之間的配合是否正確。通過UG軟件把各個零件的三維實體畫出來，各個零件按照“從里到外，從上到下”的順序裝配到一起。把裝配好的實體模型從UG導入到ADAMS軟件中，給運動的零件設為運動副，設定符合實際情況的運動速度和加速度，通過觀察得出的位移-時間、速度-時間曲線來判斷是否與實際情況相符。

3.數控加工。通過對《數控加工技術》的學習，學生掌握了根據工件形狀、尺寸、夾緊位置和技術要求，進行工藝程序的設計與計算（包括加工順序、刀具的選擇、刀具與工件相對運動的軌跡和進給速度等）。加工順序過程中需要考慮機床的選擇以及每一步加工中走刀軌跡和進給量等，這直接關系到產品的質量好壞和精度要求，如果加工順序不當可能會引起工件的不可恢復的變形，從而造成浪費。

4.實際應用。在大四的時候安排學生去公司進行實習半年，實行“考核學分制”。由公司人力資源部分配學生到下面的各個分廠，再由分廠的人員安排學生到各個車間，分配到具體的師傅，每位師傅負責指導1～3個學生，從普通車床、銑床、磨床到數控車床、銑床，去鍛沖壓車間熟悉產品鍛壓過程，冷沖壓模具和液壓模具制造，讓學生進行簡單的實際操作。每個崗位的實習情況由師傅填寫評分表，真正讓學生做到“學以致用”。

三、教學總結

從學生在企業的實踐情況看出學生理論知識不能夠與實際應用相結合，反映出教學中應打破以往的“重理論、輕實踐，重知識、輕能力”的教學模式，加強學生在校內實踐環節，為學生更好地適應企業實習打好基礎。此外，應該改變以往“試卷式”的考核方式，應該把學生的動手能力、實例設計和實踐報告等環節按照一定比例算其中一部分成績。

“卓越工程師”的培養，是以把學生培養成“多功能實踐型”為目標，著重培養學生的寬口徑知識和動手能力，創新來源于實踐，豐富的理論知識和見識，才能對現狀進行改進、創新。因此，要求學生加強在校內的實驗室學習、課程實例設計及企業的實踐環節，充分利用學校和企業兩種不同的教育環境和資源，培養學生的動手能力、設計能力和創新能力，增強學生的工程意識和工程素質，構建滿足卓越工程師知識、能力和素質要求的實踐教學體系，讓企業納入人才培養過程。通過這種新的人才培養模式，不僅要加強校內教學實踐，更要把企業綜合實踐加入課程當中，真正將學生培養成國家新一代“多功能實踐型”創新人才。

（基金項目：黑龍江省高等教育學會規劃項目：14G135；佳木斯大學教研項目：JYLA2013-16）

注釋：

{1}林健.“卓越工程師教育培養計劃”學校工作方案研究[J].高等工程教育研究，2010.12（5）：30-36

{2}潘艷平，包秋燕，江吉彬.基于卓越工程師培養的本科實踐教學體系改革[J].實驗室科學，2011（4）：213-215

{3}吳江，鄭莆燕，任建興等.關于熱能與動力工程專業卓越工程師培養的探索與實踐[J].人才培養，2011（24）：3-4

{4}曲明哲，解海.卓越工程師培養方案與社會需求適應性的研究[J].黑龍江高教研究，2012（8）：135-137

{5}肖義平.應用型本科卓越工程師培養探索與實踐[J].教育教學論壇，2014（5）：205-206

（作者單位：佳木斯大學機械工程學院 黑龍江佳木斯 154007）

[第一作者簡介：李亞芹（1978—），女，博士，碩士生導師，副教授，研究方向：農業機械與裝備；通訊作者簡介：韓陽陽（1978—），男，實驗師]

（責編：若佳）