面向卓越工程師數字化設計能力培養現狀與對策研究

劉姣娣 許洪振 袁昌富

摘要：培養大學生的數字化設計能力是“卓越計劃”試點高校目前急需研究解決的現實問題之一。本文通過針對面向卓越工程師的數字化設計能力培養現狀，指出了高校面向卓越工程師數字化設計能力培養存在四個方面的主要問題，提出卓越工程師培養數字化設計能力培養的三個對策，以期為高校培養卓越工程師人才計劃的順利實施提供理論參考。

關鍵詞：卓越工程師；數字化設計能力；培養；現狀；對策

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）18-0215-02

高等院校培養卓越工程師的目標是解決高等工程教育人才培養的實踐性和創新性問題，著力培養一批具有較強創造力和適應當今經濟社會發展需要的工程技術人才。如何培養能夠綜合運用科學理論和現代技術手段，具有現代工程應用能力的工程技術人才，是工科院校尤其是卓越工程人才培養計劃急需研究解決的現實問題。[1]通過對國內企業信息化和畢業生就業反饋的研究，大多數機械制造企業基本實現了三維數字化設計與制造。其中，中國的大中型企業和科研院所都實現了三維設計。機械工程技術人員普遍采用數字化設計技術完成工程設計，這已成為必然趨勢。因此，轉變教學觀念，注重知識和時代的應用，已成為培養卓越工程師的要求。

一、卓越工程師數字化設計能力培養現狀分析

數字化設計技術作為現代設計的核心技術應用在機械設計中，不僅為機械工程師提供了一個方便快捷的繪圖工具，更重要的是在機械設計過程中，機械設計思維方式、交流與合作模式及機械工程師的作用，都會因為數字化設計的出現而發生變化[2]。目前，高校正處于培養卓越工程師的過程中。數字化設計能力培養現狀中存在以下問題。

1.由于受到傳統教育體制的影響，高校教育注重理論教學，只是簡單地將設計軟件添加到教學內容中或在原有課程體系中添加幾章，形成幾個獨立、自成體系的數字化設計教學內容。數字化設計和機械設計能力培養在教學內容和教學體系中分離，學生實踐機會少，動手能力差，創新意識薄弱，工程應用能力差。

2.目前，工科院校的師資隊伍大多缺乏工程背景。現在大部分教師只是在學校從本科一直到博士畢業，從未深入企業生產，也沒有在企業里實習或工作過，作為教師自身就缺乏工程實際經驗，從而造成數字化設計軟件的教學主要以軟件使用重點，沒有將科研項目、生產設計等實踐內容加入在軟件教學中，造成大學人才培養與卓越工程師培養要求的差距。

3.課程設計和畢業設計。一方面，學生層次有差異；另一方面，指導教師主要以校內教師為主，設計環節的實際收效不大，在大多數情況下屬于一種“積木式”的技術拼湊和模仿，數字化創新設計內容較少。

4.工程教育的培養缺乏與企業的聯系與合作。在工程教育中，實踐環節薄弱，學生缺乏實踐動手能力，這是目前制約我國工程人才培養與發展的重要因素[3]。而在歐美等發達國家，工程師的培養過程一般是通過學校與企業及相關行業來共同培養社會需要的工程師，高度重視工程技術人才的工程實踐能力，人才培養和工程實踐相結合，強化學生的工程實踐能力，重視培養工程人才在工程實踐過程中的工程實踐、決策與協調溝通等綜合能力。

二、卓越工程師數字化設計能力培養途徑與對策

1.以卓越工程師的工程應用能力為培養目標，構建數字化設計能力培養體系。

2.通過數字化設計能力的培養，將大幅度提高機械工程專業本科生的綜合設計水平和工程應用能力，為他們將來進入現代企業，從事創新設計、新產品開發等工作奠定堅實的基礎。在明確數字化設計能力培養內涵和目標的前提下，應從師資、教學內容、教學模式與實踐教學環節等方面，系統地開展數字化設計能力的培養。根據大學生的基礎和教學條件等實際情況，統一部署、系統構建數字化設計能力培養體系。

3.數字化設計課程體系設置。培養體系建立后，首先要在教學計劃中明確課程體系，明確教學任務，設置符合高校實際的課程體系。設置數字化設計課程體系，以機械CAD/CAM技術基礎—機械零件三維造型（Proe/Solidworks等三維數字化軟件）—現代設計應用軟件（Ansys及應用、Matlab及應用、機械優化設計）—機械虛擬設計（UGNX工程軟件）—機械系統設計仿真（Adams軟件）為課程主線，優化設計課程教學大綱和教學內容，主要包括數字設計基礎、數字設計理念、設計流程與特點、數字設計工具應用和數字設計實踐訓練等類型的課程內容。同時，還要探尋數字化設計與傳統設計教學內容之間以及與其他數字化設計課程之間的有機聯系。例如，在測繪實踐和機械設計過程中，改變以往平面裝配圖的繪制方式，采用三維設計技術，以較快的速度建立零件的三維模型，然后進行虛擬裝配，同時輸出二維圖。

4.數字化設計實踐平臺建設。以現有的數字化設計軟件學習為基礎，開拓新的學生創新設計實踐平臺[4]；完善院內設計室、造型室等實驗室建設和運作管理，研究適合高校實際情況的以研究生教育促進本科生參與的科技創新活動新模式，提供更多的科技創新活動參與方式，與生產實際相結合，企業參與學生的培養過程，學生參與企業生產和產品研發設計，培養學生的數字化設計能力和工程應用能力。如課外科技活動、創新設計，讓學生參與到教師的科研項目中。從學科的主題和創造性出發，充分發揮學生的空間想象力，充分發揮三維設計手法和專業知識。三維設計的融入不僅拓寬了學生選題的廣度和深度，而且為學生根據自己的擇業去向提供了學習和訓練的機會。

三、結論

明確工程能力培養在“卓越計劃”中的地位與作用，以“理論結合實際”的原則培養學生的數字化設計能力與工程應用能力。

1.以數字化設計實踐平臺建設、科技創新活動為基礎，改革現有數字化軟件教學與學生參與科技項目管理體制與運行機制，研究與之相適應的數字化設計教學和工程應用能力培養隊伍建設。

2.以數字化設計能力培養為主線的教學培養方案規劃。

3.通過數字化實踐教學平臺，以多種形式的校企合作實踐，采取產學研一體的方式，使教育方式從以往的校企合作轉變為校企合一，改變以前產學研脫節的現象。

參考文獻：

[1]劉建強.德國應用科學大學模式對實施“卓越工程師培養計劃”的啟示[J].中國高教研究，2010，（6）：50-52.

[2]張安富，劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].高等工程教育研究，2010，（4）：56-59.

[3]林健.“卓越工程師教育培養計劃”專業培養方案再研究[J].高等工程教育研究，2011，（4）：10-17.

[4]彭廣威.以數字化創新設計能力培養為目標的《Pro/E機械建模》課程改革與實踐[J].模具制造，2014，14（11）：94-96.