高等工程教育新理念在机械设计方向初探-学年

论文导读：教学改革谈谈几点工程教育改革的主要思考：1.整体优化培养体系与教学内容很多工科背景的高校在本科培养计划中仍然把教学学时安排得很满，强调让老师教学生学得更多，教学存在重知识轻能力培养的现象。培养计划过分要求学科性、专业性和完整性，造成各课程自成体系，割裂课程间的固有联系和传承。而培养体系优化也只是简单
摘 要：本文通过对国外一流大学在工程教育方面的改革理念、模式及其内涵的分析, 结合江南大学机械工程学院现代设计系的相关教学工作，提出了在我国现阶段机械设计专业方面工程教育改革的一些相关思考，以利于推动该专业的现代化发展和适应市场的积极有效支撑。
关键词：一流大学；高等工程教育；卓越工程师；计算机辅助
引言
欧洲的大学教育已有上千年的发展历史。被誉为“欧洲大学之母”的法国巴黎大学创立于9世纪，颇具特色的法国高等工程教育已延续700多年；在世界高校中独领的英国剑桥大学和牛津大学已有800和900多年的历史。美国高校的后发优势很大，于1636年和1861年建校的哈佛大学和麻省理工学院( MIT )，几乎使全世界的优秀学子趋之若骛。近年来, 西方发达国家的工程教育更是逐渐走向成熟和理性，以麻省理工学院为首的国外一流大学纷纷提出工程教育改革的新理念，MIT凭借科研优势，规划实施“回归工程实践”计划,利用课余及假期加强学生的工程实际训练的办法，通过本科研究导向计划(UROP)、本科实践导向计划(UPOP)与企业结合，组织学生参与实际设计课题或工程实践，让学生充分应用数理科学和现代化手段去解决现实问题。欧洲在“博洛尼亚进程”下启动了三大工程教育改革创新计划，即H3E(HigherEngineering Education for Europe)、E4(Enhancing Engineering Education in Europe)，TREE(TeachiDg ang Research in Engineering in Europe)，站在以“科学主导”引领未来、以“回归工程”适应需要的高度，提出整合型创新课程体系结构，即科学基础课30％、工程基础课30％，商务技能15％，工程应用与系统解决方案25％。2005年6月15日作为第一个正式加入《华盛顿协议》教育体系的非英语国家的日本，虽然起步较晚，但发展速度较快，已颇具发展规模。成立了高等工程教育认证委员会(JABEE)，大力实施“21 世纪COE 计划”( CENTER OF EXCELLENCE“优异研究中心计划”或“卓越研究基地计划”) ，高等工程教育注重加强与主导产业合作，优化工程课程，吸引优秀生源，提升工程专业竞争力。加上日本雇主招聘时提出的“最理想的职业要求是尽可能高的综合技能”的口号，迫使即使是没有资格上大学的学生, 也会努力在学校学习。严格而激烈的考试竞争创造了一个能够非常正确地测定个人素质的体制。大企业几乎无需花费就得到高素质的具有工程能力的大学毕业生，支撑着日本经济的大企业的竞争能力。综上所述，国外一流大学已从日常本科教学上重视工程教育的实践性和创新性, 从注重科学和工程基础教育转向工程实践；从关注工程教育本身转向强调影响工程教育的哲学、教育学和文化学, 重新诠释高等工程教育的内涵。从课程设置、培养模式和教学方法等方面进行改革, 同时鉴于现代科技与生产的发展以综合化为基本特征，也十分注意课程的综合化，努力使基础教育和专业教育、应用研究和开发研究相互交叉渗透，强调产学研合作教育和创造力、领导力培养，以培养学生适应社会发展的需要和具有解决复杂课题的技能。
由于长期的封建社会，我国一直到晚清才开始创办大学，迄今只有100多年的历史。目前，我国高等工程教育规模居世界第一，是世界高等工程教育大国，但这并不等于说我国是高等工程教育强国。我国设有工科专业的大专院校有1500余所，工科在校学生达600余万。然而，如此巨大的高等工程教育规模，其培养的合格工程师的“可获得程度”世界排名自1998 年以来却一直处于末位。当然，近年来我国教育界和高校的工程教育也越来越强调工程实践能力和创新能力的培养, 并且也进行了一定的有益尝试。但与国外相比,中国的高等工程教育仍然面临一些亟待解决的问题, 其中工程教育改革理念缺乏、人才培养模式单一、工程实践教育缺乏长效运行机制等问题值得我们深入思考和研究。2010年7月党，国务院颁发了《国家长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年) ；要求围绕提高质量为核心，加快推进高等教育改革和体制机制创新，其中首推的是高等工程教育改革。作为教育部直属高校和地处中国经济最源于：7彩论文网大学生论文查重www.7ctime.com
活跃之一的长江经济带中心的江南大学，在工程教育改革实践和卓越工程师培养方面进行了积极有益的探索。下面结合我校机械工程学院现代机械设计专业的教学改革谈谈几点工程教育改革的主要思考：

1.整体优化培养体系与教学内容

很多工科背景的高校在本科培养计划中仍然把教学学时安排得很满，强调让老师教学生学得更多，教学存在重知识轻能力培养的现象。培养计划过分要求学科性、专业性和完整性，造成各课程自成体系，割裂课程间的固有联系和传承。而培养体系优化也只是简单地把相关的课程罗列在一起，课程间并未建立起真正的联系，更谈不上在新形势下将新技术新方法整合在教学内容中形成新的课程，所以现行的培养体系与教学内容无法体现现代工程教育的新思想和新观念。学生日常学习只是完成书本上的习题，指点在于基础理论和陈旧方法和手段的掌握上，不熟悉工程环境和需求，难以发现问题更不能解决问题，造成工科学生工程能力较差的普遍现象。
面对日益高速发展的经济和技术，江南大学于2003年、2007年和2011年先后三次对培养计划进行了有目的系统修订，做到既与时俱进又保持相对稳定。保证打好专业基础的同时改革现有的培养体系，通过调整逐渐压缩教学学时，留出更多的空闲时间给学生以挖掘他们学习的主观能动性，引导学生进行非演示性课程实验和探索性课程设计，定期进行各类学校内学生创意和比赛活动，参加国内、国际性的学生创新设计类专业比赛，并参与老师承担与国内外企业签订的工程研发项目，全方位加强学生工程实践能力。
在培养体系与教学内容上作了如下改革：(1)减少培养计划的总学时和总学分，压缩各课程教学学时，让学生更多地进行自主学习；(2)大量增设文、理论文导读：
、艺术和机电结合的选修课，扩大学生的知识面；(3)课程综合化，以跨学科的视角来进行课程设置，充分考虑到学科间合理的交叉融合；(4)加强课程间老师教学内容的充分交流，完善课程教学内容，加强课程间培养体系下的有机联系，实现工程教学内容无重复更无遗漏；(5)强调教学的实践性环节，从课程实验到课程设计再到专业课程设计，循序渐进地培养学生工程设计和制造能力，加强理论与实践的全面融合。

2.基于CDIO理念加强与企业产学研合作，提升学生工程创新能力

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，由MIT等四所大学的工程教育改革研究团队提出的构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作理念是：充分利用大学学科齐全、学习资源丰富的条件，以尽可能接近工程实际、涉及技术的团队综合设计大项目为主要载体，结合专业核心课程的教学，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式全面训练和提高理论知识、个人素质和发展能力、协作能力和调控能力。为此，学院加强与无锡地方大中型企业产学研合作办学，拓宽工程实践渠道。建立健全产学研紧密结合的校外实习和实训基地，确立校企合作的有效运作机制，逐步形成教学、科研、生产、培训四位一体的多功能综合性工程教育培训基地，使学生真切地体会到生产、管理的实际，增强工程能力和科研转化能力。
我校20O7年和2011年的培养计划更加重视“培养具有创新能力学生”的工程教育理念，在保证基础理论外增加实践环节学时的情况下，以走中国特色新型工业化道路为契机、以行业企业需求为导向，以工程实际为背景，以提升学生工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力为主线，通过密切高校和行业企业的合作，让学生有更多的时间深入企业，用机制保障这项工程改革的推进。

3.重视教师队伍的工程能力建设

教育部的调研显示，尽管企业有大量就业岗位，但大学培养的工科生却不能符合企业的用人要求，工科生所学的知识与工作实践脱节，知识面单一，动手能力弱和创新意识差，毕业生欠缺解决实际问题的技能。反观执教工程专业的教师，有相当比例的是没有企业背景的，缺乏工程经验与能力。特别是现在各国内高校都在引进博士，其教育背景只是在校园很少有工程经历，这对提高本科工程教育质量是很不利的，因此我们必须通过多种途径，建设一支具有一定摘自：7彩论文网本科毕业论文结论www.7ctime.com
工程能力的教师队伍。
江南大学积极探索解决方法，具体为：(1)要求新引进的青年博士教师先到企业实习一年以上，以加强与企业合作与交流，保持持久而有效的合作机制，提升青年教师的工程能力；(2)聘请企业的高级工程师作为学校的导师，全面加强教学的工程背景和师资的工程力量；(3)考核机制向产学研倾斜，积极鼓励教师投身于企业的科研项目中，实现工程实践与教学的紧密结合；(4)鼓励学生的毕业设计在企业完成，聘请企业的高级工程师和学校老师作为毕业论文的双导师，让学生直接体会到企业的工程要求及运行模式。

4.将计算机的辅助工程融入各教学环节

机械设计经过多年的发展，新的设计理论、设计方法和设计手段不断涌现，而我们现代设计和现造的教学、实践和科研相关手段却严重滞后，也大大落后于现代企业已有的设计、制造思想，尤其是不能将现在新的设计理论、设计方法通过合适的途径和手段掌握并教授给我们的本科生，成了我校工科学生进一步发展的瓶颈，经常有毕业的本科生回来反映：现在企业中用设计、制造方法、手段在教学中听到过，但没有具体实践和体验过，以至于没有仔细领会和进一步坚强工程能力，遗憾之心“耿耿于怀”；而非机械类的学生又对机械设计的点、线和面与生具来的恐惧感，不利于非机械类的工科学生对机械设备的工作原理的理解和掌握，也影响了工程教育的合理进行。
现代机械设计、制造的多数课程属于技术性、实践性都很强的课程，尤其是《工程图学》、《机械CAD应用》、《CAD/CAM基础》、《数控技术》和《现代设计方法》是现代机械工程及自动化各专业方向的必修课，是研究工程与产品信息表达、交流与传递的学科。在工程设计过程中，计算机辅助设计、分析和制造是加快构思、设计与制造工程与成为产品的信息定义、表达和传递的主要媒介；在表达、交流信息，形象思维的过程中，图形的形象性、直观性和简洁性，是人们认识规律、探索未知的重要工具。因此，计算机三维图形辅助设计就象数理化、外语、计算机办公自动化应用一样，是工科大学生必须具备的一项基本素质。而且计算机三维图形辅助设计可以让学生将精力放在创新上，将设计的具体表现和实现留给象Unigraphics NX、Catia等三维图形设计软件和合适的计算机工作站Real-time实时显示以便修正，利用Ansys、Fluent等有限元热力学分析软件确定受力后变形较大和危险之处加强，既提高了设备的可靠性又减少了整机的材料、重量和成本，再借助能预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷的Adams进行真实运动仿真，找出妨害机械设备正常运动的不合理之处，然后用数控技术仿真软件MasterCAM或UG的CAM部分进行模拟数控机械加工，生成无干涉的正确加工G代码，传给数控机床生产工业产品，借助三坐标测量机验证这些工业产品，发现产品的尺寸、形位和配合误差及粗糙度指导设计源头改正错误之处，加快产品的开发周期实现平行、协同设计和产品的全生命周期设计。再加上Excel和Matlab的科学计算能力的锻炼，让学生从工程整体上学习设计、分析和制造的现实，实现CDIO工程教育理念，加快毕业即就业的过程，为社会输送合格的工程设计人员。
工程教育改革是一件十分艰巨的工作，这需要工科院校和企业紧密合作，共同推进这项工作的发展。在高教司的实际措施保障下这项工作一定会取得卓有成效的成绩。
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