培育機械類學生工程素質與創新能力

時間:2022-06-13 03:46:12

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培育機械類學生工程素質與創新能力

機械類專業也是各高等工科院校不可或缺的專業。雖然各專業類型、專業方向和特色不盡相同,但機械類學生應該在機械大類中交叉融合,拓寬口徑,形成基礎扎實、專業面寬、注重實踐、追求創新的鮮明育人特色,努力促使高素質創新人才脫穎而出。本文從實踐教學入手,就機械類專業學生工程素質創新能力的培養談談幾點體會,為工科院校的相關專業工程技術人才培養提供點滴參考[2]。

一、加強綜合性、設計性實驗,拓寬實驗領域,交叉融合

建立培養工程實踐能力強的實驗教學體系。實驗教學是高等學校教學環節中的一個非常重要的組成部分。實驗教學也是培養大學生工程實踐能力和造就具有創新意識的高素質人才的重要途徑。目前,高等學校實驗教學內容的組成無外乎這樣幾個部分:認知實驗、驗證性實驗、綜合性實驗、設計性實驗以及研究型實驗。這里涵蓋了以實驗技能和實驗素質為主線,使學生掌握實驗基礎理論和基礎的實驗技能的專業實驗基礎階段;以啟發學生發現問題和解決問題為主線,使學生學會自主查閱文獻資料,設計實驗方案,選擇實驗儀器和參數,培養綜合分析能力的專業技術基礎階段;以培養大學生工程實踐能力為主線,通過綜合性、設計性和研究型實驗,培養學生解決實際工程問題的能力的專業實驗階段[3]。認知實驗和驗證性實驗是為了消化理解課堂教學內容的重要途徑,在一般情況下,可以采用多人一組,共同完成演示或操作,已達到認知和驗證的目的。這里根據具體實驗情況,合理安排時間長短。而對于綜合性、設計性和研究型實驗,則必須制定出切實可行實驗方案,學生必須開動腦筋想辦法,精心設計,周密思考,甚至在一些危險實驗中制定應急預案。這類實驗一組3~5人,每人先單獨設計一套實驗方案,然后組內人員各自將方案論證,優化最佳方案,實施實驗,這不僅培養學生能力,也培養了學生科學研究團隊協作精神。拓寬實驗領域、相關專業實驗資源共享,交叉融合,在同類專業中拓寬專業口徑。我校機械類專業共有三個,即機械設計制造及其自動化(機自)、過程裝備與控制工程(過控)、熱能與動力工程(熱動)。由于三個專業中的一些專業實驗可以交叉融合,這樣不僅彌補了專業實驗單一、又增加了設計性、綜合性和研究型實驗內容。更重要的是拓寬了機械類專業的口徑,增加了實踐內容,鍛煉了學生實踐能力,培養了學生創新精神,真正意義上形成了“厚基礎、重實踐、寬口徑、求創新”的理論與實踐并重的鮮明育人特色。同時,在實驗室開放方面也起到了積極的推動作用,由于以往單一專業學生數、實驗內容較少,一些專業實驗室開放只是一種形式,實驗教師工作量不飽和,工作熱情不高,嚴重影響了實驗教師的積極性。另外,實驗室開放后,對于一些在某些技術方面或領域有興趣和特長的學生來說,也為學生個性發展搭建了環境平臺。目前,我校這三個專業的專業實驗數目按上述專業順序分別為24個、16個、14個,其中設計性、綜合性和研究型實驗分別為16個、10個和8個,這些實驗中。通過制定鼓勵政策,鼓勵學生在相關機械專業中選擇一些實驗,如基本實驗之外,多做一些實驗可以作為公選課學分,或作為工程實踐學分等等。這樣有力地彌補了實踐環節短缺的問題。完善的實驗教學體系,循序漸進的實驗模式,專業間的融合與交叉,極大地激發了學生的實驗興趣和科學研究的熱情,拓寬了實驗領域和專業口徑,將多門課程知識綜合運用,提高了學生將知識交叉融合,分析解決實際問題的能力。

二、加強生產實習教學環節,理論與實踐有機結合,做中學、學中做

生產實習是高等工科院校在校學生將所學理論專業知識與生產實踐相結合、感性認識與理性認識相結合、課堂教學與現場教學相結合,從而實現學以致用的重要途徑。生產實習的目的是通過現場實習,目睹實物或圖紙,了解機器設備零部件結構、加工、檢驗、裝配工藝,整機或設備的安裝、調試、運行,機器設備結構、功能、原理和用途等特性,使學生樹立起實際工程應用的概念和初步培養用理論知識解決工程實際問題的能力,加強理論與實踐的有機結合,進一步提高學生的學習積極性。生產實習包括校內和校外兩個部分。實習基地建設是實現實習教學目的的關鍵,包括校內實習基地和校外實習基地。校內實習基地的建設,主要是觀看錄像、模擬仿真、拆裝實踐,拆裝實踐的機器設備主要有兩部分,一部分是購買的一些小型機器設備,如往復式壓縮機、小型換熱器以及一些機器部件等,另一部分是多年來從工廠收集來的退役設備,包括L型壓縮機、旋風分離器、列管換熱器等設備,較好滿足校內實習的需要。近些年來,隨著現代社會制造業的發展,傳統的校外實習模式與實習內容日益受到挑戰,絕大多數大型企業不歡迎學生“來訪”,由于國家尚無在企業中建設實習基地,使企業沒有任何責任和義務承擔實習任務。同時,由于企業追求經濟效益和安全生產,接收學生實習的積極性自然不高,更談不上主動性。針對這種情況,采用邊實習、邊上課,即做中學、學中做的模式。具體做法是,針對廠內實習的相關內容,采用11進行課堂教學。例如,過控專業在第六學期開設的《過程設備設計》專業課,由于近幾年人才培養方案的修訂,計劃學時已由歷史的100學時左右降到目前的64學時,這是一門核心專業課,內容繁多,主要包括壓力容器理論部分和設備部分,如果將課堂教學面面俱到,教學效果非常不理想,但是,如果在課堂教學中,把主要精力用在理論部分,設備部分在課堂上概要了解,主要在實習期間針對實習現場設備,再回到課堂講解。由于前期課堂教學中扎實的理論基礎,在這一階段的課堂講解中,聯系實際,學生接受容易,興趣濃厚,不僅省時省力,同時激發了學生的學習熱情和對專業的深刻理解,并取得顯著效果,既克服了只局限廠內實習困難,又可實現理論與實踐真正有機結合的教學手段,不僅很好滿足實習需要,也取得了教學改革的一些經驗,為其他專業課程的教學起到了示范帶頭作用,目前在我校機械類專業中,廣泛推廣,已初見成效[4]。

三、加強機械創新設計平臺建設,豐富科技文化活動

不同專業的機械大類學生合作創新,組建科技活動小組。成立科技活動小組,組織科技活動,倡導創新設計,鼓勵參加學科競賽,對學生工程實踐能力和創新能力的培養十分重要。利用我校國家CAD培訓基地,對機械類的學生進行AutoCAD、Soliword、UG、PRO/E等軟件設計的技術技能培訓,并成立了由不同專業(機自、過控、熱動、工業設計專業等)學生組建的科技小組,發揮本專業的優勢,交叉融合,相互促進,聯手協作,大大提高了學生的創新能力。通過參加國家舉辦的各級各類創新設計大賽,已經雄辯地證明,此舉效果顯著[5]。創新設計指導思想始終貫穿各門課程設計、畢業設計之中。在教學的各設計環節,針對學生自然情況,因材施教。對于大多數學生來說,以基本的技能訓練為主,傳統的設計題目和設計內容必不可少,如《機械設計》課程設計中的齒輪減速器設計是非常傳統的題目,有系統的設計指導書,且非常成熟,難以創新,對于大多數學生來說,這樣的題目能夠較好滿足學生的基礎訓練。但是,對于一些比較優秀的學生來說,設計這樣的題目無疑是一種“浪費”,有“大材小用”之嫌,當然,基礎訓練不能或缺,優秀學生只需用短暫的時間,將這部分基礎的東西,瀏覽一遍即可,更主要的經歷應該放在創新設計內容上來,選擇一些同樣能夠得到相應的訓練、又能創新的新穎的題目,利用現代化設計手段進行創新設計,充分發揮優秀學生的聰明才智和創造性,這對于優秀人才脫穎而出、卓越工程師教育培養計劃的實施起到積極的推動作用。我校機械類專業今年的《機械基礎》課程設計有所改革,其中就有幾組學生選取了第五屆全國大學生機械創新大賽的一些好的題目作為課程設計內容,事實證明,效果非常好。既得到了基礎訓練,又有獨特的創新設計,同時為參加創新設計大賽做了充分準備,可謂一舉雙得。

四、大力加強工程型教師隊伍建設

教育大計,教師為本。教師隊伍建設是學校最基本的教學建設,而工程型教師隊伍則是提高工程教育質量的關鍵。應用型本科院校的教師絕大部分是從學校到學校,雖然學歷層次較高,但自身對工程實踐了解甚少,只讀書本、缺乏社會實踐,目前仍然是高校教師尤其是年輕教師的通病。因此要大力加強對現有教師的培訓力度,制定相關配套政策,支持和鼓勵從事專業教學的教師到企業生產一線學習技術、頂崗實踐、積累經驗,提高工程實踐能力,使其成長為實踐經驗豐富的工程型教師[6-7]。我校在積極響應教育部“卓越工程師教育培養計劃(機械類專業-過程裝備與控制工程專業已被列入教育部計劃”)的同時,制定支持和鼓勵政策,要求年輕教師每年至少到與專業相關的工廠實踐3個月以上,中年教師至少1個月以上,實踐結束后由企業寫出鑒定,裝入個人檔案。以老帶新,實施年輕教師導師制,形成老中青三結合的教師隊伍。對于比較年輕、缺乏實踐經驗的教師,通過多種方式配備指導教師。主要采取以下幾種方式:在課程組中,選配實踐經驗豐富、理論與實踐相結合、教學效果好的教師作為導師,通過演練、聽課、督導、助教、集體備課等形式,提高年輕教師的教學水平。并始終將理論與實踐相結合、工程實踐和創新能力的培養放在首位,著力打造工程型、創新型教師隊伍。利用指導各級各類機械創新設計大賽的機會,為年輕教師提供鍛煉的機會。選配工程實踐經驗豐富、工程技術嫻熟、創新能力強的教師為主導教師,年輕教師作為副導教師,通過創新設計,加工制造、動畫模擬制作等形式,大大提高了年輕教師的工程素質,培養了年輕教師創新思維和創新能力,也充分發揮了年輕教師對現代化設計手段運用。通過聘請有建樹的工程技術人員和技能專家聯合指導畢業設計和工程講座,提高學生和教師對工程設計規范、法規、標準的學習和了解,彌補了教師在指導工作中工程設計經驗的缺乏。通過專、兼職教師的相互交流、聯合指導畢業設計和工程講座,不僅提高了學生的畢業設計質量和效果,同時大大提高了教師的工程能力,一舉雙得。通過幾年的實踐,成效明顯。

五、結論及取得成效

機械類專業學生的工程素質和創新能力的培養是時展進步永恒的主題,如何做好教學工作,充分發揮實踐教學的作用,對于提高機械類大學生的綜合素質一直是教育界不斷研究與探索的大課題。為使所制定的各項方案有效實施,首先在教師中要提高認識、統一思想,加強管理。制定一系列行之有效的管理制度和激勵機制,大力倡導理論與實踐并重、注重實踐環節的教學觀念,充分調動教師在實踐環節教學方面的主動性和能動性。其次,加強平臺建設,在卓越工程師培養計劃實施的進程中,逐步完善實踐教學管理體系,有的放矢,目標明確,有針對性開展實踐教學環節。加大資金投入,構建完善的實踐教學框架。校企合作,真正走出一條學、研、產、用相結合的人才培養模式。幾年來的實踐證明,機械類學生的實踐能力大大提高,取得了一些成果,如機械創新設計大賽、CAD大賽、三維設計大賽、廣告大賽等等賽事都取得了較好的成績,這些成績,為實踐教學積累了成功經驗,增強了實踐教學的自信心,為深化教學改革奠定了堅實的基礎。

作者:陳慶高路甘樹坤單位:吉林化工學院機電工程學院