以数字化设计制造为主线的机电专业卓越工程能力培养

李铁钢

（沈阳工程学院机械学院，辽宁 沈阳 110136）

以数字化设计制造为主线的机电专业卓越工程能力培养

李铁钢

（沈阳工程学院机械学院，辽宁 沈阳 110136）

数字化设计和制造贯穿于整个机电产品的生产实践中，技术应用型本科机械电子工程专业的学生必须掌握数字化设计和制造能力以提升就业。在人才培养方案中提出了以数字化设计和制造工程能力培养为主线，首先以典型企业的岗位能力需求为基础，构建了理论教学、实践教学、素质教育的三大课程群体系结构，提出了三大体系在教学中实施综合课程改革的探索性实践方法。通过改革的实施，取得了明显的效果，学生的自我满意度和企业适应力明显提高。

工程能力培养；数字化设计和制造；机械电子工程；课程改革

1 引言

《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4号）中指出“全面实施素质教育，探索科学基础、实践能力和人文素养融合发展的人才培养模式，加大应用型、复合型、技能型人才培养力度”。

沈阳工程学院为以工为主的技能应用型人才培养的地方高等院校，办学战略依托电力行业，服务先进装备制造行业和现代服务业，培养创新应用型人才。

从学生就业反馈看，企业认为学生的理论泛泛而实践技能不足，理论与当代的企业技术脱轨，就业后工作适应能力差，需要经过相当长时间的培训和培养才能胜任岗位。

当代工程领域迈进了数字化设计制造的时代，在产品的全生命过程中利用数字化的信息实现产品和制造活动的表达、组织和运行，数字化制造大大地提高了产品的质量和企业的生产经营效率。企业的数字化制造水平和应用能力已经成为企业的核心竞争力。

综上所述，需要基于企业实践的岗位技能需求，以学生的数字化设计和制造的工程职业能力培养为主线改革人才培养方案和课程体系[1]。

2 以数字化设计制造为主线的培养方案规划

基于我校机械专业近几年的就业客户群和专业定向培育就业客户群调研，调研了已就业学生、企业人力资源主管、技术主管和生产主管人员，总结形成企业的岗位能力需求指标，分解指标形成知识体系，根据知识体系修改培养方案。

我校机械电子工程专业培养德、智、体、美全面发展，较系统地掌握机械制造及自动化、计算机应用、自动控制和电子技术应用等复合型的专业知识，以机床数控系统的应用与开发，机电一体化产品的设计、调试和管理等能力为特色的机械电子工程领域高级应用型人才。

图 1 知识能力体系结构

以培养创新意识、工程应用能力为切入点，以企业实践为基础，建立“理实交融、分层递进”的课程群体系。将课程分为基本技能层次、提高应用层次和综合创新层次三大类。基本技能层次课程指课程的知识体系相对单一，相对独立性强，不需要先修课程或者先修课程知识较少，包括机械制图与CAD、金工实习、互换性与技术测量等课程，此类课程培养学生的基本专业基础理论和训练学生的基本专业技能。提高应用层次课程指课程的知识体系比较复杂，具有一定的综合性，包括机械制造技术、CAD/CAE技术与应用、机械制造课程设计、数控加工工艺与编程、数控技术实训、先进制造技术、模具设计与制造、机床数控技术课程设计等课，此类课程培养专业技能知识，通过与前修知识技能的融会贯通培养专业职业技能应用能力。综合创新层次课程指课程的综合性、实践性和创新性最强，包括毕业实习、毕业综合实训和毕业设计等，此类课程培养学生的企业实践技能，综合应用专业知识进行产品的数字化设计和制造，解决实际工程问题的能力。

综合美国ABET工程专业认证的标准和企业需求，确定了机电专业工程素质能力的培养目标，即自然人文能力、工程应用能力、机械产品设计能力、机械产品制造能力、机械设备控制能力、企业实践能力[2]。以能力培养为目标构建的知识能力体系结构如图1所示。

在课程中紧密结合工程实践，注意培养数字化设计制造能力，对传统的专业学科基础课、专业课的教学内容进行优化整合成新的课程体系，突出工程应用能力培养的主线地位，将理论与实践有机相互渗透融合。

实践教学不仅仅是理论教学的演示、验证和补充，而是工程能力培养的决定性环节，培养的目标实现应以能否从事生产实践作为评判基准。针对理论内容过多，实践内容过少且处于附属的地位的状态，加强学生实践能力培养，依靠实践环节培养学生的工程应用能力，将实践环节分解成理论课程内试验、课程设计、实习实训、毕业实习和毕业设计等等部分。

专业素质教育为学生课程外自修环节，包括数控车床和铣床的中级工和高级工操作等级证书、制图员证书、三维设计证书、数控工艺员证书、各种省级以上相关比赛证书、专题讲座等。取得相应相关学科证书的学生将获得学分加分或课程减免的激励，此类课程亦帮助学生考取职业资格等级证书，增加就业资本。举办各类专题讲座，包括教师讲座、学生讲座，同时积极邀请企业的高级工程技术人员、管理人员、能工巧匠、生产管理人员和人力资源管理人员做报告，使学生能够紧密了解企业的经营管理和技术状态[3]。

3 基于数字化设计制造主线的能力培养

企业生产实践中广泛使用工程软件，为培养应用型适销对路的人才，以典型企业使用的应用软件为教学工具，改革教学内容，培养数字化设计和制造的综合能力，使学生切实感觉到学有所用，能够看到自己的“产品”，理论能够应用于实践来指导实践，同时实践促进理论知识的学习。经过调研，将工程软件的教学情况与专业课程群统一整合，选择几大类软件，分级多课程逐层强化，如表1所示。

表 1 工程软件及能力培养

软件分必修和选修两部分，必修必须掌握，选修课后自学。课程贯彻工程软件培养，注重对一大类软件的系统培训，以使学生掌握数字化设计制造能力，比如对UG软件的使用，首先在三维设计基础课程中学习简单的机械零件的三维实体建模和工程制图能力，而后在机械设计课程设计中进行减速器的三维实体建模和平面图训练，在CAD/CAE实训中建模，数控加工工艺与编程中建模，机械制造技术课程设计中进行机床夹具的三维实体建模和平面图训练、零件的数控编程，模具设计和制造课程设计中进行冲压模具设计和加工，在先进制造技术中学习数字化加工仿真和逆向工程等技术。

采用企业典型实际例子作为教学项目，对一门系统学科利用实际例子由浅入深，层次递进培养工程能力，在过程中以企业的产品制造流程为项目实施的标准，以解决工程问题为目的，而不是单纯学习软件，使学生学到的知识能够有的放矢，而不是纸上谈兵。

针对数字化设计和制造的工程软件培养，制定软件课程分解目标，大力加强数字化教学资源库建设，选择企业的经典案例进行课件、图片、动画等教学资源的信息化建设；大力加强虚拟实验室建设，建造虚拟材料成型实验室、虚拟数控加工仿真实验室等。在进行数字化教学资源建设和虚拟实验室建设过程中吸收学生参与，即激发了学习的兴趣又锻炼数字化设计和制造能力。加大工程软件的接口建设，使软件的使用环境和案例贴近工程实践[4]。

加大综合性实践环节的力度，开设综合性实验，课程设计注重与前修课程综合，安排学生自主查找资料解决问题。理论课程后给学生的业余时间留一些探索开发性题目，包括理论设计、实际动手加工和上机操作等，将数控机床实验室、CAD/CAM实验室开放，接受学生课外实验和创新制作，提高学生能动学习的积极性。课程设计尽量体现综合性，采用CDIO方式实施，项目模拟企业流程，提高实践性[5]。

创新体现工程职业能力的考核方法，研究基于软件的自动化考核评分系统，节省人力。

[1]陈冰.理实一体化教学在数控专业中的实践与应用[J]，职教论坛，2007（3）：16-20.

[2]陈文杰，任立军，张林，等.新加坡理工学院基于CDIO模式的项目教学改革[J].职业技术教育，2009（35）：91-93.

[3]胡志刚，任胜兵，吴斌.构建基于CDIO理念的一体化课程教学模式[J].中国高等教育，2010（22）：44-45.

[4]陶勇仿，商存惠.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006（11）：81-83.

[5]王向红.工学结合课程体系构建模型的创新与实践[J].高等工程教育研究，2010（1）：151-154.

G642.4

A

1671-0037（2014）10-20-2

辽宁省教育科学“十二五”规划重大决策咨询立项课题“构建技能型人才职业资格制度研究”（编号：GJ13ZD05）。

辽宁省教育科学“十二五”规划立项课题“以数字化设计制造为主线的卓越工程能力培养”（编号：JG14DB280）。

李铁钢（1973-），男，博士，高级工程师，副教授，研究方向：先进制造技术及其教学。