1、基于创新能力培养的机械产品设计制造综合实践的探索摘 要：机械产品设计制造综合实践，实现了机械类产品的三维装配设计，零、部件的工程图设计、工艺设计、数控加工程序编制和加工的全过程，培养了学生的创新意识、实践能力和创业精神，是现代机械人才培养过程中非常重要的环节。 关键词：设计制造；综合实践；创新能力；实践效果 随着我国经济、社会的不断发展，各企业都愿聘请有工作经验的员工，也希望员工具有一定的创新能力。但是，目前高等教育培养出来的学生已经无法满足企业的这一基本需求，虽然国家和高校对此进行了教改探索，可是这种现象还没有彻底改变。因此，当前教育工作者最重要的任务就是研究和探索我国工程教育的新模式和新方
2、法。 培养毕业生的创新能力是教育部贯彻落实国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020 年）的重要举措，为此教育部于 2009 年提出了“卓越工程师培养计划” ，借助校企合作，以工程实际为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程素质及工程实践能力。湖南工程学院机械设计制造及其自动化（简称：机械设计）专业作为教育部首批实施“卓越工程师教育培养计划”的专业，为学生开展研究性学习、参与创新性实践活动提供平台，加强学生科学思维和实践动手能力的培养。 为适应新形势下企业对人才的需求，本专业以培养具有创新意识和工程实践能力的优秀人才为目标，在专业特色、教学体构、实践教学模式、创新意识培养等环节展
3、开探索和研究，取得了良好的效果。 “机械产品设计制造综合实践”是培养大学生创新意识、实践能力和创业精神的重要环节。对机械设计专业的学生而言， “机械产品设计制造综合实践”是本专业多门专业课程的综合应用，对培养学生创新能力和实践能力具有独特的优势，一些高校都把现代制造综合实践教学作为重点和亮点进行投资和建设。随着我国制造业的快速发展，现代设计制造技术应用越来越广泛，绝大部分企业为了提高产品质量和加工效率相继购买了数控设备，为此急需一批掌握现代制造技术的高素质人才。现代制造综合实验是机械设计制造及其自动化专业教学中一个非常重要的实践性教学环节，对丰富学生生产实践知识，巩固和加深所学理论知识，了解现
4、代数控加工全过程，培养学生科学、认真、细致的工作作风有着非常重要的作用。 一、培养创新能力，构建“三层次三结合”实践教学模式 1.“三层次” ，即基本技能层、综合应用能力与初步设计能力层、工程实践与创新能力层 “三层次”实践教学体构，形成了由单一到综合，由各自相对独立到科学融合的实践教学体系，使学生工程实践能力的培养分层递进。（1）基本技能层：包含大学化学、大学物理等通识基础课程及学科基础课程的实验，机械零部件测绘课程设计，以及金工实习、电工与电子实习、企业认知实习等环节，此层次重点进行基本技能训练。 （2）综合应用能力与初步设计能力层：包含机械设计专业课程实验、机械原理和机械设计课程设计、液
5、压传动与控制技术课程设计、生产实习等环节，此层次重点为专业知识的综合应用和初步设计能力的训练。 （3）工程实践与创新能力层：包含工程项目训练、机械产品设计与制造综合实践、课外科技活动、企业轮岗训练、毕业设计等，重点培养学生的创新意识与工程实践能力。 2.三结合，即课内课外相结合、校企结合、工程教育与人文精神培养结合 （1）课内课外相结合：课内系统的、循序渐进的实践能力训练，与课外开放性、自主式科技实践活动、社团活动、社会实践活动相结合。（2）校企结合：发挥学校、企业不同教学环境和教学资源以及在人才培养方面的各自优势，把学校以传授知识为主的课堂教育与在企业直接获取实际经验、实践能力为主的生产实践
6、相结合。 （3）工程教育与人文精神培养结合：培养履行机械类工程师职责所应具备的专业知识与能力和弘扬并实践以“求真、求实”为主要特征的工程人文精神的培养相结合。“三层次及三结合”的实践教学体构，即由浅入深、分层次、分模块地进行工程实践教学，形成了“理论-实践-再理论-再实践”分层推进的工程实践教学体构。 二、培养创新意识，探索基于产品设计制造的综合实践内容与模式 我校机械设计专业的人才培养目标是“厚基础、适口径、有专长、强应用” ，与企业用人要求实现“零距离”融通，专业原有的实践教学体构已不适应市场新要求。为此，本专业确立了以机械产品、装置设计制造为教学项目，以实践实训为教学手段，以创新意识培养
7、为教学重点的大型综合实践教学环节，探索基于机械产品设计制造课程设计的教学模式（即综合实践） ，满足企业对人才的现实要求。 “机械产品设计与制造”课程设计是我校机械设计制造及其自动化专业学生在学校完成的最后一项综合实践项目，当校内所有理论学习完成后，要求学生综合运用所学的知识完成具备一定功能和用途的产品总体设计，包括零件设计、工艺设计、加工制造、检验装配，并对加工、装配环节进行质量分析，撰写设计说明书。我校 2002 级机械设计专业于2005 年开始实施综合实践课程教学。近十年来，对综合实践内容及模式不断进行改革和探索，形成了一套行之有效的实践方案。根据对 2006-2015 届毕业学生的跟踪调
8、查，我校实行综合实践教学是成功的。 综合实践作为训练平台的目的是培养本专业学生的创新意识，与企业用人要求实现“零距离”对接，积累工程经验，培养分析、解决工程实际问题的能力。结合我校机械工程学院的实际情况，只有创新教学内容，改革教学方法，才能达到综合实践教学的目的。 1.教学内容方面的创新 结合我校的实际情况，选择比较复杂并且有技术难度的机械产品或装置作为实践项目。所以，我们精心挑选了各种传统产品，如各类油缸、减速器、千斤顶、齿轮泵、机床夹具、冷冲模等，同时将机械创新设计的竞赛项目无碳小车、指导老师科研子项目等作为实践项目，使其既能在机械工程学院范围内实施教学，还能充分发挥学院现有的设备资源。若
9、选择难度较大的汽车发动机等产品作为实践项目，虽然工程实际意义巨大，但因其技术难度太大，一般高校也不具备这种加工能力，从而达不到综合实践的教学目标。若采用单个的机械零件作为综合实践项目也能进行工艺设计和加工制造，但是远远达不到机械产品、装置所具有的综合实训效果。 2.教学环节设置的创新 按照实际工程环境真刀真枪地进行工程化的综合训练，具体设置是以专业班级为基本实施单位，8?10 个同学组成一个项目合作团队，实行项目组长负责制，团队成员分工合作。将产品研制分成四大模块进行：即产品造型设计（含产品三维造型、工程图设计） 、工艺设计、加工制造、产品装配及分析总结。按模块划分将综合实训分为四个时间节点，
10、每个模块分别有各自不同的任务和重点，同时又通过实践项目把四大模块有机地连接成一个整体。学生经过以上四个模块的实训后，在团队成员共同努力下完成了整个实训产品的研制，每个学生需完成相应的实训任务，并撰写相应的课程设计说明书。 四个模块的具体任务是：第一个模块为产品造型设计，主要任务是按给定的项目（指导老师给定功能及技术要求） ，学生运用所学知识及掌握的设计工具设计出给定产品三维图及各零、部件工程图设计并完整给出零、部件相关技术要求，重点是创新意识和综合设计能力培养。每个团队按给定功能及技术参数设计出两个以上不同方案，并从中选择一个原理结果最优，又能进行加工生产的方案作为团队实训产品，后续三模块环节
11、实训将以此优选方案进行实训产品试制。 第二个模块是工艺设计，主要任务是按照所设计的零件的工程图结果和技术要求，并结合现有的工艺的文件，重点是制造技术的工程应用能力的培养；按着单个零件为一个工作小组，各小组要编制相应零件的加工工艺过程卡，并进行工序卡的编制，每位学生至少完成一道以上工序（卡）文件的编制。所编零件制造工艺过程卡、每道工序中的安装定位、切削三要素、刀量具等工艺基本要素必须齐全。 第三个模块是零件加工制造，主要任务是学生能够独立操作机床并能出色地完成零件的加工，以此来验证所编工程程序是否合理，重点是学生的操作能力和动手能力以及分析、解决工程制造技术问题的能力训练。这一模块仍以单个零件作
12、为独立工作小组并以零件各工序卡编制者为主操作各类加工设备，完成各工作小组零件加工试制，对加工制造中出现的问题应及时进行分析处理。 第四个模块是产品装配调试及分析总结，主要任务是进行产品装配调试并撰写设计说明书，重点是训练产品装配调试的动手能力和分析、解决工程装配技术问题的能力，以项目团队为单位，在各工作小组完成了产品零件的加工试制后再对实训产品进行装配调试，最后撰写设计说明书。 三、注重过程管理，创新考核评价标准 综合实践环节采用“工程化”的模式，且有很强的专业性。为此，作为教师，必须加强现场实时的指导，多关注过程管理，保证这个环节的效果。综合实践不能只看实训产品的最终研制结果，更要注重整个实
13、践过程中学生所学到的技术能力，还有他们能够解决实际工程问题的技术和方法。所以综合实践应该更多的是模拟工程实际环境，采用“工程化”模式的标准，从工程的实际出发，也能使学生参与到工程实践的氛围中，通过相关的实践的锻炼，积累工程经验，从而大大提高工程实践的能力。针对在这个环节中出现的各类工程技术问题，引导学生利用所学到的专业知识来解决这些问题，从而在一定程度上更加有效地训练学生的能力，也培养他们自己想办法分析、解决工程实际问题的能力。 本环节时间跨度大，实训内容多。引导学生积极参与，采用自评、互评相结合，注重团队协作，更是其考核评价建设的关键。只有加强过程管理，创新考核标准才能达到综合实训的最终目标
14、。在本环节中采用可量化的评价指标体系，注重过程管理，突出能力培养，提倡个性发展；建立了按模块的考核评价指标体系即评价也分四个模块进行，每模块都采用五级制评分，在四个模块中以个人最擅长，并且能力最强的评价模块成绩作为本阶段的总成绩，这样就能够把学生的兴趣爱好和自己的特长完美结合，又能把实训过程中的能力培养和素质提高与考核评价相结合，并且在这个环节中只要学生能利用所学的专业知识分析问题、解决问题，就能取得比较好的成绩，也会提高自己的工程能力。最后，还要让学生进行详细的分析总结。 四、结语 我校已开展“机械产品设计制造综合实践”活动近十年，探索出了一条基于创新能力的机械产品的设计制造实训新模式，取得
15、了满意的教学效果，每位学生都基本掌握了一般机械产品的研制过程，学会了如何运用所学的专业知识来分析并解决工程实际问题，提高了工程实践能力，实现与企业用人要求“零距离”融通，同时培养了学生科学、认真、细致的工作作风，增强了学生毕业后的求职能力。因此，近年来，我校机械设计专业的毕业生就业率都在 90%以上，这样的就业率也一直处于我校各专业的前面，也证明了我们教学改革目标的正确性，培养的学生也是比较受欢迎的。但某些方面需进一步完善，如课题能够与企业的产品开发或技改相结合将更具价值和工程实际意义，部分课题创新显得不足等。总之，机械产品设计与制造综合实践，实现了产品设计、零件设计、加工制造和装配的全过程，
16、进一步提高了大型综合实践的适应性和综合水准，加强了学生实践能力、综合能力和创新精神的培养。我们相信，一定能培养出满足企业要求并具有一定创新意识和工程实践能力的新型机械相关专业人才。 参考文献： 1郭建华.重视工程教育，提高工科学生工程实践能力J.重庆工学院学报（自然科学版） ，2007（4）：125-127. 2刘迎春.机械类应用型人才培养模式研究与实践R.应用型本科改革与发展建设研讨会报告，2009. 3刘国荣，秦祖泽，黄俊伟，等.工程应用本科教育特性及其创新人才培养体系的研究与实践J.中国大学教学，2004（12）：39-41. 作者简介：关跃奇（1964- ） ，男，副教授，专业研究方向：复杂轨迹加工。
