多功能实践型卓越工程师培养模式探索
摘 要：随着时代快速的发展和科技的进步，单一型人才逐渐不能适应社会的发展和企业的需求。国内的大多数本科院校学生的实际操作能力比专科院校学生弱一些，更重视于理论的教学，许多教师没有在企业工作的经历，不能够很好地指导学生实际操作。为了满足企业对人才的需要，培养出多功能实践型卓越工程师尤为重要。
关键词：卓越工程师 多功能 实践型 教育模式
中图分类号：F240；G645 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2016）01-245-02
引言
“卓越工程师教育培养计划”是国家在2010—2020年实施的一项重要探索性、创新性的教育模式，其意义在于为国家培养一批创新能力强、实践型、多功能型高质量工程技术人才。这种培养模式有利于我国尽快尽早实现工业现代化，有利于经济的高速发展，增强我国的综合实力。近五年来全国多数高校积极响应国家号召，纷纷结合自身学校情况制定相应的教育发展模式。彻底改变了以往重理论学习轻实践的教育方针，使理论与实践真正地结合在一起，更有益于适应社会发展。因此，探索出更有利于培养学生学习的发展模式具有重大意义{1}。
一、多功能实践型“卓越工程师”培养模式
自从积极响应国家教育部发布“卓越工程师培养计划”五年来，笔者所在的佳木斯大学农业机械化工程专业卓越工程师培养形成了以下发展模式，如图1所示：
1.基础专业课理论知识的学习。目前我国在农业耕种收过程中如果雇佣农民工作一天费用可达120～300元，不仅费用昂贵而且效率低，还会导致农产品价格上涨，这就促使农业机械不得不大力发展来解决这一矛盾。2015年3月份国家提出“中国制造2025”规划，努力把我国建设成制造强国，其中农业机械装备是国务院部署《中国制造2025》十大领域之一。
俗话说：“术业有专攻”，针对不同专业学生的培养需要选择不同的专业课相关的课本和采用适应本专业的教学模式。与之前的教学相比，除了学习好农业机械及机械结构设计等相关的专业知识外，还需要学习液压传动、电液伺服、机电系统、智能控制和可靠性设计等。因为现在我国大马力拖拉机、各种耕种机械和收获机械大力发展，智能化和多功能程度在不断地提高，比人力和小马力农业机械的生产效率提高许多。这就促使在教学过程中要求学生把机械结构设计、液压传动及控制设计看得同等重要；在满足机械性能和可靠性的基础上还得讲究物美价廉，因此给学生安排了数学模型建立、数据处理相关课程（模糊数学和数值分析等）和现代机械优化设计方法课程；选择何种材料进行加工也是每一位机械专业学生的必修课，必须了解不同材料具有的性能及特性，因此安排学生学习金属材料学、材料分析学课程、理论力学和材料力学等。
2.软件学习前提及要求。在学习软件之前，同学们应该学习机械加工工艺和机械精度设计课程及画法几何的基本内容，这对软件的学习至关重要，在画零件图时知道如何设计每一步加工工序、装夹位置以及精度要求。在教学中首先安排学生学习机械制造工艺学，是让同学们学会分析和解决实际工程问题的一个重要环节，培养学生制定零件加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。其次安排学生学习机械精度设计课程，机械精度设计的合理才能满足功能的要求，从制造角度考虑，在满足机械性能和装配的前提下，尽量选择公差范围大，这样不仅易加工省时且降低生产成本。画法几何课程主要是培养学生具有基本的规范制图水平和空间思维能力，对零件二维及三维之间的转化，让学生理解6个基本视图的投影，剖视图、局部视图和不同剖视图的原理及画法。
软件学习主要包括以下几类：（1）CAD二维软件的学习，自从1984年诞生以来，就彻底改变了人们的手工制图。对于一张复杂点的装配图人工制图需要3天左右，自从有了CAD电脑制图，大概需要一天时间就可以完成。（2）三维制图软件有Pro/E、UG和solidworks，本专业采用的是UG软件学习，在实体建模、模具设计和数控加工方面比其它软件更专业、方便、快捷。学生在模具设计课程和数控加工实习中都感觉到UG软件的魅力。（3）有限元静力学分析软件的学习，让同学们学会如何把三维实体模型导入到有限元软件中，然后对其定义参数进行网格划分，施加一定的载荷求解，对结果进行分析，可以根据变形情况知道是否满足设计要求。（4）动力学软件学习的是ADAMS，在UG中把各个零部件装配到一起，然后导入到ADAMS里面进行动态仿真分析，可以得出运动时输出位移、速度、加速度和反作用力曲线，根据振动性能分析产品初期设计的有效性，从而提升品质、加速产品投放市场。
3.实验理论课学习。课程主要安排几个方面：（1）安排学生到生产农业机械相关公司进行实习，通过公司里面工程师给学生详细讲解每台机器的构造及设计创新点，这使学生增长见识，对现代机械获得感性的認识。（2）安排学生到机械加工实训基地进行现场观看，对普通车床、铣床、磨床、刨床和钳工有了新的认识，了解到零件从铸造→粗加工→半精加工→精加工→成品的加工工艺流程，加工师傅们很热情地为同学们讲解机床的构造、使用方法和注意事项，凭借自己多年的工作经验对复杂零件的加工心得和同学们一起分享，在师傅的指导下，同学们亲自动手加工一些简单的零件，真正做到理论指导实践，实践中更深刻理解理论知识。（3）安排学生学习《数控技术》知识，主要包括数控发展历史和数控编程，数控加工主要解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题，是实现高效化和自动化加工的有效途径{2}{3}。
二、分析应用环节
1.实例设计。以模具设计为例。模具设计主要分为几类：（1）冷冲压模具设计；（2）注塑模具设计；（3）压铸模；（4）橡胶模等。主要给同学们讲解冷冲压模具设计，设计包括冲裁、弯曲、引伸、翻边、导向装置、弹顶装置、自动送料装置和压力机的选用。
首先，根据自己的产品的形状和尺寸要求进行合理地排样，提高材料的利用率。其次，凸模和凹模的设计，主要根据产品的材料、形状、厚度和要求精度设计凸模和凹模之间的间隙，间隙过小会造成产品出现毛刺、裂口和层片，间隙过大会出现很大的圆角。第三，卸料和压料装置设计，卸料通常采用固定式和弹压式两种，固定式常用语引申工件底部冲孔，弹压式通常和顶杆相配合用于复合模中。第四，压力机的选择，根据工件所需的冲裁力大小、模具最大闭合高度和所需工作台尺寸选择压力机的型号{4}{5}。
2.模拟分析。用CAD软件把模具的各个零部件设计出来，然后再装配到一起，通过装配的过程可以发现各个零件之间的配合是否正确。通过UG软件把各个零件的三维实体画出来，各个零件按照“从里到外，从上到下”的顺序装配到一起。把装配好的实体模型从UG导入到ADAMS软件中，给运动的零件设为运动副，设定符合实际情况的运动速度和加速度，通过观察得出的位移-时间、速度-时间曲线来判断是否与实际情况相符。
3.数控加工。通过对《数控加工技术》的学习，学生掌握了根据工件形状、尺寸、夹紧位置和技术要求，进行工艺程序的设计与计算（包括加工顺序、刀具的选择、刀具与工件相对运动的轨迹和进给速度等）。加工顺序过程中需要考虑机床的选择以及每一步加工中走刀轨迹和进给量等，这直接关系到产品的质量好坏和精度要求，如果加工顺序不当可能会引起工件的不可恢复的变形，从而造成浪费。
4.实际应用。在大四的时候安排学生去公司进行实习半年，实行“考核学分制”。由公司人力资源部分配学生到下面的各个分厂，再由分厂的人员安排学生到各个车间，分配到具体的师傅，每位师傅负责指导1～3个学生，从普通车床、铣床、磨床到数控车床、铣床，去锻冲压车间熟悉产品锻压过程，冷冲压模具和液压模具制造，让学生进行简单的实际操作。每个岗位的实习情况由师傅填写评分表，真正让学生做到“学以致用”。
三、教学总结
从学生在企业的实践情况看出学生理论知识不能够与实际应用相结合，反映出教学中应打破以往的“重理论、轻实践，重知识、轻能力”的教学模式，加强学生在校内实践环节，为学生更好地适应企业实习打好基础。此外，应该改变以往“试卷式”的考核方式，应该把学生的动手能力、实例设计和实践报告等环节按照一定比例算其中一部分成绩。
“卓越工程师”的培养，是以把学生培养成“多功能实践型”为目标，着重培养学生的宽口径知识和动手能力，创新来源于实践，丰富的理论知识和见识，才能对现状进行改进、创新。因此，要求学生加强在校内的实验室学习、课程实例设计及企业的实践环节，充分利用学校和企业两种不同的教育环境和资源，培养学生的动手能力、设计能力和创新能力，增强学生的工程意识和工程素质，构建满足卓越工程师知识、能力和素质要求的实践教学体系，让企业纳入人才培养过程。通过这种新的人才培养模式，不仅要加强校内教学实践，更要把企业综合实践加入课程当中，真正将学生培养成国家新一代“多功能实践型”创新人才。
（基金项目：黑龙江省高等教育学会规划项目：14G135；佳木斯大学教研项目：JYLA2013-16）
注释：
{1}林健.“卓越工程师教育培养计划”学校工作方案研究[J].高等工程教育研究，2010.12（5）：30-36
{2}潘艳平，包秋燕，江吉彬.基于卓越工程師培养的本科实践教学体系改革[J].实验室科学，2011（4）：213-215
{3}吴江，郑莆燕，任建兴等.关于热能与动力工程专业卓越工程师培养的探索与实践[J].人才培养，2011（24）：3-4
{4}曲明哲，解海.卓越工程师培养方案与社会需求适应性的研究[J].黑龙江高教研究，2012（8）：135-137
{5}肖义平.应用型本科卓越工程师培养探索与实践[J].教育教学论坛，2014（5）：205-206
（作者单位：佳木斯大学机械工程学院 黑龙江佳木斯 154007）
[第一作者简介：李亚芹（1978—），女，博士，硕士生导师，副教授，研究方向：农业机械与装备；通讯作者简介：韩阳阳（1978—），男，实验师]
（责编：若佳）