专业特色、实施过程和效果说明

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1、 专业特色、实施过程和效果说明 一、专业特色一、专业特色 机械设计制造及其自动化专业特色为：依据“以设计为主线、以实践能力培养为核心”的专业人才培养模式，全面推进了本专业的综合改革，全面提高了学生的工程意识、创新意识和工程实践能力。 我校 1996 年提出了“实施工程教育，突出工程训练”的应用型人才的培养模式，经过十多年的实践和不断改革完善，该模式 2007年发展成为“实施工程教育、突出工程实践和社会实践”的应用型人才培养模式。实践证明，正确的人才培养模式对全面实现培养目标、保证和提高人才培养质量具有重要的作用。 伴随着国际工程教育改革和我国卓越工程师教育培养计划、大学生创新创业训练计划的实施

2、，本专业也在积极探索和实施面向能力培养的人才培养新模式。 自 2010 年以来，本专业构建并实施了“以设计为主线、以实践能力培养为核心”的人才培养模式。根据本专业的学科科研优势和社会对本专业人才的需求， 对应机械制造工艺与设备、 机械设计及制造、机械电子工程、流体传动及控制四个专业方向，分别以装备及机械加工工艺设计能力、 基于现代设计理论及方法的机械产品设计和创新能力、面向装备及生产线的机电传动系统及控制方案设计能力、面向装备及生产线的流体传动与控制系统设计能力为专业核心能力， 构建了基于新模式的课程体系，发挥设计的主线作用，大力加强设计教学及学生的工程设计实践。以教师队伍建设、教学内容及方法

3、、实践教学模式等的改革为重点， 全面推进了专业综合改革， 取得了很大的成效。 二、实施过程二、实施过程 1 1、“以设计为主线，以实践能力培养为核心以设计为主线，以实践能力培养为核心”的人才培养模式的人才培养模式的构的构建建 积极开展机械工程领域用人单位背景和社会需求调研分析。 我国培养的工程人才与国际化的工程人才要求相差甚远。中国现有的 160万年轻工程师中，大约只有 16 万人适合在外企工作。中国工科大学的毕业生只有 10%可以达到跨国公司的用人标准，而印度是 25%，比利时是在 75%以上。我国工程科技人才与发达国家相比，主要差距表现在：一是能力不强，特别是实践能力和创新能力不强；二是知

4、识综合程度差，视野狭窄。究其原因，一方面我国工程教育普遍存在重理论、轻实践的问题；另一方面，即使是培养计划安排了众多实践教学环节，也普遍存在实践教学质量不高、学生真正动手实践的机会太少等问题。 人才培养目标不适应社会需求、 不适应高等教育发展形势的问题已经成为制约高等教育发展的体制性障碍之一。为此，迫切需要改革和创新人才培养模式，构建并实施以能力培养为核心的人才培养模式。在深入分析社会需求，认真研究 CDIO 模式及教育部正在推动和实施的“卓越工程师教育培养计划”内涵的基础上，在传承我校“实施工程教育，突出工程实践和社会实践”人才培养模式的基础上，提出了“以设计为主线，以实践能力培养为核心”的

5、应用型人才培养模式。专业培养目标为：培养德、智、体全面发展，系统地掌握机械设计、制造及检测控制的基础知识及应用能力，能在机械制造领域从事设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面工作高级应用型工程技术人才。 “以设计为主线，以实践能力培养为核心”的培养模式就是通过强化设计教学、突出工程设计实践，达到提高学生工程能力的目的。 这一培养模式从 2010 级学生开始实施， 重点在以下几方面进行： （1）以工程实践能力培养为核心确定专业培养标准； （2）突出设计在教学中的主线地位和作用，使其成为知识向能力转化的主要途径。 根据产品或系统生命期的各个阶段及相应的能力要求构建以设计为主线的课程体系， 开

6、设以产品设计各阶段所需能力培养为目标的设计性课程模块，使课程教学更加贴近工程实际，更加注重面向工程实际问题的设计训练； （3）构建现代化的设计平台，将主流的三维 CAD/CAE/CAM 一体化工程软件纳入课程体系，并将其作为学生设计实践的主要技术平台； （4）开设基于工程案例、工程问题，特别是基于工程项目的研究性学习课程； （5）将设计实践延伸至第二课堂乃至社会，将课内教学与课外活动及企业实践有机结合，构建更加广阔的设计实践平台。组织学生参加以工程项目驱动的课外科技活动， 参加各类设计竞赛及企业工程实践，在实践中提高学生的设计能力。 2 2、课程体系构建、课程体系构建 一是确定专业人才培养目标

7、，制定专业培养标准，明确以设计为主线、以实践能力培养为核心的应用型人才培养的总体思路。要突出设计的主线作用， 以现代工程设计软件为设计平台， 加强设计大作业、课程设计和毕业设计环节，将课内教学与课外科技活动、社会实践有机结合，形成面向能力培养的工程教育体系；二是将专业能力依次分解，构建如图 1 所示的专业能力培养路线图；三是根据能力培养路线图构建以设计为主线，以实践能力培养为核心的课程体系如图 2 所示。 专业能力结构表达能力 （一年级）机构运动学及动力学分析能力 （二年级）具有方向的专业能力 （三年级）综合能力 （四年级）第学期 基于三维工程软件的结 构表达能力第学期 基于手绘和二维CAD的

8、 结构表达能力第学期 机械动力学分析及机构 设计/产品概念设计第学期 机械运动分析能力1.机制工艺与设备方向 工艺设计能力、装备设 计初步能力2.机械电子工程方向 机电系统结构与控制综 合设计能力3.机械设计及制造方向 基于现代设计方法及理论 的机械产品设计和创新能 力4.流体传动与控制方向 机电液气一体化综合设 计与控制能力工程制图课群+设计实训力学、机械设计基础课 群+设计实训专业课群专业课群1 1 + +产品设计产品设计 与实现与实现1 1 + + 工程设计专工程设计专 题题1 1专业课群专业课群2 2 + + 产品设计产品设计 与实现与实现2 2 + + 工程设计专工程设计专 题题2

9、2专业课群专业课群3 3 + + 产品设计产品设计 与实现与实现3 3 + + 工程设计专工程设计专 题题3 3专业课群专业课群4 4 + + 产品设计产品设计 与实现与实现4 4 + + 工程设计专工程设计专 题题4 4以研究性学习为主的专业以研究性学习为主的专业 方向课群方向课群毕业设计毕业设计项目驱动的课外科技活动 + 知识技能竞赛（制图大赛、力学竞赛、机械设计大赛等） + 企业学习与实践设计平台：一年级三维工程设计软件UG（一年级）动力学分析软件ADAMS（二年级）结构分析软件ANSYS（三年级）软件综合应用（四年级）构思与分析能力工程能力图 1 机械设计制造及其专业能力培养路线图 在

10、对阶段性设计能力所需知识进行充分分析， 对相关知识进行整合重组，根据各教学阶段对设计能力培养的重点和要求，科学合理地设计、构建以设计能力培养为目的的课程体系。以机械制造工艺与设 备方向为例：其设计能力依次分解为机械结构表达能力、机械运动传动设计及机械结构力学分析能力、 机械制造工艺设计及装备设计基础能力、综合设计能力。1 年级“机械结构表达能力”，由工程制图、AutoCAD 二维表达实训、UG 三维工程软件应用实训等课程支撑，通过手工装配图课程设计、AutoCAD 二维装配图课程设计及 UG 三维零件建模、虚拟装配等课程设计环节实现能力培养；2 年级“机械运动传动设计及机械结构力学分析能力”，

11、由力学课程、机械设计基础、互换性与技术测量、三维工程软件应用（CAE 模块）等课程支撑，通过机械运动传动及机构设计、机械结构设计及力学分析，机械结构 CAE分析等课程设计环节实现能力培养；3 年级装备设计和工艺设计基础能力，由机械制造装备设计、机械制造技术基础、数控加工工艺与编程、机床数控技术、液压与气动技术、机电传动控制、单片机原理及应用等课程支撑，通过机械装备结构设计、常规工艺及工装设计(含切削刀具设计)、数控加工工艺设计及数控加工编程(含切削刀具选择、三维工程软件 CAM 模块应用） 、流体传动与控制系统设计、机电传动控制系统设计等课程设计环节实现能力培养；4 年级主要在毕业设计环节进行

12、具有总结性、综合性的工程训练，增设毕业实习与实践环节、开放式专业方向选修课程等。 3 3、课程建设与改革、课程建设与改革 突出设计能力培养的课程设计教学改革 从大一到大四不间断设置体现设计能力渐进培养的课程设计环节，支撑“以设计为主线、以实践能力培养为核心”的培养模式。该环节已在2010、2011、2012三个年级实施，效果良好。具体做法是：1年级通过设置手工绘制装配图、二维CAD装配图设计、三维装配体设计的课程设计，培养学生机械结构表达能力，并培养初步的三维工程软件应用能力；2年级建立以机械运动传动设计及机械结构力学分析能力培养为目的，设计内容相互衔接、分析手段和方法渐进提高的课程设计，并培

13、养初步的应用现代分析软件对零件体、装配体进行运动分析和力学分析的能力；3年级按四个专业方向设置体现专业方向特色的综合设计实践环节， 使学生掌握具有专业方向特色的基本设计能力；4年级主要在毕业设计环节进行具有总结性、综合性的工程设计训练。毕业设计一方面要体现专业方向特色，使学生得到一个更为全面综合的设计训练， 另一方面尝试与企业联合建立毕业设计培养基地的教学模式，使毕业设计更具工程实际背景。此外，提前半年或1年给学生下达毕业设计任务， 使学生利用课余时间及早开展相关准备工作。 加强理论知识的应用能力培养， 提高理论知识对设计能力培养的支撑作用 一方面要加强基础、打实打够，另一方面要淡化细节，以设

14、计为主线加强工程应用能力教育，加强案例教学，给学生提供自主设计、创新实践的平台。 如强化三维思维能力，改革工程制图教学。认真研究课程的教学内容，找出已被现代设计方法所取代的传统经典理论，结合现代设计方法，弱化这部分内容，在“设计”主线下将设计表达所需的理论、规律及技法集成组织教学。 对机械设计系列课程中与其他课程内容交叉重合的部分内容， 进行删减。例如“考虑摩擦机构的力分析”部分，有关摩擦角、摩擦圆等概念及应用在理论力学课程中已经有所讲解，在学时有限的情况下，我们只是讲授如何应用，而不再进行具体的理论讲解；对课程内容中理论深奥的部分，也进行了简化处理。例如“滑动轴承”中有关流体动压润滑的有关理

15、论，属于流体力学的范畴，原来讲解公式推导过程繁琐、理论晦涩难懂。我们针对这种情况，对这部分的教学内容进行了简化处理，只讲理论的具体应用，而不再追求理论的完整性和全面性。 改革课程的理论教学体系 机械设计基础课建立以理论教学和实践教学相互结合， 突出体现以设计为主线，按“项目”教学的理论教学体系体系，加强对学生工程实践能力的训练。 将原来在理论教学结束后的课程设计作为课程教学的主轴线。 课程一开始就布置设计任务， 将本课程作为一个大的 “项目”来处理，并把这个“项目”分解为若干个“子项目” ，贯穿于课程的始终，真正体现以设计为主线；按照“项目”的需要重新编排理论教学顺序，每部分理论教学围绕当前“

16、子项目”来进行讲授，建立新的理论教学体系，体现理论为实践服务；课程的实验教学围绕“项目”的需要和理论教学进行，建立新的实验教学体系。 我们以省级、校级教学改革项目为契机，首先采取试点的方式在09010141-43 和 G9010101 班的机械设计基础 A2 课程以及09010301-02 班的机械设计基础 B 课程教学中实施， 得了不错的效果，考试及格率大大提高。 之后再 10 级 11 级机械设计课程教学中全面实施。 课程考核方式、方法的改革 课程考核是学生学习的指挥棒，要实现以设计为主线、以实践能力培养为核心的专业人才的培养目标，就必须进行课程考核方式、方法的改革。我们重点进行了一些主干课程的考核方式、方法的改革，结果表明，学生的及格率有了较大的提高，成绩分布较为合理。 在机械设计课程考核方法改革中，充分利用了课程的理论部分和实践部分知识交叉融合的特点，对一部分课程内容，放在实践部分进行考核考查； 对于一些设计类的题目或者利用解析法进行分析设计的题目，例如凸轮机构的设计，解析法设计连杆机构、螺旋起重机的设计等，结合大作业将考核放在平时