地方院校机械设计制造其自动化特色专业建设

摘 要：地方高校承担着为怎么写作地方经济建设培养人才的重任,而专业特色是地方普通高等学校持续健康发展的基石,其人才培养模式在其传统领域具有领先和标杆效应.为确保机械设计制造及其自动化专业的办学水平,保证人才培养质量,省属高校需要进一步加强专业特色建设,明确定位,强化或培育特色,形成特色鲜明的专业建设思路.结合湖南科技大学机械设计制造及其自动化国家特色专业,对地方性高校的人才培养模式进行了探索,明晰了机械设计制造及其自动化专业的人才培养目标与定位,并从专业课程特色设置、实践教学内容特色设置、产学研基地特色培育、科技创新项目优化等多方面对人才培养模式进行了探索.

关 键 词：机械设计制造及自动化专业；人才培养方案；总体目标

作者简介：周知进（1969-）,男,湖南新化人,湖南科技大学机电工程学院,教授；胡燕平（1957-）,男,湖南邵东人,湖南科技大学机电工程学院,教授.（湖南湘潭411201）

基金项目：本文系湖南科技大学教育教研重点项目（项目编号：G30934）、湖南省普通高等学校教学改革研究项目（项目编号：G21024）的研究成果.

中图分类号：G642.3文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）03-0055-03

一、专业发展与定位

湖南科技大学机械设计制造及其自动化专业创建于1981年,原专业名称为矿业机械工程.自2008年初该专业被确定为国家第一类特色立项建设专业以来,按照国家《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》的要求,根据湖南省及周边地区经济建设发展的需要,对机械设计制造及其自动化专业进行了认真规划和建设.在专业定位、人才培养、培养方案制定、课程体系、教学内容和实践环节上进行了一系列的改革和建设；引进了矿山机械工程背景的专业技术人才,建立了一支年龄职称结构合理、敬业精神强、教学和科研水平高的师资队伍；充实和改善了办学条件,取得了较好的成效；培养的学生理论基础扎实、知识面宽、动手能力强、综合素质高,受到了用人单位的好评,许多毕业生成了大型工程机械企业、事业单位的管理和技术骨干；几年来毕业生就业率均在98%以上,考研录取率为12%；学生在省、市和学校“挑战杯”课外科技作品和全国大学生机械设计创新大赛中获得奖励20余项（其中获得全国大学生机械设计创新大赛二等奖1项,省级一等奖4项,三等奖16项）、专利1项.

目前,机械设计制造及其自动化专业有专任教师27人,其中教授9人,副教授13人,讲师2人,博士8人,硕士13人.在建设期间,学校为该专业实验室新增1500多万元的实验设备,购置了“钎具冲击振动测试系统”、“矿井提升系统”、“超高速铣削实验系统”和“三坐标测量机”等实验设备；2008年学院又首批获得了“地方特色学科专项建设资金”300万元,购置了“液压支护模拟实验系统”、“薄材叠层激光快速成型机”、“8站MPS机电控制试验台”等实验设备.2007年获湖南省教学成果一等奖1项,2009年获湖南省教学成果二等奖1项.2009年机械工程一级学科作为湖南科技大学博士点立项建设学科,又投入了1500万元试验设备,增加了实验室面积1000余平方米.2009年获得矿业特色领域国家自然科学基金2项,2010年获得国家自然科学基金4项,2011年获得国家自然科学基金7项,2012年获得国家自然科学基金10项.近三年累计科研经费3000万元；科研成果不断增加,2009～2012年获湖南省科技进步二等奖2项和三等奖4项；2009～2011年公开发表科研论文200多篇.湖南科技大学机电工程学院非常重视学科建设,努力为机械设计制造及其自动化专业的特色建设和发展营造一个良好的氛围,该专业依托的二级学科“机械设计及理论”被确定为湖南省“十二五”重点学科；“机械设备健康维护实验室”被确定为省重点实验室；“先进矿山装备”为教育部工程研究中心.机械设计制造及其自动化专业的定位是按照“厚基础、宽口径、强能力、高素质”要求,面向机械制造业、矿业,培养适应现造技术发展需要,德、智、体全面发展,知识、能力、素质有机统一的应用型人才.

创办之初,机械设计制造及其自动化专业主要是面向煤炭行业怎么写作的,所以面向矿业培养人才仍是该专业的特色,这个特色一直保留,且经过了2006年教育部本科教学评估后,根据专家意见,结合自身传统优势学科情况,矿业机械行业特色得到了进一步加强.自1998年9月起,在全国高校管理体制改革的大趋势下,湖南科技大学实行“与地方共建,以地方管理为主”的新管理体制,明确了成为湖南省工科人才培养基地,由原来的面向行业怎么写作转向为区域经济怎么写作,而工程机械作为湖南省装备制造业的支柱产业,为适应湖南省装备制造业发展的要求,经过调研与研讨,及时拓宽了专业方向,由以前的纯煤矿机械向工程机械、矿山机械、现造技术、模具设计与制造方向拓展,加大了工程机械额、矿山机械相关领域课堂教学的信息量,在加强学生能力培养方面,不断对实验室进行特色建设,每年都有可以满足工程机械、矿山机械等工程要求的新实验设备到位,机械设计制造及其自动化专业特色实验室建设已步入了一个新的台阶.这些都为“面向矿业特色的机械制造业,培养高素质的应用型人才”的专业建设提供了良好的物质基础.

二、专业特色建设思路

1.专业课程设置特色

根据机械设计制造及其自动化专业工程机械专业方向与矿山机械专业方向人才培养目标,工程机械与矿业机械技术岗位需求与任务,合理的设置课程,及时补充新技术、新设备及生产案例,坚持以“突出技能、怎么写作岗位”为原则,以典型工程机械与煤矿机械整机为载体,以基于设备的设计、制造、销售、操作、运行与维护维修工作过程的教学设计为原则,由通用机械到专用机械设计与制造学习任务,采用理论实践相结合的教学形式,将课堂设在实训室和生产厂矿岗位,合理地设计教学环节,为工程机械与煤矿机械技术岗位培养复合型高级工程应用人才.首先,在设置工程机械专业方向课程设置时,充分发挥专业教学指导委员会的作用,组织了工程机械企业一线优秀工程技术人员、有关专家、学院教研人员和专任教师等,对工程机械控制技术专业岗位进行系统、科学的工作分析,并在此基础上确定该专业的课程设置.其次,确定课程内容.将各门课程应掌握的基本知识和基本技能进行同类合并与归纳,形成基本课程单元.再次,根据各单元间的内在联系进行补充与完善,使单元内容既保持相互之间的连续性与系统性,又保持各单元的独立性,设计出教学模块.最后,将各教学模块合并构成新的课程.由于新的课程内容是经职业分析直接得到的,因而具有实用性强、目标明确和针对性强等特点.如开设的新课程有：“工程机械发动机原理”、“工程机械构造”、“工程机械电器设备原理”、“工程机械计算机应用技术”、“建筑机械”、“公路施工机械”、“工程机械故障诊断与维修技术”、“检测技术”、“工程与建筑机械营销”等课程.

在设置矿山机械专业方向课程设置时,在充分考虑就业领域特点和广泛调研的基础上,开设有以下课程：“采煤概论”、“采掘运机械”、“液压支架与泵站”、“矿山固定机械”、“煤矿机械与修理”、“矿井提升机”、“电力拖动与控制”等课程.

2.实践教学改革

实践教学环节是培养学生动手能力和工程实践能力的重要手段,也是培养学生行业背景和创新能力的重要途径.

形成了理论课程基础实验,特色设备认知实验、针对行业背景的课程设计——创新实验,综合课程设计、科技活动——毕业设计（论文）三个层次递进的实践教学体系.根据教学改革和专业特色教学的要求,构建了基础、专业、科研实验平台,加大投入,完善了五大实验中心功能,形成了教学与科研相结合的分模块成梯次相互衔接的实验系统.该实验系统能开设90多个实验项目,实验开出率达到100%.独立设置了4门实验课程,增加了2周综合性实验环节,单独排课,单独考核.改进和新增实验项目95项,开出的设计型、创新性、综合性实验达到实验项目总数的82%,90%的毕业设计（论文）面向工程机械、矿山机械等工程实际选题.采取了理论与实验、教学与科研、课堂与课外、校内与校外互动的方式,改革教学方法,全面培养学生的能力,提高学生的综合素质.

3.科研促进教学显著

机械设计制造及其自动化专业经过多年的建设,目前已拥有一支具有丰富的教学经验、科研能力强的师资队伍.该专业教师均具有硕士以上学历,80%以上的教师拥有纵向与横向科研项目,特别是国家特色专业立项建设以来,与三一集团、江麓机械、湘电集团科研合作更加紧密,且合作的这些项目均紧紧围绕特色专业建设这个中心.如与三一重工股份有限公司合作的关于“退役产品回收处理与再利用技术应用示范（2012BAF02B00）”国家科技支撑计划项目、与三一重工股份有限公混泥土泵车项目、与湘潭平安电器公司合作的“矿井风机绿色制造设计”项目、与湘电集团合作的150吨装载机项目等等,都大大促进了教学水平的提高.

（1）结合科研课题进行毕业设计,提高毕业设计质量.毕业设计（论文）是培养学生综合运用所学知识、综合分析问题、解决问题和创新能力的重要环节.随着机械设计制造及其自动化专业任课教师所承担科研项目的不断增加,该专业已具备了容纳较多学生参与实际科研工作的良好条件.近几年,结合指导教师的科研课题进行毕业设计（论文）工作的学生逐年增多.自2001年起,机械设计制造及其自动化专业学生的毕业设计（论文）选题中,该部分选题均在30%以上.

（2）结合科研课题开展课外科技活动,增强学生的创新意识与实际创造能力.开展课外科技活动是培养学生的创新意识与提高学生创新能力的有效途径.近几年,以迎接湖南省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛为契机,加大了抓学生课外科技活动工作的力度,并聘请机械设计制造及其自动化专业任课教师担任指导教师,收到了良好的效果.

（3）将科研成果引入课堂教学,提高课堂教学质量.任课教师结合所在课题组的科研工作,在课堂教学相似度检测绍机械设计制造及其自动化专业的发展方向与最新成果,丰富、充实了教学内容.如唐果宁、庞佑霞、陈平、刘厚才等教师在讲授“摩擦学”课程时,结合课题组长期从事矿业机械的摩擦磨损及其抗磨技术研究所取得的成果,以采煤机截齿、煤矿排水系统的摩擦、磨损及其抗磨技术研究成果作为相关内容的例子进行教学.教师们将研究成果汇集成专著,编入教材,如唐果宁、陈安华等教授分别将摩擦磨损与抗磨技术、振动冲击与诊断等课题组的有关研究成果编著成《水力磨蚀与耐磨胶粘涂层》、《故障诊断的动力学理论与应用》等著作；庞佑霞教授将课题组在冲蚀磨损研究方面所取得的部分成果编入煤炭系统“十五”规划教材《工程摩擦学基础》中,丰富了“摩擦学”课程的教学内容.近五年来,机械设计制造及其自动化专业任课教师共出版专著6部（本）,出版教材8本.

（4）结合科研进行实验室建设与实验教学改革,提高实验教学质量.随着教师承担科研课题的增加,对实验室设备提出了新的要求,同时也给实验室建设及实验教学改革带来了新的机遇.机械传动实验室以机械设计制造及其自动化专业任课教师承担国家自然科学基金项目“新型磁力金属传动的理论与实验研究”项目组研制磁力金属带传动实验装置为契机,研制成了多功能机械传动实验台,在该实验台上可以完成机械传动效率、机构创新综合试验等多个实验教学项目；信号分析与处理实验室结合振动冲击与诊断课题组承担省自然科学基金项目“机械传动与非线性动力学研究”、“旋转机械突发性故障的非线性动力学机理研究”的实验需求,研制了转子实验测试分析系统,该系统在信号检测与分析综合实验中发挥了显著作用；流体传动与控制实验室结合湖南科技大学机电工程学院承担的“零偏差π桥溢流阀的产业化研究”、“多作用壳转型低速大扭距端面配流液压马达的关键技术及CAD研究”、“大排量壳式端面配流液压马达研究”等课题需要,研制了流体传动与控制实验台,在该实验台上可完成液压元件、液压系统性能检测与分析综合实验等多个实验教学项目.通过实践教学的改革,显著提高了学生的创新能力.在教师创造的良好学术研究氛围下,学生积极参加课外科技、文化及社会实践活动,并取得了一系列的可喜的成绩.学院积极支持学生的科技活动,近年来举办的两次“科技文化活动月”营造了浓厚的科技创新氛围,每年一届的“创维杯”科技作品大赛上不少新人脱颖而出.近两年来,湖南科技大学机电工程学院学生在各项比赛中屡有收获,2002年7月,李江成同学的“发电式减振器”获湘潭市科技创新大赛二等奖,陈迎春、张栋、宾光富三人合作的简易单手操作全自动开收伞荣获湘潭市科技创新大赛三等奖,2002年12月,李江成同学的作品“废水冲压洗池节水系统”和陶徐、张海雄两同学合作的作品“复杂载荷变刚度超静定梁通用求解方法”荣获湖南省第五届“挑战杯”三等奖,2004年12月黄家厚等同学的作品“多芯重锁防盗锁头”获湖南省第六届“挑战杯”特等奖,获得实用发明专利1项.

4.培育专业特色,建设一支高素质的学科带头人队伍

没有高素质的学科带头人,难以打造一流的学科,更不能培育出专业特色,更难以培育出高素质的人才.在矿山装备现代设计方法学科方向,在学科带头人的领导下,本方向形成了以矿山机械为工程背景,在冲击机械创新设计、非线性动态反演设计、可靠性与稳健设计等方面进行了较系统的研究,形成了矿山装备现代设计方法这一稳定的研究方向.本方向的特色研究工作主要有如下三个方面：

（1）冲击机械创新设计.针对矿山开采广泛应用的冲击机械,从冲击机具与岩石相互作用机理出发,深入研究高效破岩方法与机具响应,创新冲击加载工作机构设计,发展了消减P-C振荡冲击加载装置；采用独立的液阻并联半开式水路和转阀结构设计,实现同一压力水源完成冲击破岩、推进和排渣的多个功能,研制了环境友好型全水压支腿式冲击凿岩机.

（2）非线性动态反演设计.针对矿山、工程机械力流密度高、动载荷大等特点,突破传统设计方法的局限,发展了直接根据动力学特性设计机械结构的动态反演设计.深入研究了冲击部件几何结构、复杂工况、反演过程等诱发的非线性问题,以机械效率和寿命为目标,成功地进行了矿山机械设备中冲击活塞、提升机绳系等部件结构参数动力学反演设计.

（3）可靠性与稳健设计.针对矿山机械复杂多变的工作环境,发展产品全寿命周期随机性分析与设计.提出了性能稳健偏差、基于证据理论和最小误差点的可靠度建模方法,评估设计目标和设计约束的不确定性,发展了区间型参数和混合型参数稳健设计优化方法；通过系统可靠性模型重构与仿真分析,建立基于数值仿真的考虑系统可靠度、维护成本等指标的优化设计模型,发展面向维护的可靠性设计优化方法.

三、总结

经过近四年来的专业特色建设,湖南科技大学机械设计制造及其自动化专业特色专业建设遵循高等工程教育教学的规律,强化其传统领域优势,突出工程机械与矿业机械特色,紧密结合湖南省先进装备制造业作为支柱产业与周边区域经济的发展,在发挥专业传统优势的同时修正培养目标,优化课程设置体系,加强特色实验室和实习基地建设,强化大学生科技创新与科研项目结合.具体而言,就是办学思路清晰,专业定位准确,人才引进与学科、学术人才培养专业特色鲜明,在抓专业特色内涵建设的同时拓展外延,密切与相关企业的联系.湖南科技大学机械设计制造及其自动化专业逐渐形成并强化了特色,在培养方案、课程体系、师资队伍、教学改革、人才培养等方面取得了明显成效,有效提升了机械设计制造及其自动化专业学生的教育教学质量.