绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇机械工程导论论文范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
二、教学工作
1、主讲本科生课程、研究生课程各1门,机械工程及自动化专业导论1次,全院性讲座1次。
2、指导硕士研究生5名。其中,毕业2人。
3、教学奖励:
(1)201x年度济南大学优秀研究生导师。
(2)山东省优秀学士论文1人。
(3)山东省研究生优秀科技创新成果三等奖1项。
(4)校级优秀硕士论文1人。
4、教研项目:
主持校级研究生教育创新计划项目、院级教研项目各1项。
三、科研工作
1、科研奖励:
(1)山东省科技进步三等奖1项(校内人员第1位,总排名第2位)。
(2)潍坊市科技进步二等奖1项(校内人员第1位,总排名第2位)。
2、科研项目:
主持科研项目3项。其中,新项目2项。本年度新入账经费26.8万元。
(1)主持国家自然科学基金项目1项(新项目),本年度入账经费19.8万元。
(2)主持山东省自然科学基金项目1项,本年度入账经费2万元。
(3)主持企业委托项目1项(新项目),本年度入账经费5万元。
3、专利:获实用新型专利授权3项,申请发明专利1项(已公开)。
4、论文:以第一作者身份4篇。其中,EI收录3篇。
5、著作:负责编写《锻压手册》(冲压)第3版第十篇第一章,机械工业出版社。
论文关键词:实践能力培养;课程体系;基地建设;师资队伍;质量保障体系
面向2l世纪的机械类专业人才,不但要有较扎实的理论基础,还要有较强的独立工作和解决问题的能力。目前,从人才市场反馈的信息来看,机械类专业的学生普遍存在的问题是:学生平时书本知识学的多,较系统。但是,接触工程实际少,学生不善于将书本知识应用到工程实际中;课程中的实验教学零散,彼此孤立,缺乏系统性和连贯性,难以形成解决工程问题的完整印象。从培养者角度来看,教师自身的工程素质亟待提高。随着高校的连年扩招,教师队伍也在大幅度膨胀,年轻教师学历高,但往往实践经验少;教师忙于繁重的教学工作,与企业的联系少,真正从事工程设计研究的也少。从学校和社会提供的培养条件来看,自改革开放以来,特别是实行市场经济后,学生的生产实习面临很尴尬的局面。一方面,生产实习更为重要,企业对人才的实践经验更为看重;另一方面,企业对学生的生产实习的态度较过去计划经济时代消极了很多,主要原因是担心影响生产和怕出现安全事故。在这种情况下,如何提高学生具有解决实际问题和创新设计的能力,是一个急需解决的重要课题。
一、课程体系的构建
根据我校机械类专业学生的培养目标与定位,即培养具备机械设计、制造基础知识及应用能力,能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面工作的高级应用型工程技术人才。构建了由通识教育课程占32.9%、学科平台课程占28.6%、专业平台课程占13.2%、集中实践教学环节占25.3%组成的课程体系。
课程设置是课程体系构建的基石,也是实现人才培养的具体内容。河南工业大学机械类专业在人才培养上一直坚持重基础、强实践的观念,课程体系能够保证英语、计算机类、实践环节四年不断线;确保通识类课程学时和质量;专业类课程形成有机的课程群;将基础实验串联起来,独立设课;课程设计循序渐进;社会实践扎实有效,丰富多彩;毕业设计真题真做,过程管理规范、严格。通过近几年的实践取得了可喜的成效,学生的实践应用能力有了明显提升,收到用人单位的好评。
(一)理论课程设置
通识教育课程包含:思想政治类、体育、数学、物理、英语类、计算机类、人文素质类、集中实践类。学科平台课程:机械工程导论、机械制图、工程数学、工程力学、机械工程材料、材料成型工艺基础、机械原理、机械设计、电工电子技术、互换性与技术测量、液压与气压传动、机械工程测试技术、机械工程控制基础等。
专业平台课程按照专业方向设定,大三进行专业分流,即现代制造工程方向、机械电子工程方向。强调计算机技术及应用能力的培养,使学生在校期间就将计算机知识与专业培育相结合,形成新型机械工程专业人才所必须的工程信息技术应用和开发能力。如开设计算机仿真、CAD原理与应用技术、数据库及其在工程中的应用、自动化控制技术、产品造型设计、机电一体化实验技术、电子商务技术、技术经济学等,以增加学生毕业后的职业适应能力和发展潜力。
(二)实践课程设置
1、实验课
(1)独立开设专业基础实验课
机械工程基础实验(含17个实验)是一门独立的实验课程,所有实验都在机械工程实验教学示范中心进行。本实验课与机械原理、机械设计、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。
(2) 课内实验
其它专业课程所含的实验主要有:液压与气动、控制与机电测试、材料及热处理、微机原理及应用、PLC应用、数控技术等。这些实验专业性较强,是机电设计制造必要的知识,这类实验主要在加强应用性上做文章,推出了综合性、设计性和研究性实验。
(3)开放型实验
开放型实验拉近了学生与专家教授的距离,拓宽了学生的眼界,提高了学生的工程应用水平,增加了学生学习专业知识的兴趣,自开设以来,参与的学生大量增加,也为学校参加诸如机械设计大赛、电子设计大赛、机器人大赛等提供了人员和平台保证,取得了骄人成绩,连续取得全国机械设计大赛“二等奖”,河南省电子设计大赛“一等奖”等荣誉。
2、集中实践教学环节
集中实践教学环节包括:课程设计、各类实习、实训、毕业设计等。它们是学生获得感性认识,培养工程实践能力必不可少的教学环节,是学生理论初步联系实际的桥梁。因此,精心设计和安排这一环节对培养学生的意义重大。这些环节应该本着循序渐进的原则,随着学生专业知识的积累不断锻炼和提高。
(1)课程设计
课程设计一般安排在该课程结束后开始,常放在学期末或刚开学时集中进行,按顺序从机械测绘与计算机绘图、机械原理课程设计、机械设计课程设计、机械制造综合设计、机电系统综合设计等逐步展开。经过系统的训练,逐步提高学生分析和解决专业问题的能力,使理论与实践得到了初步的联系。
(2)各类实习、实训
实习、实训是高校工科学生教学计划中规定的一个重要的实践性教学环节,它能够使学生了解社会,接触生产实际,了解本行业传统技术、先进技术、最新发展动态和前沿,增强劳动观念和职业素养,巩固所学知识,获得本专业初步的生产技术和管理知识,培养学生独立工作的能力。
金工实习是机械类学生的第一个必经的环节,重点训练学生机械加工及工艺实践方面的基本技能,使学生掌握各类常用机床的操作与使用,钳工与焊接等工种的操作等,初步了解机械加工的基本概念。一般放在大二开学时进行,为陆续开设的专业基础课和专业课提供必要的感性认识基础。
数控技术实训紧连金工实习安排,让学生亲自操作数控机床通过模拟加工和实际加工演示,为数控技术课程和实验提供了必要的操作技能准备和感性认识。
生产实习在大三下(第六学期末)安排,在校外国家认可的专业实习基地进行,我校机械类学生一直与河南洛阳一拖集团、湖北十堰东风汽车公司保持良好的合作关系。生产实习以亲身经历与现场感受等特征,有着其他教学过程无法替代的显著作用。学生还能够在与现场工程师、工人师傅的交流中获取宝贵的实践经验,培养观察力、交流能力、适应能力等。
毕业实习是毕业设计的必经环节,通过毕业实习使学生对毕业设计的对象有了一个较为全面的了解,学生的工作任务应包括:该设备设计制造的国内外发展现状和进展,关键技术有哪些,以及进行设计的必要资料和知识储备等。
(3)毕业设计
毕业设计是机械类学生毕业前最后的综合教学实践环节,它要用学生所有的知识和能力去完成一项较为复杂、功能相对完整的机电设备的设计任务。要经过文献翻译、方案论证、初步设计、详图设计、计算制图、撰写设计说明书、毕业设计心得、答辩等环节。
毕业设计的选题应该尽量真题真做,若果条件达不到,也必须要有真实的工程背景。根据任务的难易程度和学生的知识水平,应进行合理的分组和分工。大家互提设计资料,各自为战,还要协调配合。这样,既可以锻炼学生独立工作的能力,与此同时还锻炼了组织协调能力和团队精神。
毕业设计吸收企业专家参与指导也是提高实战经验的好的做法,大大提高了真题真做的比例。经学院论证有条件的企业可以直接吸收一些学生到现场进行设计工作,企业导师辅以校内导师共同指导,设计题目即为企业的技术难题。
3、课外科技活动、竞赛、社会实践
其他实践教学模块包括学科竞赛、科技活动和社会实践等。我们积极组织学生参加各类科技竞赛。鼓励学生利用寒暑假课余时间接触社会,培养适应能力,提高综合素质。学生通过这些科技活动与实践,把理论知识融入到研究过程,开拓了学术思想,培养了团队协作精神及创新精神。另外,拟通过请领域内专家、技术人员、校友来校作专题讲座形式,拓宽师生的知识面,了解技术的最新进展。
二、加强校内外实践基地建设
(一)实验平台建设
实验教学平台是机械类专业人才培养必须保证的硬件条件,它搭建的科学性直接影响专业建设的良性发展。少花钱多办事、办好事是追求的目标,总结起来实验教学平台的建设应该注意以下几点[3]:
1、尽可能综合应用多课程专业基础和专业知识,有助于提高学生分析问题、解决问题的能力。
2、尽可能将实验系统模块化,通过提供实验组件的方法,实现实验系统的可组装和可重构。以满足不同年级、不同专业和不同课程的教学需要。
3、有助于提高学生独立思考、发散思维和实际动手操作能力培养。
4、具有开设创新型实验和开展科学研究的软、硬件扩展条件。
5、平台应该满足经济、安全、可靠、节能、低消耗、低嘈声和环保的技术要求。
6、鼓励和激励教师自行开发和研制。
我校的机械综合实验中心是河南省第一批批准的“实验教学示范中心”,有机械设计、机械制造、材料组织与性能、液压与气动、机电传动与控制、汽车、模具、计算机辅助设计、包装、数控中心等实验室,实验设施省内一流,实验室管理上采取专兼职教师模式。
(二)建立工程技术实训中心
学校极为重视实践教学,在市场经济时代,为了保证实践教学的质量,要立足自己建设,我校在新校区建成了总建筑面积12704平方米(其中生产场地3224平方米,教学实习场地8932平方米,地下设备间548平方米)的工程技术实训中心,主要功能为车工、铣工、磨工、磨床装配、磨料模具实习场地及现代制造技术中心,专职人员35人,拥有劳动部认可的《数控培训基地》,以及劳动部授权的合格证颁发资格。为机械类专业学生的培养提供了国内一流的实训条件。
(三)校外实习基地建设
在继续保持好原有校外实习基地合作单位的前提下,根据专业特点不断拓展合作企业,为毕业实习和社会实践提供充足的基地。另外,通过与企业的接触也了解人才的需求状况和对人才培养要求的第一手资料。
三、加强师资队伍建设
优良的师资队伍是办学条件中非常重要的条件,对于机械类学生实践能力要求高的特点,加强“双师型”人才非常迫切。通过对新进教师进行企业培训,将新引进的有博士学位而无两年以上实际企业工作经历的教师安排到产学研合作企业锻炼半年到一年。一方面,可以充实企业的技术力量,与企业技术人员一道解决生产中的实际问题;另一方面,真刀真枪的工作,年轻教师自身的实践能力得到提升,为今后的教学工作积累了宝贵的实际工作经验。
四、建立实践教学质量保证体系
面向2l世纪的机械类专业人才,不但要有较扎实的理论基础,还要有较强的独立工作和解决问题的能力。目前,从人才市场反馈的信息来看,机械类专业的学生普遍存在的问题是:学生平时书本知识学的多,较系统。但是,接触工程实际少,学生不善于将书本知识应用到工程实际中;课程中的实验教学零散,彼此孤立,缺乏系统性和连贯性,难以形成解决工程问题的完整印象。从培养者角度来看,教师自身的工程素质亟待提高。随着高校的连年扩招,教师队伍也在大幅度膨胀,年轻教师学历高,但往往实践经验少;教师忙于繁重的教学工作,与企业的联系少,真正从事工程设计研究的也少。从学校和社会提供的培养条件来看,自改革开放以来,特别是实行市场经济后,学生的生产实习面临很尴尬的局面。一方面,生产实习更为重要,企业对人才的实践经验更为看重;另一方面,企业对学生的生产实习的态度较过去计划经济时代消极了很多,主要原因是担心影响生产和怕出现安全事故。在这种情况下,如何提高学生具有解决实际问题和创新设计的能力,是一个急需解决的重要课题。
一、课程体系的构建
根据我校机械类专业学生的培养目标与定位,即培养具备机械设计、制造基础知识及应用能力,能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面工作的高级应用型工程技术人才。构建了由通识教育课程占32.9%、学科平台课程占28.6%、专业平台课程占13.2%、集中实践教学环节占25.3%组成的课程体系。
课程设置是课程体系构建的基石,也是实现人才培养的具体内容。河南工业大学机械类专业在人才培养上一直坚持重基础、强实践的观念,课程体系能够保证英语、计算机类、实践环节四年不断线;确保通识类课程学时和质量;专业类课程形成有机的课程群;将基础实验串联起来,独立设课;课程设计循序渐进;社会实践扎实有效,丰富多彩;毕业设计真题真做,过程管理规范、严格。通过近几年的实践取得了可喜的成效,学生的实践应用能力有了明显提升,收到用人单位的好评。
(一)理论课程设置
通识教育课程包含:思想政治类、体育、数学、物理、英语类、计算机类、人文素质类、集中实践类。学科平台课程:机械工程导论、机械制图、工程数学、工程力学、机械工程材料、材料成型工艺基础、机械原理、机械设计、电工电子技术、互换性与技术测量、液压与气压传动、机械工程测试技术、机械工程控制基础等。
专业平台课程按照专业方向设定,大三进行专业分流,即现代制造工程方向、机械电子工程方向。强调计算机技术及应用能力的培养,使学生在校期间就将计算机知识与专业培育相结合,形成新型机械工程专业人才所必须的工程信息技术应用和开发能力。如开设计算机仿真、CAD原理与应用技术、数据库及其在工程中的应用、自动化控制技术、产品造型设计、机电一体化实验技术、电子商务技术、技术经济学等,以增加学生毕业后的职业适应能力和发展潜力。
(二)实践课程设置
1、实验课
(1)独立开设专业基础实验课
机械工程基础实验(含17个实验)是一门独立的实验课程,所有实验都在机械工程实验教学示范中心进行。本实验课与机械原理、机械设计、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。
(2) 课内实验
其它专业课程所含的实验主要有:液压与气动、控制与机电测试、材料及热处理、微机原理及应用、PLC应用、数控技术等。这些实验专业性较强,是机电设计制造必要的知识,这类实验主要在加强应用性上做文章,推出了综合性、设计性和研究性实验。
(3)开放型实验
开放型实验拉近了学生与专家教授的距离,拓宽了学生的眼界,提高了学生的工程应用水平,增加了学生学习专业知识的兴趣,自开设以来,参与的学生大量增加,也为学校参加诸如机械设计大赛、电子设计大赛、机器人大赛等提供了人员和平台保证,取得了骄人成绩,连续取得全国机械设计大赛“二等奖”,河南省电子设计大赛“一等奖”等荣誉。
2、集中实践教学环节
集中实践教学环节包括:课程设计、各类实习、实训、毕业设计等。它们是学生获得感性认识,培养工程实践能力必不可少的教学环节,是学生理论初步联系实际的桥梁。因此,精心设计和安排这一环节对培养学生的意义重大。这些环节应该本着循序渐进的原则,随着学生专业知识的积累不断锻炼和提高。
(1)课程设计
课程设计一般安排在该课程结束后开始,常放在学期末或刚开学时集中进行,按顺序从机械测绘与计算机绘图、机械原理课程设计、机械设计课程设计、机械制造综合设计、机电系统综合设计等逐步展开。经过系统的训练,逐步提高学生分析和解决专业问题的能力,使理论与实践得到了初步的联系。
(2)各类实习、实训
实习、实训是高校工科学生教学计划中规定的一个重要的实践性教学环节,它能够使学生了解社会,接触生产实际,了解本行业传统技术、先进技术、最新发展动态和前沿,增强劳动观念和职业素养,巩固所学知识,获得本专业初步的生产技术和管理知识,培养学生独立工作的能力。
金工实习是机械类学生的第一个必经的环节,重点训练学生机械加工及工艺实践方面的基本技能,使学生掌握各类常用机床的操作与使用,钳工与焊接等工种的操作等,初步了解机械加工的基本概念。一般放在大二开学时进行,为陆续开设的专业基础课和专业课提供必要的感性认识基础。
数控技术实训紧连金工实习安排,让学生亲自操作数控机床通过模拟加工和实际加工演示,为数控技术课程和实验提供了必要的操作技能准备和感性认识。
生产实习在大三下(第六学期末)安排,在校外国家认可的专业实习基地进行,我校机械类学生一直与河南洛阳一拖集团、湖北十堰东风汽车公司保持良好的合作关系。生产实习以亲身经历与现场感受等特征,有着其他教学过程无法替代的显著作用。学生还能够在与现场工程师、工人师傅的交流中获取宝贵的实践经验,培养观察力、交流能力、适应能力等。
毕业实习是毕业设计的必经环节,通过毕业实习使学生对毕业设计的对象有了一个较为全面的了解,学生的工作任务应包括:该设备设计制造的国内外发展现状和进展,关键技术有哪些,以及进行设计的必要资料和知识储备等。
(3)毕业设计
毕业设计是机械类学生毕业前最后的综合教学实践环节,它要用学生所有的知识和能力去完成一项较为复杂、功能相对完整的机电设备的设计任务。要经过文献翻译、方案论证、初步设计、详图设计、计算制图、撰写设计说明书、毕业设计心得、答辩等环节。
毕业设计的选题应该尽量真题真做,若果条件达不到,也必须要有真实的工程背景。根据任务的难易程度和学生的知识水平,应进行合理的分组和分工。大家互提设计资料,各自为战,还要协调配合。这样,既可以锻炼学生独立工作的能力,与此同时还锻炼了组织协调能力和团队精神。
毕业设计吸收企业专家参与指导也是提高实战经验的好的做法,大大提高了真题真做的比例。经学院论证有条件的企业可以直接吸收一些学生到现场进行设计工作,企业导师辅以校内导师共同指导,设计题目即为企业的技术难题。
3、课外科技活动、竞赛、社会实践
其他实践教学模块包括学科竞赛、科技活动和社会实践等。我们积极组织学生参加各类科技竞赛。鼓励学生利用寒暑假课余时间接触社会,培养适应能力,提高综合素质。学生通过这些科技活动与实践,把理论知识融入到研究过程,开拓了学术思想,培养了团队协作精神及创新精神。另外,拟通过请领域内专家、技术人员、校友来校作专题讲座形式,拓宽师生的知识面,了解技术的最新进展。
二、加强校内外实践基地建设
(一)实验平台建设
实验教学平台是机械类专业人才培养必须保证的硬件条件,它搭建的科学性直接影响专业建设的良性发展。少花钱多办事、办好事是追求的目标,总结起来实验教学平台的建设应该注意以下几点[3]:
1、尽可能综合应用多课程专业基础和专业知识,有助于提高学生分析问题、解决问题的能力。
2、尽可能将实验系统模块化,通过提供实验组件的方法,实现实验系统的可组装和可重构。以满足不同年级、不同专业和不同课程的教学需要。
3、有助于提高学生独立思考、发散思维和实际动手操作能力培养。
4、具有开设创新型实验和开展科学研究的软、硬件扩展条件。
5、平台应该满足经济、安全、可靠、节能、低消耗、低嘈声和环保的技术要求。
6、鼓励和激励教师自行开发和研制。
我校的机械综合实验中心是河南省第一批批准的“实验教学示范中心”,有机械设计、机械制造、材料组织与性能、液压与气动、机电传动与控制、汽车、模具、计算机辅助设计、包装、数控中心等实验室,实验设施省内一流,实验室管理上采取专兼职教师模式。
(二)建立工程技术实训中心
学校极为重视实践教学,在市场经济时代,为了保证实践教学的质量,要立足自己建设,我校在新校区建成了总建筑面积12704平方米(其中生产场地3224平方米,教学实习场地8932平方米,地下设备间548平方米)的工程技术实训中心,主要功能为车工、铣工、磨工、磨床装配、磨料模具实习场地及现代制造技术中心,专职人员35人,拥有劳动部认可的《数控培训基地》,以及劳动部授权的合格证颁发资格。为机械类专业学生的培养提供了国内一流的实训条件。
(三)校外实习基地建设
在继续保持好原有校外实习基地合作单位的前提下,根据专业特点不断拓展合作企业,为毕业实习和社会实践提供充足的基地。另外,通过与企业的接触也了解人才的需求状况和对人才培养要求的第一手资料。
三、加强师资队伍建设
优良的师资队伍是办学条件中非常重要的条件,对于机械类学生实践能力要求高的特点,加强“双师型”人才非常迫切。通过对新进教师进行企业培训,将新引进的有博士学位而无两年以上实际企业工作经历的教师安排到产学研合作企业锻炼半年到一年。一方面,可以充实企业的技术力量,与企业技术人员一道解决生产中的实际问题;另一方面,真刀真枪的工作,年轻教师自身的实践能力得到提升,为今后的教学工作积累了宝贵的实际工作经验。
四、建立实践教学质量保证体系
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)12-0137-04
工程作为实际的改造世界的物质实践活动,具有建造性、人文性、生态性、整体性和协调性等本质特征。因此,高等工程教育必须克服目前存在的学术化、学科化倾向,担负起工程自己的教育使命,回归工程本身。或者说,高等工程教育要超越“科学范式”(强调工程科学与理论分析),确立“工程范式”(强调工程教育的实学性、集成性和创新性)。
为此,我国参照《华盛顿协议》,按“国际实质等效”的要求,从2006年开始试点工科专业的国际认证,并于2013年成为《华盛顿协议》的预备会员。《华盛顿协议》是国际工程师互认体系6个协议中最权威、国际化程度较高、体系较为完整的协议,该协议提出的工程教育国际认证通用标准对工科专业学生毕业时的能力要求,正是对工程本质特征的反映。
工程教育专业认证的实践表明,“以学生为中心”的教育理念对于工科高校工程训练中心的建设和发展具有很好的推动作用。
一、工程训练面临的问题
工程教育的核心特征在于其实践性。我国工程教育实践教学主要包括实验教学(理论课程的实验和独立开设的实验课程)和集中实践教学(工程训练、认知实习、生产实习、课程设计、毕业设计)两大部分。然而,在我国本科工程教学体系中,存在重知识学习、轻能力培养的现象。2009年,中国工程院了一个调研报告,对国内高等工程教育的现状提出了批评:一是一些本科院校不能根据自己的实际,盲目争办“综合性、研究型”大学,导致学校建设目标趋同,人才培养目标单一;二是工科院校的实践教学被不同程度地削弱,使工程训练达不到最基本的要求;三是教师学术化倾向十分明显,学生创新能力不强,重论文、轻设计、缺实践。
由于高校与企业联系不密切,企业难以容纳大批学生实习等问题,生产实多是走马观花,学生很少有动手和提高实践能力的机会。因此,工科高校工程训练中心的建设就显得尤其重要。虽然我们在不断进步,改革的步伐从未停滞,但与国外相比,我国高校工程训练中心的建设还存在诸多不足,如:
(一)功能定位单一
以教为中心的教学功能几乎是所有高校工程训练中心存在的核心要素,忽视了学生的主体性和能动性。这种教学理念及相应的教学方法,不利于发挥学生的主动性、积极性和创造性,不利于培养学生主动实践的能力。
(二)训练目标不明确
训练目标与工科专业培养未来合格工程师的要求有差距,目标仍然以验证理论知识和掌握加工工艺为主,对培养学生的工程观、组织管理、团队协作等方面的要求比较模糊。
(三)专业课程体系设计不合理
专业课程体系设计盲目,训练目标模糊,导致训练体系层次偏低,训练内容与理论教学和其他实践环节脱节。对学生认识工程对于客观世界和社会的影响,考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素,综合运用理论和技术手段设计系统方案与思路创新等方面的训练不足。
(四)师资及硬件资源投入不足
师资队伍无法满足工程训练要求,软硬件资源投入不足。真正的工程师只有由工程经验丰富的教师,在一个充满活力的工程环境中才能培养出来。而我国工科教师学术化倾向十分明显,大部分教师热衷于申请课题、,对教学工作,特别是实践教学投入不足。
造成上述不足的原因是多方面的,“以学生为中心”的工程教育核心理念未能深入教育管理者和教师心中则是最主要的。由此,需要回答的问题有(但不限于):
1.什么是以学生为中心的目标导向?
2.如何设计训练体系?
3.训练体系如何与专业培养计划中的理论教学和其他实践环节贯通?
4.如何建设工程训练所需的师资队伍?
二、以目标为导向,进行训练体系的反向设计
以学生为中心的目标导向就是用期望全体学生获得的学习成果,反推出所需的培养过程、培养要素和培养环节,以及对应的持续改进机制。
(一)培养目标
培养目标是指教育目的在各级各类教育机构中的具体化,它是由特定社会领域和特定社会层次的需要所决定的。在工程教育国际认证语境下,培养目标可表达为学生毕业5年左右,成为所工作领域的合格工程师,即解决“能做什么”的问题。而在“科学范式”教育模式下,通常是教师(强调工程科学与理论分析)根据自身的认识,主观设定学生需掌握的知识,制订课程体系,课程体系实际上决定了学生毕业时掌握的知识,这会造成毕业生能力与培养目标脱节,更与社会需求脱节。
(二)毕业生的能力要求
毕业生的能力要求是指学生完成学业时应该取得的学习成果,即学生产出,实质上是学生毕业时“能有什么”的问题。本文对毕业生能力要求的参考体系是《华盛顿协议》的通用标准,具体为:
1.具有人文社会科学素养、社会责任感和工程职业道德;
2.具有运用工程工作所需的相关数学、自然科学以及经济和管理知识的能力;
3.具有运用工程基础知识和本专业基本理论知识解决问题的能力,具有系统的工程实践学习经历;了解本专业的前沿发展现状和趋势;
4.具备设计和实施工程实验的能力,并能够对实验结果进行分析;
5.掌握基本的创新方法,具有追求创新的态度和意识;具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力,设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素;
6.掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;
7.了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法律、法规,能正确认识工程对于客观世界和社会的影响;
8.具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力;
9.对终身学习有正确认识,具有不断学习和适应发展的能力;
10.具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力。
(三)训练体系的反向设计
训练体系的反向设计是指:调研内外需求,由需求确定培养目标;然后,由培养目标决定对毕业生的能力要求,把毕业生能力要求分解、落实到培养计划的各个环节(包含工程训练),形成课程体系。这里的课程体系是广义的,即为各个教学环节。尤其要注意的是,课程体系的改革,要改变讲课、实验、实习相分离的传统做法,充分利用工程训练中心的条件,实现讲课、实习、训练一体化。这样,在新生入校后,执行该培养计划,在质量保障体系(工程教育专业认证是质量保障体系的重要组成部分)的作用下,就能保证学生在毕业被授予学位时实现各能力培养要求,体现以学生为中心的成果导向,解决“能有什么”的问题;进而有效达成培养目标,解决“能做什么”的问题。培养目标、毕业要求、能力达成、训练体系之间的关系如表1所示。
三、训练模式的重构
重构训练模式与其他实践环节的贯通,是学生能力培养的实现手段。在学生产出导向视角下,机械工程训练教学体系必须摒弃“金工实习”的传统观念,树立“大工程观”。按国际工程认证通用标准划分训练层次,即认知、基本制造技术训练、先进制造技术训练、机电综合训练。随着科学的发展与技术的进步,现代机械产品已不是传统意义上的纯机械产品,而是机电一体化产品。因此,要开发以机械、电子、控制一体为核心,以工程性、综合性为特点的训练项目。
为满足专业补充标准的要求,还要对机械类专业的训练进行特殊设计和创新训练,设置课外创新训练课程。创新训练分为初级、中级、高级三个层次。对初级训练阶段的学生开展机械创新设计基础知识、机械运动方案创新设计、电路板设计等基础性的专题培训,夯实其基本理论与基本技能。对中级训练阶段的学生开展原理方案创新设计、机械系统创新案例、DSP系统设计、传感器应用技术等提高型专题培训,增强学生的综合应用能力。对高级训练阶段的学生开展大团队创新项目训练,引导学生自主研究,充分挖掘学生的创新潜能。
这样,就纵向形成了“认知、基本制造技术训练、先进制造技术训练、机电综合训练和创新训练”为主线的递进式、五层次训练体系。
机械工程训练中心的训练还覆盖能源动力工程、电气工程及其自动化、土木工程、水利水电工程、环境工程、轻化工程等工科专业,训练中心还要按专业模块划分训练环节,以满足不同专业的需要,横向形成多模块训练体系。
训练时间的安排要灵活,可实施分段训练。如,对安排4周工程训练(金工实习)的机类专业学生,可令其先进行一周的认知实习,再用2周时间与工程材料及热成型工艺、机械制造技术基础等课程结合,在完成图纸设计、教师审核后,分组、分批在一个学期内完成,最后一周则可与现代制造技术实习结合,完成工程实战。
根据以上思路,训练资源必须重新配置。要淘汰老旧落后设备,大量增加先进制造技术训练、机电综合训练、创新训练所需设备。
四、师资队伍的建设
“以学生为中心”的工程教育理念对工程训练中心的师资队伍建设提出了更高的要求。由于我国博士研究生的培养机制基本上属于研究导向型,缺乏工程实践经验方面的培养,很难胜任“工程范式”下的教学模式。因此,为了培养具有工程创新能力的工程人才,必须完善工科教师的培养机制。一要大力推动对工程博士的培养;二是利用省部共建引入的先进设备和技术支持,组织教师参加新技术培训;三是大力推进产学研合作模式,引导教师校企联合开展工程应用研究,提高他们的工程能力。唯有如此,才能将高质量的研究成果和研究方法传授给学生。
当前,重科研、轻教学的倾向在高校中是十分严重的。口里重视教学,实则以论文、科研项目为教师评价体系权重的最大指标,广大教师怎么会安心教学?所谓“教学出题目,科研做文章,成果进课堂”,讲的是教学以科研为基础,科研为教学服务。科研不为教学服务,以“学生为中心”就是一句空话。要以教师爱岗敬业、安心教学为前提,改革对教师的评价体系与职称晋升机制,能很好地调节教师在教学、科研和其他方面的投入。
工程训练中心需要教授、博士,更需要工程师和高级工程师,现场操作技师也是必不可少的。目前高校工程训练中心指导教师普遍存在职称、学历低,年龄老化,人员严重不足的现象。必须解放思想,打破事业编制的限制,大力实行人事制,从企业招聘全职工程师、技师;也需要从学校相关院系聘请机械、电子、材料、管理、自动化等专业的教授、博士,兼职帮助工程训练中心开展教学设计与建设工作。
五、典型训练环节的实例与推广
为探讨校外实习的部分环节在校内训练中心完成的可行性以及工程训练与理论教学贯通的可行性,2013年,我们对长沙理工大学机制专业2010级学生现代制造技术实习进行了改革试点。该级学生第四学年秋季学期开设数控技术、现代制造技术实习(时间为2周)。数控技术任课教师在课程教学过程中指导学生完成零件的编程,并通过数控仿真系统的虚拟制造考核(到工程训练中心)。实习环节在训练中心进行了1周,每个学生完成了3个零件的加工(线切割1件,数控机加工1件,快速成型1件),取得了非常好的效果。剩下一周时间再到大型先进制造企业参观,整体实习效果好,解决了到企业不能动手的问题。
在试点成功的基础上,我们对机制专业安排在机械工程训练中心的为期4周的实习进行了调整,实施过程及主要时间节点如下:
1.第一学年夏季学期机械工程导论与认知实习同时进行,时间1周。也为第二学年春季学期工程材料及热成型工艺课程教学做准备。
2.第二学年夏季学期进行2周的基本制造技术训练和先进制造技术训练。
3.第三学年秋季学期开设机械制造技术基础A、机械设计课程;随后进行机械设计课程设计,由课程任课教师与专业教师联合指导,完成正确的CAD图纸。在此过程中,数控技术任课教师介入,选择适合线切割、数控车、数控铣和加工中心加工的零部件重点指导。
4.第四学年秋季学期开设数控技术,在课程教学过程中完成零部件的编程,并通过数控仿真系统的虚拟制造考核(到训练中心),要求理论教师先期熟悉训练中心的虚拟制造系统;在现代制造技术实习环节(2周)时到训练中心完成零件的加工,时间1周。以上分段完成了4周的训练。现代制造技术实习的另一周时间要到大型先进制造企业进行参观实习。
该实例的流程及与学生能力培养的关系如图1所示。
对2015级学生,可全面实施图1所示的计划,学生将得到系统的工程实践经历。这使学生从2013年试点时只能完成3个零件的加工,发展到现在能完成机械部件乃至系统的设计制造,并得到综合运用理论和技术手段实施工程的能力训练,上升到一个新的高度――认识专业责任和专业伦理。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 袁广林.高等工程教育的理性回归――基于工程本质属性的思考[J].辽宁教育研究,2008(9):18-21.
一、 引言
近年来,工业工程在中国愈受重视且应用日趋广泛,对我国的经济发展产生了积极作用[1]。与国外相比,我国工业工程学科起步较晚,实验课程的设置相对较少、手段较为单一,容易导致学生理论知识充实而实践能力较差,不利于推动实用型和创新型人才培养。如何有效提高学生的实践与创新能力,成为目前高等学校教育中急需解决的问题。
《基础工业工程》是工业工程专业的核心课程,其关键技术不仅适用于本专业学生,更对全校涉及制造业、服务业等专业门类相关学生都有极大帮助。因此需要针对工业工程专业人才培养的需求,研究、开发《基础工业工程》课程的实验教学项目,形成创新性实验教学体系。西南科技大学2003年设立工业工程专业,其实验系统建设已形成了一定的成果。本文在大量调查研究的基础上,结合IE学科特点和本专业发展实际,提出基础IE创新实验体系。
二、基础IE创新实验体系建设的关键问题
工作研究利用方法研究、作业测定等技术,研究影响工作效率的各种因素,消除人力、物力、财力和时间等方面的浪费,合理安排作业量,减轻劳动强度,从而提高劳动生产率和经济效益[2]。基础工业工程实验主要研究两方面的内容:其一,劳动者、劳动对象和周围环境之间的内在联系,以及人的心理、体力、能力与岗位作业要求、作业环境、疲劳状态之间的关系;其二,以作业为研究对象,对工作过程中的流程、动作进行诊断分析[3]。让学生在校学习期间参与企业生产实践,启发学生探索适宜的操作环境和高效的操作方法,加强动手协作能力,培养成本控制、质量监控、生产率提升等意识,为学生进行毕业设计、论文撰写、课题研究、就业创业等奠定坚实基础。
三、 基础IE创新实验体系建设项目的实施
根据以上考虑,对实验体系的总体框架及内容进行如下设计:
(一)结合工业工程相关核心课程,形成有利于提高工业工程专业学生实践与创新能力的综合性实验教学体系,设计其硬件集成方案及实验项目。
基础IE+人因工程:以操作者的时间反应、动作判断注意力分配等为主要方面,测试其在心理上对环境的反应,并分析其变化规律。
基础IE+设施规划与物流分析:结合产品的生产流程对工厂生产物流系统进行分析,通过对工厂和设备的合理布局,使学生灵活掌握系统布置设计方法的规范设计程序。通过对多套工厂布置方案的实物模型演示进行比较分析,得出最佳方案[4-7]。
(二)整合、集成已有的实验资源,构建《基础工业工程》实验教学硬件平台。综合运用人因工程设备与技术,协同工业工程和机械制造课程实验,提供学生创新能力培养的基本环境和技术手段,培养学生作业研究能力,对现行方法改进,设计适宜的工作环境,制定标准时间提高工效。
基础IE+机械工程:实验者以机械作业为研究对象,开展动作研究和作业测定,使学生在实验过程中,明确工艺流程,牢牢掌握程序分析、动作分析、工作抽样、模特排时等技术方法,为机械专业学生制定规范的动作标准和合理的工时定额。
(三)设计实验教学仿真平台。运用动作研究、时间研究、人机工程、制造过程系统仿真等软件对生产线、物料搬运、双手操作进行模拟运作,充分挖掘企业资源的利用潜力,进行资源优化整合。让学生将课本知识转为实用技术掌握的同时,根据综合实验项目的需要,分析优化实验平台布局,提高资源利用率和实验工效。
基础IE+计算机仿真:通过计算机和网络技术开展网络模拟实验,运用FLEXSIM软件对实验室中立体仓库、生产线等实体采集的数据进行分析优化,为教师项目及企业生产实际提供决策方案和技术支持。
四、 总结
在我校实验室硬件设施较完善的情况下,做好实验软件建设、在现有条件下开发综合性、创新性、设计型实验项目,使得学科无界限,资源不浪费,让学生在校学习期间参与企业生产实践,让实验室建设跟上学科建设的步伐,对于提升工程教育质量有着良好的促进作用。
参考文献:
[1]汪应洛,袁治平.工业工程导论[M].北京:中国科学技术出版社,2001.3-5.
[2]易树平,郭伏.基础工业工程[M].北京:机械工业出版社,2006.15-56.
[3]刘晓芬,高广章,卓德保.工业工程专业实验室的建设模式[J].郑州航空工业管理学院学报(社会科学版),2002,21(3):23―25.
[4]吴爱华,崔如光,张毅伟,等.工业工程教学实验体系的研究与实验方法的改革[J].实验室研究与探索,2001,20(2):46―49.
[中图分类号]G640[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2013)08-0046-03
一、卓越工程师教育与CDIO的关系
“卓越工程师教育培养计划”是国家宏观的培养目标要求,其工作思路是借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验,创建具有中国特色工程教育模式,通过教育和行业、高校和企业的密切合作,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,培养造就一大批创新能力强、适应企业发展需要的多种类型优秀工程师。CDIO工程教育理念和培养模式注重培养学生系统的工程技术能力,尤其是项目组织、设计、开发和实施能力,以及较强的沟通和协调能力,体现了当今工程教育的国际共识。可见,CDIO人才培养模式和理念与卓越工程师教育培养计划的教育理念是高度一致的,而且CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,应该作为实现卓越工程师教育培养计划的重要途径,也是加入卓越工程师教育培养计划的基础。
二、机自专业卓越工程师教育培养要求
机械设计制造及其自动化专业是典型的工科机电类专业,培养卓越工程师正是这类专业教育教学所追求的理想目标。根据近年来专业进行CDIO工程教育改革实践取得的经验,开展卓越工程师教育培养模式的探索具有更积极的意义,而且卓越工程师教育对学生的知识、能力和素质的培养要有具体的要求。
1.接受通用知识的基础教育,具有扎实的数学、物理、化学等自然科学基础知识,较强的外语和计算机应用能力,较好的人文、艺术和社会科学基础,初步的经济管理知识。
2.接受专业基础教育,较系统地掌握机械制图、力学、机械设计、电学、机械工程专业基础领域的基本知识和技能。
3.接受专业基本技能训练,掌握本专业必须的零件测绘、力学分析计算、实验、测试、数据分析、文献检索和基本工艺操作等方面的基本实践技能。
4.接受专业知识教育与专业技能训练,具有本专业领域或方向所必需的专业知识,了解专业领域技术标准,相关行业的政策、法律和法规,了解本专业及相关学科前沿及发展趋势。
5.接受工程意识与创新意识的培养与训练,具有综合运用所学理论、分析解决工程实际问题的能力,能够参与生产、并具有基本的运行和维护能力,具有进行产品开发和设计、技术改造与创新的初步能力。
6.获得综合素质的教育与培养,具有较强的交流沟通、环境适应和团队合作的能力,具有较好的组织管理能力,具有良好的质量、环境、职业健康、安全和服务意识,具有应对危机与突发事件的初步能力,以及较高的综合素质和职业道德修养。
三、课程体系改革规划与实践
课程体系改革始终是贯彻CDIO工程教育改革理念,落实人才培养方案的具体保证。
(一)调整两课开设学期,优化课程布局
两课是标示中国特色高等教育的重要课程,共有356学时,16个必修学分,一般集中开设在大学一、二年级,在限制每学期计划学时的要求下,一些基础性课程被迫后延,对学生的工程意识和创新能力培养和训练非常不利。本专业在CDIO工程教育改革实践过程中,多方考察、学习,并与学校主管领导和教务处领导多次研究,做出了调整两课开设学期的重大决定。将两年完成的两课主要教学任务调整为四年完成,即每学年开设一门政治哲学类课程,保证两课四年不断线:大一第一学期开设 “思想道德修养与法律基础”,大二第一学期开设“中国近代史纲要”,大三第一学期开设“基本原理”,大四第一学期开设“思想和中国特色社会主义理论体系概论”。在两课教学过程中,可以通过课程内容的改革,重点教育和培养学生的职业道德和社会责任感。在大三、大四学年开设政治课更有利于准备考研的学生学习和复习,大二调整两课余出的学时由技术基础课来递进填补,优化了课程布局,为学生开展创新训练提供了专业基础,更有利于专业培养目标的实现。
(二)公共基础课程体现工程应用意识
英语课分层次教学,入学即可参加大学四、六级考试,通过者可以进入专业实验室接受工程意识和创新能力训练。
数学课教学内容与方式改革,在讲述数学知识的过程中,启迪学生的数学思维方式,教会应用数学理论进行工程建模的方法,数学中的实例应该以机械工程的具体对象为目标,使学生体会到学以致用的感觉,激发其学习兴趣。
大学物理课教学内容与方式改革,在讲授物理知识的基础上,传授和训练进行物理实验的基本方法、基本技能,训练观察现象与数据分析的能力,为工程实验奠定基础。
(三)技术基础课程培养工程意识
在大一第二学期新增开设机械工程导论课程,介绍机自专业的培养目标、教学计划、学科发展、工程案例,为学生提供一个开发产品、装备和系统的理论知识与工程实践的基本思维框架;勾勒出一个工程师的任务和职责,以及如何应用科学知识来完成这些任务的思维方法;并有意识地引导学生培养必要的个人能力和人际交往能力;进行学为所用的工程意识的启蒙教育。
改革机械制图课程体系,增加三维图形教学内容,将独立开设的零件测绘教学环节融入机械制图理论课的进程中,理论与实践应用综合在一起,同步进行,初步培养学为所用的工程意识。
机械原理和机械设计课程体系改革,将独立开设的机械原理课程设计和机械零件课程设计教学环节调整到对应的理论课学期,将课程设计内容与理论课内容综合在一起,同步进行。在机械原理或机械设计理论课开始之初,将课程设计的任务布置给听课学生,并要求理论课程结束时完成课程设计任务。教师讲授理论课时始终关注课程设计内容,督促和指导学生完成所讲相关内容的课程设计任务,使学生边学、边练、边用,理论紧密联系实际,不断建立学为所用的工程意识。机械原理与机械设计课程与原培养计划比较,分别提前1个学期开课,以便为后续专业基础课提供前期知识。
(四)专业课程增强实践能力训练
专业课程的改革方式是减少专业课的理论授课学时,大幅度增加实验、实践训练学时,尽量将CDIO理念贯穿于课程教学中。根据培养目标、对主要课程及学时比例进行了综合调整,构成如表1所示,其中单片机原理及应用、井下作业设备与工具和海洋石油装备概论为新增课程,目的是增强机电基础和突出石油特色;合计增加100个实验学时、88个理论学时。取消了独立的专业英语课程,设置两门以上的专业课程采用双语教学,从而保证学生专业外语应用水平;专业英语(64学时)和思想和中国特色社会主义理论体系概论(96学时)后置余出的160个必修课程学时基本平衡了增加的专业课理论和实验学时。
表1课程改革新增实验学时课程列表
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(五)课程设计实施CDIO模式
“机构分析创新设计”和“机电一体化系统创新设计”是东北石油大学机械设计制造及其自动化专业参加教育部CDIO工程教育改革试点,实现“卓越工程师教育培养计划”的目标,为培养本专业学生的个人、人际交往和团队合作能力,产品、过程和系统的设计、建造和控制能力,而分别在大二和大三短学期新增设的2个理论与实践相结合的教学环节。目的是为学生逐步获得优良的工程素质和综合能力(学会求知、学会做人、学会做事、善于合作)奠定基础。
每个班分成6~7个设计小组,每个小组独立承担一个设计题目,由4~5人组成,自选组长,组长负责设计小组任务分配、组织管理和工作协调。每个小组提交一份设计报告和每个小组成员的个人工作过程记录(手写),并进行ppt汇报答辩。机构分析创新设计提交的设计报告包括:设计分析说明书、CAD 设计图纸;机电一体化系统创新设计提交的设计报告包括:设计分析说明书、CAD 设计图纸、控制原理图、电气回路图、程序设计图。
课程设计的考核方式进行了如下探索:
1.组长给定本设计小组成员的个人贡献或成绩排序。设计小组组长根据小组同学的个人贡献、合作表现,按分差不小于2分给出小组成员个人成绩,或给出小组成员成绩排序。
2.指导教师组成的答辩组评定设计小组成绩。答辩组根据每个小组设计总结报告撰写的质量(结构层次、语言表达、分析计算、撰写规范);设计图纸的质量(图纸完整、表达正确、符合规范);答辩过程表现(汇报讲述、回答问题、PPT质量)等项目按百分制综合给出该组设计的综合成绩。小组的答辩综合成绩为小组成员的个人成绩中间值偏上。
3.指导教师还可以根据设计小组每个同学的平时表现(出勤情况、工作态度、提问情况)调整个别同学的个人成绩,更好地维护公平性。
4.学生自评与团队成员互评可以调整小组组长给出的成绩排序偏差。小组成员自评主要考核学生的诚实性;团队成员互评主要考核学生的公正性和团结互助精神。
(六)毕业设计实施CDIO模式
大四第二学期全部进行毕业设计,将毕业设计从13周延长至18周,有利于完整系统地实施CDIO工程教育模式。
在毕业设计的准备、进行和总结的全过程中,对各个环节都进行严格把关。首先在选题上,采取指导教师申报题目,然后由教研室从中优选确定,保证工程实际设计题目占到80%的比例。将确定好的设计题目下发给学生,使学生有很大的选择权利,在个别严重冲突的题目上,由教研室做适当调整。这样做,能够激发学生的兴趣,提高学生对毕业设计的积极性。
学生在毕业设计过程中,把几年中所学的理论知识综合应用于工程实际,不仅锻炼了他们分析研究问题的能力,而且增强了他们的工作责任感,从而使他们投入更多的精力;遇到疑难问题,指导教师能及时地给予启发,并与之研究、讨论,激发他们的创新意识。对于常出现的问题事先讲给学生,使其自检、互检,有问题及时修改,争取交出一份质量较高的毕业设计答卷。
在毕业设计的最后阶段,教师根据毕业设计的任务书对设计图纸严格审查,杜绝在答辩时出现“设备无法安装、机构不能转动、机件互相碰撞、工件不能加工”等原则性问题。随着毕业设计的完成,多数学生基本掌握了进行工程设计和解决工程实际问题的方式和方法,并培养了创新意识,已具备直接服务于生产与工程建设的能力。在教师严格要求、认真把关下,学生完成较好的毕业设计可以直接转化为生产力,经过近两年的统计,学生的毕业设计经修改后直接应用于工程实际生产的占18%左右。
四、CDIO实践总结
2010年机械设计制造及其自动化专业代表东北石油大学成为教育部CDIO工程教育模式第二批试点院校。经过多年的实践探索,机自专业基于CDIO教育理念的人才培养模式已经逐步形成,对专业培养目标、培养方向、教学计划、课程教学大纲、实践环节教学大纲、课程教学体系等进行了卓有成效的改革与建设。
东北石油大学机械设计制造及其自动化专业已经分别在机自07级、08级、09级的部分课程和环节逐步开展了CDIO工程教育模式的探索性实践,完成了机电一体化原理及应用、数控加工技术、电气控制技术、液压与气动、机械控制工程、石油钻采机械等课程为载体的CDIO三级项目实施试点工作,都取得了预期的效果,并获得了良好的经验;机自2010级、2011级的人才培养方案已经融入了CDIO理念,并根据调整后的课程体系有序地进行全面实践和总结;机自2012级、2013级的人才培养方案在CDIO实践基础上又加入了卓越工程师培养计划的新要求,正在进行着初步的实践探索。
CDIO工程教育模式的广泛实践有效促进了本专业大学生创新创业训练计划和科技创新活动的开展。在创新实践活动中,学生明确自己的发展目标,积极性、主动性非常高, 2010~2013年本专业学生承担或完成 “国家大学生创新创业训练计划项目”15项,发表科技论文10篇,获得以“挑战杯”为主的科技竞赛奖励30余项。
五、结束语
东北石油大学机械设计制造及其自动化专业在CDIO工程教育改革实践过程中不断探索和总结,逐渐积累了一些工程教育改革的经验,基本建立起CDIO工程教育的实施环境,为培养一批工程意识好,实际工作能力强的优秀学生奠定了良好的基础。同时,我们也在实践中渐进性地理解卓越工程师教育培养计划的内涵,并逐步明确:CDIO工程教育与卓越工程师教育培养计划的理念是一致的,卓越工程师教育培养计划是宏观指导方针,CDIO是具体实施模式和重要基础。
[参考文献]
[1]顾佩华,包能胜,康全礼,等.CDIO在中国(上)[J].高等工程教育研究,2012,(3).
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交通运输管理 02571 铁路站场
02575 货物运输组织
07267 道路运输组织 02573 旅客运输组织
07263 运输企业管理 00365 交通工程
02569 运输设备 02570 铁路行车组织基础
07266 道路运输行政管理学 Z081725
汽车维修与检测 06921 汽车机械基础 05875
汽车发动机构造与维修 06904
汽车保险与理赔 04442
汽车概论 Z082207
计算机信息管理
00041
基础会计学
Z082214
工程造价管理
06958 建筑工程识图与构造 06960 合同法与合同管理 Z082230
建筑施工技术与管理
03894
施工项目管理 03887
建筑工程基础 03891 建筑工程计量与计价和合同管理 Z100701
护理学 02113
医学心理学
02998
内科护理学(一)
Z100801
药学 03027
植物化学
03026
药理学(二) 03034
药事管理学 Z100803
中药学 02972
中医基础理论(一) 03037 药用植物学 02974
中药学(一) 03040
中药鉴定学 B020104
财税 00058
市场营销学 00067 财务管理学 00233
税法 00054
管理学原理 B020106
金融 00058
市场营销学 00067 财务管理学 00150
金融理论与实务 00054
管理学原理 B020110 国际贸易 00098 国际市场营销学 00045 企业经济统计学
05844
国际商务英语 B020202 工商企业管理 00152 组织行为学 00067 财务管理学
00149 国际贸易理论与实务 00150 金融理论与实务 00054
管理学原理 B020204 会计 00058 市场营销学 00149 国际贸易理论与实务 00150 金融理论与实务 00160
审计学 B020208 市场营销 00098 国际市场营销学 00149 国际贸易理论与实务 00150 金融理论与实务 00054
管理学原理 B020210 旅游管理 00058 市场营销学
00152 组织行为学
00199 中外民俗 00067 财务管理学
00197 旅游资源规划与开发 00198 旅游企业投资与管理 00189 旅游与饭店会计
00200 客源国概况
06124 旅游文化学 B020216 电子商务
00896 电子商务概论
B020222 物业管理
00147 人力资源管理(一) 05674
物业信息管理 00054
管理学原理 B020229 物流管理 07725 物流规划 07114 现代物流学
07726
物流经济学 B020230 公共事业管理 03331 公共事业管理 00147 人力资源管理(一) 00261
行政法学
B020232 劳动和社会保障
00147 人力资源管理(一)
B020279 工程管理 06086 工程监理 00067 财务管理学 06962 工程造价确定与控制
B030302 行政管理学 01848 公务员制度 00067 财务管理学
00320
领导科学 B040102 学前教育 00881 学前教育科学研究与论文写作 00399 学前游戏论
B040107 教育管理 00442 教育学(二) 02111 教育心理学 00261 行政法学 00054
管理学原理 B040112 小学教育 00442 教育学(二) 02111 教育心理学
B040302
体育教育 00442 教育学(二)
00501 体育史 00495 体育保健学
00499 体育游戏
02111 教育心理学 00502 体育管理学 00497
运动训练学 B050104 秘书学
00261 行政法学 00320 领导科学 B050140
对外汉语 00539 中国古代文学史(二)
00840 日语 00541
语言学概论 00538 中国古代文学史(一) 00537
中国现代文学史 B050412
环境艺术设计 05424
现代设计史 04489
室内装饰材料
04026
设计美学 B050418 数字媒体艺术 07219
数字摄影技术 07227
电脑动画 07231 数字影视合成 09537 动态网站编程基础 B070102 数学教育 00442 教育学(二) 02111 教育心理学 02009 抽象代数 02013 初等数论 B071602 信息管理与服务 02133 信息政策与法规 02134 信息系统设计与分析
09537 动态网站编程基础 B080302 机械制造及自动化 02213 精密加工与特种加工 02204
经济管理 02207 电气传动与可编程控制器(PLC)
B080612 电气工程与自动化 10053 工程数学(线性代数、复变函数) 08182
自动控制原理(一) 02358
单片机原理及应用 00054
管理学原理 B080702 计算机及应用
04741
计算机网络原理
B080709 计算机网络
04751
计算机网络安全 04741
计算机网络原理
B080713 信息技术教育 01263 数据库VisualFoxpro及学校应用 01265 Photoshop图形处理
07227 电脑动画 02115
信息管理基础 03137
计算机网络基本原理 B080738 电子信息技术 07874 信息技术导论 06169 电子电路EDA技术 07871
多媒体应用技术
B081209 应用化学 02483 工业分析 02066 有机化学(二) 02471 环境生态学 05082 波谱学 B081311 营养、食品与健康
05766
新型食品概论
B082208
计算机信息管理 02378
信息资源管理
04741
计算机网络原理
B082231
工程造价管理 08984
房屋建筑工程概论 04624
工程经济学 04228 建设工程工程量清单计价实务
06962 工程造价确定与控制 04231 建设工程合同(含FIDIC)条款 B082232
汽车服务工程 08587
汽车服务工程
10053 工程数学(线性代数、复变函数) 04912
汽车电子控制技术
06906
汽车运行材料 02576 汽车构造 04946 汽车发动机原理与汽车理论 B090614 林业及园林高新技术与管理 02685 园林病虫害防治 02831 林业企业经营化管理
06505 森林游憩概论 06509 园林植物配置与造景 06503 特种经济植物生产技术 D030106
法律 00259 公证与律师制度 00226 知识产权法 00233 税法
D050105
汉语言文学 00539 中国古代文学史(二) 00541 语言学概论 00538 中国古代文学史(一) 00537 中国现代文学史 D050201
英语 00840 日语
00600 高级英语 05844 国际商务英语 D050305 新闻学
00182 公共关系学 Y020106 金融
00067 财务管理学
00054 管理学原理 Y020110
国际贸易 00098 国际市场营销学 00045 企业经济统计学
Y020155
文化产业 04140 知识产权概论 04125 文化产业创意与策划
04139
应用写作(本) Y020202
工商企业管理 00152 组织行为学 00149 国际贸易理论与实务 00150 金融理论与实务 00054
管理学原理 Y020204
会计 00058 市场营销学 00149 国际贸易理论与实务 00150 金融理论与实务 00160
审计学 Y020208
市场营销 00098 国际市场营销学 00149 国际贸易理论与实务 00150 金融理论与实务
Y020210
旅游管理 00058 市场营销学
00152 组织行为学
00199 中外民俗 00197 旅游资源规划与开发 00198 旅游企业投资与管理 00189
旅游与饭店会计
00200 客源国概况 Y020213
企业财务管理 00058 市场营销学
00160
审计学 Y020216 电子商务
08395 网络金融与管理 08674 计算机网络基础
Y020218
人力资源管理 06088 管理思想史 06093 人力资源开发与管理 06089 劳动关系与劳动法 00054
管理学原理
00182
公共关系学
06090 人员素质测评理论与方法 Y020221
建筑经济管理 02460 工程质量与进度控制 02204 经济管理 01564 工程建设监理概论
Y020222
物业管理
00147 人力资源管理(一) 05674 物业信息管理 00054
管理学原理 Y020227
资源经济与管理 02560 资源经济学 06726
资源政策与法规 06728 资源信息管理 06734
财政与税收 Y020229
物流管理 00058 市场营销学
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现代物流学 07117 铁路运输组织学 07726
物流经济学 Y020230
公共事业管理 03331 公共事业管理 00147
人力资源管理(一)
Y020256
项目管理 11880 项目组织与团队管理 05061
项目成本管理 05059 项目管理学 05060
项目范围管理 Y020261
工程财务管理 06072 企业财务审计 05293 国际工程与建设项目管理
Y020263
现代商务 00098 国际市场营销学 00896 电子商务概论 00947 国际商务管理学
Y020279
工程管理 06086 工程监理 00067 财务管理学 06962 工程造价确定与控制
Y020302 酒店管理 08424 酒店管理 04929 旅游市场营销 06126 旅游人力资源管理 06124
旅游文化学 Y020314 销售管理
Y030106 法律 00259 公证与律师制度 00226 知识产权法 00233 税法
Y030203
社会工作与管理 00279 团体社会工作 00285 中国福利思想 00281 社区社会工作
00282 个案社会工作 00283 社会行政
00284 心理卫生与心理咨询 Y030302
行政管理学 01848 公务员制度
00320 领导科学 Y030405
侦查学 00382 刑事侦查学导论
08027 侦查措施与策略 08031 经济犯罪侦查 08028 审讯学 08030
犯罪侦查 Y040102
学前教育 00881 学前教育科学研究与论文写作 00399 学前游戏论
Y040107 教育管理 00442 教育学(二) 02111 教育心理学
Y040112 小学教育 00442 教育学(二) 02111 教育心理学
Y040202
思想政治教育 00442 教育学(二) 02111 教育心理学 00479 当代资本主义
Y040302
体育教育 00442 教育学(二)
00501 体育史
09479 健身理论与方法 00495 体育保健学
00499 体育游戏
02111 教育心理学 00502 体育管理学
09480 学校拓展训练 00497
运动训练学
09478
休闲体育学 Y050105
汉语言文学 00539 中国古代文学史(二)
00567 马列文论选读 00541 语言学概论 00538 中
国古代文学史(一) 00537
中国现代文学史 Y050113
汉语言文学教育 00442 教育学(二)
00539 中国古代文学史(二) 02111 教育心理学 00538
中国古代文学史(一) 00537
中国现代文学史 Y050140
对外汉语 00840 日语 00541 语言学概论
00537
中国现代文学史 Y050201
英语 00840 日语
00600 高级英语 05844 国际商务英语 Y050206 英语教育 00442 教育学(二) 02111 教育心理学 00600 高级英语
Y050218
商务英语
05959 外经贸应用文
05844 国际商务英语 Y050305 新闻学
00182 公共关系学 Y050310
播音与主持 00504 艺术概论
00537 中国现代文学史 Y050311
广播电视编导 01181 电视节目导播 01183 电视文艺编导 01184 电视艺术片创作 01179 非线性编辑 Y050408 音乐教育 00442 教育学(二) 02111 教育心理学 09471 舞蹈教学法 04805 声乐教学法 Y050410 美术教育 00442 教育学(二) 02111 教育心理学
Y050412
环境艺术设计 05424 现代设计史 04489 室内装饰材料
04026 设计美学 Y050418
数字媒体艺术 07219 数字摄影技术 07227 电脑动画 07231 数字影视合成 09537 动态网站编程基础 Y050437
艺术设计 05424 现代设计史 00709 室内设计 00755 广告设计与创意 04026
设计美学 Y050443 服装设计与工程 03908 服装材料学 01014 针织服装设计
Y070102 数学教育 00442 教育学(二) 02111 教育心理学 02009 抽象代数 02013 初等数论 Y070405
生物技术 06708 发酵工程与设备 02066 有机化学(二) 06648 生物技术概论 06705 生物工程下游技术 Y071602
信息管理与服务 02133 信息政策与法规 02134 信息系统设计与分析
02140 信息咨询 Y080105 石油工程 01135 油藏工程 06340 油气开发地质
Y080302
机械制造及自动化 02213 精密加工与特种加工 02204 经济管理 02207 电气传动与可编程控制器(PLC)
Y080338
机电设备与管理 08300 机电设备管理 02204 经济管理 02115 信息管理基础 02561
机械工程材料 Y080612
电气工程与自动化 10053 工程数学(线性代数、复变函数) 08182 自动控制原理(一) 02358 单片机原理及应用
Y080702
计算机及应用
04741 计算机网络原理
Y080705
电子工程 02356 数字信号处理
02358 单片机原理及应用 02306
自动控制理论(二) Y080707
通信工程 02356 数字信号处理
Y080709
计算机网络
04751 计算机网络安全 04741 计算机网络原理
Y080713
信息技术教育 01263 数据库VisualFoxpro及学校应用 01265 Photoshop图形处理
03137
计算机网络基本原理 Y080738 电子信息技术 07874 信息技术导论 06169 电子电路EDA技术 07871 多媒体应用技术
Y080789
嵌入式技术
Y080806
建筑工程 02446 建筑设备 06568 房屋建筑概论 06001 高层建筑结构设计
Y080809
交通土建工程 06086 工程监理 12376 基础工程设计 02405 道路勘测设计 08274
交通工程概论 Y080825
土木工程
08459 钢筋混凝土结构设计 06001 高层建筑结构设计
Y081205
化学工程与工艺 00714 现代仪器分析
05044 化学反应工程 02485
化工热力学 Y081209 应用化学 02483 工业分析 02066 有机化学(二) 02471 环境生态学 05082 波谱学 Y081311
营养、食品与健康
05766 新型食品概论
Y081707
铁道与道路工程 06086 工程监理
06287 结构设计原理(本) 02407 路基路面工程
05497 基础工程 06523 线路工程(本) 06527
土木工程施工组织及概预算 Y081715
空中交通运输 07710 签派程序与方法 07702 现代飞机系统 07696 航线气象 07700
航行情报 Y081718
交通运输 02568 交通运输经济
05110 机场营运与管理
07112 交通运输系统分析 07113 国际货物运输
07114 现代物流学
07295 运输市场营销学 05108 民航市场营销
07117 铁路运输组织学 00054 管理学原理
05111 民航运输生产组织
07301 交通工程学 Y081719 机场管理
00054 管理学原理 Y081726
汽车维修与检测 01832 机械测试技术 04912 汽车电子控制技术 02576 汽车构造
03483 发动机原理 08518 汽车安全检测技术 Y082208
计算机信息管理 02378 信息资源管理
04741 计算机网络原理
Y082225
航空维修工程管理 05091 航空器适航管理 05094 电子飞行仪表系统 05093 飞机电气系统 00054 管理学原理
07694 人的因素 Y082231
工程造价管理 08984 房屋建筑工程概论
04228 建设工程工程量清单计价实务
06962 工程造价确定与控制 04231 建设工程合同(含FIDIC)条款 Y082232
汽车服务工程 08587 汽车服务工程
10053 工程数学(线性代数、复变函数) 04912 汽车电子控制技术
06906 汽车运行材料 02576 汽车构造 04946 汽车发动机原理与汽车理论 Y090115
园林
07427 园林生态学 06509 园林植物配置与造景 07435 园林工程学 Y090613 牧业高新技术与管理 06173 特种经济动物养殖技术 08998 动物生产新技术与应用 06495 动物微生物 06497 动物营养学 Y090614
林业及园林高新技术与管理 02685 园林病虫害防治 02831 林业企业经营化管理
06505 森林游憩概论 06509 园林植物配置与造景 06503 特种经济植物生产技术 Y090705
农业高新技术与管理 07287 现代农业推广理论 02679 种子学
07289 农业微生物应用技术 07286 农产品加工工艺学 02834 农产品市场与管理
06503 特种经济植物生产技术 Y100311
检验 01651 仪器分析、检验仪器原理及维护
Y100702
护理学 02867
卫生统计学 03011
儿科护理学(二)
03007
急救护理学 Y100805
药学 05522
有机化学(五) 01759
药物化学(二) 01761
药剂学(二) 01763
药事管理学(二) Y100907
生物制药 06711
生物制药学 03748
【Abstract】Manipulator plays an essential and important role in ROV's operation, and almost covers the entire subsea exploration procedure. A numerical model of 7-functional manipulator is built based on D-H formula, and using Kane method analysis its dynamics to derive kinetic equation with external loads. Morison equation was also used on this manipulator's hydrodynamics, and drag coefficients were calculated by using Fluent software. The results were compared to calculations results using Matlab toolbox robots, and the comparison verified the accuracy of the dynamic model. The hydrodynamic forces of the seven function ROV manipulator were solved at last.
【Key words】Seven Function Manipulator, Hydrodynamic, Kinematics, FORTRAN
近些年来随着海洋资源的开发和海洋科学研究的日益深入,水下机器人-机械手系统是水下作业的一个重要组成部分,除了用于水下的观测勘察作业外,水下机器人-机械手还被用于完成采集样本;水下设施的建造和维护;铺设水下管道和维修等相对繁琐的一些工作。然而由于水下环境复杂多变,ROV在航行和作业中必然会遇到各种各样的情况,特别是在作业时要保证作业的准确性和作业时ROV不受损坏,它的动力学问题的研究将会使水下机器人-机械手系统的作业能力提高,为人类开发海洋资源提供更多的支持,因此这个领域的研究是非常重要的。
目前对水下机械手水动力学模型的研究采用的是理论和实验的相结合的方法。McLain[1,2]等运用力矩传感器测量、原理计算分析以及流动显示这些方法综合应用,对只有一个关节水下机器人机械手系统进行了水动力学的研究。Leabourne[3]以MacLain等人的成果为基础,讨论了有两个自由度的机械手的水动力学建模问题。Tarn[4]等建立了配备有机械手的潜水器的动力学模型,并应用 Kane 法求解。该模型将外力其中包括水动力施加到了模型中。Shen[5]等使用了浸入边界法数值求解纳维-斯托克斯方程,计算在水中物体移动时所受的水动力。在国内主要有华中科技大学的肖治琥,徐国华[6]在流干扰下的水下机械手动力学模型分析,运用Lagrange方程和Morison公式对水下机械手的动力学的理论分析。王华[7]等应用切片理论的方法,研究了水下机械手的手指动力学特性,并应用Matlab软件的Simulink模块建立了仿真模型,研究了无水流影响的水下环境中的机械手手指的动力学特性。
1 动力学模型建立
1.1机械手参数
本文以美国Schilling公司的Orion7型七功能机械手为研究对象,该机械手结构由多关节串联组成为6自由度串联,机械手相关参数如表1所示[8]。
。
本文的连杆所在的坐标系位置都是在各个坐标系的坐标轴上。当连杆在坐标系的X轴正方向时,,此时的,,。同理当连杆在坐标系的Y轴正方向时,,此时的,,。当连杆在坐标系的Z轴正方向时,,此时的,,。
3.2Morison方程拖拽力系数计算
Morison方程中Cd、Cm均为实验值,此系数依赖于雷诺数,物体表面粗糙度,KC数等。不过在设计中一般考虑危险性最大或者受力最大的情况。因此选择受力最大时候的Cd数值作为本文的计算系数本文采用Fluent流体力学分析软件计算该值[14]。
由于深水水温较低,所以深水水的粘度值比常温下的粘度值要大,因此选择Pa・s=0.0015,流速选择0.2m/s,如图4示是主要的区域尺寸,长方形最左侧竖直边为水流的入口出,中间的截面是ROV七功能机械手大臂的截面形状。在研究Cd数时本文选择了横截面的最大物体的几何限度处作为来流的垂直受力面。这样可以得到最大的Cd值,计算得知左右。
图4 区域尺寸示意图
Fig. 4 Schematic diagram of regional dimension
4七功能机械手动力学解算
4.1动力学模型校核
为了验证动力学模型的准确性,在不考虑水流的影响下,本文通过利用Matlab机器人工具箱与自编的Fortran程序结算的力矩曲线图进行对比,本文选择角度从初始位置移动到一下角度,,,,,。如图5所示。
图5 各关节驱动力矩变化曲线对比
Fig. 5 Comparisons of ankle drive torque curves
如图5所示,用Matlab机器人工具箱与自编的Fortran程序结算的力矩曲线图进行了对比,在数值和曲线趋势上基本一致,从而验证了模型的准确性,图中关节1的驱动力矩较小这是因为关节1的布置和其他关节不同,只有它一个关节为左右摆动关节,所以它在没有水流影响下不克服重力,所以数值较小;关节2、关节3和关节5需要克服机械手的自身重力所以力矩值较大;关节4和关节6主要作用是改变机械手姿势用的是液压马达,所以力矩值较小,特别是关节6基本趋近于0。
4.2 水流影响下动力学研究
假定环境水流为定常流流速为0.1m/s,方向沿惯性坐标系X轴正方向。所得驱动力矩曲线如图6所示。
图6 各关节驱动力矩变化曲线(考虑海流)
Fig. 6 Comparisons of ankle drive torque curves (incorporates current)
从图6中可以看出关节1和关节6的驱动力矩与无海流的驱动力矩相比较变化不大,这是因为水流的来流方向沿着X轴的正方向,产生的力矩主要是在Y轴的方向,所以关节1的驱动力矩影响较小,力矩基本不变;关节6的驱动力矩因为是沿着机械手末端手抓的轴向,所以只有手抓自身的旋转会对其产生影响,水流的产生的附加力矩只会对坐标系6的X轴和Y轴产生力矩;关节2、关节3和关节5的驱动力矩变化较大,这是因为考虑了水流和自身运动的影响;关节4的驱动力矩变化也很大,这是因为关节4的转动改变了手抓的空间位置,使其和之前的各个关节不出在一个平面内这样关节4收到的力矩变大是因为手抓受到水流的冲击在关节4的转动方向上产生了附加力矩。
4结语
本文采用了理论分析和计算机仿真的方法,针对美国Schilling 公司的Orion7型号机械手,建立了深水ROV作业机械手的理论模型,计算结果表明机械手在深水中水流的影响下关节2、关节3和关节5的驱动力矩变化较大,在设计和施工作业中人们应当给予特殊考虑。
参考文献:
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作者简介:
尹汉军(1973―),男,汉族,山东青岛人,硕士研究生,高级工程师,1997年本科毕业于大连理工大学,2005年研究生毕业于天津大学,现就职于海洋石油工程股份有限公司,主要从事海洋工程结构设计与项目管理。
宋磊(1981― ),男,汉族,山东济南人,博士研究生,讲师,2013年毕业于哈尔滨工程大学船舶工程学院,现于哈尔滨工程大学船舶工程学院,主要研究方向:船舶与海洋工程仿真。
十六大报告提出,要进一步转变政府职能,改进管理方式,提高行政效率,降低行政成本,形成行为规范、运转协调、公正透明、廉洁高效的行政管理体制。这就要求以政府为主体的公共组织,在向公众提供更多、更好的公共服务的同时,提高效率、缩减开支、降低管理成本。因此,公共组织绩效管理作为一项提高管理水平的有效工具,在我国理论和实践的研究中受到广泛的关注。
一、公共组织绩效管理发展及存在问题
(一)公共组织绩效管理的含义
公共组织是指以生产公共产品和提供公益服务为目标的非营利机构,包括政府、学校、医院等部门。公共组织绩效管理是运用科学的方法、标准和程序,对公共组织的业绩、成就和实际工作做出尽可能准确的评价,在此基础上采取有效措施对公共组织绩效进行改善和提高。
公共组织绩效管理有两个基本作用:(1)评价和考核功能,即通过根据管理的效率、能力服务质量、公共责任和社会公众满意程度等方面的判断,对公共组织管理过程中投入、产出、中期成果和最终成果所反映的绩效进行评定和划分等级;(2)改善和提高的功能,即在绩效评价和考核的基础上,对公共组织的资源进行重新整合,提高公共组织运行的效率,以达到降低成本、提高产出水平和产出质量的目标。
(二)国内外公共组织绩效管理的实践及存在的问题
随着第三次科学技术革命将人类社会带入知识经济的新时代,公共组织无论在数量上、规模上和组织结构上都有了巨大的发展,公共组织运行低效率的问题日趋严重,难以满足现代社会经济发展的需要。这种社会现实导致美国、英国、澳大利亚、新西兰等国家进行了一场被人们称为“新公共管理运动”的政府改革。
这场改革使绩效管理与评估、成本与效率观念、顾客至上与服务意识、在政府等公共组织的管理实践中得到了广泛运用。特别是从90年代初期以来,出版和发表了大量的关于公共部门绩效管理专著和论文,如关于公共部门的标杆理论、无缝隙政府、政府全面质量管理和公共组织行为理论等,对公共组织绩效管理的理论发展进行了有益的探索。
我国学者在研究西方绩效管理的基础上,结合我国国情和公共组织的特点,对公共组织绩效管理问题展开了广泛的研究,提出了公共组织绩效评估相对完善的理论和方法体系。例如厦门大学公共事务学院卓越提出了公共部门绩效评估理论的主体建构问题,详细分析了评估主体结构中所应包含的具体主体和结构。天津大学管理学院齐二石等提出了公共组织绩效管理综合评测模型。由于公共组织绩效管理的核心与难点是建立科学、准确、有效的绩效评估体系,因此,国内外大部分学者主要从绩效管理的评价和考核的功能研究了如何构建完善的绩效评价理论体系,而对于公共组织绩效改善的理论研究较少,更没有提出相应的技术方法。
二、工业工程(IE)理论与方法的本质特征
工业工程是对有关人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和实施的一门学科。它综合运用数学、物理学及社会科学的专门知识和技能,同时运用工程分析及设计的原理和方法,对上述系统可能获得的成果予以确定、预测和评价,为实现生产制造、管理和服务系统的高效率、低成本、高效益的管理目标提供有力的技术支持。工业工程的技术体系如图1所示。
从工业工程的产生和发展过程来看,它是由自然科学、社会科学、管理科学相互交叉、融合、创新而形成的一门边缘性工程学科,有其独特的学科属性并与工程技术和管理有着明显的区别与联系,其重要目标之一就是使产业的生产和服务科学化。它除具有学科交叉综合性的特征外,尤为突出的是应用的工程操作性、技术方法的系统集成性、应用领域的广泛适应性等,是一种带有普遍意义的实践性很强的思想方法和科学理论哲理。
三、工业工程应用于公共组织绩效管理的可行性
(一)公共组织的组织特征
与制造业相比,公共组织有其自身的特征:(1)公共组织的行为是外在性的直接体现。公共组织的行为后果,对社会的影响是极其深远的,一个有效率的公共组织可以最小的成本(包括时间成本)促进社会以最快的速度发展,使经济运行更为有效,而缺乏效率的公共组织可能以很高的成本运作,则会造成社会发展的相当缓慢。(2)公共服务的无形性、无法储存性和服务质量的不易掌握性。(3)公共组织主要以提供服务或劳务产出为特点(产出特点),而不是提供具体、有形的产品。这一特点决定了公共组织提供服务或劳务的过程与消费过程是同一过程,即生产过程与消费过程是合二为一、同时进行的。从表面上看,公共组织的产品是无形的服务或有形产品与无形服务的结合,但用系统的观点来看,服务系统与制造系统的本质是一样的。从现代生产运作与管理的角度来看,有形产品的生产过程与无形服务过程都可被视为“投人――变换――产出”的过程,而变换过程的运作与管理存在许多共同的规律和问题。
(二)高绩效公共组织的特点
高绩效组织被认为是用相同或更少的资源生产或提供较高质量、满足需求的产品或服务的一组雇员,他们的生产率和质量逐日逐年不断提高,从而更好地完成他们的使命。高绩效组织应该具有以下的特点:任务清楚;明确规定目标和强调效果;授予雇员权力;促进和鼓动人们成功;灵活并极易调节以适应新环境;在绩效方面有竞争性;改造工作程序,适应顾客需要;保持与利益共享者的联系。
从这个角度分析,意味着公共组织趋向高绩效组织的改革过程是以人为中心的,与企业中的人本管理有异曲同工之妙,也是对传统层级管理中将公共组织塑造成“遵守规则”、“机械人”式的公共官僚体制的否定。改进公共组织的绩效管理,应当围绕这些方面展开,采取相应措施以使公共组织具备这些特征。现代工业工程对生产系统的研究,其中心问题就是对人和其他生产要素之间的关系的研究。人、机器和设施的最佳组合,人在变化系统中的适应性,环境对人的影响等都是现代工业工程的重要研究领域。此外,在组织设计与重构、人员评价、激励手段等研究中也往往采用工业工程的方法。因此,工业工程对生产系统中人的研究,为改进和提高公共组织的绩效管理水平,使之具备高绩效组织的特点奠定了理论和方法基础。
(三)工业工程在非制造业中的广泛应用
近几十年来,现代工业工程的一个突出特点是它已经完全产业化,不仅在制造业广泛应用,而且在建筑工程业、服务行业,诸如宾馆、饭店、医疗卫生、体育、教育等领域的也得到了广泛应用。美国将工业工程应用于国家医疗保健系统的规划与设计,大幅度提高了医疗业服务的质量和效率;加拿大等国家在航空服务与管理中广泛运用IE技术,大大提高了民航的服务水平和业绩;香港在60年代进入工业工程,目前主要应用在服务行业,非常有效;我国也有将工业工程应用到医院和餐饮等服务行业的成功案例。现代工业工程在非制造业中的广泛应用,不仅丰富了工业工程的学科的研究对象和研究内容,为发展第三产业提供了有力的工具和科学基础,而且,为工业工程在公共服务的领域中推广使用奠定了基础。
四、工业工程在公共组织绩效管理中的应用
从工业工程的理论和方法体系的范畴看,无论是设计规划、生产控制还是分析评价的理论与方法,都没有限定只能用于制造业的企业。随着现代工业工程在非制造业中更深层次的推广,工业工程在公共服务和公共组织绩效管理领域具有较大的研究潜力。
公共组织绩效管理可以应用工业工程理论从以下几方面进行优化改进:(1)应用工作研究的方法改善公共组织的服务流程,降低公众的等候时间,进而提高公众对公共组织的满意度。同时,对工作人员的单位工作量进行衡量,利用岗位设计和薪酬设计的方法,结合公共组织的具体情况设计相应的岗位管理制度和工资体系,使各级工作人员的收人体现“按劳分配”原则,制定更加合理的工资制度。(2)服务质量是提升公共组织形象的重要内容所在,应用质量管理的方法,对公共组织提品或服务的过程进行管理控制和改进,充分调动公共组织成员的主观能动性,为公众提供更满意的服务。(3)在公共组织新建和扩建过程中,根据公共组织提供服务的特点,通过研究人员和设备的搬运流程和路线,应用工业工程设施规划和设计的理论方法,对公共组织的各类设施、人员进行平面和空间的规划设计,从而使公共组织能够更有效地提供公共服务或公共物品。(4)应用成本管理和工程经济的分析方法,对公共组织的服务项目进行成本核算、投人产出分析,以及对昂贵公共物品的采购评估等,改善公共组织的管理效果。(5)应用工业工程中人因工程的理论方法,对具有不同服务目的的公共组织,设计符合工效学原理的工作方法和工作环境,要“以工作来适应人,而非以人来适应工作”。据此对公共组织的服务环境等进行改善,为公众提供一个安全、舒适的服务环境。
五、总结
公共组织绩效管理的最终目标是为了改善和提高公共组织的运作效率,运用工业工程思想、理论与技术体系全面地改造公共组织的运行系统,即通过对公共组织系统的分析、诊断与评价,在改进公共组织的设施选址、布置设计、流程再造、运作管理、质量管理的基础上,重新整合公共资源,对提高公共组织的绩效管理水平,提高公共组织的综合素质,都具有不可替代和日益重要的作用。
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10月19日(星期日)
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02197概率论与数理统计(二)
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)16-0029-03
“卓越工程师教育培养计划”是《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》提出的高等教育重大改革计划,旨在培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务[1,2]。培养卓越工程师后备人才,要面向工业界、面向世界、面向未来。立足于“卓越工程师项目”的主旨与重点,上海大学金属材料工程专业以提升学生的社会责任感、创新能力和工程实践为核心,强化工程能力和创新能力,在建立符合工程教育规律的教学体系的基础上,加强学生的企业工程实践环节,注重国际化的培养,鼓励学生积极参加材料热处理工程师的培训和全国大赛。通过一系列探索实践和教学改革,上海大学金属材料专业在培养适应国家建设需要的高水平卓越工程师方面取得了一些具有积极意义的成果。
一、建立符合工程教育规律的教学体系
上海大学金属材料工程专业是第一批“卓越工程师教育培养计划”批准的本科专业。围绕工程教育的核心问题,在听取企业专家意见的基础上,上海大学金属材料工程专业通过转变教育理念,构建了符合工程教育规律的、多层次、立体化的专业课程体系。通过对原有的教学计划进行修订,优化了课程设置,并对教学内容、教学方法、教学手段、教学考核与评价标准进行了相应的改革。新修订的教学计划具有以下特点:(1)夯实学科基础,强化工程文化。(2)增加实践性和研讨性课程比例,扩大开放性实验、实训,强化实践教学,突出以工程项目为载体的任务拉动式的研讨性和实践性环节设置。(3)引入“校企、科研院所联合培养”的机制,与企业共建课程,邀请企业专家对本科生进行职业生涯培训,聘请企业专家走进课堂主讲专业前沿讲座,充实授课内容。(4)增加企业学习环节,以工程项目为载体,聘请企业专家指导学生的工程训练,指导毕业设计,参与学生的培养。鼓励学生参与企业的课题研究,使学生在工程环境中接受熏陶,激发学习兴趣,实现知识到能力的转化,增强工程意识,提升工程和能力。除了对教学计划的修订之外,还相应地改变了传统的教学方式,更新了授课内容,改革了教学手段、教学考核与评价标准,以适合金属材料专业卓越工程师培养的要求。如:以项目为载体的任务拉动式教学模式贯穿于课程教学的全过程,以工程实例为核心,把知识点与工程应用有机地联系起来;理论与实践教学相结合,重视案例教学、基于项目的教学和工程实践教学,培养工程能力和素质;充分发挥学生的学习主动性,实现“课上、课下互动”、“课内、课外互补”;倡导在教师指导下的学生自主学习模式,通过启发式、探究式、讨论式、参与式教学,实现学生与教师课堂的上下互动交流;改革考试方法和考核机制,注重学习过程考查和学生能力评价,加强学生课外自主学习和参与课外活动的主动性,培养学生的创新性和工程实践能力。
二、加强企业工程实践
新教学计划的课程设置在加强实践环节,培养学生实践能力、解决实际问题能力方面进行了大胆尝试。为大力推进“卓越工程师”实践培育的环节,金属材料工程专业发动广大教师,选取“上海汇众汽车制造有限公司”、“山特维克材料科技公司”、“肯纳金属有限公司”、“艾伯纳工业炉有限公司”、“上海工艺研究所”等一批在行业领域颇具影响的国企和外企作为学生的企业实践基地。“金属材料工程专业”卓越工程师的培养在企业的工程实践采取了分散形式,以分阶段、逐步推进的模式实施。包括:“暑期实践(7~8月)深度实习(冬季学期)毕业设计(春季学期)”。每年的7~8月组织本科生先进入企业进行为期2个月的暑期企业工程实践活动。通过这一阶段在企业的工程实践,使广大学生学到了课本上未接触到的实践知识,加深了对所学专业的理解和认识,提高了自学能力和工程实践能力。更为重要的是在社会大课堂中锻炼了吃苦耐劳的精神,获得了与人交往的经验,增强了团队合作意识。在实践过程中,同学们虽然也暴露出书本知识与实际结合不够紧密,处理问题不够成熟等问题,但这些经历督促学生回到学校后更加努力掌握更多的知识,并不断深入到实践中,锻炼自己的能力,为今后更好地服务于社会打下坚实的基础。在经历了暑期实习环节后,冬季学期一部分学生重新回到原实习单位进行深度实习,并与企业导师一起探讨,提出合适的毕业设计题目。春季学期在企业完成毕业论文。学生在经历近一年的企业工程实践活动后,取得了卓有成效的成果。如:2008级4名本科生经过一年深度实践洗礼,圆满完成了毕业论文,取得优良成绩。其中赵小满同学的论文《耐热耐冲击球墨铸铁铸造工艺方案研究》被评为校优秀毕业论文,他本人也顺利进入原实习单位就业,并与另一位同学一起将毕业论文研究结果整理成文章,发表在《现代铸铁》杂志上。在企业期间他们积极参与“168中低压气缸排汽段下半”铸件的制造过程,该铸件在第十一届中国国际铸造博览会上荣获“2012年中国国际铸造博览会优质铸件金奖特别奖”。虽然我们的学生只是参与其中的局部工作,但实践给他们带来的收获以及集体荣誉感成为激励他们不断奋进的动力。4名学生实习之后全部与企业签约,这从一个侧面说明了校企共同培养的优异效果。这些学生在企业表现出色,已逐渐成为企业的中坚力量。为了更好地提升“卓越工程师”培养工作,我们对参加企业工程实践的同学进行了问卷调查。结果表明:企业为学生提供了各类有效的培训和实习岗位,绝大多数同学对此感到满意和认可;绝大多数提供的是技术相关岗位,有助于学生专业知识与实践能力结合,而一些市场、销售、客服等岗位,则有助于学生成为一个能迎合社会需求的复合型的材料工程技术人员。企业的实践活动为学生提供了深入生产和工作一线的机会,通过在知名企业实习,绝大多数同学认为成为一个优秀的工程师是有前途的,专业认同感得到了提升。这不仅有助于学生提前适应企业对各类技术的要求,并做好自己的职业生涯规划,明确自己的发展方向,同时在更好的理解所学专业后,不少同学愿意继续求学,“卓越工程师”在企业的实践活动对学生今后攻读研究生也起到良好促进作用。
三、注重本科生“国际化”的培养
通过与国外高校、科研院所互派学生访问交流,我们鼓励学生到海外大学或企业参加交流学习或短期实习,开拓视野,在国际联合实验室和海外实习基地进行实践活动,尝试以国际化的理念培养学生的创新能力和工程实践能力。已开展的主要项目有:IHEEC赴美暑期交流培训、台湾成功大学/台湾大学联合培养、美国罗格斯大学研修生、上海大学优秀本科生夏季学期赴海外交流项目、密歇根州MACOMB郡海外实习项目等。不同的交流项目均有相应的交流方案和培训课程,学生可以选择实习项目或者交流项目,可以选择短期或者长期项目。通过这些活动,不仅提高学生的英语交流能力,学生在享受异域文化特色的同时,更能开拓其国际化视野,思考问题的方式和视野都有一定的改变。这些海外学习、实习经历除了学生本人受益之外,还带回一些“国际化空气”,营造了学生更加努力开展专业学习、问题思考与探讨的良好氛围,不断集聚积极向上的正能量。
四、组织参加材料热处理工程师的培训与考取资格证书
“材料热处理工程师”是中国机械工程学会开展的职业技术资格认证,现已纳入我国专业工程师系列,是评定材料热处理工程师是否合格的重要依据。对在校学生主要是材料热处理工程师(见习)的认定,“材料热处理工程师(见习)资格证书”是检验金属材料专业工程应用型人才培养是否合格的具体体现。为此,在金属材料卓越工程师培养的最后阶段,我们组织一部分学生参加了材料热处理工程师(见习)的培训与考试。作为一名还未接触到实际工作的学生来说,热处理工程师(见习)的培训和考试给他们的影响非常大。学生普遍反映:这是一个很好的学习平台,一是巩固和拓展了专业知识,二是更多地接触了实践中的问题。在这里,接触到的都是资深的教授专家以及一线员工,他们对于热处理的认识是大学生从未涉及的深度和广度。在教学过程中,培训教师都会将已有的知识联系实际生产,也能更加灵活的运用专业知识且非常有意义。另外,在课余时间,很多来自各单位企业的员工学员都会提出一些实践中遇到的问题,各位教师也会根据自己的理解给予解答,这是培训的另一收获。
培训中既有重点院校教授讲授的基础理论知识,如:通过对工程材料的基础讲解,使学生对材料热处理的本质有了进一步的了解和掌握;工艺学的讲解通过大量实际案例的分析和讨论,理论和实践相结合,使学生学习到多方面的热处理实际经验,提高了专业技术水平;设备、质量控制及检测部分的讲解,使得学生在今后的生产工作中,对设备的合理选择和使用有了比较全面的认识,对热处理质量控制及材料检测有了系统的了解。此外,更有富有多年生产研发管理经验的高级工程师、厂长讲授热处理实际生产管理、质量控制等知识,尤其讲授了在大学课堂教学中涉及较少的热处理相关设备原理及应用知识,既扩充了知识面,又理论联系了实际,做到学以致用,为学生今后工作中安全生产、绿色生产打下了坚实基础。培训班上的最大亮点是院士的精彩报告,院士的博学多才、远见卓识,在教学中循循善诱、丝丝入扣,教书育人,给学生们留下了深刻的印象。中国工程院院士潘健生教授每期培训班安排20课时,为学生讲述由他主编的《热处理工艺学》书中的“导论”内容,包括热处理在制造业中的作用、热处理技术的特点、怎样搞好热处理等。中国科学院院士徐祖耀教授的“做一个优秀的热处理工程师”报告,阐述了科学与工程的关系、热处理工程师应具备什么知识、热处理工程师要有三个概念及产学研结合的重要性等四个方面内容。他们以亲身的经历生动地讲述自己在长期从事材料热处理理论研究和实践的体会,还结合教学内容引导学生分析解决生产实践中遇到的难题,以巩固和加深专业基础理论知识,受益匪浅。
金属材料工程专业自2012年开始组织学生参加材料热处理工程师(见习)的培训与考试。2015年又有14位学生顺利通过了“见习材料热处理工程师”资格考试,目前累计37名学生获得“材料热处理工程师(见习)资格证书”,并且获得资格证书的学生数逐年递增。
五、积极参加全国大赛
除材料热处理工程师(见习)的培训与考试外,我们还鼓励学生利用课余时间,积极参加各种专业技能大赛、大学生创新项目和大赛。在全国竞赛的大舞台上进一步提高学生的实际操作技能、创新和实践能力。
1.“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛。由中国机械工程学会等单位主办的“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛主要目的是通过为学生提供社会实践活动平台,鼓励在校学生学习铸造专业知识,为铸造企业培养优秀人才,促进我国铸造行业的发展。自举办以来,金属材料工程专业积极组织学生参与这项全国赛事。在教练组长杨弋涛教授的悉心指导下,参赛学生积极备战,克服缺乏实际设计经验的瓶颈,全面完整地完成了从铸件零件图、铸造工艺图、型板图、芯盒图到铸造工艺方案计算机辅助模拟优化的全部内容。在面对实际问题的过程中,同学们对书中的理论知识灵活应用、虚心求教,发挥团队合作精神,这些为他们日后走上社会积累了宝贵的经验。上海大学金属材料工程专业已连续参加了四届大赛,每次均有获奖。迄今为止共有63名学生取得22个奖项(2013年有8名金属材料工程专业本科生获奖,2014年有16名本科生获奖,2015年共有9名学生获奖)。特别是2014年和2015年,连续两年上海大学获得“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛一等奖,充分体现了金属材料工程学科在培育“卓越工程师”上取得的实战成效。
2.全国大学生金相技能大赛。金相制备是材料科学与工程领域应用广泛、行之有效的研究和检验方法,是材料学子的必备技能。全国大学生金相技能大赛是由教育部高等学校材料类专业教学指导委员会和高等学校实验室工作研究会(中国高等教育学会实验室管理工作分会)联合主办的一项全国性大学生赛事。旨在提高大学生的金相制备及观察的实验操作技能,增强金相图谱分析能力,加深对专业知识的理解与应用,增强实践操作能力。上海大学金属材料专业认真组织学生校内预赛,积极备战全国总决赛,已连续参加三届大赛,每次均有获奖。其中2013年获个人二等奖和团体优胜奖;2014年三名参赛选手分获个人一、二、三等奖,同时以名列前茅的得分为我校夺得团体优胜奖;2015年黄嘉豪、李笑玲和牟博维同学代表上海大学参赛,获得个人一等奖一名、二等奖两名,上海大学获团体优胜奖。值得一提的是在此赛事的组织过程中,年轻教师陈卓和徐京老师得到迅速成长,因出色的表现连续2年获优秀指导教师奖。此外,2014年在“华为杯”(首届)中国大学生新材料创新设计大赛中,上海大学金属材料工程专业本科生安立聪和王晓领衔的两支参赛队伍在指导教师杨弋涛和韦习成的精心指导下,在全国180余支队伍中过关斩将,均获得全国三等奖。2014年7月,第四届全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛全国决赛中,王晓同学领衔的参赛团队在继“三创赛”上海赛区获得特等奖之后,喜获全国总决赛二等奖。2015“丰东杯”中国大学生材料热处理创新大赛本科生刘成杰和陈世超在指导教师韦习成和王武荣的指导下,经过激烈的比赛和答辩,论文《BR1500HS硼钢板热压淬火工艺及其性能的研究》获得全国总决赛二等奖。2015年8月,第二届上海市大学生先进材料创新创意大赛中,王晓与吴俊玮同学组成的参赛队以项目《新型耐磨金属基复合材料》获得二等奖。学生在各类赛事中的优异表现,侧面反映出上海大学金属材料卓越工程师的培养工作得到专家评委的肯定和认可。
通过一系列探索实践和教学改革,上海大学金属材料专业在培养适应国家建设需要的高水平卓越工程师方面取得了一些具有积极意义的成果。在收获成果的同时,也暴露出一些问题。如:在校大学生吃苦精神不够、动手能力不足、沟通欠缺,特别是因缺乏诚信给实习单位留下不好的印象,影响了实习单位对后续学生实习的接纳。这些现象日益突出,成为卓越工程师培养最大的障碍。今后,我们将针对这些问题做进一步的改革,以期培养出更多更优秀的卓越工程师。
致谢:本文的研究工作得到教育部“卓越工程师培养计划”(上海大学金属材料工程专业)和“上海大学校级重点课程建设项目”(材料类专业职业生涯培训)的支持。