中国教育

华中科技大学武昌分校自动化系 吴德林 孙立鹏

　　1.研究背景及意义

　　近年来，独立学院已经成为应用型人才培养的新生力量。但大多数独立学院采用了所依托公办高校相同或相近专业的培养模式，有的甚至是全盘照搬，我系“机械电子工程”专业亦不例外。由于培养目标不同，以及师资、实验设备、生源质量等条件的不同，在办学过程中产生了许多问题，主要表现在以下几个方面：

　　（1）公办高校为“研究型”大学，其机电专业培养的是具有扎实理论基础的“研究型”机械设计、制造人才，且大部分学生毕业后的目标是考研究生或出国留学；而我系机电专业培养的是面向生产企业的“应用型”人才，大部分学生毕业后面临的是就业。因此，采用依托高校的培养模式，其结果可能是理论上不去，实践动手又下不来，应用能力不强，最后必然是就业困难。

　　（2）所依托高校该专业培养的是“通用型” 机械设计、制造人才，其培养目标强调的是“宽口径、复合型”人才，其课程体系宽，基础课多，专业课少。而我系该专业根据企业和市场需求，确立的专业方向为“数控与模具”，如果照搬所依托高校的培养模式，就难以建设专业特色。

　　（3）继承了所依托高校培养模式的一些不足之处，例如部分教学内容陈旧过时，没有反映最新的技术发展内容和市场需求，不能满足企业等用人单位的要求。其典型例子就是如UG、Pro/E或Mastercam等CAD/CAM软件课程没有开设或开设较少，导致学生基于计算机应用的设计能力和制造能力不强；概述性课程较多，其结果是什么都学，又都不精通；实践性、应用性课程和学时均较少，导致学生动手能力难以提高。

　　因此，研究、改革、创建具有独立学院特色的人才培养模式，对提高独立学院人才培养质量，提高独立学院毕业生的就业率具有重要的意义。

　　2.人才现状与需求调研

　　为确定专业方向和人才培养模式，我们走访了华中科技大学数控中心、湖北工业大学工程训练中心、武汉职业技术学院、华中数控公司、深圳职业技术学院、深圳华亚数控机床公司等有关教学单位、生产厂家和用人单位，对数控与模具技术发展现状、人才的现状、用人单位对人才知识结构和能力的需求规格，以及当前培养模式存在的问题进行了广泛的调研。

　　2.1.数控（含模具）技术人才的工作岗位分类

　　2.1.1“蓝领层”数控技术人才

　　“蓝领层”数控技术人才是指在生产岗位上承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人，在企业数控技术岗位中约占70%，是目前需求量最大的数控技术人才。

　　2.1.2“灰领层”数控技术人才

　　“灰领层”是指在生产岗位上承担数控编程的工艺人员和数控机床维护、维修人员，这类人员在企业数控技术岗位中约占25.0%，其中数控编程工艺员占12.6%，数控机床维护、维修人员占12.4%。

　　2.1.3“金领层”数控技术人才

　　“金领层”是指具备并精通数控操作、数控工艺编程和数控机床维护、维修所需要的综合知识，并在实际工作中积累了大量实际经验，精通数控机床的机械结构设计、电气设计，掌握数控机床的机电联调，能自行完成数控系统的选型、数控机床的安装、调试、维修和精度优化，独立完成机床的数控化改造，适合于担任企业的技术负责人或机床厂数控机床产品开发的机电设计主管。

　　2.2 对数控人才的知识结构要求

　　对于“蓝领型”数控人才，须以传统的机械制造技术（金属材料及热处理、切削原理及刀具、机床夹具、机制工艺等）为基础，学习掌握 “数控加工编程技术”以及“CAD/CAM”软件。

　　对于“灰领型” 数控人才，有两种情况：数控加工编程工艺员应更加熟悉产品的三维设计，精通产品的加工工艺；数控机床维修人员要以机、电、光和液（气）控制技术为基础，掌握数控机床维护与维修的技术和技能。

　　对于“金领型” 数控人才，必须具有较扎实的专业基础，较全面地掌握数控设备的相关原理与技术，具备数控设备研制与开发能力，还必须具有较高的外语水平。

　　2.3 数控（模具）教育发展现状与问题

　　虽然我国各类院校加大了培养数控、模具人才的力度，但始终不能满足需求，主要原因有以下几个方面：

　　（1）课程设置和教学内容不能满足企业需求

　　我国机电类专业的课程设置近几年虽有所改进，但教学内容仍较陈旧。学生所学到的知识技能与企业的要求尚存在差距。例如，数控加工刀具和工艺的教学还较薄弱。由于部分学校因实训条件所限，仍以理论讲授为主，企业急需的数控机床的编程、操作、维护的培训效果较差。

　　在实践技能培训方面，很多院校把实训重点放在数控机床简单操作上，而对数控加工工艺（如工艺路线选择、刀具选择、切削用量设置等）、模具设计、CAD/CAM与数控自动编程、数控机床机电设计与联调技术、数控机床的维护、维修等专业技术能力训练不够。

　　（2）数控专业（方向）师资数量不足，素质不高

　　同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的数控专业师资严重不足，尤其缺乏熟悉企业生产实际，并能够承担数控教学工作的“双师（教师、工程师）型”专业教师，严重制约着现代数控技术人才培养水平的提高。

　　3. 培养模式的研究、改革、创新与实践

　　3.1 指导思想

　　在就业竞争日趋激烈的现阶段，特别是对培养应用型人才的独立学院而言，培养模式的改革和创新应紧紧围绕增强学生动手能力，提高毕业生就业率这个主题来进行。因此，改革、创新培养模式的指导思想为：以就业为导向，以提高技能和动手能力为主线，突出专业特色，全面改革课程设置和课程内容，加强实践性教学，增强实际应用能力，创建具有独立学院特色的人才培养模式。

　　3.2 确立专业方向和核心专业要求

　　根据市场调研，确立“机械电子工程”专业方向和特色为“数控与模具”，即在培养“通用型”的机械设计、机械制造、机电结合人才的基础之上，培养能从事数控加工工艺设计、数控编程、数控机床机电联调与维修维护、注塑与冲压模具设计及制造方面的人才。

　　核心专业要求也就是学生应具有的核心专业能力——具有基于计算机的设计与制造（CAD/CAM）能力。

　　3.2.1 确立专业方向课程体系

　　我系开设的机械电子工程专业数控与模具方向的课程包括：数控技术，数控编程与加工实训，机电传动控制，机电传动控制课程设计，数控机床故障诊断及维修，数控机床机电联调、故障诊断与维修实训，数控生产实训，模具设计。这些课程构成了本专业的课程体系。

　　“数控技术”原为一门概述性的课程，涉及数控技术的各个方面，现改为重点讲授数控手工编程、宏程序编程、数控加工工艺设计。

　　“机电传动控制”课程原来讲授通用的机电传动控制技术，现改为以数控机床为实验平台，重点讲授电力电子技术、伺服控制、PLC控制。

　　“机电传动控制课程设计”课程是对“机电传动控制”课程的巩固和提高。

　　“数控机床故障诊断及维修”课程旨在提升学生技术水平和动手能力，培养“灰领型”数控人才。

　　“数控机床机电联调、故障诊断与维修实训”课程是对“数控机床故障诊断及维修”课程的巩固和提高。

　　只有通过“数控生产实训”课程，学生才能真正掌握好数控加工的工艺设计和编程技术。

　　“模具设计”课程包括注塑模和冲压模的设计，并增加了2周的“模具课程设计”课程。

　　3.2.2 确立核心专业能力课程体系

　　Autocad机械制图、计算机辅助设计与制造（Unigraphics）、计算机辅助设计(Pro/E)、计算机辅助制造(Mastercam) 等课程构成了培养学生基于计算机的设计与制造（CAD/CAM）能力的核心专业能力课程体系。

　　尽管Autocad只是一个工具软件，但“Autocad机械制图”课程体现了机械类学生的核心能力要求，即要具有非常熟练、高效优质的绘图能力，甚至三维绘图能力。

　　“计算机辅助设计与制造（Unigraphics）”中的UG软件在生产实际中应用非常广泛，是信息时代数控制造业必须掌握的一个工具。

　　“计算机辅助设计(Pro/E)”和“计算机辅助制造(Mastercam)”也是在生产实际中应用非常广泛的软件，作为选修课，对进一步提高学生基于计算机的设计和制造能力，拓展学生的就业空间都有重要作用。

　　3.3 坚持以机为主、机电结合的专业内涵

　　在整个课程设置体系中，机械类课程约占70%，电类（强电、弱电、计算机）课程约占30%，之所以这样设置，原因主要有两点：

　　（1）几乎所有企业的机械类岗位和电类岗位是分开设置的，没有对应的“机械电子”岗位，因此，必须坚持以机为主，学生才好就业。但是，大量的机电一体化高技术设备又要求机械类技术人员必须既懂机，又懂电，而不是以往传统的纯机械类技术人员，因此，机电结合是“机械电子工程”专业的内涵。

　　（2）我系所依托高校的机械类专业在全国是相当知名的，有强大的师资和学科支撑，因此，须利用好这种优质资源来打造品牌专业。

　　3.3.1 机械设计主干课程

　　传统的机械原理、机械设计、机械原理课程设计、机械设计课程设计等课程构成了培养学生设计能力的主干课程。

　　3.3.2 机械制造主干课程

　　机械制造技术基础、互换性测量技术基础、机械工程材料及热处理、机械制造技术基础课程设计（工艺与装备）等课程构成了培养学生加工制造能力的主干课程。

　　3.3.3 电类主干课程

　　电工电子技术、数字电子技术、机电传动控制、单片机及控制系统设计、机电传动控制课程设计、单片机及控制系统设计等课程构成培养学生强电、弱电、计算机控制等方面应用能力的主干课程。

　　3.3.4 学位课程

　　微积分、画法几何与机械制图、机械设计、机电传动控制、数控技术作为学位课程则是培养学生基础和发展能力、设计与制造能力、专业能力，以及机电结合专业内涵、专业方向这几个方面的综合体现。

　　3.4 加强专业学习，强化专业能力和专业特色

　　长期以来，各重点高校的培养目标都是所谓的“宽口径、复合型”人才，采用的是粗放式的培养模式，其指导思想是使毕业生的就业面更宽，能从事的职业更广。因此，在其培养计划中，学习的课程门数、学科和专业基础课、概述性课程均较多，专业课较少，因而也淡化了专业特色和学校特色，削弱了学生的专业能力。在这种情况下，加强专业课的学习和专业能力的培养，强化专业特色，反而更有利于学生就业。我们采取的措施是：减少通识课、学科基础课的学时，增大专业课的学时比例。具体为：

　　将原有的“线性代数”、“复变函数与积分变换”、“概率论与数理统计”课程合并为一门“工程数学”课程，课时由120学时减为80学时。

　　“大学物理”由112学时减少为80学时，但“大学物理实验”学时不减少；“工程力学”由128学时减为88学时；删去“数据库应用”等基础课。

　　“画法几何与机械制图”由104学时减为96学时，但增加32学时的“Autocad机械制图”，强化计算机绘图的核心专业能力。

　　新开“计算机辅助设计与制造（Unigraphics）”、“数控机床故障诊断及维修”、“模具设计”等专业方向课程和核心专业能力课程。

　　改革后，通识课所占学时比例由36.75%降为34.5%，学科基础课和专业基础课由28%降为24.5%，而专业课则由14.25%提高到18.75%。

　　3.5 加强实践性教学，增强学生实际应用能力

　　实践性教学环节包括实验、上机等非集中性实践教学和金工实习、认识实习、课程设计、生产实习、毕业设计等集中性实践教学。

　　集中性实践性教学环节学时由32周增加到改革后的40周，增加了25%。主要增加了1周的“数控编程与加工实训”、2周的“模具课程设计”、1周的“数控机床电气控制实训”、1周的“数控机床机电联调、故障诊断与维修实训”和其他课程设计周数。

　　将原来到外地以参观为主的３周“生产实习”（实际为１０天左右），改为在校内“数控实训创新基地”进行的３周“数控生产实训”，且以生产实际零件为主进行数控铣、加工中心、数控车、电加工机床的工艺、编程和操作实训，以切实加强生产实习（数控生产实训）效果，提高实际应用能力。

　　为充分保证实践性教学的质量和效果，学校投入800万元，购置了高速加工中心、数控铣、数控车、数控实验台、线切割机、电火花机、三坐标测量机、仿真透明模具、注塑机等设备，购置了高性能计算机和配套的数控仿真软件以及CAD/CAM软件，建成了拥有目前最先进技术的“数控实训创新基地”。

　　实验和上机等非集中性实践学时由原计划的332学时增加到改革后的400学时，增加幅度约为20%。

　　3.6 将概述性课程改为应用性课程

　　将原来概述性的“机械CAD/CAM”课程改为“计算机辅助设计与制造（Unigraphics）”、“计算机辅助设计(Pro/E)”、“计算机辅助制造(Mastercam)”等应用性软件课程。

　　将概述性的“数控技术”课程改为以学习数控手工编程、宏程序编程、数控加工工艺设计为主。

　　3.7 加强课程衔接的科学性及合理性

　　将课程“机械原理课程设计”由原来的第5学期讲授改在与“机械原理”课程同步的第4学期讲授，并由1周增加为2周。所有课程设计均在学习了相应课程后立即进行。

　　“机械制造技术基础”由原来第7学期讲授改为第5学期讲授，作为一门专业基础课，提前上更科学合理。

　　3.8 改革教学方法

　　将一些应用性较强的课程（如数控技术、数控机床故障诊断及维修等）的部分学时由教室改在实验室或实训基地进行，实行现场教学。

　　将操作性较强的软件课程，如Autocad机械制图、计算机辅助设计(Pro/E) 等，由课堂讲授改在机房进行，教师边讲授，学生边操作，以提高教学效率和教学效果。

　　3.9 加强实训教材、大纲、指导书的编写

　　在增加了实践学时、购置了高昂的实训设备后，如果没有合适的实训教材和明确的大纲，必然使实训效果不佳，反而有可能降低培养质量。

　　目前就现有的数控实训教材而言，其程序大多数没有经过实际加工验证，而且零件尺寸太大，会加大实训成本，不适合作为实训教材，我们已编写了相关的数控、模具实训教材用于数控生产实训，并将根据使用的情况进一步改进。

　　4. 结束语

　　我们所进行的课程改革和创新，是通过增加实践教学课时，开设最新的应用技术课程，以达到增强学生实际应用能力、就业能力、动手能力的目的。但也要防止因缺乏实训教材、实训组织不力，缺乏具有丰富实践经验的“双师型”教师等问题造成的实践教学质量不升反降的现象发生。根据目前的教学实践反馈，我们的改革和创新得到了绝大部分学生的好评以及专家的肯定，改革的成效将在2008届毕业生的就业率上得到充分体现。