前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇车辆工程专业研究生方向范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
目前国内高校车辆工程专业网络通信类课程教学普遍存在以下问题:
(1)课时比重偏低,缺乏对新概念、新技术的介绍;
(2)设备陈旧,缺乏实用性实验的开设;
(3)科研活动参与率低,未形成完善的创新培养体系;因此,在培养体系、课程平台、教学模式等方面对车辆工程专业网络通信类课程进行全新的探讨,既可以作为对“机电结合,特色分流”交叉教学的补充和深化,也可以通过车辆工程专业“以点带面,见贤思齐”,带动其他专业学生对网络通信类课程的兴趣和创新能力的培养。
2培养体系的改革
现有网络通信类的课程教学以车载CAN和LIN网络理论的认识为主,实验教学则以演示性和验证性内容为主。但是,传统的车载网络已失去原有的主导地位。针对“以车为本兼顾网络”的原则,需要逐步扩大网络通信类的广度和深度,鼓励学生立足本专业课程,学科交叉,勇于探索。通过车辆工程专业导论和认知实习,重点在于拓宽学生视野,初步建立学生对车载网络知识体系的感性认识。展示本专业前期积累的各项成果,如飞思卡尔智能小车等,为后续知识体系交叉学习打下基础。在验证、巩固和加深理论教学的基础上,选择车辆相对独立、功能简单,但系统结构较为完整的网络通信类实验项目,力求学生能在课程实验中能加深对车载网络通信理论知识的理解,掌握车载网络算法优化等方面的基本技能。以课程设计、竞赛的形式,选择适当的课题展开具有实际工程应用的综合训练。围绕汽车行业生产、研发过程中具有实际工程意义的问题进行选择,力求实现能正常运行的实验室样机,提高学生在车载网络通信及优化方面的综合能力。
3课程平台的改革
围绕培养体系的三个层次,对车辆工程专业的课程体系进行了创新性规划,在专业基础课中增设网络通信类基础课程,整合优化成“大机械类基础课程平台”,并配合车辆工程专业主干课,适当增设专业特色选修课,引导学生进行机械设计方向和车载网络通信方向的分流。在先修机械类、通信类公共课程的基础上,以学生的专业兴趣为主要依据,搭建“车载网络特色课程平台”。对原有的课程体系进行调整,既要增设网络通信类课程,还要兼顾原有机电类课程的设置。相互支撑,构建车载网络特色课程群,通过车辆机械与电子信息学科体系的交叉,实现创新型、综合型人才培养的目标。
3.1基础平台
通过增设通信原理、计算机网络等基础课程,结合相应的课程实习,将通信网络类课程融入到基础课程平台中。以主题会议、专家报告等方式向低年级学生介绍行业前沿技术以及网络在汽车中具体应用,形成直观的认知,增强学生的兴趣。由于总课时的限制,通信网络类基础课程以小课时、重实践、多交叉的形式进行调整。由于机械类课程在车辆工程总课时中占有较大的比重,因此网络通信类的课程根据“不同方向不同要求”的原则进行压缩。在总课时不变的前提下,压缩课时量,以增设相关网络通信课程。需要注意的是,在总学时不变的前提条件下,如果不进行专业分流,势必会造成机械类课程与电子信息类课程在学时分配上发生冲突。面向高年级学生进行专业分流,形成车辆与通信互为支撑、优势互补的格局。创新性的将部分学生引导到车载网络通信方向,有效缓解机械与通信类课时冲突的问题。
3.2特色平台
围绕新能源汽车、车载网络等汽车行业重点研究方向,设置课题研究小组,由教授或副教授担任负责人,配备2-3位中级职称的教师和实验室教师,团队结构合理,知识体系交叉,阶梯分工明确形成结构合理的学术团队。鼓励不同专业方向的学生进行自由组合,选择部分动手能力强的学生参加科研课题研究,为学生的科技创新提供支持。创新平台的课程覆盖了车辆、机械、通信等领域,涉及汽车电子、新能源和通信网络等多个方向,满足车辆工程本科专业学生的兴趣要求。团队结构合理,知识体系交叉,阶梯分工明确;对部分优秀本科生,仿照研究生的培养方式实行导师指导的培养制度,进入实验室协助配合研究生完成相应的课题研究,实现导师负责、研究生协助的双导师培养制度。
4教学模式的构建
教师在课程中的教学质量直接影响到学生的学习兴趣和创新能力的培养。网络通信类课程的改革,要求教师同时具备车辆工程和网络通信的知识,既能将教学内容从机械知识结构拓展到网络通信领域,也能够将网络通信领域的最新技术应用到车辆工程中。但我国高校中在机械工程和电子信息领域中的“双师型”教师数量明显不足,缺乏具有实践经验的中高级技术人员。为了充实教学队伍,可以聘请汽车行业有经验的技术人员作为兼职教师。同时,支持和鼓励教师深入企业学习新技术。鼓励学生将新想法、新创意,以发明专利、科技创新竞赛的形式实现。对构思新颖的选题给予必要的科研经费和指导,同时设定创新学分,进一步推动创新研究。
5结语
关键词:培养方案;教学计划;滑铁卢大学机械工程专业;湖南大学车辆工程专业
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)30-0001-04
一、引言
随着市场经济运行的不断深入,企业的技术基础、工作手段、专业化分工、工作方式、对产品的要求及制约企业发展的主要矛盾都发生了显著的变化,这种需求的变化导致企业对大学毕业生的能力需求发生巨大的变化。目前,国内外都非常重视学生能力的培养。中国机械工程学会2012年12月的机械工程教育峰会主题就是“聚焦学生能力的培养”,大连理工大学的李志义教授提出以学生能力为导向的培养方案和课堂教学改革,从克服培养方案的十个倾向、重构培养方案的十个方面及实现课堂教学的十个转变详细地讨论了研究型大学如何以学生能力为导向来构架专业培养方案及实现课堂教学的转变。华中科技大学吴昌林教授提出改革课程教学方法、营造学生自主探究的环境。推进了基于主动实践“机械设计”课程教学改革和机械设计与制作能力培养系列Project。重庆大学的陈兵奎教授将毕业要求细化到每门课程中,采用课堂讲授+自学环节+专题作业+项目设计+小组讨论+……的过程性评价和考试环节的终结性评价的综合评价手段对课程教学过程和方法进行评价,并且在制度上保证期末考试在总成绩比例中不超过40%。国外在十多年前就提出并持续发展和倡导了全新的CDIO(Conceiving-Designing-Implementing-Operation,即构思―设计―实现―运行)工程教育理念和以能力培养为目标的CDIO大纲。这些都说明以学生能力培养为导向的高校人才培养方案和课程教学改革已提上日程。笔者受国家留学基金委资助,在滑铁卢大学进行研究和访学,能够深入院系和课堂了解该校本科教学情况。又鉴于国外大多数综合性大学本科专业只有机械工程专业没有车辆工程专业,笔者对比研究滑铁卢大学机械工程专业和湖南大学车辆工程专业的培养方案和课程设置,为各高校人才培养方案和教学计划修订提供一定的可参考的经验。
二、滑铁卢大学机械工程专业培养方案
滑铁卢大学位于加拿大滑铁卢市,是一个以数学著名、以工科为主、以产学合作教育为办学特色的综合性大学。现有本科生30000人,研究生5100余名。工程院是滑铁卢大学最大的学院,机械工程专业是工程院14个专业之一,机械工程专业本科四年的学习是在四年零八个月内完成的,每年分为秋(9月到12月)、冬(1月到4月)、春(5月到8月)三个学期,每个学期为期4个月的时间,学生需要完成八个学期的学术学期和六个学期的工作学期,没有寒暑假。学术学期的课程由核心课程、通识选修课程和专业选修课程组成。
1.核心课程。包括学位31门学分核心课程和7门非学分核心课程。31门学分核心课程主要包括两大类:(1)自然科学基础核心课程6门(1门化学领域、3门数学领域、1门力学领域和1门电学领域的课程),分别是:CHE102工程化学、MATH115工程线性代数、MATH116工程微积分1、MATH118工程微积分2、PHYS115力学、GENE123电气工程。(2)专业核心课程25门,分别是:ME100机械工程导论1、ME101机械工程导论2、ME115材料结构和属性、ME201高等微积分、ME202工程统计学、ME203常微分方程、ME212动力学、ME219固体力学1、ME220固体力学2、ME230材料行为学、ME250热力学1、ME262微处理器和数字逻辑器导论、ME269机电设备和电加工、ME303高等工程数学、ME321机械运动学和动力学、ME322机械设计1、ME340机械制造、ME351流体力学1、ME353传热学1、ME354热力学2、ME360控制系统导论、ME362流体力学2、ME380机械工程课程设计、ME481机械工程项目设计1、ME482机械工程项目设计1。(3)7门非学分核心课程分别是研讨课(ME100B、ME200A、ME200B、ME300A、ME300B、ME400A、ME400B)。这些课程内容大致包括机械工程专业的课程结构和选课方法;学校、院系的组织架构和日常运转;学生社团;就业机会;安全教育;围绕核心课程的主题讨论;机械工程前沿研究讨论及学校已做的科学研究等。*课程后面括号内的编号为课程代码,以1开头的代码是大学一年级的课程,依此类推。
2.通识选修课程。需要在技术对社会的影响、工程经济学和人文社会科学三类课程中选修4门课程。分别为:(1)技术对社会的影响类课程选修1门;这类课程有:ANTH102社会与文化人类学导论、ECE390工程设计及经济学和对社会的影响、ENVS105环境管理与伦理、ERS215环境与可持续性评价、SOC232技术和社会变革等20门。(2)工程经济学类课程选修1门;MSCI 261机械工程专业规定选修工程财务管理。(3)人文社会科学类选修2门;这类课程有哲学、政治学、历史、人文、和平与冲突、人力资源管理、音乐、心理学、国际关系研究等。
3.专业选修课程。需要在六个专业方向流体力学、机械设计与固体力学、材料工程与工艺、焊接、自动化与控制、热工程选修7门课程。大三选修3门,大四选修4门。(1)流体力学方向:ME564涡轮机、ME564空气动力学、ME564工程设计、ME567计算流体动力学和消防安全工程、ME571空气污染。(2)机械设计与固体力学方向:ME423机械设计、ME435工业冶金、ME542先进的动力学与振动、ME526疲劳和断裂分析、ME538焊接的设计制造和质量控制、ME555计算机辅助设计、ME559有限元方法。(3)材料工程与工艺方向:ME435工业冶金、ME463焊接工艺、ME526疲劳和断裂分析、ME531物理冶金应用于制造、ME533金属及复合材料、ME535焊接冶金、ME538焊接的设计制造和质量控制。(4)焊接方向:ME435工业冶金、ME463焊接工艺、ME526疲劳和断裂分析、ME535焊接冶金、ME538焊接的设计制造和质量控制、ME547机器人运动学动力学和控制:(可选)。(5)自动化与控制方向:ME435工业冶金、ME538焊接的设计制造和质量控制、ME547机器人运动学动力学和控制、ME548数控机床1、ME555计算机辅助设计、ME559有限元方法、ME561流体动力控制系统。(6)热工程方向:ME452能量转移的建筑物、ME456传热学2、ME459能量转换、ME557燃烧学1、ME559有限元方法、ME567消防安全工程、ME571空气污染。滑铁卢大学机械工程专业的定位是培养机械工程师,机械工程师需要能处理任何运动的机器,如机器人、马达、泵和车辆等。在所有的工业技术领域中,机械工程师都需要从工艺和系统的角度参与设计、制造、研发和维护机械的几乎每一个阶段。机械工程师需要理解力学和热力学基本定律、力对固体和流体的影响、热在物质内传递的规律、工程材料的性能以及针对特定的功能设计机械系统的能力。从以上的课程设置可以看出,滑大机械工程专业正是从培养一个合格的机械工程师的角度来设置课程的。从数学、力学、动力学、热学、材料学、制造工艺、机械设计学、自动化和控制这些方向完成一个机械工程师应该具备的知识结构。
三、湖南大学产学合作教育的开展情况车辆工程培养方案
湖南大学起源于中国古代四大书院之一、创建于公元976年的岳麓书院,迄今已历时千余年,故又称“千年学府”。是一所理科基础坚实、工科实力雄厚、人文学科独具深厚文化背景、经济管理学科富有特色的综合性、开放式、研究型全国重点大学。现有本科生20400余人,研究生11000余人。车辆工程专业隶属于湖南大学机械与运载工程学院,形成了以汽车车身、汽车底盘、汽车安全等核心内容见长的专业教学特色;推进产学研结合,实现高水平的专业教学与高水平的科学研究相结合,注重能力导向,培养工程创新人才。湖南大学车辆工程专业的学位课程由通识课程、核心课程、选修课程及集中实践环节组成。
1.通识课程。包括通识必修和通识选修两大类:(1)通识必修课程(思想和中国特色社会主义理论体系概论、思想道德修养与法律基础、形势与政策、中国近现代史纲要、基本原理、大学英语、计算机基本能力测试、计算机导论与程序设计、心理素质与生涯发展、体育)。(2)通识选修课程(岳麓讲坛、文学艺术领域必选一门、社会科学领域必选一门)。
2.核心课程。包括三大类:学门核心课程、学类核心课程和专业核心课程。(1)工学学门核心课程(高等数学A、线性代数A、概率论与数理统计A、普通物理A、普通物理实验A、普通化学)。(2)机械学类核心课程(机械工程图学、机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、流体力学、热力学基础、电工电子学、控制工程基础、工程中的数值方法)。(3)车辆专业核心课程[汽车构造(含发动机原理)、汽车理论、汽车设计、汽车电子技术(含嵌入式系统)、汽车制造工艺]。
3.专业选修课程。包括两大类:专业限选课程和专业方向选修课程。(1)专业限选课程选修6门[汽车导论与法规(必选)、新能源汽车基础(必选)、机械振动学(必选)、有限元分析、工程优化设计、汽车NVH技术、汽车结构CAE技术、汽车碰撞CAE技术、汽车试验学]。(2)专业方向选修课程:任选一个方向修课。①车身方向(车身结构与设计、车身制造工艺学、汽车空气动力学、汽车人机工程学、车身CAD技术)。②底盘方向(汽车系统动力学与控制、汽车悬架、液压气压与电传动、汽车底盘性能仿真)。③安全方向(汽车安全技术、人体损伤生物力学、汽车安全性实验技术、智能车辆、汽车安全仿真理论与方法)。④新能源汽车方向(电动车辆原理与构造、电动车辆设计、电动汽车动力电池技术、电驱动及控制技术、电动汽车性能仿真)。
四、对比分析
滑铁卢大学机械工程专业和湖南大学车辆工程专业教学计划对比见表1:
从以上的对比可以看出,滑铁卢大学机械工程专业的课程门数和学时数都大大少于湖南大学车辆专业,尤其是通识课程部分。滑铁卢大学每门课基本上都是每周只上3小时,可以一次上完,也可以分两次上,由教师决定。每门课程的课程大纲(SYLLABUS)包括以下8个部分:(1)Contact Info(任课教师的联系方式):列出任课教师的姓名、办公地点、电话和邮箱地址;(2)Lectures(课程讲授):列出上课的时间地点;(3)communication(交流):明确学生跟老师交流的平台;老师的课件、作业、实验和课程中包括的编程代码都会以邮件的形式上传到UW-Learn平台,学生通过该平台提交作业、实验报告和编程代码;(4)Labs(实验):明确实验的地点、时间安排、学生分组安排及实验的题目;(5)Assignments(作业):布置作业的题目、作业要求、提交作业的时间;有些课程还有Project的要求;(6)Tutorials(辅导):按学生的姓氏的字母排序分组安排辅导及各组辅导的具体时间和辅导的内容;(7)Final Exam(期末考试):明确考试的要求;(8)Grading(成绩构成):明确实验、作业和期末考试所占的比例;基本上每门课程的期末考试的比例不会超过50%、实验的比例会在20%左右、作业在30%左右。滑铁卢大学本科生的课程任务很重,课后作业量很多,并且要求很严,必须在规定时间提交作业的,否则零分计算。每门课程有完善的TA(助教)制度。
湖南大学车辆工程专业大一大二大类招生,整个机械类的课程一样,夯实数学力学和机械基础,大三重在专业核心课程,大四实施方向课程,与就业和研究方向接轨,整体知识结构合理,突出了本专业的特色。从2011年开始,湖南大学要求每门课程都要在教务处课程中心建立课程网站,上传与该课程相关的所有内容。课程大纲也必须包括以上八个部分,并且开设小班讨论和助教制度,一门课尤其是核心课程实施多位老师一起上的制度,课程要求趋于合理和规范,教学质量也大幅度上升。但也暴露了一些问题,譬如助教水平参差不齐、小班讨论内容不太明确、学生课时任务繁重等等。新一版的教学计划正在针对这些问题进行修订,相信随着制度的规范和借鉴国外的经验,本科教学质量一定会更上一个台阶。
参考文献:
[1]2012国际机械工程教育峰会:汕头大学执行校长顾佩华教授做了题为《汕头大学提升学生工程能力的举措与实践》的报告.
[2]2012国际机械工程教育峰会:美国卡罗尔.坎贝尔工程研究中心执行总监Imtiaz Haque教授的报告《案例研究:为汽车行业培养工程技术人才》.
[3]2012国际机械工程教育峰会:大连理工大学副校长李志义教授做了题为《以学生能力为导向的培养方案与课堂教学改革》的报告.
[4]2012国际机械工程教育峰会:华中科技大学机械学院吴昌林教授做了题为《学生能力为导向的培养体系设计》的报告.
[5]2012国际机械工程教育峰会:重庆大学机械工程学院副院长陈兵奎教授的报告《学生能力达成与综合评价方法初探》.
[6]康全礼,陆小华,熊光晶.国际创新型工程教育模式中国化的探索与实践[J].煤炭高等教育,2009,26(4):4-7.
[7]查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学,2008,(5):16-19.
[论文摘要]研究生能力培养是当前高校教学体制改革的重要内容,也是众多高校从教学型向研究型转变的重要任务。通过结合《计算机辅助设计》课程的特点,阐述了多媒体教学在《计算机辅助设计》课程中的应用。进而通过本课程的课堂教学方法论述了多媒体教学与研究生能力培养之间的关系。课堂教学实践表明,采用多媒体教学方法可以调动研究生学习积极性、提高研究生的创新与自学能力,达到良好的教学效果。
0引言
计算机辅助设计(CAD)是机械类专业的专业选修课,以应用性为主的理论方法和实践并重的课程。主要讲解CAD技术的基本知识和相应的工程应用理念,在此基础之上向学生介绍CAD软件的应用。使学生掌握CAD的基本概念、GAD软件使用技能和开发中的基础知识,提高学生对CAD基本概念的理解和CAD软件的实践能力。
随着计算机技术的迅猛发展和日益普及,多媒体早已进人教育领域,多媒体在教学上的应用,使得教学手段、教学方法、教材观念与形式、课堂教学结构以及教学理论都发生了变革。
本文将围绕如何借助多媒体的强大功能提高CAD课程的教学效果展开讨论,继而结合研究生能力培养来阐述多媒体教学的重要性。
1多媒体教学在CAD课程中的应用
多媒体教学是指在教学过程中,根据教学目标和教学对象的特点,通过教学设计,合理选择和运用现代教学媒体,并与传统教学手段有机组合,共同参与教学全过程,以多种媒体信息作用于学生,形成合理的教学过程结构,达到最优化的教学效果。
《计算机辅助设计》不同于其他课程,它是一门实践性很强的课程,需要学生在学好理论知识的同时又要熟练掌握和灵活运用相关软件操作功能。因此这门课程的教学主要需要把握以下几个方面:
(1)CAD基本理论的阐述;
(2)结合授课对象的具体专业方向阐述CAD的内涵与外延;
(3)具体CAD软件的应用教学。
在以上三个方面的教学中结合多媒体手段将能收到更好的授课效果。
1)对于CAD的基本理论主要可以结合多媒体技术具体阐述CAD的含义及特点、CAD的组成、CAD新技术等等。该部分内容中表示CAD特点与要素关系的图表较多,可以结合幻灯课件采用重点色突出与层次递进显示的方法进行重点阐述。在介绍CAD新技术章节时,可以结合幻灯课件具体展示各种新技术的应用产品模型及分类等等。如有条件还可结合3DS MAX等动态显示软件展示CAD产品的工作过程等等。
2)计算机辅助设计是一门通用性很强的专业课程,在教学过程中应针对授课对象的具体专业方向有针对性的阐述CAD的内涵与外延。CAD的概念有狭义与广义之分,本课程所阐述的内容特指广义的CAD,即CAD设计工作不仅仅围绕着几何造型展开,而且更广泛的涉及到有限元分析、动力学分析与仿真、运动学分析与仿真等考察产品综合特性的领域。结合具体授课对象为车辆工程专业学生,在多媒体中引人范例教学法。具体采用章节方式介绍三部分内容:汽车零部件的三维建模及结构强度分析、汽车整车建模及动态仿真、汽车子系统分析与优化。这三部分范例用到了UG,ANSYS,ADAMS,MATLAB多个软件,根据各范例形象生动地阐述CAD的分析流程及工程实际价值。
3)一般说来计算机辅助设计课程总要落实到一个具体的CAD软件的应用。本课程所讲授的can软件是UG。由于UG软件的功能强大,功能模块众多,因此选择常用且基本的模块进行介绍。借助多媒体教学的手段现场通过电脑演示,根据递进关系,先后介绍UG建模基本环境、参数设定方法、常用工具、草图绘制、实体造型功能等。在利用多媒体现场演示的过程中采用多种方法激发学生的学习兴趣: (1)介绍软件之前可以先展示利用UG绘制的各种三维造型及复杂的总体装配图,借以阐明UG的强大功能,激发学生的学习热情。
(2)基本环境及常用工具的教学可以结合实例进行阐述,这样可以更加直观和形象的反映各工具条的基本性能和适用范围。
(3)草图绘制中关于几何约束和尺寸约束的功能需要详细介绍,这是实体建模的基础。可在课堂上现场演示从简单到复杂的草图绘制流程。为了更好的利用课堂有限时间也可以采用录制动画进行放映和讲解同步的手段。
(4)三维实体建模在课堂上的演示以简单模型为主,但该类模型需要具有典型性和代表性,应该是复杂模型的简单基本元素,课后可以布置复杂模型的上机作业,在上机时段进行有针对性的辅导。
2多媒体教学与研究生能力培养
一方面,研究生的创新能力和工程实践能力与其本身的专业知识体系是否完备有很大关系;另一方面,研究生学习的最终目的并不仅仅是掌握知识,更重要的是掌握获得知识的方法,以便认识新事物、研究新情况、解决新问题,这才是知识的价值所在。
结合CAD课程教学总结出多媒体与研究生能力培养的关系:
2.1多媒体教学可以提高研究生学以致用的能力
通过课堂上进行CAD范例讲解并与研究生进行互动,使研究生从视、听、说多方面接触UG软件。如果条件允许,可以让研究生携带笔记本电脑到课堂,跟随老师的演示进行实时学习,这样可以达到事半功倍的效果,另一方面也极大的调动了研究生的学习热情。课后布置较为复杂的零件三维造型作业,研究生可以迅速的根据上课所学知识完成作业,发现问题并解决问题。这无疑大大提高了研究生学以致用的能力。
2.2多媒体教学可以提高研究生创新实践能力
如前所述,CAD多媒体教学中引入范例教学法阐明课程的广义应用价值。此方面通过图文并茂、动画演示来激发研究生的学习热情。另外,其重要的作用还在于可以使研究生更多的主动积极思考,根据范例举一反三。课后可布置相关大作业,令研究生根据各自的研究方向进行基于CAD相关软件的课程设计,为研究生今后开展科研创新工作打下坚实的基础。
2.3多媒体教学可以提高研究生自学能力
由于UG功能非常强大,课堂上只能围绕某些模块的一部分典型操作命令进行多媒体演示,但由于研究生可以携带笔记本电脑进人课堂,因此在课堂上采用启发式教学,促使研究生通过为了完成某些造型自发去熟悉更多的操作命令,同时比较多个相类似的操作命令的功能区别。这样可以大大提高研究生的通过自学发现问题解决问题的能力。
【关键词】CDIO;车辆工程专业;实践教学
汽车工业发展迅速,目前已经成为继能源、建筑、电力和电子信息设备制造之后的我国国民经济第四大支柱产业。而随着国内汽车行业的迅猛发展,车辆设计、制造、销售、运营、服务、维修、回收等全生命周期内的专业人才需求量同步增长,同时,新观念、新技术以及现代化的管理机制也将对从业人员的知识、能力和综合素质提出更高的要求,但汽车人才紧缺已成为制约汽车行业发展最重要的瓶颈。目前现状是企业求贤若渴,而毕业生又就业无门。究其原因,学校的课程设置和培养模式与产业结构的变化存在一定的滞后性。目前高校车辆专业课程体系特别是实践教学课程体系的设置和安排,大部分仍停留在若干年前的水平上,与汽车工业的发展以及社会对车辆工程专业人才的需求不相适应,因此车辆工程专业实践教学改革迫在眉睫。
本文通过分析南京航空航天大学车辆工程专业实验教学的现状,以专业课程实验教学改革为切入点,利用CDIO标准对实验教学内容进行优化,以构建满足当今国内汽车行业需求的新型高质量工程人才。
1 车辆工程专业实验教学现状
目前南京航空航天大学包括国内其他院校的车辆工程专业课程,特别是实践教学课程体系的设置和安排始终处于附属地位,课程设置和教学内容强调理论,与实际工程实践相差较远,教学内容陈旧,大部分仍停留在若干年前的水平上,与汽车工业的发展以及社会对车辆工程专业人才的需求不相适应,其主要的问题在于:
1.1 实验教学内容滞后
实验教学依附于理论教学,相比理论教学,其教学内容更为单一,很多实验教学内容陈旧甚至沿用几年甚至十几年不变的实验教学大纲,往往一位老师几年不需要重新备课都能把实验教学课程上完,使得学生毕业进入工作岗位后往往需要重新进行相关的学习才能满足工作的需要。另一方面实验教学所使用的教学实验设备陈旧,严重滞后于当前汽车行业发展前沿技术。
1.2 实验教学缺乏创新性
目前本专业开设的实验教学课程主要以经典性、验证性实验为主,学生做实验主要是重复某一经典实验或者验证理论教学中某一结论,缺乏主动的创新性。而对于应用性、设计性、综合性较强的现代化先进实验技术的教学实验更是鲜有见闻。
1.3 实验教学方法单一
受中国传统教育方法的影响,实验教学多采用教师讲授,学生被动接受的灌输式模式,教师和学生之间的沟通很少。由于整个实验流程都事先由教师制定好,学生只需按部就班执行即可,因此对于学生创新性思维的启发不够。尽管目前有高校在教学方法上开展创新,对于车辆工程专业知识的学习和实验不再停留在学校层面,还要求本科毕业生必须到企业实习,但由于没有严格的考评制度,很多学生只是敷衍了事,即使是学校组织的集体下厂实习,很多也只是走马观花参观一下,很难深入地去了解汽车行业一些具体的技术信息动向,因此效果不佳。
1.4 实验教学师资队伍始终处于教辅地位
实验教学师资队伍在高校教师队伍中处于教辅地位,不受重视,无论是职称评定还是薪酬都不如从事理论教学的教师,因此从事实验教学的教师往往积极性不够。另一方面,实验教学师资队伍人员学历普遍偏低,没有精力或者能力从事实验教学的改革和发展,导致现有的实验教学师资队伍观念落后,对很多新技术新理念知之甚少。
鉴于此,有必要对车辆工程专业的实验教学进行一定的更新和改进,让学生在学校就能接触到本行业最新的发展动向,为学生的职业发展奠定良好的基础。
2 CDIO工程教学理念
随着工业的进一步发展,工业界人士认识到当前高等学校工程教育的理论教学和毕业生的实际动手实践能力有很大差距,因此国外开明的工业界人士对高等工程教育提出了新的目标和需求。2000年10月以来,由美国麻省理工学院和瑞典皇家理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学四所前沿的工程大学提出并倡导了一个新型的工程教育模型,称为CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate),即以构思―设计―实现―运行的工程教育理念和以能力培养为目标的工程教育理念。其基本思想是从产品研发到产品运行的全过程为载体来培养学生的工程能力,核心在于创新能力和实践能力的培养。构思是最早的概念设计阶段,设计是设计与规划阶段,实现是具体的制造阶段,运作是协调、管理与评价阶段。几年来CDIO工程教学理念在高校的推广已取得明显的效果,几十所世界著名大学按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎,我国很多高校对此也进行了初步探索和实践。2010年6月教育部启动和实施了“卓越工程师教育培养计划”,目的是培养造就一大批创新能力和工程能力强、能够适应目前我国经济发展方式转变所需要的高质量各类型工程人才,为我国走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略做出积极的贡献。
3 基于CDIO理念的实践教学体系改革
CDIO工程教育模式强调在社会大环境下提升学生的综合创新能力,同时更关注工程实践,培养学生的动手实践能力,使学生的理论知识和实践能力能够有机结合起来。
在CDIO大纲中对于学生能力的培养可以分为四步:第一步是掌握工程技术知识原理和技术推理能力,第二步为个人职业技能和特质的培养,第三步是人际技能的培养,第四步是在企业与社会背景下构思、设计、实施和运行系统,这四步是逐步递进关系,后一步建立在前一步的基础之上。针对南京航空航天大学车辆工程教学目前存在的一些问题以及实际需求,在CDIO大纲的指导下,对现有的实践教学课程体系进行了一定的改革,具体如下:
3.1 调整培养方案,优化实践教学内容,构建有层次的实践教学体系
根据CDIO先进教育理念,首先需要不断提升学生对于自身行业的基本知识,因此根据学校对于车辆工程专业发展的总体目标定位并结合当前汽车行业的需求制定车辆工程专业的培养计划。众所周知专业培养计划的制定是教育过程的第一个重要环节,培养计划制定的基本原则是:在满足学生能掌握车辆工程专业最基本的专业基础知识之外,对于每一届学生的培养计划适当作出调整,以满足当前的一些技术发展对于相关学科的需求。
一直以来我校车辆工程专业培养计划的制定是以专业理论课程为主,实践教学为辅的状态,实践教学的学分占总学分的比例较低,在CDIO教育理念的指导下,将理论教学中一些陈旧不合时展的内容进行一定的删减,在略微缩减理论教学课时的同时,增加了实践教学的课时,实践教学全部设为必修课程,其学分从原来的25个学分提升到目前的30个学分,占到专业总学分的12.6%。另一方面由于学生在大一大二阶段主要接受的是公共基础课程,对于本专业的认知程度较低,而进入大三大四专业知识学习之后,由于需要学习的课程很多,学业压力很大,因此实践课程的时间安排从原来的全部集中在大三大四改成将一些基础的认知性实验分散到大一大二,帮助学生尽早建立起对本专业最基本认识。这样进行4年不断线的实践能力培养,有利于培养学生的专业素养,为进入正式的专业知识的学习奠定坚实的基础。
在实践教学内容方面,对实验教学体系和内容进行了分模块、分层次、分类别的创新性改革,设计了由基础性实验与提高性实验相结合、基本实验技能与综合实验技能相结合、课内训练计划与课外科技创新活动相结合、校内实践与校外实践活动相结合,以及体现综合应用能力训练的毕业设计等组成的四大模块、四个层次的实践教学体系。
四大模块包括认知型实验、基本型实验、综合设计型实验和研究创新型实验。一般认知型实验通过设置具有科普性、趣味性的系列实验,深入浅出地介绍车辆工程的基本知识,让学生对于车辆工程专业有一个初步的了解。基本型实验摒弃简单的验证性,以深入理解车辆工程基本概念、了解车辆工程实验技术基础、培养学生车辆工程的基本实验技能为目的。基本型实验的建设,本着“内容精选、拓展思维”的思路,具体做法如下:
(1)对传统的基本实验进行较大的更新和改造,提高基本实验的起点,加强实验的思考性和启发性,增加学生动手、动脑的机会,增强学生通过实验发现问题、研究问题的能力。
(2)加强学生现代车辆工程的测试方法和现代实验技能的基本训练。
基本型实验在实验总学时数中的比例约为60%,是所有学生必做的,重在夯实基础。
综合设计性实验主要是突出学生自主学习,培养其综合分析能力、设计实验的能力以及在实验中学习和研究的能力。这类实验项目灵活,一般学生选做其中部分内容,学时数在实验总学时数中的比例约为40%。优秀学生结合兴趣利用课外时间选做更多的项目,这对优秀生的培养有着重要的意义。
研究创新性实验这类实验是引入新材料、新结构形式、新实验技术的实验,面向优秀学生和在实验方面具有潜能和兴趣的学生,目的是为了开阔眼界,培养学生应用高新技术发挥创造性的能力,重在创新型人才的培养。这类实验内容主要来源于车辆工程专业教师承担的国家自然基金项目、国家863项目、国防预研项目、省自然科学基金、企业横向课题以及校级创新基金等项目,每个项目无论是从构思还是实施的整个过程都有相关的指导老师及研究生跟踪,并即时提供各方面的指导。
没有科研实践,就不可能培养创新人才。掌握科学的研究方法、培养学生的能力及获取创新知识必须依靠学生自己的实践才能得到。因此为学生创造一个自由、开放的学习环境,以有力保证创新教育的开展与实施十分重要。创新实践平台的建设,对于培养大学生的创新意识、提高创新素质、增强实践能力有着重要的作用。基于CDIO的工程教育理念,我校车辆工程专业建设了三个实践基地、八个专业实验室和四个创新平台,如下图所示,这些为培养学生的专业技能提供良好的平台,学生在课堂学习到专业的前沿知识,在创新基地和创新平台的各种创新项目的牵引下,开拓思维,对于培养学生的创新意识和解决实际工程项目能力提供了很好的条件。
通过这些平台的建设大大改善了学生的创新环境,而本科生开展独立自主的研究能力相对欠缺,并非是本科生自身缺乏创新能力和创新意识,关键在于很多学生对于科学研究不知从何开始,不知道自己可以做什么,自己又喜欢什么,不知道该选择什么方向,这主要是因为本科生自身科研实践经历十分有限,对于教师有很大的依赖性,需要有专门的导师“引进门”。因此教师对于本科生的科学实践活动至关重要,建设一支实践能力强、经验丰富的实践导师对于提高本科生的实践能力迫在眉睫。为此,车辆工程中心对师资队伍建设中进行创新性改革:废弃传统上仅以工程系列人员和工人编制为主的实验教师结构模式,改革为以教师系列为主的专、兼结合的实验教师结构模式。教师参加科学研究、理论教学和实验教学工作,形成理论教学、实验教学和科学研究互通,核心骨干相对稳定,职称、学历、年龄、学缘结构合理,可持续发展的实验教师团队,目前中心具有高级职称的教职工有4人,具有副高级工程师职称的有4人,其中具有研究生学历的教职工占到52%。实验教学中心负责人、实验教学团队、教学辅助人员构成了专兼职结合、按学科方向和实验教学层次构建的教师队伍组成模式。安排高层次理论课教师担当实验课程教学、实验项目开发和实验室管理工作,特别是综合实验教学。既加强了理论教学、科学研究与实验教学的结合,提高了实验教学水平,又带动和帮助实验教师提高教学与科研水平。另一方面改善实验教学教师的待遇,引进具有研究生学历或者在大型企业担任过技术主管的高水平人才到工程中心任职,给予车辆工程中心注入新的血液。
3.2 改善教学方法,提高实践积极性
传统的实践教学一般都是以教师讲为主,学生被动接受,学生普遍对实践活动不重视,为了提升学生对于实践的兴趣,车辆工程中心将综合设计性实验和研究创新性实验培育成各类科技创新竞赛项目。如围绕学校主办的“概念车设计大赛”、“节能车设计大赛”、“流体动力小车大赛”,以及国家级“全国大学生挑战杯课外学术科技作品大赛”、“全国大学生机械创新设计大赛”等竞赛活动培养学生的综合实践能力和创新精神。通过亲身经历项目申请、研究开发、中期检查和项目验收,较早地掌握和实践项目研究的全过程并积累科研项目工作经验,为了鼓励学生积极参与到这些实践活动中,不仅在物质上给予获奖者奖励,另外采取对一些相关的理论课程实行加分的方式。
毕业设计和下厂实习是重要的实践教学环节。在毕业设计选题时应力求与社会生产和研究实践相结合,之后通过总体方案制定、工程设计、软件开发和工程制造等活动,培养学生的动手能力、分析解决问题能力、创新能力和团队合作意识。下厂实习涉及到专业所学知识的方方面面。在下厂实习期间,让学生参与从工程构思、工程设计、工程实现到工程运作的全过程,使学生认识到产品各个部件之间互相连接的理论基础、技术要求、工程意义,把实习内容从简单的加工、装配、工艺、测试等项目提升到从基础理论到工程应用的综合学习与分析,体现了CDIO教育理念对于学生综合能力的培养。
3.3 取得的成果
在CDIO教育理念指导下,车辆工程中心对整个实践教学体系进行了改革,已取得了一系列成果。在建立的几个创新平台上,已经培养出多个优秀本科毕业生,和优秀硕士毕业生。中心所支持的项目“御精灵”垂直起降飞行器已经见到重大社会效益,获得第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛优秀作品一等奖。所支持的节能车创新实验设计与竞赛平台经过几年的发展,得到参加全国高校基础力学学术会议专家的高度评价。所支持的“Honda杯”上海节能车大赛,获得江苏省第一名的好成绩,所支持的“飞行汽车”项目,在全国大学生课外学术科技作品竞赛中获得优秀作品一等奖第一名,中央电视台教育频道进行了专题报道。10余人次获得了校创新基金支持,1人次获得国家大学生创新训练计划项目,开展绿色观光多动力车的设计与研究。
4 结束语
基于CDIO工程教育理念进行车辆工程专业实践教学体系的改革与实践,通过改革教学内容,改善教学平台和教学方法,提升了学生对于实践的积极性和兴趣,培养了学生以工程意识指导实践,在项目中提升了学生解决实践工程项目的能力,同时在和企业对接的项目中增强了学生对于企业当前的实际水平和对人才的实际需求,对于学生的就业有很好的帮助,减小了学校和社会需求之间的距离,为社会培养具有前瞻性、创新性、综合能力强的工程师奠定了基础。
【参考文献】
[1]史典义,,刘英.高校实验教学改革模式的探讨[J].职业圈,2007(13).
[2]陶勇芳,商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究,2006(11).
[3]查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学,2008(5).
[4]赵树恩,李玉玲,张铸,钟锐.基于CDIO教育理念的工程实践教学模式研究与探索[J].重庆交通大学学报:社科版,2012,12(5).
关键词:全日制工程硕士;化学工程领域;学科交叉;人才培养模式
化学工程领域含基本无机与有机化工、石油化工与煤化工、精细化工、生物化工、材料化工、冶金化工、环境化工等工业行业。化工产业既是国民经济建设与社会发展的重要支柱,又与信息、生物、材料、机械、计算机、资源、能源、海洋、航天、国防等高新技术领域相互渗透[1-9]。同时,社会经济的快速发展对化工产业的产品需求也提出了新的挑战,迫使传统化工产业积极开展产品研发和工程技术创新。产业的交叉发展促进了产业结构的调整与升级,与此同时,也促进了高层次应用型工程硕士人才培养模式的改革与探索[6-8]。因此,以化工为基础的技术革命和技术创新大力发展中高端终端产品迫在眉睫。通过专业学位研究生的培养,以“多学科交叉工程领域”应用型高层次人才培养为目标,搭建高校、企业的桥梁,是实现理论促进生产力发展的重要途径。
1“多学科交叉”化学工程领域人才培养目标的定位
化学工程领域工程硕士研究生的培养,本着“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念,以西南地区以及国家化工支柱产业发展和社会需求为导向,以实际工程为背景,以工程技术为主线,依托交叉发展的行业需求,培养具有良好的工程职业道德和法规意识,丰富的人文科学素养,强烈的社会责任感,较强的组织管理能力和良好的合作意识,较强的工程技术创新意识和独立从事创新研发的能力,并能将“交叉学科”工程领域的基础理论有效应用于化工生产中的产品开发、工程设计、过程装备设计研发以及工艺技术改造的高层次应用型工程技术和工程管理的人才。
2重庆理工大学全日制化学工程领域工程硕士人才培养现状
经过多年的建设发展,我校化学工程学科在资源环境化工、精细化工、工业催化、化工装备与控制等领域已经形成了明显的优势和特色。在资源与环境化工领域,针对重庆及西南地区特色资源和社会经济发展重大需求,建有“重庆市化工废水与污染控制工程技术研究中心”,与企业联合建有“重庆市光气衍生物企业工程技术研究中心”。重点开展天然气资源精细化利用、化工产业废水污染控制与资源化、重金属污染土壤修复和固废处理等领域的研究。在精细化工与工业催化领域,重点开展催化材料、纳米材料、能源材料等化工新材料方面的研究,与企业联合建有“重庆市化工本质安全协同创新中心”。研究成果主要应用于电子工业、能源化工、天然气化工、石油化工、煤化工、氯碱化工等领域。在化工过程装备与控制领域,依托我校化学化工学院的“过程装备与控制工程”专业和学校“机械工程”一级学科硕士点建设发展。在新型环保设备、新型分离过程设备、化工设备腐蚀与控制技术研发方面形成了自己的特色和优势,与企业联合建有“重庆市防腐涂料工程技术研究中心”。在上述学科领域里,由于长期与重庆化工产业界合作,已经形成了基础研究与工程实际紧密结合的特色发展之路。因此,化学工程领域工程硕士培养已经实现了多学科交叉的人才培养格局,并开展了多学科交叉全日制工程硕士培养模式的改革与探索。通过化学工程与材料工程、机械工程、环境工程、车辆工程、生物工程、控制工程等工程领域的交叉融合,立足于企业的发展和需求,建立了较为完善的实践教学体系和多家校外实践教学基地,形成了多学科交叉的大综合工程性应用型高层次人才培养模式。
3“多学科交叉”全日制化学工程领域课程体系构建
化学工程领域专业学位硕士研究生的培养总体上分为校内与校企联合的两阶段培养模式。校内培养阶段主要完成课程学习,校企联合培养阶段采取实践、学习研究、论文相结合的培养模式。课程体系按照由基础向专业方向发展的分模块化设置,主要包括基础模块、基本技能模板与工程交叉融合模板、以及与地区化工产业特点相结合的工程实践模块,如图1所示。在公共基础模块,除了设置公共的工程英语,政治和工程数学外,还增设了工程经管课程,培养工程管理人才。在学位基础课程中,针对化工企业在反应和分离等基础知识方面,开设了高等反应工程和分离工程,并开设了化工过程设计,以期培养学生的工程设计能力。增设了知识产权和文献检索等课程,培养学生在科研成果方面的查询和写作能力。在工程交叉融合模板,立足于化工产业与机械工程、材料工程、车辆工程、控制工程、生物工程等方面的融合,每个模块都开设了3门课组课,比如化工与机械的结合,开设了过程原理与装备、压力容器的分析设计、高等化工流体力学等课组课。教学内容上突出化工理论与技术的先进性和实用性,通过精选教学内容,充分利用多媒体等现代化教学手段,采取理论结合实际的案例式教学、以问题为导向的启发式教学、课堂研讨式教学和课程结合课内实验等教学模式。根据工程硕士人才培养的要求,改革课程教学评价与考核方式,采取笔试、案例分析、小论文等灵活多样的考核方式,突出学生的问题分析与知识应用能力。实践教学与学位论文主要在实践基地完成,可采用集中实践与分段实践相结合的方式。通过在具体的生产岗位轮岗和企业主要管理岗位见习学习相结合的方式进行。企业学习培养采取以企业高级技术人员(管理人员)为主、学校指导教师为辅的校企联合指导的方式,学生在“双导师”指导下,通过在企业参加实践活动获得在实践中巩固和深化理论知识、培养学生发现并解决工程实践问题的能力,在企业完成论文选题和论文研究工作。论文选题应直接来源于生产实际或者具有明确的生产背景和应用价值,论文选题应有一定的技术难度,并有一定的理论基础,具有创新性、先进性、实用性。
4总结
随着科技的发展,高附加值的中高端化工产品的发展成为了发展方向,这需要机械,材料,控制工程等为支撑。同样,科技的发展也引领了产业的深度交叉融合,因此,在高层次的应用型工程硕士培养过程中,需要重新定位多学科交叉下全日制化学工程领域工程硕士的人才培养目标,充分发挥行业和专业组织在培养标准制定、教学改革等方面的指导作用,建立学校与行业企业相结合的专业化教师团队和联合培养基地,强化专业学位研究生的实践能力和创业能力培养,推动学科交叉下全日制化学工程领域工程硕士人才培养改革与实践。
参考文献
[1]王干,薛怀国,刁国旺.“大工程领域”人才培养模式探索与实践—以扬州大学化学工程领域多学科交叉人才培养为例.研究生教育研究.2015(1):71-74.
[2]刘峙嵘,乐长高,余春林,欧阳霞.产学研、创新创业创意耦合培养化学工程领域人才的实践.中国电力教育.2013(35):34-35.
[3]张越,吕宏伟.地方高校化学工程领域工程硕士培养的实践探索.化工高等教育,2015(1):11-13.
[4]徐心茹,马桂敏,房鼎业,沈本贤.化学工程领域工程硕士培养浅见.华东理工大学学报:社科版,2002(1):112-113.
[5]赵钟兴,黄祖强,童张法.泛北部湾地区工程硕士化学工程领域招生现状与对策.化工高等教育,2009(4):14-16.
[6]张海英,汪航.我国工程硕士专业学位教育发展若干问题分析[J].清华大学教育研究,2007(28):63-67.
[7]房鼎业.制订学位标准,推进工程硕士教育可持续发展[J].化工高等教育,2007(1):90,94-95.
[8]刘殿华.加强实践教学,产学研联合培养全日制工程硕士研究生.化工高等教育,2012(29):11-14.