工程应用型专业人才的培养

工程应用型专业人才的培养

理工科大学培养的人才可以分为科学型和工程型的,工程型人才培养类型又可以划分为工程研究型人才和工程应用型人才。我国除少数高校是培养科学型专业人才为主外,很多在国内知名院校以培养工程研究型人才为主。而工程应用型本科专业的人才培养以前一直被忽视,直到近几年才被重视。具体到机械专业来说,我国在国际制造大国地位的确立,大量需要高素质的工程应用性机械专业人才,因此,很多原来没有开设机械专业的地方一般本科院校和相当数量的新办本科院校都开设了机械设计制造及其自动化专业。由于这些院校受客观条件和人才培养目标的限制,必然冲击了原来几乎千篇一律的办学模式,带来了机械专业办学规模、办学层次、办学类型、办学特色等方面的多样性。而有关工程应用型本科机械专业人才的培养的问题已经受到广泛关注。

1 工程应用型人才培养的要求

培养工程应用型本科专业人才,必须树立全新的教育思想和教育观念。与传统的本科专业教育不同,应用型本科专业教育主要是培养基层第一线的技术应用型人才,强调学用结合,重视将知识直接转化为现实的生产力。因此,工程应用型本科专业应当有别于以前一般本科专业的人才培养模式,其人才培养目标我们认为是:应具有相关专业知识能力和综合素质,德、智、体、美、技全面发展,面向生产、管理、服务等第一线或实际岗位,并具有可持续发展的潜力的高级应用型专门人才。在工程应用型本科人才培养目标中,我们特别提到其中“技”字和“专门人才”。工程应用型本科专业人才应当具备熟练的技术应用能力和一定的技能,这有别于一般工程研究型本科专业人才。工程应用型专业人才的培养,首先需要重视基础知识的教育和专业理论知识教育,掌握比较厚实的基础理论、基础知识以及宽广的知识面是工程应用和工程创新的“基石”。因此,工程应用型本科人才知识结构中公共基础知

识是非常重要的,既需要扎实的政治理论、英语、高等数学、大学物理、力学等基础知识,又需要扎实的专业方面知识。其次为了适应不同行业对工程应用型专业人才的需要,增加其适应性,必须按宽口径对工程应用型本科专业人才进行培养,如工程应用型本科机械专业人才必须掌握宽泛的电气控制技术、微电子技术、计算机技术、管理和人文等多方面的专业知识。在课程设置和教学过程中强调应用性, 理论教学和实践教学的侧重点突出“学以致用”。

2 工程应用型人才对工程制图能力的要求

培养学生的工程应用能力和创新意识是高等教育的根本任务。工程图学课程是理工科大学生首先接触的一门既具有非常强的应用性和技能性课程,又具有独特的培养学生形象思维和抽象思维能力的课程。计算机绘图的出现给传统的工程图学教育带来了一次革命。计算机绘图系统巨大的信息存储、强大的图形编辑、高效的信息传递以及快速的图形复制等功能是手工绘图无法比拟的。计算机绘图方式的引入是工程图学教学改革的首要任务,这是无可置疑的。由于计算机绘图的发展以及工程图样的无纸化趋势,手工绘图的技能和质量将逐渐淡化。而作为设计构思的一种重要手段的草图绘制技能和应用软件包进行计算机绘图的能力将上升为主要指标。加大计算机绘图的步伐和力度,把学生计算机绘图能力作为评价现代工程图学教育的一项重要指标。

现代工程设计作为一项创造性活动,随着自然科学、技术科学、环境科学和人文科学的发展已逐步发展成为综合性科学技术。而且,在日益激烈的市场竞争中显示出巨大的作用。作为产品的总体构思技术,设计学逐渐走向成熟。在这个过程中计算机辅助设计(CAD)发挥了重要作用。当前,工程图学学科已经与设计学科、信息学科紧密结合。工程图学教育应以全新的理念和视角,吸纳现代设计和制造领域、计算机和信息领域的最新科技成果,建立适应社会需求的工程图学教学体系。近年来,高等学校教学总学时一再削减,工程图学课程的学时也在减少。教学内容如何组织、取舍就体现着不同的教育理念和教学目标。

工程图学教学目标是培养构形和表达(用二维图形表达三维形状)的能力、绘制和阅读工程图样(仪器图和徒手图)的能力、计算机三维造型和绘图能力、空间思维能力和创新能力。在保证课程基本理论、基本知识、基本技能的教学的同时,应尽可能开阔学生视野,拓宽知识面,引导学生积极思考、勇于探索。加强对三维形体的空间思维能力,以三维设计的方法为主线,既要考虑二维设计与三维设计共同的地方,又要考虑到三维设计所特有的理论基础与概念,而发展至今的CAD 三维设计与CAM 计算机辅助制造集成化使工程技术人员可以从三维建模开始进行产品构思设计和制图。工程技术人员可以直接在计算机上建立全参数化的三维模型,直观地完整地反映出设计者意图,整个设计过程在三维模型上讨论、修改和更新。他们建立起充分而完整的三维模型数据库,并以此为基础,进一步进行应力及应变分析,制件质量的品质分析空间运动分析,装配干涉分析,NC 控制可加工性分析,外观色彩和造型效果评价,商业广告造型与动画生成等。当需要二维图形时,也可直接由三维模型生成二维工程图样。这就是计算机辅助设计制造的全过程。现代CAD 技术真正提高了产品的设计质量,缩短了设计周期,降低了生产成本,大大提高了企业的竞争力。工程制图课从CAD 的发展方向来重新构筑课程内容和课程体系是非常重要的。传统的二维设计必将被计算机三维建模设计所取代。因此,工程图学教育也必须由培养学生的二维工程图的画图能力和读图能力转向对学生以计算机为主体的三维建模设计能力的培养。

3 拓宽工程制图课程教学内容的探讨

在工程制图中开设相关选修内容来踏宽工程应用型人才图形设计方面的知识,是培养工程应用型人才的需要,传统二维设计模式的产品的设计过程一般是设计者首先借助于正投影法把头脑中构思的三维实体模型转化成二维工程图,然后由加工技术人员将分散于各个二维视图中的局部信息经过综合回到原来的三维实体模型,再进行工程分析、工艺设计、加工制作等,这种过程相当地复杂、繁琐。随着计算机技术及三维造型技术的飞速发展,三维实体设计获得了广泛的应用。

与传统的二维设计模式相比,三维实体设计直接从三维实体模型入手进行产品设计,数据信息无须二维投影转换就可以进行生产加工,实现了设计与制造的一体化。

工程设计上常用的三维商品化CAD软件有Pro/Engineer(Pro/E)、Unigraphics(UG)、CATIA、SolidWorks等,这些软件工具不但都具有很强的三维设计、数控编程功能,而且也可以实现三维模型与二维图纸之间的双向关联,给产品的设计加工提供了极大的方便。因此,越来越多的企业开始应用三维实体设计软件进行产品设计,对能够熟练应用三维设计软件的人才需求量也越来越大。可以预言:熟练掌握三维实体设计技术是当代工程技术人员应当必备的一种现代技能。

为了适应科技与市场的发展,使教学满足生产实际的需要,近三四年来我国图学界对如何将三维CAD技术融入工程图学教学中进行了热烈讨论,部分高校也相继开展了这方面的教学研究,进行了一些教学试点,基本已达成比较理性的共识:新的工程制图教学体系应以三维实体设计为主线,以投影理论和三维实体造型理论为核心展开教学内容和课程体系的改革与实践,在保留二维表达与标注的基础上,转向三维表达和建模,重点在于培养学生的三维形象思维能力,强化现代工程设计与表达意识。

引入三维建模思想后形成的课程体系可分为主线式、分段式和独立式3种类型,这三种教学模式有着各自的优势和不足,因此各高校应当根据本校的具体实际情况加以适当选择并在实践中不断改进和完善。