劉新強(qiáng) 王崢嶸 閔為 冀宏 張繼銘

[摘 要]畢業(yè)設(shè)計一年制是機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)的一次嘗試性改革，取得了良好的教學(xué)效果。本文首先從機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計特點(diǎn)和學(xué)生特點(diǎn)等方面闡述實(shí)施畢業(yè)設(shè)計一年制的必要性;其次重點(diǎn)說明畢業(yè)設(shè)計一年制的具體改革措施如導(dǎo)師制、校企聯(lián)合和PPT答辯等;最后通過對學(xué)生的調(diào)查問卷所反饋信息的分析，證實(shí)畢業(yè)設(shè)計一年制的教學(xué)效果和明確持續(xù)改進(jìn)的方向，對于機(jī)械電子工程及相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)具有一定的參考價值。

[關(guān)鍵詞]畢業(yè)設(shè)計;一年制;機(jī)械電子工程;教學(xué)改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）03-0022-04

畢業(yè)設(shè)計（論文）是本科專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中最后一個綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、理論研究能力和創(chuàng)新意識的重要途徑，是學(xué)生畢業(yè)及學(xué)位資格認(rèn)定的重要依據(jù)。做好畢業(yè)設(shè)計（論文）工作對培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才具有極其重要的意義[1]。

機(jī)械電子工程專業(yè)培養(yǎng)掌握機(jī)械、電氣控制、流體傳動與控制等領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)，能夠從事流體動力系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)及裝備等方面的產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計制造、生產(chǎn)管理及市場開發(fā)等工作，具有較強(qiáng)的工程素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力，具有社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神和國際視野的高級專門人才[2]。畢業(yè)設(shè)計是機(jī)械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中極為重要的一門專業(yè)必修課程。為了進(jìn)一步提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，機(jī)械電子工程專業(yè)自2017年開始實(shí)施畢業(yè)設(shè)計一年制，目前，已經(jīng)進(jìn)行了第一屆學(xué)生的試驗教學(xué)，并取得良好的教學(xué)效果。

本文首先從機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計特點(diǎn)和學(xué)生特點(diǎn)等方面闡述實(shí)施畢業(yè)設(shè)計一年制的必要性;其次重點(diǎn)說明畢業(yè)設(shè)計一年制的具體改革措施如導(dǎo)師制、校企聯(lián)合和PPT答辯等;最后通過對學(xué)生的調(diào)查問卷所反饋信息的分析，證實(shí)畢業(yè)設(shè)計一年制的教學(xué)效果和明確持續(xù)改進(jìn)的方向，對于機(jī)械電子工程及相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)具有一定的參考價值。

一、實(shí)施畢業(yè)設(shè)計一年制的必要性

（一）機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計特點(diǎn)

目前，機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計以液壓元件和系統(tǒng)為主要的設(shè)計載體，學(xué)生必須先查閱文獻(xiàn)和收集資料并進(jìn)行分析，了解國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和相關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)。然后根據(jù)給定關(guān)鍵參數(shù)，在熟悉液壓元件和系統(tǒng)設(shè)計、生產(chǎn)、檢測、調(diào)試的各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范基礎(chǔ)上，學(xué)生進(jìn)行液壓元件及系統(tǒng)方案設(shè)計和理論計算，繪制總體裝配圖和零部件圖，撰寫設(shè)計說明書和進(jìn)行畢業(yè)答辯，重點(diǎn)打造學(xué)生對于液壓元件及系統(tǒng)中微米-毫秒級摩擦副和閥控缸的設(shè)計的專業(yè)核心能力[3]。具體畢業(yè)設(shè)計任務(wù)、要求和時間進(jìn)程安排如下（以XX斜軸式軸向柱塞泵的設(shè)計為例）：

1.設(shè)計任務(wù)及要求

（1）檢索閱讀液壓柱塞泵的論文，不少于10篇，其中外文資料不少于2篇。翻譯不少于1.5萬字符的有關(guān)液壓軸向變量柱塞泵方面的外文文獻(xiàn)。

（2）收集斜軸式軸向變量柱塞泵方面的資料;進(jìn)行斜軸式軸向變量柱塞泵結(jié)構(gòu)參數(shù)計算;繪制裝配圖、零件圖。

（3）若計算機(jī)條件允許，應(yīng)盡量使用CAD制圖。

（4）進(jìn)行摩擦副受力分析與計算、軸承受力分析計算、關(guān)鍵零部件（比如缸體、泵軸等）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算。

（5）撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。使用“蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）”統(tǒng)一封面及格式;說明書內(nèi)容包括目錄、正文、參考文獻(xiàn)等，并按規(guī)定的順序裝訂（詳見《畢業(yè)設(shè)計（論文）過程記錄》（理工類）的末頁）;正文不少于2萬字;中、英文摘要約200字，關(guān)鍵詞3～5個。

（6）圖紙工作量不少于4張A0紙。

2.各階段時間安排（第8學(xué)期）

由畢業(yè)設(shè)計任務(wù)、要求和時間進(jìn)程可以發(fā)現(xiàn)，機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計以液壓元件或系統(tǒng)為設(shè)計對象，側(cè)重于元件及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算、制圖等，工作量較大，具有很強(qiáng)的綜合性。因此，要求學(xué)生具備機(jī)械設(shè)計、電工電子、機(jī)械制圖、液壓元件及系統(tǒng)等方面的理論知識和計算機(jī)制圖能力，尤其是有關(guān)理論儲備和計算機(jī)制圖技能的掌握，需要較長時間的積累和訓(xùn)練才能達(dá)到一定的水平。

（二）學(xué)生特點(diǎn)

1.大三學(xué)生思想活躍，興趣愛好廣泛

隨著知識的增長，大三學(xué)生對于政治、經(jīng)濟(jì)、社會等領(lǐng)域出現(xiàn)的新事物、新情況等反應(yīng)極為敏感，思想比較活躍，他們積極參加各種活動，重視培養(yǎng)各種能力[4]。因此，將第7學(xué)期（大三第2學(xué)期）設(shè)為畢業(yè)設(shè)計教學(xué)階段，符合學(xué)生自身發(fā)展特點(diǎn)，比如引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)制圖軟件、仿真軟件的知識及操作等，對他們來講是很具有吸引力的，而且學(xué)生愿意接受挑戰(zhàn)和新事物，愿意掌握新技能。

2.大四學(xué)生自主支配意識強(qiáng)，關(guān)注畢業(yè)去向

從進(jìn)入大四到大學(xué)畢業(yè)，是大學(xué)生從學(xué)校走向社會的心理準(zhǔn)備期，也是大學(xué)教育的最后一個階段。此時，大學(xué)生的人生觀、世界觀已基本形成，思想趨于成熟，能夠比較客觀和理智地對待各種問題，具有一定的觀察、分析和解決問題的能力[4]。他們的注意力已經(jīng)轉(zhuǎn)移到如何更好地完成學(xué)業(yè)、走向社會。畢業(yè)去向是他們最為關(guān)心和憂慮的問題，希望找一份理想的工作，學(xué)以致用，充分發(fā)揮自己的特長。目前，大多數(shù)學(xué)生畢業(yè)去向是就業(yè)、考研或者創(chuàng)業(yè)等。因此，在大四學(xué)年，由于大學(xué)所剩時光不多，學(xué)生心里充滿緊迫感。絕大多數(shù)學(xué)生精力集中于求職和考研復(fù)習(xí)，已經(jīng)不像大三學(xué)年那樣能夠全身心投入專業(yè)學(xué)習(xí)中，這一點(diǎn)可以清楚地體現(xiàn)在往屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計過程中。因而，畢業(yè)設(shè)計時間前移是做好畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)。

二、畢業(yè)設(shè)計一年制教學(xué)改革措施

（一）導(dǎo)師制

本科生導(dǎo)師制是指組織高校內(nèi)從事教學(xué)、科研方面的骨干教師，結(jié)合自己的研究方向，在專業(yè)高年級本科生中實(shí)施對專人進(jìn)行因材施教的一種制度[1]。在本次畢業(yè)設(shè)計一年制教學(xué)中，全過程實(shí)施導(dǎo)師制培養(yǎng)，進(jìn)行學(xué)生-導(dǎo)師的雙向選擇，通過導(dǎo)師教學(xué)科研特長的自我介紹，學(xué)生依據(jù)自己的意愿自主選擇，導(dǎo)師根據(jù)學(xué)生的平時表現(xiàn)也進(jìn)行選擇，建議一些有考研意愿的學(xué)生優(yōu)先選擇具有研究生培養(yǎng)資格的教師，為具有深造潛力的學(xué)生提供適合的學(xué)習(xí)成長環(huán)境，一般每一小組9人左右。

對于進(jìn)行校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計的學(xué)生，為充分利用企業(yè)資源和彌補(bǔ)校內(nèi)不足，實(shí)施雙導(dǎo)師制即設(shè)定一位校內(nèi)導(dǎo)師和一位企業(yè)導(dǎo)師。由校內(nèi)導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師共同確定學(xué)生的題目，一般是企業(yè)的工程實(shí)踐項目或者在研項目子課題。企業(yè)導(dǎo)師主要負(fù)責(zé)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計過程中的細(xì)節(jié)問題指導(dǎo)，校內(nèi)導(dǎo)師與學(xué)生也定期進(jìn)行交流，如利用電話、QQ、微信或者電子郵件，與學(xué)生共同探討畢業(yè)設(shè)計中的問題，同時進(jìn)行進(jìn)度督促。

導(dǎo)師制畢業(yè)設(shè)計過程中，前期（第7學(xué)期），導(dǎo)師根據(jù)畢業(yè)設(shè)計題目的需要，將任務(wù)分解，引導(dǎo)學(xué)生收集文獻(xiàn)資料，分析國內(nèi)外有關(guān)研究現(xiàn)狀和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能，學(xué)習(xí)液壓元件及系統(tǒng)有關(guān)理論知識，系統(tǒng)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練學(xué)生工程制圖能力，定期組織小組組會，相互交流階段性成果和討論有關(guān)問題，為后期畢業(yè)設(shè)計的進(jìn)行奠定良好的基礎(chǔ)。后期（第8學(xué)期），校內(nèi)導(dǎo)師下達(dá)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，學(xué)生根據(jù)畢業(yè)設(shè)計要求和進(jìn)度安排，在設(shè)計方案-幾何尺寸計算-強(qiáng)度校核-繪制裝配圖-繪制零件圖-撰寫設(shè)計說明書的整個過程中，導(dǎo)師全程與學(xué)生交流。

（二）校企聯(lián)合

蘭州理工大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)（原流體傳動與控制專業(yè)）一直在我國流體傳動及控制領(lǐng)域具有重要影響和地位，形成了“甘工大液壓”品牌，專業(yè)與我國裝備制造業(yè)、工程機(jī)械、車輛、重工、軍工、航空航天等領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，為校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計提供了豐富的企業(yè)資源。校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計充分利用學(xué)校與企業(yè)、科研單位等多種不同的教育環(huán)境和教育資源以及在人才培養(yǎng)方面的各自優(yōu)勢，把以課堂傳授知識為主的學(xué)校教育與直接獲取實(shí)際經(jīng)驗、實(shí)踐能力為主的生產(chǎn)、科研實(shí)踐有機(jī)結(jié)合于學(xué)生的培養(yǎng)過程之中。

本次畢業(yè)設(shè)計一年制教學(xué)中，部分設(shè)計小組將企業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計一體化，即學(xué)生的畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計都在校外同一企業(yè)進(jìn)行，學(xué)生前期在企業(yè)能夠聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際獲取液壓元件、系統(tǒng)設(shè)計制造和試驗研究的相關(guān)知識，印證和鞏固已學(xué)的專業(yè)理論知識。這樣，可使學(xué)生在實(shí)習(xí)中得到對液壓元件及系統(tǒng)生產(chǎn)的準(zhǔn)確認(rèn)識，并從生產(chǎn)工藝上初步了解液壓元件及系統(tǒng)的加工制造工序，為后期畢業(yè)設(shè)計的開展奠定實(shí)踐基礎(chǔ)，而不停留于理論層面。

校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計一般是以企業(yè)工程實(shí)際問題或者研發(fā)項目為背景， 培養(yǎng)學(xué)生深入運(yùn)用工程原理和各種工程知識，分析和解決復(fù)雜工程問題的能力[5]。要求學(xué)生在學(xué)中干、干中學(xué)，不怕沒做過，就怕往后縮。本次畢業(yè)設(shè)計中，如 “3.5噸液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)與動臂偏轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的設(shè)計”“高壓大流量乳化液泵設(shè)計及其校準(zhǔn)”“超疏水溝槽表面通氣減阻特性的試驗研究”“液壓雙足仿人機(jī)器人電液驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計及其仿真分析”等題目，緊密圍繞所在企業(yè)或科研院所的生產(chǎn)實(shí)際，針對企業(yè)關(guān)心的實(shí)際工程問題，進(jìn)行有一定深度的計算與分析，達(dá)到了多方共贏：學(xué)生受益，企業(yè)單位受益，教師學(xué)校受益。

（三）PPT答辯

畢業(yè)要求中溝通能力要求為：能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流，其中包括撰寫報告和設(shè)計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。往年畢業(yè)設(shè)計答辯中一般流程為：學(xué)生自我介紹—答辯老師提問—學(xué)生回答，其中自我介紹中一般對照圖紙和說明書口頭表述，部分學(xué)生陳述不清、表述不當(dāng)甚至沒有充足自信。本次畢業(yè)設(shè)計部分小組試行PPT答辯，學(xué)生的重視程度明顯提高，學(xué)生將一年來所得成果通過PPT的形式進(jìn)行講解，表述條理清晰，同時也增強(qiáng)了自信。PPT答辯給學(xué)生營造了一種濃厚的學(xué)術(shù)氛圍和儀式感，使學(xué)生具有一定的成就感和獲得感。

三、教學(xué)效果反饋

為了切實(shí)了解畢業(yè)設(shè)計一年制的教學(xué)效果，在畢業(yè)設(shè)計結(jié)束后對本專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了一次調(diào)查問卷，主要設(shè)置以下問題：（1）你是在校內(nèi)進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計，還是在企業(yè)或科研院所？（2）畢業(yè)設(shè)計前半年你有什么收獲？（3）本次畢業(yè)設(shè)計你最大的收獲是什么？（4）你期望在校內(nèi)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計還是在企業(yè)？（5）你對畢業(yè)設(shè)計過程中教師的指導(dǎo)有什么建議或意見？統(tǒng)計分析結(jié)果如下：

（一）畢業(yè)設(shè)計前半年學(xué)生的收獲

在畢業(yè)設(shè)計一年制的前半年中，學(xué)生的主要收獲在于綜合應(yīng)用能力、制圖能力和設(shè)計及制造能力得到培養(yǎng)與鍛煉。其中綜合應(yīng)用能力方面學(xué)生系統(tǒng)地掌握了有關(guān)液壓元件及系統(tǒng)理論知識、設(shè)計、加工、試驗等。學(xué)生利用課余時間根據(jù)指導(dǎo)教師安排，自主系統(tǒng)學(xué)習(xí)CAD二維制圖、Pro/E等三維制圖工具并了解相關(guān)制圖標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，后期畢業(yè)設(shè)計中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的制圖能力和水平有了大幅度提升。部分學(xué)生通過企業(yè)實(shí)習(xí)，對于液壓元件及系統(tǒng)的設(shè)計和制造過程有了進(jìn)一步的深入了解，為后期畢業(yè)設(shè)計的開展奠定良好基礎(chǔ)。

（二）畢業(yè)設(shè)計一年制學(xué)生最大的收獲

畢業(yè)設(shè)計一年制中學(xué)生最大的收獲主要有設(shè)計能力、制圖能力以及受挫能力的提升。機(jī)械電子工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計就是通過液壓元件及系統(tǒng)方案設(shè)計和理論計算、繪制總體裝配圖和零部件圖、撰寫設(shè)計說明書和畢業(yè)答辯等環(huán)節(jié)，重點(diǎn)打造學(xué)生對于液壓元件及系統(tǒng)中微米-毫秒級摩擦副和閥控缸的設(shè)計的專業(yè)核心能力，設(shè)計和制圖能力方面收獲占比65%也證實(shí)了這一點(diǎn)。另外，部分學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中因為進(jìn)行挑戰(zhàn)性較大的課題如“機(jī)器人液壓系統(tǒng)”的設(shè)計研發(fā)，面臨液壓技術(shù)在前沿領(lǐng)域的應(yīng)用，充滿無形的壓力，但同時也激發(fā)了學(xué)生的潛能，使他們懂得遇到困難一定要嘗試著自己先解決，辦法總比困難多的道理。

（三）期望校內(nèi)畢業(yè)設(shè)計還是企業(yè)畢業(yè)設(shè)計

學(xué)生對于校內(nèi)畢業(yè)設(shè)計和校外畢業(yè)設(shè)計的期望基本持平。因此，在充分發(fā)揮校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計優(yōu)勢的同時，要對校內(nèi)畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行升級改進(jìn)，在傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計中鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，比如將液壓元件看作一個集成系統(tǒng)，如鼓形空心柱塞、帶有節(jié)流槽的變量閥閥芯等，對于關(guān)鍵零件進(jìn)行多方案設(shè)計，再進(jìn)行整體組合優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計。另外，引導(dǎo)學(xué)生使用計算軟件進(jìn)行一些建模仿真計算如液壓變量泵變量機(jī)構(gòu)的動態(tài)特性，開展有關(guān)摩擦副和閥控缸特性的模型化試驗等。

四、總結(jié)

畢業(yè)設(shè)計（論文）是本科專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中最后一個綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對大學(xué)階段學(xué)習(xí)內(nèi)容的總結(jié)，全面展現(xiàn)學(xué)生的專業(yè)核心能力和綜合能力。通過畢業(yè)設(shè)計一年制的教學(xué)改革試驗，提出導(dǎo)師制、校企聯(lián)合和PPT答辯等具體有力措施，通過學(xué)生反饋，進(jìn)一步檢驗教學(xué)效果，也找到了畢業(yè)一年制持續(xù)改進(jìn)的方向，為機(jī)械電子工程及相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)提供一定的參考。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 胡愛江.本科畢業(yè)設(shè)計與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].東南大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2011（S2）：126-128.

[2] 蘭州理工大學(xué).機(jī)械電子工程指導(dǎo)性培養(yǎng)計劃（2017版）[Z].2017.

[3] 蘭州理工大學(xué).機(jī)械電子工程畢業(yè)設(shè)計教學(xué)大綱（2017版）[Z].2017.

[4] 謝安邦主編.高等教育學(xué)（修訂版）[M]. 北京：高等教育出版社，1999.

[5] 林健.如何理解和解決復(fù)雜工程問題——基于《華盛頓協(xié)議》的界定和要求[J].高等工程教育研究，2016（5）：17-26，38.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]