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代写机械工程硕士论文-机械工程学科应用型研究生实践教学平台的建设及应用
关键词: 应用型研究生; 实践教学平台; 机械工程 Construction and Practice of the Practice Teaching Platform for Application-Oriented Postgraduates in Mechanical Engineering Abstract: Curriculum system is one of the most important factors reflecting the connotation of training mode，which also makes application-oriented postgraduate differ from the other training modes． In order to implement the practice teaching in application-oriented postgraduates training plan of mechanical engineering， a practice teaching platform for application-oriented postgraduates was constructed． Relying on this platform，an experiment course was opened for application-oriented postgraduates in the school． The platform has played a significant role in the practice teaching for application-oriented postgraduate since it was applied． Key words: application-oriented postgraduate; practice teaching platform; mechanical engineering 引 言研究生教育作为高等教育的重要组成部分，在推进国家的科技创新、促进经济发展、提升国际竞争力等方面起着举足轻重的作用。教育部“关于做好2009 年全日制专业学位硕士研究生招生工作的通知”中提出: “进一步完善研究生教育培养体系，推动硕士研究生教育从以培养学术型人才为主的模式向以培养应用型人才为主的模式转变。”早在 2007 年，我校在全面分析社会需求、硕士生培养现状及存在问题的基础上，为更好地满足社会对高层次应用型人才的迫切需求、更好地保证硕士研究生的培养质量、更好地适应研究生的不同就业取向，率先在部分院系进行硕士研究生分类培养的培养模式改革试点工作［1］。在分类培养制度的贯彻实施过程中，不仅要从宏观层面上制定分类培养的培养目标和培养方案，也要从微观层面上重新建立学术型和应用型的课程体系，并具体落实到每门课程的具体建设上，力争使培养计划充分体现应用型研究生的培养特色。相比于课堂教学和学位论文研究，实践教学环节一直是研究生培养工作中亟待加强的环节［2］，分类培养之后，为了加强应用型研究生的实践教学环节，促进学生对课程内容的理解与加深，提高学生实际动手能力和科研能力，需要在应用型研究生培养方案中增加实践教学环节。因此，针对应用型硕士研究生培养目标和要求，依托应用型研究生培养方案中选课人数多、课程实践性强的若干门课程，结合机械工程在应用型硕士生培养上的突出优势学术方向，并考虑新研究方向的培育，进行机械工程一级学科下的应用型研究生实践教学平台的建设，依托此平台，使其为各二级学科应用型研究生的实践教学服务，这对落实应用型研究生的培养方案具有重要的作用。1 实践教学平台建设的思路和目标结合哈尔滨工业大学应用型硕士研究生的培养目标和机电工程学院在硕士研究生培养上的特色，确定实践教学平台的建设思路如下。 1． 1 满足应用型研究生培养模式的改革需求我国曾于 1991 年开设了专业硕士培养模式，但是由于起步较晚和受传统的学术型培养模式的影响，很长一段时间以来，并没有从研究生培养模式的基本要素［3］，即培养目标、培养方式、培养过程、课程体系和质量评价等方面去系统科学地建设这一新兴的培养模式，导致了我国的专业学位教育在招生方式、课程设置、导师来源和论文要求等方面都与学术型研究生培养模式有很大的趋同性，被深深地印上了“学术化”的烙印，造成了我国专业学位研究生教育背离了自己的特性，自我意识缺失，培养体系错位，培养模式缺乏特色。因此，为避免应用型研究生培养模式重蹈覆辙，应该结合研究生培养模式改革的实际需求，对学术型和应用型两种培养模式的相同点、差异性和本质特征等方面进行比较研究，在此基础上，以学术性硕士研究生培养模式为参照，系统地建设应用型硕士研究生培养模式，包括培养目标、课程体系、评价标准等必备要素的确定，真正实现由单一培养模式向二元化的培养模式转变，建立起两个真正独立、自成体系的研究生培养模式。而课程体系作为体现培养模式内涵的重要要素之一，是学术型和应用型两种培养模式差异度的重要体现内容。因此，加强应用型硕士研究生培养计划中实践环节的教学，对完善应用型研究生的培养计划，贯彻落实应用型研究生的培养目标具有重要的作用。 1． 2 服务机械工程学科的人才培养内涵我校机械工程一级学科包含机械制造及其自动化、机械电子工程和机械设计及理论 3 个二级学科，涵盖 18 个研究方向，这些方向历经多年的发展、凝练，已经成为我校机械工程学科内涵的充分体现，所建立的实践教学平台应该立足于机械工程一级学科，面向优势研究方向，依托应用型研究生培养方案中学生选课人数多、课程实践性强的若干门学位课和选修课，使尽可能多的应用型研究生从中受益。 1． 3 以独立的课程支撑实践教学平台的建设目前的国内外高校，大多是将实践教学作为课堂教学的辅助形式，并且在实践教学的内容设计上较为具体单一，这种实验平台建设模式，必然导致其利用效率低、主体地位弱化，一旦课程的教学能容改革，实验平台便会脱离课程内容，难以独立运行。因此，我们以独立的课程来支撑实践教学平台的建设，将其纳入与课堂理论教学相等同的应用型研究生教学课程体系，通过配备师资力量、完备的实践教学设施、充足的实践教学学时、完善的评价考核体系等来保证实践教学的有效实施。实践教学平台的建立可以加强应用型研究生的实践环节训练，加深理论知识的理解，促进研究生将其所学的课堂知识向实践能力的转化，提高其实际动手能力和科研能力，为其将来的就业打下较为坚实的实践基础［4-5］。可以培养研究生实事求是的科学态度和严谨务实的科研作风，促进研究生在实践中发现问题、解决问题的创新意识的培养［6-7］。依据上述实践教学平台建设的主要思路，可以确定实践教学平台的建设目标: 依托应用型研究生培养方案中选课人数多、课程实践性强的若干门学位课和选修课，结合机械工程学科在应用型硕士生培养上的突出优势学术方向，并考虑新研究方向的培育，进行机械工程学科应用型研究生实践教学平台的建设，并以独立的课程形式，建设一门面向应用型研究生的实验课程———机械工程学科应用型研究生综合实验课，直接支撑应用型培养计划中的 2 学分的实践教学环节。2 实践平台的建设内容根据规划，所建立的实践教学平台支持机械工程一级学科 18 个学术方向中的 9 个优势方向见图 1。 实践教学平台支撑的主要研究方向上述研究方向内涵丰富，对于应用型硕士研究生，应该在机械工程一级学科的框架下，培养其对各相关研究方向的了解和掌握，培养出知识面广博、适应性广的交叉复合型人才。因此，所建设的实践教学平台应体现出综合性，加强应用型硕士研究生对各种现代实验方法和技能的训练和提高，培养学生的实践创新能力。所建立的实践教学平台的总体结构如图 2 所示。该实践教学平台由传感及测试技术实验子平台、数字化制造技术实验子平台、机器人技术实验子平台、微纳米测量技术实验子平台和汽车零件与大型曲面精密成形实验子平台共 5 个子平台构成，为应用型硕士研究生的 36 学时、2 学分的机械工程学科应用型研究生综合实验课程的全部实验教学服务。建成的实践教学平台可以完成总计 66 学时的实验教学，根据课程的设置和培养计划，要求应用型研究生从 5 个实验子平台中选择 22 学时进行本门课程的实验教学。2． 1 传感及测试技术实验子平台传感及测试技术是机械工程学科研究生必须掌握的一门偏重于基础的技术，并且是其他众多技术的基础，因此该实验子平台的建设侧重训练应用型研究生对常用传感器的基本原理及其典型应用，并培养学生具有检测、控制系统设计的能力［8］。该实验子平台可以完成光敏电阻、光电池特性实验; 光纤压力传感器实验; 扭矩传感器静态性能实验; 光栅位移传感器实验;磁栅位移传感器实验; 光电编码器综合实验; 光纤位移传感器实验; 红外温度传感器实验; 光纤温度传感实验; CCD 电荷耦合器件测定直径实验等。使学生不但能对传感技术中所涉及的各种传感器的测量原理和性能指标有深入具体的认识，而且还能够针对具体的问题，选择合适的传感器完成相应的检测任务，为将来的学习和工作奠定实践基础，提高应用型研究生对相关专业理论的认知、加强对专业技术工作适应能力和开发创新能力的培养。 2． 2 数字化制造技术实验子平台该实验子平台以对数字化制造技术的教学原理和核心技术的理解为主，以校园网络为基础，建立数字化、集成化、网络化的设计和加工子系统，两个子系统共享一个服务器，实现信息共享。以现有的 CAD/CAM 软件和自行开发的数控技术、数字化加工、数字化装配等软件为基础，为数字化设计、建模和仿真、加工技术的研究提供基本的实验教学环境和条件。该实验子平台可以完成数字化制造软件应用实验、数字化加工与装配技术实验、BEZIER 曲面加工 CAD/CAM 简易系统开发等实验，以一个典型的数字化制造软件为例，规划加工工序并生成数控程序，优化切削参数，进行加工过程仿真，重点进行开发思路和方法的实践训练，使学生掌握数字化制造技术在产品的设计、分析、制造、制造系统规划等方面的应用。2． 3 机器人技术实验子平台机器人技术实验子平台是一个具有一定规模的、模块化的、可扩展的机器人系统开放实验平台，由四自由度直角坐标机器人、三自由度气动搬运机器人、六自由度并联机器人、二自由度气电混合机器人、二自由度真空吸附式直线搬运机器人、六自由度串联机器人 6个机器人系统单元，以及保证机器人能够协调顺畅工作的附属设备、计算机控制系统等组成的集成实验平台。每个机器人系统单元可以是一个独立的模块; 而通过网络通信手段，又可将系统中的各种形式的机器人模块有效地整合为一个具有实际操作能力和二次开发能力的全自动机器人系统。子平台的建设以常规机器人技术教学为主，并兼顾机器人智能运动控制和机构空间复杂轨迹的实现等相关教学实验。能够进行14 个机器人技术方面的教学实验，各实验间既可以独立进行，也可以联合进行; 能根据教学的需求及课程的变化需求进行迅速调整，以适应实验教学的需要。这些实验要求学生应用所学知识进行设计、编程和实施，培养学生设计、分析和动手能力，促进机器人技术教学水平的提高，培养机械工程学科应用型研究生的综合技能和创新能力。
2． 4 微纳米测量技术实验子平台随着超精密加工技术和纳米加工技术的发展，对机械加工表面形貌的微观检测提出了越来越高的要求。因此微纳米检测技术成为机械工程学科新的研究热点。该实验子平台面对学科的发展需求，购置 4 台高精度的科研教学用原子力显微镜，利用不同加工方法( 超精密车削、磨削、研磨、抛光) 对不同材料的加工试件进行表面微观形貌检测，通过实验教学，使学生掌握原子力显微镜测量原理、测试参数的选择，数据处理知识。掌握利用原子力显微镜获得力曲线，根据纳米压痕法的理论基础及弹性接触理论计算材料的机械力学特性，分析研究测量仪器的原理、精度、误差及适用范围，通过大量的测量实验全面分析测量结果并加以分析对比。使学生掌握微纳米测量技术的测试原理、方法、数据处理等知识。 2． 5 汽车零件与大型曲面精密成形实验子平台汽车零件精密成形及大型曲面零件成形技术是机械工程学科研究生需要掌握的偏重于实用的工程技术，该实验子平台的建设侧重于训练应用型研究生对常用汽车零件与大型曲面零件的加工设备及模具的使用和熟练运用的能力，提高对这些设备和模具结构、功能及金属成形工艺的了解和掌握深度。以典型的盒形零件为例，使应用型研究生在实验中掌握汽车零件精145密塑性成形的实际加工过程，了解并掌握圆管反挤压模具安装、结构、动作原理、压力机操作等具体应用，以及掌握电子万能试验机和皱高测量仪的原理及使用方法，熟悉薄板剪应力起皱测试的具体步骤及性能评价指标。实验中掌握数控加工中心加工零件的具体工艺过程及刀具库的使用方法，同时掌握二维薄板类零件激光快速切割的原理及具体方法。这对提高应用型研究生的实践操作能力，培养学生在实践环节中的创新能力具有重要的意义。 3 实践教学平台的运行效果建设完成的实践教学平台通过了专家组的验收，除了直接支撑机械工程学科应用型研究生综合实验课程之外，还为学院研究生培养方案中的传感技术、数字化制造技术基础及其应用、机器人技术、扫描探针显微技术及其精密工程应用、微/纳米测量技术、汽车零件精密成形技术和大型曲面零件成形 7 门核心主干学位课开设了相关内容的实验教学，实现了设备共享，提高了其利用效率。实践教学平台已经为学院 2009 级的 247 名应用型硕士研究生开设了机械工程学科应用型研究生综合实验课程，并且承担了研究生培养计划中传感技术等7 门核心主干课程的实验教学部分，受益学生达到411 人。实验教学平台经过首轮的教学实践，在课程的开设、管理上积累了经验，同时，通过该项目的建设和探索，也为进一步提高应用型研究生的培养质量提供了宝贵的实践经验，对后续的应用型研究生培养机制改革和实践、对于推进硕士研究生培养模式改革具有重要的意义。
参考文献( References) : ［8］ 王永红，余晓芬． 传感技术课程的创新实践与开放实验平台［J］． 实验室研究与探索，2010，29( 2) : 97-98， (责任编辑：工程论文网) |
