新工科背景下机械设计制造及其自动化专业课程体系建设
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摘 要：机械设计制造及其自动化专业是实现“中国制造2025”战略的重要基础学科，当前新工科背景下，传统专业需要融合信息通讯、电子控制、软件设计等学科，向节能环保、智能制造、深化信息技术应用方面发展。在课程体系上，从道德素养、专业素养、实践能力三个方面构建面向新工科的专业课程体系。
关键词：新工科;机械设计制造及其自动化;发展方向;课程体系
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.168
近几十年以来，随着经济的快速发展，我国逐渐建立了世界上最大规模的工程教育规模。2016年的工科在校生占在校生总数的1/3左右。这也说明社会进步对高素质工程人才的迫切需求程度。但是现实情况是目前的工程教育培养出来的工程人才很难适应企业的实际需求，与行业实际相互脱节。同时工科教育也浮现了一些十分显著的问题。比如：社会适应性低、工科教学理科化、人才适应性差的情况。并且在工程教育方面和国际上的工程教育标准差距仍然比较大[1]。随着进入新世纪，工程教育行业的相关一批富有先驱精神的工作者逐渐形成了北京指南[2]、复旦共识[3]、天大行动[4]等共识。以全力迎接全球产业变革所带来的挑战，同时全力支援国家关于“中国制造2025”和创新驱动发展的一系列国家战略，探索工程教育的符合中国国情的新模式[5]。
对于任何一个繁荣昌盛的国家而言制造业都是其国民经济的重要支柱。因而制造业的蓬勃发展对于国家的重要性可见一斑。而保证制造业的蓬勃发展就离不了大量的高素质机械专业人才。而我国的机械行业的人才主要是从机械设计制造及其自动化这一机械专业当中诞生。因而机械设计制造及其自动化的教学水平对于国家的重要性便不言而喻了。机械设计制造及自动化是一门融合了机、电、液、信等方面的一个综合性学科。通过运用多行业、多学科的相关知识解决在现实工程领域当中遇到的问题。使机械装备能够达到高效率、高质量、高满意度、低成本的目的。最近我国提出的“中国制造2025”也就是为了适应新的时代发展要求，完成从制造大国向强国的转变，实现制造强国的目标。鉴于新的时代要求，所以对于新时代的工程人才在知识、能力、品德等方面也提出了新的现实要求[6]。
1 新工科背景下机械设计制造及其自动化面临的挑战
长久以来，我国以往的工科教育更加注重本领域的基础理论的传授和教学，使得学生只仅仅局限于了解本专业的知识理论。学生对于其他领域的知识和技能知之甚少。并且在国家努力实现中国制造2025的新的时代背景之下，各个工程领域对于工程教育越来越重视学科的实用性、交叉性与综合性。需要学生能够立足于机械本体，灵活运用多领域的技术，比如：信息通讯、电子控制、软件设计等应对实际工程挑战。以后的工程领域需要的工科人才更多的是实践能力比较强、创新能力比较强、国际竞争力比较强、能够在国家的相关工程领起到引领和开拓作用的复合型工科人才[7]。
2 新工科背景下机械设计制造及其自动化的发展方向
目前在全球范围内的产业革命正在如火如荼的进行着，信息技术领域的飞速发展正在对全球各个行业都产生了十分深刻的影响。对于传统工程机械行业来讲，工程机械行业未来应结合信息技术向节能环保、智能制造、深化信息技术应用方面发展。密集的创新和产业变革将会为工程机械领域重新赋能。
2.1 节能环保发展方向
在2015年颁布的《中国制造2025》规划中已经明确将低能耗、低排放和可持续发展，作为我国未来一段时间发展的重点方向。通过实现发展低能耗和以低排放为特征的低碳绿色经济，从而实现经济的可持续发展。
工程机械设备因为其特殊的应用场景。所以往往都应用在比较恶略的工况下，往往都会有着高能耗、高污染、高噪音的环境弊端。首先，工程机械在日常的使用过程中对能源消耗极大，这一弊端可以通过使用新型无污染能源及新技术手段等方式降低最大程度地降低对大气环境的污染程度。其次，工程機械的噪声主要来自于发动机进气和排气噪声，通过高性能空气滤清器及排气消声器可以降低产品噪声及振动。最后，系统的高效节能设计，由于工程机械设备往往设备功率都比较大，实际工作时负载的变化程度也十分大，所以在低负载的过程中就会有大量的功率浪费，导致能源浪费。所以可以结合相关的微电子领域，对发动机的功率进行实时匹配，从而实现最大程度的节约能源。
2.2 智能化制造发展方向
智能化制造的概念的提出是源于人工智能的研究而提出来的一种概念。主要是指通过人工智能和制造业相结合，重新赋能制造业，使人工智能技术应用于设计、服务、生产、管理等环节。使机械设备能够最大程度上解放人力劳动，最大程度上提高生产效率。工程机械行业的智能制造包括智能化的工程机械设备、智能化的制造过程以及智能化的服务。智能化的工程机械设备主要由机械本体、智能处理部件以及外部通信部件构成。机械本体部分和传统的工程机械装备差别不大，机械本体都能够很好地完成机械设计之初的目的。智能部件则主要由处理器、传感器等部分组成。联接部件则是由接口、有线和无线连接协议组成。工程机械设备的智能化可以最大程度地利用设备的潜在价值，充分发挥设备每一部分的价值。另外对于整个工程机械作业机群来讲若是能够将机群进行合理地安排调动，最大程度减少设备空班率这将对于施工成本控制也有着十分大的意义。在未来，智能工程机械设备的特点主要将体现在检测、控制、优化和自主这四个方面。监测指的是设备的任何时间的工况、设备运行状态和设备部件的故障状态等都能够使用微处理器或者统一的控制中心进行处理，使用者能够十分直观详细地了解每台设备的情况。控制指的是每一台设备都能够通过控制中心远程实时控制或者预编制好的程序进行控制。优化指的是设备能够通过自主监控实时进行分析，大幅提高设备工作效率。自主是在检测、控制和优化功能的基础上，实现前所未有的自动化。 智能制造过程是指制造过程中以智能工厂为基础，通过建立工厂、企业和产品之间的智能互联制造网络从而实现生产过程的实时管理和优化，产品工艺设计优化、工厂规划的数字设计与仿真，底层智能装备、制造单元、自动化生产线，制造执行系统，物流自动化与管理等企业管理系统。
智能服务是通过采集大量的设备实时运行数据，在企业数据中心进行分析和处理，对设备的失效进行预测，提前进行安排维修和保养，最大程度提升设备使用体验和降低因设备临时失效造成的成本的浪费。
3 新工科背景下机械设计制造及其自动化的课程体系
国内工科的培养目标在课程设置上偏重于专业课程，交叉管理类课程占比相对较小。在教学计划上，必修课占比较大，缺乏选课弹性;偏重基础理论学习，实践环节薄弱。以工程机械为主要对象的机械设计制造及其自动化专业的课程体系从道德素养、专业素养、实践能力三个方面构建面向新工科的专业课程体系。
道德素养则主要包括思想道德、职业道德、学术道德三个方面。思想道德则主要是从人生观、世界观、工程伦理等方面加强学生的思想道德。学术道德主要从知识产权教育、创新意识等方面加强学生的学术道德。职业道德主要从培养学生的敬业精神、创业意识和团队协作能力等方面加强学生的职业道德。
专业素养主要是指学习机械装备产品的数字化设计、制造、运用、管理及故障诊断等方面课程。学生拥有扎实的专业知识、专业意识和专业品质，具有专精的行业知识和技能，面对实际问题能够采取科学的思维方式进行思考。了解在现有的条件下，如何通过合理的组织和配置人、财、物等因素，提高生产力的水平。
实践能力主要是指是否具有能够合理利用所学的专业知识，解决实际生活中所遇到的现实问题的能力。所有的理论知识的学习往往都是要服务于实践的，实践能力往往是衡量整体的课程教学质量的标准。
参考文献：
[1]顾秉林.中国高等工程教育的改革与发展[J].高等工程教育研究，2004（05）：5-8.
[2]新工科建設指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究，2017（04）：20-21.
[3]“新工科”建设复旦共识[J].复旦教育论坛，2017，15（02）：27-28.
[4]“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[J].高等工程教育研究，2017（02）：24-25.
[5]韩鹏.对新工科教育理念的思考[J].黑龙江高教研究，2018（08）：58-60.
[6]张孟芳，张安富.“中国制造2025”对高等工程教育提出的新要求及其应对[J].黄冈师范学院学报，2018，38（04）：49-54.
[7]中国工程院“创新人才”项目组.走向创新——创新型工程科技人才培养研究[J].高等工程教育研究，2010（01）：1-19.
作者简介：丛卓红（1979-），女，山东威海人，博士，副教授，研究方向：公路机械化施工与养护。
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