中外高校机械工程专业毕业设计比较与教学模式探索

刘国勇+朱冬梅+张少军

摘要：通过对国外高校机械工程专业的学生毕业设计的调研和比较，发现差距，提出毕业设计与生产、科研相结合的教学模式，规范的毕业设计管理方式。通过对毕业设计时间安排、选题、指导方式、成果形式及考核方式等方面的有益探索，提高毕业设计质量。

关键词：中外高校;机械工程;毕业设计;教学模式

中图分类号：G642.477     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）22-0109-02

毕业设计（论文）是大学本科进行设计、实验和科研方法与能力训练的必不可少的教学环节，是全面提高人才素质的重要过程。

一、我国高校机械工程专业毕业设计存在的主要问题及原因分析

1.存在的主要问题。本科毕业设计主要沿用导师命题，提出解决方案和具体实施步骤，学生在实验室中被动完成的传统模式，在选题、开题、设计研究、论文撰写、答辩、评价等过程中存在许多问题[1-3]，突出表现在：

国内大学的毕业设计选题存在问题：（1）无论是以结构设计或以工艺设计为主的工程设计类题目，还是以软件设计为主的计算机编程类题目，都偏重于某个方面，综合性不够。（2）选题环节中，导师发布课题与工程实际或科研不能相结合，设计内容和要求不明确。

作者对北京科技大学机械工程专业2008—2013年毕业设计的选题类型及来源进行统计分析，如表1。真实题目所占比例基本不足2成（除2011年外），80%以上为自拟课题，务虚化严重。

（3）设计类课题所占比例不足4成（2008年及2011年除外），有理科化的倾向。论文类（包括以软件应用和程序编写为主）题目的比重较设计类题目（包括机械结构设计、工艺设计、机电专业硬件设计）所占比例过高。

2.原因分析。（1）教育体制要求高校的定位：重视研究的同时，搞好教学。这导致研究类大学对教学不够重视。（2）扩招之后，资源紧张经费不足，现有经费很难做出成果。（3）就业形势严峻，学生重视程度不够，无法全身心投入本科毕业设计。（4）大学里一些不良学术风气，使毕业设计粗制滥造的现象较为严重。（5）教师选题的广度和深度也不够，启发学生设计目的不明确。师生比例极不合适。对设计质量要求及把关不严。

二、国外高校工程专业毕业设计过程与要求

1.美国高校。仅为大四学生开设顶峰（又译高峰）体验课程，基于工程学开设，绝大数高校（如麻省理工、加州理工等）是（专业）必修课，从3学分到9学分，学生自行选择，有的甚至长达三个学期，学分也从9学分到18学分不等。还有课程属于选修课，通常能拿到3～4个学分，教师提出课题，学生解答，不要求写毕业论文。教学的模式是接受（Receive）—联系（Relate）—反思（Reflect）—提炼（Refine）—建构（Reconstruct）。接受指教学内容和方法。打通学生知识和技能之间的壁垒。科目基础上选择恰当的主题，整合经验。专家评估后，编写课程大纲——课程目标、考核方案等[4]。

2.德国高校。应用型大学课程设置和内容多偏重于应用，毕业设计以校企合作的方式为主。联邦政府和州政府均提供经费、制定法规和优惠企业的政策，学生可以从多种渠道选择自己感兴趣的题目。

（1）本科生教育分两个阶段，第一阶段一般为两年，通过考试进行选拔和淘汰。第二阶段学生选择专业方向，完成必修课、选修课和任选课程的学习任务，还要完成规定实验、课程设计、专题报告、实习和毕业论文，第五学年，学生花3～6月时间写毕业论文[5]。

（2）毕业设计选题。①大企业在网站或报纸杂志上贴出课题信息，学生申请企业选择是否录取。②小企业由校内相关部门发布企业需求信息和课题内容。③发布一些校内课题信息。

（3）毕业设计管理方式。①一旦学生被企业选中，企业就会派一名工程师指导学生的毕业设计工作，包括给出具体的课题名称、任务要求、课题截止时间、预期结果等。②学生在设计课题一段时间后，要找导师审查课题。

（4）毕业设计基本要求。①大约100页的文字材料、论文格式、需要的图表说明。②对于论文的质量控制，坚持应用为本。即使课题未能完成，以科学的方法进行课题研究，也可以获得通过。

（5）毕业设计成绩评定。五分制评定。毕业论文分数加上专业考试分数而得出的平均分数是毕业的总分。评定毕业论文原则上有两位考官，其中一位是毕业论文题目的指定者，另一位（教师或毕业设计单位工程师）由考试委员会主席委派。两位考官在评定毕业论文中发生意见分歧时，以地方性考试规则的评分办法为准。成绩由学校教授给出，毕业设计单位不参与成绩评定。

三、机械工程专业毕业设计教学模式探讨及实践

提出毕业设计与生产、科研、教学相结合的教学模式。以指导老师为中心、学生为主体管理，对毕业设计全程质量监控。

1.时间安排。工科院校的毕业设计基本都是安排在大四下学期，16周，每周5天，要求学生每天必须保证8学时，学时总数是640学时，便于集中做好毕业设计，管理与指导学生。缺点是学生没有充足自由安排时间，设计质量得不到保证。

暑期期间，重点学习冶金工艺、相应重点设备结构、传动原理及零件或材料加工机理。大四上学期，基础知识学习、夯实及拓展专业知识、研究及设计工具掌握。如本课题组研究重要方向之一，金属材料控冷强韧化，就需要学生学习流体力学、传热学及材料相关理论，并且熟悉研究及设计工具，如流体仿真软件Fluent、有限元软件ANSYS、设计软件CAD二维或三维等掌握及熟练应用。大四下学期，进入学校规定的毕业设计阶段，重点是研究及设计方案的创新。

2.结合生产实际或者实验室建设任务，努力做到真题真做。本专业选题绝大多数仍然以冶金行业中课题进行设计及研究。endprint

作者所在的“金属材料控冷强韧化”研究团队，分为钢板、钢管、棒材及型钢等方面控冷题目的设计或研究，根据品种规格，在一大题目下，分若干小专题。如“浸入式钢管淬火装置研究与设计”题目下，有几小专题“浸入式钢管淬火装置影响因素研究”、“浸入式钢管淬火装置上料装置设计”等，这样选题能对学生进行流体力学、传热学、液压传动及机械等各专业的综合训练。

对于已经明确就业意向或者是找到就业单位的学生来讲，作为指导教师必须要根据学生在就业时的选择以及需要设计相关的毕业课题，如准备读研学生分配做论文（研究）类题目，拟到公司就业学生分配做设计类题目。

3.借鉴国外高校做法，以小组为单位进行毕业设计。培养团队合作精神。如“浸入式钢管淬火装置研究与设计”题目的几个专题，研究题目可以为设计题目提供设计合理结构参数，设计题目又可为液压设计或研究题目提供合理结构模型。

4.国内设计成果主要有二类：设计类提供图纸，设计类课题的设计图纸工作量，一般控制在4～7张（折合A1）;机类专业学生必须有用计算机绘制的图纸;研究类提供毕业设计（论文），要求使用计算机打印。将毕业设计成果多样化。只要能反映学生的创新成果，达到学生锻炼的目的成果形式均可。

5.采取“专题讲座”、“学术汇报”、“个别辅导”、“科研实践”、“小组讨论”等多种指导方式指导学生。

第三类是校企联合指导毕业设计，提高设计质量。但必须组织得当，在校企联合中“以我为主”，坚持学校主导作用。

6.毕业答辩时，一般会根据专业大类分成几个小组，学生单独答辩，答辩组对学生的态度、能力水平、论文质量及应用价值给出评定意见，给出成绩。以答辩组成绩为最终成绩。建议还是建立指导教师、评阅教师及答辩组共同给学生成绩较为合理，当然可以给答辩组成绩更高的权重，有的高校达到50%。

作者所指导本科生中，优良率一直较高，尤其是在设计方面，图纸规范，结构合理，较好地传承了我们工科院校对本科生进行良好设计综合训练的传统。

四、结语

综上所述，作者对本科机械类专业毕业设计的指导进行了探索与实践。对毕业设计出现问题进行了归纳和分析。其次，通过对美国及德国高校机械工程专业的学生毕业设计的理念、选题、过程、评价等方面比较，发现差距。借鉴国外做法，进行有益的探索，并在实践中取得一定的效果。希望在培养人才和创新模式上有所突破，进行进一步的探索。

参考文献：

[1]周军.中外工程应用型本科大学生毕业设计问题比较研究[J].宁波工程学院学报，2009，21（2）：62-65.

[2]夏伯乾，冯静，郭红.中外高校机械工程专业毕业设计的比较与思考[J].青岛职业技术学院学报，2011，24（6）：64-67.

[3]王乐梅，张巍，唐宏哲.中法高等工程教育体系中的毕业设计比较研究[J].高等工程教育研究，2013，（4）：132-135.

[4]佟君.关于毕业设计与顶峰体验课程的比较研究——以中美本科工程教育为视角[D].上海交通大学硕士学位论文，2009.

[5]杨飒，王超.中德技术应用性本科毕业设计问题比较研究[J].北京联合大学学报：自然科学版，2006，20（2）：89-92.endprint