成果名称：机械设计及制造专业的改革与建设
成果完成人：张晓东 戴静君 黄清世 钟守炎 冯定
获奖等级：湖北省教学成果三等奖
获奖时间：2001年
一、成果主要内容
机械设计及制造专业是一个具有较长历史的老专业。就石油高校而言，它是从原石油矿埸机械专业转变而来。如何使我们的专业改革取得突破，使培养的学生更适应改革开放和市场经济迅猛发展的需要，适应二十一世纪科学技术、经济、社会发展的需要，变“对口观念”为“适应观念”：如何使我们培养的这种传统的通用专业的学生具有竞争力，这是新形式对我们提出的挑战。为了迎接这一挑战，我们申请了“机械设计及制造专业的改革与建设”项目，并于1995年8月正式立项。自立项以来，项目组成员先后调研和考察了美国休斯敦大学、清华大学、北京科技大学、石油大学(北京)、学等十多所高校机械类专业，收集了大量有关该专业人才培养方案的资料、改革的信息，并且到石油企业征求意见，调查历届毕业生情况并进行对比研究和讨论，取得了阶段性成果，系统地研究了机械设计及制造专业人才培养方案，进行了多媒体教学系统的研制并进行了相应的建设。主要成果内容如下：
（一）机械设计及制造专业人才培养方案的研究
1、知识结构和能力结构的设计
根据本专业的培养目标，我们认为本专业力求达到的基本知识结构和能力结构应包括：掌握扎实的数学、物理、力学和机械设计、机械制造、工程材料技术等基础知识；拓宽计算机、电工与电子、测试控制、液压（气动、热力、流体）等基本知识；较扎实的基础英语和机械工程科技英语基础。具有较强的计算机应用能力；能熟练阅读机械方面的英文资料，具有初步的听、说、写作能力；具有应用数学、力学、机械设计、制造基础理论、机械系统设计等知识和现代设计技术与方法进行机械产品开发设计的初步能力；具有综合应用机、电、液(气)等知识进行机械系统设计的基本能力，具有机械设计中系统分析和技术经济分析的基本能力：了解石油机械的特殊性，具备石油机械，尤其是钻采设备和井下工具的现场正确使用、性能维护和管理的初步能力；具有独立获取和追踪新知识的初步能力；具有强烈的开拓创新意识和实践动手的能力。
2、课程体系和培养模式的研究
目前科学技术的迅猛发展趋势，机械新产品的出现，必然是新结构的设计、新制造技术及材料发展应用的综合结果，因此，根据本专业的培养目标、知识结构和能力结构的具体要求，我们所设置的课程体系沿纵向的主干课程应体现设计、制造、材料工程三位一体，在此基础上，横向向机、电、液、热方向延伸和拓宽。图1为机械设计与制造专业课程体系结构图，图2为该专业技术基础课程体系结构图。
必修课模块是本专业学生四年学习阶段必须达到的基本业务素质要求。学生通过学习基础课和技术基础课，打下宽的、比较扎实的数学、物理、力学、机械学、外语、计算机、电路与电子、制造学、材料学等方面的基础知识，同时通过有机的配合大量实验、实习、课程设计和毕业设计等，使学生获得机械工程师的初步技能训练及各种能力的培养。这一模块是四年大学培养中的主要模块，占总学分的81．2％。专业限选课是在学生完成基本业务素
质要求的基础上，使学生沿本专业的纵向发展得到突出和加强。它占总学分的9.6％。任选模块包括专业任选课和院级公共任选课，主要沿专业的横向方向延伸和学科的交叉发展，课程内容新，多数都是面向21世纪的实用新技术和方法。学生根据自己的兴趣、爱好和优势，在指导教师的引导下，自主选择这两类任选课，具有很大的灵活性。
培养模式是组织实施课程设置计划、教学进程安排、实现本专业培养目标的具体方式，是教学改革方案得以顺利实施的基本保障。改革后的机械设计及制造专业教学计划的培养模式主要涉及以下方面：
(1)教学进程计划主要分为四个阶段，即4211模式。具体划分是前四个学期为基础教育和主干学科基础教育，两个学期为技术基础课教育，一个学期为纵、横双向强化教育，一个学期实施综合能力训练。
(2)对于选修课，开课形式和考核形式多样化，开课形式增加讲座，资料阅读等。自学为主的课程，考核方式采用笔试、口试，课程大作业及实际操作相结合，由任课教师根据课程性质、要求和教学条件决定，但事先须经教研室和系里批准。
（3）英语分层次分阶段培养
第一阶段，学生主要学习基础英语，从第一学期开始就要求任课教师在英语课堂用语中实行中英文结合，并逐步过渡到以英语为主，直至全部采用英语教学；第二阶段，即重点培养提高阶段，大部分同学通过《科技英浯》课程训练阅读和笔译技巧；第三阶段，只对少部分学生进行更高层次培养，达到听、说、写的全面发展；第四阶段，这一阶段为应用和巩固提高阶段。除专业英语教学外对高层次培养的学生，要创造条件进一步巩固提高其听、说、读、写的全面能力，在条件允许的情况下，让学生尽可能地多参加外籍专家的学术讲座，定期和外籍教师进行相互交流。
(4)加强计算机应用能力的培养
首先，逐步将计算机类课程的教学重点由课堂转向机房；其次，技术基础课和专业课课外习题中，计算类型的作业至少有1/3以上要求应用计算机程序完成，采用何种语言不限。课程设计、毕业设计必须确保最低上机学时数，否则，不予通过；另外，大学四年毕业前，学生必须通过平时自由上机，至少较熟练地掌握一种办公自动化系统的操作与应用，熟练中英文文件打印与排版，最后由系在毕业前组织考核。
(5)实验教学中，强调学生独立动手能力、实验实施组织能力和结果分析判断能力的培养，即强化实践能力。
(6)加强培养学生的动手能力和创新意识。组织学生参加学术讲座、大学生科技活动，如大学生论文报告会、科研立项等。
(7)要求学生积极参加社会实践活动，使他们了解国情，增强爱国热情。每生在校不少于2次。
(8)组织学生参加院、系、班组织的各项有意义活动，如青年志愿者活动、共建活动等，培养学生的劳动观念、协作精神和集体荣誉感。
3、实验室和实习基地的建设
为了配合教学体系改革的顺利进行，相应的实验室和实习基地建设必须跟上，我们为课程中的实验课配套实验设施，如建设了微机控制往复泵实验台、机械零件展示柜等，很突出的一点是扩建了图学实验室，使计算机课程教学真正实现由课堂转向机房，并实现了机械原理课程设计和毕业设计采用机械CAD和计算机绘图，既增强了学生的计算机应用能力又适应目前社会对机械工程技术人才的需要。
4、发表教学研究论文
课题组人员在对本专业的改革与建设进行了系统的研究，从理论上对2l世纪机械工程技术人才培养目标、方案、途径、教学方法、教学手段等进行了研究和论证，对有关课程的教学内容和方法进行了讨论并具体实施，总结了改革研究和建设实施效果，撰写了教学研究论文，三年来在各种刊物上发表了教学研究论文11篇，其中有四篇获江汉石油学院优秀教学研究论文奖。
(二)机械设计及制造专业多媒体教学系统的研制
1、设计思想及功能
机械设计及制造专业的教学、实验或实习是将教师、知识(包括实验设备、仪器等)、学生各个对象组合在一起的过程，所以在进行多媒体的程序设计中引进面向对象思想——面向教师的讲稿、学生的操作和知识的动态传输。多媒体信息包括数字、文字、语音、图形和图像，将这些信息进行合理的数据管理和交换，是建造一个有效、实用的多媒体教学系统的关键技术之一。所以，我们引进实时动态数据交换思想，他以结点为单位组织多媒体信息，在结点之间是通过关系链加以连接，构成表达特定内容的信息网络，对信息的存取可按交叉联想的方式，从一处转道到另一处。
机械设计及制造专业多媒体教学系统的研制在中文窗口环境下提供教师对学生的实时语音、视像传输服务以及广播、组广播和屏幕动态传送与监视功能，它具有教学功能、课堂练习功能、自学功能和屏幕监视功能。
2、系统结构
该多媒体系统要完成上述功能，我们设计了数据模型并解决了用户接口等问题，设计了多媒体教学系统结构。
3、制作实例
(1)采用课件制作子系统制作液压课程的液压传动CAI课件。
(2)采用子课件制作系统制作认识实习CAI课件。
(3)学生结点中听课窗口采用机械认知多媒体展示系统的格式和内容形式。
二、创新点
本项目研究成果颇有创新性，主要表现为：
1、具有远见性
由于在改革初期，我们就在拓宽专业面上下工夫，所以研究的课程体系和知识结构符合当前我国机械行业教育发展的要求，尽管我们所研究的是机械设计及制造专业的改革与建设，但是在培养目标、知识结构、课程体系和培养模式的研究中，都以机械设计制造及其自动化专业为中心进行的，正好与今年教育部下发的专业目录相一致。
2、具有系统性
在“机械设计及制造专业的改革与建设”项目的研究中，我们首先研究了21世纪对机械工程人才的要求和机械工程技术人才应具备的基本素质和能力，然后对该专业的人才培养目标、知识结构、能力结构、课程体系、培养模式、和配套建设进行了系统的理论研究，形成一套完整的教学体系，体现出较高的理论水平。
3、具有实用性
在完成的整套教学体系中，重点突出从加强基础知识、拓宽专业面和提高综合素质与能力等方面对学生进行培养和教育，外语和计算机能力的训练四年不断线，使教学质量和学生素质及能力得到提高，实践效果显著，既符合2l世纪人才培养目标的要求，又突出了自己的办学特色。
4、配套建设为改革的顺利实施创造了良好条件
实验室和实习基地的建设为我们的实践教学创造条件，特别是图学实验室的扩建，使学生的计算机课程学习真正实现从课堂转向机房，保证了机械原理课程设计和毕业设计实现机械CAD和计算机绘图，大大提高了学生的计算机应用能力。
5、进行多媒体教学软件系统的研制
研究设计的多媒体教学软件系统，采用了中文窗口，方便实用，具有教学、课堂练习和自学等功能，有效地改善了教学手段，为实施现代教学方法奠定了良好的基础，对推动教学方法和手段的改革和提高教学质量起到促进作用。
三、应用情况
三年多来，课题组成员边改革，边建设，边实施，将机械设计及制造专业的课程体系、知识结构、培养模式和多媒体教学系统等研究结果应用于教学实践中，取得了显著的效果。
由于加强了基础课的教学和增设了专业基础课、专业方向课和交叉学科课程，改善了教学方法及教学手段，加强了实践教学环节和学术活动使学生所掌握的基础知识得到加强，知识面得以拓宽，综合素质和各种能力明显提高。主要表现在学生参加各种基础知识竞赛获奖的人数增加和考取研究生人数逐年增加；在1997年的机械系石油之光学术报告会上，报告的12篇论文，从小制作、小发明、机构的发明论证到大学科的学术理论的探讨，所涉及的知识面之广，打破了原来仅局限于石油机械设计发明的局面：从毕业设计中可见设计题目所包括的学科和专业方向很广，学生参与实际研究项目的题目越来越多，难度越来越大，水平逐年提高，近两年来先后有四个学生的毕业设计论文获湖北省大学生优秀毕业设计论文三等奖和学院石油之光优秀论文三等奖，有的学生在公开刊物上发表科研论文和设计发明申报了国家专利。
研制的多媒体教学系统应用于教学中后，改善了教学手段，激发了学生的学习兴趣，教学效果和教学质量明显提高，受到了广大师生的好评。
