時間：2023-03-16 16:29:38
序論：在您撰寫機械工程論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞工程實踐教學(xué)體系重構(gòu)教學(xué)方法
目前國外的機械工程教育正向著復(fù)合型人才和工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的趨勢發(fā)展，學(xué)生不僅需要有堅實的數(shù)理科學(xué)知識，同時需要工程實踐方面的訓(xùn)練，強調(diào)理解知識、掌握學(xué)習(xí)的方法、培養(yǎng)獨立分析與解決工程實踐的能力。在對教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的進程中，不僅僅要加強理論教學(xué)和寬厚的基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，更要注重工程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它是提高人才素質(zhì)與能力的重要途徑。因此使工程設(shè)計的功能與方法從驗證理論知識擴大到應(yīng)用知識與培養(yǎng)能力，從模仿設(shè)計上升到獨立思考與創(chuàng)新設(shè)計，從單一的設(shè)計內(nèi)容拓寬到綜合性設(shè)計，重構(gòu)機械類專業(yè)的新型工程實踐教學(xué)體系，全面開展面向21世紀的工程實踐內(nèi)容和方法的探索與實踐是十分必要的。
1構(gòu)建完善的工程實踐教學(xué)體系
機械工程類專業(yè)主要培養(yǎng)的是工程技術(shù)人才—工程師，其培養(yǎng)的主體是大學(xué)本科生和碩士研究生，世界各國的經(jīng)驗表明，培養(yǎng)一名合格的工程師，要經(jīng)歷工程科學(xué)知識的學(xué)習(xí)、工程實踐的訓(xùn)練和工作實踐的鍛煉，大約需要7~9年時間，學(xué)生畢業(yè)后，需要到企業(yè)工作3~4年，取得實際經(jīng)驗后才能成為現(xiàn)代高素質(zhì)的企業(yè)工程師。其中工程實踐的訓(xùn)練是十分重要的環(huán)節(jié)，它能夠促進學(xué)生理論聯(lián)系實際、學(xué)以致用，培養(yǎng)實際動手能力，因此全面改革工程實踐教學(xué)，大力加強工程實踐能力培養(yǎng)，力求突出專業(yè)特色，是工程實踐教學(xué)體系改革的主要內(nèi)容。
在制訂教學(xué)計劃時應(yīng)根據(jù)社會需求，從培養(yǎng)多類型、多規(guī)格的人才培養(yǎng)思想出發(fā)，從有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、工程意識、工程實踐能力、社會實踐能力出發(fā)，對實驗、實習(xí)、課程設(shè)計、社會調(diào)查、畢業(yè)設(shè)計（論文）和課外科技活動等實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)進行整體的、系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，明確各工程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在總體培養(yǎng)目標中的作用。把基礎(chǔ)知識和專業(yè)技術(shù)知識與實踐教學(xué)有機融合在一起，通過教學(xué)、實踐各個環(huán)節(jié)的共同作用，注重創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并貫穿于人才培養(yǎng)的全過程，堅持產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的方向，逐步形成完善的、能夠體現(xiàn)基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、實踐性和現(xiàn)代性教學(xué)內(nèi)容的工程實踐教學(xué)體系。
2實施全方位的工程實踐活動
全面系統(tǒng)安排實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，就是在每個學(xué)期均安排有不同的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，保證工程實踐訓(xùn)練四年不間斷。在實驗教學(xué)方面，減少驗證性實驗，更新實驗內(nèi)容，有計劃地開設(shè)設(shè)計型、綜合性、創(chuàng)新性實驗項目，充分調(diào)動學(xué)生的自主性，開發(fā)他們的思維潛能；實習(xí)作為培養(yǎng)學(xué)生的實踐環(huán)節(jié)，是各高等院校的必修課，它對學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)和對學(xué)生進行機械制造裝備和工藝教育起到了十分重要的作用，尤其是對數(shù)控機床等現(xiàn)代設(shè)備的操作和編程能力的培養(yǎng)、先進制造工藝的熟悉，因此應(yīng)該把工作的重點放到理論與實踐的結(jié)合上，讓學(xué)生通過更多的生產(chǎn)實踐去掌握所學(xué)到的技能知識，達到硬件軟件兼?zhèn)?；加強課程設(shè)計環(huán)節(jié)，建立課程設(shè)計系列，加大綜合設(shè)計力度，鼓勵改革課程設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容，注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，在每個專業(yè)至少設(shè)置一個綜合性課程設(shè)計；畢業(yè)設(shè)計要著重加強現(xiàn)代設(shè)計方法和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練，要強化學(xué)生科技論文寫作能力的培養(yǎng)，同時應(yīng)結(jié)合社會融入工程意識和經(jīng)濟觀點。
3建立完善的管理體系
工程實踐的管理是一個系統(tǒng)工程，其內(nèi)容要靠制度來體現(xiàn)，制度要準確、合理、可行、方便。首先應(yīng)明確和理順各級管理部門的職責范圍和內(nèi)容，明確工程實踐在各個環(huán)節(jié)和各階段上的建設(shè)方向、重點和主要任務(wù)，建立和完善各項工作和管理制度，使管理全面步入規(guī)范化和制度化的軌道；其次網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為實驗儀器的運行狀況、材料管理與統(tǒng)計、信息交流、管理手段的更新等方面實現(xiàn)科學(xué)的管理提供了基礎(chǔ)和條件，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對工程實踐的實施和執(zhí)行狀況進行網(wǎng)絡(luò)化管理，能夠提高工程實踐環(huán)節(jié)的服務(wù)水平，促進設(shè)備和人力資源的合理配置與優(yōu)化，提高實驗室和設(shè)備儀器的利用效率，提高管理的檔次、快捷性和全面性，也有助于領(lǐng)導(dǎo)層進行評定、分析和決策。
4改革工程實踐教學(xué)的方法和手段
機械工程類專業(yè)是一門實踐性很強的、以培養(yǎng)工程技術(shù)應(yīng)用型人才為目標的專業(yè)，因此在教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)都必須配合相應(yīng)的工程實踐教學(xué)，來加強學(xué)生對理論知識的理解，同時也可以培養(yǎng)學(xué)生自己的實際動手能力。在實驗儀器設(shè)備有限、實習(xí)條件相對較差的情況下，通過引入計算機技術(shù)和現(xiàn)代教育技術(shù)，改變傳統(tǒng)的“定時定點”的同步教學(xué)方式，構(gòu)建一種工程實踐教學(xué)的新模式，從教學(xué)方法和手段上解決難題，筆者提出以下建議和設(shè)想：
（1）購買或錄制大型現(xiàn)代化制造企業(yè)的高性能加工裝備、先進制造過程和生產(chǎn)管理方面的錄像或光盤，可以使學(xué)生對工程實踐有直觀形象的認識，對現(xiàn)代制造技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用有更深的了解，尤其可以開闊學(xué)生的視野，使學(xué)生清楚地了解工程實踐在制造業(yè)中的地位，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生的積極性。
（2）借助計算機和高檔圖形軟件（如Solidworks、Pro/Engineer），利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，開發(fā)數(shù)控機床及其編程仿真系統(tǒng)，如JIBIC公司的CNC教學(xué)系統(tǒng)，在計算機上模擬數(shù)控機床的控制系統(tǒng)、操作、編程和加工過程、故障檢測；利用MAT?鄄LAB、LABVIEW軟件，開發(fā)虛擬儀器、虛擬仿真系統(tǒng)。
（3）植入多媒體技術(shù)，開展CAI工程實踐教學(xué)，對實踐教學(xué)中的操作步驟、要領(lǐng)與技巧，以及實踐中難以用語言描述的微觀組織、結(jié)構(gòu)變化、形成過程等以動畫形式直觀體現(xiàn)出來，以提高教學(xué)的起點和授課信息量，提高教學(xué)的質(zhì)量。
（4）探索合作教育的模式，把單一的培養(yǎng)模式改變成靈活多樣的培養(yǎng)模式。合作教育是一種將校內(nèi)學(xué)習(xí)和校外工作相結(jié)合的一種教育模式，通過與本地區(qū)企業(yè)聯(lián)合建立實習(xí)基地或?qū)W(xué)生送到企業(yè)進行實踐鍛煉一年的“三加一教學(xué)（即三年學(xué)校教學(xué)加一年企業(yè)教學(xué)）”、或每學(xué)年設(shè)置為三學(xué)期制，其中兩學(xué)期在校內(nèi)學(xué)習(xí)，一學(xué)期在校外進行實踐工作，目的是為了加強學(xué)習(xí)過程中的理論與實踐的聯(lián)系，提高學(xué)生解決實際問題的能力，為學(xué)生廣泛接觸社會，積累工作經(jīng)驗，畢業(yè)后順利就業(yè)提供機會。
5積極開展第二課堂活動
要有計劃地開設(shè)機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計、產(chǎn)品造型設(shè)計、電子設(shè)計、包裝裝璜設(shè)計等方面的選修課；引導(dǎo)學(xué)生開展各種有益學(xué)生身心健康、擴展知識面、開拓視野、培養(yǎng)能力、陶冶情操的活動，開展自主實驗、自主設(shè)計、自主實習(xí)等以學(xué)生為主體的自主性實踐教學(xué)活動，以提高學(xué)生的綜合能力和全面素質(zhì)；要組織學(xué)生參加各種學(xué)術(shù)交流活動，以擴大視野、啟發(fā)科學(xué)思維，創(chuàng)造條件把學(xué)生引導(dǎo)到各種科學(xué)研究活動中去，他們可以參加大學(xué)生科協(xié)組織的科技創(chuàng)新活動，也可以參加教師的科學(xué)研究工作；要積極組織各類科技競賽，倡導(dǎo)學(xué)生參加科研活動，促進學(xué)生逐步實現(xiàn)學(xué)習(xí)知識與工程實踐相結(jié)合。通過第二課堂活動，開展以學(xué)生為主體和中心的集體性自主實踐教育活動和課外科研活動，如CAI設(shè)計大賽、計算機繪圖大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計思想、敢于創(chuàng)新的精神、分析解決工程實際問題的能力。
6培養(yǎng)一批訓(xùn)練有素的師資隊伍
參加指導(dǎo)工程實踐的教師和指導(dǎo)創(chuàng)新訓(xùn)練的理論課教師要協(xié)調(diào)配合，精心策劃出實踐教學(xué)每個環(huán)節(jié)，編寫優(yōu)秀的實用的教學(xué)實踐教材，解決學(xué)生在工程實踐和創(chuàng)新過程中遇到的構(gòu)思、設(shè)計、工藝等諸多實際問題。要做好這項工作是很不容易的，一方面教師自身必須不斷學(xué)習(xí)、不斷實踐，另一方面，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)要充分認識到加強工程實踐的重要意義，有計劃地培養(yǎng)一批理論知識深厚、經(jīng)驗豐富、實踐能力強、德才兼?zhèn)?、勇于奉獻、訓(xùn)練有素的師資隊伍，只有這樣，才能保證工程實踐教學(xué)的質(zhì)量。
參考文獻
1時銘顯．美國工程教育改革與發(fā)展趨勢[J].高等工程教育研究，2002(5)
2時銘顯．面向21世紀的美國工程教育改革[J].中國大學(xué)教法，2002(10)
機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標是現(xiàn)代機械工程師，使學(xué)生接受機械工程領(lǐng)域的基本知識和專業(yè)理論知識，受到機械工程師基本技能的訓(xùn)練。學(xué)生畢業(yè)進入企業(yè)后，除具備機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一般知識與能力外，作為現(xiàn)代機械工程師，還應(yīng)具備以下能力：（1）能夠正確判斷機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)領(lǐng)域的工程實際問題；（2）具備針對工程實際問題的系統(tǒng)分析能力和解決問題的能力；（3）具備機械制造行業(yè)的工程設(shè)計、工程開發(fā)能力；（4）能適應(yīng)機械制造行業(yè)涉及學(xué)科的交叉性和復(fù)雜性，具備協(xié)調(diào)與合作能力；（5）具備終生學(xué)習(xí)的能力。
二、機械工程系列核心課程教學(xué)培養(yǎng)現(xiàn)狀
機械工程系列核心課程包含機械制圖、機械原理、機械設(shè)計、理論力學(xué)、材料力學(xué)、電工電子技術(shù)、互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)、機械制造工藝學(xué)、機電傳動控制、液壓傳動與氣壓傳動、數(shù)控技術(shù)等理論課程，以及課程設(shè)計、專業(yè)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。每門課程的理論性和實踐性都非常強，與相關(guān)課程關(guān)聯(lián)關(guān)系強，在機械類學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)中都具有舉足輕重的地位。以《機電傳動控制》為例，該課程的理論性、實踐性和綜合性強，涉及動力學(xué)基礎(chǔ)、電機與拖動、傳感器、機床電氣自動控制、電力電子技術(shù)、傳動控制系統(tǒng)、可編程序控制器等知識面，關(guān)乎《理論力學(xué)》、《電工電子技術(shù)》、《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等前期課程，和《金屬切削機床》、《機床夾具設(shè)計》、《液壓傳動與氣壓傳動》等同期課程，甚至《數(shù)控技術(shù)》、專業(yè)課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等后期課程的關(guān)聯(lián)教學(xué)，在機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)體系中尤為重要?，F(xiàn)有教學(xué)體系中，機械工程系列核心課程均存在內(nèi)容量大，知識面廣，教學(xué)以理論為主，實驗為輔的現(xiàn)狀。理論教學(xué)方面，由于原理圖多，文字敘述較抽象，學(xué)生又無實物接觸，難以全面了解、掌握機械工程技術(shù)在生產(chǎn)實際應(yīng)用中的內(nèi)涵和精髓，不僅影響了學(xué)生的實際應(yīng)用能力，也降低了學(xué)生在今后的工作中不斷學(xué)習(xí)提高的后勁。在工科教學(xué)中尤為重要的實驗或?qū)嵺`教學(xué)環(huán)節(jié)，多采用驗證型實踐教學(xué)，且往往由于受控對象體積大、重量重、價格高、維護難等因素，難以大量裝備于實驗室，使學(xué)生在實踐教學(xué)中無法感受工程實踐的趣味性、知識性和實驗成功后的成就感，在很大程度上挫傷了學(xué)生的積極性，更談不上對工程設(shè)計能力的培養(yǎng)。對于教學(xué)另一重要環(huán)節(jié)，即考試，現(xiàn)有的考試方式僅注重于考查具體知識點的了解或掌握，比較理論化，并不注重與工程實際的聯(lián)系，往往出現(xiàn)教師為考而教，學(xué)生為考而考、考后即忘的現(xiàn)象，無助于對工程技術(shù)人才的培養(yǎng)。機械工程領(lǐng)域知識的復(fù)雜性和交叉性，使得實際工程問題通常是隱性的，學(xué)生畢業(yè)進入企業(yè)后，無法再像課堂學(xué)習(xí)一樣根據(jù)已知條件和固有步驟得到答案，企業(yè)必須投入相關(guān)資源進行二次培養(yǎng)，企業(yè)的經(jīng)濟效益和高校的人才競爭能力都大受影響。因此，工科院校機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，針對機械工程系列核心課程實施以培養(yǎng)工程設(shè)計能力為目標的課程改革，培養(yǎng)學(xué)生對工程實際問題的分析判斷能力、工程設(shè)計能力和終生學(xué)習(xí)能力是實現(xiàn)該專業(yè)人才培養(yǎng)目標的需要，是適應(yīng)社會發(fā)展需求的需要。
三、以培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力為目標的機械工程系列
核心課程教學(xué)改革研究與實踐我校以培養(yǎng)工程設(shè)計能力為目標的機械工程系列核心課程教學(xué)改革的思路是以培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力為總體目標，貫徹以工程項目構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate）全過程為載體的CDIO高等工程教育理念，打破以理論知識全面性為原則的專業(yè)課程群設(shè)置方式和課程教學(xué)內(nèi)容安排方式，以完成工程項目CDIO過程作為課程群設(shè)置或整合、課程教學(xué)內(nèi)容（含實踐教學(xué)）安排、教學(xué)方法以及師資和教材建設(shè)的核心，系統(tǒng)推進教學(xué)改革。一個典型的領(lǐng)域工程項目（一級項目），其CDIO過程所需的專業(yè)知識和技能幾乎可以涵蓋一個專業(yè)方向甚至一個專業(yè)的所有課程（含實驗），這就給專業(yè)課程群設(shè)置及其教學(xué)內(nèi)容整合提供了一個內(nèi)在的“綱”，極大地增強了專業(yè)課程群的整體性。與此同時，工程項目的實施流程及各部分工作內(nèi)容也為專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重點安排提供了有效依據(jù)。以工程項目運行過程來驅(qū)動課程教學(xué)實施，構(gòu)建真實的工作場景，以完成“完整技術(shù)工作”的訓(xùn)練并以此來實現(xiàn)工程綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)，加速學(xué)生從在校生到工程技術(shù)人員的角色轉(zhuǎn)變。解決現(xiàn)有教學(xué)體系中重理論輕實際、教學(xué)過程中缺乏工程實踐和工程設(shè)計的引入、教與學(xué)均是紙上談兵等教學(xué)問題；解決現(xiàn)有實驗環(huán)節(jié)以傳統(tǒng)的驗證型實驗為主的實驗教學(xué)模式下，學(xué)生動手能力差、綜合分析問題能力欠缺，以及現(xiàn)有實驗設(shè)置與工廠實際脫離、與先進技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用相脫離的現(xiàn)狀，使實驗教學(xué)環(huán)節(jié)與培養(yǎng)工程設(shè)計人才目標相促進；解決現(xiàn)有考試方式“考”老師所“教”、考試內(nèi)容簡單化、命題標準化等教學(xué)問題，真正避免現(xiàn)有教學(xué)制度下，老師教學(xué)生“考”而不是教學(xué)生“學(xué)”和“用”的現(xiàn)狀。針對教學(xué)體系改革，建立以能力培養(yǎng)為中心、以工程設(shè)計為主線的課程教學(xué)體系，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，改革教學(xué)內(nèi)容。如教學(xué)過程中，以“車用氣瓶螺紋接口自動加工專機”的完整設(shè)計工作為主線，給出學(xué)生某企業(yè)待加工氣瓶產(chǎn)品的不同形狀與尺寸規(guī)格、加工精度要求、加工效率與設(shè)備成本要求等參數(shù)，要求學(xué)生直接進行該產(chǎn)品加工設(shè)備的設(shè)計。整個教學(xué)過程既圍繞“氣瓶螺紋接口自動加工專機”的實際工程課題研究，又緊密圍繞《機電傳動控制》課程各章節(jié)內(nèi)容，注重工程實際在恰當知識點的引入。如進行第二章“機電傳動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)”內(nèi)容的教學(xué)時，將轉(zhuǎn)矩折算與電機選擇、專用鉆孔動力頭設(shè)計、車床變頻器主軸改造等工程實際案例逐層相結(jié)合，扎實培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計思路和能力。教學(xué)過程中適當引入“三通球閥加工專機設(shè)計”、“鋁塑藥品包裝機改造”“、80噴漆線伺服系統(tǒng)”等相關(guān)工程設(shè)計實例貫穿課堂的教學(xué)和設(shè)計指導(dǎo)。部分章節(jié)如“繼電器接觸器控制系統(tǒng)”、“PLC控制技術(shù)”等采用了現(xiàn)場教學(xué)模式，使學(xué)生易學(xué)，老師易教。在《機電傳動控制》課程教學(xué)改革過程，共有三條主線：其一，課程自身教學(xué)系統(tǒng)主線；其二，工程設(shè)計項目與實驗教學(xué)主線；其三，對相關(guān)課程知識進行驗證學(xué)習(xí)的主線。三條主線圍繞工程設(shè)計項目主線同步展開，最終為學(xué)生的《機電傳動控制》課程服務(wù)。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中，在授課教師的帶領(lǐng)下，進行了企業(yè)委托項目《氣瓶螺紋接口自動加工專機》的研究與設(shè)計。因涉及學(xué)習(xí)內(nèi)容多，工作量大，單靠課堂學(xué)時遠遠不能完成。但是由于構(gòu)建了一個學(xué)生進入企業(yè)后真正的現(xiàn)代化生產(chǎn)主戰(zhàn)場，極大地激發(fā)了整個團體的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。依靠課后大量的資料查閱與學(xué)習(xí)，課堂上再結(jié)合教師對《機電傳動控制》相應(yīng)章節(jié)的講解與對該工程項目的設(shè)計思路引導(dǎo)，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)期間即完成了該項目的工廠調(diào)研、工藝分析、方案設(shè)計、刀具設(shè)計等工作，完成了企業(yè)要求的設(shè)計任務(wù)。并成功申請了發(fā)明專利“氣瓶螺紋接口自動加工生產(chǎn)線”1項和實用新型專利“直動式電控疊加溢流閥”、“專用锪車復(fù)合刀具”等9項，目前均已獲得授權(quán)。由于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性高漲，課后主動學(xué)習(xí)時間大增，在這個環(huán)節(jié)中扮演重要角色的教師的實際教學(xué)過程相對以往教學(xué)模式輕松。教師更多是扮演“導(dǎo)師”角色，而不是以往的“填鴨式”教學(xué)；學(xué)生通過實際的工程設(shè)計歷練逐步建立和深化了工程意識與能力，達到的是雙贏效果的工程設(shè)計人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。同步實施的實驗環(huán)節(jié)改革，強調(diào)針對工程實際進行設(shè)計、選型、搭建、調(diào)試的系統(tǒng)性實驗，培養(yǎng)動手操作和創(chuàng)造能力，注重該課程與相關(guān)課程的關(guān)聯(lián)設(shè)計，注重該環(huán)節(jié)理論與實踐的聯(lián)系；對于考試環(huán)節(jié)，不以最后一考來定輸贏，而以階段性工程設(shè)計與期末整體性設(shè)計相結(jié)合，筆試與口試結(jié)合，注重工程設(shè)計的實際應(yīng)用方面的考評。
四、總結(jié)
1.1虛擬工程技術(shù)的特點
虛擬工程技術(shù)實際上是建立在虛擬模式下，通過使用計算機進行相應(yīng)的分析。依據(jù)相關(guān)模型，工作人員可以適當?shù)慕⒁欢ǖ奶摂M裝配。在進行裝配的時候，能夠及時發(fā)現(xiàn)其中的錯誤，及時進行糾正，從而保證具有一定的精確性，此外，還可以利用計算機來改正零件存在的錯誤，具有操作簡單，方便等特點，而且在利用計算機改正以后，可以自動出現(xiàn)新的模型[1]。虛擬工程技術(shù)可以在一定程度上改變零件由于出現(xiàn)錯誤導(dǎo)致的質(zhì)量問題，全面實現(xiàn)裝配、設(shè)計、檢驗的協(xié)調(diào)方式，可以有效的增加產(chǎn)品質(zhì)量，保證企業(yè)具有一定的競爭優(yōu)勢。
1.2虛擬工程技術(shù)應(yīng)用過程
利用虛擬工程技術(shù)進行設(shè)計的時候，基本上都是依據(jù)產(chǎn)品的生命周期進行分析的。所以，在設(shè)計的時候，需要依據(jù)客戶提出的相關(guān)建議和需求進行分析，明確產(chǎn)品的主要性能和實際使用功能，然后在利用虛擬工程技術(shù)進行相關(guān)的設(shè)計，利用虛擬加工進行產(chǎn)品的生產(chǎn)，如果能夠符合客戶實際需要，就可以進行實際生產(chǎn)，一旦出現(xiàn)問題或者不符合客戶的要求，需要進行及時修改模型，然后進行相關(guān)理論計算、實踐推理以及循環(huán)修改等，保證能夠符合實際規(guī)范和要求，然后利用計算機進行優(yōu)化設(shè)計。在設(shè)計相關(guān)零件的時候，應(yīng)該具有一定的專家系統(tǒng)，依據(jù)不同的設(shè)計規(guī)范和特點得到不同的數(shù)據(jù)特征，從而建立符合實際情況的模型，形成相應(yīng)的零件元模型[2]。然后在模型的設(shè)計前提下，進行分級和分類，利用一定的理論和推理得到相應(yīng)的產(chǎn)品。在進行虛擬工程設(shè)計的時候最主要的就是設(shè)計產(chǎn)品模型，在設(shè)計的時候出現(xiàn)不同的領(lǐng)域，所以，應(yīng)該依據(jù)不同的類型建立不同產(chǎn)品模型，保證產(chǎn)品虛擬模型具有一定的意義和作用。
2虛擬工程技術(shù)的機械虛擬樣機技術(shù)在機工程設(shè)計中的應(yīng)用
在上世紀八十年代出現(xiàn)了一種新的機械工程設(shè)計技術(shù)，虛擬樣機技術(shù)，是利用計算機技術(shù)逐漸發(fā)展和更新的一種輔助計算機機械工程技術(shù)，虛擬樣機技術(shù)也可以被叫做機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)。相關(guān)設(shè)計人員在計算機上設(shè)計一定的模型，然后合理的進行一定的動態(tài)分析，不斷改進技術(shù)和設(shè)計方案，利用數(shù)字化模式來合理代替物理樣機。使用這種虛擬樣機技術(shù)可以很好的降低成本，有效增加產(chǎn)品的性能以及產(chǎn)品質(zhì)量，得到最符合實際的設(shè)計方案，所以，在技術(shù)剛剛發(fā)展起來的時候，就已經(jīng)得到各界的關(guān)注和重視，很多大型企業(yè)也開始逐漸使用這種技術(shù)，對于企業(yè)提高社會效益和經(jīng)濟效益具有一定的意義。在設(shè)計機械工程的時候，適當?shù)氖褂糜嬎銠C仿真技術(shù)，可以有效的建立各種模型，包括加工零件的方式、加工零件的順序、選用的工裝以及參數(shù)、連接件具有的連接性以及運動性。數(shù)字化虛擬樣機實際上是一種全新的管理和設(shè)計方式[3]。機械虛擬樣機是一種在三維CAD基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù)，三維CAD是一種可以進行自底向上、自頂向下的造型模擬設(shè)計方式，能夠進行仿真裝配，結(jié)構(gòu)分析以及仿真運動等很多比較困難的過程，保證設(shè)計更加合理。這種方式可以更加方便的聯(lián)系CAE系統(tǒng)，適當進行合理的仿真，為設(shè)計提供一定的數(shù)據(jù)信息。依據(jù)UG、SolidEdge等作為基本設(shè)計平臺，從而建立一定全參數(shù)三維模型。適當?shù)姆治隽慵挠邢拊湍M整體的運動性，利用虛擬化機械技術(shù)完善和實施，建立一套符合企業(yè)自身發(fā)展的三維CAD機制，從而可以有效的轉(zhuǎn)變設(shè)計模式，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和效率[4]。
3虛擬樣機技術(shù)在機械工程設(shè)計中的優(yōu)勢
在機械工程設(shè)計的時候，虛擬樣機技術(shù)具有一定的通用性，可以有效的解決設(shè)計中出現(xiàn)的困難問題。虛擬樣機技術(shù)實際上是在動力學(xué)和力學(xué)前提下發(fā)展和創(chuàng)新的，是簡化處理困難問題的有效方式。大部分的虛擬樣機基本上都是利用代數(shù)混合方式建立的，可以簡化復(fù)雜問題。虛擬樣機可以由很多六個自由度來建立結(jié)構(gòu)域，并且互相約束，具有一定的通用性，為建立不同種類的模型提供依據(jù)和條件。此外，虛擬樣機還可以在一定程度上方便進行系統(tǒng)維護和建設(shè)，保證軟件具有更高的后期處理作用。依據(jù)運動情況進行傳統(tǒng)的機械分析，需要建立一定的模型，雖然沒有多少步驟，但是由于會涉及很多方面的數(shù)據(jù)和運算，導(dǎo)致過程比較復(fù)雜，經(jīng)常會出現(xiàn)錯誤，從而浪費大量的物力、人力以及財力，才可以保證具有一定的精確度[5]。使用虛擬樣機技術(shù)，可以有效的降低人力、財力等的使用，有效的增加工作效率。在建立一定模型之前，可以利用計算機來完成數(shù)據(jù)的計算和求解，具有操作方便、精確度高的特點，提高了相關(guān)設(shè)計人員的創(chuàng)新能力，保證機械設(shè)計能夠得到一定發(fā)展。傳統(tǒng)技術(shù)會出現(xiàn)很多數(shù)據(jù)信息，需要具有一定的經(jīng)驗。而虛擬樣機技術(shù)具有更加方便的計算優(yōu)勢，可以直觀的展現(xiàn)計算結(jié)果和機械性能，保障具有很高的技術(shù)和水平。
4結(jié)語
學(xué)習(xí)是一個連續(xù)的過程，尤其是機械工程專業(yè)，該專業(yè)的課程設(shè)置是一環(huán)扣一環(huán)，結(jié)構(gòu)緊湊和合理，因此，課程和課程之間聯(lián)系很大。但是，傳統(tǒng)的機械工程專業(yè)，似乎并沒有涉及到化學(xué)這一學(xué)科，更多的是涉及到數(shù)學(xué)和物理。其實，機械工程和化學(xué)關(guān)系也很大，理解到這一點，還可以把本課程作為機械制造課程群的基本課程之一。如《工程材料》課程:材料的結(jié)構(gòu)涉及到化學(xué)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)容，不銹鋼涉及到電化學(xué)腐蝕內(nèi)容，化學(xué)熱處理更是直接和化學(xué)有關(guān);《機械制造基礎(chǔ)》課程:各種熱加工都不開化學(xué)熱力學(xué)知識，冷加工離不開表面工程和摩擦學(xué)知識;《機械制造工藝學(xué)》課程:鋼材表面的預(yù)處理、表面成形的工藝確定、表面質(zhì)量的確定、各種熱處理工序的安排、各種先進制造工藝等都離不開化學(xué)知識;《再制造》課程:由于機械零部件的主要失效形式是磨損、腐蝕、斷裂三種，因此，零部件的再制造技術(shù)離不開表面工程、摩擦學(xué)、電化學(xué)、納米技術(shù)等化學(xué)知識。由于本課程理論較深，偏科學(xué)，機械工程學(xué)科相關(guān)課程實踐性較強，偏技術(shù)。事實上，理論和實踐、科學(xué)和技術(shù)從來都是相輔相成的。一般而言，它們存在兩種基本模式:一是由于生產(chǎn)實踐需要創(chuàng)建了技術(shù)，然后提高到理論上來，再反饋到技術(shù)中去，促進技術(shù)更一步發(fā)展;二是在實驗室中揭示了某些基本規(guī)律，建立了比較完成的理論體系，然后再在生產(chǎn)技術(shù)中創(chuàng)建全新的技術(shù)部門。比較化學(xué)學(xué)科和機械學(xué)科的關(guān)系，也有助于理解科學(xué)和技術(shù)的辯證關(guān)系。
2結(jié)合專業(yè)實際，闡明化學(xué)基本原理
在講解教材主體部分的時候，應(yīng)適當結(jié)合機械工程專業(yè)特點，這樣講解起來學(xué)生印象較為深刻，同時又可以讓學(xué)生在大一階段逐步滲透機械工程學(xué)科思想。如講解物質(zhì)結(jié)構(gòu)部分，化學(xué)的結(jié)構(gòu)是原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、各種結(jié)合鍵結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)等，這些內(nèi)容純粹是化學(xué)知識，其實，結(jié)構(gòu)的范圍很大，機械工程也有宏觀的結(jié)構(gòu)。如軸上有鍵槽、軸肩、擋圈等，連接結(jié)構(gòu)有螺栓、雙頭螺柱、螺釘?shù)?，機構(gòu)結(jié)構(gòu)有平面連桿、凸輪、齒輪機構(gòu)等。這些都是結(jié)構(gòu)，只不過和化學(xué)的結(jié)構(gòu)從內(nèi)容上不一樣，但從結(jié)構(gòu)決定性能的角度看，實質(zhì)是一樣的，只不過結(jié)構(gòu)的尺度不一樣，一個偏微觀，一個偏宏觀，現(xiàn)在很多科學(xué)研究都是跨尺度研究。再比如化學(xué)的合稱，在材料界稱為制備和加工，在機械上就是機械制造，名稱上有差別，實際各自的角色都差不多。學(xué)院除了機械工程專業(yè)以外，還有三個專業(yè)，分別是過程裝備與控制工程、交通運輸、農(nóng)業(yè)機械化及其自動化，學(xué)生應(yīng)對一個學(xué)院的專業(yè)有一定的了解。在講解反應(yīng)部分，這部分熱力學(xué)知識涉及到能量的改變，在學(xué)院這幾個專業(yè)里面，都要涉及到能量的轉(zhuǎn)化，機器和汽車涉及到電能、化學(xué)能、機械能等相互轉(zhuǎn)換，而過程裝備與控制工程專業(yè)有專門傳遞能量的過程工程;同時，該部分和過程裝備制造工藝密切相關(guān)，過程設(shè)備殼體制造的準備工序第一道就是鋼材的凈化處理，以清除材料表面的銹、氧化皮和熔渣等;講解電化學(xué)部分，也可以結(jié)合過程裝備與控制工程專業(yè)某些過程機器防腐蝕的特點來講解。事實上，過程裝備與控制工程專業(yè)以前是化工機械專業(yè)，是化學(xué)工程各機械工程兩大學(xué)科結(jié)合起來的。
3結(jié)合寧夏地區(qū)實際
大學(xué)的根本任務(wù)是人才培養(yǎng)，但同時大學(xué)也要服務(wù)社會，從這個角度講，老師應(yīng)了解本地的相關(guān)企業(yè)，對于學(xué)生而言，也要清楚自己的專業(yè)和所學(xué)課程和當?shù)厣鐣年P(guān)系。，在講解熵變時，可以聯(lián)系能源的開發(fā)前景和利用效率，找到更加清潔與高效的新能源，如燃料電池、太陽能等［2］，可以結(jié)合國電寧夏太陽能有限公司的主導(dǎo)產(chǎn)品來講解;講解溶液部分，涉及到滲透壓概念，純粹的講解概念學(xué)生肯定感覺到太學(xué)術(shù)，不清楚和身邊的事物有何關(guān)系，如果能結(jié)合寧夏地區(qū)的鹽堿地實際情況，了解到鹽堿地不容易種莊稼就能很深刻的理解滲透壓這一概念;講解溶液的凝固點下降時，可以參考寧夏共享集團有限責任公司，鑄鐵的非鐵元素含量較高，從而凝固點要比鑄鋼低，所以共享集團的鑄鐵溫度要比鑄鋼溫度低;在講解電解池部分，可以結(jié)合寧夏青銅峽鋁業(yè)集團有限公司的電解鋁、寧夏天元錳業(yè)集團電解錳來講解;在講解化學(xué)和環(huán)境這一部分，可以結(jié)合銀川污水處理廠采取的水處理流程環(huán)節(jié);講解表面工程與摩擦學(xué)的時候，可以結(jié)合西北軸承股份有限公司，該公公司的軸承保持架均要采取磷化處理，區(qū)內(nèi)其他機械公司的機械產(chǎn)品均離不開摩擦學(xué)知識。這樣學(xué)生既學(xué)習(xí)了知識了，又了解了當?shù)氐钠髽I(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品。
4激發(fā)學(xué)生興趣
任何學(xué)習(xí)，要有一定的熱愛才會學(xué)好，學(xué)起來才有主動性。因此，教學(xué)的過程中，可以穿插一些化學(xué)發(fā)展歷史，化學(xué)與諾貝爾獎，化學(xué)與社會，化學(xué)與生活，化學(xué)學(xué)科前沿等有趣的典故、故事。如人們利用掃描納米探針技術(shù)進行原子、分子尺度上的機械刻蝕，操縱單個的分子、原子，將單細胞核酸分析技術(shù)用于疾病的早期診斷，目前已經(jīng)能夠進行乳腺癌特異性RNA中某種結(jié)構(gòu)的測定［3］。以及向?qū)W生介紹化學(xué)理論已經(jīng)取得的成就，這些成就為社會、生活的進步帶來的貢獻，化學(xué)的面臨的難題等［4］。讓學(xué)生知道化學(xué)學(xué)科不再枯燥，嚴密的化學(xué)學(xué)科也存在娛樂性的一面，還讓他們清楚化學(xué)學(xué)科和社會、生活都有關(guān)，更別說機械學(xué)科了。同時，也可以使學(xué)生理解自然科學(xué)發(fā)展的共性規(guī)律，增加科學(xué)素養(yǎng)和情操。
5發(fā)揮學(xué)生主觀能動性
人才培養(yǎng)的目的是讓學(xué)生自己掌握思想、知識和技能?；诖怂枷耄菊n程設(shè)置了三個專題:化學(xué)與材料，化學(xué)與能源，化學(xué)與環(huán)境。這三部分主要由學(xué)生講解，原則是學(xué)生要講清楚知識點，講清楚化學(xué)與這些主題的聯(lián)系，并且一定要聯(lián)系寧夏地區(qū)實際講解。把班級學(xué)生分成三組，每組講解一個專題，每組確定一位組長，讓組長給組成員分工，主要包括查資料、作PPT、演講者等。任課老師首先把每個專題涉及到的知識點和需要查詢的書籍、期刊文獻、圖片、網(wǎng)站等給學(xué)生交代清楚。講解的時候，該組學(xué)生全部坐在前面，講解完后，其他組學(xué)生自由提問，由本組學(xué)生負責解釋和回答。
6考核方式
本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的自然科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生在工程實際中會運用化學(xué)基本原理解決具體工程問題。因此，考核方式與機械工程其它課程有所差異。課程考核采取全程考核，多種方式并存，期末考試考試采取閉卷考試?？己朔绞饺缦?(1)在三個專題講解環(huán)節(jié)要求是每個學(xué)生參入，但是分工不同，有的查資料，有的做PPT，有的講解，而且課堂有問答互動。本環(huán)節(jié)，我給每位學(xué)生的起點成績?yōu)?0分，讓每個參與的學(xué)生保證及格。在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)實際情況，給分工不同的學(xué)生不同的分數(shù)。(2)小論文環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)是每個學(xué)生自己完成的環(huán)節(jié)，在上述各小組分組講課之后，根據(jù)現(xiàn)場講解及師生互動情況，每位學(xué)生把專題講解總結(jié)成小論文，小論文角度不限，充分發(fā)揮學(xué)生自己的理解，但要兼顧本地區(qū)、本專業(yè)等基本原則，要求內(nèi)容正確，層次清楚;圖標規(guī)范，語言通順;論證合理，思路清楚;參考文獻等要有出處，是網(wǎng)絡(luò)來源，要寫清楚網(wǎng)址。這為學(xué)生以后寫科研論文也打下了基礎(chǔ)。(3)期末考試環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)采取閉卷考試，學(xué)生作答。本環(huán)節(jié)不僅是考學(xué)生，也考老師自己。由于本課程的實際情況，試卷中盡量少出現(xiàn)計算、推導(dǎo)等試題，大部分試題側(cè)重運用化學(xué)原理解決工程實際。因此，作為任課老師，一定要知識點豐富，了解各個學(xué)科(如物理、化學(xué)、力學(xué)、材料、生物、尤其是機械學(xué)科等)的內(nèi)在聯(lián)系和交叉、銜接情況，也要清楚本地區(qū)相關(guān)企業(yè)的實際情況。
7結(jié)論
依據(jù)南通大學(xué)自身的特色，依托長三角經(jīng)濟發(fā)展和南通市區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需要，積極探索、創(chuàng)新校企協(xié)同工程人才培養(yǎng)模式，以實際工程為背景，以工程需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)優(yōu)秀后備工程師為目標，循工程技術(shù)為主線，靠校企合作為手段，以培養(yǎng)“雙師型”教師隊伍為支撐，達回歸工程實踐之重點。從2007年至今，倡導(dǎo)企業(yè)與學(xué)校按照新的模式培養(yǎng)工程師人才，變招收學(xué)生為參與培養(yǎng)學(xué)生，組織并實施了卓越機械工程師培養(yǎng)計劃，并取得顯著成效，主要進行了如下探索與創(chuàng)新。
1.1創(chuàng)立了高校和一流企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)卓越工程師的新機制
從南通大學(xué)自身定位和辦學(xué)特色出發(fā)，調(diào)研南通及周邊地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，遴選在行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品技術(shù)含量高、科研實力雄厚，生產(chǎn)設(shè)備及管理模式先進的一流大型企業(yè)，研究論證校企協(xié)作共同實施人才培養(yǎng)的可行性，突破現(xiàn)有“訂單式”人才培養(yǎng)模式的局限，探索面向行業(yè)需求的卓越工程師培養(yǎng)新機制。行業(yè)企業(yè)深度參與卓越工程師培養(yǎng)全過程，校企合作共同制訂培養(yǎng)目標、共同建設(shè)課程體系和教學(xué)內(nèi)容、共同實施培養(yǎng)過程、共同評價培養(yǎng)質(zhì)量、共同促進學(xué)生就業(yè)。
1.2校企協(xié)同下的卓越工程師培養(yǎng)模式制度化創(chuàng)新設(shè)計
在校企協(xié)同培養(yǎng)的機制與理念下，需要對傳統(tǒng)的工科教育模式進行創(chuàng)新設(shè)計。將學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)從宏觀上分為學(xué)校培養(yǎng)和企業(yè)培養(yǎng)兩個層面，學(xué)校培養(yǎng)以強化基礎(chǔ)理論教學(xué)為主、夯實專業(yè)基礎(chǔ)；企業(yè)培養(yǎng)以實踐教學(xué)為主，強化工程實踐能力?；谛Ｆ髤f(xié)同培養(yǎng)模式，進一步使特色課程建設(shè)、生產(chǎn)實習(xí)、綜合素質(zhì)拓展和畢業(yè)設(shè)計等具體環(huán)節(jié)設(shè)計制度化，形成具有自主特色的體系，主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1）創(chuàng)新設(shè)計特色課程體系和教學(xué)方法。
以強化工程實踐能力、工程設(shè)計能力與工程創(chuàng)新能力為核心，優(yōu)化課程體系和教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合企業(yè)和行業(yè)對工程師素質(zhì)實際需要，特設(shè)與企業(yè)實際結(jié)合的專業(yè)課程，并納入教學(xué)計劃，聘請企業(yè)資深工程師講授專業(yè)性強、實踐性強、學(xué)校難以開設(shè)的核心技術(shù)課程，并針對現(xiàn)有技術(shù)難題和生產(chǎn)過程組織實施案例教學(xué)，開展基于問題的學(xué)習(xí)、基于案例的學(xué)習(xí)等研究性教學(xué)和學(xué)習(xí)方法，對調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性、提升學(xué)生專業(yè)理論水平、加強專業(yè)技能起到重要作用，教學(xué)效果明顯。
2）面向卓越工程師能力要求的綜合素質(zhì)拓展創(chuàng)新。
開設(shè)包括人生勵志篇、生產(chǎn)組織與管理篇、制造科學(xué)與技術(shù)篇、交流與總結(jié)篇等涵蓋多方面的系列講座，對進一步提升學(xué)生與青年教師的工程素質(zhì)、工程意識、人文科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力起到了積極作用。具有豐富工程背景和管理經(jīng)驗的資深教授、高級工程技術(shù)專家的講座，極大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，取得了良好效果。
3）制訂規(guī)范、合理、安全且可操作性強的實習(xí)計劃。
結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)的需要，制定定點崗位實習(xí)與全廠多崗位流動實習(xí)相結(jié)合的實習(xí)計劃，可滿足學(xué)生對未來從事工作的興趣需要，對培養(yǎng)未來工程技術(shù)人員的全面素質(zhì)起到推動作用。
4）結(jié)合工廠實際生產(chǎn)，組織落實能符合學(xué)生培養(yǎng)要求的畢業(yè)設(shè)計。
畢業(yè)設(shè)計從選題論證、過程指導(dǎo)到答辯等諸多環(huán)節(jié)，以工廠工程師隊伍為主、學(xué)校指導(dǎo)教師為輔共同負責，有力強化了畢業(yè)設(shè)計在卓越機械工程師培養(yǎng)中的重要地位，提高了學(xué)生解決工程實際問題的能力，深化了學(xué)生對理論知識的理解與掌握，促進工程應(yīng)用與實踐水平的提高。
1.3校企協(xié)同構(gòu)建面向卓越工程師培養(yǎng)的“雙師型”師資隊伍
從企業(yè)層面構(gòu)建穩(wěn)定的企業(yè)教師梯隊，選擇技術(shù)水平高、責任心強的工程技術(shù)人員作為企業(yè)的指導(dǎo)教師，負責人才培養(yǎng)各個環(huán)節(jié)，同時負責對學(xué)校青年教師的再培養(yǎng)工作；學(xué)校組建以老教師為主、青年教師輪流參與的教師隊伍，在對學(xué)生實施培養(yǎng)的全過程中，完成對青年教師的工程實踐能力培養(yǎng)，逐步提升大學(xué)教師回歸工程實踐、服務(wù)工程需要的能力，使教師兼具工程師素養(yǎng)，取得對學(xué)生培養(yǎng)和對青年教師再培養(yǎng)雙重教育效果；學(xué)校教師有義務(wù)培養(yǎng)企業(yè)年輕工程師，努力參與營造工廠科學(xué)研究、人文與管理氛圍，使工程師兼具教師素質(zhì)，共同構(gòu)建適應(yīng)卓越工程師教育培養(yǎng)的新型“雙師型”師資隊伍。
1.4以學(xué)科平臺支撐卓越工程師教育培養(yǎng)體系的健全與完善
牢固樹立大學(xué)以培養(yǎng)人才為宗旨，倡導(dǎo)一流企業(yè)為社會人才培養(yǎng)作貢獻的理念，構(gòu)建教、學(xué)、產(chǎn)、研系統(tǒng)。校企深層次產(chǎn)學(xué)研合作、共建實踐基地和平臺，促進科研與教學(xué)的融合、促進高校教師理論與實踐的結(jié)合，構(gòu)建寓研于教的培養(yǎng)模式，使校企合作平臺提升到學(xué)科平臺的層次。學(xué)科平臺的構(gòu)建對促進專業(yè)建設(shè)、實踐基地建設(shè)、課程體系完善和科研反哺教學(xué)均具有重要的推動作用，最終支撐卓越工程師培養(yǎng)體系的完善，回歸高等學(xué)校人才培養(yǎng)的根本任務(wù)。
2校企協(xié)同構(gòu)建卓越機械工程師培養(yǎng)模式的實踐
2007年，南通大學(xué)選擇機械工程學(xué)院為改革試點單位，根據(jù)學(xué)科專業(yè)特點和服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展的需要，與上海振華重工集團（南通）有限公司開始探索校企協(xié)同人才培養(yǎng)模式，從2005級300名學(xué)生中雙向遴選出30名學(xué)生，成立南通大學(xué)振華港機班，實施校企協(xié)同定向培養(yǎng)，由企業(yè)和學(xué)校共同制定培養(yǎng)目標、共同實施培養(yǎng)過程、共同促進學(xué)生就業(yè)，這種機制與模式在南通大學(xué)尚屬首次。作為校企合作單位的上海振華重工集團（南通）有限公司（以下簡稱“振華港機”）是世界著名企業(yè)上海振華重工集團下屬生產(chǎn)基地之一，主要從事港機鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)、總裝、調(diào)試、發(fā)運以及鋼橋、大型龍門吊、浮吊以及船舶配套件等海洋重型裝備的研發(fā)與制造。公司先后參與承擔了國家科技支撐計劃、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）、工業(yè)與信息化產(chǎn)業(yè)部產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新計劃等幾十項研究課題，并獲得授權(quán)國家發(fā)明專利數(shù)十項。其中參與的：“ZPMC新一代港口集裝箱起重機關(guān)鍵技術(shù)研制平臺建設(shè)”獲2008年國家科技進步一等獎、“海上重型裝備全回轉(zhuǎn)浮吊關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲得2010年國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎。經(jīng)校企雙方專家共同研討，制訂了面向企業(yè)的人才培養(yǎng)方案，并根據(jù)機械工程師培養(yǎng)的目標和要求，對專業(yè)課程體系進行了調(diào)整和優(yōu)化，增設(shè)了與企業(yè)生產(chǎn)實際緊密接軌的課程。2008年上半年組織該批學(xué)生到企業(yè)進行了認識實習(xí)，2008年暑假又組織該批學(xué)生到振華港機進行了為期1個半月的生產(chǎn)實習(xí)；工廠及教師團隊完成了學(xué)生在企業(yè)半年的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，結(jié)合工廠實際題目，實施一生一題。針對公司港機鋼結(jié)構(gòu)裝備制造的需要，開設(shè)了《鋼結(jié)構(gòu)力學(xué)及制造工藝》課程，共32學(xué)時；開設(shè)了《焊接結(jié)構(gòu)工藝實踐》，為期1周，由振華港機和學(xué)校共同實施組織完成。為適應(yīng)振華公司面向進軍海洋工程市場的需求，南通大學(xué)通過中遠川崎公司邀請日本川崎造船株式會社及其配套件公司的日籍專家來校進行8場專題講座。總部設(shè)在南通的中遠川崎船舶制造有限公司是中國遠洋運輸集團公司與日本川崎造船株式會社的合資公司，是江蘇乃至全國屈指可數(shù)的一流船舶制造企業(yè)，實現(xiàn)了行業(yè)聯(lián)合實施人才培養(yǎng)。
2009年6月，首次由校企聯(lián)合培養(yǎng)的30名學(xué)生到振華集團順利就業(yè)，在各自的崗位上發(fā)揮了積極的作用，部分學(xué)生已經(jīng)成長為企業(yè)骨干和中層管理，在人才培養(yǎng)實踐過程中，通過不斷積累經(jīng)驗，積極拓展，深化改革，進一步強化校企互動，彰顯了辦學(xué)特色，為地方經(jīng)濟社會發(fā)展做出了應(yīng)有的貢獻。在人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，南通大學(xué)機械工程學(xué)院與上海振華重工集團（南通）有限公司開展了深層次的產(chǎn)學(xué)研合作，積極參與企業(yè)重大項目研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)。雙方合作成功申報了2012年江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項項目：“潮間帶及近海風電設(shè)備多功能安裝作業(yè)船的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”獲批經(jīng)費1200萬元，成功申報了2009及2012年南通市重大科技創(chuàng)新項目：“大型船舶動力定位推進器的研發(fā)與制造”、“大型高效回轉(zhuǎn)伸縮式裝船機關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”共獲批經(jīng)費900萬元。雙方合作科研項目的成果“噴射流場電沉積機理及綠色環(huán)保應(yīng)用”、“噴射電沉積流場主導(dǎo)結(jié)晶機理與綠色技術(shù)應(yīng)用”榮獲2011年教育部高?？萍歼M步二等獎、2011年江蘇省科技進步三等獎；“海洋鉆井平臺升降系統(tǒng)設(shè)計與制造”、“潮間帶風電設(shè)備多功能安裝作業(yè)工程船設(shè)計與制造”分別榮獲2012年南通市科技進步二等、三等獎各一項。協(xié)助公司申報高新技術(shù)企業(yè)、國家及江蘇省首臺套產(chǎn)品；與公司共建省級企業(yè)研究生工作站、省級技術(shù)研發(fā)中心，為企業(yè)自身發(fā)展、研究生培養(yǎng)、青年教師提升知識和應(yīng)用能力都創(chuàng)造了條件和機會，在實踐過程中逐步形成并完善了以公司高端人才、學(xué)校資深教授、年輕工程師、青年教師、研究生共同構(gòu)成的多層次梯隊，每年定期舉行學(xué)術(shù)、技術(shù)研討會，進一步促進和完成對“雙師型”隊伍的培養(yǎng)，促進科研團隊與教學(xué)團隊的融合。在科研合作過程中探索構(gòu)建寓研于教的培養(yǎng)模式，在面向本科生開設(shè)的《先進制造技術(shù)》、《機械制造工程學(xué)》和《測試技術(shù)》等多門專業(yè)課中努力把與企業(yè)合作項目的科研思想、方法及成果納入教學(xué)過程，讓本科層次的學(xué)生及早了解技術(shù)發(fā)展前沿和趨勢，尤其是讓即將進入該行業(yè)的未來工程師們提前接觸和了解行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)前沿與趨勢，對于學(xué)生的專業(yè)水平、科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和能力都有明顯提高，為這些學(xué)生畢業(yè)后能夠迅速融入企業(yè)，參與企業(yè)的科技創(chuàng)新和技術(shù)革新，成長為社會需要的卓越工程師，奠定了良好的基礎(chǔ)。振華港機的多名學(xué)生畢業(yè)后參與了企業(yè)的一系列重大技術(shù)攻關(guān)，獲得了優(yōu)秀團隊的稱號，體現(xiàn)出校企協(xié)同人才培養(yǎng)的良好效果。幫助公司工程技術(shù)人員進行工程理論再教育，接納17名振華公司員工開設(shè)專科升本科的學(xué)歷教育，派出學(xué)院教師參與企業(yè)文化、教育與工程技術(shù)交流等活動。把科研優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為教學(xué)優(yōu)勢，把科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，促進科研與教學(xué)的融合、科研基地與教學(xué)基地的融合。
在成功實施南通振華港機校企定向培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，通過進一步總結(jié)經(jīng)驗，結(jié)合2010年6月教育部出臺的關(guān)于卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的新要求和新形勢，2011年經(jīng)過與江蘇蘇南重工機械科技有限公司（以下簡稱“蘇南重工”）多次協(xié)商，挑選機械工程學(xué)院30名學(xué)生組成“08蘇南重工班”開展面向卓越工程師計劃的培養(yǎng)。江蘇蘇南重工機械科技有限公司是由江蘇蘇南特鋼集團有限公司于2006年投資創(chuàng)辦的現(xiàn)代化冶煉大型鍛件及裝備的研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品主要用于船舶、電力、石油化工、冶金設(shè)備制造等領(lǐng)域。企業(yè)擁有世界一流的生產(chǎn)設(shè)備和一批高端工程技術(shù)人員。2011年7月，南通大學(xué)和蘇南重工校企合作簽約儀式在常熟市舉行，雙方簽署了面向卓越工程師教育培養(yǎng)的人才培養(yǎng)協(xié)議，共同推進南通大學(xué)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃全面啟動。2011年7月，30名學(xué)生到蘇南重工進行了為期一個半月的生產(chǎn)實習(xí)，結(jié)合學(xué)生就業(yè)興趣和工廠需求，實施生產(chǎn)實習(xí)定點及崗位輪訓(xùn)制度，這是南通大學(xué)與蘇南重工開展本科人才培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)，并倡導(dǎo)企業(yè)把工程師對學(xué)生指導(dǎo)、授課等培養(yǎng)環(huán)節(jié)納入年終個人考核中。2011年9月，由南通大學(xué)與蘇南重工共同開設(shè)的人才培養(yǎng)“08蘇南重工班”特色課程班開課，特意安排三位享受國家特殊津貼、研究員級高級工程師周奠華、林堯武與白多智分別講授《大功率低速柴油機用N80A高溫合金排氣閥的研制》、《柴油機半組合式特種曲軸制造技術(shù)及設(shè)備》、《大型鍛件制造工藝及設(shè)備》等三門課程，各24學(xué)時，授課中實施了基于現(xiàn)場案例的教學(xué)，對照現(xiàn)場設(shè)備和制造過程講授專業(yè)理論知識，深受學(xué)生歡迎。邀請了近20位校內(nèi)外專家學(xué)者，圍繞人生勵志篇、生產(chǎn)組織與管理篇、制造科學(xué)與技術(shù)篇、交流總結(jié)篇幾個部分組織、安排了15場特色系列講座，著力提升蘇南重工班學(xué)生的整體素質(zhì)，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，取得了良好的效果。在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，機械工程學(xué)院根據(jù)南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計的規(guī)范和要求，結(jié)合蘇南重工的實際情況，經(jīng)過雙方多次協(xié)商交流，共同落實了蘇南重工班學(xué)生畢業(yè)設(shè)計題目，確定了企業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師團隊，以工廠工程師為主，學(xué)校教師為輔共同負責。學(xué)生在工廠為時半年，圓滿完成了在企業(yè)進行的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。通過畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)學(xué)生進一步熟悉了工作崗位要求，學(xué)習(xí)企業(yè)先進技術(shù)和文化，為走上工作崗位參與企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和工程開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。
3結(jié)束語
2007年，南通大學(xué)與上海振華重工集團合作協(xié)同培養(yǎng)人才，形成初步培養(yǎng)方案，完成協(xié)同培養(yǎng)模式的設(shè)計；2011年，南通大學(xué)又與常熟蘇南重工進行協(xié)作培養(yǎng)，更加注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力，進一步發(fā)展完善培養(yǎng)模式。經(jīng)過與振華港機和蘇南重工的成功實踐，完成了校企協(xié)同培養(yǎng)模式的構(gòu)建，形成了校企協(xié)同的培養(yǎng)機制。協(xié)同培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新水平、實踐能力、責任意識，溝通能力等都有了進一步的提高。該模式已經(jīng)逐步成為機械工程師培養(yǎng)的基本模式，已逐步成為南通大學(xué)卓越工程師教育培養(yǎng)的示范和樣板。結(jié)合南通大學(xué)卓越工程師培養(yǎng)的實踐經(jīng)驗，對實施卓越工程師培養(yǎng)的改革與深化提出幾點思考：
（1）目前，實施卓越工程師培養(yǎng)的最大困難在于企業(yè)的認知度與參與度不夠。
迄今，政府沒有相應(yīng)的鼓勵政策與約束機制強化企業(yè)的參與，以追求產(chǎn)品利潤為目的的企業(yè)無義務(wù)履行大學(xué)生培養(yǎng)的職責；而教學(xué)資金短缺、無職場氛圍和規(guī)模產(chǎn)品生產(chǎn)的學(xué)校又難以滿足可持續(xù)性的卓越工程師培養(yǎng)任務(wù)。解決困難的措施在于把握企業(yè)的人才需求，倡導(dǎo)企業(yè)變市場普招學(xué)生為向?qū)W校定向培養(yǎng)學(xué)生，選擇優(yōu)秀學(xué)生，根據(jù)雙向選擇機制，各用人單位合理出具相應(yīng)資金、人力和場所，減少學(xué)校教學(xué)成本；
（2）在實施卓越工程師培養(yǎng)中，需要為同行業(yè)或相近多家企業(yè)進行特色人才培養(yǎng)，遴選一、二個大型企業(yè)為基礎(chǔ)，以其他企業(yè)為補充，以形成學(xué)生成班制的培養(yǎng)模式。
1機械工程全日制專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)體系改革的總體策略
在人才培養(yǎng)越來越注重個性化、創(chuàng)新性的今天，高等學(xué)校應(yīng)該改變過去單一的知識傳授的教育方式，增強學(xué)生的個性培養(yǎng)與實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)體系應(yīng)該有自己的特色與個性。通過領(lǐng)會我國由工程教育大國邁向工程教育強國，走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國的發(fā)展戰(zhàn)略，為適應(yīng)高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才的發(fā)展形勢，我們深入分析了機械工程領(lǐng)域的優(yōu)勢特色和發(fā)展難題，借鑒國內(nèi)外工程教育教學(xué)改革的成功經(jīng)驗，確立了石油特色機械工程全日制專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)體系改革的總體策略。即：依托石油石化企業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，進一步增強與企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作，促進導(dǎo)師隊伍建設(shè)，加快具有石油特色的實驗室和校內(nèi)外實踐創(chuàng)新基地建設(shè)；開闊全球視野，推進國際化辦學(xué)，拓寬學(xué)科發(fā)展空間和就業(yè)渠道；以企業(yè)需求為導(dǎo)向，借鑒國際工程教育人才培養(yǎng)新理念，培養(yǎng)知識面廣博、適應(yīng)性廣、實踐創(chuàng)新能力強的高層次應(yīng)用型人才。
2機械工程全日制專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)體系的構(gòu)建
專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)體系的構(gòu)建涉及培養(yǎng)目標、研究方向、課程設(shè)置、實踐基地、培養(yǎng)方式、學(xué)制、學(xué)位論文、導(dǎo)師隊伍、質(zhì)量管理等要素。
2.1培養(yǎng)目標全日制專業(yè)學(xué)位是以應(yīng)屆本科畢業(yè)生為主的全脫產(chǎn)學(xué)習(xí)，其培養(yǎng)目標與非全日制專業(yè)學(xué)位應(yīng)有所不同，與學(xué)術(shù)型學(xué)位有明顯差異。機械工程全日制專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)目標為：具有良好的思想道德素養(yǎng)、敬業(yè)精神和創(chuàng)新精神；具有堅實的數(shù)學(xué)、力學(xué)、機械工程、計算機技術(shù)基礎(chǔ)；掌握一門外國語，能熟練閱讀專業(yè)文獻；掌握現(xiàn)代機械設(shè)計、制造、機電控制、車輛工程等領(lǐng)域的基本理論與方法，了解本學(xué)科專業(yè)發(fā)展前沿；在石油機械工程、機械設(shè)計、機械制造、機電控制、車輛工程等某一方向或領(lǐng)域，從事科技攻關(guān)、技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計與施工、工程規(guī)劃與管理的應(yīng)用型高層次專門人才。
2.2研究方向經(jīng)過機械工程學(xué)科與石油與天然氣工程、石油化學(xué)與化工技術(shù)、油氣田防災(zāi)減災(zāi)工程及防護工程等石油特色學(xué)科或方向的長期交叉滲透，融合凝練成東北石油大學(xué)機械工程領(lǐng)域全日制專業(yè)學(xué)位研究生的研究方向：a.石油機械工程；b.機械設(shè)計及理論；c.機械制造及其自動化；d.機械電子工程；e.車輛工程；f.工業(yè)設(shè)計；g.安全技術(shù)及工程；h.材料腐蝕防護與失效分析。
2.3課程設(shè)置在實行彈性學(xué)分制的同時，將研究生所學(xué)課程分為學(xué)位課與非學(xué)位課，以及為加強實踐能力培養(yǎng)而設(shè)置的必修環(huán)節(jié)，為跨專業(yè)學(xué)生設(shè)置的補修環(huán)節(jié)。全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生應(yīng)修學(xué)分不少于32學(xué)分，其中專業(yè)學(xué)位課程不少于12學(xué)分，必修環(huán)節(jié)至少5學(xué)分。為了突出石油特色，注重知識的前沿性、交叉性和滲透性，除了對常設(shè)課程內(nèi)容和教學(xué)模式進行改革與更新的同時，新設(shè)置了油井舉升工程前沿技術(shù)、機械制造前沿技術(shù)、機電控制前沿技術(shù)、材料科學(xué)與工程前沿技術(shù)、機械裝備故障檢測與分析前沿技術(shù)、石油化工設(shè)備安全技術(shù)、流體參數(shù)測試實驗等課程。
2.4實踐創(chuàng)新基地全日制專業(yè)學(xué)位研究生實踐能力的培養(yǎng)，需要采取多種模式、拓展多種渠道，在加強企業(yè)實踐基地建設(shè)的同時，要更加重視校內(nèi)實踐基地的建設(shè)。我們依托黑龍江省石油裝備工程技術(shù)研究中心、中國石油HSE安全檢測與評價重點實驗室、鉆井修井井架及設(shè)備檢測評價國家計量認證實驗室等高水平實驗室，整合學(xué)科、學(xué)院實踐教學(xué)資源，構(gòu)建了機械工程專業(yè)學(xué)位研究生校內(nèi)實踐基地。由多個實踐教學(xué)平臺組成：石油鉆采機械實踐平臺、海洋石油鉆井采油工程技術(shù)與裝備實踐平臺、多相流分離技術(shù)與裝備實踐平臺、特種工程車輛實踐平臺、石油化工設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷實踐平臺、石油化工裝備腐蝕防護與失效分析實踐平臺、流體傳動與控制綜合應(yīng)用實踐平臺。實踐基地為學(xué)生提供一個實現(xiàn)自主創(chuàng)新、自由探索的實踐環(huán)境。
2.5學(xué)制與培養(yǎng)方式實行彈性學(xué)制，一般培養(yǎng)年限為3年，最長不超過5年。具備提前畢業(yè)資格的研究生，修學(xué)年限可為2~3年。研究生培養(yǎng)采用“三跨”模式，學(xué)生可以根據(jù)需要自由擇時、擇地、擇專業(yè)課學(xué)習(xí)。實行雙導(dǎo)師制，校內(nèi)導(dǎo)師為主要責任人，指導(dǎo)團隊培養(yǎng)相結(jié)合。應(yīng)充分發(fā)揮導(dǎo)師指導(dǎo)研究生的主導(dǎo)作用，努力體現(xiàn)“因材施教”的教育思想，積極調(diào)動研究生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性，幫助研究生按時制定好個人培養(yǎng)計劃。加強研究生的自學(xué)能力、動手能力、表達能力、寫作能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。
2.6教師隊伍充分利用地處大慶油田這一地理位置的優(yōu)勢，選派青年教師到石油石化企業(yè)去掛職鍛煉，他們將得到大量的直接面向工程實踐的“實戰(zhàn)機會”；加強學(xué)校與企業(yè)的合作，積極開展聯(lián)合課題研究和科技服務(wù)，使年輕教師都參與到解決工程實際問題和科技創(chuàng)新的實踐中來，工程創(chuàng)新意識不斷得到增強，解決工程實踐問題的能力也得到相應(yīng)提升。同時，現(xiàn)場工程知識的積累及科技創(chuàng)新，又促進了專業(yè)理論水平的提高，逐步建成“雙師型”的導(dǎo)師團隊。充分利用與石油石化行業(yè)長期全面合作辦學(xué)的各種資源，完善校外導(dǎo)師聘任制度，擴大校外導(dǎo)師隊伍，落實好全日制專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)的“雙導(dǎo)師制”。
結(jié)束語
遺傳算法就是一種以事物的自然屬性和遺傳屬性為基礎(chǔ)，通過計算機對生物進化規(guī)律進行模擬以尋優(yōu)的一種算法，將尋優(yōu)的范圍與遺傳空間相對應(yīng)，把每一種可能的值通過二進制碼進行編碼，如同染色體一樣，形成的字符串相當于基因，然后按預(yù)期的結(jié)果對每一組編碼進行評價，選出最合適的一個值。算法一開始是提出一些問題的解，然后根據(jù)要求對這些解進行選擇，重新拆解組合，去掉不合適的，留下最優(yōu)值，由此形成的便是新值，如此往復(fù)，繼承與改良，這便是GA算法。由以上我們可以看出GA算法并不是簡單的重復(fù)，而是屬于一種螺旋式的上升過程，是不斷向更好的方向“進化”的，在淘汰與擇優(yōu)中趨于穩(wěn)定。
2GA算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和算子
2.1GA算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
圖式定理是GA算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，圖式定理是Holland提出的，它在一定程度上解釋了GA算法強大的數(shù)據(jù)信息處理能力，由定理我們能看出，經(jīng)過不斷地復(fù)制和交叉變異，在第一代中包含的編碼數(shù)量H可以用如下公式表示：m（H，t+1）≥m（H，t）（N（H）/FAV）[1-PC•（〥（H）/（L-1））-O（H）•Pm]（1）如以遺傳學(xué)講，其中m（H，t）和m（H，t+1）分別代表第t代和第t+1代種群數(shù)量，N代表圖式H中染色體適應(yīng)能力的平均水平，F(xiàn)AV代表種群中包含的染色體的適應(yīng)力的平均水平，交叉比率用PC表示，變異比率用Pm表示，圖式的長度用〥表示，OH是H的確定參數(shù)，即階，染色體長度用L表示。
2.2GA算法的算子
GA遺傳算法的基本算子有三個，分別是選擇、交叉和變異。選擇算子相當于生物界優(yōu)勝劣汰，決定物種最終存活的自然選擇，在生物群中選擇一些適應(yīng)力強的生物，將它們的染色體放入基因庫，是染色體重新交叉組合完成變異的前提，選擇算子的特點是只能在原有的基礎(chǔ)上選擇出優(yōu)良的基因，而無法重新創(chuàng)造。交叉算子相當于自然界生物為完成繁衍生息和進化而進行的繁殖現(xiàn)象，染色體經(jīng)由交叉，重新組合后形成新的染色體，即從雙親染色體里隨機地分別選擇一條再重新組合，是染色體的重新創(chuàng)造。變異算子是在選擇和交叉算子完成重組的基礎(chǔ)上使遺傳算法能力的增強，以尋找GA值的最優(yōu)解，如果在整個GA算法中少了變異操作，就只能在原有基礎(chǔ)上來回尋找而沒有新的突破。
3如何實現(xiàn)遺傳算法
遺傳算法歸根結(jié)底是尋找一個最優(yōu)的解或者工程中所講的最好的解決方案，從函數(shù)來講是求如下函數(shù)的最優(yōu)解：F=f（x，y，z），x，y，z∈Ω，F(xiàn)∈R（2）其中x，y，z是自變量，每一組（x，y，z）就是一組解，優(yōu)化目標的目的是尋找一組解使得：F=f（x0，y0，z0）=maxf（x，y，z）（3）首先，將公式（2）的各個參數(shù)通過二進制數(shù)編碼形成字符串，再進行鏈接形成所謂的“基因鏈”，據(jù)已有的研究結(jié)果，可以知道字符串長度不同、碼制不同都將對最終計算的結(jié)果的精度產(chǎn)生影響。其次，采用隨機抽選的方式選擇個體的初始值，之所以隨機抽選是因為這樣產(chǎn)生的結(jié)果更具有一般性，能代表尋常情況。最后，確定群體的規(guī)模，即確定基因選擇的目標源，在這個目標源中尋找最佳值，規(guī)模的確定決定了GA算法結(jié)果的權(quán)威性和有效性，太小則不能提供足夠的采樣點，結(jié)果的多樣性將會打折扣，太大則會增加計算量，拖長搜索時間，通暢將規(guī)?？刂圃?0～200左右為宜，在對每個個體的優(yōu)劣實施評價之后，設(shè)置一個適應(yīng)度函數(shù)，然后分別確定交叉率和變異率，判斷搜索何時停止，在本次討論中，判斷標準可以定為搜索所得的解是否達到了預(yù)期的最大值。
4GA在機械工程中的應(yīng)用
GA算法的優(yōu)點顯而易見，它在機械工程中的應(yīng)用是極為廣泛的。在零件的切削中可以對零部件和切削工具予以優(yōu)化，使得切削參數(shù)的設(shè)置達到總在工作以最低的成本，實現(xiàn)最高的效率，最終得到最高的收益的目的，在自動化控制的智能制造系統(tǒng)中可以為系統(tǒng)的靜態(tài)動態(tài)的配合尋找到最佳契合點，以下對GA算法在機械公式和功能中的應(yīng)用以具體實例加以闡述。
4.1優(yōu)化人工神經(jīng)網(wǎng)
ANN，即人工神經(jīng)網(wǎng)，是一種用于建模和控制的，針對模型結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的線性系統(tǒng)而設(shè)計的結(jié)構(gòu)，單次結(jié)構(gòu)目前并不成熟，并沒有確切的數(shù)據(jù)指導(dǎo)后來者準確的使用，處于摸索階段。對于ANN，目前采用的訓(xùn)練方法是反向傳播算法，大速度比較慢且結(jié)果具有一定的局限性，GA算法可謂使這一問題得見柳暗花明。在AN的行學(xué)習(xí)參數(shù)的優(yōu)化工作中，仍用反向傳播，但對一下因素進行編碼操作，包括隱含層數(shù)、隱含層數(shù)的單元數(shù)、勢態(tài)、網(wǎng)絡(luò)連接方法、迭代數(shù)等，編碼完成后，構(gòu)成ANN基因鏈，把基因鏈的適應(yīng)度函數(shù)定義為10-MSE-隱含單元數(shù)/10-訓(xùn)練跌代數(shù)/1000，MSE是訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)對樣本的方差。
4.2優(yōu)化FLC矩陣的參數(shù)
模糊邏輯控制器，簡稱FLC，涉及到的概念有控制對象偏差和動作強度，表達了二者的模糊關(guān)系，現(xiàn)有一延時二階系統(tǒng)的函數(shù)為GS=exp（-0.4s）/（0.3s+1），要求此系統(tǒng)的輸出值盡量的跟蹤輸入值，采用FLC矩陣進行參數(shù)優(yōu)化，取矩陣R=77×11，對此矩陣的77個元素以8bit的二進制碼表示，基因鏈長616bit，經(jīng)由GA算法優(yōu)化的FLC控制下，輸出值的效果明顯地優(yōu)于“比例-積分-微分”控制器的效果。
4.3實現(xiàn)機床掛最佳組合
機床掛輪組合的完美與否直接決定了生產(chǎn)線的效率，而這又是一個極為古老的問題，最佳組合最終實現(xiàn)的是掛輪組的傳動比與要求的值誤差達到最小，本文中，筆者通過GA算法，以求能找到一個有效的方案，適合度函數(shù)定義為：F=20-ABS（id）-（A/B）*（C/D）（A，B，C，D）∈Ω其中，A，B，C，D分別代表掛輪齒數(shù)，共計4個掛輪，ABS（）表示絕對值函數(shù)，Ω是掛輪約束條件，需要A+B＞C=d+m，C+D＞B+d+m，d，m分別代表齒輪模、安裝軸徑。筆者在文中采用cenitor算法，對每個齒輪用一個5位二進制碼進行編碼，代表掛輪表的32個掛輪，共4個掛輪故基因碼長20位，個體數(shù)為100，經(jīng)過驗證后發(fā)現(xiàn)，如果id為整數(shù)，GA算法只需完成1000次雜交運算就可以選出多個誤差為0的組合，它并非盲目地完成計算，搜索數(shù)遠小于問題解的數(shù)值。
5結(jié)語
