時間：2023-03-16 16:29:38
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關鍵詞工程實踐教學體系重構教學方法
目前國外的機械工程教育正向著復合型人才和工程應用能力培養的趨勢發展，學生不僅需要有堅實的數理科學知識，同時需要工程實踐方面的訓練，強調理解知識、掌握學習的方法、培養獨立分析與解決工程實踐的能力。在對教學內容和課程體系改革的進程中，不僅僅要加強理論教學和寬厚的基礎知識的學習，更要注重工程實踐教學環節，它是提高人才素質與能力的重要途徑。因此使工程設計的功能與方法從驗證理論知識擴大到應用知識與培養能力，從模仿設計上升到獨立思考與創新設計，從單一的設計內容拓寬到綜合性設計，重構機械類專業的新型工程實踐教學體系，全面開展面向21世紀的工程實踐內容和方法的探索與實踐是十分必要的。
1構建完善的工程實踐教學體系
機械工程類專業主要培養的是工程技術人才—工程師，其培養的主體是大學本科生和碩士研究生，世界各國的經驗表明，培養一名合格的工程師，要經歷工程科學知識的學習、工程實踐的訓練和工作實踐的鍛煉，大約需要7~9年時間，學生畢業后，需要到企業工作3~4年，取得實際經驗后才能成為現代高素質的企業工程師。其中工程實踐的訓練是十分重要的環節，它能夠促進學生理論聯系實際、學以致用，培養實際動手能力，因此全面改革工程實踐教學，大力加強工程實踐能力培養，力求突出專業特色，是工程實踐教學體系改革的主要內容。
在制訂教學計劃時應根據社會需求，從培養多類型、多規格的人才培養思想出發，從有利于培養學生的創新意識、工程意識、工程實踐能力、社會實踐能力出發，對實驗、實習、課程設計、社會調查、畢業設計（論文）和課外科技活動等實踐性教學環節進行整體的、系統的優化設計，明確各工程實踐教學環節在總體培養目標中的作用。把基礎知識和專業技術知識與實踐教學有機融合在一起，通過教學、實踐各個環節的共同作用，注重創新意識、創新能力的培養，并貫穿于人才培養的全過程，堅持產、學、研相結合的方向，逐步形成完善的、能夠體現基礎性、系統性、實踐性和現代性教學內容的工程實踐教學體系。
2實施全方位的工程實踐活動
全面系統安排實踐性教學環節，就是在每個學期均安排有不同的實踐教學環節，保證工程實踐訓練四年不間斷。在實驗教學方面，減少驗證性實驗，更新實驗內容，有計劃地開設設計型、綜合性、創新性實驗項目，充分調動學生的自主性，開發他們的思維潛能；實習作為培養學生的實踐環節，是各高等院校的必修課，它對學生素質的培養和對學生進行機械制造裝備和工藝教育起到了十分重要的作用，尤其是對數控機床等現代設備的操作和編程能力的培養、先進制造工藝的熟悉，因此應該把工作的重點放到理論與實踐的結合上，讓學生通過更多的生產實踐去掌握所學到的技能知識，達到硬件軟件兼備；加強課程設計環節，建立課程設計系列，加大綜合設計力度，鼓勵改革課程設計的教學內容，注重學生綜合能力的培養，在每個專業至少設置一個綜合性課程設計；畢業設計要著重加強現代設計方法和創新能力的訓練，要強化學生科技論文寫作能力的培養，同時應結合社會融入工程意識和經濟觀點。
3建立完善的管理體系
工程實踐的管理是一個系統工程，其內容要靠制度來體現，制度要準確、合理、可行、方便。首先應明確和理順各級管理部門的職責范圍和內容，明確工程實踐在各個環節和各階段上的建設方向、重點和主要任務，建立和完善各項工作和管理制度，使管理全面步入規范化和制度化的軌道；其次網絡技術為實驗儀器的運行狀況、材料管理與統計、信息交流、管理手段的更新等方面實現科學的管理提供了基礎和條件，應用網絡技術對工程實踐的實施和執行狀況進行網絡化管理，能夠提高工程實踐環節的服務水平，促進設備和人力資源的合理配置與優化，提高實驗室和設備儀器的利用效率，提高管理的檔次、快捷性和全面性，也有助于領導層進行評定、分析和決策。
4改革工程實踐教學的方法和手段
機械工程類專業是一門實踐性很強的、以培養工程技術應用型人才為目標的專業，因此在教學的每一個環節都必須配合相應的工程實踐教學，來加強學生對理論知識的理解，同時也可以培養學生自己的實際動手能力。在實驗儀器設備有限、實習條件相對較差的情況下，通過引入計算機技術和現代教育技術，改變傳統的“定時定點”的同步教學方式，構建一種工程實踐教學的新模式，從教學方法和手段上解決難題，筆者提出以下建議和設想：
（1）購買或錄制大型現代化制造企業的高性能加工裝備、先進制造過程和生產管理方面的錄像或光盤，可以使學生對工程實踐有直觀形象的認識，對現代制造技術在企業的應用有更深的了解，尤其可以開闊學生的視野，使學生清楚地了解工程實踐在制造業中的地位，增強學生的學習信心，培養學生的興趣，提高學生的積極性。
（2）借助計算機和高檔圖形軟件（如Solidworks、Pro/Engineer），利用虛擬現實技術，開發數控機床及其編程仿真系統，如JIBIC公司的CNC教學系統，在計算機上模擬數控機床的控制系統、操作、編程和加工過程、故障檢測；利用MAT?鄄LAB、LABVIEW軟件，開發虛擬儀器、虛擬仿真系統。
（3）植入多媒體技術，開展CAI工程實踐教學，對實踐教學中的操作步驟、要領與技巧，以及實踐中難以用語言描述的微觀組織、結構變化、形成過程等以動畫形式直觀體現出來，以提高教學的起點和授課信息量，提高教學的質量。
（4）探索合作教育的模式，把單一的培養模式改變成靈活多樣的培養模式。合作教育是一種將校內學習和校外工作相結合的一種教育模式，通過與本地區企業聯合建立實習基地或將學生送到企業進行實踐鍛煉一年的“三加一教學（即三年學校教學加一年企業教學）”、或每學年設置為三學期制，其中兩學期在校內學習，一學期在校外進行實踐工作，目的是為了加強學習過程中的理論與實踐的聯系，提高學生解決實際問題的能力，為學生廣泛接觸社會，積累工作經驗，畢業后順利就業提供機會。
5積極開展第二課堂活動
要有計劃地開設機構創新設計、產品造型設計、電子設計、包裝裝璜設計等方面的選修課；引導學生開展各種有益學生身心健康、擴展知識面、開拓視野、培養能力、陶冶情操的活動，開展自主實驗、自主設計、自主實習等以學生為主體的自主性實踐教學活動，以提高學生的綜合能力和全面素質；要組織學生參加各種學術交流活動，以擴大視野、啟發科學思維，創造條件把學生引導到各種科學研究活動中去，他們可以參加大學生科協組織的科技創新活動，也可以參加教師的科學研究工作；要積極組織各類科技競賽，倡導學生參加科研活動，促進學生逐步實現學習知識與工程實踐相結合。通過第二課堂活動，開展以學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設計大賽、計算機繪圖大賽、機械創新設計大賽，培養學生工程設計思想、敢于創新的精神、分析解決工程實際問題的能力。
6培養一批訓練有素的師資隊伍
參加指導工程實踐的教師和指導創新訓練的理論課教師要協調配合，精心策劃出實踐教學每個環節，編寫優秀的實用的教學實踐教材，解決學生在工程實踐和創新過程中遇到的構思、設計、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習、不斷實踐，另一方面，學校領導要充分認識到加強工程實踐的重要意義，有計劃地培養一批理論知識深厚、經驗豐富、實踐能力強、德才兼備、勇于奉獻、訓練有素的師資隊伍，只有這樣，才能保證工程實踐教學的質量。
參考文獻
1時銘顯．美國工程教育改革與發展趨勢[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].中國大學教法，2002(10)
機械設計制造及其自動化專業的人才培養目標是現代機械工程師，使學生接受機械工程領域的基本知識和專業理論知識，受到機械工程師基本技能的訓練。學生畢業進入企業后，除具備機械設計制造及其自動化專業的一般知識與能力外，作為現代機械工程師，還應具備以下能力：（1）能夠正確判斷機械設計制造及其自動化專業領域的工程實際問題；（2）具備針對工程實際問題的系統分析能力和解決問題的能力；（3）具備機械制造行業的工程設計、工程開發能力；（4）能適應機械制造行業涉及學科的交叉性和復雜性，具備協調與合作能力；（5）具備終生學習的能力。
二、機械工程系列核心課程教學培養現狀
機械工程系列核心課程包含機械制圖、機械原理、機械設計、理論力學、材料力學、電工電子技術、互換性與測量技術基礎、機械制造工藝學、機電傳動控制、液壓傳動與氣壓傳動、數控技術等理論課程，以及課程設計、專業課程設計、畢業設計、認識實習、生產實習等實踐教學環節。每門課程的理論性和實踐性都非常強，與相關課程關聯關系強，在機械類學生的知識結構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，涉及動力學基礎、電機與拖動、傳感器、機床電氣自動控制、電力電子技術、傳動控制系統、可編程序控制器等知識面，關乎《理論力學》、《電工電子技術》、《機械制造技術基礎》等前期課程，和《金屬切削機床》、《機床夾具設計》、《液壓傳動與氣壓傳動》等同期課程，甚至《數控技術》、專業課程設計、生產實習、畢業設計等后期課程的關聯教學，在機械設計制造及其自動化專業人才培養體系中尤為重要?，F有教學體系中，機械工程系列核心課程均存在內容量大，知識面廣，教學以理論為主，實驗為輔的現狀。理論教學方面，由于原理圖多，文字敘述較抽象，學生又無實物接觸，難以全面了解、掌握機械工程技術在生產實際應用中的內涵和精髓，不僅影響了學生的實際應用能力，也降低了學生在今后的工作中不斷學習提高的后勁。在工科教學中尤為重要的實驗或實踐教學環節，多采用驗證型實踐教學，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，使學生在實踐教學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生的積極性，更談不上對工程設計能力的培養。對于教學另一重要環節，即考試，現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系，往往出現教師為考而教，學生為考而考、考后即忘的現象，無助于對工程技術人才的培養。機械工程領域知識的復雜性和交叉性，使得實際工程問題通常是隱性的，學生畢業進入企業后，無法再像課堂學習一樣根據已知條件和固有步驟得到答案，企業必須投入相關資源進行二次培養，企業的經濟效益和高校的人才競爭能力都大受影響。因此，工科院校機械設計制造及其自動化專業，針對機械工程系列核心課程實施以培養工程設計能力為目標的課程改革，培養學生對工程實際問題的分析判斷能力、工程設計能力和終生學習能力是實現該專業人才培養目標的需要，是適應社會發展需求的需要。
三、以培養學生工程設計能力為目標的機械工程系列
核心課程教學改革研究與實踐我校以培養工程設計能力為目標的機械工程系列核心課程教學改革的思路是以培養學生工程設計能力為總體目標，貫徹以工程項目構思（Conceive）、設計（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課程群設置方式和課程教學內容安排方式，以完成工程項目CDIO過程作為課程群設置或整合、課程教學內容（含實踐教學）安排、教學方法以及師資和教材建設的核心，系統推進教學改革。一個典型的領域工程項目（一級項目），其CDIO過程所需的專業知識和技能幾乎可以涵蓋一個專業方向甚至一個專業的所有課程（含實驗），這就給專業課程群設置及其教學內容整合提供了一個內在的“綱”，極大地增強了專業課程群的整體性。與此同時，工程項目的實施流程及各部分工作內容也為專業課程的教學內容和教學重點安排提供了有效依據。以工程項目運行過程來驅動課程教學實施，構建真實的工作場景，以完成“完整技術工作”的訓練并以此來實現工程綜合應用能力的培養，加速學生從在校生到工程技術人員的角色轉變。解決現有教學體系中重理論輕實際、教學過程中缺乏工程實踐和工程設計的引入、教與學均是紙上談兵等教學問題；解決現有實驗環節以傳統的驗證型實驗為主的實驗教學模式下，學生動手能力差、綜合分析問題能力欠缺，以及現有實驗設置與工廠實際脫離、與先進技術的發展和應用相脫離的現狀，使實驗教學環節與培養工程設計人才目標相促進；解決現有考試方式“考”老師所“教”、考試內容簡單化、命題標準化等教學問題，真正避免現有教學制度下，老師教學生“考”而不是教學生“學”和“用”的現狀。針對教學體系改革，建立以能力培養為中心、以工程設計為主線的課程教學體系，優化課程結構，改革教學內容。如教學過程中，以“車用氣瓶螺紋接口自動加工專機”的完整設計工作為主線，給出學生某企業待加工氣瓶產品的不同形狀與尺寸規格、加工精度要求、加工效率與設備成本要求等參數，要求學生直接進行該產品加工設備的設計。整個教學過程既圍繞“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》課程各章節內容，注重工程實際在恰當知識點的引入。如進行第二章“機電傳動系統的動力學基礎”內容的教學時，將轉矩折算與電機選擇、專用鉆孔動力頭設計、車床變頻器主軸改造等工程實際案例逐層相結合，扎實培養學生的工程設計思路和能力。教學過程中適當引入“三通球閥加工專機設計”、“鋁塑藥品包裝機改造”“、80噴漆線伺服系統”等相關工程設計實例貫穿課堂的教學和設計指導。部分章節如“繼電器接觸器控制系統”、“PLC控制技術”等采用了現場教學模式，使學生易學，老師易教。在《機電傳動控制》課程教學改革過程，共有三條主線：其一，課程自身教學系統主線；其二，工程設計項目與實驗教學主線；其三，對相關課程知識進行驗證學習的主線。三條主線圍繞工程設計項目主線同步展開，最終為學生的《機電傳動控制》課程服務。學生在課程學習過程中，在授課教師的帶領下，進行了企業委托項目《氣瓶螺紋接口自動加工專機》的研究與設計。因涉及學習內容多，工作量大，單靠課堂學時遠遠不能完成。但是由于構建了一個學生進入企業后真正的現代化生產主戰場，極大地激發了整個團體的學習積極性和創造性。依靠課后大量的資料查閱與學習，課堂上再結合教師對《機電傳動控制》相應章節的講解與對該工程項目的設計思路引導，學生在課程學習期間即完成了該項目的工廠調研、工藝分析、方案設計、刀具設計等工作，完成了企業要求的設計任務。并成功申請了發明專利“氣瓶螺紋接口自動加工生產線”1項和實用新型專利“直動式電控疊加溢流閥”、“專用锪車復合刀具”等9項，目前均已獲得授權。由于學生學習積極性高漲，課后主動學習時間大增，在這個環節中扮演重要角色的教師的實際教學過程相對以往教學模式輕松。教師更多是扮演“導師”角色，而不是以往的“填鴨式”教學；學生通過實際的工程設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計人才培養目標的實現。同步實施的實驗環節改革，強調針對工程實際進行設計、選型、搭建、調試的系統性實驗，培養動手操作和創造能力，注重該課程與相關課程的關聯設計，注重該環節理論與實踐的聯系；對于考試環節，不以最后一考來定輸贏，而以階段性工程設計與期末整體性設計相結合，筆試與口試結合，注重工程設計的實際應用方面的考評。
四、總結
1.1虛擬工程技術的特點
虛擬工程技術實際上是建立在虛擬模式下，通過使用計算機進行相應的分析。依據相關模型，工作人員可以適當的建立一定的虛擬裝配。在進行裝配的時候，能夠及時發現其中的錯誤，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，可以自動出現新的模型[1]。虛擬工程技術可以在一定程度上改變零件由于出現錯誤導致的質量問題，全面實現裝配、設計、檢驗的協調方式，可以有效的增加產品質量，保證企業具有一定的競爭優勢。
1.2虛擬工程技術應用過程
利用虛擬工程技術進行設計的時候，基本上都是依據產品的生命周期進行分析的。所以，在設計的時候，需要依據客戶提出的相關建議和需求進行分析，明確產品的主要性能和實際使用功能，然后在利用虛擬工程技術進行相關的設計，利用虛擬加工進行產品的生產，如果能夠符合客戶實際需要，就可以進行實際生產，一旦出現問題或者不符合客戶的要求，需要進行及時修改模型，然后進行相關理論計算、實踐推理以及循環修改等，保證能夠符合實際規范和要求，然后利用計算機進行優化設計。在設計相關零件的時候，應該具有一定的專家系統，依據不同的設計規范和特點得到不同的數據特征，從而建立符合實際情況的模型，形成相應的零件元模型[2]。然后在模型的設計前提下，進行分級和分類，利用一定的理論和推理得到相應的產品。在進行虛擬工程設計的時候最主要的就是設計產品模型，在設計的時候出現不同的領域，所以，應該依據不同的類型建立不同產品模型，保證產品虛擬模型具有一定的意義和作用。
2虛擬工程技術的機械虛擬樣機技術在機工程設計中的應用
在上世紀八十年代出現了一種新的機械工程設計技術，虛擬樣機技術，是利用計算機技術逐漸發展和更新的一種輔助計算機機械工程技術，虛擬樣機技術也可以被叫做機械系統動態仿真技術。相關設計人員在計算機上設計一定的模型，然后合理的進行一定的動態分析，不斷改進技術和設計方案，利用數字化模式來合理代替物理樣機。使用這種虛擬樣機技術可以很好的降低成本，有效增加產品的性能以及產品質量，得到最符合實際的設計方案，所以，在技術剛剛發展起來的時候，就已經得到各界的關注和重視，很多大型企業也開始逐漸使用這種技術，對于企業提高社會效益和經濟效益具有一定的意義。在設計機械工程的時候，適當的使用計算機仿真技術，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、連接件具有的連接性以及運動性。數字化虛擬樣機實際上是一種全新的管理和設計方式[3]。機械虛擬樣機是一種在三維CAD基礎上發展起來的技術，三維CAD是一種可以進行自底向上、自頂向下的造型模擬設計方式，能夠進行仿真裝配，結構分析以及仿真運動等很多比較困難的過程，保證設計更加合理。這種方式可以更加方便的聯系CAE系統，適當進行合理的仿真，為設計提供一定的數據信息。依據UG、SolidEdge等作為基本設計平臺，從而建立一定全參數三維模型。適當的分析零件的有限元和模擬整體的運動性，利用虛擬化機械技術完善和實施，建立一套符合企業自身發展的三維CAD機制，從而可以有效的轉變設計模式，提高產品的質量和效率[4]。
3虛擬樣機技術在機械工程設計中的優勢
在機械工程設計的時候，虛擬樣機技術具有一定的通用性，可以有效的解決設計中出現的困難問題。虛擬樣機技術實際上是在動力學和力學前提下發展和創新的，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混合方式建立的，可以簡化復雜問題。虛擬樣機可以由很多六個自由度來建立結構域，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和條件。此外，虛擬樣機還可以在一定程度上方便進行系統維護和建設，保證軟件具有更高的后期處理作用。依據運動情況進行傳統的機械分析，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據和運算，導致過程比較復雜，經常會出現錯誤，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，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據的計算和求解，具有操作方便、精確度高的特點，提高了相關設計人員的創新能力，保證機械設計能夠得到一定發展。傳統技術會出現很多數據信息，需要具有一定的經驗。而虛擬樣機技術具有更加方便的計算優勢，可以直觀的展現計算結果和機械性能，保障具有很高的技術和水平。
4結語
學習是一個連續的過程，尤其是機械工程專業，該專業的課程設置是一環扣一環，結構緊湊和合理，因此，課程和課程之間聯系很大。但是，傳統的機械工程專業，似乎并沒有涉及到化學這一學科，更多的是涉及到數學和物理。其實，機械工程和化學關系也很大，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:材料的結構涉及到化學的物質結構內容，不銹鋼涉及到電化學腐蝕內容，化學熱處理更是直接和化學有關;《機械制造基礎》課程:各種熱加工都不開化學熱力學知識，冷加工離不開表面工程和摩擦學知識;《機械制造工藝學》課程:鋼材表面的預處理、表面成形的工藝確定、表面質量的確定、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離不開表面工程、摩擦學、電化學、納米技術等化學知識。由于本課程理論較深，偏科學，機械工程學科相關課程實踐性較強，偏技術。事實上，理論和實踐、科學和技術從來都是相輔相成的。一般而言，它們存在兩種基本模式:一是由于生產實踐需要創建了技術，然后提高到理論上來，再反饋到技術中去，促進技術更一步發展;二是在實驗室中揭示了某些基本規律，建立了比較完成的理論體系，然后再在生產技術中創建全新的技術部門。比較化學學科和機械學科的關系，也有助于理解科學和技術的辯證關系。
2結合專業實際，闡明化學基本原理
在講解教材主體部分的時候，應適當結合機械工程專業特點，這樣講解起來學生印象較為深刻，同時又可以讓學生在大一階段逐步滲透機械工程學科思想。如講解物質結構部分，化學的結構是原子結構、分子結構、各種結合鍵結構、晶體結構等，這些內容純粹是化學知識，其實，結構的范圍很大，機械工程也有宏觀的結構。如軸上有鍵槽、軸肩、擋圈等，連接結構有螺栓、雙頭螺柱、螺釘等，機構結構有平面連桿、凸輪、齒輪機構等。這些都是結構，只不過和化學的結構從內容上不一樣，但從結構決定性能的角度看，實質是一樣的，只不過結構的尺度不一樣，一個偏微觀，一個偏宏觀，現在很多科學研究都是跨尺度研究。再比如化學的合稱，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。學院除了機械工程專業以外，還有三個專業，分別是過程裝備與控制工程、交通運輸、農業機械化及其自動化，學生應對一個學院的專業有一定的了解。在講解反應部分，這部分熱力學知識涉及到能量的改變，在學院這幾個專業里面，都要涉及到能量的轉化，機器和汽車涉及到電能、化學能、機械能等相互轉換，而過程裝備與控制工程專業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，過程設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;講解電化學部分，也可以結合過程裝備與控制工程專業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以前是化工機械專業，是化學工程各機械工程兩大學科結合起來的。
3結合寧夏地區實際
大學的根本任務是人才培養，但同時大學也要服務社會，從這個角度講，老師應了解本地的相關企業，對于學生而言，也要清楚自己的專業和所學課程和當地社會的關系。，在講解熵變時，可以聯系能源的開發前景和利用效率，找到更加清潔與高效的新能源，如燃料電池、太陽能等［2］，可以結合國電寧夏太陽能有限公司的主導產品來講解;講解溶液部分，涉及到滲透壓概念，純粹的講解概念學生肯定感覺到太學術，不清楚和身邊的事物有何關系，如果能結合寧夏地區的鹽堿地實際情況，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，可以結合寧夏青銅峽鋁業集團有限公司的電解鋁、寧夏天元錳業集團電解錳來講解;在講解化學和環境這一部分，可以結合銀川污水處理廠采取的水處理流程環節;講解表面工程與摩擦學的時候，可以結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，區內其他機械公司的機械產品均離不開摩擦學知識。這樣學生既學習了知識了，又了解了當地的企業主導產品。
4激發學生興趣
任何學習，要有一定的熱愛才會學好，學起來才有主動性。因此，教學的過程中，可以穿插一些化學發展歷史，化學與諾貝爾獎，化學與社會，化學與生活，化學學科前沿等有趣的典故、故事。如人們利用掃描納米探針技術進行原子、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用于疾病的早期診斷，目前已經能夠進行乳腺癌特異性RNA中某種結構的測定［3］。以及向學生介紹化學理論已經取得的成就，這些成就為社會、生活的進步帶來的貢獻，化學的面臨的難題等［4］。讓學生知道化學學科不再枯燥，嚴密的化學學科也存在娛樂性的一面，還讓他們清楚化學學科和社會、生活都有關，更別說機械學科了。同時，也可以使學生理解自然科學發展的共性規律，增加科學素養和情操。
5發揮學生主觀能動性
人才培養的目的是讓學生自己掌握思想、知識和技能?；诖怂枷?，本課程設置了三個專題:化學與材料，化學與能源，化學與環境。這三部分主要由學生講解，原則是學生要講清楚知識點，講清楚化學與這些主題的聯系，并且一定要聯系寧夏地區實際講解。把班級學生分成三組，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、網站等給學生交代清楚。講解的時候，該組學生全部坐在前面，講解完后，其他組學生自由提問，由本組學生負責解釋和回答。
6考核方式
本課程的主要任務是培養學生的自然科學素養，讓學生在工程實際中會運用化學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)在三個專題講解環節要求是每個學生參入，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。本環節，我給每位學生的起點成績為60分，讓每個參與的學生保證及格。在此基礎上，再根據實際情況，給分工不同的學生不同的分數。(2)小論文環節該環節是每個學生自己完成的環節，在上述各小組分組講課之后，根據現場講解及師生互動情況，每位學生把專題講解總結成小論文，小論文角度不限，充分發揮學生自己的理解，但要兼顧本地區、本專業等基本原則，要求內容正確，層次清楚;圖標規范，語言通順;論證合理，思路清楚;參考文獻等要有出處，是網絡來源，要寫清楚網址。這為學生以后寫科研論文也打下了基礎。(3)期末考試環節本環節采取閉卷考試，學生作答。本環節不僅是考學生，也考老師自己。由于本課程的實際情況，試卷中盡量少出現計算、推導等試題，大部分試題側重運用化學原理解決工程實際。因此，作為任課老師，一定要知識點豐富，了解各個學科(如物理、化學、力學、材料、生物、尤其是機械學科等)的內在聯系和交叉、銜接情況，也要清楚本地區相關企業的實際情況。
7結論
依據南通大學自身的特色，依托長三角經濟發展和南通市區域經濟發展需要，積極探索、創新校企協同工程人才培養模式，以實際工程為背景，以工程需求為導向，以培養優秀后備工程師為目標，循工程技術為主線，靠校企合作為手段，以培養“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，倡導企業與學校按照新的模式培養工程師人才，變招收學生為參與培養學生，組織并實施了卓越機械工程師培養計劃，并取得顯著成效，主要進行了如下探索與創新。
1.1創立了高校和一流企業聯合培養卓越工程師的新機制
從南通大學自身定位和辦學特色出發，調研南通及周邊地區產業結構，遴選在行業內產品技術含量高、科研實力雄厚，生產設備及管理模式先進的一流大型企業，研究論證校企協作共同實施人才培養的可行性，突破現有“訂單式”人才培養模式的局限，探索面向行業需求的卓越工程師培養新機制。行業企業深度參與卓越工程師培養全過程，校企合作共同制訂培養目標、共同建設課程體系和教學內容、共同實施培養過程、共同評價培養質量、共同促進學生就業。
1.2校企協同下的卓越工程師培養模式制度化創新設計
在校企協同培養的機制與理念下，需要對傳統的工科教育模式進行創新設計。將學生專業培養從宏觀上分為學校培養和企業培養兩個層面，學校培養以強化基礎理論教學為主、夯實專業基礎；企業培養以實踐教學為主，強化工程實踐能力?；谛Ｆ髤f同培養模式，進一步使特色課程建設、生產實習、綜合素質拓展和畢業設計等具體環節設計制度化，形成具有自主特色的體系，主要體現在以下幾方面。
1）創新設計特色課程體系和教學方法。
以強化工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心，優化課程體系和教學內容。結合企業和行業對工程師素質實際需要，特設與企業實際結合的專業課程，并納入教學計劃，聘請企業資深工程師講授專業性強、實踐性強、學校難以開設的核心技術課程，并針對現有技術難題和生產過程組織實施案例教學，開展基于問題的學習、基于案例的學習等研究性教學和學習方法，對調動學生自主學習的積極性、提升學生專業理論水平、加強專業技能起到重要作用，教學效果明顯。
2）面向卓越工程師能力要求的綜合素質拓展創新。
開設包括人生勵志篇、生產組織與管理篇、制造科學與技術篇、交流與總結篇等涵蓋多方面的系列講座，對進一步提升學生與青年教師的工程素質、工程意識、人文科學素養和創新能力起到了積極作用。具有豐富工程背景和管理經驗的資深教授、高級工程技術專家的講座，極大調動了學生的學習熱情，取得了良好效果。
3）制訂規范、合理、安全且可操作性強的實習計劃。
結合專業培養的需要，制定定點崗位實習與全廠多崗位流動實習相結合的實習計劃，可滿足學生對未來從事工作的興趣需要，對培養未來工程技術人員的全面素質起到推動作用。
4）結合工廠實際生產，組織落實能符合學生培養要求的畢業設計。
畢業設計從選題論證、過程指導到答辯等諸多環節，以工廠工程師隊伍為主、學校指導教師為輔共同負責，有力強化了畢業設計在卓越機械工程師培養中的重要地位，提高了學生解決工程實際問題的能力，深化了學生對理論知識的理解與掌握，促進工程應用與實踐水平的提高。
1.3校企協同構建面向卓越工程師培養的“雙師型”師資隊伍
從企業層面構建穩定的企業教師梯隊，選擇技術水平高、責任心強的工程技術人員作為企業的指導教師，負責人才培養各個環節，同時負責對學校青年教師的再培養工作；學校組建以老教師為主、青年教師輪流參與的教師隊伍，在對學生實施培養的全過程中，完成對青年教師的工程實踐能力培養，逐步提升大學教師回歸工程實踐、服務工程需要的能力，使教師兼具工程師素養，取得對學生培養和對青年教師再培養雙重教育效果；學校教師有義務培養企業年輕工程師，努力參與營造工廠科學研究、人文與管理氛圍，使工程師兼具教師素質，共同構建適應卓越工程師教育培養的新型“雙師型”師資隊伍。
1.4以學科平臺支撐卓越工程師教育培養體系的健全與完善
牢固樹立大學以培養人才為宗旨，倡導一流企業為社會人才培養作貢獻的理念，構建教、學、產、研系統。校企深層次產學研合作、共建實踐基地和平臺，促進科研與教學的融合、促進高校教師理論與實踐的結合，構建寓研于教的培養模式，使校企合作平臺提升到學科平臺的層次。學科平臺的構建對促進專業建設、實踐基地建設、課程體系完善和科研反哺教學均具有重要的推動作用，最終支撐卓越工程師培養體系的完善，回歸高等學校人才培養的根本任務。
2校企協同構建卓越機械工程師培養模式的實踐
2007年，南通大學選擇機械工程學院為改革試點單位，根據學科專業特點和服務地方經濟發展的需要，與上海振華重工集團（南通）有限公司開始探索校企協同人才培養模式，從2005級300名學生中雙向遴選出30名學生，成立南通大學振華港機班，實施校企協同定向培養，由企業和學校共同制定培養目標、共同實施培養過程、共同促進學生就業，這種機制與模式在南通大學尚屬首次。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”）是世界著名企業上海振華重工集團下屬生產基地之一，主要從事港機鋼結構生產、總裝、調試、發運以及鋼橋、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、國家高技術研究發展計劃（863計劃）、工業與信息化產業部產業技術創新計劃等幾十項研究課題，并獲得授權國家發明專利數十項。其中參與的：“ZPMC新一代港口集裝箱起重機關鍵技術研制平臺建設”獲2008年國家科技進步一等獎、“海上重型裝備全回轉浮吊關鍵技術及應用”獲得2010年國家科學技術進步二等獎。經校企雙方專家共同研討，制訂了面向企業的人才培養方案，并根據機械工程師培養的目標和要求，對專業課程體系進行了調整和優化，增設了與企業生產實際緊密接軌的課程。2008年上半年組織該批學生到企業進行了認識實習，2008年暑假又組織該批學生到振華港機進行了為期1個半月的生產實習；工廠及教師團隊完成了學生在企業半年的畢業設計任務，結合工廠實際題目，實施一生一題。針對公司港機鋼結構裝備制造的需要，開設了《鋼結構力學及制造工藝》課程，共32學時；開設了《焊接結構工藝實踐》，為期1周，由振華港機和學校共同實施組織完成。為適應振華公司面向進軍海洋工程市場的需求，南通大學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?？偛吭O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的一流船舶制造企業，實現了行業聯合實施人才培養。
2009年6月，首次由校企聯合培養的30名學生到振華集團順利就業，在各自的崗位上發揮了積極的作用，部分學生已經成長為企業骨干和中層管理，在人才培養實踐過程中，通過不斷積累經驗，積極拓展，深化改革，進一步強化校企互動，彰顯了辦學特色，為地方經濟社會發展做出了應有的貢獻。在人才培養的基礎上，南通大學機械工程學院與上海振華重工集團（南通）有限公司開展了深層次的產學研合作，積極參與企業重大項目研發和技術攻關。雙方合作成功申報了2012年江蘇省科技成果轉化專項項目：“潮間帶及近海風電設備多功能安裝作業船的研發及產業化”獲批經費1200萬元，成功申報了2009及2012年南通市重大科技創新項目：“大型船舶動力定位推進器的研發與制造”、“大型高效回轉伸縮式裝船機關鍵技術研發與產業化”共獲批經費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保應用”、“噴射電沉積流場主導結晶機理與綠色技術應用”榮獲2011年教育部高校科技進步二等獎、2011年江蘇省科技進步三等獎；“海洋鉆井平臺升降系統設計與制造”、“潮間帶風電設備多功能安裝作業工程船設計與制造”分別榮獲2012年南通市科技進步二等、三等獎各一項。協助公司申報高新技術企業、國家及江蘇省首臺套產品；與公司共建省級企業研究生工作站、省級技術研發中心，為企業自身發展、研究生培養、青年教師提升知識和應用能力都創造了條件和機會，在實踐過程中逐步形成并完善了以公司高端人才、學校資深教授、年輕工程師、青年教師、研究生共同構成的多層次梯隊，每年定期舉行學術、技術研討會，進一步促進和完成對“雙師型”隊伍的培養，促進科研團隊與教學團隊的融合。在科研合作過程中探索構建寓研于教的培養模式，在面向本科生開設的《先進制造技術》、《機械制造工程學》和《測試技術》等多門專業課中努力把與企業合作項目的科研思想、方法及成果納入教學過程，讓本科層次的學生及早了解技術發展前沿和趨勢，尤其是讓即將進入該行業的未來工程師們提前接觸和了解行業的發展現狀、技術前沿與趨勢，對于學生的專業水平、科學素養、創新意識和能力都有明顯提高，為這些學生畢業后能夠迅速融入企業，參與企業的科技創新和技術革新，成長為社會需要的卓越工程師，奠定了良好的基礎。振華港機的多名學生畢業后參與了企業的一系列重大技術攻關，獲得了優秀團隊的稱號，體現出校企協同人才培養的良好效果。幫助公司工程技術人員進行工程理論再教育，接納17名振華公司員工開設?？粕究频膶W歷教育，派出學院教師參與企業文化、教育與工程技術交流等活動。把科研優勢轉化為教學優勢，把科研成果轉化為教學資源，促進科研與教學的融合、科研基地與教學基地的融合。
在成功實施南通振華港機校企定向培養的基礎上，通過進一步總結經驗，結合2010年6月教育部出臺的關于卓越工程師教育培養計劃的新要求和新形勢，2011年經過與江蘇蘇南重工機械科技有限公司（以下簡稱“蘇南重工”）多次協商，挑選機械工程學院30名學生組成“08蘇南重工班”開展面向卓越工程師計劃的培養。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年投資創辦的現代化冶煉大型鍛件及裝備的研發、生產企業，產品主要用于船舶、電力、石油化工、冶金設備制造等領域。企業擁有世界一流的生產設備和一批高端工程技術人員。2011年7月，南通大學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的人才培養協議，共同推進南通大學卓越工程師教育培養計劃全面啟動。2011年7月，30名學生到蘇南重工進行了為期一個半月的生產實習，結合學生就業興趣和工廠需求，實施生產實習定點及崗位輪訓制度，這是南通大學與蘇南重工開展本科人才培養的一個重要環節，并倡導企業把工程師對學生指導、授課等培養環節納入年終個人考核中。2011年9月，由南通大學與蘇南重工共同開設的人才培養“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及設備》、《大型鍛件制造工藝及設備》等三門課程，各24學時，授課中實施了基于現場案例的教學，對照現場設備和制造過程講授專業理論知識，深受學生歡迎。邀請了近20位校內外專家學者，圍繞人生勵志篇、生產組織與管理篇、制造科學與技術篇、交流總結篇幾個部分組織、安排了15場特色系列講座，著力提升蘇南重工班學生的整體素質，提高人才培養的質量，取得了良好的效果。在畢業設計環節，機械工程學院根據南通大學畢業設計的規范和要求，結合蘇南重工的實際情況，經過雙方多次協商交流，共同落實了蘇南重工班學生畢業設計題目，確定了企業畢業設計指導教師團隊，以工廠工程師為主，學校教師為輔共同負責。學生在工廠為時半年，圓滿完成了在企業進行的畢業設計任務。通過畢業設計環節學生進一步熟悉了工作崗位要求，學習企業先進技術和文化，為走上工作崗位參與企業技術創新和工程開發奠定了良好基礎。
3結束語
2007年，南通大學與上海振華重工集團合作協同培養人才，形成初步培養方案，完成協同培養模式的設計；2011年，南通大學又與常熟蘇南重工進行協作培養，更加注重培養學生的實踐能力與創新能力，進一步發展完善培養模式。經過與振華港機和蘇南重工的成功實踐，完成了校企協同培養模式的構建，形成了校企協同的培養機制。協同培養學生的創新水平、實踐能力、責任意識，溝通能力等都有了進一步的提高。該模式已經逐步成為機械工程師培養的基本模式，已逐步成為南通大學卓越工程師教育培養的示范和樣板。結合南通大學卓越工程師培養的實踐經驗，對實施卓越工程師培養的改革與深化提出幾點思考：
（1）目前，實施卓越工程師培養的最大困難在于企業的認知度與參與度不夠。
迄今，政府沒有相應的鼓勵政策與約束機制強化企業的參與，以追求產品利潤為目的的企業無義務履行大學生培養的職責；而教學資金短缺、無職場氛圍和規模產品生產的學校又難以滿足可持續性的卓越工程師培養任務。解決困難的措施在于把握企業的人才需求，倡導企業變市場普招學生為向學校定向培養學生，選擇優秀學生，根據雙向選擇機制，各用人單位合理出具相應資金、人力和場所，減少學校教學成本；
（2）在實施卓越工程師培養中，需要為同行業或相近多家企業進行特色人才培養，遴選一、二個大型企業為基礎，以其他企業為補充，以形成學生成班制的培養模式。
1機械工程全日制專業學位研究生培養體系改革的總體策略
在人才培養越來越注重個性化、創新性的今天，高等學校應該改變過去單一的知識傳授的教育方式，增強學生的個性培養與實踐創新能力的培養，培養體系應該有自己的特色與個性。通過領會我國由工程教育大國邁向工程教育強國，走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國的發展戰略，為適應高等教育面向社會需求培養人才的發展形勢，我們深入分析了機械工程領域的優勢特色和發展難題，借鑒國內外工程教育教學改革的成功經驗，確立了石油特色機械工程全日制專業學位研究生培養體系改革的總體策略。即：依托石油石化企業發展優勢，進一步增強與企業的產學研合作，促進導師隊伍建設，加快具有石油特色的實驗室和校內外實踐創新基地建設；開闊全球視野，推進國際化辦學，拓寬學科發展空間和就業渠道；以企業需求為導向，借鑒國際工程教育人才培養新理念，培養知識面廣博、適應性廣、實踐創新能力強的高層次應用型人才。
2機械工程全日制專業學位研究生培養體系的構建
專業學位研究生培養體系的構建涉及培養目標、研究方向、課程設置、實踐基地、培養方式、學制、學位論文、導師隊伍、質量管理等要素。
2.1培養目標全日制專業學位是以應屆本科畢業生為主的全脫產學習，其培養目標與非全日制專業學位應有所不同，與學術型學位有明顯差異。機械工程全日制專業學位研究生的培養目標為：具有良好的思想道德素養、敬業精神和創新精神；具有堅實的數學、力學、機械工程、計算機技術基礎；掌握一門外國語，能熟練閱讀專業文獻；掌握現代機械設計、制造、機電控制、車輛工程等領域的基本理論與方法，了解本學科專業發展前沿；在石油機械工程、機械設計、機械制造、機電控制、車輛工程等某一方向或領域，從事科技攻關、技術開發、工程設計與施工、工程規劃與管理的應用型高層次專門人才。
2.2研究方向經過機械工程學科與石油與天然氣工程、石油化學與化工技術、油氣田防災減災工程及防護工程等石油特色學科或方向的長期交叉滲透，融合凝練成東北石油大學機械工程領域全日制專業學位研究生的研究方向：a.石油機械工程；b.機械設計及理論；c.機械制造及其自動化；d.機械電子工程；e.車輛工程；f.工業設計；g.安全技術及工程；h.材料腐蝕防護與失效分析。
2.3課程設置在實行彈性學分制的同時，將研究生所學課程分為學位課與非學位課，以及為加強實踐能力培養而設置的必修環節，為跨專業學生設置的補修環節。全日制專業學位碩士研究生應修學分不少于32學分，其中專業學位課程不少于12學分，必修環節至少5學分。為了突出石油特色，注重知識的前沿性、交叉性和滲透性，除了對常設課程內容和教學模式進行改革與更新的同時，新設置了油井舉升工程前沿技術、機械制造前沿技術、機電控制前沿技術、材料科學與工程前沿技術、機械裝備故障檢測與分析前沿技術、石油化工設備安全技術、流體參數測試實驗等課程。
2.4實踐創新基地全日制專業學位研究生實踐能力的培養，需要采取多種模式、拓展多種渠道，在加強企業實踐基地建設的同時，要更加重視校內實踐基地的建設。我們依托黑龍江省石油裝備工程技術研究中心、中國石油HSE安全檢測與評價重點實驗室、鉆井修井井架及設備檢測評價國家計量認證實驗室等高水平實驗室，整合學科、學院實踐教學資源，構建了機械工程專業學位研究生校內實踐基地。由多個實踐教學平臺組成：石油鉆采機械實踐平臺、海洋石油鉆井采油工程技術與裝備實踐平臺、多相流分離技術與裝備實踐平臺、特種工程車輛實踐平臺、石油化工設備狀態監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用實踐平臺。實踐基地為學生提供一個實現自主創新、自由探索的實踐環境。
2.5學制與培養方式實行彈性學制，一般培養年限為3年，最長不超過5年。具備提前畢業資格的研究生，修學年限可為2~3年。研究生培養采用“三跨”模式，學生可以根據需要自由擇時、擇地、擇專業課學習。實行雙導師制，校內導師為主要責任人，指導團隊培養相結合。應充分發揮導師指導研究生的主導作用，努力體現“因材施教”的教育思想，積極調動研究生學習的主動性和自覺性，幫助研究生按時制定好個人培養計劃。加強研究生的自學能力、動手能力、表達能力、寫作能力和創新能力的訓練和培養。
2.6教師隊伍充分利用地處大慶油田這一地理位置的優勢，選派青年教師到石油石化企業去掛職鍛煉，他們將得到大量的直接面向工程實踐的“實戰機會”；加強學校與企業的合作，積極開展聯合課題研究和科技服務，使年輕教師都參與到解決工程實際問題和科技創新的實踐中來，工程創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提升。同時，現場工程知識的積累及科技創新，又促進了專業理論水平的提高，逐步建成“雙師型”的導師團隊。充分利用與石油石化行業長期全面合作辦學的各種資源，完善校外導師聘任制度，擴大校外導師隊伍，落實好全日制專業學位研究生培養的“雙導師制”。
結束語
遺傳算法就是一種以事物的自然屬性和遺傳屬性為基礎，通過計算機對生物進化規律進行模擬以尋優的一種算法，將尋優的范圍與遺傳空間相對應，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，然后按預期的結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，留下最優值，由此形成的便是新值，如此往復，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，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，在淘汰與擇優中趨于穩定。
2GA算法的數學基礎和算子
2.1GA算法的數學基礎
圖式定理是GA算法的數學基礎，圖式定理是Holland提出的，它在一定程度上解釋了GA算法強大的數據信息處理能力，由定理我們能看出，經過不斷地復制和交叉變異，在第一代中包含的編碼數量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代種群數量，N代表圖式H中染色體適應能力的平均水平，FAV代表種群中包含的染色體的適應力的平均水平，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，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上選擇出優良的基因，而無法重新創造。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象，染色體經由交叉，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，是染色體的重新創造。變異算子是在選擇和交叉算子完成重組的基礎上使遺傳算法能力的增強，以尋找GA值的最優解，如果在整個GA算法中少了變異操作，就只能在原有基礎上來回尋找而沒有新的突破。
3如何實現遺傳算法
遺傳算法歸根結底是尋找一個最優的解或者工程中所講的最好的解決方案，從函數來講是求如下函數的最優解：F=f（x，y，z），x，y，z∈Ω，F∈R（2）其中x，y，z是自變量，每一組（x，y，z）就是一組解，優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）的各個參數通過二進制數編碼形成字符串，再進行鏈接形成所謂的“基因鏈”，據已有的研究結果，可以知道字符串長度不同、碼制不同都將對最終計算的結果的精度產生影響。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生的結果更具有一般性，能代表尋常情況。最后，確定群體的規模，即確定基因選擇的目標源，在這個目標源中尋找最佳值，規模的確定決定了GA算法結果的權威性和有效性，太小則不能提供足夠的采樣點，結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?？刂圃?0～200左右為宜，在對每個個體的優劣實施評價之后，設置一個適應度函數，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期的最大值。
4GA在機械工程中的應用
GA算法的優點顯而易見，它在機械工程中的應用是極為廣泛的。在零件的切削中可以對零部件和切削工具予以優化，使得切削參數的設置達到總在工作以最低的成本，實現最高的效率，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中可以為系統的靜態動態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用以具體實例加以闡述。
4.1優化人工神經網
ANN，即人工神經網，是一種用于建模和控制的，針對模型結構不穩定的線性系統而設計的結構，單次結構目前并不成熟，并沒有確切的數據指導后來者準確的使用，處于摸索階段。對于ANN，目前采用的訓練方法是反向傳播算法，大速度比較慢且結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的行學習參數的優化工作中，仍用反向傳播，但對一下因素進行編碼操作，包括隱含層數、隱含層數的單元數、勢態、網絡連接方法、迭代數等，編碼完成后，構成ANN基因鏈，把基因鏈的適應度函數定義為10-MSE-隱含單元數/10-訓練跌代數/1000，MSE是訓練好的網絡對樣本的方差。
4.2優化FLC矩陣的參數
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系，現有一延時二階系統的函數為GS=exp（-0.4s）/（0.3s+1），要求此系統的輸出值盡量的跟蹤輸入值，采用FLC矩陣進行參數優化，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，經由GA算法優化的FLC控制下，輸出值的效果明顯地優于“比例-積分-微分”控制器的效果。
4.3實現機床掛最佳組合
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，共計4個掛輪，ABS（）表示絕對值函數，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，個體數為100，經過驗證后發現，如果id為整數，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，搜索數遠小于問題解的數值。
5結語
