基于工程能力培養(yǎng)的“金工實(shí)習(xí)”教學(xué)改革

髙 琪， 李 穎， 張 飛

(上海第二工業(yè)大學(xué) 工程訓(xùn)練中心， 上海 201209)

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·實(shí)習(xí)與實(shí)訓(xùn)·

基于工程能力培養(yǎng)的“金工實(shí)習(xí)”教學(xué)改革

髙 琪， 李 穎， 張 飛

(上海第二工業(yè)大學(xué) 工程訓(xùn)練中心， 上海 201209)

針對目前傳統(tǒng)“金工實(shí)習(xí)”教學(xué)中存在的問題，尋找適合工程能力培養(yǎng)的“金工實(shí)習(xí)”教學(xué)的方式方法。采用“模塊單元化組織、菜單式選項(xiàng)”的教學(xué)模式，解決了實(shí)習(xí)內(nèi)容多與實(shí)習(xí)時間有限、實(shí)習(xí)專業(yè)數(shù)多與專業(yè)需求不相同等問題；采用“多層次”的教學(xué)方案，解決了實(shí)習(xí)內(nèi)容單一與綜合能力培養(yǎng)等問題；在創(chuàng)新教育方法上采用“課內(nèi)普及型、課外綜合型”的形式，在金工實(shí)習(xí)課程中融入了創(chuàng)新教育和工程素質(zhì)教育，并編寫出版了金工實(shí)習(xí)特色教材。改革后的“金工實(shí)習(xí)”課程為學(xué)生營造了更好的工程訓(xùn)練環(huán)境。

金工實(shí)習(xí)； 教學(xué)模式； 教學(xué)方案； 工程素質(zhì)； 創(chuàng)新教育

0 引 言

“金工實(shí)習(xí)”課程是我國工科院校最重要的技術(shù)基礎(chǔ)課之一，具有知識面寬，受益面大，實(shí)踐性、創(chuàng)新性強(qiáng)，是工科學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)、能力提高、實(shí)現(xiàn)寬口徑專業(yè)教育的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一。隨著高等教育與科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展、知識更新的加快，以及對學(xué)生的素質(zhì)教育與創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求的提高，致使傳統(tǒng)的“金工實(shí)習(xí)”教學(xué)模式已不適應(yīng)學(xué)科發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：① 教學(xué)內(nèi)容與授課學(xué)時存在矛盾[1]。隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，“金工實(shí)習(xí)”教學(xué)內(nèi)容在不斷更新和豐富，致使不斷增加的教學(xué)內(nèi)容與固定有限的、甚至縮減的實(shí)習(xí)時間之間的矛盾也十分突出。② 專業(yè)數(shù)量多與專業(yè)需求不同的矛盾[1]。“金工實(shí)習(xí)”教學(xué)面向高校最大量的學(xué)生，專業(yè)數(shù)量多是它的最大特點(diǎn)；專業(yè)類型不同對“金工實(shí)習(xí)”實(shí)踐教學(xué)的要求也不同。如何使“金工實(shí)習(xí)”滿足各專業(yè)的需求，是值得探索的問題。③ 在實(shí)踐教學(xué)中缺乏“工程素質(zhì)”教育[1]。多年來，“金工實(shí)習(xí)”的主要實(shí)習(xí)內(nèi)容，仍未突破學(xué)生按指導(dǎo)教師給定圖紙進(jìn)行加工的教學(xué)方式，在課內(nèi)缺少組織創(chuàng)新實(shí)踐的方式與方法，缺乏“工程素質(zhì)”教育的有效途徑。

1 教學(xué)改革方案的設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路[2]

樹立以學(xué)生為本，知識、能力、素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念；以工程感性認(rèn)識為基礎(chǔ)，以動手能力培養(yǎng)為先導(dǎo)，以工程綜合能力培養(yǎng)為主線，以創(chuàng)新意識和能力培養(yǎng)為核心，加強(qiáng)現(xiàn)代技術(shù)實(shí)踐，注重基本工藝技術(shù)培訓(xùn)。

1.2 設(shè)計(jì)方案[3-4]

根據(jù)“金工實(shí)習(xí)”豐富多樣的教學(xué)資源與教學(xué)對象不同的專業(yè)類型，采用“模塊化”的課程資源組織方式，對全部教學(xué)資源按模塊進(jìn)行分類；采用“分層次”實(shí)習(xí)教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容針對不同專業(yè)的特定需求，在育人的共性中體現(xiàn)個性；采用“課內(nèi)普及型、課外綜合型”的創(chuàng)新教育方式，將工程素質(zhì)培養(yǎng)融入實(shí)踐教學(xué)中。從而形成一個全新的“金工實(shí)習(xí)”課程教學(xué)模式和教學(xué)方案。

2 教學(xué)改革方案的實(shí)施過程

2.1 構(gòu)建以“模塊單元化組織、菜單式選項(xiàng)”的教學(xué)模式[5-6]

根據(jù)我校“金工實(shí)習(xí)”教學(xué)計(jì)劃學(xué)時種類(1～5周)，以及現(xiàn)有的教學(xué)資源，將“金工實(shí)習(xí)”劃分為車、銑、鉗等傳統(tǒng)加工技術(shù)和數(shù)控、快速成型、激光加工等現(xiàn)代加工技術(shù)16個模塊，再將每個模塊細(xì)化成“模塊單元”，由此編寫出“金工實(shí)習(xí)”模塊“菜單”和“金工實(shí)習(xí)”模塊“菜單”選項(xiàng)“確認(rèn)單”，見表1與表2。各專業(yè)根據(jù)培養(yǎng)方案要求與計(jì)劃學(xué)時等，依據(jù) “菜單”選擇相應(yīng)的實(shí)習(xí)模塊單元，并填寫“確認(rèn)單”；工程訓(xùn)練中心最終根據(jù)各專業(yè)“確認(rèn)單”的選項(xiàng)和總的計(jì)劃學(xué)時制定相應(yīng)的“金工實(shí)習(xí)”大綱，并以此組織教學(xué)。在評分標(biāo)準(zhǔn)上，由于本課程所分出的各模塊都與學(xué)時數(shù)直接對應(yīng)，故可無縫納入到現(xiàn)行的學(xué)分體制下，使本案具有較高的可實(shí)施性。

表1 金工實(shí)習(xí)模塊“菜單”部分內(nèi)容

表2 金工實(shí)習(xí)模塊“菜單”選項(xiàng)“確認(rèn)單”部分內(nèi)容

2.2 架構(gòu)“分層次”實(shí)習(xí)教學(xué)方案[7-10]

根據(jù)“金工實(shí)習(xí)”學(xué)生的不同類型，將“金工實(shí)習(xí)”教學(xué)內(nèi)容劃分為以下四個層次，如圖1所示。各層次既是獨(dú)立的又是關(guān)聯(lián)的，同時又能達(dá)到不同專業(yè)的教學(xué)目的。

2.2.1 第1層次：工程認(rèn)識與基本技能訓(xùn)練

實(shí)習(xí)對象：所有參加“金工實(shí)習(xí)”的學(xué)生。

時間：3～5天。

圖1 “分層次”教學(xué)方案流程示意圖

內(nèi)容：包括工業(yè)系統(tǒng)認(rèn)識和機(jī)械制造過程演示；學(xué)習(xí)基本模塊的基礎(chǔ)知識，掌握基本操作技能，是后續(xù)各階段實(shí)習(xí)必備的基礎(chǔ)。

教學(xué)手段：通過觀看相關(guān)錄像、展板的講解等教學(xué)手段，提高學(xué)生對工業(yè)系統(tǒng)的認(rèn)識；通過現(xiàn)場講解學(xué)生分組訓(xùn)練的方式，使學(xué)生掌握相應(yīng)的基本技能。教材使用我校主編的規(guī)劃教材《金工實(shí)習(xí)教程》。

考核方式：平時表現(xiàn)20%、實(shí)際操作能力30%、工程認(rèn)識實(shí)習(xí)報(bào)告50%。

2.2.2 第2層次：“項(xiàng)目引領(lǐng)”的基本工藝訓(xùn)練

實(shí)習(xí)對象：完成第1層次訓(xùn)練的學(xué)生。

時間：5～10天。

教學(xué)內(nèi)容：在學(xué)生第1層次訓(xùn)練內(nèi)容的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生從《金工實(shí)習(xí)核心能力訓(xùn)練項(xiàng)目集》中選擇相應(yīng)項(xiàng)目作為實(shí)習(xí)件。該“項(xiàng)目集”設(shè)置了不同層次的項(xiàng)目(綜合零件)，能滿足不同的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生根據(jù)“第1層次”學(xué)到的基本技能，獨(dú)立完成實(shí)習(xí)件的加工。通過制作項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)對工藝知識的理解和基本技能的綜合運(yùn)用。“項(xiàng)目集”是配合“分層次”教學(xué)改革編寫的另一本“規(guī)劃”教材，也是《金工實(shí)習(xí)教程》的配套教材。

教學(xué)手段：相關(guān)知識點(diǎn)通過講解、課堂討論、啟發(fā)式等優(yōu)先教學(xué)，利用掛圖、模型和動畫課件等輔助教學(xué)手段組織教學(xué)。重點(diǎn)工種采用改造實(shí)習(xí)件等方法，注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

考核方式：平時成績20%，實(shí)際操作技能與質(zhì)量50%，創(chuàng)新能力10%，實(shí)習(xí)報(bào)告20%。

2.2.3 第3層次：“任務(wù)驅(qū)動”的綜合能力訓(xùn)練

實(shí)習(xí)對象：完成第2層次訓(xùn)練的學(xué)生。

時間：5～10天

教學(xué)內(nèi)容：實(shí)習(xí)作業(yè)件是“滑塊連桿機(jī)構(gòu)”或“槽輪定位機(jī)構(gòu)”的制作，我們將其稱為“任務(wù)”。有兩種教學(xué)方法：一種為“恢復(fù)功能法”，即讓學(xué)生按圖紙加工上述“機(jī)構(gòu)”中的某一部件，然后再組裝進(jìn)去，使其恢復(fù)原有的機(jī)構(gòu)功能；另一種為“加工組裝法”，即學(xué)生以小組團(tuán)隊(duì)的形式，根據(jù)圖紙和技術(shù)要求完成整套的“機(jī)構(gòu)”加工與制造。學(xué)生拿到任務(wù)書后，從查閱資料開始，要經(jīng)歷擬定工藝文件、編制工藝卡片、進(jìn)行加工制作，組裝、調(diào)試、檢驗(yàn)以及成本核算等全流程。在此過程中，教師對擬定的工藝文件和工藝卡片進(jìn)行檢查，對有疑問的地方提出問題，學(xué)生給出解決問題的方案。團(tuán)隊(duì)加工任務(wù)要求學(xué)生進(jìn)行方案確定，任務(wù)分解、計(jì)劃進(jìn)度編制，以及每個人所承擔(dān)任務(wù)的詳細(xì)技術(shù)文件制定等。

教學(xué)手段：采用以學(xué)生為中心，利用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法，形成以自主式、合作式、研究式為主的學(xué)習(xí)方式。

考核方式：完成任務(wù)的評價采用報(bào)告與答辯相結(jié)合的方式。首先是自評，然后是互評。評分表見表3。

表3 槽輪定位傳動機(jī)構(gòu)自評與互評表

2.2.4 第4層次：通過“創(chuàng)新制作”搭建培養(yǎng)工程素質(zhì)與能力的平臺

實(shí)習(xí)對象：針對完成第2層次或第3層次訓(xùn)練中學(xué)有余力的學(xué)生。

時間：2學(xué)期內(nèi)完成。

教學(xué)內(nèi)容：創(chuàng)新制作實(shí)踐是研究性項(xiàng)目實(shí)踐，主要面對部分學(xué)有余力學(xué)生的課外科技創(chuàng)新活動。從三方面開展活動：① 為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，每年組織校內(nèi)各類創(chuàng)新技能競賽活動，如“創(chuàng)新思維競賽”、“數(shù)控創(chuàng)新競賽”等；② 為參加市級以上的大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力競賽活動而開展的校內(nèi)選拔賽，如“重力勢能車”、“太陽能驅(qū)動小車”等，以及近年又增加的“3D打印技術(shù)”競賽等活動。學(xué)校和工程訓(xùn)練中心給予了大力支持，如提供項(xiàng)目資金、創(chuàng)新學(xué)分等；三是大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目，有一定的經(jīng)費(fèi)支持。項(xiàng)目可以學(xué)生自己構(gòu)思申報(bào)，也可以在指導(dǎo)教師的啟發(fā)下通過討論、查閱資料、寫出項(xiàng)目建議書后申報(bào)。學(xué)生以工程訓(xùn)練中心為單位申報(bào)的項(xiàng)目，獲批后由中心進(jìn)行組織管理，并在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造。實(shí)習(xí)基地為學(xué)生開放，每天安排2名教師值班，負(fù)責(zé)學(xué)生的指導(dǎo)及操作安全。

2.3 將“創(chuàng)新教育”貫穿工程實(shí)踐教學(xué)全過程[11-12]

由于參加金工實(shí)習(xí)的學(xué)生量大面廣，必須從面上考慮全面提高學(xué)生的創(chuàng)新意識。課上開展“普及型”創(chuàng)新。如重點(diǎn)工種安排創(chuàng)新活動，主要是在鉗工、車工、鑄工、數(shù)控加工等實(shí)習(xí)中，突破原有的教學(xué)計(jì)劃，讓學(xué)生參加部分自主性的設(shè)計(jì)和制作。使“金工實(shí)習(xí)”內(nèi)容涵蓋培養(yǎng)個性和獨(dú)立設(shè)計(jì)的成分，學(xué)生對此很感興趣，是培養(yǎng)學(xué)生初步創(chuàng)新能力的有效方法。在課外開展“綜合型”創(chuàng)新。工程訓(xùn)練中心組織學(xué)生參加各種形式的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作競賽進(jìn)行了多年，目前已經(jīng)成為每年固定的課外科技創(chuàng)新活動，通過幾年的實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果，如2011年上海市大學(xué)生工程能力競賽，獲一等獎2個；二等獎1個；2013年上海市大學(xué)生工程能力競賽，獲二等獎1個；三等獎1個等。

2.4 編寫特色教材[13-15]

教材建設(shè)是教學(xué)改革的重點(diǎn)和靈魂。教學(xué)改革的成果，可以通過教材的編寫得以體現(xiàn)，并用以指導(dǎo)教學(xué)。《金工實(shí)習(xí)教程》和《金工實(shí)習(xí)核心能力訓(xùn)練項(xiàng)目集》是我們配合教學(xué)改革編寫的兩本“金工實(shí)習(xí)”教材，不論在內(nèi)容上還是構(gòu)架上，兩本教材各具特色。內(nèi)容上不僅增加了快速成型與激光加工等先進(jìn)制造技術(shù)，而且為了讓“工程素質(zhì)教育”貫穿實(shí)踐教學(xué)全過程，兩本教材中都加強(qiáng)了“工程素質(zhì)教育”內(nèi)容。如“教程”中有一篇章“工程素質(zhì)”，其內(nèi)容有機(jī)械加工經(jīng)濟(jì)精度、零件成本經(jīng)濟(jì)估算、環(huán)境保護(hù)和社會能力等相關(guān)知識。“項(xiàng)目集”中有針對每個模塊安全隱患的描述等。為了適合學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣，方便學(xué)生自學(xué)，以及體現(xiàn)其通用性，在“教程”中增添了零件圖的識讀、常用量具的測量技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容；用穿插編寫的形式，介紹了“公差”、“粗糙度”等相關(guān)知識；各章節(jié)有“業(yè)內(nèi)小提示”和相關(guān)的拓展知識介紹，注意開闊學(xué)生視野。以“模塊化”編寫的“項(xiàng)目集”，注重工程訓(xùn)練能力培養(yǎng)，在“分層次”教學(xué)改革中發(fā)揮了重要作用。兩本教材由機(jī)械工業(yè)出版社出版，并列為普通高等教育“十二五”工程訓(xùn)練系列規(guī)劃教材，并被多所院校選用。

3 結(jié) 語

“模塊化單元組織、菜單式選項(xiàng)”的教學(xué)模式，以及“分層次”教學(xué)方案，符合邏輯，遵循了高等教育教學(xué)規(guī)律，在實(shí)施過程中采用的方法嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范。該成果具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和可操作性。為大工程背景下的實(shí)踐教學(xué)，探索了一條行之有效的教學(xué)途徑，特別適合“金工實(shí)習(xí)”這種覆蓋面大、工種繁多、專業(yè)需求不同的實(shí)踐教學(xué)。可以預(yù)計(jì)，經(jīng)過努力，該教學(xué)改革與實(shí)踐的研究成果，以及與之相配套的兩本普通高等教育“十二五”工程系列規(guī)劃教材，將是對應(yīng)用型本科工程訓(xùn)練教育教學(xué)改革的有益嘗試，其成果不但可以有效提高我校“金工實(shí)習(xí)”課程建設(shè)的質(zhì)量，還可以為其它應(yīng)用型本科工程教育教學(xué)改革提供有益的參考。

[1] 教育部高等學(xué)校機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會.高等學(xué)校機(jī)械基礎(chǔ)系列課程現(xiàn)狀調(diào)查分析報(bào)告暨高等學(xué)校機(jī)械基礎(chǔ)系列課程教學(xué)基本不要求[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2] 顧佩華，沈民奮，陸小華.重新認(rèn)識工程教育：國際CDIO培養(yǎng)模式與方法(Rethinking Engineering Education:The CDIO Approach)[M].北京：高等教育出版社，2012.

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Renovation of Metalworking Practice Teaching Method Based on Engineering Ability Cultivation

GAOQi,LIYing,ZHANGFei

(Engineering Training Center, Shanghai Second Polytechnic University, Shanghai 201209, China)

Probing into the problems in current teaching of metalworking practice course, this paper seeks for novel teaching methods that suit engineering ability cultivation. We apply “modular” course organization method and “menu options” to classify all teaching resource modular. And by “l(fā)ayered teaching method”, we make the teaching content to suit to different majors’ requirements. We employ “universal work in class” and “composite work off class” to involve creativity education and engineering quality-oriented education in the course. All lead to improve individuality in teaching as well as form a new teaching method in metalworking practice course.

metalworking practice; teaching mode; teaching method; engineering quality; creativity education

2014-02-27

上海市教委重點(diǎn)課程項(xiàng)目(A30ZD1343010)；上海第二工業(yè)大學(xué)精品課程項(xiàng)目

髙 琪(1962-)，女，上海人，學(xué)士，高級工程師，加工技術(shù)部主任，研究方向：數(shù)控加工技術(shù)。

Tel.：13122161358, 021-50217705; E-mail：gaoqi@sspu.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2015)01-0234-04