基于創(chuàng)新立項(xiàng)的工程訓(xùn)練中心實(shí)踐教學(xué)改革探索

張金玲 葉云鶴 韓天泉 于奎東

摘 要： 實(shí)踐教學(xué)是高校培養(yǎng)實(shí)用型、創(chuàng)新性技術(shù)人才的重要環(huán)節(jié)。針對以往哈爾濱理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，以培養(yǎng)學(xué)生未來的職業(yè)能力為目標(biāo)，對其進(jìn)行深入的探討。以大學(xué)生創(chuàng)新立項(xiàng)的形式對工程訓(xùn)練中心進(jìn)行教學(xué)改革，并結(jié)合哈爾濱理工大學(xué)創(chuàng)新立項(xiàng)的課題詳細(xì)介紹創(chuàng)新立項(xiàng)的整個(gè)過程以及從中的收獲。

關(guān)鍵詞： 工程訓(xùn)練中心； 實(shí)踐教學(xué)； 創(chuàng)新立項(xiàng)； 實(shí)踐能力

中圖分類號： G 642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號： 1671-2153（2015）01-0101-04

0 引 言

工科大學(xué)生在新世紀(jì)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是從傳統(tǒng)的工程技術(shù)教育向知識、能力、創(chuàng)新、實(shí)踐等綜合素質(zhì)教育方面轉(zhuǎn)變，加強(qiáng)工程實(shí)踐教學(xué)、改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方法是構(gòu)建新人才培養(yǎng)體系的重中之重，是提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要方式[1]。而工程訓(xùn)練中心是工科學(xué)校的重要實(shí)踐基地，是著重培養(yǎng)工科大學(xué)生的工程實(shí)踐能力[2]。

本文以大學(xué)生創(chuàng)新立項(xiàng)的形式對工程訓(xùn)練中心的教學(xué)進(jìn)行探討，并結(jié)合哈爾濱理工大學(xué)創(chuàng)新立項(xiàng)的課題介紹了創(chuàng)新立項(xiàng)的整個(gè)過程以及從中的收獲。

1 實(shí)踐教學(xué)中存在的問題及改革的必要性

工程訓(xùn)練中心作為理工科學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實(shí)踐教學(xué)能力起著重要的作用。哈爾濱理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，結(jié)合教師的科研項(xiàng)目及工程實(shí)踐項(xiàng)目，開設(shè)了數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)、快速成型實(shí)驗(yàn)、先進(jìn)制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)、數(shù)控加工自動編程等創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，極大地提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力以及德、智、體、美、勞全面發(fā)展的健全品格，培養(yǎng)適應(yīng)科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的高級管理人才和工程技術(shù)人才[3]。

1.1 存在的問題

由于社會的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)跟不上時(shí)代的步伐，高等學(xué)校普遍存在例如學(xué)生缺乏解決實(shí)際工程問題的能力，缺乏實(shí)際的工程訓(xùn)練，學(xué)校培養(yǎng)的人才與企業(yè)的實(shí)際需求脫節(jié)，學(xué)生創(chuàng)新思維和能力欠缺，教學(xué)訓(xùn)練內(nèi)容陳舊、方法呆板、模式單一、缺乏創(chuàng)新等嚴(yán)重問題。學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)管理、設(shè)備、師資配置等也較落后。特別是在實(shí)踐性教學(xué)方面此問題更加突出，導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量下降，影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量。這些問題已經(jīng)嚴(yán)重阻礙學(xué)生專業(yè)技能的施展與發(fā)揮，影響學(xué)生的實(shí)踐能力，降低了學(xué)生未來面對企業(yè)的競爭力[4]。

1.2 改革的必要性

為了進(jìn)一步發(fā)揮和體現(xiàn)高等學(xué)校工程訓(xùn)練中心在培養(yǎng)學(xué)生以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的重要作用，進(jìn)行工程訓(xùn)練教學(xué)改革，加快工程訓(xùn)練教學(xué)改革和研究，提高工程訓(xùn)練教學(xué)水平和質(zhì)量，盡快實(shí)現(xiàn)工程訓(xùn)練中心更高層次的建設(shè)目標(biāo)已經(jīng)十分必要，工程訓(xùn)練中心的作用變得越來越突出，而以立項(xiàng)為依托對當(dāng)代大學(xué)生的工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)效果格外顯著。

2 創(chuàng)新立項(xiàng)

通過對國內(nèi)外高校中工程訓(xùn)練中心實(shí)踐課程設(shè)置情況的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，想要建立新的工程訓(xùn)練中心綜合實(shí)踐教學(xué)體系和模式，創(chuàng)新立項(xiàng)無非是一種好形式，它能把理論與實(shí)際相結(jié)合，充分發(fā)揮學(xué)生的潛能和創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的職業(yè)能力。大學(xué)生科研立項(xiàng)是一項(xiàng)多方面的工作，需要有每個(gè)階段的工作部署，這樣有利于提高科研立項(xiàng)的總體質(zhì)量，進(jìn)而提高高校大學(xué)生科研水平[5]。

2.1 做好科研立項(xiàng)前的宣傳和教育工作

做宣傳教育工作對于項(xiàng)目的建設(shè)至關(guān)重要，積極樂觀的宣傳能夠激發(fā)同學(xué)的熱情，鼓舞同學(xué)們的斗志，增強(qiáng)每一位同學(xué)對項(xiàng)目的使命感、責(zé)任感，增進(jìn)同學(xué)們之間的凝聚力，從而達(dá)到促進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)的作用。學(xué)生如果真正意識到科研的重要作用，才會更加積極主動的參與科研[6]。

2.2 對科研立項(xiàng)的實(shí)施過程進(jìn)行科學(xué)的管理，服務(wù)科研創(chuàng)新

2.2.1 嚴(yán)格把關(guān)、精選課題

科研題目是科研工作者對學(xué)術(shù)領(lǐng)域的某一問題在理論認(rèn)識和實(shí)驗(yàn)手段方面的概括，是經(jīng)過思想醞釀和實(shí)踐準(zhǔn)備之后提出來的。愛因斯坦曾經(jīng)說過，在科學(xué)面前，“提出問題往往比解決問題更重要”。提出問題是解決問題的第一步，課題選得好可以起到事半功倍的作用。本科生是本專業(yè)領(lǐng)域的初學(xué)者，在知識、技巧、能力方面還有許多欠缺，因此指導(dǎo)教師要根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)幫助學(xué)生把好關(guān)。首先，因科學(xué)研究具有價(jià)值性、可行性、先進(jìn)性、開放性等，指導(dǎo)教師要幫助同學(xué)們進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。其次，指導(dǎo)教師對學(xué)生能力水平的把握也至關(guān)重要，只有對課題的難易和學(xué)生都有正確的估計(jì)，才能在充分了解學(xué)生科研能力以及潛能的同時(shí)，選擇適當(dāng)課題。再次，資金、場地、設(shè)備等物質(zhì)保障也都會關(guān)系到課題研究的成敗。

2.2.2 經(jīng)常檢查、注重引導(dǎo)

一般情況，課題的過程管理涉及的時(shí)間都較長，學(xué)生申報(bào)立項(xiàng)的課題也可能會因?yàn)楦鞣N原因不能結(jié)題，因此要做到計(jì)劃性的管理，注意經(jīng)常檢查，注重引導(dǎo)。首先，在管理上設(shè)立了中期檢查這一項(xiàng)，中期檢查活動由課題組來組織，邀請專家和有關(guān)人員參加，情況要上報(bào)。中期檢查活動主要是分析課題已取得的階段研究成果，研討課題研究的可持續(xù)性，重點(diǎn)是對課題研究進(jìn)行反思、歸納、深化和細(xì)化。其次，要對參加課題立項(xiàng)的同學(xué)經(jīng)常性的召開答疑會，時(shí)刻把握同學(xué)們的研究動向，增強(qiáng)同學(xué)們的信心和緊迫感。再次，可以吸取已經(jīng)結(jié)題了的學(xué)生們的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，避免走一些不必要的彎路。

2.2.3 注重實(shí)踐，突出創(chuàng)新

實(shí)踐是大學(xué)生改革開放中走向社會的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生在科研過程中切忌閉門造車，應(yīng)走出去，走到社會及需要解決問題的地方去。而創(chuàng)新是社會進(jìn)步的動力，人類才能的體現(xiàn)，國家和社會發(fā)展的源泉。學(xué)生應(yīng)將理論知識應(yīng)用到解決實(shí)踐問題當(dāng)中，在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.3 加強(qiáng)對科研成果及成績的利用

為了使同學(xué)們更加積極主動的參與科研立項(xiàng)，學(xué)校科研部門采用物質(zhì)獎勵(lì)與精神獎勵(lì)相結(jié)合的方法把科研成果落實(shí)到實(shí)處。對于學(xué)生而言，學(xué)校應(yīng)制定相應(yīng)的評定體系，參與科研的同學(xué)可以在評獎、評優(yōu)、學(xué)年鑒定、保研等方面予以優(yōu)先考慮或政策傾斜。對于指導(dǎo)教師而言，學(xué)校也可以相應(yīng)地出臺對指導(dǎo)教師激勵(lì)措施，將教師對學(xué)生科研指導(dǎo)以及成果的獲獎情況作為評優(yōu)及發(fā)展晉升的重要參考指標(biāo)。另外，我們可以通過作巡回報(bào)告、舉辦成果展等把資源展現(xiàn)在公眾面前。

3 創(chuàng)新立項(xiàng)在工程訓(xùn)練中心實(shí)例

以構(gòu)建集約型社會為宗旨，結(jié)合參賽同學(xué)的專業(yè)素質(zhì)，最終確定我們創(chuàng)新立項(xiàng)的課題為“新型可溫控環(huán)保飯盒的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”。本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)并制作出一種新型環(huán)保飯盒，其具有通過使用者簡單的操作實(shí)現(xiàn)對飯菜加熱溫度的控制的功能，加熱速度快且安全，具有較好的保溫性能，加熱全程擺脫對電能的消耗，從反應(yīng)物到生成物對環(huán)境沒有任何污染并盡可能的實(shí)現(xiàn)原料的循環(huán)利用，踐行低碳環(huán)保理念。

3.1 創(chuàng)新立項(xiàng)課題年度計(jì)劃

在課題實(shí)施之前已制定了年度計(jì)劃，首先通過查找當(dāng)前的資料和本項(xiàng)目自身要求所需進(jìn)行飯盒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化，確定反應(yīng)物以及對相應(yīng)零件繪制二維圖紙；其次用三維建模軟件進(jìn)行模擬，查找飯盒的結(jié)構(gòu)疏漏并根據(jù)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功能需要進(jìn)行制作材料的確定；接著對所需材料進(jìn)行采購、匯總，核查所需圖紙并確定加工工藝及流程；然后按計(jì)劃進(jìn)行加工、裝配并完成專利的申請工作；最后對實(shí)物進(jìn)行調(diào)試使其達(dá)到預(yù)期效果，并完成相關(guān)的論文。在課題實(shí)施的每一個(gè)階段指導(dǎo)教師都會進(jìn)行定期檢查對參與立項(xiàng)的學(xué)生召開碰頭會，及時(shí)把握研究動向，使學(xué)生少走彎路。

3.2 創(chuàng)新立項(xiàng)實(shí)施的基本內(nèi)容

首先，通過對擬采用的化學(xué)方程式進(jìn)行反應(yīng)熱的理論計(jì)算，并結(jié)合加熱、隔熱材料的比熱容特性等因素以確定反應(yīng)物的用量。用公式表述為

Q=cm？駐t，

式中：Q為吸收的熱量；c為比熱容；m為物體的質(zhì)量；？駐t為吸熱（或放熱）后溫度所上升（或下降）值。

然后對新型飯盒具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化，使其達(dá)到反應(yīng)速率平穩(wěn)、反應(yīng)物的量可控的功能。再通過計(jì)算成本及反應(yīng)速率等指標(biāo)來確定最佳的反應(yīng)物。最后制作飯盒的選材，既要成本低廉又要有很好的耐高溫隔熱效果，最重要的是對人體健康無害，最后選定多種不同材料結(jié)合加工而成。

根據(jù)飯盒所要達(dá)到的功能及性能要求進(jìn)行整體及各零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及優(yōu)化，將飯盒分為液體貯存區(qū)、加熱主體區(qū)、以及加熱底座三大部分，利用液體貯存區(qū)上的控制開關(guān)裝置實(shí)現(xiàn)液體反應(yīng)物的排出，通過透明視窗和刻度觀察及控制反應(yīng)物的用量，液體反應(yīng)物順著加熱主體內(nèi)的導(dǎo)水管流入加熱底座，與加熱底座內(nèi)盛裝的固體反應(yīng)物反應(yīng)產(chǎn)生熱量進(jìn)行加熱。圖1為新型環(huán)保飯盒結(jié)構(gòu)示意圖。

3.3 創(chuàng)新立項(xiàng)收獲

3.2.1 對知識的收獲

創(chuàng)新立項(xiàng)，對于大學(xué)生來說是一次很好的鍛煉機(jī)會。通過這次活動，學(xué)生會學(xué)到很多專業(yè)知識和實(shí)驗(yàn)操作本領(lǐng)，學(xué)會將理論與實(shí)踐相結(jié)合，在零件的制作過程中，會涉及到車、銑、鉗等工種，也會涉及工序的問題，工序的先后將直接影響零件的質(zhì)量甚至是加工的成敗，這些都是在書本上所不能體會到的[7]。

3.2.2 對能力的收獲

開拓大學(xué)生的創(chuàng)造思維，培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力是高校開展創(chuàng)新立項(xiàng)工作的目的所在。通過此次創(chuàng)新立項(xiàng)的實(shí)踐活動，學(xué)生基本掌握了工件加工工作中各操作環(huán)節(jié)的核心及相關(guān)機(jī)床的使用，這對未來的學(xué)習(xí)和工作都會有很大的幫助。

4 結(jié)束語

經(jīng)過幾年的建設(shè)和發(fā)展，基于大學(xué)生創(chuàng)新立項(xiàng)的工程訓(xùn)練中心實(shí)踐教學(xué)改革效果顯著。實(shí)踐證明，在創(chuàng)新立項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)中，能夠使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣受到極大的激發(fā)，使得學(xué)生在教學(xué)過程中變被動為主動，充分體現(xiàn)出傳統(tǒng)教學(xué)形式所難以表現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐性及操作性，也符合高校教育以就業(yè)為導(dǎo)向的技能型人才培養(yǎng)方向和目標(biāo)，顯現(xiàn)出很好的教學(xué)實(shí)踐效果。

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（責(zé)任編輯：徐興華）