鐵藝作品創新設計與制作工程訓練競賽項目的探討

張志明, 楊林豐，薛峰

(華南理工大學 機械與汽車工程學院，廣東 廣州 510640)

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鐵藝作品創新設計與制作工程訓練競賽項目的探討

張志明, 楊林豐，薛峰

(華南理工大學 機械與汽車工程學院，廣東 廣州 510640)

摘要：創新訓練是機械制造工程訓練課程體系的有機組成部分，是提高學生創新能力和工程實踐能力的有效途徑，開展競賽活動是培養大學生創新能力的重要途徑之一。針對機械類專業實習周期長的特點，提出在工程訓練中開展“鐵藝作品創新設計與制作”競賽方案，并對競賽項目的可行性、項目的設計與實施過程、項目的特色與效果進行描述和分析。結果表明，通過競賽活動，學生學習的積極性、主動性得到提高，創新能力得到進一步拓展。

關鍵詞：大學生；工程訓練；創新實踐；鐵藝

0引言

工程訓練是高等教育的重要組成部分，它既是學習工程知識和工程技術的重要手段，是理論與工程實際、學校教學與生產實踐相聯系的橋梁, 更是培養工程素質、實踐能力和創新潛質的重要途徑。隨著社會的發展，如何在工程訓練過程中開展創新活動，培養學生的創新能力，成為擺在高等教育工作者面前的一項重要任務。國內許多高校都進行了探索研究，建立具有各自特色的創新訓練內容[1-5]。在工程訓練中，創新訓練就是創造主體(學生)建立在獲取相關知識和技能的基礎上，創造性地解決制造工程實際問題的初級技術創新活動[3]。傳統的工程訓練是以實習項目(工種)為單位進行實踐學習，實習項目的學習內容相對獨立。整個訓練結束以后，學生掌握的僅僅是設備的操作技能，卻不知道產品的制造過程該用那些工序進行加工，缺乏自主設計制作的空間，學生的創新意識沒有得到有效的培養[6-8]。開展競賽活動是培養大學生創新能力的重要途徑之一[9-10]。通過在工程訓練中開展創新設計與制作競賽活動，可以將學生在單個實習項目中所學的知識綜合運用到某一個具體的物體的設計制作過程中，不僅將所學到的知識和技能得到實際應用，并且得到提高。

我校工程訓練中心自2009年以來，在工程訓練中針對機械專業二年級學生實習時間較長、專業基礎功底好的條件，在學生參加工程訓練過程中，開展為期2周的“創新設計制作綜合能力”競賽活動[11]，取得了很好的效果。該項活動有多個競賽命題，譬如無動力自動滑車、電動式直航船等，以鐵藝作品創新設計與制作工程訓練競賽項目為例，就活動的開展進行探討。

1“鐵藝創作”競賽項目的可行性分析

鐵藝作品是采用焊接的方法將已加工好的部件連接到一起，構成一個完整的具有特定形狀實體的過程。“鐵藝作品的創新設計與制作”競賽項目的開設命題，主要基于以下因素：

鐵藝作品是具有特定形狀的工藝品，有很高的觀賞和使用價值，能夠引起學生的關注并參與項目；對設備、場地要求較低，凡是開設焊接實習項目的工程訓練中心均可開展創新活動；對專業基礎要求較低，學生通過基礎階段的知識學習和技能訓練，達到對機械制造工藝初步了解的程度，即可參加創作活動；在制作過程中可采用車、銑、鉗、鈑金等加工工藝對作品的零部件進行加工，后將零部件焊接成形，具有涉及加工工藝廣泛的特點，可實現對知識技能的綜合應用。鐵藝作品選題不受限制，可以根據自己的興趣和喜好，設計制作自己喜歡的作品，具有一定的靈活性。對制作周期沒有限制，可根據課程規定時間，制作難度不同的鐵藝作品。

2方案實施

“鐵藝創作”項目主要集中在實習的第5～6周完成，為了保障創新活動的順利實施，校工程訓練中心在機械類專業二年級學生實習第4周，在對機械制造工藝有一定了解的前提下，公布創新制作競賽項目的命題，并召開動員會對創新活動的開展及活動的具體實施細則進行講解，鼓勵學生參加實踐活動。學生根據個人興趣組隊參加，保證參加“鐵藝創作”等競賽項目的學生在主觀意識上喜歡自己所選的命題。對于參加“鐵藝創作”的同學將依照圖1所示流程開展項目的活動[3,12]。

圖1　“鐵藝創作”流程圖

2.1作品設計

學生在選擇競賽項目的基礎上，根據自己的興趣，選擇或者設計具有創意的作品，例如艾菲爾鐵塔、倫敦橋等，將作品用CAD軟件以模型的形式表現出來，并畫出主要零件圖。在設計過程中需要考慮作品所需要的原材料、加工工藝、及焊接方式等，盡可能保證作品設計方案的可行性。

2.2作品制作

設計好的作品經指導老師審核后即可進入制作階段，學生根據設計好的零件圖，制定合理的加工工藝、選擇坯料、完成零部件的制作，此后采用焊接的方式完成零部件連接。在制作過程中，工程訓練中心的所有設備均向參與創新制作的學生開放，并有實習指導人員在現場指導學生在制作過程中出現的技術難題。對于采用現有設備無法加工完成的零件，引導學生及時修改設計方案。

2.3作品評比

鐵藝作品的評比主要采用實物評比與現場答辯相結合的形式，評比成員由學生和老師共同組成，主要考察學生的設計構思、加工工藝、作品的創新點、說明書的完整性。將評比結果納入課程的考核體系中，并對優秀作品給予一定的物質獎勵。

3項目特色

3.1實踐教學模式創新

中心根據機械專業實習周期較長的特點，將工程訓練分為基礎學習和基礎應用兩個階段：在基礎學習階段學生以實習項目為單元，進行基本理論和實踐技能的學習，采用講授、演示、操作練習、完成作業的教學模式；在基礎應用階段，學生以某一個實際物體的制作為目標，開展實踐競賽活動，教師在整個過程中只起引導和監督作用，實現教學模式由講授模式向競賽引導模式的創新，

3.2實踐教學內容創新

傳統的實踐教學，教學內容相對分散，很難形成一個完整的知識體系，主要原因在于缺乏知識的應用環境。作品的創新設計與制作是一項綜合性的實踐內容，是對多項知識技能的綜合應用。通過在教學過程中開展創新設計與制作活動，實現教學內容由單項訓練向綜合訓練的模式創新。

3.3學習模式創新

制造實習具有內容多、時間短、知識技能掌握淺的特點，分配到各個實習項目時間則更短。對于學生來說，在較短的時間內學習這么多知識難度很大，疲于應付，積極性不高，學習質量很難提高。采用作品制造的方式，學生變為活動的主體，自己選題、自己設計、自己加工。遇到問題自己分析、自己解決，培養學生自主思考問題的能力，激發學生的創新潛能，實現學習模式由被動學習向自主學習的創新。

4項目效果

通過開展競賽活動，學生的積極性、主動性等得到了很大的提高，實踐能力得到了進一步拓展，制作出一些涵蓋多項制作工藝，富有特色的作品。如圖2所示學生作品《祈年殿》、圖3所示作品《大本鐘》、圖4所示作品《機器

圖2　作品《祈年殿》

人瓦力》。通過完整的產品制作過程，學生可以將所學的知識技能及時應用工程實踐中，初步形成完整的工程理念，實現對已有知識和技能的“創新性”運用。為學生工程素質的培養提供了一個良好的訓練機會。同時在以小組方式開展競賽的過程中，學生通過分工合作、培養了團隊精神和競爭意識，在一定程度上提高了學生的工程素質。

圖3　作品《大本鐘》

圖4　作品《機器人瓦力》

5結語

在工程訓練教學過程中開展“創新設計與制作”競賽活動，是在大工業背景下我校工程訓練中心開展的一次有益的嘗試，取得了令人滿意效果，學生的創新能力和綜合能力得到進一步提高。在今后的工作中，中心將不斷改進教學條件，開發出新的競賽項目，以充實活動內容，最大限度發揮在工程訓練中心在學生實踐能力培養方面的重要作用。

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Discussion on Engineering Training Competition Events of

Innovating Design and Making of Ironwork

ZHANG Zhi-ming, YANG Lin-feng，XUE Feng

( School of Mechanical and Automotive Engineering，South China University

of Technology，Guangzhou 510640，China )

Abstract:Innovation training is the organic part of the machine manufacturing and engineering training course system，and the effective way of improving the students innovation ability and engineering practical ability. What’more, the competition is an important approach to cultivating the creativity of the university students. Concerning the long internship cycle of machinary majors, a competition proposal of innovative design and production on iron works is made and the feasibility, design and implementation, as well as the features and effects of the competition program are explained and analyzed. The result shows that via the competition, the students' enthusiasm and initiative are improved and their innovation capacity is further expanded.

Keywords:university student; engineering training；innovation practice；ironwork

基金項目：國家自然科學基金(51275234)；航空科學基金(20132252038)

收稿日期：2014-11-13

中圖分類號：G642.44

文獻標志碼：A

文章編號：1671-5276(2015)03-0085-02

作者簡介：張志明(1976-)，女，廣東廉江人，助理實驗師，學士，主要從事金屬材料及熱處理實訓指導。