“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)下層次性金工實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容的研究與實踐

[摘 要] 通過觀察學(xué)生在金工實訓(xùn)中的不同表現(xiàn)，將實習(xí)過程劃分為三個階段，根據(jù)卓越計劃“以行業(yè)企業(yè)需求為導(dǎo)向”培養(yǎng)模式的要求，將機(jī)械專業(yè)學(xué)生所需基本知識與操作技能分配在不同階段中，分階段開展實訓(xùn)教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容層次漸進(jìn)，滿足了不同階段學(xué)生的心理需求，逐步培養(yǎng)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識、綜合知識應(yīng)用與實踐創(chuàng)新的能力。為提高學(xué)生實訓(xùn)積極性，開發(fā)了可驗證、可競技、難度系數(shù)較大的實習(xí)項目。分階段金工實訓(xùn)的教學(xué)內(nèi)容實踐，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和工程素養(yǎng)的提高，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識，提高了學(xué)生金工實訓(xùn)的學(xué)習(xí)興趣。

[關(guān)鍵詞] 教學(xué)內(nèi)容；階段；實習(xí)項目；驗證性；競技性

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 1008-2549（2017） 04-0086-03

一 引言

現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)要求機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生不僅掌握扎實的工程基礎(chǔ)知識和本專業(yè)的基本理論知識，具有綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論、分析和解決問題方法和技術(shù)手段分析并解決工程實際問題的能力，還要具有良好的工程職業(yè)道德、較強(qiáng)的社會責(zé)任感和較好的人文科學(xué)素養(yǎng)及較好的組織管理能力、交流溝通、環(huán)境適應(yīng)和團(tuán)隊合作的能力，并具有良好的質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康、安全和服務(wù)意識等[1]。而“卓越工程師培養(yǎng)計劃”正是以行業(yè)企業(yè)需求為導(dǎo)向，以工程實際為背景，以工程技術(shù)為主線，通過高校和行業(yè)企業(yè)的密切合作，制訂人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、改革人才培養(yǎng)模式、著力提升學(xué)生的工程素養(yǎng)，工程實踐能力、工程設(shè)計能力和工程創(chuàng)新能力的教育改革的新嘗試[2]。

二 金工實訓(xùn)在卓越計劃中的作用

按照人才培養(yǎng)計劃設(shè)置的各門課程在人才培養(yǎng)過程中發(fā)揮的不同作用，金工實訓(xùn)是工程實訓(xùn)的基礎(chǔ)性實踐教學(xué)課程，是我國現(xiàn)階段教育模式下學(xué)生進(jìn)入大學(xué)階段接觸到的第一個較長時間認(rèn)識機(jī)械專業(yè)知識的工程實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生的必修課程，是學(xué)習(xí)工程材料成型、數(shù)控技術(shù)及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)等專業(yè)基礎(chǔ)課的先導(dǎo)課程。通過金工實訓(xùn)，使學(xué)生熟悉機(jī)械制造的一般過程，掌握金屬加工的主要方法，為后續(xù)專業(yè)理論課、專業(yè)實驗課等建立感性認(rèn)識，是專業(yè)基礎(chǔ)知識與工程實際的紐帶。同時，金工實訓(xùn)的過程也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊合作、遵守紀(jì)律、安全意識、工程意識、創(chuàng)新能力等綜合素養(yǎng)，機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)“卓越培養(yǎng)計劃”中的通識平臺課程，是最多地滲透和穿插行業(yè)企業(yè)崗位需求內(nèi)涵的課程。因此，做為培養(yǎng)工程實踐能力的平臺和企業(yè)實訓(xùn)實踐的基礎(chǔ)先行課程，也必須按照卓越計劃的宗旨進(jìn)行課程內(nèi)容改革。

三 卓越計劃下金工實訓(xùn)課程的教學(xué)內(nèi)容改革

任何一項教學(xué)改革主要是教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，金工實訓(xùn)也不例外，它是一個很有特點的實踐教學(xué)，一是它具有學(xué)生首次接觸機(jī)械知識及操作實際的基礎(chǔ)性；二是兼?zhèn)錂C(jī)械制圖、公差互換、機(jī)械制造技術(shù)、材料成型工藝、數(shù)控技術(shù)、特種加工等多門課程基礎(chǔ)知識的寬泛性；三是訓(xùn)練操作技能，應(yīng)用現(xiàn)場學(xué)習(xí)基礎(chǔ)專業(yè)知識的實踐性。

根據(jù)金工實訓(xùn)教學(xué)的特點，它的教學(xué)內(nèi)容不僅要體現(xiàn)在圍繞預(yù)設(shè)教學(xué)目標(biāo)的理論內(nèi)容和掌握設(shè)備工具的操作技能，更要有體現(xiàn)合理選擇應(yīng)用、綜合、實踐理論內(nèi)容的載體，即金工實訓(xùn)作品，同時兼顧卓越計劃“以行業(yè)企業(yè)需求為導(dǎo)向”的培養(yǎng)模式要求的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力。

金工實訓(xùn)雖要求教學(xué)內(nèi)容重基礎(chǔ)，但圍繞卓越計劃培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)內(nèi)容寬泛，因此合理設(shè)置金工實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容是實現(xiàn)“以工程實際為背景，以工程技術(shù)為主線” 卓越計劃培養(yǎng)方案的重要體現(xiàn)。相對于傳統(tǒng)金工實訓(xùn)，卓越計劃下金工實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容改革總的宗旨是讓學(xué)生“印象深、多實踐、打基礎(chǔ)、立素質(zhì)”。

1 分析學(xué)生特點，分階段安排教學(xué)內(nèi)容

多年的實訓(xùn)教學(xué)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在整個實訓(xùn)過程的表現(xiàn)可分為虛心求教、躍躍欲試和自我滿足三個階段。由于金工實訓(xùn)是學(xué)生第一個形式有別于理論教學(xué)的實踐教學(xué)，加之受到實訓(xùn)動員的鼓舞，實訓(xùn)剛開始時大部分學(xué)生情緒高漲，學(xué)練積極性很高，這一時期是“虛心求教階段”；隨著幾個工種的實踐過后，學(xué)生具備了一定操作技能，已實訓(xùn)過工種的學(xué)習(xí)遷移效用也使得新工種的知識與操作接受理解起來更快，學(xué)生這個階段往往表現(xiàn)出想按照自己的意愿加工作品，不滿足于規(guī)定的實訓(xùn)內(nèi)容，這一時期是“躍躍欲試階段”；實訓(xùn)后期，由于體力疲乏，年輕人缺少恒心和只求已知不求熟練（甚解）的自滿使得他們認(rèn)為自己已經(jīng)掌握了操作技能、工藝知識，有的學(xué)生喪失了實訓(xùn)積極性，往往在最后兩個工種實訓(xùn)時松懈隨意，這是“自我滿足階段”。

為調(diào)動學(xué)生實訓(xùn)積極性，遵循學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，針對學(xué)生表現(xiàn)出的三個階段，將金工實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容劃分為三個層次，按預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)和方式分別對應(yīng)每個工種學(xué)習(xí)劃分為基礎(chǔ)訓(xùn)練階段、綜合應(yīng)用階段、設(shè)計創(chuàng)新階段[3]。由于學(xué)生缺乏機(jī)械專業(yè)知識和操作能力，基礎(chǔ)訓(xùn)練階段在老師引領(lǐng)下按規(guī)定項目講解基本理論和工藝，學(xué)習(xí)設(shè)備、工具等使用與操作技能，這個階段除學(xué)習(xí)基本操作外，作為知識與技能的應(yīng)用與考核，每個學(xué)生需獨(dú)立加工一件作品，如小錘。

綜合應(yīng)用階段以3～4名學(xué)生為小組進(jìn)行基于工程實際的項目化金工實訓(xùn)。學(xué)生在已掌握的基礎(chǔ)工藝知識和操作技能上，自行討論、制訂一個多零件、多工藝的較復(fù)雜產(chǎn)品的加工，比如桌虎鉗。學(xué)生小組獨(dú)立制定各個零件的加工方法和工藝流程，基本獨(dú)立完成產(chǎn)品的加工制作，將各種機(jī)械加工方法和所學(xué)工藝知識進(jìn)行綜合運(yùn)用，以滿足學(xué)生躍躍欲試的思維要求。

設(shè)計創(chuàng)新階段以綜合運(yùn)用知識、發(fā)展創(chuàng)新思維和培養(yǎng)創(chuàng)新意識為目的，采用項目化教學(xué)方法，學(xué)生組成項目小組來共同完成產(chǎn)品的創(chuàng)意構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝制定和制作加工等整個產(chǎn)品實現(xiàn)環(huán)節(jié)[4]。三個階段教學(xué)內(nèi)容層次漸進(jìn)，滿足學(xué)生不斷增高的知識渴求和實踐欲望。

2 開發(fā)提升學(xué)生興趣的驗證性、競賽性實訓(xùn)項目

金工實訓(xùn)項目是知識應(yīng)用和能力訓(xùn)練的重要載體，項目的內(nèi)容結(jié)構(gòu)、功能檢驗與考核方式等會直接關(guān)系到實訓(xùn)內(nèi)容是否充實，能否實現(xiàn)啟發(fā)式、討論式、互動式教學(xué)方法，能否體現(xiàn)探索性、研究性、項目化等的教學(xué)內(nèi)容，更重要的是能否提高學(xué)生實訓(xùn)積極性。

基礎(chǔ)訓(xùn)練階段的實訓(xùn)內(nèi)容主要是一些基礎(chǔ)知識和練習(xí)，比如車削加工的基本知識，操作主要是車端面、車外圓、車圓錐、車內(nèi)孔等，以及按照老師講授的加工工藝車削一個錘柄，并以其做為本階段考核的依據(jù)。那么接下來如何在基礎(chǔ)訓(xùn)練階段以后讓學(xué)生的“躍躍欲試”得以滿足。在以往的實訓(xùn)報告中很多學(xué)生提出能不能在掌握基本操作后不按老師給定的加工工藝，自己解決一下問題試試。因此，本次教改設(shè)想讓學(xué)生依據(jù)所學(xué)操作技能及工藝知識，自主加工一件作品，并且作品蘊(yùn)含其功能是否滿足設(shè)計要求的可驗證性，建立可驗證、可競技實訓(xùn)項目的目標(biāo)，實現(xiàn)學(xué)生對自己加工作品功能的自我驗證，并且可相互之間進(jìn)行功能水平的比試，把競賽引入實訓(xùn)。

基于此理念，在實訓(xùn)內(nèi)容中開發(fā)出桌虎鉗項目、油壺活塞項目和水管焊接項目等多個可驗性、競賽性實訓(xùn)項目。桌虎鉗項目的零件需要在多個工種、用不同機(jī)床加工完成，由同臺機(jī)床的學(xué)生自己討論工藝過程、自主加工，鉗工裝配后，自己檢驗桌虎鉗的動鉗口滑動、配合間隙、鉗口夾緊、與桌面的鎖緊等功能。油壺活塞項目學(xué)生自己測試油壺上部小油缸內(nèi)徑，根據(jù)小油缸內(nèi)徑設(shè)計并加工小活塞桿及活塞，裝配后油壺內(nèi)裝水檢驗?zāi)芊駥⑺畤姵觯瑢W(xué)生之間可以比比誰的油壺噴水距離遠(yuǎn)，并將比賽結(jié)果做為第二階段考核和加分的內(nèi)容。水管焊接項目在焊接基礎(chǔ)訓(xùn)練完成后進(jìn)行，學(xué)生將兩段水管對焊，然后將焊管的一端堵死，另一端連接試壓水泵，檢驗所焊圓焊縫是否漏水。這些項目中融合了探究性、問題式、自主式學(xué)習(xí)，學(xué)生討論積極，將學(xué)習(xí)延伸到了課堂外，遇到問題時教導(dǎo)老師啟發(fā)，較好地促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。驗證性、競賽性實訓(xùn)項目也較好地將教學(xué)內(nèi)容融入其中。

學(xué)生在每個工種經(jīng)過基礎(chǔ)訓(xùn)練階段以后培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，掌握了基本的機(jī)械工藝知識和設(shè)備操作技能，產(chǎn)生了躍躍欲試的想法。

3 增設(shè)加工難度系數(shù)大、多種加工方法的實訓(xùn)項目

實踐需要以具體任務(wù)為中心將多學(xué)科知識綜合運(yùn)用。如果實訓(xùn)項目只是一些簡單的零件加工，實訓(xùn)內(nèi)容單調(diào)，不夠充實，不能體現(xiàn)出實踐知識的綜合過程，是很難培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和工程能力的，更說不上對后續(xù)課程如“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”中有關(guān)選擇合理加工方法、制定零件機(jī)械加工工藝過程等專業(yè)知識的學(xué)習(xí)起不到了解和鋪墊作用。

以往機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的實訓(xùn)項目是加工一個小錘子，車工再加工一個包含T形螺紋、圓錐面、半球面、圓柱面的綜合件，實訓(xùn)項目結(jié)構(gòu)過于簡單、加工精度低，不具有明顯的“真實”產(chǎn)品的特征，實訓(xùn)過程不能將各個工種聯(lián)系起來，形成一個工程體系，這對于學(xué)生從真正意義上體驗產(chǎn)品生產(chǎn)全過程，樹立工程意識效果不明顯。因此，在金工實訓(xùn)教學(xué)中開發(fā)出了微型桌虎鉗。微型桌虎鉗包括鉗身、動鉗口、靜鉗口、夾緊斜塊、絲杠、手柄、壓緊盤、鉗口鐵等11個零件，零件數(shù)量多、加工難度加大，加工精度也明顯提高。加工內(nèi)容大體包括車端面、車外圓、攻螺紋、套螺紋、锪孔、鉸孔、銑平面、銑臺階、鋸削、銼削、裝配等多種加工方法，增加了加工方法和各工種之間的橫向聯(lián)系，讓學(xué)生盡可能多地掌握各類加工方法和操作各種加工機(jī)床。綜合應(yīng)用階段使用有難度、各工種相關(guān)聯(lián)的實訓(xùn)項目，增強(qiáng)了學(xué)生實訓(xùn)的目的性，調(diào)動了實訓(xùn)積極性。

4 培養(yǎng)創(chuàng)新能力，實現(xiàn)學(xué)生自我滿足感

學(xué)生在完成綜合應(yīng)用階段的實訓(xùn)后，操作技能進(jìn)一步熟練，專業(yè)基礎(chǔ)知識獲得了綜合應(yīng)用，初步完成了產(chǎn)品全過程的制造和運(yùn)行環(huán)節(jié)，按照CDIO工程教育的核心要求及工程項目的實際要求，應(yīng)把工程的“構(gòu)思——設(shè)計——實現(xiàn)——運(yùn)行”四個環(huán)節(jié)貫穿于教學(xué)的整個過程當(dāng)中，尚缺少設(shè)計及工藝環(huán)節(jié)。結(jié)合實訓(xùn)中學(xué)生出現(xiàn)的“自我滿足”狀況，為使學(xué)生全面了解、體驗工程的全過程，使大學(xué)以來所學(xué)專業(yè)知識綜合運(yùn)用，教學(xué)內(nèi)容更加突出以學(xué)生為中心的思想，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力及分析問題解決問題能力，在實訓(xùn)的最后時期鼓勵開展自選創(chuàng)新項目。

將學(xué)生分為小組，讓學(xué)生自己設(shè)計產(chǎn)品，可以是運(yùn)動機(jī)構(gòu)、實用的工裝具等，但必須是機(jī)械方面的作品，要求具有裝配關(guān)系和一定的加工精度。各組學(xué)生按照真實企業(yè)的生產(chǎn)要求畫出詳盡的設(shè)計圖紙，細(xì)致地標(biāo)注尺寸和各項公差。尤其要求學(xué)生認(rèn)真填寫每個加工零件的加工工藝卡，分析其加工過程，選擇要使用的機(jī)床、刀具、夾具等，學(xué)生雖然還沒有學(xué)習(xí)“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程中有關(guān)“工藝規(guī)程設(shè)計”的相關(guān)知識，但有意識地將“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課中的工藝規(guī)程內(nèi)容提前安排在實訓(xùn)中，打破原來先學(xué)后干的順序，讓學(xué)生先接觸和編制工藝卡片，初步了解和熟悉機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂原則、步驟和方法，增加工藝規(guī)程設(shè)計的感性認(rèn)識，為“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程學(xué)習(xí)時打下知識對接的基礎(chǔ)[4]。

四 教學(xué)改革的實施效果

這次的金工實訓(xùn)教學(xué)改革，從試點的情況來看，效果明顯優(yōu)于原有實訓(xùn)模式，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1 促進(jìn)自主學(xué)習(xí)能力的加強(qiáng)和工程素養(yǎng)的提高

由于縮短了“基礎(chǔ)訓(xùn)練”的實訓(xùn)時間，在后面兩個階段的學(xué)習(xí)過程中，必須掌握的專業(yè)內(nèi)容學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)完成了對知識與技能的掌握，將實訓(xùn)延展至課外，促進(jìn)了學(xué)生的自學(xué)能力與后續(xù)專業(yè)知識的預(yù)習(xí)。在國內(nèi)知名企業(yè)與畢業(yè)生座談時，多名畢業(yè)生對金工實訓(xùn)學(xué)習(xí)過程和指導(dǎo)教師印象深刻，并反映說金工實訓(xùn)時學(xué)到的技能在就業(yè)后對本崗工作幫助很大，有些技能直接應(yīng)用在平時的維修保養(yǎng)中。

2 分階段實訓(xùn)強(qiáng)化學(xué)生的工程實踐能力

分階段實訓(xùn)和“競技性”項目訓(xùn)練，使學(xué)生的工程實踐能力得以強(qiáng)化，學(xué)生在實訓(xùn)過程的熱情明顯高于教學(xué)改革前。2015年卓越金工實訓(xùn) 的8名學(xué)生分2組參加了“河南省大學(xué)生挑戰(zhàn)杯”科技作品競賽，分獲第3名。實踐證明，參加過該項目訓(xùn)練的學(xué)生應(yīng)知應(yīng)會能力明顯強(qiáng)于其他學(xué)員。

3 創(chuàng)新實踐貫徹始終，側(cè)重實踐創(chuàng)新意識的培養(yǎng)

在本次教改中，對每個實訓(xùn)項目都強(qiáng)調(diào)實踐創(chuàng)新，鼓勵學(xué)生在掌握基本操作的基礎(chǔ)上，自行完成創(chuàng)意作品的設(shè)計制作，把實踐創(chuàng)新貫徹于實訓(xùn)始終。按自己想法干，做自己想做的，大大提升了實訓(xùn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)

[1]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”通用標(biāo)準(zhǔn)研制[J].高等工程教育研究，2010（4）：21-23.

[2]王浩程.面向卓越工程師培養(yǎng) 構(gòu)建現(xiàn)代工程實訓(xùn)平臺[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011（6）：83.

[3]鞠晨鳴，徐建成.以“實踐”為導(dǎo)向的研究性教學(xué)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012（9）：69-71.

[4]杜新宇.與機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)專業(yè)課相結(jié)合的金工實訓(xùn)模式探討與實踐[J].中國科技創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011（32）：235-236.