工程訓練實踐創新能力構建研究

凌明成

（江漢大學）

摘 要：工程體驗是認知實踐教學中的重要的環節，根據學生的特點，基于工程認知構建了實踐教學體系，探討了教學模式上的創新，并就教學實踐中的創新能力培養做了分析與闡述，提出了建議與措施，對培養學生的工程創新能力起到積極的作用。

關鍵詞：創新能力；實踐教學；工程認知

本文立足培養學生工程實踐能力和科技創新能力，將工程訓練與科技創新制作相結合，對工程訓練教學體系、內容和方法等進行改革，并結合桂林電子科技大學工程訓練中心的教學實踐進行進一步探討。

一、改革工程訓練教學體系、內容和方法

（一）改革教學體系

桂林電子科技大學工程訓練中心建立在原金工中心基礎之上，原教學體系從金工實習單純的實踐教學操作，發展為工程認知訓練、基本加工工藝訓練、先進制造技術訓練、創新實踐訓練、自命題創意訓練等系列化的教學體系。

（二）改革教學內容

首先，由基本技能訓練向集知識能力素質和創新精神為一體的訓練方式轉化，由單機技術技能訓練向部分實現局域網條件下的技術集成訓練方向轉化，由較單一知識和技能訓練向綜合性創新實踐教學的方向轉化。

其次，開發新的實訓教學內容。為激發學生的實習興趣，提高學生的創新能力與動手能力，達到良好的實習效果，桂林電子科技大學工程訓練中心開發研究制定了新的加工實訓教學內容。對于機械類的學生，由指導教師向學生分組布置創新設計制作的任務。在完成既定的實習內容后，留出3～5天時間讓學生分組自主進行產品的總體方案設計。方案經教師認真審閱修改通過后，進行草圖設計。待所有零件加工、裝配圖紙經教師審核后，則進入制作階段，學生按設計要求在各工種指導人員的協助下獨立加工。實習期間沒有完成的內容可利用實訓中心開放時間完成。1～2月后由中心教師組織學生答辯，并設立獎項。

以上改革的實施大大激發了學生的實習興趣和創造熱情，并提高了其獨立分析問題與解決問題的能力。同時，教師在整個過程中教學能力和水平也得到提升。

（三）改革教學方法

桂林電子科技大學工程訓練中心改變原來“零件生產”的教學方法，革新為“工程產品”教學方法，鼓勵學生自行創新設計，培養學生的創新意識和能力，為學生營造一種真實的工程氛圍；同時通過訓練過程中的合作來培養學生的團隊精神及組織、管理能力。此外，中心教師拓展多媒體教學、網絡教學、綜合訓練、創新設計、自命題創意等多方位的教學方法，充分利用網絡系統，結合數控技術和網絡技術實現遠程設計、網絡傳輸、數字化制造等現代制造理念。

二、構建全方位的開放式工程訓練教學模式

工程訓練中心有豐富的教學資源，而校內許多學生在進行創新實踐及科技活動時卻找不到合適的場所和設備，中心和學生課外活動沒有形成合理的運行機制，從而造成一方資源閑置，而另一方卻無設備可用。現代工程訓練中心不僅應成為大學生進行基礎工程訓練的平臺，同時也應成為他們開展創新實踐、課外科技制作和參與科研活動的平臺。構建開放型工程訓練體系，正是達成這一目標的有效手段。工程訓練的開放可歸結為以下幾個方面。

（一）訓練時間的開放

訓練時間的開放，包括訓練時間點開放和訓練時數開放兩層含義。理想狀態下，訓練時間點開放即學生在任何時間點，包括晚上、周末和節假日，都能進訓練室參加訓練；訓練時數開放即學生可以根據自身需要任意延長或縮短訓練時數。

（二）訓練內容的開放

訓練內容的開放從廣度和深度兩方面入手。訓練廣度的開放主要是指最大限度壓縮必修訓練項目，同時盡可能增加選修訓練項目，提高學生選課的自主權和自由度。訓練深度的開放主要是指對訓練內容進行分級，如設立基本級、中級和高級三個等級，再由學生根據專業要求和自身條件選擇合適的等級參加訓練。

（三）訓練方法的開放

工程訓練中心的教學設施不可避免地存在生產性不足、先進性滯后的局限，這在一定程度上限制了訓練的效力。訓練方法開放就是不僅采用傳統的現場訓練手段，也采用現代的訓練手段如多媒體教學、遠程視頻教育和仿真訓練等。這些現代的訓練手段不僅成本低，安全可靠，而且不乏直觀性和吸引力，還可以彌補工程訓練中心現場訓練中的不足。

三、合理利用和開發軟硬件資源，為工程訓練教學改革提供良好平臺

通過對桂林電子科技大學工程訓練中心現有的設備及相關教學內容進行分析可知，在實習學生人數3000余人的情況下，合理利用和開發現有資源以適應教學內容和過程十分重要。對軟件資源進行開發，是盤活硬件教學資源的基礎，因此，桂林電子科技大學工程訓練中心建立了工程訓練網絡課程，供學生遠程學習。通過合理的人員和設備的配置，對實習學生進行多批次、滿員額的調整和改革。除對現有的實習學習方式進行創新，教師還積極輔導學生參與各級機械創新設計大賽、“‘十一五大學生創新性實驗項目”開發等，以工程實踐學習的角度，通過貼近具體生產實際的研究和指導，最大限度地開發和完善教學內容。這些都在軟硬件建設方面對中心的長遠建設和發展起到潛移默化的促進作用。

四、學生科技創新制作實例

桂林電子科技大學工程訓練中心創立了創新設計項目以啟迪學生的創新靈感，同時與本部電子實習中心合作，發揮各自在機械和電子方面的強項，讓學生進行真實產品與虛擬產品的開發設計，并讓學生自己動手，將創新思想與實踐相結合，制作出機械或機電綜合產品。以下是學生團隊機械創新作品——多功能擔架（救援變形金剛）的制作過程：

第一，調研選題。選題主要由學生自主進行，教師提供一些選題方向供學生參考。學生制作完成創新項目申報的ppt等后進行答辯，介紹該作品詳細設計思路、原理及創新點，專家和教師組成的評審團認真分析后給出意見和建議，確定其可行性。

第二，設計階段。一是進行機構優化設計與機構動力學分析。使用相關編程語言對機構變形的關鍵結構尺寸進行優化設計。運用工程力學、高等數學、機械原理知識，設計并校核各構件結構尺寸，獲得電動機和減速器的相關參數。二是對產品進行三維造型。使用CAD軟件對作品進行三維造型后，通過其運動仿真模塊實現虛擬樣機的運動仿真，再次驗證該方案的可行性。

第三，加工制作。加工制作主要由學生完成，指導教師負責指導，個別難度大、精度高的加工件由指導教師完成。本階段同時完成產品的安裝和調試。

第四，論文寫作與答辯。將上述從方案論證到最后產品加工完成的全過程寫成論文，結合該作品拍攝視頻文件，并進行文字、圖像剪輯，配合論文和實物讓專家和學生更好地了解該產品。

綜上，完成一個具有一定復雜性和難度的機械產品科技制作，對學生而言，不僅僅是將所學的專業核心課程知識進行了綜合應用，而且極大提高了綜合能力。此科技創新制作作品已在第四屆全國機械創新設計大賽上取得二等獎。通過這個過程的鍛煉，學生自信心增強、科技創新制作興趣濃厚，同時也熟悉了機械產品制作的流程，了解了自己的不足，明確了個人今后的學習方向和發展方向。

五、結語

通過工程訓練教學改革的實踐，可總結出了以下幾點經驗：一是應改變原有“零件生產”的教學方法，革新為“工程產品”教學方法，培養學生的創新意識和能力。二是工程訓練基地在提供正常教學服務的同時，還應為學生進行創新實踐、科技制作、畢業設計以及個人業余學習提供全方位的服務，即實施全方位的開放式工程訓練教學模式，最大效能地利用工程訓練中心的資源。三是積極組織學生以項目的形式參與制作創新產品，并積極參加各級機械創新設計制造大賽，以提高學生工程實踐能力和科技創新能力，為國家培養更多更優秀的創新應用型人才。

參考文獻：

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項目基金：武漢市教育局教學研究項目 項目名稱：工程訓練實踐創新能力構建研究