研究和探索以產(chǎn)品為載體的金工教學(xué)模式改革

高 飛 陳 青 夏文勝 焦麗麗 成 崗

（鹽城工學(xué)院 機械工程學(xué)院，鹽城 224051）

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，社會對高素質(zhì)、應(yīng)用型人才的需求正逐步提高，現(xiàn)代工程訓(xùn)練作為培養(yǎng)學(xué)生的工程概念、提高學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要實踐環(huán)節(jié)，需不斷改革與探索新的人才培養(yǎng)模式，才能適應(yīng)社會的發(fā)展趨勢[1]。

1 傳統(tǒng)金工實習(xí)面臨的問題

常規(guī)的金工實習(xí)教學(xué)內(nèi)容主要是車、銑、刨、磨、鑄、焊、鉗等一些常見工種的基本理論和基本操作技能，實習(xí)的產(chǎn)品以榔頭和榔頭柄為主。這些實習(xí)產(chǎn)品的特點是涵蓋的知識面廣，比較常用常見，但各工種之間缺乏應(yīng)有的聯(lián)系，學(xué)生的實踐也只是被動的模仿吸收，很難激發(fā)學(xué)生的積極性與創(chuàng)新意識。學(xué)生學(xué)習(xí)的實踐技能也是較為獨立的不同工種的具體操作方法，缺少將不同工種制造出來的產(chǎn)品作為一個整體的相互聯(lián)系，已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求[2]。

基于產(chǎn)品的教學(xué)能夠結(jié)合產(chǎn)品的具體功能，在具體分析各零部件之間的相互關(guān)系和理解各工藝要素的過程中完成對產(chǎn)品的制作加工。打通各工種之間的銜接聯(lián)系，從而讓學(xué)生知道工程訓(xùn)練不是簡單的零部件制造，而是設(shè)計、制造產(chǎn)品[3]。為了培養(yǎng)適應(yīng)于現(xiàn)代機械工程技術(shù)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，推行以產(chǎn)品為載體的金工教學(xué)的實踐模式改革。

2 探索以產(chǎn)品為載體的金工教學(xué)模式

在產(chǎn)品的具體金工實習(xí)過程中，關(guān)鍵不是最后的產(chǎn)品本身，而是這個產(chǎn)品的制造過程，基本上以學(xué)生自主構(gòu)建的方式進行。

為了給學(xué)生提供基于產(chǎn)品生產(chǎn)的工程訓(xùn)練實踐條件，工程實訓(xùn)中心建立了基于電加熱器設(shè)計制造的實訓(xùn)機制，以該具體產(chǎn)品為最終目標(biāo)，分設(shè)了產(chǎn)品設(shè)計、工藝選擇、加工成形與產(chǎn)品檢測等各個實訓(xùn)環(huán)節(jié)，從而將各具體工種有機結(jié)合，同時增設(shè)了新的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，比如到企業(yè)實地參觀，模擬管理運營、質(zhì)量監(jiān)控等。通過這樣的訓(xùn)練，學(xué)生能夠把學(xué)到的理論知識和基礎(chǔ)訓(xùn)練時學(xué)習(xí)的獨立的、離散的工程實踐單元相結(jié)合，從而將它們有機串接和高度糅合，真正做到有利于綜合能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的訓(xùn)練。教學(xué)模式如圖1所示。

圖1 教學(xué)模式

之所以將電加熱器作為教學(xué)載體，主要有以下幾個方面原因。一是由傳統(tǒng)的傳授式教學(xué)方式轉(zhuǎn)換為引導(dǎo)式教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，將所學(xué)到的理論知識更好地與實際產(chǎn)品生產(chǎn)得以結(jié)合、驗證。二是電加熱器是完整的個體，便于學(xué)生從全面的角度設(shè)計和了解其結(jié)構(gòu)功能。三是電加熱器零件種類繁多，涉及板材、管材、線材等方面的加工，是傳統(tǒng)金工教學(xué)的有益補充。四是以產(chǎn)品為目標(biāo)的具體實踐訓(xùn)練，能夠大大增強學(xué)生的責(zé)任心，鍛煉學(xué)生的團隊協(xié)作精神和組織管理能力。電加熱器的外形如圖2所示。

圖2 電加熱器外形

2.1 產(chǎn)品設(shè)計階段

在產(chǎn)品設(shè)計階段，學(xué)生需要完成的主要工作內(nèi)容有：依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計需求進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，運用UG等軟件生成三維零件圖，并進行干涉檢查，確保產(chǎn)品設(shè)計的正確性；結(jié)合訓(xùn)練中心的加工設(shè)備對零部件結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，確保能夠使用現(xiàn)有硬件資源完成加工內(nèi)容；生成二維工程圖紙；生成板材激光切割圖。圖3為設(shè)計完成后的電加熱器三維模型。

圖3 電加熱器三維模型

2.2 工藝選擇階段

該階段主要是為了引導(dǎo)學(xué)生對每個零部件進行具體工藝分析，選擇合適的零部件制造方法、部件及產(chǎn)品的裝配方法，制定較為合理的加工工藝路線，選擇對應(yīng)的加工設(shè)備和相關(guān)的工、夾、量具等。實習(xí)指導(dǎo)教師會對相關(guān)加工設(shè)備的操作方法進行演示及理論知識培訓(xùn)，使學(xué)生學(xué)會操作設(shè)備來完成產(chǎn)品的加工。

在工藝選擇的整個過程中，應(yīng)該做到讓每位學(xué)生都能夠主動參與進來，每個學(xué)生都可提出各種具體的加工方案，從而使得學(xué)生能夠進行小組討論，最終選擇確定最合理的加工工藝方案。教師在此過程中應(yīng)該積極參與具體討論，及時進行技術(shù)性指導(dǎo)，對學(xué)生之間產(chǎn)生的分歧進行具體協(xié)調(diào)，鼓勵學(xué)生大膽進行創(chuàng)新思維，對具體實施要給予充分肯定。

2.3 加工制作階段

在具體加工制造階段，可以在所有工種之間，選擇最合理的加工方式進行加工，從而提高加工效率，按時完成產(chǎn)品制造任務(wù)，同時使學(xué)生在加工過程中學(xué)習(xí)各種儀器設(shè)備的基本操作要領(lǐng)，提高學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力，減少甚至免去用人單位崗前培訓(xùn)所花費的人力、物力，提高就業(yè)競爭力[4]。對于較復(fù)雜工件，由實習(xí)指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生動手操作完成。

零件加工完畢后進行裝配工作，在具體裝配過程中，操作技能不熟練、二次裝夾或測量誤差等會對裝配造成一定的影響，在教師的指導(dǎo)下，需要對零件的形位尺寸等進行重新測量、修正，直至最終完成裝配任務(wù)。裝配完成后的電加熱器如圖4所示。

圖4 裝配過程中的電加熱器

2.4 產(chǎn)品檢測階段

產(chǎn)品加工制作完成后，需要對產(chǎn)品外觀質(zhì)量、升溫速度、電熱轉(zhuǎn)換比等性能參數(shù)進行檢測，檢測合格后才能計為完成實習(xí)任務(wù)。

3 教學(xué)模式改革成果

在產(chǎn)品實訓(xùn)中，實訓(xùn)過程就是一個人人參與的實踐活動，注重的不是結(jié)果，而是完成產(chǎn)品的整個工藝過程。學(xué)生在做每一件具體工作時，都應(yīng)該能知道自己的目的是什么、需要做哪些準(zhǔn)備工作、接下來該干什么和怎么干。

3.1 能使學(xué)生受到比較完整的工程實踐訓(xùn)練

整個產(chǎn)品實訓(xùn)過程，能使學(xué)生受到比較完整的工程實踐訓(xùn)練，并且能夠使訓(xùn)練更加切合工程實際，從而擴大了知識面，提高了工程素質(zhì)，增強了學(xué)生對機械加工基本過程和基本加工方法的感性認識，提高了學(xué)生的現(xiàn)場應(yīng)用能力[5]。學(xué)生得到了真正的實踐鍛煉，由開始的反求設(shè)計到現(xiàn)在的獨立設(shè)計，由開始的胡亂設(shè)計到現(xiàn)在的規(guī)范設(shè)計，是一次從理論到實際的檢驗。

通過自主學(xué)習(xí)、自主實踐，真實體驗到完整的工程實踐過程，通過在各工種之間取得聯(lián)系，學(xué)生知道工程訓(xùn)練不僅僅是機械零部件加工這一概念，而是從設(shè)計到工藝路線的選定，再到“產(chǎn)品”的加工這一過程，真正提高了學(xué)生的工程實踐能力；通過產(chǎn)品實訓(xùn)過程中的成員合作、進度控制、問題解決等一系列事件處理，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和團隊協(xié)作精神，進而達到提升工程素質(zhì)的目的；通過產(chǎn)品實訓(xùn)過程中產(chǎn)生的問題和教師給予的指導(dǎo)過程，進一步提升學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，明確專業(yè)學(xué)習(xí)的方向。

3.2 學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性得到明顯提高

通過以上教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容改革，學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性得到充分調(diào)動，使學(xué)生對自己所學(xué)專業(yè)方向有了更加清醒的認識，在實訓(xùn)過程中發(fā)現(xiàn)了所學(xué)知識的不足。為了解決生產(chǎn)實際遇到的問題，學(xué)生意識到需要不斷學(xué)習(xí)，大大調(diào)動了自身學(xué)習(xí)的積極性。

3.3 教師實踐水平得到提高

指導(dǎo)教師能更加熟練地操作激光切割機、鈑金折彎機、彎圓機、電焊機、氬弧焊等設(shè)備，教師實際動手能力大幅度提高，由當(dāng)初的不敢動、不敢碰到現(xiàn)在的熟悉操作是一個質(zhì)的飛躍。

4 結(jié)語

選用電加熱器作為項目教學(xué)產(chǎn)品，其加工過程幾乎涵蓋所有傳統(tǒng)工種，一些特殊形狀的加工會用到數(shù)控加工中心、激光切割機、彎圓機、鈑金折彎機等先進設(shè)備。通過電加熱器項目教學(xué)改革，教師不再是教學(xué)過程的主導(dǎo)者，而是教學(xué)過程的引導(dǎo)者和參與者，引導(dǎo)學(xué)生在項目實施過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，真實地體驗并參與完成完整的工程過程。

實踐證明，基于產(chǎn)品的工程實訓(xùn)教學(xué)模式不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生的工程素質(zhì)，從而提高了金工實習(xí)教學(xué)質(zhì)量[6]。