適應工業(yè)4.0背景下的金工實習教學改革

盛光英　徐玉榮　張紅

[關? ? 鍵? ?詞]? 工業(yè)4.0;金工實習;教學改革

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）35-0218-02

一、工業(yè)4.0背景下金工實習教學存在的不足

大部分高校傳統金工實習是對學生講授冷加工如：車、銑、刨、磨、鉆、數控加工，熱加工如：鑄、鍛、焊和熱處理等的制造方法并培養(yǎng)相關的實踐能力，通過相關的實習，學生在各個階段掌握相應的知識。訓練結束后，由于還是缺乏對真正實際零件的制造過程、工藝編制、各種加工精度和檢測方法等實踐環(huán)節(jié)的訓練，并沒有激發(fā)起學生對專業(yè)的興趣，學生在后續(xù)的創(chuàng)新設計制作、相應的專業(yè)課的學習興趣沒有真正得到啟發(fā)。

二、工業(yè)4.0背景下的工程訓練的需求與思路

針對上述問題和不足，在工業(yè)4.0背景下進一步提高學生的工程素養(yǎng)，不局限于在各工種課堂學習的延伸，而要真正使學生獲得相應的知識與技能，更需要提供新時代、新技術背景下綜合教學環(huán)節(jié)來有效提高學生的識圖、機械制造工藝編制、綜合制造實踐能力和創(chuàng)新能力。我們在實習教學環(huán)節(jié)中開設“任務驅動+項目實施+創(chuàng)新競賽+現場教學”的多元化、多課程、多項能力、多個層次的工程實踐綜合訓練。這也是我校教學改革的重要內容，曾獲得我校教學改革的重點立項項目。我們的項目分如下幾部分：

任務驅動是技能培養(yǎng)的基礎層次，又分三個模塊，即金工實習模塊、創(chuàng)新能力訓練模塊和智能化實訓模塊，金工實習模塊包括鑄、鍛、焊、車、鉗、銑、刨、磨、鉆加工技能和機床拆裝訓練，旨在培養(yǎng)學生的基本操作技能和動手能力。

項目實施是技能培養(yǎng)的加強層次，是在技能培養(yǎng)全部結束后，為了充分挖掘學生的個人愛好，學生可根據創(chuàng)新基本要求每人選擇1個專項題目作為強化項目，完成自主選題、設計、制作、組裝、評價工作，讓學生發(fā)揮自由想象，使學生在遇到問題能夠獨立解決問題，并在處理問題的過程中培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

創(chuàng)新競賽是工程訓練的提高層次，在每個技能培養(yǎng)和強化項目完成后，組織學生開展創(chuàng)新設計、操作技能競賽，最后評選出優(yōu)秀作品，作為學生學業(yè)特長項目予以加分，極大地調動了學生的學習積極性，同時為山東省各種大賽做準備工作。

現場教學是技能培養(yǎng)的實戰(zhàn)層次，就是在畢業(yè)之前安排2周時間到企業(yè)進行現場教學，完成學生從學校到企業(yè)的過渡，幫助學生樹立起市場、信息、質量、成本、效益、安全、環(huán)保等大工程的意識。

三、工業(yè)4.0背景下工程訓練能使學生在以下幾個方面得到鍛煉

（一）提高學生的機械制圖識圖能力和CAD的造型能力

傳統的金工實習中每個學生實習的零件相對簡單，制造工藝涉及的內容也比較單一，而最后的制造綜合訓練的零件又比較復雜，圖紙要求的制造信息較多，期間跨度較大，讀懂整套圖紙需要有較強的機械制圖識圖能力。訓練過程中，學生還要利用CAD軟件來對零件造型和裝配。多數學生這一階段不能很好的適應，疲于應付。

（二）強化學生對《公差與配合》在零件設計制造過程中的作用和認識

加深了公差與配合理論知識的理解和在實際中的應用，根據零部件的裝配圖，使學生分析每個零件在部件中的作用，掌握每個零件公差的含義。每個公差的不同獲得方法和相關的經濟成本，特別是形位公差的意義，進而思考為什么采用這樣的精度，對機器零部件的裝配和使用帶來不同的結果，編制工藝規(guī)程怎樣做到更加符合實際，便于操作。

（三）提高了對機械制造過程中精度和粗糙度的知識的理解和掌握

通過這種新的訓練模式，不同工種和工序的體驗，讓學生真實地認識到各工序能夠達到的零件精度和表面粗糙度的范圍和意義以及相關的經濟成本。

（四）使學生真切地體會到編制工藝規(guī)程方法和步驟，深刻認識到工藝編制的重要性

不同的工藝規(guī)程規(guī)定了不同的工藝路線進而產生不同的加工結果和付出不同的經濟成本。不同的零件形狀、不同的表面質量，需要考慮不同的工序進而組合加工產生不同的零件。同一個零件的內容可采用多種加工方法完成，來體會工程問題的多種方法產生不同的經濟成本。新的工程綜合訓練中更加注重引導學生結合特定的制造環(huán)境與加工對象的要求達到制造的優(yōu)質、高效、低耗的目標。

（五）提高學生的動手能力

工業(yè)4.0背景下的工程訓練，最后的自主設計制作環(huán)節(jié)，每個零件不同的設計，不同的工序，編制不同的工藝，真刀真槍的實踐鍛煉，把傳統的制造方法與現代的制造工藝相結合，使學生真切地感受到零件設計制造的全過程，為將來的就業(yè)打下良好的基礎。

（六）加深學生對熱處理與表面處理知識的理解

新模式的工程訓練涉及常用熱處理和表面處理內容，加深對書本知識的理解。

（7）提高學生的團隊協作能力，培養(yǎng)集體的工程意識和集體主義精神

四、工業(yè)4.0背景下的工程訓練的教學組織與實踐模式

工業(yè)4.0背景下的工程訓練目的是培養(yǎng)學生的綜合能力和創(chuàng)新能力，每位學生都要親身經歷零件的設計、繪圖編制工藝規(guī)程及不同工種、不同材料的制造實踐、質量檢驗、實物裝配、工藝交流和討論的全過程。新的工程訓練以學生為本，營造一個制造氛圍濃厚的實踐環(huán)境，通過實習了解加工設備的性能、型號、功能特點，了解材料選擇，切削刀具等物質的使用、維護等方面的知識。

工業(yè)4.0背景下工程訓練各個模塊的聯系如下：

整個教學體系體現長鏈條、螺旋型結構特征、大工程意識：

在循序漸進的基礎上，學生在各個年級、相應的理論學習和實踐學習之間搭建起環(huán)環(huán)相扣的長鏈條結構，在時間和空間上促成理論與實踐的有機融合，循序漸進，螺旋型上升，較好地體現了“工程訓練貫穿學生四年（或三年）”的培養(yǎng)全過程，兼顧規(guī)模化工程訓練教學和個性化人才培養(yǎng)，突出新工科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)”教學新理念。長鏈條化體現在，我們把工程訓練貫穿于學生的整個大學學習過程（如上圖所示）。在工業(yè)4.0下的工程訓練，是對以前金工實習的改進，教師在講授傳統知識的同時，盡可能多地追蹤新設備，新工藝、新方法。只有讓學生及時了解新設備，掌握新工藝、新方法，才能使學生適應未來世界發(fā)展的需要。例如在講授傳統的車削工藝時，可以引入精密與超精密加工機床。讓學生在掌握傳統加工方法的基礎上，領略現代加工的魅力，并從機床、刀具、夾具等方面了解現代材料的發(fā)展趨勢，掌握現代機械加工發(fā)展的脈搏。在講授快速成形制造技術時，引入3D打印和人工智能的新技術，并讓學生基本了解現代的機械加工是一個集自動控制、計算機技術、網絡信息技術的綜合制造技術。讓學生對機械加工有全新的認識。在最后的創(chuàng)新競賽中，根據學生自己的興趣愛好去申報不同競賽項目，由競賽協調員根據各零件工藝內容協調制造設備進行相應的制造實踐，每完成一個工序的加工內容，由小組質量檢驗員檢測工件的加工內容，對不合格的內容進行標記，并根據情況確定返工或者報廢，對優(yōu)秀作品從小組中勝出，參加大組競賽，就這樣經過層層選拔，不但極大地觸發(fā)了學生的學習積極性，同時也培育出一些優(yōu)秀的競賽項目，參加省級或國家級競賽，許多的競賽創(chuàng)意都來源于學生自己的靈感，老師在此過程中僅僅是輔助指導作用。

五、結論與展望

工業(yè)4.0背景下的工程訓練是對基礎理論知識的綜合應用與提升，通過2016年、2017年在金工實習教學中對學生開展的綜合訓練，已經證明，這種實踐教學新體系、新模式，在促進教學內容、教學方法、教學手段和教學管理等方面均有明顯提升。對學生分階段、分層次、有重點、有針對性和系統性地進行工程素質、工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。能夠有效地提高學生的綜合工程素質和創(chuàng)新能力，學生在機械制造工程領域內的工藝規(guī)程的編制能力、制造實踐動手能力、制造協調組織能力都有了很大的提高，為其后續(xù)的理論課的學習、畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)奠定了扎實的基礎，特別是在學生的自信心和精益求精的作風培養(yǎng)、質量意識、專業(yè)課程銜接等方面產生積極而深遠的影響，強化了學生綜合創(chuàng)新的實踐基礎。

◎編輯 曾彥慧