現代機械工程訓練方法的實踐與研究

彭 磊

（南昌交通學院，智能制造學院，江西 南昌 330100）

在知識經濟時代，現代機械工程在解決人類生活復雜問題中起到重要作用。各國對現代機械工程教育改革非常重視，我國實施卓越工程師教育培養計劃，旨在實現向過程教育強國轉變，我國機械工程教育人才培養質量有待提升，未來工程師要掌握專業基礎知識與良好綜合素質。現代機械工程教育人才培養強調加強實踐能力訓練，隨著社會經濟的發展，高等工程教育要確定恰當的人才培養目標，研究有效的實現途徑方法，建立適應工程需要的人才培養模式。工程訓練是培養學生創新精神與動手能力的重要環節，擔負培養學生工程素質，培養應用型高層次現代工程技術人才的重任。傳統工程訓練向現代化轉變，加強對現代機械工程訓練教育研究具有重要現實意義。

1 現代機械工程實踐教育的意義

當今世界發展日新月異，全球化等方面強大力量驅動工程在社會發展中發揮重要作用。科技工程對國家安全至關重要[1]。新世紀后美國政府機構發布眾多關于工程與國家安全的報告，強調為滿足全球化知識驅動社會需要，工程實踐與教育發生重大變化。英國是歐洲工業發達國家，英國創新技能部發布創新國家白皮書，創新需要先進的管理技能，具備創造性技能的軟技能，對工程教育提出了挑戰。

新世紀后中國政府頒布國家中長期科技發展規劃綱要，對科技人才教育進行頂層設計，蘊含國家對科技工程人才教育的期盼[2]。我國高等工程教育規模為世界首位，面向未來工程需求，要著力解決高等工程教育創新性不足的問題，注重實踐創新性并重。教育部啟動卓越工程師教育培養計劃，工程師在當代社會經濟發展中使命重大，工程師是科學與生產發展的橋梁，世界各國重視工程師在知識經濟社會的作用，我國走特色新型工業化道路需要發揮工程師的作用。我國工程教育人才培養質量有待提升，當前工程教育面臨的挑戰是應對社會對工程師要求不斷變化，加強我國現代機械工程教育人才培養改革非常迫切。

我國長期建設發展目標是增強自主創新能力，高教法規定高教任務是培養具有創新實踐能力的高級人才，促進現代化建設。中央發布關于推進素質教育的決定指出，素質教育要以培養學生創新實踐能力為重點[3]。近年來我國高教快速發展實現教育規模跨越式發展，隨著知識經濟的深化，高教面臨許多新的問題。工程訓練擔負提高本科生工程素質，培養創造型具有高質量工程技術人才的重任，在培養高等工科人才方面發揮重要作用，現代科技飛速發展，新技術材料不斷涌現，使機械工程訓練課程教學內容不斷更新。要求學生學習現代科技基礎上知識同時，必須進行綜合工程實踐能力訓練。有必要對工程訓練教學內容方法進行改革。傳統訓練內容不斷減少，學生通過工程訓練可以把理論與實踐結合，提高分析解決問題的能力。學生在實踐中可以提高動手能力，培養工程意識。

2 高等工程教育實踐的發展

工程師職業為人類社會文明進步做出巨大貢獻，非正式意義的工程教育已有千年，正式的學校高等工程教育始于17世紀法國。最早的工程教育起源于11世紀西方國家的學徒制，18世紀后半葉歐美各國發生工業革命，隨著大規模工業生產發展，產生傳統大學之外的專門院校，工業生產大規模化影響工程教育的發展。

梳理工程教育起源階段發展特點表現為從學徒制到學校轉變，與工程實踐形態緊密結合。學徒制教育模式中師傅把知識傳授給徒弟，隨著歐洲國家工業革命推進，學徒制培養工藝人員無法滿足需求。為滿足工業實踐需求工程師，學校工程教育應運而生。工程師先驅通過實驗方式改良工藝，文藝復興時期將美術與工藝方法用于工程。工業革命時期工程更多面向基礎設施建造。初始階段工程教育面向工程實踐，滿足社會工業生產發展需要。工程教育依附科技原因是應對經濟蕭條的需要，工程師對社會貢獻可持續性的需要。初始階段攻寵教育以科技為基礎，其面向工程實踐本質未變[4]。二戰是高等工程教育史上的轉折點，工程實踐過于強調軍用工程需求，工程教育課程發生轉變。

工程教育轉型階段特點表現為偏離民用工程實踐需求，異化為工程科學教育。工程實踐形態分為軍用與民用工程，工程教育初始階段對應實踐包括軍用與民用工業，二戰后工程教育轉向培養研發制造先進軍事武器的畢業生，忽視解決工業生產實際問題的能力。工程教育轉型背后具有深厚的政治軍事背景，主要因素包括政府對工程教育干預，軍備競賽助推。工程教育偏離實踐導致異化為科學化教育，與設計建造解決工業實際問題工程實踐相對，工程教育異化首要動因是工程科學運動。表現為戰爭對工程人才需求改變，工程科學盛行導致教育模式改變。1980年美國工業競爭力下降，意識到工程科學化運動的弊端，工程實踐特征發生變化，工程教育轉向注重實踐。

3 我國高等工程教育實踐教學現狀

21世紀現代工程科學性，社會性特點日益突出，我國工程教育脫離實際問題嚴重，理工科高教中基本為模式單一，學生規模劇增使得實踐環節薄弱。回歸工程實踐是工程教育發展的歷史趨勢，課程偏離工程實踐問題是目前我國高等機械工程教育普遍存在的突出問題。分析我國高等工程教育機械工程實踐教學問題主要包括課程目標脫離工業需求，課程結構分離工程能力，課程改革缺乏觀念指導等。

現代機械工程課程目標制定應圍繞工業企業環境所需知識能力素質，當前高等工程教育現代機械工程課程脫離工業需求，主要表現為課程目標未面向工業界需求，課程目標制定未體現工業界參與[5]。工業界是機械工程教育相關利益集團重要主體，課程目標制定未吸納工業界的觀點，無法保證機械工程教育滿足現代工程發展的需求。現代機械工程課程目標脫離實踐表現為課程目標趨同化，空泛化。當前我國工科課程結構通病是體現學科壁壘，忽視工程實踐類課程。主要表現為以知識體系劃分課程類型為通識課與專業課等，學科類課程占學分多于實踐類課程。專業課程以必修課為主，學生對學科知識組織課程滿意度較低。機械工程課程結構問題原因包括課程結構分類存在弊端，課程改革面臨諸多困境。

課程內容是課程現狀最大問題，調查顯示當前高校機械工程教育課程最大問題是課程內容陳舊，與實踐環節不夠。影響機械工程課程內容偏離實踐的因素包括數量與質量層次，課程中實踐內容數量少于學科理論內容，課程內容以學科技術知識為主導，是課程內容偏離工程實踐直接因素。部分課程內容面向工程實踐，但存在通識課數量過多，與工程聯系不足。專業基礎課內容基礎知識傳授方面較多，工程設計創新等核心內容較少。課程內容偏離工業實踐原因與課程結構目標有關，由于人們對工程教育本質認識不清所致。課程內容未體現現代機械工程特征，當前課程內容教學依賴分析模型，課程核心內容應是工程設計與創新。

隨著招生規模的擴大，當前大學生面臨嚴峻的就業難形勢。重要原因是畢業生工程意識及適應工作能力較差。未來工程師要掌握現代科技知識，要善于運用現代科技理論知識解決工程實踐問題。工程訓練是工科院校進修工程實踐教學的重要技術基礎課程，使學生掌握常用設備基本操作方法，機械裝配基本方法。初始學生從課堂邁向工廠，通過動手生產培養勞動技能與工程意識能力[6]。傳統工程訓練按照教學計劃列出訓練內容，以部分數控加工等先進制造工藝為主，訓練內容為工種為單位，教學方式為實習指導人員現場講解操作規范。傳統工程訓練方式按照指導人員提供圖紙進行技能訓練，存在教學手段單一，學生感覺訓練方式枯燥等問題。學生缺乏設計創意空間。訓練后學生不知道生產過程流程，不利于培養學生的創新能力。

4 現代機械工程實訓教學模式改進

我國面向21世紀高等教育人才培養目標是厚基礎，高素質，拓寬專業、重視能力。反映知識能力全面發展，分析國內外現代機械工程的新特點，定位機械工程教育人才培養目標是具有創新科學精神，良好創造能力，在機械工業生產一線從事設計制造科研管理等方面的專業工程技術人才，基于現代機械工程人才培養目標，要改進傳統實訓教學模式，要構建與理論教學結合的實踐教學體系，通過虛擬訓練，開放式訓練等方式滿足現代機械人才培養目標。

傳統工程訓練內容固定不變，各專業進行統一安排，學生只能被動進行訓練。為有效提高學生訓練積極性，在時間場地方面全面開放，訓練內容包括訓練項目與作品開放，完成必修訓練內容可以自行選擇訓練項目；傳統訓練模式是學生按統一圖紙完成加工制作，開放訓練方式下指導員傳授相關操作技能。學生可以自己發揮進行作品創造作。為提高學生工程實踐能力，在常規工程訓練同時舉辦工程訓練技能大賽，將數控加工，電子工藝訓練等主要項目為競賽項目。舉辦訓練競賽旨在提高學生工程實踐能力，學生積極參加，利用課余時間進行強化訓練，提高學生的實踐能力。開設相關選修課，學生通過學習掌握相關專業技能。

現代工程機械實訓教學體系包括工程實踐能力訓練，基本技能與專用綜合能力訓練。由機械電子綜合實習，機械CAD實習等組成專業綜合能力訓練，訓練學生新工藝亞研究，新產品開發等方面的能力。模塊特色體現為鼓勵學生自我完成，從工程實際項目中確定畢業設計題目，培養學生的工程意識與實踐能力。學生通過學習具備專業能力，鼓勵學生自己聯系實習單位，根據單位實際情況確定綜合性設計課題。要求完成撰寫設計報告實踐證明，是學生能力發揮提高素質的有效途徑。工程實踐能力訓練由機械實習、機械制造設計等組成，訓練學生產品質檢控制，生產成本控制，對設備結合現代化設計理論方法等能力。主要強化發揮產學結合教育優勢，學生帶著研究課題進行實訓學習。

傳統工程訓練在固定場地使用實物設備進行，隨著新工藝技術的出現，工程訓練項目要與時俱進。由于有些先進制造技術設備昂貴，對設備數量難以滿足訓練需要，往往達不到技能訓練要求。隨著現代信息技術的發展，現代教育技術得到擴充。對提高教育規模，實施素質教育等起到重要作用。隨著計算機技術的普及推廣，傳統實驗方法向計算機輔助實驗發展，是對傳統教學方法的變革。機械工程訓練教學中引入現代教育技術，使學生通過網絡進行數控機床操作練習，在業余時間可通過虛擬操作系統訓練，虛擬操作系統面板與機床操作面板相同，可以節省設備費用與訓練成本，根據科技的發展不斷調整訓練內容。