國家標準融入工程訓練實踐教學模式探究

何 平 張學昌 李賢義

（浙大寧波理工學院機電與能源工程學院，浙江 寧波 315100）

0 引言

技術與產業變革給工程科技人才培養帶來新要求，新工科建設將產業和技術的最新發展引入教學過程，要求高校創新教學模式和完善課程體系，達到教育提升學生價值的目標。標準是指通過標準化活動，按照規定的程序經協商一致制定，為各種活動或其結果提供規則、指南或特征，可供共同使用和重復使用的文件[1]。標準在推動我國社會進步、科技創新和產業變革中發揮著指導性和基礎性的作用，將國家標準引入工程技術教育中，可以培養學生的標準意識和嚴謹求是的態度，不斷完善新工科建設內容。習近平總書記多次強調標準在國家發展和科技進步中的重要作用，指出只有高標準才有高質量。2021年10月，中共中央、國務院印發了《國家標準化發展綱要》[2]，明確將標準化納入普通高等教育，開展專業與標準化教育融合試點，加強標準化人才隊伍建設。因此，在工科專業教學中融入國家標準內容具有十分重要的現實意義，為學生的未來職業發展奠定重要的基礎。

工程訓練是工科類專業培養學生機械制造相關實踐技能和創新思維的課程[3]，其內容主要涉及尺寸公差與表面粗糙度、常用材料特性和機床夾具等基礎知識，機械零件的常用加工方法，機械加工質量的檢測等。工程訓練涉及安全教育、理論設計和實踐操作，為使課程教學更加合理和規范，必須掌握國家標準在機械制造過程中的應用，明確國家標準在工程訓練實踐教學過程中的重要作用。本文就新工科背景下國家標準融入工程訓練實踐教學模式進行分析探討。

1 新工科背景下國家標準融入工程訓練實踐教學現狀分析

工程訓練課程具有受眾面廣、實踐性強和科學規范性等特點，該課程對培養學生規范意識以及應用相應標準和技術解決具體工程問題有重要的作用，是實施新工科教育的良好平臺。但由于現階段工程訓練實踐教學更加注重實踐技能培養，國家標準意識和標準化教育被弱化[4]，缺乏工程訓練實踐教學課程與國家標準教育的有機融合，存在諸多亟待解決的問題。

（1）工程訓練教學內容與國家標準教育結合不充分，工程訓練課程教學體系不完善[5]。工程訓練課程是培養學生實踐能力和工程素養的重要課程，與國家標準教育有著緊密的關聯，但在實際課程教學過程中往往忽視國家標準在課程體系中的作用，缺乏對工程訓練教學內容與國家標準教育一體化設計思考，在專業課程培養方案中極少涉及國家標準教育。

（2）工程訓練課程指導教師對國家標準教育的重視程度不夠，教師國家標準應用水平有待提升。由于指導教師在長期的工程訓練課程中形成了偏重專業知識和操作技能教學的慣性思維，忽視國家標準教育對學生綜合素質培養的重要性，在教學大綱編制中較少涉及國家標準融入工程訓練課程內容，在教學過程中不能很好地將國家標準意識傳遞給學生。

（3）工程訓練實訓教材融入相關國家標準內容不多，教材建設有待進一步完善。查閱現有出版的工程訓練實訓教材內容，主要涉及相關實訓理論知識和實踐操作內容，對于理論知識和相關操作過程所涉及的國家標準卻極少介紹和說明，忽視了國家標準在工程訓練實訓教材建設中的基礎性和引領性的作用，不利于學生知識的系統學習和規范意識養成。

（4）學生對工程訓練教學過程蘊含的國家標準教育認識不足，學生對國家標準在課程中的作用存在認識偏差。由于受到現實課堂教學和工程實踐的影響，學生的國家標準意識在弱化，認為工程訓練實踐課程只需要簡單地完成各個工種的實訓內容并拿到學分即可，缺乏對實訓過程國家標準教育的思考，輕視國家標準意識的培養。

2 新工科背景下國家標準融入工程訓練實踐教學實施方案

新工科建設要求高校課程主動適應產業發展需求，建成融合新技術和新知識的課程和教材資源[6]。工程訓練課程是一門以教師教學為主導、學生實踐學習為主體的機械制造類基礎性課程。通過機床的操作和產品的設計開發，使學生學習實踐過程中掌握零件的設計制造過程，熟練正確選擇相應機床生產制作零部件。將國家標準的相關內容融入學生的工程訓練課程，可以使學生在實踐過程中更加符合設計要求和操作規范，培養學生的工程素養和規范意識。圍繞課程教學大綱及專業培養方案內容，從提升教學內容和國家標準融合度、教師應用國家標準融入教學能力提升、完善工程訓練實訓教材相關國家標準內容和強化國家標準融入課堂教學等四方面闡述國家標準在工程訓練課程體系教學中的應用。

2.1 提升教學內容和國家標準融合度

工程訓練是一門以實踐操作為主的課程，涉及的操作安全和操作規范要嚴格遵守國家標準，在課程培養方案和教學內容的設計方面要結合國家標準，培養學生的技術規范和職業素養[6]。首先，工程訓練作為機械類基礎性實踐課程，涉及機械類國家標準多而雜，必須對相關國家標準分析篩選。從課程大綱中要求學生具備的基礎理論、實踐技能要求和職業素養出發，選取與課程內容關聯度高的國家標準編入課程教案，如在切削加工技術章節的切削加工基礎知識部分，可融合國家標準GB/T 12204—2010《金屬切削基本術語》中內容，結合標準編寫切削運動和切削用量三要素的內容。其次，國家標準要服務和有機融入工程訓練課程教學內容。工程訓練是將理論知識應用于實際操作的課程，國家標準可規范學生的學習行為，但更重要的是學生在學習中能融國家標準于實踐操作中，這也是機械專業學生應具備的基本素養和職業精神。將國家標準融入工程訓練課程內容，這也使得課程更加規范科學，課程教學更加具有可操作性，學生課堂學習更加具有依據性。通過在不同的教學場合不斷強化國家標準意識和強調國家標準內容，能讓學生在后續課程的學習中養成查閱國家標準的習慣，理解國家標準在機械設計制造中的重要地位。最后，結合國家標準內容拓展工程訓練課程知識。國家標準作為全國范圍的規范化文件，其內容形式與課程內容必定存在差異性，工程訓練課程的內容應以國家標準為基礎，結合課程培養方案和教學大綱要求，拓展課程知識體系，使課程內容更加符合實踐教學和學生學習。

2.2 指導教師應用國家標準融入課堂教學能力提升

工程訓練課程作為工科學生最早接觸的專業實踐課程之一，如何發揮好課程的引領性，指導教師起著十分重要的作用。工程訓練指導教師不僅要具備熟練的機床操作能力和加工制造本領，還要教授學生如何科學規范地應用所學知識去完成課程實踐內容，培養學生的科學精神和規范意識。

2.2.1 增強指導教師國家標準意識

指導教師必須時刻關注與本課程相關的國家標準，對工程訓練實踐教學過程中涉及的相關標準有清晰概念。以機械制造相關標準為例，截至2021年年底，按國際標準分類法對現行標準數量統計中可知涉及機械制造相關的國家標準共有2 050項，近6年來每年制修訂的標準基本都在50項以上。因此指導教師必須及時關注標準的制修訂情況，對于制定的標準要明確與工程訓練實踐內容的關聯性，對于修訂的標準要掌握修改的內容及對工程訓練實踐教學的影響。通過開展實踐教學過程探討、國家標準學習討論和參加國家標準相關會議的方式加深指導教師的標準意識，使教師意識到國家標準在工程訓練教學過程中的重要性。

2.2.2 提升指導教師融入國家標準實踐教學能力

工程訓練課程要求運用機械設計制造相關理論和實踐知識完成各工種加工制造教學，涉及較多的國家標準使用，指導教師需結合國家標準的要求制定各工種教學內容。工程訓練課程涉及多位教師同時教學，教師之間要定期開展教學討論和集中備課，針對與本課程相關的新制修訂標準開展集中討論，要明確標準內容的修改或新增部分，以便更準確地服務于課堂教學。首先，指導教師應梳理課程的相關國家標準。與工程訓練課程相關的國家標準有很多，可將其分成與工程設計及圖紙相關標準、與機械制造相關標準和加工產品測量檢驗相關標準三類。其次，指導教師對相關標準進行精選分析。選取具有代表性的并與課程知識內容結合緊密的國家標準作為課堂教學內容，提升課堂教學質量。再次，指導教師在實踐教學過程中要有機融入國家標準，避免生搬硬套。國家標準的應用要服務于課堂教學，拓展課程知識體系，指導教師只有潤物細無聲地講授國家標準內容，才能真正達到課堂教學效果，使學生在課程學習中有所思，有所悟。最后，指導教師要根據課堂教學效果及學生的反饋及時調整和完善國家標準融入課程的內容，開展課程教學的研討和交流，強化課程的規范性和先進性。

2.3 完善工程訓練實訓教材相關國家標準內容

教材是高等學校課堂教學的基本依據，是解決教師如何將專業知識傳授給學生及學生如何學習課程知識的重要載體，教材內容的規范性、完整性和時代性直接影響課程學習的質量和效果。在教材建設過程中，應結合課程的發展特性和以學生為中心的角度編制教材內容，不斷適應教學改革和完善，從而符合課程教學目標和專業培養方案要求。工程訓練實訓教材主要涉及生產加工制造領域，教材系統闡述傳統制造技術和先進制造技術，主要內容為車、銑、刨、磨、鉗和數控車、數控銑、特種加工、增材技術等，每個工種的實習都涉及相關的理論知識和標準化實訓操作內容，培養學生的實踐操作規范和操作能力。在各個章節的編寫過程中應有機融入國家標準編號名稱及內容，使學生拓展相關知識，加深對教材內容的理解，提升課程知識在工程實踐中的應用能力。如在編寫機床型號代碼及數字含義時，可引入國家標準GB/T 15375—2008《金屬切削機床 型號編制方法》，學生通過查閱此標準就可以理解各種金屬切削機床型號的表示方法；在編寫數控機床程序代碼時，可引入國家標準GB/T 38267—2019《機床數控系統 編程代碼》，學生通過查閱此標準就可以理解各種代碼的含義及使用要求。

2.4 強化國家標準融入工程訓練實踐教學過程

根據高水平應用型人才培養要求和機械專業應有的工程素養和實踐能力及不同層次教學要求，構建四年不斷線的三個層次的工程訓練體系，分層次分階段完成實訓教學課程。第一層次以工程認識能力訓練為重點，突出工程設計能力；第二層次以工程實踐能力訓練為重點，以培養具有創新意識和創新能力，具有系統概念和現代制造技術的綜合性、創新性人才；第三層次以工程創新實踐能力為重點，以形成適應應用型工程師和復合高技能人才培養定位的工程訓練體系。

2.4.1 以工程認識能力訓練為切入點，加強學生的標準意識和規范應用標準能力

工程認識能力訓練主要涉及工程制圖和現代制造技術等內容。工程圖紙是機械制造和零件檢驗的根本依據，在生產加工之前必須具備認識零件圖紙及掌握零件圖紙繪制能力。工程圖紙作為工程設計的統一規范形式，在繪制過程中必須遵守國家標準，學生在繪制零件圖紙時要查閱相關國家標準。工程圖紙要根據實際生產加工的需要，在滿足要求的前提下做到既表達清晰完整又能簡潔易懂，明確制圖的規范化過程。如在圖紙幅面選擇上必須要求學生先查閱GB/T 14689—2008《技術制圖圖紙幅面和規格》中的內容，明確圖紙幅面尺寸和格式要求；在零部件圖紙尺寸標注要查閱GB/T 4458.4—2003《機械制圖尺寸注法》中的內容，明確標注尺寸的基本方法；在線性尺寸公差標注時查閱GB/T 1800.1—2020《產品幾何技術規范（GPS）線性尺寸公差ISO代號體系·第一部分：公差、偏差和配合的基礎》中的內容，明確線性尺寸公差的術語和定義。工程圖紙作為工程設計的統一語言，學生如果在零件制圖實踐學習過程中能充分利用資源理解和應用相關國家標準，確保圖紙繪制科學規劃，對于讀懂諸如化學工程和土木工程等專業的工程圖紙大有裨益，達到新工科教育學習的跨專業學習能力。現代制造技術是指制造業不斷融合多學科的成果并將其應用到制造業中的先進技術，如增材制造技術、數字制造技術和先進成形與連接技術等，成為新一輪工業革命的旗幟。國家為了規范技術內容和保護現代制造技術的知識產權相應會編制國家標準，學生除了學習與實訓內容相關的國家標準外，還應多關注國家標準的相關報告，如我國在2021年10月牽頭制定的第一項增材制造標準等具有重大意義的新聞報道，從而拓展自己的知識體系，適應多學科交叉融合的新的學習模式。

2.4.2 以工程實踐和工程創新能力訓練為切入點，培養學生科學應用標準分析和解決問題能力

工程實踐能力訓練主要涉及加工工藝與夾具、數控技術與編程和零件設計與加工等，工程創新能力訓練主要涉及學科競賽、創客空間和工業實習等內容。工程實踐能力訓練是指學生準確使用機床完成零部件的生產加工學習，指導教師根據零部件的特性及用途讓學生查閱相關國家標準和切削加工手冊自主去完成加工過程，涉及選擇材料、機床和夾具以及如何實現加工和零件測量檢驗等問題，如在選擇材料時可參考GB/T 221—2008《鋼鐵產品牌號表示方法》、GB/T 700—2006《碳素結構鋼》和GB/T 7232—2012《金屬熱處理工藝 術語》等標準，在零部件測量時刻參考GB/T 21389—2008《游標、帶表和數顯卡尺》。機床和夾具的選擇以及加工過程同樣涉及多個國家標準內容，必須要求學生嚴格按照標準開展實踐學習，確保加工過程的規范性和加工產品的準確性。工程創新能力訓練是指學生綜合運用所學知識和技能完成具備相應功能的產品設計制作學習，結合了機械設計制造和自動化控制等內容，更需要學生從全局角度去完成工程創新實踐，學生既能熟練駕馭機械制造相關國家標準解決工程實踐問題，也能應用跨學科相關國家標準的知識完成工程創新實踐學習。

3 結語

新工科背景下國家標準融入工程訓練教學的實踐符合工程教育改革方向，強調國家標準在工程訓練實踐教學中的作用，從而培養學生的規范意識和科學精神。在提升教學內容和國家標準融合度方面，通過分析篩選國家標準內容、將國家標準更好地服務于課程內容教學、拓展工程訓練課程內容等強化國家標準在課程內容的融合和應用。在教師應用國家標準融入教學能力提升方面，不僅需要指導教師具備標準意識和準確使用標準的能力，更能將國家標準意識貫穿于整個實踐教學過程，提升指導教師的實踐教學水平。在完善工程訓練實訓教材相關國家標準內容方面，通過將與課程內容關聯度高的國家標準直接寫入教材中，使教師和學生能直觀感受國家標準的指導性作用和對課程學習的重要性，從而拓展學生的知識水平和適應課程發展的需要。在強化課堂教學方面，通過將國家標準融入工程訓練課程的各個實踐教學環節，通過對學生國家標準意識的培養和應用國家標準提升解決實際工程問題的能力等方面完善課程教學體系。