工程訓(xùn)練拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)的探索與實(shí)踐

黃海龍， 曲曉海， 楊 洋

(吉林大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，吉林 長春 130025)

0 引 言

工程訓(xùn)練作為高等教育培養(yǎng)實(shí)踐、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的實(shí)踐教學(xué)體系[1]，是培養(yǎng)高等工程技術(shù)人才的重要環(huán)節(jié)，對于學(xué)生學(xué)習(xí)工程知識、激發(fā)創(chuàng)新思維、增強(qiáng)工程實(shí)踐能力和工程意識、鞏固專業(yè)理論知識具有重要的作用[2]。隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，新材料、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備在生產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用[3]，促使工程訓(xùn)練正向著全方位、綜合性、創(chuàng)新性方向發(fā)展[4]。逐漸在打破傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)的束縛和局限，并融合現(xiàn)代的工業(yè)技術(shù)，綜合多學(xué)科、多技術(shù)、全方位對學(xué)生進(jìn)行機(jī)械、電子、信息及其系統(tǒng)等高度結(jié)合的融工程設(shè)計(jì)、制造、管理、創(chuàng)新等環(huán)節(jié)為一體的“全程”工程技術(shù)訓(xùn)練[5]，而拆裝訓(xùn)練作為“全程”中一部分起著至關(guān)重要的作用[6]。

把握現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的時(shí)代需求和現(xiàn)代工程訓(xùn)練的發(fā)展趨勢[7]，吉林大學(xué)工程訓(xùn)練中心開設(shè)拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，通過引入教育新技術(shù)，結(jié)合全新的教學(xué)方法，為現(xiàn)代工程訓(xùn)練培養(yǎng)具有綜合技能的高素質(zhì)人才提供了有力的保障。

1 教學(xué)目標(biāo)

拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊以C616車床溜板箱、主軸箱、進(jìn)給變速箱3個(gè)箱體為載體，通過拆裝訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生讀圖、識圖能力，使學(xué)生熟悉裝配對象的功用，認(rèn)識常見典型機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)形式、連接方式和固定方式，認(rèn)識拆裝工具，并逐步建立拆卸和裝配工藝流程。通過對3個(gè)箱體的拆卸與裝配操作訓(xùn)練，使學(xué)生初步掌握拆卸和裝配的概念，了解簡單部件裝配方法及裝配工具的使用，初步建立配合性質(zhì)的概念，在鍛煉動(dòng)手能力的同時(shí)與車工實(shí)訓(xùn)有機(jī)結(jié)合，并為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

2 教學(xué)建設(shè)

2.1 教學(xué)文件建設(shè)

(1) 教學(xué)大綱。實(shí)訓(xùn)教學(xué)大綱是實(shí)訓(xùn)教學(xué)所設(shè)置的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)擬達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)及具體的教學(xué)分配，是組織學(xué)生實(shí)習(xí)的主要文件依據(jù)[8]。拆裝訓(xùn)練模塊針對機(jī)械類各個(gè)學(xué)院各個(gè)專業(yè)的學(xué)生設(shè)置12個(gè)教學(xué)學(xué)時(shí)，以8個(gè)工位，3人/工位/小組，最多24人為大組進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，教學(xué)內(nèi)容詳細(xì)分配如表1～3所示[9]。

表1 C616車床溜板箱拆裝訓(xùn)練教學(xué)大綱

表2 C616車床主軸箱拆裝訓(xùn)練教學(xué)大綱

表3 C616車床進(jìn)給變速箱拆裝訓(xùn)練教學(xué)大綱

(2) 教材。針對工程訓(xùn)練中心正逐步向國家級示范中心發(fā)展和實(shí)踐教學(xué)改革的新思路，為固化中心實(shí)踐教學(xué)改革發(fā)展成果，2012年中心成立了由骨干教師和教學(xué)指導(dǎo)人員組成的教材編寫委員會，編制并出版了體現(xiàn)工程訓(xùn)練的新模式的教材《現(xiàn)代工程訓(xùn)練》，并于2013年底進(jìn)行修正編入拆裝教學(xué)章節(jié)。編寫過程中，力求使教材具有科學(xué)性、系統(tǒng)性，著力反應(yīng)現(xiàn)代科技成就又與具體工程訓(xùn)練密切結(jié)合，對于拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)具有重大的適用意義[10]。

(3) 實(shí)訓(xùn)教案。針對拆裝模塊實(shí)習(xí)編寫了《拆裝實(shí)訓(xùn)教案》，實(shí)訓(xùn)教案的編寫不僅豐富了工程訓(xùn)練指導(dǎo)教師的教學(xué)內(nèi)容，更重要的是杜絕了實(shí)習(xí)過程中不同指導(dǎo)教師講授內(nèi)容的隨意性，保證主要教學(xué)內(nèi)容必須向?qū)W生講解，在拆裝模塊教學(xué)中起到了很好的效果。

(4) 實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書。針對學(xué)生實(shí)訓(xùn)中的動(dòng)手操作過程編寫了《拆裝實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書》，詳細(xì)記錄了拆裝模塊實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的安全操作規(guī)程及具體的操作步驟，對學(xué)生的操作過程進(jìn)行詳細(xì)指導(dǎo)，為拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)的順利進(jìn)行提供了強(qiáng)有力的支撐。

(5) 實(shí)習(xí)報(bào)告書。針對拆裝訓(xùn)練模塊12學(xué)時(shí)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容編寫了《拆裝實(shí)習(xí)報(bào)告書》，采用多種類型題目，緊扣實(shí)習(xí)中各個(gè)環(huán)節(jié)，對實(shí)訓(xùn)相關(guān)基本知識、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)操作過程和技能要求等的掌握程度進(jìn)行檢驗(yàn)，對實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行課后的鞏固與提高。

2．2 教學(xué)設(shè)施建設(shè)

(1) 硬件。按照拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)大綱要求[11]，拆裝模塊硬件建設(shè)明細(xì)見表4。

表4 教學(xué)硬件建設(shè)

(2) 軟件。① 教學(xué)資源建設(shè)。針對實(shí)訓(xùn)教學(xué)大綱要求范圍內(nèi)的安全操作注意事項(xiàng)、難于理解的知識點(diǎn)、復(fù)雜的工藝過程等，錄制相關(guān)視頻、開發(fā)知識點(diǎn)動(dòng)畫等教學(xué)資源，如開發(fā)軸承的壓入式裝配過程展示動(dòng)畫、錄制手錘的使用方法視頻，制作教學(xué)過程微課等教學(xué)資源。教學(xué)資源的建設(shè)輔助支撐實(shí)習(xí)過程，變革教學(xué)模式，豐富教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容[12]。② 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)及考核平臺建設(shè)。為豐富實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容，降低實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損耗，提高教學(xué)設(shè)備的利用率，在拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)中引入數(shù)字化教學(xué)資源虛擬仿真實(shí)訓(xùn)及考核平臺，在正常的實(shí)際動(dòng)手操作的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中引入虛擬仿真操作，通過不同的教學(xué)組織方式提高學(xué)生興趣和教學(xué)效果。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)及考核平臺建設(shè)包括：C616車床溜板箱拆裝虛擬仿真實(shí)訓(xùn)及考核平臺、C616車床主軸箱拆裝虛擬仿真實(shí)訓(xùn)及考核平臺、C616車床進(jìn)給變速箱拆裝虛擬仿真實(shí)訓(xùn)及考核平臺等3部分。其中主軸箱拆裝虛擬仿真實(shí)訓(xùn)及考核平臺如圖1所示。③ 網(wǎng)絡(luò)資源庫建設(shè)。在工程訓(xùn)練中心網(wǎng)絡(luò)資源庫平臺建設(shè)的大框架下建設(shè)拆裝教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫。以工程訓(xùn)練中心網(wǎng)站和資源庫平臺為基礎(chǔ)，豐富和完善拆裝教學(xué)資源，將拆裝教學(xué)資源軟件、仿真實(shí)訓(xùn)平臺、教學(xué)視頻、教學(xué)PPT、電子教材、微課等資源網(wǎng)絡(luò)化，支撐學(xué)生無任何時(shí)間和空間限制地學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。

圖1 主軸箱拆裝虛擬仿真實(shí)訓(xùn)及考核平臺

2.3 師資建設(shè)

為順利、完整地執(zhí)行拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)大綱，中心配備不同層次的課程及教學(xué)指導(dǎo)教師，以具有高級職稱的教師作為課程指導(dǎo)與掌控人員，以技能經(jīng)驗(yàn)豐富的高級技師和信息化經(jīng)驗(yàn)豐富的研究生以上學(xué)歷人員作為教學(xué)指導(dǎo)教師。對每一位上崗教學(xué)的人員進(jìn)行試講考核，競聘上崗，以素質(zhì)好、技術(shù)高、經(jīng)驗(yàn)豐富、責(zé)任心強(qiáng)的指導(dǎo)教師保障拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)的順利進(jìn)行。

3 教學(xué)過程實(shí)施

在拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)大綱基本要求的指導(dǎo)下，教學(xué)過程遵循人的認(rèn)知規(guī)律[13]，充分激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)認(rèn)知和創(chuàng)新思維，由淺入深分層次進(jìn)行[14]。

(1) C616車床溜板箱拆裝訓(xùn)練。此實(shí)訓(xùn)階段完全依托于指導(dǎo)教師的講解規(guī)范學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程。指導(dǎo)教師以多媒體教學(xué)環(huán)境結(jié)合動(dòng)畫、視頻等教學(xué)資源講解拆裝實(shí)訓(xùn)相關(guān)理論和安全操作規(guī)范進(jìn)行實(shí)訓(xùn)鋪墊；指導(dǎo)教師結(jié)合溜板箱裝配圖、溜板箱虛擬仿真教學(xué)軟件和溜板箱實(shí)體三部分，以教師講解，學(xué)生被動(dòng)接受的方式帶領(lǐng)學(xué)生分析溜板箱的結(jié)構(gòu)組成、零件間的傳動(dòng)形式、連接方式、固定方式等，通過裝配圖的零件名稱與箱體零件一一對應(yīng)分析，并結(jié)合仿真軟件對箱體模型的透明隱藏使學(xué)生對溜板箱有充分的認(rèn)識；指導(dǎo)教師以講解的方式帶領(lǐng)學(xué)生編制溜板箱拆卸、裝配工藝流程，包括箱體零件的拆、裝順序和工具的使用等，形成簡單拆卸、裝配工藝卡；指導(dǎo)教師以講解的方式帶領(lǐng)學(xué)生參照溜板箱拆卸、裝配工藝卡在虛擬仿真環(huán)境下講解溜板箱的拆卸、裝配過程；之后學(xué)生參照溜板箱拆卸、裝配工藝卡在虛擬仿真環(huán)境下仿真練習(xí)拆卸、裝配溜板箱；在實(shí)訓(xùn)場地上，指導(dǎo)教師結(jié)合實(shí)物強(qiáng)調(diào)講解溜板箱拆、裝注意事項(xiàng)和工具使用注意事項(xiàng)；學(xué)生3人為一個(gè)小組進(jìn)行溜板箱的拆卸、裝配訓(xùn)練；指導(dǎo)教師組織學(xué)生進(jìn)行分組討論，對實(shí)訓(xùn)過程進(jìn)行總結(jié)；學(xué)生課后完成本次實(shí)習(xí)報(bào)告書內(nèi)容[15]。

(2) C616車床主軸箱拆裝訓(xùn)練。此實(shí)訓(xùn)階段采用教師引導(dǎo)，適度激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考完成實(shí)訓(xùn)過程。指導(dǎo)教師結(jié)合主軸箱裝配圖、主軸箱虛擬仿真教學(xué)軟件和主軸箱實(shí)體三部分帶領(lǐng)學(xué)生分析主軸箱的結(jié)構(gòu)組成、零件間的傳動(dòng)形式、連接方式、固定方式等，使學(xué)生對主軸箱有充分的認(rèn)識；學(xué)生自行編制主軸箱的拆卸、裝配工藝流程，包括箱體零件的拆、裝順序和工具的使用等，形成簡單拆卸、裝配工藝卡；學(xué)生參照自行編制的主軸箱拆卸、裝配工藝卡在虛擬仿真環(huán)境下仿真拆卸、裝配主軸箱，并進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)考核，成績合格者進(jìn)入場地真實(shí)拆裝，不合格者在虛擬仿真環(huán)境下反復(fù)練習(xí)直至考核成績合格；之后在實(shí)訓(xùn)場地上，學(xué)生3人為一個(gè)小組進(jìn)行主軸箱的拆卸、裝配訓(xùn)練；指導(dǎo)教師組織學(xué)生進(jìn)行分組討論，對實(shí)訓(xùn)過程進(jìn)行總結(jié)；學(xué)生課后完成本次實(shí)習(xí)報(bào)告書內(nèi)容。

(3) C616車床進(jìn)給變速箱拆裝訓(xùn)練。此實(shí)訓(xùn)階段充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維，并結(jié)合前兩次拆裝實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)完成實(shí)訓(xùn)過程。學(xué)生自己結(jié)合進(jìn)給變速箱、進(jìn)給變速箱虛擬仿真教學(xué)軟件和進(jìn)給變速箱實(shí)體分析箱體結(jié)構(gòu)組成；編制進(jìn)給變速箱拆卸、裝配工藝流程；參照拆卸、裝配工藝流程在在虛擬仿真環(huán)境下仿真拆卸、裝配進(jìn)給變速箱，并生成考核成績；之后在實(shí)訓(xùn)場地上，學(xué)生3人為一個(gè)小組進(jìn)行進(jìn)給變速箱的拆卸、裝配訓(xùn)練；指導(dǎo)教師組織學(xué)生進(jìn)行分組討論，對實(shí)訓(xùn)過程進(jìn)行總結(jié)；學(xué)生課后完成本次實(shí)習(xí)報(bào)告書內(nèi)容。

4 考核與成績評定

拆裝訓(xùn)練模塊的考核與實(shí)習(xí)的過程化管理相結(jié)合，成績由實(shí)際操作成績、仿真軟件考核成績、實(shí)習(xí)報(bào)告書寫和實(shí)習(xí)態(tài)度等四部分組成，其中實(shí)際操作成績占40%，虛擬仿真操作考核成績占30%，實(shí)習(xí)報(bào)告占20%，實(shí)習(xí)態(tài)度占10%，所有部分的加權(quán)和最終匯入工程訓(xùn)練多工種訓(xùn)練的總成績。

5 實(shí)施成效

全新教學(xué)模式的應(yīng)用顛覆了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，受到了廣泛的認(rèn)可。

(1) 新教學(xué)方法的應(yīng)用解決了傳統(tǒng)拆裝實(shí)習(xí)中由于學(xué)生對拆裝工藝流程知識模糊和工具使用不熟練而導(dǎo)致的野蠻操作、教學(xué)設(shè)備零件破損嚴(yán)重、教學(xué)損耗大、教學(xué)成本高等諸多問題。

(2) 新教學(xué)模式的應(yīng)用，豐富了拆裝實(shí)訓(xùn)的教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)手段的多樣化使教學(xué)環(huán)節(jié)緊湊、內(nèi)容新穎、考核多樣，進(jìn)一步端正了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。

(3) 結(jié)合全新教學(xué)方法開發(fā)的箱體拆裝虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件榮獲吉林省高校教學(xué)成果獎(jiǎng)。

6 結(jié) 語

(1) 工程訓(xùn)練拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)開設(shè)在本科教學(xué)第2～3學(xué)期，通過拆裝實(shí)訓(xùn)使學(xué)生初步掌握拆卸和裝配的概念，了解基本傳動(dòng)形式、裝配方法和裝配工具的使用，初步建立配合性質(zhì)，在鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，為機(jī)械相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

(2) 拆裝教學(xué)模塊建設(shè)采用傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)與數(shù)字化教學(xué)、實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的全新教學(xué)模式，豐富的教學(xué)環(huán)節(jié)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果，提好了教學(xué)設(shè)備的利用率，降低了實(shí)訓(xùn)損耗，得到了教學(xué)指導(dǎo)人員和學(xué)生的一致好評和學(xué)校的認(rèn)可。

(3) 本文詳細(xì)陳述了工程訓(xùn)練拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊的建設(shè)內(nèi)容、建設(shè)思路和建設(shè)過程，其數(shù)字化虛實(shí)結(jié)合教學(xué)模式的應(yīng)用和模塊建設(shè)思路是吉林大學(xué)工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)教學(xué)首次引入現(xiàn)代教育技術(shù)變更教學(xué)模式，運(yùn)用數(shù)字化虛擬仿真教學(xué)資源支撐實(shí)訓(xùn)教學(xué)，并取得了良好的效果，為工程訓(xùn)練中心其它教學(xué)模塊的建設(shè)提供了橫向參考，并為其他院校工程訓(xùn)練拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)建設(shè)提供了借鑒依據(jù)。

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