基于校園企業(yè)實驗室的機電類專業(yè)綜合實踐教學(xué)改革與探索

高有華, 李延斌, 翟惠萍, 申永山, 金　石

(1. 沈陽工業(yè)大學(xué) 電氣工程學(xué)院, 遼寧 沈陽　110870；2. 沈陽工業(yè)大學(xué) 機械工程學(xué)院, 遼寧 沈陽　110870)

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基于校園企業(yè)實驗室的機電類專業(yè)綜合實踐教學(xué)改革與探索

高有華1, 李延斌2, 翟惠萍1, 申永山1, 金石1

(1. 沈陽工業(yè)大學(xué) 電氣工程學(xué)院, 遼寧 沈陽110870；2. 沈陽工業(yè)大學(xué) 機械工程學(xué)院, 遼寧 沈陽110870)

針對高校實踐教學(xué)過程存在的課程內(nèi)容缺乏整合、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)較零散、校外實習(xí)單位難以落實、實習(xí)效果差強人意、實踐師資隊伍建設(shè)落后等問題,提出了按照企業(yè)先進的組織、管理形式建立校園企業(yè)實驗室,采取校內(nèi)集中式實習(xí)與企業(yè)參觀式實習(xí)相結(jié)合及其他多種形式并存的生產(chǎn)實習(xí)新模式,聘請企業(yè)一線技術(shù)人員兼職校園企業(yè)實驗室的指導(dǎo)教師,培養(yǎng)“雙師型”指導(dǎo)教師隊伍。同時建立與改革相適應(yīng)的實踐教學(xué)運行保障機制及成績評價體系。

校園企業(yè)實驗室； 實踐教學(xué)改革； 企業(yè)兼職指導(dǎo)教師

實踐是工程及工程教育的靈魂[1],現(xiàn)代工程教育強調(diào)學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展,應(yīng)把學(xué)生培養(yǎng)成具有創(chuàng)新精神和實踐能力的工程技術(shù)人才,工程實踐教學(xué)的改革與創(chuàng)新越來越受到重視[2]。然而長期以來,高等學(xué)校的實踐教學(xué)仍然是人才培養(yǎng)中的薄弱環(huán)節(jié),與創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求還有較大差距。工程教育中的實踐性、工程性與創(chuàng)新性缺位,使得我國的高等教育難以滿足國家發(fā)展對創(chuàng)新型工程技術(shù)人才的迫切需要[3]。 為改善目前狀況,許多高等院校對實驗、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)進行了教學(xué)改革[4-6]。本文提出以建立企業(yè)組織、管理形式的校園企業(yè)實驗室為核心,將畢業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、課程設(shè)計、電工實習(xí)、金工實習(xí)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)整合起來的綜合實踐教學(xué)改革,并取得了良好的實踐效果。

1　目前存在的問題

傳統(tǒng)的機電類專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括認(rèn)識實習(xí)、金工實習(xí)、電工實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計, 其中認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)需要依托校外的企業(yè)等生產(chǎn)部門,但是在實踐中遇到許多問題。

1.1課程內(nèi)容缺乏整合、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)較零散

在機電類專業(yè)教學(xué)中,實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)的重要途徑。然而傳統(tǒng)實踐教學(xué)中存在著教學(xué)安排比較零散、教學(xué)環(huán)節(jié)之間缺乏溝通和銜接不夠[7],例如金工實習(xí)、電工實習(xí)、課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)等環(huán)節(jié)都缺乏整合,而且,目前的金工實習(xí)、電工實習(xí)多數(shù)是驗證性的,僅能訓(xùn)練學(xué)生的基本技能,不利于對學(xué)生的人際交流能力、團隊協(xié)作能力、跨文化溝通能力、工程設(shè)計能力、系統(tǒng)構(gòu)造能力的培養(yǎng)[8]。華中科技大學(xué)教授、國家物理實驗教學(xué)示范中心主任熊永紅針對目前實踐教學(xué)存在的問題指出:整個實踐教學(xué)實際上是一個生態(tài)的鏈條,就是說,應(yīng)該是一環(huán)扣一環(huán)的,能夠盡量保持連續(xù)性,發(fā)揮各個環(huán)節(jié)的效用,就是讓它們累積起來,增加學(xué)生的能力[3,9]。

在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中,機電類學(xué)生的生產(chǎn)實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計脫節(jié)。學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)時并不知道畢業(yè)設(shè)計的課題,使生產(chǎn)實習(xí)缺乏針對性,在生產(chǎn)實習(xí)過程中學(xué)生只是被動地參觀和聆聽實習(xí)教師及企業(yè)人員的講解,缺少主動認(rèn)知和實踐精神。學(xué)生自由探索、自主學(xué)習(xí)、主動實踐的環(huán)境還不具備,無法滿足我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級及建立創(chuàng)新型國家的需要。

1.2校外實習(xí)單位難以落實,實習(xí)效果差強人意

隨著近些年來高校的不斷擴招,實習(xí)學(xué)生數(shù)量大幅增加,相對有限的實習(xí)單位需要接納的實習(xí)學(xué)生愈來愈多,企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)的壓力不斷增大,如我校電氣工程專業(yè)和機械設(shè)計及其自動化專業(yè)均由原來的6個班擴大到8個班,學(xué)生人數(shù)增加了30%。同時, 許多國有企業(yè)從生產(chǎn)、管理、安全等各種因素出發(fā),對接納大規(guī)模學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)態(tài)度非常不積極,只能靠學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和教師與企業(yè)的關(guān)系勉強聯(lián)系到實習(xí)單位,使落實實習(xí)單位變得非常困難。

在實習(xí)過程中,由于企業(yè)生產(chǎn)自動化水平的提高、設(shè)備的更新、封閉的加工環(huán)境,學(xué)生很難看到零件的具體加工工藝過程。企業(yè)實習(xí)出于生產(chǎn)秩序、生產(chǎn)效率及安全方面的考慮,常常不讓學(xué)生進入生產(chǎn)線,學(xué)生很難看見實際的生產(chǎn)加工和裝配過程,使生產(chǎn)實習(xí)流于形式,實習(xí)質(zhì)量下降,實習(xí)效果差強人意,學(xué)生也失去了生產(chǎn)實習(xí)的主動性和積極性[10-12]。

1.3實踐師資隊伍建設(shè)落后

目前,師資隊伍存在著教師的工程素質(zhì)和實踐經(jīng)驗不足,專業(yè)理論教師不能指導(dǎo)實踐技能訓(xùn)練,而近年引進的很多青年教師都是從校門到校門的“雙門型”教師,普遍缺乏工程實踐經(jīng)驗,缺少工程素養(yǎng)。同時,高等學(xué)校還存在著對實踐教學(xué)重視程度不夠,許多教師也存在“重理論,輕實踐”的思想,導(dǎo)致對學(xué)生的動手能力、工程實踐能力培養(yǎng)不足[13-14]。

2　改革思路

(1) 建立校園企業(yè)實驗室,將企業(yè)的先進組織形式、先進設(shè)備、先進技術(shù)、技術(shù)人才和管理經(jīng)驗引入學(xué)校,建立校內(nèi)綜合實踐教學(xué)平臺,實現(xiàn)校內(nèi)校企聯(lián)合的運行機制。

(2) 依托校園企業(yè)實驗室,構(gòu)建將認(rèn)識實習(xí)、金工實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等多個實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的實踐教學(xué)新模式。

(3) 將校園企業(yè)實驗室作為校內(nèi)機電生產(chǎn)實習(xí)基地,采取以校內(nèi)企業(yè)員工式實習(xí)與企業(yè)現(xiàn)場實習(xí)為主,校外自主實習(xí)等其他多種實習(xí)形式為補充的生產(chǎn)實習(xí)新模式。

(4) 聘請企業(yè)一線技術(shù)人員為校園企業(yè)實驗室的導(dǎo)師,組建多層次、跨專業(yè)的“雙師型”實踐教師指導(dǎo)團隊。

(5) 在校園企業(yè)實驗室中建立企業(yè)形式的管理制度、人員考核制度、成本核算制度等,并建立與改革相適應(yīng)的實踐教學(xué)運行保障機制及成績評價體系。

3　實施方案

3.1構(gòu)建校園企業(yè)實驗室

將企業(yè)的先進設(shè)備、先進技術(shù)、技術(shù)人才、市場需求和行業(yè)經(jīng)驗引入學(xué)校,整合學(xué)?，F(xiàn)有的電氣、機械實驗室的電氣設(shè)備、機床等資源與工程實踐中心聯(lián)合,按照現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)組織形式建設(shè)校園企業(yè)實驗室，作為校內(nèi)校企聯(lián)合綜合實踐教學(xué)平臺。該平臺具有4方面功能:畢業(yè)設(shè)計校園企業(yè)實驗室；校內(nèi)生產(chǎn)實習(xí)基地；現(xiàn)代制造工程實驗室；大學(xué)生創(chuàng)新實踐作品制作基地。

3.2依托校園企業(yè)實驗室將各專業(yè)多種實踐教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合

按照現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)組織形式建設(shè)校園企業(yè)實驗室,實驗室包括設(shè)計部門、工藝部門、生產(chǎn)部門、加工車間、財務(wù)等部門,將各專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計、課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、金工實習(xí)等多種實踐教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合,如圖1所示。其中設(shè)計部門中由進行畢業(yè)設(shè)計的大四學(xué)生組成不同的設(shè)計團隊,成員可來自多個學(xué)科/專業(yè),由畢業(yè)設(shè)計教師指導(dǎo)團隊共同指導(dǎo),圍繞某一設(shè)計項目(如特種電機、數(shù)控車床、機械手臂)模擬企業(yè)項目運作模式進行可行性研究、市場需求分析、確定任務(wù)要求、機器性能分析、總體方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、技術(shù)文件編制等實戰(zhàn)化畢業(yè)設(shè)計。同時團隊內(nèi)工業(yè)設(shè)計學(xué)生對項目外形進行設(shè)計。工藝部門由機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的課程設(shè)計學(xué)生組成各個工藝團隊,由機械制造技術(shù)等任課教師指導(dǎo),對某一設(shè)計團隊較好的設(shè)計項目進行工藝項目設(shè)計,包括編制加工工藝、典型零件三維建模、編制加工程序等。生產(chǎn)部門由工業(yè)工程專業(yè)部分學(xué)生組成計劃調(diào)度團隊，由工業(yè)工程任課教師指導(dǎo),對前述設(shè)計項目模擬組織生產(chǎn)、協(xié)調(diào)、調(diào)度。加工車間設(shè)備包括車床、銑床、鉆床、數(shù)控加工中心等機加工車間必需的設(shè)備,成員來自生產(chǎn)實習(xí)、金工實習(xí)、電工實習(xí)的學(xué)生,在實習(xí)指導(dǎo)教師、實驗教師、機加工人共同指導(dǎo)下,對前述設(shè)計項目中的典型部件進行機電綜合項目實習(xí),包括按工藝團隊編制的工藝、程序加工制作,安裝調(diào)試。財務(wù)部門由會計專業(yè)課程設(shè)計的教師與學(xué)生組成,對加工的零部件進行成本核算。同時該平臺也作為大學(xué)生科技創(chuàng)新平臺承擔(dān)幫助參加機器人大賽和機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的學(xué)生制作作品的任務(wù)。

圖1　校園企業(yè)實驗室組織形式

3.3將校園企業(yè)實驗室作為校內(nèi)生產(chǎn)實習(xí)基地

(1) 在建立穩(wěn)固的校外生產(chǎn)實習(xí)基地較困難的情況下,將校園企業(yè)實驗室作為機電類學(xué)生校內(nèi)集中式生產(chǎn)實習(xí)的實踐教學(xué)基地。使學(xué)生掌握機電設(shè)備操作規(guī)范和操作技能,提高學(xué)生的動手能力、工程實踐能力。依托校內(nèi)生產(chǎn)實習(xí)基地,針對機電類生產(chǎn)實習(xí)的學(xué)生, 結(jié)合優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計項目開發(fā)出具有設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性特點的實習(xí)項目,學(xué)生在校園企業(yè)實驗室模擬企業(yè)員工,在加工車間親手操作加工設(shè)備,按照企業(yè)車間的生產(chǎn)方式對實習(xí)項目中的典型零部件實行加工、裝配、調(diào)試、質(zhì)量檢查等生產(chǎn)過程,使學(xué)生熟悉企業(yè)的生產(chǎn)流程、零件的工藝流程、工具、刀具等生產(chǎn)資料管理流程,了解到產(chǎn)品從原材料到成品批量生產(chǎn)的全過程以及生產(chǎn)組織管理,有利于學(xué)生盡快熟悉企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境和氛圍,培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神。依托校園實驗室的生產(chǎn)實習(xí)新模式見圖2。

圖2　依托校園企業(yè)實驗室的生產(chǎn)實習(xí)新模式

(2) 為彌補校內(nèi)生產(chǎn)實習(xí)存在的不足,可通過到企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場實習(xí),了解企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)組織形式、產(chǎn)品的加工生產(chǎn)線、裝配線典型零部件的工藝過程、加工設(shè)備的原理構(gòu)造和操作過程等,加深對企業(yè)的認(rèn)識。另外,為了在有限的企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)時間內(nèi)盡可能多地掌握實習(xí)內(nèi)容,可在校園網(wǎng)上建立可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習(xí)平臺,讓學(xué)生通過該平臺對即將實習(xí)的企業(yè)單位進行全方位的了解和認(rèn)識。了解實習(xí)企業(yè)概況、產(chǎn)品、車間、設(shè)備等基本情況,典型零部件的工藝路線、關(guān)鍵工序加工過程、被加工零件的定位與裝卡典型等工藝問題,使學(xué)生在實習(xí)之前能夠?qū)嵙?xí)內(nèi)容了然于胸,提高企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)的質(zhì)量。

(3) 在生產(chǎn)實習(xí)前確定每個學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計題目, 這樣學(xué)生在實習(xí)過程中能夠有的放矢,既能夠加深學(xué)生對生產(chǎn)實習(xí)的認(rèn)識,又有利于學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計聯(lián)系工程實踐,使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)狀態(tài)向主動學(xué)習(xí)狀態(tài)發(fā)展。同時針對少部分學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計題目與校園、企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)聯(lián)系并不緊密,可采取學(xué)生及導(dǎo)師自主聯(lián)系,并以課題小組形式自組織去與其畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān)的企業(yè)進行校外分散式生產(chǎn)實習(xí)。學(xué)生也可以參加導(dǎo)師的橫向課題、科技大賽作品制作、參加社會實踐活動等作為前兩種生產(chǎn)實習(xí)形式的補充。

3.4組建多層次、跨專業(yè)、校企聯(lián)合實踐教師團隊

為使校園企業(yè)實驗室的組織、運行、管理更接近于企業(yè)的生產(chǎn)實際,聘請企業(yè)一線生產(chǎn)技術(shù)人員兼職校園企業(yè)實驗室的指導(dǎo)教師。由本專業(yè)科研能力強和具有企業(yè)背景、工程實踐經(jīng)驗豐富的教師為首席指導(dǎo)教師,組建骨干教師、青年教師及企業(yè)生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人員參與并吸納與課題相關(guān)的其他專業(yè)的指導(dǎo)教師組成的多層次、跨專業(yè)、校企聯(lián)合生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計教師指導(dǎo)團隊,指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計和生產(chǎn)實習(xí)。每個指導(dǎo)團隊負(fù)責(zé)指導(dǎo)一個或幾個學(xué)生項目設(shè)計團隊和生產(chǎn)實習(xí)團隊。

企業(yè)工程技術(shù)人員有豐富的工作經(jīng)驗,組建校企聯(lián)合指導(dǎo)教師團隊可以彌補目前高校教學(xué)“重理論而輕實踐”的弊端。這樣做既可以大幅度提高學(xué)生的工程素質(zhì),也有助于青年教師快速積累工程實際經(jīng)驗,促進青年教師由講師到工程師的工程型人才轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)“雙師型”指導(dǎo)教師隊伍,保證生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計教學(xué)質(zhì)量不斷提高。

3.5實行企業(yè)式管理并建立實踐教學(xué)運行保障機制及成績評價體系

在校園企業(yè)實驗室建立企業(yè)形式的管理制度,如機器設(shè)備的操作規(guī)范、保養(yǎng)維修、工具和量卡具保管、出借等各種規(guī)章制度,以及人員出勤、遲到早退等考核制度,并建立包括零件材料成本、工具成本機器的加工成本、機器的折舊、人員的成本等成本核算制度。同時進行實踐教學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革，以適應(yīng)實際情況,建立相應(yīng)的教學(xué)運行保障機制以及與改革相適應(yīng)的畢業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、課程設(shè)計等成績評價體系。

4　實踐效果

建立校園企業(yè)實驗室的實踐教學(xué)改革在機械、電氣類專業(yè)人才培養(yǎng)中發(fā)揮了重要作用,收到良好效果,學(xué)生的動手能力、工程實踐能力、科技創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力等綜合素質(zhì)得到全面提升,主要體現(xiàn)在:

(1) 畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量穩(wěn)步提升。在校內(nèi)外組織的本科畢業(yè)設(shè)計論文質(zhì)量檢查中,得到專家的認(rèn)可,尤其是在教育部對我校教學(xué)工作水平評估中,評估專家對電氣類和機械類專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)的選題、內(nèi)容、撰寫規(guī)范以及總體質(zhì)量均給予高度評價。

(2) 生產(chǎn)實習(xí)等實踐環(huán)節(jié)效果顯著增強,學(xué)生的實踐能力、工程能力、創(chuàng)新能力得到較大的提高。近3年我校電氣、機械類專業(yè)本科生提前進入教師科研團隊進行科學(xué)研究近200余人,撰寫學(xué)術(shù)論文50余篇,在省級及國家大學(xué)生競賽中,如挑戰(zhàn)杯、機器人設(shè)計大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽等,獲得多項獎項。

(3) 我校電氣、機械類畢業(yè)生的就業(yè)率名列前茅,進入國家知名企事業(yè)單位工作的人數(shù)逐年上升,企業(yè)需要提前一年多時間到學(xué)校預(yù)約招聘。許多知名企業(yè)將我校電氣、機械類本科畢業(yè)生與“985工程”和“211工程”學(xué)校的本科畢業(yè)生同等對待,大多數(shù)畢業(yè)生的實際工作能力與綜合素質(zhì)得到了用人單位的肯定。同時我校電氣、機械類專業(yè)新生錄取分?jǐn)?shù)線逐年提高,到2015年已經(jīng)超過本校最低錄取線30分。

5　結(jié)語

以企業(yè)實驗室為依托,進行電氣、機械類綜合實踐教學(xué)改革,優(yōu)化了電氣、機械類專業(yè)實踐教學(xué)體系及運行管理機制,為電氣、機械類專業(yè)實踐教學(xué)體系注入新的活力,使其在電氣、機械工程領(lǐng)域人才培養(yǎng)中發(fā)揮更持久、更顯著的作用,并為提高實踐教學(xué)質(zhì)量探索了新途徑。

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Comprehensive reform and exploration of practical teaching for mechanical and electrical specialty based on campus enterprise laboratory

Gao Youhua1, Li Yanbin2, Zhai Huiping1, Sheng Yongshan1, Jin Shi1

(1. School of Electrical Engineering,Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China；2. School of Mechanical Engineering,Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China)

Aiming at problems existed in practical teaching process in colleges and universities such as practical teaching links scattered, practice unit outside school difficult to implement, practice effect not significant and hysteretic practice teaching staff construction, it was presented that establishing the campus enterprise laboratory with the advanced organization and management of enterprises, combining the electrical engineering practice, metalworking practice, production practice, course design and graduation design and other practice by the laboratory, adopting the new mode of production practice based on the combination of the centralized practice and the practice of the enterprise, and the other forms of production with the campus enterprise laboratory acting as a production practice base inside school, inviting technical personnel in enterprise as instructor of the laboratory to cultivate double division type instructor team, and establish the practical teaching system and the performance evaluation system.

campus enterprise laboratory； practical teaching reform; part-time instructor working in enterprise

10.16791/j.cnki.sjg.2016.03.061

實驗室建設(shè)與管理

2015- 08- 11修改日期:2015- 09- 24

遼寧省高等教育教學(xué)改革研究項目(UPRP20140712)

高有華(1966—),女(滿),遼寧新賓,博士,教授,主要從事電工學(xué)的教學(xué)和實驗工作,研究方向為電力裝備的理論和設(shè)計.

E-mail:gaoyh1993@163.com

G642.44

A

1002-4956(2016)3- 0241- 04