“卓越工程師”培養(yǎng)目標下層次性金工實訓教學內(nèi)容的研究與實踐

[摘 要] 通過觀察學生在金工實訓中的不同表現(xiàn)，將實習過程劃分為三個階段，根據(jù)卓越計劃“以行業(yè)企業(yè)需求為導向”培養(yǎng)模式的要求，將機械專業(yè)學生所需基本知識與操作技能分配在不同階段中，分階段開展實訓教學，教學內(nèi)容層次漸進，滿足了不同階段學生的心理需求，逐步培養(yǎng)學生掌握基礎知識、綜合知識應用與實踐創(chuàng)新的能力。為提高學生實訓積極性，開發(fā)了可驗證、可競技、難度系數(shù)較大的實習項目。分階段金工實訓的教學內(nèi)容實踐，促進了學生自主學習能力和工程素養(yǎng)的提高，培養(yǎng)了學生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識，提高了學生金工實訓的學習興趣。

[關鍵詞] 教學內(nèi)容；階段；實習項目；驗證性；競技性

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2017） 04-0086-03

一 引言

現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)要求機械設計制造及其自動化專業(yè)學生不僅掌握扎實的工程基礎知識和本專業(yè)的基本理論知識，具有綜合運用所學科學理論、分析和解決問題方法和技術手段分析并解決工程實際問題的能力，還要具有良好的工程職業(yè)道德、較強的社會責任感和較好的人文科學素養(yǎng)及較好的組織管理能力、交流溝通、環(huán)境適應和團隊合作的能力，并具有良好的質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康、安全和服務意識等[1]。而“卓越工程師培養(yǎng)計劃”正是以行業(yè)企業(yè)需求為導向，以工程實際為背景，以工程技術為主線，通過高校和行業(yè)企業(yè)的密切合作，制訂人才培養(yǎng)標準、改革人才培養(yǎng)模式、著力提升學生的工程素養(yǎng)，工程實踐能力、工程設計能力和工程創(chuàng)新能力的教育改革的新嘗試[2]。

二 金工實訓在卓越計劃中的作用

按照人才培養(yǎng)計劃設置的各門課程在人才培養(yǎng)過程中發(fā)揮的不同作用，金工實訓是工程實訓的基礎性實踐教學課程，是我國現(xiàn)階段教育模式下學生進入大學階段接觸到的第一個較長時間認識機械專業(yè)知識的工程實訓教學環(huán)節(jié)，是機械設計制造及其自動化專業(yè)學生的必修課程，是學習工程材料成型、數(shù)控技術及機械制造技術基礎等專業(yè)基礎課的先導課程。通過金工實訓，使學生熟悉機械制造的一般過程，掌握金屬加工的主要方法，為后續(xù)專業(yè)理論課、專業(yè)實驗課等建立感性認識，是專業(yè)基礎知識與工程實際的紐帶。同時，金工實訓的過程也培養(yǎng)了學生團隊合作、遵守紀律、安全意識、工程意識、創(chuàng)新能力等綜合素養(yǎng)，機械設計制造及其自動化專業(yè)“卓越培養(yǎng)計劃”中的通識平臺課程，是最多地滲透和穿插行業(yè)企業(yè)崗位需求內(nèi)涵的課程。因此，做為培養(yǎng)工程實踐能力的平臺和企業(yè)實訓實踐的基礎先行課程，也必須按照卓越計劃的宗旨進行課程內(nèi)容改革。

三 卓越計劃下金工實訓課程的教學內(nèi)容改革

任何一項教學改革主要是教學內(nèi)容和教學方法的改革，金工實訓也不例外，它是一個很有特點的實踐教學，一是它具有學生首次接觸機械知識及操作實際的基礎性；二是兼?zhèn)錂C械制圖、公差互換、機械制造技術、材料成型工藝、數(shù)控技術、特種加工等多門課程基礎知識的寬泛性；三是訓練操作技能，應用現(xiàn)場學習基礎專業(yè)知識的實踐性。

根據(jù)金工實訓教學的特點，它的教學內(nèi)容不僅要體現(xiàn)在圍繞預設教學目標的理論內(nèi)容和掌握設備工具的操作技能，更要有體現(xiàn)合理選擇應用、綜合、實踐理論內(nèi)容的載體，即金工實訓作品，同時兼顧卓越計劃“以行業(yè)企業(yè)需求為導向”的培養(yǎng)模式要求的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力。

金工實訓雖要求教學內(nèi)容重基礎，但圍繞卓越計劃培養(yǎng)目標的教學內(nèi)容寬泛，因此合理設置金工實訓教學內(nèi)容是實現(xiàn)“以工程實際為背景，以工程技術為主線” 卓越計劃培養(yǎng)方案的重要體現(xiàn)。相對于傳統(tǒng)金工實訓，卓越計劃下金工實訓教學內(nèi)容改革總的宗旨是讓學生“印象深、多實踐、打基礎、立素質(zhì)”。

1 分析學生特點，分階段安排教學內(nèi)容

多年的實訓教學發(fā)現(xiàn)，學生在整個實訓過程的表現(xiàn)可分為虛心求教、躍躍欲試和自我滿足三個階段。由于金工實訓是學生第一個形式有別于理論教學的實踐教學，加之受到實訓動員的鼓舞，實訓剛開始時大部分學生情緒高漲，學練積極性很高，這一時期是“虛心求教階段”；隨著幾個工種的實踐過后，學生具備了一定操作技能，已實訓過工種的學習遷移效用也使得新工種的知識與操作接受理解起來更快，學生這個階段往往表現(xiàn)出想按照自己的意愿加工作品，不滿足于規(guī)定的實訓內(nèi)容，這一時期是“躍躍欲試階段”；實訓后期，由于體力疲乏，年輕人缺少恒心和只求已知不求熟練（甚解）的自滿使得他們認為自己已經(jīng)掌握了操作技能、工藝知識，有的學生喪失了實訓積極性，往往在最后兩個工種實訓時松懈隨意，這是“自我滿足階段”。

為調(diào)動學生實訓積極性，遵循學習認知規(guī)律，針對學生表現(xiàn)出的三個階段，將金工實訓教學內(nèi)容劃分為三個層次，按預設的教學目標和方式分別對應每個工種學習劃分為基礎訓練階段、綜合應用階段、設計創(chuàng)新階段[3]。由于學生缺乏機械專業(yè)知識和操作能力，基礎訓練階段在老師引領下按規(guī)定項目講解基本理論和工藝，學習設備、工具等使用與操作技能，這個階段除學習基本操作外，作為知識與技能的應用與考核，每個學生需獨立加工一件作品，如小錘。

綜合應用階段以3～4名學生為小組進行基于工程實際的項目化金工實訓。學生在已掌握的基礎工藝知識和操作技能上，自行討論、制訂一個多零件、多工藝的較復雜產(chǎn)品的加工，比如桌虎鉗。學生小組獨立制定各個零件的加工方法和工藝流程，基本獨立完成產(chǎn)品的加工制作，將各種機械加工方法和所學工藝知識進行綜合運用，以滿足學生躍躍欲試的思維要求。

設計創(chuàng)新階段以綜合運用知識、發(fā)展創(chuàng)新思維和培養(yǎng)創(chuàng)新意識為目的，采用項目化教學方法，學生組成項目小組來共同完成產(chǎn)品的創(chuàng)意構思、結(jié)構設計、工藝制定和制作加工等整個產(chǎn)品實現(xiàn)環(huán)節(jié)[4]。三個階段教學內(nèi)容層次漸進，滿足學生不斷增高的知識渴求和實踐欲望。

2 開發(fā)提升學生興趣的驗證性、競賽性實訓項目

金工實訓項目是知識應用和能力訓練的重要載體，項目的內(nèi)容結(jié)構、功能檢驗與考核方式等會直接關系到實訓內(nèi)容是否充實，能否實現(xiàn)啟發(fā)式、討論式、互動式教學方法，能否體現(xiàn)探索性、研究性、項目化等的教學內(nèi)容，更重要的是能否提高學生實訓積極性。

基礎訓練階段的實訓內(nèi)容主要是一些基礎知識和練習，比如車削加工的基本知識，操作主要是車端面、車外圓、車圓錐、車內(nèi)孔等，以及按照老師講授的加工工藝車削一個錘柄，并以其做為本階段考核的依據(jù)。那么接下來如何在基礎訓練階段以后讓學生的“躍躍欲試”得以滿足。在以往的實訓報告中很多學生提出能不能在掌握基本操作后不按老師給定的加工工藝，自己解決一下問題試試。因此，本次教改設想讓學生依據(jù)所學操作技能及工藝知識，自主加工一件作品，并且作品蘊含其功能是否滿足設計要求的可驗證性，建立可驗證、可競技實訓項目的目標，實現(xiàn)學生對自己加工作品功能的自我驗證，并且可相互之間進行功能水平的比試，把競賽引入實訓。

基于此理念，在實訓內(nèi)容中開發(fā)出桌虎鉗項目、油壺活塞項目和水管焊接項目等多個可驗性、競賽性實訓項目。桌虎鉗項目的零件需要在多個工種、用不同機床加工完成，由同臺機床的學生自己討論工藝過程、自主加工，鉗工裝配后，自己檢驗桌虎鉗的動鉗口滑動、配合間隙、鉗口夾緊、與桌面的鎖緊等功能。油壺活塞項目學生自己測試油壺上部小油缸內(nèi)徑，根據(jù)小油缸內(nèi)徑設計并加工小活塞桿及活塞，裝配后油壺內(nèi)裝水檢驗能否將水噴出，學生之間可以比比誰的油壺噴水距離遠，并將比賽結(jié)果做為第二階段考核和加分的內(nèi)容。水管焊接項目在焊接基礎訓練完成后進行，學生將兩段水管對焊，然后將焊管的一端堵死，另一端連接試壓水泵，檢驗所焊圓焊縫是否漏水。這些項目中融合了探究性、問題式、自主式學習，學生討論積極，將學習延伸到了課堂外，遇到問題時教導老師啟發(fā)，較好地促進了學生自主學習，大大提高了學生學習興趣。驗證性、競賽性實訓項目也較好地將教學內(nèi)容融入其中。

學生在每個工種經(jīng)過基礎訓練階段以后培養(yǎng)了學生的動手能力，掌握了基本的機械工藝知識和設備操作技能，產(chǎn)生了躍躍欲試的想法。

3 增設加工難度系數(shù)大、多種加工方法的實訓項目

實踐需要以具體任務為中心將多學科知識綜合運用。如果實訓項目只是一些簡單的零件加工，實訓內(nèi)容單調(diào)，不夠充實，不能體現(xiàn)出實踐知識的綜合過程，是很難培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)和工程能力的，更說不上對后續(xù)課程如“機械制造技術基礎”中有關選擇合理加工方法、制定零件機械加工工藝過程等專業(yè)知識的學習起不到了解和鋪墊作用。

以往機械設計制造及其自動化專業(yè)的實訓項目是加工一個小錘子，車工再加工一個包含T形螺紋、圓錐面、半球面、圓柱面的綜合件，實訓項目結(jié)構過于簡單、加工精度低，不具有明顯的“真實”產(chǎn)品的特征，實訓過程不能將各個工種聯(lián)系起來，形成一個工程體系，這對于學生從真正意義上體驗產(chǎn)品生產(chǎn)全過程，樹立工程意識效果不明顯。因此，在金工實訓教學中開發(fā)出了微型桌虎鉗。微型桌虎鉗包括鉗身、動鉗口、靜鉗口、夾緊斜塊、絲杠、手柄、壓緊盤、鉗口鐵等11個零件，零件數(shù)量多、加工難度加大，加工精度也明顯提高。加工內(nèi)容大體包括車端面、車外圓、攻螺紋、套螺紋、锪孔、鉸孔、銑平面、銑臺階、鋸削、銼削、裝配等多種加工方法，增加了加工方法和各工種之間的橫向聯(lián)系，讓學生盡可能多地掌握各類加工方法和操作各種加工機床。綜合應用階段使用有難度、各工種相關聯(lián)的實訓項目，增強了學生實訓的目的性，調(diào)動了實訓積極性。

4 培養(yǎng)創(chuàng)新能力，實現(xiàn)學生自我滿足感

學生在完成綜合應用階段的實訓后，操作技能進一步熟練，專業(yè)基礎知識獲得了綜合應用，初步完成了產(chǎn)品全過程的制造和運行環(huán)節(jié)，按照CDIO工程教育的核心要求及工程項目的實際要求，應把工程的“構思——設計——實現(xiàn)——運行”四個環(huán)節(jié)貫穿于教學的整個過程當中，尚缺少設計及工藝環(huán)節(jié)。結(jié)合實訓中學生出現(xiàn)的“自我滿足”狀況，為使學生全面了解、體驗工程的全過程，使大學以來所學專業(yè)知識綜合運用，教學內(nèi)容更加突出以學生為中心的思想，增強學生的學習主動性，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力及分析問題解決問題能力，在實訓的最后時期鼓勵開展自選創(chuàng)新項目。

將學生分為小組，讓學生自己設計產(chǎn)品，可以是運動機構、實用的工裝具等，但必須是機械方面的作品，要求具有裝配關系和一定的加工精度。各組學生按照真實企業(yè)的生產(chǎn)要求畫出詳盡的設計圖紙，細致地標注尺寸和各項公差。尤其要求學生認真填寫每個加工零件的加工工藝卡，分析其加工過程，選擇要使用的機床、刀具、夾具等，學生雖然還沒有學習“機械制造技術基礎”課程中有關“工藝規(guī)程設計”的相關知識，但有意識地將“機械制造技術基礎”課中的工藝規(guī)程內(nèi)容提前安排在實訓中，打破原來先學后干的順序，讓學生先接觸和編制工藝卡片，初步了解和熟悉機械加工工藝規(guī)程的制訂原則、步驟和方法，增加工藝規(guī)程設計的感性認識，為“機械制造技術基礎”課程學習時打下知識對接的基礎[4]。

四 教學改革的實施效果

這次的金工實訓教學改革，從試點的情況來看，效果明顯優(yōu)于原有實訓模式，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1 促進自主學習能力的加強和工程素養(yǎng)的提高

由于縮短了“基礎訓練”的實訓時間，在后面兩個階段的學習過程中，必須掌握的專業(yè)內(nèi)容學生通過自主學習完成了對知識與技能的掌握，將實訓延展至課外，促進了學生的自學能力與后續(xù)專業(yè)知識的預習。在國內(nèi)知名企業(yè)與畢業(yè)生座談時，多名畢業(yè)生對金工實訓學習過程和指導教師印象深刻，并反映說金工實訓時學到的技能在就業(yè)后對本崗工作幫助很大，有些技能直接應用在平時的維修保養(yǎng)中。

2 分階段實訓強化學生的工程實踐能力

分階段實訓和“競技性”項目訓練，使學生的工程實踐能力得以強化，學生在實訓過程的熱情明顯高于教學改革前。2015年卓越金工實訓 的8名學生分2組參加了“河南省大學生挑戰(zhàn)杯”科技作品競賽，分獲第3名。實踐證明，參加過該項目訓練的學生應知應會能力明顯強于其他學員。

3 創(chuàng)新實踐貫徹始終，側(cè)重實踐創(chuàng)新意識的培養(yǎng)

在本次教改中，對每個實訓項目都強調(diào)實踐創(chuàng)新，鼓勵學生在掌握基本操作的基礎上，自行完成創(chuàng)意作品的設計制作，把實踐創(chuàng)新貫徹于實訓始終。按自己想法干，做自己想做的，大大提升了實訓學生的學習興趣，變被動學習為主動學習。

參考文獻

[1]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”通用標準研制[J].高等工程教育研究，2010（4）：21-23.

[2]王浩程.面向卓越工程師培養(yǎng) 構建現(xiàn)代工程實訓平臺[J].中國大學教學，2011（6）：83.

[3]鞠晨鳴，徐建成.以“實踐”為導向的研究性教學[J].中國大學教學，2012（9）：69-71.

[4]杜新宇.與機械制造技術基礎專業(yè)課相結(jié)合的金工實訓模式探討與實踐[J].中國科技創(chuàng)新導刊，2011（32）：235-236.