應(yīng)用型本科省級(jí)工程訓(xùn)練示范中心建設(shè)探究

顏 建， 段海峰， 韓 偉， 童 洲

（華南理工大學(xué)廣州學(xué)院工程訓(xùn)練中心，廣州510800）

0 引 言

華南理工大學(xué)廣州學(xué)院是一所以工科為主，經(jīng)濟(jì)、管理、文學(xué)、理學(xué)、藝術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展的本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)大學(xué)?，F(xiàn)有本科專業(yè)38個(gè)，其中每年有5 000余學(xué)生學(xué)習(xí)工程訓(xùn)練綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程。而工程訓(xùn)練綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程在應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)具有非常重要的作用。工程訓(xùn)練中心成立于2006年，是一個(gè)設(shè)備先進(jìn)、管理健全，具有一定特色的培養(yǎng)應(yīng)用型人才的實(shí)踐教學(xué)基地。2014年工程訓(xùn)練中心按照廣東省教育廳頒發(fā)的《關(guān)于開(kāi)展高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)和評(píng)審工作的通知》，開(kāi)展了省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的申報(bào)和評(píng)審工作，開(kāi)始啟動(dòng)相關(guān)建設(shè)工作，進(jìn)一步加強(qiáng)工程訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，目標(biāo)為建設(shè)教育理念先進(jìn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備完善、隊(duì)伍結(jié)構(gòu)合理、管理一流、特色鮮明的工程訓(xùn)練中心［1-2］。項(xiàng)目工作開(kāi)展后，中心就實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系及內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段、師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心隊(duì)伍科研技術(shù)提升、儀器設(shè)備配置等多方面進(jìn)行改革建設(shè)［2］。中心順利通過(guò)廣東省教育廳省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心驗(yàn)收，并被認(rèn)定為省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。

1 中心建設(shè)任務(wù)及目標(biāo)

中心每年承擔(dān)全校8個(gè)學(xué)院，26個(gè)本科專業(yè)5 000多學(xué)生金工實(shí)習(xí)和機(jī)械學(xué)院技能培訓(xùn)與考證，同時(shí)為學(xué)生的各類比賽的創(chuàng)新制作提供服務(wù)。省級(jí)示范中心建設(shè)目標(biāo)為：以機(jī)械制造訓(xùn)練為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)基本工程實(shí)踐能力為目標(biāo)，堅(jiān)持注重能力培養(yǎng)、提高學(xué)生素質(zhì)和綜合能力；以培養(yǎng)強(qiáng)能力的應(yīng)用型人才為理念，構(gòu)建多方位、多層面工程訓(xùn)練基地，培養(yǎng)學(xué)生有工程素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)、強(qiáng)工程能力的應(yīng)用型人才；以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，堅(jiān)持知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展，推進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。將工程訓(xùn)練中心建設(shè)為教育理念先進(jìn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備完善，隊(duì)伍結(jié)構(gòu)合理，管理一流，特色鮮明的的實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心［3］。

2 中心建設(shè)方案及實(shí)施

2.1 規(guī)劃實(shí)驗(yàn)室資源配置，購(gòu)置設(shè)備和軟件，設(shè)計(jì)新課程

傳統(tǒng)工程訓(xùn)練主要包含常規(guī)金屬切削（車、銑、磨、鑄、沖、焊、模具）、先進(jìn)加工（數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心、數(shù)控沖、快速成型、PLC）、特種加工（線切割、電火花）和熱加工（焊接、熱處理）4大類，在省級(jí)示范中心建設(shè)過(guò)程中，根據(jù)中心建設(shè)目標(biāo)及任務(wù)，在此基礎(chǔ)上，先后建設(shè)了GSK工業(yè)機(jī)器人柔性系統(tǒng)數(shù)控車實(shí)訓(xùn)室、五軸數(shù)控虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室、材料成型虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室、機(jī)械手氣動(dòng)夾具實(shí)訓(xùn)室、機(jī)械手智能注塑自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)室。配套增購(gòu)了五軸數(shù)控模擬訓(xùn)練機(jī)1臺(tái)、四軸加工中心1臺(tái)、3D打印機(jī)4臺(tái)、德國(guó)凱勒數(shù)控仿真軟件、無(wú)紙化考試軟件；優(yōu)化資源配置實(shí)現(xiàn)從課內(nèi)實(shí)訓(xùn)擴(kuò)展到課外實(shí)踐、競(jìng)賽和其他創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練。中心面向?qū)W生開(kāi)放，為學(xué)生提供具有不同特色、不同教學(xué)要求和較大發(fā)展空間的實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生基本技能和工程創(chuàng)新能力［4］。

2.2 建設(shè)實(shí)驗(yàn)室教師團(tuán)隊(duì)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍結(jié)構(gòu)

中心進(jìn)一步明確實(shí)訓(xùn)教學(xué)隊(duì)伍的崗位職責(zé)；注重引進(jìn)，促進(jìn)流動(dòng)，建立靈活高效的用人機(jī)制，在示范中心建設(shè)過(guò)程中，注重引進(jìn)具有高級(jí)技師的教師和企業(yè)中具有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人員。6年來(lái)，共引進(jìn)副高級(jí)職稱、全國(guó)技術(shù)能手人員1名，高級(jí)技師4人，富有工程經(jīng)驗(yàn)的3人，優(yōu)化了隊(duì)伍結(jié)構(gòu)；建立激勵(lì)機(jī)制，完善考核體系，充分調(diào)動(dòng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)隊(duì)伍的工作積極性，建設(shè)期內(nèi)鼓勵(lì)教師提升職稱，晉升了中級(jí)職稱5人，新增工程碩士3人，新增高級(jí)技師1人，考評(píng)員5名；組織教師外出參加實(shí)驗(yàn)室管理課程培訓(xùn)及智能制造技術(shù)培訓(xùn)，拓寬培養(yǎng)渠道，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)隊(duì)伍的綜合素質(zhì)；支持和鼓勵(lì)教師申報(bào)并承擔(dān)教改課題以及工程課題，提高隊(duì)伍素質(zhì)，促進(jìn)教學(xué)水平的提升，提升教學(xué)質(zhì)量。通過(guò)對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)隊(duì)伍在職稱結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)等方面的合理規(guī)劃，逐步建立起了一支教學(xué)、科研、技術(shù)兼容，核心骨干穩(wěn)定，勇于創(chuàng)新的實(shí)訓(xùn)教學(xué)隊(duì)伍［5］，建設(shè)前后中心師資結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖1所示。

圖1 建設(shè)前后中心師資結(jié)構(gòu)對(duì)比圖

2.3 圍繞金工實(shí)習(xí)開(kāi)展專業(yè)教學(xué)改革

2.3.1 更新傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)模式，構(gòu)建柔性可變的交叉學(xué)科

引入智能制造技術(shù)發(fā)展，突破傳統(tǒng)教學(xué)模式，更新訓(xùn)練模式，豐富訓(xùn)練內(nèi)容，適應(yīng)市場(chǎng)企業(yè)人才需求。以智能制造技術(shù)為驅(qū)動(dòng)，將單一工種實(shí)訓(xùn)轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬W(xué)科多工種交叉融合，建構(gòu)柔性可變的交叉學(xué)科融合能力培養(yǎng)課程體系（見(jiàn)圖2），以任務(wù)目標(biāo)為驅(qū)動(dòng)，將一般的工科工程訓(xùn)練課程任務(wù)，轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬W(xué)科、多技術(shù)能力結(jié)合的任務(wù)目標(biāo)，在短時(shí)間內(nèi)以工作目標(biāo)驅(qū)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行輪轉(zhuǎn)課程實(shí)訓(xùn)。將機(jī)械加工、智能控制和虛擬仿真制造等多個(gè)學(xué)科的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目輪轉(zhuǎn)進(jìn)行，使學(xué)生在學(xué)習(xí)本專業(yè)工程知識(shí)的基礎(chǔ)上，迅速將各種交叉學(xué)科知識(shí)相互融合，內(nèi)化為交叉柔性工程能力，快速提升學(xué)生對(duì)于智能制造技術(shù)的認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用型人才交叉融合柔性能力［5-6］。

圖2 應(yīng)用型人才交叉融合柔性能力培養(yǎng)體系

中心現(xiàn)有機(jī)械制造工程基礎(chǔ)訓(xùn)練教學(xué)平臺(tái)、機(jī)械專業(yè)技能訓(xùn)練教學(xué)平臺(tái)、虛擬仿真訓(xùn)練拓展平臺(tái)和綜合創(chuàng)新能力訓(xùn)練平臺(tái)4個(gè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程體系（見(jiàn)圖3）。制造工程基礎(chǔ)訓(xùn)練教學(xué)平臺(tái)包括傳統(tǒng)加工、先進(jìn)加工、特種加工和材料成型加工4部分共計(jì)14個(gè)工種，具有綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目占全部學(xué)習(xí)項(xiàng)目的50%；專業(yè)技能訓(xùn)練教學(xué)平臺(tái)以就業(yè)為導(dǎo)向，突出提高學(xué)生的就業(yè)技能與實(shí)踐能力，開(kāi)展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造和智能制造技術(shù)的技能訓(xùn)練［7］；虛擬仿真訓(xùn)練拓展平臺(tái)通過(guò)虛擬仿真實(shí)操訓(xùn)練和虛擬仿真分析拓展訓(xùn)練，利用虛擬仿真技術(shù)，將工藝流程具象化，提升學(xué)生對(duì)專業(yè)技術(shù)的認(rèn)知程度，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的智能制造技術(shù)應(yīng)用能力；綜合創(chuàng)新能力訓(xùn)練平臺(tái)通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生參加“學(xué)生研究計(jì)劃”“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目”及“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練大賽的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作，促進(jìn)學(xué)生參與產(chǎn)學(xué)研訓(xùn)練項(xiàng)目，提升學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力。

圖3 工程訓(xùn)練中心實(shí)訓(xùn)課程體系

2.3.2 開(kāi)發(fā)訓(xùn)練課程項(xiàng)目新模式

（1）五軸數(shù)控虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程。中心在已有金工實(shí)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，根據(jù)行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，改革現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，積極開(kāi)發(fā)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)新模式，提高教學(xué)質(zhì)量。在原有的三軸數(shù)控車、銑、加工中心實(shí)訓(xùn)內(nèi)容基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步拓展優(yōu)化先進(jìn)加工實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，與企業(yè)合作共同開(kāi)發(fā)了五軸數(shù)控實(shí)訓(xùn)模擬機(jī)，并以此為基礎(chǔ)，申報(bào)了教學(xué)教改項(xiàng)目《協(xié)同育人的五軸數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)課程體系一體化設(shè)計(jì)與實(shí)施研究》，增加了五軸數(shù)控虛擬仿真訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，五軸數(shù)控虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程任務(wù)如圖4所示［8］。

圖4 五軸數(shù)控虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程任務(wù)表

（2）模具虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程。進(jìn)一步開(kāi)展虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目，啟動(dòng)校級(jí)教學(xué)教改項(xiàng)目“以智能模流分析軟件應(yīng)用為導(dǎo)向的模具實(shí)訓(xùn)課程改革實(shí)踐與探索”。以項(xiàng)目為基礎(chǔ)，增置智能模流分析（CAE）仿真實(shí)訓(xùn)室1間，建設(shè)以Moldflow模流智能分析軟件為核心的虛擬仿真模具訓(xùn)練項(xiàng)目，將傳統(tǒng)的模具教學(xué)體系進(jìn)行信息化改革，凝練出了模具實(shí)訓(xùn)課程新模式，進(jìn)一步規(guī)劃課程的教學(xué)重點(diǎn)［9-10］。改革后的新模具實(shí)訓(xùn)課程，以典型模具結(jié)構(gòu)類型為案例，規(guī)劃制定了虛擬仿真模具實(shí)訓(xùn)課程規(guī)劃表，指導(dǎo)學(xué)生完成模具型腔結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等設(shè)計(jì)任務(wù)，采用智能模流分析軟件完成模擬注塑仿真分析［10］，幫助學(xué)生驗(yàn)證設(shè)計(jì)過(guò)程中的參數(shù)設(shè)置并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析比較，提高了學(xué)生實(shí)訓(xùn)積極性，建立學(xué)生的實(shí)踐技能獲取感，提升該門實(shí)訓(xùn)課程的訓(xùn)練深度及訓(xùn)練效果。

（3）數(shù)控車機(jī)器人自動(dòng)上下料實(shí)訓(xùn)課程。以機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)為驅(qū)動(dòng)，引進(jìn)了機(jī)器人柔性制造系統(tǒng)的概念，將數(shù)控車床與機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，開(kāi)展數(shù)控車機(jī)器人自動(dòng)上下料教學(xué)課程新模式，如圖5所示。該課程在傳統(tǒng)的數(shù)控車床加工實(shí)訓(xùn)內(nèi)容中加入了智能制造技術(shù)的應(yīng)用，增加了實(shí)訓(xùn)課程的先進(jìn)性和新穎性，大大提升了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，提高了學(xué)生對(duì)智能制造技術(shù)的認(rèn)知程度。

根據(jù)數(shù)控車機(jī)器人自動(dòng)上下料工藝，結(jié)合課程所授知識(shí)點(diǎn)，編制了如圖5（右圖）所示的數(shù)控車機(jī)器人自動(dòng)上下料實(shí)訓(xùn)課程規(guī)劃表，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)控車機(jī)器人自動(dòng)上下料工藝知識(shí)、數(shù)控車加工工藝知識(shí)及操作方法和機(jī)器人編程控制方法，最終實(shí)現(xiàn)控制機(jī)器人完成加工零件自動(dòng)上、下料任務(wù)［11-12］，從而掌握機(jī)器人編程控制技能。該實(shí)訓(xùn)課程不但增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)數(shù)控車加工工藝的認(rèn)知，更給學(xué)生提供了機(jī)器人上下料編程控制實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)，直觀的給學(xué)生展示了機(jī)器人在制造領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景［11］。

圖5 數(shù)控車機(jī)器人自動(dòng)上下料實(shí)訓(xùn)課程

（4）機(jī)械手氣動(dòng)夾具實(shí)訓(xùn)課程。在傳統(tǒng)鉗工實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上，拓展以?shī)A具為主體的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容。如圖6所示，項(xiàng)目主要通過(guò)講授機(jī)械手的組成及機(jī)械手的控制系統(tǒng)原理，使得學(xué)生熟悉機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)，提升機(jī)械設(shè)計(jì)能力；熟悉機(jī)械手控制系統(tǒng)，加深對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的理解；學(xué)習(xí)機(jī)械手氣動(dòng)夾具裝配工藝過(guò)程，增強(qiáng)裝配精度與裝配尺寸鏈意識(shí)。通過(guò)機(jī)械手氣動(dòng)夾具實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生的氣動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)安裝與調(diào)試、氣動(dòng)控制和應(yīng)用等技術(shù)，在培訓(xùn)學(xué)生鉗工工位裝夾技術(shù)的同時(shí)，還可以進(jìn)行氣動(dòng)回路運(yùn)用培訓(xùn)，提高學(xué)生自己機(jī)械夾具零件制作和電氣裝配調(diào)試的動(dòng)手能力［13］。

圖6 機(jī)械手氣動(dòng)夾具實(shí)訓(xùn)課程

以上教學(xué)改革新模式訓(xùn)練項(xiàng)目現(xiàn)已全面投入教學(xué)，服務(wù)于全校約4 500人/每年的金工實(shí)習(xí)，為我校學(xué)生提供了訓(xùn)練項(xiàng)目新模式，提升了學(xué)生對(duì)智能制造先進(jìn)加工的認(rèn)知水平和掌握能力。

3 服務(wù)于周邊企業(yè)，推進(jìn)產(chǎn)教融合，提升中心教師科研能力

不斷推進(jìn)產(chǎn)教融合，促進(jìn)教師產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目申報(bào)，通過(guò)縱向橫向項(xiàng)目的實(shí)施，提高教師的科教研能力，進(jìn)一步增強(qiáng)中心師資隊(duì)伍水平。在此期間，教師共主持高等學(xué)校教學(xué)教改項(xiàng)目23項(xiàng)，廣東省自然科學(xué)基金青年人才項(xiàng)目3項(xiàng)；服務(wù)于周邊企業(yè)，解決企業(yè)技術(shù)難點(diǎn)，與周邊汽車行業(yè)企業(yè)共建“合順·華廣創(chuàng)新中心”，與企業(yè)共同申報(bào)科技廳科技項(xiàng)目，共立項(xiàng)橫向產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目6項(xiàng)；教師參與并指導(dǎo)了學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目59項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生參加了國(guó)家、省、區(qū)級(jí)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)45項(xiàng)，期間指導(dǎo)了學(xué)生發(fā)表論文20余篇，共同研究獲取了專利46項(xiàng)。

通過(guò)產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，在完成項(xiàng)目預(yù)定成果的同時(shí)，教師也發(fā)表了相關(guān)論文72篇，其中SCI刊物2篇，核心期刊論文25篇；申請(qǐng)專利75項(xiàng)。通過(guò)產(chǎn)學(xué)研課題實(shí)施、指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、指導(dǎo)學(xué)生科技類創(chuàng)新競(jìng)賽項(xiàng)目等，極大地提升了教師科教研能力，進(jìn)一步提高了教師教學(xué)水平及實(shí)訓(xùn)質(zhì)量［14-15］。

4 結(jié) 語(yǔ)

在省級(jí)示范中心項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地進(jìn)行升級(jí)改造，購(gòu)置了新的設(shè)備和軟件，規(guī)劃了實(shí)驗(yàn)室資源配置，設(shè)計(jì)了新課程，增加了與行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)緊密聯(lián)系的相關(guān)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練新模式、新項(xiàng)目；加大了中心師資隊(duì)伍建設(shè)，優(yōu)化了師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)，拓寬了人才培養(yǎng)渠道，促進(jìn)了教師科研能力提升，進(jìn)一步加強(qiáng)了師資隊(duì)伍能力與水平；與此同時(shí)，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)培訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行了優(yōu)化改革，完善了現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系與內(nèi)容，豐富拓展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段，從而提高了教學(xué)質(zhì)量與水平，提升了學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，最終，工程訓(xùn)練中心順利通過(guò)了省級(jí)示范中心建設(shè)項(xiàng)目驗(yàn)收。