基于五位一體實(shí)踐育人模式的新工科新工訓(xùn)

潘旭東　林森　曾昭陽(yáng)　劉佳男　霍紅　彭博

摘? 要：哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程創(chuàng)新實(shí)踐中心利用自身學(xué)科優(yōu)勢(shì)，針對(duì)培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生的綜合素質(zhì)，做出創(chuàng)新改革，提出一系列新的發(fā)展方向。在原有工程訓(xùn)練基礎(chǔ)上重新構(gòu)建適應(yīng)新工科的機(jī)械制造基礎(chǔ)課程與教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力、實(shí)踐、創(chuàng)新一體化培養(yǎng)，最終通過各類大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃牽引串接整個(gè)工訓(xùn)過程，通過“能力疊加”實(shí)現(xiàn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化，使學(xué)生的素質(zhì)、能力得到進(jìn)一步展現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：發(fā)展方向;新工科;工訓(xùn);課程體系

中圖分類號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2021）25-0006-05

Abstract： The Harbin Institute of Technology makes use of its disciplinary advantages to carry out innovative reforms and proposes a series of new development directions aimed at cultivating the comprehensive qualities of contemporary university students. Base on the original engineering training， the Mechanical Manufacturing Basic Course and the teaching system are constructed to realize the integrated training of knowledge， ability， practice and innovation. All kinds of college students subject competition projects， college students innovation and entrepreneurship plan pull the whole process of training， through the "ability superposition" to achieve the transformation of knowledge to ability， so that students' quality and ability can be further demonstrated.

Keywords： development direction; New Engineering; engineering training; curriculum system

在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”[1]和《中國(guó)制造2025》實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)[2]的時(shí)代背景下，哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程創(chuàng)新實(shí)踐中心（以下簡(jiǎn)稱“工創(chuàng)中心”）于2017年6月成立，由機(jī)電工程學(xué)院牽頭，將原有工程訓(xùn)練中心、大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)實(shí)踐中心、國(guó)家級(jí)高端裝備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心進(jìn)行資源優(yōu)勢(shì)整合，秉承以培養(yǎng)學(xué)生為中心，多元融合為特色、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為導(dǎo)向的教學(xué)理念，在保持原有工程訓(xùn)練精品課程的基礎(chǔ)上，將當(dāng)前最前沿的技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備、獨(dú)特的教學(xué)方法融入其中，加強(qiáng)學(xué)生科技創(chuàng)新，思維創(chuàng)新，實(shí)踐創(chuàng)新的綜合能力。

課程設(shè)計(jì)上尋求新理念、新思想、新方法、新內(nèi)容、新元素、新質(zhì)量，劃分多個(gè)脈絡(luò)實(shí)踐模塊，每個(gè)模塊設(shè)計(jì)一個(gè)綜合樣件，原則上建議學(xué)生跨專業(yè)組隊(duì)（充分發(fā)揮各自特長(zhǎng)），根據(jù)作品加工步驟選課，最終根據(jù)完成度，完成質(zhì)量確定教學(xué)學(xué)時(shí)并分配相應(yīng)考核學(xué)分，這樣的方法既滿足因材施教的教育理念，也促進(jìn)了學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。

一、新元素新制造

（一）打造智能化制造平臺(tái)

機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛運(yùn)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線中，桁架機(jī)械手是運(yùn)用最為廣泛的一種，能夠?qū)崿F(xiàn)自主控制、可重復(fù)編程、多自由度、多功能、多用途的操作機(jī)。并能夠搬運(yùn)物體、操作工具，以完成各種作業(yè)，提高了設(shè)備的自動(dòng)化水平，極大地改善了設(shè)備的電器性能。

1. 設(shè)備的改造升級(jí)

工創(chuàng)中心在保留部分傳統(tǒng)數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心等設(shè)備，以便進(jìn)行傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)外，其他均進(jìn)行改裝升級(jí)，數(shù)控車床改裝伺服主軸、中空液壓卡盤、液壓尾座，增加第三軸、激光對(duì)刀儀等部件;加工中心增加四軸、五軸，光柵尺等，使加工性能和可工作范圍得到增強(qiáng)。并在設(shè)備中綜合應(yīng)用示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等（如圖1），用以輔助數(shù)控設(shè)備完成工件自動(dòng)裝夾卸取、工件掉頭、工件加工精度檢測(cè)、加工表面打磨拋光等工序，使機(jī)械手與設(shè)備更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。工創(chuàng)中心推行此方案可將多臺(tái)、多種類數(shù)控機(jī)床串聯(lián)成小型生產(chǎn)線，使之達(dá)到1+1>2的效果，形成具有高集成性、多功能性、延展性，符合現(xiàn)代化標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)數(shù)字制造體系。

此外，中心的每臺(tái)機(jī)床內(nèi)部加裝高清攝像頭，外部加裝示教顯示器（如圖2），當(dāng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)，學(xué)生可以通過屏幕清楚地看到刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、加工路徑及在加工過程中材料產(chǎn)生的變化，讓學(xué)生更加直觀、清晰的對(duì)數(shù)控加工產(chǎn)生認(rèn)知，從而提高學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到事半功倍的效果。

在實(shí)操環(huán)節(jié)中，指導(dǎo)教師只需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行編程控制指導(dǎo)，學(xué)生就可以進(jìn)行全功能、自動(dòng)化、智能化的加工實(shí)踐。不僅在減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件的同時(shí)，還提高學(xué)生對(duì)精密制造、先進(jìn)制造的認(rèn)知，開闊視野，從思想上完成制造到智造的過渡，更通過機(jī)床的使用，鍛煉了實(shí)踐能力、編程能力、控制能力，為學(xué)生帶來知識(shí)+實(shí)踐+能力的全新學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

2. 引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備

工創(chuàng)中心先進(jìn)制造部，新引進(jìn)多臺(tái)沈陽(yáng)i5系統(tǒng)全功能型數(shù)控機(jī)床，智能倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人，及智能工廠云管理體系;更研發(fā)搭載相應(yīng)的智能操作終端[3]，使其與機(jī)床操控系統(tǒng)相連接，在生產(chǎn)規(guī)模較大的場(chǎng)合可以將設(shè)備系統(tǒng)與主控計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，利用其操作簡(jiǎn)單，可靠性高等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)“集中管理，分散控制”，使部門的綜合加工能力、科研能力、教學(xué)能力進(jìn)一步增強(qiáng)。