现代工程教育下的金工实习改革

朱玉英　殷艳树

[摘要]分析了传统金工实习教学模式中存在的问题，提出了在现代工程教育下，金工实习教学改革在注重培养实践能力的同时，更应注重学生工程应用能力和工程协作能力的提高，为了达到这一目标，对金工实习教学模式、内容及教师提出了相应的要求，指出了金工实习教学改革的发展方向。

[关键词]金工实习，工程教育，教学改革，开放实习。

[中图分类号]TG7 [文献标识码]A [文章编号]1005-4634(2009)02-0073-04

长期以来，金工实习的主要教学内容是车削、铣削、刨削、磨削、铸造、锻造、焊接等基本机械加工工艺知识，注重基本操作技能的训练，实习的具体内容主要是：车削外圆面、在长方体零件上铣削直槽、将两块金属焊接在一起、制作锤头等[1~3]。学生在2～5周内集中进行实习，同一批实习的学生多达500人甚至超过600人，而金工实习教学设备不足，因此必须分组进行实习。实习中主要采用传统的“师傅带徒弟”式的教学方法。学生进入某一工种实习，首先由指导人员讲解机床设备的构成、工作原理和操作方法，加工工艺技能以及安全操作规程，对于现代加工方法，还要讲解相关程序的编制及传输等基础知识。接着指导教师进行机床操作示范，加工实习零件并讲解加工过程中需注意的问题，然后学生进行模仿加工实习零件，零件加工完成后上交检验，该工种实习结束[4]。这种传统的“师傅带徒弟”式的教学方法比较安全，注重操作技能的培养，能够使学生快速掌握机床的操作要领，缺点是在整个实习过程中，教师始终处于主导地位，学生在指导教师的引导下被动地接受训练，只是重复性的进行模仿操作，不利于创新能力和团队协作精神的培养。长期以来，学生普遍反映金工实习过程枯燥乏味，缺乏新意，实习设备陈旧，学生缺乏实习热情。金工实习教学改革势在必行。

随着科学技术的迅猛发展，为了适应社会对高素质人才的需求，缩短高校人才培养与企业人才需求之间的差距，传统的金工实习教学方式逐渐转变为注重培养学生工程实践能力和创新精神的现代工程教育。依据现代工程教育理念，燕山大学加大对工程实践教学的资金投入，建立了现代工程教育训练中心，对机械类各专业的金工实习教学不断进行改革，取得了一定的进展，积累了一些经验。

1改革实习方式，加强金工实习中学生的 主体地位

为提高学生对金工实习的兴趣，必须彻底改变以往金工实习中学生被动实习的情况，对金工实习的教学方式进行改革，使学生成为金工实习的主体，整个实习过程中指导教师起辅导作用[1]。在具体实施教学大纲的过程中，主要通过进行创新设计制作来加强金工实习过程中学生的主导地位，营造一个有利于锻炼学生工程实践能力和团队协作精神的良好教学环境，充分发挥学生的主观能动性和创作热情。因此学生进入某一工种实习，在大约1/3时间内，首先采用传统的教学方式，即“师傅带徒弟”式的实习方式。剩余大约2/3的时间对学生进行随机分组，从美观、实用和经济的角度出发进行零件设计：首先要求每位成员根据已有的理论知识，查阅相关的参考资料，在已有的机床操作经验的基础上，自由设计符合该工种加工工艺特点的零件；接着小组讨论所有的设计方案，并选出最佳的创新设计；最后编制该零件的加工工艺，经指导教师审查合格后，领取所需材料进行制作，最终加工出成品。这种实习教学方式如图1所示。

新的设计制作实习教学方式，将创新工程能力的培养与传统的技能操作训练巧妙地结合在一起。对于传统的金工实习教学方式不是完全摒弃而是取其精华，充分利用其有利之处。实践证明，这一阶段的实习必不可少。现代大学生大都为独生子女，物质条件比较丰富，生活比较富足，很少有实践的机会，动手能力较差，对于实习工厂中的各种加工设备、刀具、辅具等大都是纸上谈兵，更别提如何使用它们制造零件了，因此这一过程的模仿实习加工能够为学生提供必要的安全教育和保障，大大消除了实习过程中的安全隐患。经过这一阶段的实习训练，学生已经不满足于加工简单的规定零件，他们就会产生疑问，这种加工工艺能够加工什么类型零件？是否可以加工其它类型的零件？学生带着问题进入创新设计制作实习阶段，一边讨论一边进行创新设计，既有互动又有竞争，在研讨中摩擦出思维的火花，能够充分激发大家的学习兴趣。达到了理论知识指导操作实践，操作实践巩固专业理论的目的。

图2为普通车削实习过程中学生加工的创新零件，图中的轴及螺纹零件设计美观、大方，制作精美，能够反映普通车削加工工艺的加工特点，即车削主要加工各种回转体零件，可以加工的零件表面有外圆、内圆、螺纹、锥面及回转成形面等。图3所示为学生自行设计制作的铸造件工艺品，它们制作精良，美观大方，充分体现了铸造的工艺特点。

与传统实习方式不同，这种新的实习模式更注重培养学生的工程应用能力、团队协作交流能力以及系统调控能力，有利于学生个人素质、人际能力和工程技术能力的提高。通过分组进行设计制作零件，激发了学生的学习热情，为了使自己的设计被选中，他们积极查阅参考资料，主动和指导教师进行讨论。小组讨论出最优的设计零件并编制该零件的加工工艺，预算成本，选取原材料，加工成品后进行检验。最后将所有的设计制作件进行展览，由学生投票选出设计最好、成本最低、质量最好的产品。在这一过程中，小组各成员之间加强了交流，初步锻炼了团队协作能力，增强了竞争意识，强化学生的成本意识和质量观念，为今后成为一名合格的工程师打下了基础。

2优化实习内容，激发学生的实习热情

2.1大幅增加先进与传统加工技术的对比演示教学

长期以来，金工实习的主要教学内容是传统加工工艺，在企业广泛应用的新型加工工艺和设备占整个实习的比重较少，这就使得教学落后于生产，使得学生毕业以后面对先进的制造技术时非常被动。为了适应21世纪对专业技术人才的需要，燕山大学加大了对实践教学的投入，在金工实习中新增了数控车削、数控铣削、加工中心和电火花线切割、电火花成型、激光雕刻等实习内容，对开阔学生眼界，增强学生素质，形成现代加工意识有很大的帮助[5]。

学生在传统加工工艺方法实习的基础上，进一步接触到先进加工工艺和特种加工工艺，二者对比实习，可以使学生更好的了解各种加工工艺的优缺点，大大提高实习兴趣，激发学生的实习热情。例如学生首先实习传统的车削加工工艺，了解了车削的工艺特点、普通卧式车床的结构，加工出合格的零件。有了普通车削加工的基础，学生进入数控车实习场地后，马上就会发现数控车床明显区别于普通卧式车床。二者使用上究竟有何不同？带着问题去实习，学生就会容易掌握数控车削加工工艺。

通过对比实习，学生就会清楚，数控车床与普通车床的最大不同，在于其控制方式的不同，由于普通车床为操作者手动控制，因此加工精度不高，生产效率低，而数控车床则由计算机控制机床进行运动，操作者只需安装刀具和工件及取下工件等，编制程序并输入计算机，生产时根据工件选取对应的程序即可进行加工。图4所示为学生数控车实习时的一组设计零件，这些零件主要以美观为主，体现了数控车床的加工特点。通过这些零件的设计制作，能够加强学生对数控机床的认识，即生产效率高，加工精度高。

既然数控车的加工精度高于普通车削，生产效率也高于普通车削，那么有没有一种更先进的加工方法呢？此时进入数控加工中心实习就会收到非常好的实习效果，通过教师讲解，学生就会清楚，一台数控加工中心可以完成不同种类机床的工作。通过这种先进加工工艺与传统加工技术的对比演示教学，大大提高了学生的实习热情和实习效果。

2.2将真实产品零件加工融入到金工实习教学全过 程中，培养学生的工程意识

原有的金工实习方式在安排上突出以掌握各工种操作技能为目的，强调学生实践操作能力的培养。这种实习方式明显忽略了对学生工程意识的培养，实习中各工种环节独立运行，工种之间缺少相互联系，学生掌握的也是相对独立的车削、铣削、刨削等工种的操作方法，意识不到它们是一个有机的整体。为培养出符合现代化企业需求的工程师，注重学生动手能力的同时，还应加强学生的工程能力。因此，在金工实习教育中，将原来单一工种的制造工艺实习转变为以零件制造全过程为核心的综合实习。经过初期的传统加工工艺实习后，学生具备了一定的操作技能，在设计制作实习阶段结合各工种的工艺特点，根据学生的具体情况，可以进行设计制作，也可以有选择地将实际产品零件引入金工实习，让学生以真实零件的制造过程为对象，了解零件的整个制造工艺流程：下料→预先热处理→切削加工→最终热处理→精加工→检验→成品。通过这一阶段的实习，学生对机械产品的整个制造过程会有一个较完整的认识。在实习要求上，从简单的基本技能操作训练提高到设计、制造并重的综合训练，这样就可以增加学生主动学习和动手实践积极性，培养和增强他们分析问题和解决问题的能力。

3充分利用各种先进的教学手段，进一步 提高金工实习的教学效果

当前大多数学校的实习内容陈旧，各大企业广泛应用的新工艺、新方法，如数控加工、特种加工等实习时间的比重较少，造成学生就业后面对新设备、新工艺的无所适从，不利于提高学生就业竞争能力。为了改善金工实习的教学条件，实现先进制造技术的培训，进一步提高学生的实习积极性，使毕业生能积极主动的应对社会需求，提高其就业能力，燕山大学除了加大力度购置新的加工工艺设备外，还投入了大量资金购置电脑，并选择了CAXA教学软件，建立了CAD/CAM网络实践教学中心和多媒体教室。在实习教学中，适当增加新型加工工艺及特种加工工艺的时间，以提高学生的实习兴趣，提高实习效果。充分利用各种先进的教学手段，如录像教学、计算机辅助教学（CAI）等来弥补经费的不足，对一时难以开展的新技术、新的加工方法在计算机上进行模拟实习教学，让学生了解国内外先进的制造设备、生产工艺和方法[5]。

4加强指导教师与学生之间的互动

实习之前，教师对学生讲解即将实习到的各种加工工艺，使学生有一个整体的认识。实习期间，要求学生一个工种实习结束后，应完成实习报告上相关的习题，指导教师批改实习报告上相关的内容，督促学生学习，进一步提高实习效果。实习期间，要求指导教师每天到实习现场跟班指导，对学生理论方面的问题进行解答，针对不同的专业、不同工种，结合后续课程，指导学生各工种实习时应解决的问题，使学生带着问题去实习，在实习中找出解决问题的方法，在解决问题的过程中，通过查阅实习教材，手册等参考资料，提高学生解决问题的能力。既巩固了专业知识，端正了学习态度，又有利于良好学习风气的形成。如在车工实习时，应注重以下几点：

1）注意观察车刀的结构、角度，为以后学习《金属工艺学》课程中重要的知识点“车刀的刀具结构、车刀角度”打下基础；

2）注意观察车削加工过程中工件与车刀的运动，为以后学习车床的切削运动做准备；

3）注意车削零件时所产生的切屑形状，观察有几种切屑？每种切屑的形状特征是什么？刀具、材料、切削用量的选择对切屑形状是否有影响？

4）典型零件的加工工艺。如轴类零件从毛坯选择到切削加工等。

所有这些问题的提出，不仅能提高学生的实习兴趣，有目的地实习，提高实习效果，还能为后续课程的学习打下坚实的基础。经过几年来的金工实习教学实践，机械类各专业学生实习热情高涨，实习效果明显，专业基础知识得到加强，工程实践能力得到较好的训练。

5金工实习教学改革的发展方向

燕山大学机械工程学院已成为CDIO成员。所谓CDIO是Conceive（构想），Design（设计），Implement（实施），Operate（操作）的简写，指的是现代工业产品从构思研发到运行改良乃至终结废弃的生命全过程。CDIO教学模式是以构思－设计－实施－运行全过程为载体培养学生的工程能力，此能力不仅包括学生的专业知识，而且包括创新能力、终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力。CDIO教学模式不仅强调学生的基础知识，更重视教学实践，注重培养学生的工程应用能力、工程协作交流能力以及工程技术自我提升能力[6]。

在CDIO现代工程教育改革大潮中，金工实习作为重要的实践课程应抓住机遇，在以后的教学中继续深化改革，逐步建立开放型的实习教学模式。

目前机械类各专业的金工实习时间大都为5周，集中在大二秋季学期进行，学生在大三、大四时实践机会少，学习《机械设计》、《机械原理》等专业课程时，学生有想法时却没有实践机会，不利于理论联系实际。因此，在以后的教学改革中，为了达到理想的教学效果，应积极改变金工实习的教学模式，建立从教学内容及实习时间上双重开放的实习模式。整个实习可分为两个阶段进行：大学二年级集中实习时对学生进行操作技能训练及简单的创新设计，大学三、四年级结合后续课程，在工程训练中心进行较为复杂的设计制作，此时整个金工实习课程结束。

以上仅依据学生的理论学习进程对开放型的金工实习教学模式进行了阶段划分。对于开放型实习教学的具体模式和新的要求仍需进行进一步的讨论和探索。比如：①如何实现在实习训练基地设立一个或几个开放性的创新设计制造实验室，以满足学生根据课程需要随时进行创新设计制作实习的需要；②如何提高教师的自身素质，以满足开放型实习模式的新要求。随着开放型实习模式的建立，要求指导教师要有足够的时间来指导学生实习，其教学工作强度相应增强。这就要求指导教师责任心强，针对新的社会形势，积极改善知识结构，提高自身的业务能力；③如何改革实习考核方式，实现由原来根据最终实习制造件给出实习成绩转变为对整个实习过程的考察。

开放式的实习模式使金工实习成为培养学生工程能力的一个基础平台，在理论联系实际的同时着重工程能力的训练，使学生发展成为一个适应现代化企业需求的合格工程师。

参考文献

1于辉.创新思维在金工实习中的应用[J].理工高教研究,2004,23(1):111-113.

2 刘淑娟,叶云,魏桂花.开放型的金工实习教学改革初探[J].机械管理开发,2007,(6):147-148.

3 张萍,刘云.谈金工实习对大学生综合能力的培养[J].机械管理开发,2007,(6):151-152.

4曾庆生,杨毅,李恒,麻胜荣.在金工实习中进行创新教育的初探[J].机械管理开发,2008,(1):185-188.

5 李惠琴,卢秀春.努力创建综合性工程训练中心[J].实验室科学.2007,(2):3-5.

6 陶勇芳,商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J]. 中国高教研究,2006,(11):80-83.