工程训练公共选修课建设的探索与实践——以《特种加工及工艺品设计制作》为例<br/>

工程训练公共选修课建设的探索与实践——以《特种加工及工艺品设计制作》为例

2014-12-09蒋海燕

重庆与世界 2014年3期

蒋海燕，肖东

(重庆理工大学工程训练与经管实验中心，重庆 400054)

我国走新型工业化道路，由制造业大国向制造业强国迈进，必然需要一大批高素质的工程技术人才，而工程训练则是高校培养高素质工程技术人才必不可少的重要环节，工程训练对于提高学生的综合素质、培养学生的实践能力和创新能力具有特殊的作用［1］。为提高人才培养质量，国内许多高校相继就工程训练课程培养目标、教学思想、体系结构、教学方法、资源配置和教学管理模式等方面开展了多种形式的教学研究和实践，并取得了一定的成果和经验［2］。我校尝试针对工程训练的一些典型模块开设全校公共选修课程的教学模式，取得了较好的效果，本文以笔者开设的选修课《特种加工及工艺品设计制作》为例加以探讨。

一、课程开设意义

特种加工是20世纪50年代以来，随着生产发展和科学实验需要，为解决难切削材料加工、特殊复杂表面加工，以及超精、光整或具有特殊要求零件的加工而发展起来的非传统加工方法，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等目的的加工方法的总称，在国际上被称为“21世纪的技术”［3］。我校于2005年在工程训练体系中增加了特种加工实训模块，经过这几年的发展，现已拥有电火花成型加工机床2台，电火花线切割机床4台，激光雕刻机1台。但是，由于受设备种类、数量、实训学时，以及特种加工自身特点等因素的制约，特种加工实训教学存在如下不足之处:

1.学生创新实践机会偏少。我校将现有特种加工实训与铣削实训安排在一起，最多安排3天的实训时间(机类)，其中特种加工部分仅占1.5天，因此实训教学安排只能以理论讲解、学生模拟仿真和机床操作演示为主，不能确保每个学生都能在课堂上完成创新作品的设计及制作。

2.实训内容受制于现有设备，不利于扩展学生视野。特种加工是多种先进制造技术的总称，不仅包括现有的电火花成型加工、电火花线切割加工及激光加工，还包括电解加工、超声加工、电子束加工、离子束加工、电铸、电镀、快速成型等，每一种加工方法都独具特色，由于学时的限制，实训时只能介绍现有设备。

3.实训学生受专业限制，不利于学科交叉与融合。传统的工程训练课程定位于“培养学生的技术性素质”，培养学生将来成为合格的工程师，因此主要面向机械、材料、电子、化工等工科专业学生。然而，现代工程正以工程链的形式呈现出集成化的面目，科学、技术、人文、社会、经济、管理、伦理、道德、法律等内容无不包容在内，因此现代工程训练不应拘泥于机类和非机类工科专业学生，可以面向文、史、经、管、艺术等专业学生开设［4］。

在现有人才培养方案和教学条件下，开设素质选修课程，则可在一定程度上弥补传统特种加工实训的不足，为各专业学生提供一个实践及创新的平台。

二、课程设置

《特种加工及工艺品设计制作》是一门拓宽学生知识面，培养学生辩证思维能力、实践动手能力和创新意识的综合性选修课程，面向全校各专业学生开放，总共32学时，顺利修完可获得2学分，由于教学条件限制，限制学生人数为30人。课程内容是传统切削加工方法以外的，主要利用电能、化学能、声能、光能等进行加工的特种加工技术。由于特种加工技术本身具有多学科交叉、知识面宽、知识跨度大等特点，因此本门课程在设计上不是仅仅停留在理论教学的层面上，而是引入了工艺品的设计与制作，采用寓教于乐的方式让学生自主参与整个学习过程，做到理论与动手实践相结合。通过本门课程的学习，可以使学生自主设计、制作出自己的工艺作品;可以拓展学生的工艺知识，提高学生的人文素质、艺术修养及工程实践能力和创新能力。

课程由理论教学和实践教学两部分组成。理论教学12学时，主要介绍特种加工技术产生的背景、常用特种加工技术的基本原理和应用以及线切割加工的手工、自动编程方法;实践教学20学时，主要是学生在掌握线切割机床和激光雕刻机的基本操作后自主完成工艺作品的设计与制作。

三、课程教学实践

(一)因材施教，精选授课内容

《特种加工及工艺品设计制作》面向全校各专业学生开放，因此在教学内容的选择上要充分考虑兼顾各个不同专业和层次的学生，注重科学性、知识性和趣味性，不能是特种加工实训课程内容的简单扩充。为此，本课程重点介绍在制造行业应用较为广泛的典型的特种加工技术，并根据中心设备现状选用线切割加工及激光加工作为学生工艺品制作的手段，具体课程组织体系如图1所示。对于每一种特种加工技术的介绍，不能面面俱到，而必须有所侧重，主要介绍其基本原理及工程应用，尽量弱化专业性较强的工艺知识的介绍。

(二)灵活运用多种教学方法和手段，提高教学质量

教学方法和手段的改革是教学改革的重要内容，也是影响课堂教学质量的重要因素［5］。在《特种加工及工艺品设计制作》选修课的教学过程中，灵活运用各种教学方法和手段，能有效激发学生的学习兴趣，收到事半功倍的教学效果。

多媒体技术作为一种现代化的教学手段，集文字、图表、声音、动画、视频等多种信息为一体，形象直观、生动具体，有利于营造良好的教学氛围。理论教学时，可采用多媒体课件辅助教学。如在介绍各项特种加工技术的基本原理时，可制作flash动画，生动形象地再现整个加工的微观过程，便于学生理解和掌握，若采用单纯的文字表述，则显得晦涩难懂;在介绍各特种加工技术的具体应用时，可插入加工视频，这样不但可以增强学生的学习兴趣，而且可以缓解中心设备不足，学生不能实际操作实践的矛盾，开阔学生视野。

案例教学法是通过一个具体教育情景的描述，引导学生对这些特殊情景进行讨论的一种教学方法。在教学中，适当运用案例教学法，有利于学生创新思维能力、观察能力、分析和解决实际问题能力的培养。如在介绍完特种加工基本理论后，可以选出几个典型零件，让学生从零件材料、结构特点等方面去分析用什么特种加工方法进行加工;在介绍电火花成型加工和电火花线切割加工时，可以引导学生去分析比较二者的异同等。总之，要让学生主动参与教学当中，享受自主学习，以及发现、分享知识的乐趣。

(三)营造鼓励学生实践、创新的良好氛围

传统的实践教学强调以教师为主体，学生只需按部就班按老师规定的步骤完成操作即可，这不利于学生创新能力的培养。因此，在工艺品设计制作的实践教学环节，应充分体现以学生为主体的教学思想，让学生自主参与工艺品的构思、设计与制作各个环节，给予学生充分的自由度。具体做法是:①工艺作品的主题不受限制，只要内容积极健康就行。②学生可以根据自己的兴趣和特长，自由选择作品的设计方法。如在线切割作品中，学生可选择手工编程，CAD/CAM自动编程，实物扫描等多种方式设计作品;在激光加工中，学生可以选择Photoshop、CorelDraw、Auto-CAD等多种软件完成作品设计与处理。③学生可自由选择加工用材料。如在线切割加工中，学生可以选择我们准备的不锈钢板、铝板、紫铜板等，在激光加工中可以选择木板、中密度板、亚克力板、双色板等进行加工，当然学生也可自备材料进行加工。