基于工程能力培养的“金工实习”教学改革

髙 琪， 李 颖， 张 飞

(上海第二工业大学 工程训练中心， 上海 201209)



·实习与实训·

基于工程能力培养的“金工实习”教学改革

髙 琪， 李 颖， 张 飞

(上海第二工业大学 工程训练中心， 上海 201209)

针对目前传统“金工实习”教学中存在的问题，寻找适合工程能力培养的“金工实习”教学的方式方法。采用“模块单元化组织、菜单式选项”的教学模式，解决了实习内容多与实习时间有限、实习专业数多与专业需求不相同等问题；采用“多层次”的教学方案，解决了实习内容单一与综合能力培养等问题；在创新教育方法上采用“课内普及型、课外综合型”的形式，在金工实习课程中融入了创新教育和工程素质教育，并编写出版了金工实习特色教材。改革后的“金工实习”课程为学生营造了更好的工程训练环境。

金工实习； 教学模式； 教学方案； 工程素质； 创新教育

0 引 言

“金工实习”课程是我国工科院校最重要的技术基础课之一，具有知识面宽，受益面大，实践性、创新性强，是工科学生素质培养、能力提高、实现宽口径专业教育的重要教学环节之一。随着高等教育与科学技术的快速发展、知识更新的加快，以及对学生的素质教育与创新能力培养要求的提高，致使传统的“金工实习”教学模式已不适应学科发展和创新人才培养的需要。主要表现在以下几个方面：① 教学内容与授课学时存在矛盾[1]。随着新技术的不断涌现，“金工实习”教学内容在不断更新和丰富，致使不断增加的教学内容与固定有限的、甚至缩减的实习时间之间的矛盾也十分突出。② 专业数量多与专业需求不同的矛盾[1]。“金工实习”教学面向高校最大量的学生，专业数量多是它的最大特点；专业类型不同对“金工实习”实践教学的要求也不同。如何使“金工实习”满足各专业的需求，是值得探索的问题。③ 在实践教学中缺乏“工程素质”教育[1]。多年来，“金工实习”的主要实习内容，仍未突破学生按指导教师给定图纸进行加工的教学方式，在课内缺少组织创新实践的方式与方法，缺乏“工程素质”教育的有效途径。

1 教学改革方案的设计

1.1 设计思路[2]

树立以学生为本，知识、能力、素质全面协调发展的教育理念；以工程感性认识为基础，以动手能力培养为先导，以工程综合能力培养为主线，以创新意识和能力培养为核心，加强现代技术实践，注重基本工艺技术培训。

1.2 设计方案[3-4]

根据“金工实习”丰富多样的教学资源与教学对象不同的专业类型，采用“模块化”的课程资源组织方式，对全部教学资源按模块进行分类；采用“分层次”实习教学，使教学内容针对不同专业的特定需求，在育人的共性中体现个性；采用“课内普及型、课外综合型”的创新教育方式，将工程素质培养融入实践教学中。从而形成一个全新的“金工实习”课程教学模式和教学方案。

2 教学改革方案的实施过程

2.1 构建以“模块单元化组织、菜单式选项”的教学模式[5-6]

根据我校“金工实习”教学计划学时种类(1～5周)，以及现有的教学资源，将“金工实习”划分为车、铣、钳等传统加工技术和数控、快速成型、激光加工等现代加工技术16个模块，再将每个模块细化成“模块单元”，由此编写出“金工实习”模块“菜单”和“金工实习”模块“菜单”选项“确认单”，见表1与表2。各专业根据培养方案要求与计划学时等，依据 “菜单”选择相应的实习模块单元，并填写“确认单”；工程训练中心最终根据各专业“确认单”的选项和总的计划学时制定相应的“金工实习”大纲，并以此组织教学。在评分标准上，由于本课程所分出的各模块都与学时数直接对应，故可无缝纳入到现行的学分体制下，使本案具有较高的可实施性。

表1 金工实习模块“菜单”部分内容

表2 金工实习模块“菜单”选项“确认单”部分内容

2.2 架构“分层次”实习教学方案[7-10]

根据“金工实习”学生的不同类型，将“金工实习”教学内容划分为以下四个层次，如图1所示。各层次既是独立的又是关联的，同时又能达到不同专业的教学目的。

2.2.1 第1层次：工程认识与基本技能训练

实习对象：所有参加“金工实习”的学生。

时间：3～5天。

图1 “分层次”教学方案流程示意图

内容：包括工业系统认识和机械制造过程演示；学习基本模块的基础知识，掌握基本操作技能，是后续各阶段实习必备的基础。

教学手段：通过观看相关录像、展板的讲解等教学手段，提高学生对工业系统的认识；通过现场讲解学生分组训练的方式，使学生掌握相应的基本技能。教材使用我校主编的规划教材《金工实习教程》。

考核方式：平时表现20%、实际操作能力30%、工程认识实习报告50%。

2.2.2 第2层次：“项目引领”的基本工艺训练

实习对象：完成第1层次训练的学生。

时间：5～10天。

教学内容：在学生第1层次训练内容的基础上，组织学生从《金工实习核心能力训练项目集》中选择相应项目作为实习件。该“项目集”设置了不同层次的项目(综合零件)，能满足不同的教学目标。学生根据“第1层次”学到的基本技能，独立完成实习件的加工。通过制作项目实现对工艺知识的理解和基本技能的综合运用。“项目集”是配合“分层次”教学改革编写的另一本“规划”教材，也是《金工实习教程》的配套教材。

教学手段：相关知识点通过讲解、课堂讨论、启发式等优先教学，利用挂图、模型和动画课件等辅助教学手段组织教学。重点工种采用改造实习件等方法，注重创新能力培养。

考核方式：平时成绩20%，实际操作技能与质量50%，创新能力10%，实习报告20%。

2.2.3 第3层次：“任务驱动”的综合能力训练

实习对象：完成第2层次训练的学生。

时间：5～10天

教学内容：实习作业件是“滑块连杆机构”或“槽轮定位机构”的制作，我们将其称为“任务”。有两种教学方法：一种为“恢复功能法”，即让学生按图纸加工上述“机构”中的某一部件，然后再组装进去，使其恢复原有的机构功能；另一种为“加工组装法”，即学生以小组团队的形式，根据图纸和技术要求完成整套的“机构”加工与制造。学生拿到任务书后，从查阅资料开始，要经历拟定工艺文件、编制工艺卡片、进行加工制作，组装、调试、检验以及成本核算等全流程。在此过程中，教师对拟定的工艺文件和工艺卡片进行检查，对有疑问的地方提出问题，学生给出解决问题的方案。团队加工任务要求学生进行方案确定，任务分解、计划进度编制，以及每个人所承担任务的详细技术文件制定等。

教学手段：采用以学生为中心，利用任务驱动的教学方法，形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式。

考核方式：完成任务的评价采用报告与答辩相结合的方式。首先是自评，然后是互评。评分表见表3。

表3 槽轮定位传动机构自评与互评表

2.2.4 第4层次：通过“创新制作”搭建培养工程素质与能力的平台

实习对象：针对完成第2层次或第3层次训练中学有余力的学生。

时间：2学期内完成。

教学内容：创新制作实践是研究性项目实践，主要面对部分学有余力学生的课外科技创新活动。从三方面开展活动：① 为培养学生的创新思维和创新能力，每年组织校内各类创新技能竞赛活动，如“创新思维竞赛”、“数控创新竞赛”等；② 为参加市级以上的大学生机械创新能力竞赛活动而开展的校内选拔赛，如“重力势能车”、“太阳能驱动小车”等，以及近年又增加的“3D打印技术”竞赛等活动。学校和工程训练中心给予了大力支持，如提供项目资金、创新学分等；三是大学生创新实验计划项目，有一定的经费支持。项目可以学生自己构思申报，也可以在指导教师的启发下通过讨论、查阅资料、写出项目建议书后申报。学生以工程训练中心为单位申报的项目，获批后由中心进行组织管理，并在指导教师指导下进行设计与制造。实习基地为学生开放，每天安排2名教师值班，负责学生的指导及操作安全。

2.3 将“创新教育”贯穿工程实践教学全过程[11-12]

由于参加金工实习的学生量大面广，必须从面上考虑全面提高学生的创新意识。课上开展“普及型”创新。如重点工种安排创新活动，主要是在钳工、车工、铸工、数控加工等实习中，突破原有的教学计划，让学生参加部分自主性的设计和制作。使“金工实习”内容涵盖培养个性和独立设计的成分，学生对此很感兴趣，是培养学生初步创新能力的有效方法。在课外开展“综合型”创新。工程训练中心组织学生参加各种形式的创新设计与制作竞赛进行了多年，目前已经成为每年固定的课外科技创新活动，通过几年的实践，取得了较好的教学效果，如2011年上海市大学生工程能力竞赛，获一等奖2个；二等奖1个；2013年上海市大学生工程能力竞赛，获二等奖1个；三等奖1个等。

2.4 编写特色教材[13-15]

教材建设是教学改革的重点和灵魂。教学改革的成果，可以通过教材的编写得以体现，并用以指导教学。《金工实习教程》和《金工实习核心能力训练项目集》是我们配合教学改革编写的两本“金工实习”教材，不论在内容上还是构架上，两本教材各具特色。内容上不仅增加了快速成型与激光加工等先进制造技术，而且为了让“工程素质教育”贯穿实践教学全过程，两本教材中都加强了“工程素质教育”内容。如“教程”中有一篇章“工程素质”，其内容有机械加工经济精度、零件成本经济估算、环境保护和社会能力等相关知识。“项目集”中有针对每个模块安全隐患的描述等。为了适合学生学习习惯，方便学生自学，以及体现其通用性，在“教程”中增添了零件图的识读、常用量具的测量技术等相关内容；用穿插编写的形式，介绍了“公差”、“粗糙度”等相关知识；各章节有“业内小提示”和相关的拓展知识介绍，注意开阔学生视野。以“模块化”编写的“项目集”，注重工程训练能力培养，在“分层次”教学改革中发挥了重要作用。两本教材由机械工业出版社出版，并列为普通高等教育“十二五”工程训练系列规划教材，并被多所院校选用。

3 结 语

“模块化单元组织、菜单式选项”的教学模式，以及“分层次”教学方案，符合逻辑，遵循了高等教育教学规律，在实施过程中采用的方法严谨规范。该成果具有较强的实践性和可操作性。为大工程背景下的实践教学，探索了一条行之有效的教学途径，特别适合“金工实习”这种覆盖面大、工种繁多、专业需求不同的实践教学。可以预计，经过努力，该教学改革与实践的研究成果，以及与之相配套的两本普通高等教育“十二五”工程系列规划教材，将是对应用型本科工程训练教育教学改革的有益尝试，其成果不但可以有效提高我校“金工实习”课程建设的质量，还可以为其它应用型本科工程教育教学改革提供有益的参考。

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Renovation of Metalworking Practice Teaching Method Based on Engineering Ability Cultivation

GAOQi,LIYing,ZHANGFei

(Engineering Training Center, Shanghai Second Polytechnic University, Shanghai 201209, China)

Probing into the problems in current teaching of metalworking practice course, this paper seeks for novel teaching methods that suit engineering ability cultivation. We apply “modular” course organization method and “menu options” to classify all teaching resource modular. And by “layered teaching method”, we make the teaching content to suit to different majors’ requirements. We employ “universal work in class” and “composite work off class” to involve creativity education and engineering quality-oriented education in the course. All lead to improve individuality in teaching as well as form a new teaching method in metalworking practice course.

metalworking practice; teaching mode; teaching method; engineering quality; creativity education

2014-02-27

上海市教委重点课程项目(A30ZD1343010)；上海第二工业大学精品课程项目

髙 琪(1962-)，女，上海人，学士，高级工程师，加工技术部主任，研究方向：数控加工技术。

Tel.：13122161358, 021-50217705; E-mail：gaoqi@sspu.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2015)01-0234-04