“卓越工程师”培养目标下层次性金工实训教学内容的研究与实践

[摘 要] 通过观察学生在金工实训中的不同表现，将实习过程划分为三个阶段，根据卓越计划“以行业企业需求为导向”培养模式的要求，将机械专业学生所需基本知识与操作技能分配在不同阶段中，分阶段开展实训教学，教学内容层次渐进，满足了不同阶段学生的心理需求，逐步培养学生掌握基础知识、综合知识应用与实践创新的能力。为提高学生实训积极性，开发了可验证、可竞技、难度系数较大的实习项目。分阶段金工实训的教学内容实践，促进了学生自主学习能力和工程素养的提高，培养了学生的工程实践能力和创新意识，提高了学生金工实训的学习兴趣。

[关键词] 教学内容；阶段；实习项目；验证性；竞技性

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2017） 04-0086-03

一 引言

现代产业要求机械设计制造及其自动化专业学生不仅掌握扎实的工程基础知识和本专业的基本理论知识，具有综合运用所学科学理论、分析和解决问题方法和技术手段分析并解决工程实际问题的能力，还要具有良好的工程职业道德、较强的社会责任感和较好的人文科学素养及较好的组织管理能力、交流沟通、环境适应和团队合作的能力，并具有良好的质量、环境、职业健康、安全和服务意识等[1]。而“卓越工程师培养计划”正是以行业企业需求为导向，以工程实际为背景，以工程技术为主线，通过高校和行业企业的密切合作，制订人才培养标准、改革人才培养模式、着力提升学生的工程素养，工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力的教育改革的新尝试[2]。

二 金工实训在卓越计划中的作用

按照人才培养计划设置的各门课程在人才培养过程中发挥的不同作用，金工实训是工程实训的基础性实践教学课程，是我国现阶段教育模式下学生进入大学阶段接触到的第一个较长时间认识机械专业知识的工程实训教学环节，是机械设计制造及其自动化专业学生的必修课程，是学习工程材料成型、数控技术及机械制造技术基础等专业基础课的先导课程。通过金工实训，使学生熟悉机械制造的一般过程，掌握金属加工的主要方法，为后续专业理论课、专业实验课等建立感性认识，是专业基础知识与工程实际的纽带。同时，金工实训的过程也培养了学生团队合作、遵守纪律、安全意识、工程意识、创新能力等综合素养，机械设计制造及其自动化专业“卓越培养计划”中的通识平台课程，是最多地渗透和穿插行业企业岗位需求内涵的课程。因此，做为培养工程实践能力的平台和企业实训实践的基础先行课程，也必须按照卓越计划的宗旨进行课程内容改革。

三 卓越计划下金工实训课程的教学内容改革

任何一项教学改革主要是教学内容和教学方法的改革，金工实训也不例外，它是一个很有特点的实践教学，一是它具有学生首次接触机械知识及操作实际的基础性；二是兼备机械制图、公差互换、机械制造技术、材料成型工艺、数控技术、特种加工等多门课程基础知识的宽泛性；三是训练操作技能，应用现场学习基础专业知识的实践性。

根据金工实训教学的特点，它的教学内容不仅要体现在围绕预设教学目标的理论内容和掌握设备工具的操作技能，更要有体现合理选择应用、综合、实践理论内容的载体，即金工实训作品，同时兼顾卓越计划“以行业企业需求为导向”的培养模式要求的综合素质及创新能力。

金工实训虽要求教学内容重基础，但围绕卓越计划培养目标的教学内容宽泛，因此合理设置金工实训教学内容是实现“以工程实际为背景，以工程技术为主线” 卓越计划培养方案的重要体现。相对于传统金工实训，卓越计划下金工实训教学内容改革总的宗旨是让学生“印象深、多实践、打基础、立素质”。

1 分析学生特点，分阶段安排教学内容

多年的实训教学发现，学生在整个实训过程的表现可分为虚心求教、跃跃欲试和自我满足三个阶段。由于金工实训是学生第一个形式有别于理论教学的实践教学，加之受到实训动员的鼓舞，实训刚开始时大部分学生情绪高涨，学练积极性很高，这一时期是“虚心求教阶段”；随着几个工种的实践过后，学生具备了一定操作技能，已实训过工种的学习迁移效用也使得新工种的知识与操作接受理解起来更快，学生这个阶段往往表现出想按照自己的意愿加工作品，不满足于规定的实训内容，这一时期是“跃跃欲试阶段”；实训后期，由于体力疲乏，年轻人缺少恒心和只求已知不求熟练（甚解）的自满使得他们认为自己已经掌握了操作技能、工艺知识，有的学生丧失了实训积极性，往往在最后两个工种实训时松懈随意，这是“自我满足阶段”。

为调动学生实训积极性，遵循学习认知规律，针对学生表现出的三个阶段，将金工实训教学内容划分为三个层次，按预设的教学目标和方式分别对应每个工种学习划分为基础训练阶段、综合应用阶段、设计创新阶段[3]。由于学生缺乏机械专业知识和操作能力，基础训练阶段在老师引领下按规定项目讲解基本理论和工艺，学习设备、工具等使用与操作技能，这個阶段除学习基本操作外，作为知识与技能的应用与考核，每个学生需独立加工一件作品，如小锤。

综合应用阶段以3～4名学生为小组进行基于工程实际的项目化金工实训。学生在已掌握的基础工艺知识和操作技能上，自行讨论、制订一个多零件、多工艺的较复杂产品的加工，比如桌虎钳。学生小组独立制定各个零件的加工方法和工艺流程，基本独立完成产品的加工制作，将各种机械加工方法和所学工艺知识进行综合运用，以满足学生跃跃欲试的思维要求。

设计创新阶段以综合运用知识、发展创新思维和培养创新意识为目的，采用项目化教学方法，学生组成项目小组来共同完成产品的创意构思、结构设计、工艺制定和制作加工等整个产品实现环节[4]。三个阶段教学内容层次渐进，满足学生不断增高的知识渴求和实践欲望。

2 开发提升学生兴趣的验证性、竞赛性实训项目

金工实训项目是知识应用和能力训练的重要载体，项目的内容结构、功能检验与考核方式等会直接关系到实训内容是否充实，能否实现启发式、讨论式、互动式教学方法，能否体现探索性、研究性、项目化等的教学内容，更重要的是能否提高学生实训积极性。

基础训练阶段的实训内容主要是一些基础知识和练习，比如车削加工的基本知识，操作主要是车端面、车外圆、车圆锥、车内孔等，以及按照老师讲授的加工工艺车削一个锤柄，并以其做为本阶段考核的依据。那么接下来如何在基础训练阶段以后让学生的“跃跃欲试”得以满足。在以往的实训报告中很多学生提出能不能在掌握基本操作后不按老师给定的加工工艺，自己解决一下问题试试。因此，本次教改设想让学生依据所学操作技能及工艺知识，自主加工一件作品，并且作品蕴含其功能是否满足设计要求的可验证性，建立可验证、可竞技实训项目的目标，实现学生对自己加工作品功能的自我验证，并且可相互之间进行功能水平的比试，把竞赛引入实训。

基于此理念，在实训内容中开发出桌虎钳项目、油壶活塞项目和水管焊接项目等多个可验性、竞赛性实训项目。桌虎钳项目的零件需要在多个工种、用不同机床加工完成，由同台机床的学生自己讨论工艺过程、自主加工，钳工装配后，自己检验桌虎钳的动钳口滑动、配合间隙、钳口夹紧、与桌面的锁紧等功能。油壶活塞项目学生自己测试油壶上部小油缸内径，根据小油缸内径设计并加工小活塞杆及活塞，装配后油壶内装水检验能否将水喷出，学生之间可以比比谁的油壶喷水距离远，并将比赛结果做为第二阶段考核和加分的内容。水管焊接项目在焊接基础训练完成后进行，学生将两段水管对焊，然后将焊管的一端堵死，另一端连接试压水泵，检验所焊圆焊缝是否漏水。这些项目中融合了探究性、问题式、自主式学习，学生讨论积极，将学习延伸到了课堂外，遇到问题时教导老师启发，较好地促进了学生自主学习，大大提高了学生学习兴趣。验证性、竞赛性实训项目也较好地将教学内容融入其中。

学生在每个工种经过基础训练阶段以后培养了学生的动手能力，掌握了基本的机械工艺知识和设备操作技能，产生了跃跃欲试的想法。

3 增设加工难度系数大、多种加工方法的实训项目

实践需要以具体任务为中心将多学科知识综合运用。如果实训项目只是一些简单的零件加工，实训内容单调，不够充实，不能体现出实践知识的综合过程，是很难培养学生的工程素质和工程能力的，更说不上对后续课程如“机械制造技术基础”中有关选择合理加工方法、制定零件机械加工工艺过程等专业知识的学习起不到了解和铺垫作用。

以往机械设计制造及其自动化专业的实训项目是加工一个小锤子，车工再加工一个包含T形螺纹、圆锥面、半球面、圆柱面的综合件，实训项目结构过于简单、加工精度低，不具有明显的“真实”产品的特征，实训过程不能将各个工种联系起来，形成一个工程体系，这对于学生从真正意义上体验产品生产全过程，树立工程意识效果不明显。因此，在金工实训教学中开发出了微型桌虎钳。微型桌虎钳包括钳身、动钳口、静钳口、夹紧斜块、丝杠、手柄、压紧盘、钳口铁等11个零件，零件数量多、加工难度加大，加工精度也明显提高。加工内容大体包括车端面、车外圆、攻螺纹、套螺纹、锪孔、铰孔、铣平面、铣台阶、锯削、锉削、装配等多种加工方法，增加了加工方法和各工种之间的横向联系，让学生尽可能多地掌握各类加工方法和操作各种加工机床。综合应用阶段使用有难度、各工种相关联的实训项目，增强了学生实训的目的性，调动了实训积极性。

4 培养创新能力，实现学生自我满足感

学生在完成综合应用阶段的实训后，操作技能进一步熟练，专业基础知识获得了综合应用，初步完成了产品全过程的制造和运行环节，按照CDIO工程教育的核心要求及工程项目的实际要求，应把工程的“构思——设计——实现——运行”四个环节贯穿于教学的整个过程当中，尚缺少设计及工艺环节。结合实训中学生出现的“自我满足”状况，为使学生全面了解、体验工程的全过程，使大学以来所学专业知识综合运用，教学内容更加突出以学生为中心的思想，增强学生的学习主动性，培养学生创新思维、创新能力及分析问题解决问题能力，在实训的最后时期鼓励开展自选创新项目。

将学生分为小组，让学生自己设计产品，可以是运动机构、实用的工装具等，但必须是机械方面的作品，要求具有装配关系和一定的加工精度。各组学生按照真实企业的生产要求画出详尽的设计图纸，细致地标注尺寸和各项公差。尤其要求学生认真填写每个加工零件的加工工艺卡，分析其加工过程，选择要使用的机床、刀具、夹具等，学生虽然还没有学习“机械制造技术基础”课程中有关“工艺规程设计”的相关知识，但有意识地将“机械制造技术基础”课中的工艺规程内容提前安排在实训中，打破原来先学后干的顺序，让学生先接触和编制工艺卡片，初步了解和熟悉机械加工工艺规程的制订原则、步骤和方法，增加工艺规程设计的感性认识，为“机械制造技术基础”课程学习时打下知识对接的基础[4]。

四 教学改革的实施效果

这次的金工实训教学改革，从试点的情况来看，效果明显优于原有实训模式，主要体现在以下几个方面。

1 促进自主学习能力的加强和工程素养的提高

由于缩短了“基础训练”的实训时间，在后面两个阶段的学习过程中，必须掌握的专业内容学生通过自主学习完成了对知识与技能的掌握，将实训延展至课外，促进了学生的自学能力与后续专业知识的预习。在国内知名企业与毕业生座谈时，多名毕业生对金工实训学习过程和指导教师印象深刻，并反映说金工实训时学到的技能在就业后对本岗工作帮助很大，有些技能直接应用在平时的维修保养中。

2 分阶段实训强化学生的工程实践能力

分階段实训和“竞技性”项目训练，使学生的工程实践能力得以强化，学生在实训过程的热情明显高于教学改革前。2015年卓越金工实训 的8名学生分2组参加了“河南省大学生挑战杯”科技作品竞赛，分获第3名。实践证明，参加过该项目训练的学生应知应会能力明显强于其他学员。

3 创新实践贯彻始终，侧重实践创新意识的培养

在本次教改中，对每个实训项目都强调实践创新，鼓励学生在掌握基本操作的基础上，自行完成创意作品的设计制作，把实践创新贯彻于实训始终。按自己想法干，做自己想做的，大大提升了实训学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习。

参考文献

[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究，2010（4）：21-23.

[2]王浩程.面向卓越工程师培养 构建现代工程实训平台[J].中国大学教学，2011（6）：83.

[3]鞠晨鸣，徐建成.以“实践”为导向的研究性教学[J].中国大学教学，2012（9）：69-71.

[4]杜新宇.与机械制造技术基础专业课相结合的金工实训模式探讨与实践[J].中国科技创新导刊，2011（32）：235-236.