研究和探索以产品为载体的金工教学模式改革

高 飞 陈 青 夏文胜 焦丽丽 成 岗

（盐城工学院 机械工程学院，盐城 224051）

随着现代科技的快速发展，社会对高素质、应用型人才的需求正逐步提高，现代工程训练作为培养学生的工程概念、提高学生的工程素质和创新能力的重要实践环节，需不断改革与探索新的人才培养模式，才能适应社会的发展趋势[1]。

1 传统金工实习面临的问题

常规的金工实习教学内容主要是车、铣、刨、磨、铸、焊、钳等一些常见工种的基本理论和基本操作技能，实习的产品以榔头和榔头柄为主。这些实习产品的特点是涵盖的知识面广，比较常用常见，但各工种之间缺乏应有的联系，学生的实践也只是被动的模仿吸收，很难激发学生的积极性与创新意识。学生学习的实践技能也是较为独立的不同工种的具体操作方法，缺少将不同工种制造出来的产品作为一个整体的相互联系，已经不能完全适应现代工程技术发展对人才培养的要求[2]。

基于产品的教学能够结合产品的具体功能，在具体分析各零部件之间的相互关系和理解各工艺要素的过程中完成对产品的制作加工。打通各工种之间的衔接联系，从而让学生知道工程训练不是简单的零部件制造，而是设计、制造产品[3]。为了培养适应于现代机械工程技术的高素质应用型人才，推行以产品为载体的金工教学的实践模式改革。

2 探索以产品为载体的金工教学模式

在产品的具体金工实习过程中，关键不是最后的产品本身，而是这个产品的制造过程，基本上以学生自主构建的方式进行。

为了给学生提供基于产品生产的工程训练实践条件，工程实训中心建立了基于电加热器设计制造的实训机制，以该具体产品为最终目标，分设了产品设计、工艺选择、加工成形与产品检测等各个实训环节，从而将各具体工种有机结合，同时增设了新的实训环节，比如到企业实地参观，模拟管理运营、质量监控等。通过这样的训练，学生能够把学到的理论知识和基础训练时学习的独立的、离散的工程实践单元相结合，从而将它们有机串接和高度糅合，真正做到有利于综合能力的培养和创新思维的训练。教学模式如图1所示。

图1 教学模式

之所以将电加热器作为教学载体，主要有以下几个方面原因。一是由传统的传授式教学方式转换为引导式教学方式，激发学生学习的主观能动性，将所学到的理论知识更好地与实际产品生产得以结合、验证。二是电加热器是完整的个体，便于学生从全面的角度设计和了解其结构功能。三是电加热器零件种类繁多，涉及板材、管材、线材等方面的加工，是传统金工教学的有益补充。四是以产品为目标的具体实践训练，能够大大增强学生的责任心，锻炼学生的团队协作精神和组织管理能力。电加热器的外形如图2所示。

图2 电加热器外形

2.1 产品设计阶段

在产品设计阶段，学生需要完成的主要工作内容有：依据产品设计需求进行结构设计，运用UG等软件生成三维零件图，并进行干涉检查，确保产品设计的正确性；结合训练中心的加工设备对零部件结构进行调整，确保能够使用现有硬件资源完成加工内容；生成二维工程图纸；生成板材激光切割图。图3为设计完成后的电加热器三维模型。

图3 电加热器三维模型

2.2 工艺选择阶段

该阶段主要是为了引导学生对每个零部件进行具体工艺分析，选择合适的零部件制造方法、部件及产品的装配方法，制定较为合理的加工工艺路线，选择对应的加工设备和相关的工、夹、量具等。实习指导教师会对相关加工设备的操作方法进行演示及理论知识培训，使学生学会操作设备来完成产品的加工。

在工艺选择的整个过程中，应该做到让每位学生都能够主动参与进来，每个学生都可提出各种具体的加工方案，从而使得学生能够进行小组讨论，最终选择确定最合理的加工工艺方案。教师在此过程中应该积极参与具体讨论，及时进行技术性指导，对学生之间产生的分歧进行具体协调，鼓励学生大胆进行创新思维，对具体实施要给予充分肯定。

2.3 加工制作阶段

在具体加工制造阶段，可以在所有工种之间，选择最合理的加工方式进行加工，从而提高加工效率，按时完成产品制造任务，同时使学生在加工过程中学习各种仪器设备的基本操作要领，提高学生的技术应用能力，减少甚至免去用人单位岗前培训所花费的人力、物力，提高就业竞争力[4]。对于较复杂工件，由实习指导教师指导学生动手操作完成。

零件加工完毕后进行装配工作，在具体装配过程中，操作技能不熟练、二次装夹或测量误差等会对装配造成一定的影响，在教师的指导下，需要对零件的形位尺寸等进行重新测量、修正，直至最终完成装配任务。装配完成后的电加热器如图4所示。

图4 装配过程中的电加热器

2.4 产品检测阶段

产品加工制作完成后，需要对产品外观质量、升温速度、电热转换比等性能参数进行检测，检测合格后才能计为完成实习任务。

3 教学模式改革成果

在产品实训中，实训过程就是一个人人参与的实践活动，注重的不是结果，而是完成产品的整个工艺过程。学生在做每一件具体工作时，都应该能知道自己的目的是什么、需要做哪些准备工作、接下来该干什么和怎么干。

3.1 能使学生受到比较完整的工程实践训练

整个产品实训过程，能使学生受到比较完整的工程实践训练，并且能够使训练更加切合工程实际，从而扩大了知识面，提高了工程素质，增强了学生对机械加工基本过程和基本加工方法的感性认识，提高了学生的现场应用能力[5]。学生得到了真正的实践锻炼，由开始的反求设计到现在的独立设计，由开始的胡乱设计到现在的规范设计，是一次从理论到实际的检验。

通过自主学习、自主实践，真实体验到完整的工程实践过程，通过在各工种之间取得联系，学生知道工程训练不仅仅是机械零部件加工这一概念，而是从设计到工艺路线的选定，再到“产品”的加工这一过程，真正提高了学生的工程实践能力；通过产品实训过程中的成员合作、进度控制、问题解决等一系列事件处理，培养学生严谨的工作态度和团队协作精神，进而达到提升工程素质的目的；通过产品实训过程中产生的问题和教师给予的指导过程，进一步提升学生专业学习的兴趣，明确专业学习的方向。

3.2 学生学习的积极性得到明显提高

通过以上教学模式和教学内容改革，学生学习的主观能动性得到充分调动，使学生对自己所学专业方向有了更加清醒的认识，在实训过程中发现了所学知识的不足。为了解决生产实际遇到的问题，学生意识到需要不断学习，大大调动了自身学习的积极性。

3.3 教师实践水平得到提高

指导教师能更加熟练地操作激光切割机、钣金折弯机、弯圆机、电焊机、氩弧焊等设备，教师实际动手能力大幅度提高，由当初的不敢动、不敢碰到现在的熟悉操作是一个质的飞跃。

4 结语

选用电加热器作为项目教学产品，其加工过程几乎涵盖所有传统工种，一些特殊形状的加工会用到数控加工中心、激光切割机、弯圆机、钣金折弯机等先进设备。通过电加热器项目教学改革，教师不再是教学过程的主导者，而是教学过程的引导者和参与者，引导学生在项目实施过程中发现问题、解决问题。学生作为学习的主体，真实地体验并参与完成完整的工程过程。

实践证明，基于产品的工程实训教学模式不仅提高了学生的学习兴趣，而且有利于培养学生的创新能力，提高了学生的工程素质，从而提高了金工实习教学质量[6]。