浅析工程训练现场综合性课程建设

2021-04-03钱小磊陈劲松陈恒水孙航

中国设备工程 2021年11期

钱小磊，陈劲松，陈恒水，孙航

（1.江苏海洋大学创新创业学院，江苏连云港 222005；2.连云港中等专业学校，江苏连云港 222016）

工程实践是对理论知识的延展和再现，通过操作相关机械设备制造出零件或样件，零件的尺寸精度和形位精度直观地展示了力与运动的空间关系，学生只有在实习中精细操作，达到相应精度等级，才能充分唤醒工程训练意识，融会已构建的理论知识体系，而金工实习为学生提供了完整的工程训练体系。江苏海洋大学工程训练中心和创新创业学院一直致力于实践教学深化改革，以领航创新班学生群体为重要资源，有效开展国家、省市各类工程设计赛事，极大地促进了工程实习成果转化，逐步完善工程训练课程体系建设。

1 升级选课模式，兴趣重组

依据学校新时代发展要求和教学规划，中心教学处将工程训练课自2015年起从工科基础课延展至全校性公共必修课，重点以大学二年级学生为授课对象。前期以具体各实习工种为载体，课表安排稠密，集中实习强度较大，造成多数非工科学生的认知兴趣大幅降低，现场实习时效性明显不足。为此，中心积极收集反馈信息，调研决策，对实习课程各项逐一细化，实行选课模式，以项目化训练为核心，如以七巧板制作为内容的钳工训练，着重考核各板的平面度和形位公差控制；以模型实体设计制造为目标的3D打印技术训练，强调组合件的三维造型绘制和3D打印设备的运行全程监控维护；分别以工程树脂和铝制轴类零件对比加工的数控车训练，直观理解切削力的轴向分布、不同材质加工时各工步的切削量设定、车刀损伤在数控加工中的影响。

以具体实习内容为指引，让学生现场实习有章可循，有的放矢，中心教研室进一步落实各阶段实习时长，安排9个类别的连续4个工日的多学时项目和12个类别的连续7个工时的少学时项目。

以全局性实习动员课和各实习工种的单项认知课，以及研讨课组成的认知实习模块，方便学生第一时间筛选感兴趣的项目，也充分帮助指导教师调整授课策略，归纳提炼所教项目的训练要点。

在连续4个工日的训练中，依托目标导向，指导教师编排阶段内容，步骤细化，增加巡视频率，鼓励上手快的学生组建合作小组，一对一督促操作欠认真的同学，实行“态度端正优先，加工质量稳定”评价策略考核每位学生。

2 强化基础训练，示教示演

基于选课系统逐步优化的良好作用，乐于操作的学生群体找到了训练核心，依次进入车工、铣工、钳工和焊接等工种。在示教示演过程中，指导教师有机地将理论知识穿插于具体步骤中。如在车削加工的下料环节，指导教师一边锯削钢料，一边阐述手工锯削力的施加和锯条的运动走向，右手握紧锯柄，左手压平锯头，身体作马步状，双脚前后错开，目光平视正前方，利用肢体间柔韧削弱锯条与钢料截面的摩擦力，由此对力学知识的应用直观展现，易于学生掌握。

2.1 重视合作，互督互学

因钢筋料过长，仅使用台虎钳只可固定其一端的有限长度，另一端则垂落至地，增加了钢料的弯曲度，也影响了锯削正向力的施加，此外，钢料过长的落地部分存在安全隐患，需要小组其他同学托起钢料中间及末端部分，做到与台虎钳装夹位置近似水平。由此，负责配合的学生对锯削下料的学生操作全过程有了现场直观体验，从其逐步增加的锯削量和锯削力的走向获取经验，对实习态度起到指向效应。另一角度，指导教师可实时评价多个学生的阶段作品，以锯削后钢料件端面的平整度为考评依据，从准备阶段的第一步严整实习态度。在车外圆面和端面工序中，采用师测和学生间互测相结合的方式测量工件相应尺寸，既熟练了游标卡尺和千分尺的使用，又让同轴度和平面度等形位公差走进了实习现场，内化了学生对加工精度的认定。针对精度不够的工件，严格要求学生重练再做，促使其对每道工步的切削量认真核定。强化产品合格率作为评价工件优劣的核心指标。督促学生在实习现场做到精力高度集中，合理的压力紧迫感，有助于端正实习态度，提升竞争意识。

待完成攻丝（内螺纹加工）和套螺纹（外螺纹加工）工序后，采用学生间两两组合的方式实施工件装配，评选互换性较高的工件，对该组进行表彰授予“实习之星”称号。同时，鼓励其报考技能证书考试，并提供培训指导。

2.2 联系学习，对比要点

铣工训练和车工训练存在紧密联系，两类机床的工作原理有异曲同工之妙，表现在：（1）从运动角度比较，车削原理是：轴类毛坯件在三爪卡盘紧固下作高速回转运动，车刀以水平运动（轴向运动和径向运动合成）接触毛坯件，去除表面多余材料，实现车削工艺；铣削原理则是：铣刀沿固定轴线高速旋转，接触作水平运动的毛坯件（被固定在工作台），去除多余材料，同时可控制铣刀所在主轴的升降，改变铣削深度，完成铣削操作。两类机床运行都是旋转和平移在空间的合成。（2）从刀具外形观察，铣刀类似与钻头，但无顶刃，端面刃等距排列在同一平面内，排屑槽明显窄于钻头。车刀整体类似柱体，刀尖所在位置近似锥体，为了增强刀尖强度，刀尖打磨成圆弧状，主切削刃和副切削刃所在前面也打磨了一段圆弧沟，利于排屑。（3）从加工材质选取考量，铣工训练注重组合件加工、装配，以及配合面的表面粗糙度控制，考虑到普通铣床的加工精度和刀具的磨损度，选择工程树脂块作为耗材加工较为高效，缩短了精加工的部分工步，增加了学生对配合平面和沟槽的位置分布的思考，严格把握相关平行度和垂直度的测量。而车工训练侧重多个零件的内、外螺纹连接，选择中碳钢作为加工材质，保证了螺纹细牙有足够的连接强度。（4）从工装夹具来看，铣削加工以平口钳为紧固夹具，添加可活动拆卸的垫铁，配套使用，结合工程树脂坯料在不同夹持力作用下变形程度，有效促使学生现场实习实时调节紧固件的夹持力；在车削加工中，主要利用三爪卡盘紧固轴类坯料，刀具的紧固则依赖四方刀架上多组紧固螺栓调节，而刀尖与轴类坯料的轴线是否等高是考察学生对紧固操作是否真正理解并执行。

2.3 综合运用，领悟内化

钳工实习更考验学生的综合操作熟练度。錾削、划线、钻孔、锉削各种工步实施完全依靠学生在车工和铣工训练中的经验积累独立把控。对锉刀的运动控制检验学生的灵活使用。从粗锉、半精锉到精锉、研磨逐步培育学生操作恒心和毅力，磨炼精益求精的品质，领悟匠心。

3 融合创新精神，学以致用

在“双创”精神的教学导向下，指导教师可以优先筛选有创新意识的学生，着重引导这类学生开展项目化训练，走进制造加工的“上道工序”—设计阶段。3D打印训练、电子创意训练、电工学实验等工种提供了很好的实习机会。4天工日的学时安排，给予了学生充足的设计时间。基于模型三维设计软件的使用，学生可独立设计所想模型，从基础体的形成到多个体的嵌合，可强化学生的空间思维，促进其掌握绘图技巧，指导教师巡视学生独立绘图过程，鼓励学生互帮互助完成设计并优化，引导学生在项目化训练的角色定位。依托3D打印机的快捷，有效实现模型实体制造，增进了学生的训练兴趣。

4 重塑师生互动，意识唤醒

指导教师和实习学生是工程训练的主体，单一的模仿式学习已不适应现场学习意识的唤醒与升级。指导教师有意识增加现场巡视频率，既可激活积极学生的训练状态，又能鞭笞消极应付学生的怠工之心。青年教师与实习学生年纪相仿，应主动发挥主人翁意识，全程参与现场实习演示并讲解，以自身求学经历感染实习学生，以卓越工程师的培育策略带动学生，拓展他们国际化视野，让“多样型、特色型、国际型”工程技术人才素质培育的教育理念真实地走入内心。