基于五位一体实践育人模式的新工科新工训

潘旭东　林森　曾昭阳　刘佳男　霍红　彭博

摘  要：哈尔滨工业大学工程创新实践中心利用自身学科优势，针对培养当代大学生的综合素质，做出创新改革，提出一系列新的发展方向。在原有工程训练基础上重新构建适应新工科的机械制造基础课程与教学体系，实现知识、能力、实践、创新一体化培养，最终通过各类大学生学科竞赛项目、大学生创新创业计划牵引串接整个工训过程，通过“能力叠加”实现知识向能力的转化，使学生的素质、能力得到进一步展现。

关键词：发展方向;新工科;工训;课程体系

中图分类号：G640 文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）25-0006-05

Abstract： The Harbin Institute of Technology makes use of its disciplinary advantages to carry out innovative reforms and proposes a series of new development directions aimed at cultivating the comprehensive qualities of contemporary university students. Base on the original engineering training， the Mechanical Manufacturing Basic Course and the teaching system are constructed to realize the integrated training of knowledge， ability， practice and innovation. All kinds of college students subject competition projects， college students innovation and entrepreneurship plan pull the whole process of training， through the "ability superposition" to achieve the transformation of knowledge to ability， so that students' quality and ability can be further demonstrated.

Keywords： development direction; New Engineering; engineering training; curriculum system

在“大众创业，万众创新”[1]和《中国制造2025》实现制造强国的战略目标[2]的时代背景下，哈尔滨工业大学工程创新实践中心（以下简称“工创中心”）于2017年6月成立，由机电工程学院牵头，将原有工程训练中心、大学生机械创新与创业实践中心、国家级高端装备虚拟仿真实验教学中心进行资源优势整合，秉承以培养学生为中心，多元融合为特色、创新创业为导向的教学理念，在保持原有工程训练精品课程的基础上，将当前最前沿的技术、先进设备、独特的教学方法融入其中，加强学生科技创新，思维创新，实践创新的综合能力。

课程设计上寻求新理念、新思想、新方法、新内容、新元素、新质量，划分多个脉络实践模块，每个模块设计一个综合样件，原则上建议学生跨专业组队（充分发挥各自特长），根据作品加工步骤选课，最终根据完成度，完成质量确定教学学时并分配相应考核学分，这样的方法既满足因材施教的教育理念，也促进了学生的个性化发展。

一、新元素新制造

（一）打造智能化制造平台

机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛运用于自动化生产线中，桁架机械手是运用最为广泛的一种，能够实现自主控制、可重复编程、多自由度、多功能、多用途的操作机。并能够搬运物体、操作工具，以完成各种作业，提高了设备的自动化水平，极大地改善了设备的电器性能。

1. 设备的改造升级

工创中心在保留部分传统数控车、数控铣、加工中心等设备，以便进行传统数控教学外，其他均进行改装升级，数控车床改装伺服主轴、中空液压卡盘、液压尾座，增加第三轴、激光对刀仪等部件;加工中心增加四轴、五轴，光栅尺等，使加工性能和可工作范围得到增强。并在设备中综合应用示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等（如图1），用以辅助数控设备完成工件自动装夹卸取、工件掉头、工件加工精度检测、加工表面打磨抛光等工序，使机械手与设备更好地实现机械化和自动化的有机结合。工创中心推行此方案可将多台、多种类数控机床串联成小型生产线，使之达到1+1>2的效果，形成具有高集成性、多功能性、延展性，符合现代化标准的先进数字制造体系。

此外，中心的每台机床内部加装高清摄像头，外部加装示教显示器（如图2），當机床运动时，学生可以通过屏幕清楚地看到刀具的运动轨迹、加工路径及在加工过程中材料产生的变化，让学生更加直观、清晰的对数控加工产生认知，从而提高学习兴趣，达到事半功倍的效果。

在实操环节中，指导教师只需要对学生进行编程控制指导，学生就可以进行全功能、自动化、智能化的加工实践。不仅在减轻劳动强度，改善作业条件的同时，还提高学生对精密制造、先进制造的认知，开阔视野，从思想上完成制造到智造的过渡，更通过机床的使用，锻炼了实践能力、编程能力、控制能力，为学生带来知识+实践+能力的全新学习体验。

2. 引进先进设备

工创中心先进制造部，新引进多台沈阳i5系统全功能型数控机床，智能仓储机器人，及智能工厂云管理体系;更研发搭载相应的智能操作终端[3]，使其与机床操控系统相连接，在生产规模较大的场合可以将设备系统与主控计算机联网，利用其操作简单，可靠性高等优势，实现“集中管理，分散控制”，使部门的综合加工能力、科研能力、教学能力进一步增强。