国家标准融入工程训练实践教学模式探究

何 平 张学昌 李贤义

（浙大宁波理工学院机电与能源工程学院，浙江 宁波 315100）

0 引言

技术与产业变革给工程科技人才培养带来新要求，新工科建设将产业和技术的最新发展引入教学过程，要求高校创新教学模式和完善课程体系，达到教育提升学生价值的目标。标准是指通过标准化活动，按照规定的程序经协商一致制定，为各种活动或其结果提供规则、指南或特征，可供共同使用和重复使用的文件[1]。标准在推动我国社会进步、科技创新和产业变革中发挥着指导性和基础性的作用，将国家标准引入工程技术教育中，可以培养学生的标准意识和严谨求是的态度，不断完善新工科建设内容。习近平总书记多次强调标准在国家发展和科技进步中的重要作用，指出只有高标准才有高质量。2021年10月，中共中央、国务院印发了《国家标准化发展纲要》[2]，明确将标准化纳入普通高等教育，开展专业与标准化教育融合试点，加强标准化人才队伍建设。因此，在工科专业教学中融入国家标准内容具有十分重要的现实意义，为学生的未来职业发展奠定重要的基础。

工程训练是工科类专业培养学生机械制造相关实践技能和创新思维的课程[3]，其内容主要涉及尺寸公差与表面粗糙度、常用材料特性和机床夹具等基础知识，机械零件的常用加工方法，机械加工质量的检测等。工程训练涉及安全教育、理论设计和实践操作，为使课程教学更加合理和规范，必须掌握国家标准在机械制造过程中的应用，明确国家标准在工程训练实践教学过程中的重要作用。本文就新工科背景下国家标准融入工程训练实践教学模式进行分析探讨。

1 新工科背景下国家标准融入工程训练实践教学现状分析

工程训练课程具有受众面广、实践性强和科学规范性等特点，该课程对培养学生规范意识以及应用相应标准和技术解决具体工程问题有重要的作用，是实施新工科教育的良好平台。但由于现阶段工程训练实践教学更加注重实践技能培养，国家标准意识和标准化教育被弱化[4]，缺乏工程训练实践教学课程与国家标准教育的有机融合，存在诸多亟待解决的问题。

（1）工程训练教学内容与国家标准教育结合不充分，工程训练课程教学体系不完善[5]。工程训练课程是培养学生实践能力和工程素养的重要课程，与国家标准教育有着紧密的关联，但在实际课程教学过程中往往忽视国家标准在课程体系中的作用，缺乏对工程训练教学内容与国家标准教育一体化设计思考，在专业课程培养方案中极少涉及国家标准教育。

（2）工程训练课程指导教师对国家标准教育的重视程度不够，教师国家标准应用水平有待提升。由于指导教师在长期的工程训练课程中形成了偏重专业知识和操作技能教学的惯性思维，忽视国家标准教育对学生综合素质培养的重要性，在教学大纲编制中较少涉及国家标准融入工程训练课程内容，在教学过程中不能很好地将国家标准意识传递给学生。

（3）工程训练实训教材融入相关国家标准内容不多，教材建设有待进一步完善。查阅现有出版的工程训练实训教材内容，主要涉及相关实训理论知识和实践操作内容，对于理论知识和相关操作过程所涉及的国家标准却极少介绍和说明，忽视了国家标准在工程训练实训教材建设中的基础性和引领性的作用，不利于学生知识的系统学习和规范意识养成。

（4）学生对工程训练教学过程蕴含的国家标准教育认识不足，学生对国家标准在课程中的作用存在认识偏差。由于受到现实课堂教学和工程实践的影响，学生的国家标准意识在弱化，认为工程训练实践课程只需要简单地完成各个工种的实训内容并拿到学分即可，缺乏对实训过程国家标准教育的思考，轻视国家标准意识的培养。

2 新工科背景下国家标准融入工程训练实践教学实施方案

新工科建设要求高校课程主动适应产业发展需求，建成融合新技术和新知识的课程和教材资源[6]。工程训练课程是一门以教师教学为主导、学生实践学习为主体的机械制造类基础性课程。通过机床的操作和产品的设计开发，使学生学习实践过程中掌握零件的设计制造过程，熟练正确选择相应机床生产制作零部件。将国家标准的相关内容融入学生的工程训练课程，可以使学生在实践过程中更加符合设计要求和操作规范，培养学生的工程素养和规范意识。围绕课程教学大纲及专业培养方案内容，从提升教学内容和国家标准融合度、教师应用国家标准融入教学能力提升、完善工程训练实训教材相关国家标准内容和强化国家标准融入课堂教学等四方面阐述国家标准在工程训练课程体系教学中的应用。

2.1 提升教学内容和国家标准融合度

工程训练是一门以实践操作为主的课程，涉及的操作安全和操作规范要严格遵守国家标准，在课程培养方案和教学内容的设计方面要结合国家标准，培养学生的技术规范和职业素养[6]。首先，工程训练作为机械类基础性实践课程，涉及机械类国家标准多而杂，必须对相关国家标准分析筛选。从课程大纲中要求学生具备的基础理论、实践技能要求和职业素养出发，选取与课程内容关联度高的国家标准编入课程教案，如在切削加工技术章节的切削加工基础知识部分，可融合国家标准GB/T 12204—2010《金属切削基本术语》中内容，结合标准编写切削运动和切削用量三要素的内容。其次，国家标准要服务和有机融入工程训练课程教学内容。工程训练是将理论知识应用于实际操作的课程，国家标准可规范学生的学习行为，但更重要的是学生在学习中能融国家标准于实践操作中，这也是机械专业学生应具备的基本素养和职业精神。将国家标准融入工程训练课程内容，这也使得课程更加规范科学，课程教学更加具有可操作性，学生课堂学习更加具有依据性。通过在不同的教学场合不断强化国家标准意识和强调国家标准内容，能让学生在后续课程的学习中养成查阅国家标准的习惯，理解国家标准在机械设计制造中的重要地位。最后，结合国家标准内容拓展工程训练课程知识。国家标准作为全国范围的规范化文件，其内容形式与课程内容必定存在差异性，工程训练课程的内容应以国家标准为基础，结合课程培养方案和教学大纲要求，拓展课程知识体系，使课程内容更加符合实践教学和学生学习。

2.2 指导教师应用国家标准融入课堂教学能力提升

工程训练课程作为工科学生最早接触的专业实践课程之一，如何发挥好课程的引领性，指导教师起着十分重要的作用。工程训练指导教师不仅要具备熟练的机床操作能力和加工制造本领，还要教授学生如何科学规范地应用所学知识去完成课程实践内容，培养学生的科学精神和规范意识。

2.2.1 增强指导教师国家标准意识

指导教师必须时刻关注与本课程相关的国家标准，对工程训练实践教学过程中涉及的相关标准有清晰概念。以机械制造相关标准为例，截至2021年年底，按国际标准分类法对现行标准数量统计中可知涉及机械制造相关的国家标准共有2 050项，近6年来每年制修订的标准基本都在50项以上。因此指导教师必须及时关注标准的制修订情况，对于制定的标准要明确与工程训练实践内容的关联性，对于修订的标准要掌握修改的内容及对工程训练实践教学的影响。通过开展实践教学过程探讨、国家标准学习讨论和参加国家标准相关会议的方式加深指导教师的标准意识，使教师意识到国家标准在工程训练教学过程中的重要性。

2.2.2 提升指导教师融入国家标准实践教学能力

工程训练课程要求运用机械设计制造相关理论和实践知识完成各工种加工制造教学，涉及较多的国家标准使用，指导教师需结合国家标准的要求制定各工种教学内容。工程训练课程涉及多位教师同时教学，教师之间要定期开展教学讨论和集中备课，针对与本课程相关的新制修订标准开展集中讨论，要明确标准内容的修改或新增部分，以便更准确地服务于课堂教学。首先，指导教师应梳理课程的相关国家标准。与工程训练课程相关的国家标准有很多，可将其分成与工程设计及图纸相关标准、与机械制造相关标准和加工产品测量检验相关标准三类。其次，指导教师对相关标准进行精选分析。选取具有代表性的并与课程知识内容结合紧密的国家标准作为课堂教学内容，提升课堂教学质量。再次，指导教师在实践教学过程中要有机融入国家标准，避免生搬硬套。国家标准的应用要服务于课堂教学，拓展课程知识体系，指导教师只有润物细无声地讲授国家标准内容，才能真正达到课堂教学效果，使学生在课程学习中有所思，有所悟。最后，指导教师要根据课堂教学效果及学生的反馈及时调整和完善国家标准融入课程的内容，开展课程教学的研讨和交流，强化课程的规范性和先进性。

2.3 完善工程训练实训教材相关国家标准内容

教材是高等学校课堂教学的基本依据，是解决教师如何将专业知识传授给学生及学生如何学习课程知识的重要载体，教材内容的规范性、完整性和时代性直接影响课程学习的质量和效果。在教材建设过程中，应结合课程的发展特性和以学生为中心的角度编制教材内容，不断适应教学改革和完善，从而符合课程教学目标和专业培养方案要求。工程训练实训教材主要涉及生产加工制造领域，教材系统阐述传统制造技术和先进制造技术，主要内容为车、铣、刨、磨、钳和数控车、数控铣、特种加工、增材技术等，每个工种的实习都涉及相关的理论知识和标准化实训操作内容，培养学生的实践操作规范和操作能力。在各个章节的编写过程中应有机融入国家标准编号名称及内容，使学生拓展相关知识，加深对教材内容的理解，提升课程知识在工程实践中的应用能力。如在编写机床型号代码及数字含义时，可引入国家标准GB/T 15375—2008《金属切削机床 型号编制方法》，学生通过查阅此标准就可以理解各种金属切削机床型号的表示方法；在编写数控机床程序代码时，可引入国家标准GB/T 38267—2019《机床数控系统 编程代码》，学生通过查阅此标准就可以理解各种代码的含义及使用要求。

2.4 强化国家标准融入工程训练实践教学过程

根据高水平应用型人才培养要求和机械专业应有的工程素养和实践能力及不同层次教学要求，构建四年不断线的三个层次的工程训练体系，分层次分阶段完成实训教学课程。第一层次以工程认识能力训练为重点，突出工程设计能力；第二层次以工程实践能力训练为重点，以培养具有创新意识和创新能力，具有系统概念和现代制造技术的综合性、创新性人才；第三层次以工程创新实践能力为重点，以形成适应应用型工程师和复合高技能人才培养定位的工程训练体系。

2.4.1 以工程认识能力训练为切入点，加强学生的标准意识和规范应用标准能力

工程认识能力训练主要涉及工程制图和现代制造技术等内容。工程图纸是机械制造和零件检验的根本依据，在生产加工之前必须具备认识零件图纸及掌握零件图纸绘制能力。工程图纸作为工程设计的统一规范形式，在绘制过程中必须遵守国家标准，学生在绘制零件图纸时要查阅相关国家标准。工程图纸要根据实际生产加工的需要，在满足要求的前提下做到既表达清晰完整又能简洁易懂，明确制图的规范化过程。如在图纸幅面选择上必须要求学生先查阅GB/T 14689—2008《技术制图图纸幅面和规格》中的内容，明确图纸幅面尺寸和格式要求；在零部件图纸尺寸标注要查阅GB/T 4458.4—2003《机械制图尺寸注法》中的内容，明确标注尺寸的基本方法；在线性尺寸公差标注时查阅GB/T 1800.1—2020《产品几何技术规范（GPS）线性尺寸公差ISO代号体系·第一部分：公差、偏差和配合的基础》中的内容，明确线性尺寸公差的术语和定义。工程图纸作为工程设计的统一语言，学生如果在零件制图实践学习过程中能充分利用资源理解和应用相关国家标准，确保图纸绘制科学规划，对于读懂诸如化学工程和土木工程等专业的工程图纸大有裨益，达到新工科教育学习的跨专业学习能力。现代制造技术是指制造业不断融合多学科的成果并将其应用到制造业中的先进技术，如增材制造技术、数字制造技术和先进成形与连接技术等，成为新一轮工业革命的旗帜。国家为了规范技术内容和保护现代制造技术的知识产权相应会编制国家标准，学生除了学习与实训内容相关的国家标准外，还应多关注国家标准的相关报告，如我国在2021年10月牵头制定的第一项增材制造标准等具有重大意义的新闻报道，从而拓展自己的知识体系，适应多学科交叉融合的新的学习模式。

2.4.2 以工程实践和工程创新能力训练为切入点，培养学生科学应用标准分析和解决问题能力

工程实践能力训练主要涉及加工工艺与夹具、数控技术与编程和零件设计与加工等，工程创新能力训练主要涉及学科竞赛、创客空间和工业实习等内容。工程实践能力训练是指学生准确使用机床完成零部件的生产加工学习，指导教师根据零部件的特性及用途让学生查阅相关国家标准和切削加工手册自主去完成加工过程，涉及选择材料、机床和夹具以及如何实现加工和零件测量检验等问题，如在选择材料时可参考GB/T 221—2008《钢铁产品牌号表示方法》、GB/T 700—2006《碳素结构钢》和GB/T 7232—2012《金属热处理工艺 术语》等标准，在零部件测量时刻参考GB/T 21389—2008《游标、带表和数显卡尺》。机床和夹具的选择以及加工过程同样涉及多个国家标准内容，必须要求学生严格按照标准开展实践学习，确保加工过程的规范性和加工产品的准确性。工程创新能力训练是指学生综合运用所学知识和技能完成具备相应功能的产品设计制作学习，结合了机械设计制造和自动化控制等内容，更需要学生从全局角度去完成工程创新实践，学生既能熟练驾驭机械制造相关国家标准解决工程实践问题，也能应用跨学科相关国家标准的知识完成工程创新实践学习。

3 结语

新工科背景下国家标准融入工程训练教学的实践符合工程教育改革方向，强调国家标准在工程训练实践教学中的作用，从而培养学生的规范意识和科学精神。在提升教学内容和国家标准融合度方面，通过分析筛选国家标准内容、将国家标准更好地服务于课程内容教学、拓展工程训练课程内容等强化国家标准在课程内容的融合和应用。在教师应用国家标准融入教学能力提升方面，不仅需要指导教师具备标准意识和准确使用标准的能力，更能将国家标准意识贯穿于整个实践教学过程，提升指导教师的实践教学水平。在完善工程训练实训教材相关国家标准内容方面，通过将与课程内容关联度高的国家标准直接写入教材中，使教师和学生能直观感受国家标准的指导性作用和对课程学习的重要性，从而拓展学生的知识水平和适应课程发展的需要。在强化课堂教学方面，通过将国家标准融入工程训练课程的各个实践教学环节，通过对学生国家标准意识的培养和应用国家标准提升解决实际工程问题的能力等方面完善课程教学体系。