规范化工程训练及创新能力培养.docx

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规范化工程训练及创新能力培养

规范化工程训练及创新能力培养

王维志

【摘　　要】　本文探索研究工程训练在高等工程教育过程中的地位、作用,规范化教学内容、教学模式和创新能力培养的有关问题。

【关键词】　工程训练　规范化　工程能力　创新能力

【收稿日期】　2005年10月

【作者简介】　王维志,湖北汽车工业学院机械工程系副教授。

　　现代科学与工程技术的发展,推动高等工程教育实践环节的改革,要求高校对工程训练中心的发展进行全新的思考,才能使其真正成为高等工程教育过程中的有效环节。

在世界银行的贷款资助下,我国首先在清华等11所大学建立了现代工程训练中心,加强学生的工程实践能力和综合素质培养。

目前,全国许多高校投入大量资金用于工程训练中心的建设。

在加强硬件建设的同时,更应该研究规范化的训练内容和创新的训练模式,才能充分发挥昂贵的硬件设备的作用,不断提高教学质量。

结合我院近3年来的工程训练中心教学实践,本文从工程训练在高等工程教育过程中的地位、作用为出发点,以学习工艺知识,增强工程实践能力,提高综合素质,培养创新精神和创新能力为总的目标要求,探索工程训练具体的规范内容和训练模式。

一、工程训练的地位和作用

2003年,在四川大学举行的全国工程训练工作会议上,国家教育部公布了《工程训练教学中心的建设规范和验收标准》,明确将“学习工艺知识、增强动手能力和转变思想作风”的金工实习课程教学目标,转变成为了“学习工艺知识,增强工程实践能力,提高综合素质,培养创新精神和创新能力”的新型工程训练教学目标。

为了达到这一目标,必须在工程训练中引进新技术、新思维和新理念,在学习传统制造技术的基础上,多让让学生了解新设备、新工艺和新材料。

在强调知识学习的同时,更要特别注重综合实践能力和综合素质训练。

工程训练要达到预期的目标要求,必须对训练内容精心策划设计,工程知识的学习特别是能力的训练不同于课堂教学,而是经过一系列符合工程要求的实践过程来实现。

这样对过程就有一些基本要求,让能力的培养和素质的养成在一个个潜移默化的过程中完成。

因此,包含内容和流程的训练过程设计就显得非常重要。

二、规范化的教学内容和训练模式

在实践中,综合实践能力和素质的训练不象知识的学习那样容易把握,从事工程训练工作的教师在工程能力、理念和工程意识方面参差不齐,势必严重影响工程训练的效果。

除了对教师的工程素质提出要求、加强培训之外,同样重要的是对训练内容安排和方法要加以研究,规范教学内容,增加训练过程的可控性。

1.规范内容,模块化教学。

规范化的内容和方法是保证整体教学质量的前提,不会因为指导教师的不同产生很大的效果差异。

这也是现代工程教育和过去师传徒承的教学模式的不同。

当然,这里所谓的规范仅是对一个学校的工程训练中心的一个时段而言,考虑各学校由于设备上和对工程训练理解上的差异,以及工程训练也正在不断的发展过程中,规范只是一个相对的概念。

将训练内容进行模块细分,规定每一个细分模块内容和方法,包含考核目标,增强教学质量的可控性。

以数控加工的训练科目为例（见表1,将整个内容分成基本知识讲解、简单指令编程训练、基本操作讲解、基本操作训练等若干个子模块。

每个模块的内容、方法和目标都明确规定。

控制好每一个子模块的训练效果,就保证了整个

科目的教学效果。

表1数控车床训练科目模块细分

模块

时间

（小时

教学内容及方法教学目标考核

14　学习数控机床的基本工

艺知识,课堂编程练习

　结合机床、刀具等实物

进行讲授

掌握基本工艺知识,能

使用基本指令编制简单

程序

21　学习机床基本操作

　机床上示范

具备机床操作基本知识

31　操作机床练习

　对每一种工作方式进行

分项操作练习

熟悉四种工作方式的操

作

42　对刀练习

　动手操作

熟练掌握对刀操作

54　简单零件编程、加工

　编写一个不超过10个

程序段的新程序,输入和

编辑程序,对刀,选择自动

加工方式,并完成加工

每组学生必须做完从编

程到加工的全过程

61　模拟操作加工系统的使

用

　教师示范

了解模拟操作系统

73　学习模拟加工系统操作

　教师提供范例,学生自

学

掌握模拟操作系统使用

84　设计、编程、模拟加工

　学生自行设计产品,编

制程序,模拟加工

20个程序段以上,模拟

加工通过,工艺合理

94　产品实际加工

　教师监督指导,学生自

己完成零件的加工

过程正确,内容符合工

程规范

101　训练小结,5s活动

2.先易后难,先单项后综合。

基于自动控制技术、检测技术、特种加工技术和精密机械技术发展起来的先进制造技术是近几十年来的革命性成果,自然成为工程训练课中必不可少的内容。

但是,先进制造技术涉及知识面极广,初步踏入工程实践训练的学生能力有限,知识的学习和能力的训练必须循序渐进。

图1是数控车床的科目训练流程,流程配合模块细分按先易后难、先单项后综合的原则设计,将知识学习、动手能力训练和创新意识的培养有机结合起来。

照此流程训练下来,大多数学生能圆满完成科目的训练要求。

3.模拟加工和实际加工相结合。

如图1所示,设计了两个模拟加工训练环节,模拟不仅能降低训练成本和费用,还能够提高训练效率,反复的情景再现便于学生对原理的深刻理解。

数控模拟加工技术随着计算机技术的发展而发展,之前主要是在学校和培训单位使用,以后随着企业生产系统的网络化,技术人员在办公室里进行程序的编写与调试,再通过网络传至机床的数控系统,实现了尽可能少占用机床时间和信息的高效传送。

在这个制造网络系统中,模拟仿真加工是一个重要的环节,模拟软件功能和可靠性在逐步完善,完全可以满足工程训练的需要,通过模拟加工训练也可以让学生充分了解这些先进制造技术在未来工厂的真实应用。

4.系统的工程训练。

先进制造技术是系统的工程知识结构。

一个合格的现代工程师必须具有系统的工程知识结构,具有解决综合工程问题的能力,这就要求工程师的训练从一开始就要注重综合工程能力的培养。

传统金工实习强调的是单项知识和技能,在工程训练中引入先进制造技术以后,更强调综合工程能力的培养,强调知识结构的连贯性和系统性。

先进制造技术引入工程领域以后,对传统操作技能的依赖性大大降低,而对综合处理工程问题的能力要求更高。

因此先进制造技术工程训练应该从系统的观点出发,变单纯的技能训练为系统的工程训练,通过从产品（零件设计、工艺设计、编程到产品加工全过程,帮助学生建立和理解规范设计、刀具、材料、可加工性、加工精度和质量、加工效率等系统的工程知识和理念。

规范化工程训练及创新能力培养

　　三、创新能力的训练与培养

知识和一定的实践经验是创新的基本条件之一,但是创新意识培养和训练也同样非常重要,知识、经验加上创新意识才能体现出创新能力。

而工程训练作为大学生第一次真正动手参加的实践活动,在培养创新精神和创新能力方面,具有其他课程所不能替代的作用。

学生在工程训练中通过自己的双手制造出符合设计要求的产品同时还培养了敏锐的观察力和独立思考能力,以及提出问题并综合运用知识分析、解决问题的能力。

我们提倡、鼓励学生发挥创新精神,从而提高学生学习兴趣,激发了灵感,培养了高素质人才。

学生在经过某一科目的基础训练之后,根据该科目的工艺能力,可以自己动手设计适合该科目的创意件,创意件不设界限,可以是外观造型、功能、加工方法或其它。

虽然有时间和知识结构的限制,但经过老师的精心指导,还是可以完成一些非常有创意的作品。

在实践中,要避免只选取其中部分创意件进行制作,否则会扼杀学生的创作欲望。

创新是从一点点开始的,关键在开始时要受到肯定和鼓励,有些创意件对指导教师来讲可能是大同小异,但对每一个学生个体来讲意义则完全不同。

参考文献

1.朱高峰:

《关于中国工程教育的改革与发展问题》,《高等工程

教育研究》2005年第2期。

2.张维平等:

《建设现代工程训练中心,培养创新人才》,《实验技

术与管理》2005年第2期。

3.杨沁等:

《论工程训练中创新的类型及要素》,《合肥工业大学

学报》2004年第10期。

4.刁其君:

《加强大学生工程实践能力的培养》,《成都理工大学

学报》2004年第12期。

5.祝庆华等:

《现代工业培训教育技术系统的创建及运用》,《长

春工业大学学报》2004年第3期。

6.张金波等:

《在教学中培养学生创新能力的探索》,《河海大学

学报》2001年第6期。

（上接第117页设置新的工科专业,开设新兴的工科课程,编写工科的中文教材,筹建工科研究所和工程学会,积极开展科学研究,做出了不可磨灭的贡献,是中国近代高等工程教育现代化的有力推动者。

注释

①由于北京大学1917年停办工科,因此1920年的12所为10所

高等工业专门学校以及北洋大学和山西大学,根据高等工业专门学校见教育部编的《第一次中国教育年鉴》丙篇（上第49页、第146页。

1936年的36所根据中国第二历史档案馆编的《中华民国史档案资料汇编》第五辑第一编,教育（一,第300—323页的“全国公私立大学、独立学院、专科学校一览表（1936年1月”统计得到。

②1266,此数据系1920年全国高等工业专门学校学生数,而北洋

大学和山西大学的学生数笔者无法考查到,据1918年教育部公布资料,两校工科学生数分别为156人和57人。

③南洋大学工业研究所,即后来的交通大学研究所,1936年该所

因故停办;该研究所是国内最早的高校内工科研究机构,而北洋大学工科研究所是最早培养工科研究生的机构。

引注

[1][8]教育部:

《第二次中国教育年鉴（第14篇》,《商务印书

馆》1948年版,第1409、1412、1402页。

[2][3][4]王焕琛:

《中国留学教育史料》,国立编译馆1980年版,

第145、1031、1991页。

[5]翁智远:

《同济大学史（一》,同济大学出版社1987年版,第46

页。

[6]《南大百年实录》编辑组:

《南大百年实录（上卷中央大学史

料选》,南京大学出版社2002年版,第206页。

[7]史贵全:

《中国近代高等工程教育研究》,上海交通大学出版

社2004年版,第136页。

[9]北洋大学—天津大学校史编辑室:

《北洋大学—天津大学校

史第一卷》,天津大学出版社1990年版,第35~36页。

[10]刘志强、张学继:

《留学史话》,社会科学文献出版社2000年

版,第208页。

[11]中国科学技术协会:

《中国科学技术专家传略》,工程技术

篇,机械卷,机械工业出版社1996年版,第27页。

[12]《国立各大学扩充研究院所》,《教育杂志》1939年第29卷,第

12期。

[13]清华大学校史研究室:

《清华大学史料选编（第三卷上》,清

华大学出版社1994年版,第126~158页。

高等工程教育研究　2006年第3期