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基于“联合实训式”的机械类专业金工实习教学改革探讨

2024-09-20 18 上传者：管理员

摘要：金工实习是高校工科类专业重要的实践环节，是培养学生工程实践能力和创新能力，实现理论融入实践的最佳过程。本文分析了传统金工实习教学现状及存在的问题，提出了基于“基础认知训练模块、示例项目训练模块、创新项目训练模块”的“联合实训式”机械类专业金工实习教学改革，探讨了基于“联合实训式”金工实习教学体系建设思路和改革措施。在现有教学软硬件条件不变的前提下，新的实习模式对于提高学生的知识和技能掌握程度、综合实践能力和创新设计能力都起到了积极促进作用。

关键词：
创新工程人才
教学改革
机械类专业
联合实训
金工实习
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随着科技的飞速发展，新一轮的科技革命和产业变革已经悄然到来。“中国制造2025”“新一代人工智能”等一系列战略与规划的相继发布，对高校人才培养提出了新的更高要求。高校要主动适应新时代要求，着力培养工程实践能力强、创新创业能力突出、具有文化素养、善于跨学科思考、具备服务新经济领域的高素质复合型创新工程人才[1]。

金工实习是高校工科类专业重要的实践环节，是理论融入实践的最佳过程，对于培养学生的工程素质、创新意识和能力发挥着其他课程无法替代的独特作用[2]。为适应新时代的发展要求，目前各高校都在积极探索金工实习课程体系的改革与创新[3-6],本文依托我校工程训练中心金工实习课程体系[6],探讨了“联合实训式”机械类专业金工实习教学体系建设思路，并在实践教学中提出了相应的改革措施。

1、传统金工实习教学现状及存在的不足

新时代背景下，以金属材料加工工艺为主要内容的传统金工实习，已经不能满足产业升级态势下对复合型人才的培养需求，呈现出诸多不足[7-8],主要表现在以下方面：

1.1 课程体系不完善

传统金工实习侧重传授学生机械加工工艺知识和技能，课程体系缺乏整体性与系统性，与学生所学专业结合不够紧密，理论指导实践不够深入，更缺少学科之间的交叉融合，严重制约了学生综合实践能力的培养。

1.2 教学条件不充足

很多高校的普通机床年代久远、设备老化，精度低、可靠性差，导致学生面对传统加工时存有“脏、累、差”的认识，实习热情不高；新工艺、新设备在高校中应用并不普及，通常仅停留在教师进行理论讲解、演示教学层面，严重限制了学生的眼界和应用新设备的能力。

1.3 教学模式不创新

传统金工实习广泛采用以班级为单位的集体实习模式，固定的时长和工种对学生约束多，呈现出“流水线式”的学习；教学中一直沿用的“师傅带徒弟”授课模式，形成了按图加工“标准零件”的模仿实习；在人机比不足的情况下，往往采用“轮流操作”训练模式，导致实践过程不充分；对于新设备的实训环节，主要以演示教学为主，听课效果不尽如人意，这些严重影响了学生的独立思考、创新设计能力培养。

1.4 教学内容不革新

传统金工实习教学内容局限于金属材料加工工艺和制造方法，实训内容主要围绕各自工种特点进行设计，缺少综合性实习内容，呈单工种独立训练，工种间相互衔接少，不利于学生系统性思维的培养；不同专业的实习内容没有合理区分，缺乏针对性，很难引发学生进行深层次的思考；目前很多高校中仍缺少新技术、新设备相关的实训内容安排，学生无法及时把握行业发展最新动态。

1.5 排课时间不合理

金工实习一般在大二学期进行，跨度时间较长(2～4周),当与公共基础课(外语、体育)排课冲突时，金工实习则会被临时暂停，导致实习效果大打折扣；随着实训工种不断扩充，造成各项目学时压缩，时间紧任务重，存在泛泛参加实习、训练不够深入的弊端；实训工种排课缺少关联性和衔接性，导致学生实习结束后只是存在一个框架上的模糊认识，严重影响了学生对工程实践的整体认知。

1.6 课程考核不全面

传统金工实习主要针对出勤、零件和报告等进行考核，且主要以教师打分为主，缺少过程考核以及学生在项目实施过程中的自我剖析，不能全面判断学生对金工实习知识与技能的掌握情况。

2、“联合实训式”金工实习教学体系建设和改革措施

面对传统金工实习存在的突出问题，为了充分发挥金工实习课程的实践育人实效，本文从我校工程训练中心金工实习课程体系的基础实践训练层面出发，探讨了“联合实训式”机械类专业金工实习教学体系建设和改革措施，实现“认知训练→实操训练→创新训练”的分层次学习过程，为创新项目综合训练层的顺利实施提供强劲助力。

2.1 “联合实训式”金工实习教学体系构建

2.1.1 教学目标制定

课程目标：让学生全面系统地掌握机械制造的工艺流程及各实训工种的加工方法，培养学生绘图识图、使用工量具和应用机床等设备的能力，以及对较复杂零件进行加工方案选择、工艺编制并独立完成加工制作的综合实践能力。

育人目标：培养学生的安全生产意识、质量意识和创新意识，提高学生的创新设计能力、工程实践能力和团队合作能力，提升学生的综合素质和竞争力。

2.1.2 教学内容设计

我校工程训练中心金工实习课程体系包括基础实践训练、创新项目综合训练、交叉融合实践平台和创新创业教育等层次。本文将基础实践训练层实践教学(目前共开设14个实训项目)进一步细化，增加了示例项目训练模块的学习和创新项目训练的加工实践，构建了“联合实训式”金工实习(基础实践训练层)教学体系，如图1所示。示例项目训练模块是原基础认知训练的补充与完善，让学生学习目标更加明确、思路更加顺畅。创新项目训练模块则是原基础认知训练的进一步拓展，学生通过自主设计，可以更好地参与到自己感兴趣的实践环节中，真正体验“实际应用训练”。如“‘普车+普铣’联合实训项目”——带键槽的轴类零件制作，需要先后分别在普车完成各段外圆及环槽等的加工，在普铣完成键槽的加工；“‘数控车+钳工’联合实训项目”——工艺锤的制作，需要先后分别在数控车完成锤头、锤柄外轮廓的加工，在钳工完成钻孔、螺纹的加工及工艺锤的装配。创建联合实训项目的工种，实现深度学习，其余的所有工种进行广度学习，使金工实习的实训内容既体现广度又具有深度[9],系统地培养学生的机械加工技能和工程实践能力，为创新项目综合训练做好充分的知识和能力储备。

图1 “联合实训式”金工实习(基础实践训练层)教学体系建设

2.1.3 教学过程实施

我校160个学时机械类专业学生金工实习课程具体包括2周基础实践训练和2周创新项目综合训练，本文主要针对基础实践训练层(第1～2周),以全过程项目式教学方式，让学生体验一个基于零件制造全过程的项目概念，包括项目方案设计、图纸绘制、耗材选取方案、工艺选择、加工制作、检测等，使学生实现对理论知识的整合与应用，掌握对加工技术的选择与集成，形成整体化思维培养模式。首先，在基础认知训练模块的线下实操开始前，要求学生自主学习完成相应理论知识的线上学习，建立起对各个实训工种的基础认知。其次，进行示例项目训练模块的联合实训项目案例的线上学习，从中自主选取并创建至少一个联合实训创新项目作为小组(3～4人/组)的创新项目。最后，在基础认知训练模块的线下实操环节完成联合实训创新项目的加工制作。

2.1.4 课程考核评价

金工实习的成绩评定采用过程评价与结果评价相结合，技术指标和非技术指标相结合的方式进行[10]。建立基于项目式教学的多维度学生实训成绩考核评价方法，将出勤情况、劳动表现、安全操作、零件精度、课堂问答、项目报告等纳入考核体系，采用学生自评、组内互评和教师评价多种评价方式，以期全面反映学生的综合素质。联合实训创新项目训练环节的考核，要以小组的形式进行成果汇报交流，并重点阐述项目加工制作过程中遇到的难点以及具体解决办法，反思工艺过程并提出改进意见，最后由指导教师进行点评总结。

2.1.5 教学效果分析

通过“联合实训式”金工实习教学体系的构建与实施，增强了学生对于机床设备、工量具、制图软件、工艺知识等方面的掌握与应用；激发了学生的兴趣，提高了学生的主动性和创造力；加强了学生对各个工种的深入理解，建立起了各个工种之间的整体联系，使其对金工实习有了更加全面系统的认知；提高了学生分析问题与解决工程实际问题的能力，达到了工程实践能力和创新能力的培养与锻炼。其中，“普车+普铣”联合实训教学中部分学生加工的作品，如图2所示。

图2 “普车+普铣”联合实训教学中部分学生加工的作品

2.2 “联合实训式”金工实习实践教学中的改革措施

2.2.1 改进教学方法

采用线上理论学习与线下实践操作相结合的混合式教学模式[11],充分利用学习通、微信、QQ等信息化工具，搭建交流平台，实现学、教、技能实践最大限度地能量释放。对基础认知训练模块的理论课程和示例项目训练模块进行数字化建设，完善各实训工种对应的安全操作、理论知识、基本操作步骤以及联合实训项目案例等相关课件制作，并及时补充新工艺、新技术的相关内容，合理设置任务节点，强化理论学习效果。在线下实践教学时，要充分体现“学生为主、教师为辅”的角色转变，学生自主设计并加工，教师严格把控并协助学生顺利完成联合实训创新项目的加工制作，在学生的兴趣和创造力被激发的同时，实践中的错误和挫折也能够帮助学生锻炼解决实际问题的能力。

2.2.2 优化课程安排

金工实习课程工种多、任务重、跨度长，课程安排要做到统筹与兼顾[12]:(1)按照工艺流程的先后顺序细化排课，保证了学生顺利完成联合实训创新项目的同时，帮助学生建立一个立体结构的知识体系。(2)传统工艺课程优先排课，如传统加工优先数控加工开展实训，这不仅符合加工技术的发展演变规律，同时学生在传统加工实训的基础技能训练也可为数控加工实训奠定坚实的基础。(3)与公共课程协调排课，将公共课程(外语、体育等)尽量安排在首节或尾节，可保证学生实习的连贯性，提高教学时效性。

2.2.3 提升教师素质

教师素质的高低直接影响金工实习课程教学效果。现代工程教育要求，作为实习指导教师，必须具有较强的综合素质、坚实的理论基础和丰富的实践经验，既要有课堂讲授能力，又要具有现场示范指导能力。因此，教师要养成终身学习的能力，主动汲取新知识、更新教学理念，积极参加各类教学活动，如教学能力竞赛、专题培训、交流学习等，积累教学经验，不断提升教书育人本领。

2.2.4 推进校企合作

推进校企合作，充分发挥企业在设备、技术和信息等方面的优势，使学生能够有机会接触更多的新设备、新技术和新工艺，及时把握行业发展的最新动态。如2021年我校工程训练中心与企业联合主办了激光加工技术培训，为金工实习的项目式教学改革提供了强大助力。引入企业现有的研究项目、实际问题进课堂，遴选企业典型零件作为实践训练项目案例，从实际生产出发开展金工实习，为学生的技能成长赋能，增加学生的就业竞争力。

3、结语

新时代背景下，全国高校的工程训练中心均在由传统单一工种实践模式下的金工实习向综合训练体系方向改革，多工种、多层次、多学科交叉融合的工程训练教学活动，要真正成为促进学生知识、能力、素质、协调发展的重要手段。本文根据我校金工实习课程体系的项目驱动式改革，针对中心现有的教学软硬件条件和教学现状，将“联合实训式”金工实习教学体系引入实践教学，打破了传统的“单一工种技能训练、碎片化教学”模式，实现多工种深度融合，有机串联，多措并举，改进传统金工实习的不足，促进了学生综合实践能力和创新设计能力的提升，夯实了基础实践训练基础，为创新项目综合训练层的实施提供了有力的“先锋”保障。

参考文献:

[1]高校要坚定不移担当自主培养创新型人才的时代重任[EB/OL].[2023-06-13].

[2]马磊.机械类专业金工实习课程改革分析[J].内燃机与配件,2020(10):267-268.

[3]韩伟,段海峰,江丽珍,等.新工科背景下高校工程训练中心的建设与管理[J].实验技术与管理,2020,37(07):238-242.

[4]胡蔓,曹利华,刘健,等.新工科背景下高校工程训练中心建设探索与实践[J].实验室研究与探索,2021,40(05):154-157+196.

[5]马鹏举,邱玉婷,崔剑,等.面向“新工科”“双一流”建设的工程训练系统性改革[J].实验技术与管理,2020,37(01):220-224.

[6]宋佳秋,刘利刚,侯培国,等.新形势下金工实习改革实践探索[J].教育现代化,2021,8(69):50-53.

[7]王姝歆,刘润.“新工科”建设背景下工程训练教学的探索与实践[J].教育教学论坛,2020,481(35):119-120.

[8]王磊.金工实习教学现状与教学改革措施——以石河子大学机械电气工程学院为例[J].教育教学论坛,2019(46):114-115.

[9]郭巍,杨建新,李睿,等.基于传统制造与先进制造深度融合教学方案[J].内燃机与配件,2020,322(22):251-253.

[10]邱震明.构建金工实习考核与评价体系的实践与思考[J].安徽工业大学学报(社会科学版),2009,26(02):127-128.

[11]何超,蒋志鹏,吴楠楠,等.金工实习课程线上线下混合式教学探索与实践[J].科教导刊,2023(18):75-77.

[12]李晓春,耿冬妮,范润泽,等.教学改革视野下的工程训练课程安排[J].铸造技术,2020,41(07):696-700.

基金资助:燕山大学工程训练中心教学研究与改革项目:“机械类项目式联合实训教学的改革与探索”(GCXLZX 2022JG03);燕山大学工程训练中心教学研究与改革项目:“车铣联合实训中的思政教学研究”(GCXLZX2021JG05); 教育部产学合作协同育人项目:“动态融合工程训练改革课程中三坐标测量创新平台课程体系建设”(22070499 2223801);

文章来源:张爽,侯培国,韩雪艳,等.基于“联合实训式”的机械类专业金工实习教学改革探讨[J].科技风,2024,(26):10-12+130.