學研結合的工程訓練培養模式研究

陳松茂，張志明，徐忠陽，胡青春

（華南理工大學 工程訓練中心，廣東 廣州 510640）

社會經濟的發展和科技的不斷進步，對人才的知識、能力與素質提出了更高的要求，特別是要求工科大學生不僅要具有扎實的專業知識與較高的實踐技能，還必須具備較強的創新能力和綜合素質[1－2]。因此，在未來以創新為主導的教育宏觀環境中，倡導主體性教育思想[3]、創新教育體制、重視更高層面的產學研有機結合、建立產學研結合創新教學平臺，是目前培養高素質創新人才的重要舉措[4－5]。工程訓練實踐教學體系必須進行多層次、多方位、多尺度的大膽改革，將培養學生創新能力作為改革工作的重心[6]。在教學過程中加強科研探討，以教學促科研，可達到培養創新人才目的。華南理工大學工程訓練中心是國家級實驗教學示范中心，在工程訓練教學改革上提出了許多新舉措，在培養創新人才方面取得了不錯的效果。

1 學研結合的工程訓練培養模式

1.1 形式及內容

根據我校工程訓練的特點，采取項目研究形式，通過選取機械類本科生組成項目組，每個項目組安排1名教師作為導師負責指導，要求學生創新設計與制作一種新型的家居小產品[7－10]。選取的學生已完成了部分工種的實訓課程，接著在導師的指導下，通過獨立思考、小組討論、分工協作等方式，利用學校及中心現有的設備條件、教學平臺等資源，獨立完成產品的創新設計與制作。每個項目將獲得一定經費資助，要求學生掌握市場調研、文獻資料收集、產品創新設計與制作、經費預算與市場評估、成果總結等知識和能力[11－12]。

本文以一種保鮮膜切割器的家居小產品為例，學研內容為：針對目前家居保鮮膜產品在使用中存在薄膜拆扯不便等現象，要求學生創意設計與制作一款新型的半自動保鮮膜切割器，使其既具有夾持功能，又有切斷功能，而且產品的制作簡單容易、安裝方便。

1.2 調研與設計階段

項目啟動后，學生的積極性和熱情非常高，定期召開例會與導師討論產品的設計方案及構思。學生分工協作，通過利用圖書館資源、網絡工具等，查閱收集大量的文獻專利資料，并多次到超市、百貨、商場等銷售保鮮膜切割器產品的現場觀摩調研，收集設計靈感。經討論，初步擬定保鮮膜切割器的設計方案為仿葡萄藤式結構，刀片采用拉鏈式，產品可固定于墻壁上，方便取用，如圖1所示。

圖1 保鮮膜切割器初步設計效果圖

經學生反復討論發現，圖1的方案設計容易，但制作及安裝則存在較大困難。經多次反復修改后，最后提出了如圖2所示的半自動保鮮膜切割器結構方案。該結構主要由手動切割裝置、傳動裝置、殼體及刀具等零部件組成，其工作原理為：殼體和切割裝置并排連接，手壓動切割裝置，通過傳動裝置帶動刀片，把保鮮膜切斷。

圖2 新型半自動保鮮膜切割器設計效果圖

最終方案確定后，學生按照標準規范繪制產品的CAD裝配圖及零件圖，并制定相應零件的機械加工工藝規程文件。

1.3 經費預算與制作階段

學生根據零件加工所需的原材料規格，對原材料價格進行市場評估，合理預算材料費用。通過制定一份詳細的原材料購置清單，包括鋼板、圓鋼、鈑金零件、標準件、小齒輪、彈簧等內容，然后到相應原材料批發市場進行購買。

原材料購置后，學生依據零件圖紙及工藝文件，在機械加工設備上進行各個非標準零件的粗加工→半精加工→精加工。在加工過程中，學生還不斷對零件結構進行修改，通過反復的修改→裝配→調試→再修改的過程，最終完成了產品的制作與裝配。

1.4 成果總結與展示

經過學生的努力，設計與制作的新型半自動保鮮膜切割器實物樣機如圖3所示，同時申請了一項發明專利和一項實用新型專利，其中實用新型專利已授權。

圖3 新型半自動保鮮膜切割器實物圖

2 效果評價

參與項目的學生均表示學研結合的工程訓練培養模式充滿了樂趣，收獲很大。在該模式訓練下，無論是調研、設計、制作、裝配調試，還是專利撰寫，全過程均由學生親自動手完成，學生可以從中接觸和熟練使用更多的機械儀器設備，加深了工程訓練課程的學習；學生明白了獨立思考的重要性，學會了通過借鑒日常生活實例來進行創新設計的方法，如本文中所述的新型半自動保鮮膜切割器的傳動機構就是仿照了挖雪糕球的夾子結構；學生也深刻意識到產品從創意設計到真實制作之間存在較大差異，需要不斷地對設計進行修改和完善，簡化制作工藝和節約成本，同時注重人性化設計。通過學研結合的工程訓練后，學生最終理解了理論聯系實際的重要，懂得如何在學習和研究過程中發現問題和解決問題，從而使得自己的知識面得到拓寬，實踐能力與創新能力得到鍛煉和提高。

3 幾點體會及今后思路

以上研究成果說明，學研結合的工程訓練培養模式是值得推廣的，為提高學生的創新能力與動手實踐能力提供了很好的平臺，同時也對現代工程訓練課程體系改革提供了有益的參考。總結對學研結合的工程訓練培養模式的經驗，提出以下幾點體會和發展思路：

（1）學研結合的工程訓練培養模式需要選擇合適的項目內容。項目要真實可行，且與工程訓練內容密切相關，注重鍛煉學生創新設計和動手實踐的綜合能力。

（2）學研結合的工程訓練培養模式強調培養學生獨立思考能力，充分發揮學生創新設計和制作的主體性以及團隊協作精神。教師主要起輔導性作用，參與學生團隊的討論并適當提供技術性解答。通過師生互動，既培養了學生的能力，又促進了教師的科研水平、實踐能力、管理能力的發展。

（3）建議今后在高校的機械類和近機械類專業的工科學生中推廣學研結合的工程訓練培養模式。學生在完成2～3周部分工種實訓以后，可通過組隊參加項目研究的形式，利用2～3周時間完成教師提出的某款小產品或小機構的創新設計與制作。經歷了該模式的鍛煉后，學生的創新思維與動手能力將會得到質的提高。

（References）

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