工程訓練公共選修課建設的探索與實踐——以《特種加工及工藝品設計制作》為例

蔣海燕，肖 東

(重慶理工大學工程訓練與經管實驗中心，重慶 400054)

我國走新型工業化道路，由制造業大國向制造業強國邁進，必然需要一大批高素質的工程技術人才，而工程訓練則是高校培養高素質工程技術人才必不可少的重要環節，工程訓練對于提高學生的綜合素質、培養學生的實踐能力和創新能力具有特殊的作用［1］。為提高人才培養質量，國內許多高校相繼就工程訓練課程培養目標、教學思想、體系結構、教學方法、資源配置和教學管理模式等方面開展了多種形式的教學研究和實踐，并取得了一定的成果和經驗［2］。我校嘗試針對工程訓練的一些典型模塊開設全校公共選修課程的教學模式，取得了較好的效果，本文以筆者開設的選修課《特種加工及工藝品設計制作》為例加以探討。

一、課程開設意義

特種加工是20世紀50年代以來，隨著生產發展和科學實驗需要，為解決難切削材料加工、特殊復雜表面加工，以及超精、光整或具有特殊要求零件的加工而發展起來的非傳統加工方法，泛指用電能、熱能、光能、電化學能、化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料，從而實現材料被去除、變形 、改變性能或被鍍覆等目的的加工方法的總稱，在國際上被稱為“21世紀的技術”［3］。我校于2005年在工程訓練體系中增加了特種加工實訓模塊，經過這幾年的發展，現已擁有電火花成型加工機床2臺，電火花線切割機床4臺，激光雕刻機1臺。但是，由于受設備種類、數量、實訓學時，以及特種加工自身特點等因素的制約，特種加工實訓教學存在如下不足之處:

1.學生創新實踐機會偏少。我校將現有特種加工實訓與銑削實訓安排在一起，最多安排3天的實訓時間(機類)，其中特種加工部分僅占1.5天，因此實訓教學安排只能以理論講解、學生模擬仿真和機床操作演示為主，不能確保每個學生都能在課堂上完成創新作品的設計及制作。

2.實訓內容受制于現有設備，不利于擴展學生視野。特種加工是多種先進制造技術的總稱，不僅包括現有的電火花成型加工、電火花線切割加工及激光加工，還包括電解加工、超聲加工、電子束加工、離子束加工、電鑄、電鍍、快速成型等，每一種加工方法都獨具特色，由于學時的限制，實訓時只能介紹現有設備。

3.實訓學生受專業限制，不利于學科交叉與融合。傳統的工程訓練課程定位于“培養學生的技術性素質”，培養學生將來成為合格的工程師，因此主要面向機械、材料、電子、化工等工科專業學生。然而，現代工程正以工程鏈的形式呈現出集成化的面目，科學、技術、人文、社會、經濟、管理、倫理、道德、法律等內容無不包容在內，因此現代工程訓練不應拘泥于機類和非機類工科專業學生，可以面向文、史、經、管、藝術等專業學生開設［4］。

在現有人才培養方案和教學條件下，開設素質選修課程，則可在一定程度上彌補傳統特種加工實訓的不足，為各專業學生提供一個實踐及創新的平臺。

二、課程設置

《特種加工及工藝品設計制作》是一門拓寬學生知識面，培養學生辯證思維能力、實踐動手能力和創新意識的綜合性選修課程，面向全校各專業學生開放，總共32學時，順利修完可獲得2學分，由于教學條件限制，限制學生人數為30人。課程內容是傳統切削加工方法以外的，主要利用電能、化學能、聲能、光能等進行加工的特種加工技術。由于特種加工技術本身具有多學科交叉、知識面寬、知識跨度大等特點，因此本門課程在設計上不是僅僅停留在理論教學的層面上，而是引入了工藝品的設計與制作，采用寓教于樂的方式讓學生自主參與整個學習過程，做到理論與動手實踐相結合。通過本門課程的學習，可以使學生自主設計、制作出自己的工藝作品;可以拓展學生的工藝知識，提高學生的人文素質、藝術修養及工程實踐能力和創新能力。

課程由理論教學和實踐教學兩部分組成。理論教學12學時，主要介紹特種加工技術產生的背景、常用特種加工技術的基本原理和應用以及線切割加工的手工、自動編程方法;實踐教學20學時，主要是學生在掌握線切割機床和激光雕刻機的基本操作后自主完成工藝作品的設計與制作。

三、課程教學實踐

(一)因材施教，精選授課內容

《特種加工及工藝品設計制作》面向全校各專業學生開放，因此在教學內容的選擇上要充分考慮兼顧各個不同專業和層次的學生，注重科學性、知識性和趣味性，不能是特種加工實訓課程內容的簡單擴充。為此，本課程重點介紹在制造行業應用較為廣泛的典型的特種加工技術，并根據中心設備現狀選用線切割加工及激光加工作為學生工藝品制作的手段，具體課程組織體系如圖1所示。對于每一種特種加工技術的介紹，不能面面俱到，而必須有所側重，主要介紹其基本原理及工程應用，盡量弱化專業性較強的工藝知識的介紹。

(二)靈活運用多種教學方法和手段，提高教學質量

教學方法和手段的改革是教學改革的重要內容，也是影響課堂教學質量的重要因素［5］。在《特種加工及工藝品設計制作》選修課的教學過程中，靈活運用各種教學方法和手段，能有效激發學生的學習興趣，收到事半功倍的教學效果。

多媒體技術作為一種現代化的教學手段，集文字、圖表、聲音、動畫、視頻等多種信息為一體，形象直觀、生動具體，有利于營造良好的教學氛圍。理論教學時，可采用多媒體課件輔助教學。如在介紹各項特種加工技術的基本原理時，可制作flash動畫，生動形象地再現整個加工的微觀過程，便于學生理解和掌握，若采用單純的文字表述，則顯得晦澀難懂;在介紹各特種加工技術的具體應用時，可插入加工視頻，這樣不但可以增強學生的學習興趣，而且可以緩解中心設備不足，學生不能實際操作實踐的矛盾，開闊學生視野。

案例教學法是通過一個具體教育情景的描述，引導學生對這些特殊情景進行討論的一種教學方法。在教學中，適當運用案例教學法，有利于學生創新思維能力、觀察能力、分析和解決實際問題能力的培養。如在介紹完特種加工基本理論后，可以選出幾個典型零件，讓學生從零件材料、結構特點等方面去分析用什么特種加工方法進行加工;在介紹電火花成型加工和電火花線切割加工時，可以引導學生去分析比較二者的異同等。總之，要讓學生主動參與教學當中，享受自主學習，以及發現、分享知識的樂趣。

(三)營造鼓勵學生實踐、創新的良好氛圍

傳統的實踐教學強調以教師為主體，學生只需按部就班按老師規定的步驟完成操作即可，這不利于學生創新能力的培養。因此，在工藝品設計制作的實踐教學環節，應充分體現以學生為主體的教學思想，讓學生自主參與工藝品的構思、設計與制作各個環節，給予學生充分的自由度。具體做法是:①工藝作品的主題不受限制，只要內容積極健康就行。②學生可以根據自己的興趣和特長，自由選擇作品的設計方法。如在線切割作品中，學生可選擇手工編程，CAD/CAM自動編程，實物掃描等多種方式設計作品;在激光加工中，學生可以選擇Photoshop、CorelDraw、Auto-CAD等多種軟件完成作品設計與處理。③學生可自由選擇加工用材料。如在線切割加工中，學生可以選擇我們準備的不銹鋼板、鋁板、紫銅板等，在激光加工中可以選擇木板、中密度板、亞克力板、雙色板等進行加工，當然學生也可自備材料進行加工。

四、結束語

《特種加工及工藝品設計制作》公共選修課的開設是我校工程訓練課程深化改革進行的一次有益嘗試。公共選修課程的開設，為廣大學生提供了一個系統的實踐和創新的平臺，提高了學生的學習興趣、拓寬了學生的知識面、優化了學生的知識結構，取得了良好的教學效果。

［1］ 高琪，劉中原，萬金貴，等.工程訓練中創新實踐教育的探討［J］.實驗室研究與探索，2010，29(10):143－145.

［2］ 王文忠，趙貴秋.應用型本科工程訓練體系的構建［J］.長春工程學院學報:社會科學版，2011，12(2):125－128.

［3］ 郭建新，聶喻梅，郭學惠.立足學生工程能力培養，探索工程訓練創新創意教育［J］.重慶與世界:學術版，2012(7).

［4］ 白基成，郭永豐，劉晉春.特種加工技術［M］.哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，2006.

［5］ 李蕊，朱江，王巖韜.工程訓練框架下開設認知實習課程的嘗試［J］.科教文匯，2010(6):31－32.

［6］ 李品將，法文君.《新能源材料與技術》課程教學實踐與探索［J］.能源與環境，2011(3):36－37.

(責任編輯 張佑法)