研究和探索以產品為載體的金工教學模式改革

高 飛 陳 青 夏文勝 焦麗麗 成 崗

（鹽城工學院 機械工程學院，鹽城 224051）

隨著現代科技的快速發展，社會對高素質、應用型人才的需求正逐步提高，現代工程訓練作為培養學生的工程概念、提高學生的工程素質和創新能力的重要實踐環節，需不斷改革與探索新的人才培養模式，才能適應社會的發展趨勢[1]。

1 傳統金工實習面臨的問題

常規的金工實習教學內容主要是車、銑、刨、磨、鑄、焊、鉗等一些常見工種的基本理論和基本操作技能，實習的產品以榔頭和榔頭柄為主。這些實習產品的特點是涵蓋的知識面廣，比較常用常見，但各工種之間缺乏應有的聯系，學生的實踐也只是被動的模仿吸收，很難激發學生的積極性與創新意識。學生學習的實踐技能也是較為獨立的不同工種的具體操作方法，缺少將不同工種制造出來的產品作為一個整體的相互聯系，已經不能完全適應現代工程技術發展對人才培養的要求[2]。

基于產品的教學能夠結合產品的具體功能，在具體分析各零部件之間的相互關系和理解各工藝要素的過程中完成對產品的制作加工。打通各工種之間的銜接聯系，從而讓學生知道工程訓練不是簡單的零部件制造，而是設計、制造產品[3]。為了培養適應于現代機械工程技術的高素質應用型人才，推行以產品為載體的金工教學的實踐模式改革。

2 探索以產品為載體的金工教學模式

在產品的具體金工實習過程中，關鍵不是最后的產品本身，而是這個產品的制造過程，基本上以學生自主構建的方式進行。

為了給學生提供基于產品生產的工程訓練實踐條件，工程實訓中心建立了基于電加熱器設計制造的實訓機制，以該具體產品為最終目標，分設了產品設計、工藝選擇、加工成形與產品檢測等各個實訓環節，從而將各具體工種有機結合，同時增設了新的實訓環節，比如到企業實地參觀，模擬管理運營、質量監控等。通過這樣的訓練，學生能夠把學到的理論知識和基礎訓練時學習的獨立的、離散的工程實踐單元相結合，從而將它們有機串接和高度糅合，真正做到有利于綜合能力的培養和創新思維的訓練。教學模式如圖1所示。

圖1 教學模式

之所以將電加熱器作為教學載體，主要有以下幾個方面原因。一是由傳統的傳授式教學方式轉換為引導式教學方式，激發學生學習的主觀能動性，將所學到的理論知識更好地與實際產品生產得以結合、驗證。二是電加熱器是完整的個體，便于學生從全面的角度設計和了解其結構功能。三是電加熱器零件種類繁多，涉及板材、管材、線材等方面的加工，是傳統金工教學的有益補充。四是以產品為目標的具體實踐訓練，能夠大大增強學生的責任心，鍛煉學生的團隊協作精神和組織管理能力。電加熱器的外形如圖2所示。

圖2 電加熱器外形

2.1 產品設計階段

在產品設計階段，學生需要完成的主要工作內容有：依據產品設計需求進行結構設計，運用UG等軟件生成三維零件圖，并進行干涉檢查，確保產品設計的正確性；結合訓練中心的加工設備對零部件結構進行調整，確保能夠使用現有硬件資源完成加工內容；生成二維工程圖紙；生成板材激光切割圖。圖3為設計完成后的電加熱器三維模型。

圖3 電加熱器三維模型

2.2 工藝選擇階段

該階段主要是為了引導學生對每個零部件進行具體工藝分析，選擇合適的零部件制造方法、部件及產品的裝配方法，制定較為合理的加工工藝路線，選擇對應的加工設備和相關的工、夾、量具等。實習指導教師會對相關加工設備的操作方法進行演示及理論知識培訓，使學生學會操作設備來完成產品的加工。

在工藝選擇的整個過程中，應該做到讓每位學生都能夠主動參與進來，每個學生都可提出各種具體的加工方案，從而使得學生能夠進行小組討論，最終選擇確定最合理的加工工藝方案。教師在此過程中應該積極參與具體討論，及時進行技術性指導，對學生之間產生的分歧進行具體協調，鼓勵學生大膽進行創新思維，對具體實施要給予充分肯定。

2.3 加工制作階段

在具體加工制造階段，可以在所有工種之間，選擇最合理的加工方式進行加工，從而提高加工效率，按時完成產品制造任務，同時使學生在加工過程中學習各種儀器設備的基本操作要領，提高學生的技術應用能力，減少甚至免去用人單位崗前培訓所花費的人力、物力，提高就業競爭力[4]。對于較復雜工件，由實習指導教師指導學生動手操作完成。

零件加工完畢后進行裝配工作，在具體裝配過程中，操作技能不熟練、二次裝夾或測量誤差等會對裝配造成一定的影響，在教師的指導下，需要對零件的形位尺寸等進行重新測量、修正，直至最終完成裝配任務。裝配完成后的電加熱器如圖4所示。

圖4 裝配過程中的電加熱器

2.4 產品檢測階段

產品加工制作完成后，需要對產品外觀質量、升溫速度、電熱轉換比等性能參數進行檢測，檢測合格后才能計為完成實習任務。

3 教學模式改革成果

在產品實訓中，實訓過程就是一個人人參與的實踐活動，注重的不是結果，而是完成產品的整個工藝過程。學生在做每一件具體工作時，都應該能知道自己的目的是什么、需要做哪些準備工作、接下來該干什么和怎么干。

3.1 能使學生受到比較完整的工程實踐訓練

整個產品實訓過程，能使學生受到比較完整的工程實踐訓練，并且能夠使訓練更加切合工程實際，從而擴大了知識面，提高了工程素質，增強了學生對機械加工基本過程和基本加工方法的感性認識，提高了學生的現場應用能力[5]。學生得到了真正的實踐鍛煉，由開始的反求設計到現在的獨立設計，由開始的胡亂設計到現在的規范設計，是一次從理論到實際的檢驗。

通過自主學習、自主實踐，真實體驗到完整的工程實踐過程，通過在各工種之間取得聯系，學生知道工程訓練不僅僅是機械零部件加工這一概念，而是從設計到工藝路線的選定，再到“產品”的加工這一過程，真正提高了學生的工程實踐能力；通過產品實訓過程中的成員合作、進度控制、問題解決等一系列事件處理，培養學生嚴謹的工作態度和團隊協作精神，進而達到提升工程素質的目的；通過產品實訓過程中產生的問題和教師給予的指導過程，進一步提升學生專業學習的興趣，明確專業學習的方向。

3.2 學生學習的積極性得到明顯提高

通過以上教學模式和教學內容改革，學生學習的主觀能動性得到充分調動，使學生對自己所學專業方向有了更加清醒的認識，在實訓過程中發現了所學知識的不足。為了解決生產實際遇到的問題，學生意識到需要不斷學習，大大調動了自身學習的積極性。

3.3 教師實踐水平得到提高

指導教師能更加熟練地操作激光切割機、鈑金折彎機、彎圓機、電焊機、氬弧焊等設備，教師實際動手能力大幅度提高，由當初的不敢動、不敢碰到現在的熟悉操作是一個質的飛躍。

4 結語

選用電加熱器作為項目教學產品，其加工過程幾乎涵蓋所有傳統工種，一些特殊形狀的加工會用到數控加工中心、激光切割機、彎圓機、鈑金折彎機等先進設備。通過電加熱器項目教學改革，教師不再是教學過程的主導者，而是教學過程的引導者和參與者，引導學生在項目實施過程中發現問題、解決問題。學生作為學習的主體，真實地體驗并參與完成完整的工程過程。

實踐證明，基于產品的工程實訓教學模式不僅提高了學生的學習興趣，而且有利于培養學生的創新能力，提高了學生的工程素質，從而提高了金工實習教學質量[6]。