基于綜合創(chuàng)新能力提升的機(jī)械工程實訓(xùn)改革與實踐

張勇 米承繼 劉水長 湯迎紅

摘要：目前社會創(chuàng)新人才需求日趨旺盛，機(jī)械制造業(yè)事關(guān)國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，更需要大量富有創(chuàng)新能力的卓越人才。機(jī)械工程實訓(xùn)作為本科教育階段關(guān)鍵的一門綜合性實踐課程，對地方高校而言，更是綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重點環(huán)節(jié)。對此，文章提出了以學(xué)、賽、訓(xùn)為核心的大學(xué)生綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，開展工程實訓(xùn)教育教學(xué)改革，并進(jìn)行了實踐探索。

Abstract： At present， the demand for innovative talents in society is increasingly strong. The machinery manufacturing industry is related to the national economic foundation， also strongly needs a large number of outstanding talents with innovative ability. As a key comprehensive practical course in undergraduate education， mechanical engineering practical training is the key link of comprehensive innovation ability training for local colleges and universities. In order to meet the requirements of the times， this paper puts forward a comprehensive innovation ability training model of college students with learning， competition and training as the core， carries out the reform of engineering training education and teaching， and the practical exploration is also carried out.

關(guān)鍵詞：地方高校;學(xué)賽訓(xùn)結(jié)合;機(jī)械工程實訓(xùn)

Key words： local colleges and universities;combination of learning;competition and training;mechanical engineering training

0? 引言

隨著“中國制造2025”的深入推動，機(jī)械制造業(yè)對創(chuàng)新型人才的需求日趨旺盛。為適應(yīng)社會需求，國家大力倡導(dǎo)新工科教育教學(xué)改革，突出實踐教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，實施創(chuàng)新人才培養(yǎng)，通過高素質(zhì)卓越人才的培養(yǎng)來驅(qū)動社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。工程實訓(xùn)是機(jī)械工程本科教育實踐教學(xué)中關(guān)鍵的一門綜合性實踐課程。在工程實訓(xùn)中，如何融入創(chuàng)新能力培養(yǎng)要素，采取何種積極措施實現(xiàn)“創(chuàng)新、創(chuàng)意、創(chuàng)業(yè)”的“三創(chuàng)”精神培養(yǎng)，成為工程實訓(xùn)教學(xué)改革的熱門話題。[1-3]

當(dāng)前我國高校是高等院校的主體，承擔(dān)著95%以上的大學(xué)生培養(yǎng)任務(wù)。機(jī)械工程專業(yè)是地方高校普遍設(shè)置的專業(yè)。因此，可以說，加強(qiáng)和改善地方高校機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)騰飛和制造強(qiáng)國的中國夢的實現(xiàn)具有重要意義。然而，當(dāng)前各地方高校的工程實訓(xùn)作為一門課程，普遍實行在三至四周左右的課時區(qū)間內(nèi)，完成以“車、鉗、焊、鑄、鍛”為主要實訓(xùn)內(nèi)容的金工實訓(xùn)，這就產(chǎn)生受訓(xùn)學(xué)生和指導(dǎo)教師比過大，在加工設(shè)備陳舊老套條件下，重要的工程實訓(xùn)環(huán)節(jié)，既不能扎實學(xué)生的實際操作技能，也不能培養(yǎng)創(chuàng)新能力，致使包含創(chuàng)新能力訓(xùn)練的新工科工程實訓(xùn)教育無法實施。

針對這一問題，作者以所在高校為例，研究提出了學(xué)、賽、訓(xùn)結(jié)合的綜合創(chuàng)新能力提升的機(jī)械工程實訓(xùn)改革與探索，從運行實際情況看，取得了較好的效果。

1? 機(jī)械工程實訓(xùn)改革目標(biāo)

在傳統(tǒng)的機(jī)械工程實訓(xùn)培養(yǎng)模式下，工程實訓(xùn)教學(xué)模式都是從單獨學(xué)習(xí)以機(jī)械加工過程的體驗涉及到的知識點出發(fā)，在短的時間里，定位不清，難以正確把握重點。容易出現(xiàn)兩種錯誤傾向，要么引向以扎實掌握機(jī)加工技能為目標(biāo)的技能培訓(xùn)，要么引向簡單機(jī)械加工過程體驗。第一種傾向是在模仿了職業(yè)院校的工程實訓(xùn)培養(yǎng)目標(biāo)，這明顯與本科教育層次的培養(yǎng)目標(biāo)定位相矛盾，第二種傾向更是一種以了解、知道為目標(biāo)的體驗式教學(xué)，是將工程實訓(xùn)進(jìn)行的泛化。顯然這兩種目標(biāo)都難以融入創(chuàng)新教育。目標(biāo)不清、不準(zhǔn)，使得這些過程中，指導(dǎo)教師教學(xué)方式為灌輸式的、全過程示范操作的教學(xué)方式，學(xué)生只能被動接受，實訓(xùn)工程中采用按照老師所教的步驟來實訓(xùn)，不利于激發(fā)學(xué)生在科學(xué)實驗活動中的主動性和創(chuàng)造性，以至于創(chuàng)新能力和解決實際問題能力得不到鍛煉，知識和技能跟不上時代的發(fā)展和社會企業(yè)的生產(chǎn)需求。同時實訓(xùn)評分標(biāo)準(zhǔn)過于單一，評分結(jié)果為優(yōu)、良、中、及格等，無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)欲望。根據(jù)國家有關(guān)部門統(tǒng)計，中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)成功率是3%，而美國的大學(xué)生創(chuàng)業(yè)成功率為20%，雙方有7倍的差距[4]。究其原因當(dāng)前是工程實訓(xùn)的創(chuàng)新性培養(yǎng)要素缺失。

工程實訓(xùn)課程肩負(fù)著全面提高大學(xué)生工程素質(zhì)、實踐能力和創(chuàng)新能力;培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)合知識、應(yīng)用技術(shù)、高創(chuàng)造力的工程類人才的任務(wù)。因此，工程實訓(xùn)的目標(biāo)應(yīng)是通過產(chǎn)品設(shè)計制作的實踐工作，從實踐工程訓(xùn)練中培養(yǎng)工程意識和實踐能力，從而提高大學(xué)生的工程意識、創(chuàng)新精神和實踐能力。[5]

2? 機(jī)械工程實訓(xùn)改革過程

2.1 強(qiáng)化個性化分層次教學(xué)

當(dāng)今大學(xué)生隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)改善，其個人成長背景、家庭與基礎(chǔ)教育及經(jīng)歷不同，個性差異較大，在機(jī)械工程實訓(xùn)中，按傳統(tǒng)的以“車、鑄、焊、鍛、鉗”為主要內(nèi)容的金工實訓(xùn)，實行統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容和實訓(xùn)題目，顯然造成對動手能力強(qiáng)、富有創(chuàng)新思想的學(xué)生“吃不飽”現(xiàn)象。[6，7]因此，在實訓(xùn)中，應(yīng)探索新的實訓(xùn)內(nèi)容，改變單一的考核方式，由單一簡單零件加工內(nèi)容過渡到綜合性、創(chuàng)新性、探索性的實訓(xùn)與實驗結(jié)合的訓(xùn)練方式上來，授課方式也應(yīng)更加注重個性化和差異化，實行分層次的立體式教學(xué)培養(yǎng)，過程注重引導(dǎo)和啟發(fā)，通過改革切實解決不同認(rèn)知層次的學(xué)生實訓(xùn)的不同需求。

2.2 注重學(xué)賽訓(xùn)結(jié)合創(chuàng)新教育

過程培養(yǎng)機(jī)制和實訓(xùn)題目設(shè)置，是實現(xiàn)創(chuàng)新教育的具體體現(xiàn)。富有創(chuàng)新思維和教育的工程實訓(xùn)過程，學(xué)生、老師不再是對立的，而是共同完成一項工程設(shè)計。針對學(xué)生的個性和基礎(chǔ)，教授要設(shè)計恰當(dāng)?shù)挠?xùn)練題目，開展一定的輔導(dǎo)講課;訓(xùn)練題目可以結(jié)合當(dāng)前由高等教育學(xué)會每年發(fā)布的學(xué)科競賽題目進(jìn)行，如工程綜合技能大賽的無碳車比賽，也可根據(jù)國家、省及學(xué)校開展的大學(xué)生創(chuàng)新性研究項目進(jìn)行開放性題目設(shè)計。將原來的金工實訓(xùn)內(nèi)容作為基礎(chǔ)訓(xùn)練，將創(chuàng)新性的項目作為后置個性化教育訓(xùn)練。考核方式上，實行以賽代考、以證代考、以項目代考。即學(xué)生在學(xué)期結(jié)束時，對在專業(yè)競賽中獲獎、取得國家制圖員職業(yè)資格證書等可以證明其專業(yè)能力水平的，可以取代其工程實訓(xùn)時作品的評定成績。

2.3 修新實訓(xùn)教學(xué)大綱

教學(xué)大綱是落實工程實訓(xùn)教學(xué)改革目標(biāo)的主要抓手，因此要落實上述舉措，重新修訂教學(xué)大綱。在教學(xué)時間安排上，可以將目前的實訓(xùn)時間分成三個環(huán)節(jié)。第一個環(huán)節(jié)為自學(xué)、準(zhǔn)備階段，需要教師在上一學(xué)期末，提前安排、動員，講清實訓(xùn)要求和創(chuàng)新教育方案。該階段教師要設(shè)計題目、選擇賽事，和學(xué)生溝通;學(xué)生要結(jié)合自身特點，選擇隊友、題目、方案和導(dǎo)師，開展相關(guān)基礎(chǔ)知識自學(xué)學(xué)習(xí)。第二階段和第三階段是真正的工程實訓(xùn)教育運行時間段，其中第二階段為工程基礎(chǔ)訓(xùn)練階段，該階段仍以班級為單位，按金工實訓(xùn)機(jī)床、鉗工臺、焊機(jī)、澆鑄模具等裝備的數(shù)量分成若干組，以“車、鑄、焊、鍛、鉗”加工工藝訓(xùn)練為主輪訓(xùn)，所有工種控制在2周內(nèi)完成，在2周結(jié)束的最后半天，進(jìn)行基礎(chǔ)技能評價考核;第三階段為創(chuàng)新探索科目環(huán)節(jié)，是改革的重點，開展開放式、交叉式、組合式的創(chuàng)新訓(xùn)練。整體時間用時2周，并單列實訓(xùn)最后半天，開展綜合創(chuàng)新能力評價考核。第三階段是創(chuàng)新教育階段，此時可按第一階段學(xué)生分組和師生互選結(jié)果，開展創(chuàng)新項目的實體制作。學(xué)生自愿組合，撥付學(xué)生定額資金，自行購買材料后進(jìn)行加工制作。教師在過程中，對設(shè)計方案，加工工藝、安裝、創(chuàng)新點等進(jìn)行把控，從而實現(xiàn)創(chuàng)新教育。綜合以上改革，新的工程實訓(xùn)教學(xué)大綱的核心方案如表1所示。

3? 改革實踐與成效

根據(jù)以上工程實訓(xùn)教學(xué)改革思路，筆者以所在單位為例，進(jìn)行了實踐與探索。本高校機(jī)械工程實訓(xùn)為4周時間，一般安排在大二，在對學(xué)生進(jìn)行工程訓(xùn)練中，訓(xùn)練科目分為兩個層次，注重個性化教育與創(chuàng)新教育，其中工程基礎(chǔ)訓(xùn)練培訓(xùn)教師12人，主要負(fù)責(zé)加工工藝的傳統(tǒng)訓(xùn)練，創(chuàng)新教育的指導(dǎo)教師有8人，均為博士、副教授以上人員，創(chuàng)新教育實施師生雙向互選方式。在創(chuàng)新探索中，以團(tuán)隊形式進(jìn)行訓(xùn)練。通過改革訓(xùn)練，學(xué)生在全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國節(jié)能減排大賽、全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽等多個賽事中獲獎，同時，截止目前，獲批立項國家級大學(xué)生創(chuàng)新性研究項目3項、省級立項10項、校級立項28項。大學(xué)生作品申請并獲得國家專利證書30余項。

此外改革以來，極大地提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和專業(yè)技能，學(xué)生的視野得到了開拓，團(tuán)隊合作意識和集體榮譽(yù)感得到了加強(qiáng)，激勵了更多學(xué)生考研，作為地方高校學(xué)生，考研升學(xué)率達(dá)到了12.7%，其中選擇了創(chuàng)新性探索教育的學(xué)生考研成功率高達(dá)78%。其中考入武漢大學(xué)、華中科大、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中山大學(xué)、華中科技大學(xué)、湖南大學(xué)、中南大學(xué)等雙一流高校比例極高，甚至19年筆者所指導(dǎo)的2名學(xué)生被新加坡南洋理工大學(xué)錄取。學(xué)生就業(yè)三一重工、華為、中國鐵建等500強(qiáng)企業(yè)比例也逐年上升，相信隨著探索實踐的深入和學(xué)生畢業(yè)后成長，改革實踐所產(chǎn)生的成效將會更加顯著。

4? 結(jié)語

“中國制造2025”是我國從制造大國邁向制造強(qiáng)國的行動綱領(lǐng)，短期內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量與創(chuàng)新的雙提升，亟待工程人才培養(yǎng)取得重要突破。因此本文提出的以學(xué)、賽、訓(xùn)結(jié)合的綜合能力提升機(jī)械工程實訓(xùn)改革，是地方高校落實和踐行創(chuàng)新教育的具體體現(xiàn)，其具體措施，可供其他高校借鑒。

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