蔣海燕，劉敬露，胡 蓉

(重慶理工大學(xué) 工程訓(xùn)練與經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心，重慶 400054)

改革線切割實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力

蔣海燕，劉敬露，胡 蓉

(重慶理工大學(xué) 工程訓(xùn)練與經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心，重慶 400054)

以培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力為教學(xué)改革的指導(dǎo)思想，重慶理工大學(xué)工程訓(xùn)練與經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心對(duì)線切割實(shí)訓(xùn)教學(xué)的內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了改革。通過加強(qiáng)工藝方法和工藝分析教學(xué)內(nèi)容，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，構(gòu)建開放實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，使學(xué)生由被動(dòng)的知識(shí)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)地知識(shí)創(chuàng)造者，增強(qiáng)了實(shí)訓(xùn)效果，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

線切割；工程素質(zhì)；創(chuàng)新能力；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)

培養(yǎng)一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)，是我國高等工程教育的主要目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，顯然僅僅依靠課堂理論教學(xué)是難以完成的，實(shí)踐教學(xué)則被認(rèn)為是一種將科學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為人才技能的有效途徑。

線切割加工是與傳統(tǒng)機(jī)械加工性質(zhì)完全不同的一種新工藝、新技術(shù)，由于加工時(shí)工具不與工件直接接觸，沒有顯著的宏觀機(jī)械切削力，可加工高硬度、高脆性材料及低剛度工件和精密微細(xì)結(jié)構(gòu)，在機(jī)械加工尤其是模具制造行列得到了廣泛的應(yīng)用[1]。將線切割實(shí)訓(xùn)納入現(xiàn)代工程訓(xùn)練教學(xué)體系，有利于突破學(xué)生的傳統(tǒng)思維，開闊視野，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)。我們自2005年承擔(dān)線切割實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)以來，根據(jù)線切割加工技術(shù)自身特點(diǎn)及實(shí)訓(xùn)條件，以培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力為教學(xué)改革的指導(dǎo)思想，對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行了積極有益的改革嘗試，取得了較好的效果。

1 堅(jiān)持設(shè)計(jì)與工藝并重的原則，注重學(xué)生工程能力培養(yǎng)

由于受到“重理論、輕實(shí)踐，重設(shè)計(jì)、輕工藝，重知識(shí)傳授，輕能力和素質(zhì)培養(yǎng)”等傳統(tǒng)觀念影響，線切割實(shí)訓(xùn)中容易忽視工藝教學(xué)內(nèi)容，而過于注重編程及CAD/CAM軟件練習(xí)環(huán)節(jié)，這對(duì)學(xué)生的工程能力培養(yǎng)是不利的[2]。在線切割產(chǎn)品加工中，工藝方法是決定產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一，如何讓學(xué)生加工出質(zhì)量合格的產(chǎn)品而不僅僅是外形輪廓相似的“產(chǎn)品”呢？我們認(rèn)為有必要在實(shí)訓(xùn)中加強(qiáng)對(duì)工藝分析內(nèi)容的教學(xué)。

1)“間隙補(bǔ)償量”是線切割加工中一個(gè)非常重要的概念，不少學(xué)生難以理解，不妨在演示機(jī)床操作時(shí)。試切一個(gè)邊長為10 mm的正方形(不考慮間隙補(bǔ)償量)，讓學(xué)生用游標(biāo)卡尺測(cè)量正方形的實(shí)際邊長，通過實(shí)際測(cè)量值與設(shè)計(jì)理論值的偏差，學(xué)生就很容易理解了。同時(shí)，在實(shí)際加工中，由于電極絲的損耗和放電間隙的不確定性，要精確地計(jì)算出間隙補(bǔ)償量的值是比較困難的，也可以通過這種在確定的加工條件下試切一個(gè)正方形的方法來實(shí)測(cè)求出間隙補(bǔ)償量，以便更準(zhǔn)確地編制程序。通過這種教學(xué)方式，不僅將抽象的難以理解的理論知識(shí)變得形象直觀，而且教給了學(xué)生實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決實(shí)際工程問題的能力。

2)對(duì)圖1所示零件，可引導(dǎo)學(xué)生思考：選擇不同的加工起點(diǎn)和走向會(huì)對(duì)工件精度產(chǎn)生什么影響呢？若選擇A點(diǎn)為加工程序引入點(diǎn)，a點(diǎn)為起點(diǎn)，如果選用順時(shí)針走向，工件和已變形的部分相連接，會(huì)帶來較大的誤差，如果選用逆時(shí)針走向，則可減少或避免這種影響；若選擇B點(diǎn)為加工程序引入點(diǎn)，d點(diǎn)為起點(diǎn)，則無論選擇何種走向，其加工精度都會(huì)受到材料變形的影響[3]。通過測(cè)定零件的表面質(zhì)量和尺寸精度，學(xué)生可以很方便地驗(yàn)證上述結(jié)論。

圖1 程序起點(diǎn)及走向?qū)庸ぞ鹊挠绊?/p>

可見，將工藝分析引入到線切割實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，并非需要單獨(dú)的時(shí)間來進(jìn)行工藝?yán)碚摻虒W(xué)，只需在實(shí)訓(xùn)中，積極引導(dǎo)學(xué)生多思考、多討論、多實(shí)踐即可。只有通過自己分析和判斷、親自嘗試，才能使所學(xué)知識(shí)為實(shí)踐所用，才能提升他們的工藝?yán)砟?、提高他們的工程素質(zhì)和綜合素質(zhì)，為今后的專業(yè)學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)[4]。

2 采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，堅(jiān)持以學(xué)生為本

傳統(tǒng)教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)以教師為中心、以教材為中心、以課堂為中心，教師在教室或?qū)嶒?yàn)室等教學(xué)場(chǎng)所，利用板書、語言等媒體工具作為教學(xué)的手段和方法向?qū)W生傳授知識(shí)，不斷重復(fù)著課本上的內(nèi)容或已經(jīng)安排好的實(shí)驗(yàn)。在這種模式中，教師是教育的主動(dòng)實(shí)施者，而學(xué)生是被灌輸知識(shí)的對(duì)象，是被動(dòng)接受者，未能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)。“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的探究式的教學(xué)模式，該模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目需求來學(xué)習(xí)，是知識(shí)的主動(dòng)構(gòu)建者，教師在教學(xué)過程中僅起組織者和指導(dǎo)者的作用；教材所提供的知識(shí)不再是教師唯一傳授的內(nèi)容，而是學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)的對(duì)象；媒體也不再是幫助教師傳授知識(shí)的手段方法，而是用來作為學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)協(xié)作式探索的認(rèn)知工具[5]。

在線切割實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)是整個(gè)教學(xué)的關(guān)鍵，其合理與否直接影響到教學(xué)效果。根據(jù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，以工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，可設(shè)置以下幾個(gè)項(xiàng)目：3B代碼手工編程項(xiàng)目、CAD/CAM自動(dòng)編程項(xiàng)目、典型零件的設(shè)計(jì)與加工項(xiàng)目和工藝品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目。項(xiàng)目采用分組實(shí)施的方案開展，實(shí)訓(xùn)室共有線切割機(jī)床4臺(tái)，而每次參與實(shí)訓(xùn)的學(xué)生人數(shù)大約20名，因此可以4～5人組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，共同完成整個(gè)項(xiàng)目。3B代碼手工及自動(dòng)編程項(xiàng)目側(cè)重于基本技能的訓(xùn)練，學(xué)生在計(jì)算機(jī)上模擬仿真即可完成。后兩個(gè)項(xiàng)目則側(cè)重于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，典型零件的設(shè)計(jì)與加工項(xiàng)目中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)應(yīng)盡量貼近工程實(shí)際，如可加工角度樣板、圓弧樣板、齒輪等典型零件，使學(xué)生獨(dú)立完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作和檢驗(yàn)整個(gè)流程，樹立工程意識(shí)和質(zhì)量意識(shí)；工藝品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目中，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的想象力，自由設(shè)計(jì)，自主選用編程方法，最終完成創(chuàng)意作品。在項(xiàng)目的執(zhí)行過程中，各小組成員自由分工，相互協(xié)作，相互探討，共同提高，成為整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的“主角”；教師則成為“配角”，為各項(xiàng)目小組提供技術(shù)支持，并根據(jù)項(xiàng)目開展過程中的共性和個(gè)別問題，靈活多樣地采用課堂教學(xué)、專題討論、個(gè)別指導(dǎo)等教學(xué)形式加以解決。實(shí)踐證明：采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式能更大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、工程思維能力、實(shí)踐動(dòng)手能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[5]。

3 開放線切割實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，擴(kuò)展教學(xué)外延

由于實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)有限，不少優(yōu)秀創(chuàng)意難以在課堂上轉(zhuǎn)化為精美作品，然而實(shí)訓(xùn)的結(jié)束決不能意味著學(xué)生學(xué)習(xí)和創(chuàng)新活動(dòng)的終結(jié)，為了激勵(lì)學(xué)生的求知欲望和創(chuàng)新熱情，線切割實(shí)訓(xùn)有必要擴(kuò)展教學(xué)外延，建立開放實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。為此，我們將所有教學(xué)相關(guān)資料，如PPT課件、線切割手工編程模擬軟件、線切割CAD/CAM自動(dòng)編程軟件、教學(xué)擴(kuò)展資料等都上傳到校園網(wǎng)上，學(xué)生可以很方便地利用課余時(shí)間繼續(xù)深入學(xué)習(xí)，自主完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)，預(yù)約時(shí)間來實(shí)訓(xùn)室完成作品的加工制作。不少學(xué)生在綜合訓(xùn)練和各類機(jī)械設(shè)計(jì)制作大賽中，也主動(dòng)采用線切割機(jī)床來加工部分零件，取得了良好的效果。開放線切割實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，擴(kuò)展教學(xué)外延，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生工程意識(shí)，提高了學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語

改革工程教育人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)大量高素質(zhì)工程技術(shù)人才，更好地為中國特色社會(huì)主義現(xiàn)代化服務(wù)，需要不斷的探索、實(shí)踐和總結(jié)。在線切割實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，加強(qiáng)工藝方法和工藝分析教學(xué)內(nèi)容，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，構(gòu)建開放實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，能有效提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生由被動(dòng)的知識(shí)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)地知識(shí)創(chuàng)造者，增強(qiáng)了實(shí)訓(xùn)效果，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

[1]李始東,余冠州.放電加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)新思路[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008(8):255-256.

[2]任旭東,張永康,姜銀方,等.特種加工實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,25(4):109-110.

[3]曹鳳國.電火花加工技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

[4]崔娟,施維.數(shù)控電火花線切割實(shí)踐教學(xué)探討[J].新課程研究,2008(126):147-148.

[5]唐煒.基于“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的單片機(jī)類課程實(shí)踐教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,29(5):130-132.

Reform WEDM Practical Training and Cultivate Engineering Quality and Innovation Ability

JIANG Haiyan, LIU Jinglu, HU Rong

(Engineering Training and Management Experiment Center, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China)

The content and methods of wire electrical-discharge machining (WEDM) practical training were reformed based on guiding thought of cultivating students’ engineering quality and innovation ability. Through emphasizing the process method and study, adopting project-driven mode and building open training platform, the students were transformed from passive knowledge-recipients into active knowledge-creators, the training effect was strengthened and the students’ comprehensive quality was improved.

WEDM; engineering quality; innovation ability; project-driven mode

2014-03-12

重慶理工大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究基金資助項(xiàng)目(2012037)。

蔣海燕(1981-)，男，碩士研究生，工程師，主要從事工程訓(xùn)練教學(xué)及機(jī)械制造技術(shù)研究。

G642.42

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.01.048