張士強，郭慧宇，梁國俐，李自芹，韓忠義

(唐山學院 機電工程系，河北 唐山 063000)

基于工程實踐能力培養(yǎng)的“精密機械制造工程”課程教學改革研究

張士強，郭慧宇，梁國俐，李自芹，韓忠義

(唐山學院 機電工程系，河北 唐山 063000)

“精密機械制造工程”是測控技術與儀器專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)基礎課，具有重要的工程應用價值。因此，在授課過程中采用整合教學內(nèi)容、注重實踐案例在教學中的應用、利用校企合作和各類競賽夯實學生專業(yè)知識、教學內(nèi)容與學生未來職業(yè)內(nèi)容相融合等教學方法，把培養(yǎng)學生工程實踐能力貫穿于課程教學的各個環(huán)節(jié)，以此提高學生的工程實踐能力，使其適應未來職業(yè)的發(fā)展。

工程實踐能力；精密機械制造工程；教學改革

如何使測控專業(yè)學生擁有工程實踐能力，滿足企業(yè)需求，提高就業(yè)率，是一個現(xiàn)實問題。許多高校在培養(yǎng)學生工程實踐能力方面做了很多工作，例如，華東交通大學從創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程體系建立出發(fā)，通過理論教學、實踐環(huán)節(jié)以及競賽活動促進學生機械創(chuàng)新意識和能力的養(yǎng)成，形成了大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式[1]。北方工業(yè)大學從課程體系結(jié)構(gòu)應用型能力培養(yǎng)的軟環(huán)境設計及硬環(huán)境建設出發(fā)，構(gòu)建了漸進式、貫通式實踐能力培養(yǎng)體系[2]。山東理工大學建立了工程項目、教學基地、學生頂崗實習、科技競賽等四個培養(yǎng)平臺，初步實現(xiàn)了第一課堂與第二課堂的有機融合[3]。中國民航大學開展了基于大工程觀的、以能力培養(yǎng)為中心的實踐教學體系[4]。各高校都在根據(jù)自身特點積極探索適合企業(yè)發(fā)展、專業(yè)特色突出的高標準人才培養(yǎng)體系。在此人才培養(yǎng)體系下，課程教學是影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的關鍵因素，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的重要手段和工具[5]?！熬軝C械制造工程”是測控技術與儀器專業(yè)的主干課程，是一門工程性、實用性均很強的理論與實踐并舉的課程，具有綜合性、復雜性、系統(tǒng)性和創(chuàng)新性等特點，所以，此課程在測控專業(yè)學生工程實踐能力的培養(yǎng)過程中具有舉足輕重的作用。筆者基于對學生工程實踐能力培養(yǎng)的目標，在“精密機械制造工程”課程教學方法上進行深入研究，堅持“理論聯(lián)系實際，專業(yè)性與綜合性相結(jié)合，教學與生產(chǎn)、科研相結(jié)合”的原則，把培養(yǎng)學生工程實踐能力落到實處。在教學每個環(huán)節(jié)都貫穿工程實踐，而且結(jié)合常規(guī)的實踐培養(yǎng)方式，如金工實習、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、數(shù)控實訓，解決學生實踐能力培養(yǎng)與生產(chǎn)實踐脫節(jié)的問題，增強學生學習興趣，提高他們參與實踐鍛煉的積極性與主動性，以縮短學生畢業(yè)后成為合格工程人員的時間。下面，筆者總結(jié)教學經(jīng)驗，針對“精密機械制造工程”課程，提出一些提高學生工程實踐能力的教學改革思路。

一、科學整合教學內(nèi)容

根據(jù)筆者多年從事實際生產(chǎn)的工作經(jīng)驗和對測控專業(yè)課的教學實踐，對教材不同章節(jié)特點進行認真分析比較，然后結(jié)合本地區(qū)相關企業(yè)的產(chǎn)品種類及人才需求狀況，充實并調(diào)整教材各章節(jié)內(nèi)容，增加制造技術人員必須掌握的最基本的工程知識，減少難度較大的微電子機械系統(tǒng)方面的理論知識，把與課程相關的最新生產(chǎn)制造技術和科研成果引入教材。強調(diào)基礎知識，注重知識的應用。教學過程中把生產(chǎn)涉及到的一些基本計算、工藝影響因素、技術經(jīng)濟指標等做詳盡的介紹，并引入教材未涉及的但又是產(chǎn)品生產(chǎn)過程必須掌握的“產(chǎn)品設計理念”。另外，針對學生對企業(yè)了解不深不透的情況，補充一些有關企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的基本知識。并且，以典型產(chǎn)品工藝為主線，面向生產(chǎn)一線，突出工程特色。例如，本專業(yè)學生應該了解的儀器儀表產(chǎn)品種類繁多，教學時可以選取已開發(fā)成功的或未開發(fā)成功的，或者對國民經(jīng)濟有重大影響的產(chǎn)品為案例，以產(chǎn)品設計、制造工藝為主線，從工程角度重點介紹設計理念、生產(chǎn)方法、工藝原理、工藝流程、工藝條件、關鍵設備節(jié)能降耗等知識。

二、注重實踐案例在教學中的應用

(一)恰當選擇實踐案例，建立項目與教材相關模型圖

“精密機械制造工程”教材選用的是天津大學曲興華教授主編的《儀器制造技術》，該教材在第1章第1節(jié)把儀器的生產(chǎn)過程從廣義上劃分了四個階段，即新產(chǎn)品構(gòu)思與實驗、產(chǎn)品設計、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品銷售和售后服務。“產(chǎn)品構(gòu)思與實驗、產(chǎn)品設計”是決定新產(chǎn)品成功與否的關鍵階段，因此，在教學中將這兩個階段作為重點進行講解?！爱a(chǎn)品構(gòu)思與實驗”階段，要考慮新產(chǎn)品的“先進性、新穎性、實用性”。在講解這部分內(nèi)容時列舉了一些實際案例，包括在產(chǎn)品構(gòu)思中出現(xiàn)的失敗案例，比如李開復的團隊在SGI發(fā)明的三維瀏覽器在市場上慘遭失敗，最后整個團隊和產(chǎn)品不得不被公司廉價賣掉。這說明新產(chǎn)品僅僅有“新”“酷”等方面的創(chuàng)新是不夠的。創(chuàng)新必須是針對用戶的，必須是有用的，即新產(chǎn)品要有實用性。還比如，唐山某企業(yè)開發(fā)了一種地鐵輪對檢測儀，是運用傳統(tǒng)方法讓輪對運轉(zhuǎn)起來，然后用帶有紅外探傷儀的機械手探測輪對內(nèi)部缺陷。但當該產(chǎn)品進入調(diào)試階段時，另一研究所成功開發(fā)了通過式輪對檢測儀，只要運行的輪對通過該設備，所需相關數(shù)據(jù)便會出來。該設備在使用上更加方便，具有先進性，因此很快占領了市場。這說明在產(chǎn)品構(gòu)思中還需注重新產(chǎn)品的先進性、新穎性。由于加入了以上案例，學生在上課時興趣濃厚，表現(xiàn)了非常強的學習欲望。在講解第4章精密機械制造技術中的精密磨削與超精密磨削時，加入了“PG1800型高效鋸片拋光機開發(fā)項目”案例，該項目是筆者在某鋸片制造公司主持的一個實際產(chǎn)品開發(fā)項目。以拋光機構(gòu)思與設計、零部件制造、整臺設備組裝、調(diào)試為主線，建立了項目與教材內(nèi)容相關模型圖(圖1)，這樣不僅把課本中相關知識運用到實際項目中，而且將項目中涉及的開發(fā)要點分成若干問題，讓學生從教材上或通過網(wǎng)絡、圖書館去查閱相關知識、尋求答案。比如要對鋸片進行拋光，那么拋光有哪幾種方法，原理是什么。如用砂輪拋光，砂輪的特性、工藝參數(shù)是什么；如用砂帶拋光，砂帶的特性、工藝參數(shù)又是什么等等。完成了該項目的整個開發(fā)過程，課本相關知識點也就學習完了，并且也擴充了相關內(nèi)容。項目的引入使枯燥的課本內(nèi)容變得形象生動、引人入勝，而且提高了學生主動學習的積極性，培養(yǎng)了他們的工程實踐能力。

圖1 項目與教材內(nèi)容相關模型圖

(二)按傳統(tǒng)型、技改型、創(chuàng)新型設計教學內(nèi)容

在教學實踐中將教學內(nèi)容精心設計成傳統(tǒng)型、技改型、創(chuàng)新型，把第1章簡要介紹的常規(guī)車銑刨磨鉆機械加工方法、第2章加工精度分析、第3章常用的儀器儀表材料特性和選材方法、第8章裝配與調(diào)整作為傳統(tǒng)型教學內(nèi)容，與典型案例結(jié)合提煉出一些常規(guī)問題，讓學生去思考與實踐。精心設計技改型教學案例，激發(fā)學生的技改意識。比如前述案例“PG1800型高效鋸片拋光機開發(fā)項目”，該項目的開發(fā)背景是由于市場上的拋光機均采用單面拋光，生產(chǎn)效率低，且為臥式，占地面積大。經(jīng)過重新設計將拋光機臥式結(jié)構(gòu)改為了圖1所示的立式結(jié)構(gòu)，占地面積減小，并且采用雙鋸片拋光方式，可同時拋光兩個鋸片，也可單獨加工，并實現(xiàn)在線測量，從而使得生產(chǎn)效率提高了一倍。因此，此案例屬于典型的技改型教學案例。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，要時常提醒學生帶著以下幾個問題進行學習與實踐：工作過程是否有人工參與，如果有，能否改成自動化設備，如果沒有，目前設備的生產(chǎn)效率怎樣，是否還有提高的可能，產(chǎn)品質(zhì)量是否能夠通過工藝或設備的改進有所提高，是否能夠降低成本等等。另外，為了反映近年來我國儀器儀表業(yè)在生產(chǎn)和科研方面的新成就，讓學生進一步了解國內(nèi)測控行業(yè)先進的生產(chǎn)技術，教學中引入了一些國內(nèi)新型生產(chǎn)工藝，如對于創(chuàng)新型案例，選用了天津大學長江學者、973首席科學家房豐洲教授科研團隊關于精密加工方面的科研成果——金剛石刀具單點切削單晶硅及光學自由曲面的三維位移測量系統(tǒng)。此案例與教材中光學零件的現(xiàn)代制造技術內(nèi)容相輔相成，激發(fā)了學生探求知識、投身科學研究的強烈愿望。

三、在校企合作和各類競賽中夯實學生的專業(yè)知識

根據(jù)就業(yè)市場對測控專業(yè)大學生工程實踐能力的要求，以校企合作為基點，注重理論教學與實踐教學的融合，努力尋求理論教學與實踐教學的結(jié)合點，探索出了一種將理論教學與畢業(yè)實習、生產(chǎn)仿真實訓相結(jié)合，強化學生工程實踐能力的新型教學模式。例如，在2013年的教學實踐中，以企業(yè)需求為基礎，選擇了3個實踐項目，每一項目由10名學生組成產(chǎn)品項目團隊，以此對所選30人實踐能力進行嘗試性培養(yǎng)。按照企業(yè)常規(guī)項目實施過程，結(jié)合“精密機械制造工程”教材內(nèi)容進行產(chǎn)品研發(fā)與制造，并指導學生找出實踐項目與教材內(nèi)容相關之處，引導學生利用教材內(nèi)容解決實際問題，真正做到“學中做、做中學”。這3個項目分別為：鍬片自動上下料機械手群組、盤類瓷器自動磨底機、喂粕自動上料輸送機的設計與制造。其中鍬片自動上下料機械手群組、盤類瓷器自動磨底機已制成產(chǎn)品，并申請了專利，在企業(yè)得到了應用；喂粕自動上料輸送機已完成設計，現(xiàn)處于制造階段。項目實踐中，這些學生熟悉了各種機械的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝，鞏固了機械傳動、公差配合、材料選用、電控設計等知識，初步掌握了機械設計與電控系統(tǒng)設計的基本技能，提高了實踐創(chuàng)新能力和綜合運用所學知識的能力，在專業(yè)技能方面得到了顯著提高，而且培養(yǎng)了學生在工程實踐中一絲不茍的工作態(tài)度。

為了更充分地利用師資力量及現(xiàn)有實驗教學資源，讓更多的學生參與到課程實踐中，本專業(yè)設置了課外開放項目，以培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力。在指導教師的精心指導下，2013年扎實地開展了十多項具有動手操作和實用意義的課外開放項目，取得了很好的教學成果。學生也由此在參加的各學科競賽中獲得了優(yōu)異的成績，如，在第五屆全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設計大賽中獲得河北賽區(qū)二等獎，在河北省第二屆大學生工程訓練綜合能力競賽中獲得二等獎、三等獎。在2013年“挑戰(zhàn)杯”河北省大學生課外學術科技作品競賽中“模擬倉儲搬運機器人”獲得一等獎，“基于單片機的智能家電控制系統(tǒng)”獲得二等獎。在2013年國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目申報中實現(xiàn)了歷史性的突破，“半自動廚用刷削機設計”和“迷你多功能烘干機”兩個項目成功立項。

四、教材內(nèi)容與學生未來職業(yè)內(nèi)容相互融合

在教學中緊扣教材，循序漸進、潛移默化地多點滲透與學生未來職業(yè)相關的專業(yè)內(nèi)容，對激發(fā)學生學習興趣非常有效。例如，在講解第1章“生產(chǎn)與工藝系統(tǒng)”時，會涉及到其包含的8個子系統(tǒng)：決策管理子系統(tǒng)、設計技術子系統(tǒng)、生產(chǎn)計劃子系統(tǒng)、物資供應子系統(tǒng)、產(chǎn)品銷售子系統(tǒng)、人事教育子系統(tǒng)、成本財務子系統(tǒng)、制造過程及輔助生產(chǎn)子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)都有對應的工作崗位，筆者對每個子系統(tǒng)的內(nèi)容及相應的職業(yè)做了詳盡的解釋，對想進入感興趣的子系統(tǒng)中工作的學生應該具備哪些知識做一些介紹。比如，測控專業(yè)學生畢業(yè)后從事儀器設計與制造工作的居多，也就是進入設計子系統(tǒng)和生產(chǎn)子系統(tǒng)工作，要想勝任這兩個子系統(tǒng)的工作，就必須把電路、模擬及數(shù)字電子技術、數(shù)字信號處理、自動檢測技術、智能儀器原理及設計等專業(yè)知識學好，針對本門課程，則重點掌握儀器選材與制造工藝。在授課過程中通過將教材內(nèi)容與學生未來職業(yè)內(nèi)容相融合，各章知識點能夠很自然地被學生吸收，而不必生硬地進行灌輸。有些同學畢業(yè)后能夠勝任相關工作，有些卻不能勝任，主要是因為在校沒有夯實專業(yè)知識、缺乏實踐鍛煉，因此，要教育學生認真學習，勤于實踐，努力提升自己的技術水平，培養(yǎng)各個方面的能力。學生只有使自己不斷進步，才能為以后的工作打下堅實的基礎。

[1] 孟飛.機械類學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式探討[J].科技信息，2008(35)：924.

[2] 李穎宏，徐繼寧，田紅芳.工程應用型人才的漸進貫通式實踐能力培養(yǎng)體系建設[J].北京教育：高教版，2008(12)：41-42.

[3] 賈致榮，曲國慶，李雅琴.工科學生工程意識和實踐能力培養(yǎng)研究及實踐[J].高等建筑教育，2011(5)：13-15.

[4] 任光輝，黃東鍵.基于大工程觀的實踐教學體系探討與構(gòu)建[J].實驗室科學，2013，16(6)：183-185.

[5] 陳鋒，吳明暉，顏暉．影響應用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)探討[J].中國大學教學，2011(5)：23-25.

(責任編校：李秀榮)

A Research on Teaching Reform of Precise Machinery Manufacturing Engineering Based on the Engineering Practice Ability

ZHANG Shi-qiang， GUO Hui-yu， LIANG Guo-li， LI Zi-qin， HAN Zhong-yi

(Department of Electromechanical Engineering， Tangshan College， Tangshan 063000， China)

Precision Machinery Manufacturing Engineering is an important compulsory major course in the teaching program of measurement and control technology and instrument. Therefore， it is necessary to integrate teaching content， make more case studies， strengthen the students’ professional knowledge through school-enterprise cooperation and various competitions， gear teaching content towards students’ future occupations， and develop the students’ engineering practical ability throughout the course teaching so as to help them fit in with future careers.

engineering practical ability； Precision Machinery Manufacturing Engineering； teaching method

G624.1

A

1672-349X(2015)02-0103-03

10.16160/j.cnki.tsxyxb.2015.02.028