（內(nèi)蒙古科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

一、教學(xué)改革的意義

現(xiàn)行的高等教育體制，導(dǎo)致剛?cè)胄５膶W(xué)生實踐動手能力非常差。工科類大學(xué)工程訓(xùn)練中心是學(xué)生實踐動手能力培養(yǎng)和提高的有效平臺，是高等教育的主要實踐動手基地。

金工實訓(xùn)是一門實踐性很強的課程，是機制類專業(yè)學(xué)生熟悉加工生產(chǎn)過程、培養(yǎng)實踐動手能力的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是必修課。通過金工實習(xí)可以使學(xué)生熟悉機械制造的一般過程，掌握金屬加工的主要工藝方法和工藝過程，熟悉各種設(shè)備和工具的安全操作使用方法；讓學(xué)生了解新工藝和新技術(shù)在機械制造中的使用，掌握對簡單零件加工方法選擇和工藝分析的能力，培養(yǎng)學(xué)生認識圖紙、加工符號及了解技術(shù)條件的能力。通過實習(xí)，可以讓學(xué)生養(yǎng)成熱愛勞動，遵守紀律的好習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的經(jīng)濟觀點和理論聯(lián)系實際的嚴謹作風，并為學(xué)生學(xué)習(xí)工程材料及成型工藝基礎(chǔ)和機械制造技術(shù)基礎(chǔ)等后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。

高等教育肩負著培養(yǎng)全面發(fā)展人才的重要任務(wù)。我校的金工實習(xí)教學(xué)尋求一個“核心產(chǎn)品”制造，使得各工種的工藝與實踐能有機地串聯(lián)起來，從產(chǎn)品分解到各個零件，學(xué)生能獨立完成。整個核心產(chǎn)品貫穿我校的鑄工、鉗工、車工、銑工等主要工種，且該核心產(chǎn)品具有理論與實踐結(jié)合緊密、動手與動腦相互關(guān)聯(lián)等特點，在培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新意識等方面具有其他課程無法取代的作用［1］。

二、教學(xué)改革的現(xiàn)狀

在教育改革不斷深化的背景下，金工實習(xí)應(yīng)改革現(xiàn)有的教學(xué)和實踐方法，緊跟新時代變革的步伐，從傳統(tǒng)的“學(xué)習(xí)工藝知識、提高動手能力、轉(zhuǎn)變思想作風”為主要理念的金工實習(xí)，朝著“學(xué)習(xí)工藝知識、增強工程實踐能力、提高綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力”的目標發(fā)展［2］［3］。

目前，內(nèi)蒙古科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心金工實習(xí)的安排內(nèi)容有車工、銑工、鉗工、鑄造、鍛造、焊接和先進制造，基本包含了一般零件制造的主要加工方法，實習(xí)教學(xué)的設(shè)備投入完全滿足教學(xué)大綱的要求［4］。傳統(tǒng)制造部分的車、銑、鉗、鍛造等工種已經(jīng)有了核心產(chǎn)品“小錘制造”貫穿，但鑄造焊接以及數(shù)控工種還是各自為政，沒有形成貫穿，特別是數(shù)控加工。經(jīng)過多次調(diào)研，筆者發(fā)現(xiàn)大部分高校存在共性，即常規(guī)類數(shù)控加工如數(shù)控車、數(shù)控銑是進行參觀性實習(xí)，實訓(xùn)時沒有考核件，有少部分高校做得較好，如數(shù)控車進行產(chǎn)品“葫蘆”加工，數(shù)控銑進行“印章”加工等，但實訓(xùn)效果不好。究其原因是數(shù)控程序是固定的，學(xué)生只完成裝夾操作，本質(zhì)上還是屬于演示性實訓(xùn)。

總的來說，目前金工實習(xí)存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面［5］：1.實踐教學(xué)內(nèi)容陳舊，實訓(xùn)方法、步驟教條化；2.實踐教學(xué)模式單一，工種之間沒有形成連貫，缺乏核心產(chǎn)品實例支撐教學(xué)；3.先進制造尤其是數(shù)控制造技術(shù)，演示性實訓(xùn)多，工藝性、創(chuàng)新性實訓(xùn)少。

總結(jié)以上內(nèi)容，我校金工實習(xí)經(jīng)過多次調(diào)研、試制以及考慮實際教學(xué)條件，確定了一個核心產(chǎn)品“縫紉機下針機構(gòu)”加工實訓(xùn)項目，這改革了原有的教學(xué)方式，形成了以項目為驅(qū)動的新的教學(xué)模式，成果顯著。

三、實訓(xùn)教學(xué)項目改革與實施

（一）項目實施的目的與組織

項目采用“核心產(chǎn)品制造實例”作為這次改革的切入點，利用項目驅(qū)動法的教學(xué)模式展開教學(xué)，項目包含如下工種：鑄造（部分零件的毛坯）、CAD∕DAM實訓(xùn)、數(shù)控車、數(shù)控銑、拆裝實訓(xùn)?！翱p紉機下針機構(gòu)”如圖1所示，該機構(gòu)是典型的滑塊機構(gòu)，轉(zhuǎn)動手輪將動力通過滑塊傳遞給機針，實現(xiàn)周期性運動的機械裝置。

圖1 縫紉機下針機構(gòu)

項目分為CAM軟件模擬（包括三維造型、裝配與動畫）、拆裝、毛坯制造和零件加工，項目實施可以達到以下目的［6］［7］［8］。

1.通過實習(xí)，讓學(xué)生了解典型的機械滑塊機構(gòu)工作原理及其所涵蓋的零部件名稱和在構(gòu)件中所起的作用。

2.學(xué)習(xí)掌握CAM軟件的造型、裝配、動畫演示以及零件裝配之間的約束及干涉。

3.通過拆裝實訓(xùn)，了解簡單的機械結(jié)構(gòu)和傳動特點，零部件配合技術(shù)要求和各零件之間的裝配方式。

4.熟悉產(chǎn)品各零件的制造過程，同時熟悉連接件之間的裝配公差。

5.熟練掌握產(chǎn)品裝配中裝配工具的使用。

6.掌握產(chǎn)品中零件拆裝工藝及具體拆裝操作方法。

CAM軟件模擬（包括三維造型、裝配與動畫）項目具體實施過程，組織了金工實習(xí)基地1名實習(xí)指導(dǎo)教師進行CAM軟件的教學(xué)；拆裝項目實施過程，配備6套已加工的零件和6套自行設(shè)計的拆裝平臺，組織2名實習(xí)指導(dǎo)教師進行指導(dǎo)和成績考核；零件加工實訓(xùn)項目具體實施過程，組織了金工實習(xí)基地6名實習(xí)指導(dǎo)教師，在6臺不同的設(shè)備上進行加工。根據(jù)教務(wù)處教學(xué)進程，每次每批進行金工實習(xí)按200人進行分組，先劃分4個大組，每組50人，分配到各個工種，各個工種再分成6人一組的小組，每個小組團隊需要協(xié)作完成產(chǎn)品的各個零件的加工。

（二）項目實施步驟

1.CAM軟件實訓(xùn)項目

CAXA軟件是我校金工實訓(xùn)數(shù)控實習(xí)開設(shè)的一門自動化編程軟件，原來的教學(xué)模式是只對學(xué)生開展三維造型和自動程序的生成教學(xué)，現(xiàn)在增開軟件中“設(shè)計模塊”，用于構(gòu)件的裝配仿真，具體如下：學(xué)生運用CAXA套裝軟件中的“制造模板”將考核要求的8個零件根據(jù)零件圖要求進行三維造型；運用套裝軟件中的“設(shè)計模板”將已造型好的零件進行裝配及動畫演示如圖2所示。這一步的實訓(xùn)，著重考核學(xué)生CAM軟件關(guān)于三維造型、裝配中的約束、動畫過程中的干涉等的掌握程度。通過軟件的模擬，可以使學(xué)生對縫紉機下針機構(gòu)的整個過程有初步的認識。

圖2 CAXA軟件模擬裝配及動畫

2.裝拆實訓(xùn)項目

學(xué)生通過已學(xué)的軟件模擬裝配進行實物拆裝，拆裝的順序為先裝后拆，零件及安裝平臺如圖3所示。讓學(xué)生帶著問題進行產(chǎn)品的裝配，可以使學(xué)生清楚每個零件在產(chǎn)品裝置里所起的作用和工作原理，能讓學(xué)生在眾多的零件中準確找到裝配順序，弄清楚裝置整體結(jié)構(gòu)及每個零件之間的裝配連接關(guān)系。同時，這還能讓學(xué)生熟悉掌握零件在裝配過程中的裝配公差，關(guān)注哪些零件在裝配時是關(guān)鍵裝配件，在后續(xù)的加工過程中注意關(guān)鍵零件的加工尺寸公差。裝配完成后，進行轉(zhuǎn)動檢查機構(gòu)裝置的干涉情況。正常運轉(zhuǎn)后開始進行拆卸，拆散后的零件統(tǒng)一放置在已設(shè)置好的零件箱內(nèi)，并按要求擺放在箱內(nèi)的固定位置，形成良好的工作習(xí)慣［9］。

圖3 零件與安裝平臺

3.鑄造毛坯實訓(xùn)項目

原來的鑄造工種實習(xí)，實習(xí)內(nèi)容單一，考核單一，只有學(xué)生進行砂型鑄造這一實習(xí)形式?，F(xiàn)在將消失模鑄造和模型鑄造加入進來，豐富了鑄造實習(xí)工種的內(nèi)容和考核形式，同時形成了工種之間的連貫。具體實訓(xùn)如下：選擇機構(gòu)里1個零件的毛坯采用鑄造的消失模鑄造，1個零件采用鋼模鑄造，1個零件采用砂型鑄造。學(xué)生采用消失模鑄造毛坯時，自己獨立設(shè)計制作泡沫原型；鋼模鑄造采取演示性教學(xué)模式，讓學(xué)生在實訓(xùn)鑄造工種時了解一種鑄造方法；砂型鑄造毛坯為每一位學(xué)生必做的考核件。

（三）零件加工實訓(xùn)項目

拆散后的零件，精選8個典型零件進行現(xiàn)場測繪加工，指導(dǎo)教師按小組發(fā)布機構(gòu)里的零件加工任務(wù)，小組里的每位成員根據(jù)零件特點，選擇數(shù)控車或者數(shù)控銑獨立完成1個零件的加工，8位成員每位完成機構(gòu)的1個不同零件；在學(xué)生進行加工的教學(xué)過程中，采用教師講解、動手演示、學(xué)生獨立操作練習(xí)的教學(xué)方式展開實訓(xùn)教學(xué)。在零件加工時，小組里的成員被分配到不同的數(shù)控設(shè)備上進行零件加工。

1.項目考核方式

（1）CAM軟件實訓(xùn)考核方式。由于實訓(xùn)內(nèi)容是在CAD∕CAM機房進行，學(xué)生一人一機，每位學(xué)生根據(jù)給定的零件圖進行機構(gòu)里8個零件的三維造型，教師根據(jù)學(xué)生造型的尺寸及造型時間進行考核打分；零件的裝配及動畫考核是根據(jù)零件之間的約束條件和干涉情況進行考核打分。

（2）裝拆實訓(xùn)考核方式。拆裝是以小組為單位進行的，為了避免個別學(xué)生在實訓(xùn)中不動腦思考，我們采用多個小項考核，每個小項采取對全組學(xué)生一人一個問題提問的方式，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生現(xiàn)場解答及動手裝拆進行考核，既要考核裝拆的正確性，還要考核拆裝的效率及方法。

（3）鑄造毛坯實訓(xùn)考核方式。鑄造工種分為砂型鑄造、鋼模鑄造和消失模鑄造三種鑄造方法進行考核，其中砂型鑄造成績根據(jù)鑄造毛坯的質(zhì)量及外觀尺寸進行打分；消失模鑄造分為泡沫板制作毛坯尺寸成績考核和鑄造件尺寸及質(zhì)量進行考核打分。

（4）零件加工實訓(xùn)考核方式。零件加工在數(shù)控車和數(shù)控銑設(shè)備上進行加工，小組成員被分配到不同的設(shè)備上進行不同的零件加工，加工出來的零件采用學(xué)生自檢、小組內(nèi)成員互檢打分，最后教師根據(jù)零件圖紙要求進行打分的方式。加工合格的零件進行組裝，最后再給出小組團隊協(xié)助成績和裝配成績。因此，零件的加工考核是根據(jù)現(xiàn)場完成的情況及時打分的，打分根據(jù)零件圖所標示的尺寸和技術(shù)要求來進行，其中包括測繪件的零件圖考核。

四、實訓(xùn)教學(xué)改革的實施過程

（一）解決的關(guān)鍵問題

本項目解決的關(guān)鍵問題是工程訓(xùn)練項目優(yōu)化與實現(xiàn)。

1.數(shù)控工種重新規(guī)劃，解決各工種各自獨立，沒有連貫的現(xiàn)狀，根據(jù)實習(xí)流程進行數(shù)控各工種的規(guī)劃。

2.對已有的教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、實習(xí)指導(dǎo)書進行重新修訂，解決理論與實踐之間合理銜接以及如何保證實訓(xùn)實習(xí)內(nèi)容的實用性、時間的靈活性、操作的獨立性等問題。

3.該實踐教學(xué)模式實施的核心是提高年青教師技術(shù)水平，擬采“走出去”的方式，讓年青教師深入到一線企業(yè)，利用假期時間，提高他們的業(yè)務(wù)水平。

4.精心設(shè)計“核心產(chǎn)品”，將產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、加工制造、質(zhì)量檢測等融于一體，加工出合格產(chǎn)品，完成實習(xí)，同時通過實習(xí)提高學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。

實習(xí)不是獨立的完成零件加工，而是加工出整個產(chǎn)品所包含的主要零件。

（二）項目實施方案

本教學(xué)改革的實施方案，采取試點、分析、比較，由點到面逐步推廣的方式進行。方案以“123”為原則，即1條主線，堅持“學(xué)生創(chuàng)新意識培養(yǎng)、團隊協(xié)作能力培養(yǎng)”為主線；2個體系，理論與實踐體系并重；3種能力，培養(yǎng)學(xué)生就實踐動手能力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力。

（三）項目實施方法

1.進行調(diào)研，積極吸取外校成功經(jīng)驗，并結(jié)合我校工程訓(xùn)練實際，構(gòu)建滿足我校工程訓(xùn)練實踐教學(xué)要求的實施方案。

2.通過小范圍的試行，逐步確立實踐教學(xué)內(nèi)容的綜合性和實際可操作性，協(xié)調(diào)理論知識與實操知識內(nèi)容的銜接與穿插。

3.對各項數(shù)據(jù)進行收集、整理、調(diào)查、分析處理后總結(jié)實踐教學(xué)規(guī)律。

五、實訓(xùn)教學(xué)改革的主要特色

實訓(xùn)課程的特色主要體現(xiàn)在以下幾個方面。1.CAD∕CAM軟件模擬實訓(xùn)項目增加了零件的裝配及動畫演示。2.拆裝實訓(xùn)不是單純獨立的實訓(xùn)項目，而是將其融入各工種中來。3.零件加工實訓(xùn)項目中小組不同成員分別進行不同零件的加工。4.鑄造工種實訓(xùn)展示了消失模鑄造、砂型鑄造及模型鑄造等不同鑄造方法。5.整個“縫紉機下針機構(gòu)”是一個典型的滑塊運動機構(gòu)，貫穿了鑄造、CAD∕CAM模擬、數(shù)控車、數(shù)控銑、拆裝等工種。

六、結(jié)束語

經(jīng)過多輪的實踐教學(xué)，我校采用的“核心產(chǎn)品制造工藝貫穿式”教學(xué)模式是切實可行的，現(xiàn)已建立了一支較為穩(wěn)定的實訓(xùn)隊伍，年輕的指導(dǎo)教師都參與了理論和實踐課程的教學(xué)，教師的教學(xué)改革積極性大大提高。這一教學(xué)改革提出了構(gòu)建高校大學(xué)生模塊化工程實訓(xùn)平臺建設(shè)的新思路。