王 淵 張傳偉 張武剛 解 暉

（西安科技大學(xué)機械工程學(xué)院 陜西西安 710054）

一、引言

隨著中國2025戰(zhàn)略的逐步實施，社會對高質(zhì)量和高水平機械專業(yè)畢業(yè)生的需求越來越迫切[1]。高等院校承擔(dān)著這一重要任務(wù)，對培養(yǎng)機械專業(yè)學(xué)生知識掌握深度及應(yīng)用能力的至關(guān)重要。而機械制造綜合能力訓(xùn)練就是對學(xué)生掌握知識的應(yīng)用能力訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)之一。

一直以來，多數(shù)工科類院校以典型減速器的設(shè)計和加工工藝作為機械類課程的設(shè)計題目[2]。但是從工程專業(yè)認(rèn)證和機械專業(yè)學(xué)生新的課程培養(yǎng)目標(biāo)的角度以及從培養(yǎng)學(xué)生綜合工程實踐能力方面來看，以傳統(tǒng)的減速器設(shè)計作為課程設(shè)計的題目，培養(yǎng)的效果和能力顯然無法達(dá)到新課程目標(biāo)的要求。同時學(xué)生的設(shè)計能力、動手能力和解決實際問題的能力的培養(yǎng)不足。因此，為了更好地滿足機械類課程培養(yǎng)的目標(biāo)以及培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論解決生產(chǎn)實際中典型零件的制造問題的能力，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行機械工程相關(guān)領(lǐng)域研究與探索的興趣，我們受到機電綜合訓(xùn)練模塊化設(shè)計的啟發(fā)，借鑒車輛的拆裝實現(xiàn)，選擇摩托車發(fā)動機為對象，進(jìn)行了機械制造綜合能力訓(xùn)練教學(xué)方法探索與實踐[3-4]。

二、建立以發(fā)動機拆裝、測繪為載體的訓(xùn)練教學(xué)模式

我們選擇摩托車單缸風(fēng)冷發(fā)動機作為對象，對其進(jìn)行拆裝、測繪、關(guān)鍵零部件的CAD二維圖繪制和三維建模與裝配，并設(shè)計加工工藝和模擬加工過程，進(jìn)而增強學(xué)生對機械產(chǎn)品設(shè)計與機加全過程周期的了解和認(rèn)識。

在單缸摩托車風(fēng)冷發(fā)動機拆裝及關(guān)鍵零件的測量與繪圖環(huán)節(jié)，充分調(diào)動學(xué)生的興趣和積極性，鍛煉學(xué)生上網(wǎng)查閱資料解決問題的能力，通過讓學(xué)生收集整理與發(fā)動機結(jié)構(gòu)與工作原理相關(guān)的資料，結(jié)合拆卸發(fā)動機的過程，深刻地認(rèn)識發(fā)動機的組成及工作原理，然后自己選擇零件進(jìn)行繪圖，對零件的設(shè)計結(jié)構(gòu)提出自己的見解。摩托車發(fā)動機與變速箱的拆裝、關(guān)鍵零件測繪、設(shè)計及加工工藝、制造為機械專業(yè)本科生課程設(shè)計重要組成部分，本實踐不僅可提高學(xué)生實踐動手能力，而且還可以激發(fā)學(xué)生對機械內(nèi)部結(jié)構(gòu)探索的興趣。通過本部分的訓(xùn)練，讓學(xué)生了解單缸風(fēng)冷發(fā)動機的工作原理和傳動結(jié)構(gòu)，了解典型零件的用途及其性能要求；學(xué)會使用基本的拆卸工具對摩托車單缸風(fēng)冷發(fā)動機進(jìn)行拆卸；掌握常用的測量工具的使用方法，對典型零件進(jìn)行測繪并完成零件圖繪制；掌握單缸風(fēng)冷發(fā)動機關(guān)鍵零件工藝設(shè)計；使用二維圖繪制軟件CAXA繪制零件圖；使用Pro/E或Solidworks軟件對摩托車單缸風(fēng)冷發(fā)動機的關(guān)鍵零部件進(jìn)行三維設(shè)計。

通過桌面數(shù)控平臺的使用，使學(xué)生了解三維軟件與數(shù)控編程軟件的使用方法、加工過程仿真，學(xué)生能夠?qū)ψ约涸O(shè)計的零件生成加工程序，并導(dǎo)入編程軟件完成其加工過程。這也是在智能制造大環(huán)境背景下培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用現(xiàn)代化制造技術(shù)，緊跟當(dāng)代加工工藝，提高自身競爭力、提高知識層次的有效途徑。學(xué)生通過自學(xué)機械加工領(lǐng)域相關(guān)軟件，根據(jù)測繪設(shè)計零件，由學(xué)生自己獨立完成程序生成、模擬加工、工件裝夾等基本操作，最終在桌面數(shù)控平臺上加工出實際零件形狀。通過以上環(huán)境的訓(xùn)練，鍛煉了學(xué)生逆向設(shè)計能力、制圖能力、工藝設(shè)計能力、對現(xiàn)數(shù)控平臺的操作和加工能力，最終使學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展。

三、采用“項目驅(qū)動法”實施課程綜合訓(xùn)練與實踐相結(jié)合的教學(xué)實踐

以摩托車單缸風(fēng)冷發(fā)動機為研究對象，依托機械課程組提出機械制造綜合能力訓(xùn)練創(chuàng)新項目開發(fā)。先講授摩托車單缸風(fēng)冷發(fā)動機設(shè)計背景、項目需求及相關(guān)知識。在學(xué)生建立基本的理論和認(rèn)知基礎(chǔ)上，再以小組的形式分別對摩托車單缸風(fēng)冷發(fā)動機某一問題提出優(yōu)化設(shè)計方案。在方案設(shè)計過程中，各小組成員充分討論，相互溝通交流、發(fā)表各自的見解，統(tǒng)一思想完成項目最優(yōu)的設(shè)計方案。這樣，使各組成員都能夠積極參與項目，融入到問題的解決中去。同時，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力和溝通表達(dá)交流能力。在項目的實踐環(huán)節(jié)，各小組需要完成設(shè)計零件的工藝設(shè)計并獨自加工自己改進(jìn)設(shè)計所得的零件。在加工零件過程中，指導(dǎo)教師應(yīng)做好詳細(xì)的安排和計劃并予以及示教和監(jiān)督。通過以項目為載體的制造環(huán)節(jié)能夠培養(yǎng)學(xué)生的安全意識、質(zhì)量意識、創(chuàng)新意識、環(huán)保意思使學(xué)生具備良好的職業(yè)素養(yǎng)及敬業(yè)奉獻(xiàn)精神。最后指導(dǎo)教師分別對各組的項目載體的完成效果進(jìn)行答辯評價、驗證實踐項目載體的科學(xué)、合理、正確性，給出最終的考核成績。在以項目為載體實施的整個過程中，堅持OBE理念，以學(xué)生為主體，以成果為導(dǎo)向。改變了傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方式，激發(fā)了學(xué)生對知識的渴望和探索，調(diào)動了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊合作意識、創(chuàng)新意識，同時也提高了學(xué)生對機械領(lǐng)域復(fù)雜問題的發(fā)現(xiàn)、分析、解決的能力。

通過實施“機械制造綜合能力訓(xùn)練”以“項目和任務(wù)驅(qū)動式”教學(xué)來彌補機械設(shè)計與制造在理論教學(xué)中的不足之處，從而培養(yǎng)學(xué)生具備良好的職業(yè)素養(yǎng)、敬業(yè)精神、工程素質(zhì)，以此來提高學(xué)生的機械設(shè)計創(chuàng)新能力以及綜合工程實踐能力。

四、創(chuàng)新機械制造綜合能力訓(xùn)練的教學(xué)模式

（一）課程結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

人才培養(yǎng)過程中最重要的是課程結(jié)構(gòu)的設(shè)置。培養(yǎng)受社會歡迎的并且具有過硬綜合素質(zhì)的機械設(shè)計制造人才需要有受社會認(rèn)可的課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容和課程教學(xué)方法。注重機械制造綜合能力訓(xùn)練與課程設(shè)置之間的聯(lián)系，提高機械類學(xué)生的實踐能力。適時更新實踐內(nèi)容和方式，靈活開發(fā)新的課程結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法；重構(gòu)機械制造綜合能力訓(xùn)練實踐教學(xué)體系，加強實踐教學(xué)過程中學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。打破傳統(tǒng)的機械制造綜合能力模式，引入文化素質(zhì)教育的內(nèi)容，提高大學(xué)生的凝聚力和創(chuàng)新思維方法。完善機械制造綜合能力課程實踐設(shè)置的規(guī)范性，提高大學(xué)生的自主解決問題的能力。

（二）教學(xué)方式的創(chuàng)新

隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的提出和實施，為制造業(yè)的發(fā)展帶來了重大機遇[5]。培養(yǎng)新時代機械制造綜合素質(zhì)人才，是普通高等學(xué)校順應(yīng)時代發(fā)展潮流的關(guān)鍵[6]。機械設(shè)計制造是一門綜合性極強的學(xué)科，突破傳統(tǒng)的線性教學(xué)組織結(jié)構(gòu)，優(yōu)化組合教與學(xué)兩要素。在機械制造綜合能力訓(xùn)練教學(xué)中引入“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)方式?；诖髷?shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，促使教學(xué)內(nèi)容在選擇與推送上更加準(zhǔn)確、科學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式更加豐富多樣，極大地增強了傳統(tǒng)機械設(shè)計加工過程過于抽象的問題。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)不但能夠增強學(xué)生對機械設(shè)計制造過程的理解，而且能夠有效避免實操過程中一些危險操作的發(fā)生，有效增強了學(xué)生的安全操作水平。能夠使學(xué)生更好的將傳統(tǒng)的制造業(yè)與信息化技術(shù)結(jié)合，為國家智能制造戰(zhàn)略的發(fā)展和個人適應(yīng)未來社會的發(fā)展具有十分重要的意義。

（三）教學(xué)手段的創(chuàng)新

學(xué)生要在激烈的競爭中脫穎而出，就需要加強實踐教學(xué)，普通高等學(xué)校需要加快機械制造實踐教學(xué)改革[7]。學(xué)生在實訓(xùn)中缺乏主動性，為激發(fā)學(xué)生主動性和積極性，采用任務(wù)型或者是項目導(dǎo)向型，由學(xué)生自主進(jìn)行實訓(xùn)探索，通過教師給出的資料及崗位介紹，讓學(xué)生通過機械制造的過程和精準(zhǔn)度、崗位要求進(jìn)行探索和分析，在項目中獲取機械制造相關(guān)的知識，深化對實訓(xùn)的認(rèn)識，進(jìn)而提高實訓(xùn)效果，提高學(xué)生的實訓(xùn)積極性。

以前的課程設(shè)計，由于實踐教學(xué)中多采用示范教學(xué)，沒有放開手讓學(xué)生進(jìn)行實訓(xùn)操作，實踐探究。在實際過程中，導(dǎo)致學(xué)生缺乏主動性和積極性，只是在完成學(xué)習(xí)任務(wù)，沒有意識到實訓(xùn)的真正作用。

學(xué)生通過機械制造綜合能力訓(xùn)練能夠有效提高學(xué)生的設(shè)計能力、動手能力和解決實際問題的能力，鞏固和加深理論教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論解決生產(chǎn)實際中典型零件的制造問題的能力。專業(yè)課程的綜合能力訓(xùn)練將逐漸成為高等學(xué)校工程教育必不可少的重要環(huán)節(jié)，發(fā)揮著其他課程不可替代的重要作用。