創(chuàng)新教育在工程實(shí)踐中的應(yīng)用

張耀光 于慶宇 金敬福

[摘要]分析了我國高等院校工程實(shí)踐教學(xué)中的問題，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐對工程實(shí)踐中創(chuàng)新意識的培養(yǎng)提出了改革措施，闡述了創(chuàng)新教學(xué)在新時(shí)代工程訓(xùn)練過程中的必要性，明確了新時(shí)代工程實(shí)踐的重要地位及面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，將創(chuàng)新教育系統(tǒng)的融入到工程實(shí)踐教學(xué)中。

[關(guān)鍵詞]創(chuàng)新教育 工程實(shí)踐 金工實(shí)習(xí)

工程實(shí)踐教學(xué)在中國高等工科院校的實(shí)踐教學(xué)中占有重要的地位，是工科院校重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是工程教育的重要部分。在中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的過程中，世界經(jīng)濟(jì)步入了全球一體化時(shí)代，中國作為發(fā)展中國家正經(jīng)歷著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，而我國的當(dāng)代工科大學(xué)生隨著生活水平和教育環(huán)境的改變，在接受大學(xué)生實(shí)踐教育的過程中也面臨重要的改變和選擇。而傳統(tǒng)的金工實(shí)習(xí)也面臨時(shí)代的挑戰(zhàn)，將迎來新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。傳統(tǒng)的以“學(xué)習(xí)工藝知識，提高動(dòng)手能力，改變思想作風(fēng)”為主要理念的金工實(shí)習(xí)教學(xué)正在向著“學(xué)習(xí)工藝知識，提高綜合素質(zhì)，增強(qiáng)工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力”的目標(biāo)發(fā)展。我國的工程實(shí)踐教育、工程訓(xùn)練如何跟進(jìn)，如何盡快與國際工程教育接軌，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，就顯得特別重要。

一、 工程實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

我國工程實(shí)踐教育經(jīng)過近十幾年的快速發(fā)展，已取得令人矚目的成績，其中工程訓(xùn)練已成為我國獨(dú)具特色的工程實(shí)踐教育方式，尤其是在質(zhì)量工程支持下建立起的33所國家級綜合工程訓(xùn)練中心和成百上千所省、市、校級工程訓(xùn)練中心，以及一大批國家、省市級教學(xué)成果、教研項(xiàng)目、精品課、教學(xué)團(tuán)隊(duì)的出現(xiàn)，巨大工程訓(xùn)練建設(shè)經(jīng)費(fèi)的投入，使工程訓(xùn)練不僅僅停留在一種教育觀念上，它已形成龐大的實(shí)體支撐群，有龐大的實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍來推進(jìn)工作的開展。但是，工程實(shí)踐教育和工程訓(xùn)練中心的快速發(fā)展并不能掩蓋逐漸顯露出的一些深層次問題，作者在二十年工作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，工程實(shí)踐教育目前存在的主要問題如下：

（1）強(qiáng)調(diào)“創(chuàng)新”，卻不能抓住創(chuàng)新的本質(zhì)，創(chuàng)新凌駕于實(shí)踐之上。例如，在學(xué)生中舉行的一些競賽，同學(xué)過分的追求結(jié)果，而沒有深入到實(shí)踐當(dāng)中，從而忽視了創(chuàng)新的本源來自于實(shí)踐，用創(chuàng)新來引領(lǐng)實(shí)踐，這一點(diǎn)上明顯違背了實(shí)踐與創(chuàng)新的關(guān)系，必將在教學(xué)上形成一個(gè)誤區(qū)和結(jié)癥，長此以往必將影響學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐教學(xué)的效果。造成不按規(guī)律辦事，凡事跟風(fēng)、趕時(shí)髦，學(xué)生成為無源之水、無本之木，許多的“創(chuàng)新”意識不是來自于學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)，而是來自于教師，學(xué)生的自主創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和訓(xùn)練最終失去意義。工程實(shí)踐教學(xué)成為追逐某些重要“利益”的犧牲品。

（2）傳統(tǒng)的工程教育模式存在誤區(qū)。高校按照培養(yǎng)科學(xué)家和工程專家的模式培養(yǎng)學(xué)生，妄圖使得高等教育成為精英教育，而工程師的培養(yǎng)和教育遲遲不能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。工程訓(xùn)練缺少長期的發(fā)展理論，方向不明確，各地區(qū)發(fā)展水平不平衡，對中國工程企業(yè)來說無疑帶來了掣肘，企業(yè)缺乏工程人才，而高校卻不能提供，造成人才的供求雙相矛盾。工程教育與工業(yè)界脫節(jié)，工科學(xué)生工程經(jīng)歷嚴(yán)重缺失，將原本開放的工程教育變成封閉的校內(nèi)教育，工程訓(xùn)練中心雖然不斷調(diào)整自己的訓(xùn)練計(jì)劃，但鑒于學(xué)校無法提供必須的全部工程實(shí)踐環(huán)境和快速更新技術(shù)裝備，造成學(xué)校教育與工程人才的社會(huì)需求無法緊密對接。

（3）工程訓(xùn)練中的教學(xué)內(nèi)容陳舊，不能吸引當(dāng)代大學(xué)生，教學(xué)課程體系亟待更新。傳統(tǒng)的教學(xué)中，一直采用“講授——操作”的單一方式，缺乏現(xiàn)代化的教學(xué)手段，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識和創(chuàng)新能力；教學(xué)課程內(nèi)容陳舊，不能滿足目前日新月異的機(jī)械加工技術(shù)需求，尤其是數(shù)控技術(shù)、光電子控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成技術(shù)等方面；金工實(shí)習(xí)的教學(xué)課程體系游離在學(xué)校課程體系之外，不能將學(xué)生理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練有機(jī)的結(jié)合起來，很多高校將工程實(shí)踐教育或工程訓(xùn)練界定為實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)，排斥在學(xué)校課程體系之外；

（4）校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)時(shí)間嚴(yán)重不足，無法與國際工程教育接軌。工程訓(xùn)練的時(shí)間已由20世紀(jì)80年代前后的8周，壓縮為目前的3～5周，甚至有些學(xué)校安排的時(shí)間更少，其校內(nèi)工程實(shí)踐已不能稱其為工程實(shí)踐。3周的時(shí)間，面對遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)的訓(xùn)練內(nèi)容，即使算作工程認(rèn)知實(shí)習(xí)也很勉強(qiáng)。

（5）工程訓(xùn)練的指導(dǎo)教師缺乏工程背景。不僅工科教師隊(duì)伍普遍缺乏工程經(jīng)歷，更令人憂心的是一線工程實(shí)踐指導(dǎo)教師長期脫離生產(chǎn)實(shí)踐、動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力趨于弱化，成為制約工程教育和工程實(shí)踐教育發(fā)展的內(nèi)在阻力。

二、 創(chuàng)新教育貫穿工程實(shí)踐教學(xué)

由于參加金工實(shí)習(xí)的學(xué)生量大面廣，必須從面上考慮全面提高學(xué)生的創(chuàng)新意識。課上開展“普及型”創(chuàng)新。如重點(diǎn)工種安排創(chuàng)新活動(dòng)，主要是在鉗工、車工、鑄工、數(shù)控加工等實(shí)習(xí)中，突破原有的教學(xué)計(jì)劃，讓學(xué)生參加部分自主性的設(shè)計(jì)和制作。使“金工實(shí)習(xí)”內(nèi)容涵蓋培養(yǎng)個(gè)性和獨(dú)立設(shè)計(jì)的成分，學(xué)生對此很感興趣，是培養(yǎng)學(xué)生初步創(chuàng)新能力的有效方法。在課外開展“綜合型”創(chuàng)新。工程訓(xùn)練中心組織學(xué)生參加各種形式的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作競賽，目前已經(jīng)成為每年固定的課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，通過幾年的實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。

隨著教學(xué)改革的不斷深入，各個(gè)教學(xué)專業(yè)之間劃分較細(xì)，從工科來角度來看，有機(jī)械專業(yè)、汽車專業(yè)、材料科學(xué)與工程、農(nóng)業(yè)工程、交通運(yùn)輸、包裝工程、食品科學(xué)與工程、生物工程等專業(yè)，因此在進(jìn)行金工實(shí)習(xí)時(shí)，除了要求學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握機(jī)械制造的基本理論、基本技能，能夠獨(dú)立進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)和加工，還要求學(xué)生對本專業(yè)相關(guān)的領(lǐng)域有所涉獵，例如包裝工程專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)械加工的實(shí)踐課程的同時(shí)，還要對產(chǎn)品的造型有所了解，并為進(jìn)行產(chǎn)品的包裝打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，充分利用該專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、包裝裝潢設(shè)計(jì)、包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面的知識，著重培養(yǎng)具有現(xiàn)代包裝工程師的創(chuàng)造性解決問題的思維和素質(zhì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造并重的綜合性訓(xùn)練，這樣才能達(dá)到符合專業(yè)要求的工程訓(xùn)練的目的，所以在教學(xué)大綱的具體實(shí)施過程中，增加了鐵藝、木型的設(shè)計(jì)與制作內(nèi)容。

在實(shí)踐訓(xùn)練過程中，給學(xué)生講解鐵藝和木型設(shè)計(jì)和加工的基本思維方法，講解木材及木材加工的基本知識，并提出設(shè)計(jì)要求，為了開拓學(xué)生的視野和創(chuàng)作思路，在實(shí)習(xí)開始時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生到專門生產(chǎn)鐵藝和木型的工廠參觀學(xué)習(xí)，以加深認(rèn)識，然后要求學(xué)生在進(jìn)行傳統(tǒng)工種的實(shí)習(xí)過程中，利用課余時(shí)間查閱資料，充分發(fā)揮創(chuàng)新思維能力，從經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀的角度出發(fā)設(shè)計(jì)出形狀各異的工藝品圖紙，設(shè)計(jì)的工藝品型式和風(fēng)格自主確定，并附以功能介紹說明和設(shè)計(jì)材料要求，最后由負(fù)責(zé)人員對設(shè)計(jì)圖紙和工藝路線進(jìn)行審核，檢查合格后根據(jù)學(xué)生提出的設(shè)計(jì)材料要求準(zhǔn)備原材料，學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)計(jì)和設(shè)想進(jìn)行鐵藝和木型加工實(shí)習(xí)，充分發(fā)揮其聰明才智，自行制作完成產(chǎn)品加工。

這種創(chuàng)意制作打破了傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)的框架式訓(xùn)練模式，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)造力，提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和動(dòng)手能力，使理論和實(shí)踐得到了很好的結(jié)合。在實(shí)習(xí)中指導(dǎo)人員根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)產(chǎn)品的要求，認(rèn)真示范講解各種操作技能，并不失時(shí)機(jī)的引導(dǎo)和啟發(fā)，學(xué)生帶著濃厚的興趣和設(shè)計(jì)制作任務(wù)去學(xué)習(xí)，責(zé)任心和積極性得到了充分調(diào)動(dòng)，很快就掌握了手鋸和刨子等工具的正確操作方法，并通過親身實(shí)踐進(jìn)行理解和體會(huì)，積極主動(dòng)的投入到產(chǎn)品的制作中去。每個(gè)同學(xué)設(shè)計(jì)制造的工藝品不僅形狀各不相同，而且寓意深遠(yuǎn)，藝術(shù)性很強(qiáng)，創(chuàng)造力得到了充分體現(xiàn)。

三、 工程實(shí)踐教學(xué)的改革

按照傳統(tǒng)加工方法與現(xiàn)代加工技術(shù)相結(jié)合的原則，制訂了新版教學(xué)大綱，在新版教學(xué)大綱中重新明確了金工實(shí)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容。即在原有“金工實(shí)習(xí)”教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，增加了《非機(jī)械類金工實(shí)習(xí)》的鑄鍛熱處理實(shí)習(xí)、先進(jìn)制造技術(shù)認(rèn)識實(shí)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)加工工藝與現(xiàn)代加工技術(shù)的相結(jié)合，并在實(shí)習(xí)教學(xué)過程中講授相關(guān)的新教學(xué)內(nèi)容。

（1）改革工程實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容

對原有工種的實(shí)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和完善，如焊接實(shí)習(xí)，原有的焊接實(shí)習(xí)只局限于手工電弧焊和氣焊氣割，新大綱中增添了埋弧焊、氣體保護(hù)焊、電阻焊等先進(jìn)的焊接技術(shù)的內(nèi)容，并購置了相應(yīng)的新設(shè)備，實(shí)習(xí)中對新增焊接內(nèi)容指導(dǎo)教師會(huì)做相應(yīng)的介紹。鉗工實(shí)習(xí)內(nèi)容，在原有銼削、劃線與鋸割、鉆孔、套扣與攻絲內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加了減速器的拆裝實(shí)習(xí)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)簡單的裝配過程，使教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步延伸，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。鑄造實(shí)習(xí)內(nèi)容，在砂型鑄造的基礎(chǔ)上，增加了金屬型鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造、離心鑄造等先進(jìn)鑄造方法的知識點(diǎn)的介紹，開闊學(xué)生的視野，打開學(xué)生的思路。

針對非機(jī)類學(xué)生沒有后續(xù)先進(jìn)制造技術(shù)必修課程的情況，非機(jī)類學(xué)生的金工實(shí)習(xí)內(nèi)容增加先進(jìn)制造技術(shù)認(rèn)識實(shí)習(xí)，通過教師課堂講述和在實(shí)習(xí)現(xiàn)場演示和講解，使學(xué)生了解現(xiàn)代機(jī)械制造有關(guān)的新材料、新工藝、新技術(shù)及其發(fā)展趨勢。培養(yǎng)學(xué)生對“金工實(shí)習(xí)”實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠了解現(xiàn)代機(jī)械制造工藝的全貌。

非機(jī)類金工實(shí)習(xí)，增加了毛坯制造的工藝過程實(shí)習(xí)——鑄造、鍛壓和熱處理實(shí)習(xí)補(bǔ)充了機(jī)械制造工藝過程的主要知識點(diǎn)，使實(shí)習(xí)內(nèi)容更加完善。使學(xué)生對機(jī)械制造生產(chǎn)過程有一個(gè)更加完整和系統(tǒng)的認(rèn)識。

（2）改革金工實(shí)習(xí)教學(xué)手段，在教學(xué)內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了與之配套的金工實(shí)習(xí)教學(xué)手段改革。目的有3方面：一是便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，二是緩解增加教學(xué)信息量后學(xué)時(shí)不足的問題，三是把現(xiàn)代教育技術(shù)充分利用到實(shí)踐教學(xué)中，從而規(guī)范教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)手段的改革主要從兩方面實(shí)施。

制作多媒體教學(xué)課件，改變以往課堂教學(xué)“粉筆+掛圖+簡單教具”的簡單形式。實(shí)現(xiàn)“文字+圖形+圖像+視頻”信息多元化的教學(xué)形式。在教學(xué)課件中，穿插使用了大量圖片、視頻。圖片內(nèi)容包括機(jī)床的組成及主要結(jié)構(gòu)、機(jī)床的主要加工范圍、各種工具和量具、重要的技術(shù)參數(shù)等；穿插使用的視頻資料多數(shù)是自己制作的，如車工課件中錘桿加工工藝視頻，安全操作視頻；鉗工課件中工具使用方法視頻、錘頭制作工藝視頻；鑄造課件中手輪鑄造工藝視頻等。這樣課堂教學(xué)過程更加生動(dòng)有趣，學(xué)生更容易領(lǐng)會(huì)，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。課件的制作按不同工種和教學(xué)內(nèi)容分別進(jìn)行制作。按工種課件分成鑄造、鍛壓、熱處理、焊接、車削、銑削與刨削、鉗工7大塊。車工課件又分出3部分，一是車床和刀具介紹，二是車床安全操作規(guī)程，三是錘桿的加工工藝。鉗工分為4部分，削實(shí)習(xí)、劃線與鋸割實(shí)習(xí)、鉆削實(shí)習(xí)、套扣與攻絲實(shí)習(xí)。

搞好網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)信息時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)已成為最能滿足大學(xué)生信息需求、知識需求和交流需求的媒介。充分利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，開拓學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間，為學(xué)生搭建一個(gè)自主學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是正在探索的新途徑。首先，制作網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的多媒體課件。作為彌補(bǔ)課堂教學(xué)內(nèi)容不足的手段，網(wǎng)絡(luò)課件的信息量要大，內(nèi)容要豐富。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課件掛在校園網(wǎng)工程訓(xùn)練中心網(wǎng)站上，作為學(xué)生自學(xué)或預(yù)習(xí)及課下復(fù)習(xí)的資源。便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

其次，制作《金工實(shí)習(xí)綜述》專題，主要作為學(xué)生課外學(xué)習(xí)的資源。此專題圍繞“一般機(jī)械制造全過程”這個(gè)中心，補(bǔ)充其它相關(guān)的工藝知識。開設(shè)此專題目的，把實(shí)習(xí)過程中獲得的零碎片段的知識系統(tǒng)地串連起來，讓學(xué)生對機(jī)械制造生產(chǎn)過程有一個(gè)完整的、系統(tǒng)的概念。在專題中增加一些零件加工案例，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)一個(gè)完整的機(jī)械制造過程即系統(tǒng)、靈活運(yùn)用這些基本的加工工藝的過程。另外，通過在華北電力大學(xué)校園網(wǎng)上開設(shè)“金工實(shí)習(xí)”習(xí)題專欄，幫助學(xué)生梳理理論知識，鞏固基本技能。

通過這一系列的改革，目的使學(xué)生從整體上提高知識水平和實(shí)踐能力，提高綜合素質(zhì)。

四、 結(jié)束語

通過對金工實(shí)習(xí)的教學(xué)改革，不斷將創(chuàng)新的理念教學(xué)實(shí)踐過程中，對工科甚至其他相關(guān)專業(yè)都具有良好的借鑒，逐步形成一套完整的工程意識和工程訓(xùn)練的培養(yǎng)體系，使金工實(shí)習(xí)教學(xué)在提高學(xué)生的全面素質(zhì)、增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神等方面，發(fā)揮其重要作用。

基金項(xiàng)目：吉林大學(xué)本科教學(xué)改革項(xiàng)目，編號2013139；青年教師教學(xué)能力發(fā)展項(xiàng)目，編號2013311。

[參考文獻(xiàn)]

[1]蔡盛騰.對金工實(shí)習(xí)教學(xué)改革的思考[J].裝備制造技術(shù)，2011，6：219-220

[2]田京軍.關(guān)于金工實(shí)習(xí)教學(xué)的幾點(diǎn)思考[J].科技縱橫，2013，2：260

[3]翟改華，馬春利，范建明，曹峰.基于復(fù)合型人才培養(yǎng)的金工實(shí)習(xí)課程教學(xué)改革研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，14（4）：59-61

[4]王玲，丁友偉，李伯奎.機(jī)械類專業(yè)金工實(shí)習(xí)教學(xué)方法改革[J].裝備制造技術(shù)，2012，5：182-184

[5]高琪，李穎，張飛.基于工程能力培養(yǎng)的“金工實(shí)習(xí)”教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2015，34（1）：234-236

[6]王文超，陳琳.基于新型“2+1”人才培養(yǎng)模式下《金工實(shí)習(xí)》的教學(xué)改革初探[J].長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，28（1）：37-39

[7]周為民，姜文彪.金工實(shí)習(xí)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，25（6）：476-480

[8]孫玉萍.金工實(shí)習(xí)教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013，30（1）：115-117

（作者單位：1.吉林大學(xué)科教儀器廠，2.吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 長春）