鐵藝作品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作工程訓(xùn)練競(jìng)賽項(xiàng)目的探討

張志明, 楊林豐，薛峰

(華南理工大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣東 廣州 510640)

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鐵藝作品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作工程訓(xùn)練競(jìng)賽項(xiàng)目的探討

張志明, 楊林豐，薛峰

(華南理工大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣東 廣州 510640)

摘要：創(chuàng)新訓(xùn)練是機(jī)械制造工程訓(xùn)練課程體系的有機(jī)組成部分，是提高學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的有效途徑，開展競(jìng)賽活動(dòng)是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑之一。針對(duì)機(jī)械類專業(yè)實(shí)習(xí)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，提出在工程訓(xùn)練中開展“鐵藝作品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作”競(jìng)賽方案，并對(duì)競(jìng)賽項(xiàng)目的可行性、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施過程、項(xiàng)目的特色與效果進(jìn)行描述和分析。結(jié)果表明，通過競(jìng)賽活動(dòng)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性得到提高，創(chuàng)新能力得到進(jìn)一步拓展。

關(guān)鍵詞：大學(xué)生；工程訓(xùn)練；創(chuàng)新實(shí)踐；鐵藝

0引言

工程訓(xùn)練是高等教育的重要組成部分，它既是學(xué)習(xí)工程知識(shí)和工程技術(shù)的重要手段，是理論與工程實(shí)際、學(xué)校教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐相聯(lián)系的橋梁, 更是培養(yǎng)工程素質(zhì)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新潛質(zhì)的重要途徑。隨著社會(huì)的發(fā)展，如何在工程訓(xùn)練過程中開展創(chuàng)新活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，成為擺在高等教育工作者面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。國(guó)內(nèi)許多高校都進(jìn)行了探索研究，建立具有各自特色的創(chuàng)新訓(xùn)練內(nèi)容[1-5]。在工程訓(xùn)練中，創(chuàng)新訓(xùn)練就是創(chuàng)造主體(學(xué)生)建立在獲取相關(guān)知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地解決制造工程實(shí)際問題的初級(jí)技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)[3]。傳統(tǒng)的工程訓(xùn)練是以實(shí)習(xí)項(xiàng)目(工種)為單位進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，實(shí)習(xí)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立。整個(gè)訓(xùn)練結(jié)束以后，學(xué)生掌握的僅僅是設(shè)備的操作技能，卻不知道產(chǎn)品的制造過程該用那些工序進(jìn)行加工，缺乏自主設(shè)計(jì)制作的空間，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)沒有得到有效的培養(yǎng)[6-8]。開展競(jìng)賽活動(dòng)是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑之一[9-10]。通過在工程訓(xùn)練中開展創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作競(jìng)賽活動(dòng)，可以將學(xué)生在單個(gè)實(shí)習(xí)項(xiàng)目中所學(xué)的知識(shí)綜合運(yùn)用到某一個(gè)具體的物體的設(shè)計(jì)制作過程中，不僅將所學(xué)到的知識(shí)和技能得到實(shí)際應(yīng)用，并且得到提高。

我校工程訓(xùn)練中心自2009年以來，在工程訓(xùn)練中針對(duì)機(jī)械專業(yè)二年級(jí)學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)間較長(zhǎng)、專業(yè)基礎(chǔ)功底好的條件，在學(xué)生參加工程訓(xùn)練過程中，開展為期2周的“創(chuàng)新設(shè)計(jì)制作綜合能力”競(jìng)賽活動(dòng)[11]，取得了很好的效果。該項(xiàng)活動(dòng)有多個(gè)競(jìng)賽命題，譬如無動(dòng)力自動(dòng)滑車、電動(dòng)式直航船等，以鐵藝作品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作工程訓(xùn)練競(jìng)賽項(xiàng)目為例，就活動(dòng)的開展進(jìn)行探討。

1“鐵藝創(chuàng)作”競(jìng)賽項(xiàng)目的可行性分析

鐵藝作品是采用焊接的方法將已加工好的部件連接到一起，構(gòu)成一個(gè)完整的具有特定形狀實(shí)體的過程?！拌F藝作品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作”競(jìng)賽項(xiàng)目的開設(shè)命題，主要基于以下因素：

鐵藝作品是具有特定形狀的工藝品，有很高的觀賞和使用價(jià)值，能夠引起學(xué)生的關(guān)注并參與項(xiàng)目；對(duì)設(shè)備、場(chǎng)地要求較低，凡是開設(shè)焊接實(shí)習(xí)項(xiàng)目的工程訓(xùn)練中心均可開展創(chuàng)新活動(dòng)；對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)要求較低，學(xué)生通過基礎(chǔ)階段的知識(shí)學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練，達(dá)到對(duì)機(jī)械制造工藝初步了解的程度，即可參加創(chuàng)作活動(dòng)；在制作過程中可采用車、銑、鉗、鈑金等加工工藝對(duì)作品的零部件進(jìn)行加工，后將零部件焊接成形，具有涉及加工工藝廣泛的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)技能的綜合應(yīng)用。鐵藝作品選題不受限制，可以根據(jù)自己的興趣和喜好，設(shè)計(jì)制作自己喜歡的作品，具有一定的靈活性。對(duì)制作周期沒有限制，可根據(jù)課程規(guī)定時(shí)間，制作難度不同的鐵藝作品。

2方案實(shí)施

“鐵藝創(chuàng)作”項(xiàng)目主要集中在實(shí)習(xí)的第5～6周完成，為了保障創(chuàng)新活動(dòng)的順利實(shí)施，校工程訓(xùn)練中心在機(jī)械類專業(yè)二年級(jí)學(xué)生實(shí)習(xí)第4周，在對(duì)機(jī)械制造工藝有一定了解的前提下，公布創(chuàng)新制作競(jìng)賽項(xiàng)目的命題，并召開動(dòng)員會(huì)對(duì)創(chuàng)新活動(dòng)的開展及活動(dòng)的具體實(shí)施細(xì)則進(jìn)行講解，鼓勵(lì)學(xué)生參加實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣組隊(duì)參加，保證參加“鐵藝創(chuàng)作”等競(jìng)賽項(xiàng)目的學(xué)生在主觀意識(shí)上喜歡自己所選的命題。對(duì)于參加“鐵藝創(chuàng)作”的同學(xué)將依照?qǐng)D1所示流程開展項(xiàng)目的活動(dòng)[3,12]。

圖1　“鐵藝創(chuàng)作”流程圖

2.1作品設(shè)計(jì)

學(xué)生在選擇競(jìng)賽項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的興趣，選擇或者設(shè)計(jì)具有創(chuàng)意的作品，例如艾菲爾鐵塔、倫敦橋等，將作品用CAD軟件以模型的形式表現(xiàn)出來，并畫出主要零件圖。在設(shè)計(jì)過程中需要考慮作品所需要的原材料、加工工藝、及焊接方式等，盡可能保證作品設(shè)計(jì)方案的可行性。

2.2作品制作

設(shè)計(jì)好的作品經(jīng)指導(dǎo)老師審核后即可進(jìn)入制作階段，學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)好的零件圖，制定合理的加工工藝、選擇坯料、完成零部件的制作，此后采用焊接的方式完成零部件連接。在制作過程中，工程訓(xùn)練中心的所有設(shè)備均向參與創(chuàng)新制作的學(xué)生開放，并有實(shí)習(xí)指導(dǎo)人員在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生在制作過程中出現(xiàn)的技術(shù)難題。對(duì)于采用現(xiàn)有設(shè)備無法加工完成的零件，引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)修改設(shè)計(jì)方案。

2.3作品評(píng)比

鐵藝作品的評(píng)比主要采用實(shí)物評(píng)比與現(xiàn)場(chǎng)答辯相結(jié)合的形式，評(píng)比成員由學(xué)生和老師共同組成，主要考察學(xué)生的設(shè)計(jì)構(gòu)思、加工工藝、作品的創(chuàng)新點(diǎn)、說明書的完整性。將評(píng)比結(jié)果納入課程的考核體系中，并對(duì)優(yōu)秀作品給予一定的物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)。

3項(xiàng)目特色

3.1實(shí)踐教學(xué)模式創(chuàng)新

中心根據(jù)機(jī)械專業(yè)實(shí)習(xí)周期較長(zhǎng)的特點(diǎn)，將工程訓(xùn)練分為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和基礎(chǔ)應(yīng)用兩個(gè)階段：在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段學(xué)生以實(shí)習(xí)項(xiàng)目為單元，進(jìn)行基本理論和實(shí)踐技能的學(xué)習(xí)，采用講授、演示、操作練習(xí)、完成作業(yè)的教學(xué)模式；在基礎(chǔ)應(yīng)用階段，學(xué)生以某一個(gè)實(shí)際物體的制作為目標(biāo)，開展實(shí)踐競(jìng)賽活動(dòng)，教師在整個(gè)過程中只起引導(dǎo)和監(jiān)督作用，實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式由講授模式向競(jìng)賽引導(dǎo)模式的創(chuàng)新，

3.2實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容相對(duì)分散，很難形成一個(gè)完整的知識(shí)體系，主要原因在于缺乏知識(shí)的應(yīng)用環(huán)境。作品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作是一項(xiàng)綜合性的實(shí)踐內(nèi)容，是對(duì)多項(xiàng)知識(shí)技能的綜合應(yīng)用。通過在教學(xué)過程中開展創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容由單項(xiàng)訓(xùn)練向綜合訓(xùn)練的模式創(chuàng)新。

3.3學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新

制造實(shí)習(xí)具有內(nèi)容多、時(shí)間短、知識(shí)技能掌握淺的特點(diǎn)，分配到各個(gè)實(shí)習(xí)項(xiàng)目時(shí)間則更短。對(duì)于學(xué)生來說，在較短的時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)這么多知識(shí)難度很大，疲于應(yīng)付，積極性不高，學(xué)習(xí)質(zhì)量很難提高。采用作品制造的方式，學(xué)生變?yōu)榛顒?dòng)的主體，自己選題、自己設(shè)計(jì)、自己加工。遇到問題自己分析、自己解決，培養(yǎng)學(xué)生自主思考問題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)模式由被動(dòng)學(xué)習(xí)向自主學(xué)習(xí)的創(chuàng)新。

4項(xiàng)目效果

通過開展競(jìng)賽活動(dòng)，學(xué)生的積極性、主動(dòng)性等得到了很大的提高，實(shí)踐能力得到了進(jìn)一步拓展，制作出一些涵蓋多項(xiàng)制作工藝，富有特色的作品。如圖2所示學(xué)生作品《祈年殿》、圖3所示作品《大本鐘》、圖4所示作品《機(jī)器

圖2　作品《祈年殿》

人瓦力》。通過完整的產(chǎn)品制作過程，學(xué)生可以將所學(xué)的知識(shí)技能及時(shí)應(yīng)用工程實(shí)踐中，初步形成完整的工程理念，實(shí)現(xiàn)對(duì)已有知識(shí)和技能的“創(chuàng)新性”運(yùn)用。為學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)提供了一個(gè)良好的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。同時(shí)在以小組方式開展競(jìng)賽的過程中，學(xué)生通過分工合作、培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)精神和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，在一定程度上提高了學(xué)生的工程素質(zhì)。

圖3　作品《大本鐘》

圖4　作品《機(jī)器人瓦力》

5結(jié)語

在工程訓(xùn)練教學(xué)過程中開展“創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作”競(jìng)賽活動(dòng)，是在大工業(yè)背景下我校工程訓(xùn)練中心開展的一次有益的嘗試，取得了令人滿意效果，學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合能力得到進(jìn)一步提高。在今后的工作中，中心將不斷改進(jìn)教學(xué)條件，開發(fā)出新的競(jìng)賽項(xiàng)目，以充實(shí)活動(dòng)內(nèi)容，最大限度發(fā)揮在工程訓(xùn)練中心在學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)方面的重要作用。

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Discussion on Engineering Training Competition Events of

Innovating Design and Making of Ironwork

ZHANG Zhi-ming, YANG Lin-feng，XUE Feng

( School of Mechanical and Automotive Engineering，South China University

of Technology，Guangzhou 510640，China )

Abstract:Innovation training is the organic part of the machine manufacturing and engineering training course system，and the effective way of improving the students innovation ability and engineering practical ability. What’more, the competition is an important approach to cultivating the creativity of the university students. Concerning the long internship cycle of machinary majors, a competition proposal of innovative design and production on iron works is made and the feasibility, design and implementation, as well as the features and effects of the competition program are explained and analyzed. The result shows that via the competition, the students' enthusiasm and initiative are improved and their innovation capacity is further expanded.

Keywords:university student; engineering training；innovation practice；ironwork

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(51275234)；航空科學(xué)基金(20132252038)

收稿日期：2014-11-13

中圖分類號(hào)：G642.44

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-5276(2015)03-0085-02

作者簡(jiǎn)介：張志明(1976-)，女，廣東廉江人，助理實(shí)驗(yàn)師，學(xué)士，主要從事金屬材料及熱處理實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)。