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1、 111 工程训练是工科类专业实践教学的重要环节,旨在培养学生的实践动手能力。胡蔓等提出了以实践产品为主线的实践教学模式,培养学生理论、实践和创新能力1。邹东恢等提出了实践教学与理论教学相结合的教学模式,在生产企业培养学生的工程实践能力2。许天辉等提出了基于 OBE 的实践理念,在实训过程中增加 3D 打印等实践内容,培养学生的动手能力3。何流洪等提出了“追根溯源”和“虚实软硬”建平台的实训模式4。作者根据我校工程训练课程的教学现状,深入思考并探索了新的教育模式。1 工程训练现状1.1 教学理念落后随着科技的进步,我国制造业高速发展,工程理念日新月异,然而高校的工程训练课程固化,过度依赖学校现
2、有的机床设备,教师的知识结构更新较慢,教学理念过于传统5。如今科技装备的更新速度非常之快,教学理念陈旧、培养的学生实践技能落后就无法满足社会高质量发展的需求。1.2 教学模式单一目前,工程训练的教学主要涉及车、铣、刨、磨等实践内容。教师在工程实训教学过程中,通常采用示教示范的教学模式,教学模式单一,学生只是扮演“模仿”的角色。然而,工程问题复杂多变,涉及多门课程内容,仅靠模仿并不能培养学生解决问题的能力。因此,在科技飞速发展的今天,单一的教学模式收稿日期:2022-08-15基金项目:国家自然科学基金项目(52101062);贵州省省级科技计划项目(黔科合基础-ZK2021一般 239);遵义
3、市科技计划项目(遵市科合HZ(2021)203 号);遵义师范学院博士基金项目(遵师BS20206 号);遵义市科技计划项目(遵市科合HZ(2021)213 号)作者简介:杨芬芬,女,河南焦作人,遵义师范学院工学院副教授,博士,主要从事金属材料凝固组织控制及腐蚀机理研究。工程训练课程教学改革探索与实践杨芬芬,李振彦,潘源,颜文羽(遵义师范学院 工学院,贵州 遵义 563006)摘要:针对工程训练课程的教学现状,从教学理念、教学内容和教学模式等方面深入分析了教学过程中存在的问题。通过在教学过程中深入探索,提出了以赛促教、虚拟仿真、拓展教学、工程项目实践等教学模式,使学生的工程训练实践能力大幅提升
4、,学生在实践过程中不仅收获了学科竞赛奖项,学生的实践技能同时得到了切实提高。关键词:工程训练;以赛促教;虚拟仿真;工程项目实践中图分类号:G642.44文献标识码:A文章编号:1009-3583(2023)-0111-03Exploration and Practice of Teaching Reform of EngineeringTraining CourseYANG Fen-fen,LI Zhen-yan,PAN Yuan,YAN Wen-yu(School of Engineering and Technology,Zunyi Normal University,Zunyi 5630
5、06,China)Based on the current teaching situation of engineering training courses,this paper analyzes the problems existing in the teach-ing process from the aspects of teaching philosophy,teaching content,and teaching mode.Through in-depth exploration in the teachingprocess,teaching models such as p
6、romoting teaching with competition,virtual simulation,extended teaching,and engineering projectpractice have been proposed,which greatly improves students engineering training and practical abilities.During the practice process,students not only receive awards from discipline competitions,but also e
7、ffectively improve their practical skills.engineering training;promoting teaching with competition;virtual simulation;engineering project practice第 25 卷第 3 期2023 年 6 月遵义师范学院学报Journal of Zunyi Normal UniversityVol.25,No.3Jun.2023 112 第 25 卷第 3 期遵义师范学院学报2023 年 6 月已经制约了学生能力的提升,教学模式急需改革。1.3 教学内容陈旧随着大数据、
8、5G 时代的来临,现代科技已迈入信息化和智能化时代,在实际工程应用过程中,智能制造、智慧制造已融入航空航天、海洋船舶、新能源汽车等各个领域,多学科融为一体。然而工程训练的内容却较为枯燥,高校的教学内容多停留于工艺文件编制、数控机床实操等,工程训练内容陈旧。在实训过程中,教师缺乏智慧制造、智能制造的意识,学生缺少融会贯通的能力,导致学生的实训技能无法与高精度、高效率的工业需求相适应。2 教学改革实践2.1 建立以赛促教、以赛促学的教学模式在工程训练实践中,作者引入学科竞赛教学模式,将理论课程与竞赛实践相结合,提高学生的学习兴趣,让学生由“填鸭式”的被动学习转变为积极的主动学习。实施以赛促教、以赛
9、促学的教学模式以来,学生取得了优异的成绩,表 1 列举了 2021 年学生取得的部分学科竞赛成果。图 1 为我校学子在全国大学生金相技能大赛的精彩表现,图 2 为我校学子在RoboMaster2021 机甲大师高校联盟赛的对决瞬间。表 1 2021 年通过课程教学改革取得的学科竞赛成果序号比赛项目获奖等级学科方向12021 年首届西南地区大学生金相技能大赛一等奖 1 项、二等奖 2 项、三等奖 2 项金属材料22021 年第十届全国大学生金相技能大赛一等奖 1 项、二等奖 2 项金属材料32022 第一届贵州省大学生金相技能大赛一等奖 1 项、二等奖 2 项、三等奖 3 项金属材料4RoboM
10、aster 2021 机甲大师高校联盟赛(四川站)-3V3对抗赛二等奖机械设计、智能制造5RoboMaster 2021 机甲大师高校联盟赛(四川站)-步兵对抗赛三等奖机械设计、智能制造6RoboMaster 2021 机甲大师高校单项赛-步兵竞速与智能射击三等奖机械设计、智能制造图1 2021年第十届全国大学生金相技能大赛我校学子精彩瞬间图2 RoboMaster2021机甲大师高校联盟赛我校学子精彩瞬间2.2 拓展教学内容,与时俱进引入新的教学模块针对教学理念落后、教学内容陈旧的问题,作者拓展工程训练课程教学内容,增加了金属材料、CAD/CAM虚拟仿真和校企合作工程项目实践训练教学模块。2
11、.2.1 增加金属材料模块在工程训练过程中,学生对不同金属的加工方式缺乏基本的认知。对于不同材料、不同热处理状态的金属而言,在机加工过程中所采用的工艺参数截然不同。图 3(a)为工业纯铁的退火组织,其含碳量小于 0.0218%,故微观组织均为铁素体,金属材质较软、硬度低、塑性好;图 3(b)为 20 钢的退火组织,含碳量约为 0.2%,微观组织由铁素体和珠光体两相组成,金属材质的硬度与工业纯铁相比显著提高;图3(c)为 45 号钢的退火组织,其微观组织由铁素体和珠光体两相组成,含碳量约为 0.45%,由于组织中灰色的片层状珠光体组织明显增多,故金属材质的硬度进一步提高。在机加工过程中,随着金属
12、材料硬度的提高,在相同表面粗糙度的情况下进给量、背吃刀量等工艺参数值需逐渐降低。图 3(d)为铁素体基图 3 学生制备的金相照片 113 球墨铸铁组织,微观组织由铁素体和球状石墨两相组成,与 20 钢和 45 钢等塑性较好而硬度较低的材料相比,铸铁在本质上硬而脆,因此,在机加工过程中,所采用的刀具材料、刀具形状及工艺参数也截然不同。此外,机械设计专业的学生绘制机械图纸时,在材质选用、热处理状态、力学性能等方面通常也会出现较多错误。“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,学生在学习理论知识的同时,也应该增加金相试样制备、显微组织观察与分析等实践能力的培养,理论与实践相结合,学生在金属材料方面的学习效
13、果才能得到大幅提升。2.2.2 增加 CAD/CAM 虚拟仿真教学模式编制机加工的数控程序枯燥乏味,学生通常缺乏学习兴趣,学生编制的加工程序错误率较高,导致加工的工件形状、精度误差较大,因此迫切需要增加CAD/CAM 智能制造教学模块。该教学模块学生实操以团队形式进行分组,每组 3 人,分别承担 CAD模型绘制、CAM 工艺制定、数控机床加工工作。以机器人的轮架为例,首先在 CAD 环境下建模,再进行 CAM 刀路模拟,如图 4(a)所示;经模拟无误后将程序导入数控机床进行加工,加工后的零件如图 4(b)所示。通过增加 CAD/CAM 虚拟仿真教学模式,学生的学习兴趣明显提高,零件的加工效率和
14、加工精度显著提升,学生的工程实训能力进一步增强。图 4 CAM 刀路及加工后的零件2.3 增加校企合作工程项目实践训练为了培养学生活学活用、学以致用的能力,我校利用校企合作项目,让学生分批参与设计绘图、加工制造、检验测量等技术环节,切实提高学生的实战技能。校企合作项目中的工程问题往往具有专业知识面广、技术难度大等特点,不仅涉及机械专业所学的大部分课程,还存在学科交叉的情况,对项目团队的专业能力要求较高。通过“师带徒”的模式,让学生有机融入教师的科研项目团队,为学生提供了“真枪实弹”的实战平台。图 5 为学生在某项目中绘制的齿轮零件二维图。图 5 学生绘制的齿轮零件图3 结论工程训练实践教学教师
15、不仅要学习新的教学理念,更要引入新的教学模式,丰富实训内容。我校通过建立以赛促教、以赛促学的教学模式,拓展工程训练课程的教学内容,增加金属材料、CAD/CAM虚拟仿真和校企合作工程项目实践训练等教学模块,大幅提升了学生的工程实践能力,学生在实践过程中既收获了学科竞赛奖项,又培养了实践技能。实施工程训练课程教学改革后,虽然学生的学习难度有所增加,但是学生的学习兴趣、实践能力和综合成绩均有大幅提升。参考文献:1胡蔓,赵云龙,栾晓娜,等.新工科背景下工程训练实践教学模式探索J.实验技术与管理,2022(3):256-259.2邹东恢,李琰,郭建华.将工程训练融于 生物工程设备 课程教学的改革与实践J.广东化工,2013,40(3):164-165.3许天辉.基于OBE理念的金工实习教学改革探索J.广东化工,2019,46(20):208.4何流洪,周峥嵘.新形势下工程训练探研与实践J.科教文汇,2022(2):47-49.5马鹏举,邱玉婷,崔剑,等.面向“新工科”“双一流”建设的工程训练系统性改革J.实验技术与管理,2020,37(1):220-224.(责任编辑:朱彬)杨芬芬等 工程训练课程教学改革探索与实践