張金玲

(哈爾濱理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心,哈爾濱 150080)

以工程素質(zhì)為導(dǎo)向的工程訓(xùn)練體系的研究

張金玲

(哈爾濱理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心,哈爾濱 150080)

針對(duì)我國(guó)數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用對(duì)數(shù)控加工人才的知識(shí)、能力和素質(zhì)的需求,探索以工程素質(zhì)為導(dǎo)向的數(shù)控加工工程訓(xùn)練體系。通過(guò)實(shí)踐,達(dá)到了在工程實(shí)踐活動(dòng)中綜合化、整體化和目標(biāo)化各工程素質(zhì)要素的目的,培養(yǎng)了具有工程實(shí)踐能力的人才,使學(xué)生具有從事工程實(shí)踐的能力,該體系具有很強(qiáng)的可操作性。

工程訓(xùn)練體系;工程素質(zhì);數(shù)控加工

一、研究數(shù)控加工工程訓(xùn)練體系的意義

數(shù)控加工是機(jī)械制造中的先進(jìn)加工技術(shù),是根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求,編制成以數(shù)碼表示的程序,輸入到機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中,以控制刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而加工出合格零件的方法。數(shù)控加工的廣泛應(yīng)用給我國(guó)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)帶來(lái)了深刻的變化,成為了制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)[1]。但是,我國(guó)的數(shù)控加工人才無(wú)論從數(shù)量上還是結(jié)構(gòu)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足制造業(yè)的需求。我國(guó)實(shí)施新型工業(yè)化,要求數(shù)控加工人才,不但需掌握系統(tǒng)而扎實(shí)的機(jī)械加工理論知識(shí),更要具備較高的工程素質(zhì)。工程素質(zhì)是工程實(shí)際對(duì)技術(shù)人員所提出的有關(guān)工程概念和實(shí)際技術(shù)的基本要求[2],長(zhǎng)期的教學(xué)改革實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,在高等工程教育中,工程實(shí)踐是培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)的最好途徑,高等學(xué)校為培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì),必須科學(xué)地統(tǒng)籌安排工程實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié),突出工程實(shí)踐訓(xùn)練在學(xué)生工程素質(zhì)培養(yǎng)中的重要地位。探索和研究以工程素質(zhì)為導(dǎo)向的數(shù)控加工工程訓(xùn)練體系,以我國(guó)制造業(yè)發(fā)展對(duì)數(shù)控加工知識(shí)、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)的要求出發(fā),建立合理的工程訓(xùn)練結(jié)構(gòu)框架,使得工程訓(xùn)練的內(nèi)容不再僅僅是常規(guī)制造技術(shù)基礎(chǔ)訓(xùn)練,同時(shí)要融入先進(jìn)制造技術(shù)訓(xùn)練、綜合與創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練以及綜合素質(zhì)訓(xùn)練的內(nèi)容,將機(jī)械、計(jì)算機(jī)及其系統(tǒng)等相關(guān)知識(shí)和理論緊密結(jié)合,使工程訓(xùn)練成為工程設(shè)計(jì)、工程制造、工程管理和創(chuàng)新實(shí)踐等現(xiàn)代科學(xué)思想與高新技術(shù)的認(rèn)知與實(shí)踐,為培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的高素質(zhì)數(shù)控加工人才提供支撐。

二、以工程素質(zhì)為導(dǎo)向的數(shù)控加工工程訓(xùn)練體系的探索

數(shù)控機(jī)床是為了解決復(fù)雜、精密、小批多變零件加工的自動(dòng)化要求而產(chǎn)生的,因此在數(shù)控機(jī)床上的數(shù)控加工技術(shù)不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化,而且隨著數(shù)控加工技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,對(duì)信息技術(shù)、汽車、輕工、醫(yī)療等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要行業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用[3]。數(shù)控加工技術(shù)成為了衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一,這種形勢(shì)對(duì)數(shù)控加工人才的工程素質(zhì)提出了更高的要求。因此,數(shù)控加工工程訓(xùn)練體系應(yīng)以學(xué)習(xí)工藝知識(shí)、訓(xùn)練操作方法與操作技能、提高工程實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神為目標(biāo),對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)起著其他課程難以替代的重要作用。以工程素質(zhì)為導(dǎo)向的數(shù)控加工工程訓(xùn)練體系應(yīng)具有如下特點(diǎn):

(1)國(guó)際化。加入世貿(mào)組織后,中國(guó)正在逐步變成“世界制造中心”,成為制造業(yè)大國(guó),但不是制造業(yè)強(qiáng)國(guó),因此,數(shù)控加工工程訓(xùn)練體系應(yīng)與國(guó)際接軌,參照美國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的 CBE模塊式工程訓(xùn)練體系,以適應(yīng)人才培養(yǎng)國(guó)際化的進(jìn)程。

(2)前瞻性。數(shù)控加工工程訓(xùn)練體系應(yīng)具有適當(dāng)超前于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的意識(shí),工程訓(xùn)練內(nèi)容不僅力圖反映數(shù)控加工領(lǐng)域最新科技成果,而且注重用先進(jìn)的科學(xué)觀點(diǎn)和行業(yè)規(guī)范組織工程訓(xùn)練內(nèi)容,理論和實(shí)踐緊密結(jié)合,隨著企業(yè)數(shù)控加工職業(yè)崗位對(duì)知識(shí)、能力和素質(zhì)要求動(dòng)態(tài)調(diào)整工程訓(xùn)練內(nèi)容。

(3)個(gè)性化。以工程素質(zhì)為導(dǎo)向,數(shù)控加工工程訓(xùn)練內(nèi)容的確定應(yīng)根據(jù)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的需求,以企業(yè)不同的數(shù)控加工職業(yè)崗位能力為本位,以工作過(guò)程為主線,以工程應(yīng)用為重點(diǎn),培養(yǎng)多樣化數(shù)控加工人才。

合理構(gòu)建以工程素質(zhì)為導(dǎo)向的數(shù)控加工工程訓(xùn)練體系,以我校工程訓(xùn)練中心的優(yōu)勢(shì)資源為依托,對(duì)數(shù)控加工工程訓(xùn)練課程體系進(jìn)行優(yōu)化,通過(guò)數(shù)控加工工程訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控編程、加工及數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心及其他數(shù)控設(shè)備的操作維修、維護(hù)方面的理論知識(shí)、專業(yè)能力和工程素質(zhì),使其能夠在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)從事產(chǎn)品制造、開發(fā)工作,或在技術(shù)部門從事工藝、管理工作。

三、以工程素質(zhì)為導(dǎo)向的數(shù)控加工工程訓(xùn)練體系的實(shí)踐

(一)工程訓(xùn)練體系

我校工程訓(xùn)練以往以傳統(tǒng)加工為主,訓(xùn)練項(xiàng)目固定,產(chǎn)品單一。為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展,培養(yǎng)高素質(zhì)人才,工程訓(xùn)練中心積極改革,購(gòu)置了大量先進(jìn)制造設(shè)備,組織了一支優(yōu)秀的教師隊(duì)伍,逐漸摸索出一套有效的訓(xùn)練方法,形成了以工程技術(shù)認(rèn)知為起點(diǎn),基礎(chǔ)制造訓(xùn)練為基礎(chǔ),先進(jìn)制造訓(xùn)練為主體,綜合創(chuàng)新試驗(yàn)為目標(biāo)的階梯式訓(xùn)練體系。將工程訓(xùn)練教學(xué)理念確定為:以工程素質(zhì)為導(dǎo)向,以培養(yǎng)高素質(zhì)、復(fù)合型的高級(jí)工程技術(shù)人才為宗旨,傳授制造工藝的基本知識(shí),提高工程實(shí)踐的基本技能,培養(yǎng)綜合工藝設(shè)計(jì)與制造能力、現(xiàn)代制造技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新能力,提高大工程意識(shí),從而順利完成大一、二學(xué)生金工實(shí)習(xí)所要求的實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的全部實(shí)踐教學(xué),本科生、研究生相關(guān)專業(yè)的課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì),以及機(jī)械等專業(yè)“訂單式”培養(yǎng)的相關(guān)實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。

(二)工程訓(xùn)練內(nèi)容

1.工程認(rèn)知

為了營(yíng)造模擬的工業(yè)環(huán)境,讓學(xué)生了解現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的生產(chǎn)方式和工藝過(guò)程,掌握一定的工程基礎(chǔ)知識(shí)和操作技能,學(xué)校重點(diǎn)配備先進(jìn)制造技術(shù)加工設(shè)備。其中包括五軸聯(lián)動(dòng)高速鏜銑加工中心、四軸三聯(lián)動(dòng)車削加工中心、激光快速成型機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和電火花低速線切割機(jī)、數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心等先進(jìn)加工設(shè)備,另外還包括各種傳統(tǒng)加工機(jī)床、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、計(jì)算機(jī)等共計(jì) 500余臺(tái),先進(jìn)制造設(shè)備總價(jià)值超過(guò)1 100萬(wàn)元。學(xué)生通過(guò)到實(shí)習(xí)場(chǎng)地參觀聽其講解,切身體驗(yàn)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),掌握基礎(chǔ)的理論知識(shí),并初步了解設(shè)備、工具,從而達(dá)到對(duì)工程的初步認(rèn)知。

2.基礎(chǔ)制造訓(xùn)練

使學(xué)生理解基礎(chǔ)制造技術(shù)原理,培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)制造設(shè)備的實(shí)踐操作能力和建立起工程實(shí)踐意識(shí)。在基礎(chǔ)制造訓(xùn)練區(qū)配有冷加工 (普通車銑、磨、鉗、鈑金)訓(xùn)練區(qū)和熱加工 (焊接、鑄造、熱處理)訓(xùn)練區(qū)。通過(guò)基礎(chǔ)制造訓(xùn)練,學(xué)生了解加工業(yè)的大致情形,為先進(jìn)加工打下良好基礎(chǔ)。

3.先進(jìn)制造訓(xùn)練

使學(xué)生掌握數(shù)控加工設(shè)備的操作技能,強(qiáng)化數(shù)控編程能力,培養(yǎng)現(xiàn)代工程意識(shí)。先進(jìn)制造訓(xùn)練的過(guò)程為:首先進(jìn)行理論學(xué)習(xí),簡(jiǎn)單了解現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,重點(diǎn)掌握采用國(guó)際通用的 ISO碼編程語(yǔ)言進(jìn)行手動(dòng)編程方法,還要了解相關(guān)的自動(dòng)編程方法,可以實(shí)現(xiàn)與實(shí)際數(shù)控加工職業(yè)崗位的無(wú)縫連接,使學(xué)生了解到企業(yè)實(shí)際數(shù)控加工職業(yè)崗位對(duì)知識(shí)和能力的需求。然后學(xué)生進(jìn)入實(shí)習(xí)場(chǎng)地進(jìn)行實(shí)際工程操作訓(xùn)練,實(shí)際操作按照工種共分三個(gè)實(shí)習(xí)區(qū),車、銑、線切割,學(xué)生在三個(gè)實(shí)習(xí)區(qū)輪流實(shí)習(xí),讓學(xué)生對(duì)現(xiàn)代加工業(yè)的主要工種有充分的了解,保證學(xué)生能獨(dú)立操作機(jī)床并加工出符合工藝要求的工件。在每個(gè)實(shí)習(xí)區(qū),學(xué)生都需完成設(shè)計(jì)、編程、校驗(yàn)及部分加工的全過(guò)程。經(jīng)過(guò)不同工程的實(shí)習(xí),學(xué)生對(duì)各種機(jī)床的加工范圍和特性都有了足夠的認(rèn)識(shí),如:數(shù)控車床主要加工的是軸對(duì)稱圖形,數(shù)控銑床主要適合于加工平面類零件和直紋曲面類零件,主要包括平面銑削和輪廓銑削,也可以對(duì)零件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、锪加工及螺紋加工等,數(shù)控線切割可以加工出多種表面和零件,適用于加工各種形狀的沖模、注塑模、擠壓模、粉末冶金模、彎曲模等。

4.綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

中心積極開展創(chuàng)新試驗(yàn),不斷改進(jìn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容,鼓勵(lì)并指導(dǎo)不同學(xué)科學(xué)生參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽,從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,提高學(xué)生動(dòng)手能力,開拓學(xué)生的創(chuàng)造創(chuàng)造性思維方式。經(jīng)過(guò)幾年的建設(shè),中心在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方面已取得了一定的成績(jī)。如:慧魚機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)、摩托車拆裝試驗(yàn)等。

(三)具有鮮明特色的工程訓(xùn)練模式和教學(xué)方法

在教學(xué)中,依托現(xiàn)有先進(jìn)設(shè)備積極進(jìn)行了教學(xué)模式的探索。在各工種實(shí)際訓(xùn)練設(shè)計(jì)中,注重理論聯(lián)系實(shí)際。首先學(xué)生學(xué)會(huì)怎樣編程,然后去機(jī)床上校驗(yàn)加工,從而驗(yàn)證程序的正確與否。既形成了從理論去指導(dǎo)實(shí)踐,又從實(shí)踐驗(yàn)證理論這一教育模式。在這種教育模式下,老師先在黑板講,同學(xué)們對(duì)指令理解如有困難,我們就帶領(lǐng)學(xué)生到機(jī)床前逐條指令驗(yàn)證。在學(xué)生充分理解編程指令的基礎(chǔ)上,著手編程然后去驗(yàn)證,修改再驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)這一循環(huán)往復(fù)的編程校驗(yàn),直到加工出符合要求的工件。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明,這一教育模式非常適合工程訓(xùn)練,極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性,提高了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力,加深了對(duì)理論的理解。

通過(guò)以工程素質(zhì)為導(dǎo)向的數(shù)控加工工程訓(xùn)練,將電氣、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的知識(shí)有機(jī)結(jié)合在一起,工程素質(zhì)必備要素充分融合在工程實(shí)踐活動(dòng)中,使素質(zhì)要素在工程實(shí)踐活動(dòng)中綜合化、整體化和目標(biāo)化,培養(yǎng)學(xué)生具有從事工程實(shí)踐的能力,包括具有廣博的工程知識(shí)、扎實(shí)的方法論、工程實(shí)踐操作能力、靈活運(yùn)用人文知識(shí)的素質(zhì)、良好的思維素質(zhì)和工程創(chuàng)新素質(zhì)。

(四 )訓(xùn)練成果

工程訓(xùn)練中心作為本科學(xué)生工程素質(zhì)教育和技能教育的實(shí)踐性教學(xué)基地。以本科一、二年級(jí)學(xué)生為基本對(duì)象,以大工程意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和工程綜合能力的培養(yǎng)為核心,以培養(yǎng)高素質(zhì)、復(fù)合型的高級(jí)工程技術(shù)人才為宗旨,基本涵蓋現(xiàn)代工業(yè)體系內(nèi)容,圓滿地完成了大一、二學(xué)生金工實(shí)習(xí)所要求的實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的全部實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。為提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力,結(jié)合推進(jìn)素質(zhì)教育,工程訓(xùn)練中心開設(shè)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新制作項(xiàng)目分別受到領(lǐng)導(dǎo)及學(xué)生的好評(píng)。同時(shí)工程訓(xùn)練中心承擔(dān)著本科生、研究生相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì),機(jī)械專業(yè)“訂單式”培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué),均取得了較好效果。

由于工程訓(xùn)練無(wú)論從設(shè)備還是加工方法都更接近現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)今后工作有很大幫助,所以學(xué)生學(xué)習(xí)興趣極高。現(xiàn)在的實(shí)習(xí)學(xué)生常常是早來(lái)晚走,有的個(gè)別同學(xué)利用午休還在加工,實(shí)習(xí)結(jié)束了還不愿離去。

工程訓(xùn)練系列項(xiàng)目的開展得益于教師長(zhǎng)期的科研積累,同時(shí)培養(yǎng)了隊(duì)伍,吸引了人才,中心已形成了一支高素質(zhì)的教師隊(duì)伍,為今后更好地以科研促教學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)。為了更好地以科研促教學(xué),使訓(xùn)練內(nèi)容更接近工程實(shí)際,中心鼓勵(lì)有課題的教師讓學(xué)生直接參與課題,指導(dǎo)學(xué)生的科技活動(dòng);中心利用設(shè)備資源積極支持將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品上的高水平教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)室原則,開展專題研討和科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

我校以工程技術(shù)認(rèn)知為起點(diǎn),基礎(chǔ)制造訓(xùn)練為基礎(chǔ),先進(jìn)制造訓(xùn)練為主體,綜合創(chuàng)新試驗(yàn)為目標(biāo)的階梯式訓(xùn)練體系,能夠反映出以綜合性、實(shí)踐性、開放性為特點(diǎn),以工程素質(zhì)為導(dǎo)向的數(shù)控加工工程訓(xùn)練體系具有很強(qiáng)的可操作性,通過(guò)以工程素質(zhì)為導(dǎo)向的數(shù)控加工工程訓(xùn)練,將不同學(xué)科的知識(shí)和素質(zhì)要素融合在工程實(shí)踐活動(dòng)中,使素質(zhì)要素在工程實(shí)踐活動(dòng)中綜合化、整體化和目標(biāo)化,培養(yǎng)學(xué)生具有從事工程實(shí)踐的能力,包括具有廣博的工程知識(shí)、扎實(shí)的方法論、工程實(shí)踐操作能力、靈活運(yùn)用人文知識(shí)的素質(zhì)、良好的思維素質(zhì)和工程創(chuàng)新素質(zhì),具有我校特色,符合國(guó)家和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,對(duì)數(shù)控加工人才培養(yǎng)、數(shù)控加工工程訓(xùn)練教學(xué)具有重要的參考價(jià)值和積極的推動(dòng)作用。

[1]王孫安,任華,于德弘.工程訓(xùn)練體系建設(shè)的思考與實(shí)踐[J].高等工程教育研究,2004,(6):37-40.

[2]王貴成,盧章平,劉會(huì)霞.基于大工程理念創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索[J].中國(guó)高等教育,2007,(12):26-27.

[3]趙國(guó)剛.“三大”教育理念與工程人才培養(yǎng)體系[J].高等工程教育研究,2009,(4):48-51.

Research on Engineering Tra in ing System Oriented by Engineering Quality

ZHANG Jin2ling
(Engineering Training Center,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China)

Aimed at the knowledge,ability and quality demand in view of the development and application of numerical control processing technology,numerical control processing engineering training system oriented by engineering qualitywas explored.Through the practice,the goalof integrating various engineering quality factors in projectpractice has been achieved,talented personnelwith the ability of engineering practice has been trained.This system has excellent practical operability.

engineering training system;engineering quality;numerical control processing

TB1-4

A

1001-7836(2011)02-0197-03

10.3969/j.issn.1001-7836.2011.02.078

2010-08-25

張金玲 (1969-),女,黑龍江哈爾濱人,工程師,從事數(shù)控加工工程訓(xùn)練研究。

(責(zé)任編輯:陳 樹)