基于工程训练的常规训练教学模式探索

基于工程训练的常规训练教学模式探索

“创造是一种新和和谐的存在，是对已知因素的组合和选择的过程，是实践中只有一种方式才能体验的一条通道。”创造的过程依次由外向内逐层递进,表现为:外在的、静态方面的创造性成果,即“成物”的层面;内外结合、动态方面的创造过程,即“成思”的层面;内在的、本质的层面,即“成己”的层面。创新能力是在前人发现或发明的基础上,通过自身努力,创造性地提出新的发现、发明或新方案的能力。因此,培养学生的创新能力应遵循创造过程的规律,逐层推进。工程训练是工科专业学生接触工程的第一课,是工科高等院校人才培养的重要实践教学环节,对学生树立工程意识、体会工程内涵、增强工程实践能力,进而培养创新意识和创新能力具有重要作用。近几年,我校工程实践和创新教育中心积极深化教学内容和教学模式等方面的改革,充分挖掘教学资源,从“学—创—思”三个层面渐进培养学生的创新能力,取得了良好成效。一、车削、数控编程、机械实训工程训练中的“常规训练”教学,是在学生了解基本知识的基础上,培养学生基本技能以及动手能力。通过车、钳、刨、铣、磨,铸、锻、焊,CAD/CAM,数控技术等多个工种实习,使学生能进行独立操作,完成规定的作业产品,增强学生在学习中的主体地位。同时根据各工种实际情况,给学生一定的自主空间,让学生自行设计制作既符合大纲要求,又能体现个性的工件,从而调动学生的积极性和主动性,使学生在学中创。一是在车削实训中学中创。实训时,要求学生在掌握基本加工方法后加工小锤锤柄,图纸上仅给出几个需保证的主要尺寸和主要工艺步骤,其它部分由学生自行设计并完成加工。在完成锤柄与锤头的螺纹连接过程中,有的学生使用攻丝、套丝的方法,有的学生则用车床车削,有的同学在锤柄的尾部钻孔,还有的同学在锤柄的尾部采用圆弧倒角等。在这个过程中,既体现了机械加工的精密性,又显示出设计的灵活性,使学生在树立工程意识的同时也培养创新意识。二是在数控车床实训中学中创。采用手工编程的方法进行数控编程加工。学生在老师的指导下自行编制简单的零件程序,并在计算机中仿真模拟运行,经讨论、修改、整理后,将合理的程序输入到车床数控装置中,并自己动手装夹、选用刀具、对刀、加工和检验。在这个过程中,学生通过独立思考、交流讨论、操作实践等环节其创新潜能得到有效挖掘。三是在数控铣、数控线切割、数控雕铣机实训中学中创。采用计算机图形交互的方法进行数控编程加工。首先学生在CAXA制造工程师、YH线切割等CAD/CAM一体化软件中进行创新设计,按照不同的加工方式生成刀具轨迹,并进行仿真加工。然后,根据不同控制系统设定相关的后置参数,将生产加工代码传输到相关机床进行加工。在这个过程中,学生充分发挥其想象力设计加工工件,并通过模拟了解各种加工方式、体验现代加工技术的魅力,创新欲望得到激发。二、创造技法—“创意训练”——创中学工程训练中的“创意训练”是在学生完成常规实习的基础上,综合运用各种机械加工设备,完成工件(产品)从设计开始,经加工、装配到装帧的全过程训练。“常规训练”注重的是工艺和参数的要求,而“创意训练”侧重于创意的产生和实践。在实施“创意训练”的过程中,教师积极引导学生综合运用各种创造技法,培养学生工程实践能力和创新能力,同时,也使学生在创造过程中学习新的知识。首先,我们在机械设计制造及其自动化专业2004级学生中开展“创意训练”试点,然后又在该专业2005级学生中开展以“工艺笔架”为题的创意制作,促使学生在创中学。在创意制作中,我们给出“工艺笔架”的模型作为样本,要求学生进行综合设计和制作。整个过程分三步进行:第一,明确创意实习的任务、方式和方法。第二,选择合适的工具设备和正确的加工方法加工设计零件,并完成装配和装帧工作。第三,举办作品展览交流会,让每个学生将自己的心得体会与全体师生交流。在工艺笔架总体设计阶段,我们采用我国学者许国泰首创的创造技法—信息交合法,改变学生的思维习惯,提高学生的思维能力,扩展学生的思维层次,培养学生多系统、多方位、高效率的思维素质。信息交合法由四个环节构成(图1为“工艺笔架”的信息交合图):一是定中心。确定所研究的信息及联系的上下维序的时间点和空间点—零坐标,即“笔架”。二是划标线。用向量标串起信息序列,即以“笔架”为中心划出功能、材料、工艺及设备、结构、时间与风格、装配与装帧等坐标线,建立若干条信息标。三是注标点。在信息标上注明有关信息点,如在工艺及设备标线上注明钳工、车床(数控车)、铣床、焊接、数控线切割等。四是相交合。以一条标线上的信息标为母本、以另一(或同一)标线上的信息标为父本,相交后可产生新的信息。如以功能标线上的信息标“笔筒”为母本,以材料标线上的信息标“木、竹”为父本,交合后可产生仿古的竹木笔筒;以功能标线上的信息标“笔筒”为母本,“台灯、电话”为父本,交合后可产生带电话和台灯功能的笔筒,而电话和台灯本身也可以交合为一体;以装配标线上的信息标“螺纹联接”为母本,以工艺设备标线上的信息标“普通车床车螺纹”、“数控车床车螺纹”、“钳工的攻丝和套丝”为父本,交合后均可以完成不同联接方式的零件装配等。交合后,看上去还是原来的“笔架”,但因为材料的不同、加工与装配的变化、功能的增加等诸多改变,为“笔架”更新换代、新“笔架”的开发带来了可能性。结果表明,在学生制作的170多件作品中没有一件是重复的,这些具有新颖性、实用性和创造性的作品,是学生通过创造性思维训练和工程训练取得的创造性成果。另外,在工艺笔架的局部设计中,引导学生运用“头脑风暴法”、列举法、组合法等创造技法开展创造性活动,进一步促进学生在创中学。交流思想不仅有利于学生创造出新产品、创造性思维的开发和创新能力的提高,而且有利于学生创造性人格的塑造,举办作品展览交流会的目的就在于此。在“创意训练”的总结交流会上,每个同学介绍自己的创意作品和心得体会,使好的创意给大家以启示,成功的经验给大家以借鉴,失败的教训给大家以警醒,也促使学生在创中学。三、金工文化思想在学生创新能力培养中的体现受各种因素的制约,学生实习的工种尚不能做到面面俱到,而且各个工种的实习内容也仅仅是课程内容的部分,这就需要在理论课教学中对实习以外的内容进行补充和延伸。因此,在开展工程训练理论教学时,我们以学生实践经验为基础,使学生全面、系统、正确的把握工程本质的内涵与外延,并融入“锻精品铸辉煌燃烧激情千锤百炼匠心妙手成佳作,兴特色创品牌施展鸿图细刻精雕领异标新塑金工。”的金工文化,促进学生思考,把感性认识上升到理性认识,实现创新能力从量变到质变。在实践中,我们主要采用三种方式进行理论教学:一是将静态的书本教材通过录像、视频、动画等多种形式转化为多媒体教材,将被感知、被认识、被抽象、被推理的事物及其发展变化的形式和过程,用仿真、模拟、形象化的方式表现出来,一方面扩大学生的视野、丰富学生的知识面,另一方面帮助学生透过现象认识本质,使学生形象地建立起客观世界与主观世界、存在与运动的本质属性概念,以夯实学生创新能力的物质(知识)基础。二是借助自主开发的“工程训练网上练习与考核系统”,构建以学