張金玲

(哈爾濱理工大學工程訓練中心,哈爾濱 150080)

以工程素質為導向的工程訓練體系的研究

張金玲

(哈爾濱理工大學工程訓練中心,哈爾濱 150080)

針對我國數(shù)控加工技術發(fā)展和應用對數(shù)控加工人才的知識、能力和素質的需求,探索以工程素質為導向的數(shù)控加工工程訓練體系。通過實踐,達到了在工程實踐活動中綜合化、整體化和目標化各工程素質要素的目的,培養(yǎng)了具有工程實踐能力的人才,使學生具有從事工程實踐的能力,該體系具有很強的可操作性。

工程訓練體系;工程素質;數(shù)控加工

一、研究數(shù)控加工工程訓練體系的意義

數(shù)控加工是機械制造中的先進加工技術,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,輸入到機床的數(shù)控系統(tǒng)中,以控制刀具與工件的相對運動,從而加工出合格零件的方法。數(shù)控加工的廣泛應用給我國制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構、生產(chǎn)方式和產(chǎn)品結構帶來了深刻的變化,成為了制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎[1]。但是,我國的數(shù)控加工人才無論從數(shù)量上還是結構上遠遠不能滿足制造業(yè)的需求。我國實施新型工業(yè)化,要求數(shù)控加工人才,不但需掌握系統(tǒng)而扎實的機械加工理論知識,更要具備較高的工程素質。工程素質是工程實際對技術人員所提出的有關工程概念和實際技術的基本要求[2],長期的教學改革實踐經(jīng)驗表明,在高等工程教育中,工程實踐是培養(yǎng)學生工程素質的最好途徑,高等學校為培養(yǎng)學生的工程素質,必須科學地統(tǒng)籌安排工程實踐訓練環(huán)節(jié),突出工程實踐訓練在學生工程素質培養(yǎng)中的重要地位。探索和研究以工程素質為導向的數(shù)控加工工程訓練體系,以我國制造業(yè)發(fā)展對數(shù)控加工知識、能力和素質結構的要求出發(fā),建立合理的工程訓練結構框架,使得工程訓練的內(nèi)容不再僅僅是常規(guī)制造技術基礎訓練,同時要融入先進制造技術訓練、綜合與創(chuàng)新實踐訓練以及綜合素質訓練的內(nèi)容,將機械、計算機及其系統(tǒng)等相關知識和理論緊密結合,使工程訓練成為工程設計、工程制造、工程管理和創(chuàng)新實踐等現(xiàn)代科學思想與高新技術的認知與實踐,為培養(yǎng)滿足社會需求的高素質數(shù)控加工人才提供支撐。

二、以工程素質為導向的數(shù)控加工工程訓練體系的探索

數(shù)控機床是為了解決復雜、精密、小批多變零件加工的自動化要求而產(chǎn)生的,因此在數(shù)控機床上的數(shù)控加工技術不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化,而且隨著數(shù)控加工技術的迅速發(fā)展和應用領域的不斷擴大,對信息技術、汽車、輕工、醫(yī)療等國民經(jīng)濟的重要行業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用[3]。數(shù)控加工技術成為了衡量一個國家綜合國力和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一,這種形勢對數(shù)控加工人才的工程素質提出了更高的要求。因此,數(shù)控加工工程訓練體系應以學習工藝知識、訓練操作方法與操作技能、提高工程實踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神為目標,對于培養(yǎng)學生的工程素質起著其他課程難以替代的重要作用。以工程素質為導向的數(shù)控加工工程訓練體系應具有如下特點:

(1)國際化。加入世貿(mào)組織后,中國正在逐步變成“世界制造中心”,成為制造業(yè)大國,但不是制造業(yè)強國,因此,數(shù)控加工工程訓練體系應與國際接軌,參照美國、加拿大等發(fā)達國家先進的 CBE模塊式工程訓練體系,以適應人才培養(yǎng)國際化的進程。

(2)前瞻性。數(shù)控加工工程訓練體系應具有適當超前于經(jīng)濟和社會發(fā)展的意識,工程訓練內(nèi)容不僅力圖反映數(shù)控加工領域最新科技成果,而且注重用先進的科學觀點和行業(yè)規(guī)范組織工程訓練內(nèi)容,理論和實踐緊密結合,隨著企業(yè)數(shù)控加工職業(yè)崗位對知識、能力和素質要求動態(tài)調(diào)整工程訓練內(nèi)容。

(3)個性化。以工程素質為導向,數(shù)控加工工程訓練內(nèi)容的確定應根據(jù)學生個性化發(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,以工作過程為主線,以工程應用為重點,培養(yǎng)多樣化數(shù)控加工人才。

合理構建以工程素質為導向的數(shù)控加工工程訓練體系,以我校工程訓練中心的優(yōu)勢資源為依托,對數(shù)控加工工程訓練課程體系進行優(yōu)化,通過數(shù)控加工工程訓練,培養(yǎng)學生數(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)控設備的操作維修、維護方面的理論知識、專業(yè)能力和工程素質,使其能夠在生產(chǎn)現(xiàn)場從事產(chǎn)品制造、開發(fā)工作,或在技術部門從事工藝、管理工作。

三、以工程素質為導向的數(shù)控加工工程訓練體系的實踐

(一)工程訓練體系

我校工程訓練以往以傳統(tǒng)加工為主,訓練項目固定,產(chǎn)品單一。為適應社會發(fā)展,培養(yǎng)高素質人才,工程訓練中心積極改革,購置了大量先進制造設備,組織了一支優(yōu)秀的教師隊伍,逐漸摸索出一套有效的訓練方法,形成了以工程技術認知為起點,基礎制造訓練為基礎,先進制造訓練為主體,綜合創(chuàng)新試驗為目標的階梯式訓練體系。將工程訓練教學理念確定為:以工程素質為導向,以培養(yǎng)高素質、復合型的高級工程技術人才為宗旨,傳授制造工藝的基本知識,提高工程實踐的基本技能,培養(yǎng)綜合工藝設計與制造能力、現(xiàn)代制造技術的應用和創(chuàng)新能力,提高大工程意識,從而順利完成大一、二學生金工實習所要求的實習、實驗、實訓的全部實踐教學,本科生、研究生相關專業(yè)的課程實驗和課程設計,以及機械等專業(yè)“訂單式”培養(yǎng)的相關實踐教學任務。

(二)工程訓練內(nèi)容

1.工程認知

為了營造模擬的工業(yè)環(huán)境,讓學生了解現(xiàn)代機械制造工業(yè)的生產(chǎn)方式和工藝過程,掌握一定的工程基礎知識和操作技能,學校重點配備先進制造技術加工設備。其中包括五軸聯(lián)動高速鏜銑加工中心、四軸三聯(lián)動車削加工中心、激光快速成型機、三坐標測量機和電火花低速線切割機、數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心等先進加工設備,另外還包括各種傳統(tǒng)加工機床、實驗設備、測量設備、計算機等共計 500余臺,先進制造設備總價值超過1 100萬元。學生通過到實習場地參觀聽其講解,切身體驗工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場,掌握基礎的理論知識,并初步了解設備、工具,從而達到對工程的初步認知。

2.基礎制造訓練

使學生理解基礎制造技術原理,培養(yǎng)學生基礎制造設備的實踐操作能力和建立起工程實踐意識。在基礎制造訓練區(qū)配有冷加工 (普通車銑、磨、鉗、鈑金)訓練區(qū)和熱加工 (焊接、鑄造、熱處理)訓練區(qū)。通過基礎制造訓練,學生了解加工業(yè)的大致情形,為先進加工打下良好基礎。

3.先進制造訓練

使學生掌握數(shù)控加工設備的操作技能,強化數(shù)控編程能力,培養(yǎng)現(xiàn)代工程意識。先進制造訓練的過程為:首先進行理論學習,簡單了解現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,重點掌握采用國際通用的 ISO碼編程語言進行手動編程方法,還要了解相關的自動編程方法,可以實現(xiàn)與實際數(shù)控加工職業(yè)崗位的無縫連接,使學生了解到企業(yè)實際數(shù)控加工職業(yè)崗位對知識和能力的需求。然后學生進入實習場地進行實際工程操作訓練,實際操作按照工種共分三個實習區(qū),車、銑、線切割,學生在三個實習區(qū)輪流實習,讓學生對現(xiàn)代加工業(yè)的主要工種有充分的了解,保證學生能獨立操作機床并加工出符合工藝要求的工件。在每個實習區(qū),學生都需完成設計、編程、校驗及部分加工的全過程。經(jīng)過不同工程的實習,學生對各種機床的加工范圍和特性都有了足夠的認識,如:數(shù)控車床主要加工的是軸對稱圖形,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,也可以對零件進行鉆、擴、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)新實驗

中心積極開展創(chuàng)新試驗,不斷改進創(chuàng)新設計內(nèi)容,鼓勵并指導不同學科學生參加創(chuàng)新設計大賽,從而進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神,提高學生動手能力,開拓學生的創(chuàng)造創(chuàng)造性思維方式。經(jīng)過幾年的建設,中心在創(chuàng)新實驗方面已取得了一定的成績。如:慧魚機器人創(chuàng)新設計、摩托車拆裝試驗等。

(三)具有鮮明特色的工程訓練模式和教學方法

在教學中,依托現(xiàn)有先進設備積極進行了教學模式的探索。在各工種實際訓練設計中,注重理論聯(lián)系實際。首先學生學會怎樣編程,然后去機床上校驗加工,從而驗證程序的正確與否。既形成了從理論去指導實踐,又從實踐驗證理論這一教育模式。在這種教育模式下,老師先在黑板講,同學們對指令理解如有困難,我們就帶領學生到機床前逐條指令驗證。在學生充分理解編程指令的基礎上,著手編程然后去驗證,修改再驗證。經(jīng)過這一循環(huán)往復的編程校驗,直到加工出符合要求的工件。經(jīng)過實踐證明,這一教育模式非常適合工程訓練,極大地調(diào)動了學生的積極性,提高了學生動手實踐能力,加深了對理論的理解。

通過以工程素質為導向的數(shù)控加工工程訓練,將電氣、機械、計算機等學科的知識有機結合在一起,工程素質必備要素充分融合在工程實踐活動中,使素質要素在工程實踐活動中綜合化、整體化和目標化,培養(yǎng)學生具有從事工程實踐的能力,包括具有廣博的工程知識、扎實的方法論、工程實踐操作能力、靈活運用人文知識的素質、良好的思維素質和工程創(chuàng)新素質。

(四 )訓練成果

工程訓練中心作為本科學生工程素質教育和技能教育的實踐性教學基地。以本科一、二年級學生為基本對象,以大工程意識、創(chuàng)新意識和工程綜合能力的培養(yǎng)為核心,以培養(yǎng)高素質、復合型的高級工程技術人才為宗旨,基本涵蓋現(xiàn)代工業(yè)體系內(nèi)容,圓滿地完成了大一、二學生金工實習所要求的實習、實驗、實訓的全部實踐教學內(nèi)容。為提高學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,結合推進素質教育,工程訓練中心開設的創(chuàng)新設計實驗和創(chuàng)新制作項目分別受到領導及學生的好評。同時工程訓練中心承擔著本科生、研究生相關專業(yè)的實驗和課程設計,機械專業(yè)“訂單式”培養(yǎng)學生的實踐教學,均取得了較好效果。

由于工程訓練無論從設備還是加工方法都更接近現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,對今后工作有很大幫助,所以學生學習興趣極高?，F(xiàn)在的實習學生常常是早來晚走,有的個別同學利用午休還在加工,實習結束了還不愿離去。

工程訓練系列項目的開展得益于教師長期的科研積累,同時培養(yǎng)了隊伍,吸引了人才,中心已形成了一支高素質的教師隊伍,為今后更好地以科研促教學奠定了良好的基礎。為了更好地以科研促教學,使訓練內(nèi)容更接近工程實際,中心鼓勵有課題的教師讓學生直接參與課題,指導學生的科技活動;中心利用設備資源積極支持將科研成果轉化為實際產(chǎn)品上的高水平教學實驗項目;實行開放式實驗室原則,開展專題研討和科學實驗。

四、結束語

我校以工程技術認知為起點,基礎制造訓練為基礎,先進制造訓練為主體,綜合創(chuàng)新試驗為目標的階梯式訓練體系,能夠反映出以綜合性、實踐性、開放性為特點,以工程素質為導向的數(shù)控加工工程訓練體系具有很強的可操作性,通過以工程素質為導向的數(shù)控加工工程訓練,將不同學科的知識和素質要素融合在工程實踐活動中,使素質要素在工程實踐活動中綜合化、整體化和目標化,培養(yǎng)學生具有從事工程實踐的能力,包括具有廣博的工程知識、扎實的方法論、工程實踐操作能力、靈活運用人文知識的素質、良好的思維素質和工程創(chuàng)新素質,具有我校特色,符合國家和社會經(jīng)濟發(fā)展需求,對數(shù)控加工人才培養(yǎng)、數(shù)控加工工程訓練教學具有重要的參考價值和積極的推動作用。

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

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

[3]趙國剛.“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)控加工工程訓練研究。

(責任編輯:陳 樹)