現(xiàn)代機(jī)械工程訓(xùn)練方法的實(shí)踐與研究

彭 磊

（南昌交通學(xué)院，智能制造學(xué)院，江西 南昌 330100）

在知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代，現(xiàn)代機(jī)械工程在解決人類生活復(fù)雜問題中起到重要作用。各國對現(xiàn)代機(jī)械工程教育改革非常重視，我國實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃，旨在實(shí)現(xiàn)向過程教育強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，我國機(jī)械工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量有待提升，未來工程師要掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識與良好綜合素質(zhì)?，F(xiàn)代機(jī)械工程教育人才培養(yǎng)強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)實(shí)踐能力訓(xùn)練，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高等工程教育要確定恰當(dāng)?shù)娜瞬排囵B(yǎng)目標(biāo)，研究有效的實(shí)現(xiàn)途徑方法，建立適應(yīng)工程需要的人才培養(yǎng)模式。工程訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)，培養(yǎng)應(yīng)用型高層次現(xiàn)代工程技術(shù)人才的重任。傳統(tǒng)工程訓(xùn)練向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變，加強(qiáng)對現(xiàn)代機(jī)械工程訓(xùn)練教育研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 現(xiàn)代機(jī)械工程實(shí)踐教育的意義

當(dāng)今世界發(fā)展日新月異，全球化等方面強(qiáng)大力量驅(qū)動(dòng)工程在社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮重要作用?？萍脊こ虒野踩陵P(guān)重要[1]。新世紀(jì)后美國政府機(jī)構(gòu)發(fā)布眾多關(guān)于工程與國家安全的報(bào)告，強(qiáng)調(diào)為滿足全球化知識驅(qū)動(dòng)社會(huì)需要，工程實(shí)踐與教育發(fā)生重大變化。英國是歐洲工業(yè)發(fā)達(dá)國家，英國創(chuàng)新技能部發(fā)布創(chuàng)新國家白皮書，創(chuàng)新需要先進(jìn)的管理技能，具備創(chuàng)造性技能的軟技能，對工程教育提出了挑戰(zhàn)。

新世紀(jì)后中國政府頒布國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要，對科技人才教育進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，蘊(yùn)含國家對科技工程人才教育的期盼[2]。我國高等工程教育規(guī)模為世界首位，面向未來工程需求，要著力解決高等工程教育創(chuàng)新性不足的問題，注重實(shí)踐創(chuàng)新性并重。教育部啟動(dòng)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃，工程師在當(dāng)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中使命重大，工程師是科學(xué)與生產(chǎn)發(fā)展的橋梁，世界各國重視工程師在知識經(jīng)濟(jì)社會(huì)的作用，我國走特色新型工業(yè)化道路需要發(fā)揮工程師的作用。我國工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量有待提升，當(dāng)前工程教育面臨的挑戰(zhàn)是應(yīng)對社會(huì)對工程師要求不斷變化，加強(qiáng)我國現(xiàn)代機(jī)械工程教育人才培養(yǎng)改革非常迫切。

我國長期建設(shè)發(fā)展目標(biāo)是增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，高教法規(guī)定高教任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的高級人才，促進(jìn)現(xiàn)代化建設(shè)。中央發(fā)布關(guān)于推進(jìn)素質(zhì)教育的決定指出，素質(zhì)教育要以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力為重點(diǎn)[3]。近年來我國高教快速發(fā)展實(shí)現(xiàn)教育規(guī)?？缭绞桨l(fā)展，隨著知識經(jīng)濟(jì)的深化，高教面臨許多新的問題。工程訓(xùn)練擔(dān)負(fù)提高本科生工程素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)造型具有高質(zhì)量工程技術(shù)人才的重任，在培養(yǎng)高等工科人才方面發(fā)揮重要作用，現(xiàn)代科技飛速發(fā)展，新技術(shù)材料不斷涌現(xiàn)，使機(jī)械工程訓(xùn)練課程教學(xué)內(nèi)容不斷更新。要求學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代科技基礎(chǔ)上知識同時(shí)，必須進(jìn)行綜合工程實(shí)踐能力訓(xùn)練。有必要對工程訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容方法進(jìn)行改革。傳統(tǒng)訓(xùn)練內(nèi)容不斷減少，學(xué)生通過工程訓(xùn)練可以把理論與實(shí)踐結(jié)合，提高分析解決問題的能力。學(xué)生在實(shí)踐中可以提高動(dòng)手能力，培養(yǎng)工程意識。

2 高等工程教育實(shí)踐的發(fā)展

工程師職業(yè)為人類社會(huì)文明進(jìn)步做出巨大貢獻(xiàn)，非正式意義的工程教育已有千年，正式的學(xué)校高等工程教育始于17世紀(jì)法國。最早的工程教育起源于11世紀(jì)西方國家的學(xué)徒制，18世紀(jì)后半葉歐美各國發(fā)生工業(yè)革命，隨著大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，產(chǎn)生傳統(tǒng)大學(xué)之外的專門院校，工業(yè)生產(chǎn)大規(guī)?；绊懝こ探逃陌l(fā)展。

梳理工程教育起源階段發(fā)展特點(diǎn)表現(xiàn)為從學(xué)徒制到學(xué)校轉(zhuǎn)變，與工程實(shí)踐形態(tài)緊密結(jié)合。學(xué)徒制教育模式中師傅把知識傳授給徒弟，隨著歐洲國家工業(yè)革命推進(jìn)，學(xué)徒制培養(yǎng)工藝人員無法滿足需求。為滿足工業(yè)實(shí)踐需求工程師，學(xué)校工程教育應(yīng)運(yùn)而生。工程師先驅(qū)通過實(shí)驗(yàn)方式改良工藝，文藝復(fù)興時(shí)期將美術(shù)與工藝方法用于工程。工業(yè)革命時(shí)期工程更多面向基礎(chǔ)設(shè)施建造。初始階段工程教育面向工程實(shí)踐，滿足社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需要。工程教育依附科技原因是應(yīng)對經(jīng)濟(jì)蕭條的需要，工程師對社會(huì)貢獻(xiàn)可持續(xù)性的需要。初始階段攻寵教育以科技為基礎(chǔ)，其面向工程實(shí)踐本質(zhì)未變[4]。二戰(zhàn)是高等工程教育史上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，工程實(shí)踐過于強(qiáng)調(diào)軍用工程需求，工程教育課程發(fā)生轉(zhuǎn)變。

工程教育轉(zhuǎn)型階段特點(diǎn)表現(xiàn)為偏離民用工程實(shí)踐需求，異化為工程科學(xué)教育。工程實(shí)踐形態(tài)分為軍用與民用工程，工程教育初始階段對應(yīng)實(shí)踐包括軍用與民用工業(yè)，二戰(zhàn)后工程教育轉(zhuǎn)向培養(yǎng)研發(fā)制造先進(jìn)軍事武器的畢業(yè)生，忽視解決工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。工程教育轉(zhuǎn)型背后具有深厚的政治軍事背景，主要因素包括政府對工程教育干預(yù)，軍備競賽助推。工程教育偏離實(shí)踐導(dǎo)致異化為科學(xué)化教育，與設(shè)計(jì)建造解決工業(yè)實(shí)際問題工程實(shí)踐相對，工程教育異化首要?jiǎng)右蚴枪こ炭茖W(xué)運(yùn)動(dòng)。表現(xiàn)為戰(zhàn)爭對工程人才需求改變，工程科學(xué)盛行導(dǎo)致教育模式改變。1980年美國工業(yè)競爭力下降，意識到工程科學(xué)化運(yùn)動(dòng)的弊端，工程實(shí)踐特征發(fā)生變化，工程教育轉(zhuǎn)向注重實(shí)踐。

3 我國高等工程教育實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

21世紀(jì)現(xiàn)代工程科學(xué)性，社會(huì)性特點(diǎn)日益突出，我國工程教育脫離實(shí)際問題嚴(yán)重，理工科高教中基本為模式單一，學(xué)生規(guī)模劇增使得實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱?；貧w工程實(shí)踐是工程教育發(fā)展的歷史趨勢，課程偏離工程實(shí)踐問題是目前我國高等機(jī)械工程教育普遍存在的突出問題。分析我國高等工程教育機(jī)械工程實(shí)踐教學(xué)問題主要包括課程目標(biāo)脫離工業(yè)需求，課程結(jié)構(gòu)分離工程能力，課程改革缺乏觀念指導(dǎo)等。

現(xiàn)代機(jī)械工程課程目標(biāo)制定應(yīng)圍繞工業(yè)企業(yè)環(huán)境所需知識能力素質(zhì)，當(dāng)前高等工程教育現(xiàn)代機(jī)械工程課程脫離工業(yè)需求，主要表現(xiàn)為課程目標(biāo)未面向工業(yè)界需求，課程目標(biāo)制定未體現(xiàn)工業(yè)界參與[5]。工業(yè)界是機(jī)械工程教育相關(guān)利益集團(tuán)重要主體，課程目標(biāo)制定未吸納工業(yè)界的觀點(diǎn)，無法保證機(jī)械工程教育滿足現(xiàn)代工程發(fā)展的需求?，F(xiàn)代機(jī)械工程課程目標(biāo)脫離實(shí)踐表現(xiàn)為課程目標(biāo)趨同化，空泛化。當(dāng)前我國工科課程結(jié)構(gòu)通病是體現(xiàn)學(xué)科壁壘，忽視工程實(shí)踐類課程。主要表現(xiàn)為以知識體系劃分課程類型為通識課與專業(yè)課等，學(xué)科類課程占學(xué)分多于實(shí)踐類課程。專業(yè)課程以必修課為主，學(xué)生對學(xué)科知識組織課程滿意度較低。機(jī)械工程課程結(jié)構(gòu)問題原因包括課程結(jié)構(gòu)分類存在弊端，課程改革面臨諸多困境。

課程內(nèi)容是課程現(xiàn)狀最大問題，調(diào)查顯示當(dāng)前高校機(jī)械工程教育課程最大問題是課程內(nèi)容陳舊，與實(shí)踐環(huán)節(jié)不夠。影響機(jī)械工程課程內(nèi)容偏離實(shí)踐的因素包括數(shù)量與質(zhì)量層次，課程中實(shí)踐內(nèi)容數(shù)量少于學(xué)科理論內(nèi)容，課程內(nèi)容以學(xué)科技術(shù)知識為主導(dǎo)，是課程內(nèi)容偏離工程實(shí)踐直接因素。部分課程內(nèi)容面向工程實(shí)踐，但存在通識課數(shù)量過多，與工程聯(lián)系不足。專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容基礎(chǔ)知識傳授方面較多，工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新等核心內(nèi)容較少。課程內(nèi)容偏離工業(yè)實(shí)踐原因與課程結(jié)構(gòu)目標(biāo)有關(guān)，由于人們對工程教育本質(zhì)認(rèn)識不清所致。課程內(nèi)容未體現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械工程特征，當(dāng)前課程內(nèi)容教學(xué)依賴分析模型，課程核心內(nèi)容應(yīng)是工程設(shè)計(jì)與創(chuàng)新。

隨著招生規(guī)模的擴(kuò)大，當(dāng)前大學(xué)生面臨嚴(yán)峻的就業(yè)難形勢。重要原因是畢業(yè)生工程意識及適應(yīng)工作能力較差。未來工程師要掌握現(xiàn)代科技知識，要善于運(yùn)用現(xiàn)代科技理論知識解決工程實(shí)踐問題。工程訓(xùn)練是工科院校進(jìn)修工程實(shí)踐教學(xué)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，使學(xué)生掌握常用設(shè)備基本操作方法，機(jī)械裝配基本方法。初始學(xué)生從課堂邁向工廠，通過動(dòng)手生產(chǎn)培養(yǎng)勞動(dòng)技能與工程意識能力[6]。傳統(tǒng)工程訓(xùn)練按照教學(xué)計(jì)劃列出訓(xùn)練內(nèi)容，以部分?jǐn)?shù)控加工等先進(jìn)制造工藝為主，訓(xùn)練內(nèi)容為工種為單位，教學(xué)方式為實(shí)習(xí)指導(dǎo)人員現(xiàn)場講解操作規(guī)范。傳統(tǒng)工程訓(xùn)練方式按照指導(dǎo)人員提供圖紙進(jìn)行技能訓(xùn)練，存在教學(xué)手段單一，學(xué)生感覺訓(xùn)練方式枯燥等問題。學(xué)生缺乏設(shè)計(jì)創(chuàng)意空間。訓(xùn)練后學(xué)生不知道生產(chǎn)過程流程，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4 現(xiàn)代機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式改進(jìn)

我國面向21世紀(jì)高等教育人才培養(yǎng)目標(biāo)是厚基礎(chǔ)，高素質(zhì)，拓寬專業(yè)、重視能力。反映知識能力全面發(fā)展，分析國內(nèi)外現(xiàn)代機(jī)械工程的新特點(diǎn)，定位機(jī)械工程教育人才培養(yǎng)目標(biāo)是具有創(chuàng)新科學(xué)精神，良好創(chuàng)造能力，在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)一線從事設(shè)計(jì)制造科研管理等方面的專業(yè)工程技術(shù)人才，基于現(xiàn)代機(jī)械工程人才培養(yǎng)目標(biāo)，要改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，要構(gòu)建與理論教學(xué)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系，通過虛擬訓(xùn)練，開放式訓(xùn)練等方式滿足現(xiàn)代機(jī)械人才培養(yǎng)目標(biāo)。

傳統(tǒng)工程訓(xùn)練內(nèi)容固定不變，各專業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一安排，學(xué)生只能被動(dòng)進(jìn)行訓(xùn)練。為有效提高學(xué)生訓(xùn)練積極性，在時(shí)間場地方面全面開放，訓(xùn)練內(nèi)容包括訓(xùn)練項(xiàng)目與作品開放，完成必修訓(xùn)練內(nèi)容可以自行選擇訓(xùn)練項(xiàng)目；傳統(tǒng)訓(xùn)練模式是學(xué)生按統(tǒng)一圖紙完成加工制作，開放訓(xùn)練方式下指導(dǎo)員傳授相關(guān)操作技能。學(xué)生可以自己發(fā)揮進(jìn)行作品創(chuàng)造作。為提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，在常規(guī)工程訓(xùn)練同時(shí)舉辦工程訓(xùn)練技能大賽，將數(shù)控加工，電子工藝訓(xùn)練等主要項(xiàng)目為競賽項(xiàng)目。舉辦訓(xùn)練競賽旨在提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，學(xué)生積極參加，利用課余時(shí)間進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。開設(shè)相關(guān)選修課，學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握相關(guān)專業(yè)技能。

現(xiàn)代工程機(jī)械實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系包括工程實(shí)踐能力訓(xùn)練，基本技能與專用綜合能力訓(xùn)練。由機(jī)械電子綜合實(shí)習(xí)，機(jī)械CAD實(shí)習(xí)等組成專業(yè)綜合能力訓(xùn)練，訓(xùn)練學(xué)生新工藝亞研究，新產(chǎn)品開發(fā)等方面的能力。模塊特色體現(xiàn)為鼓勵(lì)學(xué)生自我完成，從工程實(shí)際項(xiàng)目中確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識與實(shí)踐能力。學(xué)生通過學(xué)習(xí)具備專業(yè)能力，鼓勵(lì)學(xué)生自己聯(lián)系實(shí)習(xí)單位，根據(jù)單位實(shí)際情況確定綜合性設(shè)計(jì)課題。要求完成撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告實(shí)踐證明，是學(xué)生能力發(fā)揮提高素質(zhì)的有效途徑。工程實(shí)踐能力訓(xùn)練由機(jī)械實(shí)習(xí)、機(jī)械制造設(shè)計(jì)等組成，訓(xùn)練學(xué)生產(chǎn)品質(zhì)檢控制，生產(chǎn)成本控制，對設(shè)備結(jié)合現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理論方法等能力。主要強(qiáng)化發(fā)揮產(chǎn)學(xué)結(jié)合教育優(yōu)勢，學(xué)生帶著研究課題進(jìn)行實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)。

傳統(tǒng)工程訓(xùn)練在固定場地使用實(shí)物設(shè)備進(jìn)行，隨著新工藝技術(shù)的出現(xiàn)，工程訓(xùn)練項(xiàng)目要與時(shí)俱進(jìn)。由于有些先進(jìn)制造技術(shù)設(shè)備昂貴，對設(shè)備數(shù)量難以滿足訓(xùn)練需要，往往達(dá)不到技能訓(xùn)練要求。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)得到擴(kuò)充。對提高教育規(guī)模，實(shí)施素質(zhì)教育等起到重要作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及推廣，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法向計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)發(fā)展，是對傳統(tǒng)教學(xué)方法的變革。機(jī)械工程訓(xùn)練教學(xué)中引入現(xiàn)代教育技術(shù)，使學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床操作練習(xí)，在業(yè)余時(shí)間可通過虛擬操作系統(tǒng)訓(xùn)練，虛擬操作系統(tǒng)面板與機(jī)床操作面板相同，可以節(jié)省設(shè)備費(fèi)用與訓(xùn)練成本，根據(jù)科技的發(fā)展不斷調(diào)整訓(xùn)練內(nèi)容。