工程训练新型模式的构建和应用研究

昵称4564884 2011-06-01

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工程训练新型模式的构建和应用研究

常旺宝

（三峡大学工程训练中心，湖北宜昌 443002）

摘要：本文以高校工程训练为背景，探讨集讲课、训练和创新活动为一体新型模式的结构及功能，旨在贯彻工程训练课程性质、任务和目标要求，进一步发挥该课程在人才培养过程中的作用。文中详细地介绍了新型模式的结构、特点、活动程序等内容，对于教学和管理人员了解这一模式有一定帮助。

关键词：工程训练；新型模式；结构；活动程序

前言

工程训练新型模式是我校教师和工程技术人员贯彻课程性质、任务和教学目标，总结教学工作的经验教训，深入开展教学方法研究获得的一项成果^[1]。

一、新型模式的组成结构和作用

1、新型模式的组成

这一模式由讲课、训练和创新活动三个环节组成，各环节规定了开展教学活动的程序。这三个环节的教学活动集中在一个教室，分时段完成。

教室内布置多媒体、计算机辅助设计、网络化机床等设备，形成计算机集成制造系统，这一系统具备教学、生产等多种功能，是各环节教学活动的实现条件。其特点是创建了一个真实的工程现场，使学生身历其境，体验从设计到制造的全过程。

这一模式将显示高校开展工程训练进入一个崭新阶段。

2、新型模式的重要作用

1)满足讲课要求 讲课是师生之间进行交流，传播知识和技能的一种方式。传统的金工实习模式不重视教师的作用，不讲理论，或者将理论与实践分开，学生因此缺乏基本概念、原理、解题方法以及应用能力，使课程失去原本的教育意义。针对传统模式的缺陷，为充分发挥教师作用，新型模式把讲课作为首要环节，采用网络和计算机开展教学活动，满足了讲课要求。

2)改变训练方式 训练能够使学生获得技术应用能力。新型教学模式具有一套科学的训练体系，它采用计算机集成制造系统进行技术训练，从看图识图到设计制造面面俱到，使学生不仅能够熟悉先进设备的操作技术，而且还能获得全面的技术应用能力。所以，新型模式实际上改变了高校长期流行、局限于操作劳动的训练方式。

3)为全体学生参与创新活动提供了条件 创新活动是提高学生实践能力和创新能力的重要方法。但是，开展创新活动需要教师、设备等教学资源，不具备这些条件，创新活动将会中途夭折、无果而终。新型模式把创新活动归属于工程训练系列课程，与教学、训练共享所有教学资源，就为全体学生的参与提供了特别有利的活动条件。

二、新型模式的特点

1、教学条件现代化

新型模式的教学设备由教学网以及计算机集成制造系统组成，使开展教学活动的条件实现了现代化。目前，采用网络化计算机集成制造系统开展工程训练，国内高校并不多见。

2、教学活动集中化

长期以来，包括工程训练在内的实践教学体系显得离散，教学环节脱扣、调度和联系困难、不能连续运作、教学效率极低。现在，仅用一个多功能教室就可以顺利开展讲课、训练和创新活动，各教学环节前后联系紧密，教学活动集中一处，改变了实践教学体系的离散状态。

3、教学资源利用率高

一是教师和学生的比例（师生比）可从传统的1比5下降到现在的1比15；二是学生和机床的比例（人机比）可从传统的5比1提高到现在的15比1。这意味着在现有教师人数或机床数量不变的情况下，可以扩大教学规模，收到较好的办学效益。

4、教学方法直观

把各类数控机床及其辅助装置安置于教室，学生可以近距离观察制造系统的布局及其组成结构，了解系统及机床运行状态，增加工程背景知识，加深对所学知识的理解程度，为学习数控技术提供了理想的直观教学条件。这是传统或其它教学模式所不具备的优势。

5、教学效率高

传统模式将理论教学和实践教学分开，学生普遍反映：学习理论时，感到空洞难懂，不知如何应用；操作训练时，又感到缺乏引导知识，不知如何下手。学习效率低，时间浪费多是传统模式不可克服的弱点。新型模式将理论和实践紧密结合起来，教学活动带有较强的指导性和启发性，使学习和训练效率得到大幅度提高。以《数控机床编程与操作》课程为例，若采用传统模式，理论和实践教学共需40学时，而采用新型模式以后，把理论教学、训练和创新活动连在一起计算，仅用28学时，与传统模式比较，省略了约四分之一的时间。

三、新型模式的活动程序

教学模式有其特定的逻辑步骤和操作程序，它规定了在教学活动中师生先做什么、后做什么，各步骤应当完成的任务。

我们在新型模式中制定了数控车床教学活动程序，严格规定了开展教学活动的内容、时间、步骤以及要达到的标准。

1、讲课环节的教学内容和学时

1) 概念和原理讲解 4学时

教学内容：程序设计概论与数控机床的操作知识。

2) 编程方法练习 4学时

教学内容：指导学生使用计算机抄写程序，熟练掌握计算机编程方法。

在此阶段，要求学生学习程序结构和指令语句，熟悉程序格式，了解基本指令的功能和作用，完整、准确输入文字、数字和符号。

3) 数控车床操作仿真 4学时

教学内容：指导学生在计算机上模拟完成工件装夹、刀具装夹、回零对刀、界面清理、加工操作、尺寸校验等操作步骤。

仿真操作是对机床感性认识的开始，此时要求学生全面观察软件界面，熟悉菜单、机键的位置和作用；对鼠标、键盘的操作要敏捷、正确；深刻理解“回零及对刀”原理，掌握一种对刀方法；学习预防和处理各种运行故障的方法。

2、训练环节的教学内容和学时

1)数控车床操作训练 4学时

教学内容：观察真实场景；了解教室局域网的组成和网络数控车床的结构、功能；进行车床调试、刀具装夹、数据分析、机床运行管理等项目的实际训练。

训练要求：在机床上独立完成联网检索、上料、装刀、对刀、机床运行、产品尺寸校验等实际操作步骤，初步形成动手能力。

3、创新环节的教学内容和学时

1) 编程创新 4学时

创新内容：独立设计各类常用轴类零件（包括圆柱、圆锥、圆锥圆柱组合、圆球圆柱组合等四类典型机械零件）的粗车和精车程序。

创新要求：运用先修课知识进行图形设计；绘制零件加工路线；编辑指令语句，使程序既符合机床加工要求，又具有结构合理和节能省耗等方面的独特创意，以此锻炼学生的设计能力和创新能力。

2) 作品加工 4学时

由学生独立完成从选择毛坯到零件加工成形的全过程。并对完工零件进行校验和质量分析，以此培养学生解决问题的能力。

4、分组讨论 4学时

用座谈会、书面报告和短文等形式讲述学习体会以及对课程学习的要求、意见等，借此提高学生的分析能力，巩固学习效果。

四、对新型工程训练模式的评价

新型模式自2008年采用以来，受到校内校外教师、专业技术人员和学生的高度关注，对他们的体验和评价进行归纳，可得到启示，有利于新型模式的健全和完善。

1、专业技术课程教师

新型模式为工程训练系列课程提供了一个先进、真实和适用的教学环境，具备多种教学功能，能够运用直观教学和形象教学方法开展各环节教学活动。在介绍背景知识，讲解知识疑点和难点时，不再感到模糊和空洞。更为满意的是：讲课内容可以作为模块存入计算机，随时可以调用，可节省大量的抄写时间，使教师从繁琐、重复的劳动中解脱出来。但是，应充分利用这一模式提供的讲课条件，增加理论教学时间，为学习后续专业课程夯实基础。

2、实践教学指导人员

新型模式把理论和实践结合起来，对于技术背景空白的学生来说，起到了质疑辨惑作用。就数控技术而言，通过理论和应用知识的学习，学生能够很快掌握技术要领。与其他传统的训练模式比较，新型模式的教学质量和效率明显占有优势。但是，新型教学模式对教师和指导人员的技术素养要求较高，应通过体制机制改革，培养造就双师型教师队伍，应对新知识、新方法、新技术、新工艺等挑战。

3、工程师

走进教室，令人耳目一新，把网络化的计算机集成制造系统搬进教室，使讲课和训练结合起来，这样的教室称得上是培养工程师的摇篮。

4、学生

新型模式开拓眼界、增长见识，是学习专业技术的理想形式。原来对数控技术一无所知，通过学习、训练和创新活动，掌握了基本的数控机床加工知识和操作技能，增强了动手能力、解决技术问题的能力和设计创新能力。新型模式能够激发学习动力，但是，感觉学习和训练的课时偏少，来不及巩固提高。希望学校利用新型模式提供的有利条件，增加学时，让学生多学一点，提高就业竞争力和培养创业能力。

五、采用新型工程训练模式的现实意义

1、促使工程训练尽快摆脱劳动训练模式的影响

进入二十一世纪以来，各地高校投入巨额资金建设工程训练中心，但是，并未收获好的教学成果，训练质量差，效率低的局面没有从根本上扭转过来。原因虽然较多，但是，仍然沿袭上世纪五十年代开始的劳动训练模式，是一个重要原因。

劳动训练就是工厂车间各工种的操作培训，而这种培训不具备工程训练意义。实际上，由于缺乏能力培养的意识和与之相关的措施，在工厂车间学不到什么东西，收不到期望的教学效果。

教学模式是开展教学活动的一套方法论体系。采用集讲课、训练和创新活动为一体的新型模式，可以使学生获得比较全面的技术理论和工艺方法，受到系统的行为方式训练，是一项适应当今社会对工程人才培养要求的有力措施。同样，采用新型模式，也将促使工程训练摆脱劳动训练模式影响、尽快走出误区。

2、为工程训练系列课程提供质量保证

学生是否具有动手能力、解决问题的能力和创新能力，是检验工程训练教学质量的重要标准。

采用新型模式，工程训练就会改变师傅带徒弟的训练方法，通过技术理论指导下的严谨操作和规范的行为训练，可以帮助学生形成独立思考、独立作业的动手能力。

采用新型模式，工程训练就会补充传统模式缺乏的理论学习和创新活动内容，引导学生从技术理论和工艺方法中寻找根源，用工程设计知识处理工程问题，可以帮助学生形成解决问题的能力和创新能力^[2]。

总之，新型模式把教学、训练和创新统一起来，把学习和应用结合起来，具有一套完整、科学的教学活动程序，是帮助学生具有动手能力、解决问题的能力和创新能力、并且达到工程训练系列课程质量标准的可靠保证。

3、促进工程训练课程形成特色

新型教学模式将网络化计算机集成制造系统引进教室，建立了真实而又先进的教学训练环境；创建了讲课、训练和创新活动三个环节，引导教学活动规范有序进行。必然推动和促进工程训练系列课程适应模式要求，在内容、方法、手段等多方面进行配套改革，形成新知识、新技术、新工艺的完整体系，凸显理论与实践结合、学习与应用结合，培养未来工程师的鲜明特色。