創新教育在工程實踐中的應用

張耀光 于慶宇 金敬福

[摘要]分析了我國高等院校工程實踐教學中的問題，結合生產實踐對工程實踐中創新意識的培養提出了改革措施，闡述了創新教學在新時代工程訓練過程中的必要性，明確了新時代工程實踐的重要地位及面臨的機遇與挑戰，將創新教育系統的融入到工程實踐教學中。

[關鍵詞]創新教育 工程實踐 金工實習

工程實踐教學在中國高等工科院校的實踐教學中占有重要的地位，是工科院校重要的實踐教學環節，是工程教育的重要部分。在中國經濟高速發展的過程中，世界經濟步入了全球一體化時代，中國作為發展中國家正經歷著經濟快速發展階段，而我國的當代工科大學生隨著生活水平和教育環境的改變，在接受大學生實踐教育的過程中也面臨重要的改變和選擇。而傳統的金工實習也面臨時代的挑戰，將迎來新的挑戰和機遇。傳統的以“學習工藝知識，提高動手能力，改變思想作風”為主要理念的金工實習教學正在向著“學習工藝知識，提高綜合素質，增強工程實踐能力，培養創新精神和創新能力”的目標發展。我國的工程實踐教育、工程訓練如何跟進，如何盡快與國際工程教育接軌，并在此基礎上有所創新，就顯得特別重要。

一、 工程實踐教學中存在的問題

我國工程實踐教育經過近十幾年的快速發展，已取得令人矚目的成績，其中工程訓練已成為我國獨具特色的工程實踐教育方式，尤其是在質量工程支持下建立起的33所國家級綜合工程訓練中心和成百上千所省、市、校級工程訓練中心，以及一大批國家、省市級教學成果、教研項目、精品課、教學團隊的出現，巨大工程訓練建設經費的投入，使工程訓練不僅僅停留在一種教育觀念上，它已形成龐大的實體支撐群，有龐大的實踐教學隊伍來推進工作的開展。但是，工程實踐教育和工程訓練中心的快速發展并不能掩蓋逐漸顯露出的一些深層次問題，作者在二十年工作實踐中發現，工程實踐教育目前存在的主要問題如下：

（1）強調“創新”，卻不能抓住創新的本質，創新凌駕于實踐之上。例如，在學生中舉行的一些競賽，同學過分的追求結果，而沒有深入到實踐當中，從而忽視了創新的本源來自于實踐，用創新來引領實踐，這一點上明顯違背了實踐與創新的關系，必將在教學上形成一個誤區和結癥，長此以往必將影響學生的創新能力和工程實踐教學的效果。造成不按規律辦事，凡事跟風、趕時髦，學生成為無源之水、無本之木，許多的“創新”意識不是來自于學生的實踐活動，而是來自于教師，學生的自主創新意識的培養和訓練最終失去意義。工程實踐教學成為追逐某些重要“利益”的犧牲品。

（2）傳統的工程教育模式存在誤區。高校按照培養科學家和工程專家的模式培養學生，妄圖使得高等教育成為精英教育，而工程師的培養和教育遲遲不能達到預期的目標。工程訓練缺少長期的發展理論，方向不明確，各地區發展水平不平衡，對中國工程企業來說無疑帶來了掣肘，企業缺乏工程人才，而高校卻不能提供，造成人才的供求雙相矛盾。工程教育與工業界脫節，工科學生工程經歷嚴重缺失，將原本開放的工程教育變成封閉的校內教育，工程訓練中心雖然不斷調整自己的訓練計劃，但鑒于學校無法提供必須的全部工程實踐環境和快速更新技術裝備，造成學校教育與工程人才的社會需求無法緊密對接。

（3）工程訓練中的教學內容陳舊，不能吸引當代大學生，教學課程體系亟待更新。傳統的教學中，一直采用“講授——操作”的單一方式，缺乏現代化的教學手段，不能充分調動學生的自主學習意識和創新能力；教學課程內容陳舊，不能滿足目前日新月異的機械加工技術需求，尤其是數控技術、光電子控制技術、計算機集成技術等方面；金工實習的教學課程體系游離在學校課程體系之外，不能將學生理論學習和實踐訓練有機的結合起來，很多高校將工程實踐教育或工程訓練界定為實習教學環節，排斥在學校課程體系之外；

（4）校內實踐教學時間嚴重不足，無法與國際工程教育接軌。工程訓練的時間已由20世紀80年代前后的8周，壓縮為目前的3～5周，甚至有些學校安排的時間更少，其校內工程實踐已不能稱其為工程實踐。3周的時間，面對遠超過傳統金工實習的訓練內容，即使算作工程認知實習也很勉強。

（5）工程訓練的指導教師缺乏工程背景。不僅工科教師隊伍普遍缺乏工程經歷，更令人憂心的是一線工程實踐指導教師長期脫離生產實踐、動手能力與創新能力趨于弱化，成為制約工程教育和工程實踐教育發展的內在阻力。

二、 創新教育貫穿工程實踐教學

由于參加金工實習的學生量大面廣，必須從面上考慮全面提高學生的創新意識。課上開展“普及型”創新。如重點工種安排創新活動，主要是在鉗工、車工、鑄工、數控加工等實習中，突破原有的教學計劃，讓學生參加部分自主性的設計和制作。使“金工實習”內容涵蓋培養個性和獨立設計的成分，學生對此很感興趣，是培養學生初步創新能力的有效方法。在課外開展“綜合型”創新。工程訓練中心組織學生參加各種形式的創新設計與制作競賽，目前已經成為每年固定的課外科技創新活動，通過幾年的實踐，取得了較好的教學效果。

隨著教學改革的不斷深入，各個教學專業之間劃分較細，從工科來角度來看，有機械專業、汽車專業、材料科學與工程、農業工程、交通運輸、包裝工程、食品科學與工程、生物工程等專業，因此在進行金工實習時，除了要求學生能夠系統掌握機械制造的基本理論、基本技能，能夠獨立進行機械產品的工藝設計和加工，還要求學生對本專業相關的領域有所涉獵，例如包裝工程專業的學生在學習機械加工的實踐課程的同時，還要對產品的造型有所了解，并為進行產品的包裝打下堅實的基礎，充分利用該專業學生學習產品設計、包裝裝潢設計、包裝容器結構設計和計算機輔助設計等方面的知識，著重培養具有現代包裝工程師的創造性解決問題的思維和素質，進行設計和制造并重的綜合性訓練，這樣才能達到符合專業要求的工程訓練的目的，所以在教學大綱的具體實施過程中，增加了鐵藝、木型的設計與制作內容。

在實踐訓練過程中，給學生講解鐵藝和木型設計和加工的基本思維方法，講解木材及木材加工的基本知識，并提出設計要求，為了開拓學生的視野和創作思路，在實習開始時帶領學生到專門生產鐵藝和木型的工廠參觀學習，以加深認識，然后要求學生在進行傳統工種的實習過程中，利用課余時間查閱資料，充分發揮創新思維能力，從經濟、實用、美觀的角度出發設計出形狀各異的工藝品圖紙，設計的工藝品型式和風格自主確定，并附以功能介紹說明和設計材料要求，最后由負責人員對設計圖紙和工藝路線進行審核，檢查合格后根據學生提出的設計材料要求準備原材料，學生根據自己的設計和設想進行鐵藝和木型加工實習，充分發揮其聰明才智，自行制作完成產品加工。

這種創意制作打破了傳統金工實習的框架式訓練模式，充分調動了學生的積極性，發揮了學生的創造力，提高了學生的創新思維能力和動手能力，使理論和實踐得到了很好的結合。在實習中指導人員根據學生設計產品的要求，認真示范講解各種操作技能，并不失時機的引導和啟發，學生帶著濃厚的興趣和設計制作任務去學習，責任心和積極性得到了充分調動，很快就掌握了手鋸和刨子等工具的正確操作方法，并通過親身實踐進行理解和體會，積極主動的投入到產品的制作中去。每個同學設計制造的工藝品不僅形狀各不相同，而且寓意深遠，藝術性很強，創造力得到了充分體現。

三、 工程實踐教學的改革

按照傳統加工方法與現代加工技術相結合的原則，制訂了新版教學大綱，在新版教學大綱中重新明確了金工實習的教學內容。即在原有“金工實習”教學內容的基礎上，對教學內容進行了補充和完善，增加了《非機械類金工實習》的鑄鍛熱處理實習、先進制造技術認識實習，從而實現傳統加工工藝與現代加工技術的相結合，并在實習教學過程中講授相關的新教學內容。

（1）改革工程實踐教學的教學內容

對原有工種的實習內容進行補充和完善，如焊接實習，原有的焊接實習只局限于手工電弧焊和氣焊氣割，新大綱中增添了埋弧焊、氣體保護焊、電阻焊等先進的焊接技術的內容，并購置了相應的新設備，實習中對新增焊接內容指導教師會做相應的介紹。鉗工實習內容，在原有銼削、劃線與鋸割、鉆孔、套扣與攻絲內容的基礎上增加了減速器的拆裝實習，讓學生親身體驗簡單的裝配過程，使教學內容進一步延伸，培養學生的動手能力。鑄造實習內容，在砂型鑄造的基礎上，增加了金屬型鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造、離心鑄造等先進鑄造方法的知識點的介紹，開闊學生的視野，打開學生的思路。

針對非機類學生沒有后續先進制造技術必修課程的情況，非機類學生的金工實習內容增加先進制造技術認識實習，通過教師課堂講述和在實習現場演示和講解，使學生了解現代機械制造有關的新材料、新工藝、新技術及其發展趨勢。培養學生對“金工實習”實踐課程的學習興趣，使學生能夠了解現代機械制造工藝的全貌。

非機類金工實習，增加了毛坯制造的工藝過程實習——鑄造、鍛壓和熱處理實習補充了機械制造工藝過程的主要知識點，使實習內容更加完善。使學生對機械制造生產過程有一個更加完整和系統的認識。

（2）改革金工實習教學手段，在教學內容改革的基礎上，進行了與之配套的金工實習教學手段改革。目的有3方面：一是便于學生自主學習，二是緩解增加教學信息量后學時不足的問題，三是把現代教育技術充分利用到實踐教學中，從而規范教學內容，提高教學質量。教學手段的改革主要從兩方面實施。

制作多媒體教學課件，改變以往課堂教學“粉筆+掛圖+簡單教具”的簡單形式。實現“文字+圖形+圖像+視頻”信息多元化的教學形式。在教學課件中，穿插使用了大量圖片、視頻。圖片內容包括機床的組成及主要結構、機床的主要加工范圍、各種工具和量具、重要的技術參數等；穿插使用的視頻資料多數是自己制作的，如車工課件中錘桿加工工藝視頻，安全操作視頻；鉗工課件中工具使用方法視頻、錘頭制作工藝視頻；鑄造課件中手輪鑄造工藝視頻等。這樣課堂教學過程更加生動有趣，學生更容易領會，從而提高了學生的學習效率。課件的制作按不同工種和教學內容分別進行制作。按工種課件分成鑄造、鍛壓、熱處理、焊接、車削、銑削與刨削、鉗工7大塊。車工課件又分出3部分，一是車床和刀具介紹，二是車床安全操作規程，三是錘桿的加工工藝。鉗工分為4部分，削實習、劃線與鋸割實習、鉆削實習、套扣與攻絲實習。

搞好網絡資源建設信息時代，網絡已成為最能滿足大學生信息需求、知識需求和交流需求的媒介。充分利用網絡優勢，開拓學生自主學習的空間，為學生搭建一個自主學習的網絡平臺，是正在探索的新途徑。首先，制作網絡教學的多媒體課件。作為彌補課堂教學內容不足的手段，網絡課件的信息量要大，內容要豐富。網絡教學課件掛在校園網工程訓練中心網站上，作為學生自學或預習及課下復習的資源。便于學生自主學習。

其次，制作《金工實習綜述》專題，主要作為學生課外學習的資源。此專題圍繞“一般機械制造全過程”這個中心，補充其它相關的工藝知識。開設此專題目的，把實習過程中獲得的零碎片段的知識系統地串連起來，讓學生對機械制造生產過程有一個完整的、系統的概念。在專題中增加一些零件加工案例，讓學生領會一個完整的機械制造過程即系統、靈活運用這些基本的加工工藝的過程。另外，通過在華北電力大學校園網上開設“金工實習”習題專欄，幫助學生梳理理論知識，鞏固基本技能。

通過這一系列的改革，目的使學生從整體上提高知識水平和實踐能力，提高綜合素質。

四、 結束語

通過對金工實習的教學改革，不斷將創新的理念教學實踐過程中，對工科甚至其他相關專業都具有良好的借鑒，逐步形成一套完整的工程意識和工程訓練的培養體系，使金工實習教學在提高學生的全面素質、增強學生的工程實踐能力、培養和發展學生的創新意識和創新精神等方面，發揮其重要作用。

基金項目：吉林大學本科教學改革項目，編號2013139；青年教師教學能力發展項目，編號2013311。

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（作者單位：1.吉林大學科教儀器廠，2.吉林大學生物與農業工程學院 長春）