创新教育在工程实践中的应用

张耀光 于庆宇 金敬福

[摘要]分析了我国高等院校工程实践教学中的问题，结合生产实践对工程实践中创新意识的培养提出了改革措施，阐述了创新教学在新时代工程训练过程中的必要性，明确了新时代工程实践的重要地位及面临的机遇与挑战，将创新教育系统的融入到工程实践教学中。

[关键词]创新教育 工程实践 金工实习

工程实践教学在中国高等工科院校的实践教学中占有重要的地位，是工科院校重要的实践教学环节，是工程教育的重要部分。在中国经济高速发展的过程中，世界经济步入了全球一体化时代，中国作为发展中国家正经历着经济快速发展阶段，而我国的当代工科大学生随着生活水平和教育环境的改变，在接受大学生实践教育的过程中也面临重要的改变和选择。而传统的金工实习也面临时代的挑战，将迎来新的挑战和机遇。传统的以“学习工艺知识，提高动手能力，改变思想作风”为主要理念的金工实习教学正在向着“学习工艺知识，提高综合素质，增强工程实践能力，培养创新精神和创新能力”的目标发展。我国的工程实践教育、工程训练如何跟进，如何尽快与国际工程教育接轨，并在此基础上有所创新，就显得特别重要。

一、 工程实践教学中存在的问题

我国工程实践教育经过近十几年的快速发展，已取得令人瞩目的成绩，其中工程训练已成为我国独具特色的工程实践教育方式，尤其是在质量工程支持下建立起的33所国家级综合工程训练中心和成百上千所省、市、校级工程训练中心，以及一大批国家、省市级教学成果、教研项目、精品课、教学团队的出现，巨大工程训练建设经费的投入，使工程训练不仅仅停留在一种教育观念上，它已形成庞大的实体支撑群，有庞大的实践教学队伍来推进工作的开展。但是，工程实践教育和工程训练中心的快速发展并不能掩盖逐渐显露出的一些深层次问题，作者在二十年工作实践中发现，工程实践教育目前存在的主要问题如下：

（1）强调“创新”，却不能抓住创新的本质，创新凌驾于实践之上。例如，在学生中举行的一些竞赛，同学过分的追求结果，而没有深入到实践当中，从而忽视了创新的本源来自于实践，用创新来引领实践，这一点上明显违背了实践与创新的关系，必将在教学上形成一个误区和结症，长此以往必将影响学生的创新能力和工程实践教学的效果。造成不按规律办事，凡事跟风、赶时髦，学生成为无源之水、无本之木，许多的“创新”意识不是来自于学生的实践活动，而是来自于教师，学生的自主创新意识的培养和训练最终失去意义。工程实践教学成为追逐某些重要“利益”的牺牲品。

（2）传统的工程教育模式存在误区。高校按照培养科学家和工程专家的模式培养学生，妄图使得高等教育成为精英教育，而工程师的培养和教育迟迟不能达到预期的目标。工程训练缺少长期的发展理论，方向不明确，各地区发展水平不平衡，对中国工程企业来说无疑带来了掣肘，企业缺乏工程人才，而高校却不能提供，造成人才的供求双相矛盾。工程教育与工业界脱节，工科学生工程经历严重缺失，将原本开放的工程教育变成封闭的校内教育，工程训练中心虽然不断调整自己的训练计划，但鉴于学校无法提供必须的全部工程实践环境和快速更新技术装备，造成学校教育与工程人才的社会需求无法紧密对接。

（3）工程训练中的教学内容陈旧，不能吸引当代大学生，教学课程体系亟待更新。传统的教学中，一直采用“讲授——操作”的单一方式，缺乏现代化的教学手段，不能充分调动学生的自主学习意识和创新能力；教学课程内容陈旧，不能满足目前日新月异的机械加工技术需求，尤其是数控技术、光电子控制技术、计算机集成技术等方面；金工实习的教学课程体系游离在学校课程体系之外，不能将学生理论学习和实践训练有机的结合起来，很多高校将工程实践教育或工程训练界定为实习教学环节，排斥在学校课程体系之外；

（4）校内实践教学时间严重不足，无法与国际工程教育接轨。工程训练的时间已由20世纪80年代前后的8周，压缩为目前的3～5周，甚至有些学校安排的时间更少，其校内工程实践已不能称其為工程实践。3周的时间，面对远超过传统金工实习的训练内容，即使算作工程认知实习也很勉强。

（5）工程训练的指导教师缺乏工程背景。不仅工科教师队伍普遍缺乏工程经历，更令人忧心的是一线工程实践指导教师长期脱离生产实践、动手能力与创新能力趋于弱化，成为制约工程教育和工程实践教育发展的内在阻力。

二、 创新教育贯穿工程实践教学

由于参加金工实习的学生量大面广，必须从面上考虑全面提高学生的创新意识。课上开展“普及型”创新。如重点工种安排创新活动，主要是在钳工、车工、铸工、数控加工等实习中，突破原有的教学计划，让学生参加部分自主性的设计和制作。使“金工实习”内容涵盖培养个性和独立设计的成分，学生对此很感兴趣，是培养学生初步创新能力的有效方法。在课外开展“综合型”创新。工程训练中心组织学生参加各种形式的创新设计与制作竞赛，目前已经成为每年固定的课外科技创新活动，通过几年的实践，取得了较好的教学效果。

随着教学改革的不断深入，各个教学专业之间划分较细，从工科来角度来看，有机械专业、汽车专业、材料科学与工程、农业工程、交通运输、包装工程、食品科学与工程、生物工程等专业，因此在进行金工实习时，除了要求学生能够系统掌握机械制造的基本理论、基本技能，能够独立进行机械产品的工艺设计和加工，还要求学生对本专业相关的领域有所涉猎，例如包装工程专业的学生在学习机械加工的实践课程的同时，还要对产品的造型有所了解，并为进行产品的包装打下坚实的基础，充分利用该专业学生学习产品设计、包装装潢设计、包装容器结构设计和计算机辅助设计等方面的知识，着重培养具有现代包装工程师的创造性解决问题的思维和素质，进行设计和制造并重的综合性训练，这样才能达到符合专业要求的工程训练的目的，所以在教学大纲的具体实施过程中，增加了铁艺、木型的设计与制作内容。

在实践训练过程中，给学生讲解铁艺和木型设计和加工的基本思维方法，讲解木材及木材加工的基本知识，并提出设计要求，为了开拓学生的视野和创作思路，在实习开始时带领学生到专门生产铁艺和木型的工厂参观学习，以加深认识，然后要求学生在进行传统工种的实习过程中，利用课余时间查阅资料，充分发挥创新思维能力，从经济、实用、美观的角度出发设计出形状各异的工艺品图纸，设计的工艺品型式和风格自主确定，并附以功能介绍说明和设计材料要求，最后由负责人员对设计图纸和工艺路线进行审核，检查合格后根据学生提出的设计材料要求准备原材料，学生根据自己的设计和设想进行铁艺和木型加工实习，充分发挥其聪明才智，自行制作完成产品加工。

这种创意制作打破了传统金工实习的框架式训练模式，充分调动了学生的积极性，发挥了学生的创造力，提高了学生的创新思维能力和动手能力，使理论和实践得到了很好的结合。在实习中指导人员根据学生设计产品的要求，认真示范讲解各种操作技能，并不失时机的引导和启发，学生带着浓厚的兴趣和设计制作任务去学习，责任心和积极性得到了充分调动，很快就掌握了手锯和刨子等工具的正确操作方法，并通过亲身实践进行理解和体会，积极主动的投入到产品的制作中去。每个同学设计制造的工艺品不仅形状各不相同，而且寓意深远，艺术性很强，创造力得到了充分体现。

三、 工程实践教学的改革

按照传统加工方法与现代加工技术相结合的原则，制订了新版教学大纲，在新版教学大纲中重新明确了金工实习的教学内容。即在原有“金工实习”教学内容的基础上，对教学内容进行了补充和完善，增加了《非机械类金工实习》的铸锻热处理实习、先进制造技术认识实习，从而实现传统加工工艺与现代加工技术的相结合，并在实习教学过程中讲授相关的新教学内容。

（1）改革工程实践教学的教学内容

对原有工种的实习内容进行补充和完善，如焊接实习，原有的焊接实习只局限于手工电弧焊和气焊气割，新大纲中增添了埋弧焊、气体保护焊、电阻焊等先进的焊接技术的内容，并购置了相应的新设备，实习中对新增焊接内容指导教师会做相应的介绍。钳工实习内容，在原有锉削、划线与锯割、钻孔、套扣与攻丝内容的基础上增加了减速器的拆装实习，让学生亲身体验简单的装配过程，使教学内容进一步延伸，培养学生的动手能力。铸造实习內容，在砂型铸造的基础上，增加了金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造等先进铸造方法的知识点的介绍，开阔学生的视野，打开学生的思路。

针对非机类学生没有后续先进制造技术必修课程的情况，非机类学生的金工实习内容增加先进制造技术认识实习，通过教师课堂讲述和在实习现场演示和讲解，使学生了解现代机械制造有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。培养学生对“金工实习”实践课程的学习兴趣，使学生能够了解现代机械制造工艺的全貌。

非机类金工实习，增加了毛坯制造的工艺过程实习——铸造、锻压和热处理实习补充了机械制造工艺过程的主要知识点，使实习内容更加完善。使学生对机械制造生产过程有一个更加完整和系统的认识。

（2）改革金工实习教学手段，在教学内容改革的基础上，进行了与之配套的金工实习教学手段改革。目的有3方面：一是便于学生自主学习，二是缓解增加教学信息量后学时不足的问题，三是把现代教育技术充分利用到实践教学中，从而规范教学内容，提高教学质量。教学手段的改革主要从两方面实施。

制作多媒体教学课件，改变以往课堂教学“粉笔+挂图+简单教具”的简单形式。实现“文字+图形+图像+视频”信息多元化的教学形式。在教学课件中，穿插使用了大量图片、视频。图片内容包括机床的组成及主要结构、机床的主要加工范围、各种工具和量具、重要的技术参数等；穿插使用的视频资料多数是自己制作的，如车工课件中锤杆加工工艺视频，安全操作视频；钳工课件中工具使用方法视频、锤头制作工艺视频；铸造课件中手轮铸造工艺视频等。这样课堂教学过程更加生动有趣，学生更容易领会，从而提高了学生的学习效率。课件的制作按不同工种和教学内容分别进行制作。按工种课件分成铸造、锻压、热处理、焊接、车削、铣削与刨削、钳工7大块。车工课件又分出3部分，一是车床和刀具介绍，二是车床安全操作规程，三是锤杆的加工工艺。钳工分为4部分，削实习、划线与锯割实习、钻削实习、套扣与攻丝实习。

搞好网络资源建设信息时代，网络已成为最能满足大学生信息需求、知识需求和交流需求的媒介。充分利用网络优势，开拓学生自主学习的空间，为学生搭建一个自主学习的网络平台，是正在探索的新途径。首先，制作网络教学的多媒体课件。作为弥补课堂教学内容不足的手段，网络课件的信息量要大，内容要丰富。网络教学课件挂在校园网工程训练中心网站上，作为学生自学或预习及课下复习的资源。便于学生自主学习。

其次，制作《金工实习综述》专题，主要作为学生课外学习的资源。此专题围绕“一般机械制造全过程”这个中心，补充其它相关的工艺知识。开设此专题目的，把实习过程中获得的零碎片段的知识系统地串连起来，让学生对机械制造生产过程有一个完整的、系统的概念。在专题中增加一些零件加工案例，让学生领会一个完整的机械制造过程即系统、灵活运用这些基本的加工工艺的过程。另外，通过在华北电力大学校园网上开设“金工实习”习题专栏，帮助学生梳理理论知识，巩固基本技能。

通过这一系列的改革，目的使学生从整体上提高知识水平和实践能力，提高综合素质。

四、 结束语

通过对金工实习的教学改革，不断将创新的理念教学实践过程中，对工科甚至其他相关专业都具有良好的借鉴，逐步形成一套完整的工程意识和工程训练的培养体系，使金工实习教学在提高学生的全面素质、增强学生的工程实践能力、培养和发展学生的创新意识和创新精神等方面，发挥其重要作用。

基金项目：吉林大学本科教学改革项目，编号2013139；青年教师教学能力发展项目，编号2013311。

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（作者单位：1.吉林大学科教仪器厂，2.吉林大学生物与农业工程学院 长春）