以工程素质为导向的工程训练体系的研究

张金玲

(哈尔滨理工大学工程训练中心,哈尔滨 150080)

以工程素质为导向的工程训练体系的研究

张金玲

(哈尔滨理工大学工程训练中心,哈尔滨 150080)

针对我国数控加工技术发展和应用对数控加工人才的知识、能力和素质的需求,探索以工程素质为导向的数控加工工程训练体系。通过实践,达到了在工程实践活动中综合化、整体化和目标化各工程素质要素的目的,培养了具有工程实践能力的人才,使学生具有从事工程实践的能力,该体系具有很强的可操作性。

工程训练体系;工程素质;数控加工

一、研究数控加工工程训练体系的意义

数控加工是机械制造中的先进加工技术,是根据被加工零件的图样和工艺要求,编制成以数码表示的程序,输入到机床的数控系统中,以控制刀具与工件的相对运动,从而加工出合格零件的方法。数控加工的广泛应用给我国制造业的产业结构、生产方式和产品结构带来了深刻的变化,成为了制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础[1]。但是,我国的数控加工人才无论从数量上还是结构上远远不能满足制造业的需求。我国实施新型工业化,要求数控加工人才,不但需掌握系统而扎实的机械加工理论知识,更要具备较高的工程素质。工程素质是工程实际对技术人员所提出的有关工程概念和实际技术的基本要求[2],长期的教学改革实践经验表明,在高等工程教育中,工程实践是培养学生工程素质的最好途径,高等学校为培养学生的工程素质,必须科学地统筹安排工程实践训练环节,突出工程实践训练在学生工程素质培养中的重要地位。探索和研究以工程素质为导向的数控加工工程训练体系,以我国制造业发展对数控加工知识、能力和素质结构的要求出发,建立合理的工程训练结构框架,使得工程训练的内容不再仅仅是常规制造技术基础训练,同时要融入先进制造技术训练、综合与创新实践训练以及综合素质训练的内容,将机械、计算机及其系统等相关知识和理论紧密结合,使工程训练成为工程设计、工程制造、工程管理和创新实践等现代科学思想与高新技术的认知与实践,为培养满足社会需求的高素质数控加工人才提供支撑。

二、以工程素质为导向的数控加工工程训练体系的探索

数控机床是为了解决复杂、精密、小批多变零件加工的自动化要求而产生的,因此在数控机床上的数控加工技术不但给传统制造业带来了革命性的变化,而且随着数控加工技术的迅速发展和应用领域的不断扩大,对信息技术、汽车、轻工、医疗等国民经济的重要行业的发展起着举足轻重的作用[3]。数控加工技术成为了衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一,这种形势对数控加工人才的工程素质提出了更高的要求。因此,数控加工工程训练体系应以学习工艺知识、训练操作方法与操作技能、提高工程实践能力、培养创新意识和创新精神为目标,对于培养学生的工程素质起着其他课程难以替代的重要作用。以工程素质为导向的数控加工工程训练体系应具有如下特点:

(1)国际化。加入世贸组织后,中国正在逐步变成“世界制造中心”,成为制造业大国,但不是制造业强国,因此,数控加工工程训练体系应与国际接轨,参照美国、加拿大等发达国家先进的 CBE模块式工程训练体系,以适应人才培养国际化的进程。

(2)前瞻性。数控加工工程训练体系应具有适当超前于经济和社会发展的意识,工程训练内容不仅力图反映数控加工领域最新科技成果,而且注重用先进的科学观点和行业规范组织工程训练内容,理论和实践紧密结合,随着企业数控加工职业岗位对知识、能力和素质要求动态调整工程训练内容。

(3)个性化。以工程素质为导向,数控加工工程训练内容的确定应根据学生个性化发展的需求,以企业不同的数控加工职业岗位能力为本位,以工作过程为主线,以工程应用为重点,培养多样化数控加工人才。

合理构建以工程素质为导向的数控加工工程训练体系,以我校工程训练中心的优势资源为依托,对数控加工工程训练课程体系进行优化,通过数控加工工程训练,培养学生数控编程、加工及数控车床、数控铣床、数控加工中心及其他数控设备的操作维修、维护方面的理论知识、专业能力和工程素质,使其能够在生产现场从事产品制造、开发工作,或在技术部门从事工艺、管理工作。

三、以工程素质为导向的数控加工工程训练体系的实践

(一)工程训练体系

我校工程训练以往以传统加工为主,训练项目固定,产品单一。为适应社会发展,培养高素质人才,工程训练中心积极改革,购置了大量先进制造设备,组织了一支优秀的教师队伍,逐渐摸索出一套有效的训练方法,形成了以工程技术认知为起点,基础制造训练为基础,先进制造训练为主体,综合创新试验为目标的阶梯式训练体系。将工程训练教学理念确定为:以工程素质为导向,以培养高素质、复合型的高级工程技术人才为宗旨,传授制造工艺的基本知识,提高工程实践的基本技能,培养综合工艺设计与制造能力、现代制造技术的应用和创新能力,提高大工程意识,从而顺利完成大一、二学生金工实习所要求的实习、实验、实训的全部实践教学,本科生、研究生相关专业的课程实验和课程设计,以及机械等专业“订单式”培养的相关实践教学任务。

(二)工程训练内容

1.工程认知

为了营造模拟的工业环境,让学生了解现代机械制造工业的生产方式和工艺过程,掌握一定的工程基础知识和操作技能,学校重点配备先进制造技术加工设备。其中包括五轴联动高速镗铣加工中心、四轴三联动车削加工中心、激光快速成型机、三坐标测量机和电火花低速线切割机、数控车床、数控铣床、数控加工中心等先进加工设备,另外还包括各种传统加工机床、实验设备、测量设备、计算机等共计 500余台,先进制造设备总价值超过1 100万元。学生通过到实习场地参观听其讲解,切身体验工业生产现场,掌握基础的理论知识,并初步了解设备、工具,从而达到对工程的初步认知。

2.基础制造训练

使学生理解基础制造技术原理,培养学生基础制造设备的实践操作能力和建立起工程实践意识。在基础制造训练区配有冷加工 (普通车铣、磨、钳、钣金)训练区和热加工 (焊接、铸造、热处理)训练区。通过基础制造训练,学生了解加工业的大致情形,为先进加工打下良好基础。

3.先进制造训练

使学生掌握数控加工设备的操作技能,强化数控编程能力,培养现代工程意识。先进制造训练的过程为:首先进行理论学习,简单了解现代工业发展现状,重点掌握采用国际通用的 ISO码编程语言进行手动编程方法,还要了解相关的自动编程方法,可以实现与实际数控加工职业岗位的无缝连接,使学生了解到企业实际数控加工职业岗位对知识和能力的需求。然后学生进入实习场地进行实际工程操作训练,实际操作按照工种共分三个实习区,车、铣、线切割,学生在三个实习区轮流实习,让学生对现代加工业的主要工种有充分的了解,保证学生能独立操作机床并加工出符合工艺要求的工件。在每个实习区,学生都需完成设计、编程、校验及部分加工的全过程。经过不同工程的实习,学生对各种机床的加工范围和特性都有了足够的认识,如:数控车床主要加工的是轴对称图形,数控铣床主要适合于加工平面类零件和直纹曲面类零件,主要包括平面铣削和轮廓铣削,也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等,数控线切割可以加工出多种表面和零件,适用于加工各种形状的冲模、注塑模、挤压模、粉末冶金模、弯曲模等。

4.综合创新实验

中心积极开展创新试验,不断改进创新设计内容,鼓励并指导不同学科学生参加创新设计大赛,从而进一步培养学生的创新精神,提高学生动手能力,开拓学生的创造创造性思维方式。经过几年的建设,中心在创新实验方面已取得了一定的成绩。如:慧鱼机器人创新设计、摩托车拆装试验等。

(三)具有鲜明特色的工程训练模式和教学方法

在教学中,依托现有先进设备积极进行了教学模式的探索。在各工种实际训练设计中,注重理论联系实际。首先学生学会怎样编程,然后去机床上校验加工,从而验证程序的正确与否。既形成了从理论去指导实践,又从实践验证理论这一教育模式。在这种教育模式下,老师先在黑板讲,同学们对指令理解如有困难,我们就带领学生到机床前逐条指令验证。在学生充分理解编程指令的基础上,着手编程然后去验证,修改再验证。经过这一循环往复的编程校验,直到加工出符合要求的工件。经过实践证明,这一教育模式非常适合工程训练,极大地调动了学生的积极性,提高了学生动手实践能力,加深了对理论的理解。

通过以工程素质为导向的数控加工工程训练,将电气、机械、计算机等学科的知识有机结合在一起,工程素质必备要素充分融合在工程实践活动中,使素质要素在工程实践活动中综合化、整体化和目标化,培养学生具有从事工程实践的能力,包括具有广博的工程知识、扎实的方法论、工程实践操作能力、灵活运用人文知识的素质、良好的思维素质和工程创新素质。

(四 )训练成果

工程训练中心作为本科学生工程素质教育和技能教育的实践性教学基地。以本科一、二年级学生为基本对象,以大工程意识、创新意识和工程综合能力的培养为核心,以培养高素质、复合型的高级工程技术人才为宗旨,基本涵盖现代工业体系内容,圆满地完成了大一、二学生金工实习所要求的实习、实验、实训的全部实践教学内容。为提高学生的创新意识和创新能力,结合推进素质教育,工程训练中心开设的创新设计实验和创新制作项目分别受到领导及学生的好评。同时工程训练中心承担着本科生、研究生相关专业的实验和课程设计,机械专业“订单式”培养学生的实践教学,均取得了较好效果。

由于工程训练无论从设备还是加工方法都更接近现代工业发展现状,对今后工作有很大帮助,所以学生学习兴趣极高。现在的实习学生常常是早来晚走,有的个别同学利用午休还在加工,实习结束了还不愿离去。

工程训练系列项目的开展得益于教师长期的科研积累,同时培养了队伍,吸引了人才,中心已形成了一支高素质的教师队伍,为今后更好地以科研促教学奠定了良好的基础。为了更好地以科研促教学,使训练内容更接近工程实际,中心鼓励有课题的教师让学生直接参与课题,指导学生的科技活动;中心利用设备资源积极支持将科研成果转化为实际产品上的高水平教学实验项目;实行开放式实验室原则,开展专题研讨和科学实验。

四、结束语

我校以工程技术认知为起点,基础制造训练为基础,先进制造训练为主体,综合创新试验为目标的阶梯式训练体系,能够反映出以综合性、实践性、开放性为特点,以工程素质为导向的数控加工工程训练体系具有很强的可操作性,通过以工程素质为导向的数控加工工程训练,将不同学科的知识和素质要素融合在工程实践活动中,使素质要素在工程实践活动中综合化、整体化和目标化,培养学生具有从事工程实践的能力,包括具有广博的工程知识、扎实的方法论、工程实践操作能力、灵活运用人文知识的素质、良好的思维素质和工程创新素质,具有我校特色,符合国家和社会经济发展需求,对数控加工人才培养、数控加工工程训练教学具有重要的参考价值和积极的推动作用。

[1]王孙安,任华,于德弘.工程训练体系建设的思考与实践[J].高等工程教育研究,2004,(6):37-40.

[2]王贵成,卢章平,刘会霞.基于大工程理念创新人才培养的探索[J].中国高等教育,2007,(12):26-27.

[3]赵国刚.“三大”教育理念与工程人才培养体系[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

张金玲 (1969-),女,黑龙江哈尔滨人,工程师,从事数控加工工程训练研究。

(责任编辑:陈 树)