铁艺作品创新设计与制作工程训练竞赛项目的探讨

张志明, 杨林丰，薛峰

(华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 510640)



铁艺作品创新设计与制作工程训练竞赛项目的探讨

张志明, 杨林丰，薛峰

(华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 510640)

摘要：创新训练是机械制造工程训练课程体系的有机组成部分，是提高学生创新能力和工程实践能力的有效途径，开展竞赛活动是培养大学生创新能力的重要途径之一。针对机械类专业实习周期长的特点，提出在工程训练中开展“铁艺作品创新设计与制作”竞赛方案，并对竞赛项目的可行性、项目的设计与实施过程、项目的特色与效果进行描述和分析。结果表明，通过竞赛活动，学生学习的积极性、主动性得到提高，创新能力得到进一步拓展。

关键词：大学生；工程训练；创新实践；铁艺

0引言

工程训练是高等教育的重要组成部分，它既是学习工程知识和工程技术的重要手段，是理论与工程实际、学校教学与生产实践相联系的桥梁, 更是培养工程素质、实践能力和创新潜质的重要途径。随着社会的发展，如何在工程训练过程中开展创新活动，培养学生的创新能力，成为摆在高等教育工作者面前的一项重要任务。国内许多高校都进行了探索研究，建立具有各自特色的创新训练内容[1-5]。在工程训练中，创新训练就是创造主体(学生)建立在获取相关知识和技能的基础上，创造性地解决制造工程实际问题的初级技术创新活动[3]。传统的工程训练是以实习项目(工种)为单位进行实践学习，实习项目的学习内容相对独立。整个训练结束以后，学生掌握的仅仅是设备的操作技能，却不知道产品的制造过程该用那些工序进行加工，缺乏自主设计制作的空间，学生的创新意识没有得到有效的培养[6-8]。开展竞赛活动是培养大学生创新能力的重要途径之一[9-10]。通过在工程训练中开展创新设计与制作竞赛活动，可以将学生在单个实习项目中所学的知识综合运用到某一个具体的物体的设计制作过程中，不仅将所学到的知识和技能得到实际应用，并且得到提高。

我校工程训练中心自2009年以来，在工程训练中针对机械专业二年级学生实习时间较长、专业基础功底好的条件，在学生参加工程训练过程中，开展为期2周的“创新设计制作综合能力”竞赛活动[11]，取得了很好的效果。该项活动有多个竞赛命题，譬如无动力自动滑车、电动式直航船等，以铁艺作品创新设计与制作工程训练竞赛项目为例，就活动的开展进行探讨。

1“铁艺创作”竞赛项目的可行性分析

铁艺作品是采用焊接的方法将已加工好的部件连接到一起，构成一个完整的具有特定形状实体的过程。“铁艺作品的创新设计与制作”竞赛项目的开设命题，主要基于以下因素：

铁艺作品是具有特定形状的工艺品，有很高的观赏和使用价值，能够引起学生的关注并参与项目；对设备、场地要求较低，凡是开设焊接实习项目的工程训练中心均可开展创新活动；对专业基础要求较低，学生通过基础阶段的知识学习和技能训练，达到对机械制造工艺初步了解的程度，即可参加创作活动；在制作过程中可采用车、铣、钳、钣金等加工工艺对作品的零部件进行加工，后将零部件焊接成形，具有涉及加工工艺广泛的特点，可实现对知识技能的综合应用。铁艺作品选题不受限制，可以根据自己的兴趣和喜好，设计制作自己喜欢的作品，具有一定的灵活性。对制作周期没有限制，可根据课程规定时间，制作难度不同的铁艺作品。

2方案实施

“铁艺创作”项目主要集中在实习的第5～6周完成，为了保障创新活动的顺利实施，校工程训练中心在机械类专业二年级学生实习第4周，在对机械制造工艺有一定了解的前提下，公布创新制作竞赛项目的命题，并召开动员会对创新活动的开展及活动的具体实施细则进行讲解，鼓励学生参加实践活动。学生根据个人兴趣组队参加，保证参加“铁艺创作”等竞赛项目的学生在主观意识上喜欢自己所选的命题。对于参加“铁艺创作”的同学将依照图1所示流程开展项目的活动[3,12]。

图1　“铁艺创作”流程图

2.1作品设计

学生在选择竞赛项目的基础上，根据自己的兴趣，选择或者设计具有创意的作品，例如艾菲尔铁塔、伦敦桥等，将作品用CAD软件以模型的形式表现出来，并画出主要零件图。在设计过程中需要考虑作品所需要的原材料、加工工艺、及焊接方式等，尽可能保证作品设计方案的可行性。

2.2作品制作

设计好的作品经指导老师审核后即可进入制作阶段，学生根据设计好的零件图，制定合理的加工工艺、选择坯料、完成零部件的制作，此后采用焊接的方式完成零部件连接。在制作过程中，工程训练中心的所有设备均向参与创新制作的学生开放，并有实习指导人员在现场指导学生在制作过程中出现的技术难题。对于采用现有设备无法加工完成的零件，引导学生及时修改设计方案。

2.3作品评比

铁艺作品的评比主要采用实物评比与现场答辩相结合的形式，评比成员由学生和老师共同组成，主要考察学生的设计构思、加工工艺、作品的创新点、说明书的完整性。将评比结果纳入课程的考核体系中，并对优秀作品给予一定的物质奖励。

3项目特色

3.1实践教学模式创新

中心根据机械专业实习周期较长的特点，将工程训练分为基础学习和基础应用两个阶段：在基础学习阶段学生以实习项目为单元，进行基本理论和实践技能的学习，采用讲授、演示、操作练习、完成作业的教学模式；在基础应用阶段，学生以某一个实际物体的制作为目标，开展实践竞赛活动，教师在整个过程中只起引导和监督作用，实现教学模式由讲授模式向竞赛引导模式的创新，

3.2实践教学内容创新

传统的实践教学，教学内容相对分散，很难形成一个完整的知识体系，主要原因在于缺乏知识的应用环境。作品的创新设计与制作是一项综合性的实践内容，是对多项知识技能的综合应用。通过在教学过程中开展创新设计与制作活动，实现教学内容由单项训练向综合训练的模式创新。

3.3学习模式创新

制造实习具有内容多、时间短、知识技能掌握浅的特点，分配到各个实习项目时间则更短。对于学生来说，在较短的时间内学习这么多知识难度很大，疲于应付，积极性不高，学习质量很难提高。采用作品制造的方式，学生变为活动的主体，自己选题、自己设计、自己加工。遇到问题自己分析、自己解决，培养学生自主思考问题的能力，激发学生的创新潜能，实现学习模式由被动学习向自主学习的创新。

4项目效果

通过开展竞赛活动，学生的积极性、主动性等得到了很大的提高，实践能力得到了进一步拓展，制作出一些涵盖多项制作工艺，富有特色的作品。如图2所示学生作品《祈年殿》、图3所示作品《大本钟》、图4所示作品《机器

图2　作品《祈年殿》

人瓦力》。通过完整的产品制作过程，学生可以将所学的知识技能及时应用工程实践中，初步形成完整的工程理念，实现对已有知识和技能的“创新性”运用。为学生工程素质的培养提供了一个良好的训练机会。同时在以小组方式开展竞赛的过程中，学生通过分工合作、培养了团队精神和竞争意识，在一定程度上提高了学生的工程素质。

图3　作品《大本钟》

图4　作品《机器人瓦力》

5结语

在工程训练教学过程中开展“创新设计与制作”竞赛活动，是在大工业背景下我校工程训练中心开展的一次有益的尝试，取得了令人满意效果，学生的创新能力和综合能力得到进一步提高。在今后的工作中，中心将不断改进教学条件，开发出新的竞赛项目，以充实活动内容，最大限度发挥在工程训练中心在学生实践能力培养方面的重要作用。

参考文献:

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[2] 高琪，刘中原，万金贵. 工程训练中创新实践教育的探讨[J]. 实验室研究与探索，2010，29(10)：143-145.

[3] 王宏宇，姜银方. 基础制造工程实践中实施“创新训练”的探索[J]. 理工高教研究，2008，27(1)：123-126.

[4] 于兆勤， 郭钟宁，吴福根，等. 工程训练实验教学示范中心的建设与实践[J]. 实验技术与管理，2008，25(10)：101-103.

[5] 王姝歆. 机械创新训练的实践与探索[J]. 实验技术与管理，2007，26(2)：110-112.

[6] 马鹏举，王亮， 胡殿明. 工程实践教学的现状分析与对策研究[J]. 高等工程教育研究，2011，(1)：143-147.

[7] 于兆勤，吴福根，丁政，等. 现代机械工程训练方法的研究与探索[J]. 2010，29(8)：271-273.

[8] 于辉. 工程训练中的创新思维方法[J]. 教学研究，2004，27(3)：280-283.

[9] 付兴锋，张常年，肖秀玲，等. 以大学生竞赛活动为契机推进实践教学改革[J]. 实验室研究与探索，2010(1)：127-128.

[10] 应小凡. 在科研与竞赛活动中培养大学生创新能力[J] 中国高校科技，2012(8)：73-74.

[11] 莫海军，蓝民华，曾仪. 基于创新作品制作的工程训练教学改革与实践[J]. 装备制造技术，2009(8)：173-175.

[12] 汝金珠，陈在铁，梁先进. 浅谈大学生实践创新活动的指导方法[J]. 丝绸之路，2009，(1)：106-107﹒

Discussion on Engineering Training Competition Events of

Innovating Design and Making of Ironwork

ZHANG Zhi-ming, YANG Lin-feng，XUE Feng

( School of Mechanical and Automotive Engineering，South China University

of Technology，Guangzhou 510640，China )

Abstract:Innovation training is the organic part of the machine manufacturing and engineering training course system，and the effective way of improving the students innovation ability and engineering practical ability. What’more, the competition is an important approach to cultivating the creativity of the university students. Concerning the long internship cycle of machinary majors, a competition proposal of innovative design and production on iron works is made and the feasibility, design and implementation, as well as the features and effects of the competition program are explained and analyzed. The result shows that via the competition, the students' enthusiasm and initiative are improved and their innovation capacity is further expanded.

Keywords:university student; engineering training；innovation practice；ironwork

基金项目：国家自然科学基金(51275234)；航空科学基金(20132252038)

收稿日期：2014-11-13

中图分类号：G642.44

文献标志码：A

文章编号：1671-5276(2015)03-0085-02

作者简介：张志明(1976-)，女，广东廉江人，助理实验师，学士，主要从事金属材料及热处理实训指导。