机械制造类工艺创新型技能人才培养探索

许中明，伍伟杰

(顺德职业技术学院机电工程学院，广东 佛山 528333)



机械制造类工艺创新型技能人才培养探索

许中明，伍伟杰

(顺德职业技术学院机电工程学院，广东 佛山 528333)

为探索机械制造类工艺创新型技能人才培养问题，顺德职业技术学院机械制造课程组，用项目导向教学法将机械制造相关课程的理论与实践教学整合为由机械制造基本技能训练、机械制造新工艺与新技能训练、机械制造工艺创新综合训练三门项目导向课程组成的课程群，用做中学、校企结合的方式逐步提高学生的工艺创新能力。教改实施几年来已初见成效,学生的工艺创新能力有明显提高。

项目导向教学法；机械制造；工艺创新；人才培养

0　引言

从规模上看，我国的制造业已跃居世界第一位，但我国制造业的现状是大而不强，传统制造业比重过大，高端制造业比重过小。[1]随着人工、场地租金等生产成本以及环保等要求的不断提高，同时在欧美等发达国家和东南亚等新兴经济体的两头挤压下，以低价作为主要竞争手段的传统制造业优势不断下降，越来越多的制造企业陷入困境。为扭转这种不利局面，2015年5月我国正式发布实施《中国制造2025》，提出大力发展先进制造业和高端装备制造业，实现由低成本竞争向质量效益竞争的转变与升级，力争到2025年实现从制造大国到制造强国的跨越。[2]毫无疑问，我国制造业转型与升级之路任重而道远，要实现这一目标，必将需要更多高水平的制造类技能型人才。这将给高职教育提出崭新的任务和巨大的挑战。

1　我国制造业转型与升级需要工艺创新型技能人才

工艺创新是指通过研究和运用新的生产技术、操作程序、操作方式方法和规则体系等，来提高企业的生产技术水平、产品质量和生产效率的活动。[3]工艺创新对制造企业的发展极为重要，又是新形势下我国制造业转型与升级取得成功的关键。

1.1工艺创新是我国企业提高制造水平的主要手段

俗话说：“产品质量三分靠设计，七分靠工艺。”工艺对制造企业而言，其重要性不言而喻。瑞士的手表和军刀、德国的机床和汽车等能够一直享誉世界，成为精品制造的象征，就是靠精湛的制造工艺。制造企业要想保持竞争优势而长盛不衰，其工艺技术必须不断创新和进步，如果忽视工艺创新，企业将逐步走向衰败甚至破产。

1.2工艺创新是我国制造企业新产品开发的基础和保障

我国的制造企业要转型和升级，就必须不断开发出新的产品，然而如果工艺落后的话，即使有一流的产品设计图纸，也无法按设计要求进行制造。事实上，攻克新产品制造所面临的各种工艺难题，已成为制造企业新产品开发与技术升级的关键，这只能通过不断创新来解决。

1.3工艺创新是企业降本增效的主要手段

通过工艺创新，就能以先进的工艺取代落后的工艺，大幅减少原材料的消耗，提高生产效率，降低劳动强度和生产成本。在我国制造业转型升级的背景下，企业大力开展工艺创新越来越重要。这就要求企业必须有充足数量的具备工艺创新能力的高技能人才。然而，目前这种创新类型的人才极为缺乏，因此，高职教育就要根据企业发展的实际需要，大力加强工艺创新型技能人才的培养，以便更好地为企业发展服务。

2　高职机械制造类专业学生工艺创新能力培养现状

企业缺乏工艺创新型技能人才，折射出我国高职院校在这类人才培养方面长期存在不足，主要体现在以下两个方面：

2.1学生缺乏工艺创新意识

工艺创新型技能人才必须具备强烈的创新意识和主动性，而这恰恰是目前大部分高职学生所欠缺的。工艺创新行为的产生，建立在对改变现有工艺方法和流程有强烈兴趣和欲望的基础上,没有这种兴趣和欲望，学生就不会主动去进行工艺创新探索。但是，事实上，不管是在校内实训，还是在校外实习，大部分学生都习惯于直接按照老师或师傅教的方法进行操作，很少有人会主动去思考：有没有改进的空间？有没有其他更好的做法？如何去改进？他们分析和解决问题的方法也往往大同小异，鲜见新意和突破，缺乏深入思考的习惯和另辟蹊径的能力。

2.2学生缺乏企业所需的新技能

目前，我国制造业正处于转型升级的关键时期，数字化制造、网络制造、增材制造、智能制造、精密制造等先进制造技术发展迅猛，各种新设备、新工艺不断推陈出新，企业对毕业生的要求也相应提高，希望学生能熟练操控一些新设备，掌握企业所急需的新技能。尽管近年我国各级政府重视发展职业教育，拨给职业院校较多的办学经费，使职业院校的教学环境得到改善，教学设备和师资等方面有了较大的提升，但由于新型设备价格昂贵，即使是条件较好的学校也无法购买足够数量的先进设备用于教学，而条件较差的学校对这些设备更是不敢奢望。缺乏新设备是高职院校普遍存在的问题，由于实践条件的限制，学生也就失去了在校熟悉新设备和掌握新技能的机会。这无疑会造成高职院校学生工艺创新能力的缺乏。

3　以工艺创新能力培养为核心的机械制造项目导向课程群改革

高职院校学生工艺创新能力不足的问题，一直受到学校与企业的共同关注。为了配合与支持顺德地区机械装备制造业的升级，顺德职业技术学院机械制造课程组，自2012年起就开始探索培养机械制造类各专业学生的工艺创新能力, 制定了新课程群以激发创新兴趣为突破点，从培养创新意识着手，采用“做中学”的方式，用项目导向教学法[4,5]将机械制造相关课程的理论与实践教学整合为由机械制造基本技能训练、机械制造新工艺与新技能训练、机械制造工艺创新综合训练三门项目导向课程组成的课程群。

3.1机械制造基本技能训练课程

具备全面、扎实的机械制造基础知识和较强的综合动手能力，是培养学生工艺创新能力的基础。本课程以引导学生完成一台典型机器(如台钻等)的设计、制造任务为主线，打破各门课程原有界限，将机械制图、机械设计、金工实习、机械制造技术、公差与技术测量等五门专业基础课程的内容融进训练项目中。下达工作任务后，按照企业的工作流程，将课程分为图纸设计、加工工艺编制、夹具设计、零件加工、质量检测、装配6个项目，每个项目均采用项目导向教学法，按工作流程细分成若干个工作任务。在完成这一系列工作任务的过程中，学生最终能够逐步掌握机械制造所需要的各种基础知识和基本技能，从而具备工艺创新的能力基础。

3.2机械制造新工艺与新技能训练课程

以3D打印、3D扫描(逆向工程)为代表的“数字化”制造技术发展迅猛，这些技术可按不同要求随时随地进行生产，很可能会改变未来产品的设计、制造和销售方式，从而彻底改变自福特大规模生产时代以来的传统制造方式，应用前景广阔。因此，课程组将3D打印/3D扫描技术作为学生必须掌握的新技术，列入本阶段课程教学安排。本阶段课程包括两个项目：(1)零件3D打印，包括3D建模、数据转换、用3D打印机打印零件、后处理4个任务，最后将零件制作出来；(2)零件3D扫描与检测，包括喷粉、贴点、扫描、处理点云数据、逆向设计、零件3D检测6个任务。

本阶段课程要求学生仔细体会采用切削加工方式的传统零件制造方法，与3D打印方式的零件制造方法、传统检测方法与基于高精度3D扫描的计算机辅助检测方法的不同，在此基础上要求学生利用3D打印/3D扫描技术的特点和优势，设计、制造和检测传统方法无法做到的一些特殊结构。例如，直接制作3D装配体、制作非圆(锥)面啮合齿轮对等产品，以此扩展学生工艺创新的视野、思路，提高学生工艺创新的能力。

3.3机械制造工艺创新综合训练课程

为了提高学生的工艺创新能力和综合动手能力，本阶段课程安排了一项综合训练任务，该任务以顺德地区企业的真实产品如台钻上的某个零件、空调压缩机的零件等作为教学载体，学生按第一阶段课程学过的知识和技能，以组为单位，较为独立地完成从设计到制造各个阶段的任务。与传统实训“手把手”式集中教学、采用统一工艺方案的模式不同，本课程将培养学生工艺创新能力作为首要教学目标，不再让学生采用“标准”的工艺方案，而是鼓励学生主动思考和探索，指导教师为学生准备好常用的毛坯材料、刀具、工具与量具等，各组学生根据实训室提供的条件，由组长组织小组成员找资料，进行讨论与做出决策，确定本组的方案及具体的工作计划，交指导教师审查后修改和实施。

4　教改实施

针对高职学生文化基础薄弱、缺乏学习兴趣的特点，为了确保教改顺利实施，课程组采取了以下几项措施。

4.1采用多种手段提高学生工艺创新的兴趣和意识

“兴趣是最好的老师”,是否能激发出学生工艺创新的兴趣，是本项教改成败的关键。因此，课程组采用多种手段提高学生工艺创新的兴趣，强化创新意识。

4.1.1讲“故事”

教改实施中，课程组的老师结合项目教学内容，系统地以小故事的形式讲述、点评机械制造工业史上相关的工艺创新事例，将枯燥的技术融入到有趣的故事中。例如，在学习车削加工时，为学生讲述英国工匠莫兹利为了提高效率多次改进车床从而被后人称为车床之父的事迹；[6]学习钻削加工时，为学生讲述原北京永定机械厂青年钳工倪志福发明多刃钻的事迹。[7]这种方式深受学生欢迎，既加深了学生对课程内容的理解，活跃了课堂气氛，也大大激发了学生开展工艺创新的兴趣，促使学生在项目实施中多思考、多改进，逐步培养了他们的工艺创新意识，效果显著。

4.1.2小组竞赛，激发学生学习热情

沉闷的气氛不利于提高学生学习的兴趣与积极性，课程组采用玩“游戏”的模式对项目教学的一些环节进行改造，使完成项目的过程变得有趣，气氛变得热烈，从而促进学生主动进行思考和创新。例如，在项目的方案讨论、阶段成果汇报环节采用小组竞赛的模式，每组学生根据现场抽签的结果派代表上台介绍本组方案、主要工艺创新点或本组阶段工作成果，并接受老师和其他组同学的提问。指导教师和各组代表组成评委进行投票，各组每次得分、累加分均公布在实训室黑板上，各组最后的总分作为该组每位同学成绩的一部分计入课程成绩。这种竞赛方式激发了学生们的求知欲望和好胜心理，现场气氛变得活跃、热烈，学生参与的积极性很高，收到了意想不到的效果。

4.2校内实训与校外实习相结合，提高学生对工艺创新的认识

要培养学生的工艺创新能力，就必须让他们了解和熟悉企业实际的工作情况。在第一阶段课程下达任务前，指导教师带学生到顺德及周边地区几家具有代表性的大型机械制造企业进行了短期实习，使大家对制造企业、生产设备、生产工艺、生产管理等有了初步的认知。期间，指导教师结合实际提出一些与后面工作任务相关的问题，引导学生仔细观察，认真思考，最后再下达课程的工作任务。

第三阶段课程的校内实训结束后，组织学生再到相应机械制造企业生产现场学习，由企业技术人员进行现场演示与讲解，让学生了解企业真实的制造工艺。回到学校后，指导教师组织学生开展讨论，对企业各工序的工艺创新进行详细分析和点评，从而加深学生对工艺创新的认识和理解。

5　结语

教改实施几年以来，已初见成效，学生在机械制造方面的工艺创新意识明显增强，工艺创新能力较前几届学生有了提高，参加技能竞赛和科技创新竞赛的学生在数量上有较大幅度的增长，多名学生在全国职业院校技能大赛、挑战杯校外科技作品大赛中获奖，企业对毕业生的满意度有明显提高。

培养工艺创新型技能人才的工作任重而道远，需要更多的探索和实践。课程组下一步将加强与区内企业的合作，通过产学合作的方式进一步提高学生的工艺创新能力。

[1]汪应洛，刘子晗.中国从制造大国迈向制造强国的战略思考[J].西安交通大学学报(社会科学版), 2013(06):1-6.

[2]中华人民共和国国务院.中国制造2025[Z].2015-05-08.

[3]王志海，舒敬萍.机械制造工程实训及创新教育[M].北京：清华大学出版社，2014.

[4]徐国庆.职业教育项目课程的内涵、原理与开发[J].职业技术教育, 2008(19)：5-11.

[5]徐国庆.职业教育项目课程开发指南[M].上海：华东师范大学出版社, 2009.

[6]张策.机械工程简史[M].北京：清华大学出版社，2014.

[7]蔡运飞，段建中.图解普通麻花钻与倪志福钻头[M].北京：机械工业出版社，2008.

(编辑文新梅)

Exploration on the Cultivation of Innovative Technological Talents in Mechanical Manufacturing

XU Zhongming, WU Weijie

(Department of Mechatronic Engineering, Shunde Polytechnic, Foshan 528333, China)

To explore the problem of cultivating the innovative technological talents in mechanical manufacturing, the project-oriented teaching method was used by mechanical manufacturing course group of Shunde Polytechnic to reconstruct the theory and practice teaching of the course of mechanical manufacturing.There are three project-oriented courses in the new teaching system, which includes the basic skills training in mechanical manufacturing, the training of new technology and skills in mechanical manufacturing, and integrated training of technological innovation in mechanical manufacturing.The technological innovation ability of the students was promoted in the way of learning by doing and combination between a college and enterprises.Since the implementation of the program for several years, the results are remarkable, and the students have had a significant improvement in the technological innovation ability.

project-oriented teaching method; mechanical manufacturing; technological innovation; cultivation of talents

2016-03-20

广东省高等职业教育教学改革项目“基于工作过程的机械制造技术综合实训教学改革”(项目编号：20130201112)，主持人：许中明。

许中明(1971-)，广东湛江人。博士，顺德职业技术学院机电工程学院副教授。研究方向：机械制造技术与工艺创新教育。

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1672-0601(2016)07-0047-04