基于学习兴趣驱动的创新型训练模式研究实践

任 勇 潘旭东 霍 红 刘晓东 李 旦

哈尔滨工业大学机电工程学院 黑龙江哈尔滨 150001

哈尔滨工业大学工程创新实践中心(以下简称“中心”)成立于2017年6月，以承载工程训练课程为基础，加强学生创新创业实践功能、拓展高端装备智能制造人才培养功能为原则，整合原工程训练中心、大学生机械创新与创业实践中心和国家级高端装备虚拟仿真实验教学中心的优势资源。中心对学生培养的新要求是：思维创新、能力创新和觉悟创新。

钳工实训作为工科专业的一门基础工程训练实训课，主要培养学生的动手能力，以及对问题的分析能力和解决能力[1]。由于其自身具有的灵活性强、适用范围广等特点，在机械工业生产中有着不可取代的作用，但是钳工的教学内容及方法却一直没有随时代发展的需求而做出相应的改革[2]。钳工实习作品以经典小锤子持续多年，缺乏创意的实习课题让学生感到枯燥乏味，学生处于不想学、不愿学的被动学习状态，没有主动获取知识的积极性[3]。《中国制造2025》规划中指出，推进信息化与工业化深度融合，推动传统产业向中高端迈进，加快高端人才培养是实现制造强国的战略目标的重点任务之一[4]。因此，应该提出基于学习兴趣驱动的个性化钳工考核作品。

针对目前钳工实习现状，韩明新等人[5]通过多层次的钳工训练模式提高学生兴趣。秦康生等人[6]通过开放性设计命题培养学生的创新意识。刘智勇[7]建议通过实用性教学、机械专业基础知识辅助实习和重视考核结果分析三方面提高钳工实习的效果。为了弥补以上参考文献研究的不足，本文运用创新型教学模式和创新型个性化考核作品多维度改善钳工实训的整体质量，做到了双管齐下、事半功倍，得到学生的一致好评。

1 创新型教学模式

目前，在工程训练实习教学中，多数院校仍采用传统的教学模式，即实习指导教师集中讲课、示范操作、巡回指导、结束指导，学生按课题要求练习模仿。这种教学模式对人数较少的情况效果不错，但面对一个教师平均指导20名学生的情况，这种传授方式的效果大打折扣[8]。为解决上述问题，提高钳工实习效果，引入MOOC教学技术及基于信息物理系统(Cyber-Physical Systems，CPS)的加工流程认知等新型教学模式。

1.1 基于MOOC技术的讲授和实操演示

MOOC教学具有直观性、动态性、可重复性等特点。但实训课程采用MOOC教学的并不多，应用于钳工专业的更是少之又少。将MOOC技术引入钳工实习，通过图文并茂的形式多角度调动学生思考，充分调用了学生的左脑和右脑，让思考更有乐趣也更有效率。

课前录制好高清操作示范视频，具体包括：锯削、锉削、划线、孔加工和螺纹加工五部分。每部分演示又包含操作步骤及注意事项两部分内容。课上播放实操演示视频，同步解析重点和难点。这保证了每个学生都可以清楚地看到实操演示的操作细节，在缩短了演示时间的情况下，大幅度提升演示效果。实操训练时，学生可以反复观看演示视频、查看自己未完全掌握的内容进而不断规范自身操作的准确性。

基于MOOC技术的讲授和实操演示辅助教师完成一些重复性任务，降低了教师的工作强度，提高了课堂教学效果。

1.2 基于信息物理系统的加工学习认知

随着智能手机和移动互联网的高速发展，基于信息物理系统的加工流程认知模块，无需下载新的App就可以通过智能手机上扫一扫功能直接查看钳工加工工序及各加工流程技术参数(如图1所示)，该方法极大地提高了便利性和用户体验效果。

图1 基于信息物理系统的加工流程认知

2 创新型个性化考核作品

中心面向机械类学生、近机械类学生和非机械类学生开放，平均每年接待5 000人次学生参与钳工实习。在教学任务繁重的情况下，为了保证钳工实训教学的质量，针对不同专业的学生，设定不同的教学目标、教学内容及个性化考核作品，且根据上述内容设定教学时间(见表1)。

表1 不同专业学生课时分配情况

2.1 针对不同专业的个性化考核

考核作品按学生专业不同设置成以下两大类内容。

对于非机械类学生和近机械类学生，为了在有限时间内了解钳工工作特点，利用2～2.5 mm厚的铁板或不锈钢板自主设计制作考核作品，充分发挥学生的积极性和主观能动性。该方法在缩小工作量的同时，仍然可以完成实操练习，提高了学生实训热情。

对于机械类学生，加工金工锤锤头作为考核作品，该作品作为经典钳工考核作品，包含锯削、锉削、划线、孔加工、螺纹加工的实操内容，可以让学生充分实践体会各项内容的加工要点，利于扎实掌握钳工加工技术。

2.2 针对相同专业的个性化考核

对于机械类学生而言，考核作品由1种金工锤锤头升级为4种，学生有了充分选择的空间。同时，对于能力较强的学生，可以充分发挥想象力制作大小不等、形状各异的锤头(如图2所示)。

图2 机械类专业的4种个性化考核作品

对于非机械类和近机械类学生的而言，加工制作的个性化作品多种多样，有实用类的，也有工艺类的(如图3所示)。

图3 非机械类和近机械类专业的个性化考核作品

3 创新的综合表现

创新主要体现在实训过程创新和考核件创新两方面(见表2)。

实训过程的创新是通过MOOC形式讲解钳工实习基础操作和注意事项。而在考核作品创新方面是针对不同专业学生的教学目标设置不同侧重点的考核作品，同时可有4种考核作品供选择，针对机械类专业学生充分发挥其想象力和动手能力，制作个性化创意考核作品。

表2 创新的两大体现点

4 结语

本文介绍了基于学习兴趣驱动的个性化钳工创新型新训练模式研究和实践方法，充分体现了以学生为中心的教学理念。融入MOOC及信息物理系统两种新型教学模式，分别对应理论讲解、实践演示、实操流程认知三部分内容。同时，针对参与钳工实习学生专业的不同，因材施教，设置不同的教学目标及个性化考核作品。实践证明，该方法提高了学生的学习兴趣和学习效率，减轻了教师的教学工作量，节省了教学成本。为金工实习提供了一种新的教学模式和考核方法，具有一定的推广意义。