应用型本科省级工程训练示范中心建设探究

颜 建， 段海峰， 韩 伟， 童 洲

（华南理工大学广州学院工程训练中心，广州510800）

0 引 言

华南理工大学广州学院是一所以工科为主，经济、管理、文学、理学、艺术协调发展的本科应用型人才培养大学。现有本科专业38个，其中每年有5 000余学生学习工程训练综合实验实践课程。而工程训练综合实验实践课程在应用型本科院校人才培养具有非常重要的作用。工程训练中心成立于2006年，是一个设备先进、管理健全，具有一定特色的培养应用型人才的实践教学基地。2014年工程训练中心按照广东省教育厅颁发的《关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知》，开展了省级实验教学示范中心的申报和评审工作，开始启动相关建设工作，进一步加强工程训练实验室建设，目标为建设教育理念先进、实验设备完善、队伍结构合理、管理一流、特色鲜明的工程训练中心［1-2］。项目工作开展后，中心就实训教学体系及内容、实验教学方法与手段、师资队伍建设、实验教学中心队伍科研技术提升、仪器设备配置等多方面进行改革建设［2］。中心顺利通过广东省教育厅省级实验教学示范中心验收，并被认定为省级实验教学示范中心。

1 中心建设任务及目标

中心每年承担全校8个学院，26个本科专业5 000多学生金工实习和机械学院技能培训与考证，同时为学生的各类比赛的创新制作提供服务。省级示范中心建设目标为：以机械制造训练为基础，以培养基本工程实践能力为目标，坚持注重能力培养、提高学生素质和综合能力；以培养强能力的应用型人才为理念，构建多方位、多层面工程训练基地，培养学生有工程素质和创新意识、强工程能力的应用型人才；以创新能力培养为核心，坚持知识传授、能力培养、素质提高协调发展，推进学生自主学习和提高学生创新意识与创新能力。将工程训练中心建设为教育理念先进，实验设备完善，队伍结构合理，管理一流，特色鲜明的的实验教学示范中心［3］。

2 中心建设方案及实施

2.1 规划实验室资源配置，购置设备和软件，设计新课程

传统工程训练主要包含常规金属切削（车、铣、磨、铸、冲、焊、模具）、先进加工（数控车、数控铣、加工中心、数控冲、快速成型、PLC）、特种加工（线切割、电火花）和热加工（焊接、热处理）4大类，在省级示范中心建设过程中，根据中心建设目标及任务，在此基础上，先后建设了GSK工业机器人柔性系统数控车实训室、五轴数控虚拟仿真实训室、材料成型虚拟仿真实训室、机械手气动夹具实训室、机械手智能注塑自动化实训室。配套增购了五轴数控模拟训练机1台、四轴加工中心1台、3D打印机4台、德国凯勒数控仿真软件、无纸化考试软件；优化资源配置实现从课内实训扩展到课外实践、竞赛和其他创新实践训练。中心面向学生开放，为学生提供具有不同特色、不同教学要求和较大发展空间的实践性教学内容。培养学生基本技能和工程创新能力［4］。

2.2 建设实验室教师团队，优化实验室师资队伍结构

中心进一步明确实训教学队伍的岗位职责；注重引进，促进流动，建立灵活高效的用人机制，在示范中心建设过程中，注重引进具有高级技师的教师和企业中具有工程实践经验的人员。6年来，共引进副高级职称、全国技术能手人员1名，高级技师4人，富有工程经验的3人，优化了队伍结构；建立激励机制，完善考核体系，充分调动实训教学队伍的工作积极性，建设期内鼓励教师提升职称，晋升了中级职称5人，新增工程硕士3人，新增高级技师1人，考评员5名；组织教师外出参加实验室管理课程培训及智能制造技术培训，拓宽培养渠道，提高实训教学队伍的综合素质；支持和鼓励教师申报并承担教改课题以及工程课题，提高队伍素质，促进教学水平的提升，提升教学质量。通过对实训教学队伍在职称结构、学历结构、年龄结构等方面的合理规划，逐步建立起了一支教学、科研、技术兼容，核心骨干稳定，勇于创新的实训教学队伍［5］，建设前后中心师资结构对比如图1所示。

图1 建设前后中心师资结构对比图

2.3 围绕金工实习开展专业教学改革

2.3.1 更新传统实训模式，构建柔性可变的交叉学科

引入智能制造技术发展，突破传统教学模式，更新训练模式，丰富训练内容，适应市场企业人才需求。以智能制造技术为驱动，将单一工种实训转变为多学科多工种交叉融合，建构柔性可变的交叉学科融合能力培养课程体系（见图2），以任务目标为驱动，将一般的工科工程训练课程任务，转变为多学科、多技术能力结合的任务目标，在短时间内以工作目标驱动学生进行轮转课程实训。将机械加工、智能控制和虚拟仿真制造等多个学科的实训项目轮转进行，使学生在学习本专业工程知识的基础上，迅速将各种交叉学科知识相互融合，内化为交叉柔性工程能力，快速提升学生对于智能制造技术的认知，培养学生应用型人才交叉融合柔性能力［5-6］。

图2 应用型人才交叉融合柔性能力培养体系

中心现有机械制造工程基础训练教学平台、机械专业技能训练教学平台、虚拟仿真训练拓展平台和综合创新能力训练平台4个实训教学课程体系（见图3）。制造工程基础训练教学平台包括传统加工、先进加工、特种加工和材料成型加工4部分共计14个工种，具有综合性、设计性、创新性的实训项目占全部学习项目的50%；专业技能训练教学平台以就业为导向，突出提高学生的就业技能与实践能力，开展计算机辅助设计与制造和智能制造技术的技能训练［7］；虚拟仿真训练拓展平台通过虚拟仿真实操训练和虚拟仿真分析拓展训练，利用虚拟仿真技术，将工艺流程具象化，提升学生对专业技术的认知程度，进一步加强学生的智能制造技术应用能力；综合创新能力训练平台通过指导学生参加“学生研究计划”“大学生创新创业项目”及“互联网+”大学生创新创业训练大赛的创新设计与制作，促进学生参与产学研训练项目，提升学生创新意识和能力。

图3 工程训练中心实训课程体系

2.3.2 开发训练课程项目新模式

（1）五轴数控虚拟仿真实训课程。中心在已有金工实习内容的基础上，根据行业发展动态，改革现有实训内容，积极开发虚拟仿真实训教学新模式，提高教学质量。在原有的三轴数控车、铣、加工中心实训内容基础上，为进一步拓展优化先进加工实训内容，与企业合作共同开发了五轴数控实训模拟机，并以此为基础，申报了教学教改项目《协同育人的五轴数控加工实训课程体系一体化设计与实施研究》，增加了五轴数控虚拟仿真训练实训项目，五轴数控虚拟仿真实训课程任务如图4所示［8］。

图4 五轴数控虚拟仿真实训课程任务表

（2）模具虚拟仿真实训课程。进一步开展虚拟仿真实训教学项目，启动校级教学教改项目“以智能模流分析软件应用为导向的模具实训课程改革实践与探索”。以项目为基础，增置智能模流分析（CAE）仿真实训室1间，建设以Moldflow模流智能分析软件为核心的虚拟仿真模具训练项目，将传统的模具教学体系进行信息化改革，凝练出了模具实训课程新模式，进一步规划课程的教学重点［9-10］。改革后的新模具实训课程，以典型模具结构类型为案例，规划制定了虚拟仿真模具实训课程规划表，指导学生完成模具型腔结构、浇注系统和冷却系统等设计任务，采用智能模流分析软件完成模拟注塑仿真分析［10］，帮助学生验证设计过程中的参数设置并对设计结果进行分析比较，提高了学生实训积极性，建立学生的实践技能获取感，提升该门实训课程的训练深度及训练效果。

（3）数控车机器人自动上下料实训课程。以机器人应用技术为驱动，引进了机器人柔性制造系统的概念，将数控车床与机器人技术相结合，开展数控车机器人自动上下料教学课程新模式，如图5所示。该课程在传统的数控车床加工实训内容中加入了智能制造技术的应用，增加了实训课程的先进性和新颖性，大大提升了学生学习该课程的兴趣，提高了学生对智能制造技术的认知程度。

根据数控车机器人自动上下料工艺，结合课程所授知识点，编制了如图5（右图）所示的数控车机器人自动上下料实训课程规划表，学生在实训过程中通过学习数控车机器人自动上下料工艺知识、数控车加工工艺知识及操作方法和机器人编程控制方法，最终实现控制机器人完成加工零件自动上、下料任务［11-12］，从而掌握机器人编程控制技能。该实训课程不但增强了学生对数控车加工工艺的认知，更给学生提供了机器人上下料编程控制实训机会，直观的给学生展示了机器人在制造领域的应用场景［11］。

图5 数控车机器人自动上下料实训课程

（4）机械手气动夹具实训课程。在传统钳工实训项目基础上，拓展以夹具为主体的实训教学内容。如图6所示，项目主要通过讲授机械手的组成及机械手的控制系统原理，使得学生熟悉机械手的机械结构，提升机械设计能力；熟悉机械手控制系统，加深对自动化设备的理解；学习机械手气动夹具装配工艺过程，增强装配精度与装配尺寸链意识。通过机械手气动夹具实训项目培养学生的气动机械机构安装与调试、气动控制和应用等技术，在培训学生钳工工位装夹技术的同时，还可以进行气动回路运用培训，提高学生自己机械夹具零件制作和电气装配调试的动手能力［13］。

图6 机械手气动夹具实训课程

以上教学改革新模式训练项目现已全面投入教学，服务于全校约4 500人/每年的金工实习，为我校学生提供了训练项目新模式，提升了学生对智能制造先进加工的认知水平和掌握能力。

3 服务于周边企业，推进产教融合，提升中心教师科研能力

不断推进产教融合，促进教师产学研项目申报，通过纵向横向项目的实施，提高教师的科教研能力，进一步增强中心师资队伍水平。在此期间，教师共主持高等学校教学教改项目23项，广东省自然科学基金青年人才项目3项；服务于周边企业，解决企业技术难点，与周边汽车行业企业共建“合顺·华广创新中心”，与企业共同申报科技厅科技项目，共立项横向产学研项目6项；教师参与并指导了学生参加大学生创新创业项目59项；指导学生参加了国家、省、区级竞赛获奖45项，期间指导了学生发表论文20余篇，共同研究获取了专利46项。

通过产学研项目驱动，在完成项目预定成果的同时，教师也发表了相关论文72篇，其中SCI刊物2篇，核心期刊论文25篇；申请专利75项。通过产学研课题实施、指导学生创新创新创业项目、指导学生科技类创新竞赛项目等，极大地提升了教师科教研能力，进一步提高了教师教学水平及实训质量［14-15］。

4 结 语

在省级示范中心项目建设过程中，通过对实验室场地进行升级改造，购置了新的设备和软件，规划了实验室资源配置，设计了新课程，增加了与行业发展动态紧密联系的相关创新实训训练新模式、新项目；加大了中心师资队伍建设，优化了师资队伍结构，拓宽了人才培养渠道，促进了教师科研能力提升，进一步加强了师资队伍能力与水平；与此同时，对现有的教学培训项目进行了优化改革，完善了现有实训教学体系与内容，丰富拓展了实验教学方法与手段，从而提高了教学质量与水平，提升了学生就业竞争力，最终，工程训练中心顺利通过了省级示范中心建设项目验收。