现代机械工程训练方法的实践与研究

彭 磊

（南昌交通学院，智能制造学院，江西 南昌 330100）

在知识经济时代，现代机械工程在解决人类生活复杂问题中起到重要作用。各国对现代机械工程教育改革非常重视，我国实施卓越工程师教育培养计划，旨在实现向过程教育强国转变，我国机械工程教育人才培养质量有待提升，未来工程师要掌握专业基础知识与良好综合素质。现代机械工程教育人才培养强调加强实践能力训练，随着社会经济的发展，高等工程教育要确定恰当的人才培养目标，研究有效的实现途径方法，建立适应工程需要的人才培养模式。工程训练是培养学生创新精神与动手能力的重要环节，担负培养学生工程素质，培养应用型高层次现代工程技术人才的重任。传统工程训练向现代化转变，加强对现代机械工程训练教育研究具有重要现实意义。

1 现代机械工程实践教育的意义

当今世界发展日新月异，全球化等方面强大力量驱动工程在社会发展中发挥重要作用。科技工程对国家安全至关重要[1]。新世纪后美国政府机构发布众多关于工程与国家安全的报告，强调为满足全球化知识驱动社会需要，工程实践与教育发生重大变化。英国是欧洲工业发达国家，英国创新技能部发布创新国家白皮书，创新需要先进的管理技能，具备创造性技能的软技能，对工程教育提出了挑战。

新世纪后中国政府颁布国家中长期科技发展规划纲要，对科技人才教育进行顶层设计，蕴含国家对科技工程人才教育的期盼[2]。我国高等工程教育规模为世界首位，面向未来工程需求，要着力解决高等工程教育创新性不足的问题，注重实践创新性并重。教育部启动卓越工程师教育培养计划，工程师在当代社会经济发展中使命重大，工程师是科学与生产发展的桥梁，世界各国重视工程师在知识经济社会的作用，我国走特色新型工业化道路需要发挥工程师的作用。我国工程教育人才培养质量有待提升，当前工程教育面临的挑战是应对社会对工程师要求不断变化，加强我国现代机械工程教育人才培养改革非常迫切。

我国长期建设发展目标是增强自主创新能力，高教法规定高教任务是培养具有创新实践能力的高级人才，促进现代化建设。中央发布关于推进素质教育的决定指出，素质教育要以培养学生创新实践能力为重点[3]。近年来我国高教快速发展实现教育规模跨越式发展，随着知识经济的深化，高教面临许多新的问题。工程训练担负提高本科生工程素质，培养创造型具有高质量工程技术人才的重任，在培养高等工科人才方面发挥重要作用，现代科技飞速发展，新技术材料不断涌现，使机械工程训练课程教学内容不断更新。要求学生学习现代科技基础上知识同时，必须进行综合工程实践能力训练。有必要对工程训练教学内容方法进行改革。传统训练内容不断减少，学生通过工程训练可以把理论与实践结合，提高分析解决问题的能力。学生在实践中可以提高动手能力，培养工程意识。

2 高等工程教育实践的发展

工程师职业为人类社会文明进步做出巨大贡献，非正式意义的工程教育已有千年，正式的学校高等工程教育始于17世纪法国。最早的工程教育起源于11世纪西方国家的学徒制，18世纪后半叶欧美各国发生工业革命，随着大规模工业生产发展，产生传统大学之外的专门院校，工业生产大规模化影响工程教育的发展。

梳理工程教育起源阶段发展特点表现为从学徒制到学校转变，与工程实践形态紧密结合。学徒制教育模式中师傅把知识传授给徒弟，随着欧洲国家工业革命推进，学徒制培养工艺人员无法满足需求。为满足工业实践需求工程师，学校工程教育应运而生。工程师先驱通过实验方式改良工艺，文艺复兴时期将美术与工艺方法用于工程。工业革命时期工程更多面向基础设施建造。初始阶段工程教育面向工程实践，满足社会工业生产发展需要。工程教育依附科技原因是应对经济萧条的需要，工程师对社会贡献可持续性的需要。初始阶段攻宠教育以科技为基础，其面向工程实践本质未变[4]。二战是高等工程教育史上的转折点，工程实践过于强调军用工程需求，工程教育课程发生转变。

工程教育转型阶段特点表现为偏离民用工程实践需求，异化为工程科学教育。工程实践形态分为军用与民用工程，工程教育初始阶段对应实践包括军用与民用工业，二战后工程教育转向培养研发制造先进军事武器的毕业生，忽视解决工业生产实际问题的能力。工程教育转型背后具有深厚的政治军事背景，主要因素包括政府对工程教育干预，军备竞赛助推。工程教育偏离实践导致异化为科学化教育，与设计建造解决工业实际问题工程实践相对，工程教育异化首要动因是工程科学运动。表现为战争对工程人才需求改变，工程科学盛行导致教育模式改变。1980年美国工业竞争力下降，意识到工程科学化运动的弊端，工程实践特征发生变化，工程教育转向注重实践。

3 我国高等工程教育实践教学现状

21世纪现代工程科学性，社会性特点日益突出，我国工程教育脱离实际问题严重，理工科高教中基本为模式单一，学生规模剧增使得实践环节薄弱。回归工程实践是工程教育发展的历史趋势，课程偏离工程实践问题是目前我国高等机械工程教育普遍存在的突出问题。分析我国高等工程教育机械工程实践教学问题主要包括课程目标脱离工业需求，课程结构分离工程能力，课程改革缺乏观念指导等。

现代机械工程课程目标制定应围绕工业企业环境所需知识能力素质，当前高等工程教育现代机械工程课程脱离工业需求，主要表现为课程目标未面向工业界需求，课程目标制定未体现工业界参与[5]。工业界是机械工程教育相关利益集团重要主体，课程目标制定未吸纳工业界的观点，无法保证机械工程教育满足现代工程发展的需求。现代机械工程课程目标脱离实践表现为课程目标趋同化，空泛化。当前我国工科课程结构通病是体现学科壁垒，忽视工程实践类课程。主要表现为以知识体系划分课程类型为通识课与专业课等，学科类课程占学分多于实践类课程。专业课程以必修课为主，学生对学科知识组织课程满意度较低。机械工程课程结构问题原因包括课程结构分类存在弊端，课程改革面临诸多困境。

课程内容是课程现状最大问题，调查显示当前高校机械工程教育课程最大问题是课程内容陈旧，与实践环节不够。影响机械工程课程内容偏离实践的因素包括数量与质量层次，课程中实践内容数量少于学科理论内容，课程内容以学科技术知识为主导，是课程内容偏离工程实践直接因素。部分课程内容面向工程实践，但存在通识课数量过多，与工程联系不足。专业基础课内容基础知识传授方面较多，工程设计创新等核心内容较少。课程内容偏离工业实践原因与课程结构目标有关，由于人们对工程教育本质认识不清所致。课程内容未体现现代机械工程特征，当前课程内容教学依赖分析模型，课程核心内容应是工程设计与创新。

随着招生规模的扩大，当前大学生面临严峻的就业难形势。重要原因是毕业生工程意识及适应工作能力较差。未来工程师要掌握现代科技知识，要善于运用现代科技理论知识解决工程实践问题。工程训练是工科院校进修工程实践教学的重要技术基础课程，使学生掌握常用设备基本操作方法，机械装配基本方法。初始学生从课堂迈向工厂，通过动手生产培养劳动技能与工程意识能力[6]。传统工程训练按照教学计划列出训练内容，以部分数控加工等先进制造工艺为主，训练内容为工种为单位，教学方式为实习指导人员现场讲解操作规范。传统工程训练方式按照指导人员提供图纸进行技能训练，存在教学手段单一，学生感觉训练方式枯燥等问题。学生缺乏设计创意空间。训练后学生不知道生产过程流程，不利于培养学生的创新能力。

4 现代机械工程实训教学模式改进

我国面向21世纪高等教育人才培养目标是厚基础，高素质，拓宽专业、重视能力。反映知识能力全面发展，分析国内外现代机械工程的新特点，定位机械工程教育人才培养目标是具有创新科学精神，良好创造能力，在机械工业生产一线从事设计制造科研管理等方面的专业工程技术人才，基于现代机械工程人才培养目标，要改进传统实训教学模式，要构建与理论教学结合的实践教学体系，通过虚拟训练，开放式训练等方式满足现代机械人才培养目标。

传统工程训练内容固定不变，各专业进行统一安排，学生只能被动进行训练。为有效提高学生训练积极性，在时间场地方面全面开放，训练内容包括训练项目与作品开放，完成必修训练内容可以自行选择训练项目；传统训练模式是学生按统一图纸完成加工制作，开放训练方式下指导员传授相关操作技能。学生可以自己发挥进行作品创造作。为提高学生工程实践能力，在常规工程训练同时举办工程训练技能大赛，将数控加工，电子工艺训练等主要项目为竞赛项目。举办训练竞赛旨在提高学生工程实践能力，学生积极参加，利用课余时间进行强化训练，提高学生的实践能力。开设相关选修课，学生通过学习掌握相关专业技能。

现代工程机械实训教学体系包括工程实践能力训练，基本技能与专用综合能力训练。由机械电子综合实习，机械CAD实习等组成专业综合能力训练，训练学生新工艺亚研究，新产品开发等方面的能力。模块特色体现为鼓励学生自我完成，从工程实际项目中确定毕业设计题目，培养学生的工程意识与实践能力。学生通过学习具备专业能力，鼓励学生自己联系实习单位，根据单位实际情况确定综合性设计课题。要求完成撰写设计报告实践证明，是学生能力发挥提高素质的有效途径。工程实践能力训练由机械实习、机械制造设计等组成，训练学生产品质检控制，生产成本控制，对设备结合现代化设计理论方法等能力。主要强化发挥产学结合教育优势，学生带着研究课题进行实训学习。

传统工程训练在固定场地使用实物设备进行，随着新工艺技术的出现，工程训练项目要与时俱进。由于有些先进制造技术设备昂贵，对设备数量难以满足训练需要，往往达不到技能训练要求。随着现代信息技术的发展，现代教育技术得到扩充。对提高教育规模，实施素质教育等起到重要作用。随着计算机技术的普及推广，传统实验方法向计算机辅助实验发展，是对传统教学方法的变革。机械工程训练教学中引入现代教育技术，使学生通过网络进行数控机床操作练习，在业余时间可通过虚拟操作系统训练，虚拟操作系统面板与机床操作面板相同，可以节省设备费用与训练成本，根据科技的发展不断调整训练内容。