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工程训练拆装实训教学建设与实施

发布时间:2019-09-29


  0 引 言

  工程训练作为高等教育培养实践、创新能力和综合素质的实践教学体系[1],是培养高等工程技术人才的重要环节,对于学生学习工程知识、激发创新思维、增强工程实践能力和工程意识、巩固专业理论知识具有重要的作用[2].随着现代科技的飞速发展,新材料、新技术、新工艺、新设备在生产中得以广泛应用[3],促使工程训练正向着全方位、综合性、创新性方向发展[4].逐渐在打破传统金工实习的束缚和局限,并融合现代的工业技术,综合多学科、多技术、全方位对学生进行机械、电子、信息及其系统等高度结合的融工程设计、制造、管理、创新等环节为一体的“全程”工程技术训练[5],而拆装训练作为“全程”中一部分起着至关重要的作用[6].

  把握现代工业发展的时代需求和现代工程训练的发展趋势[7],吉林大学工程训练中心开设拆装实训教学模块,通过引入教育新技术,结合全新的教学方法,为现代工程训练培养具有综合技能的高素质人才提供了有力的保障。

  1 教学目标

  拆装实训教学模块以 C616 车床溜板箱、主轴箱、进给变速箱 3 个箱体为载体,通过拆装训练培养学生读图、识图能力,使学生熟悉装配对象的功用,认识常见典型机构、传动形式、连接方式和固定方式,认识拆装工具,并逐步建立拆卸和装配工艺流程。通过对 3个箱体的拆卸与装配操作训练,使学生初步掌握拆卸和装配的概念,了解简单部件装配方法及装配工具的使用,初步建立配合性质的概念,在锻炼动手能力的同时与车工实训有机结合,并为后续专业课学习打下良好的基础。

  2 教学建设

  2. 1 教学文件建设

  ( 1) 教学大纲。实训教学大纲是实训教学所设置的实训环节拟达到的教学目标及具体的教学分配,是组织学生实习的主要文件依据[8].拆装训练模块针对机械类各个学院各个专业的学生设置 12 个教学学时,以 8 个工位,3 人/工位/小组,最多 24 人为大组进行实训,教学内容详细分配如表 1 ~3 所示[9].

  ( 2) 教材。针对工程训练中心正逐步向国家级示范中心发展和实践教学改革的新思路,为固化中心实践教学改革发展成果,2012 年中心成立了由骨干教师和教学指导人员组成的教材编写委员会,编制并出版了体现工程训练的新模式的教材《现代工程训练》,并于 2013 年底进行修正编入拆装教学章节。编写过程中,力求使教材具有科学性、系统性,着力反应现代科技成就又与具体工程训练密切结合,对于拆装实训教学具有重大的适用意义[10].

  ( 3) 实训教案。针对拆装模块实习编写了《拆装实训教案》,实训教案的编写不仅丰富了工程训练指导教师的教学内容,更重要的是杜绝了实习过程中不同指导教师讲授内容的随意性,保证主要教学内容必须向学生讲解,在拆装模块教学中起到了很好的效果。

  ( 4) 实训指导书。针对学生实训中的动手操作过程编写了《拆装实训指导书》,详细记录了拆装模块实训教学中的安全操作规程及具体的操作步骤,对学生的操作过程进行详细指导,为拆装实训教学的顺利进行提供了强有力的支撑。

  ( 5) 实习报告书。针对拆装训练模块 12 学时的实训教学内容编写了《拆装实习报告书》,采用多种类型题目,紧扣实习中各个环节,对实训相关基本知识、实训环节操作过程和技能要求等的掌握程度进行检验,对实训内容进行课后的巩固与提高。

  2. 2 教学设施建设

  ( 1) 硬件。按照拆装实训教学大纲要求[11],拆装模块硬件建设明细见表 4.

  ( 2) 软件。① 教学资源建设。针对实训教学大纲要求范围内的安全操作注意事项、难于理解的知识点、复杂的工艺过程等,录制相关视频、开发知识点动画等教学资源,如开发轴承的压入式装配过程展示动画、录制手锤的使用方法视频,制作教学过程微课等教学资源。教学资源的建设辅助支撑实习过程,变革教学模式,丰富教学环节和教学内容[12].② 虚拟仿真实训及考核平台建设。为丰富实训教学环节和教学内容,降低实训设备的损耗,提高教学设备的利用率,在拆装实训教学中引入数字化教学资源虚拟仿真实训及考核平台,在正常的实际动手操作的实训环节中引入虚拟仿真操作,通过不同的教学组织方式提高学生兴趣和教学效果。虚拟仿真实训及考核平台建设包括:C616 车床溜板箱拆装虚拟仿真实训及考核平台、C616车床主轴箱拆装虚拟仿真实训及考核平台、C616 车床进给变速箱拆装虚拟仿真实训及考核平台等 3 部分。

  其中主轴箱拆装虚拟仿真实训及考核平台如图 1 所示。③ 网络资源库建设。在工程训练中心网络资源库平台建设的大框架下建设拆装教学网络资源库。以工程训练中心网站和资源库平台为基础,丰富和完善拆装教学资源,将拆装教学资源软件、仿真实训平台、教学视频、教学 PPT、电子教材、微课等资源网络化,支撑学生无任何时间和空间限制地学习和训练。

  2. 3 师资建设

  为顺利、完整地执行拆装实训教学大纲,中心配备不同层次的课程及教学指导教师,以具有高级职称的教师作为课程指导与掌控人员,以技能经验丰富的高级技师和信息化经验丰富的研究生以上学历人员作为教学指导教师。对每一位上岗教学的人员进行试讲考核,竞聘上岗,以素质好、技术高、经验丰富、责任心强的指导教师保障拆装实训教学的顺利进行。

  3 教学过程实施

  在拆装实训教学大纲基本要求的指导下,教学过程遵循人的认知规律[13],充分激发学生的主动认知和创新思维,由浅入深分层次进行[14].

  ( 1) C616 车床溜板箱拆装训练。此实训阶段完全依托于指导教师的讲解规范学生的实训过程。指导教师以多媒体教学环境结合动画、视频等教学资源讲解拆装实训相关理论和安全操作规范进行实训铺垫;指导教师结合溜板箱装配图、溜板箱虚拟仿真教学软件和溜板箱实体三部分,以教师讲解,学生被动接受的方式带领学生分析溜板箱的结构组成、零件间的传动形式、连接方式、固定方式等,通过装配图的零件名称与箱体零件一一对应分析,并结合仿真软件对箱体模型的透明隐藏使学生对溜板箱有充分的认识; 指导教师以讲解的方式带领学生编制溜板箱拆卸、装配工艺流程,包括箱体零件的拆、装顺序和工具的使用等,形成简单拆卸、装配工艺卡; 指导教师以讲解的方式带领学生参照溜板箱拆卸、装配工艺卡在虚拟仿真环境下讲解溜板箱的拆卸、装配过程; 之后学生参照溜板箱拆卸、装配工艺卡在虚拟仿真环境下仿真练习拆卸、装配溜板箱; 在实训场地上,指导教师结合实物强调讲解溜板箱拆、装注意事项和工具使用注意事项; 学生 3 人为一个小组进行溜板箱的拆卸、装配训练; 指导教师组织学生进行分组讨论,对实训过程进行总结; 学生课后完成本次实习报告书内容[15].

  ( 2) C616 车床主轴箱拆装训练。此实训阶段采用教师引导,适度激发学生主动思考完成实训过程。指导教师结合主轴箱装配图、主轴箱虚拟仿真教学软件和主轴箱实体三部分带领学生分析主轴箱的结构组成、零件间的传动形式、连接方式、固定方式等,使学生对主轴箱有充分的认识; 学生自行编制主轴箱的拆卸、装配工艺流程,包括箱体零件的拆、装顺序和工具的使用等,形成简单拆卸、装配工艺卡; 学生参照自行编制的主轴箱拆卸、装配工艺卡在虚拟仿真环境下仿真拆卸、装配主轴箱,并进行仿真实训考核,成绩合格者进入场地真实拆装,不合格者在虚拟仿真环境下反复练习直至考核成绩合格; 之后在实训场地上,学生 3 人为一个小组进行主轴箱的拆卸、装配训练; 指导教师组织学生进行分组讨论,对实训过程进行总结; 学生课后完成本次实习报告书内容。

  ( 3) C616 车床进给变速箱拆装训练。此实训阶段充分发挥学生的创新思维,并结合前两次拆装实践经验完成实训过程。学生自己结合进给变速箱、进给变速箱虚拟仿真教学软件和进给变速箱实体分析箱体结构组成; 编制进给变速箱拆卸、装配工艺流程; 参照拆卸、装配工艺流程在在虚拟仿真环境下仿真拆卸、装配进给变速箱,并生成考核成绩; 之后在实训场地上,学生 3 人为一个小组进行进给变速箱的拆卸、装配训练; 指导教师组织学生进行分组讨论,对实训过程进行总结; 学生课后完成本次实习报告书内容。

  4 考核与成绩评定

  拆装训练模块的考核与实习的过程化管理相结合,成绩由实际操作成绩、仿真软件考核成绩、实习报告书写和实习态度等四部分组成,其中实际操作成绩占 40%,虚拟仿真操作考核成绩占 30%,实习报告占20% ,实习态度占 10% ,所有部分的加权和最终汇入工程训练多工种训练的总成绩。

  5 实施成效

  全新教学模式的应用颠覆了传统实训教学,受到了广泛的认可。

  ( 1) 新教学方法的应用解决了传统拆装实习中由于学生对拆装工艺流程知识模糊和工具使用不熟练而导致的野蛮操作、教学设备零件破损严重、教学损耗大、教学成本高等诸多问题。

  ( 2) 新教学模式的应用,丰富了拆装实训的教学环节和教学内容,教学手段的多样化使教学环节紧凑、内容新颖、考核多样,进一步端正了学生的学习态度,提高了学生的学习兴趣和教学效果。

  ( 3) 结合全新教学方法开发的箱体拆装虚拟仿真实训教学软件荣获吉林省高校教学成果奖。

  6 结 语

  ( 1) 工程训练拆装实训教学开设在本科教学第 2~ 3 学期,通过拆装实训使学生初步掌握拆卸和装配的概念,了解基本传动形式、装配方法和装配工具的使用,初步建立配合性质,在锻炼学生动手能力的同时,为机械相关专业基础课程的学习奠定良好的基础。

  ( 2) 拆装教学模块建设采用传统实践教学与数字化教学、实训相结合的全新教学模式,丰富的教学环节提高了学生的学习兴趣和教学效果,提好了教学设备的利用率,降低了实训损耗,得到了教学指导人员和学生的一致好评和学校的认可。

  ( 3) 本文详细陈述了工程训练拆装实训教学模块的建设内容、建设思路和建设过程,其数字化虚实结合教学模式的应用和模块建设思路是吉林大学工程训练实训教学首次引入现代教育技术变更教学模式,运用数字化虚拟仿真教学资源支撑实训教学,并取得了良好的效果,为工程训练中心其它教学模块的建设提供了横向参考,并为其他院校工程训练拆装实训教学建设提供了借鉴依据。

  参考文献( References) :

  [1] 江树勇,任正义,赵立红。 从高等工程教育的功能浅谈工程训练的教学定位[J]. 高教论坛,2010( 4) : 71-73.JIANG Shu-yong,REN Zheng-yi,ZHAO Li-hong. Analysis ofOrientation inEngineering Training Teachingin Terms of Functions ofHigher Engineering Education[J]. Higher Education Forum,2010( 4) : 71-73.

  [2] 高 琪,刘中原,万金贵,等。 工程训练中创新实践教育的探讨[J]. 实验室研究与探索,2010( 10) : 143-165.GAO Qi,LIU Zong-yan,WAN Jin-gui,et al. A Probe into theInnovative Practical Education in Engineering Training[J]. Researchand Exploration In Laboratory,2010( 10) : 143-165.

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