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摘要：北京7·21特大暴雨引起了人们对汽车逃生安全锤的关注，以此为契机培养学生“大工程意识”及参加实践训练的兴趣，对金工实训教学内容及方式进行了改革。设计了既实用又适合金工实训教学的安全锤，并进行了产品的工艺过程设计、教学实施方案、教学方式改革等，大大提高了学生学习实践的主动性、创新性及动手能力，初步搭建了专业知识架构，并形成了一定的“大工程”意识，取得了良好的教学效果。
关键词：实践教学改革；安全锤；大工程意识
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）27-0075-03
党的十八大报告对我国教育事业的发展提出了新的更高的要求，强调“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生创新精神”等。作为高等教育工作者，落实上述新要求，办好人民满意的高等教育，关键在于注重“高等教育内涵式发展”，培养大学生的实践动手能力，使其能够缩短从学校到工作的就业适应期，为社会输送具有专业技能的应用创新型人才。
在本科教学中，金工实训是一门非常重要的实践基础课程，其主要教学内容包括车削、铣削、刨削、磨削、钳工、线切割、铸造、焊接等。该课程主要针对大一、大二的学生开设，技术性、综合性较强，它既是机械类各专业学生学习其他技术基础课程和专业技术课程所必不可少的实践环节，也是学生基本实践能力和操作技能的主要训练环节。通过该实习和训练，可以使学生了解机械制造工艺基础知识，建立机械制造生产感性认识，培养学生对机械设计、制造专业的兴趣，熟悉金属加工工艺方法及工艺过程，掌握各工种的基本操作技能，从而提高学生的实践动手能力和综合素质，培养其作为设计人员的理念和思路，为今后专业课程的学习奠定坚实的基础，培养出满足现代制造业需要的创新应用型工程师人才。[1-3]2012年7·21北京特大暴雨事件引起了社会各界的广泛重视，也引起了大家对安全锤质量的关注。传统的金工实习往往是各工种独立实习，互不相干，难以培养学生对制造工艺的整体认识。[4，5]而安全锤的结构复杂程度适中，它的加工过程能够涵盖金工实习中大部分授课内容，仅仅锤头的部分就需要涉及到车削加工的车外圆、车端面、车倒角、切槽、切断；铣削加工中的铣平面、铣凹槽；钳工的锯削下料、挫六方、安装孔及紧固销孔的钻铰、销孔封堵片的设计及线切割的编程切割过程。因此，决定将逃生“安全锤”作为金工实训的教学内容。
大工程观是将工程教育和科学教育比较后提出的一个概念。麻省理工学院院长乔尔·莫西斯提出，大工程观是为工程实际服务的工程教育的一种回归，而与研究导向的工程科学观相对立。大工程教育观要求培养学生的工程意识、质量意识、系统意识、责任意识、成本意识和环保意识，加强学生的理论基础和工程实践能力。在大工程观的视野下，现代高等工程教育的主要任务有：一是培养学生的责任意识；二是培养学生的学习能力；三是指导学生构建工程所需的基础知识和基本能力；四是培养学生的工程思维能力；五是指导学生建立基本的价值判断能力；六是培养学生基本的社会活动能力。[6-9]本次实习教学内容改革以上述要求作为根本出发点，将以往单一加工工艺的分离实习转变为注重制造工艺流程的整体实习，使金工实习从传统实习中简单基础操作技能的重复训练逐步发展到设计与加工并重的综合训练，发展为锻炼学生综合能力的一种工程教育，不仅要使学生对零件制造工艺过程中的某一道工序有一定的认识，更要有助于培养学生提高包括工艺流程、工艺方法、工艺设备等整个工艺过程的大工程意识，帮助学生建立机械设计及制造的专业知识结构。目前汽车作为代步工具已经走进了普通百姓的家庭，本次实训的成品不仅可以带走留作纪念，更具有实用功能，能够提高学生的实习热情和兴趣。因此，本次金工实习教学改革对于培养学生对专业学习的兴趣、工程意识、创新意识以及提高学生的实践动手能力具有非常重要的意义。
一、教学内容设计
1.安全锤设计
安全锤的工作原理就是利用其尖锐的圆锥形尖端敲击玻璃，其强大的压强就可以使玻璃轻微裂开。现在的汽车玻璃基本上都使用钢化玻璃，一点点裂开就意味着整块玻璃内部的应力分布受到破坏，从而在瞬间产生裂痕，接下来再用安全锤敲几下，就可以击碎玻璃。在车辆发生意外时，车内处于密闭状态，在强大的冲击力下，车门扭曲打不开，使用安全锤击碎车窗玻璃就可以逃生，实际上是一把“救命锤”，是车友的必备安全用品。应急安全锤应具备施力点集中、方便施力、便于握持、重量合适、体积小巧便携、外形美观等特点。而金属工艺学实训教学要求实训内容应能够更多地覆盖金工实习所要传授的知识点，包括各工种常用设备的操作训练、主要金属加工工艺方法，还应该使各工种工作量均衡、材料便于加工、便于各工种协调及教学实施等。结合以上两方面的要求，对应急安全锤进行产品设计，并不断讨论、试制、改进、完善等，最后形成教学产品，效果如图1中（a）所示。安全锤采用45#钢锤头，铝合金锤柄，便于学生进行金属材料的切削训练，锤头与锤柄采用过渡配合，并采用销钉进行紧固。
作为本科教学的金工实习，需要让学生在各个工种工作量均衡分配，且每个工种的实习内容应该尽可能多地涵盖本工种的常用知识。因此，需要根据已经拟定好的安全锤效果图进行不同工艺流程方案、不同尺寸的试制，比较各工种的工作量是否分配合理。同时，将试制品分别给多人试用，让其感受是否便于握持、是否能够很好地施力、外形是否美观，最终确定安全锤的加工尺寸如图1（b）所示。
2.安全锤加工工艺设计
安全锤的加工主要包括锯削下料、车锤头、铣四方、铣封堵槽、锉六方、钻铰安装孔及销孔、封堵片的切割设计，最后进行产品装配。包括金属工艺学实训冷加工的所有工种，并且采用了常用的金属加工工艺方法，涵盖了所有金属实训车、钳、铣、线切割、加工中心等各工种的教学内容。安全锤的加工工艺过程如表1所示。
二、教学实施 安全锤的生产工艺需要按照严格的顺序，因为上一个工种的加工如果不完成，相应的尺寸没有成型，是无法进行下一工种的加工的。如图2所示，图中除了线切割封堵片以外，其余加工内容都必须按照先后顺序进行。而实践教学要考虑学生实训的班级数量、实践时间安排、各工种的轮转等问题。因此，该类产品在投入教学时，当同时进行实训的班级超过3个班时就无法让每个班同学按照工艺过程设计的顺序进行实训安排。有的班级从车工开始，有的只能从铣工或者线切割、钳工开始，这就需要在学生实习前准备一个班的不同程度的半成品作为备件，包括下好的料、车好的锤头及手把、铣好四方的锤头、铣好封堵槽的锤头等，当学生无法按照工艺过程的先后顺序进行实训时，可以先采用半成品的备件进行操作练习，以确保实训顺利进行。
三、教学方式的创新
传统金工实习一般采用类似工厂里“师带徒”的教学方式，简单重复操作，不易吸引学生的兴趣。本次教学改革从现代化制造、“大工程”设计加工理念出发，根据学生的专业特点进行教学，从整体上考虑各工种对学生实践动手能力的培养，尤其是分析和解决实际问题能力的训练，提高学生的知识应用能力和团队协作意识。
虽然多媒体教学在高校理论课堂上的应用已经非常普遍，然而在金工实习教学中，大部分院校还是采用传统的讲授方式，这主要是由于车间特殊的工作环境所致。然而研究数据显示，人们对于图像的捕捉和接受能力大大高于语言与文字，因此本次教学改革，尤其注重在实习教学中加入多媒体辅助，借助多媒体教学光盘、PPT等视频、图像、动画形式演示、讲解零件的加工工艺、加工过程、数控程序编制方法等，从而使教学内容更加形象、生动。让各种机床的加工方法与过程不再抽象，而是活灵活现地展示在同学们面前，使加工工艺学习起来更加简单，也保证了同学们对所学内容记忆更深刻。
此外，为了避免学生在实践中过于懒散，提高实践效率，本次教学改革还实现了实训内容的模块化教学，过程化的管理与考核，[10-12]提高学生的综合素质。图3为数控车床教学中的考核过程，根据学生的实践时间及模块选择，规定相应的进度及要求并进行考核。每个模块完成后可以组织学生进行优秀作品评展，让学生互相交流和学习，激发学生的积极性，增强其成就感，培养学生对专业的兴趣和热情。学生在实践中有创新也记入考核项目，以激发学生的创新意识。在实践中除了注重培养学生的安全生产意识外，还应该强调爱护及正确使用设备、工具、量具，在满足工件要求的条件下尽量节约材料、废料分类回收再利用等观念，可以将错误操作导致的刀架碰撞、工具飞出、工件报废、超差等计入操作考核范围，以强化学生的责任感。
大工程意识需要从整体观、系统观出发分析工程技术方面的问题，因此，对学生的考核也需要从相应的角度出发来加强学生的工程实践能力和意识。整个实习过程不仅需要针对当前正在实习的工种内容进行过程化考核，也要对该工种对后续工艺的影响因素，如公差、尺寸、表面精度、定位等方面制定详细的要求，让学生了解任何一步简单的操作都会对整个工件的工艺产生影响，从而影响最后的成品质量，从而体会到整个安全锤的加工过程是一个整体的生产流程来掌控，而不是单一的模仿性操作。在整体的生产流程中，作为设计师、工程师，不仅要学会相应的知识，更要提高自身的责任意识，用全局性的眼光来审视每一步的工艺步骤，从而逐步形成完整的工程意识体系。
在教学中鼓励学生对锤头形状、手把形状、封堵片等在满足装配要求的前提下进行自由创新设计，增强了学生的实践兴趣，培养了学生的创新意识。同时将所有数控设备联网，并采用网络化、信息化管理手段，对学生及数控程序进行管理，从而使教学资源利用率最大化，真正做到资源共享，最大限度地发挥资源优势，有效提高教学效率、教学质量。
四、结论
通过应急安全锤的制作实践训练，学生对现代制造技术产生了浓厚的兴趣，大大提高了学习实践的主动性、创新性及动手能力，并形成了良好的“大工程”意识，初步搭建了专业知识架构，为今后的专业学习、择业就业打下了坚实的基础。
参考文献：
[1]崔海，等.基于创新人才培养工程训练体系的构建与实践[J].实验技术与管理，2008，25（5）：28-30.
[2]罗毅，吕念玲，钟穗东，等.加强工程实践基地建设全面提高学生创新素质[J].实验技术与管理，2005，24（12）：113-116.
[3]陈达银.创新实验室建设中几个问题的探讨[J].实验技术与管理，2005，22（1）：9-12.
[4]朱高峰.关于中国工程教育的改革与发展问题[J].新华文摘，
2005，（15）：118-121.
[5]曹中一，刘舜尧.工程训练中实践能力与创新精神的培养[J].现代大学教育，2003，（3）：81-84.
[6]邱义臻.数控技术应用技能型人才培养模块的构建[J].机电产品开发与创新，2005，（5）：113-114.
[7]王雪峰，曹荣.大工程观与高等工程教育改革[J].高等工程教育研究，2006，（4）：19-23.
[8]赵婷婷，买楠楠.基于大工程观的美国高等工程教育课程设置特点分析[J].高等教育研究，2004，25（6）：94-101.
[9]郑敏利，谭光宇，毕耕.以大工程意识指导工程训练教学基地建设[J].实验室研究与探索，2003，22（6）：4-7.
[10]杨金林，等.数控实践教学的改革与探索[J].现代制造工程，
2006，（5）：45-46.
[11]张立红.依托工程训练培养应用型创新人才[J].中共成都市委党校学报，2006，（12）：70-71.
[12]孟玲霞，郑军，李忠刚.面向应用创新型人才培养的数控电火花线切割实践教学改革[J].实验室研究与探索，2011，（11）：119-121.
（责任编辑：王祝萍）
关键词：实践教学改革；安全锤；大工程意识
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）27-0075-03
党的十八大报告对我国教育事业的发展提出了新的更高的要求，强调“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生创新精神”等。作为高等教育工作者，落实上述新要求，办好人民满意的高等教育，关键在于注重“高等教育内涵式发展”，培养大学生的实践动手能力，使其能够缩短从学校到工作的就业适应期，为社会输送具有专业技能的应用创新型人才。
在本科教学中，金工实训是一门非常重要的实践基础课程，其主要教学内容包括车削、铣削、刨削、磨削、钳工、线切割、铸造、焊接等。该课程主要针对大一、大二的学生开设，技术性、综合性较强，它既是机械类各专业学生学习其他技术基础课程和专业技术课程所必不可少的实践环节，也是学生基本实践能力和操作技能的主要训练环节。通过该实习和训练，可以使学生了解机械制造工艺基础知识，建立机械制造生产感性认识，培养学生对机械设计、制造专业的兴趣，熟悉金属加工工艺方法及工艺过程，掌握各工种的基本操作技能，从而提高学生的实践动手能力和综合素质，培养其作为设计人员的理念和思路，为今后专业课程的学习奠定坚实的基础，培养出满足现代制造业需要的创新应用型工程师人才。[1-3]2012年7·21北京特大暴雨事件引起了社会各界的广泛重视，也引起了大家对安全锤质量的关注。传统的金工实习往往是各工种独立实习，互不相干，难以培养学生对制造工艺的整体认识。[4，5]而安全锤的结构复杂程度适中，它的加工过程能够涵盖金工实习中大部分授课内容，仅仅锤头的部分就需要涉及到车削加工的车外圆、车端面、车倒角、切槽、切断；铣削加工中的铣平面、铣凹槽；钳工的锯削下料、挫六方、安装孔及紧固销孔的钻铰、销孔封堵片的设计及线切割的编程切割过程。因此，决定将逃生“安全锤”作为金工实训的教学内容。
大工程观是将工程教育和科学教育比较后提出的一个概念。麻省理工学院院长乔尔·莫西斯提出，大工程观是为工程实际服务的工程教育的一种回归，而与研究导向的工程科学观相对立。大工程教育观要求培养学生的工程意识、质量意识、系统意识、责任意识、成本意识和环保意识，加强学生的理论基础和工程实践能力。在大工程观的视野下，现代高等工程教育的主要任务有：一是培养学生的责任意识；二是培养学生的学习能力；三是指导学生构建工程所需的基础知识和基本能力；四是培养学生的工程思维能力；五是指导学生建立基本的价值判断能力；六是培养学生基本的社会活动能力。[6-9]本次实习教学内容改革以上述要求作为根本出发点，将以往单一加工工艺的分离实习转变为注重制造工艺流程的整体实习，使金工实习从传统实习中简单基础操作技能的重复训练逐步发展到设计与加工并重的综合训练，发展为锻炼学生综合能力的一种工程教育，不仅要使学生对零件制造工艺过程中的某一道工序有一定的认识，更要有助于培养学生提高包括工艺流程、工艺方法、工艺设备等整个工艺过程的大工程意识，帮助学生建立机械设计及制造的专业知识结构。目前汽车作为代步工具已经走进了普通百姓的家庭，本次实训的成品不仅可以带走留作纪念，更具有实用功能，能够提高学生的实习热情和兴趣。因此，本次金工实习教学改革对于培养学生对专业学习的兴趣、工程意识、创新意识以及提高学生的实践动手能力具有非常重要的意义。
一、教学内容设计
1.安全锤设计
安全锤的工作原理就是利用其尖锐的圆锥形尖端敲击玻璃，其强大的压强就可以使玻璃轻微裂开。现在的汽车玻璃基本上都使用钢化玻璃，一点点裂开就意味着整块玻璃内部的应力分布受到破坏，从而在瞬间产生裂痕，接下来再用安全锤敲几下，就可以击碎玻璃。在车辆发生意外时，车内处于密闭状态，在强大的冲击力下，车门扭曲打不开，使用安全锤击碎车窗玻璃就可以逃生，实际上是一把“救命锤”，是车友的必备安全用品。应急安全锤应具备施力点集中、方便施力、便于握持、重量合适、体积小巧便携、外形美观等特点。而金属工艺学实训教学要求实训内容应能够更多地覆盖金工实习所要传授的知识点，包括各工种常用设备的操作训练、主要金属加工工艺方法，还应该使各工种工作量均衡、材料便于加工、便于各工种协调及教学实施等。结合以上两方面的要求，对应急安全锤进行产品设计，并不断讨论、试制、改进、完善等，最后形成教学产品，效果如图1中（a）所示。安全锤采用45#钢锤头，铝合金锤柄，便于学生进行金属材料的切削训练，锤头与锤柄采用过渡配合，并采用销钉进行紧固。
作为本科教学的金工实习，需要让学生在各个工种工作量均衡分配，且每个工种的实习内容应该尽可能多地涵盖本工种的常用知识。因此，需要根据已经拟定好的安全锤效果图进行不同工艺流程方案、不同尺寸的试制，比较各工种的工作量是否分配合理。同时，将试制品分别给多人试用，让其感受是否便于握持、是否能够很好地施力、外形是否美观，最终确定安全锤的加工尺寸如图1（b）所示。
2.安全锤加工工艺设计
安全锤的加工主要包括锯削下料、车锤头、铣四方、铣封堵槽、锉六方、钻铰安装孔及销孔、封堵片的切割设计，最后进行产品装配。包括金属工艺学实训冷加工的所有工种，并且采用了常用的金属加工工艺方法，涵盖了所有金属实训车、钳、铣、线切割、加工中心等各工种的教学内容。安全锤的加工工艺过程如表1所示。
二、教学实施 安全锤的生产工艺需要按照严格的顺序，因为上一个工种的加工如果不完成，相应的尺寸没有成型，是无法进行下一工种的加工的。如图2所示，图中除了线切割封堵片以外，其余加工内容都必须按照先后顺序进行。而实践教学要考虑学生实训的班级数量、实践时间安排、各工种的轮转等问题。因此，该类产品在投入教学时，当同时进行实训的班级超过3个班时就无法让每个班同学按照工艺过程设计的顺序进行实训安排。有的班级从车工开始，有的只能从铣工或者线切割、钳工开始，这就需要在学生实习前准备一个班的不同程度的半成品作为备件，包括下好的料、车好的锤头及手把、铣好四方的锤头、铣好封堵槽的锤头等，当学生无法按照工艺过程的先后顺序进行实训时，可以先采用半成品的备件进行操作练习，以确保实训顺利进行。
三、教学方式的创新
传统金工实习一般采用类似工厂里“师带徒”的教学方式，简单重复操作，不易吸引学生的兴趣。本次教学改革从现代化制造、“大工程”设计加工理念出发，根据学生的专业特点进行教学，从整体上考虑各工种对学生实践动手能力的培养，尤其是分析和解决实际问题能力的训练，提高学生的知识应用能力和团队协作意识。
虽然多媒体教学在高校理论课堂上的应用已经非常普遍，然而在金工实习教学中，大部分院校还是采用传统的讲授方式，这主要是由于车间特殊的工作环境所致。然而研究数据显示，人们对于图像的捕捉和接受能力大大高于语言与文字，因此本次教学改革，尤其注重在实习教学中加入多媒体辅助，借助多媒体教学光盘、PPT等视频、图像、动画形式演示、讲解零件的加工工艺、加工过程、数控程序编制方法等，从而使教学内容更加形象、生动。让各种机床的加工方法与过程不再抽象，而是活灵活现地展示在同学们面前，使加工工艺学习起来更加简单，也保证了同学们对所学内容记忆更深刻。
此外，为了避免学生在实践中过于懒散，提高实践效率，本次教学改革还实现了实训内容的模块化教学，过程化的管理与考核，[10-12]提高学生的综合素质。图3为数控车床教学中的考核过程，根据学生的实践时间及模块选择，规定相应的进度及要求并进行考核。每个模块完成后可以组织学生进行优秀作品评展，让学生互相交流和学习，激发学生的积极性，增强其成就感，培养学生对专业的兴趣和热情。学生在实践中有创新也记入考核项目，以激发学生的创新意识。在实践中除了注重培养学生的安全生产意识外，还应该强调爱护及正确使用设备、工具、量具，在满足工件要求的条件下尽量节约材料、废料分类回收再利用等观念，可以将错误操作导致的刀架碰撞、工具飞出、工件报废、超差等计入操作考核范围，以强化学生的责任感。
大工程意识需要从整体观、系统观出发分析工程技术方面的问题，因此，对学生的考核也需要从相应的角度出发来加强学生的工程实践能力和意识。整个实习过程不仅需要针对当前正在实习的工种内容进行过程化考核，也要对该工种对后续工艺的影响因素，如公差、尺寸、表面精度、定位等方面制定详细的要求，让学生了解任何一步简单的操作都会对整个工件的工艺产生影响，从而影响最后的成品质量，从而体会到整个安全锤的加工过程是一个整体的生产流程来掌控，而不是单一的模仿性操作。在整体的生产流程中，作为设计师、工程师，不仅要学会相应的知识，更要提高自身的责任意识，用全局性的眼光来审视每一步的工艺步骤，从而逐步形成完整的工程意识体系。
在教学中鼓励学生对锤头形状、手把形状、封堵片等在满足装配要求的前提下进行自由创新设计，增强了学生的实践兴趣，培养了学生的创新意识。同时将所有数控设备联网，并采用网络化、信息化管理手段，对学生及数控程序进行管理，从而使教学资源利用率最大化，真正做到资源共享，最大限度地发挥资源优势，有效提高教学效率、教学质量。
四、结论
通过应急安全锤的制作实践训练，学生对现代制造技术产生了浓厚的兴趣，大大提高了学习实践的主动性、创新性及动手能力，并形成了良好的“大工程”意识，初步搭建了专业知识架构，为今后的专业学习、择业就业打下了坚实的基础。
参考文献：
[1]崔海，等.基于创新人才培养工程训练体系的构建与实践[J].实验技术与管理，2008，25（5）：28-30.
[2]罗毅，吕念玲，钟穗东，等.加强工程实践基地建设全面提高学生创新素质[J].实验技术与管理，2005，24（12）：113-116.
[3]陈达银.创新实验室建设中几个问题的探讨[J].实验技术与管理，2005，22（1）：9-12.
[4]朱高峰.关于中国工程教育的改革与发展问题[J].新华文摘，
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[5]曹中一，刘舜尧.工程训练中实践能力与创新精神的培养[J].现代大学教育，2003，（3）：81-84.
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[7]王雪峰，曹荣.大工程观与高等工程教育改革[J].高等工程教育研究，2006，（4）：19-23.
[8]赵婷婷，买楠楠.基于大工程观的美国高等工程教育课程设置特点分析[J].高等教育研究，2004，25（6）：94-101.
[9]郑敏利，谭光宇，毕耕.以大工程意识指导工程训练教学基地建设[J].实验室研究与探索，2003，22（6）：4-7.
[10]杨金林，等.数控实践教学的改革与探索[J].现代制造工程，
2006，（5）：45-46.
[11]张立红.依托工程训练培养应用型创新人才[J].中共成都市委党校学报，2006，（12）：70-71.
[12]孟玲霞，郑军，李忠刚.面向应用创新型人才培养的数控电火花线切割实践教学改革[J].实验室研究与探索，2011，（11）：119-121.
（责任编辑：王祝萍）