校企合作下的机械类专业实践教学新模式构建

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:实践教学是培养学生掌握机械工程专业知识和提升工程实践能力的重要教学活动,以西安理工大学机械设计制造及其自动化专业卓越工程师班的实习教学环节为研究内容,依托科研合作企业平台,校、企共建卓越工程师实践教学基地;融合管理与激励机制,组建校企指导实践教学教师团队;共同定制实践教学内容,构建了以“定制化”“拟实化”“实景化”“互动化”为特色的线上实习教学新模式,为后疫情时代探索线上线下相结合的混合实践教学新模式,提供了新途径。

  关键词:卓越工程师班实习;信息平台;定制;线上线下;

  教育部2009年提出并于2010年正式实施“卓越工程师培养计划”,至今已有11年。西安理工大学机械设计制造及其自动化专业,作为首批入选该计划的专业,经过11年的教育教学改革与实践,特别在实习等实践教学环节通过校企合作,多措并举,勇于创新,应对疫情,构建实习线上教学新模式,推进实践教学,取得新成效。

一、依托学校科研合作企业平台建立培养基地

  根据西安理工大学机械设计制造及其自动化专业卓越工程师培养计划的培养方案,学生在企业开展实践教学活动的周期为一年,包括第六学期,到企业进行认知实习、生产实习以及部分课程设计;第八学期,在企业进行以工程开发和综合应用为主的毕业设计及数控加工实践教学活动[1]。为加强本专业卓越工程师培养计划的内涵建设、提高专业办学软实力,以本校现有科研合作企业平台为依托,依据企业资源特点,筛选出符合卓越工程师实践教学培养计划的企业,建设卓越工程师联合培养实践教学基地。稳定的科研合作企业平台和运行良好的校外实践教学基地,为实现卓越工程师培养计划所规定的人才培养目标和高效地开展实践教学工作提供了稳固的基础和质量保障。

  本校经过多年的发展,设有37个国家及省部级重点科研基地,为科学研究、学科建设与专业改革等提供了基础平台。以上述的科研合作平台为依托,融合学校和企业资源,学院先后与陕西秦川机床工具集团有限公司、吴忠仪表有限责任公司、青海量具刃具有限责任公司、天水星火机床有限责任公司等企业签订了联合培养协议书,指派专人和部分领导专程赴天水星火机床有限责任公司、宁夏吴忠仪表集团、陕汽集团等企业,就卓越工程师培养计划中的认知实习等实践教学环节的执行进行了专门沟通。签订了卓越工程师班认知实习、生产实习等实践教学基地相关协议,搭建了相应的实践教学平台,建立了联合培养制度,增强了企业协同育人、共同培养卓越工程师的责任感和使命感。基于校企合作的实践教学基地将卓越工程师培养计划的实践教学环节落到了实处,同时为企业提供人才储备服务。

二、创新管理机制组建团队

  (一)优化师资结构

  近5年学校加大了引进人才力度,学院引进了70余名青年教师,大部分青年教师较缺乏实践教学经验,不能很好地胜任认知实习和生产实习等实践教学工作。为了圆满完成机械专业卓越工程师班的实践教学任务,学院成立了卓越工程师培养计划领导小组,制定了专业教师培训计划,完善了配套的师资政策,包括聘用政策、晋升政策、考核政策和其他激励政策[2]。聘请工程实践经验丰富的教师指导实践教学,定期派遣青年教师进实验室及赴合作企业参加三个月至半年的企业实践培养。经过参与研发企业项目、轮岗和定岗实践锻炼,增强了青年教师工程实践能力和创新能力。此外,派青年教师出国进修、学习、交流,拓宽视野,借鉴国外先进的教学经验和理念,逐步提高青年教师的实践教学水平。通过认真实施上述师资培训计划,师资结构得到了优化,形成了优秀的指导实践教学教师团队。

  (二)科学选聘校外企业导师

  为落实卓越工程师培养计划的培养目标,强化卓越工程师培养计划教育特色,带动本科教学整体实力提升,提高人才培养质量,学院根据实际情况制定了企业兼职导师选聘办法、职责、义务和考核办法等一系列政策。以陕西省现代装备绿色制造协同创新中心为纽带,与“陕西秦川机械发展股份有限公司”等多家企业开展实践教学合作。根据实践环节教学要求,严格选聘企业中相应数量的高级工程技术人员为企业导师,并颁发聘书。企业导师直接参与机械设计制造及其自动化专业“卓越工程师培养计划”的认知实习等实践教学及管理。根据教师的教学及研究特长,形成若干集设计、工艺、测控、开发为一体的校内导师与企业导师参加的指导实践教学教师团队,其中包含校内导师12人,企业导师16人,负责认知实习等实践环节教学的落实和执行。

  在实践教学活动中,校内指导教师主要从专业基础及专业知识的综合训练角度对学生进行指导,促进学生运用在课堂上所学的理论知识去分析和解决实习中发现的相关技术问题。企业导师则从产品设计、制造、装配、检测等角度对学生进行指导,增强实习过程的针对性及实战性。学生在校企导师的联合指导下,加强了学生理论知识与实践经验的互补,实现了协同育人,提高了实践教学环节的教学质量[3,4]。

三、定制实践教学内容构建教学新模式

  (一)依据培养方案定制教学内容

  根据西安理工大学机械设计制造及其自动化专业卓越工程师培养计划的培养方案,学生的实践教学内容包括认知实习、综合实习、生产实习等不同的教学环节。以学生在宁夏吴忠仪表集团的线下认知实习为例,指导实践教学教师团队严格按照实习大纲、实习内容和实习要求,合理规划实习教学方案,以产品设计与开发、结构分析、工艺分析、加工工艺、实践操作等为主线,向企业定制认知实习内容。具体教学形式包括:主题报告、专题技术讲座、指导学生参观车间、实验室、设计与经营管理部门等。主题报告包括校内指导教师作的生产实习动员、企业和车间领导作的企业发展和企业文化、车间入场教育等报告。专题技术讲座包括“车间管理通则”“生产管理”“典型零件加工及装配”“自动化加工”“6S管理”“热处理技术”等系列讲座,加强学生对装备制造业与社会、健康、安全、法律、法规、文化、环保的相互影响,以及制造业可持续发展和行业标准的认识。学生深入生产车间现场实习是实践教学中最重要的环节。学校和企业的指导教师分组带领卓越工程师班的学生深入铸造部、调节阀部、球阀蝶阀部、控制器件部及自动化立体仓库等车间,现场了解阀体铸造的工艺过程以及砂型的制造方法、球阀、蝶阀、定位器、行程开关及电动执行机构原理,培养学生掌握典型零部件和代表性产品的加工工艺、装配工艺知识,熟悉重点机床的加工性能和结构特点。所定制的实践教学内容为提高学生运用专业知识的能力奠定了基础。

  (二)校企共建实践教学信息平台

  1. 线上实习内容的定制化。

  2020年突如其来的新冠肺炎疫情打乱了教学秩序,高校学生不能按时返校学习,学校根据教育部和省教育厅“延期不延教、停课不停学”的指导意见,制定疫情防控期间开展线上教学的具体实施方案。指导实践教学教师团队积极与实践教学基地负责人联系,并联合共建了实践教学信息平台,以保障疫情防控期间实践教学正常进行[5]。

  以2020年机械制造及其自动化专业卓越工程师班线上生产实习为例,在疫情防控期间,生产实习无法按原有线下模式进行。实践教学指导教师团队反复开会研讨,并与各实习基地联系,最后选择在东风商用车公司实践教学基地开展线上实习。校企双方针对学生线上实习方式、内容等问题多次进行沟通和讨论,合作建成了适合线上运行的实践教学信息平台。为此,教师团队根据实习大纲和专业特点,结合企业状况,修订、完善和印制生产实习指导书等教辅资料,并确定了线上生产实习的考核标准,保证实习内容与企业现行工艺、学生的知识形成过程相一致。

  为了让学生对线上生产实习内容有全面的认识,保证实习效果,实习前指导教师团队根据线上实习特点和相关平台要求,收集学生信息,完成学习通、学呗等线上实习平台的注册和应用培训,并给学生邮寄相关实习资料。围绕立德树人的根本任务,实践教学指导教师团队利用腾讯会议(ID:796 321 107)作了“实习动员”“增强规则意识,理性防控疫情”“以梦为马不负韶华”的主题报告;为保证实习质量,实践教学指导教师团队还利用腾讯会议(ID:796 321 107)给全体学生增加了“企业物流与设施规划”“汽车底盘及新技术”等专业基础知识讲座。实践基地的企业导师根据定制的实习内容,利用腾讯会议作了“线上实习第一课”“QCD改善”“现场管理”“质量管理”“6S管理”“变速箱及发动机零件的热处理”“复杂刀具”“工业机器人应用”“发动机原理”等十场企业技术专题讲座,布置学生自学了十多个实习视频资料。

  2. 线上实习手段的拟实化。

  图1展示了实践教学信息平台部分实习过程,利用学习通平台模拟零件制造、运输过程及加工设备的工作过程。在拟实化的学习过程中,学习系统提出学习任务,学生按要求完成拟实化的装配、加工等学习任务,实现了线上实习手段的拟实化。利用“学呗”平台实现了实习手段的拟实化,其实习内容主要有:数控车床安装实训、智能制造单元认知、虚拟数控车床、工业机器人示教编程、设备安装与装配、动模板模框加工、典型两板模(含抽芯滑块)原理、机器人安装调试等。用拟实化的手段完成的实习内容可以保存在云空间,方便学生反复学习和修正学习中存在的问题。在企业缺少相关实体设备的情况下,采用拟实化的实习手段,可以有效拓展学生的视野。

  3. 线上实习方式的实景化。

  采用网络直播方式开展参观实习,企业指导教师团队携带视频设备,在车间开展现场直播,如利用机器人焊接驾驶舱和滚齿刀加工直齿轮等。一边直播车间生产过程,一边讲解设备的工作原理和零件的加工工艺,让学生更加直观了解现场生产情况。利用“学习通”平台实现了实习方式的实景化,其实习内容主要有:连杆、凸轮轴、缸体、曲轴、缸盖等零件的加工,还有变速箱、发动机、机器人等部件和设备的装配。实景化的实习方式能让学生更直观地学习产品的设计、制造、装配知识,完成的实习内容可以保存在云空间,方便学生反复观看,使得学生在车间的实习效果更加突出。

  4. 线上实习过程的互动化。

  通过线上实习手段的拟实化和实习方式的实景化,使得学生、校内指导教师和企业指导教师都可以不受时间和空间的限制,随时随地通过实践教学信息平台解决学生在线提出的有关实习的专业技术问题,更便于学生、校内指导教师、企业指导教师三方的信息交流与互动,实现了线上实习过程的互动化。

四、线上新模式下的实践教学效果及思考

  1.实践教学的效果。在新冠疫情防控背景下,我校提出的以卓越工程师班生产实习为案例的线上实践教学新模式,收到了良好的效果。学生在实践教学中观察和学习了各种加工方法、各种加工设备、工艺装备;了解了产品设计、制造过程、典型零件的加工工艺路线、先进生产理念和组织管理方式;掌握了物流系统的工作原理、功能、特点和适用范围;培养了学生工程实践能力、发现和解决问题的能力。对照专业认证标准,定制的实践教学内容满足了专业认证的各项要求。

  2.实践教学的思考。利用虚拟现实技术校企共建实践教学信息平台,全真模拟线下实习的场景,为学生提供生动逼真的实习环境。学生在虚拟环境中扮演角色进行远程实习,亲自操作,通过保存在云空间的学习内容,可以对自己感兴趣或不理解的学习内容反复观摩、多角度观察,反复推敲和相互讨论。有些线下实习不便观察的加工过程,可以通过环境模拟完成,弥补了线下实习的不足。

  通过收集学生关于线上新模式下生产实习调查问卷,学生从生产实习环境、新技术、新工艺以及新产品学习、机械行业未来发展认识、自主学习能力、关注产品经济性、对职业规划帮助等十个方面,严谨地评价了本次线上实践教学的特点。问卷调查显示,线上远程生产实习明显增强了学生对本专业的热爱和专业自信,提高了学生分析和解决实际问题的能力,有利于学生自身未来的职业规划和发展。将卓越工程师的培养需求与现代信息技术深度融合,实现了以“定制化”“拟实化”“实景化”“互动化”为特色的线上实习教学新模式,为后疫情时代探索线上线下相结合的混合实践教学新模式,提供了新途径。

参考文献

  [1] 张文英,李言,崔亚辉.关于我校机械设计制造及其自动化专业实施卓越工程师培养计划的探讨[EB/OL].[2021-04-15].https://wenku.baidu.com/view/06848adc50e2524de5187ea5.html.

  [2] 刘建强.德国应用科学大学模式对实施“卓越工程师培养计划”的启示[J].中国高教研究,2010(6):50-52.

  [3] 高铁刚,耿克飞,张冬蕊.基于信息技术的校际组织协作体建设研究[J].中国电化教育,2019(5):56-61.

  [4] 白永秀,赵勇.后危机时代中国装备制造业的发展趋势及对策[J].福建论坛·人文社会科学版,2010(7):4-8.

  [5] 张文英,杨明顺,李淑娟,等.利用公共信息化平台提升线上本科教学水平的实践---以西安理工大学为例[J].中国教育信息化,2020(19):78-81.

作者:王凯 张文英 杨静 李鹏阳 袁启龙 单位:西安理工大学机械与精密仪器工程学院

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