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工程訓練課程標準 版權信息
- ISBN：9787568094474
- 條形碼：9787568094474 ; 978-7-5680-9447-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
工程訓練課程標準 本書特色
本書由全國*先開展智能制造實踐的華中科技大學工程實踐創新中心編寫，已有近百所學校的工程訓練中心的領導和老師到訪中心，本書是各中心進一步學習和借鑒的重要參考。
工程訓練課程標準 內容簡介
工程訓練課程與現代工業制造技術相銜接、與現代工業實踐緊密結合，是本科各 專業圍繞智能制造系統學習成形加工、機械加工、特種加工、電工電子等工藝 基本原理和主要裝備結構，訓練相應操作技能，并學習相關設計、檢測等基本 知識，培養大學生的工程觀、質量觀、系統觀的重要基礎課程本書主要介紹了工程訓練課程的設置背景，改革變化，介紹華中科技大學改革的過程和取得的成果，同時還介紹了課程的主要內容，教學標準，考核標準，以及實踐平臺簡介。同時介紹了系統學習成形加工、機械加工、特種加工、電工電子等工藝基本原理和實踐過程，實踐平臺和車間設置，以及車間的布置補充具體的設備和照片，設備的介紹。本書可作為普通高等學校開展工程訓練教學的參考。
工程訓練課程標準 目錄
**部分課程性質(1)
第二部分課程結構(3)
第三部分課程目標(9)
第四部分教學基本要求(12)
第五部分課程成績評定(37)
第六部分幾點說明(40)
附錄一華中科技大學工程訓練實踐平臺的構建(44)
附錄二華中科技大學“工程訓練”課程改革探索與實踐(63)
附錄三華中科技大學“工程訓練”教學方案(72)
參考文獻(73)
后記(75)
第二部分課程結構(3)
第三部分課程目標(9)
第四部分教學基本要求(12)
第五部分課程成績評定(37)
第六部分幾點說明(40)
附錄一華中科技大學工程訓練實踐平臺的構建(44)
附錄二華中科技大學“工程訓練”課程改革探索與實踐(63)
附錄三華中科技大學“工程訓練”教學方案(72)
參考文獻(73)
后記(75)
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工程訓練課程標準 節選
1.工程訓練要著力培養大學生的工程觀、質量觀、系統觀 問：邵院士好！在新一輪科技革命和產業革命驅動下，國際工程教育界興起了新的改革潮流，國內也在推動“新工科”建設，工程教育改革發展對實踐教學提出了新要求。您長期從事工程科技的教學、科研和高校管理工作，能否請您談談“新工科”背景下如何推動工程實踐教育高質量發展？如何加強工程訓練？ 邵新宇(以下簡稱“邵”)：首先，工程訓練是一種實踐認知。人的認知過程，刻骨銘心的是“親身實踐”。“I hear，I forget.I see，I remember.I do，I understand.”只有親身做了，才能真正明白。機械原理也好、機器人六自由度運動也好，單純講授理論課程，很快就會忘記；工程訓練中親手實踐過，就會有較深印象，將來工作中就可以很快回憶起此前學過的知識。特別是對工科教育而言，僅僅靠理論課是培養不出拔尖創新人才和卓越工程師的，一定要重視工程訓練！ 其次，工程訓練要體現時代特征，用*領先的理念、*前沿的技術、*先進的應用來支撐人才培養。現在社會需求變化非？，一些行業的技術革新和科技創新發展速度超過了高校。高水平大學要引領發展，一定要教給學生*前沿的技術，要讓大學生盡可能早地在校內接觸*先進的應用。要把企業的一些優秀成果和*新理念搬到課堂，請企業家、杰出工程師到課堂給學生授課，與學生交流、互動；要把前沿科技吸納到學校，將一些先進技術融入工程訓練，顛覆對制造技術的傳統認識，體驗前沿科技帶來的生產力革命。這樣，可以讓參加工作以后才有機會接觸的新技術、新應用，在大學階段就能提前實踐，從而激發大學生去思考、去領悟、去鉆研。 *后，工程訓練要盡可能把原來主要面向理工科的工程實踐教學，開發成通識體驗課，面向全校所有學科開放。醫科生、文科生也可參加工程訓練，身臨其境地了解制造業的發展歷程及其與各領域的融合，了解制造業從業人員必須具備的工匠精神、敬業素質、工程倫理。 在我的理解上，工程訓練既是工程實踐，又是思維訓練，兩者要結合起來，缺一不可。要努力營造一個開放的、創新的實踐環境，讓學生在工程訓練中提升工程素養，強化質量意識，培養系統思維。 工程訓練還要加強針對性。傳授專業知識時，可以針對不同年級、不同專業學生設計不同的單元模塊。例如，一、二年級本科生的工程實踐教學，并不一定要求他們馬上掌握一些十分深奧的專業知識原理，也不要求他們必須理解加工工藝背后的具體算法和模型，但要有意識地讓他們建立相應的概念和興趣？偟膩碚f，作為重要的實踐育人環節，工程訓練要著力培養大學生的工程觀、質量觀、系統觀。 2.工程觀要面向問題、面向需求、面向應用 問：您剛才談到了工程訓練要著力培養大學生的工程觀、質量觀和系統觀。請問，如何理解工程觀？如何培養大學生的工程觀？ 邵：以前一講創新，就講科學創新，就講技術創新。現在我們認識到，創新實踐應在科學、技術、工程三個層面同時發力。本質上講，科學、技術、工程三者是不同類型的創造性活動，有著不同的發展規律？茖W、技術、工程對人的能力、素質要求是不一樣的。 目前比較普遍的是，大學課堂上注重講授科學、技術原理，實驗室里也追求基礎和前沿技術的創新，這些固然是大學的主要使命，但不可忽視的是，工程層面的創新實踐教育，還未引起足夠重視，工程觀的培育和熏陶，還著力不夠。 樹立學生的工程觀，提升工程素養，首先要建立起面向問題、面向應用、面向現實需求的意識。*重要的工程素養是能發現問題和提出解決問題的方案。什么叫工程？按狹義的理解，工程是一種有組織的造物活動。例如，造出一條產線、蓋好一幢建筑、安裝好一個大型科學裝置(如FAST)。如何把一個毛坯加工成具有特定功能的零件？從工程角度講，就是要知道針對這種材料，通過哪些工藝去一步步地逼近，*終得到結構、功能、性能達到要求的零件。工程素養就是解決問題的能力。 工程觀，要有“可靠性”意識。產品的可靠性包括產品的適用性、耐久性、安全性等。產品在設計壽命內應能穩定地實現設計功能，故障少。 工程觀，要有成本意識。科研技術人員在和企業家交流時，不能只談項目的科學原理、算法等，必須意識到，企業既追求產品的先進性、適用性，也追求產品的*，控制產品的成本等。工程是人類有組織地綜合運用多門科學技術進行大規模改造世界的活動，它除了要考慮技術的先進性和可行性，還要考慮成本和質量，做到經濟、實用、美觀。 工程觀，要有效率意識。制造廠商必須快速響應市場、響應用戶需求，才能贏得競爭。如手機生產廠每隔半年甚至幾個月就要推出新產品，汽車制造商每年要推出新的車型。這里面實質上有設計、制造周期的問題！安⑿泄こ獭笔呛芎玫闹笇г瓌t。產品開發人員從設計開始就要考慮產品壽命周期的全過程，在滿足功能、性能的前提下，設計的產品要易于制造、便于裝配，還需要考慮使用過程中方便維護乃至回收處理。 工程觀，要善于使用先進的工具并充分發揮其效用。通過應用數字化樣機、仿真分析、增強現實等技術，加快設計，及時改進，并讓潛在的設計錯誤、用戶可能不滿意的方面等盡早在虛擬仿真中暴露出來，提前改進。這樣，可以大量減少產品的缺陷。 培養大學生的工程觀，就是要在工程訓練中強調這些理念并盡可能地設計一些實踐體驗環節。當然，前提是要讓大學生有足夠的工程訓練時間。 3.質量觀要面向競爭，聚焦產品性能 問：那么，什么是質量觀？如何在工程訓練中培養學生的質量觀呢？ 邵：質量觀要面向競爭、聚焦性能，其核心是要樹立競爭意識、市場意識。 產品的核心要素首先是質量。從宏觀層面講，質量為先，就是把質量作為建設制造強國的生命線，以質量引領制造業發展，將質量提升作為制造業發展的優先工作，推動制造業走以質取勝的發展道路。 高質量很大程度來自市場壓力和競爭意識。因為你的競爭對手也在生產類似產品。如何超過競爭對手？*終靠的是產品的質量。 當今世界，“德國制造”是高質量的代名詞。但“德國制造”的光環并非與生俱來。從歷史上看，“德國制造”經歷了由弱到強、由辱到榮的蛻變過程。德國工業發展早期，采用仿造英、法等國產品的做法，廉價銷售沖擊市場，遭到工業強國的唾棄。1876年費城世博會上，“德國制造”被評為“價廉質低”的代表。那之后，德國意識到，要贏得競爭，必須靠質量而非價廉。德國人不斷將質量觀融入血液，緊緊抓住國家統一和第二次工業革命的戰略機遇，改革創新，銳意進取，通過對傳統產業的技術改造和對產品質量的嚴格把關，大力發展鋼鐵、化工、機械、電氣等制造業和實體經濟！暗聡圃臁蓖瓿扇A麗蛻變，德國在一戰前躍居世界工業強國之列。 在建設制造強國、推進經濟高質量發展、實現中華民族偉大復興的進程中，我們必須進一步加強對“質量強國”戰略的認識——質量是制造業的核心競爭力，只有靠質量，產品才能贏得市場。 工程訓練要著力培養大學生的質量觀，將質量意識落實到學生工程訓練的各個環節和所做的每件產品之中。要讓大學生理解，產品質量的形成過程就是設計、制造、裝配的過程，每個環節都不能出問題，否則一定會影響到*終產品的質量。 今天的工程訓練，要讓學生掌握更深層次的質量內涵。對機加工零件而言，質量不光有尺寸、公差、表面粗糙度等要求，還有性能、材料特性等多方面的要求。我們以前參加工程訓練(那時候還叫作“金工實習”)，把作品，比如小錘子做出來，拿著游標卡尺一量，尺寸多少，公差符合要求，就可以了。但現在我們要告訴學生，這個產品的品質還涉及顯微裂紋、應力集中等。要建立起幾何形貌、微觀組織、力學特性的概念。今天的工程訓練，要讓學生更深入地檢測自己做的零件，不僅宏觀上做到“控形”——產品的幾何形貌要達標，這是基本的；而且微觀上做到“控性”——產品的微觀組織、力學特性也要達標。要讓學生建立“控形控性”認知。當然，工程訓練中心要提供或借助科研實驗室提供必要的檢測手段。 我希望今天的學生在做工程實訓產品的時候，跟三十多年前我們的制作觀念有所不同；雖然產品是一樣的，材料是一樣的，工藝可能也是一樣的。我們當年主要是看尺寸是否達到了、倒角是否都有、螺紋能不能被擰進去。今天的學生還應該理解產品質量更深層次的內涵，做出的產品是否經久耐用，還取決于其他一些重要因素。建立這種認識的學生將來走向社會、進入企業，一定會帶來積極的變化和促進作用。 4.系統觀要強調綜合優化、整體效益 問：傳統工程實踐教學中，系統觀強調得不多。但現代工業生產系統復雜，通常是大規模生產模式，樹立系統觀也是當代大學生的**素養。在學校工程訓練課程中如何加強系統觀教學呢？ 邵：要培養學生的系統思維，讓他們知道，解決一個工程問題，需要具備多學科知識。比如，怎么焊好汽車“白車身”？不是說有了激光器、工業機器人，就能把車身焊接出來；這里面還涉及焊接工藝優化、工裝夾具定制、焊縫質量在線檢測、自適應控制技術等系列問題，涉及機械、材料、光學、控制、力學等多學科。解決復雜工程問題的方案通常是系統層面的。 還要培養學生大工業生產背景下的系統觀。大學工程訓練一般以離散型制造訓練為主，當然也有涉及流程型制造訓練的。離散型制造業生產過程復雜，產品種類繁多，工藝路線和設備使用靈活，車間形態多樣，運營維護復雜。工程訓練中，要盡可能讓學生了解：在現代化大規模生產、大批量產品制造中，計劃、調度、執行、反饋，如何無縫對接、一體優化？如何做到產品多而不亂、生產忙而有序？工程訓練中心車間布局的生產線涉及多個工序，如何在優化每道工序的基礎上追求產線的綜合優化？片面追求單一工序的*優化很可能導致整體“生產過程”效率下降。要建立精益生產等概念，還要實踐體驗遠程控制、在線檢測、運行優化、節能環保、人機共融等新技術。我們培養卓越工程師，腦子里一定要有系統觀，而不僅僅是懂機床操作。 系統觀也包括責任觀，要考慮全鏈條，考慮社會效益。比如，某些高速高精加工工藝能生產高品質的復雜產品，但其加工過程能耗很高，污染排放也嚴重，綜合來看，其整體效益并非*大化。我們不一定讓學生懂得生產過程的每個環節，但是要讓學生學會思考：當一個方面有所改善時，會不會增加其他方面的損耗或影響？要讓學生有一定的系統思維能力，建立全鏈條整體效益分析意識。 培養人文情懷對建立系統觀很有幫助。小到錘子、大到產線，我們要做到每件產品都是“藝術精品”。系統觀需要科技與人文交融，講究人與社會、生態、環境和諧發展。這方面，不少大學已有積極的探索和實踐。 5.工程訓練要舍得投入，形神兼備 問：不少高校都在深化工程實踐教育改革，推進工程訓練實踐平臺建設。您認為，在工程訓練實踐平臺建設升級過程中，要注意哪些方面？ 邵：工程訓練，要舍得讓學生動手，讓學生操作。工程訓練實踐教學一定要舍得投入，包括軟硬件設備，尤其是耗材，一定要真刀實槍、真材實料地開展工程訓練。我認為，生均實踐耗材投入是衡量一所高校是否重視實踐教學的重要指標？己艘凰咝Ｖ夭恢匾暯虒W、重不重視實踐環節：要看它真正用在學生身上的實踐耗材數量是多少；要看學校財務報表，每年學生實踐耗材究竟花了多少錢；學校的實踐教學，到底是學生人人都動手，或是幾名、幾十名學生分組動手，還是老師演示給學生看；金屬切削，到底是真材實料，還是用蠟模、木頭等代替金屬。用蠟模、木頭等做作品，可以初步建立起加工的概念，但很難樹立前面所說的質量觀。只有真正保障實踐教學經費投入，支持學生真實踐，允許學生去試錯，學生才能盡快真正掌握知識，練就過硬本領。 工程訓練實踐平臺建設要做到“形神兼備”。“形”就是讓學生對現代大工業生產甚至智能制造的形態有感官認識，能看到現代化生產或者說一定規模的生產是怎么組織的，是由哪些部分構成的。車銑磨、鑄鍛焊、增材制造、特種制造、加工中心、工業機器人、AGV自動導引運輸車(automated guided vehicle)。、制造執行系統等，這些都要有。工程訓練面向不同專業，實踐平臺建設不可能面面俱到，但也不能太膚淺，要有一定深度，也就是說，要有“神”！吧瘛本褪切螒B背后的“內涵”，“內涵”才是真正需要教給學生的東西。工程訓練實踐課程及平臺建設，要花更多心思在內涵建設上。 工程訓練培養學生，一方面不能本末倒置，“智能制造”“大數據”“云平臺”等名詞滿天飛，只講一點概念，什么都“不接地氣”，偏離了工程訓練的初心；另一方面也不能“老氣橫秋”，還是二三十年前的教學方案，還是車銑刨磨鉗做一把錘子，要緊跟科技革命和產業變革的時代步伐。具體來講，以智能制造為例。智能制造的主體在于制造，主導在于智能；制造追求的是產品的品質、生產成本的控制，以及上市的周期等！爸悄堋笔菫椤爸圃臁狈⻊盏，而制造的“魂”就是質量。因此，大數據、物聯網也好，云計算、人工智能也罷，這些概念要在工程訓練實踐體系有所體現；但是，一定要讓學生樹立這樣的觀念：這些新技術的應用，是為產品的品質、成本、周期服務的。對工科學生而言，工程訓練首先要培養專業知識能力，不能說面向智能制造高端人才培養，學生卻不知道什么是銑的工藝，什么是磨的工藝。再怎么智能，再怎么工序復合，也是基于這些單元專業知識的綜合集成。學生參加工程訓練，首先要落腳到對工藝特點的認知上。 大學開設許多專業課程，特別是機械大類學生可能還要修讀“機械設計”“金屬工藝學”“機械制造基礎”等課程。大學要考慮將某些專業課程或者專業課程的部分環節挪到工程訓練中心現場上去，與現場裝備的演示結合起來。一些復雜的理論知識、枯燥的結構原理、多樣的運動方式，到工程訓練中心現場一看就知道了，F場教學比黑板板書、播放課件(PPT)或視頻教學有效得多。工程訓練實踐平臺要同時為專業課程教學服務。 大學科研平臺、重點實驗室、工程中心的裝備設施，要盡可能都納入工程訓練實踐體系。這些高端裝備都要向學生開放。當然，不一定是讓學生動手操作這些裝備？梢杂蓪I人員操作，向學生演示講解，讓學生開眼界、長見識。高水平大學要讓所有學生享受到*好的科研資源所帶來的教育要素，要讓*新的科研成果、*新的科研手段，服務于人才培養。 著名教育家、原華中工學院老院長朱九思曾說過，“科研是源，教學是流。”這個觀點到現在都不過時！高校一定要重視科研成果向教學成果的轉化，教學要反映*新科研成果，這樣才能與時俱進、不誤人子弟。 6.智能制造工程訓練的“三國六化一核心” 問：不少高校在以智能制造為特征建設新一代工程實踐創新中心。您認為，智能制造工程訓練的特點是什么？ 邵：我在牽頭承擔幾個全國智能制造試點示范項目時曾總結了“三國六化一核心”，可供工程實踐創新中心參考。 “三國”是指采用國產智能裝備、國產數控系統、國產工業軟件。習近平總書記指出：“新時代的中國青年要以實現中華民族偉大復興為己任，增強做中國人的志氣、骨氣、底氣”。我們要有信心使用國產軟硬件，看到我國取得的成就并用上自主成果，同時也要了解與國外先進技術之間的差距，激發科技自立自強的信心和勇氣。 “六化”是指實現裝備自動化、工藝數字化、生產柔性化、過程可視化、信息集成化、決策自主化。我們建設智能產線、智能車間，就是運用各種數字化、智能化手段實現這“六化”，當然還要實現“綠色化”。在以智能制造升級改造工程訓練實踐平臺時，要讓學生有機會實踐并體驗這些應用。 “一核心”是指智能工廠大數據。企業制造過程產生了很多數據，要善于挖掘、分析大數據背后隱藏的規律，這才是核心——“懂得如何做(knowhow)”。在智能制造工程訓練中，要讓學生學習對制造大數據的挖掘和分析。 新工科建設不能丟掉魂，要重視對學生的工程觀、質量觀、系統觀的培養，扎實推動工程實踐教育高質量發展，加大對工程訓練課程體系和實踐平臺的改造建設，提高學生的工程素養，強化質量意識，建立系統思維，培養一大批歷史使命與專業精神兼具、堪當民族復興重任的時代新人。
工程訓練課程標準 作者簡介
李昕，湖北省高等教育學會金工教學專業委員會常務副主任，華中科技大學工程實踐創新中心主任，長期從事面向新工科和智能制造的工程訓練平臺建設解決方案等研究，曾獲*教學成果二等獎、教育部科技進步一等獎、湖北省科技進步一等獎等獎項。湖北省高等教育學會金工教學專業委員會是湖北省高等教育學會的分支機構，是由湖北省內高校和相關企事業單位自愿組成、協同推進湖北高校金工系列課程和工程訓練實踐教學改革與研究的學術性非盈利社會組織。湖北省高等教育學會金工教學專業委員會實行團體會員制，秘書處設在華中科技大學。
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