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摘要：在新工科背景下工程教育不仅应侧重工程科学和理论分析工具，而更应注重实际操作能力，进而达到对理论知识产生更深刻理解的效果。从我校金工实习实际出发，金工实习训练项目与课堂教学理论知识结合较为紧密，但缺乏一定的机械设计过程中的结构设计分析和加工工艺方案分析等能力，为培养学生的设计创新和动手操作能力，结合全国大学生工程训练综合能力竞赛，对金工实训课程内容进行了探索实践，将学科竞赛引入整个教学过程中，通过制作过程中不同工件在相应工种的制作，加深了对机械设计过程及加工工艺内容的理解和认知，实践表明，教学实践效果显著。
关键词：新工科；金工实训；大学生工程训练综合能力竞赛；无碳小车
本文引用格式：蔡大军等.新工科背景下基于学科竞赛的工训课程探索实践[J].教育现代化，2019，6（83）：278-280.
金工实习是高校实践教学中一个必不可少的教学环节，是以专业实践动手操作为主的基础课程，通过相关一系列的专业实践，将课堂理论知识与实际操作环节相结合，能够加深对理论知识的理解和认知，从而达到预期的效果[1]。参加金工实习的学生不仅是专业相关的机械和材料类学生，也包括其他一些工科专业学生，覆盖范围比较广泛。在实习过程中，可根据不同专业涉及专业方向的不同，在传统实践课程的基础上灵活安排实践科目和实习的时间，使学生能够最大化的学到相应的知识，而且学生通过自己动手操作各种设备，使用各种工具来完成工件的制作及加工，能够了解加工方法，加工工艺等知识，并培养了良好的工程意识和实践动手能力，从而为成为一名合格的工程技术人才奠定良好的基础。
“新工科”的提出更加适应高等工程教育的发展，标志着我们的教育改革进入了一个新阶段[2]，高校新工科建设需要把老师与学生的教与学、实践与创新创业相结合。金工实习是高等教育中工程实践训练的重要环节，在提高学生实践能力、工程意识、创新精神方面占有重要的地位，是高校新工科建设中不可缺少的一个环节。
燕山大学是河北省第一家实行CDIO教育的高校[3]，燕山大学工程训练中心是燕山大学机械工程学科中具有代表性的实践教学基地[4]。我中心主要接待本科学生的工程实训，每年有大量工科专业学生进行实训，为了使学生能够熟悉并掌握各种加工设备和操作技能，通过优化资源配置，按照模块化分组思路，并整合实训教学小组，将学生模块化分组进行实训，编排更有秩序且容易按照不同专业进行实习课程及实习时间的安排，使学生“需有所学”，分组情况如下图所示。
金工实习课程设置教学与课堂教学联系较为紧密，但在实习过程中同样存在一些问题，教学科目和手段传统单一，无法通过一条主线将实习内容串连起来，此外，学生在学习过程中的积极性不高，为了改善教学过程中存在的问题，提高学生实习积极性，将学科竞赛引入学习过程间隙，通过学生的广泛参与中心组织的大学生工程训练综合能力竞赛、陀螺大赛等学科竞赛，全程亲自设计完成参赛所用的工件，工件设计、操作设备和动手调试作品的过程能够将实习科目串连起来，使学生的总体方案设计能力，加工工艺意识和创新能力有大幅提高，本文以全国大学生工程训练综合能力竞赛对金工实习课程进行了探索实践。
一 金工实习课程实践的具体措施
（一）前期准备
实习过程中各实训模块的教师充分发动学生进行学科竞赛报名，自行进行组队，推选出队长负责队伍的总体规划和整体方案制定，并对无碳小车的立意和原理进行初步的了解。
（二）过程准备
将报名同学进行集中，由专门的教师对参赛同学进行简单培训及赛事主题介绍，使学生对比赛规则等相关内容有一定的认识。此后，学生按照分组在指定的时间内进行无碳小车的方案设计，包括根据不同轨迹的选择进行运动方案的设计，轨迹分别为“S型”“双8”“S型挑战（2019年新增）”，在运动方案设计过程中，学生能够充分运用计算软件进行相关参数的计算，并可通过虚拟样机技术进行结构设计和轨迹的仿真，从而进行验证，提高了工作效率，培养了工程设计能力。每组分配指导教师协并调指导学生在制作过程遇到的问题，学生在规定的时间进行方案制定和答辩评选准备，每组由一名同学代表本组进行设计内容的答辩，以校赛为基础，评委择优推荐参加省级比赛。
其中，参赛内容基于以往竞赛为参考，以当届竞赛要求为主题，针对方案的制定增加虚拟样机轨迹仿真过程，提高了学生的理论计算和工具使用能力，具体包括：运动方案设计、结构方案设计（虚拟样机仿真）、制作加工调试。图2为根据轨迹要求，通过计算分析及虚拟样机仿真优化得出的关键传动零件凸轮的设计图。
（三）动手操作
实际动手操作阶段为无碳小车的制作与调试，此阶段包括购买原材料和标准零部件及零件的加工，大部分非标准零件均可在工程训练中心加工完成，样机的不同零件所涉及的加工模块如图3所示。
工训中心加工环境和专门为学生提供的零件加工制作环境及制作过程如图4所示。
设计过程中完备的结构设计方案、机械加工工艺过程卡片，虚拟样机模型及爆炸图、制作完成实物如图5~7所示。
二 实践效果
第一，通过将学科竞赛穿插引入实习教学过程，提高了学生的实习热情和团队协作能力，为以后奠定了良好的基础。
第二，设计阶段过程使学生对机械方案制定有了基本的认知，懂得了机械设计、机械加工工艺及其它相关知识，培养了学生查阅文献资料及机械设计创新规划能力。
第三，制作过程学生对金工实习课程有了更加深入的了解，将课堂讲授的理论知识与实际操作相结合，一改传统金工实习科目单一固话问题，使学生在操作过程中能够独立思考，此外，装配与调试过程更好的培养了学生的动手能力。
第四，加工工艺卡片、设计说明书等相关资料的撰写以及答辩准备，使学生对各部分内容掌握更加透彻，了解主要设计参数对轨迹的影响趋势，并掌握如何进行调整到满意效果，锻炼了学生的文字表述、沟通和语言表达能力。
第五，课程设计结束之后可以持续改进，并不断进行优化，为后续的大学生工程训练综合能力竞赛提供参考，并形成良性循环。
三 结束语
在新工科背景下，将学科竞赛穿插引入教学过程中，提高了学生与教师热情，培养了学生系统理解机械设计、结构理论分析、计算机工具运用的能力，提高了学生团队协作及解决问题的能力和面对困难的勇气，建立了对工训课程更加全面的认识，经过金工实习，动手能力明显提高，达到了金工实训教学目标要求，我校教师在指导学生参加2019年第五届工程训练大赛中也同样获得了良好的成绩。
参考文献
[1]梁海洲.金工实训创新教学方法研究[J].创新创业理论研究与实践,2018,1(05):107-109.
[2]高育森.新工科背景下金工实习改革与实践探索[J].农业开发与装备,2018,204(12):144-145.
[3]丁全韬,韩雪艳,李金良.本科学生的CDIO工程教育实训[J].实验室科学,2014,17(4):167-170.
[4]余江鸿,邱显焱,汤迎红.基于学科竞赛的机械设计课程设计教学改革与实践[J].机械设计,2018,35(S2):264-266.
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