工程认知创新实践教学

摘要：根据人文社科类专业学生的思维特点与知识结构，以工程认知技能训练为载体，增加铁艺创新制作项目，学生在指导下自主进行产品创意设计、拟定工艺流程、加工制作，充分激发学生的兴趣，提高学生参与的积极性和主动性，锻炼学生的创新思维，使学生的综合工程应用能力得到进一步提高，探索社科类学生工程素质培养模式的创新。

关键词：工程认知;创新实践;铁艺;

随着经济的快速发展和科学技术的进步，我国高等教育也从原来提倡的“专、窄、深”的专业人才培养向知识面广、专业技能扎实和综合素质高的创新型、复合型人才方向转化。近年来，人才培养提倡文理工科知识交互，倡导文科生具备理科工程素质、理工科学生具备人文社科素养。大量人文社科类学生毕业后从事行政、传媒、教育等相关工作，其科学和工程素养对于普及科学技术、传承科学文明、提高全民科学素养有着重要的意义。同时，有相当比例的高校文科毕业生会进入工业企业，提高他们的科学素养和工程实践能力很有必要。

社科类专业学生在知识结构体系与思维方式上与工科生存在比较明显的差异。大部分学生会对复杂的工程问题望而生畏。工程认知训练重在实践，不仅能让文科生学习机械制造技术方面的知识和技能，还能让学生进行理工科方面的技能训练。理工科课程在激发学生的兴趣和培养学生工程意识方面，有着其他课程无可替代的作用，也是文科生接触工程、感知工程、参与工程的最佳切入点[1,2,3]。

1 工程认知训练现状

现有的工程训练体系仍然采用金工实习的模式，着眼于培养学生的基本技能并获得必要的工艺知识。在金工实习中，学生不仅要依次完成车、钳、铣、刨、磨、铸、锻、焊、热处理等传统工种的学习，还应学习现代制造阶段的数控车铣、电火花成型与切割、激光加工、数控加工中心等现代加工内容。学生进入某工种实习，有实训教师或技师进行讲解和传授该工种的设备原理、操作方法、安全操作规程、现代制造加工程序编制及传输加工。学生经示范引导，完成相关工种的实训，随后考核学生的操作正确与否，侧重点还是在传授知识。特别是对于训练时间较短的工程认知训练，很多工种只是走马观花，许多环节都一带而过。学生只是被动机械地接收，参与感不强，给学生留下的印象也不深。很多环节还没来得及消化吸收就已经结束了，没有达到加强学生工程认知的目的。

整个过程突出强调“制造”，过于注重学生的知识传播，弱化学生所学知识与工程实践的结合，忽略了设计与制造之间的联系，无法充分发挥学生的创新热情和创新潜能，同时对学生实践动手能力的培养明显不足,不符合当前素质教育的目标要求，也不能满足现代工程教育的要求。

2 人文社科类学生进行工程认知训练的目的

当前中学阶段的文理分科和大学阶段过早的专业划分，使得人文社科类学生普遍缺乏工程知识。文科生进入工程认知训练实践，就是涉足现代科学与工程技术领域的良好途径，他们能在实践中完善自身的知识结构体系，培养工程意识，掌握实用的工程训练技能，提高工程综合素质。

2.1 掌握工程训练技能，提高工程实践能力

大家普遍认为社科类学生在实践能力方面比理工科学生要弱一些，但通过实际的工程技能训练实践过程可以发现，在相近的学习时间和学习条件下，对于具有一定艺术表现力的金属铁艺制品的设计加工制造，从美观度或创意上看，社科类学生并不弱于理工科学生。这就说明社科类学生并不是实践动手能力差，而是相较于理工科学生缺乏更多的实践机会，开展工程认知技能训练有助于改善这一现状。

2.2 丰富工程知识，完善知识结构体系

工程认知技能训练实践把基础工程知识和工程过程分解成各相关实习环节的教学内容或教学项目。在工程认知实践中，应正确引导社科类学生了解工业产品结构原理与工业制造过程，使他们获得较为实用的工程知识，并能对相关工业生产过程有较深的实际体验。同时，社科类学生通过工程知识训练能拓宽眼界、增长知识，有助于他们完善自身的知识结构，更好地适应工业社会。

2.3 培养工程意识，提高综合素质

社科类学生因自身专业的原因，相比理工科学生更缺乏工程实践经历。教师可以设置合理的工程认知技能训练环节，营造贴合实际的工程实践氛围，减少理论化的说教环节。学生以实际动手操作为主，在完成工程实际作品的实践过程中，教师应适当加以引导，培养学生分析并解决工程问题的能力，培养学生在工程方面的质量意识、经济意识、管理意识、合作意识、创新意识和安全意识。同时，工程认知技能训练的管理与实践本身，也能培养学生遵循工业制造相关规则、严谨踏实、责任担当等优秀品质，从而提高学生的综合素质。

3 工程认知创新项目教学内容

在改进工程认知技能训练课程教学内容、方法和手段的同时，应充分利用该课程的实践性、创新性和综合性等特点，充分调动学生的学习兴趣，边做边学。同时，教师应加强指导，使学生积累实践经验，在实践中提升他们的创新能力和工程实践能力。

为此，重庆科技学院(以下简称我校)在对工程认知技能训练进行教改实践时，在社科类专业的工程技能训练中开展了工程实践，除了让学生了解大纲规定的基本知识外，还为学生开设了“铁艺创新制作”“3D打印创意设计”“数控创新制作”等实习项目，培养学生的创新思维和实践能力。

目前，铁艺在现代社会被越来越多地应用，铁艺构成形式则采用类似中国画的勾勒和剪纸手法，形体彼此牵连，点、线、面相结合，形式上有弧线和弧线、弧线与直线的结合。现代铁艺作为一种构思与计划，要通过一定的制造工艺手段来表现，具有艺术与技术的双重性。文科生可以在这方面发挥艺术领悟力强的优势，根据样图制作，但要制作艺术精美的作品则需要较长时间的工艺训练和较好的艺术表现力。铁艺作品是属于特定形状的工艺品，具有一定的观赏和使用价值，能够激发学生参与项目的创作热情。铁艺创作活动只需增置点焊机和相关简单工具即可，对设备、场地要求不高，对专业基础的要求也较低，学生通过基础阶段的知识学习和技能训练即可参加。在铁艺制作过程中，可采用车、铣、钳、等机械加工工艺对作品的其他零部件进行加工，然后将整体部件加工成形，涉及的加工工艺比较广泛，可实现学生对工程技能的综合应用。铁艺作品可以根据学生自己的兴趣和喜好，选题不受限制，学生可以自行设计、制作相关作品，具有较大的灵活性。根据课程规定弹性制作时间，学生可制作不同难度与复杂度的铁艺作品。

“铁艺创新制作”认知训练使学生在了解铁艺的相关知识及基本操作技能后，利用点焊机、钳夹、手锤、直尺等设备工具，对各种规格铁丝进行精心设计和构造，借助各式模具对铁丝进行弯制，制作成各种铁艺作品。学生自行命题设计与制作铁艺品，给了学生自由的发挥空间，激发了学生的兴趣。同时，为学生提供了大量的案例素材，使学生主动思考，充分调动学生的积极性和创新思维。在提高学生实践能力的同时，增强了学生的工程意识和综合素质。

铁艺课上，2～3个学生组成一组，共同完成自编自做的铁艺作品，想象力丰富的学生主要负责创意模型，画工好的学生负责为模型作图，动手能力强的学生负责制作，分工协作，各尽其能。制作的产品要有实用功能，还应具有一定的艺术性和观赏性。结构设计图纸不要求正规的工程制图，但要清楚、准确，能完整表达尺寸。工艺方案要求尽量简化，操作方便。同时，每组学生要计算出该产品的粗略制作成本，包括材料、工时、辅材等方面的费用，还要根据不同的产品规模估算不同的工业规模成本。每组学生要对作品进行方案设计和功能分析，经指导教师检查艺术表达力、制作工作量后再进行制作，并对制作过程进行全程监控。学生按设计图纸与工艺方案进行加工制作、打磨、表面处理等。加工完成后，指导教师应按设计图纸进行检查验收、评定成绩。用答辩和实物展示的形式进行考核，以学生设计说明书、设计图纸和制作工艺过程为内容，考查学生的设计构思、加工工艺、作品的创新点、说明书的完整，结合答辩的效果给出综合评定成绩[4,5,6,7]。

4 工程认知训练教学效果

通过开展“铁艺创新制作”认知训练，提高了学生学习的积极性，鼓励学生增加其他制作程序，进一步拓展了实践能力，涵盖多项制作工艺，加工出富有艺术与工业特色的作品。

相关铁艺产品中，“手推车”(如图1所示)完全比例缩小实物，主线条符合实物结构，造型中规中矩，细节略显粗糙。“战斗机”(如图2所示)线条分明，细节处理平滑、精致，说明学生在制作时用心、细致。

工程认知训练各项目(铁艺创新制作、3D打印创意设计、数控创新制作)相对分散，学生接触的内容比较单一，可以尝试将现有的各个实训项目相互融合，对于各个模块，学生可以以自己的部分为主，为别人加工零部件，或让别人加工自己的零部件，使学生增强合作意识。这样既能提高产品的质量，也能使学生更好地理解工业大生产的协作配套[8,9,10]。

5 结论

在科学技术高速发展的今天，人才培养要更新教育思想和工程教育观念，更要不断地改革工程训练教学内容和教学方法。

工程认知创新训练打破了传统金工实习的程序化训练模式，以相关产品工厂制造为主线，完整地经历构思、讨论、设计、制造和评价过程，培养学生的沟通协作、成本核算、创新思维、时间管理等工程素质。这种创意制作能充分调动社科类学生参与的积极性，还能充分发挥他们的创造力，从而提高学生的实践能力和创新能力，使工程理论和实践得到很好的结合。在工程认知技能训练中，指导教师认真讲解操作步骤并示范，根据学生设计产品的要求不时地引导和启发，使学生始终带着浓厚的热情设计和制作产品，充分调动了学生的积极性和责任心，使他们全身心地投入产品的制作过程。每组学生设计制造的作品不仅功能、形状各不相同，而且寓意深远，创新能力得到充分体现，艺术性表现力强，为学生走上工作岗位打下坚实的基础[10,11,12]。

参考文献

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