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清华大学工程训练教学示范中心
发布日期:2014-10-31 14:09   

      清华大学基础工业训练中心是校内最大的工程训练教学基地,每年接纳校内学生3500名,校外学生1000多名。自1998年开始,从“211工程”、世界银行贷款、“985规划”项目和配套经费中获得1500万元,将工程实践教学改革的理念转化为可操作的教学方案,使中心的教学改革和基地建设在全国处于领先水平。其中的“机械制造实习”(原金工实习) 课程自1988年开始,连续5次获得清华大学一类课程称号,1997年进入校级核心课程,2000年进入校级精品课程,并于2003年4月,与“电子工艺实习”课程一起,以优秀成绩通过了由校内外专家、教授组成的专家组验收。

  2003年7月,清华大学组织校内外专家、教授对中心承接的“985工程”项目进行全面验收鉴定,主要结论为:项目以“学习工艺常识、增强工程实践能力、提高工程素质、培养创新精神和创新能力”新型课程教学目标为引导,认真转变教育观念,勇于实践,不断总结,创建了国内领先的工程实践教学实验基地。在项目的建设成果中,将单机训练转变为技术集成和局域网络条件下的综合性训练,建立开放式的创新制作室和电子科技活动站,提出组织学生写创新思维报告并开展分层次的创新实践活动,积极探讨工程实践教学和工业工程管理相结合,提出新的课程教学目标和倡导培养学生的工程素质等,均属于创新性成果。项目建设成果达到国内领先水平。该项目取得的成果具有很强的示范性和辐射作用,得到国内金工和电子工艺同行的普遍认同,吸引大量同行参观学  习,推进了国内本课程的改革与建设。

   一、教学理念创新

  近年来,在教学改革实践的基础上,提出了一系列创新观点,不但全面落实到教学计划,而且促进了国内同类课程的深化改革。

   1.提出新型的课程教学目标

  “机械制造实习”课程教学目标由原来的“学习工艺常识,提高动手能力,转变思想作风”转变为“学习工艺常识,增强工程实践能力,提高综合素质,培养创新精神和创新能力”。

   2.提出工程素质的理念和内涵

  根据工程实践教学的特点,提出培养学生的综合素质,特别是工程素质。其内涵包括:安全意识、质量意识、责任意识、群体意识、环保意识、管理意识、市场意识、竞争意识、社会意识、法律意识和创新意识等。

  3.研制成功数控线切割创新设计与制作系统和SMT实习系统、PCB快速制作系统

  利用技术优化集成方法,将4台数控线切割机床、17台计算机、1台扫描仪组成局域网络系统,使学生完成二维创新设计,进行线切割实验,了解所设计简单产品由设计到制作的全过程。该成果与SMT实习系统、PCB快速制作系统在全国广泛推广,并先后获得3项清华大学实验技术成果一等奖。

  4.提出工程实践教学是理工与人文、社会学科融合与交叉的结合点

  提出充分发挥综合性大学学科综合的优势,使理工科的学生加强人文素质的培养,而人文、社会学科的学生加强工程技术素质的培养。在教务处的大力支撑下,2003年暑期学期除了工程类学生外,还有理学院、人文社会学院、传播学院、建筑学院、信息学院的学生积极选修“机械制造实习”课程 ,使原来暑期学期接纳700~800名学生发展到近1600名。

  5.组织学生写创新思维报告

   1999年,根据学生在实习中广泛接触各种常规设备、先进设备和系统,以及使用各种工具、量具等,提出学生在观察和实践的基础上,对设备、工具,甚至教学方案提出改进构想,起名为“创新思维报告”。这一设想,激发了学生主动学习、独立思考的积极性。

  6.建立了“考虑面上,结合重点,发展综合”的分层次创新实践教学体系

   所谓“考虑面上”,就是落实到每个学生。车工、铸工、钳工、数控车床的综合训练,以及数控线切割二维创新设计与制作就是这样安排的。

  所谓“结合重点”,就是利用好第二课堂,组织学生参加SRT项目。从1999年开始的4项,发展到2004年累积50多项,完成40多项。

  所谓“发展综合” ,就是参与机械学院与学生科协组织的“机械创新设计与制作大奖赛”。从2001年开始,共参加三届,其中包括“爬楼梯机器人比赛”、“捡乒乓球机器人比赛”和“搭积木机器人比赛”。电子工艺教研组还积极参加信息学院的机器人大赛。

  7.总结学生实践的六个重要方面

  1)普通劳动实践;2)教学实验实践;3)研究项目实践;4)工程训练实践;5)工业训练实践;6)社会调研实践。

  总结上面六个方面的实践,进一步认识到工程实践课程的综合性和重要性。

   二、建成11个窗口性实验室

  中心将实践教学的改革理念,落实到教学内容和方案的改革上。为适应研究型大学的发展需要,大量引进先进的教学基础设施,构建灵活的模块式选课方案,建成了11个在国内有显示度的窗口式实验室,拥有一流的教学内容:

  1.表面贴装技术实验室(SMT)。

  2.电子设计自动化实验室(EDA)。

  3.学生创新活动中心(电子工);学生机械创新制作中心(金工)。

  4.局域网络条件下的数控线切割二维创新设计与制作实验室。

  5.局域网络条件下基于Pro/EApp的仿真实验室。

   6.局域网络条件下的数控铣削实验室(6台数控铣床)。

   7.数控车削加工实验室(16台数控车床)。

   8.拥有多种先进焊接方法的焊接实习基地。

   9.拥有电加工、激光加工和超声波加工的特种加工实验室。

  10.采用先进技术改造的材料显微组织和热处理实验室。

  11.拥有消失模铸造、压铸设备和厚钢板连续铸造动态模拟的材料先进成形实验室。

  三、建成了一流的师资队伍

  在定编为11名教师、10名实验技术人员的师资队伍中,教授5名,其中3名教授的教学效果多次进入学校前20名;副高级8名,包括3名副教授、3名高级工程师、2名高级实验师;讲师1名(工学博士);工程师和实验师7名。

  这批教师不但有较深厚的理论常识,丰富的教学经验、研究经验、生产和管理经验,而且敬业爱岗,常年工作在实践教学第一线。同时十分重视对年轻教师的培训,使师资队伍的常识结构、学位结构、年龄结构和职称结构都处于历史上最好的水平。

  中心主任、学术带头人傅水根连续两届任教育部机械基础课程教学引导分委员会副主任委员,也是新一届机械学科课程教学引导委员会委员;中心副主任严绍华是华北地区和北京地区金工研究会理事长;中心副主任李鸿儒是北京市高校电子工艺教学研究会理事长。

  对于实验技术人员和一线教学引导人员,中心按规范操作,先组织培训,再进行试讲,经专家组考核通过后,带证上岗。自2003年以来,培训出一批生产骨干,进入实践教学岗位,受到学生的普遍欢迎。

  师资队伍的整体水平在国内同行中居于首位,拥有很高的知名度和认可度。

  四、拥有一流的教学方法

  中心的教学方法富于特色,在国内堪称一流。

   1.以机械厂、科教仪器厂两厂的教学产品为支撑,使实践教学尽可能结合真实的教学产品进行。良好的生产背景和工程背景,加强了实习中的工程感和责任感,有利于培养学生的工程素质。

  2.在实践教学中,理论与实践高度结合。以工程实践为主要载体,贯穿教师的课堂理论教学,一线实习、实验引导人员的现场教学和演示,在重点工种进行综合训练,完成实习报告和实验报告,综合达到教学目的。

  3.从研究型大学的培养目标出发,除了各种单机训练外,还安排局域网络条件下的技术集成训练,使学生了解工程技术的综合性、先进性和前沿性。

  4.着力探讨创新实践的教学方案,形成了“考虑面上,结合重点和兼顾综合”的分层次创新实践教学体系。

  5.适度运用现代教育技术。课堂教学在多媒体教室中进行;在现场教学中,将个别不具备条件的先进工艺方法采用电教手段演示给学生;内容丰富的素材库通过7台触摸屏计算机进入实习车间。

  6.重视教书育人。认真贯彻中心、车间和引导师傅三级安全教育;提倡向实践学习,向工人学习;培养综合性的工程素质,养成劳动观点、群众观点和科学的工作作风。

  五、拥有一流的自编教材

  中心一贯重视教材建设,编写了一批改革力度大、内容新的各类教材。

  实习主教材:

  1)王天曦,李鸿儒.电子技术工艺基础.清华大学出版社,2000年6月。

  2)张学政,李家枢.金属工艺学实习教材.第三版.高等教育出版社,2003年8月. 普通高等教育“十五”国家级立项教材。

  3)傅水根.现代工程技术培训.普通高等教育“十五”国家级立项教材,高等教育出版社将于2005年出版。

  4)严绍华,张学政.金属工艺学实习(非机类).第二版.清华大学出版社,将于2005年出版。

  讲课主教材:

  1)傅水根.机械制造工艺基础.清华大学出版社,1998年12月.2001年获北京市教学成果二等奖。

  2)张学政.机械制造工艺基础习题集.清华大学出版社,1999年6月。

  3)卢达溶.工业系统概论.清华大学出版社,1999年11月. 获清华大学优秀教材二等奖。

  4)严绍华.材料成形工艺基础.清华大学出版社,2001年8月. 北京市教育教学改革跨校重点项目重要成果之一。

  5)严绍华.热加工工艺基础.第二版.高等教育出版社,2004年1月. 普通高等教育“十五”国家级立项教材,高 等教育出版社百门精品教材建设项目。

  6)傅水根.机械制造工艺基础.第二版.清华大学出版社,2004年6月. 北京市“十五”重点精品教材。

  参考教材

  1)傅水根.现代工程技术培训(系列教材,共6册).高等教育出版社,2001—2003年 。

  2)傅水根等译.机械和钣金加工计算手册(译著).机械工业出版社,2003年5月。

  3)王贵明,傅水根等译.制造方法基础与提高(译著).机械工业出版社,2004年7月。

  系列音像教材和多媒体教材

  1)张学政.机械加工工艺基础集锦光盘(3盘).清华大学音像出版社,2000年3月。

  2)傅水根,李家枢.工程材料及机械制造基础试题库.高等教育出版社,2000年.1999年通过教育部组织的技术鉴定,鉴定主要结论:国际领先。

   3)张学政.金工实习引导与教学系列电教片(20盘光盘,600分钟).清华大学音像出版社,2001年—2003年。

  4)张学政.机械制造实习概论课光盘.2000年。

  5)武静.机械制造实习素材库.2002年,已用于实习教学。

  以上文字教材和电教教材,被全国高校广泛采用。

  六、拥有一流的教学管理

  1.富于特色的厂室结合管理机制

  清华的校办实习工厂创建于1922年,为国家培养高级人才发挥 了重要作用。教研室提供教材、教学大纲、教案、教学管理文件、培训一线引导人员,提出基地建设方案,在教学中全过程介入,以系统工程的方式保证教学质量;实习工厂提供实习基地、教学引导人员和管理人员、教学产品、适度的经费支撑。这种重在育人,密切配合的运作方式,为确保教学质量,培养高素质、富于创造性的人才奠定了体制基础。

  2.系统的教学质量保证体系

  (1)完善、规范的教学文件。中心拥有完善的教学管理文件,并根据与时俱进的原则,定期修改。先后汇编了《金工实习教学管理制度及规定汇编》(一)和《金工实习教学管理制度及规定汇编》(二)。

  (2)健全的质量保证体系。为确保教学质量,建立了以三位教授分别牵头的课程规划与建设组、教学质量督导组和教学质量保证组。课程还纳入机械厂的ISO9000质量管理认证体系,构成了从规划、实施到督察的完整管理体系。

  (3)坚持教学上岗培训和考核。无论是教师、实验技术人员,还是教学引导人员,在上岗之前,必须进行岗前培训,通过专家组考核,带证上岗。

  (4)综合的考核方式。成绩考核包括每天的实习成绩、实习实验报告成绩、创新思维报告成绩和实习结束后的理论考核成绩。

  (5)目标管理与过程管理紧密结合。为了实现新型教学目标,除了督导组的工作外,还配合有中心主任、副主任随机性的巡查。

  (6)将教师培训列入发展规划。中心从长远出发,妥善安排教师在职培训。从1996年至今,12名青年教师中,有2名获得工学博士学位,1名获得工学硕士学位,1名在经管学院进修1年,有2名由大专升为大本,还有3名在进修工程硕士。

  清华工程实践教学所具有的管理特色是长期累积、逐渐形成的。

   七、坚持教学研究与科研相结合,取得显著成果 

   中心属于教学单位,为了提高教学水平和学术水平,坚持将教学研究与科研工作紧密结合,取得了一系列教研和科研成果。不仅稳定了师资队伍,提高了教师水平,而且在人才培养等方面发挥了一定作用。

  教学研究成果

  1.1996.5—1999.6,工程材料及机械制造基础试题库研制,项目负责:傅水根、李家枢 。教育部“九五”科技攻关项目,由全国6所重点高校教授、副教授联合完成,有5000多道题,通过教育部组织的技术鉴定,高等教育出版社出版。

  2.1996.12—2000.8,金工课程改革研究与实践,北京市教委高教处主持,傅水根为课题组长 ,是北京市教育教学改革跨校重点项目。由北京市11所院校,53名教师历经4年完成。2001年,项目的主要成果获得北京市教学成果二等奖2项。

   3.1998—2003,世界银行贷款“工程训练中心”项目,项目负责:傅水根,通过教育部中期验收。引进的先进教学设备不仅促进了我校的工程实践教学改革,而且对国内工程实践教学产生引导作用。

  4.1999—2001,“211工程”——“工程训练教学实验中心”项目,项目负责:傅水根。2001年4 月通过国家级专家组验收并获好评。

  5.1999—2003,“985工程”——“工程训练教学实验与管理中心”主要分项目,项目负责:傅水根。2003年6月通过校内外专家、教授组成的鉴定/验收。

  6.2000—2003,“机械制造实习”校级精品课程建设,课程负责:傅水根。2003年4月以优秀成绩通过校内外专家、教授组成的专家组验收。   

  7.1995—2003,在国内外学术会议和期刊上发表教育教学研究论文100多篇,提出了一系列创见,促进了国内相关课程的改革和基地建设。其中傅水根、严绍华和张学政三位教授共20多次应邀到兄弟院校和地区作课程改革和基地建设学术报告。2000年,《金工研究》和《金工动态》联合发起编辑了《傅水根教育教学研究论文集》。10多年来,傅水根共发表教育教学研究论文近百篇,在国内同行中产生重大影响。

  8.于2000年在北京与香港理工大学联合,成功地举办了第六届国际现代工业培训学术会议。

  9.获得北京市教学成果二等奖2项。

  10.获得清华大学实验技术成果一等奖3项:

  1)局域网络条件下的数控线切割二维创新设计与制作的研究与实践,2000年,第一完成人:傅水根。

  2) SMT实习系统,2001年,第一完成人:王天曦。

  3)PCB快速制作系统,2003年,第一完成人:王天曦。

  11.金属工艺学教研室于2004年获得清华大学优秀集体称号。

  12.2004年,傅水根主持的“机械制造实习”校级精品课程被评为北京市精品课程,同年被评为国家级精品课程。

  13.2004年,傅水根主持的“创建国内领先的工程训练教学示范中心”获北京市教学成果一等奖。同年通过国家级教学成果鉴定,推荐申报国家级教学成果奖。

  14.中心的教学改革经验和研制的教学实验设备在国内获得大面积推广,每年接待大量来自国内外的同行参观,对同类课程的改革与基地建设有很强的示范与辐射作用。

  科研成果

  1.旋转超声波加工机床的研制,项目负责:傅水根 。利用超声频振动的金刚石工具加工硬脆材料,于2000年投入本科实验教学,并成为硕士和博士研究生的研究平台。

  2.游泳水上牵引训练系统的研制,项目总负责:傅水根 。为国家游泳总队装备了4个泳道,广东省游泳队装备了2个泳道,北京市游泳队装备了4个泳道。于2001年7月通过教育部组织的技术鉴定。

  3.体质智能化测试系统的研制,项目负责:傅水根、王坦 。于2001年6月通过教育部组织的技术鉴定,于2003年11月获得发明专利(第一发明人:傅水根)该成果已经实现产业化,并完成了5名本科毕业生的毕业论文,完成北京理工大学和清华大学联合引导的1篇博士论文。该博士论文被评为北京理工大学的优秀博士生论文。

  4.三维旋转超声加工机理及自适应控制的研究,清华大学科学基金项目,项目负责:傅水根。发表多篇论文,并引导完成1名工学博士的博士论文。

  5.体质智能化测试系统为研究对象所发展的系统管理App,于2003年获得App登记证书。项目负责:王坦、傅水根。

  6.便携式下肢骨折牵引架研制,项目负责:裴文中,2003年与北京联谊假肢矫形器有限企业横向技术合作项目,主要用于战地救护,已经完成研制,并通过验收,实现了小批量生产,并申请发明专利。

   7.汽车轮毂低压铸造控制系统的研制,项目负责:李双寿。2002—2003年,完成系统17套,已用于铸造企业的生产系统。

  8.在国内外学术会议和学术杂志上(包括EI、ISSCI和核心刊物)发表了几十篇研究论文。

  9.利用中心完成的研究项目和经费,为校内外培养出2名工学博士、2名工学硕士和近20名本科毕业生。目前,还参与引导1名博士、2名硕士和5名工程硕士,使中心的优势资源和研究成果得到充分利用。

 
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