学科交叉机电结合的工程实践教学研究

现代工程教育具有知识的集成化、学科的交叉性以及工程技术和经济活动紧密结合的特点，更加强调培养人才的实践性、创新性和开发性。因此，实习教学项目的设置应根据现代工程教育理念，符合工程发展轨迹，集成工程的实践性、综合性和创造性，系统性地培养学生成为一名工程师所需的基本素养。为了促进教学改革的深入发展，探索全面提高学生综合素质的有效途径，湖北汽车工业学院电气与信息工程学院、材料科学与工程学院以及机械工程学院三单位跨学科、跨专业、跨学院协作，构建学科交叉融合的系统工程实践教学模式：以“汽车模型设计与制作”项目为载体，依托CDIO工程教育理念，有机整合金工实习和电工电子实习两大常规实践教学环节。多年来的教学效果明显，得到了学生的普遍好评，2018年度该项目被评为湖北汽车工业学院优秀协作育人教学案例二等奖。

1 项目背景

湖北汽车工业学院金工(冷、热加工)实习和电工电子实习是工科各专业的必修课，教学计划安排在第二、三、四学期，因分属不同院系，各自为政，少有交集，项目设置规模小、发展空间有限而缺乏活力，明显不适应现代实践教学改革的要求。如何使学生在整个大学学习期间的工程实践体验相互衔接，有延续性和系统性，实现多重能力培养的人才目标。2012年材料科学与工程学院与机械工程学院协作，率先突破原有金工实习的范畴，整合教学资源，试点以汽车模型制作项目为驱动，将冷、热金工实习串联起来。在此成功教改的基础上，2015年电气与信息工程学院、材料科学与工程学院以及机械工程学院三学院联合，机电结合，重构车模制作实习项目。项目涵盖材料技术、机械技术、计算机技术以及电子技术等相关专业知识，贯穿第二、三、四学期，有机整合金工实习和电工电子实习。

以“汽车模型设计和制作”项目为载体所营造的CDIO（构思一设计一实现一运作）工程教育环境，进一步丰富了学科交叉式实习教学的内涵。学生模拟体验一辆汽车从零件到整车的生产流程，通过参与项目产品的构思、设计、加工、调试运行以及评估等各个环节，对完整的工程实践过程有了比较深刻的认识。同时通过开展综合性、系统性的工程训练，培养学生实践动手能力、工程应用能力、工程管理能力及团队合作能力，推动学生了解工程环境、建立工程意识，逐步掌握现代工业生产、工艺、技术、管理等方面的基本知识、基本技能和基本素养[1]。

2 项目实施

“汽车模型设计和制作”项目主要有车身造型、机械加工、智能控制三个环节组成，前两个环节不分先后，交叉同时进行。整个实践教学过程由材料科学与工程学院、机械工程学院、电气与信息工程学院三个学院协作完成。

2.1 车身造型

车身造型环节在材料科学与工程学院工程训练中心材料工程部完成，为金工实习（热加工）的主项目。通过项目训练，进一步了解材料科学的发展趋势，正确区分不同材料类型及基本特点，巩固和提高学生正确选用材料及其处理工艺的实践能力。

金工实习（热加工）教学任务安排在第二、三学期进行，学时3周。第一周主要安排铸造、冲压、冲折、热处理、焊接等热加工基本工艺的学习，后两周分组（3人/组～4人/组）进行车模设计制作，完成底盘铸造、车身和车厢冲压成型及焊接、后轴热处理（调质处理）等。

1）底盘制作。以所给底盘图（部分加工完成）为参考，在合理考虑底盘与车厢连接位置和加工工艺的基础上，学生自主设计底盘零件图、工艺图（分型面、加工余量、缩尺、浇冒系统等）。底盘铸件推荐采用的材料为铝合金（牌号：ZL105），学生根据其所选择的铸造加工方法（砂型铸造，消失模铸造，熔模铸造等）造型，集中进行熔化、浇注、打箱、清理等。最后结合铸造工艺图的要求进行检查分析（成分、缺陷、尺寸等），确定所作铸件是否合格[2-3]。

2）车身制作。以所给车身图（部分加工完成）为参考，学生自主设计车身型式、车身与各附件（倒车镜、踏板、座椅、方向盘、挡泥板等）之间以及车身与底盘之间的连接方式，在车身图图纸上标注具体的加工位置。车身和弓形板采用普通低碳结构钢 （牌号：Q235），在老师的指导下选择折弯、钻孔、铆接方法并制订加工顺序。学生可以增设车身附件（座椅、方向盘、脚踏板等）。

3）车厢制作。以所给车厢图（部分加工完成）为参考，学生自主设计车厢型式、车厢与底盘连接方式。车厢制作采用普通低碳结构钢（牌号：Q235），在教师指导下选择焊接方法。

文章来源：《工程力学》 网址: http://www.gclxzz.cn/qikandaodu/2021/0205/486.html