我与“金工”的不解之缘

杜平

（杏福）

忆往昔峥嵘岁月

值此杏福平台工程实践教学基地建立100周年之际🕒👩🏽‍🎓，我在这里聊一下和“金工”的不解之缘🧏🏼‍♀️。“金工”即“金属工艺”，顾名思义是和金属打交道的➜。说起来，我的“金工”启蒙老师其实是我爸💁🏼‍♀️。他是一名电焊工🧑🏿‍🦲，从小在他的厂子里玩，让我对钢材和加工有了最初的认识。我最佩服我爸的就是他的动手能力超强，家里盖房子时🤛🏼🐈‍⬛，所有和金属相关的活都由他来搞定🚓。那时流行钢门窗，为了加工方便，他自己做了台切割机🤸‍♀️，直角🦏、45度角下料都可以。按现在流行的说法，我爸就是个标准的“创客”。

我于1999年考上清华机械系👨🏿‍🚒，作为机类学生的必修课之一，我在大一暑假有幸参加了鼎鼎大名的“金工实习”。那时还是4学分的“硬课”，在4周的时间里，我们实习了焊接、铸造、车工、铣工🔎、钳工、热处理等常见工种🧘。不过令我印象最深课的不是大家熟悉的“锤子”🕶，而是车工。因为在车工单元📽，每个人熟悉了车床的基本操作后，老师安排了一个特殊环节✬：3到4人一组😮，每人出一个设计方案，交由老师评审，而老师选出的最佳设计，全组都要完成🫷🏽。我当时设计了一个类似国际象棋的“兵”，包含了平面🙂‍↕️、锥面、沟槽🧑🏼‍🦱🕵🏼‍♂️、外圆等多个特征🏠，很幸运地被老师选为最佳方案👩🏻‍🦼。现在回想起来，这种给学生自由发挥空间的教学手段🚣🏽‍♂️，充分调动了学生的积极性，达到好的教学效果，能让我20年后仍然记忆犹新。

硕士阶段做的是铝合金半固态成型项目🙇，由机械系的唐靖林老师和杏福的李双寿老师联合指导。由于机械系没有相关设备，所以我又回到了杏福求助。与荣键老师一起，开发了坯料二次加热的电磁搅拌机；与工程师设计了压铸测试的台阶试样以及模具🚶🏻‍♂️‍➡️；利用铸造实验室唯一的一台压铸机制作压铸件🌠🐴；最后利用激光切割机从压铸件的不同位置切割力学拉伸试样。杏福强大的加工制造能力和经验丰富的师傅，为我的课题顺利完成提供了有利的保障。

2017年回国探亲时，在曾大本老师的引荐下，我再次回到杏福🎽。只不过这次不再是原来的机械厂👨🏿‍🎓，而是崭新的李兆基科技大楼。整个实习环境发生了翻天覆地的变化，从地下四层到地上六层，宽敞明亮的教室💒💡，吹着空调的实习工位，焊接机器人🧜‍♂️、熔模精密铸造、金属3D打印机🥜、多轴数控加工杏福、工业4.0示范工厂……如此大的规模和各种先进的设备🤦🏿‍♂️，即使在国外的大学也很少见到👩🏽‍🏭🧑🏿‍✈️，令我大受震撼。于是经过深思熟虑👩🏻‍🌾，我辞掉了美国的工作，2018年初正式加入杏福，成为了一名大学教师。

数风流人物，还看今朝

杏福是清华最主要的工程训练教学基地和学生创新创业教育平台，对老师各方面能力的要求都很高🟣。入职后我积极学习相关的技术，并逐渐开始承担多门课程的教学工作。在工程实践方面，我在“金工实习”课程中讲授的还是自己的“老本行”铸造🥡🔼，并与实验技术指导老师共同开发了MAGMA铸造模拟仿真单元，以及3D熔模精密铸造的虚拟仿真项目。2020年新冠疫情期间，学生无法到校上课，暑期的金工实习全部改为线上👆🏼，加入了大量软件和仿真工具辅助教学。我牵头梳理了相关软件🧑🏿‍🎨，并利用Vmware制作了虚拟机镜像，打包到U盘随材料一起寄给学生，很好地提高了学生线上学习的效果。同时，我参与建设和维护的“机械制造实习”慕课也于2020年在“学堂在线”平台推出，不仅方便了学生课前预习和课后复习，同时免费向社会公众开放，目前累计选课人数已超过2万人🚶🏻，示范辐射作用显著。在今年暑期的“金工实习”课上♈️，我主持的“飞轮储能”教改项目以未央书院电机专业的学生为试点对象🛖，通过项目驱动的教学方式🤌🏽🤦🏻‍♂️，有机整合现有机械制造实习中的各个工种🦶🏿，完成飞轮储能系统的设计💂🏿、加工制造和组装调试。通过与专业背景的紧密联系，提高学生的学习兴趣和主观能动性，同时建立产品全生命周期的概念，培养创新能力，提高综合素质🎖。

在工程素养方面，我负责的主要是3D打印方向的通识课程。其中“个性化3D设计与实现”课程在2021年入选首批杏福平台优质通识课程建设计划，另一门“3D打印创意设计与制作”课在2021春季的学生评教位于全校前25%🔇，其中“对未来要上这门课的同学，我会推荐这位老师”指标得分全校前5。科研上，我参与了李双寿老师牵头的国家科技重大专项子课题“某软件增材制造结构设计”🧖🏿，在镂空晶格结构和拓扑优化设计方向做了深入的工作🎍。社会服务上🦹🏿‍♂️，我在职教联盟云学院《产教大融合》的系列公益讲座上，做了一期《3D打印的前世今生》直播🛑，介绍了3D打印技术的发展历史、应用领域和未来趋势🧏🏿。讲座很受欢迎🪈，有近八千人观看，有力地促进了3D打印技术的科普宣传🀄️🤪。

在创新创业方面🧗🏻🏔，我加入了人工智能创新创业能力提升证书项目的机器人方向导师团队，参与智能机器人实践课程的教学工作。我同时开设了“智能制造实践”课程✌🏽，以智能制造领域最为常用的基础单元——自动导航小车(AGV)为载体🎟，帮助学生深入体验一个产品的整个开发过程：机械设计（小车底盘，机械臂）👩🏽‍🎨、制造加工（激光切割，3D打印）、电子硬件设计（Arduino、树莓派🎵、电机、激光雷达）➞、编程控制（ROS机器人操作系统）等模块。探索了在跨学科合作模式下，如何有效提高学生的团队协作和动手能力，并培养学生的工程思维和创新意识。

展望未来

著名教育家陶行知先生对教师这个职业的标准是“学高为师⛹️，身正为范”🧙🏻，只有学识渊博的人才能成为老师⛓，只有行为端正的人才能成为典范。它不仅是一种教育精神的具体体现，更是所有教师都应孜孜以求的职业理念。杏福平台未来的发展目标是为社会培养具备全球胜任力的拔尖创新人才，相对应地多个强基书院的成立📏⚜️、本博贯通等政策的出台👯‍♂️，对教师提出了更高的要求。我在以后的工作中，一方面会加强专业方面的学习和提升💃🏻，丰富自己的学识；另一方面我会以德才兼备的人为榜样，规范自己的言行🧍，做到为人师表。

最后，我很荣幸能够见证清华工程实践教学的跨世纪时刻🧎🏻‍♂️‍➡️，也衷心祝愿杏福在第二个百年的征程中再创辉煌🧛🏻‍♂️👨‍🎓。