工程训练项目教学法论文

2022-04-15

【摘要】为适应科技革命和产业变革的新形势,结合浙江海洋大学工程训练中心的实际情况,从培养目标、实践平台、师资队伍和教学方法等方面建设入手,提出了旨在建立工程意识、提高工程素质、增强工程实践能力的改革理念和方案,为构建新型工程训练平台奠定基础。今天小编给大家找来了《工程训练项目教学法论文(精选3篇)》,仅供参考,大家一起来看看吧。

工程训练项目教学法论文 篇1:

项目教学法在工程训练数控铣床实践教学中的探索 Exploration of the Project Teaching Method in the Engineering Training Practice Teaching of CNC Milling Machine

摘要: 为了提高本科生在工程实训课程中数控铣床的实训质量,本文采用项目教学法,将理论教学与实践教学有机结合,充分的调动学生的学习积极性。项目完成的过程有利于提高学生分析、解决问题的能力,使学生充分体会到将理论知识运用到实践中的乐趣,通过提高学习的积极性促进高校学生全面发展。

关键词: 项目教学; 数控铣床;实践教学

Key words: project teaching;CNC milling machine;practical teaching

0  引言

社会对应用型人才的要求不断提高,作为培养学生工程意识和素质及创新能力的工程训练重要环节,需要对旧的教学模式的不断更新探索才能适应新的发展趋势。以往的教学方法,已经不能完全适应新的社会需求对工程训练培养人才的要求。为了培养适合社会发展需求的高素质应用型人才,非常有必要改革创新传统工程训练模式,提高人才工程训练素质,加强培养动手实践水平和创新能力为目标的新型现代工程训练的实践教学模式。目前,我国各高校在不断探索新的实践教学方法,加强学习新技术、新工艺、新方案的工程实践能力训练的同时,把教学方法改革也不断融入到工程训练活动中,从而提高学生工程训练的实训质量和教师的的教学水平。

工程训练必须以工程项目和制造加工为背景,体现工程设计和产品制造方向,为学生提供全套的亲身参与产品的设计、机械制造、质量控制、企业管理一体化的关于产品从设计到完成产品生产的工业环境,使学生在真实体验到产品的整个过程性知识,有目的有计划的着重培养学生创新意识、创新精神、创新能力。因此,教学方法的改革必须突破传统教学方法的束缚,继承“工程训练”的优良传统,结合先进装备与技术,把传统的训练放方法与现代工程训练方法有机融合,构建能够适应现代社会发展需要的工程训练课程模式,项目教学法鼓励参加工程训练的学生“在学习中训练,在训练中学习”,这对学生的工程意识培养和工程能力的提高有现实意义。

1  项目教学法简介

项目教学法的实践教学方法包括三个基本要素,分别是“以教师为指引者”、“项目为引导线”、“学生为主动参与者”。三者之间相互沟通,密切联系,有机结合。

1.1 教师为指引者与工程训练

教师在工程训练基础项目的实践操作中的指引,主要体现在项目教学法中项目的设置与选择,零件加工工艺分析,实训设备操作演练,实训过程中的问题解答及过程评价等方面。教师在实训实践过程中,在对学生的指导过程中,转变传统的教育理念和教学方法。从单纯的手把手演示设备操作,教授训练内容转变为学生实践过程中的组织者、引导者和监督者。转变传统的“教师先示范,学生再模仿”的教学模式,让学生自由发挥,通过小组讨论,上网查资料等方法解决实践过程中遇到的问题,探索改变的全新型实践教学模式。

1.2 项目为主線与教师及学生

在基础训练完成之后,教师与学生共同商讨项目,有针对性的开展项目教学。项目的最终目的是根据教师提供零件图纸完成零件制作,围绕教师所提供的零件图纸设计教学过程的每个环节。要求学生在对图纸进行充分分析和论证的基础上,教师引导学生进行零件加工工艺分析,选取合适的毛坯材料和合理的加工方法,进行设备加工实践。通过完成所有加工工艺,实现从毛坯到成品的加工目标,最后对零件的整个加工实践过程进行总结和评价。项目是实现教学活动的引导线,所有的实践过程都是围绕项目来执行,在整个过程中既锻炼了学生们的整体加工工艺分析能力,项目工程的管理能力。同时,又可以调动学生学习的积极性,使同学们充分体会到课本知识在实践中的应用,在零件制作过程中体会到学以致用的乐趣和成就感。

项目教学法的关键在项目的设置。项目的难易程度、综合性以及适应性都对实践教学过程和效果起着决定作用。在实践教学活动之前教师应在充分调查、研究、论证的基础上进行项目的合理设置。教师对设置的项目进行一一汇总,形成项目清单,学生在选择项目时可以选择自己比较感兴趣的项目,学生也可以根据自身兴趣爱好自行设计和制定加工工艺。最后通过实训教师设定加工工艺路线和学生自己设定的加工工艺路线进行比较,得出最优工艺路线。

2  项目教学法在数控铣实训中的实施过程

2.1 安全知识考试  每次实训前一周学院统一组织实训学生安全知识考试,只有安全考试通过才可以参加上机实训。

2.2 加工准备  通常情况下,项目教学法在上机实训过程中包含以下几个步骤:①读图,根据实训教师所提供图纸,读懂零件图(如凸轮、壳体、板状、支架等)。②制定加工工艺,根据实训教师所提供图纸,编制由直线、圆弧等构成的二维轮廓零件的铣削加工工艺文件。③零件定位与装夹,根据实训教师所提供图纸,合理选择铣削加工常用夹具(如简单压板、虎钳等)装夹零件,会选择定位基准,并找正零件夹紧。④刀具准备,根据数控加工工艺文件选择、安装和调用数控铣床刀具。根据数控铣床特性、零件材料、加工精度、零件批量等合理选择刀具和刀具的几何参数,并确定数控加工需要的切削要素。

2.3 数控编程  数控编程包括两部分:①手工编程,根据教师所提供项目图形编制由直线、圆弧组成的二维轮廓数控加工程序,运用固定循环、子程序等进行零件的简单加工程序编制。②计算机辅助编程,能使用UG等软件绘制简单零件图,利用UG等软件完成简单平面轮廓的刀具路线生成和NC代码生成。

2.4 數控铣床操作  数控铣床操作包括以下几部分:①操作面板,按照操作规程启动及关闭机床,熟练操作系统操作面板和机床操作面板操作面板。②程序输入与编辑,能通过手工或者DNC输入加工程序并能完成程序的调用,修改,删除等工作。③对刀,对刀并确定工件坐标系在机床坐标系中的位置,合理设置刀具参数。④程序调试与试运行,程序校验、单步执行、空运行并完成零件试切。⑤参数设置,通过操作面板设置机床有关参数。

2.5 零件加工及检验  包括以下加工类型:①平面加工,运用数控加工程序进行平面、斜面、阶梯面等的铣削加工,并达到图纸设计要求。②轮廓加工,运用数控加工程序进行由直线、圆弧组成的平面轮廓铣削加工,并达到图纸设计要求。③曲面加工,运用软件生成加工程序进行圆锥面、圆柱面等简单曲面的铣削加工,并达到图设计要求。

④孔类加工,运用孔循环指令(如G81,G83等)进行孔加工,并到达图纸要求。⑤槽类加工,运用数控加工程序进行槽、键槽的加工,并达到图纸要求。⑥使用常用量具进行零件的精度检验。

2.6 任务评价及交流总结  在每个同学项目完成后,会有两份成绩评定表,分别是项目过程评价成绩和项目展示评价成绩。项目过程评价和项目展示评价分别有个人评价和小组评价两部分组成,如表1所示。而教师成绩评定表则包括安全文明生产部分。主要通过学生自测与教师检测成绩相比较来测试学生工件检测能力及水平。

学生与教师之间,学生与学生之间相互交流,总结项目所学知识点,交流改进。

3  结束语

项目教学法主要强调学生的学生主动参与到实践活动中来,主动参与工艺设计,从简单训练开始,充分激发学生自主学习的能力、激发创造性思维和积极性参与实践。学生能在实训实践教学活动中积极主动学习,而老师转换为学生实习的指引者,实现在实践教学活动中的角色互换。学生在实践教学活动中的不能充当学习中的“从动学习者”",而应成为“主动参与者”,实现教学活动角色之间的转换,以学生独立思考学习,积极动手参与为中心开展工程项目创新训练的实训实践教学活动。

总之,以教师为指引者、项目为引导线、学生为主动参与者的实训实践教学方法体现在“主动”与“被动”相结合。在实践教学活动中的“被动”主要体现在教师理论讲解、机床的基本操作讲解、加工工艺路线分析、项目过程评价等实践教学环节中,“主动”则体现在自定加工工艺、独立设备操作、对项目的疑问及时提问等实践教学环节中。采取“主动”与“被动”相结合的方法,通过实训教师对实训设备的详细讲解、操作演示及引导,让学生充分了解实训设备的基本功能及使用方法,鼓励学生在课内外开动脑筋、积极思考,以达到对设备熟练运用、积极动手、提高实践动手能力的目的。

参考文献:

[1]刘彬彬,李英芝.基于项目制的“2+X”创新工程训练模式的探索[J].价值工程,2017(34).

[2]高颖.现代工程教育背景下的金工实习教学探索与实践[J].科技创业月刊,2013(12).

[3]蔡克勇.21世纪中国教育向何处去[M].长春:吉林人民出版社,1999.

[4]江旭.金工实习的教学改革与实践[J].武汉工程大学学报,2010(10).

[5]周娅,魏德强,等.机电综合工程训练中心建设的探索与实践[J].实验技术与管理,2011(12):9-l0.

[6]杜媛英,尚长春,等.有特色工程训练中心建设的教改探讨[J].陕西教育(高教版),2O13(5):57.

[7]杜鑫,李文星.地方高校机械专业工程实践教学体系的构建[J].教育与职业,2013(26):165-166.

[8]刘燕,秦维勇,等.构建创新与工程实践相结合的专业实践教学[J].实验室研究与探索,2013(6):36-37.

[9]粱延德.我国高校工程训练的建设与发展[J].实验室技术与管理,2013(06):6-8.

[10]韦相贵,傅水根,等.工程训练中心建设与管理问题探讨[J].实验技术与管理,2O16(2):130-132.

作者:马红亮 MA Hong-liang

工程训练项目教学法论文 篇2:

面向新工科的工程训练教学改革与实践

【摘要】为适应科技革命和产业变革的新形势,结合浙江海洋大学工程训练中心的实际情况,从培养目标、实践平台、师资队伍和教学方法等方面建设入手,提出了旨在建立工程意识、提高工程素质、增强工程实践能力的改革理念和方案,为构建新型工程训练平台奠定基础。

【关键词】新工科  工程训练  教学改革  工程教育

【基金项目】2018年浙江省高等教育“十三五”第一批教学改革研究项目(jg20180160)。

对于工科学生而言,大学四年是参与工程实践、形成工程思维、获得工程经验的最好机会。令人遗憾的是,实践教学作为工程教育教学体系的重要组成部分,却没有得到学校、教师和学生的足够重视,实践教学始终是本科工程教育人才培养的薄弱环节。同样在工程教育研究领域,研究者对实践教学的关注较少,更缺乏系统的研究和探讨。

针对工科毕业生工程实践中存在训练时间不足,实践与能力薄弱等问题,借鉴国外工程技术人才培养模式,构建“大工程”教育观,结合新时代创新型、复合型人才所具备的能力要素, 优化和整合实践教育资源, 构建工程实践平台,促进学生主动学习,激发学生个性发展,努力实现育人环境的柔性化、个性化、研究化。构建新型工程训练实践教学平台,建成的工程训练中心应包含现代制造业的基本要素,形成覆盖机电、测控、环境、管理、思政教学的实践教学体系。它是一个“准工业现场”,是学生在校参加工业培训的工程实践教学基地,同时又是学生自主学习和课外科技活动的现代化公共教学实践支撑平台。

1.工程训练教学现状

1.1 国外工程训练

在高等工程教育改革大潮的引领下,国外高校纷纷出台一系列政策加强工程训练。如美国出台了本科实践导向、研究导向、技术创新等各种各样的特色计划,促进高校积极开展工程训练。德国强化与生产实践的联系,学生的理论学习与实践训练分别交替地在学校和工厂中开展,以理论指导实践,以实践巩固理论,表现为学校与工厂、理论与实践的紧密结合。丹麦采用问题导向的教学模式,通过在实践中解决问题的方式培养学生的实践能力。英国与日本则在学校里设置工业中心,用于进行培养工业意识、实践技能和工程师素养的基本训练,更高层次的训练则放在企业里进行。

1.2 我国工程训练教学

经过这些年的建设,多数院校的工程训练已经拓宽了实践范围,突破了原来金工实习教学框架,建成了集传统制造技术训练、先进制造技术训练、综合实践训练和创新实践训练为一体,以模块化选课为主要特征的实践教学中心,实现了从工厂教学向教学工厂的转换。

1.3 我校工程训练教学

(1)人才培养目标不明确。高等工程教育的培养目标是工程师,我校工程训练课程培养目标不明确,偏离了工程师的培养目标,甚至与科学教育、人文教育相似,工程教育的特殊性没有充分体现。

(2)实践教学体系不完善。随着教育体制改革深入,高等教育从精英教育向大众教育转变,办学规模不断扩大,开设许多新专业,而工程训练教学内容并没有按照新专业要求做相应调整。从各专业的实践教学体系看,教学设计和实践活动缺乏层次性。工程训练、认识实习、生产实习、毕业实习之间没有明显的梯度和层次。

(3)工程训练实践教学方法和课程体系相对落后。我校工程训练教学仍围绕“教师中心、教材中心和课堂中心”而组织的,发挥了教师在教学过程中的权威和主导作用,忽视了学生的主体性和能动性。教学方法仍然以讲授、按老师要求实操为主,学生自由探索、自主学习、主动实践的环境还不具备。学生始终处于被动实践的状态,不利于发挥学生的主动性、积极性和创造性。 课程体系相对落后,课程内容的重构和更新也只是处于起步阶段。工程训练课时偏少,内容陈旧、更新慢,在训练项目安排上,基础性、验证性偏多,创新性、 设计性、综合性实践偏少。对实践教学方法缺乏系统深入的研究和创新,实训环节的具体安排方式落后,探究式、研究性教学方法没有得到很好的应用,学生难以发挥学习的主动性。

(4)师资队伍建設落后。实践教学的专职教师学历、职称偏低,知识结构和能力单一。缺乏丰厚工程背景又有学术水平的“双师”型教师;实践教学师资队伍呈现边缘化趋势,建设水平不能满足工程技术人才培养目标的要求。

2.改革内容

2.1明确培养目标,实现学生能力阶梯式提升

在工程技术人才能力素质要求的框架下,结合工程训练课程教学目标,对各训练层次提出具体能力素质目标。

基础训练层:了解工业生产过程;掌握基本操作技能;掌握基础工艺知识。

综合训练层:了解产品研发过程;培养跨学科知识的综合应用能力;独立解决问题的能力、团队沟通协作能力。

拓展训练层:具备大工程意识,培养工程师素质和职业技能。

创新训练层:培养创新能力;培养技术研发能力;培养工程管理能力。

2.2整合校内实验实训资源,构建新型工程训练平台

按照“模块化、组合式、开放型”的思路,建设立体化实践教学平台,结合工程训练中心的特色,梳理工程训练中心设备情况,整合其他学院的实验实训资源,对照工程训练课程的培养目标,构建新型工程训练平台,该平台包含四个训练模块:

工程认知模块(包括工程知识导论、产品设计认知、工程材料认知、机构认知、制造技术认知、仪器设备认知);传统制造技术模块(包括工程材料及热处理、车工、钳工、铸工、焊工、铣工、磨工、电子技术实训、柴油机拆装);先进制造技术模块(包括数控车、数控铣、线切割、电火花成型机、工业机械手、3D 打印、CAD/CAM 实训);创新能力训练模块(慧鱼机器人实训、数字化设计制造实训、机电一体化综合实训、船模设计制作)。该平台具有以下特点:

(1)分阶段。按照工程认知教育、传统制造训练、先进制造训练、创新设计训练等不同内容和要求,合理分布于大学四年学制中,分阶段实施。

(2)模块化。按内容设计组合成多种训练模块,把固定时间、固定内容、固定模式的训练变为菜单式选择。

(3)全方位。为提高学生的职业技能,训练内容应覆盖管理、市场、效益、质量、安全、环保、系统等各个方面。

(4)综合性。产品的制造过程是一个系统,工程训练应包含设计、制造、控制、管理等环节,运用多学科知识及多种技术手段解决实际工程问题,从而实现从多角度培养学生的综合工程能力。

(5)开放式。训练中心以开放方式服务于学生,鼓励学生课外自主选择,不局限于课内教学计划,开设开放型训练内容。

2.3 改革传统教学方法,提高实践教学效果

(1)结合不同教学对象与实验项目,采取不同的教学方法

①讨论式教学法。讨论式教学方贯穿于实践全过程。例如,在实践项目设计制作过程中,教师会先讲解有关实践要求和原理,讨论互动,充分调动学生的积极性;项目制作过程中,进行设计方案的讨论,比较不同学生设计方案的优劣;项目制作完成后,现场总结交流答辩、点评,以总结和交流。

②开放式教学法。设计一系列的实验项目可自主选择,也可由学生自主设计项目;中心所创建的机械设计基地、电子设计基地等全部实行全开放式创新教学,学生自主管理。

③任务驱动教学法。结合项目化综合实践教学改革,由教师给定设计任务和要求或由学生自主设计项目,从资料收集、方案拟定、设计与调试到撰写设计报告,由学生自行完成,强调学生实践过程的“自主性”,这种面向任务的教学方法给予学生最大的发挥空间,让学生体验工程研发过程,培养学生的创新精神和创新能力。同时学生在自主设计中出现的新问题进一步促进教师教学水平的提高,达到教学相长的促进作用。

(2)利用“真实情景”信息技术手段,提高学生工程实践能力

从数控机床、加工中心、机器人到智能传送等装备给学生展示大工程的真实情景。教师结合多媒体课件、视频录相以及动画,将设备操作维护规范、工业现场的安全防护问题,生产设备等真实地呈现在学生的面前,提高了教师的教学效率,提升了学生的工程实践能力。

(3)引入现代化教学手段,优化教学过程,培养学生自主学习能力

①工程训练中心配备了多媒体投影设备,采用电子教案授课和实践现场授课结合。针对开放式实验教学特点,制作了PPT课件、网络课程系统软件等,利用多媒体教学手段缩短实验课的讲授。

②科学利用网络技术,加强网上实验室建设,推广虚拟实验和仿真实验等技术手段,促进虚拟、仿真实验与实际实验的有机结合,提高实验教学效果。

(4)加强师资队伍建设,提高教师实践教学能力

建设一支素质较高、结构合理相对稳定的教学队伍,是工程训练中心持续发展的关键,是实现课程教学改革与建设、科研与教学研究、学生实践与创新创业能力培养的保障,中心在师资引进、师资培养、团队建设及特色建设方面继续加强师资队伍的建设,努力建设成一支热爱实践教学工作,教学理念先进,科研能力强,实践经验丰富的实践教学队伍。

①制定激励政策,引进高水平实践教学师资

通过激励政策引进具有企业背景的技术人员充实到实践教学队伍,到2020年,教师队伍中高级职称教师比例占教师数量的30%以上,具有硕士及以上学位的教师占30%以上,具有企业工程实践背景教师比例占70%以上,建成一支老中青结合、职称结构合理的实践教学梯队。

②建立完善的教师培养制度,校企共建共同提升教师实践教学能力

建立完善的职称培养目标体系,鼓励实践教师参与学校的科研和教研项目,激励实践教师发表论文。制定年度青年教师培养目标,积极创造条件鼓励优秀青年教师攻读博士、硕士学位,有计划地选拔和支持优秀青年教师参加培训、学习,促进他们尽快成才。鼓励骨干教师到国内高校、企业进行访问交流和进修,营造有利于教师成长的良好环境。

③创立结构合理的教学团队,注重团队建设,发挥团队优势

加强团队经验的融合与分享。注重将校内具特色的教师融合形成整体优势,形成专兼职一体化的教师团队,教师以团体形式进行教学活动和教研活动,开展课堂授课与实践教学的集体备课,定期开展教学方法的研讨。

④建立激励性人才管理机制,促进实验教师的教学能力的提高

制定合理的人才培训方案与激励机制,激励教师继续深造、开展教学改革及科研,以提高自身和整个师资队伍的水平。鼓励教师开展教学改革研究、开放实验项目研究,为中青年教师主持和负责教学科研项目创造条件和促进教学仪器的研究与开发。注重教师教学能力的培养,举行青年教师讲课比赛、教学课件比赛、实践操作评比和师德师风考核评优工作,提升实践教师对教学工作的参与感和责任感,促进师资队伍师德建设及教学水平的提高。

3.改革目标

工程训练中心是重要实践教学平台,以专业工程认证为契机,秉承“以素质为先、以实践为重、以创新为魂”的教学理念。教学目标定位于建立工程意识、提高工程素質、增强工程实践能力、培养创新精神和创新能力。构建多层次、多模式、培养学生工程实践与创新能力的综合工程训练实践教学体系,通过“讨论互动”“项目驱动”和“开放式”等模式组织教学,加大信息化建设力度,加强师资队伍建设,提高教师业务能力,将工程中心建设成为服务于浙江省地方经济,满足复合型特色人才的工程实践能力、创新能力和职业素质培养要求,理念先进、特色鲜明、设施精良、队伍优质的工程训练中心。

参考文献:

[1]胡珏.工程教育改革背景下的工程训练平台研究[D] 杭州:浙江大学,2009.

作者简介:

顾平灿(1968年-),男,副教授,研究方向:机械制造。

作者:顾平灿 刘全良 李振华 王春涛 袁跃峰

工程训练项目教学法论文 篇3:

学分制下工程训练教学体系设计与思考

[摘 要]工程训练是在原来金工实习的基础上融入电子、计算机、控制、材料等专业的知识,并将现代工业的先进制造技术、先进工艺引入课堂,着重培养大学生大工程意识和创新能力的一种全新的实践课程。在我国高校中学分制扎实推进的背景下,比较了在工程训练课程中实施学分制改革前后教学对象、教学内容、教学设计、教学性质等方面发生的变化。

[关键词]学分制 工程训练 金工实习 教学设计

一、学分制下工程训练教学模式与传统工程训练教学模式的比较

学分制[1]是一种以取得毕业所需总学分作为毕业标准的软性管理制度,它要求按照培养目标和教学计划中各门课程及教学环节的学时量,确定每门课程的学分,设置必修课和选修课,规定各类课程的比例,设定准予学生毕业的最低总学分,学生完成规定的总学分后方可毕业。由于学分制管理能够充分发挥学生学习的主动性和灵活性,使学生能够根据自身能力情况合理安排自己的学习时间,制订适合自己的学习计划,因此目前国内各高校普遍都在进行该方面的教学改革工作。

工程训练是在原来金工实习的基础上融入电子、计算机、控制、材料等专业的知识,并将现代工业的先进制造技术、先进工艺引入课堂,着重培养大学生大工程意识和创新能力的一种全新的实践课程。[2]

尽管工程训练课程定位于学生创新意识与工程意识的培养[3],但是在以往的传统模式下,很多高校在教学运行中仍然沿袭着金工实习的教学模式。从教学形式上来看,这种模式下学生以班级为单位在一段时间内集中参加工程训练。学校会根据参训学生专业的不同而将各专业划分为机类、近机类和非机类等三个大类,并安排不同的实训学时以适应各专业的实际需要。从教学内容上看,传统模式依旧沿袭了金工实习课程中的铸造、锻压、热处理、车削、铣刨磨等工种的训练,而对现代工业中的先进制造、自动化制造等技术鲜有涉及。从教学设计上看,传统模式以教为主,强调指导教师的主导作用,学生则通过观察、模仿和重现指导教师的操作达到学习的目的。从教学性质上看,传统模式重在强调某种职业技能的训练与获得,而忽视了学生在学习过程中的主观能动作用,因此它更应该被划入职业教育或者技能教育的范畴,与真正的工程教育[2]还存在一定的差异。

学分制是我国高等教育改革的发展趋势,这一点已被越来越多的教育者所认可。学分制下的工程训练教学模式打破了以班级为单位集中实习的教学形式,使学生可以根据自己的学习安排和自身的兴趣特长自主安排实习时间和内容,学习的效率和主动性大大提高。而在教学内容上,学分制模式不仅会设置基础制造技术的训练项目,还有意识地安排一些先进制造技术、智能自动化制造技术的训练项目,一些有条件的高校已经开设了柔性制造系统(FMS)生产线实习项目,让学生的专业发展与业界前沿生产技术发展保持一致。在教学设计方面,学分制以学生学为主,特别注重学生自我学习与协作学习,强调利用各种信息资源或教育技术来学习,支持学而非支持教,鼓励学生独立或是协作完成一项有意义的任务。从教学性质上来看,这样的工程训练更接近工程教育的要求。它不仅要求学生掌握一定的实践操作技能,还要求学生掌握更加系统的专业基础知识和独立思考与解决问题的能力,为学生创新素质的培养奠定知识基础与能力储备。

二、适应“大工程”观的学分制工程训练教学体系设计

“大工程”的概念最早是在上个世纪90年代由美国的MIT院长乔尔莫西斯在一份名为《大工程观与工程集成教育》的规划文章中提出的,他认为:“大工程观是对为工程实际服务的工程教育的一种回归。”大工程观要求培养出的学生既具有宽广、坚实的理论知识体系,又要具备从事现代工程实践中生产制造、创新设计、管理决策等方面的能力。2006年6月,教育部战略研究重大专项“面向创新型国家建设的中国工程教育改革”研讨会提出,要使课程设置从单一的“工程专业课程”传授转变为以“大工程观、大系统观”为指导的课程架构体系,标志着大工程观的教育理念已经成为高等工程教育院校教改的共识。[4]

工程训练与工程教育在哲学范畴里是特殊与一般的关系,所以上述共识是国内高校进行工程训练教学改革的指导思想。学分制下工程训练教学体系建设应以“大工程”观对学生培养提出的要求作为开展各项设计、改革工作的出发点和落脚点。

学分制下的工程训练课程最典型的特征是在教学过程中具有不连续性。这种不连续的教学往往会使学生在学习中顾此失彼,课程的教学质量也随之降低。任何事物都是一分为二的,教学的不连续性也能在教师对学生的循循善诱中转换成推动教学改革的动力,其方法就是对工程训练的教学体系进行重新设计。这主要包含以下两个方面的工作。

一是要确立以学为中心的教学设计原则。工程训练的目的是要将学生作为具有主观性的客体来培养,而不是将学生作为只具有模仿性的客体去塑造。强调以学生为中心,发挥创新精神、将知识外化和实现自我反馈是体现以学生为中心的三个要素,也是大工程观在工程训练教学中的具体体现。学分制下工程训练课程在时间上出现的这种不连续性,恰好为学生进行自主学习,将课堂知识与劳动技能向课外迁移进行创造性学习提供了难得的机会。教师在课堂上除了进行必要的基础知识和基本技能的传授之外,更多的应该是指导学生如何在课外开展独立或协作式学习,并对他们在自主学习中遇到的困难给予帮助。计算机仿真、计算机辅助设计制造等现代化技术为学生开展创新型工程训练提供了有力的软件支持,教师要鼓励学生深入学习这些软件技术以备日后之需。总之,必须要彻底改变以往那种以教为中心的教学设计原则,确立以学为中心的教学设计原则,充分利用现有教学资源积极引导学生开展探索创造性的学习,在学习中逐渐树立工程意识和积累解决工程问题的经验,这才是符合大工程教育理念的工程训练。

二是要精炼教学内容,以项目为载体,以模块为单位开展教学活动。项目教学法本是工程训练课程最佳的一种教学方法,但实行学分制后出于学校整体课程安排的考虑,工程训练课程的课时数有所减少,每次课的教学时间也被压缩到半天的时间。因此,在不降低教学质量的前提下完成项目的设计与实现,就必须对教学内容进行精炼。对于那些必须掌握的基础知识和驾驭加工设备进行项目产品加工的必备操作技能仍然是课堂教学的重点,而对于那些起支撑作用的知识和其他的操作技能则可以引导学生通过上网搜索、查阅文献、观看演示视频等途径在课外自主学习。教学内容的模块化是国内很多高校解决学分制下教学时间缩短的有效手段。一个较复杂的项目不可能在半天時间内解决,将它分割成一个个相对简单独立的单元,这些小单元是可以在短时间内完成的,最后通过系统集成将这些小单元重新组合成复杂的项目,这便是模块化的基本思想。模块的设计一方面要将项目分解成能在规定时间完成的小单元,同时也要考虑各模块之间集成的接口设计。适应性强的模块接口对更新模块教学内容有事半功倍的作用。

三、学分制下工程训练教学体系设计面临的问题

教学设计既是教学中的一个重要环节,也是一项复杂的系统工程。正如加涅所说:“教学是以促进学习的方式影响学习者的一系列事件,而教学设计是一个系统化的工程。”因此它绝不是一件一劳永逸的事情,我们必须要应用系统的研究方法探索教与学系统中各要素之间及要素与整体之间的本质联系,以更好地解决在教学实践中发现的问题。目前,学分制下工程训练教学体系设计的问题主要集中在下面几个方面。

第一,教学时间缩短,课程连贯性降低。这个问题在上面的论述中已经提到,学分制本来就是一种弹性学制或弹性教学管理制度,进行弹性管理本是为学生独立性、创造性的发展提供必要的条件。但是如果作为独立性、创造性学习主体的学生没有充分利用课程之间的关联进行学习与发现时,就会造成学习效率与教学质量下降的后果。因此作为在教学过程中起监督作用的教师一定要对此做好风险估计,切实督促、指导学生开展课外学习。

第二,基础理论知识的学习与工程训练不同步的矛盾会进一步突出。理论知识是进行实践与创新的基础,同时也对实践与创新起指导性的作用,没有科学的理论的指导就无从谈创新。另一方面,获取理论知识的目的就是为了将其转化为现实的生产力,即进行实践创新。在学分制模式下,理论与实践的矛盾主要由两个因素造成:一是由于教务处下达教学任务时,为统筹全校教学进度,会使部分学生在没有修完相关理论课的情况下先修工程训练课程。二是课堂教学时间的缩短,导致教师在课堂上对理论知识的介绍减少。对此方面的问题,教师也应有充分的认识,要在课堂上本着适度、够用的原则介绍理论知识;课后要为学生列出自学参考资料清单,鼓励学生通过自学发现实践中的不足,独立找到解决问题的方法。

第三,教学模块的设计难度进一步加大。随着学分制在我国高等学校教学改革中的不断深入推进,很多学校已经完成了从试验期的半学分制或不完全学分制向完全学分制的过渡。在这样的背景下,学生的选课机制又会发生深刻的变化。以专业班级为单位的工程训练教学模式将被彻底打破,取而代之的是来自不同专业不同班级的学生组成一个暂时的学习集体接受工程训练教育。由于不同专业对于同一知识点、实践技能的要求不同,工程训练课程的教学目标的制订将是一个极富挑战性的问题。由此带来的教学内容制订上的问题就集中体现在工程训练教学模块的设计上。

第四,教学过程中的安全问题会更加突出。安全问题是关系到每个学生生命安全,千万个社会家庭幸福的严肃问题。对于工程训练这种可操作实践性很强的课程,安全问题应放在尤为突出的地位。在传统的工程训练教学模式中,学生都是在教师引导下按照既定的教学计划完成加工任务,一般很少出现安全问题。但在学分制模式下,由于学生加工的零件都是按照自己的设计理念完成的,指导教师一方面要进行设计上的指导与修正,另一方面又要进行加工的指导,在无形中分散了教师对安全问题的注意力,若再加之学生人数过多,指导教师人数不足,就极易发生安全问题。

四、结束语

学分制改革对工程训练教学改革来说是一种新型模式,其目标是培养具有创新能力的高层次工程技术人才。由于工程训练课程的特殊性质,使得这项教学改革的难度颇大,以至于在我国高校中开展此项改革并不顺利。但这种改革发展的趋势已被绝大多数工科院校的教学实践者和教育研究者们所认可。将推进工程训练学分制改革的任务与“大工程”教育模式有机地结合在一起,精心设计工程训练教学体系,采用以引导学生探究、发现问题为导向的教学方式,强化实践技能与理论的培养,为此项教学改革的成功提供了一种参考的方法。

[ 注 释 ]

[1] 左延红,张克仁.完全学分制下开放型工程训练教学体系[J].实验室研究与探索,2013(1):143-146.

[2] 王杰,廖维奇.关于构建学分制下开放型工程训练体系的设想[J].桂林电子工业学院学报,2007(2):165-167.

[3] 江树勇,任正义,赵立红.从高等工程教育的功能浅谈工程训练的教学定位[J].高教论坛,2010(4):71-73.

[4] 孫立民.关于大工程观下高等工程教育改革思路的思考[J].教育教学论坛,2010(33):18-19.

[责任编辑:覃侣冰]

作者:刘翔 王蕾(等)

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