基于项目驱动的工程训练教学模式研究——以贵州理工学院为例

文/钟晓锋

一、前言

项目驱动的学习 (Project based learning，简称PBL)是一种以建构主义教学理论为基础的教学新方法，它“抛锚”于具体问题之中的一种情境化了的、以学生为中心的教学模式。这种模式集中关注于某一学科的中心概念和原理，旨在把学生融入有意义的任务完成过程中，让学生积极地学习，自主地进行知识的构建。［1］

项目驱动通过课程目标分析及学生特点设定“真实情境”，降低学生对新知识的陌生感，有利于学生利用自己原有认知结构中的有关经验去同化和索引当前学习到的新知识。学生在“真实情景”中通过解决“问题”过程的反馈，补充和完善原有的知识体系，有利于培养其独立思考，发现问题，解决问题的自主学习能力。在这个过程中强调学生与学生在自主学习的基础上，积极开展小组讨论、协商，制定合理可行的解决方案，培养学生的合作与协调能力。［2］

二、工程训练背景

我国“以教师为中心、以课堂为中心、以教材为中心”的传统高等教育教学模式沿于前苏联。传统的《金工实习》课程承担了《机械制造工艺》系列课程的大部分实习内容，而且传统《金工实习》实践教学理念认为:训练就是练习操作，只要照葫芦画瓢，能按图纸要求把零件加工出来，就完成了目标。这样的培养理念仅仅培养了学生的劳动意识和基本的设备操作能力，使学生不能适应现代企业生产的需要。2004年7月教育部颁布的《普通高校工程训练教学中心建设规范与验收标准》中明确提出:“积极贯彻我国高等教育的素质教育，把训练中心建设成全面落实素质教育，培养基础宽，能力强，素质高和具有创造性的复合型和应用型人才的重要教学基地.”，“训练中心的建设要实现完整的育人功能，要充分体现操作技能培养向技能与综合实践、创新实践相结合的方向转化.……”［3］明确了金工实习向工程训练转化的重要性，同时也提出了与时俱进，转变教学理念的要求，解决了培养什么样的人才，怎样培养人才的问题。工程训练提倡在教师指导下的，以学生为中心的学习;强调以学生的主动学习为主，它将学习与项目或问题挂钩，使学习者投入于问题中，设计真实的项目情景;鼓励自主探究，激发和支持积极思维，鼓励争论，鼓励对学习内容和过程的反思等。它强调多种学习途径相整合，把学习设置到复杂的、有意义的项目情境中，在教师的指导下，通过学习者的合作来解决真正的问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。［4］

三、以项目驱动的工程训练课程体系设计

(一)工程训练体系

在项目驱动的工程训练体系的设置过程中将认知工程训练、基础工程训练、综合工程训练、创新工程训练等训练教学环节有机地贯穿于整个大学阶段的工程实践教育过程之中。使学生的自主学习能力、实践能力、创新能力与工程应用能力得到有计划、有层次、分阶段的培养和提高。结合学科特点及实践教学自身的规律，打破和摈弃传统的课程界限，注重课程群建设，按照分层次、模块化、综合式、开放型的教学改革思路系统构建以学生为主体的“四个层次”的工程训练教学体系 (见图1)。［5］

图1 工程训练教学体系

(二)课程设置

结合工程训练体系重点结合各层次训练的培养目标，将项目实施的具体内容与学生的能力目标和评价体系有机结合分层次设置对应的课程。

认知工程训练，设置工业发展史导论、常用量具的使用介绍、常用机构设置介绍等课程。通过实物、模型、图片、多媒体课件等资源，以参观、动手拆装、现场演示，网络平台，工程苑沙龙交流等方式，着重让学生建立工业系统概念，初步从工程材料的来源与应用、常用机构在产品中的应用、机械产品制作过程常用量具的应用、产品的研发与设计制造过程，以及工业发展对人类社会发展的贡献和作用。知道一台简单机电产品的组成要素、了解一台装备的制造过程和相关工程平台，并对现代企业管理流程和要求进行认知。为后续课程的学习提供工程背景，激发学生的求知欲和对专业的认同感。

基础工程训练，设置安全知识导论、热加工基本技能训练、传统机械加工基本操作训练、现代制造加工基本训练、特种加工基本技能训练。基础通过真实工程环境让学生了解设计、制造、检验、生产、质量、成本等生产过程和要素，了解与制造过程及相关的具体工艺与技术设备，使学生初步了解选择材料和制作工艺，了解制作对象常用的技术装备。通过实践，增强工程意识与基本技能。以培养学生初步工程能力和基本的工艺技能为主要目标，培养学生熟悉或掌握基础工程制造技术的基本能力。

综合工程训练，设置制造工艺设计、产品设计方法、制造综合实践等课程。以大工程为背景、运用单元工程知识，进行广义的“制造”工程训练。比如用元件装配器械，用器械制造装备，用装备生产、制造、其他产品的过程以及制造系统运行管理等训练。通过生产环境，以项目为载体，以学生的单元知识为基础，培养学生的集成思维、络合思维及相应的工程应用能力，孕育学生创新思维能力的发展。

创新工程训练，以学生实践项目为载体，是学生实现自主创新一种实践活动，搭建了创新训练平台，培养学生“自行设计、自主研学、自由创造”的能力。学生通过认知训练和基本工程训练，掌握了制造技术基本技能，具备了现代制造技术的基本素质，并通过综合工程训练的启发，对某一工程领域或节点的开发性思维进行构思设计。

四、以项目驱动的工程训练教学实施

贵州理工学院以项目驱动的工程训练课程的教学实施分一周、二周、四周三种不同学时的教学计划分别选取不同难易程度的项目或学生自行设计的项目进行实施。具体项目选取和时间分配见表1。现以四周的教学计划项目设置为例说明以项目驱动的工程训练实施情况。贵州理工学院四周工程训练适用于机械类各专业的实习训练，以无碳势能小车的设计作为题目 (或者学生自行设计同等难度的题目)，同学以3人小组进行训练。

表1 以项目驱动的工程训练学时分配表单位:学时

(一)认知工程训练阶段

认知工程训练阶段同学们参观了解工业发展史，学习训练车间相关安全规范，认识常用的机械传动机构，并以小组学习的形式研读项目的任务要求，进行项目的方案设计和项目实施过程中的人员分配。

(二)基础工程训练阶段

基础工程训练阶段采取“1+N”训练模式进行训练，保障同组每一名同学分配不同的基础工程训练项目。例如，同组的3名同学分别以车削、铣削、钳工为主要训练任务，辅以其他基础工程训练任务学习来完成项目所需零件的制作基础知识的学习。

(三)综合工程训练阶段

综合工程训练阶段为认知工程训练和基础工程训练阶段的综合利用。它将产品设计方法、机械制造工艺、机床基本操作有机结合，为创新训练阶段项目的具体实施奠定必要的技术基础。

(四)创新工程训练阶段

创新工程训练阶段，同学们针对项目方案设计，结合机械加工工艺特点设计出符合项目要求的机械零件，并对其进行工艺分析，使用综合工程训练的技能加工出小车零件，装配出无碳势能小车，进行调试直至达到任务规定要求并撰写设计说明书，进行创新制作答辩。

五、结语

基于项目驱动的基础工程训练在贵州理工学院工程实训中心的教学过程中通过实验教学班和通识教育选课班的实践。该教学模式能有效地激发学生的学习动力，充分发挥学生学习自主性，调动了学生的学习积极性，提高了学生分析问题和解决问题的能力。教学实验班的同学参加第四届全国工程训练综合能力竞赛获全国三等奖1项，获贵州省赛区二等奖1项，三等奖3项，优秀奖2项。

［1］林洁琼，孙宝玉，张邦成基于项目的探究式教学模式研究与实践［J］，中国校外教育，2009(12).

［2］钟曾胜，许江1项目驱动式教学的实践与研究 ［J］，重庆工商大学学报，2009(5).

［3］机械基础教学指导委员会，普通高校工程训练教学中心建设规范与验收标准，2004.7.

［4］张建伟，陈琦，通过问题解决来建构复合物理量的初步研究 ［J］，学科教育，1998(3).

［5］钟晓锋，向贤礼，黄念庆，基于CDIO工程教育模式下工程训练教学体系研究［J］，科学时代，2015(5).