工程训练课堂教学模式改革与创新实践研究

高德　周建伟　张学昌　童森林

摘要：工程训练课程对培养适应社会经济发展要求的工程技术人才具有十分重要的作用。以应用型人才能力培养为基本目标，从剖析当前工程训练课程的教学理念、发展规划、课程体系、教学设备、师资建设等方面的不足入手，对工程训练课程教学体系改革提出了若干具有实际操作意义的举措。通过近3年的初步实践显示，这些举措大大丰富了教学内容，全面提高了学生综合工程素质和实践能力，对培养应用型人才具有显著作用。

关键词：工程训练 课堂教学 教学理念 教学模式 教学改革

如果说2012年MOOC（Massive Open Online Courses）在国际教育界引发了一场“海啸”，那么2013年在中国教育界也算是刮起了阵阵“飓风”。无论MOOC是否达到它所宣传的程度，它已经在教育界出现并且发展迅速，这将会迫使人们深思MOOC对高等教育的影响，同时更加深入的研究课堂教学的改革模式已经势在必行。基于此，国内高校学者对课堂教学改革与探索作了一些有益的尝试，苏志武针对教学实践中存在的问题和不足，提出深化课堂教学改革首先要从“教师”与“学生”“教”与“学”的二元要素架构中来审视，要在观念和思路上有创新突破，要在习惯、定势和制度上有改革突破；陆国栋针对目前我国高等教育大学课堂教学的模式与任务中指出，课堂教学有三种境界：即读课、讲课和说课，要让学生鲜活起来，在教学方式改革的途径中提出三转变：以教为主向以学为主转变、以课堂教学为主向课内外结合转变、以结果评价为主向结果过程评价结合转变。

上述的课堂教学改革与实践，具有宏观的指导作用，工程训练具有通识性基础工程实践教学特征，面向理工科各专业学生，给大学生以工程实践的教育、工业制造的了解、工业文化的体验，是培养学生实践能力和创新意识的重要教育环节。针对此实践性的课程改革，许多学者作了大量研究，取得了很多宝贵的经验，然而针对此课程的具体课堂教学改革方面，研究的较少。基于上述问题，本文以浙江大学宁波理工学院工程训练课程为例，深入探讨适合独立院校的工程训练课堂教学改革新途径。

1工程训练课堂教学现状分析

目前独立院校工程训练课程教学的主要不足在于：

1.1教学理念、教学体系不科学，影响学生创新精神的培养

现有工程训练体系仍然采用金工实习的模式，着眼于培养学生的基本技能并获得必要的工艺知识，只注重培养学生当工人的一面，而忽视了当工程师或工程管理人员的一面，已不能满足现代工程教育的要求。而现代高等工程教育旨在将学生培养成具有工程素质和创新精神的高级应用型、复合型人才，整个实习体系，没有进行实践和理论交叉互动学习，缺乏整体性和系统性，不利于学生的工程意识培养和创新精神的形成。

1.2课堂教学模式单一，削弱了学生主动学习的积极性

教学模式仍采用培养初级工人的“师傅带徒弟”模式，学生进入该工种实习，指导教师在课堂上先讲解设备原理、操作方法和安全操作规程，然后针对某一固定零件讲解其加工工艺并进行示范加工，最后学生依次完成该零件的制造。在整个教学过程中对学生约束多，让其自由发挥的空间少，每个学生均处于被动、从属地位，加工出的作业件均为千篇一律的“标准零件”，形成了重复性的模仿实习。典型案例之一即为榔头的制作过程让学生感受不到工程训练的乐趣，难以发挥学生的学习主动性和积极性。最典型的例子就是人人做一个同样的小榔头，学生越做越没劲，这也是传统金工实习的最大不足之处。

1.3教学方法和手段落后，影响教学质量

长期以来在金工实习中普遍存在着只注重操作训练，忽视工程素质和能力培养，此外教学模式简单，缺乏现代化教学手段，一直采用“讲授—操作”的单一方式，不能充分调动学生实习的主动性与创造性。固然这些经验曾经是金工实习指导教师长期工作的积累，在不同时期曾发挥过应有的作用，但片面性很大，缺乏前瞻性，不能做到明确贯彻教學目标。

1.4教学内容、教学设备陈旧，与时代发展脱节

长期以来仅仅局限于金属材料的加工工艺和制造方法，多年一贯制，停留在车、钳、铣、刨、焊等传统工种上，而随着科学进步，许多技术工种如数控加工、电火花加工、塑料成形、电镀、阳极氧化等在生产中已相当普及，而激光加工、超声波加工、化学加工、粘结等应用也日益增多，学生如果在学校对这些一无所知，或知之皮毛，将落后于时代发展的要求，难以适应当今用人单位对大学生的能力要求。

1.5实习条件限制，影响学生能力的提升

由于实习场地、经费、教师数量等因素限制，学生在单个工种实习时间少，某些工种实习只能是指导教师演示，学生并没有动手机会。而且，由于学生人数多，实习时学生在每个工种停留时间短，加之金工实习与课堂教学形式不同，不少学生认为实习不重要，造成了学生懒散的实习状态，实习效果不理想。同时多种因素造成学生没有时间和精力自己创造个性化作品，无法实现参与其中的乐趣，实习如走马观花，漫无目的。

因此，在继承课堂教学经验的基础上，根据教育教学改革新形势的要求和人才培养的新目标，必须对工程训练课程的课堂教学理念、教学模式、教学内容、教学手段、教学管理制度等进行改革，以适应高素质应用型创新人才培养规格的需求。

2更新工程训练课堂教学理念，注重创新能力培养

2.1更新课堂教学理念，培养学生创新思维

工程训练课程要为学生提供大工程、大机械概念下的制造技术知识教育和综合能力训练，以创新意识和创新精神熏陶、培养和挖掘大学生创新能力，注重传统技术与现代技术、单项技能与综合技能、个性发展与共性要求之间的有机结合，通过理论讲授、实习、实验、技能竞赛、科研训练、创新设计与制作、课程论文等多种形式，采用培养目标注重素质、教学内容注重综合、思维训练注重创新的理念，目标为全校各相关专业的学生提供了基础、专业、综合、设计及创新训练的多层面工程实践教学平台。

2.2课堂教学解决的关键问题

（1）要解决教师“教什么、怎么教”的课堂教学关键问题

课堂教学模式改革路径可以描述为“三个转变”，即：以教为主向以学为主转变，以课堂教学为主向课内外结合转变，以结果评价为主向结果与过程评价结合转变。其改革目标是：逐步解决老师满堂灌的问题，解决过分依重课堂教学的问题，解决学生过分关注分数的问题，让我们的学生鲜活起来。

可以通过师生互动、师师互学、生生互促推动课堂教学模式改革，通过研讨引入、考试切入、硬件介入，推进课堂教学模式改革。

（2）要解决学生“如何学、怎样学得更好”的关键问题

“教会学生如何学习”，是指在教育的过程中，教师要调动学生学习的积极性和主动性，激发学生的思维，让学生掌握学习方法，为学生能够充分发挥自己的聪明才智提供并创造必要的条件。

“教会学生如何学习”，就是要通过教与学的有效互动，帮助学生明确学习的本质内涵、掌握适合自身和专业领域的学习方法以及设计促进学生学习的环境，这三者也正是学习科学的研究范畴。开展学习科学的教学研究与服务，也是为了改善学与教的关系，充分调动教师的主导作用和学生的主体作用，将教师教学、学生学习、环境辅助三者的有机结合，使学生“学会学习”。

3工程训练课堂教学体系与内容改革

3.1改革课堂教学内容和模式，加强学生实践动手能力的培养

传统工程训练模式一般采取阶梯式方案，即在低年级阶段主要以认知训练和动手操作训练为目标，中年级阶段结合专业课程进行专业化方面的能力训练，高年级阶段主要进行一些结合工程实际需求方面的综合能力训练基于大工程、大制造背景下的现代工程训练应打破传统训练体系，建立开放的、有利于培养现代工程能力和创造性建设的3层次金字塔结构的工程训练体系。

第一层：基础认知训练。面向一年级学生，主要目的是让学生在真实的教学场景中认识并体验机电产品的生产过程、生产技术等，培养学生的工程素质意识。针对不同实验教学内容或不同专业层次的学生，可采取灵活多变的教学方式，如参观、多媒体展示、过程体验、实物拆装、校外认知及体验等。

第二层：工程技能训练。面向二、三年级学生，训练内容主要包括基础和综合两大模块，其中基础技能训练的目的是使学生掌握某一方面或某一环节的单项技术或技能，为综合技能训练打下良好的基础，综合技能训练通常是综合了多个专业知识点和专业技能的综合实训，依靠现代工程训练中心的现代设计、制造、控制技术，通过传统加工技术（车、铣、刨、磨、钳、铸、锻、焊等）、先进制造技术（数控车、数控铣等数控加工，线切割、电火花等）等技能训练，培养学生的实践动手能力和综合知识运用能力，使学生初步体验协作精神和创新意识。

第三层：综合创新训练，面向高年级学生，主要以机械创新设计、CAD/CAM一体化创新设计、机构创新组合设计、工业机器人、机电产品开发等为基础，通过形式多样、内容丰富的创新实践活动，加强对学生动手能力与创新能力的个性化培养。

以上三个层次的训练，可以进一步细化为若干模块，可针对不同专业及层次的学生进行合理的组合，主要涉及金工实习、数控技术、数字技术、材料成型、自动控制、机械创新设计、柔性制造系统、模型制作、CAD/CAM等工程领域。

3.2创新课堂教学方法和手段，为学生主动学习提供保障

通过多年的教学改革和实践发现，我们认为加强工艺类课程的教学内容和实验形式，引导学生用讨论的心态听课并在听课和实踐中展开课程内容，才能更好地进行本课程的建设和改革。

学生通过自行设计——自编工艺——自己制作——小组组装，完成从概念到设计再到产品的全开放学习过程，被同学们称为“实践性最强”“自由度最大”的课程。

开发了多项实验操作平台和创新竞赛，如自创意产品制作、慧鱼比赛、校级工程实践创新设计与制作项目等，为同学提供自主学习、勇于创新的教学平台和空间。

课程考核由原来单一的做榔头和被动填写实验报告的形式，变为自主设计及制作、学生作品、CAD三维模型设计与实物等多种形式相结合的“过程加结果”成绩评定体系，促进同学自主的研究式学习。

3.3开发实验预习系统，促进学生主动学习

工程训练中心不仅是大学生进行工程素质和实践技能教育的实践性教学基地，也是机械专业高年级学生的课程设计、毕业设计和研究生论文课题的现代化公共实践支撑平台，同时又立足本校，面向社会，起示范和辐射作用，实现资源共享。

构建工程训练课程预习系统、开放预约系统、考核考评系统，真正实现开放式管理。工程训练中心建设已具规模，工程训练不仅面向机械类、近机械类专业的本科生，而且面向经、管、文、理等专业的本科生进行全面工程训练，使学生在大工程、大机械以及工程集成进行全面实训，学生受益面大。

积极组织和开展大学生创新实践活动，学生在工程训练中心进行自主学习和开展大学生科技创新活动达千余人次之多，部分学生的成果参加了相关的创新设计竞赛等活动。

作为实践平台，博士研究生、硕士研究生以及本科生均在工程训练平台上完成各类实训任务以及毕业论文的实践活动等，达到了多层次人才培养的效果。

中心发挥示范基地辐射作用，面向地方、社会，服务于科技工业，为应用型人才的培养发挥实训基地的作用。

4小结

本文针对高等学校工程训练课程教学实施过程中存在的教学理念陈旧，教学方式单一，教学手段落后，教学内容刻板等问题，以浙江大学宁波理工学院工程训练课程为例，提出培养目标重素质，教学内容重综合，思维训练重创新的课程建设理念，通过师生互动、师师互学、生生互促推动课堂教学模式改革，通过研讨引入、考试切入、硬件介入，推进课堂教学模式改革，通过实验预习系统与传统教学方法相结合突破教学手段落后及教学内容陈旧等问题，通过近两年的实施，学生的实践能力得到质的提升，机械大类学生参加全国学科大赛的获奖率提高了30%，由第三方调查机构麦可思提供的数据，企业对学生动手能力的满意度由67%提升到80%。

参考文献：

[1]程建刚.MOOCs辨析与在线教育发展.中国教育报，2014-1-4.

[2]苏志武.深化课堂教学改革，提高人才培养质量[J].中国高等教育，2012，（17）：10-14.

[3]陆国栋.我国大学教育现状与教学方法改革[J].中国高等教育，2013，（23）：42-44.

[4]梁延德.我国高校工程训练中心的建设与发展[J].实验技术与管理，2013，30（6）：6-8.

[5]王小莉，唐克岩，董贾福，杨斌.独立学院工程训练中心建设探索与实践[J].实验室研究与探索，2012，31（8）：91-93.178.

基金项目：浙江省2013年高等教育课堂教学改革项目“工程训练课堂教学模式改革与实践”（编号：KG2013518）浙江省2013年高等教育教学教改研究课题；“以‘C4+P4为核心的独立院校机械类人才培养模式研究及应用”（编号：JG2013210）。