学生自主定制式工程综合实训教学方法探索

王栋　张新娜　邵铁锋　唐建祥　陆萍蓝

摘要：强化工程综合实践能力是现代工程教育变革的迫切需要。本文从解决我校工程综合实践课程大规模实践教学与个性化培养要求之间存在的矛盾切入，通过分层分类、丰富多样的工业性实践项目指导方法，以及虚实结合、理论与实践结合的教学方法、科学的教学组织与督导评价方法的探索与实践，明显提高了学生综合实践的主观能动性和课程教学效果。

关键词：个性化培养；自主定制；工程综合实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）17-0138-02

一、综合实践教学改革背景

80年代以来，国外工程教育界根据时代的变化与发展，推动了一系列的教育改革措施。如美国麻省理工学院提出的“回归工程”[1]，重视对整个工程系统的研究，将不同的工程学科整合重构，形成集成性知识体系，将科学、技术和非技术要素融合引入工程活动。德国的高等工业院校将部分教研室、科学实验室建立在相关企业、工厂和科研设计单位，以实现生产、教学、科研一体化，培养适应社会需求的创新型工程技术人才。我国教育部提出的“卓越工程师计划”，倡导在教学方法改革方面着力推行符合工程能力培养规律的学习方法，这给综合型工程训练课程的改革提供了良好的契机和明确的导向。

10多年来，我校机电综合创新实验室分期建设一套带有系列实训系统的工业化药品包装物流生产线，开设了工程综合实践为核心的系列化课程。我们结合省课题教学改革项目研究，进行学生自主定制式工程综合实训教学探索与实践。

二、综合实践教学改革的策略

工程综合实践平台课程量大面广，涉及我校十多个专业。教学改革的首要任务是找准切入点。自主定制式教学改革需要学生发挥主体作用，考虑到学校的王牌专业——测控专业学生学习基础扎实、实践主动性强，首先确定测控类专业作为试点专业，并在对不同兴趣方向和技术基础的学生进行分层自选项目实践教学改革探索的基础上，确定系统改革目标：（1）从实验主题、项目结构、实验组织方式和考核方法等角度，探索工程综合实践平台课实现自主定制、因材施教的具体教学方法，提高学生实践的主观能动性。（2）充分利用现代工具和信息化技术，建立与现有实训系统相辅相成的虚拟实验和辅助教学系统，以突破时空和硬件资源的限制，搭建一个支撑规模化实践与自主化定制二者兼顾的综合教学平台。

针对改革目标落实中的关键环节，确立课程改革的策略：（1）在按专业大类分类教学的基础上，考虑剖析学生个体兴趣和基础的差异，从实训内容和项目结构、学习方式和考核方法角度，探索体现因材施教理念的学生自主定制式工程综合实训教学方法。（2）充分依托工业化生产线装备系统，从包装控制—物流自动化—在线检测三个主题方向分层分类筛选主题、组织典型测控案例[2]，作为学生进行系统认知和实践主题选择的核心素材。（3）以工业测控系统组成为主线，按照在线检测分选机械装置—测控电路—测控主机的层次化结构重构实验项目结构，便于学生自主选择实验内容和项目层次。（4）同时，积极发挥课程组的技术优势，以测控电路和算法为突破口，研究借助仿真工具和虚拟实验，驱动学生开展多样化的技术应用设计实践探索的有效教学方法。（5）在项目评价方面，借鉴企业岗位责任制，建立基于过程的能力性分层分类考核体系，既客观地评价学生技术知识应用情况，又体现对不同类型学生综合实践能力的增量合理考评。

三、工程实践教学改革的实施方法

工程综合实践改革实施的难点就在于如何确定切实可行的实施方案。在仔细分析自主定制式工程综合实践课程改革内容、课程资源配置，综合项目教学特点和工科大类专业学生特点的基础上，确定了分步引导、全程督导的四步式教学改革实施方案。

1.引导小组成员自主选择综合实践项目主题。考虑到自主项目与测控专业方向的衔接问题，将相关的生产线技术案例融入到设备的具体装置中，引导便于小组成员根据自身兴趣以及专业基础特长选择系统案例和项目任务学习主题[3]，部分主题如表1所示。

2.引导实践小组自主选择个性化的综合实践路线。针对项目任务设计内涵丰富与层次清晰的技术阵列和项目导航系统，引导学生自主选定实践路线。

学生根据自身基础与特长组队，借助项目导学系统，针对所选定主题，自主定制项目技术内容[4]，包括4个阶段的任务组成、所需技术类型编排以及难易程度选择。教师对学生总体设计方案、所需材料、项目进度安排进行督导，与学生共同约定考核方式和指标要求。典型测控类项目技术任务技术阵列图如图1所示。

3.促进学生进入多样化、深层次的工程综合实践探索。通过搭建多功能化的子项目实践平台，可以让不同的小组成员在目前实验室有限的时空环境中，实现“一机多用、一岗多为”，满足多对象、多层次的教学实施要求。在项目基本任务完成后，进一步挖掘个性潜能，鼓励学生总结其中经验，进一步从不同设备、同一设备不同工况，功能相同实现方法不同，功能不同实现原理相同等角度，探索多样化的测控电路和算法的应用方法。教师为学生提供适用的虚拟实验平台和仿真工具应用方法指导，使学生“做中学”[5]，并在“理论—实践”的循环中积极推进一体化的学习进程，提高实践内涵。部分典型项目有：传送检测与故障报警控制设计、在线质量分选与剔除设计与控制实现、称重数据整周期滤波处理与计算、信号频谱分析与滤波处理等。

4.探索基于实践项目过程的教学组织与个性化考核方法。教师针对项目小组学生的整个实践过程关键环节，设计多样化的实践小组组成形式和考核方法，具体设计了三个级别（整体项目的难度级别；个人所选任务的难度级别；小组人数规模级别）四个区域（共性域；测控域；机电域；力学环境域）的灵活多样、分层分类的考评体系，促进学生的项目实践质量与积极性的提高，充分体现考评的科学化、人性化。

四、结束語

不断研究实践教学的新思路、新方法是提高工程人才培养水平的有利保障。在基于大型综合项目的工程实践教学探索中，通过构建个性化、多样化的技术项目和导学系统、将虚拟实验方法与现有实践环境相结合，提升理论实践互动方法，再造集约化实验环境，创新现有评价方法，大力提升了学生个体对技术知识应用方法的深度理解以及解决实际问题的能力，是落实因材施教，教师主导、学生为主体的教学理念的一种有效模式。

参考文献：

[1]周玲，孙艳丽，康小燕.回归工程服务社会—美国大学工程教育的案例分析与思考[J].清华大学教育研究，2011，（6）：117-124.

[2]于晓红，张慧，景志红.个性化人才培养模式与教学方法的研究[J].中国大学教学，2009，（2）.

[3]李志义.突出个性化培养推行启发式和主动性实践教学[J].中国高等教育，2006，（17）.

[4]储茂祥，巩荣芬，孙红星.自主式DSP实验教学研究与设计[J].电子世界，2013，（15）.

[5]顾长明.科学教育“做中学”项目实施中面临的问题及分析[J].教学研究，2011，（4）.