大工业时代以工程意识培养为导向的工程训练教学改革

郑朝霞+马红兵

摘 要 介绍以工程意识培养为导向的工程训练教学改革，通过采用以项目为载体、多种项目形式相结合，学生自主学习与教师指导相结合，给定零件与自主设计相结合，给定材料与市场采购相结合的教学改革实践，能有效提升大学生的工程意识。

关键词 工程训练教学；教学改革；工程训练中心；工程意识

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）22-0147-03

Engineering Training Teaching Reform Driven by Engineering Consciousness Cultivating in Big Industrial Age//ZHENG Zhao-xia， MA Hongbing

Abstract The paper introduces the engineering training teaching reform based on the cultivation of engineering consciousness. It can

effectively improve the engineering consciousness of college stu-dents by combining the project as a carrier of a variety of forms， stu-

dents autonomous learning and teachers guidance， given parts and independent design， given material and market procurement.

Key words engineering training instruction； teaching reform； engi-neering training centre； engineering consciousness

1 工程訓练教学应强化大学生的工程意识培养

中国工程院的相关报告指出，综合性、实践性、创新性是工程教育的重要特点。大工业时代，科技的发展、社会的进步、知识的更新和传播速度的加快以及知识传播方式的变化，对工程活动的影响是巨大的，工程活动已不再是纯粹的科学技术范畴，而是对知识、技术、能力的高度综合运用过程，同时兼顾经济、文化、法律、生态等方面。这就要求工科学生具有现代工程意识、熟悉工程背景与环境、掌握最新工程知识与技术、具备工程方案择优和创造性实施能力、主动适应现代工程建设及发展的需求[1]。

工程意识是工程师最重要、最基本的素质之一，是工程行为的统帅和指挥者，有助于工程人多视角、全方位地认识工程并优化集成地解决工程问题，将工程活动导向成功。因此，培养大学生的工程意识，对其成长及更好服务社会非常重要。

关于工程意识的内涵和构成要素的研究，多数学者普遍认同的是：工程意识具有现代工程活动本身所具有的实践性、系统性和创新性等本质属性，其内涵和构成要素复杂而丰富，主要包括实践意识、系统意识、创新意识、质量意识、经济意识、团队意识、竞争意识、安全意识、环保意识等。其中实践意识、系统意识和创新意识是工程意识中具有统领意义的构成要素[1-3]。

我国高等工程教育正在逐步加强大学生的工程意识培养，各高校关于实践教学体系的构建、工程训练教学改革、学科建设以及学校、社会和企业整体化教育模式构建等方面均有研究。资料显示，各高校的研究有个共同点，即重视工程实践过程。工程意识的形成和发展源于工程实践活动，同时又反作用于工程实践活动。但我国高等工程教育中大学生的工程意识培养仍是薄弱环节，主要表现在毕业生的工程意识淡漠，工程实践能力有待提高，面对工程实际问题，缺乏系统分析能力和灵活解决问题能力，创新能力不强，社会交往、协调合作也相对不足，等等[1，4-5]。因此，高等工程教育应加强大学生工程意识培养。

高校工程训练中心是非常重要的工程实践基地，实践环境更接近于企业。将学生置于这种真实的工程环境中认识和体验工程实践活动，有利于学生培养工程意识，掌握工程知识，理解工程活动所具有的系统性、实践性、创新性等本质特征，了解实践、创新、合作、质量、成本、安全等元素的内涵，学会运用工程思维分析问题和解决问题。

2 以工程意识培养为导向的工程训练教学改革的几点做法

以项目为载体，多种项目形式相结合 项目教学法源自德国的“行为引导式”教学，教学过程以项目为主线，强调学生的综合能力培养。近年来，部分高校的工程训练教学对项目教学法进行探索和实践，并取得一定效果[6-7]。但多数高校的项目设置及实施方式比较单一。西南交通大学工程训练中心承担着多个学院的工程训练教学任务，各学院人才培养计划的差异，导致对工程训练的要求和学分的设置不尽相同。为此，进行以工程意识培养为导向，以项目为载体，多种项目形式相结合的教学改革，并具有成效。

1）多工种结合项目。以项目为载体，将多个工种、多种加工工艺有效结合，让学生根据给定图纸制作一个包含多个工种、多种加工工艺的项目作品。在完成项目过程中，学生掌握了相关工种的基本知识和操作技能，具有了产品的概念，体验了产品从图纸到实物的真实生产过程，了解了一个作品的完成需要多个工种、多种加工工艺的有效配合，学习了加工精度、检验方法、各工艺间的衔接与配合、装配等知识，建立了初步的工程意识。多工种结合项目，对项目载体的选择和设计比较关键，要综合考虑项目的难易程度、学生的加工能力、工种的选用、时间安排、成本控制等诸多因素。

通过安全锤项目，将车削、铣削、钳工、热处理、3D打印、机械测量技术结合起来，实现冷加工、热加工、先进制造加工的有效结合；通过机电一体化作品，将车削、铣削、钳工、数控车削、电器、机械测量技术进行结合，实现机、电的有效结合；通过笔和多功能笔筒的组合，将车削、铣削、钳工、焊接、数控车削、数控铣削、线切割、3D打印、数控雕刻、机械测量技术等工种进行结合。endprint

2）单工种创新项目。各学院对工程训练的学分设置不同，相应的实训时间也不同。中心采用不同工种不同实训时间的做法，由4学时至32学时不等。在8学时以上的工种实训时，学生先学习该工种的基础知识和操作技能，之后预留一段时间进行自主创新设计。学生自由选用给定的材料和零件，利用该工种学到的知识独立制作实体作品，教师在各环节进行指导。学生对自主设计制作的作品有情感的注入，充分调动了参与性和积极性，增强了工程训练效果。重要的是，学生体验了一件作品从构思到完成的全过程，对工程活动有了较为系统的认知和体验，具有了初步的制造工程概念，进一步提高了学生的工程意识。

3）多工种创新项目。多工种创新项目以CDIO模式进行，属于多学科、多工艺结合的综合性创新项目。项目主题可以给定或自选，在教师指导下独立或分组设计完成项目作品。项目实施包括市场调查、主题确定、设计构思、方案优化、图纸绘制、材料选择、加工制作、装配调试、成本核算、项目总结、答辩考核等环节。项目还要求学生考虑材料的回收再用，以培养学生的成本意识。可见，通过CDIO模式进行的多工种创新项目训练，学生吸收了与项目实施相关的知识——工程训练知识、必要的专业基础知识以及拓展学习的知识，理解了理论与实际相结合的重要性，提高了设计能力、创新能力、工程实践能力、分析问题和解决问题能力、项目管理和总结能力以及知识的综合运用能力，具有了系统、实践、创新、成本、质量、合作等意识，全面提升了现代工程意识。

在多工种创新项目中，学生设计制作出许多优秀作品，如可折叠滑板车、火车头模型、复古电话机、楼梯清扫机器人、电动摇篮、机电玩具、足球机器人、电影放映机、灯具、机器人瓦力等。

4）多种项目形式相结合。承担的教学任务中，有1个学分、1.5个学分、2个学分和4个学分四种类型，相应的实训时间、内容安排、不同工种的学时安排也不同。将上述多种项目设置与各学院工程训练的学分设置相结合，实施以项目为载体、多种项目形式并存的教学改革，具体情况见表1。其中，多工种结合项目中，根据各学院的专业性质和学分设置，灵活选择不同的载体。

学生自主学习与教师指导相结合 上述项目的实施过程中均以学生为主体，教师在各环节进行指导。鼓励学生在遇到问题时自主学习、查阅资料，尝试用不同方法解决问题，比如材料替换、机构改进、工艺调整和优化等，力图达到最佳效果。这个过程体现了“以学生为中心”的理念，发挥了学生的主观能动性，既锻炼了学生自主学习、查阅资料的能力，又使其对相应的知识点有更深入的理解、掌握和应用，学生吸收了解决问题所需要的知识，构建和完善了自己的知识结构，学會了用理论知识解决实际问题。

给定零件与自主设计相结合 上述项目均采用给定零件与自主设计相结合的方式进行。其中，在多工种结合项目中，给定部分零件的图形和尺寸，还留有部分零件让学生自主设计，既考核学生的设计能力，又促使学生兼顾与给定零件间的配合及作品的完整性；在单工种创新项目中，学生自主选用材料和给定零件，如小尺寸的板材、螺钉、螺帽、垫圈、钢珠等，利用该工种学到的知识和技能制作出实体作品。学生通过这种方式将自己的创意完美体现出来；在多工种创新项目中，中心统一购买给定零件，如主动轮、万向轮、电机、蓄电池等，其他零件及整体框架的设计、制作、装配调试均由学生独立完成。学生自由选择给定零件，既要考虑给定零件与设计零件间的尺寸、精度配合，又要考虑所选零件与设计框架的结合；既要考虑已有零件的参数，又要兼顾整个作品的功能与合理性。学生充分体验到一个作品从无到有、从设计到完成的全过程，大大提高了工程意识。

给定材料与市场采购相结合 在多工种创新项目中，中心集中采购大部分材料，部分零散材料或零件则由学生自行购买。项目要求成本控制，并提交成本核算表。学生自行采购时要多方比较、全面兼顾，既要兼顾作品的整体框架设计及功能设计，又要考虑零件间的连接方式、尺寸的匹配、零件的性价比等，通过体验真实的市场采购过程，学习材料和零件的名称、型号、结构、特点等知识，培养成本意识和经济意识。

3 结语

实践表明，以工程意识培养为导向，以项目为载体，多种项目形式相结合、学生自主学习与教师指导相结合、给定零件与自主设计相结合、给定材料与市场采购相结合的工程训练教学改革是切实有效的。学生通过体验作品的真实生产过程，构建了自己的知识结构，提高了综合能力，对大工业时代的工程活动有了较为系统的认知，具有了实践、系统、创新、成本、质量、合作、安全等意识，特别是对现代工程活动本身所具有的实践性、系统性和创新性等本质属性有了更深入的理解，有效培养了现代工程意识，为将来服务社会奠定了基础。

参考文献

[1]王宝玺.论工程意识[J].自然辩证法研究，2012，28（9）：50-55.

[2]王章豹，吴娟.论工程意识的系统结构和功能[J].自然辩证法研究，2012，28（4）：51-56.

[3]任正义，刘思嘉，王冬.现代工程师的工程意识[J].实验室研究与探索，2013，32（3）：194-198.

[4]左延红，张克仁.工科院校应注重培养学生的工程意识[J].高等建筑教育，2010，19（2）：14-17.

[5]曾丽娟.工科大学生工程精神与工程意识的培养[J].中国石油大学学报：社会科学版，2013，29（3）：110-113.

[6]张树国，王家宣，刘超.以项目为载体的工程训练教学模式的探索与实践[J].实验室研究与探索，2012，31（7）：307-309，33.

[7]于兆勤，吴福根，郭钟宁，等.基于项目驱动的现代工程训练方法研究[J].实验室研究与探索，2012，31（8）：131-133.endprint