以项目为载体的工程训练教学改革研究与实践

2018-03-21郑朝霞熊先云

实验科学与技术 2018年1期

郑朝霞，熊先云

(西南交通大学工程训练中心，四川成都 610031)

1 以项目为载体的工程训练教学改革必要性

高校的主要任务是培养社会需求的人才。现代社会对人才的需求是全方位的。中国工程院的报告中指出，综合性、实践性、创新性是工程教育的重要特点。工程教育专业认证的核心是以学生为中心，强调学生能力的培养，如自学能力、分析与解决问题的能力、主动学习能力、主动实践能力、团队工作能力、交流与沟通能力等[1]。工科人才培养体系中一个非常重要的环节就是工程实践，在工程实践中落实“以学生为中心”的理念，培养学生能力非常必要。

工程训练为本科生提供实践平台，是非常重要的实践环节，与学科专业人才培养形成一个完整的培养体系，是高校人才培养中不可或缺的一部分。近年来，工程训练已从一门课程向一个体系发展，相应的教学内容也在不断调整。“以学生为中心”理念下的项目教学法源自于德国“行为引导式”的教学形式，教学过程以项目为主线，强调学生的综合能力培养。目的是使学生通过项目训练真正学到知识，全面提高学生各方面能力，为社会输送高质量的优秀人才。教学过程中学生是主体，教师起指导作用，实现了学生从被动接受到主动学习的转变。在完成项目的过程中，学生熟悉项目从设计到完成的全过程、项目的基本要求及实施过程的重点与难点，提高了学生理论与实际相结合的能力、发现问题和解决问题的能力、创新能力、综合运用知识能力、合作交流能力和工程实践能力，为将来更好地服务社会奠定了基础。

近年来，部分高校的工程训练中心进行过基于项目的工程训练教学改革。其中有关于理论依据、教学模式、教学方法等方面的阐述[3-5]；有关于项目设置、实施及考核等具体操作层面的论述[4]；有关于工程训练载体的作用、选择原则进行的专文探讨[6]；也有将产品研发、竞赛作为项目进行的改革尝试[7-9]，均取得了一定的效果。但从整体上看，多数高校的项目设置及实施方式仍比较单一。如何根据各高校工程训练的实际情况，合理有效地设置项目，采用灵活多变的方式实施项目，更好地践行“以学生为本”的理念，切实提高学生学习质量，仍需进一步探索和总结。

2 以项目为载体的工程训练教学改革实践

西南交通大学工程训练中心承担着多个学院多个专业学生的工程训练教学任务。多年来，中心致力于以项目为驱动，学生为主体的工程实践教学改革，根据各学院的人才培养计划和要求，综合考虑工训中心的课程设置及安排，探索出一套切实有效的以项目为载体多种形式并存及必修工种和选修工种相结合的教学模式。

2.1 以项目为载体，多种项目形式并存

2.1.1 基础训练项目

以项目为载体，将多种加工工艺方法有效结合。加强学生基本实践技能训练和创新能力培养始终是实践教学的两大根本任务[10]。近年来，高校教学改革中出现一些忽视学生的基本实践技能训练和培养，过分强调创新能力培养的倾向。但基本技能训练与培养应放在第一位，是创新能力培养的基石[11]。中心在深化教学改革过程中，进一步强化基础训练的教学效果。学生在基础训练中了解和掌握各工种的基本知识和基本操作技能的同时，独立制作一个项目作品，通过作品这个载体，将多种加工工艺方法有效结合。让学生了解一个作品需要多个工种、多个加工工艺的配合才能完成，使学生真正学习到加工精度、检验方法、各工序间的衔接与配合、装配的概念及相关知识，同时提高学生实训的积极性和主动性。如通过安全锤作品将车削、铣削、钳工、热处理、3D打印和机械测量技术6个工种串联起来，实现了冷加工、热加工、先进制造加工的有效结合。

2.1.2 综合训练项目

综合性项目训练要求项目的设计及安排要能为学生综合运用各个知识点、多学科和多工艺的集成搭建一个知识运用的平台[12]。综合训练以项目为载体，通过CDIO模式，学生在教师指导下独立或分组设计完成一个项目作品，项目主题可以给定或自选。从市场调研、确定主题、构思设计、方案优化、加工制作、装配调试、项目总结、参加答辩及部分材料、零部件的采购等环节均以学生为主，由学生独立完成，教师在各环节给予指导。综合训练项目是创新设计与制作的实践训练，是一个作品从无到有的体验过程。学生在基础训练中了解和掌握的基本知识和操作技能在综合训练中发挥了很大作用。在完成综合训练项目的过程中，学生遇到问题会主动查找资料，吸收解决问题所需要的知识，加上教师的引导启发，学生构建和完善了自己的知识结构，更好地理解了理论知识，同时学会了用理论知识解决实际问题。通过完成综合训练项目作品，使学生熟悉相关设计标准，提高了学生的自主学习能力、分析问题和解决问题能力、理论联系实际能力、设计能力、创新能力、工程实践能力、项目总结能力及综合运用知识能力，具有了市场调研、成本控制、材料采购、项目管理、质量监管及团队合作等多方面知识。在综合训练中学生设计制作出许多优秀作品，如多功能滑板车、灯具、电动秋千、智能车位锁、足球机器人、变型飞机、乒乓球发球机、可折叠衣架、智能伸缩晾衣架和电动玩具等。

2.1.3 基础训练和综合训练合并进行的项目

以项目为载体将基础训练和综合训练合并进行，项目设置难度比较大，既要选择与学生日常生活、学习相关的载体，又要综合考虑项目的难易程度、可应用的工种、时间安排、成本控制、材料采购等诸多因素。如通过笔和多功能笔筒的组合将车削、铣削、钳工、铸造、焊接、数控车削、数控铣削、线切割、3D打印及数控雕刻等工种进行有效结合；通过机电一体化产品将车削、铣削、钳工、数控车削、电器、机械测量技术等工种进行串联，实现了机、电的有效结合。

在中心承担的工程训练教学任务中，各学院的人才培养计划、对实训的要求、学分的设置不尽相同。单就学分而言，有1，1.5，2，4学分4种类型，相应的实训安排也不同。经过不断改革，中心在项目的设置和实施上探索出一套行之有效的以项目为载体、多种项目形式并存的教学模式。上述多种项目设置与各学院工程训练的学分设置相结合，采用具体情况具体分析的实训方案。具体情况如表1所示。

其中1学分和1.5学分的学生采用基础训练项目方案；2学分(基础训练1学分，综合训练1学分)的学生采用两种方案同时提供给学生，让学生自主选择的方式；4学分(基础训练2学分，综合训练2学分)的学生采用先进行基础训练再进行综合训练的方式。由于学分不同，涉及的实习时间、实习内容及不同工种的学时安排也有所不同。

表1实训学分与实训项目相结合的实施方案

1学分1.5学分2学分4学分基础实训项目√√√√综合实训项目√√基础与综合合并项目√

2.2 必修和选修相结合

“以学生为中心”的教育理念，要求高等学校的教育教学改革从学生的需求出发，用开放灵活的制度满足个性化人才培养的需求，尊重学生兴趣和个性化发展，增加学习的自主选择性[13-14]。通过采用必修和选修相结合的方法将学生对工种的自主选择权与项目训练有效结合。完成项目所需的工种为必修，其他工种为选修，必修与选修的学时总和为学院对工程训练的学时设置。当所选工种配置两名以上教师时，学生在对工种进行选择的同时，也可选择涉及工种的教师。这种方法充分尊重了学生的兴趣和自主选择权，使学生认识到自己是学习主体，学习的积极性及实训效果得到提高。

3 结束语

实践表明，以项目为载体多种形式并存及必修工种和选修工种相结合的教学模式是切实有效的。这种教学模式践行了以学生为中心的教育理念，切实培养了学生能力，提高了学生学习质量。在完成项目的过程中发挥了学生的主体地位，调动了学生学习的积极性和主动性；使学生了解和掌握了各工种的基本知识和操作技能；熟悉了相关设计标准、加工精度、检验方法、各工序间的衔接与配合、装配及相关知识；提高了学生自主学习能力、分析问题和解决问题能力、理论联系实际能力、设计能力、创新能力、工程实践能力、项目总结能力及综合运用知识能力；具有市场调研、成本控制、材料采购、项目管理、质量监管、团队合作等多方面知识，为将来更好地服务社会奠定了基础。

[1]陈平.专业认证理念推进工科专业建设内涵式发展[J].中国大学教学,2014(1):42-46.

[2]李泽辉.“项目驱动式”教学法的探索与实践[J].实验科学与技术,2011,9(2):133-134.

[3]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.

[4]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.

[5]孙晓燕.工程训练项目教学法探索与实践[J].中国管理信息化,2014,17(24):139-140.

[6]张英琦,余本胜,张新民,等.合理选择训练载体提高工程训练实践教学水平[J].中国大学教学,2011(11):66-67.

[7]刘江南,吴长德.以产品研发设计项目作为教学载体的研究与实践[J].中国大学教育,2008(6):22-23.

[8]朱俊华.以大赛为导向,提升大学生工程训练综合能力[J].价值工程,2014(7):283-284.

[9]韩同样,张若达,邢书明,等.以大赛为导向,提升学生工程训练综合能力[J].实验技术与管理,2012,29(3):226-228.

[10]余建民,冯翠红,李永乐.岩土工程专业实践教学环节改革研究[J].中国西部科技,2010,9(18):87-88.

[11]张金红,刘方,白艳玲,等.加强学生基本实验技能和创新能力的培养[J].实验室研究与探索,2011,30(3):234-236.

[12]安丽桥,徐巍,陶波,等.研究型机械工程训练实践教学模式的探索[J].实验室研究与探索,2009,28(6):144-145.