“2+X”工程训练模式下项目教学的设计与实践

罗　玮，　邵　霞

(湖南大学 a.现代工程训练中心；b.电气信息与工程学院，长沙 410082)

0　引　言

经过实习工厂、学习工场及创新工场三个阶段的建设，我校现代工程训练中心已发展成为以大工程理念为背景，学科力量为支撑，以培养学生创新思维、综合素质为核心的综合性、开放式、先进性、创新型工程教育平台。自2014年以来，工程训练中心在实验实训过程中，改变以往“教师讲，学生听”被动的工种式训练模式，推行“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”的“2+X”即“基础训练+自选项目”训练模式。基础训练包括机械制造、电工电子和经营数据仿真的传统训练项目；X是自选创新项目，由指导老师研究开发或学生自己申请提出。实行基于真实产品设计与制造的“2+X”训练模式，便于学生将在基础训练时间学习的独立的、离散的工程训练单元有机串接和高度揉合，形成高品质的工程素养，有利于对学生综合能力的培养、创新思维的训练及工程训练质量的提高。

以电工电子实训课程为例，在传统的授课过程中，普遍采用固定实训时间和内容，由指导老师准备实训设备及材料、设计实训操作步骤并讲解，学生重复实验过程等方式。当然，这样的基础类实践训练是必要的，但仅限于此，则远不能达到国家现阶段对大学生创新创业意识培养和教育的要求。因此，“2+X”模式的应运而生对于电工技术实践课程提出了更高层次的要求，需要将新的实训内容、教学模式融入到教学过程中，作为传统实训更深层次的补充；同时，改变教学的均一特征，使用更新的评价体系，有层次有差别的激发学生的自主思维的潜能，突出学生工程实践能力和创新能力的培养[1]。本文在此背景下展开了“2+X”电工类项目课程的实践研究，基于真实项目的实践教学，设计了项目的各个环节，并制定了有效的项目实践考核及评价体系，引导和鼓励学生通过工程项目实践以锻炼全面的工程能力，包括理解能力、学习能力、分析能力、动手能力、设计能力、创新能力、工作态度、表达能力等。

1　工程项目的选取

针对电工类实践训练课程，项目的选取一方面要符合电工电子技术工程实践应用的要求，另一方面还要考虑接近学生的实际能力，贴近日常生活，贴近工程。采用真实存在的工程实例作为训练项目，按照工程项目的实施流程让学生全程参与，熟悉并操作项目每个阶段的内容，在实施的过程中一方面培养学生独立思考问题、解决问题的能力，另一方面在项目团队中增强学生的合作能力，充分发挥他们的团队协作精神。

建筑电气是以电能、电气设备、电气技术为手段，创造、维持与改善室内空间的电、光、热、声环境的一门科学[2]。在电气工程应用上, 建筑电气综合了电工技术、电子技术、控制技术与信息技术，是一门实践性很强的学科，同时也是与人们日常生活息息相关且随处可见的工程技术。将建筑电气相关工程项目导入本科生的电工技术实践教学中，能极大的丰富大学生对电气工程技术应用的认识，体验到工程实践身临其境的感受。因此，笔者将住宅类建筑电气设计项目融入电工技术实践教学中，连续4个学期对电气类和电气相关专业学生分批次开展项目教学活动，用分阶段分任务的评价体系综合打分，让一部分思维活跃、求知欲强且具有创新能力的学生脱颖而出，并以点带面，激发了学生对工程实践活动的兴趣，对电工技术在工程领域的应用有了更深刻的认识和体会[3]。

2　项目课程的设计与实施

设计型学习是国外教育界悄然兴起的一种新的学习方式，可以界定为一种基于项目探究的科学教育方法，即设定在一种真实的任务环境中，学生通过完成某个特定的设计任务，学习相应的科学知识和技能。这种界定实际上是将设计型学习视为基于项目学习(或项目型学习)的一种具体形式，学生以小组协作的方式参与科学实践活动，在完成作品设计的过程中，及时学习所需要的知识和技能，掌握科学概念[4]。由此可见，设计型学习的内涵与特征与“2+X”工程训练模式下的项目教学目标高度契合，为后续项目课程的设计与实施提供了可以借鉴的理论框架和操作模型。

中海国际社区是长沙近年在建的规模较大的高档住宅小区工程，我校建筑设计研究院承担了其二期工程约20万m2的设计任务，其中笔者负责电气专业的设计，熟悉并掌握有该工程的相关设计资料。通过将设计型学习理论与案例教学法有机的结合起来，运用这些真实的工程素材，引导学生由浅入深以电气设计工程师的角色实战演练了住宅建筑电气设计的全过程，具体实施流程如图1所示。

图1项目分阶段实践环节

笔者熟悉设计行业生产第一线的技术项目和操作流程，具备相关技术项目的实践经验，对项目课程的设计与实施提供了可靠的技术保障。针对学生的实际能力，对设计项目进行局部瘦身规划，但整个项目的设计步骤与实际的工程设计完全一致。从住宅小区的电气方案设计、初步设计、施工图设计这3个阶段引导学生进行实践操作，完全按照实际项目的运作进程进行实战演练。让学生了解并掌握整个过程及每一个环节中的基本知识、基本原理、基本要求；让学生体验到似曾相识的理论应用到技术项目中的系统性与复杂性[5]。

(1) 项目开展的准备阶段。将学生分成3人一组，以组为单位分阶段开展项目学习。准备阶段也是知识储备阶段，通过图书馆、网络平台等查找资料，了解建筑电气的设计内容。学习相关设计手册、设计图集、国家现行设计规范规程；提供专业的电气AutoCAD制图软件，指导学生进行软件的安装和具体使用。

(2) 项目总体方案设计及汇报阶段。提供中海国际社区二期的总图资料，引导学生全局考虑小区的供电方案和布局。并要求撰写方案设计说明，设计绘制电气方案总图。此阶段作为进入项目实践的开始和入门，需要对前期的学习准备工作进行阶段总结，对方案的规划和设计进行汇报，采取方案汇报互评讨论会的形式，每一批次学生以小组为单位进行汇报，其他组进行评议，模拟真实工程项目中的方案专家评审会的过程。这作为一种交流形式，既能让学生了解到别组成员的学习过程，又能认识到自身工作中的优势和欠缺，起到了开拓思维、互相激励的作用[6]。

(3) 初步设计和施工图设计阶段。这两个阶段本身就是递进关系的进程，引导学生在完成初步设计的基础上进一步深化设计内容使之成为施工图。以组为单位分配住宅小区中的一栋住宅楼单体作为设计对象，提供建筑单体的建筑图资料，交付设计任务书，要求学生在弄清楚相关设计深度要求的基础上，按设计任务书的要求开展建筑单体的电气初步设计和施工图设计。主要内容包括配电、照明设计，弱电管线的预留预埋设计、火灾自动报警系统设计等。最后以组为单位设计并绘制出一套完整的施工蓝图，以个人为单位提交项目结题报告。其中施工图设计阶段是最复杂也是最重要的部分，采取老师指导和提供范例学习同步进行。采用案例引导的方法，将类似项目的电气施工图提供给学生参考，边学习边模仿，最后变成自己的设计内容[7]。

(4) 结题汇报阶段。结题汇报作为项目课程的终期考核，既要有成果展示，又要对整个项目进行全程总结。要求学生走上讲台，以组为单位，组长作为项目负责人作全面汇报，组员将自己承担的项目任务作总结回顾。这一阶段，学生既对个体的学习过程有了全面的认知，同时又能对其他组同学的项目开展过程和学习过程进行对比性了解，在团队合作能力、口头表达能力、总结能力方面是一次综合性的实践体验[8]。

3　项目实践的考核与成绩评价

项目的实践以学习和合作为基础，个人在团队合作中展现的学习、交流、领导组织、设计创新等能力是评价的重点。对项目过程的每个阶段都进行评价打分，并按各阶段内容的难易乘以系数，得出最后的项目考评分数。其成绩评价系数如表1所示。

表1

项目实践每个阶段的训练重点不同，第一个阶段的方案设计由3人小组的团队共同完成，因此该阶段的评价属于团队评价，其结果即得分对于每个组员都是一样的。而初步设计和施工图设计阶段将项目任务进行具体分工，每个组员负责一个分项，需要协同进行。这样不仅能确保每个学生真正参与到其中，同时能各负其责、提高效率，加快整个项目开展的进程；因此这两个阶段与终期的结题汇报同属于个人评价，评价结果即个人得分因人而异。最后，以团队和个人表现以及项目方案、设计图纸和结题报告为依据，基于各阶段的打分，得出个人在项目制课程中的总成绩。由于项目制课程采取开放式的实施模式，没有固定的上课时间，使学生有较大的自由度。而评价与考核的阶段化让弹性的项目制学习过程在时间上具有可控性，保证了收集学生学习证据的全面性，为评价的准确度和公平性奠定了基础[9]。

4　应用情况与实施效果

自2014年我校工程训练中心全面启动“2+X”工程训练模式以来，笔者开展了5批次的“建筑电气设计”项目制课程教学，选此课程的学生人数达到150余人，参加项目制训练的学生主要以电气工程以及相关专业的学生为主。参训学生对电气工程技术仅限于一些书本理论知识，他们对于民用建筑内的电气工程技术是既熟悉又陌生，所谓熟悉是因为户内户外的灯具、开关、插座、配电箱、变压器等都是日常生活中常见的电气设备设施，但对于这些设备设施是如何设计、联络使用以及相关隐蔽工程的安装过程都是非常陌生的。如何将理论与实践在项目中有机地结合起来，一方面需要指导老师进行答疑解惑，另一方面需要鼓励学生“做中学”，体验误入歧途的苦恼和解决问题之后的兴奋，由此学生受益颇多[10-11]。

另外，设计型学习理论为项目制课程教学的设计与实践提供了可操作模型，在设计性学习中提倡自下而上的逆向学习[12]。对于指导老师而言，教学并不始于讲授课程知识，而是先让学生在设计任务中自主学习和探究与项目有关的知识和技能，在设计过程中，老师根据项目阶段以及学生具体情况，结合案例分析讲解每个阶段设计需要掌握的课程内容，巩固学生在设计任务过程中已经自主学会的基础知识，重点讲解大部分学生碰到的重难点知识，学生再根据老师的补充知识对设计内容进行修改完善。这种逆向学习方式即让学生有意义地学习了知识技能，也让学生在一堂课中能把握重难点，并及时学以致用[13-14]。学生们普遍反映通过该项目实训体验到了工程设计的复杂和严谨，投入其中获益颇多，是一次令人难忘的工程实践训练；有的同学则认识到团队合作的重要性，只有个人分工明确，时间规划合理，团队协同才能有效地完成设计任务；还有同学认为在动手设计制作过程中锻炼了自己解决陌生问题的能力，尽管在设计成果上表现不佳，留有遗憾，但期望多开放这样的实践教学课程，得到更多的锻炼机会。

5　结　语

“2+X”训练模式是大学工程实践教学内容与方式的突破，目前我校已有机械类、电气类、电子类、信息类等专业1 100名学生通过该训练模式完成了一批项目成果并获奖。其作为创新工程实践教育的改革模式，在理论探索、教改思想及实践创新等方面成效显著，推广应用效果突出，受益面广，对全面提高学生的综合素质特别是工程素质，提升实践动手能力、创新创业能力及就业能力，起到了十分重要的作用，因此也在2016年省级高等教育成果奖评比中荣获一等奖。

当然，“2+X”训练模式中的项目内容随着更多专业的参与还需要不断地丰富和完善，其项目教学设计的方式方法在吸收设计型学习相关理论如“逆向思维学习过程模型”[15]等的基础上，还需要在创新创业的可持续性上做进一步的实践应用研究。因为，项目对于参与的每一批学生是阶段性的，但对于项目成果的形成甚至到成熟产品的转化是一个相对漫长的过程，如何将这一过程进行有效的延续，在每批学生之间进行无缝连接，这都有待进一步研究和深入实践。

参考文献(References)：

[1]刘勃，刘玉，钟国辉，等.基于真实项目的实践教学体系探索[J].高等工程教育研究，2011(1)：116-120.

[2]张九根，马小军.培养建筑电气与智能化技术的人才[C]//第二届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文，2015：353-358.

[3]王晗，刘敬勇，陈安，等.项目引导型模式在电工电子实验教学中的应用 [J].实验科学与技术，2011,9(4)：75-78.

[4]Kolodner J L, Paul J C, David C,etal. Problem-based learning meets case-based reasoning in the middle-schoolscience classroom[J]. Journal of the Learning Sciences. 2003,12(4):495-547.

[5]白逸仙，陈敏，王英，等.创业型工程人才的培养方式基于项目学习的工程创业训练[J].高等工程教育研究，2013 (6)：122-127.

[6]项聪.基于设计的工程学习：模型、机理及特征(下)[J].高等工程教育研究，2016(2)：57-62.

[7]王建冈，段小汇，胡国文.建筑电气与智能化专业实践教学改革探讨[J].中国现代教育装备，2014(19)：36-38.

[8]胡文超，陈童.项目教学与产教融合平台建设的互动关系研究[J].高等工程教育研究，2016 (6)：118-121.

[9]华中科技大学高等工程教育研究中心课题组.项目学习的评价—光电工程创新创业人才培养的工程训练体系探索[J].高等工程教育研究， 2010(6)：82-87.

[10]李江霞.以学生为中心、以项目为驱动力、以结果为导向-美国伍斯特理工学院本科工程教育模式创新及启示[J]. 高等工程教育研究， 2013(3)：115-119.

[11]李胜强，雷环，高国华，等. 以项目为基础的教学方法对提高大学生工程实践自我效能的影响研究[J]..高等工程教育研究，2011(3)：21-25.

[12]李美凤，孙玉杰.国外“设计型学习”研究与应用综述[J].现代教育技术，2015，25(7):12-17.

[13]王佑镁，李璐. 设计型学习—一种正在兴起的学习范式[J].中国电化教育，2009(10)：12-16.

[14]王佑镁.设计型学习：探究性教学新样式——兼论尼尔 森的逆向思维学习过程模型[J].现代教育技术， 2012,22(6)：12-15.

[15]庄科君，贺宝勋.设计型学习：高校实验课堂教学模式创新——以《多媒体课件制作》实验教学为例[J].现代教育技术，2013,23(4)：110-113.