应用型人才培养中的教学知识工程化探索

夏露 黄晋 龙威 周小平 张友寿

摘 要：以应用型人才培养为导向的专业课教学目标，既要求学生掌握理论知识，又要求具有较强的设计应用能力，传统的教学模式很难达到理想的效果。文章以“铸造工艺及装备设计”为例，探讨了教学知识工程化的教学决策过程和实施决策手段，包括课程内容模块化重组、项目训练及实战演练等。教学知识工程化有效增强学生学习主观能动性，有助于达到预期的培养目标。

关键词：教学知识工程化；项目训练；应用型人才；实战演练

中图分类号：C961 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）09-0154-03

Abstract： Oriented by applied talents cultivation， the teaching objectives highlight students' theoretical knowledge and applicable design abilities. Traditional teaching mode is hard to meet these objectives. Taking Casting Process and Equipment Design as an example， this paper explores teaching strategies process and decision means of engineering teaching knowledge including modelized course content reorganization， project training and practice exercise. Engineering teaching knowledge contributes to effectively improve students' learning subjective initiatives and achieve expected cultivation objectives.

Keywords： engineering teaching knowledge； project training； applied talents； practice exercise

以應用型人才培养为目标的高等院校办学特色鲜明，对学生能力方面强调技术应用和开发创新能力的培养[1]，在专业课程设置、教学模式及师资队伍等方面有别于研究型大学，课程设置突出“应用”特点，教学活动推崇产学研合作教育及实践教学[2]，师资队伍中有一批理论功底扎实、生产实践经验丰富的“双师型”教师，“双师型”教师在教学知识工程化教学实施中发挥主导作用。教学知识工程化是指教师依据一定的教学理念和知识，对所要达成的目的进行教学条件分析，设计和决定达成其教学目的的方案，并进一步灵活地实施预设方案，从而对教学知识产生一定效果的教学行动状态和转化过程[3]。教学知识工程化包含两个过程：一是教师依据一定的教学理念和知识进行教学决策的过程；二是教师灵活实施教学决策方案的过程[3]。本文以我校材料成型及控制工程专业的“铸造工艺及装备设计”课程教学为例，开展教学知识工程化教学探索。

一、教学决策

（一）更新教学理念

按照学校“培养创新创业和实践能力强的高素质应用型人才”的目标，本专业铸造方向的专业课程设置了4门核心课，“铸造工艺及装备设计”是其中之一。开设这门课程的目的在于培养学生工程设计能力，为适应技术岗位要求、尽快上手提前做准备。课程内容安排上包括铸造工艺方案设计、铸造工艺参数确定、砂芯设计、浇注系统设计、补缩系统设计、铸造工艺装备设计等；铸件材质类型包括铸钢、铸铁及有色金属等。课程具有知识量大、实践性强的特点，运用传统的模式教学，老师教起来比较吃力、学生学起来乏味，学习效果不佳，有的学生在专业综合实践、毕业设计等环节，甚至走上工作岗位，对铸造工艺及装备设计还是难以尽快上手。自2015年起，本课程教学团队成员通过教学研讨、到兄弟院校调研、召开用人单位和往届毕业生座谈会、发放调查问卷、毕业生自我评价等途径，听取教学改革、人才培养目标方面的建议，了解企业对毕业生的能力要求等，进而明确以贯彻落实“以学生为中心、产出为导向、持续改进”的国际工程教育专业认证三大理念为着力点，积极推进教学改革，以实现人才培养从知识传授向能力培养的转变[4]。

（二）梳理内容知识

本课程的授课团队均为“双师型”教师，在设计教学内容时，坚持理论与实践相结合，但不局限于传统教材，从实际生产中的铸造工艺及工装设计流程开始，结合铸造工艺设计及装备设计步骤，将课程的核心内容知识梳理为8个循序渐进模块，具体构架见图1。

二、决策实施

（一）课堂教学

随着多媒体技术的快速发展，多媒体教学以其能够实现图、文、声有机融合，增加课堂教学的信息量，提高课堂内容的形象生动性，吸引学生课堂的注意力而得到广泛运用，但对于“铸造工艺及装备设计”这门实践性强、动手能力要求高、图形复杂、绘图工作量大的课程来说，识图、绘图能力不能够仅仅依靠PPT、视频中的图片来培养。在本课程的课堂教学中采用板书、徒手作图为主，多媒体为辅的教学方法。例如，在讲解冒口的设计时，教师抛出冒口的作用是什么、如何设计冒口、如何使铸件效益最大化等问题，在引导学生思考、讨论的基础上，提出冒口设计的模数法、补缩液量法、比例法等，以及冒口补缩效率，铸件工艺出品率的计算方法。任课教师边讲解，边在黑板上演示三种设计方法的计算步骤，徒手画出铸件、冒口的三维模型和零件图，引导学生跟着一起动手画图，逐步培养学生的设计、读图、画图能力。在讲授浇注系统设计后，为比较不同的浇冒口设计方案优劣，证实理论指导实践，任课教师运用多媒体手段将金属液充型过程借助模拟软件形象生动地展示给学生，让学生直观感受浇冒口设计对铸件质量的影响，体会浇冒口设计、工艺出品率、铸件成本以及铸件质量之间的关系，加深对工艺设计原理的理解。课堂教学中有针对性的灵活运用教学方法，学生的多种感官积极参与，实现了从灌输课堂向对话课堂、从知识课堂向能力课堂的转变[5]，课堂学习气氛浓厚，学习效果好。

（二）项目训练

项目训练是实施教学决策方案的重要手段。教学进程安排上，任课教师每讲完一个设计知识模块，会给学生每人布置一个与模块相关的小型设计项目，项目内容紧扣课堂讲授的知识，难易程度上注重循序渐进，既让学生会下手，又要有适当的难度，学生需运用一定的技术手段和方法才能完成，引导学生在学中做，鼓励大胆创新，强调独立完成设计内容，培养学生的设计应用能力。例如，学生在学习模块七前，已通过模块一～六的学习，掌握了徒手示意作图技能，利用UG/Proe/Autocad等软件完成了相应模块小项目的设计训练，再来完成模块七的项目“完整的铸造工艺设计”时就显得游刃有余、得心应手。这种以“学生为中心，教师多引导”的方式，为学生提供了充分的思考空间和训练空间，有助于激发学生的主观创造思维，提升学生的实践创新能力。当课程结束时，学生已具备把所学知识综合运用到独立完成工程设计项目的能力。

（三）实战演练

根据教学计划安排，本课程为理实一体化课程，在理论教学结束后有3周的综合实践，利用良好的校企合作关系，由任课教师和企业导师共同商量，挑选企业生产中有代表性的零件给学生进行实战演练，设计企业生产需要的铸件工艺图、装配图及型板图，为后期毕业设计奠定基础。由于是企业的真实产品，学生兴趣浓厚，设计过程中会主动到企业跟生产现场师傅交流，向设计工程师取经。企业导师根据学生综合实践中完成设计的质量和水平，选留部分学生的设计作品，待这些学生进入生产实习、毕业设计阶段就进驻企业，由企业导师进一步指导学生完善、优化设计，并将学生的设计转变为产品。图2为本专业学生设计的作品及实际生产的产品。

（四）课程考核

课程考核应根据课程特点和对学生能力培养的要求区别对待，对于实践性强的“铸造工艺及装备设计”课程，闭卷考试将会造就一大批“复读机”，很难保证学生从根本上掌握知识、学会思考、灵活运用。本课程取消闭卷考试，学生的课程成绩采用项目训练占70%、答辩占20%、平时表现占10%综合评定。按照国际工程教育专业认证标准，本专业设定的毕业要求中，专业课也强支撑“沟通”毕业要求指标点的达成，在课程成绩评定中设置答辩环节，以考核学生思辨能力和分析问题、表达解决方案的能力，通过老师点评设计中的创新点，引导学生树立创新意识和绿色设计的理念。考核方式的变化，学生没有了考试的心理压力，也不用死记硬背一些设计原理，学生学习的主观能动性反而提高了，在项目训练的实战中，更加注重对设计原理的准确理解和综合应用能力锻炼。

三、实施效果

实施教学知识工程化改革以来，学生的综合应用能力得到提升，先后有10余名学生在“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛中获得了二、三等奖。另外，在铸造工艺及装备设计的毕业设计任务中，要求学生进行三维建模，画出铸件的全套铸造工艺图、铸造装备装配图、零件图，并做凝固模拟。虽然比以往增加了毕业设计工作量，提高了设计要求，加大了对学生的考验，但培养了学生的工程动手能力，提高了设计水平和质量，每届有若干名学生的毕业设计获评“湖北省本科优秀毕业设计”。图3是2017届本专业学生的毕业设计。

教学知识工程化的实施，还增强了本专业学生在就业岗位上的适应能力和竞争力，多数学生以其能力强、上手快的优势，在较短的时间内成为所在企业技术岗位上的独当一面担当者。湖北东风汽车有限公司、南车株洲电力机车有限公司、河北北方铸业有限公司、山西华翔集团等企业对我校本专业毕业生的能力水平和职业素养的认同度超过90%（本专业于2017年10月16日～18日接受国际工程教育专业认证专家的现场考核，数据来源于访谈用人单位的评价）。

四、结束语

以应用型人才培养为导向的专业课教学中采用教学知识工程化改革，增强了学生学习的目的性和主动性，提高了学习效率，学习效果明显，他们不仅具有坚实的理论基础，还学到了真正实用的工程技术，增强了就业竞争力，满足了企业对高素质大学毕业生的需求。

参考文献：

[1]侯长林，罗静，叶丹.应用型大學视域下新建本科院校办学定位选择[J].教育研究，2015，423（4）：61-69.

[2]靳泽宇.应用型大学学生就业问题的原因与对策分析[J].教育理论与实践，2017，37（18）：6-8.

[3]李志厚，王嘉毅.教学知识工程化：一个理论见之于实践的研究领域[J].教育理论与实践，2009，29（10）：35-38.

[4]祝家贵.深化以能力为导向的人才培养模式改革[J].中国高等教育，2015，12：35-37.

[5]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014（17）：7-10.

[6]周洪波，周平.地方高校应用型人才培养机制创新研究[J].高教学刊，2017（19）：19-20+23.

[7]朱蕴兰，侯进慧，陈宏伟，等.应用型本科院校协同创新人才培养途径的研究——以徐州工程学院为例[J].高教学刊，2016（05）：14-15+18.