“一平双线、五定七步”实践教学模式的创建

刘其南，林 权，林 铮，潘应晖，梁珍瑛

（武夷学院 机电工程学院，福建 武夷山 354300）

在机械类专业创新应用型人才培养实施过程中普遍存在以下问题[1-8]：缺乏创新实践平台和相关制度规范、课程设计与毕业设计存在选题难或论文质量不高缺乏实际应用、实践动手能力弱以及团队协作能力不足、学科竞赛与实践教学之间缺乏衔接、科研育人缺乏途径等。针对这些亟待解决的突出问题，课题组提出“一平双线、五定七步”实践教学模式，如图1所示。该模式通过创建机电科技创新实践平台，以学科竞赛赛项资源为源头，构建“学科竞赛—课设实践—毕设实践”与“学科竞赛—大创训练—科研实践”的实践教学双线，前者以工程实践应用为轴线，采用“平行”培养方式，后者以创新能力培养为轴线，采用“阶梯”培养方式，双线培养机械类创新应用型人才。

图1 实践教学模式Fig.1 Practice teaching mode

1 机电科技创新实践教学平台的创建

1.1 实践教学基地建设

基地内设学习工作室、设计研讨室、加工制造区、电控区、材料库等，先后添置了数控激光切割机、六轴并联机器人、CNC雕刻机、车铣复合机床、快速成型设备等一系列机电学科创新实践活动所需工具设备。基地使用面积约600 m2，仪器设备总值超过500万元，每年运行经费约100万元，平台资源向校内师生全面开放。学院划拨专项学生科技创新活动经费，支持开展科技活动，据不完全统计，基地每年参与科技创新活动的学生不少于300人/次。

1.2 实践教学团队建设

创新应用型人才培养实践教学团队，现有专业教师13名，其中副教授5名，占师资比例为38.5%，具有博士学位教师2人，占师资比例为15.3%，有企业挂职锻炼经历的老师有10位，占师资比例为76%，团队成员平均年龄32岁，队伍年轻有朝气。团队教师专业与研究方向交叉互补，专业有机械类、电气类、电子类等，研究方向有机械传动、先进制造技术、机械CAD/CAE技术、电气自动化、机器视觉技术等。团队在职称、学历、年龄和知识结构上，都是处于最佳的配置状态。团队主要工作任务如下：（1）机电科技创新平台建设与管理；（2）创新人才培养阶段计划制定与实施；（3）研究制定创新实践活动规范；（4）学生创新团队组建指导；（5）机电科创讲坛组织、科创论坛建设指导；（6）创新实践中机械设计与加工、单片机、PLC技术、机电控制等技术技能指导，科创平台设备管理维护；（7）机械类专业学科竞赛组织；（8）遴选和指导学科竞赛作品申报大创项目、优选大创项目升级为科研项目；（9）大创训练项目、科研项目实践活动指导；（10）相关课程设计、毕业设计实践工作指导；（11）学术论文撰写与专利申请指导。

1.3 创新能力培养阶段计划制定

大学一年级：认识科创平台，创建创新意识，加入学科竞赛团队，参观了解创新作品，组织参加创新学术讲座及依托中国慕课进行专业课程培训，要求能熟练使用一种CAD软件，学会操作多种加工制造设备。大一（上）以新生科技竞赛为主要载体。大一（下）：以学校科技节活动为主要载体。

大学二年级：通过参与省级、国家级专业学科竞赛，培养实践操作能力。要求熟练掌握中国慕课学习方法，要求能熟练操作多种机械及电控工具设备，灵活使用雕刻机、激光切割机、3D打印机、数控机械加工设备等，加工技术能力显著提升。大二（上）：以工程训练竞赛武夷学院分区赛为载体，全面掌握加工技能。大二（下）：以机械创新设计竞赛为载体，理论联系实践，做到知行一体。

大学三年级：基于学科竞赛项目资源，理论知识融合实践技术，进行科技创新实践活动，集创新设计、加工制造于一体综合性训练，遴选立项大创项目。大三（上）：基于赛题的专业课程设计，综合性训练。大三（下）：基于赛题的大创项目申报立项，将科技创新、技能训练和课程学习融为一体，奠定科研活动基础。

大学四年级：创新训练项目入选毕业课题，或遴选立项科研课题，延续创新活动，争取创新思维具体化，项目产品研发进入实质阶段。大四（上）：大创项目升级科研课题，研发毕设作品，在科研中学习，在学习中学做科研，营造浓厚校园科研学术氛围。大四（下）：毕业实践，创新思维具体化，论文撰写发表，专利文档撰写与申请。

1.4 机电科技创新讲坛

创新能力的培养需要在学校营造一个让学生有创新的冲动和意识的氛围，课题组秉承“为优秀的学生提供机会、为敢于创新的学生提供平台”的理念，开设了机电科技创新讲堂，组建了由校内外学者专家组成的科技创新讲座团队，每个学期固定开展学术讲座，为学生成长成才插上创新的翅膀，近三年机电科技创新讲坛课题信息如：多轴浮雕与切割技术（2017.6）、第九届科技节专题讲座（2018.4）、新工科背景下机械创新人才与创新能力培养（2019.9）、现代智能家居机械装置探析（2019.11）等。

2 构建“双线”实践教学模式

“平行式”培养，以工程实践应用为轴线。首先依据赛题作品需求下达课程设计任务，为避免课程设计任务多年重复之乏味，强化设计与制造的结合，通过分组任务课设，提升学生创新能力和团队协作精神；其次将课设作为毕业设计子系统，实现毕设课设一体化，使学生在有限时间内，工程意识和工程设计能力得到提高，保证实践教学过程的连续性，避免毕设选题时的盲目，此举在抓好课设同时也提高毕设质量。

第二条为“阶梯”控制方式培养，以创新能力培养为轴线。首先遴选优秀学科竞赛作品，升级“赛题”为“课题”，立项为大创训练项目，进行集创新设计和加工制造于一体综合性训练；其次注重市场需求，将优秀创新训练项目升级为师生共建科研项目，促进科研与人才培养相结合。将创新意识和创新能力培养，结合学科竞赛、大创训练项目和科研活动贯穿大学四年。

3 基于“五定七步”开展实践教学

3.1 “五定七步”实践活动规范

“五定”：（1）定点：固定实践基地活动教学点；（2）定时：固定指导讨论活动周学时；（3）定量：创意为先，严控项目组数和项目进度；（4）定责：指导教师集体负责制，结合模块分工制。（5）定标：制定合格标准，严格执行设计审阅、实物演示、作品答辩三个环节。

“七步”：（1）需求剖析；（2）选题论证答辩；（3）创意立项；（4）知识技能培训；（5）团队学习创作；（6）展示评价验收；（7）总结改进。

3.2 实践教学应用示例

课题组将“五定七步”活动规范贯穿于学科竞赛、大创训练、课程设计实践、科研实践、毕业设计实践中，实行赛题课题一体化，应用示例如表1、表2、表3、表4所示。

表1 “五定七步”实践活动规范应用示例（学科竞赛）Tab.1 Application examples of"five fixed and seven step"practice activities(discipline competition)

表2 “五定七步”实践活动规范应用示例（课设实践）Tab.2 Application examples of"five fixed and seven step"practice activities(curriculum design practice)

表3 “五定七步”实践活动规范应用示例（大创训练）Tab.3 Application examples of"five fixed and seven step"practice activities(innovative training)

表4 “五定七步”实践活动规范应用示例（科研实践、毕设实践）Tab.4 Application examples of"five fixed and seven step"practice activities(scientific research practice,graduation practice)

4 实践教学改革成效

4.1 学科竞赛方面

在机械创新设计竞赛、工程训练竞赛中，成绩从2014年福建省内高校排名靠后，跃升至2018年的福建省普通高校排名前列，学生的创新实践能力、创新精神和团队协作意识受到了省内同行知名专家的一致好评，并在表彰大会上予以高度认可和赞许。其中第五届、第六届、第八届福建省工程训练竞赛成绩均获全省高校第一，第十二届福建省机械创新竞赛成绩位列全省高校第一。

4.2 课设实践方面

在机械制造技术课程设计中，传统制定加工工艺规程采用从书本到书本的方式，学生对相应加工工艺并不理解和掌握。通过源自赛题的课程设计，学生已经有相关的实践经验，以外圆车削为例，学生就能理解外圆车削实际加工出来的是类似外螺纹的带螺旋槽的表面的原因，在课设中选择加工方式及加工精度时晦涩难懂的问题一下子变得浅显易懂，可保证课设任务真实性。通过对2015级机械电子专业机械制造技术课程设计教学改革，在课程设计之前，学生就了解要做什么、学什么，学了之后又该应用在什么地方、如何应用，教学效果反映良好，杜绝了以往由于课时少，采用强行填鸭式教学，学生学习主动性差，出现投机取巧，抄袭混合等现象。

4.3 大创训练方面

通过遴选优秀的学科竞赛作品，将“赛题”变“课题”，先后立项了30个大学生创新训练项目，其中国家级16项，省级14项。近3年大创项目获武夷学院十佳优秀大学生创新训练项目奖3项，优秀大学生创新参展项目奖9项。

4.4 科研实践方面

通过选拔优秀大学生创新训练项目，升级师生共建科研项目4项，如表5所示，获具有自我知识产权产品约20项，其中以学生为第一发明人获国家专利4项，师生共同研发获得16项。

4.5 毕设实践方面

学生毕设论文质量显著提高，以第一作者发表学术论文9篇，其中国家级期刊2篇，大学本科学报3篇，师生共同署名发表学术论文18篇，16级机械原梓皓同学毕设论文首登《机电信息》学术期刊封面。

4.6 就业方面

毕业生受到用人单位青睐，用人单位普遍反映毕业生在创新意识、创新思维方面表现突出，在机械设计软件应用、产品结构设计、加工技术方面表现娴熟。

5 结语

课题组立足于如何培育优质的地方应用型本科创新人才，提出构建“一平双线、五定七步”实践教学模式，经过多年的探索与实践，取得了突出的理论与实践成效。首先，该模式成功引导了学生积极参与科技创新实践活动，学风明显好转，学生由“要我学”转变为“我要学”，保持了学院有竞争力地持续发展；其次，该模式显著提高了机械类专业创新人才培养质量，毕业学生获社会认可度高，实现知识—实践应用—创新能力一体化目标，具有先进性，对其他院校创新人才培养也具有启发和借鉴意义；再次，该模式也为武夷学院申报全国深化创新创业教育改革示范高校、省级创新创业创造教育示范建设院校做出了重要贡献。