宋 樂，付魯華，王 仲，裘祖榮

(天津大學(xué) 精密儀器與光電子工程學(xué)院，天津 300072)

在傳統(tǒng)教學(xué)體系中，課程設(shè)計(jì)是學(xué)生全面體會(huì)課程主要教學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐機(jī)會(huì)，是教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)［1］。機(jī)械式壓力表設(shè)計(jì)是《精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程配套的為期三周左右的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，針對(duì)測(cè)控專業(yè)的本科生(非機(jī)類)。

根據(jù)對(duì)以往課程設(shè)計(jì)結(jié)果分析，主要存在的問題是:作為非機(jī)械類的學(xué)生，平時(shí)接受的機(jī)械教學(xué)和訓(xùn)練的時(shí)數(shù)非常少，基礎(chǔ)不夠深厚、知識(shí)體系較為凌亂，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)有一定的難度。為此，通常給學(xué)生配發(fā)已經(jīng)過推敲的、較為完善的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。不可否認(rèn)，這些資料對(duì)于幫助學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)功不可沒，但其負(fù)作用也日漸顯現(xiàn)。從一開始，學(xué)生面前就擺好了一個(gè)模板，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案，而真實(shí)的工程問題，存在多種解決方案，從來就沒有“盡善盡美”的答案。這樣的結(jié)果就是，學(xué)生在機(jī)械領(lǐng)域的知識(shí)和理論沒有得到足夠的夯實(shí)和擴(kuò)充，沒有真實(shí)地體會(huì)到設(shè)計(jì)過程的真諦。而對(duì)學(xué)生最重要的應(yīng)該是，切實(shí)領(lǐng)悟一個(gè)負(fù)責(zé)任的設(shè)計(jì)者的思維方式、工作方法，這才是課程設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)目的。那么，如何在短時(shí)間內(nèi)組合、應(yīng)用所需知識(shí)和選擇合適的技術(shù)手段，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力呢?為此，課程組借助“行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)”的一些理念和方法，嘗試應(yīng)用在課程設(shè)計(jì)中，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐性職業(yè)能力的培養(yǎng)。

1 行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法簡介

從當(dāng)前現(xiàn)狀看，工程訓(xùn)練理應(yīng)是培養(yǎng)工科學(xué)生的重要環(huán)節(jié)［2］，但同時(shí)一直也是普通大學(xué)教育中相對(duì)薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)。相比而言，工程教育體系中的工程訓(xùn)練環(huán)節(jié)建設(shè)顯得尤為重要，并需要更加具有實(shí)用性。自20 世紀(jì)80 年代起，德國職業(yè)教育界開展行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)，取得了不凡的成就，也對(duì)世界各國的職業(yè)教育產(chǎn)生了深刻的影響［3－4］。目前，行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)也是中國職業(yè)教育的主流發(fā)展方向，在向企業(yè)輸送合格的技術(shù)、工程人員方面發(fā)揮了巨大的作用。所謂行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)，簡單地說，就是以職業(yè)情境中的工作任務(wù)為中心組織內(nèi)容，課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)追求的是工作過程的完整性，而不是學(xué)科結(jié)構(gòu)的完整性。在行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法中，學(xué)生是教學(xué)中的主體，學(xué)生在做中學(xué)，并最終完成知識(shí)的“知道—運(yùn)用—應(yīng)用”這樣一個(gè)過程，達(dá)到擁有完整的行動(dòng)能力(專業(yè)能力、方法能力、社會(huì)能力、個(gè)人能力)的目的［5］。雖然對(duì)普通高等學(xué)校本科教育而言，并不完全具備行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)的條件，從課程體系和構(gòu)架上就有著明顯的不同。但是，行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)的某些內(nèi)容和方法還是可以借鑒到本科教學(xué)中，以加強(qiáng)課堂教學(xué)和工程訓(xùn)練環(huán)節(jié)的聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力。筆者認(rèn)為，基于行動(dòng)導(dǎo)向的諸多優(yōu)點(diǎn)，不僅可以基于大的職業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，在小的項(xiàng)目和任務(wù)中也同樣可以發(fā)揮作用。

2 行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法的應(yīng)用

2.1 學(xué)生定位

設(shè)計(jì)初始，課程組就要求學(xué)生重新自我定位，摒棄以學(xué)為主的學(xué)生身份，代之以設(shè)計(jì)者、工程師的身份，希望以此來提高學(xué)生的興趣和主動(dòng)性。

整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者不僅要考慮設(shè)計(jì)、加工所涉及的技術(shù)層面的問題，還要考慮從設(shè)計(jì)、加工直到最終產(chǎn)品應(yīng)用所涉及的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境問題。例如，在依據(jù)性能考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式的同時(shí)，還需兼顧產(chǎn)品的加工工藝、加工成本等層面。在選擇材料時(shí)，除考慮材料本身的力學(xué)、物理和化學(xué)性能外，還要考慮材料的價(jià)格、材料及材料加工對(duì)環(huán)境的影響，甚至考慮材料的資源儲(chǔ)量、回收利用等方面。這樣，才能從根本上全面地鍛煉和培養(yǎng)一個(gè)合格的、負(fù)責(zé)任的、符合社會(huì)發(fā)展的工程師。

2.2 教師再定位

在以往的課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師通常提供全方位指導(dǎo)，學(xué)生的主觀能動(dòng)性未得到充分調(diào)動(dòng)，以行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)為指導(dǎo)理念時(shí)，學(xué)生處于主導(dǎo)地位，課程組只是課程設(shè)計(jì)的組織者和協(xié)調(diào)人。

學(xué)生在剛接到機(jī)械式壓力表設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，雖然對(duì)自己新的工程師身份既新鮮又興奮，但缺少設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，故往往有短暫的茫然性。這時(shí)，課程組可以適當(dāng)?shù)靥峁┮稽c(diǎn)建議或線索，學(xué)生再自行探索、發(fā)現(xiàn)。這段時(shí)期內(nèi)，教師允許學(xué)生走彎路、犯錯(cuò)誤。同時(shí)，課程組還保證供給基本的設(shè)計(jì)資料，如設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械手冊(cè)等參考資料，提供機(jī)械式壓力表樣品，學(xué)生可以通過拆裝盡快了解壓力表的原理、結(jié)構(gòu)和參數(shù)等技術(shù)信息。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生能夠較快地進(jìn)入設(shè)計(jì)者的角色，其潛在的主觀能動(dòng)性也很容易地被激發(fā)出來。

整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，教師并不處于課程設(shè)計(jì)的核心地位，而常常處于有意識(shí)的回避狀態(tài)，只有在學(xué)生難以為繼、出現(xiàn)危機(jī)時(shí)，才給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和鼓勵(lì)。師生之間的關(guān)系得以重建，不再是主導(dǎo)－依從的關(guān)系，師生之間通過不斷協(xié)商來共同決定如何開展并完成設(shè)計(jì)工作。

2.3 全方位能力培養(yǎng)

行動(dòng)導(dǎo)向理念下，在理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的基礎(chǔ)上，注重全方位行動(dòng)能力的培養(yǎng)，這實(shí)際上也是課程組多年來一直探索、追尋的目標(biāo)。

2.3.1 專業(yè)能力的培養(yǎng)

傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是鞏固和實(shí)踐課堂教學(xué)內(nèi)容。機(jī)械式壓力表設(shè)計(jì)的任務(wù)以前亦是如此，如通過一個(gè)彈簧管壓力表機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生能綜合運(yùn)用所學(xué)機(jī)械學(xué)科方面的知識(shí)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和基本設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)一步了解零件在儀器儀表中的作用，儀器儀表為完成本身功能對(duì)零件的具體要求，零件如何實(shí)現(xiàn)這些具體要求，儀表及零件的精度設(shè)計(jì)等，熟悉有關(guān)的參考資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，初步掌握機(jī)械儀表的設(shè)計(jì)方法，初步樹立正確的設(shè)計(jì)思想［6－7］?？梢钥闯?，主要強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)。即便如此，由于學(xué)生(非機(jī)械類)接受的機(jī)械方面的課程和訓(xùn)練少、興趣不高等原因，取得的效果也有限。

在學(xué)生重新定位后，課程設(shè)計(jì)過程中專業(yè)能力的學(xué)習(xí)活動(dòng)發(fā)展為“建構(gòu)－重構(gòu)－解構(gòu)”的循環(huán)過程，即建構(gòu)性學(xué)習(xí)過程［8］。學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)要求，自主決策所需新的知識(shí)和理論，建構(gòu)并將其重新組合到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，理解和使用所學(xué)習(xí)到和接觸到的任何一個(gè)新的內(nèi)容。除建構(gòu)外，更重要的是重構(gòu)已有的社會(huì)知識(shí)。學(xué)生必須自行挑選重構(gòu)哪些知識(shí)，重構(gòu)時(shí)不能喪失其主觀性，只有通過行動(dòng)自由和自我決斷，學(xué)生才能將結(jié)構(gòu)中的知識(shí)統(tǒng)一為有機(jī)的知識(shí)體系［9］。最后，尚需對(duì)該認(rèn)知機(jī)構(gòu)進(jìn)行解構(gòu)。學(xué)生通過同學(xué)之間、師生之間的交流和討論，重新審視自我的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，保證自我的認(rèn)知一直處于動(dòng)態(tài)地不斷更新和完善之中。

在設(shè)計(jì)過程中，在自我激勵(lì)下，學(xué)生的主動(dòng)性被充分調(diào)動(dòng)起來。學(xué)生自行組織和負(fù)責(zé)整個(gè)設(shè)計(jì)過程，一方面，重新整理課程知識(shí)，將力學(xué)、機(jī)械、材料以及精度設(shè)計(jì)的知識(shí)有機(jī)地融合在一起;另一方面，積極獲取新技術(shù)、新理論，建構(gòu)性地發(fā)展出自己的設(shè)計(jì)思想、知識(shí)體系。例如，為了增加設(shè)計(jì)直觀感，學(xué)生采用Pro－E 軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)建模。在該過程中，學(xué)生可隨時(shí)觀察空間安排是否合理、校驗(yàn)零部件是否產(chǎn)生干涉等。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件，不僅拓展了學(xué)生的軟件應(yīng)用技能，并在一定程度上彌補(bǔ)了非機(jī)械類學(xué)生機(jī)械感官及空間想象力較弱的缺點(diǎn)。

2.3.2 其他能力的培養(yǎng)

除專業(yè)能力外，方法能力、社會(huì)能力和個(gè)人能力也通過課程設(shè)計(jì)得到了極大的加強(qiáng)。實(shí)際上，這4 種能力的培養(yǎng)，本來就是你中有我、我中有你，互相影響、互相強(qiáng)化的(對(duì)于后3 種能力更是如此)。

(1)學(xué)生除通過專業(yè)學(xué)習(xí)以及教師幫助外，自覺地主動(dòng)搜集技術(shù)資料、分析相關(guān)技術(shù)信息。如圖書館、網(wǎng)絡(luò)等各種方式的充分利用，還有對(duì)儀器儀表展的關(guān)注。在壓力表展臺(tái)前，學(xué)生就遇到的問題向廠商咨詢、同廠商討論，積極了解壓力表的新種類、新技術(shù)等，拓寬了自己的專業(yè)知識(shí)面。此外，還深入到機(jī)械加工車間，了解相關(guān)工藝方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，積極搜集、分析，并和教師交流意見、討論相關(guān)問題，逐步領(lǐng)悟了設(shè)計(jì)的理念。諸如此類，都要求學(xué)生走出去，面向行業(yè)、面向社會(huì)，不僅明白自己的問題是什么，更通過上述類似的方法尋找答案。經(jīng)過此過程，在不斷完善專業(yè)能力的基礎(chǔ)上，其方法能力、社會(huì)能力和個(gè)人能力都得到了很大提升。

(2)在課程設(shè)計(jì)過程中，對(duì)學(xué)生采用分組機(jī)制，2 ～3 名學(xué)生為一設(shè)計(jì)小組。為了順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)，組內(nèi)成員之間需要合理分工、互幫互助。在整個(gè)設(shè)計(jì)周期內(nèi)，不可避免會(huì)出現(xiàn)意見相左，會(huì)有爭(zhēng)執(zhí)，如何維系組員之間的關(guān)系，保證設(shè)計(jì)結(jié)果的一致性和完整性，實(shí)際上是對(duì)學(xué)生提出了一個(gè)社會(huì)能力方面的要求。要保障工作過程的流暢和設(shè)計(jì)任務(wù)的如期完成，就需要組員之間相互理解、相互妥協(xié)，歷經(jīng)各種討論、協(xié)商以解決各種問題。在此期間，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神得以培養(yǎng)，團(tuán)隊(duì)工作能力得以鍛煉。

(3)課程設(shè)計(jì)過程中各設(shè)計(jì)組配發(fā)一塊機(jī)械式壓力表、一套拆裝工具和一個(gè)零件收納盒，學(xué)生隨時(shí)可以對(duì)壓力表進(jìn)行拆裝和分析。拆裝前，學(xué)生可以通過多種手段咨詢和學(xué)習(xí)正確的拆裝步驟，如指導(dǎo)教師、實(shí)驗(yàn)室工作人員、壓力表廠的技術(shù)人員、甚至網(wǎng)絡(luò)等，拆卸下的零件隨時(shí)歸類保存，防止損壞和丟失。同時(shí)還要求學(xué)生在課程設(shè)計(jì)結(jié)束后將壓力表重新裝配好。這樣不僅可以鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、培養(yǎng)良好的工藝習(xí)慣，也讓學(xué)生體會(huì)到了工作/個(gè)人的責(zé)任感。

(4)設(shè)計(jì)結(jié)果的提交方式除最后上交紙質(zhì)文本、設(shè)計(jì)相關(guān)的電子文檔(如圖形文件)外，學(xué)生還需要采用報(bào)告會(huì)的形式，闡述自己的設(shè)計(jì)方案、簡要概述設(shè)計(jì)過程、回答聽眾(既可以是教師，也可以是其他設(shè)計(jì)小組的學(xué)生)提出的問題。學(xué)生為此所作的準(zhǔn)備和所經(jīng)歷的報(bào)告過程，分別鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力、溝通能力、組織安排能力和自信心等。并且，在回答提問和與臺(tái)下觀眾交流的過程中，也在不斷地完善、重構(gòu)自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

從以上介紹可以看出，通過以行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)為指導(dǎo)原則的設(shè)計(jì)過程，對(duì)學(xué)生全方位能力的培養(yǎng)滲透在每個(gè)階段、每個(gè)細(xì)節(jié)，沒有過分地強(qiáng)調(diào)某一方面，即于無形中完成了對(duì)學(xué)生各方面的鍛煉。

3 效果

與之前未采用行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法相比，取得了一定的成效，如表1 所示。

表1 采用“行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法”效果前后對(duì)比

4 結(jié)束語

簡言之，植入行動(dòng)導(dǎo)向的理念后，課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)方針更高一層地定位為“鍛煉和提高學(xué)生全方位的行動(dòng)能力”。機(jī)械式壓力表的設(shè)計(jì)任務(wù)只是一個(gè)載體，教師也只是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的咨詢者和協(xié)調(diào)人，借助這個(gè)具體任務(wù)執(zhí)行的全過程，以及多種方法和措施的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己動(dòng)手，通過行動(dòng)來學(xué)習(xí)，不僅使學(xué)生學(xué)到精密機(jī)械的基本設(shè)計(jì)知識(shí)，更是在行動(dòng)能力的各個(gè)方面得到充分鍛煉。

對(duì)課程組來說，引入“行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)”只是初步的嘗試，這本身對(duì)課程組來說也是一項(xiàng)任務(wù)。課程組會(huì)根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整，繼續(xù)研學(xué)先進(jìn)的工程教育方法和手段，完善課程設(shè)計(jì)過程，讓學(xué)生掌握作為一名工程師應(yīng)該具有的知識(shí)、理念和全方位的能力，縮短理論和實(shí)踐之間的距離，縮短校園和社會(huì)之間的距離，讓學(xué)生取得更多的收獲。

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