石端偉, 巫世晶, 彭衛(wèi)平, 陳　定, 宋鳳蓮

(武漢大學 動力與機械學院, 湖北 武漢　430072)

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綜合性大學工程訓練模塊式選課方案的創(chuàng)建

石端偉, 巫世晶, 彭衛(wèi)平, 陳定, 宋鳳蓮

(武漢大學 動力與機械學院, 湖北 武漢430072)

為滿足綜合性大學學生個性化工程訓練需求,創(chuàng)建了階梯型多模塊工程訓練選課方案。依托武漢大學電力行業(yè)優(yōu)勢,搭建大工程、大系統(tǒng)、全過程的具有先進能源特色的、多學科交叉為特征的大工程認知實訓平臺,構建新生引導性工程認知課程,改善了工程實踐技能訓練環(huán)境,以 “機電綜合” 模塊為建設龍頭,采用階梯型項目式個性化訓練,實踐教學運行成效顯著。

綜合性大學； 階梯型工程訓練； 模塊式選課

目前國際工程教育有兩大互認體系,一個是以《華盛頓協(xié)議》為代表的工程教育互認體系；另一個是以德國和法國為代表的歐洲大陸工程教育互認體系。兩大體系雖有差別,但核心思想基本一致。不僅訓練工程基礎知識、實踐能力,強調多學科知識融會貫通,而且注重工程責任意識、團隊意識及創(chuàng)新意識等綜合能力培養(yǎng)[1]。在美國,為了培養(yǎng)學生的工程科技創(chuàng)新能力,很多高校從新生入學起教師就引導學生開展科技活動,盡早熟悉科技活動的程序和方法。我國的工程訓練作為一種獨特的工程教育方式,最早源自金工實習[2]。經過幾十年的演變,從單一技能訓練發(fā)展為內涵豐富的現(xiàn)代工程訓練。以培養(yǎng)大學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力為目標的現(xiàn)代工程訓練內容注重系統(tǒng)性與綜合性,強調學科的交叉融合；訓練模式倡導以學生為主體的個性化訓練,注重調動學生的主動性和創(chuàng)造性,注重激發(fā)學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識[3-4]。

2013年12月項目組對上海交通大學、浙江大學、大連理工大學等國內一流大學進行調研,結果表明,工程訓練在培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力方面具有其他課程不可替代的作用[5-7]。工程訓練教學深化改革的目的就是要為學生工程實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供豐富的優(yōu)質實踐教學資源,調動學生的自主性及創(chuàng)造性,為創(chuàng)新型國家的建設提供創(chuàng)新人才隊伍保障[8]。目前工程訓練教學中亟待探討的問題有:

(1) 工程訓練教學模式難以滿足不同知識結構學生個性化需求。學科知識結構不同的學生往往接受的是千篇一律訓練,學生的自主性及創(chuàng)造性受到抑制。

(2) 多數(shù)學生感覺科技創(chuàng)新很遙遠。由于對大學生科技創(chuàng)新引導啟蒙不夠, 很多學生不知如何邁進科研大門,訓練平臺十分有限,大多僅限于學科創(chuàng)新大賽,而參賽學生畢竟為少數(shù)。

(3) 工程訓練系統(tǒng)性和綜合性體現(xiàn)不夠。訓練內容難以跳出機械學科領域,學科交叉融合不夠。

緊緊圍繞學生的個性化發(fā)展和國家的戰(zhàn)略需求,工程訓練突出“個性化、工程體驗、研究型、創(chuàng)新性”[9]。通過多年探索和實踐,項目組制訂了可供不同專業(yè)學生自主選擇的工程訓練選課方案。

1　武漢大學階梯型工程訓練模塊式選課方案的創(chuàng)建

武漢大學設有6個學部114個本科專業(yè),如何培養(yǎng)大學生工程素質滿足不同學科專業(yè)學生個性化工程訓練需求,實現(xiàn)“三創(chuàng)”(創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè))人才培養(yǎng)目標,項目組成員歷經多年探索,構建了一套面向全校學生的工程訓練模塊式選課方案。

1.1指導思想

工程訓練集“動手、動腦、練口(語言表達)、練心(工程責任心)”于一體,加強多學科知識融會貫通,注重工程嚴謹性與責任意識、團隊意識等綜合能力培養(yǎng)。

瞄準國家戰(zhàn)略新興產業(yè)需求,發(fā)揮武漢大學在電力能源行業(yè)優(yōu)勢,教學內容設置注重基礎性、系統(tǒng)性、前瞻性；教學組織注重融通性、連續(xù)性；教學模式注重學生自主性、教師引導性、開放性[6-8]。

1.2教學目標與定位

(1) 結合國家戰(zhàn)略新興產業(yè)需求,堅持大工程、大系統(tǒng)、全過程的大工程認知教學理念,面向全校新生創(chuàng)設新能源工程、高端裝備制造技術的認知訓練,激發(fā)學生對科技前沿技術的探究興趣,同時讓學生了解安全、環(huán)保、質量等大工程背景知識,建立學生的基本工程素養(yǎng)。

(2) 面向理工醫(yī)信息類的工程實踐技能訓練,讓學生熟悉機械制造工藝技術及機電運動控制技術,理論與實踐結合,培養(yǎng)學生動手實踐能力及工程責任心。

(3) 面向機械類的工程實踐與綜合訓練,讓學生親歷工程師的職業(yè)環(huán)境,通過產品的選材-設計-制造-裝配-答辯等環(huán)節(jié)的綜合訓練,使學生具備完整的工程素質,讓學生知識、素質、能力得到協(xié)調發(fā)展。

(4) 面向全校學有余力的學生開展科技創(chuàng)新,為全國大學生節(jié)能減排大賽、智能汽車大賽、機器人大賽、機械創(chuàng)新設計大賽提供創(chuàng)新創(chuàng)造創(chuàng)業(yè)平臺。

1.3選課方案

不同層次的工程訓練見表1,學生可在A、B、C、D、E 5個類型的訓練中結合專業(yè)發(fā)展及未來發(fā)展的需要進行選擇。

表1　階梯型現(xiàn)代工程訓練模塊式選課方案

2　方案的實施

2.1依托水利、電力行業(yè)優(yōu)勢,創(chuàng)建新生引導性大工程認知課程

搭建先進能源及高端裝備制造技術為特色的多學科交叉為特征的工程認知實訓平臺,激發(fā)來自不同學科學生對國家戰(zhàn)略新興產業(yè)的興趣與探究。武漢大學堅持大工程、大系統(tǒng)、全過程的工程認知教學理念,憑借在水利、電力行業(yè)領域優(yōu)勢,創(chuàng)建綠色能源為主體、融機械、材料于一體的能源工程認知平臺,運用先進的多媒體技術手段解說發(fā)電原理及設備結構,設置重重疑問,努力使學生從單純的知識接收者變成探究者。

2012年購置可再生能源發(fā)電模型如風力發(fā)電、水能發(fā)電、太陽能發(fā)電及核電等先進能源技術發(fā)電模型,同時將機械工程、動力工程、材料科學與工程、控制科學與工程和應用化學5個學科分散布置的演示型實驗進行全面改造與整合,成功建設了以先進能源技術為特色的“能源動力工程與裝備綜合實驗室”,2013年上半年投入教學運行,將學生帶入了一個新奇的能源世界,探究激情被點燃。在近幾年的大學生全國節(jié)能減排大賽中,武漢大學學生屢創(chuàng)佳績。先進能源技術發(fā)電模型見圖1。

圖1　先進能源技術發(fā)電模型

2.2創(chuàng)建師資融通的教學組織模式,實現(xiàn)師資與教學模塊的優(yōu)化配置

長期以來,實踐教學師資隊伍建設一直困擾著工程訓練中心的建設發(fā)展。為確保新生引導性工程認知課程價值和功能最大化,在全學院內打破了訓練中心與學院的師資壁壘,采取 了師資“融通”模式,依托武漢大學的國家級“先進發(fā)電技術”工程實踐教育中心、國家級“電力生產過程虛擬仿真實驗教學中心”、湖北省機械工程實驗教學示范中心和湖北省綜合工程訓練實驗教學示范中心,在全學院內實現(xiàn)不同教學模塊與師資的合理配置。為了加強學生管理的連續(xù)性,增強學生的歸屬感,課程具體開展實行分專業(yè)的課程負責人制,全面協(xié)調及把握教學計劃和大綱的修訂。

通過師資優(yōu)化配置,激發(fā)教師投身實踐教學的工作激情,編寫實踐教材“工程認知”、“機電綜合實訓”、“工程實踐”等,面向全校本科生開設通識課。

創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)是一項長期的系統(tǒng)工程,必須貫穿本科教育全過程[10]。2013年在武漢大學本科生院的大力推動下,將工程訓練作為通識課納入武漢大學2013版的本科人才培養(yǎng)方案。電氣工程學院、水利水電學院、土木建筑工程學院、資源與環(huán)境科學學院、動力與機械學院等近20余個專業(yè)在2014年2月正式實施。

2.3整合資源,科學布局,改善了工程實踐技能訓練環(huán)境

2013年依靠國家財政部修購計劃的資助,全面改善實訓環(huán)境。原布置在三樓的鑄造、熱處理實訓區(qū)整體搬遷至一樓與車削、磨削加工等常規(guī)加工實訓區(qū)連成一片,形成和諧統(tǒng)一的常規(guī)加工實訓區(qū),同時避免了夏天酷熱難耐和搬沙不便。另外鉗工、焊接等實訓區(qū)安裝空調,改善實訓教學環(huán)境,提高實訓效率。

2.4加強高端裝備制造技術訓練,提高工程實踐綜合能力

利用財政部修購計劃的經費投入,購置了3D打印機、高精度的多軸聯(lián)動加工中心、激光金屬切割機等代表先進制造技術發(fā)展方向的設備。利用這些先進設備,學生創(chuàng)作出自己心儀的作品,見圖2。

圖2　學生自主創(chuàng)作的3D打印作品

2.5以 “機電綜合” 模塊為建設龍頭,采用階梯型項目式訓練

以機器人項目為訓練載體,編寫并出版了項目式機電綜合訓練教材《光機電一體化技術實訓》,學生課前自主學習,課上實踐與探究,課下與機電材料市場、網絡深度滲透；教師在課堂上以答疑解惑為主,講授原理概念為輔。

機電綜合實訓項目設置由淺入深,如機器人導航—避障—循跡—尾隨,學生自主選擇,實行課內與課外結合,校內與校外結合的教學模式。通過小組為單位的項目訓練,培養(yǎng)提高了學生自學能力、閱讀捕獲信息能力和自主解決陌生工程問題的能力[11-12]。

近年來,學生通過機電綜合實訓,綜合能力脫穎而出,在各類創(chuàng)新大賽中屢獲佳績。兩年來創(chuàng)新成果豐碩主要有:全國大學生節(jié)能減排大賽,一等獎5項，二等獎8項；全國大學生“飛思卡爾杯”智能汽車大賽中,一等獎6項；全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽,慧魚組一等獎2項，二等獎2項；同時,編寫并出版了《大學生創(chuàng)新理論與實踐》、《大學生創(chuàng)業(yè)理論與實踐》和《大學生創(chuàng)新實踐作品100例》等科技創(chuàng)新訓練系列教材。

由于項目組成員指導大學生科技活動及科技競賽成績突出,項目組所在的動機學院獲武漢大學本科教學評估2012年度特色獎,2014年度杰出教學貢獻校長獎。

3　結語

面向國家戰(zhàn)略新興產業(yè)需求,依托能源電力行業(yè)優(yōu)勢,構建以新能源和高端裝備制造技術為特色、以模塊式選課為特征的多學科交叉、內涵豐富的現(xiàn)代工程訓練模塊,滿足綜合性大學多學科不同專業(yè)學生個性化工程訓練需求,基本實現(xiàn)以下教學功能及目標:

(1) 引導新生萌發(fā)工程意識、實踐意識、創(chuàng)新意識,激發(fā)前沿技術的探究興趣,促進新生向主動學習、自主學習的模式轉變。以多學科交叉滲透的能源工程認知平臺建設為突破口,營造了大系統(tǒng)全過程的大工程氛圍,在潛移默化中為后續(xù)課程提供廣闊的知識背景及學習動力。

(2) 錘煉了學生的科學素養(yǎng)。以廣泛的、非功利性的基本知識、基本方法、基本技能與項目式綜合訓練,學生做事嚴謹、樂于探索、勇于質疑的科學精神得到了提升。

在后期教學改革活動中,將在學生個性化工程訓練、終身學習能力、探究性訓練等方面多維度謀求新突破,為培養(yǎng)“三創(chuàng)”(創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè))人才提供肥沃土壤。

References)

[1] 孫康寧,傅水根,梁延德,等.淺談工程實踐教育中的問題、對策及通識教育屬性[J].中國大學教學,2011(9):17-20.

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[3] 段小華,劉彥.高校創(chuàng)新基地發(fā)展中的經驗、問題及建議[J].中國科技論壇,2010(7):22-25.

[4] 馬大中,崔瑾,梁軍勝,等.基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的創(chuàng)新實驗項目探索與實踐[J].實驗技術與管理,2014,31(9):33-36.

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[11] 吳慶憲,樊澤恒.多維度謀求創(chuàng)新人才培養(yǎng)新突破[J].中國大學教學,2012(2):77-79.

[12] 李輝.大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的創(chuàng)新實踐教育平臺建設[J].中國大學教學,2013(9):83-85.

Creation of engineering training modular elective program in comprehensive universities

Shi Duanwei, Wu Shijing, Peng Weiping, Chen Ding, Song Fenglian

(School of Power and Mechanical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China)

In order to meet the discipline individual needs of students in comprehensive universities, a step multimodular elective course of engineering training has been constructed .Relying on the advantages of the electric power industry of Wuhan University, constructing the engineering cognitive training platform of large engineering, large system, and the whole process of advanced energy characteristics, taking multi-discipline cross as a feature to build energy engineering cognition training platform as the new guidance for the construction of green energy characteristics of cognitive course, improve engineering practice skills training environment and strengthen engineering practice comprehensive training, this article uses “mechanical and electrical integration” module for the construction of the leading. The step type project is used in the personalized training, and the practical teaching operation effect is remarkable.

comprehensive university; step engineering training; modular elective course

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.04.003

2015- 10- 20

湖北省教育廳實驗教學改革項目(JG2012003)

石端偉(1963—),男,湖北天門,教授,博士生導師,武漢大學動力與機械學院教學副院長，主要研究方向為機械系統(tǒng)動力學及虛擬樣機技術

宋鳳蓮(1966—),女,湖北新洲,教授級高級實驗師,武漢大學綜合工程訓練中心常務副主任，主要研究方向為光機電一體化技術及實踐教學研究.

E-mail:FLS755@126.com

G642

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1002-4956(2016)4- 0008- 04