王棟+張新娜+邵鐵鋒+唐建祥+陸萍藍

（中國計量大學工程訓(xùn)練中心，浙江 杭州 310018）

摘要：本文分析了讓學生進入真實工業(yè)實踐所面臨的主要教學挑戰(zhàn)，結(jié)合實踐活動、實踐資源、交互方式等核心因素，系統(tǒng)說明了案例化、項目化的綜合性工程實踐課程群教學設(shè)計策略和實施的方法。教學實踐證明了基于真實工業(yè)環(huán)境的綜合實踐課程教學的可行性，以及多層面設(shè)計教學方案的必要性。

關(guān)鍵詞：真實工業(yè)環(huán)境；綜合實踐；資源建設(shè)；模塊課程

中圖分類號：G646 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）21-0165-02

“大工程觀”[1]倡導(dǎo)將科學、技術(shù)、非技術(shù)要素和工程實踐融為一體，讓學生進入真實工程實踐，是踐行這一教育理念的有效途徑，其主要意義在于[2]：第一，給學生提供了一個有意義的情境和可供借鑒的工業(yè)案例，有利于提高學生的學習動機和應(yīng)用所學知識的能力；第二，真實工程項目實踐讓學生有機會接觸工程實際，有助于他們對知識結(jié)構(gòu)的深度理解和團隊合作意識的培養(yǎng)。在高等教育大眾化的背景下，開展真實工程綜合實踐訓(xùn)練使教師的教學設(shè)計和實施面臨很大的挑戰(zhàn)，這就需要基于系統(tǒng)觀點，厘清主要挑戰(zhàn)，從關(guān)鍵教學要素出發(fā)，分層分類進行教學策略設(shè)計。

一、教學面臨的挑戰(zhàn)

開展真實實踐教學首先會面臨一些共性的挑戰(zhàn)[3]。因為專業(yè)人員所運用的實踐方法，對非專業(yè)人士來說肯定是相當復(fù)雜且不熟悉的。在多年的訓(xùn)練中，專業(yè)人員將一些實踐要素內(nèi)化，并且能迅速有效地運用這些要素。但對于缺少實際經(jīng)驗的學生來說，這些實踐要素一直是內(nèi)隱的，是難以理解的。真實實踐教學設(shè)計中所面臨的兩個主要挑戰(zhàn)包括：如何幫助學生處理真實實踐的復(fù)雜性？如何幫助學生理解工業(yè)案例所包含的基本技術(shù)原理？

在高等教育大眾化的背景下，生師比不斷提高，實踐實驗資源日趨緊張。這使得真實工程實踐教學面臨更多現(xiàn)實約束，例如，教師從未開展過這樣的實踐教學，而在有限的時間和資源條件下要完成工科大類專業(yè)不同層次學生的實踐教學任務(wù)?；诠I(yè)真實環(huán)境的綜合實踐教學實施面臨的最大挑戰(zhàn)是：如何在諸多現(xiàn)實約束下保障教學目標實現(xiàn)的可行性。

二、綜合實踐教學策略

真實工程實踐教學關(guān)注工程師是怎樣解決問題的，關(guān)注怎樣引導(dǎo)學生進入以問題解決為核心的思維綜合、技術(shù)綜合、價值綜合的實踐狀態(tài)，關(guān)注如何有效促進學生分析、解決實際問題的能力形成。教學設(shè)計涉及如下四個核心因素。

1.循序漸進的課程活動設(shè)計策略。課程活動的設(shè)計目的是為了把學生的先驗知識、能力、經(jīng)歷與真實實踐串聯(lián)起來，使學生逐步形成參與真實實踐所需的技能和知識。主要設(shè)計策略：基于真實工業(yè)大系統(tǒng)情景，按照情景認知-案例導(dǎo)學-項目驅(qū)動-實踐總結(jié)的流程，循序漸進安排課程活動。在真實的情境中指導(dǎo)學生參觀操作生產(chǎn)設(shè)備，選擇實踐學習主題。在案例分析中系統(tǒng)梳理知識。在項目實踐中提高實踐能力。在總結(jié)反思中形成把知識、能力、經(jīng)歷與真實實踐連接起來的可遷移的經(jīng)驗。

2.重視軟硬件綜合優(yōu)勢的資源建設(shè)策略。情境認知學習理論認為，知識的意義是在一定的情境中建構(gòu)的。真實情境往往更能激發(fā)學習者創(chuàng)造性解決問題的欲望。所以，資源條件建設(shè)首要工作是營造一個具有真實情景的實習場，建設(shè)思路：（1）以自主設(shè)計的工業(yè)化生產(chǎn)線為核心來營造真實情景的生產(chǎn)車間。（2）配備分立設(shè)備，與生產(chǎn)設(shè)備組成層次分明的工程綜合實訓(xùn)裝備系統(tǒng)。（3）重視教師的培訓(xùn)與分工合作。發(fā)揮教師專業(yè)特長，對設(shè)備的教學內(nèi)容進行分工，實現(xiàn)分層分類的案例庫和項目庫開發(fā)。（4）開發(fā)拓展基于生產(chǎn)線原型的多角度教學資源和教學素材。

3.應(yīng)對真實實踐的復(fù)雜性的教學策略。為應(yīng)對真實實踐的復(fù)雜性，減少學生認知負荷，可以從多個角度進行教學設(shè)計。（1）基于先行組織者策略查漏補缺。分析學生開展真實實踐的知識和技能缺口，預(yù)先安排知識講解和基礎(chǔ)實踐；通過案例分析進行導(dǎo)學，再啟動項目實踐，每一步都在為下一步的活動提供腳手架。（2）不斷循環(huán)、不斷改進的學習過程。通過提供網(wǎng)絡(luò)資源查詢和分類分層的項目導(dǎo)航，使學生在“理論-實踐”不斷循環(huán)中不斷改進學習過程，解決項目日趨多樣化的情況下實踐所需知識和技能也在不斷擴充的問題。（3）從多個角度降低復(fù)雜度。小組成員分別承擔不同的工作任務(wù)，分散認知負荷；通過教學錄像、裝置動畫，使復(fù)雜工作原理等內(nèi)隱的技術(shù)要素外顯化，以便學生進行觀察和討論，逐步理解并掌握技術(shù)綜合的方法等實踐要素。

4.真實實踐的過程評價方法探究。上述實踐教學過程架構(gòu)的設(shè)計、內(nèi)容的選擇以及科學的組織較好地適應(yīng)了工程綜合實訓(xùn)對象的多專業(yè)多層次特點，引導(dǎo)學生較好、較順利地進入到工程綜合項目情景氛圍中。為了使師生明確工程實訓(xùn)目標，進一步加強實訓(xùn)教學效果，需要在實踐教學項目的初期導(dǎo)航與指導(dǎo)內(nèi)容當中建立分層分類的過程評價與驗收標準，體現(xiàn)評價指標的多樣化和真實性，以及過程評價的科學性。

三、課程群的教學內(nèi)容設(shè)計策略

面對上述內(nèi)涵豐富、角度多樣、組織有序的實踐教學活動策略，需要我們設(shè)置與之相契合的系列化科學有序的課程群作為其有效運行的橋梁。課程群教學設(shè)計的總原則是使實踐內(nèi)容和方式適合學生現(xiàn)有基礎(chǔ)，而又不失專業(yè)實踐的真實性。為此，我們將工程技術(shù)實踐課程模塊化，實踐教學體系框架主要包括三個層次：（1）機電/測控/信息工程基礎(chǔ)訓(xùn)練；（2）系統(tǒng)綜合與技術(shù)應(yīng)用；（3）實踐系列系統(tǒng)設(shè)計與工程創(chuàng)新。每個模塊有一定的實踐層次和專業(yè)實踐能力傾向性，在工程人才培養(yǎng)強調(diào)學科交叉的今天，也可以對不同專業(yè)開設(shè)，體現(xiàn)同課異構(gòu)的多角度教學思想。

1.基礎(chǔ)訓(xùn)練系列：針對工程經(jīng)驗匱乏的大二學生，設(shè)計《工業(yè)測控系統(tǒng)工程基礎(chǔ)》和《生產(chǎn)線機電系統(tǒng)工程基礎(chǔ)》認知課程，其任務(wù)與目標為：介紹工業(yè)生產(chǎn)大系統(tǒng)的概念和基本實踐知識，培養(yǎng)學生針對工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場功能單元認識、系統(tǒng)軟硬件技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用能力，以及基本的安全與規(guī)范的工業(yè)工程意識。

2.技術(shù)系統(tǒng)實踐系列：體現(xiàn)同課異構(gòu)的多角度教學思想，依托豐富的工程教學資源，針對理工大類專業(yè)開設(shè)了《工程綜合實踐》系列課程，為多專業(yè)多層次學生提供技術(shù)的多角度交叉實踐提供了保障。課程目標：從工控機、PLC、嵌入式系統(tǒng)，生產(chǎn)線機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等多個技術(shù)角度，結(jié)合工業(yè)化包裝物流生產(chǎn)系統(tǒng)實踐平臺，進行軟硬件系統(tǒng)集成設(shè)計與技術(shù)綜合應(yīng)用實踐訓(xùn)練，強化學生應(yīng)用所學理論和先進工業(yè)技術(shù)分析解決實際工程問題的能力，以及自主思考、勇于實踐的精神。

3.系統(tǒng)綜合創(chuàng)新設(shè)計系列：創(chuàng)新是工程技術(shù)發(fā)展的不竭動力，作為課程體系的高地，設(shè)置了《測控系統(tǒng)綜合創(chuàng)新設(shè)計》和《機電系統(tǒng)綜合創(chuàng)新設(shè)計》等工程技術(shù)創(chuàng)新實踐課程，課程目標：以提高系統(tǒng)關(guān)鍵性能指標，增強可靠性，降低成本，縮短生產(chǎn)周期及節(jié)能降耗為設(shè)計目標，以機電系統(tǒng)機械創(chuàng)新設(shè)計，電氣集成設(shè)計，測控系統(tǒng)軟硬件自主創(chuàng)新實踐為主要內(nèi)容，以期達到訓(xùn)練學生自主實踐能力和創(chuàng)新精神的教學目標。

四、結(jié)束語

在高等教育大眾化的背景下，開展真實工程綜合實踐訓(xùn)練使教師的教學設(shè)計和實施面臨很大的挑戰(zhàn)，這就需要基于系統(tǒng)觀點，厘清主要挑戰(zhàn)，從關(guān)鍵教學要素出發(fā)，分層分類進行教學策略設(shè)計，實現(xiàn)了真實情景的工業(yè)大系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)境的構(gòu)建，案例導(dǎo)學、項目驅(qū)動的工程綜合實訓(xùn)活動和課程教材設(shè)計，以及資源配置和教學交互設(shè)計[4]。在教學實施中，通過分層遞進的系列化實驗項目，將技術(shù)基礎(chǔ)知識和源于案例的技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計方法的應(yīng)用，融入到一個個具體形象的實踐主題中去，讓學生的實驗技能和知識的積累隨著實踐進程逐步強化，有效提高了學生分析問題、解決問題的能力。教學實踐證明了基于工業(yè)大系統(tǒng)情境的工程綜合實訓(xùn)教學的可行性，以及多層面設(shè)計教學方案的必要性。

參考文獻：

[1]徐志農(nóng)，周繼烈，倪益華，等.大工程背景下工程訓(xùn)練課程項目設(shè)置及建設(shè)[J].北京：高等工程教育研究，2012，（9）.

[2][美]R.基思.索耶（編），徐曉東，等（譯）.劍橋?qū)W習科學手冊[M].北京：教育科學出版社，2010，（4）.

[3]張新娜，王棟，楊其華，等.以大工程為背景創(chuàng)建綜合實訓(xùn)基地[J].實驗室研究與探索，2009，（3）.

[4]王棟.工業(yè)技術(shù)實踐課程群教材構(gòu)建研究[J].教育教學論壇，2014，（7）.

收稿日期：2016-10-30

基金項目：本文系2015浙江省課堂教學改革項目“學生自主定制式工程綜合實訓(xùn)教學方法探索”的階段性成果，項目負責人：王棟，項目編號：kg2015164；2016浙江省課堂教學改革項目，編號kg20160599，名稱：復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)虛擬導(dǎo)入——《測控技術(shù)應(yīng)用實踐》課程導(dǎo)學系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用

作者簡介：王棟（1968-），男，浙江樂清人，機電綜合創(chuàng)新實驗室主任，高工，本科，從事機電一體化等方面的教學與研究工作。