趙華成，何理瑞，李增芳

(浙江水利水電學(xué)院 工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，浙江 杭州 310018)

實(shí)踐教學(xué)是應(yīng)用技術(shù)型本科院校工程教育中一個(gè)重要的組成部分，一方面通過實(shí)踐教學(xué)使學(xué)生獲取感性知識，鞏固和深化課堂理論知識的學(xué)習(xí)；另一方面實(shí)踐教學(xué)可以訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的基本理論和基本技能,培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力和實(shí)踐能力[1-3].工程訓(xùn)練是集理論知識、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提升為一體的實(shí)踐教學(xué)模式，通過制造工程實(shí)踐，傳授制造工程知識，訓(xùn)練工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維.新形勢下如何深化工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)改革，更新工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，采用靈活的工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)方法，建立和完善有效的教學(xué)質(zhì)量評價(jià)體系，是當(dāng)前深化實(shí)踐教學(xué)改革和教學(xué)管理的重點(diǎn)[4-6].本文從實(shí)踐教學(xué)體系、教學(xué)實(shí)施方法以及教學(xué)管理體系等方面對工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)模式的構(gòu)建進(jìn)行探討.

1 工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)存在的問題

1.1 學(xué)生自主性不夠，處于被動狀態(tài)

綜合考察高校工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)方法及評價(jià)方式，在高校中以教師為中心的現(xiàn)象依然很突出，教學(xué)的中心始終不能很好的回歸學(xué)生.在教學(xué)的環(huán)節(jié)中，學(xué)生依然處于被動接受的狀態(tài)，自主性無法完全得到解放，此類現(xiàn)象在實(shí)踐教學(xué)方法中表現(xiàn)的更為明顯，傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)方法，教師占據(jù)著教學(xué)的主體從而導(dǎo)致學(xué)生不能發(fā)揮能動性，長久之后造成學(xué)生缺乏自身的主動思考[7].

1.2 實(shí)踐教學(xué)中工程教育理念缺失

我國高等教育傳統(tǒng)教學(xué)一直是“重理論、輕實(shí)踐”，知識傳授比重遠(yuǎn)大于實(shí)踐能力培養(yǎng).在具體的課程設(shè)置和教學(xué)安排上，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)時(shí)間大幅壓縮，實(shí)踐課程的比重不斷下降，很多實(shí)踐課程多是教師示范教學(xué)或參觀，學(xué)生實(shí)際動手操作機(jī)會少.另外，由于學(xué)生規(guī)模較大，實(shí)踐教學(xué)條件在很大程度上不能滿足實(shí)踐教學(xué)的要求.

1.3 實(shí)踐教學(xué)師資呈現(xiàn)邊緣化趨勢

一方面，高水平、高學(xué)歷教師更傾向于理論教學(xué)，而不愿從事實(shí)踐教學(xué)，造成師資數(shù)量不足.另一方面，實(shí)踐教師隊(duì)伍中教師的工程素質(zhì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，缺少行業(yè)背景的高級專門人才，或是既有豐厚工程背景又有學(xué)術(shù)水平的“雙師”型教師.

2 多層次、多模塊的綜合工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

在教學(xué)體系建設(shè)中，從工程技術(shù)人才培養(yǎng)的整體需要出發(fā)，按照知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，以工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，進(jìn)行多層次、多模式的實(shí)踐教學(xué)模塊建設(shè)和教學(xué)內(nèi)容改革；按照復(fù)合型人才的需求，擴(kuò)大工程實(shí)踐教學(xué)課程體系，逐步形成“工程認(rèn)知、基礎(chǔ)訓(xùn)練、綜合實(shí)踐和創(chuàng)新訓(xùn)練”為一體的綜合性工程訓(xùn)練課程群[8-9].通過課內(nèi)課外、校企共建、虛實(shí)結(jié)合一系列新建的實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目，注重實(shí)踐內(nèi)容與科研項(xiàng)目、工程項(xiàng)目及企業(yè)需求的緊密結(jié)合，不斷提高綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性訓(xùn)練所占比例，不斷提升學(xué)生工程素質(zhì)、工程實(shí)踐和綜合創(chuàng)新能力(見圖1).

圖1 工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)體系示意圖

2.1 工程認(rèn)知模塊

工程認(rèn)知模塊為第一層次，目的是讓學(xué)生認(rèn)知工程實(shí)踐通識，啟發(fā)實(shí)踐創(chuàng)新.

該模塊主要依托工程認(rèn)知前期通識課程，引導(dǎo)學(xué)生參觀大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐成果展示中心、工程實(shí)踐教學(xué)基地等認(rèn)識工程實(shí)踐和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐，從而在大學(xué)生初始階段形成實(shí)踐創(chuàng)新的萌芽.讓學(xué)生通過動手實(shí)踐，初步掌握常用機(jī)械、電子等操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、工程興趣，進(jìn)一步拓寬知識面，為今后課程的開展提供一定的基礎(chǔ).

2.2 工程基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊

工程基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊為第二層次，目的是培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)踐能力.

該模塊主要依托《金工實(shí)習(xí)》等課程，學(xué)生根據(jù)專業(yè)類別分類實(shí)習(xí)，主要學(xué)習(xí)傳統(tǒng)金屬加工方法、工藝知識、各種加工設(shè)備的使用及其基本操作方法和操作技能；學(xué)習(xí)以數(shù)控技術(shù)為特征的現(xiàn)代制造技術(shù)基本原理、工藝知識、各種數(shù)控加工設(shè)備的使用及其基本操作方法和操作技能.培養(yǎng)學(xué)生的基本工程素質(zhì)，實(shí)踐動手能力，基本分析和解決問題的能力.

依托《電工電子實(shí)習(xí)》等課程，主要開展電子元器件識別與測試、安全用電、儀器設(shè)備操作、電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作等訓(xùn)練，既培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識，又為后續(xù)專業(yè)課程、課程設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下扎實(shí)的工程基礎(chǔ).

2.3 工程技術(shù)綜合實(shí)踐模塊

工程技術(shù)綜合實(shí)踐模塊為第三層次，目的是培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力.

該模塊依托機(jī)電系統(tǒng)綜合實(shí)踐課程群，如開設(shè)工程綜合實(shí)踐、機(jī)電系統(tǒng)綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)等系列課程，主要面向工程實(shí)際的技術(shù)綜合實(shí)踐課程，側(cè)重于工程綜合實(shí)踐能力和集成創(chuàng)新意識的培養(yǎng).課程的任務(wù)是結(jié)合工業(yè)系統(tǒng)實(shí)踐資源，為學(xué)生提供多層次、多模式的工程項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容，使學(xué)生熟悉工程項(xiàng)目研發(fā)程序，體驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施過程，進(jìn)一步加強(qiáng)對專業(yè)理論知識的理解，提高分析、解決實(shí)際問題的能力.

依托機(jī)器人技術(shù)實(shí)踐課程群，如開設(shè)機(jī)器人電子技術(shù)基礎(chǔ)與制作、組合機(jī)器人及其圖形化編程等課程，主要是為了拓寬學(xué)生的專業(yè)知識面，培養(yǎng)綜合運(yùn)用多學(xué)科知識的能力，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的高層次機(jī)電一體化人才，以適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要.

2.4 工程綜合創(chuàng)新訓(xùn)練模塊

面向?qū)ο鬄槿哪昙壉究粕?，目的是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和工程研究能力.

該模塊依托創(chuàng)新類實(shí)踐課程群，如開設(shè)《大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)競賽指導(dǎo)》《大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽指導(dǎo)》《工程訓(xùn)練綜合能力競賽指導(dǎo)》等課程，通過實(shí)踐引領(lǐng)、創(chuàng)新引導(dǎo)等方式，吸引學(xué)生積極的參加賽前的課程學(xué)習(xí)和實(shí)踐，從而有效的促進(jìn)了學(xué)生的機(jī)械工程實(shí)踐能力和電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的提升.

依托大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽等學(xué)科技能競賽，通過賽前組隊(duì)選拔、課程前置學(xué)習(xí)、項(xiàng)目實(shí)踐、校級比賽、省級、比賽歷練，不斷提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和良好的溝通表達(dá)能力.鼓勵(lì)學(xué)生組隊(duì)申報(bào)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及參與教師科研項(xiàng)目，通過項(xiàng)目的申報(bào)和項(xiàng)目實(shí)踐，不斷提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐和工程應(yīng)用能力，為后續(xù)良好的就業(yè)能力提升打好基礎(chǔ).

3 基于實(shí)踐教學(xué)體系的實(shí)施方法

3.1 自主式實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)計(jì)

以項(xiàng)目為載體開展教學(xué)活動，可以充分調(diào)動學(xué)生的主體性.自主式項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路，即學(xué)生按教師提出的功能要求或給定主題進(jìn)行項(xiàng)目的自主設(shè)計(jì)，或由學(xué)生自主選題進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的項(xiàng)目包括從立項(xiàng)到產(chǎn)品交付的全過程.針對工程訓(xùn)練系列課程的特點(diǎn)，按自主式項(xiàng)目設(shè)計(jì)方法建設(shè)開放的工程訓(xùn)練項(xiàng)目庫，形成圖2所示的“三層次”自主式項(xiàng)目化工程訓(xùn)練教學(xué)體系[10].

圖2 “三層次”自主式項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路

3.2 “二段式”教學(xué)組織模式

“二段式”教學(xué)組織模式，即基礎(chǔ)訓(xùn)練階段和項(xiàng)目化訓(xùn)練階段，分別從基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)和項(xiàng)目化實(shí)訓(xùn)教學(xué)兩個(gè)方面組織工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué).在教學(xué)過程中，引進(jìn)合作式教學(xué)方法，學(xué)生組成項(xiàng)目組開展項(xiàng)目實(shí)踐，并通過項(xiàng)目評審和考核加強(qiáng)引導(dǎo)，提高學(xué)生工程綜合思維能力，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作等非技術(shù)素質(zhì)的養(yǎng)成和工程意識的提高[11]，“二段式”教學(xué)過程組織實(shí)施路線圖(見圖3).

3.3 “虛實(shí)結(jié)合”虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

實(shí)踐教學(xué)是大學(xué)生專業(yè)知識獲取和技能培養(yǎng)不可缺少的環(huán)節(jié).而在學(xué)生理論知識學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力培養(yǎng)過程中，往往有一些實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)是在真實(shí)環(huán)境下難以實(shí)現(xiàn)、觀察或者成本較高實(shí)施難度較大.為使學(xué)生對專業(yè)理論與知識有親身的體驗(yàn)和直觀感受，有必要借助虛擬仿真技術(shù)，利用數(shù)字化、多媒體、網(wǎng)絡(luò)化軟硬件技術(shù)，精確模擬真實(shí)環(huán)境和作業(yè)任務(wù)，讓學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺下，完成真實(shí)環(huán)境難以實(shí)現(xiàn)的認(rèn)知和實(shí)踐過程，從而提高學(xué)生對知識的深入理解和綜合運(yùn)用程度.圖4是機(jī)械制造虛擬教學(xué)設(shè)計(jì)，包括機(jī)床結(jié)構(gòu)認(rèn)知、工裝夾具的拆裝模擬、數(shù)控技術(shù)的虛擬加工和裝配，以及機(jī)電產(chǎn)品的仿真設(shè)計(jì).

圖3 “二段式”教學(xué)過程組織實(shí)施路線圖

圖4 機(jī)械制造虛擬仿真教學(xué)設(shè)計(jì)

3.4 信息化教學(xué)管理系統(tǒng)

工程教育背景下，課內(nèi)教學(xué)轉(zhuǎn)向開放式教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備的不斷改進(jìn)和完善，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及管理模式已經(jīng)無法勝任；同時(shí)由于工程訓(xùn)練相關(guān)課程內(nèi)容多，為保證課程教學(xué)質(zhì)量和提供教學(xué)管理效率、實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享化、實(shí)現(xiàn)教材、課件和網(wǎng)站等多種介質(zhì)的立體化融合，因此需要構(gòu)建集教學(xué)與管理于一體的信息化教學(xué)及管理系統(tǒng)平臺，建立科學(xué)的信息化教學(xué)管理系統(tǒng)，以有效地保障教學(xué)管理過程始終在規(guī)范、優(yōu)化、高效的狀態(tài)下運(yùn)行.信息化教學(xué)管理系統(tǒng)(見圖5).

例如利用教學(xué)過程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程開放化管理體制，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)預(yù)約等實(shí)行監(jiān)管和控制.教師和學(xué)生都需通過實(shí)驗(yàn)室安全準(zhǔn)入系統(tǒng)考核，得到進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的權(quán)限，通過實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)可以預(yù)約實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)而進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)或者學(xué)習(xí)，整個(gè)教學(xué)過程會通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間、資源上開放，最大程度地實(shí)現(xiàn)各類實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的共享.為學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)及個(gè)性化發(fā)展提供了良好的條件，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣.

圖5 實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系

3.5 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，提高教師實(shí)踐教學(xué)能力.

為了實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)改革與建設(shè)、科研與教學(xué)研究、學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)等目標(biāo)，在師資引進(jìn)、師資培養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)建設(shè)及特色建設(shè)方面繼續(xù)加強(qiáng)教學(xué)隊(duì)伍的建設(shè)，努力建設(shè)成一支熱愛實(shí)踐教學(xué)，教育理念先進(jìn)，教學(xué)科研能力強(qiáng)，信息技術(shù)水平高，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，勇于創(chuàng)新的實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍.

(1)制定鼓勵(lì)性政策，引入高水平教師從事實(shí)踐教學(xué).通過政策積極引進(jìn)碩士以上或具有企業(yè)、行業(yè)背景的高級專門人才充實(shí)到工程實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍中，形成合理的人才梯隊(duì)，建成一支專兼職結(jié)合、結(jié)構(gòu)合理的復(fù)合型師資梯隊(duì).

(2)建立完善的教師培養(yǎng)制度，校企共建共同提升教師實(shí)踐教學(xué)能力.建立完善的職稱培養(yǎng)目標(biāo)體系，制定個(gè)人職業(yè)發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)，鼓勵(lì)教職工參與學(xué)校教學(xué)研究和科研項(xiàng)目，落實(shí)措施激勵(lì)教職工發(fā)表教學(xué)教改及科研論文，增強(qiáng)教職工的提升職稱的動力和信心.制定年度青年教師培養(yǎng)目標(biāo)，積極創(chuàng)造條件鼓勵(lì)優(yōu)秀青年教師攻讀博士、碩士學(xué)位，有計(jì)劃地選拔和支持優(yōu)秀青年教師參加培訓(xùn)、學(xué)習(xí)，促進(jìn)他們盡快成才.鼓勵(lì)骨干教師到國內(nèi)外知名高校、企業(yè)進(jìn)行訪問交流和進(jìn)修等.

4 教學(xué)模式的實(shí)踐應(yīng)用

多層次、多模塊的綜合工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)體系在工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)中取得了較好成效：

(1)多層次、多模塊的教學(xué)體系使學(xué)生能夠在專業(yè)學(xué)習(xí)過程中循序漸進(jìn)的、不斷線的進(jìn)行實(shí)踐性學(xué)習(xí).教學(xué)體系所設(shè)計(jì)的分模塊訓(xùn)練，要求學(xué)生從基礎(chǔ)技能訓(xùn)練開始,到知識的綜合應(yīng)用，使學(xué)生從知識積累向綜合應(yīng)用轉(zhuǎn)化.同時(shí)，實(shí)踐內(nèi)容由淺到深，使不同專業(yè)、不同層次的學(xué)生都能積極參加到工程實(shí)踐教學(xué)中.

(2)教學(xué)體系采用不同形式的教學(xué)方法開展實(shí)踐教學(xué)，要求指導(dǎo)教師改變傳統(tǒng)教學(xué)方法，認(rèn)真設(shè)計(jì)每次的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生自主完成教學(xué)項(xiàng)目，同時(shí)促使學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)，特別是“綜合實(shí)踐”和“創(chuàng)新訓(xùn)練”模塊，要充分調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性.

5 結(jié) 語

多層次、多模塊的綜合工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)體系能更好地激發(fā)學(xué)生的潛能，使學(xué)生能夠在專業(yè)學(xué)習(xí)過程中循序漸進(jìn)的、不斷線的進(jìn)行實(shí)踐性學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新實(shí)踐能力.多層次、多模式的教學(xué)體系不僅注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，而且注重學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的合理構(gòu)建，使學(xué)生具有應(yīng)用各科知識解決工程問題的能力.