基于大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的工程訓(xùn)練教學(xué)改革研究與實(shí)踐

【摘 要】結(jié)合桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心的教學(xué)實(shí)踐，介紹提高大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的具體教學(xué)改革內(nèi)容和模式等。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)生 創(chuàng)新能力 工程訓(xùn)練 教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2012）04C-0176-02

我國(guó)高等教育正在逐步實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)的應(yīng)試教育向現(xiàn)代的綜合創(chuàng)新型素質(zhì)教育轉(zhuǎn)化。工程訓(xùn)練作為學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力的教育培養(yǎng)體系，其內(nèi)涵也從傳統(tǒng)的“學(xué)習(xí)工藝知識(shí)、提高動(dòng)手能力”朝著“增強(qiáng)工程實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力”方向發(fā)展?；诖?，國(guó)內(nèi)許多高校已相繼建立起規(guī)模大、師資水平高、設(shè)備先進(jìn)的工程訓(xùn)練中心。但中心建設(shè)應(yīng)當(dāng)采取什么模式，工程訓(xùn)練教學(xué)應(yīng)該進(jìn)行哪些創(chuàng)新改革，這仍是有待探索與研究的課題。本文立足培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力，將工程訓(xùn)練與科技創(chuàng)新制作相結(jié)合，對(duì)工程訓(xùn)練教學(xué)體系、內(nèi)容和方法等進(jìn)行改革，并結(jié)合桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行進(jìn)一步探討。

一、改革工程訓(xùn)練教學(xué)體系、內(nèi)容和方法

（一）改革教學(xué)體系

桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心建立在原金工中心基礎(chǔ)之上，原教學(xué)體系從金工實(shí)習(xí)單純的實(shí)踐教學(xué)操作，發(fā)展為工程認(rèn)知訓(xùn)練、基本加工工藝訓(xùn)練、先進(jìn)制造技術(shù)訓(xùn)練、創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練、自命題創(chuàng)意訓(xùn)練等系列化的教學(xué)體系。

（二）改革教學(xué)內(nèi)容

首先，由基本技能訓(xùn)練向集知識(shí)能力素質(zhì)和創(chuàng)新精神為一體的訓(xùn)練方式轉(zhuǎn)化，由單機(jī)技術(shù)技能訓(xùn)練向部分實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)條件下的技術(shù)集成訓(xùn)練方向轉(zhuǎn)化，由較單一知識(shí)和技能訓(xùn)練向綜合性創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的方向轉(zhuǎn)化。

其次，開(kāi)發(fā)新的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容。為激發(fā)學(xué)生的實(shí)習(xí)興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與動(dòng)手能力，達(dá)到良好的實(shí)習(xí)效果，桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心開(kāi)發(fā)研究制定了新的加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容。對(duì)于機(jī)械類的學(xué)生，由指導(dǎo)教師向?qū)W生分組布置創(chuàng)新設(shè)計(jì)制作的任務(wù)。在完成既定的實(shí)習(xí)內(nèi)容后，留出3～5天時(shí)間讓學(xué)生分組自主進(jìn)行產(chǎn)品的總體方案設(shè)計(jì)。方案經(jīng)教師認(rèn)真審閱修改通過(guò)后，進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)。待所有零件加工、裝配圖紙經(jīng)教師審核后，則進(jìn)入制作階段，學(xué)生按設(shè)計(jì)要求在各工種指導(dǎo)人員的協(xié)助下獨(dú)立加工。實(shí)習(xí)期間沒(méi)有完成的內(nèi)容可利用實(shí)訓(xùn)中心開(kāi)放時(shí)間完成。1～2月后由中心教師組織學(xué)生答辯，并設(shè)立獎(jiǎng)項(xiàng)。

以上改革的實(shí)施大大激發(fā)了學(xué)生的實(shí)習(xí)興趣和創(chuàng)造熱情，并提高了其獨(dú)立分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，教師在整個(gè)過(guò)程中教學(xué)能力和水平也得到提升。

（三）改革教學(xué)方法

桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心改變?cè)瓉?lái)“零件生產(chǎn)”的教學(xué)方法，革新為“工程產(chǎn)品”教學(xué)方法，鼓勵(lì)學(xué)生自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力，為學(xué)生營(yíng)造一種真實(shí)的工程氛圍；同時(shí)通過(guò)訓(xùn)練過(guò)程中的合作來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神及組織、管理能力。此外，中心教師拓展多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、綜合訓(xùn)練、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、自命題創(chuàng)意等多方位的教學(xué)方法，充分利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，結(jié)合數(shù)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)字化制造等現(xiàn)代制造理念。

二、構(gòu)建全方位的開(kāi)放式工程訓(xùn)練教學(xué)模式

工程訓(xùn)練中心有豐富的教學(xué)資源，而校內(nèi)許多學(xué)生在進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐及科技活動(dòng)時(shí)卻找不到合適的場(chǎng)所和設(shè)備，中心和學(xué)生課外活動(dòng)沒(méi)有形成合理的運(yùn)行機(jī)制，從而造成一方資源閑置，而另一方卻無(wú)設(shè)備可用?，F(xiàn)代工程訓(xùn)練中心不僅應(yīng)成為大學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)工程訓(xùn)練的平臺(tái)，同時(shí)也應(yīng)成為他們開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐、課外科技制作和參與科研活動(dòng)的平臺(tái)。構(gòu)建開(kāi)放型工程訓(xùn)練體系，正是達(dá)成這一目標(biāo)的有效手段。工程訓(xùn)練的開(kāi)放可歸結(jié)為以下幾個(gè)方面。

（一）訓(xùn)練時(shí)間的開(kāi)放

訓(xùn)練時(shí)間的開(kāi)放，包括訓(xùn)練時(shí)間點(diǎn)開(kāi)放和訓(xùn)練時(shí)數(shù)開(kāi)放兩層含義。理想狀態(tài)下，訓(xùn)練時(shí)間點(diǎn)開(kāi)放即學(xué)生在任何時(shí)間點(diǎn)，包括晚上、周末和節(jié)假日，都能進(jìn)訓(xùn)練室參加訓(xùn)練；訓(xùn)練時(shí)數(shù)開(kāi)放即學(xué)生可以根據(jù)自身需要任意延長(zhǎng)或縮短訓(xùn)練時(shí)數(shù)。

（二）訓(xùn)練內(nèi)容的開(kāi)放

訓(xùn)練內(nèi)容的開(kāi)放從廣度和深度兩方面入手。訓(xùn)練廣度的開(kāi)放主要是指最大限度壓縮必修訓(xùn)練項(xiàng)目，同時(shí)盡可能增加選修訓(xùn)練項(xiàng)目，提高學(xué)生選課的自主權(quán)和自由度。訓(xùn)練深度的開(kāi)放主要是指對(duì)訓(xùn)練內(nèi)容進(jìn)行分級(jí)，如設(shè)立基本級(jí)、中級(jí)和高級(jí)三個(gè)等級(jí)，再由學(xué)生根據(jù)專業(yè)要求和自身?xiàng)l件選擇合適的等級(jí)參加訓(xùn)練。

（三）訓(xùn)練方法的開(kāi)放

工程訓(xùn)練中心的教學(xué)設(shè)施不可避免地存在生產(chǎn)性不足、先進(jìn)性滯后的局限，這在一定程度上限制了訓(xùn)練的效力。訓(xùn)練方法開(kāi)放就是不僅采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)訓(xùn)練手段，也采用現(xiàn)代的訓(xùn)練手段如多媒體教學(xué)、遠(yuǎn)程視頻教育和仿真訓(xùn)練等。這些現(xiàn)代的訓(xùn)練手段不僅成本低，安全可靠，而且不乏直觀性和吸引力，還可以彌補(bǔ)工程訓(xùn)練中心現(xiàn)場(chǎng)訓(xùn)練中的不足。

三、合理利用和開(kāi)發(fā)軟硬件資源，為工程訓(xùn)練教學(xué)改革提供良好平臺(tái)

通過(guò)對(duì)桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心現(xiàn)有的設(shè)備及相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析可知，在實(shí)習(xí)學(xué)生人數(shù)3000余人的情況下，合理利用和開(kāi)發(fā)現(xiàn)有資源以適應(yīng)教學(xué)內(nèi)容和過(guò)程十分重要。對(duì)軟件資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)，是盤(pán)活硬件教學(xué)資源的基礎(chǔ)，因此，桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心建立了工程訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)課程，供學(xué)生遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)。通過(guò)合理的人員和設(shè)備的配置，對(duì)實(shí)習(xí)學(xué)生進(jìn)行多批次、滿員額的調(diào)整和改革。除對(duì)現(xiàn)有的實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)方式進(jìn)行創(chuàng)新，教師還積極輔導(dǎo)學(xué)生參與各級(jí)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、“‘十一五’大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”開(kāi)發(fā)等，以工程實(shí)踐學(xué)習(xí)的角度，通過(guò)貼近具體生產(chǎn)實(shí)際的研究和指導(dǎo)，最大限度地開(kāi)發(fā)和完善教學(xué)內(nèi)容。這些都在軟硬件建設(shè)方面對(duì)中心的長(zhǎng)遠(yuǎn)建設(shè)和發(fā)展起到潛移默化的促進(jìn)作用。

四、學(xué)生科技創(chuàng)新制作實(shí)例

桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心創(chuàng)立了創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目以啟迪學(xué)生的創(chuàng)新靈感，同時(shí)與本部電子實(shí)習(xí)中心合作，發(fā)揮各自在機(jī)械和電子方面的強(qiáng)項(xiàng)，讓學(xué)生進(jìn)行真實(shí)產(chǎn)品與虛擬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，并讓學(xué)生自己動(dòng)手，將創(chuàng)新思想與實(shí)踐相結(jié)合，制作出機(jī)械或機(jī)電綜合產(chǎn)品。以下是學(xué)生團(tuán)隊(duì)機(jī)械創(chuàng)新作品——多功能擔(dān)架（救援變形金剛）的制作過(guò)程：

第一，調(diào)研選題。選題主要由學(xué)生自主進(jìn)行，教師提供一些選題方向供學(xué)生參考。學(xué)生制作完成創(chuàng)新項(xiàng)目申報(bào)的ppt等后進(jìn)行答辯，介紹該作品詳細(xì)設(shè)計(jì)思路、原理及創(chuàng)新點(diǎn)，專家和教師組成的評(píng)審團(tuán)認(rèn)真分析后給出意見(jiàn)和建議，確定其可行性。

第二，設(shè)計(jì)階段。一是進(jìn)行機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析。使用相關(guān)編程語(yǔ)言對(duì)機(jī)構(gòu)變形的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。運(yùn)用工程力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、機(jī)械原理知識(shí)，設(shè)計(jì)并校核各構(gòu)件結(jié)構(gòu)尺寸，獲得電動(dòng)機(jī)和減速器的相關(guān)參數(shù)。二是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行三維造型。使用CAD軟件對(duì)作品進(jìn)行三維造型后，通過(guò)其運(yùn)動(dòng)仿真模塊實(shí)現(xiàn)虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真，再次驗(yàn)證該方案的可行性。

第三，加工制作。加工制作主要由學(xué)生完成，指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)，個(gè)別難度大、精度高的加工件由指導(dǎo)教師完成。本階段同時(shí)完成產(chǎn)品的安裝和調(diào)試。

第四，論文寫(xiě)作與答辯。將上述從方案論證到最后產(chǎn)品加工完成的全過(guò)程寫(xiě)成論文，結(jié)合該作品拍攝視頻文件，并進(jìn)行文字、圖像剪輯，配合論文和實(shí)物讓專家和學(xué)生更好地了解該產(chǎn)品。

綜上，完成一個(gè)具有一定復(fù)雜性和難度的機(jī)械產(chǎn)品科技制作，對(duì)學(xué)生而言，不僅僅是將所學(xué)的專業(yè)核心課程知識(shí)進(jìn)行了綜合應(yīng)用，而且極大提高了綜合能力。此科技創(chuàng)新制作作品已在第四屆全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽上取得二等獎(jiǎng)。通過(guò)這個(gè)過(guò)程的鍛煉，學(xué)生自信心增強(qiáng)、科技創(chuàng)新制作興趣濃厚，同時(shí)也熟悉了機(jī)械產(chǎn)品制作的流程，了解了自己的不足，明確了個(gè)人今后的學(xué)習(xí)方向和發(fā)展方向。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)工程訓(xùn)練教學(xué)改革的實(shí)踐，可總結(jié)出了以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：一是應(yīng)改變?cè)小傲慵a(chǎn)”的教學(xué)方法，革新為“工程產(chǎn)品”教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力。二是工程訓(xùn)練基地在提供正常教學(xué)服務(wù)的同時(shí)，還應(yīng)為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐、科技制作、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及個(gè)人業(yè)余學(xué)習(xí)提供全方位的服務(wù)，即實(shí)施全方位的開(kāi)放式工程訓(xùn)練教學(xué)模式，最大效能地利用工程訓(xùn)練中心的資源。三是積極組織學(xué)生以項(xiàng)目的形式參與制作創(chuàng)新產(chǎn)品，并積極參加各級(jí)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)制造大賽，以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力，為國(guó)家培養(yǎng)更多更優(yōu)秀的創(chuàng)新應(yīng)用型人才。

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【基金項(xiàng)目】新世紀(jì)廣西高等教育教改工程項(xiàng)目（2010JGZ012）；廣西教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃重點(diǎn)課題（2010B29）；桂林電子科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心教改工程項(xiàng)目（ZSH00514）

【作者簡(jiǎn)介】桂 慧（1979- ），女，湖北人，桂林電子科技大學(xué)教學(xué)實(shí)踐部講師，研究方向：機(jī)械制造及自動(dòng)化，數(shù)控技術(shù)。

（責(zé)編 吳 筱）