基于自主學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的工程實(shí)踐平臺(tái)構(gòu)建探究

摘要：通過研究北京信息科技大學(xué)工科類專業(yè)大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及實(shí)踐能力方面的培養(yǎng)現(xiàn)狀及其問題，結(jié)合機(jī)電實(shí)習(xí)中心的工程實(shí)訓(xùn)場地、硬件設(shè)施、師資隊(duì)伍，為學(xué)生搭建了一個(gè)可以與自主實(shí)踐內(nèi)容申報(bào)、自主設(shè)計(jì)與加工實(shí)踐、專家教授及實(shí)踐教師輔導(dǎo)的開放性科技創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)。吸引更多學(xué)生參加到科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中，使學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)、更高的熱情、更好的項(xiàng)目、完善的軟硬件設(shè)施及場地進(jìn)行科技創(chuàng)新活動(dòng)，從而提高工科大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、知識(shí)應(yīng)用能力、科技創(chuàng)新能力、實(shí)踐動(dòng)手能力以及工作就業(yè)能力。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)改革；開放性實(shí)驗(yàn)；自主學(xué)習(xí)

作者簡介：王倪珂（1985-），女，河南洛陽人，北京信息科技大學(xué)機(jī)電實(shí)習(xí)中心，助理實(shí)驗(yàn)師；孟玲霞（1980-），女，山西永濟(jì)人，北京信息科技大學(xué)機(jī)電實(shí)習(xí)中心，實(shí)驗(yàn)師。（北京 100192）

基金項(xiàng)目：本文系北京信息科技大學(xué)課程建設(shè)項(xiàng)目的研究成果。

中圖分類號(hào)：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）34-0174-02

高等工程教育的使命和責(zé)任就是培養(yǎng)并造就一大批具有競爭性、高素質(zhì)、高質(zhì)量的工程技術(shù)人才。隨著勞動(dòng)力市場人才競爭程度的不斷提高，企業(yè)和用人單位對(duì)應(yīng)聘者的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力提出了越來越高的要求。目前，我國工科大學(xué)生的專業(yè)基本知識(shí)和基本理論相對(duì)扎實(shí)，但創(chuàng)新實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)能力明顯不足，這與我國長期以來的教育模式有關(guān)，學(xué)生沒有好的實(shí)踐平臺(tái)參加創(chuàng)新活動(dòng)來進(jìn)行自主設(shè)計(jì)型的實(shí)踐，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力普遍欠缺。另外，教師參與指導(dǎo)較少、相關(guān)制度和政策不夠完善，也影響了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。如何改善就業(yè)需求與人才培養(yǎng)的不對(duì)稱性，提高大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、理論知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力，從而提升大學(xué)生就業(yè)能力已經(jīng)成為目前中國高等工程教育中亟待解決的問題之一。[1，2]

一、實(shí)踐平臺(tái)現(xiàn)況

近幾年來，北京信息科技大學(xué)實(shí)習(xí)中心為了應(yīng)對(duì)嚴(yán)重的就業(yè)形勢和各種競爭的挑戰(zhàn)，解決大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力較差以及只重理論不重實(shí)踐的培養(yǎng)現(xiàn)狀，針對(duì)工科類專業(yè)的大學(xué)生，開展了一系列開放性試驗(yàn)等實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，如設(shè)計(jì)“S”軌跡無碳環(huán)保小車、設(shè)計(jì)制造典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、三維模型造型加工等，并且組織學(xué)生參加機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽、數(shù)控大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生科技等競賽，旨在發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)其動(dòng)手實(shí)踐能力。每個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目的完成一般需要一年的時(shí)間，在這段時(shí)間中，可以充分養(yǎng)成學(xué)生自覺主動(dòng)學(xué)習(xí)所需知識(shí)的習(xí)慣，以及對(duì)已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行再理解、鞏固的過程。同時(shí)，中心引進(jìn)了大批先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備及大量的工裝夾具、量具、工具等，為實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)提供了有力的硬件保障。另外，中心還組織了一批經(jīng)驗(yàn)豐富、技能過硬的中青年教師對(duì)這些實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行專業(yè)指導(dǎo)。

實(shí)習(xí)中心開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)過幾年發(fā)展與完善，目前已經(jīng)取得了一些初步的成果：完成了幾種典型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)加工作品；連續(xù)三年組織學(xué)生參加了機(jī)械設(shè)計(jì)大賽，分別取得了一、二等獎(jiǎng)多項(xiàng)；成功舉辦了校內(nèi)首屆數(shù)控大賽，進(jìn)而提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、理論知識(shí)應(yīng)用能力，增強(qiáng)了動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。部分作品如圖1所示。

然而要構(gòu)建實(shí)踐平臺(tái)，充分提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力，目前所做的工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，今后主要需要從以下幾個(gè)方面著手，進(jìn)一步提高實(shí)踐平臺(tái)的完整性。[3]第一，建立實(shí)踐項(xiàng)目課題庫，提高項(xiàng)目雙向選擇的靈活性，學(xué)生也可以在給定的大范圍內(nèi)自主選擇自己感興趣的課題來做。第二，建立一支凝聚力強(qiáng)、立志創(chuàng)新、梯隊(duì)化的高素質(zhì)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。第三，完善各類數(shù)控設(shè)備及配備相應(yīng)的工裝夾具、刀具、量具、工具等，規(guī)范設(shè)備設(shè)施的使用制度，保障學(xué)生實(shí)踐安全。第四，進(jìn)行科學(xué)有效的管理，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的自覺能動(dòng)性、積極性、創(chuàng)新意識(shí)、自我管理能力，鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力的落實(shí)點(diǎn)等，從而取得更好的實(shí)踐效果。[4]

二、工程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)具體措施

要完善工程實(shí)踐平臺(tái)的建設(shè)，需要從以下四個(gè)方面開展工作，理想的工程實(shí)踐平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.調(diào)研制定項(xiàng)目庫

實(shí)踐項(xiàng)目庫的題目選擇是提高學(xué)生參與率、取得成效的關(guān)鍵因素。通過研讀文獻(xiàn)資料，并且選擇具有一定代表性的大學(xué)和企業(yè)進(jìn)行實(shí)地、問卷調(diào)研，了解北京信息科技大學(xué)以及北京市大學(xué)生在科技創(chuàng)新競賽、開放實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)的參加情況，對(duì)當(dāng)前北京信息科技大學(xué)及北京市大學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行考察分析。分析總結(jié)實(shí)踐能力培養(yǎng)過程中存在的問題，如靈活性不夠、宣傳力度不強(qiáng)、課題選擇面不廣等；深入社會(huì)了解企業(yè)單位對(duì)工科大學(xué)生實(shí)踐能力的理解和要求以及對(duì)工科大學(xué)生實(shí)踐能力現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)；以工作在工程教學(xué)第一線的教師和致力于高等工程教育改革的專家為訪談對(duì)象，掌握工科大學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的第一手資料，綜合分析北京信息科技大學(xué)工科大學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)過程中存在的問題。結(jié)合調(diào)研的結(jié)果，針對(duì)工科大學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的培養(yǎng)，研究實(shí)踐項(xiàng)目的開設(shè)，探索項(xiàng)目開設(shè)方法及內(nèi)容，為學(xué)生提供豐富的、具有科技創(chuàng)新、學(xué)生感興趣的、與企業(yè)實(shí)踐接軌的實(shí)踐項(xiàng)目庫。

科技創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目庫不僅要擬定詳細(xì)的課題方向及內(nèi)容，同時(shí)力求在課題的大范圍限定下，還有一些可供同學(xué)們選擇的設(shè)計(jì)方向，避免設(shè)計(jì)研究內(nèi)容千人一面。為了吸引更多學(xué)生參加科技創(chuàng)新、開放實(shí)驗(yàn)等項(xiàng)目，首先，要對(duì)開設(shè)內(nèi)容進(jìn)行研究，題目要有較強(qiáng)的可選性，學(xué)生可以根據(jù)自己的專業(yè)方向和科研興趣自由選擇；其次，要鼓勵(lì)教師將自己的科研項(xiàng)目及成果引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，特別是指導(dǎo)教師要結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出與全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生科技競賽等活動(dòng)密切相關(guān)的題目；再次，結(jié)合國內(nèi)主流競賽情況，以及本科生專業(yè)課學(xué)習(xí)進(jìn)度，組織開展校內(nèi)科技創(chuàng)新比賽，進(jìn)而可以選擇優(yōu)秀的學(xué)生參加國家與北京市的各種科技創(chuàng)新競賽；最后，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己的興趣愛好，觀察生活中常見的各種設(shè)備、工具、生活用品、企業(yè)中新型產(chǎn)品、環(huán)保用品、教學(xué)設(shè)備、康健裝置等，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改進(jìn)、創(chuàng)新等，以吸引更多的學(xué)生參加到實(shí)踐中來。

2.構(gòu)建師資隊(duì)伍

科技創(chuàng)新、開放實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐項(xiàng)目的實(shí)施，需要一支理論知識(shí)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、操作技能過硬、具有創(chuàng)新意識(shí)及能力的高素質(zhì)教師隊(duì)伍，這對(duì)于教師也是一種新的挑戰(zhàn)。教師隊(duì)伍由三個(gè)梯隊(duì)構(gòu)成：專家教授、實(shí)驗(yàn)師和高級(jí)技師。

專家教授負(fù)責(zé)理論研究和指導(dǎo)，為實(shí)踐項(xiàng)目提供研究方向和理論依據(jù)；實(shí)驗(yàn)師必須有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐技能來指導(dǎo)學(xué)生操作，并在指導(dǎo)學(xué)生的過程中不斷充實(shí)、提高自己，增強(qiáng)自己的應(yīng)變能力和解決新課題能力；高級(jí)技師主要完成審核圖紙、輔助指導(dǎo)加工裝配等工作，需要有多年的實(shí)踐加工經(jīng)驗(yàn)。三個(gè)梯隊(duì)分工明確、相互配合、相互監(jiān)督，共同對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行把關(guān)和指導(dǎo)，保證實(shí)踐項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

隨著科技創(chuàng)新、開放實(shí)驗(yàn)等項(xiàng)目實(shí)施，不斷完善教師隊(duì)伍的分工與合作，為學(xué)生提供了科學(xué)有效的服務(wù)。因此，構(gòu)建梯隊(duì)分工明確、理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、善于創(chuàng)新的教師隊(duì)伍，可以為學(xué)生提供專業(yè)的指導(dǎo)服務(wù)，更能為實(shí)踐平臺(tái)提供強(qiáng)有力的精神基礎(chǔ)。[5，6]

3.配套硬件平臺(tái)

為了保障實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的順利進(jìn)行，實(shí)習(xí)中心引進(jìn)了大批先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備，如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、臥式及立式加工中心、數(shù)控線切割機(jī)床、五軸加工中心等，并計(jì)劃繼續(xù)購置若干臺(tái)數(shù)控線切割機(jī)床及加工中心；同時(shí)還購置了大量的輔助類工具，數(shù)控機(jī)床配套的工裝夾具、量具、各種數(shù)控刀具等，為實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)提供了有力的硬件保障。今后還需要不斷完善設(shè)備的操作輔導(dǎo)及管理方法，完善工具的使用及管理，為學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)提供更好的硬件保障；更要進(jìn)一步完善設(shè)備設(shè)施的使用規(guī)章制度，保障學(xué)生在安全規(guī)范的工作環(huán)境中完成實(shí)踐項(xiàng)目環(huán)節(jié)。

4.完善管理機(jī)制

（1）建立高效的管理機(jī)制。無規(guī)矩不成方圓，完善制度的建立便是成功的開端。在實(shí)踐教學(xué)過程中，一定要結(jié)合校本情、結(jié)合北京信息科技大學(xué)學(xué)生整體素質(zhì)及知識(shí)掌握水平，因地制宜，制定相應(yīng)的教學(xué)及管理措施，并在開放實(shí)驗(yàn)的整個(gè)教學(xué)指導(dǎo)過程中，將相關(guān)措施融入進(jìn)去，并且根據(jù)實(shí)際情況不斷完善，形成一套完備的管理機(jī)制。

通過總結(jié)目前開放實(shí)驗(yàn)過程中已經(jīng)取得的成就和還存在的問題，探索出一套科學(xué)有效的管理措施及制度，從而引導(dǎo)學(xué)生制定了項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃。由指導(dǎo)教師根據(jù)項(xiàng)目內(nèi)容及特點(diǎn)，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)安排等，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)輔導(dǎo)、引導(dǎo)，完善項(xiàng)目實(shí)施過程文檔，督促學(xué)生按計(jì)劃一步步完成項(xiàng)目內(nèi)容，提高項(xiàng)目實(shí)施的效率及科學(xué)性。[7，8]

（2）建立相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)機(jī)制可以更好地提高學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐項(xiàng)目的積極主動(dòng)性。可以通過以下幾項(xiàng)措施適當(dāng)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)：與學(xué)校學(xué)分制度結(jié)合，加大實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)分的認(rèn)定力度；對(duì)實(shí)踐活動(dòng)成果進(jìn)行展示，不定期的舉辦學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)成果展示和技術(shù)交流，由同學(xué)自己現(xiàn)身說法，宣講自己的收獲；以學(xué)期為單位，對(duì)同學(xué)所完成的開放實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行評(píng)比，頒發(fā)證書和獎(jiǎng)勵(lì)，從而對(duì)學(xué)生的實(shí)踐成果進(jìn)行肯定，吸引更多的學(xué)生參加到實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)中來。

（3）建立合理的評(píng)估機(jī)制。實(shí)踐項(xiàng)目環(huán)節(jié)完成后，如何評(píng)估學(xué)生是否真正提高了實(shí)踐能力和自主創(chuàng)新能力，是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)者最關(guān)心的問題。創(chuàng)建一個(gè)相對(duì)合理、相對(duì)公平的評(píng)估體系，不僅可以正確檢驗(yàn)學(xué)生能力的提高程度，更為指導(dǎo)教師今后的教學(xué)改進(jìn)提供了重要的參考依據(jù)。一套科學(xué)有效的考評(píng)機(jī)制和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，更能保障和促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的提高，增強(qiáng)學(xué)生在自身發(fā)展方面的自主性、能動(dòng)性。通過建立科學(xué)、合理、公平的評(píng)估方法，來評(píng)估學(xué)生通過實(shí)踐項(xiàng)目是否真正提高了自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和自主創(chuàng)新能力，對(duì)大學(xué)生實(shí)踐的整個(gè)過程進(jìn)行正確的評(píng)估檢驗(yàn)認(rèn)定，對(duì)學(xué)生進(jìn)行激勵(lì)，為學(xué)生參加其他活動(dòng)以及就業(yè)提供參考，更促進(jìn)了指導(dǎo)教師今后的實(shí)踐教學(xué)不斷改進(jìn)。

三、建立工程實(shí)踐平臺(tái)的意義

1.增加競賽參與度

開放性實(shí)驗(yàn)的選題需緊密切合國家熱門競賽題目要求，按照比賽的標(biāo)準(zhǔn)擬定實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，為后續(xù)同學(xué)們完善作品、參加比賽奠定了有力的基礎(chǔ)。

2.貼近企業(yè)需求，提升就業(yè)能力，縮短學(xué)生在就業(yè)階段的適應(yīng)期

通過開放實(shí)驗(yàn)的全程訓(xùn)練，學(xué)生有足夠的時(shí)間參加實(shí)踐，使學(xué)生的動(dòng)手能力大大提高，形成了良好的思維習(xí)慣和科技創(chuàng)新能力，在今后走上工作崗位必能更加適應(yīng)社會(huì)的挑戰(zhàn)。在本科四年的專業(yè)理論課學(xué)習(xí)過程中，這是一次難得的實(shí)踐機(jī)會(huì)，同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)自己的能力與今后就業(yè)時(shí)企業(yè)的需求還有哪些差距，以便迎頭趕上。

3.完成將所學(xué)專業(yè)課內(nèi)容有機(jī)結(jié)合并再學(xué)習(xí)的過程

本科教學(xué)過程中各個(gè)科目的內(nèi)容分開教授，考核方式又過于獨(dú)立，同學(xué)們無法學(xué)習(xí)到整體工程性思維方式。而通過開放實(shí)驗(yàn)，將工科專業(yè)所學(xué)的主要專業(yè)課程，如“機(jī)械設(shè)計(jì)”、“機(jī)械制造”、“二維繪圖”、“三維建模”、“數(shù)控技術(shù)”、“精度測量”、“刀具夾具”等課程，全部有機(jī)結(jié)合起來，同學(xué)們通過自主設(shè)計(jì)方案、自主完成模型加工以及裝配調(diào)試全過程，既鍛煉了自身的動(dòng)手實(shí)踐能力，又能夠更加深刻地理解所學(xué)知識(shí)的相關(guān)性和重要性，鍛煉作為工程設(shè)計(jì)人員的大工程思維意識(shí)過程。

4.提升自主學(xué)習(xí)能力

開放實(shí)驗(yàn)中，指導(dǎo)教師只是擬定大概方向，具體的設(shè)計(jì)方案細(xì)節(jié)、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排、加工方式、安裝調(diào)試過程全部由同學(xué)們自主進(jìn)行，并由教師指導(dǎo)、輔助完成，不僅能夠大大提高同學(xué)們的實(shí)踐技能，更能夠讓同學(xué)們體驗(yàn)到根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度安排，去學(xué)習(xí)所需知識(shí)的全過程。同學(xué)們遇到各種各樣的難題時(shí)，會(huì)自己廣泛查閱資料，閱讀相關(guān)書籍，逐步解決相應(yīng)的問題，一步一步將整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行下去，這種自主學(xué)習(xí)能力的鍛煉，是當(dāng)前本科教育最缺乏的能力之一。完成課題的過程中充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀創(chuàng)新意識(shí)，興趣是最好的老師，從而使同學(xué)們更愿意自主學(xué)習(xí)。

5.增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

通過開放性實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們可以學(xué)會(huì)如何安排一個(gè)工程的進(jìn)度，提升自己作為工程指導(dǎo)者的主人公意識(shí)，同時(shí)也鍛煉了小組成員之間互相溝通協(xié)作、取長補(bǔ)短、各自發(fā)揮自己優(yōu)勢的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，這些能力在今后的職業(yè)生涯中，都是不可或缺的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

6.提高實(shí)踐動(dòng)手能力

紙上得來終覺淺，絕知此事須躬行。同學(xué)們從書本上學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，即使學(xué)習(xí)再好的同學(xué)，要?jiǎng)邮謱?shí)踐時(shí)也會(huì)一籌莫展。作為理工科類的學(xué)生，以后工作中對(duì)實(shí)踐能力的要求自然也較高，通過開放實(shí)驗(yàn)完成設(shè)計(jì)、加工、安裝、調(diào)試整個(gè)過程，不僅強(qiáng)化了所學(xué)的書本知識(shí)，更能鍛煉同學(xué)們的實(shí)踐動(dòng)手能力，為同學(xué)們成為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)者和接班人奠定了深厚的實(shí)踐基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：孫晴）