工業技術實踐課程群教材構建研究

王 棟，張新娜，邵鐵鋒，唐建祥，陸萍藍

（中國計量學院 工程訓練中心，浙江 杭州 310018）

【課程建設】

工業技術實踐課程群教材構建研究

王 棟，張新娜，邵鐵鋒，唐建祥，陸萍藍

（中國計量學院 工程訓練中心，浙江 杭州 310018）

工業技術實訓課程群是以培養學生工程綜合實踐和創新能力訓練為目標的高層次工程實踐訓練課程。面對豐富的以工業化包裝物流生產線為核心的情境化工業實踐環境，需要將工程資源轉化、充實為科學、系統的實踐教學素材，以適應多專業多學科、層次各異的教學對象，為拓展工程綜合實踐教學新模式奠定了良好的基礎。

綜合性；系統性；分層分類；遞進有序；項目導航

一、引言

邁進21世紀，國家經濟發展面臨巨大的挑戰，產業的技術升級日益迫切，現代化工業的生產制造系統呈現出機、電、測、控、計多技術綜合，技術與管理緊密結合的特點，新形勢下的高等工程教育，也應緊密聯系生產實際，培養學生大工程知識視野，現代技術應用以及系統集成創新的能力與意識。

基于這一理念，依托中心的工業化包裝生產線實訓環境自主構建了具有工業大系統背景的工業技術實踐平臺，面向全校工科大類，包括二本和三本不同層次十多個專業學生，開設了以大型工程項目實踐為主導的實踐課程群，形成了由“實訓環境—工程案例—實驗項目—教學活動”等關鍵要素組成的以學生為主體的實踐學習鏈，為提高學生理論聯系實際和解決實際問題的能力提供多角度的訓練。

圖1 教材綜合性和系統性結構圖

鑒于配套的實訓教材是上述實踐學習鏈構建中極為重要的一環，同時，教材市場又缺少既能承載工業大系統背景知識，又能與我校工業化實訓系統貼近，以工程案例和項目為主線介紹技術系統應用和設計實踐方法的教材。因此，為達到上述目標，我們結合前期積累的教學經驗與成果，提出編著總體思路為：教材知識內容模塊化、案例化，實驗指導結構層次化、項目化，有效解決課程群的教學對象基礎水平和內容側重差異大的問題。以下我們將從理論教材內容的遴選、分層分類的結構設計、實驗指導內容的組織、以及項目評價的方法四方面做出具體論述。

二、教材內容選擇

為實現教學目標相契合，教材內容要體現工程實踐背景的綜合性和系統性[1]。內容綜合性包含了“平臺—技術—項目”三綜合，如圖1所示。

在理論教材內容選擇方面，緊密圍繞工業化包裝生產線實訓平臺涉及的機電測控管等多學科交叉融合的現代工程技術內涵，遴選出機電傳動模塊、測控儀器單元、工業系統分析、機電設備設計案例、檢測測試技術案例、機電系統創新設計等系列化教材內容，其技術內涵豐富，涵蓋了現代工控軟件系統、計算機硬件控制、生產線現場檢測、伺服電機與電器、復雜機械機構實現等諸多領域，便于不同專業有側重地進行技術強化訓練，利于培養學生大工程知識視野。

在實際項目實踐指導書的編寫中，項目實踐內容充分體現以工業設備為背景的實踐平臺技術內涵的綜合性、系統性。依托各個鮮活的項目載體，在上述技術要素之間，應體現彼此密切的聯系與相關性。使每個項目子單元具備的功能內聚性與對外關聯性，技術彼此依托、內容相互支撐、各部分有機結合，構成一個較完整的設備系統。例如依托生產線智能傳送、中包機平臺的藥盒在線重量檢測、包裝加工控制系列項目中，包含了從現場底層單元到基于工控機、單片機、PLC測控單元再到設備監控與信息監測實踐，內容既綜合又系統。

三、教材結構設計

1.總體結構設計。既要適應教學對象基礎水平和內容側重差異大的問題，又要體現教材內容的綜合性與系統性，這對教材結構設計和內容組織提出了很多挑戰。最初編寫的教材存在工程項目系統個體與整體分離、松散與繁雜并存的問題。基于分層分類、功能集約和遞進有序的思想[2]，我們分技術教程和項目實踐指導書兩部分進行編排。教材整體結構示意圖如圖2所示。

圖2 教材整體結構示意圖

作為各個綜合大類項目的母體，整個生產線就是一個有機的工業大系統，生產線的各個工藝環節無不體現著個體與整體的關系。案例教程的重點任務是基于工業大系統環境案例分析，引導學生完成技術基礎知識系統梳理，樹立學生工業大工程的視野，為項目綜合實踐鑒定技術基礎。但課程群各課程教學內容各有側重，同一課程不同專業教學對象基礎差異大，進行綜合性技術系統案例學習之前，技術教程首先以應用為導向進行功能單元基礎知識介紹，為教師通過學情分析，針對特定教學班有選擇地彌補學生的技術知識缺口提供素材。

表1 教材系列化綜合大類項目示意表

由于本課程群是面向工程實際的綜合實踐課程，側重于工程綜合實踐能力和集成創新意識的培養。項目實踐指導書的任務是緊密結合工業大系統實踐資源，根據學情專情、為學生提供多層次、多類型、功能集約和遞進有序的工程項目實踐[5]，使學生熟悉工程項目研發程序，體驗項目設計和實施過程，從而加強對專業理論知識的理解，提高工程實踐能力。教材系列化綜合大類項目示意表如表1所示。

這樣，實踐指導書與技術教程教材內容相融互補，使理論與實踐內容以及教學過程緊密聯系起來，更重要的是能讓學生清楚了解所學知識之間的相互關系，有利于掌握技術綜合應用方法。

2.實踐教材編排。為使教材豐富的技術案例和實踐項目能得到充分應用，更好地滿足多專業多層次學生的需要，我們遵循學生學習與認知的科學性，樹立以學習者為中心的設計理念[3]，提出以下教材編排思路。

（1）建立項目導航，使學生能夠快速而全面地了解項目庫的全貌、找到適合自己學情的實驗模塊，明確具體項目的技術脈絡與知識的前沿與后續。為學情各異的學生順利而持續地實踐投入以及教師在具體教學時的酌情遴選創造條件。具體項目導航路線圖如圖3所示。

（2）以感性認知、案例分析為切入點，先建立工業大系統觀，現場拋出針對性的技術問題，學習目標明確、問題客觀真實，契合未來工程師的角色與職責，凸顯投入項目實踐的價值、激勵的學習興趣與實踐動機。

（3）貫徹學習者為中心的設計理念，以自主實踐與創新能力的培養為宗旨，結合腳手架原則，在十多個適應專業特點綜合類設計項目內容中，搭建了七分的知識、案例和經驗模型，循序漸進、逐步深入[4]，使學生能夠較順利地實現項目的基本任務。同時，預留三分的選修任務并給予技術探究路線拓撲圖，賦予學生思考、聯想、創新啟迪的空間。項目技術探究思路引導圖如圖4所示。

圖3 項目導航路線圖

圖4 項目技術探究思路引導圖

四、教材過程評價方法探究

上述教材架構的設計、內容的選擇以及科學的組織較好地適應了工程綜合實訓對象的多專業多層次特點，引導學生較好、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目標，進一步加強實訓教學效果，在教材的項目的導航與附件當中建立了“三表一章程”的過程評價與驗收標準，體現評價指標的多樣化和真實性，以及過程評價的科學性。

通過項目實施過程及績效評價表的科學設計，能夠較客觀合理地評價、考量每個小組從項目方案構思、設計、實施到調試驗收整個項目運行過程，便于在較短的課程實訓教學過程中，全面地體現項目合作運作的關鍵要素，同時將技術、管理、人文精神的考量融入評價方法，提升項目小組成員團隊合作的原動力和凝聚力。

五、小結

將工業生產線搬進實驗室，凸顯的真實工程實踐特色讓我們在近些年的教學改革實踐中收益良多，上述工業系統技術實踐指導教材的編著出版是我們的教研成果之一。要將豐富的工程硬件資源充分轉化為科學、系統的實踐教學素材，我們還有很長的路需要不斷進取與探索。隨著自主研制的生產線實訓裝置類型、數量的逐漸增加，我們將進一步優化實訓內容，完善綜合項目體系，使各個綜合項目，在內容上相互銜接、技術上有穿插有交融，真正形成多種技術平臺支撐下的系統化、綜合化、開放化的工程項目實踐鏈，為新時期工程人才培養貢獻力量。

[1]盧廣，宋曉.機械設計課程精品教材建設案例分析[J].機械設計與研究，2012，（1）.

[2]姜世華，陳新紅，梁鵬.高校計算機教材編寫研究[J].計算機教育.2012，（2）.

[3]馬哲倫.教材改革應凸顯“以人為本”的現代教育理念[J].中國電力教育，2010，（13）.

[4]楊帆，王興達.試論適應大學生自主學習能力培養的高校教材建設[J].科教文匯（上旬刊），2010，（1）.

[5]李英姿.應用型多層次的專業課程系列教材建設[J].中國電力教育.2012，（35）.

G642.0

A

1674-9324（2014）28-0223-03

中國計量學院2010、12年度高教研究課題（HEX2010069、HEX2012043）中國計量學院2013年校重點建設教材。

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