專業(yè)課帶動融合式實踐教學(xué)的研究與應(yīng)用

喻麗華，張富貴，何 玲，吳雪梅，呂敬堂，張 龍

（貴州大學(xué) 機械工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

全面而綜合的知識體系是高等教育區(qū)別于一般職業(yè)教育的一大特點，然而面對龐雜的課程教學(xué)，教師和學(xué)生似乎已形成了逐個擊破的習(xí)慣和方法，呈現(xiàn)出一種單科成績優(yōu)秀而綜合實踐與創(chuàng)新能力比較薄弱的局面［1］。現(xiàn)今，高等教育的課程已經(jīng)被嚴(yán)格細(xì)分，任課教師各自獨立實施課程教學(xué)，課程的實踐教學(xué)間也沒有“協(xié)作”，學(xué)生往往是“被動”實踐。這種“條塊分割、各自為政”的教學(xué)模式，使學(xué)生在真正面對一個實際工程項目時感到束手無策。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，高等工程教育的國際化趨勢也越來越清晰。建立具有國際實質(zhì)等效性的中國高等工程教育專業(yè)認(rèn)證制度已成為教育界、工程界的廣泛共識［2－4］。在這樣的背景下，高等工科院校的教育者迫切需要從工程的角度出發(fā)，探尋專業(yè)內(nèi)不同課程間的內(nèi)在聯(lián)系，打破傳統(tǒng)獨立式教學(xué)的禁錮，以培養(yǎng)工程師的視覺、探索不同課程間實踐教學(xué)融合的新模式，切實提高學(xué)生的工程實踐能力與創(chuàng)新能力。

1 工程教育實踐教學(xué)存在的問題

工程教育為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步造就了大批工程科技人才，取得了巨大成就，與此同時，工程人才培養(yǎng)質(zhì)量不容樂觀，特別是其創(chuàng)新能力不足，已經(jīng)成為教育界不容回避的問題［5－11］。

1.1 實踐教學(xué)缺位，體系設(shè)計不完善

在我國的高等教育體系中，長期將工程教育與科學(xué)教育，甚至是人文教育混為一談，工程教育的特殊性沒有彰顯。在工科專業(yè)教學(xué)中，去工程化現(xiàn)象較為普遍，工程教育偏離了培養(yǎng)工程師的目標(biāo)，實踐教學(xué)缺位。工程教育的實踐教學(xué)地位偏低、投入不足、實踐教學(xué)目標(biāo)難以落實到位。

1.2 獨立式實踐教學(xué)，使得有機的課程體系被割裂

工科院校的每個專業(yè)都制訂了嚴(yán)格的培養(yǎng)計劃，實踐教學(xué)按“基礎(chǔ)實驗、專業(yè)基礎(chǔ)實驗和專業(yè)課實驗”3個層次來劃分。但每門實踐課一般由任課教師根據(jù)本課程教學(xué)需要進(jìn)行獨立設(shè)置，實踐教學(xué)內(nèi)容基本只涉及本門課程，不同課程間的實踐教學(xué)內(nèi)容幾乎不存在交叉與相互滲透。獨立式教學(xué)使得原本相互聯(lián)系的有機課程體系被割裂，大多數(shù)學(xué)生“只知其然，不知其所以然”，無法很好地領(lǐng)會本課程在整個專業(yè)教學(xué)體系中的作用。

1.3 被動實踐教學(xué)，不利于學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)

我國的高等教育長期奉行“以教師為中心”的教學(xué)文化，教學(xué)活動始終圍繞“教師為中心、教材為中心和課堂為中心”來組織，這種教學(xué)方法無疑充分發(fā)揮了教師在教學(xué)過程中的權(quán)威和主導(dǎo)作用，但卻忽視了學(xué)生的主體性和能動性。工科院校的實踐教學(xué)內(nèi)容基本上是教師事先完全設(shè)計好的，學(xué)生只需按部就班被動地接受實踐，并完成教師規(guī)定的實踐教學(xué)內(nèi)容即可。這種缺乏探索、自主學(xué)習(xí)和主動實踐的教學(xué)活動，難以激發(fā)學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性。當(dāng)學(xué)生面對實際工程問題時，往往無法把所學(xué)的知識融會貫通，面對“突然出現(xiàn)”的綜合性實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生常常不知所措。其最終結(jié)果就是我們培養(yǎng)的學(xué)生大多數(shù)“只會被動接受，不會提出問題并解決問題”，也即是我們“培養(yǎng)了工程師，卻沒有教工程。”

2 專業(yè)課帶動融合式實踐教學(xué)模式的思路與框架

2.1 專業(yè)課帶動融合式實踐教學(xué)模式的思路

針對當(dāng)前工程教育目標(biāo)模糊、實踐教學(xué)缺位、獨立式實踐教學(xué)、學(xué)生只能被動實踐、工程教育實踐教學(xué)目標(biāo)與國際工程教育認(rèn)證的指標(biāo)要求差距較大的問題，本研究基于工程教育專業(yè)認(rèn)證體系對學(xué)生實踐能力的目標(biāo)要求，從工程角度出發(fā)，以專業(yè)課實踐教學(xué)為依托，將工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程進(jìn)行融合式實踐教學(xué)，主旨為“在教學(xué)中相互滲透，在實踐中相互協(xié)作”［12］。以專業(yè)實踐課為切入點，構(gòu)建“專業(yè)課帶動融合式實踐教學(xué)平臺”，以平臺為載體，開展多課程融合式實踐教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的主動性、積極性與創(chuàng)新性，提高學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新能力。

2.2 專業(yè)課帶動融合式實踐教學(xué)模式的框架

以農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)為例，將專業(yè)課與其聯(lián)系最緊密的1～2門專業(yè)基礎(chǔ)實踐課進(jìn)行融合式教學(xué)，其基本框架如圖1所示。圖1中，在融合式實踐教學(xué)平臺上，以各種工程“技術(shù)”為基礎(chǔ)，以各種專業(yè)“應(yīng)用”為對象，將“應(yīng)用”對象利用“技術(shù)”手段予以分解、重構(gòu)，通過這種融合實踐，既掌握了專業(yè)知識，又學(xué)習(xí)了應(yīng)用技術(shù)。

圖1 專業(yè)課帶動融合式實踐教學(xué)基本框架

先期以“農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設(shè)備”和“CAD／CAM”為融合對象開展實踐教學(xué)嘗試，取得了較好的效果。“農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設(shè)備”主要涉及各種農(nóng)產(chǎn)品加工的機械（如粉碎機、打米機），“CAD／CAM”要求學(xué)生完成該課程學(xué)習(xí)后，能基本獨立完成一般復(fù)雜程度的產(chǎn)品造型、三維裝配以及零件計算機輔助制造。這2門課程的開課時間均在第7學(xué)期，因此，在進(jìn)行實踐教學(xué)時，安排學(xué)生進(jìn)入實驗室，分組后以小組為單位選擇一種典型的農(nóng)產(chǎn)品加工機械，以該產(chǎn)品為對象，按照“CAD／CAM”實驗——“實體造型建模實驗”的要求開展拆機、繪圖、實體造型建模實驗等工作。

3 專業(yè)課帶動融合式實踐教學(xué)實施方法

任何一個實際工程項目都需要專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)多方面知識作為支撐，而任何單方面的知識都無法獨立支撐一個實際項目。教學(xué)過程也是如此，多個課程之間本就環(huán)環(huán)相扣，只有在教學(xué)和實踐過程中將其緊密地融合在一起，才能使學(xué)生真正系統(tǒng)地認(rèn)識、理解、掌握專業(yè)技術(shù)，并進(jìn)行創(chuàng)新。下面以“農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設(shè)備”與“CAD／CAM”的融合為例，說明專業(yè)課帶動融合式實踐教學(xué)實施方法。

3.1 根據(jù)專業(yè)課實驗?zāi)繕?biāo)及實驗設(shè)備情況，將學(xué)生分成若干研究小組

“農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設(shè)備”是農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)的一門綜合性、實踐性很強的專業(yè)主干課程，培養(yǎng)學(xué)生掌握常用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后加工機械的構(gòu)造、工作原理、基本理論及參數(shù)分析等。本門課程實驗主要包括：

（1）青狀物料加工機械構(gòu)造和性能分析；

（2）加工廠輸送設(shè)備的型式與調(diào)試；

（3）糧油加工機械性能測試。

針對本門課程實驗，打破傳統(tǒng)獨立式被動實踐的教學(xué)模式，根據(jù)實驗室現(xiàn)有的農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設(shè)備的情況將學(xué)生分成10個研究小組，實行小組成員分工合作、組長負(fù)責(zé)制，共同完成整個實踐教學(xué)。

3.2 教師提出實踐教學(xué)要求，學(xué)生自主完成實踐活動

每個小組在規(guī)定的時間內(nèi)完成教師提出的實踐教學(xué)要求，主要包括：

（1）分析農(nóng)產(chǎn)品加工機械的工作過程及性能特點，理清動力傳遞路線、物料輸送路線、輔助介質(zhì)流動路線。

（2）了解該類型農(nóng)產(chǎn)品加工機械的最新前沿技術(shù)。

（3）現(xiàn)場拍攝實驗設(shè)備拆卸過程。

（4）用常用測量器具對主要工作部件進(jìn)行測量。

（5）建立零部件及整機三維模型。

（6）制作實驗設(shè)備加工過程的動畫。

（7）對實驗設(shè)備提出改進(jìn)建議。

整個實踐活動由各小組自己擬定實驗方案，并分析實驗方案的可行性。在整個實踐活動中指導(dǎo)教師不定期去實驗室了解各小組進(jìn)展情況，與學(xué)生討論，解答學(xué)生疑問。本次實踐教學(xué)的部分場面如圖2所示，這里特別要強調(diào)的是，一定要再三叮囑學(xué)生保證拆卸過程中的人身安全與設(shè)備安全，特別是人身安全，一定要引起高度重視。

圖2 農(nóng)產(chǎn)品加工機械拆卸現(xiàn)場照片

3.3 以小組為單位匯報研究成果，組織課堂討論

以小組為單位匯報研究成果，研究成果的展現(xiàn)形式包括PPT、視頻、三維模型、動畫等。匯報形式是課堂時間由各小組分別對其研究的實驗設(shè)備進(jìn)行發(fā)言，展開課堂討論。本次實踐教學(xué)活動的部分成果如圖3所示。

4 結(jié)束語

提出一種專業(yè)課帶動融合式實踐教學(xué)模式，給出了基本框架和實施方法，并將其應(yīng)用于“農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設(shè)備”與“CAD／CAM”的實踐教學(xué)中，取得了良好的教學(xué)效果。

圖3 專業(yè)帶動融合式實踐教學(xué)活動成果

（

）

［1］田志波，劉美，廖曉文，等.CDIO理念下測控專業(yè)多課程融合式教學(xué)研究［J］.中國電力教育，2012（29）：60－61，65.

［2］王孫禺，孔鋼城，雷環(huán).《華盛頓協(xié)議》及其對我國工程教育的借鑒意義［J］.高等工程教育研究，2007（1）：10－15.

［3］孫慧，夏建國.國際工程教育認(rèn)證及其對我國高等教育改革的啟示［J］.職教論壇，2010（7）：33－35.

［4］王孫禺，趙自強，雷環(huán).國家創(chuàng)新之路與高等工程教育改革新進(jìn)程［J］.高等工程教育研究，2013（1）：14－22.

［5］朱金秀，金紀(jì)東，周妍，等.實踐教學(xué)與就業(yè)能力培養(yǎng)相融合的研究與探索［J］.實驗室研究與探索，2011，30（4）：105－107.

［6］謝文武，韓瑾.課程群建設(shè)中課程內(nèi)容的融合：以金融核心課程群為例［J］.高等工程教育研究，2010（增刊1）：133－135.

［7］陳國松.我國重點大學(xué)本科工程教育實踐教學(xué)改革研究［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2012.

［8］蔡信海.我國工程本科人才培養(yǎng)模式改革研究［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2012.

［9］江帆，張春良，孫驊，等.融合研究性學(xué)習(xí)與CDIO的機械設(shè)計實踐教學(xué)［J］.實驗室研究與探索，2010，29（8）：267－270.

［10］孔建益，侯宇，高全杰，等.突出知識融合與能力培養(yǎng)的機械專業(yè)實踐教學(xué)改革［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2012（6）：70－73.

［11］田海梅，張燕.基于任務(wù)驅(qū)動的計算機專業(yè)課教學(xué)模式［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，28（5）：145－147.

［12］王燕，夏敏磊.電子電路課程融合式項目教學(xué)［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，29（2）：123－125.