基于項目驅(qū)動的工程訓練教學模式研究——以貴州理工學院為例

文/鐘曉鋒

一、前言

項目驅(qū)動的學習 (Project based learning，簡稱PBL)是一種以建構主義教學理論為基礎的教學新方法，它“拋錨”于具體問題之中的一種情境化了的、以學生為中心的教學模式。這種模式集中關注于某一學科的中心概念和原理，旨在把學生融入有意義的任務完成過程中，讓學生積極地學習，自主地進行知識的構建。［1］

項目驅(qū)動通過課程目標分析及學生特點設定“真實情境”，降低學生對新知識的陌生感，有利于學生利用自己原有認知結構中的有關經(jīng)驗去同化和索引當前學習到的新知識。學生在“真實情景”中通過解決“問題”過程的反饋，補充和完善原有的知識體系，有利于培養(yǎng)其獨立思考，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的自主學習能力。在這個過程中強調(diào)學生與學生在自主學習的基礎上，積極開展小組討論、協(xié)商，制定合理可行的解決方案，培養(yǎng)學生的合作與協(xié)調(diào)能力。［2］

二、工程訓練背景

我國“以教師為中心、以課堂為中心、以教材為中心”的傳統(tǒng)高等教育教學模式沿于前蘇聯(lián)。傳統(tǒng)的《金工實習》課程承擔了《機械制造工藝》系列課程的大部分實習內(nèi)容，而且傳統(tǒng)《金工實習》實踐教學理念認為:訓練就是練習操作，只要照葫蘆畫瓢，能按圖紙要求把零件加工出來，就完成了目標。這樣的培養(yǎng)理念僅僅培養(yǎng)了學生的勞動意識和基本的設備操作能力，使學生不能適應現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的需要。2004年7月教育部頒布的《普通高校工程訓練教學中心建設規(guī)范與驗收標準》中明確提出:“積極貫徹我國高等教育的素質(zhì)教育，把訓練中心建設成全面落實素質(zhì)教育，培養(yǎng)基礎寬，能力強，素質(zhì)高和具有創(chuàng)造性的復合型和應用型人才的重要教學基地.”，“訓練中心的建設要實現(xiàn)完整的育人功能，要充分體現(xiàn)操作技能培養(yǎng)向技能與綜合實踐、創(chuàng)新實踐相結合的方向轉化.……”［3］明確了金工實習向工程訓練轉化的重要性，同時也提出了與時俱進，轉變教學理念的要求，解決了培養(yǎng)什么樣的人才，怎樣培養(yǎng)人才的問題。工程訓練提倡在教師指導下的，以學生為中心的學習;強調(diào)以學生的主動學習為主，它將學習與項目或問題掛鉤，使學習者投入于問題中，設計真實的項目情景;鼓勵自主探究，激發(fā)和支持積極思維，鼓勵爭論，鼓勵對學習內(nèi)容和過程的反思等。它強調(diào)多種學習途徑相整合，把學習設置到復雜的、有意義的項目情境中，在教師的指導下，通過學習者的合作來解決真正的問題，從而學習隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力。［4］

三、以項目驅(qū)動的工程訓練課程體系設計

(一)工程訓練體系

在項目驅(qū)動的工程訓練體系的設置過程中將認知工程訓練、基礎工程訓練、綜合工程訓練、創(chuàng)新工程訓練等訓練教學環(huán)節(jié)有機地貫穿于整個大學階段的工程實踐教育過程之中。使學生的自主學習能力、實踐能力、創(chuàng)新能力與工程應用能力得到有計劃、有層次、分階段的培養(yǎng)和提高。結合學科特點及實踐教學自身的規(guī)律，打破和擯棄傳統(tǒng)的課程界限，注重課程群建設，按照分層次、模塊化、綜合式、開放型的教學改革思路系統(tǒng)構建以學生為主體的“四個層次”的工程訓練教學體系 (見圖1)。［5］

圖1 工程訓練教學體系

(二)課程設置

結合工程訓練體系重點結合各層次訓練的培養(yǎng)目標，將項目實施的具體內(nèi)容與學生的能力目標和評價體系有機結合分層次設置對應的課程。

認知工程訓練，設置工業(yè)發(fā)展史導論、常用量具的使用介紹、常用機構設置介紹等課程。通過實物、模型、圖片、多媒體課件等資源，以參觀、動手拆裝、現(xiàn)場演示，網(wǎng)絡平臺，工程苑沙龍交流等方式，著重讓學生建立工業(yè)系統(tǒng)概念，初步從工程材料的來源與應用、常用機構在產(chǎn)品中的應用、機械產(chǎn)品制作過程常用量具的應用、產(chǎn)品的研發(fā)與設計制造過程，以及工業(yè)發(fā)展對人類社會發(fā)展的貢獻和作用。知道一臺簡單機電產(chǎn)品的組成要素、了解一臺裝備的制造過程和相關工程平臺，并對現(xiàn)代企業(yè)管理流程和要求進行認知。為后續(xù)課程的學習提供工程背景，激發(fā)學生的求知欲和對專業(yè)的認同感。

基礎工程訓練，設置安全知識導論、熱加工基本技能訓練、傳統(tǒng)機械加工基本操作訓練、現(xiàn)代制造加工基本訓練、特種加工基本技能訓練。基礎通過真實工程環(huán)境讓學生了解設計、制造、檢驗、生產(chǎn)、質(zhì)量、成本等生產(chǎn)過程和要素，了解與制造過程及相關的具體工藝與技術設備，使學生初步了解選擇材料和制作工藝，了解制作對象常用的技術裝備。通過實踐，增強工程意識與基本技能。以培養(yǎng)學生初步工程能力和基本的工藝技能為主要目標，培養(yǎng)學生熟悉或掌握基礎工程制造技術的基本能力。

綜合工程訓練，設置制造工藝設計、產(chǎn)品設計方法、制造綜合實踐等課程。以大工程為背景、運用單元工程知識，進行廣義的“制造”工程訓練。比如用元件裝配器械，用器械制造裝備，用裝備生產(chǎn)、制造、其他產(chǎn)品的過程以及制造系統(tǒng)運行管理等訓練。通過生產(chǎn)環(huán)境，以項目為載體，以學生的單元知識為基礎，培養(yǎng)學生的集成思維、絡合思維及相應的工程應用能力，孕育學生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展。

創(chuàng)新工程訓練，以學生實踐項目為載體，是學生實現(xiàn)自主創(chuàng)新一種實踐活動，搭建了創(chuàng)新訓練平臺，培養(yǎng)學生“自行設計、自主研學、自由創(chuàng)造”的能力。學生通過認知訓練和基本工程訓練，掌握了制造技術基本技能，具備了現(xiàn)代制造技術的基本素質(zhì)，并通過綜合工程訓練的啟發(fā)，對某一工程領域或節(jié)點的開發(fā)性思維進行構思設計。

四、以項目驅(qū)動的工程訓練教學實施

貴州理工學院以項目驅(qū)動的工程訓練課程的教學實施分一周、二周、四周三種不同學時的教學計劃分別選取不同難易程度的項目或?qū)W生自行設計的項目進行實施。具體項目選取和時間分配見表1。現(xiàn)以四周的教學計劃項目設置為例說明以項目驅(qū)動的工程訓練實施情況。貴州理工學院四周工程訓練適用于機械類各專業(yè)的實習訓練，以無碳勢能小車的設計作為題目 (或者學生自行設計同等難度的題目)，同學以3人小組進行訓練。

表1 以項目驅(qū)動的工程訓練學時分配表單位:學時

(一)認知工程訓練階段

認知工程訓練階段同學們參觀了解工業(yè)發(fā)展史，學習訓練車間相關安全規(guī)范，認識常用的機械傳動機構，并以小組學習的形式研讀項目的任務要求，進行項目的方案設計和項目實施過程中的人員分配。

(二)基礎工程訓練階段

基礎工程訓練階段采取“1+N”訓練模式進行訓練，保障同組每一名同學分配不同的基礎工程訓練項目。例如，同組的3名同學分別以車削、銑削、鉗工為主要訓練任務，輔以其他基礎工程訓練任務學習來完成項目所需零件的制作基礎知識的學習。

(三)綜合工程訓練階段

綜合工程訓練階段為認知工程訓練和基礎工程訓練階段的綜合利用。它將產(chǎn)品設計方法、機械制造工藝、機床基本操作有機結合，為創(chuàng)新訓練階段項目的具體實施奠定必要的技術基礎。

(四)創(chuàng)新工程訓練階段

創(chuàng)新工程訓練階段，同學們針對項目方案設計，結合機械加工工藝特點設計出符合項目要求的機械零件，并對其進行工藝分析，使用綜合工程訓練的技能加工出小車零件，裝配出無碳勢能小車，進行調(diào)試直至達到任務規(guī)定要求并撰寫設計說明書，進行創(chuàng)新制作答辯。

五、結語

基于項目驅(qū)動的基礎工程訓練在貴州理工學院工程實訓中心的教學過程中通過實驗教學班和通識教育選課班的實踐。該教學模式能有效地激發(fā)學生的學習動力，充分發(fā)揮學生學習自主性，調(diào)動了學生的學習積極性，提高了學生分析問題和解決問題的能力。教學實驗班的同學參加第四屆全國工程訓練綜合能力競賽獲全國三等獎1項，獲貴州省賽區(qū)二等獎1項，三等獎3項，優(yōu)秀獎2項。

［1］林潔瓊，孫寶玉，張邦成基于項目的探究式教學模式研究與實踐［J］，中國校外教育，2009(12).

［2］鐘曾勝，許江1項目驅(qū)動式教學的實踐與研究 ［J］，重慶工商大學學報，2009(5).

［3］機械基礎教學指導委員會，普通高校工程訓練教學中心建設規(guī)范與驗收標準，2004.7.

［4］張建偉，陳琦，通過問題解決來建構復合物理量的初步研究 ［J］，學科教育，1998(3).

［5］鐘曉鋒，向賢禮，黃念慶，基于CDIO工程教育模式下工程訓練教學體系研究［J］，科學時代，2015(5).