工程訓練課堂教學模式改革與創新實踐研究

高德　周建偉　張學昌　童森林

摘要：工程訓練課程對培養適應社會經濟發展要求的工程技術人才具有十分重要的作用。以應用型人才能力培養為基本目標，從剖析當前工程訓練課程的教學理念、發展規劃、課程體系、教學設備、師資建設等方面的不足入手，對工程訓練課程教學體系改革提出了若干具有實際操作意義的舉措。通過近3年的初步實踐顯示，這些舉措大大豐富了教學內容，全面提高了學生綜合工程素質和實踐能力，對培養應用型人才具有顯著作用。

關鍵詞：工程訓練 課堂教學 教學理念 教學模式 教學改革

如果說2012年MOOC（Massive Open Online Courses）在國際教育界引發了一場“海嘯”，那么2013年在中國教育界也算是刮起了陣陣“颶風”。無論MOOC是否達到它所宣傳的程度，它已經在教育界出現并且發展迅速，這將會迫使人們深思MOOC對高等教育的影響，同時更加深入的研究課堂教學的改革模式已經勢在必行。基于此，國內高校學者對課堂教學改革與探索作了一些有益的嘗試，蘇志武針對教學實踐中存在的問題和不足，提出深化課堂教學改革首先要從“教師”與“學生”“教”與“學”的二元要素架構中來審視，要在觀念和思路上有創新突破，要在習慣、定勢和制度上有改革突破；陸國棟針對目前我國高等教育大學課堂教學的模式與任務中指出，課堂教學有三種境界：即讀課、講課和說課，要讓學生鮮活起來，在教學方式改革的途徑中提出三轉變：以教為主向以學為主轉變、以課堂教學為主向課內外結合轉變、以結果評價為主向結果過程評價結合轉變。

上述的課堂教學改革與實踐，具有宏觀的指導作用，工程訓練具有通識性基礎工程實踐教學特征，面向理工科各專業學生，給大學生以工程實踐的教育、工業制造的了解、工業文化的體驗，是培養學生實踐能力和創新意識的重要教育環節。針對此實踐性的課程改革，許多學者作了大量研究，取得了很多寶貴的經驗，然而針對此課程的具體課堂教學改革方面，研究的較少。基于上述問題，本文以浙江大學寧波理工學院工程訓練課程為例，深入探討適合獨立院校的工程訓練課堂教學改革新途徑。

1工程訓練課堂教學現狀分析

目前獨立院校工程訓練課程教學的主要不足在于：

1.1教學理念、教學體系不科學，影響學生創新精神的培養

現有工程訓練體系仍然采用金工實習的模式，著眼于培養學生的基本技能并獲得必要的工藝知識，只注重培養學生當工人的一面，而忽視了當工程師或工程管理人員的一面，已不能滿足現代工程教育的要求。而現代高等工程教育旨在將學生培養成具有工程素質和創新精神的高級應用型、復合型人才，整個實習體系，沒有進行實踐和理論交叉互動學習，缺乏整體性和系統性，不利于學生的工程意識培養和創新精神的形成。

1.2課堂教學模式單一，削弱了學生主動學習的積極性

教學模式仍采用培養初級工人的“師傅帶徒弟”模式，學生進入該工種實習，指導教師在課堂上先講解設備原理、操作方法和安全操作規程，然后針對某一固定零件講解其加工工藝并進行示范加工，最后學生依次完成該零件的制造。在整個教學過程中對學生約束多，讓其自由發揮的空間少，每個學生均處于被動、從屬地位，加工出的作業件均為千篇一律的“標準零件”，形成了重復性的模仿實習。典型案例之一即為榔頭的制作過程讓學生感受不到工程訓練的樂趣，難以發揮學生的學習主動性和積極性。最典型的例子就是人人做一個同樣的小榔頭，學生越做越沒勁，這也是傳統金工實習的最大不足之處。

1.3教學方法和手段落后，影響教學質量

長期以來在金工實習中普遍存在著只注重操作訓練，忽視工程素質和能力培養，此外教學模式簡單，缺乏現代化教學手段，一直采用“講授—操作”的單一方式，不能充分調動學生實習的主動性與創造性。固然這些經驗曾經是金工實習指導教師長期工作的積累，在不同時期曾發揮過應有的作用，但片面性很大，缺乏前瞻性，不能做到明確貫徹教學目標。

1.4教學內容、教學設備陳舊，與時代發展脫節

長期以來僅僅局限于金屬材料的加工工藝和制造方法，多年一貫制，停留在車、鉗、銑、刨、焊等傳統工種上，而隨著科學進步，許多技術工種如數控加工、電火花加工、塑料成形、電鍍、陽極氧化等在生產中已相當普及，而激光加工、超聲波加工、化學加工、粘結等應用也日益增多，學生如果在學校對這些一無所知，或知之皮毛，將落后于時代發展的要求，難以適應當今用人單位對大學生的能力要求。

1.5實習條件限制，影響學生能力的提升

由于實習場地、經費、教師數量等因素限制，學生在單個工種實習時間少，某些工種實習只能是指導教師演示，學生并沒有動手機會。而且，由于學生人數多，實習時學生在每個工種停留時間短，加之金工實習與課堂教學形式不同，不少學生認為實習不重要，造成了學生懶散的實習狀態，實習效果不理想。同時多種因素造成學生沒有時間和精力自己創造個性化作品，無法實現參與其中的樂趣，實習如走馬觀花，漫無目的。

因此，在繼承課堂教學經驗的基礎上，根據教育教學改革新形勢的要求和人才培養的新目標，必須對工程訓練課程的課堂教學理念、教學模式、教學內容、教學手段、教學管理制度等進行改革，以適應高素質應用型創新人才培養規格的需求。

2更新工程訓練課堂教學理念，注重創新能力培養

2.1更新課堂教學理念，培養學生創新思維

工程訓練課程要為學生提供大工程、大機械概念下的制造技術知識教育和綜合能力訓練，以創新意識和創新精神熏陶、培養和挖掘大學生創新能力，注重傳統技術與現代技術、單項技能與綜合技能、個性發展與共性要求之間的有機結合，通過理論講授、實習、實驗、技能競賽、科研訓練、創新設計與制作、課程論文等多種形式，采用培養目標注重素質、教學內容注重綜合、思維訓練注重創新的理念，目標為全校各相關專業的學生提供了基礎、專業、綜合、設計及創新訓練的多層面工程實踐教學平臺。

2.2課堂教學解決的關鍵問題

（1）要解決教師“教什么、怎么教”的課堂教學關鍵問題

課堂教學模式改革路徑可以描述為“三個轉變”，即：以教為主向以學為主轉變，以課堂教學為主向課內外結合轉變，以結果評價為主向結果與過程評價結合轉變。其改革目標是：逐步解決老師滿堂灌的問題，解決過分依重課堂教學的問題，解決學生過分關注分數的問題，讓我們的學生鮮活起來。

可以通過師生互動、師師互學、生生互促推動課堂教學模式改革，通過研討引入、考試切入、硬件介入，推進課堂教學模式改革。

（2）要解決學生“如何學、怎樣學得更好”的關鍵問題

“教會學生如何學習”，是指在教育的過程中，教師要調動學生學習的積極性和主動性，激發學生的思維，讓學生掌握學習方法，為學生能夠充分發揮自己的聰明才智提供并創造必要的條件。

“教會學生如何學習”，就是要通過教與學的有效互動，幫助學生明確學習的本質內涵、掌握適合自身和專業領域的學習方法以及設計促進學生學習的環境，這三者也正是學習科學的研究范疇。開展學習科學的教學研究與服務，也是為了改善學與教的關系，充分調動教師的主導作用和學生的主體作用，將教師教學、學生學習、環境輔助三者的有機結合，使學生“學會學習”。

3工程訓練課堂教學體系與內容改革

3.1改革課堂教學內容和模式，加強學生實踐動手能力的培養

傳統工程訓練模式一般采取階梯式方案，即在低年級階段主要以認知訓練和動手操作訓練為目標，中年級階段結合專業課程進行專業化方面的能力訓練，高年級階段主要進行一些結合工程實際需求方面的綜合能力訓練基于大工程、大制造背景下的現代工程訓練應打破傳統訓練體系，建立開放的、有利于培養現代工程能力和創造性建設的3層次金字塔結構的工程訓練體系。

第一層：基礎認知訓練。面向一年級學生，主要目的是讓學生在真實的教學場景中認識并體驗機電產品的生產過程、生產技術等，培養學生的工程素質意識。針對不同實驗教學內容或不同專業層次的學生，可采取靈活多變的教學方式，如參觀、多媒體展示、過程體驗、實物拆裝、校外認知及體驗等。

第二層：工程技能訓練。面向二、三年級學生，訓練內容主要包括基礎和綜合兩大模塊，其中基礎技能訓練的目的是使學生掌握某一方面或某一環節的單項技術或技能，為綜合技能訓練打下良好的基礎，綜合技能訓練通常是綜合了多個專業知識點和專業技能的綜合實訓，依靠現代工程訓練中心的現代設計、制造、控制技術，通過傳統加工技術（車、銑、刨、磨、鉗、鑄、鍛、焊等）、先進制造技術（數控車、數控銑等數控加工，線切割、電火花等）等技能訓練，培養學生的實踐動手能力和綜合知識運用能力，使學生初步體驗協作精神和創新意識。

第三層：綜合創新訓練，面向高年級學生，主要以機械創新設計、CAD/CAM一體化創新設計、機構創新組合設計、工業機器人、機電產品開發等為基礎，通過形式多樣、內容豐富的創新實踐活動，加強對學生動手能力與創新能力的個性化培養。

以上三個層次的訓練，可以進一步細化為若干模塊，可針對不同專業及層次的學生進行合理的組合，主要涉及金工實習、數控技術、數字技術、材料成型、自動控制、機械創新設計、柔性制造系統、模型制作、CAD/CAM等工程領域。

3.2創新課堂教學方法和手段，為學生主動學習提供保障

通過多年的教學改革和實踐發現，我們認為加強工藝類課程的教學內容和實驗形式，引導學生用討論的心態聽課并在聽課和實踐中展開課程內容，才能更好地進行本課程的建設和改革。

學生通過自行設計——自編工藝——自己制作——小組組裝，完成從概念到設計再到產品的全開放學習過程，被同學們稱為“實踐性最強”“自由度最大”的課程。

開發了多項實驗操作平臺和創新競賽，如自創意產品制作、慧魚比賽、校級工程實踐創新設計與制作項目等，為同學提供自主學習、勇于創新的教學平臺和空間。

課程考核由原來單一的做榔頭和被動填寫實驗報告的形式，變為自主設計及制作、學生作品、CAD三維模型設計與實物等多種形式相結合的“過程加結果”成績評定體系，促進同學自主的研究式學習。

3.3開發實驗預習系統，促進學生主動學習

工程訓練中心不僅是大學生進行工程素質和實踐技能教育的實踐性教學基地，也是機械專業高年級學生的課程設計、畢業設計和研究生論文課題的現代化公共實踐支撐平臺，同時又立足本校，面向社會，起示范和輻射作用，實現資源共享。

構建工程訓練課程預習系統、開放預約系統、考核考評系統，真正實現開放式管理。工程訓練中心建設已具規模，工程訓練不僅面向機械類、近機械類專業的本科生，而且面向經、管、文、理等專業的本科生進行全面工程訓練，使學生在大工程、大機械以及工程集成進行全面實訓，學生受益面大。

積極組織和開展大學生創新實踐活動，學生在工程訓練中心進行自主學習和開展大學生科技創新活動達千余人次之多，部分學生的成果參加了相關的創新設計競賽等活動。

作為實踐平臺，博士研究生、碩士研究生以及本科生均在工程訓練平臺上完成各類實訓任務以及畢業論文的實踐活動等，達到了多層次人才培養的效果。

中心發揮示范基地輻射作用，面向地方、社會，服務于科技工業，為應用型人才的培養發揮實訓基地的作用。

4小結

本文針對高等學校工程訓練課程教學實施過程中存在的教學理念陳舊，教學方式單一，教學手段落后，教學內容刻板等問題，以浙江大學寧波理工學院工程訓練課程為例，提出培養目標重素質，教學內容重綜合，思維訓練重創新的課程建設理念，通過師生互動、師師互學、生生互促推動課堂教學模式改革，通過研討引入、考試切入、硬件介入，推進課堂教學模式改革，通過實驗預習系統與傳統教學方法相結合突破教學手段落后及教學內容陳舊等問題，通過近兩年的實施，學生的實踐能力得到質的提升，機械大類學生參加全國學科大賽的獲獎率提高了30%，由第三方調查機構麥可思提供的數據，企業對學生動手能力的滿意度由67%提升到80%。

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基金項目：浙江省2013年高等教育課堂教學改革項目“工程訓練課堂教學模式改革與實踐”（編號：KG2013518）浙江省2013年高等教育教學教改研究課題；“以‘C4+P4為核心的獨立院校機械類人才培養模式研究及應用”（編號：JG2013210）。