學生自主定制式工程綜合實訓教學方法探索

王棟　張新娜　邵鐵鋒　唐建祥　陸萍藍

摘要：強化工程綜合實踐能力是現代工程教育變革的迫切需要。本文從解決我校工程綜合實踐課程大規模實踐教學與個性化培養要求之間存在的矛盾切入，通過分層分類、豐富多樣的工業性實踐項目指導方法，以及虛實結合、理論與實踐結合的教學方法、科學的教學組織與督導評價方法的探索與實踐，明顯提高了學生綜合實踐的主觀能動性和課程教學效果。

關鍵詞：個性化培養；自主定制；工程綜合實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）17-0138-02

一、綜合實踐教學改革背景

80年代以來，國外工程教育界根據時代的變化與發展，推動了一系列的教育改革措施。如美國麻省理工學院提出的“回歸工程”[1]，重視對整個工程系統的研究，將不同的工程學科整合重構，形成集成性知識體系，將科學、技術和非技術要素融合引入工程活動。德國的高等工業院校將部分教研室、科學實驗室建立在相關企業、工廠和科研設計單位，以實現生產、教學、科研一體化，培養適應社會需求的創新型工程技術人才。我國教育部提出的“卓越工程師計劃”，倡導在教學方法改革方面著力推行符合工程能力培養規律的學習方法，這給綜合型工程訓練課程的改革提供了良好的契機和明確的導向。

10多年來，我校機電綜合創新實驗室分期建設一套帶有系列實訓系統的工業化藥品包裝物流生產線，開設了工程綜合實踐為核心的系列化課程。我們結合省課題教學改革項目研究，進行學生自主定制式工程綜合實訓教學探索與實踐。

二、綜合實踐教學改革的策略

工程綜合實踐平臺課程量大面廣，涉及我校十多個專業。教學改革的首要任務是找準切入點。自主定制式教學改革需要學生發揮主體作用，考慮到學校的王牌專業——測控專業學生學習基礎扎實、實踐主動性強，首先確定測控類專業作為試點專業，并在對不同興趣方向和技術基礎的學生進行分層自選項目實踐教學改革探索的基礎上，確定系統改革目標：（1）從實驗主題、項目結構、實驗組織方式和考核方法等角度，探索工程綜合實踐平臺課實現自主定制、因材施教的具體教學方法，提高學生實踐的主觀能動性。（2）充分利用現代工具和信息化技術，建立與現有實訓系統相輔相成的虛擬實驗和輔助教學系統，以突破時空和硬件資源的限制，搭建一個支撐規模化實踐與自主化定制二者兼顧的綜合教學平臺。

針對改革目標落實中的關鍵環節，確立課程改革的策略：（1）在按專業大類分類教學的基礎上，考慮剖析學生個體興趣和基礎的差異，從實訓內容和項目結構、學習方式和考核方法角度，探索體現因材施教理念的學生自主定制式工程綜合實訓教學方法。（2）充分依托工業化生產線裝備系統，從包裝控制—物流自動化—在線檢測三個主題方向分層分類篩選主題、組織典型測控案例[2]，作為學生進行系統認知和實踐主題選擇的核心素材。（3）以工業測控系統組成為主線，按照在線檢測分選機械裝置—測控電路—測控主機的層次化結構重構實驗項目結構，便于學生自主選擇實驗內容和項目層次。（4）同時，積極發揮課程組的技術優勢，以測控電路和算法為突破口，研究借助仿真工具和虛擬實驗，驅動學生開展多樣化的技術應用設計實踐探索的有效教學方法。（5）在項目評價方面，借鑒企業崗位責任制，建立基于過程的能力性分層分類考核體系，既客觀地評價學生技術知識應用情況，又體現對不同類型學生綜合實踐能力的增量合理考評。

三、工程實踐教學改革的實施方法

工程綜合實踐改革實施的難點就在于如何確定切實可行的實施方案。在仔細分析自主定制式工程綜合實踐課程改革內容、課程資源配置，綜合項目教學特點和工科大類專業學生特點的基礎上，確定了分步引導、全程督導的四步式教學改革實施方案。

1.引導小組成員自主選擇綜合實踐項目主題。考慮到自主項目與測控專業方向的銜接問題，將相關的生產線技術案例融入到設備的具體裝置中，引導便于小組成員根據自身興趣以及專業基礎特長選擇系統案例和項目任務學習主題[3]，部分主題如表1所示。

2.引導實踐小組自主選擇個性化的綜合實踐路線。針對項目任務設計內涵豐富與層次清晰的技術陣列和項目導航系統，引導學生自主選定實踐路線。

學生根據自身基礎與特長組隊，借助項目導學系統，針對所選定主題，自主定制項目技術內容[4]，包括4個階段的任務組成、所需技術類型編排以及難易程度選擇。教師對學生總體設計方案、所需材料、項目進度安排進行督導，與學生共同約定考核方式和指標要求。典型測控類項目技術任務技術陣列圖如圖1所示。

3.促進學生進入多樣化、深層次的工程綜合實踐探索。通過搭建多功能化的子項目實踐平臺，可以讓不同的小組成員在目前實驗室有限的時空環境中，實現“一機多用、一崗多為”，滿足多對象、多層次的教學實施要求。在項目基本任務完成后，進一步挖掘個性潛能，鼓勵學生總結其中經驗，進一步從不同設備、同一設備不同工況，功能相同實現方法不同，功能不同實現原理相同等角度，探索多樣化的測控電路和算法的應用方法。教師為學生提供適用的虛擬實驗平臺和仿真工具應用方法指導，使學生“做中學”[5]，并在“理論—實踐”的循環中積極推進一體化的學習進程，提高實踐內涵。部分典型項目有：傳送檢測與故障報警控制設計、在線質量分選與剔除設計與控制實現、稱重數據整周期濾波處理與計算、信號頻譜分析與濾波處理等。

4.探索基于實踐項目過程的教學組織與個性化考核方法。教師針對項目小組學生的整個實踐過程關鍵環節，設計多樣化的實踐小組組成形式和考核方法，具體設計了三個級別（整體項目的難度級別；個人所選任務的難度級別；小組人數規模級別）四個區域（共性域；測控域；機電域；力學環境域）的靈活多樣、分層分類的考評體系，促進學生的項目實踐質量與積極性的提高，充分體現考評的科學化、人性化。

四、結束語

不斷研究實踐教學的新思路、新方法是提高工程人才培養水平的有利保障。在基于大型綜合項目的工程實踐教學探索中，通過構建個性化、多樣化的技術項目和導學系統、將虛擬實驗方法與現有實踐環境相結合，提升理論實踐互動方法，再造集約化實驗環境，創新現有評價方法，大力提升了學生個體對技術知識應用方法的深度理解以及解決實際問題的能力，是落實因材施教，教師主導、學生為主體的教學理念的一種有效模式。

參考文獻：

[1]周玲，孫艷麗，康小燕.回歸工程服務社會—美國大學工程教育的案例分析與思考[J].清華大學教育研究，2011，（6）：117-124.

[2]于曉紅，張慧，景志紅.個性化人才培養模式與教學方法的研究[J].中國大學教學，2009，（2）.

[3]李志義.突出個性化培養推行啟發式和主動性實踐教學[J].中國高等教育，2006，（17）.

[4]儲茂祥，鞏榮芬，孫紅星.自主式DSP實驗教學研究與設計[J].電子世界，2013，（15）.

[5]顧長明.科學教育“做中學”項目實施中面臨的問題及分析[J].教學研究，2011，（4）.