基于綜合實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)相結(jié)合的綜合教學(xué)體系構(gòu)建

蘇宇杰++趙國忠++楊嚴(yán)俊

摘 要：為了提高學(xué)生的綜合創(chuàng)新與工程實(shí)踐能力，在學(xué)生培養(yǎng)過程中設(shè)置“綜合實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)，從時(shí)間與分組、選題、指導(dǎo)方式和評(píng)價(jià)體系等方面著手構(gòu)建新型綜合教學(xué)體系。新型綜合教學(xué)體系對(duì)提高綜合實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的理論知識(shí)綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，增強(qiáng)畢業(yè)生的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力具有積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：綜合實(shí)驗(yàn) 工程設(shè)計(jì) 綜合教學(xué)體系 構(gòu)建

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）09（c）-0235-02

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理工類院校人才實(shí)踐能力培養(yǎng)過程中最重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)于強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于理論課程的理解、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力具有重要作用。有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、促進(jìn)學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐能力相結(jié)合。因而，建立以學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的高效實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是目前高等院校教育改革的重要內(nèi)容[1]。

工程能力是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)工程技術(shù)人才的基本要求，是工科院校畢業(yè)生實(shí)踐能力的重要組成部分，重視和加強(qiáng)對(duì)高等院校學(xué)生工程能力的培養(yǎng)已經(jīng)成為世界各國高等工程教育的普遍共識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)。然而，學(xué)生工程能力的培養(yǎng)是目前我國工科院校的薄弱環(huán)節(jié)之一，如何切實(shí)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，以培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的工程技術(shù)人才，是我國工科院校亟待解決的問題。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)目前已經(jīng)成為理工類高等院校教學(xué)的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和探討也如火如荼，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中融入工程能力的培養(yǎng)環(huán)節(jié)，使得原本相對(duì)獨(dú)立的綜合實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)兩部分進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)綜合教學(xué)體系，對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與工程實(shí)踐能力可起到事半功倍的效果，因而有必要對(duì)這一綜合教學(xué)體系的構(gòu)建進(jìn)行深入探討。

1 科學(xué)合理的安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間與分組

目前傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常可分為課程實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)兩類。課程實(shí)驗(yàn)多以驗(yàn)證性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為主，各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間相對(duì)孤立，其教學(xué)方式是授課教師在實(shí)驗(yàn)開始前詳細(xì)講清實(shí)驗(yàn)步驟。學(xué)生只要按照設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟逐步操作即可。這種以教師為中心的“傳授式”課程實(shí)驗(yàn)，對(duì)于提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的綜合運(yùn)用和觀察能力作用有限，不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、自主創(chuàng)新能力[2]。為了彌補(bǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，很多學(xué)校在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)置了綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，并把這一環(huán)節(jié)作為本科生的必修環(huán)節(jié)。同時(shí)為了培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，許多工科院校在課程體系中設(shè)置了作為必修環(huán)節(jié)的工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的教學(xué)體系中，綜合實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)由不同教師分別指導(dǎo)，時(shí)間互相獨(dú)立，內(nèi)容幾乎沒有相關(guān)性，整體時(shí)間利用率較低，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生參與綜合實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)的積極性，促進(jìn)學(xué)生自主創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的同步提高，在新型綜合教學(xué)體系中，考慮將原本互相獨(dú)立的綜合實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，設(shè)置新的“綜合實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)，新的環(huán)節(jié)時(shí)間安排在大四上學(xué)期，時(shí)間為8～10周，整體時(shí)間與原有的綜合實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)時(shí)間相仿，但時(shí)間打通使用，不再互相獨(dú)立，可有效提高時(shí)間利用率。新的環(huán)節(jié)由同一位教師進(jìn)行指導(dǎo)，教學(xué)方式也不再采用傳統(tǒng)的全體學(xué)生統(tǒng)一教學(xué)的方式，改用小組式教學(xué)，實(shí)驗(yàn)小組由學(xué)生根據(jù)各自的興趣與愛好自由組合，組成每組4～5人的課題小組。這樣分組既能充分利用現(xiàn)有的教學(xué)資源，最大程度地鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考與實(shí)踐能力，又能很好地訓(xùn)練學(xué)生相互協(xié)調(diào)配合的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

2 選題內(nèi)容注重綜合創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力相結(jié)合

確定“綜合實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)的題目是該環(huán)節(jié)達(dá)到較好培養(yǎng)效果的第一步，也是較為關(guān)鍵的一步。所選定的實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)題目，除應(yīng)能體現(xiàn)對(duì)學(xué)生基本技能和專業(yè)技能的訓(xùn)練外，還應(yīng)能體現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)教學(xué)體系中，綜合實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)互相孤立，缺乏相互關(guān)聯(lián)，并且綜合實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)題目通常多年不變，內(nèi)容死板，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性。為了促進(jìn)對(duì)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的訓(xùn)練，在新型綜合教學(xué)體系中重點(diǎn)設(shè)計(jì)一些綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的題目。如“發(fā)酵類食品的制作工藝研究與車間設(shè)計(jì)、酸奶制作工藝探討與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、肉制品加工工藝研究與車間設(shè)計(jì)”等，這類選題既能使學(xué)生學(xué)以致用，將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，研究和掌握實(shí)際產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，激勵(lì)學(xué)生不斷探索與學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力，同時(shí)在掌握產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生對(duì)相應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)車間進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，能使學(xué)生對(duì)生產(chǎn)工藝和車間設(shè)計(jì)的結(jié)合有更加直觀感性的認(rèn)識(shí)，提高工程設(shè)計(jì)部分的完成效率，培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力，有助于學(xué)生工程實(shí)踐能力的鍛煉和提高。

3 以學(xué)生為主體的新型教學(xué)指導(dǎo)模式

學(xué)生在“綜合實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)的完成過程中難免會(huì)遇到各種困難和問題，這些問題都需要指導(dǎo)老師進(jìn)行悉心指導(dǎo)。指導(dǎo)老師直接影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)的最終完成效果，在整個(gè)環(huán)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)，由于綜合實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)相結(jié)合后由同一位指導(dǎo)教師指導(dǎo)完成，這就對(duì)指導(dǎo)教師的綜合素質(zhì)提出了更高的要求，指導(dǎo)教師本身必須具備很強(qiáng)的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，這樣才能準(zhǔn)確把握課題研究與設(shè)計(jì)的方向，發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)過程中遇到的問題。

教師在對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)過程中，要改變傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方式，轉(zhuǎn)而采用“啟發(fā)式”新型教學(xué)方式。在實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)題目確定后，要求學(xué)生自己動(dòng)手查閱文獻(xiàn)資料，利用已經(jīng)學(xué)習(xí)和掌握的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線，進(jìn)而確定具體的實(shí)施方案。在這一過程中，充分采用學(xué)生為主體、教師指導(dǎo)為輔助的教學(xué)方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)探究的積極性和想象力，具體實(shí)驗(yàn)方案和關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法都以學(xué)生為主體確定。指導(dǎo)教師不講述具體的實(shí)驗(yàn)步驟，只強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程中的關(guān)鍵注意事項(xiàng)，確保實(shí)驗(yàn)安全。在實(shí)驗(yàn)過程中，指導(dǎo)教師注意對(duì)學(xué)生的參與程度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和操作規(guī)范性進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正，切實(shí)保證每個(gè)學(xué)生都能積極參與到實(shí)驗(yàn)過程中。在工程設(shè)計(jì)進(jìn)行過程中，指導(dǎo)教師定期與學(xué)生溝通，了解設(shè)計(jì)進(jìn)展情況，掌握設(shè)計(jì)的方向和進(jìn)度，及時(shí)指導(dǎo)和解決學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題。endprint

在整個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)和車間設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生始終是教學(xué)活動(dòng)的主體，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新性，使學(xué)生獨(dú)立思考和解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力都得到鍛煉與提高。教師的輔助作用體現(xiàn)在全程跟蹤學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與車間設(shè)計(jì)進(jìn)程，把控實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)的整體進(jìn)度與方向，并進(jìn)行有效地指導(dǎo)與監(jiān)督。在實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)的具體實(shí)施過程中，學(xué)生往往會(huì)遇到各種各樣的問題，指導(dǎo)教師需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些問題并給予相應(yīng)的指導(dǎo)。對(duì)于比較有共性的問題可以進(jìn)行集中的講解與交流，對(duì)于個(gè)別學(xué)生遇到的問題，則應(yīng)該讓學(xué)生先獨(dú)立思考問題的原因并提出解決問題的設(shè)想，再與學(xué)生進(jìn)行交流溝通，共同制定問題的解決方案。因此，通過以學(xué)生為主，教師為輔的新型教學(xué)指導(dǎo)模式，可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，提高綜合實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新意識(shí)，積累工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)畢業(yè)生創(chuàng)新能力與工程能力的要求。

4 建立學(xué)生成績(jī)的科學(xué)評(píng)價(jià)體系

學(xué)生成績(jī)是對(duì)學(xué)生工作完成情況的整體評(píng)價(jià)，具有極強(qiáng)的導(dǎo)向性，因此建立學(xué)生“綜合實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)的科學(xué)評(píng)價(jià)體系，為學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐提供一個(gè)良好的環(huán)境，對(duì)于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐精神具有重要的作用[3]。

對(duì)于學(xué)生成績(jī)的評(píng)價(jià)應(yīng)該改變傳統(tǒng)的只依據(jù)最終書面作業(yè)進(jìn)行評(píng)判的方法，建立包含多種評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)體系。對(duì)于學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)過程中的表現(xiàn)都需納入考評(píng)體系，例如：出勤率、工作態(tài)度與主動(dòng)性、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范程度等，這些日常表現(xiàn)和技能水平的考核將在最終的成績(jī)中占有一定的比例。學(xué)生最終的作業(yè)提交采用書面材料和口頭報(bào)告相結(jié)合的形式。學(xué)生將綜合實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行整理，按照統(tǒng)一的格式要求，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、設(shè)計(jì)說明書與設(shè)計(jì)圖紙，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論的準(zhǔn)確性、論文撰寫與圖紙繪制的規(guī)范性都將作為書面材料成績(jī)考核的依據(jù)。通過論文撰寫與圖紙繪制有助于鍛煉和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、科技論文寫作及工程制圖能力。同時(shí)，通過撰寫論文和繪制圖紙，可以促使學(xué)生進(jìn)一步查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，拓寬知識(shí)面，提高專業(yè)水平。此外，要求每個(gè)實(shí)驗(yàn)組學(xué)生自己制作PPT，集中演示匯報(bào)實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)結(jié)果。口頭匯報(bào)可以很好地鍛煉學(xué)生口頭表達(dá)能力、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理與精煉能力和邏輯思維能力。匯報(bào)結(jié)束后針對(duì)匯報(bào)內(nèi)容進(jìn)行答辯，通過教師與學(xué)生以及學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)問答，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)探索的熱情，同時(shí)鍛煉學(xué)生的口頭表達(dá)能力與應(yīng)變思維能力，有利于提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

5 結(jié)語

“綜合實(shí)驗(yàn)”和“工程設(shè)計(jì)”兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是很多工科院校都開設(shè)的本科生必修環(huán)節(jié)，對(duì)于提高學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力具有一定的作用。針對(duì)目前存在的兩環(huán)節(jié)互相孤立，時(shí)間利用率低、培養(yǎng)效果不明顯等問題，將兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，建立“綜合實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)，從實(shí)驗(yàn)時(shí)間與分組、選題、指導(dǎo)方式和評(píng)價(jià)體系等方面著手構(gòu)建新型綜合教學(xué)體系，對(duì)提高綜合實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的理論知識(shí)綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，增強(qiáng)畢業(yè)生的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力具有積極的促進(jìn)作用。

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