應用型人才培養中的教學知識工程化探索

夏露 黃晉 龍威 周小平 張友壽

摘 要：以應用型人才培養為導向的專業課教學目標，既要求學生掌握理論知識，又要求具有較強的設計應用能力，傳統的教學模式很難達到理想的效果。文章以“鑄造工藝及裝備設計”為例，探討了教學知識工程化的教學決策過程和實施決策手段，包括課程內容模塊化重組、項目訓練及實戰演練等。教學知識工程化有效增強學生學習主觀能動性，有助于達到預期的培養目標。

關鍵詞：教學知識工程化；項目訓練；應用型人才；實戰演練

中圖分類號：C961 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）09-0154-03

Abstract： Oriented by applied talents cultivation， the teaching objectives highlight students' theoretical knowledge and applicable design abilities. Traditional teaching mode is hard to meet these objectives. Taking Casting Process and Equipment Design as an example， this paper explores teaching strategies process and decision means of engineering teaching knowledge including modelized course content reorganization， project training and practice exercise. Engineering teaching knowledge contributes to effectively improve students' learning subjective initiatives and achieve expected cultivation objectives.

Keywords： engineering teaching knowledge； project training； applied talents； practice exercise

以應用型人才培養為目標的高等院校辦學特色鮮明，對學生能力方面強調技術應用和開發創新能力的培養[1]，在專業課程設置、教學模式及師資隊伍等方面有別于研究型大學，課程設置突出“應用”特點，教學活動推崇產學研合作教育及實踐教學[2]，師資隊伍中有一批理論功底扎實、生產實踐經驗豐富的“雙師型”教師，“雙師型”教師在教學知識工程化教學實施中發揮主導作用。教學知識工程化是指教師依據一定的教學理念和知識，對所要達成的目的進行教學條件分析，設計和決定達成其教學目的的方案，并進一步靈活地實施預設方案，從而對教學知識產生一定效果的教學行動狀態和轉化過程[3]。教學知識工程化包含兩個過程：一是教師依據一定的教學理念和知識進行教學決策的過程；二是教師靈活實施教學決策方案的過程[3]。本文以我校材料成型及控制工程專業的“鑄造工藝及裝備設計”課程教學為例，開展教學知識工程化教學探索。

一、教學決策

（一）更新教學理念

按照學校“培養創新創業和實踐能力強的高素質應用型人才”的目標，本專業鑄造方向的專業課程設置了4門核心課，“鑄造工藝及裝備設計”是其中之一。開設這門課程的目的在于培養學生工程設計能力，為適應技術崗位要求、盡快上手提前做準備。課程內容安排上包括鑄造工藝方案設計、鑄造工藝參數確定、砂芯設計、澆注系統設計、補縮系統設計、鑄造工藝裝備設計等；鑄件材質類型包括鑄鋼、鑄鐵及有色金屬等。課程具有知識量大、實踐性強的特點，運用傳統的模式教學，老師教起來比較吃力、學生學起來乏味，學習效果不佳，有的學生在專業綜合實踐、畢業設計等環節，甚至走上工作崗位，對鑄造工藝及裝備設計還是難以盡快上手。自2015年起，本課程教學團隊成員通過教學研討、到兄弟院校調研、召開用人單位和往屆畢業生座談會、發放調查問卷、畢業生自我評價等途徑，聽取教學改革、人才培養目標方面的建議，了解企業對畢業生的能力要求等，進而明確以貫徹落實“以學生為中心、產出為導向、持續改進”的國際工程教育專業認證三大理念為著力點，積極推進教學改革，以實現人才培養從知識傳授向能力培養的轉變[4]。

（二）梳理內容知識

本課程的授課團隊均為“雙師型”教師，在設計教學內容時，堅持理論與實踐相結合，但不局限于傳統教材，從實際生產中的鑄造工藝及工裝設計流程開始，結合鑄造工藝設計及裝備設計步驟，將課程的核心內容知識梳理為8個循序漸進模塊，具體構架見圖1。

二、決策實施

（一）課堂教學

隨著多媒體技術的快速發展，多媒體教學以其能夠實現圖、文、聲有機融合，增加課堂教學的信息量，提高課堂內容的形象生動性，吸引學生課堂的注意力而得到廣泛運用，但對于“鑄造工藝及裝備設計”這門實踐性強、動手能力要求高、圖形復雜、繪圖工作量大的課程來說，識圖、繪圖能力不能夠僅僅依靠PPT、視頻中的圖片來培養。在本課程的課堂教學中采用板書、徒手作圖為主，多媒體為輔的教學方法。例如，在講解冒口的設計時，教師拋出冒口的作用是什么、如何設計冒口、如何使鑄件效益最大化等問題，在引導學生思考、討論的基礎上，提出冒口設計的模數法、補縮液量法、比例法等，以及冒口補縮效率，鑄件工藝出品率的計算方法。任課教師邊講解，邊在黑板上演示三種設計方法的計算步驟，徒手畫出鑄件、冒口的三維模型和零件圖，引導學生跟著一起動手畫圖，逐步培養學生的設計、讀圖、畫圖能力。在講授澆注系統設計后，為比較不同的澆冒口設計方案優劣，證實理論指導實踐，任課教師運用多媒體手段將金屬液充型過程借助模擬軟件形象生動地展示給學生，讓學生直觀感受澆冒口設計對鑄件質量的影響，體會澆冒口設計、工藝出品率、鑄件成本以及鑄件質量之間的關系，加深對工藝設計原理的理解。課堂教學中有針對性的靈活運用教學方法，學生的多種感官積極參與，實現了從灌輸課堂向對話課堂、從知識課堂向能力課堂的轉變[5]，課堂學習氣氛濃厚，學習效果好。

（二）項目訓練

項目訓練是實施教學決策方案的重要手段。教學進程安排上，任課教師每講完一個設計知識模塊，會給學生每人布置一個與模塊相關的小型設計項目，項目內容緊扣課堂講授的知識，難易程度上注重循序漸進，既讓學生會下手，又要有適當的難度，學生需運用一定的技術手段和方法才能完成，引導學生在學中做，鼓勵大膽創新，強調獨立完成設計內容，培養學生的設計應用能力。例如，學生在學習模塊七前，已通過模塊一～六的學習，掌握了徒手示意作圖技能，利用UG/Proe/Autocad等軟件完成了相應模塊小項目的設計訓練，再來完成模塊七的項目“完整的鑄造工藝設計”時就顯得游刃有余、得心應手。這種以“學生為中心，教師多引導”的方式，為學生提供了充分的思考空間和訓練空間，有助于激發學生的主觀創造思維，提升學生的實踐創新能力。當課程結束時，學生已具備把所學知識綜合運用到獨立完成工程設計項目的能力。

（三）實戰演練

根據教學計劃安排，本課程為理實一體化課程，在理論教學結束后有3周的綜合實踐，利用良好的校企合作關系，由任課教師和企業導師共同商量，挑選企業生產中有代表性的零件給學生進行實戰演練，設計企業生產需要的鑄件工藝圖、裝配圖及型板圖，為后期畢業設計奠定基礎。由于是企業的真實產品，學生興趣濃厚，設計過程中會主動到企業跟生產現場師傅交流，向設計工程師取經。企業導師根據學生綜合實踐中完成設計的質量和水平，選留部分學生的設計作品，待這些學生進入生產實習、畢業設計階段就進駐企業，由企業導師進一步指導學生完善、優化設計，并將學生的設計轉變為產品。圖2為本專業學生設計的作品及實際生產的產品。

（四）課程考核

課程考核應根據課程特點和對學生能力培養的要求區別對待，對于實踐性強的“鑄造工藝及裝備設計”課程，閉卷考試將會造就一大批“復讀機”，很難保證學生從根本上掌握知識、學會思考、靈活運用。本課程取消閉卷考試，學生的課程成績采用項目訓練占70%、答辯占20%、平時表現占10%綜合評定。按照國際工程教育專業認證標準，本專業設定的畢業要求中，專業課也強支撐“溝通”畢業要求指標點的達成，在課程成績評定中設置答辯環節，以考核學生思辨能力和分析問題、表達解決方案的能力，通過老師點評設計中的創新點，引導學生樹立創新意識和綠色設計的理念。考核方式的變化，學生沒有了考試的心理壓力，也不用死記硬背一些設計原理，學生學習的主觀能動性反而提高了，在項目訓練的實戰中，更加注重對設計原理的準確理解和綜合應用能力鍛煉。

三、實施效果

實施教學知識工程化改革以來，學生的綜合應用能力得到提升，先后有10余名學生在“永冠杯”中國大學生鑄造工藝設計大賽中獲得了二、三等獎。另外，在鑄造工藝及裝備設計的畢業設計任務中，要求學生進行三維建模，畫出鑄件的全套鑄造工藝圖、鑄造裝備裝配圖、零件圖，并做凝固模擬。雖然比以往增加了畢業設計工作量，提高了設計要求，加大了對學生的考驗，但培養了學生的工程動手能力，提高了設計水平和質量，每屆有若干名學生的畢業設計獲評“湖北省本科優秀畢業設計”。圖3是2017屆本專業學生的畢業設計。

教學知識工程化的實施，還增強了本專業學生在就業崗位上的適應能力和競爭力，多數學生以其能力強、上手快的優勢，在較短的時間內成為所在企業技術崗位上的獨當一面擔當者。湖北東風汽車有限公司、南車株洲電力機車有限公司、河北北方鑄業有限公司、山西華翔集團等企業對我校本專業畢業生的能力水平和職業素養的認同度超過90%（本專業于2017年10月16日～18日接受國際工程教育專業認證專家的現場考核，數據來源于訪談用人單位的評價）。

四、結束語

以應用型人才培養為導向的專業課教學中采用教學知識工程化改革，增強了學生學習的目的性和主動性，提高了學習效率，學習效果明顯，他們不僅具有堅實的理論基礎，還學到了真正實用的工程技術，增強了就業競爭力，滿足了企業對高素質大學畢業生的需求。

參考文獻：

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