“一平雙線、五定七步”實踐教學模式的創建

劉其南，林 權，林 錚，潘應暉，梁珍瑛

（武夷學院 機電工程學院，福建 武夷山 354300）

在機械類專業創新應用型人才培養實施過程中普遍存在以下問題[1-8]：缺乏創新實踐平臺和相關制度規范、課程設計與畢業設計存在選題難或論文質量不高缺乏實際應用、實踐動手能力弱以及團隊協作能力不足、學科競賽與實踐教學之間缺乏銜接、科研育人缺乏途徑等。針對這些亟待解決的突出問題，課題組提出“一平雙線、五定七步”實踐教學模式，如圖1所示。該模式通過創建機電科技創新實踐平臺，以學科競賽賽項資源為源頭，構建“學科競賽—課設實踐—畢設實踐”與“學科競賽—大創訓練—科研實踐”的實踐教學雙線，前者以工程實踐應用為軸線，采用“平行”培養方式，后者以創新能力培養為軸線，采用“階梯”培養方式，雙線培養機械類創新應用型人才。

圖1 實踐教學模式Fig.1 Practice teaching mode

1 機電科技創新實踐教學平臺的創建

1.1 實踐教學基地建設

基地內設學習工作室、設計研討室、加工制造區、電控區、材料庫等，先后添置了數控激光切割機、六軸并聯機器人、CNC雕刻機、車銑復合機床、快速成型設備等一系列機電學科創新實踐活動所需工具設備。基地使用面積約600 m2，儀器設備總值超過500萬元，每年運行經費約100萬元，平臺資源向校內師生全面開放。學院劃撥專項學生科技創新活動經費，支持開展科技活動，據不完全統計，基地每年參與科技創新活動的學生不少于300人/次。

1.2 實踐教學團隊建設

創新應用型人才培養實踐教學團隊，現有專業教師13名，其中副教授5名，占師資比例為38.5%，具有博士學位教師2人，占師資比例為15.3%，有企業掛職鍛煉經歷的老師有10位，占師資比例為76%，團隊成員平均年齡32歲，隊伍年輕有朝氣。團隊教師專業與研究方向交叉互補，專業有機械類、電氣類、電子類等，研究方向有機械傳動、先進制造技術、機械CAD/CAE技術、電氣自動化、機器視覺技術等。團隊在職稱、學歷、年齡和知識結構上，都是處于最佳的配置狀態。團隊主要工作任務如下：（1）機電科技創新平臺建設與管理；（2）創新人才培養階段計劃制定與實施；（3）研究制定創新實踐活動規范；（4）學生創新團隊組建指導；（5）機電科創講壇組織、科創論壇建設指導；（6）創新實踐中機械設計與加工、單片機、PLC技術、機電控制等技術技能指導，科創平臺設備管理維護；（7）機械類專業學科競賽組織；（8）遴選和指導學科競賽作品申報大創項目、優選大創項目升級為科研項目；（9）大創訓練項目、科研項目實踐活動指導；（10）相關課程設計、畢業設計實踐工作指導；（11）學術論文撰寫與專利申請指導。

1.3 創新能力培養階段計劃制定

大學一年級：認識科創平臺，創建創新意識，加入學科競賽團隊，參觀了解創新作品，組織參加創新學術講座及依托中國慕課進行專業課程培訓，要求能熟練使用一種CAD軟件，學會操作多種加工制造設備。大一（上）以新生科技競賽為主要載體。大一（下）：以學校科技節活動為主要載體。

大學二年級：通過參與省級、國家級專業學科競賽，培養實踐操作能力。要求熟練掌握中國慕課學習方法，要求能熟練操作多種機械及電控工具設備，靈活使用雕刻機、激光切割機、3D打印機、數控機械加工設備等，加工技術能力顯著提升。大二（上）：以工程訓練競賽武夷學院分區賽為載體，全面掌握加工技能。大二（下）：以機械創新設計競賽為載體，理論聯系實踐，做到知行一體。

大學三年級：基于學科競賽項目資源，理論知識融合實踐技術，進行科技創新實踐活動，集創新設計、加工制造于一體綜合性訓練，遴選立項大創項目。大三（上）：基于賽題的專業課程設計，綜合性訓練。大三（下）：基于賽題的大創項目申報立項，將科技創新、技能訓練和課程學習融為一體，奠定科研活動基礎。

大學四年級：創新訓練項目入選畢業課題，或遴選立項科研課題，延續創新活動，爭取創新思維具體化，項目產品研發進入實質階段。大四（上）：大創項目升級科研課題，研發畢設作品，在科研中學習，在學習中學做科研，營造濃厚校園科研學術氛圍。大四（下）：畢業實踐，創新思維具體化，論文撰寫發表，專利文檔撰寫與申請。

1.4 機電科技創新講壇

創新能力的培養需要在學校營造一個讓學生有創新的沖動和意識的氛圍，課題組秉承“為優秀的學生提供機會、為敢于創新的學生提供平臺”的理念，開設了機電科技創新講堂，組建了由校內外學者專家組成的科技創新講座團隊，每個學期固定開展學術講座，為學生成長成才插上創新的翅膀，近三年機電科技創新講壇課題信息如：多軸浮雕與切割技術（2017.6）、第九屆科技節專題講座（2018.4）、新工科背景下機械創新人才與創新能力培養（2019.9）、現代智能家居機械裝置探析（2019.11）等。

2 構建“雙線”實踐教學模式

“平行式”培養，以工程實踐應用為軸線。首先依據賽題作品需求下達課程設計任務，為避免課程設計任務多年重復之乏味，強化設計與制造的結合，通過分組任務課設，提升學生創新能力和團隊協作精神；其次將課設作為畢業設計子系統，實現畢設課設一體化，使學生在有限時間內，工程意識和工程設計能力得到提高，保證實踐教學過程的連續性，避免畢設選題時的盲目，此舉在抓好課設同時也提高畢設質量。

第二條為“階梯”控制方式培養，以創新能力培養為軸線。首先遴選優秀學科競賽作品，升級“賽題”為“課題”，立項為大創訓練項目，進行集創新設計和加工制造于一體綜合性訓練；其次注重市場需求，將優秀創新訓練項目升級為師生共建科研項目，促進科研與人才培養相結合。將創新意識和創新能力培養，結合學科競賽、大創訓練項目和科研活動貫穿大學四年。

3 基于“五定七步”開展實踐教學

3.1 “五定七步”實踐活動規范

“五定”：（1）定點：固定實踐基地活動教學點；（2）定時：固定指導討論活動周學時；（3）定量：創意為先，嚴控項目組數和項目進度；（4）定責：指導教師集體負責制，結合模塊分工制。（5）定標：制定合格標準，嚴格執行設計審閱、實物演示、作品答辯三個環節。

“七步”：（1）需求剖析；（2）選題論證答辯；（3）創意立項；（4）知識技能培訓；（5）團隊學習創作；（6）展示評價驗收；（7）總結改進。

3.2 實踐教學應用示例

課題組將“五定七步”活動規范貫穿于學科競賽、大創訓練、課程設計實踐、科研實踐、畢業設計實踐中，實行賽題課題一體化，應用示例如表1、表2、表3、表4所示。

表1 “五定七步”實踐活動規范應用示例（學科競賽）Tab.1 Application examples of"five fixed and seven step"practice activities(discipline competition)

表2 “五定七步”實踐活動規范應用示例（課設實踐）Tab.2 Application examples of"five fixed and seven step"practice activities(curriculum design practice)

表3 “五定七步”實踐活動規范應用示例（大創訓練）Tab.3 Application examples of"five fixed and seven step"practice activities(innovative training)

表4 “五定七步”實踐活動規范應用示例（科研實踐、畢設實踐）Tab.4 Application examples of"five fixed and seven step"practice activities(scientific research practice,graduation practice)

4 實踐教學改革成效

4.1 學科競賽方面

在機械創新設計競賽、工程訓練競賽中，成績從2014年福建省內高校排名靠后，躍升至2018年的福建省普通高校排名前列，學生的創新實踐能力、創新精神和團隊協作意識受到了省內同行知名專家的一致好評，并在表彰大會上予以高度認可和贊許。其中第五屆、第六屆、第八屆福建省工程訓練競賽成績均獲全省高校第一，第十二屆福建省機械創新競賽成績位列全省高校第一。

4.2 課設實踐方面

在機械制造技術課程設計中，傳統制定加工工藝規程采用從書本到書本的方式，學生對相應加工工藝并不理解和掌握。通過源自賽題的課程設計，學生已經有相關的實踐經驗，以外圓車削為例，學生就能理解外圓車削實際加工出來的是類似外螺紋的帶螺旋槽的表面的原因，在課設中選擇加工方式及加工精度時晦澀難懂的問題一下子變得淺顯易懂，可保證課設任務真實性。通過對2015級機械電子專業機械制造技術課程設計教學改革，在課程設計之前，學生就了解要做什么、學什么，學了之后又該應用在什么地方、如何應用，教學效果反映良好，杜絕了以往由于課時少，采用強行填鴨式教學，學生學習主動性差，出現投機取巧，抄襲混合等現象。

4.3 大創訓練方面

通過遴選優秀的學科競賽作品，將“賽題”變“課題”，先后立項了30個大學生創新訓練項目，其中國家級16項，省級14項。近3年大創項目獲武夷學院十佳優秀大學生創新訓練項目獎3項，優秀大學生創新參展項目獎9項。

4.4 科研實踐方面

通過選拔優秀大學生創新訓練項目，升級師生共建科研項目4項，如表5所示，獲具有自我知識產權產品約20項，其中以學生為第一發明人獲國家專利4項，師生共同研發獲得16項。

4.5 畢設實踐方面

學生畢設論文質量顯著提高，以第一作者發表學術論文9篇，其中國家級期刊2篇，大學本科學報3篇，師生共同署名發表學術論文18篇，16級機械原梓皓同學畢設論文首登《機電信息》學術期刊封面。

4.6 就業方面

畢業生受到用人單位青睞，用人單位普遍反映畢業生在創新意識、創新思維方面表現突出，在機械設計軟件應用、產品結構設計、加工技術方面表現嫻熟。

5 結語

課題組立足于如何培育優質的地方應用型本科創新人才，提出構建“一平雙線、五定七步”實踐教學模式，經過多年的探索與實踐，取得了突出的理論與實踐成效。首先，該模式成功引導了學生積極參與科技創新實踐活動，學風明顯好轉，學生由“要我學”轉變為“我要學”，保持了學院有競爭力地持續發展；其次，該模式顯著提高了機械類專業創新人才培養質量，畢業學生獲社會認可度高，實現知識—實踐應用—創新能力一體化目標，具有先進性，對其他院校創新人才培養也具有啟發和借鑒意義；再次，該模式也為武夷學院申報全國深化創新創業教育改革示范高校、省級創新創業創造教育示范建設院校做出了重要貢獻。