雙創背景下基于項目驅動的工程實訓教學改革*

侯國柱 王樹春

1 上海電機學院工業技術中心（創新創業教育中心） 上海 201306

2 上海同硯建筑規劃設計有限公司 上海 200092

0 引言

新時代中國正處于由高速增長轉為高質量發展階段，創新驅動是每個民族進步的不竭動力，為落實國家大眾創業、萬眾創新戰略，提高人才培養質量，培育更多適應新時期高質量發展人才，培養工程實踐能力和創新能力較強，并且具備多學科交叉融合特征的人才，高等工程教育要針對國家科技創新與產業轉型升級而做出相應調整。眾所周知，大學生最具創新發展潛力，為此，許多高校開展了創新創業教育教學活動，越來越重視對大學生創新創業能力培養，并加快落實和推動創新創業教育質量提升的實施和研究，培養眾多工程實踐能力扎實、創新能力突出、國際視野寬廣、能夠解決復雜工程實際問題的高素質應用技術型創新創業類人才[1]。

工程訓練中心為高校規模較大、學生受眾人數較多的實訓教學基地[2]，在傳統的金工實習和機械制造實訓教學基礎上，通過項目驅動的方式開設具有綜合性、創新性的新的工程實訓課程，進一步重構工程實訓課程內容體系，尤其強調專業學科間相互交叉與融合，從傳統的工程技能訓練向工程綜合能力培養轉變。以項目驅動的創新創業實訓教學有助于工程訓練教學方式和學習方法的轉變，逐步做到三個中心的轉變，即教師向學生、課本向項目、課堂向實訓三個中心的轉變。國家和各省市舉辦的以“無碳小車”設計與加工制造為命題的大學生工程訓練綜合能力競賽，目的是通過學生的創新設計、加工制造、裝配調試、成本分析、文本撰寫和比賽等一系列過程，培養學生創造性設計和動手操作能力，培養學生將理論知識與實踐相結合的創新意識，提高大學生競技意識[3]，此類競賽命題可以作為大學生工程實訓的綜合創新類項目，有助于學生綜合能力和創新創業能力的有效提升。

1 構建新的項目化教學體系

目前工程實訓教學存在諸多問題，很多工程實訓課程主要是對學生進行基礎工程技能訓練包括學習基本工藝知識和硬件設備操作技能，完成簡單零部件加工制作以及日常實習報告，這樣的教學模式導致學生與老師的交流較少。目前大部分工程類院校開展的實訓課程內容比較單一，真正的綜合性實訓或者項目化教學較少，這就嚴重限制了學生深入思考和創新能力的培養，因為學生不需要過多思考和質疑。而通過這種灌輸式的實訓教學，導致學生缺乏學習的自主性和對問題的深入思考，缺少解決復雜工程問題的平臺和能力，學生的創新能力明顯不足。再者，實訓教學課程的課時較少，而實訓教學涉及的理論知識又比較復雜，覆蓋面廣，加之實訓課各工種聯系不是很緊密，致使學生難以達到對實訓課程的全面了解和把握。大多參加實訓課程的同學對實訓課程的重要性認識不足，上課過程中注意力不集中等不良行為普遍存在。因而，即使經過實訓課程的學習和訓練，學生的創新能力及綜合能力也不能得到很好的鍛煉和提升，達不到應用型創新人才培養的目的[4-5]。

針對高校實訓教學的現狀：教師手把手教，學生手把手學，簡單的講做模式不能激發學生的積極性和創造性，必須改革目前實訓教學模式。對于實踐性較強的工程實訓教學在新時代更需要變更教學方式方法，變一言堂為群言堂，激發學生學習興趣，激發學生自主學習和創新的潛能。而項目驅動式教學法是與傳統教學模式有所不同的一種新的教學方法，其來源于建構主義學習理論，屬于探究式教學方法[6]。這種教學方式主要是：學生圍繞來自源于客觀需求的開放性命題，而且該命題要具有一定復雜性和挑戰性，通過日常教學中師生的共同討論和探究，并加以實施來完成，是一種以項目驅動為主線，以學生為主體，教師為主導，通過完成一項具體任務而實施的教學方法[7]，既是一種課程模式，又是一種教學方法。項目驅動式教學尤其適用于實踐性和操作性較強的實訓教學，更加有利于激發學生的學習積極性和創造性，能有效激發學生的創新創業熱情及其學習主動精神。所以，把項目式教學引入工程實訓教學中，有益于大學生綜合創新能力的提升。

2 改革傳統實訓教學方式

以項目驅動的創新創業工程實訓教學，是指基于復雜工程問題、來源于真實情境、具備一定挑戰性和開放性的項目為主題，此項目的任務與實施需要教師的精心設計，并且需要較長時間持續的探究，最終達成新的知識的積累，并使自身能力得到提升的一種教學方式。一般項目化學習包括項目介紹、項目解析、項目實施、項目小結、擴展提高、成果推廣等階段，并通過螺旋式、循環往復進行的方式來達到最佳效果。

2.1 項目化教學與傳統教學的比較優勢

項目化教學要比傳統教學具有更多優勢：第一，傳統教學注重知識與技能的理解與記憶，項目化教學注重知識與技能的靈活運用；第二，傳統教學內容強調學科的系統性與完整性，項目化教學內容更加靈活多樣，根據具體項目要求而定，跨學科的知識學習很常見；第三，傳統教學主要還是課堂上教師對知識的講授和學生對知識的被動接受[8]，導致學生缺少主動精神以及不能滿足個性化需求，項目化教學是將具有不同知識、性格、興趣等學生組織起來的團隊教學，更加注重激發學生的積極性；第四，傳統教學的學生很少有機會參與創造性設計，項目化教學通過團隊之間密切配合，從整個項目設計、實施及最后評價，幾乎全程得到的是創造性思維和鍛煉；第五，傳統教學的考核方式比較單一，項目化教學注重的是完成整個項目的過程性考核；第六，傳統教學缺乏新的問題增長點，項目化教學的項目選擇既可以是學生自己根據某學科或者跨學科學習后所感悟到的問題作為深入研究的項目，也可以是校企合作項目或者各類競賽命題等作為學校實訓項目，這些項目都是開放性命題，給學生提供了充分發揮其想象力和創造力的空間。

2.2 以創新創業項目培養學生創新創造能力

由于目前工程實訓課上，簡單的動手操作訓練，任務題目直接由教師給出，進行重復演示加工，缺乏創造性思維訓練。然而，要想培養具有解決現場復雜工程問題的卓越工程師，就要注重培養綜合能力強、具有創新意識的人才。學生的創新意識只有通過不斷刺激和引導，才能促使其主動性創新意識的形成[9]，把項目化教學模式融入實訓教學中，嘗試運用啟發式、探索式、討論式以及轉教學為導學的教學方式[10-11]，通過開設具有綜合性、開放性命題的項目化實訓課程，學生開展創造性設計，最后師生共同做出合理點評，加強科技創新成果轉化。以項目驅動為導向，結合工程實訓課程的培養目標，改革工程實訓課程教學內容體系，尤其注重學生的創新精神和創新意識培養，增加更多創新創造性教學環節，激發學生創新意識的形成。

為使更多學生從實訓教學中受益，讓那些具有創新創造能力的學生得到更深層次的學習和培養鍛煉機會，真正做到因材施教，筆者嘗試通過將工程訓練競賽的題目作為項目命題引入到工程實訓教學中，根據工程訓練大賽的要求來編寫項目化實訓教學大綱、授課計劃等，設計綜合性項目化實訓命題時，以競賽命題為引領，緊跟時代步伐，采用先進教學理念，運用項目驅動式教學方式，將傳統實訓課的教學目標蘊含在新的項目命題中，借鑒競賽運行模式，學生在競技性命題范圍內，針對遇到的具體問題運用自己所學的理論知識和跨學科知識學習，激發學生的創造性思維和靈感，提高學生的綜合能力和素質[12]。按照項目化教學模式設計實訓教學內容并積極鼓勵學生親自參加工程訓練大賽，努力提升學生創新創業能力。

2.3 以創新創業項目培養學生動手實踐能力

為了消除工程訓練教學與理論教學之間的壁壘，以項目實施為工程實訓教學的載體，強調知識的運用為重點，全面提升學生的創新創業能力為目標。筆者是以一公斤重力砝碼下落的勢能為動力來源的無碳小車設計制作為本實施項目，其模型的建模和設計、運動仿真、零部件選材和加工制造、裝配、調試等一系列的實踐訓練，鍛煉和培養學生親自動手實踐和創造性思考問題的能力。以無碳小車為項目驅動，建立創新型工程訓練方案，并將其運用到學生的工程訓練教學過程中。無碳小車的設計制作是要經過深入思考和實踐來完成，最終所設計小車能夠在隨機抽簽的規定要求下，其運行的實際距離越遠表示所設計的小車越成功。在此過程中有大量的工作要做，并考驗團隊的合理分工協作以及團隊合作精神，有助于學生的創新創業能力培養。尤其是小車裝配調試過程中，會遇到很多意想不到的新問題，只有勇于面對并認真解決這些問題，才能取得更好成績，無碳小車調試過程是一個鍛煉和培養學生耐心和恒心毅力的過程，要求靈活運用理論知識并發揮創造性思維，于做中學、學中做，不斷打磨自己，提升的是學生的創造性思維和動手實踐操作等綜合能力。

2.4 以創新創業項目培養學生解決復雜工程實際問題的能力

以無碳小車制作過程為例，小車總體設計思想是盡量做到節能降耗，在小車規定重量砝碼下落產生的動力前提下，為了小車運行的距離較遠，致使小車總體設計過程中，除了要盡量減輕小車總體重量外，小車其他的能量損耗如摩擦力損耗等要做到越小越好。無碳小車制作的關鍵是轉向機構的設計，小車比賽規定線路由轉向機構來控制，這是個開放性命題，可以發揮學生的各種設想，只要能夠達到規定要求運行即可。但是，要想達到較好成績，在總攬全局的基礎上學生還要應該注重每一個細節之處。

學生可以利用各種機械設計軟件進行零部件設計、總體裝配、虛擬運動仿真等，考驗學生團隊分工協作和創造性設計能力，小車零部件包括底板、砝碼下落支架、主動輪、從動輪、轉向輪、主軸、主軸支架、軸承、凸輪等，各個零部件的選材、尺寸公差和形位公差配合、加工的精度等要做到合理可靠，才能達到整個小車結實、減少摩擦、運行平穩的效果。比賽命題還要進行無碳小車設計的報告撰寫，培養學生工程管理、成本分析等工程能力。這些能力的培養和訓練并不能簡單從書本的理論學習中所獲得，能夠進一步激發學生參與項目的積極性，對產品的設計制造追求的是精益求精，提升學生解決復雜工程實際問題的能力。

3 校內校外實訓教學相結合

3.1 利用項目化教學，實現校內校外合作共贏

通過校企合作、產教融合等方式為高校創新創業教育拓寬渠道，將行業的項目資源作為高校項目化教學資源，行業里各類人才比較豐富，利用行業人力資源優勢，聘請行業技術專家和知名工匠作為高校項目化教學的兼職導師，行業項目可以為學生提供實實在在的生產加工制造環境，學生畢業前真正充當職場中的一員，利用行業的項目和工作機制培養和鍛煉學生的創新實踐能力。校外的項目既可以是某個成熟的項目，也可以是正在研發的科研項目，具體形式可以多種多樣，通過行業與高校合作的方式，既可以安排學生真正參與到行業項目實踐中，還可以為行業解決實實在在的問題，以行業的項目為依托，做到高校和行業合作共贏，通過校外行業真實的項目訓練，達到學生進行創新創業實訓教學的目標。

3.2 利用項目化、階梯式教學做到因材施教

大學四年的實訓課程如何才能學有所思、學有所用、學有所成，大學生的創新創業能力如何獲得顯著提升，工程訓練的實訓課程內容必須經過精心設計和選擇。大學四年的實訓課程可以嘗試由簡單到復雜逐層深化的方式進行，特別是中高年級的時候讓更多學生積極參與項目化教學，跨學科學習新知識、探索新問題，形成新的問題增長點，低年級開設使學生容易入門的簡單實訓教學，逐步引導學生接觸并參與項目化教學，中年級的實訓課程更具綜合性，做到學有所用，逐步形成自學能力和跨學科解決問題的能力，尤其是那些學習能力和創新能力強的學生到了高年級更應該通過項目化教學進行深度培養，真正做到因材施教。

4 建立學生實訓教學綜合評價體系

鑒于高校對學生的實訓教學考核比較單一，主要方式為通過期末考試或者完成實習報告等書面成績來評定，這種評價方式得到的并不是學生的真實動手實踐能力水平和創新能力評價，所以，工程訓練實訓教學的學生綜合評價體系有待進一步科學合理化。項目驅動的創新創業工程訓練教學可以從多個角度、不同層面對學生實踐操作技能、工藝理論知識運用、創新設計能力、團隊合作等方面進行綜合考核評價，這種評價是結合了創新創業實訓教學過程中知識與技能的靈活運用、在開放性命題中創造性設計的評價，結合了自我評價、同學評價、教師或行業導師評價以及參加比賽獲獎等多角度的評價，最終得到的是較為客觀合理的綜合性評價，包含了學生對完成項目需要掌握知識的寬度以及深度的考核，同時也包含了學生完成作品的設計加工制作能力和創造性的考核，不是簡單以掌握知識的考試和簡單的動手操作技能的考核。實施學生項目考核過程中，考核的采分點更加細化，更加注重項目完成的每一個細節，除了包括對理論知識靈活運用和設備操作技能的考核外，更加注重學生的創新能力的考核。

5 實施效果與不足

通過以往學生參與無碳小車制作項目的調查分析發現，參與無碳小車項目化教學的學生更加積極主動學習本專業甚至跨學科專業知識，創新思維更加活躍，語言表達能力和文筆寫作能力都有顯著提升，這些學生更加追求卓越，團隊成員進行無碳小車整體方案和精細化結構設計過程中，共同面對并尋找無碳小車制作過程中遇到的困難和解決辦法；團隊學生親手加工制作小車零部件，鍛煉了學生動手能力并強化了學生的工程質量意識，考驗和鍛煉了學生的細心和耐心，有助于培養學生精益求精的工匠精神和品質[13]。學生在小車多次拆裝調試過程中，切實體會到了公差配合和精密制造的真正內涵；撰寫報告環節培養了學生的工程管理能力和成本意識，鍛煉學生撰寫科技資料的本領。通過學生的創新設計、親手制造和實踐操作等環節的訓練，顯著提升學生解決復雜工程實際問題的能力以及培育了學生的工程意識、創新意識、團隊合作等工程綜合素養。

越來越多高校加快落實和推動創新創業教育質量提升步伐，加大對學生創新創業能力的培養力度，開展了形式多樣的創新創業教育教學課程。雖然基于項目驅動的實訓教學改革也取得很多成果和進展，但是，高校的創新創業教育教學體系的完善仍有更大空間，學生對創新創業教育的認識力度和創新創業教師的育人水平仍有待進一步提高。

如何因地制宜地利用好當前資源，使現有的工程實訓要素與資源得到科學合理配置，如何將工程技術領域日新月異的新理論、新技術、新工藝等通過項目化教學的方式融入工程實訓教學過程中，加大新科技對創新創業教育的有力支撐，工程實訓教育教學改革仍有待深入探究[14]。

6 結束語

工程實訓教學致力于培養大學生解決實際問題能力、工程實踐能力、工程設計能力和創新創造能力。針對工程實訓教學面臨的一些問題，特別是創新創業教育面臨的困境，工程實訓教學嘗試采用項目驅動的教學方式，實現個性化課堂教學形態改革的模式探索，試圖為創新創業教育與工程實訓教學探索一條融合之路。

基于項目驅動的工程實訓教學具有培養學生綜合能力和創新能力的特殊優勢，通過傳統實訓教學方式的改革探索，提出通過構建學生為主體、教師為主導[7]的項目化教學體系，改革傳統實訓教學方式，校內與校外實訓教學相結合，建立合理的學生實踐能力綜合評價體系，提高項目化實訓教學質量。以項目驅動的實訓教學為依托，以提升學生的創新創業能力為導向，努力提高學生的創新創業能力和綜合素質。