基于工業(yè)設(shè)備的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)研究與實(shí)施

【摘 要】新版人才培養(yǎng)方案明確指出，高校要培養(yǎng)的是全社會最緊缺最急需的高層次、研究型和復(fù)合型人才，實(shí)踐教學(xué)是極其重要的一環(huán)，必須加大實(shí)踐課程體系、項目設(shè)置、教學(xué)方法等方面的改革力度，以提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)。工業(yè)儀器設(shè)備在高校實(shí)踐教學(xué)中具有重要地位，對其功能和技術(shù)的研究及應(yīng)用，以跟蹤行業(yè)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展需求;本文透過對工業(yè)設(shè)備功能的研究和應(yīng)用，以逆向工程技術(shù)實(shí)踐課程闡明基于校企聯(lián)合的工業(yè)背景，推進(jìn)高校科研與教學(xué)一體化建設(shè)的教改工程，對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有實(shí)際價值和意義。

【關(guān)鍵詞】實(shí)踐教學(xué) 工業(yè)設(shè)備 校企聯(lián)合 教學(xué)改革

【中圖分類號】G642【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1006-9682(2009)07-0025-03

高校的教學(xué)質(zhì)量和科研水平是衡量一個學(xué)校辦學(xué)水平的根本標(biāo)志。實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備是保證教學(xué)質(zhì)量和科研水平的基本物質(zhì)條件之一。要有一流的教學(xué)質(zhì)量和一流的科研水平，必須要有一流的儀器設(shè)備，并對設(shè)備進(jìn)行深度研究和開發(fā)及應(yīng)用。

開放實(shí)驗(yàn)室是高校開展實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力、掌握實(shí)踐技能的重要環(huán)境，而儀器設(shè)備功能的研究和應(yīng)用則是保障實(shí)踐教學(xué)順進(jìn)行成的必要條件。隨著學(xué)科建設(shè)和專業(yè)的發(fā)展，人才的需求對學(xué)生能力素質(zhì)要求不但從基本技能培養(yǎng)開始，而且逐步向綜合能力、設(shè)計能力和研究能力培養(yǎng)發(fā)展，這種能力的培養(yǎng)不僅與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、方法、手段有關(guān)，還與實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)裝置的先進(jìn)性、真實(shí)性有著密切聯(lián)系。[1]

在高校的教學(xué)改革中，新版的人才培養(yǎng)方案和課程的改革與調(diào)整，導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)任務(wù)變化和實(shí)踐項目更新轉(zhuǎn)向綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性發(fā)展;所以，完成新的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，就開放實(shí)驗(yàn)室而言，需要對工業(yè)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行系統(tǒng)的研究，進(jìn)行全面的調(diào)整和改革，以適應(yīng)新時期實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)的要求。如何利用現(xiàn)有設(shè)備資源，建立校企聯(lián)合背景下的實(shí)踐課程平臺，根據(jù)行業(yè)技術(shù)的需求形成專業(yè)技術(shù)項目，以團(tuán)隊方式開展實(shí)踐教學(xué)，是解決實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量問題的最佳途徑。[2]

一、基于工業(yè)設(shè)備創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)課程體系建設(shè)和實(shí)施的框架流程

基于工業(yè)設(shè)備創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)注重設(shè)備功能好技術(shù)的研究，深入相關(guān)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)系統(tǒng)調(diào)研，結(jié)合社會發(fā)展的需求，從應(yīng)用領(lǐng)域中獲取技術(shù)需求形成技術(shù)專題，按照新版人才培養(yǎng)方案的要求，分解成為課程平臺教學(xué)內(nèi)容，以項目形式驅(qū)動教學(xué)，應(yīng)對各個層次的需要實(shí)施和組織課程。建立過程管理考核標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、格式化，注重個性化、系列化成果建立，推進(jìn)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)、精英人才培養(yǎng)、教學(xué)資源優(yōu)化和共享、科研與教學(xué)一體化工程建設(shè)，以形成校企聯(lián)合信息平臺、實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新改革、設(shè)備供應(yīng)商升級合作的可持續(xù)發(fā)展格局，流程框架如圖1所示。

二、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)課程體系建設(shè)和實(shí)施要進(jìn)行幾方面的工作

1.基于行業(yè)需求形成專業(yè)技術(shù)題目充實(shí)和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中，實(shí)踐課程主要依附于理論課程開設(shè)，由于內(nèi)容陳舊，實(shí)驗(yàn)項目以驗(yàn)證、認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)為主，根本無法達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的目的。[3]對于基于工業(yè)設(shè)備的實(shí)踐教學(xué)，除了了解設(shè)備的功能和操作技術(shù)之外，必須深入應(yīng)用領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)，結(jié)合設(shè)備的功能和工程技術(shù)需求建立一系列工程技術(shù)性、綜合設(shè)計性、研究創(chuàng)新性的題目作為實(shí)踐教學(xué)的課程內(nèi)容。積極引導(dǎo)和幫助學(xué)生結(jié)合自身的興趣和能力自主選擇、自主安排，以團(tuán)隊方式開展研究創(chuàng)新性項目。一方面透過實(shí)踐課程完成對基礎(chǔ)技術(shù)的了解和掌握，另一方面可以結(jié)合未來的就業(yè)和深造展開基于專業(yè)技術(shù)和工程背景的實(shí)踐研究，以實(shí)施團(tuán)體項目的方式充實(shí)實(shí)踐課程內(nèi)容。高等工程教育已經(jīng)跨越現(xiàn)有社會分工界限，學(xué)校要大力推進(jìn)與企業(yè)、科研院所建立更加緊密的合作關(guān)系，利用現(xiàn)有的資源和技術(shù)優(yōu)勢，開發(fā)工業(yè)設(shè)備功能技術(shù)，以課程為平臺，深入應(yīng)用領(lǐng)域，大力開展科技創(chuàng)新，并將科技成果服務(wù)于社會。由于課程內(nèi)容具有很強(qiáng)的工程技術(shù)背景，學(xué)生在參與實(shí)踐課程中由于涉及很多的技術(shù)和知識需求，并緊密結(jié)合了學(xué)生自身的內(nèi)在需求，從而激活了學(xué)生的求知和創(chuàng)新激情。

2.開發(fā)工業(yè)設(shè)備的功能和技術(shù)并在應(yīng)用領(lǐng)域中形成技術(shù)優(yōu)勢

高校為教學(xué)和科研購置專業(yè)化的工業(yè)設(shè)備，具有很強(qiáng)的針對性，需要結(jié)合校企聯(lián)合大工程的技術(shù)需求來深化開發(fā)設(shè)備的功能。

在應(yīng)用領(lǐng)域中，調(diào)研獲取與時俱進(jìn)的技術(shù)需求來展開定向性的研究。形成各個階段和各個層次的研究數(shù)據(jù)和結(jié)果，總結(jié)設(shè)備功能的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

設(shè)備相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)研究，以形成一個學(xué)科群，以逆向工程技術(shù)為例，三坐標(biāo)測量機(jī)涉及到諸多技術(shù)，具有數(shù)據(jù)采集功能，主要完成工業(yè)產(chǎn)品逆向設(shè)計之前的數(shù)據(jù)采集工作。后續(xù)還涉及到數(shù)據(jù)處理技術(shù)、曲面和CAD模型重構(gòu)技術(shù)、產(chǎn)品檢測技術(shù)，是CAD/CAM/CAE一體化的數(shù)字化技術(shù)集成。實(shí)際上，一臺工業(yè)設(shè)備在應(yīng)用領(lǐng)域中所包含的是一個技術(shù)集群，而不是單純的設(shè)備功能和技術(shù)本身，因而，研究和開發(fā)設(shè)備的功能，是形成行業(yè)及相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢的必由之路，也是快速形成高校教師工程技術(shù)能力的快速通道。在解決大量工程技術(shù)問題的技術(shù)上凝練學(xué)科方向和研究專題，對于全面推進(jìn)科研與教學(xué)一體化工作具有不可或缺的作用。

3.實(shí)踐教學(xué)的創(chuàng)新組織和實(shí)施(項目驅(qū)動式)

“項目驅(qū)動式”實(shí)踐課程，就是課程組織和實(shí)施過程中以各個層次具有明確需求的項目為主線貫穿始終，將課程中的知識點(diǎn)融入到項目中，學(xué)生以小組的形式完成項目，以技術(shù)問題為牽引，采用引導(dǎo)式、啟發(fā)式教學(xué)方式來幫助學(xué)生逐步進(jìn)入技術(shù)消化吸收和應(yīng)用階段，嚴(yán)格按照項目管理方式以節(jié)點(diǎn)推進(jìn)課程的實(shí)施，以學(xué)生完成項目的質(zhì)量來評定學(xué)生的成績。有效地鍛煉學(xué)生基于技術(shù)問題運(yùn)用科學(xué)知識與方法解決實(shí)際問題的能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、獨(dú)立工作能力等。實(shí)施過程中要結(jié)合專業(yè)特色、專業(yè)課程模塊，采取完全開放性的模式，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行專業(yè)綜合設(shè)計。加強(qiáng)學(xué)生工程概念和工程意識的同時，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

在項目驅(qū)動式實(shí)踐教學(xué)中，開設(shè)的每個實(shí)踐技術(shù)項目，都要符合課程標(biāo)準(zhǔn)要求，同時要具有工程背景性。教師要分析項目必要性、可行性，評定技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)方案，審查計劃和技術(shù)能力狀況，確定研發(fā)經(jīng)費(fèi)，然后給予審批結(jié)論。不論采取什么樣的審批形式，都要從實(shí)際出發(fā)，保證實(shí)踐教學(xué)的順利進(jìn)行。教師對實(shí)踐教學(xué)項目實(shí)施過程檢查與管理，主要是檢查實(shí)施的過程進(jìn)度是否符合期限要求和經(jīng)費(fèi)支出是否規(guī)范等。另一方面是掌握研發(fā)項目的總體狀況和在過程中存在的問題，以便給予支持和幫助，促進(jìn)項目的順利完成，同時幫助各個團(tuán)隊對技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以豐富行業(yè)應(yīng)用技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，推進(jìn)和提高教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)評價，是對基于工業(yè)設(shè)備的實(shí)踐教學(xué)開發(fā)、研究項目的價值評判。結(jié)合項目技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，依據(jù)教學(xué)使用狀況，通過相關(guān)指導(dǎo)教師或者督導(dǎo)組織形式進(jìn)行評審，給出相應(yīng)評價結(jié)論。評價過程，實(shí)際上是對實(shí)驗(yàn)人員研制開發(fā)工作的肯定，有利于激發(fā)實(shí)驗(yàn)人員教學(xué)、科研的積極性，同時也是考核實(shí)驗(yàn)人員工作能力的一個重要方面，所以，應(yīng)加以重視評價工作。[4～6]

為確保質(zhì)量，必須抓住幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié):①項目方案的制定;②綜合設(shè)計階段;③總結(jié)提高、小論文寫作階段;④開題和結(jié)題報告階段。此項工作對指導(dǎo)教師也提出了更高要求，需要有專業(yè)綜合能力、組織能力、控制和協(xié)調(diào)能力以及系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和應(yīng)用創(chuàng)新能力等。

4.師生團(tuán)隊的深入互動建立個性化和系列化教學(xué)成果

基于工業(yè)設(shè)備創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)以工程需求凝練的技術(shù)題目為主線，針對各樣不同的需求設(shè)定課程任務(wù)，進(jìn)行個性化需求的研究，選擇的研究載體各不相同，對應(yīng)的研究結(jié)果也各自相異，這樣每一輪課程的實(shí)施之后必會獲得一系列的個性化創(chuàng)作和創(chuàng)新教學(xué)成果或作品。

在“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的原則指導(dǎo)下，實(shí)踐教學(xué)中，師生形成團(tuán)隊，一起設(shè)定研究目標(biāo)和創(chuàng)作任務(wù)，研究關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，幫助組織管理和協(xié)調(diào)項目進(jìn)程，共建科研與教學(xué)成果。師生團(tuán)隊共同形成從理論層面、技術(shù)層面、應(yīng)用層面、操作層面、細(xì)節(jié)層面進(jìn)行研究和應(yīng)用，共建原創(chuàng)性的技術(shù)成果。團(tuán)隊成員之間建立了指導(dǎo)、互助的關(guān)系，讓他們在學(xué)習(xí)過程中傳遞經(jīng)驗(yàn)、互相學(xué)習(xí)。[7]系列化的教學(xué)成果正是建立在個性化成果積累、建設(shè)和整理基礎(chǔ)上。因而，頂層規(guī)劃和底層建設(shè)是一個全新的并行工程。

5.校企資源的共享和深度開發(fā)推進(jìn)雙邊人才培養(yǎng)和技術(shù)合作

透過實(shí)踐教學(xué)課程平臺，基于校企合作進(jìn)行的創(chuàng)新人才培養(yǎng)是技術(shù)合作的前提工作。創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式建設(shè)規(guī)則和機(jī)制，以精英人才培養(yǎng)為目標(biāo)，經(jīng)過嚴(yán)格的過程成果數(shù)據(jù)管理和整理。在專業(yè)設(shè)備資源的開發(fā)、專題建立和深入研究及應(yīng)用、關(guān)鍵技術(shù)的突破來促進(jìn)科研和教學(xué)工作，促進(jìn)校企互動進(jìn)行人才培養(yǎng)和技術(shù)合作。

新版人才培養(yǎng)方案中，實(shí)踐教學(xué)體系已經(jīng)發(fā)生了變化，主要體現(xiàn)在:①實(shí)踐教學(xué)的運(yùn)作的社會化。實(shí)踐教學(xué)計劃的制定以學(xué)校和相關(guān)企業(yè)、行業(yè)為主導(dǎo);實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容將以行業(yè)組織制定的職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)或國家、國際通行證書所涵蓋的內(nèi)容為依據(jù)，做到雙方的直接接軌。“訂單式個性化培養(yǎng)”使企業(yè)充當(dāng)了實(shí)踐教學(xué)建設(shè)資金和設(shè)備的提供者支持和參與實(shí)踐教學(xué)組織和實(shí)施。②實(shí)踐教學(xué)運(yùn)作的經(jīng)營化。實(shí)踐教學(xué)作為一種培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)能力和綜合素質(zhì)的主要教學(xué)活動，其成果可以直接轉(zhuǎn)換應(yīng)用工程技術(shù)中，逐步形成系列技術(shù)解決方案;實(shí)踐教學(xué)設(shè)備、設(shè)施可以用于開展科研，開發(fā)新產(chǎn)品，甚至直接介入生產(chǎn)，從而產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。[8]

高校與企業(yè)通過運(yùn)行機(jī)制、內(nèi)涵和表現(xiàn)形式等方面的創(chuàng)新，從人才培養(yǎng)到技術(shù)合作，體現(xiàn)“合作、雙贏”，形成真正意義上的校企合作，才是解決設(shè)備先進(jìn)性問題的科學(xué)的和有效的途徑。實(shí)踐教學(xué)的改革和發(fā)展離不開校企合作，在校企合作建設(shè)進(jìn)程中，只有不斷探索，不斷創(chuàng)新，不斷賦予校企合作以新的內(nèi)涵和生命，才能有可持續(xù)的雙贏，才能為社會輸送創(chuàng)新的精英人才并促成長期的技術(shù)合作。[9]

三、逆向工程技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐課程的建設(shè)和實(shí)施

逆向工程技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐課程以柔性三坐標(biāo)測量機(jī)INFINITE為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)大學(xué)生利用逆向工程技術(shù)解決工程問題的能力為目標(biāo)。逆向工程技術(shù)是通過計算機(jī)技術(shù)及數(shù)據(jù)測量技術(shù)將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重構(gòu)技術(shù)和產(chǎn)品先進(jìn)制造技術(shù)的總稱，與CAD/CAM/CAE形成一體化數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，是現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計和制造技術(shù)消化和吸收的最好手段。為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)室在吸收科學(xué)和教學(xué)的新成果，更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和分析問題、解決問題的能力。根據(jù)承擔(dān)的科研任務(wù)，積極開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作。努力提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)，完善技術(shù)條件和工作環(huán)境，以保障高效率、高水平地完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。開放實(shí)驗(yàn)室在保證完成教學(xué)科研任務(wù)的前提下，積極開展社會服務(wù)和技術(shù)開發(fā)，開展學(xué)術(shù)、技術(shù)交流活動。[10]

通過兩年多的努力，校企聯(lián)合背景下研究和實(shí)施基于工業(yè)設(shè)備(三坐標(biāo)測量機(jī))的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，哈爾濱工程大學(xué)工程訓(xùn)練中心與深圳比亞迪公司合作探索校企聯(lián)合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，高校教師主動深入企業(yè)調(diào)研獲取相關(guān)行業(yè)技術(shù)需求，結(jié)合逆向工程技術(shù)需求，形成了一系列相關(guān)的技術(shù)題目作為實(shí)踐課程內(nèi)容，課程成為一個平臺，從高校延伸至應(yīng)用領(lǐng)域的企業(yè)，工業(yè)設(shè)備作為一個技術(shù)載體，承載著教學(xué)與科研的工作任務(wù)。逆向工程技術(shù)及應(yīng)用課程以項目驅(qū)動式教學(xué)模式開展和深化，形成了一個持續(xù)積累并不斷深化應(yīng)用技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展格局。

四、結(jié)束語

在校企聯(lián)合背景下展開基于工業(yè)設(shè)備的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)研究和實(shí)施工作具有實(shí)際的工程意義，通過實(shí)踐獲益匪淺，主要經(jīng)驗(yàn)點(diǎn):首先是充分認(rèn)識到研發(fā)工業(yè)設(shè)備對科研和教學(xué)的促進(jìn)作用和意義，主管部門要重視實(shí)驗(yàn)室對已有設(shè)備功能的研發(fā)工作以提高師資力量和水平，并予以落實(shí)。二是采取和制定科學(xué)合理的措施和制度，鼓勵實(shí)驗(yàn)人員研發(fā)的積極性和創(chuàng)造性，并給予政策、經(jīng)費(fèi)支持和幫助(如:與職稱評定掛鉤、算工作量等)，鼓勵有條件和能力的教師主動走出去深入應(yīng)用領(lǐng)域、結(jié)合工程技術(shù)需求展開技術(shù)合作。三是加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備研發(fā)工作的監(jiān)管，要對實(shí)驗(yàn)室研發(fā)項目進(jìn)行規(guī)范化管理，鼓勵申報、嚴(yán)格過程、科學(xué)評價，真正使研發(fā)成果為教學(xué)服務(wù)?？傊?，實(shí)驗(yàn)室人員進(jìn)行設(shè)備功能和技術(shù)開發(fā)，能夠促進(jìn)實(shí)驗(yàn)人員科研能力、工程技術(shù)與教學(xué)水平，是提高實(shí)踐教學(xué)、科研能力、節(jié)約教學(xué)經(jīng)費(fèi)的重要舉措，同時也是實(shí)驗(yàn)室工作的一項基本任務(wù)，在新版人才培養(yǎng)方案中應(yīng)予以重視并落到實(shí)處。

參考文獻(xiàn)

1 鄭 波、李永軍、曲慶文.利用自制設(shè)備 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2000.17(4):88～89

2 侯汝舜、丁天懷.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備研制 促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2001.18(1):55～56

3 李勇軍、劉子建.研究型大學(xué)“四主線三層次”實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建[J].高等理科教育，2007(6):84～86

4 洪 霞、徐鐘林、陳建冰.實(shí)行項目管理的認(rèn)識和實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007.26(1):121～122

5 鄭春龍、魯保富.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的項目管理法研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2004.21(6):130～131

6 楊其華、孫 堅、陳凱和.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項目全程化管理探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004.23(2):80～81

7 孫東方.如何提高高校實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的幾點(diǎn)體會[J].高教論壇，2005.8(4):63～66

8 張義平等.加強(qiáng)工程實(shí)踐教學(xué)，重視綜合素質(zhì)培養(yǎng)[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(社科版)，2000(6):57～59

9 楊 煒等.先進(jìn)制造業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的著力點(diǎn)[J].職業(yè)技術(shù)教育，2006(28):45～47

10 《高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室工作規(guī)程》:第二章，第六、七、八條